CN112351158B - 成像模组及其形成方法、镜头组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种成像模组及其形成方法、镜头组件，压电元件支撑连接被移动元件，限位槽设于所述被移动元件的表面，所述压电元件的固定端固定于一支撑块，可动端伸入所述限位槽内，所述限位槽为所述可动端提供移动空间，利用与所述压电元件电连接的外部信号连接端为所述压电元件通电，使得所述压电元件的可动端相对于固定端向上或向下翘曲，以移动所述被移动元件，从而可以满足被移动元件的移动需求，并且相较于VCM马达等传统的驱动机构来说，压电元件和支撑块的组合质量轻、体积小，结构简单，成本低，能够实现多维度的运动，适用于成像模组等空间体积狭小的设备中，并且压电元件是纯电压驱动，没有电磁干扰。
Description
技术领域
本发明涉及运动控制技术领域，尤其涉及一种成像模组及其形成方法、镜头组件。
背景技术
在一些电子终端中，通常会需要让其中的某些部件发生平移、竖直移动或者倾斜，进而实现某些特殊功能。例如目前在一些具有镜头模组的摄像机、照相机和手机等各种电子终端中，通常会通过VCM马达(Voice Coil Actuator/Voice Coil Motor，音圈马达)等驱动机构来使得可移动透镜或图像传感器，在光轴方向上位移以聚焦或变焦，或者，在垂直于光轴方向的方向上位移以防止光学抖动。然而，不同于传统单反相机，在空间体积狭小的手机、微型摄像机、照相机等电子终端实现该功能，是一项巨大工程挑战。而且，随着手机等电子终端的成像系统越来越复杂，镜头模组越来越重，VCM马达等传统的驱动机构的驱动能力逐渐不足，并且结构复杂，占用空间大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成像模组及其形成方法、镜头组件，能够利用压电材料的电致伸缩效应来移动其中的被移动部件，结构简单且有利于减小占用空间。
为了实现上述目的，本发明提供一种成像模组，包括：
被移动元件，所述被移动元件为成像模组中需要移动的其中之一元件；
限位槽，固定于所述被移动元件的表面；
包括可动端和固定端的压电元件，所述可动端伸入所述限位槽内，所述限位槽为所述可动端提供移动空间，所述压电元件在通电状态下，所述可动端相对于固定端向上或向下翘曲，以移动所述被移动元件；
支撑块，用于支撑固定所述压电元件，所述固定端固定于所述支撑块；
外部信号连接端，与所述压电元件中的电极电连接。
可选的，所述被移动元件包括透镜组、透镜片、光圈、成像传感元件或反射镜。
可选的，所述可动端整体位于所述限位槽或者部分位于所述限位槽。
可选的，所述限位槽由至少一个膜层围绕而成；
或者，所述限位槽由至少一个膜层及所述被移动元件的表面围绕而成；
或者，所述限位槽由所述被移动元件的侧表面向内凹陷而成。
可选的，所述膜层分布于所述被移动元件的边缘；
或者，所述膜层分布于所述被移动元件的整个表面上。
可选的，所述被移动元件的表面上设置有由上至下依次堆叠的第一膜层、第二膜层和第三膜层，所述第一膜层、第三膜层的两侧相对所述第二膜层向外伸出以形成伸出部，所述伸出部与所述第二膜层的端部围成所述限位槽。
可选的，所述支撑块与所述压电元件的固定端黏胶连接，或者通过干膜连接。
可选的，所述压电元件至少包括一对，每对压电元件对称分布于所述被移动元件周边。
可选的，每对压电元件均连接所述被移动元件的上表面或下表面；
或者，每对压电元件中的一个连接所述被移动元件的上表面，另一连接所述被移动元件的下表面。
可选的，支撑每个所述压电元件的所述支撑块的高度相同；或者，支撑每个所述压电元件的所述支撑块的高度不完全相同。
可选的，所述压电元件至少为一对，所述压电元件位于所述被移动元件下方空间。
可选的，成对的两个压电元件彼此分布在被移动元件中心两侧；
或者，成对的两个压电元件交叠设置。
可选的，所述支撑块与所述压电元件的固定位置位于所述被移动元件下方空间，或者位于外侧。
可选的，所述被移动元件包括反射镜；所述压电元件分布在所述反射镜的一侧，所述反射镜相对的另一侧与一支撑面转动连接。
可选的，所述支撑块为环形支撑块，围成空间，所述被移动元件悬挂于所述空间上方；
或者，所述支撑块包括沿周向分布的多个子支撑块，所述多个子支撑块相互间隔或接触。
可选的，所述压电元件位于所述支撑块的顶面。
可选的，所述支撑块包括从下至上依次堆叠的第一层支撑块、第二层支撑块，所述压电元件的固定端固定于所述第一层支撑块、第二层支撑块之间。
可选的，所述支撑块的材料包括介质材料。
可选的，当所述被移动元件为成像传感元件时，所述成像模组还包括设于所述支撑块顶面的第一电连接端，所述成像传感元件的边缘具有第二电连接端，所述第一电连接端和所述第二电连接端通过柔性连接件电连接。
可选的，当所述被移动元件为成像传感元件时，所述成像模组还包括设于所述压电元件上的布线层，所述布线层的两端分别具有第一电连接端和第五电连接端，所述成像传感元件的边缘具有第二电连接端；
所述第一电连接端与所述第二电连接端通过柔性连接件电连接；
所述第一电连接端和所述第五电连接端通过所述布线层电连接。
可选的，所述压电元件包括：支撑层、位于所述支撑层上的压电叠层结构，所述压电叠层结构包括：至少一层压电膜，每一层所述压电膜上表面、下表面均分布有电极，相邻两层压电膜共用位于两者之间的电极；
所述电极从下至上依次计数，奇数层电极电连接在一起，偶数层电极电连接在一起。
可选的，所述压电元件还包括：第一引出端，与所述奇数层电极电连接；第二引出端，与所述偶数层电极电连接；
所述第一引出端、第二引出端均位于所述压电元件的顶面或底面，或，其中之一位于顶面，另一位于底面。
可选的，所述第一引出端、第二引出端均位于所述压电元件的顶面，且位于所述支撑块的顶面；
