微机电系统致动器结构的冲击锁定特征技术方案

本发明专利技术公开了一种锁定结构，其用于锁定或以其他方式减小通过MEMS器件梁结构在可能对MEMS装置造成机械冲击的事件期间所经历的机械冲击脉冲。锁定结构至少部分地围绕梁，以使得它们限制梁在垂直于梁的纵向轴线的方向上的运动，从而减小机械冲击事件期间梁上的应力。锁定结构可以与机械抗震梁结合使用。

Impact Locking Characteristics of Actuator Structures in Micro-electromechanical Systems

The invention discloses a locking structure for locking or otherwise reducing the mechanical shock pulse experienced by a beam structure of a MEMS device during an event that may cause a mechanical shock to a MEMS device. Locking structures at least partially surround the beams so that they limit the movement of the beams perpendicular to the longitudinal axis of the beams, thereby reducing the stress on the beams during mechanical impact events. Locking structure can be used in combination with mechanical seismic beam.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微机电系统致动器结构的冲击锁定特征相关申请的交叉引用本申请要求2016年5月26日提交的名称为“用于MEMS致动器结构的冲击锁定特征”的美国非临时申请序列号15/165,893的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本公开一般涉及用于微机电系统(MEMS)的机械抗震结构，更具体地，实施例涉及用于MEMS致动器结构的冲击锁定特征(shockcagingfeatures)。
技术实现思路
根据本文所公开技术的各种实施例，其公开了用于在可能导致MEMS装置的机械冲击的事件期间锁定或以其他方式减小MEMS装置梁结构所经历的冲击脉冲的结构。在一个实施例中，MEMS装置包括梁和至少部分地围绕所述梁的硅锁定结构。梁具有包括第一端和第二端的中心部分，直接连接到中心部分的第一端的第一铰链，以及直接连接到中心部分的第二端的第二铰链，其中第一铰链和第二铰链比中心部分薄。硅锁定结构限制了梁在垂直于其长度方向上的最大位移。在实施例中，梁在沿其长度方向上是刚性的并且在垂直于其长度方向上是柔性的，并且梁的长度可以在1到7毫米之间并且宽度可以在10到70微米之间。在一个实施例中，梁是导电悬臂，并且中心部分是弯曲的并且包括拐点(pointofinflection)。在另一个实施例中，梁是运动控制弯曲部，并且中心部分沿其长度逐渐变细，以使得它在其中心处最宽并且在其端部处最窄。在一个实施例中，MEMS装置包括移动框架，并且硅锁定结构是移动框架的一部分。在该实施例的实施方式中，第一铰链和第二铰链中的至少一个联接到移动框架。在该实施例的进一步实施方式中，硅锁定结构可包括：突起，该突起平行于第一铰链或第二铰链并沿着第一铰链或第二铰链的长度延伸，其中该突起限制梁在垂直于其长度方向上的最大位移。在另一实施例中，MEMS装置是致动器，梁是致动器的运动控制弯曲部，并且第一铰链和第二铰链中的至少一个联接到致动器的框架。在该实施例的实施方式中，第一铰链联接到致动器的固定框架，并且第二铰链联接到致动器的移动框架。