CN104909328B - 具有用于旋转元件的折叠弹簧的微机电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有用于旋转元件的折叠弹簧的微机电装置，利用折叠弹簧即能进行旋转运动，该微机电装置包含一旋转元件、至少一限制元件以及至少二折叠弹簧。二折叠弹簧以轴线为中心线而对称配置，每一折叠弹簧具有一移动端及一固定端。移动端连接旋转元件，固定端连接限制元件。由于移动端与固定端不位于轴线上，当旋转元件依一轴线进行旋转时，折叠弹簧的移动端会跟着旋转且弹簧长度也会因而改变。此种具有用于旋转元件的折叠弹簧的微机电装置可应用于各种具有旋转元件的微机电装置，例如加速度计、陀螺仪、微镜面及磁力计等。

Description

具有用于旋转元件的折叠弹簧的微机电装置
技术领域
本发明涉及一种具有旋转元件微机电装置，特别是涉及一种具有可供旋转元件转动的折叠弹簧的微机电装置。
背景技术
近年来由于智能型手机、平板电脑、互动游戏机等消费性电子商品开始采用微机电惯性感测元件(如微机电加速度计与微机电陀螺仪)，微机电惯性感测元件的市场需求呈现快速地成长。在微机电加速度计的技术与产品已相对成熟下，微机电陀螺仪已经成了微机电惯性感测元件市场中，下一个重要的竞争产品。举例来说，微机电陀螺仪可运用于智能型手机，使智能型手机具有互动游戏或个人导航装置的功能。
传统微机电陀螺仪主要包含了一质量块、一扭转梁、一框架、一折叠弹簧及一固定座。质量块通过扭转梁而连接于框架，框架通过折叠弹簧而固定于固定座。并且，定义X轴向垂直扭转梁的延伸方向，而定义Y轴向平行于扭转梁的延伸方向。微机电陀螺仪的原理大致如下，当框架沿着X轴来回的振荡时，质量块也一并沿着X轴向而来回振荡；当Y轴向产生角速度时，质量块将以扭转梁为旋转轴产生反复的旋转运动。此时，侦测微机电陀螺仪的质量块与感应电极间的电容值改变，即可计算出角速度。
在设计上，微机电陀螺仪的质量块与框架的共振频率会尽可能相等，才可以确保微机电陀螺仪的灵敏度。但由于传统微机电陀螺仪的扭转梁的刚性与扭转梁本身的宽度的一次方成正比，而折叠弹簧的刚性与折叠弹簧本身的宽度的三次方成正比。因此在扭转梁与折叠弹簧于相同的制作工艺变异下，框架的共振频率的偏移量将大于质量块的共振频率的偏移量。如此，会使传统微机电陀螺仪在相同的制作工艺变异下，无法使质量块与框架在振动时有相近的共振频率，进而使质量块在感测到角速度时，无法同时达到最大振幅。如此一来，将使得微机电陀螺仪的灵敏度降低。
此外，传统微机电多轴加速度计、微机电磁力计、微机电镜面等具有可旋转质量块(即旋转元件)的微机电装置常采用旋转梁(torsion beam)来连接旋转元件，以供旋转元件进行转动。当这些微机电装置的尺寸不断缩小时，旋转梁的长度却必需增加，才能使旋转元件依然能在特定的频率上来回转动。因此，这些具有旋转元件的微机电装置若继续使用旋转梁，将使这些具有旋转元件的微机电装置的尺寸无法有效缩小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微机电装置，其利用折叠弹簧连接旋转元件，使旋转元件能依一轴线转动。
为达上述目的，本发明所公开的微机电装置，包含一旋转元件、至少一限制元件以及至少二折叠弹簧。旋转元件可依一轴线进行转动。二折叠弹簧以轴线为中心线而对称配置，每一折叠弹簧具有一移动端及一固定端。移动端连接旋转元件，固定端连接限制元件。借着使移动端及固定端都不位于轴线上，本发明所公开的微机电装置都能利用折叠弹簧而使旋转元件能依一轴线进行转动。
本发明所公开的微机电装置，包含一旋转元件、至少一限制元件以及至少二折叠弹簧。旋转元件可依一轴线进行转动。二折叠弹簧以轴线为中心线而对称配置，每一折叠弹簧具有一移动端及一固定端。移动端连接旋转元件，固定端连接限制元件。其中，移动端及固定端都不位于轴线上，定义移动端至轴线的垂直距离为一移动距离，定义固定端至轴线的垂直距离为一固定距离，定义移动端至固定端的参考点的距离为一弹簧长度，弹簧长度因旋转元件的转动而改变。本发明所公开的折叠弹簧的实施型态包含:(1)固定距离小于或等于移动距离且弹簧长度小于或等于移动距离。(2)固定距离小于或等于移动距离且弹簧长度大于移动距离。(3)固定距离大于移动距离且弹簧长度小于或等于固定距离。(4)固定距离大于移动距离且弹簧长度大于固定距离。
本发明所公开的微机电装置，包含一旋转元件、至少一限制元件以及至少二折叠弹簧。旋转元件可依一轴线进行转动。二折叠弹簧以轴线为中心线而对称配置，每一折叠弹簧具有一移动端及一固定端。移动端连接旋转元件，固定端连接限制元件。其中，移动端及固定端都不位于轴线上，定义移动端至轴线的垂直距离为一移动距离，定义固定端至轴线的垂直距离为一固定距离，定义移动端至固定端的参考点的距离为一弹簧长度，弹簧长度因旋转元件的转动而改变。每一折叠弹簧包含依序相连的多个延展部，这些延展部的延伸方向平行于轴线，限制元件为一支架且支架的宽度大于至少一延展部的宽度。
本发明所公开的微机电装置，包含一旋转元件、至少一限制元件以及至少二折叠弹簧。旋转元件可依一轴线进行转动。二折叠弹簧以轴线为中心线而对称配置，每一折叠弹簧具有一移动端及一固定端。移动端连接旋转元件，固定端连接限制元件。其中，移动端及固定端都不位于轴线上，弹簧长度因旋转元件的转动而改变。每一折叠弹簧包含依序相连的多个延展部，这些延展部的延伸方向平行于轴线，至少二延展部的长度不相同。
本发明所公开的微机电装置，包含一质量块、至少一限制元件及多个折叠弹簧。质量块可依一轴线进行转动。多个折叠弹簧以轴线为中心线而对称配置，每一折叠弹簧具有一移动端及一固定端。移动端连接质量块，固定端连接至少一限制元件。其中，移动端及固定端都不位于轴线上，弹簧长度因质量块的转动而改变。本发明所公开的微机电装置，可利用折叠弹簧连接旋转元件，使旋转元件能依一轴线转动。因此，本发明所公开的微机电装置可依据不同的用途而进行适当修改，而适用于机电多轴加速度计、微机电磁力计、微机电镜面等具有旋转元件的微机电装置。
有关本发明的特征、实作与功效，兹配合附图作最佳实施例详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的微机电装置的部分结构示意图。
图2为根据图1的侧视图。
图3为本发明的微机电装置的作动原理的第一型态示意图。
图4为本发明的微机电装置的作动原理的第二型态示意图。
图5为本发明的微机电装置的作动原理的第三型态示意图。
图6为本发明的微机电装置的作动原理的第四型态示意图。
图7为本发明的微机电装置的作动原理的第五型态示意图。
图8A为本发明一实施例的微机电装置的结构上视图。
图8B为本发明一实施例的微机电装置的局部结构侧视图。
图9A为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图。
图9B为本发明另一实施例的微机电装置的折叠弹簧与限制元件的结构侧视图。
图9C为本发明另一实施例的微机电装置的折叠弹簧与限制元件的结构立体图。
图9D为本发明另一实施例的弹簧宽度的制作工艺变异对应于框架与旋转元件的共振频率关系图。
图10A为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图。
图10B为本发明另一实施例的微机电装置的折叠弹簧与限制元件的结构侧视图。
图11A为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图。
