【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于微機(jī)電系統(tǒng)（mems），具體涉及一種基于mems的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)及其制造方法。
技術(shù)介紹
1、圖像穩(wěn)定（image?stabilization,?is）是提升圖像質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，主要分為兩類(lèi)：基于軟件的圖像穩(wěn)定和基于硬件的圖像穩(wěn)定。基于軟件的圖像穩(wěn)定包括數(shù)字圖像穩(wěn)定（dis）和電子圖像穩(wěn)定（eis），它們通過(guò)軟件算法處理圖像數(shù)據(jù)，以減少相機(jī)抖動(dòng)或手部顫抖造成的圖像模糊。具體來(lái)說(shuō)，數(shù)字圖像穩(wěn)定（dis）技術(shù)依靠圖像后處理算法來(lái)校正抖動(dòng)，通過(guò)分析圖像幀之間的運(yùn)動(dòng)來(lái)修正已拍攝圖像的抖動(dòng)，側(cè)重于拍攝完成后的優(yōu)化；而電子圖像穩(wěn)定（eis）?技術(shù)則是在拍攝過(guò)程中實(shí)時(shí)進(jìn)行圖像穩(wěn)定，它需要結(jié)合手機(jī)內(nèi)置的傳感器（如加速度計(jì)和陀螺儀）獲取設(shè)備的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，利用軟件算法處理圖像，包括調(diào)整圖像幀、裁剪、對(duì)齊和合成等，以減少抖動(dòng)并提升圖像質(zhì)量。基于硬件的圖像穩(wěn)定則包括光學(xué)圖像穩(wěn)定（ois）和機(jī)械防抖。ois?通過(guò)加速度計(jì)和陀螺儀實(shí)時(shí)獲取設(shè)備運(yùn)動(dòng)信息，精確調(diào)整鏡頭或傳感器的位置來(lái)補(bǔ)償相機(jī)抖動(dòng)；而機(jī)械防抖則通過(guò)外部設(shè)備（如云臺(tái)）物理穩(wěn)定設(shè)備，進(jìn)一步減少拍攝過(guò)程中的抖動(dòng)，確保更穩(wěn)定的成像效果。
2、微機(jī)電系統(tǒng)是一種將電子元件與運(yùn)動(dòng)部件結(jié)合在一起的技術(shù)。它通過(guò)微加工技術(shù)制造出微觀(guān)尺度的機(jī)械和電子結(jié)構(gòu)，使得應(yīng)用于微機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)備在實(shí)現(xiàn)小型化的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的功能。基于mems的致動(dòng)器已逐漸應(yīng)用于智能手機(jī)的相機(jī)防抖。申請(qǐng)?zhí)枮?016106283145、名稱(chēng)為多方向致動(dòng)器的專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種mems多方向致動(dòng)器，由內(nèi)外兩
3、1.小型化受限。單獨(dú)的動(dòng)框結(jié)構(gòu)通常需要在動(dòng)框和驅(qū)動(dòng)平臺(tái)之間設(shè)置較大的間隙來(lái)容納長(zhǎng)彈簧梁。由于長(zhǎng)彈簧梁的長(zhǎng)度較長(zhǎng)（通常是當(dāng)前設(shè)計(jì)的1至1.5倍），這就意味著動(dòng)框結(jié)構(gòu)在尺寸上會(huì)占據(jù)更大的空間，從而限制了整體系統(tǒng)的小型化。
4、2.響應(yīng)速度和諧振頻率低。長(zhǎng)彈簧梁在結(jié)構(gòu)上降低了系統(tǒng)的剛度，從而導(dǎo)致諧振頻率的下降。長(zhǎng)梁在受力時(shí)的變形大，回彈慢，導(dǎo)致系統(tǒng)的響應(yīng)速度降低，無(wú)法快速應(yīng)對(duì)外部控制信號(hào)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)目前mems致動(dòng)器的內(nèi)外雙框結(jié)構(gòu)存在的技術(shù)問(wèn)題，提供了基于mems的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)及其制造方法。
2、本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、一種基于mems的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)：包括外框架、十字島框架、雙向梳形驅(qū)動(dòng)單元、長(zhǎng)彈簧梁和短彈簧梁；
4、外框架上包括用于容納十字島框架的空腔和用于容納雙向梳形驅(qū)動(dòng)單元的空腔；
5、十字島框架包括十字架和橫桿，其中橫桿共四根分別設(shè)置于十字架的外端位置；
6、雙向梳形驅(qū)動(dòng)單元由定子和動(dòng)子構(gòu)成，定子上具有一個(gè)開(kāi)口槽，開(kāi)口槽的左側(cè)具有第一左側(cè)梳形陣列，右側(cè)具有第一右側(cè)梳形陣列，動(dòng)子上具有一矩形凸起塊，矩形凸起塊的左側(cè)具有第二左側(cè)梳形陣列，右側(cè)具有第二右側(cè)梳形陣列，矩形凸起塊插入到開(kāi)口槽中間，第一左側(cè)梳形陣列和第二左側(cè)梳形陣列相互穿插且存在間隙，第一右側(cè)梳形陣列和第二右側(cè)梳形陣列相互穿插且存在間隙；
7、短彈簧梁一端連接動(dòng)子，另一端連接定子；
8、長(zhǎng)彈簧梁一端連接動(dòng)子，另一端連接十字島框架；
9、雙向梳形驅(qū)動(dòng)單元數(shù)量為四個(gè)，分別位于十字島架的四個(gè)象限位置中，每一個(gè)雙向梳形驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)長(zhǎng)彈簧梁與十字島架連接,四個(gè)雙向梳形驅(qū)動(dòng)單元每相鄰的兩個(gè)自身均相差九十度設(shè)置。
10、其中，所述基于mems的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)：矩形凸起塊的中間部位左右兩側(cè)設(shè)有突出的延伸部分形成限位塊，開(kāi)口槽的中間形成一個(gè)限位槽，限位塊位于限位槽中。
11、其中，所述基于mems的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)：定子上的開(kāi)口槽和動(dòng)子上的矩形凸起塊一一對(duì)應(yīng)，兩個(gè)為一對(duì)，定子上共有三個(gè)開(kāi)口槽，與之相對(duì)應(yīng)的，動(dòng)子上具有三個(gè)矩形凸起塊，每個(gè)開(kāi)口槽和矩形凸起塊上具有相適配的梳形陣列。
12、一種基于mems的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)的制造方法，基于mems的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)包括外框架、十字島框架、雙向梳形驅(qū)動(dòng)單元、長(zhǎng)彈簧梁和短彈簧梁，包括以下步驟：
13、步驟一：玻璃襯底的刻蝕；
14、將一張bf33玻璃，有機(jī)清洗后進(jìn)行光刻膠的旋涂，光刻膠通過(guò)掩模板在光刻機(jī)內(nèi)被光刻；
15、步驟二：采用磁中性環(huán)路放電等離子體（nld）各向異性刻蝕技術(shù)刻蝕出空腔結(jié)構(gòu)，濕法去除光刻膠；
16、步驟三：采用陽(yáng)極鍵合工藝將bf33玻璃晶圓帶有空腔結(jié)構(gòu)的一面與低阻硅晶圓進(jìn)行鍵合；
17、步驟四:使用減薄機(jī)對(duì)鍵合片的低阻硅晶圓面進(jìn)行減薄；
18、步驟五：在低阻硅上深硅刻蝕電隔離溝道，將定子從低阻硅上切割出來(lái)形成一個(gè)獨(dú)立的部分，再將定子的左側(cè)梳形陣列和右側(cè)梳形陣列切割分成獨(dú)立的兩個(gè)部分，以實(shí)現(xiàn)二者的電隔離，之后設(shè)定位置刻蝕電隔離溝道，左側(cè)梳形陣列和右側(cè)梳形陣列下側(cè)位置的電隔離溝道呈u形形狀；
19、步驟六：電隔離溝道內(nèi)bcb材料的填充，將切割分開(kāi)的左側(cè)梳形陣列和右側(cè)梳形陣列粘接為一個(gè)整體，再將右側(cè)梳形陣列與低阻硅粘接為一個(gè)整體，將bcb液體真空抽入被刻除的低阻硅的隔離溝道內(nèi)作為絕緣層，并高溫固化bcb材料，通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光（cmp）工藝去除低阻硅表面的bcb，只需保留溝道內(nèi)的bcb材料；
20、步驟七：在低阻硅上pecvd氧化層沉積，分別為左側(cè)梳形陣列一路和右側(cè)梳形陣列一路；
21、步驟八：濺射金屬層并用剝離（lift-off）工藝做金屬導(dǎo)線(xiàn)層，用以鋪設(shè)三個(gè)電路，定子左側(cè)梳形陣列一路、定子右側(cè)梳形陣列一路和動(dòng)子梳形陣列一路，其中定子左側(cè)梳形陣列一路、右側(cè)梳形陣列一路的金屬層鋪設(shè)在絕緣層pecvd氧化層上，動(dòng)子梳形陣列與整個(gè)低阻硅為一體的，直接在低阻硅上引出電路；
22、步驟九：深硅刻蝕工藝刻蝕低阻硅，先是旋涂光刻膠，然后通過(guò)掩模板在光刻機(jī)內(nèi)被光刻，深硅刻蝕低阻硅，同時(shí)刻蝕出十字島框架、雙向梳形驅(qū)動(dòng)單元、長(zhǎng)彈簧梁和短彈簧梁，以及若干工藝梁，工藝梁一端連接十字島框架，另一端連接外框架。
23、本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果：
24、1.通過(guò)緊湊的驅(qū)動(dòng)單元布局，十字島框架被四個(gè)驅(qū)動(dòng)單元環(huán)繞，提升了平臺(tái)的填充率，減小了器件的尺寸，使其更易于小型化，適合高集成度的微電子設(shè)備應(yīng)用；
25、2.通過(guò)十字島框架的設(shè)計(jì)，取代了內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，有效縮減了彈簧梁的長(zhǎng)度，提升了器件剛度與響應(yīng)速度；同時(shí)提高了諧振頻率，改善了器件在高頻抖動(dòng)下的成像質(zhì)量，更好地適用圖像穩(wěn)定技術(shù)；
26、3.通過(guò)工藝梁的設(shè)計(jì)，不僅可以提升器件在深硅刻蝕（drie）工藝中的散熱性能，提高器件本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于MEMS的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)，其特征在于：包括外框架(1)、十字島框架(2)、雙向梳形驅(qū)動(dòng)單元(3)、長(zhǎng)彈簧梁(4)和短彈簧梁(5)；
2.如權(quán)利要求1所述的基于MEMS的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)，其特征在于：矩形凸起塊(33)的中間部位左右兩側(cè)設(shè)有突出的延伸部分形成限位塊(36)，開(kāi)口槽(40)的中間形成一個(gè)限位槽(43)，限位塊(36)位于限位槽(43)中。
3.如權(quán)利要求1所述的基于MEMS的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)，其特征在于：定子(31)上的開(kāi)口槽(40)和動(dòng)子(32)上的矩形凸起塊(33)一一對(duì)應(yīng)，兩個(gè)為一對(duì)，定子(31)上共有三個(gè)開(kāi)口槽(40)，與之相對(duì)應(yīng)的，動(dòng)子(32)上具有三個(gè)矩形凸起塊(33)，每個(gè)開(kāi)口槽(40)和矩形凸起塊(33)上具有相適配的梳形陣列。
4.一種如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于MEMS的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)的制造方法，基于MEMS的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)包括外框架(1)、十字島框架(2)、雙向梳形驅(qū)動(dòng)單元(3)、長(zhǎng)彈簧梁(4)和短彈簧梁(5)，包括以下步驟：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于mems的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)，其特征在于：包括外框架(1)、十字島框架(2)、雙向梳形驅(qū)動(dòng)單元(3)、長(zhǎng)彈簧梁(4)和短彈簧梁(5)；
2.如權(quán)利要求1所述的基于mems的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)，其特征在于：矩形凸起塊(33)的中間部位左右兩側(cè)設(shè)有突出的延伸部分形成限位塊(36)，開(kāi)口槽(40)的中間形成一個(gè)限位槽(43)，限位塊(36)位于限位槽(43)中。
3.如權(quán)利要求1所述的基于mems的面內(nèi)三軸大位移致動(dòng)平臺(tái)，其特征在于：定子...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳燁?lèi)?/a>，謝會(huì)開(kāi)，曹英超，王震，王華，齊強(qiáng)先，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
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