TW520340B - Direct acting vertical thermal actuator with controlled bending - Google Patents

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TW520340B
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Billy Lee Weaver
Douglas Paul Goetz
Kathy Lee Hagen
Michael Edward Hamerly
Robert Guy Smith
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3M Innovative Properties Co
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520340 A7 __ B7 五、發明説明（1 ) ^' 一 本發明一般來說係有關 巧關於彳政機械裝置，而更特定言之， 係有關於一種微米尺寸I古7 、 /、有可控制彎度之直立式熱致動器 ’其係能夠將具微米尺十夕壯进 了之裝置可重複並快速地移動偏離 一基板之表面。 衣la複‘的U機電系統（MEMs)與微光學機電系統 (MOEMS)對於微機械裝置技術而言係代表顯著的進步。 目則，ίτ、以I成數種大規模裝置之微米尺寸的模擬裝置 ，例如諸如樞紐裝置、快Η光閘 '透鏡、反射鏡、開關 、偏光裝置與致動态。例如，該等裝置係可利用由位在 Research Triangle Park ^ North Carolina^ Cronos Integrated Microsystems公司所發展之多使用者的微機電系統的加工製 权（MUMPs)所製成。微機電系統（MEMS)與徽光學機電系 統（M0EMS)裝置之應用，例如，其係包括資料儲存裝置 、雷射掃描器、印表機列印頭、磁頭、顯微光譜儀、加 速度計、放射性掃描探針顯微鏡、近視野光學顯微鏡、 光學掃描器、光學調幅器、微透鏡、光學開關以及微自 動化裝置。 構成一種微機電系統（MEMS)或是微光學機電系統 (MOEMS)裝置的一方法係包含在基板上之適當的位置將裝 置圖案化。當圖案化完成時裝置係平置於基輙之上。例如 ’利用多使用者的微機電系統的加工製程（MUMPs)構成樞 紐裝置之樞紐板或是一反射器裝置二者一般係與基板之表 面共平面。利用泫專裝置的一種挑戰係在於將其移離基板 之平面。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) '"— 520340 A7 ____ B7 五、發明説明（2 ) 具有微機械裝置之聯結致動器係容許將該等裝置移離基 板平面針對此目的係已使用不同型式的致動器，包括靜 電的、壓電的、熱能的以及磁力的致動器。 該一種致動器係甴Cowan等人於SPIE，v.3226 ,第137_46 頁中（1997)所發表’標題為“Vertical Thermal Actuator for Micro-Opto-Electro-Mechanical Systems”一文中有所說明。 於圖1中所圖示由Cowan等人發表之致動器20，其係使用耐 熱元件用以感應熱膨脹。熱臂件22之溫度係高於懸臂件24 ’因此熱膨脹帶動致動器尖端26朝向基板28之表面。在電 流足夠高的狀況下，致動器尖端26向下撓曲之動作係在接 觸到基板28以及熱臂件22向上彎曲而停止。如圖2中所示， 傳動電流一經去除則熱臂件2 2於受彎曲之形狀中迅速地‘‘凝 固’’並收縮，將致動器尖端26向上牽引。 熱臂件22之變形係為永久性的並且致動器尖端26係維 持向上偏斜而不需施以電力，因而構成一後彎形式的致 動器3 2。進一步地施以傳動電流致使後彎形式的致動器 32於朝著基板28之表面的方向30上轉動。圖2之後彎形式 的致動器3 2係典型地用於裝配或是一次定位應用裝置。 Cowan等人發表之致動器係受到限制，在單一的致動步驟 中其大體上無法將樞紐平板轉動或是提起離開平面超過 45度的角度。
由 Harsh等人所提出 “Flip Chip Assembly for Si-Based Rf MEMS”（IEEE Microwave Theory and Techniques Society 1999，第 273-278 頁，Technical Digest of the Twelfth IEEE 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 520340 A7 B7 五、發明説明（3 )
International Conference on Micro Electro Mechanical
Systems)，Harsh 寻人所提出“The Realization and Design Considerations of a Flip-Chip Integrated MEMS Tunable Capacitor”80 Sensors and Actuators 108-1 18(2000);以及 Feng 專人 W‘MEMS-Based Variable Capacitor for Millimeter. Wave Applications” Solid-State Sensor and Actuator Workshop(Hilton Head Island，South Carolina 2000，第 255- 258頁)揭露數種根據覆晶設計之直立式致動器。於正常的 鬆開飯刻步驟中，基底的氧化層係部分被溶解而所剩餘 之微機電系統（MEMS)元件係為鬆開的。一陶瓷基板因而 與微機電系統（MEMS)裝置之暴露的表面黏合，而基底多 晶矽層係藉由完成基底的氧化層蝕刻（亦即，一覆晶製程） 而去除。最終之裝置（完全無多晶矽基板）係為一電容器， 其中電容器之上平板係受控制地以向下的方式朝著位在 陶瓷基板上之相對的平板移動。因為在與裝置之作動最 小的干擾下多晶矽層之偏離電容效果，所以裝置係自多 晶石夕基板移開。 利用一雙級致動器系統係可使提升角度大體上大於45度 。雙級致動器系統典型地係由一直立式致動器與一馬達所 組成。直立式致動器將樞紐式微機械裝置提升離開基板， 達到大體上不大於4 5度之最大的角度。具有一傳動臂與微 機械裝置之提升臂連接的馬達完成了提升的動作。該一雙 級總成系統係由Reid等人所揭露，標題為“Aut〇mated
