CN108027386A - 半挠性敏感质量块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微机电装置，其包括半挠性敏感质量块，该半挠性敏感质量块包括至少一个一级部分、至少一个二级部分和将半挠性敏感质量块的所述至少一个一级部分和所述至少一个一级部分悬挂的至少一个刚性弹簧。当该装置处于其正常操作范围时，刚性弹簧大致使所述至少一个一级部分和所述至少一个二级部分作为单个刚性实体移动。该装置还包括构造成使所述至少一个一级部分停止的至少一个第一止动器结构。半挠性敏感质量块构造成在该装置受到以超出该装置的正常操作范围的力碰撞该装置的冲击时通过所述至少一个刚性弹簧的偏转而变形。在该冲击引起半挠性敏感质量块至少在沿着运动轴线的一个方向上的运动的同时，所述至少一个刚性弹簧还构造成产生回复力，该回复力使半挠性敏感质量块的所述至少一个二级部分被驱动成在与由冲击引起的沿着运动轴线的运动相反的方向上进行回复运动，其中，所述至少一个二级部分在回复运动中的动量进一步使所述至少一个一级部分与第一止动器结构脱离。

Description

半挠性敏感质量块
技术领域
本发明涉及如独立权利要求1的前序部分中所限定的微机械装置。
背景技术
微机电系统或MEMS可以定义为其中至少一些元件具有机械功能的微型化的机械和机电系统。由于MEMS装置是利用与用来形成集成电路的工具相同或相似的工具来形成的，因此微机器和微电子器件甚至能够被制造在同一硅片上。MEMS结构可以被用来快速且准确地检测物理特性的非常小的变化。
由于MEMS结构的尺寸非常小，其与相似的宏观结构相比具有不同且独特的失效机理。
MEMS装置的一种已知的失效机理是粘连，指的是结构部件彼此之间的粘附或者结构部件与基底、制成该结构的材料的粘附。例如，可以通过使用防粘连涂层来防止粘连，或者可以通过在碰撞表面处形成诸如例如凸块之类的表面结构以减小接触表面面积来防止粘连。
另一种已知的失效机理是断裂，比如由于碰撞导致的MEMS结构的开裂或破裂。单次强烈碰撞可能导致MEMS结构的开裂或破裂，或者多次反复碰撞可能导致MEMS结构的疲劳而最终导致结构的断裂。
US2012/0280591提出了一种MEMS装置，该MEMS装置具有可动元件、具有二级质量块的二级结构以及弹簧，该弹簧与二级质量块和可动元件相互连接。当该装置受到机械冲击时，二级结构使二级质量块碰撞可动元件，使得可动元件在碰撞之后卡住的情况下可能会发生脱离。与现有技术US2012/0280591有关的问题是：尽管二级结构使得能够缓解粘连问题，但是可动质量块可能会由于由冲击导致的碰撞而损坏。
US201426013提出了一种弹性凸块，该弹性凸块用于减小在遇到冲击时引起的对MEMS移动结构的碰撞力，从而减小结构断裂的风险。二级非挠性止动块被实现在敏感质量块中。
所需要的是一种用于MEMS装置的改进结构，该改进结构既可以减小结构破裂的风险又具有用以防止可动敏感质量块粘连的机构。
发明内容
本发明的目的是提供一种装置和方法以克服现有技术的缺点。本发明的目的通过根据权利要求1的特征部分所述的装置来实现。
本发明的优选实施方式在从属权利要求中公开。
术语“装置的平面”指的是由MEMS装置的可动部分在其没有通过任何外力而激励或偏转时形成的平面。线性运动轴线可以位于装置的所述平面内，或者线性运动轴线可以是与装置的平面基本上正交的轴线。
本发明基于改变敏感质量块的形式的思想，这使得能够减小碰撞力从而减小由于碰撞导致的结构破裂的风险以及使得能够减小敏感质量块粘连的风险。敏感质量块被分成通过刚性弹簧相互连接的至少两部分。术语刚性弹簧指的是具有高弹簧系数的弹簧，使得弹簧仅在受到相对较强的力时才基本上偏转。因而，敏感质量块变成半挠性结构，该半挠性结构在MEMS装置的正常操作条件下作为单个质量块移动。由于冲击，敏感质量块的一级部分(多个一级部分)可能会撞击止动器结构(多个止动器结构)，而敏感质量块的二级部分(多个二级部分)通过刚性弹簧悬挂并且因此可能被防止或不太可能撞击任何止动器结构。术语一级部分(多个一级部分)在此指的是敏感质量块的构造成通过撞击止动器结构来进行第一次碰撞的一个或更多个部分。敏感质量块结构可以具有一个或更多个这样的一级部分。二级部分优选地形成半挠性敏感质量块的大部分质量，其中，术语大部分可以表示占敏感质量块的整个质量的至少20％的份额或甚至达到多于50％的份额。二级部分(多个二级部分)可以构造成在一级部分(多个一级部分)之后撞击第二止动器结构，但是二级部分(多个二级部分)也可以构造成通过与敏感质量块的其它部分接触或者与联接这些部分的弹簧接触而停止。敏感质量块的一级部分与二级部分之间的悬挂是挠性的——这与刚性结构相反，但是刚性足以使得在正常操作条件期间半挠性敏感质量块的所述至少两个部分作为单个刚性敏感质量块移动。刚性在此指的是基本上不变形的结构，而半挠性指的是在正常操作条件下不变形的结构。换句话说，半挠性敏感质量块的所述至少两个部分之间的刚性悬挂弹簧也称联接弹簧或者简单地仅为刚性弹簧具有高弹簧系数。当受到超出正常操作条件的冲击时，一级部分与二级部分之间的该悬挂起弹簧的作用，从而允许半挠性敏感质量块的所述至少两个部分相对于彼此移动。正常操作条件可以定义为如下条件：其中，敏感质量块的运动不会导致敏感质量块的第一部分与敏感质量块的第二部分或与位于与敏感质量块相同的平面内的装置的其它部分比如锚定件、止动器、框架、检测结构如梳状件或梳齿等相接触。在正常操作条件下，敏感质量块和附接至敏感质量块的检测结构因而能够沿预期方向移动，从而提供了根据敏感质量块的位置或运动速度来改变的检测信号。除了减小由对敏感质量块的冲击所导致的瞬时力并因而减小断裂风险之外，一级部分与二级部分之间的通过刚性弹簧(多个刚性弹簧)实现的半挠性悬挂产生回复力。该回复力使半挠性敏感质量块的相当大的一部分即半挠性敏感质量块的至少二级部分反弹并获得动量，从而提高了整个结构从与止动器结构得接触中脱离的能力并且有助于敏感质量块返回到其正常操作位置。
术语“主弹簧”指的是将半挠性敏感质量块联接到至少一个悬挂结构如锚定件的弹簧。主弹簧构造成至少在半挠性敏感质量块的预期运动方向上是挠性的。主弹簧可以通过进一步增加总的释放力来进一步促进脱离能力。主弹簧在半挠性敏感质量块的预期运动方向(也称为运动轴线)上的弹簧系数比刚性弹簧的弹簧系数低。主弹簧和刚性弹簧构造成允许半挠性敏感质量块的运动和允许半挠性敏感质量块的一级部分和二级部分分别沿着同一运动轴线的相对运动，运动轴线与半挠性敏感质量块的预期运动方向对准。换句话说，半挠性敏感质量块的运动被预期沿着运动轴线发生且通过主弹簧实现，并且刚性弹簧构造成允许沿着同一运动轴线(沿同一运动轴线的方向)运动。
通过附接至二级部分(多个二级部分)的主弹簧将半挠性敏感质量块朝向如锚定件的悬挂结构联接在粘连的情况下是特别有利的并且用于防止粘连。术语粘连表示微机电结构的已知问题，在该已知问题中，结构的彼此接触的两个表面可能粘连在一起。通过将半挠性敏感质量块悬挂于二级部分(多个二级部分)，当一级部分和二级部分两者均与止动器结构接触时，由主弹簧和刚性弹簧产生的所有回复力朝向使二级部分(多个二级部分)从接触中脱离起作用。因而，该构型有效地防止了粘连。由主弹簧产生的回复力与由刚性弹簧产生的回复力相加，并且总的回复力用于使二级部分脱离。此外，移动的二级部分的动量有助于使一级部分脱离并使装置返回到其正常操作位置。半挠性敏感质量块优选地形成为位于平面中基本上平的结构。半挠性敏感质量块的结构部件优选地位于可以包括装置的平面的同一平面中。例如，能够在装置的平面内沿着至少一个运动轴线偏转的半挠性敏感质量块可以包括一种由具有非零厚度的基本上平且均匀的硅材料层蚀刻的结构。因而，制造过程相对较简单，这增加了制造过程利润并有助于同一硅晶片上所形成的多个装置的均匀性能。在不背离范围的情况下，半挠性敏感质量块的材料层的厚度可以变化。敏感质量块结构的选定区域可以凹入到硅材料层的水平(x-y平面方向)表面中的任一水平表面之下。除了联接刚性弹簧之外，优选地，将半挠性敏感质量块的材料从一级部分与二级部分之间的区域中移除，以允许半挠性敏感质量块在设定情况下变形。
本发明的优点在于：基于半挠性敏感质量块的变形的解决方案是防止结构断裂和粘连的有效且可靠的方法。甚至可以将半挠性多部分敏感质量块结构与本领域技术人员已知的各种刚性或挠性的止动器或者缓冲器解决方案相结合。
