KR20160054843A - Mirco-electro-mechanical system (mems) device - Google Patents

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KR20160054843A
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리치테크 테크놀로지 코포레이션
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Abstract

Provided in the present invention is a microelectromechanical system (MEMS) device. The MEMS device comprises: a substrate; a verification mass part including at least two slots separately including an opening part, and a first inner space which is relatively closer to a central area of the verification mass part than the opening part; at least two anchors connected to a substrate by being placed in the corresponding slots; at least two links connected to the corresponding anchors by being placed in the corresponding slots; and a multidimensional spring structure assisting the multidimensional movement of the verification mass part, surrounding the verification mass part, and connected to the substrate through the links and anchors. The multidimensional spring structure includes first and second springs to assist an in-plane movement and an out-of-plane movement of the verification mass part. As such, the present invention is capable of sensing multidimensional movement while having a small offset under large stress.

Description

미세전자기계시스템(MEMS) 디바이스{MIRCO-ELECTRO-MECHANICAL SYSTEM (MEMS) DEVICE}[0001] MICRO ELECTROMECHANICAL SYSTEM (MEMS) DEVICE [0002]

본 발명은 미세전자기계시스템(MIRCO-ELECTRO-MECHANICAL SYSTEM; MEMS) 디바이스에 관한 것으로, 특히 검증 질량부(proof mass) 및 상기 검증 질량부의 중심 영역내의 하나 이상의 앵커(anchors)에 연결된 다차원 스프링 구조체를 포함하는 MEMS 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a MIRCO-ELECTRO-MECHANICAL SYSTEM (MEMS) device, and more particularly to a multi-dimensional spring structure connected to one or more anchors in a central region of a verification mass and a proof mass. Gt; MEMS < / RTI >

MEMS 디바이스는 현재 공지된 디바이스이며, MEMS 디바이스의 하나의 공통 적용은 이동을 감지하는 것이다. 도 1은 미국등록특허번호 제8,459,114호에 따른 종래기술의 MEMS 디바이스(10)를 도시하며, 3개의 검증 질량부(11, 12 및 13)가 3차원 이동 감지를 위해 제공된다. 검증 질량부(11, 12 및 13)는 상이한 질량과 크기를 가지며, 따라서 각각의 치수는 이동을 감지하기 위해 상이한 설계를 요구하며; 그결과, 전체 구조가 복잡해진다. 검증 질량부(11, 12 및 13)를 고정단(14)에 연결하는 앵커는 반드시 MEMS 디바이스(10)의 중심 영역에 있지 않으며, 따라서 제조공정 중에 또는 작동 중에 온도 변화로부터 발생하는 스트레스가 구조의 왜곡을 초래하여, MEMS 디바이스(10)의 정밀도를 감소시킬 수 있다.
MEMS devices are now known devices, and one common application of MEMS devices is to sense movement. Figure 1 shows a prior art MEMS device 10 according to U.S. Patent No. 8,459,114, wherein three verification masses 11, 12 and 13 are provided for three-dimensional movement sensing. The verification mass portions 11, 12, and 13 have different masses and sizes, and thus each dimension requires a different design to sense movement; As a result, the entire structure becomes complicated. The anchors connecting the verification mass portions 11, 12 and 13 to the fixed ends 14 are not necessarily in the central region of the MEMS device 10 and therefore stresses resulting from temperature changes during or during the manufacturing process Distortion of the MEMS device 10, thereby reducing the precision of the MEMS device 10.

도 2는 미국등록특허번호 제7,637,160호에 따른 다른 종래기술의 MEMS 디바이스(20)를 도시한다. MEMS 디바이스(20)의 검증 질량부(21)는 Y방향의 양쪽에서 앵커(22)에 의해 기판(23)에 연결된다. MEMS 디바이스(20)는 단지 기판(23)에 평행한 평면내 이동(도 2에서, X 및 Y 방향으로의)만을 감지할 수 있다. MEMS 디바이스(20)는 3차원 이동을 감지할 수 없으며, 왜곡이 여전히 발생할 수 있다.
Figure 2 shows another prior art MEMS device 20 according to U.S. Patent No. 7,637,160. The verification mass portion 21 of the MEMS device 20 is connected to the substrate 23 by an anchor 22 on both sides in the Y direction. The MEMS device 20 can only sense in-plane movement (in the X and Y directions in Fig. 2) parallel to the substrate 23. [ The MEMS device 20 can not sense a three-dimensional movement, and distortion may still occur.

