一種表面微機械加工的模擬微鏡制造技術

本發(fā)明專利技術公開了一種表面微機械加工的模擬微鏡，該模擬微鏡包括微鏡面、扭轉梁、第一驅動梁、錨區(qū)、壓焊區(qū)、襯底、隔離層和第二驅動梁，所述的錨區(qū)為四個，錨區(qū)位于襯底上方，且隔離層連接在錨區(qū)和襯底之間；每個錨區(qū)的頂面設有一個壓焊區(qū)；第一驅動梁的兩端連接在兩個錨區(qū)上，第二驅動梁連接在其余兩個錨區(qū)上，且第一驅動梁和第二驅動梁相互平行；第一驅動梁包括第一上驅動梁和第一下驅動梁，第一下驅動梁的頂面連接在第一上驅動梁的底面，且第一上驅動梁和第一下驅動梁的熱膨脹系數(shù)不同；微鏡面相對的兩側各通過一個扭轉梁與第一驅動梁和第二驅動梁連接。該結構的模擬微鏡可連續(xù)改變微鏡面的旋轉角度。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種微鏡，具體來說，涉及一種表面微機械加工的模擬微鏡。
技術介紹
作為一種重要的光學MEMS器件,娃微機械(也就是MEMS)微鏡在光纖通訊、投影顯示、數(shù)據(jù)存儲、精密測量、醫(yī)療成像等國防和民用領域都有著廣泛的應用。一般來說，壓電驅動的硅微鏡工藝復雜性和難度較高，壓電材料的生長方式通常與硅微加工技術不兼容；電磁驅動的微鏡系統(tǒng)結構設計與加工制造都比較復雜，且需要考慮到電磁場的屏蔽；目前最著名的是TI公司的數(shù)字微鏡。該鏡采用靜電驅動，具有固定的偏轉角度。實際應用中常需要能連續(xù)改變角度的微鏡，通常的結構難以實現(xiàn)，這也是目前需要研究和解決的問題。
技術實現(xiàn)思路
技術問題本專利技術所要解決的技術問題是提供一種表面微機械加工的模擬微鏡，該結構的模擬微鏡可連續(xù)改變微鏡面的旋轉角度。技術方案為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是—種表面微機械加工的模擬微鏡，該模擬微鏡包括微鏡面、扭轉梁、第一驅動梁、錨區(qū)、壓焊區(qū)、襯底、隔離層和第二驅動梁，所述的錨區(qū)為四個，錨區(qū)位于襯底上方，且隔離層連接在錨區(qū)和襯底之間；每個錨區(qū)的頂面設有一個壓焊區(qū)；第一驅動梁的兩端連接在兩個錨區(qū)上，第二驅動梁連接在其余兩個錨區(qū)上，且第一驅動梁和第二驅動梁相互平行；第一驅動梁包括第一上驅動梁和第一下驅動梁，第一下驅動梁的頂面連接在第一上驅動梁的底面，且第一上驅動梁和第一下驅動梁的熱膨脹系數(shù)不同；微鏡面相對的兩側各通過一個扭轉梁與第一驅動梁和第二驅動梁連接。進一步，所述的第二驅動梁包括第二上驅動梁和第二下驅動梁，第二下驅動梁連接在第二上驅動梁的底面，且第二上驅動梁和第二下驅動梁的熱膨脹系數(shù)不同。有益效果與現(xiàn)有技術相比，本專利技術的技術方案具有以下有益效果1.模擬微鏡可連續(xù)改變微鏡面的旋轉角度。現(xiàn)有技術中，模擬微鏡的轉動是固定的角度。而本專利技術的模擬微鏡中，第一驅動梁中包括熱膨脹系數(shù)不同的第一上驅動梁和第一下驅動梁。當在第一驅動梁中施加電流，第一驅動梁受熱升溫。由于第一上驅動梁和第一下驅動梁的熱膨脹系數(shù)不同，第一驅動梁將在垂直方向產生位移，通過扭轉梁帶動微鏡面的一側發(fā)生傾斜。微鏡面的傾斜角度取決于施加在第一驅動梁上的電流大小。因為電流的數(shù)值是可以連續(xù)調節(jié)的，所以微鏡面的傾斜角度也是可以連續(xù)調節(jié)的。2.微鏡面兩側同時調節(jié)，增加模擬微鏡旋轉的靈敏度。在本專利技術的模擬微鏡中，第二驅動梁也可以包括熱膨脹系數(shù)不同的第二上驅動梁和第二下驅動梁。同樣，對第二驅動梁8施加電流，可以調節(jié)微鏡面I另一側的傾斜角度。