柔性微型系统及其制造技术的制作方法

专利名称：柔性微型系统及其制造技术的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及变换器微型系统及其装配方法，特别涉及包括用柔性方法制造的机电变换器部件的变换器微型系统。
背景技术：
下文所述的微型系统是尺寸在厘米量级以下的部件组成的有关系统。变换器是将一种能量变换成另一种能量的部件或器件。一般来说可以将变换器划分成激励器和传感器，尽管许多变换器可以兼做传感器和激励器。传感器是将一种外部激励变换成另一种有用的能量形式，优选是电信号。激励器的作用则相反。例如是将信号、优选电信号变换成任何其他有用的能量形式。有用的能量形式或是外部激励可以包括机械，声学，静电、电磁，磁，光，热，生物学，生物医学，医学，化学和原子能。机电变换器则是一种激励器，用以将电信号变换成机械运动，以及/或是一种传感器，用以将机械运动变换成电信号。根据具体的应用还可以将能量形式进一步划分，例如机械变换器还可以细分成诸如压电，电致伸缩，形状记忆，惯性和谐振效应的组。
变换器微型系统的例子为和有关的集成电路封装在一起的压电微型电机，喷墨打印头，加速度计和压力传感器。一个变换器微型系统往往是由许多微型部件构成的，例如有电子部件，微型机械部件，机电部件，电引线，连接器，结构件等等。微型系统的制造往往要装配大量零件，而大多数零件都很小。单片集成电路微型部件往往被装配在一个包装中，然后装配到一级或是多级载体中。微小部件的装配、机械和电气性能是一种技术性非常复杂的工作，特别是受到时间、生产成本和空间的限制。从商业观点来看的一个普遍性的缺陷就在于系统的装配技术是主要的技术障碍。
当今有许多实用的微型系统，并且主要发展趋势是进一步缩小尺寸。因此，上述装配问题就变得更加重要了，因为用来连接不同零件的部件会增大系统的总尺寸。减少这些问题的一种途径是希望减少部件的总数并且在每个部件中集中尽可能多的功能。然而，最终装配工序依然是一个问题。
现有技术的变换器微型系统通常包括附着在某种主体结构件上的许多变换器部件。典型的例子有SensoNor a.s，Norway制造的碰撞传感器SA30。另外的例子可以参见A.Gotz，C.Cane，A.Morrissey andJ.Alderman，Proceedings在“The ninth Micromechanics EuropeWorkshop NME’98”，272-275页的“Packaging of Pressure SensorChips for Microsystem ApplicationsTechnology and Test”。为了工作，变换器部件往往必须受到系统内部或外部力的挤压或是支撑。载体和/或包装在系统中起到主体结构件的作用。例如是对于机电电动机的情况，必然存在内部压力。压力会产生摩擦力，从而使可运动的零件移动。
主体结构件有多种作用。主体结构件应该能使部件相对于某些参照点定位。主体结构件还应该能支撑各部件抵抗外力，保护各部件避免受到机械损伤，并且构成一个外壳。主体结构件往往还为准备与其他系统机械连接的整个系统提供一个连接件，以实现点对点的机械连接。对于微型系统来说，按照上文所述，主体结构件往往还要提供系统中不同零件之间的内部力。变换器微型系统进一步包括支撑这些变换器部件的电连接器、导线和电子器件。
按照现有技术的微型系统的一个通用问题是装配要耗费许多时间，技术上有困难，并且会增大整体的系统尺寸。按照现有技术的微型系统还存在关于公差、装配精度和调节余量等等诸多问题。
发明概述本发明的目的是减少用来装配变换器微型系统所需的部件数量。本发明进一步的目的是提供一种更加有效和灵活的装配方法，用相同的时间可以获得更高的精度。
按照附带的权利要求书的装置和方法可以实现上述目的。总而言之，本发明采用的柔性印刷电路板不仅可作为电子元件和导线的安装支撑件，还可作为各种部件的机械支撑件并且用做整个微型系统的主体结构件。微型系统所需的所有部件都可以机械安装在一块柔性印刷电路板上，电路板最终要弹性变形到所需的最终形状。在最终形状下，利用柔性印刷电路板的弹性对机电变换器微型系统中选定的变换器部件施加弹性力。
