具有两阶段运动限制结构的MEMS装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及具有两阶段运动限制结构的MEMS装置。一种MEMS装置包括基板、能够相对于所述基板移动的检验质量块以及运动限制结构。所述运动限制结构包括柔性地耦联到所述检验质量块或所述基板的臂结构。所述臂结构具有第一接触区域和第二接触区域。响应于致使所述检验质量块移动的震动力，所述第一接触区域接触所述检验质量块和所述基板中的另一个上的第一止动区域。在所述第一接触区域与所述第一止动区域接触之后和在连续施加所述震动力后，所述第二接触区域接触所述检验质量块和所述基板中的所述另一个上的第二止动区域，使得所述第二接触区域与所述第二止动区域之间的所述接触减小了所述第一接触区域与所述第一止动区域之间的接触力。

MEMS Device with Two-stage Motion Restriction Structure

【技术实现步骤摘要】
具有两阶段运动限制结构的MEMS装置
本专利技术大体上涉及微机电系统(MEMS)装置。更具体地说，本专利技术涉及一种用于约束由外力导致的MEMS惯性传感器的可移动部分的不当运动的两阶段运动限制结构。
技术介绍
例如MEMS传感器等微机电系统(MEMS)装置广泛用于例如汽车、惯性导引系统、家用电器、用于各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且提供表示感测到的物理状况的电信号。例如加速度计、陀螺仪等电容性MEMS惯性传感器通常包括悬挂在基板上的可移动块。可移动块取决于设计和感测方向而响应于外力移动，即，旋转或平移。可移动块的运动导致电容相对于感测到的力的变化，从而改变带电电路的输出。MEMS惯性传感器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，用于悬挂可移动块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；检验质量块，其与所述基板间隔开且能够相对于所述基板移动；和运动限制结构，其包括柔性地耦联到所述检验质量块和所述基板中的第一者的臂结构，所述臂结构具有第一接触区域和第二接触区域，其中：响应于对所述检验质量块强加的致使所述检验质量块移动的震动力，所述第一接触区域被配置成接触所述检验质量块和所述基板中的第二者上的第一止动区域；和在所述第一接触区域与所述第一止动区域接触之后和在连续对所述检验质量块强加所述震动力后，所述第二接触区域被配置成接触所述检验质量块和所述基板中的所述第二者上的第二止动区域，使得所述第二接触区域与所述第二止动区域的接触减小了所述第一接触区域与所述第一止动区域之间的接触力。在一个或多个实施例中，所述臂结构是悬臂式臂结构，所述悬臂式臂结构具有在枢转位置处柔性地耦联到所述检验质量块和所述基板中的所述第一者的第一末端。在一个或多个实施例中，所述臂结构的第一末端在枢转位置处柔性地耦联到所述检验质量块和所述基板中的所述第一者，且所述第二接触区域比所述第一接触区域更接近所述枢转位置定位。在一个或多个实施例中，所述第一接触区域和所述第一止动区域中的一个包括第一凸块，所述第一凸块朝向所述第一接触区域和所述第一止动区域中的另一个延伸；和所述第二接触区域和所述第二止动区域中的一个包括第二凸块，所述第二凸块朝向所述第二接触区域和所述第二止动区域中的另一个延伸。在一个或多个实施例中，在对所述检验质量块强加所述震动力之前，所述第一接触区域与所述第一止动区域之间存在第一间隙，所述第一间隙具有第一间隙宽度，且所述第二接触区域与所述第二止动区域之间存在第二间隙，所述第二间隙具有第二间隙宽度，所述第二间隙宽度大于所述第一间隙宽度。在一个或多个实施例中，所述检验质量块被配置成围绕第一旋转轴枢转；所述检验质量块包括所述第一旋转轴的一侧上的第一区段和所述第一旋转轴的相反侧上的第二区段，所述第一区段比所述第二区段形成有更大的质量；所述臂结构接近于所述检验质量块的所述第一区段从所述检验质量块和所述基板中的所述第一者延伸；和所述臂结构被配置成围绕平行于所述第一旋转轴的第二旋转轴枢转。