发明名称 抗电弧高电压微机械之静电开关
摘要 提供一种MEMS(微电机械系统)静电操作装置,该装置能转接高电压同时供给改良之电弧容限。MEMS装置包含一微电子基体,一基体电极,第一及第二接触器,一绝缘器及一可移动之合成物。该可移动合成物覆在基体与基体电极上面。在横断面中,该可移动合成物包含一电极层及一偏压层。在长度上,该可移动合成物包含附着于下面基体之一固定部份,一中间部份及一可对基体电极移动之末端部份。每一接触器具有附着于可移动合成物之至少一复合接触及较佳者为附着于该基体之至少一基体接触。接触器之一系接近合成物之末端部份。可移动合成物之末端及/或中间部份在未加以静电力时被置于偏向一边之位置。在基体电极与可移动之合成物电极间施加一电压可产生将可移动合成物吸引至下面基体之静电力。当可移动合成物之末端部份被吸引至基体时第一及第二接触器系成导电之连接。一俟静电力被移除,可移动合成物恢复其偏置之位置,俾使第一及第二接触器依次序分开而减少电弧至最低限。兹提供使用静电MEMS装置之各种实例与方法。
申请公布号 TW449762 申请公布日期 2001.08.11
申请号 TW089109155 申请日期 2000.05.12
申请人 姆西恩西公司 发明人 史考特 哈尔顿 顾得恩-乔汉森
分类号 H01H57/00 主分类号 H01H57/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种由静电力驱动之MEMS装置,包含:一微电子基体,界定一平坦平面;一基体电极,形成该基体表面上之一层;一可移动之合成物,覆盖于该基体电极上及具有一电极层与一偏压层,该可移动合成物具有附加于下面基体之一固定部份及可对该基体电极移动之一末端部份;第一及第二接触器,每一接触器具有附加于该可移动合成物之至少一复合接触;以及一绝缘体,将该基体电极与可移动合成物之电极层隔离;因而当该可移动合成物末端部份被吸引至该基体时各该接触器即成导电连接。2.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中当该可移动合成物于未加有静电力时采取偏移位置之际,各该接触器之一系较接近可移动合成物之末端部份。3.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中该可移动合成物之末端部份系在位置上对该微电子基体偏置。4.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中第一接触器内之至少一接触包含选自下列各接触所组成之一组中之一接触;即自各自表面突出之一接触,大概与各自表面齐平之一接触,具有大概光滑表面之一接触及具有大概粗糙表面之一接触。5.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中第二接触器内之至少一接触包含选自下列各接触所组成之一组中之一接触;即自各自表面突出之一接触,大概与各自之表面齐平之一接触,具有大概平滑表面之一接触及具有大概粗糙表面之一接触。6.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中当该可移动合成物末端被吸引至该基体时,可移动合成物实体上顺应微电子基体之表面。7.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中该可移动合成物之电极层及偏压层系由一或更多之一般弹性材料形成。8.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中第一接触器系较第二接触器更接近可移动合成物末端部份。9.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中第二接触器系较第一接触器更接近可移动合成物固定部份。10.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中第一接触器被布置成于第二接触器断路之前拆开其电连接。11.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中第二接触器包含至少两接触器之一行列。12.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中第二接触器被布置于合成物末端部份离开基体时大概同时拆开其中之所有接触之电连接。13.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中第二接触器包含至少两接触器一直线行列。14.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中第一接触器包含单一之接触器。15.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中第一接触器系与第二接触器成平联之电连接。16.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中第二接触器之电阻系大于第一接触器之电阻。17.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中每一接触器具有附加于该基体之至少一基体接触。18.