光学图像稳定系统、成像装置及电子装置的制作方法

本发明涉及光学图像稳定技术，特别涉及一种光学图像稳定系统、成像装置及电子装置。

背景技术：

现有的光学图像稳定系统采用音圈马达作为致动器，体积大，不利于采用光学图像稳定系统的成像装置及电子装置的小型化。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种光学图像稳定系统、成像装置及电子装置。

本发明实施方式的光学图像稳定系统，包括：

微机电系统，包括：

固定电极；

与所述固定电极配合的活动电极；及

固定连接所述固定电极及所述活动电极的可形变连接件；及

与所述活动电极固定连接的图像传感器；

所述固定电极及所述活动电极用于在驱动电压的作用下产生静电力，所述连接件用于在所述静电力的作用下沿所述活动电极移动的方向形变以允许所述活动电极移动从而带动所述图像传感器移动以补偿抖动。

在某些实施方式中，所述微机电系统的尺寸小于或等于88.5mm*8.5mm。

在某些实施方式中，所述微机电系统的功耗小于10mW。

在某些实施方式中，所述微机电系统的机械频率为80-120Hz。

在某些实施方式中，所述微机电系统包括多对所述固定电极及所述活动电极，每对所述固定电极及所述活动电极用于带动所述图像传感器在同样平面内沿不同方向移动。

在某些实施方式中，所述连接件包括可形变线材及与所述可形变线材两端连接的连接片。

在某些实施方式中，所述可形变线材为硅线。

在某些实施方式中，所述可形变线材具有矩形横截面，宽度为10-30um，厚度为1-3um，而长度为500-800um；

所述可形变线材的宽度方向垂直于所述活动电极的移动方向。

在某些实施方式中，在所述静电力小于预定阈值时，所述可形变线材在所述静电力的作用下沿所述活动电极的移动方向的形变量与所述静电力成正比。

在某些实施方式中，在所述静电力小于所述预定阈值时，所述形变量小于或等于150um。

在某些实施方式中，所述固定电极的上表面形成有多个第一焊垫，所述活动电极的上表面形成有多个第二焊垫；

所述连接件包括多个，并分别通过所述连接片与所述第一焊垫及所述第二焊垫固定连接从而固定连接所述固定电极及所述活动电极。

在某些实施方式中，所述光学图像稳定系统还包括有电路板，所述固定电极设置在所述电路板上，

所述电路板的上表面形成有多个第三焊垫；

所述固定电极的上表面还形成有多个第四焊垫；

所述多个第三焊垫通过第一线材与所述多个第四焊垫连接；

所述电路板通过所述第一线材及部分所述连接件向所述固定电极及所述活动电极施加所述驱动电压。

在某些实施方式中，所述图像传感器的上表面形成有多个第五焊垫，所述多个第五焊垫通过第二线材与部分所述第二焊垫连接，所述电路板通过所述第一线材、部分所述连接件、及所述第二线材与所述图像传感器电气连接。

在某些实施方式中，所述电路板形成有凹槽，所述微机电系统及所述图像传感器设置在所述凹槽内。

在某些实施方式中，所述电路板形成有环形通槽，所述环形通槽将所述电路板分割成活动部分及环绕所述活动部分的固定部分，所述固定电极设置在固定部分，所述活动电极设置在活动部分上。

在某些实施方式中，所述活动电极形成有过孔，所述图像传感器通过填充于所述过孔的导电胶与活动部分电气连接。

在某些实施方式中，所述固定电极及所述活动电极为相互配合的梳状电极。

在某些实施方式中，所述固定电极及所述活动电极包括第一对、第二对、第三对及第四对，所述第一对、所述第二对、所述第三对及所述第四对呈田字形分布，所述第一对及所述第三对用于分别带动所述图像传感器沿第一方向移动，所述第二对及所述第四对用于同时带动所述图像传感器沿与所述第一方向垂直的第二方向移动。

