在本文中公开的主题总体上涉及微电子机械系统(mems)装置的操作。更具体而言，在本文中公开的主题涉及致动(actuate)mems装置的可动部件的移动的装置和方法。
背景技术：
微电子机械系统(mems)技术广泛地用于无线通信工业中，以基于结构或操作原理提高现有装置的性能。例如，可以使用微加工技术开发mems可调谐电容器，并且该电容器用作压控振荡器的一部分。作为rf部件，mems可调谐电容器可以在硅衬底上微加工，并且将其用改良的集成电路制造工艺与有源电路部件集成。mems可调谐电容器可以具有比固态变容二极管更低的损耗以及可能更大的调谐范围的优点。互连损耗和噪声还可以小于使用片外rf部件的互连损耗和噪声。然而，mems可调谐电容器的调谐范围可以由寄生电容等因素限制。此外，装置性能可能经受在可动部件与衬底之间的粘附力等因素。
因此，期望装置以及用于mems装置的方法产生更宽调谐范围并且提高装置可靠性。
技术实现要素：
根据本公开，提供了具有分割的致动板(partitionedactuationplate)的微电子机械系统(mems)装置以及用于其操作的方法。一方面，提供了mems装置的配置。mems装置可以包括多个致动电极，其附着至第一表面，其中，所述多个致动电极中的每个独立可控。mems装置可以进一步包括可动部件，其与所述第一表面隔开并且相对于所述第一表面可移动，其中，所述可动部件包括与所述多个固定的致动电极隔开的一个或多个可动致动电极。
另一方面，提供了mems装置的另一配置。mems装置可以包括多个第一固定的致动电极，其附着至第一表面，其中，所述多个固定的致动电极中的每个独立可控。mems装置可以进一步包括多个第二固定的致动电极，其附着至与所述第一表面隔开的第二表面，其中，所述多个致动电极中的每个独立可控，并且至少一个致动电极附着至可动部件，其中，所述可动部件放在所述第一表面与所述第二表面之间，并且相对于所述第一或第二表面可移动。
在又一个方面，提供了一种用于调整mems装置的可动部件的形状的方法。所述方法可以包括通过使用一个或多个独立可控电压驱动器选择性地致动多个固定的致动电极的第一子集，来相对于第一表面挠曲(deflect)可动部件，其中，所述固定的致动电极独立可控并且附着至所述第一或第二表面。所述方法可以进一步包括选择性地致动与所述第一子集不同的多个固定的致动电极的第二子集，以调整所述可动部件的形状。
在本文中使用的术语致动电极或电极致动是指将偏压供应给电极以致动或给电极通电。
虽然在上文中陈述了本文中公开的主题的一些方面，并且这些方面完全或部分由本公开的主题实现，但是随着结合在下文中详细描述的附图的描述的进行，其他方面显而易见。
附图说明
根据以下详细描述更容易理解本主题的特征和优点，应结合仅仅是以说明性和非限制性实例提供的附图阅读这些详细描述，并且其中：
图1a和图1b是根据本公开的主题的各种实施方式的包括独立可控致动电极的mems装置的侧视图；
图2a到图2e是根据本公开的主题的各种实施方式的各种致动状态下的包括可动部件的mems装置的侧视图；
图3a到图3d是根据本公开的主题的实施方式的包括至少一个平衡凸块并且在各种致动状态下的mems装置的侧视图；
图4是根据本公开的主题的实施方式的在未致动状态下的包括一个或多个平衡枢轴的mems装置的侧视图；
图5是根据本公开的主题的实施方式的在致动状态下的包括一个或多个平衡枢轴的mems装置的侧视图；
图6是根据本公开的主题的实施方式的在另一个致动状态下的包括一个或多个平衡枢轴的mems装置的侧视图；
图7a到图7c是根据本公开的主题的实施方式的包括位于两个表面之间的可动部件并且在各种致动状态下的mems装置的侧视图；
图8a到图8c是根据本公开的主题的实施方式的具有固定至第一和第二表面的独立可控致动电极并且在各种致动状态下的mems装置的侧视图；以及
