一种电热式MEMS扭转驱动器的制作方法

一种电热式mems扭转驱动器
技术领域
[0001]
本实用新型涉及的是一种电热式mems扭转驱动器，属于mems应用技术领域。


背景技术：

[0002]
mems驱动方式主要分为静电、电磁、电热和压电四种方式，其中静电和电磁被常用于扭转态驱动方式中。电热通常应用于垂直位移，较难运用于扭转态驱动，即使应用于扭转态驱动，其结构也非常复杂。例如，专利文献1、一种微电机系统扭转镜面驱动器、制作方法及应用(200410053563.3)，公开了一种静电驱动用于扭转态的实施方案。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型所要解决的技术问题是如何使电热式mems驱动器扭转的技术问题。
[0004]
本实用新型的技术方案：一种电热式mems扭转驱动器，其特征在于该电热式mems扭转驱动器1由至少两种热膨胀系数不同材料组成的薄膜结构，该电热式mems扭转驱动器一端固定，另一端连接可动单元2，该电热式mems 扭转驱动器沿其中心线3成非对称分布。
[0005]
所述电热式mems扭转驱动器中心线3不与固定端面垂直，且中心线3 的斜率没有拐点。
[0006]
所述可动单元2两侧对称安装该电热式mems扭转驱动器1，该电热式 mems扭转驱动器1与可动单元2之间使用柔性结构4连接。该柔性结构可以是弹簧。
[0007]
一种电热式mems扭转驱动器组，包括两个电热式mems扭转驱动器1，分别为第一电热式mems扭转驱动器1a和第二电热式mems扭转驱动器1b，第一电热式mems扭转驱动器1a和第二电热式mems扭转驱动器1b左右对称，且两层薄膜材料上下顺序相反，电热式mems扭转驱动器组一端固定，另一端连接可动单元2。
[0008]
所述电热式mems扭转驱动器1由至少两种热膨胀系数不同材料组成的三层薄膜结构，该三层薄膜结构其中的一层薄膜b1制成连续平面，另两层相同材料的薄膜分别制作在薄膜b1的上下两面，且结构上分别在左右分布。
[0009]
可动单元2两侧对称安装所述电热式mems扭转驱动器组。
[0010]
本实用新型的优点：解决了现有电热式mems驱动器不易扭转的技术问题，具有结构简单、易实现的特点。
附图说明
[0011]
图1是实施例1中一种电热式mems扭转驱动器的示意图。
[0012]
图2是实施例2中一种电热式mems扭转驱动器的示意图。
[0013]
图3是实施例3中电热式mems扭转驱动器组的示意图。
[0014]
图4是实施例4中一种电热式mems扭转驱动器组的示意图。
[0015]
图5是实施例5中一种电热式mems扭转驱动器组的示意图。
[0016]
图中，1是一种电热式mems扭转驱动器，2是可动单元，3是电热式 mems扭转驱动器
的中心线，4是柔性结构。
具体实施方式
[0017]
一种电热式mems扭转驱动器，其特征在于该电热式mems扭转驱动器 1由至少两种热膨胀系数不同材料组成的薄膜结构，该电热式mems扭转驱动器一端固定，另一端连接可动单元2，该电热式mems扭转驱动器沿其中心线3 成非对称分布，通常成直角三角形(如图2所示)。当电热式mems扭转驱动器 1温度变化时，电热式mems扭转驱动器1绕x轴方向转动，从而带动可动单元2转动。温度的改变由薄膜层中的金属电阻或多晶硅电阻提供。通常采用的金属电阻材料为钛、铂和钨。
[0018]
所述电热式mems扭转驱动器中心线3不与固定端面垂直，且中心线3 的斜率没有拐点。
[0019]
所述可动单元2两侧对称安装该电热式mems扭转驱动器1，该电热式 mems扭转驱动器1与可动单元2之间使用柔性结构4连接。
[0020]
一种电热式mems扭转驱动器组，包括两个电热式mems扭转驱动器1，分别为电热式mems扭转驱动器1a和电热式mems扭转驱动器1b，电热式 mems扭转驱动器1a和电热式mems扭转驱动器1b左右对称，且两层薄膜材料上下顺序相反，电热式mems扭转驱动器组一端固定，另一端连接可动单元 2。
[0021]
所述电热式mems扭转驱动器1由至少两种热膨胀系数不同材料组成的三层薄膜结构，该三层薄膜结构其中的一层薄膜b1制成连续平面，另两层相同材料的薄膜分别制作在薄膜b1上下两层，且结构上分别在左右分布。
[0022]
可动单元2两侧对称安装所述电热式mems扭转驱动器组。
[0023]
实施例1
[0024]
如图1所示，本实例为使用电热式mems扭转驱动器驱动可动单元2旋转，其中可动单元2是mems微镜。电热式mems扭转驱动器由上下两层sio2-al薄膜结构组成，电热式mems扭转驱动器内置加热电阻丝，金属丝可以放置在sio2 和al薄膜之间，也可以放置在任意两层薄膜的表面。将该电热式mems扭转驱动器横向分割成若干个长度为quoteδxδx的矩形，其中相邻的矩形1-1和矩形1-2，当矩形1-1或矩形1-2独立时，矩形双层膜结构(即矩形1-1或矩形1-2) 向两侧翘曲，且弯曲半径ρ可由公式1表达，其中β为与材料杨氏模量相关的系数，t为双层膜厚度，ε为热膨胀导致的两层形变差。
[0025][0026]
由于该电热式mems扭转驱动器沿其中心线3成非对称分布，因此矩形 1-1和矩形1-2之间将产生相互作用力，使两者弯曲弧度连续。当温度上升时，该电热式mems扭转驱动器向热膨胀系数低的材料层方向卷曲的同时绕x轴方向转动。作为一种最佳的实施方式，如图1所示，该电热式mems扭转驱动器中心线3不与固定端面垂直，且中心线3的斜率没有拐点。
[0027]
实施例2
[0028]
如图2所示，作为实施例1的变形，本实施例是在可动单元2两侧对称安装该电热式mems扭转驱动器1，该电热式mems扭转驱动器与可动单元2之间使用柔性结构4连接。
[0029]
实施例3
[0030]
如图3所示，电热式mems扭转驱动器组包括两个电热式mems扭转驱动器1，分别为第一电热式mems扭转驱动器1a和第二电热式mems扭转驱动器1b，第一电热式mems扭转驱动器1a和第二电热式mems扭转驱动器1b左右对称，且两层薄膜材料上下顺序相反，电热式mems扭转驱动器组一端固定，另一端连接可动单元2。
[0031]
实施例4
[0032]
如图4所示，作为实施例3的一种变形，由至少两种热膨胀系数不同材料组成的三层薄膜结构，该三层薄膜结构其中的一层薄膜b1(例如sio2)制成连续平面，另两层相同材料的薄膜(例如al)分别制作在b1(例如sio2)上下两层，且结构上左右对称。
[0033]
实施例5
[0034]
作为实施例3的一种变形，本实施例是在可动单元2两侧对称安装电热式mems 扭转驱动器组，如图5所示。