根据第一方面，提供了一种微机电装置，其包括基本上平的半挠性敏感质量块，该半挠性敏感质量块包括至少一个一级部分、至少一个二级部分以及将半挠性敏感质量块的所述至少一个一级部分和所述至少一个二级部分联接的至少一个刚性弹簧。该装置包括至少一个主弹簧，所述至少一个主弹簧联接至所述至少一个二级部分，主弹簧将半挠性敏感质量块联接至悬挂结构。所述至少一个刚性弹簧在装置处于正常操作范围时大致使所述至少一个一级部分和所述至少一个二级部分作为单个刚性实体移动。所述至少一个第一止动器结构构造成使所述至少一个一级部分停止。该半挠性敏感质量块构造成在该装置受到以超过装置的正常操作范围的力碰撞装置的冲击时通过所述至少一个刚性弹簧的偏转而变形，该冲击导致了半挠性敏感质量块至少在沿着运动轴线的方向上的运动；并且所述至少一个刚性弹簧还产生回复力，该回复力使半挠性敏感质量块的所述至少一个二级部分被驱动成在与由冲击导致的沿着运动轴线的运动相反的方向上进行回复运动，其中，所述至少一个二级部分在回复运动中的动量进一步使一级部分与所述至少一个第一止动器结构脱离。
根据第二方面，半挠性敏感质量块的所述至少一个一级部分中的至少一个一级部分构造成在半挠性敏感质量块由于冲击而沿着运动轴线发生的位移超过第一距离时通过第一止动器结构而停止。
根据第三方面，微机电装置还包括至少两个第一止动器结构，所述至少两个第一止动器结构布置在半挠性敏感质量块的沿着运动轴线的相反两侧。所述至少两个第一止动器结构构造成使由冲击导致的在沿着运动轴线的相反的两个方向上发生的半挠性敏感质量块的运动停止。
根据第四方面，半挠性敏感质量块的所述至少一个二级部分构造成在所述至少一个一级部分已经停止之后继续进行由冲击导致的沿着运动轴线的运动，并且其中，所继续的由冲击导致的沿着运动轴线的运动使所述至少一个刚性弹簧中的至少一个刚性弹簧偏转，从而使半挠性敏感质量块变形。
根据第五方面，微机电装置包括至少一个第二止动器结构，所述至少一个第二止动器结构构造成使至少一个二级部分停止，其中，半挠性敏感质量块的所述至少一个二级部分构造成在半挠性敏感质量块的所述至少一个二级部分由于冲击而沿着运动轴线发生的位移超过第二距离时通过第二止动器结构而停止，其中，第二距离大于第一距离。
根据第六方面，微机电装置还包括至少两个第二止动器结构，所述至少两个第二止动器结构布置在半挠性敏感质量块的沿着运动轴线的相反两侧。所述至少两个第二止动器结构构造成使由冲击导致的在沿着运动轴线的相反的两个方向上发生的半挠性敏感质量块的运动停止。
根据第七方面，半挠性敏感质量块构造成具有多于一个的运动轴线，并且半挠性敏感质量块构造成沿运动轴线中的至少一个运动轴线的方向变形。
根据第八方面，半挠性敏感质量块包括一级部分，该一级部分包括跨过半挠性敏感质量块的对称轴线对称地布置的基本上刚性的矩形框架，其中，对称轴线与运动轴线的方向对准。半挠性敏感质量块还包括两个二级部分，所述两个二级部分各自跨过对称轴线对称地布置在一级部分内的罩壳中，其中，二级部分中的每个二级部分通过两个刚性弹簧联接至一级部分，这两个刚性弹簧相对于半挠性敏感质量块的对称轴线对称地放置。
根据第九方面，移动梳状电极的齿附接至一级部分。
根据第十方面，一级部分占半挠性敏感质量块的整个质量的多于一半。
根据第十一方面，半挠性敏感质量块包括两个一级部分，所述两个一级部分布置在二级部分的区域外且跨过对称轴线对称地布置。半挠性敏感质量块还包括二级部分，该二级部分形成为跨过半挠性敏感质量块的对称轴线对称地布置的基本上刚性的矩形框架，该对称轴线与运动轴线的方向对准。两个一级部分中的每个一级部分通过相对于对称轴线对称地安置的两个刚性弹簧联接至二级部分。
根据第十二方面，移动梳状电极的齿附接至二级部分。
根据第十三方面，二级部分占半挠性敏感质量块的整个质量的多于一半。
根据第十四方面，半挠性敏感质量块包括两个一级部分，所述两个一级部分基本上纵向地布置在半挠性敏感质量块的对称轴线的两侧上的平行位置中，该对称轴线与运动轴线的方向对准，一级部分中的每个一级部分构造成通过第一止动器结构而在运动轴线的方向上停止，该第一止动器结构布置成距每个一级部分的两端第一距离。半挠性敏感质量块还包括两个二级部分，所述两个二级部分各自跨过对称轴线对称地放置，二级部分中的每个二级部分构造成通过相应的第二止动器结构而停止，该相应第二止动器结构布置成距相应的二级部分的远离装置的几何中心的一侧第二距离，其中，第二距离大于第一距离。
根据第十五方面，移动梳状电极的齿附接至一级部分。
根据第十六方面，二级部分占半挠性敏感质量块的整个质量的大于20％。
附图说明
下面将结合优选实施方式参照附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1是具有一维分割的敏感质量块的半挠性敏感质量块MEMS结构的第一示意图。
图2是具有一维分割的敏感质量块的半挠性敏感质量块MEMS结构的第三示意图。
图3是具有二维分割的敏感质量块的半挠性敏感质量块MEMS结构的示意图。
图4是具有包括框架状一级部分的敏感质量块的半挠性敏感质量块MEMS布局的示例性图示。
图5a和图5b示出了具有框架状一级部分的半挠性敏感质量块在冲击之后的运动。
图6是具有包括框架状二级部分的敏感质量块的半挠性敏感质量块MEMS布局的示例性图示。
图7a至图7c示出了具有框架状二级部分的半挠性敏感质量块在冲击之后的运动。
图8是具有双止动器结构的半挠性敏感质量块MEMS布局的示例性图示。
图9a至图9c示出了具有双止动器结构的半挠性敏感质量块在冲击之后的运动。
图10示出了半挠性敏感质量块在非常强烈的冲击之后的运动。
具体实施方式
MEMS装置可以包括基底层和悬置于基底层上方的功能层。功能层的固定或静止结构悬置于基底层上方，并且功能层的可动结构以可移动的方式悬置于基底层上方。MEMS装置的可动结构的示例是可动质量块，比如敏感质量块、弹簧和移动齿状电极梳。
在MEMS装置中，弹簧可以被视为一种悬挂结构，该悬挂结构将悬置结构的运动限制在限定维度下。弹簧根据弹簧所要应用的功能可能具有不同的形式。直线梁可以用作弹簧，并且梁的维度限定了弹簧的特性。例如，MEMS弹簧可以包括两个或更多个直线部段以形成例如褶皱形、蟹腿形、U形或蛇形。图1至图3仅以功能的方式——即，弹簧的物理形式可以被选择——示出了弹簧的功能。在设计中，弹簧的物理形式可以被选择成满足针对特定弹簧设定的要求。弹簧的一些物理形式的示例可以在图4至图10中看到。
术语“止动器结构”可以指任何类型的弹性或刚性的止动器结构或缓冲器结构。刚性止动器结构不会由于碰撞而移动或者改变其形状，而弹性止动器结构包括诸如弹簧之类的挠性部件，其允许止动器结构变形或移动，从而减小在移动结构碰撞止动器结构时引起的瞬时力。本领域中已知各种止动器结构，并且在不背离本发明的范围的情况下，这些止动器结构中的任一种止动器结构均可以适用于本发明。
图1是第一示例性实施方式的示意图。半挠性敏感质量块MEMS结构包括一维分割的敏感质量块结构。该示例性结构中的运动轴线在x轴方向上。运动轴线指的是当该装置处于正常操作范围时半挠性敏感质量块的一级运动或二级运动的方向。术语正常操作、正常操作条件和正常操作范围指的是该装置的这样的操作状态：在该操作状态期间，半挠性敏感质量块因其是传统的刚性敏感质量块而在不发生变形的情况下移动。在该示例中，运动沿着x轴发生，x轴与该装置的平面对准。该结构包括半挠性敏感质量块101a、101b、102，半挠性敏感质量块101a、101b、102包括两个一级部分101a、101b、以及二级部分102。刚性弹簧110a、110b将敏感质量块的一级部分101a、101b与二级部分102彼此联接。在正常操作条件下，当这些刚性弹簧110a、110b沿着第一部分101a、101b和第二部分102移动而没有显著偏转(即，挠曲、弯曲或以其它方式改变其形状)时，这些刚性弹簧110a、110b可以被认为是明显呈刚性的半挠性敏感质量块的一部分，因而是敏感质量块的总的振荡质量的一部分。敏感质量块的二级部分102通过主弹簧108联接至固定的悬挂结构103。该悬挂结构优选地固定至MEMS装置的基底层或任何其它固定层以使得悬挂结构103不相对于基底移动。这种固定的悬挂结构103通常也被称为锚或锚定点。主弹簧108允许敏感质量块相对于附接至基底的锚定点移动。敏感质量块的二级部分102包括梳状结构(梳齿)，该梳状结构可以用于对敏感质量块的运动进行检测或者用于对敏感质量块的静电偏转进行检测。利用这种齿进行的检测是通过对附接至二级部分102的移动梳状电极与附接至定子100的固定或静止梳状电极之间的电容量的改变进行检测而发生的。激励可以被认为是相反的操作，其中，这两个梳状电极之间的变化的电场导致了用于使附接至电极的可动(转子)部分的敏感质量块偏转的力。
在该示例中，半挠性敏感质量块101a、101b、102制成为特别地在x轴方向上是半挠性的。在正常操作条件下，包括一级部分101a、101b、二级部分102和刚性弹簧110a、110b的整个敏感质量块至少在x轴方向上作为单个实体移动。当半挠性敏感质量块受到的一个或多个力明显超过正常操作条件下出现的力时，刚性弹簧110a、100b根据构造可以偏转(例如压缩、扭曲或弯曲)。在下面的描述中，为了简单起见将使用术语偏转，但应当理解的是，弹簧的实际变化将取决于弹簧的形式。