图9a到图9c是根据本公开的主题的实施方式的包括一个或多个平衡枢轴以及一个或多个平衡凸块并且在各种致动状态下的mems装置的侧视图。
具体实施方式
本主题提供了用于mems可变电容器的装置和方法。一方面，本主题提供了显示提高的循环寿命的mems可变电容器的配置，允许改善的电容器接触，启用对于用于稳定的双级操作所期望的咬合拉入特征(snappull-incharacteristic)，并且减小致动器粘滞作用、接触力、充电、故障、循环和/或按压(holddown)。为了实现这些优点，本主题涉及具有独立可控致动电极的mems装置以及用于控制致动电极以调整可动部件的形状的方法。在一些实施方式中，本主题提供了一种多级可调谐电容器，其中，单个位(例如，1/8、1/4、1/2pf)可以整合到单个多级开关内。此可调谐电容器可以包括可动部件，致动器板固定在部件的表面上。致动器板可以沿着装置的长度分成多个部分。分割的致动器部分(actuatorsection)可以用作致动电极并且可以改变尺寸。例如，接近可动部件的边缘的致动器电极的尺寸可以小于其他致动器电极。而且，致动电极可以依次偏置，以释放或者部分释放电容器部分(capacitorsection)，以实现期望的电容值。例如，可以选择性致动一个或多个致动电极，以实现各种电容器状态。为了控制此选择性致动，可以提供多个高压驱动器，以偏置致动电极，并且可以提供具有多个输出端子的驱动器控制器，以控制制动顺序。
在一些实施方式中，致动电极的子集可以选择性地致动，以实现用于期望的电容的最佳静态横梁形状。例如，多个致动电极可以选择性通电以相对于第一或第二表面挠曲可动部件，从而通过最佳地平坦化电容器板或电极来使装置的电容最大化。
在一些实施方式中，通过使用区域控制来将横梁保持在致动状态，而非使用电压控制，分割的致动器板配置可以进一步用于减小按压电压和/或增大按压寿命。例如，可以在拉入阶段驱动或致动所有致动电极，但是一旦可动部件移动到致动(例如，关闭)位置，更少的致动电极需要被致动来按压可动部件。这样，与传统的系统相比，可以通过更小的电压按压和拉入可动部件。而且，接地(例如，零电压状态)的致动电极可以具体选择为接近固定的电容器板的致动电极，以用作抵抗泄露电流的屏蔽环，这可以帮助防止电容器板充电。
在一些实施方式中，电容器板可以被配置为用作致动电极。电容器板可以帮助初始拉入，从而允许可动部件更小和/或更硬，并且在按压期间，电容器板可以接地，以避免充电。
在一些实施方式中，通过依次致动所述致动电极，可以减少粘滞作用，以实现杠杆化破断力。例如，致动电极可以位于装置的整个宽度和/或长度。在将第一表面(即，衬底)提升远离可动部件时，在释放在衬底的相反的第二侧上的致动电极之前，可以释放在衬底的第一侧上的致动电极，以将致动电极有效地摇动远离衬底。
在一些实施方式中，一个或多个平衡凸块(standoffbump)可以位于一个或多个致动电极上。在这个配置中，可以致动在平衡凸块的一侧上的致动电极，以枢转可动部件，使得施加力以将可动部件提升远离平衡凸块的另一侧上的致动电极。此枢转可以给装置的操作提供多个优点。例如，可以致动所述致动电极，用于提高自致动释放电压vsar，用于高功率热切换。还进行操作以增大开启力(openingforce)，从而减少或消除由充电或表面粘附力造成粘性。此外，本主题可以被配置为积极增大在固定的电容电极与可动电容电极之间的平均距离davg，以提高自致动电压vsar和/或降低固定的电容电极和可动电容电极的最小电容cmin。
在本文中公开的这个概念的更进一步延伸中，在平衡枢轴(standoffpivot)的任一侧上的致动电极可以通过对抗的方式操作，以支持在2极开关的衬底和盖体上的电容或者支持对抗平衡(antagonisticbalance)用于提高的自致动电压vsar。例如，致动电极的对抗操作可以造成可动电容板(即，在可动部件上)可移动到比在处于中性状态中时离固定的电容板更远的位置。
