元件组装方法及电子装置与流程

1.本发明涉及电子产品的模组组装技术领域，特别涉及一种元件组装方法及电子装置。


背景技术：

2.随着微机电系统(microelectromechanical system，mems)技术的发展，以及，电子产品、智能设备等越来越多地朝向小型化和高性能的方向发展，在mems执行器的可动部件上组装其他元件，进而实现该其他元件的运动，成为了一些电子产品的模组组装的实现手段之一。这种元件组装方法，通常需要实现mems执行器的可动部件与所述其他元件之间的结构胶物理连接，以及，所述其他元件与所述mems执行器之间的金属打线电性连接。
3.然而，无论是实现上述的结构胶物理连接，还是实现金属打线电性连接，均需要在组装过程中mems执行器的可动部件与所述其他元件的位置稳固不动，这显然跟mems执行器的可动部件自身可动的性质相矛盾。
4.因此，如何在将其他元件组装到mems等元件的可动部件上的过程中，使得可动部件和待组装的其他元件的位置稳固不动，以及在组装完成后使得可动部件仍然可动，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种元件组装方法及电子装置，能够在将其他元件组装到mems等元件的可动部件上的过程中，使得可动部件和待组装的其他元件的位置稳固不动，以及在组装完成后使得可动部件仍然可动。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种元件组装方法，包括：
7.提供第一元件，所述第一元件具有固定部件和可动部件，所述固定部件中设有空隙，至少部分可动部件伸入到所述空隙中，并在所述空隙中相对所述固定部件沿至少一个方向可动，其中，至少伸入到所述空隙中的部分所述可动部件为在第一预设触发条件下能发生翘曲变形的材料；
8.至少在伸入到所述空隙中的部分所述可动部件上施加所述第一预设触发条件，以至少使伸入到所述空隙中的部分所述可动部件向所述固定部件翘曲变形，直至与所述固定部件接触或者相挤压，以临时固定；
9.提供第二元件，并将所述第二元件装配到所述可动部件上；
10.撤去所述第一预设触发条件，或者将所述第一预设触发条件更换为第二预设触发条件，使所述可动部件的翘曲变形恢复到要求程度，以解除所述临时固定，使得所述可动部件能再次相对所述固定部件可动。
11.本发明还提供一种电子装置，所述电子装置包括：
12.第一元件，所述第一元件具有固定部件和可动部件，所述固定部件中设有空隙，至少部分可动部件伸入到所述空隙中，并在所述空隙中相对所述固定部件沿至少一个方向可
动；
13.第二元件，所述第二元件装配到所述可动部件上，并能随所述可动部件的运动而运动；
14.其中，至少伸入到所述空隙中的部分所述可动部件为在第一预设触发条件下能发生翘曲变形的材料，所述材料能在所述第一预设触发条件下翘曲变形至与所述固定部件接触或者相挤压，以临时固定到所述固定部件上，且在撤去所述第一预设触发条件，或者将所述第一预设触发条件更换为第二预设触发条件时，所述材料的翘曲变形能恢复到要求程度。
15.与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果之一：
16.1、选用能在不同条件下具有不同的翘曲程度的膜层作为可动部件的至少一部分，并至少使伸入到第一元件的固定部件的空隙中的部分可动部件，在第一预设触发条件下发生够的翘曲变形，来实现可动部件与固定部件之间的临时性“锁位”效果(即临时固定)，确保第二元件组装到可动部件的过程中，可动部件不会移动，由此保证第二元件组装的稳固性；在第二元件组装完毕后，可以通过撤去第一预设触发条件或者改用第二预设触发条件，来使得可动部件的翘曲变形恢复至要求程度，以解除临时固定，使得可动部件再次相对固定部件“可动”。
17.2、本方案无需增加额外的结构，工艺简单，容易实现。
