KR20010052382A - 마이크로전자기계적 회전 구조물 - Google Patents

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KR20010052382A
KR20010052382A KR1020007013079A KR20007013079A KR20010052382A KR 20010052382 A KR20010052382 A KR 20010052382A KR 1020007013079 A KR1020007013079 A KR 1020007013079A KR 20007013079 A KR20007013079 A KR 20007013079A KR 20010052382 A KR20010052382 A KR 20010052382A
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힐에드워드에이.
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베씨 케이. 프레넬
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Abstract

열적 작동 등에 응답하여 회전하도록 디자인된 마이크로전자기계적 시스템(MEMS) 구조물들이 제공된다. 일 실시예에서, MEMS 회전 구조물은 가해진 온도의 변화에 응답하여 허브(hub)에 회전력을 가하는 하나 또는 그 이상의 방사형 스포크 부재들을 구비하는 허브를 포함한다. 또한 MEMS 회전 구조물은 적어도 부분적으로 허브를 둘러싸면서 하나 이상의 허브 스포크 부재들에 의해 허브에 연결된 링을 포함할 수 있다. 허브 또는 링을 시계방향, 반시계방향, 또는 시계방향 및 반시계방향 모두로 제어가능한 회전이 제공된다. MEMS 회전 구조물들은 스포크 부재와 동작가능하게 연결되는 열적인 아치형 빔 액츄에이터들(actuators)을 포함할 수 있다. 온도가 변함에 따라, 열적인 아치형 빔 액츄에이터들은 MEMS 구조물을 회전시키기 위하여 스포크 부재들을 이동시킨다. 회전 액츄에이터들, 회전 스위치들 및 릴레이들, 가변 커패시터들, 가변 저항들, 셔터들, 그리고 밸브들을 포함하는 다양한 응용이 회전하는 MEMS 구조물에 제공된다.

Description

마이크로전자기계적 회전 구조물{Microelectromechanical rotary structures}
마이크로전자기계적 구조물들(MEMS) 및 다른 마이크로기술로 제작된 장치들이 현재 이러한 장치들에 의해 제공되는 크기, 가격 및 신뢰성의 이점이라는 측면에서 광범위하게 다양한 응용들을 위해 개발되어 왔다. 마이크로기어들, 마이크로모터들, 및 운동할 수 있거나 또는 힘을 가할 수 있는 기타 마이크로기계 장치들을 포함하여, 많은 다른 종류의 MEMS 장치들이 안출되고 있다. 이러한 MEMS 장치들은 MEMS 펌프들 또는 밸브들이 이용되는 수력 응용들 및 MEMS 광 밸브들 및 셔터들을 포함하는 광 응용들을 포함한 다양한 응용들에 채택될 수 있다.
MEMS 장치들은 이러한 마이크로구조체들 내에 원하는 운동을 일으키기 위해 필요한 힘을 제공하기 위한 다양한 기술들에 의존해 왔다. 예를 들면, 마이크로기계 스프링들 및 기어들을 회전시키기 위하여 캔틸레버들(cantilevers)은 기계적인 힘을 가하는 데 채용되어 왔다. 게다가, 일부 마이크로모터들은 전자장에 의해 구동되는 반면, 다른 마이크로기계 구조물들은 압전 또는 정전력에 의해 기동된다. 최근에, 액츄에이터 또는 기타 MEMS 구성 요소의 제어된 열적 팽창에 의해 작동되는 MEMS 장치들이 개발되어 왔다. 예를 들면, 본 발명의 양수인인 MCNC에게 양도된 미국 특허출원번호 08/767,192; 08/936,598, 및 08/965,277들에는 다양한 종류의 열적으로 작동되는 MEMS 장치들을 기술하고 있다. 게다가, 최근에 비틀림 바 연결들에서 얻어지는 것보다 더 작은 비틀림 힘 및 더 낮은 인가 힘으로 회전을 가능하게 하는 회전형 연결들을 포함하는 MEMS 장치들이 개발되어 왔다. 이를 테면, 역시 MCNC에 양도된 미국 특허줄원번호 08/719,711은 다양한 회전형 MEMS 연결들을 기술한다. 이러한 응용들 각각의 내용들은 참조에 의해 여기에 결합된다.
작동원에 관계없이, 대부분의 MEMS 장치들은 일반적으로 선형운동을 제공한다. 그럼에 따라, 회전운동을 포함하여, 비선형운동이 가능한 MEMS 장치들을 제공할 필요성이 존재한다. 그로 인해 MEMS 장치들은 보다 넓은 영역의 응용들에 채택될 수 있다.
본 발명은 마이크로전자기계적 구조물들에 관한 것이며, 보다 상세하게는 열적으로 작동되는 마이크로전자기계적 회전 구조물들에 관한 것이다.
도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른, 간단한 이동성을 가진 허브 MEMS 회전 구조물의 평면도 및 a-a 선을 따라 취한 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른, 이동성을 가진 외부 링 MEMS 회전 구조물의 평면도 및 b-b 선을 따라 취한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른, 이동성을 가진 중간 링 MEMS 회전 구조물의 평면도 및 c-c 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른, 다양한 MEMS TAB(thermal arched beam) 구조물의 평면도들이다.
도 5a 및 도 5b는 TAB 액츄에이터들이 이동성을 가진 허브에 회전력을 가하는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동성을 가진 허브 회전 구조물의 다른 두 실시예들의 평면도들이다.
도 6a 및 도 6b는 링 및 허브 각각으로부터 방사형으로 뻗어있는 레버를 포함하는 본 발명에 따른 MEMS 회전 구조물의 다른 두 실시예들의 평면도들이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른, 반사면을 구비한 MEMS 회전 구조물의 평면도 및 d-d 선을 따라 취한 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른, MEMS 회전 밸브 또는 셔터 구조물의 평면도 및 e-e 선을 따라 취한 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 링 및 기판 상에 배치된 접점부들이 각각 단절 및 연결된 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 회전 스위치 구조물의 개략적인 측면도들이다.
도 10a, 도 10b, 및 도 10c는 전도체들 사이의 중복 정도가 그것들 사이에 있는 정전용량을 변화시키기 위해 변경된, 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 가변 커패시터 회전 구조물의 두 평면도들 및 10c-10c 선을 따라 취한 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 기반 마이크로전자기판에 배치된 핀 및 본 발명의 임의의 MEMS 회전구조물의 허브 사이에 회전형 연결을 보여주는 평면도 및 개략적인 측면도이다.
본 발명은 회전이 가능한 마이크로전자기계 구조물을 제공하여, 그로 인해 결과적인 MEMS 구조물이 회전운동이 요구되는 광범위한 종류의 응용들에 채택될 수 있게 한다. 일 실시예에서, MEMS 구조물은 마이크로전자기판 및 마이크로전자기판의 표면에 부착된 허브(hub) 구조물을 포함한다. MEMS 구조물은 또한 허브로부터 외부로 향해 뻗어있는 하나 또는 그 이상의 허브 스포크 부재들을 포함한다. 바람직하게는, 허브 스포크 부재 각각은 허브 스포크 부재 각각의 적어도 일부분을 통과하여 뻗어있는 가상선이 허브의 중심축으로부터 어느 정도 위치가 옮겨지도록 배치된다. 달리 말해, 허브 스포크 부재 각각의 적어도 어느 부분은 허브 스포크 부재가 뻗어있는 허브의 중심으로부터 어느 정도 벗어나 있다. 본 발명의 이러한 실시예에 따라, 허브 스포크 부재들은 허브 스포크 부재들의 온도 변화에 응답하여 허브에 회전력을 가하도록 적응된다. 회전력은 온도의 변화에 따라 허브 스포크 부재의 부피의 변화, 일반적으로 길이의 변화에 의해 생성된다.
일 실시예의 MEMS 구조물은 또한 마이크로전자기판으로부터 공간상으로 떨어져 있고 허브를 적어도 부분적으로 둘러싸는 링을 포함한다. 링은 허브 스포크 부재들이 허브 및 링 사이에 뻗어있도록 허브 스포크 부재에 부착된다. 본 실시예에서, 허브 스포크 부재들은 허브 스포크 부재들의 온도 변화에 응답하여 링에 회전력을 가하도록 적응되어, 링이 허브에 관련하여 시계방향 또는 반시계방향으로 회전할 수 있도록 한다.
일 실시예의 MEMS 구조물은 또한 마이크로전자기판의 표면에 연결된 하나 또는 그 이상의 고정부들 및 링과 고정 부재들 각각의 사이에 배치된 하나 또는 그 이상의 고정된 스포크 부재들을 포함한다. 링에 회전력을 가하기 위해 고정된 스포크 부재들은 온도 변화에 응답하도록 예컨대, 길이를 변화함에 의해 적응된다. 앞서와 마찬가지로, 이러한 회전력은 링이 시계방향 또는 반시계방향으로 허브에 관련하여 회전하도록 한다.
