專利名稱：Mems設(shè)備用的彈簧結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括第一電極(e1)和第二電極(e3)的微機(jī)電(MEMS)設(shè)備，其中，第二電極(e3)作為可移動(dòng)元件的一部分，通過可移動(dòng)元件的可變形部分的彈性形變，而在第一與第二位置之間朝向以及遠(yuǎn)離第一電極(e1)移動(dòng)，并在處于它的第一位置時(shí)，與第一電極(e1)分隔一定距離。
本發(fā)明還涉及包含這種MEMS設(shè)備的集成電路，以及在這種設(shè)備上提供通信服務(wù)的方法。
背景技術(shù)：
術(shù)語‘MEMS’(微機(jī)電系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)或開關(guān))可包含多種設(shè)備。MEM設(shè)備的一般配置包括獨(dú)立橫梁，該橫梁具有與第二電極相對設(shè)置的第一電極。所述第一與第二電極相互間分隔開一定的空氣隙。通過施加驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生靜電力，可使第一電極朝向或遠(yuǎn)離第二電極移動(dòng)。原則上講，可以使用其他的力，比如感應(yīng)力。
一些共同的應(yīng)用有-用作麥克風(fēng)或擴(kuò)音器；(使用特定種類的薄膜)-用作傳感器，特別是空氣壓力傳感器-用作諧振器，-用作顯示器中的像素開關(guān)，或者驅(qū)動(dòng)用于光學(xué)開關(guān)的反射鏡，-用于RF應(yīng)用中，特別是用作開關(guān)或可變電容。
商業(yè)上重要應(yīng)用之一是，用于與比如電話或計(jì)算機(jī)等移動(dòng)無線設(shè)備前端處的集成波段轉(zhuǎn)換，以實(shí)行可變的阻抗匹配。
兩種普通結(jié)構(gòu)如下所述1.硅基片中的MEMS結(jié)構(gòu)。在這種情況下，電極沿垂直于基片表面的方向取向。這種結(jié)構(gòu)適用于傳感器的應(yīng)用和諧振器的應(yīng)用，不過也并不排除其他的應(yīng)用。
2.有如薄膜元件那樣的MEMS結(jié)構(gòu)。這里，所述橫梁基本上平行于基片取向。這種MEMS結(jié)構(gòu)適用于RF MEMS。對于所述橫梁而言，至少存在兩種結(jié)構(gòu)-雙嵌位橫梁，比如所述橫梁在兩側(cè)或更多側(cè)與基片表面連接，從而在橫梁的中心處發(fā)生相對基片的偏轉(zhuǎn)。這種橫梁以兩端固定和靜不定而為眾所周知。
-單嵌位橫梁，這種情況下，在所述橫梁端部發(fā)生相對于基片的偏轉(zhuǎn)。這種橫梁被稱作懸梁，而且是靜定的。
所述橫梁通常設(shè)置有多個(gè)孔，是通過蝕刻橫梁與基片之間的犧牲層(sacrificial layer)而出現(xiàn)的，從而產(chǎn)生空氣隙。這些孔通過使空氣能夠流入和流出橫梁與基片之間的空腔，同時(shí)打開或關(guān)閉橫梁，還有助于減小空氣阻尼。不過，有如GB-A-2,353,410中所描述的那樣，有多種將橫梁與基片組裝的制造技術(shù)，從而不需要蝕刻出孔。

發(fā)明內(nèi)容
從US2002/0149071可以了解到開頭段落中所述類型的設(shè)備。該文獻(xiàn)中的MEMS設(shè)備包括處于基片上的兩個(gè)分離的驅(qū)動(dòng)電極，在這兩個(gè)電極之間具有一條斷續(xù)信號線。此處，可移動(dòng)元件為受驅(qū)動(dòng)電極的靜電驅(qū)動(dòng)的一個(gè)金屬層，并且包括一開關(guān)電極，從而將信號線的兩個(gè)部分相連。開關(guān)電極被設(shè)置成兩驅(qū)動(dòng)電極之間的跨接線。這些電極通過柔性元件與基片上的支撐體相連。實(shí)際上，這樣的MEMS設(shè)備起到繼電器的作用。
MEMS開關(guān)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是靜態(tài)阻力，其中，在去除驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，橫梁或薄膜不會從反電極得到釋放。已知可以使用涂層或者比如接觸表面上的凹痕之類的表面粗糙度來解決靜態(tài)阻力。
這種已知設(shè)備具有較大的驅(qū)動(dòng)電壓，它們對靜態(tài)阻力敏感。這種粘附作用主要發(fā)生在可移動(dòng)驅(qū)動(dòng)臺與基片上的驅(qū)動(dòng)電極之間存在濕氣或異物時(shí)。粘附作用可能發(fā)生在使用或者制造過程中。傳統(tǒng)上，在驅(qū)動(dòng)臺的底面處制備突起或不粘膜，以防止發(fā)生這種粘附作用。為了限制粘附作用，已知設(shè)備還包括處于柔性元件上或與柔性元件相對的基片上的突起。這樣的突起可增大設(shè)備關(guān)閉時(shí)的接觸阻力。所述突起還提供克服靜態(tài)阻力的反作用力。
不過，特別是對于RF應(yīng)用來說，開關(guān)的切換速度具有首要的重要性。并且，盡管已知設(shè)備提供克服靜態(tài)阻力的反作用力，但這種反作用力并不是非常大。鑒于相對于突起的作用而言驅(qū)動(dòng)電極具有較大的表面面積，柔性元件的柔性對它具有抑制作用。
此外，對于工業(yè)應(yīng)用來說，設(shè)備的良好壽命是必要條件。已知的設(shè)備在這方面是相當(dāng)差的。如本領(lǐng)域中所公知的，具有靜電驅(qū)動(dòng)的MEMS元件表現(xiàn)出牽引效應(yīng)，例如在高于某一牽引電壓VPI時(shí)，可移動(dòng)元件將立即降落到基片上。在這種情況下，柔性元件上的突起很容易被破壞，從而是一個(gè)人們所不希望的特征。
于是，本發(fā)明的目的在于提供開頭段落中所述類型并具有高速度和工業(yè)前途的設(shè)備。按照本發(fā)明的第一方面，提供一種微機(jī)電設(shè)備，其中，可移動(dòng)元件包括獨(dú)立可移動(dòng)部分，該部分通過彈性連接器與可移動(dòng)元件的主要部分連接，從而當(dāng)?shù)诙姌O處于其第二位置時(shí)，所述彈性連接器沿遠(yuǎn)離第一電極的方向在可移動(dòng)元件上施加力。
