[發明專利]抗靜摩擦的MEMS器件及其操作方法

有效

• 申請號: 201410033777.8
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103964367B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 林義真;A·C·邁克奈爾;M·E·施拉曼
• 申請（專利權）人: 飛思卡爾半導體公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 郭思宇

1.一種微機電系統MEMS器件，包括：

襯底;

以間隔開的關系被放置在所述襯底的表面之上的可移動元件；

將所述可移動元件和所述襯底互連的至少一個彈簧構件，所述至少一個彈簧構件使得所述可移動元件能夠移動，以及所述至少一個彈簧構件呈現第一剛度;

面對所述可移動元件的至少一個電極;以及

與所述至少一個電極互通的電壓源，所述電壓源被配置為將彈簧軟化電壓施加于所述至少一個電極以將所述彈簧構件的剛度從所述第一剛度轉換到第二剛度，所述第二剛度小于所述第一剛度。

2.根據權利要求1所述的MEMS器件，其中所述至少一個彈簧構件的所述第一剛度至少是所述彈簧構件的預定操作剛度的2倍。

3.根據權利要求2所述的MEMS器件，其中所述第二剛度近似等于所述預定操作剛度，所述預定操作剛度將所述可移動元件的靈敏度定義為輸入刺激的大小。

4.根據權利要求1所述的MEMS器件，其中所述至少一個彈簧構件的所述第一剛度位于為所述彈簧構件的預定操作剛度的2倍-6倍的范圍內。

5.根據權利要求1所述的MEMS器件，其中當所述彈簧軟化電壓被施加于所述至少一個電極時，所述可移動元件被配置為響應于輸入刺激而移動。

6.根據權利要求1所述的MEMS器件，還包括：

與所述至少一個電極電互通的感測電路，所述感測電路被配置為響應于來自所述至少一個電極的輸出信號，檢測所述可移動元件的靜摩擦條件；以及

與所述至少一個電極和所述可移動元件互通的多路轉換器電路，所述多路轉換器電路被配置為將所述至少一個電極和所述可移動元件中的每一個設置到相等的電壓電勢以響應于所述靜摩擦條件而有效地移除所述彈簧軟化電壓。

7.根據權利要求1所述的MEMS器件，還包括：

與所述至少一個電極電互通的感測電路，用于響應于施加在所述可移動元件上的輸入刺激而生成電輸出信號；

面對所述可移動元件的至少一個力反饋電極;以及

插入在所述感測電路和所述至少一個力反饋電極之間的靜電力反饋電路，用于基于所述電輸出信號控制施加于所述至少一個力反饋電極的反饋電壓。

8.根據權利要求7所述的MEMS器件，還包括：

與所述至少一個電極電互通的檢測電路，所述檢測電路被配置為響應于來自所述至少一個電極的輸出信號而檢測所述可移動元件的靜摩擦條件；以及

與所述至少一個電極、所述至少一個力反饋電極以及所述可移動元件互通的多路轉換器電路，所述多路轉換器電路被配置為將所述至少一個電極、所述至少一個力反饋電極以及所述可移動元件中的每一個設置到相等的電壓電勢，以便響應于所述靜摩擦條件而有效地移除所述彈簧軟化電壓。

9.根據權利要求1所述的MEMS器件，其中：

所述可移動元件適于相對于放置在所述可移動元件的第一末端和第二末端之間的旋轉軸運動，所述可移動元件的第一部分形成在所述旋轉軸和所述第一末端之間，所述可移動元件的第二部分形成在所述旋轉軸和所述第二末端之間，所述第一部分的第一質量大于所述第二部分的第二質量;以及

所述至少一個電極包括面對所述可移動元件的所述第一部分的第一電極和面對所述可移動元件的所述第二部分的第二電極，以及所述彈簧軟化電壓被施加于所述第一電極和第二電極中的每一個上。

10.一種操作微機電系統MEMS器件的方法，所述微機電系統器件包括以間隔開的關系被放置在襯底的表面之上的可移動元件、將所述可移動元件和所述襯底互連的至少一個彈簧構件、面對所述可移動元件的至少一個電極，其中所述至少一個彈簧構件使得所述可移動元件能夠移動，所述至少一個彈簧構件呈現第一剛度，所述方法包括：

將彈簧軟化電壓施加于所述至少一個電極以將所述彈簧構件的剛度從所述第一剛度轉換到第二剛度，所述第二剛度小于所述第一剛度；

根據所述至少一個電極提供的輸出信號檢測所述可移動元件的靜摩擦條件，所述靜摩擦條件表示所述可移動元件已移動超越可允許移動范圍；以及

響應于所述靜摩擦條件，從所述至少一個電極移除所述彈簧軟化電壓，以將所述彈簧構件的所述剛度從所述第二剛度轉換到所述第一剛度，從而使得所述可移動元件返回到所述可允許移動范圍內的第一位置。