专利名称：一种垂直大位移mems微镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种垂直大位移MEMS微镜。
背景技术：
微型化，高性能，低成本，大批量是当今器件制造的追求目标。微机电系统技术此时应运而生，被广大制造制造商广泛应用。使用微机电系统技术制造的器件主要可分成两大类，其一就是单纯微型化传统器件，如微型光学平台，其优点集中体现在可以拓展微型化的系统的使用范围；其二使用革新原理制造出传统方法无法制作的器件，如地磁传感器。MEMS微镜作为微机电系统(MEMS)的杰出代表，其种类丰富，性能优良。MEMS微镜的大力发展当然也离不开市场对MEMS微镜的急切需求。现今，MEMS微镜的应用领域有微型投影扫描，医疗成像中的光学扫描探头，光通信中的光开关，光可变衰减器，微型光谱仪
坐坐寸寸ο其中MEMS微镜的驱动结构常用的有四大类:静电驱动，电磁驱动，压电驱动和电热驱动。其中每一种驱动结构都有自己的优点，如静电驱动型驱动电压高，功耗低，但是转角小，比较适合光可变衰减器；电磁驱动型驱动电压低，扫描频率低，旋转角度大，适合微型投影仪；压电驱动型由于制作材料的性能有限，使得微镜的旋转角度小，使用范围有限；电热驱动型研究的最彻底，使用范围也最广泛，同时由于其驱动电压低，微镜的旋转角度大，扫描频率低的特点，适合大范围低频率如体内光学成像扫描。但是现有MEMS微镜，由于其驱动臂的结构单一，使MEMS微镜中镜体与微镜边框之间的高度差几乎为零，这样在实际应用过程当中，就会大大限制了 MEMS微镜中镜体的运动轨迹，对于MEMS微镜来说，镜体的运动轨迹变小，就直接意味着此类MEMS微镜的工作效果，进而影响到MEMS微镜的工作效率。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种使镜体相对于微镜边框，处于垂直大位移的位置，能够扩大镜体运动轨迹的MEMS微镜。本实用新型为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本实用新型设计了一种垂直大位移MEMS微镜，包括微镜边框、镜体和驱动臂，镜体边缘通过驱动臂与微镜边框相连接，驱动臂上设置有第一导电走线，所述驱动臂包括两根直梁和与之相对应的三个双层膜双层膜Bimorph结构连接件,双层膜Bimorph结构连接件上设置数个加热电阻,第一导电走线与加热电阻相连接；各根直梁之间、直梁与微镜边框之间、直梁与镜体边缘之间均通过双层膜Bimorph结构连接件进行连接，使镜体相对于微镜边框处于垂直大位移的位置。作为本实用新型的一种优选技术方案:还包括分别设置在镜体表面上和双层膜Bimorph结构连接件上的热敏电阻。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述热敏电阻为Pt或者多晶硅材料。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述设置在镜体表面上的热敏电阻采用蛇形分布的方式设置在镜体表面上。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述驱动臂上还设置与所述热敏电阻相连接的第二导电走线。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述第一导电走线、第二导电走线为Al材料。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述加热电阻为金属或者多晶硅材料。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述双层膜Bimorph结构连接件上的数个加热电阻通过串连或并连的方式相互连接。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述直梁为Al或者SiO2材料。本实用新型所述一种垂直大位移MEMS微镜采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:(I)本实用新型设计的垂直大位移MEMS微镜中，镜体相对于微镜边框，处于垂直大位移的位置，能够扩大镜体运动轨迹，提高MEMS微镜的使用效率；(2)本实用新型设计的垂直大位移MEMS微镜中，在镜体表面上设置热敏电阻，能够实时监测镜体表面的温度，有助于在实际应用过程当中，对镜体的移动轨迹进行控制；(3)本实用新型设计的垂直大位移MEMS微镜中，在双层膜Bimorph结构连接件上设置热敏电阻，能够实时监测双层膜Bimorph结构连接件的温度，有助于在实际应用过程当中，对加热电阻的热功率进行控制；(4)本实用新型设计的垂直大位移MEMS微镜中，针对加热电阻和热敏电阻，设置第一导电走线和第二导电走线分别进行连接，能够更加有效的保证各电子元器件的工作效率；(5)本实用新型设计的垂直大位移MEMS微镜中，第一导电走线和第二导电走线为Al材料，加热电阻为金属或者多晶硅材料，热敏电阻为Pt或者多晶硅材料，这样能够有效保证本装置在使用过程中的稳定性以及精确度。
