发明名称 具旋转板之电子机械装置及其方法
摘要 一种电子装置,包括一第一框架,其内部具有一第一开口、一第二框架,其系悬挂于该第一框架内,其中该第二框架之内部具有一第二开口,及一旋转板,其系悬挂于该第二开口内。一第一对支撑梁沿一相对于该第一框架之一第一轴支撑该第二框架,使该第二框架以该第一轴为中心旋转。一第二对支撑梁沿一相对于该第二框架之一第二轴支撑该旋转板,使该旋转板相对于该框架以该第二轴为中心旋转。该第一及第二轴以90。角相交较佳。一第一引动器提供机械力以使该第二框架相对于该第一框架以该第一轴为中心旋转。一第二引动器提供机械力以使该旋转板相对于该第二框架以该第二轴为中心旋转。因此,该旋转板可独立地相对于该第一轴及该第二轴旋转。相关之方法亦发表于本文内。
申请公布号 TW387159 申请公布日期 2000.04.11
申请号 TW086114140 申请日期 1997.09.27
申请人 姆西恩西公司 发明人 米杰亚古玛R.杜胡乐;大卫A.柯伊斯特;马克D.华特斯;凯伦W.玛可斯
分类号 G06K7/10;H01L49/00 主分类号 G06K7/10
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 1.一种电子机械装置,包括: 一第一框架,其内部具有一第一开口; 一第二框架,其系悬挂于该第一开口内,该第二框 架之内部具有一第二开口; 一旋转板,其系悬挂于该第二开口内; 一第一对支撑梁,其系沿一相对于该第一框架之第 一轴支撑该第二框架,以使该第二框架以相对于该 第一框架之该第一轴为中心旋转; 一第二对支撑梁,其系沿一相对于该第二框架之第 二轴支撑该旋转板,以使该旋转板以相对于该第二 框架之该第二轴为中心旋转,其中该第一轴及第二 轴系相交,其中至少一个该支撑梁之至少一个端点 包含一旋转的接触以使在该支撑梁内之扭转力降 至最低; 一第一引动器,其提供机械力以使该第二框架以该 第一轴为中心相对于该第一框架旋转;及 一第二引动器,其提供机械力以使该旋转板以该第 二轴为中心相对于该第二框架旋转,使该旋转板可 相对于该第一轴及该第二轴独立地旋转。2.如申 请专利范围第1项之电子机械装置,其中该第一及 第二框架分别包括一微电子基板之第一及第二部 份以提供一微电子机械引动器。3.如申请专利范 围第2项之电子机械装置,其中该旋转板包括该微 电子基板之一第三部份。4.如申请专利范围第1项 之电子机械装置,其中该微电子基板包括一矽基板 且其中该第一及第二对支撑梁包括第一及第二多 晶矽支撑梁。5.如申请专利范围第1项之电子机械 装置,其中每一只该第二对支撑梁系自该旋转板之 相对侧延伸至该第二框架且其中每一只该第二对 支撑梁之一端系固定地连结至该旋转板及该第二 框架二者中之任一者,而每一只该第二对支撑梁之 另一端系与该旋转板及该第二框架二者中之另一 者旋转接触,以使该旋转板以一由该第二对支撑梁 定义之轴为中心相对于该第二框架旋转。6.如申 请专利范围第1项之电子机械装置,其中每一只该 第二对支撑梁系固定地连结至该旋转板且其中每 一只该第二对支撑梁包括一邻接该第二框架之弧 形接触面,以使每一只该第二对支撑梁于该第二框 架上滚动。7.如申请专利范围第1项之电子机械装 置,其还包括: 一反射面,其系位于该旋转板上;及 一镭射,其产生一电磁辐射束且引导该电磁辐射束 朝向该反射面,以使可藉由旋转该旋转板而扫描一 反射之电磁辐射束。8.如申请专利范围第1项之电 子机械装置,其还包括一偏心支撑,其相对于该第 二框架支撑该旋转板,以使于该第二引动器无提供 机械力时,该旋转板及该第二框架系共平面,且于 该第二引动器提供机械力时,使该旋转板以该第二 轴为中心旋转。9.如申请专利范围第1项之电子机 械装置,其中该第二引动器包括一与该第二框架间 隔之电极及一连接臂,其系自该电极廷伸至该旋转 板之一部份且偏离该第二轴,其中位于该旋转板及 该第二框架间之电位差产生一静电力,其系经由该 连接臂传递至该旋转板,而使该旋转板相对于该第 二框架旋转。10.