[發明專利]具指插式彈簧的微機電裝置

有效

• 申請號: 201310334370.4
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN104016295A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 林士杰;黃肇達;蘇中源;許郁文
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: B81B5/00
• 分類號: B81B5/00;B81B7/00;G01P15/14;G01C19/56
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;梁揮

技術領域

本發明是有關于一種微機電裝置，且特別是有關于一種具指插式彈簧的微機電裝置。

背景技術

近年來，受惠于智能手機、平板電腦、體感游戲機等相關電子產品的帶動，使得微機電慣性感測器，例如加速度計、陀螺儀與振蕩器等，大量地應用于這些電子產品中，使其市場需求呈現逐年大幅度地成長。市場多方競爭之下，微機電慣性感測器相關應用產品對其品質與價格的要求也隨之提高。目前的微機電慣性感測器技術已趨于成熟的，設計出高感應軸靈敏度（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構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趨勢。

然而，當微機電慣性感測器的質量塊縮小時，傳統彈簧在相同工藝下等比例縮小，則傳統彈簧的剛性會過高，從而造成準確度以及靈敏度的降低。另外，當微機電慣性感測器的質量塊縮小時，傳統彈簧采用更為精密的工藝，使傳統彈簧的寬度變得更小，造成傳統彈簧的工藝誤差的容忍度會降低，從而產生較大共振頻率漂移（frequency?drift）的現象。

圖1A是現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量塊縮小后的示意圖。請參考圖1A，微機電加速度計10由質量塊12、傳統彈簧14以及感應電極16組成，其中傳統彈簧14的剛性（stiffness）為K。感應電極16包括固定電極16a以及移動電極16b。當X軸方向產生加速度時，質量塊12在X軸方向上產生位移，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之間的電容發生變化。通過感測此電容變化，即能換算出加速度值。

接著，請參考圖1B，微機電加速度計20由質量塊22、傳統彈簧24以及感應電極26組成，其中傳統彈簧24的剛性為k。感應電極26包括固定電極26a以及移動電極26b。

在傳統微機電加速度計中，當質量塊縮小時，傳統彈簧的剛性不易降低。當傳統彈簧剛性過高時，相同加速度下，感應軸的位移量降低，而不易于量測微小的加速度，導致加速度計的靈敏度降低。當彈簧的剛性太低時，它軸加速度造成感應軸的位移量增加，從而加速度計的準確度降低。舉例而言，圖1B的質量塊22的邊長L2縮減為圖1A的質量塊12的邊長L1的二分之一，從而質量塊22的傳統彈簧24的剛性必須降低為質量塊12的傳統彈簧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：

F=M·g=KΔyf=m·g=(14M)·g=14M·g=14KΔy=kΔy⇒k=14K]]>

其中，F為質量塊12所受的的作用力、f為質量塊22所受的的作用力、M為質量塊12的質量、m為質量塊22的質量以及Δy為質量塊12的位移量。