微型mems致动器组件的制作方法
【专利说明】微型MEMS致动器组件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是2013年3月15日提交的美国专利申请N0.13/843，107的继续申请，其全部内容通过引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明的一个或多个实施方案总体涉及光学元件(例如反射镜或透镜)的致动器，更特别地例如，涉及例如用于微型相机等中的在多个自由度上提供运动的致动器组件的实施方案。
【背景技术】
[0004]用于微型相机和其他设备中的致动器是众所周知的。这种设备通常包括音圈，其用于移动透镜以便聚焦、变焦或光学图像稳定。
[0005]微机电系统(MEMS)致动器也是公知的，MEMS致动器的例子包括梳状驱动器、刮板式驱动器和热驱动器。超小型MEMS致动器可以用众所周知的集成电路(IC)制造技术来制造。MEMS致动器可用于各种应用中。例如，MEMS致动器可用于移动透镜以便于微型相机中的自动聚焦、变焦和图像稳定功能。因而，所希望的是，为这样的应用提供改进的MEMS致动器装置。
[0006]微型相机可用于各种不同的电子设备中。例如，微型相机常用于蜂窝电话、手提电脑和监视设备以及许多其他应用中。随着电子设备的尺寸不断缩小，作为这类设备的一部分的微型相机的尺寸通常也必须减小。鉴于此，希望提供方法和装置以便减小微型相机的尺寸，同时保持较大、较昂贵的独立相机的先进功能。
[0007]因此，需要这样一种例如用于微型相机等等中的致动器组件，其很小，更容易制造且制造成本更低，并且其能在多个自由度上提供光学元件的运动以实现各种功能。
【发明内容】
[0008]根据本发明的一个或多个实施方案，提供了例如用于微型照相机等等中的微型致动器组件的各种实施方案及其制造和使用方法，其很小，易于制造且制造成本低，并且其能在多个自由度上提供光学元件的运动以实现各种功能。
[0009]在一个示例性的实施方案中，静电致动器包括大致平面的固定框架，通过屈曲部耦联到固定框架以便相对于固定框架进行基本上共面的、垂直的运动的大致平面的移动框架，多个相互交叉的齿，齿的固定部分附接到固定框架，齿的移动部分附接到移动框架，和具有相反的输入和输出端的细长输出轴，输入端耦联到移动框架。
[0010]在另一个实施方案中，静电致动器装置包括具有竖立腿和从其垂直伸出的横向腿的L形支撑框架，输出耦合器，和一对上述致动器。致动器的输出轴的输出端耦联到输出耦合器，所述致动器中的第一致动器的固定框架附接到竖立腿以使得第一致动器的输出轴使输出耦合器直线地且沿第一方向移动，所述致动器中的第二致动器的固定框架附接到横向腿以使得第二致动器的输出轴使输出耦合器直线地且沿垂直于第一方向的第二方向移动。
[0011]致动器和致动器装置可用来制造用于电子主机设备中的各种微型透镜镜筒和微型相机模块，如移动电话、计算机等。
[0012]本发明的范围是由后面所附的权利要求限定，其通过引用方式纳入本节中。通过考虑下面提出的一些示例性实施方案的详细描述，特别是结合下面简要描述的附图进行这种考虑，对所披露的新型微型致动器组件机器制造和使用方法的特征和优点的更完整的理解将被提供给本领域技术人员，在附图中相同的附图标记用来表示在其一个或多个图中所示的相同元件。
【附图说明】
[0013]图1A是根据本发明实施方案的包括三个致动器的致动器组件的示意图，每个致动器都能进行二自由度(二 D0F)的正交运动。
[0014]图1B是根据本发明实施方案的包括三个致动器的致动器组件的示意图，每个致动器都能进行一自由度的运动。
[0015]图1C是根据本发明实施方案的包括三个致动器的致动器组件的示意图，一个致动器能进行三自由度的正交运动，一个致动器能进行二自由度的正交运动，一个致动器能进行一自由度的运动。
[0016]图2A是根据本发明实施方案的二自由度致动器装置的示例性实施方案的俯视图，其被表示为处于制造状态中并且在其展开以操作使用之前。
[0017]图2B是根据本发明实施方案的图2A的示例性二自由度致动器装置的俯视图，其被表示为处于被展开以操作使用之后。
[0018]图3A是根据本发明实施方案的图2A的示例性致动器装置的致动器之一的固定和移动框架及相互交叉的齿的关联部分的放大的局部细节平面图，其示出了在展开之前框架和齿的相对位置。
