一种MEMS扫描镜的制作方法

本发明涉及微光机电系统的技术领域，特别涉及一种mems扫描镜。

背景技术：

基于微光机电系统技术的mems(micro-electro-mechanicalsystem)扫描镜可实现对(激光)光束方向的精确控制和定位，同时还具有体积小、速度快、成本低等优点，因而在投影显示、激光雷达、激光加工、自由空间光通信等诸多方面均有着广阔的应用前景。

从扫描方式来说，mems扫描镜可分为谐振式扫描和准静态扫描。准静态相比于谐振式具有频率要求低、应用范围广、控制算法简单等优势。

其中，mems垂直梳齿驱动器是实现准静态扫描的一种主流驱动方式，常规梳齿驱动器的固定梳齿和可动梳齿位于同一个平面内，而垂直梳齿驱动器的固定梳齿和可动梳齿不位于同一个平面内，存在一个高度差，从而在加电驱动后使可动梳齿向固定梳齿移动或倾斜，实现准静态扫描。

现有的垂直梳齿结构，在获得梳齿高度差时，成本高，不利于大批量生产。

因此，如何提供一种mems扫描镜，降低成本，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种mems扫描镜，降低成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种mems扫描镜，其包括：

镜体；

所述镜体的两侧均连接有能够弯曲的应力弯曲梁，所述应力弯曲梁沿厚度方向残余应力由顶层向底层缩小；

可动梳齿，所述可动梳齿安装在所述应力弯曲梁的侧面；

固定梳齿，所述固定梳齿一端固定布置，另一端与所述应力弯曲梁间隔布置；

扭转梁，所述扭转梁一端与所述应力弯曲梁另一端相连，所述扭转梁另一端与固定件相连。

优选的，上述的mems扫描镜中，所述应力弯曲梁为双层结构，且底层材料的残余应力小于所述顶层材料的残余应力，所述可动梳齿与所述应力弯曲梁的顶层相连。

优选的，上述的mems扫描镜中，所述应力弯曲梁的底层材料为单晶硅或多晶硅，所述应力弯曲梁的顶层材料为二氧化硅。

优选的，上述的mems扫描镜中，所述固定件用于与所述扭转梁相连的一端具有狭缝。

优选的，上述的mems扫描镜中，所述镜体的表面为圆形、椭圆形或矩形。

优选的，上述的mems扫描镜中，所述镜体的表面沉积有用于提高波段反射率的薄膜。

优选的，上述的mems扫描镜中，所述应力弯曲梁和所述扭转梁一一对应，且均关于所述镜体对称布置。

优选的，上述的mems扫描镜中，所述可动梳齿分布在所述应力弯曲梁的两侧，且关于所述应力弯曲梁对称布置。

由以上技术方案可以看出，本发明所公开的一种mems扫描镜，利用加工工艺中的残余应力带来的应力不匹配，使应力弯曲梁翘曲变形而带动可动梳齿自发与固定梳齿产生高度差。残余应力在微纳加工工艺中是难以避免的，总是或多或少存在，因此，基于残余应力实现垂直梳齿不需要额外的加工手段，降低了成本，且具有自组装、自对准等优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中公开的mems扫描镜的结构示意图；

图2为本发明实施例中公开的mems扫描镜弯曲前后的对比图；

图3为本发明实施例中公开的mems扫描镜倾斜前后的对比图。

具体实施方式

有鉴于此，本发明的核心在于提供一种mems扫描镜，降低成本。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1-图3所示，本发明公开了一种mems扫描镜，其包括：镜体1、应力弯曲梁2、可动梳齿5、固定梳齿6和扭转梁3。其中，应力弯曲梁2能够弯曲，并且一端连接镜体1另一端连接扭转梁3，该应力弯曲梁2沿厚度方向残余应力由顶层向底层缩小，以实现应力弯曲梁2受力时发生翘曲；镜体1的两侧均设置有应力弯曲梁2，而应力弯曲梁2的侧面安装有可动梳齿5，固定梳齿6与该可动梳齿5间隔布置，并且固定梳齿6一端固定；上述的扭转梁3一端与应力弯曲梁2相连，另一端与固定件4相连。工作时，利用加工工艺中的残余应力带来的应力不匹配，使应力弯曲梁2翘曲变形而带动可动梳齿5自发与固定梳齿6产生高度差。残余应力在微纳加工工艺中是难以避免的，总是或多或少存在，因此，基于残余应力实现垂直梳齿不需要额外的加工手段，降低了成本，且具有自组装、自对准等优势。

进一步的实施例中，上述的应力弯曲梁2为双层结构，并且底层材料为的残余应力小于顶层材料的残余应力。具体的，应力弯曲梁2可以是由底部零应力材料和顶部压应力材料组成的双层结构，同样具有应力梯度，并符合顶部比底部具有更大的残余应力的条件。为了实现可动梳齿5的位置改变，将可动梳齿5与应力弯曲梁2的顶层相连。在实际中也可根据不同的需要将应力弯曲梁2设置为多层结构，只要保证沿高度方向的残余应力由顶层向底层缩小即可。

优选的实施例中，上述的应力弯曲梁2的底层材料为直拉法制备并切片的单晶硅或多晶硅，残余应力可视为零；而顶层材料为沉积的二氧化硅，具有较大的残余应力。上述材料可实现在残余应力的作用下，使应力弯曲梁2弯曲。在实际中也可采用其他材料，只要保证底层材料的残余应力小于顶层材料的残余应力即可。

具体的，加工上述的mems扫描镜完成并释放后，由于应力弯曲梁2双层材料的残余应力不同，使得整个结构向上弯曲，即图2中所示，且应力弯曲梁2越长则弯曲幅度越大，固定梳齿6与可动梳齿5间形成垂直梳齿结构。改变应力弯曲梁2的长度，就可方便的改变垂直梳齿结构的垂直高度差。

更进一步的实施例中，在固定件4用于与扭转梁3相连的一端具有狭缝7。由于狭缝7的存在，使得扭转梁3受到的约束更小，结构更容易扭转，因而存在狭缝7时扫描角度更大。由于狭缝7的存在，扭转梁3与狭缝7连接处近似简支，因而应力弯曲梁2向上翘曲的高度更大，从而垂直梳齿高度差更大。

在一具体实施例中，本申请中的镜体1的表面为圆形、椭圆形或矩形。对于镜体1表面的形状，即镜体1的形状可根据不同的需要进行设置，在实际中为了保证镜体1两侧的可动梳齿5垂直角度一直，优选的，将镜体1设置为整体左右对称的结构，并在两侧对称布置有应力弯曲梁2和扭转梁3，扭转梁3和应力弯曲梁2一一对应布置，使整体关于镜体1对称，以保证在两侧的应力弯曲梁2因应力变形时，保证镜体1表面平整。具体的，可动梳齿5位于应力弯曲梁2的侧面，共有4组，固定梳齿6与其相对放置，同样有4组。

为了提高本申请中的mems扫描镜的工作效果，在镜体1的表面沉积有用于提高波段反射率的薄膜。可以根据所应用的光波段而沉积相应的提高该波段反射率的薄膜。

工作时，通过对固定梳齿6与可动梳齿5间施加电势差，就可使可动梳齿5向固定梳齿6倾斜，带动镜体1向该方向倾斜，此时扭转梁3发生扭转。不同的电势差可实现不同的倾斜角度。当将电势差撤去后，由于扭转梁3的弹性力，结构将回复到未加电的初始状态，即图3。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。