JP2010158767A - Resilient device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばＭＥＭＳデバイスに適用できる、垂直に動く弾性装置に関する。 The present invention relates to a vertically moving elastic device applicable to, for example, MEMS devices.
従来の弾性装置（例えば、一定の断面を有するばね）、または、ＭＥＭＳデバイスに使用されているばね要素は、これらの装置等の限定された小さい領域に高い応力がかかるおそれがある。その結果、このような高い応力がかかった領域は、後の故障の起点の位置となることが多い。 Conventional elastic devices (e.g., springs with a constant cross-section) or spring elements used in MEMS devices can be highly stressed in limited small areas such as these devices. As a result, the region where such a high stress is applied is often the position of the starting point of the subsequent failure.
従って、最大応力値を減らすように改良された幾何学的な形状を有し、例えば、一般的な塑性変形、疲労、または、機械的な過大ひずみにより故障しがちな傾向を減らす弾性装置が必要になる。 Therefore, there is a need for an elastic device that has an improved geometric shape that reduces the maximum stress value and reduces the tendency to fail due to, for example, general plastic deformation, fatigue, or excessive mechanical strain. become.
本発明は、断面二次モーメントＩ（０≦ｘ≦ｌ１）を有し、ｘ＝０において第１の末端部を有する長さｌ１の第１の縦区画と、一定の断面二次モーメントＩ（ｌ１＜ｘ≦ｌ１＋ｌ２）を有し、第１の縦区画に付着している長さｌ２の第２の縦区画と、断面二次モーメントＩ（ｌ１＋ｌ２＜ｘ≦ｌ１＋ｌ２＋ｌ３）を有し、第２の縦区画に付着しており、ｘ＝Ｌにおいて第２の末端部を有する長さｌ３の第３の縦区画とを備え、第１の縦区画の断面二次モーメントはｘ＝０からｘ＝ｌ１において単調減少し、第３の縦区画の断面二次モーメントはｘ＝ｌ１＋ｌ２からｘ＝ｌ１＋ｌ２＋ｌ３において単調増加する、長さがＬ、可変の幅ｗ（ｘ）、可変の厚さｔ（ｘ）の弾性装置を提供する。ここで、ｘは弾性装置の縦軸に沿った位置を示し、ｌ１＋ｌ２＋ｌ３は弾性装置の合計の長さＬに等しく、さらに、ｘ、ｌ１、ｌ２、ｌ３、Ｌ、ｗおよびｔは０より大きい実数である。弾性装置は直線の構造に限定されず、曲線の道すなわち軌道をたどりうるということを説明する。ここで、ｘは軌道に沿った線上の位置を示す。 The present invention has a first longitudinal section of length l1 having a cross-sectional secondary moment I (0 ≦ x ≦ l1) and having a first end at x = 0, and a constant cross-sectional secondary moment I ( l1 <x ≦ l1 + l2), a second longitudinal segment of length l2 attached to the first longitudinal segment, and a cross-sectional second moment I (l1 + l2 <x ≦ l1 + l2 + l3), And a third longitudinal section of length l3 having a second end at x = L, the second moment of section of the first longitudinal section being from x = 0 to x = l1 And the second moment of section of the third vertical section increases monotonically from x = l1 + l2 to x = l1 + l2 + l3, with length L, variable width w (x), variable thickness t (x) An elastic device is provided. Where x is the position along the longitudinal axis of the elastic device, l1 + l2 + l3 is equal to the total length L of the elastic device, and x, l1, l2, l3, L, w and t are real numbers greater than zero. It is. Explain that the elastic device is not limited to a linear structure, but can follow a curved path or trajectory. Here, x indicates a position on a line along the trajectory.
