一种电热式MEMS扭转驱动器的制作方法

本发明涉及的是一种电热式mems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：

本发明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。

本发明的技术方案：一种电热式mems扭转驱动器，其特征在于该电热式mems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结构，该电热式mems扭转驱动器一端固定，另一端连接可动单元2，该电热式mems扭转驱动器沿其中心线3成非对称分布，当电热式mems扭转驱动器1温度变化时，电热式mems扭转驱动器1绕x轴方向转动，从而带动可动单元2转动。

所述电热式mems扭转驱动器中心线3不与固定端面垂直，且中心线3的斜率没有拐点。

所述可动单元2两侧对称安装该电热式mems扭转驱动器1，该电热式mems扭转驱动器1与可动单元2之间使用柔性结构4连接。该柔性结构可以是弹簧。

一种电热式mems扭转驱动器组，包括两个电热式mems扭转驱动器1，分别为电热式mems扭转驱动器1a和电热式mems扭转驱动器1b，电热式mems扭转驱动器1a和电热式mems扭转驱动器1b左右对称，且两层薄膜材料上下顺序相反，电热式mems扭转驱动器组一端固定，另一端连接可动单元2。

所述电热式mems扭转驱动器1由至少两种热膨胀系数不同材料组成的三层薄膜结构，该三层薄膜结构其中的一层薄膜b1制成连续平面，另两层相同材料的薄膜分别制作在薄膜b1的上下两面，且结构上分别在左右分布。

可动单元2两侧对称安装所述电热式mems扭转驱动器组。

本发明的优点：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中一种电热式mems扭转驱动器的示意图。

图2是实施例2中一种电热式mems扭转驱动器的示意图。

图3是实施例2在实验室内的显微照片。

图4是实施例3中电热式mems扭转驱动器组的示意图。

图5是实施例4中一种电热式mems扭转驱动器组的示意图。

图6是实施例4中一种电热式mems扭转驱动器组的示意图。

图中，1是一种电热式mems扭转驱动器，2是可动单元，3是电热式mems扭转驱动器的中心线，4是柔性结构。

具体实施方式

一种电热式mems扭转驱动器，其特征在于该电热式mems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结构，该电热式mems扭转驱动器一端固定，另一端连接可动单元2，该电热式mems扭转驱动器沿其中心线3成非对称分布，通常成直角三角形（如图2所示）。当电热式mems扭转驱动器1温度变化时，电热式mems扭转驱动器1绕x轴方向转动，从而带动可动单元2转动。温度的改变由薄膜层中的金属电阻或多晶硅电阻提供。通常采用的金属电阻材料为钛、铂和钨。

所述电热式mems扭转驱动器中心线3不与固定端面垂直，且中心线3的斜率没有拐点。

所述可动单元2两侧对称安装该电热式mems扭转驱动器1，该电热式mems扭转驱动器1与可动单元2之间使用柔性结构4连接。

一种电热式mems扭转驱动器组，包括两个电热式mems扭转驱动器1，分别为电热式mems扭转驱动器1a和电热式mems扭转驱动器1b，电热式mems扭转驱动器1a和电热式mems扭转驱动器1b左右对称，且两层薄膜材料上下顺序相反，电热式mems扭转驱动器组一端固定，另一端连接可动单元2。

所述电热式mems扭转驱动器1由至少两种热膨胀系数不同材料组成的三层薄膜结构，该三层薄膜结构其中的一层薄膜b1制成连续平面，另两层相同材料的薄膜分别制作在薄膜b1上下两层，且结构上分别在左右分布。

可动单元2两侧对称安装所述电热式mems扭转驱动器组。

实施例1

如图1所示，本实例为使用电热式mems扭转驱动器驱动可动单元2旋转，其中可动单元2是mems微镜。电热式mems扭转驱动器由上下两层sio2-al薄膜结构组成，电热式mems扭转驱动器内置加热电阻丝，金属丝可以放置在sio2和al薄膜之间，也可以放置在任意两层薄膜的表面。将该电热式mems扭转驱动器横向分割成若干个长度为δx的矩形，其中相邻的矩形1-1和矩形1-2，当矩形1-1或矩形1-2独立时，矩形双层膜结构(即矩形1-1或矩形1-2)向两侧翘曲，且弯曲半径ρ可由公式1表达，其中β为与材料杨氏模量相关的系数，t为双层膜厚度，ε为热膨胀导致的两层形变差。

