[发明专利]一种多层平面电磁线圈驱动的MEMS变形镜

说明书

本发明涉及一种多层平面电磁线圈驱动的MEMS变形镜，包括多层电磁线圈、硅底座、反射镜、介质层、永久磁性材料层和封装外壳，所述多层电磁线圈，通过给多层电磁线圈通入电压使线圈产生的磁场逐渐加强，对变形镜进行操作，去掉电压后使变形镜回到最初位置，本发明采用了多层线圈的方法，使中心电极很容易引出和外部驱动电路互联，避免了传统单层平面线圈驱动的MEMS变形镜硅通孔及通孔上下互联的难题。传统工艺为了降低热阻，需要增厚线圈的厚度，在采用多线圈的方法，在满足厚度的情况下，单层线圈的厚度成倍降低，减少了LIGA技术的使用，使用普通后胶光刻工艺即可达到需求，进一步减小工艺难度，也大大减小少了成本。

技术领域

本发明涉及微光机电领域、自适应光学领域、多层平面电磁领域，尤其涉及一种多层平面电磁线圈驱动的MEMS变形镜。

背景技术

变形镜(又被称为波前矫正器)，主要运用于各种自适应光学系统之中，现已被广泛运用到天文学,视网膜成像,光束整形等领域中，它能够通过改变光波波前传输的光程或改变传输媒介的折射率来改变入射光波波前的相位结构，从而达到对光波波面相位进行校正的目的。

变形镜由很多单元组合而成，每个单元都有自己独立的控制器，在外加电压控制下，可以改造波面的面形，作为波前校正器件校正波前误差，在自适应光学系统中起着极其重要的作用，是自适应光学系统中的重要部件之一。

相较于传统的变形镜技术,MEMS变形镜在自适应光学领域具有重量低、成本低、紧凑、工艺稳定、易集成为变形镜阵列等优点,成为近来变形镜制作的一个重要领域。电磁驱动的MEMS变形镜具有控制电压低,约1伏,变形镜变形量大,达到50微米,线性控制等优点,因而在自适应光学系统中有广泛应用。主要面向空间光通信、显微镜、天文望远镜次级镜、光束整形和人眼视网膜成像等应用领域及其他需要低电压、微小型、大形变量的场合。现有的电磁驱动MEMS变形镜,由于电磁线圈采用单层线圈,线圈内部垫点(pad)将很难与电极正负极很难相连,只能将线圈制作在下基板,通过通孔工艺引出,需要通孔刻蚀,溅射等技术,工艺较复杂。制备线圈时,采用LIGA或准LIGA工艺,以此达到80微米以上的单层线圈厚度,来降低电流密度。这需要同步辐射X射线或其他较高能量的曝光设备,工艺要求较高,增加制作成本。因此，现有的MEMS变形镜以及制作工艺存有不足，需要新的MEMS变形镜以及制作工艺。

发明内容

为此，本发明提供一种多层平面电磁线圈驱动的MEMS变形镜，用以克服上述背景中提出的问题。

一种多层平面电磁线圈驱动的MEMS变形镜，包括多层电磁线圈、硅底座、反射镜、介质层、永久磁性材料层和封装外壳，所述多层电磁线圈，通过给多层电磁线圈通入电压使线圈产生的磁场逐渐加强，对变形镜进行操作，去掉电压后使变形镜回到最初位置；所述硅底座上形成的多层线圈，每个线圈都具有中心点和垫点；通过将电压通入多层电磁线圈中，使多层电磁线圈产生相应的电磁场，带动上方永久磁性材料层，永久磁性材料层带动硅层进行运动，从而达到以电磁力驱动MEMS变形镜的目的。

进一步地，所述多层线圈的各层之间通过垫点或中心点进行接触,使得从硅底座起由下而上依次排序,所述多层线圈的奇数层与偶数层之间通过中心点接触,偶数层与奇数层之间通过垫点接触；在第一层线圈的垫点上以及最后一层线圈的垫点或者中心点上形成有与外部互联的两个焊点。

进一步地，所述多层电磁线圈可以是铜、金、银、铝等，多晶硅中的任何材料制作而成。

进一步地，所述反射镜下表面覆盖一层介电层，用于减少内部组件与面板之间的电容。

进一步地，所述介电层下表面中心区域覆盖并固定一层永久磁性材料层，形成永久性性材料层，介电层下表皮周边区域设有硅层，在电压通入多层电磁线圈后能够做出相应的运动。

进一步地，所述封装外壳，用于将内部封闭保证装置的正常运转，可以采用陶瓷或塑料作为封装外壳的制作材料。

进一步地，所述多层电磁线圈的单层厚度不超过100μm。