专利名称：包括热隔离结构的热致动微型电动机械系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动机械系统，特别涉及微型电动机械系统。
已经利用微型电动机械系统(MEMS)作为如继电器、致动器、阀门和传感器这样的常规电动机械设备的替代。由于采用微电子制作技术，MEMS设备是潜在的低成本设备。由于MEMS设备能比常规的电动机械设备小得多，所以可具有新功能性。
在Wood等人的题目为“Thermal Arched BeamMicroelectromechanical Actuators”的美国专利5，909，078中描述了MEMS装置的主要成就，将其以引用的方式结合到本申请中。其公开了一族热拱形梁微型电动机械致动器，该微型电动机械致动器包括在微电子基底上间隔开的支撑件之间延伸的拱形梁。该拱形梁根据施加在其上的热量而膨胀。设有用于将热量施加到该拱形梁以由于其热膨胀结果使得该梁更加弯曲从而导致该拱形梁的移位的装置。
当用作微型电动机械致动器时，该拱形梁的热膨胀能产生相对大的移位和相对大的力，同时消耗适度的功率。可用一个联结器以与多个拱形梁机械地连接。热拱形梁可用于设置致动器、继电器、传感器、微型阀门和其他MEMS设备。在Dhuler等人的题目为“ThermalArched Beam Microelectromechanical Devices and AssociatedFrabrication Methods”的美国专利5，994，816(申请系列号No．08／936，598)中描述了其他的热拱形梁微型电动机械设备和有关的制作方法，将其以引用的方式结合到本申请中。
尽管有上述进步，但仍存在进一步提高MEMS设备热效率的需求。通过提高MEMS设备的热效率，可提供更低功率、更大偏移、更大力以及更高速的操作。
因此，本发明的一个目的是提供改进的微型电动机械结构。
本发明的另一个目的是提供改进的热拱形梁微型电动机械设备。
本发明的再一个目的是提供具有更高热效率的微型电动机械设备。
本发明的又一个目的是提供具有更高热效率的热拱形梁设备。
根据本发明，通过包括微电子基底、微电子基底上的至少一个支撑件和梁的微型电动机械结构来实现这些和其他目的，所述梁从至少一个支撑件延伸并根据施加到其上的热量而膨胀以使该梁移位。梁上热量的施加也产生从梁通过至少一个支撑件并到基底中的热传导通路。与没有热隔离结构相比，热传导通路中的热隔离结构减少了从梁通过至少一个支撑件并到基底中的热传导。该热隔离结构的热传导率最好低于梁和至少一个支撑件的热传导率。从而能增加保留在梁中的热量。可获得更高的热效率，从而得到更低的功率、更大的偏移、更大的力以及／或更高速的操作。
根据本发明的微型电动机械结构最好包括一个微电子基底和在微电子基底上间隔开的支撑件。梁在间隔开的支撑件之间延伸并根据施加到其上的热量而膨胀，从而梁在间隔开的支撑件之间移位。梁上热量的施加产生从梁通过间隔开的支撑件并到基底中的热传导通路。与没有热隔离结构相比，热传导通路中的热隔离结构减少了从梁通过间隔开的支撑件并到基底中的热传导。该热隔离结构的热传导率最好低于梁和至少一个支撑件的热传导率。从而能增加保留在梁中的热量。
热隔离结构可包括在梁每端在梁和间隔开的支撑件之间的热隔离结构以将梁与支撑件和基底热隔离。可替换地，或另外地，热隔离结构可包括每个间隔开的支撑件中在梁和基底之间的热隔离结构以将梁与至少一部分支撑件和基底热隔离。可替换地，或另外地，热隔离结构可包括临近每个间隔开的支撑件基底中的热隔离结构以将梁和支撑件与至少一部分基底热隔离。可替换地，或另外地，热隔离结构可在梁中包括至少一个热隔离结构以使部分梁与梁的其余部分、与支撑件、以及与基底热隔离。
