TWI453371B - 一種具振盪模組的微機電系統裝置 - Google Patents

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Description

一種具振盪模組的微機電系統裝置
本揭露是有關於一種微機電系統裝置，且特別是一種具振盪模組的微機電系統裝置。
近年來受惠於智慧型手機、平板電腦、體感遊戲機等相關電子產品的帶動下，而使微機電慣性感測元件，例如加速度計與陀螺儀(角速度計)，其市場需求呈現逐年大幅地成長。因此，國際大廠紛紛投入大量資源，以開發高性能低成本之微機電慣性感測元件。特別是在加速度計技術已相對成熟下，新一代高性能低成本的角速度計將成為微機電慣性感測元件廠商在市場上的主要競爭產品。
圖9是某種傳統微機電陀螺儀的結構示意圖。微機電陀螺儀30包括質量塊31、驅動電極32、感測電極33、懸浮樑34、固定支撐座35以及基板36，其中質量塊31藉由懸浮樑34與固定支撐座35懸浮於基板36上方。一般狀態下，質量塊31受到驅動電極32作用使其沿著X軸方向產生共振，在此稱為驅動模態。當外界角速度Wz沿著Z軸方向輸入時，在Y軸會產生科氏加速度(Coriolis Acceleration)。此科氏加速度將進一步推動質量塊31使其沿著Y軸(Sense Direction)產生振動，在此稱為感測模態。感測模態的振動量則藉由感測電極測量，以進一步推算出外界角速度的大小。但當外界線性加速度沿著Y軸 輸入時，亦會造成質量塊產生Y軸向的偏移，因而造成感測模態的感測電極產生輸出，干擾微機電陀螺儀30的輸出訊號。某些音叉式陀螺儀(Tuning Folk Type Gyroscope)能改善此線性加速度對陀螺儀造成的干擾。圖10A至圖10C為某種音叉式陀螺儀的等效系統示意圖，以描述此種音叉式陀螺儀的各種運動狀態。請同時參考圖10A與圖10B，音叉式陀螺儀40包含了兩個質量塊41與42、驅動電極43、感測電極44、支撐彈簧45以及固定支撐座46。
質量塊41、42受驅動電極43推動，使兩個質量塊41、42沿著Y軸方向產生反向振動(兩質量塊41、42的運動方向相反，即一質量塊41往正Y方向運動，另一質量塊42往負Y方向運動，如圖10A所示)並同時達到共振(此稱為驅動模態)。當外界角速度Wz沿著Z軸方向輸入時，此時在X軸方向會產生科氏加速度使兩質量塊41、42沿著X軸方向產生一左一右的反向振動(此稱為感測模態)，其振動量則藉由感測模態的感測電極44測量以進一步推算出外界角速度的大小。
請參考圖10C，當外界線性加速度Fa沿著Y軸方向輸入音叉式陀螺儀40時，會使兩個質量塊41、42同時往正Y方向或負Y方向移動。因為計算此種音叉式陀螺儀感測電容的變化時，是以差分的方式運算，因此外界線性加速度造成感測電容的變化為零。相同地，當線性加速度沿X軸方向輸入至角速度計時，會使兩個質量塊41、42同時往正X方向或同時往負X方向移動，亦會造成感測電容的變 化為零。因此，此種音叉式陀螺儀40僅以結構手段便能完全地抑制外界線性加速度Fa的影響，無需再利用後端訊後處理電路增加額外的成本。
惟某些音叉式角速度計的技術瓶頸主要有兩個，一是對製程精確度要求極高，二是容易產生側向偏移。音叉式陀螺儀40主要包含了兩組質量塊41、42以及相應的支撐彈簧45。當因製程原因產生公差時，將造成兩個質量塊41、42或支撐彈簧45的彈簧係數不一致。此時，系統之自然頻率不同，因此將無法同時使兩質量塊41、42產生共振以及無法使兩質量塊41、42產生運動方向相反的運動(即相位差並非180度)。在此情況下上述公差可能將嚴重影響音叉式陀螺儀40的靈敏度，甚至使其失效而無法作用。
另一方面，圖11A為美國專利US7,043,985的一種音叉式陀螺儀的示意圖。圖11B與圖11C分別繪示圖11A的音叉式陀螺儀於運動狀態時的等效系統示意圖，其中圖11C僅繪示圖10A的局部。請同時參考圖11A至圖11C，音叉式陀螺儀50包含兩個質量塊51與52、驅動電極53、感測電極54、支撐架55、彈簧連桿56以及固定支撐座57。與上述圖10A至圖10C所述不同的是，圖11A中的音叉式陀螺儀50是以支撐架55的一端連接固定支撐座57，而其另一端連接至彈簧連桿56的中央處，藉以降低側向位移。
本揭露提供一種具振盪模組的微機電系統裝置。
本揭露的一實施例提出一種微機電系統裝置，用於偵測雙軸角速度。微機電系統裝置包括至少一振盪模組。振盪模組包括一第一框架、一第一感測質量塊、一第三框架、複數個扭轉樑與複數個第一彈簧。第一框架沿一第二軸向來回振盪。第三框架位在第一框架內。第一感測質量塊位在第三框架內。扭轉樑分別連接第一感測質量塊與第三框架。第一彈簧分別沿一第一軸向連接第一框架與第三框架，其中第一軸向與第二軸向相互垂直。
本揭露的一實施例提出一種微機電系統裝置，用於控制雙質量塊的位移方向。微機電系統裝置包括至少一基座、至少一槓桿、至少一第一彈簧組件以及兩個振盪單元。第一彈簧組件包括兩個彈性體與至少一支架。各彈性體分別連接槓桿與基座。支架連接槓桿與彈性體。每一振盪單元連接槓桿的一端，且另一振盪單元連接槓桿的另一端。
本揭露的一實施例提出一種微機電系統裝置，用以限制電極移動方向。微機電系統裝置包括至少一基座、至少一振盪模組、至少一移動電極、複數個限制彈簧與至少一第二彈簧組件。振盪模組包括至少一第一框架與至少一第三感測質量塊。第一框架沿一第二軸向來回振盪。第三感測質量塊位在第一框架內。限制彈簧連接移動電極與基座。第二彈簧組件越過第一框架而連接第三感測質量塊及移動電極。第二彈簧組件包括至少一第四彈簧與至少一可 移動連桿。第四彈簧適於沿第二軸向變形，其中第一軸向與第二軸向相互垂直且位在同一平面上。可移動連桿的一端連接第四彈簧，其中可移動連桿的移動方向與移動電極的移動方向相同。
本揭露的一實施例提出一種微機電系統裝置，用於偵測雙軸角速度。微機電系統裝置包括至少一基座、至少一槓桿、至少一第一彈簧組件、兩個振盪模組、至少一移動電極、複數個彈簧與至少一第二彈簧組件。第一彈簧組件包括複數個彈性體與一支架。彈性體分別連接槓桿與基座。支架被彈性體、槓桿與基座所圍繞。槓桿被支架的至少一部分所連接且每一彈性體分別被支架另外的至少一部分所連接。每一振盪模組包括一第一框架、一第三框架、一非平衡感測質量塊、至少一扭轉樑、至少一第一彈簧。第一框架與至少一槓桿的一端連結，且第一框架能沿一第二軸來回振盪。第三框架位在第一框架內。非平衡感測質量塊設置於第三框架內。扭轉樑連接非平衡感測質量塊與第三框架。第一彈簧沿一第一軸向連接第一框架與第三框架。限制彈簧連接移動電極與基座，且各限制彈簧沿第二軸向的剛性大於其沿第一軸向的剛性。第二彈簧組件越過第一框架而連接第三感測質量塊及移動電極。第二彈簧組件包括至少一第四彈簧與至少一可移動連桿。第四彈簧沿第二軸向配置且其兩端連接至第三框架。可移動連桿的一端連接第四彈簧，而其另一端連接至移動電極，其中可移動連桿的移動方向與移動電極的移動方向相同，而第一軸向垂直第二軸向。