图11B为本发明另一实施例的微机电装置的折叠弹簧与限制元件的结构侧视图。
图11C为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图。
图11D为本发明另一实施例的微机电装置的折叠弹簧与限制元件的结构侧视图。
图11E为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图。
图11F为本发明另一实施例的微机电装置的折叠弹簧与限制元件的结构侧视图。
图12为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图。
图13为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图。
图14A为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图。
图14B为本发明另一实施例的微机电装置的折叠弹簧与限制元件的结构侧视图。
符号说明
10a、10b、10c、10d、10d’、10d”、10e、10f、10g 微机电装置
A 旋转元件
100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g 质量块
101g 开孔
B、110a、110b、110c、110d、110e、110f、110g 折叠弹簧
110d’、110d” 折叠弹簧
1101a、1101b、1101c、1101d、1101e、1101f、1101g 延展部
1102a、1102b、1102c、1102d、1102e、1102f、1102g 延展部
1103a、1103b、1103c、1103d、1103e、1103f、1103g 延展部
1100c、1100d、1100f 延展部
1104a、1104b、1104e、1104g 延展部
1100d’、1101d’、1102d’、1103d’、 延展部
1100d”、1101d”、1102d”、1103d”、 延展部
M、112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g 移动端
112d’、112d” 移动端
R、114a、114b、114c、114d、114e、114f、114g 固定端
R’、114a’、114b’、114c’、114dr、114e’、114f’、114g’ 参考点
114d’、114d” 固定端
114d’r、114d”r 参考点
120a、120b、120c、120d、120d’、120d”、120e、120f 支架
120g 固定座
1201e、1201f 主支架
1202e、1202f 延伸部
122b 中央连杆
124b W型支架
1241b 第一端
1242b 第二端
130a、130b、130c、130d、130e、130f 框架
140a、140b、140c、140d 弹簧
150a、150b、150c、150d 固定座
160a 基板
L、L1、L2 轴线
L’ 中心线
C 圆心
P 交点
Wr、Ws 宽度
df 固定距离
dm 移动距离
ds 弹簧长度
具体实施方式
请参照图1与图2，图1为本发明的微机电装置的部分结构示意图，图2为根据图1的侧视图。
本发明的微机电装置的一旋转元件A可依一轴线L进行转动。折叠弹簧(serpentine spring or folded spring)B具有一移动端M与一固定端R。折叠弹簧B的移动端M连接于旋转元件A，而折叠弹簧B的固定端R连接至一限制元件(未绘示)。旋转元件A依轴线L进行旋转运动时，移动端M会沿一圆周O旋动(如图2虚线所示)。此外，轴线L与圆周O所在的平面相交于一圆心C。为了明确定义本发明微机电装置的作动原理时的特定距离，定义固定端R的参考点R’为线段LN与圆周O所在的平面的交点，其中线段LN平行轴线L并贯穿固定端R。是以，移动端M、固定端R的参考点R’以及圆心C都位于圆周O所在的平面。
如图1所示，可定义移动端M至轴线L的垂直距离或移动端M以及圆心C之间的距离为一移动距离dm，及定义固定端R至轴线L的垂直距离或参考点R’及圆心C之间的距离为一固定距离df。移动端M至固定端R的参考点R’的距离也被定义为一弹簧长度ds。
本发明的微机电装置其移动端与固定端都不位于轴线上，因此会有数种不同的作动型态。以下说明本发明的微机电装置的各种作动型态。
如图3所示，为本发明的微机电装置的作动原理的第一型态示意图。在第一型态，折叠弹簧B的固定端R的参考点R’是位于旋转圆周O内且弹簧长度ds小于圆周的半径。换言之，固定距离df小于移动距离dm，且弹簧长度ds小于移动距离dm。当旋转元件A旋转θ角后，折叠弹簧B的移动端M会以圆心C为旋转中心而由M点旋转至M’点。此时，折叠弹簧B的移动端M至固定端R的参考点R’的长度将由L0(即MR’的距离)伸长为L1(即M’R’的距离)，即L1大于L0。由上述说明及图3的几何关系可得知，本发明的微机电装置的作动原理的第一型态满足以下关系：
(1)固定距离小于移动距离(df<dm)。
(2)弹簧长度小于移动距离(ds<dm)。
请接着参照图4，图4为本发明的微机电装置的作动原理的第二型态示意图。
在第二型态，折叠弹簧B的固定端R的参考点R’是位于旋转圆周O内且弹簧长度ds大于圆周的半径。换言之，固定距离df小于移动距离dm，且弹簧长度ds大于移动距离dm。当旋转元件A旋转θ角后，折叠弹簧B的移动端M会以圆心C为旋转中心而由M点旋转至M’点。此时，折叠弹簧B的移动端M至固定端R的参考点R’的长度将由L0(即MR’的距离)缩短为L1(即M’R’的距离)，即L1小于L0。由上述说明及图4的几何关系可得知，本发明的微机电装置的作动原理的第二型态满足以下关系：
(1)固定距离小于移动距离(df<dm)。
(2)弹簧长度大于移动距离(ds>dm)。
请接着参照图5，图5为本发明的微机电装置的作动原理的第三型态示意图。在第三型态，折叠弹簧B的固定端R的参考点R’是位于圆周O上。换言之，固定距离df等于移动距离dm，当旋转元件A旋转θ角后，折叠弹簧B的移动端M会以圆心C为旋转中心而由M点旋转至M’点。此时，折叠弹簧B的移动端M至固定端R的参考点R’的长度将由L0(即MR’的距离)缩短为L1(即M’R’的距离)，即L1小于L0。由上述说明及图4的几何关系可得知，本发明的微机电装置的作动原理的第三型态满足以下关系：
(1)固定距离等于移动距离(df＝dm)。
请接着参照图6，图6为本发明的微机电装置的作动原理的第四型态示意图。在第四型态，折叠弹簧B的固定端R的参考点R’是位于圆周O外(即固定距离df大于移动距离dm)且弹簧长度ds小于固定距离df。当旋转元件A旋转θ角后，折叠弹簧B的移动端M会以圆心C为旋转中心而由M点旋转至M’点。此时，折叠弹簧B的移动端M至固定端R的参考点R’的长度将由L0(即MR’的距离)伸长为L1(即M’R’的距离)，即L1大于L0。由上述说明及图6的几何关系可得知，本发明的微机电装置的作动原理的第四型态满足以下关系：
(1)固定距离大于移动距离(df>dm)。
(2)弹簧长度小于固定距离(ds<df)。
请接着参照图7，图7为本发明的微机电装置的作动原理的第五型态示意图。在第五型态，折叠弹簧B的固定端R的参考点R’是位于旋转圆周外(即固定距离df大于移动距离dm)且弹簧长度ds大于固定距离df。当旋转元件A旋转θ角后，折叠弹簧B的移动端M会以圆心C为旋转中心而由M点旋转至M’点。此时，折叠弹簧B的移动端M至固定端R的参考点R’的长度将由L0(即MR’的距离)缩短为L1(即M’R’的距离)，即L1小于L0。由上述说明及图7的几何关系可得知，本发明的微机电装置的作动原理的第五型态满足以下关系：