도 3은 미국등록특허 제7,134,340호에 따른 또다른 종래기술의 MEMS 디바이스(30)를 도시한다. 여기서, MEMS 디바이스(30)는 대칭 구조를 가지고, 도 3은 MEM 디바이스(30)의 1/4 부분도를 도시한다. MEMS 디바이스(30)의 검증 질량부(31)는 링크(32), 스프링(33), 및 앵커(34)를 통해 기판(도시안됨)에 연결된다. 링크(32)는 변형 또는 왜곡을 방지하기 위하여 다중 앵커(34)를 통해 기판에 연결된다. 레이아웃 설계는 어느 정도 변형 또는 왜곡의 문제를 감소시키지만, 검증 질량부(31)의 이동을 2차원 이동으로 제한시켜서, 제조공정의 복잡성을 증가시킨다.Figure 3 shows another prior art MEMS device 30 according to U.S. Patent No. 7,134,340. Here, the MEMS device 30 has a symmetrical structure, and Fig. 3 shows a 1/4 partial view of the MEM device 30. Fig. The verification mass portion 31 of the MEMS device 30 is connected to the substrate (not shown) through the link 32, the spring 33, and the anchor 34. The link 32 is connected to the substrate via multiple anchors 34 to prevent deformation or distortion. The layout design reduces the problem of distortion or distortion to some extent, but restricts the movement of the verification mass portion 31 to two-dimensional movement, thereby increasing the complexity of the manufacturing process.

상기한 관점에서, 종래기술의 MEMS 디바이스는 3차원 이동을 감지할 수 없으며, 또는 큰 스트레스를 지탱할 수 없어, 큰 오프셋을 초래할 수 있다. 종래기술의 단점을 해결하기 위하여, 본 발명은 큰 스트레스 하에서 작은 오프셋을 가지면서 다차원 이동을 감지할 수 있는 MEMS 디바이스를 제공한다.In view of the foregoing, prior art MEMS devices are incapable of sensing three-dimensional movement, or can not sustain large stresses, resulting in large offsets. In order to solve the disadvantages of the prior art, the present invention provides a MEMS device capable of sensing multidimensional movement with a small offset under great stress.

본 발명의 관점에 따르면, MEMS 디바이스가 제공된다. MEMS 디바이스는, 기판; 2개 이상의 슬롯을 구비하는 검증 질량부를 포함하는데, 각각의 슬롯은 제1 내부 공간부 및 개구부를 포함하고, 상기 제1 내부 공간부는 상기 개구부보다 상기 검증 질량부의 중심 영역에 상대적으로 가까우며; 각각 상응하는 슬롯내에 배치되어 상기 기판에 연결되는, 2개 이상의 앵커; 각각 상응하는 슬롯내에 배치되어 상응하는 앵커에 연결되는, 2개 이상의 링크; 및 상기 검증 질량부의 다차원 이동을 보조하고, 상기 검증 질량부의 주변을 둘러싸며, 상기 링크와 상기 앵커를 통해 상기 기판에 연결되는 다차원 스프링 구조체를 포함하며; 상기 다차원 스프링 구조체는, 상기 검증 질량부의 면외(out-of-plane) 이동을 보조하기 위해 상기 검증 질량부에 연결되는, 다수의 제1 스프링; 및 다수의 제2 스프링을 포함하며, 각각의 제2 스프링은, 상기 검증 질량부의 면내(in-plane) 이동을 보조하기 위하여, 상응하는 하나의 링크와 상응하는 하나의 제1 스프링 사이에 직접적으로 또는 간접적으로 연결된다.
According to an aspect of the present invention, a MEMS device is provided. A MEMS device includes: a substrate; Each of the slots including a first inner space and an opening, the first inner space being closer to the central area of the verification mass than the opening; Two or more anchors, each disposed in a corresponding slot and connected to the substrate; Two or more links each disposed in a corresponding slot and connected to a corresponding anchor; And a multi-dimensional spring structure for assisting multi-dimensional movement of the verification mass portion, surrounding the verification mass portion, and connected to the substrate through the link and the anchor; Wherein the multi-dimensional spring structure is coupled to the verification mass portion to assist out-of-plane movement of the verification mass portion; And a plurality of second springs, each of the second springs being adapted to direct in-plane movement of the verification mass part directly between a corresponding one of the first springs and a corresponding one of the first springs, Or indirectly.

일실시예에서, 2개 이상의 슬롯, 2개 이상의 링크, 및 2개 이상의 앵커는 각각 대칭적으로 배치된다.
In one embodiment, two or more slots, two or more links, and two or more anchors are each symmetrically disposed.

일실시예에서, 제1 스프링은 상기 검증 질량부의 2개의 대향 측부에 연결되며, 2개 이상의 슬롯의 개구부는 상기 검증 질량부의 다른 2개의 대향 측부에 연결된다.
In one embodiment, the first spring is connected to two opposite sides of the verification mass portion, and the openings of the two or more slots are connected to the other two opposite sides of the verification mass portion.

일실시예에서, 제1 스플링은 상기 검증 질량부의 회전 이동을 보조하기 위한 회전가능한 스프링이다.
In one embodiment, the first splitting is a rotatable spring for assisting rotational movement of the verification mass portion.

일실시예에서, 회전축은 2개의 제1 스프링을 연결하는 가상 선을 따라 형성되며, 검증 질량부는 상기 회전 이동이 편심 이동이 되도록 회전축의 대향 측부에 편재되어 있다.
In one embodiment, the rotational axis is formed along an imaginary line connecting the two first springs, and the verification mass portion is localized on opposite sides of the rotational axis such that the rotational movement is eccentric.

일실시예에서, 제1 스프링은 상기 검증 질량부의 면외 이동을 보조하기 위한 병진 스프링이며, 면외 이동은 병진 면외 이동이다.
In one embodiment, the first spring is a translational spring for assisting the out-of-plane movement of the verification mass portion, and the out-of-plane movement is translational out-of-plane movement.

일실시예에서, 하나 이상의 앵커는 각각의 슬롯내에 배치되며, 각각의 슬롯내의 링크는 동일한 슬롯내의 모든 앵커에 연결된다.
In one embodiment, one or more anchors are placed in each slot, and the links in each slot are connected to all the anchors in the same slot.

일실시예에서, 다차원 이동은 3차원 이동이다.
In one embodiment, the multi-dimensional movement is a three-dimensional movement.

일실시예에서, 다차원 스프링 구조체는 프레임형 구조체를 가지며, 검증 질량부는 상기 프레임형 구조체의 제2 내부 공간부내에 있다.
In one embodiment, the multi-dimensional spring structure has a frame-like structure, and the verification mass portion is in a second internal space portion of the frame-like structure.

일실시예에서, 다차원 스프링 구조체는, 상기 검증 질량부를 수용하기 위한 제2 내부 공간부를 포함하는, 외부 프레임; 각각 2개 이상의 상응하는 링크에 연결되는, 2개 이상의 내부 빔; 및 제1 스프링 및 제2 스프링을 포함하는데, 상기 외부 프레임은 상기 제2 스프링을 통해 내부 빔에 연결되고, 상기 외부 프레임은 상기 제1 스프링을 통해 상기 검증 질량부에 연결되며, 내부 빔과 외부 프레임 사이에는 검증 질량부의 부분이 없다.
In one embodiment, the multi-dimensional spring structure includes an outer frame, including a second inner space portion for receiving the verification mass portion; Two or more inner beams, each coupled to two or more corresponding links; Wherein the outer frame is connected to the inner beam via the second spring and the outer frame is connected to the verification mass via the first spring and the inner beam and the outer There is no portion of the verification mass portion between the frames.

본 발명의 목적, 기술적 상세, 특징 및 효과는, 이하의 실시예의 상세한 설명에 관련하여, 도면을 참고하여, 더욱 잘 이해될 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objects, technical details, features and advantages of the present invention will be better understood with reference to the drawings, with reference to the following detailed description of the embodiments.

본 발명에 따르면, 큰 스트레스 하에서 작은 오프셋을 가지면서 다차원 이동을 감지할 수 있는 MEMS 디바이스의 제공이 가능해진다.According to the present invention, it becomes possible to provide a MEMS device capable of sensing a multidimensional movement with a small offset under a large stress.

도 1, 도 2, 및 도 3은 3개의 종래기술의 MEMS 디바이스를 도시한다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 MEMS 디바이스를 도시하고, 도 4b는 도 4a에 따른 부분도를 도시한다.
도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 다차원 스프링 구조체를 도시한다.
도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 2개의 실시예에 따른 2개의 MEMS 디바이스를 도시한다.Figures 1, 2, and 3 illustrate three prior art MEMS devices.
Figure 4A illustrates a MEMS device according to one embodiment of the present invention, and Figure 4B shows a partial view according to Figure 4A.
4C shows a multi-dimensional spring structure according to an embodiment of the present invention.
Figures 5 and 6 each illustrate two MEMS devices in accordance with two embodiments of the present invention.

본 발명의 상세한 설명을 통해 참조되는 바와 같은 도면들은 단지 예시적인 목적을 위해 구성요소 또는 구조적 부품 사이의 상호관계를 보여주는 것이지만, 실제 축적에 따라 작도되지 않는다.
The drawings, as referenced through the detailed description of the present invention, illustrate the interrelationship between components or structural components for illustrative purposes only, but are not drawn to scale.