基於上述，在本揭露的上述實施例中，藉由槓桿的結構設計並使兩個振盪模組連接在槓桿的兩端，而讓具振盪模組的微機電系統裝置在作動時能達到兩個振盪模組同步且反向的運動模式。
為讓本揭露之上述特徵能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依照本揭露一實施例的一種具振盪模組的微機電系統裝置的立體結構圖。圖2是圖1的微機電系統裝置的等效系統示意。需先說明的是，圖2是為了方便進行描述而繪製，因此相較於圖1，其中部分結構會先行省略，並待後續描述時再以另圖作進一步說明。另需說明的是，由於本實施例的構件多屬相同結構而以對稱配置，因此在描述時僅以其中一側的構件加註標號以作為代表，同時並定義一直角座標系(如圖1、2中所繪示)以便於描述部分構件的運動狀態。
請同時參考圖1與圖2，在本實施例中，具振盪模組的微機電系統裝置10包括兩個基座100、兩個槓桿200、分別連接在基座100與槓桿200之間的兩個第一彈簧組件300、兩個振盪模組400、兩個移動電極500、複數個限制彈簧600、以及越過第一框架420而連接至移動電極500的複數個第二彈簧組件700。值得注意的是，第二彈簧組件700越過第一框架420的方式包含穿越第一框架420或跨越第一框架420二種方式。
在圖1繪示的實施例中，振盪模組400中的第一框架420有一開口處。複數個第二彈簧組件700越過第一框架420的方式是採用穿越第一框架420的方式。也就是說，在圖1的實施例中，複數個第二彈簧組件700穿越第一框架420的開口處而連接至移動電極500。然而，本實施例中，第二彈簧組件700越過第一框架420的方式也可以是採用跨越第一框架420的方式(如後續圖7A至圖7L中的實施例)。
兩個槓桿200分別平行X軸且對稱地設置在振盪模組400的相對兩側，第一彈簧組件300連接至槓桿200的中央，而讓槓桿200能以第一彈簧組件300為支點產生以Z軸為旋轉軸而旋轉的運動。如圖2所示，在具振盪模組的微機電系統裝置10的整體配置上，兩個振盪模組400藉由緩衝彈簧480連接在槓桿200的相對兩端。
換句話說，以圖2所繪示之兩個振盪模組400與其中一個槓桿200為例，兩個振盪模組400實質上是連接在槓桿200的相對兩端，而彈簧組件300是連接在槓桿200的中央處與基座100之間，據此，槓桿200可藉由彈簧組件300以Z軸為旋轉軸而進行順時針旋轉及逆時針旋轉交互進行的旋轉運動，並進而帶動振盪模組400沿Y軸來回運動。同樣地，位在這兩個振盪模組400另一側的槓桿200亦會對振盪模組400產生相同的運動模式。如此一來，兩個槓桿200皆將會藉由其對應的彈簧組件300(即位在圖2中上、下兩側的彈簧組件300)而同步地以Z軸為旋轉軸，同時進行順時針旋轉及逆時針旋轉交互進行的旋轉運動， 進而帶動二個振盪模組400沿Y軸進行方向彼此相反的來回運動。
舉例來說，圖3是圖2的微機電系統裝置進一步簡化的等效系統示意圖。請參考圖3，上述兩個振盪模組400可視為圖3中的振盪單元V1、V2的一種，其藉由槓桿200、第一彈簧組件300而與基座100連結。據此，驅動電極460(繪示於圖1、圖2)便能驅動振盪單元V1、V2朝相反方向移動並使振盪單元V1、V2有相同的位移量。
基於上述，本實施例的微機電系統裝置藉由槓桿200的結構設計並使兩個振盪模組400連接在槓桿200的兩端，從而達到兩個振盪模組400位移量相同但運動方向相反的振盪運動效果，亦即讓第一彈簧組件300限制此兩個振盪模組400僅具有一個運動自由度，故而振盪模組400仍能產生反相共振而不受製造誤差的影響(意即二個振盪模組400皆在其自然頻率下，進行振動，但二個振盪模組400振動時的位移方向彼此相反)，進而提高微機電系統裝置10的靈敏度。
再進一步詳述如下，請再參考圖2，各振盪模組400包括一第一框架420、位在第一框架420內的第一感測質量塊410(可用於感測特定軸向的物理量，例如X軸的角速度或Z軸的加速度)與第三感測質量塊430(用於感測特定軸向的物理量，例如Z軸的角速度或X軸的加速度或Y軸的加速度)、複數個扭轉樑(torsional beam)440、複數個第一彈簧450、驅動電極460以及回饋電極470。在本實施 例中，第一框架420具有沿Y軸配置的複數個開孔422，驅動電極460與回饋電極470分別配置在對應的開孔422中，以讓驅動電極460驅動第一框架420沿Y軸來回振盪，再以回饋電極470偵測第一框架420的實際振盪頻率後回傳至具振盪模組的微機電系統裝置10的特殊應用積體電路(application specific integrated circuit,ASIC)(未繪示)，再由ASIC調整驅動電極460的驅動頻率，以讓第一框架420的實際振盪頻率與驅動電極460的驅動頻率相同。
再者，各第一彈簧450沿X軸連接第三感測質量塊430與第一框架420。另外，本實施例的第三感測質量塊430為一第三框架，其中第一感測質量塊410位在此第三框架內並以扭轉樑440連接第一感測質量塊410與第三感測質量塊430。
在此，扭轉樑440(torsional beam)使第一感測質量塊410能以X軸為旋轉軸而轉動。進一步地說，圖4是圖2的微機電系統裝置沿A-A’線的剖面圖。請同時參考圖2與圖4，具振盪模組的微機電系統裝置10還包括一基板20(如圖4所示)與配置在基板20上的多個第一感應電極900，其中第一感應電極900是由基板20上的導電層形成在第一感測質量塊410的下方。因此，當第一感測質量塊410以X軸為旋轉軸而轉動時，便能藉由第一感應電極900而感測到第一感測質量塊410的旋轉所造成的電容改變，以進一步地計算出外界在X軸上所輸入的角速度。
此外，在本實施例中，扭轉樑440係通過第一感測質 量塊410的非中心軸，亦即第一感測質量塊410並非以著其形心(center of figure)CA所在的軸向而旋轉。如圖2所示，由於第一感測質量塊410的密度分佈是均勻的，使得其形心CA即為其質心(center of mass)MA所在，因此上述連接方式便會造成第一感測質量塊410的偏心軸B1與形心CA(與質心MA)所通過的中心軸C1之間存在位移，亦即扭轉樑440是沿偏心軸B1連接至第一感測質量塊410。如此，將使第一感測質量塊410成為非平衡感測質量塊的結構，以讓其易於以X軸為旋轉軸而旋轉，有利於感測X軸的角速度。