일 실시예의 MEMS 구조물은 열적 작동에 응답하여 허브 스포크 부재를 조절가능하게 움직이기 위해 허브 스포크 부재에 연결된 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터를 포함할 수 있다. 마이크로전자기계적 액츄에이터는 마이크로전자기판의 표면에 연결된 적어도 둘의 고정 부재들 및 액츄에이터 부재들 사이에 뻗어있는 적어도 하나의 아치형 빔을 포함한다. 열적 작동에 응답하여, 아치형 빔은 더 휘어져, 그로 인해 허브 스포크 부재의 움직임을 야기하고, 일반적으로 허브에 차례대로 회전력을 가한다. 택일적으로, 이러한 MEMS 구조물은 링을 더 포함할 수 있으며, 그러므로 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터가 허브 스포크 부재가 아닌 링 스포크 부재에 동작가능하게 연결된다. 그럼에 따라, 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터의 열적 작동에 의해 아치형 빔을 더 휘게 하여, 그로 인해 링 스포크 부재의 움직임을 야기하고, 차례대로 링을 회전시킨다.
선택적으로, 앞서 말한 실시예들의 MEMS 구조물들은 각각 복수의 마이크로전자기계적 액츄에이터들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로전자기계적 액츄에이터들은 힘을 가하도록 형성되며, 그 힘은 허브 및/또는 링을 동일한 방향으로 회전하게 한다. 그러나 또 다른 실시예에서, MEMS 구조물은 마이크로전자기계적 액츄에이터들의 제1 및 제2세트를 포함한다. 이러한 실시예에 따르면, 하나의 세트는 허브 및/또는 링을 한 방향으로 회전시키는 힘을 가하도록 형성되는 반면, 제2세트는 허브 및/또는 링을 반대 방향으로 회전시키는 힘을 가하도록 형성된다. 그러므로 허브 및/또는 링은 마이크로전자기계적 액츄에이터들의 제1 및 제2세트들의 작동에 응답하여 시계방향으로 또는 반시계방향으로 회전될 수 있다.
바람직한 일 실시예에서, 링의 적어도 일부분은 반사면을 포함하여, 그로 인해 링이 조정가능하게 회전함에 따라 MEMS 구조물이 선택적으로 빛을 반사하게 할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 링은 기판의 표면을 가로지르는 축을 갖는 적어도 하나의 홀(hole)을 규정한다. 그럼에 따라, 기판의 표면에 관련된 홀의 위치는 링이 회전함에 따라 변한다. 나아가, MEMS구조물에 대한 본 실시예의 마이크로전자기판은 또한 링이 회전함에 따라 링에 규정된 하나 또는 그 이상의 홀들과 택일적으로 정렬되거나 정렬되지 않는 적어도 하나의 홀을 규정할 수 있다. 그럼에 따라, 본 실시에의 MEMS 구조물은 링 및 선택적으로는 밸브(valve) 또는 광 셔터(shutter)로서 기능하는 기판을 통과하는 통로를 규정한다.
또 다른 실시예의 MEMS 구조물은 마이크로전자기판의 표면 상에 배치된 전도성 표면 및 기판을 덮으면서 기판과 떨어져 있는 링 위에 배치된 보충적인 전도성 표면을 포함한다. 링이 기판의 표면 위에서 회전함에 따라, 도전성 표면들 사이의 중첩 영역이 변하여, MEMS 구조물이 가변 커패시터로 기능할 수 있다. 더 나아가, 또 다른 실시예의 MEMS 구조물은 마이크로전자기판의 표면에 부착된 적어도 하나의 접점부 및 링에 부착된 적어도 하나의 접점부를 포함한다. 링이 회전함에 따라, 접점부들은 택일적으로 연결 또는 단절되어 MEMS 구조물이 스위치로 기능할 수 있도록 한다. 나아가, 접점부들은 링이 회전함에 따라 다른 양의 전기적 저항이 선택적으로 생성될 수 있도록 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 구조의 결과로서, 본 발명의 MEMS 구조물은 제어된 형태로 회전 운동을 제공하도록 적응된다. 그럼에 따라, MEMS 구조물들은 적어도 상술된 것들의 일부인 밸브들, 셔터들, 가변 커패시터들, 스위치들, 릴레이들, 및 그에 유사한 것을 포함하여, 광범위한 종류의 응용에 사용될 수 있다.
비록 전술한 발명이 어느 정도 상세하게 기술될 것이지만, 어떠한 변경들 및 변형들이 여기에 기술된 발명의 범위 내에서 실시될 수 있음은 명백할 것이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 기술한다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 형태로 실시될 수 있으며 여기에 기재된 실시예들에 국한되어 해석되어져서는 안된다. 차라리, 이러한 실시예들은 본 개시를 철저하고 완벽하게 하고, 해당 기술분야의 기술자들에게 본 발명의 범위를 완전하게 전달하기 위해 제공된다. 도면들의 그림들은 반드시 축척으로 그려진 것이 아니라, 단지 본 발명을 설명하기 위한 것이다. 동일한 번호들은 전체에 걸쳐 동일한 요소들을 참조한다.
이동성을 가진 허브
일 실시예에 따른 MEMS 회전 구조물이 도 1a의 평면도 및 도 1b의 a-a선을 따라 취한 단면도에 도시되어 있다. 본 실시예의 MEMS 회전 구조물은 마이크로전자기판(10)의 표면 위에 배치되면서 매달려 있는 허브(100) 및 허브로부터 외부를 향해 방사형으로 뻗어있으면서 기판으로부터 공간(175)에 의해 분리된 적어도 둘의 허브 스포크 부재들(110)을 포함한다. 아래에 기술되는 바와 같이, 허브 스포크 부재들은 온도의 변화에 응답하여 허브에 회전력을 가하도록 적응된다. 허브는 고형의 원통형 요소로 나타나 있지만, 허브는 다른 형태를 가질 수 있고, 고형일 필요는 없지만 관모양 또는 이와 유사한 것일 수 있다.
통상적으로, 마이크로전자기판은 실리콘으로 형성된다. 그러나, 마이크로전자기판은 유리 또는 다른 반도체들과 같은, 다른 물질로 형성될 수 있다. 게다가, 그 내용이 참조에 의해 여기에 결합된 미국 특허출원 번호 08/767,192, 08/965,277 및 08/936,958에 의한 열적인 아치형 빔 액츄에이터들과 관련하여 기술된 것과 동일한 방법으로, 허브 및 허브 스포크 부재들은 통상적으로, 전기도금과 같은 집적회로 제조공정을 통해 기판 상에 증착된 니켈과 같은 금속으로 형성된다. 그러나, MEMS 회전 구조물 및 특히 허브 및 허브 스포크 부재들은, 본 발명의 사상 및 범위로부터 이탈하지 않으면서, 다른 기술들에 의해 제작될 수 있으며 실리콘을 포함하여 다른 물질로 제작될 수 있다.
도 1a 및 도 1b에서 보여지는 바와 같이, 허브(100)는 마이크로전자기판의 표면을 가로지르는 중심축(105)을 규정한다. 게다가, 허브 스포크 부재 각각(110)은 그것을 통하여 길이 방향으로 뻗어있는 가상선을 규정한다. 본 발명에 따르면, 허브 스포크 부재 각각은 허브에 연결되지만, 허브의 중심축으로부터 어느 정도 벗어나 있다. 이러한 측면에서, 허브 스포크 부재 각각을 통하여 길이 방향으로 뻗어있는 가상선은 허브의 중심축으로부터 어느 정도의 위치상 오프셋으로 허브를 가로지른다. 그럼에 따라, 허브 스포크 부재들이 열적 작동이 있는 동안 팽창하거나 수축함에 따라 허브 스포크 부재들은 허브에 토크 및 회전력을 가할 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 MEMS 회전 구조물은 또한 기판에 부착되는 적어도 둘의 고정 부재들을 포함한다. 고정 부재 각각은 허브 및 허브 스포크 부재들과 같이 동일한 공정 및 니켈과 같은 동일한 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 나아가, 비록 허브 스포크 부재 각각은 상술한 바와 같이 허브의 중심축으로부터 어느 정도 벗어나 있지만, 허브 스포크 부재 각각은 허브 및 각 고정 부재 사이에 뻗어있다. 각 허브 스포크 부재의 일단이 고정 부재를 통하여 기판에 부착되므로, 허브 스포크 부재가 가열되어 팽창할 때, 허브 스포크 부재 및 허브의 중심축 사이의 오프셋의 결과로서 허브를 한 방향 또는 어느 한 방향으로 회전시키도록 할 수 있는 힘을 허브 스포크 부재가 허브로 인가할 것이다. 나아가, 허브 스포크가 냉각되어 수축할 때, 허브 스포크는 허브를 반대 방향으로 회전시킬 수 있는 회전력을 허브로 인가한다. 각 경우에서, 허브 스포크가 허브의 중심축과 관련하여 허브에 부착되는 장소 및 허브 스포크가 가열되었는가 아니면 냉각되었는가에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로의 회전이 제공될 수 있다. 해당 기술 분야의 기술자들은 허브 스포크 부재가 많은 다양한 기술들을 이용하여 가열되거나 냉각될 수 있음을 이해할 것이다. 이를 테면, 주위 온도를 변화시키거나 유체 또는 기체를 선택적으로 가하거나 전류를 선택적으로 흘려줌으로써, 허브 스포크 부재의 주위 온도가 변경될 수 있다.
