[發(fā)明專利]用于頻率和計時生成的復合彈簧MEMS諧振器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580057311.4
• 申請日: 2015-10-16
• 公開（公告）號: CN107251426B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設計）人: J.R.克拉克
• 申請（專利權）人: 微芯片科技公司
• 主分類號: H03H9/02
• 分類號: H03H9/02;H03H9/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫鵬;鄭冀之

1.一種微機電系統(tǒng)（MEMS）諧振器，包括：

諧振器主體，所述諧振器主體包括第一彈簧質量部分和第二彈簧質量部分，每個彈簧質量部分包括具有基端和開端的復合彈簧結構以及附著于所述復合彈簧結構的所述開端的質量，所述第一彈簧質量部分和所述第二彈簧質量部分于所述基端處連接，所述基端在所述諧振器主體的諧振振動期間形成所述諧振器主體的最小移動的一對節(jié)點，其中所述復合彈簧結構由一個或多個彈簧單胞形成并且每個彈簧單胞包括折疊彈簧結構，所述折疊彈簧結構包括連接到一對折疊內部分的一對端部分，形成相對的凹形結構；

一對錨定體，連接于襯底并且在所述節(jié)點處附著于所述諧振器主體的相對側；

驅動電極，形成為附著于所述襯底并且電容地耦合于所述第一彈簧質量部分的所述質量；以及

感測電極，形成為附著于所述襯底并且電容地耦合于所述第二彈簧質量部分的所述質量。

2.根據權利要求1所述的微機電系統(tǒng)（MEMS）諧振器，還包括：

懸置于所述襯底上方的一對懸梁，每個錨定體通過所述懸梁之一在所述節(jié)點處附著于所述諧振器主體。

3.根據權利要求1所述的微機電系統(tǒng)（MEMS）諧振器，其中，所述驅動電極與所述第一彈簧質量部分的所述質量分開第一間隙并且所述感測電極與所述第二彈簧質量部分的所述質量分開第二間隙，所述第一和第二間隙中的每一個等于或小于1μm。

4.根據權利要求1所述的微機電系統(tǒng)（MEMS）諧振器，其中，所述諧振器主體具有20-30μm的厚度。

5.根據權利要求1所述的微機電系統(tǒng)（MEMS）諧振器，其中，所述諧振器主體由選自單晶硅層和多晶硅層中的材料形成。

6.根據權利要求1所述的微機電系統(tǒng)（MEMS）諧振器，其中所述襯底包括硅基層，在所述硅基層上形成絕緣層。

7.根據權利要求1所述的微機電系統(tǒng)（MEMS）諧振器，其中，所述彈簧單胞包括矩形的折疊彈簧結構。

8.根據權利要求1所述的微機電系統(tǒng)（MEMS）諧振器，其中，在每個彈簧質量部分中附著于所述復合彈簧結構的所述開端的所述質量包括形成于其中的釋放孔，所述釋放孔調整所述質量的重量。

9.根據權利要求1所述的微機電系統(tǒng)（MEMS）諧振器，其中，包括形成所述折疊彈簧結構的梁的尺度的所述彈簧單胞的尺度、在所述復合彈簧結構中的彈簧單胞的數目、以及在每個彈簧質量部分中的所述質量的尺寸和重量被選擇以調諧所述微機電系統(tǒng)（MEMS）諧振器的諧振頻率。

10.一種微機電系統(tǒng)（MEMS）諧振器，包括：

包括一個或多個諧振器單元的諧振器主體，每個諧振器單元包括：

第一彈簧質量部分和第二彈簧質量部分，每個彈簧質量部分包括具有基端和開端的復合彈簧結構以及附著于所述復合彈簧結構的所述開端的質量，所述第一彈簧質量部分和所述第二彈簧質量部分于所述基端處連接，所述基端在所述諧振器單元的諧振振動期間形成所述諧振器單元的最小移動的一對節(jié)點，其中所述復合彈簧結構由一個或多個彈簧單胞形成并且每個彈簧單胞包括折疊彈簧結構，所述折疊彈簧結構包括連接到一對折疊內部分的一對端部分，形成相對的凹形結構；以及

一對錨定體，連接于襯底并且在所述節(jié)點處附著于所述諧振器單元的相對側，

其中所述一個或多個諧振器單元的所述第一彈簧質量部分的所述質量形成為連續(xù)結構以形成第一質量，并且所述一個或多個諧振器單元的所述第二彈簧質量部分的所述質量形成為連續(xù)結構以形成第二質量，所述第一質量和所述第二質量形成為并聯(lián)連接所述諧振器單元；

驅動電極，形成為附著于所述襯底并且電容地耦合于所述第一質量；以及

感測電極，形成為附著于所述襯底并且電容地耦合于所述第二質量。