CN101999080A - 用于微机电系统传感器的弹性构件 - Google Patents

用于微机电系统传感器的弹性构件 Download PDF

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Abstract

一种设备(96)包括微机电(MEMS)传感器(40)。传感器(40)包括适合于在第一方向(44)上运动的可移动元件(42)和耦合到基板(48)的固定器(46)。MEMS传感器(40)还包括弹性构件(50)，弹性构件(50)互连在可移动元件(42)和固定器(46)之间。每个弹性构件(50)包括基本上平行对齐布置的梁(56、58、60)，梁(60)设置在其他梁(56、58)之间。梁(56、58)中的每一个耦合至固定器(46)，且梁(60)耦合到可移动元件(42)。每个弹性构件(50)还包括支撑结构(64)，该支撑结构(64)与梁(56、58)结合以对弹性构件(50)的梁(56、58)提供垂直刚度。

Description

用于微机电系统传感器的弹性构件
技术领域
本发明总体上涉及微机电系统(MEMS)传感器。更具体地说，本发明涉及用于MEMS传感器的可移动元件的悬挂的弹性构件。
背景技术
许多设备和系统包括执行各种监测和/或控制功能的多个不同类型的传感器。显微机械加工和其他微制造工艺的提高已经导致各种各样的微机电系统(MEMS)传感器的制造，以执行这些监测和/或控制功能。
MEMS传感器可以形成在包括基板(也称为处理层)、覆盖基板的诸如氧化物的绝缘牺牲层以及覆盖绝缘层的活性层的晶片上。通常，MEMS传感器典型地包括形成在活性层中的可移动元件，有时称为检测质量。可移动元件可以通过一组柔性构件(也称为弹簧或弯曲件)耦合至基板。
柔性构件一般在中间位置(neutral position)将可移动元件悬挂在基板上。中间位置可平行于或不平行于耦合的基板。柔性构件起作用来保持可移动元件处于中间位置，直到由于一些其他装置选择性地施加力而引起其偏转。可移动元件的移动使柔性构件变形，从而在其中储存势能。一旦移除了力，储存的势能往往会将可移动元件返回到其中间位置。举例来说，当MEMS加速计经历加速时，该MEMS加速计的可移动元件移动。可移动元件的运动通过电子器件转变为信号，该信号具有取决于加速度的参数值(例如，电压、电流、频率等)。
当设计要求低横向刚度(即，在预期的可移动元件的运动方向上的低刚度)的MEMS传感器时，柔性构件一般利用折叠式弹性结构。图1示出现有技术MEMS传感器20的顶视图。MEMS传感器20包括可移动元件22，在图1中通过向右上定向的阴影线来突出。可移动元件22适合于在方向24上横向运动。固定器(anchor)26(在图1中通过向右下定向的阴影线突出)耦合至下面的基板28。MEMS传感器20还包括互连在固定器26和可移动元件22之间的折叠式弹性构件30。固定器26和折叠式弹性构件30起作用来将可移动元件22悬挂在基板28上方。可移动元件22在方向24上的横向运动可由靠近可移动元件22的感测电极32来检测，如本领域技术人员已知的。
不幸的是，折叠式弹性构件30在高的垂直载荷(诸如超过例如10g的机械震动)下受到扭转，这能在测试和使用中出现。实际上，在如此高的垂直载荷下会出现失效。例如，可移动元件22在折叠式弹性构件30的附接点34施加的垂直载荷(与MEMS传感器20的平面图垂直)对折叠式弹性构件30引入力矩。垂直载荷能导致折叠式弹性构件30在其附接点34和/或折叠式弹性构件30的折叠36处的扭转。该扭转显著地降低垂直刚度并能导致可移动元件22的大的垂直位移。过量的垂直位移存在的问题是可移动元件22能接触基板28并粘到基板28，从而使得MEMS传感器失效。在一些折叠式弹性设计中，由于折叠式结构的不对称，该问题可能更加严重。
附图说明
参考结合附图考虑的详细说明和权利要求，能得到本发明的更全面的理解，其中，在附图中，类似参考数字指相似的项，且：
图1示出现有技术微机电(MEMS)传感器的顶视图；
图2示出根据本发明实施方式的微机电(MEMS)传感器的顶视图；
图3示出图2的MEMS传感器的侧视图；
图4示出图2的MEMS传感器的弹性构件的透视图；
图5示出与图4的弹性构件分开的弹性部分的透视图；
图6示出与图4的弹性构件分开的支撑结构的透视图；以及
图7示出可包括图2的MEMS传感器的设备。
具体实施方式
参考图2-3，图2示出根据本发明实施方式的微机电(MEMS)传感器40的顶视图，而图3示出MEMS传感器40的侧视图。MEMS传感器40包括可移动元件42，在图2和3中通过向右上定向的阴影线来突出。可移动元件42适合于在横向方向44上运动。固定器46(在图2和3中通过向右下定向的阴影线突出)耦合至下面的基板48。MEMS传感器40还包括弹性构件50，在图2和3中通过点图案来突出。弹性构件50互连在固定器46和可移动元件42之间。固定器46和弹性构件50起作用来将可移动元件42悬挂在基板48上方，如在图3中具体示出的。可移动元件42在横向方向44上的运动可由靠近可移动元件42的感测电极52来检测。
