KR100516167B1 - MEMS actuator using plural beams having lengths different from each other, and a tweezer and a switch adopting the same - Google Patents

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KR100516167B1 KR10-2001-0074818A KR20010074818A KR100516167B1 KR 100516167 B1 KR100516167 B1 KR 100516167B1 KR 20010074818 A KR20010074818 A KR 20010074818A KR 100516167 B1 KR100516167 B1 KR 100516167B1
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Abstract

제작이 용이하고 제작비가 절감되며, 전력소모가 적고 구동 속도가 빠른 멤스 엑츄에이터가 개시된다. 멤스 엑츄에이터는 기판상에 평행하게 배치된 한 쌍의 비임을 구비한다. 비임은 동일한 재질로 제조되고, 상호 상이한 길이를 가지며, 일 부위가 상호 고정되어 있다. 온도변화에 따른 비임 각각의 팽창 정도의 차이에 의해 상호 고정된 비임들의 위치변화가 발생한다. 고정된 부위는 한 쌍의 상기 비임 각각의 일 단부일 수도 있고, 상기 비임 각각의 대략 중앙부위일 수도 있다. 본 발명에 따른 멤스엑츄에이터는 간접가열방식에 의해서도 구동이 가능하므로 전기적 스위치로의 사용이 가능하다. 또한, 이러한 멤스 엑츄에이터를 이용하여 전력 소모가 적고 구동속도가 빠른 멤스 트위저 및 멤스 스위치 등을 제작할 수 있다.MEMS actuators are disclosed that are easy to manufacture, reduce manufacturing costs, consume less power, and provide faster driving speeds. MEMS actuators have a pair of beams arranged parallel to the substrate. The beams are made of the same material, have different lengths from one another, and one part is fixed to each other. The change in the position of the fixed beams occurs due to the difference in the degree of expansion of each beam with temperature changes. The fixed site may be one end of each of the pair of beams or may be approximately the center of each of the beams. MEMS actuator according to the present invention can be driven by the indirect heating method can be used as an electrical switch. In addition, the MEMS actuator can be used to manufacture MEMS tweezers and MEMS switches with low power consumption and high driving speed.

Description

상이한 길이를 갖는 복수의 비임을 이용한 멤스 엑츄에이터, 및 이를 채용한 트위저와 스위치{MEMS actuator using plural beams having lengths different from each other, and a tweezer and a switch adopting the same}MEMS actuator using plural beams having lengths different from each other, and a tweezer and a switch adopting the same}

본 발명은 기계적 부품들을 반도체 기판상에 전기적 소자로 구현하는 MEMS(Micro electro mechanical system)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판상에서 구동되는 멤스 엑츄에이터(actuator) 및 이를 채용한 멤스 트위저(tweezer)와 멤스 스위치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro electro mechanical system (MEMS) that implements mechanical components as electrical components on a semiconductor substrate. More specifically, a MEMS actuator driven on a substrate and a MEMES tweezer employing the same It is about MEMS switch.

MEMS(Micro electro mechanical system)는 기계적 부품들을 반도체 공정을 이용하여 전기적 소자로 구현하는 기술이다. 기계적 구조를 가지고 이에 대응되는 동작을 하는 각 소자는, 반도체 웨이퍼상에 반도체 제조공정을 통해 제조된다. MEMS기술을 이용하여 엑츄에이터나 스위치 등과 같은 부품을 구현하기 위해서는 주로 전기적으로 발생한 열을 이용하여 기판상에 배치된 금속을 팽창시키는 방식을 사용한다.MEMS (Micro electro mechanical system) is a technology for implementing mechanical components into electrical devices using a semiconductor process. Each device having a mechanical structure and corresponding operation is manufactured on a semiconductor wafer through a semiconductor manufacturing process. In order to implement components such as actuators and switches using MEMS technology, a method of expanding a metal disposed on a substrate by using heat generated electrically is used.

도 1은 종래의 멤스 엑츄에이터의 일 예를 도시한 도면으로서, 특히 멤스 엑츄에이터를 이용하여 구현한 스위치의 일 예를 도시한 도면이다. 종래의 멤스 스위치(10)는, 소정의 공간을 가열하기 위한 히터(11), 히터(11)에 의해 가열된 공간의 열에 의해 팽창되는 복수의 아치형 비임(Arched Beam)(15), 아치형 비임(15)에 의해 구동되는 스위칭단자(17), 및 스위칭단자(17)에 의해 단속되는 두 개의 접점(19a, 19b)을 구비하고 있다.1 is a view showing an example of a conventional MEMS actuator, in particular a view showing an example of a switch implemented using the MEMS actuator. The conventional MEMS switch 10 includes a heater 11 for heating a predetermined space, a plurality of arced beams 15 that are expanded by the heat of the space heated by the heater 11, an arced beam ( 15 is provided with a switching terminal 17 driven by 15 and two contacts 19a and 19b interrupted by the switching terminal 17.

히터(11)의 양 단부에는 외부의 전원(도시되지 않음)이 연결되는 전원공급단자(11a, 11b)가 형성되어 있다. 전원공급단자(11a, 11b)를 통해 전원이 공급되면, 히터(11)는 발열하기 시작한다.Both ends of the heater 11 are provided with power supply terminals 11a and 11b to which an external power source (not shown) is connected. When power is supplied through the power supply terminals 11a and 11b, the heater 11 starts to generate heat.

아치형 비임(15)의 양단은 지지대(13)에 의해 지지되어 있다. 따라서, 히터(11)에 의해 가열된 공기에 의해 아치형 비임(15)이 팽창하면, 아치형 비임(15)은 그 만곡된 외측 방향, 즉 도면상의 상방으로 팽창하게 된다. 이에 따라, 아치형 비임(15)에 고정되어 있는 스위칭단자(17)가 상방으로 이동하게 된다.Both ends of the arcuate beam 15 are supported by the support 13. Therefore, when the arcuate beam 15 expands by the air heated by the heater 11, the arcuate beam 15 expands in the curved outward direction, that is, above the figure. As a result, the switching terminal 17 fixed to the arcuate beam 15 moves upward.

스위칭단자(17)가 상방으로 이동된 상태에서는 두 접점(19a, 19b)은 스위칭단자(17)를 통해 전기적으로 상호 연결된다. 또한, 스위칭단자(17)가 하방으로 이동된 상태에서는 두 접점(19a, 19b)은 전기적으로 단절된다. 따라서, 히터(11)에 전원을 공급하면 두 접점(19a, 19b)은 턴온되고, 전원공급이 중단되면 두 접점(19a, 19b)은 턴오프된다.In the state in which the switching terminal 17 is moved upward, the two contacts 19a and 19b are electrically interconnected through the switching terminal 17. In the state where the switching terminal 17 is moved downward, the two contacts 19a and 19b are electrically disconnected. Therefore, when power is supplied to the heater 11, the two contacts 19a and 19b are turned on, and when the power supply is stopped, the two contacts 19a and 19b are turned off.

그런데, 상기와 같은 종래의 멤스 스위치(10)는, 스위치(10)가 턴온 상태를 유지하기 위해서는 히터(11)에 지속적으로 전원을 공급해 주어야 하므로, 전력소모가 크다는 단점이 있다. 또한, 히터(11)에 의해 가열된 공기에 의해 아치형 비임(15)이 가열되므로, 간접적인 가열에 따르는 전력 소모가 더욱 커지게 되고, 전원공급 개시시점으로부터 스위치의 턴온까지의 시간이 길다는 단점이 있다.However, the conventional MEMS switch 10 as described above has a disadvantage in that power consumption is large because the switch 10 must continuously supply power to the heater 11 in order to maintain the turn-on state. Further, since the arcuate beam 15 is heated by the air heated by the heater 11, the power consumption due to indirect heating is further increased, and the time from the start of power supply to the turn-on of the switch is long. There is this.

