[发明专利]具有离轴防震的MEMS装置

说明书

一种微机电系统(MEMS)装置，例如单轴加速度计，包括悬挂在基板上的可移动质量。所述可移动质量具有第一部分和第二部分。第一弹簧系统使所述可移动质量的所述第一部分与所述可移动质量的所述第二部分互连。第二弹簧系统使所述第一部分与锚定系统互连。所述第一弹簧系统实现所述可移动质量的所述第二部分响应于强加到所述可移动质量上的震动事件力而在与感测方向正交的第一方向上的移动，其中所述第一弹簧系统抑制所述可移动质量的所述第一部分响应于所述震动事件力而在所述第一方向上的移动。然而，所述第一和第二可移动质量响应于加速力而在所述感测方向上一起移动。

技术领域

本发明大体上涉及微机电系统(MEMS)传感器。更具体地说，本发明涉及一种受保护免于离轴震动事件的MEMS装置，例如传感器。

背景技术

微机电系统(MEMS)传感器广泛用于例如汽车、惯性导引系统、家用电器、用于多种装置的保护系统以及许多其它工业、科学和工程系统等应用。此类MEMS传感器用于感测例如加速度、压力、角旋转或温度等物理状况并提供表示感测到的物理状况的电信号。

电容性MEMS加速度计通常包括悬挂在基板上的可移动质量。可移动质量取决于设计和感测方向而响应于加速力移动，即，旋转或平移。可移动质量的运动导致电容相对于加速力的变化，从而改变带电电路的输出。MEMS加速度计常常经受离轴方向上的高加速力，在本文中被称为震动事件。不利的是，用于悬挂可移动质量的弹簧悬挂设计对此类震动事件可能并不稳固，从而导致装置故障。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种微机电系统(MEMS)装置，包括：

基板；

悬挂在所述基板上的可移动质量，所述可移动质量具有第一部分和第二部分；以及

使所述可移动质量的所述第一部分与所述可移动质量的所述第二部分互连的弹簧系统，所述弹簧系统实现所述可移动质量的所述第二部分响应于强加到所述可移动质量的第一力而在与感测方向正交的第一方向上的移动，其中所述弹簧系统抑制所述可移动质量的所述第一部分响应于所述第一力而在所述第一方向上的移动。

在一个或多个实施例中，所述可移动质量的所述第二部分包围所述可移动质量的所述第一部分。

在一个或多个实施例中，所述MEMS装置进一步包括在所述第一方向上远离所述可移动质量的所述第二部分的外部周界侧向移位的至少一个运动限制结构，其中当所述可移动质量的所述第二部分响应于所述第一力而在所述第一方向上移动时，所述可移动质量的所述第二部分接触所述至少一个运动限制结构。

在一个或多个实施例中，所述可移动质量的所述第二部分响应于所述第一力的所述移动大体上平行于所述基板的表面。

在一个或多个实施例中，所述弹簧系统包括多个弹簧元件，所述弹簧元件中的每一个实现所述可移动质量的所述第二部分在所述第一方向上的运动且所述弹簧元件中的所述每一个在所述感测方向上是刚性的。

在一个或多个实施例中，所述弹簧系统包括多个直梁挠性件，所述多个直梁挠性件使所述可移动质量的所述第一部分与所述可移动质量的所述第二部分互连。

在一个或多个实施例中，所述弹簧系统是第一弹簧系统，且所述MEMS装置进一步包括：

连接到所述基板的锚定系统；以及

使所述可移动质量的所述第一部分与所述锚定系统互连的第二弹簧系统，所述第二弹簧系统使得所述可移动质量的所述第一部分和第二部分能够响应于强加到所述可移动质量上的第二力而在所述感测方向上一起移动。

在一个或多个实施例中，所述第一弹簧系统使所述锚定系统和所述第二弹簧系统与响应于所述第一力而在所述第一方向上的移动分离。