도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 이는 본 발명의 하나의 관점에 따른 MEMS 디바이스(40)를 도시한다. MEMS 디바이스(40)는, 기판(41); 2개 이상의 슬롯(421)을 구비하는 검증 질량부(42)를 포함하는데, 각각의 슬롯(421)은 내부 공간부(4211) 및 개구부(4212)를 포함하고(도 4a의 부분도가 되는 도 4b에 도시된 바와 같이), 내부 공간부(4212)는 개구부(4211)보다 검증 질량부(42)의 중심 영역(C)에 상대적으로 가까우며(도 4a에 도시된 바와 같이); 2개 이상의 링크(44) 및 2개 이상의 앵커(45)를 포함하고, 각각의 링크는 하나 이상의 상응하는 앵커(45)에 연결되며, 각각 연결된 링크(44)와 앵커(45)의 세트는 상응하는 슬롯내에 배치되고; 그리고 검증 질량부(42)의 다차원 이동을 보조하기 위한 다차원 스프링 구조체(43)(도 4c를 참조하면, 다차원 스프링 구조체(43)는 실선에 의해 도시되는 반면, 다른 구조적 부품들은 점선에 의해 도시된다)를 포함하며, 상기 다차원 스프링 구조체는(43)는 검증 질량부(42)의 주변을 둘러싸며, 링크(44)와 앵커(45)를 통해 기판(41)에 연결되어진다. (도 4a에 도시된 보기에서, 다수의 앵커(45)가 각각의 슬롯(421) 내에 도시되고 있으며; 각각의 링크(44)는 동일한 슬롯(421) 내의 임의 수의 앵커(45)에, 이를테면 이에 제한되지는 않지만 모든 앵커(45)에 연결될 수 있다.) 다차원 스프링 구조체(42)는 검증 질량부(42)의 면외(out-of-plane) 이동(예를 들면, 도 4a에 도시된 바와 같은 탄성 회전 이동)을 보조하기 위하여 검증 질량부(42)에 연결되는 다수의 제1 스프링(S1)을 포함한다. 다차원 스프링 구조체(42)는 상기 검증 질량부(42)의 면내(in-plane) 이동(예를 들면, 도 4a에 도시된 바와 같은 병진 탄성 이동(M2 및 M3))을 보조하기 위하여 다수의 제2 스프링(S2)을 포함한다. 각각의 제2 스프링은 상응하는 링크(44)와 상응하는 제1 스프링(S1) 사이에 직접적으로 또는 간접적으로 연결된다. 일실시예에서, 2개 이상의 슬롯(421), 2개 이상의 링크(44), 및 2개 이상의 앵커(45)는 각각 대칭적으로 배치된다. 일실시예에서, 제1 스프링(S1)은 검증 질량부(42)의 2개의 대향 측부에 연결되며, 2개 이상의 슬롯(421)의 개구부(4212)는 검증 질량부(42)의 다른 2개의 대향 측부에 연결된다(또는 제공된다).
Referring to Figures 4A-4C, this shows a MEMS device 40 according to one aspect of the present invention. The MEMS device 40 includes a substrate 41; And a verification mass portion 42 having two or more slots 421 each of which includes an internal space portion 4211 and an opening portion 4212 The inner space portion 4212 is relatively closer to the central region C of the verification mass portion 42 than the opening portion 4211 (as shown in FIG. 4A); Each of the links is connected to one or more corresponding anchors 45 and the set of links 44 and anchors 45 connected respectively to the corresponding anchors 45, Lt; / RTI > The multi-dimensional spring structure 43 (see FIG. 4C) for assisting the multi-dimensional movement of the verification mass portion 42 is shown by a solid line while the other structural components are shown by a dotted line The multi-dimensional spring structure 43 surrounds the periphery of the verification mass portion 42 and is connected to the substrate 41 via the link 44 and the anchor 45. (In the example shown in FIG. 4A, a plurality of anchors 45 are shown in each slot 421; each link 44 is shown in an arbitrary number of anchors 45 in the same slot 421, The multi-dimensional spring structure 42 may be used to perform an out-of-plane movement of the verification mass 42 (e.g., as shown in FIG. 4A) And a plurality of first springs S1 connected to the verification mass portion 42 to assist the same. The multidimensional spring structure 42 may include a plurality of biasing members 42 to assist the in-plane movement of the verification mass 42 (e.g., translational elastic movement M2 and M3 as shown in FIG. 4A) 2 spring S2. Each second spring is connected directly or indirectly between the corresponding link 44 and the corresponding first spring S1. In one embodiment, two or more slots 421, two or more links 44, and two or more anchors 45 are each symmetrically disposed. The first spring S1 is connected to two opposing sides of the verification mass portion 42 and the opening 4212 of the two or more slots 421 is connected to the other two sides of the verification mass portion 42 (Or provided) to the opposite side.

