CN1304379A - 温度补偿微型电动机械结构以及补偿环境温度变化的作用的方法 - Google Patents

温度补偿微型电动机械结构以及补偿环境温度变化的作用的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1304379A
CN1304379A CN00800228A CN00800228A CN1304379A CN 1304379 A CN1304379 A CN 1304379A CN 00800228 A CN00800228 A CN 00800228A CN 00800228 A CN00800228 A CN 00800228A CN 1304379 A CN1304379 A CN 1304379A
Authority
CN
China
Prior art keywords
actuator
temperature
micro
compensating
active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN00800228A
Other languages
English (en)
Inventor
爱德华·希尔
罗伯特·L·伍德
拉马斯瓦米·马哈德万
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Viavi Solutions Inc
Original Assignee
Cronos Integrated Microsystems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cronos Integrated Microsystems Inc filed Critical Cronos Integrated Microsystems Inc
Publication of CN1304379A publication Critical patent/CN1304379A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N10/00—Electric motors using thermal effects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0018—Structures acting upon the moving or flexible element for transforming energy into mechanical movement or vice versa, i.e. actuators, sensors, generators
    • B81B3/0024—Transducers for transforming thermal into mechanical energy or vice versa, e.g. thermal or bimorph actuators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0081—Thermal properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
    • H01H2001/0042—Bistable switches, i.e. having two stable positions requiring only actuating energy for switching between them, e.g. with snap membrane or by permanent magnet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

提供一种补偿环境温度的变化、工艺的改变等等的MEMS结构,它可利用于许多应用中。这种结构包括一个主动微致动器(105),适合于热致动以响应其温度的主动改变而运动。主动微致动器可进一步适合于响应环境温度的变化而运动。这种结构还包括一个温度补偿元件(205),诸如一个温度补偿微致动器或一个框架,适合于响应环境温度的变化而运动。主动微致动器与温度补偿元件响应环境温度的变化而协同运动。因此,在主动微致动器温度没有主动改变的情况下,在宽范围的环境温度下主动微致动器与相关的温度补偿微致动器之间保持预定的空间关系。在一个供选的实施方案中,主动微致动器悬置在微电子衬底上的一个框架上,在主动微致动器温度没有主动改变的情况下,在宽范围的环境温度下该MEMS结构保持主动微致动器的至少一部分相对于衬底处于一个固定位置。

