静电驱动器、微机械部件及用于静电驱动器和微机械部件的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种静电驱动器，包括：一个内框架（１６）；至少一个包围内框架的中间框架（１４）；和一个包围内框架（１２）和所述至少一个中间框架（１４）的外框架（１２）；其中，内、中间和外框架（１２，１４，１６）中每两个相邻的框架（１２，１４，１６）通过至少一个弹簧元件（２２，２４，２６）相互连接，所述弹簧元件（２２，２４，２６），通过它们将内、中间和外框架（１２，１４，１６）的每两个相邻的框架（１２，１４，１６）相互连接，被这样地设置，使得所述弹簧元件（２２，２４，２６）的纵向方向位于一个共同的弹簧纵向轴线（２８）上，以及直接在内框架（１６）、所述至少一个中间框架（１４）和外框架（１２）的平行于弹簧纵向轴线（２８）定向的框架梁（１２ａ，１４ａ，１６ａ）上设有电极指。本发明专利技术同样涉及一种用于静电驱动器的制造方法。本发明专利技术还涉及一种微机械部件（１０）和用于微机械部件（１０）的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及静电驱动器和用于静电驱动器的制造方法。此外本专利技术涉及微机械部件和用于微机械部件的制造方法。
技术介绍
具有可调整的执行元件的微机械部件通常具有静电驱动器和/或电磁驱动器。但是，可通过静电驱动器实现的用于调整执行元件的力通常小于电磁驱动器可实现的力。为了提高可实现的用于使执行元件围绕旋转轴线旋转的力，一些静电驱动器具有电极指，这些电极指设置成与旋转轴线具有比较大的距离。这类例子例如在US 2005/0035682A1 中描述。在US 2005/0035682中描述的微振荡元件具有作为静电驱动器的内部框架和外部框架，其中，内部框架通过各两个V形弹簧与执行元件和外部框架连接。横栅条与V形弹簧相邻地设置在执行元件和框架上，它们平行于执行元件的旋转轴线延伸。设置在横栅条上的电极指垂直于旋转轴线延伸。在US 2005/0035682A1中描述的微振荡元件由此保证旋转轴线与电极指之间的较大距离。但是电极指与旋转轴线之间的该较大距离导致执行元件的比较小的最大调整角。此外，带有设置在其上的横栅条和电极指的框架占据比较多的结构空间。这在将微振荡元件安置到微机械部件中时可能产生问题。
技术实现思路
本专利技术提出一种具有权利要求1的特征的静电驱动器、一种具有权利要求7的特征的微机械部件、一种具有权利要求8的特征的用于静电驱动器的制造方法和一种具有权利要求10的特征的用于微机械部件的制造方法。本专利技术基于以下知识通过将电极指直接设置在框架的框架梁上，可减小由至少三个带有所属的电极指的框架组成的静电驱动器所需的运行体积，其中，框架的框架梁在静电驱动器的运行中平行于旋转轴线延伸。旋转轴线对应于这样一个共同的弹簧纵向轴线，所述弹簧元件的纵向方向位于该共同的弹簧纵向轴线上。通过将电极指直接设置在平行于被称为弹簧纵向轴线的旋转轴线的框架梁上，可以取消在传统方式中用于将电极指设置在框架上的横栅条。因此，消除了在传统方式中延伸离开框架的横栅条所需的体积需求。这保证了根据本专利技术的静电驱动器的运行体积的减小。因此，具有根据本专利技术的静电驱动器的微机械部件能够以简单方式构造得更小。这里要再次指出，在本专利技术中电极指不是通过横栅条侧向地安置在框架上，而是直接安置在框架的端侧(框架梁)上。通过将电极指直接设置在框架的平行于旋转轴线延伸的框架梁上，保证了在电极指与旋转轴线之间的比较大的距离。这显著提高了(每框架) 可达到的最大转矩。因此，在不增大框架的面积的情况下，能够以大的因子、例如因子100提高转矩。因为由多个带有直接设置在框架梁上的电极指的框架组成的静电驱动器的运行体积比较小，在运行体积相同的情况下可以相对于现有技术增加框架的数目。因此，在内框架和外框架之间可以设置更多的中间框架。优选地，明显多于三个的框架相互嵌套，其中， 每两个相邻的框架通过至少一个弹簧元件相互连接。通过电极指在大量框架的平行于旋转轴线延伸的框架梁上的直接安置，保证了优化的面积利用。内框架可相对于外框架调整的总调整角由两个相邻的框架的单个调整角的总和得出。由于框架数目相对于现有技术增大，由大量框架构成的级联保证了在单个调整角保持不变的情况下总调整角增大。带有与旋转轴线相邻设置的电极指的传统静电驱动器具有以下缺点这些电极指在旋转角相对于其高度比较小时已经从配对电极指中脱出。这显著减小了在两个相邻的框架之间可达到的单个调整角。在本专利技术中通过更大数目的框架可补偿比较小的可达到的单个调整角。内框架、该至少一个中间框架和外框架可以理解为矩形框架。连接梁将框架的平行于旋转轴线延伸的框架梁相互连接，当然这些连接梁也可以弧形地成形。内框架、中间框架和外框架这些名称不将所使用的框架确定为矩形形状。因为电极指安置在完整的框架上，静电驱动器具有良好的稳定性。附加地，静电驱动器的重要振动模式围绕旋转轴线旋转对称。在一种有利的实施形式中，内框架、该至少一个中间框架和外框架这样地构成，使得可在设置于内、中间和外框架的两个相邻的框架的框架梁上的电极指之间施加电压，其中在两个相邻的框架之间的所述至少一个弹簧元件这样地构成，使得通过施加电压可使这两个相邻的框架中的第一框架相对于这两个相邻的框架中的第二框架围绕弹簧纵向轴线旋转。优选地，每个框架相对于外部的相邻的框架旋转单个调整角。在此，施加在电极指上的电压被这样地控制，使得单个调整角相加成总调整角，内框架相对于外框架以该总调整角旋转。可达到的总调整角可以例如在总共11个框架时位于7°周围的范围中。以该方式保证执行元件能以大的调整角简单执行调整。特别是设置在内框架、所述至少一个中间框架和外框架的框架梁上的电极指的纵向方向垂直于弹簧纵向轴线定向。例如，所述弹簧元件中的一个将这些中间框架中的一个中间框架与外部的相邻的中间或外框架连接的弹簧元件具有第一弹簧刚度，所述弹簧元件中的另一个将该中间框架与内部的相邻的内或中间框架连接的弹簧元件具有不等于第一弹簧刚度的第二弹簧刚度。 所述第二弹簧刚度可以小于所述第一弹簧刚度。设置在内部的相邻的框架上的电极指比设置在外部的相邻的框架上的电极指具有较小的至旋转轴线的距离。通过小于第一弯曲刚度的第二弯曲刚度实现这些框架中的每个在施加的电压相同时以该最大可能的调整角旋转。作为补充或作为变换，设置在内或中间框架上的电极指可以具有第一长度以及设置在外部的相邻的中间或外框架上的电极指可以具有不等于第一长度的第二长度。优选所述第二长度小于所述第一长度。由于外部的相邻的框架的框架梁更长，在该外部的相邻的框架上允许比在内或中间框架上设置更多的电极指。因此，电极指可以更短地构成。通过使第二长度相对于第一长度减小，静电驱动器所需的运行体积可以附加地被减小。这简化了静电驱动器在微机械部件中的设置。在一种实施形式中，这些电极指中的每个包括下导电区域、中间绝缘层和上导电区域。在这种情况下，各个框架相对彼此的调整可以通过SEA接线(Switch Electrode Actuator)实现。在无应力状态中位于一个平面内的框架可以共振地从该平面中旋转出来。在一种变换实施形式中，分别在框架梁的外侧和内侧上的电极位于不同的平面内部。例如，外侧上的电极设置在一个上平面中，而内侧上的电极设置在一个下平面中。当然， 外侧上的电极也可以设置在下平面中，而内侧上的电极可以设置在上平面中。梁的外部区域和内部区域相互电绝缘。通过在两个电极中的一个电极上相对于另一个电极施加电压， 可以使这些框架相互倾斜。在以上段落中描述的静电驱动器可以应用到微机械部件中，其中，该微机械部件具有执行元件，该执行元件这样地与内框架连接，使得通过在设置于内、中间和外框架的两个相邻的框架的框架梁上的电极指之间施加电压可使该执行元件围绕共同的弹簧纵向轴线旋转。因此，执行元件可以转过比较大的总调整角。因为所述的静电驱动器保证了高转矩，所以在这里描述的微机械部件中也可调整比较重的执行元件。在以上段落中描述的优点也在相应的制造方法中被保证。特别是可以由下导电层、中间绝缘层和上导电层构成层序结构，其中，内框架、所述至少一个中间框架和外框架与所属的电极指由该层序结构结构化出来。这允许成本有利地制造内框架、所述至少一个中间框架和外框架。因此特别是允许这些框架恰好匹配地相互成形。此外，这里描述的方法保证了本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．静电驱动器，包括：一个内框架（１６）；至少一个包围内框架的中间框架（１４）；和一个包围内框架（１６）和所述至少一个中间框架（１４）的外框架（１２）；其中，内、中间和外框架（１２，１４，１６）中每两个相邻的框架（１２，１４，１６）通过至少一个弹簧元件（２２，２４，２６）相互连接，通过所述弹簧元件（２２，２４，２６）将内、中间和外框架（１２，１４，１６）的每两个相邻的框架（１２，１４，１６）相互连接，所述弹簧元件（２２，２４，２６）被这样地设置，使得所述弹簧元件（２２，２４，２６）的纵向方向位于一个共同的弹簧纵向轴线（２８）上，以及直接在内框架（１６）、所述至少一个中间框架（１４）和外框架（１２）的平行于所述弹簧纵向轴线（２８）定向的框架梁（１２ａ，１４ａ，１６ａ）上设有电极指（３０，３２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·皮尔克，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE