TW201607880A - 撓性基材上的ｍｅｍｓ裝置 - Google Patents

撓性基材上的ｍｅｍｓ裝置 Download PDF

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TW201607880A
TW201607880A TW104117060A TW104117060A TW201607880A TW 201607880 A TW201607880 A TW 201607880A TW 104117060 A TW104117060 A TW 104117060A TW 104117060 A TW104117060 A TW 104117060A TW 201607880 A TW201607880 A TW 201607880A
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菲利浦 約瑟夫 貝佳倫
布雷特 杜恩 隆斯福特
約翰 大衛 傑辛爾
道格拉斯 布萊德利 剛迪爾
賈斯丁 安 慕尼
萊維 潘菈尼西娃
祥心 符
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３Ｍ新設資產公司
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

描述了包括一或多個MEMS元件的撓性膜及包括該撓性膜的物件。該撓性膜包括介於兩個金屬層之間的聚合物層，其中一個金屬層包含穿孔。該聚合物層包括允許該兩個金屬層相對移動的孔隙區域。

Description

撓性基材上的MEMS裝置
微機電系統(MEMS)傳統上是使用批次製程在矽晶圓或其他剛性基材上製造。一次可以製造的MEMS元件數量會受限於矽晶圓的尺寸。尺寸限制和批次處理的需求對傳統MEMS處理之成本效益產生不利的影響。此外，剛性基材的存在限制了現存MEMS裝置的適用性。因此，需要可以以連續製程製造而且不需要剛性基材的MEMS裝置。
在至少一個態樣中，本說明書提供一種撓性膜，該撓性膜包括具有第一外主表面及第一內主表面的第一金屬層、鄰接該第一金屬層的第一聚合物層且該第一內主表面面向該第一聚合物層、具有第二外主表面及第二內主表面的第二金屬層，並且該第二金屬層經定位於鄰接該第一聚合物層且與該第一金屬層相對，而且該第二內主表面面向該第一聚合物層。該撓性膜包括一或多個MEMS元件。每個MEMS元件包括在該第一金屬層中的第一金屬區域、在該第一聚合物層中的第一孔隙區域、及在該第二金屬層中的第二金屬區域。該第一 金屬區域包括第一穿孔，並且該第二金屬區域包括能夠相對於該第一金屬區域移動的部分。
在一些實施例中，該第一孔隙區域對齊該第一穿孔，使得第一連續開放區域在該第一金屬層的該第一外主表面到該第二金屬層的該第二內主表面之間延伸。在一些實施例中，該第二金屬區域包括對齊該第一孔隙區域的圖案，使得該第一連續開放區域在該第一金屬層的該第一外主表面到該第二金屬層的該第二外主表面之間延伸。在一些實施例中，該第一穿孔包括至少一個孔。在一些實施例中，該第一穿孔包括1至約100個孔，而且每個孔具有介於約30微米和約200微米之間的直徑。在一些實施例中，每個MEMS元件進一步包括一或多個從該第二金屬層延伸至該第一金屬層的通孔。在一些實施例中，每個MEMS元件係選自由彈簧共振器、蛇形共振器、固定-引導-固定共振器、懸臂樑、夾持膜及指叉式梳狀驅動共振器所組成之群組。在一些實施例中，該第一聚合物層包括聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、苯并環丁烯聚合物、液晶聚合物、或聚二甲基矽氧烷。在一些實施例中，該第一金屬層和該第二金屬層中之一者或兩者包括銅、鎳、鉻、鈦、鋁、金、銀、鈹及上述金屬之合金。
在一些實施例中，該撓性膜還包括鄰接該第二金屬層且與該第一聚合物層相對的第二聚合物層，以及具有第三外主表面及第三內主表面的第三金屬層，其中該第三金屬層經定位為鄰接該第二聚合物層且與該第二金屬層相對，而且該第三內主表面面向該第二聚合物層。每個MEMS元件可以進一步包括在該第二聚合物層中的第二孔 隙區域及在該第三金屬層中的第三金屬區域，其中該第三金屬區域包括第二穿孔。在一些實施例中，該第二孔隙區域對齊該第二穿孔，使得第二連續開放區域在該第三金屬層的該第三外主表面到該第二金屬層的該第二外主表面之間延伸。
在一些實施例中，該第二金屬區域能夠相對於該第一金屬區域移動的部分之移動係在實質上垂直於該第二外主表面的方向。在其他實施例中，該移動係實質上在包含該第二外主表面的平面。
在一些實施例中，該一或多個MEMS元件為複數個MEMS元件。在一些實施例中，該膜具有至少一大於約100毫米的尺寸。在一些實施例中，提供該撓性膜之卷。
在一些實施例中，該第一外主表面為第一獨立式表面或緊鄰第一外聚合層或第一黏著層，而且該第二外主表面為第二獨立式表面或緊鄰第二外聚合層或第二黏著層。
在一些實施例中，該第一聚合物層具有大於約0.5微米且小於約100微米的厚度。在一些實施例中，該第一聚合物層的厚度大於約10微米且小於約100微米。
本說明書的一些實施例包括具有表面及經共形地附接於該表面的撓性膜之物件。
在至少一個態樣中，本說明書提供一種物件，該物件包括三維物體，該三維物體具有非平面表面及經共形地附接於該非平面表面的連續膜。該連續膜包括聚合物層及一或多個MEMS元件。每個MEMS元件包括具有第一外主表面及第一內主表面的第一金屬層，其 中該第一金屬層經設置於鄰接該聚合物層且該第一內主表面面向該聚合物層、在該聚合物層中的第一孔隙區域、及具有第二外主表面及第二內主表面的第二金屬層，並且該第二金屬層經定位於鄰接該聚合物層且與該第一金屬層相對，而且該第二內主表面面向該聚合物層。該第一金屬層包括第一穿孔。該第一孔隙區域對齊該第一穿孔，使得連續開放區域在該第一金屬層的該第一外主表面到該第二金屬層的該第二內主表面之間延伸。該第二金屬層的一部分能夠相對於該第一金屬層移動。
在一些實施例中，該第二金屬層包括對齊該第一孔隙區域的圖案，使得該連續開放區域在該第一金屬層的該第一外主表面到該第二金屬層的該第二外主表面之間延伸。在一些實施例中，該三維物體為手套、鞋、頭盔、義肢裝置或機器人結構。在一些實施例中，該三維物體為平行六面體，而且該一或多個MEMS元件包括複數個MEMS加速計，其中每個MEMS加速計附接於該平行六面體之不同面。在一些實施例中，該平行六面體為立方體，並且該複數個MEMS加速計包括三至六個MEMS加速計。
110‧‧‧撓性膜