這里，使用與主要部分連接的獨(dú)立可移動(dòng)部分，導(dǎo)致該部分通常將與主要部分一起移動(dòng)。它與可移動(dòng)部分的其他部分并無差異，從而并不是固有的缺點(diǎn)。此外，它與主要部分的獨(dú)立連接使得能夠根據(jù)設(shè)計(jì)的需要來設(shè)定彈性連接器的彈簧常數(shù)。于是，可以增大克服靜態(tài)阻力的反作用力，同時(shí)不會損害電聯(lián)絡(luò)或可移動(dòng)元件的懸置。應(yīng)當(dāng)理解，在本申請中，這里的獨(dú)立可移動(dòng)部分可作為可移動(dòng)元件的一個(gè)部件移動(dòng)，還可以分離開由彈性連接器所設(shè)定的邊界條件所允許的距離那么遠(yuǎn)。
本發(fā)明設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于，可以改變和增大切換速度。這對于RF應(yīng)用來說尤為相關(guān)。很多開關(guān)打開延遲與打開的初始階段有關(guān)，因?yàn)楫?dāng)電極最近時(shí)靜電吸引力最大。所述獨(dú)立可移動(dòng)部分可具有不同的彈簧力，并且能夠貢獻(xiàn)比如不同的打開速度。所要求保護(hù)的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于具有非線性彈簧響應(yīng)。與已知設(shè)備相比，使用獨(dú)立可移動(dòng)部分具有諸如能獨(dú)立優(yōu)化每個(gè)彈簧配置的優(yōu)點(diǎn)。此外，如果不需要易磨損和高應(yīng)力級別的配置，則可增強(qiáng)長壽命期間的可靠性和精度。
此外，還觀察到，通過在可移動(dòng)元件中施加力和通過在獨(dú)立可移動(dòng)部分與基片之間施加力，都可以使獨(dú)立可移動(dòng)部分移動(dòng)。這些力的例子包括通過施加電壓差而產(chǎn)生的電相互作用力、磁相互作用力，以及在獨(dú)立可移動(dòng)部分中產(chǎn)生局部收縮的壓電力，還有僅由彈性連接器產(chǎn)生的機(jī)械力。另外，可以選擇或者化學(xué)改性所述獨(dú)立可移動(dòng)部分與基片面對的表面，以便對基片表面材料具有固有的吸引或排斥。
由US6,418,006可以了解到最先述及的MEMS設(shè)備。該MEMS設(shè)備也具有可調(diào)的第一電極和分離的驅(qū)動(dòng)電極。可調(diào)電極與可移動(dòng)元件之間的間隙小于驅(qū)動(dòng)電極與可移動(dòng)元件之間的間隙。非常嚴(yán)格地設(shè)計(jì)可移動(dòng)元件中較大間隙部分和較小間隙部分的面積。從而，將較小間隙部分形成為盤形。不過，這種已知設(shè)備在效果上非常不同。可移動(dòng)元件不能與驅(qū)動(dòng)電極接觸，小間隙部分無論如何不能相對于可移動(dòng)元件的主要部分獨(dú)立移動(dòng)。結(jié)果，在這種已知設(shè)備中不能獲得本發(fā)明中所提供的克服靜態(tài)阻力的反作用力。
按照優(yōu)選實(shí)施例，所述彈性連接器較可變形部分而言具有更大的彈簧常數(shù)。由此，連接器可提供大于靜態(tài)阻力力的有效的反作用力?？蓪㈧o態(tài)阻力的有效勢壘表示為釋放電壓Vrel，如


中更詳細(xì)說明的。原理上，如果需要的話，可以為相反的情形，即電極其余部分的彈簧常數(shù)更高。最好，獨(dú)立可移動(dòng)部分的面積也小于電極的其余部分，這樣有助于使彈性連接器的彈簧常數(shù)更大。
作為本發(fā)明的一個(gè)附加的優(yōu)點(diǎn)，將柔性元件用于低抗電極的牽引，并將彈性連接器的彈簧常數(shù)和獨(dú)立可移動(dòng)部分的位置設(shè)置成為牽引提供額外的阻力。這樣可使釋放電壓更高，從而降低靜態(tài)阻力帶來的風(fēng)險(xiǎn)。此外，可減小Vpi與Vrel的比值，從而可用更大范圍的電壓使可移動(dòng)元件移動(dòng)。還有助于獲得更快的開關(guān)打開速度。
所述獨(dú)立可移動(dòng)部分最好較第二電極而言具有更小的表面面積。這樣就允許為該部分提供反作用力，從而使其能夠從基片有效地縮回。此外，將獨(dú)立可移動(dòng)部分設(shè)計(jì)得較小，使得能夠提供不止一個(gè)這種獨(dú)立可移動(dòng)和彈性連接部分。這樣將進(jìn)一步減小釋放電壓VREL，并增大切換速度。另外，在更大表面面積上靜態(tài)阻力可以相對均勻地平衡。
作為另一個(gè)附加的特征，在電極的獨(dú)立可移動(dòng)部分的至少兩個(gè)側(cè)面上設(shè)置彈性連接器。這樣就能夠提供比如對于振動(dòng)和制造改變較不敏感的更加穩(wěn)定和可靠的結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，此處在主要部分內(nèi)設(shè)計(jì)獨(dú)立可移動(dòng)部分。特別是在結(jié)合將可移動(dòng)元件整體基本上實(shí)現(xiàn)為一個(gè)金屬層的實(shí)施例時(shí)，它優(yōu)點(diǎn)在于在制造過程中可使用限定獨(dú)立可移動(dòng)部分所需的孔作為蝕刻孔。
作為又一個(gè)附加的特征，所述獨(dú)立可移動(dòng)部分至少在三個(gè)側(cè)面上被各電極的其余部分所包圍。這樣可有利于在電極的側(cè)面提供數(shù)個(gè)獨(dú)立可移動(dòng)部分。從而，電極的形狀實(shí)際上可防止在電極的側(cè)面形成大渦流。這種渦流通常是高頻下出現(xiàn)的麻煩的副作用。作為可供選擇的方式，可以將所述獨(dú)立可移動(dòng)部分設(shè)置在主要部分的中心。這樣可以最小地削弱可移動(dòng)元件的穩(wěn)定性，并且較短的彈簧允許較大的彈簧系數(shù)k2。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，獨(dú)立可移動(dòng)部分朝向基片突出。因此，該部分將在可移動(dòng)元件的主要部分之前與基片接觸。當(dāng)獨(dú)立可移動(dòng)部分接觸基片時(shí)，可以產(chǎn)生附加的回復(fù)力。適于將該可移動(dòng)部分的突起實(shí)現(xiàn)為一個(gè)與可移動(dòng)部分相連的分離的中間層。這種中間層可橫向延伸到與之重疊的可移動(dòng)部分的外部，或者至少延伸到與中間層直接接觸的部分的外部。使用中間層作為突起，通過選擇中間層的材料或者通過選擇其橫向延伸或圖案，可以優(yōu)化機(jī)械性質(zhì)。這種橫向延伸與可移動(dòng)部分相比，通常具有更小的厚度，從而更具彈性。這種突起的一個(gè)附加優(yōu)點(diǎn)是具有更大的設(shè)計(jì)自由度。不排除主要部分在起第二電極作用的區(qū)域的至少一部分上也設(shè)有這種突起的可能。