도 2는 종래의 멤스 엑츄에이터의 다른 예를 도시한 도면이다. 본 예에서 멤스 엑츄에이터(20)는, 가는 굵기의 제1비임(21), 굵은 굵기의 제2비임(22), 제1비임(21)과 제2비임(22)의 일 단부를 상호 고정시키는 고정부(25), 및 제1비임(21)과 제2비임(22) 각각에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자(21a, 21b)로 구성되어 있다.2 is a view showing another example of a conventional MEMS actuator. In this example, the MEMS actuator 20 is configured to fix the first beam 21 having a thin thickness, the second beam 22 having a large thickness, and one end of the first beam 21 and the second beam 22 to each other. It is composed of a fixed portion 25 and power supply terminals 21a and 21b for supplying power to each of the first and second beams 21 and 22.

전원공급단자(21a, 21b)를 통해 제1 및 제2비임(21, 22)에 전원을 공급하면, 제1 및 제2비임(21, 22)에서는 열이 발생한다. 이때, 제1비임(21)이 제2비임(22)에 비해 상대적으로 가는 굵기로 제조되어 있으므로, 제1비임(21)은 제2비임(22)에 비해 큰 저항치를 가지게 되고, 따라서 제1비임(21)은 제2비임에 비해 그 길이방향으로 더 많은 길이를 팽창하게 된다. 따라서, 그 팽창량의 차이에 의해 제1비임(21)과 제2비임은 도면상의 우측방향으로 휘게 되고, 이에 따라 고정부(25)가 우측으로 회동하게 된다. 이와 같이 회동되는 고정부(25)의 회동경로상의 일 지점에 구동될 대상이 되는 피구동물체를 배치함으로써, 전기적 신호에 의한 기계적 동작의 제어가 가능하게 된다.When power is supplied to the first and second beams 21 and 22 through the power supply terminals 21a and 21b, heat is generated in the first and second beams 21 and 22. At this time, since the first beam 21 is manufactured to have a relatively thin thickness compared to the second beam 22, the first beam 21 has a larger resistance value than the second beam 22, and thus the first beam 21 The beam 21 expands more length in its longitudinal direction than the second beam. Accordingly, the first beam 21 and the second beam are bent in the right direction on the drawing due to the difference in the amount of expansion, and the fixing portion 25 is rotated to the right. In this way, by placing the target animal to be driven at a point on the rotation path of the rotating part 25 is rotated, it is possible to control the mechanical operation by the electrical signal.

그런데, 상기와 같은 멤스 엑츄에이터(20)는, 도 1에 도시된 바와 같은 멤스 엑츄에이터(10)의 문제점인 속도 저하 문제는 발생하지 않으나, 전력소모는 여전히 많다는 문제점이 있다. 즉, 직접가열방식을 채용하므로 전력소모는 도 1의 멤스 엑츄에이터에 비해 줄어들게 되나, 고정부(25)가 피구동물체를 가압하는 상태, 즉, 고정부(25)가 우측으로 회동된 상태를 유지할 필요가 있는 동안에는 비임(21, 22)에 지속적으로 전력을 공급해 주어야 한다.By the way, the MEMS actuator 20 as described above, there is a problem that the speed reduction problem, which is a problem of the MEMS actuator 10 as shown in Figure 1 does not occur, but the power consumption is still a lot. That is, since the direct heating method is adopted, the power consumption is reduced compared to the MEMS actuator of FIG. During this time, the beams (21, 22) must be powered continuously.

또한, 상기와 같은 멤스 엑츄에이터(20)는 도 1에서와 같은 간접가열방식에 의해서는 동작하지 않는다는 단점이 있다. 왜냐하면, 각 비임(21, 22)의 저항 차에 의한 발열량의 차이에 의해 동작하므로, 주변의 공기를 가열하는 방식과 같은 간접가열방식에 의해서는 각 비임(21, 22)의 팽창률의 차이를 가져올 수 없기 때문이다.In addition, the MEMS actuator 20 as described above has a disadvantage that it does not operate by the indirect heating method as shown in FIG. Because the operation is caused by the difference in the amount of heat generated by the difference in resistance between the beams 21 and 22, an indirect heating method such as heating the surrounding air may bring about a difference in the expansion ratio of the beams 21 and 22. Because you can't.

또한, 상기와 같은 멤스 엑츄에이터(20)는, 엑츄에이션 동작을 행하는 부분, 즉, 비임(21, 22)과 고정부(25)에 전류가 흐르고 있으므로, 전기적 연결상태를 전환시키기 위한 스위치로 사용하기에는 부적절하다는 문제점이 있다. 왜냐하면, 비임(21, 22)과 고정부(25)에 흐르는 전류가 스위칭 대상이 되는 피구동물체로 공급될 우려가 있기 때문이며, 이는 피구동물체의 회로의 동작에 심각한 오동작을 유발할 우려가 있다.In addition, the MEMS actuator 20 as described above has a current flowing through a portion for performing the actuation operation, that is, the beams 21 and 22 and the fixing portion 25, and thus is not used as a switch for switching the electrical connection state. There is a problem that is inappropriate. This is because the current flowing through the beams 21 and 22 and the fixing part 25 may be supplied to the object to be switched, which may cause serious malfunction in the operation of the circuit of the object.

도 3은 종래의 멤스 엑츄에이터의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다. 본 실시예에서 멤스 엑츄에이터(30)는, 폐쇄된 공간인 챔버(35)를 형성하는 제1비임(31)과 제2비임(32), 및 챔버(35) 내에 설치된 히터(37)로 구성되어 있다. 제2비임(32)은 제1비임(32)보다 열팽창률이 큰 재질로 제조된다. 제2비임(32)은 고정부(39)에 의해 고정되어 있다. 히터(37)에 전원이 공급되어 챔버(35)가 가열되면, 열팽창률이 큰 제2비임(32)이 제1비임(31)에 비해 많이 팽창하게 되므로, 제1비임(31)과 제2비임(32)의 우측 단부가 상향이동되도록 만곡된다. 이에 따라 제1비임(31)이 피구동몰체를 구동하게 된다.3 is a view showing another embodiment of a conventional MEMS actuator. In this embodiment, the MEMS actuator 30 includes a first beam 31, a second beam 32, and a heater 37 installed in the chamber 35. have. The second beam 32 is made of a material having a greater coefficient of thermal expansion than the first beam 32. The second beam 32 is fixed by the fixing part 39. When power is supplied to the heater 37 and the chamber 35 is heated, since the second beam 32 having a large thermal expansion rate expands more than the first beam 31, the first beam 31 and the second beam are expanded. The right end of the beam 32 is curved to move upward. Accordingly, the first beam 31 drives the driven mold.

그런데, 도 3과 같은 종래의 멤스 엑츄에이터(30)는, 간접가열방식에 의해 전술한 바와 같이 전력소모가 많고 속도가 느리다는 문제점이 있다. 또한, 챔버(35)를 형성하고 히터(37)를 제작하기 위한 공정, 및 상이한 두 재질로 이루어진 제1비임과 제2비임을 형성하는 공정이 매우 복잡하여 제작이 어렵고 제작 비용이 많이 든다는 문제점이 있다.However, the conventional MEMS actuator 30 as shown in FIG. 3 has a problem in that the power consumption is high and the speed is slow as described above by the indirect heating method. In addition, the process of forming the chamber 35 and manufacturing the heater 37 and the process of forming the first beam and the second beam made of two different materials are very complicated, which makes the manufacturing difficult and expensive. have.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 전력소모가 적고 동작 속도가 빠르며, 또한 제작이 용이한 멤스 엑츄에이터를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a MEMS actuator with low power consumption, high operating speed, and easy to manufacture.

본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 멤스 엑츄에이터를 이용하여 구현된 다른 멤스부품들을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide other MEMS parts implemented using the MEMS actuator as described above.

본 발명이 또 다른 목적은, 상기와 같은 멤스 엑츄에이터의 제작방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a MEMS actuator as described above.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멤스 엑츄에이터는, 기판; 상기 기판상에 형성되며, 동일한 재질로 제조되고, 상호 상이한 길이를 가지며, 각각의 일 부위가 상호 고정되고 각각의 타 부위가 상기 기판상에 고정된 복수의 비임;을 포함한다. 온도변화에 따른 상기 복수의 비임 각각의 팽창 정도의 차이에 의해 상호 고정된 상기 비임들의 위치변화가 발생한다.MEMS actuator according to the present invention for achieving the above object, the substrate; And a plurality of beams formed on the substrate, made of the same material, having different lengths, and having one portion fixed to each other and each other portion fixed on the substrate. The change in the position of the beams fixed to each other by the difference in the degree of expansion of each of the plurality of beams according to the temperature change occurs.

바람직하게는 한 쌍의 상기 비임이 상호 평행하게 배치된다. 상기 고정된 부위는 한 쌍의 상기 비임 각각의 일 단부일 수도 있고, 상기 비임 각각의 대략 중앙부위일 수도 있다. 중앙부위에 고정되는 경우에는 상기 중앙부위가 타 부위에 비해 가늘게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 비임들의 가열시 비임들의 만곡이 신속하고 용이하게 이루어진다.Preferably the pair of beams are arranged parallel to each other. The fixed portion may be one end of each of the pair of beams, or may be approximately the central portion of each of the beams. In the case where the center portion is fixed to the central portion, the central portion is preferably thinner than other portions. According to this, the bending of the beams upon heating of the beams is quick and easy.

각각의 상기 비임의 단부에는, 상기 비임과 일체로 전원공급단자가 형성되어 있다. 이 전원공급단자는 상기 비임에 비해 넓은 면적을 갖는다. 이는 엑츄에이터의 제작을 용이하게 한다.At the end of each beam, a power supply terminal is formed integrally with the beam. This power supply terminal has a larger area than the beam. This facilitates the manufacture of the actuator.

본 발명에 따르면, 제작이 용이하고 제작비가 절감되며, 전력소모가 적고 구동 속도가 빠른 멤스 엑츄에이터가 제공된다. 또한, 본 발명에 따른 멤스엑츄에이터는 간접가열방식에 의해서도 구동이 가능하므로 전기적 스위치로의 사용이 가능하다.According to the present invention, it is easy to manufacture and the manufacturing cost is reduced, there is provided a MEMS actuator with low power consumption and high driving speed. In addition, since the MEMS actuator according to the present invention can be driven by an indirect heating method, it can be used as an electrical switch.

한편, 본 발명에 따르면, 또한, 이러한 멤스 엑츄에이터를 이용하여 전력 소모가 적고 구동속도가 빠른 멤스 트위저 및 멤스 스위치 등을 제작할 수 있다.On the other hand, according to the present invention, by using such a MEMS actuator, it is possible to manufacture a MEMS tweezer, a MEMS switch and the like with low power consumption and fast driving speed.

또한, 본 발명에 따른 멤스엑츄에이터 제조방법은, 기판을 산화시켜 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막상에 금속재질의 시드레이어를 증착시키는 단계; 상기 시드레이어상에, 상호 상이한 길이를 가지며 일 부위가 상호 고정된 복수의 비임을 갖는 엑츄에이터 형상의 틀을 형성하는 단계; 상기 시드레이어를 통전시켜 금속도금을 행함으로써 상기 틀 내에 금속층을 형성하는 단계; 상기 틀을 클리닝하는 단계; 상기 시드레이어 중 외부로 노출된 부위를 제거하는 단계; 및 상기 금속층 중 상기 비임에 대응되는 부위가 상기 기판상에 부유되도록 상기 절연막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the MEMS actuator manufacturing method according to the present invention comprises the steps of oxidizing the substrate to form an insulating film; Depositing a metal sheath layer on the insulating film; Forming an actuator-shaped mold having a plurality of beams having different lengths and fixed to each other on the seed layer; Forming a metal layer in the mold by conducting metal plating by energizing the seed layer; Cleaning the mold; Removing an externally exposed portion of the seed layer; And removing the insulating layer such that a portion of the metal layer corresponding to the beam floats on the substrate.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 멤스 엑츄에이터를 도시한 도면이다. 본 실시예에 대한 설명에서, 멤스 엑츄에이터의 각 구성 부분에 대해서만 도시하고 설명하며, 이러한 각 부분이 배치되는 기판 등과 같은 타 부분에 대해서는 멤스 엑츄에이터의 제조공정에 대한 설명에서 자세히 후술한다.4 is a view showing a MEMS actuator according to the present invention. In the description of the present embodiment, only the respective components of the MEMS actuator are shown and described, and the other parts such as the substrate on which the respective parts are disposed will be described in detail later in the description of the manufacturing process of the MEMS actuator.

도 4에 도시된 바와 같이, 멤스 엑츄에이터(MEMS actustor)(100)는, 기판상에 형성되는 한 쌍의 비임(110, 120)을 가진다. 각 비임(110, 120)은 동일한 재질로 제조되며, 서로 상이한 길이를 갖는다. 비임(110, 120)의 개수는 세 개 이상일 수도 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 두 개로 구성됨이 바람직하다. 또한, 각 비임(110, 120)간의 각도는 임의로 설정가능하나, 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 상호 평행하게 배치된다. 비임(110, 120)은 소정의 열팽창계수를 갖는 금속으로 제조되며, 바람직하게는 구리(copper)로 제조된다.As shown in FIG. 4, the MEMS actustor 100 has a pair of beams 110, 120 formed on a substrate. Each beam 110, 120 is made of the same material and has a different length from each other. The number of beams 110 and 120 may be three or more, but is preferably composed of two as shown in FIG. In addition, the angle between the beams 110 and 120 can be arbitrarily set, but is preferably arranged in parallel with each other as shown in FIG. The beams 110 and 120 are made of metal having a predetermined coefficient of thermal expansion, and preferably made of copper.

각 비임(110, 120)의 상단부는 고정부(130)에 의해 상호 고정되어 있다. 고정부(130)는 비임(110, 120)과 동일 재질일 수 있고 다른 재질일 수도 있으나, 바람직하게는 제작상의 용이성을 위해 비임(110, 120)과 동일 재질로 제조되며 또한 비임(110, 120)과 일체로 형성된다.Upper ends of the beams 110 and 120 are fixed to each other by the fixing part 130. The fixing part 130 may be made of the same material as the beams 110 and 120 and may be made of different materials. Preferably, the fixing part 130 is made of the same material as the beams 110 and 120 and also made of the beams 110 and 120. It is formed integrally with

또한, 각 비임(110, 120)의 하단부에는 전원공급단자(111, 121)가 형성되어 있다. 전원공급단자(111, 121)는 외부 전원의 연결을 용이하게 하기 위해 비임(110, 120)에 비해 상대적으로 넓은 면적을 갖도록 형성되며, 또한, 전원공급단자(111, 121)는 각 비임(110, 120)과 일체로 형성된다. 또한, 전원공급단자(111, 121)를 비임에 비해 넓은 면적을 갖도록 형성하는 것은, 후술되는 바와 같이 전원공급단자(111, 121)는 기판상에 고정되고 비임(110, 120)은 기판과 이격되도록 부유된 상태로 제작하기에 용이하다는 잇점을 제공한다.In addition, power supply terminals 111 and 121 are formed at lower ends of the beams 110 and 120. The power supply terminals 111 and 121 are formed to have a relatively larger area than the beams 110 and 120 to facilitate the connection of external power, and the power supply terminals 111 and 121 are each beam 110. And 120). In addition, forming the power supply terminals 111 and 121 to have a larger area than the beam, as described later, the power supply terminals 111 and 121 are fixed on the substrate and the beams 110 and 120 are spaced apart from the substrate. The advantage is that it is as easy to produce as floating as possible.

실험 결과를 토대로 본 발명에 따른 멤스 엑츄에이터의 양호한 동작을 위한 바람직한 물리적 구성을 기술하면 다음과 같다.Based on the experimental results, a preferred physical configuration for the good operation of the MEMS actuator according to the present invention will be described as follows.

재질 : 구리Material: Copper

밀도 : 8920 Kg/m3 Density: 8920 Kg / m 3

영률(Young's Modulus) : 130 GpaYoung's Modulus: 130 Gpa

Poisson Ratio : 0.34Poisson Ratio: 0.34

열팽창계수 : 16.5 e-6/KThermal expansion coefficient: 16.5 e-6 / K

각 비임의 폭 : 10㎛Width of each beam: 10㎛

긴 비임의 길이 : 500㎛Long beam length: 500㎛

짧은 비임의 길이 : 250㎛Short beam length: 250㎛

비임간의 간격 : 10㎛Spacing between beams: 10㎛

비임의 두께 : 10㎛Beam Thickness: 10㎛

전원공급단자(111, 121)에 전원이 연결되어 각 비임(110, 120)에 전원이 공급되면, 비임(110, 120)의 저항에 의해 비임(110, 120)에서 열이 발생한다. 각 비임(110, 120)이 동일한 재질로 형성되어 있고 또한, 동일한 단면적을 갖도록 형성되어 있으므로, 단위 길이당 발열량은 동일하다. 따라서, 긴 비임(120)이 짧은 비임(110)에 비해 전체적으로 팽창하는 길이는 길게 되며, 이에 따라 각 비임(110, 120)은 도 4에 점선으로 도시된 바와 같이 도면상의 좌측으로 회동하게 된다.When power is connected to the power supply terminals 111 and 121 and power is supplied to each of the beams 110 and 120, heat is generated in the beams 110 and 120 by the resistances of the beams 110 and 120. Since the beams 110 and 120 are formed of the same material and have the same cross-sectional area, the calorific value per unit length is the same. As a result, the length of the long beam 120 expands as compared to the short beam 110 as a whole, so that each beam 110, 120 is rotated to the left side of the drawing as shown by the dotted line in FIG.

이와 같이 회동되는 비임(110, 120)들에 의해 고정부(130)가 회동하게 되며, 고정부(130)의 회동경로상의 일 지점에 구동될 대상이 되는 피구동물체를 배치함으로써, 전기적 신호에 의한 기계적 동작의 제어가 가능하게 된다.The fixed part 130 is rotated by the beams 110 and 120 rotated as described above, and by placing the target animal to be driven at a point on the rotation path of the fixed part 130, It is possible to control the mechanical operation.

본 발명에 따르면, 각 비임(110, 120)은 물론 고정부(130)와 전원공급단자(111, 121)들이 동일한 재질에 의해 일체화된 형상으로 제조되므로, 그 제작공정이 간단하며, 또한, 직접가열방식에 의해 구동되므로 구동 속도가 빠르다는 장점이 있다.According to the present invention, since the beams 110 and 120 as well as the fixing part 130 and the power supply terminals 111 and 121 are manufactured in an integrated shape by the same material, the manufacturing process is simple, and directly Driven by the heating method has the advantage that the driving speed is fast.

또한, 도 4에 도시된 실시예에서는 각 비임(110, 120)에 전원을 공급하는 방식을 사용하였으나, 본 발명에 따른 멤스 엑츄에이터(100)는 전원을 직접 공급하지 않고 주변의 공기를 가열하는 등과 같은 간접적인 가열방식에 의해서도 구동될 수 있다. 따라서, 멤스 엑츄에이터(100)를 전기적 스위치로서 사용하고자 할 경우에도, 멤스 엑츄에이터(100) 자체에 흐르는 전류에 의한 기인하는 타 회로에의 악영향을 방지하기 위해서 본 발명에 따른 멤스 엑츄에이터(100)가 사용될 수 있다.In addition, although the embodiment shown in Figure 4 used a method for supplying power to each beam (110, 120), MEMS actuator 100 according to the present invention is to heat the surrounding air without directly supplying power, etc. It can also be driven by the same indirect heating method. Accordingly, even when the MEMS actuator 100 is to be used as an electrical switch, the MEMS actuator 100 according to the present invention may be used to prevent adverse effects on other circuits caused by the current flowing through the MEMS actuator 100 itself. Can be.

도 5 및 도 6에는 도 4에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 멤스 엑츄에이터(100)를 응용한 예로서 멤스 트위저(Tweezer)(200)가 도시되어 있다. 이하의 설명에서 도 4에 도시된 부분과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 인용한다.5 and 6 illustrate an example of an application of the MEMS actuator 100 according to the present invention as illustrated in FIG. 4, as a MEMS tweeter 200. In the following description, the same parts as those shown in FIG. 4 are referred to with the same reference numerals.

본 발명에 따른 멤스 트위저(200)는 도 4에 도시된 바와 같은 멤스 엑츄에이터(100)를 두 개 이용하여 구성된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 두 개의 멤스 엑츄에이터(100)를 대칭적으로 배치함으로써 멤스 트위저(200)가 제작된다.MEMS tweezers 200 according to the present invention is configured using two MEMS actuators 100 as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 5, the MEMS tweezers 200 are manufactured by symmetrically disposing two MEMS actuators 100.

각 전원공급단자(111, 121)에 전원을 공급함에 따라 각 엑츄에이터(100)의 비임(110, 120)에서는 열이 발생하고, 이에 의해 구동부(130)가 도 6에 도시된 바와 같이 상호 이격되는 방향으로 만곡된다. 또한, 전원공급단자(111, 121)에 전원 공급이 중단되면 각 엑츄에이터(100)의 비임(110, 120)은 냉각되고, 이에 의해 구동부(130)가 도 5에 도시된 바와 같이 상호 접근되는 방향으로 복원된다.As power is supplied to each of the power supply terminals 111 and 121, heat is generated in the beams 110 and 120 of each actuator 100, whereby the driving units 130 are spaced apart from each other as shown in FIG. 6. Curved in the direction. In addition, when power supply to the power supply terminals 111 and 121 is stopped, the beams 110 and 120 of the respective actuators 100 are cooled, whereby the driving unit 130 approaches each other as shown in FIG. 5. Is restored.