图1a示出了根据本公开的主题的各种实施方式的包括各个致动电极的整体表示为100的mems装置的第一示例性配置的侧视图。如图1a中所示，装置100可以包括一个或多个致动器板，其分成多个独立可控固定的致动电极1021-102n，其固定或附着至第一表面(例如，衬底110)。在一些实施方式中，致动电极1021-102n可以电耦接至一个或多个电压供应单元。例如，电压供应单元1041可以电耦接至致动电极1021并且被配置为提供偏置电压，其中，电压供应单元1041可以包括高压驱动器(例如，cmos装置)以及位于电压驱动器与接地之间的电压控制单元(例如，二进制撬棍(binarycrowbar))。电压控制单元可以被配置为从多个电源导轨(supplyrail)开始具有多个状态，并且可以从控制器106中接收控制信号。通过相似的方式，电压供应单元1042-104n可以分别电耦接至致动电极1021-102n，如图1a和1b中所示。应注意的是，一些致动电极可不必连接至电压供应单元和/或可以被配置为将偏压供应给电极的任何装置或部件。在一些实施方式中，电压驱动器可以包括cmos装置或者可以被配置为将偏压供应给电极的任何装置。而且，控制器106可以包括多个输出端子，其可以用于将控制信号供应给电压控制单元。在一些实施方式中，控制器106可以被配置为选择性打开一个或多个电压供应单元1041-104n。例如，用户可以使用控制器106来打开电压供应单元的子集(例如，电压供应单元1042-1045)，同时使剩余单元(例如，电压供应单元1041和1046-104n)处于关闭状态(例如，接地状态)中。这样，仅仅选择性地致动被电耦接至电压供应单元1042-1045的致动电极(即，致动电极1022-1025)，有助于朝着第一表面弯曲或挠曲仅仅可动部件(即，可动横梁108)的一部分。因此，在一些实施方式中，可以实现期望的静态横梁形状(beamshape)，用于更好的装置可靠性。而且，通过选择性地致动和/或退动(de-actuate，退动)一个或多个致动电极1022-102n，可动横梁108可以受控制方式相对于电容器板114升高、降低、弯折和/或弯曲，用于获得特定的电容值。应注意的是，由于电容器板114可以沿着可动横梁108的长度和/或宽度放在衬底110上的任何地方，所以图1a中所示的电容器板114的位置仅是用于示出在本文中公开的一般概念，而非进行限制。而且，通过关于电容器板114调整可动横梁108形状和位置，可以获得广泛的电容值。因此，这个配置使装置100能够用作多级电容器，同时保持与单级电容器相当的装置尺寸。
在一些实施方式中，一个或多个致动板1121和1122可以与可动横梁108整合，如图1a中所示。例如，致动板1121可以附着至或者固定在可动横梁108的朝着衬底110的一侧上。而且，可动横梁108可以通过一个或多个固定锚定部120锚固或者连接至衬底110。在一些实施方式中，锚定部120可以被配置为包括一个或多个信号和/或偏置路径，其将控制信号连接并且提供至致动板1121和1122。
在一些实施方式中，致动板1121和1122可以分割为多段，以包括一个或多个电容器电极。或者，致动板1121和1122可以被配置为具有整合的并且与电容器板114隔开的一个或多个电容电极。
在一些实施方式中，可动横梁108和致动板1121和1122可以保持退动(即，接地)。在一些其他实施方式中，致动板1121和1122可以分段成彼此电隔离的多个致动电极。多个致动电极可以固定至可动横梁108的表面并且由高压驱动器独立控制(例如，偏置)。例如，致动板1121可以分段成多个致动电极，其固定至朝着衬底110的在可动横梁108上的表面。多个致动电极中的每个可以由电压供应单元独立偏置，并且每个电压供应单元可以由控制器控制。在一些实施方式中，电压供应单元可以由控制器106控制，并且电压控制信号路径可以整合在固定锚定部120内。尤其地，控制器106可以被配置为控制电压供应单元，以通过特定的方式致动致动电极。例如，用户可以将控制器106编程以首先致动所有致动电极。然后，位于可动横梁108的第一侧上的致动电极的子集可以关闭(即，零偏置)，然后，关闭位于可动横梁108的相反的第二侧上的致动电极的第二子集(反之亦然)。次设置可以有效地产生“摇动”运动以从衬底110释放可动横梁108。