Assembly of Flip-Up Micromirrors’’，Transducers，97 Int’l -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 340 A7 B7 五、發明説明（
Conf· Solid-State Sensors and Actuators，第 347-50 頁（1997) 。該等雙級致動器典型地係用於裝配或是一次之定位應用 裝置。 雙級致動器系統係為複雜的並降低了可靠度以及增加包 含微機電系統（MEMS)與微光學機電系統（m〇EMS)裝置之晶 片的成本。就其本身而論，對於具有可控制彎度之微米尺 寸的直立式熱致動器係需能夠將微米尺寸的裝置重複並快 速地移動離開基板之表面。 本發明係針對一種具有可控制彎度之微米尺寸的直立式 熱致動器，其係能夠將微米尺寸的光學裝置重複並快速地 移動離開基板之表面。可控制彎度係使本直立式熱致動器 之位移達到最大。 直立式熱致動係建構在一基板之表面上。至少一熱 :件具有一第一端部固定至表面上’以及-自由端部： 在表面上方。-冷臂件具有_第—端利定至表面上以 及一自由端部。冷臂件相對於表面係位在熱臂件上 於冷臂件接近其之第一端部處所構成之彎曲郃分係 用以提供可控制的彎度…構件以機械與電氣的二 ^冷臂件之自由端部連接，以致致動器—般地在^ 自基板移離 電…施加在熱臂件時構件係 ΑΊΜΙ工 · 一 凹入 截斷的孔’緊縮、薄的或是削弱的材料，可牛低 料或是其他結構的特性或材料之改變，於該位置係：::
520340 A.7 B7 五、發明説明 了彎曲之抵抗力n體實施例中，熱f件與冷臂件 係包含有-電流通過之電路。於另1體h例中，一 接地薄片係將熱臂件以電氣方式連接至基板。於具有接 地薄片的具體實施例巾’冷臂件係可任擇地與熱臂件作 電氣地隔離。 於-具體實施例中，於冷臂件中係構成有一加強構件。 該加強構件典型地由接近彎曲部分之位置延伸至接近其之 自由端部的位置。該加強構件係可與冷臂件一體成形。於 一具體實施例巾，該加強構件係沿著冷臂件縱向地延伸， 諸如一或更多個脊狀部分沿著冷臂件縱向地延伸。 於一具體實施例中，加強構件係直接地位在熱臂件之上 方。冷臂件之位置係可直接地覆蓋熱臂件。熱臂件之第一 =係可附裝至基板接近冷臂件之第_端部，或是偏離冷 臂件之第一端部。一金屬層係可任擇地沿著冷臂件而延伸 :於一具體實施例中，至少—熱臂件係包含二熱臂件，而 母’件具有第一端部固定在表面上以及自由端部係位 在表面的上方。 於另一具體實施例中，直立式熱致動器容括至少一熱 臂件’其之第一端部係固定至表面而自由端部係位在表 面的上方。一冷臂件具有一第一端部固定在表面上以及 一自由端部。相對於表面冷臂件係位在熱臂件之上方。 加強構件係構成在冷臂件之一第一部份中。不具加強 構件之冷臂件的第二部分係設計提供直立式熱致動器之 可控制的琴度。一構件係以機械及電氣方式連接冷、熱 :297公釐） 520340
臂件之自由端部 件移離基板。 係使當至少施以電流至熱臂件時將構 於另-具體實施例中’直立式熱致 樑其之一第一端部#s主 弟& 在表面…面上以及一自由端部係位 " 。一弟-横樑其之-第-端部係固定至表 面上以及-自由端部係位在表面的上方。一構件 :及機械方式將第一橫襟之自由端部連接至· 自由端部。-第三橫襟具有-第-端部固定至表面：， =及二由端部係以機械方式與構件連接。相對於表面 二=位在第一與第二橫樑之上方。構成在第三橫 接近其之第一端部的彎曲部分其係設計用以提供可 控：之幫度。第一與第二電氣接點係以電氣方式分別地 ，弟-與第二橫樑之第—端部連接，以致施加在第一與 第二接點的電流致使第一與第二橫樑熱膨脹，並使構件 以一弧度地移離基板。 於-具體實施例中，第三橫樑—般係位在第一與第二橫 樑之上。第三橫樑係可任擇地包括_金屬層。於—未開始 作動的形式中第一與第二橫樑一般係與第一表面平行。於 一開始作動的形式中施以電流至第 一與第二電氣接點，因 此第與第二橫樑係向上彎曲離開基板的表面。 於一具體實施例中，第三橫樑之第一端部係與基板電氣 隔離的。於另一具體實施例中，第一與第二橫樑中之電流 之至少一部分係通過第三橫樑。第一與第二橫樑係可任擇 地藉由一接地薄片以電氣方式連接至基板。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 520340
於另一具體實施例中， 戈嚷 直立式"、、致動器的第一橫樑係具 ::弟一端部固定至表面上以及-自由端部係位在表面的 .Λ ¥一刚糸具有-第-端部固定至表面上以及一 自由端部係位在表面的一 ,, 構件係以電氣及機械的方 式將第一橫樑之自由端部- _ 1運接至第一松樑之自由端部。第 二橫樑的第一端部係固定 疋主表面上以及一自由端部係以機 械的方式連接至構件。相料& t ^你 —一 # 再千相對於表面第三橫樑係位在第一與 第一轶樑的上方。一加強構件係沿著第三橫樑之一第一部 份：構成。不具加強構件的第三橫樑之第二部份係設計用 以提供直立式熱致動器之可控制的彎度。第一與第二電氣 ^點係以電氣方式分別地連接至第一與第二橫樑之第一端 部，以致施加在第一與第二接點的電流致使第一與第二橫 樑熱膨脹，並使構件以一弧度地移離基板。 複數個直立式熱致動器係可構成在一單一基板上。至少 光學裝置係可以機械方式連接至直立式熱致動器。光學 裝置係包含以下元件其中之一項：反射器、透鏡、偏光鏡 、波導、快門光閘或是一吸附的構造。光學裝置係可為一 光學通信系統的一部分。 圖Η系為直立式熱致動器在後彎之前的側視圖。 圖2係為圖1之直立式熱致動器在後彎之後的側視圖。 圖3係為本發明之具有可控制彎度的直立式熱致動器的俯 視圖。 圖4係為圖3之直立式熱致動器的側視圖。 圖5係為圖3之直立式熱致動器的戴面圖。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) )2ϋ340 五、發明説明（8 圖6係為圖3之直立式埶致細毋此 、热双動态的截面圖。 圖7係為圖4之直立式埶致 、…蚁動為'處在一致動的位置的側視 圖。 圖8係為用於本發明之亩#斗、 之直立式熱致動器之一可交替的彎曲 部分的俯視圖。 圖9係為用於本發明之首立士 <直立式熱致動器之一可交替的彎曲 部分的戴面圖。 圖10係為用於本發明之吉#斗、 ▲ 令知5之直立式熱致動器之另一可交替的 彎曲部分的截面圖。 