减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构制造技术

减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，其特征在于：所述的减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，包括端点，刚体，刚性连接模块，柔性梁，固定点；其中：刚体上端为端点结构，平行于位移方向的柔性梁之间设置有刚性连接模块，固定点，刚体下方设置有固定点。所述的刚体为上下两部分的分体结构件。本实用新型专利技术的优点：通过直接在MEMS设计中解决问题，克服了前面提到的所有限制，获得对蚀刻误差不敏感的器件。安排多个以交互方式偏转的柔性梁，以便它们实现一种针对蚀刻误差的自补偿效应。本实用新型专利技术是解决直接在机械领域中由非垂直蚀刻壁引起的错误，而无需在MEMS配套ASIC中实现额外且昂贵的电子设备。外且昂贵的电子设备。外且昂贵的电子设备。

【技术实现步骤摘要】
减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构


[0001]本技术涉及微制造领域，特别涉及减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构。

技术介绍

[0002]MEMS结构通常通过从结构层的表面切割沟槽来实现,通常由硅或氧化物制成，遵循定义的2D几何结构。因此，所产生的装置的特征在于具有等于构造层厚度的均匀厚度,切割沟槽的典型制造工艺是深度反应离子蚀刻。
[0003]在理想情况下，沟渠的侧壁与结构表面完全正交：该特性允许在平行于结构表面的平面上发生的运动与在与该表面正交的方向上发生的运动之间实现完美分离。但是，在实际生产环境中，不可能保证在整个MEMS晶片上形成理想的沟槽；因此，一些设备采用非垂直沟壁实现，必须在平面内发生的功能运动也会受到不必要的平面外位移的影响。
[0004]这一现象是MEMS陀螺仪中所谓的“正交误差”的基础，即驱动运动不可避免地导致传感质量产生虚假位移。这种位移导致陀螺仪性能显著下降。为了在获得可接受的器件性能的同时限制产量损失，设计者必须在MEMS的配套ASIC中实施对策。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是为了解决直接在机械领域中由非垂直蚀刻壁引起的错误，而无需在MEMS配套ASIC中实现额外且昂贵的电子设备。
[0006]本技术提供了减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，其特征在于：所述的减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，包括端点2，刚体3，刚性连接模块4，柔性梁5，固定点6；
[0007]其中：刚体3上端为端点2结构，平行于位移方向的柔性梁5之间设置有刚性连接模块4，固定点6，刚体3下方设置有固定点6。
[0008]所述的刚体3为上下两部分的分体结构件。
[0009]所述的平行于位移方向的柔性梁5，柔性部分沿弹簧长度对称布置。
[0010]所述的柔性梁5具有多尖端结构。
[0011]MEMS柔性的结构，是对蚀刻误差不敏感的器件，安排多个以交互方式偏转的柔性梁5，柔性梁5能实现针对蚀刻误差的自补偿效应。
[0012]弹簧与传统折叠梁弹簧具有相同的功能，其特点是柔性梁沿X轴平行于位移方向，刚体将柔性梁5耦合到弹簧尖端。
[0013]图2显示在位移方向上施加力时弹簧如何偏转。
[0014]柔性梁5以反对称方式偏转，柔性梁5的任何平面都是自补偿的，即使存在弹簧的非垂直侧壁，当在X方向上施加力时，弹簧尖端也不会在Z方向上偏转。
[0015]具有平行于位移方向的柔性梁5和作为杠杆的刚体3的原理通过多种方式均可实现。
[0016]所述的图3展示了如何修改传统线性驱动陀螺仪，使其对非垂直沟槽壁不敏感。
[0017]弹簧由本方案中所述的柔性梁5代替，允许中心质量沿X轴精确振荡，即使存在蚀刻误差，并且仅当应用角速率时才沿Z轴偏转，消除沿Z轴的虚假运动可使陀螺仪具有优异的性能。
[0018]在平面XY中具有厚度的两个尖端柔性结构，其中，一个尖端在该平面内相对于第二个尖端有一个主运动，主运动是线性的或曲线的；其中，与柔性结构其余点处的主运动相切称为“主位移方向”，对柔性结构进行了优化，以避免制造缺陷导致其尖端在执行主要运动时也产生与平面XY正交的不必要位移，通过将柔性结构布置为一个或多个刚体和一个或多个柔性梁的组合来实现优化，其特点是柔性梁的方向平行于主位移方向。