具體而言，所述獨(dú)立可移動(dòng)部分具有靜止位置，在該位置處與第一和第二電極之間的間距相比其與基片具有更小的間距。間距減小意味著，即使獨(dú)立可移動(dòng)部分沒有獨(dú)立移動(dòng)，而是僅作為可移動(dòng)元件的一部分，也必將更早地接觸到基片。應(yīng)能理解，可以將電極設(shè)置在基片上，與獨(dú)立可移動(dòng)部分相對。在這種情況下，減小間距還具有電學(xué)性質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，也就是說，實(shí)際上在一個(gè)設(shè)備中可產(chǎn)生具有不同驅(qū)動(dòng)電壓和特性的兩個(gè)微機(jī)電元件。
從而，在第一個(gè)另外的實(shí)施例中，所述獨(dú)立可移動(dòng)部分包括第三電極和在基片上設(shè)置成與第三電極相對的第四電極，從而形成第二對電極，而將第二電極設(shè)置成可移動(dòng)元件的主要部分的一部分。最好使第二對電極在靜止位置具有與第一對電極不同的另一間距。該實(shí)施例可具有多種設(shè)計(jì)，其中之一是第二對電極形成電流開關(guān)(galvanic switch)，第一對形成激勵(lì)器，并且還可以形成RF電容。作為另一種可供選擇的方式，兩對電極都可以形成可變電容，并且這些電容可串聯(lián)或并聯(lián)設(shè)置。即使僅使用可移動(dòng)元件的有限數(shù)量的位置，這些組合也能將所產(chǎn)生的電容調(diào)整成多個(gè)數(shù)值。
適宜的是，可移動(dòng)元件基本上為單個(gè)金屬橫梁，在這種情況下，第二與第三電極將相互連接，并呈現(xiàn)出相同電壓。此處將彈性連接器實(shí)現(xiàn)為多個(gè)跨接線。這種最佳模式存在可選方式，首先是在使橫梁與電極電絕緣并且在其表面上相互連接的基礎(chǔ)上使用可移動(dòng)元件。一種具體變型是使用壓電材料作為橫梁或橫梁的一部分。另一種可選方式是使用電絕緣裝置作為彈性連接器，并且可選擇地還用作獨(dú)立可移動(dòng)部分。在獨(dú)立可移動(dòng)部分包括第三電極的情形中，可以使用引線接合法實(shí)現(xiàn)與其的接觸。與其有關(guān)的特別適合的方式是使用分離的中間層，它允許限定電極和其他功能圖案，從而使功能性和機(jī)械構(gòu)造垂直分離。
按照另一實(shí)施例，所述可移動(dòng)元件的可變形部分與主要部分分離。更具體而言，主要部分通過可變形部分與基片上的支撐體連接。這種分離的可變形部分的優(yōu)點(diǎn)在于，使得設(shè)備對于基片與金屬之間熱膨脹系數(shù)的差異不敏感。在懸置體(k1)內(nèi)部包含獨(dú)立可以部分，保留了該懸置體的優(yōu)點(diǎn)。
具體而言，該種設(shè)備設(shè)有一個(gè)或多個(gè)被連接的柔性元件，以便取決于移動(dòng)在可移動(dòng)元件上產(chǎn)生力，而且是處于可移動(dòng)元件與基片上的一個(gè)或多個(gè)突起之間。這種柔性元件的使用本身是公知的，不過柔性元件與彈性連接器的獨(dú)特組合被證明是一種有趣的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槿嵝栽c彈性連接器的機(jī)械力可以彼此加強(qiáng)，另外還是彼此平衡的。將柔性支撐體設(shè)置在可移動(dòng)元件上電極的至少兩個(gè)側(cè)面上。這樣就能夠提供一種更加穩(wěn)定和可靠的結(jié)構(gòu)，對于比如振動(dòng)和制造改變更不敏感。還可以用于獲得更高彈簧常數(shù)，使設(shè)備對制造或操作期間的高溫更不敏感。
本發(fā)明的MEMS設(shè)備最適合于(當(dāng)然并非排他地)具有有限狀態(tài)數(shù)量的電流或電容式開關(guān)，其中第一電極同時(shí)起到驅(qū)動(dòng)電極的作用?？梢愿淖兊谝晃恢孟碌谝慌c第二電極之間的間隙。
本發(fā)明的設(shè)備還可以包括不止一個(gè)在基片上設(shè)有可移動(dòng)元件和電極的微機(jī)電元件。這些元件可具有相同的設(shè)計(jì)，不過并非必須如此。在一個(gè)實(shí)施例中，在電極的尺寸上設(shè)計(jì)存在差異，從而提供不同的范圍。在另一實(shí)施例中，在元件的不同功能上設(shè)計(jì)存在差異；一個(gè)元件例如構(gòu)成阻抗匹配電路中的可變電容，而另一元件構(gòu)成波段開關(guān)。
如果一個(gè)設(shè)備包括不止一個(gè)MEMS元件，則所說的間隙尺寸不必是相同的，而是可加以變化。此外，本發(fā)明的MEMS設(shè)備可以為雙穩(wěn)態(tài)型，其中第二電極可以在處于基片上的第一電極與處于基片上分離元件中的第三電極之間切換。而且在本實(shí)施例中，獨(dú)立可移動(dòng)部分最適于提供克服基片上的靜態(tài)阻力的反作用力，但可以將其非排他地設(shè)計(jì)成提供提供克服分離元件上的靜態(tài)阻力的反作用力。不過，第二電極與第二電極之間的接觸表現(xiàn)出對靜態(tài)阻力不靈敏。
本發(fā)明的設(shè)備適于包括諸如薄膜電容、電阻、電感、二極管等其他元件。這些元件將根據(jù)適合的且應(yīng)用所需的任何設(shè)計(jì)而相互連接。發(fā)現(xiàn)如果在金屬層中限定可移動(dòng)元件，特別是如果存在中間金屬層，則可將薄膜電容和電感集成到設(shè)備中。從而，在處于基片上的導(dǎo)電層中的電極與中間層之間限定薄膜電容。在這種情況下，將僅去除基片上面選定區(qū)域中的介電層，這在技術(shù)上是可行的。將在可移動(dòng)元件的具有足夠厚度以得到足夠Q-因子的金屬層中限定電感。
本發(fā)明的設(shè)備還設(shè)有晶體管電路。在這種情況下，該設(shè)備為集成電路，并將微機(jī)電元件限定為互連結(jié)構(gòu)的一部分，甚至處于鈍化層的頂面上。例如，可從US6,777,284了解互連結(jié)構(gòu)中這種元件的集成。如果使用微機(jī)電元件作為諧振器或可變電容，則本實(shí)施例表現(xiàn)得尤為適宜。
