一種適應高過載環(huán)境的mems器件保護機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及MEMS器件的過載保護技術，具體是一種適應高過載環(huán)境的MEMS器件保護機構。
【背景技術】
[0002]MEMS (微機電系統(tǒng))器件以其體積小、重量輕、成本低、可靠性好、功耗低、測量范圍大等優(yōu)點，被廣泛應用于汽車電子、無線通信、消費電子、生物醫(yī)學、航空航天、工業(yè)、農業(yè)等領域。隨著上述領域的發(fā)展，MEMS器件的需求越來越大，并被逐漸應用于比較極端的環(huán)境(例如高過載、高沖擊等惡劣環(huán)境)，由此對MEMS器件的過載保護提出了較高要求。目前，MEMS器件的過載保護主要是通過如下兩種方法實現(xiàn)的:第一種方法是通過加強MEMS器件的質量塊的穩(wěn)定性來進行過載保護。然而此種方法會犧牲MEMS器件的有效靈敏度，由此降低了 MEMS器件的測試精度。第二種方法是通過蓋帽控制運動間隙或者通過制作防撞凸塊來限制MEMS器件的質量塊的運動距離，由此實現(xiàn)過載保護的目的。然而此種方法由于采用了硬性碰撞而非彈性碰撞，容易導致MEMS器件的質量塊在硬性碰撞的情況下發(fā)生斷裂，由此容易導致MEMS器件發(fā)生損壞?；诖?，有必要發(fā)明一種全新的MEMS器件的過載保護機構，以解決現(xiàn)有MEMS器件的過載保護方法存在的上述問題。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有MEMS器件的過載保護方法降低了 MEMS器件的測試精度、容易導致MEMS器件發(fā)生損壞的問題，提供了一種適應高過載環(huán)境的MEMS器件保護機構。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的:一種適應高過載環(huán)境的MEMS器件保護機構，包括質量塊、緩沖凸塊部分、連接橫梁部分、錨塊部分、緩沖墊部分、彈簧部分；
所述緩沖凸塊部分包括兩個前緩沖凸塊、兩個后緩沖凸塊、左緩沖凸塊、右緩沖凸塊；兩個前緩沖凸塊分別固定于質量塊的前表面左端和前表面右端；兩個后緩沖凸塊分別固定于質量塊的后表面左端和后表面右端；左緩沖凸塊固定于質量塊的左表面中部；右緩沖凸塊固定于質量塊的右表面中部；
所述連接橫梁部分包括前連接橫梁、后連接橫梁；
前連接橫梁平行設置于質量塊的正前方；后連接橫梁平行設置于質量塊的正后方；
所述錨塊部分包括兩個前錨塊、兩個后錨塊、左錨塊、右錨塊；
兩個前錨塊分別設置于兩個前緩沖凸塊的正前方，且兩個前錨塊分別設置于前連接橫梁的左方和右方；兩個后錨塊分別設置于兩個后緩沖凸塊的正后方，且兩個后錨塊分別設置于后連接橫梁的左方和右方；左錨塊設置于左緩沖凸塊的正左方；右錨塊設置于右緩沖凸塊的正右方；
所述緩沖墊部分包括兩個前緩沖墊、兩個后緩沖墊、左緩沖墊、右緩沖墊；
兩個前緩沖墊分別固定于兩個前錨塊的后表面，且兩個前緩沖墊與兩個前緩沖凸塊之間留有間隙；兩個后緩沖墊分別固定于兩個后錨塊的前表面，且兩個后緩沖墊與兩個后緩沖凸塊之間留有間隙；左緩沖墊固定于左錨塊的右表面，且左緩沖墊與左緩沖凸塊之間留有間隙；右緩沖墊固定于右錨塊的左表面，且右緩沖墊與右緩沖凸塊之間留有間隙；
所述彈簧部分包括四個前彈簧、四個后彈簧；
四個前彈簧的首端分別與前連接橫梁的后表面左部、后表面右部、左表面、右表面垂直固定；四個前彈簧的尾端分別與質量塊的前表面左部、質量塊的前表面右部、其中一個前錨塊的右表面、另一個前錨塊的左表面垂直固定；四個后彈簧的首端分別與后連接橫梁的前表面左部、前表面右部、左表面、右表面垂直固定；四個后彈簧的尾端分別與質量塊的后表面左部、質量塊的后表面右部、其中一個后錨塊的右表面、另一個后錨塊的左表面垂直固定。
[0005]具體工作過程如下:
一、初始狀態(tài)下，兩個前緩沖墊與兩個前緩沖凸塊之間的間隙寬度、兩個后緩沖墊與兩個后緩沖凸塊之間的間隙寬度、左緩沖墊與左緩沖凸塊之間的間隙寬度、右緩沖墊與右緩沖凸塊之間的間隙寬度均相等。此時，緩沖凸塊部分與緩沖墊部分之間不進行接觸，由此不會對質量塊的正常工作造成影響；
