CN104422784A - 具有耐摔保护功能的可动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有耐摔保护功能的可动装置，包括基座、质量块、多个弹性部及至少一止挡结构。质量块具有多个侧面。这些弹性部分别连接于这些侧面且连接于基座，其中质量块适于产生运动而使这些弹性部产生弹性变形。止挡结构配置于基座且对位于至少一侧面，其中止挡结构适于止挡对应的侧面以限制质量块的移动范围。

Description

具有耐摔保护功能的可动装置
技术领域
本发明是有关于一种可动装置，且特别是有关于一种具有耐摔保护功能的可动装置。
背景技术
近年来，受惠于智能手机(smart phone)、平板电脑(tablet PC)及体感游戏机等相关电子产品的带动，使得微机电(MEMS)惯性传感器，例如加速度计(accelerometer)与陀螺仪(gyroscope)等，大量地应用于这些电子产品中，使其市场需求呈现逐年大幅度地成长。市场多方竞争之下，微机电惯性传感器相关应用产品对其品质的要求也随之提高。以压阻(piezo-resistive)式加速度计而言，都通过其内元件的电阻变化量来测得装置的加速度。
图1是现有一种微机电加速度计的剖视示意图。图2是图1的加速度计的部分构件俯视图。如图1及图2所示，现有加速度计50例如为压阻(piezo-resistive)式加速度计，其质量块52通过弹性部54连接于基座56的连接部56a。当具有此加速度计50的装置承受外力时，质量块52会产生运动而使弹性部54产生弹性变形，而弹性部54的弹性变形所造成的电阻变化可用以计算出装置的加速度，其中的侦测与计算原理为所属领域的现有技术，举例来说，美国专利编号US 4967605即揭露了微机电加速度计的相关技术。
当所述装置落摔时，若加速度计50中的质量块52因落摔的冲击力而瞬间产生大幅度的位移，则弹性部54很可能因此过度拉扯而损坏。据此，在一些耐摔设计中通过缩减第一座体56b与质量块52的间距G1及缩减第二座体56c与质量块52的间距G2来限制质量块52的移动范围，以避免质量块52因落摔的冲击力而瞬间产生大幅度的位移。然而，随着微机电加速度计的尺寸不断缩小，通过胶材58a及胶材58b将第一座体56b及第二座体56c胶合至连接部56a时所产生的尺寸误差，将使得所述间距G1及间距G2难以被准确地形成，而无法确实地达到耐摔保护功能，特别是在侧向无耐摔机制，是产品主要破坏模式。
发明内容
本发明提供一种具有耐摔保护功能的可动装置，具有良好的耐冲击耐摔的保护功能。
本发明的可动装置包括基座、质量块、多个弹性部及至少一止挡结构。质量块具有多个侧面。这些弹性部分别连接于这些侧面且连接于基座，其中质量块适于产生运动而使这些弹性部产生弹性变形。止挡结构配置于基座且对位于至少一侧面，其中止挡结构适于止挡对应的侧面以限制质量块的移动范围。
在本发明的一实施例中，上述的基座包括第一座体、第二座体及连接部。质量块位于第一座体与第二座体之间，止挡结构固定于第一座体或第二座体。连接部固定于第一座体与第二座体之间，其中各弹性部连接于对应的侧面与连接部之间。
在本发明的一实施例中，上述的连接部与第一座体沿第一方向相胶合，连接部与第二座体沿第一方向相胶合，各侧面平行于第一方向。
在本发明的一实施例中，上述的至少一止挡结构的数量为多个，这些止挡结构分别对位于这些侧面。
在本发明的一实施例中，上述的止挡结构具有两止挡面，两止挡面分别对位于相邻的两侧面。
在本发明的一实施例中，上述的止挡结构沿第一方向从基座延伸出，止挡结构沿第一方向的长度大于质量块与基座沿第一方向的间距。
在本发明的一实施例中，上述的可动装置还包括至少一止挡部，其中质量块具有至少一端面，止挡部配置于基座且往端面延伸而对位于端面，质量块适于沿第一方向产生移动而使这些弹性部产生弹性变形，基座与端面沿第一方向的间距大于止挡部与端面沿第一方向的间距，止挡部适于止挡端面以限制质量块的移动范围。
