[发明专利]MEMS器件的微机械薄膜结构

说明书

本发明公开了一种MEMS器件的微机械薄膜结构，微机械薄膜结构包括：衬底；锚点座，锚点座设在衬底上；薄膜件，薄膜件连接锚点座，薄膜件具有远离锚点座的设定方向和沿设定方向依次设置的多个有效宽度，有效宽度为薄膜件在垂直于设定方向的剖切面上的截面宽度或截面宽度之和，多个有效宽度沿设定方向逐渐减小。本发明通过使薄膜件的有效宽度沿设定方向逐渐减小，使薄膜件上的应力均匀分布，消除应力集中点，从而减弱疲劳、蠕变、塑性形变等现象，提高可靠性。

技术领域

本发明涉及MEMS器件的零部件技术领域，尤其是涉及一种MEMS器件的微机械薄膜结构。

背景技术

微机械薄膜结构是MEMS(微机电系统)器件中的典型部件，微机械薄膜结构通常为悬空结构，配以驱动电极，可以实现微机械薄膜结构的运动及变形。微机械薄膜结构的材料一般分为金属、非金属、混合膜层等，对于这些材料，在工作过程中受机械应力的情况下，基本都存在应力集中点，例如，金属材料的单端固支梁在驱动电极的静力作用下，单端固支梁将发生弯折变形，其应力集中点处于单端固支梁的根部，在应力集中点将极易发生疲劳、蠕变、塑性形变等不可恢复的损伤，对MEMS器件的可靠性、寿命带来隐患。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种MEMS器件的微机械薄膜结构，消除应力集中点，提高可靠性及使用寿命。

根据本发明实施例的一种MEMS器件的微机械薄膜结构，包括：衬底；锚点座，所述锚点座设在所述衬底上；薄膜件，所述薄膜件连接所述锚点座，所述薄膜件具有远离所述锚点座的设定方向和沿所述设定方向依次设置的多个有效宽度，所述有效宽度为所述薄膜件在垂直于所述设定方向的剖切面上的截面宽度或截面宽度之和，多个所述有效宽度沿所述设定方向逐渐减小。

根据本发明实施例的微机械薄膜结构，通过使薄膜件的有效宽度沿设定方向逐渐减小，使薄膜件上的应力均匀分布，消除应力集中点，从而减弱疲劳、蠕变、塑性形变等现象，提高可靠性。

一些实施例中，所述薄膜件上设有孔部，所述剖切面经过所述孔部以使所述薄膜件上形成有至少两个截面，所述有效宽度为至少两个所述截面的宽度之和。

进一步地，所述孔部包括多个孔单元，多个所述孔单元沿所述设定方向间隔开设置。

更进一步地，每个所述孔单元包括至少一个通孔，多个所述孔单元的所述通孔的分布服从康托集。

一些具体实施例中，沿所述设定方向设置的多个所述孔单元的宽度逐渐增大。

具体地，多个所述孔单元的宽度服从数列序列，所述数列序列的数列为等比数列、等差数列、差比数列以及幂数列中的任一种。

一些实施例中，所述孔部沿所述设定方向延伸，且所述孔部的宽度沿所述设定方向逐渐增大。

具体地，所述孔部的位于所述设定方向两侧的孔壁为弧形过渡或台阶过渡。

一些实施例中，所述薄膜件被构造为所述薄膜件的宽度沿所述设定方向逐渐减小。

具体地，所述薄膜件的位于所述设定方向两侧的端部为弧形过渡或台阶过渡。

一些实施例中，所述薄膜件包括质量件和至少两个梁体件，每个所述梁体件的一端连接所述锚点座且另一端连接所述质量件，每个所述梁体件的宽度沿所述设定方向逐渐减小。

一些实施例中，所述薄膜件被构造为梁体或薄膜。

具体地，所述梁体为单端固支梁或双端固支梁，其中，所述梁体为双端固支梁时，所述设定方向包括方向相反的第一方向和第二方向，多个所述有效宽度包括两组，两组所述有效宽度中一组沿所述第一方向设置，另一组沿所述第二方向设置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。