在优选实施例中，柔性印刷电路板所具有的几何结构能够用来锁定和/或调整柔性印刷电路板的最终变形。微型系统的各部件以机械方式连接在柔性印刷电路板上，使柔性印刷电路板处在基本上二维状态，通过使柔性印刷电路板变形使得微型系统达到最终的形状。
附图简述参照以下结合附图的说明就可以理解本发明及其进一步的目的和优点，在附图中

图1a是一个没有安装任何元件的柔性印刷电路板的示意图；图1b是按照本发明的装有元件的柔性印刷电路板的示意图；图1c是按照本发明的一个优选实施例的局部变形的柔性印刷电路板的示意图；图2是利用弹簧力安装到柔性印刷电路板上的一个元件的示意图；图3的示意图表示按照本发明的一种变形的柔性印刷电路板，其对变换器部件施加了一个力；图4的示意图表示由一个刚性支撑件造成的柔性印刷电路板厚度上的局部变形；图5a的示意图表示一种柔性印刷电路板，它具有处在未变形状态下的可调节的锁定结构；图5b的示意图表示锁定在一种变形状态下的图5a的柔性印刷电路板。
图6的示意图表示本发明可以采用的另外一种可调节的锁定结构。
图7a的示意图表示一种柔性印刷电路板，它具有处在未变形状态下的局部几何结构；图7b是处在变形状态下的图7a的柔性印刷电路板的示意图，其几何结构形成啮合状态；图8是按照本发明的一种微型系统的示意图；以及图9是按照本发明用来装配微型系统的一种方法的流程图。
详细描述在传统的变换器微型系统中，主体结构件是如上所述被用作诸如包装、盒子或其他支撑件的一或若干个零件。如上所述，变换器微型系统是由用来将电能变换成另一种形式或者相反的许多部件构成的系统，尺寸在厘米级以下。如果微型系统的尺寸进一步缩小，各部件质量的影响就会随着长度尺寸的立方而减少，而受力的面积仅仅是随着长度尺寸的平方而减小。在实际中的体现是，当尺寸减小时，惯性力会变得越来越不重要，对于尺寸在厘米级以下的系统，惯性力甚至可以忽略不计。
随着系统尺寸的缩小，任何主体结构件的刚性也会减小。对于按照传统方式装配在刚性结构上的微型系统来说，采用弹性构造是有可能的。弹性材料片本身以折叠或是变形的方式就足以稳定地构成主体结构件。变换器微型系统的单片部件通常是被装配在一个包装中，然后再装配在一或多级的载体中。微型系统的尺寸连同包装一起从机械性能的观点来看并不重要，如果能忽略这些零件，系统的整个装配和构筑技术就可以大大简化。按照本发明，用柔性印刷电路板构成微型系统的主体结构件。在背景技术中已经描述了主体结构件的任务，尽管主体结构件的组成可能是完全不同的。所有或者是大多数部件，诸如机电部件，纯电的部件，光学部件，激励器，传感器等等都可以直接装配在同一个载体上。
另外，诸如柔性印刷电路板这样的小型弹性材料箔片可以认为针对它所承载的典型负荷而言非常刚硬。然而，从宏观上来看，也就是考虑到整个微型系统，这种箔片仍然是容易变形的，并且仍然能够提供有用的弹性性能。通过对柔性印刷电路板的局部或整体重新构形，就容易获得最终的结构形状，同时可以用来为某些变换器部件施加作用力。变换器微型系统的工作中往往要利用不同类型的力、主要是驱动单元和驱动零件的接触点之间的摩擦力来移动不同的零件以完成动作。必须提供在不同部件之间能产生这种正交力的装置。在按照本发明的装置中，柔性印刷电路板也可以被用来获得这种正交力。
在具体描述的开头，为了说明本发明的优点描述了微型系统的一个例子。在这个例子中，微型系统是一种由驱动单元的三个单片压电片构成的微型机电电机，在片之间具有轴。用作用在轴上的正交力来安装压电驱动单元，从而实现轴的运动。这种运动可以是转动或平移。一种适当的方案是采用国际专利申请WO-97/36366中公开的原理。然而，电机工作的细节对本发明的装配原理并不重要，诸如谐振或是滑动杆机构等许多其他类型的驱动机构以及其他微型电机都可以按照类似的方式装配。