(1)固定距离大于移动距离(df>dm)。
(2)弹簧长度大于固定距离(ds>df)。
以下，将介绍本发明的各实施例。请接着参照图8A与图8B，图8A为本发明一实施例的微机电装置的结构上视图，图8B为本发明一实施例的微机电装置的局部结构侧视图。
本发明所公开的微机电装置10a是以运用于一Y轴角速度计为例，其适用于侦测一Y轴角速度。微机电装置10a包含一旋转元件(在本实施例中为一质量块100a)、至少一限制元件(在本实施例中为一支架120a)、多个折叠弹簧110a、一振荡元件(在本实施例中为一框架130a)、多个弹簧140a及多个固定座150a。
质量块100a可依一轴线L进行转动。
支架120a的数量为二，且分别设置于质量块100a的相对两侧，且分别与框架130a连接。
本实施例的折叠弹簧110a的数量是以四个为例，且这些折叠弹簧110a是两个为一组，且同一组的这两个折叠弹簧110a是以轴线L为中心线而对称配置。进一步来说，本实施例的这些折叠弹簧110a为线对称(line symmetry)配置。每一折叠弹簧110a具有一移动端112a及一固定端114a。移动端112a连接质量块100a，固定端114a连接支架120a，且每一支架120a连接二个折叠弹簧110a的固定端114a。换言之，在本实施例中，限制元件120a通过折叠弹簧110a而连接至旋转元件。其中，每一折叠弹簧110a的移动端112a及固定端114a都不位于轴线L上。
如图8A所示，由于移动端112a与固定端114a不位于轴线L上，因此可定义移动端112a至轴线L的垂直距离为一移动距离dm，定义固定端114a至轴线L的垂直距离为一固定距离df，定义移动端112a至固定端114a的参考点114a’的距离为一弹簧长度ds。在本实施例中，固定距离小于移动距离(df<dm)，且弹簧长度小于移动距离(ds<dm)。如图8A所示折叠弹簧110a的配置方式，弹簧长度ds会因质量块100a的转动而改变。进一步来说，本实施例的微机电装置10a的作动型态为第一型态(如图3所示)。
本实施例每一折叠弹簧110a包含依序相连的多个延展部1101a、1102a、1103a、1104a。这些延展部1101a、1102a、1103a、1104a的延伸方向平行于轴线L。其中，上述的延伸方向是指延展部1101a、1102a、1103a、1104a的长边所延伸的方向(即图示中的Y方向)。并且，支架120a的宽度Wr大于每一延展部1101a、1102a、1103a、1104a的宽度Ws。此外，在本实施例中，这些延展部1101a、1102a、1103a、1104a的长度(即Y轴方向的尺寸)都不相同。延展部1101a、1102a、1103a的长度是朝远离轴线L的方向递减。进一步来说，延展部1101a的长度大于延展部1102a的长度，而延展部1102a的长度又大于延展部1103a的长度。上述延展部的长度都不相同的设计，是用来防止折叠弹簧110a在不同振动模态下的共振频率过于接近。需注意的是，上述延展部的长度都不相同的特征非用以限定本发明。举例来说，在其他实施例当中，延展部1101a、1102a、1103a的长度也可以至少二个是相同的。
本实施例的框架130a为矩形框，但框架130a的外型非用以限定本实施例。每一支架120a连接于框架130a的环型内侧，使得这些支架120a、这些折叠弹簧110a及质量块100a被框架130a所环绕。支架120a的一端连接至框架130a，支架120a的另一端连结折叠弹簧110a的固定端114a。
此外，框架130a还通过四个弹簧140a而连接于四个固定座150a，其中，每一固定座150a设置于基板160a上。进一步来说，当微机电装置10a侦测角速度时，会使框架130a沿着X轴向产生来回的位移，使得质量块100a也一并沿着X轴向产生来回的位移。当微机电装置10a于Y轴感测到角速度时，质量块100a将以轴线L为旋转轴产生反复的旋转运动。此时，侦测微机电装置10a的质量块100a与基板160a上的固定电极(图未示)间的电容值的改变，即可计算出角速度。
由于本实施例的质量块100a通过折叠弹簧110a的弹性变形而产生反复旋转运动，且本发明的折叠弹簧110a的弹性变形的型态为伸缩型而非是现有扭转梁的扭转型。因此，连接质量块100a的折叠弹簧110a及连接框架130a的弹簧140a弹性变形的型态都为伸缩型。因此，在制作工艺变异下，框架130a共振频率的偏移量会接近质量块100a共振频率的偏移量。故可提高微机电装置10a运用于Y轴角速度计时的灵敏度。
请接着参照图9A至图9D，图9A为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图，图9B为本发明另一实施例的微机电装置的折叠弹簧与限制元件的结构侧视图，图9C为本发明另一实施例的微机电装置的折叠弹簧与限制元件的结构立体图，图9D为本发明另一实施例的弹簧宽度的制作工艺变异对应于框架与旋转元件的共振频率关系图。
本发明所公开的微机电装置10b是以一Y轴角速度计为例，其适用于侦测一Y轴角速度。微机电装置10b包含一旋转元件(在本实施例中为一质量块100b)、至少一限制元件(在本实施例中为一支架120b，包含中央支架122b及一W型支架124b)、多个折叠弹簧110b、一振荡元件(在本实施例中为一框架130b)、多个弹簧140b及多个固定座150b。
质量块100b可依一轴线L进行转动。
支架120b的数量为二，且分别设置于质量块100b的相对两侧。
本实施例的折叠弹簧110b的数量是以四个为例。这些折叠弹簧110b是两个为一组，且同一组的这两个折叠弹簧110b是以轴线L为中心线而对称配置。进一步来说，本实施例的这些折叠弹簧110b为线对称配置。每一折叠弹簧110b具有一移动端112b及一固定端114b。移动端112b连接质量块100b，固定端114b连接支架120b的中央支架122b，且每一支架120b连接二个折叠弹簧110b的固定端114b。换言之，在本实施例中，限制元件120b通过折叠弹簧110b而连接至旋转元件。每一折叠弹簧110b的移动端112b及固定端114b都不位于轴线L上。
如图9A所示，由于移动端112b与固定端114b不位于轴线L上，因此可定义移动端112b至轴线L的垂直距离为一移动距离dm，定义固定端114b至轴线L的垂直距离为一固定距离df，定义移动端112b至固定端114b的参考点114b’的距离为一弹簧长度ds。在本实施例中，固定距离df小于移动距离dm，且弹簧长度ds小于移动距dm离。在本实施例中，由于移动端112b与固定端114b不位于轴线L上，弹簧长度ds因而会随质量块100b的转动而改变。进一步来说，本实施例的微机电装置10b的作动型态为前述图3所示的第一型态。
更详细来说，本实施例每一折叠弹簧110b包含依序相连的多个延展部1101b、1102b、1103b、1104b。延展部1101b、1102b、1103b、1104b的延伸方向平行于轴线L。其中，上述的延伸方向是指延展部1101b、1102b、1103b、1104b的长边所延伸的方向(即图示中的Y方向)。
