DE69924020T2

DE69924020T2 - Polymere microantriebsmatrize mit makroscopischer kraft und verschiebung

Info

Publication number: DE69924020T2
Application number: DE69924020T
Authority: DE
Inventors: Cleopatra Cabuz; D. Robert HORNING; R. William HERB
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1998-12-29
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: JP2002534275A; ATE290265T1; CA2357049A1; US6255758B1; EP1145417A1; CA2357049C; EP1145417B1; DE69924020D1; US6184608B1; WO2000039914A1

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Mikroaktuatoren mit makroskopischer Kraft und Verschiebung. Insbesondere betrifft die Erfindung Mikroaktuatoren mit einem 3D-Array aus kleinen Aktuatorzellen, die aus Kunststofffolien ausgebildet sind, die mit Elektroden versehen und gestapelt sind.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die meisten Mikroaktuatorarrays, die als MEMS-Bauelemente verwendet werden, werden aus Silizium hergestellt. Trotz der vielen günstigen Eigenschaften von Silizium stellt dies jedoch nicht immer ein geeignetes oder ideales Material für jede Anwendung von MEMS dar. Silizium ist brüchig und kann brechen, insbesondere wenn die Gesamtgröße des Bauelements zunimmt. Diese Brüchigkeit begrenzt die Bauelemente, insbesondere Aktuatoren, auf relativ geringe Größen, die nur zu kleinen Verschiebungen und Kräften in der Lage sind. Die Formen, die in Silizium realisiert werden können, sind in der Regel auf Kristallebenen oder 2D-Herstellungsprozesse beschränkt, und komplizierte Strukturen führen oftmals zu unannehmbar hohen Kosten und geringer Ausbeute.
Es wäre in der Technik von großem Vorteil, wenn außer Silizium ein anderes Material für MEMS und Aktuatoren verwendet werden könnte.
Es wäre in der Technik ein weiterer großer Vorteil, wenn das Material nicht brüchig wäre und brechen könnte und dadurch die Größe und deshalb die Verschiebung und Kraft des hergestellten Bauelements nicht beschränkt würden.
US-A-2975307 beschreibt einen Primärantrieb, der auf einer Basisplatte montiert mehrere Platten aus Dielektrikum, Glas, Keramik oder einem Kunststoff umfaßt. Die Platten sind mit einem Metall mit guten Leitfähigkeitseigenschaften beschichtet und beabstandet gehalten durch Separatoren, die Räume zwischen den Platten bilden, in die die Platten ausgelenkt werden können, wenn daran Potentiale mit verschiedenen Polaritäten angelegt werden.
Yamaguchi et al., "Distributed Electrostatic Micro Actuator", Proceedings of the Workshop on Micro Electro Mechanical-Systems, IEEE, Band Workshop 6, 1993, Seiten 18–23, beschreibt ein Mikroaktuatorbauelement, das wellenartige Elektroden umfaßt, die aus dünnen Polyimidfilmen mit gesputterten Nickelelektroden darauf ausgebildet und durch ein doppelseitiges Klebeband getrennt sind. Bei Anlegung eines elektrischen Potentials wird eine elektrostatische Kraft erzeugt, die die Elektroden zusammenzieht.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es hat sich nun herausgestellt, daß die obigen und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung auf die folgende Weise realisiert werden können. Insbesondere umfaßt die vorliegende Erfindung einen Mikroaktuator, der zu makroskopischen Kräften und Verschiebungen in der Lage ist, die sich für viele Anwendungen in der "realen Welt" eignen.
Die Erfindung zieht die Ausbildung eines 3D-Arrays von kleinen Aktuatorzellen in Betracht, die jeweils zu einer kleinen Kraft und einer kleinen Verschiebung in der Lage sind. Wenn sie mit einander gekoppelt oder gruppiert sind, entweder parallel, in Reihe oder beides, kann das entstehende Array makroskopische Kräfte und Verschiebungen gleichzeitig erzeugen.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Positionsauflösung so klein wie die Verschiebung der kleinsten Einheitszelle oder Einheitszellen in dem Array. Die Betätigung erfolgt elektrostatisch, wobei die Anziehung an dem kleinsten Spalt zwischen Elektroden verwendet wird, um in den Zellen eine "rollende" Bewegung zu erzeugen. Die Erfindung kann betätigt werden.
