一种条纹状结构的电热式扭转驱动器的制作方法

技术领域

本实用新型涉及的是一种条纹状结构的电热式扭转驱动器，属于mems应用技术领域。

背景技术：

mems驱动方式主要分为静电、电磁、电热和压电四种方式，其中静电和电磁被常用于扭转态驱动方式中。电热通常应用于垂直位移，较难运用于扭转态驱动，即使应用于扭转态驱动，其结构也非常复杂。例如，专利文献1、一种微电机系统扭转镜面驱动器、制作方法及应用(200410053563.3)，公开了一种静电驱动用于扭转态的实施方案。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是如何使电热式mems驱动器扭转的技术问题。

本实用新型创造采用的技术方案：一种条纹状结构的电热式扭转驱动器1，该条纹状结构的电热式扭转驱动器1的一端连接固定端2，另一端连接可动单元3，该条纹状结构的电热式扭转驱动器1由至少两种热膨胀系数不同材料组成的薄膜构成，分别为上层薄膜1-1和下层薄膜1-2，其中上层薄膜1-1包含两个或两个以上带状结构，该带状结构间隔排列在下层薄膜1-2上，带状结构与其下部的下层薄膜1-2组成扭转单元4，每个扭转单元4的中心线4-1可为直线或曲线，中心线4-1与固定端2的端面形成倾斜角。

所述扭转单元的中心线4-1与固定端2的倾斜角是45°。

所述下层薄膜1-2为连续膜。

所述上层薄膜1-1材质为介电质，如氧化物或聚合物，下层薄膜1-2的材质为金属。

所述上层薄膜1-1材质为金属铜，下层薄膜1-2的材质为金属钨。

所述可动单元3两侧安装该条纹状结构的电热式扭转驱动器1，分别为第一条纹状结构的电热式扭转驱动器1a和第二条纹状结构的电热式扭转驱动器1b，第一条纹状结构的电热式扭转驱动器1a和第二条纹状结构的电热式扭转驱动器1b与可动单元3之间分别使用柔性结构5连接。柔性结构5可以是弹簧。

一种条纹状结构的电热式扭转驱动器组6，该条纹状结构的电热式扭转驱动器组6由两个条纹状结构的电热式扭转驱动器1侧面反向对接组成。

所述可动单元3两侧对称安装该条纹状结构的电热式扭转驱动器组6，该条纹状结构的电热式扭转驱动器组6与可动单元3之间使用柔性结构5连接。

本实用新型创造的优点：解决了现有电热式mems驱动器不易扭转的技术问题，具有结构简单、易实现的特点。

附图说明

图1是实施例1中的一种条纹状结构的电热式扭转驱动器1的示意图。

图2是实施例2中的一种条纹状结构的电热式扭转驱动器1的示意图。

图3是实施例3所述的两个该条纹状结构的电热式扭转驱动器驱动镜面的示意图。

图4是实施例4中的一种条纹状结构的电热式扭转驱动器组6的示意图。

图5是实施例5所述的两个条纹状结构的电热式扭转驱动器组6驱动镜面的示意图。

图6是带状结构呈面条形的示意图。

图中，1是一种条纹状结构的电热式扭转驱动器，1-1是上层薄膜，1-2是下层薄膜，2是固定端，3是可动单元，4是扭转单元，4-1是扭转单元的中心线，5是柔性结构，6是一种条纹状结构的电热式扭转驱动器组。

具体实施方式

一种条纹状结构的电热式扭转驱动器1，该条纹状结构的电热式扭转驱动器1的一端连接固定端2，另一端连接可动单元3，该条纹状结构的电热式扭转驱动器1由至少两种热膨胀系数不同材料组成的薄膜构成，分别为上层薄膜1-1和下层薄膜1-2，其中上层薄膜1-1包含两个或两个以上带状结构，该带状结构间隔排列在下层薄膜1-2上，带状结构与其下部的下层薄膜1-2组成扭转单元4，每个扭转单元4的中心线4-1可为直线或曲线，中心线4-1与固定端2的端面形成倾斜角，当该条纹状结构的电热式扭转驱动器1温度变化时，该条纹状结构的电热式扭转驱动器1产生扭转，从而带动可动单元3转动。

所述扭转单元的中心线4-1与固定端2的倾斜角是45°。

所述下层薄膜1-2为连续膜。

所述上层薄膜1-1材质为介电质，如氧化物或聚合物，下层薄膜1-2的材质为金属。

所述上层薄膜1-1材质为金属铜，下层薄膜1-2的材质为金属钨。

所述可动单元3两侧安装该条纹状结构的电热式扭转驱动器1，分别为第一条纹状结构的电热式扭转驱动器1a和第二条纹状结构的电热式扭转驱动器1b，第一条纹状结构的电热式扭转驱动器1a和第二条纹状结构的电热式扭转驱动器1b与可动单元3之间分别使用柔性结构5连接。柔性结构5可以是弹簧。

一种条纹状结构的电热式扭转驱动器组6，该条纹状结构的电热式扭转驱动器组6由两个条纹状结构的电热式扭转驱动器1侧面反向对接组成。

所述可动单元3两侧对称安装该条纹状结构的电热式扭转驱动器组6，该条纹状结构的电热式扭转驱动器组6与可动单元3之间使用柔性结构5连接。

实施例1

如图1所示，该条纹状结构的电热式扭转驱动器1由上下两层薄膜构成，分别为上层薄膜1-1和下层薄膜1-2，上层薄膜1-1由若干个带状结构组成，带状结构间隔排列在下层薄膜1-2上，该带状结构呈条带状，具体形状包括但不限于平行四边形、多边形、面条形(如图6所示)或其他不规则形状，带状结构与其下部的下层薄膜1-2组成扭转单元4，每个扭转单元4的中心线4-1可为直线或曲线，中心线4-1与固定端2的端面形成倾斜角，当该条纹状结构的电热式扭转驱动器1温度变化时，该条纹状结构的电热式扭转驱动器向热膨胀系数较小的膜层方向弯曲，由于扭转单元4产生的力与固定端2形成一定的角度，其一部分力产生z轴方向弯曲，另一部分力使该条纹状结构的电热式扭转驱动器绕x轴方向转动，从而带动可动单元3转动。上层薄膜1-1和下层薄膜1-2位置互换，也应当认为是本申请的保护范围之内。

实施例2

本实施例展示了一个由cu-w双层结构组成的条纹状结构的电热式扭转驱动器。本实施例与实施例1的区别在于除靠近固定端的扭转单元4外，其他扭转单元4不与固定端2连接。

如图2所示，整体电热式扭转驱动器呈矩形，上层薄膜1-1的材质为金属铜，下层薄膜1-2的材质为金属钨。扭转单元4的中心线4-1与该条纹状结构的电热式扭转驱动器1边界呈45度角。当温度上升时，该条纹状结构的电热式扭转驱动器1向热膨胀系数较小的金属钨层方向弯曲，由于扭转单元4的中心线4-1与边界成45度角，扭转单元4一部分热应力产生垂直方向弯曲，另一部分力使该条纹状结构的电热式扭转驱动器1绕x轴方向转动。

实施例3

本实施例展示使用两个该条纹状结构的电热式扭转驱动器1驱动镜面的实例。镜面即可动单元3。

如图3所示，可动单元3两侧对称安装该条纹状结构的电热式扭转驱动器1，分别为第一条纹状结构的电热式扭转驱动器1a和第二条纹状结构的电热式扭转驱动器1b，第一条纹状结构的电热式扭转驱动器1a和第二条纹状结构的电热式扭转驱动器1b与可动单元3之间分别使用柔性结构5连接。该柔性结构5是弹簧。

当该条纹状结构的电热式扭转驱动器被加热时，镜面将随着条纹状结构的电热式扭转驱动器一同沿x轴旋转。当该条纹状结构的电热式扭转驱动器1温度升高时，镜面发生扭转。

实施例4

实施例3使用了单一的条纹状结构的电热式扭转驱动器驱动可动单元3，由于条纹状结构的电热式扭转驱动器升温产生扭转的同时本还会向热膨胀系数较低一侧抬升，不便控制。

为此，本实施例使用两个条纹状结构的电热式扭转驱动器1组成的条纹状结构的电热式扭转驱动器组6(如图4所示)，该条纹状结构的电热式扭转驱动器组6由并排两个条纹状结构的电热式扭转驱动器1侧面反向对接组成，分别为第三条纹状结构的电热式扭转驱动器1c和第四条纹状结构的电热式扭转驱动器1d。当条纹状结构的电热式扭转驱动器组6发生扭转时，第三条纹状结构的电热式扭转驱动器1c和第四条纹状结构的电热式扭转驱动器1d扭转方向一致，但抬升方向相反，可动单元3将绕第三条纹状结构的电热式扭转驱动器1c和第四条纹状结构的电热式扭转驱动器1d的中心轴扭转。

实施例5

本实施例展示使用两个条纹状结构的电热式扭转驱动器组6驱动镜面的实例。

如图5所示，可动单元3两侧对称安装条纹状结构的电热式扭转驱动器组6，分别为第一条纹状结构的电热式扭转驱动器组6a和第二条纹状结构的电热式扭转驱动器组6b，第一条纹状结构的电热式扭转驱动器组6a和第二条纹状结构的电热式扭转驱动器组6b与可动单元3之间分别使用柔性结构5连接。当温度发生改变时，镜面两侧的条纹状结构的电热式扭转驱动器组6同时向一侧扭转，驱动镜面随之转动。该结构的有限元仿真结果显示镜面随条纹状结构的电热式扭转驱动器组6绕y轴方向旋转。