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用于實(shí)現(xiàn)高的力及偏斜的具有微機(jī)械壓電致動(dòng)器的微機(jī)電系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):11637516閱讀:238來源:國知局
用于實(shí)現(xiàn)高的力及偏斜的具有微機(jī)械壓電致動(dòng)器的微機(jī)電系統(tǒng)的制造方法與工藝
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種mems(微機(jī)電系統(tǒng))。一些實(shí)施例涉及用于實(shí)現(xiàn)大力及偏斜(deflections)的微機(jī)械壓電致動(dòng)器。其他實(shí)施例涉及一種用于生成可聽波長譜內(nèi)的聲波的mems擴(kuò)音器。其他實(shí)施例涉及一種系統(tǒng)或經(jīng)調(diào)節(jié)地操作mems揚(yáng)聲器的調(diào)節(jié)單元。
背景技術(shù)
:近年來,小型化致動(dòng)器的重要性日益增加,且在許多應(yīng)用領(lǐng)域中已變得必不可少。通過使用合適的設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)布置(靜電、電磁、熱電、壓電),有可能實(shí)現(xiàn)涵蓋廣泛范圍的應(yīng)用的具有非常不同的特性的致動(dòng)器。然而,在以大偏斜產(chǎn)生大力(基本特性,特別是在流體排放及mems揚(yáng)聲器的領(lǐng)域中)時(shí)存在基礎(chǔ)問題。此歸因于如下事實(shí):具有大偏斜的致動(dòng)器需要低彈簧剛度,而傳輸大力傾向于需要高彈簧剛度。由于力是借助于磁場(chǎng)而產(chǎn)生的,對(duì)此的例外僅由電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)形成,此電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)甚至在低彈簧常數(shù)下仍可產(chǎn)生相對(duì)較大的力及沖程。特別地,在聲學(xué)中,所有結(jié)構(gòu)組件中的大多數(shù)因此基于電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。典型示例為用于移動(dòng)電話的精密工程設(shè)計(jì)的揚(yáng)聲器,其中借助于在永磁場(chǎng)內(nèi)移動(dòng)的移動(dòng)線圈產(chǎn)生用于氣體排放的足夠大的沖程及力。此現(xiàn)有的電動(dòng)力揚(yáng)聲器的缺點(diǎn)為歸因于低效率以及大聲學(xué)失真的大約1瓦特的高功率消耗。另一缺點(diǎn)為3至4mm的相對(duì)較大的結(jié)構(gòu)高度。借助于mems技術(shù),可以克服所述缺點(diǎn)(低效率、大結(jié)構(gòu)高度)。然而,市場(chǎng)上不存在mems揚(yáng)聲器,而僅存在研究實(shí)驗(yàn)室發(fā)出的一系列發(fā)表物。在us2013/0156253a1及文獻(xiàn)[shahosseinietal.,optimizationandmicrofabricationofhighperformancesilicon-basedmemsmicrospeaker,ieeesensorsjournal,13(2013)273-284]中,描述了電動(dòng)力mems揚(yáng)聲器,但其需要永磁環(huán)的混合集成。在us7,003,125、us8,280,079、us2013/0294636a1及文獻(xiàn)[yietal.,performanceofpackagedpiezoelectricmicrospeakersdependingonthematerialproperties,proc.mems2009,765-768]及[dejaegeretal.,developmentandcharacterizationofapiezoelectricallyactuatedmemsdigitalloudspeaker,procediaengineering47(2012)184-187]中提出了壓電mems揚(yáng)聲器的概念。然而,其中諸如pzt、ain或zno的壓電材料已直接涂覆至揚(yáng)聲器隔膜上,使得驅(qū)動(dòng)的特性與隔膜的特性關(guān)聯(lián)。在us2011/0051985a1中提出了另一壓電mems揚(yáng)聲器,其包括經(jīng)由隔膜及若干致動(dòng)器以活塞形狀的方式而偏斜出平面的板形主體。在us7,089,069、us2010/0316242a1及文獻(xiàn)[glaceretal.,reversibleacousticaltransducersinmemstechnology,proc.dtip2013]中描述了然而可僅在高頻率下產(chǎn)生足夠高的聲壓的基于具有靜電驅(qū)動(dòng)式隔膜的陣列的數(shù)字mems揚(yáng)聲器。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明基于提供能夠同時(shí)在mems中實(shí)現(xiàn)大力及偏斜的概念的目標(biāo)。通過獨(dú)立權(quán)利要求實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。在從屬權(quán)利要求中指示有利的其他開發(fā)。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種mems,其包括:隔膜;耦接至隔膜的沖程結(jié)構(gòu)(升降結(jié)構(gòu));以及經(jīng)由多個(gè)相互隔開的連接元件耦接至沖程結(jié)構(gòu)的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)的至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器用于引起沖程結(jié)構(gòu)的沖程移動(dòng)(升降移動(dòng))以使隔膜偏斜。根據(jù)本發(fā)明的概念,mems(微系統(tǒng))包括:用于激勵(lì)隔膜的沖程主體(升降主體)及至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器,此至少兩個(gè)致動(dòng)器經(jīng)由多個(gè)相互隔開的連接元件連接至沖程結(jié)構(gòu)的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)。歸因于mems包括經(jīng)由多個(gè)連接元件連接至沖程結(jié)構(gòu)的至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器的事實(shí),有可能同時(shí)經(jīng)由沖程結(jié)構(gòu)將大力及偏斜傳輸至隔膜。歸因于多個(gè)連接元件以及因此的多個(gè)接觸點(diǎn)相互隔開的事實(shí),可確?;虮WC沖程結(jié)構(gòu)以可再現(xiàn)的且一致的方式執(zhí)行沖程移動(dòng)且不偏離(例如)沖程移動(dòng)的期望方向,如在(例如)傾斜模式發(fā)生時(shí)將是此情況。其他實(shí)施例涉及一種mems揚(yáng)聲器,其包括:隔膜;耦接至隔膜的沖程結(jié)構(gòu);以及經(jīng)由多個(gè)相互隔開的連接元件耦接至沖程結(jié)構(gòu)的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)的至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器用于引起沖程結(jié)構(gòu)的沖程移動(dòng)以使隔膜偏斜。連接元件被配置為柔性的。因此,其可按可逆方式變形。根據(jù)以上描述,沖程結(jié)構(gòu)因此包括若干接觸點(diǎn)。其被相互隔開,特別是在致動(dòng)器的橫向和/或縱向方向上。所述接觸點(diǎn)中的每個(gè)具有附接于其中的一個(gè)連接元件,其將各個(gè)相關(guān)聯(lián)的致動(dòng)器柔性地或有彈性地連接至沖程結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的概念,mems揚(yáng)聲器(微系統(tǒng))包括:用于激勵(lì)隔膜的沖程主體及至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器,至少兩個(gè)致動(dòng)器經(jīng)由多個(gè)相互隔開的連接元件連接至沖程結(jié)構(gòu)的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)。歸因于mems揚(yáng)聲器包括經(jīng)由多個(gè)連接元件連接至沖程結(jié)構(gòu)的至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器的事實(shí),有可能同時(shí)經(jīng)由沖程結(jié)構(gòu)將大力及偏斜傳輸至隔膜。歸因于多個(gè)連接元件以及因此的多個(gè)接觸點(diǎn)相互隔開的事實(shí),可確?;虮WC沖程結(jié)構(gòu)以可再現(xiàn)的且一致的方式執(zhí)行沖程移動(dòng)且不偏離(例如)沖程移動(dòng)的期望方向,如在(例如)傾斜模式發(fā)生時(shí)將是此情況。因此,提出一種用于生成可聽波長譜內(nèi)的聲波的mems揚(yáng)聲器,其包括:隔膜;耦接至隔膜的沖程結(jié)構(gòu);以及至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器,借助于此至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器,可引起沖程結(jié)構(gòu)的沖程移動(dòng)以用于使隔膜偏斜。壓電致動(dòng)器經(jīng)由多個(gè)相互隔開且柔性的連接元件連接至沖程結(jié)構(gòu)的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)。在致動(dòng)器和/或mems聲音換能器的橫向方向上將與兩個(gè)致動(dòng)器中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)的連接元件相互隔開是有利的。以下情形是有利的:隔膜在沖程結(jié)構(gòu)的前端處以直接方式連接至沖程結(jié)構(gòu),和/或壓電致動(dòng)器在沖程結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)側(cè)面上(特別地,在兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上)以間接方式(即,經(jīng)由連接元件)連接至沖程結(jié)構(gòu)。在mems揚(yáng)聲器的橫截面圖中,沖程結(jié)構(gòu)的前端因此定向在z方向上,即,在沖程方向(升降方向)上。相反,沖程結(jié)構(gòu)的側(cè)面在橫向方向上(即,垂直于沖程軸線(升降軸線))對(duì)齊。在本發(fā)明的另一有利開發(fā)中,若干相互隔開的連接元件連接至至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器的若干相互隔開的接觸點(diǎn)。此外,經(jīng)由至少兩個(gè)相互隔開的連接元件將至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器中的每個(gè)連接至沖程結(jié)構(gòu)的至少兩個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)是有利的。此外,經(jīng)由多個(gè)區(qū)域(亦即,在若干區(qū)域中)將沖程結(jié)構(gòu)耦接至隔膜是有利的。所述區(qū)域優(yōu)選地沿至少部分地彼此隔開的至少兩條直線或曲線布置有隔膜。經(jīng)由以分布式和/或相互隔開的方式布置的多個(gè)區(qū)域?qū)_程結(jié)構(gòu)耦接至隔膜是有利的。類似地,沖程結(jié)構(gòu)包括多個(gè)相互連接的梁是有利的,此多個(gè)相互連接的梁中的每個(gè)至少部分地在前端處耦接至隔膜。因此,沖程結(jié)構(gòu)包括若干梁形部分。在俯視圖中,梁形部分優(yōu)選地以相互垂直的方式布置。此外,沖程結(jié)構(gòu)優(yōu)選地配置為一體的。至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器被實(shí)施為彎曲梁(懸臂)是有利的。因此,其優(yōu)選地以直線方式實(shí)施。此外,致動(dòng)器優(yōu)選地包括:固定端,其直接地連接至(特別地)載體基底;以及可移動(dòng)端,其優(yōu)選地間接地連接至沖程結(jié)構(gòu),即,經(jīng)由至少一個(gè)柔性或彈性連接元件。致動(dòng)器具有大于長度的寬度是有利的。此外,以下情形是有利的:在mems揚(yáng)聲器的橫截面圖中,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器以空轉(zhuǎn)位置或零位置布置于第一平面內(nèi),隔膜布置于在沖程方向上與第一平面隔開的第二平面內(nèi),和/或沖程結(jié)構(gòu)在沖程方向上,從隔膜開始在第二平面的方向上延伸,特別地遠(yuǎn)至或超出第二平面。連接元件中的至少一個(gè)包括或至少部分地實(shí)施為彈簧元件是有利的。連接元件可因此以柔性或彈性方式變形。因此,由于隔膜可歸因于彈簧元件而柔性地振蕩超出致動(dòng)器沖程,與最大致動(dòng)器沖程相比,可增加隔膜的最大沖程。為了能夠避免隔膜的傾斜,以下情形是有利的:彈簧元件(特別地,每個(gè)彈簧元件)包括至少一個(gè)撓曲彈簧元件、至少一個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧元件和/或至少一個(gè)撓曲彈簧元件與至少一個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧元件的組合,或以此方式實(shí)施。在mems揚(yáng)聲器的橫截面圖中,壓電致動(dòng)器沿其縱向軸線分別包括固定夾持的第一端及可移動(dòng)的第二端是有利的。此外,撓曲彈簧元件在壓電致動(dòng)器的縱向方向上延伸和/或扭轉(zhuǎn)彈簧元件在壓電致動(dòng)器的橫向方向上延伸是有利的。此外,在mems揚(yáng)聲器的俯視圖中,連接元件的撓曲彈簧元件及扭轉(zhuǎn)彈簧元件相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)90°是有利的。并且,撓曲彈簧元件直接地連接至致動(dòng)器和/或與致動(dòng)器形成為一體是有利的。此外,在力的通量方向上將扭轉(zhuǎn)彈簧元件布置在撓曲彈簧元件與沖程結(jié)構(gòu)之間是有利的。隔膜包括剛性區(qū)域及柔性區(qū)域是有利的。優(yōu)選地,沖程結(jié)構(gòu)耦接至隔膜的剛性區(qū)域,特別地,通過經(jīng)延伸的沖程結(jié)構(gòu)形成隔膜的剛性區(qū)域。在本發(fā)明的另一有利開發(fā)中,mems揚(yáng)聲器包括至少一個(gè)壓電位置傳感器。至少一個(gè)壓電位置傳感器優(yōu)選地用于根據(jù)隔膜的偏斜提供傳感器信號(hào)。此外,壓電致動(dòng)器中的至少一個(gè)被配置為壓電位置傳感器是有利的。類似地,以下情形是有利的:mems揚(yáng)聲器包括至少四個(gè)壓電致動(dòng)器,至少四個(gè)壓電致動(dòng)器中的兩個(gè)被配置為壓電位置傳感器。