图1b示出了根据本公开的主题的各种实施方式的包括各个致动电极的整体表示为140的mems可调谐电容器装置的第二示例性配置的侧视图。如图1b中所示，除了固定至第一表面(例如，衬底110)的致动电极1021-102n以外，电容器装置140还可以包括一个或多个独立可控致动电极11211-1121n以及电容器板144，其固定或附着在朝着衬底110的可动横梁108上。应注意的是，一些致动电极可不必连接至电压供应单元和/或可以被配置为将偏压供应给电极的任何装置或部件。在一些实施方式中，致动电极11211-1121n可以由多个电压供应单元1421-142n偏置或致动，其中，电压供应单元1421-142n均可以包括高压驱动器(例如，cmos装置)以及位于电压驱动器与接地之间的电压控制单元(例如，二进制撬棍)。具体而言，例如，控制器106可以被配置为通过调整由电压供应单元1421-142n提供的偏压，来控制供应给电极11211-1121n的电偏压。连接控制器106和电压供应单元1421-142n的控制信号路径和/或导电路径可以整合在固定锚定部120内。而且，固定至衬底110的电极11211-1121n可以由电压供应单元1041-104n致动，还由控制器106控制。在一些实施方式中，控制器106可以被配置为致动电极11211-1121n，以将可动横梁108弯折或弯曲成期望的静态形状，并且用于获得特定的电容值。
在一些实施方式中，致动电极可以选择性地致动至高压状态、浮动状态或零电压状态(即，接地状态)。例如，致动电极(例如，电极1023)可以设置为高压状态(例如，给电极施加偏压并且产生静电场)，以在电极与可动横梁108之间生成吸引力。在吸引力足够强时，可动横梁108可以被弯折和/或推按到电极上。致动电极还可以被配置为零电压状态，例如，通过将电极接地，并且通过有效地终止静电场，来释放可动横梁108。
在一些实施方式中，致动电极(例如，电极1024)可以被选择性地致动为浮动状态。例如，致动电极1024可以首先通过所选择的高致动电压(例如，大约40伏)偏置。可以从致动电压生成dc静电场，并且可动横梁108可以从横梁的悬置位置拉下并且与致动电极1024接触。在瞬态中(例如，在可动横梁108降落到电极1024上时)，通过在电极1024与电压供应单元1044之间产生开路，电极1024可以切换成浮动状态。这样，与如果电极1024依然充有所选择的高致动电压相比较，可动横梁108将通过更小的力与电极1024进行接触。因此，由于在可动横梁108上施加更小的应力，所以此配置可以提高总体装置可靠性。
图2a到图2e是根据本公开的主题的实施方式的在各种致动状态下的整体表示为100的mems装置的第三示例性配置的侧视图。如图2a到图2e中所示，装置100显示为包括多个独立可控致动电极1021-1025。虽然在此配置中显示了5个致动电极，但是应注意的是，然而，在此处讨论的原理适用于装置100的其他配置(例如，具有更大或更小数量的致动电极的配置)。如图2a中所示，致动电极1021-1025可以固定至第一表面(即，衬底110)。包括致动板1121和1122的可动横梁108可以悬在衬底110上方并且通过一个或多个固定锚定部120锚固或固定至衬底110。在致动电极1021-1025处于未偏置状态(即，接地状态)中时，可动横梁108可以保持大体上平坦并且悬在衬底110之上。因此，在零偏压(即，中性状态)下的电容值可以由在电极板1121与电容器板114之间的间距122确定。