附图说明
18.图1是本发明一实施例的元件组装方法的流程图。
19.图2至图5是本发明一实施例的元件组装方法中的器件结构剖面示意图。
20.其中的附图标记如下：
21.10-第一元件；100-固定部件；100a-第一限位结构；100b-第二限位结构；101-可动部件；101a-可动部件的中央区域；101b-可动部件的边缘；102-空隙；103-开口；11-连接结构；12-第二元件。
具体实施方式
22.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的技术方案作进一步详细说明。根据下面说明，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。本文中“和/或”的含义是二选一或二者兼具。
23.请参考图1，本发明一实施例提供一种元件组装方法，包括以下步骤：
24.s1，提供第一元件，所述第一元件具有固定部件和可动部件，所述固定部件中设有空隙，至少部分可动部件伸入到所述空隙中，并在所述空隙中相对所述固定部件沿至少一个方向可动，其中，至少伸入到所述空隙中的部分所述可动部件为在第一预设触发条件下能发生翘曲变形的材料；
25.s2，至少在伸入到所述空隙中的部分所述可动部件上施加所述第一预设触发条件，以至少使伸入到所述空隙中的部分所述可动部件向所述固定部件翘曲变形，直至与所述固定部件接触或者相挤压，以临时固定；
26.s3，提供第二元件，并将所述第二元件装配到所述可动部件上；
27.s4，撤去所述第一预设触发条件，或者将所述第一预设触发条件更换为第二预设触发条件，使所述可动部件的翘曲变形恢复到要求程度，以解除所述临时固定，使得所述可动部件能再次相对所述固定部件可动。
28.请参考图2，在步骤s1中，提供第一元件10，所述第一元件10具有固定部件100和可动部件101，所述固定部件100中设有空隙102，至少部分可动部件101伸入到所述空隙102中，并在所述空隙102中相对所述固定部件100沿至少一个方向可动，其中，可动部件101相对所述固定部件100可动的方式包括水平移动、竖直移动和转动中的至少一种。本实施例中，所述空隙102包括三部分：位于可动部件101四周侧壁与固定部件100部分之间的空间，位于可动部件101的顶部和其上方的固定部件100部分之间的空间，以及，位于所述可动部件底部和其下方的固定部件100部分之间的空间。
29.作为一种示例，所述第一元件10为mems元件，所述可动部件101只有一小部分设置在所述固定部件100的空隙102，且所述空隙102处的固定部件100的上表面中设有多个开口103，开口103连通所述空隙102。
30.作为另一种示例，所述第一元件10为mems元件，所述固定部件100具有空隙102(即空腔)，所述可动部件101除去需要与外界固定的部分以外，其余部分均设置在所述空隙102中，且所述可动部件101可以在空隙102中移动和/或转动，进而使得可动部件101相对固定部件100可动，所述固定部件100的上表面设有暴露出所述可动部件101的部分表面的多个开口103，各个开口103均连通所述空隙102。
31.可选地，所述固定部件100具有第一限位结构100a和第二限位结构100b，所述第一限位结构100a能限制所述可动部件101在可动的方向以外的方向上的最大移动位置，所述第二限位结构100b能限制所述可动部件101在可动的方向上的可动幅度范围。作为一种示例，可动部件101可以相对固定部件100水平移动，所述第二限位结构100b为空隙102四周的侧壁，能限制所述可动部件101在水平方向上的可动幅度范围，所述第一限位结构100a为空隙102的顶壁，能限制所述可动部件101在竖直方向上的最大移动位置。
