[发明专利]一种微机械系统中微悬臂梁粘附力的测量结构及测量方法

权利要求书

1.一种微机械系统中微悬臂梁粘附力的测量结构，其特征在于：所述的测量结构包括衬底（1）、被测十字梁（2）、参考十字梁（3）、用于静电激励的下拉电极（4）、用于粘附分离的拉动电极（5）、衬底接触电极（6）和窄条电极组（7）；

被测十字梁（2）和参考十字梁（3）具有相同尺寸和形状，且由相同材料制成；被测十字梁（2）由第一横梁（21）和与第一横梁（21）垂直交叉连接的第一扭转支撑梁（22）组成，参考十字梁（3）由第二横梁（31）和与第二横梁（31）垂直交叉连接的第二扭转支撑梁（32）组成，第一横梁（21）平行于第二横梁（31），第一扭转支撑梁（22）的两端和第二扭转支撑梁（32）的两端分别通过锚区连接在衬底（1）上，且第一扭转支撑梁（22）和第二扭转支撑梁（32）位于同一直线上；

下拉电极（4）、拉动电极（5）、衬底接触电极（6）和窄条电极组（7）均连接在衬底（1）上，衬底接触电极（6）和下拉电极（4）位于第一横梁（21）同一侧下方，且衬底接触电极（6）位于第一横梁（21）端部的下方；窄条电极组（7）位于第二横梁（31）一侧端部的下方；拉动电极（5）位于第一横梁（21）另一侧和第二横梁（31）另一侧的下方；所述的窄条电极组（7）包括至少三根相互平行布置的窄条电极，相邻窄条电极之间留有间隙，每根窄条电极的末端均连接一个压焊块。

2.一种根据权利要求1所述的微机械系统中微悬臂梁粘附力的测量结构的测量方法，其特征在于，所述的测量方法包括以下步骤：

步骤1）在被测十字梁（2）和下拉电极（4）之间，以及参考十字梁（3）和下拉电极（4）之间施加电压，第一横梁（21）和第二横梁（31）的同一侧端部将同步向下弯曲，并与下方的衬底接触电极（6）或窄条电极组（7）相接触，施加电压越大，接触长度越长；

步骤2）测量窄条电极组（7）中各窄条电极的接通情况，判断参考十字梁（3）与窄条电极组（7）的接触位置，该接触位置的长度等同于被测十字梁（2）与衬底接触电极（6）的接触长度；

步骤3）逐步减小下拉电极（4）上的电压，直至为零，若第一横梁（21）重新弹起离开衬底（1），则被测十字梁（2）未发生粘附，返回步骤1），并加大施加在被测十字梁（2）和下拉电极（4）之间，以及参考十字梁（3）和下拉电极（4）之间的电压；若第一横梁（21）无法弹起，则被测十字梁（2）发生粘附，进入步骤4）；

步骤4）在用于粘附分离的拉动电极（5）上施加电压，第一横梁（21）的一端向下运动，带动第一扭转支撑梁（22）扭转，从而使第一横梁（21）发生粘附的另一端翘起，使粘附分离；

5）根据步骤4）中施加在被测十字梁（2）与拉动电极（5）之间的电压，得到施加的静电力，再由杠杆原理推算得到一定接触长度下的粘附力。

3.根据权利要求2所述的微机械系统中微悬臂梁粘附力的测量结构的测量方法，其特征在于，还包括步骤6）：在参考十字梁（3）与拉动电极（5）之间施加电压，第二横梁（31）的一端向下运动，带动第二扭转支撑梁（32）扭转，从而使第二横梁（31）发生粘附的另一端翘起，使粘附分离，恢复到原状。

4.根据权利要求3所述的微机械系统中微悬臂梁粘附力的测量结构的测量方法，其特征在于，还包括步骤7）：重复步骤1）—步骤6），在被测十字梁（2）和下拉电极（4）之间，以及参考十字梁（3）和下拉电极（4）之间施加不同电压，使被测十字梁（2）和参考十字梁（3）与衬底（1）的接触长度不同，获取不同接触长度下的粘附力。