此外,優(yōu)選地以如下方式關(guān)于mems揚(yáng)聲器的重心對(duì)稱地布置所述至少四個(gè)壓電致動(dòng)器:兩個(gè)壓電致動(dòng)器被配置為壓電位置傳感器且剩余的壓電致動(dòng)器各自關(guān)于沖程結(jié)構(gòu)的重心對(duì)稱地布置。mems揚(yáng)聲器包括兩個(gè)相互絕緣的壓電層的至少一個(gè)層積是有利的,此兩層中的一個(gè)形成至少一個(gè)壓電傳感器,且此兩層中的另一個(gè)形成至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器中的一個(gè)。此外,兩個(gè)相互絕緣的壓電層包括不同材料是有利的。有利地,壓電位置傳感器及至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器中的一個(gè)壓電致動(dòng)器由共同的壓電層形成。此外,mems揚(yáng)聲器包括用于根據(jù)隔膜的偏斜而提供傳感器信號(hào)的至少一個(gè)壓阻性或一個(gè)電容性位置傳感器是有利的。沖程結(jié)構(gòu)包括多個(gè)沖程主體和/或多個(gè)沖程主體中的至少兩個(gè)沖程主體經(jīng)由經(jīng)延伸的沖程主體彼此連接也是有利的。mems揚(yáng)聲器包括腔體是有利的。優(yōu)選地,至少部分地通過mems揚(yáng)聲器的載體基底配置腔體,特別地,載體基底具有框架的形狀。此外,腔體優(yōu)選地布置于隔膜的面向致動(dòng)器和/或沖程結(jié)構(gòu)的一側(cè)。由相同材料和/或相同基體形成載體基底及沖程結(jié)構(gòu)是有利的。優(yōu)選地,將沖程結(jié)構(gòu)直接地連接至隔膜。此外,沖程結(jié)構(gòu)間接地連接至至少一個(gè)致動(dòng)器是有利的。優(yōu)選地借助于柔性和/或彈性連接元件配置沖程結(jié)構(gòu)與致動(dòng)器之間的間接連接。致動(dòng)器在沖程方向或z方向上與隔膜隔開是有利的。此外,致動(dòng)器及隔膜以其中間位置以相互平行方式對(duì)齊是有利的。其他實(shí)施例涉及一種用于使用隔膜生成可聽波長譜內(nèi)的聲波的mems揚(yáng)聲器。優(yōu)選地,隔膜在其邊緣區(qū)域中和/或在z方向上附接至基底框架,使得其能夠振蕩。優(yōu)選地,基底框架由硅制成。此外,mems揚(yáng)聲器優(yōu)選地包括腔體。并且,mems揚(yáng)聲器包括耦接至隔膜的沖程結(jié)構(gòu)。沖程結(jié)構(gòu)因此以優(yōu)選的直接且固定的方式附接至隔膜,特別是在隔膜的面向腔體的一側(cè)。優(yōu)選地,其僅在沖程結(jié)構(gòu)稍后以二維方式連接至隔膜的子區(qū)中。mems揚(yáng)聲器包括至少一個(gè)壓電致動(dòng)器,借助于此可引起沖程結(jié)構(gòu)的沖程移動(dòng)以用于使隔膜偏斜。因此,致動(dòng)器直接地或(特別地)經(jīng)由至少一個(gè)彈性或柔性連接元件間接地連接至沖程結(jié)構(gòu)。此外,致動(dòng)器間接地耦接至隔膜,即,經(jīng)由沖程結(jié)構(gòu)。mems揚(yáng)聲器的腔體布置于隔膜的沖程結(jié)構(gòu)側(cè)。優(yōu)選地,至少部分通過基底框架的中空空間配置腔體。此外,隔膜優(yōu)選地跨越基底框架的兩個(gè)開口中的一個(gè)而延伸。mems揚(yáng)聲器包括用于根據(jù)隔膜的偏斜而提供傳感器信號(hào)的至少一個(gè)位置傳感器。因此,借助于位置傳感器,隔膜的位置或偏斜是直接地和/或間接地(即,特別地,經(jīng)由沖程結(jié)構(gòu)位置間接地)可檢測(cè)的。優(yōu)選地在z方向上將位置傳感器和/或致動(dòng)器布置于中空空間內(nèi)部和/或中空空間的背對(duì)隔膜的第二開口處。沖程結(jié)構(gòu)優(yōu)選地在z方向上延伸,從隔膜開始,至少遠(yuǎn)至致動(dòng)器和/或位置傳感器。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種mems揚(yáng)聲器,其包括:經(jīng)由多個(gè)相互隔開的連接元件連接至沖程結(jié)構(gòu)的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)的至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器用于引起沖程結(jié)構(gòu)的沖程移動(dòng)以使隔膜偏斜。連接元件優(yōu)選地配置為柔性的。因此,其可以以可逆方式變形。致動(dòng)器借助于控制工具依據(jù)傳感器信號(hào)以經(jīng)調(diào)節(jié)的方式而是可操作的是有利的,控制工具出于此目的而被提供。為此,經(jīng)由致動(dòng)器使隔膜偏斜和/或借助于位置傳感器對(duì)隔膜的位置或其在z方向上的偏斜進(jìn)行檢測(cè)。由位置傳感器檢測(cè)的電子輸入信號(hào)被傳送至控制工具?;诖溯斎胄盘?hào),控制工具確定隔膜的實(shí)際位置或?qū)嶋H偏斜。為此,特別地,考慮優(yōu)選地將(特別地)梁形位置傳感器的自由端連接至沖程結(jié)構(gòu)的連接元件的彈性振蕩特性。依據(jù)隔膜的此檢測(cè)到的實(shí)際位置,控制工具確定隔膜的期望目標(biāo)位置和/或取決于其的電子輸出信號(hào)。輸出信號(hào)被傳送至致動(dòng)器,致動(dòng)器因此使隔膜偏斜。在偏斜移動(dòng)期間和/或在偏斜移動(dòng)結(jié)束時(shí),根據(jù)以上描述,再次經(jīng)由位置傳感器對(duì)隔膜的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè),且可能地再次和/或反復(fù)地重新調(diào)整或調(diào)整隔膜的實(shí)際位置。在本發(fā)明的另一有利開發(fā)中,mems揚(yáng)聲器包括至少一個(gè)壓電性和/或電容性位置傳感器。將位置傳感器集成于致動(dòng)器中是有利的。因此,致動(dòng)器及位置傳感器形成單元或致動(dòng)器/傳感器元件。因此,可經(jīng)由位置傳感器直接地對(duì)致動(dòng)器的偏斜進(jìn)行檢測(cè)。此外,集成的位置傳感器的傳感器電極被配置為二維(扁平)或叉指式電極和/或與致動(dòng)器電極電絕緣是有利的。就此而言,由共同的壓電層配置壓電位置傳感器及壓電致動(dòng)器是有利的。此外,共同壓電層包括形成位置傳感器的傳感器區(qū)及形成致動(dòng)器的致動(dòng)器區(qū)是有利的,致動(dòng)器區(qū)與傳感器區(qū)電絕緣,特別地,與致動(dòng)器區(qū)相比,傳感器區(qū)優(yōu)選地占用較小表面面積??蛇x地,分別通過單獨(dú)的壓電層配置壓電位置傳感器及壓電致動(dòng)器也是有利的。就此而言,致動(dòng)器因此優(yōu)選地包括至少兩個(gè)相互絕緣的壓電層的層積,其中的一層的至少部分形成至少一個(gè)壓電位置傳感器,且另一層的至少部分形成至少一個(gè)壓電致動(dòng)器。此外,層積在沖程軸線的方向上定向從而將壓電層布置成一個(gè)在另一個(gè)之上是有利的??蛇x地,層積橫向于沖程軸線而定向從而將壓電層布置成鄰近于彼此是有利的。此外,兩個(gè)相互絕緣的壓電層包括不同材料是有利的,優(yōu)選地,形成致動(dòng)器的層由pzt組成,且形成位置傳感器的層由ain組成。作為集成解決方案的可選項(xiàng),位置傳感器及至少一個(gè)致動(dòng)器彼此分離也是有利的。因此通過兩個(gè)相互分離的或個(gè)別的組件和/或壓電元件(特別地,彎曲梁)配置位置傳感器及相關(guān)聯(lián)致動(dòng)器。并且,mems揚(yáng)聲器包括若干致動(dòng)器是有利的,若干致動(dòng)器中的至少一個(gè)可被用作為位置傳感器。與致動(dòng)器相比,位置傳感器因此包括基本上相同的實(shí)體特征。作為實(shí)體辨別特征,其優(yōu)選地僅以相互鏡面對(duì)稱的方式配置。由于致動(dòng)器通過施加電壓是主動(dòng)地可偏斜的,且相比之下,位置傳感器通過被動(dòng)偏斜而能夠產(chǎn)生電壓,因此,用作致動(dòng)器的致動(dòng)器及用作位置傳感器的位置傳感器僅通過功能特征而彼此不同。在此,經(jīng)由直接壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電壓可優(yōu)選地經(jīng)由致動(dòng)器電極分接(tapped)和/或由控制工具評(píng)估(控制工具出于此目的而被提供),其中電壓與沖程結(jié)構(gòu)的偏斜近似地成比例。類似地,以下情形是有利的:若干致動(dòng)器和/或位置傳感器成對(duì)地布置成彼此相對(duì),mems揚(yáng)聲器優(yōu)選地包括關(guān)于沖程結(jié)構(gòu)的重心對(duì)稱地布置的至少四個(gè)壓電致動(dòng)器,和/或至少四個(gè)壓電致動(dòng)器中的兩個(gè)用作為壓電位置傳感器。至少一個(gè)致動(dòng)器和/或位置傳感器經(jīng)由至少一個(gè)(特別地,柔性)連接元件連接至沖程結(jié)構(gòu)是有利的。因此,致動(dòng)器和/或位置傳感器經(jīng)由至少一個(gè)介入的連接元件及經(jīng)由介入的沖程結(jié)構(gòu)而間接地連接至隔膜。類似地,mems揚(yáng)聲器優(yōu)選地包括至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器是有利的,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器經(jīng)由多個(gè)相互隔開的連接元件連接至沖程結(jié)構(gòu)的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)。此外,以下情形是有利的:隔膜在沖程結(jié)構(gòu)的前端處以直接方式連接至沖程結(jié)構(gòu),和/或壓電致動(dòng)器和/或位置傳感器在沖程結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)側(cè)面上(特別地,在兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上)經(jīng)由連接元件以間接方式連接至沖程結(jié)構(gòu)。將(特別地在mems揚(yáng)聲器的橫向方向上)相互隔開的多個(gè)連接元件連接至至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器和/或位置傳感器的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)是有利的。并且,經(jīng)由至少兩個(gè)相互隔開的連接元件將至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器和/或位置傳感器中的每個(gè)連接至沖程結(jié)構(gòu)的至少兩個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)是有利的。沖程結(jié)構(gòu)經(jīng)由沿至少部分地彼此隔開的至少兩個(gè)直線或曲線布置有隔膜的多個(gè)區(qū)域耦接至隔膜是有利的。并且,沖程結(jié)構(gòu)垂直于沖程移動(dòng)的方向而橫跨對(duì)應(yīng)于隔膜的表面面積的至少30%的表面面積是有利的。沖程結(jié)構(gòu)經(jīng)由以分布式方式布置的多個(gè)區(qū)域耦接至隔膜是有利的。類似地,沖程結(jié)構(gòu)在垂直于沖程移動(dòng)的方向而延續(xù)的截平面內(nèi)包括i結(jié)構(gòu)、l結(jié)構(gòu)、h結(jié)構(gòu)、x結(jié)構(gòu)、o結(jié)構(gòu)或十字形結(jié)構(gòu)是有利的。以下情形是有利的:安置在沖程結(jié)構(gòu)的力至隔膜的施加點(diǎn)中的一個(gè)與隔膜懸架的最近位置點(diǎn)之間的桿臂至多為至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器的桿臂的大小的一半。此外,沖程結(jié)構(gòu)的垂直于沖程結(jié)構(gòu)的沖程移動(dòng)的方向(z方向)的橫截面積小于至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器的壓電有效(active)致動(dòng)器面積和/或位置傳感器的總和是有利的。沖程結(jié)構(gòu)包括多個(gè)相互連接的梁是有利的,其中的每個(gè)至少部分地在前端處耦接至隔膜。類似地,致動(dòng)器和/或位置傳感器被配置為彎曲梁是有利的。并且,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器和/或位置傳感器被配置為彎曲梁是有利的。并且,沖程結(jié)構(gòu)為對(duì)稱的和/或關(guān)于沖程結(jié)構(gòu)的重心對(duì)稱地布置至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器和/或位置傳感器是有利的。關(guān)于沖程結(jié)構(gòu)的重心對(duì)稱地布置沖程結(jié)構(gòu)的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)是有利的。并且,以下情形是有利的:至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器和/或位置傳感器以空轉(zhuǎn)位置布置于第一平面內(nèi),隔膜布置于在沖程方向上與第一平面隔開的第二平面內(nèi),和/或沖程結(jié)構(gòu)在沖程方向上延伸,從隔膜開始,在第二平面的方向上延伸,特別地遠(yuǎn)至或超出第二平面。連接元件中的至少一個(gè)包括彈簧元件和/或以此配置是有利的。并且,彈簧元件(特別地,每個(gè)彈簧元件)包括至少一個(gè)撓曲彈簧元件和/或至少一個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧元件是有利的。并且,以下情形是有利的:在mems揚(yáng)聲器的橫截面圖中,壓電致動(dòng)器和/或位置傳感器沿其縱向軸線分別包括固定夾持的第一端及可移動(dòng)的第二端,和/或撓曲彈簧元件在壓電致動(dòng)器和/或位置傳感器的縱向方向上延伸,和/或扭轉(zhuǎn)彈簧元件在壓電致動(dòng)器和/或位置傳感器的橫向方向上延伸。有利地,配置撓曲彈簧元件以使得其可關(guān)于其橫向軸線是可彎曲的。有利地,配置扭轉(zhuǎn)彈簧元件以使得其可關(guān)于其縱向軸線是可彎曲的。在mems揚(yáng)聲器的俯視圖中,連接元件的撓曲彈簧元件及扭轉(zhuǎn)彈簧元件相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)90°是有利的。類似地,隔膜平行于mems揚(yáng)聲器的第一表面及第二表面而延伸是有利的,隔膜用于在mems揚(yáng)聲器按預(yù)期被使用時(shí)以流體和/或氣體形方式使mems揚(yáng)聲器的第一表面及第二表面彼此分離。隔膜包括剛性區(qū)域及柔性區(qū)域是有利的,沖程結(jié)構(gòu)耦接至隔膜的剛性區(qū)域,特別地,隔膜的剛性區(qū)域優(yōu)選地由經(jīng)延伸的沖程結(jié)構(gòu)形成。類似地,沖程結(jié)構(gòu)包括硅和/或使用基底框架從相同基體產(chǎn)生沖程結(jié)構(gòu)是有利的。并且,以下情形是有利的:沖程結(jié)構(gòu)包括至少三個(gè)部分,布置至少三個(gè)部分以形成h形沖程結(jié)構(gòu),使得沖程結(jié)構(gòu)在垂直于沖程結(jié)構(gòu)的沖程移動(dòng)的方向而延續(xù)的截平面內(nèi)為h形。