이와 같이 전원의 공급 및 차단에 따른 온도변화에 의해 구동부(130)의 위치가 상호 이격 및 접근되도록 변화되므로, 전기적인 신호의 조절에 의해 구동부(130) 부근에 놓여진 물체를 파지하거나 파지된 물체의 파지상태를 해제할 수 있게 된다. 또한, 전술한 바와 같이 간접가열방식에 의해서도 멤스 트위저(200)의 구동이 가능하다.In this way, since the positions of the driving unit 130 are changed to be spaced apart and approach each other by the temperature change according to the supply and interruption of the power supply, the object placed near the driving unit 130 by the control of the electrical signal is held or The gripping state can be released. In addition, as described above, the MEMS tweezers 200 may be driven by an indirect heating method.

도 7은 본 발명에 따른 멤스 엑츄에이터의 다른 실시예 및 이러한 멤스 엑츄에이터를 이용하여 제작한 멤스 스위치를 도시하는 도면이다.7 is a view showing another embodiment of a MEMS actuator according to the present invention and a MEMS switch manufactured using the MEMS actuator.

본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 엑츄에이터(300)(이하, '제2엑츄에이터'라 한다.)는 상호 평행하게 놓여진 한 쌍의 비임(310, 320), 각 비임(310, 320)의 양 단부에 각각 형성되어 있는 전원공급단자(311, 321), 및 각 비임(310, 320)의 길이방향에 가로방향으로 배치된 스위칭단자(310)로 구성되어 있다. 각 비임(310, 320)은 그 길이가 서로 상이하며, 스위칭단자(310)는 각 비임(310, 320)의 대략 중앙부위에서 각 비임(310, 320)에 고정되어 있다.MEMS actuator 300 according to another embodiment of the present invention (hereinafter referred to as 'second actuator') is a pair of beams (310, 320) placed in parallel to each other, both ends of each of the beams (310, 320) Power supply terminals 311 and 321 formed at the respective ends, and switching terminals 310 arranged in the horizontal direction in the longitudinal direction of the beams 310 and 320, respectively. The beams 310 and 320 are different in length from each other, and the switching terminals 310 are fixed to the beams 310 and 320 at substantially center portions of the beams 310 and 320.

전원공급단자(311, 321)를 통해 각 비임(310, 320)에 전원이 공급되면, 비임(310, 320)의 발열작동에 의해 비임(310, 320)이 팽창한다. 이때, 도 4에 대한 설명에서 전술한 바와 같이, 각 비임(310, 320)의 길이차에 기인하는 팽창량의 차이에 의해 각 비임(310, 320)은 좌측으로 만곡되며, 이에 의해 스위칭단자(350)는 좌측으로 이동된다. 이와 같이 이동되는 스위칭단자(350)에 의해 기판상의 타 부분이 구동된다.When power is supplied to each of the beams 310 and 320 through the power supply terminals 311 and 321, the beams 310 and 320 are expanded by the heat generation operation of the beams 310 and 320. In this case, as described above with reference to FIG. 4, each of the beams 310 and 320 is bent to the left by a difference in the amount of expansion due to the difference in length of each of the beams 310 and 320, whereby the switching terminal ( 350 is moved to the left. The other part on the substrate is driven by the switching terminal 350 moved as described above.

한편, 각 비임(310, 320)의 중앙부위, 즉, 각 비임(310, 320)과 스위창단자(350)가 교차하는 부위는, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 타 부위에 비해서 가늘게 형성되어 있다. 이와 같이 가늘게 형성되어 있는 중앙부위에 의해, 각 비임(310, 320)의 발열시 각 비임(310, 320)의 중앙부위의 만곡이 보다 용이하고 신속하게 이루어질 수 있다. 이때, 각 비임(310, 320)의 중앙부위는 우측면이 함몰되도록 만곡되어 있으며, 이는 각 비임(310, 320)이 발열에 의한 팽창시 좌측으로 만곡되도록 안내하는 역할을 하게 된다.On the other hand, the center portion of each of the beams 310 and 320, that is, the portion where each of the beams 310 and 320 and the swiss terminal 350 intersect, is thinner than other portions as shown in FIG. have. As a result of the thinly formed central portion, the curved portion of the central portion of each of the beams 310 and 320 may be more easily and quickly generated when the beams 310 and 320 are heated. At this time, the center portion of each of the beams 310 and 320 is curved so that the right side is recessed, which serves to guide each of the beams 310 and 320 to be curved to the left when inflated by heat generation.

제2엑츄에이터(300)의 좌측에는 전술한 도 5에 도시된 트위저와 유사한 구조를 갖는 트위저(200')가 설치되어 있다. 트위저(200)는 전술한 바와 같이 한 쌍의 엑츄에이터(100)(이하, '제1엑츄에이터'라 한다.)로 구성되어 있고, 이들의 동작은 전술한 바와 같다.On the left side of the second actuator 300, a tweezer 200 'having a structure similar to the tweezer shown in FIG. 5 is installed. As described above, the tweezers 200 is constituted by a pair of actuators 100 (hereinafter, referred to as a 'first actuator'), and the operation thereof is as described above.

한편, 제1엑츄에이터(100)의 단부에는 스토퍼(250)가 형성되어 있고, 제2엑츄에이터(300)의 스위칭단자(350)의 단부에는 스토퍼(250)에 대응되는 걸림부(351)가 형성되어 있다. 스토퍼(250)와 걸림부(351)는, 상호 접근이동시에 결합이 용이하도록 하기 위하여 결합되는 방향에서 상호 접하는 면이 경사지게 형성되어 있다. 또한, 스토퍼(250)와 걸림부(351)는, 상호 이격이동시에 결합해제가 어렵도록 하기 위하여 이격되는 방향에서 상호 접하는 면이 걸리도록 되어 있다.Meanwhile, a stopper 250 is formed at an end of the first actuator 100, and a locking part 351 corresponding to the stopper 250 is formed at an end of the switching terminal 350 of the second actuator 300. have. The stopper 250 and the engaging portion 351 are formed to be inclined to the surface in contact with each other in the direction in which they are coupled in order to facilitate engagement at the time of mutual access movement. In addition, the stopper 250 and the engaging portion 351 are to be in contact with each other in the direction away from each other in order to make it difficult to disengage during mutual movement.

도 8a 내지 도 8e에는 도 7에 도시된 멤스 스위치의 동작이 순차적으로 도시되어 있다.8A to 8E sequentially illustrate the operation of the MEMS switch shown in FIG. 7.

초기 상태에서는 도 8a에 도시된 바와 같이 트위저(200')와 제2엑츄에이터(300)가 모두 활성화되지 않은 상태에 있으며, 따라서, 이들은 전기적으로 연결되지 않은 상태에 있다.In the initial state, as shown in FIG. 8A, both the tweezers 200 ′ and the second actuator 300 are in an unactivated state, and thus, they are not electrically connected.