按照本發(fā)明的第二方面，提供一種微機(jī)電設(shè)備，它具有基片、可移動(dòng)元件、使可移動(dòng)元件朝基片移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其中可移動(dòng)元件具有與該可移動(dòng)元件的其余部分彈性連接的獨(dú)立可移動(dòng)部分。最好使所述獨(dú)立可移動(dòng)部分朝向基片突起，當(dāng)獨(dú)立可移動(dòng)部分與基片相接觸時(shí)，產(chǎn)生附加的回復(fù)力。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，存在一個(gè)或多個(gè)柔性元件，根據(jù)移動(dòng)在可移動(dòng)元件上產(chǎn)生回復(fù)力。
這樣使得在一部分移動(dòng)范圍上，增大使可移動(dòng)元件分離的回復(fù)力。在為適合具體應(yīng)用而設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)賦予了附加的自由度。例如，可將所述范圍的一部分設(shè)定為比如存在靜態(tài)阻力危險(xiǎn)的位置，或者在打開時(shí)最大延遲的位置、靜電力最大的位置。與上面所述的使用制動(dòng)器的非線性彈簧結(jié)構(gòu)相比，使用獨(dú)立可移動(dòng)部分具有諸如可獨(dú)立優(yōu)化每個(gè)彈簧結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。此外，如果不需要易于磨損和具有高應(yīng)力級別的制動(dòng)器，則可以增強(qiáng)長壽命期間的精度。此外，如果基片上具有更少的接觸或錨定點(diǎn)，則更容易構(gòu)造。
這一方面的其他特征有如參照第一方面所描述的那樣。這所述這兩個(gè)方面之間，主要區(qū)別在于驅(qū)動(dòng)裝置的存在。優(yōu)選靜電驅(qū)動(dòng)設(shè)備，因?yàn)槟軌蚩煽康貜亩苋菀装凑展I(yè)化方式制造利用這種驅(qū)動(dòng)原理的微機(jī)電設(shè)備。壓電驅(qū)動(dòng)裝置具有驅(qū)動(dòng)電壓更低的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的第三方面提供一種微機(jī)電設(shè)備，它具有基片、可移動(dòng)元件、使可移動(dòng)元件朝向基片移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其中所述基片具有與基片彈性連接的可移動(dòng)部分，當(dāng)該可移動(dòng)部分與可移動(dòng)元件接觸時(shí)，朝向可移動(dòng)部分的突起提供附加的回復(fù)力。
所述可移動(dòng)部分還可以固定到基片，而非固定到可移動(dòng)元件。這里比如通過基片與可移動(dòng)部分之間的彈性層或壓電層來實(shí)現(xiàn)彈性連接。作為選擇，使所述可移動(dòng)部分可具有懸臂結(jié)構(gòu)。
作為一個(gè)附加特征，所述彈性連接器具有較柔性元件較大的彈簧常數(shù)。
作為另一個(gè)附加特征，將柔性支撐體設(shè)置在可移動(dòng)元件的至少兩個(gè)側(cè)面上。這樣就能夠提供對于比如振動(dòng)和制造改變更加不敏感的更加穩(wěn)定和更可靠的結(jié)構(gòu)。
作為另一個(gè)附加特征，在獨(dú)立可移動(dòng)部分的至少兩個(gè)側(cè)面上設(shè)置彈性連接器。這樣就能夠提供對于例如振動(dòng)和制造改變更不敏感的更加穩(wěn)定和可靠的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的再一方面包括使用所述設(shè)備進(jìn)行切換。由于使用本發(fā)明的設(shè)備，可相當(dāng)大地提高切換速度。
本發(fā)明的再一方面包括具有這種設(shè)備和至少一個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備的模塊。譬如本發(fā)明中微機(jī)電元件和設(shè)備，他們與單個(gè)晶體管相比確實(shí)較大。于是，他們適于結(jié)合諸如封裝概念系統(tǒng)。存在多種模塊概念，而且這些概念本身是公知的。一種感興趣的改進(jìn)是，在本發(fā)明的設(shè)備內(nèi)的腔體中設(shè)置另一個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備。具體來說，所述腔體是在基片中制造而成的。所述基片最好是半導(dǎo)體基片，當(dāng)然也不排除玻璃或鋁、聚合物、多層或其他基片。特別是至少部分地去除基片，使得半導(dǎo)體設(shè)備的背側(cè)與散熱片直接連接。適宜的是，從背側(cè)削薄半導(dǎo)體設(shè)備，以便減小通過設(shè)備基片的熱阻。本文引為參考文件的專利申請WO-IB2004/050863中描述了這樣的模塊。這種模塊中所使用的半導(dǎo)體設(shè)備首先是用于本發(fā)明設(shè)備的驅(qū)動(dòng)器。附加或可選擇的半導(dǎo)體設(shè)備為例如功率放大器和無線電收發(fā)機(jī)，或者在使用諧振器的情況下為用于本發(fā)明設(shè)備的檢測電路。在功率放大器模塊的情況下，本發(fā)明的設(shè)備適于使用具有可變電容的阻抗匹配電路(作為一部分)和/或處于不同頻帶之間以及處于模塊內(nèi)發(fā)射和接收模式之間的開關(guān)。
本發(fā)明的其他方面包括具有這些設(shè)備的移動(dòng)電話，以及在這種電話上提供通信服務(wù)的方法。認(rèn)識到該改進(jìn)型設(shè)備的最終目的是能夠提供改進(jìn)的通信服務(wù)。服務(wù)的價(jià)值有可能遠(yuǎn)大于設(shè)備的銷售價(jià)值，在有些情況下可免費(fèi)提供設(shè)備，從而所有價(jià)值都來自服務(wù)。
任何附加特征都可以彼此結(jié)合，并且可與本發(fā)明的任何方面結(jié)合。本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然清楚特別是與其他現(xiàn)有技術(shù)相比的其他優(yōu)點(diǎn)。在不偏離本發(fā)明權(quán)利要求的范圍的條件下可進(jìn)行多種改變和變型。從而，應(yīng)當(dāng)清楚地理解，本發(fā)明的形式僅是說明性的，而非意在限制本發(fā)明的范圍?，F(xiàn)在將參照所附的示意圖，通過示例描述如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