图1a表示一种柔性印刷电路板10，在上面按照惯用的方式设有电引线12和接触焊盘14。用于普通柔性印刷电路板10的任何标准技术都可以使用。在图1a的柔性印刷电路板10中还有附加的结构。在柔性印刷电路板10中与一个边缘相距一定的距离处切开一个缝隙20。这一缝隙20限定了柔性印刷电路板10的一个接头件19。在柔性印刷电路板10的接头件19的一端设有两个具有一组矩形开口的条16，并且在靠近接头件19中心处设有两个大致成U形的缝隙结构18。由U形缝隙结构18限定的接头部分的宽度与条16中的矩形开口的长度大致相同。按照本领域技术人员公知的常识，可以用不同的方式获得这种几何结构16，18和20，例如是采用激光烧蚀，机加工或是诸如等离子体蚀刻等平板印刷方法。
图1b表示与图1a相同的柔性印刷电路板10，但是在其表面上安装了许多部件。三个单片压电驱动单元22在接头件19上以规则的距离平行安装。电压源单元24和位置传感器26和其它各种电子部件25一起安装在柔性印刷电路板10上。印刷引线12象一般装配电子电路板那样连接着不同的部件。这样做的优点是安装部件的步骤可以按照惯用技术中那样有效和简单的方式来执行。
在图1c中，接头件19被变形和弯曲成围住一个轴28的圆筒形状。最初使单片压电驱动单元22的上表面与轴28形成机械接触，并且使接头件19伸展，以对单片压电驱动单元22施加一个力30，这个力30通过摩擦方式传递到轴28上。通过将U形缝隙结构18所限定的接头引入条16的矩形开口中，利用条16和U形缝隙结构18将接头件19锁定在伸展位置。
图1c所示的微型电机是一种可以使用的微型电机。所有必要的电源和控制电子电路都可以装在柔性印刷电路板10上。传感器26例如可以确定轴28的位置或是旋转或平移的速度。本发明的装配方法的优点是显而易见的。在电路板10处在平板状态时，系统中除了轴28之外的所有部件都可以装在柔性印刷电路板10上。可以采用简单的惯用电子电路安装技术。直接改变柔性印刷电路板10的形状就能使不同的微型机电零件22进入其最终位置，并且用柔性印刷电路板10的弹性性质来提供驱动操作所需的正交力。
柔性印刷电路板10可以用不同的聚合物绝缘材料构成。优选的材料是聚酰亚胺，它是此类应用中的标准材料，并且具备适合大批量应用的机械性能。聚酰亚胺具有高屈服应力和很小的蠕性。另外还具有热和化学稳定性，能够耐受300℃以上的高温。聚酰亚胺还适合许多生物医学用途，因为它是一种生物兼容性材料。
图1c中所示的接触力30可以实现机械接触。在不同的微型系统应用中还可能需要电接触，按照本发明也可以用类似的方式提供电接触。
实际安装的部件还可以由柔性印刷电路板10来支撑。在图2中，可以将柔性印刷电路板10的材料的一个窄接头32切开并且将其用作一个弹簧。对于诸如微型机电部件22这样的小型元件，使部件固定就位所需的力并不是很大。利用柔性印刷电路板10上比较短的弹性部件32就足以提供保持部件就位的弹簧力。如果在面对着微型机电部件22的一侧用一个导电层覆盖这一接头32，还可以形成电接触。
图3表示柔性印刷电路板10的另一种可能的布局，用来获得作用在微型机电部件22上的力。在柔性印刷电路板10的一端设有几何结构，图中所示的是一个半圆形34。可以通过缝隙33对半圆形部件34施加作用力，在对面锁定半圆形部件34。缝隙33最好采取弱C或是S形，使半圆形部件34沿着缝隙的形状发生变形可容易地引入半圆形部件34，同时，当半圆形部件34在柔性印刷电路板10的对面一侧恢复其原始形状之后抓住半圆形部件。如果多个缝隙33彼此相距很近，缝隙形状也可以是直的，但是和最终安装的半圆形部件34在方向上是扭曲的。
柔性印刷电路板10在一个闭合的壳体形状中变形，它也可以作为微型系统的外壳。柔性印刷电路板10还会对微型机电部件22施加一个力，这个力可以用来实现机械和/或电接触。在图2和图3中，柔性印刷电路板10的一部分发生弹性变形，而微型机电部件22位于变形的路径中，这样就能用变形的柔性印刷电路板10的弹性对微型机电部件22施加一个弹性力。