在本发明的一实施例中，上述的止挡结构从止挡部延伸出。
在本发明的一实施例中，上述的止挡结构沿第一方向的长度大于止挡部与端面沿第一方向的间距。
在本发明的一实施例中，上述的至少一止挡部的数量为多个，至少一端面包括质量块的顶面及质量块的底面，部分这些止挡部对位于顶面，另一部分这些止挡部对位于底面。
在本发明的一实施例中，上述的质量块具有至少一端面，端面垂直于各侧面，止挡结构适于止挡对应的侧面以限制质量块沿第二方向的移动范围，第二方向倾斜于各侧面及端面。
在本发明的一实施例中，上述的各弹性部沿轴线延伸，轴线不通过质量块的质心。
在本发明的一实施例中，上述的止挡结构通过曝光制程及蚀刻制程而形成。
基于上述，本发明的可动装置在其基座上设有止挡结构，且止挡结构能够止挡质量块的侧面以限制质量块的移动范围，使质量块不致因落摔的冲击力而瞬间产生大幅度的位移，进而避免弹性部因质量块过度位移而拉扯损坏。所述止挡结构可通过曝光制程及蚀刻制程被形成而具有较佳的尺寸精度，使止挡结构与质量块的侧面具有适当的间距，而可达到准确限制质量块的移动范围的效果，以进一步提升可动装置的耐摔保护功能。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是现有一种微机电加速度计的剖视示意图；
图2是图1的加速度计的部分构件俯视图；
图3是本发明一实施例的可动装置的剖视示意图；
图4是图3的可动装置的部分构件俯视图；
图5是本发明另一实施例的可动装置的剖视示意图。
附图标记说明：
50：加速度计；
52、120、220：质量块；
54、130、230：弹性部；
56、110、210：基座；
56a、116、216：连接部；
56b、112、212：第一座体；
56c、114、214：第二座体；
58a、58b、150a、150b、250a、250b：胶材；
100、200：可动装置；
120a、220a：侧面；
120b、220b：顶面；
120c、220c：底面；
140、240：止挡结构；
140a：止挡面；
260：止挡部；
A1、A2：轴线；
D1、D1’：第一方向；
D2：第二方向；
G1～G8：间距；
M：质心。
具体实施方式
图3是本发明一实施例的可动装置的剖视示意图。图4是图3的可动装置的部分构件俯视图。请参考图3及图4，本实施例的可动装置100例如为微机电加速度计且包括基座110、质量块120及多个弹性部130。基座110包括第一座体112、第二座体114及连接部116，连接部116固定于第一座体112与第二座体114之间。质量块120位于第一座体112与第二座体114之间且具有多个侧面120a及相对的两端面，所述两端面为质量块120的顶面120b及底面120c且垂直于各侧面120a。
这些弹性部130分别连接于这些侧面120a且连接于基座110的连接部116。当具有此加速度计100的装置承受外力时，质量块120会产生运动而使弹性部130产生弹性变形，而弹性部130的弹性变形所造成的电阻变化可用以计算出装置的加速度，其中的侦测与计算原理为所属领域的现有技术，在此不加以赘述。
本实施例的可动装置100还包括多个止挡结构140。部分止挡结构140固定于第一座体112，且另一部分止挡结构140固定于第二座体114。如图3所示，这些止挡结构140沿第一方向D1从基座110延伸出，各止挡结构140沿第一方向D1的长度大于质量块120与基座110沿第一方向D1的间距G3及间距G4，以使这些止挡结构140能够分别对位于质量块120的这些侧面120a，其中各止挡结构140例如具有两止挡面140a，两止挡面140a分别对位于相邻的两侧面120a。
