静电致动器中的弧形运动控制的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请是申请日为2013年3月15日、申请号为13/843817的美国专利申请的后 续申请，其是申请日为2013年3月15日、申请号为13/843107的美国专利申请的部分继续 申请，它们的全部内容通过引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明的一个或多个实施方案总的设及静电致动器，更特别地例如，设及用于控 制它们中不希望有的弧形运动的方法和装置。
【背景技术】
[0004] 用于微型相机和其他设备中的致动器是众所周知的。运种设备通常包括音圈，其 用于移动透镜W便聚焦、变焦或光学图像稳定。
[0005] 微机电系统（MEM巧致动器也是公知的，MEMS致动器的例子包括静电梳状驱动 器、刮板式驱动器和热驱动器，超小型静电MEMS致动器可W用众所周知的晶片级集成电路 (IC)制造技术来制造，并且可用于各种应用中。例如，静电MEMS致动器可用于移动物镜W 便实现微型相机中的自动聚焦、变焦和图像稳定功能，微型相机在各种主机设备中都是有 用的，例如移动电话、计算机、膝上型电脑、个人数字助理（PDA),监控摄像机等等。因而，所 希望的是，为运样的应用提供改进的静电MEMS致动器装置。
[0006] 静电MEMS致动器容易遭受被称为"弧形运动"的问题。特别地，运种致动器的梳 状驱动器包括多个相互交叉的指或齿，其一部分附接到固定台架或框架，一部分附接到移 动框架。期望的是，梳状驱动器的齿在操作期间基本上彼此平行地移动W避免接触、干设、 "卡住"和"颤动"问题，运又要求移动框架的移动基本上平行于固定框架。然而，由于将移 动框架偶联到固定框架的弹性平行运动屈曲部的特性，移动框架在运动期间必然相对于固 定框架经历一些二阶弧形运动，如果不加W控制，运可W导致上述和其它问题。
[0007] 因而，对于用于控制、补偿和/或调节静电致动器的梳状驱动器中的弧形运动的 便宜又可靠的方法和装置存在长期W来感受到但仍未得到满足的需求。
【发明内容】
[0008] 根据本发明的一个或多个实施方案，提供了方法和设备用于控制静电致动器的梳 状驱动器中的弧形运动，其便宜、可靠且在制造过程中相对容易实施。
[0009] 根据一个实施方式，致动器包括移动框架，其通过多个细长的平行运动屈曲部禪 联到固定框架W相对于固定框架在制造位置和展开位置之间进行大致平行的运动。屈曲部 布置成当移动框架布置在制造位置中时，相对于垂直于移动框架和固定框架延伸的线呈第 一角度，当移动框架布置在展开位置中时，相对于该线呈第二角度。通过将第一角度的值约 束成小于第一和第二角度总和的大约一半，来控制第一框架相对于第二框架的弧形运动
[0010] 改进的致动器特别好地适合于制造在电子主机设备，如移动电话、计算机、膝上型 电脑、个人数字助理（PDA)、监控摄像机等等，中所使用类型的各种微型透镜镜筒和微型相 机模块。
[0011] 本发明的范围是由后面所附的权利要求限定，其通过引用方式纳入本节中。通过 考虑下面提出的一些示例性实施方案的详细描述，特别是如果结合下面简要描述的附图进 行运种考虑，则对用于控制致动器中的弧形运动的新方法和装置和用于制造和使用它们的 方法的特征和优点的更完整的理解将被提供给本领域技术人员，在附图中相同的附图标记 用来表示在其一个或多个相应的图中所示的相同元件。
【附图说明】
[0012] 图IA是示例性静电致动器的俯视图，其中可W有利地使用本发明的方法和装置 的实施方案，该致动器被表示为处于制造状态中且在其展开W便操作使用之前。
[0013] 图IB是根据本发明实施方案的图IA的示例性致动器设备的俯视图，其被表示为 在被展开W便操作使用之后。