圖11係為用於本發明之言# η心直立式熱致動器之一可交替的彎 曲部分的俯視圖。 圖 圖12係為本發明之— ^種一検樑直立式熱致動器的 俯視 圖13係為圖12之直立式熱致動器的側視圖。 圖14係為圖12之直立式熱致動器的戴面圖。 圖〇 圖15係為本發明之一種二橫樑直立式熱致動器的側視 圖16係為本發明之具有多重加強構件之直立式熱致動器 的俯視圖。 圖17係為圖16之直立式熱致動器的戴面圖。 圖18係為本發明之一種可交替的直立式熱致動器的俯視 圖。 圖1 9係為本發明之一種可交替的直立式熱致動器的俯視 本紙張尺度適财@ @家標準(CNS) Α4規格(21G><297公董) -11 < 520340 A7 _____ B7 i、發明説明（9~' 圖20係為本發明之一種可交替的直立式熱致動器的俯視 圖。 圖2 1係為本發明之一種光學開關的概略圖式。 本發明係有關於一種具有可控制彎度用於微機械裝置之 單級、直立式熱致動器。於此所使用，“可控制之彎度，，係 指主要在一分離的位置發生彎曲，而非沿著直立式熱致動 器之橫樑分布。微米尺寸的直立式熱致動器係能夠重複並 快速地移離平面。 於此所使用，“微機械裝置，，係指微米尺寸機械的、光機 械的、機電的或是光機電裝置。用於製造微機械裝置之不 同的技術係可使用由位在Research Triangle Park，North Carolina之 Cronos Integrated Microsystems 公司所發展之多 使用者的微機電系統的加工製程（MUMPS)所製成。裝配步 驟其中之一詳述係在由Cronos Integrated Micr〇systems&司 所販售之“MUMPs Design Handbook，，，5.0版（2000)中有所 說明。 適合平面製程步驟的多晶矽表面微機械加工，在積體電 路（1C)工業係廣為熟知的用以製造微機電或是微機械裝置。 用於多晶矽表面微機械加工之標準的建構塊件之製程，係 為低應力多晶矽（同時係視為多晶矽）以及一種犧牲性材料（ 例如二氧化矽或是一種矽玻璃）之可交替層的沈積與光學微 影圖案化。通道蝕刻穿過犧牲性材料之預定的位置提供美 板固疋點’以及多晶石夕層間之機械與電氣的互連裝置。# 置之功能性的元件係利用一系列之沈積與圖案化製程步驟 -12-
520340 五、發明説明（ —層接著—層地建構而成。完成裝置結構之後，其係藉由 利用一種有選擇性的1虫刻劑，諸如大體上不會侵敍多晶石夕 層的氫氟酸（hf)去除犧牲性材料而鬆開移動。 口而構化系統一般係由提供電氣互連的多晶矽之第一層 、及/或-電壓參考平面、以及係可用於構成功能性元件（範 圍係從簡單的懸臂樑至複雜的機電系統)之機械的多晶矽之 附加層所組成。整個構造係位在與基板同平面。於此所使 用’名詞“同平面，，係指大體上與基板之表面平行的形式， 而“不同平面’’係指相對於基板平面大於零度至約為九十度 之角度的形式。 ，功能性^件之典型的同平面橫向尺寸其之範圍係從一微 米至數百微米，同時層之厚度係典型地約為微米。由於 整個製程係根據標準的積體電路製造技術，因此大量之完 全裝配的裝置係以批次的製造方式構成在一矽基板上而不 需任何元件總成。 a曰 圖3至6係圖示本發明具有可控制彎度之直立式熱致動器 50的第-具體實施例。於此所使用，“直立式熱致動器，，係 指一種微機械裝置，其係能夠在一同平面位置與一不同平 面位置間重複地移動一光學裝置。直立式熱致動器5〇係配 置與基板52之表面同平面，該基板典型地包含一矽晶圓μ 而一層氮化矽56係沈積於晶圓之上。致動器5〇包括:多 矽之第一層60位在氮化矽56層上。於圖6中清楚可見，第— 層60包含一凸塊其係構成冷臂件84中的加強搆件85。多3 石夕62之第二層其之構形具有第一與第二固定裝置^曰 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)------- 520340 A7 一 ____B7 _ 五、發明説明（11 ) 以及一對橫樑68、70係分別地自固定裝置64、66以懸臂的 形式而配置。 於圖3中所示之具體實施例中，固定裝置64、66包括構成 在基板52上的電氣接點76、78，其係用於承載電流至橫樑 68、70。跡線76、78典型地係延伸至基板52之邊緣。可交 替地，種類廣泛的電子接點裝置及/或封裝方法，諸如球式 栅格陣列（BGA)、岸面柵格陣列（LGA)、塑料式引線晶片載 體封裝（PLCC)、栅格陣列接腳（pga)、邊緣卡、小外型的積 體電路（SOIC)、雙列直插式封裝（DIP)、四方形平面封裝 (QFP)、無引線晶片承載封裝（LCC)、晶片級封裝（csp)係可 使用將電流輸送至橫樑68、7〇。 才戸、樑68、70係藉由構件72於其之個別的自由端部71、73 以電氣與機械方式連接以形成一電路。於一可交替的具體 貫施例中’橫樑68、70係以電氣方式連接至接地薄片77。 於未開始作動（見圖4)與開始作動（見圖7)之二種形式中，接 地薄片77係將橫樑68、70以電氣方式連接至位在基板52上 的接點79。接地薄片77係可為一彎曲構件或是一彈簧構件 ，其係用於維持與接點79接觸。接地薄片係.可用於此所揭 露之任一的具體實施例。 杈樑68、70實質上係與第一層6〇分開，因此構件72係位 在基板52的上方。一或更多的凹處74係可任擇地構成在構 件72中，用以將橫樑68.、7〇支撐在基板52之上方。於一可 父替的具體實施例中，凹處或凸塊74係可構成在基板52之 上。於圖4中所示一未開始作動形式中，橫樑μ、7〇 一般係 -14 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公憂) 以 〇34〇 A7 ---------- -- B7 五、發明説明7^"' --- f基板52之表面平行。於此所使用，“未開始作動形式，，係 :由橫樑68、構件72及橫樑7〇所構成之電路實質上並無電 流通過的一種狀況。 夕曰曰矽之一第二層8〇其係具有一固定裝置U附裝至基板 52與固定裝置64、66接近。第三層8〇係構成了上橫樑其 係自固定裝置82以懸臂之方式配置’其之自由端部83係以 機械的方式與位在橫樑68、7〇上方之構件72連接。於所圖 不之具體實施例中，加強構件85係沿著橫襟長度之至少一 部份構成在上橫樑84中，以及f曲部分㈣構成在上橫摔 84中接近固定裝置82。於一具體實施例中，一金屬層係可 任擇地施加在上橫樑84。 於此所使用，‘‘加強構件，，係指一或更多的脊狀部分、凸 塊、溝槽或是其他結構特性係可增加彎曲的抵抗办。