검증 질량부(42)는 하나 이상의 이동가능한 전극을 형성하며, 하나 이상의 고정 전극이 MEMS 디바이스(40) 내의 상응하는 위치에 제공된다. 검증 질량부(42)가 이동할 때, 이동가능한 전극과 고정 전극 사이의 캐패시턴스가 변화하며, 그결과 MEMS 디바이스(40)의 이동이 감지될 수 있다. 용량성 이동 감지는 본 기술분야의 당업자들에 의해 공지되어 있으므로, 중요한 세부사항은 본 명세서에서 생략한다. 고정 전극의 위치는 필요에 따라 배열될 수 있다.
The verification mass portion 42 forms one or more movable electrodes, and one or more fixed electrodes are provided at corresponding locations in the MEMS device 40. When the verification mass portion 42 moves, the capacitance between the movable electrode and the fixed electrode changes, and as a result, the movement of the MEMS device 40 can be sensed. Since capacitive movement sensing is well known to those skilled in the art, important details are omitted herein. The position of the fixed electrode can be arranged as required.

일실시예에서, MEMS 디바이스(40)의 검증 질량부(42)는 단일 질량부이고; 그러나, 질량부의 개수는 하나 이상일 수 있다. 예를 들면, 검증 질량부(42)는 서로 직접 연결되지 않는 2개 이상의 질량부(도시안됨)를 포함할 수 있으며, 각각의 질량부는 상이한 방향에서의 이동을 감지하기 위한 것이다.
In one embodiment, the verification mass portion 42 of the MEMS device 40 is a single mass portion; However, the number of mass portions may be one or more. For example, the verification mass portion 42 may include two or more mass portions (not shown) that are not directly connected to each other, and each mass portion is for sensing movement in a different direction.

일실시예에서, 검증 질량부(42)의 다차원 이동은 편심(eccentric) 이동이며, 도 4a를 참조하라. 제1 스프링을 연결하는 가상의 연결선을 따라 형성되는 축(AA')과 관련하여, 검증 질량부(42)의 질량(mass)은 축(AA')의 양쪽에 편재되어 있으며, 따라서 축(AA')과 관련한 검증 질량부(42)의 회전 이동은 편심 이동이다. 검증 질량부(42)의 불균일한 질량 분포는 다양한 방법으로 달성될 수 있다. 일실시예에서, 축(AA')은 검증 질량부(42)의 기하학적 중심선으로부터 떨어져 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 검증 질량부(42)의 불균일한 질량 분포는 검증 질량부(42)에 하나 이상의 트렌치(46)를 제공함으로써 달성될 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같은 트렌치(46)는 단지 예시적 목적을 위한 것이고; 트렌치(46)의 수, 형상, 또는 위치는 변경될 수 있다. 축(AA')와 관련한 검증 질량부(42)의 불균일한 질량 분포에 기인하여, X-Y 평면에서의 X방향에 따른 검증 질량부(42)의 면내 이동은 또한 편심 이동이다.
In one embodiment, the multi-dimensional movement of the verification mass 42 is an eccentric movement, see Figure 4a. The mass of the verification mass portion 42 is localized on both sides of the axis AA 'in relation to the axis AA' formed along a hypothetical connection line connecting the first springs, ') Is the eccentric movement of the verification mass 42. The non-uniform mass distribution of the verification mass portion 42 can be achieved in various ways. In one embodiment, the axis AA 'may be located away from the geometric centerline of the verification mass portion 42. In another embodiment, the non-uniform mass distribution of the verification mass portion 42 may be achieved by providing the verification mass portion 42 with one or more trenches 46. The trench 46 as shown in FIG. 4A is for illustrative purposes only; The number, shape, or position of the trenches 46 may vary. Due to the uneven mass distribution of the verification mass portion 42 in relation to the axis AA ', the in-plane movement of the verification mass portion 42 along the X direction in the XY plane is also an eccentric movement.

일실시예에서, 검증 질량부(42)의 질량은 축(BB')의 양쪽에 편재되도록 설계될 수 있으며, Y방향에 따른 검증 질량부(42)의 면내 이동(X-Y 평면에서)은 또한 편심 이동이 될 수 있다.
In one embodiment, the mass of the verification mass portion 42 may be designed to be localized on both sides of the axis BB ', and the in-plane movement (in the XY plane) of the verification mass portion 42 along the Y- Can be moved.

편심 이동을 초래하는 불균일한 질량 분포는 미분 캐패시턴스 측정에 의해 감지 정밀도를 개선할 수 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 모든 차원에서의 검증 질량부(42)의 이동은 모두 편심 이동 대신에 단순히 병진 이동이 될 수 있다.
The non-uniform mass distribution resulting in eccentric motion can improve the sensing accuracy by differential capacitance measurement, but the present invention is not so limited, and the movement of the verification mass portion 42 at all dimensions is simply Translational movement.