112‧‧‧MEMS元件
210‧‧‧撓性膜
212‧‧‧MEMS元件
220‧‧‧第一金屬層
222‧‧‧第一外主表面
224‧‧‧第一內主表面
230‧‧‧第二金屬層
232‧‧‧第二外主表面
234‧‧‧第二內主表面
240‧‧‧第一聚合物層
243‧‧‧第一聚合物主表面
245‧‧‧第二聚合物主表面
250‧‧‧通孔
260‧‧‧圖案
270‧‧‧第一穿孔
282‧‧‧第一金屬區域
284‧‧‧第二金屬區域
286‧‧‧第一孔隙區域
290‧‧‧第一連續開放區域
301‧‧‧未圖案化膜
320‧‧‧第一金屬層
322‧‧‧第一外主表面
330‧‧‧第二金屬層
332‧‧‧第二外主表面
333‧‧‧第一遮罩
335‧‧‧第二遮罩
340‧‧‧第一聚合物層
360‧‧‧圖案
360a‧‧‧遮罩圖案
370‧‧‧穿孔
370a‧‧‧遮罩穿孔
386‧‧‧第一孔隙區域
420‧‧‧第一金屬層
430‧‧‧第二金屬層
430c‧‧‧第二金屬層
430d‧‧‧第二金屬層
430e‧‧‧第二金屬層
430f‧‧‧第二金屬層
430g‧‧‧第二金屬層
432‧‧‧第二外主表面
432c‧‧‧第二外主表面
432d‧‧‧第二外主表面
460‧‧‧圖案
470‧‧‧穿孔
481‧‧‧可移動部分
481c‧‧‧可移動部分
481d‧‧‧可移動部分
481e‧‧‧可移動部分
481f‧‧‧可移動部分
481g‧‧‧可移動部分
482‧‧‧第一金屬區域
484‧‧‧第二金屬區域
484c‧‧‧第二金屬區域
484d‧‧‧第二金屬區域
484e‧‧‧第二金屬區域
484f‧‧‧第二金屬區域
484g‧‧‧第二金屬區域
510‧‧‧撓性膜
510a‧‧‧MEMS元件
520‧‧‧第一金屬層
522‧‧‧第一外主表面
524‧‧‧第一內主表面
530‧‧‧第二金屬層
532‧‧‧第二外主表面
534‧‧‧第二內主表面
540‧‧‧第一聚合物層
543‧‧‧第一聚合物主表面
545‧‧‧第二聚合物主表面
550‧‧‧通孔
560‧‧‧圖案
570‧‧‧第一穿孔
580‧‧‧第二聚合物層
582‧‧‧第一金屬區域
582a‧‧‧第三金屬區域
583‧‧‧第三聚合物主表面
584‧‧‧第二金屬區域
585‧‧‧第四聚合物主表面
586‧‧‧第一孔隙區域
586a‧‧‧第二孔隙區域
590‧‧‧第一連續開放區域
590a‧‧‧第二連續開放區域
591‧‧‧第三金屬層
592‧‧‧第三外主表面
594‧‧‧第三內主表面
597‧‧‧第二穿孔
600‧‧‧撓性膜
610‧‧‧撓性膜
611‧‧‧黏著層
612‧‧‧MEMS元件
622‧‧‧第一外主表面
632‧‧‧第二外主表面
700‧‧‧部分
702‧‧‧表面
710‧‧‧撓性膜
712‧‧‧MEMS元件
808‧‧‧跡線
810‧‧‧撓性膜
812‧‧‧MEMS元件
900‧‧‧立方體
910‧‧‧撓性膜
912‧‧‧MEMS元件
1020‧‧‧第一金屬層
1030‧‧‧第二金屬層
1070‧‧‧穿孔
1081‧‧‧可移動部分
1120‧‧‧第一金屬層
1130‧‧‧第二金屬層
1170‧‧‧穿孔
1181‧‧‧可移動部分
1220‧‧‧第一金屬層
1230‧‧‧第二金屬層
1270‧‧‧穿孔
1281‧‧‧可移動部分
1320‧‧‧第一金屬層
1330‧‧‧第二金屬層
1370‧‧‧穿孔
1381‧‧‧可移動部分
1420‧‧‧第一金屬層
1430‧‧‧第二金屬層
1470‧‧‧穿孔
1481‧‧‧可移動部分
1520‧‧‧第一金屬層
1530‧‧‧第二金屬層
1570‧‧‧穿孔
1581‧‧‧可移動部分
1630‧‧‧第二金屬層
1640‧‧‧第一聚合物層
1681‧‧‧可移動部分
圖1為具有複數個MEMS元件的撓性膜之示意性俯視圖；圖2為包括MEMS元件的撓性膜之一部分的示意性側視圖；圖3A為未圖案化的膜之示意性側視圖；圖3B為圖3A的未圖案化膜與附接遮罩之示意性側視圖； 圖3C為圖3B的膜之示意性側視圖，其中外金屬層的區域已經蝕刻；圖3D為圖3C的膜之示意性側視圖，其中聚合物層的區域已經蝕刻；圖4A為金屬層的區域之示意性俯視圖；圖4B為金屬層的區域之示意性俯視圖；圖4C為金屬層的區域之示意性俯視圖；圖4D為金屬層的區域之示意性俯視圖；圖4E為金屬層的區域之示意性俯視圖；圖4F為金屬層的區域之示意性俯視圖；圖4G為金屬層的區域之示意性俯視圖；圖5為包括MEMS元件的撓性膜之一部分的示意性側視圖；圖6為包括MEMS元件的撓性膜之示意性側視圖；圖7為具有撓性膜的物件之一部分的示意性透視圖，該撓性膜包括MEMS元件；圖8為包含MEMS元件的撓性膜之示意性透視圖；圖9為加速計之示意性透視圖；以及圖10至16為MEMS元件之影像。
在以下說明中參照隨附圖式，該等圖式形成本說明書的一部分並在其中以圖解說明方式呈現數個特定實施例。圖式非必然按比例繪製。一般而言，在各種實施例中，類似的特徵使用類似的元件 符號。除非另有指示，否則這些類似特徵可包括相同材料、具有相同屬性、並且具備相同或類似的功能。即使未明確陳述，對於一個實施例所描述的額外或選擇性特徵在適當時也可為其他實施例的額外或選擇性特徵。需了解的是，其他實施例可在不偏離本描述之範圍或精神下被設想及進行。因此，下文實施方式不應視為限制本發明。
除非另有指明，說明書及申請專利範圍中所用以表達特徵之尺寸、數量以及物理特性的所有數字，皆應理解為在所有情況下以「約(about)」一詞修飾之。因此，除非另有相反指示，在說明書以及隨附申請專利範圍中所提出的數值參數是約略值，其可依據所屬技術領域中具有通常知識者運用本文所揭示的教導所欲獲致之所要特性而有所不同。對於以端點表示數值範圍之使用，包括該範圍內的所有數字(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、以及5)以及該範圍內的任何範圍。
除非另有指示，否則「塗布」、「塗層」、「經塗布」及類似之用語並不限制為特定種類的施加方法，例如噴塗、浸塗、流塗等等，並且可指利用適合所描述材料的任何方法所沉積之材料，包括像是氣相沉積法、電鍍法、塗布法等等之沉積法。
本文中使用的層、組分、或元件可被描述為彼此相鄰。層、組件、或元件可以藉由直接接觸、藉由經由一或多個其他組件連接、或藉由被保持在彼此旁邊或彼此附接而彼此相鄰。直接接觸的層、組件、或元件可以被描述為緊鄰。
