CN112838101A - 光感测装置和具有平面内及出平面运动的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有平面内及出平面运动的装置，包括：一应用组件，配置用于一应用功能；一平面内运动驱动器，于其上安装该应用组件，且赋能该应用组件相对于一参考平面以三个自由度移动：一出平面运动驱动器，于其上承载该平面内运动驱动器，且包含一单轴致动器，其中：该第一单轴致动器具有一致动端，以及该致动端赋能该应用组件相对于该参考平面以不同于该三个自由度的第四个自由度移动。

Description

光感测装置和具有平面内及出平面运动的装置
技术领域
本公开涉及一种光感测装置。更具体地，本公开涉及具有平面内和出平面运动的光感测装置。
背景技术
微机电系统(MEMS，Microelectromechanical System)致动器具有许多优点，例如小尺寸，低成本，精确的运动控制和低功率消耗，这使其适用于小巧型电子设备或系统中的应用。然而，对于MEMS致动器而言，实现具有6个自由度(DOF)的运动是非常困难的，特别是当需要具有行程精度变得更小于约0.5mm的自动对焦装置时。因此，本发明公开了一种使用MEMS致动器的装置及其组装方法以利用来实现具有6自由度的长行程运动的硅驱动器的解决方案及其在光感测装置中的应用。
另外，照相机中的光学影像稳定(OIS)的设计仅提供了二维的减振，即垂直(或z-)方向(上下)和水平(或x-)方向(左右)。问题是，无法提供照相机中镜头在轴向(或y-)(向前和向后)的减振效果，更不用说在倾斜(包含偏航(yaw)、俯仰(pitch)和滚转(roll)) 方向上的减振。
此外，诸如具有光学影像稳定、自动对焦和高分辨率功能的照相机的光感测装置需要大的空间来容纳大的光学和机械系统。这样给用户带来携带和操作这种大相机的不便。
因此，本申请人已经公开了一种光感测装置及用于制造光感测装置的方法，以改善上述现有技术的问题，并且提供了一种具有一体且小巧的设计的光感测装置，该光感测装置适合于全方向减振、自动对焦、和高分辨率应用。
发明内容
本申请之一目的在于提供一种光感测装置，包括：一传感器，配置用于感测一光；一平面内运动驱动器，包含：一电路板，具有包含一中央空腔的一第一底部基部及设置于该第一底部基部之上的一电路板框，其中该第一底部基部具有一第一底部表面；一引线框，设置于该中央空腔内且具有一第二底部表面；以及一平面内运动致动器，配置以于其上设置该传感器且具有一可动内框及一固定外框，其中该可动内框沿彼此垂直的两方向的至少一者且平行于该第一底部表面移动；以及一出平面运动驱动器，包含：一基部板，具有一基部板表面及设置于该基部板表面的一周围上的一基部板框；以及四个单轴致动器，设置于该基部板平面上，该四个单轴致动器的每一个具有一致动端，且该每一个单轴致动器沿垂直于该基部板表面的一方向移动该分别的致动端，其中：该第一底部表面附着于该基部板框，且该第二底部表面附着于该四个致动端。
本申请之另一目的在于提供一种具有平面内及出平面运动的装置，包括：一应用组件，配置用于一应用功能；一平面内运动驱动器，于其上安装该应用组件，且赋能该应用组件相对于一参考平面以三个自由度移动：一出平面运动驱动器，于其上承载该平面内运动驱动器，且包含一第一单轴致动器，其中：该第一单轴致动器具有一第一致动端，以及该第一致动端赋能该应用组件相对于该参考平面以不同于该三个自由度的第四个自由度移动。
附图说明
本发明的上述目的及优点在参阅以下详细说明及附随附图之后对那些所属技术领域中具有通常知识者将变得更立即地显而易见。
图1是显示根据本发明的一个实施例的光感测装置的示意性分解图。
图2是显示根据本发明的一个实施例的平面内运动驱动器的示意图。
图3是显示根据本发明的一个实施例的平面内运动致动器的示意图。
图4是根据本发明的实施例的微机电致动器的俯视图。
图5是图4的沿虚线A-A的截面图。
图6A和图6B显示了本发明的组装状态。
图7是图4的局部放大图。
图8是根据本发明的另一个实施例的微机电致动器的俯视图。
图9A是显示根据本发明的一个实施例的出平面运动驱动器的示意图。
图9B是显示根据本发明的一个实施例的图9A所示的出平面运动驱动器的截面的示意图。
图10显示了本发明的单轴致动器的实施例的示意性俯视图。
图11为图10的直线致动器中沿A-A’方向的剖面示意图。
图12A为第一面积与第二投影面积的关系范例。
图12B为第一面积与第二投影面积的另一关系范例。
图12C为第二空腔的位置范例。
图13A为承载物的重心在没有T柱及支点弹簧下对准直线致动器的重心的范例。
图13B为承载物的重心在没有T柱及支点弹簧下未对准直线致动器的重心的范例。
图13C为本发明含有T柱及支点弹簧的实施例。
图14A及14B为支点弹簧的另外两个实施例的俯视示意图。
图15A为排列在致动器晶圆上的芯片的示意图。
图15B为图15A中沿B-B’方向的剖面示意图。
图15C为涂布在致动器晶圆上以在切割晶圆时固定可动结构的保护材料的示意图。
图16是显示根据本发明的一个实施例的组装有PCB的单轴驱动器模块的示意性分解图。
图17A和图17B是各自显示了根据本发明的一个实施例的组装有基部板的单轴驱动器模块的组装的示意图。
图18是显示根据本发明的一个实施例的用于制造具有平面内和出平面运动的装置的方法的方块图。
图19是显示图18中的步骤S1920的过程的方块图用于提供根据本发明的一个实施例的平面内运动驱动器。
图20是显示图18中的步骤S1930的处理的方块图用于提供根据本发明的一个实施例的出平面运动驱动器。
图21是显示根据本发明的另一实施例的用于将平面内运动驱动器与出平面运动驱动器组装的方法的方块图。
图22是显示根据如图1至图3所示的本发明的一个实施例用于电连接引线框至电路板和功能组件、电连接引线框至电路板、电连接平面内运动致动器至引线框、以及电连接传感器到平面内运动致动器的可移动内框的打线过程的方块图。
图23是显示根据本发明的另一实施例的用于制造具有平面内和出平面运动的装置的方法的方块图。
具体实施方式
本申请所提出的发明将可由以下的实施例说明而得到充分了解，使得所属技术领域中具有通常知识者可以据以完成，然而本申请的实施并非可由下列实施例而被限制其实施型态，所属技术领域中具有通常知识者仍可依据除既公开的实施例的精神推演出其他实施例，该等实施例皆当属于本发明的范围。
具有平面内和出平面运动的装置
图1是显示根据本发明的一个实施例的光感测装置的示意性分解图。如图1所示，影像感测装置7000包含平面内运动驱动器7030和出平面运动驱动器7040。平面内运动驱动器7030提供了能够使功能组件7020在其所在的参考平面内渐进地移动的功能。出平面运动驱动器7040提供了能够藉由至少一个出平面单轴驱动器7045在垂直于功能组件7020所在的参考平面的方向上移动功能组件7020的功能。功能组件7020可以是配置用于感测功能的传感器、配置用于扫描功能的反射镜、或配置用于滤光功能的附加滤光片。在功能组件7020是被配置为感测光或影像的传感器的情况下，该传感器可以是例如在相机中使用的CMOS传感器或影像传感器。在功能组件7020被应用于影像感测装置7000并且藉由两个或三个单轴运动驱动器7045移动的情况下，功能组件7020所在的平面可以被倾斜。在功能组件7020由四个单轴运动驱动器7045移动的情况下，功能组件7020所在的平面可以另外垂直地移动、俯仰和/或滚转。需要引线框7032以通过第一组导线(未显示)容纳并电连接至平面内运动致动器7031。影像感测装置7000 可以进一步包含应用组件7010，该应用组件7010是用于允许具有预定范围内的波长的光通过的滤光片或透镜。功能组件7020是取决于用于应用组件7010所需的应用功能来选择。