所述第一引出端、第二引出端作为所述外部信号连接端。
可选的，所述第一引出端、第二引出端均位于所述压电元件与所述支撑块之间；
所述外部信号连接端包括：第三电连接端，与所述第一引出端电连接；第四电连接端，与所述第二引出端电连接；
所述第三电连接端、第一引出端位于所述压电元件的同侧；
所述第四电连接端、第二引出端位于所述压电元件的同侧。
可选的，所述第一引出端、第二引出端其中之一位于所述压电元件的底面，另一位于所述压电元件的顶面、支撑块的顶面；
所述外部信号连接端包括第三电连接端和第四电连接端，所述第四电连接端位于支撑块底面，与位于底面的引出端电连接；位于压电元件顶面引出端作为第三电连接端。
可选的，所述压电膜的材料包括石英晶体、氮化铝、氧化锌、锆钛酸铅、钛酸钡、镓酸锂、锗酸锂或锗酸钛。
本发明还提供了一种成像模组的形成方法，包括：
提供基底，所述基底上形成有牺牲层；
在所述牺牲层中形成凹槽，在所述凹槽的底壁及一个侧壁上形成第一限位材料层；
提供压电元件，将所述压电元件的固定端结合于所述基底上，移动端伸入所述凹槽中；
提供被移动元件，在所述被移动元件表面上形成第二限位材料层，并将所述第二限位材料层的一端与所述凹槽侧壁上的第一限位材料层连接以使所述第一限位材料层和所述第二限位材料层构成限位槽；
形成外部信号连接端，与所述压电元件中的电极电连接；
至少去除所述被移动元件及所述限位槽底部的基底及牺牲层。
可选的，所述结合的方式包括：利用黏胶方式结合。
可选的，所述压电元件的第一引出端、第二引出端均位于所述压电元件的顶面，所述第一引出端、第二引出端作为所述外部信号连接端。
可选的，所述压电元件的第一引出端、第二引出端均位于所述压电元件的底面；
所述方法还包括：
在将所述压电元件结合于所述基底上之前，在所述牺牲层内形成互连结构；
在至少去除所述被移动元件及所述限位槽底部的基底及牺牲层之后，在剩余的所述基底的底部形成第三电连接端和第四电连接端，所述第一引出端、第二引出端分别通过一个所述互连结构与所述第三电连接端和第四电连接端电连接。
可选的，所述压电元件的第一引出端、第二引出端分别位于所述压电元件的顶面和底面；
所述方法还包括：
在将所述压电元件结合于所述基底上之前，在所述牺牲层内形成互连结构；
在至少去除所述被移动元件及所述限位槽底部的基底及牺牲层之后，所述第一引出端作为第三电连接端，且在剩余的所述基底的底部形成第四电连接端，所述第二引出端通过一个所述互连结构与所述第四电连接端电连接。
可选的，采用具有不同的透过率图形的掩模板刻蚀所述牺牲层以形成所述凹槽，使得所述凹槽的两个相对的侧壁的高度不同，在所述凹槽的底壁和高度较高的一个侧壁上形成所述第一限位材料层。
可选的，所述第一限位材料层覆盖所述凹槽的底壁和高度较高的一个侧壁，并延伸覆盖部分所述牺牲层。
可选的，通过刻蚀所述基底背向所述压电元件的一面，并至少去除所述被移动元件及所述限位槽底部的所述基底及牺牲层。
本发明还提供了一种镜头组件，包括：
线路板；
所述成像模组，所述成像模组位于所述线路板上，外部信号连接端与所述线路板上相应的连接端电连接。
在本发明提供的成像模组及其形成方法、镜头组件中，压电元件支撑连接被移动元件，限位槽设于所述被移动元件的表面，所述压电元件的固定端固定于一支撑块，可动端伸入所述限位槽内，所述限位槽为所述可动端提供移动空间，利用与所述压电元件电连接的外部信号连接端为所述压电元件通电，使得所述压电元件的可动端相对于固定端向上或向下翘曲，以移动所述被移动元件，从而可以满足被移动元件的移动需求，并且相较于VCM马达等传统的驱动机构来说，压电元件和支撑块的组合质量轻、体积小，结构简单，成本低，能够实现多维度的运动，适用于成像模组等空间体积狭小的设备中，并且压电元件是纯电压驱动，没有电磁干扰。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的第一种具有一对压电元件的成像模组的剖面示意图；
图2是本发明实施例一提供的压电元件的剖面示意图；
图3是本发明实施例一提供的第二种具有一对压电元件的成像模组的剖面示意图；
图4是本发明实施例一提供的图1中的一对压电元件向上翘曲的幅度相同的示意图；
图5是本发明实施例一提供的图1中的一对压电元件向上翘曲的幅度不同的示意图；
图6是本发明实施例一提供的一种具有两对压电元件的成像模组的俯视图；
图7是本发明实施例一提供的一种具有三对压电元件的成像模组的俯视图；
图8是本发明实施例一提供的一种被移动元件一侧具有两个压电元件的成像模组的俯视图；
图9a是本发明实施例一提供的第三种具有一对压电元件的成像模组的剖面示意图；
图9b是本发明实施例一提供的第四种具有一对压电元件的成像模组的剖面示意图；
图10a是本发明实施例一提供的第五种具有一对压电元件的成像模组的剖面示意图；
图10b是本发明实施例一提供的图10a中的成像模组的剖面示意图；
图10c是本发明实施例一提供的第六种成像模组的剖面示意图；
图11是本发明实施例二提供的第三电连接端和第四电连接端位于支撑块顶面的剖面示意图；
图12是本发明实施例二提供的第三电连接端和第四电连接端位于支撑块底面的剖面示意图；
图13是本发明实施例二提供的第三电连接端和第四电连接端分别位于支撑块顶面和底面的剖面示意图；
图14是本发明实施例三提供的具有一对压电元件的成像模组的剖面示意图；
图15a是本发明实施例三提供的布线层直接与线路板电连接的剖面示意图；
图15b是本发明实施例三提供的布线层与线路板通过第六电连接端电连接的剖面示意图；
图16是本发明实施例四提供的压电元件具有三个压电膜的剖面示意图；
图17是本发明实施例五提供的被移动元件是反射镜的成像模组的剖面示意图；
图18是本发明实施例五提供图17中的压电元件翘曲时的剖面示意图；
图19是本发明实施例六提供的成像模组的形成方法的流程图；