Der Schlüssel zu der Erfindung ist die Verwendung von Polymermaterialien anstelle von Silizium, da Silizium nicht zu dem vorliegenden Bauelement ausgebildet werden kann. Ein resultierendes leichtes, leicht hergestelltes preiswertes Bauelement ist das Ergebnis der vorliegenden Erfindung. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das Mikroaktuatorarraybauelement mehrere allgemein parallele dünne flexible Polymerfolien, die in einem vorbestimmten Muster miteinander verbunden sind, um ein Array aus Einheitszellen auf mindestens einer Schicht zu bilden, dünne Schichten aus leitenden Filmen und dielektrischen Materialien sind auf den Folien abgeschieden, um mehrere, dem Array von Einheitszellen auf herkömmliche Weise zugeordnete Elektroden zu bilden, eine Strompotentialquelle ist arbeitsfähig mit den Elektroden verbunden, wodurch benachbarte Schichten von Elektroden zueinander vorgespannt werden, um eine elektrostatische Wirkung zu erzeugen, Übertragungsmittel für jede Zelle, um eine Verschiebung von Fluid während der Erzeugung der elektrostatischen Kräfte durch Betätigung der Strompotentialquelle zu gestatten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbilden eines Mikroaktuatorarraybauelements in Anspruch 7 definiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein eingehenderes Verständnis der Erfindung wird hier auf die Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht, teilweise weggeschnitten und im Schnitt, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine schematische Ansicht, teilweise weggeschnitten und im Schnitt, die eine zweite, verwandte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine graphische Veranschaulichung der Kraft pro Einheitsquerschnitt für drei Polymerfoliendicken.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes, leistungsarmes Mikroaktuatorarray mit signifikant größerer makroskopischer Kraft und Verschiebung dar, als bisher bei MEMS-Bauelementen auf Siliziumbasis möglich war. Dies geschieht durch die Verwendung von Polymeren als einer Klasse von Materialien zum Ausbilden von Aktuatoren des hier beschriebenen Typs. Polymere besitzen einen großen Bereich von Eigenschaften, von denen die meisten zu Silizium komplementär sind. In dem Umfeld der vorliegenden Erfindung sind Polymere nicht brüchig und brechen nicht unter den von den Bauelementen der vorliegenden Erfindung erzeugten Kräften. Aus diesem Grund sind Aktuatoren nicht auf geringe Größen mit kleiner Verschiebung und Kraft begrenzt.
Die resultierenden Arrays sind von der Realisierung her vollständig 3D und zwar aufgrund der vielen, gegenwärtig in der Polymertechnologie verfügbaren Herstellungstechniken. Da Polymere leicht sind und eine typische Dichte im Bereich von 1 g/cm³ aufweisen, was im wesentlichen der von Wasser entspricht, sind sie erheblich leichter als typische anorganische Materialien wie etwa Silizium. Dadurch erhält die vorliegende Erfindung eine Leistungs-Masse-Ration, die im Vergleich zu anderen Systemen, wie etwa beispielsweise biologischen Systemen, günstig ist.
Die Schlüsselmerkmale der vorliegenden Erfindung und der Anwendung der Polymertechnologie auf die Herstellung einer Familie von MEMS-Aktuatoren, die bisher mit traditioneller Siliziummikrobearbeitung unmöglich waren, ist die Erzeugung von großen Kräften und Verschiebungen bei Betätigung von leistungschwachen elektrostatischen Arrays, die die Gebiete mit hoher Kraft und hoher Auslenkung räumlich trennen. Kraft und Verschiebung werden durch Einsatz eines 3D-Arrays von Einheitszellen vervielfacht Außerdem lassen sich die Gleichförmigkeit und Einfachheit der einzelnen Teile in einen kosteneffektiven Herstellungsprozeß umsetzen, wobei viele standardmäßige Polymerbearbeitungstechniken verwendet werden. Diese Techniken müssen möglicherweise verfeinert werden, damit die strengeren Anforderungen der gegenwärtigen Technologie erfüllt werden.
Eine Ausführungsform des vorliegenden Designs ist in 1 gezeigt, während eine ähnliche Ausführungsform in 2 gezeigt ist. Die Konstruktion beider Ausführungsformen sowie anderer Formen der vorliegenden Erfindung beginnt mit zu dünnen Folien ausgebildeten Polymeren. Die Folien sind bevorzugt zwischen etwa 1 μm und etwa 100 μm dick, und die Zellen weisen bevorzugt eine individuelle Verschiebung zwischen etwa 5 μm und etwa 200 μm auf.
