01-13左端連接到左邊部分的MEMS電熱執(zhí)行器的寬梁101-3，右端和第一豎直細梁101-14連接，右邊的第二水平細梁101-17右端連接到右邊部分的MEMS電熱執(zhí)行器的寬梁101-9，左端和第二豎直細梁101-16連接，第一豎直細梁101-14、第二豎直細梁101-16的上端與水平寬梁101-15連接。
[0022]所述帶測微游標的止擋單元103由測微游標和止擋桿103-4組成。其中，測微游標由豎直運動的動齒103-1、第一定齒103-2、第二定齒103-3組成。豎直運動的動齒103-1為一左右兩邊均勾分布若干齒并且左右相對的齒對齊的結(jié)構，所有齒的寬度和齒的間距均相等。第一定齒103-2、第二定齒103-3則為固定不動的單邊齒結(jié)構，所有齒的寬度都和動齒103-1的齒相同，但齒間距比齒的寬度大I Λ，Λ是游標尺的分辨率。第一定齒103-2位于豎直運動的動齒103-1左邊，齒邊向右，第二定齒103-3位于豎直運動的動齒103-1右邊，齒邊向左。自下而上，動齒103-1的第一齒相對第一定齒103-2的第一齒偏下I Λ，由于動齒103-1的所有齒間距比齒的寬度大I Λ，因此，動齒103-1的第二齒相對第一定齒
103-1的第二齒偏下2 Δ,以此類推，動齒103-1第η個齒相對第一定齒103-2的第η個齒偏下ηΛ。動齒103-1的齒相對第二定齒103-3的關系延續(xù)了左邊關系，即當動齒103-1和第一定齒103-2最上端齒的偏差為m Λ時，動齒103-1的第一齒相對第二定齒103-3的第一齒偏下(m+1) Λ。止擋桿103-4下端和動齒103-1的上端連接，具有同一個軸線。
[0023]所述帶測微游標的止擋單元103中的動齒103-1的下端和相對型電熱驅(qū)動單元101中的水平寬梁101-15垂直連接。動齒103-1的軸線和相對型電熱驅(qū)動單元101的中心線重疊。
[0024]所述靜電驅(qū)動的懸臂梁單元102位于帶測微游標的止擋單元103的上端，由懸臂梁和靜電驅(qū)動電極組成，其中，懸臂梁由第三錨區(qū)102-1和上水平細梁102-2連接而成，靜電驅(qū)動電極由錨區(qū)102-3和與之連接的電極102-4構成，靜電驅(qū)動電極位于靜電驅(qū)動的懸臂梁單元102的末端。
[0025]具體的測試過程如下:
[0026]首先通過第一錨區(qū)101-1、第六錨區(qū)101-6(第二錨區(qū)101_7、第五錨區(qū)101-12)對相對型電熱驅(qū)動單元101施加驅(qū)動電流，使止擋桿103-4上端接觸到上水平細梁102-2，讀出游標位置。然后減小驅(qū)動電流使止擋桿103-4脫離上水平細梁102-2直至達到最近的一個游標對準位置，記錄游標的位置，兩次游標位置差即為上水平細梁102-2彎曲的測試撓度。利用靜電力驅(qū)動一個懸臂梁做面內(nèi)的橫向彎曲運動，當上水平細梁102-2與止擋桿
103-4上端接觸接觸時停止測試并計算靜電力，由靜電力和彎曲撓度計算楊氏模量。
[0027]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種絕緣襯底上厚膜硅材料楊氏模量測試結(jié)構，其特征在于該測試結(jié)構由三部分組成:相對型電熱驅(qū)動單元(101);帶測微游標的止擋單元(103);靜電驅(qū)動的懸臂梁單元(102)； 所述帶測微游標的止擋單元(103)中的動齒(103-1)的下端與相對型電熱驅(qū)動單元(101)中的水平寬梁(101-15)垂直連接，動齒(103-1)的軸線和相對型電熱驅(qū)動單元(101)的中心線重疊； 所述靜電驅(qū)動的懸臂梁單元(102)位于帶測微游標的止擋單元(103)的上端，由懸臂梁和靜電驅(qū)動電極組成，其中，懸臂梁由第三錨區(qū)(102-1)和上水平細梁(102-2)連接而成，靜電驅(qū)動電極由錨區(qū)(102-3)和與之連接的電極(102-4)構成，靜電驅(qū)動電極位于靜電驅(qū)動的懸臂梁單元(102)的末端。