惟，本揭露並不以此為限。圖5A至圖5C分別是依照不同實施例所繪示的微機電系統裝置的等效系統示意圖。請先參考圖5A並對照圖2，扭轉樑440與第一感測質量塊410A的連結配置與圖2的實施例相同，而不同的是第一感測質量塊410A在結構上為一第二框架。換句話說，當第一感測質量塊410或410A的密度是呈均勻分佈，且在扭轉樑440與第一感測質量塊410或410A的連結處是在第一感測質量塊410或410A的非中心軸處。換句話說，扭轉樑440是沿著偏心軸B1連接第一感測質量塊410。如此，將使第一感測質量塊410成為非平衡感測質量塊的結構。此外，在造成第一感測質量塊410、410A呈現非靜態平衡狀態的前提下，並不對第一感測質量塊410、410A的結構外形加以限制。
接著，請參考圖5B與對照圖2，與上述實施例不同的 是，扭轉樑440是連接在第一感測質量塊410B的中心軸C1(即平行X軸且通過形心CA所在處的軸線)，惟此時的第一感測質量塊410B具有位在遠離形心CA的一側的多個開孔410B1。此舉造成第一感測質量塊410B的質心MA位置朝遠離開孔的另一側移動(相較於未存在開孔410B1時的狀態而言)，因而會造成第一感測質量塊410B質量分佈不均的情形，同樣能使第一感測質量塊410B成為非平衡感測質量塊。最後，請參考圖5C並對照圖2。與圖5B的實施例相同，扭轉樑440是連接在第一感測質量塊410C之形心CA所在的中心軸C1，然而此時的第一感測質量塊410C是沿Y軸方向呈現厚度分佈不均的情形(如圖5C中以剖面線繪示SC者)，亦即第一感測質量塊410C的質心MA是位在遠離中心軸C1處(即質心MA位置不同於形心CA位置)，故而亦會造成第一感測質量塊410C成為非平衡感測質量塊之結構。據此，以上述或習知之任何方式造成第一感測質量塊成為非平衡感測質量塊，而易於以X軸為旋轉軸，進行旋轉運動之手段者，皆可適用於本揭露。
圖6A是圖1的微機電系統裝置於第一彈簧組件處的局部放大圖。請同時參考圖1與圖6A，在本實施例中，第一彈簧組件300包括複數個摺疊彈簧310、320與一支架330，其中摺疊彈簧310、320各自連接在槓桿200與基座100之間，而支架330位在摺疊彈簧310、320之間而被摺疊彈簧310與320、槓桿200及基座100所圍繞。換句話 說，支架330是由一橫向支樑331與一縱向支樑332所組成，支架330的其中一端部E1(即縱向支樑332的一端)連接至槓桿200的中心處，支架330的另外兩端部E2、E3(即橫向支樑331的相對兩端)分別連接至位在支架330之左、右側的摺疊彈簧310、320。換句話說，摺疊彈簧310、320是彼此平行地連接在槓桿200與基座100之間，而支架330是呈T形輪廓並以其端部E1~E3連接槓桿200與摺疊彈簧310、320。
在此需說明的是，上述摺疊彈簧310、320(或之後會描述到的摺疊彈簧)係沿一特定軸向(在本實施例中為Y軸)反覆彎折而成，以使物體能沿此軸向進行來回振盪，因此任何現有彈性體能達到相同效果者，皆可適用於本揭露。
然本揭露並不以此為限，圖6B至圖6E是依照本揭露不同實施例所繪示之微機電系統裝置於第一彈簧組件處的局部放大圖。請先參考圖6B，在本實施例中，支架330A包括一U形支樑331A與兩個橫向支樑332A、332B，其中U形支樑331A的兩端部E4、E5連接至槓桿200，以讓槓桿200的中央部位在兩端部E4、E5之間，更詳細地說，即是槓桿200的中心線C3通過U形支樑的兩端部E4、E5連線的中心。摺疊彈簧310、320位在U形支樑331A的左、右外側處，其中一橫向支樑332A連接在U形支樑331A之左外側與摺疊彈簧310之間，而另一橫向支樑332B連接在U形支樑331A之右外側與摺疊彈簧320之間。
請參考圖6C，與圖6B相較之下，支架330B還包括 一縱向支樑333B，其連接在U形支樑331A的凹部與槓桿200的中心線C3之間。
請參考圖6D，與圖6B相較之下，支架330C實質上為一「土」字型支樑，其是由兩個橫向支樑333A1、333A2與一縱向支樑334C所組成。橫向支樑333A1的相對兩端E6、E8分別依序連接摺疊彈簧310、摺疊彈簧320，而橫向支樑333A2的相對兩端E7、E9分別依序連接摺疊彈簧310、摺疊彈簧320，且橫向支樑333A1、333A2彼此呈平行配置。縱向支樑334C的一端E1連接至槓桿200的中心線C3，而縱向支樑334C連接橫向支樑333A1後，其另一端E1’連接至橫向支樑333A2。。
請參考圖6E，支架330D與圖6C的實施例相較之下，其還包括兩個橫向支樑335D，其分別從U形支樑331A的底部轉折處連接至對應側的摺疊彈簧310、320。
需再說明的是，上述實施例中，可另包括二個振盪單元，分別連接槓桿200的二端。該二個振盪單元可以是圖2的二個振盪模組400，其中每一振盪模組400包括一第一框架420、第一感測質量塊410與第三感測質量塊430、複數個扭轉樑440、複數個第一彈簧450。此外，該振盪單元也可以是二個相同的質量塊。
圖6F為本揭露之另一實施例的一種微機電共振器的示意圖，在本實施例的微機電共振器60(MEMS resonator)中，其應用上述圖6C所繪示的第一彈簧組件330B，其中槓桿200二端所連接的二個振盪單元為二個相同的感測質 量塊M1、M2(意即M1、M2有相同的外形、相同的尺寸與相同的重量與相同的密度分佈等相同的特性)。以驅動電極460驅使相同的感測質量塊M1、M2產生反向的振盪，接著以感測電極470偵測質量塊M1、M2實際上所產生的振盪頻率，並傳送至特殊應用積體電路(ASIC)。
最後，ASIC持續調整驅動訊號的頻率，以透過驅動電極460而分別使質量塊M1、M2在其共振頻率上產生方向彼此相返的來回振盪。圖6G為本揭露之另一實施例的一種微機電共振式加速度計的示意圖，其亦為應用如圖6C所繪示之第一彈簧組件330B。然與圖6F不同的是，當微機電加速度計70(MEMS resonant accelerometer)中的相同的感測質量塊M1、M2達到以其共振頻率來回振盪的狀態後，當外界有Z軸的加速度產生時，會造成槓桿200在Z軸方向產生變形，使其在Z軸方向上的剛性(stiffness)改變，進而造成感測質量塊M1、M2的共振頻率改變，故而藉由偵測其共振頻率的改變量，便能計算出Z軸加速度的大小。
