KR20110077522A - Microstage having piezoresistive sensor and chevron beam structure - Google Patents

Microstage having piezoresistive sensor and chevron beam structure Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A micro-stage having a piezo resistance displacement sensor and a chevron beam structure is provided to amplify displacement of a column driver having a large shift through the chevron beam structure extended from four sides of a platform to vertical and horizontal directions. CONSTITUTION: A micro-stage having a piezo resistance displacement sensor and a chevron beam structure includes a platform(100), an extension beam(200), a chevron beam(300), a piezo resistance displacement sensor, and a column driver(400). The platform has a square shape, and a sample is placed in the center of the platform. The extension beam is extended from one side of the platform. The extension beam includes an electrode for preventing the extension beam from being bent to a specific axis. The chevron beam has a 'V' shape, and the center thereof is connected to the extension beam. The chevron beam draws the extension beam to drive the platform when the piezo resistance displacement sensor is driven. The piezo resistance displacement sensor is driven to a particular direction by generating Joule heat when a voltage is applied thereto. The piezo resistance displacement sensor comprises two integrated column drivers.

Description

압저항 변위센서 및 쉐브론 빔 구조를 가지는 마이크로스테이지{MICROSTAGE HAVING PIEZORESISTIVE SENSOR AND CHEVRON BEAM STRUCTURE}Micro stage with piezoresistive displacement sensor and chevron beam structure {MICROSTAGE HAVING PIEZORESISTIVE SENSOR AND CHEVRON BEAM STRUCTURE}

본 발명은 마이크로스테이지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정확한 위치제어를 위한 압저항 변위센서가 내부에 집적되어 있으며, 대변위를 갖는 열구동기의 변위를 증폭시키기 위하여 쉐브론 빔 구조를 가지는 압저항 변위센서 및 쉐브론 빔 구조를 가지는 마이크로스테이지에 관한 것이다. The present invention relates to a micro-stage, and more particularly, a piezoresistive displacement sensor for precise position control is integrated therein, and a piezoresistive displacement sensor having a chevron beam structure to amplify displacement of a thermal actuator having a large displacement. And a microstage having a chevron beam structure.

일반적으로 기존의 마이크로스테이지는 구동을 위해 정전인력, 전자기력 및 압전력을 이용한 구동기를 이용하고 있다. In general, the conventional microstage uses a driver using electrostatic force, electromagnetic force and piezoelectric force for driving.

이와 같은 마이크로스테이지 구동 방법 중에서, 정전인력을 이용하는 방법은 구조가 간단하고 반도체기술을 이용하여 쉽게 제작할 수 있으며, 구동기를 변위 감지용 센서로 사용할 수 있다는 장점을 가지지만, 구동력이 작아서 대변위를 얻기 위해서는 구조물이 커져야 하기 때문에 소형화가 힘들고 큰 전압이 필요하다는 문제점이 있었다. Among these microstage driving methods, the method using the electrostatic attraction is simple in structure, can be easily manufactured using semiconductor technology, and has the advantage that the driver can be used as a displacement sensing sensor. In order to increase the size of the structure, it is difficult to miniaturize and requires a large voltage.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 외부에 변위센서를 두고 제어했던 종래와 달리, 압저항 변위센서가 내부에 위치됨으로써, 공간적인 효율성을 높이고 정확한 위치 제어를 수행할 수 있는 마이크로스테이지를 제공함에 있다. The present invention has been made in view of the above problems, the first object of the present invention, unlike the conventional control with a displacement sensor on the outside, the piezoresistive displacement sensor is located inside, thereby increasing the spatial efficiency and accurate The present invention provides a microstage capable of performing position control.

