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TW201328961A - 梳狀電極結構 - Google Patents

梳狀電極結構 Download PDF

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TW201328961A
TW201328961A TW101100236A TW101100236A TW201328961A TW 201328961 A TW201328961 A TW 201328961A TW 101100236 A TW101100236 A TW 101100236A TW 101100236 A TW101100236 A TW 101100236A TW 201328961 A TW201328961 A TW 201328961A
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TW
Taiwan
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comb
teeth
reinforcing
thickness
electrode structure
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TW101100236A
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English (en)
Inventor
Ming-Fa Chen
Bor-Shiun Lee
Original Assignee
Touch Micro System Tech
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    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0035—Constitution or structural means for controlling the movement of the flexible or deformable elements
    • B81B3/004—Angular deflection
    • B81B3/0045—Improve properties related to angular swinging, e.g. control resonance frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
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Abstract

一種梳狀電極結構，包括多個第一梳狀齒、多個第二梳狀齒以及一第一強化齒。第一梳狀齒與第二梳狀齒彼此間隔交錯。第一強化齒位於第一梳狀齒之最外側，並與此些第一梳狀齒電性連接。在一實施例中，第一強化齒的寬度大於第一梳狀齒的寬度。在另一實施例中，第一強化齒的厚度大於第一梳狀齒的厚度。

