TWI580632B - 具用於旋轉元件之摺疊彈簧的微機電裝置 - Google Patents

Description

具用於旋轉元件之摺疊彈簧的微機電裝置

本發明係關於一種具旋轉元件微機電裝置，特別是一種具可供旋轉元件轉動之摺疊彈簧的微機電裝置。

近年來由於智慧型手機、平板電腦、互動遊戲機等消費性電子商品開始採用微機電慣性感測元件(如微機電加速度計與微機電陀螺儀)，微機電慣性感測元件的市場需求呈現快速地成長。在微機電加速度計之技術與產品已相對成熟下，微機電陀螺儀已經成了微機電慣性感測元件市場中，下一個重要的競爭產品。舉例來說，微機電陀螺儀可運用於智慧型手機，使智慧型手機具有互動遊戲或個人導航裝置的功能。

傳統微機電陀螺儀主要包含了一質量塊、一扭轉樑、一框架、一摺疊彈簧及一固定座。質量塊藉由扭轉樑而連接於框架，框架藉由摺疊彈簧而固定於固定座。並且，定義X軸向垂直扭轉樑的延伸方向，而定義Y軸向平行於扭轉樑的延伸方向。微機電陀螺儀的原理大致如下，當框架沿著X軸來回的振盪時，質量塊也一併沿著X軸向而來回振盪；當Y軸向產生角速度時，質量塊將以扭轉樑為旋轉軸產生反覆的旋轉運動。此時，偵 測微機電陀螺儀的質量塊與感應電極間的電容值改變，即可計算出角速度。

於設計上，微機電陀螺儀的質量塊與框架的共振頻率會盡可能相等，才可以確保微機電陀螺儀的靈敏度。但由於傳統微機電陀螺儀的扭轉樑的剛性與扭轉樑本身的寬度之一次方成正本，而摺疊彈簧的剛性與摺疊彈簧本身的寬度之三次方成正本。因此在扭轉樑與摺疊彈簧於相同的製程變異下，框架的共振頻率之偏移量將大於質量塊的共振頻率之偏移量。如此，會使傳統微機電陀螺儀在相同的製程變異下，無法使質量塊與框架在振動時有相近的共振頻率，進而使質量塊在感測到角速度時，無法同時達到最大振幅。如此一來，將使得微機電陀螺儀的靈敏度降低。

此外，傳統微機電多軸加速度計、微機電磁力計、微機電鏡面等具可旋轉質量塊(即旋轉元件)的微機電裝置常採用旋轉樑(torsion beam)來連接旋轉元件，以供旋轉元件進行轉動。 當這些微機電裝置的尺寸不斷縮小時，旋轉樑的長度卻必需增加，才能使旋轉元件依然能在特定的頻率上來回轉動。因此，這些具旋轉元件的微機電裝置若繼續使用旋轉樑，將使這些具旋轉元件的微機電裝置的尺寸無法有效縮小。

本提案在於提供一種微機電裝置，其利用摺疊彈簧連接旋轉元件，使旋轉元件能依一軸線轉動。

本提案所揭露之微機電裝置，包含一旋轉元件、至少一限制元件以及至少二摺疊彈簧。旋轉元件可依一軸線進行轉動。二摺疊彈簧以軸線為中心線而對稱配置，每一摺疊彈簧具有一移動端及一固定端。移動端連接旋轉元件，固定端連接限制元件。藉著使移動端及固定端皆不位於軸線上，本提案所揭露之微機電裝置皆能利用摺疊彈簧而使旋轉元件能依一軸線進行轉動。

本提案所揭露之微機電裝置，包含一旋轉元件、至少一限制元件以及至少二摺疊彈簧。旋轉元件可依一軸線進行轉動。二摺疊彈簧以軸線為中心線而對稱配置，每一摺疊彈簧具有一移動端及一固定端。移動端連接旋轉元件，固定端連接限制元件。其中，移動端及固定端皆不位於軸線上，定義移動端至軸線的垂直距離為一移動距離，定義固定端至軸線的垂直距離為一固定距離，定義移動端至固定端的參考點的距離為一彈簧長度，彈簧長度係因旋轉元件之轉動而改變。本提案所揭露之摺疊彈簧的實施型態包含：(1)固定距離小於或等於移動距離且彈簧長度小於或等於移動距離。(2)固定距離小於或等於移動距離且彈簧長度大於移動距離。(3)固定距離大於移動距離且彈簧長度小於或等於固定距離。(4)固定距離大於移動距離且彈簧長度大於固定距離。

本提案所揭露之微機電裝置，包含一旋轉元件、至少一限制元件以及至少二摺疊彈簧。旋轉元件可依一軸線進行轉動。二摺疊彈簧以軸線為中心線而對稱配置，每一摺疊彈簧具有一移動端及一固定端。移動端連接旋轉元件，固定端連接限制元 件。其中，移動端及固定端皆不位於軸線上，定義移動端至軸線的垂直距離為一移動距離，定義固定端至軸線的垂直距離為一固定距離，定義移動端至固定端的參考點的距離為一彈簧長度，彈簧長度係因旋轉元件之轉動而改變。每一摺疊彈簧包含依序相連的複數個延展部，這些延展部的延伸方向平行於軸線，限制元件為一支架且支架的寬度大於至少一延展部的寬度。

本提案所揭露之微機電裝置，包含一旋轉元件、至少一限制元件以及至少二摺疊彈簧。旋轉元件可依一軸線進行轉動。二摺疊彈簧以軸線為中心線而對稱配置，每一摺疊彈簧具有一移動端及一固定端。移動端連接旋轉元件，固定端連接限制元件。其中，移動端及固定端皆不位於軸線上，彈簧長度係因旋轉元件之轉動而改變。每一摺疊彈簧包含依序相連的複數個延展部，這些延展部的延伸方向平行於軸線，至少二延展部的長度係不相同。

本提案所揭露之微機電裝置，包含一質量塊、至少一限制元件及複數個摺疊彈簧。質量塊可依一軸線進行轉動。複數個摺疊彈簧以軸線為中心線而對稱配置，每一摺疊彈簧具有一移動端及一固定端。移動端連接質量塊，固定端連接至少一限制元件。其中，移動端及固定端皆不位於軸線上，彈簧長度係因質量塊之轉動而改變。本提案所揭露之微機電裝置，可利用摺疊彈簧連接旋轉元件，使旋轉元件能依一軸線轉動。因此，本提案所揭露之微機電裝置可依據不同的用途而進行適當修改，而適用於 機電多軸加速度計、微機電磁力計、微機電鏡面等具旋轉元件的微機電裝置。