예를 들면, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 MEMS 디바이스(50)를 도시하는데, 검증 질량부(52)는 제1 스프링(S1)을 따라 회전할 수 없으며, 따라서 검증 질량부(52)의 면외(out-of-plane) 이동(방향 Z는 X-Y 평면에 관련하여 면외 이동이다)은 단순히 병진 이동이다. 열적 왜곡을 방지하기 위하여, 오른쪽의 2개의 제1 스프링(S1) 및 왼쪽의 2개의 제1 스프링(S1)은 바람직하게 오른쪽의 중심 및 왼쪽의 중심에 가깝게, 예를 들어 검증 질량부(52)의 좌측 및 우측의 중간 1/3 범위 내에 배치된다. 열적 왜곡 문제가 더 중요한 경우에, 제1 스프링은 검증 질량부(52)의 우측 및 좌측의 중간 1/4 범위 내에 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위는 상기한 일례의 범위에 제한되지 않는다.
5 illustrates a MEMS device 50 in accordance with one embodiment of the present invention in which the verification mass portion 52 is not rotatable along the first spring S1 and therefore the verification mass 52 (The direction Z is an out-of-plane movement in relation to the XY plane) is merely translational movement. To prevent thermal distortion, the two first springs S1 on the right and the two first springs S1 on the left are preferably located close to the center of the right and center of the left, for example the verification mass 52, 3 < / RTI > In the case where the thermal distortion problem is more important, the first spring can be disposed in the middle 1/4 range on the right and left sides of the verification mass portion 52. However, the scope of the present invention is not limited to the scope of the above-described example.

전술한 실시예에서, 다차원 이동은 3차원 탄성 이동으로서 기술된다. 그러나, 본 발명은 2차원 탄성 이동(예를 들면, X, Y, 및 Z 방향을 감지하기 위한 고정 전극 중 하나는 1 미만의 차원이 감지되도록 제거될 수 있다)을 감지하기 위해 적용가능하며, 또한 3차원 이상의 이동(예를 들면, X, Y, 및 Z 차원에 부가하여, 각속도 또는 중력의 감지)을 감지하기 위해 적용가능하다. 다차원 탄성 이동의 차원 수는 실제 필요에 따라 변형될 수 있다.
In the above embodiment, the multi-dimensional movement is described as a three-dimensional elastic movement. However, the present invention is applicable to detecting two-dimensional elastic movement (for example, one of the fixed electrodes for sensing the X, Y, and Z directions can be removed so that a dimension of less than one is detected) It is also applicable for sensing movement in three or more dimensions (e.g., sensing angular velocity or gravity in addition to the X, Y, and Z dimensions). The number of dimensions of the multidimensional elastic movement can be modified according to actual needs.

다차원 스프링 구조체(43)의 주요 기능은 검증 질량부(42)의 다차원 이동을 보조하기 위해 검증 질량부(42)를 탄성적으로 연결하는 것이며, 검증 질량부(42)의 슬롯(421) 내의 앵커(45)에 검증 질량부(42)를 연결하는 것이다. 다차원 스프링 구조체(43)는, 다차원 스프링 구조체(43)가 전술한 기능들을 제공할 수 있는 한, 임의 구조 및 레이아웃을 가지도록 설계될 수 있다. 일실시예에서, 다차원 스프링 구조체(43)는 프레임형 구조를 가지고, 검증 질량부(42)는 프레임형 구조의 내부 공간부(431) 내에 있으며, 도 4a 및 도 4c를 참조하라.
The main function of the multidimensional spring structure 43 is to elastically connect the verification mass portion 42 to assist in the multidimensional movement of the verification mass portion 42 and to secure the anchoring portion 42 in the slot 421 of the verification mass portion 42, (45) to the verification mass unit (42). The multi-dimensional spring structure 43 may be designed to have any structure and layout as long as the multi-dimensional spring structure 43 can provide the functions described above. In one embodiment, the multi-dimensional spring structure 43 has a frame-like structure, and the verification mass portion 42 is in the internal space portion 431 of the frame-like structure, see Figs. 4A and 4C.