以下將參照說明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖，更好地理解本發(fā)明的特征。在附圖中圖1表示可從US2002/0149071獲悉的結(jié)構(gòu)；圖2表示第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3表示第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4表示具有與圖3相應(yīng)實(shí)施方式的設(shè)備平面圖；圖5用剖面圖和圖表圖表示與圖4相應(yīng)的設(shè)備；圖6表示第三實(shí)施例的示意圖；圖7所示的曲線表示圖6中所示k1、k2、g1和g2的多個(gè)值如何影響Vpi；圖8表示第四實(shí)施例的示意圖；圖9表示與圖8相應(yīng)的設(shè)備的平面圖；圖10用剖面圖和圖表圖表示與圖9相應(yīng)的設(shè)備；圖11用剖面圖和圖表圖表示該設(shè)備的第五實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
以下針對特定實(shí)施例并參照某些附圖描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此，而僅由權(quán)利要求限制。所述附圖僅是示意性的而非限定性的。在附圖中，為了進(jìn)行說明，可能夸大了部分元件的尺寸，并未按照比例繪出。當(dāng)提及單數(shù)名詞時(shí)，使用不定冠詞或定冠詞，例如“a”或“an”，“the”，除非特別指出，否則包括多個(gè)這種名詞。
另外，說明書和附圖中的術(shù)語第一、第二、第三等，用于在相同元件之間進(jìn)行區(qū)分，并非必然用于描述連續(xù)順序或時(shí)間順序。應(yīng)能理解，在適當(dāng)情況下，所使用的術(shù)語是可以互換的，本文所述的本發(fā)明實(shí)施例能夠按照除此處所描述或說明之外的其他順序操作。
此外，說明書和附圖中的術(shù)語頂部、底部、上面、下面等，用于描述的目的，并非必然用于描述相對位置。應(yīng)能理解，在適當(dāng)情況下，所使用的術(shù)語是可以互換的，本文所述的本發(fā)明實(shí)施例能夠按照除此出所描述或說明之外的其他方位操作。
應(yīng)予說明的是，權(quán)利要求中使用的術(shù)語“包括”不應(yīng)當(dāng)被解釋為局限于其后所列出的裝置，并不排除其他元件或步驟。從而，短語“包括裝置A和B的設(shè)備”的范圍應(yīng)當(dāng)不限于僅由部件A和B組成的設(shè)備。這表明，對于本發(fā)明來說，只是設(shè)備的相關(guān)部件為A和B。
作為參考，圖1表示一種已知結(jié)構(gòu)，其中可移動(dòng)元件30在基片10上由柔性元件40支撐，用以將可移動(dòng)元件彈性懸置在錨定或支撐元件20上。柔性元件具有制動(dòng)器60形式的推斥元件，在可移動(dòng)元件的移動(dòng)期間當(dāng)支撐可移動(dòng)元件的柔性元件彈性變形預(yù)定的量時(shí)，使柔性元件的推斥力突然急劇增大。具有預(yù)定尺寸的推斥元件為設(shè)置在柔性元件和固定在基片上，且與柔性元件相對的靜止元件之間的制動(dòng)器。制動(dòng)器可以被設(shè)置在靜止元件的與柔性元件相對的位置處，從而當(dāng)柔性元件彈性變形預(yù)定的量時(shí)，柔性元件的中部與制動(dòng)器接觸。此外，可以將制動(dòng)器形成在柔性元件的與靜止元件相對的中部，從而當(dāng)柔性元件彈性變形預(yù)定的量時(shí)，制動(dòng)器與靜止元件接觸。
產(chǎn)生靜態(tài)阻力的一個(gè)原因是介電層的充電，導(dǎo)致有效電壓發(fā)生偏移ΔV＝ρszd/εd，其中ρs為電介質(zhì)中的表面電荷，zd為電介質(zhì)的厚度，εd為電介質(zhì)的介電常數(shù)。如果充電電壓大于開關(guān)的釋放電壓(即ΔV＞Vrel)，則發(fā)生靜態(tài)阻力。因此，增大Vrel，則增大開關(guān)的可靠性。不過，對于傳統(tǒng)的開關(guān)而言，(VpI/Vrel)2＝4/27(Cdown/Cup)2。從而，增大Vrel導(dǎo)致(通常不希望地)增大VpI。圖1的結(jié)構(gòu)可減輕這一問題，不過具有明顯的實(shí)際缺點(diǎn)。
圖2中所示的第一實(shí)施例涉及具有雙彈簧結(jié)構(gòu)的MEMS設(shè)計(jì)，能夠增大Vrel同時(shí)稍稍減小VPI(即減小靜態(tài)阻力)。傳統(tǒng)的MEMS開關(guān)，包括分隔間隙g并且通過彈簧k懸置的兩個(gè)電極e1和e2。并非具有單個(gè)頂部電極，用側(cè)視圖示意地表示的圖2的設(shè)計(jì)具有由電連接，但通過彈簧k2的形式的彈性連接器機(jī)械分離的兩部分e2和e3組成的分段頂部電極。電極e3是獨(dú)立可移動(dòng)部分的一個(gè)示例。電極e2和e3的面積分別為A2和A3。其包括處于基片10上的連續(xù)的底部電極e1。根據(jù)設(shè)備的用途，可以將所述可移動(dòng)元件固定到比如反射鏡、電開關(guān)觸點(diǎn)或電容板等。
對VpI的影響在所述實(shí)施例中，彈簧k2的彈簧常數(shù)遠(yuǎn)大于彈簧k1的彈簧常數(shù)。由于電極e3的有效彈簧常數(shù)比電極e1略小一點(diǎn)，牽引電壓將稍小，不過如果k2遠(yuǎn)大于k1，則這種影響只是微乎其微的，可以忽略不計(jì)。實(shí)際可用于某些應(yīng)用。
對Vrel的影響當(dāng)通過向電極施加更高電壓而迫使電極靠近在一起時(shí)(對于開關(guān)的應(yīng)用，相當(dāng)于開關(guān)的閉合狀態(tài))，頂部電極e2和e3的靜電力與其面積成正比。當(dāng)電極e2的面積A2小于傳統(tǒng)開關(guān)的面積(A2+A3)時(shí)，靜電力也較小。與具有相同彈簧常數(shù)的傳統(tǒng)開關(guān)相比，所提出的開關(guān)的電極e2具有更高的釋放電壓。一種對效果的著名估計(jì)方法是比較Vpi2/Vrel2與k2/k1。對于A2＝A3的情形，傳統(tǒng)的單彈簧設(shè)備為一條直線，對于雙彈簧設(shè)備來說為處于直線下而的曲線。對于k2/k1＝8，與傳統(tǒng)開關(guān)相比，相對釋放電壓被增大大約40％，使得開關(guān)更加可靠。