有關本提案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

10a、10b、10c、10d、10d’、10d”、10e、10f、10g‧‧‧微機電裝置

A‧‧‧旋轉元件

100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g‧‧‧質量塊

101g‧‧‧開孔

B、110a、110b、110c、110d、110e、110f、110g‧‧‧摺疊彈簧

110d’、110d”‧‧‧摺疊彈簧

1101a、1101b、1101c、1101d、1101e、1101f、1101g‧‧‧延展部

1102a、1102b、1102c、1102d、1102e、1102f、1102g‧‧‧延展部

1103a、1103b、1103c、1103d、1103e、1103f、1103g‧‧‧延展部

1100c、1100d、1100f‧‧‧延展部

1104a、1104b、1104e、1104g‧‧‧延展部

1100d’、1101d’、1102d’、1103d’‧‧‧延展路

1100d”、1101d”、1102d”、1103d”‧‧‧延展部

M、112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g‧‧‧移動端

112d’、112d”‧‧‧移動端

R、114a、114b、114c、114d、114e、114f、114g‧‧‧固定端

R’、114a’、114b’、114c’、114dr、114e’、114f’、114g’‧‧‧參考點

114d’、114d”‧‧‧固定端

114d’r、114d”r‧‧‧參考點

120a、120b、120c、120d、120d’、120d”、120e、120f‧‧‧支架

120g‧‧‧固定座

1201e、1201f‧‧‧主支架

1202e、1202f‧‧‧延伸部

122b‧‧‧中央連桿

124b‧‧‧W型支架

1241b‧‧‧第一端

1242b‧‧‧第二端

130a、130b、130c、130d、130e、130f‧‧‧框架

140a、140b、140c、140d‧‧‧彈簧

150a、150b、150c、150d‧‧‧固定座

160a‧‧‧基板

L、L1、L2‧‧‧軸線

L’‧‧‧中心線

C‧‧‧圓心

P‧‧‧交點

Wr、Ws‧‧‧寬度

df‧‧‧固定距離

dm‧‧‧移動距離

ds‧‧‧彈簧長度

第1圖係為本提案之微機電裝置的部分結構示意圖。

第2圖係為根據第1圖的側視圖。

第3圖係為本提案之微機電裝置的作動原理之第一型態示意圖。

第4圖係為本提案之微機電裝置的作動原理之第二型態示意圖。

第5圖係為本提案之微機電裝置的作動原理之第三型態示意圖。

第6圖係為本提案之微機電裝置的作動原理之第四型態示意圖。

第7圖係為本提案之微機電裝置的作動原理之第五型態示意圖。

第8A圖係為本提案一實施例之微機電裝置的結構上視圖。

第8B圖係為本提案一實施例之微機電裝置之局部結構側視圖。

第9A圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖。

第9B圖係為本提案另一實施例之微機電裝置之摺疊彈簧與限制元件的結構側視圖。

第9C圖係為本提案另一實施例之微機電裝置之摺疊彈簧與限制元件的結構立體圖。

第9D圖係為本提案另一實施例之彈簧寬度的製程變異對應於 框架與旋轉元件的共振頻率關係圖。

第10A圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖。

第10B圖係為本提案另一實施例之微機電裝置之摺疊彈簧與限制元件的結構側視圖。

第11A圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖。

第11B圖係為本提案另一實施例之微機電裝置之摺疊彈簧與限制元件的結構側視圖。

第11C圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖。

第11D圖係為本提案另一實施例之微機電裝置之摺疊彈簧與限制元件的結構側視圖。

第11E圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖。

第11F圖係為本提案另一實施例之微機電裝置之摺疊彈簧與限制元件的結構側視圖。

第12圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖。

第13圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖。

第14A圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖。

第14B圖係為本提案另一實施例之微機電裝置之摺疊彈簧與限制元件的結構側視圖。

請參照第1圖與第2圖，第1圖係為本提案之微機電裝置的部分結構示意圖，第2圖係為根據第1圖的側視圖。

本提案之微機電裝置之一旋轉元件A可依一軸線L進行 轉動。摺疊彈簧(serpentine spring or folded spring)B具有一移動端M與一固定端R。摺疊彈簧B的移動端M連接於旋轉元件A，而摺疊彈簧B的固定端R連接至一限制元件(未繪示)。旋轉元件A依軸線L進行旋轉運動時，移動端M會沿一圓周O旋動(如第2圖虛線所示)。此外，軸線L與圓周O所在的平面相交於一圓心C。為了明確定義本提案微機電裝置的作動原理時的特定距離，定義固定端R的參考點R’為線段LN與圓周O所在的平面的交點，其中線段LN平行軸線L並貫穿固定端R。是以，移動端M、固定端R的參考點R’以及圓心C皆位於圓周O所在的平面。

如第1圖所示，可定義移動端M至軸線L的垂直距離或移動端M以及圓心C之間的一距離為一移動距離dm，及定義固定端R至軸線L的垂直距離或參考點R’及圓心C之間的一距離為一固定距離df。移動端M至固定端R的參考點R’的距離也被定義為一彈簧長度ds。

本提案之微機電裝置其移動端與固定端皆不位於軸線上，因此會有數種不同之作動型態。以下說明本提案之微機電裝置的各種作動型態。

如第3圖所示，係為本提案之微機電裝置的作動原理之第一型態示意圖。在第一型態，摺疊彈簧B的固定端R的參考點R’是位於旋轉圓周O內且彈簧長度ds小於圓周的半徑。換言之，固定距離df小於移動距離dm，且彈簧長度ds小於移動距離dm。當旋轉元件A旋轉θ角後，摺疊彈簧B的移動端M會以圓心C為旋轉中心而 由M點旋轉至M’點。此時，摺疊彈簧B的移動端M至固定端R的參考點R’的長度將由L0(即MR’的距離)伸長為L1(即M’R’的距離)，意即L1大於L0。由上述說明及第3圖之幾何關係可得知，本提案之微機電裝置的作動原理之第一型態滿足以下關係：

(1)固定距離小於移動距離(df<dm)。

(2)彈簧長度小於移動距離(ds<dm)。

請接著參照第4圖，第4圖係為本提案之微機電裝置的作動原理之第二型態示意圖。

在第二型態，摺疊彈簧B的固定端R的參考點R’是位於旋轉圓周O內且彈簧長度ds大於圓周的半徑。換言之，固定距離df小於移動距離dm，且彈簧長度ds大於移動距離dm。當旋轉元件A旋轉θ角後，摺疊彈簧B的移動端M會以圓心C為旋轉中心而由M點旋轉至M’點。此時，摺疊彈簧B的移動端M至固定端R的參考點R’的長度將由L0(即MR’的距離)縮短為L1(即M’R’的距離)，意即L1小於L0。由上述說明及第4圖之幾何關係可得知，本提案之微機電裝置的作動原理之第二型態滿足以下關係：

(1)固定距離小於移動距離(df<dm)。

(2)彈簧長度大於移動距離(ds>dm)。

請接著參照第5圖，第5圖係為本提案之微機電裝置的作動原理之第三型態示意圖。在第三型態，摺疊彈簧B的固定端R的參考點R’是位於圓周O上。換言之，固定距離df等於移動距離dm，當旋轉元件A旋轉θ角後，摺疊彈簧B的移動端M會以圓心C為旋 轉中心而由M點旋轉至M’點。此時，摺疊彈簧B的移動端M至固定端R的參考點R’的長度將由L0(即MR’的距離)縮短為L1(即M’R’的距離)，意即L1小於L0。由上述說明及第4圖之幾何關係可得知，本提案之微機電裝置的作動原理之第三型態滿足以下關係：(1)固定距離等於移動距離(df=dm)。

請接著參照第6圖，第6圖係為本提案之微機電裝置的作動原理之第四型態示意圖。在第四型態，摺疊彈簧B的固定端R的參考點R’是位於圓周O外(即固定距離df大於移動距離dm)且彈簧長度ds小於固定距離df。當旋轉元件A旋轉θ角後，摺疊彈簧B的移動端M會以圓心C為旋轉中心而由M點旋轉至M’點。此時，摺疊彈簧B的移動端M至固定端R的參考點R’的長度將由L0(即MR’的距離)伸長為L1(即M’R’的距離)，意即L1大於L0。由上述說明及第6圖之幾何關係可得知，本提案之微機電裝置的作動原理之第四型態滿足以下關係：

(1)固定距離大於移動距離(df>dm)。

(2)彈簧長度小於固定距離(ds<df)。

請接著參照第7圖，第7圖係為本提案之微機電裝置的作動原理之第五型態示意圖。在第五型態，摺疊彈簧B的固定端R的參考點R’是位於旋轉圓周外(即固定距離df大於移動距離dm且彈簧長度ds大於固定距離df。當旋轉元件A旋轉θ角後，摺疊彈簧B的移動端M會以圓心C為旋轉中心而由M點旋轉至M’點。此時，摺疊彈簧B的移動端M至固定端R的參考點R’的 長度將由L0(即MR’的距離)縮短為L1(即M’R’的距離)，意即L1小於L0。由上述說明及第7圖之幾何關係可得知，本提案之微機電裝置的作動原理之第五型態滿足以下關係：

(1)固定距離大於移動距離(df>dm)。

(2)彈簧長度大於固定距離(ds>df)。

以下，將介紹本提案的各實施例。請接著參照第8A圖與第8B圖，第8A圖係為本提案一實施例之微機電裝置的結構上視圖，第8B圖係為本提案一實施例之微機電裝置之局部結構側視圖。