ｘ軸に沿った直線のはりの断面二次モーメントＩＸは、
として定義される。ここで、ｄＡは微小面積要素を意味し、ｙはｘ軸から要素ｄＡへの垂直距離を意味する。曲線軌道に沿った弾性装置のそれぞれの短い部分は、局所的に直線のはりの部分として近似することができる。垂直に動く弾性装置のキンクの生じやすさは、直接的にこのような装置の幾何学的な細部によるものではなく、断面二次モーメントＩのみによるものである。そのため、弾性装置の幾何学的な細部はある程度自由にデザインできるが、一方、所望の断面二次モーメントの値は制限される。
The cross-sectional secondary moment I X of a straight beam along the x-axis is
Is defined as Here, dA means a minute area element, and y means a vertical distance from the x axis to the element dA. Each short part of the elastic device along the curved trajectory can be locally approximated as a straight beam part. The susceptibility of the vertically moving elastic device to kinks is not directly due to the geometric details of such a device, but only due to the cross-sectional second moment I. Thus, the geometric details of the elastic device can be freely designed to some extent, while the desired cross-sectional second moment value is limited.
ここで、単調減少／単調増加という表現は、第１の縦区画または第３の縦区画において、それぞれの断面二次モーメントが一定となる部分を含んでもよいことを意味する。 Here, the expression “monotonically decreasing / monotonically increasing” means that the first vertical section or the third vertical section may include a portion in which the respective cross-sectional secondary moments are constant.
好ましい形態においては、第１の縦区画および第３の縦区画のうちの少なくとも一つにおける断面二次モーメントが、それぞれの縦区画において、厳密に、単調減少／単調増加する。 In a preferred form, the cross-sectional second moment in at least one of the first vertical section and the third vertical section is strictly monotonically decreasing / monotonically increasing in each vertical section.
さらに、それぞれの区画において、単調減少／単調増加している部分、および、厳密に単調減少／単調増加している部分を組み合わせることも可能である。 Furthermore, it is also possible to combine a monotonically decreasing / monotonically increasing portion and a strictly monotonically decreasing / monotonically increasing portion in each section.
本発明の他の好ましい形態においては、弾性装置の断面が、全ての縦の位置ｘにおいて、略長方形である。断面積は、幅ｗおよび厚さｔの積となる。そのような形状の装置の場合、断面二次モーメントを所望の値にするための、幅ｗおよび厚さｔの比率の計算を簡単にすることができる。さらに正確にいうと、断面二次モーメントは、
である。
In another preferred form of the invention, the cross section of the elastic device is substantially rectangular at all longitudinal positions x. The cross-sectional area is a product of width w and thickness t. In the case of such a device, the calculation of the ratio of the width w and the thickness t in order to obtain the desired moment of inertia of the cross section can be simplified. More precisely, the cross-sectional second moment is
It is.
さらに、弾性装置の端部における局所的な高応力領域を避けるために、弾性装置は面取りされた側端部を備えることが好ましい。 Furthermore, in order to avoid localized high stress areas at the ends of the elastic device, the elastic device preferably comprises chamfered side ends.
さらに好ましくは、弾性装置の厚さｔをデバイス全体にわたって一定に保つ。断面の形状が一定ならば、装置の幅ｗが唯一調整できるパラメーターとなる。厚さを一定にすると、製造工程が簡単になるため、特にＭＥＭＳデバイスの場合において好ましい。 More preferably, the thickness t of the elastic device is kept constant throughout the device. If the cross-sectional shape is constant, the width w of the device is the only parameter that can be adjusted. If the thickness is constant, the manufacturing process is simplified, which is particularly preferable in the case of a MEMS device.
さらに好ましくは、断面二次モーメントが、第１の縦区画において直線的に減少し、第３の縦区画において直線的に増加する。キンクの生じやすさは、有効レバーの長さに比例し、断面二次モーメントに反比例しているので、このような弾性装置のキンクの生じやすさは、縦軸にわたってほぼ一定を保ち、ほとんど一定の応力値となる。 More preferably, the cross-sectional second moment decreases linearly in the first vertical section and increases linearly in the third vertical section. The likelihood of kinking is proportional to the length of the effective lever and inversely proportional to the moment of inertia of the cross section. It becomes the stress value of.