其他結(jié)論雙彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還將增大MEMS設(shè)備的打開速度，這是因?yàn)闇p小了靜態(tài)阻力影響，并且有更多的力可用于使開關(guān)加速。這對于開關(guān)設(shè)備來說尤為重要。這種機(jī)制僅在打開動(dòng)作的開始部分比較明顯。如上所述，雙彈簧結(jié)構(gòu)能增大靜電MEMS設(shè)備的可靠性。該設(shè)計(jì)可將比值VpI/Vrel減小一個(gè)約1.4倍因子，可使MEMS設(shè)備的可靠性明顯增加。
圖3表示與圖2類似的結(jié)構(gòu)的示意圖，不過具有在兩側(cè)支撐的可移動(dòng)元件，以及在兩側(cè)上通過彈性連接支撐的獨(dú)立可移動(dòng)部分。這樣可帶來結(jié)構(gòu)益處。電極的獨(dú)立可移動(dòng)部分e3被顯示為處于相對電極e2的靜止位置縮回的靜止位置。這樣有助于使電極部分e3具有更大的抵抗電極吸引以及抵抗靜態(tài)阻力的分離力。
圖4中表示與圖3的結(jié)構(gòu)相應(yīng)的這種設(shè)備的設(shè)計(jì)平面圖。表示出正方形電極e2，其具有若干孔以便在制造過程中蝕刻出間隙，并使空氣流動(dòng)以減小空氣阻尼。表示出處于正方形每一邊處的四個(gè)錨狀物(41)。柔性支撐元件從每個(gè)錨狀物朝向正方形可移動(dòng)元件e2的每個(gè)角部延伸。例如由長度、厚度和材料種類來設(shè)定每一個(gè)的彈簧常數(shù)。獨(dú)立可移動(dòng)部分e3也是正方形的，并且位于電極e2的其余部分的中心處的正方形孔徑中。在每個(gè)角部通過細(xì)長條形的彈性連接器，從孔徑的每個(gè)角部到部分e3的相鄰角部進(jìn)行支撐。這些連接器比支撐元件短，從而將具有更高彈簧常數(shù)。部件e3還具有成規(guī)則圖案的孔，以允許蝕刻和空氣流動(dòng)。底部電極e1在其他電極下面被很大程度地遮擋，并且應(yīng)當(dāng)與其他電極的組合具有相同形狀。在該圖形的頂部和底部具有接觸區(qū)。
圖5表示本發(fā)明設(shè)備100的示意剖面圖，同時(shí)可以為許多其他剖面形式。該圖表明，在基片10的頂部上有一層導(dǎo)電材料42，如Al的金屬。在該層42中，限定處于基片10上的第一電極e1。該第一電極e1與可移動(dòng)元件40分離空氣隙60。通過沉積第一和第二絕緣層(它們可通過中間金屬層而相互分隔)而形成該空氣隙60。隨后，為了獲得可移動(dòng)元件40中可使用的通孔，通過蝕刻去除絕緣層?？刹捎酶晌g刻和濕蝕刻技術(shù)來去除犧牲層，如專利申請EP03104045.4(PHNL031310)和WO2004/037713-A1中所描述的。在這種情況下，可移動(dòng)元件40包括導(dǎo)電材料，諸如鋁或鋁合金。不過，可使用諸如Cu和Ni之類的其他導(dǎo)電材料，并且可移動(dòng)元件40并非必須是導(dǎo)電性的?？梢苿?dòng)元件40包括對于基片40的支撐體41，主要部分80，根據(jù)本發(fā)明還包括獨(dú)立可移動(dòng)部分70。該獨(dú)立可移動(dòng)部分70通過彈性連接器k2與主要部分80連接。此外，在本實(shí)施例中可移動(dòng)元件40包括柔性元件k1，不過并非必須如此。然而，優(yōu)選彈性連接器k2具有比柔性元件k1更大的彈性模數(shù)，為此連接器裝置k2和柔性元件k1的長度是主要參數(shù)。在導(dǎo)電可移動(dòng)元件40的該示例中，連接器裝置k2和柔性元件k1都被結(jié)合到金屬層中。對于處理來說這樣是有益的。此外，在本例中，主要部分80構(gòu)成第二電極e2，獨(dú)立可移動(dòng)部分70構(gòu)成第三電極e3。第一電極e1橫向延伸，從而同時(shí)面對第二和第三電極e2，e3。此處，通過彈性連接器k2的移動(dòng)，第三電極e3可獨(dú)立移動(dòng)，并且受第一電極e1的吸引。與第二電極e2相比，其更易于朝第一電極e1移動(dòng)。
假設(shè)所述第三電極e3對于設(shè)備100的壽命具有有益的影響。MEMS設(shè)備的壽命主要取決于充電作用，不取決于金屬疲勞或類似的材料性質(zhì)。釋放電壓應(yīng)當(dāng)盡可能的高，以避免發(fā)生所述的充電作用，這正是第三電極、第二電極和第三導(dǎo)電層分別形成e2，e3，k1和k2的目的所在。
圖6表示增大切換速度的另一實(shí)施例。MEMS開關(guān)的切換速度通常由于空氣阻尼而大大減小?？赏ㄟ^施加更高的驅(qū)動(dòng)電壓而增大靜電開關(guān)的閉合速度。不過，由于靜電力通常是引力，打開速度完全由該結(jié)構(gòu)的彈簧常數(shù)和空氣阻尼決定。對于MEMS開關(guān)(其薄膜區(qū)域的尺寸通常遠(yuǎn)大于間隙距離)，主要的空氣阻尼力為由下式給出的壓膜阻尼力Fsfd＝b0v/z3(1)其中，v是速度，z為電極之間的距離。一種減小空氣阻尼影響的方法是在薄膜中設(shè)置孔，以減小常數(shù)b0。
圖6表示另一種方案，它使用標(biāo)記結(jié)構(gòu)，可對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)做出如下改進(jìn)通過增大使基片與可移動(dòng)元件分離的彈簧力，從而有助于避免靜態(tài)阻力，可增大打開速度并增大可靠性。包括增大Vrel同時(shí)使VPI不受影響(即減小靜態(tài)阻力)。
除了包括分隔間隙g1且通過彈簧k1懸置的兩電極e1和e2的傳統(tǒng)MEMS開關(guān)以外，開關(guān)還包括具有電極e2和稱為“標(biāo)記”的獨(dú)立可移動(dòng)部分的可移動(dòng)元件。該標(biāo)記通過彈簧k2形式的彈性連接器與頂部(或底部)電極相連，并與基片分隔間隙g2。標(biāo)記突出到間隙中，從而間隙g2小于電極之間的間隙。不使用標(biāo)記下面的接觸區(qū)A作為電極，從而可稍稍增大設(shè)備面積。
對VPI的影響傳統(tǒng)上，控制牽引和釋放的公式為VpI2＝8k1g13/(27Aε0)和Vrel2＝2g1k1Aε0/Cdown。首先，將討論所提出的開關(guān)與傳統(tǒng)開關(guān)的牽引和釋放電壓之間的差別。如果g2大于g1/3，則頂部薄膜的牽引電壓VPI將不受影響，從而在VPI下，開關(guān)將閉合直至標(biāo)記接觸基片為止。此時(shí)，電極之間的間隙為g1-g2，并且開關(guān)的有效彈簧常數(shù)將為k1+k2。從牽引公式可以看出，只要k1g13＞(k1+k2)(g1-g2k2/(k1+k2))3則具有標(biāo)記的結(jié)構(gòu)的牽引電壓將與不具有標(biāo)記時(shí)相同。
