專利名稱：用于在微機電系統(tǒng)結構內(nèi)部減緩驗證質量塊運動的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及微機電系統(tǒng)(MEMS)，并且更具體地說涉及在這種裝置內(nèi)部進行運動減速，以便防止MEMS器件內(nèi)部的各種部件遭受損傷。
背景技術：
微機電系統(tǒng)(MEMS)利用微裝配技術將電子和機械部件集成在同一塊基片上，比如硅基片上。電氣部件利用集成電路工藝進行裝配，而機械部件利用與集成電路工藝兼容的微機械加工工藝進行裝配。這種組合使得能夠利用標準的制造工藝將整個系統(tǒng)裝配在一個芯片上。
MEMS器件的一種常規(guī)應用是設計和制造傳感器件。這種傳感器件中的機械部分提供了感測能力，而這種傳感器件中的電子部分則對從機械部分接收到的信息進行處理。MEMS器件的一種例子是陀螺儀。某些慣性測量裝置(IMU)中結合了一個或者多個MEMS陀螺儀。
一種已知類型的MEMS陀螺儀使用了振動元件通過探測復合向心加速度來感測角速率。在被稱作馬達模式的諧振模式下，所述振動元件被設置成沿著一根馬達軸線(X)發(fā)生振蕩，其中馬達軸線(X)平行于所述基片。一旦所述振動元件發(fā)生運動，那么陀螺儀將能夠探知由于所述基片環(huán)繞一根輸入軸線(Z)發(fā)生旋轉而引起的角速率，其中輸入軸線(Z)垂直于所述基片。在被稱作馬達模式的諧振模式下，復合向心加速度沿著一根感測軸線(Y)發(fā)生，其中感測軸線(Y)垂直于所述X軸線和Z軸線，引起沿著Y軸線的振蕩運動。感測模式下的振蕩幅值與所述基片的角速率成正比例關系。但是，振動元件有時會受到外力的作用。例如，航空器或者其它飛行平臺有時會進行高重力的操縱(high gravitational force maneuvers)。所述力可以導致MEMS器件內(nèi)部的驗證質量塊(proof mass)，比如MEMS陀螺儀，與馬達驅動器、馬達傳感器或者感測板發(fā)生接觸，有時以很高的速度，有可能損壞前述部件中的一個或者多個。這種接觸是不希望發(fā)生的，并且會影響MEMS器件的性能。
發(fā)明概述在一個方面，提供了一種微機電系統(tǒng)器件，其包括一個基片，該基片具有至少一個錨固件；一個驗證質量塊，該驗證質量塊包括至少一個從該驗證質量塊延伸出來的減速延展部，或者至少一個形成于該驗證質量塊上的減速凹槽；一個馬達驅動梳形件；以及一個馬達感測梳形件。這種器件還包括多個懸掛裝置，這些懸掛裝置被構造成將驗證質量塊懸掛在基片的上方并且位于馬達驅動梳形件與馬達感測梳形件之間，這些懸掛裝置被錨固在所述基片上。這種器件還包括一個固連在基片上的主體，和至少一個從該主體延伸出來的減速梁。所述減速梁被構造成與所述減速延展部或者減速凹槽發(fā)生配合，并且在驗證質量塊接觸馬達驅動梳形件和馬達感測梳形件之前使得所述驗證質量塊減速或者停止。
在另外一個方面，提供了一種用于微機電系統(tǒng)(MEMS)器件的減速擋塊，其中所述MEMS器件包括一個基片和至少一個驗證質量塊。這種減速擋塊包括至少一個從驗證質量塊延伸出來的減速延展部，或者至少一個形成于驗證質量塊上的減速凹槽，以及多個錨固在所述基片上的減速梁。所述減速梁朝向驗證質量塊延伸。所述減速延展部和減速凹槽被構造成與至少一個減速梁發(fā)生配合，并且在驗證質量塊接觸所述MEMS器件中與其相鄰的部件之前促使所述驗證質量塊減速或者停止。
在另外一個方面，提供了一種陀螺儀，其包括一個基片，至少一個錨固在基片上的橫梁，至少一個驗證質量塊，以及多個連接于相應橫梁上的懸掛裝置，其中所述驗證質量塊每一個均包括至少一個減速延展部或者至少一個減速凹槽。這種陀螺儀被構造成將驗證質量塊懸掛在基片的上方。這種陀螺儀還包括與各個驗證質量塊相鄰的馬達驅動梳形件，與各個驗證質量塊相鄰的馬達感測梳形件，至少一個固連在各個橫梁上的主體，以及多個從所述主體延伸出來的減速梁。所述減速延展部和減速凹槽被構造成與至少一個減速梁發(fā)生配合，并且在驗證質量塊接觸馬達驅動梳形件和馬達感測梳形件之前促使所述驗證質量塊減速或者停止。