本提案所揭露之微機電裝置10a係以運用於一Y軸角速度計為例，其適用於偵測一Y軸角速度。微機電裝置10a包含一旋轉元件(在本實施例中為一質量塊100a)、至少一限制元件(在本實施例中為一支架120a)、複數個摺疊彈簧110a、一振盪元件(在本實施例中為一框架130a)、複數個彈簧140a及複數個固定座150a。

質量塊100a可依一軸線L進行轉動。

支架120a的數量為二，且分別設置於質量塊100a的相對兩側，且分別與框架130a連接。

本實施例的摺疊彈簧110a之數量係以四個為例，且這些摺疊彈簧110a係兩個為一組，且同一組的這兩個摺疊彈簧110a係以軸線L為中心線而對稱配置。進一步來說，本實施例的這些摺疊彈簧110a係為線對稱(line symmetry)配置。每一摺疊彈 簧110a具有一移動端112a及一固定端114a。移動端112a連接質量塊100a，固定端114a連接支架120a，且每一支架120a連接二個摺疊彈簧110a的固定端114a。換言之，在本實施例中，限制元件120a藉由摺疊彈簧110a而連接至旋轉元件100a。其中，每一摺疊彈簧110a的移動端112a及固定端114a皆不位於軸線L上。

如第8A圖所示，由於移動端112a與固定端114a不位於軸線L上，因此可定義移動端112a至軸線L的垂直距離為一移動距離dm，定義固定端114a至軸線L的垂直距離為一固定距離df，定義移動端112a至固定端114a的參考點114a’的距離為一彈簧長度ds。在本實施例中，固定距離小於移動距離(df<dm)，且彈簧長度小於移動距離(ds<dm)。如第8A圖所示摺疊彈簧110a的配置方式，彈簧長度ds會因質量塊100a之轉動而改變。進一步來說，本實施例的微機電裝置10a的作動型態係為第一型態(如第3圖所示)。

本實施例每一摺疊彈簧110a包含依序相連的複數個延展部1101a、1102a、1103a、1104a。這些延展部1101a、1102a、1103a、1104a的延伸方向平行於軸線L。其中，上述的延伸方向係指延展部1101a、1102a、1103a、1104a的長邊所延伸的方向(即圖示中的Y方向)。並且，支架120a的寬度Wr大於每一延展部1101a、1102a、1103a、1104a的寬度Ws。此外，在本實施例中，這些延展部1101a、1102a、1103a、1104a的長度(即Y軸方向的 尺寸)皆不相同。延展部1101a、1102a、1103a的長度係朝遠離軸線L的方向遞減。進一步來說，延展部1101a的長度大於延展部1102a的長度，而延展部1102a的長度又大於延展部1103a的長度。上述延展部的長度皆不相同的設計，是用來防止摺疊彈簧110a在不同振動模態下的共振頻率過於接近。需注意的是，上述延展部的長度皆不相同的特徵非用以限定本提案。舉例來說，在其他實施例當中，延展部1101a、1102a、1103a的長度也可以至少二個是相同的。

本實施例之框架130a為矩形框，但框架130a的外型非用以限定本實施例。每一支架120a連接於框架130a的環型內側，使得這些支架120a、這些摺疊彈簧110a及質量塊100a係被框架130a所環繞。支架120a的一端連接至框架130a，支架120a的另一端連結摺疊彈簧110a的固定端114a。

此外，框架130a更藉由四個彈簧140a而連接於四個固定座150a，其中，每一固定座150a設置於基板160a上。進一步來說，當微機電裝置10a偵測角速度時，會使框架130a沿著X軸向產生來回的位移，使得質量塊100a也一併沿著X軸向產生來回的位移。當微機電裝置10a於Y軸感測到角速度時，質量塊100a將以軸線L為旋轉軸產生反覆的旋轉運動。此時，偵測微機電裝置10a之質量塊100a與基板160a上之固定電極(圖未示)間的電容值之改變，即可計算出角速度。

由於本實施例之質量塊100a係藉由摺疊彈簧110a 的彈性變形而產生反覆旋轉運動，且本提案之摺疊彈簧110a的彈性變形之型態為伸縮型而非是習知扭轉樑的扭轉型。因此，連接質量塊100a的摺疊彈簧110a及連接框架130a之彈簧140a彈性變形之型態皆為伸縮型。因此，在製程變異下，框架130a共振頻率的偏移量會接近質量塊100a共振頻率的偏移量。故可提升微機電裝置10a運用於Y軸角速度計時的靈敏度。

請接著參照第9A圖至第9D圖，第9A圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖，第9B圖係為本提案另一實施例之微機電裝置之摺疊彈簧與限制元件的結構側視圖，第9C圖係為本提案另一實施例之微機電裝置之摺疊彈簧與限制元件的結構立體圖，第9D圖係為本提案另一實施例之彈簧寬度的製程變異對應於框架與旋轉元件的共振頻率關係圖。

本提案所揭露之微機電裝置10b係以一Y軸角速度計為例，其適用於偵測一Y軸角速度。微機電裝置10b包含一旋轉元件(在本實施例中為一質量塊100b)、至少一限制元件(在本實施例中為一支架120b，包含中央支架122b及一W型支架124b)、複數個摺疊彈簧110b、一振盪元件(在本實施例中為一框架130b)、複數個彈簧140b及複數個固定座150b。

質量塊100b可依一軸線L進行轉動。

支架120b的數量為二，且分別設置於質量塊100b的相對兩側。

本實施例的摺疊彈簧110b之數量係以四個為例。這 些摺疊彈簧110b係兩個為一組，且同一組的這兩個摺疊彈簧110b係以軸線L為中心線而對稱配置。進一步來說，本實施例的這些摺疊彈簧110b係為線對稱配置。每一摺疊彈簧110b具有一移動端112b及一固定端114b。移動端112b連接質量塊100b，固定端114b連接支架120b之中央支架122b，且每一支架120b連接二個摺疊彈簧110b的固定端114b。換言之，在本實施例中，限制元件120b藉由摺疊彈簧110b而連接至旋轉元件100b。每一摺疊彈簧110b的移動端112b及固定端114b皆不位於軸線L上。

如第9A圖所示，由於移動端112b與固定端114b不位於軸線L上，因此可定義移動端112b至軸線L的垂直距離為一移動距離dm，定義固定端114b至軸線L的垂直距離為一固定距離df，定義移動端112b至固定端114b的參考點114b’的距離為一彈簧長度ds。在本實施例中，固定距離df小於移動距離dm，且彈簧長度ds小於移動距dm離。在本實施例中，由於移動端112b與固定端114b不位於軸線L上，彈簧長度ds因而會隨質量塊100b之轉動而改變。進一步來說，本實施例的微機電裝置10b的作動型態係為前述第3圖所示的第一型態。

更詳細來說，本實施例每一摺疊彈簧110b包含依序相連的複數個延展部1101b、1102b、1103b、1104b。延展部1101b、1102b、1103b、1104b的延伸方向平行於軸線L。其中，上述的延伸方向係指延展部1101b、1102b、1103b、1104b的長邊所延伸的方向(即圖示中的Y方向)。

此外，在本實施例中，延展部1101b、1102b、1103b的長度(即Y方向的尺寸)皆不相同，這些延展部1101b、1102b、1103b的長度係朝遠離軸線L的方向遞減。進一步來說，延展部1101b的長度大於延展部1102b的長度，而延展部1102b的長度又大於延展部1103b的長度。需注意的是，上述延展部的長度皆不相同的特徵非用以限定本提案。舉例來說，在其他實施例當中，延展部1101b、1102b、1103b的長度也可以至少二個是相同的。