图2是显示根据本发明的一个实施例的平面内运动驱动器的示意图。图3是显示根据本发明的一个实施例的平面内运动致动器的示意图。如图2和图3所示，平面内运动驱动器7030包含：第一电路板 7033，其具有包含中央空腔7035的第一底部基部1521和设置在其上的第一电路板框7037；引线框7032，其设置在中央空腔7035内部；以及平面内运动致动器7031，其具有可移动内框1571和固定外框 1572。可移动内框1571和固定外框1752两者的表面均分配在参考平面160中，其中可移动内框1571在参考平面160中沿彼此垂直的两个方向X1和Y1中的至少一个方向、并且平行于第一底部基部7034的第一底部表面1521移动。平面内运动致动器7031设置在引线框7032 的内部，且功能组件7020设置在平面内运动致动器7031上。如果将平面内运动驱动器7030组装在本发明的一实施方式的光传感装置 7000中，则第一电路板7033的结构与出平面运动驱动器7040的结构协同及配合。
如图1-3所示，四组连接组件1573安装在可移动内框1571的周围、以及位于可移动内框1571和固定外框1572之间。四组连接组件 1573中的每一个都可以是一组软性电连接装置(soft electrical linkage，SEL)其将可移动内框1571机械连接到固定外框1572、并将可移动内框1571上的打线垫1574直接或间接电连接到固定外框 1572上的打线垫1575。在根据本发明的另一实施例中，四组连接组件1773中的每一个都可以被整合到软性电路板中，该软性电路板将可移动内框1571机械地连接到固定外框1572、并且电连接及热连接打线垫。可移动内框1571上的焊点1574直接或间接连接到固定外框 1572上的打线垫1575。在这种情况下，除了导电的目的之外，软性电路板还可以将从功能组件7020产生的热通过软性电路板和电路(未显示)传递和消散到设置在基部板851上的散热器(heat sink)、和设置在功能组件7020和基部板851之间的导线连接(未显示)，以防止功能组件7020在操作期间过热。
另外，如图1-3所示，引线框7032具有四个软性弹簧(flexible hinge)1552，每个软性弹簧1552分别位于四个角落其中之一，并且藉由诸如焊接的过程将被固定到安排在第一电路板7033的底部基部 7034的中央空腔7035中的四个角落上分别的四个缺口7036上。四个软性弹簧1552中的每一个都提供了使引线框7032垂直于功能组件 7020所在的平面移动的可行性，使得引线框7032在由四个单轴运动驱动器7045中的至少一个致动时，其可脱离于第一电路板7033的第一底部表面1521而移动。功能组件7020固定在平面内运动驱动器7030的可移动内框1571上。功能组件7020的信号装置的信号I/O 垫(未显示)与可移动内框1571上的打线垫1574布线并电连接。藉由在其间打线第一组导线(未显示)使平面内运动致动器7031的固定外框1572上的打线垫1575布线并电连接至引线框7032上的打线垫 1553。藉由在其间打线第二组线而使引线框7032上的打线垫1553布线并电连接到第一电路板7033上的打线垫(未显示)。固定外框1572 上的打线垫1575、可移动内框1571上的打线垫1574、引线框7032 上的打线垫1553和第一电路板7033上的打线垫(未显示)依需要而设计。不同打线垫之间的导线连接(未显示)，诸如在功能组件7020 与可移动内框1571之间、以及在固定外框1572与引线框155之间的导线连接，是为了控制需求而提供的信号和偏压。可以借助适当设计的治具或工具藉由打线过程完成导线连接。
平面内运动驱动器，其包含具有内建的单轴致动器的平面内运动致动器(类型1)
请同时参阅图4与图5。其中图4是本发明的实施例俯视图；图3 是本发明图4中A-A的剖面图。其中可见一基板1，其上形成有一第二框体6围绕着第一框体4。第一框体4作为动件并通过弹性件3连接至固定部2，固定部可以是一锚体，再连接至基板1。于图4中清楚可见本发明是采用中心固定部(锚体)结构，而各弹性件3则是连接到第一框体4的四个角落内，因此当有弹性组件3受到压缩力时，其回复力会施力在第一框体4的角落内，进而达到将第一框体4撑开以维持第一空体4的边的原状，通常是笔直状。本发明还包括微机电致动器组5，具有一第一梳指5a固定于锚体2上，即间接的固定于基板1 上，微机电致动器组5还包括一第一相对梳指5a’固定于第一框体4，亦即第一梳指5a与第一相对梳指5a’之间是成对设置，且两者的梳指正对着对方的指缝，当产生静电力时，两者相吸使得各自的梳指交错。以下方的微机电致动器组5而言，当通电产生静电力时，第一梳指5a与第一相对梳指5a’相吸即使得第一框体4向上移动。且由于静电力通过转动中心RA，故而第一框体4不会旋转。同理，当上方的微机电致动器组通电产生静电力时，即使得第一框体4向下移动；而当左方的微机电致动器组通电产生静电力时，即使得第一框体4向右移动；而当右方的微机电致动器组通电产生静电力时，即使得第一框体4向左移动。又，微机电致动器组5还包括一感应梳指5b，位于第一相对梳指5a’的对面，用以在第一框体4移动时感应第一相对梳指 5a’与感应梳指5b自身之间的电容值，进而再被换算成两者的距离，进而确认第一框体4所移动的距离。此外，第一框体4通常作为一载台，上面会固定一电子组件(图中未揭示)，故为了电连接，第一框体 4上还设置了复数个打线垫40，同理，在基板1上也具有复数个打线垫10、而第二框体6亦具有打线垫60。各打线垫的用途将在图6A与 6B说明。再者，为了将第一框体4与第二框体6电连接，但又要使第一框体4可以自由自在地在第二框体6内运动，两者之间以一软性电连接组件7电连接。软性电连接组件7是与第一框体4、第二框体6 一起成形，通常主要以硅构成，中间夹有一导电用的金属层，俯视观之则大致上呈左右来回曲折状，但厚度大致上则与第一框体4相同，透过较大的厚度已达到Z轴方向免疫的效果。另外，请参见图4第一框体4、第二框体6与基板1的左下角处。本发明为了避免第一框体4 与第二框体6两者因为意外晃动、过多的位移距离等不确定状况的相撞而导致损坏，故在第一框体4设置间隔块41，通常是一凸出物以免第一框体4与第二框体6过于接近而使软性电连接组件7受到过度挤压，透过间隔块41可以让第一框体4与第二框体6之间保留空隙。且为了吸收冲击力，在第二框体6上对应于间隔块41的位置更设置一缓冲垫62，是透过在第二框体6上缓冲空间61而形成，缓冲空间61是一贯通孔，使得缓冲垫62得以成形，故而当间隔块41撞击到缓冲垫 62时，缓冲垫62位置的材料可以朝向缓冲空间61做适度的变形以吸收冲击力。
