CN107082405B - 一种mems器件结构 - Google Patents
一种mems器件结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107082405B CN107082405B CN201710386132.6A CN201710386132A CN107082405B CN 107082405 B CN107082405 B CN 107082405B CN 201710386132 A CN201710386132 A CN 201710386132A CN 107082405 B CN107082405 B CN 107082405B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- movable structure
- side edge
- limiting block
- movable
- mems device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
- B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
- B81B3/0018—Structures acting upon the moving or flexible element for transforming energy into mechanical movement or vice versa, i.e. actuators, sensors, generators
- B81B3/0032—Structures for transforming energy not provided for in groups B81B3/0021 - B81B3/0029
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/02—Sensors
- B81B2201/0264—Pressure sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0862—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system
- G01P2015/0871—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system using stopper structures for limiting the travel of the seismic mass
Abstract
本发明提供了一种MEMS器件结构，包括可动结构、不可动结构、锚点和至少一个限位块；所述可动结构用于在接收到任一方向输入的外部作用力或由自身惯性产生的惯性力后，产生与所述外部作用力和或所述惯性力方向相对的应且相对于所述不可动结构的移动；所述至少一个限位块用于在所述可动结构朝向所述不可动结构移动时，向所述可动结构提供一扭转作用力，使得所述可动结构产生背离所述不可动结构的扭转运动，所述扭转运动使所述可动结构产生扭转变形，以降低可动结构与不可动结构之间的吸附概率，避免可动结构与不可动结构之间吸附现象的发生。
Description
技术领域
本发明涉及微机电技术领域，更具体地说，涉及一种MEMS器件结构。
背景技术
微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)，是采用微细加工技术将微传感器、控制器、制动器和电路集成于一体的系统。由于微机电系统具有体积小、成本低、集成性好、性能优良等诸多优点，因此，已经广泛应用在工业、医疗和军事等重要领域。但是，现有的MEMS器件中，经常会出现可动结构和不可动结构吸附在一起的情况，从而影响MEMS器件的可靠性。
下面以MEMS加速度计为例进行说明。如图1和图2所示，现有的一种电容式MEMS加速度计包括可动结构10、不可动结构11、固定锚点12和弹性梁13。此外，该加速度计还包括3个检测电容(图中未示出)，分别检测X轴、Y轴和Z轴方向的加速度。当X轴、Y轴或Z方向上有加速度输入时，可动结构10会发生与加速度方向相对应的转动，此时，相应的检测电容的电容值会发生变化。由于输入的加速度与检测电容的电容变化值成一定的比例关系，因此，通过电容检测和信号处理电路测量出检测电容的电容变化值后，即可推导出输入的加速度的大小。
