具指插式彈簧的微機電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具指插式彈簧的微機電裝置，包括基板、至少一質(zhì)量塊、移動電極、固定電極、固定座以及指插式彈簧。移動電極沿軸向配置在質(zhì)量塊上。固定電極沿軸向配置在基板上，且移動電極與固定電極之間具有一臨界間隙。指插式彈簧沿軸向連接質(zhì)量塊與固定座。指插式彈簧包含多個第一折疊部、多個第一連接部、多個第二折疊部以及多個第二連接部。第一折疊部包含二個第一延展部及第一頭部。第二折疊部包含二個第二延展部及第二頭部。第一延展部的寬度大于此臨界間隙，且第二延展部的寬度大于此臨界間隙。
【專利說明】具指插式彈簧的微機電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種微機電裝置，且特別是有關(guān)于一種具指插式彈簧的微機電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，受惠于智能手機、平板電腦、體感游戲機等相關(guān)電子產(chǎn)品的帶動，使得微機電慣性感測器，例如加速度計、陀螺儀與振蕩器等，大量地應(yīng)用于這些電子產(chǎn)品中，使其市場需求呈現(xiàn)逐年大幅度地成長。市場多方競爭之下，微機電慣性感測器相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品對其品質(zhì)與價格的要求也隨之提高。目前的微機電慣性感測器技術(shù)已趨于成熟的，設(shè)計出高感應(yīng)軸靈敏度(on-axis sensitivity)、低它軸加速度(off-axis sensitivity)影響以及高工藝變異容忍度的微小化結(jié)構(gòu)尺寸的微機電慣性感測器已成為目前的微機電慣性感測器的技術(shù)趨勢。
[0003]然而，當(dāng)微機電慣性感測器的質(zhì)量塊縮小時，傳統(tǒng)彈簧在相同工藝下等比例縮小，則傳統(tǒng)彈簧的剛性會過高，從而造成準(zhǔn)確度以及靈敏度的降低。另外，當(dāng)微機電慣性感測器的質(zhì)量塊縮小時，傳統(tǒng)彈簧采用更為精密的工藝，使傳統(tǒng)彈簧的寬度變得更小，造成傳統(tǒng)彈簧的工藝誤差的容忍度會降低，從而產(chǎn)生較大共振頻率漂移(frequency drift)的現(xiàn)象。 [0004]圖1A是現(xiàn)有的一種微機電加速度計的示意圖。圖1B是圖1A的微機電加速度計的質(zhì)量塊縮小后的示意圖。請參考圖1A，微機電加速度計10由質(zhì)量塊12、傳統(tǒng)彈簧14以及感應(yīng)電極16組成，其中傳統(tǒng)彈簧14的剛性(stiffness)為K。感應(yīng)電極16包括固定電極16a以及移動電極16b。當(dāng)X軸方向產(chǎn)生加速度時，質(zhì)量塊12在X軸方向上產(chǎn)生位移，固定電極16a與移動電極16b的相對距離因而改變,造成固定電極16a與移動電極16b之間的電容發(fā)生變化。通過感測此電容變化，即能換算出加速度值。
[0005]接著，請參考圖1B，微機電加速度計20由質(zhì)量塊22、傳統(tǒng)彈簧24以及感應(yīng)電極26組成，其中傳統(tǒng)彈簧24的剛性為k。感應(yīng)電極26包括固定電極26a以及移動電極26b。
[0006]在傳統(tǒng)微機電加速度計中，當(dāng)質(zhì)量塊縮小時，傳統(tǒng)彈簧的剛性不易降低。當(dāng)傳統(tǒng)彈簧剛性過高時，相同加速度下，感應(yīng)軸的位移量降低，而不易于量測微小的加速度，導(dǎo)致加速度計的靈敏度降低。當(dāng)彈簧的剛性太低時，它軸加速度造成感應(yīng)軸的位移量增加，從而加速度計的準(zhǔn)確度降低。舉例而言，圖1B的質(zhì)量塊22的邊長L2縮減為圖1A的質(zhì)量塊12的邊長LI的二分之一，從而質(zhì)量塊22的傳統(tǒng)彈簧24的剛性必須降低為質(zhì)量塊12的傳統(tǒng)彈簧14的剛性的四分之一，才得以維持相同的位移量，其可由下述公式得知:
【權(quán)利要求】