在驱动单元和驱动元件之间的接触力必须很高时，可以采用多种不同的方式。在这种情况下可以有利的利用外部支撑结构来改善硬度。图4表示的情况是用一个外部刚性元件36作为反作用装置来获得强大的弹性力。使柔性印刷电路板10上附着有微型机电部件22的部位产生变形并且将其压在外部刚性件36的爪之间。在不受压的状态下，爪之间的距离稍微小于微型机电部件22和柔性印刷电路板10，并且将柔性印刷电路板10送入外部刚性元件36中使得柔性印刷电路板10的局部在38处受压。这一压缩由电路板材料本身产生弹性力，这个力可能会很高。这样就能使柔性印刷电路板10在微型机电部件22和外部刚性元件26之间的位置38处大体上与其表面垂直地弹性变形，由柔性印刷电路板10固有的材料弹性来提供弹性接触力。当然，在不同的微型机电部件22之间也可能发生这种变形。外部刚性元件36在这种情况下仅仅是用于产生力，但是也能够组合构成主体结构件的一部分。图4中的尺寸与大多数其它图相比是按照不同的比例画出的。
在某些应用中，与微型系统相互传热可能是重要的，因而就需要有热传导结构。在这种情况下，如果部件中需要冷却的导电体是诸如银等等优质导热材料制成的，电机的电接地面与支撑件之间的直接接触就可以改善热传导性能。或者，可以在与发热部件相连接的柔性印刷电路板上安装单独的冷却法兰。另一个与热有关的问题是热膨胀。聚酰亚胺的热膨胀系数和微型系统中的许多其它部件截然不同。因此，巨大的温差就可能造成热膨胀的巨大差别，最终会导致破裂。为了防止这种情况，可以将柔性印刷电路板与例如另一种材料的片加以组合，通过组合而获得合适的热膨胀。
在某些实施例中，微型系统的一或多个部件是按照比例如驱动单元的接触点的运动量更大的尺寸或定位公差来制造和装配的。可以用柔性印刷电路板的弹性来补偿大范围的尺寸公差。在柔性印刷电路板的弹性可以用来连续补偿尺寸变化的同时，暴露的点上也会发生磨损。
在一个优选实施例中，微型系统是由单件柔性印刷电路板制成的，并且在柔性印刷电路板的另一个给定位置上折叠和锁定柔性印刷电路板的一部分。这可以通过某种类型的锁定几何结构来实现。在图1c中，一个简单的锁定结构将结构单元闭合之后在驱动单元和驱动元件之间提供正交力的同时构成实际电机的外壳。
另外，如果锁定机构具有多个锁定位置，就能大体连续地调节接触力和外壳的尺寸。
图5a和5b表示具有构成锁定结构的几何结构的柔性印刷电路板10，它具有可调节的锁定机构。在柔性印刷电路板10上装备有箭头状结构40的接头，并且设有相隔一定距离的缝隙42。通过使柔性印刷电路板10变形就能使箭头状接头40穿过缝隙42。缝隙42可以按上文所述构成S或C形。由于接头40具有处在不同水平面上的“翼”，就能使柔性印刷电路板10实现适当并且可以调节的伸展。
图6表示与图1a-c中使用的锁定机构类似的另一种可以调节的锁定机构。接头41大致成梯子的形状，具有顺序的矩形切口。这一部分构成锁定几何结构的“凸出”部分。在柔性印刷电路板10中切开一个大致成C形的缝隙43作为“凹入”的匹配部分。C形缝隙43旁边的直线缝隙45在锁定结构中起到增加摩擦的作用。梯子形接头41穿过直线缝隙45再通过C形缝隙43绕回来，C形缝隙43的中心部分啮合在矩形梯子接头41的切口中。这样就能调节柔性印刷电路板10的伸展。
柔性印刷电路板10还可以用来改善微型系统的装配精度。其基本原理是因为它容易在柔性印刷电路板10中提供小和精确的几何结构。图7a和7b可以说明这一原理。柔性印刷电路板10上设有不同的几何结构。在图示的例子中，在柔性印刷电路板10的两侧设有坑46，凸起48和槽44。图7a表示处在平板状态下的柔性印刷电路板10，而图7b表示弯折后的情况，槽作为处于弯折位置的指示。凸起48与坑46形成啮合，这样就能实现柔性印刷电路板10的两部分之间精确的相对定位。