以下情形是有利的:將至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器中的第一壓電致動(dòng)器沿沖程結(jié)構(gòu)的三個(gè)部分中的第一部分布置于h形沖程結(jié)構(gòu)的外部,并將至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器中的第二壓電致動(dòng)器沿沖程結(jié)構(gòu)的三個(gè)部分中的第二部分布置于h形沖程結(jié)構(gòu)的外部,沖程結(jié)構(gòu)的第一部分及第二部分彼此平行地延伸。將至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器中的第三壓電致動(dòng)器沿沖程結(jié)構(gòu)的三個(gè)部分中的第三部分的第一側(cè)至少部分地布置于h形沖程結(jié)構(gòu)的內(nèi)部是有利的。并且,將至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器中的第四壓電致動(dòng)器沿沖程結(jié)構(gòu)的第三部分的坐落為與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)至少部分地布置于h形沖程結(jié)構(gòu)的內(nèi)部是有利的,第三部分垂直于第一部分及第二部分而延伸。并且,以下情形是有利的:第一壓電致動(dòng)器至少在沖程結(jié)構(gòu)的整個(gè)第一部分上延伸且經(jīng)由相互隔開的連接元件中的至少兩個(gè)連接至沖程結(jié)構(gòu)的第一部分的相互隔開的接觸點(diǎn)中的至少兩個(gè),第二壓電致動(dòng)器至少在沖程結(jié)構(gòu)的整個(gè)第二部分上延伸且經(jīng)由相互隔開的連接元件中的至少兩個(gè)連接至沖程結(jié)構(gòu)的第二部分的相互隔開的接觸點(diǎn)中的至少兩個(gè)。并且,以下情形是有利的:至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器中的第一壓電致動(dòng)器及第五壓電致動(dòng)器沿沖程結(jié)構(gòu)的第一部分布置于沖程結(jié)構(gòu)的外部,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器中的第二壓電致動(dòng)器及第六壓電致動(dòng)器沿沖程結(jié)構(gòu)的第二部分布置于沖程結(jié)構(gòu)的外部。以下情形是有利的:經(jīng)由相互隔開的連接元件中的至少一個(gè)將第一壓電致動(dòng)器及第五壓電致動(dòng)器各自連接至沖程結(jié)構(gòu)的第一部分的相互隔開的接觸點(diǎn)中的至少一個(gè),經(jīng)由相互隔開的連接元件中的至少一個(gè)將第二壓電致動(dòng)器及第六壓電致動(dòng)器各自連接至沖程結(jié)構(gòu)的第二部分的相互隔開的接觸點(diǎn)中的至少一個(gè)。并且,以下情形是有利的:將第一部分細(xì)分為第一區(qū)段和第二區(qū)段,第一壓電致動(dòng)器沿第一部分的第一區(qū)段布置且經(jīng)由各個(gè)連接元件連接至第一部分的第一區(qū)段,第五壓電致動(dòng)器沿第一部分的第二區(qū)段布置且經(jīng)由各個(gè)連接元件連接至第一部分的第二區(qū)段;且其中將第二部分細(xì)分為第一區(qū)段和第二區(qū)段,第二壓電致動(dòng)器沿第二部分的第一區(qū)段布置且經(jīng)由各個(gè)連接元件連接至第二部分的第一區(qū)段,第六壓電致動(dòng)器沿第二部分的第二區(qū)段布置且經(jīng)由各個(gè)連接元件連接至第二部分的第二區(qū)段。以下情形是有利的:將至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器中的第三壓電致動(dòng)器及第七壓電致動(dòng)器沿沖程結(jié)構(gòu)的第三部分的第一側(cè)至少部分地布置于沖程結(jié)構(gòu)的內(nèi)部,將至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器中的第四壓電致動(dòng)器及第八壓電致動(dòng)器沿沖程結(jié)構(gòu)的第三部分的第二側(cè)至少部分地布置于沖程結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。類似地,以下情形是有利的:將第三部分細(xì)分為第一區(qū)段及第二區(qū)段,沿第三部分的第一區(qū)段的第一側(cè)布置第三壓電致動(dòng)器,沿第三部分的第一區(qū)段的坐落為與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)布置第四壓電致動(dòng)器,沿第三部分的第二區(qū)段的第一側(cè)布置第七壓電致動(dòng)器,沿第三部分的第二區(qū)段的坐落為與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)布置第八壓電致動(dòng)器。沖程結(jié)構(gòu)包括若干沖程主體和/或至少兩個(gè)沖程主體經(jīng)由經(jīng)延伸的沖程主體彼此連接是有利的。進(jìn)一步提出一種用于以經(jīng)調(diào)節(jié)的方式操作mems揚(yáng)聲器的調(diào)節(jié)單元。調(diào)節(jié)單元包括根據(jù)以上描述的mems揚(yáng)聲器,所提及特征有可能個(gè)別地或任意組合地存在。此外,調(diào)節(jié)單元包括用于控制mems揚(yáng)聲器的壓電致動(dòng)器的控制工具。mems揚(yáng)聲器包括用于根據(jù)mems揚(yáng)聲器的隔膜的偏斜而向控制工具提供傳感器信號(hào)的至少一個(gè)壓電位置傳感器,且控制工具用于基于傳感器信號(hào)而以經(jīng)調(diào)節(jié)的方式控制mems揚(yáng)聲器的至少一個(gè)壓電致動(dòng)器。當(dāng)沖程結(jié)構(gòu)在操作期間的實(shí)際位置可借助于位置傳感器連續(xù)地確定以及可借助于控制工具通過控制至少一個(gè)壓電致動(dòng)器來調(diào)節(jié)時(shí)是有利的。沖程結(jié)構(gòu)包括若干接觸點(diǎn)是有利的。接觸點(diǎn)(特別地,在致動(dòng)器的橫向和/或縱向方向上)相互隔開。所述接觸點(diǎn)中的每個(gè)具有附接至其的一個(gè)連接元件,其將在各種情況下相關(guān)聯(lián)的致動(dòng)器柔性地或有彈性地連接至沖程結(jié)構(gòu)。以下情形是有利的:mems揚(yáng)聲器包括用于激勵(lì)隔膜的沖程主體及至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器,至少兩個(gè)致動(dòng)器經(jīng)由多個(gè)相互隔開的連接元件連接至沖程結(jié)構(gòu)的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)。歸因于mems揚(yáng)聲器包括經(jīng)由多個(gè)連接元件連接至沖程結(jié)構(gòu)的至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器的事實(shí),有可能同時(shí)經(jīng)由沖程結(jié)構(gòu)將大力及偏斜傳輸至隔膜。歸因于多個(gè)連接元件以及因此的多個(gè)接觸點(diǎn)相互隔開的事實(shí),可確?;虮WC沖程結(jié)構(gòu)以可再現(xiàn)的且一致的方式執(zhí)行沖程移動(dòng)且不偏離(例如)沖程移動(dòng)的期望方向,如在(例如)傾斜模式發(fā)生時(shí)將是此情況。經(jīng)由多個(gè)相互隔開且柔性的連接元件將壓電致動(dòng)器連接至沖程結(jié)構(gòu)的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)是有利的。將與兩個(gè)致動(dòng)器中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)的連接元件在致動(dòng)器和/或mems聲音換能器的橫向方向上相互隔開是有利的。以下情形是有利的:在沖程結(jié)構(gòu)的前端處以直接方式將隔膜連接至沖程結(jié)構(gòu),和/或在沖程結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)側(cè)面上(特別地,在兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上)以間接方式(即,經(jīng)由連接元件)將壓電致動(dòng)器連接至沖程結(jié)構(gòu)。在mems揚(yáng)聲器的橫截面圖中,沖程結(jié)構(gòu)的前端因此定向在z方向上,即,在沖程方向(升降方向)上。相反,沖程結(jié)構(gòu)的側(cè)面在橫向方向上,即,垂直于沖程軸線(升降軸線)對(duì)齊。在本發(fā)明的另一有利開發(fā)中,若干相互隔開的連接元件連接至至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器的若干相互隔開的接觸點(diǎn)。此外,經(jīng)由至少兩個(gè)相互隔開的連接元件將至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器中的每個(gè)連接至沖程結(jié)構(gòu)的至少兩個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)是有利的。此外,經(jīng)由多個(gè)區(qū)域(即,在若干區(qū)域中)將沖程結(jié)構(gòu)耦接至隔膜是有利的。所述區(qū)域優(yōu)選地沿至少部分地彼此隔開的至少兩個(gè)直線或曲線布置有隔膜。經(jīng)由以分布式和/或相互隔開的方式布置的多個(gè)區(qū)域?qū)_程結(jié)構(gòu)耦接至隔膜是有利的。類似地,沖程結(jié)構(gòu)包括多個(gè)相互連接的梁是有利的,梁中的每個(gè)至少部分地在前端處耦接至隔膜。因此,沖程結(jié)構(gòu)包括若干梁形部分。在俯視圖中,梁形部分優(yōu)選地以相互垂直的方式布置。此外,沖程結(jié)構(gòu)優(yōu)選地配置為一體的。至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器實(shí)施為彎曲梁(懸臂)是有利的。因此,其優(yōu)選地以直線方式實(shí)施。以下情形是有利的:至少一個(gè)致動(dòng)器和/或位置傳感器包括:固定端,其直接地連接至(特別地)載體基底;以及可移動(dòng)端,其優(yōu)選地間接地連接至沖程結(jié)構(gòu),即,經(jīng)由至少一個(gè)柔性或彈性連接元件。致動(dòng)器具有大于長度的寬度是有利的。此外,以下情形是有利的:在mems揚(yáng)聲器的橫截面圖中,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器以空轉(zhuǎn)位置或零位置布置于第一平面內(nèi),隔膜布置于在沖程方向上與第一平面隔開的第二平面內(nèi),和/或沖程結(jié)構(gòu)在沖程方向上延伸,從隔膜開始,在第二平面的方向上延伸,特別地遠(yuǎn)至或超出第二平面。連接元件中的至少一個(gè)包括或至少部分地實(shí)施為彈簧元件是有利的。連接元件可因此以柔性或彈性方式變形。因此,由于隔膜可歸因于彈簧元件而柔性地振蕩超出致動(dòng)器沖程,與最大致動(dòng)器沖程相比,可增加隔膜的最大沖程。為了能夠避免隔膜的傾斜,以下情形是有利的:彈簧元件(特別地,每個(gè)彈簧元件)包括至少一個(gè)撓曲彈簧元件、至少一個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧元件和/或至少一個(gè)撓曲彈簧元件與至少一個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧元件的組合,或以此方式實(shí)施。在mems揚(yáng)聲器的橫截面圖中,壓電致動(dòng)器沿其縱向軸線分別包括固定夾持的第一端及可移動(dòng)的第二端是有利的。此外,撓曲彈簧元件在壓電致動(dòng)器的縱向方向上延伸和/或扭轉(zhuǎn)彈簧元件在壓電致動(dòng)器的橫向方向上延伸是有利的。并且,撓曲彈簧元件直接地連接至致動(dòng)器和/或與致動(dòng)器形成為一體是有利的。此外,在力的通量方向上將扭轉(zhuǎn)彈簧元件布置在撓曲彈簧元件與沖程結(jié)構(gòu)之間是有利的。隔膜包括剛性區(qū)域及柔性區(qū)域是有利的。優(yōu)選地,沖程結(jié)構(gòu)耦接至隔膜的剛性區(qū)域,特別地,通過經(jīng)延伸的沖程結(jié)構(gòu)形成隔膜的剛性區(qū)域。在本發(fā)明的另一有利開發(fā)中,mems揚(yáng)聲器包括至少一個(gè)壓電位置傳感器。至少一個(gè)壓電位置傳感器優(yōu)選地用于根據(jù)隔膜的偏斜而提供傳感器信號(hào)。此外,壓電致動(dòng)器中的至少一個(gè)被配置為壓電位置傳感器是有利的。類似地,以下情形是有利的:mems揚(yáng)聲器包括至少四個(gè)壓電致動(dòng)器,至少四個(gè)壓電致動(dòng)器中的兩個(gè)被配置為壓電位置傳感器。此外,優(yōu)選地以如下方式關(guān)于mems揚(yáng)聲器的重心對(duì)稱地布置所述至少四個(gè)壓電致動(dòng)器:兩個(gè)壓電致動(dòng)器被配置為壓電位置傳感器且剩余的壓電致動(dòng)器各自關(guān)于沖程結(jié)構(gòu)的重心對(duì)稱地布置。mems揚(yáng)聲器包括兩個(gè)相互絕緣的壓電層的至少一個(gè)層積是有利的,此兩層中的一個(gè)形成至少一個(gè)壓電傳感器,且此兩層中的另一個(gè)形成至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器中的一個(gè)。此外,兩個(gè)相互絕緣的壓電層包括不同材料是有利的。有利地,壓電位置傳感器及至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器中的一個(gè)壓電致動(dòng)器由共同的壓電層形成。此外,mems揚(yáng)聲器包括用于根據(jù)隔膜的偏斜而提供傳感器信號(hào)的至少一個(gè)壓阻性或一個(gè)電容性位置傳感器是有利的。沖程結(jié)構(gòu)包括多個(gè)沖程主體和/或多個(gè)沖程主體中的至少兩個(gè)沖程主體經(jīng)由經(jīng)延伸的沖程主體彼此連接也是有利的。mems揚(yáng)聲器包括腔體是有利的。優(yōu)選地,至少部分地通過mems揚(yáng)聲器的載體基底配置腔體,特別地,載體基底具有框架的形狀。此外,腔體優(yōu)選地布置于隔膜的面向致動(dòng)器和/或沖程結(jié)構(gòu)的一側(cè)。由相同材料和/或相同基體形成載體基底及沖程結(jié)構(gòu)是有利的。優(yōu)選地,將沖程結(jié)構(gòu)直接地連接至隔膜。此外,沖程結(jié)構(gòu)間接地連接至至少一個(gè)致動(dòng)器是有利的。優(yōu)選地借助于柔性和/或彈性連接元件配置沖程結(jié)構(gòu)與致動(dòng)器之間的間接連接。致動(dòng)器在沖程方向或z方向上與隔膜隔開是有利的。此外,致動(dòng)器及隔膜以其中間位置以相互平行方式對(duì)齊是有利的。