图20-图26是采用实施例六提供的成像模组的形成方法形成的半导体结构的示意图；
其中，附图标记如下：
10-线路板；20-压电元件；21-第一电极；22-第二电极；23-压电膜；24-支撑层；25-绝缘层；251-第一引出端；252-第二引出端；30-被移动元件；40-限位槽；41-第一膜层；42-第二膜层；43-第三膜层；50-支撑块；51-第一层支撑块；52-第二层支撑块；61-第三电连接端；62-第四电连接端；63-导电插塞；71-第一电连接端；72-第二电连接端；73-柔性连接件；74-第五电连接端；75-布线层；76-引线；77-第六电连接端；
211-奇数层电极；221-偶数层电极；26-导电结构；
110-基底；111-开口；200-牺牲层；210-凹槽；410-第一限位材料层；420-第二限位材料层；80-胶层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。根据下面的说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。若某附图中的构件与其他附图中的构件相同，虽然在所有附图中都可轻易辨认出这些构件，但为了使附图的说明更为清楚，本说明书不会将所有相同构件的标号标于每一图中。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种成像模组，包括：
被移动元件30，所述被移动元件30为透镜组、单个透镜片或光圈；
限位槽40，固定于所述被移动元件30的表面，所述被移动元件30的表面指的是所述被移动元件30的上表面、下表面或侧表面；
包括可动端和固定端的压电元件20，所述可动端伸入所述限位槽40且整体或部分位于所述限位槽40内，所述限位槽40为所述可动端提供移动空间，所述压电元件20在通电状态下，所述可动端相对于固定端向上或向下翘曲，以移动所述被移动元件30；
支撑块50，用于支撑固定所述压电元件20，所述固定端固定于所述支撑块50；
外部信号连接端，与所述压电元件20中的电极电连接，以为所述压电元件20通电。
具体的，如图2所示，所述压电元件20包括支撑层24位于所述支撑层24上的压电叠层结构，所述压电叠层结构包括从下至上依次堆叠的压电膜23和绝缘层25，所述压电膜23上下表面分别具有的第一电极21和第二电极22，所述第一电极21和第二电极22分别连接第一引出端251和第二引出端252，所述第一引出端251和第二引出端252均位于所述绝缘层25中。
本发明中，所述第一引出端251和所述第二引出端252还可以均位于所述压电元件20的底面，也就是位于所述支撑层24中，或者，所述第一引出端251和所述第二引出端252还可以分别位于所述压电元件20的顶面和底面，本发明不作限制。所述压电元件20不限于做好了第一引出端和第二引出端的整体结构，还可以是没有形成第一引出端和第二引出端的结构，也即所述压电元件20包含支撑层24、压电膜23、绝缘层25及位于所述压电膜23上下表面的第一电极21和第二电极22，所述外部信号连接端需要通过另外制作导电插塞从而连接到所述第一电极21和第二电极22。
进一步，如图2所示，所述第一引出端251和所述第二引出端252均位于所述压电元件20的顶面且作为所述外部信号连接端。如图2所示，所述第一引出端251和所述第二引出端252分别通过一根引线76与所述线路板10电连接，使得所述线路板10可以为所述压电元件20的第一电极21和第二电极22施加电压，以使所述压电膜23的上表面和下表面之间产生压差，从而使得所述压电膜23收缩，而由于所述支撑层24无法伸缩，所以导致整个所述压电元件20在通电会向上或向下翘曲(翘曲的方向、翘曲的程度视在所述压电膜23上下表面施加的电压而定)。所述压电膜23需要采用通电可发生形变的压电材料制成，例如是石英晶体、氮化铝、氧化锌、锆钛酸铅、钛酸钡、镓酸锂、锗酸锂或锗酸钛等材料。所述支撑层24的材料则为不导电的介质材料，例如是氧化硅、氮化硅等。
应理解，本发明不限于直接通过引线76连接所述第一引出端251、所述第二引出端252和线路板10，还可以在所述支撑墙体50的顶面设置一个电连接端，将所述第一引出端251、所述第二引出端252与所述电连接端采用引线电连接，然后再用另外的互联结构(如引线或导电插塞)将所述支撑墙体50顶面的电连接端与所述线路板10电连接即可，这样可以缩短引线76的长度。
本发明中，不限于将所述第一引出端251和所述第二引出端252作为所述外部信号连接端。如图3所示，当第一引出端251和所述第二引出端252均位于所述压电元件20的底面时，所述外部信号连接端包括所述第三电连接端61和第四电连接端62，所述第三电连接端61和第四电连接端62位于所述支撑块50的底面且正对所述压电元件20，采用导电插塞将所述第一引出端251和所述第二引出端252与所述第三电连接端和第四电连接端电连接。应理解，当第一引出端251和所述第二引出端252分别位于所述压电元件20的顶面和底面时，所述第四电连接端62可以位于所述支撑块50的底面且正对所述压电元件20，采用导电插塞将位于底面的引出端(例如所述第二引出端252)与所述第四电连接端电连接，所述第一引出端251则作为所述第三电连接端61。
应理解，当所述第三电连接端和第四电连接端未正对所述压电元件20时，所述第三电连接端和第四电连接端还可以采用再布线和导电插塞与所述第一引出端251和所述第二引出端252电连接。
如图1所示，所述限位槽40设置于所述被移动元件30的下表面。本发明中，限位槽40不限于位于被移动元件30的下表面，也可以位于被移动元件30的上表面，或者位于被移动元件30的侧表面。
