JP4275066B2 - 可動微小電気機械デバイス - Google Patents
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Description
互いに対して動くように構成された構成要素を有する微小電気機械(MEMS)デバイスが広く知られている。そのような可動システムの一例は、フレーム、可動子、およびフレームと可動子とを相互接続する機械式サスペンションを有するコンピュータ記憶デバイスである。通常、機械式サスペンションはフレームに対して可動子を保持し、可動子とフレームとが相対的に動くことができるようにする。相対的な動きは、フレームおよび/または可動子に力を加えることによって達成される。多くの場合に、加えられる力は、フレーム上に位置する静電ドライブのようなアクチュエータによって与えられる。機械式サスペンションは通常、可撓性部材と呼ばれ、ばねのような特性を有する可撓性の構造体を含む。作動力が加えられると、可動子は、静止あるいは平衡位置からフレームに対して動かされる。その作動力が取り除かれると、可撓性部材が可動子を強制的に静止位置に戻す。データ記憶の応用形態では、可動子には多くの場合に、複数のデータ記憶場所が設けられ、そのデータ記憶場所は、フレーム上に位置する読出し/書込みデバイスを動作させることによってアクセス可能である。ある特定の記憶場所へのアクセスは、静電ドライブを動作させることによって、フレームに対して可動子を制御しながら動かすことにより達成されることができる。その記憶デバイスの実効的な動作は、フレームと可動子との間で生じる相対的な動きを正確に制御し、かつモニタする能力による。多くの場合に、機械式サスペンションの構成は、この相対的な動きを正確に制御し、かつ測定する能力に大きな影響を及ぼす。
フレームと、フレームに対して動くように構成された可動子と、フレームと可動子との間に動作可能に結合された機械式サスペンションとを備える、コンピュータ記憶デバイスのような可動システムが提供される。その機械式サスペンションは通常、可動子が平面内で動くことができるようにするとともに、平面外に動くことを実質的に防ぐように構成され、通常可動子がフレームに対して第1の方向に動くのに応じて曲がるように構成された第1の可撓性部材と、第2の方向への相対的な動きが生じるのに応じて曲がるように構成された第2の可撓性部材とを備える。
本発明の実施形態は、互いに対して動くシステム構成要素を相互接続するように構成された、改善された機械式サスペンションを有する微小電気機械(MEMS)デバイスおよび他の可動システムを対象とする。本明細書に記載されている可動システムは種々の構成において用いることができるが、超小型のコンピュータ記憶デバイスにおいて特に有用であることがわかっている。例示にすぎないが、以下に記載されている可動システムの実施形態は主に、高密度MEMSコンピュータ記憶デバイスとの関連で説明されるであろう。
Claims (10)
- 可動微小電気機械デバイス(10、100、410、510、610、710)であって、
フレーム(12、112、412、512、612、712)と、
該フレーム(12、112、412、512、612、712)に対して動くように構成された可動子(20、120、420、520、620、720)と、
前記フレーム(12、112、412、512、612、712)と前記可動子(20、120、420、520、620、720)との間に動作可能に結合された機械式サスペンション(32、132、432、532、632、732)
を備え、
前記機械式サスペンション(32、132、432、532、632、732)は、前記可動子(20、120、420、520、620、720)が前記フレーム(12、112、412、512、612、712)に対して平面内を動くことができるようにするとともに、平面外に相対的に動くことを概ね防ぐように構成され、そのような平面内の動きはX方向およびY方向によって画定され、
前記機械式サスペンション(32、132、432、532、632、732)が、
前記可動子(20、120、420、520、620、720)と、独立した結合部材(142、342、442、542、642)との間に固定された少なくとも1つの弾性可動子可撓性部材(436、536、636)と、
前記結合部材(142、342、442、542、642)と前記フレーム(12、112、412、512、612、712)との間に固定された少なくとも2つの弾性フレーム可撓性部材(438、440、538、540、638、640)とを備え、
前記フレーム可撓性部材(438、440、538、540、638、640)が、前記結合部材(142、342、442、542、642)の両側に対称的に配置されるとともに、前記可動子可撓性部材(436、536、636)の両側に対称的に配置されて、前記フレーム可撓性部材(438、440、538、540、638、640)が、前記可動子可撓性部材(436、536、636)を二分する軸に沿って整列することからなる、可動微小電気機械デバイス。 - 請求項1に記載の可動微小電気機械デバイスを備えるコンピュータ記憶装置であって、前記可動子(20、120、420、520、620、720)が、読出し/書込みデバイスを動作させることによってアクセス可能な複数のデータ記憶場所(22)を含むことからなる、コンピュータ記憶装置。
- 可動微小電気機械デバイス(10、100、410、510、610、710)であって、
フレーム(12、112、412、512、612、712)と、
該フレーム(12、112、412、512、612、712)に対して動くように構成された可動子(20、120、420、520、620、720)と、
前記フレーム(12、112、412、512、612、712)と前記可動子(20、120、420、520、620、720)との間に動作可能に結合された複数のサスペンションサブアセンブリ(134、434、534、634、734)を含む機械式サスペンション(32、132、432、532、632、732)
を備え、
前記サスペンションサブアセンブリ(134、434、534、634、734)の各々は、
前記可動子(20、120、420、520、620、720)と、前記サスペンションサブアセンブリに関連する独立した結合部材(142、342、442、542、642)との間に固定された少なくとも1つの弾性可動子可撓性部材(436、536、636)と、
前記結合部材(142、342、442、542、642)と前記フレーム(12、112、412、512、612、712)との間に固定された少なくとも2つの弾性フレーム可撓性部材(438、440、538、540、638、640)とを備え、
前記フレーム可撓性部材(438、440、538、540、638、640)は、前記可動子可撓性部材(436、536、636)の両側に配置され、かつ前記可動子可撓性部材(436、536、636)を通過する長手方向軸(458、558、658)に沿って整列することからなる、可動微小電気機械デバイス。 - 前記各サスペンションサブアセンブリ(134、434、534、634、734)毎に、前記フレーム可撓性部材(438、440、538、540、638、640)は前記可動子可撓性部材(436、536、636)の両側に配置され、かつ前記可動子可撓性部材(436、536、636)を二等分する長手方向軸(458、558、658)に沿って整列することからなる、請求項3に記載の可動微小電気機械デバイス。
- 前記各サスペンションサブアセンブリ(134、434、534、634、734)の前記結合部材(142、342、442、542、642)は、前記可動子(20、120、420、520、620、720)の第1の方向への相対的な動きに追従するとともに、該第1の方向に対して垂直な第2の方向における相対的な動きとは概ね無関係のままであるよう構成される、請求項3に記載の可動微小電気機械デバイス。
- 前記各サスペンションサブアセンブリ(134、434、534、634、734)は、前記可動子可撓性部材(436、536、636)の両側のうちの一方の側において、前記結合部材(142、342、442、542、642)と前記フレーム(12、112、412、512、612、712)との間に延在する第1の一対の平行なフレーム可撓性部材(438、538、638)を有し、前記可動子可撓性部材(436、536、636)の他方の側において、前記結合部材と前記フレームとの間に延在する第2の一対の平行なフレーム可撓性部材(440、540、640)を有する、請求項3に記載の可動微小電気機械デバイス。
- 前記各サスペンションサブアセンブリ(134、434、534、634、734)毎に、前記結合部材(142、342、442、542、642)は、前記フレーム可撓性部材(438、440、538、540、638、640)の軸方向への引っ張りが生じたときに長さ変化補償を行うように構成された補償リンク(550、650)を備える、請求項3に記載の可動微小電気機械デバイス。
- 前記各サスペンションサブアセンブリ(134、434、534、634、734)毎に、二重折返しフレーム可撓性部材グループ(438、440)が前記可動子可撓性部材(436、536、636)の両側にそれぞれ設けられる、請求項3に記載の可動微小電気機械デバイス。
- 前記可撓性部材(436、438、440、536、538、540、636、638、640)は矩形状のビームであり、各ビームは、該ビームの幅よりも著しく大きな高さを有する、請求項3に記載の可動微小電気機械デバイス。
- コンピュータ記憶デバイス(10、100、410、510、610、710)であって、
フレーム(12、112、412、512、612、712)と、
該フレーム(12、112、412、512、612、712)に対して動くように構成された可動子(20、120、420、520、620、720)であって、読出し/書込みデバイスを動作させることによってアクセス可能な複数のデータ記憶場所(22)を含む、可動子と、
前記フレーム(12、112、412、512、612、712)と前記可動子(20、120、420、520、620、720)との間に動作可能に結合された複数のサスペンションサブアセンブリ(134、434、534、634、734)を含む機械式サスペンション(32、132、432、532、632、732)
を備え、
前記サスペンションサブアセンブリ(134、434、534、634、734)の各々は、
前記可動子(20、120、420、520、620、720)と、前記サスペンションサブアセンブリに関連する独立した結合部材(142、342、442、542、642)との間に固定された少なくとも1つの弾性可動子可撓性部材(436、536、636)と、
前記結合部材(142、342、442、542、642)と前記フレーム(12、112、412、512、612、712)との間に固定された少なくとも2つの弾性フレーム可撓性部材(438、440、538、540、638、640)とを備え、
前記フレーム可撓性部材(438、440、538、540、638、640)は、前記可動子可撓性部材(436、536、636)の両側に配置され、かつ前記可動子可撓性部材(436、536、636)を通過する長手方向軸(458、558、658)に沿って整列することからなる、コンピュータ記憶デバイス。
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