[發(fā)明專利]多階段MEMS板降低及提升系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510575424.5
• 申請日: 2015-09-11
• 公開（公告）號: CN105428162B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設計）人: 保羅·G·巴克爾
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H01H59/00
• 分類號: H01H59/00;B81B7/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

本申請案涉及多階段MEMS板降低及提升系統(tǒng)及方法。MEMS裝置包含支撐導電電極[16?1]的底板結構[14]。將由彎曲件[20?1]可移動地支撐的柔性導電頂板[18]固定到所述頂板的與所述電極對準的小外圍部分。驅動電路[29]將驅動電壓信號[V_電極1]的高電平施加到所述電極與所述頂板之間以在所述頂板與所述電極之間產生足以克服所述彎曲件且對著所述電極牽引所述頂板的吸引靜電力。所述驅動電路稍后施加所述驅動電壓信號的低電平以移除所述靜電力且允許所述彎曲件將所述外圍部分從所述電極剝離。可將額外驅動電壓信號[V_電極2、V_電極3…]施加到額外電極以對著所述額外電極牽引所述頂板的額外外圍部分且依次移除所述額外驅動電壓信號以允許將所述頂板的外圍部分從所述電極循序地剝離。

技術領域

本發(fā)明大體上涉及用于克服MEMS(微機電系統(tǒng))裝置中的靜摩擦力的改進結構及方法。更特定來說，本發(fā)明涉及用于減小用以克服MEMS裝置中趨向于導致可移動板粘住所述MEMS裝置中的靜止板的所述靜摩擦力的力的量以便允許更容易地將所述可移動板拉離所述靜止板的結構及方法。

背景技術

“間隙閉合”MEMS裝置大體上包含兩個導電平行板，其中將一個板(舉例來說，底板)固定到襯底且另一板(舉例來說，頂板)由彈簧或彈性懸置元件懸置且可自由移動。通常，將靜電驅動電極定位于所述頂板的下面，從而響應于所施加的DC驅動電壓提供靜電吸引力以便朝向所述底板將所述頂板拉下。通常將固態(tài)電介質沉積在所述底板上以防止所述底板到所述頂板發(fā)生電短路。在MEMS變容二極管的情況下，在所述頂板下面還存在RF“信號電極”板，所述RF“信號電極”板可具有施加到其的高電壓RF信號。當將所述頂板與底板牽引到一起使得僅所述固態(tài)電介質分離其時，所述頂板與所述RF電極板之間的變容二極管電容具有其最小值，且當將所述頂板從所述底板提升時，所述變容二極管電容減小。

圖1展示常規(guī)MEMS變容二極管1的基本結構，其中將導電底板4安置在絕緣襯底2上。在圖1中，襯底2通常將為在其上制造所述MEMS裝置的絕緣層。導電上板或頂板8與導電板4形成將頂板8朝向底板4拉下的靜電“拉入”機構。頂板8與標記為CPW的導電共面波導區(qū)段形成所述變容二極管。通常在底板4上形成介電層。借助于適合的彈簧或彈性彎曲結構10A及10B在導電襯底2及底板4的上方的每一端處支撐導電可移動頂板8，使得頂板8平行于底板4與共面波導CPW兩者。變容二極管電容是共面波導CPW的上表面與頂板8的下表面之間的距離或間隙的函數?？蓪⑦m合的DC驅動電壓施加于底板4與頂板8之間，使得導電板4與8之間的所得的靜電吸引克服彈簧或彎曲結構10A及10B的力且減小其間的間隙，借此增加所述變容二極管電容。

應理解，施加到頂板8與共面波導CPW之間的RF信號還產生RF靜電吸引力。所述RF靜電吸引力與上文提及的靜摩擦力組合且增加對著底板4緊緊固持頂板8的凈力。應理解，因為頂板8與共面波導CPW將以其間的正或負電壓差吸引彼此，所以所述MEMS裝置實際上在施加的AC信號上產生整流作用，使得實際上存在將頂板8與共面波導CPW拉到一起的平均DC電壓，即使其間的電場在正極性與負極性之間切換。當對著介電層4A(或導電電極4)由靜摩擦力固持上板8且接著移除上板8與下電極4之間的所述DC驅動電壓以試圖通過從所述靜摩擦力釋放上板8及相對于導電襯底2提高上板8來降低變容二極管電容時，上述情況是一個問題。(用于MEMS裝置的靜摩擦力為眾所周知的且主要由范德華(Van der Waals)力、電介質充電及其它更小效應而引起。所述靜摩擦是一旦兩個金屬板接觸就將其固持在一起的力，即使其間存在絕緣層。)