本實施例之框架130b為矩形框，但框架130b的外型非用以限定本實施例。每一支架120b連接於框架130b的環型內側緣，使得這些支架120b、這些摺疊彈簧110b及質量塊100b係被框架130b所環繞。並且，本實施例之支架120b為一支架，支架係由中央支架122b連接一W型支架124b所形成。W型支架124b連接至框架130b，而中央支架122b的另一端連結摺疊彈簧110b的固定端114b。更進一步來說，W型支架124b具有相對配置的一第一端1241b及一第二端1242b分別連接至框架130b。W型支架124b的第一端1241b及第二端1242b以軸線L為中心線而對稱配置。並且，支架120b之中央支架122b的寬度Wr大於每一延展部1101b、1102b、1103b的寬度Ws。上述本實施例所謂的寬度係指物件於圖示中X方向的尺寸。藉由上述支架120b之W型支架124b之第一端1241b及一第二端1242b的設置，可降低支架120b與框架130b連接處的應力值，而防止支架120b與框架130b連接處產生破壞。如此，便提升了微機電裝置10b 於運作時的可靠度。

此外，框架130b更藉由四個彈簧140b而連接於四個固定座150b。其中，固定座150b設置於基板上(圖未示)，因此可視為一固定點。進一步來說，於實際運作時，係先框架130b沿著X軸向產生來回的位移運動，使得質量塊100b也一併沿著X軸向產生來回的位移運動。當微機電裝置10b感測到Y軸角速度時，質量塊100b將以軸線L為旋轉軸產生反覆的旋轉運動。此時，偵測微機電裝置10b之質量塊100b與基板(圖未示)上之固定電極(圖未示)間的電容值之改變，即可計算出角速度。

傳統Y軸角速度計之質量塊係藉由樑之扭轉而產生反覆的轉動。本實施例之質量塊100b係藉由摺疊彈簧110b的伸縮變形而產生旋轉運動。因此，在本實施例中，摺疊彈簧110b以及彈簧140b的剛性皆趨近於與其本身的寬度之一次方成正本。如此一來，如第9D圖所示，於各種不同彈簧寬度的製程變異下，框架130b位移運動的共振頻率(實線)仍能夠趨近於質量塊100b的旋轉運動的共振頻率(虛線)。如此，當微機電裝置10b感測到Y軸角速度時，質量塊100b會有最大的旋轉量，進而提升Y軸角速度計的靈敏度。

請接著參照第10A圖與第10B圖，第10A圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖，第10B圖係為本提案另一實施例之微機電裝置之摺疊彈簧與限制元件的結構側視圖。

本提案所揭露之微機電裝置10c係以運用於一Y軸角速度計為例，其用於偵測一Y軸角速度。微機電裝置10c包含一旋轉元件(在本實施例中為一質量塊100c)、至少一限制元件(在本實施例中為一支架120c)、複數個摺疊彈簧110c、一振盪元件(在本實施例中為一框架130c)、複數個彈簧140c及複數個固定座150c。

質量塊100c可依一軸線L進行轉動。

支架120c的數量為四，且質量塊100c的相對兩側分別設置二個支架120c。

本實施例的摺疊彈簧110c之數量係以四個為例，且這些摺疊彈簧110c係兩個為一組，且同一組的這兩個摺疊彈簧110c係以軸線L為中心線而對稱配置。進一步來說，本實施例的這些摺疊彈簧110c係為線對稱配置。每一摺疊彈簧110c具有一移動端112c及一固定端114c。移動端112c連接質量塊100c，固定端114c連接支架120c，且每一支架120c對應連接一個摺疊彈簧110c的固定端114c。換言之，在本實施例中，限制元件120c藉由摺疊彈簧110c而連接至旋轉元件100c。其中，每一摺疊彈簧110c的移動端112c及固定端114c皆不位於軸線L上。

如第10A圖所示，由於移動端112c與固定端114c不位於軸線L上，因此可定義移動端112c至軸線L的垂直距離為一移動距離dm，定義固定端114c至軸線L的垂直距離為一固定距離df，定義移動端112c至固定端114c的參考點114c’的距 離為一彈簧長度ds。在本實施例中，固定距離df大於移動距離dm，且彈簧長度ds小於固定距離df。如第10A圖所示摺疊彈簧110c的配置方式，彈簧長度ds會因質量塊100c之轉動而改變。 進一步來說，本實施例的微機電裝置10c的作動型態係為前述第6圖所示的第四型態。

詳細來說，本實施例每一摺疊彈簧110c包含依序相連的複數個延展部1100c、1101c、1102c、1103c。這些延展部1100c、1101c、1102c、1103c的延伸方向平行於軸線L。其中，上述的延伸方向係指延展部1100c、1101c、1102c、1103c的長邊所延伸的方向(即圖示中的Y方向)。並且，支架120c的寬度Wr大於每一延展部1100c、1101c、1102c、1103c的寬度Ws。此外，在本實施例中，這些延展部1101c、1102c、1103c的長度(即Y方向的尺寸)皆不相同，這些延展部1101c、1102c、1103c的長度係朝遠離軸線L的方向遞增。進一步來說，延展部1101c的長度小於延展部1102c的長度，而延展部1102c的長度又小於延展部1103c的長度。需注意的是，上述延展部的長度皆不相同的特徵非用以限定本提案。舉例來說，在其他實施例當中，延展部1101c、1102c、1103c的長度也可以至少二個是相同的。

本實施例之框架130c為矩形框，但框架130c的外型非用以限定本實施例。每一支架120c連接於框架130c的環型內側，使得這些支架120c、這些摺疊彈簧110c及質量塊100c係被框架130c所環繞。並且，支架120c的一端連接至框架130c， 而支架120c的另一端與摺疊彈簧110c的固定端114c連結。

此外，框架130c更藉由四個彈簧140c而連接於四個固定座150c。其中，固定座150c設置於基板上(圖未示)。進一步來說，於實際運作上，係使框架130c沿著X軸向產生來回的位移運動，使得質量塊100c也一併沿著X軸向而產生來回的位移運動。當微機電裝置10c於Y軸向具有角速度時，質量塊100c將以軸線L為旋轉軸而產生反覆的旋轉運動。此時，偵測微機電裝置10c之質量塊100c與基板(圖未示)上之固定電極(圖未示)間的電容值之改變，即可計算出角速度。

請接著參照第11A圖與第11B圖，第11A圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖，第11B圖係為本提案另一實施例之微機電裝置之摺疊彈簧與限制元件的結構側視圖。

本提案所揭露之微機電裝置10d係以運用於一Y軸角速度計為例，其用於偵測一Y軸角速度。微機電裝置10d包含一旋轉元件(在本實施例中為一質量塊100d)、至少一限制元件(在本實施例中為一支架120d)、複數個摺疊彈簧110d、一振盪元件(在本實施例中為一框架130d)、複數個彈簧140d及複數個固定座150d。

質量塊100d可依一軸線L進行轉動。

支架120d的數量為二，且分別設置於質量塊100d的相對兩側。

本實施例的摺疊彈簧110d之數量係以二個為例，且 這二個摺疊彈簧110d係以軸線L與質量塊之X軸向的中心線L’之交點P為中心點而對稱配置。進一步來說，本實施例的這二個摺疊彈簧110d係為點對稱配置。每一摺疊彈簧110d具有一移動端112d及一固定端114d。移動端112d連接質量塊100d，固定端114d連接支架120d，且每一支架120d對應連接一個摺疊彈簧110d的固定端114d。換言之，在本實施例中，限制元件120d藉由摺疊彈簧110d而連接至旋轉元件100d。此外，每一摺疊彈簧110d的移動端112d及固定端114d皆不位於軸線L上。

如圖第11A所示，由於移動端112d與固定端114d不位於軸線L上，因此可定義移動端112d至軸線L的垂直距離為一移動距離dm，定義固定端114d至軸線L的垂直距離為一固定距離df，定義移動端112d至固定端114d的參考點114dr的距離為一彈簧長度ds。在本實施例中，固定距離df等於移動距離dm。如第11A圖所示摺疊彈簧的配置方式，彈簧長度會因質量塊100d之轉動而改變。進一步來說，本實施例的微機電裝置10d的作動型態係為前述第5圖所示的第三型態。