Description

温度补偿微型电动机械结构以及补偿环境温度变化的作用的方法
本发明涉及微型电动机械结构，更具体地说，涉及温度补偿热致动微型电动机械结构以及相关方法。
由于这些装置提供的大小、成本与可靠性优势，微型电动机械结构(MEMS)以及其他微型工艺装置目前正发展为广泛的应用。创造了许多不同种类的MEMS装置，包括微型传动机构、微型马达，以及其他能够运动或施加力的微型机械装置。这些MEMS装置可利用于多种应用中，包括但不限于利用MEMS泵或阀的水力应用以及包括MEMS光阀与快门的光学应用。
MEMS装置依靠各种技术以提供在微结构内引起所需运动的必要的力。例如，利用悬臂施加机械力以便转动微型机械的弹簧和齿轮。此外，一些微型马达由电磁场驱动，而其他微型电动机械结构由压电或静电力致动。最近，已经开发了由致动器或其他MEMS元件的受控热膨胀致动的MEMS装置。例如，美国专利申请序列号08/767,192；08/936,598以及08/965,277，这些专利已经转让给本发明的受让人MCNC，这些专利描述了各种类型热致动MEMS装置。每一专利申请的内容在此作为参考。这些专利申请中描述的热致动器包括由硅或金属材料构成的拱梁，当加热时进一步拱弯或反向弯曲，从而产生运动力。这些专利申请还描述了各种类型的的直接或间接的加热机构，这些机构用于加热梁杆引起进一步拱起，使得热致动时热致动器结构相对于其他微电子结构运动。
实际使用中，应用每种MEMS装置需要精确的控制及可靠的运动。在与MEMS结构相联系的微米级尺寸的条件下，稳定及可预测的运动特性是极其重要的。MEMS装置的运动特性会受到内部因素-诸如用来制造MEMS装置的材料类型，MEMS装置的尺寸与结构，以及半导体加工工艺变化所引起的效果的影响。所有这些内部因素在一定程度上均可由MEMS设计工程师予以控制。此外，运动特性可能受到外部因素，诸如MEMS装置的工作环境温度波动的影响，这是不能由MEMS设计工程师予以控制的。尽管所有上述因素均影响MEMS装置精确与可预测地运动的能力，但对不同的装置这些因素的影响程度可能不同。例如，尽管热致动MEMS装置受所有上述因素影响，但对工作环境温度的变化尤其敏感，因为它们是热驱动装置。
更具体地说，由于MEMS装置不仅响应主动加热或冷却所引起的热致动而运动，而且还响应由于工作环境温度的变化而运动，因而热致动MEMS装置可能不可预测或错误地动作。如果环境温度非常高，MEMS装置中设计为响应热致动而运动的零件可能会运动过度。另一方面，在非常低的环境温度中，热致动MEMS装置中设计的运动零件可能会不能充分地响应热致动而运动。在每种温度极端情况下，MEMS装置的各零件彼此间相对保持可预测的位置可能都困难。因此环境温度的作用会影响可靠性并限制MEMS热致动器可能的应用。本领域技术人员能够理解由于半导体加工工艺变化引起的残余应力以及MEMS装置内的结构差异会引起同样的问题。
因此，尽管已经开发了一些热致动MEMS装置，仍然有必要开发即使暴露在显著的环境温度波动下仍能更加可靠或更加精确地开动的其他类型的热致动结构。因而，这些MEMS结构能够适于更加广泛的应用。具有这些特性的MEMS结构将更加适合于许多应用，它们包括但不限于：开关、继电器、可变电容器、可变电阻器、阀、泵、光反射镜阵列、以及电磁衰减器。
本发明提供温度补偿微型电动机械结构及有关方法，它们至少满足部分上述要求并提供一些有利特性。根据本发明，温度补偿MEMS结构包括一个主动微致动器与一个诸如温度补偿微致动器或框架的温度补偿元件。主动微致动器与各自的温度补偿元件适合于响应由环境温度变化导致的热致动而一致地运动。主动微致动器同样适合于响应主动微致动器温度的主动改变而运动，例如响应主动微致动器的主动加热而运动。由于主动微致动器与各自的温度补偿元件适合于响应环境温度的变化而协同运动，因而能在主动微致动器的温度没有主动改变的情况下在一定范围的环境温度内基本保持预定的空间或位置关系。例如，当环境温度变化时能保持主动微致动器与温度补偿微致动器之间预定的空间关系。在一个包括一个框架的供选的实施方案中，当环境温度变化时主动微致动器的一部分相对于下面的微电子衬底能保持相同的相对位置。
因此，本发明的温度补偿微型电动机械结构能将由主动微致动器温度的主动改变而驱动的主动微致动器的运动同由环境温度的改变所引起的主动微致动器的运动分离开来。照此，由于排除了环境温度变化的影响，本发明的温度补偿微型电动机械结构能比常规微型电动机械结构工作得更加精确。
在一个实施方案中，温度补偿微型电动机械结构包括一个具有一个第一主表面的微电子衬底、一个主动微致动器、以及一个温度补偿微致动器。尽管温度补偿微型电动机械结构可以包括许多种类型的致动器，主动微致动器和温度补偿微致动器优选为热拱梁致动器。无论致动器是哪种类型，温度补偿微致动器总是置于微电子衬底的第一主表面上使适合于热致动。特别是，温度补偿微致动器适合于响应环境温度变化而可控地运动。同样，主动微致动器也置于微电子衬底的第一主表面上使适合于热致动。然而，与温度补偿微致动器形成对比的是，主动微致动器适合于响应环境温度变化与主动微致动器温度的主动改变的累积作用而可控地运动。因此，两个微致动器适合于响应环境温度的变化而一致运动以便补偿环境温度变化的影响。特别是，在微致动器的温度没有主动改变的情况下，主动微致动器与温度补偿微致动器在一定范围的环境温度内协同运动而保持彼此之间预定的空间关系。
在一个实施方案中，温度补偿微致动器包括第一部件，而主动微致动器包括第二部件，每一个部件跟随各自的微致动器而运动。可选择第一与第二部件响应主动微致动器温度的主动改变而相互接触，因而此实施方案的温度补偿结构可用作继电器、开关之类。然而由于其独特结构，第一与第二部件当仅仅环境温度变化时不会接触，因为温度补偿微致动器与主动微致动器将以等量协同运动。该实施方案的温度补偿结构还可以包括一个弹簧，当选择使第一与第二部件接触时，适合于挠曲并吸收机械应力。
在另一个实施方案中，主动微致动器与温度补偿微致动器可包括互补的阴阳电接触件。电接触件跟随各自的微致动器而运动并选择使响应主动微致动器温度的主动改变而相互接触。在另一个实施方案中，主动微致动器包括至少一个短路电接触件，温度补偿微致动器包括至少两个断路电接触件。响应主动微致动器温度的主动改变，短路电接触件运动以便选择与温度补偿微致动器携带的电接触件构成电连接。
另一个实施方案的温度补偿微型电动机械结构包括一个具有一个第一主表面的微电子衬底，一个置于第一主表面上的框架，以及一个同样置于第一主表面上的主动微致动器。主动微致动器也可与框架连接，在一些实施方案中，可置于框架中或被框架所包围。框架适合于热致动以便响应环境温度的变化而运动。相反，主动微致动器适合于响应主动微致动器温度的主动改变而运动。框架与主动微致动器适合于响应环境温度的变化协同运动使得只要主动微致动器的温度不主动改变，当环境温度变化时，至少主动微致动器的一部分相对于微电子衬底保持在基本相同的相对位置。
温度补偿微型电动机械结构的各种实施方案可利用于许多应用中。例如，温度补偿微型电动机械结构可用作开关、继电器、可变电容器、以及可变电阻器。温度补偿微型电动机械结构还可用作阀、带锁销或不带锁销的可移动反射镜、以及电磁辐射衰减器。此外，本发明提供用于在微型电动机械结构中抵消环境温度变化影响的有关方法。
不论何种应用，本发明的温度补偿微型电动机械结构能将由主动微致动器温度的主动改变而驱动的主动微致动器的运动同由环境温度的改变所引起的主动微致动器的运动分离开来。因此，由于排除了环境变化的不利影响，本发明的温度补偿微型电动机械结构可以比常规微型电动机械结构工作得更加精确、更可预测。
为了更精确地确定作为MEMS结构一部分的缝隙的大小，根据本发明还提供了一种在MEMS结构选定的表面上电镀的方法。为此，把限定一个缝隙诸如MEMS继电器或开关的一对接触件之间的接触间隔缝隙或MEMS电容器导电板之间的间隔缝隙的MEMS结构，放置在包括电镀材料的电镀槽中。通常，电镀材料为导电金属，诸如金、铑、银、钌、钯、或其合金。此外，本领域技术人员还可使用其他构成电接触的元素或其合金作为电镀材料。此后，电镀材料至少被电镀到MEMS结构限定缝隙的那些部分。通过控制电镀过程，由MEMS结构电镀的部分所限定的最终缝隙具有预定的大小。例如，根据此实施方案，可以控制电镀过程使得最终缝隙可以限定在大约0.5微米以内，从而制造出比常规MEMS结构具有更强性能特征的MEMS结构。
尽管将对上述发明作相当详细的描述，显然，在的描述的本发明范围之内可以进行某些变化与修改。
图1提供根据本发明的一个实施方案的温度补偿MEMS结构的平面示意图，图示主动微致动器与温度补偿微致动器的各种位置。
图2提供根据本发明的一个实施方案的温度补偿MEMS结构的平面图。
图3(a)提供根据本发明的另一个实施方案的温度补偿MEMS结构的平面图，图3(b)与图3(c)提供图3(a)温度补偿MEMS结构的阴阳配合面分别处于闭合与开启位置的局部平面图。
图4为流程图，说明根据本发明的一个实施方案在MEMS结构的至少一部分上进行电镀的操作流程。
图5(a)与图5(b)提供根据本发明的另一个实施方案的温度补偿MEMS结构分别处于较冷的温度与较暖的温度下的平面图，图5(c)提供根据本发明的另一个包括直接加热的实施方案的温度补偿MEMS结构的平面图。
图6提供根据本发明的另一个包括一个框架与一个主动微致动器的实施方案的温度补偿MEMS结构的平面图。
图7提供根据本发明的另一个带有导电表面并用作可变电容器的实施方案的温度补偿MEMS结构的平面示意图。
图8提供根据本发明的另一个带有导电表面并用作可变电阻器的实施方案的温度补偿MEMS结构的平面示意图。
图9提供根据本发明的另一个带有阀片并用作阀的实施方案的温度补偿MEMS结构的平面示意图。
图10提供根据本发明的另一个带有反射镜、衰减器等由主动微致动器驱动的实施方案的温度补偿MEMS结构的平面示意图。
以下将参照各附图较全面地描述本发明，其中将给出本发明的最佳实施方案。但是，本发明可按多种不同形式实现，不应理解成局限于在此阐明的几个实施方案，而应理解成提供这些实施方案是为了充分完全地公开，并向本领域技术人员充分阐明本发明的范围。附图中的特征不按比例，仅用于图解说明本发明。全部图中相同标号指示相同元件。
本发明提供微型电动机械结构及有关方法，它们适合于补偿环境温度变化的作用、工艺改变引起的残余应力等的影响以便提供更可预测、更加精确的运动。这些MEMS结构包括适合于热致动的主动微致动器。当在MEMS结构中使用互补的微致动器时，主动微致动器适合于响应环境温度变化与诸如主动微致动器主动加热引起的主动微致动器温度的主动改变的累积作用而运动。当在MEMS结构中使用框架与主动微致动器时，主动微致动器适合于响应诸如主动微致动器主动加热引起的主动微致动器温度的主动改变而运动。此外，这些结构包括一个温度补偿元件，诸如一个温度补偿微致动器或一个框架。尽管通常不主动加热或冷却，温度补偿元件适合于响应环境温度的变化而运动以便补偿其作用。根据本发明，主动微致动器与各自的温度补偿元件适合于响应环境温度的变化而协同运动，使得在主动微致动器的温度没有主动改变的情况下主动微致动器能在宽范围的环境温度下保持预定的空间与位置关系。如下所述，温度补偿MEMS结构能够适用于多种应用，它们包括但不限于：开关、继电器、可变电容器及可变电阻器、阀、泵、可移动反射镜结构、以及电磁衰减器。
互补微致动器结构