附圖說明將參考附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的實(shí)施例,其中:圖1a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的mems的示意性橫截面圖;圖1b展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1a中展示的mems的示意性俯視圖;圖2a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在激活狀態(tài)下的mems的示意性橫截面圖;圖2b展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在空轉(zhuǎn)狀態(tài)下的mems的示意性橫截面圖;圖3a至圖3d展示mems的壓電致動(dòng)器的四個(gè)不同實(shí)施例的示意性橫截面圖;圖4a至圖4f展示mems的沖程結(jié)構(gòu)的六個(gè)不同實(shí)施例的示意性俯視圖;圖5a至圖5h展示壓電致動(dòng)器相對(duì)于mems的沖程結(jié)構(gòu)的布置的八個(gè)不同實(shí)施例的示意性俯視圖;圖6a至圖6f展示mems的連接元件的六個(gè)不同實(shí)施例的示意性俯視圖;圖7a、圖7b展示具有集成的位置傳感器的壓電致動(dòng)器的兩個(gè)實(shí)施例的示意性俯視圖;圖8展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的mems的示意性橫截面圖;圖9a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有使用經(jīng)延伸的沖程主體的隔膜的mems的示意性橫截面圖;圖9b展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的展示于圖9a中且具有隔膜及經(jīng)延伸的沖程主體的mems的示意性俯視圖;圖10a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有柔性隔膜的mems的示意性橫截面圖;圖10b展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的展示于圖10a中且具有柔性隔膜的mems的示意性俯視圖;圖11a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有柔性隔膜的mems的示意性橫截面圖;圖11b展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的展示于圖11a中且具有柔性隔膜的mems的示意性俯視圖;圖12a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的mems的cad模型的俯視圖;圖12b展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的展示于圖12a中的mems的fem(有限元)模擬的透視圖;圖13a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的mems的cad模型的俯視圖;圖13b展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的展示于圖13a中的mems的fem模擬的透視圖;圖14a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的mems的cad模型的俯視圖;圖14b展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的展示于圖14a中的mems的fem模擬的透視圖;圖15a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的mems的cad模型的俯視圖;圖15b展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的展示于圖15a中的mems的fem模擬的透視圖;圖16a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的mems的cad模型的俯視圖;圖16b展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的展示于圖16a中的mems的fem模擬的透視圖;圖17a至圖17c展示遵循產(chǎn)生mems的方法的各種過程步驟的mems的示意性橫截面;以及圖18展示根據(jù)實(shí)施例的包括mems及用于控制mems的至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器的控制工具的系統(tǒng)的示意圖。具體實(shí)施方式在本發(fā)明的實(shí)施例的以下描述中,相同或具有相同功能的元件在附圖中將具備相同的附圖標(biāo)記,使其在各種實(shí)施例中的描述是可互換的。圖1a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的mems100的示意性橫截面圖,而圖1b展示圖1a中所展示的mems100的示意性俯視圖。mems100包括:隔膜102;耦接至隔膜102的沖程結(jié)構(gòu)104;以及至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2),其經(jīng)由多個(gè)相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=4)耦接至沖程結(jié)構(gòu)104的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)110_1至110_m(m=4),至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2)用于引起沖程結(jié)構(gòu)104的(單向或雙向)沖程移動(dòng)以使隔膜102偏斜。在實(shí)施例中,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2)可以空轉(zhuǎn)位置布置于平面內(nèi),至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2)有可能用于引起沖程結(jié)構(gòu)104的沖程移動(dòng),使得沖程移動(dòng)的方向垂直于壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2)的平面。在圖1a中,通過示例的方式,沖程移動(dòng)的方向由箭頭114指示。例如,可將至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2)實(shí)施為彎曲梁。此外,可將至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2)夾持于夾具118(例如,半導(dǎo)體基底,諸如硅半導(dǎo)體基底)內(nèi)。通過示例的方式,展示于圖1a及圖1b中的mems100包括兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2)。然而,本發(fā)明不限于此實(shí)施例。確切而言,mems100可包括多達(dá)n個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n,n為大于2的自然數(shù),n≥2。在實(shí)施例中,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2)可經(jīng)由多個(gè)相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=4)連接至沖程結(jié)構(gòu)104的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)110_1至110_m(m=4)。通過示例的方式,如在圖1b中可見,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2)中的每個(gè)可經(jīng)由至少兩個(gè)相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=4)連接至沖程結(jié)構(gòu)104的至少兩個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)110_1至110_m(m=4)。例如,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2)中的第一壓電致動(dòng)器106_1可經(jīng)由多個(gè)連接元件110_1至110_m(m=4)中的第一連接元件110_1連接至沖程結(jié)構(gòu)104的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)110_1至110_m(m=4)中的第一接觸點(diǎn)110_1,且可經(jīng)由多個(gè)連接元件108_1至108_m(m=4)中的第二連接元件108_2連接至沖程結(jié)構(gòu)104的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)110_1至110_m(m=4)中的第二接觸點(diǎn)110_2。類似地,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2)中的第二壓電致動(dòng)器106_2可經(jīng)由多個(gè)相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=4)中的第三連接元件108_3連接至沖程結(jié)構(gòu)104的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)110_1至110_m(m=4)中的第三接觸點(diǎn),且可經(jīng)由多個(gè)相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=4)中的第四連接元件108_4連接至沖程結(jié)構(gòu)104的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)110_1至110_m(m=4)中的第四接觸點(diǎn)110_4。在實(shí)施例中,可將沖程結(jié)構(gòu)的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)110_1至110_4之間的距離最大化,借以還可將多個(gè)相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=4)之間的距離最大化。例如,為此,第一接觸點(diǎn)110_1可布置于沖程結(jié)構(gòu)104的第一外部區(qū)域中,而第二接觸點(diǎn)110_2可布置于沖程結(jié)構(gòu)的坐落為與第一外部區(qū)域相對(duì)的第二外部區(qū)域中。類似地,第三接觸點(diǎn)110_3可布置于沖程結(jié)構(gòu)104的第一外部區(qū)域中,而第四接觸點(diǎn)110_4可布置于沖程結(jié)構(gòu)104的第二外部區(qū)域中。如在圖1b中可見,多個(gè)相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=4)可連接至至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2)的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)112_1至112_m(m=4)。沖程結(jié)構(gòu)的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)112_1至112_m之間的距離也可最大化,如在圖1b中可見。例如,第一壓電致動(dòng)器106_1的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)112_1至112_m(m=4)中的第一接觸點(diǎn)112_1可布置于第一壓電致動(dòng)器106_1的第一外部區(qū)域中,而多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)112_1至112_m(m=4)中的第二接觸點(diǎn)112_2可布置于第一壓電致動(dòng)器106_1的坐落為與第一外部區(qū)域相對(duì)的第二外部區(qū)域中。第二壓電致動(dòng)器106_2的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)112_1至112_m(m=4)中的第三接觸點(diǎn)112_3可布置于第二壓電致動(dòng)器106_2的第一外部區(qū)域中,而多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)112_1至112_m(m=4)中的第四接觸點(diǎn)112_4可布置于第二壓電致動(dòng)器106_2的坐落為與第一外部區(qū)域相對(duì)的第二外部區(qū)域中。通過示例的方式,展示于圖1a及圖1b中的mems100包括連接至沖程結(jié)構(gòu)104的四個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)110_1至110_m(m=4)的四個(gè)相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=4)。然而,本發(fā)明并不限于此實(shí)施例。確切而言,mems100可包括連接至沖程結(jié)構(gòu)104的多達(dá)m個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)110_1至110_m的多達(dá)m個(gè)相互隔開的連接元件108_1至108_m,m為大于4的自然數(shù),m≥4。然而,此并不導(dǎo)致必須經(jīng)由至少兩個(gè)連接元件將至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n中的每個(gè)連接至沖程結(jié)構(gòu)104。例如,mems100也可包括四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4),在各種情況下經(jīng)由一個(gè)(單個(gè))連接元件將四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)中的每個(gè)連接至沖程結(jié)構(gòu)104。如在圖1a及圖1b中可見,沖程結(jié)構(gòu)104可以是對(duì)稱的,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2)有可能關(guān)于沖程結(jié)構(gòu)104的重心120對(duì)稱地布置。多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)110_1至110_m(m=4)也可關(guān)于沖程結(jié)構(gòu)104的重心120對(duì)稱地布置。類似地,至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=2)的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)112_1至112_m(m=4)可關(guān)于沖程結(jié)構(gòu)104的重心120對(duì)稱地布置。如已提及,在實(shí)施例中,將隔膜102耦接至沖程結(jié)構(gòu)104。隔膜102可進(jìn)一步夾持于外部區(qū)域118內(nèi),例如,在半導(dǎo)體基底(諸如,硅半導(dǎo)體結(jié)構(gòu))中。隔膜102可平行于mems100的第一表面122和/或第二表面124而延伸,隔膜102有可能用于當(dāng)mems100按預(yù)期被使用時(shí)將mems100的第一表面122及第二表面124(特別地,以流體和/或氣體形方式)彼此分離。