CN117795389A - Mems可变形透镜装配和工艺流程 - Google Patents

Abstract

被配置为使玻璃膜变形的玻璃膜变形组件包括：可变形玻璃膜，具有第一表面和第二表面；压电层，固接至该可变形玻璃膜的第一表面，其中该压电层通过电势可控制地可变形；结构构件，固接至该可变形玻璃膜的该第二表面的至少第一部分；以及可变形透镜组件，固接至该可变形玻璃膜的该第二表面的至少第二部分；其中，该压电层的该可控制地变形被配置为将所述可变形玻璃膜和所述可变形透镜组件可控制地变形。

Description

MEMS可变形透镜装配和工艺流程

相关案件

本申请要求2022年1月21日递交的第63/301,941号美国临时申请的权益；其内容通过参考引入于此。

技术领域

本公开总体涉及一种致动器，更具体地，涉及一种被配置用于相机封装内的微型MEMS致动器及其制作方法。

背景技术

如本领域所公知的，致动器可用于将电子信号转换成机械运动。在许多应用中，例如便携式装置、成像相关装置、电信组件和医疗仪器，微型致动器易于实现这些应用的小尺寸、低功率和成本限制的要求。

微机电系统(MEMS)技术最一般的形式可被定义为使用微制造技术制造的微型机械和机电元件的技术。MEMS装置的关键尺寸区间从远低于一微米到几毫米。通常，MEMS致动器比常规致动器更紧凑，并且它们消耗更少的功率。

发明内容

在一个实施方式中，一种被配置为使玻璃膜变形的玻璃膜变形组件，包括：可变形玻璃膜，具有第一表面和第二表面；压电层，固接至可变形玻璃膜的表面，其中该压电层通过电势可控制地可变形；结构构件，固接至该可变形玻璃膜的该第二表面的至少第一部分；以及可变形透镜组件，固接至该可变形玻璃膜的第二表面的至少第二部分；其中该压电层的可控制地变形被配置为将该可变形玻璃膜和该可变形透镜组件可控制地变形。

以下特征的一个或多个可以被包括。该压电层可被配置为使该可变形玻璃膜从通常的平面构造可控制地变形为通常的凸面构造。该可变形玻璃膜可以是圆形可变形玻璃膜；以及该压电层可以是环形压电层。该压电层可以通过溅射技术固接至该可变形玻璃膜的表面。该压电层可以包括用于施加电势的第一电极和第二电极。该结构构件可以是环形结构构件。该结构构件可以包括以下一种或多种：金属基结构构件；以及硅基结构构件。该结构构件可以通过环氧树脂和粘合技术中的一种或多种固接至该可变形玻璃膜的该第二表面上。该可变形玻璃膜可以是石英基可变形玻璃膜。该可变形透镜组件可以是聚合物可变形透镜组件。该可变形透镜组件可以包括刚性支柱组件。刚性底座结构可被固接在该可变形透镜组件上。

在另一个实施方式中，一种被配置为使玻璃膜变形的玻璃膜变形组件，包括：可变形玻璃膜，具有第一表面和第二表面；压电层，固接至该可变形玻璃膜的表面，其中该压电层通过电势可控制地可变形；结构构件，固接至该可变形玻璃膜的该第二表面的至少第一部分；以及可变形透镜组件，固接至该可变形玻璃膜的该第二表面的至少第二部分；其中：该压电层的该可控制地变形被配置为将该可变形玻璃膜和该可变形透镜组件可控制地变形，该可变形玻璃膜是圆形可变形玻璃膜，该压电层是环形压电层。

以下特征的一个或多个可以被包括。该压电层可被配置为使该可变形玻璃膜从通常的平面构造可控制地变形为通常的凸面构造。该压电层可以包括用于施加电势的第一电极和第二电极。该结构构件可以是环形结构构件。该结构构件可以包括以下一种或多种：金属基结构构件；以及硅基结构构件。该可变形玻璃膜可以是石英基可变形玻璃膜。该可变形透镜组件可以是聚合物可变形透镜组件。该可变形透镜组件可以包括刚性支柱组件。刚性底座结构可被固接在该可变形透镜组件上。

在另一个实施方式中，提供了一种制造玻璃膜变形组件的方法，包括：利用MEMS工艺而部分地生产该玻璃膜变形组件；将该玻璃膜变形组件固接至硅衬底上；倒置该玻璃膜变形组件；以及将聚合物注入该玻璃膜变形组件的空腔部分。

以下特征的一个或多个可以被包括。刚性支柱组件可以被安装在该聚合物内。刚性底座结构可以被固接在该玻璃膜变形组件上。该玻璃膜变形组件可以被固化。利用MEMS工艺而部分地生产该玻璃膜变形组件可以包括：将压电层固接至可变形玻璃膜的表面；蚀刻该压电层的一部分以暴露该可变形玻璃膜的该表面的一部分；将结构构件固接至该可变形玻璃膜的第二表面；以及蚀刻该结构构件的的部分以暴露该可变形玻璃膜的该第二表面的一部分。将压电层固接至可变形玻璃膜的表面可以包括：将该压电层溅射到该可变形玻璃膜的该表面上。将结构构件固接至该可变形玻璃膜的第二表面可以包括：通过环氧树脂将该结构构件固接至该可变形玻璃膜的该第二表面。将结构构件固接至该可变形玻璃膜的第二表面还可以包括：通过粘合技术将该结构构件粘合至该可变形玻璃膜的该第二表面。

在以下附图和说明书中描述了一个或多个实施方式的细节。根据说明书、附图和权利要求，其他特征和优点将显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的各种实施例的MEMS封装的透视图；

