[发明专利]从二维元件制造微机械结构的方法和微机械器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过将二维结构机械预偏转出晶片平面或基片平面外和之后可以将其固定在偏转状态来制造微机械三维(3D)结构的方法。

背景技术

这些三维结构应用在例如微技术和微系统技术中并且用于制造静电三维驱动器结构。这些驱动器与很多微系统相关，并尤其用于图像投影的微扫描仪。这些3D结构可以例如用来实现一种能在晶片平面之外在很大的平移和/或旋转范围内产生力和力矩的静电驱动器。

已知多种将结构偏转出晶片平面外的方法。已知的方法利用基片材料或基片组合层的材料应力，用于在限定位置弯曲基片。该弯曲然后可以用于将结构倾斜或旋转出基片。材料应力在材料对中是固有的或通过所谓的作用器外加的。然而由材料应力可获得的基片曲率很小。此外，为了积聚材料应力并实现结构相对于基片的大的作用角，在基片上需要很大的空间。这些会被基片的局部向下变薄(local down-thinning)放大，然而，基片的局部向下变薄会削弱将被偏转的结构的机械可压性(stressability)且可能产生低频振动模式。

发明内容

本发明的目的是提供一种构成微机械结构的方法和一种微机械器件，所述构成微机械结构的方法和所述微机械器件可减少或消除已知技术的上述缺点。

本发明的目的通过根据本发明的方法和通过根据本发明的微机械器件实现。

根据实施例，本发明提出了一种制造微机械结构的方法，所述制造微机械结构的方法包括步骤：在基片内形成被可偏转支撑二维结构；以及将所述被可偏转支撑二维结构布置在封装内，使得集成微操纵器布置在所述封装和所述二维结构之间，从而实现所述二维结构偏转出所述基片的平面。

本发明的实施例提出了一种微机械器件，所述微机械器件：包括封装；基片；布置在所述基片内的二维结构；以及布置在所述封装和所述二维结构之间的微操纵器，从而所述二维结构实现偏转出所述基片的平面。

本发明实施例描述了微操纵器可以实施为器件封装的永久构件。在封装微机械器件的过程中，被可偏转支撑的二维结构的预偏转或偏转以及由此形成三维结构可以借助微操纵器来完成。在形成三维结构后微操纵器可以保留在微机械器件中，从而所述结构的三维偏转可以通过几何结构以及构造和力与微操纵器闭合(closure)来永久限定。

在通过微操纵器施加力和/或力矩的过程中，所述器件可以依照自身的支撑而旋转、倾斜或移出晶片平面。偏转的部件或三维结构此时可以被固定。所述固定可以通过构造配合、力配合(force fit)或者材料配合的方法实现。作为构造配合固定方法，例如可以使用机械钩或闩锁将二维结构阻止和/或制动在偏转状态。作为材料配合固定方法，例如，可以执行粘附、粘结、软焊或通过形成合金连接。例如，通过粘附力、夹紧力和摩擦力可以力配合的方式固定偏转二维元件。此后，形成结构的晶片平面的二维元件形成三维元件。

微操纵器可以实施为微机械或精密机械制造的结构，并且可以是封装所器件的永久构件。微操纵器可以与预偏转的二维结构永久接合。

附图说明

下面参照附图详细描述根据本发明的几个优选实施例，其中：

图1是图示根据本发明实施例的微机械结构的制造方法的流程图；

图2是在封装之前的微机械一维扫描仪反射镜的俯视图；

图3是根据本发明实施例的封装的一维扫描仪反射镜的剖面图；

图4是根据本发明另一实施例的封装的器件的剖面图，所述封装的器件具有通过微操纵器结构向下偏转的二维结构；

图5是根据本发明另一实施例的封装的微机械器件的剖面图；

图6是封装的微机械器件的剖面图，所述封装的微机械器件的顶边由光学盖玻璃密封；

图7是剖面图，其中封装的微机械器件在其顶边由光学盖玻璃密封，其中所述光学窗以倾斜的方式布置在封装的微机械器件上；

图8是根据本发明另一个实施例的微机械器件的剖面图，所述微机械器件在芯片级作为单个器件封装；

图9是在芯片级作为单个器件封装的微机械器件的剖面图，所述微机械器件包括相对于微机械器件倾斜的光学窗；

图10是二维结构向上偏转或倾斜的根据本发明的另一个实施例的剖面图；

图11是通过微操纵器结构向上偏转的二维结构的剖面图；

图12是二维结构交替向上和向下偏转或者倾斜的根据本发明的另一个实施例的剖面图；

图13是二维结构交替向上和向下偏转或者倾斜的根据本发明的另一个实施例的剖面图；