[发明专利]一种基于MEMS的压电装置及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于MEMS的压电装置，包括PZT基板和支撑基板，PZT基板上设有布置于内圈的驱动部、布置于外圈的固定部、以及与所述驱动部和固定部连接的引线线路；所述固定部和驱动部均为PZT材料，所述支撑基板上覆盖于驱动部和固定部上，支撑基板上与所述固定部对应的位置处设有连接凸起，支撑基板上与所述驱动部对应的位置设有驱动凸起，所述连接凸起与固定部固定连接，所述驱动凸起与驱动部固定连接。与现有技术相比，本发明具有形状可变、生产成本低、容易大批量生产等优点。

技术领域

本发明涉及MEMS技术及光学领域，尤其是涉及一种基于MEMS的压电装置及其制备方法。

背景技术

微光机电系统作为MEMS领域一个活跃的分支，由微光学与微机电系统技术融合而成。目前，微光机电系统主要应用在控制MEMS装置的扭转而使形状发生改变和利用PZT驱动微流体系统中。该应用装置具有体积小、能源损耗低、高可靠性和可批量生产等优势，其通常尺寸在毫米或者微米级别，能完成大尺寸系统难以完成的任务。

基于MEMS的驱动机制主要包括压电驱动、热驱动、静电驱动和电磁驱动四种类型，然而，热驱动方式功耗大、响应速度慢，不能满足高频扫描应用领域的需求；静电驱动方式需要较高的驱动电压；电磁驱动方式则制造工艺较为复杂，致使其应用范围较窄，只适用于一些特殊要求的场合。而压电驱动技术利用压电材料的正反向压电效应将电信号转换为力，能够精准输出毫米、微米甚至纳米级的位移，具有应用范围广、响应速度快、精准度高的优点。因此，设计一种基于MEMS技术的压电驱动装置来完成驱动任务的装置具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的输出不精确的缺陷而提供一种基于MEMS的压电装置及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于MEMS的压电装置，包括PZT基板和支撑基板，所述PZT基板上设有布置于内圈的驱动部、布置于外圈的固定部、以及与所述驱动部和固定部连接的引线线路；所述固定部和驱动部均为PZT材料，所述支撑基板上覆盖于驱动部和固定部上，支撑基板上与所述固定部对应的位置处设有连接凸起，支撑基板上与所述驱动部对应的位置设有驱动凸起，所述连接凸起与固定部固定连接，所述驱动凸起与驱动部固定连接。

本发明中的压电装置以压电驱动作为驱动方式，通过驱动部的PZT材料，加载电压，使驱动部的PZT伸缩，并将其伸缩传递给上部的支撑部，进而向装置施加位移；本申请设立了分开的若干个驱动部和固定部，不同于现有技术中的一整块PZT材料连接于Si薄膜上，本申请在支撑基板上设计的驱动部为多个，使支撑基板的形变受力更加均匀可调，避免了支撑基板受力造成损坏；另外，本发明还在支撑基板上设计了连接凸起，使得本发明中驱动部没有完全与支撑基板结合，而是通过连接面积较小的连接凸起与支撑基板相互作用，而不是将整个PZT材料均与支撑基板连接，这进一步防止了PZT材料本身发生的形变对装置造成破坏。

所述连接凸起与固定部的截面尺寸匹配，所述驱动凸起的截面尺寸小于驱动部。改设计进一步降低了PZT驱动部与支撑基板之间的连接面积。

所述内圈和外圈均为正方形状内圈，所述驱动部设有四个，分别位于内圈边部的中间位置；所述固定部设有四个，分别位于外圈边部的中间位置。

所述驱动部和固定部分别与独立的引线线路连接。

通过向驱动部和固定部独立施加电压，通过控制输入到各个驱动部分的电压，控制x，y方向的位移大小，来达到装置自身形变使得焦点可调的目的，提高了装置的适用范围。

所述固定部和驱动部的高度均为1.5～2.5mm；在驱动部的伸缩作用下，所述支撑基板发生在伸缩方向上的形变，该形变的量为0.01～0.1mm。

本发明还提供了上述的基于MEMS的压电装置的制备方法，包括以下步骤：