本發(fā)明涉及微機電系統(tǒng)（MEMS）技術領域中的微致動器類，特別涉及一種基于電熱驅動的V+U型復合梁微致動器及其制備方法。

背景技術：
微致動器是MEMS的致動部件，承擔著能量轉化、運動傳遞等重要作用，按能量來源分為電能、化學能、流體能和熱能等致動方式。電能微致動器利用電荷作用力、磁場力產(chǎn)生致動，響應速度快、功耗低，但輸出力小、所需電壓高，如壓電式、電磁式和靜電式。靜電致動器功耗低、工作頻率高、可設計性好、可靠性高，但靜電致動器工作電壓高，輸出力小，難與IC電壓兼容。壓電致動器利用壓電材料的壓電效應致動，具有響應速度快、能量密度高、位移輸出穩(wěn)定、無吸合效應、驅動電壓小等優(yōu)點，但制作工藝復雜、輸出位移小。電磁致動器基于電磁作用產(chǎn)生驅動力，具有易與機構連接、可在惡劣環(huán)境下工作等優(yōu)點，但發(fā)熱量大、能耗高、工藝復雜、不易制造。電熱致動器利用溫度變化產(chǎn)生形變致動，輸出位移和力大、操作電壓小、與IC兼容，是現(xiàn)階段MEMS可行的主要致動方式，受熱膨脹伸長是較為常用的一種電熱致動方式。按照運動方式，電熱致動器可分為面內(nèi)運動和面內(nèi)運動。做面內(nèi)運動的致動器主要用于產(chǎn)生直線運動或弧狀運動，常見的V型微致動器可產(chǎn)生直線運動，U型冷熱臂微致動器可產(chǎn)生弧狀運動。2001年，LongQue等在Bent-beamelectrothermalactuators-PartI:Singlebeamandcascadeddevices(JournalofMicroelectromechanicalSystems,Vol.10,NO.2,June2001)中報道了一種基于多晶硅的V型電熱微致動器，通過推拉式結構將V型電熱微致動器產(chǎn)生的往復直線運動轉變成齒輪的轉動，該致動器結構簡單，易于控制，能產(chǎn)生往復直線運動。1997年，Corntois等在Applicationsforsurface-micromachinedpolysiliconthermalactuatorsandarrays(SensorsandActuatorsA,Vol.58,NO.1,19-25)中報道了一種U型冷熱臂微致動器，該類致動器由不同橫截面的梁組成，能產(chǎn)生面內(nèi)弧狀運動。以上兩類微致動器僅能產(chǎn)生直線運動或圓弧運動。張從春等人的發(fā)明專利“基于V+U型的柔性復合梁電熱微驅動器”（專利號：ZL200910055966.4）將U型和V型微致動器結合起來，放大了致動器的輸出位移，提高了輸出力，但也僅能產(chǎn)生直線運動。為克服以上兩類致動器僅輸出單一運動的缺點，本發(fā)明提供了一種基于電熱驅動的V+U型復合梁微致動器，將V型微致動器的直線運動和U型微致動器的弧狀運動綜合輸出，產(chǎn)生了基于直線運動和弧狀運動的復合致動方式。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)V型微致動器和U型微致動器輸出運動單一、簡單的缺點，提供一種基于直線運動和弧狀運動的復合運動微致動器及其制備方法，該微致動器結構簡單、輸出效率高。為達到上述目的，本發(fā)明的構思是：本發(fā)明的任務在于建立一種與MEMS表面工藝兼容，能產(chǎn)生基于直線運動和弧狀運動、結構簡單、輸出效率高的復合運動微致動器。根據(jù)上述發(fā)明思想，通過如下技術方案達到發(fā)明目的：一種基于電熱驅動的V+U型復合梁微致動器，包括：一個V型微致動器和一個U型冷熱臂微致動器、一個V型微致動器的電極甲、一個U型冷熱臂微致動器的電極乙和一個公共電極，其特征在于，所述U型冷熱臂微致動器的一個熱臂與V型微致動器的輸出端相連，而其一個柔性臂通過一個斜梁與電極乙相連，V型微致動器的左端梁與電極甲相連，而其右端梁與公共電極相連。所述V型微致動器的數(shù)目可陣列2~5個。所述U型冷熱臂微致動器可用雙熱臂U型微致動器。一種上述基于電熱驅動的V+U型復合梁微致動器的制備方法，其特征在于，采用MEMS表面工藝或體硅工藝制備，表面工藝制備時，在硅襯底平面上，有氮化硅絕緣層，氮化硅層上有固定的用作導線的多晶硅層Poly0，在Poly0上有由多晶硅層Poly1構成的電極座和V+U復合梁微致動器8，電極座、多晶硅層Poly2和金屬層共同組成致動器的電極。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著進步：本發(fā)明將單個V型微致動器的直線運動和單個U型冷熱臂微致動器的弧狀運動結合起來，產(chǎn)生了較為復雜的復合致動方式，繼承了電熱致動器輸出力大，操作電壓小的優(yōu)點，結構新穎獨特，與MEMS工藝兼容，易于控制，輸出效率高。附圖說明圖1是實施例一的結構示意圖。圖2是實施例二的結構示意圖。圖3是本發(fā)明的橫截面圖。具體實施方式本發(fā)明的優(yōu)選實例結合附圖詳述如下：實施例一：參見圖1，本基于電熱驅動的V+U型復合梁微致動器，包括：一個V型微致動器（1）和一個U型冷熱臂微致動器（2）、一個V型微致動器的電極甲（3）、一個U型冷熱臂微致動器的電極乙（4）和一個公共電極（5），其特征在于，U型冷熱臂微致動器的熱臂（6）與V型微致動器（1）的輸出端相連，柔性臂（7）通過斜梁與電極乙（4）相連，V型微致動器梁的左端與電極甲（3）相連，右端與公共電極（5）相連。實施例二：參見圖1和圖2，本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下：所述V型微致動器的數(shù)目可陣列2~5個。所述U型冷熱臂微致動器可用雙熱臂U型微致動器。實施例三：參見圖3，上述V+U型復合梁微致動器的制備方法：所述致動器用MEMS表面工藝或體硅工藝制備，表面工藝制備時，在硅襯底平面上，有氮化硅絕緣層，氮化硅層上有固定的用作導線的多晶硅層Poly0，在Poly0上有由多晶硅層Poly1構成的電極座（9、10）和V+U復合梁微致動器8，電極座（9、10）、多晶硅層Poly2和金屬層共同組成致動器的電極（3、4和5）。實施例四：本微致動器中，電極甲（3）用于給V型微致動器供電，電極乙（4）用于給U型冷熱臂微致動器供電，電極（5）為公共電極。致動器的工作原理為：電極通電后，致動器中有電流通過，產(chǎn)生電阻熱，V型微致動器的梁橫截面相同，兩端熱膨脹量相等，產(chǎn)生直線運動，U型冷熱臂微致動器的梁不等寬，窄梁產(chǎn)生的電阻熱大于寬梁，導致窄梁熱膨脹量大于寬梁，產(chǎn)生弧狀運動。參看附圖1，電極甲（3）和公共電極（5）通電后，V型微致動器中有電流通過，產(chǎn)生直線運動，推動U型冷熱臂微致動器向前運動；接著電極乙（4）和公共電極（5）通電，U型冷熱臂微致動器中有電流通過，產(chǎn)生弧狀運動。本微致動器也可使電極甲（3）和公共電極（5）、電極乙（4）和公共電極（5）同時通電，V型微致動器和U型冷熱臂微致動器同時受熱，也能產(chǎn)生基于直線運動和弧狀運動的復合致動。