[实用新型]弹跳式致动器与微型马达

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种以微机电系统(Micro electromechanical Systems；MEMS)技术制作的微型旋转马达(Micro Rotary Motor)，其利用弹跳式致动器(BDA)驱动机制与特性来改善传统静电式驱动微型马达的组件寿命短、驱动电压高等缺点。

背景技术

微小化技术是当今科学的主要潮流。最为公众所知的，便是集成电路(IC)技术以及微机电系统(MEMS)技术，也是带领我们在最近这几年来，一起探究微小世界的初步技术。

传统的微抓举式致动器(Scratch Drive Actuator；SDA)具有可精确定位以及线性步进的机械性质。

如图1所示，在Bright(布莱特)以及Linderman(黎德曼)所做的研究中指出，当在给定驱动电压的情况下，SDA平板6弯曲使得尾端会先进行吸附动作，并接触氮化硅绝缘层2，称为折屈动作(snaping)；当电压加大到吸附电压时(PrimingVoltage)，SDA主体因静电力而产生较大变形，SDA平板6会大面积接触氮化硅绝缘层2，而当移除给定电压后，储存在支撑悬臂梁、SDA平板6与SDA轴衬14中的张应力能量将推动SDA平板6向前移动完成一次步进运动。

对于SDA平板的最佳尺寸已在先前的文献中(出自R.J.Linderman与V.M.Bright等人所做的模拟结果)提出，为长78μm、宽65μm。

现已研发出利用SDA致动器所构造成的微型旋转马达(Micro Rotary Motor)，以及目前全世界最小的微型风扇(Micro Fan)，尺寸为2mm×2mm，它是利用自我组装技术在SDA微型马达外环增加扇叶制成的。

SDA致动器的制造过程采用多晶硅面加工技术的多使用者MEMS制程(Polysilicon-based surface micromachining Multi-User MEMS Processes；MUMPs)。

但目前以SDA为主体驱动的微型马达或微型风扇，因存在组件寿命短、驱动电压高，且存在瞬间反转现象等问题，限制了其在商业产品上的应用。

再如图2所示，传统的SDA平板6与SDA支撑悬臂梁7的连接处因为弯曲刚性不足，所以很容易因为扭转导致断裂。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种弹跳式致动器(BounceDrive Actuator；BDA)与微型马达及其应用，其可大为延长组件寿命、提高转速、降低驱动电压，并实现转动方向的连续性。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种弹跳式致动器，其特征在于包括：至少一BDA轴衬，所述BDA轴衬的高度与宽度的比例值小于1；至少一BDA平板，所述BDA平板的长度小于75μm。

上述本实用新型技术方案中，所述致动器组件施加驱动电压后，所述BDA平板后端接触所述绝缘层的摩擦力小于所述BDA轴衬对所述绝缘层的摩擦力，使所述BDA平板向上弯曲并仅以后端小面积接触，造成所述BDA轴衬被挤压和内缩；施加的电压移除后，所述BDA平板后端接触所述绝缘层的摩擦力便大于所述BDA轴衬对所述绝缘层的摩擦力，储存的张力使所述致动器组件以弹跳式的动作模式向后弹出。

上述本实用新型技术方案中，所述致动器组件为连结固定于一BDA支撑悬臂梁，且其间连结处具有导角设计。

本实用新型可用于微出力组件结构组装及微光通讯开关。

本实用新型还提供了一种弹跳式致动微型马达，其特征在于包含：至少一弹跳式致动器，所述弹跳式致动器由一BDA轴衬与一BDA平板构成，且所述BDA轴衬的高度与宽度比小于1，所述BDA平板的长度小于75μm。

上述弹跳式致动微型马达中，所述微型马达的制作为制作弹跳式致动器，包括形成一道多晶硅结构、二道氧化牺牲层、一道绝缘层与一道金属薄膜。

上述弹跳式致动微型马达中，所述微型马达利用自我组装技术结合有多个微型扇叶，且其间以聚亚酰胺接点连结。