Mems裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及MEMS裝置，其包括MEMS微鏡面以及電流傳導(dǎo)激勵線圈，該線圈可實現(xiàn)在存在磁場時MEMS微鏡面關(guān)于振蕩軸的振蕩，其中所述磁場由磁體提供，所述磁體是單個多極磁體。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS微鏡面裝置是含有光學(xué)MEMS (微電機械系統(tǒng))的裝置。光學(xué)MEMS可包括適應(yīng)于移動并隨時間偏轉(zhuǎn)光的橢圓形、圓柱形、矩形、方形或隨機形狀的微鏡面。微鏡面通過懸臂連接到固定部件，并可沿一個或兩個軸傾斜和振蕩。例如，它可垂直和水平振蕩?？墒褂貌煌募钤?，包含靜電的、熱的、電磁的或壓電的。MEMS裝置是已知的，其中這些微鏡面的面積大約是幾平方毫米。在此情況下，MEMS裝置的尺寸，包括封裝，大約是10平方毫米。這個裝置通常由硅構(gòu)成，并且可封裝在可包含驅(qū)動激勵電子器件的封裝中。各種光學(xué)部件，諸如例如透鏡、光束組合器、四分之一波片、光束分裂器和激光芯片，與封裝的MEMS組裝以構(gòu)建完整系統(tǒng)。
[0003]MEMS微鏡面裝置的典型應(yīng)用是用于光學(xué)掃描和投影系統(tǒng)。在投影系統(tǒng)中，2D圖像和視頻可顯示在任何類型表面上。在彩色系統(tǒng)中，通過例如借助于光束組合器組合調(diào)制的紅、綠和藍激光源來生成每個像素。MEMS微鏡面裝置將激光源的光指向投影表面，并逐個像素地復(fù)制圖像或視頻。借助于其振蕩，裝置內(nèi)的微鏡面將不斷從左到右和從右到左以及從上到下或者根據(jù)不同軌道(例如Lissajou軌道)掃描，使得2D圖像的每個像素都被顯示在屏幕上。
[0004]通常，MEMS微鏡面裝置的微鏡面能夠沿一個軸振蕩。因此，為了將2D圖像顯示在屏幕上，投影系統(tǒng)將需要兩個MEMS微鏡面裝置:第一 MEMS微鏡面裝置需要沿水平偏轉(zhuǎn)光，并且第二 MEMS微鏡面裝置需要沿垂直偏轉(zhuǎn)光。備選地，投影系統(tǒng)將需要單個MEMS微鏡面裝置，其包括可關(guān)于兩個正交振蕩軸振蕩的MEMS微鏡面。
[0005]參考圖1a和Ib ;圖1a和Ib圖示了已知MEMS微鏡面裝置I的典型架構(gòu)。MEMS微鏡面裝置I包括布置成與三個磁體6a、6b、6c的組件協(xié)作的MEMS管芯10。圖1b中示出了MEMS管芯10的平面圖。MEMS管芯包括:第一支架2 ；以及扭桿3a、3b，它們將MEMS微鏡面4連接到第一支架2。扭桿3a、3b定義MEMS微鏡面4的振蕩軸7。第一激勵線圈5被支撐在MEMS微鏡面4上并連接到MEMS微鏡面4。整體而言，第一支架2、扭桿3a、3b和MEMS微鏡面4以及第一激勵線圈5定義MEMS管芯10。
[0006]第一支架2連接到三個磁體6a、6b、6c的組件。通常，這以確保三個磁體6a、6b、6c的組件位于MEMS微鏡面4下面的方式進行。如在圖1a中可看到的，每一個磁體6a、6b、6c都具有不同的磁化方向(每個磁體6a、6b、6c的磁化方向分別由箭頭9a、9b、9c指示)。磁體6a、6b、6c的組件生成磁場“B”，其浸沒MEMS管芯10。
[0007]在使用期間，電流“I”通過連接到MEMS微鏡面4的激勵線圈5。當(dāng)激勵線圈5浸沒在由三個磁體6a、6b、6c的組件產(chǎn)生的磁場“B”中時，激勵線圈5將提供拉普拉斯力，該力將被施加到MEMS微鏡面4。拉普拉斯力將使MEMS微鏡面4關(guān)于其振蕩軸7振蕩。
[0008]應(yīng)該理解到，MEMS微鏡面裝置I可配置成使MEMS微鏡面4能夠關(guān)于兩個正交軸振蕩，使得MEMS微鏡面4可在兩個維度(水平和垂直)掃描光。圖2示出了使MEMS微鏡面4能夠關(guān)于兩個正交軸振蕩的MEMS管芯20。將理解到，實際上，這個MEMS管芯20可與三個磁體6a、6b、6c (未示出)的組件協(xié)作以定義MEMS微鏡面裝置。MEMS管芯20包括圖1b中示出的MEMS管芯10的所有特征，并且相似特征被給予了相同附圖標(biāo)記。MEMS管芯20進一步包括第二支架12 ;第一支架2經(jīng)由另一組扭桿13a、13b連接到第二支架12。扭桿13a、13b定義第二振蕩軸17，其與第一振蕩軸7正交。第二激勵線圈15連接到第一支架2。這個第二激勵線圈15還將由三個磁體6a、6b、6c的組件提供的磁場“B”浸沒。整體而言，第一支架2、扭桿3a、3b、MEMS微鏡面4、第一激勵線圈5、第二支架12和扭桿13a、13b以及第二激勵線圈15定義MEMS管芯20。
[0009]在使用期間，電流"i〃通過連接到MEMS微鏡面4的激勵線圈5。當(dāng)激勵線圈5浸沒在由三個磁體6a、6b、6c的組件產(chǎn)生的磁場“B”中時，激勵線圈5將提供拉普拉斯力，該力將被施加到MEMS微鏡面4。拉普拉斯力將使MEMS微鏡面4關(guān)于第一振蕩軸7振蕩。電流“I”還通過連接到第一支架2的第二激勵線圈15。當(dāng)?shù)诙罹€圈15也浸沒在由三個磁體6a、6b、6c的組件產(chǎn)生的磁場“B”中時，第二激勵線圈15將提供拉普拉斯力，該力將被施加到第一支架2。該力將使第一支架2，從而還有經(jīng)由扭臂3a、3b連接到第一支架2的MEMS微鏡面4，關(guān)于第二振蕩軸17振蕩。因而，MEMS微鏡面4將關(guān)于兩個正交振蕩軸7、17振蕩。如果MEMS微鏡面4當(dāng)它關(guān)于兩個正交振蕩軸7、17振蕩時反射光，則反射的光將在兩個維度例如水平和垂直進行掃描。這例如將使光能夠跨投影屏幕掃描。
[0010]有利地，相比只是使用單個磁體生成磁場“B”，使用三個磁體6a、6b、6c的組件生成更強的磁場“B”。然而，不利的是，由于MEMS微鏡面裝置I包括三個磁體6a、6b、6c的組件，因此在制造期間，這些磁體6a、6b、6c需要被切割成使得它們每個都具有相等尺寸、對齊并且然后固定在它們對齊的位置。否則，擱在三個磁體6a、6b、6c的組件上的支架2，從而還有MEMS微鏡面4，將偏移期望的級別、方位。此類精密切割、對齊和固定難以達成。
[0011]磁體6a、6b、6c的切割的不準(zhǔn)確意味著，在磁體6a、6b、6c被切割、對齊并固定在一起之后，需要執(zhí)行磁體6a、6b、6c的打磨以便確保磁體6a、6b、6c具有相等或者至少接近相等的尺寸。在打磨期間移除的顆粒是磁顆粒，并且因此粘附到磁體6a、6b、6c。該問題無法避免，因為定義每個磁體6a、6b、6c的材料在它們被連接以形成磁體組件之前必須總是首先被磁化，即，不可能連接定義三個磁體6a、6b、6c的組件的材料并且然后在連接之后對材料磁化，因為三個磁體6a、6b、6c中的每個都需要提供不同的磁化方向。
[0012]三個磁體6a、6b、6c通常使用膠水連接。在使用MEMS微鏡面裝置I期間，隨著裝置I溫度的增加，膠水可能變軟或者熔化，允許磁體6a、6b、6c變得移位，使得它們不再對齊。
[0013]更進一步說，使用三個磁體6a、6b、6c增加了裝置的總體成本。
[0014]本發(fā)明的目的是，消除或減輕上面提到的缺點中的至少一些。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]根據(jù)本發(fā)明，提供了包括MEMS管芯和單個磁體的裝置，其中MEMS管芯與磁體協(xié)作，使得MEMS管芯上的激勵線圈浸沒在由磁體提供的磁場中；其中磁體是單個多極磁體。
[0016]優(yōu)選地，激勵線圈提供在MEMS管芯的MEMS鏡面上。激勵線圈是與MEMS管芯的MEMS鏡面協(xié)作并且當(dāng)它在存在由單個磁體生成的磁場時傳導(dǎo)電流時實現(xiàn)MEMS鏡面的振蕩的線圈。激勵線圈通過向MEMS鏡面施加拉普拉斯力來實現(xiàn)MEMS鏡面的振蕩。
[0017]優(yōu)選地，MEMS管芯與磁體協(xié)作，使得MEMS管芯上的激勵線圈和檢測線圈浸沒在由磁體提供的磁場中。檢測線圈是應(yīng)感電流可在其中流動的線圈；感應(yīng)電流是當(dāng)檢測線圈在磁場內(nèi)移動時在線圈中感應(yīng)的電流。檢測線圈通過MEMS鏡面的振蕩而在磁場內(nèi)移動。感應(yīng)的電流將指示MEMS鏡面的振蕩角。
[0018]優(yōu)選地，MEMS管芯與磁體協(xié)作，使得MEMS管芯浸沒在由磁體提供的磁場中。
[0019]有利的是，當(dāng)裝置使用單個磁體時，裝置的制造不需要連接多個磁體以形成磁體組件，或者打磨磁組件中的多個磁化磁體以確保每個磁體具有相等尺寸。
[0020]優(yōu)選地，在制造期間，定義單個磁體的材料被切割和打磨，同時它仍未被磁化，使得在打磨時移除的顆粒不會粘附在多極磁體上。在切割和打磨完成之后，定義單個多極的材料然后可被磁化。
[0021]磁體可配置成具有第一部分和第二部分，第一部分具有第一磁化方向，第二部分具有第二磁化方向。第一磁化方向優(yōu)選與第二磁化方向相反。
[0022]在本申請中，磁化方向是磁通量/磁場的方向。將理解到，磁化方向由磁極定位定義，例如，對于具有第一部分和第二部分(第一部分具有第一磁化方向，第二部分具有第二磁化方向)的磁體，則第一部分必須包括北磁極和南磁極，并且第二部分必須包括北磁極和南磁極。為了使每個部分中的磁化方向相反，則北磁極和南磁極的布置在每個部分中都將被顛倒。磁體優(yōu)選配置成包括四個或更多磁極。四個或更多磁極可包括至少兩個北磁極和至少兩個南磁極。
[0023]MEMS管芯可包括從現(xiàn)有技術(shù)已知的MEMS管芯的其中一些或所有特