[发明专利]一种MEMS行波型微马达结构

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，特别是涉及一种MEMS行波型微马达结构。

背景技术

微机电系统(MEMS,Micro-Electro-MechanicalSystem)，也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。微机电系统是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。

压电马达是一种以压电陶瓷为激励元件，利用压电陶瓷的逆压电效应产生高频机械振动，在以压电陶瓷为敏感材料定子上施加电信号，定子产生一定轨迹的机械振动进而驱动转子运动的电机。其具有设计灵活多变，响应速度快，定位精度高，无电磁干扰等优点，在生物医疗，精密仪器，航空航天和民用产品等领域都有所应用。超声马达一般包括：定子，作为振动元件，产生振动；转子，转子与定子挤压接触，振动元件振动，接触面上产生摩擦力从而带动转子旋转。

传统机械加工工艺制作的马达体积大，由多个零件装配而成，一般通过紧固螺钉实现定转子的压紧、摩擦与转动，环形马达的直径一般都在几个厘米的范围，无法应用于高密度集成的环境中，同时无法实现批量化。综上所述，如何提供一种零件少、装配少、精度高、可批量化生产的微型化马达成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种MEMS行波型微马达结构，以解决上述现有技术存在的问题，使马达的体积小、零件少、装配少、精度高且可批量化生产。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供了一种MEMS行波型微马达结构，包括转子结构、定子行波驱动器结构和预紧力结构，所述定子行波驱动器结构下端与所述预紧力结构固定连接，所述转子结构包括转子壳体和转子，所述转子与所述定子行波驱动器结构紧密压紧在一起，所述转子壳体套设在所述转子的外面。

优选地，所述转子结构还包括传动齿轮，所述转子壳体与所述定子行波驱动器结构通过低温键合材料键合在一起，所述转子通过转动轴转动连接在所述转子壳体上，所述转子的转动轴上固定连接有动力齿轮，所述传动齿轮转动连接在所述转子壳体上，所述动力齿轮与所述传动齿轮啮合。

优选地，所述转子壳体与所述预紧力结构通过低温键合材料键合在一起，所述转子通过转动轴转动连接在所述转子壳体上，所述转子的转动轴伸出所述转子壳体。

优选地，所述定子行波驱动器结构包括依次连接的SOI衬底硅层、氧化硅层、SOI结构硅层和PZT材料层，所述PZT材料层靠近所述转子的位置，所述SOI衬底硅层与所述预紧力结构固定连接；所述定子行波驱动器结构还包括基于SOI的TSV结构，所述基于SOI的TSV结构与所述预紧力结构键合连接，所述定子行波驱动器结构中间设置有圆盘结构，所述转子与所述圆盘结构紧密压紧在一起，所述圆盘结构通过折叠梁来支撑连接。

优选地，所述预紧力结构包括底板、信号通路TSV结构和施加预紧力的结构，所述信号通路TSV结构设置在所述底板上，所述信号通路TSV结构与所述基于SOI的TSV结构连接，所述施加预紧力的结构设置在所述底板上。

优选地，所述施加预紧力的结构为圆柱形，所述转子为圆柱形。

优选地，所述施加预紧力的结构为硅，通过干法刻蚀或者湿法腐蚀得到。

优选地，所述施加预紧力的结构与所述底板为一体结构。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的MEMS行波型微马达结构，包括转子结构、定子行波驱动器结构和预紧力结构，所述定子行波驱动器结构下端与所述预紧力结构固定连接，所述转子结构包括转子壳体和转子，所述转子与所述定子行波驱动器结构紧密压紧在一起，所述转子壳体套设在所述转子的外面。通过以上结构设计，基于MEMS工艺的马达包括转子结构、定子行波驱动器结构和预紧力结构，信号互连不需要键合引线，使得器件结构更加紧凑尺寸更加小，本发明提出的马达结构通过键合即可完成组装，因此具有装配少，方便批量化生产的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的MEMS行波型微马达结构的整体结构示意图；

图2为本发明的定子行波驱动器结构的一种角度的结构示意图；