他の好ましい形態においては、弾性装置が一方の末端部において、アンカー要素と固く結合している。このような弾性装置は、ＭＥＭＳデバイスの一部となりうる。 In another preferred form, the elastic device is firmly connected to the anchor element at one end. Such an elastic device can be part of a MEMS device.
弾性装置をＭＥＭＳデバイスの一部とした場合、好ましくは、一方の末端部は可動要素と結合する。もう一方の末端部はアンカー要素と結合しうる。弾性装置が一定の厚さであっても、そうでなくても、第１の縦区画および第３の縦区画において、幅ｗは最大幅の２５％から１００％の間で変化しうる。好ましい実際の形態では、第１の縦区画および第３の縦区画において、幅ｗは１５から６０μｍの間で変化しうる。その他の好ましい形態では、第１の縦区画および第３の縦区画において、幅は２０から４０μｍに変化しうる。第２の縦区画の長さを０にすることも可能である。その場合、第１の縦区画および第３の縦区画をお互い直接的に付着させる。他の好ましい形態では、弾性装置の幅は、装置の全体の長さにわたって最大幅の４０％以下に及ぶことはない。 When the elastic device is part of a MEMS device, preferably one end is coupled to the movable element. The other end can be coupled to an anchor element. Whether the elastic device is of constant thickness or not, the width w can vary between 25% and 100% of the maximum width in the first and third longitudinal sections. In a preferred practical form, the width w can vary between 15 and 60 μm in the first and third longitudinal sections. In another preferred form, the width can vary from 20 to 40 μm in the first longitudinal section and the third longitudinal section. It is also possible to set the length of the second vertical section to zero. In that case, the first vertical section and the third vertical section are directly attached to each other. In another preferred form, the width of the elastic device does not extend below 40% of the maximum width over the entire length of the device.
弾性装置は金属、特にアルミニウム合金、無機誘電体またはセラミックから構成されうる。また、プラスチックからも構成されうる。 The elastic device can be composed of a metal, in particular an aluminum alloy, an inorganic dielectric or a ceramic. It can also be made of plastic.
特に好ましくは、ＭＥＭＳデバイスにおいて使用される弾性装置は、可動要素のサスペンション要素と、ＭＥＭＳデバイスの固定された外付けのアンカー要素とを連結する。可動要素は、略長方形または台形状でよく、長方形または台形状の膜でよく、さらに、角や側端部は尖っていても面取りされていても構わない。 Particularly preferably, the elastic device used in the MEMS device connects the suspension element of the movable element and the fixed external anchor element of the MEMS device. The movable element may be substantially rectangular or trapezoidal, may be a rectangular or trapezoidal film, and the corners and side edges may be sharp or chamfered.
好ましい形態では、このような弾性装置の四つがＭＥＭＳデバイスに使用される。該ＭＥＭＳデバイスは略長方形の可動要素を備え、四つの弾性装置によって二つの固定された外付けのアンカー要素の間で可撓性を有するように懸吊されている。該可動要素の二つの対向する側面のそれぞれには、弾性装置のうちの二つが、各々、該弾性装置の末端部のうちの一つにおいて、一つのアンカー要素の二つの側面の一方と結合している。弾性装置のそれぞれの他方の末端部は、可動要素のそれぞれのサスペンション要素と結合している。弾性装置は、必ずしも直線軌道に沿っている必要はない。軌道上のそれぞれの場所において、断面二次モーメントの条件を満たしている限り、任意の形状の軌道もとりうる。したがって、横の応力がかからない状態であっても、すなわち該装置が待機状態にあっても、弾性装置は曲線構造／形状をとりうる。 In a preferred form, four such elastic devices are used for MEMS devices. The MEMS device comprises a substantially rectangular movable element and is suspended in a flexible manner between two fixed external anchor elements by four elastic devices. On each of the two opposite sides of the movable element, two of the elastic devices are respectively coupled to one of the two side surfaces of one anchor element at one of the distal ends of the elastic device. ing. The other end of each of the elastic devices is coupled to a respective suspension element of the movable element. The elastic device does not necessarily have to follow a straight track. A trajectory of any shape can be taken at each location on the trajectory as long as the condition of the cross-sectional second moment is satisfied. Thus, the elastic device can take a curved structure / shape even when there is no lateral stress, i.e. the device is in a standby state.
