離，空氣的擊穿電壓為約327伏特，則可將間隙308距離維持為高于約10 μπι以防止跨間隙308放電。在一個(gè)實(shí)施例中，跨間隙308的最小距離可介于約10 μπι與300 μπι之間或更大以防止正常操作條件下的擊穿。更具體地，跨間隙308的最小距離可選擇為約20 μπι。
[0043]插頭304可同心定位在通孔402內(nèi)，使得間隙308圍繞插頭304周邊均勻分布。另選地，插頭304可在通孔402內(nèi)配置，使得插頭304與底部襯底214之間的間隙308距離變化。例如，通孔402可與插頭304不同地成型，或插頭304可偏心定位在通孔402內(nèi)，使得間隙308距離變化。然而，可控制跨間隙308的最小距離以獲得所要的擊穿電壓并適應(yīng)通過(guò)插頭304遞送的操作電壓。
[0044]現(xiàn)參照?qǐng)D4Β，沿圖2Β的線Β_Β或C_C的一部分截取的橫截面?zhèn)纫晥D圖示示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有電介質(zhì)填充的間隙的順應(yīng)性觸件。在另選的實(shí)施例中，可通過(guò)將合適電介質(zhì)物質(zhì)引入到間隙308中來(lái)控制間隙308的擊穿電壓。例如，間隙308可填充有在剪切應(yīng)力下變形的流體。例如，間隙308可填充有液體電介質(zhì)406 (諸如，硅酮油)，該液體電介質(zhì)不會(huì)阻礙插頭304與底部襯底214之間的相對(duì)移動(dòng)，但還具有比空氣高的介電常數(shù)并且允許跨間隙308的距離與填充有空氣的間隙308相比有所變窄，同時(shí)仍維持間隙308的所需擊穿電壓。間隙可通過(guò)例如使用氣動(dòng)流體分配器、注射器或可將受控體積的流體注入到小區(qū)域中的另一種類型的分配器將液體電介質(zhì)406分配到間隙308中而填充有液體電介質(zhì)406。根據(jù)插入到間隙308中的液體電介質(zhì)406的粘度，可能需要保持液體電介質(zhì)406。例如，在僅靠表面張力無(wú)法阻止液體電介質(zhì)406從間隙308流出的情況下，可在間隙308之上或內(nèi)部形成密封件408以阻止液體電介質(zhì)406離開(kāi)間隙308。在一個(gè)實(shí)施例中，密封件308可包括作為薄層沉積于間隙308內(nèi)以與底部襯底214和插頭304鍵合同時(shí)保持液體電介質(zhì)406的柔性粘合材料諸如硅酮聚合物。密封件408可為薄型且柔性的，以便不阻礙插頭304與底部襯底214之間的相對(duì)移動(dòng)。
[0045]在另選的實(shí)施例中，可將非液體電介質(zhì)(諸如，固體或氣體電介質(zhì)材料)引入到間隙308中并且密封在間隙內(nèi)。例如，間隙308可至少部分地填充有包含聚合物(諸如，丙烯酸、聚酰亞胺或環(huán)氧樹(shù)脂)的固體電介質(zhì)?？墒褂脟娔に噥?lái)將聚合物電介質(zhì)引入到間隙308 中。
[0046]在圖4A-4B中，柔性膜310可允許插頭304與底部襯底214之間的相對(duì)移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，柔性膜310的尺寸可被設(shè)定成在將相反負(fù)載施加到插頭304和底部襯底214時(shí)彎曲。頂部硅層404和間隙308的物理尺寸和材料性質(zhì)可為使柔性膜310具有總體剛度和柔性的主要因素。在一個(gè)實(shí)施例中，柔性膜310的總體厚度包括定位在通孔402之上的頂部硅層404、掩埋氧化物層314和電介質(zhì)層312的部分。在一個(gè)實(shí)施例中，柔性膜310的寬度可在柔性膜310的總體厚度的約10倍與50倍之間。例如，在柔性膜的寬度是柔性膜310的總體厚度的10倍的情況下，厚度為約5 μ m，而如上所述，柔性膜310的寬度可為約
50μ mD
[0047]現(xiàn)參照?qǐng)D5，其示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有順應(yīng)性觸件的微拾取陣列的頂側(cè)部分的透視圖圖示。在一個(gè)實(shí)施例中，電極互連件112包括電極跡線、導(dǎo)線或與頂側(cè)觸件307電連接的其他連接器。例如，電極互連件112可在掩埋氧化物層314和底部襯底214之上從臺(tái)面結(jié)構(gòu)311延伸到頂側(cè)觸件307。考慮到諸如用于支撐靜電轉(zhuǎn)移頭部114的柔性懸臂梁210的特征，電極互連件112的路徑可根據(jù)微拾取陣列104的頂側(cè)幾何形狀而變化。因此，電極互連件112圖案可包括各種彎曲形狀、曲線等。此外，電介質(zhì)層312可覆蓋電極互連件112。相比之下，不同于由電介質(zhì)層312覆蓋，頂側(cè)觸件307可替代地延伸穿過(guò)電介質(zhì)層312、電極互連件112和掩埋氧化物層314直至頂側(cè)插頭區(qū)域504。
[0048]頂側(cè)插頭區(qū)域504以隱藏線表示以示出其可由柔性膜310支撐并且在掩埋氧化物層314下方。頂側(cè)插頭區(qū)域504可對(duì)應(yīng)于插頭304的與掩埋氧化物層314并置的一部分。因此，頂側(cè)觸件307可在接觸區(qū)域506之上接觸頂側(cè)插頭區(qū)域504。接觸區(qū)域506可成比例地小于頂側(cè)插頭區(qū)域504，這是因?yàn)榻佑|區(qū)域506不可大于插頭304寬度，并且因?yàn)樽钚』佑|區(qū)域506減輕了掩埋氧化物層314與頂側(cè)插頭區(qū)域504分層的風(fēng)險(xiǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，接觸區(qū)域506可小于頂側(cè)插頭區(qū)域504的約一半。例如，接觸區(qū)域506可具有介于50 μπι與100 μ m之間的有效直徑，而頂側(cè)插頭區(qū)域504可具有介于300 μ m與500 μ m之間的有效直徑。然而，其他接觸區(qū)域506和頂側(cè)插頭區(qū)域504尺寸可用于類似地使接觸區(qū)域506與頂側(cè)插頭區(qū)域504之間的比率最小化，并且提供頂側(cè)插頭區(qū)域504與掩埋氧化物層314之間的強(qiáng)界面。
[0049]頂側(cè)觸件307也可轉(zhuǎn)移電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，頂側(cè)觸件307在不顯著損害柔性膜310的功能的情況下提供從插頭304通過(guò)掩埋氧化物層314直至電極互連件112的電通路。為提供此通路，頂側(cè)觸件307可由提供插頭304與電極互連件112之間的導(dǎo)電性的各種導(dǎo)電材料(諸如，金、祖0、0、11￥、11、41、其合金或多晶硅)形成。
[0050]如上文相對(duì)于沿圖3的線A-A和B-B示出的結(jié)構(gòu)所述的，電壓互連件108可包括插頭304的背側(cè)表面上的接觸墊306。接觸墊306可與轉(zhuǎn)移頭部組件102的對(duì)應(yīng)操作電壓觸件電耦接以從電源106或206轉(zhuǎn)移電壓。因此，電壓可通過(guò)接觸墊306遞送到插頭304中，并且朝向頂側(cè)插頭區(qū)域504上的頂側(cè)觸件307來(lái)遞送。頂側(cè)觸件307可進(jìn)一步與電極互連件112電耦接，因此電壓可通過(guò)插頭304和電極互連件112從電源106或206遞送到電極表面202。此外，電源106或206可使用沿圖3的線A-A和C-C示出的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)以類似方式將電壓轉(zhuǎn)移到雙極靜電轉(zhuǎn)移頭部114的第二電極表面204。
[0051]微拾取陣列104的操作可包括將電壓施加到靜電轉(zhuǎn)移頭部陣列114并從靜電轉(zhuǎn)移頭部陣列114移除電壓。例如，可通過(guò)插頭304來(lái)將電壓施加到靜電轉(zhuǎn)移頭部114以?shī)A持微型器件，并且可從靜電轉(zhuǎn)移頭部114移除電壓以釋放微型器件。這種施加和移除可能伴有電流峰值，這是因?yàn)殡姾稍陟o電轉(zhuǎn)移頭部陣列114中產(chǎn)生或消失。然而，在靜電轉(zhuǎn)移頭部陣列114的穩(wěn)態(tài)操作期間，需要通過(guò)插頭304遞送最小電流或不需要通過(guò)插頭304遞送電流，這是因?yàn)榭衫脧碾娫?06或206汲取的最小電力來(lái)維持電荷。因此，接觸墊306與頂側(cè)觸件307之間的插頭304上的電阻可小于約25千歐姆，而不使電極電路的RC時(shí)間常數(shù)降級(jí)到微拾取陣列104無(wú)法以下文所述的方式轉(zhuǎn)移微型器件的程度。更具體地，因?yàn)槲⑿推骷氖叭『头胖门c電極電路的響應(yīng)時(shí)間(例如，若干微秒)相比在相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間段(例如，若干秒)內(nèi)發(fā)生，所以可在不破壞拾取或放置微型器件的能力的情況下增大插頭304上的電阻。例如，接觸墊306與頂側(cè)觸件307之間的插頭304上的電阻可在高于1歐姆到1，000歐姆的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，插頭304上的電阻可在兆歐姆范圍內(nèi)而不損害微型器件的轉(zhuǎn)移，如以下的描述中所述的。更具體地，在一個(gè)實(shí)施例中，插頭304具有在約1千歐姆到100千歐姆的范圍內(nèi)的標(biāo)稱電阻值。
[0052]現(xiàn)參照?qǐng)D6A，其示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有由柔性膜支撐的順應(yīng)性觸件的微拾取陣列的可移動(dòng)部分的橫截面?zhèn)纫晥D圖示。在將微拾取器件陣列104附接到轉(zhuǎn)移頭部組件102之前(S卩，當(dāng)未將外部負(fù)載施加到微拾取陣列104時(shí))，柔性膜310可具有足夠彈性以跨間隙308變平且使插頭304相對(duì)于軸302與底部襯底214對(duì)準(zhǔn)。
[0053]現(xiàn)參照?qǐng)D6B，其示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有施加到由柔性膜支撐的順應(yīng)性觸件的負(fù)載(其與施加到微拾取陣列的夾持區(qū)域的夾持力相反)的微拾取陣列的可移動(dòng)部分的橫截面?zhèn)纫晥D圖示。當(dāng)例如通過(guò)施加靜電夾持負(fù)載601以朝轉(zhuǎn)移頭部組件102的夾持觸件拉動(dòng)底部襯底214之上的夾持區(qū)域來(lái)將微拾取陣列104夾持到轉(zhuǎn)移頭部組件102時(shí)，可通過(guò)轉(zhuǎn)移頭部組件102的操作電壓觸件來(lái)將反應(yīng)性負(fù)載602施加到插頭304。這個(gè)反應(yīng)性負(fù)載可例如由于夾持觸件的表面與操作電壓觸件的表面之間的位置失配而被施加。更具體地，操作電壓觸件可比夾持觸件從轉(zhuǎn)移頭部組件102延伸得更遠(yuǎn)。因此，操作電壓觸件在夾持觸件觸摸底部襯底214之上的夾持區(qū)域以及柔性膜310遇到致使其偏轉(zhuǎn)的彎矩之前觸摸接觸墊306。此偏轉(zhuǎn)允許在通孔402內(nèi)浮動(dòng)的插頭304相對(duì)于底部襯底214移動(dòng)。當(dāng)柔性膜310偏轉(zhuǎn)并且插頭304移動(dòng)時(shí)，底部襯底214和插頭304兩者分別保持與轉(zhuǎn)移頭部組件102的夾持觸件和操作電壓觸件接觸。更具體地，柔性膜310適應(yīng)底部襯底214與插頭304之間的相對(duì)移動(dòng)以允許微拾取陣列104固定到轉(zhuǎn)移頭部組件102，同時(shí)建立插頭304與電源106，206之間的電連接。
[0054]柔性膜310的偏轉(zhuǎn)和因此底部襯底214相對(duì)于插頭304的移動(dòng)取決于微拾取陣列104的多個(gè)特性，并且可修改這些特性中的每個(gè)特性以調(diào)整由例如轉(zhuǎn)移頭部組件102的夾持觸件的表面與操作電壓觸件的表面之間的各種偏移引起的底部襯底214與插頭304之間的移動(dòng)程度。在未詳盡列出這些變量的情況下，可修改的微拾取陣列104特性中的一些微拾取陣列特性為柔性膜310的寬度和頂部硅層404的剛度(圖4)。通過(guò)模型來(lái)提供僅這兩個(gè)變量的影響的實(shí)例，在該模型中，柔性膜310內(nèi)的頂部硅層404具有5 μπι的厚度。在第一實(shí)例中，在柔性膜310被模塑成具有50 μπι的間隙308寬度并且頂部硅層404具有233mN/μ m的剛度的情況下，當(dāng)夾持負(fù)載601和反應(yīng)性負(fù)載602對(duì)應(yīng)于被施加到插頭304的300MPa壓力時(shí)，估計(jì)底部襯底214相對(duì)于插頭304的移動(dòng)為約0.4 μπι。另選地，當(dāng)在柔性膜310具有100 μ m的間隙308寬度并且頂部硅層404具有34mN/ μ m的剛度的情況下將相同壓力施加到插頭304時(shí)，估計(jì)插頭304相對(duì)于底部襯底214的移動(dòng)為約1.1