專(zhuān)利名稱(chēng):微致動(dòng)器和使用微致動(dòng)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用掃描探針顯微鏡方法(SPM)技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中使用的電磁驅(qū)動(dòng)微致動(dòng)器，以及一種具有可以通過(guò)改善介質(zhì)平臺(tái)的面積效率而增加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量，因而減少制造成本的微致動(dòng)器，背景技術(shù)一種應(yīng)用掃描探針顯微鏡方法(SPM)技術(shù)的典型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)包括安裝在平臺(tái)上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)；用于在x和y方向上驅(qū)動(dòng)所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的微致動(dòng)器；一或多個(gè)探針，每個(gè)探針具有用于從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)讀出并且向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)紀(jì)錄數(shù)據(jù)的尖端；和用于處理數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)處理單元。
為了至少在兩個(gè)方向上，例如x和y方向上驅(qū)動(dòng)微致動(dòng)器，各自在x或y方向上驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元被分別布置在平臺(tái)的兩側(cè)。由于是具有與平臺(tái)相同重量的驅(qū)動(dòng)單元，所以該結(jié)構(gòu)可以承受強(qiáng)的外部沖擊。
然而，由于驅(qū)動(dòng)單元與平臺(tái)分開(kāi)，所以增加了微致動(dòng)器的整個(gè)體積。從而，當(dāng)使用薄膜制造工藝制造微致動(dòng)器時(shí)，在單片硅晶片上制造的器件的數(shù)量減小，并且因而其制造成本增加。另外，由于線(xiàn)圈安裝在各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元之內(nèi)，線(xiàn)圈的重量可以變化，所以各個(gè)器件相互間性能有差異。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種可以具有高面積效率和承受外部沖擊的結(jié)構(gòu)的微致動(dòng)器和應(yīng)用該致動(dòng)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種微致動(dòng)器，其包括支承單元；由支承單元彈性支承的多個(gè)平臺(tái)，各個(gè)平臺(tái)具有安裝表面，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)體安裝于安裝表面上，并且各個(gè)平臺(tái)布置得相互相鄰；在多個(gè)平臺(tái)之間布置的多個(gè)控制桿，各個(gè)控制桿具有分別連接到相鄰平臺(tái)的兩端，控制桿對(duì)相鄰平臺(tái)施加力，從而當(dāng)平臺(tái)之一運(yùn)動(dòng)時(shí)，相鄰平臺(tái)在所述平臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向相反的方向上運(yùn)動(dòng)；和分別對(duì)平臺(tái)提供驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)單元。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，其包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)；其中安裝了所述介質(zhì)的微致動(dòng)器，其中微致動(dòng)器包括支承單元；由支承單元彈性支承的四個(gè)平臺(tái)，這四個(gè)平臺(tái)在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上以2×2的矩陣相鄰布置；在四個(gè)平臺(tái)之間布置的多個(gè)控制桿，各個(gè)控制桿具有分別連接到相鄰平臺(tái)的兩端，控制桿對(duì)相鄰平臺(tái)施加力，從而當(dāng)平臺(tái)之一運(yùn)動(dòng)時(shí)，相鄰平臺(tái)在所述平臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向相反的方向上運(yùn)動(dòng)；分別對(duì)平臺(tái)提供驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)單元；和布置在所述介質(zhì)的上部的懸臂尖端陣列，以在介質(zhì)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或從介質(zhì)讀出數(shù)據(jù)。