上述僅將第一彈簧組件300的部分較佳實施例予以說明，然任何能藉由包括摺疊彈簧310、320在內的彈性體、基座以及支架之相互搭配，使各彈性體能連接槓桿與基座並使支架能連接槓桿與彈性體，進而使槓桿200能以此為支點控制振盪單元的位移方向，皆可適用於本揭露。
請再參考圖1與圖2，具振盪模組的微機電系統裝置10還包括多個固定電極800，其這些固定電極800沿Y軸 排列在兩個槓桿200之間，並位在兩個振盪模組400的鏡射軸C2上(在此，鏡射軸C2平行Y軸)。移動電極500配置在固定電極800的相對兩側，且各移動電極500藉由限制彈簧600而連接至基座100。值得注意的是，限制彈簧600是沿X軸配置，故其會沿X軸產生變形，意謂限制彈簧600沿Y軸的剛性大於其沿X軸的剛性，因此移動電極500受限於限制彈簧600而僅能沿X軸移動。
另外，由於本實施例具振盪模組的微機電系統裝置10的移動電極500是相對於固定電極800成對稱配置，因此得以使具振盪模組的微機電系統裝置10的每一個振盪模組400內的一個第一感測質量塊410皆使用同一組固定電極800而能有效降低其外形體積。換句話說，在本實施例中的二個第一感測質量塊410皆共同使用同一組固定電極800。
圖7A至圖7L為圖1的微機電系統裝置之第二彈簧組件的各種不同的實施例。在這些實施例中，第二彈簧組件700、700B、700C、700D、700E、700F、700G、700H、700I、700J、700K越過第一框架420的方式是採用跨越第一框架420的方式。也就是說，振盪模組400中的第一框架420沒有開口處。複數個第二彈簧組件700越過第一框架420的方式是採用從第一框架420上方跨越的方式。
圖7A是圖1的微機電系統裝置於第二彈簧組件處的局部放大圖。請同時參考圖1與圖7A，在本實施例中，第二彈簧組件700包括一第四彈簧710、複數個可移動連桿 包括：第一連桿720、730及第二連桿740，其中第四彈簧710例如是沿Y軸配置的一摺疊彈簧，其能沿Y軸變形，第一連桿720、730、第二連桿740的延伸方向平行於X軸，亦即第一連桿720、730與第二連桿740的延伸方向，是同時垂直第四彈簧710的配置方向與移動電極500的延伸方向(在本實施例中，第四彈簧710的配置方向是沿Y軸配置且移動電極500亦是沿Y軸延伸)。第一連桿720、730分別連接第四彈簧710的一端與第三感測質量塊430，而第二連桿740的一端連接至第四彈簧710的中央部位的轉折處(即位在第四彈簧710靠近第三感測質量塊430的轉折處R4)，其另一端跨越第一框架420而連接至移動電極500，且第四彈簧710的中央部位的轉折處至第三感測質量塊430的距離小於第四彈簧710的中央部位的轉折處至移動電極500的距離。換句話說，第四彈簧710可配置在第一框架420的正上方(圖1中是穿過第一框架420)，以讓與其連接的第一連桿720、730與第二連桿740皆跨越第一框架420。
據此，當第三感測質量塊430沿Y軸的來回振盪時，若外界產生Z軸的角速度，則第三感測質量塊430便會在X軸的方向上產生位移。藉由限制彈簧600與第四彈簧710的搭配，其中第四彈簧710會沿Y軸變形，因此，當第三感測質量塊430沿Y軸的來回振盪時，便會減少移動電極500在Y軸上的位移，進而使第三感測質量塊430能將沿X軸振盪的運動效果傳遞至移動電極500(即利用上述彈 簧710、600的配置而讓第三感測質量塊430能帶動移動電極500沿X軸方向振盪)。藉著移動電極500在X軸的方向上的位移，會造成該移電極500與固定電極800間的電容產生變化，進而計算出Z軸的角速度的大小。換句話說，可移動連桿(即本實施例的第一連桿720、730、第二連桿740)的移動方向，會與移動電極500的移動方向相同，皆為沿X軸方向振盪。另，下述圖7B至圖7J的實施例中，所述的可移動連桿亦同樣與移動電極同沿X軸方向振盪，故於後便不再贅述。
惟本揭露並未對第四彈簧與可移動連桿的配置方式予以限制。圖7B至圖7J分別為第四彈簧與可移動連桿在不同實施例下的配置示意圖。請先參考圖7B，第二彈簧組件700B的可移動連桿包括：第一連桿730B、740B及第二連桿720B，且其與圖7A的實施例相較而呈對稱設置，亦即本實施例的可移動連桿是以第二連桿720B連接第四彈簧710的中央部位的轉折處(即位在第四彈簧710靠近移動電極500的轉折處R5)與第三感測質量塊430，而以一第一連桿730B連接第四彈簧710的一端與移動電極500的一處，及以另一第一連桿740B連接第四彈簧710的另一端與移動電極500的另一處，且第四彈簧的中央部位的轉折處至移動電極500的距離小於第四彈簧710的中央部位的轉折處至第三感測質量塊430的距離。
請參考圖7C，在此實施例中，第二彈簧組件700C的可移動連桿包括：第一連桿720、730及第二連桿740C。 與圖7A不同的是，本實施例的第二連桿740C連接在第四彈簧710的中央部位的轉折處(即位在第四彈簧710鄰近移動電極500的轉折處R5)與移動電極500之間，且第四彈簧710的中央部位的轉折處至移動電極500的距離小於第四彈簧710的中央部位的轉折處至第三感測質量塊430的距離。另，圖7D所繪示者與圖7C是相對於第一框架420的局部而互成對稱配置，在此實施例中，第二彈簧組件700D的可移動連桿包括：第一連桿730B、740B及第二連桿740D。其第一連桿730B、740B如同圖7B之實施例，是連接第四彈簧710的一端與移動電極500，而其第二連桿740D連接第三感測質量塊430與第四彈簧710的中央部位的轉折處(即位在第四彈簧710靠近第三感測質量塊430的轉折處R4)，且第四彈簧710的中央部位的轉折處至第三感測質量塊430的距離小於第四彈簧710的中央部位的轉折處至移動電極500的距離。
請參考圖7E，在此實施例中，第二彈簧組件700E的可移動連桿包括：第一連桿720、730及第二連桿750E、760E。與圖7A相較之下，圖7E是以兩個第二連桿750E、760E分別連接第四彈簧710與移動電極500。進一步地說，其中一個第四彈簧710E1的兩端分別連接第一連桿720和第二連桿750E，而另一第四彈簧710E2則是連接在第二連桿760E和第一連桿730之間。再者，此兩個第二連桿750E、760E實質上連接在第四彈簧710鄰近第三感測質量塊430的轉折處R4a與R4b且相互平行設置。另，圖7F 是對稱於圖7E設置，在此實施例中，第二彈簧組件700F的可移動連桿包括：第一連桿730B與740B及第二連桿750F、760F，其第一連桿730B與740B與圖7B、圖7D相同便不再贅述，而其第二連桿750F、760F則是連接第三感測質量塊430與第四彈簧710E1、710E2靠近移動電極500的轉折處R5a、R5b。
