一种小型可移动设备包括形成于基底上并适于在平行于该基底的片表面方向上移位的可移动部分，形成并固定安装于该基底上的固定部分，及铰链，每个铰链的相对端部连接到该可移动部分和固定部分并呈现两反向弯曲状态，当其呈现任何一种弯曲状态，该铰链可通过自保持作用在两个位置有效保持该可移动部分。该基底形成有壁表面，这些壁表面设置成与铰链的相对面在整个铰链的可移动范围中都相对。当铰链呈现两反向弯曲状态任何一种（呈现生产初始状态）时，在铰链与设置在其相对侧的壁表面在铰链长度方向每个点上彼此相等。这克服了在生产中湿蚀后干燥步骤期间存在的困难，克服了可仅在铰链的一侧剩下液体使得该铰链保持吸附在壁表面上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种小型可移动设备，包括均形成在同一基底上的可移动部分和用于驱动该可移动部分的驱动部，例如，诸如包括反射镜作为可移动部分的光开关，或包括可移动电极作为可移动部分的继电器设备，尤其涉及一种将该可移动部分用一个或几个铰链支撑于其中的小型可移动设备，所述铰链反向弯曲以使该可移动部分可稳定地自保持在两个位置中的一个上。
技术介绍
为了说明包括可移动部分和一个或多个铰链的并由诸如光刻或蚀刻处理技术生产的小型可移动设备，即使该可移动部分没配置成被该例子中反向弯曲的铰链自保持在两稳定状态中，也先来描述一下包括在同一基底上形成反射镜、铰链、致动器及光导的光开关，其通过将反射镜移进并移出光导而具有通断光路功能。图1显示于2001年2月15日公开的国际申请WO01/011411披露的MEMS(微电机系统)光开关的构造。片状基底100具有一个上表面100u，其上有形成十字交叉结构并一端连接在一起的四个光纤通道1A至1D，片状基底100在图1中分成了两个部分显示以忽略中间部分，尽管该两部分都是同一基底的整体部分。位于互相垂直的光纤通道1A和1D之间的区域限定了一个驱动结构101。在驱动结构101的顶表面100u中以关于每个光纤通道1A和1D成45度角形成一个狭槽103，在该狭槽103中设置了一个可移动杆116。支撑框架134A和134B分别通过片簧式铰链128A和128B将其各自的一端连接到可移动杆116的相对侧并将其各自的另一端连接在一起以用于固定支撑部130A和130B，其中，支撑该可移动杆116可使其在其长度方向上移动并与基底100的片表面(顶表面100u)平行。四条光纤106A至106D分别设置在光纤通道1A至1D中，并且，承载于可移动杆116一端的反射镜102设置在光纤106A至106D的径向配置中心1c，及该可移动杆116的另一端连接到梳齿形静电致动器122上。梳齿形静电致动器122包括一个可移动梳齿形电极110和一固定梳齿形电极108，两者横向交叉或者说垂直于可移动杆116长度方向延伸至其的相对侧，并具有沿该可移动杆116长度方向延伸的梳齿。该可移动梳齿形电极110固定到可移动杆116上，而固定梳齿形电极108固定到形成于驱动结构101顶表面100u的凹部115底部。值得注意的是，该凹部115与狭槽103成接续关系，并且该可移动杆116伸至凹部115中，并且相应地，该梳齿形静电致动器122，该铰链128A和128B，该支撑框架134A和134B及固定支撑部130A和130B位于凹部115中。值得注意的是，该固定支撑部130A和130B以与固定梳齿形电极108相似方式固定到凹部115的底部，但其结构有别于该固定梳齿形电极108并且该固定支撑部130A和130B带有气隙地相对于凹部115底部悬浮。当在该可移动梳齿形电极110和固定梳齿形电极108之间提供一个电压时，可产生一个静电吸引力以将该可移动杆116向固定梳齿形电极108移动，如此保持可从中心1c引出反射镜102。当终止提供电压，铰链128A和128B的弹性回复力使该可移动杆116返回到中心1c，其中，该反射镜102返回到其在中心1c的原始位置。当反射镜102位于中心1c，例如从光纤106A射出的光被反射镜102反射以入射至光纤106B，及从光纤106D射出的光被反射镜102反射以入射至光纤106C。当反射镜102从中心1c引出时，光从光纤106A入射到光纤106C上，并且光从106D入射到光纤106B上。在图1所示的常规光开关中，为了保持反射镜102从中心1c引出，需要在可移动梳齿形电极110和固定梳齿形电极108之间连续提供一个电压，以增加功率耗散，而这是不经济的。