MEMS元件傳統上是使用批次處理技術在剛性基材上製造的，該剛性基材例如矽、玻璃、或陶瓷晶圓。由於傳統上使用的批次處理技術之限制，製造被整合在大於幾十毫米的陣列的MEMS元件一直是困難的。傳統方法的其他限制是基材的剛性。有時需要將MEMS裝置附接於物件的彎曲表面或撓性物件，這對傳統MEMS裝置來說因為其剛性基材所以是困難的。本說明提供了包含MEMS裝置之撓性膜，該撓性膜可以以連續的卷對卷製程製造。該撓性膜可以具有相較於傳統的MEMS處理所能實現者更長的長度尺寸。例如，可以製造長度尺寸大於100毫米、或大於約500毫米、或大於約1米、或大於約10米的撓性膜，並且MEMS元件被整合到實質上遍布膜的整個長度的膜中。產生的膜之撓性足以使膜的區段可被切除並共形地附接於物件，從而允許無法以其他方式製造的基於MEMS之裝置被製成。
在本說明中，MEMS裝置被製造成具有聚合物層、且該聚合物層的各表面上皆有金屬層之膜。該聚合物層作為在形成MEMS裝置時之犧牲層，並同時作為將MEMS裝置固持在一起的載體層。
圖1圖示包含複數個MEMS元件112的撓性膜110。在一些實施例中，MEMS元件112係以週期性陣列排列，如圖1所示。在其他實施例中，其他排列也是可能的。在一些實施例中，MEMS元件係以規則、週期性、隨機、偽隨機或其他圖案排列。在一 些實施例中，MEMS元件在第一方向係以週期性圖案排列，但在第二方向係以隨機或偽隨機或其他規則或不規則圖案排列。
圖2圖示撓性膜210的一部分，該部分包括單獨的MEMS元件212。撓性膜210包括第一金屬層220、第二金屬層230、及第一聚合物層240，第一金屬層220具有第一外主表面222和第一內主表面224，第二金屬層230具有第二外主表面232和第二內主表面234，第一聚合物層240具有鄰接第一內主表面224的第一聚合物主表面243和鄰接第二內主表面234的第二聚合物主表面245。撓性膜210進一步包括通孔250、在第二金屬層230中的圖案260、在第一金屬層220中的第一穿孔270、在第一金屬層220中的第一金屬區域282、在第二金屬層230中的第二金屬區域284、在第一聚合物層240中的第一孔隙區域286、及第一連續開放區域290。第一聚合物層240鄰接第一金屬層220，且第一內主表面224面向第一聚合物層240，第二金屬層230經設置為鄰接第一聚合物層240並與第一金屬層220相對，且第二內主表面234面向第一聚合物層240。
第一孔隙區域286與第一穿孔270對齊，使得第一連續開放區域290在第一金屬層220的第一外主表面222到第二金屬層的第二內主表面234之間延伸。在圖2所示的實施例中，第二金屬區域284包括與第一孔隙區域286對齊的圖案260，使得第一連續開放區域290在第一金屬層220的第一外主表面222到第二金屬層230的第二外主表面232之間延伸。
依據本說明併入MEMS裝置的撓性膜可以如圖3A至圖3D所示來製備。圖3A顯示未圖案化膜301，未圖案化膜301包括對應第一金屬層220的第一金屬層320、對應第二金屬層230的第二金屬層330、及對應第一聚合物層240的第一聚合物層340。第一金屬層320具有第一外主表面322，並且第二金屬層330具有第二外主表面332。未圖案化膜301可以藉由沉積或以其他方式附接第一金屬層320和第二金屬層330到第一聚合物層340來製造。在一些實施例中，該等金屬層是藉由濺射金屬塗層到第一聚合物層340的每一側上、然後電鍍各金屬塗層到所需的厚度來製備。每個金屬層的適當厚度可以在約3微米至約50微米的範圍中。或者，每一側上具有金屬層的聚合膜是可商購的。例如，來自Ube Industries,Japan的UPISEL N是可商購的聚醯亞胺聚合物層，且該聚醯亞胺層的每一表面上具有銅箔。
圖3B顯示附接於第一金屬層320的第一遮罩333及附接於第二金屬層330的第二遮罩335。第二遮罩335包含遮罩圖案360a，並且第一遮罩333包含遮罩穿孔370a。
適當的遮罩包括光阻劑或硬遮罩，例如金屬遮罩。適當的光阻劑包括負性作用、水可顯影、光聚合物組成物，例如於美國專利第3,469,982號；第3,448,098號；第3,867,153號；及第3,526,504號中所揭示者。這樣的光阻劑至少包括聚合物基質和光起始劑，該聚合物基質包括可交聯單體。光阻劑中通常使用的聚合物包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯及丙烯酸的共聚物、苯乙烯和馬來酸酐 異丁酯的共聚物及類似物。可交聯單體可以是多丙烯酸酯，例如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。
依據本說明可以採用的市售水性鹼(例如碳酸鈉)可顯影負性作用光阻劑包括聚甲基丙烯酸甲酯光阻劑材料，例如可購自E.I.duPont de Nemours and Co.、商品名為RISTON者，例如RISTON 4720。其他可用的實例包括可購自LeaRonal,Inc.,Freeport,N.Y.的AP850、及可購自Hitachi Chemical Co.Ltd.的PHOTEC HU350。可用的替代品包括可購自MacDermid,Waterbury,CT、商品名為AQUA MER的乾膜光阻劑組成物。有幾個系列的適當AQUA MER光阻劑，包括「SF」和「CF」系列之SF120、SF125、及CF2.0為這些材料的代表。
水可處理的光阻劑可使用標準層合技術層合在未圖案化膜301的兩側上。光阻劑的厚度可以在從約10微米至約50微米的範圍中。當層合體兩側上的光阻劑曝露於通過遮罩之光化輻射(例如紫外光或類似者)時，光阻劑的曝光部分藉由交聯變成不可溶。然後該光阻劑藉由使用稀釋水溶液(例如0.5至1.5%的碳酸鈉溶液)去除未曝光的聚合物而顯影，直到獲得期望的遮罩圖案360a和遮罩穿孔370a。
圖3C顯示在第二金屬層330中的圖案360和在第一金屬層320中的穿孔370。圖案360和穿孔370可以藉由使用當用於卷對卷蝕刻製程時不會明顯損害聚合物層的任何蝕刻劑蝕刻金屬層來形成。適當的蝕刻劑包括基於過氧化氫和硫酸的蝕刻劑，例如可購自 Electrochemicals,Inc(Maple Plain,MN)的PERMA ETCH、基於氯化鐵的蝕刻劑、基於氫氟酸或氫氟酸與硝酸之混合物的蝕刻劑、基於磷酸、醋酸及硝酸的蝕刻劑、以及基於王水(硝基鹽酸)的蝕刻劑、或任何能夠將固體金屬還原成離子金屬物種的蝕刻劑化學品。
