热驱动MEMS微镜及1×N热驱动MEMS微镜阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种热驱动MEMS微镜及1×N热驱动MEMS微镜阵列，热驱动MEMS微镜由镜面、微镜镜框以及连接镜面和微镜镜框的电热驱动臂组成，所述微镜镜框成对的设置于镜面的相对两侧，通过在所述电热驱动臂上施加偏置电压使微镜镜面旋转。阵列包括N个热驱动微镜单元和设有空腔的衬底；所述微镜镜框成对的设置于镜面的相对两侧并固定于衬底空腔上，通过在所述电热驱动臂上施加偏置电压使对应微镜镜面旋转；所述N个热驱动微镜单元之间以相等间隙地排列形成1×N微镜阵列。本发明专利技术每个微镜用两侧电热驱动臂单独控制，可以调整驱动臂的长度实现不同角度量程的设计，且阵列具备低电压驱动、高镜面填充率、大量程设计，可以有效降低热串扰。

【技术实现步骤摘要】
热驱动MEMS微镜及1 XN热驱动MEMS微镜阵列
本专利技术涉及一种热驱动MEMS微镜及其形成的I XN热驱动MEMS微镜阵列，属于微机电微镜
。
技术介绍
对于二维MEMS阵列，需要同时实现微镜两个方向的驱动，因此，驱动器的设计至关重要。对于现有的阵列中，如果将驱动器布置于微镜的四边，可实现二维差分驱动控制，但是大幅降低镜面的填充率；如果每个方向用单个驱动器控制，可以提高镜面填充率，但是不能消除环境引入的测试误差。因此，现有的二维MEMS阵列不能同时实现填充率低电压驱动、高镜面填充率、大量程，存在缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种热驱动MEMS微镜及其形成的I XN热驱动MEMS微镜阵列，具有填充率低电压驱动、高镜面填充率、大量程。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题:I XN热驱动MEMS微镜阵列，包括N个热驱动微镜单元和设有空腔的衬底，其中N为一个大于I的整数；所述每个热驱动微镜单元由镜面、微镜镜框以及连接镜面和微镜镜框的电热驱动臂组成，其中所述微镜镜框成对的设置于镜面的相对两侧并固定于衬底空腔上，通过在所述电热驱动臂上施加偏置电压使对应微镜镜面旋转；所述N个热驱动微镜单元之间以相等间隙地排列形成I XN微镜阵列。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案:还包括用于隔离热驱动微镜单元之间空气热传导的热阻挡墙。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案:所述N个热驱动微镜单元的镜面呈并排排列，且所述热阻挡墙设置在每两个相邻的电热驱动臂之间。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案:所述N个热驱动微镜单元的镜面呈并排排列，且每个镜面和微镜镜框均设有凸出部；所述每个镜面的凸出部使同一侧的两个电热驱动臂错位布置，且低于镜面凸出部的电热驱动臂利用镜面凸出部形成热阻挡墙，高于镜面凸出部的电热驱动臂利用微镜镜框凸出部形成热阻挡墙。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案:所述每两个相邻微镜镜框的其中一个上设有凸出部和凹陷部，通过电热驱动臂将镜面连接在凸出部和凹陷部之间，使得N个热驱动微镜单元的镜面呈错位排列；所述驱动微镜单元之间利用镜面或微镜镜框形成热阻挡墙。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案:所述每个热驱动微镜单元还包括隔热连接件，所述电热驱动臂的两端分别通过隔热连接件与微镜边框、镜面相连接。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案:所述隔热连接件由热导率小于20W/m.K的非金属材料制成。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案:所述电热驱动臂为两层以上的薄膜结构，所述薄膜结构由热膨胀系数不同的两种以上薄膜材料组合而成。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案:所述电热驱动臂为由薄膜梁连接而成的折叠梁结构。一种上述I XN热驱动MEMS微镜阵列的热驱动MEMS微镜，由镜面、微镜镜框以及连接镜面和微镜镜框的电热驱动臂组成，所述微镜镜框成对的设置于镜面的相对两侧，通过在所述电热驱动臂上施加偏置电压使微镜镜面旋转。本专利技术采用上述技术方案，能产生如下技术效果:本专利技术的热驱动MEMS微镜，每个微镜用两侧的电热驱动臂单独控制，并且通过两侧的电热驱动臂连接到微镜边框上，可以调整驱动臂的长度实现不同角度量程的设计，且不影响阵列镜面X方向的尺寸，通过改变分别施加在的驱动臂上的偏置电压，达到微镜在X、Y方向的旋转，该种方式结构更加便于镜面的旋转和控制。每个驱动臂通过隔热连接件连到微镜边框和镜面上，此设计可以提高热效率；并且电热驱动臂进一步为热膨胀系数不同的两种或多种薄膜材料组合而成，使其产生不同的热功率，从而使电热驱动臂产生位移。并且，在热驱动MEMS微镜的基础上，形成I X N的热驱动MEMS微镜阵列，并且通过热阻挡墙的合理设计和微镜错位排布，可以有效降低热串扰，从而使得阵列具备低电压驱动、高镜面填充率、大量程设计。【附图说明】图1为本专利技术的热驱动MEMS微镜单元结构示意图。图2为本专利技术的IXN热驱动MEMS微镜阵列结构示意图。图3为本专利技术的热驱动微镜单元施加电压示意图。图4为本专利技术的微镜边框做为热阻挡墙示意图。图5为本专利技术的微镜驱动臂错位布置并加热阻挡墙示意图。图6为本专利技术的微镜镜面错开排列示意图。其中标号解释:1_镜面，2-电热驱动臂，3-微镜镜框，4-隔热连接件，5-镜面凸出部，6-微镜镜框凸出部，7-微镜镜框凹陷部。【具体实施方式】下面结合说明书附图对本专利技术的实施方式进行描述。如图1所示，本专利技术设计了 一种热驱动MEMS微镜，包括镜面1、电热驱动臂2、微镜镜框3，所述镜面I分别在同一侧边上布置若干个电热驱动臂2，所述位于镜面I同一侧的若干个电热驱动臂2分别连接微镜镜框3，使得驱动臂2的两端分别与微镜边框3、镜面I相连接，以使微镜镜框3成对的设置于镜面I的相对两侧；通过在每个电热驱动臂2上分别施加偏置电压V1、V2、V3、V4，使微镜镜面旋转。在实施中，若干个电热驱动臂2取值可以为3个以上，镜面I上可以呈上下两侧分别沿Y方向布置两个电热驱动臂2。本实施例中，取4个电热驱动臂2，将四个电热驱动臂2沿Y方向分布于镜面I的四角，可以通过调整电热驱动臂的长度，也实现不同量程的设计，并且不影响X方向的尺寸。微镜的4个电热驱动臂2分布于镜面I的四角，通过改变分别施加在的电热驱动臂上的偏置电压V1、V2、V3、V4，如图3所示为热驱动微镜单元施加电压示意图，使得达到微镜镜面在X、Y方向的旋转，从而使得每个微镜都有4个电热驱动臂2独立控制。在该热驱动MEMS微镜的基础上，本专利技术提出一种由所述热驱动MEMS微镜形成的I XN热驱动MEMS微镜阵列，如图2所示，包括N个热驱动微镜单元和设有空腔的衬底，其中每个热驱动微镜单元通过两侧的微镜镜框3固定在衬底空腔上，N个微镜镜框3可以形成一个整的微镜镜框；所述N个热驱动微镜单元并排排列形成I XN微镜阵列，且相邻两个热驱动微镜单元之间设有相等间隙d，其中N为一个大于I的整数，d是工艺刻蚀的线宽；通过在每个电热驱动臂上施加偏置电压使对应微镜镜面旋转。图2中，t为微镜单元的长度，W为每个热驱动微镜单元与相邻热驱动微镜单元的中心距，W及t的取值根据实际需要设定。由此形成的二维MEMS微镜阵列可实现低电压驱动、高镜面填充率、大量程。在实施中，所述每个热驱动微镜单元的镜面3可以选择低于所述衬底表面。对于本专利技术中的热驱动微镜单元，可以在每个电热驱动臂2的两端可以连接隔热连接件4，使得每个电热驱动臂2的两端分别通过隔热连接件4与微镜边框3、镜面I相连接。隔热连接件4由导热性能差的非金属材料制成，导热率小于20瓦每米每开尔文(W/m.K),优选可以选择由SiO2材料制成。对于热驱动微镜单元中的每个电热驱动臂2是采用Bimorph变形结构，可以为两层以上的薄膜结构，如可以采用双层或多层薄膜结构。薄膜结构由热膨胀系数不同的两种以上薄膜材料组合而成，加电压使其产生不同的热功率，从而使电热驱动臂2产生位移。另夕卜，对于每个电热驱动臂2可以为有多段薄膜梁连接而成的折叠梁结构，如用Al和SiO2材料的薄膜梁连接形成，或由Al+Si02材料形成的薄膜梁和Si02+Al材料形成的薄膜梁连接而成的折叠梁，或由Si02+Al+Si02M料形成的薄膜梁连接而成的折本文档来自技高网...