詳細來說，本實施例每一摺疊彈簧110d包含依序相連的複數個延展部1100d、1101d、1102d、1103d。這些延展部1100d、1101d、1102d、1103d的延伸方向平行於軸線L。其中，上述的延伸方向係指延展部1100d、1101d、1102d、1103d的長邊所延伸的方向(即圖示中的Y軸方向)。並且，支架120d的寬度Wr大於每一延展部1100d、1101d、1102d、1103d的寬度Ws。此 外，在本實施例中，延展部1101d、1102d、1103d的長度(即Y方向的尺寸)皆不相同。這些延展部1101d、1102d、1103d的長度係朝接近軸線L的方向遞增。進一步來說，延展部1101d的長度小於延展部1102d的長度，而延展部1102d的長度又小於延展部1103d的長度。需注意的是，上述延展部的長度皆不相同的特徵非用以限定本提案。舉例來說，在其他實施例當中，延展部1101d、1102d、1103d的長度也可以至少二個是相同的。

本實施例之框架130d為矩形框，但框架130d的外型非用以限定本實施例。每一支架120d連接至框架130d的環型內側緣，使得這些支架120d、這些摺疊彈簧110d及質量塊100d係被框架130c所環繞。並且，本實施例之支架120d其一端連接於至框架130d，而其另一端連結摺疊彈簧110d的固定端114d。

此外，框架130d更藉由四個彈簧140d而連接於四個固定座150d。進一步來說，於實際運作上，係使框架130d沿著X軸向產生來回的位移運動，使得質量塊100d也一併沿著X軸向產生來的回位移運動。當微機電裝置10d感測到Y軸向具有角速度時，質量塊100d將以軸線L為旋轉軸而產生反覆的旋轉。 此時，偵測微機電裝置10d之質量塊100d與基板(圖未示)上之固定電極(圖未示)間的電容值之改變，即可計算出角速度。

請接著參照第12圖，第12圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖。

本提案所揭露之微機電裝置10e係以運用於一差分 式Y軸角速度計(differential Y-axis gyroscope)為例，其適用於偵測一Y軸角速度。當Y軸產生角速度時，微機電裝置10的二個質量塊100e會產生方向相反的旋轉運動，因此具有低雜訊干擾的優點。微機電裝置10e包含至少二個旋轉元件(在本實施例中為二個質量塊100e)、至少一限制元件(在本實施例為一支架120e)、複數個摺疊彈簧110e及一振盪元件(在本實施例中為一框架130e)。

本實施例的質量塊100e之數量係以二為例，且各別依二軸線L1、L2進行轉動。

支架120e的數量為二，且分別設置於二質量塊100a的相對兩側。支架120e分別具有一主支架1202e及二個延伸支架1201e。

本實施例的摺疊彈簧110e之數量係以八個為例，且這些摺疊彈簧110e係兩個為一組，且同一組的這兩個摺疊彈簧110e係以軸線L1或L2為中心線而對稱配置。進一步來說，本實施例的這些摺疊彈簧110e係為線對稱配置。每一摺疊彈簧110e具有一移動端112e及一固定端114e。移動端112e連接質量塊100e，固定端114e連接支架120e。換言之，在本實施例中，限制元件120e藉由摺疊彈簧110e而連接至旋轉元件100e。其中，每一摺疊彈簧110e的移動端112e及固定端114e皆不位於二軸線L1、L2上。

如第12圖所示，由於移動端112e與固定端114e不位於相對應的軸線L1或L2上，因此可定義摺疊彈簧110e的移 動端112e至相對應的軸線L1或L2的垂直距離為一移動距離dm，定義固定端114e至相對應的軸線L1或L2的垂直距離為一固定距離df，定義移動端112e至固定端114e的參考點114e’的距離為一彈簧長度ds。在本實施例中，固定距離df小於移動距離dm，且彈簧長度ds小於移動距離dm。如第12圖所示摺疊彈簧110e的配置方式，會使彈簧長度ds因質量塊100e之轉動而改變。 進一步來說，本實施例的微機電裝置10e的作動型態係為前述第3圖所示的第一型態。

詳細來說，本實施例每一摺疊彈簧110e包含依序相連的複數個延展部1101e、1102e、1103e、1104e。這些延展部1101e、1102e、1103e、1104e的延伸方向平行於軸線L1或L2。 其中，上述的延伸方向係指延展部1101e、1102e、1103e、1104e的長邊所延伸的方向(即圖示中的Y軸方向)。並且，支架120e的延伸支架1201e之寬度Wr大於每一延展部1101e、1102e、1103e、1104e的寬度Ws。

此外，在本實施例中，延展部1101e、1102e、1103e的長度(即Y方向的尺寸)皆不相同。這些延展部1101e、1102e、1103e的長度係朝遠離相對應的軸線L1或L2的方向遞減。進一步來說，延展部1101e的長度大於延展部1102e的長度，而延展部1102e的長度又大於延展部1103e的長度。需注意的是，上述延展部的長度皆不相同的特徵非用以限定本提案。舉例來說，在其他實施例當中，延展部1101e、1102e、1103e的長度也可以至 少二個是相同的。

本實施例之框架130e為圓環型框架，但框架130e的外型非用以限定本實施例。每一支架120e連接至框架130e的環型內側，使得這些支架120e、這些摺疊彈簧110e及質量塊100e係被框架130e所環繞。

請接著參照第13圖，第13圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖。

本提案所揭露之微機電裝置10f係以運用於一差分式Y軸角速度計(differential Y-axis gyroscope)為例，其用於偵測一Y軸角速度，並具有低雜訊干擾的優點。微機電裝置10f包含至少二旋轉元件(在本實施例中為二個質量塊100f)、至少一限制元件(在本實施例中為一支架120f)、複數個摺疊彈簧110f及一振盪元件(在本實施例中為一個框架130f)。

本實施例的質量塊100f之數量係以二個為例，且各別可依二軸線L1、L2進行轉動。

支架120f的數量為二，且分別設置於二質量塊100f的相對兩側。每一支架120f分別具有一個主支架1202f及四個延伸支架1201f。每一主支架1202f的兩端分別連接環形框架130f且每一延伸支架1201f連接所對應之摺疊彈簧110f的一固定端114f。

本實施例的摺疊彈簧110f之數量係以八個為例，且這些摺疊彈簧110f係兩個為一組，且同一組的這兩個摺疊彈簧 110f係以軸線L1或L2為中心線而對稱配置。每一摺疊彈簧110f具有一移動端112f及一固定端114f。移動端112f連接質量塊100f，固定端114f連接支架120f中的延伸支架1201f。換言之，在本實施例中，限制元件120f藉由摺疊彈簧110f而連接至旋轉元件100f。此外，每一摺疊彈簧110f的移動端112f及固定端114f皆不位於二軸線L1、L2上。

如第13圖所示，由於移動端112f與固定端114f皆不位於軸線L1、L2上，因此可定義摺疊彈簧110f的移動端112f至相對應的軸線L1或L2的垂直距離為一移動距離dm，定義固定端114f至相對應的軸線L1或L2的垂直距離為一固定距離df，定義移動端112f至相對應的固定端114f的參考點114f’的距離為一彈簧長度ds。在本實施例中，固定距離df大於移動距離dm，且彈簧長度ds小於固定距離df。如第13圖所示摺疊彈簧110f的配置方式，會使彈簧長度ds因質量塊100f之轉動而改變。進一步來說，本實施例的微機電裝置10f的作動型態係為前述第6圖所示的第四型態。

詳細來說，本實施例每一摺疊彈簧110f包含依序相連的複數個延展部1100f、1101f、1102f、1103f。這些延展部1100f、1101f、1102f、1103f的延伸方向平行於軸線L1或L2。 其中，上述的延伸方向係指延展部1100f、1101f、1102f、1103f的長邊所延伸的方向(即圖示中的Y方向)。並且，支架120f的延伸部1201f之寬度Wr大於每一延展部1101f、1102f、1103f的寬 度Ws。