在一个或多个实施例中，所述第二旋转轴在平行于所述基板的表面的方向上远离所述第一旋转轴移位。在一个或多个实施例中，所述第一接触区域和所述第一止动区域在平行于所述基板的表面的方向上远离所述第二旋转轴移位第一距离；和所述第二接触区域和所述第二止动区域在平行于所述基板的所述表面的所述方向上远离所述第二旋转轴移位第二距离，所述第二距离小于所述第一距离。在一个或多个实施例中，所述检验质量块被配置成在基本上平行于所述基板的表面的第一方向上移动；所述臂结构接近于所述检验质量块的边缘从所述检验质量块和所述基板中的所述第一者延伸；和所述臂结构被配置成围绕垂直于所述基板的所述表面的旋转轴枢转。在一个或多个实施例中，当所述臂结构从所述检验质量块延伸时，所述旋转轴的枢转位置在所述检验质量块的所述边缘与所述臂结构的第一末端之间的结合部处；和当所述臂结构从所述基板延伸时，所述旋转轴的所述枢转位置在耦联到所述基板的锚定件与所述臂结构的所述第一末端之间的结合部处。在一个或多个实施例中，所述第一接触区域在平行于所述基板的表面的第二方向上远离所述旋转轴移位第一距离，所述第二方向垂直于所述第一方向；和所述第二接触区域在所述第二方向上远离所述旋转轴移位第二距离，所述第二距离小于所述第一距离。在一个或多个实施例中，所述臂结构包括：第一区段，其具有平行于所述检验质量块的移动方向的第一宽度；和第二区段，其从所述第一区段纵向延伸且与所述第一区段对齐，其中所述第一区段插入在所述旋转轴与所述第二区段之间，所述第二区段具有平行于所述检验质量块的所述移动方向的第二宽度，所述第二宽度大于所述第一宽度，且所述第一和第二接触区域安置在所述第二区段上。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；检验质量块，其与所述基板间隔开且能够相对于所述基板移动；和运动限制结构，其包括悬臂式臂结构，所述悬臂式臂结构具有在枢转位置处柔性地耦联到所述检验质量块和所述基板中的第一者的第一末端，所述臂结构具有第一接触区域和第二接触区域，所述第二接触区域比所述第一接触区域更接近所述枢转位置定位，其中：响应于对所述检验质量块强加的致使所述检验质量块移动的震动力，所述第一接触区域被配置成接触所述检验质量块和所述基板中的第二者上的第一止动区域；和在所述第一接触区域与所述第一止动区域接触之后和在连续对所述检验质量块强加所述震动力后，所述第二接触区域被配置成接触所述检验质量块和所述基板中的所述第二者上的第二止动区域，使得所述第二接触区域与所述第二止动区域的接触减小了所述第一接触区域与所述第一止动区域之间的接触力。在一个或多个实施例中，所述检验质量块被配置成围绕第一旋转轴枢转；所述检验质量块包括所述第一旋转轴的一侧上的第一区段和所述第一旋转轴的相反侧上的第二区段，所述第一区段比所述第二区段形成有更大的质量；和所述臂结构从所述检验质量块的所述第一区段延伸且被配置成围绕平行于所述第一旋转轴的第二旋转轴枢转，其中所述第二旋转轴在平行于所述基板的表面的方向上远离所述第一旋转轴移位。在一个或多个实施例中，所述第一接触区域和所述第一止动区域在平行于所述基板的表面的方向上远离所述第二旋转轴移位第一距离；和所述第二接触区域和所述第二止动区域在平行于所述基板的所述表面的所述方向上远离所述第二旋转轴移位第二距离，所述第二距离小于所述第一距离。在一个或多个实施例中，所述检验质量块被配置成在基本上平行于所述基板的表面的第一方向上移动；所述臂结构接近于所述检验质量块的第一边缘从所述检验质量块和所述基板中的所述第一者延伸；和所述臂结构被配置成围绕垂直于所述基板的所述表面的旋转轴枢转。在一个或多个实施例中，当所述臂结构从所述检验质量块延伸时，所述旋转轴的枢转位置在所述检验质量块的所述边缘与所述臂结构的第一末端之间的结合部处；和当所述臂结构从所述基板延伸时，所述旋转轴的所述枢转位置在耦联到所述基板的锚定件与所述臂结构的所述第一末端之间的结合部处。在一个或多个实施本文档来自技高网...