至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1及106_n(n=2)以空轉(zhuǎn)位置所布置在的平面可平行于mems100的第一表面122和/或第二表面124而延伸。在下文中,將參考圖2至圖16更詳細(xì)地解釋mems100的實(shí)施例。然而,以下描述還適用于圖1a及圖1b中所展示的mems100。類似地,關(guān)于圖1a及圖1b中所展示的mems100而描述的特征適用于以下實(shí)施例。以下實(shí)施例描述用于大沖程及力的微致動(dòng)器的概念及架構(gòu),微致動(dòng)器呈現(xiàn)高等級(jí)效率且可借助于硅微系統(tǒng)技術(shù)的方法來產(chǎn)生。例如,致動(dòng)器可用于揚(yáng)聲器?;谛酒膿P(yáng)聲器優(yōu)于現(xiàn)有的揚(yáng)聲器的決定性優(yōu)點(diǎn)為產(chǎn)生復(fù)雜且高度精確的幾何結(jié)構(gòu)且因此實(shí)現(xiàn)新聲音生成概念的可能性。另外,可通過集成位置感測(cè)系統(tǒng)來以經(jīng)調(diào)節(jié)的方式操作mems致動(dòng)器。為了實(shí)現(xiàn)大力及沖程,實(shí)施例提供基于有效布置的致動(dòng)器元件的mems100,致動(dòng)器元件經(jīng)由合適連接元件(參見圖6a至圖6f)連接至沖程主體104,沖程主體被假設(shè)為剛性的且可被配置為框架結(jié)構(gòu)(參見圖2a及圖2b)??赏瑫r(shí)控制致動(dòng)器元件106_1至106_n,使得框架104平行地(平行于沖程移動(dòng)的方向,該方向垂直于致動(dòng)器元件106_1至106_n的平面)移出平面,即,若可能的話無任何傾斜。圖2a展示在激活狀態(tài)下的mems100的示意性橫截面圖,而圖1b展示在空轉(zhuǎn)狀態(tài)下的展示于圖2a(致動(dòng)器布置)中的mems100的示意性橫截面圖。致動(dòng)器106_1及106_n(n=2)為單側(cè)夾持式彎曲梁(其可(例如)在外部區(qū)域中夾持于夾具118內(nèi),例如,諸如硅框架的框架),且根據(jù)圖3a至3d,其包括至少兩層,其中的至少一層是壓電性的。圖3a至圖3d展示可能的致動(dòng)器元件的示意性橫截面。詳細(xì)而言,在圖3a中,為單晶的,具有壓電功能層133(及被動(dòng)層135);在圖3b中,為對(duì)稱且雙晶的,具有兩個(gè)壓電層133a及133b(及介入的被動(dòng)層135);在圖3c中,為對(duì)稱雙晶的,在兩個(gè)壓電層133a與133b之間具有薄導(dǎo)電分離層137;且在圖3d中,為不對(duì)稱雙晶的,具有借助于分離層137分離的兩個(gè)壓電層133a及133b(在被動(dòng)層135上)。出于接觸的目的,壓電層可具備對(duì)應(yīng)電極,電極可被配置為二維或叉指式電極或被配置為二維電極與叉指式電極的組合。除壓電有效層外,致動(dòng)器元件還可包括一個(gè)或多個(gè)被動(dòng)或壓電非有效(inactive)功能層。通過施加電壓,壓電材料變形且引起個(gè)別致動(dòng)器元件106_1至106_n的彎曲,經(jīng)由彎曲,沖程主體或沖程結(jié)構(gòu)104在向上或向下方向上移出平面。雖然,原則上,經(jīng)由盡可能長且薄層化的致動(dòng)器僅可實(shí)現(xiàn)大偏斜,用于大力的致動(dòng)器傾向于需要短長度。此短長度歸因于長致動(dòng)器包括過低等級(jí)的彈簧剛度從而無法產(chǎn)生高的力的事實(shí)。為了克服此沖突的要求,所提出的設(shè)計(jì)概念是基于若干致動(dòng)器106_1至106_n,其由于其長度而實(shí)現(xiàn)大偏斜,但歸因于其數(shù)目而總體上也能夠提供大力。因此,可主要經(jīng)由致動(dòng)器106_1至106_n的長度定義沖程主體104的可能沖程,而可經(jīng)由致動(dòng)器106_1至106_n的寬度及數(shù)目而按比例調(diào)整可實(shí)現(xiàn)的力。圖4a至圖4f展示mems100的沖程結(jié)構(gòu)104的六個(gè)不同實(shí)施例的示意性俯視圖。圖4a展示沖程結(jié)構(gòu)104,其在垂直于沖程結(jié)構(gòu)104的沖程移動(dòng)的方向而延伸的平面內(nèi)為h形。例如,沖程結(jié)構(gòu)104可包括至少三個(gè)部分104a至104c,其以h形狀布置,使得沖程結(jié)構(gòu)104在垂直于沖程結(jié)構(gòu)的沖程移動(dòng)方向而延伸的截平面內(nèi)為h形。三個(gè)部分104a至104c可形成(鄰接)沖程主體,如在圖4a中可見。沖程結(jié)構(gòu)104或換言之,部分104a至104c可橫跨對(duì)應(yīng)于隔膜102的表面面積的至少30%(或80%、70%、60%、50%或40%)的表面面積??膳渲脹_程結(jié)構(gòu)104以使得沖程結(jié)構(gòu)104至少借助于第一部分104a及第二部分104b(且可選擇地借助于第三部分104c)耦接至隔膜。第一部分104a及第二部分104b的前端因此形成以分布式方式布置的多個(gè)區(qū)域,借助于此,將沖程結(jié)構(gòu)104耦接至隔膜102。當(dāng)然,還可配置沖程結(jié)構(gòu)104以使得沖程結(jié)構(gòu)104經(jīng)由以分布式方式布置的多個(gè)區(qū)域耦接至隔膜102(以點(diǎn)形方式)。例如,以分布式方式布置的多個(gè)區(qū)域可為第一部分104a及第二部分104b(以及,可選擇地,第三部分104c)的區(qū)域。此外,在各種情況下,也有可能經(jīng)由隔片將至少第一部分104a及第二部分104b(以及,可選擇地,第三部分104c)耦接至隔膜,隔片的橫截面積可小于或大于各個(gè)部分104a及104b。在此情況下,隔片形成以分布式方式布置的多個(gè)區(qū)域,借助于此,將沖程結(jié)構(gòu)104耦接至隔膜102。以分布式方式布置的多個(gè)區(qū)域(例如,部分104a及104b的前端或點(diǎn)形區(qū)域)可沿直線布置,沖程結(jié)構(gòu)104沿直線耦接至隔膜102。在圖4a中,此兩條直線(通過部分104a及104b定義)布置成彼此平行。然而,此兩條直線在至少一點(diǎn)處相交(即,僅部分地彼此隔開)當(dāng)然也是可行的,這可(例如)通過v或l形結(jié)構(gòu)或通過若干結(jié)構(gòu)(即,i形及l(fā)形結(jié)構(gòu))的組合來實(shí)現(xiàn)從而形成h結(jié)構(gòu)。特別地,由于力高度取決于致動(dòng)器表面面積,因此展示于圖4a至圖4f中的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)被配置為占用盡可能小的面積同時(shí)具有足夠剛性的沖程主體104,足夠剛性防止沖程主體的任何可預(yù)見變形。沖程主體104可配置為向側(cè)面開放的分支式框架結(jié)構(gòu),使得致動(dòng)器元件可布置于框架的梁之間或布置成緊鄰框架的梁,且可在彼處嚙合框架。由于減小了表面面積,所以有效區(qū)130(優(yōu)選地為矩形區(qū),其接納致動(dòng)器的可移動(dòng)元件、沖程主體及連接元件)的大部分可用于致動(dòng)器106_1至106_n。關(guān)于盡可能有效的致動(dòng)器布置,還可以配置沖程主體104以使得致動(dòng)器與沖程主體104之間的連接元件108_1至108_m包括距沖程主體104的重心盡可能大的距離。以此方式,可在關(guān)于期望沖程模式(升降模式)的頻率范圍內(nèi)向上移位非期望傾斜模式,借以可減少操作期間的寄生振蕩。圖4a至圖4f展示分支式剛性沖程主體104的不同形狀的示例的示意性俯視圖。詳細(xì)而言,在圖4a中,沖程主體包括三個(gè)互連的梁元件104a至104c;在圖4b及圖4c中,沖程主體包括額外支柱(或梁)104d;在圖4d中,沖程主體包括局部加寬區(qū)域182;在圖4e中,沖程主體104包括圓形區(qū)域;且在圖4f中,沖程主體104包括對(duì)角元件104c至104f。如在圖4a至圖4f中可見,通過示例的方式,沖程主體104可由剛性梁元件組成。例如,沖程主體104可包括以直接方式或經(jīng)由第三梁元件104c彼此連接的至少兩個(gè)梁元件104a及104b(參見圖4a)。此外,沖程主體104可包括水平布置的額外梁元件104d(參見圖4b),其可具有不同長度且可通過支柱相互連接。此外,沖程主體104可包括垂直布置的額外梁元件104d(參見圖4c),其長度可與其他水平元件相同或不同。此外,沖程主體104可包括局部加寬區(qū)域182或板(例如,用于提供裝配表面或用于定位連接元件)(參見圖4d)。此外,沖程主體104可包括對(duì)角布置的梁元件,和/或圓形輪廓。沖程主體104可包括方形、矩形或梯形橫截剖面。并且,沖程主體可在有效區(qū)130內(nèi)具有中心對(duì)齊。展示于圖4a至圖4f中的沖程結(jié)構(gòu)104各自包括(鄰接)沖程主體。然而,本發(fā)明并不限于此實(shí)施例。確切而言,在實(shí)施例中,沖程結(jié)構(gòu)104還可包括兩個(gè)或更多沖程主體。例如,沖程主體可經(jīng)由條帶或經(jīng)延伸的沖程主體彼此耦接或連接(參見圖8)。圖5a至圖5h展示壓電致動(dòng)器106_1至106_n相對(duì)于mems的沖程結(jié)構(gòu)104的布置的八個(gè)不同實(shí)施例的示意性俯視圖,在各種情況下,隔膜102未展示于圖5a至圖5h中以不損害對(duì)沖程結(jié)構(gòu)104及至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n的觀察。在展示于圖5a至圖5h中的實(shí)施例中,沖程結(jié)構(gòu)104包括被布置以形成h形沖程結(jié)構(gòu)104的至少三個(gè)部分104a至104c,以使得沖程結(jié)構(gòu)104在垂直于沖程結(jié)構(gòu)104的沖程移動(dòng)的方向114而延伸的截平面內(nèi)具有h形狀(類似于圖4a)。將第一部分104a及第二部分104b彼此平行地布置,而將第三部分104c布置為垂直于第一部分104a及第二部分104b以形成h形沖程結(jié)構(gòu)。如在圖5a中可見,mems100可包括沿沖程結(jié)構(gòu)104的第三部分104c至少部分地布置于h形沖程結(jié)構(gòu)104的內(nèi)部且在各種情況下經(jīng)由至少兩個(gè)相互隔開的連接元件108_1至108_m連接至沖程結(jié)構(gòu)104的兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1及106_n(n=2)。詳細(xì)而言,在圖5a中,第一壓電致動(dòng)器106_1經(jīng)由多個(gè)相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=4,可選擇地,m=6)中的兩個(gè)連接元件108_1及108_2連接至沖程結(jié)構(gòu)104,第二壓電致動(dòng)器106_2經(jīng)由多個(gè)相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=4,可選擇地,m=6)中的兩個(gè)連接元件108_3及108_4連接至沖程結(jié)構(gòu)104。第一壓電致動(dòng)器106_1的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)112_1至112_m(m=4)中的第一接觸點(diǎn)112_1可布置于第一壓電致動(dòng)器106_1的第一外部區(qū)域中,使得第一連接元件108_1布置成鄰近于第一外部區(qū)域,而多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)112_1至112_m(m=4)中的第二接觸點(diǎn)112_2可布置于第一壓電致動(dòng)器106_1的坐落為與第一外部區(qū)域相對(duì)的第二外部區(qū)域中,使得第二連接元件108_2布置成鄰近于第二外部區(qū)域。類似地,第二壓電致動(dòng)器106_2的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)112_1至112_m(m=4)中的第三接觸點(diǎn)112_3可布置于第二壓電致動(dòng)器106_2的第一外部區(qū)域中,使得第三連接元件108_1布置成鄰近于第一外部區(qū)域,而多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)112_1至112_m(m=4)中的第四接觸點(diǎn)112_4可布置于第二壓電致動(dòng)器106_2的坐落為與第一外部區(qū)域相對(duì)的第二外部區(qū)域中,使得第四連接元件108_4布置成鄰近于第二外部區(qū)域。此類連接元件在下文中將被稱作外部連接元件或外部坐落的連接元件??蛇x擇地,可經(jīng)由第五連接元件108_5將第一壓電致動(dòng)器106_1進(jìn)一步連接至沖程結(jié)構(gòu),第一壓電致動(dòng)器106_1的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)112_1至112_m(m=6)中的第五接觸點(diǎn)112_5有可能布置于中心區(qū)域中,使得第五連接元件108_5布置成鄰近于中心區(qū)域。類似地,可經(jīng)由第六連接元件108_6將第二壓電致動(dòng)器106_2進(jìn)一步連接至沖程結(jié)構(gòu)104,第二壓電致動(dòng)器106_2的多個(gè)相互隔開的接觸點(diǎn)112_1至112_m(m=6)中的第六接觸點(diǎn)112_6有可能布置于中心區(qū)域中,使得第六連接元件108_6布置成鄰近于中心區(qū)域。此類連接元件在下文中將被稱作中心連接元件或中心坐落的連接元件。圖5b展示包括至少部分地布置于h形沖程結(jié)構(gòu)104的內(nèi)部的四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)的mems100的示意性俯視圖,沿第三部分104c的第一側(cè)布置四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)中的兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1及106_2,沿第三部分104c的坐落為與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)布置四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)中的另外兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_3及106_4。四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)在各種情況下經(jīng)由兩個(gè)外部坐落的連接元件108_1至108_4且可選擇地經(jīng)由一個(gè)中心坐落的連接元件108_5及108_6連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第三部分104c。圖5c還展示包括四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)的mems100的示意性俯視圖,其中四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)中的兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1及106_4在各種情況下經(jīng)由兩個(gè)外部坐落的連接元件108_1至108_4(且可選擇地,經(jīng)由另一中心坐落的連接元件)連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第一部分104a,四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)中的另外兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_2及106_3在各種情況下經(jīng)由兩個(gè)外部坐落的連接元件108_5至108_8(且可選擇地,經(jīng)由另一中心坐落的連接元件)連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第二部分104b。