CN101946410A - Mems谐振器阵列结构和操作与使用该mems谐振器阵列结构的方法 - Google Patents
Mems谐振器阵列结构和操作与使用该mems谐振器阵列结构的方法 Download PDFInfo
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Abstract
布置成N×M MEMS阵列结构的谐振器包括由弯曲/圆角部分连接的基本平直延伸的梁部分，并经由耦合部分机械耦合到阵列的至少一个相邻谐振器，每个细长梁部分经由弯曲/圆角部分在远端连接到另一细长梁部分，形成几何形状，耦合部分设置于相邻谐振器的细长梁部分之间。在被诱发时，谐振器在组合的伸长/呼吸和弯曲模式下以基本相同的频率振动，(即，梁部分表现出像伸长/呼吸那样和像弯曲那样的运动)。一个或多个阵列结构的谐振器可以在结构的弯曲部分的一个或多个区域中包括一个或多个节点(即，基本静止和/或几乎不运动)，这些是将谐振器/阵列锚定到基底的适当和/或优选位置。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2007年12月18日提交的题为“MEMS RESONATOR ARRAY STRUCTURE AND METHOD OF OPERATING AND USING SAME”的美国申请No.12/002,894的优先权，在此通过引用将其全文并入。
背景技术
本发明涉及微机电或纳米机电谐振器结构以及与谐振器结构相关使用的方法。
通常，高品质(“Q”)因数的微机电谐振器被认为是参考频率和滤波器的有希望选择。然而，为了实现更高的频率，这种谐振器的尺度正在越缩越小。更小的尺度导致驱动和/或感测电容变小，这可能进一步对谐振器的信号强度、稳定性和/或“Q”因数造成不利影响。
需要一种有助于克服上述一个、一些或所有缺点的谐振器结构。
发明内容
这里描述和例示了很多发明以及这些发明的很多方面和实施例。本发明内容论述这里所述和主张的发明中的一些。但本发明的这一发明内容绝不是本发明范围的穷举。
在一个方面中，本发明包括一种MEMS阵列结构，其中该MEMS阵列结构包括包含第一体模式谐振器和第二体模式谐振器的多个体模式谐振器；以及至少一个谐振器耦合部分，包括设置于所述第一体模式谐振器和所述第二体模式谐振器之间的第一谐振器耦合部分，以机械耦合所述第一体模式谐振器和所述第二体模式谐振器。
在一个实施例中，所述第一体模式谐振器包括节点，所述第二体模式谐振器包括节点，且所述第一谐振器耦合部分设置于所述第一体模式谐振器的所述节点和所述第二体模式谐振器的所述节点之间。
在另一实施例中，所述第一体模式谐振器和所述第二体模式谐振器耦合到公共基底锚(anchor)。
在另一实施例中，所述MEMS阵列结构还包括至少一个锚耦合部分，包括设置于所述至少一个谐振器耦合部分和所述基底锚之间的第一锚耦合部分。
在另一实施例中，所述第一锚耦合部分包括至少一个应力/应变释放机构。
在另一实施例中，所述第一锚耦合部分包括弹簧。
在另一实施例中，所述多个体模式谐振器具有第一振动状态，其中，所述第一体模式谐振器至少部分沿第一方向和第二方向中的至少一个方向收缩并且至少部分沿第三方向和第四方向中的至少一个方向膨胀，并且其中所述第二体模式谐振器至少部分沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向膨胀并且至少部分沿所述第三方向和所述第四方向中的至少一个方向收缩，其中所述第二方向与所述第一方向相反，所述第四方向和所述第三方向相反。
在另一实施例中，所述第三方向和所述第四方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。
在另一实施例中，所述多个体模式谐振器具有第二振动状态，其中，所述第一体模式谐振器至少部分沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向膨胀并且至少部分沿所述第三方向和所述第四方向中的至少一个方向收缩，并且其中所述第二体模式谐振器至少部分沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向收缩并且至少部分沿所述第三方向和所述第四方向中的至少一个方向膨胀。
在另一实施例中，所述第一体模式谐振器的振动诱发所述第二体模式谐振器的振动。
在另一实施例中，所述MEMS阵列结构还包括多个感测电极，以提供表示所述多个体模式谐振器中的至少一个的振动的感测信号。
在另一实施例中，所述感测信号包括差分感测信号。
在另一实施例中，所述MEMS阵列结构还包括感测电路，以接收所述感测信号并且响应于所述感测信号提供输出信号。
在另一实施例中，所述输出信号包括差分输出信号。
在另一实施例中，所述MEMS阵列结构还包括多个驱动电极，以接收驱动信号，诱使所述多个体模式谐振器中的至少一个振动。
在另一实施例中，所述MEMS阵列结构还包括驱动电路，以接收所述输出信号并且响应于所述输出信号提供驱动信号。
在另一实施例中，所述驱动信号包括差分驱动信号。
在另一实施例中，所述MEMS阵列结构还包括第一多个电极和第二多个电极，所述第一多个电极与所述第一体模式谐振器并排设置，所述第二多个电极与所述第二体模式谐振器并排设置。
在另一实施例中，所述第一多个电极包括至少一个电极以感测所述第一体模式谐振器的振动。
在另一实施例中，所述第二多个电极包括至少一个电极以接收驱动信号，诱发所述第二体模式谐振器的振动。
在另一实施例中，所述第一多个电极包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极，所述第二多个电极包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极。
在另一实施例中，所述第一体模式谐振器包括第一外表面和第二外表面，所述第二体模式谐振器包括第一外表面和第二外表面，所述第一多个电极包括第一电极和第二电极，所述第一多个电极的所述第一电极与所述第一体模式谐振器的所述第一外表面并排设置，所述第一多个电极的所述第二电极与所述第一体模式谐振器的所述第二外表面并排设置，所述第二多个电极包括第一电极和第二电极，所述第二多个电极的所述第一电极与所述第二体模式谐振器的所述第一外表面并排设置，所述第二多个电极的所述第二电极与所述第二体模式谐振器的所述第二外表面并排设置。
在另一实施例中，所述第一体模式谐振器还包括第三外表面，所述第二体模式谐振器还包括第三外表面，所述第一多个电极还包括与所述第一体模式谐振器的所述第三外表面并排设置的第三电极，所述第二多个电极还包括与所述第二体模式谐振器的所述第三外表面并排设置的第三电极。
在另一实施例中，所述第一体模式谐振器还包括第四外表面，所述第二体模式谐振器还包括第四外表面，所述第一多个电极还包括与所述第一体模式谐振器的所述第四外表面并排设置的第四电极，所述第二多个电极还包括与所述第二体模式谐振器的所述第四外表面并排设置的第四电极。
在另一实施例中，所述MEMS阵列结构还包括第三体模式谐振器和第三多个电极，所述第三多个电极与所述第三体模式谐振器并排设置，所述至少一个谐振器耦合部分还包括设置于所述第二体模式谐振器和所述第三体模式谐振器之间的第二谐振器耦合部分，以机械耦合所述第二体模式谐振器和所述第三体模式谐振器。
在另一实施例中，所述第三多个电极包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极。
在另一实施例中，所述MEMS阵列结构还包括第四体模式谐振器和第四多个电极，所述第四多个电极与所述第四体模式谐振器并排设置，所述至少一个谐振器耦合部分还包括设置于所述第三体模式谐振器和所述第四体模式谐振器之间的第三谐振器耦合部分，以机械耦合所述第三体模式谐振器和所述第四体模式谐振器。
在另一实施例中，所述第四多个电极包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极。
在另一实施例中，所述第一多个电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第一体模式谐振器限定电容，如果所述第一体模式谐振器处于第一振动状态，所述第一电极和所述第一体模式谐振器限定的电容具有第一大小，如果所述第一体模式谐振器处于第二振动状态，具有第二大小。
在另一方面中，本发明包括一种MEMS阵列结构，其中，所述MEMS阵列结构包括包含第一谐振器和第二谐振器的多个谐振器，其中，所述多个谐振器具有第一振动状态，其中所述第一谐振器至少部分沿第一方向和第二方向中的至少一个方向收缩并且至少部分沿第三方向和第四方向中的至少一个方向膨胀，并且其中所述第二谐振器至少部分沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向膨胀并且至少部分沿所述第三方向和所述第四方向中的至少一个方向收缩，其中所述第二方向与所述第一方向相反，所述第四方向和所述第三方向相反；以及至少一个谐振器耦合部分，包括设置于所述第一谐振器和所述第二谐振器之间的第一谐振器耦合部分，以机械耦合所述第一谐振器和所述第二谐振器。
在一个实施例中，所述第三方向和所述第四方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。
在另一实施例中，所述多个谐振器具有第二振动状态，其中，所述第一谐振器至少部分沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向膨胀并且至少部分沿所述第三方向和所述第四方向中的至少一个方向收缩，并且其中所述第二谐振器至少部分沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向收缩并且至少部分沿所述第三方向和所述第四方向中的至少一个方向膨胀。
在另一实施例中，所述第三方向和所述第四方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。
在另一方面中，本发明包括一种MEMS阵列结构，其中，所述MEMS阵列结构包括包含第一体模式谐振器和第二体模式谐振器的多个体模式谐振器；与所述第一体模式谐振器并排设置的第一多个电极；以及与所述第二体模式谐振器并排设置的第二多个电极，其中所述第一多个电极的至少一个电极耦合到所述第二多个电极的至少一个电极。
在一个实施例中，所述MEMS阵列结构还包括耦合到所述第一多个电极的至少一个电极和所述第二多个电极的至少一个电极的电路。
在另一方面中，本发明包括一种MEMS阵列结构，其中，所述MEMS阵列结构包括包含第一体模式谐振器和第二体模式谐振器的多个体模式谐振器；接收驱动信号并诱使所述第一体模式谐振器振动的第一多个电极；以及接收所述驱动信号并诱使所述第二体模式谐振器振动的第二多个电极，其中，所述第一多个电极的至少一个电极耦合到所述第二多个电极的至少一个电极。
在一个实施例中，所述MEMS阵列结构还包括提供所述驱动信号的驱动电路。
在另一方面中，本发明包括一种MEMS阵列结构，其中，所述MEMS阵列结构包括包含第一体模式谐振器和第二体模式谐振器的多个体模式谐振器；感测所述第一体模式谐振器的振动的第一多个电极；感测所述第二体模式谐振器的振动的第二多个电极；并且其中所述第一多个电极中的至少一个耦合到所述第二多个电极中的至少一个。
在一个实施例中，所述MEMS阵列结构还包括耦合到所述第一多个电极和所述第二多个电极的感测电路，以提供输出信号。
此外，这里描述和例示了很多发明。本发明的这一发明内容不是本发明范围的穷举。此外，本发明的这一发明内容并非意在限制本发明，不应被解释为那种方式。于是，尽管在本发明内容中已经描述和/或简介了某些方面和实施例，但应理解显然本发明不限于这种方面、实施例、描述和/或概要。
应当理解，本发明内容中未描述并且未出现于以下权利要求中的本发明的所有方面和/或实施例被保留在一个或多个分案/延续专利申请中陈述。
此外，尽管已经在本发明的本发明内容中描述了各种特征、属性和优点和/或根据其而显而易见，但显然这种特征、属性和优点不是必需的，除非另行指出，否则不必存在于本发明的方面和/或实施例中。
此外，从以下详细描述和附图可以更加明了本发明一个或多个方面和/或实施例的各种目的、特征和/或优点。不过应当理解，任何这种目的、特征和/或优点都不是必需的，除非另行指出，不需要存在于本发明的各方面和/或实施例中。
附图说明
在下面的详细描述过程中，将参考附图。这些图示出了本发明的不同方面，在适当的时候，以类似方式标注不同图中指示相似结构、部件、材料和/或元件的附图标记。显然，应理解除那些具体示出之外的结构、部件、材料和/或元件的各种组合，它们在本发明的范围之内。
图1A是一种微机电谐振器装置的顶视图；
图1B是可以用于图1A的谐振器装置中的一种体模式谐振器的示意透视图，其处于静止状态；
图1C是图1A的谐振器装置的顶视图，谐振器处于第一振动状态下，其中与静止状态相比，谐振器沿第一轴收缩，沿第二轴膨胀；
图1D是图1A的谐振器装置的顶视图，谐振器处于第二振动状态下，其中与静止状态相比，谐振器沿第一轴膨胀，沿第二轴收缩；
图2A是根据本发明某些方面具有N×M谐振器配置的多个体模式谐振器的MEMS谐振器阵列的一个实施例的示意图，其中阵列的每个体模式微机电谐振器耦合到相邻的阵列的体模式微机电谐振器；
图2B是根据本发明某些方面具有N×M谐振器配置的多个体模式谐振器的MEMS谐振器阵列的一个实施例的示意图，其中阵列的每个谐振器耦合到至少一个相邻的阵列谐振器；
图2C是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一实施例的示意图，其中阵列的体模式谐振器布置成线性阵列；
图2D是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一实施例的示意图，其中阵列的体模式谐振器布置成L形阵列；
图2E是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一实施例的示意图，其中阵列的体模式谐振器布置成线性阵列；
图2F是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一实施例的示意图，其中阵列的体模式谐振器布置成三角形阵列；
图2G是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一实施例的示意图，其中阵列的体模式谐振器布置成2×2阵列；
图2H是具有两个体模式谐振器的MEMS谐振器阵列的一个实施例的示意图，两个体模式谐振器由设置于两个体谐振器之间的两个或更多谐振器耦合部分机械耦合；
图3A是根据本发明某些方面处于静止状态的体模式谐振器一个实施例的顶视图，可以将其用于图2A-2G的MEMS谐振器阵列中；
图3B是根据本发明某些方面处于静止状态的图3A的谐振器一个实施例的示意透视图；
图3C是根据本发明某些方面处于静止状态的体模式谐振器另一个实施例的顶视图，可以将其用于图2A-2G的MEMS谐振器阵列中；
图3D是根据本发明某些方面处于静止状态的体模式谐振器另一个实施例的顶视图，可以将其用于图2A-2G的MEMS谐振器阵列中；
图3E是根据本发明某些方面处于静止状态的体模式谐振器另一个实施例的顶视图，可以将其用于图2A-2G的MEMS谐振器阵列中；
图3F是根据本发明某些方面处于静止状态的图3A的谐振器一个实施例的侧视图；
图4A-4E示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列的各种实施例的顶视图，每个阵列具有多个体模式谐振器和一个或多个谐振器耦合部分，多个体模式谐振器可以均与图3A-3B的体模式谐振器相同或相似，谐振器耦合部分将多个共振器的每个机械耦合到多个体模式谐振器中的一个或多个其他谐振器；
图4F示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有多个可以均与图3A-3B的体模式谐振器相同或相似的体模式谐振器；
图4G示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有多个可以均与图3A-3B的体模式谐振器相同或相似的体模式谐振器以及两个不同类型的谐振器耦合部分；
图4H示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有多个可以均与图3A-3B的体模式谐振器相同或相似的体模式谐振器以及机械耦合多个谐振器中两个的谐振器耦合部分的一个实施例；
图4I示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有多个可以均与图3A-3B的体模式谐振器相同或相似的体模式谐振器以及机械耦合多个谐振器中两个的谐振器耦合部分的另一个实施例；
图4J示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有多个可以均与图3A-3B的体模式谐振器相同或相似的体模式谐振器以及机械耦合多个谐振器中两个的谐振器耦合部分的另一个实施例；
图5A示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有多个可以均与图3A-3B的体模式谐振器相同或相似的体模式谐振器以及机械耦合多个谐振器中两个的谐振器耦合部分的另一个实施例，其中所述谐振器耦合部分包括设置于谐振器耦合部分之内的一个或多个负载释放机构；
图5B示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有多个可以均与图3A-3B的体模式谐振器相同或相似的体模式谐振器以及机械耦合多个谐振器中两个的谐振器耦合部分的另一个实施例，其中所述谐振器耦合部分包括设置于谐振器耦合部分之内的一个或多个负载释放机构；
图6A示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图6B示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的锚耦合部分和基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图6C示出了根据本发明某些方面的图6B的谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，包括锚耦合部分的一个实施例和基底锚的一个实施例；
图6D示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图6E示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图6F是根据本发明某些方面的图6D的MEMS谐振器阵列一个实施例的透视图；
图7A示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和多个基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图7B示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4D中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和多个基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图7C示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和多个基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图8A示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和多个基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图8B示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和多个基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图9A示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图9B示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图10A示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和多个基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图10B示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和多个基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图11A示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中每个锚耦合部分包括应力/应变释放机构；
图11B示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的锚耦合部分和基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中锚耦合部分包括应力/应变释放机构；
图11C示出了根据本发明某些方面的图11B的谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，包括锚耦合部分的一个实施例和基底锚的一个实施例，该锚耦合部分包括应力/应变释放机构；
