[发明专利]制造MEMS微镜组件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造MEMS微镜组件的方法；并且具体但不排他地，涉及制造方法以及MEMS微镜组件，该方法包括将MEMS微镜装置安装到PCB板上的步骤。

背景技术

MEMS微镜装置是含有光学MEMS(微型机电系统)的装置。光学MEMS微镜装置可以包括适于随着时间过去使光移动和偏转的椭圆形、圆柱形、矩形、方形或者任意形状的微镜。微镜通过扭转臂连接至固定部件并且能够沿一根或两根轴线倾斜和摆动。例如，微镜能够竖直地和水平地摆动。能够使用不同的致动原理，包括静电、热、电磁或压电。MEMS微镜装置是已知的，其中这些微镜的面积是大约几mm²。在该情况下，MEMS微镜装置的尺寸(包括封装)是大约十mm²。该MEMS微镜装置通常由硅制成，并且能够被包封在能包括驱动致动电子器件的封装中。各种光学部件(例如透镜、光束组合器、四分之一波片、分束器和激光器芯片)与已包装的MEMS组装在一起以建立完整系统。

MEMS微镜装置的典型应用是用于光学扫描和投影系统。在投影系统中，2D或3D图像或者视频能够被显示在任何类型的投影表面上。在彩色系统中，图像的每一个像素都通过由例如光束组合器组合经过调制的红、绿和蓝激光以产生限定图像或视频的像素的组合光束来得以产生。MEMS微镜装置中的MEMS微镜将组合光束引导至显示图像或视频的像素的投影表面。通过该方式显示图像或视频的连续像素。通过MEMS微镜的摆动，MEMS微镜装置内的MEMS微镜将从左到右并且从顶部到底部(或者根据不同的轨迹，其中包括例如利萨如轨迹)连续扫描组合光束，使得图像或视频的所有像素都连续、逐像素地显示在投影表面上。MEMS微镜将以这样的频率围绕其摆动轴摆动，该频率保证组合光束以使得完整图像对于观察者而言可见的速度跨过投影表面被扫描。

典型地，MEMS微镜装置中的MEMS微镜能够沿单根摆动轴线摆动。因此，为了在屏幕上显示2D图像，投影系统将需要两个MEMS微镜装置；需要沿水平扫描组合光束的第一MEMS微镜装置和需要沿竖直扫描组合光束的第二MEMS微镜装置。备选地，MEMS微镜装置中的MEMS微镜能够被构造成使得其能够围绕两根正交摆动轴线摆动。

现在参照图6a和6b，其中示出了已知的MEMS微镜装置1；图6a提供MEMS微镜装置1的平面图并且图6b示出了沿图6a的线A-A’截取的MEMS微镜装置1的横截面图。

MEMS微镜装置1包括第一支承框架2。第一扭转臂3a和第二扭转臂3b将可移动部件4连接至支承框架2。该可移动部件包括被安装于其上的微镜8。在该实施例中，支承框架2是固定的(即不可移动)。第一扭转臂3a和第二扭转臂3b为可移动部件4限定第一摆动轴线7。第一致动线圈5被支承在可移动部件4上并且连接至该可移动部件4。第一致动线圈5被布置成围绕可移动部件4的外周沿第一扭转臂3a从定位在支承框架2上的第一电触头9a延伸并且沿第一扭转臂3a延伸回到定位在支承框架2上的第二电触头9b。

第一支承框架2、第一扭转臂3a和第二扭转臂3b、可移动部件4、微镜8、和第一致动线圈5共同限定MEMS管芯(die)10。如图6b中所示，MEMS管芯10被安装到磁体6上并且固定于(例如使用胶)该磁体6，使得第一致动线圈5浸没在磁体6所产生的磁场‘B’中。优选地，MEMS管芯10在第一支承框架2处固定至磁体6；这通常是通过在MEMS管芯10的支承框架2与磁体6之间提供胶来实现的。

在使用期间，电流‘I’通过第一致动线圈5。由于第一致动线圈5浸没在磁体6所产生的磁场‘B’中，致动线圈5将提供拉普拉斯力(Laplaceforce)，该拉普拉斯力将被施加于可移动部件4。该拉普拉斯力将使可移动部件4并且因此使微镜8围绕其第一摆动轴线7摆动。

应当理解，MEMS微镜装置1能够备选地被构造成使得可移动部件4能围绕两根正交轴线摆动，使得微镜8能够沿两个维度(典型地沿水平和竖直)扫描光。图7示出了MEMS微镜装置100，该MEMS微镜装置100被构造成使得可移动部件4能够围绕两根正交轴线摆动。

MEMS微镜装置20具有多个与图6a和图6b中所示的MEMS微镜装置1相同的特征；然而，在MEMS微镜装置20中，支承框架2被构造成可移动；支承框架2被构造成使得其能够围绕第二摆动轴线17摆动，该第二摆动轴线17与第一摆动轴线7正交。