Es ist nur erforderlich, daß die Folien flexibel und nicht brüchig sind, Eigenschaften, die man in vielen Polymeren antrifft. Ein besonders nützliches Polymer ist das als KAPTON^® (eingetragenes Warenzeichen von E. I. du Pont de Nemours & Co., Wilmington, Delaware, USA) vertrieben wird. Zu weiteren zählen KALADEX^® (eingetragenes Warenzeichen von ICI Films, Wilmington, Delaware, USA) und MYLAR^® (eingetragenes Warenzeichen von E. I. du Pont de Nemours & Co., Wilmington, Delaware, USA), oder jedes flexible elastische Polymer, das wie hier beschrieben verformt werden kann. Die Herstellung der Folien kann teilweise auf Technologie basieren, die für Tastatur und flexible Schaltungen entwickelt wurde, die in riesigen Mengen hergestellt werden, wodurch der Prozeß optimiert ist. Bevorzugte Folien sind aus Polymerfilmen hergestellt, wie etwa KAPTON^® oder MYLAR^® (eingetragenes Warenzeichen von E. I. du Pont de Nemours & Co., Wilmington, Delaware, USA) oder anderen Polymeren, die im Handel erhältlich sind oder sein werden. Die Erfindung zieht auch die Verwendung von leitenden Polymeren mit einem Dielektrikum in Betracht, wodurch sich die Notwendigkeit für getrennte Elektroden in dieser Ausführungsform erübrigt.
Wie man in den 1 und 2 sehen kann, umfaßt eine Mikroaktuatorarray 11 auf Polymerbasis allgemein mehrere Polymerfolien 13. In 1 sind alternative Folien 15 flach, wenngleich dies für die Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht notwendig ist, und abwechselnde Folien 17 sind gewählt. Eine flache Folie 15 führt zu größeren Kräften, während gewählte Folien 17 flexibler sind. In 2 wechseln sich flache Folien 15 mit Folien 19 ab, die in parallelen Reihen aus Klappen 21 ausgebildet sind. Bei einer beliebigen Form der vorliegenden Erfindung können die Folien 13 mit einer spezifischen Krümmung wie etwa Riffelungen 17 oder Klappen 21 im voraus ausgebildet sein oder flach bleiben, um während der Verwendung von der angelegten Last gekrümmt zu werden, und zwar je nach den Designüberlegungen und der Endverwendung des in Betracht gezogenen Mikroaktuatorarrays.
Bei allen Anwendungen sind die Folien 13 an spezifischen Punkten 23 miteinander verbunden, wodurch ein Array von Einheitszellen 25 in 1 oder Zellen 27 in 2 entsteht. Jede Zelle 25 oder 27 oder jene, die während Gebrauch durch oder unter einer angelegten Last gebildet werden, erzeugt eine kleine Kraft und eine kleine Verschiebung. Die Gesamtkraft ist die Summe der Kräfte von allen Einheitszellen auf der Folie. Folien von Einheitszellen werden dann gestapelt, wie etwa 15a, 15b usw. in 1. Die Gesamtverschiebung ist die Summe der Verschiebungen jeder Schicht in dem Stapel.
Schichten in dem Stapel können unabhängig betätigt werden, was zu einer Position irgendwo zwischen keiner und maximaler Verschiebung führt, wobei die Auflösung gleich der Verschiebung der kleinsten Schicht im Stapel ist. Der Stapel kann individuell oder in Kombinationen von Schichten betätigt werden.
Es ist möglich, unter den Konzepten der vorliegenden Erfindung eine große Vielfalt von Arrays zu konstruieren. Beispielsweise sind die in 1 gezeigten Zellen parallele Reihen aus Riffelungen, wohingegen 2 parallele Reihen von Klappen darstellt. Eine 2D-Anordnung aus Riffelungen, Klappen und/oder Membranen ist ein weiteres Beispiel für die Orientierung der Polymerfolien. Außerdem braucht jede Zelle in einer gegebenen Schicht nicht notwendigerweise die gleiche Abmessung wie die anderen aufzuweisen. Es wird in Betracht gezogen, einige Riffelungen, Membranen oder Klappen kleiner oder in einer anderen Form als andere auszuführen, um die Gesamtverschiebung von dieser Schicht zu begrenzen. Alternativ können Zellenabmessungen innerhalb einer Schicht variiert werden, damit die Gesamtverschiebung an unterschiedlichen Teilen dieser Schicht verschieden ist. Während der Arbeit dieser Ausführungsform würde die Krümmung der Folie variieren, was zu einer Orientierungsänderung der betätigten Last oder dem Anlegen eines Biegemoments auf die Last führt. Beispielsweise werden in einem Design ähnlich 1 flache Folien verwendet, die Last würde am Haken 20 am Boden des Bauelements aufgebracht werden.