请参阅图5，是本发明图4中AA的剖面图。其中基板1具有贯穿空腔，其位置可位于微机电致动器组的下方、或是位于第一框体4与软性电连接组件7两者的下方、或是这两个位置的下方均具有贯穿空腔。为了便于说明，位于微机电致动器组下方的称为第一空腔11、位于第一框体4与软性电连接组件7两者下方的称为第二空腔12。再者，为了达到能够排除蚀刻废弃物、残渣的功效，以第一空腔11而言，其朝上、即朝向第一框体4方向的投影面积至少部份的涵盖到微机电致动器组5，且此投影面积的各边可以与致动器组5的全部梳指所占面积的各边重合、或者空腔投影区域的周长略大于或小于全部梳指所占区域的周长。同理，第二空腔12朝上、即朝向第一框体4方向的投影面积至少部份的涵盖到软性电连接组件7与第一框体4，且此投影面积的各边可以与第一框体4的某一边的全部软性电连接组件7所占面积的各边重合、或者空腔投影区域的周长略大于或小于全部软性电连接组件7所占区域的周长。一如前述，由于各梳指本身尺寸小型化、梳指之间的指缝宽度很小，且当第一梳指与第一相对梳指交错时，则更显指缝部位的空间狭窄，因未被对面的梳指所占去了一大部分的空间。而由于第一空腔11的存在，故而蚀刻梳指之后的废弃物、残渣就会掉入第一空腔11内，进而被排出，或至少停留在空腔内而远离梳指，使得废弃物、残渣停留在指缝之间或梳指与基板之间的概率大大的缩小，故使得生产良率得以大大的提升。同理，由于软性电连接组件7 必须做到相当的柔软，亦即非常容易被拉伸、被挤压，且其弹性回复力极低以免影响第一框体4的运动，因此软性电连接组件7的结构也是会极其的细小，所以其来回曲折状的结构之间所具有的间隙也十分狭小，若有蚀刻后的残渣、废弃物残留必定会导致其柔软度大幅的下降，故藉由本发明第二空腔12的设置，软性电连接组件蚀刻后的废弃物、残渣就会掉入第二空腔12内，进而被排出，或至少停留在空腔内而远离软性电连接组件，使得废弃物、残渣停留在曲折结构内或软性电连接组件与基板之间的概率大大的缩小，故使得生产良率得以大大的提升。此外，在基板1、第一框体4、以及第二框体6上分别具有打线垫10、打线垫40、打线垫60，各打线垫的用途将在图6A与6B说明。
请参阅图6A与图6B。其中，图6A系本发明组装状态示意图；而图6B系本发明的组装状态示意图。微机电致动器组5(请参考图4)的第一梳指5a均透过锚体2固定于基板1上。为了避免在组装电子组件 8，以及在打线700时第一框体4的晃动而导致组装失败、甚至是结构破损，故而利用一支撑体100做为治具，支撑体100的支撑凸起100”穿过第二空腔12以支撑第一框体4，而基板1即直接放置在支撑面 100’上。如此即可确保组装电子组件8以及打线700时整体结构的稳定，透过打线700将打线垫80与第一框体4的打线垫40相互电连接，如此即可将电子组件8的信号传出、或是将外部的指令传入电子组件 8。此外，打线垫40与打线垫60之间的电子传输则是透过软性电连接原件7来达成电连接，而打线垫60再透过打线制程电连接至打线垫 10，尔后再由打线垫10与外界电连接。为了图面的简洁，在图6A与 6B就不绘制图5的第一空腔11了。
请参阅图7，系本发明图4实施例的局部放大图。其中是以图4 整个装置的左半边的微机电致动器组5及其外围环境为主。微机电致动器组5的第一梳指5a固定于锚体2上，而第一相对梳指5a’固定于第一框体4，并对应于第一梳指5a。至于感应梳指5b则位于第一相对梳指5a’的对面。以上各梳指的功效于此不再赘述。由于本实施例的第一框体4可以上下左右移动，因此就有可能发生第一相对梳指 5a’与第一梳指5a、感应梳指5b相撞导致毁损，为了避免此现象发生，本发明在各微机电致动器组5的附近设置了一限制锚体2’以及一限制绞链31，并且在第一框体4与第一相对梳指5a’之间设置了一解耦绞链32，解耦绞链32则通过解耦点30与限制绞链31固定。以图7的局部放大图为例，第一相对梳指5a’仅被允许左右移动，即平行于X轴的正反方向移动，即顺着梳指指向做正反方向的移动，并且第一相对梳指5a’必须免疫于平行于Y轴方向的移动，亦即在第一相对梳指5a’的排列方向上不会移动，同理，以图4整体装置的右半边的微机电致动器组5也是如此，即控制第一框体4左右移动的致动器组5必需在上下方向，即Y轴方向上免疫，而控制第一框体4上下移动者即图4上下两个致动器组5必需在X轴方向上免疫。由此可见，限制绞链31必须在第一相对梳指5a’的排列方向上免疫，但由于第一相对梳指5a’要能顺着梳指指向平移，以图7左边的微机电致动器组5而言就是左右移动，即X轴方向移动，故而限制绞链31必须要能顺着梳指指向产生弹性变形，因此，限制锚体2’必须尽可能地远离解耦点30，而以图7的第一相对梳指5a’的上下两个解耦点30而言，两者的中点即设置限制锚体2’的位置，而三者则大致上位于平行于梳指排列方向(Y轴向)的同一直在线，故而限制绞链31在梳指指向方向(X轴向)的长度极短导致在平行于梳指排列方向(Y轴向)上刚性极高，因此当第一框体4向上或向下移动时，限制绞链31可以拉住解耦点30不动，而在第一框体4的带动下仅有解耦绞链32弯曲。但又由于上下两个解耦点30在Y轴方向上距离限制锚体2’有相当的距离，因此在X方向上具有相当的弹性，故当第一相对梳指5a’顺着梳指方向移动时，限制绞链31可以被解耦点30拉着弯曲。同理，以解耦绞链32而言，由于需在平行于梳指排列方向上弯曲，因此解耦绞链32 在平行于梳指指向须有较长的特征长度，以加大弹性，相对的，解耦绞链32在平行于梳指指向上又不能弯曲，因此其在平行于梳指排列方向上的特征长度则必需甚短，意即解耦绞链32在第一框体4上的连接处与解耦点30必需大致上在同一条平行于梳指指向的直线上。故而当第一相对梳指5a’被向右拉扯时，解耦绞链32可以被其向右拉扯而不变形，使得拉力的传输不会有延迟、或是拉力因绞链变形而被吸收的状况发生。
请继续参阅图7。为了适当增加限制绞链31在平行于梳指指向的弯曲能力，即柔性，限制绞链31更具折迭结构，但折迭后材料仍以平行于梳指排列的方向与限制锚体2’及解耦点30固定。同理，为了适当增加解耦绞链32在平行于梳指排列方向的弯曲能力，即柔性，解耦绞链32更具折迭结构，但折迭后材料仍以平行以梳指指向的方向与解耦点30及第一框体4固定。
请参阅图8，系本发明另一实施例俯视图。其中具有复数个微机电致动器组5，各具有复数个梳指结构。首先以X方向而言，连接于锚体2的有第一梳指501、第二梳指502、第三梳指503、以及第四梳指504，且在第一梳指501与第二梳指502之间是正X向感应梳指5b+x，而在第三梳指503与第四梳指504之间是负X向感应梳指5b-x，各梳指均透过锚体2固定于一基板上(请参考图5)。在图8中可以看出第一梳指501、第二梳指502、第三梳指503、以及第四梳指504的静电力方向均不通过转动中心RA(转动轴心)，但由于第一二梳指(501、502) 成对称设置，而第三四梳指(503、504)亦然，因此第一二梳指(501、502)各自的静电力的合力通过转动中心RA，且第三四梳指(503、504) 亦然。因此，当欲使第一框体4向X轴的正向方向移动时，第一二梳指(501、502)同时产生静电力吸引第一相对梳指5a’，同时正X向感应梳指5b+x与第一相对梳指5a’之间产生感应电容，由此回推第一框体4的移动距离。同理，当欲使第一框体4向X轴的负向方向移动时，第三四梳指(503、504)同时产生静电力吸引第一相对梳指5a’，同时负X向感应梳指5b-x与第一相对梳指5a’之间产生感应电容，由此回推第一框体4的移动距离。
请继续参阅图8，承上，以Y方向而言，连接于锚体2的有第五梳指505、第六梳指506、第七梳指507、以及第八梳指508，且在第七梳指507与第八梳指508之间是正Y向感应梳指5b+y，而在第五梳指505与第六梳指506之间是负Y向感应梳指5b-y，各梳指均透过锚体2固定于一基板上(请参考图5)。在图8中可以看出第五梳指505、第六梳指506、第七梳指507、以及第八梳指508的静电力方向均不通过转动中心RA(转动轴心)，但由于第五六梳指(505、506)成对称设置，而第七八梳指(507、508)亦然，因此第五六梳指(505、506)各自的静电力的合力通过转动中心RA，且第七八梳指(507、508)亦然。因此，当欲使第一框体4向Y轴的正向方向移动时，第七八梳指(507、508) 同时产生静电力吸引第一相对梳指5a’，同时正Y向感应梳指5b+y 与第一相对梳指5a’之间产生感应电容，由此回推第一框体4的移动距离。同理，当欲使第一框体4向Y轴的负向方向移动时，第五六梳指(505、506)同时产生静电力吸引第一相对梳指5a’，同时负Y向感应梳指5b-y与第一相对梳指5a’之间产生感应电容，由此回推第一框体4的移动距离。此外，由于感应梳指与致动梳指均是感应电容的应用，因此其实可以透过软件将感应梳指与致动梳指的功效予以相互替换，以增加使用的灵活性。
请继续参阅图8。由于第一至第八梳指(501-508)各自的静电力均不通过转动中心RA，因此若要让第一框体4旋转，原则上仅需其中一梳指产生静电力即可让第一框体4旋转，例如若以第一、第三、第五、第七梳指(501、503、505、507)而言，其中之一产生静电力时即可让第一框体4顺时针旋转。当然，为了施力的平均，通常以对角线方向的梳指施力较为妥当，即第一、第三梳指(501、503)，或第五、第七梳指(505、507)产生静电力，若为了更快速、增加驱动力，则可以令第一、第三、第五、第七梳指(501、503、505、507)均产生静电力以达上述之功效。同理，若以第二、第四、第六、第八梳指(502、504、 506、508)而言，其中之一产生静电力时即可让第一框体4逆时针旋转。当然，为了施力的平均，通常以对角线方向的梳指施力较为妥当，即第二、第四梳指(502、504)，或第六、第八梳指(506、508)产生静电力，若为了更快速、增加驱动力，则可以令第二、第四、第六、第八梳指(502、504、506、508)均产生静电力以达上述之功效。此外，图 8的实施例的各微机电致动器组5的下方均可具有如图4、图5所公开的空腔，以利蚀刻后的残渣、废弃物得以排出，空腔的具体与各梳指、各软性电连接组件的关系一如图5及其说明所述，于此不再赘述。
请继续参阅图8。本实施例还可以令第一框体4在XY平面上进行斜向的移动，例如以向右上方向的移动而言，可以藉由第一梳指501 与第八梳指508成对产生的吸力来达成，或是藉由第二梳指502与第七梳指507成对产生的吸力来达成，当然亦可同时藉由此二对、即四个梳指同时产生静电力的吸力来达成。同理，朝左下方向的移动而言则藉由第三、第四、第五、及第六梳指来达成斜向移动之目的。至于朝左上方向与右下方向的移动也是以此类推，于此不再赘述。
综上所述，本发明藉由图8所示的实施例可以达到在平面上具有多个移动自由度的微机电致动装置，即XY平面上的平移(即包含X轴方向的平移、Y轴方向的平移、以及斜向平移)，以及Z轴方向的转动，藉由锚定在中央而朝向各侧成对设置的微机电致动器梳指，虽然个别的静电力方向均不通过转动中心，但只要同侧的两个梳指以相同的力量同时作用，即可使承载结构(第一框体、内框、移动框体)产生平移运动，若仅令单一梳指产生静电力，则由于其静电力方向不通过转动中心，因此静电力会与转动中心之间形成一力臂，进而产生偏转力矩。而且透过在基板上设置空腔，使得制造致动器时所产生的废弃物、残渣可以更容易的自致动器的梳指的指缝内排出，也更容易的从梳指与基板之间排出，或至少令废弃物、残渣远离致动器的梳指以免影响致动器的运作，从而使致动器梳指可以做得更小、更密集，以致令电—机转换效率能有所提升，进而使得静电力的驱动力大幅增加，且良率得以上升。此外，更利用了打线用治具，在打线期间对本发明致动器中的活动部份从下方予以支撑，以提升打线的良率、可靠度、信赖度。由此可见，本发明对于本技术领域具有卓越的贡献。
出平面运动驱动器
图9A是显示根据本发明的一个实施例的出平面运动驱动器的示意图，并且图9B是显示出平面运动的截面A-A的示意图。如图9A所示，出平面运动驱动器7040包含：基部板851及四个单轴驱动器7045，该基部板851具有基部板表面852和设置在该基部板表面852的周围上的基部板框853。四个单轴驱动器7045的每一个具有沿平行于基部板表面852的法线方向的方向移动的单轴致动器854和致动端855。致动端855，取决于其形状，可为如图10所示的T柱1100。因此，致动端855可在彼此平行的方向上单独地或协同地移动。还参照图1、2、9A和9B，第一电路板7033的第一底部表面1521附着到出平面运动驱动器7040的基部板框851，并且引线框7032的第二底部表面1551是直接或间接地附着至、并由其支撑的四个单轴驱动器7045的四个致动端855。四个单轴驱动器7045的每一个还可以包含如图10所示的支点弹簧700。四个单轴驱动器7045可以独立地控制致动端855的运动位移，并且因此引线框7032的第二底部表面1551可以沿着垂直于功能组件7020所在平面的方向移动、和/或在俯仰或滚转的方向旋转。可选地，根据本发明的另一实施例，作为平台的具有上表面7042的附加板7041还设置在四个致动端855上，以支撑引线框7032的第二底部表面1551。引线框7032的第二底部表面1551可以藉由施加胶层或黏结剂而黏附到附加板7041的上表面7042，使得引线框7032的第二底部表面1551是藉由四个致动端855通过附加板7041而移动。
