具有平面度误差补偿的微机电镜器件制造技术

本公开的各实施例涉及具有平面度误差补偿的微机电镜器件。微机电镜器件包括半导体材料的支撑框架和半导体材料板。板被连接到支撑框架，以能够围绕至少一个旋转轴线被定向。反射层被布置在板的第一区域上。压电致动结构在板的、相邻于反射层的第二区域上延伸。压电致动结构被配置为施加力来诸如修改板的曲率。动结构被配置为施加力来诸如修改板的曲率。动结构被配置为施加力来诸如修改板的曲率。

【技术实现步骤摘要】
具有平面度误差补偿的微机电镜器件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年9月30日提交的第102020000023110号意大利专利申请的优先权，其内容在法律允许的最大范围内通过引用整体并入本文。


[0003]本公开涉及使用MEMS(微机电系统)技术制造的、具有平面度误差补偿的微机电镜器件。

技术介绍

[0004]MEMS镜器件被用于便携式装置，诸如例如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、用于光学应用的PDA。具体地，这样的便携式装置中的MEMS镜器件被用于以期望的方式来引导由光源生成的光辐射束，例如用于从远处透射图像。由于它们的小尺寸，这些器件允许遵守在面积和厚度方面对空间占用的严格要求。
[0005]例如，MEMS镜器件被用于小型化投影仪(所谓的“微型投影仪(picoprojector)”)，小型化投影仪能够从远处投射图像并且生成所需的光图案。
[0006]MEMS镜器件通常包括在腔体上被弹性支撑并且由半导体材料本体形成的镜结构，以便可移动，例如在相对主延伸平面外倾斜或旋转移动，从而以所需的方式来引导入射光束。
[0007]通常，光束沿两个轴的偏转是期望的，这可以通过使用两个单轴型MEMS镜器件，或者通过使用单个双轴型MEMS镜器件来实现。由于压电致动系统与静电和电磁致动系统相比在操作电压和功耗方面的优势，镜器件的旋转由致动系统来控制，致动系统可以是压电类型。
[0008]镜结构通常包括半导体材料的薄板，薄板借助弹性元件而被连接到支撑框架和致动系统，以能够围绕期望的旋转轴线振荡。例如铝或金的反射层被布置在板上并且形成镜。
[0009]已知镜结构中的常见问题与板的变形有关，由于容纳镜的主表面相对于厚度的大尺寸，变形可能是相当大的。变形可能由制造过程产生的残余应力和环境因素(诸如温度变化)引起，并且导致反射光束的方向误差，并且最终导致投影图像失真。
[0010]根据第2020/0192199号美国专利公开(对应于所公开的第EP3,666,727号欧洲专利申请)中提出的专利技术，板在与容纳镜的面相对的面上设置有加强筋网。筋通过抵消材料的残余应力和内部应变来加强结构，并且实现减少板的整体变形的效果。投影图像整体被改进。
[0011]然而，在局部，另一方面，筋的作用是不可调制的，可能导致应变和变形的显著集中，但是相对于没有加强件的板的情况不那么明显。投影图像可能仍然包含优选避免的局部伪影和失真。
[0012]因此，本领域需要提供允许克服或至少减轻现有技术的所述限制的MEMS镜器件。