此外，在本實施例中，延展部1101f、1102f、1103f的長度(即Y方向的尺寸)皆不相同，這些延展部1101f、1102f、1103f的長度係朝遠離相對應的軸線L1或L2的方向遞增。進一步來說，延展部1101f的長度小於延展部1102e的長度，而延展部1102f的長度又小於延展部1103f的長度。需注意的是，上述延展部的長度皆不相同的特徵非用以限定本提案。舉例來說，在其他實施例當中，延展部1101f、1102f、1103f的長度也可以至少二個是相同的。

本實施例之框架130f為環型框架，但框架130f的外型非用以限定本實施例。每一支架120f連接於環型框架130f的內側，使得這些支架120f、這些摺疊彈簧110f及質量塊100f係被框架130f所環繞。

請接著參照第14A圖與第14B圖，第14A圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖，第14B圖係為本提案另一實施例之微機電裝置之摺疊彈簧與限制元件的結構側視圖。

本提案所揭露之微機電裝置10g係以運用於一Z軸加速度計為例，其用於偵測一Z軸加速度。微機電裝置10g包含至少一旋轉元件(在本實施例中為一中空之質量塊100g)、至少一限制元件(在本實施例中為一固定座120g)及複數個摺疊彈簧110g。

本實施例的質量塊100g之數量係以一為例，且依一軸線L進行轉動。質量塊100g具有一開孔101g。

限制元件的數量為二，且分別設置於質量塊100g之開孔101g內緣的相對兩側。本實施例之限制元件為一固定座(anchor)120g，意即限制元件為固定於基板(圖未示)上的固定座120g。

本實施例的摺疊彈簧110g之數量係以四個為例，且這些摺疊彈簧110g係兩個為一組，且同一組的這兩個摺疊彈簧110g係以軸線L為中心線而對稱配置。進一步來說，本實施例的這些摺疊彈簧110g係為線對稱配置。每一摺疊彈簧110g具有一移動端112g及一固定端114g。移動端112g連接於質量塊100g，固定端114g連接固定座120g。質量塊100g之開孔101g內的相對兩側分別連接二個摺疊彈簧110g的移動端112g，每一固定座120g連接二個摺疊彈簧110e的固定端114e。換言之，在本實施例中，限制元件120g藉由摺疊彈簧110g而連接至旋轉元件100g。其中，每一摺疊彈簧110g的移動端112g及固定端114g皆不位於軸線L上。

如第14A圖所示，由於移動端112g與固定端114g皆不位於軸線L上，因此可定義摺疊彈簧110g的移動端112g至軸線L的垂直距離為一移動距離dm，定義固定端114g至軸線L的垂直距離為一固定距離df，定義移動端112g至固定端114g的參考點114g’的距離為一彈簧長度ds。在本實施例中，固定距離 df小於移動距離dm，且彈簧長度ds小於移動距離dm。如第13圖所示摺疊彈簧110f的配置方式，會使彈簧長度ds因質量塊100g之轉動而改變。進一步來說，本實施例的微機電裝置10g的作動型態係為前述第3圖所示的第一型態。

詳細來說，本實施例每一摺疊彈簧110g包含依序相連的複數個延展部1101g、1102g、1103g、1104g。這些延展部1101g、1102g、1103g、1104g的延伸方向平行於軸線L。上述的延伸方向係指延展部1101g、1102g、1103g、1104g的長邊所延伸的方向(即圖示中的Y方向)。並且，固定座120g之寬度Wr大於每一延展部1101g、1102g、1103g、1104g的寬度Ws。此外，在本實施例中，延展部1101g、1102g、1103g的長度(即Y方向的尺寸)皆不相同。這些延展部1101g、1102g、1103g的長度係朝遠離軸線L的方向遞減。進一步來說，延展部1101g的長度大於延展部1102g的長度，而延展部1102g的長度又大於延展部1103g的長度。需注意的是，上述延展部的長度皆不相同的特徵非用以限定本提案。舉例來說，在其他實施例當中，延展部1101g、1102g、1103g的長度也可以至少二個是相同的。

需注意的是，根據上述本提案數個實施例之係以彈簧長度小於移動距離為例，但非用以限定本提案。舉例來說，在其他實施例中，藉由各元件相對位置的調整，彈簧長度也可以是大於移動距離。此外，上述本提案數個實施例之限制元件與框架是兩不同元件，然而在其他實施例當中，限制元件與框架也可以 是一體的，意即限制元件本身即是框架。以下將以數個實施例詳細說明。

請接著參照第11C圖與第11D圖，第11C圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖，第11D圖係為本提案另一實施例之微機電裝置之摺疊彈簧與限制元件的結構側視圖。

本提案所揭露之微機電裝置10d’係以運用於一Y軸角速度計為例，其用於偵測一Y軸角速度。微機電裝置10d’包含一旋轉元件(在本實施例中為一質量塊100d)、至少一限制元件(在本實施例中為一支架120d’)、複數個摺疊彈簧110d、一振盪元件(在本實施例中為一框架130d)、複數個彈簧140d及複數個固定座150d。

質量塊100d可依一軸線L進行轉動。

支架120d’的數量為二，且分別設置於質量塊100d的相對兩側。

本實施例的摺疊彈簧110d’之數量係以二個為例，且這二個摺疊彈簧110d’係以軸線L與質量塊之X軸向的中心線L’之交點P為中心點而對稱配置。進一步來說，本實施例的這二個摺疊彈簧110d’係為點對稱配置。每一摺疊彈簧110d’具有一移動端112d’及一固定端114d’。移動端112d’連接質量塊100d，固定端114d’連接支架120d’，且每一支架120d’對應連接一個摺疊彈簧110d’的固定端114d’。換言之，在本實施例中，限制元件120d’ 藉由摺疊彈簧110d’而連接至旋轉元件100d。此外，每一摺疊彈簧110d’的移動端112d’及固定端114d’皆不位於軸線L上。

如圖第11C所示，由於移動端112d’與固定端114d’不位於軸線L上，因此可定義移動端112d’至軸線L的垂直距離為一移動距離dm，定義固定端114d’至軸線L的垂直距離為一固定距離df，定義移動端112d’至固定端114d’的參考點114d’r的距離為一彈簧長度ds。在本實施例中，固定距離df小於移動距離dm，且彈簧長度ds大於移動距離dm。如第11C圖所示摺疊彈簧的配置方式，彈簧長度會因質量塊100d之轉動而改變。進一步來說，本實施例的微機電裝置10d’的作動型態係為前述第4圖所示的第二型態。

詳細來說，本實施例每一摺疊彈簧110d’包含依序相連的複數個延展部1100d’、1101d’、1102d’、1103d’。這些延展部1100d’、1101d’、1102d’、1103d’的延伸方向平行於軸線L。 其中，上述的延伸方向係指延展部1100d’1101d’、1102d’、1103d’的長邊所延伸的方向(即圖示中的Y軸方向)。並且，支架120d’的寬度Wr大於每一延展部1100d’、1101d’、1102d’、1103d’的寬度Ws。此外，在本實施例中，延展部1101d’、1102d’、1103d’的長度(即Y方向的尺寸)皆不相同。這些延展部1101d’、1102d’、1103d’的長度係朝接近支架120d’的方向遞增。進一步來說，延展部1101d’的長度小於延展部1102d’的長度，而延展部1102d’的長度又小於延展部1103d’的長度。需注意的是，上述延展部的長度皆不相同的特徵非用以限定本提案。舉例來說，在其他實施例當 中，延展部1101d’、1102d’、1103d’的長度也可以至少二個是相同的。

本實施例之框架130d為矩形框，但框架130d的外型非用以限定本實施例。每一支架120d’連接至框架130d的環型內側緣，使得這些支架120d’、這些摺疊彈簧110d及質量塊100d係被框架130d所環繞。並且，本實施例之支架120d’其一端連接於至框架130d，而其另一端連結摺疊彈簧110d的固定端114d。

請接著參照第11E圖與第11F圖，第11E圖係為本提案另一實施例之微機電裝置的結構上視圖，第11F圖係為本提案另一實施例之微機電裝置之摺疊彈簧與限制元件的結構側視圖。

