CN114659522A - 级联止挡装置、mems传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种级联止挡装置、MEMS传感器，所述级联止挡装置，包括锚点、至少两个第一止挡单元和至少一个第二止挡单元，所述锚点与所述第一止挡单元接触，所述第一止挡单元与所述第二止挡单元依次间隔连接，所述第一止挡单元的数量比所述第二止挡单元的数量多一个；在垂直于所述级联止挡装置级联方向的平面上，所述第一止挡单元的投影轮廓位于所述锚点的投影轮廓内侧，所述第一止挡单元的投影轮廓位于所述第二止挡单元的投影轮廓内侧。本发明在MEMS传感器发生碰撞的时候能够起到缓冲保护的作用，避免粘连，提高传感器可靠性。

Description

级联止挡装置、MEMS传感器

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种级联止挡装置、MEMS传感器。

背景技术

MEMS 传感器具有体积小、成本低、可批量生产等优点，因此被广泛应用于消费电子、汽车电子及航空航天等领域。但是MEMS 传感器工作时受到过大冲击会产生较大的位移而导致结构断裂，影响器件性能，现有的解决方案是采用止挡限制惯性传感器的位移。但是大多数方案中止挡部分与可动结构为硬接触，容易产生碎屑进一步影响惯性传感器的正常工作。

因此，有必要提供一种新型的级联止挡装置、MEMS传感器以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种级联止挡装置、MEMS传感器，在MEMS传感器发生碰撞的时候能够起到缓冲保护的作用。

为实现上述目的，本发明的所述一种级联止挡装置，包括锚点、至少两个第一止挡单元和至少一个第二止挡单元，所述锚点与所述第一止挡单元接触，所述第一止挡单元与所述第二止挡单元依次间隔连接，所述第一止挡单元的数量比所述第二止挡单元的数量多一个；

在垂直于所述级联止挡装置级联方向的平面上，所述第一止挡单元的投影轮廓位于所述锚点的投影轮廓内侧，所述第一止挡单元的投影轮廓位于所述第二止挡单元的投影轮廓内侧。

本发明所述的级联阻挡装置的有益效果在于：通过间隔连接的第一止挡单元和第二止挡单元，在MEMS传感器的质量块发生碰撞的时候，可以有效延长缓冲时间，将冲击应力减小，而面积较小的第一止挡单元作为质量块碰撞的接触点能够避免发生粘连，提高传感器可靠性。

可选的，所述第二止挡单元的投影轮廓位于所述锚点的投影轮廓内侧。其有益效果在于：避免第二止挡单元超过锚点的位置发生不可逆的变形损坏。

可选的，所述第一止挡单元和所述第二止挡单元均为镂空多边形结构。其有益效果在于：镂空多边形结构能够分散冲击应力，避免应力集中导致止挡单元损坏。

可选的，所述多边形结构为矩形结构。

可选的，所述矩形结构在平行于所述级联止挡装置级联方向上的边长小于在垂直于所述级联止挡装置级联方向上的边长。其有益效果在于：使得整个级联止挡装置更容易在质量块运动方向上产生形变，提高MEMS器件稳定性。

可选的，所述第一止挡单元的中心和所述第二止挡单元的中心在同一条直线上。其有益效果在于：避免第一止挡单元和第二止挡单元在形变的时候出现偏移而损坏。

可选的，位于所述锚点最外侧的所述第一止挡单元为半圆型结构，所述半圆型结构沿所述级联止挡装置级联方向凸出。其有益效果在于：通过突出的半圆型结构能够分散冲击应力，避免应力集中。

可选的，所述第一止挡单元和所述第二止挡单元的形变方向与所述级联止挡装置级联方向在同一条直线上。其有益效果在于：形变方向与级联方向在同一条直线上能够延长缓冲时间，提高可靠性。

可选的，所述锚点、第一止挡单元、所述第二止挡单元的厚度均一致。其有益效果在于：由于级联止挡装置的各个部件厚度一致，仅需一步刻蚀加工即可制作，减少了制作复杂程度。

可选的，所述锚点、第一止挡单元、所述第二止挡的材料均为硅。

本发明还提供了一种MEMS传感器，包括上述的级联止挡装置。

本发明所述MEMS传感器的有益效果在于：当止挡装置与质量块发生碰撞时，若只采用一个第一止挡单元和一个第二止挡单元，一种情况：锚点、第一止挡单元和第二止挡单元依次排列，撞击的接触面积过大，容易发生粘连，降低器件可靠性；另一种情况：锚点、第二止挡单元和第一止挡单元依次排列，此时第二止挡单元形变量减小，缓冲时间短，止挡效果差，应力集中更明显，器件容易损坏。通过上述的级联止挡装置在MEMS传感器的质量块发生碰撞的时候，可以有效延长缓冲时间，将冲击应力减小，对MEMS传感器进行碰撞保护。同时，在垂直于所述级联止挡装置级联方向的平面上，所述第一止挡单元的投影轮廓位于所述锚点的投影轮廓内侧，所述第一止挡单元的投影轮廓位于所述第二止挡单元的投影轮廓内侧，面积较小的第一止挡单元作为质量块碰撞的接触点能够减小接触面积，能够有效减少MEMS传感器的损伤，避免质量块粘连，提高MEMS传感器的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例所述级联止挡装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述级联止挡装置中的第二止挡单元为镂空六边形结构时的结构示意图；