加強 構件係較佳地於多使用者的微機電系統的製程（MUMps)期 2構成，因此其係與上橫樑84一體成形。於所圖示之具體 灵知例中’加強構件8 5係為一曲線的脊狀部分（見圖6)沿著 上橫樑84之一部分延伸，儘管其係為矩形、正方形、三角 开，…复數種其他的形狀。此外，加強構件85係可位在上 橫樑84之中心，或是沿著橫樑之邊緣。同時係可使用多重 的加強構件（見圖16)。 於此所使用，'曾曲部分，，係指一凹入、降低的孔、狹縫 截斷α卩刀，緊縮、薄的或是削弱的材料之位置，可交替 之材料或是其他結構的特性或材料之改變，於一特定的位 置係提供了可控制之彎度。通合使用作為彎曲部分的材料 -15- 本紙張尺度適财關家標準(CNS) Α4規格(21GX 297公愛Τ 520340 A7 _ B7 五、發明説明（13 ) 包括多晶矽、金屬或是聚合材料。於圖3及5令清楚所示， 彎曲部分87係為一凹口 89。凹口 89係包含上橫樑84之最脆 弱的部分’因而在直立式熱致動器5〇引動期間，該位置係 最可能彎曲。圖9及10中係圖示彎曲部分87之可交替的橫截 面0 上橫樑8 4之剛度與彎曲部分8 7之剛度相對應決定了直 立式熱致動器50之可控制彎度的大小（位置與方向）有大的 範圍。於一具體實施例中，加強構件8 5係使用與彎曲部 分87結合。於另一具體實施例中，加強構件以係沿著上 橫樑84之一部份延伸，但無使用到彎曲部分。上橫樑 不具加強構件85的部分係為可控制彎度的位置。於尚有 的另一可交替具體實施例中，彎曲部分87係構成在上橫 樑84中不具加強構件85，以致彎曲部分87係為可控制彎 度的位置。 通道88係構成在構件72及/或自由端部83處，以機械方式 將上橫樑84之自由端部83連接至構件72。可使用其他之構 造以機械方式將上橫樑84連接至構件72。於未開始作動的 形式中’上橫樑84 —般係與基板52之表面平行。 圖7係為圖3-6之直立式熱致動器50於一不同平面或是門 始作動的形式中之側戴面視圖。“開始作動的形式”係指扩 加電流至一或更多之橫樑。於所圖示之具體實施例中，= 流係施加至由橫樑68、構件72以及橫樑7〇所構成之電硌（見 圖3)。橫樑68、70係為“熱臂件，，而橫樑84係為“冷臂件，，。、 此所使用，‘‘熱臂件，，或是“複數個熱臂件”係指當施加電= 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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時該橫樑或構件的電流密度係高於冷臂件。“冷臂件，，或 疋‘複數個冷臂件”係指當施加電壓時該橫標或構件的電流 密度係低於熱臂件。於一些具體實施例中，》臂件之電流 密度係為零。因此，熱臂件與冷臂件相較係具有較大的熱 膨脹。 … 以私/爪加熱熱臂件68、70致使其於方向9〇上增加長度。 杈樑68、70之膨脹致使直立式熱致動器5〇之自由端部η、 73以一向上的弧度92移動，產生升力料與位移％。然而， 冷臂件84係固定在固定裝置82處並電氣隔離，因此電流係 元全地或大體上通過由熱臂件68、7〇以及構件3所構成之 電路。 由於冷臂件84與熱臂件68、70間的高度差，因此一力矩 係施加在冷臂件84上接近固定裝置82。冷臂件84於接近彎 曲部分87處受到彎曲，接近自由端部83處所產生的位移係 車父不具考曲部分8 7所發生之位移為大。熱臂件6 8、7 〇同時 係輕易地加以彎曲，對冷臂件84之移動92提供小的阻力。 當一負載置於自由端部83處時，加強構件85沿著冷臂件84 抵抗彎曲之狀況通常係發生在接近構件72處。於所圖示之 -具體實施例中，位移95之範圍係自0.5微米至4微米。當電 流終止時，直立式熱致動器5 0係回復於圖4中所圖示其之原 始的、未開始作動的形式。 於一可交替的具體實施例中，固定裝置82與冷臂件84係 以電氣方式連接至構件7 2。流經熱臂件6 8、7 0之電流的至 少一部份係沿著冷臂件84流動至固定裝置82。所有流經熱 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 520340 A7 B7 五、發明説明（ ） 臂件68、70之電流同時能夠經由冷臂件84而退出直立式熱 致動器50。即使當施加相同的電壓時，冷臂件84之材料及/ 或幾何形狀係設計成其之電流密度係低於熱臂件68、70。 於一具體實施例中，構成冷臂件84之材料的線性熱膨騰係 數係低於熱臂件68、70之材料的線性熱膨脹係數。於尚有 的另一具體實施例中，藉由使冷臂件84具有較大的橫戴面 積而使其具有一低的電阻率。於另一具體實施例中，一傳 導層係配置在冷臂件84上。適合的傳導性材料包括金屬， 諸如鋁、銅、鎢、金、或銀、半導體，以及添加的有機傳 導聚合物，諸如乙炔聚合物、苯胺聚合物、咯聚合物 (polypyrrole)、吩聚合物（polythiophene)、polyEDOT其之衍 生物或合成物。因此，熱臂件68、70之淨膨脹係大於冷臂 件84之膨脹。 於另一可交替的具體實施例中，流經熱臂件68、7〇之所 有的或是部分之電流係經由接地薄片77流動至基板52上之 接點79。於圖7中所示，當直立式熱致動器5〇自未開始作動 的位置移動至開始作動的位置時，接地薄片77係維持與接 點79作電氣與實質的接觸。 圖8係為本發明之一種具有一可交替之彎曲部分1 〇 2的直 立式熱致動器1 00的俯視圖。彎曲部分1 〇2係包括切除部分 104A、104B ’其係使位在加強構件ι〇8與固定裝置1 1〇、 112之間的區域中之冷臂件或橫樑1〇6窄化。切除部分ι〇4Α 、104B係可為對稱或是非對稱的。切除部分ι〇4Α及ι〇4Β同 k係可結合於此所揭露之任何其他可降低彎曲阻力的結構 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 520340 A7 B7 五、發明説明（16 ) 特性或是材料改變，例如，其係包括凹口、孔、狹縫、凹 處、薄的或是脆弱的材料。 圖9係為圖3之直立式熱致動器5〇的一可交替之橫截面， 其中凹口 89係完全地延伸穿經冷臂件或是上橫樑科。凹口 89的長度、寬度與對稱性係可根據應用而加以變化。 圖10係為圖3之直立式熱致動器5〇的另一可交替之橫戴面 ，其中凹口 89係為彎曲的。曲線係可為對稱的或是非對稱 的’規則或是不規則的。 圖11A為本發明之一種具有一可交替之彎曲部分12 2的直 立式熱致動器120的俯視圖。