他の好ましい形態は、二つの弾性装置によって、二つの外付けのアンカー要素と可撓性を有するように結合している台形状の可動要素を備えるＭＥＭＳデバイスに関する。可動要素の二つの対向する非平行の側面のそれぞれには、弾性装置のうちの一つが、その末端部のうちの一つにおいて、それぞれのアンカー要素と結合している。一方、それぞれの弾性装置の他方の末端部は、可動要素のサスペンション要素と結合している。 Another preferred form relates to a MEMS device comprising a trapezoidal movable element that is flexibly coupled to two external anchor elements by two elastic devices. On each of the two opposing non-parallel sides of the movable element, one of the elastic devices is coupled to the respective anchor element at one of its distal ends. On the other hand, the other end of each elastic device is coupled to the suspension element of the movable element.
可動要素のサスペンション要素は、弾性装置を可動要素に固定するための特有の手段によって実現することができる。それとは別に、サスペンション要素という表現は、弾性装置が固定される場所である可動要素の一部分のことも示しうる。 The suspension element of the movable element can be realized by specific means for fixing the elastic device to the movable element. Alternatively, the expression suspension element may also indicate a part of the movable element where the elastic device is fixed.
以下に示す詳細な説明およびそれに伴う図面から、本発明は充分理解されるだろう。 The invention will be more fully understood from the following detailed description and the accompanying drawings.
図１は、第１の縦区画ＬＳ１、幅および厚さが一定である第２の縦区画ＬＳ２、および、第３の縦区画ＬＳ３を有する、長さがＬである弾性装置ＲＤの図である。第１の縦区画ＬＳ１の始まり、および、第３の縦区画ＬＳ３の終わりは、弾性装置ＲＤの末端部ＤＥと示している。第１の縦区画ＬＳ１の幅ｗは厳密に単調減少しており、その一方で、第３の縦区画の幅は厳密に単調増加している。厚さｔは、全体の長さＬにわたって一定である。 FIG. 1 is a diagram of an elastic device RD of length L having a first longitudinal section LS1, a second longitudinal section LS2 having a constant width and thickness, and a third longitudinal section LS3. . The beginning of the first longitudinal section LS1 and the end of the third longitudinal section LS3 are indicated as the end DE of the elastic device RD. The width w of the first vertical section LS1 is strictly monotonically decreasing, while the width of the third vertical section is strictly monotonically increasing. The thickness t is constant over the entire length L.
図２は、長さｌ１の第１の縦区画ＬＳ１と、長さｌ２で一定の幅ｗの第２の縦区画ＬＳ２と、長さｌ３の第３の縦区画ＬＳ３とを備える弾性装置の上面図である。弾性装置の全体の長さＬは、第１、第２および第３の縦区画の長さの合計であるｌ１＋ｌ２＋ｌ３と等しい。この実施の形態においては、第１の縦区画ＬＳ１の幅は、位置ｘが増加するにつれて直線的に減少しており、第３の縦区画ＬＳ３の幅は、位置ｘが増加するにつれて直線的に増加している。 FIG. 2 shows an upper surface of an elastic device comprising a first vertical section LS1 having a length l1, a second vertical section LS2 having a length l2 and a constant width w, and a third vertical section LS3 having a length l3. FIG. The overall length L of the elastic device is equal to l1 + l2 + l3 which is the sum of the lengths of the first, second and third longitudinal sections. In this embodiment, the width of the first vertical section LS1 decreases linearly as the position x increases, and the width of the third vertical section LS3 linearly increases as the position x increases. It has increased.