Description

梳狀電極結構
本發明是有關於一種微機電結構，且特別是有關於一種應用於微機電裝置之梳狀電極結構。
微機電鏡面(MEMS mirror)在光學上的應用，係以鏡面在預定的驅動條件下以特殊頻率振動，以達成大角度光學掃描之目的。目前已有很多不同型態微機電致動器被提出，其中以靜電力驅動之梳狀電極結構做為致動器最具發展潛力。當梳狀電極結構中各梳狀齒之間產生靜電吸引力時，可使鏡面以扭轉件為轉軸而轉動至最大傾斜角。各梳狀齒之間因左右兩側皆會產生同樣的靜電力，而受力平衡。然而，最外側的梳狀齒只有單一側產生靜電力，故受力不平衡。一旦靜電力大於最外側梳狀齒本身的強度時，最外側的梳狀齒會產生形變而靠近或接觸另一梳狀齒，最後產生吸附(Pull-in)現象，造成梳狀電極結構短路而失效。
本發明係有關於一種梳狀電極結構，使最外側的梳狀齒在高電壓作動的情況下，能承受不平衡的靜電力，以避免受力不均衡而產生形變。
根據本發明之一方面，提出一種梳狀電極結構，包括多個第一梳狀齒、多個第二梳狀齒以及一第一強化齒。第一梳狀齒與第二梳狀齒彼此間隔交錯。第一強化齒位於第一強化齒之最外側，並與此些第一梳狀齒電性連接。第一強化齒的寬度大於此些第一梳狀齒的寬度。
根據本發明之一方面，提出一種梳狀電極結構，包括多個第一梳狀齒、多個第二梳狀齒以及一第一強化齒。第一梳狀齒與第二梳狀齒彼此間隔交錯。第一強化齒位於第一強化齒之最外側，並與此些第一梳狀齒電性連接。第一強化齒的厚度大於此些第一梳狀齒的厚度。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本實施例之梳狀電極結構，可應用在微機電裝置中做為驅動器。微機電裝置例如為一微機電鏡面裝置、一微型鑷子或一開關裝置。梳狀電極結構可控制微鏡面之振動頻率，並使微機電鏡面裝置具有輕巧、微小及即時調整振動頻率的優點，以取代傳統的旋轉多面鏡。梳狀電極結構可控制微型鑷子之移動，應用在原子的捕捉上或顯微鏡系統中對微小物體以及對生物分子的捕捉上。微機電開關可為靜電力、磁力啟動或熱電轉換之開關，可應用在光通訊模組、積體電路模組或其他控制模組中。
以下係提出各種實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並非用以限縮本發明欲保護之範圍。
第一實施例
請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施例之梳狀電極結構的示意圖。梳狀電極結構100包括多個第一梳狀齒112、多個第二梳狀齒114以及一第一強化齒116。第一梳狀齒112與第二梳狀齒114為週期性排列的梳狀電極。第一梳狀齒112與第二梳狀齒114彼此間隔交錯，且數量相等。
在本實施例中，第一梳狀齒112以一懸臂樑111彼此相連，而第二梳狀齒114以另一懸臂樑113彼此相連，以使第一梳狀齒112與第二梳狀齒114於二懸臂樑111及113之間交錯，並且以等間距排列。
第一梳狀齒112與左右兩側的第二梳狀齒114之間的間距例如為3微米，且第一梳狀齒112與第二梳狀齒114具有相反的電性(正極或負極)，因此，當第一梳狀齒112與左右兩側的第二梳狀齒114之間產生靜電吸引力時，因受力平衡而不會產生形變。
第一強化齒116位於第一梳狀齒112之最外側，並可透過懸臂樑111與第一梳狀齒112電性連接。由於位於最外側的第一強化齒116只有單一側產生靜電力，故藉由增加第一強化齒116的寬度，以使第一強化齒116能承受不平衡的靜電力。
請參照第1圖，第一強化齒116的寬度D2大於第一梳狀齒112與第二梳狀齒114的寬度D1。在一實施例中，第一強化齒116的寬度D2可為第一梳狀齒112與第二梳狀齒114的寬度D1的2倍或1.5倍，其寬度範圍例如為1.1D1≦D2≦2D1，但不以此為限。較佳地，第一強化齒116的寬度D2根據可承受的單側靜電力的大小來調整，根據實驗分析，當第一強化齒116的寬度為5微米，且第一強化齒116與最外側的第二梳狀齒114之間的間距為3微米時，第一強化齒116可承受較高的驅動電壓(例如150V)所產生的靜電力而不會發生吸附的現象。
請參照第2圖，其繪示第1圖之第一強化齒116沿著I-I剖面線的剖面示意圖。在上述實施例中，第一強化齒116增加寬度方向的結構強度，在本實施例中，第一強化齒116增加厚度方向的結構強度，以使第一強化齒116的厚度(H1+H2)大於第一梳狀齒112與第二梳狀齒114的厚度H1，亦可達到抗形變之功效。
第一強化齒116包括一第一電極部115a以及一第一補強肋117a。第一電極部115a的厚度H1約為第一梳狀齒112與第二梳狀齒114的厚度。第一補強肋117a位於第一電極部115a之底側，以使第一補強肋117a與第一電極部115a重疊，且第一補強肋117a的厚度H2大於第一電極部115a的厚度H1。第一補強肋117a的厚度H2可為第一電極部115a的厚度H1的3倍或2倍，其厚度範圍例如為1.1H1≦H2≦3H1，但不以此為限。較佳地，第一強化齒116的總厚度(H1+H2)根據可承受的單側靜電力的大小來調整。第一補強肋117a可藉由微影蝕刻的方式形成於第一電極部115a之底側，其材質可為半導體材料或金屬材料。由於第一強化齒116的厚度增加，故在較高的驅動電壓(例如150V)的情況下，能承受不平衡的靜電力，以避免受力不均衡而產生形變。
第二實施例
請參照第3圖，其繪示依照本發明一實施例之梳狀電極結構的示意圖。梳狀電極結構101包括多個第一梳狀齒112、多個第二梳狀齒114、一第一強化齒116以及一第二強化齒118。第一梳狀齒112、第二梳狀齒114以及第一強化齒116之配置方式已詳述於第一實施例中，在此不再贅述。與第一實施例不同的是，第二強化齒118位於第二梳狀齒114之最外側，並可透過懸臂樑113與第二梳狀齒114電性連接。如第3圖所示，第一強化齒116位於第一梳狀齒112之最右側，第二強化齒118位於第二梳狀齒114之最左側。第一梳狀齒112與第二梳狀齒114位於第一強化齒116與第二強化齒118之間，彼此間隔交錯，且數量相等。
在本實施例中，由於位於最外側的第一強化齒116與第二強化齒118只有單一側產生靜電力，故藉由增加第一強化齒116與第二強化齒118的寬度D2，以使第一強化齒116與第二強化齒118皆能承受不平衡的靜電力。
請參照第4圖，其繪示第3圖之第二強化齒118沿著I-I剖面線的剖面示意圖。第二強化齒118包括一第二電極部115b以及一第二補強肋117b。第二補強肋117b與第二電極部115b重疊，且第二補強肋117b的厚度大於第二電極部115b的厚度。第二電極部115b的厚度H1約為第一梳狀齒112與第二梳狀齒114的厚度。第二補強肋117b的厚度H2可為第二電極部115b的厚度H1的3倍或2倍，其厚度範圍例如為1.1H1≦H2≦3H1，但不以此為限。較佳地，第二強化齒118的總厚度(H1+H2)根據可承受的單側靜電力的大小來調整。第二補強肋117b可藉由微影蝕刻的方式形成於第二電極部115b之底側，其材質可為半導體材料或金屬材料。由於第二強化齒118的厚度增加，故在較高的驅動電壓(例如150V)的情況下，能承受不平衡的靜電力，以避免受力不均衡而產生形變。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、101．．．梳狀電極結構
111、113．．．懸臂樑
112．．．第一梳狀齒
114．．．第二梳狀齒
116．．．第一強化齒
118．．．第二強化齒
115a．．．第一電極部
115b．．．第二電極部
117a．．．第一補強肋
117b．．．第二補強肋
D1、D2．．．寬度
H1、H2．．．厚度
第1圖繪示依照本發明一實施例之梳狀電極結構的示意圖。
第2圖繪示第1圖之第一強化齒沿著I-I剖面線的剖面示意圖。
第3圖繪示依照本發明一實施例之梳狀電極結構的示意圖。
第4圖繪示第3圖之第二強化齒沿著I-I剖面線的剖面示意圖。
100．．．梳狀電極結構
111、113．．．懸臂樑
112．．．第一梳狀齒
114．．．第二梳狀齒
116．．．第一強化齒
D1、D2．．．寬度

Claims (10)

  1. 一種梳狀電極結構，包括：複數個第一梳狀齒；複數個第二梳狀齒，該些第一梳狀齒與該些第二梳狀齒彼此間隔交錯；以及一第一強化齒，位於該些第一梳狀齒之最外側，並與該些第一梳狀齒電性連接，該第一強化齒的寬度大於該些第一梳狀齒的寬度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之梳狀電極結構，其中該第一強化齒的寬度大於該些第二梳狀齒的寬度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之梳狀電極結構，更包含一第二強化齒，位於該些第二梳狀齒之最外側，並與該些第二梳狀齒電性連接，該第二強化齒的寬度大於該些第二梳狀齒的寬度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之梳狀電極結構，其中該第二強化齒的寬度大於該些第一梳狀齒的寬度。
  5. 一種梳狀電極結構，包括：複數個第一梳狀齒；複數個第二梳狀齒，該些第一梳狀齒與該些第二梳狀齒彼此間隔交錯；以及一第一強化齒，位於該些第一梳狀齒之最外側，並與該些第一梳狀齒電性連接，該第一強化齒的厚度大於該些第一梳狀齒的厚度。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之梳狀電極結構，其中該第一強化齒的厚度大於該些第二梳狀齒的厚度。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之梳狀電極結構，其中該第一強化齒包括一第一電極部以及一第一補強肋，該第一補強肋與該第一電極部重疊，且該第一補強肋的厚度大於該第一電極部的厚度。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之梳狀電極結構，更包含一第二強化齒，位於該第二梳狀齒之最外側，並與該些第二梳狀齒電性連接，該第二強化齒的厚度大於該些第二梳狀齒的厚度。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之梳狀電極結構，其中該第二強化齒的厚度大於該些第一梳狀齒的厚度。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之梳狀電極結構，其中該第二強化齒包括一第二電極部以及一第二補強肋，該第二補強肋與該第二電極部重疊，且該第二補強肋的厚度大於該第二電極部的厚度。
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