그리고, 본 발명의 제 2 목적은, 플랫폼의 네측면으로부터 상하 좌우 방향으로 연장되어 형성되는 쉐브론 빔(chevron beam) 구조를 통해 대변위를 갖는 열구동기의 변위를 증폭시킬 수 있으며, 구동 시 발생하는 커플링 현상 및 버클링 현상을 발생하지 않도록 하는 마이크로스테이지를 제공함에 있다. The second object of the present invention is to amplify the displacement of the thermal actuator having a large displacement through a chevron beam structure which extends from four sides of the platform in the up, down, left, and right directions. The present invention provides a microstage to prevent coupling and buckling.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 압저항 변위센서 및 쉐브론 빔 구조를 가지는 마이크로스테이지에 관한 것으로서, 사각형상으로서, 그 중앙부에 샘플이 놓여지는 플랫폼; 상기 플랫폼의 일측면으로부터 연장되며, 특정 축으로의 처짐현상을 방지하기 위한 전극이 배치되는 연장 빔; ' V ' 형상이며, 그 중심부가 상기 연장 빔과 연결되어, 열구동기가 구동되었을 경우 상기 연장 빔을 끌어 당김으로써 플랫폼을 구동시키는 쉐브론 빔; 및 전압이 인가되면 줄열을 발생시킴으로써 특정 방향으로 구동되며, 압저항 변위센서가 각각 집적화된 2개의 열구동기; 를 포함하되, 상기 연장 빔, 쉐브론 빔 및 2개의 열구동기는, 상기 플랫폼의 네 측면으로부터 각각 연장되어, 상기 플랫폼을 기준으로 상하 좌우 대칭구조를 가 지도록 형성되는 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above technical problem, relates to a microstage having a piezoresistive displacement sensor and a chevron beam structure, the rectangular shape, the platform on which the sample is placed; An extension beam extending from one side of the platform and having an electrode disposed thereon to prevent deflection on a specific axis; A chevron beam having a 'V' shape, the center of which is connected to the extension beam to drive the platform by attracting the extension beam when a heat driver is driven; And two heat drivers each of which is driven in a specific direction by generating joule heat when a voltage is applied, and each of which has a piezoresistive displacement sensor integrated therein; Including, the extension beam, the chevron beam and the two thermal actuators, each extending from the four sides of the platform, characterized in that formed to have a vertical symmetry structure with respect to the platform.

바람직하게 상기 쉐브론 빔은, 2개의 열구동기로부터 서로 대향(對向)하도록 각각 발생하는 구동력을 2개의 열구동기 사이에서 개구된 바깥방향으로 변환시키며, 2개의 열구동기의 변위를 3배 내지 5배 증폭시켜 상기 바깥방향으로 변환시키는 것을 특징으로 한다. Preferably, the chevron beam converts the driving force generated so as to face each other from the two heat drivers in the outward direction opened between the two heat drivers, and the displacement of the two heat drivers is three to five times. Amplify and convert the outward direction.

또한 바람직하게 상기 2개의 열구동기는, 상기 쉐브론 빔의 양측 끝단과 각각 연결되어 상기 쉐브론 빔의 중심부를 중심으로 서로 거울상 대칭되는 제 1 구동기 및 제 2 구동기인 것을 특징으로 한다. Also preferably, the two thermal actuators are first and second drivers that are respectively connected to both ends of the chevron beam and are mirror-symmetrically mirrored with respect to the center of the chevron beam.

또한 바람직하게 상기 제 1 구동기는, 전압이 인가되면 줄(Joule)열을 발생시킴으로써 상기 제 2 구동기 방향으로 구동되도록 하는 제 1 hot 암(arm); 상기 ' V ' 형상의 쉐브론 빔의 일측 끝단과 연결되어 쉐브론 빔과 제 1 hot 암 사이에서, 제 1 hot 암과 평행하게 연장되어 배치되어 있으며, 제 1 hot 암에서 발생하는 열이 제 1 압저항 변위센서에 영향을 주지 않도록 하기 위하여 열을 냉각시켜주는 제 1 cold 암(arm); 상기 제 1 cold 암으로부터 제 1 hot 암과 평행하게 소정길이 연장되어 있으며, 열구동기의 변위를 증가시키는 제 1 변형 빔(flexure beam) 및 상기 제 1 변형 빔의 끝단 상면에 형성되어 구동 변위에 따라 다른 압저항 변화를 가지도록 하는 제 1 압저항 변위센서; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the first driver may include: a first hot arm configured to drive Joule heat when the voltage is applied to the second driver; It is connected to one end of the 'V'-shaped chevron beam is disposed between the chevron beam and the first hot arm extending in parallel with the first hot arm, the heat generated from the first hot arm is the first piezoresistive A first cold arm cooling the heat so as not to affect the displacement sensor; The predetermined length extends in parallel with the first hot arm from the first cold arm, and is formed on an upper surface of an end of the first modified beam and a first modified beam that increases the displacement of the thermal actuator, according to the driving displacement. A first piezoresistive displacement sensor to have a different piezoresistive change; Characterized in that it comprises a.