可通过外加热器外部加热梁，或将电流通过梁来内部加热梁。当电流通过梁，以及热隔离结构在梁的每端包括一个热隔离结构时，可在每个热隔离结构上设置一个导电结构以提供从梁到间隔开的支撑件的导电通路。当难于热隔离部分梁时，可在每个间隔开的支撑件中设置一个热隔离结构。例如，当梁包括金属时，可在每个间隔开的支撑件中在金属梁和基底之间设置氮化硅系链。最后，基底中的热隔离结构可包括在每个间隔开的支撑件下面基底中包含绝热器的沟，如填充氧化物的沟。
在所有上述实施例中，在梁下面的微电子基底中可设置一个沟以在梁和梁下面基底表面之间提供增加的间隔。因此，通过在梁和基底之间设置增加的气隙可增加保留在梁中的热量，从而允许减少热传导和／或从梁到基底通过气隙直接对流。
根据本发明的微型电动机械结构最好使用如上述引用的美国专利中所述的热拱形梁，其包括一个拱形梁，该梁沿预定的方向为拱形并根据施加在其上的热量而进一步沿预定方向弯曲。该预定方向最好大致平行微电子基底的面延伸。一个阀片、联结器、电容器片、继电器触点和／或其他结构可机械地连接到热拱形梁，例如，如上述引用的专利中所述。
根据本发明微型电动机械结构的一个优选实施例包括一个在微电子基底上间隔开的支撑件之间延伸的拱形硅梁。该拱形硅梁沿一个预定的方向为拱形并根据施加在其上的热量而进一步沿预定方向弯曲，从而使得拱形硅梁沿预定方向移位。在拱形硅梁的每端在拱形硅梁和间隔开的支撑件之间设置一个二氧化硅链路。最好在每个二氧化硅链路上设置一个导电结构以提供从拱形硅梁到间隔开的支撑件之间的导电通路。该二氧化硅链路最好通过热氧化拱形硅梁制作。可通过在二氧化硅链路上形成金属膜来设置该导电结构，其将该拱形硅梁电连接到间隔开的支撑件上。
在另一个优选实施例中，一个拱形金属梁在间隔开的支撑件之间延伸。由于难于在拱形金属梁自身中设置热隔离链路，所以，在每个间隔开的支撑件中在拱形金属梁和基底之间设置氮化硅或其他热隔离系链。一个导电结构可设在每个氮化硅系链上，以提供从拱形金属梁到间隔开的支撑件的导电通路。导电结构最好包括在氮化硅上的金属膜，其将该拱形金属梁电连接到间隔开的支撑件上。
在本发明的另一个优选实施例中，设有一个拱形金属梁以及在每个间隔开的支撑件下面基底中设有一个包含绝热器的沟。该包含绝热器的沟最好包括基底中在每个间隔开的支撑件之间的一个氧化物填充的沟。因此，在需要提供金属梁和间隔开的支撑件作为一个连续金属结构的地方，每个间隔开的支撑件下面基底中包含绝热器的沟能减少从连续金属梁和间隔开的支撑件到基底中的热传导，从而能增加保留在梁中的热量。
本发明还可使用例如悬臂梁和／或双压电晶片的其他热致动梁，其从微电子基底上的一个支撑件延伸并根据施加到其上的热量而膨胀，从而使得至少部分梁移位。从梁通过支撑件到基底中的热传导通路中的一个热隔离结构能增加保留在梁中的热量。正如上面所述，热隔离结构可以放置在临近支撑件的梁端部、在支撑件中、在基底中和／或在梁的中间部分。也可设置在梁下面基底中的导电链路和／或沟。相应地，可获得用于微型电动机械结构提高的热效率，以允许更低的功率、更大的偏移、更大的力和／或更高的速度。
图1A和2A以及图1B和2B分别是包括热传导通路的热拱形梁MEMS设备的顶视图和侧剖视图。
图2A-5A和图2C和图2B-5B和图2D分别是本发明热拱形梁MEMS设备的实施例的顶视图和侧剖视图。
以下将参考附图更详细地描述本发明，其中示出了本发明的优选实施例。然而本发明能以不同的形式实施并且不应受限于在此提出的各具体实施例；而是提供这些实施例从而使本公开彻底并完整，对于本领域的普通技术人员而言将完全地表述本发明的范围。在图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度。同样的编号始终表示同样的部件。可以理解当如层、区域或基底这样的一个元件被称为“在另一个元件上”时，其可直接在另外的元件上或存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”时，则不存在中间元件。并且，当一个元件被称为“连接”或“联结”到另一个元件时，其可直接连接或联结到另一个元件或存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接联结”到另一个元件时，则不存在中间元件。