图2A是根据本公开的各种实施例的具有光电器件的平面内MEMS致动器的示意图；

图2B是根据本公开的各种实施例的具有光电器件的平面内MEMS致动器的透视图；

图3是根据本公开的各种实施例的平面内MEMS致动器的示意图；

图4是根据本公开的各种实施例的梳齿驱动扇区的示意图；

图5是根据本公开的各种实施例的梳齿对的示意图；

图6是根据本公开的各种实施例的图5的梳齿对的指状件的示意图；

图7A-7C是根据本公开的各种实施例的压电平面外致动器的示意图；

图7D是根据本公开的各种实施例的压电平面内致动器的示意图；

图8是根据本公开的各种实施例的MEMS封装的示意图

图9A-9D是根据本公开的各种实施例的玻璃膜变形组件的示意图；

图10是根据本公开的各种实施例的玻璃膜变形组件的示意图；

图11A-11B是根据本公开的各种实施例的玻璃膜变形组件的示意图；

图12A-12B是根据本公开的各种实施例的玻璃膜变形组件的示意图；

图13是根据本公开的各种实施例的图9A-9D的玻璃膜变形组件的制造工艺的实施流程图；

图14A-14G是根据本公开的各种实施例的图9A-9D的玻璃膜变形组件的各种组装状态的示意图。

各个附图中相同的附图标记指示相同的元件。

具体实施方式

系统概述：

参照图1，示出了根据本公开的各个方面的MEMS封装10。在该示例中，示出了MEMS封装10包括印刷电路板12、多轴MEMS组件14、驱动电路16、电子元件18、柔性电路20和电连接器22。多轴MEMS组件14可以包括(被配置为提供三轴线性移动的)微机电系统(MEMS)致动器24以及与该微机电系统(MEMS)致动器24耦接的光电器件26。

进一步的，微机电系统(MEMS)致动器24的示例可以包括但不限于平面内MEMS致动器、平面外MEMS致动器，以及平面内/平面外MEMS致动器的组合。例如，如果微机电系统(MEMS)致动器24是平面内MEMS致动器，则该平面内MEMS致动器可以包括(如以下将更详细讨论的)静电梳齿驱动致动系统。另外，如果微机电系统(MEMS)致动器24是平面外MEMS致动器，则平面外MEMS致动器可以包括压电致动系统或静电致动。以及，如果微机电系统(MEMS)致动器24是平面内/平面外混合MEMS致动器，则平面内/平面外MEMS致动器的组合可以包括静电梳齿驱动致动系统和压电致动系统。

进一步的，光电器件26的示例可以包括但不限于图像传感器、保持器组件、红外滤光器和/或透镜组件。电子元件18的示例可以包括但不限于各种电子或半导体元件和器件。柔性电路20和/或连接器22可以被配置为将MEMS封装10与智能手机或数码相机等设备电耦接(表示为上位物件28)。

在一些实施例中，MEMS封装10的一些元件可以使用各种环氧树脂/粘合剂接合在一起。例如，微机电系统(MEMS)致动器24的外框架可以包括接触片，其可以对应于印刷电路板12上的类似的接触片。

还参照图2A，示出了多轴MEMS组件14，其可以包括耦接到微机电系统(MEMS)致动器24的光电器件26。如上所述，微机电系统(MEMS)致动器24可以包括但不限于平面内MEMS致动器、平面外MEMS致动器，以及平面内/平面外MEMS致动器的组合。

当被配置为提供平面内致动的功能时，微机电系统(MEMS)致动器24可以包括外框架30，多个导电柔性件32，用于附接负载(例如，器件)的MEMS致动芯34，和附接的光电器件26。光电器件26可以通过环氧树脂(或各种其他粘合剂/材料和/或粘合方法)耦接微机电系统(MEMS)致动器24的MEMS致动芯34。

还参照图2B，微机电系统(MEMS)致动器24的多个导电柔性件32可以向上弯曲和屈服，以达到所期望的弹性&压缩性水平。在图示的实施例中，多个导电柔性件32可以将其一端附接到MEMS致动芯34(例如，微机电系统(MEMS)致动器24的移动部分)，而另一端附接到外框架30(例如，微机电系统(MEMS)致动器24的固定部分)。

多个导电柔性件32可以是导电线，其可以在微机电系统(MEMS)致动器24的平面上方(例如，上表面)延伸，并且可以电耦接微机电系统(MEMS)致动器24的横向分离的元件。例如，多个导电柔性件32可以将来自光电器件26和/或MEMS致动芯34的电信号提供至微机电系统(MEMS)致动器24的外框架30。如上所述，微机电系统(MEMS)致动器24的外框架30可以通过环氧树脂(或各种其他粘合材料或器件)固接至电路板12。

还参照图3，示出了根据本公开的各种实施例的微机电系统(MEMS)致动器24的俯视图。所示外框架30包括(在本示例中)四个框架组件(例如，框架组件100A、框架组件100B、框架组件100C、框架组件100D)，这四个框架组件被分开示出以展示更多细节。

微机电系统(MEMS)致动器24的外框架30可以包括多个接触片(例如，框架组件100A上的接触片102A、框架组件100B上的接触片102B、框架组件100C上的接触片102C、框架组件100D上的接触片102D)，其可以与多个导电柔性件32的一端电耦接。导电柔性件32的弯曲形状仅用于说明目的，并且虽然图示了一个可能的实施例，但是其他配置也都是可能的并且应被认为是在本公开的范围之内。

MEMS致动芯34可以包括多个接触片(例如，接触片104A、接触片104B、接触片104C、接触片104D)，其可以与多个导电柔性件32的另一段电耦接。MEMS致动芯34的接触片(例如，接触片104A、接触片104B、接触片104C、接触片104D)的一部分可以通过接线、银膏或共晶密封电耦接至光电器件26，从而实现光电器件26与外框架30的电耦接。

