專利名稱：被調(diào)適來提供兩個(gè)可動(dòng)度的機(jī)電驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及機(jī)電系統(tǒng)的領(lǐng)域，并且更具體地，涉及機(jī)電驅(qū)動(dòng)器布置。
背景技術(shù)：
光刻工藝中的進(jìn)步已經(jīng)使機(jī)電系統(tǒng)(例如，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS))能夠具有極其小的特征。對(duì)于這些特征來說，具有微米量級(jí)的尺寸并不少見。此外，盡管它們的尺寸小，但是它們具有良好控制的幾何性質(zhì)。結(jié)果，將MEMS引入各種應(yīng)用已經(jīng)變得可能。例如，正在將壓力傳感器和汽車輪胎集成在一起，以提供輪胎壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)控；正在考慮將微機(jī)械加工的藥物輸送系統(tǒng)用作可移植智能藥物膠囊；正在將微慣性傳感器用于智能射彈，以針對(duì)射擊跳動(dòng)(gun jump)和風(fēng)力因數(shù)自動(dòng)調(diào)整彈道；以及微機(jī)械加工的數(shù)字推進(jìn)器正在尋求在控制微衛(wèi)星的位置中的應(yīng)用。
另外，微機(jī)械結(jié)構(gòu)和有源組件與電子組件(例如，信號(hào)處理電路)、傳感器(溫度、pH傳感器，等)、光學(xué)器件、流體組件(例如，流道、微型泵、微型閥)和高性能化學(xué)分析系統(tǒng)(例如，電泳)被集成在一起，以實(shí)現(xiàn)“智能”傳感器和致動(dòng)器中的綜合功能集成。
此外，技術(shù)已經(jīng)進(jìn)步到這樣的程度，即，已經(jīng)提供了具有一維線性平移運(yùn)動(dòng)能力的可動(dòng)微機(jī)構(gòu)。
附圖簡要說明本發(fā)明將以示例性實(shí)施方案而不是限制的方式被描述，所述示例性實(shí)施方案在附圖中被圖示，在所述附圖中，相同的標(biāo)記表示相似的部件，其中

圖1根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，圖示包括具有兩個(gè)可動(dòng)度(degree of mobility)的微驅(qū)動(dòng)器布置的MEMS的俯視圖；圖2根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，圖示圖1的微驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)的部分的放大視圖；圖3圖示圖1的MEMS的截面視圖；圖4根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，圖示包括具有兩個(gè)可動(dòng)度的微驅(qū)動(dòng)器布置的另一MEMS的俯視圖；圖5根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施方案，圖示包括具有兩個(gè)可動(dòng)度的微驅(qū)動(dòng)器布置的另一MEMS的透視圖；圖6a-6b根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，更詳細(xì)地圖示圖5的微驅(qū)動(dòng)器的協(xié)作致動(dòng)；以及圖7根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，圖示具有與圖1-5的MEMS中的一個(gè)或更多個(gè)結(jié)合的組件的示例性系統(tǒng)。
說明性實(shí)施方案詳細(xì)描述本發(fā)明的說明性實(shí)施方案包括，但不僅限于，提供兩個(gè)可動(dòng)度的機(jī)電驅(qū)動(dòng)器布置，以及與所述機(jī)電驅(qū)動(dòng)器布置結(jié)合的系統(tǒng)。
將使用通常被本領(lǐng)域技術(shù)人員用來將他們工作的實(shí)質(zhì)傳達(dá)給本領(lǐng)域中的其他技術(shù)人員的術(shù)語來描述說明性實(shí)施方案的各個(gè)方面。但是，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將會(huì)清楚，本發(fā)明可以僅使用所描述的方面中的一些來實(shí)踐。為了解釋的目的，闡述了具體的數(shù)量、材料和結(jié)構(gòu)，以提供對(duì)說明性實(shí)施方案的完整理解。但是，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將會(huì)清楚，本發(fā)明可以無需所述具體細(xì)節(jié)而被實(shí)踐。此外，公知的特征被省去或簡化，以免模糊說明性短語“在一個(gè)實(shí)施方案中”被重復(fù)使用。該短語一般并非指同一實(shí)施方案；但是，它可以指同一實(shí)施方案。除非文中以其他方式指出，術(shù)語“包括(comprising)”、“具有(having)”、“包括(including)”是同義的。
此外，盡管本發(fā)明將關(guān)于微機(jī)電實(shí)施方案被描述，但是本發(fā)明不被限制，并且可以在其他量級(jí)(例如，在納米級(jí)水平)被實(shí)踐。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，其中根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，具有被調(diào)適來提供兩個(gè)可動(dòng)度的驅(qū)動(dòng)器布置的MEMS的俯視圖被示出。如圖示的，對(duì)于該實(shí)施方案來說，MEMS 102包括微對(duì)象414和包含微驅(qū)動(dòng)器402a-402d的驅(qū)動(dòng)器布置，所述微驅(qū)動(dòng)器402a-402d如所示出的那樣彼此耦合。如以下將更詳細(xì)地描述的，微驅(qū)動(dòng)器402a-402d被調(diào)適成選擇性地彼此協(xié)作，以給微對(duì)象414提供兩個(gè)可動(dòng)度，更具體地，對(duì)于該實(shí)施方案來說，沿X/-X方向的第一可動(dòng)度和沿Y/-Y方向的第二可動(dòng)度。具體來說，微驅(qū)動(dòng)器402a-402d的各個(gè)對(duì)，例如微驅(qū)動(dòng)器402b-402c、微驅(qū)動(dòng)器402a-402d、微驅(qū)動(dòng)器402a-402c或微驅(qū)動(dòng)器402a-402d可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)，以提供兩個(gè)可動(dòng)度，例如，X和Y/-Y、-X和Y/-Y、Y和X/-X或-Y和X/-X。