二、當質量塊受到向前(向后)的高強度沖擊時，質量塊發(fā)生向前(向后)過量位移，并帶動兩個前緩沖凸塊(后緩沖凸塊)向前(向后)移動，使得兩個前緩沖凸塊(后緩沖凸塊)向前(向后)碰撞兩個前緩沖墊(后緩沖墊)，兩個前緩沖墊(后緩沖墊)由此發(fā)生彈性變形，從而吸收了質量塊受到的向前(向后)沖擊力，并限制了質量塊的向前(向后)過量位移。同時，質量塊通過其中兩個前彈簧帶動前連接橫梁向前(向后)移動，該兩個前彈簧由此發(fā)生伸縮變形，前連接橫梁由此帶動另外兩個前彈簧發(fā)生彎曲變形，從而吸收了質量塊受到的向前(向后)沖擊力，并限制了質量塊的向前(向后)過量位移。同時，質量塊通過其中兩個后彈簧帶動后連接橫梁向前(向后)移動，該兩個后彈簧由此發(fā)生伸縮變形，后連接橫梁由此帶動另外兩個后彈簧發(fā)生彎曲變形，從而吸收了質量塊受到的向前(向后)沖擊力，并限制了質量塊的向前(向后)過量位移。待向前(向后)的高強度沖擊過后，四個前彈簧和四個后彈簧均自動恢復原狀，質量塊、兩個前緩沖凸塊(后緩沖凸塊)、前連接橫梁、后連接橫梁均自動復位；
三、當質量塊受到向左(向右)的高強度沖擊時，質量塊發(fā)生向左(向右)過量位移，并帶動左緩沖凸塊(右緩沖凸塊)向左(向右)移動，使得左緩沖凸塊(右緩沖凸塊)向左(向右)碰撞左緩沖墊(右緩沖墊)，左緩沖墊(右緩沖墊)由此發(fā)生彈性變形，從而吸收了質量塊受到的向左(向右)沖擊力，并限制了質量塊的向左(向右)過量位移。同時，質量塊通過其中兩個前彈簧帶動前連接橫梁向左(向右)移動，該兩個前彈簧由此發(fā)生彎曲變形，前連接橫梁由此帶動另外兩個前彈簧發(fā)生伸縮變形，從而吸收了質量塊受到的向左(向右)沖擊力，并限制了質量塊的向左(向右)過量位移。同時，質量塊通過其中兩個后彈簧帶動后連接橫梁向左(向右)移動，該兩個后彈簧由此發(fā)生彎曲變形，后連接橫梁由此帶動另外兩個后彈簧發(fā)生伸縮變形，從而吸收了質量塊受到的向左(向右)沖擊力，并限制了質量塊的向左(向右)過量位移。待向左(向右)的高強度沖擊過后，四個前彈簧和四個后彈簧均自動恢復原狀，質量塊、左緩沖凸塊(右緩沖凸塊)、前連接橫梁、后連接橫梁均自動復位，如圖2-圖4所示。
[0006]基于上述過程，與現(xiàn)有MEMS器件的過載保護方法相比，本發(fā)明所述的一種適應高過載環(huán)境的MEMS器件保護機構通過采用全新結構，實現(xiàn)了對質量塊受到的Y軸方向(向前、向后)和X軸方向(向前、向后)的沖擊力進行吸收，由此實現(xiàn)了對MEMS器件的全方位過載保護，從而具備了如下優(yōu)點:其一，與第一種方法相比，本發(fā)明所述的一種適應高過載環(huán)境的MEMS器件保護機構不會犧牲MEMS器件的有效靈敏度，由此有效保證了 MEMS器件的測試精度。其二，與第二種方法相比，本發(fā)明所述的一種適應高過載環(huán)境的MEMS器件保護機構由于采用了彈性碰撞，避免了 MEMS器件的質量塊發(fā)生斷裂，由此有效避免了 MEMS器件發(fā)生損壞。
[0007]本發(fā)明結構合理、設計巧妙，有效解決了現(xiàn)有MEMS器件的過載保護方法降低了MEMS器件的測試精度、容易導致MEMS器件發(fā)生損壞的問題，適用于MEMS器件的過載保護。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0009]圖2是本發(fā)明在質量塊受到向左的高強度沖擊前的工作狀態(tài)示意圖。
[0010]圖3是本發(fā)明在質量塊受到向左的高強度沖擊中的工作狀態(tài)示意圖。
[0011]圖4是本發(fā)明在質量塊受到向左的高強度沖擊后的工作狀態(tài)示意圖。
[0012]圖中:1-質量塊，21-前緩沖凸塊，22-后緩沖凸塊，23-左緩沖凸塊，24-右緩沖凸塊，31-前連接橫梁，32-后連接橫梁，41-前錨塊，42-后錨塊，43-左錨塊，44-右錨塊，51-前緩沖墊，52-后緩沖