静电致动

MEMS致动芯34可以包括一个或多个梳齿驱动扇区(例如，梳齿驱动扇区106)，其是设置在微机电系统(MEMS)致动器24内的致动扇区。MEMS致动芯34内的梳齿驱动扇区(例如，梳齿驱动扇区106)可以设置在同一平面中并且可以彼此正交定位以实现在两个轴(例如，X轴和Y轴)上的移动。因此，平面内MEMS致动器(具体为MEMS致动芯34)大致上可以被配置为提供X轴直线移动和Y轴直线移动。

虽然在这个特定示例中，所示MEMS致动芯34包括四个梳齿驱动扇区，但这仅用于说明性目的，并不旨在成为本公开的限制，因为其他配置也都是可能的。例如，梳齿驱动扇区的数目可以根据设计标准而增多或减少。

虽然在这个特定示例中，所示四个梳齿驱动扇区大致为方形形状，但这仅用于说明性目的，并不旨在成为本公开的限制，因为其他配置也都是可能的。例如，梳齿驱动扇区的形状可以被改变以满足各种设计标准。

虽然MEMS致动芯34内的梳齿驱动扇区(例如，梳齿驱动扇区106)显示为被定位成彼此正交，以允许在两个轴(例如，X轴和Y轴)上移动，但这仅用于说明目的，并不旨在成为本公开的限制，因为其他配置也都是可能的。例如，MEMS致动芯34内的梳齿驱动扇区(例如，梳齿驱动扇区106)可以被定位成彼此平行，以允许在单个轴(例如，X轴或Y轴)中的移动。

MEMS致动芯34内的每个梳齿驱动扇区(例如，梳齿驱动扇区106)可以包括一个或多个移动部分和一个或多个固定部分。如以下将详细讨论的，MEMS致动芯34内的梳齿驱动扇区(例如，梳齿驱动扇区106)可以通过悬臂组件(例如，悬臂组件108)耦接到MEMS致动芯34的外缘110，即，MEMS致动芯34的包括接触片104A、接触片104B、接触片104C、接触片104D的部分，该部分是MEMS致动芯34的光电器件26可以与其耦接的部分，因此向光电器件26的移动传输得以实现。

还参照图4，示出了根据本公开的各种实施例的梳齿驱动扇区106的俯视图。每一个梳齿驱动扇区(例如，梳齿驱动扇区106)可以包括位于梳齿驱动扇区106外侧的一个或多个运动控制悬臂组件(例如，运动控制悬臂组件105A、105B)、可移动框架152、可移动脊154、固定框架156、固定脊158，以及被配置为将可移动框架152耦接至MEMS致动芯的外缘110的悬臂组件108。在这个特定配置中，运动控制悬臂组件105A、105B可以被配置为防止移动框架152/可移动脊154和固定框架156/固定脊158之间发生Y轴移位。

梳齿驱动扇区106可以包括可移动构件，其包括可移动框架152和与该可移动框架152总体上正交的多个可移动脊154。梳齿驱动扇区106还可以包括固定构件，其包括固定框架156和与该可移动框架152大致正交的多个固定脊158。悬臂组件108可以在一个方向是可变形的(例如，响应于Y轴偏转负载)，在另一个方向上是刚性的(例如，响应于对X轴拉伸和压缩负载)，因此悬臂组件108在Y轴上吸收运动但在X轴上传递运动得以实现。

还参照图5，示出了梳齿驱动扇区106的部分160的详细视图。可移动脊154A、154B可以包括多个独立的可移动致动指状物，其大致正交地附接于可移动脊154A、154B。例如，所示可移动脊154A包括可移动致动指状物162A和可移动脊154B，并且所示可移动脊154B包括可移动致动指状物162B。

此外，固定脊158可以包括多个独立的固定致动指状物，其大致正交地附接于固定脊158。例如，所示固定脊158包括固定致动指状物164A，其被配置成与可移动致动指状物162A啮合并相互作用。此外，所示固定脊158包括固定致动指状物164B，其被配置成与可移动致动指状物162B啮合并相互作用。

因此，各种数量的致动指状物可以与梳齿驱动扇区106的可移动脊(例如，可移动脊154A、154B)和/或固定脊(例如，固定脊158)相关联(即，相耦接)。如上所述，每一个梳齿驱动扇区(例如，梳齿驱动扇区106)可以包括分别放置在该梳齿驱动扇区106每一边的两个运动控制悬臂组件150A、150B。该两个运动控制悬臂组件150A、150B中的每一个都可以被配置为耦接可移动框架152和固定框架156，因为这种配置使得可移动致动指状物162A、162B能够在X轴上(分别地)相对于固定致动指状物164A、164B移动，同时防止可移动致动指状物162A、162B(分别地)在Y轴上移位并接触固定致动指状物164A、164B。

虽然所示致动指状物162A、162B、164A、164B(或至少是致动指状物162A、162B、164A、164B的中心轴)大致彼此平行，并且大致正交于它们所耦接到的相应脊，但这仅用于说明目的，并不旨在成为本公开的限制，因为其他配置也都是可能的。此外，在一些实施例中，致动指状物162A、162B、164A、164B在其整个长度上可以具有相同的宽度，并且在其他实施例中，致动指状物162A、162B、164A、164B可以是锥形的。

此外，在一些实施例中，当在致动指状物162A与致动指状物164A之间施加电势时，可移动框架152可以在X轴正向上移位；当在致动指状物162B和致动指状物164B之间施加电势时，可移动框架152可以在X轴负向上移位。

还参照图6，示出了梳齿驱动扇区106的部分200的详细视图。固定脊158可以大致平行于可移动脊154B，其中致动指状物164B和致动指状物162B可以在区域202内重叠，其中重叠区域202的宽度通常在10-50微米的范围内。虽然重叠区域202被描述为在10-50微米的范围内，但这仅用于说明目的，并不旨在成为本公开的限制，因为其他配置也都是可能的。