在另一实施例中，梁的第一铰链和第二铰链中的每一个通过相应的叉形接头在垂直于悬臂的长度方向上联接到中心部分，并且相应的叉形接头包括多个平行梁。在该实施例的一种实施方式中，所述硅锁定结构包括：突起，所述突起平行于所述第一铰链或所述第二铰链并沿所述第一铰链或所述第二铰链的长度延伸，其中所述突起限制所述悬臂在垂直于其长度方向上的最大位移，以及当突起接触其中一个叉形接头时，悬臂达到其最大垂直位移。在本文所公开技术的又一个实施例中，MEMS致动器包括：多个硅梁；以及硅锁定结构，所述硅锁定结构至少部分地围绕所述多个硅梁中的每一个，其中所述硅锁定结构限制所述多个硅梁中的每一个在垂直于所述硅梁的长度方向上的最大位移。在该实施例的实施方式中，MEMS致动器包括移动框架，移动框架包括硅锁定结构的至少一部分，并且多个硅梁中的一个或多个直接联接到移动框架。如本文所用，术语“约”在定量方面是指正或负10％。例如，“大约10”将包含9-11。此外，当本文结合定量术语使用“约”时，应理解，除了加或减10％的值之外，还预期和描述了定量术语的确切值。例如，术语“约10”明确地考虑，描述并且恰好包括10。通过以下结合附图的详细描述，本公开的其他特征和方面将变得显而易见，附图通过示例的方式示出了根据各种实施例的特征。
技术实现思路
并非旨在限制本专利技术的范围，本专利技术的范围仅由所附权利要求限定。附图说明参考以下附图详细描述根据一个或多个不同实施例的所公开技术。提供附图仅用于说明的目的，并且仅描绘了所公开技术的典型或示例实施例。提供这些附图是为了便于读者理解所公开的技术，而不应视为限制其广度，范围或适用性。应该注意，为了清楚和便于说明，这些附图不一定按比例绘制。图1A示出了根据所公开技术的示例实施例的梳状驱动器的平面图。图1B示出了包括图1A中的六个梳状驱动器的双向梳状驱动致动器的平面图。图1A的六个梳状驱动器可以使用根据所公开技术的实施例的抗震运动控制弯曲部。图1C是第一梳状驱动器的放大视图，所述第一梳状驱动器根据所公开技术的实施例联接到第二梳状驱动器。图1D示出了用于致动器的锥形运动控制弯曲部，其可以在实施例中用于在机械冲击事件期间吸收惯性载荷。图1E示出了用于运动控制弯曲部的铰链的设计，其可以在实施例中用于减少在机械冲击事件和正常操作期间由运动控制弯曲部的铰链经受的应力。图2A示出了根据所公开技术的示例实施例的MEMS致动器的平面图。图2B是一示意图，其根据所公开技术的示例实施例示出图2A的致动器的悬臂的横截面视图。图2C示出了具有叉形接头设计的悬臂，其可以在所公开技术的实施例中实现。图2D示出了具有S形设计的悬臂，其可以在所公开的技术的实施例中实现。图2E示出了具有S形设计和叉形接头的悬臂，其可以在所公开的技术的实施例中实现。图2F示出了可以在图2E的悬臂中使用的叉形接头的替代实施例。图3A示出了根据所公开的技术的示例性MEMS致动器，其包括外框架，内框架和冲击止动件。图3B是图3A的MEMS致动器的冲击止动件的放大视图。图3C示出了可以在所公开的技术的实施例中实现的一对冲击止动件。图3D示出了可以在所公开的技术的实施例中实现的一对冲击止动件。图4A示出了根据本公开的示例实施例的利用冲击锁定结构的示例性MEMS多维致动器的一部分的平面图。图4B示出了根据本公开的实施例用于锁定悬臂的冲击锁定结构。图4C示出了根据本公开的实施例用于锁定悬臂的冲击锁定结构。图4D示出了根据本公开的实施例用于锁定运动控制弯曲部的冲击锁定结构。图4E示出了根据本公开的实施例用于锁定运动控制弯曲部的冲击锁定结构。图5A示出了MEMS致动器的机械冲击事件的示例模型，其包括用于其悬臂和运动控制弯曲部的冲击锁定结构。图5B示出了MEMS致动器的机械冲击事件的示例模型，其不包括用于其悬臂和运动控制弯曲部的冲击锁定结构。图6A示出了根据本公开的实施例具有移动框架的致动器，以及安装在致动器上的图像传感器。图6B示出了用于覆盖图6A的图像传感器的封装壳体，根据本公开的实施例，包装壳体包括用于减小包装壳体和移动框架之间间隙的冲击止动件。图6C示出了根据本公开的实施例组装的致动器光电封装的横截面。图6D示出了根据本公开的实施例组装的致动器光电封装的横截面。