根据本发明的温度补偿微型电动机械结构一个实施方案的示意顶视图显示于图1中。此实施方案的温度补偿微型电动机械结构包括一个微电子衬底、一个主动微致动器、以及一个温度补偿微致动器。微电子衬底10有一个第一主表面，作为MEMS温度补偿装置底下的基底。微电子衬底最好由诸如硅的半导体材料构成，也可使用其他合适的衬底材料。主动微致动器100置于微电子衬底的第一主表面上，适合于响应热致动而运动。特别是，主动微致动器适合于响应环境温度变化(ΔTA)与主动微致动器温度的主动改变(ΔT)的累积作用而可控地运动。通常，主动微致动器的温度通过主动加热主动微致动器而主动改变，不过，如需要的话，主动微致动器也可主动冷却。温度补偿微致动器200同样置于微电子衬底的第一主表面上，适合于响应热致动而运动。尽管温度补偿微致动器的温度通常不主动改变，但温度补偿微致动器适合于响应环境温度变化(ΔTA)的作用而可控地运动。
根据本发明，温度补偿微致动器与主动微致动器适合于响应环境温度的变化而一致或协同运动，因而在微致动器温度没有主动改变的情况下，在环境温度的宽范围内基本保持温度补偿微致动器与主动微致动器之间预定的空间关系。典型的商用半导体装置运行的环境温度范围在摄氏-40至85度，而典型的军用规格半导体装置运行的环境温度范围在摄氏-55至125度。在这样宽的环境温度范围内，在各微致动器温度没有主动改变的情况下，本发明的温度补偿MEMS结构能保持温度补偿微致动器与主动微致动器之间预定的空间关系。
如图1示意图所示，例如，在如实线表示较冷的环境温度和如虚线表示较热的环境温度下，主动微致动器与温度补偿微致动器可分开相同的间距d1，这是因为两个微致动器适合于响应环境温度的变化而一致地运动。但是，当主动改变主动微致动器的温度时，主动微致动器与温度补偿致动器将不同地运动因而改变它们之间预定的空间关系。如图1示意图所示，例如，即使环境温度保持较冷，主动微致动器可能移动到如点划线所示位置，以致两致动器的间距减小至d2。如同后面将要指出的，通过诸如进一步主动加热主动微致动器而进一步主动改变主动微致动器的温度后，可使主动微致动器与温度补偿微致动器的一部分最终相互接触，因而，这种温度补偿MEMS结构可用作继电器、开关之类。尽管不在此进一步讨论，但温度补偿致动器也可以主动加热或冷却。然而，只有当温度补偿致动器与主动微致动器之间有温度差异时，两个致动器之间的间距才会改变，这是由于影响两个致动器的温度的相同改变将导致两个致动器相同的运动，使得间距保持基本恒定。
根据本发明，主动致动器与各自的温度补偿元件，诸如各自的温度补偿微致动器，可以布置成许多预定的相互空间关系。例如，主动致动器与温度补偿元件可以布置成平行于、垂直于、或以任何其他角度相对于微电子衬底的第一主表面。此外，主动致动器与温度补偿元件可布置在同一平面内，平行于衬底第一主表面的不同平面内，或布置成以其他预定的相互位置关系。然而，在下面将进一步描述的一个优选实施方案中，温度补偿微致动器与主动微致动器适合于响应热致动而在各自的通常与微电子衬底的第一主表面平行的平面内运动。
在本发明的一个实施方案中，温度补偿微致动器包括一个适合于响应环境温度的变化而运动的第一部件。同样，主动微致动器包括一个适合于响应环境温度的变化和主动微致动器温度的主动改变的累积作用而运动的第二部件。根据本发明，在主动微致动器温度没有主动改变的情况下，主动微致动器与温度补偿微致动器响应环境温度的变化而一致运动以保持第一部件与第二部件之间预定的空间关系，例如预定的缝隙。然而，可选择使第一部件与第二部件响应主动微致动器温度的主动改变而相互接触。因此，这种MEMS结构提供的部件可以在宽环境温度范围内响应热致动而可控且可预测地运动。
根据本发明的一个MEMS结构实施方案，具有图2示例的可动部件。如同结合图1所述的那样，该MEMS结构包括一个衬底10，一个温度补偿微致动器205以及一个主动微致动器105。温度补偿微致动器与主动微致动器都安装在或附加在衬底的第一主表面上，使得在主动微致动器温度没有主动改变的情况下在宽环境温度范围内具有预定的相互空间关系。主动微致动器与温度补偿微致动器可由任何热驱动致动器组成，但主动微致动器与温度补偿微致动器通常是同样类型的致动器。例如，一个致动器，或更优选为两个致动器，可包括如美国专利申请序列号08/767,192所描述的热拱梁(TAB)致动器，其内容在此作为参考。
每一个热拱梁致动器包括至少两个附加在微电子衬底第一主表面上的固定锚。每一个热拱梁致动器包括至少一个拱梁，置于所述的至少两个固定锚之间，并与衬底离开一段距离，使拱梁能相对于衬底运动。例如，主动微致动器105包括至少一个拱梁108，置于固定锚106与107之间。而温度补偿微致动器205包括至少一个热拱梁208，置于固定锚206与207之间。尽管每一个热拱梁致动器内的固定锚附加在衬底表面上，而拱梁必须离开微电子衬底以便能自由有效地运动。通常，使用已有的微工艺技术，在微致动器运动部件下面的微电子衬底上形成一个空腔。对任何主动或温度补偿微致动器并不需形成空腔。然而，由于空腔适合于使主动微致动器在工作中更加有效，因此，优选为在主动微致动器下设置一个空腔。作为选择，可在温度补偿微致动器下面设置一个空腔。例如，空腔c1位于主动微致动器105内置于固定锚106与107之间的拱梁108与联结器109下面。同样，如图所示，空腔c2位于主动微致动器205内置于固定锚206与207之间的拱梁208与联结器209下面。
如美国专利申请序列号08/936,598所述，固定锚与拱梁可由诸如镀镍的导电金属构成。或者，固定锚与拱梁可由诸如硅的半导体材料构成，或任何其他具有合适热膨胀系数的材料构成，使得拱梁以明显而可预测的方式响应温度的改变而膨胀或收缩。通常，拱梁由具有随温度升高而膨胀的正热膨胀系数的材料构成。然而，拱梁也可由具有随温度升高而收缩的负热膨胀系数的材料构成。
在没有主动温度改变的静态状态下，每一个拱梁具有相对于微电子衬底的相应的位置与空间关系。如图2示例，主动微致动器105中的拱梁108在给定的静态环境温度下，将具有预选的拱起量与相应的非致动位置。因而，当拱梁108处于静态位置时，阳匹配表面213相对于互补的阴匹配表面212及微电子衬底10具有预定的空间关系。这是由于阳匹配表面213适合于通过联结器109随拱梁108而运动因而将相应地定位。从静态位置起，热拱梁致动器中的拱梁适合于响应热致动而运动。
对于具有正热膨胀系数的热拱梁来说，环境温度的升高和/或主动加热拱梁温度将导致热拱梁沿原来拱起的方向进一步拱起，使得拱梁相对于微电子衬底而运动。例如，如图2所示，主动微致动器105内的拱梁108响应热致动器的加热将进一步拱起而移动阳匹配表面213使接近互补的阴匹配表面212。反之，环境温度的降低和/或主动冷却具有正热膨胀系数的拱梁温度将减小热拱梁的拱起量。如图2所示，主动微致动器105内的拱梁108响应热致动器的冷却将减小拱起量而移动阳匹配表面213使远离互补的阴匹配表面212。一旦不再对热拱梁施加热致动，拱梁将反向运动并重新回复起始位置和非热致动下的静态拱起度。
如同已指出的，热致动可以来自环境温度的变化与微致动器温度的主动改变。而且，环境温度相对于静态环境温度可以升高或减低。尽管温度补偿微致动器的温度通常不主动改变，至少一个，且更优选为温度补偿微致动器的每一个拱梁适合于响应环境温度的升高而进一步拱起。与此对比，至少一个，且更优选为主动微致动器的每一个拱梁适合于响应环境温度的升高与主动微致动器温度的主动改变的累积作用而进一步拱起。同样，通常至少一个，且更优选为温度补偿微致动器的每一个拱梁适合于响应环境温度的减低而减小拱起程度。相应地，至少一个，且更优选为主动微致动器的每一个拱梁适合于响应环境温度的减低与主动微致动器温度的主动改变的累积作用而减小拱起程度。
因此，主动与温度补偿微致动器都适合于响应环境温度的改变并补偿之，从而保持静态位置与空间关系。可以使用许多技术使主动与温度补偿微致动器适合于按预定的方式响应环境温度的改变而运动。微致动器可由具有不同热膨胀系数的材料构成。如果用热拱梁致动器构成相应的微致动器，主动微致动器与温度补偿微致动器可以有不同长度与宽度的拱梁。此外，可以使用多种技术使得当因主动温度改变或因环境温度改变而产生热致动时，主动与温度补偿微致动器适合于产生预定大小的力。最好是，各自的微致动器可以具有不同数目的同样结构的拱梁。例如，温度补偿微致动器可以比相应的主动微致动器具有更多数量的拱梁。热拱梁微致动器中拱梁数目的不同可用来控制其产生的力的相对大小。本领域技术人员可以理解，在此没有提及的其他方法也可以用来设计各种微致动器对任何来源的温度改变的响应特性。
为了主动改变主动微致动器的温度，主动微致动器优选为包括直接或间接地加热一个或多个拱梁的装置。尽管许多如美国专利申请序列号08/767,192及08/936,598中所述的技术可用来加热拱梁，用于加热的装置可以包括使电流通过一个或多个拱梁以便直接加热拱梁的装置。例如，在支撑点之间施加电压差使电流流过拱梁从而加热拱梁并引起进一步的拱起。或者，用于加热的装置可以包括诸如多晶硅加热器的外部加热器，置于衬底上而在拱梁的至少一部分之下。通过使电流流过外部加热器，外部加热器将辐射热量进而使拱梁升温，从而间接加热拱梁并导致进一步的拱起。例如，主动微致动器105包括加热器440用于加热拱梁108，如图2所示。同样，如图3(a)所示加热器442用于加热主动微致动器110中的至少一个拱梁。
为支撑外部加热器，衬底上通常设定一个空腔，开口通过第一主表面并在拱梁的至少一部分之下。和前面一样，空腔对任何微致动器并不需要但可以在微致动器上使用，优选为包括在主动微致动器之内。该空腔在热拱梁致动器内由下面的微电子衬底形成以增加拱梁的有效性。例如，图2中，主动微致动器105内在拱梁108下方的空腔c1，以及图3(a)中，主动微致动器110内在拱梁下方的腔c3，可按这种方法构成。当外部加热器的相对两端置于第一主表面之上时，加热器的中间部分最好伸出空腔，以便既与衬底也与拱梁隔开一段距离。外部加热器可以是如美国专利申请序列号08/767,192及08/936,598所示的螺旋形，外部加热器也可以如图2所示较为直线形。在此实施方案中，外部加热器440延伸跨过空腔并处于拱梁的中间部分之下以便加热拱梁并引起进一步的拱起。如图所示，外部加热器的相对两端置于衬底的第一主表面上的空腔c1的相对两侧上。此外，接触座444及446可设定在衬底的第一主表面上与外部加热器的相对两端电接触，使得可通过在接触座之间施加电压差而产生流过外部加热器的电流。
尽管以上所述主动微致动器包括加热拱梁的装置，但主动微致动器可以替以其他用于主动改变拱梁温度的装置。例如，主动微致动器可以包括冷却装置，用于冷却拱梁以减小梁的拱起量。
对于图2所示的实施方案中，每个微致动器还包括一个诸如联结器的部件，将每个拱梁相互联结。例如，主动微致动器中的联结器109联结三个梁，而温度补偿微致动器中的联结器209联结十三个梁。每个联结器适合于响应的联结的拱梁的热致动而相应地运动。因此，联结器用作联合每一个热拱梁响应热致动而运动所产生的力。主动与温度补偿微致动器的联结器可以提供互补的匹配表面。例如，温度补偿MEMS结构可具有如图2和3(a)所示的各种组合的阴阳匹配表面。更具体地，图2实施方案包括一个具有一个带阳匹配表面的联结器213的主动微致动器105，与一个具有一个带互补的阴匹配表面的联结器212的温度补偿微致动器205。
根据本发明，在微致动器温度没有主动改变的情况下主动微致动器与温度补偿微致动器在一定的环境温度范围内保持相同的预定空间关系。这个预定的空间关系也许可以通过保持在相应的匹配表面间的相应的预定空间关系而予以最好的说明。例如，参照图2的实施方案，在微致动器温度没有主动改变的情况下，主动微致动器与温度补偿微致动器在一定的环境温度范围内保持各自微致动器相应的匹配表面之间预定的空间关系，即预定的缝隙。
