具有位置检测结构的MEMS电热微镜器件与检测方法技术

本发明专利技术公开了一种具有位置检测结构的MEMS电热微镜器件及检测方法，所述电热微镜器件包括：衬底(1)、四个位置检测结构(2)、Bimorph驱动臂(4)、镜面热源(3)、镜面(5)、以及热隔离结构(6)；所述镜面(5)位于所述衬底表面上方的中心位置，所述镜面(5)与镜面热源(3)之间配置有所述热隔离结构(6)；所述位置检测结构(2)均位于衬底(1)的表面上方，所述位置检测结构(2)包括衬底热源(2

【技术实现步骤摘要】
具有位置检测结构的MEMS电热微镜器件与检测方法


[0001]本申请涉及微电子
，尤其涉及一种具有位置检测结构的MEMS电热微镜器件与检测方法。

技术介绍

[0002]MEMS(MEMS,Micro
‑
Electro
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Mechanical System)电热微镜的驱动原理是通过两种具有不同热膨胀系数(CTE，coefficient of temperature expansion)的材料构成的双晶片(Bimorph)，在温度变化时发生弯曲形变，进而产生驱动位移。基于电热式Bimorph驱动的MEMS电热微镜具有驱动电压低、扫描位移大、可线性驱动等特点，尤其是在微光学相关断层扫描成像(OCT，optical coherence tomography)、傅里叶变换光谱仪(FTS，Fourier transform spectrometer)等应用中具有显著的优势。例如：用于FTS系统的MEMS电热微镜只需要做垂直平动的活塞式运动，位移越大，分辨率越高，但是在平动过程中电热微镜镜面发生的任何微小的倾斜倾角都本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有位置检测结构的MEMS电热微镜器件，其特征在于，所述电热微镜器件包括：衬底(1)、四个位置检测结构(2)、Bimorph驱动臂(4)、镜面热源(3)、镜面(5)、以及热隔离结构(6)；所述衬底(1)与所述镜面(5)通过Bimorph驱动臂(4)连接；Bimorph驱动臂(4)基于施加的驱动信号，使得所述镜面(5)进行倾角式扫描或活塞式垂直扫描；所述镜面(5)位于所述衬底表面上方的中心位置，所述镜面热源(3)对称分布于镜面(5)两侧，且所述镜面(5)与所述镜面热源(3)之间配置有所述热隔离结构(6)；所述位置检测结构(2)均位于衬底(1)的表面上方，所述位置检测结构(2)包括衬底热源(2
‑
1)及多个热敏电阻(2
‑
2)，各个所述热敏电阻(2
‑
2)对称分布于衬底热源(2
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1)两侧；位置检测结构(2)内的至少两个热敏电阻(2
‑
2)分别外接电桥电路；Bimorph驱动臂(4)包括Bimorph结构(4
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1)及驱动臂(4
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2)。2.如权利要求1所述的具有位置检测结构的MEMS电热微镜器件，其特征在于，所述位置检测结构(2)分别部署于所述衬底(1)的四个角，或四个边的位置。3.如权利要求1
‑
2中任一项所述的具有位置检测结构的MEMS电热微镜器件，其特征在于，所述具有位置检测结构的MEMS电热微镜器件根据偏转角度的不同分为一维微镜和二维微镜，所述一维微镜仅能沿着x轴或仅能沿着y轴进行角度偏转，有一个运动自由度；二维微镜能沿着x轴，y轴进行角度偏转，有两个运动自由度；所述x轴、y轴均为世界坐标系下的坐标轴。4.一种具有位置检测结构的MEMS电热微镜器件的检测方法，基于如权利要求1
‑
3中任一项所述的MEMS电热微镜器件，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：步骤S11：向所述镜面热源(3)施加电信号，不向所述衬底热源(2
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1)施加电信号，将全部的位置检测结构分为两组，每组具有两个所述位置检测结构；每组位置检测结构中，第一位置检测结构具有相互平行的热敏电阻R1和R2，第二位置检测结构具有相互平行的热敏电阻R3和R4；R1与R3的轴线处于同一直线上，并由第一电桥电路相连，R2与R4的轴线处于同一直线上，并由第二电桥电路相连，所述热敏电阻R1、R2、R3和R4均与所述镜面热源的边平行；所述热敏电阻R1相对于热敏电阻R2，更靠近所述镜面热源，所述热敏电阻R3相对于热敏电阻R4，更靠近所述镜面热源；步骤S12：基于所述第一电桥电路的输出电压，检测所述镜面(5)的偏转角度；步骤S13：获取预设时间间隔内所述第二电桥电路输出的电压差，基于所述电压差，检测所述镜面(5)的垂直高度的变化；所述电压差为所述预设时间间隔内所述第二电桥电路输出的电压的最大值与最小值之间的差值；步骤S14：基于所述镜面(5)的偏转角度及所述镜面(5)的垂直高度的变化，确定所述镜面(5)的偏转角度。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S12包括：当所述第一电桥电路的输出电压为0时，所述镜面(5)的偏转角度为0；当所述第一电桥电路的输出电压不为0时，所述镜面(5)的偏转角度与所述第一电桥电路的输出电压成正相关，基于预先获取的镜面(5)的偏转角度与所述第一电桥电路的输出电压的对照关系，确定所述镜面(5)的偏转角度。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对照关系是在所述位置检测结构的MEMS
电热微镜器件加工完成后测试过程中，通过光学方法对镜面(5)的偏转角度和镜面垂直高度的位置进行测量，将其分别与所述第一电桥电路输出的电压、第二电桥电路在响应时间内输出的电压差进行标定。7.一种具有位置检测结构的MEMS电热微镜器件的检测方法，基于如权利要求1
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3中任一项所述的MEMS电热微镜器件，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：步骤S21：镜面热源不施加电信号，分别向四个位置检测结构中的衬底热源分别施加相同的电信号，其中四个位置检测结构的结构完全相同；将所述位置检测结构分为两组...

【专利技术属性】
技术研发人员：任安润，丁英涛，谢会开，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：