圖5d展示包括至少部分地布置于h形沖程結(jié)構(gòu)104的內(nèi)部的八個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=8)的mems100的示意性俯視圖,使得八個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=8)中的四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_4在各種情況下經(jīng)由兩個(gè)外部坐落的連接元件108_1至108_8連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第一部分104a,八個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=8)中的另外兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_5至106_8在各種情況下經(jīng)由兩個(gè)外部坐落的連接元件108_9至108_16連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第二部分104b。圖5e展示包括布置于h形沖程結(jié)構(gòu)104的外部的兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1及106_n(n=2)的mems100的示意性俯視圖。在此,沿沖程結(jié)構(gòu)104的第一部分104a布置第一壓電致動(dòng)器106_1,沿沖程結(jié)構(gòu)104的第二部分104b布置第二壓電致動(dòng)器106_2。第一壓電致動(dòng)器106_1經(jīng)由兩個(gè)外部坐落的連接元件108_1及108_4連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第一部分104a,而第二壓電致動(dòng)器106_2經(jīng)由兩個(gè)外部坐落的連接元件108_2及108_3連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第二部分104b。可選擇地,在各種情況下,第一壓電致動(dòng)器106_1及第二壓電致動(dòng)器106_2可在各種情況下經(jīng)由中心坐落的連接元件108_5及108_6連接至沖程結(jié)構(gòu)104的各自部分104a及104b。圖5f展示包括布置于h形沖程結(jié)構(gòu)104的外部的四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)的mems100的示意性俯視圖。第一壓電致動(dòng)器106_1及第四壓電致動(dòng)器106_4沿沖程結(jié)構(gòu)104的第一部分104a布置,且在各種情況下經(jīng)由兩個(gè)外部坐落的連接元件108_1至108_4連接至第一部分104a。第二壓電致動(dòng)器106_2及第三壓電致動(dòng)器106_3沿沖程結(jié)構(gòu)104的第二部分104b布置,且在各種情況下經(jīng)由兩個(gè)外部坐落的連接元件108_5至108_8連接至第二部分104b。圖5g及圖5h各自展示包括布置于h形沖程結(jié)構(gòu)104的外部的四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)的mems100。在各種情況下,四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_4經(jīng)由一個(gè)連接元件108_1至108_4連接至沖程結(jié)構(gòu)104的各自部分104a或104b。圖5g與圖5h之間的差異在于:在圖5g中,布置四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_4以使得沖程結(jié)構(gòu)104與連接元件108_1至108_4之間的接觸點(diǎn)布置于部分104a及104b的外部末端處,而在圖5h中,布置四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_4以使得連接元件108_1至108_4與沖程結(jié)構(gòu)104之間的接觸點(diǎn)布置成鄰近于第三部分104c的突出延伸部。因此,圖5a至圖5h通過使用圖4a的沖程主體的示例示出不同的部分致動(dòng)器配置。根據(jù)布置,致動(dòng)器為單側(cè)夾持式致動(dòng)器,其經(jīng)由至少一個(gè)(但優(yōu)選地,兩個(gè)或更多)連接元件108_1至108_m連接至沖程主體104且將所述沖程主體104移出平面。為了實(shí)現(xiàn)盡可能大的力,致動(dòng)器106_1至106_n優(yōu)選地被配置為寬的,此導(dǎo)致歸因于在平面內(nèi)起作用的壓電效應(yīng)的橫向翹曲。所述橫向翹曲展示于:在致動(dòng)器的自由端處的外部拐角呈現(xiàn)最高等級(jí)的偏斜,且因此表示用于連接元件的最佳位置。特別地,使用極寬致動(dòng)器,其他連接元件(在圖5a至圖5h中被稱作可選連接元件)的插入可為有利的,從而實(shí)現(xiàn)較大力且在頻率范圍內(nèi)使沖程模式向上移位。根據(jù)沖程主體104的幾何結(jié)構(gòu),將個(gè)別致動(dòng)器細(xì)分為優(yōu)選地布置成彼此平行的若干致動(dòng)器(例如,圖4c結(jié)合圖5b)也可以是額外有用的。關(guān)于用于實(shí)現(xiàn)大力的最佳區(qū)利用,描繪于圖5a至圖5h中的部分配置可視需要而彼此組合。應(yīng)注意的是,展示于使用圖4a的沖程主體104的示例的圖5a至圖5h中的不同致動(dòng)器配置是可視需要組合的部分致動(dòng)器配置。在實(shí)施例中,沖程結(jié)構(gòu)104的垂直于沖程結(jié)構(gòu)104的沖程移動(dòng)的方向114的橫截面積可小于至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n的壓電有效致動(dòng)器面積的總和(例如,小于總和的二分之一(或三分之一、四分之一、五分之一或六分之一))。因此,致動(dòng)器配置可包括致動(dòng)器對(duì)區(qū)的高等級(jí)利用,其大于有效區(qū)130的40%(或50%、60%、70%或80%)。此外,致動(dòng)器配置可視需要組合。此外,致動(dòng)器配置可包括在個(gè)別致動(dòng)器的自由端處的額外連接元件。此外,致動(dòng)器配置可包括細(xì)分為若干窄致動(dòng)器且具有額外連接元件(參見圖5b、圖5d及圖5f)的致動(dòng)器。此外,致動(dòng)器配置可包括具有梯形或圓形形狀的致動(dòng)器。如已參考圖4a至圖4f所提及,在實(shí)施例中,沖程結(jié)構(gòu)104還可包括兩個(gè)或更多沖程主體,有可能(例如)經(jīng)由剛性延伸的沖程主體耦接沖程主體。例如,在圖5e中可免除中心梁104c,使得沖程結(jié)構(gòu)104包括可借助于經(jīng)延伸的沖程主體(參見圖8)而彼此耦接的兩個(gè)單獨(dú)的沖程主體。在此情況下,已釋放的區(qū)域或區(qū)可被其他致動(dòng)器更有效地使用。此外,經(jīng)由經(jīng)延伸的沖程主體結(jié)合隔片來耦接陣列布置的若干沖程主體將為可行的。圖6a至圖6f展示mems100的連接元件的六個(gè)不同實(shí)施例的示意性俯視圖。詳細(xì)而言,通過示例的方式,圖6a至圖6f各自展示第一連接元件108_1,其將第一壓電致動(dòng)器106_1連接至沖程結(jié)構(gòu)104。然而,以下描述還可轉(zhuǎn)移至其他連接元件108_2至108_m。在實(shí)施例中,連接元件108_1可包括彈簧元件。如在圖6a至圖6h中可見,彈簧元件可包括至少一個(gè)撓曲彈簧元件108b(參見圖6a)、至少一個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧元件108t(參見圖6b),或至少一個(gè)撓曲彈簧元件108b與至少一個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧元件108t的組合(參見圖6c至圖6f)。為了確保致動(dòng)器106_1至106_n與沖程主體104之間的柔性的且同時(shí)穩(wěn)固的連接,可使用各種彈簧幾何結(jié)構(gòu)。圖6a至圖6f示出若干彈簧布置,其在經(jīng)適當(dāng)設(shè)定尺寸時(shí)包括足夠的柔性等級(jí),以便一方面實(shí)現(xiàn)大偏斜,同時(shí)另一方面確保致動(dòng)器106_1至106_n與沖程主體104之間的高等級(jí)的力傳輸。由于撓曲彈簧108b及扭轉(zhuǎn)彈簧108t都需要致動(dòng)器與沖程主體之間的相對(duì)較大距離(距離≥彈簧長度)的事實(shí),可推薦利用組合式彈簧幾何結(jié)構(gòu)。圖6c至圖6f示出對(duì)應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu),其中,由于優(yōu)選地布置成彼此垂直的若干元件,有效彈簧長度可明顯超過致動(dòng)器與沖程主體之間的距離。雖然諸如圖6d或圖6f的布置(特別地)適合于布置于外部致動(dòng)器拐角處的連接元件,但由于其對(duì)稱性,諸如圖6c及圖6e中的彈簧主要適用于連接拐角之間的點(diǎn)(參見圖5a至圖5h中的可選連接元件)。應(yīng)注意的是,在不同連接元件的展示于圖6a至圖6f中的示意性俯視圖中,被稱作沖程主體104及致動(dòng)器106_1的元件為示例性的且僅表示實(shí)際功能元件的部分。除按比例調(diào)整個(gè)別元件外,與圖6的以下偏離是可行的。(1)致動(dòng)器與扭轉(zhuǎn)彈簧之間的在圖6a至圖6h中被稱作撓曲彈簧的隔片也可被配置為致動(dòng)器的剛性元件或壓電有效延伸部。(2)彈簧與沖程主體104之間的在圖6中描繪為沖程主體104的局部加寬區(qū)的隔片也可被配置為柔性元件。(3)所有或個(gè)別彈簧元件可包括圓形區(qū)。(4)在若干版本中,若干彈簧元件可彼此組合或布置成一個(gè)在另一個(gè)后面(串接)。(5)個(gè)別彈簧元件可包括除90°之外的角度,使得彈簧受到彎曲及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。(6)所有彈簧或隔片也可側(cè)向地附接至致動(dòng)器(參看圖6b)。(7)彈簧及隔片可如同致動(dòng)器由相同或個(gè)別被動(dòng)和/或壓電功能層組成??蛇x地,也可使用其他材料。為了檢測(cè)沖程結(jié)構(gòu)或沖程主體104的位置,mems100可另外包括至少一個(gè)傳感器元件,如下文將參見圖7a及圖7b所解釋。圖7a及圖7b展示具有集成的位置傳感器的壓電致動(dòng)器的兩個(gè)實(shí)施例的示意性俯視圖。詳細(xì)而言,通過示例的方式,圖6a及圖7b各自展示位置傳感器與第一壓電致動(dòng)器106_1的集成。然而,以下描述同樣適用于其他壓電致動(dòng)器106_2至106_n。如在圖7a中可見,壓電位置傳感器及壓電致動(dòng)器106_1可由壓電層形成,有可能將一個(gè)區(qū)域用作傳感器且將另一個(gè)區(qū)域用作致動(dòng)器。此外,有可能使用由兩個(gè)壓電層組成的層積,一層或兩層至少部分形成至少一個(gè)壓電傳感器140,而兩層中的另一層形成壓電致動(dòng)器106_1。換言之,圖7a及圖7b展示具有單獨(dú)傳感器區(qū)140及致動(dòng)器區(qū)142的(鄰接)梁結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖。當(dāng)然,未必將整個(gè)層用于傳感器。大部分用于致動(dòng)器系統(tǒng)且僅小的區(qū)用于傳感器也是可行的。為了將由對(duì)于傳感器及連接元件的部分的額外空間要求引起的致動(dòng)器性能(偏斜、力)方面的損失保持為最小,傳感器電極也可直接被實(shí)施于用作致動(dòng)器的梁結(jié)構(gòu)上。圖7a及圖7b示出兩個(gè)示例,其中在各種情況下,一個(gè)傳感器電極(傳感器區(qū))占用致動(dòng)器區(qū)的相對(duì)較小的部分。傳感器電極與致動(dòng)器電極電絕緣且可被配置為二維電極和叉指式電極。另一更有效的可能性在于使用若干壓電層(參看圖3a至圖3d),一層至少部分地用于位置檢測(cè)。由于關(guān)于傳感器系統(tǒng)及致動(dòng)器系統(tǒng)所提出的要求可不同,因此具有不同特性的不同壓電材料的組合(例如,pzt用于致動(dòng)器系統(tǒng),ain用于傳感器系統(tǒng))也是可行的。作為若干壓電層布置成一個(gè)在另一個(gè)之上(參看圖3a至圖3d)的布置的替代例,傳感器及致動(dòng)器材料也可坐落為彼此鄰近(類似于圖7a及圖7b)。由于壓電效應(yīng)的雙向性,個(gè)別致動(dòng)器也可用作傳感器元件。在此情況下,經(jīng)由直接壓電效應(yīng)產(chǎn)生的且與沖程主體104的偏斜近似地成比例的電壓經(jīng)由致動(dòng)器電極分接且因此經(jīng)評(píng)估。為了將對(duì)偏斜的損害保持為最小,相對(duì)較長且窄的致動(dòng)器元件是尤其合適的。為了防止歸因于不對(duì)稱驅(qū)動(dòng)的沖程主體104的非期望傾斜,對(duì)應(yīng)傳感器元件在各種情況下應(yīng)優(yōu)選地成對(duì)地布置成彼此相對(duì)的。替代至少壓電位置傳感器或除至少壓電位置傳感器之外,mems還可包括用于根據(jù)隔膜的偏斜而提供傳感器信號(hào)的至少一個(gè)壓阻性或一個(gè)電容性位置傳感器。在圖1a至圖2及圖4a至圖5a中,雖然目標(biāo)為具有盡可能小的表面面積的沖程主體或沖程結(jié)構(gòu)104以便最大化偏斜及力,然而,許多應(yīng)用需要具有盡可能大的表面面積的沖程主體104,其優(yōu)選地為鄰接的。例如,在流體應(yīng)用中,增加了排放氣體或液體體積。通過提供合適的裝配表面,可因此配置沖程主體104以使得另一優(yōu)選地剛性的且大面積的主體150可附接于沖程主體104之上或之下,如圖8所示。經(jīng)延伸的沖程主體150可包括任何幾何結(jié)構(gòu)且可突起超出由沖程主體104及彈簧元件橫跨的有效區(qū)130(參見圖4a至圖4h)。圖8借助于在對(duì)應(yīng)支撐點(diǎn)處固定地連接至沖程主體104的薄板150示出此情形。例如,mems100可包括通過附接至其的板150而延伸的沖程主體。圖8展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的mems100的示意性橫截面圖。mems100可包括耦接至沖程主體104的經(jīng)延伸的沖程主體150。例如,經(jīng)延伸的沖程主體150可布置成垂直于沖程主體的沖程移動(dòng)方向114,且可耦接或連接至沖程主體的前端。由于呈現(xiàn)大沖程及力的致動(dòng)器(特別地)適合于排放氣體及液體(參見下文的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域),因此柔性隔膜的集成也是有用的,如下文所解釋。