图11D示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中每个锚耦合部分包括应力/应变释放机构并且可以与图11C所示的谐振器阵列的锚耦合部分相同或相似；
图11E示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中每个锚耦合部分包括应力/应变释放机构并且可以与图11C所示的谐振器阵列的锚耦合部分相同或相似；
图11F是根据本发明某些方面的图11D的MEMS谐振器阵列一个实施例的透视图；
图12A示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和多个基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中每个锚耦合部分包括应力/应变释放机构并且可以与图11C中所示的谐振器阵列的锚耦合部分相同或相似；
图12B示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4D中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和多个基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中每个锚耦合部分包括应力/应变释放机构并且可以与图11C中所示的谐振器阵列的锚耦合部分相同或相似；
图12C示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和多个基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中每个锚耦合部分包括应力/应变释放机构并且可以与图11C所示的谐振器阵列的锚耦合部分相同或相似；
图13A示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和多个基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中每个锚耦合部分包括应力/应变释放机构并且可以与图11C所示的谐振器阵列的锚耦合部分相同或相似；
图13B示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的多个锚耦合部分和多个基底锚以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中每个锚耦合部分包括应力/应变释放机构并且可以与图11C所示的谐振器阵列的锚耦合部分相同或相似；
图14A是根据本发明某些方面的谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的锚耦合部分和基底锚的另一实施例以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图14B是根据本发明某些方面的谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的锚耦合部分和基底锚的另一实施例以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图14C是根据本发明的MEMS谐振器阵列某些方面的谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的锚耦合部分和基底锚的另一实施例以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中锚耦合部分包括一个或多个圆角或弯曲部分；
图14D是根据本发明某些方面的谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的锚耦合部分和基底锚的另一实施例以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中锚耦合部分包括一个或多个圆角或弯曲部分和应力/应变释放机构；
图15A是根据本发明某些方面的谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的锚耦合部分和基底锚的另一实施例以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图15B是根据本发明某些方面的谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的锚耦合部分和基底锚的另一实施例以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中锚耦合部分包括应力/应变释放机构；
图15C是根据本发明某些方面的谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的锚耦合部分和基底锚的另一实施例以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中锚耦合部分包括一个或者多个圆角或弯曲部分；
图15D是根据本发明某些方面的谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的锚耦合部分和基底锚的另一实施例以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中锚耦合部分包括一个或者多个圆角或弯曲部分和应力/应变释放机构；
图16A是根据本发明某些方面的谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的锚耦合部分和基底锚的另一实施例以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图16B是根据本发明某些方面的谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的锚耦合部分和基底锚的另一实施例以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中锚耦合部分包括应力/应变释放机构；
图17A是根据本发明某些方面的谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的锚耦合部分和基底锚的另一实施例以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚；
图17B是根据本发明某些方面的谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列具有分别可以与图4A-4B中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括用于另一种锚定技术和/或配置中的锚耦合部分和基底锚的另一实施例以将多个谐振器中的一个或多个机械耦合到一个或多个基底锚，其中锚耦合部分包括应力/应变释放机构；
图18A是根据本发明某些方面的谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列包括分别可以与图4A-4B所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和谐振器耦合部分，还包括多个电极，所述多个电极包括第一多个电极和第二多个电极；
图18B是根据本发明某些方面的谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列包括分别可以与图4D所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括多个电极，所述多个电极包括第一多个电极、第二多个电极和第三多个电极；
图18C是根据本发明某些方面的谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列包括分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分，还包括多个电极，所述多个电极包括第一多个电极、第二多个电极、第三多个电极和第四多个电极；
图18D是根据本发明某些方面图18C的谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，所述谐振器阵列包括第一体模式谐振器和第一多个电极；
图18E是根据本发明某些方面图18C的谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，所述谐振器阵列包括第二体模式谐振器和第二多个电极；
图18F是根据本发明某些方面图18C的谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，所述谐振器阵列包括第三体模式谐振器和第三多个电极；
图18G是根据本发明某些方面图18C的谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，所述谐振器阵列包括第四体模式谐振器和第四多个电极；
图19A是根据本发明某些方面的谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列包括分别可以与图18C所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分和多个电极相同或相似的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分和多个电极，还包括驱动电路和感测电路；
图19B是根据本发明某些方面图19A的谐振器阵列的多个体模式谐振器的顶视图，在第一振动状态下示出了所述多个体模式谐振器，其中，相对于静止状态，第一和第三体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个收缩并且沿第三和第四方向中的至少一个膨胀，第二和第四体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个膨胀并且沿第三和第四方向中的至少一个收缩；
图19C是根据本发明某些方面图19A的谐振器阵列一部分的放大顶视图，所述谐振器阵列包括第一体模式谐振器和第一多个电极，第一体模式谐振器处于第一振动状态，其中，相对于静止状态，第一体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个收缩并且沿第三和第四方向中的至少一个膨胀；
图19D是根据本发明某些方面图19A的谐振器阵列一部分的放大顶视图，所述谐振器阵列包括第二体模式谐振器和第二多个电极，第二体模式谐振器处于第一振动状态，其中，相对于静止状态，第二体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个膨胀并且沿第三和第四方向中的至少一个收缩；
图19E是根据本发明某些方面图19A的谐振器阵列的多个体模式谐振器的顶视图，在第二振动状态下示出了所述多个体模式谐振器，其中，相对于静止状态，第一和第三体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个膨胀并且沿第三和第四方向中的至少一个收缩，第二和第四体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个收缩并且沿第三和第四方向中的至少一个膨胀；
图19F是根据本发明某些方面图19A的谐振器阵列一部分的放大顶视图，所述谐振器阵列包括第一体模式谐振器和第一多个电极，第一体模式谐振器处于第二振动状态，其中，相对于静止状态，第一体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个膨胀并且沿第三和第四方向中的至少一个收缩；
图19G是根据本发明某些方面图19A的谐振器阵列一部分的放大顶视图，所述谐振器阵列包括第二体模式谐振器和第二多个电极，第二体模式谐振器处于第二振动状态，其中，相对于静止状态，第二体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个收缩并且沿第三和第四方向中的至少一个膨胀；
图19H是根据本发明某些方面图19A的感测电路和驱动电路一个实施例的示意方框图；
图19I是根据本发明某些方面的谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列包括分别可以与图18C所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分和多个电极相同或相似的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分和多个电极，还包括驱动电路和感测电路；
图20A是根据本发明某些方面的谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列包括分别可以与图18C所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分和多个电极相同或相似的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分和多个电极，还包括驱动电路和感测电路；
图20B是根据本发明某些方面图20A的感测电路和驱动电路一个实施例的示意方框图；
图21A是根据本发明某些方面的谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列包括分别可以与图18C中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分和多个电极相同或相似的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分和多个电极，还包括分别可以与图11D所示的谐振器阵列的多个锚耦合部分和基底锚相同或相似的多个锚耦合部分和基底锚；
图21B示出了根据本发明某些方面图21A的谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列包括第一和第四体模式谐振器、谐振器耦合部分之一、锚耦合部分之一、锚、第一多个电极中的两个以及第四多个电极中的两个，谐振器阵列的部分被示为处于静止状态；
图21C是根据本发明某些方面的谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列包括分别可以与图19A-19G所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分、多个电极、驱动电路和感测电路相同或相似的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分、多个电极、驱动电路和感测电路，还包括分别可以与图11D所示的谐振器阵列的多个锚耦合部分和基底锚相同或相似的多个锚耦合部分和基底锚；
图21D示出了根据本发明某些方面图21C的谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列包括可以与图11C所示的谐振器阵列部分的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和锚相同或相似的第一和第四体模式谐振器、谐振器耦合部分之一、锚耦合部分之一和锚，谐振器阵列的部分被示为处于与图19B-19D所示的第一振动状态对应的状态，其中相对于静止状态，第一体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个收缩并且沿第三和第四方向中的至少一个膨胀，第四体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个膨胀并且沿第三和第四方向中的至少一个收缩；
图21E示出了根据本发明某些方面图21C的谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列包括可以与图11C所示的谐振器阵列部分的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和锚相同或相似的第一和第四体模式谐振器、谐振器耦合部分之一、锚耦合部分之一和锚，谐振器阵列的部分被示为处于与图19E-19G所示的第二振动状态对应的状态，其中相对于静止状态，第一体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个膨胀并且沿第三和第四方向中的至少一个收缩，第四体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个收缩并且沿第三和第四方向中的至少一个膨胀；
图21F是根据本发明某些方面的谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列包括分别可以与图19I中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分、多个电极、驱动电路和感测电路相同或相似的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分、多个电极、驱动电路和感测电路，还包括分别可以与图11D所示的谐振器阵列的多个锚耦合部分和基底锚相同或相似的多个锚耦合部分和基底锚；
图21G是根据本发明某些方面的谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列包括分别可以与图20A中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分、多个电极、驱动电路和感测电路相同或相似的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分、多个电极、驱动电路和感测电路，还包括分别可以与图11D所示的谐振器阵列的多个锚耦合部分和基底锚相同或相似的多个锚耦合部分和基底锚；
图21H是根据本发明某些方面的谐振器阵列另一个实施例的顶视图，该谐振器阵列包括分别可以与图4E中所示的谐振器阵列的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分相同或相似的多个体模式谐振器和多个谐振器耦合部分、包括第一多个电极、第二多个电极、第三多个电极和第四多个电极的多个电极，还包括多个锚耦合部分和基底锚；
图21I示出了根据本发明某些方面图21H的谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列包括第一和第四体模式谐振器、谐振器耦合部分之一、锚耦合部分之一、基底锚、第一多个电极中的两个以及第四多个电极中的两个，谐振器阵列的部分被示为处于静止状态；
图21J是根据本发明某些方面的谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列包括分别可以与图21H中所示的谐振器阵列的体模式谐振器、多个谐振器耦合部分、多个电极、多个锚耦合部分和基底锚相同或相似的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分、多个电极、多个锚耦合部分和基底锚，还包括驱动电路和感测电路；
图21K示出了根据本发明某些方面图21J的谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，所述谐振器阵列包括第一和第四体模式谐振器、谐振器耦合部分之一、锚耦合部分之一和锚，谐振器阵列的部分被示为处于与图19B-19D所示的第一振动状态对应的状态，其中相对于静止状态，第一体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个收缩并且沿第三和第四方向中的至少一个膨胀，第四体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个膨胀并且沿第三和第四方向中的至少一个收缩；
图21L示出了根据本发明某些方面图21J的谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，该谐振器阵列包括第一和第四体模式谐振器、谐振器耦合部分之一、锚耦合部分之一和锚，谐振器阵列的部分被示为处于与图19E-19G所示的第二振动状态对应的状态，其中相对于静止状态，第一体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个膨胀并且沿第三和第四方向中的至少一个收缩，第四体模式谐振器沿第一和第二方向中的至少一个收缩并且沿第三和第四方向中的至少一个膨胀；
图22A是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列一个实施例一部分的放大顶视图，该MEMS谐振器阵列具有可以与图11C所示的谐振器阵列部分的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚相同或相似的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚，其中谐振器还包括至少一个开口、空隙或狭缝，用于改善可制造性(例如，在开口、空隙或狭缝延伸谐振器的整个高度/厚度的那些情况下，更快释放机械结构)和/或改善温度管理技术(例如，减少热弹性能量耗散)；