제2엑츄에이터(300)에 전원을 공급하면 제2엑츄에이터(300)의 각 비임(310, 320)이 좌측으로 만곡되어 스위칭단자(350)가 좌측으로 이동하게 되고, 이에 따라 도 8b에 도시된 바와 같이 스위칭단자(350)가 제1엑츄에이터들(100) 내에 삽입되어 트위저(200')에 의해 파지된다. 이에 의해 이들이 상호 전기적으로 연결된다.When power is supplied to the second actuator 300, each of the beams 310 and 320 of the second actuator 300 is bent to the left, so that the switching terminal 350 is moved to the left, and as shown in FIG. 8B. Likewise, the switching terminal 350 is inserted into the first actuators 100 and held by the tweezers 200 '. Thereby they are electrically connected to each other.

이후 제2엑츄에이터(300)로의 전원공급을 차단하면 제2엑츄에이터(300)의 각 비임(310, 320)이 냉각되어 스위창단자(350)가 우측으로 이동하는 힘이 발생하나, 도 8c에 도시된 바와 같이 스토퍼(250)와 걸림부(351)가 상호 걸리어 이들이 상호 결합된 상태를 유지하게 된다. 따라서, 제2엑츄에이터(300)에 전원공급을 차단하더라도 제1엑츄에이터(100)들과 제2엑츄에이터(300)는 전기적으로 연결된 상태를 유지한다.Then, when the power supply to the second actuator 300 is cut off, the beams 310 and 320 of the second actuator 300 are cooled to generate a force to move the swiveling terminal 350 to the right, but is shown in FIG. 8C. As described above, the stopper 250 and the catching part 351 are mutually caught to maintain the state in which they are coupled to each other. Therefore, even when the power supply to the second actuator 300 is cut off, the first actuators 100 and the second actuators 300 remain electrically connected.

한편, 도 8c와 같은 상태에서 제1엑츄에이터(100)들에 전원을 공급하면, 도 8d에 도시된 바와 같이 제1엑츄에이터(100)들은 상호 이격되어 트위저(200')는 파지상태를 해제하고, 이에 따라 스위창단자(350)가 제2엑츄에이터(300)의 복원력에 의해 우측으로 이동한다. 이에 의해 제1엑츄에이터(100)와 제2엑츄에이터(300)간의 전기적 연결이 단절된다. 이후, 제1엑츄에이터(100)로의 전원공급을 차단하면, 도 8e에 도시된 바와 같이 트위저(200) 내의 제1엑츄에이터(100)들은 다시 상호 접근된 상태로 복원된다.On the other hand, when power is supplied to the first actuators 100 in the state as shown in Figure 8c, as shown in Figure 8d, the first actuators 100 are spaced apart from each other and the tweezers 200 'release the gripping state, Accordingly, the switch window 350 is moved to the right side by the restoring force of the second actuator 300. As a result, the electrical connection between the first actuator 100 and the second actuator 300 is disconnected. Thereafter, when the power supply to the first actuator 100 is cut off, the first actuators 100 in the tweezers 200 are restored to the mutually accessed state as shown in FIG. 8E.

상기와 같은 멤스 스위치(400)에 따르면, 제2엑츄에이터(300)에 전원을 공급하면 스위치가 턴온된 상태로 변하고, 이후 제2엑츄에이터(300)로의 전원 공급을 중단하여도 멤스 스위치(400)는 턴온된 상태를 유지하게 된다. 또한, 제2엑츄에이터(300)에 전원을 공급하면 스위차가 턴오프된 상태로 변하고, 이후 제1엑츄에이터(300)로의 전원공급을 중단하여도 멤스 스위치(400)는 턴오프된 상태를 유지하게 된다. 따라서, 단순히 제1엑츄에이터(100) 또는 제2엑츄에이터(300)에 전원을 일시적으로 공급하는 것 만으로도 스위칭상태가 절환되므로, 전환된 스위칭 상태를 유지하는 데에는 전력이 소모되지 않는다. 따라서, 전체적인 전력소모가 줄어들게 된다는 장점이 있다.According to the MEMS switch 400 as described above, when the power is supplied to the second actuator 300, the switch is turned on, and the MEMS switch 400 is stopped even after the power supply to the second actuator 300 is stopped. It remains turned on. In addition, when the power is supplied to the second actuator 300, the switch difference is turned off, and the MEMS switch 400 is maintained in the turned off state even after the power supply to the first actuator 300 is stopped. . Therefore, since the switching state is switched only by temporarily supplying power to the first actuator 100 or the second actuator 300, power is not consumed to maintain the switched state. Therefore, there is an advantage that the overall power consumption is reduced.

도 9는 도 8의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.9 is a view showing another embodiment of FIG. 8.

본 실시예에서는, 도 8에 도시된 멤스 스위치(400) 중 제2엑츄에이터(300')의 구성이 도 8과는 상이하다. 본 실시예에서, 제2엑츄에이터(300')는 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 멤스 엑츄에이터(10)와 동일한 구조를 가지며, 트위저(200')는 도 6에 도시된 것과 동일하다. 이와 같이, 멤스 스위치(400)의 일 부분만을 본 발명에 따른 멤스 엑츄에이터를 사용하여 제작할 수도 있다.In the present embodiment, the configuration of the second actuator 300 ′ of the MEMS switch 400 shown in FIG. 8 is different from that of FIG. 8. In the present embodiment, the second actuator 300 ′ has the same structure as the conventional MEMS actuator 10 as shown in FIG. 1, and the tweezers 200 ′ are the same as those shown in FIG. 6. As such, only a part of the MEMS switch 400 may be manufactured using the MEMS actuator according to the present invention.

이하에서는, 도 10a 내지 도 10d를 참조하여 도 4에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 멤스 엑츄에이터(100)의 제작과정을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of the MEMS actuator 100 according to the present invention as shown in FIG. 4 will be described with reference to FIGS. 10A to 10D.

도 10A에 도시된 바와 같이, 고저항성 실리콘(High resistive silicon)으로 제조된 기판(SB)상에 절연막(OL)을 형성하고 시드레이어(Seed layer)(SL)를 증착시킨다. 절연막(OL)은 기판(SB)을 산화시켜 형성하며, 시드레이어(SL)는 금속으로 형성된다.As shown in FIG. 10A, an insulating film OL is formed on a substrate SB made of high resistive silicon, and a seed layer SL is deposited. The insulating layer OL is formed by oxidizing the substrate SB, and the seed layer SL is formed of metal.

그리고 나서 시드레이어(SL)상에 포토레지스터(Photo Resistor)(PR)나 감광성 폴리머를 적층시키고, 이를 사진식각하여 한 쌍의 비임(110, 120)과 전원공급단자(111, 121) 및 고정부(130)의 형상을 갖는 틀을 형성한다(Modl forming). 틀이 형성된 후 시드레이어(SL)를 통전시켜 금속도금(Metal Electroplating)을 행하면 식각된 부위에 금속층(ME)이 형성되어 도 10b에 도시된 바와 같은 상태가 된다.Then, a photoresist (PR) or a photosensitive polymer is laminated on the seed layer SL and photographed to etch the pair of beams 110 and 120 and the power supply terminals 111 and 121 and the fixing part. A mold having a shape of 130 is formed (Modl forming). After the mold is formed, the metal layer ME is formed by energizing the seed layer SL to perform metal plating, and the metal layer ME is formed on the etched portion to be in a state as shown in FIG. 10B.