在某些实施方式中，所述第一对、所述第二对、所述第三对及所述第四对还用于配合带动所述图像传感器沿与所述第一方向及所述第二方向垂直的第三方向转动。

在某些实施方式中，所述微机电系统还包括：

内框，所述内框与所述第一对、所述第二对、所述第三对及所述第四对的所述固定电极固定连接；

所述外框与所述第一对、所述第二对、所述第三对及所述第四对的所述活动电极固定连接；

所述连接件通过固定连接所述内框及所述外框从而固定连接所述固定电极及所述活动电极。

在某些实施方式中，所述内框及所述外框呈矩形，所述内框的上表面形成有内框焊垫，所述外框的上表面形成有外框焊垫；

所述连接件通过固定设置在所述内框焊垫及所述外框焊垫固定连接所述内框及所述外框。

本发明实施方式的成像装置包括所述光学图像稳定装置。

本发明实施方式的电子装置包括所述成像装置。

MEMS是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制造的高科技电子机械器件，相较于现有的音圈马达具有较小的尺寸，有利于采用所述光学图像稳定系统的小型化，因此也有利于采用所述光学图像稳定系统的成像装置及采用所述成像装置的电子装置的小型化。

本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的光学图像稳定系统的示意图。

图2是本发明实施方式的电子装置的示意图。

图3是本发明实施方式的连接件的示意图。

图4是本发明实施方式的连接件的受力-形变特征曲线图。

图5是本发明另一实施方式的微机电系统的示意图。

图6是本发明另一实施方式的光学图像稳定系统的示意图。

主要元件符号说明：

光学图像稳定系统10、内框11、内框焊垫112、MEMS 12、固定电极122、上表面1222、第一焊垫1224、第四焊垫1226、活动电极124、上表面1242、第二焊垫1244、过孔1246、连接件126、可形变线材1262、连接片1264、第一对X1、第二对Y1、第三对X2、第四对Y2、外框13、有外框焊垫132、图像传感器14、上表面142、第五焊垫144、电路板16、凹槽161、上表面162、环形通槽163、第三焊垫164、活动部分165、第一线材166、固定部分167、第二线材168、导电胶169、补强板18、成像装置20、电子装置30

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。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所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本发明实施方式的光学图像稳定系统10包括微机电系统(micro electro-mechanical system,MEMS)12及图像传感器14。MEMS 12包括固定电极122、活动电极124及可形变连接件126。活动电极124与固定电极122配合。连接件126固定连接固定电极122及活动电极124。固定电极122及活动电极124用于在驱动电压的作用下产生静电力。连接件126用于在静电力的作用下沿活动电极124移动的方向形变以允许活动电极124移动从而带动图像传感器14移动以补偿抖动。

MEMS是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制造的高科技电子机械器件，相较于现有的音圈马达具有较小的尺寸，有利于采用光学图像稳定系统10的小型化。

例如，在某些实施方式中，MEMS 12的横向尺寸可以达到8.5mm*8.5mm或以下，而且随着半导体制造技术的发展，还可以根据需要进一步缩小。

因此，相较于现有的音圈马达，MEMS 12具有非常明显的尺寸优势，尺寸可到达毫米级或以下。

请一并参阅图2，本发明实施方式的光学图像稳定系统10可应用于本发明实施方式的成像装置20，本发明实施方式的成像装置20可以应用于本发明实施方式的电子装置30。例如，本发明实施方式的电子装置30可为手机或平板电脑，而本发明实施方式的成像装置20可为手机或平板电脑的前置相机或者后置相机。

抖动是指用于在使用电子装置30拍照的曝光过程中发生的抖动，会导致成像装置20输出的图像模糊，通过采用光学图像稳定系统10可以改善成像装置20的成像质量。

另外，通过采用本发明实施方式的光学图像稳定系统10，有利于本发明实施方式的成像装置20及电子装置30的小型化。

另外，由于是静电力致动(即依靠静电荷之间的吸引力致动)，一方面使得MEMS 12相对于现有的音圈马达具有较小的功耗，例如在某些实施方式中，MEMS 12的功耗小于10mW，另一方面使得MEMS 12发热量低，不存在散热的问题。