32.本实施例中，至少伸入到所述空隙102中的部分所述可动部件101为在第一预设触发条件下能发生翘曲变形的材料。且所述可动部件101的翘曲变形在后续撤去第一预设触发条件后或者更换为第二预设触发条件后能够恢复到要求程度，也就是说，可动部件101的翘曲变形是“可逆”的。
33.可选地，所述第一预设触发条件可以包括电流变化、电压变化、光照变化、磁力变化、化学变化和温度变化中的至少一种。其中，当所述第一预设触发条件为电流变化和/或电压变化时，至少伸入到所述空隙中的部分所述可动部件为电致变形材料，所述电致变形材料包括压电陶瓷等；当所述第一预设触发条件为光照变化时，至少伸入到所述空隙中的部分所述可动部件为光致变形材料，所述光致变形材料包括铁电陶瓷等，例如锆钛酸铅镧(plzt)铁电陶瓷。；当所述第一预设触发条件为化学变化时，至少伸入到所述空隙中的部分所述可动部件为与第一规定试剂发生化学变化后能变形材料，且在后续撤去第一预设触发条件后，并更换为第二规定试剂(即更换为第二预设触发条件)后，该材料能够与第二规定试剂再次发生化学反应，进而使得所述可动部件101的翘曲变形恢复到要求程度；当所述第一预设触发条件为磁力变化时，至少伸入到所述空隙中的部分所述可动部件为磁致变形材
料，所述磁致变形材料包括永磁体类铁氧材料等或铁硅合金等软磁材料；当所述第一预设触发条件为温度变化时，至少伸入到所述空隙中的部分所述可动部件为各种应力随温度变化的各种单层膜或者复合膜结构，例如为氧化硅单层膜，或者为氧化硅叠加氮化硅的复合膜等，对其加热能变形，对其降温也可以变形。所述可动部件101的正常工作温度范围取决于器件的用途，比如通常民用的电子元器件，其可动部件101的正常工作温度可以设置为零下20摄氏度到零上50摄氏度。
34.在所述第一元件10的正常工作环境下，所述可动部件101可以是平坦的平面结构，也可以是具有一定翘曲度的曲面结构。且可动部件101在正常环境下时的翘曲度取决于空隙102的大小，当可动部件101翘曲不大于空隙102所允许的临界翘曲程度时，认为可动部件101可自由活动，器件正常工作，但当可动部件101的翘曲大于空隙102所允许的临界翘曲程度时，可动部件101会跟周围相邻的界面产生接触，进一步地，当该接触所导致的摩擦阻力过大时，会导致可动部件101无法移动，此时认为器件无法正常工作。
35.另外，本步骤中，第一元件10的形成工艺，不是本发明的重点，其可以为本领域技术人员所熟知的任意合适的工艺，在此不再赘述。
36.请参考图3，在步骤s2中，至少在伸入到所述空隙102中的部分所述可动部件101上施加所述第一预设触发条件，以至少使伸入到所述空隙102中的部分所述可动部件101向所述固定部件100翘曲变形，直至与所述固定部件100接触或者相挤压，使可动部件101与固定部件100之间产生足够的静摩擦力，足以使得可动部件101相对所述固定部件100固定不动，进而实现可动部件101与所述固定部件100临时固定。作为一种示例，所述可动部件101伸入到所述空隙102中的中央区域101a向上鼓起，至与第一限位结构100a相接触或相挤压，所述可动部件101伸入到所述空隙102中的边缘区域101b向下翘曲变形，直至与所述空隙102的底壁相接触或相挤压，进而实现可动部件101与所述固定部件100临时固定。
37.请参考图4，在步骤s3中，首先，提供第二元件12，所述第二元件12可以是本领域技术人员所熟知的任意合适的元件，例如包括感光芯片、cmos图像传感器、全透射镜、反射镜，半透射镜、摄像头镜头组等中的至少一种。然后，可以在施加有所述第一预设触发条件的环境下，通过点胶、滴灌、涂胶等方式，在所述第二元件12的粘接面和/或可动部件101的粘接面上形成胶粘层11；接着，将第二元件12粘接到胶粘层11上，并可以进一步对胶粘层11进行固化处理，以增强第一元件10和第二元件12之间的机械性能。本实施例中，空隙102中的可动部件101上方的固定部件100中设有开口103，胶粘层11还填充在开口103中。