如图1所示，在被移动元件30的下表面设有第一膜层41、第二膜层42及第三膜层43，所述限位槽40由三个膜层围绕而成。本发明中，所述限位槽40不限于由该另外设置的膜层围绕而成，也可以由被移动元件30本身形成有限位槽40，比如，在被移动元件30的侧表面形成有凹陷以作为该限位槽40。在被移动元件30的上表面上设置限位槽的方式可以参照在被移动元件30下表面设置限位槽的方式。
参考图1，本实施例中，由于被移动元件30为透镜组、单个透镜片或光圈，均为透光元件，因此，构成限位槽40的膜层分布于所述被移动元件30的边缘，不能挡光。构成限位槽40的膜层为透明膜层时，这些膜层也可以位于被移动元件的透光区域。
本发明中，构成限位槽40的膜层通过沉积的方式位于所述被移动元件30上，也可以每个所述限位槽40均作为一个独立的结构与所述被移动元件30的表面黏胶连接。
如图1所示，所述限位槽40包括：顶壁、底壁、以及侧壁，顶壁相对于所述底壁更靠近所述被移动元件30，侧壁位于所述底壁和顶壁之间，连接所述底壁和顶壁。顶壁由第一膜层41充当，底壁由第三膜层43充当；侧壁由膜层第二膜层43充当。本实施例中，所述限位槽40至少包括两个开口，沿可动端收缩方向，朝向可动端的第一开口，沿转轴长度方向、朝向可动端的第二开口。在所述收缩方向，与所述第一开口相对一侧，限位槽40可以有第三开口也可以没有第三开口，本实施例中，没有第三开口；在所述长度方向，与所述第二开口相对一侧，限位槽40可以有第四开口也可以没有第四开口，本实施例中，没有第四开口。
本发明中，所述限位槽40不限于是由三个膜层围绕而成的，还可以由一个膜层、两个膜层、四个膜层等围绕而成。所述限位槽40还可以是由所述被移动元件30的表面与所述膜层围绕而成，例如，所述膜层构成所述限位槽40的底壁和侧壁，利用所述被移动元件30的表面作为所述限位槽40的顶壁。应理解，当利用所述被移动元件30的表面作为所述限位槽40的顶壁时，可以将侧壁的端部与所述被移动元件30的表面黏胶连接。
本实施例中，所述限位槽40为所述可动端提供移动空间指的是所述限位槽40的尺寸大于所述可动端的尺寸，也即，所述限位槽40的长度大于所述可动端长度，所述限位槽40的高度大于所述可动端的厚度，以使所述可动端能够在所述限位槽40内自由转动及滑动，当所述压电元件20翘曲时，所述可动端能够在所述限位槽40内转动，以防止所述压电元件20的可动端卡死。
所述压电元件20在通电状态下，所述可动端可以向上或向下翘曲，当所述可动端翘曲至接触所述限位槽44的顶壁或底壁时，即可向所述限位槽44施加向上或向下的推力，从而带动所述限位槽44移动。所述限位槽44提供的移动空间可以允许所述压电元件20在沿所述被移动元件30表面的方向上有一定的翘曲度，防止不被需要的旋转发生。并且，所述限位槽44还可以为所述压电元件20提供支撑，防止所述压电元件20在未通电时下垂。
如图4所示，当所述压电元件20通电后，所述压电元件20设置在所述支撑块50上固定端固定，伸入所述限位槽44内可动端向上或向下翘曲，使得所述成像传感元件30可以整体上升或整体下降，从而改变所述成像传感元件30的垂向位置，实现光学自动对焦。
如图5所示，自动对焦完成后，当有需要时，可以改变施加在所述成像传感元件30一侧上的所述压电元件20的电压，从而使得所述成像传感元件30发生倾斜，进而改变所述成像传感元件30的角度，校正所述成像传感元件30的光学翘曲角度，从而实现光学防抖。
所述支撑块50与所述压电元件20的固定端黏胶连接，或者通过干膜连接。本发明中，所述压电元件20整体位于所述支撑块50上且可动端伸出所述支撑块50，形成悬臂的结构，可以应用在需要将所述被移动元件30上抬或下移的场合中。
进一步，所述支撑块50的材料为介质材料，其可以呈环形并围绕所述被移动元件30设置，可以较好的支撑所述压电元件20；或者，所述支撑块50包括沿周向分布的多个子支撑块(未示出)，所述多个子支撑块相互间隔或接触，从而可以节约材料，减轻重量。本发明中，所述支撑块50也可以不是环形的，例如位于所述被移动元件30的两侧或四侧等。
请继续参阅图1，所述压电元件20为一对，一对压电元件20对称分布于所述被移动元件30两侧，一对压电元件20之间的连线作为旋转轴，所述被移动元件30可以沿一条旋转轴旋转从而改变一个方向上的倾斜角度。
请参阅图6，所述压电元件20为两对，分布在所述被移动元件30的四侧，每对压电元件20之间的连线作为旋转轴，共计两条旋转轴，所述被移动元件30可以沿两条旋转轴旋转从而改变两个方向上的倾斜角度。
如图7所示，所述压电元件20为三对，三对压电元件20周向均匀分布，每对压电元件20之间的连线作为旋转轴，共计三条旋转轴，所述被移动元件30可以沿三条旋转轴旋转从而改变三个方向上的倾斜角度。
当然，所述压电元件20还可以为四对、五对或六对等，每对压电元件20不限于沿所述被移动元件30的中心对称设置，也可以不对称设置，所述压电元件20的对数越多，可以增加所述被移动元件30的旋转轴，实现多维度的转动，所述被移动元件30也不限于是方形或圆形，还可以是其他的形状，本发明不作限制。
可以理解的是，所述压电元件20成对出现有利于控制所述被移动元件30的移动，实际上，所述压电元件20也可以不成对的出现，例如四个压电元件20沿所述被移动元件30的周向均匀分布等，本实施例不再一一举例说明。
如图8所示，所述被移动元件30相对的两侧均连接两个所述压电元件20，使得两个所述压电元件20同步向上或向下翘曲(且翘曲的幅度相同)，这样两个所述压电元件20一起支撑所述被移动元件30的一侧，可以适用于所述压电元件20尺寸较小，而所述被移动元件30尺寸较大时的场合，或者适用于所述被移动元件30质量较大的场合。本发明中，所述被移动元件30相对的两侧不限于连接两个所述压电元件20，还可以连接三个、四个、五个等。
本发明中，所述限位槽40不限于均固定在所述被移动元件30的下表面上，如图9a所示，一对限位槽40均固定在所述被移动元件30的上表面；如图9b所示，一对限位槽40中的一个固定在所述被移动元件30的上表面，另一个固定在所述被移动元件30的下表面，此时，支撑两个所述压电元件20的所述支撑块50的高度不同，也就是说，为了支撑所述压电元件20，可以根据所述压电元件20的位置调整所述支撑块50的高度。
如图1所示，所述限位槽40的沿伸缩方向的第一开口均朝向对应的支撑块50，以使成对的两个所述压电元件20彼此分布在被移动元件30中心两侧。如图10a和图10b所示，所述限位槽40的沿伸缩方向的第一开口还可以背向所述支撑块50，以使成对的两个压电元件20交叠设置。也就是说，所述压电元件20的可动端选择伸入与所述被移动元件30距离较远的一侧的限位槽40中(每个所述压电元件20用于移动所述被移动元件30的对边)，此时，所述压电元件20的长度可以增加，在所述被移动元件30的质量较大时，也能轻松抬起。
进一步，如图1所示，所述支撑块50与所述压电元件20的固定位置位于所述被移动元件30的外侧。如图10c所示，所述支撑块50与所述压电元件20的固定位置也可以位于所述被移动元件30的下方空间，本实施例中，所述支撑块50以及所述支撑块50与所述压电元件20的固定位置均位于所述被移动元件30的正下方，使得所述压电元件20的固定端较所述可动端更靠近所述被移动元件30的中心。当然，所述支撑围墙50不限于完全位于所述被移动元件30的正下方，也可以部分位于所述被移动元件30的正下方，这样一来，所述支撑块50可以被所述被移动元件30完全或部分覆盖住，可以节省所述支撑块50所占的面积，减小整个所述成像模组的面积，有利于缩小尺寸。
实施例二
与实施例一的区别在于，本实施例中，如图11所示，所述压电元件20的固定端是插入所述支撑块50中进行固定的。
所述支撑块50包括从下至上依次堆叠的第一层支撑块51、第二层支撑块52，所述压电元件20的固定端固定于所述第一层支撑块51、第二层支撑块52之间。本发明的支撑块50不限于仅包括两层支撑块，还可以包括一层、三层、四层、5层等，只要实现将所述压电元件20的固定端插入所述支撑块50内固定即可。
请参阅图11及图2，所述第一引出端251和所述第二引出端252均位于所述压电元件20的顶面时，所述外部信号连接端包括第三电连接端61和第四电连接端62，所述第三电连接端61和第四电连接端62位于所述支撑块50的顶面且位于所述压电元件20的正上方。所述第三电连接端61通过导电插塞63与所述压电元件20的所述第一引出端251电连接，所述第四电连接端62通过导电插塞63与所述压电元件20的所述第二引出端252电连接，所述导电插塞63位于所述第二层支撑块52内。
请参阅图12，所述第一引出端251和所述第二引出端252均位于所述压电元件20的底面，所述第三电连接端61和第四电连接端62位于所述支撑块50的底面且位于所述压电元件20的正下方。所述第三电连接端61通过导电插塞63与所述压电元件20的所述第一引出端251电连接，所述第四电连接端62通过导电插塞63与所述压电元件20的所述第二引出端252电连接，所述导电插塞63位于所述第一层支撑块51内。
请参阅图13，所述第一引出端251和所述第二引出端252分别位于所述压电元件20的顶面和底面，所述第三电连接端61和第四电连接端62位于所述支撑块50的顶面和底面且位于所述压电元件20的正上方和正下方。所述第三电连接端61通过导电插塞63与所述压电元件20的所述第一引出端251电连接，所述第四电连接端62通过导电插塞63与所述压电元件20的所述第二引出端252电连接，所述导电插塞63分别位于所述第一层支撑块51及第二层支撑块52内。
本发明中，当所述第三电连接端61和第四电连接端62没有位于所述压电元件20的正上方、正下方时，可以利用导电插塞63将所述第一引出端251和所述第二引出端252引出至所述支撑块50的顶面或底面，再利用再布线连接所述导电插塞63和第三电连接端61、第四电连接端62。
实施例三
与实施例一和实施例二的区别在于，本实施例中，所述被移动元件30为成像传感元件。
如图14和图15a所示，所述压电元件20的顶面还设置有一布线层75，所述布线层75位于所述绝缘层25内，且两端具有露出所述绝缘层25的第一电连接端71和第五电连接端74。所述第一电连接端71相较于所述第五电连接端74更靠近所述被移动元件30，所述被移动元件30的上表面设置有第二电连接端72，第一电连接端71和第二电连接端72通过柔性连接件73电连接，再通过一根引线76将所述第五电连接端74与线路板10电连接，以使所述线路板10为所述成像传感元件供电或提供信号。相较于直接利用引线将所述成像传感元件的第二电连接端72与所述线路板10电连接的方式来说，本实施例中的所述柔性连接件73的长度可以较短(所述第一电连接端71离所述成像传感元件越近，柔性连接件73的长度越短)，并且所述被移动元件30在上移或下移时，也不会拉扯所述柔性连接件73。
本发明中，所述第一电连接端71不限于位于所述压电元件20的顶面，例如，当所述支撑块50包括从下至上依次堆叠的第一层支撑块51、第二层支撑块52，所述压电元件20的固定端固定于所述第一层支撑块51、第二层支撑块52之间时，所述第一电连接端71可以直接位于所述支撑块50顶部并利用引线与所述线路板电连接。应理解，本发明中，所述第一电连接端71不限于通过引线76与所述线路板10电连接，如图15b所示，还可以直接在所述支撑块50的顶面形成第六电连接端77，所述第五电连接端74通过引线76与所述第六电连接端77电连接，所述支撑块50内还设置有另外的互联结构，该互联结构电连接所述第六电连接端77及线路板10，从而使得所述线路板10可以为所述被移动元件30供电或传输信号。本实施例中的柔性连接件73为柔性互联线，所述互联结构为导电插塞。