图17A和图17B是各自显示根据本发明的一个实施例的组装有基部板的单轴驱动器的示意图。如图17A和17B所示，四个单轴致动器 6002是从藉由半导体制程生产的基板切下的。四个单轴致动器6002 的每一个被组装以形成如图17A和17B所示的单轴驱动器6001。然后藉由将四个单轴驱动器6001上的接触垫6006焊接到基部板表面上的 6003金属垫或是焊接到基部板6003的基部板表面6005上的金属垫 6007，使单轴驱动器6001向上翻转90度并固定在底部板6003的底部板表面6005上。四个单轴驱动器6001的每一个通过固定在基部板表面6003上的两个夹具6004而被夹持，以增强四个单轴驱动器7045 中的每一个的固定强度。如图9A所示，基部板表面852上的金属垫(未显示)(其金属垫类似于图17A和17B中所示的金属垫6007)，以及如图9A所示的四个单轴驱动器7045上的接触垫(未显示)(这些接触垫类似于如图17A和17B所示的接触垫6006)是依需要设计的。基部板表面852上的金属垫6007与四个单轴驱动器6001上的接触垫 6006之间、或基部板6003的基部板表面6005上的金属垫6007与四个单轴驱动器6001上的接触垫6006之间的连接，还提供用于控制需求的信号和偏压。
单轴致动器(或称线性致动器)
请参阅图10-11，其中图10为本发明的致动器的实施例的俯视示意图，也就是直线致动器10000，且直线致动器10000为一种单轴直线运动致动器。图1为图10的直线致动器中沿A-A’方向的剖面示意图。直线致动器10000包括具有空腔200及电子组件110的基板100。基板100具有前表面120及后表面130，且空腔200通过前表面120 及后表面130以z-方向延伸，如图10所示。直线致动器10000还包括形成于基板100上的第一固定电极结构300，使第一固定电极结构 300固定在基板100上。直线致动器10000还包括通过弹性组件400 连接到该基板100的可动电极结构500，其可以是弹性悬挂装置。第一固定电极结构300与可动电极结构500形成电容器。在图10的实施例中，第一固定电极结构300与可动电极结构500皆是梳子结构。因此，第一固定电极结构300具有第一复数梳指320，且可动电极结构 500具有第二复数梳指520。第一复数梳指320及第二复数梳指520 中的每个梳指彼此平行。当没有电压施加在第一固定电极结构300与可动电极结构500之间，第一固定电极结构300的第一复数梳指320 与可动电极结构500的第二复数梳指520不会交叉。电容器是通过第一复数梳指320与第二复数梳指520而形成。第一复数梳指320与第二复数梳指520设置在空腔200上方，以确保制程时的残留物会通过空腔200而完全移除。因此，空腔200的大小必须够大以完全移除残留物，侧边微大于10微米的方形是够大的。从另一方面来看，如果从空腔200的后表面130向上看并可看到任何梳指，则空腔200够大。在本发明中，空腔200的水平投影面积定义为第一面积210，而第一固定电极结构300与可动电极结构500至少其中之一在基板100上的水平投影面积定义为第二投影面积350。图12A显示第二投影面积350 在基板上的范例，其中第二投影面积350是第一固定电极结构300与可动电极结构500的投影面积。第二投影面积可以是只有第一固定电极结构300或可动电极结构500的投影面积。第一面积210与第二投影面积350部分重叠。「部分重叠」指的是第一面积210与第二投影面积350以一定的百分比重叠，可以是第二投影面积350的至少1％，使空腔200有足够的大小以完全移除残留物，如图12B所示，其中第二投影面积350是可动电极结构500的投影面积。在没有空腔200的情况下，第一复数梳指320与第二复数梳指520必须稀疏的排列以移除残留物。但是当第一复数梳指320与第二复数梳指520排列稀疏，机械能量转换效率是低的。换句话说，施加在第一固定电极结构300 与可动电极结构500之间的电压必须是高的。因此，空腔200可移除残留的制程污染物，并提高机械能量转换效率。
设置于基板100上的电子组件110指的是基板100上的所有运动控制电子组件及电路的总称。直线致动器10000还包括由可动电极结构500与第二固定电极结构610在基板100上形成的至少一位置感测电容器600。至少一位置感测电容器600不是设置在基板100的空腔200上方，就是设置在基板100的第二空腔上方。若空腔200也可移除至少一位置感测电容器600的残留的制程污染物，则不需要第二空腔。举例来说，图10所示的实施例中，空腔200是够大来移除两个位置感测电容器600的残留的制程污染物，且没有第二空腔。当需要时，第二空腔会设置在基板100中以特定地移除至少一位置感测电容器 600的残留的制程污染物。例如，图12C所示的实施例中，位置感测电容器600的第二固定电极结构610具有水平投影面积650，第二空腔具有水平投影面积260，且位置感测电容器600设置于基板的第二空腔的上方。至少一位置感测电容器600用于侦测可动电极结构500 的位移。
图10所示的实施例中，弹性组件400(或弹性悬挂装置)称为主弹簧。主弹簧具有第一端、第一中心点450与一第二端，且第一端与第二端固定在基板100上。第一端与第二端皆透过第一锚801固定在基板100上。可动电极结构500具有与第一中心点450连接的龙骨510。直线致动器10000还包括与第一中心点450连接的支点弹簧700，且T 柱1100与支点弹簧700连接。采用T柱1100是为了容易地将所支承的承载物保持在其上。在其他应用中，此单轴直线运动致动器是被设计为翻转90度以驱动乘载物沿出平面方向运动。支点弹簧700的目的是解决当剪切力被施加在支点弹簧700与T柱1100之间的连接点时，承载物从T柱1100上脱离的问题。请见图13A-13C，图13A为承载物 5000的重心在没有T柱及支点弹簧下对准直线致动器的重心的范例，相比之下，图13B为承载物5000的重心在没有T柱及支点弹簧下未对准直线致动器的重心的范例。在图13B中，应力会集中在圆圈区，也因此会产生扭力。图13B为本发明含有支点弹簧700及T柱1100的实施例，可避免图13B中引起的问题。支点弹簧700在x方向上具有低刚度，但在y方向及z方向上具有高刚度。也就是说，y方向的刚度 ky远大于x方向的刚度kx，即ky>>kx，且z方向的刚度kz亦远大于x方向的刚度kx，即kz>>kx。y方向的高刚度对于避免y方向位移的减小是必要的。所属技术领域人员可以将支点弹簧设计成多种形式以符合需求。图14A及14B显示除了图10或图13C所示的支点弹簧700 外，支点弹簧的另外两个实施例的俯视示意图。对于没有支点弹簧700 的情况，施加到承载物的外部x方向的力可在承载物与T柱1100之间的连接面产生剪切力及力矩。大的剪切力及/或力矩会造成承载物从T 柱1100的表面上脱离。对于有支点弹簧700的情况，施加到承载物的外部x方向的力会导致T柱1100的变形，以减小承载物与T柱1100 之间的连接面产生剪切力及力矩。在某些情况下，如果剪切力可以忽略，则可以省略支点弹簧700。
直线致动器10000还包括至少一对限制弹簧900，其中至少一对限制弹簧900中的每一限制弹簧具有第三端及第四端，第三端连接至龙骨510或第二复数梳指520的最外侧梳指，且第四端藉由第二锚802 固定在基板100上。在图10所示的实施例中，有两对限制弹簧900。通过模拟可以看出，当向T柱1100施加0.05N的y方向的力时，y方向的运动达到500微米，且主弹簧的变形仍未达到断裂强度。换句话说，本发明可用于在出平面方向上提供大于500微米的大运动行程。当y方向与x方向的力皆为0.5N时，限制弹簧900有效的限制可动电极结构500的离轴运动。同时，支点弹簧700可有效的变形以防止承载物从T柱1100的表面上脱离。当承载物的质量为5毫克时，0.5N 的力等于1,020g(g表示一个重力)。因此，本发明的直线致动器可以克服冲击的稳定性问题。