[0019]图3B是根据本发明实施方案的图2B的示例性致动器装置的致动器之一的固定和移动框架及相互交叉的齿的关联部分的放大的局部细节平面图，其示出了在展开之后框架和齿的相对位置。
[0020]图4A和4B分别是根据本发明实施方案的“单腿”或“交叉轴”屈曲部的示例性实施方案的左上侧透视图和右上侧透视图。
[0021]图5A-5H是根据本发明实施方案的用于组装微型透镜镜筒组件的方法的示例性实施方案的顺序步骤的顶视且侧视透视图，所述微型透镜镜筒组件使用了图2B的多个二自由度致动器装置。
[0022]图6是根据本发明实施方案的一自由度致动器装置的六个示例性实施方案的顶视且侧视透视图，其被表示为以六边形排列布置。
[0023]图7为根据本发明实施方案的图6的示例性一自由度致动器装置的六边形排列的侧视图。
[0024]图8是根据本发明实施方案的图6的示例性一自由度致动器装置的六边形排列的顶视且侧视透视图，其示出了装置分别布置在六边形镜筒的相应侧面上以形成示例性的透镜镜筒组件。
[0025]图9是根据本发明实施方案的透镜镜筒组件的顶视且侧视透视图，其示出了耦联到每个致动器装置的相应输出连接器的用于光学元件的支撑平台的示例性实施方案。
[0026]图10是根据本发明实施方案的图9的透镜镜筒和支撑平台组件的顶视且侧视透视图，其显示为布置在同心的保护壳内。
[0027]图11是根据本发明实施方案的三个示例性一自由度致动器装置的顶视且侧视透视图，其显示为以三角形排列布置。
[0028]图12是根据本发明实施方案的示例性一自由度致动器装置的三角形排列的顶视且侧视透视图，其示出了装置分别交替布置在六边形镜筒的相应侧面上以形成透镜镜筒组件的另一个示例性实施方案。
[0029]图13是根据本发明实施方案的图12的透镜镜筒组件的顶视且侧视透视图，其示出了耦联到致动器装置的输出连接器中相应的一个的光学元件支撑平台的另一个示例性实施方案。
[0030]图14A-14E是根据本发明实施方案的用于组装微型相机模块的示例性实施方案的方法的示例性实施方案的顺序步骤的俯视图，所述微型相机模块使用了图2B的多个二自由度致动器装置，图14F是示例性相机模块的顶视且侧视透视图。
[0031]图15A和15B分别是根据本发明实施方案的在图14A-14F的示例性微型相机模块中使用的类型的截头圆锥形透镜镜筒的示例性实施方案的俯视图和正视横截面图。
[0032]图16A和16B分别是根据本发明实施方案的图14A-14F的微型相机模块的顶视且侧视透视图以及正视横截面图，其显示为被同心保护壳包围。
[0033]图17是根据本发明实施方案的微型相机模块的另一个示例性实施方案的示意性侧视横截面图，其示出了一对致动器组件，其用于使一对透镜中的相应透镜相对于布置在示例性相机模块内的图像传感器和多个固定透镜彼此独立地移动。
【具体实施方式】
[0034]根据本发明的实施方案，提供了微型致动器组件及其制造和使用方法，其例如用于微型相机等中，并能在多个自由度(DOF)上提供光学元件的精确受控运动以实现多种功能，如聚焦、变焦和图像稳定(IS)功能。
[0035]当用于本申请中时，“一、二、或三自由度致动器”分别是能在一个、两个或三个方向上对物体施加力的致动器，除了第一致动器之外，所述方向是相互正交的。致动器装置或组件可以用这样的致动器制成，所述致动器可以相对于X，Y, Z坐标系在直线和/或旋转运动的一个或多个方向上，即±x, 土Y, 土Z, ± Θ x，± Θ jp /或土 θ ζ，驱动“有效负载”，如透
Ho
[0036]例如，在2010年11月15日提交的共同拥有的美国专利申请N0.12/946，515中描述了包含三个一自由度致动器的致动器装置的实施方案，其能在运动的三个自由度上，即土Ζ，± θχ和土 θ γ，移动有效负载，例如安装平台和透镜，该专利申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。
[0037]在2011年9月28日提交的共同拥有的美国专利申请N0.13/247，895和13/247，888的中描述了包含三个一自由度致动器的致动器装置的另一个实施方案，其能在运动的三个自由度上，即±Χ，土Y和土 θζ，移动有效负载，该专利申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。
[0038]在2011年9月28日提交的共同拥有的美国专利申请N0.13/247，898中描述了包含三个二自由度致动器的致动器装置的又一个实施方案，其能在运动的六个自由度上，即±X，