一旦主动微致动器的拱梁被加热或拱梁的温度以其他方式主动改变，主动微致动器将与温度补偿微致动器不同地运动，从而两个微致动器相应的匹配表面之间将不再保持预定的空间关系，即预定的缝隙。例如，参照图2的实施方案，主动加热主动微致动器的拱梁将移动主动微致动器的阳匹配表面使趋近温度补偿微致动器的阴匹配表面，从而减小各自微致动器相应匹配表面间的预定缝隙。对主动微致动器拱梁进行足够的加热，主动微致动器的阳匹配表面可移动至同温度补偿微致动器的阴匹配表面接触。
微致动器还可以包括一个适于挠曲并吸收机械应力的弹簧。例如，当附加在不同微致动器上的联结器运动并形成相互接触，或锁定在一起的一对微致动器试图拉开，诸如当其中之一的微致动器去除主动加热时，可能产生机械应力。例如图2中，温度补偿MEMS结构包括一个具有弹簧210的温度补偿微致动器，弹簧210当受到诸如由各自联结器进行接触而产生的力时适合于挠曲。弹簧可由具有适当强度与弹性的诸如硅或导电金属材料构成。弹簧可以具有各种外形，而图2中所示的实施方案采用的弹簧是一个常用的方环形，连接在联结器接近各自匹配表面的位置。或者，图3(a)中所示的实施方案具有一个大致为C形的部件，它通过挠曲以允许方形部件插入C形部件，在其中移动与保持，及选择从中移出而起到弹簧的功能。
本发明的温度补偿MEMS结构可利用在许多应用中。例如，温度补偿MEMS结构可包括由温度补偿微致动器与主动微致动器携带的匹配性电接触件，以便构成一个继电器、一个开关之类。通常，电接触件由电镀一层如下所述的导电材料的电镀镍构成，以便提供高导电性与高可靠性，而且具有优异的抗氧化能力。此外，电镀可用来限定匹配零件之间最小的结构间距。在工作中，可选择为响应主动微致动器温度的主动改变使阳电接触件与互补的阴电接触件相互接触，或选择为使互相分离，这分别取决于在主动微致动器温度没有主动改变的情况下接触件是常开还是常闭。
一个具有匹配的阴阳接触件的温度补偿MEMS结构的实施方案如图2所示。在此实施方案中，主动微致动器105包括一个阳匹配表面213，置于联结器109最接近温度补偿微致动器的端部。此实施方案的阳匹配表面镀一层诸如金的导电材料，作为阳电接触件。同样，温度补偿微致动器包括一个互补的阴匹配表面212，置于联结器209最接近主动微致动器的端部。阴匹配表面同样镀一层诸如金的导电材料，作为阴电接触件。在工作中，当主动微致动器主动加热时，各个接触件产生接触，从而在其间建立了电连接。在微致动器是由电镀镍构成的实施方案中，微致动器同样是导电的，从而使接触件表面之间的电接触能够有效地电连接微致动器以及连接至微致动器的各个电路。这些电路连接如美国专利申请序列号08/767,192及08/936,598中所述。在微致动器是由硅构成的另一个实施方案中，导电路径可从电接触件至通常位于各自固定锚的接触座构成，再连接至一个电路。一旦主动微致动器的主动加热去除，电接触件将重新分开至预定的缝隙，该缝隙在一个宽范围环境温度下保持基本恒定，这是由于主动微致动器与温度补偿微致动器响应环境温度的波动而一致地运动。
具有阴阳电接触件的温度补偿MEMS结构的另一实施方案示于图3(a)中。在此实施方案中，温度补偿微致动器210包括一个联结器212，接近其端部有一个大致为C形的部件211。如图所示，C形部件提供一个电镀诸如金的导电材料的阴匹配表面。此实施方案的主动微致动器110也包括一个联结器112，接近其端部有一个柱塞241。柱塞提供一个阳匹配表面并同样镀以诸如金的导电材料。
在工作中，柱塞可以至少部分地插入C形部件。在一个实施方案中，当主动微致动器仅受环境调节而未被主动加热或冷却时，柱塞与C形部件接近开口的边缘相接触，如图3(b)所示。一旦主动微致动器被主动加热，柱塞即插入C形部件中心部位，如图3(c)所示，使之不再接触C形部件。因而，此实施方案的温度补偿MEMS结构在主动微致动器没有主动加热时在各自的导电匹配表面间形成接触，而当主动微致动器主动加热时，导电匹配表面分离。或者，图3(c)所示的柱塞可选择为热致动以便可控地接触C形部件的内部，例如接近参考标号112的实体部分或C形部件的开口处。此外，图3(b)所示的柱塞可选择为热致动以便可控地接触C形部件接近开口处的内部。本领域技术人员将能够理解许多其他实施方案是可行的，其中柱塞与C形部件适合于以许多种组合彼此可控地接触，不论主动微致动器的温度是否改变。
每一个实施方案中，匹配表面的组合优选为在柱塞与C形部件之间提供可控的滑动接触运动。这种滑动接触提供了由于接触件的擦拭作用而清除可能积聚在接触表面上的杂质的优点。在这方面，利用在镍匹配结构上电镀诸如金、铑或其他已知能形成良好电接触的合适元素的导电材料，用来提供较好的接触电阻和耐磨特性。
如前所述，C形部件还通过挠曲来允许柱塞插入其中而起到弹簧211的功能。此外，此C形部件具有扩张的开口适合于引导柱塞进入C形部件内部。柱塞与C形部件通常设计成在正常工作期间柱塞可以插入并移出C形部件。作为选择，C形部件可以适合于在C形部件内部位置上可控地锁住柱塞。
如上所述，许多温度补偿MEMS结构在至少一个工作位置上限定一个缝隙。在这方面，MEMS继电器、开关之类，包括图2和3的实施方案，在一对电接触件之间限定了一个当MEMS继电器、开关之类处于开启位置时的缝隙。如同下面将要详细描述的，MEMS电容器可以类似地在构成电容器的导电极板之间限定一个分离空隙。
为了进一步提高MEMS结构的性能和可靠性，MEMS结构所限定的缝隙的大小可以方便地以更高级的精度限定。在这方面，常规MEMS结构所限定的各种缝隙通常受到大约5微米或稍小范围的最小结构间距的限制。尽管这个范围已经适合许多MEMS应用，但研制的MEMS应用需要更小的最小结构间距和更高的精度以便从做成的MEMS装置上获得更高的性能。
因此，本发明还提供一个用于电镀MEMS结构表面的有利技术以便更精确地确定由MEMS结构所限定的缝隙的大小。如图4中的方框600与610所示，MEMS结构将要电镀的部分由光刻确定。通常，一层光刻胶淀积到MEMS结构表面，随后开一个窗口以暴露MEMS结构的限定缝隙与要求电镀的那些部分。然后将MEMS结构放置到包括电镀材料的电镀槽中。见方框620。电镀材料通常为导电材料，诸如金、铑、银、钌、钯、或其他已知能形成良好电接触的元素或其合金。然后电镀材料被电镀到MEMS结构暴露的部分，包括MEMS结构的限定缝隙的那部分。见方框630。
控制电镀过程使得由MEMS结构电镀的部分所限定的最终缝隙具有预定的大小。在这方面，随着附加的电镀材料镀到MEMS结构的暴露部分上缝隙会逐渐减小。通过控制淀积速度和电镀过程的持续时间从而控制电镀到MEMS结构的暴露部分上的电镀材料的总量，由MEMS结构所限定的最终缝隙的大小可以精确地确定。具体地，MEMS结构电镀的部分所限定的缝隙可精确地限定至大约5微米以内。因此，做成的MEMS结构相比于没有很好地限定缝隙的MEMS装置应具有改善的性能特征。
许多MEMS结构可以电镀。例如，具有至少两个限定接触分离缝隙的接触件的MEMS结构，如图2与3所示，可以通过将电镀材料电镀到接触件上而电镀，使得最终的接触分离缝隙具有预定的大小。类似地，如下所述的MEMS电容器，它具有至少两个导电极板并限定一个能通过电镀使得电镀材料被电镀到导电极板上以便形成具有预定大小的分离缝隙。尽管上述电镀过程对MEMS继电器、开关、可变电容之类非常方便，该电镀过程同样可以利用于许多其他需便利地形成预定大小的限定缝隙的MEMS结构。
举例说明，图3(a)MEMS继电器的阴阳接触件可采用诸如金、铑、银、钌、钯、或其他已知能形成良好电接触的元素或其合金进行电镀，以便更精确地限定阴阳接触件之间在开启位置的接触分离缝隙。为了光刻确定MEMS继电器要求电镀的部分，MEMS继电器表面先被覆一层光刻胶。然后，开一个窗口以暴露阴阳接触件以及确定要求电镀的区域。为说明起见，图3(a)以斑点阴影区绘出要求电镀的区域460。接着将MEMS结构放置到可从商业获得的，例如，通常可由本领域技术人员采购到的电镀槽中。然后根据电镀槽制造商提供的说明，通过让适量的电流通过电镀槽而使MEMS继电器的暴露部分被电镀。在这些条件下，电镀材料通常以大致6微米/小时的镀覆速率淀积到MEMS继电器的暴露部分上。当然，本领域技术人员能够理解，实施本发明的这一部分可以采用多种其他的镀覆速率。电镀过程完成前可暂时中止以便目视观察MEMS结构并确定还需淀积多少电镀材料以便正确地达到规定的缝隙尺寸。根据电镀材料淀积的速率，将MEMS结构重新插入电镀槽中并使电镀过程继续一段时间以完成电镀处理。一旦一定数量的MEMS结构完成电镀，且电镀过程，包括电镀材料淀积的速率被很好地测定，后续的MEMS结构可以按预定的持续时间电镀而不需暂时中止电镀过程以目视观察MEMS结构。电流撤离电镀槽后，将电镀好的MEMS结构从电镀槽移出并在水中或其他合适的溶剂中清洗。随后将光刻胶从MEMS结构的剩余部分清除。照这样，做成的MEMS结构可确定一个具有限定在大约5微米之内大小的缝隙。由于可以比常规MEMS结构更加精确地确定缝隙，本发明电镀好的MEMS结构相应地具有改善的性能特征。
除了继电器、开关之类以外，本发明的温度补偿MEMS结构可利用于许多应用中。具体地，该温度补偿MEMS结构可用作可变电容器。本发明的该实施方案中，温度补偿微致动器包括一个第一导电表面。根据本发明，可变电容器可通过互补的微致动器实施方案或主动微致动器加框架的实施方案而构成。例如，如图7所示，温度补偿微致动器200可包括一个第一导电极板500，它连接在联结器最接近主动微致动器的端部。同样，主动微致动器可包括一个互补的第二导电表面。例如，主动微致动器100可包括一个第二导电极板502，它连接在联结器最接近温度补偿微致动器的端部。
此实施方案的温度补偿MEMS结构设计成使得在微致动器温度没有主动改变的情况下，在一定环境温度范围内保持各个导电表面之间预定的空间关系。因此，第一与第二导电表面构成一个具有预定的电容值的电容器，它在微致动器温度没有主动改变的情况下，在一定环境温度范围内基本保持恒定。通过主动改变主动微致动器的温度，第二导电极板可以相对于第一导电极板移动从而可控地改变各个导电表面间的空间关系因而相应地改变已有的电容值。由于通过选择地移动响应其温度的主动改变的主动微致动器能可控地改变电容值，因此做成的温度补偿MEMS结构可用作可变电容器，其电容值可精确设定。框架加主动微致动器方案的可变电容器的工作与此类似，除了一个导电表面可置于框架与主动微致动器结构的里面或外面。
温度补偿MEMS结构的另一个实施方案可用作可变电阻器或电位器。根据本发明，可变电阻器可通过互补的微致动器实施方案或主动微致动器加框架的实施方案构成。在此实施方案中，温度补偿微致动器包括一个第一导电元件，它通常连接在联结器最接近主动微致动器的端部。例如，图8显示了一个连接在温度补偿微致动器200上的第一导电元件504。主动微致动器100同样包括一个第二导电元件506，它与第一导电元件保持电接触。主动微致动器的第二导电元件通常连接在联结器最接近温度补偿微致动器的端部。在微致动器温度没有主动改变的情况下，在一个宽环境温度范围内第一与第二导电元件共同确定一个预定的阻值。
一旦主动改变主动微致动器的温度，主动微致动器的第二导电元件相对于第一导电元件移动使得第二导电元件接触第二导电元件的一个不同部分。结果，由第一导电元件与第二导电元件联合确定的阻值相应地改变。由于通过选择地移动响应其温度的主动改变的主动微致动器能可控地改变电阻值，因此做成的温度补偿MEMS结构可用作可变电阻器或电位器，其电阻值可精确设定。框架加主动微致动器方案的可变电阻器的工作与此类似，除了每个导电表面可置于框架与主动微致动器结构的里面或外面。
