极板结构、采用该极板结构的静电驱动结构及其制作方法技术

本发明专利技术一种极板结构、采用该极板结构的静电驱动结构及其制作方法，所述极板结构的一侧面设有至少一个上下贯穿所述极板结构的阻尼孔，其中，所述阻尼孔的上开口面积或下开口面积大于侧开口的面积。本发明专利技术的阻尼孔可运用现有技术水平轻易制备，同时，采用这种阻尼孔的极板结构在用作面内的可动部件时，当可动部件发生相对运动时，位于两个可动部件之间的空气不再因受到束缚发生挤压，而是通过面积较小的进气口进入阻尼孔并通过面积较大的上开口或下开口迅速得到释放，从而减小了阻尼力。同时，由于阻尼孔的侧开口面积较小，使极板面积损失不致过大，不会明显降低静电力，使得采用所述极板结构的静电驱动结构能够获得较大的静电力/阻尼力比值。

Plate structure, electrostatic driving structure using the polar plate structure and manufacturing method thereof

The invention relates to a plate structure, the structure of the electrostatic plate structure and manufacturing method of driving, one side of the plate structure is provided with at least one down through the orifice plate, the structure of which the damping hole on the open area or open area is greater than the side of the opening area. The damping hole of the invention can be easily prepared using existing technology, at the same time, the orifice plate structure used in moving parts of plane, when the movable member occurs when the relative movement between two moving parts no longer air are restrained by extrusion, but the smaller the inlet into the orifice and to be released by the larger open or open quickly, thereby reducing the damping force. At the same time, because of the damping holes side opening area is small, so the plate area loss is not too large, will not significantly reduce static electricity, making use of the electrostatic driving structure of plate structure can obtain larger static electricity / damping ratio.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微机电系统执行器领域，涉及一种极板结构、采用该极板结构的静电驱动结构及其制作方法。
技术介绍
在宏观机械中，由于空气阻尼很小，一般不予考虑，但随着器件尺度的缩小，空气阻尼的影响变得显著，为了提高器件性能，必须设法减小空气阻尼的作用。通常来说，利用真空封装可以有效的解决这个问题，但是真空封装会导致制造工艺复杂，成本高以及灵活性差等问题，因此，在真空封装之外寻找一种有效减小空气阻尼的方法成了一个急需解决的问题。压膜阻尼是微机电系统中常见的一种阻尼，在没有真空封装的情况下，它对间隙可变的微结构的动态特性有很大的影响。当两个可动部件的间距在微米量级时，流体(通常是空气)被束缚，当他们相对运动时就会受到阻尼力的作用。阻尼力具有高度的非线性，并且依赖于周围气体媒介，部件的几何形状以及器件的运动。在惯性MEMS器件中，阻尼力不仅决定着器件的动态响应还影响着系统的本底噪声。设计可动电容式结构(传感，静电驱动或二者兼备)时，压膜阻尼在系统的性能上起着至关重要的作用。因此，阻尼器的设计通常会在灵敏度，响应和噪声之间进行折衷。对于需要高Q值的器件(比如说陀螺仪)，只能采用真空封装。迄今为止，对平板电极的压膜阻尼研究的最多，也最典型。为了减小阻尼，通常的做法是在极板上刻蚀一些阻尼孔，以便在极板相对运动时加快气流的释放，从而减小阻力。但这种方法只适用于面外的两个极板(如图1所示)，而对面内的极板，由于技术水平无法在侧壁上刻蚀水平方向的阻尼孔，因此需要另外的解决方案。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种极板结构、采用该极板结构的静电驱动结构及其制作方法，用于解决现有技术中面内运动的极板之间阻尼较大的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种极板结构，所述极板结构的一侧面设有至少一个上下贯穿所述极板结构的阻尼孔，其中，所述阻尼孔在所述极板结构的所述侧面、上表面及下表面的开口分别为侧开口、上开口及下开口，且所述上开口的面积或下开口的面积大于所述侧开口的面积。可选地，所述上开口或下开口的轮廓由至少三段直线围成。可选地，所述上开口或下开口的形状包括T型或梯形。可选地，所述上开口或下开口的轮廓由至少一段直线及至少一段弧线围成。可选地，所述极板结构与所述侧面相对的另一侧面也设有所述阻尼孔。本专利技术还提供一种极板结构的制作方法，包括如下步骤：S1：提供一衬底，在所述衬底中刻蚀出凹腔结构，并在所述凹腔结构表面形成一绝缘层；S2：提供一结构片，将所述结构片与所述衬底键合，封闭所述凹腔结构；S3：将所述结构片减薄至制作极板结构所需的厚度；S4：刻蚀所述结构片，在所述凹腔结构上方得到极板结构；所述极板结构的一侧面设有至少一个上下贯穿所述极板结构的阻尼孔，其中，所述阻尼孔在所述极板结构的所述侧面、上表面及下表面的开口分别为侧开口、上开口及下开口，且所述上开口的面积或下开口的面积大于所述侧开口的面积。可选地，于所述步骤S4中，采用干法刻蚀得到所述阻尼孔。可选地，所述极板结构与所述侧面相对的另一侧面也设有所述阻尼孔。本专利技术还提供一种采用上述任意一项所述极板结构的静电驱动结构。可选地，所述静电驱动结构包括可动电极及固定电极；所述可动电极与所述固定电极在同一平面内作相对运动。可选地，所述可动电极及所述固定电极中至少有一个采用所述极板结构。可选地，所述可动电极及固定电极均为叉指电极，且所述叉指电极的叉指采用所述极板结构。如上所述，本专利技术的极板结构、采用该极板结构的静电驱动结构及其制作方法，具有以下有益效果：本专利技术的极板结构中，阻尼孔上下贯穿极板结构，且在极板结构侧壁具有侧开口，且所述阻尼孔的上开口的面积或下开口的面积大于所述侧开口的面积。这种阻尼孔可运用现有技术水平轻易制备，同时，采用这种阻尼孔的极板结构在用作面内的可动部件时，所述侧开口可作为进气口，所述上开口或下开口作为排气口，当可动部件发生相对运动时，位于两个可动部件之间的空气不再因受到束缚发生挤压，而是通过面积较小的进气口进入阻尼孔并通过面积较大的上开口或下开口迅速得到释放，从而减小了阻尼力。同时，由于阻尼孔的侧开口面积较小，使极板面积损失不致过大，不会明显降低静电力，使得采用所述极板结构的静电驱动结构能够获得较大的静电力/阻尼力比值，能够有效提高系统的动态特性并降低系统的本底噪声。附图说明图1显示为现有技术中面外的两个极板相对运动的示意图。图2显示为本专利技术的极板结构的俯视图图3显示为本专利技术的极板结构的立体图。图4显示为两个采用本专利技术的极板结构的可动部件在面内相对运动的示意图。图5显示为图4所示结构的立体图。图6显示为直接在极板结构侧面制作一个较大的阻尼孔的示意图。图7至图9显示为本专利技术的极板结构中几种阻尼孔结构的示意图。图10显示为本专利技术的极板结构一对相对的侧面均设有所述阻尼孔的示意图。图11显示为本专利技术的极板结构的制作方法在衬底中刻蚀出凹腔结构，并在所述凹腔结构表面形成一绝缘层的示意图。图12显示为本专利技术的极板结构的制作方法提供一结构片，将所述结构片与所述衬底键合，封闭凹腔结构的示意图。图13显示为本专利技术的极板结构的制作方法将所述结构片减薄至制作极板结构所需的厚度的示意图。图14显示为本专利技术的极板结构的制作方法刻蚀所述结构片，在所述凹腔结构上方得到极板结构的示意图。图15显示为一种采用叉指电极的静电驱动结构，其叉指电极的叉指采用本专利技术的极板结构。元件标号说明1极板结构101阻尼孔1011侧开口1012上开口1013下开口201衬底202凹腔结构203绝缘层204结构片3静电驱动结构301可动叉指302固定叉指303质量块304支撑梁305锚点具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图2至图15。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一本专利技术提供一种极板结构，请参阅图2及图3，分别显示为该极板结构1的俯视图及立体图，如图所示，所述极板结构1的一侧面设有至少一个上下贯穿所述极板结构1的阻尼孔101，其中，所述阻尼孔101在所述极板结构的所述侧面、上表面及下表面的开口分别为侧开口1011、上开口1012及下开口1013，且所述上开口1012的面积或下开口1013的面积大于所述侧开口1011的面积。如图4所示，显示为两个采用本专利技术的极板结构的可动部件在面内相对运动的示意图。此处面内相对运动是指两个可动部件在同一平面内作相对运动。图5显示为图4所示结构的立体图。当没有所述阻尼孔时，可动部件作面内相对运动时，由于极板间空气的挤压，使得极板受到较大的压膜阻尼。本专利技术的特点是在极板结构侧面设有上下贯穿极板结构的阻尼孔，可以快速释放受挤压的空气，减小阻尼力。更重要的是，本专利技术的极板结构中，所述阻尼孔的上开口1012的面积或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种极板结构，所述极板结构的一侧面设有至少一个上下贯穿所述极板结构的阻尼孔，其中，所述阻尼孔在所述极板结构的所述侧面、上表面及下表面的开口分别为侧开口、上开口及下开口，其特征在于：所述上开口的面积或下开口的面积大于所述侧开口的面积。

【技术特征摘要】
1.一种极板结构，所述极板结构的一侧面设有至少一个上下贯穿所述极板结构的阻尼孔，其中，所述阻尼孔在所述极板结构的所述侧面、上表面及下表面的开口分别为侧开口、上开口及下开口，其特征在于：所述上开口的面积或下开口的面积大于所述侧开口的面积。2.根据权利要求1所述的极板结构，其特征在于：所述上开口或下开口的轮廓由至少三段直线围成。3.根据权利要求2所述的极板结构，其特征在于：所述上开口或下开口的形状包括T型或梯形。4.根据权利要求1所述的极板结构，其特征在于：所述上开口或下开口的轮廓由至少一段直线及至少一段弧线围成。5.根据权利要求1所述的极板结构，其特征在于：所述极板结构与所述侧面相对的另一侧面也设有所述阻尼孔。6.一种极板结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：提供一衬底，在所述衬底中刻蚀出凹腔结构，并在所述凹腔结构表面形成一绝缘层；S2：提供一结构片，将所述结构片与所述衬底键合，封闭所述凹腔结构；S3：将所述结构片减薄至制作极板结构所需的厚度；S4：刻蚀所述结构片，在所述凹...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊斌，刘松，徐德辉，马颖蕾，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31