請參考圖7G，在此實施例中，第二彈簧組件700G的可移動連桿包括：第一連桿720、730及第二連桿750G、760G，其中第一連桿720、730與圖7A、圖7C、圖7E相同，而第二連桿750G、760G連接移動電極500與第四彈簧710G，其中第二連桿750G、760G一同連接至第四彈簧710G的中央部位的轉折處(即位在第四彈簧710G靠近第三感測質量塊430的轉折處R4)，且第四彈簧710G的中央部位的轉折處至第三感測質量塊430的距離小於第四彈簧710G的中央部位的轉折處至移動電極500的距離。再者，本實施例的第一連桿720、730與第二連桿750G、760G呈跨越第一框架420而設置
請參考圖7H，在此實施例中，第二彈簧組件700H的可移動連桿包括：第一連桿730B、740B及第二連桿750H、760H，其中第一連桿730B、740B與圖7B、圖7D、圖7F相同，而不同的是，第二連桿750H、760H連接第三感測質量塊430與第四彈簧710H的中央部位的轉折處(即位在第四彈簧710H靠近移動電極500的轉折處R5)，且第四彈簧710H的中央部位的轉折處至移動電極500的距離 小於第四彈簧710G的中央部位的轉折處至第三感測質量塊430的距離。再者，本實施例的第一連桿730B、740B與第二連桿750G、760G呈跨越第一框架420而設置。
請參考圖7I，在此實施例中，第二彈簧組件700I的可移動連桿包括：第一連桿720、730及第二連桿740C、750I、760I，其中第一連桿720、730與圖7A、7C、7E、7G相同，第二連桿750I、760I分別連接移動電極500與第四彈簧710的中央靠近第三感測質量塊430的轉折處R4c、R4d。再者，第二連桿740C與圖7C相同。
請參考圖7J，在此實施例中，第二彈簧組件700J的可移動連桿包括：第一連桿730B、740B及第二連桿740D、750J、760J，其中第一連桿730B、740B與圖7B、7D、7F、7H的實施例相同，第二連桿740D與圖7D相同，而第二連桿750J、760J分別連接第四彈簧710鄰近移動電極500的轉折處R5c、R5d與第三感測質量塊430。再者，在本實施例中且第一連桿730B、740B與第二連桿750J、760J呈跨越第一框架420配置。
圖7K是本揭露另一實施例的一種微機電系統裝置於第二彈簧組件處的局部放大圖。圖7L是圖7K的第二彈簧組件的俯視圖，其中在圖7L中以粗實線繪示第二彈簧組件的外形輪廓。請同時參考圖7K與圖7L，在本實施例中，第三感測質量塊430是具有一開口D1的第三框架，其中開口D1將第三感測質量塊430於此處分隔成兩部分，而移動電極500具有對應此開口處D1的一凹口G1(在此意 指凹口G1是朝向開口D1)。第二彈簧組件700K包括一第四彈簧710K與一可移動連桿711K，其中第四彈簧710K沿Y軸配置且其兩端分別連接在感測質量塊430之開口處D1的兩端D1a與D1b(即上述第三感測質量塊430被分隔成的兩部分)，而可移動連桿711K的一端連接在第四彈簧710K的中央處，其另一端跨越第一框架420而連接至移動電極500的凹口G1。
在本實施例中，可移動連桿711K是以垂直移動電極500的延伸方向(在本實施例中，移動電極500是以Y軸為其延伸方向)而連接移動電極500這個構件。再者，可移動連桿711K是以垂直第四彈簧710K的配置方向(在本實施例中，第四彈簧710K是沿Y軸配置，即第四彈簧僅會沿Y軸彈性變形)而連接第四彈簧710K這個構件。因此，可移動連桿711K的移動方向，與移動電極500的移動方向相同，亦即可移動連桿711K與移動電極500會受第三感測質量塊430的驅動沿X軸同時來回移動。換句話說，當第三感測質量塊430沿Y軸移動時，第四彈簧710K藉由其彈性變形而吸收第三感測質量塊430的動能，亦即此時的第三感測質量塊430並無法有效驅動可移動連桿711K沿Y軸移動。相對地，當第三感測質量塊430沿X軸移動時，第四彈簧710K無法有效彈性變形，因而無法造成第四彈簧710K有效吸收第三感測質量塊430的動能，故而第三感測質量塊730能驅動可移動連桿711K及移動電極500同時沿X軸移動。
此外，第二彈簧組件700K還包括一支撐連桿712K，而第四彈簧710K具有一中央轉折處R3與兩個轉折處R1、R2，其中兩個轉折處R1、R2分別沿Y軸位在中央轉折處R3的相對兩側並對稱於中央轉折處R1，而支撐連桿712K沿Y軸連接第四彈簧710K的兩個轉折處R1、R2。在此，支撐連桿712K用以防止第四彈簧710K在推動移動電極500時擠向中央轉折處R1，以使第二彈簧組件700K增加移動電極500產生X軸方向上的位移效果。
上述僅將第二彈簧組件的部分較佳實施例予以說明，然任何能藉由包括：連接移動電極與基座的限制彈簧、跨越該第一框架且連接第三感測質量塊與移動電極的第二彈簧組件及連接第四彈簧的可移動連桿，以讓微機電系統裝置能藉由上述實施例中的第二彈簧組件來限制電極移動方向，皆可適用於本揭露。
圖8A至圖8H繪示本揭露之一實施例(如圖一之實施例)的一種微機電系統裝置的製造流程。請先參考圖8A至圖8C，首先提供一絕緣層覆矽晶圓(Silicon on Insulator Wafer,SOI Wafer)，其包含元件層P1(device layer)與處理層P2(handle layer)及夾置在元件層P1(device layer)與處理層P2(handle layer)之間的二氧化矽層P3(SiO2 layer)。
接著，在元件層P1上蝕刻出柱腳S1(pedestal)，再將複合金屬層P4沉積於柱腳S1上用以形成電性連接時之接觸點。
請參考圖8D與圖8E，另以蘇打玻璃(soda glass)、 諸如PYREX(注冊商標)作為基板晶圓P5，並在此基板晶圓P5上沉積一作為金屬連線與電容板之第一金屬層P6，之後再於第一金屬層P6上沉積第二金屬層P7，以作為導電連接墊(Conductive Bond Pad)。在本實施例中使用鉻(Cr)/鉑(Pt)複合金屬做為金屬連線。
請參考圖8F，在上述SOI晶圓製程(圖8A至圖8C)以及玻璃晶圓製程(圖8D、圖8E)完成後，在真空環境下以400伏特(V)偏壓、攝氏420(℃)進行晶圓對晶(Wafer-to-Wafer)的陽極接合製程而將兩晶圓接合在一起。
請參考圖8G，接著以90℃，30%的氫氧化鉀(KOH)溶液將SOI晶圓的處理層P2去除，並使用氫氟酸(HF)去除二氧化矽層P3，再以深反應離子蝕刻(deep reactive ion etching,DRIE)出本揭露之一實施例之微機電系統裝置的微型結構(如圖8H所示)。
綜上所述，在本揭露的上述實施例中，藉由支架與摺疊彈簧連接在槓桿與基座之間，因而得以讓槓桿能以連接處為支點進行轉動。如此，以此槓桿的結構設計並使兩個振盪模組連接在槓桿的兩端，而讓具振盪模組的微機電系統裝置在作動時能達到兩個振盪模組運動方向彼此相反的振盪運動模式，亦即讓槓桿結構限制此兩個振盪模組僅具有一個運動自由度，因此振盪模組能不受製造誤差的影響而產生反相共振，進而提高具振盪模組的微機電系統裝置的靈敏度。
此外，以扭轉樑沿X軸而連接在第一感測質量塊與第三感測質量塊之間，並使扭轉樑與第一感測質量塊的連接 處偏移第一感測質量塊的質心，故而能造成第一感測質量塊形成一非平衡感測質量塊結構，以便利於其以X軸為旋轉軸進行轉動。
另一方面，本揭露之具振盪模組的微機電系統裝置還包括連接移動電極與基座之間的限制彈簧，以及跨越第一框架，且連接在第三感測質量塊與移動電極之間的第二彈簧組件，並藉由限制彈簧沿X軸配置，而第二彈簧組件中的第四彈簧沿Y軸配置，因而限制第三感測質量塊僅能將沿X軸運動的位移傳送至移動電極，故而能藉此確保移動電極不受非X軸之移動軸向的影響。
雖然本揭露已以實施例舉例說明如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧具振盪模組的微機電系統裝置
20、36‧‧‧基板
30‧‧‧微機電陀螺儀
31、41、42、51、52‧‧‧質量塊
32、43、53‧‧‧驅動電極
33、44、54‧‧‧感測電極
34‧‧‧懸浮樑
35、46、57‧‧‧固定支撐座
40、50‧‧‧音叉式陀螺儀
45‧‧‧支撐彈簧
55‧‧‧支撐架
56‧‧‧彈簧連桿
60‧‧‧微機電共振器
70‧‧‧微機電共振式加速度計
200‧‧‧槓桿
300‧‧‧第一彈簧組件
310、320‧‧‧摺疊彈簧
330、330A、330B、330C、330D‧‧‧支架
331A‧‧‧U形支樑
331、332A、332B、333A1、333A2、335D、711K、711L‧‧‧橫向支樑
332、333B、334C‧‧‧縱向支樑
400‧‧‧振盪模組
410、410A、410B、410C‧‧‧第一感測質量塊
420‧‧‧第一框架
410B1、422‧‧‧開孔
430‧‧‧第三感測質量塊
440‧‧‧扭轉樑
450‧‧‧第一彈簧
460‧‧‧驅動電極
470‧‧‧回饋電極
480‧‧‧緩衝彈簧
500‧‧‧移動電極
600‧‧‧限制彈簧
700、700B、700C、700D、700E、700F、700G、700H、700I、700J、700K‧‧‧第二彈簧組件
710、710E1、710E2、710H、710G、710K‧‧‧第四彈簧
720、730、730B、740B、750E、760E‧‧‧第一連桿
720B、740、740C、740D、750F、760F、750G、760G、750H、760H、750I、760I、750J、760J‧‧‧第二連桿
711K‧‧‧可移動連桿
712K‧‧‧支撐連桿
800‧‧‧固定電極
900‧‧‧第一感應電極
C1‧‧‧中心軸
C2‧‧‧鏡射軸
C3‧‧‧中心線
CA‧‧‧形心
D1‧‧‧不連續處
E1、E1’、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9、D1a、D1b‧‧‧端
G1‧‧‧凹口
MA‧‧‧質心
V1、V2‧‧‧振盪單元
P1‧‧‧元件層
P2‧‧‧操控層
P3‧‧‧二氧化矽層
P4‧‧‧複合金屬層
P5‧‧‧基板晶圓
P6‧‧‧第一金屬層
P7‧‧‧第二金屬層
S1‧‧‧柱腳
B1‧‧‧偏心軸
R3‧‧‧中央轉折處
R1、R2、R4、R4a、R4b、R4c、R4d、R5、R5a、R5b、R5c、R5d‧‧‧轉折處
T1‧‧‧導電層
圖1是依照本揭露一實施例的一種具振盪模組的微機電系統裝置的立體結構圖。
圖2是圖1的微機電系統裝置的等效系統示意圖。
圖3是圖2的微機電系統裝置進一步簡化的等效系統示意圖。
圖4是圖2的微機電系統裝置沿A-A’線的剖面圖。
圖5A至圖5C分別是依照不同實施例所繪示的微機電系統裝置的等效系統示意圖。
圖6A是圖1的微機電系統裝置於第一彈簧組件處的局部放大圖。
圖6B至圖6E是依照本揭露不同實施例所繪示之微機電系統裝置於第一彈簧組件處的局部放大圖。
圖6F為本揭露之另一實施例的一種微機電共振器的示意圖。
圖6G為本揭露之另一實施例的一種微機電加速度計的示意圖。
圖7A是圖1的微機電系統裝置於第二彈簧組件處的局部放大圖。
圖7B至圖7J分別為第四彈簧與可移動連桿在不同實施例下的配置示意圖。
圖7K是本揭露另一實施例的一種微機電系統裝置於第二彈簧組件處的局部放大圖。
圖7L是圖7K的第二彈簧組件的俯視圖。
圖8A至圖8H繪示本揭露之一實施例的一種微機電系統裝置的製造流程。
圖9是傳統微機電陀螺儀的結構示意圖。
圖10A至圖10C為音叉式陀螺儀的等效系統示意圖。
圖11A為美國專利US7,043,985的一種音叉式陀螺儀的示意圖。
圖11B與圖11C分別繪示圖11A的音叉式陀螺儀於運動狀態時的等效系統示意圖。
10‧‧‧具振盪模組的微機電系統裝置
100‧‧‧基座
200‧‧‧槓桿
300‧‧‧第一彈簧組件
310、320‧‧‧摺疊彈簧
330‧‧‧支架
400‧‧‧振盪模組
410‧‧‧第一感測質量塊
420‧‧‧第一框架
422‧‧‧開孔
430‧‧‧第三感測質量塊
440‧‧‧扭轉樑
450‧‧‧第一彈簧
460‧‧‧驅動電極
470‧‧‧回饋電極
480‧‧‧緩衝彈簧
500‧‧‧移動電極
600‧‧‧限制彈簧
700‧‧‧第二彈簧組件
710‧‧‧第四彈簧
720‧‧‧可移動連桿
800‧‧‧固定電極
C1‧‧‧中心軸
C2‧‧‧鏡射軸

Claims (36)