本发明中，所述第六电连接端77也可以通过其他的互联方式电连接所述线路板10，所述柔性连接件73和所述互联结构也可以是其他的结构，本发明不作限制。
实施例四
如图16所示，与实施例一、实施例二实施例三的区别在于，本实施例中，所述压电元件20包括支撑层24位于所述支撑层24上的压电叠层结构，所述压电叠层结构包括三层压电膜23。
每一层所述压电膜23上表面和下表面均分布有电极，相邻两层压电膜23共用位于两者之间的电极，所以三层压电膜23共计4层电极，所述电极从下至上依次计数，奇数层电极211利用导电结构26电连接在一起，偶数层电极221利用另一导电结构26电连接在一起，所述导电结构26伸入所述压电叠层结构的部分需要位于绝缘层25中，仅端部与需要电连接的电极接触。两个所述导电结构26的顶部可以分别作为第一引出端和第二引出端，使得所述第一引出端、第二引出端均位于所述压电元件20的顶面。
本发明中，所述压电叠层结构不限于包括三层压电膜，还可以包括两层、四层、五层或六层等，通过增加压电膜的数量可以提升所述压电元件20翘曲的能力，使得所述压电元件20能够移动质量更大的成像传感元件。
进一步，奇数层电极211和所述偶数层电极221电连接的方式不限于如图16所示的导电结构26，例如可以通过导电插塞和互联线的方式电连接。所述导电结构26还可以将所述奇数层电极211和偶数层电极221都引至所述支撑层24底面，以使所述第一引出端、第二引出端均位于所述压电元件20的底面，或者将所述奇数层电极211和偶数层电极221分别引至所述压电元件20的顶面及所述支撑层24底面，使得所述第一引出端、第二引出端分别位于所述压电元件20的顶面和底面，在此不再一一举例说明。
应理解，为了保证三层压电膜的翘曲方向相同，相邻的两层压电膜的极性相反。
实施例五
与实施例一、实施例二、实施例三和实施例四的区别在于，本实施例中，所述被移动元件30为反射镜。
如图17所示，所述压电元件20为一个，一个所述压电元件20的可动端与所述反射镜的一侧相连，所述反射镜相对的另一侧与一支撑面转动连接，如图18所示，当所述压电元件20通电时向上或向下翘曲时，所述反射镜发生倾斜，实现改变反射角度的目的。
本发明中，所述反射镜的一侧不限于设置一个所述压电元件20，也可以设置两个、三个、四个或5个等。
应理解，所述反射镜不限于仅一侧分布所述压电元件20，还可以在两侧、四侧、周向分布所述压电元件20。
实施例六
如图19所示，本实施例提供了一种成像模组的形成方法，包括：
步骤S1：提供基底，所述基底上形成有牺牲层；
步骤S2：在所述牺牲层中形成凹槽，在所述凹槽的底壁及一个侧壁上形成第一限位材料层；
步骤S3：提供压电元件，将所述压电元件的固定端结合于所述牺牲层上，移动端伸入所述凹槽中；
步骤S4：提供被移动元件，在所述被移动元件表面上形成第二限位材料层，并将所述第二限位材料层的一端与所述凹槽侧壁上的第一限位材料层连接以使所述第一限位材料层和所述第二限位材料层构成限位槽；
步骤S5：形成外部信号连接端，与所述压电元件中的电极电连接；
步骤S6：至少去除所述被移动元件及所述限位槽底部的基底及牺牲层。
具体的，请参阅图20-图26，其为采用本实施例提供的所述成像模组的形成方法形成的半导体结构的示意图，接下来，将结合图20-图26对本实施例提供的成像模组的形成方法做详细的描述。
如图20所示，首先执行步骤S1，提供基底110，所述基底110上形成有一牺牲层200。所述牺牲层200覆盖所述基底110，所述牺牲层200的材料可以是氧化硅等介质材料。
如图21所示，执行步骤S2，采用具有不同透过率图形的掩模板刻蚀所述牺牲层200以形成所述凹槽210，使得所述凹槽210的两个侧壁的高度不同。具体的，所述掩模板上可以具有不透光区域、半透光区域和全透光区域，采用所述掩模板执行曝光刻蚀之后，所述全透光区域对应形成的所述凹槽210的区域(需要刻蚀所述牺牲层200直至露出所述基底110的区域)，不透光区域对应所述凹槽210至所述牺牲层200中心的区域(不需要刻蚀所述牺牲层200的区域)，所述半透光区域对应所述凹槽210至所述牺牲层200边缘的区域(需要刻蚀部分厚度的所述牺牲层200的区域)，这样一来，所述凹槽210两侧的牺牲层200的高度就不同，使得所述凹槽210的两个侧壁的高度不同。
如图22a所示，执行步骤S2，在所述凹槽210的底壁和较高的一个侧壁上形成第一限位材料层410，使得所述第一限位材料层410大致呈一个“L”型。所述第一限位材料层410的材料为光刻胶。
如图22b所示，本发明中的第一限位材料层410不限于位于所述凹槽210的底壁和较高的一个侧壁上，还可以覆盖部分所述牺牲层200的表面，使得所述第一限位材料层410大致呈一个反“Z”型。这样一来，所述第一限位材料层410顶部的面积更大，更容易与其他膜层粘结在一起。
请继续参阅图22a，执行步骤S3，提供压电元件20，所述压电元件20具有位于其顶面的第一引出端和第二引出端，将所述压电元件20的固定端结合于所述基底110上，可动端伸入所述凹槽210内。由于所述基底110与所述压电元件20之间具有所述牺牲层200，需要先将所述牺牲层200刻蚀开，然后采用胶层80将所述压电元件20的固定端粘结于所述基底110上，使得所述压电元件20的固定端与所述基底110连接在一起。
如图23所示，执行步骤S4，提供所述被移动元件30，在所述被移动元件30表面上形成第二限位材料层420，并将所述第二限位材料层420的一端与所述第一限位材料层410的顶部粘结在一起。所述第二限位材料层420与所述第一限位材料层410连接在一起以后构成所述限位槽40。此时，所述压电元件20的可动端也位于所述限位槽40内。所述第二限位材料层420的材料也是光刻胶，以便于与所述第一限位材料层410连接。