為了方便理解，可動(dòng)性的方向被稱為X/-X和Y/-Y方向。但是，這些標(biāo)記不應(yīng)該被解讀為對(duì)本發(fā)明的限制，因?yàn)橐蕾囉谟糜诿枋鯩EMS 102的觀察點(diǎn)，可動(dòng)性可以被稱為Z或其他方向。同樣地，將任何視圖稱為俯視圖、側(cè)視圖等也是為了方便理解。如果從不同觀察點(diǎn)給出描述，則每個(gè)視圖可以被不同地標(biāo)記。因此，也不要將視圖標(biāo)記解讀為對(duì)本發(fā)明的限制。
繼續(xù)參照?qǐng)D1，對(duì)于該實(shí)施方案來說，MEMS 102還包括臺(tái)(stage)416，微對(duì)象414被設(shè)置在所述臺(tái)上。微對(duì)象414可以以一體的方式被形成在臺(tái)416上，或者被附接到臺(tái)416。另外，對(duì)于該實(shí)施方案來說，MEMS 102包括柔性懸梁(compliant suspension beam)412a-412b，臺(tái)416(以及因此，微對(duì)象414)被附接到所述柔性懸梁412a-412b。對(duì)于該實(shí)施方案來說，柔性懸梁412a-412b在形狀上基本上是細(xì)長的和彎曲的。此外，微驅(qū)動(dòng)器402c和402d被耦合到柔性懸梁412a-412b的一端，而微驅(qū)動(dòng)器402c和402d被耦合到柔性懸梁412a-412b的另一端。
微驅(qū)動(dòng)器402b和402c被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，從而以協(xié)同的方式使柔性懸梁412a-412b以及因此微對(duì)象414沿X方向移動(dòng)一段距離，而微驅(qū)動(dòng)器402a和402d被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，從而以相對(duì)的協(xié)同方式使柔性懸梁412a-412b以及因此微對(duì)象414沿-X方向移動(dòng)一段距離。
另外，微驅(qū)動(dòng)器402a和402c被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，以壓縮柔性懸梁412a-412b，從而使微對(duì)象414沿Y方向移動(dòng)一段距離，而微驅(qū)動(dòng)器402b和402d被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，以拉伸柔性懸梁412a-412b，從而使微對(duì)象414沿-Y方向移動(dòng)一段距離。
對(duì)于該實(shí)施方案來說，MEMS 102被設(shè)計(jì)成使微對(duì)象414當(dāng)它在X/-X或Y/-Y方向上沒有移動(dòng)任何數(shù)量的距離時(shí)，基本上被安置在基底410的中央。為了方便理解，這個(gè)位置將被稱為“初始”位置。在替換的實(shí)施方案中，“初始”位置可以不在中央。
在各個(gè)實(shí)施方案中，移動(dòng)的距離是起作用的微驅(qū)動(dòng)器(the facilitating micro drive)的致動(dòng)強(qiáng)度的函數(shù)。因此，通過用不同的強(qiáng)度以互補(bǔ)方式致動(dòng)兩個(gè)協(xié)作微驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向上的移動(dòng)是可能的。在各個(gè)實(shí)施方案中，微驅(qū)動(dòng)器402a-402d中的每一個(gè)可以以相同的或不同的強(qiáng)度被獨(dú)立地致動(dòng)。注意各強(qiáng)度中期望的差值可以通過以具有所述差值的不同強(qiáng)度致動(dòng)一對(duì)微驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)，其中所述以具有所述差值的不同強(qiáng)度致動(dòng)的操作包括以等于所述差值的強(qiáng)度來致動(dòng)兩個(gè)微驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)，而以零強(qiáng)度來“致動(dòng)”另一微驅(qū)動(dòng)器。因此，如在這里所使用的，包括在權(quán)利要求書中，術(shù)語“互補(bǔ)致動(dòng)”包括“零”形式的“致動(dòng)”，其中微驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)以零強(qiáng)度“致動(dòng)”。
在各個(gè)實(shí)施方案中，MEMS 102還可以包括微驅(qū)動(dòng)器402a-402d被耦合到的多個(gè)彈簧413a-413d。彈簧413a-413d可以被附接到基底410。對(duì)于該實(shí)施方案來說，彈簧413a-413d在形狀上也基本上是細(xì)長的，被設(shè)置為與微驅(qū)動(dòng)器402a-402d基本上平行。
在各個(gè)實(shí)施方案中，微驅(qū)動(dòng)器402a-402d中的每一個(gè)包括至少兩個(gè)部分，所述兩個(gè)部分中的至少一個(gè)被調(diào)適成是可以相對(duì)另一個(gè)線性移動(dòng)的。在各個(gè)實(shí)施方案中，另一部分通過彈簧413a-413d中相應(yīng)的一個(gè)被固定到基底410。此外，在各個(gè)實(shí)施方案中，可移動(dòng)部分以靜電的方式，即當(dāng)驅(qū)動(dòng)器以電的方式被供給能量時(shí)，相對(duì)固定部分線性移動(dòng)。移動(dòng)量是微驅(qū)動(dòng)器以電的方式被供給能量的強(qiáng)度的函數(shù)。
