静电MEMS微镜制造技术

本申请提供了一种静电MEMS微镜，可以应用在手机、麦克风、摄像头、雷达、光开光等器件上，包括：支撑梁、微镜和驱动组件；驱动组件包括梳齿框、以及位于梳齿框内的驱动梳齿；支撑梁和微镜通过梳齿框相连，梳齿框中与微镜连接的两条边框分别位于支撑梁的延伸线确定的旋转轴的两侧；驱动梳齿包括至少一对梳齿对，梳齿对包括动梳齿结构和静梳齿结构，动梳齿结构包括多个动梳齿，动梳齿的一端固定在梳齿框上，静梳齿结构用于与动梳齿结构产生静电力，其中，动梳齿的固定端到旋转轴的距离大于动梳齿的另一端到旋转轴的距离。该结构能够进一步提高静电MEMS微镜的转角范围和稳定性。静电MEMS微镜的转角范围和稳定性。静电MEMS微镜的转角范围和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
静电MEMS微镜


[0001]本申请涉及微机电
，尤其涉及一种静电MEMS微镜。

技术介绍

[0002]微机电系统(micro electro
‑
mechanical system，MEMS)技术是一种基于微电子技术将电子、机械和光学等功能模块集成为微米级系统的技术。MEMS技术将机械构件、光学系统、驱动部件和电控系统集成为一个整体单元，不仅能够实现采集、处理与发送信息或指令，还能够实现按照信息采取行动。与传统机械系统相比，采用MEMS技术的系统具有微型化、集成化、低能耗、低成本、高精度、长寿命，以及动态性好等优势。
[0003]现代光通信产业中的一项重要技术是在多个信道之间实现光互通，而转动式MEMS器件正是实现这一技术的关键器件之一。如图1所示，在驱动电压的作用下，MEMS驱动器带动反光面绕着转轴发生转动，从而可以精确地将入射光反射到不同的端口。
[0004]静电MEMS微镜是转动式微机电系统产品中的一种，其采用静电驱动的方式。所谓静电驱动技术，就是利用电荷间的库仑力作为驱动力进行驱动的技术。通过静电作用使可以活动的微镜面转动，从而改变光路。静电MEMS微镜的转角范围与稳定性直接决定了该器件的性能。扩大转角范围意味着反射光可以进入更多的端口，实现多端口光切换。此外，静电MEMS微镜的稳定性会受到诸如残余应力、温度变化、外界冲击等因素的干扰，比如残余应力会使器件发生屈曲，外界冲击会导致器件的断裂失效。
[0005]因此，如何提高静电MEMS微镜的性能是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种静电MEMS微镜，能够提高静电MEMS微镜的转角范围和稳定性。
[0007]第一方面，提供了一种静电MEMS微镜，包括：支撑梁、微镜和驱动组件；所述驱动组件包括梳齿框、以及位于所述梳齿框内的驱动梳齿；所述支撑梁和所述微镜通过所述梳齿框相连，所述梳齿框中与所述微镜连接的两条边框分别位于所述支撑梁的延伸线确定的旋转轴的两侧；所述驱动梳齿包括至少一对梳齿对，所述梳齿对包括动梳齿结构和静梳齿结构，所述动梳齿结构包括多个动梳齿，所述动梳齿的一端固定在所述梳齿框上，所述静梳齿结构用于与所述动梳齿结构产生静电力，其中，所述动梳齿的固定端到所述旋转轴的距离大于所述动梳齿的另一端到所述旋转轴的距离。
[0008]本申请实施例中，静电MEMS微镜的梳齿框位于旋转轴两侧，通过多个点与微镜接触并支撑微镜，该设计增大了静电MEMS微镜的惯性矩，从而提高了器件的稳定性。另外，动梳齿的一端固定在梳齿框上，由于旋转轴附近无梳齿框，因此可以把动梳齿的自由端延伸至旋转轴附近来增加动梳齿的长度，从而能够有效提高该器件的驱动力，进而提高转角范围。
[0009]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述梳齿框关于所述旋转轴对称。
[0010]本申请实施例中，梳齿框关于所述旋转轴对称的情况下，该器件的驱动力和稳定
性最佳。
[0011]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述动梳齿在所述梳齿框上的固定点与所述旋转轴之间的垂直距离L0的范围满足如下关系：0.7T1/sinθ≤L0≤1.1T1/sinθ，其中，θ为所述微镜的最大转角，T1为所述动梳齿的厚度。
[0012]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述静电MEMS微镜还包括至少一个加强杆，所述至少一个加强杆的两端均固定于所述梳齿框上。
[0013]本申请实施例在静电MEMS微镜中引入加强杆，可以将两侧的梳齿框机械连接并加固，能够抑制高阶模态的干扰，进一步提高器件的稳定性。
[0014]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述加强杆的宽度为所述动梳齿宽度的2倍。
[0015]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述静梳齿结构包括多个静梳齿，所述静电MEMS微镜还包括：位于所述动梳齿的开口面向所述静梳齿的凹槽；和/或位于所述静梳齿的开口面向所述动梳齿的凹槽。