이동성을 가진 외부 링
도 2a 및 도 2b는 이동성을 가진 외부 링을 포함하는 또 다른 실시예에 따른 MEMS 회전 구조물을 도시한다. 상술한 바와 같이, 본 실시예의 MEMS 회전 구조물은 마이크로전자기판(10)의 표면에 부착된 허브(100) 및 온도의 변화에 응답하여 허브에 회전력을 가하도록 적응된 적어도 둘의 동일한 거리로 떨어져 있는 허브 스포크 부재들을 포함한다. 앞에서와 마찬가지로, 허브(100)는 마이크로전자기판의 표면을 가로지르는 중심축(105)을 규정한다. 허브 스포크 부재 각각(120)은 길이 방향으로 뻗어있는 가상선을 규정하기 위해 허브(100)로부터 외부를 향해 뻗어있다. 상술한 바와 같이, 허브 스포크 부재 각각은 허브 스포크 부재가 팽창하거나 수축함에 따라 허브에 토크 및 회전력을 제공하기 위해 허브의 중심축으로부터 어느 정도 벗어나 있다.
비록 MEMS 회전 구조물이 단지 둘의 허브 스포크 부재들을 포함할 필요는 있지만, 일반적으로 MEMS 회전 구조물은 허브로부터 외부를 향해 뻗어있는 셋 또는 그 이상의 허브 스포크 부재들을 포함한다. 위에 기재한 바와 같이, 허브 스포크 부재들은 허브 및 허브 및 링 MEMS 회전 구조물들 양자에 포함된다. 허브 스포크 부재들은 다른 구성으로 배열될 수 있지만, 일반적으로 허브 스포크 부재들은 허브 주위에 동일한 각도 증분으로 떨어져 있다. 예를 들면, MEMS 회전 구조물은 도 1a 및 도 2a에서 보여지는 바와 같이 허브 주위에 동일한 90。의 증분으로 떨어져 있는 네개의 허브 스포크 부재들을 포함할 수 있다.
게다가, 본 실시예의 MEMS 회전 구조물은 마이크로전자기판으로부터 공간상으로 떨어져 있는 링(200)을 더 포함한다. 링(200)은 허브(100)을 적어도 부분적으로 둘러싸며, 적어도 둘의 허브 스포크 부재들(120)을 통하여 허브에 연결된다. 그럼에 따라, 허브 스포크 부재 각각은 허브 및 링 사이에 뻗어있다. 동작에 있어, 허브 스포크가 가열되어 팽창할 때, 그에 따라 허브 스포크는 링에 어느 한 방향으로 회전력을 가하게 된다. 게다가, 허브 스포크가 냉각되어 수축할 때, 허브 스포크는 링에 반대 방향으로 회전력을 가한다. 열적 작동이 회전을 야기하기 위해 가해질 때 허브 스포크 부재들은 링과 관련하여 더 뜨겁거나 더 차가운, 다른 온도로 유지되는 것이 중요하다. 수많은 기술들이 허브 스포크 부재들을 열적으로 작동하기 위해 사용될 수 있다. 허브 스포크 부재들 근처를 간접적으로 가열하는 것이 사용될 수 있다. 바람직하게, 아래에 기술하는 바와 같이, 허브 스포크 부재들을 통하여 전류를 전도시킴으로써 직접적인 가열이 제공될 수 있다.
도 2a에서 보여지는 바와 같이, 허브는 공극(105)에 의해 분리된 둘의 대체로 반원인 부분들을 포함할 수 있다. 허브의 두 부분, 예를 들면 도시된 바와 같은 제1부분(102) 및 제2부분(103) 사이에 전위차를 인가함으로써, 도 2a에서 보여지는 바와 같은 MEMS 회전 구조물을 통하여 전류가 흐를 수 있어, 그로 인해 허브 스포크 부재들을 직접적으로 가열하고 그것의 열적 작동을 야기한다. 특히, 허브 스포크 부재 쌍들은 링 및 허브의 제1 및 제2부분 사이에 각각 배치되며, 허브의 두 부분 사이를 흐르는 전류에 의해 만들어진 직접 가열의 결과로서 열적 작동에 적응된다.
이동성을 가진 중간 링
도 3a 및 도 3b에 그려진 바와 같이, 도 2a 및 도 2b의 MEMS 회전 구조물은 적어도 둘의 고정된 스포크 부재들(150) 및 적어도 하나의 대응하는 고정부(170)를 포함하기 위해 변형될 수 있다. 보다 바람직하게는, 본 실시예의 MEMS 회전 구조물은 링 주위에 동일한 각도 증분으로 떨어져 있는 복수의 고정된 스포크 부재들 및 각 고정된 스포크들과 관련된 동일한 수의 고정부들을 포함한다. 고정된 스포크 부재 각각(150)은 링(200) 및 그에 대응하는 고정부(170) 사이에 배치된다. 도 3b에서 보여지는 바와 같이 고정된 스포크 부재는 기판으로부터 떨어져 있는 반면, 고정부(170)는 마이크로전자기판(10)의 표면에 부착되며 고정된 스포크 부재(150)를 지지하는 역할을 한다.
본 실시예의 MEMS 회전 구조물은 허브 스포크 부재들 및 고정된 스포크 부재들 양자를 포함한다. 허브 스포크 부재들, 고정된 스포크 부재들, 또는 양자 모두 중 어느 하나가 허브 및 링에 회전을 야기하기 위해 열적으로 작동될 수 있다. 본 실시예에 있어, 허브는 기반 마이크로전자기판의 표면 위에 매달리거나 기반 마이크로전자기판의 표면에 부착될 수 있다. 도시된 실시예에서, 고정된 스포크 부재들이 링에 대해 직교하지 않게 배치되어 있기 때문에 고정된 스포크 부재들은 링 및 교대로 허브에 회전력을 가하도록 적응된다. 그럼에 따라, 고정된 스포크 부재들의 길이 방향으로의 팽창 및 수축은 링의 회전을 야기할 것이다. 링이 허브 스포크 부재들에 의해 허브에 결합되어 있기 때문에, 링의 회전은 허브의 회전을 야기할 것이다. 고정된 스포크 부재들이 도시된 실시예의 MEMS 회전 구조물을 회전시키도록 적응되므로, 허브 스포크 부재들은 다른 실시예들과 관련하여 상술한 바와 같이 허브의 중심축으로부터 벗어나 있을 필요가 없다.
동작에 있어서, 도 3a 및 도 3b의 MEMS 회전 구조물의 고정된 스포크가 가열되어 팽창할 때, 가열된 스포크는 허브 및 링에 어느 한 방향으로 회전력을 인가한다. 반대로, 고정된 스포크가 냉각되어 수축할 때, 냉각된 스포크는 허브 및 링에 반대 방향으로 회전력을 인가한다. 고정된 스포크 부재들에 회전 운동을 가하는 것 외에, 허브 스포크 부재들은 앞의 실시예들과 관련하여 기술된 방식으로 회전 운동을 가할 수 있다. 해당 기술 분야의 기술자들은 고정된 스포크 부재 및 허브 스포크 부재들이 온도의 변화에 응답하여 같은 또는 반대의 방향으로 회전력을 제공하기 위해 배치될 수 있음을 이해할 것이다. 즉, 스포크들은 같은 방향으로 회전을 제공하기 위해 함께 작용할 수 있거나, 또는 스포크들은 반대 방향으로 회전을 제공하기 위해 배치될 수 있다. 본 실시예에서 회전은 여러 가지 방식으로 변경될 수 있다. 이를 테면, 허브의 중심축에 대하여 스포크들의 배치를 변경하여 회전을 변경할 수 있다. 예를 들면, 중심축으로부터 더 벗어나 있는 스포크는 더 큰 회전력을 제공할 수 있다. 그러므로, 해당 기술 분야의 기술자들은 본 실시예의 MEMS 회전 구조물이 앞선 실시예들과 비교해 개선된 회전 변위 및 추가적인 회전 모드들을 제공함을 알 수 있을 것이다. 해당 기술 분야의 기술자들은 열적 아치형 빔들에 의해 구동되는 것 이외의 액츄에이터들이 본 발명의 MEMS 회전 구조물들의 모든 실시예들에 회전력을 제공하기 위해 사용될 수 있음을 아는 것이 중요하다.
