[發明專利]有改善機械屬性的可變形結構的壓電致動器及其制造方法

在審

• 申請號: 202110489899.8
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113620232A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: D·朱斯蒂;M·費雷拉;C·L·佩瑞里尼
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C1/00;G01F1/20;G01F15/00;G01L1/16;H04R17/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 閆昊

本公開的實施例涉及有改善機械屬性的可變形結構的壓電致動器及其制造方法。MEMS致動器由圍繞腔體的本體和可變形結構形成，可變形結構懸置在腔體上并且由可移動部分和多個可變形元件形成。可變形元件彼此連續地布置，將可移動部分連接到本體，并且每個可變形元件經受變形。MEMS致動器還包括至少一組多個致動結構，致動結構由可變形元件支撐并且被配置為使得可移動部分的平移大于每個可變形元件的變形。每個致動結構具有相應第一壓電區域。

技術領域

本公開涉及一種有改善的機械屬性的可變形結構的壓電致動器及其制造方法。尤其，參考使用MEMS(微機電系統)技術制造的壓電致動器，例如液體流量控制閥、用于揚聲器的微彈簧、微鏡、諸如微鑷子或微剪刀之類的微工具。

背景技術

如已知的，MEMS致動器是通常由半導體材料(例如硅)的晶片制成的電子設備，該電子設備能夠引起諸如膜片或懸臂之類的可移動元件的變形。

MEMS致動器可以根據不同的致動原理操作，包括靜電、電磁和壓電致動。詳細地，根據壓電致動原理操作的MEMS致動器的區別在于可移動元件的高能量效率和高變形精度；為此，壓電MEMS致動器越來越流行。

此外，已知具有壓電致動系統的致動器，該致動器用于制造諸如在流量調節裝置、微鏡和精密手術工具中使用的微流體閥之類的設備。

在下文中，將通過示例的方式來參考流量調節器。流量調節器是一種允許控制在流體通道內流動的流體量的裝置，并且流量調節器可以用于例如在工業水平上控制用于制造半導體器件的機器的工藝參數。

通常，流量調節器包括具有入口和出口的流體通道、調節在流體通道中流動的流體的量的閥、測量流體通道中的流體流量的流量計和控制單元。

發明內容

本公開公開了一種壓電致動器，該壓電致動器克服了已知解決方案的限制，尤其，該壓電致動器允許相對于已知解決方案的減小的尺寸和較低的偏置電壓。

根據本公開，提供了一種壓電致動器及其制造方法。

本公開的MEMS致動器的至少一個實施例涉及包括圍繞腔體的本體的MEMS致動器。在所述腔體上的可變形結構，所述可變形結構包括可移動部分和連續布置的多個可變形元件。多個可變形元件將可移動部分連接到本體。可變形結構還包括將可移動部分、多個可變形元件和本體耦聯在一起的多個臂。可變形結構還包括多個加強結構，多個加強結構中的相應一個加強結構與多個臂中的相應一個臂集成。所述MEMS致動器還包括在所述可變形元件上的至少一組多個致動結構。

本公開的流量調節器的至少一個實施例涉及流量調節器，該流量調節器包括通道本體、處于通道本體中并且具有端部部分的流體通道、和鄰近端部部分的通路截面。流量調節器還包括微機電系統MEMS致動器，該致動器具有腔體、圍繞腔體的本體和與腔體對準的可變形結構。可變形結構包括可移動部分，可移動部分具有面向端部部分的表面并且被配置為改變布置在端部部分與可移動部分之間的通路截面。所述可變形結構還包括圍繞所述可移動部分的多個可變形元件、所述多個可變形元件上的至少一組多個致動結構、以及所述多個可變形元件上的至少一個檢測結構。流量調節器還包括耦聯至MEMS致動器的控制單元，該控制單元被配置為向所述至少一組多個致動結構提供偏置電壓并且從至少一個檢測結構接收檢測電壓。

本公開的揚聲器的至少一個實施例涉及該揚聲器，該揚聲器包括界定第一腔體的殼體、附接至殼體并且在腔體上的隔膜、以及MEMS致動器。MEMS致動器包括第二腔體、圍繞第二腔體的本體、以及可變形結構，可變形結構耦聯至隔膜并且被配置為引起隔膜的變形。所述可變形結構包括耦聯至所述隔膜的可移動部分、圍繞所述可移動部分的多個可變形元件、所述多個可變形元件上的至少一組多個致動結構、以及所述多個可變形元件上的至少一個檢測結構。所述揚聲器還包括控制單元，所述控制單元耦聯至所述MEMS致動器并且被配置為：向所述至少一組多個致動結構提供偏置電壓，并且從所述至少一個檢測結構接收檢測電壓。