在此配置方式之下，止挡结构140能够止挡质量块120的侧面120a以限制质量块120的移动范围，使质量块120不致因落摔的冲击力而瞬间产生大幅度的位移，进而避免弹性部130因质量块120过度位移而拉扯损坏。所述止挡结构140可通过曝光制程及蚀刻制程被形成而具有较佳的尺寸精度，使止挡结构140与质量块120的侧面120a具有适当的间距，而可达到准确限制质量块120的移动范围的效果，以提升可动装置100的耐摔保护功能。
进一步而言，连接部116与第一座体112通过胶材150a沿图3所示的第一方向D1相胶合，连接部116与第二座体112通过胶材150b沿第一方向D1相胶合，且质量块120的各侧面120a平行于第一方向D1。据此，第一座体112及第二座体114胶合至连接部116时沿第一方向D1产生的尺寸误差较不会对各侧面120a与止挡结构140的间距的准确性造成影响。
在本实施例中，部分弹性部130沿轴线A1(标示于图3及图4)延伸，另一部分弹性部130沿轴线A2(仅标示于图4)延伸，且轴线A1及轴线A2不通过质量块120的质心M。据此，当质量块120承受落摔的冲击力时，质量块120容易沿倾斜方向产生位移，所述倾斜方向例如为图3所示的第二方向D2或其它倾斜方向且倾斜于质量块120的各侧面120a、顶面120b及底面120c。当质量块120沿所述倾斜方向产生位移时，止挡结构140适于止挡质量块120的侧面120a以限制质量块120沿所述倾斜方向的移动范围，如此可避免质量块120沿第一方向D1具有过大的位移而造成弹性部130拉扯损坏。
图5是本发明另一实施例的可动装置的剖视示意图。在图5所示的可动装置200中，基座210、第一座体212、第二座体214、连接部216、质量块220、弹性部230、止挡结构240、胶材250a及胶材250b的配置与作用方式类似于图3所示的基座110、第一座体112、第二座体114、连接部116、质量块120、弹性部130、止挡结构140、胶材150a及胶材150b的配置与作用方式，在此不再赘述。可动装置200与可动装置100的不同处在于，可动装置200整合了陀螺仪的功能，质量块220还用以被驱动沿第一方向D1’产生共振而使弹性部230产生弹性变形，且经由此共振操作方式可测量可动装置200旋转时的科氏力，进而计算出具有此可动装置200的装置的角速度，其中的侦测与计算原理为所属领域的现有技术，在此不再赘述。
可动装置200还包括多个止挡部260，部分止挡部260固定于第一座体212且往质量块220的顶面220b延伸而对位于顶面220b，另一部分止挡部260固定于第二座体214且往质量块220的底面220c延伸而对位于底面220c。基座210与质量块220的顶面220b沿第一方向D1’的间距G5大于止挡部260与质量块220的顶面220b沿第一方向D1’的间距G7，且基座210与质量块220的底面220c沿第一方向D1’的间距G6大于止挡部260与质量块220的底面220c沿第一方向D1’的间距G8。
在此配置方式之下，止挡部260能够止挡质量块220的顶面220b及底面220c以限制质量块220的移动范围，使质量块220不致因落摔的冲击力而瞬间产生大幅度的位移，进而避免弹性部230因质量块220过度位移而拉扯损坏，以达到耐摔保护功能。由于本实施例的可动装置200如上述般通过基座210上的止挡部260来止挡质量块220以限制质量块220的移动范围，因此不需为了止挡质量块220而缩减整个基座210与质量块220的顶面220b及底面220c的间距，而使基座210与质量块220可具有较大的间距G5及间距G6。如此一来，基座210与质量块220之间的空气所造成的阻尼效果不致过大，从而确保质量块220能够顺利地进行共振。在其它实施例中，可动装置200也可为石英振荡器(quartz crystal oscillator)或其它共振装置，本发明不对此加以限制。