通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的典型實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更為顯見(jiàn)，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的微致動(dòng)器的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的圖1的微致動(dòng)器的多個(gè)平臺(tái)的平面圖；圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1的微致動(dòng)器中控制桿的操作的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的圖1的微致動(dòng)器平臺(tái)的仰視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1的微致動(dòng)器的截面圖；圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1的微致動(dòng)器的操作原理的示意圖；圖7A至7C是用于解釋根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微致動(dòng)器20的平臺(tái)的操作的平面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的微致動(dòng)器的平面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的透視圖；圖10、圖11A至11E和圖12A至12D是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微致動(dòng)器制造方法的圖。
具體實(shí)施方式此后，將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的典型實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的微致動(dòng)器20的透視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1的微致動(dòng)器20的第一至第四平臺(tái)32至35的平面圖。
參照?qǐng)D1和2，微致動(dòng)器20包括支承單元30；第一至第四平臺(tái)32至35，平臺(tái)32至35由支承單元30彈性支承，并且在其上安裝了目標(biāo)驅(qū)動(dòng)體(未圖示)；連接第一至第四平臺(tái)32至35中相鄰平臺(tái)的多個(gè)控制桿50；驅(qū)動(dòng)第一至第四平臺(tái)32至35的驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元包括四對(duì)永磁體23和26和形成由永磁體23和26產(chǎn)生的閉環(huán)磁場(chǎng)的多個(gè)磁軛29。
支承單元30包括基體310；框架320，布置在基體310上并且包圍第一至第四平臺(tái)32至35；多個(gè)加強(qiáng)肋330，布置在框架320和各個(gè)第一至第四平臺(tái)32至35之間并且根據(jù)后面將要描述的原理在x和y方向之一上運(yùn)動(dòng)；和彈性梁340，在框架320和第一至第四平臺(tái)32至35之間和在加強(qiáng)肋330和第一至第四平臺(tái)32至35之間布置并且彈性支承4個(gè)平臺(tái)32至35。
在圖1和2中，框架320具有包圍通過(guò)控制桿50相互連接的四個(gè)平臺(tái)32至35的外側(cè)的矩形形狀，但是本發(fā)明不僅限于該形狀。
基體310接觸框架320和固定控制桿50的多個(gè)固定單元56，并且具有預(yù)定形狀的溝槽，使得第一至第四平臺(tái)32至35可以被基體310可移動(dòng)支承，從基體310浮置。
第一至第四平臺(tái)32至35被布置在第一方向，即X方向，和第二方向，即垂直于X方向的Y方向上。即第一至第四平臺(tái)32至35以2×2矩陣布置。在本實(shí)施例中使用了四個(gè)平臺(tái)，但是本發(fā)明不僅限于這種平臺(tái)的數(shù)量。
加強(qiáng)肋330布置在框架320和各個(gè)第一至第四平臺(tái)32至35之間。加強(qiáng)肋沿第一至第四平臺(tái)32至35的側(cè)壁從框架320內(nèi)部的四邊向X方向和Y方向延伸以具有L形，并且具有與第一方向平行的第一區(qū)330a和與第二方向平行的第二區(qū)330b。
