CN116300051A - 一种压电mems反射镜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体设备领域，具体涉及一种压电MEMS反射镜，包括：基底，所述基底具有相对的正面及背面，所述正面具有腔体；反射镜镜片，所述反射镜镜片位于所述腔体内部；与反射镜镜片连接的二级放大结构；与二级放大结构连接的一级放大结构。根据本发明实施例提出的压电MEMS反射镜，采用一级放大结构与二级放大结构相配合的方式，对反射镜进行驱动，结构灵活，可以驱动反射镜进行大角度的偏转。
Description
技术领域
本说明书一个或多个实施例涉及半导体设备领域，尤其涉及一种压电MEMS反射镜。
背景技术
MEMS反射镜可以用于光学扫描仪、HUD抬头显示、激光雷达等需要对光路进行控制的应用中。传统的静电驱动的MEMS反射镜采用梳齿状结构实现机电转换，一部分梳齿结构为固定梳齿，另一部分梳齿结构为可动梳齿，固定梳齿和可动梳齿之间有极小的间隙，通过在固定梳齿和可动梳齿之间施加电激励，使反射镜发生角度偏转。
目前，静电驱动的驱动力与固定梳齿和可动梳齿的重叠面积有关，当可动梳齿随反射镜发生偏转后，固定梳齿和可动梳齿的重叠面积会减小，导致驱动力减小。因此，受的驱动结构的限制，静电驱动的MEMS反射镜无法提供大角度的偏转。
综上所述，本申请现提出MEMS芯片封装结构解决上述出现的问题。
发明内容
本发明旨在解决背景技术中提出的问题，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出压电MEMS反射镜，反射镜结构灵活，偏转角度大。
基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了压电MEMS反射镜，包括：基底，所述基底具有相对的正面及背面，所述正面具有腔体；反射镜镜片，所述反射镜镜片位于所述腔体内部；与反射镜镜片连接的二级放大结构；与二级放大结构连接的一级放大结构。
根据本发明实施例提出的压电MEMS反射镜，采用一级放大结构与二级放大结构相配合的方式，对反射镜进行驱动，结构灵活，可以驱动反射镜进行大角度的偏转。
根据本发明所述的压电MEMS反射镜，所述一级放大结构包括：第一压电驱动结构和第二压电驱动结构，所述第一压电驱动结构和第二压电驱动结构设置在所述腔体同侧的内壁，且第一压电驱动结构和第二压电驱动结构位于反射镜镜片同侧位置，所述第一压电驱动结构和第二压电驱动结构通过第一连接杆连接。
根据本发明所述的压电MEMS反射镜，所述二级放大机构包括：柔性连接杆，所述柔性连接杆的一端与反射镜镜片连接，所述柔性连接杆的侧壁与第一连接杆连接。
根据本发明所述的压电MEMS反射镜，所述柔性连接杆与第一连接杆在X-Y平面垂直设置。
根据本发明所述的压电MEMS反射镜，所述柔性连接杆的另一端与基底连接。
根据本发明所述的压电MEMS反射镜，所述柔性连接杆中位于基底与第一连接杆的一段设置柔性结构。
下面根据本发明的实施例及附图来详细描述本发明的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提出的压电MEMS反射镜中一级放大结构和二级放大结构的结构示意图；
图2为本发明实施例提出的压电MEMS反射镜的俯视图。
图3为本发明实施例提出的压电MEMS反射镜的结构示意图。
图4为本发明实施例提出的压电MEMS反射镜中镜片沿Y轴偏转的结构示意图。
图5为本发明实施例提出的压电MEMS反射镜中镜片沿X轴偏转的结构示意图。
图6为本发明另一实施例提出的压电MEMS反射镜的俯视图。
图7为本发明另一实施例提出的压电MEMS反射镜的俯视图。
图8为本发明实施例提出的压电MEMS反射镜中柔性结构的示意图。
图9为本发明另一实施例提出的压电MEMS反射镜的俯视图。
附图标记中：1.基底；2.压电驱动结构；2a.第一压电驱动结构；2b.第二压电驱动结构；2c.第三压电驱动结构；2d.第四压电驱动结构；2e.第五压电驱动结构；2f.第六压电驱动结构；2g.第七压电驱动结构；2h.第八压电驱动结构；3.反射镜镜片；4.连接杆；4a.第一连接杆；4b.第二连接杆；4c.第三连接杆；4d.第四连接杆；5.柔性连接杆；5a.第一柔性连接杆；5b.第二柔性连接杆；5c.第三柔性连接杆；5d.第四柔性连接杆；6.柔性结构。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本公开进一步详细说明。
下面根据图1-图9来描述本发明实施例中的压电MEMS反射镜的具体结构。
实施例1
根据本发明提出的一种压电MEMS反射镜，包括基底1、反射镜镜片3、压电驱动结构2、第一连接杆4a、第二连接杆4b、第三连接杆4c、第四连接杆4d、第一柔性连接杆5a和第二柔性连接杆5b。
基底1具有相对的正面及背面，正面具有腔体，反射镜镜片3位于腔体中，腔体为反射镜镜片3提供偏转的空间。可选的，反射镜镜片3的压电材料以及上电极和下电极可以去除。可选的，反射镜镜片3的表面可以生长一层金属层，如铝金属层，可以提高光反射率。