在另外一個方面，提供了一種用于在微機電系統(tǒng)(MEMS)器件中的驗證質量塊與相鄰部件之間減輕沖擊和降低沖擊速度的方法。這種方法包括將驗證質量塊構造成帶有至少一個從該驗證質量塊延伸出來的減速延展部或者至少一個形成于該驗證質量塊上的減速凹槽，設置多個朝向所述驗證質量塊延伸的減速梁，以及設置用于所述減速梁的錨固件。所述減速梁被構造成與減速延展部或者減速凹槽發(fā)生配合，并且在驗證質量塊接觸所述MEMS器件中任何與其相鄰的部件之前促使所述驗證質量塊減速或者停止。
在另外一個方面，提供了一種用于在微機電系統(tǒng)(MEMS)器件中的驗證質量塊與相鄰部件之間減輕沖擊和降低沖擊速度的方法。所述驗證質量塊利用多個懸掛裝置懸掛在一個基片的上方。這種方法包括設置在所述基片上設置用于懸掛裝置的錨固件，成形一個朝向驗證質量塊延伸的主體，錨固所述主體，以及將所述主體構造成帶有多個朝向驗證質量塊延伸的減速梁。這種方法還包括將所述驗證質量塊構造成帶有從該驗證質量延伸出來的減速延展部或者形成于該驗證質量塊上的減速凹槽。所述減速延展部和減速凹槽被構造成與至少一個減速梁發(fā)生配合，并且在驗證質量塊接觸所述MEMS器件中任何與其相鄰的部件之前促使所述驗證質量塊減速或者停止。
附圖簡述

圖1是一個微機電系統(tǒng)(MEMS)器件的示意圖，其中結合有從驗證質量塊延伸出來的減速擋塊和一個支撐結構。
圖2示出了圖1中所示減速擋塊的放大視圖。
圖3示出了一個從驗證質量塊延伸出來的減速延展部實施例。
圖4是一個MEMS器件的示意圖，其中結合有從驗證質量塊延伸出來的減速擋塊和一個用于圖1中所示器件的替代性錨固結構。
圖5示出了圖4中所示減速擋塊的放大視圖。
圖6示出了一個用于減速驗證質量塊的替代性實施例。
優(yōu)選實施例圖1示出了一個微機電系統(tǒng)(MEMS)器件10，比如陀螺儀，的平面視圖。MEMS器件10被形成在一個基片(未示出)上，并且包括至少一個驗證質量塊12、多個用于支撐驗證質量塊12的懸掛裝置14、以及至少一個連接于懸掛裝置14上的橫梁16。在一種替代性構造中，懸掛裝置14被單獨并且直接連接在基片上。MEMS器件10還包括與各個驗證重量塊12對應的馬達驅動梳形件18、馬達傳感梳形件20以及感測板22。
驗證質量塊12由任何適合于用在MEMS器件中的質量塊制成。在一個實施例中，驗證質量塊12是一塊硅板。也可以采用其它與微機械加工技術兼容的材料。盡管圖1示出了兩個驗證質量塊12，但是也可以采用利用了少于或者多于兩個驗證質量塊的MEMS器件。
驗證質量塊12基本上位于馬達驅動梳形件18與馬達傳感梳形件20之間。驗證質量塊12包括多個梳狀電極26。一部分電極26朝向馬達驅動梳形件18延伸，并且另外一部分電極26朝向馬達傳感梳形件20延伸。盡管在圖示出的實施例中，驗證質量塊12具有三十四個電極26，但是顯然可以采用結合有其它數(shù)目的電極的驗證質量塊。在MEMS器件的其它實施例(未示出)中，馬達驅動梳形件和馬達傳感梳形件可以相鄰設置。
驗證質量塊12在所示出的實施例中通過懸掛裝置14支撐在相應感測板22的上方。盡管描繪出了四個懸掛裝置14用于懸掛每個驗證質量塊12，但是可以采用任何數(shù)目的能夠合適支撐驗證質量塊12的懸掛裝置14。在一個實施例中，懸掛裝置14是利用硅晶片微機械加工而成的梁。懸掛裝置14還用作彈簧，容許驗證質量塊12在一個驅動平面(X軸線)和一個感測平面(Y軸線)內(nèi)部移動，如圖1中所示。
馬達驅動梳形件18包括多個梳狀電極28，這些梳狀電極28朝向相應的驗證質量塊12延伸。盡管所示出的馬達驅動梳形件18具有十八個電極28，但是馬達驅動梳形件18上的電極28的數(shù)目通常取決于相應驗證質量塊12上的電極26的數(shù)目。馬達驅動梳形件通常被連接在驅動電極(在圖1中未示出)上。電極26和電極28隨著它們從相應的驗證質量塊12和馬達驅動梳形件18延伸出來而互相交叉，并且形成用于在驅動平面(X軸線)中產(chǎn)生運動的電容器。