由于该电热式mems扭转驱动器沿其中心线3成非对称分布，因此矩形1-1和矩形1-2之间将产生相互作用力，使两者弯曲弧度连续。当温度上升时，该电热式mems扭转驱动器向热膨胀系数低的材料层方向卷曲的同时绕x轴方向转动。作为一种最佳的实施方式，如图1所示，该电热式mems扭转驱动器中心线3不与固定端面垂直，且中心线3的斜率没有拐点。

实施例2

如图2、图3所示，作为实施例1的变形，本实施例是在可动单元2两侧对称安装该电热式mems扭转驱动器1，该电热式mems扭转驱动器与可动单元2之间使用柔性结构4连接。

实施例3

如图4所示，电热式mems扭转驱动器组包括两个电热式mems扭转驱动器1，分别为电热式mems扭转驱动器1a和电热式mems扭转驱动器1b，电热式mems扭转驱动器1a和电热式mems扭转驱动器1b左右对称，且两层薄膜材料上下顺序相反，电热式mems扭转驱动器组一端固定，另一端连接可动单元2。

实施例4

如图5所示，作为实施例3的一种变形，由至少两种热膨胀系数不同材料组成的三层薄膜结构，该三层薄膜结构其中的一层薄膜b1（例如sio2）制成连续平面，另两层相同材料的薄膜（例如al）分别制作在b1（例如sio2）上下两层，且结构上左右对称。

实施例5

作为实施例3的一种变形，本实施例是在可动单元2两侧对称安装电热式mems扭转驱动器组，如图6所示。

技术特征：

1.一种电热式mems扭转驱动器，其特征在于该电热式mems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结构，该电热式mems扭转驱动器一端固定，另一端连接可动单元（2），该电热式mems扭转驱动器沿其中心线（3）成非对称分布，当电热式mems扭转驱动器（1）的温度变化时，电热式mems扭转驱动器（1）绕x轴方向转动，从而带动可动单元（2）转动。

2.根据权利要求1所述的一种电热式mems扭转驱动器，其特征在于所述电热式mems扭转驱动器中心线（3）不与固定端面垂直，且中心线（3）的斜率没有拐点。

3.根据权利要求1所述的一种电热式mems扭转驱动器，其特征在于所述可动单元（2）两侧对称安装该电热式mems扭转驱动器（1），该电热式mems扭转驱动器（1）与可动单元（2）之间使用柔性结构（4）连接。

4.根据权利要求1所述的一种电热式mems扭转驱动器，其特征在于所述薄膜结构的其中一种材料是金属或多晶硅。

5.一种电热式mems扭转驱动器组，其特征在于包括如权利要求1所述的两个电热式mems扭转驱动器（1），分别为电热式mems扭转驱动器（1a）和电热式mems扭转驱动器（1b），电热式mems扭转驱动器（1a）和电热式mems扭转驱动器（1b）左右对称，且两层薄膜材料上下顺序相反，电热式mems扭转驱动器组一端固定，另一端连接可动单元（2）。

6.根据权利要求5所述的一种电热式mems扭转驱动器组，其特征在于所述电热式mems扭转驱动器（1）由至少两种热膨胀系数不同材料组成的三层薄膜结构，该三层薄膜结构其中的一层薄膜（b1）制成连续平面，另两层相同材料的薄膜分别制作在薄膜（b1）的上下两面，且结构上分别在左右分布。

7.根据权利要求5所述的一种电热式mems扭转驱动器组，其特征在于可动单元（2）两侧对称安装所述电热式mems扭转驱动器组。

技术总结一种电热式MEMS扭转驱动器，其特征在于该电热式MEMS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结构，该电热式MEMS扭转驱动器一端固定，另一端连接可动单元2，该电热式MEMS扭转驱动器中心线3不与固定端面垂直，且中心线3的斜率没有拐点，当电热式MEMS扭转驱动器1温度升高时，电热式MEMS扭转驱动器1绕x轴方向转动，从而带动可动单元2转动。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。技术研发人员：王鹏;黄兆兴;谢会开受保护的技术使用者：无锡微奥科技有限公司技术研发日：2019.10.29技术公布日：2021.05.04