直线致动器10000还包括支撑臂1200，第一固定电极结构300从支撑臂1200延伸出，其中支撑臂1200具有第五端及第六端，且第五端及第六端皆藉由第三锚803固定在基板100上。
致动器晶圆在此阶段具有带有可动结构的多个芯片。如何保护这些在芯片中的可动结构直到芯片因致动器晶圆被切割而分离是一个非常重要的问题。图15A-15C显示如何在切割晶圆时保护直线致动器 10000的可动结构的保护材料的示意图。如图15A所示，在晶圆切割程序前，基板中在T柱1100的位置有第三空腔20500。第三空腔20500 会为T柱1100的运动行程而保留。如图15B所示，致动器晶圆20000 附着在载体晶圆30000上。如图15C所示，如光阻剂或蜡的保护材料 20100会涂覆在致动器晶圆20000上，以在切割晶圆时固定可动结构。在晶圆切割后，载体晶圆30000会从致动器晶圆20000上分离，且会移除保护材料20100以得到芯片，每一个芯片皆包括一个直线致动器 10000。晶圆的分离及保护材料20100的移除皆可藉由施加化学试剂而轻易实现。
单轴驱动器模块
显示根据本发明的一个实施例的组装有PCB的单轴驱动器的示意性分解图。如图16所示，单轴驱动器6001包含单轴致动器6002，其上具有金属电路布线(未显示)的刚性印刷电路板(PCB)6003和至少一定数量的金属垫6006、以及与单轴致动器6002相邻的控制芯片 6008。控制芯片6008可以是专用集成电路(ASIC)芯片，并且可以与单轴致动器6002一起在半导体制造过程中经遗由微影蚀刻过程制造单轴致动器6002的时候在基板6009上形成。控制芯片6008电连接至单轴致动器6002以控制单轴致动器6002的致动端的致动。单轴致动器6002对准于并安装在刚性PCB 6003上。如果控制芯片6008与单轴致动器6002的制造分开来生产，控制芯片6008放置在单轴致动器 6002附近并安装在PCB 6003上。打线过程被应用以电连接单轴致动器6002、控制芯片6008和PCB 6009。导线打线过程可以是焊接过程，并且例如是焊锡膏过程。类似于图17A和图17B所示的那些夹具6004 的两个夹具(未显示)可以随选地固定在基板表面6005上以夹持第一轴致动器6002的两端，并增强单轴致动器6002的固定强度。
图17A和图17B是各自显示单轴驱动器模块6000的组装的示意图。单轴驱动器模块6000包含一个单轴致动器6002和基部板6003。单轴致动器6002具有一平面表面6101及一侧面表面6102。如果单轴驱动器模块6000被用于根据本申请的一个实施例的具有一个出平面运动的装置，则如图17A和图17B所示，单轴驱动器6001焊接至出单轴驱动器模块6000的基部板6003的基部板表面6005，并且单轴驱动器模块6000是可供出售的单元装置。如果根据本申请的一个实施例，如果单轴驱动器模块6000或单轴驱动器6001用于具有多个出平面运动且具有或不具有平面内运动的装置，则图16、17A和图17B所示的单轴驱动器模块6000或单轴驱动器6001被焊接到如图1所示的出平面运动驱动器7040的基部板851的基部板表面852上。如果单轴驱动器模块6000为单一出售的装置的情况下，单轴驱动器模块6000的PCB6009上的接触垫6006焊接到基部板6003上的金属垫6007。导线打线过程被应用以电连接单轴致动器6002、控制芯片6008和基部板6003。导线打线过程可以是例如焊接过程、焊锡膏过程或其组合。固定在基部板表面6005上的两个夹具6004用于夹持单轴驱动器6001并增强单轴驱动器6001的固定强度。
具有平面内和出平面运动的装置的组装
根据本申请的一个实施例的光感测装置的组装描述如下。再次参照图1和图2，在附加板7041的上表面7042上和出平面运动驱动器 7040的基部板851的基部板框853上施加或涂布薄的胶层。在治具或工具的帮助下，藉由将电路板7033附着到基部板框853，并且同时迫使引线框7032的第二底部表面1551与附加板7041的上表面7042接触，使平面内运动驱动器7030附着到出平面运动驱动器7040。组装的顺序可以取决于组装过程的优化而变化。之后，需要高温固化过程以永久地固定平面内运动驱动器7030和出平面运动驱动器7040。然后，将诸如允许在预定范围内的波长的光通过的滤光片之类的应用组件7010放置在第一电路板7033上。如果应用组件7010是可见光滤光片，则具有可见光范围内的波长的入射光透射通过应用组件7010。对于照相机应用，可见光滤光片被选择。对于不同的应用，如果应用组件7010是红外线滤光片，则具有在IR范围内的波长的入射光透射通过红外线滤光片。
控制器(未在图1中显示)被提供以电连接出平面运动驱动器和平面内运动驱动器、并控制每个单轴驱动器6002和平面内运动致动器 7031的运动。
组装后，根据本申请的一个实施例，具有光学影像稳定、自动对焦和超分辨率功能的具有6自由度(DOF)移动能力的光感测装置7000 被构成。藉由在功能组件7020所处的平面内的平面内运动驱动器7030 提供的补偿以及由出平面运动驱动器7040中的四个单轴驱动器7045 在垂直于功能组件7020(诸如CMOS影像传感器)所在的平面和/或沿俯仰或滚转方向旋转的方向上的补偿来实现光学影像稳定。自动对焦功能是藉由在出平面运动驱动器7040中的四个单轴驱动器7045沿垂直于功能组件7020所在平面的方向上的位移来实现。超分辨率功能是由藉由平面内运动驱动器7030在影像感测装置所处的平面内渐进移动的运动来实现。当光感测装置7000用于照相机应用时，以从次微米级至微米级的增量的移动拍摄的影像的迭加及合成可以形成具有超分辨率的影像。如果还包含光学防振和自动对焦功能，则具有光学防振，自动对焦和超分辨率等多功能的照相机被完成。本发明提供的这种使用具有6个自由度运动的MEMS致动器的照相机具有小巧尺寸、低成本、精确的运动控制和低功率消耗的优点，而这是现有技术是无法达成的。
除了四个单轴驱动器7045被利用之外，根据本发明的另一实施例，一个、两个、三个或更多个单轴驱动器7045可以利用于出平面运动驱动器7040中。例如，当单轴运动驱动器7045中仅使用一个单轴驱动器7045时，仅能够实现在垂直于功能组件7020所处的平面的一个方向上的移动。当使用两个或三个单轴驱动器7045时，可以实现垂直运动和倾斜运动。
因此，根据本发明的另一实施例，当使用三个单轴驱动器7045时，具有平面内和出平面运动的装置7000也可以被提供。仍然可以参考图 1-3和9A-9B，其区别在于使用三个单轴驱动器7045而不是四个。装置7000包含平面内运动驱动器，该平面内运动驱动器能够相对于参考平面160沿第一组三个自由度移动物体，即，沿两个横向方向和一个偏航旋转方向运动；以及出平面运动驱动器7040包含三个单轴驱动器7045并支撑位于其上的平面内运动驱动器7030。三个单轴驱动器 7045中的每一个均具有致动端855。所述三个致动端协力赋能该参考平面在第二组三个自由度中移动，亦即在垂直方向和两个倾斜方向上移动。可以进一步包含在装置7000中的物体可以是被配置用于应用功能的应用组件7010。应用组件7010安装在平面内运动驱动器上。被配置为具有应用功能的应用组件7010可以是滤光片或透镜，并且应用功能是允许具有预定范围内的波长的光通过。