但是，当Z轴方向有加速度输入时，即可动结构10朝向不可动结构11发生转动时，可动结构10的下表面与不可动结构11的上表面经常会吸附在一起。并且，当吸附情况发生时，弹性梁13的恢复力并不能释放可动结构10与不可动结构11之间的吸附力，即不能将可动结构10与不可动结构11分开，从而导致MEMS加速度计的失效。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种MEMS器件结构，以避免MEMS器件的可动结构和不可动结构吸附在一起，而影响MEMS器件的可靠性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种MEMS器件结构，包括可动结构、不可动结构和至少一个限位块；
所述可动结构用于在接收到任一方向输入的外部作用力或由自身惯性产生的惯性力后，产生与所述外部作用力或所述惯性力方向相对的且相对于所述不可动结构的移动；
所述至少一个限位块用于在所述可动结构朝向所述不可动结构移动时，向所述可动结构提供一扭转作用力，使得所述可动结构产生背离所述不可动结构的扭转运动，所述扭转运动使所述可动结构产生扭转变形。
优选地，还包括弹性梁和固定锚点；
所述固定锚点固定在所述不可动结构上；所述可动结构通过所述弹性梁与所述固定锚点连接。
优选地，所述限位块设置在所述可动结构和所述不可动结构之间；
和/或，所述限位块设置在所述可动结构的一侧。
优选地，所述可动结构包括方形质量块，所述方形质量块包括第一侧边、第二侧边、第三侧边和第四侧边；所述第一侧边和所述第三侧边关于第一方向对称；所述第二侧边和所述第四侧边关于第二方向对称，所述第一方向和所述第二方向垂直。
优选地，所述MEMS器件包括一个所述限位块；
所述限位块与所述第一侧边、第二侧边、第三侧边或第四侧边对应位置。
优选地，所述限位块与所述第一侧边和所述第二侧边的夹角区域对应设置；
或者，所述限位块与所述第二侧边和所述第三侧边的夹角区域对应设置；
或者，所述限位块与所述第三侧边和所述第四侧边的夹角区域对应设置；
或者，所述限位块与所述第四侧边和所述第一侧边的夹角区域对应设置。
优选地，所述MEMS器件包括两个所述限位块；
一个所述限位块与所述第一侧边和所述第二侧边的夹角区域对应设置，另一个所述限位块与所述第三侧边和所述第四侧边的夹角区域对应设置；
或者，一个所述限位块与所述第一侧边和所述第四侧边的夹角区域对应设置，另一个所述限位块与所述第二侧边和所述第三侧边的夹角区域对应设置。
优选地，所述MEMS器件包括两个所述限位块；
一个所述限位块与所述第一侧边和所述第二侧边的夹角区域对应设置，另一个所述限位块与所述第二侧边和所述第三侧边的夹角区域对应设置；
或者，一个所述限位块与所述第一侧边和所述第四侧边的夹角区域对应设置，另一个所述限位块与所述第三侧边和所述第四侧边的夹角区域对应设置。
优选地，至少还包括第一检测电容、第二检测电容和第三检测电容；
所述第一检测电容、第二检测电容和第三检测电容均包括可动梳齿和不可动梳齿；所述可动梳齿连接至所述可动结构，所述不可动梳齿连接至所述不可动结构；
所述第一检测电容用于在第一方向有外部作用力或惯性力输入时，产生针对所述第一方向的外部作用力或惯性力的电容变化值；
所述第二检测电容用于在第二方向有外部作用力或惯性力输入时，产生针对所述第二方向的外部作用力或惯性力的电容变化值；
所述第三检测电容用于在第三方向有外部作用力或惯性力输入时，产生针对所述第三方向的外部作用力或惯性力的电容变化值；
所述第一方向、第二方向和第三方向两两垂直。
优选地，还包括与所述第一检测电容、第二检测电容和第三检测电容相连的电容检测和信号处理电路；
所述电容检测和信号处理电路用于检测所述第一检测电容、第二检测电容和第三检测电容的电容变化值，并根据所述电容变化值推导出相应的所述外部作用力或惯性力的值。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的MEMS器件结构，包括可动结构、不可动结构、和至少一个限位块，由于至少一个限位块可以在所述可动结构朝向所述不可动结构移动时，向所述可动结构提供一扭转作用力，使得所述可动结构产生背离所述不可动结构的扭转运动，因此，可以降低可动结构与不可动结构之间的吸附概率，避免可动结构与不可动结构之间吸附现象的发生；
并且，由于至少一个限位块向可动结构提供的是一扭转作用力，即可以使可动结构或MEMS器件结构产生扭转变形的作用力，因此，可以进一步减小可动结构与限位块之间的接触面积，从而降低可动结构与限位块之间的吸附概率。
此外，由于至少一个限位块向可动结构提供扭转作用力时，激发的是更高阶模态的扭转运动，因此，可以进一步吸收可动结构的运动能量，减小可动结构对限位块的冲击，产生更大的回复力，避免吸附现象的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有的一种MEMS加速度计的俯视结构示意图；
