一种MEMS微镜阵列及制作方法与流程

一种mems微镜阵列及制作方法
技术领域
1.本发明涉及微电子机械系统技术领域，特别是涉及一种mems微镜阵列及制作方法。


背景技术：

2.在光通信系统中，mems微镜已经成为调节或改变光信号的核心元器件。目前，mems微镜已广泛应用于各种光通信器件中，如可变光衰减器(voa)、光开关(switch)、可调滤波器(tf)、波长选择器(wss)、光交叉连接器(oxc)等。随着光通信技术及mems技术的快速发展，mems微镜的用途也越来越广泛。
3.mems微镜阵列是由多个mems微镜组成的阵列。目前，mems微镜阵列主要用于oxc中。随着mems微镜阵列技术的日趋成熟，其应用领域也会越来越广。mems微镜阵列通常是采用mems技术同时制作出紧密相连的m
×
n个mems微镜，各个mems微镜的位置排列一致性非常好，可批量制造，但现有的mems微镜阵列中每一个mems微镜的电极均需要采用tsv(硅通孔)工艺从背面引出，该工艺增加了mems微镜阵列的制造难度，且工艺制造流程也较为复杂，成品率低，价格高。
4.因此，如何降低mems微镜阵列的制造难度、简化工艺制造流程、提高制造良率及降低价格，以改善上述缺陷，是亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种mems微镜阵列及制作方法，用于解决现有技术中mems微镜阵列采用tsv电连接所遇到的上述问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种mems微镜阵列，所述mems微镜阵列包括：
7.mems微镜基板，所述mems微镜基板包括连接在一起的呈阵列分布的mems微镜，且所述mems微镜的正面具有电极焊盘；
8.布线基板，所述布线基板位于所述mems微镜基板上方，所述布线基板的背面具有焊盘，所述焊盘与所述电极焊盘对应电连接，且所述布线基板具有开孔，所述开孔与所述mems微镜的反射镜一一对应设置以显露所述反射镜。
9.可选地，所述布线基板的所述开孔中还设置有滤光片。
10.可选地，所述布线基板包括硅基板、pcb基板及陶瓷基板中的一种。
11.可选地，所述布线基板设置有与所述焊盘电连接的电极，且所述电极位于所述布线基板的正面、背面及侧面中的一种或组合。
12.可选地，当所述电极位于所述布线基板的侧面时，所述mems微镜基板与所述布线基板具有相同尺寸。
13.可选地，所述mems微镜基板上包括m
×
n个连接在一起的呈阵列分布的所述mems微镜，其中，m
×
n的总值大于等于2，所述mems微镜阵列包括平行阵列及交错阵列中的一种或
组合。
14.可选地，所述mems微镜包括一维运动mems微镜和二维运动mems微镜中的任意一种或组合。
15.可选地，所述mems微镜包括静电驱动mems微镜、电磁驱动mems微镜、压电驱动mems微镜及电热驱动mems微镜中的任意一种或组合。
16.本发明还提供一种mems微镜阵列的制作方法，包括以下步骤：
17.提供mems微镜基板，所述mems微镜基板包括连接在一起的呈阵列分布的mems微镜，且所述mems微镜的正面具有电极焊盘；
18.提供布线基板，所述布线基板具有开孔，且所述布线基板的背面具有焊盘；
19.将所述布线基板固定于所述mems微镜基板上方，且所述焊盘与所述电极焊盘对应电连接，所述开孔与所述mems微镜的反射镜一一对应设置以显露所述反射镜。
20.可选地，所述布线基板包括在所述开孔中设置有滤光片的布线基板。
21.如上所述，本发明的mems微镜阵列及制作方法，mems微镜基板包括连接在一起的呈阵列分布的mems微镜，且mems微镜的正面具有电极焊盘；布线基板具有开孔，且布线基板的背面具有焊盘；通过将布线基板固定于mems微镜基板上方，使得焊盘与电极焊盘对应电连接，以实现mems微镜基板与布线基板的直接电连接，且开孔与反射镜一一对应设置以显露反射镜。本发明可减少传输路径降低损耗、显著提高mems微镜阵列的成品率、降低mems微镜阵列的加工制造难度、降低制造成本，从而有助于进一步拓展mems微镜阵列的应用领域。
附图说明
22.图1显示为本发明实施例中制作mems微镜阵列的工艺流程图。
23.图2显示为本发明实施例中mems微镜基板的结构示意图。
24.图3显示为本发明实施例中正面电极布线基板的结构示意图。
25.图4显示为本发明实施例中正面电极微镜阵列的正面结构示意图。
26.图5显示为图4中的正面电极微镜阵列的背面结构示意图。
27.图6显示为图4中的正面电极微镜阵列的侧面结构示意图。
28.图7显示为本发明实施例中背面电极微镜阵列的正面结构示意图。
29.图8显示为图7中的背面电极微镜阵列的背面结构示意图。
30.图9显示为本发明实施例中侧面电极微镜阵列的正面结构示意图。