按照这种方式，可以使柔性印刷电路板10重新构形、弯曲或是变形，提供具有很精确的几何形状的各种结构。柔性印刷电路板10中可以有任何形状的几何结构，例如是缝隙，槽，坑，孔，凸起，脊，谷等等。这些几何结构可以和同一柔性印刷电路板10、另一柔性印刷电路板或是微型系统中其它零件上的其它几何结构相互啮合。这些几何形状、诸如脊或是其它形式的突出结构和谷、槽或其它凹陷结构可以被用来加强和减弱柔性印刷电路板10，并且用做折叠标记。小的平行脊还可以用来增加摩擦力，可用于任何机电部件的操作或是作为由摩擦辅助的锁定机构。
为了获得一定的几何结构或是制成一个坚固的载体，可以用多种方式来折叠材料片。在某些情况下，需要有锁定结构来保持最终的结构，而在其它一些例子中，折叠部分本身就能够相互锁定，不需要单独的锁定结构。
按照本发明的制造技术从多方面来看都是灵活的，并且运用了从生物学界获取的知识，可以制成诸如微型机器人等许多复杂的微型系统。在昆虫世界中普遍都是用壳体结构作为主体结构件。在坚固的壳体各段之间采用柔软的接合以便于手足的运动。如果用具有诸如缝隙、槽等等几何结构来折叠平面的柔软载体，就能够获得与生物学界所使用的结构类似的结构。通过折叠就能使柔软载体的结构强度增加许多倍。采用由oriigami(日本折纸术)制造的结构中的相同配置和技术，可以获得各种几何形状。
在某些应用中，不同微型系统部件的相对定位要比在载体即主体结构件中的精确定位更加重要。在这种情况下可以按照上述的原理来调节，以实现准确的相对定位。在图1c所示的实施例中，单片压电驱动单元必须严格对齐，不是相对于周围的主体结构件，而主要是相对于夹在三个驱动单元之间的轴。如果在柔性印刷电路板中采用可调节的结构，这种调节就比较容易了，如果能使用刚性的主体结构件，这也许就不那么可能了。
在某些实施例中，在机电微型系统中可能要利用谐振特性，例如是谐振微型电机。在这种情况下，谐振频率与系统中的某些或是许多部件的结构弹性有直接关系。在这种情况下，可以在设计阶段或者是后续阶段利用柔性印刷电路板的弹性来改变谐振频率。通过诸如折叠、锁定或是释放各种元件的技术来改变结构的几何形状就可以调节结构上的弹性。采用非线性弹簧结构是另一种解决方案，因为它很简单。
图8示意性地表示了本发明的另一个实施例。这一例微型系统是一种医用手镯，它具有用来监视诸如血压，血含氧量，脉冲等等医学状态所需的全部部件。聚酰亚胺的柔性印刷电路板10具有与图1a-c所示类似的几何结构，它包括两个带矩形孔的条16和两个U-形缝隙18。条16和缝隙18可以机械连接，并且可以绕在人的手腕上。传感器54读取不同的医学状态变量并且将电信号传送给一个微型控制器53。对变量进行收集和初步计算并且将结果提供给一个微波变换器51以便利用微波天线52将信号发送给外部控制系统。电池56为微型系统的部件供电。还有一个激励器55用来刺激血流，进行药物输送等等。所有部件都装在柔性印刷电路板10上，传感器54和激励器5在使用时压在病人的手臂上。另外，因为聚酰亚胺是一种生物兼容性材料，该装置适合接触皮肤。
从本发明的上述实施例中可见，所述的主要方法可以应用于不同类型和不同应用领域的微型系统。然而，使用柔软的主体结构件在许多用途中是有益的，并且是一种简单和廉价的装配方法。
图9的流程图表示按照本发明的一种优选装配工艺的主要步骤。该程序从步骤100开始。在步骤102中用常规的方法提供一个大面积的柔性印刷电路板薄膜。它的优点是，如果有若干个相同的单元需要成批装配，则便于大批量生产。在步骤104中形成电路布图和几何结构。这些程序都是按照本领域技术人员公知的标准程序执行的。在步骤106中将各部件安装到柔性印刷电路板上。最好是在基本上处于平面状态下执行这一步骤，可以在已知设计和操作的电路板表面安装设备中执行。在步骤108将大面积柔性印刷电路板薄膜分离成独立的电路板。然后各个单元在其表面上安装必要的部件。在步骤110中通过变形使柔性印刷电路板达到其最终的形状，这种柔性印刷电路板具有弹性，并且还能够塑性变形以获得最终的结构支撑形状。在步骤112中提供用来维持变形的锁定装置的几何结构。在步骤114中调节锁定结构以获得适当的定位、力、以及微型系统的其它特性。在步骤116中结束这一工序。