本提案所揭露之微機電裝置10d”係以運用於一Y軸角速度計為例，其用於偵測一Y軸角速度。微機電裝置10d”包含一旋轉元件(在本實施例中為一質量塊100d)、至少一限制元件(在本實施例中為一支架120d”)、複數個摺疊彈簧110d”、一振盪元件(在本實施例中為一框架130d)、複數個彈簧140d及複數個固定座150d。

質量塊100d可依一軸線L進行轉動。

支架120d”的數量為二，且分別設置於質量塊100d的相對兩側。

本實施例的摺疊彈簧110d”之數量係以二個為例，且這二個摺疊彈簧110d”係以軸線L與質量塊之X軸向的中心線L’ 之交點P為中心點而對稱配置。進一步來說，本實施例的這二個摺疊彈簧110d”係為點對稱配置。每一摺疊彈簧110d”具有一移動端112d”及一固定端114d”。移動端112d”連接質量塊100d，固定端114d”連接支架120d”，且每一支架120d”對應連接一個摺疊彈簧110d”的固定端114d”。換言之，在本實施例中，限制元件120d藉由摺疊彈簧110d”而連接至旋轉元件100d。此外，每一摺疊彈簧110d”的移動端112d”及固定端114d”皆不位於軸線L上。

如圖第11E所示，由於移動端112d”與固定端114d”不位於軸線L上，因此可定義移動端112d”至軸線L的垂直距離為一移動距離dm，定義固定端114d”至軸線L的垂直距離為一固定距離df，定義移動端112d”至固定端114d”的參考點114d”r的距離為一彈簧長度ds。在本實施例中，固定距離df大於移動距離dm，且彈簧長度ds大於固定距離df。如第11E圖所示摺疊彈簧的配置方式，彈簧長度會因質量塊100d之轉動而改變。進一步來說，本實施例的微機電裝置10d”的作動型態係為前述第7圖所示的第五型態。

詳細來說，本實施例每一摺疊彈簧110d”包含依序相連的複數個延展部1100d”、1101d”、1102d”、1103d”。這些延展部1100d”、1101d”、1102d”、1103d”的延伸方向平行於軸線L。 其中，上述的延伸方向係指延展部1100d”、1101d”、1102d”、1103d”的長邊所延伸的方向(即圖示中的Y軸方向)。並且，支架120d”的寬度Wr大於每一延展部1100d”、1101d”、1102d”、1103d”的 寬度Ws。此外，在本實施例中，延展部1101d”、1102d”、1103d”的長度(即Y方向的尺寸)皆不相同。這些延展部1101d”、1102d”、1103d”的長度係朝接近支架120d”的方向遞增。進一步來說，延展部1101d”的長度小於延展部1102d”的長度，而延展部1102d”的長度又小於延展部1103d”的長度。需注意的是，上述延展部的長度皆不相同的特徵非用以限定本提案。舉例來說，在其他實施例當中，延展部1101d”、1102d”、1103d”的長度也可以至少二個是相同的。

本實施例之框架130d為矩形框，但框架130d的外型非用以限定本實施例。每一支架120d”連接至框架130d的環型內側，使得這些支架120d”、這些摺疊彈簧110d”及質量塊100d係被框架130c所環繞。並且，本實施例之支架120d”其一端連接於至框架130d，而其另一端連結摺疊彈簧110d”的固定端114d”。 此外，框架130d更藉由四個彈簧140d而連接於四個固定座150d。

根據上述數個實施例之微機電裝置，旋轉元件係藉由摺疊彈簧的伸縮變形而產生旋轉運動，而非是習知扭轉樑的扭轉變形。因此，連接旋轉元件的摺疊彈簧以及框架的剛性皆趨進於與彈簧的寬度之一次方成正本。如此一來，於各種不同彈簧寬度的製程變異下，框架的位移振動時的共振頻率能夠趨近於質量塊的旋轉時之共振頻率。如此，可提升微機電裝置運用於角速度計時的靈敏度。

根據上述數個實施例之微機電裝置，限制元件係藉 由摺疊彈簧而連接至旋轉元件。因此，一端連接旋轉元件的摺疊彈簧，其另一端所連接的支架或固定座或框架或其它元件都可以是本揭露中所稱的的限制元件。值得注意的是，支架或固定座或框架若沒有藉由摺疊彈簧而連接至旋轉元件，則這些支架或固定座或框架則非本揭露中所稱的的限制元件。

本提案所揭露之微機電裝置，可利用摺疊彈簧連接旋轉元件，使旋轉元件能依一軸線轉動。因此，本提案所揭露之微機電裝置可依據不同的用途而進行適當修改，而適用於各種不同型態的微機電裝置，例如微機電多軸加速度計、微機電磁力計、微機電鏡面等。當這些微機電裝置的尺寸不斷縮小時，這些使用摺疊彈簧連接旋轉元件的微機電裝置，僅需要調整延展部的數量即能使旋轉元件依然能在特定的頻率上來回轉動。換言之，不需增加摺疊彈簧的延展部的長度，即能使旋轉元件依然能在特定的頻率上來回轉動。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護 範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10a‧‧‧微機電裝置

100a‧‧‧旋轉元件

110a‧‧‧摺疊彈簧

1101a‧‧‧延展部

1102a‧‧‧延展部

1103a‧‧‧延展部

1104a‧‧‧延展部

112a‧‧‧移動端

114a‧‧‧固定端

120a‧‧‧限制元件

130a‧‧‧框架

140a‧‧‧彈簧

150a‧‧‧固定座

160a‧‧‧基板

L‧‧‧軸線

Wr、Ws‧‧‧寬度

df‧‧‧固定距離

dm‧‧‧移動距離

ds‧‧‧彈簧長度

Claims (35)