Natürlich braucht die Verschiebung jeder Schicht nicht gleich der von anderen Schichten zu sein. Beispielsweise kann ein Stapel aus individuellen Schichten konstruiert werden, die für Verschiebungen im Bereich von unter 5 μm bis über 200 μm ausgelegt sind. Wenn eine bescheidene Anzahl von Schichten verwendet wird, können Totalverschiebungen, die die Summe der individuellen Schichten sind, leicht 1 mm übersteigen bei einer Positionsgenauigkeit von etwa 5 μm der kleinsten verwendeten Schicht.
Die Polymerschichten 13 enthalten auch dünne Metallfilme 31 auf der vorderen und hinteren Fläche jeder Folie, die als Elektroden fungieren. Benachbarte Schichten sind zueinander vorgespannt, wodurch an den Punkten, wo der Spalt 33 zwischen Folien klein ist, große elektrostatische Kräfte erzeugt werden. Die Spalte schließt sich unter diesen Kräften, wobei dies an den Verbindungen beginnt und zur Mitte der Zelle nach innen "rollt". Wenngleich diese Kunststofffolien sehr flexibel sind, kommt eine elastische Kraft ins Spiel, wenn Strukturabmessungen einige wenige Millimeter oder weniger betragen.
Das genaue Design und die genauen Abmessungen des Arrays können je nachdem, ob das Ziel, gemessen nach Kraft, Verschiebung oder Arbeit, eine maximale Ausgabe oder eine maximale Ausgabe pro Gewichtseinheit oder Volumeneinheit ist, variiert werden. 3 veranschaulicht einige vorläufige, nicht optimierte simulierte Ergebnisse, um die Kraft und Verschiebung eines Aktuatordesigns gemäß der vorliegenden Erfindung zu zeigen. Eine einzelne Einheitszelle 0,5 cm quer zu und 1 cm entlang der Riffelung, wie in 1 dargestellt, kann eine Kraft von 1 N bei unter 60 Volt erzeugen. 3 zeigt außerdem, daß bei Erhöhung der größten Verschiebung nur eine kleine Krafteinbuße vorliegt, was weiter den breiten Anwendungsgereich für die vorliegende Erfindung veranschaulicht.
Wie oben angemerkt, erfolgt eine Betätigung der vorliegenden Erfindung elektrostatisch. Jede Schicht wird relativ zu den benachbarten Schichten vorgespannt, so daß in der Nähe des Punktes, wo die Schichten einander berühren oder wo der Spalt 33 klein ist, starke elektrische Felder (und Kräfte) vorliegen. Diese Kräfte ziehen die Folien zusammen. Da nur in den Gebieten mit kleinem Spalt ausreichende Kräfte erzeugt werden, ändert sich die Kraft nicht wesentlich als Funktion der Verschiebung. Die elektrostatische Kraft zwischen den Folien ist ihrem Wesen nach eher anziehend als abstoßend. Somit zieht der Aktuator, aber er drückt nicht. Eine bidirektionale Betätigung erhält man durch den Einsatz von zwei gegeneinander arbeitenden Aktuatoren.
Eine Positionssteuerung in jeder Schicht erreicht man entweder durch ein Zweizustandsverfahren, bei dem jede Schicht entweder vollständig ausgefahren oder vollständig eingefahren ist, oder durch ein kontinuierliches Verfahren, bei dem durch eine entsprechende Wahl der Geometrie und der angelegten Spannung eine dazwischenliegende Positionierung möglich ist.
Die Stromquelle für die Aktuatoren der vorliegenden Erfindung kann eine niedrige Spannung aufweisen, wie etwa mit einer Batterie, wenngleich in diesem Fall möglicherweise ein Spannungsvervielfacher benötigt wird. Gegenwärtig existieren Wechselstrom- und Gleichstromaktuatorstromversorgungen oder sind entwickelt worden für die Erzeugung von Strom für Mikropumpen- und Mikroventilanwendungen. Für die Verwendung mit derartigen Stromquellen wird eine Miniaturisierung der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen. 1 zeigt einen Stromverbinder 37 und einen geeigneten Steuerchip 39. Beim Ausbilden des Endprodukts unter Verwendung der vorliegenden Erfindung werden möglicherweise ein oder mehrere Chips 39 in das Gehäuse des Aktuators wie in 1 eingebettet. Kontakt zu den Chips ist über eine Aufsteckkappe oder Flip-Chip oder eine andere üblicherweise verwendete Verkapselungstechnologie. Die Abmessungen und der Abstand der Bondpads sind so ausgelegt, daß über eine Aufsteckausrichtung hinaus keine Ausrichtung benötigt würde. Die Tiefe der Mulde für einen Chip ist derart, daß, wenn die Kappe aufgesteckt wird, immer ausreichend Druck existiert, um eine zuverlässige elektrische Verbindung herzustellen. Um eine noch zuverlässigere Verbindung durch Kaltschweißen herzustellen, könnte gegebenenfalls eine Plattierung mit Indium oder Gold verwendet werden. Das Gehäuse des Aktuators kann eine oder mehrere Ebenen von Metallinterkonnekts enthalten, wie in einer Leiterplatte, um das Eingangssignal von dem externen Verbinder durch die Steuerschaltung und schließlich zu den Folien des Aktuators zu lenken.
Kontakt erfolgt von einem in 2 gezeigten Einlaß 41 zu den individuellen Folien durch flexible Kunststoffleitungen wie bei einem herkömmlichen Flexbandverbinder. Die Leitungen können metallisierter Kunststoff oder leitendes Polymer sein und können sogar aus der gleichen Polymerfolie wie in den Stapelschichten geschnitten sein. Schichten können elektrisch miteinander verbunden sein oder individuell adressiert werden, je nach dem Grad der Steuerung und der Komplexität der Endverwendung, wobei angemerkt wird, daß individuelle Adressierung mehr Verbindungen erfordert, weshalb es höhere Kosten, aber eine feinere Steuerung beinhalten würde, wenn dies benötigt wird.
Die vorliegende Erfindung bietet neue Möglichkeiten zur Herstellung von MEMS, die für die MEMS-Herstellung auf Siliziumbasis gegenwärtig nicht verfügbar sind. Der Aktuatorherstellungsprozeß weist drei Hauptstufen auf: Herstellung der individuellen Folien; Verbindung der Folien in der gewünschten Konfiguration und Anbringen des Aktuators an einem Gehäuse.
Die individuellen Folien können unter Verwendung von preiswerten Prozessen wie etwa Schneiden oder Stanzen (anstatt Fotolithographie und Ätzen) im voraus ausgebildet werden. Die Strukturen können als perforierte Linien definiert werden, anstatt sie vollständig freizuschneiden. Nachdem alle Schichten miteinander verbunden worden sind, können die Perforationen unter Trennung der Schichten gebrochen werden, indem an den Enden des Stapels gezogen wird. Wärme verbindet die Folien effektiv miteinander, was auch für einen Kleber gilt, wobei letzterer wegen des vergrößerten Abstands zwischen Schichten mit einer resultierenden Kraftreduzierung weniger bevorzugt ist.
Elektroden aus Aluminium oder einem anderen Metall oder einer anderen Legierung und ein oder mehrere dielektrische Filme wie etwa Aluminiumoxid oder Polyparaxylen oder andere geeignete organische oder anorganische Dielektrika werden wie oben beschrieben auf beiden Seiten jeder Folie abgeschieden. Der leitende Abschnitt bildet die Elektrode, und das Dielektrikum verhindert ein Kurzschließen der Elektroden, wenn sie sich berühren. Diese Filme können unter Verwendung von standardmäßigen Strukturierungstechniken strukturiert werden, wie etwa solchen, die zum Herstellen von Leiterplatten verwendet werden. Die obere dielektrische Schicht sollte eine chemisch stabile Oberfläche mit sehr niedriger Oberflächenenergie erzeugen. Dies ist auch beim Steuern der statischen Reibung hilfreich. Durch den hydrophoben Charakter der Endschicht entfallen auch Feuchtigkeitseffekte, die die Ursache der meisten Ausfälle im Betrieb bei elektrostatischen Berührungsaktuatoren sind. Der Leistungspegel, der von einem elektrostatischen Aktuator erhalten werden kann, hängt von der Durchschlagfestigkeit des als Dielektrikum verwendeten Materials ab.