馬達傳感梳形件20也包括多個梳狀電極30，這些梳狀電極30朝向相應的驗證質量塊12延伸。盡管所描繪的馬達傳感梳形件20具有十八個電極30，但是從馬達傳感梳形件20延伸出來的電極30的數(shù)目通常取決于相應驗證質量塊12上的電極26的數(shù)目。馬達傳感梳形件20有時被稱作感測梳形件。電極26和電極30隨著它們從相應的驗證質量塊12和馬達傳感梳形件20延伸出來而互相交叉，并且形成用于在驅動平面(X軸線)中感測運動的電容器。
感測板22與相應的驗證質量塊12平行，并且形成一個電容器。如果在至少一個驗證質量塊12沿著驅動平面(X軸線)振蕩的同時沿著一個輸入向量(Z軸線)向作為陀螺儀進行工作的MEMS器件10上施加一個角速率(即航空器翻轉)，那么將在感測平面(Y軸線)中探測到一個復合向心加速度。所述電容器被用來在感測平面(Y軸線)中感測運動。MEMS器件10的輸出通常是一個與由于所述運動而導致的電容變化成正比例的信號。感測板22通常被連接在在圖1中未示出的感測電子儀器上。感測電子儀器隨著驗證質量塊12朝向和/或背離相應的感測板22以及相應的馬達驅動梳形件18和馬達傳感梳形件20運動而探測出電容變化。
馬達傳感梳形件20通常被連接在一個用在驗證質量塊12的感測運動中的偏壓(未示出)上。馬達驅動梳形件18通常被連接在驅動電子設備(未示出)上。驅動電子設備通過利用由驗證質量塊12上的多個相互交叉梳狀電極26、28以及馬達驅動梳形件18形成的電容器基本上以音叉頻率沿著驅動平面(X軸線)振蕩。MEMS器件10具有兩種緊密間隔開的振蕩模式。一種模式，有時被稱作馬達模式，利用一個靜電力以器件10的諧振頻率得以驅動，以便產(chǎn)生出相對較大的振蕩幅值。當向器件10施加一個旋轉力時，會在馬達模式下產(chǎn)生出與驗證質量塊12的速度成正比例的地球自轉偏向力。該地球自轉偏向力以馬達模式的頻率沿著一個感測模式方向驅動驗證質量塊12。如下面所述那樣，一個或者多個電極被用于利用電容探測出在感測模式下的振蕩。向感測電極施加一個DC和/或AC偏壓，從而使得驗證質量塊12在感測模式下的運動產(chǎn)生出一個輸出電流。
在某些工作環(huán)境中，MEMS器件，比如陀螺儀，會經(jīng)受劇烈的沖擊和振動風險，而且必須具有足以測定出微小角速度和直線加速度的機械敏感性。這種力可以促使驗證質量塊12上的延展部26猛烈地與一個或者多個馬達驅動梳形件18、其延展部28、馬達傳感梳形件20以及其延展部30發(fā)生接觸。除了有可能導致延展部26、28和30中之一或者多個折斷或者遭受其它形式的損壞之外，靜電力有可能促使驗證質量塊12與器件10中該驗證質量塊12已經(jīng)接觸的部件保持物理性接觸。其它力有可能促使驗證質量塊12的主體與感測板22發(fā)生接觸。還有，所述靜電力有可能促使驗證質量塊12保持與感測板22發(fā)生接觸。
MEMS器件10還被構造成帶有多個減速擋塊50，這些減速擋塊50減少或者緩解了由于過大的外部機械力所導致的前述工作問題。器件10利用減速擋塊50來提供外力保護。驗證重量塊12被進一步區(qū)分為左側驗證質量塊54和右側驗證重量塊56。在這里使用的術語“左側”和“右側”相對于附圖用于例證目的，僅用來描述減速擋塊50的工作過程，并不暗含對MEMS器件10的任何結構限制。左側驗證質量塊54和右側驗證質量塊56如前所述通過懸掛裝置14支撐在基片的上方。在懸掛裝置14將驗證質量塊54和56懸掛在一個感測板(未示出)通常安裝于其上的基片(未示出)上方的同時，懸掛裝置14還容許驗證質量塊54和56在施加偏壓時發(fā)生振動。隨著驗證質量塊54和56發(fā)生振動，延展部26在馬達驅動梳形件18的延展部28與馬達傳感梳形件20的延展部30之間前后移動，導致產(chǎn)生可以量化的電容變化。
