[实用新型]一种蜂窝状微止挡结构

说明书

本实用新型公开了一种蜂窝状微止挡结构，包括传导框架和支撑框架夹持在其中的蜂窝结构，所述传导框架朝向外部的一面具有一向外凸出的碰撞凸点。通过层叠的蜂窝结构将冲击应力分散开，在质量块与微止挡结构碰撞接触后蜂窝状微止挡结构既变形缓冲吸收冲击能量，又避免微止挡结构变形产生的应力集中现象。

技术领域

本实用新型涉及电子领域，具体涉及一种微器件的抗冲击过载微机械结构。

背景技术

MEMS传感器通过测量微小敏感结构的某种变化来实现相应待测量的测量。MEMS（Micro Electro Mechanical System）传感器具有体积小、质量轻、功耗低、成本低等优点。

MEMS惯性传感器包括检测加速度的MEMS加速度传感器和检测角速度的MEMS陀螺仪，其可广泛的应用于军事和民用领域。在工业自动化领域，其主要应用于先进的自动安全系统、高性能的导航系统、航行稳定性、翻滚的检测和预防、以及安全气囊和制动系统。在消费电子产品领域，主要应用于手机、平板电脑等数码产品、摄影器材中的图像稳定、虚拟现实产品以及计算机游戏。在军事应用方面，主要运用于弹药的惯性制导、飞行器的导航和姿态控制、平台稳定、便携式单兵导航等。

在部分冲击和振动较强的应用场合，MEMS惯性传感器需具备相应的抗冲击能力才能保证器件不发生失效或性能退化，实现恶劣环境下的加速度或角速度测量。

实用新型专利申请《一种带声学腔的电容式加速度传感器》提出在加速度传感器敏感结构的背面设计加工出带有阻尼孔和限位凸点的背极板。通过综合运用背极板上的阻尼孔调节系统阻尼，同时利用限位凸点防止过载时的粘附，提高了电容式加速度传感器抗强冲击的能力。实用新型专利申请《微机电系统器件、减速挡块、减轻冲击的方法及陀螺仪》、欧洲专利申请EP2146182A1《Multistage Proof-mass movement decelerationwithin mems structure》提出从质量块上延伸出至少一个减速梁。减速梁与减速凹槽构造成减速结构，使得陀螺梳齿结构在冲击条件下发生碰撞之前得以减速或停止。美国专利USPatent 6065341《Semiconductor Physical Quantity Sensor With Stopper Portion》、美国专利US Patent 4882933《Accelerometer with integral bidirectional shockprotection and controllable viscous damping》、美国专利US Patent 5721377《Angular Velocity sensor with built-in Limit stops》等提出了不同结构形式的抗冲击过载的微止挡结构。

实用新型专利申请《一种抗高过载的MEMS陀螺》提出在陀螺质量块的四周对称分布带有防撞凸点的固定块，同时在质量块中心掏空区域设置带有防撞凸点的中心固定块，质量块采用网格空腔设计，提高陀螺抗过载能力。然而固定止挡的缺点是，当质量块在大冲击过载环境下，与固定止挡发生碰撞接触后。固定式止挡由于刚度很大，不容易发生较大的变形，碰撞能量难以通过较大的形变将能量吸收，导致质量块与止挡接触部位应力很大，容易发生破碎、断裂等失效。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本专利提供了一种蜂窝状微止挡结构，防止质量块与止挡结构碰撞接触后的冲击能量造成止挡的破碎、断裂等，避免了固定式和梁式止挡结构变形产生的应力集中现象。

电容式MEMS惯性传感器通过内部可运动的敏感质量块来敏感外界输入的加速度或角速度。由于质量块需要沿特定轴向自由运动，因此一般质量块均是通过梁结构连接到锚点结构上，锚点结构固定在传感器的基底上。当有外界输入加速度或角速度时，质量块沿某特定轴向发生偏移或运动，借助于电容变化可以检测出该位移量，实现对输入加速度和角速度的测量。