38.值得注意的是，当至少伸入到所述空隙102中的部分所述可动部件101为热变形材料时，胶粘层11的材料可以选择热固化胶，由此可以将胶粘层11的固化处理和步骤s4中解除临时固定的工艺合二为一，以简化工艺，降低成本。当然，当至少伸入到所述空隙102中的部分所述可动部件101为热变形材料时，胶粘层11的材料可以选择光固化胶，由此，可以采用光照的方式对胶粘层11进行固化处理，以避免对胶粘层11进行固化处理对后续步骤s4中解除临时固定的操作造成不利影响。另外需要说明的是，对胶粘层11的固化，不论是热固化还是光固化或是常温放置自然固化，均要求胶粘层11的固化所带来的变形不影响撤销第一预设触发条件或者施加第二预设触发条件后可动部件恢复到要求的程度，也就是相对于可动部件待恢复的要求，胶粘层11的固化带来的影响可忽略。
39.请参考图5，在步骤s4中，可以根据可动部件101的材料性质以及第一预设触发条
件的具体情况，选择合适的手段，来使所述可动部件101的翘曲变形恢复到要求程度，此时，空隙102中的可动部件101与上方的第一限位结构100a不再接触或接触摩擦力可忽略，空隙102中的可动部件101与下方的固定部件100不再接触或接触摩擦力可忽略，以解除可动部件101与固定部件100的临时固定，使得所述可动部件101能再次相对所述固定部件100可动。在本步骤中，当所述可动部件101的翘曲变形恢复到要求程度时，可动部件101可以是平坦的，也可以具有一定的翘曲度，但该翘曲度引起的不利影响，相对于第一元件10和第二元件12的组装精度的改善来说，可忽略不计以解除所述临时固定，使得所述可动部件101能再次相对所述固定部件100可动。
40.作为一种示例，在步骤s4中，撤去步骤s2中施加的第一预设触发条件，来使所述可动部件101的翘曲变形恢复到要求程度，以解除所述临时固定，使得所述可动部件101能再次相对所述固定部件100可动。
41.作为另一种示例，在步骤s4中，将步骤s2中施加的第一预设触发条件更换为第二预设触发条件，来使所述可动部件101的翘曲变形恢复到要求程度，以解除所述临时固定，使得所述可动部件101能再次相对所述固定部件100可动。其中，所述第二预设触发条件可以包括电流变化、电压变化、光照变化、磁力变化、化学变化和温度变化中的至少一种。且当所述第二预设触发条件和所述第一预设触发条件为相同性质的变化条件时，所述第二预设触发条件和所述第一预设触发条件的取值范围不同。例如，当所述第二预设触发条件和所述第一预设触发条件均为温度变化时，第一预设触发条件可以是从正常环境温度升高到超出正常环境温度的温度，第二预设触发条件是从超出正常环境温度的温度恢复至正常环境温度。
42.下面结合图1至图5，并以一个具体应用实例来进一步说明本实施例的技术方案。该应用实例的元件组装方法，采用上述的步骤s1～s4流程，且具体如下：
43.在步骤s1中，提供的第一元件10为mems元件，所述第一元件10具有固定部件100和可动部件101，所述固定部件100中设有空隙102，所述可动部件101只有部分设置在所述固定部件100的空隙102中，且所述空隙102处的固定部件100的上表面中设有多个开口103，开口103连通所述空隙102，在所述空隙102中的可动部件101能相对所述固定部件100水平移动。所述可动部件101整体上采用热致变形材料制成，且在正常环境温度下，所述可动部件101整体上具有一定的翘曲度，使得可动部件101设置在所述固定部件100的空隙102中的部分向上鼓起，所述可动部件101的翘曲变形在规定温度范围内是“可逆”的，所述规定温度范围的最低温度值低于正常工作温度范围的最低温度值，所述规定温度范围的最高温度值高于正常工作温度范围的最高温度值，具体例如，所述规定温度范围为-50摄氏度～ 60摄氏度，所述正常工作温度范围为-10摄氏度～ 45摄氏度。