圖7表示k1/(k1+k2)如何隨g2/g1而變。如果例如g2＝g1/2且k2＝k1，則牽引電壓不增大。圖7中在線的右側(cè)表示出不受標(biāo)記影響的VPI的區(qū)域。也就是說，在該區(qū)域中，本發(fā)明具有獨(dú)立可移動(dòng)部分的MEMS設(shè)備的VPI，與不具有這種可移動(dòng)部分的傳統(tǒng)MEMS元件相同。注意，即使VPI增大，VPI/Vrel的比值依然受標(biāo)記的有益影響。
對Vrel的影響標(biāo)記使Vrel2增大以下倍數(shù)V2rel.stampV2rel.conventional=1+k2k1(1-g2g1)---(2)]]>
從而，可以看出標(biāo)記結(jié)構(gòu)可增大MEMS結(jié)構(gòu)的可靠性。如果例如g2＝0.6g1，且k2＝9k1，則由于標(biāo)記釋放電壓將增大90％，同時(shí)牽引電壓不受影響。
對速度的影響雖然所述標(biāo)記將使開關(guān)在閉合動(dòng)作期間稍微放慢，不過這種影響不是非常大，因?yàn)橹挥挟?dāng)開關(guān)基本閉合時(shí)標(biāo)記的力才比較明顯，而在該區(qū)域中靜電力非常大，很容易補(bǔ)償彈簧力。表明當(dāng)電極靠在一起時(shí)閉合期間的開關(guān)速度最大。
打開時(shí)，在打開動(dòng)作的第一階段標(biāo)記的打開力將非常有用，這是因?yàn)樵谠搮^(qū)域中空氣阻尼力最大(參見公式(1))。表明典型開關(guān)花費(fèi)打開時(shí)間的大約80％才行進(jìn)間隙的最初20％，證明在開關(guān)動(dòng)作的初始打開階段，某些額外的力可能非常多地減少切換時(shí)間。如果g2＝0.6g1，且k2＝9k1，可以看出在閉合狀態(tài)下彈簧力被增大4.6倍，這勢必將相當(dāng)大地增大開關(guān)速度，可將切換時(shí)間減小2-3倍。
如上所述，包含有標(biāo)記結(jié)構(gòu)的MEMS設(shè)備能夠增大靜電MEMS開關(guān)的速度和可靠性。希望這種新設(shè)計(jì)使速度增大超過2倍，并且使比值VPI/Vrel減小約為2的因子，從而增大MEMS設(shè)備的穩(wěn)定性。
圖8中表示在兩側(cè)支撐有標(biāo)記S的設(shè)備的示意圖。圖9中表示該設(shè)備的設(shè)計(jì)平面圖。在圖8中，在兩側(cè)通過彈性連接器k2來支撐標(biāo)記。這些彈簧形式的連接器被錨定到可移動(dòng)元件?？梢苿?dòng)元件具有電極e2，其中間具有孔以定位標(biāo)記S。如同前面那樣，所述標(biāo)記突起到間隙中，從而間隙g2小于電極處的間隙g1?；系碾姌Oe1在用作標(biāo)記接觸區(qū)的中間部分也具有間隙。可移動(dòng)元件由固定到錨定點(diǎn)20的彈簧k1形式的柔性支撐體來支撐。圖9表示具有相同結(jié)構(gòu)的集成電路的平面圖。其與圖5相應(yīng)，不過，所述標(biāo)記是比電極的獨(dú)立可移動(dòng)部分更小的區(qū)域。所示的標(biāo)記中沒有用于減小空氣阻尼的孔。如圖所示，標(biāo)記僅具有兩個(gè)彈簧k2，而非4個(gè)。
圖10用剖面圖表示圖8和9的設(shè)備。該圖與圖4類似，且在兩幅附圖中相同附圖標(biāo)記表示相同部分。此外，這僅是一個(gè)實(shí)施例，也可以將可移動(dòng)元件40構(gòu)造成不同。在本例中，獨(dú)立可移動(dòng)部分70朝向基片突出。在可移動(dòng)元件40的金屬層局部較厚和另一中間層50中的標(biāo)記中形成該突起。如圖10中所示，在標(biāo)記50與基片10之間所產(chǎn)生的間距g2小于第一與第二電極e1，e2之間的間隙。此處，使用標(biāo)記50而非獨(dú)立可移動(dòng)部分70作為電極，但它主要是具有機(jī)械作用。可知取代單個(gè)標(biāo)記50，可具有多個(gè)標(biāo)記，并且第二電極e2也可設(shè)有一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記。
圖11用剖面圖表示另一種設(shè)備。這種設(shè)備也與圖10的設(shè)備類似，并且相同附圖標(biāo)記表示相同元件。此處，獨(dú)立可移動(dòng)部分70或者實(shí)際上是標(biāo)記50起第三電極e3的作用，與基片10上的第四電極e4面對。如果使用第二對電極e3-e4作為電流開關(guān)，則該實(shí)施例非常適宜，而第一對電極e1-e2用作可變電容和/或激勵(lì)器。然而，兩對電極都可具有電容的作用。
可知該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是源于其在第二閉合位置時(shí)的姿態(tài)。通常，獨(dú)立可移動(dòng)部分70和可移動(dòng)元件的主要部分(例如第二電極e2)都固定到基片上。從而，這兩部分之間的彈性連接器k2處于壓力下，并提供反作用力。在本例中，這是由于可移動(dòng)元件在獨(dú)立可移動(dòng)部分具有朝向基片的突起。當(dāng)兩部分都被固定到基片上時(shí)，獨(dú)立可移動(dòng)部分相對于主要部分被向上推。彈性連接器承受所產(chǎn)生的壓力，并提供抵制靜態(tài)阻力的反作用力。
例如，可將上面任何實(shí)施例中所述的MEM設(shè)備包含到集成電路、諸如無線電話或無線移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的移動(dòng)設(shè)備中。盡管針對可垂直于基片移動(dòng)的元件進(jìn)行了描述，就原理而言，運(yùn)動(dòng)可以是平行的或者具有平行分量。如上所述，MEM設(shè)備具有可移動(dòng)元件(30)，一對使可移動(dòng)元件移動(dòng)的電極(e1，e2)，一個(gè)具有與各電極的其余部分連接的獨(dú)立可移動(dòng)部分的電極(e3)，以便對電極的牽引提供附加的阻力。這樣可具有更高釋放電壓Vrel，從而減小靜態(tài)阻力的風(fēng)險(xiǎn)。此外，可減小VPI與Vrel的比值，從而更大范圍的電壓可被用于使可移動(dòng)元件移動(dòng)。這樣就能夠進(jìn)行更快的切換。獨(dú)立可移動(dòng)部分的面積小于電極的其余部分，并且彈性連接器的彈簧常數(shù)大于柔性支撐體的彈簧常數(shù)?；蛘撸梢苿?dòng)元件可具有彈性連接且朝向基片突起的可移動(dòng)標(biāo)記部分，以便當(dāng)接觸基片時(shí)為牽引提供附加的阻力。