구체적으로, 다차원 스프링 구조체(43)는, 검증 질량부(42)를 수용하기 위한 내부 공간부(431)를 포함하는, 외부 프레임(433)을 포함하고; 각각 2개 이상의 상응하는 링크(44)에 연결되는 2개 이상의 내부 빔(432)을 포함하는데, 2개 이상의 내부 빔(432)은 2개 이상의 상응하는 링크(44)와 2개 이상의 상응하는 앵커(45)을 통해 각각 MEMS 디바이스(40)의 기판(41)에 연결되고, 여기서 앵커(45)는 검증 질량부(42)의 슬롯(421) 내에 배치되며; 제1 스프링(S1)과 제2 스프링(S2)을 포함하는데, 여기서 외부 프레임(433)은 제2 스프링(S2)을 통해 내부 빔(432)에 연결되며, 외부 프레임(433)은 제1 스프링(S1)을 통해 검증 질량부(42)에 연결되어, 검증 질량부(42)의 다차원 탄성 이동(M1, M2, 및 M3)을 보조한다. 내부 빔(432)과 외부 프레임(433) 사이에는 검증 질량부(42)의 부분이 없다는 점에 유의하라. 따라서, 다차원 스프링 구조체(43)는 프레임형 구조를 가지며, 검증 질량부(42)는 프레임형 구조의 내부 공간부(431) 내에 있다.
Specifically, the multi-dimensional spring structure 43 includes an outer frame 433 including an inner space portion 431 for receiving the verification mass portion 42; Includes two or more inner beams 432 connected to two or more corresponding links 44 each having two or more corresponding links 44 and two or more corresponding anchors 432, Is connected to the substrate 41 of the MEMS device 40 via a plurality of coupling members 45, wherein the anchor 45 is disposed in the slot 421 of the verification mass portion 42; Wherein the outer frame 433 is connected to the inner beam 432 via the second spring S2 and the outer frame 433 is connected to the inner spring 432 via the first spring S2, M2, and M3 of the verification mass portion 42 by connecting the verification mass portion 42 to the verification mass portion 42 via the first slit S1. Note that there is no portion of the verification mass portion 42 between the inner beam 432 and the outer frame 433. Thus, the multi-dimensional spring structure 43 has a frame-like structure, and the verification mass portion 42 is in the internal space portion 431 of the frame-like structure.

도 4a, 도 4c, 및 도 5에 도시된 실시예에서, 링크(44)는 정사각형 또는 직선 형상을 가진다. 도 6의 다른 실시예에서, MEMS 디바이스(60)는 전술한 링크와 다른 형상을 갖는 링크(61)를 포함하며, 이는 링크가 임의 형상에 제한되지 않음을 보여준다. 게다가, 슬롯의 형상은 도 4a 내지 도 4c, 및 도 5에 도시된 형상에 제한되지 않는다.
In the embodiment shown in Figs. 4A, 4C and 5, the link 44 has a square or straight shape. In another embodiment of Figure 6, the MEMS device 60 includes a link 61 having a different shape than the above-described link, which shows that the link is not limited to any shape. In addition, the shape of the slot is not limited to the shapes shown in Figs. 4A to 4C and Fig.

본발명은 구체적인 실시예를 참조하여 상당히 상세하게 설명되었다. 이러한 설명은 예시적인 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라고 이해되어야 한다. 본 기술 분야의 당업자는 본 발명의 사상 내에서 변형 및 변경을 쉽게 고려할 수있다. 본 발명의 실시예 또는 청구항은 본 발명의 목적 또는 장점을 모두 달성할 필요가 없다. The invention has been described in considerable detail with reference to specific embodiments thereof. It should be understood that this description is for illustrative purposes only and is not intended to limit the scope of the invention. Those skilled in the art can readily devise modifications and variations within the spirit of the invention. It is not necessary for embodiments or claims of the present invention to achieve all of the objects or advantages of the present invention.

발명의 명칭과 요약서는 검색을 보조하기 위해 제공되며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
The title and abstract of the invention are provided to aid in the search, and are not intended to limit the scope of the invention.

Claims (10)

