[發明專利]柔性微型系統及其制造技術

無效

• 申請號: 00802982.2
• 申請日: 2000-01-14
• 公開（公告）號: CN1338195A
• 公開（公告）日: 2002-02-27
• 發明（設計）人: S·約翰松;S·卡爾松
• 申請（專利權）人: 高壓馬達烏普薩拉有限公司
• 主分類號: H05K1/11
• 分類號: H05K1/11;H05K1/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄭建暉

技術領域

本發明總體涉及變換器微型系統及其裝配方法，特別涉及包括用柔性方法制造的機電變換器部件的變換器微型系統。

背景技術

下文所述的微型系統是尺寸在厘米量級以下的部件組成的有關系統。變換器是將一種能量變換成另一種能量的部件或器件。一般來說可以將變換器劃分成激勵器和傳感器，盡管許多變換器可以兼做傳感器和激勵器。傳感器是將一種外部激勵變換成另一種有用的能量形式，優選是電信號。激勵器的作用則相反。例如是將信號、優選電信號變換成任何其他有用的能量形式。有用的能量形式或是外部激勵可以包括機械，聲學，靜電、電磁，磁，光，熱，生物學，生物醫學，醫學，化學和原子能。機電變換器則是一種激勵器，用以將電信號變換成機械運動，以及/或是一種傳感器，用以將機械運動變換成電信號。根據具體的應用還可以將能量形式進一步劃分，例如機械變換器還可以細分成諸如壓電，電致伸縮，形狀記憶，慣性和諧振效應的組。

變換器微型系統的例子為和有關的集成電路封裝在一起的壓電微型電機，噴墨打印頭，加速度計和壓力傳感器。一個變換器微型系統往往是由許多微型部件構成的，例如有電子部件，微型機械部件，機電部件，電引線，連接器，結構件等等。微型系統的制造往往要裝配大量零件，而大多數零件都很小。單片集成電路微型部件往往被裝配在一個包裝中，然后裝配到一級或是多級載體中。微小部件的裝配、機械和電氣性能是一種技術性非常復雜的工作，特別是受到時間、生產成本和空間的限制。從商業觀點來看的一個普遍性的缺陷就在于系統的裝配技術是主要的技術障礙。

當今有許多實用的微型系統，并且主要發展趨勢是進一步縮小尺寸。因此，上述裝配問題就變得更加重要了，因為用來連接不同零件的部件會增大系統的總尺寸。減少這些問題的一種途徑是希望減少部件的總數并且在每個部件中集中盡可能多的功能。然而，最終裝配工序依然是一個問題。

現有技術的變換器微型系統通常包括附著在某種主體結構件上的許多變換器部件。典型的例子有SensoNor?a.s，Norway制造的碰撞傳感器SA30。另外的例子可以參見A.Gotz，C.Cane，A.Morrissey?andJ.Alderman，Proceedings在“The?ninth?Micromechanics?EuropeWorkshop?NME’98”，272-275頁的“Packaging?of?Pressure?SensorChips?for?Microsystem?Applications：Technology?and?Test”。為了工作，變換器部件往往必須受到系統內部或外部力的擠壓或是支撐。載體和/或包裝在系統中起到主體結構件的作用。例如是對于機電電動機的情況，必然存在內部壓力。壓力會產生摩擦力，從而使可運動的零件移動。

主體結構件有多種作用。主體結構件應該能使部件相對于某些參照點定位。主體結構件還應該能支撐各部件抵抗外力，保護各部件避免受到機械損傷，并且構成一個外殼。主體結構件往往還為準備與其他系統機械連接的整個系統提供一個連接件，以實現點對點的機械連接。對于微型系統來說，按照上文所述，主體結構件往往還要提供系統中不同零件之間的內部力。變換器微型系統進一步包括支撐這些變換器部件的電連接器、導線和電子器件。

按照現有技術的微型系統的一個通用問題是裝配要耗費許多時間，技術上有困難，并且會增大整體的系統尺寸。按照現有技術的微型系統還存在關于公差、裝配精度和調節余量等等諸多問題。

發明概述

本發明的目的是減少用來裝配變換器微型系統所需的部件數量。本發明進一步的目的是提供一種更加有效和靈活的裝配方法，用相同的時間可以獲得更高的精度。

按照附帶的權利要求書的裝置和方法可以實現上述目的。總而言之，本發明采用的柔性印刷電路板不僅可作為電子元件和導線的安裝支撐件，還可作為各種部件的機械支撐件并且用做整個微型系統的主體結構件。微型系統所需的所有部件都可以機械安裝在一塊柔性印刷電路板上，電路板最終要彈性變形到所需的最終形狀。在最終形狀下，利用柔性印刷電路板的彈性對機電變換器微型系統中選定的變換器部件施加彈性力。

在優選實施例中，柔性印刷電路板所具有的幾何結構能夠用來鎖定和/或調整柔性印刷電路板的最終變形。微型系統的各部件以機械方式連接在柔性印刷電路板上，使柔性印刷電路板處在基本上二維狀態，通過使柔性印刷電路板變形使得微型系統達到最終的形狀。

附圖簡述

參照以下結合附圖的說明就可以理解本發明及其進一步的目的和優點，在附圖中：