具有离轴防震的MEMS装置制造方法及图纸

一种微机电系统(MEMS)装置，例如单轴加速度计，包括悬挂在基板上的可移动质量。所述可移动质量具有第一部分和第二部分。第一弹簧系统使所述可移动质量的所述第一部分与所述可移动质量的所述第二部分互连。第二弹簧系统使所述第一部分与锚定系统互连。所述第一弹簧系统实现所述可移动质量的所述第二部分响应于强加到所述可移动质量上的震动事件力而在与感测方向正交的第一方向上的移动，其中所述第一弹簧系统抑制所述可移动质量的所述第一部分响应于所述震动事件力而在所述第一方向上的移动。然而，所述第一和第二可移动质量响应于加速力而在所述感测方向上一起移动。

MEMS device with off-axis shock proof

A microelectromechanical system (MEMS) device, such as a uniaxial accelerometer, includes a movable mass suspended on a substrate. The movable mass has a first part and a second part. The first spring system interconnects the first part of the movable mass with the second part of the movable mass. The second spring system connects the first part to the anchor system. The first spring system realizes the movement of the second part of the movable mass in the first direction perpendicular to the sensing direction in response to the vibration event force imposed on the movable mass, wherein the first part of the first spring system suppresses the movable mass in response to the vibration event force. And the movement in the first direction. However, the first and second movable masses move together in the sensing direction in response to acceleration.

