微机电装置制造方法及图纸

本公开提供了一种微机电装置，该微机电装置包括：装置平面中的固定定子和可移动转子；固定壁，该固定壁限定了与装置平面相邻的壁平面；以及运动限制器，该运动限制器构造成防止转子与固定壁直接物理接触。运动限制器包括从转子延伸至定子的减震器和从固定壁朝向减震器突出的固定止挡件结构。器突出的固定止挡件结构。

【技术实现步骤摘要】
微机电装置


[0001]本公开涉及微机电(MEMS)装置，并且特别地涉及防止可移动装置部件与固定装置部件之间不期望的接触的运动限制器。

技术介绍

[0002]诸如加速度计和陀螺仪的微机电(MEMS)装置通常包括质量元件，该质量元件悬挂于具有挠性悬挂结构的固定锚固件，该挠性悬挂结构允许质量元件相对于相邻的固定结构移动。可移动质量元件可以称为转子，并且锚固件所在的固定装置部件可以称为定子。与转子相邻的固定结构通常还包括在转子和MEMS装置的其他作用部件周围形成封围件的壁。
[0003]转子与固定结构之间的直接物理接触通常是不期望的，因为这可能干扰装置的操作。尽管转子及其悬挂结构可以定尺寸成使得直接接触在常规操作中不会发生，但异常的外部冲击仍可能使转子移位使其与固定结构直接接触，从而导致结构损坏、粘滞、电气短路或其他故障。
[0004]可以在MEMS装置中实施运动限制器，以减少或防止这些有害后果。运动限制器可以例如包括附接至转子并且从转子朝向相邻固定结构延伸的隆起部。运动限制器隆起部与固定结构之间的间隙可以在预期的运动方向上变窄，使得在发生外部冲击的情况下，隆起部将是第一个与固定结构接触的部分。例如，可以通过将运动限制器隆起部安置成尽可能远离转子最敏感的区域来减少损害。
[0005]然而，可用于运动限制器的空间通常受到成本和设计考虑的限制。此外，将运动限制器隆起部刚性地固定至转子的普遍问题在于隆起部和转子总是一起移动。如果隆起部与固定结构之间的冲击很猛烈，则可以从固定结构或隆起部本身释放颗粒。这些颗粒可以朝向装置的更敏感区域移动，限制动态操作范围，并导致短路或其他损坏。