温度补偿MEMS结构的其他应用不需要导电表面或元件。具体地，本发明的一个实施方案提供一种温度补偿MEMS阀。根据本发明，阀可通过互补的微致动器实施方案或主动微致动器加框架的实施方案构成。如同在温度补偿MEMS结构的其它应用中，温度补偿是重要的，因为在极高或极低的工作温度下阀的工作可能受到不利影响。MEMS温度补偿阀的一个例子如图9所示。
一个实施方案的温度补偿MEMS结构包括一个温度补偿微致动器200，它具有第一阀片508，其中带有一个开口509。第一阀片与开口相对于微电子衬底10的表面可以沿许多方向及空间关系布置。例如，如图9所示，第一阀片与开口可以布置在与微电子衬底表面交叉的平面上。或者，第一阀片与开口可以平行微电子衬底表面布置，或以某些其他平面关系布置。尽管第一阀片可以不同方式安装，但通常第一阀片连接在联结器最接近主动微致动器的端部。此实施方案的温度补偿MEMS结构还包括一个互补的主动微致动器100，它具有第二阀片510，通常连接在联结器最接近温度补偿微致动器的端部，第二阀片适合于选择为堵住由第一阀片所确定的开口的至少一部分。例如，在主动微致动器温度没有主动改变的情况下，不论环境温度有多大的变化，第二阀片可以位于不遮挡由第一阀片所确定的开口的任何部分。然而，通过主动改变主动微致动器的温度，第二阀片可以可控地位于至少部分地堵住由第一阀片所确定的开口。
因此，通过主动改变主动微致动器的温度，本实施方案的MEMS阀可以准确地开启、关闭、或部分地开启由第一阀片所确定的开口，而不会因环境工作温度的波动而影响第一阀片与第二阀片的相对位置。尽管所述实施方案的温度补偿MEMS结构更适宜用作光阀，但该温度补偿MEMS阀的其他实施方案可选择通过流体、气体之类。框架加主动微致动器方案的阀的工作与此类似，除了每个阀片结构可置于框架与主动微致动器结构的里面或外面。
框架加微致动器的结构
尽管上述温度补偿MEMS结构包括温度补偿微致动器，但本发明的温度补偿MEMS结构不必非包括温度补偿微致动器，而可以包括其他类型温度补偿元件。例如，如图5和6所示，温度补偿MEMS结构可以包括微电子衬底、一个主动微致动器、以及一个用作温度补偿元件的框架。
在此实施方案中，框架与主动微致动器位于微电子衬底10的第一主表面上。如同以前，该微电子衬底优选为包含诸如硅的半导体材料。框架420放置于第一主表面上，且适合于热致动以便响应环境温度的改变(ΔTA)而运动。具体地，该框架包括一个或多个固定锚，诸如图5(a)所示固定锚421，它固定于衬底使框架的其余部分借助该固定锚而悬置在衬底上。此外，主动微致动器425可连接在框架420上，且适合于响应主动微致动器温度的主动改变(ΔT)而运动。框架适合于响应环境温度的改变而运动以便对其进行补偿，并保持主动微致动器基本上处于相同的相对位置。
此实施方案的热补偿MEMES结构设计成使得在主动微致动器温度没有主动改变的情况下，框架与主动微致动器响应环境温度的改变而协同运动，从而使主动微致动器的至少一部分相对于微电子衬底保持在基本相同的相对位置。在主动微致动器温度没有主动改变的情况下，尽管热补偿MEMS结构可以设计成主动微致动器的不同部分均能相对于衬底保持在固定位置，但所述实施方案的热补偿MEMS结构保持主动微致动器联结器的引导端相对于衬底处于固定位置。
在前述的包括主动与温度补偿微致动器的实施方案中，环境温度变化的影响被消除，因为各个微致动器都运动从而消除了环境温度的作用。因此，主动与温度补偿微致动器不需互相连接。然而，在包括框架与主动微致动器的本实施方案中，环境温度变化的影响被消除是由于框架与主动微致动器相连接并设计成响应环境温度变化而膨胀与收缩，使得主动微致动器的至少一部分相对于衬底保持在固定位置。在此实施方案中，主动微致动器425具有的每一个拱梁置于框架内并连接在框架上，而不是如同互补的微致动器实施方案中那样直接固定在衬底上。因此，框架可以响应环境温度的变化而膨胀或收缩以适应主动微致动器，这是由于框架与主动微致动器适合于以基本相同的比例运动。相反，如果拱梁每一个端部固定在一个固定锚上，响应温度变化时，拱梁的运动将明显地大于锚的运动。然而，在框架与主动微致动器实施方案中，响应主动微致动器温度的主动改变时，主动微致动器的所有部分将相对于框架和底下的衬底而运动。
现在参阅图5(a)与5(b)来阐明在主动微致动器温度没有主动改变的情况下环境温度变化的影响。图5(a)中，框架420与主动微致动器425显示为在第一环境温度下处于热平衡状态，联结器415的引导端位于相对于微电子衬底10的一个特定位置d3。主动微致动器的拱梁具有与框架环境温度相关联的某一给定的拱起度或位移，且框架具有特定的大小与形状以适应在此环境温度下的主动微致动器。一旦环境温度改变，框架420与主动微致动器425将各自相应地改变大小与形状。通常，框架与主动微致动器随温度升高而膨胀，随温度降低而收缩。
如图5(b)所示，环境温度的增加将导致主动微致动器425的拱梁膨胀或进一步拱起。响应环境温度的升高框架420将同样沿每一方向膨胀。然而，如图所示，框架的膨胀，尤其是宽度方向的膨胀，抵消或消除了主动微致动器拱梁的进一步拱起，使得联结器415的引导端相对于微电子衬底10保持在相同的相对位置d3。一旦主动微致动器的温度主动改变，联结器的引导端将相对于微电子衬底而移动。
根据本发明的框架与主动微致动器的实施方案可采用如前所述的许多加热器与加热技术。此外，对框架与主动微致动器实施方案的直接电加热的一个例子如图5(c)所示。框架420在接近固定锚421的一边被分断。因此，断开的框架的两部分之间电气上隔离。而且，固定锚可用作电接触件，每个固定锚连接在被分断的框架的一部分上。一个电流源可连接在各个固定锚之间以驱动电流流过框架。例如，标号为425的电流i可通过“+”固定锚导入，如图所示。电流流过分离框架420的第一部分，经过至少一个拱梁，回到分离框架的第二部分，然后回到“-”固定锚。框架与拱梁的截面大小可以调节以便使框架与拱梁产生不同的电阻。按此方法，可以可控地将拱梁加热至不同于，或优选为高于分离框架的加热程度。当然，本领域技术人员能够理解这仅是可用来直接或间接加热框架与主动微致动器的许多技术中的一个例子。
包括框架与主动微致动器的温度补偿MEMS结构的具体实施方案绘于图5与6中。在这两个实施方案中，框架还包括至少一个固定在微电子衬底的第一主表面上的固定锚，从而使框架的其余部分悬置在衬底上并能相对于衬底移动。例如，如图5(a)与5(b)所示，具有大致为C形的凹型框架420通过单个固定锚421而悬置。因此，主动微致动器425可置于框架内使得联结器的引导端通过框架的开口端伸出。在如图6所示的一个供选的实施方案中，框架430包括一对固定锚431与432，用于支撑大致封闭的框架的对边，该框架基本上包围主动微致动器435。
如同前述包括主动与温度补偿微致动器的温度补偿MEMS结构实施方案，包括框架与主动微致动器的温度补偿MEMS结构同样可利用于许多应用中。以下简要描述其中至少一部分。如图6所示，一个实施方案的温度补偿MEMS结构包括至少两个位于微电子衬底10上的电接触件438与440。这两个电接触件是分离的因而彼此绝缘。主动微致动器上的联结器436的引导端包括一个短路电接触件441，它响应主动微致动器温度的主动改变时可移动至同置于衬底上的电接触件438与440相接触，从而使置于衬底上的两个电接触件电连接。然而，由于该温度补偿MEMS结构的构造，短路电接触件相对于置于衬底上的电接触件的相对位置不会由于环境温度的变化而受到影响，这是因为环境温度的变化不会使短路电接触件相对于衬底运动。
与上述样式类似，包括框架与主动微致动器的温度补偿MEMS结构同样可用作可变电容器或可变电阻器结构。图7的说明同样适用于此，只不过其中主动微致动器100在此实施方案中包括一个框架与一个主动微致动器，连接在温度补偿微致动器200上的结构被替换为置于微电子衬底上的结构。为了构成可变电容器，温度补偿MEMS结构包括一个置于微电子衬底上的第一导电表面500。此外，主动微致动器进一步包括互补的第二导电表面502，它与第一导电表面保持预定的空间关系，因而在主动微致动器温度没有主动改变的情况下，在宽环境温度范围内，在第一与第二导电表面间建立了预定的电容值。通常，第二导电表面由导电极板构成，它连接在联结器诸如联结器的引导端上。在工作中，通过主动改变主动微致动器的温度，第一与第二导电表面间的电容值可以可控地改变，主动微致动器用于使第二导电表面相对于第一导电表面运动。
同样，包括框架与主动微致动器的温度补偿MEMS结构还可以包括导电元件，协同构成可变电阻器。图8的说明同样适用于此，只不过其中主动微致动器100在此实施方案中包括一个框架与一个主动微致动器，连接在温度补偿微致动器200上的结构被替换为置于微电子衬底上的结构。在此实施方案中，一个第一导电元件504可置于微电子衬底上，而主动微致动器包括一个互补的第二导电元件506，它与第一导电元件的一部分电接触。尽管对本发明来说不是必须这样做，但第二导电元件通常是从联结器的引导端伸出。如上所述，该温度补偿MEMS结构设计成使得没有导电元件响应环境温度的变化而运动，因而对流过导电元件的电流保持恒定的电阻值。然而，响应主动微致动器温度的主动改变第二导电元件将移动使得流过导电元件的电流的电阻值相应地改变。通过以可控方式主动改变主动微致动器的温度以便选择第二导电元件相对于第一导电元件的位置，该温度补偿MEMS结构可起到可变电阻器的作用。
温度补偿MEMS结构还可提供一种阀以选择通过光、流体、气体等。图9的说明同样适用于此，只不过其中主动微致动器100在此实施方案中包括一个框架与一个主动微致动器，连接在温度补偿微致动器200上的结构被替换为置于微电子衬底上的结构。然而，为说明起见，将在下面描述提供一个光阀的温度补偿MEMS结构。在此实施方案中，温度补偿MEMS结构具有一个置于衬底上的第一阀片508。第一阀片在其中间开有一个通口509。主动微致动器也包括一个第二阀片510，诸如固体阀片，它能响应主动微致动器温度的主动改变协同第一阀片选择为堵住通口的至少一部分。第一阀片与通口可以相对于微电子衬底10的表面布置成多种方向与空间关系。例如，如图9所示，第一阀片与通口可以布置在与微电子衬底表面交叉的平面上。或者，第一阀片与通口可以平行微电子衬底表面布置，或以某些其他平面关系布置。由于第二阀片附着在主动微致动器的当环境温度改变时相对于衬底保持固定位置的部分上，因此阀不受环境温度波动的影响，因为没有阀片将改变其相对位置。
本发明的温度补偿MEMS装置的另外一个实施方案还包括适合于随主动微致动器而运动的反射镜、电磁辐射衰减器之类(以下统称反射镜)。反射镜、衰减器之类可置于主动微致动器上，不管是互补的微致动器结构，还是框架加微致动器结构。优选为，反射镜置于框架内的主动微致动器上。具体地，对图10所示例子，反射镜520安装在当环境温度变化时相对于衬底保持固定位置的主动微致动器525上，使得在主动微致动器温度没有主动改变的情况下，在环境温度宽范围内反射镜相对于微电子衬底的相对位置基本保持恒定。然而，通过主动改变主动微致动器的温度，反射镜的相对位置将选择地改变。因此，通过主动改变主动微致动器的温度，反射镜可以可控地移入或移出光束，而不会因环境温度的变化改变反射镜的相对位置。
如上所述，可以在广泛的应用中利用MEMS温度补偿结构的各种实施方案，制成诸如开关、继电器、可变电容器、可变电阻器、阀、可移动反射镜结构、以及电磁衰减器。本领域技术人员应当理解本发明存在未提及的其他应用。因此，本发明的温度补偿MEMS结构可利用于各种要求或者喜欢可移动结构的应用，其中的零件适合于以精确和可预测的方式运动，而不受环境温度变化或制造工艺的不利影响。
在附图与说明书中，已经披露了本发明的典型最佳实施方案，尽管使用了一些专门术语，对本发明范围的任何方面，这些实施方案只是用于一般描述的意义，并非用于限制性目的。本发明的范围阐明于权利要求书中。