在本实施例中，这些止挡结构240例如是分别从这些止挡部260延伸出，且止挡结构240沿第一方向D1’的长度大于止挡部260与质量块220的顶面220b沿第一方向D1’的间距G7并大于止挡部260与质量块220的底面220c沿第一方向D1’的间距G8，使这些止挡结构240能够分别对位于质量块220的这些侧面220a以限制质量块220的移动范围。
综上所述，本发明的可动装置在其基座上设有止挡结构，且止挡结构能够止挡质量块的侧面以限制质量块的移动范围，使质量块不致因落摔的冲击力而瞬间产生大幅度的位移，进而避免弹性部因质量块过度位移而拉扯损坏。所述止挡结构可通过曝光制程及蚀刻制程被形成而具有较佳的尺寸精度，使止挡结构与质量块的侧面具有适当的间距，而可达到准确限制质量块的移动范围的效果，以进一步提升可动装置的耐摔保护功能。此外，还可在可动装置的基座上设置止挡部，用以止挡质量块的端面以限制质量块的移动范围，以进一步增进耐摔保护功能。通过止挡部的设置，不需为了止挡质量块而缩减整个基座与质量块的端面的间距。如此一来，基座与质量块的端面之间的空气所造成的阻尼效果不致过大，由此确保质量块能够顺利地进行共振。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种可动装置，其特征在于，包括：
基座；
质量块，具有多个侧面；
多个弹性部，分别连接于该些侧面且连接于该基座，其中该质量块适于产生运动而使该些弹性部产生弹性变形；以及
至少一止挡结构，配置于该基座且对位于至少一该侧面，其中该止挡结构适于止挡该对应的侧面以限制该质量块的移动范围。
2.根据权利要求1所述的可动装置，其特征在于，该基座包括：
第一座体；
第二座体，该质量块位于该第一座体与该第二座体之间，该止挡结构固定于该第一座体或该第二座体；以及
连接部，固定于该第一座体与该第二座体之间，其中各该弹性部连接于该对应的侧面与该连接部之间。
3.根据权利要求2所述的可动装置，其特征在于，该连接部与该第一座体沿第一方向相胶合，该连接部与该第二座体沿该第一方向相胶合，各该侧面平行于该第一方向。
4.根据权利要求1所述的可动装置，其特征在于，该至少一止挡结构的数量为多个，该些止挡结构分别对位于该些侧面。
5.根据权利要求1所述的可动装置，其特征在于，该止挡结构具有两止挡面，该两止挡面分别对位于相邻的两该侧面。
6.根据权利要求1所述的可动装置，其特征在于，该止挡结构沿第一方向从该基座延伸出，该止挡结构沿该第一方向的长度大于该质量块与该基座沿该第一方向的间距。
7.根据权利要求1所述的可动装置，其特征在于，还包括至少一止挡部，其特征在于，该质量块具有至少一端面，该止挡部配置于该基座且往该端面延伸而对位于该端面，该质量块适于沿第一方向产生移动而使该些弹性部产生弹性变形，该基座与该端面沿该第一方向的间距大于该止挡部与该端面沿该第一方向的间距，该止挡部适于止挡该端面以限制该质量块的移动范围。
8.根据权利要求7所述的可动装置，其特征在于，该止挡结构从该止挡部延伸出。
9.根据权利要求8所述的可动装置，其特征在于，该止挡结构沿该第一方向的长度大于该止挡部与该端面沿该第一方向的间距。
10.根据权利要求7所述的可动装置，其特征在于，该至少一止挡部的数量为多个，该至少一端面包括该质量块的顶面及该质量块的底面，部分该些止挡部对位于该顶面，另一部分该些止挡部对位于该底面。
11.根据权利要求1所述的可动装置，其特征在于，该质量块具有至少一端面，该端面垂直于各该侧面，该止挡结构适于止挡该对应的侧面以限制该质量块沿第二方向的移动范围，该第二方向倾斜于各该侧面及该端面。
12.根据权利要求1所述的可动装置，其特征在于，各该弹性部沿轴线延伸，该轴线不通过该质量块的质心。
13.根据权利要求1所述的可动装置，其特征在于，该止挡结构通过曝光制程及蚀刻制程而形成。
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