1. 一種微機電裝置，包含：一旋轉元件，可依一軸線進行轉動，該軸線與該旋轉元件的兩相對表面相交；至少一限制元件；以及至少二摺疊彈簧，以該軸線為中心線而對稱配置，每一該摺疊彈簧具有一移動端及一固定端，該移動端連接該旋轉元件的兩相對表面中的至少一個，該固定端連接該至少一限制元件；其中，該移動端及該固定端皆不位於該軸線上，定義該移動端至該軸線的垂直距離為一移動距離，定義該固定端至該軸線的垂直距離為一固定距離，定義該移動端至該固定端的參考點的距離為一彈簧長度，該彈簧長度係因該旋轉元件之轉動而改變。
2. 如請求項1所述之微機電裝置，其中該固定距離小於或等於該移動距離且該彈簧長度小於或等於該移動距離。
3. 如請求項2所述之微機電裝置，其中每一該摺疊彈簧包含依序相連的複數個延展部，該些延展部的延伸方向平行於該軸線，該至少一限制元件為一支架且該支架的寬度大於至少一該延展部的寬度，且該固定端至該旋轉元件於該軸線之延伸方向上的距離小於該至少一延展部的長度。
4. 如請求項3所述之微機電裝置，其中該至少二該延展部的長度係不相同。
5. 如請求項4所述之微機電裝置，其中每一該延展部的長度皆不同，且該些延展部的長度係朝遠離該軸線方向遞減。
6. 如請求項4所述之微機電裝置，其中每一該延展部的長度皆不同，且該些延展部的長度係朝遠離該軸線方向遞增。
7. 如請求項3所述之微機電裝置，其中該至少二該延展部的長度係相同。
8. 如請求項1所述之微機電裝置，其中該至少一限制元件為一框架。
9. 如請求項1所述之微機電裝置，其中該至少一限制元件為一固定座。
10. 如請求項3所述之微機電裝置，另包含一框架，其中該旋轉元件設置於該框架內，該至少一支架連接該框架。
11. 如請求項10所述之微機電裝置，其中該支架另包含一第一端及一第二端，分別連接至該框架，且該第一端及該第二端以該軸線為中心線而對稱配置。
12. 一種微機電裝置，包含：一旋轉元件，可依一軸線進行轉動，該軸線與該旋轉元件的兩相對表面相交；至少一限制元件；以及至少二摺疊彈簧，以該軸線為中心線而對稱配置，每一該摺疊彈簧具有一移動端及一固定端，該移動端連接該旋轉元件的兩相對表面中的至少一個，該固定端連接該至少一限制元件；其中，該移動端及該固定端皆不位於該軸線上，定義該移動端至該軸線的垂直距離為一移動距離，定義該固定端至該軸 線的垂直距離為一固定距離，定義該移動端至該固定端的參考點的距離為一彈簧長度，該彈簧長度係因該旋轉元件之轉動而改變，該固定距離小於或等於該移動距離且該彈簧長度大於該移動距離。
13. 如請求項12所述之微機電裝置，其中每一該摺疊彈簧包含依序相連的複數個延展部，該些延展部的延伸方向平行於該軸線，該至少一限制元件為一支架且該支架的寬度大於至少一該延展部的寬度，且該固定端至該旋轉元件於該軸線之延伸方向上的距離小於該至少一延展部的長度。
14. 如請求項13所述之微機電裝置，其中該至少二該延展部的長度係不相同。
15. 一種微機電裝置，包含：一旋轉元件，可依一軸線進行轉動，該軸線與該旋轉元件的兩相對表面相交；至少一限制元件；以及至少二摺疊彈簧，以該軸線為中心線而對稱配置，每一該摺疊彈簧具有一移動端及一固定端，該移動端連接該旋轉元件的兩相對表面中的至少一個，該固定端連接該至少一限制元件；其中，該移動端及該固定端皆不位於該軸線上，定義該移動端至該軸線的垂直距離為一移動距離，定義該固定端至該軸線的垂直距離為一固定距離，定義該移動端至該固定端的參考點的距離為一彈簧長度，該彈簧長度係因該旋轉元件之轉動而改變，該固定距離大於該移動距離且該彈簧長度小於或等於該固定距離。
16. 如請求項15所述之微機電裝置，其中每一該摺疊彈簧包含依序相連的複數個延展部，該些延展部的延伸方向平行於該軸線，該至少一限制元件為一支架且該支架的寬度大於至少一該延展部的寬度，且該固定端至該旋轉元件於該軸線之延伸方向上的距離小於該至少一延展部的長度。
17. 如請求項16所述之微機電裝置，其中該至少二該延展部的長度係不相同。
18. 一種微機電裝置，包含：一旋轉元件，可依一軸線進行轉動，該軸線與該旋轉元件的兩相對表面相交；至少一限制元件；以及至少二摺疊彈簧，以該軸線為中心線而對稱配置，每一該摺疊彈簧具有一移動端及一固定端，該移動端連接該旋轉元件的兩相對表面中的至少一個，該固定端連接該至少一限制元件；其中，該移動端及該固定端皆不位於該軸線上，定義該移動端至該軸線的垂直距離為一移動距離，定義該固定端至該軸線的垂直距離為一固定距離，定義該移動端至該固定端的參考點的距離為一彈簧長度，該彈簧長度係因該旋轉元件之轉動而改變，該固定距離大於該移動距離且該彈簧長度大於該固定距離。
19. 如請求項18所述之微機電裝置，其中每一該摺疊彈簧包含依序相連的複數個延展部，該些延展部的延伸方向平行於該軸線，該至少一限制元件為一支架且該支架的寬度大於至少一該延展部的寬度，且該固定端至該旋轉元件於該軸線之延伸方向 上的距離小於該至少一延展部的長度。
20. 如請求項19所述之微機電裝置，其中該至少二該延展部的長度係不相同。
21. 一種微機電裝置，包含：一旋轉元件，可依一軸線進行轉動，該軸線與該旋轉元件的兩相對表面相交；至少一限制元件；以及至少二摺疊彈簧，以該軸線為中心線而對稱配置，每一該摺疊彈簧具有一移動端及一固定端，該移動端連接該旋轉元件的兩相對表面中的至少一個，該固定端連接該至少一限制元件；其中，該移動端及該固定端皆不位於該軸線上，定義該移動端至該軸線的垂直距離為一移動距離，定義該固定端至該軸線的垂直距離為一固定距離，定義該移動端至該固定端的參考點的距離為一彈簧長度，該彈簧長度係因該旋轉元件之轉動而改變，每一該摺疊彈簧包含依序相連的複數個延展部，該些延展部的延伸方向平行於該軸線，該至少一限制元件為一支架且該支架的寬度大於至少一該延展部的寬度，且該固定端至該旋轉元件於該軸線之延伸方向上的距離小於該至少一延展部的長度。
22. 如請求項21所述之微機電裝置，其中該至少二該延展部的長度係不相同。
23. 如請求項22所述之微機電裝置，其中每一該延展部的長度皆 不同，且該些延展部的長度係朝遠離該軸線方向遞減。
24. 如請求項22所述之微機電裝置，其中每一該延展部的長度皆不同，且該些延展部的長度係朝遠離該軸線方向遞增。
25. 一種微機電裝置，包含：一旋轉元件，可依一軸線進行轉動，該軸線與該旋轉元件的兩相對表面相交；至少一限制元件；以及至少二摺疊彈簧，以該軸線為中心線而對稱配置，每一該摺疊彈簧具有一移動端及一固定端，該移動端連接該旋轉元件的兩相對表面中的至少一個，該固定端連接該至少一限制元件；其中，該移動端及該固定端皆不位於該軸線上，定義該移動端至該軸線的垂直距離為一移動距離，定義該固定端至該軸線的垂直距離為一固定距離，定義該移動端至該固定端的參考點的距離為一彈簧長度，該彈簧長度係因該旋轉元件之轉動而改變，每一該摺疊彈簧包含依序相連的複數個延展部，該些延展部的延伸方向平行於該軸線，至少二該延展部的長度係不相同，且該固定端至該旋轉元件於該軸線之延伸方向上的距離小於該至少一延展部的長度。
26. 如請求項25所述之微機電裝置，其中該固定距離小於或等於該移動距離且該彈簧長度小於或等於該移動距離。
27. 如請求項25所述之微機電裝置，該固定距離小於或等於該移動距離且該彈簧長度大於該移動距離。
28. 如請求項25所述之微機電裝置，其中該固定距離大於該移動距離且該彈簧長度小於或等於該固定距離。
29. 如請求項25所述之微機電裝置，其中該固定距離大於該移動距離且該彈簧長度大於該固定距離。
30. 一種微機電裝置，適於量測一角速度，包含：一質量塊，可依一軸線進行轉動，該軸線與該旋轉元件的兩相對表面相交；至少一限制元件；以及複數個摺疊彈簧，以該軸線為中心線而對稱配置，每一該摺疊彈簧具有一移動端及一固定端，該移動端連接該質量塊的兩相對表面中的至少一個，該固定端連接該至少一限制元件；其中，該移動端及該固定端皆不位於該軸線上，定義該移動端至該軸線的垂直距離為一移動距離，定義該固定端至該軸線的垂直距離為一固定距離，定義該移動端至該固定端的參考點的距離為一彈簧長度，該彈簧長度係因該質量塊之轉動而改變，該固定距離小於或等於該移動距離且該彈簧長度小於或等於該移動距離。
31. 如請求項30所述之微機電裝置，其中每一該摺疊彈簧包含依序相連的複數個延展部，該些延展部的延伸方向平行於該軸線，該至少一限制元件為一支架且該支架的寬度大於每一該延展部的寬度，且該固定端至該旋轉元件於該軸線之延伸方向上的距離小於該至少一延展部的長度。
32. 如請求項31所述之微機電裝置，其中至少二該延展部的長度係不相同。
33. 如請求項32所述之微機電裝置，其中每一該延展部的長度皆不同，且該些延展部的長度係朝遠離該軸線方向遞減。
34. 如請求項31所述之微機電裝置，另包含一框架，其中該旋轉元件設置於該框架內，該至少一支架連接該框架。
35. 如請求項34所述之微機電裝置，該支架另包含一第一端及一第二端，分別連接至該框架，且該第一端及該第二端以該軸線為中心線而對稱配置。