第一連接單元332分別在各個(gè)加強(qiáng)肋330內(nèi)形成于第二區(qū)330b的側(cè)壁的中心并且向第一至第四平臺(tái)32至35突出。第二連接單元334形成于第一至第四平臺(tái)32至35的側(cè)壁的兩端，布置在相互面對(duì)從而向各個(gè)加強(qiáng)肋330的第二區(qū)330b突出的位置上。形成具有X方向彈性的第一彈性梁340以連接第一連接單元332和第二連接單元334。第一彈性梁340使用永磁體23和26以及線(xiàn)圈37X和37Y(未在圖1、2中)，根據(jù)后面將要描述的驅(qū)動(dòng)原理沿X方向移動(dòng)第一至第四平臺(tái)32至35。
第三連接單元336在各個(gè)加強(qiáng)肋330內(nèi)形成于第一區(qū)330a的側(cè)壁的兩端以向框架320突出。另外，第四連接單元338形成于布置在面對(duì)第三連接單元336的側(cè)壁內(nèi)的框架320的側(cè)壁的中心以向各個(gè)加強(qiáng)肋330的第一區(qū)330a突出。形成第二彈性梁350以連接第三連接單元336和第四連接單元338。第二彈性梁350使用永磁體23和26以及線(xiàn)圈37X和37Y(未在圖1、2中)，根據(jù)后面將要描述的驅(qū)動(dòng)原理沿Y方向移動(dòng)第一至第四平臺(tái)32至35。
控制桿50布置在第一至第四平臺(tái)32至35的相反側(cè)。各個(gè)控制桿包括安裝在基體310內(nèi)的固定單元56；其端部連接到相鄰的第一至第四平臺(tái)32至35的面對(duì)側(cè)的操作單元53；和插入在固定單元56和操作單元52之間并且可旋轉(zhuǎn)地支承操作單元52的鉸鏈單元54。
鉸鏈單元54具有V形，其一邊連接操作單元52的中心，并且安裝在基底310內(nèi)的兩個(gè)固定單元連接到鉸鏈單元54的兩端。
具有彈性以在X和Y方向上移動(dòng)操作單元52的連接梁58形成于操作單元52的第一端，延伸到相鄰于操作單元的第一至第四平臺(tái)32至35的側(cè)壁，并且連接到第一至第四平臺(tái)32至35。另外，連接梁58形成于操作單元52的第二端，延伸相鄰于操作單元52的第一至第四平臺(tái)32至35的側(cè)壁，并且連接到第一至第四平臺(tái)32至35。
即控制桿50在Y方向上布置在第一平臺(tái)32和第二平臺(tái)33之間以及第三平臺(tái)34和第四平臺(tái)35之間，以在正或負(fù)X方向移動(dòng)第一至第四平臺(tái)32至35，Y方向是操作單元52的縱向。
另外，控制桿50在X方向上布置在第一平臺(tái)32和第二平臺(tái)33之間以及第三平臺(tái)34和第四平臺(tái)35之間，以在正或負(fù)Y方向移動(dòng)第一至第四平臺(tái)32至35，X方向是操作單元52的橫向。在本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例中，兩個(gè)控制桿50布置在第一至第四平臺(tái)32至35之間，但是本發(fā)明不僅限于該數(shù)量。另外，在控制桿50內(nèi)，固定單元56或連接梁58與操作單元52的相對(duì)位置不僅限于此，可以有各種變化。
圖3是圖示連接第一至第四平臺(tái)32至35的控制桿50的操作的示意圖。參照?qǐng)D3，在控制桿50內(nèi)，v形鉸鏈54的邊固定在操作單元52的中心，并且控制桿50由布置在鉸鏈單元54兩端的固定單元56支承。因而，當(dāng)力被施加到操作單元52的第一端時(shí)，具有相同大小但是方向相反的力施加到操作單元52的第二端。
對(duì)于控制桿50，等效彈性系數(shù)k如下
k=Etw36L12L2...(1)]]>其中L1是從操作單元52的中心到第一端的距離，L2是從角到鉸鏈單元54的第一端的距離，w是鉸鏈單元54的寬度，t是控制桿50向紙面外方向的厚度，并且E是控制桿50的Young’s模數(shù)。在設(shè)計(jì)控制桿50時(shí)，可以根據(jù)彈性梁340和350之間的關(guān)系合理地確定L1、L2、w、和t的值。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1的微致動(dòng)器20的平臺(tái)的仰視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1的微致動(dòng)器20的截面圖。
參照?qǐng)D4和5，在X方向上提供驅(qū)動(dòng)力的X線(xiàn)圈37X和在Y方向上提供驅(qū)動(dòng)力的Y線(xiàn)圈37Y分別布置在第一至第四平臺(tái)32至35的下表面中。用于向線(xiàn)圈37X和37Y提供電流的電極墊未被圖示，但是被合理地布置以連接框架320。
一種在X和Y方向上驅(qū)動(dòng)第一至第四平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備包括永磁體23和26以及X線(xiàn)圈37X和Y線(xiàn)圈37Y。X線(xiàn)圈37X和Y線(xiàn)圈37Y布置在永磁體23和26之間，并且這樣布置永磁體23和26，使得施加磁場(chǎng)以影響X線(xiàn)圈37X和Y線(xiàn)圈37Y的一半。
X線(xiàn)圈37X和Y線(xiàn)圈37Y可以布置在第一至第四平臺(tái)32至35的上表面。參照?qǐng)D4和圖5，X線(xiàn)圈37X和Y線(xiàn)圈37Y可以布置在第一至第四平臺(tái)32至35的下表面上，從而其中安裝目標(biāo)驅(qū)動(dòng)體的面積更大。
圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1的微致動(dòng)器20的操作原理的示意圖。參照?qǐng)D6，當(dāng)電流i被施加到X線(xiàn)圈37X以在第一至第四平臺(tái)32至35的厚度方向Z上產(chǎn)生磁場(chǎng)B時(shí)，產(chǎn)生分別垂直于電流i和磁場(chǎng)B的Lorentz力F。即當(dāng)電流流向正Y方向時(shí)，在負(fù)Z方向的磁場(chǎng)B內(nèi)的X線(xiàn)圈37X受在負(fù)X方向上的力。即當(dāng)電流流向負(fù)Y方向時(shí)，X線(xiàn)圈37X受在正X方向上的力。
在圖6中圖示了在X-Z截面內(nèi)的X線(xiàn)圈37X，但是根據(jù)電流方向，在Y-Z截面內(nèi)的Y線(xiàn)圈37也受到在正或負(fù)Y方向上的力，并且因而第一至第四平臺(tái)32至35在X和Y方向上運(yùn)動(dòng)。
圖7A至7C是解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的微致動(dòng)器20的第一至第四平臺(tái)32至35的操作的平面圖。
圖7A描述了在X方向上驅(qū)動(dòng)第一至第四平臺(tái)32至35的操作。參照?qǐng)D7A，當(dāng)力在X方向上由于布置在平臺(tái)下表面的X線(xiàn)圈37X而被施加到第二平臺(tái)33和第三平臺(tái)34上時(shí)，連接到第二平臺(tái)33和第三平臺(tái)34的第一彈性梁340在X方向上變形，并且因而第二平臺(tái)32和第三平臺(tái)33在X方向上被驅(qū)動(dòng)。
如上所述，加強(qiáng)肋330通過(guò)具有Y方向彈性的第二彈性梁350連接到框架320。由于第二彈性梁350對(duì)于Y方向上的力是彈性的，所以第二彈性梁350不受X方向力的影響。因此，加強(qiáng)肋330和框架320支承第一至第四平臺(tái)32至35對(duì)于X方向力的運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)?shù)诙脚_(tái)33和第三平臺(tái)34在正X方向上被驅(qū)動(dòng)時(shí)，通過(guò)連接梁58連接第二平臺(tái)32和第三平臺(tái)33的控制桿50的操作單元的第一端受到在正X方向上的力。因而通過(guò)連接梁58連接第二平臺(tái)32和第三平臺(tái)33的控制桿50的操作單元的第二端受到在負(fù)X方向上的力。另外，連接到第一平臺(tái)32和第四平臺(tái)35的第一彈性梁340在負(fù)X方向上變形，并且第一平臺(tái)32和第四平臺(tái)35受到在負(fù)X方向上力而被驅(qū)動(dòng)。
即當(dāng)?shù)诙脚_(tái)33和第三平臺(tái)34在正X方向上被驅(qū)動(dòng)時(shí)，第一平臺(tái)32和第四平臺(tái)35在負(fù)X方向上被驅(qū)動(dòng)，反之亦然。當(dāng)?shù)诙脚_(tái)33和第三平臺(tái)34在X方向上被驅(qū)動(dòng)時(shí)，為了在負(fù)X方向上驅(qū)動(dòng)第一平臺(tái)32和第四平臺(tái)35，電流可以被施加到第一和第二平臺(tái)32和33內(nèi)的X線(xiàn)圈37X上。在這種情形，驅(qū)動(dòng)力加倍。
圖7B描述了在Y方向上驅(qū)動(dòng)第一至第四平臺(tái)32至35的操作。由于Y方向驅(qū)動(dòng)的原理與X方向驅(qū)動(dòng)的原理類(lèi)似，所以將僅主要描述其差別。由于加強(qiáng)肋330通過(guò)具有Y方向彈性的彈性梁350連接到框架320，所以第二彈性梁350在與Y方向上的力相同的方向上彈性變形，并且因而加強(qiáng)肋330被框架320支承從而運(yùn)動(dòng)。另外，由于連接加強(qiáng)肋330和第一至第四平臺(tái)32至35的第一彈性梁340對(duì)于Y方向上的力不變形，所以對(duì)于加強(qiáng)肋330第一至第四平臺(tái)32至35不受Y方向上的力而運(yùn)動(dòng)。即第一至第四平臺(tái)32至35和加強(qiáng)肋330被框架320支承以對(duì)于Y方向上的力在Y方向上運(yùn)動(dòng)。
控制桿50的操作是相同的。因而，當(dāng)?shù)谌脚_(tái)34和第四平臺(tái)35在正Y方向上被驅(qū)動(dòng)時(shí)，第一平臺(tái)32和第二平臺(tái)33在負(fù)Y方向上被驅(qū)動(dòng)，反之亦然。另外，當(dāng)?shù)谌脚_(tái)34和第三平臺(tái)35在正Y方向上被驅(qū)動(dòng)時(shí)，為了在負(fù)Y方向上驅(qū)動(dòng)第一平臺(tái)32和第二平臺(tái)33，電流可以被施加到第一平臺(tái)32和第二平臺(tái)33內(nèi)的Y線(xiàn)圈37Y上。在這種情形，驅(qū)動(dòng)力加倍。