此外，在本实施例中，延展部1101b、1102b、1103b的长度(即Y方向的尺寸)都不相同，这些延展部1101b、1102b、1103b的长度是朝远离轴线L的方向递减。进一步来说，延展部1101b的长度大于延展部1102b的长度，而延展部1102b的长度又大于延展部1103b的长度。需注意的是，上述延展部的长度都不相同的特征非用以限定本发明。举例来说，在其他实施例当中，延展部1101b、1102b、1103b的长度也可以至少二个是相同的。
本实施例的框架130b为矩形框，但框架130b的外型非用以限定本实施例。每一支架120b连接于框架130b的环型内侧缘，使得这些支架120b、这些折叠弹簧110b及质量块100b被框架130b所环绕。并且，本实施例的支架120b为一支架，支架120b由中央支架122b连接一W型支架124b所形成。W型支架124b连接至框架130b，而中央支架122b的另一端连结折叠弹簧110b的固定端114b。更进一步来说，W型支架124b具有相对配置的一第一端1241b及一第二端1242b分别连接至框架130b。W型支架124b的第一端1241b及第二端1242b以轴线L为中心线而对称配置。并且，支架120b的中央支架122b的宽度Wr大于每一延展部1101b、1102b、1103b的宽度Ws。上述本实施例所谓的宽度是指物件于图示中X方向的尺寸。通过上述支架120b的W型支架124b的第一端1241b及一第二端1242b的设置，可降低支架120b与框架130b连接处的应力值，而防止支架120b与框架130b连接处产生破坏。如此，便提高了微机电装置10b于运作时的可靠度。
此外，框架130b还通过四个弹簧140b而连接于四个固定座150b。其中，固定座150b设置于基板上(图未示)，因此可视为一固定点。进一步来说，在实际运作时，框架130b先沿着X轴向产生来回的位移运动，使得质量块100b也一并沿着X轴向产生来回的位移运动。当微机电装置10b感测到Y轴角速度时，质量块100b将以轴线L为旋转轴产生反复的旋转运动。此时，侦测微机电装置10b的质量块100b与基板(图未示)上的固定电极(图未示)间的电容值的改变，即可计算出角速度。
传统Y轴角速度计的质量块通过梁的扭转而产生反复的转动。本实施例的质量块100b通过折叠弹簧110b的伸缩变形而产生旋转运动。因此，在本实施例中，折叠弹簧110b以及弹簧140b的刚性都趋近于与其本身的宽度的一次方成正比。如此一来，如图9D所示，在各种不同弹簧宽度的制作工艺变异下，框架130b位移运动的共振频率(实线)仍能够趋近于质量块100b的旋转运动的共振频率(虚线)。如此，当微机电装置10b感测到Y轴角速度时，质量块100b会有最大的旋转量，进而提高Y轴角速度计的灵敏度。
请接着参照图10A与图10B，图10A为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图，图10B为本发明另一实施例的微机电装置的折叠弹簧与限制元件的结构侧视图。
本发明所公开的微机电装置10c是以运用于一Y轴角速度计为例，其用于侦测一Y轴角速度。微机电装置10c包含一旋转元件(在本实施例中为一质量块100c)、至少一限制元件(在本实施例中为一支架120c)、多个折叠弹簧110c、一振荡元件(在本实施例中为一框架130c)、多个弹簧140c及多个固定座150c。
质量块100c可依一轴线L进行转动。
支架120c的数量为四，且质量块100c的相对两侧分别设置二个支架120c。
本实施例的折叠弹簧110c的数量是以四个为例，且这些折叠弹簧110c是两个为一组，且同一组的这两个折叠弹簧110c是以轴线L为中心线而对称配置。进一步来说，本实施例的这些折叠弹簧110c为线对称配置。每一折叠弹簧110c具有一移动端112c及一固定端114c。移动端112c连接质量块100c，固定端114c连接支架120c，且每一支架120c对应连接一个折叠弹簧110c的固定端114c。换言之，在本实施例中，限制元件120c通过折叠弹簧110c而连接至旋转元件。其中，每一折叠弹簧110c的移动端112c及固定端114c都不位于轴线L上。
如图10A所示，由于移动端112c与固定端114c不位于轴线L上，因此可定义移动端112c至轴线L的垂直距离为一移动距离dm，定义固定端114c至轴线L的垂直距离为一固定距离df，定义移动端112c至固定端114c的参考点114c’的距离为一弹簧长度ds。在本实施例中，固定距离df大于移动距离dm，且弹簧长度ds小于固定距离df。如图10A所示折叠弹簧110c的配置方式，弹簧长度ds会因质量块100c的转动而改变。进一步来说，本实施例的微机电装置10c的作动型态为前述图6所示的第四型态。
详细来说，本实施例每一折叠弹簧110c包含依序相连的多个延展部1100c、1101c、1102c、1103c。这些延展部1100c、1101c、1102c、1103c的延伸方向平行于轴线L。其中，上述的延伸方向是指延展部1100c、1101c、1102c、1103c的长边所延伸的方向(即图示中的Y方向)。并且，支架120c的宽度Wr大于每一延展部1100c、1101c、1102c、1103c的宽度Ws。此外，在本实施例中，这些延展部1101c、1102c、1103c的长度(即Y方向的尺寸)都不相同，这些延展部1101c、1102c、1103c的长度是朝远离轴线L的方向递增。进一步来说，延展部1101c的长度小于延展部1102c的长度，而延展部1102c的长度又小于延展部1103c的长度。需注意的是，上述延展部的长度都不相同的特征非用以限定本发明。举例来说，在其他实施例当中，延展部1101c、1102c、1103c的长度也可以至少二个是相同的。
本实施例的框架130c为矩形框，但框架130c的外型非用以限定本实施例。每一支架120c连接于框架130c的环型内侧，使得这些支架120c、这些折叠弹簧110c及质量块100c被框架130c所环绕。并且，支架120c的一端连接至框架130c，而支架120c的另一端与折叠弹簧110c的固定端114c连结。
此外，框架130c还通过四个弹簧140c而连接于四个固定座150c。其中，固定座150c设置于基板上(图未示)。进一步来说，在实际运作上，使框架130c沿着X轴向产生来回的位移运动，使得质量块100c也一并沿着X轴向而产生来回的位移运动。当微机电装置10c于Y轴向具有角速度时，质量块100c将以轴线L为旋转轴而产生反复的旋转运动。此时，侦测微机电装置10c的质量块100c与基板(图未示)上的固定电极(图未示)间的电容值的改变，即可计算出角速度。
请接着参照图11A与图11B，图11A为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图，图11B为本发明另一实施例的微机电装置的折叠弹簧与限制元件的结构侧视图。
本发明所公开的微机电装置10d是以运用于一Y轴角速度计为例，其用于侦测一Y轴角速度。微机电装置10d包含一旋转元件(在本实施例中为一质量块100d)、至少一限制元件(在本实施例中为一支架120d)、多个折叠弹簧110d、一振荡元件(在本实施例中为一框架130d)、多个弹簧140d及多个固定座150d。
质量块100d可依一轴线L进行转动。
支架120d的数量为二，且分别设置于质量块100d的相对两侧。