[0019]提出了一种设计蚀刻误差不敏感柔性结构的通用方法，柔性结构可应用于任何常规MEMS谐振器，陀螺仪、时间基准器等。
[0020]即使存在弹簧的非垂直侧壁，当在X方向上施加力时，弹簧尖端也不会在Z方向上偏转。
[0021]图1显示出了根据本技术所述方法设计的弹簧的俯视图。该弹簧与之前展示的折叠梁弹簧具有相同的功能，其特点是现在柔性梁沿X轴平行于位移方向，还存在一个刚体，将柔性梁耦合到弹簧尖端。
[0022]图2显示在位移方向上施加力时弹簧如何偏转。梁以反对称方式偏转，因此梁的任何平面外贡献都是自补偿的，即使存在弹簧的非垂直侧壁，当在X方向上施加力时，弹簧尖端也不会在Z方向上偏转。
[0023]具有平行于位移方向的柔性梁和作为杠杆的刚体的原理可以在许多不同的实施例中实现：
[0024]图2显示了一个类似图1中弹簧的弹簧，其中柔性部分沿弹簧长度对称布置。
[0025]图5展示了如何修改传统线性驱动陀螺仪，使其对非垂直沟槽壁不敏感。
[0026]传统弹簧由本专利中所述的柔性设计代替，修改允许中心质量沿X轴精确振荡，即使存在蚀刻误差，并且仅当应用角速率时才沿Z轴偏转。消除沿Z轴的虚假运动可使陀螺仪具有优异的性能。
[0027]本技术的优点：
[0028]本技术所述的减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，通过直接在MEMS设计中解决问题，克服了前面提到的所有限制，能实现MEMS柔性结构的特定设计，以获得对蚀刻误差不敏感的器件。实现这一目标的关键是安排多个以交互方式偏转的柔性梁，以便它们实现一种针对蚀刻误差的自补偿效应。本技术是解决直接在机械领域中由非垂直蚀刻壁引起的错误，而无需在MEMS配套ASIC中实现额外且昂贵的电子设备。
附图说明
[0029]下面结合附图及实施方式对本技术作进一步详细的说明：
[0030]图1为减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构俯视图，图中1为位移方向；
[0031]图2为在位移方向上施加力时弹簧如何偏转示意图；
[0032]图3为柔性部分沿弹簧长度对称布置示意图一；
[0033]图4为柔性部分沿弹簧长度对称布置示意图二；
[0034]图5为线性驱动质量弹簧谐振器示意图。
具体实施方式
[0035]实施例1
[0036]本技术提供了减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，其特征在于：所述的减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，包括端点2，刚体3，刚性连接模块4，柔性梁5，固定点6；
[0037]其中：刚体3上端为端点2结构，平行于位移方向的柔性梁5之间设置有刚性连接模块4，固定点6，刚体3下方设置有固定点6。
[0038]所述的刚体3为上下两部分的分体结构件。
[0039]所述的平行于位移方向的柔性梁5，柔性部分沿弹簧长度对称布置。
[0040]MEMS柔性的结构，是对蚀刻误差不敏感的器件，安排多个以交互方式偏转的柔性梁5，柔性梁5能实现针对蚀刻误差的自补偿效应。
[0041]弹簧与传统折叠梁弹簧具有相同的功能，其特点是柔性梁沿X轴平行于位移方向，刚体将柔性梁5耦合到弹簧尖端。
[0042]图2显示在位移方向上施加力时弹簧如何偏转。
[0043]柔性梁5以反对称方式偏转，柔性梁5的任何平面都是自补偿的，即使存在弹簧的非垂直侧壁，当在X方向上施加力时，弹簧尖端也不会在Z方向上偏转。
[0044]具有平行于位移方向的柔性梁5和作为杠杆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，其特征在于：所述的减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，包括端点(2)，刚体(3)，刚性连接模块(4)，柔性梁(5)，固定点(6)；其中：刚体(3)上端为端点(2)结构，平行于位移方向的柔性梁(5)之间设置有刚性连接模块(4)，固定点(6)，刚体(3)下方设置有固定点(6)。2.根据权利要求1所述的减小ME...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄向向，杨敏，亚历桑德罗，
申请(专利权)人：罕王微电子辽宁有限公司，
类型：新型
国别省市：