열적 아치형 빔 구동(TAB) 이동성 허브
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예의 MEMS 회전 구조물을 도시한다. 허브 스포크 부재들은 앞선 실시예들과 관련하여 도시된 바와 같이 선형일 수 있는 한편, 허브 스포크 부재들은 도 5a 및 도 5에서 보여지는 바와 같이 비선형일 수 있다. 그러나 허브에 회전력을 가하기 위해, 허브 스포크 부재의 적어도 일부분을 통하여 길이 방향으로 뻗어 있는 가상선은 허브의 중심축으로부터 벗어나 있어야 한다. 그럼에 따라, 허브 스포크 부재의 다른 부분을 통하여 길이 방향으로 뻗어 있는 가상선이 중심축을 통하여 뻗어 있더라도 회전력이 허브에 가해질 것이다.
본 실시예의 MEMS 회전 구조물은 또한 마이크로전자기판의 표면에 배치된 하나 이상의 열적 아치형 빔(TAB) 마이크로전자기계적 액츄에이터들을 포함한다. 각 액츄에이터는 열적 작동에 응답하여 허브 스포크 부재를 이동시키기 위해 각 허브 스포크 부재에 결합된다. 비록 다른 실시예들과 관련하여 기술된 바와 같이 허브 스포크 부재가 또한 열적으로 반응할 수 있지만, 마이크로전자기계적 액츄에이터들이 충분한 운동력을 제공하기 때문에 실시예의 허브 스포크 부재는 온도의 변화에 응답하여 길이 방향으로 두드러지게 변하는 물질로 형성될 필요는 없다.
마이크로전자기계적 액츄에이터들은 많은 다른 실시예들을 가질 수 있는 한편, 마이크로전자기계적 액츄에이터들은 그 내용이 참조에 의해 여기에 결합된 미국 특허출원번호 08/767,192에 의해 기술된 열적 아치형 빔(thermal arched beam: TAB) 액츄에이터들을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 측면에서, 다양한 TAB 액츄에이터들이 도 4에 도시되어 있다.
도 4a는 하나의 아치형 빔을 구비하고 있는 TAB 액츄에이터의 일 실시예를 도시한다. 보이는 바와 같이, TAB 액츄에이터는 기반 마이크로전자기판(10) 상에 구성된다. TAB 빔 액츄에이터는 기반 마이크로전자기판에 고정된 둘의 지지대들(20 및 30) 및 양 지지대들 사이에 뻗어 있는 아치형 빔(40)을 포함한다. 아치형 빔의 말단들은 지지대들에 부착되어, 아치형 빔이 기반 마이크로전자기판의 표면 위의 위치에 고정되도록 한다. 지지대들 및 아치형 빔은 전기도금된 니켈과 같은 전도성 금속으로 제작되는 것이 바람직하지만, 택일적으로 실리콘과 같은 반도체로 제작될 수도 있다. 어느 경우에도, 아치형 빔은 온도의 변화에 응답하여 팽창 또는 수축하는 재질로 제작되어야 한다. 통상적으로, 빔은 온도의 증가에 따라 팽창하는 양의 열팽창계수를 가진 물질로 구성된다. 그러나, 빔은 또한 온도가 증가함에 따라 수축하는 음의 열팽창계수를 갖는 물질로 구성될 수 있다. 보이는 바와 같이, 단일 빔이 소정의 방향(50)으로 굽어 있어, 열적 팽창으로 그 빔을 동일한 방향으로 더 휘어지도록 할 수 있다.
TAB 액츄에이터는 또한 단일 아치형 빔으로부터 열을 인가하거나 제거하여 그 빔의 온도를 변화시키는 수단을 포함할 수 있다. 아치형 빔의 온도가 변경될 때, 아치형 빔은 화살표에 의해 보여지는 방향으로 팽창하거나 화살표의 반대 방향으로 수축한다. 다양한 수단이 단일 빔을 가열하거나 냉각하기 위해 사용될 수 있으며 그로 인해 빔을 팽창하거나 수축하게 한다. 빔을 통해 흐르는 전류는 빔내에 직접적으로 열을 발생시킬 수 있으며, 또는 택일적으로 간접적인 외부 히터들이 사용될 수 있다. 아치형 빔 주위의 기체 또는 액체의 흐름이 또한 아치형 빔을 가열하거나 냉각하기 위해 사용될 수 있다. 가열 또는 냉각을 위한 이러한 기술들 및 다른 기술들의 결합이 본 발명 내에서 사용될 수 있다.
TAB 액츄에이터의 또 다른 실시예가 도 4b에 도시되어 있다. 여기에 도시된 바와 같이, TAB 액츄에이터는 지지대들(20 및 30) 사이에 뻗어 있는 둘 또는 그 이상의 아치형 빔들(40, 41, 및 42)을 포함할 수 있다. 나아가, 본 실시예의 TAB 액츄에이터는 둘 또는 그 이상의 아치형 빔들을 상호연결하기 위한 적어도 하나의 커플러(60)를 포함할 수 있다. 더 큰 힘, 더 큰 변위, 및 더 딱딱하고 더 단단한 액츄에이터 디자인을 제공하기 위해, 커플러는 복수의 빔들에 의해 생성된 힘들이 결합될 수 있도록 한다. 해당 기술 분야의 기술자들은 본 발명 내에서 몇 개의 아치형 빔들 및 커플러들이든 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 이를테면, 도 4c는 8개의 빔을 가진 TAB 액츄에이터를 보여준다. 아치형 빔들이 가열되면, 빔들이 팽창하여 그로 인해 그 빔들은 소정의 방향으로 더 휘어진다. 그럼에 따라, 적어도 하나의 빔이 가열되어 팽창할 때 커플러가 화살표(50)의 방향으로 이동한다. 반대로, 적어도 하나의 빔이 냉각되어 수축할 때 커플러는 화살표(50)의 반대 방향으로 이동한다. 해당 기술 분야의 기술자들은 비록 일부 빔들이 다른 또는 반대 방향으로 휘어있는 아치형 빔들에 대한 다른 배치들이 가능하다 해도, 아치형 빔들이 동일한 방향으로 휘어있는 것이 바람직함을 이해할 것이다. 단일 아치형 빔을 채용하는 경우에도, TAB 액츄에이터는 복수의 아치형 빔들 중에서 하나 이상을 가열 또는 냉각하기 위한 다양한 수단을 포함할 수 있다.
도 4c는 아치형 빔들에 대한 직접 가열을 채택하고 있는 TAB 액츄에이터의 일 실시예를 도시한다. 이 경우에, 직접적인 저항성의 가열을 빔들에 제공하기 위해 전류가 각 아치형 빔을 통하여 흘러, 그로 인해 각 빔이 팽창하고 소정의 방향(50)으로 더 휘어지게 한다. 도 4d는 아치형 빔들의 하위 세트만이 그 것을 통하여 흐르는 전류에 의해 직접적으로 가열되는 경우의 TAB 액츄에이터의 또 다른 실시예를 보여준다. 본 예에서 보여지는 바와 같이, 교호하는 빔들이 전류 i를 전달하고 직접적으로 가열되며, 반면에 나머지 빔들은 가열되지 않거나 전류를 전달하는 근처의 빔들로부터 간접적으로 가열된다. 나머지 빔들은 절연체(21 및 31)에 의해 전류를 전달하는 빔들 및 지지대들(30)과 전기적으로 차폐되어 있기 때문에 전류를 전달하지 않는다. 해당 기술 분야의 기술자들은 직접 및 간접 가열의 다양한 결합들이 사용될 수 있고, 아치형 빔들에 의해 전달된 전류가 동일할 필요는 없음을 이해할 것이다. 도 4e는 주위를 가열하고 차례로 아치형 빔들을 가열하기 위해 꾸불꾸불한 모양으로 배열되면서 기판 상에 배치된 외부 히터(90)를 구비하는 TAB 액츄에이터의 또 다른 실시예를 도시한다. 보여지는 바와 같이, 통상적으로 전도성 금속 또는 반도체 물질로 구성되는 외부 히터(90)에 전기적으로 에너지를 가하기 위해 접점부들(91 및 92)이 사용된다.
