一種適用于高過載環(huán)境的mems器件激活機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及MEMS器件的過載保護(hù)技術(shù)，具體是一種適用于高過載環(huán)境的MEMS器件激活機構(gòu)。本實用新型解決了現(xiàn)有MEMS器件的過載保護(hù)方法容易影響MEMS器件的正常工作、容易導(dǎo)致MEMS器件發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞的問題。一種適用于高過載環(huán)境的MEMS器件激活機構(gòu)，包括質(zhì)量塊、錨塊部分、支撐梁部分、吸能梁部分；所述錨塊部分包括兩個前錨塊、兩個后錨塊、兩個左錨塊、兩個右錨塊；所述支撐梁部分包括兩個Ω字形前支撐梁、兩個Ω字形后支撐梁；所述吸能梁部分包括兩個左吸能梁、兩個右吸能梁、四個斷裂點。本實用新型適用于MEMS器件的過載保護(hù)。
【專利說明】
一種適用于高過載環(huán)境的MEMS器件激活機構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及MEMS器件的過載保護(hù)技術(shù)，具體是一種適用于高過載環(huán)境的MEMS器件激活機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[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(yīng)用于汽車電子、無線通信、消費電子、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)方法主要是采用剛性的限位裝置來限制MEMS器件的質(zhì)量塊的運動距離，由此實現(xiàn)過載保護(hù)的目的。然而，此種方法在高過載、高沖擊狀態(tài)下容易導(dǎo)致限位裝置與質(zhì)量塊之間發(fā)生劇烈碰撞，而碰撞產(chǎn)生的碎片一方面容易影響MEMS器件的正常工作，另一方面容易導(dǎo)致MEMS器件發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞。基于此，有必要發(fā)明一種全新的MEMS器件的過載保護(hù)機構(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]本實用新型為了解決現(xiàn)有MEMS器件的過載保護(hù)方法容易影響MEMS器件的正常工作、容易導(dǎo)致MEMS器件發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞的問題，提供了一種適用于高過載環(huán)境的MEMS器件激活機構(gòu)。
[0004]本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]—種適用于高過載環(huán)境的MEMS器件激活機構(gòu)，包括質(zhì)量塊、錨塊部分、支撐梁部分、吸能梁部分；
[0006]所述錨塊部分包括兩個前錨塊、兩個后錨塊、兩個左錨塊、兩個右錨塊;兩個前錨塊的后表面分別與質(zhì)量塊的前表面左部和前表面右部正對;兩個后銷塊的前表面分別與質(zhì)量塊的后表面左部和后表面右部正對;兩個左錨塊的右表面分別與質(zhì)量塊的左表面前部和左表面后部正對;兩個右錨塊的左表面分別與質(zhì)量塊的右表面前部和右表面后部正對；
[0007]所述支撐梁部分包括兩個Ω字形前支撐梁、兩個Ω字形后支撐梁;兩個Ω字形前支撐梁的首端分別與兩個前錨塊的后表面垂直固定;兩個Ω字形前支撐梁的尾端分別與質(zhì)量塊的前表面左部和前表面右部垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁的首端分別與兩個后錨塊的前表面垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁的尾端分別與質(zhì)量塊后表面左部和后表面右部垂直固定；
[0008]所述吸能梁部分包括兩個左吸能梁、兩個右吸能梁、四個斷裂點;兩個左吸能梁的首端分別與兩個左錨塊的右表面垂直固定;兩個左吸能梁的尾端分別與質(zhì)量塊的左表面前部和左表面后部垂直固定;兩個右吸能梁的首端分別與兩個右錨塊的左表面垂直固定;兩個右吸能梁的尾端分別與質(zhì)量塊的右表面前部和右表面后部垂直固定；四個斷裂點分別設(shè)置于兩個左吸能梁和兩個右吸能梁上。
[0009]具體工作過程如下:
[0010]a.將錨塊部分與基底固連;在初始狀態(tài)下，質(zhì)量塊、錨塊部分、支撐梁部分、吸能梁部分均處于靜止?fàn)顟B(tài);此時，吸能梁部分保持完好，質(zhì)量塊不工作；
[0011]b.當(dāng)質(zhì)量塊受到?jīng)_擊時，質(zhì)量塊在沖擊力的作用下發(fā)生位移，并帶動錨塊部分發(fā)生位移;此時，由于錨塊部分與基底固連，錨塊部分的位移小于質(zhì)量塊的位移，質(zhì)量塊與錨塊部分之間由此產(chǎn)生相對位移；
