CN106660781B - 用于微镜芯片的装配体、镜像装置以及用于镜像装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于微镜芯片(12a，12b)的装配体(10)，该装配体部分围绕内空腔(18)，其中，所述装配体(10，40)在两个彼此背离地指向的侧(10a，10b)上包括至少各一个部分外壁(20，22)，其中，所述装配体(10，40)具有至少一个第一外部开口(24a)和第二外部开口(24b)，使得穿过所述第一部分外壁(20)入射的光束(26)通过第一微镜芯片(12a)能偏转到第二微镜芯片(12b)上，并且通过第二微镜芯片(12b)能偏转穿过所述第二部分外壁(22)，在该第一外部开口上能安装第一微镜芯片(12a)，在该第二外部开口上能安装第一微镜芯片(12b)。本发明同样涉及一种镜像装置。本发明还涉及一种用于镜像装置的制造方法。

Description

用于微镜芯片的装配体、镜像装置以及用于镜像装置的制造 方法
技术领域
本发明涉及一种用于微镜芯片的装配体。本发明同样涉及一种镜像装置。本发明还涉及一种用于镜像装置的制造方法。
背景技术
在DE 10 2010 062 118 A1中描述了一种用于微型光学机械构件的覆盖装置以及一种用于这种覆盖装置的制造方法。通过覆盖装置可覆盖微型光学机械构件，例如保护在其上构造的微镜的芯片。覆盖装置包括至少一个由透光材料构成的窗口，该窗口这样固定在基底上，使得至少一个穿过基底延伸的凹槽可通过相应窗口被密封。该至少一个窗口相对于基底的最大表面倾斜地定向。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于微镜芯片的装配体，该装配体部分地包围内空腔；其中，所述装配体在两个彼此背离地指向的侧上各包括至少一个部分外壁，该部分外壁构造成对于预定的光谱而言是透明的；其中，所述装配体具有至少一个第一外部开口和第二外部开口，在该第一外部开口上能安装第一微镜芯片，在该第二外部开口上能安装第二微镜芯片，使得穿过所述两个所述部分外壁中的第一部分外壁入射的光束通过安装在所述第一外部开口上的所述第一微镜芯片能偏转到安装在所述第二外部开口上的所述第二微镜芯片上，并且通过在所述第二外部开口上安装的所述第二微镜芯片能偏转穿过所述两个所述部分外壁中的第二部分外壁。
根据本发明的第二方面，提供一种镜像装置，其具有：根据装配体；安装在所述装配体的所述第一外部开口上的所述第一微镜芯片；以及安装在所述装配体的所述第二外部开口上的所述第二微镜芯片。
根据本发明的第三方面，提供一种用于镜像装置的制造方法，其具有以下步骤：构成部分地包围内空腔的装配体，其中，所述装配体在两个彼此背离的侧上至少各构造有一个对于预定的光谱而言是透明的部分外壁，其中，所述装配体构造有至少一个第一外部开口和第二外部开口；以及将第一微镜芯片安装在所述第一外部开口上，将第二微镜芯片安装在所述第二外部开口上；其中，所述第一外部开口和所述第二外部开口的构造以及所述第一微镜芯片和所述第二微镜芯片的安装这样进行，使得在所述镜像装置运行时，穿过两个所述部分外壁中的第一部分外壁入射的光束通过所述第一微镜芯片偏转到所述第二微镜芯片上并且通过所述第二微镜芯片偏转穿过两个所述部分外壁中的第二部分外壁。
本发明提供了一种用于可简单实施地装配微镜芯片的组件的有利实施方式。如下面更详细描述的那样，在装配体上装配两个微镜芯片之后自动保证了，通过两个微镜芯片偏转的光束在两个部分外壁上的反射自动由通过该光束投射的光中脱离出来。尤其，两个部分外壁这样相对于两个安装在装配体上的微镜芯片放置，使得在两个部分外壁上产生的反射在靠近通过两个微镜芯片偏转的光束的入射点上不会引起不希望的光点。同时，装配体/镜像装置的制造这样变得容易，使得为此可实施更简单的方法步骤。因此，通过本发明也会降低装配体/镜像装置的制造成本。
此外，通过本发明，微镜芯片可以这样定位在一封闭空间上，使得可保证微镜芯片不受灰尘及湿度的影响。根据制造方式而定也可以用在该封闭空间上安装的微镜芯片将真空或具有预定压力的特殊气体封入该封闭空间中。在安装在装配体上的微镜芯片的周围环境中存在的真空尤其简化了微镜芯片的可调整性。
