TW201330481A - 串接式靜電致動器 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種串接式靜電致動器，其可由一實質上平坦基板形成。該串接式靜電致動器可形成於該基板之一平面中。本發明描述各種實施例。

Description

串接式靜電致動器
一或多項實施例大體上係關於微機電系統(MEMS)，且更特定言之係關於MEMS靜電致動器。
微機電系統(MEMS)致動器已為吾人所熟知。MEMS致動器之實例包含梳狀驅動器、刮板式驅動器、熱驅動器及間隙閉合致動器(亦稱為平行板致動器)。一般而言，此等MEMS致動器在可藉此提供之行程及/或力方面非所要地有限。例如，梳狀驅動器可具有非所要有限力能力且間隙封閉驅動可具有非所要有限行程。
因此，需要一種具有增強行程及/或力能力之MEMS致動器。此一MEMS致動器可用以(例如)致動一小型相機中之一快門或移動一小型相機中之一透鏡以實現聚焦、變焦或光學影像穩定化(OIS)。
本發明論述用於製成及使用微機電系統(MEMS)致動器(諸如串接式靜電致動器)之方法及系統。此等靜電致動器可用以移動(例如)相機中之透鏡或致動相機中之快門。此等靜電致動器可用於任何所要應用中。
根據一實施例，一種串接式靜電致動器可由一實質上平坦基板形成。該串接式靜電致動器可形成於該基板之一平面中。
根據一實施例，一種裝置可包括彼此電連通之複數個第 一層及彼此電連通之複數個第二層。該等第一層及該等第二層可具有形成於其等之間之間隙。
該等第一層及該等第二層可相對於彼此交替以界定一堆疊使得將相反極性之電荷放置於該等第一層及該等第二層上引起該堆疊收縮。該堆疊可從該等第一層及該等第二層之一中心部分開始收縮。
根據一實施例，一種MEMS裝置可包括交替第一層及第二層之一堆疊。交替層之堆疊可經組態以在該等層之至少兩者上放置相反極性之電荷時至少部分收縮。該堆疊可從該等第一層及該等第二層之一中心部分開始收縮。
根據一實施例，一種方法可包括在一第一材料之一基板中形成一溝渠以界定兩個撓曲件及兩個對應電接觸件。可在該溝渠內形成一可優先蝕刻材料。可用一第二材料填充該溝渠使得該第一材料及該第二材料界定兩個撓曲件。可在表面之部分上圖案化該第二材料以曝露該第一材料。
可研磨及/或拋光該第一材料之一背側直到曝露該溝渠。可蝕除該可優先蝕刻材料之一部分以形成至少部分界定該兩個撓曲件之分離交替層之一堆疊之一間隙。可在該第一材料及該第二材料之曝露表面上形成一絕緣層以在該兩個撓曲件彼此接觸時使該兩個撓曲件電絕緣。
根據一實施例，一種方法可包括接收一控制信號及將相反極性之電荷放置於一堆疊之第一層及第二層上以引起該堆疊回應於該控制信號而收縮。該等第一層及該等第二層可具有介於其等之間之間隙且相對於彼此交替以界定該堆 疊。該堆疊可從該等第一層及該等第二層之一中心部分開始收縮。
根據一實施例，一種裝置可包括交替第一層及第二層之一堆疊，該堆疊經組態使得放置於該等第一層及該等第二層上之相反極性之電荷引起該堆疊收縮。該堆疊可具有經組態以在該堆疊收縮時實質上線性地移動之一第一部分，且該堆疊可具有經組態以在該堆疊收縮時實質上旋轉地移動之一第二部分。
根據一實施例，一種裝置可包括具有第一表面及第二表面之一內層及實質上覆蓋該等第一表面及第二表面之一外層。該內層及該外層可界定經組態以在該內層及該外層上放置相反極性之電荷時收縮之一單元。該單元可從該等第一層及該等第二層之一中心部分開始收縮。
根據一實施例，一種MEMS靜電致動器可包括經組態以接收一第一電極之一電荷之一內部可撓性構件及經組態以接收一第二極性之一電荷之一外部可撓性構件。該外部可撓性構件可實質上包覆該內部可撓性構件且藉由一間隙而與該內部可撓性構件分離。
該內部可撓性構件及該外部可撓性構件可經組態使得當該間隙閉合時引起大於該間隙之一寬度之該致動器之一運動。該致動器可從該等第一層及該等第二層之一中心部分開始收縮。
根據一實施例，一種快門可包括一靜電致動器，該靜電致動器具有彼此電連通之複數個第一層及彼此電連通之複 數個第二層。該等第一層及該等第二層可相對於彼此交替以界定一堆疊使得將相反極性之電荷放置於該等第一層及該等第二層上引起該堆疊收縮。一葉片可附接至該靜電致動器使得施加一電壓於該靜電致動器引起該葉片移動。
本發明之範疇藉由以引用方式併入本發明內容中之申請專利範圍定義。將藉由考慮下文一或多項實施例之詳細描述對熟習此項技術者提供本發明之實施例之一更完整的理解及其等之額外優點之認識。將參考將首先予以簡潔地描述之隨附圖表。
藉由參考接下來的詳細描述最佳地瞭解本發明之實施例及其等優點。應明白，相同的參考數字係用以識別該等圖式之一或多者中圖解說明之相同的元件。
本文揭示用以提供微機電系統(MEMS)串接式靜電致動器及其等應用之系統及方法。該等致動器可具有增強之行程及/或力能力。例如，根據本發明之一實施例，一致動器可包括複數個交替指狀物、電極、板或層，可在該等交替指狀物、電極、板或層上放置相反電荷以引起該等交替層朝向彼此移動。
可串聯或串接地放置複數個層以對致動器提供增加的行程。該等層之尺寸(諸如其等面積及其等之間之間隙距離)可經組態以對致動器提供增加的力。
可使用MEMS製造技術製造致動器之實施例。可使用積體電路(IC)製造技術及/或材料製造致動器之實施例。
例如，可使用致動器之實施例以移動一小型相機中之一快門以至少部分界定一曝光及/或移動一小型相機中之一或多個透鏡以實現聚焦、變焦或光學影像穩定化(OIS)。可使用致動器之實施例以移動或致動MEMS及非MEMS裝置。
圖1展示根據一實施例之一蜂巢式電話100。該蜂巢式電話100可包括一小型相機101。該小型相機101可包括用於移動一透鏡總成103之至少一透鏡(諸如圖28之透鏡2801)之一串接式靜電致動器102。此移動可實現(例如)聚焦、變焦及/或影像穩定化。
圖2係根據一實施例之一致動器系統之一方塊圖。該致動器102可移動一負載201。例如，該負載201可為圖1之透鏡總成103之透鏡2801。該致動器102可回應於一控制器203。
該控制器203可為一微處理器，諸如一客制化微處理器或一通用處理器。該控制器203可專用於該致動器102之操作，或該控制器203亦可提供其他功能性，諸如通常與圖1之蜂巢式電話100之操作之至少一些部分相關聯之功能性。
一感測器202可回應於該負載201。例如，該感測器202可感測位置、速度、加速度及/或與該負載201相關聯之任何其他所要參數。例如，該感測器202可感測透鏡總成103之透鏡2801(參見圖28)之位置以促進該相機101之聚焦。
該感測器202可提供表示所感測的參數之一輸出給該控 制器203。例如。該控制器203可使用該感測器202之輸出以促進該相機101之聚焦。
該控制器203可控制一顯示器204。該顯示器204可包含任何所要資訊。例如，該顯示器204可展示被拍攝之場景，可指示一自動聚焦功能是否開啟或關閉及/或可指示被拍攝之一場景之哪個部分被用作為自動聚焦之目標。
使用者控制206可經由該控制器203影響該致動器102之操作。例如，一使用者可操作該等使用者控制206以變焦、開啟或關閉自動聚焦及/或開啟或關閉影像穩定化。
一記憶體205可儲存用於該控制器203之程式及/或可儲存其他資訊。例如，該記憶體205可儲存藉由該相機101撷取之影像、與自動聚焦有關的參數(諸如至主體的距離)及/或用於使藉由該感測器202感測之值與該透鏡2801(參見圖28)之位置關聯之參數。