图1A和1B分别是说明本发明的热拱形梁MEMS致动器中热传导通路的建立的顶视图和侧剖视图。根据本发明，已经认识到这些热传导通路能减少MEMS设备的热效率，从而增加功率和／或减少偏移、力和／或其操作速度。
现在参考图1A和1B，热拱形梁MEMS设备包括一个微电子基底100以及在微电子基底上间隔开的支撑件102a和102b。宽为W长为L的拱形梁110在间隔开的支撑件102a和102b之间延伸。可以在所有的实施例中设置多个梁。拱形梁可由金属、硅或具有正热膨胀系数的其他材料制作，从而其根据施加到其上的热量而膨胀。如图1A中所示，拱形梁沿最好平行于微电子基底100延伸的方向104成拱形。因此，根据施加到其上的热量，它可在间隔开的支撑件102a和102b之间沿方向104产生梁110的进一步移位。可以通过在梁110中通电流i和／或通过外加热器124的方法来提供热量。该加热器124可临近基底100，如图1A或1B所示，或者该加热器124可以是一个与基底100间隔开并通过加热器固定器126固定到其上的悬浮加热器124′。热拱形梁的设计和操作在上面引用的美国专利中已经描述，在此无需详述。
如图1B和1D所示，根据梁上热量的施加产生两个热传导通路。第一热传导通路Qa从梁110延伸通过间隔开的支撑件102a和102b并到基底100中。在图1B中，第二热传导通路Qb从梁110延伸通过梁110和基底100之间的气隙并到基底100中。在图1D中，第二热传导通路Qb从加热器124′延伸并到基底100中，以及从梁110到基底中。这些热通路会增大用于激励致动器的功率，和／或减少偏移、力和／或其操作速度。
根据本发明，至少一个热隔离结构设在第一热传导通路Qa中，其减少从梁110通过间隔开的支撑件102a和102b并到基底100中的热传导，从而增加保留在梁110中的热量。另外地或可替换地，至少一个热隔离结构可设在第二热传导通路Qb中，其减少从梁通过梁110和基底100之间的气隙并到基底中的热传导。热隔离结构的热传导率最好低于梁110和间隔开的支撑件102a和102b的热传导率。
一般地，与通过第二热传导通路Qb相比，大部分热量可通过第一热传导通路Qa中的支撑件102a和102b散失。换句话说，Qa的几何形状一般比Qb通常使用的大。此外，热拱形梁可由镍、硅和／或热膨胀系数高的其他材料制作。其也具有高热传导率。因此，增加梁的长度L可稍提高热效率。
图2A和2B是本发明MEMS结构的第一实施例的顶剖图和侧剖图。如图2A和2B中所示，在梁110′的每端包括一个热隔离结构，如热隔离链路200a和200b。该热隔离链路200a和200b减少从杆110′通过间隔开的支撑件102a和102b并到基底110a中的热传导，从而允许增加保留在梁中的热量。热隔离链路200a和200b的热传导率最好低于梁110′和间隔开的支撑件102a和12b的热传导率。
在一个优选实施例中，热拱形梁110′包括硅，热隔离链路200a和200b可通过热氧化梁110′的端部制作，从而在拱形硅梁的每端在拱形硅梁和间隔开的支撑件之间产生二氧化硅链路。通过掩蔽梁以暴露其端部接着使用常规技术热氧化来获得所述热氧化。然而，可以理解热隔离链路200a和200b可包括其他材料，其在梁110′和间隔开的支撑件102a和102b之间设置热隔离。