重叠区域202可以表示如下的距离204，其介于致动指状物162B和致动指状物164B之间，由致动指状物162B的末端延伸经过并与致动指状物164B的末端重叠。在一些实施例中，致动指状物162B和致动指状物164B可以是锥形，以使它们各自的顶端比各自的基部(即，与它们的脊相连的地方)更窄。如本领域中已知的，致动指状物162B和致动指状物164B可以不同程度的锥度。此外，由重叠区域202提供的致动指状物162B和致动指状物164B的重叠可以帮助确保当施加电势时存在足够的初始致动力，使得MEMS致动芯34可以在改变施加的电压时逐渐且平稳地移动而没有任何突然跳跃。致动指状物162B和致动指状物164B的高度可以由MEMS制造工艺的各个方面和各种设计标准而确定。

结合到各种实施例中的致动指状物162B和致动指状物164B的长度206、重叠区域202的尺寸、相邻致动指状物之间的间隙以及致动指状物的锥角可以通过各种设计标准、应用考虑因素和可制造性考虑因素来确定，其中可以对这些尺寸进行优化以利用可用的电势实现所需的移位。

如图3所示并且如上所述，MEMS致动芯34可以包括一个或多个梳齿驱动扇区(例如，梳齿驱动扇区106)，其中MEMS致动芯34内的梳齿驱动扇区(例如，梳齿驱动扇区106)可以被设置在同一平面中并且可以彼此正交定位以实现在两个轴(例如，X轴和Y轴)上的移动。

具体地并且在这个特定示例中，所示MEMS致动芯34包括四个梳齿驱动扇区(例如，梳齿驱动扇区106、250、252、254)。如上所述，梳齿驱动扇区106被配置为实现沿X轴的移动而防止沿Y轴的移动。因为梳齿驱动扇区252被类似地配置，所以梳齿驱动扇区252也可以实现沿X轴的移动而防止沿Y轴的移动。因此，如果向梳齿驱动扇区106施加提供X轴正向移动的信号，而向梳齿驱动扇区252施加提供X轴负向移动的信号，那么致动芯34可以向顺时针方向移位。相反地，如果向梳齿驱动扇区106施加产生X轴负向移动的信号，而向梳齿驱动扇区252施加提供X轴正向移动的信号，那么致动芯34可以在向逆时针方向移位。

此外，梳齿驱动扇区250、254(在本示例中)被配置为正交于梳齿驱动扇区106、252。因此，梳齿驱动扇区250和254可以被配置为实现沿Y轴的移动而防止沿X轴的移动。因此，如果向梳齿驱动扇区250施加提供Y轴正向移动的信号，而向梳齿驱动扇区254施加提供Y轴负向移动的信号，那么致动芯34可以向逆时针方向移位。相反地，如果向梳齿驱动扇区250施加提供Y轴负向移动的信号，而向梳齿驱动扇区254施加提供Y轴正向移动的信号，那么致动芯34可以向顺时针方向移位。

因此，平面内MEMS致动器大致(并且具体是MEMS致动芯34)可以被配置为提供Z轴旋转移动(例如，顺时针或逆时针)。

压电致动

如前所述，微机电系统(MEMS)致动器24的示例可以包括但不限于平面内MEMS致动器、平面外MEMS致动器以及平面内/平面外MEMS致动器的组合。例如，并参照图7A-7C，所示微机电系统(MEMS)致动器24包括平面内MEMS致动器(例如，平面内MEMS致动器256)和平面外MEMS致动器(例如，平面外MEMS致动器258)，其中图3-6示出了平面内MEMS致动器256的一个可能的实施例。光电器件26可以与平面内MEMS致动器相耦接；并且平面内MEMS致动器256可以与平面内MEMS致动器258相耦接。

平面内MEMS致动器256的示例可以包括但不限于图像稳定致动器。如本领域中已知的，图像稳定是减少模糊的技术族，其与相机或其他成像设备在曝光期间的运动相关联。通常，图像稳定补偿成像设备的平移和倾斜(角移动，相当于偏摆和俯仰)，但是电子图像稳定还可以补偿旋转。图像稳定可以用于图像稳定的双筒望远镜、照相机、摄影机、天文望远镜和智能手机。对于静态照相机，相机抖动可能是在慢的快门速度或有者长焦距(远摄或变焦)透镜时的一个特定的问题。对于摄影机，相机抖动可能造成录制的视频出现明显的帧间抖动。在天文学中，这个问题可能会因为大气层的变化(会随时间改变对象的表观位置)而被放大。

平面外MEMS致动器258的示例可以包括但不限于自动对焦致动器。如本领域中已知的，自动对焦系统可以使用传感器、控制系统和致动器来对焦到自动(或手动)选择的区域。自动对焦方法可按其类型(例如，主动、被动或混合)加以区分。自动对焦系统可以依赖一个或多个传感器来确定正确的焦距，其中一些自动对焦系统可能依赖单个传感器，但其他的系统则可能使用传感器阵列。

图7A-7C示出了在各种激活/激发状态下的平面外MEMS致动器258的一个可能的实施例。平面外MEMS致动器258可以包括框架260(其被配置为是静止的)和可移动台262，其中平面外MEMS致动器258可以被配置为提供Z轴方向线性移动。例如，平面外MEMS致动器258可以包括多形态压电致动器，当施加电荷时，该多形态压电致动器可以可选择可控制地可变形，其中施加的电荷的极性可以改变多形态压电致动器(即，平面外MEMS致动器258)变形的方向。例如，图7A示出了在没有施加电荷时，位于自然位置的平面外MEMS致动器258。此外，图7B示出了在施加具有第一极性的电荷时位于扩展位置的平面外MEMS致动器258(即，向箭头264方向移位)，同时图7C示出了在施加具有相反极性的电荷时位于收缩位置的平面外MEMS致动器258(即，向箭头266方向移位)。