图2为图1所示的MEMS加速度计沿AA’切割线的剖面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种MEMS器件结构的俯视结构示意图；
图4为图3所示的MEMS器件结构沿BB’切割线的剖面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种限位块的位置关系示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种限位块的位置关系示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种限位块的位置关系示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种限位块的位置关系示意图；
图9为本发明实施例提供的一种限位块的位置关系示意图；
图10为图9所示的MEMS器件结构沿CC’切割线的剖面结构示意图；
图11为本发明实施例提供的另一种限位块的位置关系示意图；
图12为本发明实施例提供的另一种限位块的位置关系示意图；
图13为本发明实施例提供的另一种限位块的位置关系示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种MEMS器件结构，包括可动结构、不可动结构和至少一个限位块；该可动结构用于在接收到任一方向输入的外部作用力或由自身惯性产生的惯性力后，产生与所述外部作用力或所述惯性力方向相对的且相对于所述不可动结构的移动；
所述至少一个限位块用于在所述可动结构朝向所述不可动结构移动时，向所述可动结构提供一扭转作用力，以使所述可动结构产生背离所述不可动结构的扭转运动，所述扭转运动使所述可动结构或MEMS器件结构产生扭转变形。
由于至少一个限位块可以在所述可动结构朝向所述不可动结构移动时，向所述可动结构提供一扭转作用力，使得所述可动结构产生背离所述不可动结构的扭转运动，因此，可以降低可动结构与不可动结构之间的吸附概率，避免可动结构与不可动结构之间吸附现象的发生；
并且，由于至少一个限位块向可动结构提供的是一扭转作用力，即可以使可动结构产生扭转变形的作用力，因此，可以进一步减小可动结构与限位块之间的接触面积，从而降低可动结构与限位块之间的吸附概率。
此外，由于至少一个限位块向可动结构提供扭转作用力时，激发的是更高阶模态的扭转运动，因此，可以进一步吸收可动结构的运动能量，减小可动结构对限位块的冲击，产生更大的回复力，避免吸附现象的发生。
下面以MEMS器件结构是MEMS加速度计为例进行说明，但本发明并不仅限于此，在其他实施例中，MEMS器件结构也可以是MEMS陀螺仪等。
如图3和图4所示，本实施例中的MEMS器件结构包括可动结构20、不可动结构21、弹性梁22、固定锚点23和至少一个限位块24。其中，可动结构20包括方形质量块201和固定在方形质量块201上的可动梳齿202。不可动结构21包括不可动基底210和通过锚点(图中未示出)固定在不可动基底210上的不可动梳齿211。
可动结构20与不可动基底210都为平板状结构，且可动结构20与不可动基底210平行设置。固定锚点23固定在不可动结构21上即固定在不可动基底210上。可选地，固定锚点23固定在不可动基底210的中心区域。可动结构20通过弹性梁22与固定锚点23连接，也就是说，可动结构20通过弹性梁22和固定锚点23与不可动结构21连接。
并且，可动结构20可在弹性梁22的拉伸作用下，可以沿第一方向X、第二方向Y和第三方向Z做往复运动。其中，第一方向X、第二方向Y和第三方向Z两两垂直，并且，第一方向X和第二方向Y所在的平面平行于可动结构20平板所在的平面，第三方向Z垂直于第一方向X和第二方向Y所在的平面。
本实施例中，可动结构20用于在接收到任一方向输入的外部作用力或由自身惯性产生的惯性力后，产生与所述外部作用力或所述惯性力方向相对的且相对于所述不可动结构21的移动。
例如，在第一方向X上有外部作用力或加速度输入时，可动结构20以固定锚点23为中心绕第三方向Z转动，即沿图3所示的M_X方向转动；在第二方向Y上有外部作用力或加速度输入时，可动结构20沿第二方向Y平动即平行移动，在第三方向Z上有外部作用力或加速度输入时，可动结构20以弹性梁22为中心绕第一方向X转动，即沿图3所示的M_Z方向转动。
当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，在第一方向X上有外部作用力或加速度输入时，可动结构20也可沿第一方向X平动即平行移动；在第三方向Z上有外部作用力或加速度输入时，可动结构20也可以沿第三方向Z平动。
