一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构制造技术

本发明专利技术涉及MEMS器件的过载保护技术，具体是一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构。本发明专利技术解决了现有MEMS器件的过载保护方法降低了MEMS器件的测试精度、容易导致MEMS器件发生损坏的问题。一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构，包括质量块、缓冲凸块部分、连接横梁部分、锚块部分、缓冲垫部分、弹簧部分；所述缓冲凸块部分包括两个前缓冲凸块、两个后缓冲凸块、左缓冲凸块、右缓冲凸块；所述连接横梁部分包括前连接横梁、后连接横梁；所述锚块部分包括两个前锚块、两个后锚块、左锚块、右锚块；所述缓冲垫部分包括两个前缓冲垫、两个后缓冲垫、左缓冲垫、右缓冲垫。本发明专利技术适用于MEMS器件的过载保护。

【技术实现步骤摘要】
一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构
本专利技术涉及MEMS器件的过载保护技术，具体是一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构。
技术介绍
MEMS（微机电系统）器件以其体积小、重量轻、成本低、可靠性好、功耗低、测量范围大等优点，被广泛应用于汽车电子、无线通信、消费电子、生物医学、航空航天、工业、农业等领域。随着上述领域的发展，MEMS器件的需求越来越大，并被逐渐应用于比较极端的环境（例如高过载、高冲击等恶劣环境），由此对MEMS器件的过载保护提出了较高要求。目前，MEMS器件的过载保护主要是通过如下两种方法实现的：第一种方法是通过加强MEMS器件的质量块的稳定性来进行过载保护。然而此种方法会牺牲MEMS器件的有效灵敏度，由此降低了MEMS器件的测试精度。第二种方法是通过盖帽控制运动间隙或者通过制作防撞凸块来限制MEMS器件的质量块的运动距离，由此实现过载保护的目的。然而此种方法由于采用了硬性碰撞而非弹性碰撞，容易导致MEMS器件的质量块在硬性碰撞的情况下发生断裂，由此容易导致MEMS器件发生损坏。基于此，有必要专利技术一种全新的MEMS器件的过载保护机构，以解决现有MEMS器件的过载保护方法存在的上述问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有MEMS器件的过载保护方法降低了MEMS器件的测试精度、容易导致MEMS器件发生损坏的问题，提供了一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构。本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构，包括质量块、缓冲凸块部分、连接横梁部分、锚块部分、缓冲垫部分、弹簧部分；所述缓冲凸块部分包括两个前缓冲凸块、两个后缓冲凸块、左缓冲凸块、右缓冲凸块；两个前缓冲凸块分别固定于质量块的前表面左端和前表面右端；两个后缓冲凸块分别固定于质量块的后表面左端和后表面右端；左缓冲凸块固定于质量块的左表面中部；右缓冲凸块固定于质量块的右表面中部；所述连接横梁部分包括前连接横梁、后连接横梁；前连接横梁平行设置于质量块的正前方；后连接横梁平行设置于质量块的正后方；所述锚块部分包括两个前锚块、两个后锚块、左锚块、右锚块；两个前锚块分别设置于两个前缓冲凸块的正前方，且两个前锚块分别设置于前连接横梁的左方和右方；两个后锚块分别设置于两个后缓冲凸块的正后方，且两个后锚块分别设置于后连接横梁的左方和右方；左锚块设置于左缓冲凸块的正左方；右锚块设置于右缓冲凸块的正右方；所述缓冲垫部分包括两个前缓冲垫、两个后缓冲垫、左缓冲垫、右缓冲垫；两个前缓冲垫分别固定于两个前锚块的后表面，且两个前缓冲垫与两个前缓冲凸块之间留有间隙；两个后缓冲垫分别固定于两个后锚块的前表面，且两个后缓冲垫与两个后缓冲凸块之间留有间隙；左缓冲垫固定于左锚块的右表面，且左缓冲垫与左缓冲凸块之间留有间隙；右缓冲垫固定于右锚块的左表面，且右缓冲垫与右缓冲凸块之间留有间隙；所述弹簧部分包括四个前弹簧、四个后弹簧；四个前弹簧的首端分别与前连接横梁的后表面左部、后表面右部、左表面、右表面垂直固定；四个前弹簧的尾端分别与质量块的前表面左部、质量块的前表面右部、其中一个前锚块的右表面、另一个前锚块的左表面垂直固定；四个后弹簧的首端分别与后连接横梁的前表面左部、前表面右部、左表面、右表面垂直固定；四个后弹簧的尾端分别与质量块的后表面左部、质量块的后表面右部、其中一个后锚块的右表面、另一个后锚块的左表面垂直固定。