[发明专利]MEMS致动器组结构

说明书

本发明提供了一个以六个自由度移动平台的封装。该平台可以包括安装在其上的光电子装置。封装包括可以是MEMS致动器的平面内致动器和可以由压电元件形成的平面外致动器。平面内MEMS致动器可以安装在平面外致动器上，平面外致动器安装在PCB中的凹陷中。平面内MEMS致动器包括多个梳状结构，其中相对的梳状物的指状物彼此重叠，即延伸经过彼此的端部。平面外致动器包括中心部分和连接到中心部分的多个环绕台。平面内MEMS致动器联接到Z平面外驱动器，以向有效负载提供三个自由度，该有效负载可以是包括在封装中的光电子装置。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2016年2月1日递交的、名称为“MEMS致动器组结构”、顺序No.15/012,682的美国实用新型专利申请的权益，该专利申请要求于2015年11月5日递交的、名称为“MEMS致动器结构”、顺序No.62/251,538，的美国临时申请的权益。每个申请的内容通过引用以其整体并入本文中。

技术领域

本发明通常涉及一种致动器，并且，特别地，涉及一种微型致动器，其被配置成移动各种设计和以各种组形式的光电子装置。

背景技术

致动器用于将电信号转换成机械运动。在诸如例如便携式装置、成像相关装置、电信组件和医疗仪器的许多应用中，微型致动器适配在应用的小尺寸、低功率和成本限制内可能是有益的。

微电子机械系统(MEMS)技术是以其最一般形式可以定义为使用微制造技术制造的微型机械和机电元件的技术。MEMS装置的临界尺寸可以从远远低于1微米到几毫米而变化。通常，MEMS驱动器比传统驱动器更紧凑，而且它们消耗更少功耗。

在一些应用中，例如将照相机中的图像传感器移动到自动聚焦(AF)或光学图像稳定(OIS)中，使用致动器来移动具有多个电输入和输出的光电子装置。例如，Fukada等人的题目为“Two-Dimensional Piezoelectric Actuator”的欧洲专利No.EP 0253375教导了一种可用于在平面中移动图像传感器的二维致动器的设计。但是，由Fukada教导的驱动器对于空间受限的应用来说是很大且不可修改的。例如，由于其他较小型装置的相关空间限制，Fukuda致动器可用于大型独立数码相机。

与传统的致动器不同，MEMS致动器可用于例如移动或定位小型手机相机内的某些无源元件。作为示例，名称为“受运动控制的致动器”的美国专利No.8,604,663和名称为“Mems-Based Optical Image Stabilization”的美国专利申请公开No.2013/0077945A1教导了用于在微型相机(例如，用在手机中)中移动镜头。然而，这些MEMS致动器都不能够移动具有多个电输入和电输出的光电子装置。此外，这些MEMS驱动器都采用了增加复杂性、尺寸和成本的展开机构。

发明内容

本发明涉及一种用于以多个自由度移动或定位平台的致动器。刚体在空间中的位置和定向由三个平移分量和三个旋转分量限定，并且本发明提供了致动器组件，致动器组件提供六个自由度。在各种实施方式中，致动器包括用于平面XY内移动的静电梳状驱动致动器和用于平面外移动的压电“Z”致动器。在本发明的各种实施方式中，封装包括两个致动器，包括用于XY平面内移动的梳状驱动致动器，所述梳状驱动致动器是MEMS致动器并且被称为XY或“平面内”MEMS致动器，并且Z或“平面外”致动器，其提供包括与XY平面正交的方向的多个方向上的运动。总之，由组合致动器提供六个自由度，包括旋转和平移运动。在各种封装实施方式中，Z致动器安装在底部，MEMS致动器安装在Z致动器的顶部，并且光电子装置安装在XY面内MEMS致动器的顶部，但其他安装和封装布置是在其他实施方式中使用。致动器用于将光电子装置或其他装置定位在手机或其他光电或电子装置中。在其他实施方式中，封装仅包括一个致动器、XY平面内MEMS致动器。