몇몇의 대표적인 TAB 액츄에이터들을 설명했으므로, 도 5a 및 도 5b에 도시된 MEMS 회전 구조물 실시예들에 대해 다시 설명한다. TAB 애츄에이터의 유형에 관계없이, 각 허브 스포크 부재(130)는 TAB 액츄에이터(300) 및 허브(100)에 동작가능하게 연결되어 있으며, TAB 어레이로부터 허브로 회전력을 전달하는 역할을 한다. 각 허브 스포크 부재는 TAB 액츄에이터의 열적 작동이 아치형 빔들을 소정의 방향으로 더 휘어 지도록 각 TAB 액츄에이터의 아치형 빔들에 동작가능하게 연결되며, 그로 인해 또한 허브 스포크 부재들을 소정의 방향으로 이동시킨다. 그러므로 각 허브 스포크 부재는 동작가능하게 연결된 허브로 회전력을 가하기 위해 배치된다. 비록 도시된 실시예가 링을 포함하고 있지는 않지만, MEMS 회전 구조물은 이전에 기술된 바와 같이 링 및 허브 사이에 배치된 대응하는 스포크 부재들 뿐만 아니라 링을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
TAB 액츄에이터들은 허브를 특정의 MEMS 회전 구조물 내에서 시계방향으로 또는 반시계방향으로 회전시키도록 배치될 수 있다. 도 5a에 도시된 예에 있어서, TAB 액츄에이터들은 허브로 시계방향의 회전력을 제공하도록 집단적으로 배치된다. 반대로, 도 5b에 도시된 다른 예는 MEMS 회전 구조물 내에서 시계방향 및 반시계방향 모두의 방향으로 회전력을 제공하도록 택일적으로 배치된 TAB 액츄에이터들을 포함한다. 도 5b 내에서 어느 TAB 액츄에이터들이 가열되는가에 따라 허브가 시계방향 및 반시계방향으로 선택적으로 회전될 수 있다. 이를테면, TAB 액츄에이터들(302 및 304)은 공동으로 작용하여 허브 스포크(130)를 참조번호 50의 방향으로 이동시키며, 그로 인해 허브를 시계방향으로 회전시킨다. 반대로, TAB 액츄에이터들(301 및 303)은 공동으로 작용하여 허브 스포크(130)를 참조번호 51의 방향으로 이동시키며, 그로 인해 허브로 반시계방향의 회전을 제공한다.
레버를 구비하는 MEMS 회전 구조물
상술한 MEMS 회전 구조물의 다양한 실시예들은 액츄에이터, 온도 센서 등으로의 사용을 포함하여 광범위한 종류의 응용들에 채용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 MEMS 회전 구조물들은 MEMS 회전 구조물을 또 다른 응용에 적응시킬 수 있는 다른 특성들을 포함할 수 있다. 이러한 측면에서, 도 6a 및 도 6b는 위에서 기술된 MEMS 회전 구조물에 적용될 수 있는 선택적인 변경을 도시한다. 도 6a에서 보여지는 바와 같이 레버(250)는 어떠한 링 구조물에도 부가될 수 있다. 게다가, 도 6b에서 보여지는 바와 같이, 레버(250)는 여기에 설명된 어떠한 허브 구조물에도 부가될 수 있다. 레버는 보이는 바와 같이 허브 또는 링에 부착되며 허브 또는 링으로부터 외부를 향해 뻗어있을 수 있다. 게다가, 레버는 링으로부터 허브쪽으로 내부를 향해 뻗어있도록 배치될 수 있다. 나아가, 허브 또는 링은, 결합하여 외부 및 내부를 향해 뻗어 있거나, 또는 임의의 다른 형태로 배치된 레버들을 포함할 수 있다. 어떠한 경우에든, 레버는 허브 및/또는 링과 함께 회전할 것이며 힘을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 해당 기술 분야의 기술자들은 허브 또는 링이 회전함에 따라 레버가 수많은 다른 구조물들이 선택적으로 작동되도록 할 수 있음을 이해할 것이다. 레버를 포함하는 MEMS 회전 구조물의 응용들은 스위치들, 릴레이들, 유체 밸브들 및 펌프들, 전자기적 셔터들, 및 다른 액츄에이터에 의해 구동되는 장치들을 포괄하지만 여기에 제한되는 것은 아니다.
반사면을 구비하는 MEMS 회전 구조물
도 7a 및 도 7b는 반사면을 구비하는 MEMS 회전 구조물을 도시한다. 도시된 실시예에서, 링(200) 표면의 적어도 일부분은 반사면(300)을 갖는다. 반사면(300)은 링의 상부면이나 하부면 상에, 또는 링의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 반사면은 마이크로설계 기술들을 사용하여 링 상에 층 또는 코팅으로서 적용될 수 있다. 예를 들면, 반사면은 도금 층과 같은 반사 금속 층으로서 적용될 수 있다. 택일적으로, 반사면은 링의 표면을 처리하여 생성될 수 있다. 이를테면, 만약 링이 실리콘으로 형성되었다면, 반사면은 실리콘을 매끄럽게 연마하여 생성될 수 있을 것이다. 바람직하게는, 링이 회전함에 따라, 링 표면의 반사 부분은 광로의 안으로 및 광로의 밖으로 선택적으로 회전될 수 있다. 그러므로, 반사면은 빛을 반사하거나 광 밸브 또는 셔터로서 동작하도록 사용될 수 있다. 만약 반사면이 전도성 물질로 형성되면, 반사면은 전자기적 에너지를 흡수하거나 차단하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 금속성 반사면은 무선 주파수 에너지를 선택적으로 차단하기 위해 사용될 수 있다. 해당 기술 분야의 기술자들은 제어가능하게 회전되는 반사면을 구비하는 MEMS 회전 구조물에 대해 다른 응용들이 가능함을 이해할 것이다.
밸브 및 셔터 링 구조물들
도 8a 및 도 8b에서 보여지는 바와 같이, MEMS 회전 구조물은 단지 약간의 변형만으로 밸브 또는 셔터로서 채택될 수 있다. 도시된 바와 같이, 링은 마이크로전자기판(10)의 표면을 가로지르는 축을 가진 제1홀(hole)(320)을 규정할 수 있다. 게다가, 제2홀(310)은 마이크로전자기판(10)을 통과하여 규정될 수 있다. 링 및 마이크로전자기판을 통하는 통로를 제공하기 위해 링을 통하는 제1홀(320) 및 마이크로전자기판(10)을 통하는 제 2홀(310)이 링의 회전 상에 선택적으로 정렬될 수 있도록, 제1 및 제2홀들이 배치된다. 일단 링이 제1 및 제2홀들이 정렬되도록 회전되었으면, 기체, 유체, 고체 또는 전자기적 방사선이 링 및 기판을 통해 통과할 수 있다. 링이 회전되지 않고 제1 및 제2홀들이 정렬되지 않은 경우에, MEMS 회전 구조물은 기체, 액체 등의 흐름을 차단할 것이다. 그럼에 따라, 실시예의 MEMS 회전 구조물은 밸브, 셔터, 또는 그에 유사한 기능을 할 수 있다. 해당 기술 분야의 기술자들은 본 실시예의 MEMS 회전 구조물들에 대한 응용들이 상술한 응용들에 제한되지 않음을 이해할 것이다. 게다가, 제1 및 제2홀들이 MEMS 회전 구조물이 정지되어 있는 동안, 다시 말해, 작동되지 않은 동안 정렬되며 일단 MEMS 회전 구조물이 작동되고 있으면 정렬되지 않도록 본 실시예의 MEMS 회전 구조물이 디자인될 수 있다.
도 8a에서 보여지는 바와 같이, 링은 또한 하나 보다 많은 홀을 포함할 수 있다. 홀들은 다양한 크기들, 모양들, 위치들, 및 링의 주변을 따라 상대적인 간격들을 취할 수 있다. 나아가, 하나 보다 많은 홀이 기판에 제공될 수 있다. 또한, 홀들은 다양한 크기들, 모양들, 위치들, 및 기판에서 상대적인 간격들을 취할 수 있다. 제시된 응용에서 요구되는 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 홀들이 밸브 또는 셔터로서 기능하기 위해 링 및/또는 기판에 제공될 수 있다. 링에 있는 하나 이상의 홀들 및 기판에 있는 하나 이상의 홀들은 그것을 통하는 하나 이상의 통로들을 규정하기 위해 선택적으로 정렬될 수 있다.
회전 스위치 링 구조물들
도 9a 및 도 9b는 회전 스위치로서 동작하도록 디자인된 MEMS 회전 구조물을 도시한다. MEMS 회전 구조물은 링의 일부로서 제공되거나 링(200)의 표면에 부착된 제1전기적 접점부(330)를 포함한다. 게다가, MEMS 회전 구조물은 마이크로전자기판(10)의 표면에 부착된 보충적인 제2전기적 접점부(340)를 포함한다. 도 9a 및 도 9b에서 보여지는 바와 같이, 제2전기적 접점부(340)는 제1전기적 접점부 근처에 배치되기 위해 지지대(350)에 의해 마이크로전자기판 위에 위치지어질 수 있다. 비록 도시되어 있지는 않지만, 각 접점부에 전류를 제공하기 위해, 제1전도경로가 허브 스포크 부재의 링 및 허브를 통하거나 그를 따라서 제1전기적 접점부에 대해 제공되며, 제2전도경로가 기판을 통하거나 그를 따라서 제2전기적 접점부에 대해 제공된다. 비록 제2전기적 접점부가 마이크로전자기판에 대하여는 고정된 위치에 배치되지만, 제1전기적 접점부는 링이 기판과 관련하여 회전함에 따라 링과 함께 회전한다. 제1 및 제2전기적 접점부들을 동작가능하게 상호연결하기 위해 제1 및 제2접점부들은 링이 회전함에 따라 선택적으로 정렬될 수 있다. 이러한 방식으로, MEMS 회전 구조물은 전기적 스위치 또는 릴레이로 동작할 수 있다. 비록 하나의 바람직한 실시예가 도시되었지만, 해당 기술 분야의 기술자들은 제1 및 제2접점부들이 링 및 마이크로전자기판 상에 다른 식으로 배치되지만 이러한 구조물이 여전히 회전형 전기적 스위치 또는 릴레이로서 기능하도록 할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, MEMS 회전 구조물은 제1 및 제2접점부들을 마이크로전자기판의 표면과 수직인 평면 상에 상호연결하도록 하기 위한 부분적인 링을 포함할 수 있다. 나아가, 링 및 기판 상의 전기적 접점부들은 일례로 가변 저항, 또는 전압계와 같은, 몇몇의 다른 응용들에 적합한 다른 배열로 배치될 수 있다. 가변 저항으로 기능하기 위해, MEMS 회전 구조물이 회전함에 따라 전기적 접점부들이 전기적으로 연결상태를 유지하여, 전기적 저항이 접점부들 사이에 유지된다. 전기적 저항은 전기적 접점부들에 의해 형성되거나 전기적 접점부들에 연결된 별도의 소자로서 제공될 수 있다. MEMS 구조물이 회전함에 따라, 전기적 저항의 양이 선택적으로 변화되어 본 실시예의 MEMS 회전 구조물이 가변 저항으로 기능할 수 있도록 한다.