如上所述，多形态压电致动器(即，平面外MEMS致动器258)可以通过施加电荷而发生变形。为了实现这种沿Z轴线性移动的可变形性，该多形态压电致动器(即，平面外MEMS致动器258)可以包括弯曲压电致动器。

如上所述，多形态压电致动器(即，平面外MEMS致动器258)可以包括刚性框架组件260(其被配置为静止的)和被配置为固接在平面内MEMS致动器256上的可移动台262。如上所述，光电器件26可以与平面内MEMS致动器256耦接，以及平面内MEMS致动器256可以与平面外MEMS致动器258耦接。因此，当平面外MEMS致动器258被施加第一极性的电荷而位于扩展位置(即，向箭头264方向移位)时(如图7B所示)，光电器件26可沿z轴正方向并朝着透镜组件(例如，透镜组件300，图8)移位。或者，当平面外MEMS致动器258被施加相反极性的电荷而位于收缩位置(即，向箭头266方向移位)时(如图7C所示)，光电器件26可沿z轴负方向并朝着透镜组件(例如，透镜组件300，图8)移位。因此，通过使光电器件26在Z轴上相对于透镜组件(如图8中的透镜组件300)移位，可以实现自动对焦功能。

多形态压电致动器(即，平面外MEMS致动器258)可以包括被配置为耦接可移动台262至刚性框架组件260的至少一个可变形压电部分(例如，可变形压电部分268、270、272、274)。

例如，在一个特定的实施例中，多形态压电致动器(即，平面外MEMS致动器258)可以包括刚性中间台(例如，刚性中间台276、278)。第一可变形压电部分(例如，可变形压电部分268、270)可以被配置为耦接刚性中间台(例如，刚性中间台276、278)与可移动台262；以及第二可变形压电部分(例如，可变形压电部分272、274)可以被配置为耦接刚性中间台(例如，刚性中间台276、278)与刚性框架组件260。

平面外MEMS致动器258的可移动台262的Z轴线性移动可以因可变形压电部分(例如，可变形压电部分268、270、272、274)的变形而产生，该可变形压电部分可以由压电材料(例如，PZT(钛酸错钛酸铅)、氧化锌或其他合适的材料)形成，该压电材料可以被配置为响应于电信号而偏转。如本领域中已知的，压电材料是一种特殊类型的陶瓷，其在施加电场时膨胀或收缩，从而产生运动和力。

虽然以上将平面外MEMS致动器258描述为包括能够在Z轴上线性移动的单个可移动台(例如，可移动台262)，但这仅用于说明性目的，并不旨在成为本公开的限制，因为其他配置也都是可能的，并且被认为在本公开的范围内。例如，平面外MEMS致动器258可以被配置为包括多个可移动台。例如，如果刚性中间台276、278被配置为分别可控，则额外自由度(比如翻转和/或倾斜)可以是可实现的。例如，在这样的配置中，当中间台276沿着向上的方向移位(即，箭头264的方向)而中间台278沿着向下的方向移位(即，箭头266的方向)时，将导致光电器件26绕Y轴顺时针旋转；当中间台276沿着向下的方向移位(即，箭头266的方向)而中间台278沿着向上的方向移位(即，箭头264的方向)时，会导致光电器件26绕Y轴逆时针旋转。附加地/可替换地，光电器件26围绕X轴相对应的顺时针和逆时针旋转也可以经由附加的/可替换的中间台来实现。

虽然图7A-7C各自示出了处于激活/激发的各种状态中的平面外压电MEMS致动器的一个可能的实施例，但这仅用于说明性目的，并不旨在成为本公开的限制，因为其他配置也都是可能的，并且被认为在本公开的范围内。例如，如图7D所示，平面内压电MEMS致动器280可以通过类似于上述平面内静电MEMS致动器的方式形成。此外，平面内压电MEMS致动器280可以包括以类似正交方式而配置的多个压电驱动扇区(例如，压电驱动扇区282、284、286、288)(例如，压电驱动扇区282、286被配置为能够在同一轴上移动，压电驱动扇区284、288被配置为能够在正交的轴上移动)，从而实现在X轴和Y轴上的移动，以及围绕Z轴的旋转。

玻璃膜变形组件：

如上所述，光电器件26可以与平面内MEMS致动器256耦接，平面内MEMS致动器256可以与平面外MEMS致动器258耦接。因此，当平面外MEMS致动器258被施加第一极性的电荷而位于扩展位置(即，向箭头264方向移位)时(如图7B所示)，光电器件26可沿z轴正方向并朝着透镜组件(例如，透镜组件300，图8)移位。或者，当平面外MEMS致动器258被施加相反极性的电荷而位于收缩位置(即，向箭头266方向移位)时(如图7C所示)，光电器件26可沿z轴负方向并朝着透镜组件(例如，透镜组件300，图8)移位。因此，通过使光电器件26在Z轴上相对于透镜组件(如图8中的透镜组件300)移位，可以实现自动对焦/变焦功能。

还参照图9A，微机电系统(MEMS)致动器24和/或透镜组件300可以包括被配置为执行此类自动对焦功能的玻璃膜变形组件(例如，玻璃膜变形组件350)。在一个示例性实施例中，玻璃膜变形组件350可以被设置在光电器件26和透镜组件300之间。在另一个实施例中，玻璃膜变形组件350可以替换透镜组件300中的一个透镜，而且可以被配置为改变透镜组件300的焦距，从而实现自动对焦功能。

还参照图9B-9D，玻璃膜变形组件350可以被配置为使玻璃膜变形。因此，玻璃膜变形组件350可以包括可变形玻璃膜(例如，可变形玻璃膜352)，其拥有第一表面(例如，第一表面354)和第二表面(例如，第二表面356)。可变形玻璃膜(例如，可变形玻璃膜352)的一个示例可以包括但不限于石英基可变形玻璃膜。