這樣，同時調節(jié)第一驅動梁和第二驅動梁的中的電流，可以增強模擬微鏡旋轉的靈敏度。3.驅動力大，微鏡面旋轉效果佳。在本專利技術的模擬微鏡中，通過在壓焊區(qū)之間施加電壓，在驅動梁中通入電流，使得驅動梁發(fā)生變形，從而帶動微鏡面旋轉。電壓越大，驅動梁中通入的電流也就越大，微鏡面的旋轉角度也就越大。微鏡面的旋轉效果佳。附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖。圖2是本專利技術中的第一驅動梁的縱向截面圖。圖3是本專利技術中第二驅動梁的縱向截面圖。圖中有微鏡面1、扭轉梁2、第一驅動梁3、第一上驅動梁301、第一下驅動梁302、錨區(qū)4、壓焊區(qū)5、襯底6、隔離層7、第二驅動梁8、第二上驅動梁801、第二下驅動梁802。具體實施例方式下面結合附圖，對本專利技術的技術方案進行詳細的說明。如圖1和圖2所不，本專利技術的一種表面微機械加工的模擬微鏡，該模擬微鏡包括微鏡面1、扭轉梁2、第一驅動梁3、錨區(qū)4、壓焊區(qū)5、襯底6、隔離層7和第二驅動梁8。錨區(qū)4為四個，錨區(qū)4位于襯底6上方，且隔離層7連接在錨區(qū)4和襯底6之間。每個錨區(qū)4的頂面設有一個壓焊區(qū)5。第一驅動梁3的兩端連接在兩個錨區(qū)4上，第二驅動梁8連接在其余兩個錨區(qū)4上，且第一驅動梁3和第二驅動梁8相互平行。第一驅動梁3和第二驅動梁8處于懸空狀態(tài)。第一驅動梁3包括第一上驅動梁301和第一下驅動梁302，第一下驅動梁302的頂面連接在第一上驅動梁301的底面。也就是說，第一驅動梁3采用上下布置的雙層結構。第一上驅動梁301和第一下驅動梁302的熱膨脹系數(shù)不同。微鏡面I相對的兩側各通過一個扭轉梁2與第一驅動梁3和第二驅動梁8連接。微鏡面I處于懸空狀態(tài)。如果扭轉梁2發(fā)生扭轉，那么微鏡I面也隨之旋轉。進一步，所述的第一驅動梁3中，第一上驅動梁301或者第一下驅動梁302由電阻材料制成。電阻材料可以施加電流或電壓。當然，所述的第一驅動梁3中，第一上驅動梁301和第一下驅動梁302也可均由電阻材料制成，且第一上驅動梁301和第一下驅動梁302之間設有電隔離材料層。設置電隔離材料層將避免第一上驅動梁301和第一下驅動梁302之間的電流流動，避免電阻短路。作為一種改進方案，如圖3所示，第二驅動梁8包括第二上驅動梁801和第二下驅動梁802，第二下驅動梁802連接在第二上驅動梁801的底面，且第二上驅動梁801和第二下驅動梁802的熱膨脹系數(shù)不同。該方案中，第二驅動梁8和第一驅動梁3—樣，都采用上下布置的雙層結構。這樣，如果第二驅動梁8發(fā)生變形，可以通過扭轉梁2帶動微鏡面I旋轉。進一步，所述的第二驅動梁8中，第二上驅動梁801或者第二下驅動梁802由電阻材料制成。電阻材料可以施加電流或電壓。當然，第二上驅動梁801和第二下驅動梁802可均由電阻材料制成，且第二上驅動梁801和第二下驅動梁802之間設有電隔離材料層。設置電隔離材料層將避免第二上驅動梁801和第二下驅動梁802之間的電流流動，避免電阻短路。為提高微鏡面I旋轉的靈敏度，所述的扭轉梁2的兩端分別連接在微鏡面I側邊的中點和第一驅動梁3側壁的中點，或者扭轉梁2的兩端分別連接在微鏡面I側邊的中點和第二驅動梁8側壁的中點。因為第一驅動梁3側壁的中點和第二驅動梁8側壁的中點的形變最大，所以，扭轉梁2的一端連接在第一驅動梁3側壁的中點和第二驅動梁8側壁的中點，會提高微鏡面I旋轉的靈敏度及幅度。上述結構的微鏡的工作原理是因為第一驅動梁3中包括熱膨脹系數(shù)不同的第一上驅動梁301和第一下驅動梁302，第一上驅動梁301和第一下驅動梁302上下疊加布置，所以當在第一驅動梁3兩端的壓焊區(qū)5上通上電壓后，第一驅動梁3中有電流流過，第一驅動梁3受熱升溫。