压电驱动结构2包括第一压电驱动结构2a、第二压电驱动结构2b、第三压电驱动结构2c、第四压电驱动结构2d、第五压电驱动结构2e、第六压电驱动结构2f、第七压电驱动结构2g和第八压电驱动结构2h。可选的，压电驱动结构2包括硅结构层、压电层、上金属层和下金属层。第一压电驱动结构2a、第二压电驱动结构2b通过第一连接杆4a连接，第三压电驱动结构2c、第四压电驱动结构2d通过第二连接杆4b连接，第五压电驱动结构2e、第六压电驱动结构2f通过第三连接杆4c连接，第七压电驱动结构2g、第八压电驱动结构2h通过第四连接杆4d连接，第一压电驱动结构2a、第二压电驱动结构2b和第一连接杆4a为一级放大结构，第三压电驱动结构2c、第四压电驱动结构2d和第二连接杆4b为一级放大结构，第五压电驱动结构2e、第六压电驱动结构2f和第三连接杆4c为一级放大结构，第七压电驱动结构2g、第八压电驱动结构2h和第四连接杆4d为一级放大结构，一级放大结构为四组，相较于反射镜镜片3呈中心对称方式排布于基底1的腔体内壁。
第一柔性连接杆5a的一端与反射镜镜片3连接，另一端与基底1连接，第一连接杆4a和第三连接杆4c均与第一柔性连接杆5a的侧壁连接。第二柔性连接杆5b的一端与反射镜镜片3连接，另一端与基底1连接，第二连接杆4b和第四连接杆4d均与第二柔性连接杆5b的侧壁连接。可选的，第一柔性连接杆5a靠近基底1的一段设置柔性结构6和/或第二柔性连接杆5b靠近基底1的一段设置柔性结构6，柔性结构6为“口”字形机构如图8a所示或蛇形结构如图8b所示，柔性结构6的优点是保持柔性连接杆5与基底1固定以消除杂散振动的同时，增大柔性连接杆5的柔性，减小在正常偏转振动中，柔性连接杆5对最大偏转角度的影响。第一柔性连接杆5a和第二柔性连接杆5b为二级放大结构。第一柔性连接杆5a和第二柔性连接杆5b均与基底1连接，可以提高反射镜系统的刚度，消除反射镜的杂散振动。
根据本发明实施例提出的8个压电驱动结构，对着8个压电驱动结构施加不同的激励信号，可以实现反射镜镜片3沿X轴偏转(如图5所示)或沿Y轴偏转(如图4所示)，结构灵活，可以进行大角度的偏转。
实施例2
根据本发明实施例提出的一种压电MEMS反射镜，与实施例1不同的是，第一压电驱动结构2a、第二压电驱动结构2b、第五压电驱动结构2e和第六压电驱动结构2f各自远离基底1的一侧面无限靠近第一柔性连接杆5a，第三压电驱动结构2c、第四压电驱动结构2d、第七压电驱动结构2g和第八压电驱动结构2h各自远离基底1的一侧面无限靠近第二柔性连接杆5b，如图6所示，增大驱动面积，提高偏转角度。
实施例3
根据本发明实施例提出的一种压电MEMS反射镜，与实施例1不同的是，第一柔性连接杆5a和第二柔性连接杆5b的一端分别与反射镜镜片3连接，另一端不与基底1连接，进一步释放系统刚度，提高偏转角度。可选的，缩小第二压电驱动结构2b和第三压电驱动结构2c的间距，缩小第六压电驱动结构2f和第七压电驱动结构2g的间距，在Y轴方向上包围反射镜镜片3，如图7所示，在增大驱动面积的同时，为镜子提供了Y轴方向上的限位。
实施例4
根据本发明实施例提出的一种压电MEMS反射镜，与实施例1不同的是，还包括第三柔性连接杆5c和第四柔性连接杆5d，第三柔性连接杆5c和第四柔性连接杆5d均为二级放大结构，第一柔性连接杆5a、第二柔性连接杆5b、第三柔性连接杆5c和第四柔性连接杆5d相较于反射镜镜片3呈中心对称排布于基底1的腔体中，第三柔性连接杆5c、第四柔性连接杆5d的一端分别与反射镜镜片3连接，另一端分别与基底1连接，第一连接杆4a与第一柔性连接杆5a的侧壁连接，第二连接杆4b与第二柔性连接杆5b的侧壁连接，第三连接杆4c与第三柔性连接杆5c的侧壁连接，第四连接杆4d与第四柔性连接杆5d的侧壁连接。使每个一级放大结构均对应一个二级放大结构，可进一步提高微镜偏转角度，如图9所示。
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种压电MEMS反射镜，其特征在于，包括：
基底(1)，所述基底(1)具有相对的正面及背面，所述正面具有腔体；
反射镜镜片(3)，所述反射镜镜片(3)位于所述腔体内部；
与反射镜镜片(3)连接的二级放大结构；以及
与二级放大结构连接的一级放大结构。
2.根据权利要求1所述的压电MEMS反射镜，其特征在于，所述一级放大结构包括：
第一压电驱动结构(2a)和第二压电驱动结构(2b)，所述第一压电驱动结构(2a)和第二压电驱动结构(2b)设置在所述腔体同侧的内壁，且第一压电驱动结构(2a)和第二压电驱动结构(2b)位于反射镜镜片(3)同侧位置，所述第一压电驱动结构(2a)和第二压电驱动结构(2b)通过第一连接杆(4a)连接。
3.根据权利要求2所述的压电MEMS反射镜，其特征在于，所述二级放大机构包括：
柔性连接杆(5)，所述柔性连接杆(5)的一端与反射镜镜片(3)连接，所述柔性连接杆(5)的侧壁与第一连接杆(4a)连接。
4.根据权利要求3所述的压电MEMS反射镜，其特征在于，所述柔性连接杆(5)与第一连接杆(4a)在X-Y平面垂直设置。
5.根据权利要求3所述的压电MEMS反射镜，其特征在于，所述柔性连接杆(5)的另一端与基底(1)连接。
6.根据权利要求5所述的压电MEMS反射镜，其特征在于，所述柔性连接杆(5)中位于基底(1)与第一连接杆(4a)的一段设置柔性结构(6)。
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