图1是本实用新型设计的一种垂直大位移MEMS微镜的半边结构示意图。其中，1.微镜边框，2.镜体，3.驱动臂，4.直梁，5.双层膜Bimorph结构连接件，6.热敏电阻，7.加热电阻。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的说明。如图1所示，本实用新型设计了一种垂直大位移MEMS微镜，包括微镜边框1、镜体2和驱动臂3，镜体2边缘通过驱动臂3与微镜边框I相连接，驱动臂3上设置有第一导电走线，所述驱动臂3包括两根直梁4和与之相对应的三个双层膜Bimorph结构连接件5，双层膜Bimorph结构连接件5上设置数个加热电阻7，第一导电走线与加热电阻7相连接；各根直梁4之间、直梁4与微镜边框I之间、直梁4与镜体2边缘之间均通过双层膜Bimorph结构连接件5进行连接，使镜体2相对于微镜边框I具有垂直大位移。本实用新型设计的垂直大位移MEMS微镜中，镜体2相对于微镜边框1，处于垂直大位移的位置，能够扩大镜体2运动轨迹，提高MEMS微镜的使用效率。作为本实用新型的一种优选技术方案:还包括分别设置在镜体2表面上和双层膜Bimorph结构连接件5上的热敏电阻6。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述热敏电阻6为Pt或者多晶硅材料。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述设置在镜体2表面上的热敏电阻6采用蛇形分布的方式设置在镜体2表面上。本实用新型设计的垂直大位移MEMS微镜中，在镜体2表面上设置热敏电阻6，能够实时监测镜体2表面的温度，有助于在实际应用过程当中，对镜体2的移动轨迹进行控制。本实用新型设计的垂直大位移MEMS微镜中，在双层膜Bimorph结构连接件5上设置热敏电阻6，能够实时监测双层膜Bimorph结构连接件5的温度，有助于在实际应用过程当中，对加热电阻7的热功率进行控制。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述驱动臂3上还设置与所述热敏电阻6相连接的第二导电走线。本实用新型设计的垂直大位移MEMS微镜中，针对加热电阻7和热敏电阻6，设置第一导电走线和第二导电走线分别进行连接，能够更加有效的保证各电子元器件的工作效率。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述第一导电走线和第二导电走线为Al材料。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述加热电阻7为金属或者多晶硅材料。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述双层膜Bimorph结构连接件5上的数个加热电阻7通过串并连方式相互连接。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述直梁4为Al或者SiO2材料。本实用新型设计的垂直大位移MEMS微镜中，第一导电走线和第二导电走线为Al材料，加热电阻7为金属或者多晶硅材料，热敏电阻6为Pt或者多晶硅材料，这样能够有效保证本装置在使用过程中的稳定性以及精确度。本实用新型还设计了一种垂直大位移MEMS微镜的加工工艺，所述微镜采用SOI硅片，SOI硅片包含两层硅，且两层硅之间为一层二氧化硅，包括如下步骤:步骤1.对SOI硅片进行双面标准清洗；步骤2.采用Al在SOI硅片的其中一表面进行图形化处理；步骤3.采用二氧化硅对步骤2中所述SOI硅片上的加工面继续进行图形化处理；步骤4.对SOI硅片的另一面进行硅深反应离子刻蚀(DRIE)；步骤5.对步骤4所述的SOI硅片的加工面裸露的二氧化硅埋层进行图形化处理；步骤6.对步骤3所述的SOI娃片的加工面进行娃深反应离子刻蚀；步骤7.对步骤6所述的SOI硅片的加工面进行硅各向同性刻蚀，并进行冷却本实用新型设计的垂直大位移MEMS微镜的加工工艺，采用MEMS加工工艺，保证了产品的成品率，而且实现了批量生产。