本实施例的折叠弹簧110d的数量是以二个为例，且这二个折叠弹簧110d是以轴线L与质量块的X轴向的中心线L’的交点P为中心点而对称配置。进一步来说，本实施例的这二个折叠弹簧110d为点对称配置。每一折叠弹簧110d具有一移动端112d及一固定端114d。移动端112d连接质量块100d，固定端114d连接支架120d，且每一支架120d对应连接一个折叠弹簧110d的固定端114d。换言之，在本实施例中，限制元件120d通过折叠弹簧110d而连接至旋转元件。此外，每一折叠弹簧110d的移动端112d及固定端114d都不位于轴线L上。
如图11A所示，由于移动端112d与固定端114d不位于轴线L上，因此可定义移动端112d至轴线L的垂直距离为一移动距离dm，定义固定端114d至轴线L的垂直距离为一固定距离df，定义移动端112d至固定端114d的参考点114dr的距离为一弹簧长度ds。在本实施例中，固定距离df等于移动距离dm。如图11A所示折叠弹簧的配置方式，弹簧长度会因质量块100d的转动而改变。进一步来说，本实施例的微机电装置10d的作动型态为前述图5所示的第三型态。
详细来说，本实施例每一折叠弹簧110d包含依序相连的多个延展部1100d、1101d、1102d、1103d。这些延展部1100d、1101d、1102d、1103d的延伸方向平行于轴线L。其中，上述的延伸方向是指延展部1100d、1101d、1102d、1103d的长边所延伸的方向(即图示中的Y轴方向)。并且，支架120d的宽度Wr大于每一延展部1100d、1101d、1102d、1103d的宽度Ws。此外，在本实施例中，延展部1101d、1102d、1103d的长度(即Y方向的尺寸)都不相同。这些延展部1101d、1102d、1103d的长度朝接近支架120d的方向递增。进一步来说，延展部1101d的长度小于延展部1102d的长度，而延展部1102d的长度又小于延展部1103d的长度。需注意的是，上述延展部的长度都不相同的特征非用以限定本发明。举例来说，在其他实施例当中，延展部1101d、1102d、1103d的长度也可以至少二个是相同的。
本实施例的框架130d为矩形框，但框架130d的外型非用以限定本实施例。每一支架120d连接至框架130d的环型内侧缘，使得这些支架120d、这些折叠弹簧110d及质量块100d被框架130c所环绕。并且，本实施例的支架120d其一端连接于至框架130d，而其另一端连结折叠弹簧110d的固定端114d。
此外，框架130d还通过四个弹簧140d而连接于四个固定座150d。进一步来说，在实际运作上，使框架130d沿着X轴向产生来回的位移运动，使得质量块100d也一并沿着X轴向产生来的回位移运动。当微机电装置10d感测到Y轴向具有角速度时，质量块100d将以轴线L为旋转轴而产生反复的旋转。此时，侦测微机电装置10d的质量块100d与基板(图未示)上的固定电极(图未示)间的电容值的改变，即可计算出角速度。
请接着参照图12，图12为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图。
本发明所公开的微机电装置10e是以运用于一差分式X轴角速度计(differentialX-axis gyroscope)为例，其适用于侦测一X轴角速度。当轴产生角速度时，微机电装置10的二个质量块100e会产生方向相反的旋转运动，因此具有低噪声干扰的优点。微机电装置10e包含至少二个旋转元件(在本实施例中为二个质量块100e)、至少一限制元件(在本实施例为一支架120e)、多个折叠弹簧110e及一振荡元件(在本实施例中为一框架130e)。
本实施例的质量块100e的数量是以二为例，且各别依二轴线L1、L2进行转动。
支架120e的数量为二，且分别设置于二质量块100a的相对两侧。支架120e分别具有一主支架1202e及二个延伸支架1201e。
本实施例的折叠弹簧110e的数量是以八个为例，且这些折叠弹簧110e是两个为一组，且同一组的这两个折叠弹簧110e是以轴线L1或L2为中心线而对称配置。进一步来说，本实施例的这些折叠弹簧110e为线对称配置。每一折叠弹簧110e具有一移动端112e及一固定端114e。移动端112e连接质量块100e，固定端114e连接支架120e。换言之，在本实施例中，限制元件120e通过折叠弹簧110e而连接至旋转元件。其中，每一折叠弹簧110e的移动端112e及固定端114e都不位于二轴线L1、L2上。
如图12所示，由于移动端112e与固定端114e不位于相对应的轴线L1或L2上，因此可定义折叠弹簧110e的移动端112e至相对应的轴线L1或L2的垂直距离为一移动距离dm，定义固定端114e至相对应的轴线L1或L2的垂直距离为一固定距离df，定义移动端112e至固定端114e的参考点114e’的距离为一弹簧长度ds。在本实施例中，固定距离df小于移动距离dm，且弹簧长度ds小于移动距离dm。如图12所示折叠弹簧110e的配置方式，会使弹簧长度ds因质量块100e的转动而改变。进一步来说，本实施例的微机电装置10e的作动型态为前述图3所示的第一型态。
详细来说，本实施例每一折叠弹簧110e包含依序相连的多个延展部1101e、1102e、1103e、1104e。这些延展部1101e、1102e、1103e、1104e的延伸方向平行于轴线L1或L2。其中，上述的延伸方向是指延展部1101e、1102e、1103e、1104e的长边所延伸的方向(即图示中的Y轴方向)。并且，支架120e的延伸支架1201e的宽度Wr大于每一延展部1101e、1102e、1103e、1104e的宽度Ws。
此外，在本实施例中，延展部1101e、1102e、1103e的长度(即Y方向的尺寸)都不相同。这些延展部1101e、1102e、1103e的长度是朝远离相对应的轴线L1或L2的方向递减。进一步来说，延展部1101e的长度大于延展部1102e的长度，而延展部1102e的长度又大于延展部1103e的长度。需注意的是，上述延展部的长度都不相同的特征非用以限定本发明。举例来说，在其他实施例当中，延展部1101e、1102e、1103e的长度也可以至少二个是相同的。
本实施例的框架130e为圆环型框架，但框架130e的外型非用以限定本实施例。每一支架120e连接至框架130e的环型内侧，使得这些支架120e、这些折叠弹簧110e及质量块100e被框架130e所环绕。
请接着参照图13，图13为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图。
本发明所公开的微机电装置10f是以运用于一差分式X轴角速度计(differentialX-axis gyroscope)为例，其用于侦测一X轴角速度，并具有低噪声干扰的优点。微机电装置10f包含至少二旋转元件(在本实施例中为二个质量块100f)、至少一限制元件(在本实施例中为一支架120f)、多个折叠弹簧110f及一振荡元件(在本实施例中为一个框架130f)。
本实施例的质量块100f的数量是以二个为例，且各别可依二轴线L1、L2进行转动。
支架120f的数量为二，且分别设置于二质量块100f的相对两侧。每一支架120f分别具有一个主支架1202f及四个延伸支架1201f。每一主支架1202f的两端分别连接环形框架130f且每一延伸支架1201f连接所对应的折叠弹簧110f的一固定端114f。
本实施例的折叠弹簧110f的数量是以八个为例，且这些折叠弹簧110f是两个为一组，且同一组的这两个折叠弹簧110f是以轴线L1或L2为中心线而对称配置。每一折叠弹簧110f具有一移动端112f及一固定端114f。移动端112f连接质量块100f，固定端114f连接支架120f中的延伸支架1201f。换言之，在本实施例中，限制元件120f通过折叠弹簧110f而连接至旋转元件。此外，每一折叠弹簧110f的移动端112f及固定端114f都不位于二轴线L1、L2上。