二氧化硅的热传导率近似为1．4W／m°K，其比硅的热传导率(150W／m°K)小得多。因此，通过设置长度为L0／2的二氧化硅热隔离链路200a、200b以及长度为L的硅梁110′，提供长度为L+L0(150／1．4)=L+107L0的硅梁的热等效。
如上所述，在一些实施例中，需要其中通过电流i来加热梁110。在这种情况下，需要在相应的热隔离链路200a和200b上设置导电结构，如传导链路210a和210b，从而将梁110′与支撑件102a和102b电连接。可用在热隔离链路200a、200b上的金属膜来设置传导结构210a和210b。尽管示出的传导链路位于梁上，但也可使用其他位置。传导链路210a和210b可稍增加热传导通路Qa中的热传导。然而，由于传导结构可用薄金属膜来设置，所以可获得热传导通路Qa中的最小限度的增加。
可以理解部分梁110′和支撑件102a、102b也可金属化，一个连续的金属化层可从支撑件延伸到热隔离链路200a′和梁110′上。相应地，如图2B中所示，尽管设有热隔离链路200a、200b，电流I也可从支撑件102a和102b通过梁110′。因此，可减少通路Qa中热传导。还可以理解如果梁110′载有电信号，那么即使使用间接加热也可设置导电结构。
再参考图2A和2B，在梁110′下面的基底100中可选择地形成沟220以增加梁110′和梁下面的基底100的表面之间的间隔。从而减少通路Qb中热对流，以允许增加保留在梁中的热量。可在电流i通过梁的自加热梁中使用沟220。也可在由与基底100间隔开的加热器124′间接加热的的梁的实施例中使用，如图2C和2D所示。可以理解沟220的使用与热隔离链路200a和200b无关。
也可以理解热隔离链路200a、200b不必设在梁110′的端部。因此，如图3A和3B中所示，热隔离链路300a和300b可设在梁110的中间部分，以至少将梁的第一部分与梁的其余部分热隔离。热隔离链路的热传导率最好低于梁110′和间隔开的支撑件102a和102b的热传导率。也可设置导电结构310a、310b以允许电流通过热隔离链路300a、300b。同样可以使用间接加热。
图4A和4B示出了本发明的另一个实施例。如图4A和4B所示，热隔离结构400a和400b设置在每个间隔开的支撑件中以将梁110与支撑件102a′和102b′的至少一部分，以及与基底100热隔离。当梁110包括镍或与硅相比不易于氧化的其他金属时，最好使用这些实施例。相应地，热隔离结构400a和400b可设在相应间隔开的支撑件102a′和102b′中。例如，可设有氮化硅系链。在这点上，在间隔开的支撑件102a′和102b′中的热隔离系链400a和400b可位于间隔开的支撑件102a′、102b′的表面上在支撑件102a′、102b′和梁110之间。热隔离结构400a和400b的热传导率最好低于梁100和间隔开的支持件102a和102b′的热传导率。当梁110是其中通过电流来直接加热时，一个导电结构410a和410b可设置为通过相应热隔离结构400a和400b以允许电流通过支撑件102a、102b到梁110上。并且，当直接加热是在梁110中通过电流而设置时，沟220可设置在基底100中，如上所述。当对于梁110设置间接加热时，可除去导电结构410a和410b，但可以设置沟220。
图5A和5B是本发明又一个实施例的顶视图和侧剖视图。如图5A和5B所示，单片结构540，如单片镍结构可为微型机电结构设置梁110″、间隔开的支撑件102a″和102b″以及用于微型电动机械结构的传导连接器530a和530b。当设有单片结构540时，难于在梁中或在梁和支撑件之间设置热隔离链路。相应地，如图5A和5B，热隔离结构500a和500b包括在临近每个相应间隔开的支撑件102a″和102b″的基底100中，从而将梁110″以及支持件102a″和102b″与基底100的至少一部分热隔离。热隔离结构500a和500b的热传导率最好低于梁110″和间隔开的支撑件102a″和102b″的热传导率。