平面内运动驱动器7030包含功能组件7020(诸如被配置为感测光的传感器)、具有第一底部基部7034的第一电路板7033(该第一底部基部具有中央空腔7035和设置在其上的第一电路板框7037，第一底部基部7034还具有第一底部表面1521)、设置在中央空腔7035内部并具有第二底部表面1551和四个软性弹簧1552的引线框7032、以及具有可移动内框1571和固定外框1572的平面内运动致动器 7031。可移动内框1571沿彼此垂直并且平行于第一底部表面1521的两个方向中的至少一个而移动。应用组件7010可设置于第一电路板7033上。
出平面运动驱动器7040包含具有基部板表面852的基部板851和设置在基部板表面852的周围上的基部板框853。三个单轴驱动器7045 设置在基上板表面852上，每个单轴驱动器7045沿着彼此平行且平行于基部板表面852的法线方向的特定方向移动。第一底部表面1521 附着到基部板框853。第二底部表面1551是附着到三个致动端855。还可以在第二底部表面1551和三个致动端855之间插入一个附加板 7041。因此，装置7000的三个单轴驱动器7045上的三个致动端855 可以协同地赋能参考平面160在另外的三个自由度中移动。
图18是显示根据本发明的一个实施例的用于制造具有平面内和出平面运动的装置的方法的方块图。如图1-3和图18所示，该方法包含以下步骤：步骤S1920：提供平面内运动驱动器7030，该平面内运动驱动器7030能够相对于参考平面160以三个自由度运动，以在其上安装用于执行应用功能的功能组件7020；步骤S1930：提供出平面运动驱动器7040，当仅一个单轴驱动器7045被设置在出平面运动驱动器7040中时，该出平面运动驱动器7040能够至少以另一个自由度运动，或者当在出平面运动驱动器7040中设置四个单轴驱动器7045时，则平面运动驱动器7030具有四个自由度。步骤S1940：将平面内运动驱动器7030的电路板7033的第一底部表面1521附着在出平面运动驱动器7040的基部板框853上；以及步骤S1950：将引线框7032的第二底部表面1551配置在出平面运动驱动器7030的单轴驱动器7045 的致动端的上方。因此，平面内运动驱动器7030和出平面运动驱动器7040附着。该方法可以进一步包含以下步骤：步骤S1910：在步骤 S1920之前，提供被配置成用于诸如滤光片的应用功能的应用组件 7010，该滤光片用于允许具有预定范围内的波长的光通过。
图19是显示根据本发明的一个实施例的用于提供平面内运动驱动器的图18中的步骤S1920的过程的方块图。如图1-3和图18-19 所示，图18中的步骤S1920的过程包含以下子步骤：步骤S1911：提供被配置用于感测光的功能组件(例如传感器)7020；步骤S1912：提供电路板7033，其具有含有中央空腔7035和第一底部表面1521的第一底部基部7034，以及设置在第一底部基部7034上的电路板框 7037；步骤S1913：在中央空腔7035内设置引线框7032，该引线框 7032具有第二底部表面1551和四个第一弹簧1552；以及步骤S1914：在引线框7032上安装平面内运动致动器7031，该平面内运动致动器 7031具有可移动内框1571和固定外框1572。又如图2所示，四个软性弹簧1552分别设置在引线框7032的四个角落，以及电路板7033 的第一底部基部7034具有分别从中央空腔7035的四个角落延伸的四个缺口7036，且四个软性弹簧1552相应地配合于并焊接至四个缺口 7036。
图20是显示根据本发明的一个实施例的用于提供出平面运动驱动器的图18中的步骤S1930的过程的方块图。如图9A、9B和20所示，步骤S1930包含以下子步骤：步骤S1921：提供具有基部板表面852 的基部板851、和设置在基部板表面852的周围上的基部板框853；以及步骤S1922：在具有法线方向的基部板表面852上设置至少一个单轴致动器854，该单轴致动器854具有沿与基板表面852的法线方向平行的方向移动的致动端855。单轴致动器854的数量可以是一个、两个、三个或四个，这取决于出平面运动驱动器需要提供的运动。
图21是显示根据本发明的另一实施例的用于将平面内运动驱动器与出平面运动驱动器组装的方法的方块图。在此示例中，将图18-20 中所示的方法中未使用的附加板7041设置在单轴驱动器7045的四个致动端855与引线框7032的第二底部表面1551之间。如图1-3和22 所示，在与图18所示的相同的步骤S1940之后，该方法包含以下步骤：步骤S1950a：将附加板7041附着到单轴驱动器7045的四个致动端 855；以及步骤S1960：将引线框7032的第二底部表面1551附着至附加板7041。因此，平面内运动驱动器7030和出平面运动驱动器7040 被附着。
图22是显示根据如图1至图3所示的本发明的一个实施例用于电连接引线框至电路板和功能组件、电连接引线框至电路板、电连接平面内运动致动器至引线框、以及电连接传感器到平面内运动致动器的可移动内框的打线过程的方块图。如图1-3和22所示，打线过程包含以下子步骤：步骤S2311：提供治具；步骤S2312：将电路板7033、引线框7032和功能组件(例如传感器)7020放置在治具上；步骤S2313：将引线框7032电连接至电路板7033；步骤S2314：将平面内运动致动器7031电连接至引线框7032；以及步骤S2315：将功能组件7020电连接至平面内运动致动器7031的可移动内框1571。因此，将上述所有组件电连接。打线过程可以是导线打线过程，其可以是焊接过程，焊锡膏过程及其组合其中一种。
图23是显示根据本发明的另一个实施例的用于制造具有平面内和出平面运动的装置的方法的方块图。如图1-3、9A、9B和图23所示，该方法包含以下步骤：步骤S2420：提供平面内运动驱动器7030以在其上安装应用组件7010，该平面内运动驱动器7030能够使其相对于参考平面160以第一组三个自由度运动；步骤S2430：提供出平面运动驱动器7040，该出平面运动驱动器7040具有四个单轴驱动器70451、基板表面852并且在其上支撑平面内运动驱动器7030、并且能够以第二组三个自由度中移动；步骤S2440a：将具有上表面7042的附加板 7041附着到四个致动端855；以及步骤S2450：将应用组件7010附着到电路板框7037。该方法还可以包含步骤S2410：在步骤S2420之前，提供配置用于应用功能的应用组件7010。如果应用组件7010是用于在预定范围内的波长的光通过的滤光片或透镜，则该装置可以是具有平面内和出平面运动的光感测装置。