圖7C描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的同時(shí)在兩個(gè)方向上驅(qū)動(dòng)第一至第三平臺(tái)32至35的操作。在該操作中，第二平臺(tái)33和第三平臺(tái)34受到由布置在平臺(tái)33和34下表面上的X線(xiàn)圈37X產(chǎn)生的在X方向上的力，并且第三平臺(tái)34和第四平臺(tái)35受到由布置在平臺(tái)34和35下表面上的Y線(xiàn)圈37Y產(chǎn)生的在Y方向上的力。由于第一彈性梁340、第二彈性梁350和控制桿50的反應(yīng)，第一至第四平臺(tái)32至35被對(duì)角線(xiàn)地向中心驅(qū)動(dòng)。
在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)?shù)谝恢恋谒钠脚_(tái)32至35被驅(qū)動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的相鄰平臺(tái)由于控制桿50的操作而受到相反方向上的力，由此提供了外部沖擊情形時(shí)的穩(wěn)定性。例如，當(dāng)在正X方向上的外力被施加到第一至第四平臺(tái)32至35時(shí)，該力被平均地施加到第一至第四平臺(tái)32至35。因而對(duì)于施加到第二平臺(tái)33和第三平臺(tái)上的正X方向上的力，第二平臺(tái)33和第三平臺(tái)34分別受到在負(fù)X方向上的力。因而相反方向的力同時(shí)施加到第一至第四平臺(tái)32至35上，并且因而外力的影響被最小化。
圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的微致動(dòng)器的平臺(tái)的平面圖。在圖8中，平臺(tái)132和133在單方向上被驅(qū)動(dòng)。參照?qǐng)D8，平臺(tái)132和133被布置得在X方向上相互平行，并且線(xiàn)圈137分別布置在平臺(tái)132和133的下表面上。具有上述結(jié)構(gòu)的控制桿150在平臺(tái)132和133之間連接。在X方向上彈性變形的第一彈性梁1340在具有矩形形狀并且包圍平臺(tái)132和133的框架1320之間連接。在這樣的單軸驅(qū)動(dòng)中，無(wú)需兩軸驅(qū)動(dòng)所必須的加強(qiáng)肋。
另外，根據(jù)本發(fā)明當(dāng)前實(shí)施例的微致動(dòng)器可以應(yīng)用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。圖9是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的透視圖。參照?qǐng)D9，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備200包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)240；微致動(dòng)器220，具有多個(gè)平臺(tái)231至234，介質(zhì)240安裝在平臺(tái)231至234內(nèi)；懸臂尖端陣列，布置在平臺(tái)231至234的上部，向介質(zhì)240中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或從介質(zhì)240讀出數(shù)據(jù)。微致動(dòng)器220的配置和操作與根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的微致動(dòng)器20相同。
此后將描述一種具有分離的平臺(tái)以及其中線(xiàn)圈形成于平臺(tái)的下表面上的結(jié)構(gòu)的微致動(dòng)器的制造方法。
圖10至12是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微致動(dòng)器制造方法的圖。
參照?qǐng)D10，第一電極單元12形成于玻璃基底10上，并且在玻璃基底10中形成具有預(yù)定深度和形狀的凹槽14。
圖11A至11E是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在硅基底60上形成線(xiàn)圈62和第二電極單元64的制造工藝的圖。硅基底60可以是具有例如氧化層66的絕緣層的硅上絕緣體(SOI)。
參照?qǐng)D11A，在硅基底60上使用光刻工藝形成將在其中形成線(xiàn)圈62的溝槽圖案，并且隨后使用感應(yīng)耦合等離子體-反應(yīng)離子蝕刻(ICP-RIE)工藝形成溝槽68。
參照?qǐng)D11B，使用熱氧化工藝形成鈍化層70。
參照?qǐng)D11C和11D，溝槽68使用電鍍方法填充以金屬74，并且隨后使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝拋光從溝槽68上部被暴露的鍍層以形成線(xiàn)圈62。
參照?qǐng)D11E，在形成絕緣層76之后，使用金屬沉積工藝形成第二電極單元64，電流通過(guò)第二電極單元64被施加到線(xiàn)圈62上。
圖12A至12E圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接合硅基底60和玻璃基底10以形成平臺(tái)的工藝。