在该实施方式中，弹性构件50相对于可移动元件42对称地设置。具体地，MEMS传感器40包括四个大体相等的弹性构件50，其中各对弹性构件50从固定器46的相反侧延伸。该构造将可移动元件42悬挂在基板48上方，且基本上平行于基板48的平面。然而，可移动元件42在横向方向44上是可移动的，该方向44也基本上平行于基板48的平面。
MEMS传感器40可以为加速计或另外的MEMS感测设备。在该示例中，MEMS传感器40可以为单轴加速计，其在横向方向44上相对具柔韧性，但在垂直方向54上相对具刚性。如下面讨论的，弹性构件50的设计有效地防止了在弹性构件50的附接点的扭转，以便限制可移动元件42的垂直位移。结果，弹性构件50的垂直刚度增加，从而限制了可移动元件42在垂直方向54上的移动。限制了可移动元件42的垂直移动能缓解因可移动元件42粘到基板48而引起的MEMS传感器40失效问题。
根据本发明的实施方式，每个弹性构件50包括梁56、梁58、梁60，所有的梁都以基本上平行对齐的方式对齐。如所示，梁60位于梁56和梁58之间。一般，梁56和梁58中的每一个耦合到固定器46和可移动元件42中的一个，且相反地，梁60耦合至固定器46和可移动元件42中的另一个。在该示例中，梁56和梁58中的每一个耦合到固定器46中的一个，且梁60耦合至可移动元件42。但是，在可选实施方式中，梁56和梁58可耦合至可移动元件42，而梁60可耦合至固定器46中的一个。
MEMS传感器40可利用许多已知的和将来的MEMS制造工艺，包括例如沉积、影印、蚀刻等等来制造。在一个示例中，可在基板48上沉积牺牲层(未示出)。诸如多晶硅这样的活性层随后可被沉积在牺牲层上作为垫层。多晶硅活性层随后能被图案化并蚀刻以形成MEMS传感器40的结构。图案化之后，利用已知工艺蚀刻牺牲层来从下面的基板48释放可移动元件42和弹性构件50。因而，尽管弹性构件50和弹性构件50的元件(在下面讨论)被不同地描述为“耦合至”和“附接至”MEMS传感器40的其他元件，但是容易明白，术语“耦合至”和“附接至”指在通过MEMS制造的图案化和蚀刻工艺形成它们的过程中出现的MEMS传感器40的特定元件的物理连接。还应注意，弹性构件50和可移动元件42可通过通孔(为图解清楚未示出)制造，该通孔提供用于蚀刻材料的通路，该蚀刻材料可被用来从下面的基板48释放弹性构件50和可移动元件42。
参考图4-6，图4示出MEMS传感器40的弹性构件50之一的透视图。图5示出与弹性构件50分开的弹性部分62的透视图，而图6示出与弹性构件50分开的大体U型支撑结构64的透视图。弹性构件50的每一个都包括整体形成的弹性部分62和在弹性部分62内部的支撑结构64。弹性部分62和结构64的分开视图被提供，使得能更清楚地看到弹性部分62和支撑结构64中的每一个的元件。接下来的论述描述了弹性构件50之一。但是应理解，单个弹性构件50的描述同等地适用于MEMS传感器40的所有弹性构件50。
在一个实施方式中，梁56和58均呈现相同的尺寸设计(即，宽度78和纵向长度)，并且梁60呈现与梁56和58的尺寸设计不同的尺寸设计(即，宽度80和/或纵向长度)。梁60的尺寸设计相对于梁56和58的尺寸设计不同导致梁60的横向刚度(在方向44上)相对于梁56和58的横向刚度(在方向44上)不同。在所示实施方式中，梁60的横向刚度基本上小于梁56和58的横向刚度，因为梁60的宽度60小于梁56和58中的每一个的宽度78。在另一实施方式中，梁60的宽度80可以大于梁56和58中的每一个的宽度78，使得梁60的横向刚度比梁56和58的横向刚度大。在任一情形，不同的横向刚度的结果是在弹性构件50的梁56、58和60之间产生合适的柔度。
如上面结合图3和4所示，弹性构件50中的每一个包括基本上平行的梁56、58和60，且梁60位于梁56和58之间。这些梁56、58和60形成弹性部分62的基础。如图5中更容易看到的，梁56和58中的每一个包括一对细长侧壁，即，外侧壁66和与侧壁66间隔开的内侧壁68。梁56和58中的每一个还包括相反的端70和72。端壁74在梁56的端70处跨在侧壁66和68之间。同样，端壁76在梁58的端70处跨在侧壁66和68之间。侧壁66和68的厚度与相应的端壁74和76的长度相结合限定梁56和58中的每一个的宽度78。梁60还呈现基本上小于宽度66的宽度80。
简要参考图2，梁56和58中的每一个的侧壁66的端72附接到固定器46。但是梁56和58中的每一个的端70不附接到固定器46。而是，梁56和58为悬臂梁，在其一端，即，端72耦合到固定器46，而端70是自由的。