当可动结构20以弹性梁22为中心绕第一方向X转动，或者，可动结构20沿第三方向Z平动时，可动结构20朝向不可动结构21移动，在此过程中，可动结构20的下表面与不可动结构21的上表面容易发生吸附。但是，如图4所示，由于本实施例中的可动结构20与不可动结构21之间设置有至少一个限位块24，因此，在可动结构20朝向不可动结构21移动的过程中，限位块24会阻挡可动结构20与不可动结构21的吸附。
当可动结构20沿第一方向X或第二方向Y平动时，可动梳齿202和不可动梳齿211之间容易发生吸附。但是，如图9所示，由于本实施例中可动结构20的一侧设置有至少一个限位块24，因此，在可动结构20的可动梳齿202朝向不可动结构21的不可动梳齿211移动的过程中，限位块24会阻挡可动梳齿202和不可动梳齿211之间的吸附。
具体地，当可动结构20与限位块24的表面发生接触时，在力的相互作用下，本实施例中非对称设置的限位块24会给可动结构20一个扭转作用力，该扭转作用力使得可动结构20产生背离不可动结构21的扭转运动，从而降低了可动结构20与不可动结构21之间的吸附概率，避免了可动结构20与不可动结构21之间吸附现象的发生。
并且，由于非对称设置的限位块24向可动结构20提供的是一扭转作用力，即可以使可动结构20产生扭转变形的作用力，因此，可以进一步减小可动结构20与限位块24之间的接触面积，从而降低可动结构20与限位块24之间的吸附概率。
此外，由于非对称设置的限位块24向可动结构20提供扭转作用力时，激发的是更高阶模态的扭转运动，因此，可以进一步吸收可动结构20的运动能量，减小可动结构20对限位块24的冲击，产生更大的回复力，避免吸附现象的发生。
需要说明的是，本发明实施例中的扭转作用力可以使可动结构20产生背离不可动结构21的扭转运动是指，可以使可动结构20背离不可动结构21运动的运动方向A2与可动结构20朝向不可动结构21运动的运动方向A1相反且呈一定的夹角α，该夹角α小于180°，如图4所示。也就是说，本实施例中的扭转作用力不仅可以使可动结构20背离不可动结构21运动，而且可以使可动结构20背离不可动结构21的运动方向与可动结构20朝向不可动结构21运动的运动方向不在一条直线上。
下面结合至少一个限位块24的位置关系，对限位块24的非对称设置进行说明。本实施例中，如图3所示，可动结构20包括方形质量块201，该方形质量块201包括第一侧边L1、第二侧边L2、第三侧边L3和第四侧边L4。并且，第一侧边L1和第三侧边L3关于第一方向X对称；第二侧边L2和第四侧边L4关于第二方向Y对称。
需要说明的是，本实施例中的限位块24可以设置在可动结构20与不可动结构21之间，如图4所示，当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，如图10所示，限位块24也可以设置在可动结构20的一侧，或者，在一个实施例中可以包括至少两个限位块24，如图13所示，一个限位块24设置在可动结构20与不可动结构21之间，另一个限位块24设置在可动结构20的一侧。
如图4所示，当限位块24设置在可动结构20与不可动结构21之间时，限位块24可以阻挡可动结构20的方形质量块201与不可动结构21的不可动基底210的吸附；如图10所示，当限位块24设置在可动结构20如方形质量块201的一侧时，限位块24可以阻挡可动结构20的可动梳齿202与不可动结构21的不可动梳齿211之间的吸附。
在本发明的一个实施例中，如图3或图9所示，MEMS器件包括一个限位块24，该限位块24关于第一方向X、第二方向Y和第三方向Z非对称设置。该限位块24与第一侧边L1、第二侧边L2、第三侧边L3或第四侧边L4对应位置。
在其他实施例中，该限位块24还可以与第一侧边L1和第二侧边L2的夹角区域对应设置，或者，该限位块24还可以与第二侧边L2和第三侧边L3的夹角区域对应设置，或者，该限位块24还可以与第三侧边L3和第四侧边L4的夹角区域对应设置，或者，该限位块24还可以与第四侧边L4和第一侧边L1的夹角区域对应设置，以便通过夹角区域的限位块24向可动结构20提供较大力度的回复作用力。
在本发明的另一个实施例中，如图5至8所示，MEMS器件结构包括两个限位块24，这两个限位块24位于可动结构20和不可动结构21之间，且关于第二方向Y非对称设置。
在一个具体实施方式中，如图5所示，一个限位块24与第一侧边L1和第二侧边L2的夹角区域对应设置，另一个限位块24与第三侧边L3和第四侧边L4的夹角区域对应设置。或者，如图6所示，一个限位块24与第一侧边L1和第四侧边L4的夹角区域对应设置，另一个限位块24与第二侧边L2和第三侧边L3的夹角区域对应设置。
