[發明專利]極板結構、采用該極板結構的靜電驅動結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201510844166.6
• 申請日: 2015-11-26
• 公開（公告）號: CN106800270B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 熊斌;劉松;徐德輝;馬穎蕾
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C1/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明一種極板結構、采用該極板結構的靜電驅動結構及其制作方法，所述極板結構的一側面設有至少一個上下貫穿所述極板結構的阻尼孔，其中，所述阻尼孔的上開口面積或下開口面積大于側開口的面積。本發明的阻尼孔可運用現有技術水平輕易制備，同時，采用這種阻尼孔的極板結構在用作面內的可動部件時，當可動部件發生相對運動時，位于兩個可動部件之間的空氣不再因受到束縛發生擠壓，而是通過面積較小的進氣口進入阻尼孔并通過面積較大的上開口或下開口迅速得到釋放，從而減小了阻尼力。同時，由于阻尼孔的側開口面積較小，使極板面積損失不致過大，不會明顯降低靜電力，使得采用所述極板結構的靜電驅動結構能夠獲得較大的靜電力/阻尼力比值。

技術領域

本發明屬于微機電系統執行器領域，涉及一種極板結構、采用該極板結構的靜電驅動結構及其制作方法。

背景技術

在宏觀機械中，由于空氣阻尼很小，一般不予考慮，但隨著器件尺度的縮小，空氣阻尼的影響變得顯著，為了提高器件性能，必須設法減小空氣阻尼的作用。通常來說，利用真空封裝可以有效的解決這個問題，但是真空封裝會導致制造工藝復雜，成本高以及靈活性差等問題，因此，在真空封裝之外尋找一種有效減小空氣阻尼的方法成了一個急需解決的問題。

壓膜阻尼是微機電系統中常見的一種阻尼，在沒有真空封裝的情況下，它對間隙可變的微結構的動態特性有很大的影響。當兩個可動部件的間距在微米量級時，流體(通常是空氣)被束縛，當他們相對運動時就會受到阻尼力的作用。阻尼力具有高度的非線性，并且依賴于周圍氣體媒介，部件的幾何形狀以及器件的運動。在慣性MEMS器件中，阻尼力不僅決定著器件的動態響應還影響著系統的本底噪聲。

設計可動電容式結構(傳感，靜電驅動或二者兼備)時，壓膜阻尼在系統的性能上起著至關重要的作用。因此，阻尼器的設計通常會在靈敏度，響應和噪聲之間進行折衷。對于需要高Q值的器件(比如說陀螺儀)，只能采用真空封裝。

迄今為止，對平板電極的壓膜阻尼研究的最多，也最典型。為了減小阻尼，通常的做法是在極板上刻蝕一些阻尼孔，以便在極板相對運動時加快氣流的釋放，從而減小阻力。但這種方法只適用于面外的兩個極板(如圖1所示)，而對面內的極板，由于技術水平無法在側壁上刻蝕水平方向的阻尼孔，因此需要另外的解決方案。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種極板結構、采用該極板結構的靜電驅動結構及其制作方法，用于解決現有技術中面內運動的極板之間阻尼較大的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種極板結構，所述極板結構的一側面設有至少一個上下貫穿所述極板結構的阻尼孔，其中，所述阻尼孔在所述極板結構的所述側面、上表面及下表面的開口分別為側開口、上開口及下開口，且所述上開口的面積或下開口的面積大于所述側開口的面積。

可選地，所述上開口或下開口的輪廓由至少三段直線圍成。

可選地，所述上開口或下開口的形狀包括T型或梯形。

可選地，所述上開口或下開口的輪廓由至少一段直線及至少一段弧線圍成。

可選地，所述極板結構與所述側面相對的另一側面也設有所述阻尼孔。

本發明還提供一種極板結構的制作方法，包括如下步驟：

S1：提供一襯底，在所述襯底中刻蝕出凹腔結構，并在所述凹腔結構表面形成一絕緣層；

S2：提供一結構片，將所述結構片與所述襯底鍵合，封閉所述凹腔結構；

S3：將所述結構片減薄至制作極板結構所需的厚度；