基底410可以由各種基底材料形成，所述各種基底材料包括，但不僅限于，硅、絕緣體上硅等。臺(tái)416可以由各種材料形成，所述各種材料包括，但不僅限于，陶瓷材料或例如硅的半導(dǎo)體材料。
微對(duì)象414可以是期望至少兩個(gè)可動(dòng)度的任何微對(duì)象。微對(duì)象414的實(shí)施例包括，但不僅限于，微透鏡、微反射鏡等。
如前面描述的，微對(duì)象414被附接到柔性懸梁412a-412b，所述柔性懸梁412a-412b可以包括例如具有柔性性質(zhì)的一種或更多種金屬或者它們的合金的一個(gè)或更多個(gè)層。這樣的金屬包括，但不僅限于，銅(CU)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鈷(Co)、硅(Si)等。結(jié)果，柔性懸梁412a-412b可以被壓縮，以給微對(duì)象414提供沿+Y方向一段距離的可動(dòng)性，或者被拉伸(伸展)，以給微對(duì)象414提供沿-Y方向一段距離的可動(dòng)性。相似地，彈簧413a-413d可以用具有柔性性質(zhì)的金屬或合金的一個(gè)或更多個(gè)層來形成，所述金屬包括，但不僅限于，前面列舉的金屬。
現(xiàn)在再參照?qǐng)D2，其中根據(jù)各個(gè)實(shí)施方案，多個(gè)微驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)的放大視圖被示出。對(duì)于這些實(shí)施方案來說，微驅(qū)動(dòng)器402a-402d中的每一個(gè)是包括兩個(gè)部分404a-404b的梳形驅(qū)動(dòng)器，并且每個(gè)部分具有多個(gè)指406。兩個(gè)部分404a-404b中的一個(gè)(通過彈簧413a-413d中相應(yīng)的一個(gè))被基本上“附著”到基底410，并且另一部分被耦合到柔性懸梁412a-412b的一端。在各個(gè)實(shí)施方案中，梳形驅(qū)動(dòng)器402a-402d中的每一個(gè)根據(jù)靜電原理工作。即，當(dāng)期望梳形驅(qū)動(dòng)器402a-402d移動(dòng)時(shí)，特定梳形驅(qū)動(dòng)器402a-402d的兩個(gè)部分404a-404b的指406以互補(bǔ)方式被供給能量，導(dǎo)致耦合到柔性懸梁412a-412b的一端的部分404a/404b朝向或離開基本上“附著”的部分404b/404a線性移動(dòng)。因此，耦合到彈簧413a-413b的部分404a/404b還可以被稱為梳形驅(qū)動(dòng)器402a-402d的“固定”部分，而耦合到柔性懸梁412a-412b的一端的部分404a/404b還可以被稱為梳形驅(qū)動(dòng)器402a-402d的可移動(dòng)部分。
此外，在每種情況下，移動(dòng)量基本上依賴于可移動(dòng)部分404a/404b相對(duì)“固定”部分404b/404a的位移量，所述位移量依賴于部分404a-404b被供給能量的程度。換言之，通過控制相應(yīng)微驅(qū)動(dòng)器402a-402d的部分404a-404b被供給能量的程度，可以控制微驅(qū)動(dòng)器402a-402d以及因此微對(duì)象414移動(dòng)的距離。在各個(gè)實(shí)施方案中，驅(qū)動(dòng)器402a-402d中相應(yīng)的一個(gè)的部分404a-404b可以被供給能量的程度是可變的，并且可以彼此不同。即，在X/-X或Y/-Y方向上要實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)量可以是可變的，在X/-X方向之一和Y/-Y方向之一上的并發(fā)移動(dòng)可以通過微驅(qū)動(dòng)器402a-402d中相應(yīng)的一對(duì)的一個(gè)互補(bǔ)致動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3，其中根據(jù)各個(gè)實(shí)施方案，MEMS 102的截面視圖被示出。對(duì)于這些實(shí)施方案來說，還可以進(jìn)一步給MEMS 102提供臺(tái)416下的電極特征422。電極特征422被調(diào)適成是可以被致動(dòng)的，從而以靜電的方式吸引臺(tái)416，由此提供保持(hold)或鎖定功能，所述保持或鎖定功能用于在臺(tái)416(和微對(duì)象414)已經(jīng)被移動(dòng)到期望的位置(例如，工作位置)之后將臺(tái)416以及因此微對(duì)象410保持或鎖定在適當(dāng)位置。具體來說，在操作期間，該操作可以在組裝后，或者在包括MEMS 102的組件(例如，光電子模塊)的組裝基本完成之后進(jìn)行。短語“組裝基本完成”指這樣的時(shí)間點(diǎn)，即，其中進(jìn)一步的組裝活動(dòng)對(duì)微對(duì)象的位置(location)/定位(position)的影響或潛在影響相對(duì)期望的質(zhì)量或可靠性來說被認(rèn)為是無關(guān)緊要或不顯著的。因此，(對(duì)于本發(fā)明實(shí)施方案的目的來說，)什么構(gòu)成“組裝基本完成”是取決于應(yīng)用的。對(duì)于具有非常高的質(zhì)量要求或可靠性要求的應(yīng)用來說，該時(shí)間點(diǎn)可以是所有組裝完全完成。
在各個(gè)實(shí)施方案中，除電極特征422以外或代替電極特征422，基底的一個(gè)或更多個(gè)區(qū)可以被供給能量來吸引臺(tái)416，由此實(shí)現(xiàn)期望的保持或鎖定就位功能，所述功能用于在臺(tái)416(和微對(duì)象414)已經(jīng)被移動(dòng)到期望的位置/定位(例如，工作位置/定位)之后將臺(tái)416以及因此微對(duì)象410保持或鎖定在適當(dāng)位置。
在替換的實(shí)施方案中，保持或鎖住(lock down)功能可以使用其他物理原理來實(shí)現(xiàn)，所述其他物理原理包括，但不僅限于，電磁、壓電雙晶片、熱雙晶片等。