应理解，所述第一限位材料层410和所述第二限位材料层420的材料不限于光刻胶，也可以是氮化硅或其他区别于所述牺牲层200的材料，所述第一限位材料层410和所述第二限位材料层420的连接方式所述不限于粘结，还可以是采用干膜连接。
如图25所示，执行步骤S5和S6，通过干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺刻蚀所述基底110的背面，从而形成开口111，然后如图26所示，再采用湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺去除所述牺牲层200，使得所述限位槽40及所述被移动元件30悬空，而所述压电元件20底部剩余的所述基底110可以作为支撑所述压电元件20的支撑块，所述压电元件20顶面的第一引出端和第二引出端作为所述外部信号连接端。
本发明不限于形成所述压电元件20的第一引出端和第二引出端位于其顶面的成像模组，当所述压电元件20的第一引出端和第二引出端位于其底面时，将所述压电元件20的固定端结合在所述基底110上之前，需要先在所述基底110中形成互联结构，然后在去除牺牲层200及部分基底110之后，在剩余的所述基底110的底部形成所述第三电连接端61和第四电连接端62，然后采用一个所述互联结构将所述第一引出端和第二引出端与所述第三电连接端61和第四电连接端62电连接。或者，当所述压电元件20的第一引出端和第二引出端分别位于其顶面和底面时，将所述压电元件20的固定端结合在所述基底110上之前，需要先在所述基底110中形成互联结构，然后在去除牺牲层200及部分基底110之后，在剩余的所述基底110的底部形成所述第四电连接端62，然后采用一个所述互联结构将所述第二引出端与所述第四电连接端62电连接，所述第一引出端则作为第三电连接端。
应理解，将所述第一引出端和第二引出端引出的互联结构可以是导电插塞，也可以是再布线与导电插塞的组合。
实施例八
如图1及图2所示，本实施例提供了一种镜头组件，包括线路板10及成像模组，所述成像模组位于所述线路板10上。所述成像模组的压电元件20的第一引出端251和第二引出端252均位于所述压电元件20的顶面，所述第一引出端251和第二引出端252作为外部信号连接端，分别通过一根引线76与所述线路板10上相应的连接端电连接。
当然，本发明中不限于通过引线76电连接所述压电元件20及所述线路板10，如图3所示，当所述外部信号连接端包括第三电连接端和第四电连接端时，可以根据所述第三电连接端和第四电连接端的位置选择通过引线、导电插塞、导电插塞与引线的组合或导电插塞与再布线的组合将所述第三电连接端和第四电连接端与所述线路板10电连接。
应理解，所述被移动元件30还可以是透镜组、透镜片、反射镜、光圈等其他元件。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (35)
1.一种成像模组的形成方法，其特征在于，包括：
提供基底，所述基底上形成有牺牲层；
在所述牺牲层中形成凹槽，在所述凹槽的底壁及一个侧壁上形成第一限位材料层；
提供压电元件，将所述压电元件的固定端结合于所述基底上，移动端伸入所述凹槽中；
提供被移动元件，在所述被移动元件表面上形成第二限位材料层，并将所述第二限位材料层的一端与所述凹槽侧壁上的第一限位材料层连接以使所述第一限位材料层和所述第二限位材料层构成限位槽；
形成外部信号连接端，与所述压电元件中的电极电连接；
至少去除所述被移动元件及所述限位槽底部的基底及牺牲层。
2.如权利要求1所述的成像模组的形成方法，其特征在于，所述结合的方式包括：利用黏胶方式结合。
3.如权利要求1所述的成像模组的形成方法，其特征在于，所述压电元件的第一引出端、第二引出端均位于所述压电元件的顶面，所述第一引出端、第二引出端作为所述外部信号连接端。
4.如权利要求1所述的成像模组的形成方法，其特征在于，所述压电元件的第一引出端、第二引出端均位于所述压电元件的底面；
所述方法还包括：
在将所述压电元件结合于所述基底上之前，在所述牺牲层内形成互连结构；
在至少去除所述被移动元件及所述限位槽底部的基底及牺牲层之后，在剩余的所述基底的底部形成第三电连接端和第四电连接端，所述第一引出端、第二引出端分别通过一个所述互连结构与所述第三电连接端和第四电连接端电连接。
5.如权利要求1所述的成像模组的形成方法，其特征在于，所述压电元件的第一引出端、第二引出端分别位于所述压电元件的顶面和底面；
所述方法还包括：
在将所述压电元件结合于所述基底上之前，在所述牺牲层内形成互连结构；
在至少去除所述被移动元件及所述限位槽底部的基底及牺牲层之后，所述第一引出端作为第三电连接端，且在剩余的所述基底的底部形成第四电连接端，所述第二引出端通过一个所述互连结构与所述第四电连接端电连接。
6.如权利要求1所述的成像模组的形成方法，其特征在于，采用具有不同的透过率图形的掩模板刻蚀所述牺牲层以形成所述凹槽，使得所述凹槽的两个相对的侧壁的高度不同，在所述凹槽的底壁和高度较高的一个侧壁上形成所述第一限位材料层。
7.如权利要求1或6所述的成像模组的形成方法，其特征在于，所述第一限位材料层覆盖所述凹槽的底壁和高度较高的一个侧壁，并延伸覆盖部分所述牺牲层。
8.如权利要求1所述的成像模组的形成方法，其特征在于，通过刻蚀所述基底背向所述压电元件的一面，并至少去除所述被移动元件及所述限位槽底部的所述基底及牺牲层。
9.一种利用如权利要求1～8中任一项所述的成像模组的形成方法形成的成像模组，其特征在于，包括：
被移动元件，所述被移动元件为成像模组中需要移动的其中之一元件；
限位槽，固定于所述被移动元件的表面；
包括可动端和固定端的压电元件，所述可动端伸入所述限位槽内，所述限位槽为所述可动端提供移动空间，所述压电元件在通电状态下，所述可动端相对于固定端向上或向下翘曲，以移动所述被移动元件；