具体工作过程如下：一、初始状态下，两个前缓冲垫与两个前缓冲凸块之间的间隙宽度、两个后缓冲垫与两个后缓冲凸块之间的间隙宽度、左缓冲垫与左缓冲凸块之间的间隙宽度、右缓冲垫与右缓冲凸块之间的间隙宽度均相等。此时，缓冲凸块部分与缓冲垫部分之间不进行接触，由此不会对质量块的正常工作造成影响；二、当质量块受到向前（向后）的高强度冲击时，质量块发生向前（向后）过量位移，并带动两个前缓冲凸块（后缓冲凸块）向前（向后）移动，使得两个前缓冲凸块（后缓冲凸块）向前（向后）碰撞两个前缓冲垫（后缓冲垫），两个前缓冲垫（后缓冲垫）由此发生弹性变形，从而吸收了质量块受到的向前（向后）冲击力，并限制了质量块的向前（向后）过量位移。同时，质量块通过其中两个前弹簧带动前连接横梁向前（向后）移动，该两个前弹簧由此发生伸缩变形，前连接横梁由此带动另外两个前弹簧发生弯曲变形，从而吸收了质量块受到的向前（向后）冲击力，并限制了质量块的向前（向后）过量位移。同时，质量块通过其中两个后弹簧带动后连接横梁向前（向后）移动，该两个后弹簧由此发生伸缩变形，后连接横梁由此带动另外两个后弹簧发生弯曲变形，从而吸收了质量块受到的向前（向后）冲击力，并限制了质量块的向前（向后）过量位移。待向前（向后）的高强度冲击过后，四个前弹簧和四个后弹簧均自动恢复原状，质量块、两个前缓冲凸块（后缓冲凸块）、前连接横梁、后连接横梁均自动复位；三、当质量块受到向左（向右）的高强度冲击时，质量块发生向左（向右）过量位移，并带动左缓冲凸块（右缓冲凸块）向左（向右）移动，使得左缓冲凸块（右缓冲凸块）向左（向右）碰撞左缓冲垫（右缓冲垫），左缓冲垫（右缓冲垫）由此发生弹性变形，从而吸收了质量块受到的向左（向右）冲击力，并限制了质量块的向左（向右）过量位移。同时，质量块通过其中两个前弹簧带动前连接横梁向左（向右）移动，该两个前弹簧由此发生弯曲变形，前连接横梁由此带动另外两个前弹簧发生伸缩变形，从而吸收了质量块受到的向左（向右）冲击力，并限制了质量块的向左（向右）过量位移。同时，质量块通过其中两个后弹簧带动后连接横梁向左（向右）移动，该两个后弹簧由此发生弯曲变形，后连接横梁由此带动另外两个后弹簧发生伸缩变形，从而吸收了质量块受到的向左（向右）冲击力，并限制了质量块的向左（向右）过量位移。待向左（向右）的高强度冲击过后，四个前弹簧和四个后弹簧均自动恢复原状，质量块、左缓冲凸块（右缓冲凸块）、前连接横梁、后连接横梁均自动复位，如图2-图4所示。基于上述过程，与现有MEMS器件的过载保护方法相比，本专利技术所述的一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构通过采用全新结构，实现了对质量块受到的Y轴方向（向前、向后）和X轴方向（向前、向后）的冲击力进行吸收，由此实现了对MEMS器件的全方位过载保护，从而具备了如下优点：其一，与第一种方法相比，本专利技术所述的一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构不会牺牲MEMS器件的有效灵敏度，由此有效保证了MEMS器件的测试精度。其二，与第二种方法相比，本专利技术所述的一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构由于采用了弹性碰撞，避免了MEMS器件的质量块发生断裂，由此有效避免了MEMS器件发生损坏。本专利技术结构合理、设计巧妙，有效解决了现有MEMS器件的过载保护方法降低了MEMS器件的测试精度、容易导致MEMS器件发生损坏的问题，适用于MEMS器件的过载保护。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术在质量块受到向左的高强度冲击前的工作状态示意图。图3是本专利技术在质量块受到向左的高强度冲击中的工作状态示意图。图4是本专利技术在质量块受到向左的高强度冲击后的工作状态示意图。