图22B是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该MEMS谐振器阵列具有可以与图11C所示的谐振器阵列部分的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚相同或相似的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚，其中谐振器还包括开口、空隙或狭缝，用于改善可制造性(例如，在开口、空隙或狭缝延伸谐振器的整个高度/厚度的那些情况下，更快释放机械结构)和/或改善温度管理技术(例如，减少热弹性能量耗散)；
图22C是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该MEMS谐振器阵列具有可以与图11C所示的谐振器阵列部分的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚相同或相似的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚，其中谐振器还包括开口、空隙或狭缝，用于改善可制造性(例如，在开口、空隙或狭缝延伸谐振器的整个高度/厚度的那些情况下，更快释放机械结构)和/或改善温度管理技术(例如，减少热弹性能量耗散)；
图22D是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该MEMS谐振器阵列具有可以与图11C所示的谐振器阵列部分的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚相同或相似的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚，其中谐振器还包括开口、空隙或狭缝，用于改善可制造性(例如，在开口、空隙或狭缝延伸谐振器的整个高度/厚度的那些情况下，更快释放机械结构)和/或改善温度管理技术(例如，减少热弹性能量耗散)；
图23A是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该MEMS谐振器阵列具有可以与图11C所示谐振器阵列部分的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚相同或相似的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚，其中锚耦合部分还包括开口、空隙或狭缝，用于改善可制造性和/或改善温度管理技术(例如，减少热弹性能量耗散)；
图23B是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该MEMS谐振器阵列具有可以与图11C所示的谐振器阵列部分的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚相同或相似的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚，其中谐振器和锚耦合部分还包括至少一个开口、空隙或狭缝，用于改善可制造性(例如，在开口、空隙或狭缝延伸谐振器的整个高度/厚度的那些情况下，更快释放机械结构)和/或改善温度管理技术(例如，减少热弹性能量耗散)；
图23C是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该MEMS谐振器阵列具有可以与图11C所示的谐振器阵列部分的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚相同或相似的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚，其中谐振器和锚耦合部分还包括开口、空隙或狭缝，用于改善可制造性(例如，在开口、空隙或狭缝延伸谐振器的整个高度/厚度的那些情况下，更快释放机械结构)和/或改善温度管理技术(例如，减少热弹性能量耗散)；
图23D是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列另一个实施例一部分的放大顶视图，该MEMS谐振器阵列具有可以与图11C所示的谐振器阵列部分的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚相同或相似的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚耦合部分和基底锚，其中谐振器和锚耦合部分还包括开口、空隙或狭缝，用于改善可制造性(例如，在开口、空隙或狭缝延伸谐振器的整个高度/厚度的那些情况下，更快释放机械结构)和/或改善温度管理技术(例如，减少热弹性能量耗散)；
图24A-24D示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列的各种实施例的顶视图，每个阵列具有多个体模式谐振器和一个或多个谐振器耦合部分，所述多个体模式谐振器可以与图3C的体模式谐振器相同或相似，所述谐振器耦合部分将多个谐振器的每个机械耦合到多个体模式谐振器中的一个或多个其他谐振器；
图25A-25C示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列的各种实施例的顶视图，每个阵列具有多个体模式谐振器和一个或多个谐振器耦合部分，所述多个体模式谐振器可以与图3D的体模式谐振器相同或相似，所述谐振器耦合部分将多个谐振器的每个机械耦合到多个体模式谐振器中的一个或多个其他谐振器；
图26A-26B示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列的各种实施例的顶视图，每个阵列具有多个体模式谐振器和一个或多个谐振器耦合部分，所述多个体模式谐振器可以与图3E的体模式谐振器相同或相似，所述谐振器耦合部分将多个谐振器的每个机械耦合到多个体模式谐振器中的一个或多个其他谐振器；
图27A示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列一个实施例的顶视图，该MEMS谐振器阵列具有多个谐振器，每个谐振器都机械耦合到多个谐振器中一个或多个相邻谐振器，其中所述多个谐振器包括具有第一形状的第一谐振器和具有不同于第一形状的第二形状并机械耦合到第一谐振器的第二谐振器；
图27B示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列一个实施例的顶视图，该MEMS谐振器阵列具有多个谐振器，每个谐振器都机械耦合到多个谐振器中一个或多个相邻谐振器，其中多个谐振器包括具有第一形状的两个谐振器和具有不同于第一形状的第二形状并机械耦合到具有第一形状的两个谐振器的两个谐振器；
图28A-28F是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列各实施例部分的放大顶视图，每个MEMS谐振器阵列具有可以均与图3A的体模式谐振器相同或相似的多个体模式谐振器、谐振器耦合部分、锚定耦合部分和基底锚，示出了结合谐振器机械耦合技术各实施例的锚定技术和应力/应变机构的各实施例；以及
图29是根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列一部分的一个实施例的透视图，该MEMS谐振器阵列具有可以均与图3A的体模式谐振器相同或相似的多个体模式谐振器、多个谐振器耦合部分、多个锚耦合部分和基底锚。
具体实施方式
这里描述和例示了很多发明以及这些发明的很多方面和实施例。
在一个方面中，本发明涉及一种包括布置成阵列的多个体模式谐振器的微机电系统。每个体模式谐振器都机械耦合到阵列中一个或多个(即，一个、一些或全部)其他体模式谐振器。在一个实施例中，阵列中的每个谐振器都通过谐振器耦合部分机械耦合到至少一个其他体模式谐振器。例如，谐振器耦合部分可以设置于阵列的两个或更多谐振器之间以机械耦合两个或更多谐振器。在一个实施例中，阵列的每个体模式谐振器都机械耦合到与该体模式谐振器相邻的一个或多个其他体模式谐振器。在一个实施例中，阵列的每个体模式谐振器都机械耦合到与该体模式谐振器相邻的所有体模式谐振器。在这种实施例中，阵列的每个谐振器都可以通过一个或多个谐振器耦合部分机械耦合到每个相邻谐振器。
在一个实施例中，多个体模式谐振器包括布置成N×M(其中N和M为整数)阵列的多个体模式谐振器。在一个实施例中，多个体模式谐振器包括两个机械耦合的、布置成线性阵列的体模式谐振器。在另一个实施例中，多个体模式谐振器包括三个机械耦合的、布置成L形阵列的体模式谐振器。在另一个实施例中，多个体模式谐振器包括三个机械耦合的、布置成三角形阵列的体模式谐振器。在另一个实施例中，多个体模式谐振器包括四个机械耦合的、布置成2×2阵列的体模式谐振器。在另一个实施例中，多个体模式谐振器包括四个机械耦合的、布置成正方形阵列的体模式谐振器。
在一个实施例中，阵列中的一个或多个体模式谐振器具有正方形和/或矩形形状。在另一实施例中，阵列中的一个或多个谐振器具有三角形形状。在另一实施例中，阵列中的一个或多个谐振器具有圆角正方形和/或圆角矩形形状。在另一实施例中，阵列中的一个或多个谐振器具有圆角三角形形状。
在一些实施例中，在被诱发时和/或在工作期间，阵列的每个谐振器都以体声模式振动。在一些实施例中，在被诱发时和/或在工作期间，每个谐振器都以包括膨胀和收缩的体声模式振动。在一些实施例中，阵列的每个谐振器呈现出相同或基本相同的膨胀和收缩。此外，在一些实施例中，在被诱发时或工作期间，每个谐振器以相同或基本相同的频率振荡或振动。
在一些实施例中，阵列中的一个、一些或全部谐振器在谐振器振动期间包括一个或多个节点或区域(即，在一个或多个自由度上静止、几乎不运动和/或基本静止的谐振器部分(无论是从转动和/或平动的角度来看))。在一些实施例中，一个或多个节点可以适于和/或位于谐振器的一个或多个点或区域处，以允许通过这种节点将谐振器和/或阵列机械耦合到基底，从而可以将损失到基底中的能量最小化、加以限制和/或减少，由此提高谐振器和/或阵列的Q因数。值得注意的是，这种配置可以帮助最小化和/或减少阵列的一个或多个谐振器的谐振块和基底之间的应力和/或应变的传送。
在一些实施例中，一个或多个谐振器可以通过机械耦合于一个或多个节点和基底之间的一个或多个锚耦合部分而机械耦合到基底。
此外，在一些实施例中，每个谐振器在振动期间具有较稳定的或固定的重心。通过这种方式，谐振器可以减少和/或避免能量损耗，阵列可以具有更高的Q因数。
值得注意的是，本发明是在微机电系统的语境中描述的。不过，本发明不限于此。相反，这里描述的发明适用于例如纳米机电系统。于是，本发明涉及实施本发明中一个或多个的微机电和纳米机电(除非专门给出相反指定，这里统称为“MEMS”)系统，例如，陀螺仪、谐振器和/或加速度计。
有很多种公知的微机电谐振器装置。图1A示出了一种这样的谐振器装置20的顶视图。这种谐振器装置20包括经由耦合30a-30d和锚32a-32d锚定到基底24的体模式谐振器22。谐振器22具有四个长度分别为La-Ld的外表面40a-40d。谐振器22还可以具有中心42。在不工作(静止)状态下，该谐振器22具有如图所示大致正方形形状。在这种状态下，表面40a、40c平行于沿第一和第二方向44a、44b延伸的第一参考轴44。表面40b、40d平行于沿第三和第四方向46a、46b延伸的第二参考轴46。表面40a-40d的每个还平行于或基本平行于第三参考轴48(图1B)，第三参考轴沿第五和第六方向48a、48b延伸(图1B)。
四个外表面40a-40d限定了四个角50a-50d。例如，第四外表面40d的第一端和第一外表面40a的第一端限定第一角50a。第一外表面40a的第二端和第二外表面40b的第一端限定第二角50b。第二外表面40b的第二端和第三外表面40c的第一端限定第三角50c。第三外表面40c的第二端和第四外表面40d的第二端限定第四角50d。
谐振器22还包括多个开口52。在制造谐振器系统20时，开口52便于从谐振器22下方蚀刻和/或去除牺牲材料，使得谐振器22如下所述自由振动。
谐振器还包括四个电极80a-80d。第一电极80a与外表面40a间隔开间隙82a。第二电极80b与外表面40b间隔开间隙82b。第三电极80c与外表面40c间隔开间隙82c。第四电极80d与外表面40d间隔开间隙82d。
电极80a-80d和谐振器22共同限定四个电容。第一电极80a和谐振器22限定第一电容。第二电极80b和谐振器22限定第二电容。第三电极80c和谐振器22限定第三电容。第四电极80d和谐振器22限定第四电容。
如下面进一步所述，将电极中的两个，例如第一和第二电极80a、80b用作驱动电极。另两个电极，例如第三和第四电极80c、80d用作感测电极。在不工作的静止状态下，谐振器22以四个电极80a-80d之间为中心。
在工作中，驱动电极，例如第一和第二电极80a、80b，分别经由信号线42a、42b接收包括第一和第二信号D+、D-的差分激励信号。激励信号诱发时变的静电力，该静电力使得谐振器22振动。
如下文进一步所述，谐振器22在平面内在体声模式(常称为“体模式”)下振动。振动可以是线性或基本线性的，例如，由线性、静止微分运动方程描述。如果谐振器22具有高“Q”(品质因数)因数，振动期间谐振器22的形状主要取决于谐振器22的特性。
除非另行指明，否则短语“以体模式振动”可以表示至少基本通过膨胀和/或收缩而非通过弯曲来振动。例如，固体可以在至少一个方向/尺度(例如，“x”方向)上收缩，并沿至少一个方向/维度(例如，“y”和/或“z”方向)膨胀。固体可以在至少一个方向/尺度(例如，“x”方向)上膨胀，并沿至少一个方向/维度(例如，“y”和/或“z”方向)收缩。实际上，固体可以沿所有方向/尺度收缩(提供非常高的频率)。
需要指出，尽管下面的论述描述了一个方向上的收缩/膨胀，但谐振器可以沿超过一个方向/维度(例如，在“x”和“y”方向上同时)膨胀和/或收缩。在这一实施例中，在可能对高频下降低噪声有利的频率模式下驱动谐振器。可以通过驱动适当电极来“选择”这一模式。
在一些实施例中，至少百分之九十的振动是膨胀和/或收缩而非弯曲的结果，更优选地，全部或基本全部振动都是膨胀和/或收缩而非弯曲的结果。类似地，除非另有说明，短语“体模式谐振器”表示以体模式振动的谐振器。
参考图1C，在振动的第一阶段中，谐振器22(i)沿第一和第二方向44a、44b收缩，并(ii)沿第三和第四方向46a、46b膨胀，造成谐振器22的第一状态。沿第一和第二方向44a、44b的收缩导致第二和第四间隙82b、82d尺寸增大。沿第三和第四方向46a、46b的膨胀导致第一和第三间隙82a、82c尺寸减小。为了比较，虚线40a’-40d’分别示出了在静止状态下表面40a-40d的形状和位置。
参考图1D，在振动的第二阶段中，谐振器22(i)沿第一和第二方向44a、44b膨胀，并(ii)沿第三和第四方向46a、46b收缩，造成谐振器22的第二状态。沿第一和第二方向44a、44b的膨胀导致第二和第四间隙82b、82d尺寸减小。沿第三和第四方向46a、46b的收缩导致第一和第三间隙82a、82c尺寸增大。如上所述，虚线40a’-40d’分别示出了在静止状态下表面40a-40d的形状和位置。
振动在感测电极，例如第三和第四电极80c、80d以及耦合到其上的信号线42c、42d处造成了表示振动的差分信号，该差分信号包括第一和第二信号S+、S-。差分信号S+、S-例如形式可以为差分电压和/或差分电流。
例如，在第一振动阶段中，第四间隙82d尺寸增大导致第四电容(即，由第四电极80d和谐振器22限定)的大小减小，这又导致电流进出第四电极80d以及第四电极80d的电压与之相应变化。第三间隙82c尺寸减小导致第三电容(即，由第三电极80c和谐振器22限定)的大小增大，这又导致电流进出第三电极80dc以及第三电极80c的电压与之相应变化。在第二振动阶段中，第四间隙82d尺寸减小导致第四电容(即，由第四电极80d和谐振器22限定)的大小增大，这又导致电流进出第四电极80d以及第四电极80d的电压与之相应变化。第三间隙82c尺寸增大导致第三电容(即，由第三电极80c和谐振器22限定)的大小减小，这又导致电流进出第三电极80dc以及第三电极80c的电压与之相应变化。差分信号S+、S-的大小至少部分取决于每个振动阶段中第三电容的变化大小和第四电容的变化大小，即，谐振器22和感测电极，例如第三和第四电极80c、80d之间电容性换能的大小。
如上所述，本发明的一个方面涉及一种包括布置成阵列的多个体模式谐振器的微机电系统。每个体模式谐振器都机械耦合到阵列中一个或多个其他体模式谐振器。
参考图2A，在一个实施例中，MEMS谐振器阵列120包括多个体模式谐振器，例如体模式谐振器122a-d，以及一个或多个谐振器耦合部分126。多个体模式谐振器122a-122d被布置成N×M(其中N和M为整数)阵列。经由一个或多个谐振器耦合部分126将每个体模式谐振器122a-122d机械耦合到MEMS谐振器阵列120的每一相邻体模式谐振器。通过这种方式，MEMS谐振器阵列120的每个体模式谐振器耦合到MEMS谐振器阵列120的每一相邻体模式谐振器。在图示的实施例中，例如，谐振器122a和谐振器122b通过设置于谐振器122a和谐振器122b之间的耦合部分126机械耦合。谐振器122b和谐振器122c通过设置于谐振器122b和谐振器122c之间的耦合部分126机械耦合。谐振器122c和谐振器122d通过设置于谐振器122c和谐振器122d之间的耦合部分126机械耦合。谐振器122d和谐振器122a通过设置于谐振器122d和谐振器122a之间的耦合部分126机械耦合。
参考图2B，在另一实施例中，MEMS谐振器阵列120包括多个体模式谐振器122a-122l和多个谐振器耦合部分126。多个体模式谐振器122a-122l被布置成N×M(其中N和M为整数)阵列。经由一个或多个谐振器耦合部分126将每个体模式谐振器122a-122l机械耦合到MEMS谐振器阵列120的至少一个相邻体模式谐振器。在图示的实施例中，例如，谐振器122e机械耦合到相邻谐振器122b、122d、122f和122h。相比之下，谐振器122h机械耦合到相邻的谐振器122e和122k。谐振器122h未耦合到相邻谐振器122g和122i。
参考图2C，在一个实施例中，MEMS谐振器阵列120包括布置成线性阵列的多个体模式谐振器122a-122b。谐振器122a和谐振器122b通过设置于谐振器122a和谐振器122b之间的耦合部分126机械耦合。
参考图2D-2F，在其他实施例中，MEMS谐振器阵列120包括分别布置成L形阵列(参见图2D)、线性阵列(参见图2E)和三角形阵列(图2F)的多个体模式谐振器122a-122c。在这些实施例中，谐振器122a和谐振器122b通过设置于谐振器122a和谐振器122b之间的耦合部分126机械耦合。谐振器122b和谐振器122c通过设置于谐振器122b和谐振器122c之间的耦合部分126机械耦合。此外，在图2F的实施例中，谐振器122c和谐振器122a通过设置于谐振器122c和谐振器122a之间的耦合部分126机械耦合。
参考图2G，在另一个实施例中，MEMS谐振器阵列120包括布置成2×2阵列的多个体模式谐振器122a-122d。在图示的实施例中，2×2阵列具有矩形形状。谐振器122a和谐振器122b通过设置于谐振器122a和谐振器122b之间的耦合部分126机械耦合。谐振器122b和谐振器122c通过设置于谐振器122b和谐振器122c之间的耦合部分126机械耦合。谐振器122c和谐振器122d通过设置于谐振器122c和谐振器122d之间的耦合部分126机械耦合。谐振器122d和谐振器122a通过设置于谐振器122d和谐振器122a之间的耦合部分126机械耦合。
在一些实施例中，谐振器阵列的体模式谐振器中的两个通过两个或更多谐振器耦合部分机械耦合。
例如，参考图2H，在另一个实施例中，MEMS谐振器阵列120包括多个体模式谐振器，例如第一和第二体模式谐振器122a-122b。第一体模式谐振器122a通过设置于第一和第二体模式谐振器122a-122b之间的第一谐振器耦合部分126机械耦合到第二体模式谐振器122b。第一体模式谐振器122a还通过设置于第一和第二体模式谐振器122a-122b之间的第二谐振器耦合部分126机械耦合到第二体模式谐振器122b。
图3A-3B分别是根据本发明某些方面的体模式谐振器122一个实施例的顶视图和示意透视图，可以将其用于图2A-2G的MEMS谐振器阵列中。在这一实施例中，谐振器122具有第一和第二主外表面134、136(例如分别设置于谐振器122的顶部和底部)以及设置于谐振器122侧面的四个外表面140a-140d。第一和第二外表面140a、140b分别设置于谐振器122的第一和第二侧面上。第三外表面140c设置于谐振器122中与谐振器122的第一侧面相对的第三侧面上。第四外表面140d设置于谐振器122中与谐振器122的第二侧面相对的第四侧面上。谐振器122还可以具有中心142。