포토레지스터(PR)를 클리닝(cleaning)한 후, 초산 등을 이용하여 시드레이어(SL) 중 외부에 노출된 부위를 제거하고 또한 불산(HF)를 이용하여 절연층(OL) 중 외부에 노출된 부위를 제거하면, 도 10c에 도시된 바와 같은 상태가 된다. 이러한 상태에서 등방성식각(isotropic etching)을 행하면 도 10d에 도시된 바와 같은 상태가 된다.After cleaning the photoresist PR, the exposed portion of the sheath layer SL is removed using acetic acid and the like, and also exposed to the outside of the insulating layer OL using hydrofluoric acid (HF). Removal of the site results in a state as shown in FIG. 10C. In this state, isotropic etching is performed to obtain a state as shown in FIG. 10D.

이때, 좌측의 금속층(ME) 중 좌측의 두 부분은 그 폭이 좁으므로 금속층(ME)의 하부까지 식각되어 그 하부가 공동상태가 되고, 우측 부분은 그 폭이 넓으므로 그 하부의 주변 부분만이 식각된다. 우측의 넓은 부분은 전술한 바와 같이 전원공급단자(111, 121)로 사용되고, 좌측의 좁은 부분은 비임(110, 120)으로 사용된다. 비임(110, 120)으로 사용되는 부분은 그 하부가 식각되어 공동상태로 존재하므로, 기판(SB)상에서 부유된 상태로 유지되어 열팽창에 의한 이동이 용이하게 된다.At this time, since the two portions on the left side of the left metal layer ME are narrow, the two portions on the left side are etched to the lower portion of the metal layer ME so that the lower portion is hollow, and the right portion is wider, so only the peripheral portion of the lower portion thereof is wide. Is etched. The wide part on the right side is used as the power supply terminals 111 and 121 as described above, and the narrow part on the left side is used as the beams 110 and 120. The portion used as the beams 110 and 120 is etched in the lower portion thereof and thus remains in a hollow state, so that the portion is floated on the substrate SB to facilitate movement by thermal expansion.

본 발명에 따르면, 멤스 엑츄에이터의 각 비임이 동일한 재질로 제조되므로 그 제작이 용이하고 제작비가 절감된다. 또한, 직접가열방식에 의해 구동되므로 전력소모가 적고 구동 속도가 빠르다는 장점이 있다.According to the present invention, since each beam of the MEMS actuator is made of the same material, the production is easy and the production cost is reduced. In addition, since it is driven by the direct heating method has the advantage of low power consumption and fast driving speed.

또한, 본 발명에 따른 멤스엑츄에이터는 간접가열방식에 의해서도 구동이 가능하므로 전기적 스위치로의 사용이 가능하다.In addition, since the MEMS actuator according to the present invention can be driven by an indirect heating method, it can be used as an electrical switch.

또한, 이러한 멤스 엑츄에이터를 이용하여 전력 소모가 적고 구동속도가 빠른 멤스 트위저 및 멤스 스위치 등을 제작할 수 있다.In addition, the MEMS actuator can be used to manufacture MEMS tweezers and MEMS switches with low power consumption and high driving speed.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the present invention is not limited to the specific embodiments of the present invention without departing from the spirit of the present invention as claimed in the claims. Anyone skilled in the art can make various modifications, as well as such modifications are within the scope of the claims.

도 1 내지 도 3은 종래의 멤스 엑츄에이터의 예들을 도시한 도면,1 to 3 show examples of a conventional MEMS actuator,

도 4는 본 발명에 따른 멤스 엑츄에이터를 도시한 도면,4 is a view showing a MEMS actuator according to the present invention,

도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 멤스 엑츄에이터를 이용한 멤스 트위저를 도시한 도면,5 and 6 are views illustrating a MEMS tweezer using the MEMS actuator shown in FIG. 4;

도 7은 본 발명에 따른 멤스 엑츄에이터를 이용한 멤스 스위치의 일 실시예를 도시한 도면,7 is a view showing an embodiment of a MEMS switch using a MEMS actuator according to the present invention;

도 8a 내지 도 8e는 도 7에 도시된 멤스 스위치의 온/오프 동작을 순차적으로 도시한 도면,8A through 8E sequentially illustrate on / off operations of the MEMS switch illustrated in FIG. 7;

도 9는 본 발명에 따른 멤스 스위치의 다른 실시예를 도시한 도면, 그리고9 is a view showing another embodiment of a MEMS switch according to the present invention, and

도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따른 멤스 엑튜에이터의 제작 공정을 순차적으로 도시한 도면이다.10A to 10D are views sequentially illustrating a manufacturing process of a MEMS actuator according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 멤스 엑츄에이터 110, 120 : 비임100: MEMS actuator 110, 120: beam

11, 121 : 전원공급단자 200 : 멤스 트위저11, 121: power supply terminal 200: MEMS tweezers

250 : 스토퍼 300 : 멤스 엑츄에이터250: stopper 300: MEMS actuator

310, 320 : 비임 311, 321 : 전원공급단자310, 320: beam 311, 321: power supply terminal

350 : 스위칭단자 351 : 걸림부350: switching terminal 351: engaging portion

400 : 멤스 스위치 SB : 기판400: MEMS switch SB: substrate

OL : 절연막 SL : 시드레이어OL: Insulation SL: Seeder

PR : 포토레지스터 ME : 금속층PR: Photoresist ME: Metal Layer

Claims (24)