圖9a展示mems100的實(shí)施例的示意性橫截面圖,而圖9b展示圖9a中所展示的mems100的示意性俯視圖;在圖9b中,免除壓電致動(dòng)器106_1及106_2以及連接元件108_1及108_2的表示。如在9a及圖9b中所示,隔膜102可包括剛性區(qū)域150及柔性區(qū)域152,沖程結(jié)構(gòu)104有可能耦接至隔膜的剛性區(qū)域150。例如,隔膜102的剛性區(qū)域可由經(jīng)延伸的沖程主體150(參看圖8)實(shí)施。隔膜102可夾持于夾具118(例如,框架)內(nèi)。通過示例的方式,圖9a及圖9b示出可能架構(gòu),其中借助于隔膜102(密封隔膜)將mems100的頂側(cè)及底側(cè)彼此完全分離,使得所排放的流體不會(huì)通過在沖程主體104周圍流動(dòng)而到達(dá)各自另一側(cè)。在聲學(xué)中,為防止聲學(xué)短路需要此分離。對(duì)于微型閥及微型泵,前側(cè)與后側(cè)的流體分離也是必要的。圖10a展示mems100的實(shí)施例的示意性橫截面圖,而圖10b展示圖10a中的mems100的示意性俯視圖;在圖10b中,免除壓電致動(dòng)器106_1及106_2以及連接元件108_1及108_2的表示。根據(jù)圖10a及圖10b,例如,由鄰接的柔性區(qū)域152形成的隔膜102(密封隔膜)還可橫跨由剛性框架118圍繞的整個(gè)有效區(qū)130,從而可免除經(jīng)延伸的沖程主體150。無關(guān)于其,可在晶圓層級(jí)處借助于混合集成或旋涂過程(旋轉(zhuǎn)涂布過程)或噴涂過程實(shí)施彈性隔膜。根據(jù)預(yù)期使用,隔膜102可以配置為拉緊或松弛或具有波狀或折疊剖面。波狀或折疊變體適合于(特別地)隔膜102對(duì)沖程主體104的偏斜的損害保持為最小的應(yīng)用。圖11a展示mems100的實(shí)施例的示意性橫截面圖,而圖11b展示圖11a中所展示的mems100的示意性俯視圖;在圖11b中,免除壓電致動(dòng)器106_1及106_2以及連接元件108_1及108_2的表示。不同于圖10a及圖10b,圖11a及圖11b示出示例,其中隔膜102布置于致動(dòng)器106_1及106_2之上。為了避免與連接元件108_1及108_2以及致動(dòng)器元件106_1及106_2的機(jī)械接觸,隔膜102借助于隔片160而與致動(dòng)器平面隔開。在此,致動(dòng)器平面為壓電致動(dòng)器106_1及106_2以空轉(zhuǎn)(即,非偏斜)位置所布置在的平面,和/或由處于空轉(zhuǎn)位置的壓電致動(dòng)器106_1至106_2所橫跨的平面。如在圖9a至圖11b中示意性地(未按比例)指示,h形沖程結(jié)構(gòu)104的力至隔膜102的施加點(diǎn)中的一個(gè)與隔膜懸架118(例如,框架)的最近位置點(diǎn)之間的桿臂可至多為至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1及106_2的桿臂(例如,夾具118與各個(gè)壓電致動(dòng)器的接觸點(diǎn)112_1至112_m中的一個(gè)之間的最短距離)的大小的一半(即,小于至少二分之一(或例如,三分之一、四分之一或五分之一))。為了示出以上的通常的表示,下文將呈現(xiàn)一些特定實(shí)施例。實(shí)施例是基于由壓電pzt(鋯鈦酸鉛)、對(duì)應(yīng)金屬電極以及硅(作為被動(dòng)材料)制成的致動(dòng)器的設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)已經(jīng)被設(shè)計(jì)用于mems揚(yáng)聲器且借助于fem模擬而被優(yōu)化。圖12a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的mems100的cad模型的俯視圖,而圖12b展示mems100的展示于圖12a中的cad模型的偏斜的fem模擬的透視圖。如圖12a所示,mems100的cad模型是基于展示于圖4a、圖4d、圖5b、圖5e、圖6c、圖6d及圖6f中的實(shí)施例的組合。如在圖12a中可見,mems100包括h形沖程結(jié)構(gòu)104及四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)。詳細(xì)而言,沖程結(jié)構(gòu)104包括被布置以形成h形沖程結(jié)構(gòu)104的三個(gè)部分104a至104c,使得沖程結(jié)構(gòu)104在垂直于沖程結(jié)構(gòu)104的沖程移動(dòng)的方向114(參見圖1a)而延伸的截平面內(nèi)具有h形狀。沿沖程結(jié)構(gòu)104的三個(gè)部分104a至104c中的第一部分104a將四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)中的第一壓電致動(dòng)器106_1布置于h形沖程結(jié)構(gòu)104的外部,沿沖程結(jié)構(gòu)104的三個(gè)部分104a至104c中的第二部分104b將四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)中的第二壓電致動(dòng)器106_2布置于h形沖程結(jié)構(gòu)104的外部,沖程結(jié)構(gòu)104的第一部分104a及第二部分104b彼此平行地延伸。第一壓電致動(dòng)器106_1跨越?jīng)_程結(jié)構(gòu)104的至少整個(gè)第一部分104a而延伸且經(jīng)由相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=12)中的至少兩個(gè)(根據(jù)圖12a,經(jīng)由四個(gè))相互隔開的連接元件108_1至108_4連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第一部分104a的相互隔開的接觸點(diǎn)中的至少兩個(gè),第二壓電致動(dòng)器106_2跨越?jīng)_程結(jié)構(gòu)104的至少整個(gè)第二部分104b而延伸且經(jīng)由相互隔開的連接元件108_1至108_m中的至少兩個(gè)(根據(jù)圖12a,經(jīng)由四個(gè))相互隔開的連接元件108_5至108_8連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第二部分104b的相互隔開的接觸點(diǎn)中的至少兩個(gè)。四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)中的第三壓電致動(dòng)器106_3沿沖程結(jié)構(gòu)104的三個(gè)部分104a至104c中的第三部分104c的第一側(cè)至少部分地布置于h形沖程結(jié)構(gòu)104的內(nèi)部,四個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=4)中的第四壓電致動(dòng)器106_4沿沖程結(jié)構(gòu)104的第三部分104c的坐落為與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)布置于h形沖程結(jié)構(gòu)104的內(nèi)部,第三部分104c垂直于第一部分104a及第二部分104b而延伸。第三壓電致動(dòng)器106_3經(jīng)由相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=12)中的至少兩個(gè)相互隔開的連接元件108_9及108_10連接至沖程結(jié)構(gòu)104(此處,經(jīng)由連接元件108_9連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第一部分104a,且經(jīng)由連接元件108_10連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第二部分104b),第四壓電致動(dòng)器106_4經(jīng)由相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=12)中的至少兩個(gè)相互隔開的連接元件108_11及108_12連接至沖程結(jié)構(gòu)104(此處,經(jīng)由連接元件108_11連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第一部分104a,且經(jīng)由連接元件108_12連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第二部分104b)。因此,圖12a及圖12b展示基于兩個(gè)外部致動(dòng)器106_1及106_2以及兩個(gè)內(nèi)部致動(dòng)器106_3及106_4的設(shè)計(jì),致動(dòng)器在各種情況下成對(duì)地布置成彼此相對(duì)。為了實(shí)現(xiàn)大力及偏斜,致動(dòng)器106_1至106_4具有盡可能大的寬度,借以在激活狀態(tài)下,明顯地出現(xiàn)上文所提及的橫向翹曲(參見圖12b)。在自由致動(dòng)器拐角處,在呈現(xiàn)最高等級(jí)的偏斜的點(diǎn)處,致動(dòng)器經(jīng)由面積有效(area-efficient)彈簧連接至沖程主體104(參看圖像3.5d及圖像3.5f),所述沖程主體104具有借助于局部加寬區(qū)實(shí)施于其末端上的額外的裝配表面。歸因于大的寬度/長度比,兩個(gè)外部致動(dòng)器106_1及106_2包括額外連接元件,借助于額外連接元件,所產(chǎn)生的力可再次明顯地增加而在偏斜方面無任何大的損失。圖13a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的mems100的cad模型的俯視圖,而圖13b展示mems100的展示于圖13a中的cad模型的偏斜的fem模擬的透視圖。mems100的展示于圖13a中的cad模型是基于展示于圖4a、圖4d、圖5e及圖6f中的實(shí)施例的組合。與圖12a相對(duì)比,mems100的展示于圖13a中的cad模型包括(僅)兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1及106_n(n=2),兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1及106_2中的第一壓電致動(dòng)器106_1經(jīng)由兩個(gè)相互隔開的連接元件108_1及108_2連接至沖程結(jié)構(gòu)的第一部分104a,且兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1及106_2中的第二壓電致動(dòng)器106_2經(jīng)由兩個(gè)相互隔開的連接元件108_3及108_4連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第二部分104b。因此,圖13a及圖13b示出圖12a及圖12b的大小減小的版本,且其中已免除兩個(gè)中心致動(dòng)器106_3及106_4,因?yàn)樽钚≈聞?dòng)器長度將超出可用長度。由于明顯較窄的外部致動(dòng)器106_1及106_2,兩個(gè)側(cè)向致動(dòng)器106_1及106_2在各種情況下僅包括兩個(gè)連接元件108_1至108_4,其再次為撓曲彈簧與扭轉(zhuǎn)彈簧的空間節(jié)省的組合。圖14a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的mems100的cad模型的俯視圖,而圖14b展示mems100的展示于圖14a中的cad模型的偏斜的fem模擬的透視圖。如在圖14a中可見,mems100包括h形沖程結(jié)構(gòu)104及八個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=8)。詳細(xì)而言,沖程結(jié)構(gòu)104包括被布置以形成h形沖程結(jié)構(gòu)104的三個(gè)部分104a至104c,使得沖程結(jié)構(gòu)104在垂直于沖程結(jié)構(gòu)104的沖程移動(dòng)的方向114而延伸的截平面內(nèi)具有h形狀。八個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=8)中的第一壓電致動(dòng)器106_1及第五壓電致動(dòng)器106_5沿沖程結(jié)構(gòu)104的第一部分104a布置于沖程結(jié)構(gòu)104的外部,八個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_8中的第二壓電致動(dòng)器106_2及第六壓電致動(dòng)器106_6沿沖程結(jié)構(gòu)104的第二部分104b布置于沖程結(jié)構(gòu)104的外部。第一壓電致動(dòng)器106_1及第五壓電致動(dòng)器106_5在各種情況下分別經(jīng)由相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=12)中的至少一個(gè)連接元件108_1及108_2連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第一部分104a的相互隔開的接觸點(diǎn)中的至少一個(gè),第二壓電致動(dòng)器106_2及第六壓電致動(dòng)器106_6分別經(jīng)由相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=12)中的至少一個(gè)連接元件108_3及108_4連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第二部分104b的相互隔開的接觸點(diǎn)中的至少一個(gè)。如在圖14a中可見,第一部分104a被細(xì)分為第一區(qū)段104a_1及第二區(qū)段104a_2,第一壓電致動(dòng)器106_1沿第一部分104a的第一區(qū)段104a_1布置且經(jīng)由連接元件108_1連接至第一部分104a的第一區(qū)段104a_1,第五壓電致動(dòng)器106_5沿第一部分104a的第二區(qū)段104a_2布置且經(jīng)由連接元件108_2連接至第一部分104a的第二區(qū)段104a_2。此外,第二部分104b被細(xì)分為第一區(qū)段104b_1及第二區(qū)段104b_2,第二壓電致動(dòng)器106_2沿第二部分104b的第一區(qū)段104b_1布置且經(jīng)由連接元件108_3連接至第二部分104b的第一區(qū)段104b_1,第六壓電致動(dòng)器106_6沿第二區(qū)段104b的第二區(qū)段104b_2布置且經(jīng)由連接元件108_4連接至第二部分104b的第二區(qū)段104b_2。八個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=8)中的第三壓電致動(dòng)器106_3及第七壓電致動(dòng)器106_7沿沖程結(jié)構(gòu)104的第三部分104c的第一側(cè)至少部分地布置于沖程結(jié)構(gòu)104的內(nèi)部,八個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_8中的第四壓電致動(dòng)器106_4及第八壓電致動(dòng)器106_8沿沖程結(jié)構(gòu)104的第三部分104c的第二側(cè)至少部分地布置于沖程結(jié)構(gòu)104的內(nèi)部。