在第一有利实施方式中，装配体包括第一方形壁、第二方形壁和在第一方形壁与第二方形壁之间布置的中间框架，第一方形壁具有在其上构造的第一部分外壁，该第二方形壁具有在其上构造的第二部分外壁。这种装配体可较简单地由在此列举(可简单制造)的构件组装成。
优选，第一方形壁和第二方形壁完全由至少一个对于预定的光谱而言是透明的材料构成。以此，在这样构造的装配体中省去了用于将由透明材料构成的窗口安装在壳体架上的常规工作费用。
例如，第一外部开口可以构造在第二方形壁上，第二外部开口可以构造在第一方形壁上。通过两个外部开口(或者说两个微镜芯片)相对于由在两个微镜芯片上偏转的光束穿过的两个部分外壁的这种定位，光束在两个部分外壁上的反射自动远离光束的入射点。
在第二有利实施方式中，装配体具有空心型材，在该空心型材上构造第一部分外壁和第二部分外壁，并且该空心型材包围从第一外部开口向第二外部开口延伸的内空腔。这种装配体也可以简单且低成本地制造。
空心型材例如可以是一种倾斜的空心型材。因此保证了在两个外部开口(或者说两个微镜芯片)相对于两个部分外壁定向时的多种可行方案。
空心型材可完全由至少一种对于预定的光谱而言是透明的材料构成。下面还会描述用于制造这种空心型材的特别有利的可行方案。
在一个有利扩展方案中，装配体也可以包括至少一个外部布置的接触单元。通过外部布置至少一个接触单元，使其在装配体上的装配变简单。
在相应的镜像装置中也保证了上述优点。
此外，上述优点可通过实施镜像装置的相对应的制造方法来实现。应指出的是，可根据装配体的上述实施方式扩展本制造方法。
附图说明
下面根据附图描述本发明的其他特征和优点。附图示出：
图1a至1c镜像装置的第一实施方式的示意性图示，其中，图1a和1b反映了侧视图，图1c反映了截面图；
图2镜像装置的第二实施方式的示意性图示；以及
图3a和3b用于阐述镜像装置的制造方法的实施方式的流程图和装配体的截面图。
具体实施方式
图1a至1c示出镜像装置的第一实施方式的示意性图示，其中，图1a和1b反映了侧视图，图1c反映了截面图。
图1a至1c中示出的镜像装置包括装配体10、第一微镜芯片12a和第二微镜芯片12b。微镜芯片12a和12b也可被称为MEMS微镜12a和12b。在这两个微镜芯片12a和12b中的每一个上可以各构造一个反射预定光谱的面14a和14b。微镜芯片12a和12b的反射面14a和14b能够选择式地围绕至少一个(未画出的)转动轴线相对于相同微镜芯片12a和12b的支架16a和16b进行调整。例如第一微镜芯片12a的第一反射面14a可围绕第一转动轴线相对于第一支架16a进行调整，而第二微镜芯片12b的第二反射面14b可相对于第二支架16b围绕倾斜于第一转动轴线定向的第二转动轴线进行调整。在这种情况下，第一转动轴线和第二转动轴线尤其可以彼此垂直地定向。然而，作为对此的替代方案也可以是，两个微镜芯片中仅一个12a或12b具有可围绕两个转动轴线进行调整的反射面14a和14b，而在两个微镜芯片12a和12b中的另一个微镜芯片中，在其上构造的反射面14a或14b相对于自己的支架16a或16b是不可调整。
装配体10部分地包围内空腔18。此外，装配体10在两个彼此背离的侧10a和10b上各包括至少一个构造成对于预定的光谱而言是透明的部分外壁20和22。每个部分外壁20和22的透明构造可以理解为，各个部分外壁20和22从背离内空腔18的外面20a和22a起直到部分地限界内空腔18的内面20b和22b为止至少对于预定光谱内的波长而言是透明/可穿透的。换言之，两个部分外壁20和22中的每一个对于预定的光谱中的波长而言均具有较高的透射系数或者说较低的反射系数。该预定的光谱可以例如处于可见光谱中、红外线范围和/或紫外线范围中。
装配体10具有第一外部开口24a，第一微镜芯片12a可安装/已安装在该外部开口上。此外，装配体10至少还具有一个第二外部开口24b，第二微镜芯片12b可安装/已安装在该外部开口上。外部开口24a和24b这样相对于两个部分外壁20和22放置，使得穿过第一部分外壁20入射的光束26照射到安装在第一外部开口24a上的第一微镜芯片12a上并且通过第一微镜芯片12a可偏转地照射到安装在第二外部开口24a上的第二微镜芯片12b上。优选，穿过第一部分外壁20发射的光束26入射到安装在第一外部开口24a上的第一微镜芯片12a的第一反射面14a上并且通过该反射面偏转到安装在第二外部开口24a上的第二微镜芯片12b的第二反射面14b上。此外，同一光束26通过安装在第二外部开口24b上的第二微镜芯片12b可偏转穿过第二部分外壁22。
优选，微镜芯片12a和12b中的至少一个这样固定在装配体10上，使得各个微镜芯片12a和12b覆盖其配属的外部开口24a和24b。为此，各个微镜芯片12a和12b可以固定在装配体的包围对应外部开口24a和24b的外面28a和28b中的一个上。因此，(至少在两个微镜芯片12a和12b固定之后)内空腔18可以是封闭的空间。这对于微镜芯片12a和12b的伸入到外部开口24a和24b中的部分而言，尤其对于反射面14a和14b而言，保证保护其免受湿度和污染物(例如灰尘)影响。因此可靠地阻止了反射面14a和14b在镜像装置运行期间的润湿/污染。此外，在构造成封闭空间的内空腔18中也可以存在负压、尤其是真空，由此改进了反射面14a和14b的可调整性。如果希望，也可以在构造成封闭空间的内空腔18中充注具有预定/限定压力的特殊气体。
在图1a至1c的实施方式中，装配体10包括第一方形壁30和第二方形壁32，在该第一方形壁上构造有第一部分外壁20，在该第二方形壁上构造有第二部分外壁22。在第一方形壁30与第二方形壁32之间布置有中间框架34。换言之，第一方形壁30通过中间框架34与第二方形壁32连接。装配体10可以被称为平面的平行装配体10。
第一方形壁30和/或第二方形壁32可以完全由至少一种对于预定的光谱而言是透明的材料构成。第一方形壁30和/或第二方形壁32可以例如由玻璃构成。中间框架34可以例如由玻璃或由硅构成。然而这里所述的材料仅是示例性地解释的。
在图1a至1c的实施方式中，第一外部开口24a构造在第二方形壁32上，第二外部开口24b构造在第一方形壁30上。因此，光束26在两个彼此背离的侧10a和10b中的第一侧10a上到达装配体10中，并且在两个彼此背离的侧10a和10b中的第二侧10b上离开装配体10。因此，光束26在第一部分外壁20上的反射自动指向背离离开装配体10的光束26的方向。通过第二微镜芯片12b指向第二部分外壁22的光束的反射也与第二反射面14b间隔开地入射到第二微镜芯片12b的第二支架16b上或者入射到第一方形壁30上。以此可靠地禁止了通过偏转的光束26所投影的图像中的不希望的反射点。
应指出的是，在图1a至1c的镜像装置中，装配体10的大小使得不必在其上构造倾斜的窗口面。这简化了装配体10/镜像装置的制造。装配体10/镜像装置可以尤其在晶片层上制造。
通过镜像装置偏转的光束26仅须一次穿透两个部分外壁20和22中的每一个。这减小了光束26在通过镜像装置而偏转时的反射损失。反射损失常常可减小50％(由于穿透面积减半)。以选择的方式，至少第一部分外壁20的外面20a和/或第二部分外壁22的内面22b用抗反射涂层来覆盖。
应指出的是，在图1a至1c的实施方式中，在微镜芯片12a和12b的反射面14a和14b的周围存在较多自由空间。此外，相比现有技术，在图1a至1c的镜像装置中可以更自由地选择微镜芯片12a与12b之间的间距。因此，即便对于较大反射面14a和14b的调整而言，在镜像装置中也存在足够大的自由空间。这能够实现第二微镜芯片12b的第二反射面14b的大的构造，已在第一微镜芯片12a的第一反射面14a上散开的光束26入射到该第二反射面上。
图1a至1c的镜像装置也具有布置在装配体10外部上的接触单元36。
图2示出了镜像装置的第二实施方式的示意性图示。
在图2中示意性示出的镜像装置中，装配体40具有空心型材，第一部分外壁20和第二部分外壁22构造在该空心型材上。空心型材尤其可以是装配体40。空心型材包围从第一外部开口24a向第二外部开口24b延伸的内空腔18。
在图2的实施方式中，空心型材是一种倾斜的空心型材。此外，空心型材可以完全由至少一种对于预定的光谱而言是透明的材料构成。例如空心型材由玻璃构成。
空心型材/装配体40可以在外部至少部分用保护层/隔离层42来覆盖，在该保护层/隔离层上构造至少一个接触元件44a和44b，该接触元件将至少一个微镜芯片12a和12b与布置在装配体40外部上的接触单元36电连接。以选择的方式，空心型材/装配体40可以与第二部分外壁22相邻地承载遮光件46。
在所有上述镜像装置中，在光束26偏转时出现的反射损失较低。因此，上述镜像装置可有利地用作为扫描仪或投影仪(微型投影仪)。尤其，镜像装置可集成到独立设备、移动电话、平视系统、笔记本电脑、平板电脑或者摄影机中。
图3a和3b示出了用于阐述镜像装置制造方法的实施方式的流程图和装配体截面图。
通过进一步描述的制造方法可以例如制造上述镜像装置。然而应注意的是，该制造方法的可实施性不限于制造这种镜像装置。
在方法步骤S1中构成部分包围内空腔的装配体。装配体在两个彼此背离的侧上至少各构造有一个对于预定的光谱而言是透明的部分外壁。装配体尤其可以完全由至少一种对于预定的光谱而言是透明的材料构成。此外，装配体构造有至少一个第一外部开口和至少一个第二外部开口。
装配体例如可以由第一方形壁、第二方形壁和中间框架组装，该第一方形壁具有在其上构造的第一部分外壁，该第二方形壁具有在其上构造的第二部分外壁，其中，中间框架布置在第一方形壁与第二方形壁之间。在之前实施的两个方形壁和在它们之间的中间框架的结构化时，可以或在任何要装配微镜芯片的地方、或在内空腔的任何有利于引导光束的地方移除材料。两个方形壁和/或在它们之间的中间框架的结构化可以通过喷砂或者通过压制/热压制来进行。两个方形壁可以例如由玻璃、尤其由可结构化的玻璃、或者由另一种具有所希望的透明度的材料构成。中间框架可以由玻璃或不透明的材料构成，例如硅。两个方形壁与中间框架的连接可以通过密封玻璃粘结、硅与玻璃的直接粘结或者通过玻璃与玻璃的直接粘结来实现。然而这里列举的方法仅是示例性地被解释。
然而，在方法步骤S1的一个替代实施方式中，装配体也可以(至少部分)制造成空心型材，该空心型材具有构造在其上的第一部分外壁和构造在其上的第二部分外壁。在这种情况下，空心型材包围从第一外部开口向第二外部开口延伸的内空腔。
如根据图3b可看出的那样，通过在上平面50与下平面52之间将通道18构造成内空腔18的方式可以制造空心型材，该通道从第一外部开口24a向第二外部开口24b延伸。通道18可以例如通过喷砂来构造。以这种方式尤其可以容易地移除位于上平面50与下平面52之间的、由玻璃构成的中间平面54。特别地，在方法步骤S1的这种实施方式中可容易地制造构造成装配体的空心型材、或者说空心装配体。然而，在一个替代实施方式中，空心型材也可以通过光刻步骤或者通过压制/热压制由至少一种透明材料产生。
在第二方法步骤S2中，第一微镜芯片安装在第一外部开口上，第二微镜芯片安装在第二外部开口上。微镜芯片可以例如固定粘贴或固定粘结在装配体上。为此可使用的微镜芯片的示例已在上面描述。
微镜芯片在装配体上的装配可以在晶片层上进行。如果在晶片上构造的微镜芯片在透光面上不与基体相连接，那么通过适当的沟槽或者适当的锯切方法可以容易地移除在那里存在的晶片材料。替代地可以在微镜芯片装配之前分离微镜芯片，已分离的微镜芯片可以通过取和放施加在(分离的)装配体上或施加在具有在其上构造的装配体的晶片上。
在方法步骤S1和S2中这样进行第一外部开口和第二外部开口的构造以及第一微镜芯片和第二微镜芯片的安装，使得在镜像装置运行时，穿过两个部分外壁中的第一部分外壁入射的光束通过第一微镜芯片偏转到第二微镜芯片上并且通过第二微镜芯片偏转穿过两个部分外壁中的第二部分外壁。
如果在内空腔中希望有真空，那么微镜芯片可以在真空的情况下粘结到装配体上。然而，为了在空腔中产生负压或真空也可以在方法步骤S1中在装配体上还构造另一个(面积较小的)开口(除第一外部开口和第二外部开口以外)。在这种情况下，所希望的负压或优选的真空可以在微镜芯片安装在装配体上之后才进行调整。为此，首先将空气从内空腔中泵出。接着，可以在负压/真空下例如通过激光将开口焊合。
在一个扩展方案中，至少一个接触单元还固定在装配体上。至少一个接触单元优选在镜像装置分离后才安装到该镜像装置上。接触元件尤其也可以安装在装配体的入射侧，其中，接触可以通过线材键合来进行。