梁56和58中的每一个的侧壁68的端72也不耦合到固定器46。而是，且参考图5，梁56和58中的每一个的侧壁68的端72互相耦合，并且耦合至梁60。具体地，弹性部分62还包括加强区域82。梁56和58中的每一个的侧壁68的端72在加强区域82处互相附接。另外，梁60的端84附接到加强区域82。但是，梁60的相反端86耦合至可移动元件42(参见图2)。
弹性部分62的间隔开的侧壁66和68为支撑结构64提供空间。如图6更容易地看到的，支撑结构64包括腿88和90。横跨构件92耦合在腿88和90的相应的端94之间。一般来说，腿88靠近梁60的一个纵向侧面定位，而腿90靠近梁60的相反的纵向侧面定位。更具体地且如图4所示，支撑结构64的腿88位于梁56的侧壁66和68之间，而其相反的端96耦合至端壁74。同样，支撑结构64的腿90位于梁58的侧壁66和68之间，而其相反的端98耦合至端壁76。因而，腿88和90从梁56和58的相应的端壁74、76悬臂，使得横跨构件92形成支撑结构64的自由端。
弹性部分62的梁56、58和60的构造产生相对较低的横向刚度，使得它们易于响应于可移动元件42(图2)的运动而在横向方向44上从中间位置偏转。也就是说，可移动元件42的移动使弹性部分62在横向方向44上变形，从而在弹性构件50中储存势能。另外，支撑结构64也随弹性部分62的移动而移动。弹性构件50中储存的势能趋向于在力一旦被移除时使可移动元件42返回到其中间位置。
支撑结构64对称地桥接弹性部分62的梁56、58和60，且仅在弹性部分62上的两个位置附接到弹性部分62。对称桥接和两个附接位置大大地防止了单独的柔韧性梁56、58在垂直加载过程中扭转。也就是说，在支撑结构64附接到弹性部分62的端壁74和76的端96处实现了扭转刚度。扭转刚度有效地增加垂直刚度，以便抵抗响应于垂直载荷54的扭转，否则该扭转可能在梁56、58的端壁74、76至固定器46的附接点和/或在梁60至可移动元件42的单一附接点处发生。
图7示出其中可安装MEMS传感器40的设备96。设备96可以为许多设备中的任意设备，诸如交通工具动态控制系统、惯性制导系统、交通工具中的气囊展开系统、各种设备的保护系统以及许多其他科学和工程系统。MEMS传感器40可以是能够感测横向方向44(图2)的加速度的单一轴加速计，且更适合于低加速度应用，例如，低于10g，其在受到例如25,000g的水平的机械震动时失效。
设备96可以包括加速计组件98，MEMS传感器40结合到该加速计组件98中。在该示例的情形中，加速计组件98与电路100通信，电路100可以包括，例如，处理器、硬盘驱动器和通过本领域技术人员已知的常规总线结构互连的其他部件。本领域技术人员将认识到，设备96可以包括许多其他部件，简单起见，在此不对这些其他部件进行讨论。而且，设备96不必需要具有在此详述的结构。在该示例中，电路100监测来自加速计组件98的信号。这些信号能包括横向方向44(图2)上的加速度。从MEMS传感器40输出的加速度信号被传递到输入/输出电路芯片102的感测电路，以在输出到电路100之前进行合适的处理，如本领域技术人员已知的。加速度信号具有取决于加速度的参数值(例如，电压、电流、频率等)。
此处描述的实施方式包括包含微机电(MEMS)传感器的设备。MEMS传感器包括将可移动元件支撑在基板上方的弹性构件或弯曲件。每个弹性构件为具有支撑结构的对称设计，支撑结构对称地桥接弹性构件的弹性部分的梁。梁的平行构造和支撑结构的包含有效地抵抗因垂直加载而引起的扭转。因而，实现了MEMS传感器的弹性设计，该弹性设计在测量方向上充分地具柔性，但在垂直方向上相对具刚性。该刚性大大防止了附接的可移动元件的垂直运动以便减轻MEMS传感器失效的问题。
尽管详细地示出并描述了本发明的优选实施方式，但是本领域技术人员容易明白，在不偏离本发明的精神或所附权利要求的范围的情况下可对其进行各种修改。例如，MEMS传感器可适合于包括不同数量的固定器和/或不同数量的弹性构件，如所示。此外，可移动元件能呈现各种其他形状和尺寸，如所示。

Claims (20)

1.一种设备，包括：
微机电系统(MEMS)传感器，所述传感器包括：
可移动元件，其适合于在第一方向上运动；
固定器，其耦合到基板；以及