가변 커패시터 링 구조물들
도 10a 내지 도 10c는 가변 커패시터로 기능하도록 적응된 MEMS 회전 구조물을 보여준다. 하나 또는 그 이상의 가변 커패시터들이 MEMS 회전 구조물에 의해 형성될 수 있다. 가변 커패시터를 형성하기 위해, 도 10a에 보여지는 바와 같이, MEMS 회전 구조물은 통상적으로 금으로 제조되며 마이크로전자기판(10)의 표면 상에 배치되는 제1전기적 전도면을 포함한다. 제1전기적 전도면은 통상적으로 질화실리콘으로 제조되며 그 면에 배치되는 절연층에 의해 싸여 있고 보호되는 것이 바람직하다. 제1전기적 전도면은 도시된 바와 같이 제1가변 커패시터(C1)에 대응하는 제1판(390)을 포함한다. 선택적으로, 제1전기적 전도면은 제1판과 전기적으로 절연되면서 제2가변 커패시터(C2)를 형성하는 제2판(391)을 더 포함한다. 예를 들면 도 10a에서 보여지는 바와 같이 톱니들(392)을 구비하는 제1판(391) 및 톱니들(393)을 구비하는 제2판(391)과 같이, 제1 및 제2판들은 각각 개개의 판들로부터 형성된 하나 이상의 톱니들을 포함할 수 있다. 해당 기술 분야의 기술자들은 본 발명에 따른 가변 커패시터를 구현하면서 제1 및 제2판들에 대해 다양한 형상들 및 위치상의 방위들이 사용가능함을 이해할 것이다.
도 10b에서 보여지는 바와 같이, 본 실시예의 MEMS 회전 구조물은 또한 링(200) 상에 배치되거나 링(200)에 의해 운반되며 적어도 부분적으로 제1전기적 전도면(390) 위에 놓여 있는 보충적인 제2전기적 전도면(380)을 포함한다. 링 위에 있는 제2전기적 전도면은 보이는 바와 같이 하나 또는 그 이상의 톱니들을 포함하는 것이 바람직하다. 도 10b에서, 제1 및 제2판들을 포함하는 제1전기적 전도면이 점선에 의해 도시된다. 제1전기적 전도면의 제1 및 제2판들은 링 및 제2전기적 전도면에 대하여 중심이 같도록 배치되는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 전도면들은 서로의 근처에 그리고 서로를 면하여 배치되는 것이 바람직하며, 이들은 도 10c에서 영역 400으로 명명된 절연하는 유전물질의 작은 공극 또는 박막에 의해 분리된다.
바람직하게는, 제1 및 제2전도면들 사이의 중첩 및 그 결과로 인한 정전용량은 링이 회전함에 따라 선택적으로 변할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 가변 커패시터 실시예들을 생성하기 위해 사용될 수 있는 수많은 기술들 및 구조들이 존재한다. 일 실시예에서 제1전기적 전도면, 또는 특히 제1 또는 제2판들의 하나 이상의 톱니들은 링이 회전함에 따라 제2전기적 전도면의 하나 이상의 톱니들과 선택적으로 겹쳐질 수 있다. 이를 테면, 도 10b에서 보여지는 바와 같이, 링이 회전함에 따라 각 톱니들은 그 사이의 정전용량을 변화시키도록 부분적으로, 전체적으로 겹쳐지거나, 또는 전혀 겹쳐지지 않을 수 있다. 예를 들면, 도 10b의 평면도 및 도 10c의 단면도에 의해 보여지는 바와 같이, 제1전기적 전도면의 제1판 상의 톱니(392)는 링 상의 제2전기적 전도면의 톱니(202) 위에 있으며 부분적으로 겹쳐져 있다. 제1 및 제2전기적 전도면들 상에 배치된 톱니들 사이의 겹쳐짐을 링이 회전함에 따라 변하도록 링 및 기판에 배치된 톱니들은 서로 엇갈려 있는 것이 바람직하며, 그로 인해 가변 정전용량을 제공할 수 있다. 해당 기술 분야의 기술자들은 톱니들이 본 발명의 사상 내에서 직사각형, 정사각형, 원형, 또는 다른 형태의 톱니들과 같은, 많은 크기들 및 형상들로 제공될 수 있음을 이해할 것이다. 링이 회전함에 따라, 정전용량의 선형, 비선형, 대수적, 또는 기타의 변화들이 겹쳐지는 톱니들의 위치에 따라 제공될 수 있다. 나아가, 톱니들 사이의 겹쳐짐이 각각 최소화되거나 최대화됨에 따라 정전용량은 최소값과 최대값 사이에서 순환적으로 변화될 수 있다.
그러나, 정전용량은 또한 톱니들이 형성되지 않은 제1 및 제2전도면들의 겹쳐지는 부분들에 의해 생성될 수 있다. 톱니들을 구비하지 않은 제1 및 제2전도면들의 그러한 부분들 사이에서 겹쳐짐이 거의 없거나 전혀 없는 것이 바람직하다. 그럼에 따라, 톱니들이 겹쳐지지 않을 때 기생 정전용량의 양이 상당히 작기 때문에, 정전용량은 상대적으로 낮은 값에서 상대적으로 큰 값까지 변화될 수 있다. 예를 들면, 톱니들을 구비하지 않은 기판 상의 제1 및 제2판들의 부분들 및 톱니들을 구비하지 않은 링의 부분들 사이의 겹쳐짐을 최소화하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 정전용량은 제1 및 제2전도면들 상에 배치된 톱니들의 겹쳐짐에 따라 실질적으로 결정되고 변화된다. 이러한 개념은 많은 방법으로 실현될 수 있다.
예를 들면, 링은 제1 및 제2판들에 의해 규정된 원보다 더 작은 반지름을 가질 수 있다. 톱니들은 링으로부터 외부를 향해 면하도록 배치될 수 있다. 그럼에 따라, 링이 회전함에 따라 링 및 판들 상의 톱니들은 선택적으로 겹쳐지는 반면, 제1 및 제2판들의 다른 부분들은 링과 겹쳐지지 않는다. 이를 테면, 톱니들을 상호연결하는 전도성 부분들이 실질적으로 톱니들보다 더 작은 표면 영역을 가지도록 C-형상의 제1 및 제2판들을 변형시킬 수 있다. 따라서, 제1 및 제2전기적 전도면들의 톱니가 없는 부분들 사이의 겹쳐짐은 최소화되거나 제거되는 반면, 링 상의 톱니들은 제1 및 제2판들 상의 톱니들과 겹쳐지도록 배치될 수 있다. 일부 상황에서, 제1 및 제2전도면들의 톱니가 없는 부분들 사이의 겹쳐짐이 유리할 수 있다. 이러한 경우, 제1 및 제2전도면들의 적어도 일부분이 링의 회전에 관계없이 겹쳐지게 배치되어, 최소량의 정전용량이 가변 커패시터에 의해 항상 제공될 수 있다. 위의 모든 견지에서, 해당 기술 분야의 기술자들은 링, 제1판, 제2판, 및 대응하는 톱니들의 위치에 의하여 필요에 따라 링이 회전함에 따라 변화하는 정전용량을 제공하도록 변화시킬 수 있음을 이해할 것이다.
나아가, 링(200) 상의 제2전기적 전도면은 하나 이상의 가변 커패시터의 일부분으로서 기능할 수 있다. 도 10b에서 보여지는 바와 같이, 링은 가변 커패시터 C1 및 가변 커패시터 C2 양자의 한 쪽 판으로서 기능할 수 있다. 그럼에 따라, 가변 커패시터 C1 및 가변 커패시터 C2가 링의 제2전기적 전도면을 통하여 직렬로 유효하게 연결된다.