圖2詳細示出了一個減速擋塊50，該減速擋塊50用于防止左側驗證質量塊54與馬達驅動梳形件18和馬達傳感梳形件20發(fā)生接觸。盡管示出了單個減速擋塊50并且相對于左側驗證質量塊54進行了描述，但是將會明白的是，這些描述適用于結合任何驗證質量塊(包括右側驗證質量塊56)使用的減速擋塊，并且可以將多個減速擋塊50與任何單獨驗證質量塊(如圖1中所示)聯(lián)接起來。減速擋塊50包括一個主體60，在一個實施例中，該擋塊60位于橫梁16與驗證質量塊54之間，并且通過一個錨固延展部62固連在橫梁16上。在一個實施例中，主體60被固連在所述基片上并且提供了用于MEMS器件的錨固功能。此外，多個減速梁64從主體60朝向驗證質量塊54延伸。位于減速梁64之間的減速延展部66從驗證質量塊54延伸出來。減速梁64和減速延展部66容許驗證質量塊54在正常運動狀況下自由運動，但是當驗證質量塊54的運動超過一個特定界線時使得驗證質量塊54減速。在一個實施例中，與驗證質量塊54與梳形件28和30之間相比，減速梁64被設置成更為接近延展部86。正如在圖1和2中示出的那樣，在一個實施例中，減速梁64和減速延展部66為細長的矩形結構。
具體來說，當由于外力作用而使得驗證質量塊54的運動促使減速延展部66與一個減速梁64配合起來時，減速梁64和減速延展部66中之一或者兩者發(fā)生彎曲，使得驗證質量塊54減速，以便使得當驗證質量塊54接觸一個固定擋塊時，沖擊明顯減小或者避免。由于減速擋塊50對驗證質量塊54的減速作用，防止了對驗證質量塊54、馬達驅動梳形件18以及馬達傳感梳形件20上的相互交叉構件遭受損壞。
外力還會導致驗證質量塊54上下運動。圖3示出了一個從驗證質量塊102延伸出來的減速延展部100的實施例。已知的是，當一個驗證質量塊102正在進行會導致該驗證質量塊102與感測板104發(fā)生接觸的向下運動時，一旦初始導致驗證質量塊102向下運動的力不再存在，靜電力有可能促使驗證質量塊102與感測板104保持接觸。驗證質量塊102與感測板104之間的連續(xù)接觸會導致MEMS器件失效。
為了降低前述問題的負面作用，減速延展部100的底表面106被制成帶有多個突起的半球形區(qū)域108，這些區(qū)域108從減速延展部100向下延伸。當突起的半球形區(qū)域108接觸基片110時，驗證質量塊102的向下運動停止，由此防止了驗證質量塊102與感測板104或者基片110發(fā)生接觸。在替代性實施例中，基片110被制成帶有突起區(qū)域112，這些區(qū)域112直接與減速延展部100發(fā)生配合(如圖所示)，或者與突起的半球形區(qū)域108發(fā)生配合，來在驗證質量塊102與感測板104之間提供更好的分離作用。在一個實施例中，減速延展部的頂表面114被制成帶有多個類似于突起的半球形區(qū)域108的突起區(qū)域(未示出)，這些突起區(qū)域被構造成減小或者避免在驗證質量塊與MEMS器件中位于該驗證質量塊上方的部件之間發(fā)生接觸。盡管突起區(qū)域108被描述和圖示為半球形狀而突起區(qū)域112被圖示為矩形方塊，應該明白的是還存在有利用不同形狀來提供相同功能的其它實施例。
圖4和5示出了一個替代性減速擋塊實施例120。圖4和5中與圖1和2中相同的部件利用與圖1和2中所采用的相同附圖標記加以標識。參照圖4，橫梁122利用錨固件124和錨固延展部125連接在基片(未示出)上，其中錨固延展部125在錨固件124與橫梁122之間延伸。主體126從橫梁122延伸出來，包括朝向相應的驗證質量塊54或56延伸的減速梁128。主體126從橫梁122朝向驗證質量塊54、56延伸，并且可以具有任何能夠與橫梁122一體形成并且從橫梁122延伸出來的形狀。在所示出的實施例中，主體126的形狀為矩形。減速擋塊120的結構在圖5中更為詳細地示出。減速梁128被構造成基于驗證質量塊54的運動與減速延展部66發(fā)生配合。減速擋塊120與減速擋塊50(在圖1和2中示出)存在區(qū)別，因為減速擋塊120不會如同主體60(在圖2中示出)那樣提供用于MEMS器件中的懸掛裝置的錨固功能。