如申请专利范围第9项之电子机械 装置,其中该电极系沿该第二框架之一部份固定地 连结至该第二框架,其中该部份系远离该旋转板。 11.如申请专利范围第10项之电子机械装置,其中该 连接臂系固定地连结至该旋转板,以使于该电极及 该第二框架间无电位差时,将该旋转板及该第二框 架维持于一共同平面。12.如申请专利范围第9项之 电子机械装置,其还包括一绝缘层,其系位于该第 二框架及该电极间以防止其间之电气短路。13.如 申请专利范围第9项之电子机械装置,其中该第二 引动器还包括一与该第二框架间隔之第二电极及 一第二连接臂,其系自该第二电极延伸至该旋转板 之一第二部份,该部份系相对于该第二轴位于该第 一连接臂之对侧,其中一位于该第二电极及该第二 框架间之电位差产生一静电力,其系经由该第二连 接臂传递至该旋转板,因而使该旋转板以一与产生 自该第一引动器相反之方向旋转。14.如申请专利 范围第9项之电子机械装置,其中该连接臂延伸至 该旋转板之一部份,该部份系靠近该轴。15.一种电 子机械装置,包括: 一框架,其内部具有一开口; 一旋转板,其系悬挂于该开口内; 一对支撑梁,其系位于该旋转板之相对侧,且定义 一穿越该旋转板之旋转轴,而该旋转板系以该轴为 中心相对于该第二框架旋转,其中每一只该支撑梁 系自该旋转板延伸至该框架,且其中该支撑梁中之 一只之一第一端系固定地连结至该旋转板及该框 架二者中之一者,该支撑梁中之一只之一第二端系 与该旋转板及该框架二者中之另一者旋转接触,并 使在该支撑梁内之扭转力降至最低,以使该旋转板 相对于该框架旋转。16.如申请专利范围第15项之 电子机械装置,其中每一只该支撑梁系固定地连结 至该旋转板。17.如申请专利范围第15项之电子机 械装置,其中每一只该支撑梁包括一邻接该框架之 弧形接触面,以使该支撑梁于该框架上旋转。18.如 申请专利范围第15项之电子机械装置,其还包括一 偏心支撑,其相对于该框架支撑该旋转板,以使于 该引动器无提供机械力时,该旋转板及该框架系大 致共平面,且于该引动器提供机械力时,使该旋转 板以该轴为中心旋转。19.如申请专利范围第15项 之电子机械装置,其中该框架包括一微电子基板之 一部份。20.如申请专利范围第19项之电子机械装 置,其中该旋转板包括该微电子基板之一第二部份 。21.如申请专利范围第22项之电子机械装置,其中 该微电子基板包括一矽基板且其中每一只支撑梁 包括一多晶矽支撑梁。22.如申请专利范围第15项 之电子机械装置,其还包括一引动器,其提供机械 力以使该旋转板以该轴为中心相对于该框架旋转 。23.如申请专利范围第22项之电子机械装置,其中 该引动器包括一静电引动器。24.如申请专利范围 第23项之电子机械装置,其中该引动器包括一与该 框架间隔之电极及一连接臂,其系自该电极延伸至 该旋转板之一部份,而该部份系偏离该轴,其中一 位于该电极及该框架间之电位差产生一静电力,其 经由该连接臂传递至该旋转板,而使该旋转板相对 于该框架旋转。25.如申请专利范围第24项之电子 机械装置,其中该电极系固定连结至该框架。26.如 申请专利范围第25项之电子机械装置,其中该连接 臂系固定地连结至该旋转板,以使于该电极及该框 架间无电位差时,该旋转板及该框架可大致维持于 一共同平面。27.如申请专利范围第23项之电子机 械装置,其还包括一绝缘层,其系位于该框架及该 电极间以防止其间之电气短路。28.如申请专利范 围第23项之电子机械装置,其中该连接臂延伸至该 旋转板之一部份,该部份系靠近该轴。29.如申请专 利范围第15项之电子机械装置,其还包括: 一反射面,其系位于该旋转板上;及 一镭射,其产生一电磁辐射束且引导该电磁辐射束 朝向该反射面,以使可藉由旋转该旋转板而扫描一 反射之电磁辐射束。30.一种电子机械装置,包括: 一框架,其内部具有一开口; 一旋转板,其系悬挂于该开口内; 一结构,其沿一相对于该框架之轴支撑该旋转板, 以使该旋转板以该轴为中心相对于该框架旋转;及 一静电引动器,其包括一与该框架间隔之电极及一 连接臂,其系自该电极延伸至该旋转板之一部份, 而该部份系偏离该轴,其中一位于该电极及该框架 间之电位差产生一静电力,其经由该连接臂传递至 该旋转板,而使该旋转板相对于该框架旋转。