弹性构件，其互连在所述可移动元件和所述固定器之间，所述弹性构件中的每一个包括基本上平行对齐布置的第一梁、第二梁和第三梁，所述第三梁位于所述第一梁和所述第二梁之间，所述第一梁和所述第二梁中的每一个耦合至所述固定器和所述可移动元件中的一个，且所述第三梁耦合到所述固定器和所述可移动元件中的另一个。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述弹性构件中的每一个在所述第一方向上相对具柔韧性而在第二方向上相对具刚性。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一梁和所述第二梁中的每一个为这样的悬臂梁：所述悬臂梁的第一端耦合至所述固定器和所述可移动元件中的所述一个并且所述悬臂梁的第二端为自由的。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一梁和所述第二梁中的所述每一个呈现第一尺寸设计，而所述第三梁呈现与所述第一尺寸设计不同的第二尺寸设计。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一梁和所述第二梁中的所述每一个呈现第一宽度，而所述第三梁呈现第二宽度，所述第二宽度小于所述第一宽度。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述弹性构件中的每一个还包括支撑结构，所述支撑结构具有第一腿、第二腿以及耦合在所述第一腿和所述第二腿的相应端之间的横跨构件，所述第一腿和所述第二腿靠近所述第三梁的相反的纵向侧面定位。
7.如权利要求6所述的设备，其中：
所述第一梁和所述第二梁中的所述每一个包括一对细长侧壁；
所述第一腿位于所述第一梁的所述一对侧壁之间；且
所述第二腿位于所述第二梁的所述一对侧壁之间。
8.如权利要求7所述的设备，其中：
所述第一腿从横跨在所述第一梁的所述一对侧壁之间的第一端壁悬臂；且
所述第二腿从横跨在所述第二梁的所述一对侧壁之间的第二端壁悬臂，且所述横跨构件为所述支撑结构的自由端。
9.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一梁和所述第二梁中的所述每一个包括第一侧壁和与所述第一侧壁间隔开的第二侧壁，所述第一侧壁附接到所述固定器和所述可移动元件中的所述一个，且所述第一梁和所述第二梁中的所述每一个的所述第二侧壁互相连接并连接到所述第三梁。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述弹性构件中的所述每一个包括加强区域，所述第一梁和所述第二梁的所述第二侧壁经由所述加强区域互相连接，所述第三梁的第一端连接到所述加强区域，且所述第三梁的第二端附接到所述固定器和所述可移动元件中的所述另一个。
11.如权利要求1所述的设备，其中，所述MEMS传感器包括用于检测所述第一方向上的加速度的加速计，所述可移动元件响应于在所述第一方向上的所述加速度而移动。
12.如权利要求12所述的设备，其中，所述加速计检测在所述第一方向上小于10g的所述加速度。
13.如权利要求1所述的设备，其中，所述弹性构件支撑设置在所述基板上方且基本上平行于所述基板的平面而对齐的所述可移动元件，且所述第一方向基本上平行于所述基板。
14.一种微机电系统(MEMS)传感器，所述传感器包括：
可移动元件，其适合于在第一方向上运动；
固定器，其耦合到基板；以及
弹性构件，其互连在所述可移动元件和所述固定器之间，所述弹性构件中的每一个包括：
第一梁，其呈现第一宽度；
第二梁，其呈现所述第一宽度，所述第一梁和所述第二梁中的每一个耦合至所述固定器和所述可移动元件中的一个，且所述第一梁和所述第二梁中的所述每一个包括第一侧壁和第二侧壁；
第三梁，其位于所述第一梁和所述第二梁之间，所述第三梁呈现小于所述第一宽度的第二宽度，所述第三梁耦合到所述固定器和所述可移动元件中的另一个，所述第一梁、所述第二梁和所述第三梁基本上平行对齐地布置；以及
支撑结构，其具有第一腿、第二腿和耦合在所述第一腿和所述第二腿的相应端之间的横跨构件，所述第一腿位于所述第一梁的所述第一侧壁和所述第二侧壁之间，且所述第二腿位于所述第二梁的所述第一侧壁和所述第二侧壁之间。
15.如权利要求14所述的MEMS传感器，其中，所述第一梁和所述第二梁中的所述每一个为这样的悬臂梁：所述悬臂梁的第一端耦合至所述固定器和所述可移动元件中的所述一个并且所述悬臂梁的第二端为自由的。
16.如权利要求14所述的MEMS传感器，其中：
所述支撑结构的所述第一腿从横跨在所述第一梁的所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的第一端壁悬臂；且
所述支撑结构的所述第二腿从横跨在所述第二梁的所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的第二端壁悬臂，且所述横跨构件为所述支撑结构的自由端。
17.如权利要求14所述的MEMS传感器，其中：
所述第一梁和所述第二梁中的所述每一个的所述第一侧壁附接到所述固定器和所述可移动元件中的所述一个；
所述弹性构件中的所述每一个包括加强区域，所述第一梁和所述第二梁中的所述每一个的所述第二侧壁经由所述加强区域互相连接；且
所述第三梁包括连接到所述加强区域的第一端和附接到所述固定器和所述可移动元件中的所述另一个的第二端。
18.一种微机电系统(MEMS)传感器，包括：
可移动元件，其适合于在第一方向上运动；
固定器，其耦合到基板；以及