図３は、第１の縦区画ＬＳ１および第３の縦区画ＬＳ３のみを備える弾性装置の図であり、すなわち、第２の縦区画ＬＳ２の長さが０である。図２と同様に、幅ｗは、縦区画ＬＳ１においては直線的に減少しており、縦区画ＬＳ３においては直線的に増加している。また、弾性装置の全体の長さは、第１の縦区画ＬＳ１および第３の縦区画ＬＳ３の長さの合計ｌ１＋ｌ３と等しい。 FIG. 3 is a diagram of an elastic device comprising only the first vertical section LS1 and the third vertical section LS3, that is, the length of the second vertical section LS2 is zero. Similar to FIG. 2, the width w decreases linearly in the vertical section LS1, and increases linearly in the vertical section LS3. The total length of the elastic device is equal to the total length l1 + l3 of the first vertical section LS1 and the third vertical section LS3.
以下の図面においては、弾性装置はｘ方向に向かって延び、幅はｙ方向に向かって延び、厚さはｚ方向に向かって延びるデカルト座標系を前提としている。 In the following drawings, it is assumed that the elastic device extends in the x direction, the width extends in the y direction, and the thickness extends in the z direction.
図４は、弾性装置のｘ軸と平行に切断した断面図である。該弾性装置は、ｘが増加するにつれて厚さｔが非直線的に減少している第１の縦区画ＬＳ１と、ｘが増加するにつれて厚さｔが非直線的に増加している第３の縦区画ＬＳ３とを備える。 FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the x-axis of the elastic device. The elastic device includes a first longitudinal section LS1 in which the thickness t decreases nonlinearly as x increases, and a third in which the thickness t increases nonlinearly as x increases. And a vertical section LS3.
図５は、ｙｚ平面に平行な断面を示す弾性装置の断面図である。該断面は、面取りされた側端部ＣＬＥを持つ略長方形で、厚さはｔ、幅はｗである。点線は完全な長方形を示している。一方、連続した曲線は完全な長方形から逸脱していることを示しており、すなわち、面取りされた側端部を有する形状であることを示している。技術に熟練した者がその断面を長方形の断面とみなしうるほど、その逸脱を充分に小さくしてもさしつかえない。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the elastic device showing a cross section parallel to the yz plane. The cross section has a substantially rectangular shape with chamfered side end portions CLE, a thickness of t, and a width of w. The dotted line shows a complete rectangle. On the other hand, the continuous curve shows that it deviates from a perfect rectangle, that is, a shape having chamfered side edges. The deviation may be small enough that a person skilled in the art can regard the cross section as a rectangular cross section.