在另一个具体实施方式中，如图7所示，一个限位块24与第一侧边L1和第二侧边L2的夹角区域对应设置，另一个限位块24与第二侧边L2和第三侧边L3的夹角区域对应设置。或者，如图8所示，一个限位块24与第一侧边L1和第四侧边L4的夹角区域对应设置，另一个限位块24与第三侧边L3和第四侧边L4的夹角区域对应设置。
当然，在另一个具体实施方式中，可以在方形质量块201的四个夹角区域都对应设置限位块24，但是，这就会造成限位块24与可动结构20的接触面积较大，从而加大了限位块24与可动结构20吸附的概率。而在图5至图8所示的结构中，由于限位块24的非对称设置，因此，可动结构20与限位块24接触时，一侧的限位块24会给可动结构20一个扭转作用力，不仅可以避免可动结构20与不可动结构21之间的吸附，而且可以减少限位块24与可动结构20的接触面积，进而可以避免可动结构20与限位块24之间的吸附。
在图3至图8所示的实施例中，方形质量块201在第三方向Z上的投影至少部分覆盖限位块24。也就是说，如图5～8所示，方形质量块201在第三方向Z上的投影可以部分覆盖限位块24，当然，如图3所示，方形质量块201在第三方向Z上的投影也可以完全覆盖限位块24，本发明并不仅限于此。
在本发明的另一实施例中，如图11和12所示，MEMS器件结构包括两个限位块24，这两个限位块24位于可动结构20的一侧，且关于第二方向Y非对称设置。
在一个具体实施方式中，如图11所示，一个限位块24与第一侧边L1和第二侧边L2的夹角区域对应设置，另一个限位块24与第三侧边L3和第四侧边L4的夹角区域对应设置。或者，在其他实施方式中，一个限位块24与第一侧边L1和第四侧边L4的夹角区域对应设置，另一个限位块24与第二侧边L2和第三侧边L3的夹角区域对应设置。
在另一个具体实施方式中，如图12所示，一个限位块24与第一侧边L1和第二侧边L2的夹角区域对应设置，另一个限位块24与第二侧边L2和第三侧边L3的夹角区域对应设置。或者，在其他实施方式中，一个限位块24与第一侧边L1和第四侧边L4的夹角区域对应设置，另一个限位块24与第三侧边L3和第四侧边L4的夹角区域对应设置。
在上述任一实施例的基础上，本发明提供的MEMS器件结构至少还包括第一检测电容C1、第二检测电容C2和第三检测电容C3。第一检测电容C1、第二检测电容C2和第三检测电容C3均包括可动梳齿202和不可动梳齿211。
并且，第一检测电容C1用于在第一方向X有外部作用力或惯性力输入时，产生针对该第一方向X的外部作用力或惯性力的电容变化值；第二检测电容C2用于在第二方向Y有外部作用力或惯性力输入时，产生针对该第二方向Y的外部作用力或惯性力的电容变化值；第三检测电容C3用于在第三方向Z有外部作用力或惯性力输入时，产生针对该第三方向Z的外部作用力或惯性力的电容变化值。
此外，本发明提供的MEMS器件结构还包括与第一检测电容C1、第二检测电容C2和第三检测电容C3相连的电容检测和信号处理电路(图中未示出)。该电容检测和信号处理电路用于检测第一检测电容C1、第二检测电容C2和第三检测电容C3的电容变化值，并根据该电容变化值推导出相应的外部作用力或惯性力的值。也就是说，电容检测和信号处理电路可以根据第一检测电容C1的电容变化值推导出第一方向X输入的外部作用力或惯性力的值，根据第二检测电容C2的电容变化值推导出第二方向Y输入的外部作用力或惯性力的值，根据第三检测电容C3的电容变化值推导出第三方向Z输入的外部作用力或惯性力的值。
本发明实施例所提供的MEMS器件，包括可动结构、不可动结构和至少一个限位块，由于至少一个限位块可以在所述可动结构朝向所述不可动结构移动时，向所述可动结构提供一扭转作用力，使得所述可动结构产生背离所述不可动结构的扭转运动，因此，可以降低可动结构与不可动结构之间的吸附概率，避免可动结构与不可动结构之间吸附现象的发生；
并且，由于至少一个限位块向可动结构提供的是一扭转作用力，即可以使可动结构或MEMS器件结构产生扭转变形的作用力，因此，可以进一步减小可动结构与限位块之间的接触面积，从而降低可动结构与限位块之间的吸附概率。
此外，由于至少一个限位块向可动结构提供扭转作用力时，激发的是更高阶模态的扭转运动，因此，可以进一步吸收可动结构的运动能量，减小可动结构对限位块的冲击，产生更大的回复力，避免吸附现象的发生。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种MEMS器件结构，其特征在于，包括可动结构、不可动结构和至少一个限位块；
所述可动结构用于在接收到任一方向输入的外部作用力或由自身惯性产生的惯性力后，产生与所述外部作用力或所述惯性力方向相对的且相对于所述不可动结构的移动；