在一些实施方式中，所有致动电极可以致动为高压状态，以帮助拉下可动横梁108。如图2b中所示，致动电极1021-1025均可以通过正偏压致动，以产生吸引力，使可动横梁108被下拉至在电极1021-1025和电容器板114上。这样，这是在装置100的电容值可以在其最大值(例如，500ff)时出现。
在一些实施方式中，然而，电极1021-1025的致动可以选择性地致动，以在电极板1121和1122和电容器板114上获得特定的电容值。例如，致动电极1021可以偏置成零电压状态(即，接地)，以结束在电极1021与可动横梁108之间的静电力。因此，可以释放可动横梁108的一部分，如图2c中所示，结果，可以增大电容器板114与可动横梁108之间的间隙空间。这样，由于在电容器板114与可动横梁108之间的间隙空间增大，所以可调谐电容装置100的电容值可以减小(例如，250ff)。类似地，如图2d中所示，通过将致动电极1021设置为零电压状态，可动横梁108可以进一步升高，并且可调谐电容装置100的电容值可以进一步减小(例如，125ff)。
此外，在一些实施方式中，致动电极1021-1025可以依次选择性地致动。例如，如图2e中所示，致动电极1021-1025可以首先均被致动以拉下可动横梁108。电极1021可以退动，以将可动横梁108的一部分释放到电容器板114的一侧。接下来，可以退动位于电容器板114的相反侧上的致动电极1024和1025。此致动/退动顺序可以在可动横梁108上有效地产生“摇动”运动，以将可动横梁108释放远离衬底110。因此，可需要较小的致动电压来将可动横梁108拉动或释放远离衬底110，这样，在拉开或释放过程中，可动横梁108经受更少的力，并且可以提高总体装置可靠性。
而且，在一些实施方式中，致动电极1021-1025的子集可以被选择性地致动，以挠曲可动横梁108，使得被固定至可动横梁108的电容器电极可以相对于电容器板114实现期望的横梁形状。例如，在拉入阶段中，可以致动所有致动电极1021-1025，以朝着衬底110挠曲可动横梁108。一旦可动横梁108移动到挠曲位置，更少的电极需要被致动以按压可动横梁108。例如，在图2a到图2e中显示的配置中，仅仅需要致动电极1021和1022以保持横梁形状，使得被固定至可动横梁108的电容器电极可以在电容器板114上被最佳地平坦化。此配置不仅使装置100能够微调其电容值，而且减小了按压电压，从而提高装置可靠性，这是因为仅需更少的致动电极被致动来按压可动横梁108。
而且，在一些实施方式中，致动电极1021-1025的子集可以被选择性退动，以提高装置性能。例如，与电容器板114相邻的并且在电容器板114周围的致动电极1021和1022可以被选择性退动(即，接地)，以用作泄露电流的屏蔽，并且帮助防止电容器板114充电。此配置可以进一步减小在可动横梁108与致动电极1021-1025之间的粘滞作用，并且通过减小在可动横梁108上施加的力，提高装置可靠性。
图3a到3d是根据本公开的主题的实施方式的在各种致动状态下的整体表示为300的mems装置的第四示例性配置的侧视图。为了说明的目的，在图中仅仅显示了包括致动电极3021-3025的装置300的一部分。然而，应注意的是，然而，在此处讨论的原理适用于装置300的替代配置，其中，致动电极3021-302n(未显示)可以沿着可动部件308的长度和/或宽度固定至衬底310。如图3a中所示，多个独立可控致动电极3021-3025可以固定至第一表面(即，衬底310)，在电极3021-3025处于退动(即，接地)状态时，可动部件308可以保持平坦并且悬在衬底310之上。电容器电极314也可以固定至衬底310，并且应注意的是，由于电容器板314可以沿着可动部件308的长度和/或宽度放在衬底310上的任何地方，所以图3a中所示的电容器板314的位置用于示出一般概念，而非进行限制。