为了对半挠性敏感质量块在其受到冲击时的特性进行描述，举例进行说明：在该示例中，结构因冲击而撞击，这导致了朝向敏感质量块的碰撞，从而使敏感质量块迅速地向左即向负x轴移动。当冲击沿x轴方向时或者冲击具有相当大的x轴方向上的分量引起了对敏感质量块明显高于正常操作条件的加速时，相应的第一一级部分101a撞击相应的止动器结构105a。当具有敏感质量块的总质量的一小部分的第一一级部分101a在撞击止动器结构105a时停止时，相应的第一刚性弹簧110a会开始压缩，从而允许二级部分102以及甚至第二一级部分101b沿冲击的方向继续移动，但第一刚性弹簧110a产生了抵抗这种运动的增大的回复力：第一刚性弹簧110a压缩得越多，回复力变得越强。因此，减小了向仍然移动的部分101b、102和向止动器结构105a造成的冲击的碰撞；敏感质量块的大部分此时被允许抵抗与相应的第一刚性弹簧110a的偏转成比例的增大的回复力继续进行运动，而不是像敏感质量块是传统的刚性质量块的情况那样由于撞击止动器结构105a而几乎立即停止，这使得由回复力使敏感质量块的仍在移动的部分的速度减小所做的功被有效地分布在非零时间段内。该回复力将使速度减小并将最终使半挠性敏感质量块的仍在移动的部分101b、102停止。
如果第二一级部分101b具有足够高的动能，则第二刚性弹簧110b也会压缩，从而产生朝向第二一级部分101b的额外的回复力。
在半挠性敏感质量块的所有部分都停止之后，刚性弹簧110a根据胡克定律(F＝-kx)朝向二级部分102产生与弹簧的压缩成比例的力。因而，刚性弹簧110a此时产生了回复力，从而使得半挠性敏感质量块的大部分101b、102开始朝向其正常操作位置加速返回。由于该回复力，敏感质量块的所述大部分获得了显著的动量，使得其最终拉动较小的一级部分101a，一级部分101a由此从与止动器结构105a的接触中释放。因而，敏感质量块的不与止动器105a接触的大部分102、101b的动量造成了一级部分101a与相应的止动器105a之间不发生粘连的高可能性。主弹簧108可以在与刚性弹簧110a相同的方向上产生另外的回复力。如果第二刚性弹簧110b由于冲击也已经偏转，则第二刚性弹簧110b将产生朝向第二一级部分101b的另外的回复力。
由于该结构在x轴方向上基本上是对称的，与由正x轴方向上的碰撞导致的相似的停止及恢复过程将自然地发生在相反的方向上。在这种情况下，一级部分101b撞击相应的止动器结构105b，并且刚性弹簧110b产生回复力。
图2是第二示例性实施方式的示意图。提出了一种具有一维分割的敏感质量块的半挠性敏感质量块MEMS结构。在此已经将敏感质量块的二级部分分成多于一个的二级部分102a、102b、102c，其中，每个部分通过刚性弹簧110b、110c联接至下一个部分，并且刚性弹簧110a、110d将一级部分101a、101b与二级部分102a、102c中的至少一些二级部分联接。在该示例中，仅将二级部分中的中间的一个二级部分102b联接至主弹簧108，该主弹簧108联接至固定于基底的悬挂结构103。替代性地，可以将多于一个的部分联接至主弹簧，在这种情况下可以存在多于一个的(子)主弹簧。将该第三示例性实施方式与例如图1中示出的第一示例性实施方式进行比较，将敏感质量块挠性地分成更多部分可以进一步将因使由冲击导致的运动停止而引起的负加速分布于更长时间段内。刚性弹簧110a、110b、110c、110d在特定的碰撞和恢复过程期间偏转的量可以至少根据初始冲击的强度、刚性弹簧110a、110b、110c、110d在碰撞方向上的弹簧系数和敏感质量块的每个部分的质量而改变。
理论上，对敏感质量块可以分成的部分的数量没有限制，使得可以通过将敏感质量块进一步分成多个部分来提高敏感质量块的挠性。适当穿孔的敏感质量块可以被认为是半挠性敏感质量块的最终形式，其中，孔眼之间的装置材料起到刚性弹簧结构的作用，只要穿孔的敏感质量块的刚性足以在装置在其正常操作条件下工作时表现为单一刚性体即可，并且敏感质量块的变形仅由于超出正常操作条件的异常冲击而发生。
图3为第三示例性实施方式的示意图，其中，在半挠性敏感质量块MEMS结构中，敏感质量块在两个维度上被分割。主弹簧108a、108b被分成附接到至少一个悬挂结构103的两个区段。在该具体示例中，定子梳状件与同主弹簧108a、108b与同一悬挂结构103联接。敏感质量块的一级部分101a、101b、101c、101d现在还在y轴方向上被分割，并且两对部分101a、101c；101b、101d与另外的刚性弹簧110e、110f连接，从而将一级部分101a、101c；101b、101d成对地彼此悬挂。敏感质量块的这种进一步分割使得能够将由一级部分101a、101b、101c、101d导致的接触压力更均匀地分布在止动器结构105a、105b上。尽管在该图中未示出，但也可以在y轴方向上引入止动器结构以使在该特定方向上的运动停止。除了之前公开的x轴方向之外，还可以在此应用与在x轴方向上所示原理相同的原理，将敏感质量块制造成在y轴方向和/或z轴方向上是半挠性的，用以恢复由任何方向上的冲击导致的直线运动。可以沿着多个轴线使用相同原理的半挠性敏感质量块和第一及第二止动器结构。
图4示出了具有包括框架状一级部分101的敏感质量块的半挠性敏感质量块MEMS布局的示例性实施方式。这种布置的优点在于：半挠性敏感质量块的一级部分101具有良好的抗扭刚度，这改善了半挠性敏感质量块的振荡的稳定性并且减少了任何不需要的扭转运动。该实施方式还示出了替代方案，在替代方案中，转子梳状件附接至半挠性敏感质量块的一级部分101。因而，当冲击碰撞装置时，梳状件将在一级部分101的运动由于取决于冲击之后的运动方向的止动器结构105a、105b而停止时与敏感质量块的一级部分101一起停止。这样，附接至一级部分101的转子梳状件会仅移动远离其正常操作位置一相对较小的距离d1，并且静止梳状件与移动梳状件之间的最小距离会变小。梳状件的较小偏转防止了电容间隙关闭并造成短路，电容间隙关闭并造成短路可能会对传感器输出产生较大且长期的误差。在最坏的情况下，关闭间隙会导致将硅表面焊接在一起并永久地粘连，这实际上会使装置永久失效。
主弹簧108a、108b布置在敏感质量块内的罩壳内并联接至位于同一罩壳内的至少一个悬挂结构103a、103b。主弹簧108a、108b允许敏感质量块沿着主运动轴线移动，但防止敏感质量块沿其它方向移动。在该示例中，主弹簧108a、108b形成为蛇型弹簧，蛇型弹簧允许敏感质量块沿x轴方向移动但防止沿其它方向运动。主弹簧中的每个主弹簧联接至敏感质量块的两个二级部分102a、102b中的一个二级部分。在敏感质量块的一级部分101与二级部分102a、102b之间示出总共四个U形刚性弹簧110a、110b、110c、110d，这四个U形刚性弹簧110a、110b、110c、110d对称地布置在敏感质量块的对称轴线的两侧。刚性弹簧110a、110b、110c、110d的组合布置的对称性使其能够产生与x轴充分对准的回复力，x轴是半挠性敏感质量块的主运动方向。半挠性敏感质量块的二级部分102a、102b被进一步布置成具有凸块(黑色半圆形部分)，凸块用于防止二级部分102a、102b与一级部分101或与刚性弹簧110a、110b、110c、110d的可能的粘连。止动器结构105a、105b布置在半刚性敏感质量块的相反两侧以使由冲击导致的沿着运动轴线的运动停止，并且止动器结构105a、105b跨过运动轴线(x轴)对称地布置，运动轴线也是半挠性敏感质量块的对称轴线。可以将两个对置的止动器结构105a、105b的布置描述为止动器结构位于敏感质量块的沿着运动轴线的相反两侧。考虑到与运动轴线(x轴)对准的对称轴线，半挠性敏感质量块和止动器结构优选地是对称的。
图5a至图5b示出了具有框架状一级部分101的半挠性敏感质量块在冲击之后的运动。来看冲击撞击该装置的结果，这明显地超出了该装置的正常操作范围，导致半挠性敏感质量块开始剧烈地朝向负x轴移动。图5a示出了第一次接触，其中，框架状一级部分101撞击止动器结构105a。这用一级部分101与止动器结构105a之间的星号201示出。在此接触之前，半挠性敏感质量块可能被认为作为单一的刚性质量块移动。然而，由撞击止动器结构105a的一级部分101的碰撞所产生的力小于在完全非挠性敏感质量块在此时会停止的情况下的力，原因在于，敏感质量块的很大一部分也就是二级部分102a、102b仍然会沿相同方向继续其运动。因而，止动器结构105a和一级部分101两者破裂的风险降低。当冲击足够强烈时，二级部分102a、102b在一级部分停止时具有剩余动能。刚性弹簧110a、110b、110c、110d此时开始偏转，从而产生抵抗该运动的回复力Fr，由此产生了对二级部分102a、102b的负加速，使得二级部分102a、102b的运动速度将减小。此外，主弹簧108a、108b产生了抵抗该运动的力F1、F2，但是由于主弹簧108a、108b的弹簧系数小于刚性弹簧110a、110b、110c，110e的弹簧系数，因此该力略弱于回复力Fr。如果由刚性弹簧110a、110b、110c、110d和主弹簧108a、108b抵抗二级部分102a、102b的运动所做的功超过当一级部分102停止时二级部分102a、102b的剩余动能，则二级部分102a、102b的运动将在其与任何其它结构接触之前停止。但是如果冲击足够强烈，则二级部分102a、102b中的至少一个二级部分可能撞击半挠性敏感质量块结构的其它部分。在图5b的示例性情况下，布置到最左二级部分102a的二级部分的凸块105e与一级部分101进行接触，并且该二级部分102a将停止。尤其是通过由第一弹簧110a、110c产生的回复力Fr，二级部分102a的运动速度已经被显著地降低，从而使得该次接触的影响以及由于该停止而导致的一级部分101和二级部分102a两者的断裂风险显著地减小。