기판; Board; 상기 기판상에 형성되며, 동일한 재질로 제조되고, 상호 상이한 길이를 가지는 복수의 비임; 및A plurality of beams formed on the substrate, made of the same material, and having different lengths; And 상기 복수의 비임 각각의 소정 부위를 상호 고정 시키는 고정부;를 포함하며,Includes; the fixing portion for fixing a predetermined portion of each of the plurality of beams, 상기 고정부는, 온도변화가 발생하면 상기 복수의 비임 각각의 팽창정도의 차이에 따라 일 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 멤스 엑츄에이터.The fixed part, the MEMS actuator, characterized in that the movement in one direction according to the difference in the degree of expansion of each of the plurality of beams. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 복수의 비임은, 한 쌍의 비임인 것을 특징으로 하는 멤스 엑츄에이터.The plurality of beams, Memes actuator, characterized in that a pair of beams. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 한 쌍의 비임은 상호 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 멤스 엑츄에이터.And the pair of beams are arranged in parallel to each other. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 고정부는, 상기 한 쌍의 비임 각각의 일단부를 상호 고정시키는 것을 특징으로 하는 멤스 엑츄에이터.The fixing unit, the MEMS actuator, characterized in that for fixing the one end of each of the pair of beams. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 고정부는, 상기 한 쌍의 비임 각각의 중앙부위를 상호 고정시키는 것을 특징으로 하는 멤스 엑츄에이터.The fixing unit, the MEMS actuator, characterized in that for fixing the central portion of each of the pair of beams. 제 5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 한 쌍의 비임 각각은 상기 중앙부위가 타 부위에 비해 가늘게 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스 엑츄에이터.Each of the pair of beams MEMS actuator, characterized in that the central portion is formed thinner than the other portion. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 복수개의 비임 각각의 일단부에 상기 비임과 일체로 형성되어, 외부의 전원에 연결되는 전원공급단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 엑츄에이터.The MEMS actuator further comprises a power supply terminal formed integrally with the beam at one end of each of the plurality of beams and connected to an external power source. 제 7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 전원공급단자는 상기 비임에 비해 넓은 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 멤스 엑츄에이터.MEMS actuator, characterized in that the power supply terminal has a larger area than the beam. 기판; Board; 상기 기판상에서 동일한 물질로 상호 상이한 길이를 가지도록 제작된 복수의 제1비임 및 상기 복수의 제1비임 각각의 일 부위를 상호 고정시키는 제1고정부를 구비한 제1 엑츄에이터; 및A first actuator having a plurality of first beams manufactured to have different lengths from the same material on the substrate and a first fixing part for fixing a portion of each of the plurality of first beams to each other; And 상기 기판상에서 동일한 물질로 상호 상이한 길이를 가지도록 제작된 복수의 제2비임 및 상기 복수의 제2비임 각각의 일 부위를 상호 고정시키는 제2고정부를 구비한 제2 엑츄에이터;를 포함하며,And a second actuator having a plurality of second beams manufactured to have different lengths from the same material on the substrate and a second fixing portion for fixing one portion of each of the plurality of second beams to each other. 상기 제1 및 제2 엑츄에이터는 온도변화에 따라 상기 제1고정부 및 상기 제2고정부가 상호 접근 또는 이격되도록 구동되는 것을 특징으로 하는 멤스 트위저.And the first and second actuators are driven such that the first fixing part and the second fixing part are approached or spaced apart from each other according to a temperature change. 제 9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 복수의 제1비임 및 상기 복수의 제2비임은 각각 한 쌍의 비임인 것을 특징으로 하는 멤스 트위저.The plurality of first beams and the plurality of second beams each of the Memes tweezers characterized in that a pair of beams. 제 10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 한 쌍의 비임은 상호 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 멤스 트위저.And the pair of beams are arranged in parallel to each other. 제 11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 한 쌍의 비임 각각의 일단부가 상호 고정되는 것을 특징으로 하는 멤스 트위저.Mess tweezers characterized in that one end of each of the pair of beams are fixed to each other. 제 9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 복수의 제1비임 및 제2비임 각각의 단부에 상기 비임과 일체로 형성되어, 외부의 전원에 연결되는 전원공급단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 트위저.The MEMS tweezers of claim 1, further comprising a power supply terminal formed integrally with the beam at each end of each of the first and second beams and connected to an external power source. 제 13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 전원공급단자는 상기 비임에 비해 넓은 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 멤스 트위저.The power supply terminal of the MEMS tweezers, characterized in that having a larger area than the beam. 기판; Board; 상기 기판상에 형성된 한 쌍의 제1엑츄에이터를 구비하며, 전원 공급/공급차단에 따른 온도변화에 의해 상기 기판상의 일 영역에서 상기 제1엑츄에이터 각각의 일 부위가 상호 접근/이격되도록 변형되는 멤스 트위저;And a pair of first actuators formed on the substrate and deformed so that a portion of each of the first actuators may be approached / separated from each other in a region on the substrate by a temperature change caused by power supply / disconnection. ; 스위칭단자를 구비하며, 전원 공급/공급차단시의 온도변화에 의해 상기 스위칭단자가 상기 일 영역에 접근/이격되도록 변형되는 제2엑츄에이터; 및A second actuator having a switching terminal and deformed so that the switching terminal approaches / separates the one region by a temperature change during power supply / supply interruption; And 상기 제1엑츄에이터에 형성되며, 상기 제2엑츄에이터의 상기 스위칭단자가 상기 일 영역에 접근된 상태에서 상기 스위칭단자의 상기 일 영역으로부터의 이격 이동을 저지하는 스토퍼;를 포함하며,And a stopper formed in the first actuator, the stopper for preventing a spaced movement of the switching terminal from the one region when the switching terminal of the second actuator is close to the one region. 상기 한 쌍의 제1엑츄에이터는 각각, 상기 기판상에서 상호 상이한 길이를 가지도록 동일한 재질로 제조된 복수의 비임 및 상기 복수의 비임 각각의 일부위를 상호 고정시키는 고정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.The pair of first actuators each have a plurality of beams made of the same material to have a different length from each other on the substrate and a fixing portion for fixing a portion of each of the plurality of beams mutually switch. 제 15항에 있어서, The method of claim 15, 상기 제2엑츄에이터는, 상기 기판상에서 상호 상이한 길이를 가지도록 동일한 재질로 제조된 복수의 비임을 구비하며, 상기 제2엑츄에이터에 구비된 상기 복수의 비임 각각의 소정 부위가 상호 고정된 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.The second actuator has a plurality of beams made of the same material to have different lengths on the substrate, and a predetermined portion of each of the plurality of beams provided in the second actuator is fixed to each other. MEMS switch. 제 16항에 있어서, The method of claim 16, 상기 제1 및 상기 제2 엑츄에이터는 각각 한 쌍의 비임을 구비하는 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.The first switch and the second actuator each of the MEMS switch, characterized in that it comprises a pair of beams. 제 17항에 있어서, The method of claim 17, 각각의 상기 제1 및 제2 엑츄에이터 내의 상기 한 쌍의 비임은 상호 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.MEMS switch, characterized in that the pair of beams in each of the first and second actuators are arranged in parallel to each other. 제 18항에 있어서, The method of claim 18, 상기 제1엑츄에이터내의 상기 한 쌍의 비임 각각의 일 단부가 상호고정되는 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.MEMS switch, characterized in that one end of each of the pair of beams in the first actuator is fixed to each other. 제 18항에 있어서, The method of claim 18, 상기 제2엑츄에이터의 상기 한 쌍의 비임 각각의 중앙부위가 상호 고정되는 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.MEMS switch, characterized in that the central portion of each of the pair of beams of the second actuator is fixed to each other. 제 20항에 있어서, The method of claim 20, 상기 제2엑츄에이터 내의 각각의 상기 비임은 상기 중앙부위가 타 부위에 비해 가늘게 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.Each of the beams in the second actuator is the MEMS switch, characterized in that the central portion is formed thinner than the other portion. 제 15항에 있어서, The method of claim 15, 각각의 상기 비임의 단부에 상기 비임과 일체로 형성된 전원공급단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.MEMS switch further comprises a power supply terminal formed integrally with the beam at the end of each beam. 제 22항에 있어서, The method of claim 22, 상기 전원공급단자는 상기 비임에 비해 넓은 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 멤스 스위치.MEMS switch, characterized in that the power supply terminal has a larger area than the beam. 기판을 산화시켜 절연막을 형성하는 단계; Oxidizing the substrate to form an insulating film; 상기 절연막상에 금속재질의 시드레이어를 증착시키는 단계;Depositing a metal sheath layer on the insulating film; 상기 시드레이어상에, 상호 상이한 길이를 가지며, 각각의 소정 부위가 상호 고정된 복수의 비임을 가지는 엑츄에이터 형상의 틀을 형성하는 단계;Forming an actuator-shaped frame having a plurality of beams having mutually different lengths and each predetermined portion fixed to each other on the seed layer; 상기 시드레이어를 통전시켜 금속도금을 행함으로써 상기 틀 내에 금속층을 형성하는 단계;Forming a metal layer in the mold by conducting metal plating by energizing the seed layer; 상기 틀을 클리닝하는 단계;Cleaning the mold; 상기 시드레이어 중 외부로 노출된 부위를 제거하는 단계; 및Removing an externally exposed portion of the seed layer; And 상기 금속층 중 상기 비임에 대응되는 부위가 상기 기판상에 부유되도록 상기 절연막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 엑츄에이터 제조방법.And removing the insulating layer so that a portion of the metal layer corresponding to the beam floats on the substrate.
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