圖6示出了一個用于減速驗證質量塊152的替代性減速擋塊實施例150。需要注意的是，以局部視圖形式示出了驗證質量塊152，僅示出了與減速擋塊150相關的部分。在本實施例中，一個減速梁154從錨固在基片(未示出)上的主體156朝向驗證質量塊152延伸。并非如前所述被構造成帶有用于與減速梁發(fā)生配合的減速延展部，驗證質量塊152被制成帶有一個矩形凹槽158，該矩形凹槽158與減速梁154發(fā)生配合。將驗證質量塊制成帶有凹槽158，而非減速延展部，可以容許針對給定區(qū)域形成更大的驗證質量塊。在一個替代性實施例中，可以從驗證質量塊延伸出一個減速梁，同時在錨固主體內(nèi)部形成一個減速延展部。
盡管圖示和描述了采用單個減速梁154和凹槽158，但是需要明白的是一個MEMS器件可以結合不只一個減速梁154和凹槽158作為減速擋塊。此外，可以將若干個使用了單個或者多個減速梁154和凹槽158的減速擋塊150結合入一個MEMS器件中，構造類似于圖1中所示，在圖1中示出了四個減速擋塊50。還有，驗證質量塊152可以被構造成帶有多個突起半球形區(qū)域108(圖3中示出)，用以緩解參照圖3描述的驗證質量塊與感測板之間的接觸問題。
前述減速擋塊實施例，以及用于抵抗驗證質量塊的上下運動作用的實施例，被用來保護MEMS器件中的部件免受在使用過程中可能遭遇的極端力的損壞。參照MEMS器件進行的描述，該描述將被解釋為包括MEMS陀螺儀、慣性測量裝置、加速度計、壓力傳感器以及溫度傳感器，但并非局限于此。
盡管已經(jīng)依據(jù)不同的具體實施例對本發(fā)明進行了描述，但是本技術領域中那些熟練人員將會認識到，在權利要求的精神實質和保護范圍之內(nèi)，可以對本發(fā)明進行修改。
權利要求
1.一種微機電系統(tǒng)(MEMS)器件(10)，包括基片，該基片包括至少一個錨固件；驗證質量塊(12)，該驗證質量塊(12)包括至少一個從該驗證質量塊(12)延伸出來的減速延展部(66)，或者至少一個形成于該驗證質量塊(12)上的減速凹槽(158)；馬達驅動梳形件(18)；馬達感測梳形件(20)；多個懸掛裝置(14)，這些懸掛裝置(14)被構造成將所述驗證質量塊懸掛在所述基片的上方并且位于所述馬達驅動梳形件與馬達感測梳形件之間，所述懸掛裝置被錨固在所述基片上；固連在基片上的主體(60)；以及至少一個從所述主體(60)延伸出來的減速梁(64)，所述減速梁被構造成與所述至少一個減速延展部或者至少一個減速凹槽發(fā)生配合，并且在所述驗證質量塊接觸所述馬達驅動梳形件和馬達感測梳形件之前使得所述驗證質量塊減速或者停止。
2.按照權利要求1中所述的器件(10)，其特征在于，所述器件還包括至少一個在所述懸掛裝置(14)之間延伸的橫梁(16)，所述主體(60)被連接在所述橫梁上并且固連在所述基片上。
3.按照權利要求2中所述的器件(10)，其特征在于，所述器件還包括錨固延展部(62)，該錨固延展部(62)用于將所述主體(60)連接到所述橫梁(16)上。
4.按照權利要求1中所述的器件(10)，其特征在于，所述器件還包括至少一個在所述懸掛裝置(14)之間延伸的橫梁(122)；和錨固在所述橫梁和所述基片上的錨固件(124)，所述主體被連接在所述橫梁上。
5.按照權利要求1中所述的器件(10)，其特征在于，所述至少一個減速延展部(100)包括底表面(106)；和至少一個位于所述底表面上的突起區(qū)域(108)，所述突起區(qū)域被構造成減少或者消除所述驗證質量塊(102)與所述器件(10)中位于該驗證質量塊下方的部件之間發(fā)生接觸。
6.按照權利要求1中所述的器件(10)，其特征在于，所述至少一個減速延展部(100)包括頂表面(114)；和至少一個位于所述頂表面上的突起區(qū)域(108)，所述突起區(qū)域被構造成減少或者消除所述驗證質量塊(102)與所述器件中位于該驗證質量塊上方的部件之間發(fā)生接觸。