图3为本发明实施例所述级联止挡装置中的第二止挡单元为镂空八边形结构时的示意图；

图4为本发明实施例所述级联止挡装置中最外侧的第一止挡单元为半圆型结构时的结构示意图；

图5为本发明实施例所述级联止挡装置中的立体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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作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。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种级联止挡装置，包括锚点、至少两个第一止挡单元和至少一个第二止挡单元，所述锚点与所述第一止挡单元接触，所述第一止挡单元与所述第二止挡单元依次间隔连接，所述第一止挡单元的数量比所述第二止挡单元的数量多一个；

在垂直于所述级联止挡装置级联方向的平面上，所述第一止挡单元的投影轮廓位于所述锚点的投影轮廓内侧，所述第一止挡单元的投影轮廓位于所述第二止挡单元的投影轮廓内侧。

示例性的，参考图1，所述第二止挡单元30的数量为一个，所述第一止挡单元20的数量为两个，按照从左到右的顺序，所述锚点10通过第一个第一止挡单元20与第二止挡单元30一侧连接，第二止挡单元30另一侧与第二个第一止挡单元20连接，从而形成一个依次级联止挡的级联止挡装置，其中，第一个和第二个第一止挡单元20的尺寸均小于第二止挡单元30的尺寸、锚点10的尺寸。

在发生碰撞的时候，碰撞的质量块首先与第二个第一止挡单元20发生碰撞接触，而第一止挡单元20的尺寸小于锚点10的尺寸，从而使得与质量块的碰撞位置的接触面积减小，从而有效避免与质量块碰撞的时候发生粘连，提高整个器件的可靠性。而在碰撞过程中，质量块的碰撞应力依次经过第二个第一止挡单元20、第二止挡单元30和第一个第一止挡单元20的弹性作用进行缓冲，在缓存过程中，随着冲击力的减小，第二个第一止挡单元20、第二止挡单元30和第一个第一止挡单元20依次发生形变，从而有效延长了整个缓冲时间，从而减小碰撞应力，对质量块的碰撞起到缓冲保护作用。

另一方面，由于第二止挡单元30的尺寸大于第一止挡单元20的尺寸，从而使得第二止挡单元30两侧均可以发生形变，不会因为第一个第一止挡单元20的阻挡而无法形变，从而提高第二止挡单元30的形变效果，提高第二止挡单元30对质量块冲击作用的缓冲效果。

在一些实施例中，所述第二止挡单元30的投影轮廓位于所述锚点10的投影轮廓内侧。

示例性的，所述第二止挡单元30的尺寸小于锚点10的尺寸，使得第二止挡单元30在所述锚点10侧面的投影落在锚点10侧面表面，从而使得第二止挡单元30不会超过锚点10的大小，以避免第二止挡单元30超过锚点10的区域因为碰撞发生不可逆的变形损坏而影响整体的使用效果。

在一些实施例中，所述第一止挡单元20和所述第二止挡单元30均为镂空多边形结构，通过镂空多边形结构能够分散冲击应力，避免应力集中导致止挡单元损坏。

示例性的，继续参考图1，所述多边形结构为矩形结构，即第一个第一止挡单元20、第二个第一止挡单元20和所述第二止挡单元30内部均为镂空矩形结构，从而在发生碰撞的时候，碰撞沿着碰撞方向A，第二个第一止挡单元20、第二止挡单元30和第一个第一止挡单元20依次发生形变进行缓冲。

在又一些实施例中，所述矩形结构在平行于所述级联止挡装置级联方向上的边长小于在垂直于所述级联止挡装置级联方向上的边长，从而使得第一止挡单元20和所述第二止挡单元30在受到碰撞方向A的冲击作用力时更容易发生形变，以提高MEMS器件的稳定性。参考图1，以第二止挡单元30为例，第二止挡单元30在平行于所述级联止挡装置级联方向上的边长为a，第二止挡单元30在垂直于所述级联止挡装置级联方向上的边长为b，其中a＜b。