彎曲部分122係包括二平行的 切除部分124A、124B，其係位在加強構件128與固定裝置 、132之間的區域中之冷臂件或橫樑126中。切除部分 124A、124B之長度、寬度、間隔以及其他之特性係可根據 應用而加以變化。切除部分124A、i24b同時係可結合於此 所揭露之任何其他可降低彎曲阻力的結構特性或是材料改 變，例如，其係包括凹口、孔、狹縫、凹處、切除部分、 窄化的、薄的或是脆弱的材料的位置。 圖12至14係圖示本發明之一種具有二橫樑152、154之 直立式熱致動為1 5 0。冷臂件或是橫樑1 5 2係以懸臂的方 式自固定裝置156延伸位在熱臂件或是橫樑154與基板ι58 的上方。熱臂件154係可·任擇地自固定裝置156或是自一 分開的固定裝置延伸（見圖15)。橫樑丨52、154之分別的自由 &部1 6 0、1 6 2係以機械與電氣方式與構件1 6 4連接。加強構 件166係沿著冷臂件152自末端部168延伸至彎曲部分170。 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董)
裝 訂
線 520340 A7 __^___B7 五、發明説明（17 ) "~' 於此所揭露之任何彎曲部分與加強構件係可用於直立式熱 致動器150。於圖14中清楚可見，熱臂件154係位在冷臂件 152之下方，用以增加冷臂件^之強度。 於一具體實施例中，冷臂件152、構件164以及熱臂件154 係構成一電路。冷臂件152之材料及/或幾何形狀係可加以 控制，如釗所述，因此當對該電路施以一電壓時，冷臂件 1 52之電流密度係低於熱臂件1 之電流密度。於一具體實 施例中，構成冷臂件1 52之材料的線性熱膨脹係數係低於熱 臂件154之材料的線性熱膨脹係數。於尚有的另一具體實施 例中，藉由使冷臂件1 52具有較大的橫截面積及/或一傳導 層而使其具有一低的電阻率。因此，熱臂件1 54之淨膨脹係 大於冷臂件152之膨脹。當以電流施加至由橫樑152、154以 及構件164所構成之電路時，直立式熱致動器15〇於方向172 向上彎曲並產生升力174。 於另一具體實施例中，一接地薄片1 63係將熱臂件丨54以 電氣方式連接至基板15 8上之接點1 5 5。接地埤片163係較佳 地可為一彎曲構件或是一彈簧構件，因此其與基板1 5 8之電 氣連接係維持在開始作動的狀態（一般係見圖7)。因此，較 少之電流（或是無電流）流經冷臂件152，從而增加了直立式 熱致動器1 5 0的總位移。 圖1 5係為直立式熱致動器1 80的側視圖，諸如圖丨4中所 示其係具有冷臂件或橫樑1 82 —般係位在熱臂件或橫樑 184的上方。冷臂件182係藉由固定裝置188附裝至基板 1 86上。加強構件1 92係位在冷臂件i 82上。一彎曲部分 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 520340 A7 ______B7 五、發明説明（18 ) 194係位在冷臂件182上接近於固定裝置188。在此所揭露 之任何的加強結構或是彎曲部分係可於圖丨5之具體實施 例中使用。 熱臂件184係藉由固定裝置190附裝至基板186上。於一 具體實施例中，橫樑182、184係於構件193處以電氣與機 械的方式連接。藉著將固定裝置188配置在較固定裝置 190距構件193更遠的距離，圖15之直立式熱致動器18〇於 方向194上能夠有較大的位移，但產生一較低的升力。於 一可交替的具體實施例中，熱臂件1 84係可藉由諸如與圖 1 3有關之說明的接地薄片，以電氣方式連接至基板上之 一接點。 , 圖16及17係圖示本發明之一種具有冷臂件或上橫樑202及 二熱臂件或橫樑204、206的直立式熱致動器2〇〇。冷臂件 202係以懸臂之方式自固定裝置208延伸，位在熱臂件204、 206以及基板210的上方（見圖17)。熱臂件204、206係自固定 裝置205、207。可交替地，熱臂件2〇4、206係可任擇地自 固定裝置208延伸。熱臂件204、206之分別的自由端部212 、2 14係於構件2 16處以機械及電氣方式連接。. 一對加強構件2 1 8、220係沿著冷臂件202自末端部222 延伸至彎曲部分224。於所圖示之具體實施例中，儘管熱 臂件204、206相對於冷臂件202之位置係可加以變化，但 是熱臂件2 0 4、2 0 6係直接地位在加強構件2 1 8、2 2 0的下 方。於此所揭露之任何彎曲部分與加強構件係可用於直 立式熱致動器200。橫樑204、206及構件216係構成一電 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 520340 A7 _____ B7 五、發明説明（19 ) ^ ' 路。於一具體實施例中，冷臂件202係與構件2 1 6電氣隔 離。如此所說明，可交替地，一些或是所有流經熱臂件 204、206之電流係可經由冷臂件2〇2或一接地薄片而退出 直立式熱致動器。 圖18係圖示一種可交替的直立式熱致動器23〇，其係具有 供熱臂件或橫樑236、23 8所用之第一與第二固定裝置232、 234，其之位置係較供冷臂件或橫樑244所用之固定裝置242 更接近構件240。彎曲部分246相對於構件240係可位在固定 裝置232、234之前方、後方或是二裝置之間。於一些具體 實施例中，加強構件248相對於構件240係可延伸至固定裝 置232、234之間或是後方。圖18之直立式熱致動器230提供 一較大的位移，減少了總升力。 圖19係圖示一種可交替的直立式熱致動器250，其係具 有供熱臂件或橫樑256、258所用之第一與第二固定裝置 2 52、254，其之位置係較供冷臂件或橫樑264所用之固定 裝置262更遠離構件260。彎曲部分266相對於構件260係 可位在固定裝置252、254之間或是前方。加強構件268典 型地從自由端部270延伸至彎曲部分266。於圖19之具體 實施例中，自由端部270不致延伸越過構件260。此形式 係減少了在尖端處之彎度，並容許直立式熱致動器250提 升更重之負載。 圖20係圖示一種可交替的直立式熱致動器290，其係具有 供熱臂件或橫樑294所用之第一固定裝置292，其之位置係 較供冷臂件或橫樑300所用之固定裝置298更遠離構件296。 -22 - 本紙張尺度適用中國國家搮率(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 520340 A7 一 ___B7 五、發明説明（2〇 ) 供熱臂件或橫樑304所用之第二固定裝置302，其之位置 係較固定裝置298更接近構件296。