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種絕緣襯底上厚膜硅材料楊氏模量測試結(jié)構，其特征在于，所述相對型電熱驅(qū)動單元(101)由左右兩個完全相同的MEMS常規(guī)電熱執(zhí)行器相對連接構成，左邊部分的MEMS電熱執(zhí)行器由第一錨區(qū)(101-1)、第一細梁(101-2)、第一寬梁(101-3)、第一連接梁(101-4)、第一熱膨脹細梁(101-5)、第六錨區(qū)(101-6)順時針連接組成；右邊部分的MEMS電熱執(zhí)行器由第二錨區(qū)(101-7)、第二細梁(101-8)、第二寬梁(101-9)、第二連接梁(101-10)、第二熱膨脹細梁(101-11)、第五錨區(qū)(101-12)逆時針連接組成；連接兩個MEMS電熱執(zhí)行器的結(jié)構包括第一水平細梁(101-13)、第二水平細梁(101-17)、第一豎直細梁(101-14)、第二豎直細梁(101-16)、水平寬梁(101-15)，其中，左邊的第一水平細梁(101-13)左端連接到第一部分MEMS電熱執(zhí)行器的第一寬梁(101-3)，右端和第一豎直細梁(101-14)連接，右邊的第二水平細梁(101-17)右端連接到第二部分MEMS電熱執(zhí)行器的第二寬梁(101-9)，左端和第二豎直細梁(101-16)連接，第一豎直細梁(101-14)、第二豎直細梁(101-16)的上端與水平寬梁(101-15)連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種絕緣襯底上厚膜硅材料楊氏模量測試結(jié)構，其特征在于，所述帶測微游標的止擋單元(103)由測微游標和止擋桿(103-4)組成，其中，測微游標由豎直運動的動齒(103-1)、第一定齒(103-2)、第二定齒(103-3)組成；豎直運動的動齒(103-1)為一左右兩邊均勾分布若干齒并且左右相對的齒 對齊的結(jié)構，所有齒的寬度和齒的間距均相等，第一定齒(103-2)、第二定齒(103-3)則為固定不動的單邊齒結(jié)構，所有齒的寬度都和動齒(103-1)的齒相同，但齒間距齒的寬度大I Λ，Λ是游標尺的分辨率，第一定齒(103-2)位于豎直運動的動齒(103-1)左邊，齒邊向右，第二定齒(103-3)位于豎直運動的動齒(103-1)右邊，齒邊向左，自下而上，動齒(103-1)的第一齒相對第一定齒(103-2)的第一齒偏下I Λ，由于定齒(103-1)的所有齒間距比齒的寬度大I Λ，因此，動齒(103-1)的第二齒相對第一定齒(103-1)的第二齒偏下2 Λ，以此類推，動齒(103-1)第η個齒相對第一定齒(103-2)的第η個齒偏下η Λ ;動齒(103-1)的齒相對第二定齒(103-3)的關系延續(xù)了左邊關系，即當動齒(103-1)和第一定齒(103-2)最上端齒的偏差為mA時，動齒(103-1)的第一齒相對第二定齒(103-3)的第一齒偏下(m+1) Δ ;止擋桿(103-4)下端和動齒(103-1)的上端連接，具有同一個軸線。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種絕緣襯底上厚膜硅材料楊氏模量測試結(jié)構，用于測量絕緣襯底上厚膜硅材料的楊氏模量。測試結(jié)構由三部分組成：相對型電熱驅(qū)動單元；帶測微游標的止擋單元；靜電驅(qū)動的懸臂梁單元。相對型電熱驅(qū)動單元和帶測微游標的止擋單元垂直連接。利用靜電力驅(qū)動懸臂梁做面內(nèi)的橫向彎曲運動。止擋結(jié)構用于控制彎曲量，并用于防止出現(xiàn)吸合而產(chǎn)生的測量不穩(wěn)定問題。止擋結(jié)構的移動由熱膨脹驅(qū)動結(jié)構實現(xiàn)，止擋結(jié)構的移動量由游標進行測量。為防止工藝誤差導致的位置測不準問題，采用兩次測位的方式進行，即第一次熱驅(qū)動止擋結(jié)構接觸到懸臂梁，讀出游標位置，然后減小驅(qū)動電流產(chǎn)生微小的間隙，由游標記錄這種間隙即最終的彎曲撓度。
【IPC分類】G01N3-20
【公開號】CN104568606
【申請?zhí)枴緾N201510010411
【發(fā)明人】李偉華, 王雷, 張璐, 周再發(fā)
【申請人】東南大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月8日