如图13所示，由于移动端112f与固定端114f都不位于轴线L1、L2上，因此可定义折叠弹簧110f的移动端112f至相对应的轴线L1或L2的垂直距离为一移动距离dm，定义固定端114f至相对应的轴线L1或L2的垂直距离为一固定距离df，定义移动端112f至相对应的固定端114f的参考点114f’的距离为一弹簧长度ds。在本实施例中，固定距离df大于移动距离dm，且弹簧长度ds小于固定距离df。如图13所示折叠弹簧110f的配置方式，会使弹簧长度ds因质量块100f的转动而改变。进一步来说，本实施例的微机电装置10f的作动型态为前述图6所示的第四型态。
详细来说，本实施例每一折叠弹簧110f包含依序相连的多个延展部1100f、1101f、1102f、1103f。这些延展部1100f、1101f、1102f、1103f的延伸方向平行于轴线L1或L2。其中，上述的延伸方向是指延展部1100f、1101f、1102f、1103f的长边所延伸的方向(即图示中的Y方向)。并且，支架120f的延伸部1201f的宽度Wr大于每一延展部1101f、1102f、1103f的宽度Ws。
此外，在本实施例中，延展部1101f、1102f、1103f的长度(即Y方向的尺寸)都不相同，这些延展部1101f、1102f、1103f的长度是朝远离相对应的轴线L1或L2的方向递增。进一步来说，延展部1101f的长度小于延展部1102e的长度，而延展部1102f的长度又小于延展部1103f的长度。需注意的是，上述延展部的长度都不相同的特征非用以限定本发明。举例来说，在其他实施例当中，延展部1101f、1102f、1103f的长度也可以至少二个是相同的。
本实施例的框架130f为环型框架，但框架130f的外型非用以限定本实施例。每一支架120f连接于环型框架130f的内侧，使得这些支架120f、这些折叠弹簧110f及质量块100f被框架130f所环绕。
请接着参照图14A与图14B，图14A为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图，图14B为本发明另一实施例的微机电装置的折叠弹簧与限制元件的结构侧视图。
本发明所公开的微机电装置10g是以运用于一Z轴加速度计为例，其用于侦测一Z轴加速度。微机电装置10g包含至少一旋转元件(在本实施例中为一中空的质量块100g)、至少一限制元件(在本实施例中为一固定座120g)及多个折叠弹簧110g。
本实施例的质量块100g的数量是以一为例，且依一轴线L进行转动。质量块100g具有一开孔101g。
限制元件的数量为二，且分别设置于质量块100g的开孔101g内缘的相对两侧。本实施例的限制元件为一固定座(anchor)120g，即限制元件为固定于基板(图未示)上的固定座120g。
本实施例的折叠弹簧110g的数量是以四个为例，且这些折叠弹簧110g是两个为一组，且同一组的这两个折叠弹簧110g是以轴线L为中心线而对称配置。进一步来说，本实施例的这些折叠弹簧110g为线对称配置。每一折叠弹簧110g具有一移动端112g及一固定端114g。移动端112g连接于质量块100g，固定端114g连接固定座120g。质量块100g的开孔101g内的相对两侧分别连接二个折叠弹簧110g的移动端112g，每一固定座120g连接二个折叠弹簧110e的固定端114e。换言之，在本实施例中，限制元件120g通过折叠弹簧110g而连接至旋转元件。其中，每一折叠弹簧110g的移动端112g及固定端114g都不位于轴线L上。
如图14A所示，由于移动端112g与固定端114g都不位于轴线L上，因此可定义折叠弹簧110g的移动端112g至轴线L的垂直距离为一移动距离dm，定义固定端114g至轴线L的垂直距离为一固定距离df，定义移动端112g至固定端114g的参考点114g’的距离为一弹簧长度ds。在本实施例中，固定距离df小于移动距离dm，且弹簧长度ds小于移动距离dm。如图13所示折叠弹簧110f的配置方式，会使弹簧长度ds因质量块100g的转动而改变。进一步来说，本实施例的微机电装置10g的作动型态为前述图3所示的第一型态。
详细来说，本实施例每一折叠弹簧110g包含依序相连的多个延展部1101g、1102g、1103g、1104g。这些延展部1101g、1102g、1103g、1104g的延伸方向平行于轴线L。上述的延伸方向是指延展部1101g、1102g、1103g、1104g的长边所延伸的方向(即图示中的Y方向)。并且，固定座120g的宽度Wr大于每一延展部1101g、1102g、1103g、1104g的宽度Ws。此外，在本实施例中，延展部1101g、1102g、1103g的长度(即Y方向的尺寸)都不相同。这些延展部1101g、1102g、1103g的长度朝远离轴线L的方向递减。进一步来说，延展部1101g的长度大于延展部1102g的长度，而延展部1102g的长度又大于延展部1103g的长度。需注意的是，上述延展部的长度都不相同的特征非用以限定本发明。举例来说，在其他实施例当中，延展部1101g、1102g、1103g的长度也可以至少二个是相同的。
需注意的是，根据上述本发明数个实施例是以弹簧长度小于移动距离为例，但非用以限定本发明。举例来说，在其他实施例中，通过各元件相对位置的调整，弹簧长度也可以是大于移动距离。此外，上述本发明数个实施例的限制元件与框架是两不同元件，然而在其他实施例当中，限制元件与框架也可以是一体的，即限制元件本身即是框架。以下将以数个实施例详细说明。
请接着参照图11C与图11D，图11C为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图，图11D为本发明另一实施例的微机电装置的折叠弹簧与限制元件的结构侧视图。
本发明所公开的微机电装置10d’是以运用于一Y轴角速度计为例，其用于侦测一Y轴角速度。微机电装置10d’包含一旋转元件(在本实施例中为一质量块100d)、至少一限制元件(在本实施例中为一支架120d’)、多个折叠弹簧110d’、一振荡元件(在本实施例中为一框架130d)、多个弹簧140d及多个固定座150d。
质量块100d可依一轴线L进行转动。
支架120d’的数量为二，且分别设置于质量块100d的相对两侧。
本实施例的折叠弹簧110d’的数量是以二个为例，且这二个折叠弹簧110d’是以轴线L与质量块的X轴向的中心线L’的交点P为中心点而对称配置。进一步来说，本实施例的这二个折叠弹簧110d’为点对称配置。每一折叠弹簧110d’具有一移动端112d’及一固定端114d’。移动端112d’连接质量块100d，固定端114d’连接支架120d’，且每一支架120d’对应连接一个折叠弹簧110d’的固定端114d’。换言之，在本实施例中，限制元件120d’通过折叠弹簧110d’而连接至旋转元件。此外，每一折叠弹簧110d’的移动端112d’及固定端114d’都不位于轴线L上。
如图11C所示，由于移动端112d’与固定端114d’不位于轴线L上，因此可定义移动端112d’至轴线L的垂直距离为一移动距离dm，定义固定端114d’至轴线L的垂直距离为一固定距离df，定义移动端112d’至固定端114d’的参考点114d’r距离为一弹簧长度ds。在本实施例中，固定距离df小于移动距离dm，且弹簧长度ds大于移动距离dm。如图11C所示折叠弹簧的配置方式，弹簧长度会因质量块100d的转动而改变。进一步来说，本实施例的微机电装置10d’的作动型态为前述图4所示的第二型态。
