多方向致动器制造技术

本申请公开多方向致动器，提供了一种装置。该装置包括双向梳形驱动致动器。该装置还可以包括悬臂梁。悬臂梁包括连接到双向梳形驱动致动器的第一端和连接到内框架的第二端。此外，悬臂梁可以包括用于路由电信号的第一和第二导电层。可以包括多维致动器的公开的装置的实施例允许增加数量的电信号被路由到致动器。此外，公开的装置允许多方向致动，所述多方向致动可以提供增加的运动的控制、精度和灵活性。因此，公开的实施例关于例如在尺寸和功率受限的环境中的光学成像稳定和自动聚焦能力提供了显著益处。

【技术实现步骤摘要】

本公开总体涉及致动器，并且特别涉及经配置成移动器件的微电子机械系统(MEMS)致动器。
技术介绍
致动器可以用于将电信号转换为机械运动。在许多应用中，例如，便携式电子设备、微型摄像机、光学远程通信部件和医疗器械，微型致动器适合在应用的具体尺寸、功率、可靠性以及成本约束内可能是有益的。MEMS是使用诸如硅晶片的光刻和蚀刻等工艺以形成具有电子功能的高精度机械结构的微型化技术。MEMS致动器通常以与常规致动器相似的方式运行，但是提供一些超过常规致动器的有益特征，并且MEMS致动器采用MEMS工艺形成。在一些应用中，例如在摄像机中移动图像传感器以用于自动聚焦(AF)或光学图像稳定(OIS)，致动器可以被用于移动具有若干电输入和输出的光电器件。例如，Fukada等人的题为“Two-dimensionalpiezoelectricactuator”的欧洲专利No.EP0253375教导一种针对能够用于在平面中移动图像传感器的二维致动器的设计。然而，由Fukada教导的致动器大并且不适用于空间受限的应用。例如，Fukuda的致动器可以被用于大的单机数字摄像机，但是由于相关的空间限制，Fukuda的致动器不可以在微型手机摄像机中使用。与常规的压电致动器不同，MEMS致动器可以被用于，例如，移动或定位微型手机摄像机中的某些无源部件。通过示例的方式，RomanGutierrez等人的题为“Motioncontrolledactuator”的美国专利No.8,604,663和XiaoleiLiu等人的题为“Mems-basedopticalimagestabilization”的美国专利申请No.2013/0077945A1教导用于在微型摄像机(例如，用于在手机中使用)中移动镜头的MEMS致动器。这些MEMS致动器都不能够移动具有若干电输入和电输出的光电器件。此外，这两个MEMS致动器利用增加复杂性、尺寸和成本的部署机构。此外，通常由于到MEMS致动器的有限数量的物理连接，常规的MEMS致动器受限于可以被路由至其中的电信号的数量。这限制常规MEMS致动器关于无源部件能够实现的运动的程度和类型，并且因此限制常规MEMS致动器的整体效率。
技术实现思路
本公开通常针对致动器和相关装置。通过示例的方式，此类致动器可以包括用于移动或定位器件(诸如摄像机中的图像传感器)的双向或多方向MEMS致动器。本文公开的致动器的各种实施例使用MEMS梳形驱动器和工艺，以使得在运动方面实现微型化、精度、功率效率和灵活性的高水平。因此，本公开的致动器非常适合于例如在空间受限环境(诸如智能手机中等)中为摄像机提供光学图像稳定和自动聚焦能力。根据本公开的各种实施例，装置包括双向梳形驱动致动器和具有用于路由电信号的第一和第二导电层的悬臂梁。悬臂梁包括连接到双向梳形驱动致动器的第一端、连接到内框架的第二端以及第一和第二导电层。在一个实施例中，双向梳形驱动致动器包括第一和第二框架件以及第一和第二梳形驱动器。