[发明专利]具有用于旋转元件的折叠弹簧的微机电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有旋转元件微机电装置，特别是涉及一种具有可供旋转元件转动的折叠弹簧的微机电装置。

背景技术

近年来由于智能型手机、平板电脑、互动游戏机等消费性电子商品开始采用微机电惯性感测元件(如微机电加速度计与微机电陀螺仪)，微机电惯性感测元件的市场需求呈现快速地成长。在微机电加速度计的技术与产品已相对成熟下，微机电陀螺仪已经成了微机电惯性感测元件市场中，下一个重要的竞争产品。举例来说，微机电陀螺仪可运用于智能型手机，使智能型手机具有互动游戏或个人导航装置的功能。

传统微机电陀螺仪主要包含了一质量块、一扭转梁、一框架、一折叠弹簧及一固定座。质量块通过扭转梁而连接于框架，框架通过折叠弹簧而固定于固定座。并且，定义X轴向垂直扭转梁的延伸方向，而定义Y轴向平行于扭转梁的延伸方向。微机电陀螺仪的原理大致如下，当框架沿着X轴来回的振荡时，质量块也一并沿着X轴向而来回振荡；当Y轴向产生角速度时，质量块将以扭转梁为旋转轴产生反复的旋转运动。此时，侦测微机电陀螺仪的质量块与感应电极间的电容值改变，即可计算出角速度。

在设计上，微机电陀螺仪的质量块与框架的共振频率会尽可能相等，才可以确保微机电陀螺仪的灵敏度。但由于传统微机电陀螺仪的扭转梁的刚性与扭转梁本身的宽度的一次方成正比，而折叠弹簧的刚性与折叠弹簧本身的宽度的三次方成正比。因此在扭转梁与折叠弹簧于相同的制作工艺变异下，框架的共振频率的偏移量将大于质量块的共振频率的偏移量。如此，会使传统微机电陀螺仪在相同的制作工艺变异下，无法使质量块与框架在振动时有相近的共振频率，进而使质量块在感测到角速度时，无法同时达到最大振幅。如此一来，将使得微机电陀螺仪的灵敏度降低。

此外，传统微机电多轴加速度计、微机电磁力计、微机电镜面等具有可旋转质量块(即旋转元件)的微机电装置常采用旋转梁(torsion beam)来连接旋转元件，以供旋转元件进行转动。当这些微机电装置的尺寸不断缩小时，旋转梁的长度却必需增加，才能使旋转元件依然能在特定的频率上来回转动。因此，这些具有旋转元件的微机电装置若继续使用旋转梁，将使这些具有旋转元件的微机电装置的尺寸无法有效缩小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微机电装置，其利用折叠弹簧连接旋转元件，使旋转元件能依一轴线转动。

为达上述目的，本发明所公开的微机电装置，包含一旋转元件、至少一限制元件以及至少二折叠弹簧。旋转元件可依一轴线进行转动。二折叠弹簧以轴线为中心线而对称配置，每一折叠弹簧具有一移动端及一固定端。移动端连接旋转元件，固定端连接限制元件。借着使移动端及固定端都不位于轴线上，本发明所公开的微机电装置都能利用折叠弹簧而使旋转元件能依一轴线进行转动。

本发明所公开的微机电装置，包含一旋转元件、至少一限制元件以及至少二折叠弹簧。旋转元件可依一轴线进行转动。二折叠弹簧以轴线为中心线而对称配置，每一折叠弹簧具有一移动端及一固定端。移动端连接旋转元件，固定端连接限制元件。其中，移动端及固定端都不位于轴线上，定义移动端至轴线的垂直距离为一移动距离，定义固定端至轴线的垂直距离为一固定距离，定义移动端至固定端的参考点的距离为一弹簧长度，弹簧长度因旋转元件的转动而改变。本发明所公开的折叠弹簧的实施型态包含:(1)固定距离小于或等于移动距离且弹簧长度小于或等于移动距离。(2)固定距离小于或等于移动距离且弹簧长度大于移动距离。(3)固定距离大于移动距离且弹簧长度小于或等于固定距离。(4)固定距离大于移动距离且弹簧长度大于固定距离。

本发明所公开的微机电装置，包含一旋转元件、至少一限制元件以及至少二折叠弹簧。旋转元件可依一轴线进行转动。二折叠弹簧以轴线为中心线而对称配置，每一折叠弹簧具有一移动端及一固定端。移动端连接旋转元件，固定端连接限制元件。其中，移动端及固定端都不位于轴线上，定义移动端至轴线的垂直距离为一移动距离，定义固定端至轴线的垂直距离为一固定距离，定义移动端至固定端的参考点的距离为一弹簧长度，弹簧长度因旋转元件的转动而改变。每一折叠弹簧包含依序相连的多个延展部，这些延展部的延伸方向平行于轴线，限制元件为一支架且支架的宽度大于至少一延展部的宽度。