또한 바람직하게 상기 제 2 구동기는, 전압이 인가되면 줄(Joule)열을 발생시킴으로써 상기 제 1 구동기 방향으로 구동되도록 하는 제 2 hot 암(arm); 상기 ' V ' 형상의 쉐브론 빔의 타측 끝단과 연결되어 쉐브론 빔과 제 2 hot 암 사이에서, 제 2 hot 암과 평행하게 연장되어 배치되어 있으며, 제 2 hot 암에서 발생하는 열이 제 2 압저항 변위센서에 영향을 주지 않도록 하기 위하여 열을 냉각시켜주는 제 2 cold 암(arm); 상기 제 2 cold 암으로부터 제 2 hot 암과 평행하게 소정길이 연장되어 있으며, 열구동기의 변위를 증가시키는 제 2 변형 빔(flexure beam); 및 상기 제 2 변형 빔의 끝단 상면에 형성되어 구동 변위에 따라 다른 압저항 변화를 가지도록 하는 제 2 압저항 변위센서; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. Also preferably, the second driver may include: a second hot arm configured to be driven toward the first driver by generating Joule heat when a voltage is applied; It is connected to the other end of the 'V'-shaped chevron beam is disposed between the chevron beam and the second hot arm extending in parallel with the second hot arm, the heat generated from the second hot arm is the second piezoresistive A second cold arm cooling the heat so as not to affect the displacement sensor; A second flex beam extending from the second cold arm a predetermined length in parallel with the second hot arm and increasing the displacement of the thermal actuator; And a second piezoresistive displacement sensor formed on an upper end surface of the second modified beam to have a different piezoresistive change according to a driving displacement. Characterized in that it comprises a.

또한 바람직하게 상기 전극은, 상기 연장 빔의 상면 및 하면에 형성되어 있으며, 전압이 인가될 경우 정전인력을 발생시키는 것을 특징으로 한다. In addition, the electrode is formed on the upper and lower surfaces of the extension beam, characterized in that for generating an electrostatic attraction when a voltage is applied.

또한 바람직하게 상기 전극은, 상기 연장 빔의 상면 및 하면으로부터 소정거리 이격되어 배치되어 있으며, 전압이 인가될 경우 정전인력을 발생시키는 것을 특징으로 한다. In addition, the electrode is preferably spaced apart from the upper and lower surfaces of the extension beam by a predetermined distance, characterized in that for generating an electrostatic attraction when a voltage is applied.

그리고 바람직하게 상기 전극은, 전압이 인가되어 발생되는 상기 정전인력을 통해 처짐현상을 보정하는 것을 특징으로 한다.And preferably, the electrode, characterized in that for correcting the deflection phenomenon through the electrostatic force generated by applying a voltage.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 열에너지에 영향을 받는 압저항 변위센서를 내부에 위치시킴으로써, 온도에 영향을 받지 않고 별도의 보정회로 없이 정밀한 위치제어를 할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention as described above, by positioning the piezoresistive displacement sensor that is affected by the thermal energy inside, there is an effect that can be precise position control without a separate correction circuit without being affected by the temperature.

또한 본 발명에 따르면, 플랫폼의 네측면으로부터 상하 좌우 방향으로 연장되어 형성되는 쉐브론 빔(chevron beam) 구조를 통해 대변위 열구동기의 변위를 3~5배 증폭시킬 수 있는 효과도 있다. 즉, 쉐브론 빔(chevron beam)이 열구동기로 서 사용되던 기존과 달리, 열구동기의 구동력을 변환시키는 역할을 수행하는 바, 서로 대향(對向)하도록 각각 발생하는 구동력을 2개의 열구동기(410,420) 사이에서 개구된 바깥방향으로 변환시킴과 아울러, 열구동기의 변위를 3~5배 증폭시킬 수 있는 효과도 있다.In addition, according to the present invention, through the chevron beam structure is formed extending from the four sides of the platform in the vertical and lateral direction (3) to 5 to amplify the displacement of the large displacement thermal actuators. That is, unlike the conventional chevron beam used as a heat driver, the chevron beam plays a role of converting the driving force of the heat driver, and the driving force generated to face each other (對 向) two thermal drivers (410,420) In addition to converting in the open direction between the (), it also has the effect of amplifying the displacement of the thermal actuator three to five times.