【技术实现步骤摘要】
具有离轴防震的MEMS装置
本专利技术大体上涉及微机电系统(MEMS)传感器。更具体地说，本专利技术涉及一种受保护免于离轴震动事件的MEMS装置，例如传感器。
技术介绍
微机电系统(MEMS)传感器广泛用于例如汽车、惯性导引系统、家用电器、用于多种装置的保护系统以及许多其它工业、科学和工程系统等应用。此类MEMS传感器用于感测例如加速度、压力、角旋转或温度等物理状况并提供表示感测到的物理状况的电信号。电容性MEMS加速度计通常包括悬挂在基板上的可移动质量。可移动质量取决于设计和感测方向而响应于加速力移动，即，旋转或平移。可移动质量的运动导致电容相对于加速力的变化，从而改变带电电路的输出。MEMS加速度计常常经受离轴方向上的高加速力，在本文中被称为震动事件。不利的是，用于悬挂可移动质量的弹簧悬挂设计对此类震动事件可能并不稳固，从而导致装置故障。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种微机电系统(MEMS)装置，包括：基板；悬挂在所述基板上的可移动质量，所述可移动质量具有第一部分和第二部分；以及使所述可移动质量的所述第一部分与所述可移动质量的所述第二部分互连的弹簧系统，所述弹簧系统实现所述可移动质量的所述第二部分响应于强加到所述可移动质量的第一力而在与感测方向正交的第一方向上的移动，其中所述弹簧系统抑制所述可移动质量的所述第一部分响应于所述第一力而在所述第一方向上的移动。在一个或多个实施例中，所述可移动质量的所述第二部分包围所述可移动质量的所述第一部分。在一个或多个实施例中，所述MEMS装置进一步包括在所述第一方向上远离所述可移动质量的所述第二部分的外部周界侧向移位的至少一个运动限制结构，其中当所述可移动质量的所述第二部分响应于所述第一力而在所述第一方向上移动时，所述可移动质量的所述第二部分接触所述至少一个运动限制结构。在一个或多个实施例中，所述可移动质量的所述第二部分响应于所述第一力的所述移动大体上平行于所述基板的表面。在一个或多个实施例中，所述弹簧系统包括多个弹簧元件，所述弹簧元件中的每一个实现所述可移动质量的所述第二部分在所述第一方向上的运动且所述弹簧元件中的所述每一个在所述感测方向上是刚性的。在一个或多个实施例中，所述弹簧系统包括多个直梁挠性件，所述多个直梁挠性件使所述可移动质量的所述第一部分与所述可移动质量的所述第二部分互连。在一个或多个实施例中，所述弹簧系统是第一弹簧系统，且所述MEMS装置进一步包括：连接到所述基板的锚定系统；以及使所述可移动质量的所述第一部分与所述锚定系统互连的第二弹簧系统，所述第二弹簧系统使得所述可移动质量的所述第一部分和第二部分能够响应于强加到所述可移动质量上的第二力而在所述感测方向上一起移动。在一个或多个实施例中，所述第一弹簧系统使所述锚定系统和所述第二弹簧系统与响应于所述第一力而在所述第一方向上的移动分离。在一个或多个实施例中，所述感测方向大体上垂直于所述基板的表面，且所述第二弹簧系统包括扭转弹簧，所述扭转弹簧用于实现所述可移动质量的所述第一部分和第二部分能够响应于强加到所述可移动质量上的所述第二力而在所述感测方向上围绕大体上平行于所述基板的所述表面的旋转轴的运动。在一个或多个实施例中，所述MEMS装置进一步包括感测电极，所述感测电极形成于所述基板的所述表面上且位于所述可移动质量的所述第二部分之下。在一个或多个实施例中，所述感测方向大体上平行于所述基板的表面，且所述第二弹簧系统包括弹簧元件，所述弹簧元件用于实现所述可移动质量的所述第一部分和第二部分响应于强加到所述可移动质量上的所述第二力而在所述感测方向上的平移运动。在一个或多个实施例中，所述可移动质量的所述第一部分包括多个可移动电极；且所述MEMS装置进一步包括形成于所述基板上、接近于所述可移动质量的所述第一部分的所述可移动电极的固定电极。根据本专利技术的第二方面，提供一种微机电系统(MEMS)装置，包括：基板；悬挂在所述基板上的可移动质量，所述可移动质量具有第一部分和第二部分，所述第二部分包围所述第一部分；远离所述可移动质量的所述第二部分的外部周界侧向移位的至少一个运动限制结构；以及使所述可移动质量的所述第一部分与所述可移动质量的所述第二部分互连的弹簧系统，所述弹簧系统实现所述可移动质量的所述第二部分响应于强加到所述可移动质量上的第一力而在与感测方向正交的第一方向上的移动，其中当所述可移动质量的所述第二部分响应于所述第一力而在所述第一方向上移动时，所述可移动质量的所述第二部分接触所述至少一个运动限制结构，且其中所述弹簧系统抑制所述可移动质量的所述第一部分响应于所述第一力而在所述第一方向上的移动。在一个或多个实施例中，所述可移动质量的所述第二部分响应于所述第一力的所述移动大体上平行于所述基板的表面。在一个或多个实施例中，所述弹簧系统包括多个直梁挠性件，所述多个直梁挠性件使所述可移动质量的所述第一部分与所述可移动质量的所述第二部分互连。在一个或多个实施例中，所述弹簧系统是第一弹簧系统，且所述MEMS装置进一步包括：连接到所述基板的锚定系统；以及使所述可移动质量的所述第一部分与所述锚定系统互连的第二弹簧系统，所述第二弹簧系统使得所述可移动质量的所述第一部分和第二部分能够响应于强加到所述可移动质量上的第二力而在所述感测方向上一起移动。根据本专利技术的第三方面，提供一种微机电系统(MEMS)装置，包括：基板；悬挂在所述基板上的可移动质量，所述可移动质量具有第一部分和第二部分；使所述可移动质量的所述第一部分与所述可移动质量的所述第二部分互连的第一弹簧系统，所述第一弹簧系统包括多个弹簧元件，所述弹簧元件中的每一个实现所述可移动质量的所述第二部分响应于强加到所述可移动质量上的第一力而在与感测方向正交的第一方向上的运动；连接到所述基板的锚定系统；以及使所述可移动质量的所述第一部分与所述锚定系统互连以使所述可移动质量悬挂在所述基板上的第二弹簧系统，所述第二弹簧系统使得所述可移动质量的所述第一部分和第二部分能够响应于强加到所述可移动质量上的第二力而在所述感测方向上一起移动，其中所述第一弹簧系统的所述弹簧元件中的所述每一个在所述感测方向上是刚性的，因此所述第一弹簧系统抑制所述可移动质量的所述第一部分响应于所述第一力而在所述第一方向上的移动。在一个或多个实施例中，所述第一弹簧系统使所述锚定系统和所述第二弹簧系统与响应于所述第一力而在所述第一方向上的移动分离。在一个或多个实施例中，所述感测方向大体上垂直于所述基板的表面；所述第二弹簧系统包括扭转弹簧，所述扭转弹簧用于实现所述可移动质量的所述第一部分和第二部分响应于强加到所述可移动质量上的所述第二力而在所述感测方向上围绕大体上平行于所述基板的所述表面的旋转轴的运动；且所述MEMS装置进一步包括形成于所述基板的所述表面上且位于所述可移动质量的所述第二部分之下的感测电极。在一个或多个实施例中，所述感测方向大体上平行于所述基板的表面；所述第二弹簧系统包括弹簧元件，所述弹簧元件用于实现所述可移动质量的所述第一部分和第二部分响应于强加到所述可移动质量上的所述第二力而在所述感测方向上的平移运动；且所述MEMS装置进一步包括形成于所述基板上、接近于所述可移动质量的所述第一部分的所述可移动电极的固定电极。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微机电系统(MEMS)装置，其特征在于，包括：基板；悬挂在所述基板上的可移动质量，所述可移动质量具有第一部分和第二部分；以及使所述可移动质量的所述第一部分与所述可移动质量的所述第二部分互连的弹簧系统，所述弹簧系统实现所述可移动质量的所述第二部分响应于强加到所述可移动质量的第一力而在与感测方向正交的第一方向上的移动，其中所述弹簧系统抑制所述可移动质量的所述第一部分响应于所述第一力而在所述第一方向上的移动。

