MEMS致动器及其制造工艺的制作方法

本公开涉及一种mems(“微机电系统”)致动器及其制造工艺。详细地，本公开涉及一种mems致动器，该mems致动器包括可应变结构，该可应变结构限定了内部空间，当流体被泵送到内部空间中时，该内部空间膨胀，从而生成可应变结构的应变，该应变允许致动力被施加到存在于可应变结构上的外部主体上。此外，本公开涉及mems致动器的制造工艺及其控制方法。

背景技术：

1、众所周知，mems致动器是将能量从一种形式转换成另一种形式，即在彼此不同的物理变量之间转换的器件。mems致动器的示例是线性或旋转类型的阀、开关、泵、微型马达，并且允许例如将电参数(例如电压)转换成机械参数(例如位移，伸长或扭转)。

2、特别地，压电型mems致动器(微致动器)是已知的，其在由施加到其上的电场引起的应变之后由应变生成位移。

3、然而，已知的压电微致动器能够生成减小的力，通常在大约10mn和大约100mn之间，这对于一些应用是不够的。

4、在本领域中需要提供克服现有技术的缺点的mems致动器，mems致动器的控制方法和制造工艺。

技术实现思路

1、在实施例中，mems致动器包括：半导体材料的半导体主体，具有沿着第一轴线彼此相对的第一表面和第二表面，并且限定了壳体腔，所述壳体腔面向所述半导体主体的所述第一表面，并且具有沿着所述第一轴线与所述半导体主体的所述第一表面相对的底表面，以及将所述壳体腔的所述底表面接合到所述半导体主体的所述第一表面的一个或多个侧向表面，所述半导体主体还限定了延伸到所述半导体主体中的流体通道并且具有延伸穿过所述壳体腔的所述底表面的第一端；以及可应变结构，所述可应变结构延伸到所述壳体腔中，在所述壳体腔的所述底表面处耦合到所述半导体主体，从所述壳体腔的所述一个或多个侧向表面延伸一定距离，具有相对于所述可应变结构与所述壳体腔的所述底表面相对的顶表面，并且限定内部空间，所述内部空间面向所述流体通道的所述第一端，并且包括至少第一内部子空间和第二内部子空间，所述第一内部子空间和所述第二内部子空间沿着所述第一轴线彼此叠置并且彼此气动(pneumatic)连接并气动连接到所述流体通道。当流体被泵送通过流体通道进入内部空间时，第一内部子空间和第二内部子空间膨胀，使可应变结构沿第一轴线应变，并生成由可应变结构的顶表面沿第一轴线在相对于壳体腔的相对方向上施加的致动力。

2、该流体通道可以具有与该第一端相对的第二端，并且该mems致动器还可以包括泵送组件，该泵送组件延伸到该第一端与第二端之间的流体通道中并且被配置成将流体泵送到该可应变结构的内部空间中。

3、泵组件可包括第一阀、一个或多个微型泵和第二阀，一个或多个微型泵延伸到第一阀和第二阀之间的流体通道中，第二阀延伸到一个或多个微型泵和可应变结构之间的流体通道中。第一和第二阀可以被可控制地处于打开位置和关闭位置，在打开位置中它们允许流体在流体通道中流动，或者在关闭位置是中它们阻止流体在流体通道中流动。此外，所述一个或多个微型泵可以可控制地处于休止位置和泵送位置，在休止位置中它们在流体通道内没有任何偏转，或在泵送位置中它们在流体通道内具有偏转。

4、这里还公开了一种控制上述mems致动器的方法。该方法包含以下步骤：a)将所述第一阀控制在所述关闭位置，将所述微型泵控制在所述休止位置并且将所述第二阀控制在所述打开位置；b)将所述第一阀控制在所述关闭位置，将所述微型泵控制在所述泵送位置并且将所述第二阀控制在所述打开位置；c)将所述第一阀控制在所述关闭位置，将所述微型泵控制在所述泵送位置并且将所述第二阀控制在所述关闭位置；d)将所述第一阀控制在所述打开位置，将所述微型泵控制在所述泵送位置并且将所述第二阀控制在所述关闭位置；e)将所述第一阀控制在所述打开位置，将所述微型泵控制在所述休止位置并且将所述第二阀控制在所述关闭位置；以及f)将所述第一阀控制在所述关闭位置，将所述微型泵控制在所述休止位置并且将所述第二阀控制在所述关闭位置。