而且，平衡凸块316可以固定至一个或多个致动电极，例如，如图3a中所示，固定至电极3023。应注意的是，不止一个平衡凸块可以固定至任何致动电极，并且在一些实施方式中，平衡凸块也可以固定至可动横梁308。可动横梁308可以包括在横梁的任一侧上的致动板3181和3182。在一些实施方式中，致动板3181和3182可以分割成多段以包括一个或多个电容器电极。而且，致动板3181和3182可以被配置为具有整合的并且与电容器板314隔开的一个或多个电容电极。
在一些实施方式中，平衡凸块316可以有效地增大在电容器板314和/或致动电极3021-3025中的一个或多个与可动横梁308之间的平均距离。此外，如图3b到3d中所示，在致动电极3021-3025被选择性地致动并且将可动横梁308拉向衬底310时，平衡凸块316可以用作到可动横梁308的枢轴。例如，如图3c中所示，致动电极3022可以施加力，以将可动横梁308的相应部分提升远离位于平衡凸块316的另一侧上的致动电极(例如，致动电极3024和3025)。同样，如图3d中所示，致动电极3024和3025可以被致动以施加力，以将可动部件308的相应部分提升远离致动电极3022和电容器板314。此配置可以给装置300的操作提供多个优点。例如，对于高功率热切换操作，选择性致动平衡凸块316周围的电极可以有效地提高装置300的自致动释放电压vsar。而且，在可动横梁108与致动电极3021-3025之间的粘滞作用可被减小，这是因为枢转可以造成施加在可动横梁108上的开启力有效地增大。此外，由于在致动电极3021-3025与可动横梁108之间的平均距离减小，所以装置300的最小电容值cmin可以有效地降低。
在一些实施方式中，平衡凸块周围的致动电极的对抗操作可以进一步应用于固定至表面的平衡枢轴中。如图4中所示，整体表示为400的mems装置的第五示例性配置可以包括一个或多个平衡枢轴，例如，平衡枢轴4121和4122，其固定至第一表面(即，衬底404)。平衡枢轴4121和4122的长度可以远长于平衡凸块316(见图3a-3d)，但是比间隙长度go短，其中，在电极4101-4104处于零偏置(即，退动或接地)时，go可以是在可动部件406与致动电极4101-4104之间的间隙长度。这样，在电极4101-4104被退动时，平衡枢轴4121和4122不与可动部件406接触。应注意的是，图4-6中所示的平衡枢轴4121和4122的布置用于示出在本文中公开的主题，而非进行限制。
在一些实施方式中，可动部件406可以包括致动电极4081-4083和电容板414。装置400还可以包括锚定部418，其连接衬底404并通过弹簧402和420连接可动部件408。应注意的是，弹簧402和420可以由具有相似弹性的其他部件代替。在一些实施方式中，弹簧402和420可以是不同类型的弹簧或者具有不同刚度值的等效装置部件。在一些实施方式中，致动电极4101-4104和4081-4083均可以通过高压驱动器(未显示)偏置并且由具有多个输出端子的控制器(未显示)独立控制。
图5示出了根据本公开的主题的实施方式的在第一致动状态下的mems装置400的侧视图。如图5中所示，致动电极4102和4103可以偏置到高电压状态，并且致动电极4101和4104可以被配置为零电压状态(例如，接地)。因此，平衡枢轴4121和4122可以有效地用作枢轴，使得可以施加力以将可动部件406向下拉至致动电极4102和4103，并且可动部件406被提升远离致动电极4101和4104。这样，由于可动部件406在平衡枢轴4121和4122上枢转，所以更小的致动电压可以用于将可动部件406向下拉至衬底404中。