미세전자기계시스템(MEMS) 디바이스에 있어서,
기판;
2개 이상의 슬롯을 구비하는 검증 질량부를 포함하는데, 각각의 슬롯은 제1 내부 공간부 및 개구부를 포함하고, 상기 제1 내부 공간부는 상기 개구부보다 상기 검증 질량부의 중심 영역에 상대적으로 가까우며;
각각 상응하는 슬롯내에 배치되어 상기 기판에 연결되는, 2개 이상의 앵커;
각각 상응하는 슬롯내에 배치되어 상응하는 앵커에 연결되는, 2개 이상의 링크; 및
상기 검증 질량부의 다차원 이동을 보조하고, 상기 검증 질량부의 주변을 둘러싸며, 상기 링크와 상기 앵커를 통해 상기 기판에 연결되는 다차원 스프링 구조체를 포함하며;
상기 다차원 스프링 구조체는,
상기 검증 질량부의 면외(out-of-plane) 이동을 보조하기 위해 상기 검증 질량부에 연결되는, 다수의 제1 스프링; 및
다수의 제2 스프링을 포함하며, 각각의 제2 스프링은, 상기 검증 질량부의 면내(in-plane) 이동을 보조하기 위하여, 상응하는 하나의 링크와 상응하는 하나의 제1 스프링 사이에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 미세전자기계시스템(MEMS) 디바이스.What is claimed is: 1. A micro electro mechanical system (MEMS) device,
Board;
Each of the slots including a first inner space and an opening, the first inner space being closer to the central area of the verification mass than the opening;
Two or more anchors, each disposed in a corresponding slot and connected to the substrate;
Two or more links each disposed in a corresponding slot and connected to a corresponding anchor; And
And a multidimensional spring structure that assists in the multidimensional movement of the verification mass portion and surrounds the periphery of the verification mass portion and is connected to the substrate via the link and the anchor;
The multi-dimensional spring structure includes:
A plurality of first springs connected to the verification mass portion to assist out-of-plane movement of the verification mass portion; And
Wherein each of the second springs comprises a plurality of second springs, each of the second springs being directly or indirectly connected between a corresponding one of the first springs and a corresponding one of the first springs in order to assist in-plane movement of the verification mass (MEMS) device. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI > 제1항에 있어서,
2개 이상의 슬롯, 2개 이상의 링크, 및 2개 이상의 앵커는 각각 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 미세전자기계시스템(MEMS) 디바이스.The method according to claim 1,
Wherein at least two slots, at least two links, and at least two anchors are each symmetrically disposed. 제1항에 있어서,
제1 스프링은 상기 검증 질량부의 2개의 대향 측부에 연결되며, 2개 이상의 슬롯의 개구부는 상기 검증 질량부의 다른 2개의 대향 측부에 연결되는 것을 특징으로 하는 미세전자기계시스템(MEMS) 디바이스.The method according to claim 1,
Wherein the first spring is connected to two opposite sides of the verification mass portion and the openings of the two or more slots are connected to the other two opposite sides of the verification mass portion. 제1항에 있어서,
제1 스플링은 상기 검증 질량부의 회전 이동을 보조하기 위한 회전가능한 스프링인 것을 특징으로 하는 미세전자기계시스템(MEMS) 디바이스.The method according to claim 1,
Wherein the first splining is a rotatable spring for assisting rotational movement of the verification mass portion. 제4항에 있어서,
회전축은 2개의 제1 스프링을 연결하는 가상 선을 따라 형성되며, 검증 질량부의 질량은 상기 회전 이동이 편심 이동이 되도록 회전축의 양쪽에 편재되어 있는 것을 특징으로 하는 미세전자기계시스템(MEMS) 디바이스.5. The method of claim 4,
Wherein the rotational axis is formed along an imaginary line connecting the two first springs and the mass of the verification mass is localized on both sides of the rotational axis such that the rotational movement is an eccentric movement. 제1항에 있어서,
제1 스프링은 상기 검증 질량부의 면외 이동을 보조하기 위한 병진 스프링이며, 면외 이동은 병진 면외 이동인 것을 특징으로 하는 미세전자기계시스템(MEMS) 디바이스.The method according to claim 1,
Wherein the first spring is a translational spring for assisting the out-of-plane movement of the verification mass portion, and the out-of-plane movement is translational out-of-plane movement. 제1항에 있어서,
하나 이상의 앵커는 각각의 슬롯내에 배치되며, 각각의 슬롯내의 링크는 동일한 슬롯내의 모든 앵커에 연결되는 것을 특징으로 하는 미세전자기계시스템(MEMS) 디바이스.The method according to claim 1,
One or more anchors are disposed in each slot, and the links in each slot are connected to all the anchors in the same slot. 제1항에 있어서,
다차원 이동은 3차원 이동인 것을 특징으로 하는 미세전자기계시스템(MEMS) 디바이스.The method according to claim 1,
RTI ID = 0.0 > (MEMS) < / RTI > device, wherein the multi-dimensional movement is a three-dimensional movement. 제1항에 있어서,
다차원 스프링 구조체는 프레임형 구조체를 가지며, 검증 질량부는 상기 프레임형 구조체의 제2 내부 공간부내에 있는 것을 특징으로 하는 미세전자기계시스템(MEMS) 디바이스.The method according to claim 1,
Wherein the multi-dimensional spring structure has a frame-like structure, and the verification mass portion is in a second internal space portion of the frame-like structure. 제1항에 있어서,
다차원 스프링 구조체는,
상기 검증 질량부를 수용하기 위한 제2 내부 공간부를 포함하는, 외부 프레임;
각각 2개 이상의 상응하는 링크에 연결되는, 2개 이상의 내부 빔; 및
제1 스프링 및 제2 스프링을 포함하는데, 상기 외부 프레임은 상기 제2 스프링을 통해 내부 빔에 연결되고, 상기 외부 프레임은 상기 제1 스프링을 통해 상기 검증 질량부에 연결되며, 내부 빔과 외부 프레임 사이에는 검증 질량부의 부분이 없는 것을 특징으로 하는 미세전자기계시스템(MEMS) 디바이스.
The method according to claim 1,
In the multi-dimensional spring structure,
An outer frame including a second inner space portion for receiving the verification mass portion;
Two or more inner beams, each coupled to two or more corresponding links; And
Wherein the outer frame is connected to the inner beam via the second spring, the outer frame is connected to the verification mass via the first spring, and the inner beam and the outer frame Wherein there is no portion of the verification mass portion between the electrodes.
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