【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；检验质量块，其与所述基板间隔开且能够相对于所述基板移动；和运动限制结构，其包括柔性地耦联到所述检验质量块和所述基板中的第一者的臂结构，所述臂结构具有第一接触区域和第二接触区域，其中：响应于对所述检验质量块强加的致使所述检验质量块移动的震动力，所述第一接触区域被配置成接触所述检验质量块和所述基板中的第二者上的第一止动区域；和在所述第一接触区域与所述第一止动区域接触之后和在连续对所述检验质量块强加所述震动力后，所述第二接触区域被配置成接触所述检验质量块和所述基板中的所述第二者上的第二止动区域，使得所述第二接触区域与所述第二止动区域的接触减小了所述第一接触区域与所述第一止动区域之间的接触力。

【技术特征摘要】
2017.10.24 US 15/791,6731.一种微机电系统(MEMS)装置，其特征在于，包括：基板；检验质量块，其与所述基板间隔开且能够相对于所述基板移动；和运动限制结构，其包括柔性地耦联到所述检验质量块和所述基板中的第一者的臂结构，所述臂结构具有第一接触区域和第二接触区域，其中：响应于对所述检验质量块强加的致使所述检验质量块移动的震动力，所述第一接触区域被配置成接触所述检验质量块和所述基板中的第二者上的第一止动区域；和在所述第一接触区域与所述第一止动区域接触之后和在连续对所述检验质量块强加所述震动力后，所述第二接触区域被配置成接触所述检验质量块和所述基板中的所述第二者上的第二止动区域，使得所述第二接触区域与所述第二止动区域的接触减小了所述第一接触区域与所述第一止动区域之间的接触力。2.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于，所述臂结构是悬臂式臂结构，所述悬臂式臂结构具有在枢转位置处柔性地耦联到所述检验质量块和所述基板中的所述第一者的第一末端。3.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于，所述臂结构的第一末端在枢转位置处柔性地耦联到所述检验质量块和所述基板中的所述第一者，且所述第二接触区域比所述第一接触区域更接近所述枢转位置定位。4.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于：所述第一接触区域和所述第一止动区域中的一个包括第一凸块，所述第一凸块朝向所述第一接触区域和所述第一止动区域中的另一个延伸；和所述第二接触区域和所述第二止动区域中的一个包括第二凸块，所述第二凸块朝向所述第二接触区域和所述第二止动区域中的另一个延伸。5.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于，在对所述检验质量块强加所述震动力之前，所述第一接触区域与所述第一止动区域之间存在第一间隙，所述第一间隙具有第一间隙宽度，且所述第二接触区域与所述第二止动区域之间存在第二间隙，所述第二间隙具有第二间隙宽度，所述第二间隙宽度大于所述第一间隙宽度。6.根据权利要求1所述的MEMS装置，其特征在于：所述检验质量块被配置成围绕第一旋转轴枢转；所述检验质量块包括所述第一旋转轴的一侧上的第一区段和所述第一旋转轴的相反侧上的第二区段，所述第一区段比所述第二区段形成有更大的质量；所述臂结构接近于所述检验质量块的所述第一区段从所述检验质量块和所述基板中的所述第一者延伸；和所述臂结构被配置成围绕平行于所述第一旋转轴的第二旋转轴枢转。7.根据权利要求6所述的MEMS装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·A·盖斯伯格，
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