彎曲部分306係可位在 固定裝置292、302之前方、後方或是之間。加強構件3〇8 係可向上延伸至固定裝置302或是越過固定裝置302。於 一具體實施例中’加強構件3 0 8係可延伸至固定裝置2 9 2 。熱臂件2 9 4、3 0 4的熱膨脹係仍大於冷臂件3 ρ 〇之任何的 膨脹，因此當電流施加至熱臂件294、304時產生一淨升 力。假設熱臂件294、304之單位長度的膨脹係為相同， 則熱臂件294之淨膨脹係大於熱臂件3〇4之膨脹。因此， 直立式熱致動器290係以一扭轉運動而自基板上升，致使 構件296於方向310上產生一橫向的位移。係可藉由改變 熱臂件294、304之相對長度及/或修改彎曲部分3〇6之剛度 而修改扭轉的程度。 圖2 1，係為一種光學開關350之概略圖式，其係使用一 4X4 陣列的光學元件352。於此所使用，‘‘光學元件，，係指反射鏡 、透鏡、偏光裝置、波導器、快門光閘、或是吸附裝置。 每一光學元件352係以機械方式連接至一或更多個於此所圖 不之直立式熱致動器。於同平面的位置中，光學元件352不 致延伸進入輸入光纖354a-354d的光學路徑。於不同平面的 形式中，光學元件352係延伸進入輸入光纖354a_354d的光 學路徑。適當地配置直立式反射鏡3 5 2之陣列，容許一光學 信號自任何輸入光纖354a-354d可任擇地經由真立式熱致動 器之可選擇性的引動與任何輸出光纖356a_356d連接。於圖 2 1中所圖示之光學開關3 5 0係僅供圖示說明之用。本直立式 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公袭：) ---- 520340 A7 __ B7___________ 五、發明説明（21 ) 熱致動器係可用於任何之複數種光學開關構造，諸如一種 開/關式開關（光閘）、2x2開關、一種X η式開關，或是複數種 其他之構造。光學元件係可為一種光學通信系統之一部分 〇 實例 tM± 如圖3-6所示，一種致動器其係由Cronos Integrated Microsystems of Research Triangle Park，North Carolina公 司利用詳述於“MUMPs Design Handbook”，5.0版（2000) — 書中之MUMPS製程技術在一矽晶圓上製造而成。 橫樑6 8、7 0之長度約為1 61微米，而橫截面約為2微米X 3 微米。上橫樑84的長度約為175微米，而橫截面約為11微米 X 2微米。如圖9所示，彎曲部分87係為一矩形孔尺寸約為 20微米長以及7微米寬。上橫樑84之長度係較彎曲部分87約 向前155微米。 將電導線附裝至晶片係使電流利用由Micromanipulatoi*
Company，Inc. of Carson City，NV所販售型號為Model 6000 的探針台施加通過致動器臂件，其係使用由一 IBM相容之 個人電腦配備由National Instruments of Austin，TX公司所 販售之1^1^丨0一軟體以及？(：1-6〇25£多功能輸入/輸出電路板 硬體所產生之增強的信號而作動。致動器尖端之垂直的撓 曲係為電流之函數’其係利用由Mitutoyo Amefiea Corporation of City of Industry，CA公司所販售之型號為 Model FS-60的顯微鏡而加以測定。於表1中係提出針對九 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 520340 A7 B7 五、發明説明（22 種不同之引動電流的撓曲。 實例10-1^ 相對的力量測量係可利用一系列之致動器裝置來完成， 其中一種懸臂彈簧係已製成於實例1中所說明之直立式熱致 動器中。致動器之撓曲致使懸臂彈簧彎曲。利用懸臂彈簧 之彈簧常數可計算相對的力量數值。 於表1中係提出樣本10-12的結果。在測量的狀況下，並 未觀測到致動器之後彎的現象。在流動之電流約高於4.5mA 時係有觀測到致動器之後彎現象。 _表1.致動器尖端撓曲對之電流 曲 樣本編號 電流 相對力量平均撓 (毫安） (微牛頓） (微米） 1 2.0 0 2.3 2 2.25 0 3 3 2.5 0 4.4 4 2.75 0 5.5 5 3.0 0 7.0 6 3.25 0 8.0 7 3.5 0 11.0 8 3.75 0 12.0 9 4.0 0 16.5 10 3.5 0.17 4.75 11 3.5 0.87 2.86 12 3.5 1.33 _ 2.25 標準偏差 (微米） 1.0 0.0 0, 0 03 16 62 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 520340 A7 B7 五、發明説明（23 元件標號 對照表 20 : 致動 器 78 : 電氣接點 22 : 熱臂 件 79 : 接點 24 : 懸臂 件 80 : 多晶矽之第三層 26 : 致動 器尖端 82 : 固定裝置 28 : 基板 83 : 自由端部 30 : 方向 84 : 冷臂件/上橫樑 32 : 後彎 形式的致動器 85 : 加強構件 50 : 直立 式熱致動器 87 : 彎曲部分 52 : 基板 88 : 通道 54 : 矽晶 圓 89 : 凹口 56 : 氮化矽 90 : 方向 60 : 多晶 石夕之第一層 92 : 向上的孤度 62 : 多晶 矽 94 : 升力 64 : 第一 固定裝置 95 : 位移 66 : 第二 固定裝置 100: 直立式熱致動器 68 : 橫樑 (或熱臂件） 102: 彎曲部分 70 : 橫樑 (或熱臂件） 104A ，104B:切除部分 71 : 自由 端部 106: 冷臂件或橫樑 72 : 構件 108: 加強構件 73 : 自由 端部 110: 固定裝置 74 : 凹處 112: 固定裝置 76 : 電氣接點 120: 直立式熱致動器 77 : 接地 薄片 122: 彎曲部分 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 520340 A7 B7 五、發明説明（24 ) 124A，124B:切除部分 188:固定裝置 126:冷臂件或橫樑 190:固定裝置 128:加強構件 192:加強構件 