考虑到这点，现已提出一种光开关，其采用通过在其间逆操作可保持两稳定弯曲部分的铰链以使该反射镜在终止提供电压时被保持在两状态的任何一个中，其中通过向静电致动器施加电压，可使该反射镜位于中心1c或从中心1c引出。现下将说明这样的光开关。图2是这样的光开关的平面图，图3A至3C为截面结构。特别地，如图2，一片状基底31具有其中形成十字交叉结构光纤通道1A至1D的顶表面31u，该关于光纤通道1A至1D中心径向延伸的四个光纤通道1A至1D中接入光纤32A至32D。如图4，光纤32A至32D分别插入到光纤通道1A至1D以压接保持在光纤通道1A到1D两侧壁之间，并具有接合该朝向中心1c设置的接合突起3的端面，其中，相对于基底31定位该光纤32A至32D。在该例中，每一个光纤32A至32D的端面都与例如垂直于光纤轴的平面成一个6度倾斜角并被研磨成准直光纤。如图2，在被光纤通道1A至1D分割的基底31的顶表面31u中的四个区域中的一个限定了一个驱动结构10，在该驱动结构10中，形成的杆通道33将驱动结构10一分为二并与中心1c相通。一可移动杆7设置在杆通道33中并在其朝向中心1c定位的一端承载反射镜4。片簧铰链6A至6D在可移动杆7的两个地方连接到该可移动杆7相对侧，以使该可移动杆7被驱动结构10形成的固定部分10a支撑，从而使其可沿纵向移动并且与基底31的片表面(顶面31u)平行。在该例中，该铰链6A至6D具有弯曲结构，这样它们的片表面可沿着其长度稍向中心弯曲，并且，示出的相对端在纵向上互相平行，其中可假定该铰链处于两反向稳定弯曲状态中的一个。在与反射镜4相对的可移动杆7的长度中间的铰链6A和6B与可移动杆7另一端的铰链6C和6D之间提供有梳齿形静电致动器，该致动器包括固定于可移动杆7相对侧的可移动梳齿形电极5。在该例中，该可移动梳齿形电极5包括形成于支撑臂5a和5b上的梳齿，该支撑臂5a和5b一端固定到可移动杆7相对侧，所述梳齿向铰链6A和6B及铰链6C和6D延伸。第一和第二固定梳齿形电极8、9设置在可移动梳齿形电极5的向铰链6C和6D的一侧上及向铰链6A和6B的一侧上以啮合可移动梳齿电极5。该第一和第二固定梳齿形电极8、9固定安装在驱动结构10上形成的固定部分8a，8b，9a，9b上。值得注意的是，该铰链6A和6B及铰链6C和6D设置在形成于驱动结构10的凹部14a和14b中。该设置铰链6A和6B的凹部14a和设置铰链6C和6D的凹部14b通过形成于顶表面31u中的连接通道17和18相互连通，以在设置可移动梳齿形电极5的位置平行于可移动杆7长度延伸。凹部14a和14b和连接通道17和18限定了凹部12的外轮廓，在该凹部12中设置有与反射镜4相对的可移动杆7的一半、支撑臂5a和5b、可移动梳齿形电极5、第一和第二固定梳齿形电极8和9及固定部分8a，8b，9a，9b，并且该固定部分8a，8b，9a，9b通过后面将描述中间绝缘层41固定在凹部12的底面。应该这样理解，固定部分10a表示驱动结构10的剩余部分，其中不包括凹部12和杆通道33。如截面图所示，该铰链6A和6B具有渐缩表面，其中每个铰链的两侧面都倾斜θ1＝0.5°的量级，由此随着远离基底31(顶表面31u)的表面6s，宽度减小。示例性的，该铰链6A至6D具有如图5A示出的相对于基部具有更宽顶侧面的梯形截面结构或具有如图5B示出的三角截面结构。这种结构的好处是使需要测量表面上宽度具有比截面为矩形时更宽的弹性常数当量，在生产处本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小型可移动设备，包括： 可移动部分，形成在基底上并适于在平行于该基底的片表面的方向上被移位， 固定部分，形成并固定安装于该基底上， 铰链，该铰链的相对端部与该可移动部分及固定部分连接，并呈现两个反向弯曲状态，在该铰链呈现任何一个弯曲状态时，所述铰链通过自保持作用而在两个位置保持该可移动部分，该基底形成有设置成在该铰链可移动范围全程上都与该铰链的相对侧相对的壁表面， 其中，在所述铰链与设置在所述铰链的相对侧并可与铰链接触的壁表面之间的间隔在该铰链呈现两个弯曲状态之一时、在沿着该铰链长度方向的每一点处彼此相等。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：加藤嘉睦，森惠一，吉田惠，伊卷理，滨田义彦，近藤健治，
申请(专利权)人：日本航空电子工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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