図６は、ＭＥＭＳデバイスの一部になりうる構造を示す図である。該ＭＥＭＳデバイスは、二つのアンカー要素ＡＥと、可動要素ＭＥと、四つのサスペンション要素ＳＥとを備える。可動要素ＭＥは膜Ｍであってもよい。四つのサスペンション要素ＳＥのうちの二つは、可動要素ＭＥの一方の側面に固定されており、他の二つは可動要素ＭＥの反対の側面に固定されている。四つの弾性装置ＲＤは、サスペンション要素ＳＥをアンカー要素ＡＥに連結している。可動要素ＭＥの対向する側面のそれぞれには、二つの弾性装置ＲＤが、それらの末端部ＤＥの一つにおいて、二つのサスペンション要素のうちの一つと結合しており、他方の末端部（ＤＥ）は共通の一つのアンカー要素と結合している。弾性装置の末端部は、ｚ方向に平行に（または、平行でかつ方向が正反対に）位置がずれるので、可動要素はｚ方向の正の方もしくは負の方に向かって移動しうるか、または、傾きうる。すなわち、可動要素の一方の端がｚ軸の負の方向へ動き、可動要素の他方の端がｚ軸の正の方向に動く。類推して、可動要素ＭＥはｚ方向に向かって伸長しながら振動もしうる。 FIG. 6 is a diagram illustrating a structure that can be part of a MEMS device. The MEMS device comprises two anchor elements AE, a movable element ME and four suspension elements SE. The movable element ME may be a membrane M. Two of the four suspension elements SE are fixed to one side surface of the movable element ME, and the other two are fixed to the opposite side surface of the movable element ME. The four elastic devices RD connect the suspension element SE to the anchor element AE. On each of the opposing side surfaces of the movable element ME, two elastic devices RD are connected to one of the two suspension elements at one of their end portions DE and the other end portion (DE). Are combined with one common anchor element. The distal end of the elastic device is displaced parallel to (or parallel to, and diametrically opposite) the z-direction, so that the movable element can move toward the positive or negative direction of the z-direction, or Can tilt. That is, one end of the movable element moves in the negative z-axis direction and the other end of the movable element moves in the positive z-axis direction. By analogy, the movable element ME can also vibrate while extending in the z direction.
図７は、直線ではなく、それぞれ曲線の軌道ＴＲに沿った四つの弾性装置ＲＤを有している、図６の構造の変形例の図である。弾性装置ＲＤの一つの末端部ＤＥは、二つのアンカー要素ＡＥのうちの一つと結合しており、一方、弾性装置ＲＤの他方の末端部ＤＥは、サスペンション要素ＳＥにおいて可動要素ＭＥと結合している。図７には、四つの弾性装置ＲＤが示されている。しかし、当該図中では、便宜上簡易にするため、弾性装置ＲＤの一つの典型例のみ表記している。サスペンション要素ＳＥは、弾性装置ＲＤの一方の末端部ＤＥに、または、末端部ＤＥが可動要素ＭＥに固定されている場所にも形成されうる。このような場合、可動要素および弾性装置は、一つの部品として、および／または、一つの共通の生産工程において製造される。特に、弾性装置と可動要素との間の連結の高い応力を考慮し、特別な要件を満たさなければならない場合には、弾性装置と可動要素との間の連結箇所に、特別な実施手段が適用されうる。これは、例えば、可動要素ＭＥの厚さ、または、弾性装置の末端部ＤＥにおける厚さを、特有に変更することによって可能である。 FIG. 7 is a diagram of a variation of the structure of FIG. 6 having four elastic devices RD each along a curved trajectory TR instead of a straight line. One end DE of the elastic device RD is connected to one of the two anchor elements AE, while the other end DE of the elastic device RD is connected to the movable element ME in the suspension element SE. Yes. FIG. 7 shows four elastic devices RD. However, in the figure, for the sake of convenience, only one typical example of the elastic device RD is shown. The suspension element SE can also be formed at one end DE of the elastic device RD or where the end DE is fixed to the movable element ME. In such a case, the movable element and the elastic device are manufactured as one part and / or in one common production process. Special implementation measures are applied at the connection points between the elastic device and the movable element, especially when high requirements of the connection between the elastic device and the movable element must be taken into account and special requirements must be met. Can be done. This is possible, for example, by specifically changing the thickness of the movable element ME or the thickness at the end DE of the elastic device.