圖3展示根據一實施例之一串接式靜電致動器102。該致動器102可包括複數個第一電極或第一層301及複數個第二電極或第二層302。
該等第一層301可界定一蛇形結構或撓曲件。該等第二層302可界定相對於該蛇形結構而交錯之一交錯結構或撓曲件。因此，該等第一層301及該等第二層302可相對於彼此交錯。
該等第一層301及該等第二層302可處於一交替組態，使得實質上每個第一層301在其每一側上具有一第二層302，且反之亦然。該等第一層301及該等第二層可協作以界定 具有一未致動(未施加電壓)高度(尺寸L)之一堆疊304。
該等第一層301可由單晶矽形成，且該等第二層302可由多晶矽形成，或反之亦然。該等第一層301及該等第二層302可由任何其他合適材料形成。該等第一層301及該等第二層302二者可由相同材料形成。
可在每一第一層301與每一第二層302之間形成一間隙303。該間隙303可具有一寬度(尺寸G)。每一第一層301及第二層302連同其等之間之間隙303一起可具有一高度(尺寸P)。
該致動器102可具有任何數目個第一層301及第二層302。一般而言，第一層301及第二層302之數目連同該間隙303之寬度一起將至少部分判定該致動器102之行程。例如，該致動器102之行程可約為間隙303之寬度(尺寸G)乘以間隙303之數目。
該等第一層301可界定一大體上蛇形結構。該等第二層302可相對於該等第一層301交錯。該等第二層302可實質上環繞該等第一層301。該等第一層301及/或該等第二層302可具有任何所要形狀。如本文論述，可使用不同的形狀以(例如)提供不同的硬度及因此對一施加電壓之不同回應。
該堆疊304之一端處之一基底305可界定該致動器102之一近端321。該堆疊304之相對端可界定該致動器102之一遠端322。該基底305可附接至一結構，且該堆疊304之遠端322可附接至另一結構使得該致動器之致動實現該兩個 結構之相對移動。
例如，該基底305可附接至該透鏡總成103之一固定部分(諸如圖28之透鏡鏡筒2803)，且該堆疊304之遠端322可附接至該透鏡2801(參見圖28)以實現該透鏡2801之移動以用於該相機101之聚焦。如本文論述，該基底305亦可促進至該致動器102之電連接。
可以任何所要方式電接觸至該致動器102。例如，例如，可電接觸至由單晶矽形成之一襯墊311(其可與該等第一層301電連通)，且可電接觸至由多晶矽形成之環繞結構312(其可與該等第二層302電連通)。
該致動器102之致動可導致其歸因於該等第一層301與該等第二層302之間之靜電力而進行扣入(snap in)運動。在該扣入運動期間，該堆疊304之遠端快速移動或自其最遠端或未致動位置扣入至其最近端或致動位置。在該扣入運動期間，第一層301及第二層302之實質上全部相鄰對實質上同時朝向彼此移動使得該堆疊304之長度(尺寸L)快速收縮。
當未致動時，該堆疊304膨脹(具有其近似最長長度(尺寸L))。當致動時，該堆疊304收縮(具有其近似最短長度(尺寸L))。
可提供該堆疊304之分離部分或分段之分離扣入移動而非整體上提供該堆疊304之全部或無扣入移動。以此方式，可提供該致動器102之更平緩受控之移動。可以此方式提供該致動器102之增量或部分致動。一般而言，可以 此方式提供該致動器102之連續致動。
例如，該堆疊304之不同分段可具有不同的硬度，使得該堆疊304之不同分段在不同電壓下扣入。因此，隨著電壓增加，該堆疊304之不同分段扣入且該堆疊304之長度更平緩地變化。
可藉由製造第一層301及/或第二層302以在該堆疊304之不同分段內具有不同寬度而提供該等不同分段之不同硬度。可藉由製造該等第一層301及/或該等第二層302以在該堆疊304之不同分段內具有不同形狀而提供該等不同分段之不同硬度。
該間隙303之不同寬度(尺寸G)可用以在該等第一層301及該等第二層302之相鄰層之間提供不同的力使得第一層301及第二層302之不同對在不同時間(在施加不同電壓之後)扣入。以此方式，可提供該致動器102之更平穩操作。
該致動器102之運動不必作為整體或針對其分段而扣入。例如，該堆疊304之硬度可為實質上連續非線性使得該致動器102之運動實質上連續。因此，隨著施加於該致動器102之電壓增加，該堆疊304之遠端可大體上連續移動。
可藉由量測該致動器102之電容而判定該致動器102之位置或狀態(諸如該堆疊304之遠端322之位置)。即，該等第一層301與該等第二層302之間之電容可提供該致動器102是否經致動之一指示，且可提供致動程度之一指示。可藉由量測該致動器102之一部分之電容來判定該部分之位 置。
可藉由在一單晶矽基板中蝕刻一溝渠來製造該致動器102。該基板之未蝕刻部分可界定該等第二層302。可用多晶矽填充該溝渠以界定該等第一層301。可形成氧化物層以在該致動器102之操作期間使該等第一層301與該等第二層302電隔離。本文進一步詳細描述該製造程序。
參考圖4及圖5論述該串接式靜電致動器102之操作。圖4展示根據一實施例處於一未致動狀態(在電壓關閉情況下)之致動器102。圖5展示根據一實施例處於一致動狀態(在電壓開啟情況下)之致動器102。
參考圖4，當未施加電壓於該致動器102時，則該等第一層301及該等第二層302上之電荷近似相同。即，該等第一層301及該等第二層302係在近似相同的電位下。因此，在該等第一層301與該等第二層302之間實質上未施加力。因為實質上未施加力，所以該致動器102保持在一未致動狀態。
參考圖5，當施加一電壓於該致動器102時，則該等第一層301及該等第二層302上之電荷相對於彼此實質上不同。即，該等第一層301及該等第二層302係在實質上不同的電位下。
因此，在該等第一層301與該等第二層302之間施加有一實質上吸引力。因為施加有一實質上的力，所以該致動器102移動或扣入至一致動狀態。在該致動狀態中，該堆疊304相對於未致動狀態而壓縮或收縮。
當該堆疊304收縮時，相鄰第一層301及第二層302可彼此接觸。可在該等第一層301及該等第二層302之一者或二者上形成諸如氧化物層421之一絕緣體以抑制該等第一層301與該等第二層302之間之短路或電接觸。
圖4之未致動致動器102之堆疊304之高度(尺寸A)實質上大於圖5之經致動致動器102之堆疊304之高度(尺寸B)。因此，在致動期間，該堆疊304之遠端322朝向該致動器102之基底305移動。
此移動之量可近似等於該堆疊304之間隙303之總和。因此，此移動之量可大於一單個間隙303之寬度。
該致動器102之此串接式組態之一優點可在於：可藉由將其堆疊304製成更長來獲得更多行程。即，隨著使用更多的第一層301及第二層302(及因此更多間隙303)，該堆疊304之遠端322在該致動器102致動時所獲得之總行程量按比例增加。
該致動器102之此串接式組態之另一優點可在於：可提供更多的力。藉由此一致動器提供之靜電力係與該等第一層301及該等第二層302之面積成比例。因此，可藉由將圖8之厚度(尺寸T)及/或圖8之寬度(尺寸W)製成更大來獲得增加之力。
可藉由串接式組態提供實質上的力。例如，一1 mm寬150 μm厚的致動器102可產生近似10克的力。
一第一電接觸件401及一第二電接觸件402可由基底305形成或形成於該基底305上。例如，該第一電接觸件401可 由該等第一層301之材料(例如，單晶矽)形成，且該第二電接觸件402可由該等第二層之材料(例如，多晶矽)形成。
該第一電接觸件401可在製造程序期間連同該等第一層301一起形成，且因此可與該等第一層301電接觸。如本文論述，在已製造第一層301及第二層302之後可在該基底305上形成該第二電接觸件402。該第二電接觸件402可諸如經由形成於該第二電接觸件402與該基底305之間之氧化物層(未展示)而與該基底305電絕緣。該第二電接觸件402可與(諸如)在其上形成該第二電接觸件402之該等第二層302電接觸。
可以通常電連接至積體電路之襯墊或電接觸件之方式電連接至該第一電接觸件401及該第二電接觸件402。例如，可經由打線接合製成此電連接。
圖6展示根據一實施例之具有一第一多晶矽鉸鏈601及一第二多晶矽鉸鏈602之一串接式靜電致動器102。在致動期間，該第一多晶矽鉸鏈601及該第二多晶矽鉸鏈602協作以引起該堆疊304之遠端322在該致動器102之平面外向下撓曲或彎折。以此方式，可獲得一更複雜非線性運動。
該堆疊304之遠端之運動可至少部分取決於該第一多晶矽鉸鏈601及該第二多晶矽鉸鏈602之硬度。該第一多晶矽鉸鏈601及該第二多晶矽鉸鏈602之硬度可取決於其等寬度及厚度(例如，橫截面積)。
該堆疊304之遠端之運動可具有平移(線性)及旋轉(非線性)分量二者。一般而言，該第一多晶矽鉸鏈601及該第二 多晶矽鉸鏈602愈硬，該平移分量將愈小且該旋轉分量將愈大。該第一多晶矽鉸鏈601及該第二多晶矽鉸鏈602可具有不同硬度，使得可提供該堆疊304之遠端之更複雜運動。
該第一多晶矽鉸鏈601及該第二多晶矽鉸鏈602抑制或防止該堆疊304之上表面603在該致動器102致動時收縮。隨著該致動器之下表面(通常沿中心線或移動軸611)收縮，該堆疊304之遠端近似圍繞一軸612沿一弧線捲曲。
因此，該堆疊304之遠端可具有一旋轉分量，且亦可具有某一線性分量(取決於該第一多晶矽鉸鏈601及該第二多晶矽鉸鏈602之硬度)。在其中線性運動不充分之該等例項中可期望此運動。使用直接提供具有此一旋轉分量之運動之一致動器具有無需額外結構以將來自一線性致動器之運動轉換為一所要非線性運動之優點。
圖7展示根據一實施例之具有一多晶矽鉸鏈(即，該第一多晶矽鉸鏈601)之一串接式靜電致動器。該第一多晶矽鉸鏈601可引起該堆疊304之遠端在該致動器102之平面外向下撓曲或彎折且同時扭轉。此扭轉可導致該堆疊304之遠端之某些橫向移動。以此方式，可獲得一更複雜非線性運動。
該堆疊304之遠端之運動可至少部分取決於該第一多晶矽鉸鏈601之硬度。該第一多晶矽鉸鏈601之硬度可取決於其寬度及厚度(例如，橫截面積)
該堆疊304之遠端之運動可具有平移(線性)及旋轉(非線 性)分量二者。該等旋轉分量可圍繞兩個或兩個以上分離軸。一般而言，該第一多晶矽鉸鏈601愈硬，該平移分量將愈小且該等旋轉分量將愈大。
僅使用該第一多晶矽鉸鏈601不對稱地增加該堆疊304之硬度。在致動及撤銷致動期間，此不對稱硬度導致該堆疊304之更複雜彎折及扭轉運動。
該第一多晶矽鉸鏈601可抑制或防止該堆疊304之上表面603之一側(如圖7中所示之左側)在該致動器102致動時收縮。隨著該致動器之下表面及右側通常沿該中心線或移動軸611收縮，該堆疊304之遠端諸如圍繞軸612沿一弧線捲曲，且亦(諸如)圍繞一中心線或軸611而扭轉。
因此，該堆疊304之遠端322可具有兩個旋轉分量(彎折及扭轉)，且亦可具有某一線性分量(取決於該第一多晶矽鉸鏈601及/或該第二多晶矽鉸鏈602之硬度)。在其中線性運動不充分之該等例項中可期望此運動。使用直接提供具有此一旋轉分量之運動之一致動器具有無需額外結構以將來自一線性致動器之運動轉換為一所要非線性運動之優點。
圖8以透視方式展示根據一實施例之堆疊304(或堆疊304之一部分)。該堆疊304可具有一厚度(尺寸T)；一寬度(尺寸W)；及一長度(尺寸L)。該堆疊304係由該等第一層301及該等第二層302組成。因此，該等第一層301及該等第二層之各者具有近似相同的厚度(尺寸T)及近似相同的寬度(尺寸W)。
該等第一層301之各者具有面對該等第二層302之一者之一對應表面或與該對應表面相對之至少一表面，且反之亦然。此等相對表面之面積部分判定產生於該等第一層301與該等第二層302之間之靜電力。一般而言，此面積愈大，相對第一層301與第二層302之間之靜電力愈大。
圖9展示根據一實施例之圖8之堆疊304之一放大部分。該等第一層301可具有可為近似(例如)6 μm之一厚度(尺寸D)。該等第二層302可具有可為近似(例如)6 μm之一厚度(尺寸E)。該等第一層301之厚度(尺寸D)可與該等第二層302之厚度(尺寸E)相同。該等第一層301之厚度(尺寸D)可不同於該等第二層302之厚度(尺寸E)。
全部該等第一層301可具有彼此相同的厚度(尺寸D)。該等第一層301可具有彼此不同的厚度(尺寸D)。
全部該等第二層302可具有彼此相同的厚度(尺寸E)。該等第二層302可具有彼此不同的厚度(尺寸E)。
該間隙303可具有可為近似(例如)1 μm之一寬度(尺寸G)。該間隙303之寬度(尺寸G)部分判定產生於該等第一層301與該等第二層302之間之靜電力。一般而言，該間隙303愈小，相對第一層301與第二層302之間之靜電力愈大。
該等間隙之寬度(尺寸G)可全部相同。該等間隙之寬度(尺寸G)可彼此不同。
圖10展示根據一實施例沿圖8之線10取得之堆疊304之一橫截面。可清楚地看見該等第一層301、該等第二層302與 該等間隙303之間之關。
圖11展示根據一實施例之圖10之堆疊304之一放大部分。該間隙303可為一氣隙。或者，可用一可容易壓縮材料填充或部分填充該間隙303。例如，該間隙303可含有一實質真空或一惰性氣體。
當施加一電壓於該等第一層301及該等第二層302時，在該等第一層301與該等第二層302之間產生一靜電力。此靜電力具有吸引性，此係因為不同極性的電壓導致吸引。此吸引力趨於引起該堆疊304摺疊或收縮。隨著該堆疊304收縮，該間隙303之寬度(尺寸G)減小。
該間隙303之寬度(尺寸G)可減小為實質上零，此時該等相鄰第一層301與第二層302可彼此接觸。如本文論述，可在該等第一層301及/或該等第二層302上形成氧化物層以防止該等層上的電荷短路。
根據一實施例，當施加於該致動器102之電壓足夠時，該堆疊304之第一層301及第二層302可作為一單元而全部同時收縮。如本文論述，該堆疊304作為一單元之此收縮可導致扣入致動。
根據一實施例，由於施加不同的(例如，較高的)電壓於該致動器102，第一層301及第二層302之不同對可在不同時間收縮。如本文論述，該堆疊304之此串列式收縮可提供該致動器102之一更受控制的使用。
圖12展示根據一實施例之一串接式靜電致動器1200。根據此實施例，複數個第一或內層1201及複數個第二或外層 1202界定複數個單元1400(參見圖14)，其中該等內層1201實質上圍封在該等外層1202內，如下文論述。該等內層1201藉由一間隙1207與該等外層1202分離。
該等內層1201及該等外層1202可藉由表面多晶矽撓曲件(諸如一第一表面撓曲件1203及一第二表面撓曲件1204)支撐。該第一表面撓曲件1203及該第二表面撓曲件1204可使該等內層1201及該等外層1202彼此緊固以抑制該等內層1201與該等外層1202之間之相對運動。
以此方式，可界定該靜電致動器1200之收縮較少或非收縮部分。即，該第一表面撓曲件1203及該第二表面撓曲件1204可抑制或防止堆疊1205沿其邊緣1221及1222收縮，同時容許該堆疊1205在其之一中心部分1223中收縮。
可經由由多晶矽形成之一襯墊或電連接件1211(其可與該等內層1201電連通且可與該等外層1202電隔離)電接觸至該致動器1200。
可經由由單晶矽形成之一基板或電連接件1212(其可與該等外層1202電連通且可與該等內層1201電隔離)電接觸至致動器1200。
圖13展示根據一實施例之一串接式靜電致動器1300。根據此實施例，複數個第一或內層1301及複數個第二或外層1302界定複數個單元1400(參見圖14)，其中該等內層1301實質上圍封在該等外層1302內。該等內層1301藉由一間隙1307與該等外層1302分離。
該等內層1301及該等外層1302可藉由表面多晶矽撓曲件 (諸如一第一表面撓曲件1303及一第二表面撓曲件1304)支撐。該第一表面撓曲件1303及該第二表面撓曲件1304可使該等內層1301及該等外層1302彼此緊固以抑制該等內層1301與該等外層1302之間之相對運動。
以此方式，可界定一堆疊1305之不可收縮部分。即，該第一表面撓曲件1303及該第二表面撓曲件1304可抑制或防止堆疊1305沿其邊緣1321及1322收縮，同時容許該堆疊1305在其之一中心部分1323中摺疊。
可經由由多晶矽形成之第一表面撓曲件1303(其可與該等內層1301電連通且可與該等外層1302電隔離)電接觸至該致動器1300。
可經由由單晶矽形成之基板或電連接件1312(其可與該等外層1302電連通且可與該等內層1301電隔離)電接觸至該致動器1300。
圖14及圖15展示諸如來自圖12、圖13、圖16及圖17之串接式靜電致動器之一單個單元1400。如下文論述，例如，圖12、圖13、圖16及圖17之致動器之單元1400之各者可具有一未致動組態及一致動組態。
例如，每一單元可為近似200 μm長乘以近似20 μm寬。每一單元可具有任何所要尺寸。
每一單元可為大體上橢圓形或長形。每一單元可具有任何所要形狀。
參考圖14，根據一實施例，一致動器之一單個單元1400處於一未致動狀態(在電壓關閉情況下)。該單個單元1400 可包括一撓曲件、一內部電極或一內層1401(例如，其可對應於圖12之內層1201或圖13之內層1301)。該單個單元1400可包括一撓曲件、一對外部電極或外層1402(例如，其等可對應於圖12之外層1202或圖13之外層1302)。
可在該內層1401與該外層1402之間形成一間隙1403。在未致動狀態中，該間隙1403可沿該間隙1403具有一實質上均勻寬度。該外層1402之中心部分1405藉由該間隙1403之寬度與該內層1402分離。
參考圖15，根據一實施例，一串接式靜電致動器之一單個單元1400處於一致動狀態中(在電壓開啟情況下)。在致動狀態中，該單元1400已收縮使得該外層1402之中心部分1405靠近(例如，觸碰或幾乎觸碰)該內層1401。該內層1401及/或該外層1402可具有形成於其等之上之一絕緣體(例如，氧化物層(未展示))以使該內層1401與該外層1402電絕緣，且因此防止該靜電致動器短路。
圖16及圖17展示製造在一起以界定用於一串接式靜電致動器之一堆疊1600之複數個單元1400。可使用呈任何所要組態之任何所要數目個單元1400以界定該堆疊1600。該堆疊1600在一列中可具有任何所要數目個單元1400且可具有任何所要寬度。該堆疊1600在一行中可具有任何所要數目個單元1400且可具有任何所要高度。
圖16展示根據一實施例處於一未致動狀態(在電壓關閉情況下)之一串接式靜電致動器之一堆疊1600之複數個單元1400。該等單元1400之各者之內層1401及外層1402實質 上筆直且相對於彼此平行。或者，該等內層1401及該等外層可相對於彼此成鉤形及/或不平行。
該堆疊1600之單元1400可稍微類似於肌肉細胞。提供更多單元可提供更多的行程及/或更多力。一般而言，在每一行中提供更多單元1400將提供更多行程，且在每一列中提供更多單元1400將提供更多力。
如圖16中所示，該等單元1400處於一交錯組態。即，單元1400之相鄰行實質上相對於彼此重疊。或者，該等單元1400可具有一非交錯組態。
如圖16中所示，該等單元1400處於一交錯組態以具有近似50%的重疊。該等單元1400可以一不同方式交錯以具有任何所要量的重疊。例如，該等單元1400可具有20%的重疊、25%的重疊、33.3%的重疊或任何其他量的重疊。
該堆疊1600處於近似其完全高度，例如，近似完全延伸。因為電壓關閉且未施加電荷於該等內層1401及該等外層1402，所以該堆疊未收縮。
圖17展示根據一實施例處於一致動狀態(在電壓開啟情況下)之一串接式靜電致動器之一堆疊1600之複數個單元1400。該等單元1400之各者之外層1402實質上朝向該內層1401向內彎曲(如圖15中更佳展示)。該等單元1400之各者完全收縮。該堆疊1600處於近似其最短高度，例如，近似完全收縮。
雖然圖17展示處於一致動或完全收縮狀態之全部該等單元1400，但是該等單元1400之一些單元1400可替代性地保 持在一未致動狀態。以此方式，可更精確地控制該堆疊1600之高度。例如，該等單元1400之每隔一列可經致動以提供該致動器之總行程之近似一半。
進一步言之，可藉由致動一些單元1400而不致動其他單元1400以使該堆疊彎曲。例如，可致動該堆疊1600左側上之單元1400而不致動該堆疊1600右側上之單元1400以引起該堆疊向左彎折。
圖18展示根據一實施例之一串接式靜電致動器1800。該致動器1800可具有通常實質上環繞該堆疊1600之一周邊之一基板或本體1801。該本體1801可由(例如)單晶矽形成。該本體1801及該堆疊1600可由(例如)單片單晶矽形成。
該堆疊1600可附接該本體1801且可附接至一臂1802使得該致動器1800之致動導致該臂1802相對於該本體1801移動。因此，在各種應用中，該本體1801可附接至一非移動(相對於該致動器1800)結構且該臂1802可附接至一移動結構以在致動該致動器1800時提供該移動結構相對於該非移動結構之移動。
例如，該本體1801可附接至一相機之一透鏡鏡筒且該臂1802可附接至一快門。以此方式，當致動該致動器1800時可提供該快門之移動。
可在該本體1801上提供一單晶矽電接觸件1811且該單晶矽電接觸件1811可與該堆疊1600之基板或單晶矽部分電連通。可在該本體1801上提供一多晶矽電接觸件1812且該多晶矽電接觸件1812可與該堆疊1600之多晶矽部分電連通。
根據一實施例，可藉由蝕刻一單晶晶圓以形成近似180 μm深之溝渠以界定該等單元1400來製造該致動器1800。可使該晶圓氧化且接著用多晶矽填充該等溝渠。接著可圖案化並蝕刻任何表面多晶矽。可使該晶圓自背側薄化至約150 μm以曝露該等溝渠。可在蒸氣氫氟酸(HF)中蝕刻氧化物以釋放該致動器1800。可塗覆金屬以形成任何電接觸件。
例如，每一單元1400可為近似6 μm寬且近似200 μm長之一長形結構。該等內層1401可藉由一氣隙與該等外層1402分離。
圖19及圖20展示根據一實施例之串接式靜電致動器1800之一背側。例如，可用空氣填充每一單元1400之間隙1403。
圖21及圖22展示根據一實施例之一串接式靜電致動器1800之一前側。該等多晶矽內層1401可用跨該等多晶矽內層1401延伸之一多晶矽膜2101固持在適當位置。
因此，對於一給定單元1400(參見圖14)，該多晶矽膜2101可以使一第一單晶矽外層1402、多晶矽內層1401、一第二單晶矽外層1402互連之一方式自該第一單晶矽外層1402延伸橫越該內層1401且至該第二外層1402。因此，可維持該等內層1401相對於該等外層1402之一所要位置。
可在該多晶矽膜1201與該等內層1401及/或該等外層1402之選定者之間形成氧化物層。以此方式，可將電流傳導至該等內層1401及該等外層1402之選定者以促進選定單 元1400之致動。
多晶矽膜2101之厚度可部分判定該堆疊1600之硬度。例如，該多晶矽膜2101可為近似3.5 μm厚。該多晶矽膜2101可具有任何所要厚度。
該多晶矽膜2101或其之任何部分可與該等內層1401及該等外層1402電隔離。因此，該多晶矽膜2101可界定一或多個管道以圍繞該致動器1800投送電流。
圖23展示根據一實施例之串接式靜電致動器1800之一掠入視圖(grazing view)。一單晶電接觸件2301提供至單晶外層1402之電接觸且一多晶矽電接觸件2302提供至多晶矽內層1401之電接觸。
圖24展示根據一實施例之一雙側串接式靜電致動器2400。該雙側串接式靜電致動器2400可具有至少部分圍封單元1400之一堆疊2402之一基板或一外殼2401。一堆疊2402可包括一單行單元1400(如圖24中所示)或可包括複數行(諸如圖16之單元1400之交錯行)。
該雙側串接式靜電致動器2400可具有兩個臂2411及2412。當致動該致動器2400時，該等臂2411、2412之一者將在該等臂2412、2411之另一者被拉入該外殼2401中時延伸遠離該外殼2401。
因此，與一相當單側串接式靜電致動器相比，該雙側串接式靜電致動器2400可更容易地用於更廣泛的應用範圍中。例如，該雙側串接式靜電致動器2400可更容易地用於其中期望一同時推及拉之應用中。進一步言之，可盤存一 單件(即，該雙側串接式靜電致動器2400)以於推或拉應用使用。
圖25展示根據一實施例之具有彎曲內層1401及彎曲外層1402之一串接式靜電致動器2500。彎曲內層1401及彎曲外層1402可界定一堆疊2502。一基板或外殼2501可至少部分圍封一堆疊2502。當該致動器2500致動時，一橫向間隙2515可容許內層1401及外層1402實質上平坦化(變得較少彎曲)。
如圖25中所示，該等內層1401及該等外層1402經彎折使得其等對於該致動器2400之延伸之硬度大於其等對於該致動器2400之收縮之硬度。或者，該等內層1401及該等外層1402可在相反方向上彎折，使得其等對於該致動器2400之延伸之硬度將小於其等對於該致動器2400之收縮之硬度。
該等內層1401及該等外層1402對於延伸之硬度對該等內層1401及該等外層1402對於收縮之硬度之比率可至少部分藉由該等內層1401及該等外層1402之曲率判定。因此，該等內層1401及該等外層1402之曲率可用以微調此比率。
一臂2511可自該外殼2501延伸且可回應於該致動器2500之致動而移動。因為該等內層1401及該等外層1402彎曲，所以該堆疊2502針對該臂2511之不同行進方向可具有不同硬度。
例如，對於該臂2511自該外殼2501之延伸(諸如在該致動器2500致動時)，該堆疊2502之硬度可相對較大。對於該臂2511縮回至該外殼2504中(諸如當該致動器2500未致 動時)，該堆疊2502之硬度可相對較小。
當延伸該致動器2500時，該等內層1401及該等外層1402移動至該橫向間隙2515中並閉合該橫向間隙2515。一旦已閉合該橫向間隙2515(該等內層1401及該等外層1402接觸該外殼2501)，便可實質上增加該等內層1401及該等外層1402之硬度。
該致動器2500之進一步延伸可導致該等內層1401及該等外層1402之繫結或皺縮。該等內層1401及該等外層1402之此繫結或皺縮可用以將該致動器2500鎖定在致動(例如，延伸)狀態。
圖26展示根據一實施例之具有彎曲內層1401及彎曲外層1402之一串接式靜電致動器2600。該等內層1401及該等外層1402係在與圖25相反之一方向上彎曲，使得其等對於該致動器2600之延伸之硬度將小於其等對於該致動器2600之收縮之硬度。
在該等內層1401及該等外層1402如圖26中所示般彎曲之情況下，該致動器2600之收縮可導致該等內層1401及該等外層1402之繫結或皺縮。該等內層1401及該等外層1402之此繫結或皺縮可用以將該致動器2600鎖定在致動(例如，收縮)狀態。
可使用多晶矽支撐件2611將該等內層1401維持在相對於該等外層1402之適當位置。多晶矽支撐件2611及2612可用以提供至該等內層1401之電接觸。該等多晶矽支撐件2611及2612可用以提供至該等內層1401及該等外層1402之選定 者之電接觸。
圖27展示根據一實施例之具有單行單元1400之一串接式靜電致動器2700。該等單元1400並未交錯(實質上全部彼此一致)。該等單元1400界定一堆疊2702。
該等單元1400可安置在至少部分圍封一堆疊2702之一基板或外殼2701內。一臂2703可自該外殼2701延伸且回應於該致動器2700之致動而移動。因此，施加一電壓於該致動器2700可導致該臂2703至少稍微被拉入至該外殼2701中。
該致動器2700可包括任何所要數目個單元、任何數目行、處於任何所要組態。該等單元1400可交錯或不交錯。全部該等單元1400可同時致動以提供扣入操作。選定單元1400可經串列地致動以提供更受控制、部分及/或連續操作。
可提供一接觸襯墊區2705以在該接觸襯墊區2705上形成電接觸件。此電接觸件可促進至該致動器2700之電連接。
圖28展示根據一實施例之一透鏡總成103，其具有經組態以移動該透鏡總成103之一可移動透鏡2801之一對串接式靜電致動器102以實現一相機(諸如圖1之相機101)之聚焦。該可移動透鏡2801以及其他透鏡2802可用一透鏡鏡筒2803等等安置。一透鏡環2804可將該可移動透鏡2801、其他透鏡2802及該等致動器102支撐在該透鏡鏡筒2803內。
可在一給定應用中使用任何所要數目個致動器102。例如，可使用一個、兩個、三個、四個或更多個致動器102 以移動該透鏡2801。該等致動器可圍繞該透鏡2801之一周邊大致對稱安置。
以一類似方式，可移動一透鏡或其他光學組件以促進變焦或光學影像穩定化(OIS)。可針對任何理由使用一或多個致動器102移動一透鏡、其他光學組件或一非光學組件。
圖29展示根據一實施例針對角運動及線性運動組態之一串接式靜電致動器2900。該致動器2900係處於一未致動狀態(在電壓關閉情況下)。該致動器2900包括一堆疊2901。該堆疊2901係處於一延伸或未收縮狀態。兩個側臂2904及2905自該堆疊2901垂直延伸。該兩個側臂2904及2905經安置接近該堆疊2901之側2922及2923。一中心臂2930自該致動器2900之一中心部分2920垂直延伸。
圖30展示根據一實施例之圖29之處於一致動狀態(在電壓開啟情況下)之致動器2900。該堆疊2901因此處於收縮狀態中。該兩個側臂2904及2905已經旋轉以提供其等遠端之角運動。該中心臂2930已向下線性移動。
該兩個側臂2904及2905之此旋轉係歸因於與該堆疊2901之中心部分2920之硬度相比該堆疊2901之一周邊部分(例如，側2922及2923)之硬度相對較大。該堆疊2901之側2922及2923之此較大硬度防止該堆疊2901之側2922及2923實質上收縮，而該堆疊2901之中心部分2920之較小硬度容許該中心部分2920實質上收縮。
圖31展示根據一實施例針對角運動及線性運動組態之一 串接式靜電致動器3100。該致動器3100係處於一未致動狀態(在電壓關閉情況下)。該致動器包括一堆疊3101。該堆疊3101係處於一延伸或未收縮狀態。一左臂3104及一右臂3105垂直延伸。該左臂3104及該右臂3105經安置分別接近該致動器3100之左側3122及右側3123。
圖32展示根據一實施例之圖30之處於一致動狀態(在電壓開啟情況下)之致動器3100。該堆疊3101因此處於一收縮狀態。該左臂3104已經旋轉以提供其遠端之角運動。該右臂3105已向下線性移動。
該臂3104之此旋轉係歸因於與該堆疊3101之右側3123之硬度相比該堆疊3101之左側3122之硬度相對較大。該堆疊3101之左側3122之此較大硬度抑制該堆疊3101之左側3122實質上收縮，而該堆疊3101之右側3123之此較小硬度容許該右側3123實質上收縮。
因此，該堆疊3101可經組態以藉由改變其之部分之硬度而在各種不同方向上彎折。因此，該堆疊3101可經組態以藉由改變其之部分之硬度而在一個以上方向上彎折。例如，該堆疊3101可經組態以如圖32中所示般向右彎折，且同時在紙平面外向上彎折。
圖33展示根據一實施例之具有單行單元1400之一串接式靜電致動器3300。該致動器3300具有單行單元1400。該等單元1400並未交錯(實質上全部彼此一致)。該等單元1400界定一堆疊3302。該等單元1400可安置在至少部分圍封一堆疊3302之一基板或外殼3301內。
一第一臂3303可自該外殼3301延伸且回應於該致動器3300之致動而移動。因此，施加一電壓於該致動器3300可導致該第一臂3303至少稍微被拉入該外殼3301中。
該致動器3300可包括任何所要數目個單元1400及任何數目行、處於任何所要組態。該等單元1400可交錯或不交錯。如本文論述，可提供一接觸襯墊區3305以在該接觸襯墊區3305上形成電接觸件以促進至該致動器3300之電連接。
一第二臂3350可附接至該第一臂3303使得該第一臂3303之線性移動導致該第二臂3350旋轉。一撓曲件3352可將該第二臂3350之一近端3355附接至該外殼3301以促進此旋轉。
例如，一快門葉片3351可附接至該第二臂3350之遠端3356。該第二臂3350之旋轉可導致該快門葉片3351移動以敞閉或閉合一光圈。
圖34展示根據一實施例之具有處於一未致動狀態(在電壓關閉情況下)之一串接式致動器3401之一快門總成3400。該快門總成3400係針對兩個快門葉片3402及3403之角運動而組態。
每一快門葉片3402及3403可分別附接至一臂3404及3405。此角運動可引起該兩個快門葉片3402及3403旋轉以閉塞一光圈3410，諸如一相機之光圈。
圖35展示根據一實施例之圖34之具有處於一致動狀態(在電壓開啟情況下)之致動器3401之快門總成3400。在致 動狀態中，該兩個快門葉片3402及3403閉塞該光圈3410。
在致動狀態中，該致動器3401之一中心部分3420實質上收縮且端部分3422及3423實質上並未收縮，使得該等快門葉片3402及3403之所得移動具有一實質旋轉分量。本文關於圖29至圖32進一步論述使用此一致動器以提供旋轉移動。
或者，該快門總成3400可經組態使得該光圈3410在電壓關閉情況下閉塞且在電壓開啟情況下不閉塞。在任一例項中，該快門總成可用以促進一相機曝光。例如，可藉由(諸如)對一電荷耦合裝置進行調零而電子地起始一曝光，且可藉由(諸如)閉塞該光圈3410機械地結束該曝光。
該致動器3401可提供於多種不同應用中使用之旋轉移動。例如，該等臂3404及3405可界定機械操縱器(諸如鑷子、切割器、勺子、鉤子、密封圈、機械探針)或可界定電操縱器(諸如電子探針、電流或電壓提供接針或任何其他所要品項)。電操縱器之其他實例包含開關及中繼器。該致動器3401可操作一虹膜或一光學裝置，諸如一相機。該致動器3401可移動一光學裝置(諸如一相機)之濾波器。該致動器3401可用以界定一空間濾波器、一可調諧濾波器或任何其他類型的濾波器。
圖36係展示根據一實施例用於形成一串接式靜電致動器之一方法之一流程圖。如方塊3601中指示，可在一第一材料之一基板中形成一溝渠以界定兩個撓曲件及對應電接觸件之形狀。
例如，該第一材料可為單晶矽。例如，可藉由蝕刻形成該溝渠。可藉由諸如離子銑削、雷射燒蝕等等之各種其他方法形成該溝渠。可藉由任何所要方法形成該溝渠。
如方塊3602中指示，可用該溝渠形成一可優先蝕刻材料。例如，該可優先蝕刻材料可為二氧化矽。該可優先蝕刻材料可為可相對於單晶矽優先蝕刻之任何材料。該可優先蝕刻材料可僅在該溝渠之壁上形成一層而非完全填充該溝渠。因此，在沈積氧化物之後仍可界定該溝渠。
如方塊3603中指示，可用一第二材料填充該溝渠。例如，該第二材料可為多晶矽。該第二材料可實質上覆蓋該基板之表面。該第一材料及該第二材料可界定兩個撓曲件或兩組撓曲件。該兩組撓曲件可界定一堆疊。
如方塊3604中指示，可在該基板之表面之部分上圖案化該第二材料。該第二材料可經圖案化以曝露該第一材料之表面之部分。
如方塊3605中指示，可研磨及/或拋光該第一材料之相反側或背側直到曝露該等溝渠。以此方式，移除原本將抑制該串接式靜電致動器之操作之基板之部分。
如方塊3606中指示，可蝕除該可優先蝕刻材料之一部分以形成至少部分界定該兩個撓曲件之分離交替層之一堆疊之一間隙。
如方塊3607中指示，可在該第一材料及該第二材料之曝露表面上形成一薄絕緣層以在該兩個撓曲件彼此接觸時使該兩個撓曲件絕緣。例如，該絕緣層可由二氧化矽形成。
如本文使用，術語層可經定義以包含適用於至少部分界定一致動器之任何結構，當在該致動器之至少一對層上放置相反極性之電荷時該致動器收縮(例如，該致動器之兩個或兩個以上層靠攏在一起)。層之實例可包含撓曲件、指狀物、電極、板等等。
雖然本文描述之實施例之實例係由單晶矽及多晶矽形成，但是熟習此項技術者應明白可類似地使用各種其他材料。例如，實施例可由鍺、藍寶石、陶瓷、聚合物、金屬及/或各種其他材料形成。
如本文論述，提供具有增強之行程及/或力能力之一靜電致動器。該靜電致動器可用於其中期望實質行程及力之各種MEMS應用中，諸如用於操作一小型相機之一快門或諸如用於對一小型相機進行快速聚焦、變焦或提供光學影像穩定化(OIS)。
如本文論述，一串接式靜電致動器可由一實質上平坦基板形成。該串接式靜電致動器可形成於該基板之一平面中。該串接式靜電致動器之運動可實質上完全位於該基板之平面內。或者，該運動之大部分可在該基板之平面外部。該基板可包括一半導體材料。
雖然已僅結合有限數目項實施例詳細描述本發明，但是應容易瞭解，本發明並不限於此等揭示的實施例。實情係，本發明可經修改以併有在此之前並未描述但與本發明之精神及範疇相稱之任何數目個變動、變更、替代或等效配置。此外，雖然已描述本發明之各種實施例，應瞭解本 發明之態樣可僅包含所描述之實施例之一些實施例。因此，本發明並未被視為受限於前述描述，而係僅受限於隨附申請專利範圍之範疇。
100‧‧‧蜂巢式電話
101‧‧‧小型相機
102‧‧‧串接式靜電致動器
103‧‧‧透鏡總成
201‧‧‧負載
202‧‧‧感測器
203‧‧‧控制器
204‧‧‧顯示器
205‧‧‧記憶體
206‧‧‧使用者控制
301‧‧‧第一電極/第一層
302‧‧‧第二電極/第二層
303‧‧‧間隙
304‧‧‧堆疊
305‧‧‧基底
311‧‧‧襯墊
312‧‧‧環繞結構
321‧‧‧致動器之近端
322‧‧‧致動器之遠端/堆疊之遠端
401‧‧‧第一電接觸件
402‧‧‧第二電接觸件
421‧‧‧氧化物層
601‧‧‧第一多晶矽鉸鏈
602‧‧‧第二多晶矽鉸鏈
603‧‧‧堆疊之上表面
611‧‧‧中心線/移動軸
612‧‧‧軸
1200‧‧‧串接式靜電致動器
1201‧‧‧第一層/內層
1202‧‧‧第二層/外層
1203‧‧‧第一表面撓曲件
1204‧‧‧第二表面撓曲件
1025‧‧‧堆疊
1207‧‧‧間隙
1211‧‧‧襯墊/電連接件
1212‧‧‧襯墊/電連接件
1221‧‧‧堆疊之邊緣
1222‧‧‧堆疊之邊緣
1223‧‧‧堆疊之中心部分
1300‧‧‧串接式靜電致動器
1301‧‧‧第一層/內層
1302‧‧‧第二層/外層
1303‧‧‧第一表面撓曲件
1304‧‧‧第二表面撓曲件
1305‧‧‧堆疊
1307‧‧‧間隙
1312‧‧‧電連接件
1321‧‧‧堆疊之邊緣
1322‧‧‧堆疊之邊緣
1323‧‧‧堆疊之中心部分
1400‧‧‧單元
1401‧‧‧內層
1402‧‧‧外層
1403‧‧‧間隙
1405‧‧‧外層之中心部分
1600‧‧‧堆疊
1800‧‧‧串接式靜電致動器
1802‧‧‧臂
1811‧‧‧單晶矽電接觸件
1812‧‧‧多晶矽電接觸件
2101‧‧‧多晶矽膜
2301‧‧‧單晶電接觸件
2302‧‧‧多晶矽電接觸件
2400‧‧‧雙側串接式靜電致動器
2401‧‧‧外殼
2402‧‧‧堆疊
2411‧‧‧臂
2412‧‧‧臂
2500‧‧‧串接式靜電致動器
2501‧‧‧基板/外殼
2502‧‧‧堆疊
2511‧‧‧臂
2515‧‧‧橫向間隙
2600‧‧‧串接式靜電致動器
2611‧‧‧多晶矽支撐件
2612‧‧‧多晶矽支撐件
2700‧‧‧串接式靜電致動器
2701‧‧‧基板/外殼
2702‧‧‧堆疊
2703‧‧‧臂
2705‧‧‧接觸襯墊區
2801‧‧‧可移動透鏡
2802‧‧‧透鏡
2803‧‧‧透鏡鏡筒
2804‧‧‧透鏡環
2900‧‧‧串接式靜電致動器
2901‧‧‧堆疊
2904‧‧‧側臂
2905‧‧‧側臂
2920‧‧‧堆疊之中心部分
2922‧‧‧堆疊之側
2923‧‧‧堆疊之側
2930‧‧‧中心臂
3100‧‧‧串接式靜電致動器
3101‧‧‧堆疊
3104‧‧‧左臂
3105‧‧‧右臂
3122‧‧‧堆疊之左側/致動器之左側
3123‧‧‧堆疊之右側/致動器之右側
3300‧‧‧串接式靜電致動器
3302‧‧‧堆疊
3303‧‧‧第一臂
3305‧‧‧接觸襯墊區
3350‧‧‧第二臂
3351‧‧‧快門葉片
3352‧‧‧撓曲件
3355‧‧‧第二臂之近端
3356‧‧‧第二臂之遠端
3400‧‧‧快門總成
3401‧‧‧串接式致動器
3402‧‧‧快門葉片
3403‧‧‧快門葉片
3404‧‧‧臂
3405‧‧‧臂
3410‧‧‧光圈
3420‧‧‧致動器之中心部分
3422‧‧‧端部分
3423‧‧‧端部分
A‧‧‧高度
B‧‧‧高度
D‧‧‧第一層厚度
E‧‧‧第二層厚度
G‧‧‧間隙寬度
L‧‧‧堆疊長度
P‧‧‧高度
W‧‧‧寬度
圖1展示根據一實施例之一蜂巢式電話。
圖2係根據一實施例之一致動器系統之一方塊圖。
圖3展示根據一實施例之一串接式靜電致動器。
圖4展示根據一實施例處於一未致動狀態(在電壓關閉情況下)之一串接式靜電致動器。
圖5展示根據一實施例處於一致動狀態(在電壓開啟情況下)之一串接式靜電致動器。
圖6展示根據一實施例之具有兩個多晶矽鉸鏈之一串接式靜電致動器。
圖7展示根據一實施例之具有一多晶矽鉸鏈之一串接式靜電致動器。
圖8展示根據一實施例之一串接式靜電致動器之一堆疊。
圖9展示根據一實施例之圖8之堆疊之一放大部分。
圖10展示根據一實施例之圖8之堆疊之一部分。
圖11展示根據一實施例之圖10之堆疊之一放大部分。
圖12展示根據一實施例之一串接式靜電致動器。
圖13展示根據一實施例之一串接式靜電致動器。
圖14展示根據一實施例處於一未致動狀態(在電壓關閉情況下)之一串接式靜電致動器之一單個單元。
圖15展示根據一實施例處於一致動狀態(在電壓開啟情況下)之一串接式靜電致動器之一單個單元。
圖16展示根據一實施例處於一未致動狀態(在電壓關閉情況下)之一串接式靜電致動器之複數個交錯單元。
圖17展示根據一實施例處於一致動狀態(在電壓開啟情況下)之一串接式靜電致動器之複數個交錯單元。
圖18展示根據一實施例之一串接式靜電致動器。
圖19展示根據一實施例之一串接式靜電致動器。
圖20展示根據一實施例之圖19之串接式靜電致動器之一放大部分。
圖21展示根據一實施例之一串接式靜電致動器。
圖22展示根據一實施例之圖21之串接式靜電致動器之一放大部分。
圖23展示根據一實施例之一串接式靜電致動器之一掠入圖。
圖24展示根據一實施例之一雙側串接式靜電致動器。
圖25展示根據一實施例之具有彎曲內層及外層之一串接式靜電致動器。
圖26展示根據一實施例之具有彎曲內層及外層之一串接式靜電致動器。
圖27展示根據一實施例之一串接式靜電致動器。
圖28展示根據一實施例之一透鏡總成，該透鏡總成具有經組態以移動該透鏡總成之一透鏡以實現一相機之聚焦之一串接式靜電致動器。
圖29展示根據一實施例之針對角運動及線性運動組態之一串接式靜電致動器，其中該致動器處於一未致動狀態(在電壓關閉情況下)。
圖30展示根據一實施例之圖29之處於一致動狀態(在電壓開啟情況下)之串接式靜電致動器。
圖31展示根據一實施例之針對角運動及線性運動組態之一串接式靜電致動器，其中該致動器處於一未致動狀態(在電壓關閉情況下)。
圖32展示根據一實施例之圖31之處於一致動狀態(在電壓開啟情況下)之串接式靜電致動器。
圖33展示根據一實施例之具有針對角運動組態之一串接式靜電致動器之一快門總成。
圖34展示根據一實施例之具有針對角運動組態之處於一未致動狀態(在電壓關閉情況下)之一串接式靜電致動器之一快門總成。
圖35展示根據一實施例之具有針對角度運動組態之處於一致動狀態(在電壓開啟情況下)之一串接式靜電致動器之一快門總成。
圖36係展示根據一實施例之用於形成一串接式靜電致動器之一方法之一流程圖。
102‧‧‧串接式靜電致動器
301‧‧‧第一電極/第一層
302‧‧‧第二電極/第二層
303‧‧‧間隙
304‧‧‧堆疊
305‧‧‧基底
311‧‧‧襯墊
312‧‧‧環繞結構
321‧‧‧致動器之近端
322‧‧‧致動器之遠端/堆疊之遠端
G‧‧‧間隙寬度
L‧‧‧堆疊長度
P‧‧‧高度

Claims (47)

  1. 一種裝置，其包括：一串接式靜電致動器；及其中該串接式靜電致動器係由一實質上平坦基板形成且形成於該基板之一平面中。
  2. 如請求項1之裝置，其中該基板包括一半導體材料。
  3. 如請求項1之裝置，其中該串接式靜電致動器之一運動實質上係在該基板之該平面內。
  4. 如請求項1之裝置，其進一步包括：複數個第一電極；複數個第二電極，其等接近該複數個第一電極；及一間隙，其形成於該等第一電極與該等第二電極之間，該間隙實質上相對於該基板之該平面正交。
  5. 如請求項4之裝置，其中該等第一電極係由多晶矽形成。
  6. 如請求項4之裝置，其中該等第二電極係由單晶矽形成。
  7. 如請求項4之裝置，其中該等第一電極藉由在形成於一單晶基板中之一溝渠中沈積多晶矽而形成。
  8. 如請求項4之裝置，其中該等第二電極藉由在一單晶矽基板中形成一溝渠而界定。
  9. 如請求項1之裝置，其進一步包括一絕緣體，該絕緣體形成於該等第一電極及該等第二電極之至少一者上以在該等第一電極接觸該等第二電極時抑制短路。
  10. 如請求項4之裝置，其中當致動該串接式靜電致動器時該間隙實質上閉合。
  11. 如請求項4之裝置，其中該間隙經形成完全穿過該基板。
  12. 如請求項4之裝置，其中：該等第一電極及該等第二電極至少部分界定一堆疊；及進一步包括至少一鉸鏈，該至少一鉸鏈附接至至少一些該等第一電極及/或至少一些該等第二電極以在該堆疊收縮時引起該堆疊彎折。
  13. 如請求項4之裝置，其中：該等第一電極及該等第二電極至少部分界定一堆疊；及進一步包括一鉸鏈，該鉸鏈附接至至少一些該等第一電極及/或至少一些該等第二電極以在該堆疊收縮時引起該堆疊不對稱地彎折。
  14. 如請求項4之裝置，其中：該等第一電極及該等第二電極至少部分界定一堆疊；及進一步包括至少兩個鉸鏈，該等鉸鏈附接至至少一些該等第一電極及/或至少一些該等第二電極以在該堆疊收縮時引起該堆疊對稱地彎折。
  15. 如請求項4之裝置，其中：該等第一電極及該等第二電極至少部分界定一堆疊； 該堆疊包括複數個不同部分；及該等不同部分具有不同的硬度、厚度及/或形狀使得該等不同部分在不同的電壓下收縮。
  16. 如請求項4之裝置，其中：該等第一電極及該等第二電極至少部分界定一堆疊；及該堆疊經組態使得該堆疊之收縮實質上全部或皆不回應於施加於該等第一電極及該等第二電極之一電壓。
  17. 如請求項4之裝置，其中：該等第一電極及該等第二電極至少部分界定一堆疊；及該堆疊經組態使得該堆疊之收縮實質上與施加於該等第一電極及該等第二電極之一電壓成比例。
  18. 如請求項4之裝置，其中該等第一電極及該等第二電極至少部分界定該串接式靜電致動器，使得該串接式靜電致動器具有實質上收縮之一中心區段及實質上未收縮之一周邊區段。
  19. 如請求項4之裝置，其中該等第一電極及該等第二電極至少部分界定該串接式靜電致動器，使得該串接式靜電致動器具有提供實質上線性運動之一中心區段及提供實質上旋轉運動之一周邊區段。
  20. 如請求項4之裝置，其中該等第一電極及該等第二電極係使用MEMS製造技術而形成。
  21. 如請求項1之裝置，其進一步包括： 一控制器，其用於控制該串接式靜電致動器；一負載，其經組態以藉由該串接式靜電致動器移動；一感測器，其用於感測該串接式靜電致動器及/或該負載之移動；一記憶體，其用於儲存由該控制器使用之資訊；一顯示器，其回應於該控制器；及使用者控制，該控制器回應於該等使用者控制。
  22. 如請求項1之裝置，其中該裝置係一相機。
  23. 如請求項1之裝置，其中該裝置係一蜂巢式電話。
  24. 如請求項1之裝置，其中該裝置係一機械操縱器及/或一電操縱器。
  25. 如請求項1之裝置，其中該裝置係一蜂巢式電話。
  26. 如請求項4之裝置，其中該等第一電極及該等第二電極係彎曲的。
  27. 如請求項1之裝置，其進一步包括經組態以界定一雙側串接式靜電致動器之兩個臂。
  28. 如請求項1之裝置，其中：該串接式靜電致動器包括：一蛇形結構，其界定複數個第一電極；一交錯結構，其界定複數個第二電極；及其中該等第一電極及該等第二電極彼此交替以界定一靜電致動器。
  29. 如請求項1之裝置，其中：該串接式靜電致動器包括： 一內部構件，其界定一第一電極；一外部構件，其實質上安置在該內部構件周圍且界定兩個第二電極；及其中該第一電極及該等第二電極相對於彼此交替。
  30. 如請求項29之裝置，其中：該內部構件及該外部構件界定一單元；及複數個單元協作以界定該靜電致動器。
  31. 一種方法，其包括：在一第一材料之一基板中形成一溝渠以界定兩個撓曲件及兩個對應電接觸件之形狀；在該溝渠內形成一可優先蝕刻材料；用一第二材料填充該溝渠使得該第一材料及該第二材料界定該兩個撓曲件；在該表面之部分上圖案化該第二材料以曝露該第一材料；研磨/拋光該第一材料之一背側直到曝露該溝渠；蝕除該可優先蝕刻材料之一部分以形成至少部分界定該兩個撓曲件之分離交替層之一堆疊之一間隙；及在該第一材料及該第二材料之曝露表面上形成一絕緣層以在該兩個撓曲件彼此接觸時使該兩個撓曲件電絕緣。
  32. 如請求項31之方法，其中：該兩個撓曲件界定一堆疊，該堆疊經組態以沿該堆疊之一移動軸收縮；及 對於沿該移動軸之移動，該兩個撓曲件之一周邊比該兩個撓曲件之一中心部分硬。
  33. 如請求項31之方法，其中該等撓曲件之至少一者係一蛇形撓曲件。
  34. 如請求項31之方法，其中該等撓曲件之一者之部分實質上環繞該等撓曲件之另一者之部分。
  35. 如請求項31之方法，其中：一撓曲件係由單晶矽形成；另一撓曲件係由多晶矽形成；及該可優先蝕刻材料係由氧化物形成。
  36. 如請求項31之方法，其中該兩個撓曲件係使用MEMS製造技術而形成。
  37. 一種相機，其根據請求項31之方法而製成。
  38. 一種機械操縱器，其根據請求項31之方法而製成。
  39. 一種電操縱器，其根據請求項31之方法而製成。
  40. 一種裝置，其包括：交替第一電極及第二電極之一堆疊，該堆疊經組態使得放置於該等第一電極及該等第二電極上之相反極性的電荷引起該堆疊收縮；及其中該堆疊具有經組態以在該堆疊收縮時實質上線性地移動之一第一部分，且該堆疊具有經組態以在該堆疊收縮時實質上旋轉地移動之一第二部分。
  41. 如請求項40之裝置，其進一步包括：一光學元件之至少一部分，其附接至該第二部分；及 其中該光學元件經組態以在該堆疊收縮時旋轉。
  42. 如請求項40之裝置，其中該光學元件經組態以在該堆疊收縮時旋轉至一光學路徑中。
  43. 如請求項40之裝置，其中該光學元件係選自由以下各者組成之一群組：一透鏡；一濾波器；一鏡；一光柵；一快門；及一虹膜。
  44. 如請求項40之裝置，其中該裝置係一相機。
  45. 如請求項40之裝置，其中該裝置係一機械操縱器。
  46. 如請求項40之裝置，其中該裝置係一電操縱器。
  47. 一種快門總成，其包括：一靜電致動器，其包括：複數個第一電極，其等彼此電連通；複數個第二電極，其等彼此電連通；其中該等第一電極及該等第二電極相對於彼此交替以界定一堆疊使得將相反極性之電荷放置於該等第一電極及該等第二電極上引起該堆疊從該等第一電極及該等第二電極之一中心部分開始收縮；及一葉片，其附接至該靜電致動器使得施加一電壓於該靜電致動器引起該葉片移動。
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