对于正常工作温度范围的第一元件10，通过对其材料的选择和膜层几何结构的设计，可以实现在正常工作温度范围内，空隙102内的可动部件101发生温度变化导致的翘曲变形后，互相之间仍然不接触，或者接触后，接触面产生的摩擦力可忽略。其中，当可动部件101的翘曲不大于空隙102所允许的临界翘曲程度时，认为可动部件101可自由活动，器件正常工作，但当可动部件101的翘曲大于空隙102所允许的临界翘曲程度时，可动部件101会跟周围相邻的界面产生接触，进一步地，当该接触所导致的摩擦阻力过大时，会导致可动部件101无法移动，此时器件无法正常工作。
44.在步骤s2中，改变第一元件10环境温度为非工作温度范围t1，t1不在第一元件10
正常工作温度范围内，但是仍在上述的规定温度范围内。此时，可动部件101整体上受温度变化影响而翘曲变形增大，空隙102中的可动部件101的中央区域101a向上鼓起至与上方固定部件101接触，空隙102中的可动部件101的边缘区域101b向下拉伸至与下方的固定部件101接触，使可动部件101与固定部件100之间产生足够的静摩擦力，足以使得可动部件101相对所述固定部件100固定不动，进而实现可动部件101与所述固定部件100临时固定。
45.在步骤s3中，提供的第二元件12为感光芯片、cmos图像传感器、全透射镜、反射镜，半透射镜或摄像头镜头组。然后，在t1温度下，通过点胶、滴灌、涂胶等方式，在开口103暴露出的可动部件101的表面上形成胶粘层11，胶粘层11可以是光固化胶，也可以是热固化胶。接着，将第二元件12粘接到胶粘层11上。
46.在步骤s4中，将环境温度从t1恢复到第一元件10的正常工作温度范围，由于可动部件101的翘曲变形的可逆性，可动部件101逐渐恢复到步骤s1中的状态，此时，空隙102中的可动部件101的中央区域101a与上方的第一限位结构100a不再接触或接触摩擦力可忽略，空隙102中的可动部件101的边缘区域101b与下方的固定部件100不再接触或接触摩擦力可忽略，空隙102中的可动部件101与固定部件101分离，此时，组装第二元件12后的可动部件101再次相对固定部件100“可动”。
47.请参考图5，本实施例还提供一种利用本实施例的元件组装方法形成的电子装置，所述电子装置包括：第一元件10、胶粘层11和第二元件12。
48.所述第一元件10具有固定部件100和可动部件101，所述第二元件12通过所述胶粘层11粘接到所述第一元件10的可动部件101的表面上。所述固定部件100中设有空隙102，至少部分可动部件101伸入到所述空隙102中，并在所述空隙102中相对所述固定部件100沿至少一个方向可动，其中，可动部件101相对所述固定部件100可动的方式包括水平移动、竖直移动和转动中的至少一种。本实施例中，所述空隙102包括三部分：位于可动部件101四周侧壁与固定部件100部分之间的空间，位于可动部件101的顶部和其上方的固定部件100部分之间的空间，以及，位于所述可动部件底部和其下方的固定部件100部分之间的空间。
49.作为一种示例，所述第一元件10为mems元件，所述可动部件101只有一小部分设置在所述固定部件100的空隙102，且所述空隙102处的固定部件100的上表面中设有多个开口103，开口103连通所述空隙102。胶粘层11还填充在开口103中。
50.作为另一种示例，所述第一元件10为mems元件，所述固定部件100具有空隙102(即空腔)，所述可动部件101除去需要与外界固定的部分以外，其余部分均设置在所述空隙102中，且所述可动部件101可以在空隙102中移动和/或转动，进而使得可动部件101相对固定部件100可动，所述固定部件100的上表面设有暴露出所述可动部件101的部分表面的多个开口103，各个开口103均连通所述空隙102。胶粘层11还填充在开口103中。