図８は、曲線軌道ＴＲを有する二つの弾性装置ＲＤが、台形状の可動要素ＭＥの非平行な側面を二つのアンカー要素ＡＥに連結する、他の実施の形態の図である。図８を図７と比較すると、図８では弾性装置は可動要素の縁に直接固定されているが、図７では弾性装置は可動要素の縁に直接固定されておらず、固定箇所と可動要素ＭＥの縁との間にギャップＧＰを残しているということがわかる。両方の構造のいずれにおいても、これら二つの形状を選ぶことができる。ギャップＧＰの大きさは、可動要素それぞれの、変形やねじれの形状によって異なる。可動要素をアンカー要素に連結する弾性装置を備えるＭＥＭＳデバイスを設計する場合、このギャップの大きさは、技術者にもう一つの自由度を与える。技術者は、例えば、結果として、サスペンション要素において、すなわち、弾性装置が可動要素に固定されている領域において、トルクの値に影響を与えるという機会をもつことになる。 FIG. 8 is a diagram of another embodiment in which two elastic devices RD having a curved trajectory TR connect non-parallel side surfaces of a trapezoidal movable element ME to two anchor elements AE. 8 is compared with FIG. 7, in FIG. 8, the elastic device is directly fixed to the edge of the movable element, but in FIG. 7, the elastic device is not directly fixed to the edge of the movable element. It can be seen that there is a gap GP between the edge of the ME. These two shapes can be chosen for both structures. The size of the gap GP varies depending on the shape of deformation or twist of each movable element. When designing a MEMS device with an elastic device that couples the movable element to the anchor element, the size of this gap gives the engineer another degree of freedom. For example, the engineer has the opportunity to influence the value of the torque, for example, in the suspension element, ie in the region where the elastic device is fixed to the movable element.
本発明は、応力の最大値が小さい、垂直に動く弾性装置に関する。基本的概念は、弾性装置の幾何学的な細部の詳細によるものではない。さらに、本発明は、実施の形態またはそれに伴う図面によって制限されない。本発明から逸脱することなく、代替する実施の形態もまた可能である。 The present invention relates to a vertically moving elastic device having a small maximum stress value. The basic concept does not depend on the details of the geometric details of the elastic device. Furthermore, the present invention is not limited by the embodiments or the accompanying drawings. Alternative embodiments are also possible without departing from the invention.
ＡＥ アンカー要素
ＣＬＥ 面取りされた側端部
ＣＳ 断面
ＤＥ 末端部
ＧＰ ギャップ
Ｌ ＲＤの長さ
ＬＥ 側端部
ＬＳ１ 第１の縦区画
ＬＳ２ 第２の縦区画
ＬＳ３ 第３の縦区画
Ｍ 膜
ＭＤ ＭＥＭＳデバイス
ＭＥ 可動要素
ＲＤ 弾性装置
ＳＥ サスペンション要素
ｔ ＲＤの厚さ
ＴＲ 軌道
ｗ ＲＤの幅
AE anchor element CLE chamfered side end CS cross section DE end portion GP gap L RD length LE side end LS1 first vertical section LS2 second vertical section LS3 third vertical section M film MD MEMS device ME Movable element RD Elastic device SE Suspension element t RD thickness TR Orbit w RD width
Claims (15)
断面二次モーメントＩ（０≦ｘ≦ｌ１）を有し、ｘ＝０において第１の末端部（ＤＥ）を有し、長さがｌ１である第１の縦区画（ＬＳ１）と、
一定の断面二次モーメントＩ（ｌ１＜ｘ≦ｌ１＋ｌ２）を有し、前記第１の縦区画（ＬＳ１）に付着しており、長さがｌ２である第２の縦区画（ＬＳ２）と、
断面二次モーメントＩ（ｌ１＋ｌ２＜ｘ≦ｌ１＋ｌ２＋ｌ３）を有し、前記第２の縦区画（ＬＳ２）に付着しており、ｘ＝Ｌにおいて第２の末端部（ＤＥ）を有し、長さがｌ３である第３の縦区画（ＬＳ３）とを備え、
前記第１の縦区画（ＬＳ１）の断面二次モーメントは、ｘ＝０からｘ＝ｌ１において単調減少し、
前記第３の縦区画（ＬＳ３）の断面二次モーメントは、ｘ＝ｌ１＋ｌ２からｘ＝ｌ１＋ｌ２＋ｌ３において単調増加し、
ｘは該弾性装置の縦軸に沿った位置を示し、
ｌ１＋ｌ２＋ｌ３＝Ｌであり、ｘ、ｌ１、ｌ２、ｌ３、Ｌ、ｗおよびｔは０以上の実数であることを特徴とする弾性装置（ＲＤ）。 Length L, variable width w (x), variable thickness t (x),