7.按照權利要求1中所述的器件(10)，其特征在于，所述驗證質量塊(152)被構造成帶有至少一個減速凹槽(158)，所述驗證質量塊還包括頂表面；底表面；以及至少一個位于所述頂表面和底表面中之一或者兩者上的突起區(qū)域(108)，所述突起區(qū)域被構造成減少或者消除所述驗證質量塊與所述器件中位于該驗證質量塊上方和下方的部件之間發(fā)生接觸。
8.按照權利要求1中所述的器件(10)，其特征在于，所述基片(110)包括至少一個被構造成與所述減速延展部(100)發(fā)生配合的突起區(qū)域(112)，所述突起區(qū)域(112)被構造成減少或者消除所述驗證質量塊(102)與所述器件中位于該驗證質量塊下方的部件之間發(fā)生接觸。
9.按照權利要求1中所述的器件(10)，其特征在于，所述減速延展部(66)和減速梁(64)被構造成在配合起來時發(fā)生彎曲，并且提供用于所述驗證質量塊(12)的減速功能。
10.按照權利要求1中所述的器件(10)，其特征在于，所述至少一個減速延展部(66)和至少一個減速梁(64)均為細長的矩形結構。
11.按照權利要求1中所述的器件(10)，其特征在于，所述至少一個減速凹槽(158)細長并且呈矩形。
12.按照權利要求1中所述的器件(10)，其特征在于，所述器件包括多個所述驗證質量塊(12)。
13.按照權利要求1中所述的器件(10)，其特征在于，所述器件包括下述器件中的至少一個陀螺儀、慣性測量裝置、加速度計、壓力傳感器以及溫度傳感器。
14.一種用于微機電系統(tǒng)(MEMS)器件(10)的減速擋塊(50)，其中所述MEMS器件包括基片(110)和至少一個驗證質量塊(12)，這種減速擋塊包括至少一個從所述驗證質量塊延伸出來的減速延展部(66)，或者至少一個形成于所述驗證質量塊內(nèi)的減速凹槽(158)；和多個錨固在所述基片上的減速梁(64)，所述減速梁朝向所述驗證質量塊延伸，所述減速延展部和減速凹槽被構造成與至少一個所述減速梁發(fā)生配合，并且在所述驗證質量塊接觸所述MEMS器件中與其相鄰的部件之前使所述驗證質量塊減速或者停止。
15.按照權利要求14中所述的減速擋塊(50)，還包括錨固在基片(110)上的主體(60)，所述減速梁(64)從所述主體朝向所述驗證質量塊(12)延伸。
16.按照權利要求15中所述的減速擋塊(50)，還包括錨固延展部(62)，該錨固延展部(62)用于將所述主體(60)連接到MEMS器件(10)中的橫梁(16)上。
17.按照權利要求14中所述的減速擋塊(50)，其特征在于，所述減速延展部(66)包括頂表面(114)；底表面(106)；以及至少一個位于所述頂表面和底表面中至少一個上的突起區(qū)域(108)，所述突起區(qū)域被構造成減少或者消除所述驗證質量塊(12)與MEMS器件(10)中位于該驗證質量塊上方和下方的部件之間發(fā)生接觸。
18.按照權利要求14中所述的減速擋塊(50)，其特征在于，所述驗證質量塊(12)包括頂表面；底表面；以及至少一個位于所述頂表面和底表面中至少一個上的突起區(qū)域(108)，所述突起區(qū)域被構造成減少或者消除所述驗證質量塊與MEMS器件(10)中位于該驗證質量塊上方和下方的部件之間發(fā)生接觸。
19.按照權利要求14中所述的減速擋塊(50)，其特征在于，所述減速延展部(66)和減速梁(64)被構造成在配合起來時發(fā)生彎曲，提供用于所述驗證質量塊(12)的減速功能。
20.按照權利要求14中所述的減速擋塊(50)，其特征在于，所述減速延展部(66)和減速梁(64)均為細長的矩形結構。
21.按照權利要求14中所述的減速擋塊(50)，其特征在于，所述減速凹槽(158)細長并且呈矩形。