또한 본 발명에 따르면, 열구동기가 구동했을 경우, 쉐브론 빔이 플랫폼으로부터 연장된 연장 빔을 끌어 당겨서 플랫폼을 구동하는 방식이므로, 버클링 현상이 발생하지 않으며, 열구동기가 비선형적인 요소 없이 선형적으로 구동할 수 있도록 하는 효과도 있다. According to the present invention, since the chevron beam drives the platform by pulling the extension beam extending from the platform when the heat driver is driven, the buckling phenomenon does not occur, and the heat driver is linear without the nonlinear element. It also has the effect of being able to drive.

또한 본 발명에 따르면, 열구동기 및 쉐브론 빔이 플랫폼을 기준으로 상하좌우가 대칭된 구조이므로, X축 방향으로 구동할 시 Y축으로는 커플링 현상이 발생하지 않으며, 쉽게 nanopositioning 할 수 있는 효과도 있다. In addition, according to the present invention, since the thermal actuator and the chevron beam are symmetrical structure of the platform based on the platform, the coupling phenomenon does not occur in the Y-axis when driving in the X-axis direction, and the effect of easily nanopositioning is also achieved. have.

또한 본 발명에 따르면, 변형 빔(flexure beam)에 위치시킴으로써, 열에 영향을 받지 않고 안정적으로 변위를 측정할 수 있도록 하는 효과도 있다. In addition, according to the present invention, by placing in the flexure beam (flexure beam), there is also an effect that can be measured stably the displacement without being affected by heat.

그리고 본 발명에 따르면, SPM(Scanning Probe Microscope) 기반의 data storage, 광학 렌즈 및 마이크로, 나노 재료의 기계적인 특성을 평가하는데 응용할 수 있는 효과도 있다. In addition, according to the present invention, there is an effect that can be applied to the evaluation of the mechanical properties of SPM (Scanning Probe Microscope) based data storage, optical lenses and micro, nano materials.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. In the meantime, when it is determined that the detailed description of the known function and the configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, it should be noted that the detailed description is omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

본 발명에 따른 압저항 변위센서 및 쉐브론 빔 구조를 가지는 마이크로스테이지에 관하여 도 1 내지 도 3 을 참조하여 설명하면 다음과 같다. A microstage having a piezoresistive displacement sensor and a chevron beam structure according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 as follows.

도 1 은 본 발명에 따른 압저항 변위센서 및 쉐브론 빔 구조를 가지는 마이크로스테이지(이하, '마이크로스테이지')에 관한 전체 구성도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 쉐브론 빔의 그 양 끝단이 서로 다른 2개의 열구동기와 연결되는 모습을 보이는 일예시도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 열구동기에 관한 세부 구성도이다. 1 is an overall configuration of a micro stage (hereinafter referred to as 'micro stage') having a piezoresistive displacement sensor and a chevron beam structure according to the present invention, and FIG. 2 is different from both ends of the chevron beam according to the present invention. 1 is an exemplary view showing a state in which two heat drivers are connected, and FIG. 3 is a detailed configuration diagram of a heat driver according to the present invention.

본 발명에 따른 마이크로스테이지는 도시된 바와 같이 플랫폼(100), 연장 빔(200), 쉐브론 빔(300) 및 열구동기(400)를 포함하여 이루어진다. The microstage according to the present invention comprises a platform 100, an extension beam 200, a chevron beam 300 and a heat driver 400 as shown.

한편, 도 1 에 도시된 바와 같이, 1개의 쉐브론 빔(300)과 이에 연결된 2개의 열구동기(400)는 연장 빔(200)을 통해 플랫폼(100)의 일측면으로부터 연장되어 있다. 즉, 4개의 쉐브론 빔(300)이 플랫폼(100)의 네 측면으로부터 각각 연장되어, 전체적으로는 8개의 열구동기(400)가 구성되어 있으며, 본 발명에 따른 마이크로스테이지는, 플랫폼(100)의 일측면으로부터 연장되어 형성된 구성이, 나머지 세측면에 모두 동일하게 적용된 것이라 이해하는 것이 바람직하다.Meanwhile, as shown in FIG. 1, one chevron beam 300 and two thermal drivers 400 connected thereto extend from one side of the platform 100 through the extension beam 200. That is, four chevron beams 300 extend from four sides of the platform 100, respectively, and eight thermal actuators 400 are formed as a whole, and the microstage according to the present invention is one of the platforms 100. It is preferable to understand that the configuration extending from the side is applied to all three remaining sides in the same manner.

따라서, 이하에서는 플랫폼(100)의 일측면으로부터 연장되는 1개의 연장 빔(200), 1개의 연장 빔(200)과 연결되는 1개의 쉐브론 빔(300) 및 이에 연결된 2개의 열구동기(400:410,420)의 구성을 위주로 설명하도록 한다.Accordingly, hereinafter, one extension beam 200 extending from one side of the platform 100, one chevron beam 300 connected to one extension beam 200, and two heat drivers 400, 410, and 420 connected thereto. ) Mainly with the configuration.

구체적으로, 플랫폼(100)은, 사각형상으로서, 그 중앙부에 샘플이 놓여진다.Specifically, the platform 100 is rectangular in shape, and a sample is placed at the center thereof.

또한 연장 빔(200)은, 상기 플랫폼(100)의 일측면으로부터 연장된다. 한편, 연장 빔(200)의 상면 및 하면에는, 전압이 인가될 경우 정전인력을 발생시키는 전극(210)이 소정거리 이격되어 배치되어 있다. In addition, the extension beam 200 extends from one side of the platform 100. On the other hand, the upper and lower surfaces of the extension beam 200, the electrode 210 for generating an electrostatic attraction when a voltage is applied is disposed spaced a predetermined distance apart.

즉, 구동 시 발생하는 연장 빔의 특정 축(예를 들어, Z축)으로의 처짐현상을 방지하기 위하여, 연장 빔(200)의 상면 및 하면에 배치되는 전극에 전압을 인가함으로써 발생되는 상기 정전인력을 통해 보정할 수 있다. That is, in order to prevent sagging of a specific axis (eg, Z axis) of the extension beam generated during driving, the blackout generated by applying a voltage to electrodes disposed on the upper and lower surfaces of the extension beam 200. It can be calibrated by manpower.

또한 쉐브론 빔(300)은, 전체적으로 ' V ' 형상이며, 그 중심부(C)가 상기 연장 빔(200)과 연결되어, 열구동기(400)가 구동되었을 경우 연장 빔(200)을 끌어 당김으로써 플랫폼(100)을 구동시킨다. 이때, 쉐브론 빔(300)은 도 2 에 도시된 바와 같이 그 양 끝단이 서로 다른 2개의 열구동기(400:410,420)와 각각 연결되어, 2개의 열구동기(410,420)로부터 서로 대향(對向)하도록 각각 발생하는 구동력을 2개의 열구동기(410,420) 사이에서 개구된 바깥방향으로 변환시키며, 2개의 열구동기(410,420)의 변위를 3배~5배 증폭시켜 상기 바깥방향으로 변환시킨다. In addition, the chevron beam 300 has a 'V' shape as a whole, and the center C thereof is connected to the extension beam 200 to attract the extension beam 200 when the heat driver 400 is driven. Drive (100). In this case, as shown in FIG. 2, the chevron beam 300 is connected to two thermal actuators 400: 410 and 420 which are different at both ends thereof, respectively, so as to face each other from the two thermal drivers 410 and 420. Each driving force is converted into the outward direction opened between the two heat drivers 410 and 420, and the displacement of the two heat drivers 410 and 420 is amplified by 3 to 5 times to convert the outward direction.

그리고 2개의 열구동기(400)는, 전압이 인가되면 줄(Joule)열을 발생시킴으로써 특정 방향으로 구동되며, 상기 쉐브론 빔(300)의 양측 끝단과 각각 연결되며, 쉐브론 빔(300)의 중심부(C)를 중심으로 서로 거울상 대칭되는 제 1 구동기(410) 및 제 2 구동기(420)로 대분된다. The two thermal drivers 400 are driven in a specific direction by generating joule heat when a voltage is applied, and are connected to both ends of the chevron beam 300, respectively, and the center of the chevron beam 300 ( The first driver 410 and the second driver 420 are mirrored symmetrically with respect to C).

