[发明专利]有改善机械属性的可变形结构的压电致动器及其制造方法

说明书

本公开的实施例涉及有改善机械属性的可变形结构的压电致动器及其制造方法。MEMS致动器由围绕腔体的本体和可变形结构形成，可变形结构悬置在腔体上并且由可移动部分和多个可变形元件形成。可变形元件彼此连续地布置，将可移动部分连接到本体，并且每个可变形元件经受变形。MEMS致动器还包括至少一组多个致动结构，致动结构由可变形元件支撑并且被配置为使得可移动部分的平移大于每个可变形元件的变形。每个致动结构具有相应第一压电区域。

技术领域

本公开涉及一种有改善的机械属性的可变形结构的压电致动器及其制造方法。尤其，参考使用MEMS(微机电系统)技术制造的压电致动器，例如液体流量控制阀、用于扬声器的微弹簧、微镜、诸如微镊子或微剪刀之类的微工具。

背景技术

如已知的，MEMS致动器是通常由半导体材料(例如硅)的晶片制成的电子设备，该电子设备能够引起诸如膜片或悬臂之类的可移动元件的变形。

MEMS致动器可以根据不同的致动原理操作，包括静电、电磁和压电致动。详细地，根据压电致动原理操作的MEMS致动器的区别在于可移动元件的高能量效率和高变形精度；为此，压电MEMS致动器越来越流行。

此外，已知具有压电致动系统的致动器，该致动器用于制造诸如在流量调节装置、微镜和精密手术工具中使用的微流体阀之类的设备。

在下文中，将通过示例的方式来参考流量调节器。流量调节器是一种允许控制在流体通道内流动的流体量的装置，并且流量调节器可以用于例如在工业水平上控制用于制造半导体器件的机器的工艺参数。

通常，流量调节器包括具有入口和出口的流体通道、调节在流体通道中流动的流体的量的阀、测量流体通道中的流体流量的流量计和控制单元。

发明内容

本公开公开了一种压电致动器，该压电致动器克服了已知解决方案的限制，尤其，该压电致动器允许相对于已知解决方案的减小的尺寸和较低的偏置电压。

根据本公开，提供了一种压电致动器及其制造方法。

本公开的MEMS致动器的至少一个实施例涉及包括围绕腔体的本体的MEMS致动器。在所述腔体上的可变形结构，所述可变形结构包括可移动部分和连续布置的多个可变形元件。多个可变形元件将可移动部分连接到本体。可变形结构还包括将可移动部分、多个可变形元件和本体耦联在一起的多个臂。可变形结构还包括多个加强结构，多个加强结构中的相应一个加强结构与多个臂中的相应一个臂集成。所述MEMS致动器还包括在所述可变形元件上的至少一组多个致动结构。

本公开的流量调节器的至少一个实施例涉及流量调节器，该流量调节器包括通道本体、处于通道本体中并且具有端部部分的流体通道、和邻近端部部分的通路截面。流量调节器还包括微机电系统MEMS致动器，该致动器具有腔体、围绕腔体的本体和与腔体对准的可变形结构。可变形结构包括可移动部分，可移动部分具有面向端部部分的表面并且被配置为改变布置在端部部分与可移动部分之间的通路截面。所述可变形结构还包括围绕所述可移动部分的多个可变形元件、所述多个可变形元件上的至少一组多个致动结构、以及所述多个可变形元件上的至少一个检测结构。流量调节器还包括耦联至MEMS致动器的控制单元，该控制单元被配置为向所述至少一组多个致动结构提供偏置电压并且从至少一个检测结构接收检测电压。

本公开的扬声器的至少一个实施例涉及该扬声器，该扬声器包括界定第一腔体的壳体、附接至壳体并且在腔体上的隔膜、以及MEMS致动器。MEMS致动器包括第二腔体、围绕第二腔体的本体、以及可变形结构，可变形结构耦联至隔膜并且被配置为引起隔膜的变形。所述可变形结构包括耦联至所述隔膜的可移动部分、围绕所述可移动部分的多个可变形元件、所述多个可变形元件上的至少一组多个致动结构、以及所述多个可变形元件上的至少一个检测结构。所述扬声器还包括控制单元，所述控制单元耦联至所述MEMS致动器并且被配置为：向所述至少一组多个致动结构提供偏置电压，并且从所述至少一个检测结构接收检测电压。