【技术特征摘要】
2017.02.14 US 15/432,1331.一种微机电系统(MEMS)装置，其特征在于，包括：基板；悬挂在所述基板上的可移动质量，所述可移动质量具有第一部分和第二部分；以及使所述可移动质量的所述第一部分与所述可移动质量的所述第二部分互连的弹簧系统，所述弹簧系统实现所述可移动质量的所述第二部分响应于强加到所述可移动质量的第一力而在与感测方向正交的第一方向上的移动，其中所述弹簧系统抑制所述可移动质量的所述第一部分响应于所述第一力而在所述第一方向上的移动。2.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于，所述可移动质量的所述第二部分包围所述可移动质量的所述第一部分。3.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于，进一步包括在所述第一方向上远离所述可移动质量的所述第二部分的外部周界侧向移位的至少一个运动限制结构，其中当所述可移动质量的所述第二部分响应于所述第一力而在所述第一方向上移动时，所述可移动质量的所述第二部分接触所述至少一个运动限制结构。4.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于，所述可移动质量的所述第二部分响应于所述第一力的所述移动大体上平行于所述基板的表面。5.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于，所述弹簧系统包括多个弹簧元件，所述弹簧元件中的每一个实现所述可移动质量的所述第二部分在所述第一方向上的运动且所述弹簧元件中的所述每一个在所述感测方向上是刚性的。6.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于，所述弹簧系统包括多个直梁挠性件，所述多个直梁挠性件使所述可移动质量的所述第一部分与所述可移动质量的所述第二部分互连。7.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于，所述弹簧系统是第一弹簧系统，且所述MEMS装置进一步包括：连接到所述基板的锚定系统；以及使所述可移动质量的所述第一部分与所述锚定系统互连的第二弹簧系统，所述第二弹簧系统使得所述可移动质量的所述第一部分和第二部分能够响应于强加到所述可移动质量上的第二力而在所述感测方向上一起移动。...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿龙·A·盖斯贝格尔，李丰园，
申请(专利权)人：恩智浦美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US