도 3 에 도시된 바와 같이 제 1 구동기(410)는 전압이 인가되면 줄(Joule)열을 발생시킴으로써 제 2 구동기(420) 방향으로 구동되도록 하는 제 1 hot 암(arm)(411), 상기 ' V ' 형상의 쉐브론 빔(300)의 일측 끝단과 연결되어 쉐브론 빔(300)과 제 1 hot 암(411) 사이에서, 제 1 hot 암(411)과 평행하게 연장되어 배치되어 있으며, 제 1 hot 암(411)에서 발생하는 열이 제 1 압저항 변위센서(414)에 영향을 주지 않도록 하기 위하여 열을 냉각시켜주는 제 1 cold 암(arm)(412), 상기 제 1 cold 암(412)으로부터 제 1 hot 암(411)과 평행하게 소정길이 연장되어 있으며, 열구동기의 변위를 증가시키는 제 1 변형 빔(flexure beam)(413) 및 상기 제 1 변형 빔(413)의 끝단 상면에 형성되어 구동 변위에 따라 다른 압저항 변화를 가지도록 하는 제 1 압저항 변위센서(414)를 포함한다. As shown in FIG. 3, the first driver 410 generates a joule heat when a voltage is applied to the first hot arm 411 to be driven in the direction of the second driver 420. It is connected to one end of the V 'shape chevron beam 300 is disposed between the chevron beam 300 and the first hot arm 411 extends in parallel with the first hot arm 411, the first hot From the first cold arm 412, the first cold arm 412 to cool the heat so that the heat generated in the arm 411 does not affect the first piezoresistive displacement sensor 414 The predetermined length is extended in parallel with the first hot arm 411, and is formed and driven on the first flexible beam 413 and the top surface of the end of the first modified beam 413 to increase the displacement of the thermal actuator. It includes a first piezoresistive displacement sensor 414 to have a different piezoresistive change according to the displacement.

즉, 열구동기가 구동됨에 따라 변형률(strain)이 발생하는 특정부분에, 압저항 변위센서를 위치시킴으로써, 구동 변위에 따라 다른 압저항 변화를 볼 수 있으며, 이를 이용하여 열구동기의 위치를 조절할 수 있다. That is, by placing the piezoresistive displacement sensor in a specific portion where strain is generated as the thermal actuator is driven, it is possible to see different piezoresistive variations according to the driving displacement, and to adjust the position of the thermal actuator using the same. have.

한편, 제 2 구동기(420)는 전압이 인가되면 줄(Joule)열을 발생시킴으로써 제 1 구동기(410) 방향으로 구동되도록 하는 제 2 hot 암(arm)(421), 상기 ' V ' 형상의 쉐브론 빔(300)의 타측 끝단과 연결되어 쉐브론 빔(300)과 제 2 hot 암(421) 사이에서, 제 2 hot 암(421)과 평행하게 연장되어 배치되어 있으며, 제 2 hot 암(421)에서 발생하는 열이 제 2 압저항 변위센서(424)에 영향을 주지 않도록 하기 위하여 열을 냉각시켜주는 제 2 cold 암(arm)(422), 상기 제 2 cold 암(422)으로부터 제 2 hot 암(421)과 평행하게 소정길이 연장되어 있으며, 열구동기의 변위를 증가시키는 제 2 변형 빔(flexure beam)(423) 및 상기 제 2 변형 빔(423)의 끝단 상면에 형성되어 구동 변위에 따라 다른 압저항 변화를 가지도록 하는 제 2 압저항 변위센서(424)를 포함한다. On the other hand, the second driver 420 is a second hot arm 421, which is driven in the direction of the first driver 410 by generating Joule heat when the voltage is applied, the 'V'-shaped chevron It is connected to the other end of the beam 300 is disposed between the chevron beam 300 and the second hot arm 421 extending in parallel with the second hot arm 421, in the second hot arm 421 A second cold arm 422 that cools the heat so that the generated heat does not affect the second piezoresistive displacement sensor 424, and a second hot arm from the second cold arm 422. A predetermined length extends in parallel with the 421 and is formed on the second flexible beam 423 and the upper surface of the end of the second modified beam 423 to increase the displacement of the heat driver. And a second piezoresistive displacement sensor 424 to have a resistance change.

이때, 상기 도 1 에 도시된 바와 같이 제 1 구동기(410) 및 제 2 구동기(420)의 변형 빔과, hot 암의 끝단 상면 각각에는 전극(Electrode: E)이 배치될 수 있다. In this case, as shown in FIG. 1, an electrode E may be disposed on each of the deformed beams of the first driver 410 and the second driver 420 and the top surfaces of the end portions of the hot arms.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. As described above and described with reference to a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described as described above, it is a deviation from the scope of the technical idea It will be understood by those skilled in the art that many modifications and variations can be made to the invention without departing from the scope of the invention. Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

도 1 은 본 발명에 따른 압저항 변위센서 및 쉐브론 빔 구조를 가지는 마이크로스테이지에 관한 전체 구성도.1 is an overall configuration of a micro stage having a piezoresistive displacement sensor and a chevron beam structure according to the present invention.

도 2 는 본 발명에 따른 쉐브론 빔의 그 양 끝단이 서로 다른 2개의 열구동기와 연결되는 모습을 보이는 일예시도.2 is an exemplary view showing that both ends of the chevron beam according to the present invention are connected to two different thermal actuators.

도 3 은 본 발명에 따른 열구동기에 관한 세부 구성도.3 is a detailed configuration diagram of a heat driver according to the present invention.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **

100: 플랫폼 200: 연장 빔100: platform 200: extension beam

300: 쉐브론 빔 400: 열구동기300: chevron beam 400: thermal actuator

210: 전극 410: 제 1 구동기 210: electrode 410: first driver

420: 제 2 구동기 411: 제 1 hot 암420: second driver 411: first hot arm

412: 제 1 cold 암 413: 제 1 변형 빔 412: First cold arm 413: First deformation beam

414: 제 1 압저항 변위센서 421: 제 2 hot 암 414: first piezoresistive displacement sensor 421: second hot arm

422: 제 2 cold 암 423: 제 2 변형 빔 422: second cold arm 423: second deformed beam

424: 제 2 압저항 변위센서424: second piezoresistive displacement sensor

Claims (6)

압저항 변위센서 및 쉐브론 빔 구조를 가지는 마이크로스테이지에 있어서, In the micro stage having a piezoresistive displacement sensor and a chevron beam structure, 사각형상으로서, 그 중앙부에 샘플이 놓여지는 플랫폼;A quadrangular platform, on which a sample is placed at its center; 상기 플랫폼의 일측면으로부터 연장되며, 특정 축으로의 처짐현상을 방지하기 위한 전극이 배치되는 연장 빔;An extension beam extending from one side of the platform and having an electrode disposed thereon to prevent deflection on a specific axis; ' V ' 형상이며, 그 중심부가 상기 연장 빔과 연결되어, 열구동기가 구동되었을 경우 상기 연장 빔을 끌어 당김으로써 플랫폼을 구동시키는 쉐브론 빔; 및 A chevron beam having a 'V' shape, the center of which is connected to the extension beam to drive the platform by attracting the extension beam when a heat driver is driven; And 전압이 인가되면 줄(Joule)열을 발생시킴으로써 특정 방향으로 구동되며, 압저항 변위센서가 각각 집적화된 2개의 열구동기; 를 포함하되, Two heat drivers, each of which is driven in a specific direction by generating Joule heat when a voltage is applied, and each of which has a piezoresistive displacement sensor; Including, 상기 연장 빔, 쉐브론 빔 및 2개의 열구동기는,The extension beam, chevron beam and two thermal actuators, 상기 플랫폼의 네 측면으로부터 각각 연장되어, 상기 플랫폼을 기준으로 상하 좌우 대칭구조를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압저항 변위센서 및 쉐브론 빔 구조를 가지는 마이크로스테이지.A microstage having a piezoresistive displacement sensor and a chevron beam structure, each of which extends from four sides of the platform and is formed to have a vertically symmetrical structure with respect to the platform. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 쉐브론 빔은, The chevron beam, 2개의 열구동기로부터 서로 대향(對向)하도록 각각 발생하는 구동력을 2개의 열구동기 사이에서 개구된 바깥방향으로 변환시키며, 2개의 열구동기의 변위를 3배 내지 5배 증폭시켜 상기 바깥방향으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 압저항 변위센서 및 쉐브론 빔 구조를 가지는 마이크로스테이지.The driving force generated so as to face each other from the two heat drivers is converted to the outward direction opened between the two heat drivers, and the displacement of the two heat drivers is amplified three to five times to convert the outward directions. A microstage having a piezoresistive displacement sensor and a chevron beam structure. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 2개의 열구동기는, The two thermal drivers, 상기 쉐브론 빔의 양측 끝단과 각각 연결되어 상기 쉐브론 빔의 중심부를 중심으로 서로 거울상 대칭되는 제 1 구동기 및 제 2 구동기인 것을 특징으로 하는 압저항 변위센서 및 쉐브론 빔 구조를 가지는 마이크로스테이지. A microstage having a piezoresistive displacement sensor and a chevron beam structure, each of which is connected to both ends of the chevron beam and is a first driver and a second driver that are mirror-symmetrically mirrored with respect to the center of the chevron beam. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 제 1 구동기는,The first driver, 전압이 인가되면 줄(Joule)열을 발생시킴으로써 상기 제 2 구동기 방향으로 구동되도록 하는 제 1 hot 암(arm);A first hot arm configured to be driven toward the second driver by generating Joule heat when a voltage is applied; 상기 ' V ' 형상의 쉐브론 빔의 일측 끝단과 연결되어 쉐브론 빔과 제 1 hot 암 사이에서, 제 1 hot 암과 평행하게 연장되어 배치되어 있으며, 제 1 hot 암에서 발생하는 열이 제 1 압저항 변위센서에 영향을 주지 않도록 하기 위하여 열을 냉각시켜주는 제 1 cold 암(arm);It is connected to one end of the 'V'-shaped chevron beam is disposed between the chevron beam and the first hot arm extending in parallel with the first hot arm, the heat generated from the first hot arm is the first piezoresistive A first cold arm cooling the heat so as not to affect the displacement sensor; 상기 제 1 cold 암으로부터 제 1 hot 암과 평행하게 소정길이 연장되어 있으 며, 열구동기의 변위를 증가시키는 제 1 변형 빔(flexure beam) 및 상기 제 1 변형 빔의 끝단 상면에 형성되어 구동 변위에 따라 다른 압저항 변화를 가지도록 하는 제 1 압저항 변위센서; 를 포함하며,A predetermined length extends in parallel with the first hot arm from the first cold arm, and is formed on an upper surface of an end of the first deformation beam and the first deformation beam to increase the displacement of the thermal actuator, A first piezoresistive displacement sensor configured to have a different piezoresistive change accordingly; Including; 상기 제 2 구동기는,The second driver, 전압이 인가되면 줄(Joule)열을 발생시킴으로써 상기 제 1 구동기 방향으로 구동되도록 하는 제 2 hot 암(arm);A second hot arm configured to be driven in the direction of the first driver by generating joule heat when a voltage is applied; 상기 ' V ' 형상의 쉐브론 빔의 타측 끝단과 연결되어 쉐브론 빔과 제 2 hot 암 사이에서, 제 2 hot 암과 평행하게 연장되어 배치되어 있으며, 제 2 hot 암에서 발생하는 열이 제 2 압저항 변위센서에 영향을 주지 않도록 하기 위하여 열을 냉각시켜주는 제 2 cold 암(arm);It is connected to the other end of the 'V'-shaped chevron beam is disposed between the chevron beam and the second hot arm extending in parallel with the second hot arm, the heat generated from the second hot arm is the second piezoresistive A second cold arm cooling the heat so as not to affect the displacement sensor; 상기 제 2 cold 암으로부터 제 2 hot 암과 평행하게 소정길이 연장되어 있으며, 열구동기의 변위를 증가시키는 제 2 변형 빔(flexure beam); 및A second flex beam extending from the second cold arm a predetermined length in parallel with the second hot arm and increasing the displacement of the thermal actuator; And 상기 제 2 변형 빔의 끝단 상면에 형성되어 구동 변위에 따라 다른 압저항 변화를 가지도록 하는 제 2 압저항 변위센서; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 압저항 변위센서 및 쉐브론 빔 구조를 가지는 마이크로스테이지.A second piezoresistive displacement sensor formed on an end surface of the second modified beam to have a different piezoresistive change according to a driving displacement; Micro stage having a piezoresistive displacement sensor and a chevron beam structure comprising a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전극은, The electrode, 상기 연장 빔의 상면 및 하면으로부터 소정거리 이격되어 배치되어 있으며, 전압이 인가될 경우 정전인력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 압저항 변위센서 및 쉐브론 빔 구조를 가지는 마이크로스테이지. A microstage having a piezoresistive displacement sensor and a chevron beam structure, wherein the piezoelectric displacement sensor is disposed spaced apart from the upper and lower surfaces of the extension beam by a predetermined distance and generates an electrostatic attraction when a voltage is applied. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 전극은, The electrode, 전압이 인가되어 발생되는 상기 정전인력을 통해 처짐현상을 보정하는 것을 특징으로 하는 압저항 변위센서 및 쉐브론 빔 구조를 가지는 마이크로스테이지. A microstage having a piezoresistive displacement sensor and a chevron beam structure, characterized in that the deflection phenomenon is corrected through the electrostatic force generated by applying a voltage.
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