  1. 一種微機電系統裝置，用於偵測雙軸角速度，該微機電系統裝置包括：至少一振盪模組，其包括：一第一框架，沿一第二軸向來回振盪；一第三框架，位在該第一框架內；一第一感測質量塊，位在該第三框架內；複數個扭轉樑，分別連接該第一感測質量塊與該第三框架；以及複數個第一彈簧，分別沿一第一軸向連接該第一框架與該第三框架，其中該第一軸向與該第二軸向相互垂直。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統裝置，還包括：至少一槓桿；其中，該至少一槓桿的一端連接一該振盪模組並且該至少一槓桿的另一端連接另一該振盪模組，且該兩個振盪模組藉由該槓桿而沿該第二軸向進行方向相反的振盪。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的微機電系統裝置，還包括：複數個緩衝彈簧；其中，該兩個振盪模組分別透過該緩衝彈簧連接至該槓桿的相對應兩端。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統裝置，還 包括：至少一槓桿；至少一基座；至少一第一彈簧組件，該至少一第一彈簧組件包括：複數個彈性體，分別連接該至少一槓桿與該至少一基座；以及一支架，被該些彈性體、該至少一槓桿、及該至少一基座所圍繞；其中，該至少一振盪模組連接至該至少一槓桿的一端且該至少一槓桿被該支架的至少一部分所連接且每一該些彈性體分別被該支架的另外至少一部分所連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統裝置，還包括：至少一移動電極；複數個限制彈簧，連接該至少一移動電極與該至少一基座，且各該些限制彈簧沿該第二軸向的剛性大於其沿該第一軸向的剛性；至少一第二彈簧組件，越過該第一框架而連接該第三框架及該至少一移動電極，該第二彈簧組件包括：至少一第四彈簧，沿該第二軸向配置；至少一可移動連桿，其一端連接該至少一第四彈簧，其中該至少一可移動連桿的移動方向，與該至少一移動電極的移動方向相同。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統裝置，其 中該些扭轉樑沿偏心軸連接該第一感測質量塊，而使該第一感測質量塊成為一非平衡感測質量塊。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統裝置，其中該第一感測質量塊為一第二框架，且該些扭轉樑沿偏心軸連接該第二框架，而使該第二框架成為一非平衡感測質量塊。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統裝置，其中該些扭轉樑沿中心軸連接該第一感測質量塊，且該第一感測質量塊的密度相對於其中心軸呈不對稱分佈，而使該第一感測質量塊成為一非平衡感測質量塊。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統裝置，其中該些扭轉樑沿中心軸連接該第一感測質量塊，且在相對於其中心軸一側的該第一感測質量塊之局部具有至少一穿孔，而使該第一感測質量塊成為一非平衡感測質量塊。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統裝置，其中該些扭轉樑沿中心軸連接該第一感測質量塊，且該第一感測質量塊的外形輪廓相對其中心軸呈不對稱分佈，而使該第一感測質量塊成為一非平衡感測質量塊。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的微機電系統裝置，其中該些扭轉樑沿中心軸連接該第一感測質量塊，且該第一感測質量塊相對其中心軸具有不同厚度，而使該第一感測質量塊成為一非平衡感測質量塊。
  12. 一種微機電系統裝置，用於控制振盪單元的位移方向，包括： 至少一基座；至少一槓桿；至少一第一彈簧組件，其包括：兩個彈性體，各該些彈性體分別連接該至少一槓桿與該至少一基座；至少一支架，連接該至少一槓桿與該些彈性體，以及；二個振盪單元，其中一該振盪單元連接該至少一槓桿的一端，且其中另一該振盪單元連接該至少一槓桿的另一端。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的微機電系統裝置，其中該至少一支架，被該二個彈性體、該至少一槓桿與該至少一基座所圍繞且該至少一槓桿被該至少一支架的至少一部分所連接且每一該些彈性體分別被該至少一支架的另外至少一部分所連接。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的微機電系統裝置，其中該二個振盪單元為二個振盪模組，每一該振盪模組包括：至少一第一框架，連接在該至少一槓桿的一端；至少一第三感測質量塊，位在該第一框架內；至少一移動電極；複數個限制彈簧，連接該移動電極與該至少一基座，且各該些限制彈簧沿該第二軸向的剛性大於其沿該第一軸向的剛性； 至少一第二彈簧組件，越過該第一框架而連接該第三感測質量塊及該至少一移動電極，包括：至少一第四彈簧，沿該第二軸向配置；以及至少一可移動連桿，其一端連接該至少一第四彈簧，其中該至少一可移動連桿的移動方向，與該至少一移動電極的移動方向相同。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的微機電系統裝置，其中該二個振盪單元為二個振盪模組，該兩個振盪模組分別連接至該槓桿的相對應兩端，且每一該振盪模組包含：一第一框架，沿一第二軸向來回振盪；至少一第三框架，設置於該第一框架內；至少一第一感測質量塊，設置於該第三框架內；複數個扭轉樑，分別連接該至少一第一感測質量塊與該至少一第三框架；以及複數個第一彈簧，分別沿一第一軸向連接該至少一第三框架與該第一框架。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的微機電系統裝置，其中該二個振盪單元為兩個相同的質量塊。
  17. 如申請專利範圍第12項所述的微機電系統裝置，其中該支架包括：一橫向支樑，該橫向支樑的一端連接一該彈性體且該橫向支樑的另一端連接另一該彈性體；以及一縱向支樑，連接該橫向支樑與該槓桿。
  18. 如申請專利範圍第12項所述的微機電系統裝置，其中該支架包括：一U形支樑，其兩末端連接該槓桿；以及兩個橫向支樑，其中一橫向支樑連接該U形支樑的一外側及一該彈性體，且另一橫向支樑連接該U形支樑的另一外側及另一該彈性體。
  19. 如申請專利範圍第12項所述的微機電系統裝置，其中該支架包括：一U形支樑，其兩末端連接該槓桿；一縱向支樑，連接該U形支樑的凹部與該槓桿；以及兩個橫向支樑，其中一橫向支樑連接該U形支樑的一外側及一該彈性體，且另一橫向支樑連接該U形支樑的另一外側及另一該彈性體。