22.一種陀螺儀，包括基片(110)；至少一個錨固在所述基片上的橫梁(16)；至少一個驗證質量塊(12)，各個所述驗證質量塊均包括至少一個減速延展部(66)或者至少一個減速凹槽(158)；以及多個懸掛裝置(14)，這些懸掛裝置(14)被連接在相應的所述橫梁上，并且被構造成將所述驗證質量塊懸掛在所述基片的上方；與各個所述驗證質量塊相鄰的馬達驅動梳形件；與各個所述驗證質量塊相鄰的馬達感測梳形件；至少一個固連在各個所述橫梁上的主體(60)；以及多個從所述主體延伸出來的減速梁(64)，所述減速延展部和減速凹槽被構造成與至少一個所述減速梁發(fā)生配合，并且在所述驗證質量塊接觸所述馬達驅動梳形件和馬達感測梳形件之前使所述驗證質量塊減速或者停止。
23.按照權利要求22中所述的陀螺儀，其特征在于，所述主體(60)被錨固在所述基片(110)上。
24.按照權利要求22中所述的陀螺儀，還包括錨固延展部(62)，該錨固延展部(62)用于將所述主體(60)連接到所述橫梁(16)上。
25.按照權利要求22中所述的陀螺儀，其特征在于，所述減速延展部(100)包括頂表面(114)；底表面(106)；以及至少一個位于所述頂表面和底表面中至少一個上的突起區(qū)域(108)，所述突起區(qū)域被構造成減少或者消除所述驗證質量塊(12)與所述陀螺儀中位于該驗證質量塊上方和下方的部件之間發(fā)生接觸。
26.按照權利要求22中所述的陀螺儀，其特征在于，所述驗證質量塊(12)包括頂表面；一個底表面；以及至少一個位于所述頂表面和底表面中至少一個上的突起區(qū)域(108)，所述突起區(qū)域被構造成減少或者消除所述驗證質量塊與所述陀螺儀中位于其上方和下方的部件之間發(fā)生接觸。
27.按照權利要求22中所述的陀螺儀，其特征在于，所述減速延展部(66)和減速梁(64)被構造成在配合起來時發(fā)生彎曲，提供用于所述驗證質量塊(12)的減速功能。
28.按照權利要求22中所述的陀螺儀，其特征在于，所述減速延展部(66)和減速梁(64)均為細長的矩形結構。
29.按照權利要求22中所述的陀螺儀，其特征在于，所述減速凹槽(158)細長并且呈矩形。
30.一種用于減輕微機電系統(tǒng)(MEMS)器件(10)中的驗證質量塊(12)與相鄰部件之間的沖擊和降低沖擊速度的方法，這種方法包括將所述驗證質量塊構造成帶有至少一個從該驗證質量塊延伸出來的減速延展部(66)；設置多個朝向所述驗證質量塊延伸的減速梁(64)，所述減速延展部被構造成與至少一個減速梁發(fā)生配合，并且在所述驗證質量塊接觸所述MEMS器件中任何與其相鄰的部件之前使所述驗證質量塊減速或者停止；以及設置用于所述減速梁的錨固件。
31.按照權利要求30中所述的方法，還包括將減速延展部(100)的上表面(114)和底表面(106)中至少一個構造成帶有至少一個突起區(qū)域(108)，所述突起區(qū)域被構造成減少或者消除驗證質量塊(102)與MEMS器件(10)中位于該質量驗證塊上方或者下方的部件之間發(fā)生接觸。
32.一種用于減輕微機電系統(tǒng)(MEMS)器件(10)中的驗證質量塊(152)與相鄰部件之間的沖擊和降低沖擊速度的方法，這種方法包括將所述驗證質量塊構造成帶有至少一個形成于該驗證質量塊上的減速凹槽(158)；設置多個朝向所述驗證質量塊延伸的減速梁(154)，所述減速梁被構造成與至少一個所述減速凹槽發(fā)生配合，并且在所述驗證質量塊接觸所述MEMS器件中任何與該驗證質量塊相鄰的部件之前使所述驗證質量塊減速或者停止；以及設置用于所述減速梁的錨固件。
33.按照權利要求32中所述的方法，還包括將驗證質量塊(152)的上表面和底表面中至少一個構造成帶有至少一個突起區(qū)域(108)，所述突起區(qū)域被構造成減少或者消除所述驗證質量塊與MEMS器件(10)中位于該驗證質量塊上方或者下方的部件之間發(fā)生接觸。
34.一種用于減輕微機電系統(tǒng)(MEMS)器件(10)中的驗證質量塊(12)與相鄰部件之間的沖擊和降低沖擊速度的方法，其中所述驗證質量塊利用多個懸掛裝置(14)懸掛在基片(110)的上方，所述方法包括在所述基片上設置用于所述懸掛裝置的錨固件；形成朝向所述驗證質量塊延伸的主體(60)；錨固所述主體；將所述主體構造成帶有多個朝向驗證質量塊延伸的減速梁(64)；以及將所述驗證質量塊構造成帶有至少一個從該驗證質量延伸出來的減速延展部(66)或者至少一個形成于該驗證質量塊上的減速凹槽(158)，所述減速延展部和減速凹槽被構造成與至少一個所述減速梁發(fā)生配合，并且在所述驗證質量塊接觸所述MEMS器件中任何與該驗證質量塊相鄰的部件之前促使所述驗證質量塊減速或者停止。