在某些实施方式中，可以通过在硅基底(图未示)通过薄膜，光刻、腐蚀、激光切割、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术形成固定电极122及悬空的活动电极124，而活动电极124通过连接件126悬挂在固定电极122上。

在某些实施方式中，MEMS 12包括多对固定电极122及活动电极124，每对固定电极122及活动电极124用于带动图像传感器14在同一平面的预定方向移动。

如此，每对固定电极122及活动电极124可以补偿不同方向的抖动。另外，由于在同一平面，因此，多对固定电极122及活动电极124可以在同一平面内进行配合，也即是说，多对固定电极122及活动电极124可以处于同一平面内。如此，MEMS 12可以具有单层电极结构，可以简化MEMS 12的结构，使得MEMS 12结构简单，易于制造。

在某些实施方式中，连接件126也可以通过在硅基底(图未示)上通过薄膜，光刻、腐蚀、激光切割、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术形成。

请一并参阅图3，在某些实施方式中，连接件126可以包括可形变线材1262及与可形变线材1262两端连接的连接片1264。

如此，可形变线材1262可以提供良好的机械连接及形变特性，而连接片1264可以增加与固定电极122或活动电极124的连接面积，从而可以提高连接强度。

在某些实施方式中，可形变线材1262可以是硅线。

如此，可以通过半导体制造技术制造可形变线材1262。

在某些实施方式中，可以根据材料特性确定可形变线材1262形状及尺寸以使得可形变线材1262既可实现将活动电极124悬挂在固定电极122上又可实现沿着活动电极124的移动方向形变的目的。

例如，在某些实施方式中，可形变线材1262采用硅线，且具有矩形横截面。可形变线材1262的宽度为10-30um，厚度为1-3um，而长度为500-800um，连接固定电极122及活动电极124时，宽度方向垂直于活动电极124的移动方向设置。

作为一个例子，可形变线材1262的宽度为25um，厚度为1.5um，长度为600um。

请一并参阅图4，如此，在形状及尺寸的设置下，可以使得可形变线材1262在外力作用下仅可以沿着活动电极124的移动方向形变，且在一定的外力范围内(小于预定阈值)，可形变线材1262的形变量与外力大小成正比，而在其他方向，可形变线材1262保持刚性，不易形变。如此，在静电力F小于预定阈值时，可形变线材1262在静电力F的作用下沿活动电极124的移动方向的形变量D(横轴)与静电力F(纵轴)成正比。

如此，通过精准控制驱动电压，MEMS 12相较于现有的音圈马达具有非常高的移动精度，甚至可达到像素级别(即MEMS 12每次带动图像传感器14移动的距离精度可以与图像传感器14像素的尺寸相当)。

在某些实施方式中，在静电力F小于预定阈值时，相邻两个静电力之间的调整可导致形变量D(即幅度变化)小于或等于150um。

也即是说，MEMS 12可以带动图像传感器14移动150um，或者说，光学图像稳定系统10的补偿能力/范围可为150um(补偿精度)，相较于现有的音圈马达，MEMS 12的补偿能力强。

另外，由于采用上述实施方式的材料、形状及尺寸，可以使得MEMS 12具有较高的机械频率。例如在某些实施方式中，MEMS 12的机械频率通常在80-120Hz之间，例如为100Hz。因此，由于具有较高的机械频率，MEMS 12相较于现有的音圈马达的机械频率(20Hz左右)可以降低声音或震动的敏感度。

在某些实施方式中，固定电极122的上表面1222形成有多个第一焊垫1224，活动电极124的上表面1242形成有多个第二焊垫1244。连接件126包括多个，并通过连接片1264与第一焊垫1224及第二焊垫1244固定连接从而固定连接固定电极122及活动电极124。

在某些实施方式中，可以通过渗透及光蚀刻方式在固定电极122上形成多个第一焊垫1224及在活动电极124上形成多个第二焊垫1244，然后通过打线方式将连接片1264分别与第一焊垫1224及第二焊垫1244固定连接。如此，可以保证连接件126与固定电极122及活动电极124的固定连接。而且由于固定电极122及活动电极124之间通过多个连接件126固定连接，即，存在冗余连接。如此，即是部分连接件126出现断裂等现象，固定电极122及活动电极124仍可通过剩余的连接件126实现固定连接。