另外地，最右二级部分102b可以与装置的结构部分进行接触。在该示例中，为此目的布置了第二组凸块105f。在这种情况下，第二组凸块105f或最右二级部分101b的一些其它部分可以与刚性弹簧110b、110d相接触。这将仅在最右二级部分102b的动能足以使相应的刚性弹簧110b、110d弯曲而足以使得凸块105f实际会到达相应的刚性弹簧的情况下才会发生。在初始冲击不是很强烈的情况下，由这些刚性弹簧105f所做的功可能足以导致最右二级部分102b在其与任何其它结构接触之前停止。
当刚性弹簧110a、110b、110c、110d由于碰撞而弯曲时，其储存来自碰撞的能量。当该能量被再次释放时，由刚性弹簧110a、110b、110c、110d产生的回复力Fr连同由主弹簧108a、108b产生的力F1、F2一起驱动二级部分102a、102b进行与由冲击导致的运动相反的回复运动。回复力Fr连同由主弹簧产生的释放力F1、F2一起导致二级部分102a、102b捕获动量，这进而产生朝向一级部分101的释放力，使得一级部分脱离与止动器结构105a的接触。因而，半挠性敏感质量块不仅减小了结构的断裂风险，还减小了由于冲击而导致的可能彼此接触的部件与结构之间的粘连风险。
图6为示出了具有包括框架状二级部分的敏感质量块的半挠性敏感质量块MEMS布局的示例性实施方式。将该实施方式与图4进行比较，可以注意到，一级部分101a、101b安置在由二级部分102形成的罩壳的外部。在该实施方式中，将敏感质量块悬挂至基底的主弹簧108a、108b被联接至二级部分102。当受到超出正常操作条件的冲击时，一级部分101a、101b中的一个一级部分可能撞击相应的止动器结构105a、105b。此时包括移动(转子)电极的梳状件的二级部分将与二级部分102一起继续移动，二级部分102最终通过刚性弹簧110a、110b；110c、110d而停止，这还导致了朝向二级部分102的回复力Fr。刚性弹簧110a、110b；110c、110d在该示例中为所谓的蟹腿型，这允许上述部分沿主运动方向(x轴)的方向运动。然后，回复力Fr将使二级部分102开始朝向其初始操作位置加速。这种加速对相对较大的二级部分102产生了动量，这进而与由主弹簧108a、108b引起的释放力F1、F2一起产生了朝向一级部分101a、101b的释放力，从而减小了一级部分101a、101b与相应的止动器结构105a、105b之间的粘连风险。可以将止动器结构105e、105f引入到二级部分102与一级部分101a、101b之间以减小在二级部分102和一级部分101a、101b中的任一一级部分由于冲击而彼此接触的情况下的粘连风险。
由于冲击，附接至二级部分102的转子梳齿可以移动一总距离，该总距离与二级部分102可以移动直至由于布置于二级部分102的凸块105e、105f而停止的距离相等。应当理解的是，这些凸块105e、105f是可选特征，并且可以将这些凸块105e、105f视为二级部分102的一部分。可以将转子梳齿可以移动的允许总距离表示为止动器结构105a与相应的一级部分101a之间的第一距离d1加上与在处于平衡位置时一级部分101a与二级部分102之间的最小距离相等的第二距离d2的总和。当转子梳齿与相应的定子齿之间的最小距离大于该允许总距离时，不存在转子梳齿与定子齿直接接触的风险，转子梳齿与定子齿直接接触可能导致装置的严重故障或者甚至由于梳状件断裂造成装置的永久性损坏。在该示例性布局中，通过附加凸块105e减小了二级部分所允许移动的距离，附加凸块105e被进一步布置成用于减小第一部分101a与二级部分102之间的接触面积，从而减小两者之间的粘连风险。除非固定梳齿与可动梳齿之间的距离大于由于冲击而导致的二级部分102可能的总运动量，否则允许附接至二级部分102的转子梳状件远离其正常操作位置移动较长距离可能增大梳状件断裂的风险。然而，在适当设计的情况下，这种设计选择是有用的。
图6的实施方式以与图4和图5a至图5b中呈现的实施方式非常相似的方式操作。此时，在冲击的情况下，一级部分101a、101b中的一个一级部分将首先根据由冲击导致的运动方向撞击止动器结构105a、105b。由于弹簧110a、110b、110c，110d是刚性的，因此仅附接至撞击所述止动器结构105a、105b的一级部分101a或101b的一对刚性弹簧110a、110c；110b、110d会由于该第一次接触而偏转，并且半挠性敏感质量块的其余部分即二级部分102和另一一级部分101b或101a将作为单个质量块继续运动直至二级部分102可能由于撞击附加凸块105e而停止为止。在由于冲击导致的运动在二级部分102撞击附加凸块105e之前停止的情况下，联接二级部分和另一一级部分101b或101a的一对刚性弹簧110a、110c；110b、110d不会偏转。
图7a至图7c进一步示出了图6的实施方式中的结构在受到导致半挠性敏感质量块朝向负x轴剧烈地移动的冲击时的行为。为了清楚起见，仅将图6的部分附图标记标记于图7a、图7b和图7c，但应当理解的是，在这些附图中，相同的附图标记表示对应的结构部分。图7a示出了结构之间的第一次接触：第一一级部分101a将撞击第一止动器结构105a，这导致第一一级部分101a停止。这种碰撞用星号201示出。如果敏感质量块的其余部分具有超过第一刚性弹簧110a、110c的悬挂能力的足够动能，则这些刚性弹簧开始弯曲，从而允许敏感质量块的包括具有可动(转子)电极齿的二级部分102以及第二一级部分101b的其余部分继续沿相同的初始方向运动。半挠性敏感质量块的仍在移动的部分102、101b的动能抵抗由偏转刚性弹簧110a、110c产生的也可以被称为回复力Fr1的限制力而作用，并且这些部分的运动速度得以降低。此外，主弹簧产生了抵抗该运动的增大的力F1、F2。如果所有的回复力Fr1、F1、F2都不足以使敏感质量块的仍在移动的部分停止，则二级部分102将最终撞击一级部分并停止。这在图7b中用星号202示出。在该实施方式中，在二级部分102中在与一级部分101a、101b相对的面上布置有小凸块105e。这些小凸块105e的目的是减小一级部分101a、101b与二级部分102之间的接触面积，从而减小粘连风险。应当理解的是，这些小凸块105e是可选的并且可以将这些小凸块105e视为二级部分102的一体部分。在不太严重的冲击的情况下，二级部分的运动甚至可能在二级部分撞击第一一级部分101a之前停止，这是因为第一刚性弹簧110a、110c的回复力Fr1与由主弹簧108a、108b产生的力F1、F2一起足以使运动停止，并且该过程反向以使装置向正常操作返回。
在非常强烈的冲击的情况下，第二一级部分101b的动能甚至可能在二级部分102已经停止之后足够高，使得仍存在导致第二一级部分朝向由冲击导致的同一方向运动的动能。在这种情况下，刚性弹簧110b、110d将偏转并产生了抵抗第二一级部分101b的运动的回复力Fr2，从而对其产生了朝向第二一级部分101b的负加速。第二一级部分101b可能由于该力Fr2而停止，或者在该力不足以使第二一级部分101b的运动停止的情况下第二一级部分101b可能最终撞击二级部分102，如图7c中由星号203所示，这最终使半挠性敏感质量块的所有部分在该方向(负x轴)上的运动完全停止。此外，和先前已经说明的一样，二级部分102中的在面向第二一级部分101b的侧部上的小凸块105e布置成用于减小这两者之间的粘连风险。
现在可以理解的是，由冲击造成的对半挠性敏感质量块和对止动器结构105a、105b的碰撞通过上述布置而减小，原因在于，由冲击导致的半挠性敏感质量块的运动不会立即停止，而是使敏感质量块在多于一个的阶段期间逐部分地达到停止，并且敏感质量块的随后移动的部分的速度和由此而来的动能通过弹簧产生的回复力F1、F2，Fr1，Fr2而在这些停止事件中被减小。因而，在敏感质量块和止动器结构105a、105b两者中均减小了结构的断裂风险。
