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制作方法

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。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

技术特征：

1.一种微机电mems致动器装置，包括：

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分和所述第二子部分的第一端和第二端的延长部；并且其中所述第二部分的所述第一连接臂和所述第二连接臂延伸为所述第二部分的所述第一子部分和所述第二子部分的第一端和第二端的延长部。

14.根据权利要求1所述的mems致动器装置，其中所述第一部分的所述第一子部分和所述第二子部分被配置为能够沿着z轴以相反的取向彼此独立地弯曲；并且其中所述第二部分的所述第一子部分和所述第二子部分被配置为能够沿着所述z轴以相反的取向彼此独立地弯曲。

15.根据权利要求1所述的mems致动器装置，还包括：

16.根据权利要求15所述的mems致动器装置，其中所述第二功能子结构的形状为四边形。

17.根据权利要求15所述的mems致动器装置，其中所述第二功能子结构被分为通过第五贯穿沟槽和第六贯穿沟槽彼此分离的第一部分、第二部分和第三部分；并且所述mems致动器装置还包括分别由所述第二功能子结构的所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分承载的第五压电结构、第六压电结构和第七压电结构。

18.一种微机电mems致动器装置，包括：

19.根据权利要求18所述的mems致动器装置，其中所述框架的形状为四边形。

20.根据权利要求19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。

21.根据权利要求19所述的mems致动器装置，其中所述支撑元件的形状为四边形。

22.根据权利要求21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。

23.根据权利要求22所述的mems致动器装置，其中所述支撑元件的厚度约为4μm。

24.根据权利要求18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。

25.根据权利要求18所述的mems致动器装置，其中所述框架被集成在衬底内。

26.根据权利要求18所述的mems致动器装置，其中所述框架由衬底形成。

技术总结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。技术研发人员：D·朱斯蒂,C·L·佩瑞里尼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：2024/1/15