一種適應(yīng)高過載環(huán)境的mems器件保護(hù)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及MEMS器件的過載保護(hù)技術(shù)，具體是一種適應(yīng)高過載環(huán)境的MEMS器件保護(hù)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS (微機(jī)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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車電子、無線通信、消費(fèi)電子、生物醫(yī)學(xué)、航空航天、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。隨著上述領(lǐng)域的發(fā)展，MEMS器件的需求越來越大，并被逐漸應(yīng)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(duì)MEMS器件的過載保護(hù)提出了較高要求。目前，MEMS器件的過載保護(hù)主要是通過如下兩種方法實(shí)現(xiàn)的:第一種方法是通過加強(qiáng)MEMS器件的質(zhì)量塊的穩(wěn)定性來進(jìn)行過載保護(hù)。然而此種方法會(huì)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(yùn)動(dòng)間隙或者通過制作防撞凸塊來限制MEMS器件的質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)距離，由此實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)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(dǎo)致MEMS器件的質(zhì)量塊在硬性碰撞的情況下發(fā)生斷裂，由此容易導(dǎo)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(hù)機(jī)構(gòu)，以解決現(xiàn)有MEMS器件的過載保護(hù)方法存在的上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有MEMS器件的過載保護(hù)方法降低了 MEMS器件的測試精度、容易導(dǎo)致MEMS器件發(fā)生損壞的問題，提供了一種適應(yīng)高過載環(huán)境的MEMS器件保護(hù)機(jī)構(gòu)。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種適應(yīng)高過載環(huán)境的MEMS器件保護(hù)機(jī)構(gòu)，包括質(zhì)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(gè)前緩沖凸塊、兩個(gè)后緩沖凸塊、左緩沖凸塊、右緩沖凸塊；兩個(gè)前緩沖凸塊分別固定于質(zhì)量塊的前表面左端和前表面右端；兩個(gè)后緩沖凸塊分別固定于質(zhì)量塊的后表面左端和后表面右端；左緩沖凸塊固定于質(zhì)量塊的左表面中部；右緩沖凸塊固定于質(zhì)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(shè)置于質(zhì)量塊的正前方；后連接橫梁平行設(shè)置于質(zhì)量塊的正后方；
所述錨塊部分包括兩個(gè)前錨塊、兩個(gè)后錨塊、左錨塊、右錨塊；
兩個(gè)前錨塊分別設(shè)置于兩個(gè)前緩沖凸塊的正前方，且兩個(gè)前錨塊分別設(shè)置于前連接橫梁的左方和右方；兩個(gè)后錨塊分別設(shè)置于兩個(gè)后緩沖凸塊的正后方，且兩個(gè)后錨塊分別設(shè)置于后連接橫梁的左方和右方；左錨塊設(shè)置于左緩沖凸塊的正左方；右錨塊設(shè)置于右緩沖凸塊的正右方；
所述緩沖墊部分包括兩個(gè)前緩沖墊、兩個(gè)后緩沖墊、左緩沖墊、右緩沖墊；
兩個(gè)前緩沖墊分別固定于兩個(gè)前錨塊的后表面，且兩個(gè)前緩沖墊與兩個(gè)前緩沖凸塊之間留有間隙；兩個(gè)后緩沖墊分別固定于兩個(gè)后錨塊的前表面，且兩個(gè)后緩沖墊與兩個(gè)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(gè)前彈簧、四個(gè)后彈簧；
四個(gè)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(gè)前彈簧的尾端分別與質(zhì)量塊的前表面左部、質(zhì)量塊的前表面右部、其中一個(gè)前錨塊的右表面、另一個(gè)前錨塊的左表面垂直固定；四個(gè)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(gè)后彈簧的尾端分別與質(zhì)量塊的后表面左部、質(zhì)量塊的后表面右部、其中一個(gè)后錨塊的右表面、另一個(gè)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(gè)前緩沖墊與兩個(gè)前緩沖凸塊之間的間隙寬度、兩個(gè)后緩沖墊與兩個(gè)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(shí)，緩沖凸塊部分與緩沖墊部分之間不進(jìn)行接觸，由此不會(huì)對(duì)質(zhì)量塊的正常工作造成影響；