31.如 申请专利范围第30项之电子机械装置,其中该电极 系沿该框架之一部份固定地连结至该框架,其中该 部份系远离该框架。32.如申请专利范围第30项之 电子机械装置,其中该连接臂系固定地连结至该旋 转板,以使于该电极及该框架间无电位差时,该旋 转板及该框架可维持于一共同平面。33.如申请专 利范围第30项之电子机械装置,其还包括一绝缘层, 其系位于该框架及该电极间以防止其间之电气短 路。34.如申请专利范围第30项之电子机械装置,其 还包括一第二静电引动器,其包括一与该框架间隔 之第二电极及一第二连接臂,其系自该第二电极延 伸至该旋转板之一第二部份,该部份系相对于该轴 位于该第一连接臂之对侧,其中一位于该第二电极 及该框架间之电位差产生一静电力,其系经由该第 二连接臂传递至该旋转板,而使该旋转板以一与产 生自该第一引动器相反之方向旋转。35.如申请专 利范围第30项之电子机械装置,其中该连接臂延伸 至该旋转板之一部份,而该部份系靠近该轴。36.如 申请专利范围第30项之电子机械装置,其中该框架 包括一微电子基板之一部份以提供一微电子机械 引动器。37.如申请专利范围第36项之电子机械装 置,其中该旋转板包括该微电子基板之一第二部份 。38.如申请专利范围第36项之电子机械装置,其中 该微电子基板包括一矽基板且其中该电极包括一 多晶矽层。39.如申请专利范围第30项之电子机械 装置,其中该结构包括一对支撑梁,其系自该旋转 板之相对侧沿该轴延伸至该框架,且其中每一只该 支撑梁之第一端系固定地连结至该旋转板及该框 架二者中之一者,而每一只该支撑梁之一第二端系 与该旋转板及该框架二者中之另一者旋转接触,以 使该旋转板以由该支撑梁定义之轴为中心相对于 该框架旋转。40.如申请专利范围第39项之电子机 械装置,其中每一只该支撑梁系固定地连结至该旋 转板,且其中每一只该支撑梁包括一邻接该框架之 弧形接触面,以使该支撑梁于该框架上滚动。41.如 申请专利范围第30项之电子机械装置,其还包括: 一反射面,其系位于该旋转板上;及 一镭射,其产生一光束且引导该光束朝向该反射面 ,以使可藉由旋转该旋转板扫描一反射之光束。42. 一种用以于一基板上制造一电子机械装置之方法, 该方法包括下列步骤: 于该基板之一面上定义一旋转板区域; 于该基板之该面上定义一框架区域,其中该框架区 域环绕该旋转板区域,且其中该旋转板区域及该框 架区域系藉由一牺牲基板区域间隔: 形成一结构,其沿相对于该框架区域之一轴支撑该 旋转板区域及提供在旋转板区域和该框架区域间 最小扭转力之旋转连接,使该旋转板旋转; 于该基板之该面上形成一引动器,其提供机械力予 该旋转板区域;及 移除该牺牲基板区域,以使于回应该引动器提供之 机械力时,该旋转板区域得以以该轴为中心相对于 该框架区域旋转。43.如申请专利范围第42项之方 法,其中该定义该旋转板区域之步骤及该定义该框 架区域之步骤均包括掺杂该相对区域,且其中该移 除该牺牲基板区域之步骤包括蚀刻该基板之非掺 杂部份。44.如申请专利范围第44项之方法,其中该 形成一支撑该旋转板区域之结构之步骤包括形成 一对位于该旋转板之相对侧之支撑梁之步骤,该支 撑梁定义一穿越该旋转板区域之旋转轴,其中每一 只该支撑梁系自该旋转板区域延伸至该框架区域, 且其中每一只该支撑梁系固定地连结至该旋转板 区域及该框架区域二者中之一者,而每一只该支撑 梁之一第二端系与该旋转板区域及该框架区域二 者中之另一者旋转接触,以使该旋转板相对于该框 架旋转。45.如申请专利范围第44项之方法,其中该 形成该对支撑梁之步骤包括下列之步骤: 于该基板上形成一牺牲层; 于该基板内形成第一及第二孔,其系沿该轴暴露该 旋转板区域之一部份; 于该牺牲层上形成该第一及第二支撑梁,其中每一 只该支撑梁系经由位于该牺牲层内之该孔中之对 应之一只固定地连结至该旋转板区域;及 移除该牺牲层。46.