Claims (40)

1．一种温度补偿微型电动机械结构，包括：
一个具有第一主表面的微电子衬底；
一个温度补偿微致动器，置于所述微电子衬底的第一主表面上并适合于热致动，所述温度补偿微致动器适合于响应环境温度的变化而运动；以及
一个主动微致动器，置于所述微电子衬底的第一主表面上并适合于热致动，所述主动微致动器适合于响应环境温度的变化与所述主动微致动器的温度的主动改变的累积作用而运动，
其中所述温度补偿微致动器与所述主动微致动器均适合于响应环境温度的变化而运动，从而在所述微致动器的温度没有主动改变的情况下，在一定范围的环境温度下所述温度补偿微致动器与所述主动微致动器之间基本保持预定的空间关系。
2．根据权利要求1的温度补偿微型电动机械结构，其中所述温度补偿微致动器适合于响应环境温度的变化而在基本平行于微电子衬底的第一主表面的平面内运动，以及其中所述主动微致动器适合于响应环境温度的变化与所述主动微致动器的温度的主动改变而在基本平行于所述微电子衬底的第一主表面的平面内运动。
3．根据权利要求1的温度补偿微型电动机械结构，其中所述温度补偿微致动器包括一个适合于响应环境温度的变化而运动的第一元件，其中所述主动微致动器包括一个适合于响应环境温度的变化与所述主动微致动器的温度的主动改变而运动的第二元件，其中所述第一元件与所述第二元件响应所述微致动器的温度的改变而选择使相互接触。
4．根据权利要求3的温度补偿微型电动机械结构，其中所述温度补偿微致动器与所述主动微致动器中的至少一个进一步包括一个弹簧，当所述第一元件与所述第二元件选择地相互接触时，所述弹簧适合于挠曲并吸收机械应力。
5．根据权利要求1的温度补偿微型电动机械结构，其中所述温度补偿微致动器包括一个热拱梁致动器，所述热拱梁致动器进一步包括至少两个固定在微电子衬底的第一主表面上的固定锚，至少一个拱梁置于所述的至少两个固定锚之间，其中所述至少一个热拱梁适合于响应环境温度的变化而进一步拱起。
6．根据权利要求1的温度补偿微型电动机械结构，其中所述主动微致动器包括热拱梁致动器，所述热拱梁致动器进一步包括至少两个固定于微电子衬底的第一主表面的固定锚，至少一个拱梁置于所述的至少两个固定锚之间，其中所述至少一个热拱梁适合于响应环境温度的变化与所述主动微致动器的温度的主动改变的累积作用而进一步拱起。
7．根据权利要求1的温度补偿微型电动机械结构，其中所述主动微致动器与所述温度补偿微致动器的每一个包括一个热拱梁致动器，所述每个热拱梁致动器进一步包括至少两个固定于微电子衬底的第一主表面上的固定锚，至少一个拱梁置于所述的至少两个固定锚之间，其中每个拱梁适合于响应温度的变化而进一步拱起，以及其中所述温度补偿微致动器包括的拱梁数目多于所述主动微致动器包括的拱梁数目。
8．根据权利要求7的温度补偿微型电动机械结构，其中所述主动微致动器进一步包括一个加热器，它适合于选择地改变所述主动微致动器的温度以便可控地移动所述主动微致动器。
9．根据权利要求8的温度补偿微型电动机械结构，其中所述温度补偿微致动器与所述主动微致动器中的一个进一步包括一个适合于随所述微致动器而运动的阳电接触件，其中所述温度补偿微致动器与所述主动微致动器中的另一个进一步包括一个适合于随所述微致动器而运动的互补的阴电接触件，以及其中所述阳电接触件与所述互补的阴电接触件响应所述微致动器的温度的改变而选择地相互接触。
10．根据权利要求1的温度补偿微型电动机械结构，其中所述温度补偿微致动器进一步包括一个第一导电表面，其中所述主动微致动器进一步包括一个互补的第二导电表面，其中所述温度补偿微致动器与所述主动微致动器之间预定的空间关系确定在所述第一与所述第二导电表面之间的电容，在所述微致动器的温度没有主动改变的情况下，在一定范围的环境温度下该电容基本保持不变。
11．根据权利要求10的温度补偿微型电动机械结构，其中所述主动微致动器响应其温度的主动改变而运动以可控地改变电容值。
12．根据权利要求1的温度补偿微型电动机械结构，其中所述温度补偿微致动器进一步包括一个第一导电表面，其中所述主动微致动器进一步包括一个互补的第二导电表面，第二导电表面与所述第一导电表面电连接，其中所述温度补偿微致动器与所述主动微致动器之间预定的空间关系确定在所述温度补偿微致动器与所述主动微致动器之间的一个电阻，在所述微致动器的温度没有主动改变的情况下，在一定范围的环境温度下该电阻基本保持不变。
13．根据权利要求12的温度补偿微型电动机械结构，其中所述主动微致动器响应其温度的主动改变而运动以可控地改变电阻值。
14．根据权利要求1的温度补偿微型电动机械结构，其中所述温度补偿微致动器进一步包括一个阀片，阀片中限定一个通口，以及其中所述主动微致动器响应其温度的主动改变而选择地堵住所述通口的至少一部分。
15．根据权利要求1的温度补偿微型电动机械结构，其中所述主动微致动器进一步包括适合于随所述主动微致动器运动的反射镜，其中所述反射镜相对于所述微电子衬底的位置在所述主动微致动器的温度没有主动改变的情况下，在一定范围的环境温度下基本保持不变，以及其中所述反射镜的位置响应所述主动微致动器的温度的主动改变而改变。
16．根据权利要求1的温度补偿微型电动机械结构，其中所述主动微致动器进一步包括一个电磁辐射衰减器，所述衰减器适合于随所述主动微致动器运动以便选择地沿至少一条路径阻挡电磁辐射的传播，其中所述衰减器与电磁辐射的路径的相对位置在所述微致动器的温度没有主动改变的情况下，在一定范围的环境温度下基本保持不变，以及其中相对位置响应所述微致动器的温度的主动改变而改变。
17．一种温度补偿微型电动机械结构，包括：
一个具有第一表面的微电子衬底；
一个置于所述微电子衬底的所述第一表面上的并适合于热致动的框架，所述框架适合于响应环境温度的变化而运动；以及
一个置于所述微电子衬底的第一主表面上并适合于热致动的主动微致动器，所述主动微致动器连接在所述框架上并适合于热致动，所述主动微致动器适合于响应所述主动微致动器的温度的主动改变而运动，
其中所述框架与所述主动微致动器适合于响应环境温度的变化而协同运动，从而在所述主动微致动器的温度没有主动改变的情况下，在一定范围的环境温度下保持所述主动微致动器的至少一部分相对于所述微电子衬底处于基本相同的相对位置。
18．根据权利要求17的温度补偿微型电动机械结构，其中所述框架进一步包括至少一个固定于微电子衬底的第一主表面的固定锚。
19．根据权利要求18的温度补偿微型电动机械结构，其中所述框架具有大致的凹形，适合于接纳并支持所述主动微致动器，以及其中主动微致动器置于所述框架内。
20．根据权利要求18的温度补偿微型电动机械结构，其中所述主动微致动器置于所述框架内，以及其中所述框架具有大致封闭的形状以基本包围所述主动微致动器于其中。
21．根据权利要求17的温度补偿微型电动机械结构，进一步包括至少两个置于所述微电子衬底上的电接触件，所述至少两个电接触件被分离使得所述至少两个电接触件电断开，其中所述主动微致动器进一步包括至少一个短路电接触件，以及其中所述主动微致动器响应其温度的主动改变而可控地运动，使得所述至少一个短路电接触件选择地电连接所述至少两个电接触件。
22．根据权利要求17的温度补偿微型电动机械结构，进一步包括置于所述微电子衬底上的一个第一导电表面，其中所述主动微致动器进一步包括一个互补的第二导电表面，它与所述第一导电表面保持预定的空间关系从而在其间建立电容。
23．根据权利要求22的温度补偿微型电动机械结构，其中所述主动微致动器响应其温度的主动改变而运动以可控地改变电容值。
24．根据权利要求17的温度补偿微型电动机械结构，进一步包括一个置于所述微电子衬底上的第一导电表面，其中所述主动微致动器进一步包括一个互补的第二导电表面，它与所述第一导电表面保持预定的空间关系从而在其间建立电阻。
25．根据权利要求24的温度补偿微型电动机械结构，其中所述主动微致动器响应其温度的主动改变而运动以可控地改变电阻值。
26．根据权利要求17的温度补偿微型电动机械结构，进一步包括一个置于所述微电子衬底上的阀元件，其中所述阀元件在其中间限定一个通口，以及其中所述主动微致动器响应其温度的主动改变而选择地堵住所述通口的至少一部分。
27．根据权利要求17的温度补偿微型电动机械结构，其中所述主动微致动器进一步包括适合于随所述主动微致动器运动的反射镜，其中所述反射镜相对于所述微电子衬底的相对位置在所述微致动器的温度没有主动改变的情况下，在一定范围的环境温度下基本保持不变，以及其中相对位置响应所述主动微致动器的温度的主动改变而改变。
28．根据权利要求27的温度补偿微型电动机械结构，进一步包括一个适合于接纳所述反射镜并将其卡住在应有的位置上的锁销。
29．根据权利要求17的温度补偿微型电动机械结构，其中所述主动微致动器进一步包括一个电磁辐射衰减器，所述衰减器适合于随所述主动微致动器运动以便选择地沿至少一条路径阻挡电磁辐射的传播，其中所述衰减器与电磁辐射的路径的相对位置在所述主动微致动器的温度没有主动改变的情况下，在一定范围的环境温度下基本保持不变，以及其中相对位置响应所述微致动器的温度的主动改变而改变。
30．一种在微型电动机械结构内用于补偿环境温度的变化的方法，微型电动机械结构包括一个置于微电子衬底上的主动微致动器与一个温度补偿微致动器，其中此方法包括步骤：
允许温度补偿微致动器响应环境温度的变化而运动；以及
允许主动微致动器响应环境温度的变化而运动，
其中所述允许步骤允许温度补偿微致动器与主动微致动器响应环境温度的变化而协同运动，使得在主动微致动器与温度补偿元件的温度没有主动改变的情况下，在一定范围的环境温度下温度补偿微致动器与主动微致动器之间预定的空间关系基本保持不变。
31．根据权利要求30的用于补偿环境温度变化的方法，进一步包括主动改变主动微致动器的温度以便可控地改变温度补偿微致动器与主动微致动器之间的空间关系的步骤。
32．根据权利要求30的用于补偿环境温度变化的方法，进一步包括主动改变主动微致动器的温度以便可控地移动主动微致动器使得主动微致动器与温度补偿微致动器选择地彼此接触的步骤。
33．一种在微型电动机械结构内用于补偿环境温度的变化的方法，微型电动机械结构内包括置于微电子衬底上的一个主动微致动器与一个框架，其中此方法包括步骤：
允许所述框架响应环境温度的变化而运动；以及
允许主动微致动器响应环境温度的变化而运动，
其中所述允许步骤允许所述框架与所述主动微致动器响应环境温度的变化而协同运动，使得在所述主动微致动器与所述框架的温度没有主动改变的情况下，在一定范围的环境温度下所述主动微致动器的至少一部分相对于所述微电子衬底保持在基本相同的位置。
34．根据权利要求33的用于环境温度变化的补偿方法，进一步包括主动改变所述主动微致动器的温度以便可控地改变所述主动微致动器的至少一部分相对于所述微电子衬底的位置的步骤。
35．一种电镀微型电动机械结构表面的方法，包括步骤：
提供微型电动机械结构在至少一个工作位置上的限定缝隙；
将微型电动机械结构放置在包括电镀材料的电镀槽中；以及
将电镀材料至少电镀到微型电动机械结构上的限定缝隙的部分上，所述电镀步骤包括控制电镀材料的电镀使得由微型电动机械结构的电镀部分所限定的最终缝隙具有预定的大小。
36．根据权利要求35的方法，进一步包括在将微型电动机械结构放入电镀槽之前光刻确定微型电动机械结构要求电镀的部分的步骤。
37．根据权利要求35的方法，其中所述提供微型电动机械结构的步骤包括提供一个具有至少两个限定其间接触分离缝隙的接触件的微型电动机械结构，以及其中所述电镀步骤包括将电镀材料电镀到接触件上使得最终的接触分离缝隙具有预定的大小。
38．根据权利要求35的方法，其中所述提供微型电动机械结构的步骤包括提供一个具有至少两个限定其间接触分离缝隙的导电板的微型电动机械结构，以及其中所述电镀步骤包括将电镀材料电镀到导电板上使得最终的分离缝隙具有预定的大小。
39．根据权利要求35的方法，其中所述控制步骤包括准确控制电镀材料的电镀使得由微型电动机械结构被电镀部分所确定的最终缝隙具有限定在大约0.5微米以内的大小。
40．根据权利要求35的方法，其中所述电镀材料为导电材料，选自金、铑、银、钌、钯、及其合金，以及其中所述电镀步骤包括将导电材料至少电镀到微型电动机械结构上限定缝隙的部分上。
CN00800228A 1999-02-26 2000-02-21 温度补偿微型电动机械结构以及补偿环境温度变化的作用的方法 Pending CN1304379A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/261,483 US6236139B1 (en) 1999-02-26 1999-02-26 Temperature compensated microelectromechanical structures and related methods
US09/261,483 1999-02-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1304379A true CN1304379A (zh) 2001-07-18