在一个优选实施例中，基底中的热隔离结构500a、500b包括在每个间隔开的支撑件下面的基底中的包含绝热器的沟。更好的，包含绝热器的沟包括每个间隔开的支撑件下面基底中填充二氧化硅的沟。所述沟可约20μm深。从而可提高直接或间接加热梁的热效率。当使用直接加热时，沟220可设置在基底100中，如上所述。热隔离链路、传导结构和填充二氧化硅的沟可用常规的MEMS制作过程来制作。
本领域普通技术人员可以理解图2A-2B、3A-3B、4A-4B和5A-5B的热隔离结构可以组合使用，以在各种MEMS结构中提供增强的热隔离。也可使用这些热隔离结构的子组。例如，可以组合图2A-2B和5A-5B以在拱形梁每端提供热隔离链路和在每个间隔开的支撑件下面的基底中提供包含绝热器的沟。所述梁可包括高热膨胀材料，如镍、硅、金、其他材料以及材料的组合。热隔离链路可包括二氧化硅、氮化硅、有机绝缘体、其他材料以及其组合物。热隔离沟可包括二氧化硅、氮化硅、有机绝缘体、其他材料以及其组合物。对于用隔离的支撑件和梁直接加热，优选梁包括高电阻系数材料。金属薄膜形成在热隔离链路上用于电连接，如上所述。
根据本发明的热隔离结构可被结合到现有的MEMS制作过程中，如众所周知的LIGA和MUMPS制作过程。此外，根据本发明的热隔离结构可用于非拱形的热梁以及也可用于如双压电晶片的悬臂梁，所述梁支撑在其单端。换句话说，可除去图2A-5B的支撑件之一。正如本领域普通技术人员所周知的，在任一这些实施例中，梁可联结到阀片、电容器片、镜面、继电器触点、联结器和／或其他结构上，如上面引用的美国专利所描述的一样。此外，多个梁可联结到一起以提供增加的力和／或增加的效率。因此，根据本发明的热隔离结构可提供热效率更高的微型电动机械结构，从而允许降低的功率、更大的偏移、更大的力和／或更高速的操作。
在附图和说明书中，已公开了本发明的各典型优选实施例，尽管使用了具体的术语，但其仅以一般性的和描述的意义上使用并不是为了限定的目的，本发明的保护范围在下面的权利要求书中叙述。
权利要求
1．一种微型电动机械结构，包括一个微电子基底；在微电子基底上间隔开的支撑件；一个梁，在间隔开的支撑件之间延伸并根据施加到其上的热量而膨胀从而导致梁在间隔开的支撑件之间移位，对梁上热量的施加产生从梁通过间隔开的支撑件并到基底中的热传导通路；以及在热传导通路中的热隔离结构，其减少从梁通过间隔开的支撑件并到基底中的热传导。
2．如权利要求1所述的微型电动机械结构，其中热隔离结构包括在梁每端在梁和间隔开的支撑件之间的热隔离结构，以将梁与支撑件和基底热隔离。
3．如权利要求1所述的微型电动机械结构，其中热隔离结构包括在每个间隔开的支撑件中在梁和基底之间的热隔离结构，以将梁与至少部分支撑件和基底热隔离。
4．如权利要求1所述的微型电动机械结构，其中热隔离结构包括临近每个间隔开的支撑件的基底中的热隔离结构，以将梁和支撑件与至少部分基底热隔离。
5．如权利要求1所述的微型电动机械结构，其中热隔离结构包括梁中的至少一个热隔离结构，以将部分梁与梁的其余部分、各支撑件和基底热隔离。
6．如权利要求1所述的微型电动机械结构，其中热隔离结构的热传导率低于梁和间隔开的支撑件的热传导率。
7．如权利要求2所述的微型电动机械结构，还包括在每个热隔离结构上的一个导电结构以提供从梁到间隔开的支撑件的导电通路。
8．如权利要求2所述的微型电动机械结构，其中梁包括硅，在粱每端的热隔离结构包括二氧化硅。
9．如权利要求3所述的微型电动机械结构，其中梁包括金属，热隔离结构包括每个间隔开的支撑件中在金属和基底之间的氮化硅系链。