弹性构件，其互连在所述可移动元件和所述固定器之间，所述弹性构件中的每一个包括：
第一悬臂梁；
第二悬臂梁，所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁中的每一个具有第一侧壁和与所述第一侧壁间隔开的第二侧壁，所述第一梁和所述第二梁中的所述每一个的所述第一侧壁耦合至所述固定器和所述可移动元件中的一个，所述第一梁和所述第二梁中的每一个具有自由端；以及
第三梁，其设置在所述第一梁和所述第二梁之间，所述第一梁、所述第二梁和所述第三梁基本上平行对齐地布置，且所述第三梁耦合到所述固定器和所述可移动元件中的另一个，所述第一梁和所述第二梁中的所述每一个的所述第二侧壁互相连接并连接到所述第三梁。
19.如权利要求18所述的MEMS传感器，其中，所述弹性构件中的所述每一个包括加强区域，所述第一梁和所述第二梁的所述第二侧壁经由所述加强区域互相连接，所述第三梁的第一端连接到所述加强区域，且所述第三梁的第二端附接到所述固定器和所述可移动元件中的所述另一个。
20.如权利要求18所述的MEMS传感器，其中：
所述第一梁包括横跨在所述第一梁的所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的第一端壁；
所述第二梁包括横跨在所述第二梁的所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的第二端壁；且
所述弹性构件中的所述每一个还包括支撑结构，所述支撑结构具有第一腿、第二腿和耦合在所述第一腿和所述第二腿的相应端之间的横跨构件，所述第一腿位于所述第一梁的所述第一侧壁和所述第二侧壁之间，且从所述第一端壁悬臂，所述第二腿位于所述第二梁的所述第一侧壁和所述第二侧壁之间，且从所述第二端壁悬臂，且所述横跨构件为所述支撑结构的自由端。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102583217A (zh) * 2011-01-12 2012-07-18 原相科技股份有限公司 微机电系统元件及用于其中的防止变形结构及其制作方法
CN103828050A (zh) * 2011-09-02 2014-05-28 卡文迪什动力有限公司 用于mems装置的合并管脚和半柔性锚固件
CN103987653B (zh) * 2011-12-12 2017-02-22 原子能和替代能源委员会 为mems以及nems机械结构形成枢轴的机械连接部
CN109496200A (zh) * 2016-05-26 2019-03-19 麦斯卓微有限公司 微机电系统致动器结构的冲击锁定特征
CN109946481A (zh) * 2019-04-02 2019-06-28 四川知微传感技术有限公司 一种基于刚度补偿的mems闭环加速度计

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010021242A1 (ja) * 2008-08-18 2010-02-25 株式会社日立製作所 微小電気機械システム
TWI429912B (zh) 2010-08-17 2014-03-11 Pixart Imaging Inc 具有增強結構強度之微機電系統加速度計
CN102375075B (zh) * 2010-08-24 2014-02-12 原相科技股份有限公司 具有增强结构强度的微机电系统加速度计
DE102010062062B4 (de) * 2010-11-26 2022-07-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen von MEMS-Strukturen und MEMS-Struktur
FR2972263B1 (fr) * 2011-03-03 2013-09-27 Tronics Microsystems Capteur inertiel et procede de fabrication correspondant
FI124020B (fi) * 2011-03-04 2014-02-14 Murata Electronics Oy Jousirakenne, resonaattori, resonaattorimatriisi ja anturi
SG11201403699XA (en) * 2012-01-12 2014-07-30 Murata Electronics Oy A vibration tolerant accelaration sensor structure
US20140192061A1 (en) * 2013-01-09 2014-07-10 Pixtronix, Inc. Electromechanical systems having sidewall beams