31.元件标号说明
32.100
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mems微镜基板
33.101
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mems微镜
34.111
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电极焊盘
35.112
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反射镜
36.200
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布线基板
37.201
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开孔
38.202
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电极
39.s1～s3
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步骤
具体实施方式
40.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
41.如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
42.为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。其中，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
43.此处可能使用诸如“介于
……
之间”，该表达表示包括两端点值，以及可能使用诸如“多个”，该表达表示两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
44.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。
45.参阅图1，本实施例提供一种mems微镜阵列的制作方法，包括以下步骤：
46.s1：提供mems微镜基板，所述mems微镜基板包括连接在一起的呈阵列分布的mems微镜，且所述mems微镜的正面具有电极焊盘；
47.s2：提供布线基板，所述布线基板具有开孔，且所述布线基板的背面具有焊盘；
48.s3：将所述布线基板固定于所述mems微镜基板上方，且所述焊盘与所述电极焊盘对应电连接，且所述开孔与所述mems微镜的反射镜一一对应设置以显露所述反射镜。
49.具体的，将所述布线基板固定于所述mems微镜基板上方的方法可包括回流焊工艺，但并非局限于此。
50.其中，所述mems微镜基板为由多个连接在一起的呈阵列分布的mems微镜构成，该集成式的mems微镜基板便于批量制造，空间利用率较高，关于所述mems微镜基板的制备此处不作限定，可采用常规工艺制备。所述布线基板与所述mems微镜基板对应设置，包括所述布线基板的背面设置的所述焊盘与所述mems微镜正面的所述电极焊盘对应设置，以便于对位固定连接，以及所述布线基板的所述开孔与所述mems微镜中的所述反射镜对应设置，且所述开孔的面积大于所述mems微镜中的所述反射镜的面积，以避免影响所述反射镜工作，关于所述布线基板的制备此处不作限定，可采用常规工艺制备。
51.作为该示例的进一步实施例，所述布线基板还可包括在所述开孔中设置滤光片，以提供具有光窗的所述布线基板，从而可通过所述光窗透射某一波段或某一波段范围或全波段的光线，其中，所述滤光片的种类可根据需要设置于所述开孔中，即所述布线基板中的所述滤光片可为不同或相同，此处不作过分限制。
52.本实施例通过背面具有所述焊盘且带有所述开孔或所述光窗的所述布线基板与正面具有所述电极焊盘与所述mems微镜的所述mems微镜基板固定在一起，通过所述焊盘与所述电极焊盘的对应电连接，可实现所述mems微镜基板与所述布线基板的直接电连接，从而无需在所述mems微镜基板中制备与所述电极焊盘电连接的、用于电路引出的导电金属件，如tsv等，即直接通过所述电极焊盘与所述焊盘的电连接，以实现所述布线基板与所述mems微镜基板的电连接，从而可减少传输路径降低损耗、显著提高所述mems微镜阵列的成品率、降低mems微镜阵列的加工制造难度、降低制造成本，从而有助于进一步拓展所述mems微镜阵列的应用领域。
53.参阅图2～图9示意了所述mems微镜基板、所述布线基板及所述mems微镜阵列的结构示意图，以下结合图2～图9对所述mems微镜阵列的制作及结构作进一步的介绍。