A first longitudinal section (LS1) having a cross-sectional secondary moment I (0 ≦ x ≦ l1), having a first end (DE) at x = 0, and having a length of l1;
A second longitudinal section (LS2) having a constant cross-sectional second moment I (l1 <x ≦ l1 + l2), attached to the first longitudinal section (LS1) and having a length of l2;
Has a cross-sectional second moment I (l1 + l2 <x ≦ l1 + l2 + l3), is attached to the second longitudinal section (LS2), has a second end (DE) at x = L, has a length of a third vertical section (LS3) that is l3,
The cross-sectional second moment of the first longitudinal section (LS1) monotonically decreases from x = 0 to x = l1,
The cross-sectional second moment of the third longitudinal section (LS3) monotonically increases from x = l1 + l2 to x = l1 + l2 + l3,
x represents the position along the longitudinal axis of the elastic device;
An elastic device (RD), wherein l1 + l2 + l3 = L, and x, l1, l2, l3, L, w, and t are real numbers of 0 or more.
前記第３の縦区画（ＬＳ３）の断面二次モーメントは、ｘ＝ｌ１＋ｌ２からｘ＝ｌ１＋ｌ２＋ｌ３において厳密に単調増加する、
ことを特徴とする請求項１に記載の弾性装置。 The cross-sectional second moment of the first longitudinal section (LS1) decreases strictly monotonically from x = 0 to x = l1, or
The second moment of section of the third longitudinal section (LS3) increases strictly monotonically from x = l1 + l2 to x = l1 + l2 + l3.
The elastic device according to claim 1.
前記可動要素（ＭＥ）の二つの対向する側面のそれぞれには、前記弾性装置（ＲＤ）のうちの二つが、各々、前記弾性装置（ＲＤ）の末端部（ＤＥ）のうちの一つにおいて、一つの前記アンカー要素（ＡＥ）の二つの側面の一方と結合し、
前記弾性装置（ＲＤ）のそれぞれの他方の末端部は、各々、前記可動要素（ＭＥ）のサスペンション要素（ＳＥ）と結合することを特徴とするＭＥＭＳデバイス。 Four rectangular movable elements (ME) suspended flexibly between two fixed external anchor elements (AE) by means of four elastic devices (RD) according to claim 13 With
On each of the two opposing sides of the movable element (ME), two of the elastic devices (RD) are each in one of the end portions (DE) of the elastic device (RD), Combined with one of the two side surfaces of one said anchor element (AE),
Each of the other end portions of the elastic device (RD) is coupled to a suspension element (SE) of the movable element (ME).
前記可動要素（ＭＥ）の二つの対向する非平行の側面のそれぞれには、二つの前記弾性装置（ＲＤ）のうちの一つが、前記弾性装置（ＲＤ）の末端部（ＤＥ）のうちの一つにおいて、前記可動要素（ＭＥ）の非平行の側面のそれぞれにあるサスペンション要素（ＳＥ）と結合し、
それぞれの前記弾性装置（ＲＤ）の他方の末端部は、前記アンカー要素（ＡＥ）のそれぞれの一つと結合することを特徴とするＭＥＭＳデバイス。 A trapezoidal movable element (2) suspended in a flexible manner between two fixed external anchor elements (AE) by two elastic devices (RD) according to claim 13. ME)
On each of two opposing non-parallel sides of the movable element (ME), one of the two elastic devices (RD) is one of the end portions (DE) of the elastic device (RD). In combination with a suspension element (SE) on each of the non-parallel sides of the movable element (ME),
A MEMS device, wherein the other end of each of said elastic devices (RD) is coupled to a respective one of said anchor elements (AE).
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