在不工作(静止)状态下，谐振器122具有正方形形状或大致正方形形状，外表面140a-140d平直或至少基本平直，长度分别为La-Ld，彼此相等或至少基本相等。在这种状态下，第一和第三外表面140a、140c取向为平行于或至少基本平行于沿第一和第二方向144a、144b延伸的第一参考轴144。第二和第四外表面140b、140d取向为平行于或至少基本平行于沿第三和第四方向146a、146b延伸的第二参考轴146，第三和第四方向垂直于第一和第二方向。第一和第三外表面140a、140c分别面对第三和第四方向146a、146b。第二和第四外表面140b、140d分别面向第一和第二方向144a、144b。表面140a-140d也取向成平行于或基本平行于沿第五和第六方向148a、148b(图3B)延伸的第三参考轴148(图3B)，第五和第六方向垂直于第一和第二方向。第一和第二主外表面134、136分别面向第五和第六方向148a、148b，并取向为平行于或基本平行于第一参考轴144和第二参考轴146。
需要指出，尽管描述和图示了第一、第二和第三参考轴，但谐振器122和/或谐振器阵列120可以有或没有任何轴。于是，在一些实施例中，谐振器122和/或谐振器阵列120可以具有少于三个轴和/或根本没有轴。
四个外表面140a-140d限定了四个角150a-150d。例如，第四外表面140d的第一端和第一外表面140a的第一端限定第一角150a。第一外表面140a的第二端和第二外表面140b的第一端限定第二角150b。第二外表面140b的第二端和第三外表面140c的第一端限定第三角150c。第三外表面140c的第二端和第四外表面140d的第二端限定第四角150d。
谐振器122还包括多个开口152。在制造谐振器系统120时，开口152便于从谐振器122下方蚀刻和/或去除牺牲材料，从而释放谐振器122并使得谐振器122如下所述自由振动。
图3C、3F分别是根据本发明某些方面的体模式谐振器122另一个实施例的顶视图和侧视图，可以将其用于图2A-2G的MEMS谐振器阵列中。在这一实施例中，谐振器122具有第一和第二主外表面134、136(例如分别设置于谐振器122的顶部和底部)以及设置于谐振器122侧面的三个外表面140a-140c。谐振器122还可以具有中心142。在不工作(静止)状态下，该谐振器122具有三角形形状或基本三角形形状，外表面140a-140c平直或至少基本平直，长度分别为La-Lc，彼此相等或至少基本相等。
图3D示出了可用于图2A-2G所示MEMS谐振器阵列120中的谐振器122的另一实施例。在不工作(安静)状态下，谐振器122具有由经弯曲外表面连接的四个平直或基本平直的外表面140a-140d形成的圆角正方形或基本圆角正方形的形状。
图3E示出了可用于图2A-2G所示MEMS谐振器阵列120中的谐振器122的另一实施例。在不工作状态下，谐振器122具有由经三个弯曲外表面连接的三个平直或基本平直的外表面140a-140c形成的圆角三角形或基本圆角三角形的形状。
在本发明的一些方面中，在MEMS谐振器阵列120中采用了以Lutz等人的名义与本发明在同一日期提交的题为“MEMS Resonator Structure and Method”的非临时专利申请(在下文中称为“MEMS谐振器结构和方法的专利申请”)中描述和图示的一种或多种结构和/或技术。例如，在一些实施例中，MEMS谐振器阵列120中采用的一个或多个谐振器122包括与MEMS谐振器结构和方法的专利申请中描述和/或图示的一个或多个谐振器50中采用的谐振器块52相同和/或相似的MEMS谐振器。
为了简洁起见，将不再重复MEMS谐振器结构和方法的专利申请中描述和/或图示的结构和方法。不过，要明确指出，通过引用将MEMS谐振器结构和方法的专利申请的全部内容并入本文，包括例如所有发明/实施例的特征、属性、备选方案、材料、技术和/或优点，但除非另有说明，本发明的各方面和/或实施例不限于这些特征、属性、备选方案、材料、技术和/或优点。
需要指出，在本发明的一个方面中，体模式谐振器的阵列采用两个或更多体模式谐振器，每个体模式谐振器均可以具有现在已知或将来开发的任何形状。此外，两个或更多谐振器中的每一个可以具有与两个或更多体模式谐振器的其他谐振器中的一个或多个相同和/或不同的形状。
体模式谐振器122的特征(例如尺寸、形状、密度)可以决定体模式谐振器122的一个或多个谐振频率。
表1针对体模式谐振器122的一个实施例提供了谐振频率和示范性尺度，该体模式谐振器122具有正方形形状，处于不工作状态，且是由多晶硅材料制造的。整个谐振器122以同一频率振荡或振动。
表1
表2针对体模式谐振器122的一个实施例提供了谐振频率和示范性尺度，该体模式谐振器122具有正方形形状，处于不工作状态，且是由单晶硅材料制造的。整个谐振器122以同一频率振荡或振动。
表2
需要指出，表1和2中给出的谐振器尺度仅仅是示范性实施例并且基于没有释放蚀刻孔的简化线性模型。频率可能强烈依赖于释放蚀刻孔的量和尺寸。由于材料常数、高度、冲孔导致的公差可能超过+/-40％的频率变化。
可以使用多种技术来确定根据本发明一个或多个方面的谐振器的尺度、特征和/或参数，所述技术包括建模和模拟技术(例如，经由计算机驱动的分析引擎，例如FEMLab(Consol出品)、ANSYS(ANSYS INC.)IDEAS和/或ABAKUS实施的有限元建模和/或模拟过程)和/或经验数据/测量。例如，可以采用使用或基于一组边界条件(例如，谐振器结构120的尺寸)的有限元分析引擎来设计、确定和评估谐振器120和/或其他元件的尺度、特征和/或参数或下文所述谐振器结构120的性质。需要指出，也可以采用经验方法(除了有限元分析(等)方法之外或作为替代)来设计、确定和评估谐振器122和/或其他元件的尺度、特征和/或参数或谐振器结构120的性质。
图4A-4E示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列120的各种实施例的顶视图，每个阵列具有多个体模式谐振器122和谐振器耦合部分126的一个实施例，体模式谐振器具有正方形形状并且处于静止状态，例如如图3A-3B所示，谐振器耦合部分可用于将多个体模式谐振器122中的每一个机械耦合到多个体模式谐振器122中的一个或多个其他谐振器。
参考图4A-4B，在一个实施例中，谐振器阵列120包括第一和第二体模式谐振器122a、122b，第一和第二体模式谐振器122a、122b由设置于第一和第二体模式谐振器122a-122b之间的谐振器耦合部分126机械耦合。在图示的实施例中，例如，谐振器耦合部分126的第一端机械耦合到第一谐振器122a，第二端机械耦合到第二谐振器122b。谐振器耦合部分126可以具有平直或基本平直的侧面以及均匀或基本均匀的宽度，如图所示，或者具有任何其他构造。
参考图4C-4D，在其他实施例中，谐振器阵列120包括经由两个谐振器耦合部分126机械耦合的三个体模式谐振器122a-122c。例如，第一和第二谐振器122a-122b通过设置于第一和第二谐振器122a-122b之间的第一谐振器耦合部分126机械耦合。第二和第三谐振器122b-122c通过设置于第二和第三谐振器122b-122c之间的第二谐振器耦合部分126机械耦合。
每个谐振器耦合部分126都与图4A-4B所示的谐振器耦合部分126具有相同或基本相同的构造(例如尺寸、形状)。例如，机械耦合谐振器122a和122b的谐振器耦合部分126在形状和尺度上与机械耦合谐振器122b和122c的谐振器耦合部分126基本相同。不过，在一些其他实施例中，一个或多个谐振器耦合部分126可以具有与一个或多个其他谐振器耦合部分126不同的构造。
参考图4E，在另一实施例中，谐振器阵列120包括经由四个谐振器耦合部分126机械耦合的四个谐振器122a-122c。例如，第一和第二谐振器122a-122b通过设置于第一和第二谐振器122a-122b之间的第一谐振器耦合部分126机械耦合。第二和第三谐振器122b-122c通过设置于第二和第三谐振器122b-122c之间的第二谐振器耦合部分126机械耦合。第三和第四谐振器122c-122d通过设置于第三和第四谐振器122c-122d之间的第三谐振器耦合部分126机械耦合。第一和第四谐振器122a-122d通过设置于第一和第四谐振器122a-122d之间的第四谐振器耦合部分126机械耦合。
每个谐振器耦合部分126都与图4A-4B所示的谐振器耦合部分126具有相同或基本相同的构造(例如尺寸、形状)。例如，机械耦合谐振器122a和122b的谐振器耦合部分126在形状和尺度上与机械耦合谐振器122b和122c的谐振器耦合部分126基本相同，在形状和尺度上与机械耦合谐振器122c和122d的谐振器耦合部分126基本相同，并且在形状和尺度上与机械耦合谐振器122d和122a的谐振器耦合部分126基本相同。不过，在一些其他实施例中，一个或多个谐振器耦合部分126可以具有与一个或多个其他谐振器耦合部分126不同的构造。
在一些实施例中，一个或多个谐振器耦合部分126的宽度和/或长度与一个或多个其他谐振器耦合部分126的宽度和/或长度不同。
图4F示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有多个体模式谐振器以及两个不同种类的谐振器耦合部分126，体模式谐振器在静止状态下均具有正方形形状，例如图3A-3B所示。在这一实施例中，谐振器耦合部分126之一的宽度与另一谐振器耦合部分126的宽度不同。
图4G示出了根据本发明某些方面的MEMS谐振器阵列一个实施例的顶视图，该谐振器阵列具有多个体模式谐振器以及两个不同类型的谐振器耦合部分126，体模式谐振器在静止状态下均具有正方形形状，例如如图3A-3B所示。在这一实施例中，谐振器耦合部分126之一的长度与另一谐振器耦合部分126的长度不同。
参考图4H，在另一实施例中，一个或多个谐振器耦合部分126包括一种设计(例如形状和宽度)来管理、控制、减轻和/或最小化谐振器耦合部分126和耦合到其上的谐振器122之间的连接中或连接处的应力集中。在这一实施例中，谐振器耦合部分126的至少一个末端具有圆角，以增强对谐振器耦合部分126和相关联谐振器122之间应力的管理。结果，谐振器耦合部分126在谐振器耦合部分126第一端的宽度和/或谐振器耦合部分126在谐振器耦合部分第二端的宽度均大于谐振器耦合部分126在谐振器耦合部分中间和/或谐振器耦合部分126第一和第二端之间的中点处的宽度。
不过，这种设计相对于非圆角设计可能往往会增大谐振器122一些区域中的负载。在这一方面，通过调节谐振器耦合部分126的形状和宽度(例如，通过在细长梁106附近使谐振器耦合部分126形成圆角)，可以管理、控制、减小和/或最小化谐振器耦合部分126和相关联谐振器122上的应力。通过这种方式，可以提高、增强和/或优化MEMS谐振器阵列120的耐用性和/或稳定性，同时运行模式或振型保持较不受干扰(或任何干扰都是可接受的)，由此节点的质量(下文更详细论述)(如果有的话)保持较不受干扰(或任何干扰都是可接受的)。除此之外，减小、最小化和/或限制细长梁106上的负载可能促成对MEMS谐振器阵列120的“Q”因数带来不利影响。
可以采用谐振器耦合部分126的其他设计和/或配置以例如影响MEMS谐振器阵列120的耐用性和/或稳定性，以及最小化、减小或限制对MEMS谐振器阵列120的“Q”因数的不利影响。实际上，无论是目前已知或将来开发的谐振器耦合部分126的所有设计都将落在本发明的范围之内。例如，参考图4I和4J，在一些实施例中，一个或多个谐振器耦合部分126包括一个或多个空隙160。一个或多个空隙160均可以是任何形状和/或尺寸，可以部分或全部在谐振器耦合部分126的高度/厚度上延伸。
在一个实施例中，一个或多个谐振器耦合部分126在谐振器耦合部分126的一个或多个末端包括一个或多个空隙160和一个或多个圆角(参见图4J)。在一个或多个谐振器耦合部分126中实现一个或多个空隙减少了谐振器耦合部分126的质量，这进一步最小化、减小或限制了谐振器122上的负载，由此进一步最小化、减小或限制了对MEMS谐振器阵列120“Q”因数的任何不利影响。需要指出，在某些实施例中，谐振器耦合部分126具有小尺度(例如，谐振器耦合部分126的形状、长度、宽度和/或厚度)，以提供小质量，而优选给谐振器122增加很少或不增加刚度(stiffness)。
如上所述，在一些实施例中，谐振器阵列120中的一个或多个(即，一个、一些或全部)谐振器122在谐振器振动期间包括一个或多个节点或区域(即，在一个或多个自由度上静止、几乎不运动和/或基本静止的谐振器部分(无论是从转动和/或平动的角度来看))。在一些实施例中，阵列的每个谐振器在谐振器振动期间都包括一个或多个节点或区域(即，在一个或多个自由度上静止、几乎不运动和/或基本静止的谐振器部分(无论从转动和/或平动的角度来看))。
通过或在一个或多个这种节点机械耦合单独谐振器122可能是有利的。例如，通过一个或多个节点，在一个或多个节点处或附近进行耦合，可以最小化、限制和/或减少谐振器122的垂直和/或水平能量损耗，这可以获得或帮助提供较高Q的MEMS谐振器阵列。
在一个实施例中，一个或多个节点可以位于一个或多个谐振器122的一个或多个外部区域、部分或区域中或附近。谐振器耦合部分126可以设置于一个谐振器122的一个或多个节点和另一谐振器的一个或多个节点之间。参考图4A-4B，在一个实施例中，谐振器122a和122b均包括位于角150a-150d上或附近的节点。谐振器耦合部分126可以连接在谐振器122a的角，例如角150d处或附近以及在谐振器122b的角，例如角150b处或附近。不过，需要指出，一些实施例可以不通过在或靠近一个或多个节点机械耦合谐振器122，如果存在任何节点的话。
参考图5A和5B，在一些实施例中，MEMS谐振器阵列120采用一个或多个谐振器耦合部分126之内的一个或多个负载释放机构162(例如，弹簧或弹簧状部件)来管理、控制、减小、消除和/或最小化由一个或多个谐振器耦合部分126机械耦合的相关谐振器122上的应力或应变。在图5A-5B的实施例中，机械耦合谐振器122a和谐振器122b的谐振器耦合部分126包括例如设置于谐振器耦合部分126之内的负载释放机构162。
需要指出，负载释放机构162可以是公知的弹簧或弹簧状部件，或可以是减小、消除和/或最小化谐振器122上的应力和/或应变的任何机构。
在图5A-5B的实施例中，负载释放机构162包括弹簧或弹簧状部件，弹簧状部件包括彼此间隔开间隙164的第一和第二细长部分163a、163b。弹簧或弹簧状部件还包括第一和第二端部165a、165b。第一端部165a将第一细长部分163a的第一端连接到第二细长部分163b的第一端。第二端部165b将第一细长部分163a的第二端连接到第二细长部分163b的第二端。第一和第二细长部分163a、163b可以是平直的并且可以具有均匀厚度。不过，可以采用其他构造。
在工作时，负载释放机构162与一个、一些或所有谐振器122的运动一起轻微膨胀和收缩，以便减小、消除和/或最小化由谐振器耦合部分126耦合的相关联谐振器122上的任何应力或应变。此外，MEMS谐振器阵列120的这种耦合技术还可以减小、消除和/或最小化谐振器122上的负载，由此减小、减轻、最小化和/或消除由于机械耦合到相邻谐振器而造成的谐振器122的能量损耗。
在一些实施例中，可以在一个或多个谐振器耦合部分126的一个或多个末端处和/或之内实现负载释放机构162。可以结合这里描述和/或图示的机械耦合技术和/或架构的任一种采用负载释放机构162。
在一些实施例中，MEMS谐振器阵列120包括一个或多个锚耦合部分以将一个或多个谐振器122机械耦合到一个或多个基底锚。
参考图6A，在一个实施例中，谐振器阵列120包括多个谐振器122a-122b、谐振器耦合部分126和多个锚耦合部分166a-166b。多个谐振器122a-122b和谐振器耦合部分126可以分别与图4A所示的谐振器阵列120的多个谐振器122a-122b和谐振器耦合部分126相同或相似。多个谐振器122a-122b通过谐振器耦合部分126彼此机械耦合。多个谐振器122a-122b分别通过锚耦合部分166a-166b机械耦合到锚168。在图示的实施例中，例如，锚耦合部分的第一个，例如锚耦合部分166a设置于第一谐振器122a和基底锚168之间并且将第一谐振器122a机械耦合到基底锚168和基底124(经由基底锚168)，例如，以便将第一谐振器122a稳固、固定和/或连接到基底124。锚耦合部分的第二个，例如锚耦合部分166b设置于第二谐振器122b和锚168之间并且将第二谐振器122b机械耦合到基底锚168和基底124(经由基底锚168)，例如，以便将第二谐振器122b稳固、固定和/或连接到基底124。
于是，可以将两个或更多谐振器，例如谐振器122a-122b耦合到公共的锚，例如锚168。在这一实施例中，将谐振器122a-122b分别连接到公共锚168。
在一些实施例中，在工作时，谐振器的运动是这样的：MEMS谐振器阵列和/或个体谐振器122包括一个或多个节点(即，在谐振器振动时不运动，几乎不运动和/或基本静止的谐振器结构的区域或部分)。通过或在MEMS谐振器阵列的一个或多个个体谐振器122的一个或多个节点(如果有的话)将MEMS谐振器阵列和/或个体谐振器122锚定到基底124是有利的。例如，通过在一个或多个节点处或附近进行锚定，可以最小化、限制和/或减少谐振器122的垂直和/或水平能量损耗，这可以获得或帮助提供较高Q的MEMS结构。
在一些实施例中，一个或多个锚耦合部分166可以设置于一个或多个谐振器122的一个或多个节点和机械耦合到基底的一个或多个锚之间。在一些实施例中，一个或多个节点可以位于一个或多个谐振器122的一个或多个外部区域、部分或区域中或附近，通过或在一个或多这种节点将一个或多个这种谐振器122锚定到基底124。
例如，在一些实施例中，一个或多个谐振器，例如谐振器122a-122b，均包括位于角150a-150d上或附近的节点。谐振器耦合部分126可以在谐振器122a的角150d处或附近连接到谐振器122a，并可以在谐振器122b的角150b处或附近连接至谐振器122b。锚耦合部分166a可以在谐振器122a的角150c处或附近连接至谐振器122a。类似地，锚耦合部分166b可以在谐振器122b的角150c处或附近连接。
不过，需要指出，在一些实施例中，即使存在任何节点的话，也不通过在一个或多个节点处或附近锚定一个或多个(一个、一些或全部)谐振器。
在一些实施例中，经由公共的锚耦合部分将两个或更多谐振器机械耦合到公共锚。例如，参考图6B和6C，在一个实施例中，谐振器阵列120包括多个谐振器122a-122b、谐振器耦合部分126和锚耦合部分166。谐振器122a-122b通过谐振器耦合部分126彼此机械耦合。谐振器122a-122b经由锚耦合部分166机械耦合到锚168。在图示的实施例中，例如，锚耦合部分166设置于谐振器耦合部分126和基底锚168之间并将谐振器122a-122b机械耦合到基底锚168和基底124(经由基底锚168)，例如，以便将谐振器122a-122b稳固、固定和/或连接到基底124。在图示的实施例中，锚耦合部分166直接连接到谐振器耦合部分126和基底锚168。不过，在一些其他实施例中，锚耦合部分166可以直接连接到谐振器122a(和/或谐振器122b)和基底锚168，而不是谐振器耦合部分126。
一些实施例可以采用多个公共锚耦合部分。例如，参考图6D，在一个实施例中，谐振器阵列120包括多个谐振器122a-122d和多个谐振器耦合部分126、多个锚耦合部分166a-166d和锚168。多个谐振器122a-122d和多个谐振器耦合部分126可以分别与图4E所示的谐振器阵列120的多个体模式谐振器122a-122d和多个谐振器耦合部分126相同或相似。多个谐振器122a-122d分别经由多个锚耦合部分166a-166d机械耦合到锚168。在图示的实施例中，例如，第一锚耦合部分166a耦合于第一谐振器耦合部分126和锚168之间，以将第一和第四谐振器122a-122d机械耦合到基底锚168和基底124(经由基底锚168)，例如，以便将谐振器122a-122d稳固、固定和/或连接到基底124。第二锚耦合部分166b机械耦合于第二谐振器耦合部分126和锚168之间，以将第一和第二谐振器122a-122b机械耦合到基底锚168和基底124(经由基底锚168)，例如，以便将谐振器122a-122b稳固、固定和/或连接到基底124。第三锚耦合部分166c机械耦合于第三谐振器耦合部分126和锚168之间，以将第二和第三谐振器122b-122c机械耦合到基底锚168和基底124(经由基底锚168)，例如，以便将谐振器122b-122c稳固、固定和/或连接到基底124。第四锚耦合部分166d机械耦合于第四谐振器耦合部分126和锚168之间，以将第三和第四谐振器122c-122d机械耦合到基底锚168和基底124(经由基底锚168)，例如，以便将谐振器122c-122d稳固、固定和/或连接到基底124。
在图示的实施例中，每个锚耦合部分166a-166d直接连接到谐振器耦合部分126和基底锚168。不过，在一些其他实施例中，一个或多个锚耦合部分166a-166d可以直接连接到一个或多个谐振器122a-122d和基底锚168，而不是谐振器耦合部分126。
图6F是图6D的MEMS谐振器阵列一个实施例的透视图。
也可以采用其他锚定技术和/或构造。参考图6E，在一个实施例中，谐振器阵列120包括四个谐振器122a-122d和多个谐振器耦合部分126，但仅包括两个锚耦合部分168a-168b。
在一些实施例中，MEMS谐振器阵列120包括一个或多个均“专用于”相应一个谐振器122的个体锚。例如，参考图7A，在一个实施例中，取代普通种类的锚定结构，将谐振器122a分立锚定到一个或多个个体锚，例如锚168a、168b。将谐振器122b分立锚定到一个或多个个体锚，例如锚168c、168d。将谐振器122c分立锚定到一个或多个个体锚，例如锚168e、168f。将谐振器122d分立锚定到一个或多个个体锚，例如锚168g、168h。
