[发明专利]基于两级调控的静电驱动大变形微机械驱动器

说明书

技术领域

本发明属于微机械技术领域，特别涉及一种静电驱动的具有两级调控功能的新型微机械驱动器；该发明的微机械驱动器可应用于射频开关、混频器、移相器、双工收发器、谐振器、重构天线等射频微波领域。 

技术背景

基于两级调控的静电驱动新型大变形微机械驱动器，是由微细加工技术加工而成。该驱动器突破传统两端固支梁型微驱动器单向横向加载方法及传统工艺调节机构，根据纵横弯曲理论，利用轴向装配两级调控机构（楔形粗调机构及轴向静电精调机构），通过改变轴向力的大小，同时施加横向激励，实现微驱动器大变形目标。 

2010年杭州电子科技大学许立等[一种用于微谐振器频率调节的静电梳齿结构设计，许立、董林玺、王威，机械工程，2010]提出了一种用于微谐振器的静电梳齿结构，如图2所示。该结构主要由，固定锚点11，驱动端定齿电极13，驱动端动齿电极14，调节端动齿电极15，调节端定齿电极16，弹性梁12组成。通过改变调节端梳齿上的调节电压，来改变谐振器的有效弹性系数。而在驱动端梳齿上施加驱动电压后，弹性梁发生振动，当驱动端的驱动频率，与弹性梁的固有频率接近时，弹性梁发生谐振，弹性梁此时变形量最大。但该结构存在以下问题： 

1）该谐振器结构复杂，变形量小。 

2）谐振器调节范围较小，无法进行二次调控。 

2011年西北工业大学张峰等[静电梳齿驱动结构的稳定性分析，张峰、苑伟政、常洪龙、丁继亮、谢建兵，传感技术学报，2011]设计了一种静电梳齿驱动器，其结构如图所示。该驱动器主要由以下几个部分组成，图2中21为驱动器固定梳齿，图2中22为驱动器锚点，图2中23为驱动器活动梳齿，图2中24为质量块，图2中25为弹性支撑梁。在固定梳齿和活动梳齿上施加驱动电压，产生驱动激励后，弹性支撑梁上的质量块会产生位移，文章指出该驱动器产生14um的最大位移时，驱动电压在60V左右。该结构的问题在于： 

1）结构固定，驱动器驱动电压大。 

2）驱动器的变形量不能进行二次调控。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，区别于传统工艺调节机构，采用装配两级调节机构，提出了一种基于两级调控的静电驱动大变形微机械驱动器。 

基于两级调控的静电驱动大变形微机械驱动器，包括： 

一微梁1，所述微梁1两侧向外延伸形成动齿电极5； 

固定基座2，所述固定基座2两端设有定齿电极6，所述定齿电极6与所述动齿电极5相交错组成调节电极； 

两放大机构，所述放大机构分别位于所述微梁1两侧，该放大机构包括与微梁1直接相接的调节梁7和在固定基座2两端设置的定位导向槽3，定位导向槽3与调节梁7之间设有楔形块4，定位导向槽3用于限制楔形块4仅在上下方向运动。 

所述楔形块4有一定的楔形角，可以实现楔形块4在上下方向运动时，调 节梁7与定位导向槽3间距离变化，从而实现微梁1压缩量的改变。 

所述楔形块4能够在定位导向槽3内运动，当所述楔形块4在定位导向槽3内上下运动时，所述楔形块4会挤压与之相连的调节梁7，所述调节梁7会挤压所述微梁1，以改变微梁1长度。当所述楔形块4向下运动时，所述楔形块4向内挤压调节梁，微梁1沿轴方向压缩，从而实现微驱动器轴向力粗调。通过在调节电极上施加不同的调节电压，微梁1所受轴向力发生变化，从而实现微驱动器轴向力的精密调节。 

所述固定基座2设有定极板8，所述微梁1上端设有动极板9，所述微梁与所述定极板共同组成驱动电极，所述驱动电极与外部驱动电路相连。 

所述微梁与固定基座之间有一定间隙，以提供微梁的振动空间。 

所述固定基座2、微梁1、调节电极和放大机构均由硅材料制成。 

所述动齿电极5、定齿电极6、微梁1和固定基座2下端表面均沉积有金膜层。 

在上述技术方案的基础上，所述交错的定齿电极与动齿电极组成调节电极，并与外部调节电路相连。 

在上述技术方案的基础上，所述微梁和固定基座的表面沉积有金膜层，两金膜层之间形成了驱动电极，该驱动电极可以与外部驱动电路相连。