CN1666952A - Mems圆片或器件的动态测试加载装置 - Google Patents

Mems圆片或器件的动态测试加载装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种MEMS圆片或器件的动态测试加载装置，该装置的结构为：透光片置于腔体的开口端面上，与腔体构成密封腔，在腔体上装有电极，开有充气口、抽真空口和真空计接口，支架固定在腔体的底座上，调节螺钉装在支架的底座内，压电陶瓷置于支架内，其下端与调节螺钉相接，上端与支架相接，支承板固定在支架上，圆片压条与支承板相固定。该装置通过压电陶瓷可以得到精确的振动频率和振幅，能够实现频率和振幅在相对较大的范围内变化，而且便于控制，可为MEMS圆片或器件测试时，提供不同的真空度，不同的温度和不同的振动状态环境。

Description

MEMS圆片或器件的动态测试加载装置
技术领域
本发明涉及一种加载装置，具体涉及一种应用于MEMS(Micro-electromechanical  systems，即微机电系统)圆片或器件动态测试的加载装置。
背景技术
试件动态测试的加载装置，即激振器是将电能转换成机械能，对试件提供振动的一种装置。近年来MEMS器件大量出现并得到应用，为了获得模态参数，就必须对其进行激振等加载并测量其响应。传统的激振器已经广泛地应用于飞机、导弹、船舶、机床、桥梁等的振动加载试验，也已应用在需要提供振动等形式的加载来进行试验的局部零部件上。传统的加载装置的缺点是：①这些加载装置的应用一般都要求将传感器安装在试件上，因而就需要试件有足够大的尺寸，还要保证传感器的安装不足以影响试件的动态测试精度，这些加载装置提供的振动和测量系统的精度也不适于微小试件的动态测试，因而就不适用于MEMS圆片或器件等尺寸很小的试件。②传统的激振加载试验都是在大气环境甚至是恶劣的工作环境中进行的，不适合用于MEMS圆片或器件等对环境要求比较严格的试件的动态测试。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种MEMS圆片或器件的动态测试加载装置。该装置可以为MEMS圆片或器件动态测试时，提供不同的真空度，不同的温度和不同的振动状态环境。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：透光片置于腔体的开口端面上，与腔体构成密封腔，在腔体上装有电极，开有充气口、抽真空口和真空计接口，支架固定在腔体的底座上，调节螺钉装在支架的底座内，压电陶瓷置于支架内，其下端与调节螺钉相接，上端与支架相接，支承板固定在支架上，圆片压条与支承板相固定。
本发明相比现有技术具有以下优点：
(1)可分别在不同压力、不同温度下进行动态测试，因而可以为精确地获得MEMS圆片或器件的模态参数而提供必要的数据。
(2)通过压电陶瓷可以得到精确的振动频率和振幅，能够实现频率和振幅在相对较大的范围内变化，而且便于控制。
(3)通过真空系统可以得到所需要的真空度。
(4)在需要控制MEMS圆片或器件的温度时，通过加热板可以得到精确的试件温度，以使MEMS圆片或器件获得不同的温度。
附图说明
图1是本发明一种实施例的正视剖面图。
图2是图1实施例的左视剖面图。
具体实施方式
由图1和图2所示，透光片9与腔体1的开口端面之间置有密封圈7，并通过密封圈8与法兰16相连，法兰16通过螺栓17和螺母18与真空腔体1的开口端面相固定，透光片9与腔体1构成密封腔，为动态测试的MEMS圆片或器件提供一个密闭的环境。
在腔体1上装有电极21，开有充气口6、抽真空口20和真空计接口22，支架5可通过螺栓2固定在腔体1的底座上，调节螺钉3装在支架5的底座内，压电陶瓷(PZT)4置于支架5内，压电陶瓷4的下端与调节螺钉3相接，通过调节调节螺钉3使压电陶瓷4的上端与支架5相接，支承板13通过螺钉12固定在支架5上，圆片压条14用来压住MEMS圆片或器件10，在需要控制MEMS圆片或器件10的温度时，在圆片压条14与支承板13之间可置有加热板11，圆片压条14通过螺栓15固定在加热板11上，加热板11通过螺栓19固定在支承板13上。加热板11可采用电阻丝加热等方式，加热板11的电线通过电极21与外部电源线相连。
压电陶瓷4的电线通过电极21与外部电源线相连，将真空计插入真空计接口22，可以测量真空腔体1内的真空度。
在进行MEMS圆片或器件10的动态测试时，将其装夹在加热板11上，用圆片压条14压住。MEMS圆片或器件10的加载过程包括加压、加热和加振动。
将加载装置与真空泵或高压氮气相连，可以实现真空或充氮气环境。抽真空口20与真空泵相连，真空泵通过抽真空口20把腔体1内的环境抽成所要求的真空。充气口6与高压氮气相连，如果需要氮气环境，可以将高压氮气经过充气阀调节，按预定的氮气压力经充气口6注入真空腔体1内，可以实现不同压力环境下的器件的动态测试。
MEMS圆片或器件10与加热板11相接，通过加热板11加热，实现不同温度下的动态测试。通过计算机可控制加在加热板11上的电压的大小来实现加热，其温度可调可控，以精确满足MEMS圆片或器件10的温度要求，所加载的温度可以在120～150℃之间。
按照动态测试的载荷要求，可以给压电陶瓷4通一定频率和幅值的交流电压，而使其产生周期性的位移变化来提供振动，通过计算机可控制压电陶瓷4的驱动电源的电压大小和频率的变化，从而实现对MEMS圆片或器件10的振动加载，其振动的最高频率可以达到10KHz以上，平面垂向上的最大振幅可达10um。这时，其振动相对于激励电压有一定的延时，在动态测试时，频闪激光以相对于振动驱动电源的精确时延通过透光片9照射在MEMS圆片或器件10上，并与MEMS圆片或器件10的振动准确同步。

Claims (2)

1.一种MEMS圆片或器件的动态测试加载装置，其特征在于：透光片(9)置于腔体(1)的开口端面上，与腔体(1)构成密封腔，在腔体(1)上装有电极(21)，开有充气口(6)、抽真空口(20)和真空计接口(22)，支架(5)固定在腔体(1)的底座上，调节螺钉(3)装在支架(5)的底座内，压电陶瓷(4)置于支架(5)内，其下端与调节螺钉(3)相接，上端与支架(5)相接，支承板(13)固定在支架(5)上，圆片压条(14)与支承板(13)相固定。
2.根据权利要求书1所述的MEMS圆片或器件的动态测试加载装置，其特征在于：在圆片压条(14)与支承板(13)之间置有加热板(11)。
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