如在圖14a中可見,第三部分104c被細(xì)分為第一區(qū)段104c_1及第二區(qū)段104c_2,沿第三部分104c的第一區(qū)段104c_1的第一側(cè)布置第三壓電致動(dòng)器106_3,沿第三部分104c的第一區(qū)段104c_1的坐落為與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)布置第四壓電致動(dòng)器106_4,沿第三部分104c的第二區(qū)段104c_2的第一側(cè)布置第七壓電致動(dòng)器106_7,沿第三部分104c的第二區(qū)段104c_2的坐落為與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)布置第八壓電致動(dòng)器106_8。第三壓電致動(dòng)器106_3及第四壓電致動(dòng)器106_4分別經(jīng)由相互隔開的連接元件中的兩個(gè)相互隔開的連接元件108_5至108_8連接至第三部分104c的第一區(qū)段104c_1的各個(gè)側(cè),第七壓電致動(dòng)器106_7及第八壓電致動(dòng)器106_8分別經(jīng)由兩個(gè)相互隔開的連接元件108_9至108_12連接至第三部分104c的第二區(qū)段104c_2的各個(gè)側(cè)。沖程結(jié)構(gòu)104可進(jìn)一步包括在第一部分104a與第二部分104b之間平行地中心布置的第四部分104d,第四部分104d也有可能被細(xì)分為第一區(qū)段104d_1及第二區(qū)段104d_2。因此,圖14a及圖14b示出具有布置成彼此平行的八個(gè)致動(dòng)器106_1至106_n(n=8)的示例,四個(gè)外部致動(dòng)器以反轉(zhuǎn)方式對(duì)齊使得其經(jīng)由扭轉(zhuǎn)彈簧在沖程主體的重心外部盡可能遠(yuǎn)地傳輸其力(在頻率范圍中的寄生傾斜模式的移位(位移))。與先前示例相反,沖程主體104的中心梁104c包括局部加寬區(qū)以及在中心的孔180。因此,內(nèi)部致動(dòng)器經(jīng)由撓曲彈簧而連接至沖程主體的施加點(diǎn)在質(zhì)量具有盡可能小的增加的情況下從重心向外重新定位,以便抵制任何寄生模式。額外垂直懸臂104d_1及104_d2以及垂直沖程主體梁104a、104b、104c上的局部加寬區(qū)182充當(dāng)用于具有增加的表面面積的經(jīng)延伸的沖程主體的混合集成的黏著表面。由于相對(duì)較窄的致動(dòng)器元件,偏斜及力小于圖12a的示例中的偏斜及力。相反,沖程主體104呈現(xiàn)明顯較大的跨距及黏著表面的較近的布置,使得布置能夠?qū)崿F(xiàn)重量尤其輕的板或機(jī)械剛性較小的隔膜102的混合應(yīng)用。圖15a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的mems100的cad模型的俯視圖,而圖15b展示mems100的展示于圖15a中的cad模型的偏斜的fem模擬的透視圖。如圖15a所示,mems100的cad模型是基于圖4a、圖4d、圖5c、圖像5g及圖像6b中所示的實(shí)施例的組合。mems100包括h形沖程結(jié)構(gòu)104及八個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=8)。詳細(xì)而言,沖程結(jié)構(gòu)104包括被布置以形成h形沖程結(jié)構(gòu)104的三個(gè)部分104a至104c,使得沖程結(jié)構(gòu)104在垂直于沖程結(jié)構(gòu)104的沖程移動(dòng)的方向114而延伸的截平面內(nèi)具有h形狀。八個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=8)中的第一壓電致動(dòng)器106_1及第五壓電致動(dòng)器106_5沿沖程結(jié)構(gòu)104的第一部分104a布置于沖程結(jié)構(gòu)104的外部,八個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=8)中的第二壓電致動(dòng)器106_2及第六壓電致動(dòng)器106_6沿沖程結(jié)構(gòu)104的第二部分104b布置于沖程結(jié)構(gòu)104的外部。第一壓電致動(dòng)器106_1及第五壓電致動(dòng)器106_5在各種情況下經(jīng)由相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=12)中的至少一個(gè)連接元件108_1及108_2連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第一部分104a的相互隔開的接觸點(diǎn)中的至少一個(gè),第二壓電致動(dòng)器106_2及第六壓電致動(dòng)器106_6經(jīng)由相互隔開的連接元件108_1至108_m(m=12)中的至少一個(gè)連接元件108_3及108_4連接至沖程結(jié)構(gòu)104的第二部分104b的相互隔開的接觸點(diǎn)中的至少一個(gè)。八個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n(n=8)中的第三壓電致動(dòng)器106_3及第七壓電致動(dòng)器106_7沿沖程結(jié)構(gòu)104的第三部分104c的第一側(cè)至少部分地布置于沖程結(jié)構(gòu)104的內(nèi)部,八個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_8中的第四壓電致動(dòng)器106_4及第八壓電致動(dòng)器106_n(n=8)沿沖程結(jié)構(gòu)104的第三部分104c的第二側(cè)至少部分地布置于沖程結(jié)構(gòu)104的內(nèi)部。第三壓電致動(dòng)器106_3及第四壓電致動(dòng)器106_4分別經(jīng)由相互隔開的連接元件中的兩個(gè)相互隔開的連接元件108_5至108_8連接至沖程結(jié)構(gòu)104,第七壓電致動(dòng)器106_7及第八壓電致動(dòng)器106_8分別經(jīng)由兩個(gè)相互隔開的連接元件108_9至108_12連接至沖程結(jié)構(gòu)104。第三壓電致動(dòng)器106_3、第四壓電致動(dòng)器106_4、第七壓電致動(dòng)器106_7及第八壓電致動(dòng)器106_8的夾持在第一部分104a與第二部分104b之間中心地且平行地延伸。因此,圖15a及圖15b展示類似于圖14a及圖14b的設(shè)計(jì),然而,其中內(nèi)部致動(dòng)器106_3、106_4、106_7及106_8旋轉(zhuǎn)90°(參見5c)。與先前示例中的撓曲彈簧相比,在各種情況下,四個(gè)內(nèi)部致動(dòng)器經(jīng)由兩個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧連接至沖程主體104。圖16a展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的mems100的cad模型的俯視圖,而圖16b展示mems100的展示于圖16a中的cad模型的偏斜的fem模擬的透視圖。與展示于圖12a及圖12b中的mems100的cad模型相比,展示于圖16a及圖16b中的mems的cad模型還包括安裝于底側(cè)上的經(jīng)延伸的沖程主體150,具體而言為板形沖程主體150。因此,圖15a及圖15b示出圖12a及圖12b的稍有修改的版本,其中經(jīng)延伸的板形沖程主體150附接至實(shí)際沖程主體104的底側(cè)。經(jīng)延伸的沖程主體150占用大致對(duì)應(yīng)于有效區(qū)的面積(參見圖4a至圖4f)。當(dāng)然,在實(shí)施例中,經(jīng)延伸的沖程主體150可大于有效區(qū)。下文將更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的實(shí)施例的一般特性及邊界條件。在下表中,以表格方式列出基本目標(biāo)參數(shù)的典型的最小及最大值:參數(shù)典型值最小值/最大值共振頻率(沖程模式)500hz10hz-10khz激勵(lì)頻率靜態(tài)-20khz靜態(tài)-1mhz最小有效區(qū)10×10mm2100×100μm2-3×3cm2偏斜幅度200μm0.1μm-3mm壓電力20mn1μn-2n在下表中以表格方式列出可用于對(duì)應(yīng)的功能元件的材料:功能材料壓電層pzt、pnzt、ain、alscn、zno、bczt、knn被動(dòng)層si、poly-si、sin、sino、sio2、ain、金屬?zèng)_程主體si、[壓電層]、[被動(dòng)層]經(jīng)延伸的沖程主體si、金屬、塑料連接元件[被動(dòng)層]、[壓電層]隔膜聚硅氧、聚對(duì)二甲苯、pdms、pi、bcb、pmma…在下文中,將參考圖17a至圖17c通過示例的方式呈現(xiàn)產(chǎn)生mems100的方法。詳細(xì)而言,圖17a至圖17c示出以簡(jiǎn)化方式描繪的用于以pzt作為壓電材料且硅作為被動(dòng)材料的單晶配置的過程流。圖17a展示在正面圖案化之前的soi(絕緣體上的硅)晶圓的示意性橫截面圖,而圖17b展示在正面層的圖案化之后的示意性橫截面圖,而且圖17c展示在背面si及sio2圖案化之后的示意性橫截面圖。此方法可包括下文列出的過程步驟。提供soi晶圓202的步驟,soi晶圓具有si基底204、涂覆至基底的sio2層206及涂覆至層206的si功能層208。涂覆或沉積絕緣層(sio2)210、壓電功能層(pzt)212以及對(duì)應(yīng)金屬電極(pt、au、mo)214及216的步驟。借助于濕式和/或干式蝕刻將壓電功能層212及絕緣層210的電極214及216進(jìn)行圖案化的步驟,從第一表面220開始蝕刻,且在內(nèi)埋的sio2層206上停止蝕刻。背面si蝕刻的步驟,其中在內(nèi)埋sio2層206上停止蝕刻且隨后移除所暴露的sio2區(qū)。圖18展示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)200的示意圖。此系統(tǒng)包括上文所描述的mems100及控制工具202,控制工具202有可能控制mems100的至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n。例如,控制工具202可用于提供用于控制至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n的控制信號(hào)204。此外,在實(shí)施例中,mems100可包括用于根據(jù)隔膜102的偏斜而提供傳感器信號(hào)141的位置傳感器140(例如,壓電或電容性位置傳感器)??刂乒ぞ呖捎糜诨趥鞲衅餍盘?hào)141而以經(jīng)調(diào)節(jié)的方式控制mems100的至少兩個(gè)壓電致動(dòng)器106_1至106_n。本發(fā)明的其他實(shí)施例提供小型化沖程致動(dòng)器(升降致動(dòng)器),其具有剛性沖程主體,其具有減小的表面面積(例如,其占用小于有效區(qū)的40%(或30%或20%));至少兩個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)(例如,其占用有效區(qū)的至少40%(或50%、60%、70%或80%)),其布置成緊鄰沖程主體且在向上或向下方向上將沖程主體移出平面;包括連接元件,經(jīng)由連接元件,壓電驅(qū)動(dòng)連接至沖程主體;且包括隔膜,其固定至沖程主體且確保前側(cè)與后側(cè)的分離,特別地,流體分離。在此上下文中,可用硅技術(shù)制造小型化沖程致動(dòng)器。在實(shí)施例中,小型化沖程致動(dòng)器可用于聲音或超聲生成(在從20hz至1mhz的范圍內(nèi),在從20hz至20khz的范圍內(nèi),在從20khz至100khz的范圍內(nèi)或在從100khz至1mhz的范圍內(nèi)),用于排放液體或用于排放氣體。此外,小型化沖程致動(dòng)器還可用于產(chǎn)生小滴,例如,用于噴墨打印機(jī)。在實(shí)施例中,小型化沖程致動(dòng)器可包括沖程主體幾何結(jié)構(gòu),其包括框架結(jié)構(gòu)、梁和/或板。在實(shí)施例中,小型化沖程致動(dòng)器可包括具有用于增加排放流體體積的大表面面積的經(jīng)延伸的沖程主體。在實(shí)施例中,小型化沖程致動(dòng)器可包括用于位置檢測(cè)及調(diào)節(jié)的傳感器元件(參見圖7a及圖7b)。在實(shí)施例中,若干小型化沖程致動(dòng)器可布置于陣列內(nèi)。借助于本發(fā)明的實(shí)施例,可在共振及非共振操作期間產(chǎn)生極大力,并同時(shí)實(shí)現(xiàn)高度偏斜。對(duì)此的原因在于使用:(1)大小減小的沖程主體,其實(shí)現(xiàn)關(guān)于致動(dòng)器的高等級(jí)的區(qū)利用;(2)大小減小的沖程主體,由于其幾何結(jié)構(gòu),沖程主體允許離沖程主體的重心盡可能遠(yuǎn)地發(fā)生力的傳輸;(3)致動(dòng)器布置,其中以特定有效方式采用可用的有效區(qū);(4)優(yōu)選地,單側(cè)夾持的寬彎曲致動(dòng)器,其可在激活狀態(tài)下由于明顯的橫向翹曲而產(chǎn)生大力;以及(5)合適的彈簧元件,其被配置為在表面面積方面盡可能有效且允許在不過度阻礙沖程主體的偏斜的情況下傳輸大力。此外,產(chǎn)生以下優(yōu)點(diǎn)。第一,由于平行地連接若干致動(dòng)器而有效彈簧剛度增加,使得可實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的共振頻率,同時(shí)實(shí)現(xiàn)大偏斜。第二,由于表面面積減小,因此沖程主體包括相對(duì)較小的質(zhì)量(mass),使得可實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的共振頻率,同時(shí)實(shí)現(xiàn)大偏斜。第三,由于將重量輕的材料(優(yōu)選地為硅)用于沖程主體,因此可實(shí)現(xiàn)高共振頻率,同時(shí)實(shí)現(xiàn)大偏斜。第四,通過應(yīng)用板形或不同形狀的形式,可實(shí)施表面面積大于有效區(qū)的經(jīng)延伸的沖程主體。在用硅技術(shù)生產(chǎn)的情況下,由于芯片面積的大小主要由致動(dòng)器確定且可小于所需沖程表面面積(升降表面面積),因此可減小制造成本。第五,可在操作期間借助于集成的傳感器系統(tǒng)連續(xù)地確定沖程主體的實(shí)際位置。此形成用于封閉回路激勵(lì)的基礎(chǔ),經(jīng)由封閉回路激勵(lì),可用電子方式補(bǔ)償外部影響及老化效應(yīng)。第六,與包括電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的沖程致動(dòng)器相比,利用壓電驅(qū)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)所需能量的減少。在下文中,將列出mems100的例示性技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。上文所描述的致動(dòng)器結(jié)構(gòu)適用于待借助于壓電驅(qū)動(dòng)而生成大力及沖程的應(yīng)用。例如,此結(jié)構(gòu)適用于排放流體的應(yīng)用領(lǐng)域,諸如閥及泵。此外,此結(jié)構(gòu)適用于mems揚(yáng)聲器。mems揚(yáng)聲器(例如,基于芯片的智能微型揚(yáng)聲器)可用于移動(dòng)通訊裝置中,諸如主要用于(例如)移動(dòng)電話中,但另外還用于平板電腦、筆記本電腦、耳機(jī)及助聽器中。盡管本文中大體上已借助于圖1至圖18描述mems的實(shí)施例,但應(yīng)注意,實(shí)施例同樣適用于mems揚(yáng)聲器。當(dāng)前第1頁12
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