在金屬層中蝕刻出所需圖案或穿孔的替代方案是直接電鍍具有所需圖案或穿孔的金屬層。這可以藉由首先濺射金屬層在第一聚合物層340的兩個表面上、然後電鍍以產生所需厚度的每個金屬層來完成。適當的厚度為約1至5微米。接著施加光阻劑或硬遮罩(例如金屬遮罩)到每個金屬層，並使所需圖案或穿孔曝露到各光阻劑中，使得將設置金屬的區域不經曝露。然後使光阻劑顯影，並如他處所述去除未曝光的光阻劑。然後將金屬電鍍到兩個曝露的表面上直到所需的厚度，該厚度可以在約3微米至約50微米的範圍中。然後去除光阻劑，在所欲處留下較厚金屬區域，在圖案及穿孔區中之較薄金屬可藉由單獨的蝕刻步驟去除。
圖3D顯示在第一聚合物層340中的第一孔隙區域386。第一孔隙區域386可以使用聚合物蝕刻製程形成。任何合適的蝕刻劑都可使用，並且可依據聚合物材料而變化。合適的蝕刻劑可包括鹼金屬鹽，例如氫氧化鉀；含增溶劑(例如胺)和醇(諸如乙二醇)中之一或兩者的鹼金屬鹽。用於本說明之一些實施例的適當化學蝕刻劑包括KOH/乙醇胺/乙二醇蝕刻劑，例如於美國專利申請公開第2007/0120089號(Mao等人)中更詳細描述者，將該專利公開以引用方式全部併入本文中。其他適當的蝕刻劑化學品為美國專利申請公開 第2013/0207031號(Palaniswamy)中更詳細描述的KOH/甘胺酸及KOH/甘胺酸/乙二胺化學品，將該專利公開以引用方式全部併入本文中。KOH/甘胺酸蝕刻劑提供緩慢的、受控制的蝕刻。蝕刻速率可以藉由添加乙二胺到蝕刻劑配方中來提高。聚合物可以在約50℃至約120℃範圍中的溫度下進行蝕刻。在某些情況下，使用氣相蝕刻劑。例如，聚合物可以在使用O2和SF6電漿或使用O2和CF4電漿的反應性離子蝕刻製程中進行蝕刻。也可以使用半導體製造工業中習知的其他蝕刻劑化學品。
蝕刻聚合物層之後，然後從層合體的兩側剝除遮罩層333和335。當使用光阻劑作為遮罩層時，可以使用2%至5%的鹼金屬氫氧化物溶液在約25℃至約80℃的溫度範圍中去除光阻劑。
一或多個通孔(例如圖2所示的通孔250)可以包括在撓性膜中，藉由在第二遮罩335中包括通孔的圖案、蝕刻在通孔區域中之第二金屬層330、蝕刻在通孔區域中之第一聚合物層340、然後使用標準的金屬化技術金屬化該經蝕刻的區域來產生通孔。
圖3A至3D所示之所有製程步驟都可以使用標準的連續卷材處理技術以連續的卷對卷製程進行。該連續製程可以以自動化的方式使用設計用以從供料卷傳送卷材材料通過製程序列到環繞卷的設備來進行，該環繞卷收集大量生產的、包括MEMS元件的撓性膜。處理設備可以包括具有各種處理站的卷材處理裝置，該等處理站用以施加、曝光及顯影光阻劑塗層、以及蝕刻及/或電鍍金屬層及蝕刻聚合物膜。蝕刻站可以包括多個具有噴嘴的噴桿，該等噴嘴噴灑蝕刻劑到 移動的卷材上，以蝕刻卷材上未受交聯光阻劑保護的該些部分。其他適當的卷對卷製程被描述在例如美國專利第5,055,416號(Weber)和美國專利第8,486,593號(Haase等人)中。本說明中描述的製程利用同時使用聚合卷材作為其上將製造MEMS元件的核心基材材料並作為犧牲材料的優點，犧牲材料當從局部區域去除時會從MEMS裝置或MEMS感測器的固定結構釋放自由移動的結構。
圖4A顯示第一金屬層420的第一金屬區域482。第一金屬區域482包括穿孔470。第一金屬層420(對應第一金屬層220)是本說明之撓性膜的一層。在一些實施例中，穿孔470包括至少一個孔，如圖4A所示。在一些實施例中，穿孔470包括1至約100個孔。孔的數目和尺寸可經選擇以使得聚合物層可被有效地蝕刻。每個孔的直徑可以大於約0.4微米、或大於約1微米、或大於約10微米或大於約30微米，而且每個孔的直徑可以小於約100微米或小於約150微米、或小於約200微米。例如，在一些實施例中，每個孔具有介於約30微米和約200微米之間的直徑。一般來說，當使用氣相蝕刻時會選擇較大數量的較小孔，當使用液相蝕刻時會使用較小數量的較大孔。孔的上部尺寸受限於MEMS裝置的尺寸。每個MEMS裝置可以具有大於約1微米或大於約10微米並小於約5mm或小於約1mm的尺寸(例如在MEMS裝置之平面上的長度或寬度)。
圖4B顯示具有第二外主表面432的第二金屬層430之第二金屬區域484。第二金屬區域484包括圖案460及可移動部分481。第二金屬層430(對應第二金屬層230)是本說明的撓性膜之一 層。撓性膜還包括圖4A所示對應第一金屬層220的第一金屬層420。可移動部分481能夠相對於第一金屬層420移動。在圖4B所示的實施例中，可移動部分481的移動實質上垂直於第二外主表面432(即進去或出來圖4B的平面)。在其他實施例中，其他移動類型是可能的。
任何類型之可被製入平行金屬層中的MEMS裝置皆可被包括在本說明的撓性膜中。從圖4B的第二金屬區域484產生的MEMS裝置為彈簧共振器的實例。圖4C顯示具有第二外主表面432c的第二金屬層430c之替代第二金屬區域484c。從第二金屬區域484c產生的MEMS裝置為蟹腳型共振器的實例，蟹腳型共振器是彈簧共振器的一種類型。可移動部分481c能夠在實質上垂直於第二外主表面432c的方向上移動。圖4D顯示具有第二外主表面432d的第二金屬層430d之替代第二金屬區域484d。從第二金屬區域484d產生的MEMS裝置為指叉式梳狀驅動共振器的實例。可移動部分481d能夠在實質上包含第二外主表面432d的平面(即在圖4D的平面)中移動。
其他可能類型的MEMS裝置包括固定-引導-固定共振器、懸臂樑及蛇形共振器。參照圖4E，可以使用具有可移動部分481e的第二金屬層430e之第二金屬區域484e製造固定-引導-固定共振器。參照圖4F，可以使用具有可移動部分481f的第二金屬層430f之第二金屬區域484f製造懸臂樑裝置。參照圖4G，可以使用具有可移動部分481g的第二金屬層430g之第二金屬區域484g製造蛇形共振器。另一種可能的MEMS裝置是根本不蝕刻圖案到第二金屬層中所 製造的夾持膜或夾持隔板(diaphragm)裝置。在這種情況下，第一聚合物層中的孔隙區域允許第二金屬層鄰近該孔隙區域的金屬區域藉由金屬區域的撓曲而移動。這種類型的MEMS裝置可用來作為例如壓力感測器。在一些實施例中，撓性膜包含一種類型的MEMS裝置之陣列。在其他實施例中，撓性膜包括多種類型的MEMS裝置。
MEMS裝置可以是感測器或致動器，而且可以被用作壓力感測器、觸控感測器、衝擊感測器、加速計、麥克風、及類似物。例如，在一些實施例中，MEMS裝置可以是加速計，而且可以被用於衝擊感測或用於振動感測。在其他實施例中，MEMS裝置可以是壓力感測器，而且可以用來測定壓力分布。在其他實施例中，MEMS裝置可以是麥克風，而且包含MEMS麥克風的膜可以提供可共形的麥克風陣列。
