[发明专利]芯片级真空密封的静电式振镜

说明书

本发明公开了一种芯片级真空密封的静电式振镜，由基板、背腔板、绝缘层、结构层、平坦层以及前腔板自下而上依次堆叠连接构成。振镜可动部分位于真空环境，相对于非真空密封的振镜，本发明的振镜可动部分振动时不会与空气作用，从而消除了可动部件与空气作用的噪声。可动结构材料内部振动的能量极小，且由于密封在真空中，所产生的少量振动不会传导至外部，进一步消除了噪声。振镜镜体、驱动梳齿等可动结构振动时无空气阻尼，大幅降低空气阻尼造成的能量损失，振镜功耗显著降低；振镜镜体、驱动梳齿等可动结构振动时无空气阻尼，相同驱动电压下可获得更大转角；相同转角时所需驱动电压低，进一步扩大了振镜的应用领域，降低了驱动要求。

技术领域

本发明属于光电领域，涉及一种振镜，尤其是一种芯片级真空密封的静电式振镜。

背景技术

基于MEMS技术的振镜在投影、3D成像、汽车导航等领域广泛使用，是这些领域的核心器件之一。目前的MEMS振镜本身均为开放式结构，即振镜的反射面、可动结构等在流片完成之后均暴露在环境中，使用时通过后续的模组封装，将振镜封装在密封组件中，实现对振镜的保护。当前振镜的封装多为非真空封装，振镜在工作中由于反射镜面等可动部分在气体中的高频振动，产生不可忽视的噪声。这种噪声在部分应用场合影响较小，例如工业3D成像，但在消费电子领域，这样的噪声严重影响设备的使用体验，如不能有效消除噪声，这样的振镜无法在消费电子产品中真正规模化应用。如采用真空封装，则会造成密封难度增大，模组体积增大，成本升高问题；同时，目前对于振镜的真空封装主要采用胶粘剂等方式，难以长期保持真空，在较短期限内封装真空度下降，噪声水平显著上升，振镜模组在低噪声要求场景中无法继续使用。

发明内容

为解决以上所述问题，本发明提出一种芯片级真空密封的静电式振镜，该振镜在流片中实现可动结构的真空密封，可动结构在真空环境中振动，由于可动结构振动与气体作用产生的噪声几乎将为零，结构本身振动产生的噪声极小，并且由于真空环境而无法传输，从而实现振镜的静音工作。

为实现以上目的，本发明采用如下方案：

真空密封振镜，由基板100、背腔板200、绝缘层300、结构层400、平坦层500以及前腔板600自下而上依次堆叠连接构成。

所述的基板100是平面板，该平面板上表面与背腔板200下表面连接。

所述的背腔板200是具有贯通腔201的平面板，背腔板200下表面与基板100上表面连接，背腔板200上表面与绝缘层300下表面连接。

所述的绝缘层300是具有中空结构的薄层平板，下表面与背腔板200上表面连接，绝缘层300上表面与结构层400下表面连接。绝缘层300的作用是分隔背腔板200与结构层400，使二者电气绝缘，同时为结构层400的不同元件提供绝缘承载。

结构层400包括反射镜体401、反射镜面402、转轴403、锚体404、可动梳齿405、固定梳齿406、固定框407、驱动焊盘408以及接地焊盘409。对于单轴振镜，包括一个反射镜体401，一个反射镜面402，一对(两个)转轴403，一对(两个)锚体404，至少一组可动梳齿405，至少一组固定梳齿406以及一个固定框407，至少一个驱动焊盘408以及至少一个接地焊盘409；对于双轴振镜，包括一个反射镜体401，一个反射镜面402，两对(四个)转轴403，两对(四个)锚体404，至少两组可动梳齿405，至少两组固定梳齿406、一个固定框407以及一个动框407A，至少两个驱动焊盘408以及至少一个接地焊盘409。

前腔板600是具有凹槽602的平板，下表面与结构层400上表面连接。上表面设置有顶焊盘601。顶焊盘601与位于结构层400的驱动焊盘408或者接地焊盘409电气连接，实现这一电气连接的方式包括低电阻率的前腔板600与TSV603(TSV是through silicon via的缩写，即硅通孔互联技术，详见：吴琪乐基于硅通孔技术的3D IC)。