Wie aus der obigen ausführlichen Beschreibung hervorgeht, eignet sich die vorliegende Erfindung auf bewundernswerte Weise für verschiedene Anwendungen wie etwa tragbare Systeme oder Bordsysteme, bei denen Gewicht kritisch ist, oder für Systeme, die über eine Entfernung über eine leistungsarme Busleitung betrieben werden. Andere Operationen wie etwa über eine Entfernung betriebene Boden- und Wasserfahrzeuge, Robotik, Positionierungssystemverschlüsse, Ventile und Pumpen zählen zu den für die vorliegende Erfindung in Betracht gezogenen Bauelementen.
Wenngleich bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, ist es nicht beabsichtigt, die Erfindung zu beschränken, außer wie durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Mikroaktuatorarraybauelement, das folgendes umfaßt: mehrere allgemein parallele dünne flexible Polymerfolien (13), die in einem vorbestimmten Muster miteinander verbunden sind, um ein Array (11) aus Einheitszellen (25) auf mindestens einer Schicht zu bilden; einen dünnen leitenden Film (31) und ein auf den Folien abgeschiedenes dielektrisches Material, um mehrere, dem Array von Einheitszellen zugeordnete Elektrodenmittel zu bilden; Strompotentialmittel zum Bereitstellen einer Quelle eines Strompotentials, das die Elektroden derart arbeitsfähig verbindet, daß benachbarte Schichten von Elektroden zueinander vorgespannt werden, um Aktuatormittel zu bilden, wodurch elektrostatische Kräfte in der Nähe des Punkts, wo der Spalt zwischen den Folien am kleinsten ist, am intensivsten erzeugt werden; und Übertragungsmittel für jede Zelle, um eine Verschiebung von Fluid während der Erzeugung der elektrostatischen Kräfte durch Betätigung des Strompotentialmittels zu gestatten.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei das Übertragungsmittel Einlässe (41) und Auslässe für jede Zelle umfaßt, um eine Verschiebung von Fluid während der Erzeugung der elektrostatischen Kräfte zu gestatten.
Bauelement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die mehreren Folien einen Stapel von Schichten bilden, und zwar mindestens eine Einheitszelle pro Schicht.
Bauelement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei mindestens eine jedes Paars der Folien zu Riffelungen (17) vorgeformt wird, um zwischen den Paaren für eine vorbestimmte mechanische Vorspannung zu sorgen.
Bauelement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei mindestens ein Paar der Folien zu Klappen (21) vorgeformt ist, um zwischen den Paaren für eine vorbestimmte mechanische Vorspannung zu sorgen, wobei sich die Klappen zwischen benachbarten Paaren von Folien erstrecken.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Arraymittel so konfiguriert sind, daß durch Paare von Aktuatormitteln, die einander gegenüber arbeiten, eine bidirektionale Aktivierung verursacht wird.
Verfahren zum Ausbilden eines Mikroaktuatorarraybauelements, umfassend ein Array von Einheitszellen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Abscheiden eines dünnen leitenden Films (31) und eines dielektrischen Materials auf mehreren im allgemeinen parallelen dünnen flexiblen Polymerfolien (13), um mehrere dem Array (11) von Einheitszellen (25) zugeordnete Elektroden anzuordnen und zu strukturieren; arbeitsfähiges Verbinden einer Quelle eines Strompotentials mit den Elektroden derart, daß benachbarte Schichten von Elektroden zueinander vorgespannt sind, um Aktuatoren zu bilden, wodurch elektrostatische Kräfte in der Nähe des Punkts, wo der Spalt zwischen den Folien am kleinsten ist, am intensivsten erzeugt werden; Verbinden der mehreren allgemein parallelen dünnen flexiblen Polymerfolien miteinander in einem vorbestimmten Muster, um auf mindestens einer Schicht ein Array von Einheitszellen zu bilden; und Verbinden von Einlässen (41) und Auslässen für jede Zelle, um eine Verschiebung von Fluid während der Erzeugung der elektrostatischen Kräfte zu gestatten.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die mehreren Folien zu einem Stapel von mindestens einer Einheitszelle pro Schicht gestapelt sind.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei mindestens eine jedes Paars der Folien zu Riffelungen (17) vorgeformt wird, um zwischen den Paaren für eine vorbestimmte mechanische Vorspannung zu sorgen.