使用先前描述的連續卷材處理技術製造的MEMS元件之影像係顯示於圖10至15。MEMS元件的尺寸是在約0.5mm至約2.5mm的範圍中。圖10顯示具有第二金屬層1030的蟹腳共振器，第二金屬層1030包括從該圖的平面面向外之可移動部分1081。包括穿孔1070的第一金屬層1020可以通過第二金屬層1030被蝕刻的部分看見。圖11顯示具有第二金屬層1130的蛇形彈簧共振器，第二金屬層1130包括從該圖的平面面向外之可移動部分1181。包括穿孔1170的第一金屬層1120可以通過第二金屬層1130被蝕刻的部分看見。圖12顯示具有第二金屬層1230的固定-引導-固定共振器，第二金屬層1230包括從該圖的平面面向外之可移動部分1281。包括穿孔1270的 第一金屬層1220可以通過第二金屬層1230被蝕刻的部分看見。圖13顯示具有第二金屬層1330的懸臂樑共振器，第二金屬層1330包括從該圖的平面面向外之可移動部分1381。包括穿孔1370的第一金屬層1320可以通過第二金屬層1330被蝕刻的部分看見。圖14顯示具有第二金屬層1430的共振器，第二金屬層1430包括從該圖的平面面向外之可移動部分1481。包括穿孔1470的第一金屬層1420可以通過第二金屬層1430被蝕刻的部分看見。圖15顯示具有第一金屬層1520的夾持膜共振器，第一金屬層1520包括從該圖的平面面向外之穿孔1570。包括可移動部分1581的第二金屬層1530可以通過穿孔1570看見。在圖10至15中看見的孔具有約150微米的直徑。在這些實例中將第二金屬層的可移動部分連接到第二金屬層部分之剩餘部分的彈簧元件具有約75微米的寬度。圖10至12中的可移動部分(共振器)之尺寸為約600微米乘600微米。
在圖10至14顯示的實施例中，相對大量的金屬已從靠近可移動部分(共振器)的第二金屬層去除。在其他實施例中，較少的金屬從共振器(可移動部分)附近去除。藉由將去除的金屬量限制於共振器附近的相對局部區域，可以提高產率，因為這樣的局部區域可以被更有效地蝕刻。將這種實例示於圖16，該圖顯示具有第二金屬層1630的蟹腳型彈簧共振器，第二金屬層1630從該圖的平面面向外。第二金屬層1630包括可移動部分1681。第一聚合物層1640可從第二金屬層1630已被移除之處看見。圖16中可移動部分1681的尺寸為約500微米乘600微米。
在某些情況下，所欲的是具有其中金屬層之可移動部分靠近膜堆疊中心的對稱MEMS裝置。圖5顯示包括單個MEMS元件510a的撓性膜510之一部分。撓性膜510包括具有第一外主表面522和第一內主表面524的第一金屬層520、具有第二外主表面532和第二內主表面534的第二金屬層530、以及具有鄰接第一內主表面524的第一聚合物主表面543和鄰接第二內主表面534的第二聚合物主表面545的第一聚合物層540。撓性膜510還包括具有第三聚合物主表面583和第四聚合物主表面585的第二聚合物層580及具有第三外主表面592和第三內主表面594的第三金屬層591。撓性膜510進一步包括通孔550、在第二金屬層530中的圖案560、在第一金屬層520中的第一穿孔570、在第一金屬層520中的第一金屬區域582、在第二金屬層530中的第二金屬區域584、在第三金屬層591中的第三金屬區域582a、在第一聚合物層540中的第一孔隙區域586、在第二聚合物層580中的第二孔隙區域586a、第一連續開放區域590、第二連續開放區域590a、及第二穿孔597。
第一聚合物層540鄰接第一金屬層520且第一內主表面524面向第一聚合物層540，並且第二金屬層530經設置為鄰接第一聚合物層540並與第一金屬層520相對，而且第二內主表面534面向第一聚合物層540。第二聚合物層580經設置為鄰接第二金屬層530並與第一聚合物層540相對。第三金屬層591經設置為鄰接第二聚合物層580並與第二金屬層530相對，而且第三內主表面594面向第二聚合物層580。
第一孔隙區域586與第一穿孔570對齊，使得第一連續開放區域590在第一金屬層520的第一外主表面522到第二金屬層530的第二內主表面534之間延伸。類似地，第二孔隙區域586a與第二穿孔597對齊，使得第二連續開放區域590a在第三金屬層591的第三外主表面592到第二金屬層530的第二外主表面532之間延伸。在圖5顯示的實施例中，圖案560使得第一連續開放區域590與第二連續開放區域590a形成在第一外主表面522與第三外主表面592之間延伸的連續開放區域。撓性膜510可以藉由首先製作如他處所述具有第一聚合物層540與第一金屬層520及具有圖案560的第二金屬層530的撓性膜來製造。然後可以使用標準層合技術將第二聚合物層580層合於第二金屬層530。之後可以將第三金屬層591沉積在第二聚合物層580上與第二金屬層530相對，或者可以先使第三金屬層591附接於第二聚合物層580之後再將第二聚合物層580層合於圖案化的第二金屬層530。可以使用他處所述用於製造第一穿孔570的技術將第二穿孔597製造在第三金屬層591中。然後可以使用他處所述用於製造第一孔隙區域586的技術將第二孔隙區域586a製造在第二聚合物層580中。
本說明的撓性膜之聚合物層中使用的適當聚合材料包括聚酯、聚碳酸酯、液晶聚合物、聚醯亞胺、苯并環丁烯聚合物、聚二甲基矽氧烷及聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。合適的聚醯亞胺包括：可購自DuPont(Wilmington,DE)、商名為KAPTON之聚醯亞胺；可購自Kaneka Corporation(Otsu,Japan)、商名為APICAL之聚醯亞胺；可 購自SKC Kolon PI Inc(Korea)、商名為SKC Kolon PI之聚醯亞胺；及UPILEX和UPISEL，包括UPILEX S、UPILEX SN、及UPISEL VT，皆可購自Ube Industries(Japan)。這些UPILEX和UPISEL聚醯亞胺都由單體製成，諸如聯苯四羧酸二酐(BPDA)和苯基二胺(PDA)。
薄於約1微米的聚合物層可能難以在卷對卷製程中操作。在本說明的許多實施例中，聚合物層具有大於約1微米的厚度。厚於約200微米的聚合物層可能會產生對於某些應用來說太高的撓性膜剛性。此外，蝕刻這麼厚的聚合物膜可能是困難或耗時的。在一些實施例中，聚合物層的厚度大於約0.5微米、或大於約1微米、或大於約2微米、或大於約5微米、或大於約10微米、而且小於約200微米、或小於約100微米、或小於約50微米。
在一些實施例中，使用聚醯亞胺膜作為聚合物層。許多可商購的聚醯亞胺膜包括焦蜜石酸二酐(PMDA)、或二胺基二苯醚(ODA)、或聯苯二酐(BPDA)、或伸苯二胺(PDA)的單體。據信使用一或多種這些單體製成的聚醯亞胺膜產品以商品名KAPTON H、K、E膜(DuPont,Wilmington,DE)及APICAL AV、NP膜(Kaneka Corporation,Japan)命名。
另一種適當的聚醯亞胺膜是APICAL HPNF聚醯亞胺膜(Kaneka Corporation,Japan)，其被認為是一種共聚物，該共聚物之含酯單元結構衍生自包括對伸苯雙(苯三甲酸單酯酐)之單體的聚合。對所屬技術領域中具有通常知識者來說，取決於類似於APICAL HPNF所用之單體的選擇，合成其他含酯單元之聚醯亞胺聚合物將是合理 的。該等合成可擴大用於可經可控地蝕刻之膜(像是APICAL HPNF)之聚醯亞胺聚合物的範圍。可經選擇來增加含酯聚醯亞胺聚合物之數量的材料包括1,3-二酚雙(酐-苯三甲酸酯)、1,4-二酚雙(酐-苯三甲酸酯)、乙二醇雙(酐-苯三甲酸酯)、聯苯酚雙(酐-苯三甲酸酯)、氧-二酚雙(酐-苯三甲酸酯)、雙(4-羥苯基硫醚)雙(酐-苯三甲酸酯)、雙(4-羥基二苯基酮)雙(酐-苯三甲酸酯)、雙(4-羥苯基碸)雙(酐-苯三甲酸酯)、雙(羥基苯氧基苯)、雙(酐-苯三甲酸酯)、1,3-二酚雙(胺苯甲酸酯)、1,4-二酚雙(胺苯甲酸酯)、乙二醇雙(胺苯甲酸酯)、聯苯酚雙(胺苯甲酸酯)、氧-二酚雙(胺苯甲酸酯)、雙(4胺苯甲酸酯)雙(胺苯甲酸酯)、及類似物。
也可以使用液晶聚合物(LCP)作為聚合物層。適當的液晶聚合物膜包括芳香族聚酯，包括含有對伸苯基對苯二甲醯胺的共聚物，例如BIAC膜(Japan Gore-Tex Inc.,Okayama-Ken,Japan)，以及含有對羥基苯甲酸的共聚物，例如LCP CT膜(Kuraray Co.,Ltd.,Okayama,Japan)。適當的膜還包括ESPANEX膜(Nippon Steel & Sumikin Chemical Co.Ltd)。
其他適當的膜包括經擠出且拉張的(雙軸拉伸)之液晶聚合物膜。例如，美國專利第4,975,312號中描述的製程提供以商品名VECTRA(基於萘，可購自Hoechst Celanese Corp.)和XYDAR(基於聯苯酚，可購自Amoco Performance Products)識別的市售液晶聚合物(LCP)之多軸(例如雙軸)定向之熱致性聚合物膜。
聚碳酸酯膜也可以被用作聚合物層。適當的聚碳酸酯材料之實例包括經取代和未經取代的聚碳酸酯；聚碳酸酯摻合物，例如聚碳酸酯/脂族聚酯摻合物，包括可購自GE Plastics,Pittsfield,Mass.，商品名為XYLEX的摻合物、聚碳酸酯/聚對苯二甲酸乙二酯(PC/PET)摻合物、聚碳酸酯/聚對苯二甲酸丁二酯(PC/PBT)摻合物、及聚碳酸酯/聚(2,6-萘二甲酸乙二酯)(PPC/PBT、PC/PEN)摻合物、及聚碳酸酯與熱塑性樹脂的任何其他摻合物；以及聚碳酸酯共聚物，例如聚碳酸酯/聚對苯二甲酸乙二酯(PC/PET)及聚碳酸酯/聚醚醯亞胺(PC/PEI)。
適用於本說明的另一種聚合材料類型是層合物，例如聚碳酸酯層合物或PET層合物。這種層合物可以具有至少兩個彼此相鄰的不同聚合層或可以具有至少一個鄰接熱塑性材料層(例如LEXAN GS 125DL，其為來自GE Plastics的聚碳酸酯/聚二氟亞乙烯(PVDF)層合物)的聚碳酸酯層。聚合材料也可以填充有碳黑、二氧化矽、氧化鋁及類似物，或者聚合材料可以含有添加劑，例如阻燃劑、UV穩定劑、顏料及類似物。聚合材料可以包括微粒或奈米顆粒以用於應用特定結構或用於修改材料性質以增強性能、提高可靠性或耐久性。
可經任何蝕刻劑提供理想蝕刻速率和理想結果的任何聚合材料皆可被用於本說明的任何聚合物層。其他適當聚合物的實例包括聚醯胺-醯亞胺和聚酯例如非晶形PET、聚對萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)及類似物。
可用於本說明的任何金屬層的適當金屬包括任何可經化學蝕刻的金屬。實例包括銅、鎳、鉻、鈦、銀、鋁、金、鈹及上述金屬之合金，例如鈹-銅合金。
由於本說明書的撓性膜可以連續的卷對卷製程製造，所以可以實現相較於傳統的矽晶圓製造技術更大的長度尺寸。在一些實施例中，撓性膜具有大於約100毫米、500毫米、或大於約1m、或大於約3m、或大於約10m、或甚至大於約30m之長度。在一些實施例中，撓性膜具有在約1m至約500m範圍中之長度尺寸。在一些實施例中，撓性膜包含至少104個MEMS裝置或至少106個MEMS裝置或至少109個MEMS裝置。在一些實施例中，撓性膜包含至少104個MEMS裝置或至少106個MEMS元件或至少109個MEMS元件而且包含少於1015個MEMS元件或少於1020個MEMS元件。在一些實施例中，一或多個MEMS元件被製造在終端應用特定的一或多個位置。在一些實施例中，提供撓性膜之卷。在一些實施例中，撓性膜可以被切割，以便生產僅具有一個MEMS元件或具有1至約10個或1至約100個MEMS元件的撓性膜。
在一些實施例中，第一外主表面是獨立式表面。在其他實施例中，第一塗層可以被施加到第一外主表面。第一塗層可以是第一外聚合層或第一黏著層。第一外聚合層可以被用作保護層。類似地，在一些實施例中，第二外主表面是獨立式表面，然而在其他實施例中，第二塗層可以被施加到第二外主表面。第二塗層可以是第二外聚合層或第二黏著層。第二外聚合層可以被用作保護層。黏著層可以 被施加到第一外主表面或第二外主表面，以將膜共形地附接於物件的表面。例如，MEMS加速計或MEMS麥克風陣列可以經共形地附接於物件的表面。
圖6顯示撓性膜600，其包括撓性膜610及黏著層611。撓性膜610包括MEMS元件612並具有第一外主表面622和第二外主表面632，第二外主表面632為獨立式表面。黏著層611被附接於第一外主表面622。由於第一外主表面622和第二外主表面632皆不附接於矽或其他剛性基材，故撓性膜600無法以其中MEMS裝置被製造在矽基材上的傳統矽晶圓製造製程獲得。
將MEMS裝置併入撓性膜能夠比傳統MEMS裝置更容易地與各種物件整合。圖7顯示具有表面702之物件的部分700。包括MEMS元件712的撓性膜710係共形地附接於表面702。表面702可以是實質上平坦的，或者可以是非平面的表面。