在半挠性敏感质量块已经停止之后，由刚性弹簧110a、110b、110c、110d和主弹簧108a、108b的力引发回复运动。基本上，这种回复运动的阶段与上文所述的阶段反向。附接至第二一级部分101b的刚性弹簧110b、110d产生了朝向第二一级部分101b的回复力Fr2，第二一级部分101b开始朝向其初始操作位置移动返回。第二一级部分101b获得了动量，从而拉动二级部分102。由于由刚性弹簧110a、110c产生的回复力Fr1和由主弹簧108a、108b产生的朝向二级部分102的回复力F1、F2，二级部分102也被推向同一方向。因而，二级部分102获得了动量。当二级部分102和第二一级部分101b此时沿同一方向朝向敏感质量块的正常操作位置移动时，二级部分102和第二一级部分101b的动量连同由主弹簧108a、108b产生的回复力F1、F2导致了拉动第一一级部分101a的释放力并且确保了将第一一级部分101a从与第一止动器105a的接触中释放。对于功能性而言二级部分102较大即二级部分102的质量占敏感质量块的总质量的20％以上是重要的，以便产生朝向第一一级部分101a的足够大的释放力。
应当理解的是，尽管已经对由于导致半挠性敏感质量块在负x轴方向上运动的冲击而产生的行为的示例进行了描述，但是该示例的敏感质量块已经被对称地设计以使得敏感质量块在导致朝向正x轴运动的冲击的情况下将以相同的方式表现。两个对置的止动器结构105a、105b的布置可以通过说成止动器结构位于敏感质量块的沿着运动轴线的相反两侧来描述。考虑到与运动轴线(x轴)对准的对称轴线，半挠性敏感质量块和止动器结构优选地是对称的。
图8示出了具有双止动器结构的半挠性敏感质量块MEMS布局的示例性实施方式。
将半挠性敏感质量块悬挂到基底的主弹簧108a、108b被联接至二级部分102a、102b。两个一级部分101a、101b现被构造成在x轴方向上的冲击的情况下首先撞击止动器结构105a、105b，并且二级部分102a、102b在由冲击导致的碰撞超过形成刚性弹簧110a、110b，110c，110d的直梁的回复能力的情况下将仅撞击止动器结构105c、105d。在该示例中，一级部分101a、101b布置在平行位置中，其中，平行位置在与x轴对准的对称轴线的两侧对称地对准，而二级部分102a、102b中每个二级部分以垂直的方式跨过该对称轴线对称地布置。敏感质量块的结构相对于主运动轴线(在这种情况下为x轴)的对称性有助于始终在x轴方向上进行线性运动。移动(转子)梳状件附接至一级部分101a、101b，而固定(定子)梳齿联接至定子100，该定子是不能相对于MEMS装置的本体移动而是与基底固定的结构。一级部分101a、101b的外边缘距相应的第一止动器结构105a、105b第一距离d1，并且二级部分102a、102b的外边缘距相应的第二止动器结构105c、105d第二距离d2。第一距离d1比第二距离d2短，使得一级部分101a、101b在二级部分102a、102b撞击止动器结构105c、105d之前将撞击止动器结构105a、105b。
附加凸块105e已经布置于一级部分中，但是可能撞击第二止动器结构105c、105d的敏感质量块的二级部分102a、102b未被构造成在移动远离平衡位置时撞击附加凸块105e，除非遇到非常强烈的冲击。
作为示例，可以对由导致图8中所述的示例性实施方式中的半挠性敏感质量块朝向负x轴移动的冲击导致的碰撞进行研究。这在图9a至图9c中示出。此外，并非图8的所有附图标记都在图9a、图9b和图9c中标出，但可以理解的是，这些附图示出了相同的结构，因而在图8中可以找到结构部件的任何附图标记。在冲击之后，整个敏感质量块首先作为单个实体移动直到一级部分101a、101b撞击第一止动器结构105a为止，如图9a中的星号201所示。可以自由地选择第一止动器结构105a的形式。在当前示例中，第一止动器结构105a包括两个止动凸块，止动凸块构造成在一级部分从其平衡位置沿负x轴方向移动第一距离时与一级部分101a、101b进行接触。在此之前，包括将一级部分和二级部分悬挂在一起的刚性弹簧的整个敏感质量块起到刚性结构的作用，从而不发生敏感质量块的变形。与整个敏感质量块撞击止动器结构并立即停止的情况相比，仅敏感质量块的一级部分101a、101b撞击第一止动器结构105a时，该碰撞的影响相对较小。因而，敏感质量块和第一止动器结构105a两者的断裂风险得以减小。如果由冲击导致的加速足够大，远远超过装置的正常操作条件，则刚性弹簧110a、110c将开始偏转，从而允许二级部分102a朝向负x轴继续移动。此时由刚性弹簧110a、110c因其弹簧系数而抵抗敏感质量块的仍在移动的部分的运动尤其是抵抗二级部分102a的运动而产生回复力Fr1，从而导致对敏感质量块的仍在移动的部分的负加速，并且由冲击导致的运动的速度由于该回复力而减小。如果由刚性弹簧110a、110c产生的回复力与冲击的碰撞和敏感质量块的仍在移动的部分的剩余动能相比足够强，则敏感质量块的仍在移动的部分的运动会在二级部分102a到达第二止动器结构105c之前停止。在这种情况下，从冲击的恢复运动在敏感质量块已经停止之后开始。此外，第二止动器结构的形式可以被自由地选择成适合于该目的。在具有两个二级部分102a、102b的该示例中，一个第二止动器结构105c具有构造成在敏感质量块沿负x轴的方向移动时使第一二级部分102a停止的两个凸块，并且另一个第二止动器结构105d具有构造成在敏感质量块沿正x轴的方向移动时使第二二级部分停止的两个凸块。止动器结构可以是固定的或挠性的。
在冲击强烈的情况下，二级部分102a可能撞击第二止动器结构105c，如图9b中用星号202所示，该撞击导致二级部分102a停止。由于一级部分101a、101b较早停止并且半挠性敏感质量块的一部分动能被转化为第一弹簧110a、110c的张力，因此一个二级部分102a的这种停止以比由于冲击导致的敏感质量块的初始运动的速度明显低的速度发生，使得由二级部分102a撞击第二止动器结构105c的碰撞的影响相对较低。此外，敏感质量块的仅一个二级部分102a通过第二止动器结构105c停止，而另一个二级部分102b通过刚性弹簧110b、110d悬挂于一级部分101a、101b，并且另一个二级部分102b在其具有足够的动能以使相应的刚性弹簧110b、110d偏转的情况下仍然可以继续移动。通过减小仍在移动的质量块的质量和速度以及减小敏感质量块的仍在移动的部分的在该第二阶段停止的部分的尺寸，敏感质量块或第二止动器结构105c的断裂风险被进一步降低。
在非常强烈的冲击的情况下，第二二级部分102b仍然可以在第一二级部分102a已经通过止动器结构105c停止之后具有一些动能，并且如果该能量超过由刚性弹簧110b、110d产生的张力，则第二二级部分102b会朝向负x轴继续移动，但是同样具有显著减小的动能和速度。这在图9c中示出。如果碰撞的能量足够大，则附接至第二二级部分102b的刚性弹簧110b、110d会依次偏转，从而产生另外的回复力Fr2，该回复力Fr2抵抗冲击的碰撞做功。在最终情况下，第二二级部分102b甚至会撞击布置于一级部分101a、101b中并在面向第二二级部分102b的侧部上的附加止动器结构105e。
总而言之，由冲击导致的碰撞可能会被这样分解为各自承受一部分碰撞并分担由冲击引起的压力的一系列事件：敏感质量块的多个部分的局部停止以及由刚性弹簧110a、110c；110b、110d导致的使敏感质量块的一级部分101a、101b和二级部分102a、102b的速度减小的回复力。此外，主弹簧108a、108b产生了回复力，然而尽管主弹簧108a、108b在运动方向上(沿着运动轴线)是挠性的，但该力明显小于由刚性弹簧110a、110；110b、110d产生的回复力。
由刚性弹簧110a、110c；110b、110d产生的回复力Fr1、Fr2和由主弹簧产生的力F1、F2将导致敏感质量块开始向其初始位置返回。可以通过对与由冲击导致的运动阶段相反的回复运动进行描述来将此简化。
在仅强到足以使联接至第一二级部分102a的刚性弹簧110a、110c偏转的强烈冲击的情况下，第一二级部分102a将由于由刚性弹簧110a、110c在正x轴方向上产生的回复力Fr1而以回复运动的方式开始移动。由主弹簧108a产生另一释放力F1，拉动第一二级部分102a远离第二止动器105c。在第一二级部分102a占半挠性敏感质量块的总质量的很大一部分的情况下，该相对较大的移动部分的动量将与主弹簧108a、108b的释放力F1一起产生对敏感质量块的一级部分101a、101b的释放力，使得敏感质量块被有效地拉离与第一止动器105a的接触。因而，粘滞风险减小。