제1 및 제2전도면들 사이의 겹쳐지는 영역은 링이 회전함에 따라 그들 사이의 정전용량을 변경시키도록 조절가능하게 변화될 수 있다. 비록 반도체 물질들로 형성된 층들이 또한 사용될 수 있지만, 전기적 도전면들은 금속화된 층들로 구성되는 것이 바람직하다. 도시되지는 않지만, 본 실시예의 MEMS 회전 구조물은 제1 및 제2전도면들 사이의 정전용량을 측정하기 위하여 그 전도면들로의 전기적 리드들(leads) 또는 경로들을 포함할 수 있다. 또한, 해당 기술 분야의 기술자들은 본 발명의 사상으로부터 이탈하지 않으면서도 MEMS 회전 구조물이 회전하는 가변 커패시터 디자인의 많은 다른 실시예들을 제공할 수 있음을 이해할 것이다.
허브 및 링 구조물들에 대한 회전형 연결 요소들
허브(100) 및 선택적으로는 링이 마이크로전자기판(10)에 부착될 수 있는 두가지 주요한 기술들이 있다. 첫째로, 일부 실시예들에서 허브는 마이크로전자기판에 단단하게 부착될 수 있다. 이 경우에, 허브는 기판에 직접적으로 부착되거나, 또는 고정부 등을 통하여 기판에 간접적으로 부착될 수 있다. 게다가, 허브는 아래에 있는 마이크로전자기판에 회전가능하게 연결되어, 상대적으로 자유로운 회전이 가능하게 할 수 있다.
일 실시예에서, 허브는 회전형 연결 요소를 통하여 마이크로전자기판에 부착될 수 있다. 이를테면, 그 내용들이 참조에 의해 여기에 결합된 미국 특허출원번호 08/719,711에 의해 기술된 것들과 같은, 원형 베어링, 볼 및 소켓 베어링, 또는 임의의 다른 회전하는 접점부와 같은 회전형 접점부가 사용될 수 있다. 허브 및 링은 회전형 연결 요소를 통하여 마이크로전자기판에 대해 자유롭게 회전할 수 있다. 바람직하게는, 도 11a 및 도 11b에서 보여지는 바와 같이, 마이크로전자기판으로의 회전형 연결은 핀 이음매 메카니즘을 통하여 제공될 수 있다. 비록 본 예에서 허브가 도시되어 있지만, 핀 이음매는 링 실시예들에 대해 동일하게 적용될 수 있다. 핀(360)은 기반 마이크로전자기판(10)에 부착된다. 예컨대 허브(100)에 적당한 간격(362)이 제공되어, 핀이 그 안에 수용될 수 있다. 그럼에 따라, 허브 또는 허브 및 링이 도시된 바와 같은 고정부 등에 의해 지지되는 것이 바람직하다. 그러나, 허브 또는 허브 및 링은 전술한 바와 같은 열적 작동원에 응답하여 핀 주위를 선회하거나 회전할 수 있다. 회전이 가능하도록 그 간격은 필요에 따라 상대적으로 크거나 작을 수 있다.
사용되는 회전형 연결 요소의 유형에 관계없이, 회전형 연결이 이용될 때 극복해야 할 마찰력 또는 비틀림 압력이 상대적으로 낮기 때문에 허브가 자유롭게 회전한다. 그러므로 일단 허브가 회전하기 시작하면 상대적으로 일정한 양의 회전력이 허브에 계속적인 회전을 야기할 것이다. 일단, 회전형 접점부를 구비한 허브가 주어진 방향으로 회전되면, 허브는 회전력이 제거된 뒤에도 그 상태를 유지한다. 물론 해당 기술 분야의 기술자들은 본 발명의 범위 및 사상으로부터 이탈하지 않고 많은 다른 유형의 회전형 연결들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
상술한 바와 같이, MEMS 회전 구조물들의 다양한 실시예들은 회전 스위치들, 액츄에이터들, 가변 커패시터들, 가변 저항들, 셔터들, 밸브들 등과 같은 광범위한 종류의 응용들에 이용될 수 있다. 해당 기술 분야의 기술자들은 여기에는 언급되지 않은 다른 응용들이 존재할 수 있음을 이해할 것이다. 그럼에 따라, 본 발명의 MEMS 회전 구조물들은 통상적인 선형 MEMS 액츄에이터들이 적합하지 않은, 비선형 운동이 요구되거나 더 적합한 다양한 응용들에 채택될 수 있다.
도면들 및 명세서에서, 본 발명에 대한 대표적인 바람직한 실시예들이 개시되었으며, 비록 특정한 용어들이 사용되었지만, 그들은 단지 일반적이고 서술적인 의미에서 사용되었으며 다음의 특허청구범위에서 제시되는 본 발명의 범위를 제한할 목적으로 사용된 것은 아니다.

Claims (35)

  1. 마이크로전자기판;
    상기 마이크로전자기판의 표면 상에 배치되며, 자신을 통해서 뻗어있는 중심축을 규정하는 허브; 및
    상기 허브로부터 외부를 향해 뻗어있는 상기 적어도 둘의 허브 스포크 부재들을 포함하며,
    상기 적어도 둘의 허브 스포크 부재들 중 적어도 일부분을 통하여 뻗어있는 가상선이 상기 허브의 중심축으로부터 위치가 옮겨져 있으며, 상기 적어도 둘의 허브 스포크 부재들이 온도 변화에 응답하여 상기 허브에 회전력을 가하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로전자기판으로부터 공간상으로 분리되며 적어도 부분적으로 상기 허브를 둘러싸는 링을 더 포함하며,
    상기 적어도 둘의 허브 스포크 부재들이 상기 링 및 상기 허브 사이에 뻗어있으며, 상기 허브와 관련된 상기 링을 회전시키기 위해 상기 적어도 둘의 허브 스포크 부재들이 길이를 변화시켜 온도의 변화에 응답하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 적어도 둘의 허브 스포크 부재들은 제1 및 제2허브 스포크 부재들을 포함하고, 상기 허브는 상기 제1허브 스포크 부재에 동작가능하게 연결된 제1부분 및 상기 제2허브 스포크 부재에 동작가능하게 연결된 제2부분을 포함하며, 상기 제1부분 및 상기 제2부분은 그 사이에 가해진 전압차가 상기 제1부분으로부터 상기 제1 및 제2허브 스포크 부재들 양자 및 상기 링을 통하여 상기 제2부분으로 전류의 흐름을 생성하도록 전기적으로 차폐되어, 그로 인해 상기 제1 및 제2허브 스포크 부재들 양자의 온도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 마이크로전자기판의 표면 상에 배치되고 거기에 연결된 적어도 둘의 고정 부재들; 및
    개별 고정 부재와 상기 링 사이에 배치된 적어도 둘의 고정된 스포크 부재들을 더 포함하며,
    상기 적어도 둘의 고정된 스포크 부재들은 상기 허브와 관련된 상기 링을 회전시키기 위해 길이를 변화시켜 온도 변화에 응답하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 둘의 허브 스포크 부재들로 열에너지를 제공하기 위한 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 둘의 허브 스포크 부재들은 균등한 각도 배치 및 비균등한 각도 배치를 포함하는 그룹으로부터 선택된 각도 배치로 상기 허브 주위에 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 허브로부터 뻗어있는 적어도 하나의 레버 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 링으로부터 뻗어있는 적어도 하나의 레버 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 구조물.