10．如权利要求4所述的微型电动机械结构，其中热隔离结构包括每个间隔开的支撑件下面基底中填充氧化物的沟。
11．如权利要求1所述的微型电动机械结构，还包括在梁下面微电子基底中的沟，从而增加梁和梁下面基底表面之间的间隔。
12．如权利要求1所述的微型电动机械结构，其中梁包括一个拱形梁，该梁沿预定方向成拱形并根据施加在其上的热量而进一步沿预定的方向弯曲。
13．如权利要求1所述的微型电动机械结构，还包括阀片、联结器、继电器触点和电容器片中的至少一个，其机械地联结到梁上。
14．一种微型电动机械结构，包括一个微电子基底；根据施加到其上的热量而膨胀以导致其移位的梁；用于以与微电子基底间隔开的关系支撑所述梁的装置；以及用于根据施加在梁上的热量而减少从梁通过支撑装置并到基底中的热传导的装置。
15．如权利要求14所述的微型电动机械结构，其中用于减少的装置包括用于减少梁端部和支撑装置之间热传导的装置，从而将梁与支撑装置和基底热隔离。
16．如权利要求14所述的微型电动机械结构，其中用于减少的装置包括用于减少从支撑装置的第一部分到支撑装置的第二部分的热传导的装置，从而将梁和支撑装置的第一部分与支撑装置的第二部分和基底热隔离。
17．如权利要求14所述的微型电动机械结构，其中用于减少的装置包括用于减少支撑装置和基底之间热传导的装置，从而将梁和支撑装置与基底的至少一部分热隔离。
18．如权利要求14所述的微型电动机械结构，其中用于减少的装置包括用于减少从梁的第一部分到梁的第二部分的热传导的装置，从而将梁的第一部分与梁的第二部分、支撑装置、和基底热隔离。
19．如权利要求14所述的微型电动机械结构，其中用于减少的装置的热传导率低于梁和支撑装置的热传导率。
20．如权利要求15所述的微型电动机械结构，还包括用于提供从梁端部到支撑装置的导电通路。
21．如权利要求14所述的微型电动机械结构，其中梁包括一个拱形梁，该拱形梁沿预定方向成拱形并根据施加在其上的热量而进一步沿预定的方向弯曲。
22．如权利要求14所述的微型电动机械结构，还包括用于机械地把梁联结到阀片、联结器、继电器触点和电容器片中的至少一个的装置。
23．一种微型电动机械结构，包括一个微电子基底；在微电子基底上间隔开的支撑件；一个拱形硅梁，其在间隔开的支撑件之间延伸，沿预定方向成拱形并根据施加在其上的热量而进一步沿预定的方向弯曲，从而导致拱形硅梁沿预定方向移位；以及在拱形硅梁每端上在拱形硅梁和间隔开的支撑件之间的二氧化硅链路。
24．如权利要求23所述的微型电动机械结构，还包括在每个二氧化硅链路上以提供从拱形硅梁到间隔开的支撑件的导电通路的导电结构。
25．如权利要求23所述的微型电动机械结构，其中二氧化硅链路是热氧化链路。
26．如权利要求24所述的微型电动机械结构，其中导电结构包括在二氧化硅链路上的金属膜，其将拱形硅梁电连接到间隔开的支撑件上。
27．如权利要求23所述的微型电动机械结构，还包括在拱形硅梁下面的微电子基底中的沟，从而增加拱形硅梁和该拱形硅梁下面的基底表面之间的间隔。
28．如权利要求23所述的微型电动机械结构，还包括阀片、联结器、继电器触点和电容器片中的至少一个，其机械地联结到拱形硅梁上。
29．一种微型电动机械结构，包括一个微电子基底；在微电子基底上的间隔开的支撑件；一个金属梁，其在间隔开的支撑件之间延伸，沿预定方向成拱形并根据施加在其上的热量而进一步沿预定的方向弯曲，从而导致拱形金属梁沿预定方向移位；以及在每个间隔开的支撑件中在拱形金属梁和基底之间的一个系链。
30．如权利要求29所述的微型电动机械结构，还包括在每个系链上以提供从拱形金属梁到间隔开的支撑件的导电通路。
31．如权利要求30所述的微型电动机械结构，其中导电结构包括系链上将拱形金属梁电连接到间隔开的支撑件的金属膜。