在从非常强烈的冲击——强到足以使甚至附接至第二二级部分102b的刚性弹簧110b、110d偏转——恢复的情况下，这些刚性弹簧110b、110d提供了额外的回复力Fr2并且产生了第二二级部分102b的回复动量，这可能因而导致朝向敏感质量块的其余部分尤其是朝向一级部分101a、101b的额外释放力。由于由刚性弹簧110a、110b、110c、110d产生的回复力Fr1、Fr2和由回复力Fr1、Fr2引起的敏感质量块的移动部分的动量，整个半挠性敏感质量块被有效地带回到其初始的正常操作位置，在这种情况下，整个半挠性敏感质量块表现为单一的非挠性结构。除了由刚性弹簧110a、110b、110c、110d产生的回复力Fr1、Fr2之外，主弹簧108a、108b还产生了有利于正常操作位置的回复的释放力。然而，由于主弹簧相对较松，由主弹簧产生的释放力显著弱于由刚性弹簧110a、110b、110c、110d产生的回复力。
应当理解的是，上述结构在其受到使敏感质量块朝向正x轴移动的冲击的情况下将以类似的方式工作。而功能将为上文所述功能的镜像。分别包括第一止动器105a、105c和第二止动器105b、105d的两个对置的止动器结构的布置可以通过说成止动器结构位于敏感质量块的沿着运动轴线的相反两侧来描述。考虑到与运动轴线(x轴)对准的对称轴线，半挠性敏感质量块和止动器结构优选地是对称的。
进一步考虑其中非常强烈的冲击碰撞图8的装置导致敏感质量块朝向负x轴移动的情况。这在图10中示出。如果第一二级部分102a和两个一级部分101a、101b都撞击止动器结构并因而依次停止，并且敏感质量块的第二二级部分102b在冲击的方向上仍然具有动能，则第二二级部分102b会朝向负x轴进一步移动，导致在附接至第二二级部分102b的刚性弹簧110b、110d中产生了另外的回复力Fr2。如图10所示，如果由这些刚性弹簧110b、110d产生的回复力Fr2不足，则第二二级部分可能撞击布置在一级部分101a、101b的结构中的附加凸块105e，这将最终导致冲击引发的朝向负x轴的运动停止。此外，由该停止导致的碰撞由于由一级部分101a、101b和第一二级部分102a的较早阶段性停止导致的阻尼而被显著地减小，使得附加止动器结构和半挠性敏感质量块的各部分的断裂风险得以减小，其中，所述较早阶段性停止是由第一止动器结构105a、105b和第二止动器结构105a、105b以及由暂时储存在刚性弹簧110a、110b、110c、110d中的能量引起的。
该第二实施方式的回复运动首先由刚性弹簧110a、110b、110c、110d产生的回复力而导致。二级部分102a、102b在回复运动中的动量和由主弹簧108a、108b产生的释放力F1、F2促使一级部分101a、101b脱离与第一止动器结构105a的接触，从而使装置能够以可靠且有效的方式返回到正常操作位置。
在具有双止动器结构的半挠性敏感质量块MEMS布局的实施方式中，可以注意到，移动(转子)梳状电极结构已经附接至一级部分101a、101b。因而，移动梳齿将由于冲击而移动直至在一级部分101a、101b停止为止。由于该特征，在该实施方式中，第一止动器结构105a、105b可以被称为“梳止动器”。通过将移动梳齿附接至一级部分101a、101b来使梳状件的运动最小化是有益的，这是因为这减小了如先前所述的电极的短路风险。
应当理解的是，上述结构在其受到使敏感质量块朝向正x轴移动的冲击的情况下将以类似的方式工作。而功能将是上文所述功能的镜像。分别包括第一止动器105a、105c和第二止动器105b、105d的两个对置的止动器结构的布置可以被描述为止动器结构位于敏感质量块的沿着运动轴线的相反两侧。考虑到与运动轴线(x轴)对准的对称轴线，半挠性敏感质量块和止动器结构优选地是对称的。
尽管以上示例主要说明了x轴方向上的原理，但应当理解的是，相同的发明原理可以应用于沿任何方向上的运动轴线进行的运动。通过将半挠性敏感质量块设计成沿着多于一个的轴线并通过包括位于所述敏感质量块的沿着相应的所述多于一个的轴线的相反两侧上的一组第一止动器结构和第二止动器结构，可以改善装置沿着多于一个的轴线的冲击耐受和恢复。这些多于一个的轴线可以但并非必须相互正交。所呈现的布置对于被构造成用于沿着至少一个运动轴线线性运动的敏感质量块尤其有用。敏感质量块的线性运动例如可以在装置的平面内发生，比如沿着先前实施方式的x轴或y轴发生，或者甚至在装置的平面之外沿着所呈现实施方式中的z轴发生。此外，尽管半挠性敏感质量块用于沿着或关于多个不同轴线运动，但是敏感质量块可以构造成在仅仅一个选定的运动轴线的方向上是半挠性的。
对于本领域技术人员明显的是，随着技术的进步，本发明的基本思想可以以各种方式来实施。因此，本发明及其实施方式不局限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (16)

1.一种微机电装置，其特征在于，所述装置包括：
基本上平的半挠性敏感质量块，所述半挠性敏感质量块包括至少一个一级部分、至少一个二级部分以及将所述半挠性敏感质量块的所述至少一个一级部分和所述至少一个二级部分联接的至少一个刚性弹簧，所述至少一个刚性弹簧在所述装置处于正常操作范围时大致使所述至少一个一级部分和所述至少一个二级部分作为单个刚性实体移动；
至少一个主弹簧，所述至少一个主弹簧联接至所述至少一个二级部分，所述主弹簧将所述半挠性敏感质量块联接至悬挂结构；以及
至少一个第一止动器结构，所述至少一个第一止动器结构构造成使所述至少一个一级部分停止；
其中，所述半挠性敏感质量块构造成在所述装置受到以超过所述装置的所述正常操作范围的力碰撞所述装置的冲击时通过所述至少一个刚性弹簧的偏转而变形，所述冲击导致了所述半挠性敏感质量块至少在沿着运动轴线的方向上的运动；并且
其中，所述至少一个刚性弹簧还产生回复力，所述回复力使所述半挠性敏感质量块的所述至少一个二级部分被驱动成在与由所述冲击导致的沿着所述运动轴线的所述运动相反的方向上进行回复运动，其中，所述至少一个二级部分在所述回复运动中的动量进一步使所述至少一个一级部分与所述至少一个第一止动器结构脱离。
2.根据权利要求1所述的微机电装置，其中，
所述半挠性敏感质量块的所述至少一个一级部分中的至少一个一级部分构造成在所述半挠性敏感质量块由于所述冲击而沿着所述运动轴线发生的位移超过第一距离时通过所述第一止动器结构而停止。
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的微机电装置，还包括：
至少两个第一止动器结构，所述至少两个第一止动器结构布置在所述半挠性敏感质量块的沿着所述运动轴线的相反两侧，其中，所述至少两个第一止动器结构构造成使由冲击导致的在沿着所述运动轴线的相反两个方向上发生的所述半挠性敏感质量块的运动停止。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的微机电装置，其中，
所述半挠性敏感质量块的所述至少一个二级部分构造成在所述至少一个一级部分已经停止之后继续进行由所述冲击导致的沿着所述运动轴线的运动，并且其中，所继续的由所述冲击导致的沿着所述运动轴线的运动使所述刚性弹簧中的至少一个刚性弹簧偏转，从而使所述半挠性敏感质量块变形。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的微机电装置，还包括：
至少一个第二止动器结构，所述至少一个第二止动器结构构造成使所述至少一个二级部分停止，
其中，所述半挠性敏感质量块的所述至少一个二级部分构造成在所述半挠性敏感质量块的所述二级部分由于所述冲击而沿着所述运动轴线发生的位移超过第二距离时通过所述第二止动器结构而停止，其中，所述第二距离大于所述第一距离。
6.根据权利要求5所述的微机电装置，还包括：
至少两个第二止动器结构，所述至少两个第二止动器结构布置在所述半挠性敏感质量块的沿着所述运动轴线的相反两侧，其中，所述至少两个第二止动器结构构造成使由冲击导致的在沿着所述运动轴线的相反两个方向上发生的所述半挠性敏感质量块的运动停止。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的微机电装置，其中，所述半挠性敏感质量块构造成具有多于一个的运动轴线，并且所述半挠性敏感质量块构造成在所述运动轴线中的至少一个运动轴线的方向上变形。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的微机电装置，其中，所述半挠性敏感质量块包括：
一级部分，所述一级部分包括跨过所述半挠性敏感质量块的对称轴线对称地布置的基本上刚性的矩形框架，其中，所述对称轴线与所述运动轴线的方向对准；以及
两个二级部分，所述两个二级部分各自跨过所述对称轴线对称地布置在所述一级部分内的罩壳中；
其中，所述二级部分中的每个二级部分通过两个刚性弹簧联接至所述一级部分，所述两个刚性弹簧相对于所述半挠性敏感质量块的所述对称轴线对称地安置。