支撑块，用于支撑固定所述压电元件，所述固定端固定于所述支撑块；
外部信号连接端，与所述压电元件中的电极电连接。
10.如权利要求9所述的成像模组，其特征在于，所述被移动元件包括透镜组、透镜片、光圈、成像传感元件或反射镜。
11.如权利要求9所述的成像模组，其特征在于，所述可动端整体位于所述限位槽或者部分位于所述限位槽。
12.如权利要求9所述的成像模组，其特征在于，所述限位槽由至少一个膜层围绕而成；
或者，所述限位槽由至少一个膜层及所述被移动元件的表面围绕而成；
或者，所述限位槽由所述被移动元件的侧表面向内凹陷而成。
13.如权利要求12所述的成像模组，其特征在于，所述膜层分布于所述被移动元件的边缘；
或者，所述膜层分布于所述被移动元件的整个表面上。
14.如权利要求12或13所述的成像模组，其特征在于，所述被移动元件的表面上设置有由上至下依次堆叠的第一膜层、第二膜层和第三膜层，所述第一膜层、第三膜层的两侧相对所述第二膜层向外伸出以形成伸出部，所述伸出部与所述第二膜层的端部围成所述限位槽。
15.如权利要求9所述的成像模组，其特征在于，所述支撑块与所述压电元件的固定端黏胶连接，或者通过干膜连接。
16.如权利要求9所述的成像模组，其特征在于，所述压电元件至少包括一对，每对压电元件对称分布于所述被移动元件周边。
17.如权利要求16所述的成像模组，其特征在于，每对压电元件均连接所述被移动元件的上表面或下表面；
或者，每对压电元件中的一个连接所述被移动元件的上表面，另一连接所述被移动元件的下表面。
18.如权利要求17所述的成像模组，其特征在于，支撑每个所述压电元件的所述支撑块的高度相同；或者，支撑每个所述压电元件的所述支撑块的高度不完全相同。
19.如权利要求9所述的成像模组，其特征在于，所述压电元件至少为一对，所述压电元件位于所述被移动元件下方空间。
20.如权利要求19所述的成像模组，其特征在于，成对的两个压电元件彼此分布在被移动元件中心两侧；
或者，成对的两个压电元件交叠设置。
21.如权利要求19所述的成像模组，其特征在于，所述支撑块与所述压电元件的固定位置位于所述被移动元件下方空间，或者位于外侧。
22.如权利要求9所述的成像模组，其特征在于，所述被移动元件包括反射镜；所述压电元件分布在所述反射镜的一侧，所述反射镜相对的另一侧与一支撑面转动连接。
23.如权利要求9所述的成像模组，其特征在于，所述支撑块为环形支撑块，围成空间，所述被移动元件悬挂于所述空间上方；
或者，所述支撑块包括沿周向分布的多个子支撑块，所述多个子支撑块相互间隔或接触。
24.如权利要求9所述的成像模组，其特征在于，所述压电元件位于所述支撑块的顶面。
25.如权利要求9所述的成像模组，其特征在于，所述支撑块包括从下至上依次堆叠的第一层支撑块、第二层支撑块，所述压电元件的固定端固定于所述第一层支撑块、第二层支撑块之间。
26.如权利要求9所述的成像模组，其特征在于，所述支撑块的材料包括介质材料。
27.如权利要求9所述的成像模组，其特征在于，当所述被移动元件为成像传感元件时，所述成像模组还包括设于所述支撑块顶面的第一电连接端，所述成像传感元件的边缘具有第二电连接端，所述第一电连接端和所述第二电连接端通过柔性连接件电连接。
28.如权利要求9所述的成像模组，其特征在于，当所述被移动元件为成像传感元件时，所述成像模组还包括设于所述压电元件上的布线层，所述布线层的两端分别具有第一电连接端和第五电连接端，所述成像传感元件的边缘具有第二电连接端；
所述第一电连接端与所述第二电连接端通过柔性连接件电连接；
所述第一电连接端和所述第五电连接端通过所述布线层电连接。
29.如权利要求9所述的成像模组，其特征在于，所述压电元件包括：支撑层、位于所述支撑层上的压电叠层结构，所述压电叠层结构包括：至少一层压电膜，每一层所述压电膜上表面、下表面均分布有电极，相邻两层压电膜共用位于两者之间的电极；
所述电极从下至上依次计数，奇数层电极电连接在一起，偶数层电极电连接在一起。
30.如权利要求29所述的成像模组，其特征在于，所述压电元件还包括：第一引出端，与所述奇数层电极电连接；第二引出端，与所述偶数层电极电连接；
所述第一引出端、第二引出端均位于所述压电元件的顶面或底面，或，其中之一位于顶面，另一位于底面。
31.如权利要求30所述的成像模组，其特征在于，所述第一引出端、第二引出端均位于所述压电元件的顶面，且位于所述支撑块的顶面；
所述第一引出端、第二引出端作为所述外部信号连接端。
32.如权利要求30所述的成像模组，其特征在于，所述第一引出端、第二引出端均位于所述压电元件与所述支撑块之间；
所述外部信号连接端包括：第三电连接端，与所述第一引出端电连接；第四电连接端，与所述第二引出端电连接；
所述第三电连接端、第一引出端位于所述压电元件的同侧；
所述第四电连接端、第二引出端位于所述压电元件的同侧。
33.如权利要求30所述的成像模组，其特征在于，所述第一引出端、第二引出端其中之一位于所述压电元件的底面，另一位于所述压电元件的顶面、支撑块的顶面；
所述外部信号连接端包括第三电连接端和第四电连接端，所述第四电连接端位于支撑块底面，与位于底面的引出端电连接；位于压电元件顶面引出端作为第三电连接端。
34.如权利要求29所述的成像模组，其特征在于，所述压电膜的材料包括石英晶体、氮化铝、氧化锌、锆钛酸铅、钛酸钡、镓酸锂、锗酸锂或锗酸钛。
35.一种镜头组件，其特征在于，包括：
线路板；
如权利要求9-34任一项所述的成像模组，所述成像模组位于所述线路板上，外部信号连接端与所述线路板上相应的连接端电连接。
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