保持或鎖定就位特征在例如微透鏡應(yīng)用(即，微對(duì)象414是微透鏡)中尤其有用，用于在微透鏡已經(jīng)被移動(dòng)到期望工作位置(例如，它與光源和光纖對(duì)準(zhǔn)的位置)之后將它保持或鎖定在適當(dāng)位置。如前面描述的，這個(gè)操作可以在組裝后，或在包括MEMS 102的光電子模塊的組裝基本完成之后進(jìn)行。此外，在工作一段時(shí)間后的較后時(shí)間點(diǎn)，保持或鎖定操作可以被解除(undo)，以使微透鏡可再次移動(dòng)，從而便于部件的再對(duì)準(zhǔn)。微透鏡可以在再對(duì)準(zhǔn)之后再次被再鎖定。由于工作要求的改變，或者(由于任意原因)部件變?yōu)槲磳?duì)準(zhǔn)的，可能期望解鎖定和再對(duì)準(zhǔn)。解鎖定、再對(duì)準(zhǔn)和再鎖定過程可以根據(jù)所需要的被重復(fù)任意次。這樣的微透鏡應(yīng)用，或者更具體地，具有在光電子模塊的組裝后進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)和鎖住的能力的微透鏡應(yīng)用是標(biāo)題為“Movable Lens Beam Steerer(可移動(dòng)透鏡束引導(dǎo)器)”的同時(shí)待審定申請(qǐng)的主題，所述同時(shí)待審定申請(qǐng)具有與本發(fā)明相同的發(fā)明人，并且同時(shí)在2004年4月27日以快遞郵件號(hào)EU984797833US遞交。注意以操作方式定位微對(duì)象、將所述微對(duì)象鎖定在適當(dāng)位置、解鎖定它以及重復(fù)所述定位和鎖定過程的過程不限于微透鏡應(yīng)用。該過程可以被實(shí)施用于寬范圍的其他微對(duì)象，其中期望相對(duì)其他部件進(jìn)行操作上的重定位。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，其中根據(jù)替換的實(shí)施方案，具有被調(diào)適來提供兩個(gè)可動(dòng)度的驅(qū)動(dòng)器布置的MEMS被示出。MEMS 102’與圖1的MEMS 102基本上相同，除了驅(qū)動(dòng)器402a和402c中的每一個(gè)被分成兩個(gè)分離的并且單獨(dú)設(shè)置的部分，即分別為驅(qū)動(dòng)器部分402aa-402ab和驅(qū)動(dòng)器部分402ca-402cb。微驅(qū)動(dòng)器部分402aa和402ab被耦合到柔性懸梁412a和412b的相應(yīng)端，而微驅(qū)動(dòng)器部分402ca和402cb被耦合到柔性懸梁412a和412b的相應(yīng)的相對(duì)端。
如前面描述的，微驅(qū)動(dòng)器部分402ca和402cb被調(diào)適成是可以以與微驅(qū)動(dòng)器402b互補(bǔ)的方式被致動(dòng)，從而以協(xié)同的方式分別將柔性懸梁412a和412b以及因此微對(duì)象414沿X方向(并且在基本上相同的時(shí)間，可選地沿Y/-Y方向中的一個(gè))移動(dòng)一段距離，而微驅(qū)動(dòng)器部分402aa和402ab被調(diào)適成是可以以與微驅(qū)動(dòng)器402d互補(bǔ)的方式被致動(dòng)，從而以相對(duì)的協(xié)同方式分別使柔性懸梁412a和412b以及因此微對(duì)象414沿-X方向(并且在基本上相同的時(shí)間，可選地沿Y/-Y方向中的一個(gè))移動(dòng)一段距離。
另外，如較早描述的，微驅(qū)動(dòng)器部分402aa和402ab以及402ca-402cb被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，從而以協(xié)同的方式分別壓縮柔性懸梁412a和412b，以將微對(duì)象414沿Y方向(并且在基本上相同的時(shí)間，任選地沿X/-X方向中的一個(gè))移動(dòng)一段距離，而微驅(qū)動(dòng)器部分402b和402d被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，從而以協(xié)同的方式分別拉伸柔性懸梁412a和412b，以將微對(duì)象414沿-Y方向(并且在基本上相同的時(shí)間，任選地沿X/-X方向中的一個(gè))移動(dòng)一段距離。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5和6a-6b，其中根據(jù)另一替換的實(shí)施方案，具有被調(diào)適來提供兩個(gè)可動(dòng)度的驅(qū)動(dòng)器布置的MEMS被示出。主要地，MEMS 102”與圖1的MEMS 102以及圖4的MEMS 102”基本相同，除了臺(tái)416被分成3個(gè)臺(tái)416a-416c。微透鏡被設(shè)置在主臺(tái)416a上，所述主臺(tái)通過可移動(dòng)臂418a-418d被耦合到其他兩個(gè)臺(tái)416b-416c，所述可移動(dòng)臂418a-418d又分別被耦合到微驅(qū)動(dòng)器對(duì)402a*-402d*(*等于a或b)。此外，每一對(duì)微驅(qū)動(dòng)器402a*-402d*包括“左”微驅(qū)動(dòng)器402aa、402ba、402ca和402da，以及“右”微驅(qū)動(dòng)器402ab、402bb、402cb和402db，所述“左”微驅(qū)動(dòng)器和“右”微驅(qū)動(dòng)器被調(diào)適成是可以以組合的方式選擇性地被致動(dòng)的，以提供逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)或順時(shí)針運(yùn)動(dòng)(見圖6a-6b)，而不是圖1和4的線性運(yùn)動(dòng)。如較早針對(duì)“俯”、“側(cè)”視圖等闡明的，根據(jù)MEMS102”正被描述的觀察點(diǎn)，將微驅(qū)動(dòng)器稱為“左”和“右”也是為了方便理解，并且不應(yīng)該被解讀為對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案的限制。
對(duì)微驅(qū)動(dòng)器402a*-402d*進(jìn)行調(diào)適，使得微驅(qū)動(dòng)器402ab和402cb可以(以基本相等的強(qiáng)度)被致動(dòng)來提供逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，而微驅(qū)動(dòng)器402bb和402db(以基本相等的強(qiáng)度)被致動(dòng)來提供順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，從而以協(xié)同的方式將臂418a-418d以及因此微對(duì)象414沿X方向移動(dòng)一段距離(圖6a)。同樣地，微驅(qū)動(dòng)器402aa和402ca可以(以基本相等的強(qiáng)度)被致動(dòng)來提供順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，而微驅(qū)動(dòng)器402ba和402da(以基本相等的強(qiáng)度)被致動(dòng)來提供逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，從而以協(xié)同的方式將臂418a-418d以及因此微對(duì)象414沿-X方向移動(dòng)一段距離。此外，如與較早描述的實(shí)施方案那樣，微驅(qū)動(dòng)器402ab和402cb、402bb和402db、402aa和402ca、和/或402ba和402da可以以不等的強(qiáng)度被可選地致動(dòng)，以在基本上相同的時(shí)間提供沿Y或-Y方向中的一個(gè)的移動(dòng)。
類似地，微驅(qū)動(dòng)器402ab、402ba、402cb和402da都可以(以基本相等的強(qiáng)度)被致動(dòng)來提供逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，從而以協(xié)同的方式使臂418a-418d以及因此微對(duì)象414沿Y方向移動(dòng)一段距離(圖6b)，并且微驅(qū)動(dòng)器402aa、402bb、402ca和402db都可以(以基本相等的強(qiáng)度)被致動(dòng)來提供順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，從而以協(xié)同的方式將臂418a-418d以及因此微對(duì)象414沿-Y向移動(dòng)一段距離。此外，如與較早描述的實(shí)施方案那樣，微驅(qū)動(dòng)器402ab和402cb、402bb和402db、402aa和402ca、和/或402ba和402da可以以不等的強(qiáng)度被可選地致動(dòng)，以在基本上相同的時(shí)間提供沿X或-X方向中的一個(gè)的移動(dòng)。
圖7根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，圖示示例性通信系統(tǒng)。如圖示的，示例性系統(tǒng)500包括數(shù)據(jù)路由子系統(tǒng)502和網(wǎng)絡(luò)接口模塊504，所述數(shù)據(jù)路由子系統(tǒng)502和網(wǎng)絡(luò)接口模塊504如示出的那樣彼此耦合。網(wǎng)絡(luò)接口模塊504被用來將通信系統(tǒng)500光耦合到網(wǎng)絡(luò)，所述網(wǎng)絡(luò)可以是局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、電話網(wǎng)等。這些網(wǎng)絡(luò)可以是專用的和/或公用的。對(duì)于該實(shí)施方案來說，網(wǎng)絡(luò)接口模塊504具體包括與圖1-5的MEMS 102、102’和102”中的一個(gè)結(jié)合的組件(例如，光電子發(fā)射模塊)。為了本說明書的目的，網(wǎng)絡(luò)接口模塊504還可以被稱為通信接口模塊。
仍然參照?qǐng)D7，對(duì)于該實(shí)施方案來說，數(shù)據(jù)路由子系統(tǒng)502包括如示出那樣彼此耦合的處理器512和存儲(chǔ)器514。存儲(chǔ)器514已在其中儲(chǔ)存多個(gè)數(shù)據(jù)路由規(guī)則，根據(jù)所述多個(gè)數(shù)據(jù)路由規(guī)則，處理器512將接收的數(shù)據(jù)路由通過網(wǎng)絡(luò)接口模塊504。數(shù)據(jù)路由規(guī)則可以采用多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)技術(shù)中的任意一種來儲(chǔ)存，所述多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)技術(shù)包括，但不僅限于，表格、鏈表等。數(shù)據(jù)可以根據(jù)多種通信協(xié)議中的任意一種被接收和轉(zhuǎn)發(fā)，所述多種通信協(xié)議包括，但不僅限于，傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)。
在各個(gè)實(shí)施方案中，處理器512執(zhí)行的任務(wù)可以包括控制MEMS102的各個(gè)驅(qū)動(dòng)器，以及控制用于在微對(duì)象414已經(jīng)移動(dòng)到期望的工作位置之后將它保持或鎖住的部件。處理器512還可以使微對(duì)象414從一位置被“解鎖定”，并且重復(fù)再定位和鎖住過程。重定位/鎖住過程可以根據(jù)所期望的被重復(fù)任意次。
在替換的實(shí)施方案中，實(shí)際的控制操作可以被委托給一個(gè)或更多個(gè)其他的控制器(未示出)。即，處理器512通過這些其他控制器實(shí)現(xiàn)期望的控制。因此，對(duì)于權(quán)利要求書來說，處理器可以被稱為控制器，或者反之亦然，即，為了本說明書和權(quán)利要求書的目的，術(shù)語要被認(rèn)為是可交換的。
此外，在各個(gè)實(shí)施方案中，數(shù)據(jù)路由系統(tǒng)502還可以包括用于采集所述系統(tǒng)500的一個(gè)或更多個(gè)性能規(guī)格的一個(gè)或更多個(gè)傳感器(未示出)。傳感器還可以被耦合到處理器512(或者如果可應(yīng)用的話，它的代理，“下游”控制器)，從而排他地根據(jù)針對(duì)性能規(guī)格采集的數(shù)據(jù)或者以與其他操作或配置數(shù)據(jù)組合的方式，(周期性地或?qū)崟r(shí)地)實(shí)現(xiàn)它們的控制。傳感器可以被設(shè)置在系統(tǒng)500中的任意位置，包括，但不僅限于網(wǎng)絡(luò)接口模塊504中(例如，在MEMS102中)。
除了將MEMS 102結(jié)合在網(wǎng)絡(luò)接口模塊504中，部件502-504表示在本領(lǐng)域中已知或要設(shè)計(jì)的各種這些部件。
在各個(gè)實(shí)施方案中，示例性系統(tǒng)500可以是路由器、交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器等。
因此，已經(jīng)描述了配備有給微對(duì)象提供兩個(gè)可動(dòng)度的驅(qū)動(dòng)器布置的MEMS和包括這樣的MEMS中的一個(gè)的系統(tǒng)的實(shí)施方案。雖然在這里已經(jīng)圖示并且描述了具體實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，各種替換和/或等同的實(shí)現(xiàn)可以代替示出并且描述的具體實(shí)施方案，而不會(huì)偏離本發(fā)明的范圍。本申請(qǐng)打算覆蓋在這里討論的實(shí)施方案的任何修改或變體。因此，本發(fā)明顯然只被權(quán)利要求書及其等同物限制。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)電系統(tǒng)，包括第一柔性懸梁；耦合到所述第一柔性懸梁的對(duì)象；以及第一和第二驅(qū)動(dòng)器，所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器被耦合到所述第一柔性懸梁的第一和第二端，并且被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，以移動(dòng)、壓縮或拉伸所述第一柔性懸梁，從而給所述對(duì)象提供第一和第二可動(dòng)度。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，以將所述第一柔性懸梁沿第一方向移動(dòng)一段距離，從而將所述對(duì)象沿所述第一方向移動(dòng)一段距離。
3.如權(quán)利要求2所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器還被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，從而還將所述第一柔性懸梁壓縮或拉伸一個(gè)量，以將所述對(duì)象以與所述對(duì)象沿所述第一方向的所述移動(dòng)基本上并發(fā)的方式沿第二方向移動(dòng)一段距離，所述第二方向與所述第一方向正交。
4.如權(quán)利要求1所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述機(jī)電系統(tǒng)還包括第二柔性懸梁；所述對(duì)象還被耦合到所述第二柔性懸梁；并且所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器還被耦合到所述第二柔性懸梁的第三和第四端，并且被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，以與所述第一柔性懸梁的所述移動(dòng)、壓縮或拉伸一致的方式相應(yīng)地移動(dòng)、壓縮或拉伸所述第二柔性懸梁。
5.如權(quán)利要求1所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述機(jī)電系統(tǒng)還包括第三驅(qū)動(dòng)器，所述第三驅(qū)動(dòng)器被耦合到所述第一柔性懸梁的所述第一端，并且被調(diào)適成是可以以與所述第二驅(qū)動(dòng)器互補(bǔ)的方式被致動(dòng)的，以移動(dòng)、壓縮或拉伸所述第一柔性懸梁，從而補(bǔ)充所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器的互補(bǔ)致動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器以第一一個(gè)或更多個(gè)互補(bǔ)致動(dòng)方式導(dǎo)致提供所述第一和第二可動(dòng)度；以及所述機(jī)電系統(tǒng)還包括第三和第四驅(qū)動(dòng)器，所述第三和第四驅(qū)動(dòng)器被耦合到所述第一柔性懸梁的所述第一和第二端，并且被調(diào)適成是可以以彼此互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，以移動(dòng)、壓縮或拉伸所述第一柔性懸梁，從而以第二一個(gè)或更多個(gè)互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)方式導(dǎo)致提供所述第一和第二可動(dòng)度。
7.如權(quán)利要求1所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器中的至少一個(gè)包括兩個(gè)單獨(dú)設(shè)置的分離部分。
8.如權(quán)利要求1所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述機(jī)電系統(tǒng)還包括附接到第一柔性懸梁的臺(tái)，并且所述對(duì)象被設(shè)置在所述臺(tái)上。
9.如權(quán)利要求8所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述機(jī)電系統(tǒng)還包括基底；第一和第二彈簧，所述第一和第二彈簧被設(shè)置在所述基底上并且被分別耦合到所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器；以及所述基底還包括一個(gè)或更多個(gè)區(qū)，所述一個(gè)或更多個(gè)區(qū)被調(diào)適成是可以被致動(dòng)的，以吸引并且保持所述臺(tái)，從而使所述對(duì)象不可被所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器移動(dòng)。
10.如權(quán)利要求8所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述機(jī)電系統(tǒng)還包括一個(gè)或更多個(gè)特征，所述一個(gè)或更多個(gè)特征被調(diào)適成是可以被致動(dòng)的，以吸引并且保持所述臺(tái)，從而使所述對(duì)象不可被所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器移動(dòng)。
11.一種機(jī)電系統(tǒng)，包括第一、第二、第三和第四可移動(dòng)臂；耦合到所述第一、第二、第三和第四可移動(dòng)臂的對(duì)象；以及分別相應(yīng)地耦合到所述第一、第二、第三和第四可移動(dòng)臂的第一、第二、第三和第四驅(qū)動(dòng)器，所述第一、第二、第三和第四驅(qū)動(dòng)器被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，從而以協(xié)作的方式移動(dòng)所述第一、第二、第三和第四可移動(dòng)臂來給所述對(duì)象提供第一和第二可動(dòng)度。
12.如權(quán)利要求11所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，以在逆時(shí)針方向和順時(shí)針方向中選定的一個(gè)上移動(dòng)，并且所述第三和第四驅(qū)動(dòng)器被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，以在所述逆時(shí)針和順時(shí)針方向中的另一個(gè)上移動(dòng)，從而將所述對(duì)象沿第一方向移動(dòng)一段距離。
13.如權(quán)利要求12所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述第一、第二、第三和第四驅(qū)動(dòng)器還被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，以將所述對(duì)象以與所述對(duì)象沿所述第一方向的所述移動(dòng)基本上并發(fā)的方式沿第二方向移動(dòng)一段距離，所述第二方向與所述第一方向正交。
14.如權(quán)利要求11所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述第一、第二、第三和第四驅(qū)動(dòng)器還被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，以在逆時(shí)針方向和順時(shí)針方向中選定的一個(gè)上移動(dòng)，從而將所述對(duì)象沿第一方向移動(dòng)一段距離。
15.如權(quán)利要求14所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述第一、第二、第三和第四驅(qū)動(dòng)器還被調(diào)適成是可以以互補(bǔ)方式被致動(dòng)的，以將所述對(duì)象以與所述對(duì)象沿所述第一方向的所述移動(dòng)基本上并發(fā)的方式沿第二方向移動(dòng)一段距離，所述第二方向與所述第一方向正交。
16.如權(quán)利要求11所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述機(jī)電系統(tǒng)還包括耦合到所述可移動(dòng)臂的臺(tái)，并且所述對(duì)象被設(shè)置在所述臺(tái)上。
17.如權(quán)利要求16所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述機(jī)電系統(tǒng)還包括具有一個(gè)或更多個(gè)區(qū)的基底，所述一個(gè)或更多個(gè)區(qū)被調(diào)適成是可以被致動(dòng)的，以吸引并且保持所述臺(tái)，以使所述對(duì)象不可被所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器移動(dòng)。
18.如權(quán)利要求16所述的機(jī)電系統(tǒng)，其中所述機(jī)電系統(tǒng)還包括一個(gè)或更多個(gè)特征，所述一個(gè)或更多個(gè)特征被調(diào)適成是可以被致動(dòng)的，以吸引并且保持所述臺(tái)，使所述對(duì)象不可被所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器移動(dòng)。
19.一種方法，包括致動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)器；以及以與對(duì)所述第一驅(qū)動(dòng)器的所述致動(dòng)操作互補(bǔ)的方式致動(dòng)第二驅(qū)動(dòng)器，以移動(dòng)、壓縮或拉伸第一基本上細(xì)長的構(gòu)件，從而給對(duì)象提供第一和第二可動(dòng)度，所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器是不同的驅(qū)動(dòng)器。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中進(jìn)行對(duì)所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器的所述互補(bǔ)致動(dòng)操作，以主要提供所述第一和第二可動(dòng)度中選定的一個(gè)；并且所述方法還包括以與對(duì)所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器的所述互補(bǔ)致動(dòng)操作協(xié)作的方式互補(bǔ)地致動(dòng)第三和第四驅(qū)動(dòng)器，以移動(dòng)、壓縮或拉伸所述第一基本上細(xì)長的構(gòu)件，從而給所述對(duì)象主要提供所述第一和第二可動(dòng)度中的另一個(gè)，所述第一、第二、第三和第四驅(qū)動(dòng)器是不同的驅(qū)動(dòng)器。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中進(jìn)行對(duì)所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器的所述互補(bǔ)致動(dòng)操作，以移動(dòng)所述第一基本上細(xì)長的構(gòu)件，從而提供所述第一和第二可動(dòng)度中選定的一個(gè)；并且所述方法還包括以與對(duì)所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器的所述互補(bǔ)致動(dòng)操作協(xié)作的方式互補(bǔ)地致動(dòng)第三和第四驅(qū)動(dòng)器，從而以與所述第一基本上細(xì)長的構(gòu)件的所述移動(dòng)一致的方式移動(dòng)第二基本上細(xì)長的構(gòu)件，所述第一、第二、第三和第四驅(qū)動(dòng)器是不同的驅(qū)動(dòng)器。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述方法還包括使所述對(duì)象被設(shè)置到的臺(tái)不可被所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)將所述對(duì)象鎖定在適當(dāng)位置。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述方法還包括解除所述使所述臺(tái)不可移動(dòng)的操作，以使所述對(duì)象可再次被所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器移動(dòng)。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述方法還包括重復(fù)對(duì)所述對(duì)象的所述移動(dòng)操作，以及實(shí)現(xiàn)將所述對(duì)象鎖定在適當(dāng)位置的操作。
25.一種系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)路由子系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)路由子系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器和被耦合到所述存儲(chǔ)器的處理器，所述存儲(chǔ)器包括多個(gè)數(shù)據(jù)路由規(guī)則，所述處理器至少部分地基于所述數(shù)據(jù)路由規(guī)則路由數(shù)據(jù)；以及網(wǎng)絡(luò)接口模塊，所述網(wǎng)絡(luò)接口模塊被耦合到所述數(shù)據(jù)路由子系統(tǒng)，從而以光學(xué)的方式為所述數(shù)據(jù)路由子系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，所述網(wǎng)絡(luò)接口模塊包括機(jī)電子系統(tǒng)，所述機(jī)電子系統(tǒng)包括多個(gè)基本上細(xì)長的構(gòu)件；耦合到所述多個(gè)基本上細(xì)長的構(gòu)件的對(duì)象；以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)器，所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器被耦合到所述基本上細(xì)長的構(gòu)件，并且被調(diào)適成是可以以選定的組合選擇性地被致動(dòng)的，以移動(dòng)、壓縮或拉伸所述基本上細(xì)長的構(gòu)件，從而給所述對(duì)象提供第一和第二可動(dòng)度。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)電系統(tǒng)的所述多個(gè)基本上細(xì)長的構(gòu)件包括第一和第二柔性懸梁；并且所述機(jī)電系統(tǒng)的所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器包括第一和第二驅(qū)動(dòng)器，以及第三和第四驅(qū)動(dòng)器，所述第一和第二驅(qū)動(dòng)器被耦合到所述第一柔性懸梁的第一端和第二柔性懸梁的第一端，所述第三和第四驅(qū)動(dòng)器被耦合到所述第一柔性懸梁的第二端和第二柔性懸梁的第二端。
27.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)電系統(tǒng)的所述多個(gè)基本上細(xì)長的構(gòu)件包括第一、第二、第三和第四可移動(dòng)臂；以及所述機(jī)電系統(tǒng)的所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器包括分別相應(yīng)地耦合到所述第一、第二、第三和第四可移動(dòng)臂的第一、第二、第三和第四驅(qū)動(dòng)器。
28.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器中的每一個(gè)被調(diào)適成是可以以不同于其他驅(qū)動(dòng)器的致動(dòng)強(qiáng)度的強(qiáng)度被致動(dòng)的。
29.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)電系統(tǒng)還包括臺(tái)，所述對(duì)象被附接到所述臺(tái)；以及基底，所述基底包括設(shè)置在所述基底上的區(qū)或特征，所述區(qū)或特征是可以被致動(dòng)的，以吸引并且保持所述臺(tái)，從而使所述對(duì)象不可被所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器移動(dòng)。
30.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括監(jiān)控所述系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)方面的一個(gè)或更多個(gè)傳感器，所述傳感器監(jiān)控結(jié)果以排他的方式或者以與其他輸入組合的方式被用來確定所述機(jī)電系統(tǒng)的所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的所述選擇性互補(bǔ)致動(dòng)。
全文摘要
在這里描述了包括對(duì)象和多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的機(jī)電系統(tǒng)，所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)器被調(diào)適為協(xié)作來給所述對(duì)象提供兩個(gè)可動(dòng)度。
文檔編號(hào)H02N1/00GK1973428SQ200580020681
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者馬克·埃皮陶克斯, 威爾弗里德·諾埃爾, 伊薇斯·彼得曼德, 尼古拉斯·F·德羅伊 申請(qǐng)人:英特爾公司