[0016]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述凹槽为矩形槽，所述凹槽的形心与所述旋转轴之间的垂直距离为d＝h/sinα，其中，所述α为所述动梳齿绕所述旋转轴的旋转角度，所述h为所述凹槽的厚度，α＞0，0＜T/2≤h≤T，T为所述凹槽所在的梳齿的厚度。
[0017]本申请实施例中，通过在静电MEMS微镜的梳齿对上刻蚀出凹槽，使得动梳齿和静梳齿在垂直方向上的间距变大，从而可以增强动梳齿旋转至特定转角下的驱动力。
[0018]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述凹槽的形状为台阶状。
[0019]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述静电MEMS微镜还包括：第一驱动组件，所述第一驱动组件位于所述支撑梁和所述驱动组件之间，或者，所述第一驱动组件位于所述驱动组件和所述微镜之间；所述第一驱动组件包括梳齿杆和驱动梳齿，所述梳齿杆位于所述旋转轴上；所述驱动梳齿包括至少一对梳齿对，所述梳齿对包括动梳齿结构和静梳齿结构，所述动梳齿结构包括多个动梳齿，所述动梳齿的一端固定在所述梳齿杆上，其中，所述动梳齿的固定端到所述旋转轴的距离小于所述动梳齿的另一端到所述旋转轴的距离。
[0020]本申请实施例中的静电MEMS微镜可以削弱垂直梳齿对在y方向(与旋转轴垂直的方向)上的吸引力，从而提高吸合电压，增强微镜的稳定性。
[0021]第二方面，提供了一种微镜阵列，所述微镜阵列包括多个以阵列方式排列的如第一方面以及第一方面任意实现方式中所述的静电MEMS微镜。
[0022]第三方面，提供了一种光开关，所述光开关包括输入端口阵列、输出端口阵列和至少一个如第二方面所述的微镜阵列，所述输入端口阵列用于接收光信号，所述光信号经所述至少一个微镜阵列反射后，经所述输出端口阵列输出。
[0023]第四方面，提供了一种光学器件，所述光学器件包括控制器，以及如第一方面以及第一方面任意实现方式中所述的静电MEMS微镜或如第二方面所述的微镜阵列。
[0024]第五方面，提供了一种终端设备，所述终端设备包括控制器，以及如第一方面以及第一方面任意实现方式中所述的静电MEMS微镜或如第二方面所述的微镜阵列。
附图说明
[0025]图1是转动式MEMS器件实现光信道切换的示意图。
[0026]图2是现有的一种静电MEMS微镜的立体图。
[0027]图3是本申请提供的一种静电MEMS微镜的立体图。
[0028]图4是本申请提供的一种静电MEMS微镜的俯视图。
[0029]图5是本申请提供的一种半反式静电MEMS微镜的立体图。
[0030]图6是本申请提供半反式静电MEMS微镜在y方向上的受力示意图。
[0031]图7是本申请提供的一种静电MEMS微镜阵列的立体图。
[0032]图8是本申请提供的一种垂直梳齿对的立体图。
[0033]图9是本申请提供的另一种垂直梳齿对的立体图。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静电MEMS微镜，其特征在于，包括：支撑梁、微镜和驱动组件；所述驱动组件包括梳齿框、以及位于所述梳齿框内的驱动梳齿；所述支撑梁和所述微镜通过所述梳齿框相连，所述梳齿框中与所述微镜连接的两条边框分别位于所述支撑梁的延伸线确定的旋转轴的两侧；所述驱动梳齿包括至少一对梳齿对，所述梳齿对包括动梳齿结构和静梳齿结构，所述动梳齿结构包括多个动梳齿，所述动梳齿的一端固定在所述梳齿框上，所述静梳齿结构用于与所述动梳齿结构产生静电力，其中，所述动梳齿的固定端到所述旋转轴的距离大于所述动梳齿的另一端到所述旋转轴的距离。2.根据权利要求1所述的静电MEMS微镜，其特征在于，所述梳齿框关于所述旋转轴对称。3.根据权利要求1或2所述的静电MEMS微镜，其特征在于，所述动梳齿在所述梳齿框上的固定点与所述旋转轴之间的垂直距离L0的范围满足如下关系：0.7T1/sinθ≤L0≤1.1T1/sinθ，其中，θ为所述微镜的最大转角，T1为所述动梳齿的厚度。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的静电MEMS微镜，其特征在于，所述静电MEMS微镜还包括至少一个加强杆，所述至少一个加强杆的两端均固定于所述梳齿框上。5.根据权利要求4所述的静电MEMS微镜，其特征在于，所述加强杆的宽度为所述动梳齿宽度的2倍。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的静电MEMS微镜，其特征在于，所述静梳齿结构包括多个静梳齿，所述静电MEMS微镜还包括：位于所述动梳齿的开口面向所述静梳齿的凹槽；和/或位于所述静梳齿的开口面向所述动梳齿的凹槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓诗，徐景辉，孙丰沛，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：