图中：1-质量块，21-前缓冲凸块，22-后缓冲凸块，23-左缓冲凸块，24-右缓冲凸块，31-前连接横梁，32-后连接横梁，41-前锚块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构，其特征在于：包括质量块（1）、缓冲凸块部分、连接横梁部分、锚块部分、缓冲垫部分、弹簧部分；所述缓冲凸块部分包括两个前缓冲凸块（21）、两个后缓冲凸块（22）、左缓冲凸块（23）、右缓冲凸块（24）；两个前缓冲凸块（21）分别固定于质量块（1）的前表面左端和前表面右端；两个后缓冲凸块（22）分别固定于质量块（1）的后表面左端和后表面右端；左缓冲凸块（23）固定于质量块（1）的左表面中部；右缓冲凸块（24）固定于质量块（1）的右表面中部；所述连接横梁部分包括前连接横梁（31）、后连接横梁（32）；前连接横梁（31）平行设置于质量块（1）的正前方；后连接横梁（32）平行设置于质量块（1）的正后方；所述锚块部分包括两个前锚块（41）、两个后锚块（42）、左锚块（43）、右锚块（44）；两个前锚块（41）分别设置于两个前缓冲凸块（21）的正前方，且两个前锚块（41）分别设置于前连接横梁（31）的左方和右方；两个后锚块（42）分别设置于两个后缓冲凸块（22）的正后方，且两个后锚块（42）分别设置于后连接横梁（32）的左方和右方；左锚块（43）设置于左缓冲凸块（23）的正左方；右锚块（44）设置于右缓冲凸块（24）的正右方；所述缓冲垫部分包括两个前缓冲垫（51）、两个后缓冲垫（52）、左缓冲垫（53）、右缓冲垫（54）；两个前缓冲垫（51）分别固定于两个前锚块（41）的后表面，且两个前缓冲垫（51）与两个前缓冲凸块（21）之间留有间隙；两个后缓冲垫（52）分别固定于两个后锚块（42）的前表面，且两个后缓冲垫（52）与两个后缓冲凸块（22）之间留有间隙；左缓冲垫（53）固定于左锚块（43）的右表面，且左缓冲垫（53）与左缓冲凸块（23）之间留有间隙；右缓冲垫（54）固定于右锚块（44）的左表面，且右缓冲垫（54）与右缓冲凸块（24）之间留有间隙；所述弹簧部分包括四个前弹簧（61）、四个后弹簧（62）；四个前弹簧（61）的首端分别与前连接横梁（31）的后表面左部、后表面右部、左表面、右表面垂直固定；四个前弹簧（61）的尾端分别与质量块（1）的前表面左部、质量块（1）的前表面右部、其中一个前锚块（41）的右表面、另一个前锚块（41）的左表面垂直固定；四个后弹簧（62）的首端分别与后连接横梁（32）的前表面左部、前表面右部、左表面、右表面垂直固定；四个后弹簧（62）的尾端分别与质量块（1）的后表面左部、质量块（1）的后表面右部、其中一个后锚块（42）的右表面、另一个后锚块（42）的左表面垂直固定。...

【技术特征摘要】
1.一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构，其特征在于：包括质量块（1）、缓冲凸块部分、连接横梁部分、锚块部分、缓冲垫部分、弹簧部分；所述缓冲凸块部分包括两个前缓冲凸块（21）、两个后缓冲凸块（22）、左缓冲凸块（23）、右缓冲凸块（24）；两个前缓冲凸块（21）分别固定于质量块（1）的前表面左端和前表面右端；两个后缓冲凸块（22）分别固定于质量块（1）的后表面左端和后表面右端；左缓冲凸块（23）固定于质量块（1）的左表面中部；右缓冲凸块（24）固定于质量块（1）的右表面中部；所述连接横梁部分包括前连接横梁（31）、后连接横梁（32）；前连接横梁（31）平行设置于质量块（1）的正前方；后连接横梁（32）平行设置于质量块（1）的正后方；所述锚块部分包括两个前锚块（41）、两个后锚块（42）、左锚块（43）、右锚块（44）；两个前锚块（41）分别设置于两个前缓冲凸块（21）的正前方，且两个前锚块（41）分别设置于前连接横梁（31）的左方和右方；两个后锚块（42）分别设置于两个后缓冲凸块（22）的正后方，且两个后锚块（42）分别设置于后连接横梁（32）的左方和右方；左锚块（43）设置于左缓冲凸块（23）的正左方；右锚块（44）设置于右缓冲凸块（24）的正右方；所述缓冲垫部分包括两个前缓冲垫（51）、两个后缓冲垫（52）、左缓冲垫（53）、右缓冲垫（54）；两个前缓冲垫（51）分别固定于两个前锚块（41）的后表面，且两个前缓冲垫（51）与两个前缓冲凸块（21）之间留有间隙；两...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊，曹慧亮，石云波，申冲，唐军，马宗敏，刘文耀，王华，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14