[發明專利]用于微機電系統靜摩擦減少的硅烷改性流體

在審

• 申請號: 201680035458.8
• 申請日: 2016-06-02
• 公開（公告）號: CN107709224A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 馬季;魏賢赫;尤金·菲克三世;泰勒·杜恩
• 申請（專利權）人: 追蹤有限公司
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司11287
• 代理人: 章蕾

優先權請求

本申請案請求2015年7月2日提交且標題為“用于微機電系統靜摩擦減少的硅烷改性流體(SILANE MODIFIED FLUID FOR MEMS STICTION REDUCTION)”的美國專利申請案第14/790,633號的優先權，所述申請案特此全部以引用的方式并出于所有目的并入。

技術領域

本發明涉及以流體填充的MEMS裝置，且更具體來說涉及具有摻雜有表面能改性劑以減少流體填充過程期間的靜摩擦效應的流體的MEMS裝置。

背景技術

機電系統(EMS)包含具有電及機械元件、致動器、換能器、傳感器、光學組件(例如鏡面及光學薄膜)及電子元件的裝置。EMS裝置或元件可以多種尺度來制造，包含(但不限于)微尺度及納米尺度。舉例來說，微機電系統(MEMS)裝置可包含具有范圍為約一微米到數百微米或更大的大小的結構。納米機電系統(NEMS)裝置可包含具有小于一微米的大小(包含(例如)小于數百納米的大小)的結構。可使用沉積、蝕刻、光刻及/或蝕刻掉襯底及/或所沉積材料層的部分或添加層以形成電及機電裝置的其它微機械加工過程來產生機電元件。

一些基于MEMS的裝置為基于MEMS的顯示裝置，其包含安置于襯底上并布置成陣列的多個可移動MEMS組件。可移動MEMS組件的實例可包含快門，其中所述快門可起作用以調制穿過基于MEMS的顯示裝置的光的通過。在一些實施中，基于MEMS的裝置可用可充當可移動MEMS組件的潤滑劑的流體填充。在一些實施中，流體也可用以為基于MEMS的裝置提供某些光學及電性質。然而，例如快門的可移動MEMS組件可易受流體填充過程期間靜摩擦的影響，其中可移動MEMS組件可粘附并變得“粘住”在基于MEMS的裝置中的另一表面。

發明內容

本發明的系統、方法及裝置各具有若干新穎方面，其中無單一者單獨負責本文中所公開的合乎需要的屬性。

本發明中所描述的主題的一個新穎方面可在一種裝置中實施。所述裝置包含第一襯底、與第一襯底相對的第二襯底、在第二襯底上方的多個可移動MEMS組件、在第一襯底與第二襯底之間并環繞可移動MEMS組件的流體，及用于結合第一襯底與第二襯底并在所述裝置中封閉流體的密封件，其中流體包含含有非極性官能團R的表面能改性劑。

在一些實施方案中，非極性官能團R是選自由以下組成的群組：烷基、芳基及環烷基。在一些實施中，表面能改性劑包含硅原子、非極性官能團R及可水解基團R′，其中可水解基團R′是選自由以下組成的群組：烷氧基、酰氧基、胺及氯。在一些實施方案中，表面能改性劑是在流體的約0.5容積百分比與約5.0容積百分比之間。在一些實施方案中，第一襯底包含光圈板且第二襯底包含MEMS襯底，其中MEMS襯底的內表面具有比光圈板的內表面高的表面能。在一些實施方案中，表面能改性劑能夠減少MEMS襯底的表面能。在一些實施方案中，流體包含有機溶劑。表面能改性劑溶解于有機溶劑中。在一些實施方案中，可移動MEMS組件中的每一者包含在基于快門的MEMS光調制器中的快門。

本發明中所描述的主題的另一新穎方面可在一種裝置中實施。所述裝置包含第一襯底、與第一襯底相對的第二襯底、在第二襯底上方的多個可移動MEMS組件(其中可移動MEMS組件的表面的表面能大于第一襯底的表面能)，及在第一襯底與第二襯底之間并環繞可移動MEMS組件的流體。流體包含溶劑及用于改性可移動MEMS組件的表面的表面能的物質，其中表面能改性物質包含非極性官能團R。所述裝置進一步包含用于結合第一襯底與第二襯底并在裝置中封閉流體的密封件。

在一些實施方案中，非極性官能團R是選自由以下組成的群組：烷基、芳基及環烷基。在一些實施方案中，表面能改性物質包含硅原子、非極性官能團R及可水解基團R′，其中可水解基團R′是選自由以下組成的群組：烷氧基、酰氧基、胺及氯。在一些實施方案中，表面能改性物質是在流體的約0.5容積百分比與約5.0容積百分比之間。

本發明中所描述的主題的另一新穎方面可實施于一種方法中。所述方法包含：提供第一襯底；提供與第一襯底相對的第二襯底；在第二襯底上方形成多個可移動MEMS組件；將第一襯底結合到第二襯底；及使用在第一襯底與第二襯底之間的流體填充裝置，其中流體環繞可移動MEMS組件并包含表面能改性劑，所述表面能改性劑包含非極性官能團R。