從而，概括而言，本發(fā)明提供一種MEM設(shè)備，具有可移動(dòng)元件30，一對使可移動(dòng)元件移動(dòng)的電極e1，e2，一個(gè)具有與各電極的其余部分連接的獨(dú)立可移動(dòng)部分的電極e3，以便對電極的牽引提供附加的阻力。這樣可具有更高釋放電壓Vrel，從而減小靜態(tài)阻力的風(fēng)險(xiǎn)。此外，可減小VPI與Vrel的比值，從而更大范圍的電壓可被用于使可移動(dòng)元件移動(dòng)。這樣就能夠進(jìn)行更快的切換。所述獨(dú)立可移動(dòng)部分的面積小于電極的其余部分，并且彈性連接器的彈簧常數(shù)大于柔性支撐體的彈簧常數(shù)。作為選擇的方式，所述可移動(dòng)元件可具有彈性連接且朝向基片突起的可移動(dòng)標(biāo)記部分，以便當(dāng)接觸基片時(shí)為牽引提供附加的阻力。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)電設(shè)備，它包括在基片上的第一電極(e1)，第二電極(e2)，所述第二電極(e2)是可移動(dòng)元件的一部分，并且通過可移動(dòng)元件的可變形部分(k1)的彈性形變，至少在第一與第二基本閉合的位置之間朝向和遠(yuǎn)離第一電極(e1)移動(dòng)，在其第一位置時(shí)第二電極(e2)與第一電極(e1)分隔一定的間隙，其中，所述可移動(dòng)元件包括通過彈性連接器(k2)與可移動(dòng)元件的主要部分連接的獨(dú)立可移動(dòng)部分，以致在第二電極處于其第二位置時(shí)，彈性連接器(k2)沿遠(yuǎn)離第一電極的方向在可移動(dòng)元件上施加力。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述連接器比可變形部分(k1)具有更大的彈簧常數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述彈性連接器被設(shè)置在獨(dú)立可移動(dòng)部分的至少兩個(gè)側(cè)面上。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述獨(dú)立可移動(dòng)部分在由主要部分圍繞的至少三個(gè)側(cè)面上。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述獨(dú)立可移動(dòng)部分朝向基片突起。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，一個(gè)第二獨(dú)立可移動(dòng)部分通過所述彈性連接器(k2)與主要部分連接。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述主要部分與可變形部分連接。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述可變形部分表現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)柔性元件(40，k1)。
9.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中，所述第三電極(e3)被設(shè)置成可移動(dòng)元件的獨(dú)立可移動(dòng)部分的一部分，并在基片(10)上設(shè)置與第三電極面對的第四電極，從而形成第二對電極(e3，e4)。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，第一對電極(e1，e2)構(gòu)成電流開關(guān)。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述可移動(dòng)元件實(shí)質(zhì)上由金屬層構(gòu)成，并且所述獨(dú)立可移動(dòng)部分與主要部分之間的彈性連接器(k2)被構(gòu)造成至少一個(gè)跨接線。
12.一種微機(jī)電設(shè)備，它具有基片(10)、可移動(dòng)元件、使可移動(dòng)元件朝向基片移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置(e1，e2)，其中，可移動(dòng)元件具有與可移動(dòng)元件的其余部分彈性連接的獨(dú)立可移動(dòng)部分(S)。
13.一種微機(jī)電設(shè)備，它具有基片(10)、可移動(dòng)元件、使可移動(dòng)元件朝向基片移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置(e1，e2)，其中，基片具有與該基片彈性連接的可移動(dòng)部分(S)，當(dāng)可移動(dòng)部分與可移動(dòng)元件接觸時(shí)，朝向可移動(dòng)部分的突起提供附加的回復(fù)力。
14.一種集成電路，具有權(quán)利要求1、12或13所述的設(shè)備。
15.一種如權(quán)利要求1、12或13所述設(shè)備的操作方法，其中，通過取消驅(qū)動(dòng)電壓的施加，使第二電極遠(yuǎn)離第一電極移動(dòng)。
16.一種無線通信設(shè)備，具有權(quán)利要求14中提出的集成電路。
17.一種在權(quán)利要求15的通信設(shè)備上提供通信服務(wù)的方法。
全文摘要
一種MEM設(shè)備，具有可移動(dòng)元件(30)，一對使可移動(dòng)元件移動(dòng)的電極(e1，e2)，一個(gè)具有與各電極的其余部分連接的獨(dú)立可移動(dòng)部分的電極(e3)，以便對電極的牽引提供附加的阻力。這樣可具有更高的釋放電壓V
文檔編號H01H59/00GK101048840SQ200580037134
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月27日
發(fā)明者彼得·G·斯蒂恩津, 約瑟夫·托馬斯·馬丁努斯·萬貝克, 特奧·賴克斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司