TWI481820B (zh) * 2013-03-01 2015-04-21 Ind Tech Res Inst 具指插式彈簧的微機電裝置
US10145739B2 (en) 2014-04-03 2018-12-04 Oto Photonics Inc. Waveguide sheet, fabrication method thereof and spectrometer using the same
JP2016042074A (ja) * 2014-08-13 2016-03-31 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体
US10436812B2 (en) 2015-03-20 2019-10-08 Nxp Usa, Inc. Micro-electro-mechanical acceleration sensor device
US10190938B2 (en) * 2015-09-22 2019-01-29 Murata Manufacturing Co., Ltd. Semi-flexible proof-mass
US10126129B2 (en) * 2016-07-11 2018-11-13 Nxp Usa, Inc. Vibration and shock robust gyroscope
US10920756B2 (en) * 2016-09-27 2021-02-16 Analog Devices, Inc. Coupled accordion springs in microelectromechanical systems (MEMS) devices
US10830302B2 (en) * 2017-03-27 2020-11-10 Hutchinson Aerospace & Industry, Inc. Continuous framework for shock, vibration and thermal isolation and motion accommodation
CN107359826B (zh) * 2017-08-28 2019-02-26 北京工业大学 一种四边同步摆动双模式宽频发电装置
JP7159548B2 (ja) * 2017-11-28 2022-10-25 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体
US10712359B2 (en) 2018-05-01 2020-07-14 Nxp Usa, Inc. Flexure with enhanced torsional stiffness and MEMS device incorporating same
US10794701B2 (en) * 2018-05-01 2020-10-06 Nxp Usa, Inc. Inertial sensor with single proof mass and multiple sense axis capability
US10514446B1 (en) * 2018-12-07 2019-12-24 Didi Research America, Llc System and methods for controlling micro-mirror array
US10730744B2 (en) 2018-12-28 2020-08-04 Industrial Technology Research Institute MEMS device with movable stage
US11614328B2 (en) * 2019-01-08 2023-03-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Sensing device
CN113891845B (zh) * 2019-05-28 2023-10-20 B和R工业自动化有限公司 运输装置
CN110596423B (zh) * 2019-08-29 2021-10-08 南京理工大学 一种抗高过载梳齿电容式单轴加速度计

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19509868A1 (de) * 1995-03-17 1996-09-19 Siemens Ag Mikromechanisches Halbleiterbauelement
ES2163958B1 (es) 1998-11-14 2003-04-01 Lloveres Vicente Lopez-Perea Sistema para mantener a flote cualquier tipo de buque en caso de via de agua.
