TW200827286A - Component layout design for micro scratch drive actuator - Google Patents
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Description
200827286 九、發明說明:, 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種微抓舉式致動器之元件佈局設計,尤指 一種可以降低其功率消耗並延長壽命之創新佈局設計。 【先前技術】 0 近年來全球所發展之微型風扇(Micro Fan)是運用微機 電系統(Micro electromechanical Systems ; MEMS)的技術製 作元件,如附件一所示,其尺寸大約只有2 mmx2 mm ;再配 a參看附件二所示,微型風扇的結構包含二個部份,其一是以 自我組裝技術(Self-assembly)製作微風扇葉片,其二是以微 抓舉式致動态(Scratch Drive Actuator ; SDA)作為轉子所組 成的微型騎(Mim>MGtof),且卿#轉的詳細製作步驟是 採用MEMSCAP公司所開發之多使用者MgMs製^ (Multi-User MEMS Processes ·,MUMPs )。 最理想的致動平板財,近年來已由元件模擬與元件製作 量測所得結果顯示,當SDA平板長為78師、寬為&⑽左 右時,元件有最佳的表現; 但是,致動平板的形狀至今仍沒有最佳設計,如第一圖所 不,習用微抓舉式致動器的致動平板(10)形狀大致可分為三 種: (一)矩形平板; 200827286 (二)三角形平板; (二)二角形與矩形結合之綜合形平板; 衣作U抓舉式致動科,若_三肖形平板,則主要是以 元件壽命為優先考量,因為三角形平板之尾端面其他形狀 的平板小’尾鶴殘留的電荷較少,因此元料紐不容易因 為=的電荷而在絕緣層與平板之間產生吸附現象; 然而三角形平板的總面積較小,故需要較大的偏壓使其撓 曲及驅動。 一相對於三角形平板’矩形平板的總面積較大,可以確實降 的驅動壓’但是相反的’較大的尾端面積所造成的殘 留電:也較多,造成矩形平板的元件壽命比三跡平板短。
综合形平板的驅_壓與元件壽命恰好介於三角形平板 二矩科板之間’但是胁啊細降低功率絲以及延長壽 命’至今仍沒有兩全其美的方法’因此若要徹底解決上述習用 轉所存哪賴更雜財、贼—種全新概 念的創新佈局設計。 另外,微抓舉式致動器的致動平板(1〇)主要係藉由多晶 :所製作的支承樑⑻與主結構層⑽連接,利用加 上偏鱗,致動平板⑽)與基板之_靜電力所產生的力矩 與支承樑(11)力矩合來抵抗摩擦力,而使微抓舉式致動哭運 作’其中支承樑⑴)的寬度約為3⑽左右,與致動平板^ 6 200827286 的尺寸相比之下顯得非常細,導致支承樑(11)出力下降,而 τ 且經常在定義支承樑(11)與致動平板(ίο)形狀的蝕刻過程 中,因為側蝕現象導致支承樑(U)斷裂,使得製程的良率降 低,不符合低成本量產,之商業化需求,因此在支承樑(η)與 致動平板(ίο)之間連接的設計也必需研擬改良之道。 【發明内容】 鑒1於上述習用微抓舉式致動器之元件佈局設計,並在考量 製程良率、元件壽命以及驅動電壓…等需求,本發明遂於致動 平板尾端增設餘刻孔,以減少其尾端面積,同時減少偏壓所產 生的電荷殘留,除此之外,本發明另於支承樑與主結構層連接 處設置導角,以避免支承樑在蝕刻製程中斷裂,進而提高製程 良率,使微抓舉式致動器之元件製作達成簡單、迅速、低成本 目標,以解決習用佈局設計之缺點。 