尽管最好是在基本成平面的柔性印刷电路板上安装各个部件，但有时候更适合采用稍有凹或凸的结构。为了在折叠或弯折步骤之后获得圆滑的最终结构，也可能需要采用稍微凹或凸的柔性印刷电路板。
值得注意的是，在不脱离附带的权利要求书所限定的本发明范围的条件下，本领域的技术人员还可以对本发明作出各种各样的修改和变更。
权利要求
1.一种变换器微型系统，它被限定为其中的任何有源变换器部件的尺寸都处在厘米级以下的变换器系统，上述变换器微型系统包括一个主体结构件；以及在结构上连接在上述主体结构件上的一个机电变换器部件的许多部件(22，26)，机电变换器被限定为至少以下一种一个激励器，用于将电信号变换成机械运动；以及一个传感器，用于将机械运动变换成电信号，上述变换器微型系统的特征在于上述主体结构件是一个柔性印刷电路板(10)；而且上述柔性印刷电路板(10)包括用于上述机电变换器的上述部件(22，26)的电连接件(12)。
2.按照权利要求1的变换器微型系统，其特征在于上述机电变换器的上述部件(22，26)是通过选自下列的至少一种物理作用来操作的传感器和/或激励器的部件压电，电致伸缩，和形状记忆。
3.按照权利要求1或2的变换器微型系统，其特征在于上述柔性印刷电路板(10)具有弹性变形，由上述柔性印刷电路板(10)构成对内力(30，32)和外力的主要支撑体。
4.按照权利要求1，2或3的变换器微型系统，其特征在于上述柔性印刷电路板(10)可以弹性变形，以对上述机电变换器的至少一个上述部件(22)施加弹性接触力(30，32)，从而形成机械接触。
5.按照前述任何一项权利要求的变换器微型系统，其特征在于电气部件(24)和/或光学部件连接在上述柔性印刷电路板(10)上。
6.按照权利要求5的变换器微型系统，其特征在于上述柔性印刷电路板(10)可以弹性变形，对上述电气或光学部件(24)中的至少一个施加弹性接触力(30，32)，形成电接触。
7.按照权利要求3至6中任一项的变换器微型系统，其特征在于上述弹性变形包括与上述柔性印刷电路板(10)的表面基本上垂直地弹性压缩或伸展。
8.按照权利要求7的变换器微型系统，其特征在于上述柔性印刷电路板(10)被布置在上述机电变换器的一个部件(22)和至少一个以下物体之间一个刚性支撑装置(36)，一个电气或光学部件(24)，以及上述机电变换器的另一个上述部件(22)，由上述柔性印刷电路板(10)固有的材料弹性来提供弹性接触力。
9.按照权利要求3至8中任一项的变换器微型系统，其特征在于上述弹性变形包括上述柔性印刷电路板(10)的至少一部分(19)的弹性弯曲。
10.按照权利要求9的变换器微型系统，其特征在于上述弹性弯曲是弯曲或是折叠。
11.按照权利要求9或10的变换器微型系统，其特征在于上述机电变换器的第一部件(22)位于上述弹性弯曲的路径中，由上述弯曲的柔性印刷电路板部分(19)的弹性对上述机电变换器的上述第一部件(22)施加一个弹簧力。
12.按照前述任何一项权利要求的变换器微型系统，其特征在于上述柔性印刷电路板(10)构成上述变换器微型系统的外壳。
13.按照前述任何一项权利要求的变换器微型系统，其特征在于上述柔性印刷电路板(10)包括聚酰亚胺材料。
14.按照前述任何一项权利要求的变换器微型系统，其特征在于上述柔性印刷电路板(10)具有几何结构(16，18，20；32，33，34；40，42；44，46，48)，其能够与其它上述几何结构(16，18，20；32，33，34；40，42；44，46，48)和/或上述变换器微型系统的其它元件接合。
15.按照权利要求14的变换器微型系统，其特征在于上述几何结构(16，18，20；32，33，34；40，42；44，46，48)包括孔，缝隙，坑，脊，谷，和/或凸起。