本实用新型设计的垂直大位移MEMS微镜在实际应用过程当中，驱动臂3包括两根直梁4和与之相对应的三个双层膜Bimorph结构连接件5，各根直梁4之间、直梁4与微镜边框I之间、直梁4与镜体2边缘之间均通过双层膜Bimorph结构连接件5进行连接，其中，与镜体2边缘相连接的双层膜Bimorph结构连接件5的长度和与微镜边框I相连接的双层膜Bimorph结构连接件5的长度相等,连接在两根直梁4之间的双层膜Bimorph结构连接件5的长度为其余两个双层膜Bimorph结构连接件5长度的2倍；双层膜Bimorph结构连接件5由数种不同膨胀系数的材料叠加而成，在高于室温的工艺制作温度下制作成平坦结构，冷却到室温释放后双层膜Bimorph结构连接件5向热膨胀率高的一方收缩，使得整个镜体2往上提升，使镜体2相对于微镜边框1，处于垂直大位移的位置，能够增大镜体2的运动轨迹，提高本实用新型设计的MEMS微镜的工作效率，其中当冷却至室温后，与镜体2边缘相连接的双层膜Bimorph结构连接件5的弯曲角度和与微镜边框I相连接的双层膜Bimorph结构连接件5的弯曲角度相等,连接在两根直梁4之间的双层膜Bimorph结构连接件5的弯曲角度为其余两个双层膜Bimorph结构连接件5弯曲角度的2倍。本实用新型设计的垂直大位移MEMS微镜在实际应用过程当中，镜体2的高度由双层膜Bimorph结构连接件5的长度和直梁4的长度所决定，本实用新型的MEMS微镜在使用过程中，驱动流经双层膜Bimorph结构连接件5上加热电阻7的电流，使加热电阻7产生焦耳热，双层膜Bimorph结构连接件5的温度随加热电阻7的焦耳热而升高，使得双层膜Bimorph结构连接件5的形状发生变化，进而实现控制镜体2运动的目的。在实际应用中，第一导电走线和第二导电走线为Al材料，加热电阻7为金属或者多晶硅材料，热敏电阻6为Pt或者多晶硅材料，由于Pt的稳定性、以及具有较高的温度系数，所以Pt是较为合适的热敏电阻材料，在镜体2表面上设置由Pt制成的热敏电阻6，并且连接热敏电阻6的第二导电走线采用Al材料，这样由于Pt的温度系数为3.9E-3，设计阻值为1ΚΩ (@0°C)，使得热敏电阻6的温度测试精度可以达到0.1 °C，这样能够有效保证本装置在使用过程中的稳定性以及精确度。上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
权利要求1.一种垂直大位移MEMS微镜，包括微镜边框(I)、镜体(2)和驱动臂(3)，镜体(2)边缘通过驱动臂(3)与微镜边框(I)相连接，驱动臂(3)上设置有第一导电走线，其特征在于:所述驱动臂(3)包括两根直梁(4)和与之相对应的三个双层膜Bimorph结构连接件(5)，双层膜Bimorph结构连接件(5)上设置数个加热电阻(7)，第一导电走线与加热电阻(7)相连接；各根直梁(4 )之间、直梁(4 )与微镜边框(I)之间、直梁(4 )与镜体(2 )边缘之间均通过双层膜Bimorph结构连接件(5 )进行连接，使镜体(2 )相对于微镜边框(I)处于垂直大位移的位置。
2.根据权利要求1所述一种垂直大位移MEMS微镜，其特征在于:还包括分别设置在镜体(2)表面上和双层膜Bimorph结构连接件(5)上的热敏电阻(6)。
3.根据权利要求2所述一种垂直大位移MEMS微镜，其特征在于:所述热敏电阻(6)为Pt或者多晶硅材料。
4.根据权利要求2所述一种垂直大位移MEMS微镜，其特征在于:所述设置在镜体(2)表面上的热敏电阻(6)采用蛇形分布的方式设置在镜体(2)表面上。
5.根据权利要求2所述一种垂直大位移MEMS微镜，其特征在于:所述驱动臂(3)上还设置与所述热敏电阻(6)相连接的第二导电走线。
6.根据权利要求5所述一种垂直大位移MEMS微镜,其特征在于:所述第一导电走线、第二导电走线为Al材料。
7.根据权利要求1所述一种垂直大位移MEMS微镜，其特征在于:所述加热电阻(7)为金属或者多晶硅材料。
8.根据权利要求1所述一种垂直大位移MEMS微镜，其特征在于:所述双层膜Bimorph结构连接件(5)上的数个加热电阻(7)通过串连或并联的方式相互连接。
9.根据权利要求1所述一种垂直大位移MEMS微镜，其特征在于:所述直梁(4)为Al或者 Sio2MW。
专利摘要本实用新型涉及一种垂直大位移MEMS微镜，包括微镜边框(1)、镜体(2)和驱动臂(3)，镜体(2)边缘通过驱动臂(3)与微镜边框(1)相连接；所述驱动臂(3)包括两根直梁(4)和与之相对应的三个双层膜Bimorph结构连接件(5)，双层膜Bimorph结构连接件(5)上设置数个加热电阻(7)；驱动臂(3)上还设置有与加热电阻(7)相连接的第一导电走线；本实用新型设计的垂直大位移MEMS微镜使镜体(2)相对于微镜边框(1)，处于垂直大位移的位置，能够扩大镜体(2)的运动轨迹，提高MEMS微镜的工作效率。
文档编号G02B26/08GK203164512SQ20132006509
公开日2013年8月28日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者丁金玲, 谢会开, 陈巧 申请人:无锡微奥科技有限公司