图6E示出了根据本公开的实施例组装的致动器光电封装的横截面。图7是根据所公开技术的各种实施例使用的示例图像传感器封装的分解透视图。附图并非旨在穷举或将本专利技术限制于所公开的精确形式。应当理解，本专利技术可以通过修改和改变来实施，并且所公开的技术仅受权利要求及其等同物的限制。具体实施方式根据所公开技术的各种实施例，公开了用于在可能导致MEMS装置的机械冲击事件期间锁定或以其他方式减小MEMS装置梁结构所经历的机械冲击脉冲的结构。本文描述的锁定结构可以至少部分地围绕悬臂，弯曲部或其他梁结构。这限制了梁在垂直于梁纵轴方向上的运动，从而减少了梁上的应力并防止了机械冲击时可能造成的破损或损坏。例如，如果具有安装的MEMS装置的装置(例如，手机)从可能产生显著冲击力(例如，大于一米)的高度落下，则本文公开的锁定结构可以防止损坏当装置撞击地面时，MEMS致动器的梁结构。通过防止梁在垂直于其长度的情本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微机电系统(MEMS)致动器，包括：外框架，所述外框架连接到内框架；梁，所述梁包括：中心部分，所述中心部分包括第一端和第二端；第一铰链，所述第一铰链直接连接到中心部分的第一端；第二铰链，所述第二铰链直接连接到中心部分的第二端，其中第一铰链和第二铰链比所述中心部分薄；以及硅锁定结构，所述硅锁定结构至少部分地围绕所述梁，其中所述硅锁定结构限制所述梁在垂直于其长度方向上的最大位移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.26 US 15/165,8931.一种微机电系统(MEMS)致动器，包括：外框架，所述外框架连接到内框架；梁，所述梁包括：中心部分，所述中心部分包括第一端和第二端；第一铰链，所述第一铰链直接连接到中心部分的第一端；第二铰链，所述第二铰链直接连接到中心部分的第二端，其中第一铰链和第二铰链比所述中心部分薄；以及硅锁定结构，所述硅锁定结构至少部分地围绕所述梁，其中所述硅锁定结构限制所述梁在垂直于其长度方向上的最大位移。2.根据权利要求1所述的MEMS致动器，其中所述梁为导电悬臂，并且其中所述中心部分是弯曲的并且包括拐点。3.根据权利要求1所述的MEMS致动器，其中所述梁为运动控制弯曲部，并且其中所述中心部分沿其长度逐渐变细，以使得其在中心处最宽并且在端部处最窄。4.根据权利要求1所述的MEMS致动器，其中所述第一铰链和所述第二铰链中的每一个沿其长度逐渐变细，以使得其中心处最窄并且其端部最宽。5.根据权利要求1所述的MEMS致动器，其中所述梁的长度在1到7毫米之间，并且其宽度在10到70微米之间，并且其中所述梁在沿其长度方向上是刚性的并且在垂直于其长度方向上是柔性的。6.一种微机电系统(MEMS)装置，包括：梁，所述梁包括：中心部分，所述中心部分包括第一端和第二端；第一铰链，所述第一铰链直接连接到中心部分的第一端；第二铰链，所述第二铰链直接连接到中心部分的第二端，其中第一铰链和第二铰链比所述中心部分薄；以及硅锁定结构，所述硅锁定结构至少部分地围绕所述梁，其中所述硅锁定结构限制所述梁在垂直于其长度方向上的最大位移。7.根据权利要求6所述的MEMS装置，其中所述梁在沿其长度方向上是刚性的并且在垂直于其长度方向上是柔性的。8.根据权利要求6所述的MEMS装置，还包括：移动框架，其中所述硅锁定结构为所述移动框架的一部分，并且其中所述第一铰链和所述第二铰链中的至少一个联接到所述移动框架。9.根据权利要求7所述的MEMS装置，其中所述硅锁定结构包括：突起，所述突起平行于所述第一铰链或所述第二铰链并沿所述第一铰链或所述第二铰链的长度延伸，其中所述突起限制所述梁在垂直于其长度方向上的最大位移。10.根据权利要求6所述的MEMS装...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓蕾，M·伍，R·卡尔维特，G·莫拉比托，
申请(专利权)人：麦斯卓微有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US