压电层(例如，压电层358)可以与可变形玻璃膜(例如，可变形玻璃膜352)的一个表面(例如，第一表面354或第二表面356)固接。该压电层(例如，压电层358)可以通过(例如来自电压源360)的电势可控制地可变形。电压源360的一个示例包括但不限于DC(即，直流)电压源，其被配置为提供足够强度的直流电压(例如，200伏特以上的直流电压)，以实现可变形玻璃膜(例如，可变形玻璃膜352)所需的变形程度。压电层(例如，压电层358)可以包括用于施加电势的第一电极(例如，第一电极362)和第二电极(例如，第二电极364)。

压电层(例如，压电层358)的一个实例包括但不限于可以通过施加(例如来自电压源360)的电荷而可选择可控制地可变形的多形态压电层，其中所施加(例如来自电压源360)的电荷的极性可以改变该多形态压电层(例如，压电层358)的变形方向。

压电层(例如，压电层358)可以通过溅射技术或任何其他物理气相沉积(PVD)技术固接到可变形玻璃膜(例如，可变形玻璃膜352)的一个表面(例如，第一表面354或第二表面356)。如本领域中已知的，溅射是指固体材料本身受到等离子体或气体的高能粒子轰击后从其表面喷射出微小颗粒的现象。

结构构件(例如，结构构件366)可以与可变形玻璃膜(例如，可变形玻璃膜352)的第二表面(例如，第二表面356)的至少第一部分相固接。压电层(例如，压电层358)的可控制变形可以被配置为可控制地使可变形玻璃膜(例如，可变形玻璃膜352)变形。

结构构件(例如，结构构件366)可以包括一个或多个金属基结构构件(例如，镍结构构件或不锈钢结构构件)和硅基结构构件。结构构件(例如，结构构件366)可以通过环氧树脂(或各种其他粘合剂/材料)和/或粘合技术与可变形玻璃膜(例如，可变形玻璃膜352)的第二表面(例如，第二表面356)相固接(例如，在特定温度下应用结构构件366使其粘接在可变形玻璃膜352上)。

在优选的实施例中，可变形玻璃膜(例如，可变形玻璃膜352)的一个示例可以包括但不限于圆形可变形玻璃膜；压电层(例如，压电层358)的一个示例可以包括但不限于环形压电层；以及结构构件(例如，结构构件366)的一个示例可以包括但不限于环形结构构件。

玻璃膜变形组件350可以包括可变形透镜组件(例如，可变形透镜组件368)，其与可变形玻璃膜(例如，可变形玻璃膜352)的第二表面(例如，第二表面356)至少第二部分相固接。由于可变形透镜组件368与可变形玻璃膜352相固接，压电层358(其也与可变形玻璃膜352相连)的任何可控制地变形也可以使可变形透镜组件368可控制地可变形。

可变形透镜组件(例如，可变形透镜组件368)可以是聚合物可变形透镜组件。这种聚合物的一个示例可以包括任何光学透明的聚合物。如以下将更详细讨论的，通过改变可变形透镜组件368的形状，可改变可变形透镜组件368的焦距，以例如实现这种自动对焦功能。

可变形透镜组件(例如，可变形透镜组件368)可以包括刚性支柱组件(例如，刚性支柱组件370)。刚性支柱组件的一个示例可以包括由(与可变形透镜组件368的其余部分相比)更高模量的聚合物或一块光学透明玻璃或塑料构成的刚性支柱组件。

刚性底座结构(例如，刚性底座结构372)可以与可变形透镜组件(例如，可变形透镜组件368)相固接。刚性底座结构(例如，刚性底座结构372)的一个示例可以包括但不限于石英基玻璃刚性底座结构。

通过加工可变形玻璃膜352可以使其更容易变形。例如，在可变形玻璃膜352上可以蚀刻出如图10图示的图案的一个或多个凹槽。

通常来说，压电层(例如压电层358)可以被配置为使可变形玻璃膜(例如，可变形玻璃膜352)从通常的平面构造(如图11A-11B所示)变形为通常的凸面构造(如图12A-12B所示)，以实现这种自动对焦功能。

举例说明：

·图11A-11B示出了没有为压电层(例如，压电层358)的第一电极362和第二电极364施加电势时的玻璃膜变形组件350，其结果是可变形玻璃膜352呈基本平面状。

·图12A-12B示出了为压电层(例如，压电层358)的第一电极362和第二电极364施加正向极性的电势(例如，来自电压源360)时的玻璃膜变形组件350。施加这种正向极性的电势可能会导致压电层358变形，其结果是，由于刚性支柱组件370的刚性，在拐点374处产生一个向下的力，而可变形玻璃膜352则向上凸起(在Z轴的正方向上)。相反地，为压电层358的第一电极362和第二电极364施加相反极性的电势会导致压电层358产生形变，其结果是，由于刚性支柱组件370的刚性，在拐点374处产生一个向上的力，而可变形玻璃膜352则向下凸起(在Z轴的负方向上)。

工艺流程：

还参照图13，示出了制造玻璃膜变形组件350的方法(例如，方法400)。方法400可以利用标准厚度的玻璃片作为生产玻璃膜变形组件350的起点。如上所述，这一标准厚度玻璃片的示例可以包括但不限于石英基玻璃片，如图14A所示。

用于制造玻璃膜变形组件350的方法400可以包括：利用MEMS工艺而部分地生产402玻璃膜变形组件350。例如，部分地生产402玻璃膜变形组件350可以包括将压电层(例如，压电层368)固接404至包括第一电极362和第二电极364的可变形玻璃膜352的表面(例如，第一表面354或第二表面356)，如图12B所示。在一个实施例中，压电层358的厚度可以为3毫米，其中电极362、364的厚度各为150纳米。

