[发明专利]具有压电块的微机电装置及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及形成用于微机电装置的压电驱动器。

背景技术

在受到机械应力时，压电材料可以产生电或电极性。备选地，对压电材料施加电压可以导致逆压电性，即，压电材料在被施加电压时机械形变。逆压电性可以导致压电材料内极高的弯曲力。产生电和逆压电性这两个性能都被约束以用于电子和机械装置，例如诸如驱动器和传感器的换能器。包括驱动器和传感器的组合的多个换能器可以组合在一起成为微机电系统(MEMS)。

MEMS通常具有使用常规半导体工艺技术形成于半导体衬底内的机械结构。MEMS可包括单个结构或多个结构。MEMS具有电学元件，其中电学信号激励各个电学元件，或者由MEMS各个结构内的驱动产生。

MEMS的一个实施包括主体，该主体内形成有腔体，以及形成于该主体外表面上的压电驱动器。压电驱动器具有一层压电材料，例如陶瓷，以及用于传输电压的元件，例如电极。压电驱动器的电极可以对压电材料施加电压，或者传输当压电材料变形时产生的电压。

具有压电驱动器的一种类型的MEMS为微流体喷射装置。驱动器可包括压电材料，该压电材料可以被电极驱动，导致压电材料朝装置的腔体变形。这种变形的驱动器对腔体施加压力，导致腔体内的流体例如通过喷嘴流出。包括驱动器、腔体和喷嘴的各个结构元件可以影响喷射多少流体。在具有多个结构的MEMS中，为整个MEMS上的各个结构形成尺寸均匀的元件，可以改善MEMS性能的均匀性，例如喷射的流体量的均匀性。当试图加工各个结构以具有在MEMS内其他结构的几微米以内的测量时，形成均匀结构则变得具有挑战性。

发明内容

一般而言，一方面，描述了一种微机电装置。该装置具有主体以及多个压电岛。该主体具有多个腔体。该多个压电岛由该主体支撑，其中各个压电岛具有第一表面、与该第一表面相对的第二表面、以及与该第一和第二表面相交的第三平面表面。导电材料在该第一表面上，且导电材料在该压电岛的第二表面上。至少一个该多个压电岛置为基本上毗邻该多个腔体的相应腔体。至少一个该压电岛具有在第三表面上的导电材料，该第三表面上的导电材料电学接触位于该第一和第二表面上的导电材料。

一般而言，在另一个方面，描述了一种微机电装置。该装置具有多个腔体。该装置还具有换能器层。该换能器层提供多个换能器，各个换能器置为基本上毗邻该多个腔体的相应腔体，各个换能器包括由该主体支撑的压电岛。该压电岛由第一表面以及与该第一表面相对的第二表面界定，该第一和第二表面基本上是平面的，且该第一表面基本上平行于第二表面。结合层在换能器层和主体之间。

在另一个方面，描述了一种形成具有压电换能器的装置的方法。第一凹形形成于压电材料的主体的第一表面内，该第一凹形具有壁。在形成第一凹形之后，该压电材料主体的第一表面附着到装置主体。在将该压电材料主体附着到装置主体之后，从该压电材料主体的第二表面除去材料，直到暴露该第一凹形。

在又一个方面中，描述了一种微机电装置。该装置包括具有平面表面的主体。一个或多个换能器由该主体支撑，其中各个换能器包括压电材料的矩形块，该块具有第一表面和第二表面。该块的第一表面平行且毗邻该主体的平面表面，该块的第二表面基本上垂直于该主体的平面表面，且该一个或多个换能器不连接在一起。

本发明包括一个或多个下述潜在优点(或者不包含下述潜在优点)。在形成导电层之前在压电材料内形成底切口，使得可以形成卷绕电极。这些卷绕电极使得可以在与其上形成该电极的侧相对的压电材料侧上产生电极接触区域。该卷绕电极可以电学连接该电极与该电极接触区域。通过将柔性电路仅接触到压电材料的一侧，则柔性电路可附着到驱动电极和接地电极。