35.按照權利要求34中所述的方法，還包括將減速延展部(66)的上表面(114)和底表面(106)中至少一個構造成帶有至少一個突起區(qū)域(108)，所述突起區(qū)域被構造成減少或者消除驗證質量塊(12)與MEMS器件(10)中位于該驗證質量塊上方或者下方的部件之間發(fā)生接觸。
36.按照權利要求34中所述的方法，還包括將驗證質量塊(12)的上表面和底表面中至少一個構造成帶有至少一個突起區(qū)域(108)，所述突起區(qū)域被構造成減少或者消除所述驗證質量塊與MEMS器件(10)中位于該驗證質量塊上方或者下方的部件之間發(fā)生接觸。
37.按照權利要求34中所述的方法，還包括將基片(110)構造成帶有至少一個突起區(qū)域(112)，所述突起區(qū)域(112)被構造成與減速延展部(100)或者驗證質量塊(102)的底表面(106)發(fā)生配合，所述突起區(qū)域與底表面的配合減少或者消除了所述驗證質量塊與所述MEMS器件中位于該驗證質量塊下方的部件之間發(fā)生接觸。
38.按照權利要求34中所述的方法，其特征在于，對主體(60)進行錨固包括直接將所述主體錨固在基片(110)上，所述主體也提供了用于懸掛裝置(14)的錨固件。
39.按照權利要求34中所述的方法，其特征在于，設置用于懸掛裝置(14)的錨固件包括在懸掛裝置之間設置橫梁(16)；和將所述橫梁錨固在基片(110)上。
40.按照權利要求39中所述的方法，其特征在于，對主體(60)進行錨固包括將所述主體錨固在橫梁(16)上。
41.按照權利要求40中所述的方法，其特征在于，將橫梁(16)錨固在基片(110)上包括將錨固延展部(62)連接在主體(60)與所述橫梁之間。
42.一種用于微機電系統(tǒng)(MEMS)器件的減速擋塊(50)，其中MEMS器件(10)包括基片(110)、至少一個懸掛在所述基片上方的驗證質量塊(12)以及固連在所述基片上的主體(60)，這種減速擋塊包括至少一個從所述驗證質量塊延伸出來的減速延展部(66)；和至少一個形成于所述主體(60)上的減速凹槽；所述至少一個減速延展部被構造成與所述至少一個減速凹槽發(fā)生配合，并且在所述驗證質量塊接觸所述MEMS器件中與其相鄰的部件之前使所述驗證質量塊減速或者停止。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種微機電系統(tǒng)(MEMS)器件(10)，其包括一個基片(110)，該基片(110)具有至少一個錨固件；一個驗證質量塊(12)，該驗證質量塊(12)具有至少一個從該驗證質量塊(12)延伸出來的減速延展部(66)，或者至少一個形成于該驗證質量塊(12)上的減速凹槽(158)；一個馬達驅動梳形件(18)；一個馬達感測梳形件(20)。這種MEMS器件還包括多個懸掛裝置(14)，這些懸掛裝置(14)被構造成將所述驗證質量塊懸掛在所述基片的上方并且位于所述馬達驅動梳形件與馬達感測梳形件之間，這些懸掛裝置(14)被錨固在所述基片上。這種MEMS器件還包括一個固連在基片上的主體(60)，和至少一個從主體(60)延伸出來的減速梁(64)。所述減速延展部被構造成與所述減速梁或者減速凹槽發(fā)生配合，并且在所述驗證質量塊接觸所述馬達驅動梳形件和馬達感測梳形件之前使得所述驗證質量塊減速或者停止。
文檔編號G01P15/00GK1748121SQ200380109765
公開日2006年3月15日 申請日期2003年12月15日 優(yōu)先權日2002年12月16日
發(fā)明者M·C·格倫, W·P·普拉特, M·W·韋伯 申請人:霍尼韋爾國際公司