将压电层(例如，压电层358)固接404到可变形玻璃膜352的表面(例如，第一表面354或第二表面356)时，方法400可将压电层(例如，压电层358)溅射406到可变形玻璃膜352的表面(例如，第一表面354或第二表面356)上。如上所述，溅射是指固体材料本身受到等离子体或气体的高能粒子轰击后，从其表面喷射出微小颗粒的现象。部分地生产402玻璃膜变形组件350可以包括蚀刻408压电层(例如，压电层358)的一部分以暴露可变形玻璃膜352的表面(例如，第一表面354或第二表面356)的一部分，如图12C所示。

用于玻璃膜变形组件350的制造方法400可以包括将玻璃膜变形组件350固接418至硅衬底上，以及倒置420玻璃膜变形组件350。例如，方法400可以将玻璃膜变形组件350(到目前为止)倒置安装在胶带组件上，如图12D所示。倒置后，方法400可以将可变形玻璃膜(例如，可变形玻璃膜352)减薄到所需的厚度。可变形玻璃膜352所需厚度的示例可以包括但不限于20-200微米。

部分地生产402玻璃膜变形组件350可以包括将结构构件(例如，结构构件366)固接410至可变形玻璃膜352的第二表面(例如，第二表面356)，如图12E所示。如上所述，结构构件(例如，结构构件366)的一个示例可以包括一个或多个：金属基结构构件(例如，镍结构构件或不锈钢结构构件)和硅基结构构件。

当将结构构件(例如，结构构件366)固接410至可变形玻璃膜352的第二表面(例如，第二表面356)时，方法400可以：

·通过环氧树脂将结构构件(例如，结构构件366)固接412至可变形玻璃膜(例如，可变形玻璃膜352)的第二表面(例如，第二表面356)；和/或

·通过粘合技术将结构构件(例如，结构构件366)粘合414至可变形玻璃膜(例如，可变形玻璃膜352)的第二表面(例如，第二表面356)。

部分地生产402玻璃膜变形组件350可以包括蚀刻416结构构件(例如，结构构件366)的一部分，以暴露可变形玻璃膜352第二表面(例如，第二表面356)的一部分。特别地，通过蚀刻408压电层358的一部分以暴露可变形玻璃膜352的第一表面354或第二表面356的一部分，以及蚀刻416结构构件366的一部分以暴露可变形玻璃膜352第二表面356的一部分，可变形玻璃膜352可以让光线通过。

用于玻璃膜变形组件350的制造方法400可以包括将聚合物注入422玻璃膜变形组件350的空腔部分(例如，形成可变形透镜组件368)，如图14F所示。

用于玻璃膜变形组件350的制造方法400可以包括在聚合物(例如，形成可变形透镜组件368的聚合物)内安装424刚性支柱组件(例如，刚性支柱组件370)，并将刚性底座结构(例如，刚性底座结构372)固接426至玻璃膜变形组件350上，如图14G所示。用于玻璃膜变形组件350的制造方法400可以包括固化428玻璃膜变形组件350。

通用：

一般来说，本文所述的各种操作方法可以使用本文所述的各种系统和/或设备的组件或功能，也可以与它们各自的组件和子组件有关。

在某些情况下，“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或其他类似短语等扩大范围的词语和短语的存在，不应理解为在没有这种扩大的短语的情况下意图或要求更窄的情况。

此外，本文阐述的各种实施例是根据示例框图、流程图和其他图示来描述的。对于本领域的普通技术人员来说，阅读本文后会发现，图示的实施例及其各种替代方案都可以实现，而不必局限于图示的示例。例如，框图及其随附的描述不应解释为强制要求特定的结构或配置。

尽管上文已经描述了本公开的各种实施例，但应该理解的是，这些实施例仅以示例的方式呈现，而非限制。同样，各种示意图可以描述本公开的示例结构或其他配置，这样是为了帮助理解本公开可以包含的特征和功能。该公开内容并不局限于图示的示例结构或配置，而是可以使用各种替代结构和配置来实现所需的功能。事实上，对于本领域技术人员来说，如何实现替代的功能、逻辑或物理划分和配置以实现本公开的期望特征是显而易见的。此外，关于流程图、操作说明和方法权利要求，除非上下文另有明示，否则本文中提出的步骤顺序并不强制要求各种实施例以相同的顺序执行所陈述的功能。

尽管上述公开内容是根据各种示例实施例和实现来描述的，但应当理解，在一个或多个单个实施例中描述的各种特征、方面和功能并不局限于它们所描述的特定实施例的适用性，而是可以单独地或以各种组合方式应用于本公开的一个或多个其他实施例，无论是否描述了这些实施例以及这些特征是否被呈现为所描述的实施例的一部分。因此，本公开内容的广度和范围不应受到上述任何示例性实施例的限制，本领域技术人员可以理解，在权利要求书的范围内，可以对前面的描述进行各种更改和修改。

此处使用的术语仅用于描述特定实施例，而非旨在成为本公开的限制。本文所用的单数形式“一”、“一个”和“所述”也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。应进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”，指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或者添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的群组。

以下权利要求书中所有装置或步骤加功能要素的相应结构、材料、行为和等效物旨在包括与具体要求保护的其他要素组合执行该功能的任何结构、材料或动作。本公开的描述仅供说明和描述之用，但是并不旨在穷举或将本公开限制于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。选择和描述实施例是为了最好地说明本公开的原理和实际应用，使本领域普通技术人员的其他人能够理解各种实施例的公开内容，并根据预期的特定用途进行各种修改。

已经对许多实施方式进行了描述。因此在详细描述了本申请的公开内容并参考了其实施例之后，显而易见，在不脱离所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，可以进行修改和变化。

Claims (29)