  20. 如申請專利範圍第12項所述的微機電系統裝置，其中該支架為一「土」字形支架，包括：二個橫向支樑，其中每一該橫向支樑的一端連接一該彈性體，且每一該橫向支樑的另一端連接另一該彈性體；一縱向支樑，連接該兩個橫向支樑且連接該槓桿。
  21. 如申請專利範圍第12項所述的微機電系統裝置，其中該支架包括：一U形支樑，其兩末端連接該槓桿；複數個橫向支樑，其中二個橫向支樑從該U形支樑的一外側連接至對應該一外側的該一彈性體且其中另外二個橫向支樑從該U形支樑的另一外側連接至對應該另一外側 的該另一彈性體；以及至少一縱向支樑，其一端連接該U形支樑的凹部與且其另一端連接該槓桿。
  22. 一種微機電系統裝置，用以限制電極移動方向，該微機電系統裝置包括：至少一基座；至少一振盪模組，每一該振盪模組包含：一第一框架，沿一第二軸向來回振盪；至少一第三感測質量塊，位在該第一框架內；至少一移動電極；複數個限制彈簧，連接該至少一移動電極與該至少一基座；至少一第二彈簧組件，越過該第一框架而連接該至少一第三感測質量塊及該至少一移動電極，該第二彈簧組件包括：至少一第四彈簧，適於沿該第二軸向變形，其中該第一軸向與該第二軸向相互垂直且位在同一平面上；至少一可移動連桿，其一端連接該至少一第四彈簧，其中該至少一可移動連桿的移動方向，與該至少一移動電極的移動方向相同。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的微機電系統裝置，其中各該限制彈簧沿該第二軸向的剛性大於其沿該第一軸向的剛性。
  24. 如申請專利範圍第22項所述的微機電系統裝 置，其中該至少一第三感測質量塊為一第三框架，該第三框架具有一開口，該至少一第四彈簧的兩端分別連接在該開口的二端。
  25. 如申請專利範圍第22項所述的微機電系統裝置，其中該至少一移動電極具有一凹處，該至少一可移動連桿的一端連接至該凹處。
  26. 如申請專利範圍第22項所述的微機電系統裝置，其中該微機電系統裝置還包括：至少一非平衡感測質量塊；複數個扭轉樑；以及複數個第一彈簧；其中，該至少一第三感測質量塊為一第三框架，且該至少一非平衡感測質量塊設置於該第三框架內；該複數個扭轉樑，分別連接該非平衡感測質量塊與該第三框架；以及複數個第一彈簧，分別沿一第一軸向連接該第三框架與該第一框架。
  27. 如申請專利範圍第22項所述的微機電系統裝置，還包括：至少一槓桿；至少一第一彈簧組件，包括：兩個彈性體；以及至少一支架；其中，各該些彈性體連接該至少一槓桿與該至少一基 座；該至少一支架，被該二個彈性體、該至少一槓桿與該至少一基座所圍繞；該至少一槓桿被該至少一支架的至少一部分所連接，且該每一彈性體分別被該至少一支架的另外至少一部分所連接。
  28. 如申請專利範圍第24項所述的微機電系統裝置，該第二彈簧組件另包括：至少一支撐連桿，沿該第二軸向連接該第四彈簧的二個轉折處，該二個轉折處分別位於該第四彈簧的一中央轉折處的兩側且對稱於該中央轉折處，其中，該至少一可移動連桿的一端連接至該第四彈簧的一中央轉折處。
  29. 如申請專利範圍第22項所述的微機電系統裝置，其中該第二彈簧組件之該可移動連桿包括：兩個第一連桿，其每一該第一連桿連接該第四彈簧的一端及該第三感測質量塊；以及至少一第二連桿，其一端連接該第四彈簧的中央部位且另一端連接該移動電極。
  30. 如申請專利範圍第22項所述的微機電系統裝置，其中該第二彈簧組件之該可移動連桿包括：兩個第一連桿，其每一該第一連桿連接該第四彈簧的一端及該移動電極；以及至少一第二連桿，其一端連接該第四彈簧的中央部位且另一端連接該第三感測質量塊。
  31. 如申請專利範圍第29項所述的微機電系統裝置，其中該至少一第二連桿，其一端連接該第四彈簧的中央部位的轉折處，且該第四彈簧的中央部位的轉折處至該第三感測質量塊的距離小於該第四彈簧的中央部位的轉折處至該移動電極的距離。
  32. 如申請專利範圍第29項所述的微機電系統裝置，其中該至少一第二連桿，其一端連接該第四彈簧的中央部位的轉折處，且該第四彈簧的中央部位的轉折處至該移動電極的距離小於該第四彈簧的中央部位的轉折處至該第三感測質量塊的距離。
  33. 如申請專利範圍第30項所述的微機電系統裝置，其中該至少一第二連桿，其一端連接該第四彈簧的中央部位的轉折處，且該第四彈簧的中央部位的轉折處至該第三感測質量塊的距離小於該第四彈簧的中央部位的轉折處至該移動電極的距離。
  34. 如申請專利範圍第30項所述的微機電系統裝置，其中該至少一第二連桿，其一端連接該第四彈簧的中央部位的轉折處，且該第四彈簧的中央部位的轉折處至該移動電極的距離小於該第四彈簧的中央部位的轉折處至該第三感測質量塊的距離。
  35. 如申請專利範圍第22項所述的微機電系統裝置，其中該第二彈簧組件包含兩個該第四彈簧且該第二彈簧組件包含多數個該可移動連桿，該多數個可移動連桿包含： 兩個第一連桿；兩個第二連桿，設置於該兩個第一連桿之間；其中，每一該第四彈簧的一端連接該第一連桿且每一該第四彈簧的另一端連接該第二連桿。
  36. 一種微機電系統裝置，用於偵測雙軸角速度，包括：至少一基座；至少一槓桿；至少一第一彈簧組件，包括：複數個彈性體，分別連接該至少一槓桿與該至少一基座；一支架，被該些彈性體、該至少一槓桿與該至少一基座所圍繞；其中，該至少一槓桿被該支架的至少一部分所連接，且每一該彈性體分別被該支架另外的至少一部分所連接；二個振盪模組，每一振盪模組包括：一第一框架，與該至少一槓桿的一端連結，且該第一框架能沿一第二軸來回振盪；一第三框架，位在該第一框架內；一非平衡感測質量塊，設置於該第三框架內；至少一扭轉樑，連接該非平衡感測質量塊與該第三框架；至少一第一彈簧，沿一第一軸向連接該第一框架與該第三框架； 至少一移動電極；複數個限制彈簧，連接該至少一移動電極與該至少一基座，且各該些限制彈簧沿該第二軸向的剛性大於其沿該第一軸向的剛性；至少一第二彈簧組件，越過該第一框架而連接該第三框架及該至少一移動電極，其包括：至少一第四彈簧，沿該第二軸向配置且其兩端連接至該第三框架；以及至少一可移動連桿，其一端連接該至少一第四彈簧，其另一端連接至該至少一移動電極，其中該至少一可移動連桿的移動方向，與該至少一移動電極的移動方向相同，而該第一軸向垂直該第二軸向。
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