在本說明的一個態樣中，物件包括具有非平面表面的三維物體。該非平面表面可以是彎曲表面，或者該非平面表面可以由二或更多個連接在一起的平面表面(例如立方體的表面)組成。當物件處於第一狀態時，該非平面表面可以為非平面的，但在物件處於第二狀態時，該非平面表面為平面或接近平面的。這可以是撓性物件的情況，例如該物件具有當經受應力時為非平面之表面，但當物件未經受應力時該表面為實質上平面。例如，該非平面表面可以是鞋底的表面，當鞋被曲折時該鞋底是彎曲的。該表面可以是外表面或者該表面可以是嵌入的表面，例如兩個層之間的界面。該物件包括經共形地附 接於表面的撓性膜，其中該撓性膜包含至少一個MEMS元件。該撓性膜可以藉由切出本說明他處所述的任何撓性膜之一部分來製造，其中該切出部分包含至少一個MEMS元件。這允許一或多個MEMS元件被整合到物件中作為連續膜的整體部分。適當物件包括手套、頭盔、鞋、義肢裝置或機器人結構，例如機器人手臂。
在一些實施例中，撓性膜包含複數個基於MEMS的壓力感測器。該膜可被用於諸如鞋底的物件，例如為了收集有關穿用者步行或跑步時鞋上的壓力分布數據。該等數據在足部醫療或運動科學中會是有用的。在一些實施例中，壓力感測器以共同的列和行電連接以用於多工數據傳輸。在一些實施例中，將壓力感測器連接在一起的電跡線是藉由在撓性膜的金屬層(例如圖2的第二金屬層230)中蝕刻出適當的圖案形成。在一些實施例中，併入撓性膜的物件(例如鞋)包括用於接收和儲存來自壓力感測器的數據之數據儲存單元。在一些實施例中，物件可以包括用於接收和發送來自壓力感測器的數據之發射器。在一些實施例中，物件包括用於調整來自壓力感測器的數據之電路。在一些實施例中，物件包括用於供應電力到感測器和相關電子元件之電池或其他電源。在一些實施例中，使用印刷或電鍍技術將電池整合到電路中。
在一些實施例中，藉由共形地將具有三或更多個MEMS加速計的撓性膜附接於三維物體來獲得三方向的加速計。在一些實施例中，該三維物體為平行六面體，且各MEMS加速計附接於該平行六面體的不同面。該平行六面體可以是立方體，且該撓性膜可包 括三至六個MEMS加速計，其中各MEMS加速計附接於立方體的不同面。在一些實施例中，藉由將具有複數個MEMS元件的撓性膜共形地附接到平坦或彎曲的表面上來獲得多軸(例如三或更多個軸)加速計系統。這樣的加速計系統可用於感測在任意軸的加速度，從而允許產生角度衝擊響應表面。
圖8顯示包含MEMS元件812和跡線808的撓性膜810。撓性膜810可以藉由從包含MEMS元件的較大撓性膜切出一個區段來製備。跡線808可以藉由在撓性膜810的第一或第二金屬層中適當地蝕刻圖案來製造。或者，跡線808可以藉由使用印刷製程施加以沉積導電材料。圖9顯示立方體900，其中撓性膜910經共形地附接於立方體900。撓性膜910(對應撓性膜810)包括MEMS元件912。MEMS元件912可以是MEMS加速計。
在一些實施例中，包括MEMS加速計的撓性膜被附接於或整合入用來作為衝擊感測器之物件。例如，包括MEMS加速計的撓性膜可以被附接於或整合入用來作為衝擊感測器之頭盔。在一些實施例中，物件包括用於訊號調整的電路、電源(諸如電池)、及記憶體單元或數據傳輸單元。在一些實施例中，物件包括LED力指示燈，當檢測到臨界力時，該LED力指示燈即照亮。
在一些實施例中，一個電路或多個電路被包括於撓性膜中。在一些實施例中，電路包括能夠接收和發送MEMS感測器數據的射頻(RF)無線電微晶片。在一些實施例中，電路包括應用特定韌體， 該韌體能夠管理和發送數據到在行動計算裝置、智慧型電話、或智慧型電器上運作的Android®或iOS®應用。
以下列出本說明的例示性實施例：實施例1為一種撓性膜，其包含：第一金屬層，其具有第一外主表面及第一內主表面；鄰接該第一金屬層之第一聚合物層，該第一內主表面面向該第一聚合物層；第二金屬層，其具有第二外主表面及第二內主表面，該第二金屬層經設置於鄰接該第一聚合物層且與該第一金屬層相對，該第二內主表面面向該第一聚合物層，其中該撓性膜包括一或多個MEMS元件，每個MEMS元件包括：在該第一金屬層中的第一金屬區域，該第一金屬區域包括第一穿孔；在該第一聚合物層中的第一孔隙區域；以及在該第二金屬層中的第二金屬區域，該第二金屬區域包括能夠相對於該第一金屬區域移動的部分。
實施例2為實施例1的撓性膜，其中該第一孔隙區域對齊該第一穿孔，使得第一連續開放區域在該第一金屬層的該第一外主表面到該第二金屬層的該第二內主表面之間延伸。
實施例3為實施例2的撓性膜，其中該第二金屬區域包括對齊該第一孔隙區域的圖案，使得該第一連續開放區域在該第一金屬層的該第一外主表面到該第二金屬層的該第二外主表面之間延伸。
實施例4為實施例1的撓性膜，其中該第一穿孔包括至少一個孔。
實施例5為實施例4的撓性膜，其中該第一穿孔包括1至約100個孔，而且每個孔具有介於約30微米和約200微米之間的直徑。
實施例6為實施例1的撓性膜，其中每個MEMS元件進一步包括一或多個從該第二金屬層延伸至該第一金屬層的通孔。
實施例7為實施例1的撓性膜，其中每個MEMS元件係選自由彈簧共振器、蛇形共振器、固定-引導-固定共振器、懸臂樑、夾持膜及指叉式梳狀驅動共振器所組成之群組。
實施例8為實施例1的撓性膜，其中該第一聚合物層包括選自由聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、苯并環丁烯聚合物、液晶聚合物、及聚二甲基矽氧烷所組成之群組的聚合物。
實施例9為實施例1的撓性膜，其中該第一金屬層和該第二金屬層中之至少一者包括選自由銅、鎳、鉻、鈦、鋁、金、銀、鈹及上述金屬之合金所組成之群組的金屬。
實施例10為實施例1的撓性膜，其進一步包含：第二聚合物層，其鄰接該第二金屬層且與該第一聚合物層相對；第三金屬層，其具有第三外主表面及第三內主表面，該第三金屬層經設置於鄰接該第二聚合物層且與該第二金屬層相對，該第三內主表面面向該第二聚合物層；其中每個MEMS元件進一步包括： 在該第二聚合物層中的第二孔隙區域，以及在該第三金屬層中的第三金屬區域，該第三金屬區域包括第二穿孔。
實施例11為實施例10的撓性膜，其中該第二孔隙區域對齊該第二穿孔，使得第二連續開放區域在該第三金屬層的該第三外主表面到該第二金屬層的該第二外主表面之間延伸。
實施例12為實施例1的撓性膜，其中該移動係在實質上垂直於該第二外主表面的方向。
實施例13為實施例1的撓性膜，其中該移動係實質上在包含該第二外主表面的平面。
實施例14為實施例1的撓性膜，其中該一或多個MEMS元件為複數個MEMS元件。
實施例15為實施例1的撓性膜，其中該撓性膜具有至少一大於約100毫米的尺寸。
實施例16為實施例1的撓性膜之卷。
實施例17為實施例1的撓性膜，其中該第一外主表面為第一獨立式表面或緊鄰第一外聚合層或第一黏著層，而且該第二外主表面為第二獨立式表面或緊鄰第二外聚合層或第二黏著層。
實施例18為實施例1的撓性膜，其中該第一聚合物層具有大於約0.5微米且小於約100微米的厚度。
實施例19為實施例18的撓性膜，其中該厚度大於約10微米。
實施例20為一種包含表面及如實施例1之撓性膜的物件，其中該撓性膜經共形地附接於該表面。
實施例21為一種物件，其包含：三維物體，其具有非平面表面；以及連續膜，其經共形地附接於該非平面表面，該連續膜包括聚合物層及一或多個MEMS元件，該一或多個MEMS元件中之各者包括：第一金屬層，其具有第一外主表面及第一內主表面，該第一金屬層經設置於鄰接該聚合物層，該第一內主表面面向該聚合物層，該第一金屬層包括第一穿孔；在該聚合物層中的第一孔隙區域；第二金屬層，其具有第二外主表面及第二內主表面，該第二金屬層經設置於鄰接該聚合物層且與該第一金屬層相對，該第二內主表面面向該聚合物層，其中該第一孔隙區域對齊該第一穿孔，使得連續開放區域在該第一金屬層的該第一外主表面到該第二金屬層的該第二內主表面之間延伸，而且其中該第二金屬層的一部分能夠相對於該第一金屬層移動。
實施例22為實施例21的物件，其中該第二金屬層包括對齊該第一孔隙區域的圖案，使得該連續開放區域在該第一金屬層的該第一外主表面到該第二金屬層的該第二外主表面之間延伸。
實施例23為實施例21的物件，其中該三維物體係選自由手套、鞋、頭盔、義肢裝置及機器人結構所組成之群組。
實施例24為實施例21的物件，其中該三維物體為平行六面體，而且該一或多個MEMS元件包括複數個MEMS加速計，每個MEMS加速計附接於該平行六面體之不同面。
實施例25為實施例24的物件，其中該平行六面體為立方體，並且該複數個MEMS加速計包括三至六個MEMS加速計。
應了解對於圖式中元件之說明係相等地適用於其他圖式中之對應元件，除非另有指示。本發明不應被視為侷限於上述之具體實施例，因為詳細描述這些實施例是為了利於解說本發明的各種態樣。而是，應理解本發明涵蓋本發明的所有態樣，包括屬於如隨附申請專利範圍與其均等物所界定的本發明範疇內的各種修改、均等程序、和替代裝置。
210‧‧‧撓性膜
212‧‧‧MEMS元件
220‧‧‧第一金屬層
222‧‧‧第一外主表面
224‧‧‧第一內主表面
230‧‧‧第二金屬層
232‧‧‧第二外主表面
234‧‧‧第二內主表面
240‧‧‧第一聚合物層
243‧‧‧第一聚合物主表面
245‧‧‧第二聚合物主表面
250‧‧‧通孔
260‧‧‧圖案
270‧‧‧第一穿孔
282‧‧‧第一金屬區域
284‧‧‧第二金屬區域
286‧‧‧第一孔隙區域
290‧‧‧第一連續開放區域

Claims (15)

  1. 一種撓性膜，其包含：第一金屬層，其具有第一外主表面及第一內主表面；鄰接該第一金屬層之第一聚合物層，該第一內主表面面向該第一聚合物層；第二金屬層，其具有第二外主表面及第二內主表面，該第二金屬層經設置於鄰接該第一聚合物層且與該第一金屬層相對，該第二內主表面面向該第一聚合物層，其中該撓性膜包括一或多個MEMS元件，每個MEMS元件包括：在該第一金屬層中的第一金屬區域，該第一金屬區域包括第一穿孔；在該第一聚合物層中的第一孔隙區域；以及在該第二金屬層中的第二金屬區域，該第二金屬區域包括能夠相對於該第一金屬區域移動的部分。
  2. 如請求項1之撓性膜，其中該第一孔隙區域對齊該第一穿孔，使得第一連續開放區域在該第一金屬層的該第一外主表面到該第二金屬層的該第二內主表面之間延伸。
  3. 如請求項2之撓性膜，其中該第二金屬區域包括對齊該第一孔隙區域的圖案，使得該第一連續開放區域在該第一金屬層的該第一外主表面到該第二金屬層的該第二外主表面之間延伸。
  4. 如請求項1之撓性膜，其中該第一穿孔包括1至約100個孔，而且每個孔具有介於約30微米和約200微米之間的直徑。
  5. 如請求項1之撓性膜，其中每個MEMS元件進一步包括一或多個從該第二金屬層延伸至該第一金屬層的通孔。
  6. 如請求項1之撓性膜，其中每個MEMS元件係選自由彈簧共振器、蛇形共振器、固定-引導-固定共振器、懸臂樑、夾持膜及指叉式梳狀 驅動共振器所組成之群組。
  7. 如請求項1之撓性膜，其進一步包含：第二聚合物層，其鄰接該第二金屬層且與該第一聚合物層相對；第三金屬層，其具有第三外主表面及第三內主表面，該第三金屬層經設置於鄰接該第二聚合物層且與該第二金屬層相對，該第三內主表面面向該第二聚合物層；其中每個MEMS元件進一步包括：在該第二聚合物層中的第二孔隙區域，以及在該第三金屬層中的第三金屬區域，該第三金屬區域包括第二穿孔。
  8. 如請求項7之撓性膜，其中該第二孔隙區域對齊該第二穿孔，使得第二連續開放區域在該第三金屬層的該第三外主表面到該第二金屬層的該第二外主表面之間延伸。
  9. 如請求項1之撓性膜，其中該移動係在實質上垂直於該第二外主表面的方向。
  10. 如請求項1之撓性膜，其中該移動係實質上在包含該第二外主表面的平面。
  11. 如請求項1之撓性膜，其中該一或多個MEMS元件為複數個MEMS元件。
  12. 如請求項1之撓性膜，其中該第一外主表面為第一獨立式表面或緊鄰第一外聚合層或第一黏著層，而且該第二外主表面為第二獨立式表面或緊鄰第二外聚合層或第二黏著層。
  13. 一種物件，其包含：三維物體，其具有非平面表面；以及連續膜，其經共形地附接於該非平面表面，該連續膜包括聚合物層及一或多個MEMS元件，該一或多個MEMS元件中之各者包 括：第一金屬層，其具有第一外主表面及第一內主表面，該第一金屬層經設置於鄰接該聚合物層，該第一內主表面面向該聚合物層，該第一金屬層包括第一穿孔；在該聚合物層中的第一孔隙區域；第二金屬層，其具有第二外主表面及第二內主表面，該第二金屬層經設置於鄰接該聚合物層且與該第一金屬層相對，該第二內主表面面向該聚合物層，其中該第一孔隙區域對齊該第一穿孔，使得連續開放區域在該第一金屬層的該第一外主表面到該第二金屬層的該第二內主表面之間延伸，而且其中該第二金屬層的一部分能夠相對於該第一金屬層移動。
  14. 如請求項13之物件，其中該第二金屬層包括對齊該第一孔隙區域的圖案，使得該連續開放區域在該第一金屬層的該第一外主表面到該第二金屬層的該第二外主表面之間延伸。
  15. 如請求項13之物件，其中該三維物體為平行六面體，而且該一或多個MEMS元件包括複數個MEMS加速計，每個MEMS加速計附接於該平行六面體之不同面。
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