图6示出了根据本公开的主题的实施方式的在第二致动状态下的mems装置400的侧视图。如图6中所示，致动电极4101和4104可以被偏置到高电压状态，并且致动电极4102和4103可以被配置为未致动和/或零电压状态(例如，接地)。因此，平衡枢轴4121和4122可以再次有效地用作枢轴，使得可以施加力以将可动部件406向上提升远离致动电极4102和4103，并且将可动部件406向下拉向致动电极4101和4104。因此，由于可动部件406在平衡枢轴4121和4122上枢转，所以在固定的电容器板416与可动电容器板414之间的间隙空间g可以增大为大于静止间隙空间go，并且装置400的最小电容值可被降低。而且，由于枢转效应，所以可以增大在可动部件406与致动电极4102和4103以及电容器板416之间的开启力，这样，装置400的自致动电压vsar可以增大，并且充电或表面粘附力造成的粘滞作用可以被减小或消除。
在一些实施方式中，在平衡枢转的任一侧上的致动板分割部可以对抗的方式操作，以支持在2极开关的衬底和盖体上的电容，或者支持对抗平衡用于提高的自致动电压vsar。图7a到图7c示出了整体表示为700的mems装置的第六示例性配置，包括与第二表面(即，盖体704)隔开的第一表面(即，衬底702)以及位于这两个表面之间的可动部件716(即，悬在衬底702与盖体704之间)。装置700可以进一步包括平衡枢轴，其从衬底702、盖体704和/或可动部件716中的一个或多个延伸。在图7a到7c中显示的具体配置中，例如，第一组平衡枢轴7081和7082固定至衬底702，并且第二组平衡枢轴7083和7084固定至衬底盖体704。电容器板718可以固定至衬底702，另一个电容器板712可以固定至盖体704，并且又一个电容器板720可以固定至可动部件716。装置700可以进一步包括多个致动器板，其分割成固定至一个或多个表面的具有各种尺寸的多个致动电极。例如，多个第一致动电极7101-7104可以固定至衬底702，并且多个第二致动电极7221-7223可以固定至可动部件716。应注意的是，在图7a到图7c中显示的精确数量的致动电极用于示出在本文中公开的主题，而非进行限制。两个固定锚定部724可以位于衬底702与盖体704之间，并且可动部件716可以通过两个弹簧706和714锚固或固定至一个或多个锚定部724。应注意的是，弹簧706和714可以具有不同的刚度值，并且可以由其他功能等效装置部件或结构代替。
在一些实施方式中，如图7a中所示，致动电极7101和7104可以偏置到高电压状态，并且致动电极7102和7103可以被配置为零电压状态(例如，接地)。而且，致动电极7223可以分割成多段，以包括一个或多个电容器电极。或者，致动电极7223可以被配置为具有整合的并且与电容器板712隔开的一个或多个电容电极。因此，平衡枢轴7081到7084可以有效地用作枢轴，使得可以施加力，以远离致动电极7102和7103和电容器板718向上提升可动部件716，并且将可动部件716向致动电极7101和7104地向下拉动。因此，如图7a中所示，由于可动部件716在平衡枢轴7081到7084上枢转，由于不需要致动每个致动电极，所以需要更少的致动电压来提升可动部件716远离电容器板718并且更接近电容器板712。
而且，如图7c中所示，致动电极7102和7103可以偏置到高压状态，并且致动电极7101和7104可以被配置为零电压状态(例如，接地)。因此，平衡枢轴7081到7084可以再次有效地用作枢轴，使得可以施加力，以远离致动电极7101和7104向上提升可动部件716，并且将可动部件716向致动电极7102和7103地向下拉动。因此，由于可动部件716在平衡枢轴7081到7084上枢转，所以不需要致动在装置700内的每个致动电极，以使可动部件716更接近电容器板718并且远离电容器板712。这样，如图7a到图7c中所示，选择性地致动平衡枢轴7081-7084周围的致动电极7101-7104，可以使可动部件716在电容器板718与电容器板712之间挠曲，与双板系统相比，有效地提高装置700的电容调谐范围。而且，由于枢转效应，所以可以增大在可动部件716与电容器板712、718之间的开启力，这样，自致动电压vsar可被增大，并且充电或表面粘附力造成的粘滞作用可以减小或消除。