详细来说，本实施例每一折叠弹簧110d’包含依序相连的多个延展部1100d’、1101d’、1102d’、1103d’。这些延展部1100d’、1101d’、1102d’、1103d’的延伸方向平行于轴线L。其中，上述的延伸方向是指延展部1100d’1101d’、1102d’、1103d’的长边所延伸的方向(即图示中的Y轴方向)。并且，支架120d’的宽度Wr大于每一延展部1100d’、1101d’、1102d’、1103d’的宽度Ws。此外，在本实施例中，延展部1101d’、1102d’、1103d’的长度(即Y方向的尺寸)都不相同。这些延展部1101d’、1102d’、1103d’的长度朝接近支架120d’的方向递增。进一步来说，延展部1101d’的长度小于延展部1102d’的长度，而延展部1102d’的长度又小于延展部1103d’的长度。需注意的是，上述延展部的长度都不相同的特征非用以限定本发明。举例来说，在其他实施例当中，延展部1101d’、1102d’、1103d’的长度也可以至少二个是相同的。
本实施例的框架130d为矩形框，但框架130d的外型非用以限定本实施例。每一支架120d’连接至框架130d的环型内侧缘，使得这些支架120d’、这些折叠弹簧110d及质量块100d被框架130d所环绕。并且，本实施例的支架120d’其一端连接于至框架130d，而其另一端连结折叠弹簧110d的固定端114d。
请接着参照图11E与图11F，图11E为本发明另一实施例的微机电装置的结构上视图，图11F为本发明另一实施例的微机电装置的折叠弹簧与限制元件的结构侧视图。
本发明所公开的微机电装置10d”是以运用于一Y轴角速度计为例，其用于侦测一Y轴角速度。微机电装置10d”包含一旋转元件(在本实施例中为一质量块100d)、至少一限制元件(在本实施例中为一支架120d”)、多个折叠弹簧110d”、一振荡元件(在本实施例中为一框架130d)、多个弹簧140d及多个固定座150d。
质量块100d可依一轴线L进行转动。
支架120d”的数量为二，且分别设置于质量块100d的相对两侧。
本实施例的折叠弹簧110d”的数量以二个为例，且这二个折叠弹簧110d”以轴线L与质量块的X轴向的中心线L’的交点P为中心点而对称配置。进一步来说，本实施例的这二个折叠弹簧110d”为点对称配置。每一折叠弹簧110d”具有一移动端112d”及一固定端114d”。移动端112d”连接质量块100d，固定端114d”连接支架120d”，且每一支架120d”对应连接一个折叠弹簧110d”的固定端114d”。换言之，在本实施例中，限制元件120d通过折叠弹簧110d”而连接至旋转元件。此外，每一折叠弹簧110d”的移动端112d”及固定端114d”都不位于轴线L上。
如图11E所示，由于移动端112d”与固定端114d”不位于轴线L上，因此可定义移动端112d”至轴线L的垂直距离为一移动距离dm，定义固定端114d”至轴线L的垂直距离为一固定距离df，定义移动端112d”至固定端114d”的的参考点114d”r距离为一弹簧长度ds。在本实施例中，固定距离df大于移动距离dm，且弹簧长度ds大于固定距离df。如图11E所示折叠弹簧的配置方式，弹簧长度会因质量块100d的转动而改变。进一步来说，本实施例的微机电装置10d”的作动型态为前述图7所示的第五型态。
详细来说，本实施例每一折叠弹簧110d”包含依序相连的多个延展部1100d”、1101d”、1102d”、1103d”。这些延展部1100d”、1101d”、1102d”、1103d”的延伸方向平行于轴线L。其中，上述的延伸方向是指延展部1100d”、1101d”、1102d”、1103d”的长边所延伸的方向(即图示中的Y轴方向)。并且，支架120d”的宽度Wr大于每一延展部1100d”、1101d”、1102d”、1103d”的宽度Ws。此外，在本实施例中，延展部1101d”、1102d”、1103d”的长度(即Y方向的尺寸)都不相同。这些延展部1101d”、1102d”、1103d”的长度朝接近支架120d”的方向递增。进一步来说，延展部1101d”的长度小于延展部1102d”的长度，而延展部1102d”的长度又小于延展部1103d”的长度。需注意的是，上述延展部的长度都不相同的特征非用以限定本发明。举例来说，在其他实施例当中，延展部1101d”、1102d”、1103d”的长度也可以至少二个是相同的。
本实施例的框架130d为矩形框，但框架130d的外型非用以限定本实施例。每一支架120d”连接至框架130d的环型内侧，使得这些支架120d”、这些折叠弹簧110d”及质量块100d被框架130c所环绕。并且，本实施例的支架120d”其一端连接于至框架130d，而其另一端连结折叠弹簧110d”的固定端114d”。此外，框架130d还通过四个弹簧140d而连接于四个固定座150d。
根据上述数个实施例的微机电装置，旋转元件通过折叠弹簧的伸缩变形而产生旋转运动，而非是现有扭转梁的扭转变形。因此，连接旋转元件的折叠弹簧以及框架的刚性都趋进于与弹簧的宽度的一次方成正比。如此一来，在各种不同弹簧宽度的制作工艺变异下，框架的位移振动时的共振频率能够趋近于质量块的旋转时的共振频率。如此，可提高微机电装置运用于角速度计时的灵敏度。
根据上述数个实施例的微机电装置，限制元件通过折叠弹簧而连接至旋转元件。因此，一端连接旋转元件的折叠弹簧，其另一端所连接的支架或固定座或框架或其它元件都可以是本公开中所称的的限制元件。值得注意的是，支架或固定座或框架若没有通过折叠弹簧而连接至旋转元件，则这些支架或固定座或框架则非本公开中所称的的限制元件。
本发明所公开的微机电装置，可利用折叠弹簧连接旋转元件，使旋转元件能依一轴线转动。因此，本发明所公开的微机电装置可依据不同的用途而进行适当修改，而适用于各种不同型态的微机电装置，例如微机电多轴加速度计、微机电磁力计、微机电镜面等。当这些微机电装置的尺寸不断缩小时，这些使用折叠弹簧连接旋转元件的微机电装置，仅需要调整延展部的数量即能使旋转元件依然能在特定的频率上来回转动。换言之，不需增加折叠弹簧的延展部的长度，即能使旋转元件依然能在特定的频率上来回转动。

Claims (35)

1.一种微机电装置，包含：
旋转元件，可依一轴线进行转动，该轴线与该旋转元件的两相对表面相交；
至少一限制元件；以及
至少二折叠弹簧，以该轴线为中心线而对称配置，每一该折叠弹簧具有移动端及固定端，该移动端连接该旋转元件的该两相对表面中的至少一个，该固定端连接该至少一限制元件；
其中，该移动端及该固定端都不位于该轴线上，定义该移动端至该轴线的垂直距离为一移动距离，定义该固定端至该轴线的垂直距离为一固定距离，定义该移动端至该固定端的参考点的距离为一弹簧长度，该弹簧长度因该旋转元件的转动而改变。
2.如权利要求1所述的微机电装置，其中该固定距离小于或等于该移动距离且该弹簧长度小于或等于该移动距离。
3.如权利要求2所述的微机电装置，其中每一该折叠弹簧包含依序相连的多个延展部，该些延展部的延伸方向平行于该轴线，该至少一限制元件为一支架且该支架的宽度大于至少一该延展部的宽度。
4.如权利要求3所述的微机电装置，其中该多个延展部中的至少两个延展部的长度不相同。