二、當(dāng)質(zhì)量塊受到向前(向后)的高強(qiáng)度沖擊時(shí)，質(zhì)量塊發(fā)生向前(向后)過量位移，并帶動(dòng)兩個(gè)前緩沖凸塊(后緩沖凸塊)向前(向后)移動(dòng)，使得兩個(gè)前緩沖凸塊(后緩沖凸塊)向前(向后)碰撞兩個(gè)前緩沖墊(后緩沖墊)，兩個(gè)前緩沖墊(后緩沖墊)由此發(fā)生彈性變形，從而吸收了質(zhì)量塊受到的向前(向后)沖擊力，并限制了質(zhì)量塊的向前(向后)過量位移。同時(shí)，質(zhì)量塊通過其中兩個(gè)前彈簧帶動(dòng)前連接橫梁向前(向后)移動(dòng)，該兩個(gè)前彈簧由此發(fā)生伸縮變形，前連接橫梁由此帶動(dòng)另外兩個(gè)前彈簧發(fā)生彎曲變形，從而吸收了質(zhì)量塊受到的向前(向后)沖擊力，并限制了質(zhì)量塊的向前(向后)過量位移。同時(shí)，質(zhì)量塊通過其中兩個(gè)后彈簧帶動(dòng)后連接橫梁向前(向后)移動(dòng)，該兩個(gè)后彈簧由此發(fā)生伸縮變形，后連接橫梁由此帶動(dòng)另外兩個(gè)后彈簧發(fā)生彎曲變形，從而吸收了質(zhì)量塊受到的向前(向后)沖擊力，并限制了質(zhì)量塊的向前(向后)過量位移。待向前(向后)的高強(qiáng)度沖擊過后，四個(gè)前彈簧和四個(gè)后彈簧均自動(dòng)恢復(fù)原狀，質(zhì)量塊、兩個(gè)前緩沖凸塊(后緩沖凸塊)、前連接橫梁、后連接橫梁均自動(dòng)復(fù)位；
三、當(dāng)質(zhì)量塊受到向左(向右)的高強(qiáng)度沖擊時(shí)，質(zhì)量塊發(fā)生向左(向右)過量位移，并帶動(dòng)左緩沖凸塊(右緩沖凸塊)向左(向右)移動(dòng)，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(zhì)量塊受到的向左(向右)沖擊力，并限制了質(zhì)量塊的向左(向右)過量位移。同時(shí)，質(zhì)量塊通過其中兩個(gè)前彈簧帶動(dòng)前連接橫梁向左(向右)移動(dòng)，該兩個(gè)前彈簧由此發(fā)生彎曲變形，前連接橫梁由此帶動(dòng)另外兩個(gè)前彈簧發(fā)生伸縮變形，從而吸收了質(zhì)量塊受到的向左(向右)沖擊力，并限制了質(zhì)量塊的向左(向右)過量位移。同時(shí)，質(zhì)量塊通過其中兩個(gè)后彈簧帶動(dòng)后連接橫梁向左(向右)移動(dòng)，該兩個(gè)后彈簧由此發(fā)生彎曲變形，后連接橫梁由此帶動(dòng)另外兩個(gè)后彈簧發(fā)生伸縮變形，從而吸收了質(zhì)量塊受到的向左(向右)沖擊力，并限制了質(zhì)量塊的向左(向右)過量位移。待向左(向右)的高強(qiáng)度沖擊過后，四個(gè)前彈簧和四個(gè)后彈簧均自動(dòng)恢復(fù)原狀，質(zhì)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(dòng)復(fù)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(hù)方法相比，本發(fā)明所述的一種適應(yīng)高過載環(huán)境的MEMS器件保護(hù)機(jī)構(gòu)通過采用全新結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)質(zhì)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(jìn)行吸收，由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)MEMS器件的全方位過載保護(hù)，從而具備了如下優(yōu)點(diǎn):其一，與第一種方法相比，本發(fā)明所述的一種適應(yīng)高過載環(huán)境的MEMS器件保護(hù)機(jī)構(gòu)不會(huì)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(yīng)高過載環(huán)境的MEMS器件保護(hù)機(jī)構(gòu)由于采用了彈性碰撞，避免了 MEMS器件的質(zhì)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(jié)構(gòu)合理、設(shè)計(jì)巧妙，有效解決了現(xiàn)有MEMS器件的過載保護(hù)方法降低了MEMS器件的測試精度、容易導(dǎo)致MEMS器件發(fā)生損壞的問題，適用于MEMS器件的過載保護(hù)。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是本發(fā)明在質(zhì)量塊受到向左的高強(qiáng)度沖擊前的工作狀態(tài)示意圖。
[0010]圖3是本發(fā)明在質(zhì)量塊受到向左的高強(qiáng)度沖擊中的工作狀態(tài)示意圖。
[0011]圖4是本發(fā)明在質(zhì)量塊受到向左的高強(qiáng)度沖擊后的工作狀態(tài)示意圖。
[0012]圖中:1-質(zhì)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