因此，本发明还提供了一种通过简单地组装应用组件、功能组件，平面内运动驱动器和出平面运动驱动器，来制造具有平面内和出平面运动的装置的方法。平面内运动驱动器，并配有适当的夹具。平面内运动提供第一组三个自由度，出平面运动提供与第一组三个自由度不同的第二组三个自由度。
尽管已经根据当前被认为是最实际和优选的实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明并不限于所公开的实施例。相反地，其意旨是涵盖包括在所附申请专利范围的精神和范围内的各种修改和类似配置，这些修改和类似被置应与最广泛的解释相一致，以涵盖所有此等的修改和类似结构。
【符号说明】
1 基板
10 打线垫
11 第一空腔
12 第二空腔
100 支撑体
100’ 支撑面
100” 支撑凸起
2 锚体
2’ 限制锚体
3 弹性组件
30 解耦点
31 限制绞链
32 解耦绞链
4 动件、第一框体
40 打线垫
41 间隔块
5 微机电致动器组
5a 第一梳指
5a’ 第一相对梳指
5b 感应梳指
5b+x 正X向感应梳指
5b-x 负X向感应梳指
5b+y 正Y向感应梳指
5b-y 负Y向感应梳指
50 打线垫
501 第一梳指
502 第二梳指
503 第三梳指
504 第四梳指
505 第五梳指
506 第六梳指
507 第七梳指
508 第八梳指
6 第二框体
60 打线垫
61 缓冲空间
62 缓冲垫
7 软性电连接组件
700 打线
8 电子组件
80 打线垫
RA 转动中心
100 基板
110 电子组件
120 前表面
130 后表面
200 空腔
210 第一面积
260 水平投影面积
300 第一固定电极结构
320 第一复数梳指
350 第二投影面积
400 弹性组件
450 第一中心点
500 可动电极结构
510 龙骨
520 第二复数梳指
600 位置感测电容器
610 第二固定电极结构
650 水平投影面积
700 支点弹簧
801 第一锚
802 第二锚
803 第三锚
900 限制弹簧
1100 T柱
1200 支撑臂
5000 承载物
10000 直线致动器
20000 致动器晶圆
20100 保护材料
20500 第三空腔
30000 载体晶圆
160 参考平面
851 基部板
852 基部板表面
853 基部板框
854 单轴致动器
855 致动端
1521 第一底部表面
1551 第二底部表面
1552 软性弹簧
1553、1574、1575 打线垫
1571 可移动内框
1572 固定外框
1573 连接组件
6000 单轴驱动器模块
6001 单轴驱动器
6002 单轴致动器
6003 基部板
6004 夹具
6005 基部板表面
6006 接触垫
6007 金属垫
6008 控制芯片
6009 PCB
6101 平面表面
6102 侧面表面
7000 影像感测装置
7010 应用组件
7020 功能组件
7030 平面内运动驱动器
7031 平面内运动致动器
7032 引线框
7033 第一电路板
7034 第一底部基部
7035 中央空腔
7036 缺口
7037 第一电路板框
7040 出平面运动驱动器
7041 附加板
7045 出平面单轴驱动器
X、Y、X1、Y1 方向
S1910-S1950、S1911-S1914、S1921-S1922、S1950a-1960、 S2311-S2315、S2410-S2450 步骤

Claims (10)

1.一种光感测装置，包括：
一传感器，配置用于感测一光；
一平面内运动驱动器，包含：
一电路板，具有包含一中央空腔的一第一底部基部及设置于该第一底部基部之上的一电路板框，其中该第一底部基部具有一第一底部表面；
一引线框，设置于该中央空腔内且具有一第二底部表面；以及
一平面内运动致动器，配置以于其上设置该传感器且具有一可动内框及一固定外框，其中该可动内框沿彼此垂直的两方向的至少一者且平行于该第一底部表面移动；以及
一出平面运动驱动器，包含：
一基部板，具有一基部板表面及设置于该基部板表面的一周围上的一基部板框；以及
四个单轴致动器，设置于该基部板平面上，该四个单轴致动器的每一个具有一致动端，且该每一个单轴致动器沿垂直于该基部板表面的一方向移动该分别的致动端，其中：
该第一底部表面附着于该基部板框，且该第二底部表面附着于该四个致动端。
2.如权利要求1所述的光感测装置，其中该平面内运动致动器还包括：
一基板，具有一贯穿空腔；
一固定部，设置于所述基板上，且该可动内框围绕该固定部设置；
一弹性支撑体，连接于该可动内框与所述固定部之间，并使该可动内框悬浮于所述基板上，其中：
所述贯穿空腔具有一第一面积；该可动内框在所述基板具有一第二投影面积；以及所述第一面积与所述第二投影面积具有一重叠部分。
3.如权利要求3所述的光感测装置，其中该引线框还包括设置于该引线框的四个角落的四个软性弹簧，且该第一底部基部具有从其四个角部分别向外延伸的四个缺口，且该四个软性弹簧分别配合于且焊接于该四个缺口。
4.如权利要求1所述的光感测装置，还包括具有一上表面的一附加板，该板设置于该第二底部表面及该第四个致动端之间，且在该上表面上及该基部板框上施加一胶层。
5.如权利要求1所述的光感测装置，还包括设置于该电路板框上的一滤光片，该滤光片允许一波长范围内的该光通过，且该波长范围为一可见光范围。
6.如权利要求1所述的光感测装置，还包括连接于该平面内运动致动器与该引线框之间连接的一第一组导线，以及连接于该引线框与该电路板之间连接的一第二组导线。
7.一种具有平面内及出平面运动的装置，包括：
一应用组件，配置用于一应用功能；
一平面内运动驱动器，于其上安装该应用组件，且赋能该应用组件相对于一参考平面以三个自由度移动：
一出平面运动驱动器，于其上承载该平面内运动驱动器，且包含一第一单轴致动器，其中：
该第一单轴致动器具有一第一致动端，以及
该第一致动端赋能该应用组件相对于该参考平面以不同于该三个自由度的第四个自由度移动。
8.如权利要求7所述的装置，其中该应用组件为一镜片、一滤光片或一感测组件，且该应用功能为一扫描功能、一滤光功能或一感测功能。
9.如权利要求7所述的装置，其中该平面内运动驱动器包含：
一传感器，配置用于感测一光；
一电路板，具有包含一中央空腔的一第一底部基部及设置于该第一底部基部之上的一电路板框，其中该第一第一底部基部具有一第一底部表面，且该应用组件设置于该地乱板框上；
一引线框，设置于该中央空腔内且具有一第二底部表面及四个软性弹簧；以及
一平面内运动致动器，配置以于其上设置该传感器且具有一可动内框及一固定外框，其中该可动内框沿平行于该第一底部表面移动且彼此垂直的两方向的至少一者移动。
10.如权利要求7所述的装置，其中该出平面运动驱动器还包括具有一第二致动端的一第二单轴致动器及具有一第三致动端的一第三单轴致动器，该第一、该第二及该第三致动端协力地赋能该应用组件相对于该参考平面增加不同于该三个自由度及该第四个自由度的另外二个自由度移动。
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