5.如权利要求4所述的微机电装置，其中每一延展部的长度都不同，且该些延展部的长度朝远离该轴线方向递减。
6.如权利要求4所述的微机电装置，其中每一延展部的长度都不同，且该些延展部的长度朝远离该轴线方向递增。
7.如权利要求3所述的微机电装置，其中该多个延展部中的至少两个延展部的长度相同。
8.如权利要求1所述的微机电装置，其中该至少一限制元件为一框架。
9.如权利要求1所述的微机电装置，其中该至少一限制元件为一固定座。
10.如权利要求3所述的微机电装置，另包含一框架，其中该旋转元件设置于该框架内，该至少一支架连接该框架。
11.如权利要求10所述的微机电装置，其中该支架另包含第一端及第二端，分别连接至该框架，且该第一端及该第二端以该轴线为中心线而对称配置。
12.一种微机电装置，包含：
旋转元件，可依一轴线进行转动，该轴线与该旋转元件的两相对表面相交；
至少一限制元件；以及
至少二折叠弹簧，以该轴线为中心线而对称配置，每一该折叠弹簧具有移动端及固定端，该移动端连接该旋转元件的两相对表面中的至少一个，该固定端连接该至少一限制元件；其中，该移动端及该固定端都不位于该轴线上，定义该移动端至该轴线的垂直距离为一移动距离，定义该固定端至该轴线的垂直距离为一固定距离，定义该移动端至该固定端的参考点的距离为一弹簧长度，该弹簧长度因该旋转元件的转动而改变，该固定距离小于或等于该移动距离且该弹簧长度大于该移动距离。
13.如权利要求12所述的微机电装置，其中每一该折叠弹簧包含依序相连的多个延展部，该些延展部的延伸方向平行于该轴线，该至少一限制元件为一支架且该支架的宽度大于至少一该延展部的宽度。
14.如权利要求13所述的微机电装置，其中该多个延展部中的至少两个延展部的长度不相同。
15.一种微机电装置，包含：
旋转元件，可依一轴线进行转动，该轴线与该旋转元件的两相对表面相交；
至少一限制元件；以及
至少二折叠弹簧，以该轴线为中心线而对称配置，每一该折叠弹簧具有移动端及固定端，该移动端连接该旋转元件的两相对表面中的至少一个，该固定端连接该至少一限制元件；其中，该移动端及该固定端都不位于该轴线上，定义该移动端至该轴线的垂直距离为一移动距离，定义该固定端至该轴线的垂直距离为一固定距离，定义该移动端至该固定端的参考点的距离为一弹簧长度，该弹簧长度因该旋转元件的转动而改变，该固定距离大于该移动距离且该弹簧长度小于或等于该固定距离。
16.如权利要求15所述的微机电装置，其中每一该折叠弹簧包含依序相连的多个延展部，该些延展部的延伸方向平行于该轴线，该至少一限制元件为一支架且该支架的宽度大于至少一该延展部的宽度。
17.如权利要求16所述的微机电装置，其中该多个延展部中的至少两个延展部的长度不相同。
18.一种微机电装置，包含：
旋转元件，可依一轴线进行转动，该轴线与该旋转元件的两相对表面相交；
至少一限制元件；以及
至少二折叠弹簧，以该轴线为中心线而对称配置，每一该折叠弹簧具有移动端及固定端，该移动端连接该旋转元件的两相对表面中的至少一个，该固定端连接该至少一限制元件；其中，该移动端及该固定端都不位于该轴线上，定义该移动端至该轴线的垂直距离为一移动距离，定义该固定端至该轴线的垂直距离为一固定距离，定义该移动端至该固定端的参考点的距离为一弹簧长度，该弹簧长度因该旋转元件的转动而改变，该固定距离大于该移动距离且该弹簧长度大于该固定距离。
19.如权利要求18所述的微机电装置，其中每一该折叠弹簧包含依序相连的多个延展部，该些延展部的延伸方向平行于该轴线，该至少一限制元件为一支架且该支架的宽度大于至少一该延展部的宽度。
20.如权利要求19所述的微机电装置，其中该多个延展部中的至少两个延展部的长度不相同。
21.一种微机电装置，包含：
旋转元件，可依一轴线进行转动，该轴线与该旋转元件的两相对表面相交；
至少一限制元件；以及
至少二折叠弹簧，以该轴线为中心线而对称配置，每一该折叠弹簧具有一移动端及一固定端，该移动端连接该旋转元件的两相对表面中的至少一个，该固定端连接该至少一限制元件；其中，该移动端及该固定端都不位于该轴线上，定义该移动端至该轴线的垂直距离为一移动距离，定义该固定端至该轴线的垂直距离为一固定距离，定义该移动端至该固定端的参考点的距离为一弹簧长度，该弹簧长度因该旋转元件的转动而改变，每一该折叠弹簧包含依序相连的多个延展部，该些延展部的延伸方向平行于该轴线，该至少一限制元件为一支架且该支架的宽度大于至少一该延展部的宽度。
22.如权利要求21所述的微机电装置，其中该多个延展部中的至少两个延展部的长度不相同。
23.如权利要求22所述的微机电装置，其中每一延展部的长度都不同，且该些延展部的长度朝远离该轴线方向递减。
24.如权利要求22所述的微机电装置，其中每一延展部的长度都不同，且该些延展部的长度朝远离该轴线方向递增。
25.一种微机电装置，包含：
旋转元件，可依一轴线进行转动，该轴线与该旋转元件的两相对表面相交；
至少一限制元件；以及
至少二折叠弹簧，以该轴线为中心线而对称配置，每一该折叠弹簧具有移动端及固定端，该移动端连接该旋转元件的两相对表面中的至少一个，该固定端连接该至少一限制元件；其中，该移动端及该固定端都不位于该轴线上，定义该移动端至该轴线的垂直距离为一移动距离，定义该固定端至该轴线的垂直距离为一固定距离，定义该移动端至该固定端的参考点的距离为一弹簧长度，该弹簧长度因该旋转元件的转动而改变，每一该折叠弹簧包含依序相连的多个延展部，该些延展部的延伸方向平行于该轴线，该多个延展部中的至少两个延展部的长度不相同。
26.如权利要求25所述的微机电装置，其中该固定距离小于或等于该移动距离且该弹簧长度小于或等于该移动距离。
27.如权利要求25所述的微机电装置，该固定距离小于或等于该移动距离且该弹簧长度大于该移动距离。
28.如权利要求25所述的微机电装置，其中该固定距离大于该移动距离且该弹簧长度小于或等于该固定距离。
29.如权利要求25所述的微机电装置，其中该固定距离大于该移动距离且该弹簧长度大于该固定距离。
30.一种微机电装置，适于量测一角速度，包含：
质量块，可依一轴线进行转动，该轴线与该质量块的两相对表面相交；
至少一限制元件；以及
多个折叠弹簧，以该轴线为中心线而对称配置，每一该折叠弹簧具有移动端及固定端，该移动端连接该质量块的两相对表面中的至少一个，该固定端连接该至少一限制元件；
其中，该移动端及该固定端都不位于该轴线上，定义该移动端至该轴线的垂直距离为一移动距离，定义该固定端至该轴线的垂直距离为一固定距离，定义该移动端至该固定端的参考点的距离为一弹簧长度，该弹簧长度因该质量块的转动而改变，该固定距离小于或等于该移动距离且该弹簧长度小于或等于该移动距离。
31.如权利要求30所述的微机电装置，其中每一该折叠弹簧包含依序相连的多个延展部，该些延展部的延伸方向平行于该轴线，该至少一限制元件为一支架且该支架的宽度大于每一该延展部的宽度。
32.如权利要求31所述的微机电装置，其中多个延展部中的至少两个延展部的长度不相同。
33.如权利要求32所述的微机电装置，其中每一延展部的长度都不同，且该些延展部的长度朝远离该轴线方向递减。
34.如权利要求31所述的微机电装置，另包含一框架，其中该质量块设置于该框架内，该至少一支架连接该框架。
35.如权利要求34所述的微机电装置，该支架另包含第一端及第二端，分别连接至该框架，且该第一端及该第二端以该轴线为中心线而对称配置。
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