由于第一上驅動梁301和第一下驅動梁302的熱膨脹系數(shù)不同，第一驅動梁3將在垂直方向產生位移，通過扭轉梁2帶動微鏡面I的一側發(fā)生傾斜。如果第一上驅動梁301的熱膨脹系數(shù)大于第一下驅動梁302，第一驅動梁3將向襯底6外側凸起，帶動微鏡面I傾斜。反之，若第一下驅動梁302的熱膨脹系數(shù)大于第一上驅動梁301，第一驅動梁3將朝向襯底6凹進，帶動微鏡面I反方向傾斜。微鏡面I的傾斜角度取決于施加在第一驅動梁3上的電流大小。因為電流的數(shù)值是可以連續(xù)調節(jié)的，所以微鏡面I的傾斜角度也是可以連續(xù)調節(jié)的。同樣，當?shù)诙寗恿?采用熱膨脹系數(shù)不同的第二上驅動梁801和第二下驅動梁802時，施加在第二驅動梁8中的電流，可以調節(jié)微鏡面I另一側的傾斜角度。該結構的模擬微鏡可以采用表面微機械加工技術實現(xiàn)，具體包括如下步驟(I)選用氧化硅片作為襯底6的材料，硅片上的氧化層可作為電絕緣隔離，同時也可作為微鏡面I和第一驅動梁3與第二驅動梁8的犧牲層；(2)用低壓化學氣相淀積生成多晶硅并摻雜，作為雙層驅動梁的下層材料，并作為微鏡的主體材料本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種表面微機械加工的模擬微鏡，其特征在于，該模擬微鏡包括微鏡面（1）、扭轉梁（2）、第一驅動梁（3）、錨區(qū)（4）、壓焊區(qū)（5）、襯底（6）、隔離層（7）和第二驅動梁（8），所述的錨區(qū)（4）為四個，錨區(qū)（4）位于襯底（6）上方，且隔離層（7）連接在錨區(qū)（4）和襯底（6）之間；每個錨區(qū)（4）的頂面設有一個壓焊區(qū)（5）；第一驅動梁（3）的兩端連接在兩個錨區(qū)（4）上，第二驅動梁（8）連接在其余兩個錨區(qū)（4）上，且第一驅動梁（3）和第二驅動梁（8）相互平行；第一驅動梁（3）包括第一上驅動梁（301）和第一下驅動梁（302），第一下驅動梁（302）的頂面連接在第一上驅動梁（301）的底面，且第一上驅動梁（301）和第一下驅動梁（302）的熱膨脹系數(shù)不同；微鏡面（1）相對的兩側各通過一個扭轉梁（2）與第一驅動梁（3）和第二驅動梁（8）連接。

【技術特征摘要】
1.一種表面微機械加工的模擬微鏡，其特征在于，該模擬微鏡包括微鏡面(I)、扭轉梁(2)、第一驅動梁(3)、錨區(qū)(4)、壓焊區(qū)(5)、襯底(6)、隔離層(7)和第二驅動梁(8)，所述的錨區(qū)(4)為四個，錨區(qū)(4)位于襯底(6)上方，且隔離層(7)連接在錨區(qū)(4)和襯底(6)之間；每個錨區(qū)(4)的頂面設有一個壓焊區(qū)(5);第一驅動梁(3)的兩端連接在兩個錨區(qū)(4)上，第二驅動梁(8)連接在其余兩個錨區(qū)(4)上，且第一驅動梁(3)和第二驅動梁(8)相互平行；第一驅動梁(3)包括第一上驅動梁(301)和第一下驅動梁(302)，第一下驅動梁(302)的頂面連接在第一上驅動梁(301)的底面，且第一上驅動梁(301)和第一下驅動梁(302 )的熱膨脹系數(shù)不同；微鏡面(I)相對的兩側各通過一個扭轉梁(2)與第一驅動梁(3)和第二驅動梁(8)連接。2.按照權利要求1所述的表面微機械加工的模擬微鏡，其特征在于，所述的第一驅動梁(3)中，第一上驅動梁(301)或者第一下驅動梁(302)由電阻材料制成，或者第一上驅動梁(3...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：秦明，匡蕾，陳潔，蔡春華，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發(fā)明
國別省市：