[0012]若質(zhì)量塊與錨塊部分之間的相對位移未達(dá)到閾值，則吸能梁部分仍然保持完好，質(zhì)量塊仍然不工作；
[0013]若質(zhì)量塊與錨塊部分之間的相對位移達(dá)到閾值，則吸能梁部分的四個斷裂點發(fā)生斷裂，并在斷裂的同時吸收沖擊能量，由此起到保護(hù)質(zhì)量塊的作用，并使得質(zhì)量塊開始正常工作;在沖擊結(jié)束后，質(zhì)量塊僅通過支撐梁部分與錨塊部分連接;此時，質(zhì)量塊繼續(xù)正常工作。
[0014]與現(xiàn)有MEMS器件的過載保護(hù)方法相比，本實用新型所述的一種適用于高過載環(huán)境的MEMS器件激活機構(gòu)采用吸能梁吸收沖擊能量后斷裂的全新原理，實現(xiàn)了對MEMS器件的全方位過載保護(hù)，由此徹底避免了在高過載、高沖擊狀態(tài)下限位裝置與質(zhì)量塊之間發(fā)生碰撞，從而一方面有效保證了 MEMS器件的正常工作，另一方面有效防止了 MEMS器件發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞。
[0015]本實用新型結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計巧妙，有效解決了現(xiàn)有MEMS器件的過載保護(hù)方法容易影響MEMS器件的正常工作、容易導(dǎo)致MEMS器件發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞的問題，適用于MEMS器件的過載保護(hù)。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是圖1的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是本實用新型的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4是圖3的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:丨-質(zhì)量塊，21-前錨塊，22-后錨塊，23-左錨塊，24-右錨塊，31-Ω字形前支撐梁，32- Ω字形后支撐梁，41-左吸能梁，42-右吸能梁，43-斷裂點。
【具體實施方式】
[0021 ] 實施例一
[0022]一種適用于高過載環(huán)境的MEMS器件激活機構(gòu)，包括質(zhì)量塊1、錨塊部分、支撐梁部分、吸能梁部分；
[0023]所述錨塊部分包括兩個前錨塊21、兩個后錨塊22、兩個左錨塊23、兩個右錨塊24;兩個前錨塊21的后表面分別與質(zhì)量塊I的前表面左部和前表面右部正對;兩個后錨塊22的前表面分別與質(zhì)量塊I的后表面左部和后表面右部正對;兩個左錨塊23的右表面分別與質(zhì)量塊I的左表面前部和左表面后部正對;兩個右銷塊24的左表面分別與質(zhì)量塊I的右表面前部和右表面后部正對；
[0024]所述支撐梁部分包括兩個Ω字形前支撐梁31、兩個Ω字形后支撐梁32;兩個Ω字形前支撐梁31的首端分別與兩個前錨塊21的后表面垂直固定;兩個Ω字形前支撐梁31的尾端分別與質(zhì)量塊I的前表面左部和前表面右部垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁32的首端分別與兩個后錨塊22的前表面垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁32的尾端分別與質(zhì)量塊I后表面左部和后表面右部垂直固定；
[0025]所述吸能梁部分包括兩個左吸能梁41、兩個右吸能梁42、四個斷裂點43;兩個左吸能梁41的首端分別與兩個左錨塊23的右表面垂直固定;兩個左吸能梁41的尾端分別與質(zhì)量塊I的左表面前部和左表面后部垂直固定;兩個右吸能梁42的首端分別與兩個右錨塊24的左表面垂直固定;兩個右吸能梁42的尾端分別與質(zhì)量塊I的右表面前部和右表面后部垂直固定；四個斷裂點43分別設(shè)置于兩個左吸能梁41和兩個右吸能梁42上。
[0026]在本實施例中，如圖1-圖2所示，兩個左吸能梁41和兩個右吸能梁42均采用一字形結(jié)構(gòu)；四個斷裂點43分別設(shè)置于兩個左吸能梁41和兩個右吸能梁42的尾部。
[0027]具體實施時，質(zhì)量塊I與吸能梁部分采用相同的材料加工而成。質(zhì)量塊I的加工工藝與吸能梁部分的加工工藝相互兼容。這樣的好處在于有效降低了加工成本，有效減小了加工難度，有效提高了產(chǎn)品的一致性和可靠性。
[0028]實施例二
[0029]一種適用于高過載環(huán)境的MEMS器件激活機構(gòu)，包括質(zhì)量塊1、錨塊部分、支撐梁部分、吸能梁部分；
[0030]所述錨塊部分包括兩個前錨塊21、兩個后錨塊22、兩個左錨塊23、兩個右錨塊24;兩個前錨塊21的后表面分別與質(zhì)量塊I的前表面左部和前表面右部正對;兩個后錨塊22的前表面分別與質(zhì)量塊I的后表面左部和后表面右部正對;兩個左錨塊23的右表面分別與質(zhì)量塊I的左表面前部和左表面后部正對;兩個右銷塊24的左表面分別與質(zhì)量塊I的右表面前部和右表面后部正對；
[0031 ]所述支撐梁部分包括兩個Ω字形前支撐梁31、兩個Ω字形后支撐梁32;兩個Ω字形前支撐梁31的首端分別與兩個前錨塊21的后表面垂直固定;兩個Ω字形前支撐梁31的尾端分別與質(zhì)量塊I的前表面左部和前表面右部垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁32的首端分別與兩個后錨塊22的前表面垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁32的尾端分別與質(zhì)量塊I后表面左部和后表面右部垂直固定；
[0032]所述吸能梁部分包括兩個左吸能梁41、兩個右吸能梁42、四個斷裂點43;兩個左吸能梁41的首端分別與兩個左錨塊23的右表面垂直固定;兩個左吸能梁41的尾端分別與質(zhì)量塊I的左表面前部和左表面后部垂直固定;兩個右吸能梁42的首端分別與兩個右錨塊24的左表面垂直固定;兩個右吸能梁42的尾端分別與質(zhì)量塊I的右表面前部和右表面后部垂直固定；四個斷裂點43分別設(shè)置于兩個左吸能梁41和兩個右吸能梁42上。
[0033]在本實施例中，如圖3-圖4所示，兩個左吸能梁41和兩個右吸能梁42均采用Z字形結(jié)構(gòu)；四個斷裂點43分別設(shè)置于兩個左吸能梁41和兩個右吸能梁42的中部。
[0034]具體實施時，質(zhì)量塊I與吸能梁部分采用相同的材料加工而成。質(zhì)量塊I的加工工藝與吸能梁部分的加工工藝相互兼容。這樣的好處在于有效降低了加工成本，有效減小了加工難度，有效提高了產(chǎn)品的一致性和可靠性。
【主權(quán)項】
1.一種適用于高過載環(huán)境的MEMS器件激活機構(gòu)，其特征在于:包括質(zhì)量塊(I)、錨塊部分、支撐梁部分、吸能梁部分； 所述錨塊部分包括兩個前錨塊(21)、兩個后錨塊(22)、兩個左錨塊(23)、兩個右錨塊(24);兩個前錨塊(21)的后表面分別與質(zhì)量塊(I)的前表面左部和前表面右部正對;兩個后錨塊(22)的前表面分別與質(zhì)量塊(I)的后表面左部和后表面右部正對;兩個左錨塊(23)的右表面分別與質(zhì)量塊(I)的左表面前部和左表面后部正對;兩個右錨塊(24)的左表面分別與質(zhì)量塊(I)的右表面前部和右表面后部正對； 所述支撐梁部分包括兩個Ω字形前支撐梁(31)、兩個Ω字形后支撐梁(32);兩個Ω字形前支撐梁(31)的首端分別與兩個前錨塊(21)的后表面垂直固定;兩個Ω字形前支撐梁(31)的尾端分別與質(zhì)量塊(I)的前表面左部和前表面右部垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁(32)的首端分別與兩個后錨塊(22)的前表面垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁(32)的尾端分別與質(zhì)量塊(I)后表面左部和后表面右部垂直固定； 所述吸能梁部分包括兩個左吸能梁(41)、兩個右吸能梁(42)、四個斷裂點(43);兩個左吸能梁(41)的首端分別與兩個左錨塊(23)的右表面垂直固定;兩個左吸能梁(41)的尾端分別與質(zhì)量塊(I)的左表面前部和左表面后部垂直固定;兩個右吸能梁(42)的首端分別與兩個右錨塊(24)的左表面垂直固定;兩個右吸能梁(42)的尾端分別與質(zhì)量塊(I)的右表面前部和右表面后部垂直固定；四個斷裂點(43)分別設(shè)置于兩個左吸能梁(41)和兩個右吸能梁(42)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高過載環(huán)境的MEMS器件激活機構(gòu)，其特征在于:兩個左吸能梁(41)和兩個右吸能梁(42)均采用一字形結(jié)構(gòu)；四個斷裂點(43)分別設(shè)置于兩個左吸能梁(41)和兩個右吸能梁(42)的尾部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于高過載環(huán)境的MEMS器件激活機構(gòu)，其特征在于:兩個左吸能梁(41)和兩個右吸能梁(42)均采用Z字形結(jié)構(gòu)；四個斷裂點(43)分別設(shè)置于兩個左吸能梁(41)和兩個右吸能梁(42)的中部。
【文檔編號】B81B7/00GK205592628SQ201620402899
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】張志東, 曹慧亮, 吳景, 郭戌瑞, 仇彥男, 張日欣, 張增磊, 薛日輝, 杜嘉麗
【申請人】中北大學(xué)