技术实现思路

[0013]在一个实施例中，微机电系统(MEMS)镜器件包括：由半导体材料构成的支撑框架；由半导体材料构成的板，板被连接到支撑框架，以能够围绕至少一个旋转轴线被定向；在板的第一区域上的反射层；以及压电致动结构，在板的、相邻于反射层的第二区域上延伸并且被配置为施加改变板的曲率的力。
[0014]压电致动结构可以包括压电补偿致动器，该压电补偿致动器在板的、围绕反射层的至少一部分的第二区域上延伸。
[0015]压电补偿致动器可以具有环形形状并且围绕反射层无缝地延伸。
[0016]压电补偿致动器可以包括围绕反射层布置的多个压电材料致动器带。
[0017]压电补偿致动器可以具有环形形状并且围绕反射层无缝地延伸，并且压电致动结构可以包括多个压电补偿致动器，多个压电补偿致动器在板的第二区域上延伸并且能够彼此独立地操作。
[0018]压电致动结构可以包括多个压电补偿致动器，多个压电补偿致动器在板的第二区域上延伸并且能够彼此独立地操作。
[0019]压电补偿致动器可以在板的第二区域上同心地延伸。
[0020]压电补偿致动器可以在板的第二区域上同心地延伸，并且多个压电补偿致动器中的第一压电补偿致动器可以包括围绕反射层布置的压电材料的第一致动器带。
[0021]多个压电补偿致动器中的第一压电补偿致动器可以包括围绕反射层布置的压电材料的第一致动器带。
[0022]第一致动器带可以彼此独立地操作。
[0023]多个压电补偿致动器中的第二压电补偿致动器可以包括围绕反射层布置的压电材料的第二致动器带。
[0024]第二致动器带可以彼此独立地操作。
[0025]第一致动器带可以彼此独立地操作，并且多个压电补偿致动器中的第二压电补偿致动器可以包括围绕反射层布置的压电材料的第二致动器带。
[0026]板可以借助连接弹性元件而被连接到支撑框架，连接弹性元件被配置为允许板围绕至少一个旋转轴线旋转。压电致动结构可以借助连接线而被电耦合到支撑框架上放置的接触焊盘。连接线可以包括在连接弹性元件上延伸的相应半导体部分。
[0027]压电运动致动器可以被连接到支撑框架和板，并且可以被配置为将板围绕至少一个旋转轴线定向。
[0028]在一个实施例中，便携式电子装置包括：具有控制单元的微型投影仪、由控制单元控制的微机械器件、以及由控制单元控制以基于待生成的图像来生成光束的光源，光源朝向微机械器件定向，使得光束撞击在微机械器件上。微机械器件可以如上所述。
[0029]接口可以用于将微型投影仪耦合到便携式电子装置。
[0030]系统处理器可以被耦合到微型投影仪，以向微型投影仪提供与待生成的图像有关的数据。
附图说明
[0031]为了更好地理解，现在仅通过非限制性示例的方式、参考附图来描述其实施例，其
中：
[0032]图1是根据本文所公开的一个实施例的微机电镜器件的简化俯视图；
[0033]图2是图1的微机电镜器件沿图1的II
‑
II线切割的前视图；
[0034]图3是根据本文所公开的不同实施例的微机电镜器件的简化俯视图；
[0035]图4示出了图3的微机电镜器件的放大细节；
[0036]图5是根据本文所公开的另一实施例的微机电镜器件的简化俯视图；
[0037]图6是根据本文所公开的另一实施例的微机电镜器件的简化俯视图；
[0038]图7是根据本文所公开的一个实施例的并入微机电镜器件的微型投影仪器件的简化框图；
[0039]图8是使用图7的微型投影仪器件的便携式电子装置的示意图。
具体实施方式
[0040]参考图1和图2，基于MEMS技术并且根据本文所公开的实施例制造的微机电镜器件整体使用附图标记1来指示。在所图示的非限制性示例中，微机电镜器件1是单轴类型，并且在半导体材料(具体是硅)的管芯中形成。
[0041]微机电镜器件1包括界定腔3的支撑框架2，以及板5。板5将腔3部分闭合并且板5借助扭力弹性元件6而被连接到支撑框架2，从而能够围绕旋转轴线X定向，旋转轴线X也是板5的中轴。
[0042]微机电镜器件1还包括运动致动器组件7，运动致动器组件7被配置为以受控方式将板5围绕旋转轴线X定向。具体地，在一个实施例中，每个运动致动器组件7包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微机电系统MEMS镜器件，包括：由半导体材料构成的支撑框架；由半导体材料构成的板，所述板被连接到所述支撑框架，以能够围绕至少一个旋转轴线被定向；在所述板的第一区域上的反射层；以及压电致动结构，在所述板的、相邻于所述反射层的第二区域上延伸并且被配置为施加改变所述板的曲率的力。2.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中所述压电致动结构包括压电补偿致动器，所述压电补偿致动器在所述板的、围绕所述反射层的至少一部分的所述第二区域上延伸。3.根据权利要求2所述的MEMS器件，其中所述压电补偿致动器具有环形形状并且围绕所述反射层无缝地延伸。4.根据权利要求2所述的MEMS器件，其中所述压电补偿致动器包括围绕所述反射层布置的多个压电材料致动器带。5.根据权利要求2所述的MEMS器件，其中所述压电补偿致动器具有环形形状，并且围绕所述反射层无缝地延伸；并且其中所述压电致动结构包括多个压电补偿致动器，所述多个压电补偿致动器在所述板的第二区域上延伸并且能够彼此独立地操作。6.根据权利要求2所述的MEMS器件，其中所述压电致动结构包括多个压电补偿致动器，所述多个压电补偿致动器在所述板的所述第二区域上延伸并且能够彼此独立地操作。7.根据权利要求6所述的MEMS器件，其中所述压电补偿致动器在所述板的所述第二区域上同心地延伸。8.根据权利要求6所述的MEMS器件，其中所述压电补偿致动器在所述板的所述第二区域上同心地延伸；并且其中所述多个压电补偿致动器中的第一压电补偿致动器包括围绕所述反射层布置的压电材料的第一致动器带。9.根据权利要求6所述的MEMS器件，其中所述多个压电补偿致动器中的第一压电补偿致动器包括围绕所述反射层布置的压电材料的第一致动器带。10.根据权利要求9所述的MEMS器件，其中所述第一致动器带能够彼此独立地操作。11.根据权利要求9所述的MEMS器件，其中所述多个压电补偿致动器中的第二压电补偿致动器包括围绕所述反射层布置的压电材料的第二致动器带。12.根据权利要求11所述的MEMS器件，其中所述第二致动器带能够彼此独立地操作。13.根据权利要求9所述的MEMS器件，其中所述第一致动器带能够彼此独立地操作；并且其中所述多个压电补偿致动器中的第二压电补偿致动器包括围绕所述反射层布置的压电材料的第二致动器带。14.根据权利要求1所述的MEMS器件，其中：所述板借助连接弹性元件而被连接至所述支撑框架，所述连接弹性元件被配置为允许所述板围绕至少一个旋转轴线旋转；所述压电致动结构借助连接线而被电耦合至所述支撑框架上放置的接触焊盘；以及所述连接线包括在所述连接弹性元件上延伸的相应半导体部分。15.根据权利要求1所述的MEMS器件，还包括压电运动致动器，所述压电运动致动器被连接到所述支撑框架和所述板并且被配置为将所述板围绕所述至少一个旋转轴线定向。
16.一种便携式电子装置，包括：微型投影仪，包括：控制单元；由所述控制单元控制的微机械器件；以及光源，由所述控制单元控制以基于待生成的图像而生成光束，所述光源朝向所述微机械器件定向，使得所述光束撞击在所述微机械器件上；其中所述微机械器件包括：由半导体材料构成的支撑框架...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：