需要说明的是，本方案中的镂空多边形结构不仅可采用矩形结构，还可采用六边形结构，参考图2，也可采用图3中的八边形结构，本方案对此不作特别限定，此处不再赘述。

在一些实施例中，参考图4，位于所述锚点10最外侧的所述第一止挡单元20为半圆型结构，所述半圆型结构沿所述级联止挡装置的级联方向B凸出，从而进一步使得与质量块的碰撞位置的接触面积减小，分散冲击应力，避免应力集中，从而有效避免与质量块碰撞的时候发生粘连，实现更好的缓冲效果，提高整个器件的可靠性。由于级联止挡装置的级联方向B和碰撞方向A是两个相对的方向，最外侧的所述第一止挡单元20也就是本实施例中的第二个第一止挡单元20，从而使得质量块在发生碰撞的时候首先与第二个第一止挡单元20的半圆型结构接触，之后依次经过第二止挡单元30、第一个第一止挡单元20的缓冲，以提高碰撞保护作用。

在一些实施例中，所述第一止挡单元20的中心和所述第二止挡单元30的中心在同一条直线上。

具体的，通过将第一止挡单元20的中心和所述第二止挡单元30的中心设置在同一条直线上，使得第一止挡单元20和所述第二止挡单元30在碰撞的时候受力更加均匀，形变更加均匀，避免第一止挡单元20和第二止挡单元30在形变的时候出现偏移而损坏。

在另外一些实施例中，所述第一止挡单元20和所述第二止挡单元30的形变方向与所述级联止挡装置级联方向B在同一条直线上。形变方向与级联方向B在同一条直线上能够延长缓冲时间，提高可靠性。

在一些实施例中，所述锚点10、第一止挡单元20、所述第二止挡单元30的厚度均一致。

示例性的，参考图5，所述锚点10的厚度为d1，所述第一止挡单元20的厚度为d2，所述第二止挡单元30的厚度为d3，其中，d1=d2=d3。

在一些实施例中，所述锚点10、第一止挡单元20、所述第二止挡单元30的材料均为硅，可以利用现有半导体制程工艺通过使用硅材料降低锚点10、第一止挡单元20、所述第二止挡单元30的制作难度。

需要说明的是，上述实施例是所述第一止挡单元20的数量为两个，所述第二止挡单元30的数量为一个进行说明的，但是本方案不限于此，比如三个第一止挡单元20和两个所述第二止挡单元30交错设置，可以根据不同的情况选择，此处不再赘述。

本发明还提供了一种MEMS传感器，包括上述的级联止挡装置。通过采用上述的级联止挡装置对MEMS传感器进行碰撞保护，能够有效减少MEMS传感器的损伤，避免质量块粘连，提高MEMS传感器的可靠性。

本申请的级联止挡装置在MEMS传感器的质量块发生碰撞的时候，可以有效延长缓冲时间，将冲击应力减小，对MEMS传感器进行碰撞保护。同时，在垂直于所述级联止挡装置级联方向的平面上，所述第一止挡单元的投影轮廓位于所述锚点的投影轮廓内侧，所述第一止挡单元的投影轮廓位于所述第二止挡单元的投影轮廓内侧，面积较小的第一止挡单元作为质量块碰撞的接触点能够减小接触面积，能够有效减少MEMS传感器的损伤，避免质量块粘连，提高MEMS传感器的可靠性。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (11)

1.一种级联止挡装置，其特征在于，包括锚点、至少两个第一止挡单元和至少一个第二止挡单元，所述锚点与所述第一止挡单元接触，所述第一止挡单元与所述第二止挡单元依次间隔连接，所述第一止挡单元的数量比所述第二止挡单元的数量多一个；

在垂直于所述级联止挡装置级联方向的平面上，所述第一止挡单元的投影轮廓位于所述锚点的投影轮廓内侧，所述第一止挡单元的投影轮廓位于所述第二止挡单元的投影轮廓内侧。

2.如权利要求1所述的级联止挡装置，其特征在于，所述第二止挡单元的投影轮廓位于所述锚点的投影轮廓内侧。

3.如权利要求1所述的级联止挡装置，其特征在于，所述第一止挡单元和所述第二止挡单元均为镂空多边形结构。

4.如权利要求3所述的级联止挡装置，其特征在于，所述多边形结构为矩形结构。

5.如权利要求4所述的级联止挡装置，其特征在于，所述矩形结构在平行于所述级联止挡装置级联方向上的边长小于在垂直于所述级联止挡装置级联方向上的边长。

6.如权利要求1所述的级联止挡装置，其特征在于，所述第一止挡单元的中心和所述第二止挡单元的中心在同一条直线上。

7.如权利要求1所述的级联止挡装置，其特征在于，位于所述锚点最外侧的所述第一止挡单元为半圆型结构，所述半圆型结构沿所述级联止挡装置级联方向凸出。

8.如权利要求1所述的级联止挡装置，其特征在于，所述第一止挡单元和所述第二止挡单元的形变方向与所述级联止挡装置级联方向在同一条直线上。

9.如权利要求1所述的级联止挡装置，其特征在于，所述锚点、第一止挡单元、所述第二止挡单元的厚度均一致。

10.如权利要求1所述的级联止挡装置，其特征在于，所述锚点、第一止挡单元、所述第二止挡的材料均为硅。

11.一种MEMS传感器，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的级联止挡装置。

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