【技术保护点】
1×N热驱动MEMS微镜阵列，其特征在于：包括N个热驱动微镜单元和设有空腔的衬底，其中N为一个大于1的整数；所述每个热驱动微镜单元由镜面、微镜镜框以及连接镜面和微镜镜框的电热驱动臂组成，其中所述微镜镜框成对的设置于镜面的相对两侧并固定于衬底空腔上，通过在所述电热驱动臂上施加偏置电压使对应微镜镜面旋转；所述N个热驱动微镜单元之间以相等间隙地排列形成1×N微镜阵列。

【技术特征摘要】
1.1XN热驱动MEMS微镜阵列，其特征在于:包括N个热驱动微镜单元和设有空腔的衬底，其中N为一个大于I的整数；所述每个热驱动微镜单元由镜面、微镜镜框以及连接镜面和微镜镜框的电热驱动臂组成，其中所述微镜镜框成对的设置于镜面的相对两侧并固定于衬底空腔上，通过在所述电热驱动臂上施加偏置电压使对应微镜镜面旋转；所述N个热驱动微镜单元之间以相等间隙地排列形成I XN微镜阵列。2.根据权利要求1所述IXN热驱动MEMS微镜阵列，其特征在于:还包括用于隔离热驱动微镜单元之间空气热传导的热阻挡墙。3.根据权利要求2所述热IXN热驱动MEMS微镜阵列，其特征在于:所述N个热驱动微镜单元的镜面呈并排排列，且所述热阻挡墙设置在每两个相邻的电热驱动臂之间。4.根据权利要求2所述热IXN热驱动MEMS微镜阵列，其特征在于:所述N个热驱动微镜单元的镜面呈并排排列，且每个镜面和微镜镜框均设有凸出部；所述每个镜面的凸出部使同一侧的两个电热驱动臂错位布置，且低于镜面凸出部的电热驱动臂利用镜面凸出部形成热阻挡墙，高于镜面凸出部的电热驱动臂利用微镜镜框凸出部形成热阻挡墙。5.根据权利要求2所述热IXN热驱动MEMS微镜阵列，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁金玲，陈巧，谢会开，
申请(专利权)人：无锡微奥科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32