本公开涉及压电型微机电致动器装置和集成微机电致动器装置的设备。微机电致动器装置包括固定结构和移动结构。移动结构包括第一可变形带、第二可变形带和第三可变形带，均在第一可变形带的相对侧上延伸，每个带均承载压电致动器。在第二和第三压电体被偏置的工作状态下，第二和第三可变形带经历负弯曲，而第一可变形带经历正弯曲。因此产生的两个加在一起的平移引起第一可变形带的位移大于可由相等基面的单个膜获得的位移。面的单个膜获得的位移。面的单个膜获得的位移。
【技术实现步骤摘要】
压电型微机电致动器装置和集成微机电致动器装置的设备
[0001]本申请是申请日为2018年11月27日、申请号为201811430201.X、专利技术名称为“压电型微机电致动器装置和集成微机电致动器装置的设备”的申请的分案申请。
[0002]本文描述的技术涉及基于压电技术的致动器装置以及包括致动器装置的设备，特别是扬声器。具体地，在下文中将参考通过MEMS(微机电系统)技术实现的致动器。
技术介绍
[0003]已知的微机械致动器具有膜结构，其利用半导体材料技术制造。设置有一个或多个压电元件的膜通过适当控制压电元件而在驱动方向上偏转。根据使用它的应用，膜的机械变形具有特定的用途。例如，在流体应用中，膜可以形成微泵或打印头(printhead)的一部分，并且其偏转可以用于引起大量流体的移位。
[0004]微机械致动器的其他应用包括例如声学应用。压电致动的膜例如用于集成在便携式设备中的小型化扬声器，例如便携式计算机、膝上型计算机、笔记本电脑(包括超薄笔记本电脑)、PDA、平板电脑和智能电话。
[0005]由于尺寸小，所述装置使得可以在面积和厚度方面遵守关于占用空间的严格要求。
[0006]已经发现，通常，已知类型的致动器的膜在垂直于膜本身的平面的方向上具有几百微米(500
‑
2000μm)的偏转(面外偏转)。这种性能可以通过增加膜的面积来获得，代价是占用空间。
[0007]本领域需要提供一种具有压电致动的微机电装置，其将克服现有技术的缺点。
技术实现思路
r/>[0008]在一个实施例中，微机电致动器装置包括固定结构和移动结构。移动结构被配置为沿着驱动方向移动并且包括第一可变形带、第二可变形带和第三可变形带，其在第一操作状态下位于静止平面中并且具有沿着与所述驱动方向正交的第一方向的相应主延伸部。第一可变形带被布置在第二和第三可变形带之间，并且通过相应的第一和第二贯穿沟槽而沿着第一方向与第二和第三可变形带机械地去耦。
[0009]第一、第二和第三可变形带均具有相应的端部并在其端部处连接在一起。
[0010]第二可变形带通过第一支撑元件进一步耦合到固定结构，并且第三可变形带通过第二支撑元件固定到固定结构，至少在第一操作状态，第一和第二支撑元件沿着与第一方向正交对称的相同的第一对称轴彼此对准。
[0011]第一，第二和第三可变形带分别容纳第一、第二和第三压电体。
[0012]第二和第三可变形带以及相应的第二和第三压电体相对于彼此布置并且被配置成使得在第二和第三压电体被工作电压偏置的第二操作状态下，第二和第三可变形带经历负弯曲，该负弯曲引起所述端部的平移以及第一可变形带的在所述驱动方向上的平移。
[0013]第一可变形带和相应的第一压电体相对于彼此布置并且被配置为使得在第一压电体被偏置在工作电压时，第一可变形带经历正弯曲，该正弯曲引起第一可变形带的至少一部分的在驱动方向上的另一平移，其在第一可变形带的所述端部之间延伸。
附图说明
[0014]为了更好地理解，现在参考附图纯粹通过非限制性示例描述实施例，其中：
[0015]图1以俯视图示出了根据本专利技术的一个方面的MEMS致动器；
[0016]图2以俯视图示出了根据本专利技术的另一方面的图1的MEMS致动器；
[0017]图3以横向剖视图示出了图2的MEMS致动器；
[0018]图4A和图4B以更高的细节程度示出了图3的MEMS致动器的部分；
[0019]图5A以透视图示出了根据本专利技术的MEMS致动器；
[0020]图5B示出了图5A的MEMS致动器的放大细节；
[0021]图6示出了根据本公开的另一实施例的MEMS致动器；
[0022]图7示出了根据本专利技术的另一实施例的MEMS致动器；以及
[0023]图8示出了根据本公开实施例的包括MEMS致动器的装置。
具体实施方式
[0024]图1示出了三轴参考系统中的微机电类型的致动器1的一部分，其具有相互正交的轴X、Y、Z。具体地，图1以俯视图示出了根据一个实施例的平面XY中的致动器1。
[0025]致动器1设置有可变形结构2，该可变形结构2被设计成在轴线Z的方向上弯曲并且与平面XY正交。可变形结构2由固定类型的框架4支撑，框架4完全包围可变形结构2。在未示出的不同实施例中，框架4可仅部分地围绕可变形结构2。
[0026]如在图3中可以看到的，在下文更全面地描述，可变形结构2悬挂在腔6上，例如通过使用微机械加工技术蚀刻到衬底8中而获得。在该实施例中，可变形结构2在衬底8的前侧8a上延伸。
[0027]衬底8是单片块还是由彼此叠置的多个区域或层(例如，外延生长的层)形成无关紧要。衬底8可以包括一种或多种半导体和/或绝缘材料。框架4可以集成在衬底8中，或者也可以由衬底8自身形成。
[0028]框架4通过第一支撑元件或约束件12和第二支撑元件或约束件14机械地耦合到可变形结构2，第一支撑元件或约束件14具有彼此基本相同的形状和尺寸并且在平行于轴X的方向上彼此对准。在一个实施例中，第一支撑元件12和第二支撑元件14都处于静止状态和操作状态(后者在下文中更全面地示出)，其位于平行于平面XY的相同平面中。
[0029]第一和第二支撑元件12、14例如形成为框架4的局部延长部分。
[0030]举例来说，框架4具有四边形形状，沿轴线X的延伸部大约为2mm，并且沿轴线Y的延伸部大约为2mm。作为示例，第一和第二支撑元件12、14具有四边形形状，沿轴线X的延伸部大约为20μm，并且沿轴线Y的延伸部大约为85μm。
[0031]第一和第二支撑元件12、14沿轴线Z的厚度约为4μm。
[0032]在一个实施例中，框架4包括，例如，在衬底8的正面8a上沉积或生长的(单晶或多晶)硅层；显然，除了硅之外或代替硅，可以使用其他材料。
[0033]根据一个实施例，在衬底8的正面8a上沉积或生长的上述(单晶或多晶)硅层同样形成限定可变形结构2的形状的基底支撑层2
’
(参见，例如，图3)。
[0034]沿着轴Z测量的基底支撑层2
’
的厚度例如在0.5μm和20μm之间。
[0035]在一个实施例中，框架4、第一和第二支撑元件12、14以及可变形结构2由单件制成，并且在静止状态下，位于同一平面(这里是平面XY)中。
[0036]可变形结构2和支撑框架4可以使用半导体加工技术，例如蚀刻、生长、沉积和/或选择性去除，从半导体材料的晶片(例如硅)开始获得。
[0037]可变形结构2在此具有四边形形状，特别是矩形，沿轴线Y具有主侧面L
Y
，沿轴线X具有副侧面L
X
。例如，主侧面L
Y
为2.5mm，副侧面L
X
为2mm。
[0038]可变形结构2相对于对称轴A进一步对称，平行于轴线X并且穿过限定可变形结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微机电MEMS致动器装置，包括：框架；第一功能子结构，位于所述框架内并且通过支撑元件机械地耦合至所述框架，所述第一功能子结构被分为第一部分和第二部分，所述第一部分被分为通过第一贯穿沟槽彼此隔开的第一子部分和第二子部分，所述第二部分被分为通过第二贯穿沟槽彼此隔开的第一子部分和第二子部分；第一压电结构和第二压电结构，分别由所述第一部分的第一子部分和第二子部分承载；第三压电结构和第四压电结构，分别由所述第二部分的第一子部分和第二子部分承载；以及第三贯穿沟槽，在所述框架和所述第一功能子结构之间延伸，除了其中存在所述支撑元件的区域之外。2.根据权利要求1所述的MEMS致动器装置，其中所述框架的形状为四边形。3.根据权利要求2所述的MEMS致动器装置，其中所述框架沿x轴延伸达2mm并且沿y轴延伸达2mm。4.根据权利要求2所述的MEMS致动器装置，其中所述支撑元件的形状为四边形。5.根据权利要求4所述的MEMS致动器装置，其中所述支撑元件沿x轴延伸达20μm并且沿y轴延伸达85μm。6.根据权利要求5所述的MEMS致动器装置，其中所述支撑元件的厚度约为4μm。7.根据权利要求1所述的MEMS致动器装置，其中所述第一功能子结构的形状为四边形。8.根据权利要求1所述的MEMS致动器装置，其中所述框架被集成在衬底内。9.根据权利要求1所述的MEMS致动器装置，其中所述框架由衬底形成。10.根据权利要求1所述的MEMS致动器装置，其中所述第一功能子结构的所述第一部分的第一子部分和第二子部分彼此相互平行；并且其中所述第一功能子结构的所述第二部分的第一子部分和第二子部分彼此相互平行。11.根据权利要求10所述的MEMS致动器装置，其中所述第一子结构的所述第一部分和所述第二部分跨限定对称轴的所述框架的纵向轴彼此对称。12.根据权利要求1所述的MEMS致动器装置，其中所述第一部分包括：第一连接臂，将所述第一部分的所述第一子部分的第一端机械地连接到所述第一部分的所述第二子部分的第一端；以及第二连接臂，将所述第一部分的所述第一子部分的第二端机械地连接到所述第一部分的所述第二子部分的第二端；并且其中所述第二部分包括：第一连接臂，将所述第二部分的所述第一子部分的第一端机械地连接到所述第二部分的所述第二子部分的第一端；以及第二连接臂，将所述第二部分的所述第一子部分的第二端机械地连接到所述第二部分的所述第二子部分的第二端。13.根据权利要求12所述的MEMS致动器装置，其中所述第一部分的所述第一连接臂和所述第二连接臂延伸为所述第一部分的所述第一子部...
【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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