32．如权利要求29所述的微型电动机械结构，还包括在拱形金属梁下面的微电子基底中以增加拱形金属梁和该拱形金属梁下面基底表面之间间隔的沟。
33．如权利要求29所述的微型电动机械结构，还包括阀片、联结器、继电器触点和电容器片中的至少一个，其机械地联结到拱形金属梁上。
34．一种微型电动机械结构，包括一个微电子基底；在微电子基底上的间隔开的支撑件；一个金属梁，其在间隔开的支撑件之间延伸，沿预定方向成拱形并根据施加在其上的热量而进一步沿预定的方向弯曲，从而导致拱形梁沿预定方向移位；以及在每个间隔开的支撑件下面基底中包含绝热器的沟。
35．如权利要求34所述的微型电动机械结构，其中包含绝热器的沟包括在间隔开的支撑件下面基底中填充氧化物的沟。
36．如权利要求34所述的微型电动机械结构，还包括在金属梁下面的微电子基底中以增加金属梁和该金属梁下面基底表面之间间隔的沟。
37．如权利要求35所述的微型电动机械结构，还包括阀片、联结器、继电器触点和电容器片中的至少一个，其机械地联结到金属梁上。
38．如权利要求34所述的微型电动机械结构，其中金属梁包括一个拱形金属梁，其沿预定方向成拱形并根据施加在其上的热量而进一步沿预定的方向弯曲。
39．一种微型电动机械结构，包括一个微电子基底；在微电子基底上的间隔开的支撑件；一个梁，其在间隔开的支撑件之间延伸并根据施加到其上的热量而膨胀从而导致至少部分梁移位，对梁上热量的施加产生从梁通过支撑件并到基底中的热传导通路；以及在热传导通路中的热隔离结构，其减少从梁通过支撑件并到基底中的热传导。
40．如权利要求39所述的微型电动机械结构，其中热隔离结构包括临近支撑件的梁端部的热隔离结构，以将梁与支撑件和基底热隔离。
41．如权利要求39所述的微型电动机械结构，其中热隔离结构包括支撑件中在梁和基底之间的热隔离结构，以将梁与至少部分支撑件和基底热隔离。
42．如权利要求39所述的微型电动机械结构，其中热隔离结构包括临近支撑件的基底中的热隔离结构，以将梁和支撑件与至少部分基底热隔离。
43．如权利要求39所述的微型电动机械结构，其中热隔离结构包括梁中的至少一个热隔离结构，以将部分梁与梁的其余部分、支撑件和基底热隔离。
44．如权利要求39所述的微型电动机械结构，其中热隔离结构的热传导率低于梁和支撑件的热传导率。
45．如权利要求40所述的微型电动机械结构，还包括在热隔离结构上以提供从梁到支撑件的导电通路的导电结构。
46．如权利要求40所述的微型电动机械结构，其中梁包括硅，梁端部的热隔离结构包括二氧化硅。
47．如权利要求41所述的微型电动机械结构，其中梁包括金属，热隔离结构包括支撑件中在金属梁和基底之间的氮化硅系链。
48．如权利要求42所述的微型电动机械结构，其中热隔离结构包括支撑件下面基底中填充氧化物的沟。
49．如权利要求39所述的微型电动机械结构，还包括在梁下面的微电子基底中以增加梁和梁下面基底表面之间间隔的沟。
50．如权利要求40所述的微型电动机械结构，还包括阀片、联结器、继电器触点和电容器片中的至少一个，其机械地联结到梁上，与支撑件相对。
全文摘要
一种微型电动机械结构包括微电子基底和微电子基底上间隔开的支撑件。梁在支撑件之间延伸并根据施加在其上的热量而膨胀以导致梁在支撑件之间移位。梁上热量的施加产生从梁通过支撑件并到基底的热传导通路。热传导通路中的热隔离结构包括在梁每端、在每个间隔开的支撑件中、在临近每个间隔开的支撑件的基底中的热隔离结构、和/或梁中的至少一个热隔离结构。其可提高微型电动机械结构的热效率并允许低功率、大偏移、大的力和/或高速度。
文档编号H01H61/02GK1295178SQ0013293
公开日2001年5月16日 申请日期2000年11月8日 优先权日1999年11月8日
发明者拉马斯瓦米·马哈德万 申请人:Jds尤尼费斯公司