减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114922928A(43)申请公布日2022.08.19(21)申请号202210467643.1(22)申请日2022.04.29(71)申请人罕王微电子（辽宁）有限公司地址113000辽宁省抚顺市经济开发区北厚西出口21#楼（一层）(72)发明人黄向向杨敏亚历桑德罗·罗基关健张晓磊(74)专利代理机构沈阳晨创科技专利代理有限责任公司21001专利代理师张晨(51)Int.Cl.F16F3/00(2006.01)F16F7/104(2006.01)G01C19/5656(2012.01)G01C19/5663(2012.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构及方法(57)摘要减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，包括端点，刚体，刚性连接模块，柔性梁，固定点；其中：刚体上端为端点结构，平行于位移方向的柔性梁之间设置有刚性连接模块，固定点，刚体下方设置有固定点。一种减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构的方法，MEMS柔性的结构，安排多个以交互方式偏转的柔性梁，柔性梁能实现针对蚀刻误差的自补偿效应；柔性梁以反对称方式偏转，柔性梁的任何平面都是自补偿。本发明的优点：能实现MEMS柔性结构的特定设计，以获得对蚀刻误差不敏感的器件，实现一种针对蚀刻误差的自补偿效应。解决在机械领域中由非垂直蚀刻壁引起的错误，而无需在MEMS配套ASIC中实现额外且昂贵的电子设备。CN114922928ACN114922928A权利要求书1/1页1.减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，其特征在于：所述的减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，包括端点(2)，刚体(3)，刚性连接模块(4)，柔性梁(5)，固定点(6)；其中：刚体(3)上端为端点(2)结构，平行于位移方向的柔性梁(5)之间设置有刚性连接模块(4)，固定点(6)，刚体(3)下方设置有固定点(6)。2.根据权利要求1所述的减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，其特征在于：所述的刚体(3)为上下两部分的分体结构件。3.根据权利要求1所述的减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，其特征在于：所述的平行于位移方向的柔性梁(5)，柔性部分沿弹簧长度对称布置。4.根据权利要求1所述的减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构，其特征在于：所述的柔性梁(5)具有多尖端结构。5.一种如权利要求1所述的减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构的方法，其特征在于：MEMS柔性的结构，是对蚀刻误差不敏感的器件，安排多个以交互方式偏转的柔性梁(5)，柔性梁(5)能实现针对蚀刻误差的自补偿效应；柔性梁(5)以反对称方式偏转，柔性梁(5)的任何平面都是自补偿的，即使存在弹簧的非垂直侧壁，当在X方向上施加力时，弹簧尖端也不会在Z方向上偏转。6.根据权利要求1所述的减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构的方法，其特征在于：柔性梁5代替允许中心质量沿X轴精确振荡，即使存在蚀刻误差，并且仅当应用角速率时才沿Z轴偏转，消除沿Z轴的虚假运动可使陀螺仪具有优异的性能。7.根据权利要求1所述的减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构的方法，其特征在于：在平面XY中具有厚度的两个尖端柔性结构，其中，一个尖端在该平面内相对于第二个尖端有一个主运动，主运动是线性的或曲线的；其中，与柔性结构其余点处的主运动相切称为主位移方向，对柔性结构进行了优化，以避免制造缺陷导致其尖端在执行主要运动时也产生与平面XY正交的不必要位移，通过将柔性结构布置为一个或多个刚体和一个或多个柔性梁的组合来实现优化，其特点是柔性梁的方向平行于主位移方向。2CN114922928A说明书1/4页减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构及方法技术领域[0001]本发明涉及微制造领域，特别涉及减小MEMS谐振器件误差影响的弹簧设计结构及方法。背景技术[0002]MEMS结构通常通过从结构层的表面切割沟槽来实现,通常由硅或氧化物制成，遵循定义的2D几何结构。因此，所产生的装置的特征在于具有等于构造层厚度的均匀厚度,切割沟槽的典型制造工艺是深度反应离子蚀刻。[0003]在理想情况下，沟渠的侧壁与结构表面完全正交：该特性允许在平行于结构表面的平面上发生的运动与在与该表面正交的方向上发生的运动之间实现完美分离。但是，在实际生产环境中，不可能保证在整个MEMS晶片上形成理想的沟槽；因此，一些设备采用非垂直沟壁实现，必须在平面内发生的功能运动也会受到不必要的平面外位移的影响。[0004]这一现象是MEMS陀螺仪中所谓的“正交误差”的基础，即驱动运动不可避免地导致传感质量产生虚假位移。这种位移导致陀螺仪性能显著下降。为了在获得可