51.可选地，所述固定部件100具有第一限位结构100a和第二限位结构100b，所述第一限位结构100a能限制所述可动部件101在可动的方向以外的方向上的最大移动位置，所述第二限位结构100b能限制所述可动部件101在可动的方向上的可动幅度范围。作为一种示例，可动部件101可以相对固定部件100水平移动，所述第二限位结构100b为空隙102四周的侧壁，能限制所述可动部件101在水平方向上的可动幅度范围，所述第一限位结构100a为空隙102的顶壁，能限制所述可动部件101在竖直方向上的最大移动位置。
52.本实施例中，至少伸入到所述空隙102中的部分所述可动部件101为在第一预设触
发条件下能发生翘曲变形的材料。且所述可动部件101的翘曲变形在后续撤去第一预设触发条件后或者更换为第二预设触发条件后能够恢复到要求程度，也就是说，可动部件101的翘曲变形在规定条件下是“可逆”的。
53.可选地，所述第一预设触发条件可以包括电流变化、电压变化、光照变化、磁力变化、化学变化和温度变化中的至少一种。其中，当所述第一预设触发条件为电流变化和/或电压变化时，至少伸入到所述空隙中的部分所述可动部件为电致变形材料，所述电致变形材料包括压电陶瓷等；当所述第一预设触发条件为光照变化时，至少伸入到所述空隙中的部分所述可动部件为光致变形材料，所述光致变形材料包括锆钛酸铅镧(plzt)铁电陶瓷等；当所述第一预设触发条件为化学变化时，至少伸入到所述空隙中的部分所述可动部件为与规定试剂发生化学变化后能变形材料；当所述第一预设触发条件为磁力变化时，至少伸入到所述空隙中的部分所述可动部件为磁致变形材料，所述磁致变形材料包括永磁体类铁氧材料等或铁硅合金等软磁材料；当所述第一预设触发条件为温度变化时，至少伸入到所述空隙中的部分所述可动部件为各种应力随温度变化的各种单层膜或者复合膜结构，例如为氧化硅单层膜，或者，为氧化硅叠加氮化硅的复合膜等，对其加热能变形，对其降温也可以变形。所述可动部件101的正常工作温度范围取决于器件的用途，比如通常民用的电子元器件，其可动部件101的正常工作温度可以设置为零下20摄氏度到零上50摄氏度。
54.在所述第一元件10的正常工作环境下，所述可动部件101可以是平坦的平面结构，也可以是具有一定翘曲度的曲面结构，可动部件101在正常环境下时的翘曲度取决于空隙102的大小，当可动部件101翘曲不大于空隙102所允许的临界翘曲程度时，认为可动部件101可自由活动，器件正常工作，但当可动部件101的翘曲大于空隙102所允许的临界翘曲程度时，可动部件101会跟周围相邻的界面产生接触，进一步地，当该接触所导致的摩擦阻力过大时，会导致可动部件101无法移动，此时认为器件无法正常工作。
55.可选地，所述电子装置为镜头模组或者集成有镜头模组的电子产品，所述第一元件为mems元件，所述第二元件12可以是本领域技术人员所熟知的任意合适的元件，例如包括感光芯片、cmos图像传感器、全透射镜、反射镜，半透射镜、摄像头镜头组等中的至少一种。
56.综上所述，本发明的技术方案，选用能在不同条件下具有不同的翘曲程度的膜层作为可动部件的至少一部分，并至少使伸入到第一元件的固定部件的空隙中的部分可动部件，在第一预设触发条件下发生够的翘曲变形，来实现可动部件与固定部件之间的临时性“锁位”效果(即临时固定)，确保第二元件组装到可动部件的过程中，可动部件不会移动，由此保证第二元件组装的稳固性；在第二元件组装完毕后，可以通过撤去第一预设触发条件或者改用第二预设触发条件，来使得可动部件的翘曲变形恢复至要求程度，以解除临时固定，使得可动部件再次相对固定部件“可动”。本方案无需增加额外的结构，工艺简单，容易实现。
57.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明技术方案的范围。