參照?qǐng)D12A，硅基底60的上表面60a與玻璃基底10的上表面10a接合。這里，第一電極單元12(見(jiàn)圖10)和第二電極單元(見(jiàn)圖11E)相互接觸從而形成電極墊65。電極墊65通過(guò)后面將要描述的蝕刻工藝而被暴露，并且因而電流通過(guò)電極墊65被施加到線(xiàn)圈62上。
使用陽(yáng)極鍵合工藝進(jìn)行接合，在接合工藝中幾百伏特的電壓被施加在硅基底60和玻璃基底10之間，從而將溫度升高到幾百度。因此，玻璃/硅界面的勢(shì)被顯著減小，并且硅基底60和玻璃基底10通過(guò)電場(chǎng)接合。
參照?qǐng)D12B，在陽(yáng)極鍵合之后，硅基底60被全部蝕刻。平臺(tái)的厚度根據(jù)蝕刻深度確定。當(dāng)SOI基底被用作硅基底60時(shí)，蝕刻SOI基底以暴露內(nèi)氧化層66(見(jiàn)圖12A)，并且隨后蝕刻內(nèi)氧化層66。在這種情形，制備了具有對(duì)應(yīng)于將要形成的平臺(tái)厚度的內(nèi)氧化層66的厚度的SOI基底。
參照?qǐng)D12C，所述工藝是一種蝕刻工藝，其中形成框架、彈性梁、加強(qiáng)肋、分離的平臺(tái)和連接平臺(tái)的控制桿結(jié)構(gòu)，以在整個(gè)蝕刻后移動(dòng)平臺(tái)，并且暴露對(duì)線(xiàn)圈62施加電流的電極墊65。蝕刻掩膜69可以具有圖2的平面圖。
參照?qǐng)D12D，在蝕刻工藝之后，去除蝕刻掩膜69。完成具有分離的平臺(tái)73、框架75、加強(qiáng)肋71、彈性梁(未圖示)、控制桿結(jié)構(gòu)，和其中線(xiàn)圈62形成于平臺(tái)的下表面上的微致動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微致動(dòng)器包括具有質(zhì)量平衡的多個(gè)平臺(tái)，且具有其中平臺(tái)通過(guò)控制桿連接的結(jié)構(gòu)和布置在平臺(tái)下表面的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微致動(dòng)器以及采用該微致動(dòng)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備具有下列優(yōu)點(diǎn)。
首先，由于微致動(dòng)器的元件使用相同工藝制造得具有相同的形狀，所以可以提供更精確的質(zhì)量平衡。
第二，由于驅(qū)動(dòng)單元無(wú)需與平臺(tái)分開(kāi)，所以線(xiàn)圈不是在組裝工藝中制造而是在批次工藝中制造，因而制造成本低。
第三，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈形成于平臺(tái)的下表面上，因此具有高的面積效率。
盡管參照典型實(shí)施例具體示出了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在不偏離在權(quán)利要求
中所界定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)上的變化。
權(quán)利要求
1.一種微致動(dòng)器，包括支承單元；多個(gè)平臺(tái)，由所述支承單元彈性支承，各個(gè)平臺(tái)具有安裝表面，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)體安裝于所述安裝表面上，并且各個(gè)平臺(tái)布置得相互相鄰；多個(gè)控制桿，布置在多個(gè)平臺(tái)之間，各個(gè)控制桿具有分別連接到相鄰平臺(tái)的兩端，所述控制桿對(duì)相鄰平臺(tái)施加力，從而當(dāng)平臺(tái)之一運(yùn)動(dòng)時(shí)，相鄰平臺(tái)在所述平臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向相反的方向上運(yùn)動(dòng)；和驅(qū)動(dòng)單元，分別對(duì)所述平臺(tái)提供驅(qū)動(dòng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的微致動(dòng)器，其中各個(gè)所述控制桿包括固定單元，安裝在所述支承單元內(nèi)；操作單元，具有分別連接到相鄰平臺(tái)對(duì)側(cè)的兩端；和鉸鏈單元，夾置在所述固定單元和所述操作單元之間并且可旋轉(zhuǎn)地支承所述操作單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的微致動(dòng)器，其中有兩個(gè)固定單元，所述固定單元分別被安裝在所述支承單元內(nèi)，并且所述鉸鏈單元的一邊連接到所述操作單元的中心并且具有連接所述兩個(gè)固定單元的V形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2的微致動(dòng)器，還包括在所述操作單元的兩端和平臺(tái)之間布置并且彈性連接所述操作單元和所述平臺(tái)的連接梁。