[0014] 图2A是根据本发明的实施方案的图IA的示例性致动器的固定和移动框架和相互 交叉的齿的相关联部分的局部放大细节图，其示出了在展开之前框架和齿的相对位置。 阳015] 图2B是根据本发明的实施方案的图2B的示例性致动器的固定和移动框架和相 互交叉的齿的相关联部分的局部放大细节平面图，其示出了在展开之后框架和齿的相对位 置。
[0016] 图3是根据本发明实施方案的正在相对于其固定框架移动的致动器的移动框架 的示意图，其具有一阶平行运动和二阶弧形运动。
[0017] 图4是根据本发明实施方案的类似于图2A的局部放大细节图，其示出了图IB的 示例性致动器的固定和移动框架和相互交叉的齿的相关联部分，示出了在一个操作模式中 在关闭行程期间移动框架相对于固定框架的运动方向。
[0018] 图5是根据本发明实施方案的在致动器的全行程期间示例性致动器的移动框架 的横向位移-其纵向位移的图。
[0019] 图6是根据本发明实施方案的在致动器的全行程期间另一个示例性致动器的移 动框架的横向位移-其纵向位移的图。
[0020] 图7是根据本发明实施方案的在致动器的全行程期间根据本发明一个或多个实 施方案配置的致动器的移动框架的横向位移-其纵向位移的图。
[0021] 图8是根据本发明实施方案的示例性静电致动器的示意性俯视图，其中齿和相关 联的框架部分被省略，该图示出了通过一对平行运动屈曲部禪联到固定框架的移动框架。
[0022] 图9是类似于图7的图，示出了在致动器的全行程期间根据本发明一个或多个实 施方案配置的另一个示例性致动器的移动框架的横向位移-其纵向位移。
【具体实施方式】
[0023] 本发明提供了用于控制静电致动器的梳状驱动器中的弧形运动的方法和装置的 各种实施方案，运些方法和装置是可靠的、廉价的和在致动器制造过程中容易实施的。
[0024] 图IA是静电梳状驱动器MEMS致动器100的示例性实施方案的俯视图，其被表示 为处于制造状态中且在其展开W便操作使用之前，图IB是示例性的致动器设备100的俯视 图，其被表示为处于被展开W便使用之后。
[0025] 如在图IA和IB中可W看到的，移动框架102通过一对细长的平行运动屈曲部106 禪联到固定框架104,平行运动屈曲部106被如此安排和配置W便使移动框架102能W缩放 仪的方式基本上平行于固定框架104移动。 阳0%] 如在图IA和IB中进一步示出的，每个固定和移动框架104和102包括从其垂直 伸出的相关联的多个静电梳状驱动器"指"或"齿"108,它们彼此相互交叉W限定静电梳状 驱动器"组"。当差分致动电压被选择性地施加到致动器100的梳状驱动器组的固定和移动 框架104和102时，固定和移动框架204和102各自的齿108垂直地朝向或远离彼此移动， 使移动框架102平行于固定框架104移动，即沿图IB中看到的双箭头110的方向移动。
[0027] 在图IA和IB中所示的特定的示例性实施方案中，致动器100包括S个静电梳状 驱动器组。然而，应该理解的是，运取决于即将到来的特定应用，梳状组的数量W及梳状组 的齿108的数量、长度、宽度和齿距可W广泛地变化。
[0028] 应当进一步理解的是，如上所述，致动器100的相互交叉的齿108在图IB中被表 示为处于"展开"位置中，即彼此分开，W便相对于彼此进行基本上垂直的、直线的运动。然 而，如在图2A中的齿108的放大细节图中所示，可W看出，在例如娃晶片上且利用晶片级光 刻技术的制造过程中，由于制造的原因，致动器100的相互交叉的齿108最初设置在完全 "关闭"的位置中，从而使相关联的固定和移动框架104和102彼此间隔开大约齿108长度 的距离。因此，在运个配置中向齿108应用电压差将不会导致移动框架102朝向固定框架 104的任何进一步的面内直线运动，因此，为了实现直线类型的运动，致动器100必须首先 被"展开"成能实现该类型致动的构形。
[0029] 在图IA和IB的特定示例性实施方案中，运个展开可W包括