在装置的一个示例实施方式中，第一和第二梳形驱动器中的每一个包括第一和第二梳形指状阵列。第一梳形驱动器的第一梳形指状阵列可以被连接到第二框架件。第一梳形驱动器的第二梳形指状阵列可以被连接到第一框架件。第二梳形驱动器的第一梳形指状阵列可以被连接到第一框架件。第二梳形驱动器的第二梳形指状阵列被连接到第二框架件。在一个实例中，第一梳形驱动器的第一梳形指状阵列和第二梳形驱动器的第二梳形指状阵列被电耦合到第一电势。进一步，第一梳形驱动器的第二梳形指状阵列电耦合到第二电势。此外，第二梳形驱动器的第一梳形指状阵列电耦合到第三电势。在一个方案中，悬臂梁的第一导电层电耦合到第二电势，并且悬臂梁的第二导电层电耦合到第三电势。第一导电层可以与第二导电层电隔离。此外，在致动器的一个实施例中，第一导电层将第一电信号路由到双向梳形驱动致动器，并且第二导电层将第二电信号路由到双向梳形驱动致动器。在另一个实施例中，双向梳形驱动致动器包括两个或多个梳形驱动器。每个梳形驱动器包括第一和第二弧形梳形指状阵列。在这个实施例中，双向梳形驱动致动器还包括连接到一个悬臂梁的第一端的内挠性件和在内挠性件的相对侧上的一对外挠性件。本公开的进一步的实施例包括用于移动器件的多方向致动器。多方向致动器包括一个或多个双向梳形驱动致动器。双向梳形驱动致动器中的每一个包括两个或多个梳形驱动器以及第一和第二框架件。每个梳形驱动器包括第一和第二梳形指状阵列。第一梳形驱动器的第一梳形指状阵列和第二梳形驱动器的第二梳形指状阵列被连接到第二框架件。第一梳形驱动器的第二梳形指状阵列和第二梳形驱动器的第一梳形指状阵列被连接到第一框架件。在一个实施例中，多方向致动器还包括通过一个或多个悬臂梁连接到双向梳形驱动致动器的内框架。该实施例中的悬臂梁的每一个包括用于第一电信号的布线(routing)，并且悬臂梁中的至少一个进一步包含用于第二电信号的布线。多方向致动器还可以包括通过一个或多个弹簧元件连接到内框架的外框架。在这样的示例中，双向梳形驱动致动器被附接到中心锚定件，所述中心锚定件可以相对于外框架被机械地固定。在一个实例方式中，平台相对于外框架机械地固定中心锚定件。通过示例的方式，平台可以是光电器件或图像传感器。在多方向致动器的一个实施例中，针对双向梳形驱动致动器中的每一个，悬臂梁将双向梳形驱动致动器电耦合到设置在内框架上的一个或多个接触焊盘。此外，弹簧元件将设置在内框架上的接触焊盘电耦合到设置在外框架上的一个或多个对应的接触焊盘。本公开的附加实施例包括用于使用致动器移动器件的方法。一种这样的方法包括使用针对双向梳形驱动致动器中的每一个的悬臂梁将内框架连接到一个或多个双向梳形驱动致动器。该方法还包括使用悬臂梁将电信号耦合到双向梳形驱动致动器。此外，该方法包括使用双向梳形驱动致动器和电信号产生受控力。双向梳形驱动致动器可以包括挠性件。在这样的示例实施方式中，对于一个或多个双向梳形驱动致动器，将电信号耦合到双向梳形驱动致动器包括使用挠性件以路由电信号。在一些公开的方法中，双向梳形驱动致动器中的每一个包括第一和第二梳形驱动器。第一和第二梳形驱动器中的每个可以包括第一和第二梳形指状阵列。一些此类方法还可以包括响应于施加受控力而移动第一梳形驱动器的第二梳形指状阵列和第二梳形驱动器的第一梳形指状阵列，或第一梳形驱动器的第一梳形指状阵列和第二梳形驱动器的第二梳形指状阵列。在一个方案中，受控力在平面内实施运动，并且该运动包括线性运动。在其他案例中，运动包括旋转运动。公开的方法的实施例还包括在外框架和内框架之间施加受控力，并且相对于外框架机械地固定锚定件。在此类实施例中，受控力被施加到锚定件。附图说明根据一个或多个不同的实施例，通过参考以下附图详细描述了本公开。图1根据本公开的示例实施例示出梳形驱动器的平面图。图2A根据本公开的示例实施例示出梳形驱动致动器的平面图。图2B根据本公开的示例实施例示出双向梳形驱动致动器的平面图。图2C根据本公开的示例实施例示出双向梳形驱动致动器的平面图。图3根据本公开的示例实施例示出驱动器的平面图。图4A根据本公开的示例实施例示出驱动器的平面图。图4B根据本公开的示例实施例示出悬臂梁的横截面图。图5根据本公开的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其包括：双向梳形驱动致动器；以及具有用于路由电信号的第一导电层和第二导电层的悬臂梁，所述悬臂梁包括：连接到所述双向梳形驱动致动器的第一端；以及连接到内框架的第二端。

【技术特征摘要】
2015.08.04 US 14/818,0861.一种装置，其包括：双向梳形驱动致动器；以及具有用于路由电信号的第一导电层和第二导电层的悬臂梁，所述悬臂梁包括：连接到所述双向梳形驱动致动器的第一端；以及连接到内框架的第二端。2.根据权利要求1所述的致动器，其中所述双向梳形驱动致动器包括：第一框架件和第二框架件；以及第一梳形驱动器和第二梳形驱动器。3.根据权利要求2所述的致动器，其中所述第一梳形驱动器和所述第二梳形驱动器中的每一个包括第一梳形指状阵列和第二梳形指状阵列。4.根据权利要求3所述的致动器，其中：所述第一梳形驱动器的所述第一梳形指状阵列被连接到所述第二框架件；所述第一梳形驱动器的所述第二梳形指状阵列被连接到所述第一框架件；所述第二梳形驱动器的所述第一梳形指状阵列被连接到所述第一框架件；并且所述第二梳形驱动器的所述第二梳形指状阵列被连接到所述第二框架件。5.根据权利要求4所述的致动器，其中：所述第一梳形驱动器的所述第一梳形指状阵列和所述第二梳形驱动器的所述第二梳形指状阵列被耦合到第一电势；所述第一梳形驱动器的所述第二梳形指状阵列被耦合到第二电势；并且所述第二梳形驱动器的所述第一梳形指状阵列被耦合到第三电势。6.根据权利要求5所述的致动器，其中所述第一导电层电耦合到所述第二电势，并且所述第二导电层电耦合到所述第三电势。7.根据权利要求1所述的致动器，其中所述第一导电层与所述第二导电层电隔离。8.根据权利要求7所述的致动器，其中所述第一导电层将第一电信号路由到所述双向梳形驱动致动器，并且所述第二导电层将第二电信号路由到所述双向梳形驱动致动器。9.根据权利要求1所述的致动器，其中所述梳形驱动致动器包括：两个或多个梳形驱动器，所述梳形驱动器中的每个包括第一弯曲的梳形指状阵列和第二弯曲的梳形指状阵列；被连接到所述悬臂梁中的一个的所述第一端的内挠性件；以及在所述内挠性件相对侧上的一对外挠性件。10.用于移动器件的多方向致动器，所述多方向致动器包括：一个或多个双向梳形驱动致动器，所述双向梳形驱动致动器中的每个包括：两个或多个梳形驱动器，所述梳形驱动器中的每个包括第一梳形指状阵列和第二梳形指状阵列；以及第一框架件和第二框架件；其中所述第一梳形驱动器的所述第一梳形指状阵列和所述第二梳形驱动器的所述第二梳形指状阵列被连接到所述第二框架件，并且其中所述第一梳形驱动器的所述第二梳形指...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·刘，R·C·古铁雷斯，M·那克，G·王，
申请(专利权)人：MEMS驱动公司，
类型：发明
国别省市：美国;US