1.一種具指插式彈簧的微機電裝置，適用于感測加速度，其特征在于，包括: 基板； 第一質(zhì)量塊； 移動電極，沿第一軸向配置在該第一質(zhì)量塊上； 固定電極，沿該第一軸向配置在該基板上，且該移動電極與該固定電極之間具有臨界間隙； 固定座；以及 指插式彈簧，沿該第一軸向連接該第一質(zhì)量塊與該固定座，該指插式彈簧包含: 多個第一折疊部，其中每一該第一折疊部包含二個第一延展部及一第一頭部用以連接該二個第一延展部； 多個第一連接部，其中每一該第一連接部分別連接兩相鄰的該第一折疊部的該第一延展部以界定第一空間； 多個第二折疊部，其中每一該第二折疊部包含二個第二延展部及一第二頭部用以連接該二個第二延展部；以及 多個第二連接部，其中每一該第二連接部分別連接兩相鄰的該第二折疊部的該第二延展部以界定第二空間 ； 其中至少一該第一折疊部設(shè)置于該第二空間且至少一該第二折疊部設(shè)置于該第一空間；該第一延展部的寬度大于該臨界間隙且該第二延展部的寬度大于該臨界間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，還包括至少一橋接元件，連接該第一延展部與該第二延展部。
3.如權(quán)利要求2所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，該橋接元件包括第一橋接元件，該第一橋接元件連接該第一延展部靠近第一連接部的部分以及該第二延展部靠近第二頭部的部分。
4.如權(quán)利要求3所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，該橋接元件還包括第二橋接元件，該第二橋接元件連接該第一延展部靠近第一頭部的部分以及該第二延展部靠近第二連接部的部分。
5.如權(quán)利要求4所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，該第一橋接元件的配置與該第二橋接元件的配置為原點對稱。
6.一種具指插式彈簧的微機電裝置，適用于感測角速度，其特征在于，包括: 基板； 第一質(zhì)量塊； 第二質(zhì)量塊，連接該第一質(zhì)量塊； 移動電極，沿第二軸向配置在該第二質(zhì)量塊上； 固定電極，沿該第二軸向配置在該基板上，且該移動電極與該固定電極之間具有臨界間隙； 固定座；以及 第一指插式彈簧，沿該第二軸向連接該第二質(zhì)量塊與該固定座，該第一指插式彈簧包含: 多個第一折疊部，其中每一該第一折疊部包含二個第一延展部及一第一頭部用以連接該二個第一延展部； 多個第一連接部，其中每一該第一連接部分別連接兩相鄰的該第一折疊部的該第一延展部以界定第一空間； 多個第二折疊部，其中每一該第二折疊部包含二個第二延展部及一第二頭部用以連接該二個第二延展部；以及 多個第二連接部，其中每一該第二連接部分別連接兩相鄰的該第二折疊部的該第二延展部以界定第二空間； 其中至少一該第一折疊部設(shè)置于該第二空間且至少一該第二折疊部設(shè)置于該第一空間；該第一延展部的寬度大于該臨界間隙且該第二延展部的寬度大于該臨界間隙。
7.如權(quán)利要求6所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，該第一延展部的寬度大于共振彈簧寬度且該第二延展部的寬度大于共振彈簧寬度。
8.如權(quán)利要求6所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，還包括至少一橋接元件，連接該第一延展部與該第二延展部。
9.如權(quán)利要求8所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，該橋接元件包括第一橋接元件，該第一橋接元件連接該第一延展部靠近第一連接部的部分以及該第二延展部靠近第二頭部的部分。
10.如權(quán)利要求9所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，該橋接元件還包括第二橋接元件，該第二 橋接元件連接該第一延展部靠近第一頭部的部分以及該第二延展部靠近第二連接部的部分。
11.如權(quán)利要求10所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，該第一橋接元件的配置與該第二橋接元件的配置為原點對稱。
12.如權(quán)利要求6所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，還包括第二指插式彈簧，沿該第一軸向連接該第一質(zhì)量塊與該第二質(zhì)量塊，其中該第二質(zhì)量塊為一框架。
13.如權(quán)利要求12所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，沿該第一軸向連接該第一質(zhì)量塊與該第二質(zhì)量塊的該第二指插式彈簧還包括: 多個第三折疊部，其中每一該第三折疊部包含二個第三延展部及一第三頭部用以連接該二個第三延展部； 多個第三連接部，其中每一該第三連接部分別連接兩相鄰的該第三折疊部的該第三延展部以界定第三空間； 多個第四折疊部，其中每一該第四折疊部包含二個第四延展部及一第四頭部用以連接該二個第四延展部； 多個第四連接部，其中每一該第四連接部分別連接兩相鄰的該第四折疊部的該第四延展部以界定第四空間； 第三橋接元件，連接該第三延展部靠近第三連接部的部分以及該第四延展部靠近第四頭部的部分；以及 第四橋接元件，連接該第三延展部靠近第三頭部的部分以及該第四延展部靠近第四連接部的部分； 其中，該第三橋接元件的配置與該第四橋接元件的配置為原點對稱。