130:固定裝置 193:構件 132:固定裝置 194:彎曲部分/方向 150:直立式熱致動器 200:直立式熱致動器 152:橫樑 2 0 2:冷臂件或上橫樑 154:橫樑 204:熱臂件或橫樑 155:接點 205:固定裝置 156:固定裝置 206:熱臂件或橫樑 158:基板 207:固定裝置 16 0:自由端部 208··固定裝置 162:自由端部 210:基板 163··接地薄片 212:自由端部 164:構件 2 14:自由端部 166:加強構件 218:加強構件 168:末端部 220:加強構件 170:彎曲部分 222:末端部 172:方向 224:彎曲部分 174:升力 230:直立式熱孰動器 180:直立式熱致動器 232:第一固定裝置 182:冷臂件或橫樑 234:第二固定裝置 184:熱臂件或橫樑 236:熱臂件或橫樑 186:基板 238:熱臂件或橫樑 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐） 520340 A7 B7 五、發明説明（25 ) 240:構件 3 06:彎曲部分 242:固定裝置 308:加強構件 244:冷臂件或橫樑 310:方向 246:彎曲部分 350:光學開關 248:加強構件 352:光學元件 250··直立式熱致動器 354a-354d:輸入光纖 252:第一固定裝置 356a-356d:輸出光纖 254:第二固定裝置 2 5 6:熱臂件或橫樑 258:熱臂件或橫樑 260:構件 262:固定裝置 264:冷臂件或橫樑 2 6 6:彎曲部分 268:加強構件 270:自由端部 290:直立式熱致動器 292:第一固定裝置 294:熱臂件或橫樑 296:構件 298:固定裝置 300:冷橫樑 302:第二固定裝置 304:熱臂件或橫樑 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐)

Claims (1)

  1. J〇9〇122243號專利申請案 青專利範圍修正本(91年9月)申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 煩謅委I明示介年0^ 所提之修正太者無變更實質内容？是否准予修疋？ —種直立式熱致動器，其係建構在一基板之表面上，包 括： 至；一熱臂件，其具有固定至該表面上之一第一端部 及一自由端部位在表面上方； 一冷臂件，其具有固定至該表面上之一第一端部及一 自由端部，冷臂件相對於表面係位在熱臂件上方； 一彎曲部分，其係構成於冷臂件中接近其第一端部， 係設計用以提供可控制的彎度；及 構件，其係以機械與電氣的方式與熱及冷臂件之自 由端部連接，以致致動器大致上在彎曲部分彎曲，因此 當電流至少施加在熱臂件時該構件自基板移離。 如申清專利範圍第1項之直立式熱致動器，其中該彎曲部 分至少包含以下之一項特性：一凹入、降低、截出處、 孔，縮窄的、削薄的或是削弱的材料，交替之材料或是 其他結構或材料之改變，可降低該位置之彎曲抵抗力。 3.如申请專利範圍第1項之直立式熱致動器，其包含一接地 薄片將熱臂件以電氣方式連接至基板。 4·如申請專利範圍第3項之直立式熱致動器 可與熱臂件作電氣地隔離。 5·如申請專利範圍第1項之直立式熱致動器 與冷臂件包含有一電流通過之電路。 6·如申請專利範圍第1項之直立式熱致動器 強構件構成在冷臂件中。 7·如申請專利範圍第6項之直立式熱致動器 2. 其中該冷臂件 其中該熱臂件 其包含有一加 其中該加強構 裝 訂 本紙張尺度適用巾國國家標準(CNS) Α4規格(21G X 297公董） 其中該加強構 其中該加強構 其中該加強構 其中該冷臂件 其中該熱臂件 520340 六、申請專利範圍 件由接近-曲部分之位置延伸至接近其自由端部的位置 &如申請專利範圍第6項之直立式熱致動器 件可與冷臂件一體成形。 9·如申請專利範圍第6項之直立式熱致動器 件沿著冷臂件縱向地延伸。 1〇·如申請專利範圍第6項之直立式熱致動器六丁… 件包含-或更多個脊狀部分沿著冷臂件縱向地延伸— η.如申請專利範圍第6項之直立式熱致動器，其中該加強構 件直接地位在熱臂件之上方。 12·如申請專利範圍第丨項之直立式熱致動器 直接地覆蓋熱臂件。 13·如申請專利範圍第i項之直立式熱致動器六口 之第一端部可附裝至基板接近冷臂件之第一端部。 如”專利範圍第！項之直立式熱致動器，其中該熱臂件 之第一端部可附裝至基板偏離冷臂件之第一端部。 15·如申請專利範圍第！項之直立式熱致動器，其包含一 層沿著冷臂件而延伸。 ’ 16·如申請專利範圍第丨項之直立式熱致動器，其中該至少— 熱臂件包含i熱臂彳，而4一臂#具有固定至該表面上 之一第一端部及位在該表面上方之自由端部。 17·如申請專利範圍第1項之直立式熱致動器，其在基板上包 含複數個直立式熱致動器。 18·如申請專利範圍第1項之直立式熱致動器，其包含至少一 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 χ 297公釐）
    520340 六、申請專利範圍 光學元件，以機械方式連接至直立式熱致動器。 19·如申請專利範圍第18項之直立式熱致動器，其中該光學 元件包含以下元件其中之—項：反射器、透鏡、偏X光鏡 、波導、快門光閘或是一吸附的構造。 20.如申請專利範圍第18項之直立式熱致動器，其包含一種 光學通信系統，該系統包括至少一光學元件。 •—種直立式熱致動器，其建構在一基板之表面上，包 括： 至少一熱臂件’其具有固定至該表面上之—第一端部 ，及位在該表面上方之一自由端部； 一冷臂件，其具有固定至該表面上之一第一端部及一 自由端部，冷臂件相對於表面位在熱臂件上方； 一加強構件，其沿著冷臂件之一第一部份而構成，不 具加強構件之冷臂件的第二部分係設計提供直立式熱致 動器之可控制的彎曲；及 一構件，其以機械與電氣的方式與熱及冷臂件之自由 端部連接’以致當電流施加在熱臂件時，該構件係自其 板移離。 22·如申請專利範圍第21項之直立式熱致動器，其包含一彎 曲部分形成在不具加強構件之冷臂件的第二部分中。 23·如申請專利範圍第21項之直立式熱致動器，其包含一接 地薄片將熱臂件以電氣方式連接至基板。 24·如申請專利範圍第23項之直立式熱致動器，其中該冷臂 件可與熱臂件作電氣地隔離。 -3 - 本紙張尺度適财S @家標準(CNS) A4規格(21G χ 297公爱丁 ABCD 其中該熱臂 520340 六、申請專利範圍 5·如申凊專利範圍第21項之直立式熱致動器 件與冷臂件包含有一電流通過之電路。 26·如申請專利範圍第21項之直立式熱致動器，其中 構件包含一或更多個脊狀部分沿著冷臂件之第一 向地延伸。 27· —種直立式熱致動器，其係建構在一基板之表面 括： 一第一橫樑’其具有固定至該表面上之一第一 一位在該表面上方之自由端部； 一第一橫樑’其具有固定至該表面上之一第一 一位在該表面上方之自由端部； 一構件，其以電氣及機械方式將第一橫樑之自 連接至第二橫樑之自由端部； 一第二橫樑’其具有固定至該表面上之一第一 及一自由端部，以機械方式與該構件連接，該第 相對於該表面係位在第一與第二橫樑之上方； 一彎曲部分，其形成在第三橫樑中接近其之第 ，係設計用以提供可控制之彎曲；及 第一與第二電氣接點係以電氣方式分別地與第 二橫樑之第一端部連接，以致施加在第一與第二 電流致使第一與第二橫樑熱膨脹，並使構件以一 移離基板。 28·如申請專利範圍第27項之直立式熱致動器，其中 部分至少包含以下之一項特性：一凹入、降低、 該加強 部分縱 上，包 端部及 端部及 由端部 端部， 三橫樑 一端部 一與第 接點的 弧度地 該彎曲 截出處 -4- 、申請專^^ — ---— 复孔，縮窄的、薄的或是削弱的材料，交替之材料或是 /、他結構或材料之改變，可降低了該位置之彎曲抵抗力 0 29 如φ过 一 π專利範圍第27項之直立式熱致動器，其包含一接 %地缚片將第一及第二橫樑以電氣方式連接至基板。 申明專利範圍第27項之直立式熱致動器，其中該第一 及第二橫樑包含有一電流通過之電路。 •如申請專利範圍第27項之直立式熱致動器，其包含有一 加強構件形成在第三橫樑中。 •如申請專利範圍第28項之直立式熱致動器，其中該加強 構件係由接近彎曲部分之位置延伸至接近其自由端部的 位置。 3·如申睛專利範圍第28項之直立式熱致動器，其中該加強 構件可與第三橫樑一體成形。 34·如申請專利範圍第28項之直立式熱致動器，其中該加強 構件沿著第三橫樑縱向地延伸。 35.如申請專利範圍第28項之直立式熱致動器，其中該加強 構件包含一或更多個脊狀部分沿著第三橫樑縱向地延伸 〇 36·如申請專利範圍第28項之直立式熱致動器，其中該加強 構件直接位在第一與第二橫樑的上方。 37.如申請專利範圍第27項之直立式熱致動器，其中該第三 橫樑直接地位在第一與第二橫樑的上方。 38·如申請專利範圍第27項之直立式熱致動器，其包含—金 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 、申请專利範園 屬層沿著第二橫樑而延伸。 39·==，圍第27項之直立式熱致動器，其中該第 4〇如申往糞^_之第一端部係為田比連的。 明專利靶圍第27項之直立式埶 及第二橫桦之筮山 飞…致動的，其中該第_ 近該構件第1部係較第三橫樑之第-端部更加接 41. :第申請::=第27項之直立式熱致動器，其中該第- 該^ 第—端部較第三橫樑之第—端部更加遠離 42. 如”專利範圍第”項之直立式熱致動 構件，而第^ ㈣之第一端部更加接近該 第一k樑之第一端部較第三橫樑之第— 更加遠離該構件 4 43·=申請專利範圍第27項之直立式熱致動器，其中該第 才κ樑之第一端部與基板作電氣隔離。 44.如申請專利範圍第27項之直立式熱致動器，其中該第 及第二橫樑於未開始作動的形式中大致上係與第 平行。 45·如申叫專利範圍第27項之直立式熱致動器，於一開始 動的形式中，包含施加至第一與第二電氣接點之電流 使第與第二橫樑係向上彎曲而離開基板的表面。 46·如申凊專利範圍第45項之直立式熱致動器，其中該第 與第二橫樑中至少一部分電流通過第三橫樑。 47·如申請專利範圍第27項之直立式熱致動器，其中該第 面 作 -6- 本纸張尺度適财國國家標準^ A4規格(21〇 X 297公釐） 520340 A8 B8 C8 D8
    々、申請專利範圍 與第二橫樑係包含多晶矽。 48·如申請專利範圍第27項之直立式熱致動器 屬層沿著第一、第二及第三橫樑之至少一 49·如申請專利範圍第27項之直立式熱致動器 拿，其包含一金 橫標而延伸。 〖，其中該第一 及第一橫樑於開始作動的形式中相對於該表面係為一銳 50·如申請專利範圍第27項之直立式熱致動器，其中該第三 橫樑於未開始作動的形式中大致上與該表面平行。 51·如申請專利範圍第27項之直立式熱致動器，其包含複數 個直立式熱致動器建構在基板之上。 52. 如申請專利範圍第27項之直立式熱致動器’其包含至少 一光學元件以機械方式連接至該直立式熱致動器。 53. 如申請專利範圍第52項之直立式熱致動器，其中該光學 元件包含以下元件其中之一項：反射器、透鏡、偏光= 、波導、快門光閘或是一吸附的構造。 54·如申請專利範圍第52項之直立式熱致動器，其包含一種 光學通信系統，該系統包括至少一光學元件。 55.種直立式熱致動器，其建構在一基板之表面上，包 括： 一第一橫樑，其具有固定至該表面上之一第一端部及 一位在該表面上方之自由端部； 一第二橫樑，其具有固定至該表面上之一第一端部及 一位在該表面上方之自由端部； 一構件，其以電氣及機械方式將第一橫樑之自由端部
    本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) 六、申請專利範圍 連接至第二橫襟之自㈣ 及=三橫樑’其具有固定至該表面上之一第一端邛 ^ ^ 興第二橫樑之上方； 加強構件，其形成在第三橫樑之_第—部份 加強構件之第三糌妞从结_ 不，、 一 /、樑的第二。卩分係設計為提供直立式埶 致動态之可控制的彎曲；及 一：一與第二電氣接點係以電氣方式分別地與第-與第 第一端部連接，以致施加在第-與第二接點的 移離美板與第一検樑熱膨脹，並使該構件以一弧度地 56. 57. 58. 如申請專利範圍第55項之直立式熱致動器，其包含一彎 曲部分形成在第三橫樑之第二部分中。 如2請專利範圍第55項之直立式熱致動器，其包含一接 地薄片將第一及第二橫樑以電氣方式連接至基板。 如申請專利範圍第55項之直立式熱致動器，其中該加強 構件包含一或更多個脊狀部分沿著第三橫樑之第一部 分縱向地延伸。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4规格(210 X 297公釐)
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