[发明专利]一种具有面内止挡的MEMS可动结构

权利要求书

1.一种具有面内止挡的MEMS可动结构，其特征在于：包括固定锚区(1)、可动结构弹性梁(2)、质量块框架(3)、质量块(4)、止挡弹性梁(5)、第一止挡块(6)、第二止挡块(7)、第三止挡块(8)、质量块梳齿(9)、驱动梳齿(10)以及驱动梳齿锚点(11)；

质量块(4)通过质量块框架(3)和可动结构弹性梁(2)连结到固定锚区(1)，固定于衬底上，并通过电极引出到结构外部；第一止挡块(6)、第二止挡块(7)和第三止挡块(8)按照距离固定锚区(1)由远及近的顺序依次设置在止挡块弹性梁(5)上，止挡块弹性梁(5)连结到固定锚区(1)；

驱动梳齿(10)连结到驱动梳齿锚点(11)，固定于衬底上，并通过电极引出到结构外部；质量块框架(3)上连结有质量块梳齿(9)，质量块梳齿(9)与驱动梳齿(10)间构成正对面积可变的驱动电容。

2.根据权利要求1所述的具有面内止挡的MEMS可动结构，其特征在于：在质量块梳齿(9)和驱动梳齿(10)构成的驱动电容上，施加高压直流和高频交流信号，对质量块框架(3)及质量块(4)提供静电力，使其在水平方向振动；调节高频交流信号的频率，使其与结构固有振动频率一致，产生共振，达到最大振幅。

3.根据权利要求2所述的具有面内止挡的MEMS可动结构，其特征在于：结构固有振动频率由可动结构弹性梁(2)与可动结构总质量决定。

4.根据权利要求2所述的具有面内止挡的MEMS可动结构，其特征在于：当MEMS可动结构在水平方向上受到冲击或驱动力过大，造成位移过大时，质量块(4)会与第一止挡块(6)、第二止挡块(7)和第三止挡块(8)产生接触；止挡块弹性梁(5)发生弹性形变，起到缓冲和降低冲击力的作用，避免结构损伤，并防止结构粘连。

5.根据权利要求4所述的具有面内止挡的MEMS可动结构，其特征在于：所述第一止挡块(6)、第二止挡块(7)、第三止挡块(8)与质量块(4)连结在相同的固定锚区(1)上，具有相同的电位，结构撞击时不会发生电学短路。

6.根据权利要求5所述的具有面内止挡的MEMS可动结构，其特征在于：所述第一止挡块(6)、第二止挡块(7)和第三止挡块(8)具有不同的尺寸，距离固定锚区(1)越远的止挡块伸出止挡块弹性梁(5)的长度越长，当质量块(4)运动位移过大时，首先接触到第一止挡块(6)，由第一止挡块(6)提供支撑力，同时支挡块弹性梁(5)弯曲进行缓冲；

位移继续增大，质量块(4)接触到第二止挡块(7)，第一止挡块(6)和第二止挡块(7)共同提高支撑力，第一止挡块(6)与第二止挡块(7)之间止挡块弹性梁(5)形变保持，形变量等于两止挡块伸出止挡块弹性梁(5)长度差；第二止挡块(7)与固定锚区(1)间形变继续增大，弹性梁刚度提高；

位移进一步增大时，质量块(4)与第三止挡块(8)接触，三个止挡块共同提供支撑力，第一止挡块(6)与第三止挡块(8)间形变保持，形变量等于两止挡块伸出止挡块弹性梁(5)长度差，第一止挡块(6)与固定锚区(1)间形变继续增大，弹性梁刚度进一步提高。

7.根据权利要求6所述的具有面内止挡的MEMS可动结构，其特征在于：所述第一止挡块(6)、第二止挡块(7)和第三止挡块(8)伸出止挡块弹性梁(5)的长度正比于其与固定锚区(1)距离。

8.根据权利要求7所述的具有面内止挡的MEMS可动结构，其特征在于：所述第一止挡块(6)、第二止挡块(7)和第三止挡块(8)设置为等间距。