所述至少一个限位块用于在所述可动结构朝向所述不可动结构移动时，向所述可动结构提供一扭转作用力，使得所述可动结构产生背离所述不可动结构的扭转运动，所述扭转运动使所述可动结构产生扭转变形；所述限位块采用非对称设置。
2.根据权利要求1所述的MEMS器件结构，其特征在于，还包括弹性梁和固定锚点；
所述固定锚点固定在所述不可动结构上；所述可动结构通过所述弹性梁与所述固定锚点连接。
3.根据权利要求1所述的MEMS器件结构，其特征在于，所述限位块设置在所述可动结构和所述不可动结构之间；
和/或，所述限位块设置在所述可动结构的一侧。
4.根据权利要求3所述的MEMS器件结构，其特征在于，所述可动结构包括方形质量块，所述方形质量块包括第一侧边、第二侧边、第三侧边和第四侧边；所述第一侧边和所述第三侧边关于第一方向对称；所述第二侧边和所述第四侧边关于第二方向对称，所述第一方向和所述第二方向垂直。
5.根据权利要求4所述的MEMS器件结构，其特征在于，所述MEMS器件包括一个所述限位块；
所述限位块与所述第一侧边、第二侧边、第三侧边或第四侧边对应位置。
6.根据权利要求5所述的MEMS器件结构，其特征在于，所述限位块与所述第一侧边和所述第二侧边的夹角区域对应设置；
或者，所述限位块与所述第二侧边和所述第三侧边的夹角区域对应设置；
或者，所述限位块与所述第三侧边和所述第四侧边的夹角区域对应设置；
或者，所述限位块与所述第四侧边和所述第一侧边的夹角区域对应设置。
7.根据权利要求4所述的MEMS器件结构，其特征在于，所述MEMS器件包括两个所述限位块；
一个所述限位块与所述第一侧边和所述第二侧边的夹角区域对应设置，另一个所述限位块与所述第三侧边和所述第四侧边的夹角区域对应设置；
或者，一个所述限位块与所述第一侧边和所述第四侧边的夹角区域对应设置，另一个所述限位块与所述第二侧边和所述第三侧边的夹角区域对应设置。
8.根据权利要求1所述的MEMS器件结构，其特征在于，至少还包括第一检测电容、第二检测电容和第三检测电容；
所述第一检测电容、第二检测电容和第三检测电容均包括可动梳齿和不可动梳齿；所述可动梳齿连接至所述可动结构，所述不可动梳齿连接至所述不可动结构；
所述第一检测电容用于在第一方向有外部作用力或惯性力输入时，产生针对所述第一方向的外部作用力或惯性力的电容变化值；
所述第二检测电容用于在第二方向有外部作用力或惯性力输入时，产生针对所述第二方向的外部作用力或惯性力的电容变化值；
所述第三检测电容用于在第三方向有外部作用力或惯性力输入时，产生针对所述第三方向的外部作用力或惯性力的电容变化值；
所述第一方向、第二方向和第三方向两两垂直。
9.根据权利要求8所述的MEMS器件结构，其特征在于，还包括与所述第一检测电容、第二检测电容和第三检测电容相连的电容检测和信号处理电路；
所述电容检测和信号处理电路用于检测所述第一检测电容、第二检测电容和第三检测电容的电容变化值，并根据所述电容变化值推导出相应的所述外部作用力或惯性力的值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710386132.6A CN107082405B (zh) | 2017-05-26 | 2017-05-26 | 一种mems器件结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710386132.6A CN107082405B (zh) | 2017-05-26 | 2017-05-26 | 一种mems器件结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107082405A CN107082405A (zh) | 2017-08-22 |
| CN107082405B true CN107082405B (zh) | 2023-08-18 |
Family
ID=59607744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710386132.6A Active CN107082405B (zh) | 2017-05-26 | 2017-05-26 | 一种mems器件结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107082405B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021134676A1 (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-08 | 瑞声声学科技(深圳)有限公司 | 一种mems驱动器及成像防抖装置 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10119073A1 (de) * | 2001-04-12 | 2002-12-05 | Schneider Laser Technologies | Resonanzscanner |