9.根据权利要求8所述的微机电装置，其中，移动梳状电极的齿附接至所述一级部分。
10.根据权利要求8至9中的任一项所述的微机电装置，其中，
所述一级部分占所述半挠性敏感质量块的整个质量的多于一半。
11.根据权利要求1至7中的任一项所述的微机电装置，其中，所述半挠性敏感质量块包括：
二级部分，所述二级部分形成为跨过所述半挠性敏感质量块的对称轴线对称地布置的基本上刚性的矩形框架，所述对称轴线与所述运动轴线的方向对准；
两个一级部分，所述两个一级部分布置在所述二级部分的区域外并且跨过所述对称轴线对称地布置；
其中，所述两个一级部分中的每个一级部分通过两个刚性弹簧联接至所述二级部分，所述两个刚性弹簧相对于所述对称轴线对称地安置。
12.根据权利要求11所述的微机电装置，其中，移动梳状电极的齿附接至所述二级部分。
13.根据权利要求11至12中的任一项所述的微机电装置，其中，
所述二级部分占所述半挠性敏感质量块的整个质量的多于一半。
14.根据权利要求1至7中的任一项所述的微机电装置，其中，所述半挠性敏感质量块包括：
两个一级部分，所述两个一级部分基本上纵向地布置在所述半挠性敏感质量块的对称轴线的两侧上的平行位置中，所述对称轴线与所述运动轴线的方向对准，所述一级部分中的每个一级部分构造成通过所述第一止动器结构而在所述运动轴线的方向上停止，所述第一止动器结构安置成距每个一级部分的两端第一距离；以及
两个二级部分，所述两个二级部分各自跨过所述对称轴线对称地布置，所述二级部分中的每个二级部分构造成通过相应的第二止动器结构而停止，所述相应的第二止动器结构安置成距相应的二级部分的远离所述装置的几何中心的一侧第二距离；
其中，所述第二距离大于所述第一距离。
15.根据权利要求14所述的微机电装置，其中，移动梳状电极的齿附接至所述一级部分。
16.根据权利要求14至15中的任一项所述的微机电装置，其中，
所述二级部分占所述半挠性敏感质量块的整个质量的大于20％。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111400988A (zh) * 2018-12-27 2020-07-10 北京忆芯科技有限公司 集成电路芯片的凸点（Bump）盘布局方法
CN112744779A (zh) * 2019-10-30 2021-05-04 台湾积体电路制造股份有限公司 微机电系统及其制造方法
US11993512B2 (en) 2019-10-30 2024-05-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Dual micro-electro mechanical system and manufacturing method thereof

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10322925B2 (en) * 2015-12-30 2019-06-18 Mems Drive, Inc. Shock caging features for MEMS actuator structures
US10196259B2 (en) * 2015-12-30 2019-02-05 Mems Drive, Inc. MEMS actuator structures resistant to shock
EP3464168A1 (en) 2016-05-26 2019-04-10 Mems Drive Inc. Shock caging features for mems actuator structures
JP6562878B2 (ja) * 2016-06-30 2019-08-21 株式会社東芝 角速度取得装置
US10634696B2 (en) * 2016-12-19 2020-04-28 Khalifa University of Science and Technology Multi-axis accelerometers with reduced cross-axis sensitivity
JP2019074433A (ja) * 2017-10-17 2019-05-16 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、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
US20190169018A1 (en) * 2017-12-05 2019-06-06 Invensense, Inc. Stress isolation frame for a sensor
IT201900009651A1 (it) * 2019-06-20 2020-12-20 St Microelectronics Srl Sensore inerziale mems con elevata resistenza al fenomeno di adesione
IT201900024475A1 (it) * 2019-12-18 2021-06-18 St Microelectronics Srl Dispositivo micromeccanico con gruppo elastico a costante elastica variabile
JP7419866B2 (ja) 2020-02-19 2024-01-23 セイコーエプソン株式会社 慣性センサー、電子機器、及び移動体
IT202000005563A1 (it) * 2020-03-16 2021-09-16 St Microelectronics Srl Sensore inerziale mems con elevata resistenza al fenomeno della adesione
DE102020210142A1 (de) 2020-08-11 2022-02-17 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Mikromechanischer Sensor mit Anschlagstruktur
DE102020210138A1 (de) 2020-08-11 2022-02-17 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Mikromechanisches Bauteil und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil
DE102020212998A1 (de) 2020-10-15 2022-04-21 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Mikromechanischer z-Inertialsensor
CN112551474B (zh) * 2020-12-09 2022-05-24 北京航天控制仪器研究所 一种具有面内止挡的mems可动结构
EP4019460A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-29 Murata Manufacturing Co., Ltd. Low-impact motion limiter
US20220252636A1 (en) * 2021-02-05 2022-08-11 Kionix, Inc. Accelerometer apparatuses and systems
US11768220B2 (en) * 2021-09-09 2023-09-26 Nxp Usa, Inc. Accelerometer having an over travel stop with a stop gap less than a minimum etch size
FR3145616A1 (fr) * 2023-02-07 2024-08-09 Sercel Accéléromètre comprenant une masse et un dispositif sensible à l’accélération associé à la masse
EP4439010A1 (en) 2023-03-27 2024-10-02 STMicroelectronics International N.V. Microelectromechanical device with movable mass and stopper mechanism

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6067858A (en) * 1996-05-31 2000-05-30 The Regents Of The University Of California Micromachined vibratory rate gyroscope