  9. 제 1항에 있어서,
    열적 작동에 응답하여 상기 허브 스포크 부재를 제어가능하게 이동시키기 위해, 상기 마이크로전자기판의 표면 상에 배치되면서 허브 스포크 부재 각각에 동작가능하게 연결된 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터는,
    상기 마이크로전자기판의 표면 상에 배치되며 거기에 연결된 적어도 둘의 고정 부재들; 및
    상기 적어도 둘의 고정 부재들 사이에 뻗어있는 적어도 하나의 아치형 빔을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 아치형 빔은 상기 허브 스포크 부재 각각에 동작가능하게 연결되며, 상기 허브 스포크 부재 각각을 이동시키기 위해 상기 적어도 하나의 아치형 빔은 열적 작동에 응답하여 더 휘어지도록 적응되어, 그로 인해 상기 허브에 회전력을 가하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터는,
    소정의 방향으로 휘어있는 아치형 빔들을 구비하여, 상기 아치형 빔들의 추가적인 휨에 의하여 상기 허브에 시계방향으로의 회전력을 가하도록 하는 마이크로전자기계적 액츄에이터들의 제1세트; 및
    소정의 방향으로 휘어있는 아치형 빔들을 구비하여, 상기 아치형 빔들의 추가적인 휨에 의하여 상기 허브에 반시계방향으로의 회전력을 가하도록 하는 마이크로전자기계적 액츄에이터들의 제2세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터의 상기 적어도 하나의 아치형 빔은 복수의 아치형 빔들을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터는 상기 복수의 아치형 빔들을 상호연결하기 위한 커플러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  12. 제 2항에 있어서,
    열적 작동에 응답하여 상기 링을 제어가능하게 이동시키기 위해 상기 마이크로전자기판의 표면 상에 배치되면서 상기 링에 동작가능하게 연결된 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터는,
    상기 링으로부터 외부로 뻗어있는 적어도 하나의 링 스포크 부재;
    상기 마이크로전자기판의 표면 상에 배치되며 거기에 연결된 적어도 둘의 고정 부재들; 및
    상기 적어도 둘의 고정 부재들 사이에 뻗어있는 적어도 하나의 아치형 빔을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 아치형 빔은 상기 적어도 하나의 링 스포크 부재를 통하여 상기 링에 동작가능하게 연결되며, 상기 적어도 하나의 아치형 빔은 상기 링 스포크 부재 각각을 이동시키기 위해 열적 작동에 응답하여 더 휘어지도록 적응되어, 그로 인해 상기 허브와 관련하여 상기 링을 회전시키도록 하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터는,
    소정의 방향으로 휘어있는 아치형 빔들을 구비하여, 상기 아치형 빔들의 추가적인 휨에 의하여 상기 링을 상기 허브에 대해 시계방향으로 회전시키도록 하는 마이크로전자기계적 액츄에이터들의 제1세트; 및
    소정의 방향으로 휘어있는 아치형 빔들을 구비하여, 상기 아치형 빔들의 추가적인 휨에 의하여 상기 링을 상기 허브에 대해 반시계방향으로 회전시키도록 하는 마이크로전자기계적 액츄에이터들의 제2세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터의 상기 적어도 하나의 아치형 빔은 복수의 아치형 빔들을 포함하며, 상기 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터는 상기 복수의 아치형 빔들을 상호연결하기 위한 커플러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 구조물.
  15. 마이크로전자기판;
    상기 마이크로전자기판의 표면 상에 배치된 허브;
    상기 마이크로전자기판의 표면 위에 배치된 링; 및
    상기 링 및 상기 허브 사이에 배치된 적어도 하나의 허브 스포크 부재를 포함하며, 상기 적어도 하나의 허브 스포크 부재는 온도의 변화에 응답하여 상기 허브에 회전력을 가하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 허브는 그것을 통하여 연장된 중심축을 규정하고, 상기 적어도 하나의 허브 스포크 부재의 적어도 일부분을 통하여 연장되는 가상선 또한 상기 허브의 중심축으로부터 옮겨진 위치에서 상기 허브를 통하여 연장되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 마이크로전자기판의 표면 상에 배치되며 거기에 연결된 적어도 하나의 고정 부재; 및
    고정 부재 각각 및 상기 링 사이에 배치된 적어도 하나의 고정된 스포크 부재를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 고정된 스포크 부재는 상기 허브에 관련된 상기 링을 회전시키기 위해 길이를 변화시킴에 의해 온도 변화에 응답하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 허브 스포크 부재에 열에너지를 제공하기 위한 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 허브 스포크 부재는 상기 허브 및 상기 링 사이에 배치된 복수의 허브 스포크 부재들을 포함하며, 상기 복수의 허브 스포크 부재들은 균등한 각도 배치 및 비균등한 각도 배치로 구성된 그룹으로부터 선택된 각도 배치로 서로 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  20. 제 15항에 있어서,
    상기 링으로부터 뻗어있는 적어도 하나의 레버 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  21. 제 15항에 있어서,
    상기 허브 및 상기 마이크로전자기판 사이에 회전 연결 요소를 더 포함하여, 그들 사이의 상대적인 회전을 촉진하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  22. 제 15항에 있어서,
    상기 링은 상기 링 표면의 적어도 일부분 상에 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  23. 제 15항에 있어서,
    상기 링은 상기 마이크로전자기판의 표면을 가로지르는 축을 가지는 적어도 하나의 홀을 규정하며, 상기 링이 상기 허브와 관련하여 회전함에 따라 상기 링에 의해 규정된 상기 적어도 하나의 홀은 상기 마이크로전자기판 표면의 소정의 영역 가까이 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 마이크로전자기판의 표면은 그것을 통과하는 적어도 하나의 홀을 규정하며, 상기 링이 상기 허브와 관련하여 회전함에 따라 상기 링에 의해 규정된 상기 적어도 하나의 홀 및 상기 마이크로전자기판에 의해 규정된 적어도 하나의 홀이 상기 링 및 상기 마이크로전자기판을 통하는 통로를 제공하도록 선택적으로 정렬될 수 있도록 상기 마이크로전자기판에 규정된 상기 적어도 하나의 홀을 위치시키는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  25. 제 15항에 있어서,
    상기 마이크로전자기판의 표면에 부착된 적어도 하나의 접점부 및 상기 링이 상기 허브와 관련하여 회전함에 따라 접점부들이 택일적으로 상호연결 및 단절할 수 있도록 상기 링에 부착되는 적어도 하나의 접점부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  26. 제 15항에 있어서,
    상기 마이크로전자기판의 표면에 부착된 적어도 하나의 접점부 및 상기 링에 부착되고 상기 링과 함께 회전하도록 적응된, 적어도 하나의 접점부를 더 포함하여 상기 링이 상기 허브와 관련하여 회전함에 따라 상기 접점부들이 다른 양의 전기적 저항을 제공하도록 선택적으로 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  27. 제 15항에 있어서,
    상기 마이크로전자기판의 표면 상에 배치된 제1전도성 표면; 및
    상기 마이크로전자기판 위에 있는 상기 링 상에 배치되고 제1전도성 표면으로부터 떨어져 있어, 상기 링이 상기 허브와 관련하여 회전함에 따라 상기 마이크로전자기판 상의 제1전도성 표면 위에 있는 보충적인 제2전도성 표면의 일부가 변하는 보충적인 제2전도성 표면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 구조물.
  28. 마이크로전자기판;
    상기 마이크로전자기판의 표면 상에 배치된 허브;
    상기 허브로부터 외부로 향해 뻗어있으며 상기 마이크로전자기판의 표면으로부터 떨어져 있는 적어도 하나의 허브 스포크 부재; 및
    상기 마이크로전자기판의 표면 상에 배치되며 허브 스포크 부재 각각에 동작가능하게 연결되어, 열적 작동에 응답하여 상기 허브 스포크 부재 각각을 제어가능하게 이동시키기 위한 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터는,
    상기 마이크로전자기판의 표면 상에 배치된 적어도 둘의 고정 부재들; 및
    상기 적어도 둘의 고정 부재들 사이에 뻗어있는 적어도 하나의 아치형 빔을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 아치형 빔은 상기 허브 스포크 부재 각각에 동작가능하게 연결되며, 상기 허브 스포크 부재 각각을 이동시키시 위해 상기 적어도 하나의 아치형 빔은 열적 작동에 응답하여 더 휘어지도록 적응되어, 그로 인해 상기 허브에 회전력을 가하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터로 열에너지를 제공하기 위한 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  30. 제 28항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 허브 스포크 부재는 상기 허브로부터 다른 방향들로 외부를 향해 뻗어있는 복수의 허브 스포크 부재들을 포함하며, 상기 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터는 상기 허브 스포크 부재들의 각각에 동작가능하게 연결된 복수의 마이크로전자기계적 액츄에이터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로전자기계적 액츄에이터들은,
    소정 방향으로 휘어있는 아치형 빔들을 구비하여, 상기 아치형 빔들의 추가적인 휨에 의하여 상기 허브에 시계방향으로 회전력을 가하도록 하는 마이크로전자기계적 액츄에이터들의 제1세트; 및
    소정 방향으로 휘어있는 아치형 빔들을 구비하여, 상기 아치형 빔들의 추가적인 휨에 의하여 상기 허브에 반시계방향으로 회전력을 가하도록 하는 마이크로전자기계적 액츄에이터들의 제2세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  32. 제 28항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터의 상기 적어도 하나의 아치형 빔은 복수의 아치형 빔들을 포함하며, 상기 적어도 하나의 마이크로전자기계적 액츄에이터는 상기 복수의 아치형 빔들을 상호연결하기 위한 커플러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 구조물.
  33. 제 28항에 있어서,
    상기 허브는 그것을 통하여 연장되는 중심축을 규정하고, 상기 적어도 하나의 허브 스포크 부재의 적어도 일부분을 통하여 연장되는 가상선 또한 상기 허브의 중심축으로부터 옮겨진 벗어난 위치에서 상기 허브를 통하여 연장되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  34. 제 28항에 있어서,
    상기 허브로부터 뻗어있는 적어도 하나의 레버 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
  35. 제 28항에 있어서,
    상기 허브 및 상기 마이크로전자기판 사이에 회전 연결 요소를 더 포함하여 상기 허브 및 상기 마이크로전자기판 사이의 상대적인 회전을 촉진하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자기계적 회전 구조물.
KR1020007013079A 1999-03-23 2000-02-16 마이크로전자기계적 회전 구조물 KR20010052382A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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