14.一種具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，包括:基板； 一質(zhì)量塊； 移動電極，沿軸向配置在該質(zhì)量塊上； 固定電極，沿該軸向配置在該基板上，且該移動電極與該固定電極之間具有臨界間隙； 固定座；以及 指插式彈簧，連接該質(zhì)量塊與該固定座，該指插式彈簧包含: 多個第一折疊部，其中每一該第一折疊部包含二個第一延展部及一第一頭部用以連接該二個第一延展部； 多個第一連接部，其中每一該第一連接部分別連接兩相鄰的該第一折疊部的該第一延展部以界定第一空間； 多個第二折疊部，其中每一該第二折疊部包含二個第二延展部及一第二頭部用以連接該二個第二延展部；以及 多個第二連接部 ，其中每一該第二連接部分別連接兩相鄰的該第二折疊部的該第二延展部以界定第二空間； 其中至少一該第一折疊部設(shè)置于該第二空間且至少一該第二折疊部設(shè)置于該第一空間；該第一延展部的寬度大于該臨界間隙且該第二延展部的寬度大于該臨界間隙。
15.如權(quán)利要求14所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，該第一延展部的寬度大于共振彈簧寬度且該第二延展部的寬度大于共振彈簧寬度。
16.如權(quán)利要求14所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，還包括至少一橋接元件，連接該第一延展部與該第二延展部。
17.如權(quán)利要求16所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，該橋接元件包括第一橋接元件，該第一橋接元件連接該第一延展部靠近第一連接部的部分以及該第二延展部靠近第二頭部的部分。
18.如權(quán)利要求17所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，該橋接元件還包括第二橋接元件，該第二橋接元件連接該第一延展部靠近第一頭部的部分以及該第二延展部靠近第二連接部的部分。
19.如權(quán)利要求18所述的具指插式彈簧的微機電裝置，其特征在于，該第一橋接元件的配置與該第二橋接元件的配置為原點對稱。
20.一種降低微機電裝置頻率漂移的方法，其特征在于，包括: 使用指插式彈簧來連接該微機電裝置的至少一質(zhì)量塊與一固定座，其中該指插式彈簧包括: 多個第一折疊部，其中每一該第一折疊部包含二個該第一延展部、連接該二個第一延展部的第一頭部； 多個第一連接部，其中每一該第一連接部分別連接兩相鄰的該第一折疊部的該第一延展部以界定第一空間； 多個第二折疊部，其中每一該第二折疊部包含二個該第二延展部、連接該二個第二延展部的第二頭部；以及 多個第二連接部，其中每一該第二連接部分別連接兩相鄰的該第二折疊部的該第二延展部以界定第二空間； 設(shè)置至少一該第一折疊部于該第二空間，且設(shè)置至少一該第二折疊部于該第一空間；使該第一延展部的寬度及該第二延展部的寬度皆大于臨界間隙，其中該臨界間隙位于該微機電裝置的移動電極與固定電極之間。
21.如權(quán)利要求20所述的降低微機電裝置頻率漂移的方法，其特征在于，還包括使該第一延展部的寬度大于該共振彈簧寬度，且使該第二延展部的寬度大于該共振彈簧寬度。
22.如權(quán)利要求20所述的降低微機電裝置頻率漂移的方法，其特征在于，還包括在該第一延展部與該第二延展部之間設(shè)置至少一橋接元件，使該橋接元件連接該第一延展部與該第二延展部，其中設(shè)置該橋接元件的步驟包括: 設(shè)置第一橋接元件及設(shè)置第二橋接元件，使該第一橋接元件連接該第一延展部靠近第一連接部的部分以及該第二延展部靠近第二頭部的部分，同時使該第二橋接元件連接該第一延展部靠近第一頭部的部分以及該第二延展部靠近第二連接部的部分，其中該第一橋接元件的配置與該第二 橋接元件的配置為原點對稱。
【文檔編號】B81B7/00GK104016295SQ201310334370
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月1日
【發(fā)明者】林士杰, 黃肇達, 蘇中源, 許郁文 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院