[发明专利]热驱动MEMS微镜及1×N热驱动MEMS微镜阵列

说明书

技术领域

本发明涉及一种热驱动MEMS微镜及其形成的1×N热驱动MEMS微镜阵列，属于微机电微镜技术领域。 

背景技术

对于二维MEMS阵列，需要同时实现微镜两个方向的驱动，因此，驱动器的设计至关重要。对于现有的阵列中，如果将驱动器布置于微镜的四边，可实现二维差分驱动控制，但是大幅降低镜面的填充率；如果每个方向用单个驱动器控制，可以提高镜面填充率，但是不能消除环境引入的测试误差。因此，现有的二维MEMS阵列不能同时实现填充率低电压驱动、高镜面填充率、大量程，存在缺陷。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种热驱动MEMS微镜及其形成的1×N热驱动MEMS微镜阵列，具有填充率低电压驱动、高镜面填充率、大量程。 

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题： 

1×N热驱动MEMS微镜阵列，包括N个热驱动微镜单元和设有空腔的衬底，其中N为一个大于1的整数；所述每个热驱动微镜单元由镜面、微镜镜框以及连接镜面和微镜镜框的电热驱动臂组成，其中所述微镜镜框成对的设置于镜面的相对两侧并固定于衬底空腔上，通过在所述电热驱动臂上施加偏置电压使对应微镜镜面旋转；所述N个热驱动微镜单元之间以相等间隙地排列形成1×N微镜阵列。 

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：还包括用于隔离热驱动微镜单元之间空气热传导的热阻挡墙。 

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述N个热驱动微镜单元的镜面呈并排排列，且所述热阻挡墙设置在每两个相邻的电热驱动臂之间。 

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述N个热驱动微镜单元的镜面呈并排排列，且每个镜面和微镜镜框均设有凸出部；所述每个镜面的凸出部使同一侧的两个 电热驱动臂错位布置，且低于镜面凸出部的电热驱动臂利用镜面凸出部形成热阻挡墙，高于镜面凸出部的电热驱动臂利用微镜镜框凸出部形成热阻挡墙。 

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述每两个相邻微镜镜框的其中一个上设有凸出部和凹陷部，通过电热驱动臂将镜面连接在凸出部和凹陷部之间，使得N个热驱动微镜单元的镜面呈错位排列；所述驱动微镜单元之间利用镜面或微镜镜框形成热阻挡墙。 

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述每个热驱动微镜单元还包括隔热连接件，所述电热驱动臂的两端分别通过隔热连接件与微镜边框、镜面相连接。 

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述隔热连接件由热导率小于20W/m.K的非金属材料制成。 

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述电热驱动臂为两层以上的薄膜结构，所述薄膜结构由热膨胀系数不同的两种以上薄膜材料组合而成。 

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述电热驱动臂为由薄膜梁连接而成的折叠梁结构。 

一种上述1×N热驱动MEMS微镜阵列的热驱动MEMS微镜，由镜面、微镜镜框以及连接镜面和微镜镜框的电热驱动臂组成，所述微镜镜框成对的设置于镜面的相对两侧，通过在所述电热驱动臂上施加偏置电压使微镜镜面旋转。 

本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果： 

本发明的热驱动MEMS微镜，每个微镜用两侧的电热驱动臂单独控制，并且通过两侧的电热驱动臂连接到微镜边框上，可以调整驱动臂的长度实现不同角度量程的设计，且不影响阵列镜面X方向的尺寸，通过改变分别施加在的驱动臂上的偏置电压，达到微镜在X、Y方向的旋转，该种方式结构更加便于镜面的旋转和控制。每个驱动臂通过隔热连接件连到微镜边框和镜面上，此设计可以提高热效率；并且电热驱动臂进一步为热膨胀系数不同的两种或多种薄膜材料组合而成，使其产生不同的热功率，从而使电热驱动臂产生位移。并且，在热驱动MEMS微镜的基础上，形成1×N的热驱动MEMS微镜阵列，并且通过热阻挡墙的合理设计和微镜错位排布，可以有效降低热串扰，从而使得阵列具备低电压驱动、高镜面填充率、大量程设计。 

附图说明

图1为本发明的热驱动MEMS微镜单元结构示意图。 

图2为本发明的1×N热驱动MEMS微镜阵列结构示意图。 

图3为本发明的热驱动微镜单元施加电压示意图。 

图4为本发明的微镜边框做为热阻挡墙示意图。 

图5为本发明的微镜驱动臂错位布置并加热阻挡墙示意图。 

图6为本发明的微镜镜面错开排列示意图。