如申请专利范围第44项之方法, 其中该形成该第一及第二支撑梁之步骤系位于该 形成第一及第二部份孔之步骤之后,该部份孔系位 于该牺牲层内、与该框架区域相对且不暴露该框 架区域,其中该部份孔系沿该轴形成,且其中每一 只该第一及第二支撑梁系自一对应之该旋转板区 域之暴露部份延伸至一与该框架区域相对之对应 之部份孔。47.如申请专利范围第46项之方法,其中 该形成该部份孔之步骤包括等向蚀刻该牺牲层。 48.如申请专利范围第46项之方法,其中每一只该部 份孔具有一弧形面,以使每一只该支撑梁延伸入该 对应之部份孔,而形成一弧形接触面。49.如申请专 利范围第46项之方法,其中该形成该牺牲层之步骤 包括于该基板上形成一具有一第一蚀刻率之第一 牺牲次层之步骤及于位于该基板之对侧之该第一 牺牲次层上形成一第二牺牲次层,其中该第二牺牲 次层具有一较该第一蚀刻率高之第二蚀刻率,且其 中该形成该部份孔之步骤包括蚀刻该第二牺牲次 层。50.如申请专利范围第42项之方法,其还包括形 成一偏心支撑之步骤,该偏心支撑相对于该框架区 域支撑该旋转板区域,以使于该引动器无提供机械 力时,该旋转板区域及该框架区域系共平面,且于 该该引动器提供机械力时,该旋转板区域以该轴为 中心旋转。51.如申请专利范围第42项之方法,其中 该形成该引动器之步骤包括形成一与该框架区域 间隔之电极及一连接臂,其系自该电极延伸至该旋 转板区域之一部份且偏离该轴,其中位于该电极及 该框架区域间之电位差产生一静电力,其系经由该 连接臂传递至该旋转板区域,而使该旋转板区域相 对于该框架区域旋转。52.一种用以制造一电子机 械之方法,该方法包括下列步骤: 形成一框架,其内部具有一开口; 形成一旋转板,其系悬挂于该开口内; 于该旋转板之相对侧形成一对支撑梁,其定义一穿 越该旋转板之旋转轴,而该旋转板系以该轴为中心 相对于该框架旋转,其中每一只该支撑梁自该旋转 板延伸至该框架,且其中每一只该支撑梁之一第一 端系固定地连结至该旋转板及该框架二者中之一 者,每一只该支撑梁之一第二端系与该旋转板及该 框架二者中之另一者旋转接触,以使该旋转板相对 于该框架旋转并在该旋转板及该框架间具有最小 之扭转力;及 形成一引动器,其提供机械力以使该旋转板以该轴 为中心相对于该框架旋转。53.如申请专利范围第 52项之方法,其还包括形成一偏心支撑之步骤,该偏 心支撑相对于该框架支撑该旋转板,以使于该引动 器无提供机械力时,该旋转板及该框架系共平面, 且于该引动器提供机械力时,该旋转板以该轴为中 心旋转。54.如申请专利范围第52项之方法,其中该 形成该框架之步骤包括自一微电子基板上形成该 框架,以提供一微电子机械引动器。55.如申请专利 范围第54项之方法,其中该旋转板系自该微电子基 板上形成。56.如申请专利范围第54项之方法,其中 该微电子基板包括一矽基板,且其中每一只该支撑 梁包括一多晶矽支撑梁。57.如申请专利范围第52 项之方法,其中该形成该引动器之步骤包括形成一 与该框架间隔之电极及一连接臂,其系自该电极延 伸至该旋转板之一部份且偏离该轴,其中一位于该 电极及该框架间之电位差产生一静电力,其系经由 该连接臂传递至该旋转板,而使该旋转板相对于该 框架旋转。58.如申请专利范围第57项之方法,其还 包括形成一绝缘层之步骤,该绝缘层系位于该框架 及该电极间以防止其间之电气短路。59.一种用以 制造一微电子机械之方法,该方法包括下列步骤: 形成一框架,其内部且有一开口; 形成一旋转板,其系悬挂于该开口内; 形成一结构,其沿一相对于该框架之轴支撑该旋转 板,以使该旋转板以该轴为中心相对于该框架旋转 ;及 形成一静电引动器,其包括一与该框架间隔之电极 及一连接臂,其系自该电极延伸至该旋转板之一部 份且偏离该轴,其中位于该电极及该框架间之电位 差产生一静电力,其经由该连接臂传递至该旋转板 ,而使该旋转板相对于该框架旋转。60.如申请专利 范围第59项之方法,其中该连接臂系固定地连结至 该旋转板,以使于该电极及该框架间无电位差时, 该旋转板及该框架系维持于一共同平面。61.