Family

ID=22993502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN00800228A Pending CN1304379A (zh) 1999-02-26 2000-02-21 温度补偿微型电动机械结构以及补偿环境温度变化的作用的方法

Country Status (9)

Country Link
US (2) US6236139B1 (zh)
EP (1) EP1075452B1 (zh)
KR (1) KR20010043019A (zh)
CN (1) CN1304379A (zh)
AU (1) AU3702900A (zh)
CA (1) CA2327820A1 (zh)
DE (1) DE60041741D1 (zh)
TW (1) TW483011B (zh)
WO (1) WO2000050337A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101301992B (zh) * 2007-04-02 2014-08-06 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 微机械装置及在其上调节确定温度或确定温度过程的方法
CN104229721A (zh) * 2013-06-05 2014-12-24 硅谷实验室公司 用于mems设备的悬浮无源元件
CN106057601A (zh) * 2016-06-27 2016-10-26 国网山东省电力公司蓬莱市供电公司 一种电力断路器
CN110174198A (zh) * 2018-02-19 2019-08-27 意法半导体股份有限公司 具有机械解耦的温度传感器的应变仪
CN111459211A (zh) * 2015-04-20 2020-07-28 深圳市大疆创新科技有限公司 用于对传感器操作进行热调节的系统和方法

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6590313B2 (en) * 1999-02-26 2003-07-08 Memscap S.A. MEMS microactuators located in interior regions of frames having openings therein and methods of operating same
US6428173B1 (en) * 1999-05-03 2002-08-06 Jds Uniphase, Inc. Moveable microelectromechanical mirror structures and associated methods
US6255757B1 (en) * 1999-09-01 2001-07-03 Jds Uniphase Inc. Microactuators including a metal layer on distal portions of an arched beam
KR100312432B1 (ko) * 1999-11-25 2001-11-05 오길록 마이크로 구조체를 이용한 광스위치
US6813053B1 (en) * 2000-05-19 2004-11-02 The Regents Of The University Of California Apparatus and method for controlled cantilever motion through torsional beams and a counterweight
AU6851101A (en) * 2000-06-19 2002-01-02 Univ Brigham Young Thermomechanical in-plane microactuator
FI111457B (fi) 2000-10-02 2003-07-31 Nokia Corp Mikromekaaninen rakenne
US6523802B1 (en) * 2001-07-13 2003-02-25 Raytheon Company Tunable mechanical temperature compensator
KR100516167B1 (ko) * 2001-11-29 2005-09-22 삼성전자주식회사 상이한 길이를 갖는 복수의 비임을 이용한 멤스엑츄에이터, 및 이를 채용한 트위저와 스위치
US7244367B2 (en) * 2001-12-11 2007-07-17 Jds Uniphase Corporation Metal alloy elements in micromachined devices
GB0204009D0 (en) * 2002-02-20 2002-04-03 Xaar Technology Ltd Actuation device and use thereof in droplet deposition
US6968100B2 (en) * 2003-03-19 2005-11-22 Xerox Corporation MEMS waveguide shuttle optical latching switch
CN100395577C (zh) * 2003-07-03 2008-06-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 微机械光开关的闩锁及制作
US6983088B2 (en) * 2003-08-05 2006-01-03 Xerox Corporation Thermal actuator and an optical waveguide switch including the same
US6985650B2 (en) * 2003-08-05 2006-01-10 Xerox Corporation Thermal actuator and an optical waveguide switch including the same
US6985651B2 (en) * 2003-08-05 2006-01-10 Xerox Corporation Thermal actuator with offset beam segment neutral axes and an optical waveguide switch including the same
EP1664604B3 (en) * 2003-09-05 2020-09-23 Alfmeier Präzision SE A system, method and apparatus for reducing frictional forces and for compensating shape memory alloy-actuated valves and valve systems at high temperatures
US6979050B2 (en) * 2003-12-04 2005-12-27 General Motors Corporation Airflow control devices based on active materials
US7059664B2 (en) * 2003-12-04 2006-06-13 General Motors Corporation Airflow control devices based on active materials
US6995622B2 (en) * 2004-01-09 2006-02-07 Robert Bosh Gmbh Frequency and/or phase compensated microelectromechanical oscillator
US8358296B2 (en) 2004-01-13 2013-01-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Temperature compensated MEMS device
US7854467B2 (en) * 2004-11-05 2010-12-21 General Motors Corporation Airflow control devices based on active materials
US7178395B2 (en) * 2004-11-05 2007-02-20 General Motors Corporation Control logic for fluid flow control devices
US8739096B2 (en) 2011-12-15 2014-05-27 International Business Machines Corporation Micro-electro-mechanical structure (MEMS) capacitor devices, capacitor trimming thereof and design structures
US8913342B1 (en) 2014-03-21 2014-12-16 Western Digital Technologies, Inc. Data storage device adjusting range of microactuator digital-to-analog converter based on operating temperature
WO2015153179A1 (en) 2014-04-01 2015-10-08 Agiltron, Inc. Microelectromechanical displacement structure and method for controlling displacement

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1258368A (en) 1916-09-05 1918-03-05 Westinghouse Electric & Mfg Co Motor.
US1658669A (en) 1926-06-02 1928-02-07 Gen Electric Thermal responsive device
FR764821A (fr) 1933-02-22 1934-05-29 Alsthom Cgee Procédé de commande indirecte, éventuellement à distance, avec multiplication possible d'effort
GB792145A (en) 1953-05-20 1958-03-19 Technograph Printed Circuits L Improvements in and relating to devices for obtaining a mechanical movement from theaction of an electric current
US3213318A (en) 1962-10-19 1965-10-19 Gen Electric Bimetallic filament positioning device
US3609593A (en) 1966-05-25 1971-09-28 Bell Telephone Labor Inc Vibratory reed device
CA1064573A (en) 1975-10-01 1979-10-16 Franklin Electric Co. Time-delay start winding cut-out circuit for an electric motor
JPH0670429B2 (ja) 1985-04-03 1994-09-07 時枝 直満 直線運動型アクチュエータ
DE3809597A1 (de) 1988-03-22 1989-10-05 Fraunhofer Ges Forschung Mikromechanisches stellelement
KR940002671B1 (ko) 1990-04-06 1994-03-28 가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼 과부하 보호장치
US5050838A (en) 1990-07-31 1991-09-24 Hewlett-Packard Company Control valve utilizing mechanical beam buckling
DE4031248A1 (de) 1990-10-04 1992-04-09 Kernforschungsz Karlsruhe Mikromechanisches element
US5355712A (en) 1991-09-13 1994-10-18 Lucas Novasensor Method and apparatus for thermally actuated self testing of silicon structures
US5179499A (en) 1992-04-14 1993-01-12 Cornell Research Foundation, Inc. Multi-dimensional precision micro-actuator
US5190637A (en) * 1992-04-24 1993-03-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Formation of microstructures by multiple level deep X-ray lithography with sacrificial metal layers
US5309056A (en) 1992-06-01 1994-05-03 Rockwell International Corporation Entropic electrothermal actuator with walking feet
US5261747A (en) 1992-06-22 1993-11-16 Trustees Of Dartmouth College Switchable thermoelectric element and array
US5512162A (en) * 1992-08-13 1996-04-30 Massachusetts Institute Of Technology Method for photo-forming small shaped metal containing articles from porous precursors
DE4234237C2 (de) 1992-10-10 2000-11-30 Bosch Gmbh Robert Temperaturkompensierter Mikroaktor
US5536988A (en) 1993-06-01 1996-07-16 Cornell Research Foundation, Inc. Compound stage MEM actuator suspended for multidimensional motion
US5441343A (en) 1993-09-27 1995-08-15 Topometrix Corporation Thermal sensing scanning probe microscope and method for measurement of thermal parameters of a specimen
US5367584A (en) 1993-10-27 1994-11-22 General Electric Company Integrated microelectromechanical polymeric photonic switching arrays
US5475318A (en) 1993-10-29 1995-12-12 Robert B. Marcus Microprobe
DE4339880A1 (de) 1993-11-23 1995-05-24 Kulmbacher Klimageraete Kompressions-Wärmepumpe und Verfahren zu ihrem Betreiben
US5658698A (en) 1994-01-31 1997-08-19 Canon Kabushiki Kaisha Microstructure, process for manufacturing thereof and devices incorporating the same
US5558304A (en) 1994-03-14 1996-09-24 The B. F. Goodrich Company Deicer assembly utilizing shaped memory metals
US5483799A (en) 1994-04-29 1996-01-16 Dalto; Michael Temperature regulated specimen transporter
JP2791383B2 (ja) 1994-06-10 1998-08-27 ウチヤ・サーモスタット株式会社 二重安全サーモスタット
US5467068A (en) 1994-07-07 1995-11-14 Hewlett-Packard Company Micromachined bi-material signal switch
US5600174A (en) 1994-10-11 1997-02-04 The Board Of Trustees Of The Leeland Stanford Junior University Suspended single crystal silicon structures and method of making same
US5644177A (en) 1995-02-23 1997-07-01 Wisconsin Alumni Research Foundation Micromechanical magnetically actuated devices
US5722989A (en) 1995-05-22 1998-03-03 The Regents Of The University Of California Microminiaturized minimally invasive intravascular micro-mechanical systems powered and controlled via fiber-optic cable
US5606635A (en) 1995-06-07 1997-02-25 Mcdonnell Douglas Corporation Fiber optic connector having at least one microactuator for precisely aligning an optical fiber and an associated fabrication method
US5602955A (en) 1995-06-07 1997-02-11 Mcdonnell Douglas Corporation Microactuator for precisely aligning an optical fiber and an associated fabrication method
JP2001502067A (ja) 1995-06-07 2001-02-13 マクダネル・ダグラス・コーポレイション 光ファイバを正確に位置合せするための位置合せ装置及びそれに関連した製造方法
US5862003A (en) 1995-06-23 1999-01-19 Saif; Muhammad T. A. Micromotion amplifier
US5825275A (en) 1995-10-27 1998-10-20 University Of Maryland Composite shape memory micro actuator
US5629665A (en) 1995-11-21 1997-05-13 Kaufmann; James Conducting-polymer bolometer
BE1010134A3 (nl) 1996-04-10 1998-01-06 Wiele Michel Van De Nv Gaapvormingsinrichting voor een textielmachine.
US5888845A (en) * 1996-05-02 1999-03-30 National Semiconductor Corporation Method of making high sensitivity micro-machined pressure sensors and acoustic transducers
DE19641531A1 (de) * 1996-10-09 1998-04-16 Bosch Gmbh Robert Mikromechanisches Bauelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung
US5962949A (en) * 1996-12-16 1999-10-05 Mcnc Microelectromechanical positioning apparatus
US5909078A (en) 1996-12-16 1999-06-01 Mcnc Thermal arched beam microelectromechanical actuators
US5994816A (en) * 1996-12-16 1999-11-30 Mcnc Thermal arched beam microelectromechanical devices and associated fabrication methods
US5796152A (en) 1997-01-24 1998-08-18 Roxburgh Ltd. Cantilevered microstructure
US5972193A (en) * 1997-10-10 1999-10-26 Industrial Technology Research Institute Method of manufacturing a planar coil using a transparency substrate
US6261494B1 (en) * 1998-10-22 2001-07-17 Northeastern University Method of forming plastically deformable microstructures

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101301992B (zh) * 2007-04-02 2014-08-06 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 微机械装置及在其上调节确定温度或确定温度过程的方法
CN104229721A (zh) * 2013-06-05 2014-12-24 硅谷实验室公司 用于mems设备的悬浮无源元件
CN111459211A (zh) * 2015-04-20 2020-07-28 深圳市大疆创新科技有限公司 用于对传感器操作进行热调节的系统和方法
US11703522B2 (en) 2015-04-20 2023-07-18 SZ DJI Technology Co., Ltd. Systems and methods for thermally regulating sensor operation
CN106057601A (zh) * 2016-06-27 2016-10-26 国网山东省电力公司蓬莱市供电公司 一种电力断路器
CN106057601B (zh) * 2016-06-27 2018-02-16 国网山东省电力公司蓬莱市供电公司 一种电力断路器
CN110174198A (zh) * 2018-02-19 2019-08-27 意法半导体股份有限公司 具有机械解耦的温度传感器的应变仪
CN110174198B (zh) * 2018-02-19 2022-04-01 意法半导体股份有限公司 具有机械解耦的温度传感器的应变仪

Also Published As

Publication number Publication date
AU3702900A (en) 2000-09-14
WO2000050337A1 (en) 2000-08-31
US6596147B2 (en) 2003-07-22
US20010050232A1 (en) 2001-12-13
DE60041741D1 (de) 2009-04-23
TW483011B (en) 2002-04-11
EP1075452B1 (en) 2009-03-11
EP1075452A1 (en) 2001-02-14
CA2327820A1 (en) 2000-08-31
US6236139B1 (en) 2001-05-22
KR20010043019A (ko) 2001-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1304379A (zh) 温度补偿微型电动机械结构以及补偿环境温度变化的作用的方法
TW468057B (en) Moveable microelectromechanical mirror structures and associated methods
US6679055B1 (en) Electrothermal quadmorph microactuator
EP1095388B1 (en) Multi-dimensional scalable displacement enabled microelectromechanical actuator structures and arrays
US6275320B1 (en) MEMS variable optical attenuator
CA2368129C (en) Micromachined electrostatic actuator with air gap
EP2336081B1 (en) Methods and apparatus for actuating displays
EP1121694B1 (en) Microelectromechanical device having single crystalline components and metallic components and associated fabrication methods
US10564385B2 (en) MEMS device for lens barrel positioning
JP2007321986A (ja) マイクロ電気機械システムバルブ及びその製造方法
US6590313B2 (en) MEMS microactuators located in interior regions of frames having openings therein and methods of operating same
JP3723431B2 (ja) マイクロ電気機械光学デバイス
US8774910B2 (en) Polymer linear actuator for micro electro mechanical system and micro manipulator for measurement device of cranial nerve signal using the same
JP5056131B2 (ja) インプリント用金型及びこれを備えたインプリント装置
CN103955056A (zh) Sma驱动的双稳态反射镜平动式光栅光调制器及其阵列
Reid et al. Arrays of thermal microactuators coupled to micro-optical components
CN107863906B (zh) 驱动组件及其制造方法
CN1774781A (zh) 插指式液体金属继电器
WO2003093166A2 (en) Thermally-activated actuator
Kim Silicon processed microstructures using self-aligned plastic deformation

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: JDS YOUNIFEITH COMPANY

Free format text: FORMER OWNER: KRONOS INTEGRATED MICROSYSTEMS CORP.

Effective date: 20011011

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20011011

Applicant after: JDS Uniphase Corp.

Applicant before: Cronos Integrated Microsystems, Inc.

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1070068

Country of ref document: HK