技术实现思路

[0006]本公开的目的是提供一种克服上述问题的设备。
[0007]本公开的目的通过特征在于独立权利要求中所述内容的装置来实现。在从属权利要求中公开了本公开的优选的实施方式。
[0008]本公开基于在从转子延伸至定子的挠性弹簧上建立运动限制器的构思。这种布置的优点在于运动限制器与相邻固定结构之间的冲击会变得柔和。
附图说明
[0009]下面，将参照附图借助于优选的实施方式更详细地描述本公开内容，在附图中：
[0010]图1a至图1d图示了运动限制器及其操作原理。
[0011]图2a至图2b图示了减震器。
[0012]图3也图示了减震器。
具体实施方式
[0013]MEMS装置中的转子例如通过蚀刻装置层通常形成在装置层中。例如，装置层可以是硅晶片。替代性地，装置层可以是沉积在基板上的硅层。当制造该装置时，转子部分地从周围的固定结构中释放。例如，转子可以通过挠性悬挂件从固定锚固点悬挂。悬挂件可以在与转子相同的蚀刻工艺中形成，并且固定结构的锚固点所在的区域可以是与转子相邻的装置层的区域。
[0014]与MEMS装置中的转子相邻的定子可以是装置层的任何部分，其(与转子不同)相对于周围的固定结构保持固定至给定位置，而不管装置经历的运动。定子可以用作跟踪转子的运动的测量中的固定参照点，例如在电容式测量装置中，其中在定子上制备了一组电极并且在转子上制备了一组相邻的对电极。可以替代性地在从定子延伸至转子的挠性悬挂件上制备压电测量装置。然而，用于构建本公开中描述的运动限制器的目的的固定定子不必具有与用于测量转子的运动的结构相同的结构。而是两个独立的定子结构可以用于这两个目的。
[0015]装置层限定了装置平面，其在本公开中图示为xy平面。x方向可以称为侧向方向，并且y方向可以称为横向方向。装置平面也可以称为水平平面。在本公开中，与装置平面垂直的方向用z轴示出，并且其可以称为竖向方向或平面外方向。在本公开中，词语“水平”和“竖向”仅指平面和与该平面垂直的方向。它们并没有暗示装置在制造或使用时应该如何相对于地球引力场进行定向。这同样适用于与“竖向”有关的术语，比如“上方”和“下方”，或“上”和“下”。
[0016]在一些技术应用中，转子可能被设计成经历线性的平面外运动，其中整个转子移出装置平面。在其他应用中，转子可以被设计成经历旋转的平面外运动，其中转子绕位于装置平面中的轴线旋转。本公开提供了旨在限制任何种类的平面外运动的运动限制器。
[0017]本公开描述了一种包括可移动转子和固定定子的微机电装置。转子在其静止位置中位于水平装置平面中。转子位于定子附近，使得转子的边缘通过转子
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定子间隙与定子的边缘分隔。
[0018]装置还包括固定壁。固定壁限定了与水平装置平面相邻且通过转子
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壁间隙与水平装置平面在竖向方向上分隔的壁平面。竖向方向与水平装置平面垂直。
[0019]微机电装置还包括运动限制器，该运动限制器构造成防止转子与固定壁跨越转子
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壁间隙直接物理接触。运动限制器包括从转子跨越转子
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定子间隙延伸至定子的减震器。减震器在竖向方向上是挠性的。运动限制器还包括固定止挡件结构，该固定止挡件结构在竖向方向上从固定壁朝向减震器突出，使得止挡件结构在冲击区域中与减震器竖向对准。减震器通过止挡件间隙与止挡件结构在竖向方向上分隔。
[0020]止挡件结构定尺寸成使得当可移动转子经历在竖向方向上朝向固定壁的运动时，减震器在转子跨越转子
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壁间隙与固定壁接触之前在冲击区域中与止挡件结构接触。
[0021]在一些应用中，可移动转子可以称为质量元件、检测质量块或科里奥利(Coriolis)质量块。当转子不经历相对于固定结构的运动时，转子处于其静止位置。转子可以通过力传感器从其静止位置移开，并且例如被设定成振荡运动。除了(或替代)这种有意致动，转子可以通过外部施加的运动从其静止位置移开。本公开中描述的运动限制器可以构造成限制任何种类的平面外运动。
[0022]图1a至图1d示意性地图示了微机电装置中的运动限制器的操作。图1a至图1d中所示的元件和间隙的形状和相对大小仅被选择用以说明运动限制器的工作原理。替代性地，可以使用许多其他形状，并且元件和间隙的相对尺寸可以与这些图示不同。
[0023]该装置包括可移动转子11和固定定子12。图1a图示了当转子处于其静止位置且转子位于装置平面中时的装置。定子12是固定结构，其即使在转子11经历运动时也保持固定在装置平面中。该装置包括减震器13，该减震器在装置平面中的运动限制器区域中从转子11延伸到定子12。转子11的边缘与定子12的边缘之间的间隙181可以称为转子
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定子间隙。
[0024]图1b图示了图1a的A
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A横截面。该装置包括运动限制器区域171，当转子处于其静止位置时，该运动限制器区域171可以与装置平面中的减震器13共同延伸。
[0025]图1a和图1b还图示了固定壁14和转子
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壁间隙182。固定的止挡件结构15附接至固定壁14。止挡件结构可以具有附接至固定壁的顶部表面151和底部表面152。冲击区域171是当转子向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微机电装置，包括可移动的转子和固定的定子，其中，所述转子在所述转子的静止位置中位于水平装置平面中，并且所述转子位于所述定子附近，使得所述转子的边缘通过转子
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定子间隙与所述定子的边缘分隔，并且所述装置还包括固定壁，并且所述固定壁限定了与所述水平装置平面相邻且通过转子
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壁间隙与所述水平装置平面在竖向方向上分隔的壁平面，其中，所述竖向方向与所述水平装置平面垂直，并且所述微机电装置还包括运动限制器，所述运动限制器构造成防止所述转子与所述固定壁跨越所述转子
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壁间隙直接物理接触，其特征在于，所述运动限制器包括：减震器，所述减震器跨越所述转子
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定子间隙从所述转子延伸至所述定子，其中，所述减震器在竖向方向上是挠性的，以及固定的止挡件结构，所述止挡件结构在所述竖向方向上从所述固定壁朝向所述减震器突出，使得所述止挡件结构与所述减震器在冲击区域中竖向对准，并且所述减震器通过止挡件间隙与所述止挡件结构在所述竖向方向上分隔，并且所述止挡件结构定尺寸成使得当可移动的所述转子经历在所述竖向方向上朝向所述固定壁的运动时，所述减震器在所述转子跨越所述转子
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壁间隙与所述固定壁接触之前在所述冲击区域中与所述止挡件结构接触，并且所述减震器包括在所述竖向方向上与所述止挡件结构对准的冲击部件、从所述转子延伸至所述冲击部件的一个或更多个第一减震器弹簧、以及从所述冲击部件延伸至所述定子的一个或更多个第二减震器弹簧，其中，所述一个或更多个第一减震器弹簧和所述一个或更多个第二减震器弹簧在所述竖向方向上...

【专利技术属性】
技术研发人员：米科，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：