参考图7B，在另一实施例中，谐振器122a分立锚定到一个个体锚，例如锚168。将谐振器122c分立锚定到一个个体锚，例如锚168b。在一些其他实施例中，MEMS谐振器阵列120包括两个或更多个体锚168，均“专用于”超过一个但少于所有谐振器122。例如，参考图7C，在一个实施例中，谐振器阵列120包括分立的锚168a-168d。谐振器122d和122a通过公共锚耦合部分166a连接到锚168a。谐振器122a和122b通过公共锚耦合部分166b连接到锚168b。谐振器122b和122c通过公共锚耦合部分166c连接到锚168c。谐振器122c和122d通过公共锚耦合部分166d连接到锚168d。
此外，MEMS谐振器阵列120的锚定结构可以包括公共和个体锚技术的组合或置换(例如参见图8A-8B)。例如，参考图8A，谐振器122a-122d被锚定到公共锚168i并如下分立锚定到个体锚。将谐振器122a分立锚定到一个或多个个体锚，例如锚168a、168b。将谐振器122b分立锚定到一个或多个个体锚，例如锚168c、168d。将谐振器122c分立锚定到一个或多个个体锚，例如锚168e、168f。将谐振器122d分立锚定到一个或多个个体锚，例如锚168g、168h。意在将各种锚定技术的所有组合和置换落在本发明范围之内。
需要指出，在图6A-6F、图7A-7C和图8A-8B所示的每种锚技术中，一个或多个锚耦合部分166从一个或多个谐振器122向外延伸，以将一个或多个谐振器122连接到位于一个或多个谐振器122“之外”的一个或多个基底锚168。
如上所述，一个或多个节点可以位于一个或多个谐振器122的一个或多个外部区域、部分或区域(例如一个或多个角150a-150d)中或附近，通过或在一个或多个这种节点将一个或多个这种谐振器122锚定到基底124。例如，通过在一个或多个节点处或附近进行锚定，可以最小化、限制和/或减少谐振器122的垂直和/或水平能量损耗，这可以获得或提供较高Q的MEMS结构。不过，在一些实施例中，不通过在一个或多个节点处或附近锚定一个或多个谐振器122，如果存在任何节点的话。
作为位于谐振器122的外部区域部分或区域上或附近的节点的替代和/或除此之外，谐振器122可以包括位于谐振器122的内部区域、部分或区域(例如中心142中或附近)中或附近的一个或多个节点。参考图9A-9B，在一些实施例中，一个或多个谐振器122包括谐振器122中心142处的节点，一个或多个这种谐振器122的中心142耦合到一个或多个锚，例如锚168a-168d(图9A)或锚168a-168b(图9B)，以经由一个或多个锚168，例如锚168a-168d(图9A)或锚168a-168b(图9B)将MEMS谐振器阵列120的一个或多个谐振器122稳固、固定和/或连接到基底。通过在一个或多个节点处或附近进行锚定，可以最小化、限制和/或减少谐振器122的垂直和/或水平能量损耗，这可以获得或提供较高Q的MEMS结构。在一些实施例中，根据这种技术，将MEMS谐振器阵列120的至少一个谐振器122锚定到锚168，例如锚168a-168d(图9A)或锚168a-168b(图9B)的“中心”。不过，如上所述，在一些实施例中，不通过在一个或多个节点处或附近锚定一个或多个谐振器122，如果存在任何节点的话。
参考图10A-10B，在一些实施例中，除了一个或多个锚之外或作为其替代，一个或多个“中心”锚可以耦合到谐振器122的一个或多个外部区域部分或区域。
需要指出，也可以通过将一个或多个——但不是所有——谐振器122锚定到基底将MEMS谐振器阵列120锚定到基底。例如，参考图7B，经由一个或多个锚耦合部分166，例如锚耦合部分166a、166b将一个或多个谐振器，例如谐振器122a和122c直接锚定到一个或多个基底锚，例如锚168a、168b。经由一个或多个谐振器，例如一个或多个谐振器122a、122c将一个或多个其他谐振器，例如谐振器122b间接连接到一个或多个锚168，例如一个或多个锚168a、168b，经由一个或多个锚耦合部分166，例如锚耦合部分166a、166b将其直接锚定到一个或多个基底锚，例如锚168a、168b。参考图6E，经由一个或多个锚耦合部分166，例如锚耦合部分166a、166b将一个或多个谐振器，例如谐振器122a、122b和122d直接锚定到公共基底锚，例如锚168a。经由一个或多个谐振器，例如一个或多个谐振器122a、122b和122d将一个或多个其他谐振器，例如谐振器122c间接连接到一个或多个锚168，例如锚168，经由一个或多个锚耦合部分166，例如锚耦合部分166a、166b将其直接锚定到一个或多个基底锚，例如锚168。于是，在一些实施例中，一个或多个谐振器122直接锚定到基底，一个或多个谐振器122间接锚定到基底。直接锚定到基底的一个或多个谐振器可以锚定到“公共”型锚(例如，参见图6E)或“个体”型锚(例如，参见图7B、9A)，或两种类型的锚(例如，参见图8B)。
参考图11A-11F、图12A-12C和图13A-13B，在一些实施例中，一个或多个锚耦合部分166包括一个或多个应力/应变释放机构172(例如，弹簧或弹簧状部件)，以管理、控制、减小、消除和/或最小化基底上锚168位置处由一个、一些或所有MEMS谐振器阵列120经其锚定或被锚定于基底的点的运动导致的任何应力或应变。例如，参考图11A，在一个实施例中，谐振器122a经由具有应力/应变释放机构172a的锚耦合部分166a机械耦合到锚168。类似地，谐振器122b经由具有应力/应变释放机构172b的锚耦合部分166b机械耦合到锚168。
在这一实施例中，应力/应变释放机构包括弹簧或弹簧状部件，弹簧状部件包括间隔有间隙174的第一和第二细长部分173a、173b。弹簧或弹簧状部件还包括第一和第二端部175a、175b。第一端部175a将第一细长部分173a的第一端连接到第二细长部分173b的第一端。第二端部175b将第一细长部分173a的第二端连接到第二细长部分173b的第二端。第一和第二细长部分173a、173b可以是平直的或可以具有均匀厚度。然而，除此之外和/或作为其替代，也可以使用具有其他构造的其他应力/应变释放机构。
参考图11B和11C，在另一实施例中，谐振器122a和122b经由谐振器耦合部分126和具有应力/应变释放机构172的锚耦合部分机械耦合到锚168。
参考图11D，在另一实施例中，谐振器122a、122d经由谐振器耦合部分126和具有应力/应变释放机构172a的锚耦合部分166a机械耦合到锚168。谐振器122a、122b经由谐振器耦合部分126和具有应力/应变释放机构172b的锚耦合部分166b机械耦合到锚168。谐振器122b、122c经由谐振器耦合部分126和具有应力/应变释放机构172c的锚耦合部分166c机械耦合到锚168。谐振器122c、122d经由谐振器耦合部分126和具有应力/应变释放机构172d的锚耦合部分166d机械耦合到锚168。
参考图11E，在另一实施例中，谐振器122a、122d经由谐振器耦合部分126和具有应力/应变释放机构172a的锚耦合部分166a机械耦合到锚168。谐振器122a、122b经由谐振器耦合部分126和具有应力/应变释放机构172b的锚耦合部分166b机械耦合到锚168。
图11F是根据本发明某些方面的图11D的MEMS谐振器阵列一个实施例的透视图。
参考图11A-11F、图12A-12C和图13A-13B，在工作中，应力/应变释放机构172与一个、一些或所有谐振器122a-122d的运动一起膨胀和收缩，以便减小、消除和/或最小化基底上的任何应力或应变和/或补偿由于制造的小的不对称性导致的锚定点的小残余运动，材料性质可能会因此变化，导致并非100％优化的设计(即使在采用有限元模型(也称为有限元分析“FEA”或“FE分析”)的情况下)。通过这种方式，MEMS谐振器阵列120的锚定架构相对而言可以没有应力和/或没有应变，这可以显著减少、减轻、最小化和/或消除任何锚能量损耗，由此提高、增大、最大化谐振器122的Q(和输出信号)，锚的应力将对谐振器122的谐振频率几乎没有甚至没有影响。需要指出，除了减少、减轻、最小化和/或消除锚能量损耗之外，具有应力/应变释放机构172的锚耦合部分166可以在基底上方悬挂MEMS谐振器阵列120的谐振器122。
如下这样做可能是有利的：在MEMS谐振器阵列120所经由锚定或锚定于基底的点并非充分或足够无运动(即，谐振器122存在可能源于一个或多个谐振器122或基底或由其导致的不希望运动)或希望进一步与基底解耦的情况下，实施应力/应变释放机构172。例如，采用应力/应变释放机构172减少、消除和/或最小化一个或多个谐振器122和基底之间的能量传递也可能是有利的(例如，在谐振器122有阻抗失配或“噪声”源于基底中并传递到一个或多个谐振器122的情况下)。
可以结合这里描述和/或图示的锚定技术和/或架构的任一种采用应力/应变释放机构172。例如，可以在图12A-12C和/或图13A-13B的一个或多个锚耦合部分166的一个或多个之内实施应力/应变释放机构172。
应力/应变释放机构172可以是公知的弹簧或弹簧状部件，或可以是减小、消除和/或最小化(i)基底上在锚的位置由一个、一些或所有一个或多个谐振器122所经由锚定或锚定于基底的点的运动导致的应力和/或应变，和/或(ii)一个或多个谐振器122和基底之间的能量传递的任何机构。
需要指出，谐振器122不必锚定在每个节点或区域，而是可以锚定在一个或多个位置，优选在一个或多个波节位置(在谐振器振动时，不运动、运动很少和/或基本静止的谐振器区域或位置)。例如，参考图7A-7C和图8A-8B，可以在谐振器122的一个点、两个点和/或三个区域或部分处锚定MEMS谐振器阵列120(在一些实施例中，优选在一个或多个谐振器122的节点106处或附近)。就此而言，一个或多个锚耦合部分166将谐振器122连接到对应的锚168。
也可以采用有限元分析和模拟引擎来设计、确定和/或限定可以以预定、最小和/或减小的能量损耗(等)将谐振器122锚定到基底的一个或多个节点的位置。就此而言，在工作期间被诱发时，谐振器122以膨胀和收缩的方式运动。因此，谐振器122的构造可以决定谐振器结构上或中的节点(如果有的话)位置，由此几乎没有、没有或减少了由于膨胀和收缩振动模式导致的旋转运动。可以采用有限分析引擎使用谐振器122的给定构造来设计、确定和评估谐振器122中或上的这种节点的位置。通过这种方式，可以迅速确定和/或识别谐振器122中或上呈现出可接受的、预定的和/或几乎没有或没有运动(径向、横向和/或其他方式)用于锚定谐振器122的区域或部分。
需要指出，在实施于MEMS谐振器阵列120中时，也可以采用有限元分析和模拟引擎来设计、确定、评估和/或限定谐振器122的一个或多个节点的位置。此外，在实施于MEMS谐振器阵列120中时，也可以采用实验方法(除有限元分析和模拟引擎(等)之外或作为替代)来设计、确定、评估和/或限定谐振器122的一个或多个节点的位置。实际上，以上关于有限元分析和模拟引擎的全部论述都涉及具有多个谐振器122的MEMS谐振器阵列120的设计、分析和响应。为了简洁的缘故，将不再重复那些论述。
MEMS谐振器阵列可以采用当前已知或今后开发的任何锚结构和技术。实际上，所有结构和技术都意在落在本发明范围之内。例如，MEMS谐振器阵列可以采用授予Lutz等人且题为“Anchors for Microelectromechanical Systems Having an SOI Substrate，and Method for Fabricating Same”的美国专利6,952,041中所述和所示的锚定结构和技术，该专利于2003年7月25日提交并被分配了序号No.10/627,237(在下文中称为“用于微机电系统的锚专利”)。明确指出，通过引用将用于微机电系统的锚专利的全部内容并入本文，包括例如所有发明/实施例的特征、属性、备选方案、材料、技术和/或优点，但除非另有说明，本发明的各方面和/或实施例不限于这些特征、属性、备选方案、材料、技术和/或优点。
在一个或多个谐振器122锚定到“中心”锚168的那些实施例中，锚耦合部分166的设计(例如，形状和宽度)可以影响(i)谐振器122中或上的节点(如果有的话)的位置以及(ii)谐振器122的谐振频率。锚耦合部分166的设计还可能影响谐振器122的耐用性和/或稳定性。在这一方面，如图14A-14D和图15A-15D所示，通过调节谐振器122附近的锚耦合部分166的形状和宽度和/或通过使谐振器122附近的锚耦合部分166形成圆角，可以管理、控制、减小和/或最小化谐振器122上的应力。例如，参考图14A-14D和图15A-15D，可以增大或减小锚耦合部分166的宽度和/或可以提供圆角以管理、控制、减小和/或最小化节点中或处的应力集中。通过这种方式，可以提高、增强和/或优化谐振器122的耐用性和/或稳定性。
可以采用锚耦合部分166的其他设计和/或构造来例如影响谐振器102的耐用性和/或稳定性以及节点(如果有的话)的位置和谐振器122的谐振频率。(例如，参见图16A-16B以及图17A-17B)。实际上，无论是目前已知或将来开发的锚耦合部分166的所有设计都将落在本发明的范围之内。
需要指出，角150a-150d附近的谐振器122的形状和/或尺寸也可能影响谐振器122的耐用性和/或稳定性。
在2005年5月19日提交并被分配以美国专利申请号No.11/132,941的“Microelectromechanical Resonator Structure，and Method of Designing，Operating and Using Same”中详细论述了以上关系。可以采用上述专利申请中描述和图示的发明来设计、实施和/或制造本发明的一个或多个MEMS谐振器阵列的一个或多个谐振器。为了简洁的缘故，将不再重复那些论述。不过，要明确指出，通过引用将该专利申请的全部内容并入本文，包括例如所有发明/实施例的特征、属性、备选方案、材料、技术和/或优点，但除非另有说明，本发明的各方面和/或实施例不限于这些特征、属性、备选方案、材料、技术和/或优点。
参考图18A-18C，谐振器阵列120可以包括一个或多个电极，例如，可以在诱发和/或感测谐振器阵列120的一个或多个体模式谐振器122的振动时采用这些电极。
参考图18A，在一个实施例中，谐振器阵列120包括多个体模式谐振器122a-122b、谐振器耦合部分126、第一多个电极180a-180d以及第二多个电极180e-180h。多个体模式谐振器122a-122b和谐振器耦合部分126可以分别与图4A-4B所示的谐振器阵列120的多个体模式谐振器122a-122b和谐振器耦合部分126相同或相似。例如，可以在诱发和/或感测第一体模式谐振器122a的振动时采用第一多个电极180a-180d。例如，可以在诱发和/或感测第二体模式谐振器122b的振动时采用第二多个电极180e-180h。
电极180a-180h中的每一个可以具有任何适当的配置和定位。在图示的实施例中，例如，每个电极都具有细长形状并与谐振器阵列120的相关联体模式谐振器122并排(和/或平行)设置。例如，与第一体模式谐振器122a并排(和/或平行)设置第一多个电极180a-180d。与第二体模式谐振器122b并排(和/或平行)设置第二多个电极180e-180h。
在一个实施例中，每个体模式谐振器122a-122b都具有与图3A所示的谐振器122相同或相似的构造。(例如，参见图18D-18E)在这种实施例中，可以分别与谐振器122a的外表面140a-140d并排(和/或平行)设置第一多个电极180a-180d。分别与谐振器122b的外表面140a-140d并排(和/或平行)设置第二多个电极180e-180h。
此外，电极180a-180h中的每一个可以与关联谐振器122间隔开一间隙。例如，参考图18D，第一多个电极180a-180d可以分别与第一体模式谐振器122a的外表面140a-140d间隔开间隙182a-182d。类似地，参考图18E，第二多个电极180e-180h可以分别与第二体模式谐振器122b的外表面140a-140d间隔开间隙182a-182d。
在不工作(静止)状态下，每个谐振器122可以以与之关联的电极之间为中心。于是，第一体模式谐振器122a可以以第一多个电极180a-180d之间为中心。第二体模式谐振器122b可以以第二多个电极180e-180h之间为中心。
参考图18B，在另一个实施例中，谐振器阵列120包括多个体模式谐振器122a-122c、多个谐振器耦合部分126、第一多个电极180a-180d、第二多个电极180e-180h以及第三多个电极180i-180l。多个体模式谐振器122a-122c和多个谐振器耦合部分126可以分别与图4D所示的谐振器阵列120的多个体模式谐振器122a-122c和多个谐振器耦合部分126相同或相似。可以在诱发和/或感测第一体模式谐振器122a的振动时采用第一多个电极。可以在诱发和/或感测第二体模式谐振器122b的振动时采用第二多个电极180e-180h。可以在诱发和/或感测第三体模式谐振器122c的振动时采用第三多个电极180i-180l。
电极180a-180l中的每一个可以具有任何适当的配置和定位。在图示的实施例中，例如，每个电极都具有细长形状并与谐振器阵列120的相关联体模式谐振器122并排(和/或平行)设置。例如，与第一体模式谐振器122a并排(和/或平行)设置第一多个电极180a-180d。与第二体模式谐振器122b并排(和/或平行)设置第二多个电极180e-180h。与第三体模式谐振器122c并排(和/或平行)设置第三多个电极180i-180l。
在一个实施例中，体模式谐振器122a-122c中的每一个都具有与图3A所示的谐振器122相同或相似的构造。(例如，参见图18D-18F)在这种实施例中，可以分别与第一体模式谐振器122a的外表面140a-140d并排(和/或平行)设置第一多个电极180a-180d。分别与第二体模式谐振器122b的外表面140a-140d并排(和/或平行)设置第二多个电极180e-180h。分别与第三体模式谐振器122c的外表面140a-140d并排(和/或平行)设置第三多个电极180i-180l。
此外，电极180a-180h中的每一个可以与关联谐振器122间隔开一间隙。例如，参考图18D，第一多个电极180a-180d可以分别与第一体模式谐振器122a的外表面140a-140d间隔开间隙182a-182d。参考图18E，第二多个电极180e-180h可以分别与第二体模式谐振器122b的外表面140a-140d间隔开间隙182a-182d。参考图18F，第三多个电极180i-180l可以分别与第三体模式谐振器122c的外表面140a-140d间隔开间隙182a-182d。
在不工作(静止)状态下，每个谐振器122可以以与之关联的电极之间为中心。于是，第一体模式谐振器122a可以以第一多个电极180a-180d之间为中心。第二体模式谐振器122b可以以第二多个电极180e-180h之间为中心。第三体模式谐振器122c可以以第三多个电极180i-180l之间为中心。
参考图18C，在另一个实施例中，谐振器阵列120包括多个体模式谐振器122a-122c、多个谐振器耦合部分126、第一多个电极180a-180d、第二多个电极180e-180h、第三多个电极180i-180i和第四多个电极180m-180p。多个体模式谐振器122a-122d和多个谐振器耦合部分126可以分别与图4E所示的谐振器阵列120的多个体模式谐振器122a-122d和多个谐振器耦合部分126相同或相似。可以例如在诱发和/或感测第一体模式谐振器122a的振动时采用第一多个电极。可以例如在诱发和/或感测第二体模式谐振器122b的振动时采用第二多个电极180e-180h。可以例如在诱发和/或感测第三体模式谐振器122c的振动时采用第三多个电极180i-180l。可以例如在诱发和/或感测第四体模式谐振器122d的振动时采用第四多个电极180m-180p。
电极180a-180p中的每一个可以具有任何适当的配置和定位。在图示的实施例中，例如，每个电极180a-180p都具有细长形状并与谐振器阵列120的相关联体模式谐振器122并排(和/或平行)设置。例如，与第一体模式谐振器122a并排(和/或平行)设置第一多个电极180a-180d。与第二体模式谐振器122b并排(和/或平行)设置第二多个电极180e-180h。与第三体模式谐振器122c并排(和/或平行)设置第三多个电极180i-180l。与第四体模式谐振器122d并排(和/或平行)设置第四多个电极180m-180o。
在图18A-18C所示的谐振器阵列120的实施例中，体模式谐振器中的每一个
在一个实施例中，体模式谐振器122a-122d中的每一个都具有与图3A所示的谐振器122相同或相似的构造。(例如，参见图18D-18G)在这种实施例中，可以分别与第一体模式谐振器122a的外表面140a-140d并排(和/或平行)设置第一多个电极180a-180d。分别与第二体模式谐振器122b的外表面140a-140d并排(和/或平行)设置第二多个电极180e-180h。分别与第三体模式谐振器122c的外表面140a-140d并排(和/或平行)设置第三多个电极180i-180l。分别与第四体模式谐振器122d的外表面140a-140d并排(和/或平行)设置第四多个电极180m-180p。
此外，电极180a-180h中的每一个可以与关联谐振器122间隔开一间隙。例如，参考图18D，第一多个电极180a-180d可以分别与第一体模式谐振器122a的外表面140a-140d间隔开间隙182a-182d。参考图18E，第二多个电极180e-180h可以分别与第二体模式谐振器122b的外表面140a-140d间隔开间隙182a-182d。参考图18F，第三多个电极180i-180l可以分别与第三体模式谐振器122c的外表面140a-140d间隔开间隙182a-182d。参考图18G，第四多个电极180m-180o可以分别与第四体模式谐振器122d的外表面140a-140d间隔开间隙182a-182d。
在不工作(静止)状态下，每个谐振器122可以以与之关联的电极之间为中心。于是，第一体模式谐振器122a可以以第一多个电极180a-180d之间为中心。第二体模式谐振器122b可以以第二多个电极180e-180h之间为中心。第三体模式谐振器122c可以以第三多个电极180i-180l之间为中心。第四体模式谐振器122d可以以第四多个电极180m-180p之间为中心。
在一些实施例中，每个电极连同相关的谐振器122限定电容。例如，在图18A-18D的实施例中，电极180a和谐振器122a限定第一电容。电极180b和谐振器122a限定第二电容。电极180c和谐振器122a限定第三电容。电极180d和谐振器122a限定第四电容。电极180e和谐振器122b限定第五电容。电极180f和谐振器122b限定第六电容。电极180g和谐振器122b限定第七电容。电极180h和谐振器122b限定第八电容。电极180i(图18B、18C)和谐振器122c(图18B、18C)限定第九电容。电极180j(图18B、18C)和谐振器122c(图18B、18C)限定第十电容。电极180k(图18B、18C)和谐振器122c(图18B、18C)限定第十一电容。电极180l(图18B、18C)和谐振器122c(图18B、18C)限定第十二电容。电极180m(图18C)和谐振器122d(图18C)限定第十三电容。电极180n(图18C)和谐振器122d(图18C)限定第十四电容。电极180o(图18C)和谐振器122d(图18C)限定第十五电容。电极180p(图18C)和谐振器122d(图18C)限定第十六电容。
参考图19A，在谐振器阵列120的一个实施例中，第一多个电极180a-180d和第四多个电极180m-180p均被用作感测电极。第二多个电极180e-180h和第三多个电极180i-180l均被用作驱动电极。驱动电极，例如电极180e-180h和180-180l电连接到差分驱动电路183并从那里接收差分驱动信号D+、D-。例如，驱动电极180f、180h、180i、180k可以经由信号线184从差分驱动电路183接收驱动信号D+。驱动电极180e、180g、180j、180l可以经由信号线185从差分驱动电路183接收驱动信号D-。
感测电极，例如电极180a-180d以及180m-180p电连接到差分感测电路186并提供差分感测信号S+、S-，差分感测信号被供应给差分感测电路186。例如，感测电极180a、180c、180n、180p可以集体提供感测的信号S+，经由信号线188向差分感测电路186供应该信号。感测电极180b、180d、180o、180m可以集体提供感测的信号S-，经由信号线190向差分感测电路186供应该信号。
在工作中，差分驱动电路183产生供应给驱动电极180e-180h和180i-180l的差分驱动信号D+、D-，例如如上所述，以诱发时变的静电力，静电力使谐振器122a和谐振器122c以一个或多个谐振频率振动(例如，在平面内)。谐振器122a和122c的振动在谐振器122b和谐振器122d中诱发振动。
在这一实施例中，谐振器阵列120的每个谐振器122以相同或基本相同的频率振动或振荡。此外，在这一实施例中，每个谐振器122以体模式或基本体模式振动，而非以弯曲模式振动。振动可以是线性或基本线性的，例如，由线性、静止微分运动方程描述。每个谐振器122可以具有高“Q”(品质因数)，结果，振动期间谐振器122的形状可能主要取决于谐振器122的特性。参考图19B，在一个实施例中，在振动的第一阶段中，谐振器122a和谐振器122c(i)沿第一和第二方向144a、144b收缩，并(ii)沿第三和第四方向146a、146b膨胀，造成谐振器122a和谐振器122c的第一状态。谐振器122b和谐振器122d(i)沿第一和第二方向144a、144b膨胀并(ii)沿第三和第四方向146a、146b收缩，造成谐振器122b和谐振器122d的第一状态。作为参考，分别由虚线矩形122a’-122d’表示谐振器122a-122d在静止状态下的形状和位置。图19B中未示出电极180a-180p。
参考图19C，集中研究第一体模式谐振器122a，例如，第一体模式谐振器122a沿第一和第二方向144a、144b的收缩导致第二和第四间隙182b、182d尺寸增大。第一体模式谐振器122a沿第三和第四方向146a、146b的膨胀导致第一和第三间隙182a、182c尺寸减小。作为参考，虚线122a’-122d’分别示出了谐振器122a-122d在静止状态下的形状和位置。
在一些实施例中，第一体模式谐振器122a沿着第一轴144收缩的量为Δ1contract+Δ2contract，沿着第二轴146膨胀的量为Δ3expand+Δ4expand。在一些实施例中，量Δ1contract等于量Δ2contract和/或量Δ3expand等于量Δ4expand。
参考图19D，现在集中研究第二体模式谐振器122b，第二体模式谐振器122b沿第一和第二方向144a、144b的膨胀导致第二和第四间隙182b、182d尺寸减小。第二体模式谐振器122b沿第三和第四方向146a、146b的收缩导致第一和第三间隙182a、182c尺寸增大。作为参考，虚线122a’-122d’分别示出了谐振器122a-122d在静止状态下的形状和位置。
在一些实施例中，第二体模式谐振器122a沿着第一轴144膨胀的量为Δ5expand+Δ6expand，沿着第二轴146收缩的量为Δ7contract+Δ7contract。在一些实施例中，量Δ5expand等于量Δ6expand和/或量Δ7contract等于量Δ8contract。
参考图19E，在一个实施例中，在第二振动阶段中，谐振器122a和谐振器122c(i)沿第一和第二方向144a、144b膨胀并(ii)沿第三和第四方向146a、146b收缩，导致谐振器122a和谐振器122c的第二状态。谐振器122b和谐振器d(i)沿第一和第二方向144a、144b收缩并(ii)沿第三和第四方向146a、146b膨胀，导致谐振器122b和谐振器122d的第二状态。作为参考，分别由虚线矩形122a’-122d’表示谐振器122a-122d在静止状态下的形状和位置。图19E中未示出电极180a-180p。
参考图19F，再次集中研究第一体模式谐振器122a，第一体模式谐振器122a沿第一和第二方向144a、144b的膨胀导致第二和第四间隙182b、182d尺寸减小第一体模式谐振器122a沿第三和第四方向146a、146b的收缩导致第一和第三间隙182a、182c尺寸增大。
在一些实施例中，第一体模式谐振器122a沿着第一轴144膨胀的量为Δ1expand+Δ2expand，沿着第二轴146收缩的量为Δ3contract+Δ4contract。在一些实施例中，量Δ1expand等于量Δ2expand和/或量Δ3contract等于量Δ4contract。
参考图19G，现在再次集中研究第二体模式谐振器122b，第二体模式谐振器122b沿第一和第二方向144a、144b的收缩导致第二和第四间隙182b、182d尺寸增大。第二体模式谐振器122b沿第三和第四方向146a、146b的膨胀导致第一和第三间隙182a、182c尺寸减小。
在一些实施例中，第二体模式谐振器122a沿着第一轴144收缩的量为Δ5contract+Δ6contract，沿着第二轴146膨胀的量为Δ7expand+Δ8expand。在一些实施例中，量Δ5contract等于量Δ6contract和/或量Δ7expand等于量Δ8expand。
在一些实施例中，谐振器膨胀彼此相同的量并收缩彼此相同的量。不过，在一些其他实施例中，谐振器彼此可以或可以不膨胀相同的量和/或可以彼此收缩或可以不收缩相同的量。
谐振器在一种状态下呈现的膨胀量可以等于或不等于谐振器在这种状态下呈现的收缩量和/或谐振器在另一状态下呈现的膨胀或收缩量。例如，第一体模式谐振器在第一状态下呈现的膨胀量可以等于或不等于第一体模式谐振器在第一状态下呈现的收缩量和/或第一体模式谐振器在第二状态下呈现的膨胀或收缩量。
需要指出，一个或多个体模式谐振器122a-122d的一个或多个角150a-150d可以是节点和/或可以在谐振器122a在第一和第二状态间振动时呈现相对很少的运动或没有运动。亦即，在体模式谐振器122a-122d在第一状态和第二状态之间振动时，一个或多个体模式谐振器122a-122d的一个或多个角150a-150d可以相对静止。
再次参考图19A，感测电极180a-180d和180m-180p提供差分感测信号S+、S-，表示由于这种谐振器(例如谐振器122a和122d)的振动运动导致的相关谐振器122a、122d的振动(例如，源自感测电极180a-180d、180m-180p和谐振器122a、122d之间的电容变化)。差分信号S+、S-例如形式可以为差分电压和/或差分电流。
在这一实施例中，感测到的信号S+和感测到的信号S-均为信号的总和和/或包括来自多个感测电极的贡献。例如，感测的信号S+是分别进入和/或离开感测电极180a、180c的电流i180a、i180c，以及分别进入和/或离开感测电极180n、180p的电流i180n、i180p的总和。例如，感测的信号S-是分别进入和/或离开感测电极180b、180c的电流i180b、i180d，以及分别进入和/或离开感测电极180m、180o的电流i180m、i180o的总和。
结果，感测的信号S+和感测的信号S-可以均比感测信号S+和感测信号S-均仅从一个感测电极产生的情况具有更大的信噪比关系。因此，包括第一信号和第二信号Out+、Out-的差分输出信号可以具有比没有谐振器阵列120，即使用单个谐振器，例如谐振器122a，没有其他谐振器，例如谐振器122b-122d时获得的更大的信噪比关系。
例如，第一体模式谐振器122a的振动获得分别进入和/或离开第一多个感测电极180a-180d的表示其振动的电流和/或第一多个感测电极180a-180d的电压变化。第四体模式谐振器122d的振动获得分别进入和/或离开第四多个感测电极180m-180p的表示其振动的电流和/或第四多个感测电极180m-180p的电压变化。
集中研究第一多个感测电极180a-180d和第一体模式谐振器122a，在第一振动阶段中，第二间隙182b的尺寸增大导致第二电容(即，由感测电极180b和第一体模式谐振器122a限定的电容)的大小减小，这又造成电流i180b流入或流出感测电极180b以及感测电极180b的电压与之相应变化。第四间隙182d尺寸增大导致第四电容(即，由感测电极180d和第一体模式谐振器122a限定)的大小减小，这又导致电流i180d流入或流出感测电极180d以及感测电极180d的电压与之相应变化。第一间隙182a尺寸减小导致第一电容(即，由感测电极180a和第一体模式谐振器122a限定)的大小增大，这又导致电流i180a流入或流出感测电极180a以及感测电极180a的电压与之相应变化。第三间隙182c尺寸减小导致第三电容(即，由感测电极180c和第一体模式谐振器122a限定)的大小增大，这又导致电流i180c流入或流出感测电极180c以及感测电极180c的电压与之相应变化。
在第二振动阶段中，第二间隙182b尺寸减小导致第二电容(即，由感测电极180b和第一体模式谐振器122a限定)的大小增大，这又导致电流i180b流入或流出感测电极180b以及感测电极180b的电压与之相应变化。第四间隙182d尺寸减小导致第四电容(即，由感测电极180d和第一体模式谐振器122a限定)的大小增大，这又导致电流i180d流入或流出感测电极180d以及感测电极180d的电压与之相应变化。第一间隙182c尺寸增大导致第一电容(即，由感测电极180a和第一体模式谐振器122a限定)的大小减小，这又导致电流i180a流入或流出感测电极180a以及感测电极180a的电压与之相应变化。第三间隙182c尺寸增大导致第三电容(即，由感测电极180c和第一体模式谐振器122a限定)的大小减小，这又导致电流i180c流入或流出感测电极180c以及感测电极180c的电压与之相应变化。
第四体模式谐振器122d的振动以类似方式获得分别进入和/或离开感测电极180m-180p的表示其振动的电流i180m-i180p，和/或感测电极180m-180p的电压变化。
需要指出，在振动期间，感测信号S+的大小和感测信号S-的大小均至少部分分别取决于感测电极180a-180d、180m-180p和相关联谐振器122a、122d之间的电容性换能大小。例如，电流i180a、i180b、i180c、i180d的大小至少部分分别取决于振动期间第一电容的变化大小(即，第一体模式谐振器122a和感测电极180a之间的电容性换能大小)、第二电容的变化大小(即，第一体模式谐振器122a和感测电极180b之间的电容性换能大小)、第三电容的变化大小(即，第一体模式谐振器122a和感测电极180c之间的电容性换能大小)和第四电容的变化大小(即，第一体模式谐振器122a和感测电极180d之间的电容性换能大小)。
差分感测信号S+、S-被供应给差分感测电路186，例如，如上所述，差分感测电路186感测、采样和/或探测差分感测信号S+、S-和/或具有一种或多种谐振频率的信号，并可以响应于它产生包括第一信号和第二信号Out+、Out-的差分输出信号。差分输出信号Out+、Out-例如可以是频率等于谐振器122呈现的振动的一种或多种谐振频率的一种或多种的频率的时钟信号。可以经由信号线192、194将差分输出信号Out+、Out-供应给差分驱动电路183，差分驱动电路183可以响应于它产生差分驱动信号D+、D-，由此闭合电子振荡器环路。就此而言，希望差分驱动信号D+、D-适于激励/驱动期望的振动模式。
在一些实施例中，差分驱动电路183被配置成提供差分驱动信号D+、D-，其中信号D+和信号D-相位相差180度或相位基本相差180度，配置和定位驱动电极180e-180h和180i-180l，使得向其供应的差分驱动信号D+、D-造成一个或多个静电力，导致一个或多个谐振器122a-122d，例如122b、122c在平面内振动。
在一些实施例中，配置和定位感测电极180a-180d和180m-180p以响应于未接收静电力的一个或多个谐振器，例如谐振器122a、122d的振动，提供差分感测信号S+、S-，其中信号S+和信号S-相位相差180度或相位基本相差180度，并配置感测电路186以接收差分感测信号S+、S-并响应于它提供差分输出信号Out+、Out-，其中信号Out+和信号Out-相位相差180度或相位基本相差180度。
在这一实施例中，谐振器阵列120的每个谐振器122的振动相对于相邻谐振器122的振动不同相。例如，在谐振器122a沿第一和/或第二方向收缩并沿第三和/或第四方向膨胀时，相邻谐振器122b沿第一和/或第二方向膨胀并沿第三和/或第四方向收缩(参见图19B)。此外，在谐振器122a沿第一和/或第二方向膨胀并沿第三和/或第四方向收缩时，相邻谐振器122b沿第一和/或第二方向收缩并沿第三和/或第四方向膨胀(参见图19E)。就此而言，在一些实施例中，相对于相邻谐振器122的振动，谐振器阵列120的每个谐振器122的振动相位相差180度，或相位基本相差180度。
实现差分信号配置可以便于消除、限制、减小和/或最小化来自驱动电极的电容耦合对感测电极的影响。此外，完整的差分信号配置也可以显著减小对从基底耦合的电和/或机械噪声的任何敏感性。此外，在差分信令配置中实施MEMS谐振器阵列120也可以消除、最小化和/或减少通过锚往返于该结构流动的电荷。这样一来，可以避免基底锚和驱动与感测电极之间的电压降。需要指出，这一电压降可能会劣化或不利地影响阵列的谐振器尤其在较高频率(例如，大于100MHz的频率)下的电传递函数。
在图19A的实施例中，对称地配置驱动电极180e-180h、180i-180l和感测电极180a-180d、180m-180p，结合谐振器122a-122d的对称结构，这可以帮助管理谐振器122a-122d、谐振器耦合部分126、锚耦合部分166a-166d、锚168和/或基底124上的应力。通过这种方式，谐振器耦合部分126和/或锚耦合部分166a-166d可以是低应力点，这可以帮助管理、最小化和/或减少MEMS谐振器阵列120的一个、一些或全部谐振器122a-122d的能量损耗。
差分驱动电路183和差分感测电路186可以是常规公知电路。实际上，差分驱动电路183和差分感测电路186可以是任何种类的电路(无论是否集成(或制造)于谐振器结构所在的同一基底上)，而且无论现在已知或今后开发，所有这种电路都意在落在本发明的范围之内。
需要指出，差分驱动电路183和差分感测电路186可以集成在(或制造于)谐振器结构所在的同一基底上。除此之外，或作为其替代，差分驱动电路183和差分感测电路186可以集成于和谐振器结构所在基底物理隔离(并与之电互连)的基底上。
此外，驱动电极，例如驱动电极180e-180h和180i-180l，以及感测电极180a-180d和180m-180p可以是常规公知类型的，或可以是现在已知或今后开发的任何类型和/或形状的电极。例如，有很多感测和驱动电极的其他构造和/或架构导致谐振器122产生和/或提供相位相差(或基本)180度的输出信号，和/或其中驱动电极诱发或导致谐振器122在平面中的运动，且感测电极感测、采样和/或探测该运动。
此外，物理电极机构可以包括，例如电容性的、压阻的、压电的、电感的、磁致电阻的和热的。实际上，现在已知或将来开发的所有物理电极机构都意在落在本发明的范围之内。
此外，可以选择驱动和/或感测电极的数量和设计(例如尺寸、形状、类型)以优化、增强和/或改善MEMS谐振器阵列120的工作。例如，可以选择驱动和/或感测电极的数量和设计(例如，尺寸、形状、类型)以提供额外的驱动信号和/或额外的感测信号。在一些实施例中，例如，增加感测电极的数量和截面感测电极-谐振器接口，以便增大提供给感测电路(例如，单端或差分感测电路)的信号。(例如，参见图21A-21C)如上所述，驱动电极和感测电极可以是任何数量和设计(例如尺寸、形状、类型)，无论是现在已知的或后来开发的。
在一些实施例中，驱动电极，例如电极180e-180h和180i-180l和/或感测电极，例如电极180a-180d和180m-180p被制造成没有额外的或附带的屏蔽。例如，在一些实施例中，矩形和/或正方形形状的谐振器块122、驱动电极，例如电极180e-180h和180i-180l和/或感测电极，例如电极180a-180d和180m-180p是同时制造的。
于是，本发明可以采用无论现在已知或今后开发的任何感测和驱动结构、技术、配置和/或架构。例如，一些实施例在振动期间采用电容性换能(例如一个或多个谐振器和一个或多个感测电极之间电容的变化)以提供差分感测信号S+、S-。在这种实施例中，可以相对于谐振器122设置或定位一个或多个感测电极和/或驱动电极，以便探测一个或多个谐振器122的一个或多个所选或预定谐波。然而，除此之外和/或作为其替代，可以采用任何其他适当的结构和/或技术。
如上所述，MEMS谐振器阵列120的每个谐振器122可以在固有模式或基本线性模式下振动。这样一来，这里论述的为了提供线性谐振器/振子而对驱动和感测电路的一些考虑和要求可以不那么严格和/或复杂，因为可能不需要非常精确或非常准确地控制阵列120的谐振器122的谐振幅度。
就此而言，一些谐振器结构(例如，具有双夹紧梁，例如双夹紧音叉的谐振器)具有非线性模型，其中，输出频率是谐振振幅的函数。在梁从弯曲模式过渡到拉伸(延伸)模式时，这种效果是显著的。在基本模式中，双夹紧梁可能表现出这种行为，因为在较小振幅下，“恢复”力受弯曲应力支配，在较大振幅下，恢复力受张应力支配。在这种状况下，为了在这种情况下维持恒定频率，可能需要仔细调节梁的谐振振幅，这可能是困难的并可能引入额外的复杂性。
尽管如上所述，尽管谐振器阵列120的一些实施例采用其中振动为线性或基本线性，例如由线性静止微分运动方程描述，的谐振器122和/或驱动和感测技术，且谐振器阵列120的所有谐振器122以相同或基本相同的频率振动或振荡，应当理解，可以采用任何类型的谐振器、驱动和感测技术和/或振动。进一步就此而言，尽管一些实施例可以采用一个或多个以体模式或基本体模式而非弯曲模式振动和/或具有高“Q”(品质因数)的谐振器122，使得振动期间谐振器122的形状主要取决于谐振器122的特性，但可以采用任何类型的谐振器。
图19H示出了差分感测电路186和差分驱动电路188的一个实施例。在这一实施例中，感测电路186包括差分放大器195。驱动电路183包括自动增益控制电路196。感测电路186的差分放大器195接收差分感测信号S+、S-并响应于它提供差分输出信号Out+、Out-。经由信号线192、194将差分放大器195的差分输出信号Out+、Out-供应给差分驱动电路183的自动增益控制电路196，其响应于它提供差分驱动信号D+、D-。
图19I示出了提供差分驱动信号、差分感测信号和差分输出信号的另一实施例。
参考图19I，在另一实施例中，将第一多个电极180a-180d和第三多个电极180i-180l用作驱动电极。第二多个电极180e-180h和第四多个电极180m-180p均被用作感测电极。驱动电极，例如电极180a-180d和180i-180l电连接到差分驱动电路183并从那里接收差分驱动信号D+、D-。例如，驱动电极180a、180c、180i、180k可以经由信号线184从差分驱动电路183接收驱动信号D+。驱动电极180b、180d、180j、180l可以经由信号线185从差分驱动电路183接收驱动信号D-。
感测电极，例如电极180e-180h以及180m-180p电连接到差分感测电路186并提供差分感测信号S+、S-，差分感测信号被供应给差分感测电路186。例如，感测电极180f、180h、180n、180p可以集体提供感测信号S+，经由信号线188将该感测信号供应给差分感测电路186。感测电极180e、180g、180m、180o可以集体提供感测信号S-，经由信号线190将该感测信号供应给差分感测电路186。
在工作中，差分驱动电路183产生供应给驱动电极180a-180d和180i-180l的差分驱动信号D+、D-，例如如上所述，以诱发时变的静电力，静电力使谐振器122a和谐振器122c以一个或多个谐振频率振动(例如，在平面内)。谐振器122a和122c的振动在谐振器122b和谐振器122d中诱发振动。
感测电极180e-180h和180m-180p提供差分感测信号S+、S-，表示一个或多个谐振器122a-122d呈现的振动(例如，源自由于这种谐振器(例如谐振器122a和122d)的振动导致的一个或多个谐振器122a-122d(例如谐振器122a和122d)和感测电极180e-180h、180m-180p之间的电容变化)。
如图19A所示的谐振器阵列120的实施例那样，感测到的信号S+和感测到的信号S-均为信号的总和和/或包括来自多个感测电极的贡献。例如，感测的信号S+是分别进入和/或离开感测电极180f、180h的电流i180f、i180h，以及分别进入和/或离开感测电极180n、180p的电流i180n、i180p的总和。例如，感测的信号S-是分别进入和/或离开感测电极180e、180g的电流i180e、i180g，以及分别进入和/或离开感测电极180m、180o的电流i180m、i180o的总和。
结果，感测的信号S+和感测的信号S-可以均比感测信号S+和感测信号S-均仅从一个感测电极产生的情况具有更大的信噪比关系。因此，差分输出信号Out+、Out-可以具有比没有谐振器阵列120，即使用单个谐振器，例如谐振器122b，没有其他谐振器，例如谐振器122a、122c、122d时获得的更大的信噪比关系。
差分感测信号S+、S-被供应给差分感测电路186，例如，如上所述，差分感测电路186感测、采样和/或探测差分感测信号S+、S-和/或具有一种或多种谐振频率的信号，并可以响应于它产生差分输出信号Out+、Out-。差分输出信号Out+、Out-例如可以是频率等于谐振器122呈现的振动的一种或多种谐振频率的一种或多种的频率的时钟信号。可以经由信号线192、194将差分输出信号Out+、Out-供应给差分驱动电路183，差分驱动电路183可以响应于它产生差分驱动信号D+、D-，由此闭合电子振荡器环路。就此而言，希望差分驱动信号D+、D-适于激励/驱动期望的振动模式。
在这一实施例中，图19I所示的谐振器阵列120的谐振器122a-122d的第一振动状态与图19B-19D针对图19A所示谐振器阵列的谐振器122a-122d所示的第一振动状态相同或相似，谐振器的第二振动状态与图19E-19G针对图19A所示的谐振器阵列的谐振器122a-122d所示的第二状态相同或相似。
在图19I的实施例中，对称地配置驱动电极180a-180d、180i-180l和感测电极180e-180h、180m-180p，结合谐振器122a-122d的对称结构，这可以帮助管理谐振器122a-122d、谐振器耦合部分126、锚耦合部分166a-166d、锚168和/或基底124上的应力。通过这种方式，谐振器耦合部分126和/或锚耦合部分166a-166d可以是低应力点，这可以帮助管理、最小化和/或减少MEMS谐振器阵列120的一个、一些或全部谐振器122a-122d的能量损耗。
MEMS谐振器阵列120可以被配置成提供单端或差分输出。例如，在一些实施例中，MEMS谐振器阵列120被配置成单端构造，这提供了单端驱动信号、单端感测信号和/或单端输出信号。参考图20A，在单端构造的一个实施例中，将某些电极180用作驱动电极，将某些其他电极180用作感测电极。驱动电极电连接到驱动电路198并从那里接收驱动信号D。例如，驱动电极可以经由信号线200从驱动电路198接收驱动信号D。感测电极电连接到感测电路202并向那里提供感测信号S。例如，感测电极可以提供感测信号S，可以经由信号线204向感测电路202供应感测信号S。
在工作中，驱动电路198产生供应给驱动电极的单端驱动信号D，例如如上所述，以诱发时变的静电力，静电力使一个或多个谐振器以一个或多个谐振频率振动(例如，在平面内)。谐振器的振动诱发谐振器中的振动。
在这一实施例中，谐振器阵列120的每个谐振器122以相同或基本相同的频率振动或振荡。此外，在这一实施例中，每个谐振器122以体模式或基本体模式振动，而非以弯曲模式振动。振动可以是线性或基本线性的，例如，由线性、静止微分运动方程描述。每个谐振器122可以具有高“Q”(品质因数)，结果，振动期间谐振器122的形状可能主要取决于谐振器122的特性。
在一个实施例中，图19H所示的谐振器阵列120的谐振器122a-122d所呈现的振动与图19A所示谐振器阵列120的实施例中的谐振器122a-122d呈现的振动相同或相似。
感测电极提供单端感测信号S，表示一个或多个谐振器122a-122d呈现的振动(例如，表示一个或多个谐振器122a-122d呈现的振动(例如，源自由于这种谐振器的振动导致的一个或多个谐振器122a-122b和感测电极之间的电容变化)。
感测信号S被供应给感测电路202，例如，如上所述，感测电路202感测、采样和/或探测感测信号S和/或具有一种或多种谐振频率的信号，并可以响应于它产生输出信号Out。输出信号Out例如可以是频率等于谐振器块122呈现的振动的一种或多种谐振频率的一种或多种的频率的时钟信号。可以经由信号线206向驱动电路198供应输出信号Out，驱动电路198可以响应于它产生驱动信号D，由此闭合电子振荡器环路。就此而言，驱动信号的相位应当适于激励/驱动期望的模式。
需要指出，驱动电路198和感测电路202可以是常规的MEMS驱动和感测电路。然而，驱动电路198和感测电路202不限于此。实际上，驱动电路198和感测电路202可以是现在已知或今后开发的任何感测和驱动电路。例如，应当指出，有很多其他的驱动和感测电路和/或驱动和感测电极的构造和/或架构导致或诱发谐振器谐振和/或提供输出信号。
此外，驱动电路198和/或感测电路202可以集成于MEMS谐振器阵列120所在(或制造于其中)的同一基底上。除此之外，或作为其替代，驱动电路198和/或感测电路202可以集成于和MEMS谐振器阵列120所在基底物理隔离(并与之电互连)的基底上。
此外，驱动电极和感测电极可以是常规MEMS驱动和感测电极。然而，驱动和感测电极不限于此。实际上，驱动和感测电极可以是现在已知或今后开发的任何驱动和感测电极。例如，应当指出，有很多其他的感测和驱动电极的构造和/或架构导致或诱发谐振器谐振并产生和/或提供相位相差180度(或基本为180度)的输出信号。
此外，物理电极机构可以包括，例如电容性的、压阻的、压电的、电感的、磁致电阻的和热的。实际上，现在已知或将来开发的所有物理电极机构都意在落在本发明的范围之内。
可以选择驱动和/或感测电极的数量和设计(例如尺寸、形状、类型)以优化、增强和/或改善MEMS谐振器阵列120的工作。例如，可以选择驱动和/或感测电极的数量和设计(例如，尺寸、形状、类型)以提供额外的驱动信号和/或额外的感测信号。在一些实施例中，例如，增加感测电极的数量和截面感测电极-谐振器接口，以便增大提供给感测电路(例如，单端电路)的信号。如上所述，驱动电极和感测电极可以是任何数量和设计(例如尺寸、形状、类型)，无论是现在已知的或后来开发的。
此外，尽管图20A示出了驱动电路198、感测电路202、驱动电极和感测电极，但显然本发明不限于此。相反，本发明可以采用无论现在已知或今后开发的任何感测和驱动结构、技术、配置和/或架构。例如，一些实施例在振动期间采用电容性换能(例如一个或多个谐振器和一个或多个感测电极之间电容的变化)以提供感测信号S。在这种实施例中，可以相对于谐振器122设置或定位一个或多个感测电极和/或驱动电极，以便探测一个或多个谐振器122的一个或多个所选或预定谐波。然而，除此之外和/或作为其替代，可以采用任何其他适当的结构和/或技术。
此外，尽管谐振器阵列120的一些实施例采用其中振动为线性或基本线性，例如由线性静止微分运动方程描述，的谐振器122和/或驱动和感测技术，且谐振器阵列120的所有谐振器122以相同或基本相同的频率振动或振荡，应当理解，可以采用任何类型的谐振器、驱动和感测技术和/或振动。进一步就此而言，尽管一些实施例可以采用一个或多个以体模式或基本体模式而非弯曲模式振动和/或具有高“Q”(品质因数)的谐振器122，使得振动期间谐振器122的形状主要取决于谐振器122的特性，但可以采用任何类型的谐振器。
图20B示出了单端感测电路202和单端驱动电路198的一个实施例。在这一实施例中，感测电路202包括放大器。驱动电路198包括自动增益控制电路AGC。感测电路202的放大器接收感测信号S并响应于它提供单端输出信号。经由信号线197向驱动电路198的自动增益控制电路AGC供应放大器的输出信号，驱动电路198响应于它提供单端驱动信号D。
需要指出，也可以在具有少于或多于四个谐振器122的MEMS谐振器阵列120中实施差分输出信号配置和/或单端输出信号配置。实际上，这里在感测和驱动阵列的语境中相对于MEMS谐振器阵列120论述的所有特征、实施例和备选方案都适用于任何尺寸(例如，具有2、3、4、5、6、7和8个谐振器122的阵列)和/或构造(例如，由相同或不同几何形状的谐振器122构成的阵列，例如正方形、三角形、六边形、圆角正方形、圆角六边形或圆角三角形)的阵列。为了简洁的缘故，将不再重复那些论述。
可以结合上述任何谐振器耦合结构或技术和/或任何锚定结构或技术应用这里公开的任何驱动和/或感测技术(例如驱动电极、感测电极、驱动电路和/或感测电路)。
例如，参考图21A-21B，在一个实施例中，如图18C-18G所示，谐振器阵列包括多个体模式谐振器122a-122d、多个谐振器耦合部分126和多个电极180a-180p，而且多个锚耦合部分166a-166d分别具有应力/应变机构172a-172d，以如图11D所示将多个谐振器122a-122d耦合到公共锚168。
在另一实施例中，谐振器阵列120还包括与图19A所示的差分驱动和差分感测构造相同或相似的差分驱动和差分感测构造。
例如，参考图21C-21E，在一个实施例中，如图19A所示，谐振器阵列包括多个体模式谐振器122a-122d、多个谐振器耦合部分126、多个电极180a-180p、驱动电路183和感测电路186，而且多个锚耦合部分166a-166d分别具有应力/应变机构172a-172d，以如图11D所示将多个谐振器122a-122d耦合到公共锚168。在这一实施例中，谐振器阵列120如上文针对图19A所示的谐振器阵列120所述那样工作，使得谐振器122a-122d的第一振动状态与图19B-19D所示的第一振动状态相同或相似，第二振动状态与图19E-19G所示的第二振动状态相同或相似。图21D示出了处于与图19B-19D所示的第一振动状态对应的状态下的谐振器阵列120的一部分。图21E示出了处于与图19E-19G所示的第二振动状态对应的状态下的谐振器阵列120的一部分。
在另一实施例中，谐振器阵列120包括与图19I所示的差分驱动和差分感测构造相同或相似的差分驱动和差分感测构造。
例如，参考图21F，在一个实施例中，如图19I所示，谐振器阵列120包括多个体模式谐振器122a-122d、多个谐振器耦合部分126、多个电极180a-180p、驱动电路183和感测电路186，而且多个锚耦合部分166a-166d分别具有应力/应变机构172a-172d，以如图11D所示将多个谐振器122a-122d耦合到公共锚168。在这一实施例中，谐振器阵列120如上文针对图19I所示的谐振器阵列120所述那样工作，使得谐振器122a-122d的第一振动状态与图19B-19D所示的第一振动状态相同或相似，第二振动状态与图19E-19G所示的第二振动状态相同或相似。就此而言，在第一振动状态下，第一和第四体模式谐振器122a、122d、谐振器耦合部分126、锚耦合部分166a(包括应力/应变机构172a)和基底锚168的状态可以与图21D所示的状态相同或相似。在第二振动状态下，第一和第四体模式谐振器122a、122d、谐振器耦合部分126、锚耦合部分166a(包括应力/应变机构172a)和基底锚168的状态可以与图21E所示的状态相同或相似。
在另一实施例中，谐振器阵列120包括与图20A-20B所示的单端驱动和单端感测构造相同或相似的单端驱动和单端感测构造。
例如，参考图21G，在一个实施例中，如图20A-20B所示，谐振器阵列120包括多个谐振器122a-122d、多个谐振器耦合部分126、多个电极180a-180p、单端驱动电路198和单端感测电路202，而且多个锚耦合部分166a-166d分别具有应力/应变机构172a-172d，以如图11D所示将多个谐振器122a-122d耦合到公共锚168。在一个实施例中，谐振器阵列120如上文针对图20A-20B所示的谐振器阵列120所述那样工作。
如上所述，多个电极180a-180p中的每一个可以具有任何适当的构造(例如尺寸、形状)和定位。于是，例如，一些实施例可以采用形状和/或尺寸与图18A-18G、19A-19G和20A-20B所示的一个或多个电极的形状和/或尺寸不同的一个或多个电极。一些实施例可以采用布置于与图18A-18G、19A-19I和20A-20B所示一个或多个电极位置不同的位置的一个或多个电极。
例如，参考图21H-21I，在一个实施例中，谐振器阵列包括多个体模式谐振器122a-122d、多个谐振器耦合部分126和多个电极180a-180p(包括第一多个电极180a-180d、第二多个电极180e-180h、第三多个电极180i-180l和第四多个电极180m-180p)，而且多个锚耦合部分166a-166d分别具有应力/应变机构172a-172d，以如图11D所示将多个谐振器122a-122d耦合到公共锚168。
在另一实施例中，谐振器阵列120还包括与图19A-19H、图19I和/或图20A-20B所示的驱动和感测构造相同或相似的驱动和感测构造。
例如，参考图21J-21L，在一个实施例中，谐振器阵列包括多个体模式谐振器122a-122d、多个谐振器耦合部分126、多个电极180a-180p、驱动电路183和感测电路186，而且多个锚耦合部分166a-166d分别具有应力/应变机构172a-172d，以如图11D所示将多个谐振器122a-122d耦合到公共锚168。在这一实施例中，谐振器阵列120如上文针对图19A所示的谐振器阵列120所述那样工作，使得谐振器122a-122d的第一振动状态与图19B-19D所示的第一振动状态相同或相似，第二振动状态与图19E-19G所示的第二振动状态相同或相似。图21K示出了处于与图19B-19D所示的第一振动状态对应的状态下的谐振器阵列120的一部分。图21L示出了处于与图19E-19G所示的第二振动状态对应的状态下的谐振器阵列120的一部分。
在一个实施例中，MEMS谐振器阵列120采用温度管理技术以便管理和/或控制谐振器122的Q因数。就此而言，在谐振器膨胀和收缩时，在一个或多个区域膨胀时这种区域中可能会发生轻微的冷却，在一个或多个区域收缩时这种区域中可能会发生轻微发热。这种冷却和/或发热可能导致热梯度，热梯度会造成热(“热流”)从“较热”侧扩散到“较冷”侧。热的扩散(“热流”)可能导致能量损耗，这可能会影响到(例如，减小)谐振器122的Q因数。常常将这种效果称为热弹性损耗(“TED”)，这可能是谐振结构Q因数的支配性限制。这样一来，实施温度管理技术以便管理、控制、限制、最小化和/或减小TED可能是有利的。
参考图22A，在一个温度管理实施例中，在谐振器122的一个或多个部分中形成槽210。槽210抑制/减少谐振器122和/或MEMS谐振器阵列122之内的热流。抑制/减少谐振器122和/或MEMS谐振器阵列122之内的热转移可以导致谐振器122和MEMS谐振器阵列120更高的Q因数。必须要指出，利用槽的温度管理方法会影响锚定点处零运动的优化，设计时必须要加以考虑(例如，FEA)。
可以在一个或多个谐振器122的一个或多个部分中采用温度管理技术(例如，参见图22A-22D)。除此之外，或作为其替代，也可以在锚耦合部分166中实施温度管理技术(例如，参见图23A-23D)。槽210可以是任何形状的，例如，包括正方形、矩形、圆形、椭圆形和/或卵形。实际上，可以将几何上或其他方面中任何形状的槽210并入一个或多个谐振器122和/或一个或多个锚定耦合部分166中。需要指出，槽210也可能改变谐振器122和/或锚定耦合部分166的刚度。
需要指出，在一些实施例中，一个或多个谐振器可以包括至少一个开口、空隙或槽以改善可制造性(例如，在开口、空隙或槽延伸通过谐振器整个高度/厚度的那些情况下，更快地释放机械结构)。在一些实施例中，也可以使用至少一个开口、空隙或槽中的一个、一些或全部来改善温度管理。在一些其他实施例中，不使用至少一个开口、空隙或槽的任一个来改善温度管理。于是，在一些实施例中，可以采用开口、空隙或槽来改善温度管理和/或改善可制造性。
这里描述和例示了很多发明。尽管已经描述和图示了本发明的某些实施例、特征、材料、配置、属性和优点，但显然，从描述、例示和权利要求，本发明很多其他以及不同和/或类似的实施例、特征、材料、配置、属性、结构和优点是显而易见的。这样一来，这里描述和图示的发明实施例、特征、材料、配置、属性、结构和优点不是穷举的，应理解本发明这种其他、类似以及不同的实施例、特征、材料、配置、属性、结构和优点在本发明范围之内。
需要指出，尽管本发明描述的重要部分是在例如图3A-3B所示具有多个体模式谐振器(每个体模式谐振器在静止状态下均具有正方形形状)的MEMS谐振器阵列的语境中阐述的，根据本发明的MEMS谐振器阵列可以包括任何几何形状谐振器架构或结构的谐振器。这里相对于具有正方形形状和/或任何其他形状的谐振器论述的所有特征、实施例和备选方案适用于根据本发明具有其他形状的谐振器，尽管除非另有说明，谐振器不限于这种特征、实施例和备选方案。为了简洁的缘故，将不再重复那些论述。
例如，如上所述，在一个实施例中，MEMS谐振器阵列可以包括一个或多个具有三角形形状的谐振器，例如，如图3C和图24A-24D所示。在另一实施例中，根据本发明一个或多个方面的MEMS谐振器阵列可以包括一个或多个具有圆角正方形形状的谐振器，例如，如图3D和25A-25C所示。在另一实施例中，MEMS谐振器阵列可以包括一个或多个具有圆角三角形形状的谐振器，例如，如图3E和26A-26B所示。
此外，这里相对于具有多个正方形形状的谐振器的MEMS谐振器阵列100论述的所有特征、实施例和备选方案适用于根据本发明包括具有其他形状的谐振器的MEMS谐振器阵列，尽管除非另有说明，谐振器阵列不限于这种特征、实施例和备选方案。为了简洁的缘故，将不再重复那些论述。
在一些实施例中，MEMS谐振器阵列可以包括多个具有不同形状的谐振器122。例如，参考图27A，在一个实施例中，MEMS谐振器阵列包括机械耦合到正方形形状的谐振器122b的三角形形状的谐振器122a。参考图27B，在另一个实施例中，谐振器阵列120包括三角形形状的谐振器122a、正方形形状的谐振器122b、三角形形状的谐振器122c和正方形形状的谐振器122d，其中三角形形状的谐振器122a、122c机械耦合到正方形形状的谐振器122b、122d。
这里相对于具有多个正方形形状的谐振器的MEMS谐振器阵列120论述的所有特征、实施例和备选方案适用于包括具有两种或更多不同形状的多个谐振器122的MEMS谐振器阵列，尽管除非另有说明，谐振器阵列不限于这种特征、实施例和备选方案。为了简洁的缘故，将不再重复那些论述。
此外，MEMS谐振器阵列可以采用现在已知或今后开发的任何感测和驱动技术。驱动和感测电路(无论是否差分)可以集成于阵列的谐振器所在(或制造于其中)的同一基底上。除此之外，或作为其替代，驱动和感测电路可以集成于和谐振器所在基底物理隔离(并与之电互连)的基底上。此外，驱动和感测电极可以是常规类型的或可以是任何类型和/或形状的，无论是现在已知的或后来开发的。
需要指出，可以使用多种技术来确定根据本发明的谐振器和MEMS谐振器阵列的尺度、特征和/或参数，所述技术包括有限元建模和模拟技术(例如，经由计算机驱动的分析引擎，例如FEMLab(Consol出品)、ANSYS(ANSYS INC.)IDEAS和/或ABAKUS和/或经验数据/测量实施的有限元建模)。例如，可以采用利用或基于一组边界条件(例如，谐振器结构的尺寸)的有限元建模引擎来设计、确定和/或评估(i)谐振器块122，(ii)负载释放机构162，(iii)节点114(如果有的话)，(iv)锚耦合部分166和/或(v)应力/应变机构172的尺度、特征和/或参数。实际上，也可以利用这种有限元建模、模拟和分析引擎来观察和/或确定谐振器122(单独的或并入MEMS谐振器阵列120中)对锚和/或基底上或那里的影响和/或响应。
如上所述，也可以采用有限元分析和模拟引擎来设计和/或确定任何节点的位置。这种节点可以提供适当位置，可以将MEMS谐振器阵列120(和/或一个或多个谐振器122)在该位置锚定到基底，而具有预定、最小和/或减少的能量损耗(等)。就此而言，在被诱发时，谐振器122在振动期间膨胀和收缩。这样一来，谐振器块122的尺寸和/或形状可以确定谐振器122(在并入MEMS谐振器阵列120中时)的节点(如果有的话)的位置，由此几乎没有，没有或减少了由于膨胀和收缩振动模式导致的旋转运动。可以采用有限元分析引擎来基于MEMS谐振器阵列120的每个谐振器122的给定尺寸和/或形状来设计、确定或预测这种节点的位置。通过这种方式，可以迅速确定和/或识别用于锚定MEMS谐振器阵列120和/或一个或多个谐振器122、呈现出可接受的预定和/或几乎没有或没有运动(径向和/或其他方面)的位置。
此外，也可以采用经验方法(除有限元分析等方法之外或作为替代)来设计、定义和/或评估(i)谐振器块122，(ii)负载释放机构162，(iii)节点114(如果有的话)，(iv)锚耦合部分166和/或(v)应力/应变机构172的尺度、特征和/或参数。可以在一个或多个谐振器122和/或MEMS谐振器阵列120的语境中实施这种经验方法。
如上所述，在MEMS谐振器阵列120的语境中，可以采用利用或基于一组边界条件(例如，谐振器结构的尺寸)的有限元分析和模拟引擎来设计、确定和/或评估(i)谐振器122，和/或(ii)谐振器122的节点114(如果有的话)，和/或(iii)负载释放机构162、(iv)锚耦合部分166和/或(v)应力/应变机构172的尺度、特征和/或参数。
此外，可以采用热-机械有限元分析引擎来加强工作期间谐振器122和/或锚定耦合部分166的任何温度考虑。就此而言，热-机械有限元分析引擎可以对MEMS谐振器阵列120和/或谐振器122的运行建模，由此确定要在谐振器122和/或锚定耦合部分166中实现的槽尺寸、位置、尺度和数量。通过这种方式，可以增强和/或优化其中实施有温度管理技术的MEMS谐振器阵列120和/或谐振器122的特性，并使TED损耗最小化和/或减少。
于是，如上所述，可以利用有限元建模(FEM)对本发明的结构的很多属性进行优化，有限元建模又称为“FEA”或“FE分析”。
谐振器122可以包括或不包括相同或基本相同的尺度/设计(即，具有相同或基本相同的宽度、厚度、高度、长度和/或形状)。这样一来，阵列120的谐振器122可以具有不同尺度、形状和/或设计。
可以使用公知技术用公知材料制造根据本发明一个或多个方面的MEMS谐振器阵列。例如，可以用诸如硅、锗、硅-锗或砷化镓的公知半导体制造MEMS谐振器阵列(包括其构成部分)。实际上，MEMS谐振器阵列可以由如下材料构成，例如周期表中的IV族材料，例如硅、锗、碳；还有这些材料的组合，例如硅锗或碳化硅；还有III-V族化合物，例如磷化镓、磷化铝镓或其他III-V族组合；还有III、IV、V或VI族材料的组合，例如，氮化硅、氧化硅、碳化铝或氧化铝；还有金属硅化物、锗化物和碳化物，例如硅化镍、硅化钴、碳化钨或硅化铂锗；还有掺杂变化，包括掺杂了磷、砷、锑、硼或铝的硅或锗、碳或像硅锗的组合；还有具有各种晶体结构的这些材料，包括单晶、多晶、纳米晶体或非晶体；还有晶体结构的组合，例如具有单晶和多晶结构区域(掺杂或不掺杂)。
此外，可以使用公知的光刻、蚀刻、沉积和/或掺杂技术在绝缘体上半导体(SOI)基底中或上形成根据本发明一个或多个方面的MEMS谐振器阵列。出于简洁的原因，在这里不再论述这种制造技术。不过，无论是现在已知或今后开发的，用于形成或制造本发明的谐振器结构的所有技术都意在落在本发明的范围之内(例如，使用标准或过尺寸(“厚”)晶片的公知形成、光刻、蚀刻和/或沉积技术(未示出)和/或键合技术(即，将两个标准晶片键合在一起，其中下方/底部晶片包括设置于其上的牺牲层(例如氧化硅)且之后对上方/顶部晶片减薄(研磨减薄)并抛光以在其中或上方接收机械结构))。
需要指出，SOI基底可以包括第一基底层(例如，半导体(例如硅)、玻璃或蓝宝石)、第一牺牲/绝缘层(例如二氧化硅或氮化硅)和设置于牺牲/绝缘层上或上方的第一半导体层(例如，硅、砷化镓或锗)。可以使用公知的光刻、蚀刻、沉积和/或掺杂技术在第一半导体层(例如，诸如硅、锗、硅-锗或镓-砷化物的半导体)中或上形成机械结构。
在一个实施例中，SOI基底可以是利用公知技术制造的SIMOX晶片。在另一实施例中，SOI基底可以是具有第一半导体层的常规SOI晶片。就此而言，可以使用体硅晶片制造具有较薄第一半导体层的SOI基底，通过氧对体硅晶片进行注入和氧化，由此在单晶晶片表面之下或下方形成较薄的SiO2。在这一实施例中，第一半导体层(即，单晶硅)设置于第一牺牲/绝缘层(即，二氧化硅)上，第一牺牲/绝缘层设置于第一基底层(在本范例中即单晶硅)上。
在MEMS谐振器阵列的谐振器制造于多晶硅或单晶硅中或上的那些情况下，根据本发明的某些几何形状的谐振器结构，例如，圆角正方形形状的谐振器，可以利用多晶硅或单晶硅维持结构和材料的对称性。具体而言，根据本发明的圆角正方形形状的谐振器可能固有地与单晶硅的立方体结构更兼容。在标准晶片的每个横向正交方向(例如100、010或110)上，可以将单晶硅的性质与一个或多个几何形状的谐振器匹配。就此而言，单晶硅的晶体性质可以与一种或多种几何形状的谐振器结构具有相同或适当的对称性。
可以使用多种技术和材料来封装根据本发明一个或多个方面的MEMS谐振器阵列120，例如，薄膜技术、基底键合技术(例如，键合半导体或玻璃状基底)和预制封装(例如，TO-8“罐”)。实际上，可以采用任何封装和/或制造技术，无论是现在已知的或今后开发的；这样一来，所有这种制造和/或封装技术都意在落在本发明范围之内。例如，可以实施以下专利申请公开和专利中描述和例示的系统、装置和/或技术：
(1)2003年3月20提交并被分配序号No.10/392,528，题为“Electromechanical System having a Controlled Atmosphere，and Method of Fabricating Same”的非临时专利申请的美国专利申请公开No.20040183214；
(2)2003年6月4提交并被分配序号No.10/454,867，题为“Microelectromechanical Systems，and Method of Encapsulating and Fabricating Same”的非临时专利申请的美国专利申请公开No.20040248344；以及
(3)2003年6月4日提交并被分配序号No.10/455,555，题为“Microelectromechanical Systems Having Trench Isolated Contacts，and Methods of Fabricating Same”，授予Partridge等人的美国专利No.6,936,491。
可以采用上述专利申请公开和专利中描述和图示的发明来制造本发明的谐振器和阵列。为了简洁的缘故，将不再重复那些论述。不过，要明确指出，通过引用将上述专利申请公开全部内容并入本文，包括例如所有发明/实施例的特征、属性、备选方案、材料、技术和/或优点，尽管除非另有说明，本发明的各方面和/或实施例不限于这些特征、属性、备选方案、材料、技术和/或优点。
在一些实施例中，谐振器122的重心在工作期间保持相对静止或固定。例如，在一些实施例中，谐振器122具有被对称锚定的正方形形状和/或圆角正方形形状谐振器结构(例如，参见图8A、9B、13A)，在工作期间结构的重心可以保持相对静止或固定。在一些实施例中，谐振器122可以对高斯过程公差进行统计学平均，这可以实现更好的参数控制。例如，在一些实施例中，谐振器122具有正方形形状和/或圆角正方形形状，具有正方形形状和/或圆角正方形形状谐振器结构的谐振器122可以对高斯过程公差进行统计学平均，这可以实现更好的参数控制。
如上所述，MEMS谐振器阵列120可以采用任何锚定技术或锚结构，无论是现在已知的还是今后开发的。此外，可以结合这里所述和图示和/或现在已知或今后开发的任何锚定技术或锚结构来实现应力/应变管理技术/结构(例如，应力/应变机构172)。例如，可以将基底锚和/或应力/应变管理技术/结构放置在一个或多个谐振器122的一个、一些或全部节点(如果有的话)和/或锚处。其他基底锚定-应力/应变管理技术也可能是适当的。实际上，可以通过对称或不对称方式在非节点处将谐振器122耦合到基底锚(和应力/应变机构172)。需要指出，可以结合这里描述和图示的任何实施例来实施锚定-应力/应变管理技术。(例如，参见图11A-11F、12A-12C、13A-13B、14B、14D、15B、15D、16B、17B、21A-21L、21A-21B、22A-22D、23A-23D和28A-28F)。
此外，也可以结合这里描述和例示的任何实施例来实施负载释放技术/结构(例如，负载释放机构162)。(例如，参见图4H-4J、5A-5B、14C-14D、15C-15D、28A-28F)。
进一步应当指出，尽管已经在包括微机械结构或元件的微机电系统的语境中描述了本发明的各方面和/或实施例，但本发明不限于此。相反，这里描述的发明适用于包括例如纳米机电系统的其他机电系统。在那一点上，除非另行指出，如下文中和权利要求中使用的，术语“微机械结构”包括微机械结构、纳米机械结构及其组合。
如这里使用的，术语“部分”包括，但不限于整体结构的一部分和/或与一个或多个其他部分形成整个元件或组件的分立一部分或多部分。例如，一些结构可以是单片构造，或可以由两个或更多分立片形成。如果结构是单片构造，整个一片可以具有一个或多个部分(即，任意数量的部分)。此外，如果单片具有超过一个部分，在各部分之间可以有或没有任何类型的划界。如果结构是分立片构造，可以将每片称为部分。此外，这种分立片中的每一个可以自己具有一个或多个部分。也可以将集体代表结构的一部分的一组分立片统称为部分。如果结构是分立片构造，每片可以物理接触或不接触一个或多个其他片。
此外，在权利要求中，术语“槽”表示任何形状和/或尺寸的开口、空隙和/或槽(无论是部分还是完全延伸通过细长梁部分或弯曲部分的整个高度/厚度)。此外，在权利要求中，术语“空隙”表示任何形状和/或尺寸的开口、空隙和/或槽(无论是部分还是完全延伸通过谐振器耦合部分的整个高度/厚度)。
此外，除非另有说明，诸如“响应于”和“基于”的术语分别表示“至少响应于”和“至少基于”，以免不包括响应于和/或基于超过一个事项。
此外，除非另有说明，短语“差分信号”，例如，如在短语差分驱动信号、差分感测信号和差分输出信号中使用的，表示包括第一信号和第二信号的信号。
此外，除非另有说明，诸如“包括”、“具有”、“包含”的术语及其所有形式都被视为开放的，以免排除额外的元素和/或特征。
此外，除非另有说明，诸如“一”、“第一”的术语均被视为开放的。
需要指出，可以单独地，结合这里公开的任何其他方面和/或实施例，或其部分，和/或结合现在已知或今后开发的任何其他结构和/或方法或其部分采用这里公开的任何方面和/或实施例或其部分。
可以在各式各样的应用中实施本发明的各方面和/或实施例，例如，其中采用谐振器或振子的定时或时钟装置或时钟对准电路。实际上，例如，可以在采用时钟信号或基准时钟的任何系统或装置中实施本发明的各方面和/或实施例，例如，在数据、卫星和/或无线通信系统/网络、移动电话系统/网络、蓝牙系统/网络、zig bee系统/网络、手表、实时时钟、机顶盒和系统/及其网络、计算机系统(例如，膝上计算机、PC和/或手持装置)、电视和系统/及其网络、消费电子设备(例如DVD播放器/录制器、MP3、MP2、DIVX或类似的音频/视频系统)中采用。
尽管已经描述了各种实施例，但不应以限制性含义来解释这种描述。因此，例如，这里描述的各实施例并非意在穷举或将发明限制到公开的精确形式、技术、材料和/或配置。从描述、例示和/或下面给出的权利要求中，其他实施例将变得显而易见，其他实施例可以与这里描述的实施例不同和/或相似。应当理解，在不偏离本发明的范围的情况下，可以采用其他实施例，并且可以做出操作性改变。根据以上教导，很多修改和变化都是可能的。因此，意图是本发明的范围不仅仅受限于这一详细描述。
Claims (39)
1.一种MEMS阵列结构，包括：
包括第一体模式谐振器和第二体模式谐振器的多个体模式谐振器；以及
至少一个谐振器耦合部分，包括设置于所述第一体模式谐振器和所述第二体模式谐振器之间的第一谐振器耦合部分，以机械耦合所述第一体模式谐振器和所述第二体模式谐振器。
2.根据权利要求1所述的MEMS，其中，所述第一体模式谐振器包括节点，所述第二体模式谐振器包括节点，并且所述第一谐振器耦合部分设置于所述第一体模式谐振器的所述节点和所述第二体模式谐振器的所述节点之间。
3.根据权利要求1所述的MEMS阵列结构，其中，所述第一体模式谐振器和所述第二体模式谐振器耦合到公共基底锚。
4.根据权利要求1所述的MEMS阵列结构，还包括至少一个锚耦合部分，包括设置于所述至少一个谐振器耦合部分和所述基底锚之间的第一锚耦合部分。
5.根据权利要求4所述的MEMS，其中，所述第一锚耦合部分包括至少一个应力/应变释放机构。
6.根据权利要求4所述的MEMS，其中，所述第一锚耦合部分包括弹簧。
7.根据权利要求1所述的MEMS阵列结构，其中，所述多个体模式谐振器具有第一振动状态，其中所述第一体模式谐振器至少部分沿第一方向和第二方向中的至少一个方向收缩并且至少部分沿第三方向和第四方向中的至少一个方向膨胀，并且其中所述第二体模式谐振器至少部分沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向膨胀并且至少部分沿所述第三方向和所述第四方向中的至少一个方向收缩，其中所述第二方向与所述第一方向相反，所述第四方向和所述第三方向相反。
8.根据权利要求7所述的MEMS阵列结构，其中，所述第三方向和所述第四方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。
9.根据权利要求8所述的MEMS阵列结构，其中，所述多个体模式谐振器具有第二振动状态，其中所述第一体模式谐振器至少部分沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向膨胀并且至少部分沿所述第三方向和所述第四方向中的至少一个方向收缩，并且其中所述第二体模式谐振器至少部分沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向收缩并且至少部分沿所述第三方向和所述第四方向中的至少一个方向膨胀。
10.根据权利要求1所述的MEMS阵列结构，其中，所述第一体模式谐振器的振动诱发所述第二体模式谐振器的振动。
11.根据权利要求1所述的MEMS阵列结构，还包括多个感测电极，以提供表示所述多个体模式谐振器中的至少一个的振动的感测信号。
12.根据权利要求11所述的MEMS阵列结构，其中，所述感测信号包括差分感测信号。
13.根据权利要求11所述的MEMS阵列结构，还包括感测电路，以接收所述感测信号并且响应于所述感测信号提供输出信号。
14.根据权利要求13所述的MEMS阵列结构，其中，所述输出信号包括差分输出信号。
15.根据权利要求13所述的MEMS阵列结构，还包括多个驱动电极，用于接收驱动信号，以便诱使所述多个体模式谐振器中的至少一个振动。
16.根据权利要求15所述的MEMS阵列结构，还包括驱动电路，以接收所述输出信号并响应于所述输出信号提供驱动信号。
17.根据权利要求15所述的MEMS阵列结构，其中，所述驱动信号包括差分驱动信号。
18.根据权利要求1所述的MEMS阵列结构，还包括第一多个电极和第二多个电极，所述第一多个电极与所述第一体模式谐振器并排设置，所述第二多个电极与所述第二体模式谐振器并排设置。
19.根据权利要求18所述的MEMS阵列结构，其中，所述第一多个电极包括至少一个电极用于感测所述第一体模式谐振器的振动。
20.根据权利要求18所述的MEMS阵列结构，其中，所述第二多个电极包括至少一个电极用于接收驱动信号，以便诱发所述第二体模式谐振器的振动。
21.根据权利要求18所述的MEMS阵列结构，其中，所述第一多个电极包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极，所述第二多个电极包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极。
22.根据权利要求18所述的MEMS阵列结构，其中，所述第一体模式谐振器包括第一外表面和第二外表面，所述第二体模式谐振器包括第一外表面和第二外表面，所述第一多个电极包括第一电极和第二电极，所述第一多个电极中的所述第一电极与所述第一体模式谐振器的所述第一外表面并排设置，所述第一多个电极中的所述第二电极与所述第一体模式谐振器的所述第二外表面并排设置，所述第二多个电极包括第一电极和第二电极，所述第二多个电极中的所述第一电极与所述第二体模式谐振器的所述第一外表面并排设置，所述第二多个电极中的所述第二电极与所述第二体模式谐振器的所述第二外表面并排设置。
23.根据权利要求22所述的MEMS阵列结构，其中，所述第一体模式谐振器还包括第三外表面，所述第二体模式谐振器还包括第三外表面，所述第一多个电极还包括与所述第一体模式谐振器的所述第三外表面并排设置的第三电极，所述第二多个电极还包括与所述第二体模式谐振器的所述第三外表面并排设置的第三电极。
24.根据权利要求23所述的MEMS阵列结构，其中，所述第一体模式谐振器还包括第四外表面，所述第二体模式谐振器还包括第四外表面，所述第一多个电极还包括与所述第一体模式谐振器的所述第四外表面并排设置的第四电极，所述第二多个电极还包括与所述第二体模式谐振器的所述第四外表面并排设置的第四电极。
25.根据权利要求18所述的MEMS阵列结构，还包括第三体模式谐振器和第三多个电极，所述第三多个电极与所述第三体模式谐振器并排设置，所述至少一个谐振器耦合部分还包括设置于所述第二体模式谐振器和所述第三体模式谐振器之间的第二谐振器耦合部分，以机械耦合所述第二体模式谐振器和所述第三体模式谐振器。
26.根据权利要求25所述的MEMS阵列结构，其中，所述第三多个电极包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极。
27.根据权利要求26所述的MEMS阵列结构，还包括第四体模式谐振器和第四多个电极，所述第四多个电极与所述第四体模式谐振器并排设置，所述至少一个谐振器耦合部分还包括设置于所述第三体模式谐振器和所述第四体模式谐振器之间的第三谐振器耦合部分，以机械耦合所述第三体模式谐振器和所述第四体模式谐振器。
28.根据权利要求27所述的MEMS阵列结构，其中，所述第四多个电极包括第一电极、第二电极、第三电极和第四电极。
29.根据权利要求18所述的MEMS阵列结构，其中，所述第一多个电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第一体模式谐振器限定电容，如果所述第一体模式谐振器处于第一振动状态，则所述第一电极和所述第一体模式谐振器限定的电容具有第一大小，如果所述第一体模式谐振器处于第二振动状态，则具有第二大小。
30.一种MEMS阵列结构，包括：
包括第一谐振器和第二谐振器的多个谐振器，其中，所述多个谐振器具有第一振动状态，其中所述第一谐振器至少部分沿第一方向和第二方向中的至少一个方向收缩并且至少部分沿第三方向和第四方向中的至少一个方向膨胀，并且其中所述第二谐振器至少部分沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向膨胀并且至少部分沿所述第三方向和所述第四方向中的至少一个方向收缩，其中，所述第二方向与所述第一方向相反，所述第四方向和所述第三方向相反；以及
至少一个谐振器耦合部分，包括设置于所述第一谐振器和所述第二谐振器之间的第一谐振器耦合部分，以机械耦合所述第一谐振器和所述第二谐振器。
31.根据权利要求30所述的MEMS阵列结构，其中，所述第三方向和所述第四方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。
32.根据权利要求30所述的MEMS阵列结构，其中，所述多个谐振器具有第二振动状态，其中所述第一谐振器至少部分沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向膨胀并且至少部分沿所述第三方向和所述第四方向中的至少一个方向收缩，并且所述第二谐振器至少部分沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向收缩并且至少部分沿所述第三方向和所述第四方向中的至少一个方向膨胀。
33.根据权利要求32所述的MEMS阵列结构，其中，所述第三方向和所述第四方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。
34.一种MEMS阵列结构，包括：
包括第一体模式谐振器和第二体模式谐振器的多个体模式谐振器；
与所述第一体模式谐振器并排设置的第一多个电极；以及
与所述第二体模式谐振器并排设置的第二多个电极，其中，所述第一多个电极中的至少一个电极耦合到所述第二多个电极中的至少一个电极。
35.根据权利要求34所述的MEMS阵列结构，还包括耦合到所述第一多个电极中的所述至少一个电极和所述第二多个电极中的所述至少一个电极的电路。
36.一种MEMS阵列结构，包括：
包括第一体模式谐振器和第二体模式谐振器的多个体模式谐振器；
用于接收驱动信号并诱发所述第一体模式谐振器的振动的第一多个电极；以及
用于接收所述驱动信号并诱发所述第二体模式谐振器的振动的第二多个电极，其中，所述第一多个电极中的至少一个电极耦合到所述第二多个电极中的至少一个电极。
37.根据权利要求36所述的MEMS阵列结构，还包括用于提供所述驱动信号的驱动电路。
38.一种MEMS阵列结构，包括：
包括第一体模式谐振器和第二体模式谐振器的多个体模式谐振器；
用于感测所述第一体模式谐振器的振动的第一多个电极；
用于感测所述第二体模式谐振器的振动的第二多个电极；并且
其中，所述第一多个电极中的至少一个耦合到所述第二多个电极中的至少一个。
39.根据权利要求38所述的MEMS阵列结构，还包括耦合到所述第一多个电极和所述第二多个电极的感测电路，以提供输出信号。
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