【實施方式】 ® 本發明係關於一種微抓舉式致動器之元件佈局設計,如第 二圖所示,其係於微抓舉式致動器的致動平板尾端設置 有蝕刻孔(30),該蝕刻孔(go)的功能主要是在減少致動平 板(20)尾端面積,減少加上驅動偏壓時所產生的電荷殘留, 同時降低其尾端的摩擦面積,以減少絕緣層與致動平板(2〇) 致動時所造成的磨損; , 再配合苓看附件三所示,其中rTriangle」表示習用的三 200827286 角形平板,「Rectangle」表示習用的矩形平板,「Special」則表 示本發明於矩形平板末端增設蝕刻孔(30)之特殊型SDA, 採用本發明所提供之致動平板(20)設計後,雖然本發明的貼 底電壓(priming voltage)比習用的矩形平板高,但是仍低於 習用的三角形平板,而且本發明的元件壽命可以大大提昇。
如第三圖所示,本發明另於支承樑(21)與主結構層(22) 連接處設置有導角(40),可以避免支承樑(21)在蝕刻製程 日守断裂,進而提咼製程良率,再配合參看附件四所示,為利用 掃描式電子顯微鏡(Scanning Electr〇n Micr〇sc〇pe ; SEM)所 拍攝的SDA元件結構製作完成圖,其中在蝕刻與侧蝕比工·· ^ 的情況下即可|出,本發明之導角(4Q)設計確實可保護支承 樑(21)以避免斷裂。 本發明在致動平板⑼)尾端設置侧孔⑶)的設計, 可以&加細拜板與綜合形平板的元件壽命,使其工作時間趨 近於一m平板’但仍保有較小驅動電壓的優點; 二角形平板频也可⑽尾端增設侧孔(3Q),以增加 其兀件可'但因為驅動電壓會升高,所以只適用於較長工作 時間而且不需要低驅動電壓之工作環境。 因此’本發明之佈局設計可有效減少致動平板殘留電荷的 問題’亚降低支承樑在_過程中_誠 適用於製作工作時間較長且使用平面製程之積體化技蚁 200827286 生產,而且本發明不僅可使習用的微抓舉式致動器製作良率明 顯提高崎絲舰本,_啊健微鱗姐_之操作 電壓’並提昇元件壽命。 而且 綜上所述’本發明相較於習用結構具有顯著的功效增進, ^此特徵於醜產品當中實屬首創,符合發明專利要件, 茭依法俱文提出申請。
包含在协日a、㉟圍或圖柄為之等效結構變化,理應 3在本發明之專利範圍内。 200827286 【圖式簡單說明】 第圖:係習用致動平板之形狀示意圖。 第一圖·係本發明致動平板之形狀示意圖。 第二圖:係本發明支承樑之之導角示意圖。 【主要元件符號說明】
(10) 致動平板 (11) 支承樑 U2)主結構層 Q〇)致動平板 【附件】 (21) 支承樑 (22) 主結構層 (30)蝕刻孔 (40)導角 附件·以微機電系統技術所製作之微型風扇照片 附件一 ··線型微抓舉式致動器。
附件三:微抓舉式致魅之貼底電壓與致動平板形狀關係圖。 附件四:微抓舉式致麵元件實作之掃插式電子顯微照片。
Claims (1)
- 200827286 十、申請專利範圍: , h —種微抓舉式致魅之元件佈局設計’其包含—致動平板, 該致動平板係以支承樑與主結構層連接,其中,支承襟與主 結構層之連接處具有導角設計,致動平板尾端設有至少一個 以上的蝕刻孔。 2. 如申請專利範圍第^項所述微抓舉式致動器之元件佈局設 #,其巾該佈局設計可運驗师顯馬達之結構組裝。 3. 如申料職_丨賴鱗式致動紅元件佈局設 計,其中該佈局設計可運用於微散熱模組之結構組裝。 4. 如申請專利範圍第丨項所賴抓舉式致絲之元件佈局設 計,其中該佈局設計可運用於微出力元件之結構組裝。 5. 如申請專利範圍第丨項所述微抓舉式致魅之元件佈局設 計,其中該佈局設計可運用於微流道系統。 ^ 6·如申睛專利範圍第1項所述微抓舉式致動器之元件佈局設 計’其中該佈局設計可運用於微光通訊開關。 11
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