CN1813191A (zh) * 2003-04-28 2006-08-02 模拟器件公司 提供两个加速度检测轴和一个角速度检测轴的微加工多传感器
US20080282802A1 (en) * 2002-01-25 2008-11-20 Pike William T Fabrication process and package design for use in a micro-machined seismometer or other device
CN101699604A (zh) * 2009-11-12 2010-04-28 上海交通大学 常闭式微机械惯性电学开关
US20140260613A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Invensense, Inc. Elastic bump stops for mems devices
CN104143473A (zh) * 2013-05-06 2014-11-12 重庆绿色智能技术研究院 加速度开关及其控制方法
CN105531564A (zh) * 2013-09-11 2016-04-27 株式会社村田制作所 改进的陀螺仪结构和陀螺仪

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7514283B2 (en) * 2003-03-20 2009-04-07 Robert Bosch Gmbh Method of fabricating electromechanical device having a controlled atmosphere
US7617729B2 (en) * 2006-02-21 2009-11-17 Physical Logic Ag Accelerometer
US7640805B2 (en) * 2006-12-18 2010-01-05 Akustica, Inc. Proof-mass with supporting structure on integrated circuit-MEMS platform
US8413509B2 (en) * 2008-04-14 2013-04-09 Freescale Semiconductor, Inc. Spring member for use in a microelectromechanical systems sensor
US8056415B2 (en) 2008-05-30 2011-11-15 Freescale Semiconductor, Inc. Semiconductor device with reduced sensitivity to package stress
US8322213B2 (en) 2009-06-12 2012-12-04 The Regents Of The University Of California Micromachined tuning fork gyroscopes with ultra-high sensitivity and shock rejection
TR201201780T2 (tr) 2009-08-20 2012-03-21 K�Lah Haluk Mikroelektromekanik sistem (MEMS) teknolojisi ile üretilmiş, mikroakışkan-kanal içine gömülebilir, yatay eksende salınan gravimetrik sensör aygıtı.
US9097524B2 (en) * 2009-09-11 2015-08-04 Invensense, Inc. MEMS device with improved spring system
US8555720B2 (en) 2011-02-24 2013-10-15 Freescale Semiconductor, Inc. MEMS device with enhanced resistance to stiction
US8799745B2 (en) 2011-04-12 2014-08-05 Hitachi, Ltd. Storage control apparatus and error correction method
US8596123B2 (en) * 2011-05-05 2013-12-03 Freescale Semiconductor, Inc. MEMS device with impacting structure for enhanced resistance to stiction
TWI453371B (zh) 2011-12-30 2014-09-21 Ind Tech Res Inst 一種具振盪模組的微機電系統裝置
FI126199B (en) 2013-06-28 2016-08-15 Murata Manufacturing Co CAPACITIVE MICROMECHANICAL SENSOR STRUCTURE AND MICROMECHANICAL ACCELEROMETER
US9476712B2 (en) * 2013-07-31 2016-10-25 Honeywell International Inc. MEMS device mechanism enhancement for robust operation through severe shock and acceleration

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6067858A (en) * 1996-05-31 2000-05-30 The Regents Of The University Of California Micromachined vibratory rate gyroscope
US20080282802A1 (en) * 2002-01-25 2008-11-20 Pike William T Fabrication process and package design for use in a micro-machined seismometer or other device
CN1813191A (zh) * 2003-04-28 2006-08-02 模拟器件公司 提供两个加速度检测轴和一个角速度检测轴的微加工多传感器
CN101699604A (zh) * 2009-11-12 2010-04-28 上海交通大学 常闭式微机械惯性电学开关
US20140260613A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Invensense, Inc. Elastic bump stops for mems devices
CN104143473A (zh) * 2013-05-06 2014-11-12 重庆绿色智能技术研究院 加速度开关及其控制方法
CN105531564A (zh) * 2013-09-11 2016-04-27 株式会社村田制作所 改进的陀螺仪结构和陀螺仪

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111400988A (zh) * 2018-12-27 2020-07-10 北京忆芯科技有限公司 集成电路芯片的凸点（Bump）盘布局方法
CN111400988B (zh) * 2018-12-27 2023-08-22 北京忆芯科技有限公司 集成电路芯片的凸点（Bump）盘布局方法
CN112744779A (zh) * 2019-10-30 2021-05-04 台湾积体电路制造股份有限公司 微机电系统及其制造方法
CN112744779B (zh) * 2019-10-30 2024-02-23 台湾积体电路制造股份有限公司 微机电系统及其制造方法
US11993512B2 (en) 2019-10-30 2024-05-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Dual micro-electro mechanical system and manufacturing method thereof

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