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中至少第一与第二接触器之一包含附加于该基体之一对接触以及附加于该可移动合成物之一接触,俾与附加于基体之该对接触成导电连接。19.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中第一及第二接触器共用至少一公共接触。20.根据申请专利范围第18项之MEMS装置,其中该公共接触系附加于可移动合成物。21.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中第二接触器之各接触系接成串联。22.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中第二接触器之各接触系接成并联。23.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中至少各接触器之一乃与基体电极成电隔离。24.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中该偏压层促使合成物末端部份卷曲离开该基体。25.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中该合成物偏压层及电极层具有膨胀之不同热系数,促使可移动合成物卷曲。26.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中该偏压层包含至少两聚合物薄膜,至少此两聚合物薄膜之一具有与该电极层不同之膨胀热系数,促使可移动合成物卷曲。27.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中当无静电力在该合成物电极及可动电极间产生时,可移动合成物之末端部份卷曲离开该基体之上表面所界定之平面。28.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,其中至少各复合接触之一乃与该合成物电极绝缘。29.根据申请专利范围第1项之MEMS装置,另包含一电能源及一可接转装置,与第一及第二接触器成导电连接。30.一种使用MEMS装置之方法,该MEMS装置乃由一微电子基体具有附加于下面基体之一固定部份及一可移动末端部份之一悬臂式合成物;以及含有在该可移动合成物及基体上之各接触之第一及第二接触器。所组成者,该方法包含下列之各步骤:使该悬臂式合成之末端部份转向该基体移动;及使第一及第二接触器之各接触成导电连接。31.根据申请专利范围第30项之方法,另包含于该导电连接步骤后,依次将第一及第二接触器之各接触拆离之步骤。32.根据申请专利范围第30项之方法,其中该MEMS装置另具有在该悬臂式合成物中之一电极层及在该微电子基体中之一基体电极,该悬臂式合成物可响应于基体电极与合成物电极间产生之静电力而移动,及其中该方法另包含以选择方式产生基体电极与悬臂式合成物电极间之静电力之步骤。33.根据申请专利范围第30项之方法,其中移动悬臂式合成物之步骤包括使该悬臂式合成物伸直,以大概与该基体平行横卧。34.根据申请专利范围第30项之方法,其中顺次拆离各接触之步骤包含使悬臂式合成物与该基体分开之步骤。35.根据申请专利范围第34项之方法,其中使悬臂式合成物与基体分开之步骤包含以通常之枢轴旋转位移使该悬臂式合成物离开基体。36.根据申请专利范围第34项之方法,其中使悬臂式合成物与基体分开之步骤包含将悬臂式合成物移离基体,以其末端在该悬臂式合成物之基余部份分开之前离开基体。37.根据申请专利范围第31项之方法,其中连接拆开第一及第二接触器之各接触之步骤包含在第二接触器断开电连接之前将第一接触器之各接触断路。38.根据申请专利范围第31项之方法,其中连续拆开第一及第二接触器之各接触之步骤包含以同时之方式将第二接触器中之多个接触拆开。39.根据申请专利范围第31项之方法,其中连续拆开第一及第二接触器之各接触之步骤包含将第一接触器中之单一接触对中断连接。40.根据申请专利范围第31项之方法,其中连接拆开第一及第二接触器之各接触之步骤包含在以同时方式分开第二接触器之所有接触之前,将第一接触器之各接触断路。41.根据申请专利范围第34项之方法,其中将悬臂式合成物与基体分开之步骤包含使该悬臂式合成物卷曲离开基体。42.根据申请专利范围第41项之方法,其中使悬臂式合成物卷曲离开基体之步骤包含在拆开第二接触器中各接触之连接以前,依次拆开第一接触器之各接触。43.一种使用一MEMS装置之方法,该装置乃由一微电子基体:具有附加于下面基体之一固定部分及一可移动末端部份之悬臂式合成物:以及具有在该悬臂式合成物及基体上之各接触之第一及第二接触器组成者,该方法包含下列之步骤:在该末端部份使悬臂式合成物与该基体分开;连续拆开第一及第二接触器之各接触。图式简单说明:第一图为根据本发明之一实例之沿第二图中线1-1所取之横断面图。第二图为根据本发明之一实例之透视图。第三图为根据本发明之一实例之顶面图。第四图为根据本发明之一替换实例之沿第五图中4-4线所取之横断面图。第五图为本发明之一可选替实例之顶部平面图。第六图为第二图中所示各基体接触之顶部平面图。第七图为本发明之一可选替实例之横断面图。第八图为本发明之一可选替实例之横断面图。
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