1.一种被配置为使玻璃膜变形的玻璃膜变形组件，包括：

可变形玻璃膜，具有第一表面和第二表面；

压电层，固接至所述可变形玻璃膜的表面，其中所述压电层通过电势可控制地可变形；

结构构件，固接至所述可变形玻璃膜的所述第二表面的至少第一部分；以及

可变形透镜组件，固接至所述可变形玻璃膜的所述第二表面的至少第二部分；

其中所述压电层的所述可控制地变形被配置为将所述可变形玻璃膜和所述可变形透镜组件可控制地变形。

2.根据权利要求1所述的玻璃膜变形组件，其中，所述压电层被配置为将所述可变形玻璃膜从通常的平面构造可控制地变形为通常的凸面构造。

3.根据权利要求1所述的玻璃膜变形组件，其中：

所述可变形玻璃膜是圆形可变形玻璃膜；以及

所述压电层是环形压电层。

4.根据权利要求1所述的玻璃膜变形组件，其中，所述压电层通过溅射技术固接至所述可变形玻璃膜的所述表面。

5.根据权利要求1所述的玻璃膜变形组件，其中，所述压电层包括用于施加电势的第一电极和第二电极。

6.根据权利要求1所述的玻璃膜变形组件，其中，所述结构构件是环形结构构件。

7.根据权利要求1所述的玻璃膜变形组件，其中，所述结构构件包括以下一种或多种：

金属基结构构件；以及

硅基结构构件。

8.根据权利要求1所述的玻璃膜变形组件，其中，所述结构构件通过以下一种或多种方式固接至所述可变形玻璃膜的所述第二表面：

环氧树脂；以及

粘合技术。

9.根据权利要求1所述的玻璃膜变形组件，其中，所述可变形玻璃膜为石英基可变形玻璃膜。

10.根据权利要求1所述的玻璃膜变形组件，其中，所述可变形透镜组件为聚合物可变形透镜组件。

11.根据权利要求1所述的玻璃膜变形组件，其中，所述可变形透镜组件包括刚性支柱组件。

12.根据权利要求1所述的玻璃膜变形组件，还包括：

固接在所述可变形透镜组件上的刚性底座结构。

13.一种被配置为使玻璃膜变形的玻璃膜变形组件，包括：

可变形玻璃膜，具有第一表面和第二表面；

压电层，固接至所述可变形玻璃膜的表面，其中所述压电层通过电势可控制地可变形；

结构构件，固接至所述可变形玻璃膜的所述第二表面的至少第一部分；以及

可变形透镜组件，固接至所述可变形玻璃膜的所述第二表面的至少第二部分；

其中：

所述压电层的所述可控制地变形被配置为将所述可变形玻璃膜和所述可变形透镜组件可控制地变形，

所述可变形玻璃膜是圆形可变形玻璃膜，以及

所述压电层是环形压电层。

14.根据权利要求13所述的玻璃膜变形组件，其中，所述压电层被配置为将所述可变形玻璃膜从通常的平面构造可控制地变形为通常的凸面构造。

15.根据权利要求13所述的玻璃膜变形组件，其中，所述压电层包括用于施加电势的第一电极和第二电极。

16.根据权利要求13所述的玻璃膜变形组件，其中，所述结构构件是环形结构构件。

17.根据权利要求13所述的玻璃膜变形组件，其中，所述结构构件包括以下一种或多种：

金属基结构构件；以及

硅基结构构件。

18.根据权利要求13所述的玻璃膜变形组件，其中，所述可变形玻璃膜为石英基可变形玻璃膜。

19.根据权利要求13所述的玻璃膜变形组件，其中，所述可变形透镜组件为聚合物可变形透镜组件。

20.根据权利要求13所述的玻璃膜变形组件，其中，所述可变形透镜组件包括刚性支柱组件。

21.根据权利要求13所述的玻璃膜变形组件，还包括：

固接在所述可变形透镜组件上的刚性底座结构。

22.一种制造玻璃膜变形组件的方法，包括：

利用MEMS工艺而部分地生产所述玻璃膜变形组件；

将所述玻璃膜变形组件固接至硅衬底上；

倒置所述玻璃膜变形组件；以及

将聚合物注入所述玻璃膜变形组件的空腔部分。

23.根据权利要求22所述的制造玻璃膜变形组件的方法，还包括：

在所述聚合物内安装刚性支柱组件。

24.根据权利要求23所述的制造玻璃膜变形组件的方法，还包括：

在所述玻璃膜变形组件上固接刚性底座结构。

25.根据权利要求24所述的制造玻璃膜变形组件的方法，还包括：

固化所述玻璃膜变形组件。

26.根据权利要求22所述的制造玻璃膜变形组件的方法，其中，利用MEMS工艺而部分地生产所述玻璃膜变形组件包括：

将压电层固接至所述可变形玻璃膜的表面；

蚀刻所述压电层的一部分以暴露所述可变形玻璃膜的所述表面的一部分；

将结构构件固接至所述可变形玻璃膜的第二表面；以及

蚀刻所述结构构件的一部分以暴露所述可变形玻璃膜的所述第二表面的一部分。

27.根据权利要求25所述的制造玻璃膜变形组件的方法，其中，将压电层固接至所述可变形玻璃膜的表面包括：

将所述压电层溅射到所述可变形玻璃膜的所述表面上。

28.根据权利要求25所述的制造玻璃膜变形组件的方法，其中，将结构构件固接至所述可变形玻璃膜的第二表面包括：

通过环氧树脂将所述结构构件固接至所述可变形玻璃膜的所述第二表面。

29.根据权利要求25所述的制造玻璃膜变形组件的方法，其中，将结构构件固接至所述可变形玻璃膜的第二表面包括：

通过粘合技术将所述结构构件粘合至所述可变形玻璃膜的所述第二表面。