在一些实施方式中，更多致动电极可以固定至第二表面，以帮助可动部件的挠曲和/或移动。图8a到图8c示出了整体表示为800的mems装置的第七示例性配置，具有固定至第二表面(即，盖体804)的致动电极8121-8124。与前面提出的其他实施方式相似，可动部件818可以位于第一表面(即，衬底802)与第二表面(即，盖体804)之间，并且通过弹簧806和820连接至两个固定锚定部。除了固定至第一表面(即，衬底802)的致动电极8141-8144以外，致动电极8121-8124还可以选择性地致动，以帮助可动部件818的挠曲。例如，如图8a中所示，除了致动电极8141和8144以外，致动电极8122和8123也可以被致动，以朝着电容器板822拉动可动部件818。在此致动配置下，致动电极8142和8143可以退动(例如，接地)，并且平衡枢轴8161-8164可以远离电容器板824并且朝着电容器板822枢转可动部件818。类似地，如图8c中所示，除了致动电极8142和8143以外，致动电极8121和8124也可以被选择性地致动至高电压状态，以朝着电容器板824挠曲可动部件818。在这两个致动状态下(如图8a和8c中所示)，围绕平衡枢轴8161-8164枢转，使开启力增大，从而在电容器板822与824之间弯折或者挠曲可动部件818。因此，这种配置可以有效地增大装置800的自致动电压vsar，并且充电或表面粘附力造成的粘滞作用可以被减小或消除。
在一些实施方式中，一个或多个平衡凸块可以附着至可动部件，以进一步减少由充电或表面粘附力造成的粘滞作用。如图9a到图9c中所示，提供了整体表示为900的mems装置的第八示例性配置。在这种配置中，平衡凸块912可以附着至可动部件918。例如，平衡凸块912可以固定至电容器板910和/或致动板9081。而且，与前面提出的其他实施方式相似，可动部件918可以位于第一表面(即，衬底902)与第二表面(即，盖体904)之间，并且通过弹簧906和922连接至两个固定锚定部。平衡枢轴9161和9162可以固定至衬底902，并且平衡枢轴9161和9162可以固定至盖体904。在一些实施方式中，致动板9081可以分割成多段，以包括一个或多个电容器电极。或者，致动板9081可以被配置为包括整合的并且与固定至第二表面(即，盖体904)的电容器板924隔开的一个或多个电容电极。
如图9b中所示，在中性状态(即，未致动或未偏置的状态)中，平衡凸块912不与电容器板924和926进行接触。然而，在致动电极9141、9144、9202以及9203被致动时，可以朝着电容器板924拉动可动部件918。如图9a中所示，固定至致动电极9081上的电容器区域的平衡凸块912可以防止电容器板924与致动电极9081直接接触，从而减少或消除由充电或表面粘附力造成的粘滞作用。类似地，如图9c中所示，在致动电极9142和9143和致动电极9201和9204被致动(即，高电压状态)并且朝着电容器板926拉动可动部件918时，固定至电容器板910的平衡凸块912可以防止电容器板926与电容器板910直接接触。这种配置可以有利地增大装置900的自致动电压vsar，并且充电或表面粘附力造成的粘滞作用可以被减小或消除。
在不背离本发明精神及其根本特征的情况下，可以通过其他形式体现本主题。因此，所描述的实施方式在各方面要被视为进行说明性而非限制性的。虽然就某些优选的实施方式描述了本主题，但是对于本领域的技术人员显而易见的其他实施方式也在本主题的范围内。