16.按照权利要求14或15的变换器微型系统，其特征在于上述几何结构(16，18，20；32，33，34；40，42；44，46，48)包括可以调节的锁定结构。
17.一种微型机电电机，包括前述任何一项权利要求的变换器微型系统。
18.按照权利要求17的微型机电电机，其特征在于上述微型机电电机按照以下的运动原理之一工作惯性，谐振效应，或小幅的非谐振往复运动。
19.一种装配变换器微型系统的方法，该变换器微型系统被限定为其中的任何有源变换器部件的尺寸都处在厘米级以下的变换器系统，上述装配方法包括以下步骤提供一个主体结构件将一个机电变换器的许多部件(22，26)在结构上连接在上述主体结构件上，机电变换器被限定为以下至少一种一个激励器，用于将电信号变换成机械运动；以及一个传感器，用于将机械运动变换成电信号，上述装配方法的特征在于以下步骤用一个柔性印刷电路板(10)作为上述主体结构件；而且用电路将上述机电变换器的上述部件(22，26)连接到上述柔性印刷电路板(10)上。
20.按照权利要求19的装配变换器微型系统的方法，其特征在于还包括以下步骤，通过将上述柔性印刷电路板(10)的至少一部分重新构形来对上述机电变换器的至少一个上述部件(22)施加一个弹性力。
21.按照权利要求19或20的装配变换器微型系统的方法，其特征在于还一个步骤是将电气部件(24)和/或光学部件连接在上述柔性印刷电路板(10)上。
22.按照权利要求19，20或21的装配变换器微型系统的方法，其特征是，在将部件(22，24，26)连接在上述柔性印刷电路板(10)上的任何步骤中，至少这些步骤的主要部分是在基本成扁平状态下的柔性印刷电路板(10)上执行的。
23.按照权利要求19至22中任一项的装配变换器微型系统的方法，其特征在于还一个步骤是为上述柔性印刷电路板(10)提供几何结构(16，18，20；32，33，34；40，42；44，46，48)，这种几何结构能够与其它上述几何结构(16，18，20；32，33，34；40，42；44，46，48)和/或上述变换器微型系统的其它元件接合。
24.按权利要求23的装配变换器微型系统的方法，其特征在于还一个步骤是用上述几何结构(16，18，20；32，33，34；40，42；44，46，48)锁定上述柔性印刷电路板(10)，对上述机电变换器的上述部件(22)的至少第一个施加弹性力。
25.按照权利要求24的装配变换器微型系统的方法，其特征在于调节上述柔性印刷电路板(10)的锁定，以施加一个弹性力，用来补偿上述机电变换器的上述第一部件(22)的受热和/或尺寸变化、和/或用来调节其机械谐振，和/或调节上述机电变换器的上述第一部件(22)的位置。
26.按照权利要求20至25中任一项的装配变换器微型系统的方法，其特征在于上述重新构形步骤包括至少一个以下步骤弹性折叠上述柔性印刷电路板(10)；弹性弯曲上述柔性印刷电路板(10)；以及以大致与上述柔性印刷电路板(10)的表面垂直的方式弹性伸展或压缩上述柔性印刷电路板(10)。
27.按照权利要求26的装配变换器微型系统的方法，其特征在于具有以下步骤，将上述机电变换器的一个部件(22)定位在上述弹性重新构形的路径中，用上述重新构形的柔性印刷电路板部分(19)的弹性对上述机电变换器部件(22)施加一个弹簧力。
全文摘要
本发明采用柔性印刷电路板(10),不仅用于电子元件(24)和导线(12)的安装支撑件,还用于一种机电变换器的机械支撑部件(22)并且用作整个微型系统的主体结构件。微型系统所需的所有部件(22,24,26)都可以机械安装在一块柔性印刷电路板(10)上,电路板最终要弹性变形到所需的最终形状。在最终形状下,利用柔性印刷电路板(10)的弹性对机电变换器微型系统中选定的部件(22)施加弹性力。
文档编号H01L41/09GK1338195SQ0080298
公开日2002年2月27日 申请日期2000年1月14日 优先权日1999年1月20日
发明者S·约翰松, S·卡尔松 申请人:高压马达乌普萨拉有限公司