在某些实施方式中，图像传感器14可以通过胶水固定在活动电极124上。

如此，工艺简单，易于制造。

在某些实施方式中，光学图像稳定系统10包括电路板16，固定电极122设置在电路板16上。电路板16的上表面162上设置有多个第三焊垫164。固定电极122的上表面1222设置有多个第四焊垫1226。多个第三焊垫164通过第一线材166与多个第四焊垫1226连接。电路板16通过第一线材166及部分连接件126向固定电极122及活动电极124施加驱动电压。

也即是说，部分连接件126用于传输驱动电压到固定电极122及活动电极124上。连接件126不但起到机械连接的作用，而且可以实现电气连接，实现复用，可以简化结构的同时减少元件，降低成本。

图像传感器14的上表面142形成有多个第五焊垫144，多个第五焊垫144通过第二线材168与部分第二焊垫1244连接。电路板16通过第一线材166、部分连接件126、及第二线材168与图像传感器14电气连接。

也即是说，部分连接件126用于传输控制信号及图像信号。连接件126不但起到机械连接的作用，而且可以实现电气连接，实现复用，可以简化结构的同时减少元件，降低成本。

在某些实施方式中，电路板16为柔性电路板，光学图像稳定系统10还包括附设在电路板16与MEMS 12相背一侧的补强板18。补强板18用于增加电路板16的机械强度。

当然，在其他实施方式中，电路板16可以不限于上面讨论的实施方式，而可以采用刚性电路板。

在某些实施方式，电路板16形成有凹槽161，MEMS 12及图像传感器14设置于凹槽161内。

如此，可以降低光学图像稳定系统10的整体高度，有利于小型化。

在某些实施方式中，固定电极122通过胶水固定在电路板16上。

如此，工艺简单，易于制造。

在某些实施方式中，电路板16形成有环形通槽163，环形通槽163将电路板16分割成活动部分165及环绕活动部分165的固定部分167，固定电极122设置在固定部分167，活动电极124设置在活动部分165上。

如此，活动电极124在与电路板16固定连接的情况下仍可以移动。

活动电极124也可以通过胶水固定在活动部分165上。

在某些实施方式中，活动电极124形成有过孔1246，图像传感器14通过填充于过孔1246的导电胶169与活动部分165电气连接。

请参阅图5及图6，在某些实施方式中，固定电极122及活动电极124为相互配合的梳状电极。

采用梳状电极，固定电极122及活动电极124之间的面积配合更多，驱动电压转化成静电力的效率高，可以进一步降低功耗光学图像稳定系统10的功耗。

固定电极122及活动电极124包括第一对X1、第二对Y1、第三对X2及第四对Y2，第一对X1、第二对Y1、第三对X2及第四对Y2呈田字形分布，第一对X1及第三对X2用于分别带动图像传感器14沿第一方向(例如X方向)移动，第二对Y1及第四对Y2用于同时带动图像传感器14沿与第一方向(例如X方向)垂直的第二方向(例如Y方向)移动。

如此，可以实现第一方向(例如X方向)及第二方向(例如Y方向)的移动补偿，而且，通过控制第一对X1及第三对X2沿相反方向移动，还可以实现沿垂直与第一方向(例如X方向)及第二方向(例如Y方向)的第三方向(例如Z方向)的转动补偿。

在某些实施方式中，MEMS 12还包括内框11及外框13，内框11与第一对X1、第二对Y1、第三对X2及第四对Y2的固定电极122固定连接。外框13与第一对X1、第二对Y1、第三对X2及第四对Y2的活动电极124固定连接。连接件126通过固定连接内框11及外框13从而固定连接固定电极122及活动电极124。

如此，结构简单，易于制造。

在某些实施方式中内框11及外框13基本呈矩形，内框11的上表面形成有内框焊垫112，外框13的上表面形成有外框焊垫132。连接件126通过固定设置在内框焊垫114及外框焊垫134固定连接内框11及外框13。

如此，结构简单，易于制造。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。