制造微机电系统梳齿结构的方法、系统和梳齿结构与流程

本公开的实施例主要涉及一种微机电系统领域。更具体地，本公开的实施例涉及一种制造微机电系统梳齿结构的方法、系统和梳齿结构。

背景技术：

1、微机电系统(micro electromechanical system，mems)，是一种通常在硅晶圆上以ic工艺制备的微型系统。微机械系统的制备工艺包括光刻、离子束刻蚀、化学腐蚀、晶片键合等，同时在机械结构上制备了电极，以便通过电子技术进行控制。

2、作为微机电系统电子器件的一种，微机电系统梳齿结构，又被叫做梳齿马达，包括固定件梳齿和相对于固定件梳齿可运动的活动件梳齿。在向固定件梳齿和活动件梳齿分别施加正电和负电后，活动件梳齿会受到静电力并在静电力的作用下发生位移，从而实现梳齿结构的马达功能。此外，微机电梳齿结构还可以用作惯性传感器。在用作惯性传感器时，活动件梳齿通常连接有弹簧结构。当微机电梳齿结构存在惯性运动时，活动件梳齿能够在惯性力的作用下发生位移，从而使得与固定件梳齿之间的电容发生变化。通过测量活动件梳齿和固定件梳齿之间的电容变化，就能确定活动件梳齿所发生的位移量，并由此能够确定移动的加速度值，从而实现惯性传感器功能。

技术实现思路

1、为了改善所制造的微机电系统梳齿结构的驱动能力或传感性能，本公开的实施例提供了一种制造微机电系统梳齿结构的方法和系统。

2、在本公开的第一方面，提供了一种用于制造微机电系统梳齿结构的方法。该方法包括分别形成所述梳齿结构的固定件坯板和活动件坯板，其中所述固定件坯板包括固定件基板和固定件梳齿；并且所述活动件坯板包括活动件铆接部和活动件梳齿；将所述活动件坯板以垂直于所述固定件坯板的插装方向插装在所述固定件坯板上，以使所述固定件梳齿和所述活动件梳齿间隔排列；以及将所述活动件铆接部固定至所述固定件基板以形成所述梳齿结构。

3、根据本公开实施例的方法，通过分别形成固定件坯板和活动件坯板并使两者垂直插装在一起，能够获得梳齿深宽比高于传统制造方法所制造的梳齿结构的深宽比，并保证梳齿之间的间隙的一致性，从而提高梳齿结构作为梳齿马达的驱动性能和作为惯性传感器的传感器性能。

4、在一种实现方式中，该方法还包括调节所述活动件坯板相对于所述固定件坯板的位置以使得所述固定件梳齿和所述活动件梳齿之间的间距一致。以此方式，能够进一步确保梳齿之间的间距的一致性，从而提高梳齿结构的性能。

5、在一种实现方式中，方法还包括借助于定位构件来将所述活动件坯板插装在所述固定件坯板上，其中所述定位构件被形成在所述固定件坯板和所述活动件坯板上。这种方式利于活动件坯板被精确地定位在固定件坯板上。

6、在一种实现方式中，插装步骤还包括移动所述活动件坯板以使得所述定位构件的第一预定位件和第二预定位件在所述插装方向上对齐，其中所述第一预定位件被形成在所述活动件坯板上，并且所述第二预定位件被形成在所述固定件坯板上；以及使所述活动件坯板沿所述插装方向进一步移动以使得所述第一预定位件和所述第二预定位件相接合来将所述活动件坯板插装在所述固定件坯板上。该方法能够以简单的方式实现活动件坯板和固定件坯板在插装过程中的预定位。

7、在一种实现方式中，调节所述活动件坯板相对于所述固定件坯板的位置包括使用图像获取单元获取光经过所述定位构件的光栅标记组件后所产生的干涉条纹的图像；以及使所述活动件坯板和固定件坯板中的至少一个沿垂直于所述插装方向的调节方向移动，以使所述图像中的所述干涉条纹满足预定规律。该方法能够以较低的成本实现活动件坯板的位置在至少一个方向上的精确调节。

8、在一种实现方式中，调节所述活动件坯板相对于所述固定件坯板的位置包括将具有预定电压的电源的正极和负极中的一个电连接至所述活动件坯板，并将所述正极和所述负极中的另一个电连接至所述固定件坯板；获取所述活动件坯板上的活动件梳齿与所述固定件坯板上的固定件梳齿之间的静电力；以及使所述活动件坯板沿所述活动件梳齿或所述固定件梳齿的排列方向移动，以将所述静电力调节到预定阈值范围内。以此方式，能够以简单的结构和构件实现活动件梳齿和固定件梳齿之间的间距一致。