54.如图2～图6示意了一种mems微镜阵列，所述mems微镜阵列包括mems微镜基板100及布线基板200，其中，所述mems微镜基板100包括连接在一起的呈阵列分布的mems微镜101，且所述mems微镜101的正面具有电极焊盘111；所述布线基板200位于所述mems微镜基板100上方，所述布线基板200的背面具有焊盘(未图示)，所述焊盘与所述电极焊盘111对应电连接，且所述布线基板200具有开孔201，所述开孔201与所述mems微镜101的反射镜112一一对应设置以显露所述反射镜112。
55.作为示例，所述mems微镜基板100上包括m
×
n个连接在一起的呈阵列分布的所述mems微镜101，其中，m
×
n的总值大于等于2，所述mems微镜阵列100包括平行阵列及交错阵列中的一种或组合。
56.具体的，如图2，本实施例中，所述mems微镜基板100上的所述mems微镜101构成8
×
8的mems微镜阵列，且所述mems微镜阵列为平行阵列，但并非局限于此，构成的所述mems微镜阵列也可为交错阵列，即可将相邻两列中的一列向上或向下平移一段距离，使得所述mems微镜101交错排布，其中，m的取值还可包括如2、4、5、10、15等，同样的，n的取值也可包括如2、4、5、10、15等，且m与n的取值可相等或不等，关于m及n的取值，以及所述mems微镜阵列的排布方式等均可根据具体需要进行设置，此处不作过分限制。
57.作为示例，所述mems微镜101可包括一维运动mems微镜和二维运动mems微镜中的任意一种或组合。
58.具体的，通过对制备工艺的控制，可实现在同一所述mems微镜基板100上制备具有不同或相同种类的所述mems微镜101，此处不作过分限制，如所述mems微镜101可包括一维运动mems微镜和二维运动mems微镜中的任意一种或组合，以满足不同需求。
59.作为示例，所述mems微镜101可包括静电驱动mems微镜、电磁驱动mems微镜、压电驱动mems微镜及电热驱动mems微镜中的任意一种或组合。
60.作为示例，所述布线基板200的所述开孔201中还可设置有滤光片(未图示)。
61.具体的，通过在所述布线基板200的所述开孔201中设置所述滤光片，可提供具有光窗的所述布线基板，从而可通过所述光窗透射某一波段或某一波段范围或全波段的光
线，其中，所述滤光片的种类可根据需要设置于所述开孔201中，即所述布线基板200中的所述滤光片可为不同或相同种类，此处不作过分限制。
62.作为示例，所述布线基板200可包括硅基板、pcb基板及陶瓷基板中的一种，具体种类可根据需要进行选择，此处不作限定。
63.作为示例，所述布线基板200设置有与所述焊盘电连接的电极202，且所述电极202位于所述布线基板200的正面、背面及侧面中的一种或组合。
64.具体的，参阅图3及图4示意了所述电极202位于所述布线基板200的正面四周的情形，且所述布线基板200的内部设置有连接线，以通过所述连接线将所述布线基板200的所述电极202与所述布线基板200的所述焊盘电连接，以便于通过所述布线基板200的所述电极202进行后续的电连接，但所述电极202的位置并非局限于此，根据需要，参阅图8，所述电极202也可设置于所述布线基板200的背面四周，或参阅图9，所述电极202也可设置于所述布线基板20的侧面，但并非局限于此，还可为上述3种情形中的任意组合，此处不作过分限制。
65.进一步的，当所述电极202位于所述布线基板200的侧面时，所述mems微镜基板100与所述布线基板200可具有相同尺寸，即制备所述布线基板200时，在所述布线基板200的正面或背面上无需预留关于所述电极202的空间，而将所述电极202放置于所述布线基板200的侧面，以进行后续的电性连接，从而可进一步的提高所述布线基板200的空间利用率，从而提高所述mems微镜阵列的空间利用率。
66.其中，图4、图5及图6示意了正面电极微镜阵列的正面、背面与侧面结构示意图；图7及图8则示意了背面电极微镜阵列的正面与背面结构示意图；图9则示意了侧面电极微镜阵列的正面结构示意图。
67.综上所述，本发明的mems微镜阵列及制作方法，mems微镜基板包括连接在一起的呈阵列分布的mems微镜，且mems微镜的正面具有电极焊盘；布线基板具有开孔，且布线基板的背面具有焊盘；通过将布线基板固定于mems微镜基板上方，使得焊盘与电极焊盘对应电连接，以实现mems微镜基板与布线基板的直接电连接，且开孔与反射镜一一对应设置以显露反射镜。本发明可减少传输路径降低损耗、显著提高mems微镜阵列的成品率、降低mems微镜阵列的加工制造难度、降低制造成本，从而有助于进一步拓展mems微镜阵列的应用领域。
68.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。