技术特征：

1.一种mems致动器，包括：

2.根据权利要求1所述的mems致动器，其中所述可应变结构在沿着与所述第一轴线正交的第一平面的截面中具有环形形状，所述环形形状相对于所述第一轴线径向地界定所述内部空间。

3.根据权利要求1所述的mems致动器，其中所述可应变结构与所述半导体主体是单片的。

4.根据权利要求1所述的mems致动器，其中所述可应变结构包括：

5.根据权利要求4所述的mems致动器，

6.根据权利要求5所述的mems致动器，其中所述第一连接部和所述第二连接部各自具有第三最大外部尺寸，所述第三最大外部尺寸小于所述第二最大外部尺寸，所述第三最大外部尺寸是在所述第一连接部或所述第二连接部的第二外表面之间沿着所述第一轴线而测量的，所述第一连接部或所述第二连接部的第二外表面沿着所述第一轴线彼此相对并且面向所述壳体腔。

7.根据权利要求4所述的mems致动器，

8.根据权利要求4所述的mems致动器，

9.根据权利要求4所述的mems致动器，其中所述可应变结构进一步包括：

10.根据权利要求1所述的mems致动器，其中所述可应变结构具有在所述可应变结构的所述顶表面与所述壳体腔的所述底表面之间沿着所述第一轴线测量的最大伸长尺寸；

11.根据权利要求1所述的mems致动器，其中所述流体通道具有与所述第一端相对的第二端，并且其中所述mems致动器还包括泵送组件，所述泵送组件延伸到在所述第一端和所述第二端之间的所述流体通道中，并且被配置成将所述流体泵送到所述可应变结构的所述内部空间中。

12.根据权利要求11所述的mems致动器，其中所述泵送组件包括第一阀、一个或多个微型泵和第二阀，所述一个或多个微型泵延伸到在所述第一阀与所述第二阀之间的所述流体通道中，并且所述第二阀延伸到在所述一个或多个微型泵与所述可应变结构之间的所述流体通道中；

13.根据权利要求12所述的mems致动器，其中所述第一阀、所述一个或多个微型泵和所述第二阀是压电型的。

14.根据权利要求5所述的mems致动器，其中所述第一连接部和所述第二连接部彼此同心并且相对于平行于所述第一轴线的与所述可应变结构的中心线轴线重合的对称轴线对称，所述可应变结构也相对于所述中心线轴线对称。

15.根据权利要求6所述的mems致动器，其中所述第一连接部和所述第二连接部彼此同心并且相对于平行于所述第一轴线的与所述可应变结构的中心线轴线重合的对称轴线对称，所述可应变结构也相对于所述中心线轴线对称。

16.根据权利要求5所述的mems致动器，其中所述第一连接部和所述第二连接部彼此同心，相对于平行于所述第一轴线的对称轴线对称，并且相对于平行于所述第一轴线并且不同于所述对称轴线的所述可应变结构的中心轴线偏心。

17.根据权利要求6所述的mems致动器，其中所述第一连接部和所述第二连接部彼此同心，相对于平行于所述第一轴线的对称轴线对称，并且相对于平行于所述第一轴线并且不同于所述对称轴线的所述可应变结构的中心轴线偏心。

18.一种包括根据权利要求12所述的mems致动器的器件，进一步包括控制电路，所述控制电路被配置成用于：

19.一种制造mems致动器的方法，包括以下步骤：

20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括以下步骤：

技术总结本公开涉及MEMS致动器及其制造工艺。一种MEMS致动器，包括具有第一表面的半导体主体，所述第一表面限定面向所述第一表面并具有底表面的壳腔，所述半导体主体还限定所述半导体主体中的流体通道，所述流体通道具有横跨所述底表面的第一端。可应变结构延伸到壳体腔中，在底表面处耦合到半导体主体，并且限定面向流体通道的第一端的内部空间，并且包括彼此连接并且连接到流体通道的至少第一和第二内部子空间。当流体被泵送通过流体通道进入内部空间时，第一和第二内部子空间膨胀，从而沿第一轴线使可应变结构发生应变，并生成由可应变结构沿第一轴线在相对于壳体腔的相对方向上施加的致动力。技术研发人员：D·朱斯蒂,C·M·拉扎里受保护的技术使用者：意法半导体股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13