| JP2004264701A (ja) * | 2003-03-03 | 2004-09-24 | Sun Tec Kk | Ｍｅｍｓ素子および光デバイス |
| CN101738496A (zh) * | 2008-11-18 | 2010-06-16 | 财团法人工业技术研究院 | 多轴电容式加速度计 |
| CN103323946A (zh) * | 2012-03-22 | 2013-09-25 | 日立视听媒体股份有限公司 | 光扫描镜器件及其控制方法、利用该器件的图像描绘装置 |
| CN104236536A (zh) * | 2013-06-07 | 2014-12-24 | 上海矽睿科技有限公司 | 一种微机械三轴角速度传感器 |
| CN204302308U (zh) * | 2014-11-14 | 2015-04-29 | 中国航空工业第六一八研究所 | 一种多齿型梳齿式硅微加速度计 |
| CN204405077U (zh) * | 2015-02-15 | 2015-06-17 | 水木智芯科技（北京）有限公司 | 一种z轴mems音叉陀螺仪 |
| CN105556242A (zh) * | 2013-09-11 | 2016-05-04 | 株式会社村田制作所 | 具有改进的正交补偿的陀螺仪结构和陀螺仪 |
| EP3056935A1 (en) * | 2013-10-11 | 2016-08-17 | Korea Optron Corp. | Mems scanner |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020090749A1 (en) * | 2001-01-09 | 2002-07-11 | 3M Innovative Properties Company | Hermetic package for mems devices with integrated carrier |
| DE102008042967B4 (de) * | 2008-10-20 | 2017-04-06 | Robert Bosch Gmbh | Kaskadierte mikromechanische Aktuatorstruktur |
-
2017
- 2017-05-26 CN CN201710386132.6A patent/CN107082405B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10119073A1 (de) * | 2001-04-12 | 2002-12-05 | Schneider Laser Technologies | Resonanzscanner |
| JP2004264701A (ja) * | 2003-03-03 | 2004-09-24 | Sun Tec Kk | Ｍｅｍｓ素子および光デバイス |
| CN101738496A (zh) * | 2008-11-18 | 2010-06-16 | 财团法人工业技术研究院 | 多轴电容式加速度计 |
| CN103323946A (zh) * | 2012-03-22 | 2013-09-25 | 日立视听媒体股份有限公司 | 光扫描镜器件及其控制方法、利用该器件的图像描绘装置 |
| CN104236536A (zh) * | 2013-06-07 | 2014-12-24 | 上海矽睿科技有限公司 | 一种微机械三轴角速度传感器 |
| CN105556242A (zh) * | 2013-09-11 | 2016-05-04 | 株式会社村田制作所 | 具有改进的正交补偿的陀螺仪结构和陀螺仪 |
| EP3056935A1 (en) * | 2013-10-11 | 2016-08-17 | Korea Optron Corp. | Mems scanner |
| CN204302308U (zh) * | 2014-11-14 | 2015-04-29 | 中国航空工业第六一八研究所 | 一种多齿型梳齿式硅微加速度计 |
| CN204405077U (zh) * | 2015-02-15 | 2015-06-17 | 水木智芯科技（北京）有限公司 | 一种z轴mems音叉陀螺仪 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107082405A (zh) | 2017-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11105829B2 (en) | MEMS accelerometer | |
| CN106370889B (zh) | 具有双重质量块和集成式阻尼结构的多轴惯性传感器 | |
| CN109696164B (zh) | 具有两阶段运动限制结构的mems装置 | |
| US9190937B2 (en) | Stiction resistant mems device and method of operation | |
| KR100899812B1 (ko) | 정전 용량형 가속도계 | |
| RU2618482C1 (ru) | Датчик ускорения, а также способ изготовления датчика ускорения | |
| CN111417594B (zh) | 非对称平面外加速度计 | |
| KR20060043669A (ko) | 관성 센서 | |
| US8516891B2 (en) | Multi-stage stopper system for MEMS devices | |
| EP2776850B1 (en) | Proof mass positioning features having curved contact surfaces | |
| US20150241215A1 (en) | Micro electro mechanical systems sensor | |
| CN112525181A (zh) | 具有集成阻尼结构的惯性传感器 | |
| KR101328642B1 (ko) | 멤스 공진형 가속도계 | |
| CN107082405B (zh) | 一种mems器件结构 | |
| CN108423633B (zh) | 具有离轴防震的mems装置 | |
| CN106940182B (zh) | 一种四质量块耦合微机电陀螺仪 | |
| US10429406B2 (en) | Microelectromechanical structure with frames | |
| CN116222531A (zh) | 微电子机械系统陀螺仪 | |
| KR101609341B1 (ko) | 미세 시스템을 위한 3차원 방진 플랫폼 구조물 | |
| US11693023B2 (en) | Inertial sensor and inertial measurement unit | |
| US20230331544A1 (en) | Micromechanical sensor structure with damping structure | |
| JP2013217844A (ja) | Ｍｅｍｓデバイス | |
| Soni et al. | Performance Analysis of Micro-Electro-Mechanical Systems Based Capacitive Accelerometer | |
| JP2014020955A (ja) | 加速度センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 312030 Building 5, intelligent innovation center, 487 Kebei Avenue, Keqiao Economic and Technological Development Zone, Keqiao District, Shaoxing City, Zhejiang Province Applicant after: Shendi semiconductor (Shaoxing) Co.,Ltd. Address before: Room 306, building a, building 1, 3000 Longdong Avenue, Shanghai pilot Free Trade Zone, 201203 Applicant before: SENODIA TECHNOLOGIES (SHANGHAI) Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |