Mems装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及MEMS装置，其包括MEMS微镜面以及电流传导激励线圈，该线圈可实现在存在磁场时MEMS微镜面关于振荡轴的振荡，其中所述磁场由磁体提供，所述磁体是单个多极磁体。
【背景技术】
[0002]MEMS微镜面装置是含有光学MEMS (微电机械系统)的装置。光学MEMS可包括适应于移动并随时间偏转光的椭圆形、圆柱形、矩形、方形或随机形状的微镜面。微镜面通过悬臂连接到固定部件，并可沿一个或两个轴倾斜和振荡。例如，它可垂直和水平振荡。可使用不同的激励原理，包含静电的、热的、电磁的或压电的。MEMS装置是已知的，其中这些微镜面的面积大约是几平方毫米。在此情况下，MEMS装置的尺寸，包括封装，大约是10平方毫米。这个装置通常由硅构成，并且可封装在可包含驱动激励电子器件的封装中。各种光学部件，诸如例如透镜、光束组合器、四分之一波片、光束分裂器和激光芯片，与封装的MEMS组装以构建完整系统。
[0003]MEMS微镜面装置的典型应用是用于光学扫描和投影系统。在投影系统中，2D图像和视频可显示在任何类型表面上。在彩色系统中，通过例如借助于光束组合器组合调制的红、绿和蓝激光源来生成每个像素。MEMS微镜面装置将激光源的光指向投影表面，并逐个像素地复制图像或视频。借助于其振荡，装置内的微镜面将不断从左到右和从右到左以及从上到下或者根据不同轨道(例如Lissajou轨道)扫描，使得2D图像的每个像素都被显示在屏幕上。
[0004]通常，MEMS微镜面装置的微镜面能够沿一个轴振荡。因此，为了将2D图像显示在屏幕上，投影系统将需要两个MEMS微镜面装置:第一 MEMS微镜面装置需要沿水平偏转光，并且第二 MEMS微镜面装置需要沿垂直偏转光。备选地，投影系统将需要单个MEMS微镜面装置，其包括可关于两个正交振荡轴振荡的MEMS微镜面。
[0005]参考图1a和Ib ;图1a和Ib图示了已知MEMS微镜面装置I的典型架构。MEMS微镜面装置I包括布置成与三个磁体6a、6b、6c的组件协作的MEMS管芯10。图1b中示出了MEMS管芯10的平面图。MEMS管芯包括:第一支架2 ；以及扭杆3a、3b，它们将MEMS微镜面4连接到第一支架2。扭杆3a、3b定义MEMS微镜面4的振荡轴7。第一激励线圈5被支撑在MEMS微镜面4上并连接到MEMS微镜面4。整体而言，第一支架2、扭杆3a、3b和MEMS微镜面4以及第一激励线圈5定义MEMS管芯10。
[0006]第一支架2连接到三个磁体6a、6b、6c的组件。通常，这以确保三个磁体6a、6b、6c的组件位于MEMS微镜面4下面的方式进行。如在图1a中可看到的，每一个磁体6a、6b、6c都具有不同的磁化方向(每个磁体6a、6b、6c的磁化方向分别由箭头9a、9b、9c指示)。磁体6a、6b、6c的组件生成磁场“B”，其浸没MEMS管芯10。
[0007]在使用期间，电流“I”通过连接到MEMS微镜面4的激励线圈5。当激励线圈5浸没在由三个磁体6a、6b、6c的组件产生的磁场“B”中时，激励线圈5将提供拉普拉斯力，该力将被施加到MEMS微镜面4。拉普拉斯力将使MEMS微镜面4关于其振荡轴7振荡。
[0008]应该理解到，MEMS微镜面装置I可配置成使MEMS微镜面4能够关于两个正交轴振荡，使得MEMS微镜面4可在两个维度(水平和垂直)扫描光。图2示出了使MEMS微镜面4能够关于两个正交轴振荡的MEMS管芯20。将理解到，实际上，这个MEMS管芯20可与三个磁体6a、6b、6c (未示出)的组件协作以定义MEMS微镜面装置。MEMS管芯20包括图1b中示出的MEMS管芯10的所有特征，并且相似特征被给予了相同附图标记。MEMS管芯20进一步包括第二支架12 ;第一支架2经由另一组扭杆13a、13b连接到第二支架12。扭杆13a、13b定义第二振荡轴17，其与第一振荡轴7正交。第二激励线圈15连接到第一支架2。这个第二激励线圈15还将由三个磁体6a、6b、6c的组件提供的磁场“B”浸没。整体而言，第一支架2、扭杆3a、3b、MEMS微镜面4、第一激励线圈5、第二支架12和扭杆13a、13b以及第二激励线圈15定义MEMS管芯20。
[0009]在使用期间，电流"i〃通过连接到MEMS微镜面4的激励线圈5。当激励线圈5浸没在由三个磁体6a、6b、6c的组件产生的磁场“B”中时，激励线圈5将提供拉普拉斯力，该力将被施加到MEMS微镜面4。拉普拉斯力将使MEMS微镜面4关于第一振荡轴7振荡。电流“I”还通过连接到第一支架2的第二激励线圈15。当第二激励线圈15也浸没在由三个磁体6a、6b、6c的组件产生的磁场“B”中时，第二激励线圈15将提供拉普拉斯力，该力将被施加到第一支架2。该力将使第一支架2，从而还有经由扭臂3a、3b连接到第一支架2的MEMS微镜面4，关于第二振荡轴17振荡。因而，MEMS微镜面4将关于两个正交振荡轴7、17振荡。如果MEMS微镜面4当它关于两个正交振荡轴7、17振荡时反射光，则反射的光将在两个维度例如水平和垂直进行扫描。这例如将使光能够跨投影屏幕扫描。
[0010]有利地，相比只是使用单个磁体生成磁场“B”，使用三个磁体6a、6b、6c的组件生成更强的磁场“B”。然而，不利的是，由于MEMS微镜面装置I包括三个磁体6a、6b、6c的组件，因此在制造期间，这些磁体6a、6b、6c需要被切割成使得它们每个都具有相等尺寸、对齐并且然后固定在它们对齐的位置。否则，搁在三个磁体6a、6b、6c的组件上的支架2，从而还有MEMS微镜面4，将偏移期望的级别、方位。此类精密切割、对齐和固定难以达成。
[0011]磁体6a、6b、6c的切割的不准确意味着，在磁体6a、6b、6c被切割、对齐并固定在一起之后，需要执行磁体6a、6b、6c的打磨以便确保磁体6a、6b、6c具有相等或者至少接近相等的尺寸。在打磨期间移除的颗粒是磁颗粒，并且因此粘附到磁体6a、6b、6c。该问题无法避免，因为定义每个磁体6a、6b、6c的材料在它们被连接以形成磁体组件之前必须总是首先被磁化，即，不可能连接定义三个磁体6a、6b、6c的组件的材料并且然后在连接之后对材料磁化，因为三个磁体6a、6b、6c中的每个都需要提供不同的磁化方向。
[0012]三个磁体6a、6b、6c通常使用胶水连接。在使用MEMS微镜面装置I期间，随着装置I温度的增加，胶水可能变软或者熔化，允许磁体6a、6b、6c变得移位，使得它们不再对齐。
[0013]更进一步说，使用三个磁体6a、6b、6c增加了装置的总体成本。
[0014]本发明的目的是，消除或减轻上面提到的缺点中的至少一些。
【发明内容】
[0015]根据本发明，提供了包括MEMS管芯和单个磁体的装置，其中MEMS管芯与磁体协作，使得MEMS管芯上的激励线圈浸没在由磁体提供的磁场中；其中磁体是单个多极磁体。
[0016]优选地，激励线圈提供在MEMS管芯的MEMS镜面上。激励线圈是与MEMS管芯的MEMS镜面协作并且当它在存在由单个磁体生成的磁场时传导电流时实现MEMS镜面的振荡的线圈。激励线圈通过向MEMS镜面施加拉普拉斯力来实现MEMS镜面的振荡。
[0017]优选地，MEMS管芯与磁体协作，使得MEMS管芯上的激励线圈和检测线圈浸没在由磁体提供的磁场中。检测线圈是应感电流可在其中流动的线圈；感应电流是当检测线圈在磁场内移动时在线圈中感应的电流。检测线圈通过MEMS镜面的振荡而在磁场内移动。感应的电流将指示MEMS镜面的振荡角。
[0018]优选地，MEMS管芯与磁体协作，使得MEMS管芯浸没在由磁体提供的磁场中。
[0019]有利的是，当装置使用单个磁体时，装置的制造不需要连接多个磁体以形成磁体组件，或者打磨磁组件中的多个磁化磁体以确保每个磁体具有相等尺寸。
[0020]优选地，在制造期间，定义单个磁体的材料被切割和打磨，同时它仍未被磁化，使得在打磨时移除的颗粒不会粘附在多极磁体上。在切割和打磨完成之后，定义单个多极的材料然后可被磁化。
[0021]磁体可配置成具有第一部分和第二部分，第一部分具有第一磁化方向，第二部分具有第二磁化方向。第一磁化方向优选与第二磁化方向相反。
[0022]在本申请中，磁化方向是磁通量/磁场的方向。将理解到，磁化方向由磁极定位定义，例如，对于具有第一部分和第二部分(第一部分具有第一磁化方向，第二部分具有第二磁化方向)的磁体，则第一部分必须包括北磁极和南磁极，并且第二部分必须包括北磁极和南磁极。为了使每个部分中的磁化方向相反，则北磁极和南磁极的布置在每个部分中都将被颠倒。磁体优选配置成包括四个或更多磁极。四个或更多磁极可包括至少两个北磁极和至少两个南磁极。
[0023]MEMS管芯可包括从现有技术已知的MEMS管芯的其中一些或所有特