[发明专利]微机电双向游标尺

说明书

技术领域

本发明提供了一种用于微机电器件及材料参数测量的双向游标尺结构，属于微机电系统（MEMS）测试技术领域。

背景技术

微机电器件中运动部件工作时的位移量，以及微机电材料参数测试中的位移量是反映器件与材料性能的重要参量，另一方面，这些位移量除和设计值有关外，还将受到加工过程的影响，这些由加工工艺所导致的不确定因素，将使得器件设计与性能预测出现不确定和不稳定的情况。实际位移量的测试目的就在于能够实时地测量由具体工艺制造的微机电器件参数，并可对工艺的稳定性进行监控，根本目的是将参数反馈给设计者，以便对设计进行修正。

上述位移量通常由两个原因产生：驱动产生位移和结构释放产生形变位移。驱动产生的位移是微机电执行机构受到信号的作用而产生的位移，典型的例子是电热执行所产生的热膨胀。结构释放产生的形变位移是由于结构被释放而出现的残余应力释放所产生的位移，典型的情况是材料的残余张应力释放所产生的结构收缩。发生位移的结构所具有的共同特征是这些结构具有自由端，即结构至少有一端悬浮在衬底材料之上。

测量位移量的方法多种多样，大多数需要借助特殊的仪器。由于器件与材料参数测试结构的实际位移量与工艺密切相关，因此比较理想的方法是进行在线测量，即不离开加工环境并采用通用设备进行测试。

本发明提供了一种用于测量一维位移量的双向游标尺结构，该结构既可以测量正位移，也可以测量负位移。双向游标由两部分组成，其中一部分的核心结构为多个“T”型头，另一部分的核心结构为多个“凸”型头，“T”型头和“凸”型头相对放置，并呈一定的偏移位置关系。当两个部分发生水平相向移动或相离移动时，“T”型头和“凸”型头的对准位置发生变化，由对准位置和该位置设计的偏移量得到两个部分发生水平相向移动或相离移动的大小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于测量一维位移量的双向游标尺结构，该结构既可以测量正位移，也可以测量负位移。通过该结构可以测量微机电器件在驱动作用下所产生的位移大小以及因微机电结构释放产生的形变位移大小。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种微机电双向游标尺结构，所述游标尺结构由左右两半部分组成，左半部分的核心结构为“T”型头，右半部分的核心结构为“凸”型头，每个“T”型头和其上下两边相邻的两个“凸”型头组成一组，每组之间的对准关系相差一定的偏移量，其特征在于：

所述左半部分包括多个尺寸完全相同并顺时针旋转90度的“T”型结构，“T”型结构的底部部分为水平矩形，“T”型结构的顶部部分为竖直矩形，各个“T”型结构的底部与一根竖直梁连接，呈垂直关系，“T”型结构的顶部部分所对应的竖直矩形，其两条长边是对准用的基线，竖直矩形的右侧长边为A基线，左边长边为B基线，所有“T” 型结构的A基线在一条直线上，B基线在另一条直线上；

所述右半部分包括两个主要单元：梳齿结构和位于齿上的“凸”型头，梳齿结构由一根直梁和多根齿构成，直梁和齿垂直连接，在齿上与“T”型结构相邻的一边设计有“凸”型头，所述“凸”型结构的个数等于齿的个数减1后乘以2，任何两个上下相邻的“凸”型结构，设置在下面的“凸”型结构比上面的“凸”型结构向左平移2△，其中△为游标的最小分辨单位；“凸”型结构上与齿垂直的4条直线（C1、C2、C3和C4）是另一组对准基线，其中，最左边的为C1对准基线，向右依次为C2、C3、C4对准基线。C1、C2基线间距以及C3、C4基线间距等于[（“凸”型个数×2-1）×△]。

所述齿和“T”型头间隔排列，所述直梁与竖直梁平行，齿与左半部分“T”型结构的底部部分所对应的水平矩形平行。

B基线与最上边的“凸”型结构的C1对齐，A基线与最下边的“凸”型结构的C4对齐，A基线与B基线之间的间距比C1、C3或C2、C4间距大1△。

任何两个上下相邻的“凸”型结构，下面的“凸”型结构比上面的“凸”型结构向左平移2△，所以，B基线比第2个“凸”型结构的C1对准基线偏右2△， 比第3个“凸”型结构的C1对准基线偏右4△，比第4个“凸”型结构的C1对准基线偏右6△，比第5个“凸”型结构的C1对准基线偏右8△，依此类推；A基线比最上边“凸”型结构的C3对准基线偏右1△，比第2个“凸”型结构的C3对准基线偏右3△，比第3个“凸”型结构的C3对准基线偏右5△，比第4个“凸”型结构的C3对准基线偏右7△，依此类推。