US6228275B1 (en) * 1998-12-10 2001-05-08 Motorola, Inc. Method of manufacturing a sensor
JP2000199714A (ja) 1999-01-06 2000-07-18 Murata Mfg Co Ltd 角速度センサ
US6450033B1 (en) * 1999-07-22 2002-09-17 Denso Corporation Semiconductor physical quantity sensor
US6617750B2 (en) * 1999-09-21 2003-09-09 Rockwell Automation Technologies, Inc. Microelectricalmechanical system (MEMS) electrical isolator with reduced sensitivity to inertial noise
US6401536B1 (en) * 2000-02-11 2002-06-11 Motorola, Inc. Acceleration sensor and method of manufacture
US6321654B1 (en) * 2000-02-22 2001-11-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Microelectromechanical systems (MEMS) -type devices having latch release and output mechanisms
US6426538B1 (en) * 2001-01-16 2002-07-30 Honeywell International Inc. Suspended micromachined structure
US6806991B1 (en) * 2001-08-16 2004-10-19 Zyvex Corporation Fully released MEMs XYZ flexure stage with integrated capacitive feedback
JP4433747B2 (ja) 2003-09-29 2010-03-17 株式会社村田製作所 角速度検出装置
US7013730B2 (en) * 2003-12-15 2006-03-21 Honeywell International, Inc. Internally shock caged serpentine flexure for micro-machined accelerometer
JP2005265795A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Denso Corp 半導体力学量センサ
CN100464383C (zh) * 2004-09-10 2009-02-25 东南大学 T形梁平行板微机械可变电容及其制造工艺
JP4037394B2 (ja) * 2004-09-16 2008-01-23 株式会社東芝 マイクロメカニカルデバイス
US7268463B2 (en) * 2005-07-28 2007-09-11 Freescale Semiconductor, Inc. Stress release mechanism in MEMS device and method of making same
TWI284203B (en) * 2005-12-23 2007-07-21 Delta Electronics Inc Accelerometer
US7617729B2 (en) 2006-02-21 2009-11-17 Physical Logic Ag Accelerometer
US7628072B2 (en) * 2006-07-19 2009-12-08 Freescale Semiconductor, Inc. MEMS device and method of reducing stiction in a MEMS device
JP2008046078A (ja) * 2006-08-21 2008-02-28 Hitachi Ltd 微小電気機械システム素子およびその製造方法
JP2008058259A (ja) 2006-09-04 2008-03-13 Sony Corp 慣性センサおよびその製造方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102583217A (zh) * 2011-01-12 2012-07-18 原相科技股份有限公司 微机电系统元件及用于其中的防止变形结构及其制作方法
CN102583217B (zh) * 2011-01-12 2015-01-28 原相科技股份有限公司 微机电系统元件及用于其中的防止变形结构及其制作方法
CN103828050A (zh) * 2011-09-02 2014-05-28 卡文迪什动力有限公司 用于mems装置的合并管脚和半柔性锚固件
CN103828050B (zh) * 2011-09-02 2016-08-17 卡文迪什动力有限公司 用于mems装置的合并管脚和半柔性锚固件
CN103987653B (zh) * 2011-12-12 2017-02-22 原子能和替代能源委员会 为mems以及nems机械结构形成枢轴的机械连接部
CN109496200A (zh) * 2016-05-26 2019-03-19 麦斯卓微有限公司 微机电系统致动器结构的冲击锁定特征
CN109946481A (zh) * 2019-04-02 2019-06-28 四川知微传感技术有限公司 一种基于刚度补偿的mems闭环加速度计
CN109946481B (zh) * 2019-04-02 2024-04-19 四川知微传感技术有限公司 一种基于刚度补偿的mems闭环加速度计

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