如申 请专利范围第59项之方法,其还包括形成一绝缘层 之步骤,该绝缘层系位于该框架及该电极间以防止 其间之电气短路。62.如申请专利范围第59项之方 法,其还包括形成一与该框架间隔之第二电极之步 骤及形成一第二连接臂之步骤,其中该第二连接臂 系自该第二电极延伸至该旋转板之一第二部份,该 部份系相对于该轴位于该第一连接臂之对侧,其中 一位于该第二电极及该框架间之电位差产生一静 电力,其系经由该第二连接臂传递至该旋转板,而 使该旋转板以一与产生自该第一引动器相反之方 向旋转。63.如申请专利范围第59项之方法,其中该 形成该框架之步骤包括自一微电子基板上形成该 框架,以提供一微电子机械引动器。64.如申请专利 范围第63项之方法,其中该旋转板及该框架系自该 微电子基板上形成。65.如申请专利范围第63项之 方法,其中该微电子基板包括一矽基板,且其中该 电极包括一多晶矽层。66.如申请专利范围第59项 之方法,其中该形成该结构之步骤包括形成一对支 撑梁,其系沿该轴自该旋转板之相对侧延伸至该框 架,且其中每一只该支撑梁之第一端系固定地连结 至该旋转板及该框架二者中之一者,而每一只该支 撑梁之一第二端系与该旋转板及该框架二者中之 另一者旋转接触,以使该旋转板以由该支撑梁定义 之轴为中心相对于该框架旋转。67.一种用以制造 一微电子机械轴承之方法,该方法包括下列步骤: 于一基板上形成一牺牲层; 于该牺牲层内等向蚀刻一部份孔,其中该部份孔不 暴露该基板; 以一轴承材质充填该部份孔;及 移除该牺牲层。68.如申请专利范围第67项之方法, 其中该形成该牺牲层之步骤包括于该基板上形成 一具有一第一蚀刻率之第一牺牲次层之步骤及于 位于该基板之对侧之该第一牺牲次层上形成一第 二牺牲次层,其中该第二牺牲次层具有一较该第一 蚀刻率高之第二蚀刻率,且其中该等向蚀刻该部份 孔之步骤包括等向蚀刻该第二牺牲次层。69.如申 请专利范围第67项之方法,其中该等向蚀刻该牺牲 层之步骤形成该部份孔之一内凹底部。70.如申请 专利范围第69项之方法,其中该以该轴承材质充填 该部份孔之步骤包括于该牺牲层上形成一轴承材 质层。71.如申请专利范围第70项之方法,其中该充 填步骤系位于使该轴承材质层具图样之步骤之前, 以使一支撑梁自该部份孔延伸。72.如申请专利范 围第71项之方法,其中该充填该部份孔之步骤系位 于形成一完整孔之步骤之后,该完整孔系贯穿该牺 牲层且暴露该基板之一部份,其中该形成该轴承材 质层之步骤包括以该轴承材质充填该完整孔,且其 中该支撑梁系自该部份孔延伸至该完整孔,以使于 移除该牺牲层之后,该支撑梁得以固定地连接至该 基板。图式简单说明: 第一图A为一根据本发明之基板之平视图,其中该 基板具有掺杂区域,其定义第一及第二框架区域, 及一旋转板区域。 第一图B为第一图A之基板之一剖视图,其系取自标 示为第一图B之割面线。 第二图A为第一图A之基板之一平视图,其中以一具 有图样之牺牲层覆盖该基板。 第二图B为该基板及第二图A之牺牲层之一剖视图, 其系取自标示为第二图B之割面线。 第二图C为该基板及第二图A之牺牲层之一剖视图, 其系取自标示为第二图C之割面线。 第三图A为该基板及第二图A之牺牲层之一平视图, 其中支撑梁形成于其上。 第三图B为第三图A之基板之一剖视图,其系取自标 示为第三图B之割面线。 第三图C为第三图A之基板之一剖视图,其系取自标 示为第三图C之割面线。 第四图A为第三图A之基板之一平视图,其中静电引 动器形成于其上。 第四图B为第四图A之基板之一剖视图,其系取自标 示为第四图B之割面线。 第四图C为第四图B之基板之一剖视图,其系取自标 示为第四图C之割面线。 第五图A为第四图A之基板于移除该牺牲层及该基 板之牺牲部份后之一平视图。 第五图B为第五图A之基板之一剖视图,其系取自标 示为第五图B之割面线。 第五图C为第五图A之基板之一剖视图,其系取自标 示为第五图C之割面线。 第六图为一根据本发明之光学扫描器之一透视图 。
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