9、在一种实现方式中，调节所述活动件坯板相对于所述固定件坯板的位置包括：使所述活动件坯板沿活动件梳齿或固定件梳齿排列的第一调节方向移动第一预定距离直至所述活动件梳齿和所述固定件梳齿接触，并确定刚开始产生所述接触力时所述活动件坯板的第一移动距离；使所述活动件坯板沿与所述第一调节方向相反的第二调节方向移动直至所述活动件梳齿和所述固定件梳齿接触，并确定刚开始产生所述接触力时所述活动件坯板的第二移动距离；根据所述第一预定距离、所述第一移动距离和所述第二移动距离来确定使所述活动件坯板沿所述第一调节方向移动的第三移动距离；以及使所述活动件坯板沿所述第一调节方向移动所述第三移动距离来使得所形成的梳齿结构的间距一致。以此方式，能够以简单的结构和构件实现活动件梳齿和固定件梳齿之间的间距一致。

10、在一种实现方式中，确定所述第一移动距离包括在所述活动件坯板沿所述第一调节方向移动的过程中获取至少两个不同的接触力；获取所述接触力与所述活动件坯板的移动距离之间的关系；以及根据所述关系确定所述第一移动距离。

11、在一种实现方式中，确定所述第二移动距离包括在所述活动件坯板沿所述第二调节方向移动的过程中获取至少两个不同的接触力；获取所述接触力与所述活动件坯板的移动距离之间的关系；根据所述关系确定所述第二移动距离。

12、在一种实现方式中，方法还包括通过粘接剂所述活动件铆接部固定至所述固定件基板。以此方式，能够确保在梳齿不变形的情况下将活动件固定在固定件，从而提高所制造的梳齿结构的可靠性。

13、根据本公开的第二方面提供了一种用于制造微机电系统梳齿结构的系统。该系统包括蚀刻装置，被配置为用于分别形成所述梳齿结构的固定件坯板和活动件坯板，其中所述固定件坯板包括固定件基板和固定件梳齿；并且所述活动件坯板包括活动件铆接部和活动件梳齿；以及移动装置，被配置为耦合至所述活动件坯板，以将所述活动件坯板以垂直于所述固定件坯板的插装方向插装在所述固定件坯板上。利用该系统，能够获得梳齿深宽比高于传统制造方法所制造的梳齿结构的深宽比，并保证梳齿之间的间隙的一致性，从而提高梳齿结构作为梳齿马达的驱动性能和作为惯性传感器的传感器性能。

14、在一些实施方式中，该系统还包括定位构件，被配置为所述活动件坯板提供导向和/或定位来利于所形成的梳齿结构的梳齿间隙一致。定位构件能够利于活动件坯板精确插装到固定件坯板上，从而提高所制造的梳齿结构的性能和可靠性。

15、在一些实施方式中，定位构件包括第一预定位件，被形成在所述活动件坯板上；以及第二预定位件，被形成在所述固定件坯板上，并且被配置为能够与所述第一预定位件接合来为所述活动件坯板上沿所述插装方向的运动提供导向。

16、在一些实施方式中，定位构件还包括光栅标记组件，适于使穿过所述光栅标记组件的光发生干涉，包括：第一光栅标记，被形成在所述活动件坯板上；第二光栅标记，被形成在所述固定件坯板上，并且被配置为在所述第一预定位件和所述第二预定位件接合时与所述第二光栅标记在垂直于所述插装方向的调节方向上相互错开。

17、在一些实施方式中，定位构件还包括对位板，适于被布置在所述固定件坯板的背离所述活动件坯板的一侧，并且所述光栅标记组件还包括形成在所述对位板上的多个对位板光栅标记，所述对位板光栅标记被布置为在所述插装方向上与所述第一光栅标记和所述第二光栅标记对齐。

18、在一些实施方式中，定位构件还包括光源，被布置在所述对位板的沿所述插装方向背离所述固定件坯板的一侧，并配置为朝向所述对位板沿所述插装方向发射光；以及图像获取单元，被布置在所述活动件坯板的在所述插装方向上背离所述对位板的一侧，并且被配置为获取所述光经过所述光栅标记组件后所产生的干涉条纹的图像。

19、在一些实施方式中，移动所述活动件坯板和所述固定件坯板呈矩形，并且所述第一光栅标记和所述第二光栅标记被布置在所述矩形的至少一个边框上。

20、在一些实施方式中，定位构件还包括力传感器，被配置为用于获取所述活动件坯板上的活动件梳齿与所述固定件坯板上的固定件梳齿之间的静电力和接触力中的至少一个。

21、根据本公开的第三方面，提供了一种通过上文中第一方面所述的方式所制造的微机电系统梳齿结构。该梳齿结构包括固定件，包括固定件基板和固定件梳齿；以及活动件，包括活动件铆接部、活动件梳齿和连接所述活动件铆接部和活动件梳齿的连接块，其中所述活动件铆接部通过粘接剂而被粘接在所述固定件基板上，以将所述活动件固定在所述固定件上。

22、在一些实施方式中，微机电系统梳齿结构的所述活动件梳齿和所述固定件梳齿之间的深宽比大于50:1。