至少一个接触单元可以例如基于电路板材料来制造。微镜芯片的接触可以通过在微镜芯片上的电路板的线材键合来进行。优选在电路板材料中进行用于简化导线引出的敷镀通孔(例如通过柔性电路板)。
在所有上述实施方式中，在制造镜像装置的早期阶段中已经可以实现两个微镜芯片的反射面的保护。此外，通过这里描述的方法所制造的镜像装置也提供上面已阐述的优点。

Claims (10)

1.用于微镜芯片(12a，12b)的装配体(10，40)，
该装配体部分地包围内空腔(18)；
其中，所述装配体(10，40)在两个彼此背离地指向的侧(10a，10b)上各包括至少一个部分外壁(20，22)，该部分外壁构造成对于预定的光谱而言是透明的；
并且其中，所述装配体(10，40)具有至少一个第一外部开口(24a)和第二外部开口(24b)，在该第一外部开口上能安装第一微镜芯片(12a)，在该第二外部开口上能安装第二微镜芯片(12b)，使得穿过两个所述部分外壁(20，22)中的第一部分外壁(20)入射的光束(26)通过安装在所述第一外部开口(24a)上的所述第一微镜芯片(12a)能偏转到安装在所述第二外部开口(24b)上的所述第二微镜芯片(12b)上，并且通过在所述第二外部开口(24b)上安装的所述第二微镜芯片(12b)能偏转穿过两个所述部分外壁(20，22)中的第二部分外壁(22)。
2.根据权利要求1所述的装配体(10)，其中，所述装配体(10)包括第一方形壁(30)、第二方形壁(32)和在所述第一方形壁(30)与所述第二方形壁(32)之间布置的中间框架(34)，该第一方形壁具有在其上构造的所述第一部分外壁(20)，该第二方形壁具有在其上构造的所述第二部分外壁(22)。
3.根据权利要求2所述的装配体(10)，其中，所述第一方形壁(30)和/或所述第二方形壁(32)完全由至少一种对于预定的光谱而言是透明的材料构成。
4.根据权利要求2或3所述的装配体(10)，其中，所述第一外部开口(24a)构造在所述第二方形壁(32)上，所述第二外部开口(24b)构造在所述第一方形壁(30)上。
5.根据权利要求1所述的装配体(40)，其中，所述装配体(40)具有空心型材，所述第一部分外壁(20)和所述第二部分外壁(22)构造在该空心型材上，并且该空心型材包围从所述第一外部开口(24a)向所述第二外部开口(24b)延伸的内空腔(18)。
6.根据权利要求5所述的装配体(40)，其中，所述空心型材是倾斜的空心型材。
7.根据权利要求5或6所述的装配体(40)，其中，所述空心型材完全由至少一种对于预定的光谱而言是透明的材料构成。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的装配体(10，40)，其中，所述装配体(10，40)包括至少一个布置在外部的接触单元(36)。
9.镜像装置，具有：
根据上述权利要求中任一项所述的装配体(10，40)；
安装在所述装配体(10，40)的所述第一外部开口(24a)上的所述第一微镜芯片(12a)；以及
安装在所述装配体(10，40)的所述第二外部开口(24b)上的所述第二微镜芯片(12b)。
10.镜像装置的制造方法，具有以下步骤：
构成部分地包围内空腔(18)的装配体(10，40)，其中，所述装配体(10，40)在两个彼此背离的侧(10a，10b)上至少各构造有一个对于预定的光谱而言是透明的部分外壁(20，22)，其中，所述装配体(10，40)构造有至少一个第一外部开口(24a)和第二外部开口(24b)；以及
将第一微镜芯片(12a)安装在所述第一外部开口(24a)上，将第二微镜芯片(12b)安装在所述第二外部开口(24b)上；
其中，所述第一外部开口(24a)和所述第二外部开口(24b)的构造以及所述第一微镜芯片(12a)和所述第二微镜芯片(12b)的安装这样进行，使得在所述镜像装置运行时，穿过两个所述部分外壁(20，22)中的第一部分外壁(20)入射的光束(26)通过所述第一微镜芯片(12a)偏转到所述第二微镜芯片(12b)上并且通过所述第二微镜芯片(12b)偏转穿过两个所述部分外壁(20，22)中的第二部分外壁(22)。
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