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1的微致動(dòng)器，其中所述支承單元包括基體；布置在所述基體上并且包圍多個(gè)所述平臺(tái)的框架；和在所述框架和所述平臺(tái)之間布置并且彈性支承所述平臺(tái)的彈性梁。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的微致動(dòng)器，其中所述驅(qū)動(dòng)單元包括分別在所述平臺(tái)中形成的線(xiàn)圈；和分別在面對(duì)所述線(xiàn)圈的位置上布置的多個(gè)永磁體。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6的微致動(dòng)器，其中所述線(xiàn)圈布置在所述平臺(tái)安裝表面的背面。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1的微致動(dòng)器，其中所述多個(gè)平臺(tái)是四個(gè)平臺(tái)，這四個(gè)平臺(tái)在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上以2×2的矩陣布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的微致動(dòng)器，其中所述支承單元包括基體；布置在所述基體上并且包圍所述多個(gè)平臺(tái)的框架；和分別布置在所述框架和平臺(tái)之間的加強(qiáng)肋，包括布置得平行于所述第一方向的第一區(qū)和布置得平行于所述第二方向的第二區(qū)；分別在所述第二區(qū)和所述平臺(tái)的對(duì)側(cè)之間連接、并且在所述第一方向上彈性變形的第一彈性加強(qiáng)肋；和分別連接所述第一區(qū)和面對(duì)所述第一區(qū)的框架內(nèi)表面、并且在所述第二方向上彈性變形的第二彈性加強(qiáng)肋。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8的微致動(dòng)器，其中所述驅(qū)動(dòng)單元包括分別在所述平臺(tái)中形成的線(xiàn)圈；和在分別面對(duì)所述線(xiàn)圈的位置上布置的多個(gè)永磁體。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10的微致動(dòng)器，其中所述線(xiàn)圈包括布置得用來(lái)分別在第一方向上對(duì)所述平臺(tái)提供動(dòng)力的第一線(xiàn)圈；和布置得用來(lái)分別在第二方向上對(duì)所述平臺(tái)提供動(dòng)力的第二線(xiàn)圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10的微致動(dòng)器，其中所述線(xiàn)圈布置在所述平臺(tái)的安裝表面的背面。
13.一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)；權(quán)利要求
8的微致動(dòng)器，其中安裝了所述介質(zhì)；和布置在所述介質(zhì)的上部、用于在介質(zhì)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或從介質(zhì)讀出數(shù)據(jù)的懸臂尖端陣列。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述驅(qū)動(dòng)單元包括分別在所述平臺(tái)的安裝表面上形成的線(xiàn)圈；和在分別面對(duì)所述線(xiàn)圈的位置上布置的多個(gè)永磁體。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有分離的平臺(tái)的微致動(dòng)器以及一種采用該微致動(dòng)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。所述微致動(dòng)器包括支承單元；由所述支承單元彈性支承的多個(gè)平臺(tái)，各個(gè)平臺(tái)具有目標(biāo)驅(qū)動(dòng)體安裝于其上的安裝表面，并且各個(gè)平臺(tái)布置得相互相鄰；布置在多個(gè)平臺(tái)之間的多個(gè)控制桿，各個(gè)控制桿具有分別連接相鄰平臺(tái)的兩端，并且控制桿對(duì)相鄰平臺(tái)施加力，從而當(dāng)平臺(tái)之一運(yùn)動(dòng)時(shí)，相鄰的平臺(tái)在所述平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向的相反方向上運(yùn)動(dòng)；和分別對(duì)所述平臺(tái)提供驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)單元。
文檔編號(hào)G12B21/20GK1996470SQ200610121482
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年8月24日
發(fā)明者樸弘植, 洪承范, 閔桐基, 沈鐘燁 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan