專利名稱：微機械諧振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機械諧振器的設(shè)計，更準(zhǔn)確地涉及微機電系統(tǒng)(MEMS)諧振器的設(shè) 計。本發(fā)明的目的是提供一種微機電系統(tǒng)(MEMS)諧振器的改進設(shè)計結(jié)構(gòu)，特別是在小尺寸 解決方案中，該改進的設(shè)計結(jié)構(gòu)對制備差異(manufacturing variation)具有頻率魯棒性 (robust)，并可實現(xiàn)具有良好性能的可靠頻率基準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
諧振器是構(gòu)成定時或頻率基準(zhǔn)的關(guān)鍵元件。諧振器被激勵以在自然諧振頻率附近 振蕩。該自然諧振頻率與諧振器的材料和形狀有關(guān)。當(dāng)用作頻率基準(zhǔn)時，希望精確地控制諧振頻率。對于通常的應(yīng)用，需要的頻率精度 在百萬分之一到百萬分之一百(Ippm IOOppm)之間。這種百萬分率(ppm)級的精度要求 極好的制備公差。另外，通常還要進行以機械和/或電子調(diào)節(jié)為形式的最終校準(zhǔn)。微機械諧振器已被廣泛用作諸如微陀螺儀、微振動儀、微發(fā)動機和微波系統(tǒng)等微 機電系統(tǒng)裝置中的關(guān)鍵元件。這種諧振器例如通過靜電而被激勵，以在自然諧振頻率附近 振蕩。此外，微機械諧振器在頻率基準(zhǔn)方面可用于補充石英技術(shù)。但是，在能夠挑戰(zhàn)石英 技術(shù)之前，微機械諧振器還需要提高頻率精度。通過光刻技術(shù)和刻蝕處理相結(jié)合而制造的微機械諧振器比傳統(tǒng)石英晶體諧振器 具有尺寸和成本優(yōu)勢。但是，在微機械加工中的制備差異可能是器件尺寸的百分之幾。為更好理解與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，下面參照附圖進行描述，其中圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種基本機械諧振器。圖2表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種基本機械諧振器的集總模型(Iumpedmodel)。圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種基本機械諧振器。簡單的諧振器由彈簧元件1和矩 形塊2構(gòu)成。如圖1所示，彈簧元件1可以是一種機械懸臂彈簧。在圖1所示的簡單諧振器中，諧振頻率COci為ω0=β(1)
V m其中，彈性常數(shù)k為
圖2表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種基本機械諧振器的集總模型。這里，Y為材料的楊 氏模量，W為彈簧元件的寬度，h為彈簧元件的高度，L為彈簧元件的長度。彈簧元件的寬度 w通常較小，而且由于立方依賴關(guān)系，諧振頻率Qci對彈簧元件寬度w的變化非常敏感。諧振頻率Oci相對于彈簧元件寬度w的一階變化為 Δω0 3 Δνν^ = -—(3) ω0 2 w
其中，是由極微小的彈簧元件寬度變化aw導(dǎo)致的極微小的頻率變化。在設(shè)計微 機械諧振器時，最重要的問題之一是諧振頻率的變化，它是由較差的結(jié)構(gòu)尺寸精度引起的。 在利用微機械方法制造的諧振器中，可能會有很大的尺寸容許誤差。例如，根據(jù)以上公式(公式3)，如果彈簧元件的寬度變化4%，諧振頻率將變化 6%，或百萬分之六萬。為減小這種變化，希望諧振頻率相對地不受制備差異的影響。因此，本發(fā)明的目的是提供一種微機械諧振器的結(jié)構(gòu)，其相對于現(xiàn)有技術(shù)方案具 有改進的頻率精度。本發(fā)明滿足了這樣的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微機電系統(tǒng)諧振器的改進設(shè)計結(jié)構(gòu)，特別是在小尺寸方 案中，其對制備差異具有頻率魯棒性，并可作為性能良好的可靠頻率基準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種微機械諧振器，其具有一個可活動的塊結(jié)構(gòu)和 一個彈簧結(jié)構(gòu)；所述可活動的塊結(jié)構(gòu)由連接在一起的至少兩個電極指構(gòu)成，所述彈簧結(jié)構(gòu) 由一端固定而另一端連接到塊上的至少一個彈簧元件構(gòu)成，其中彈簧元件的寬度大于電極 指的寬度，所述寬度的尺寸具體地確定為使得諧振頻率變化相對于尺寸制備差異的靈敏度 d(A ω0/ω0)/ δ 接近于零。優(yōu)選地，微機械諧振器的彈簧元件的寬度是電極指寬度的2 5倍?；蛘?，微機械 諧振器彈簧元件的寬度近似為電極指寬度的3倍。優(yōu)選地，所述電極指的諧振頻率是諧振器的諧振頻率的2 5倍。進一步優(yōu)選地， 在確定所述寬度的尺寸時，所述寬度尺寸確定為使諧振頻率變化相對于尺寸制備差異的斜 率在兩個或多個位置處接近零。更優(yōu)選地，所述彈簧結(jié)構(gòu)由兩個彈簧元件構(gòu)成，它們固定在 一起形成音叉結(jié)構(gòu)。更優(yōu)選地，在確定所述寬度的尺寸時，考慮電極指的諧振頻率 。進 一步優(yōu)選地，在確定所述寬度的尺寸時，考慮電極指的彎曲效應(yīng)。優(yōu)選地，通過確定電極指的長度，使得電極指諧振頻率影響諧振器諧振頻率，從而 產(chǎn)生一個諧振器諧振頻率變化相對于尺寸制備差異的局部極大值。優(yōu)選地，微機械諧振器 的電極指長度為彈簧元件長度的1/6 1/2。優(yōu)選地，微機械諧振器還具有對諧振器進行靜電激勵的裝置。優(yōu)選地，微機械諧振 器的電極間隙為500nm到5 μ m。


為了更好地理解本發(fā)明和表示本發(fā)明如何實現(xiàn)，將結(jié)合附圖進行說明，所述附圖 中圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種基本機械諧振器。圖2表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種基本機械諧振器的集總模型。圖3表示根據(jù)本發(fā)明的由于光刻或刻蝕變化而導(dǎo)致的基本機械諧振器的尺寸變 化。圖4表示根據(jù)本發(fā)明的一種微機械諧振器結(jié)構(gòu)。
4
圖5表示了根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的諧振頻率隨尺寸變化的頻率變化。圖6表示根據(jù)本發(fā)明的一種微機械諧振器結(jié)構(gòu)的集總模型。圖7表示了根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的諧振頻率隨尺寸變化的頻率變化， 其中所述微機械諧振器結(jié)構(gòu)的彈簧元件寬度為電極指寬度的3倍并具有彈性電極指。圖8表示根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的一種靜電激勵。圖9表示根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的諧振頻率隨尺寸變化的相對頻率變 化，其中所述微機械諧振器結(jié)構(gòu)的彈簧元件寬度為電極指寬度的3倍并包括電彈簧效應(yīng)。圖10表示根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的諧振頻率隨尺寸變化的頻率變化， 其中所述微機械諧振器結(jié)構(gòu)的彈簧元件寬度為電極指寬度的3倍、具有彈性電極指并包括 電彈簧效應(yīng)。圖11表示根據(jù)本發(fā)明的一種微機械諧振器結(jié)構(gòu)，其中所述微機械諧振器結(jié)構(gòu)的 彈簧元件寬度為電極指寬度的3倍、具有彈性電極指并包括隨尺寸變化的電彈簧效應(yīng)。圖12表示根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的另一實施例，其中所述微機械諧振 器結(jié)構(gòu)的彈簧元件寬度為電極指寬度的3倍、具有彈性電極指并包括隨尺寸變化的電彈簧 效應(yīng)。在前面已經(jīng)討論了涉及現(xiàn)有技術(shù)的圖1和圖2。下面參照圖3到圖12進行說明。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的方案提供了微機械諧振器的一種新結(jié)構(gòu)，其相對于現(xiàn)有技術(shù)方案具 有改進的頻率精度。圖3表示根據(jù)本發(fā)明的由于光刻或刻蝕變化導(dǎo)致的基本機械諧振器的尺寸變化。 減小制備差異影響的關(guān)鍵在于，要注意到在通常的微加工處理中，很多尺寸變化的量幾乎 相同。例如，在圖1和圖2的簡單諧振器中，如圖3所示，由于光刻或刻蝕變化導(dǎo)致的所 有尺寸都變化相同的絕對值S。在根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器的新結(jié)構(gòu)中，微機械諧振器 設(shè)計為使其頻率對一致的尺寸變化不敏感。圖4表示根據(jù)本發(fā)明的一種微機械諧振器結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu) 的頻率對制備差異不敏感。根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)包括彈簧結(jié)構(gòu)3和可活動的塊結(jié)構(gòu)4。根據(jù)本發(fā) 明的彈簧結(jié)構(gòu)3包括至少一個彈簧元件3。根據(jù)本發(fā)明的可活動的塊結(jié)構(gòu)4包括多個寬度 為Wf的電極指5 9。電極指的總質(zhì)量為m = NwfhLf P(4)其中，N為電極指5 9的數(shù)目，Wf為電極指的寬度，h為高度，Lf為電極指的長 度，P為密度。諧振頻率關(guān)于尺寸變化的一階變化為
Αω0 3 Aw 1 Awy S δ—=-——_-—= 3------(5)
ω0 2 w 2 wf w wf在計算根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的頻率變化時，我們假定彈簧元件和電極 指的寬度從兩側(cè)變化了相同的尺寸變化、且長度L和Lf相對于尺寸變化δ較長，以至于可以忽略由于長度變化所弓I起的變化。我們可以將彈簧元件3的寬度具體地選擇為大于電極指5 9的寬度，并具體地 確定所述寬度的尺寸，使得諧振頻率關(guān)于尺寸制備差異的靈敏度在一階上接近于零。在計算根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的靈敏度時，通過將彈簧元件寬度w選擇
為電極指寬度Wf的2 5倍，或者近似選為3倍(w = 3wf)，可得到
(公式5)，且諧 振頻率對制備差異在一階上不敏感。在計算根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的質(zhì)量時，使用了上述公式(公式4)，它 是總質(zhì)量的一個近似，并且不考慮電極指5 9的末端比彈簧元件3的基板移動得更多。而 且，在以上的質(zhì)量公式(公式4)中，還忽略了電極指5 9的固定，而僅考慮了電極指5 9的質(zhì)量。若考慮這一點，電極指寬度的最優(yōu)值可能因此而變化，但可以近似由w = 3wf給 出。通過將
δ和
δ代入上述公式(公式1、公式2和公式4)，可以分析 由制備差異導(dǎo)致的諧振頻率變化的靈敏度。圖5表示根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的諧振頻率隨尺寸變化的頻率變化。所
Αωη
示曲線10示出了諧振頻率(Oci隨尺寸變化δ的頻率變化
。在圖5中，彈簧的寬度為w
歷0
=3，質(zhì)量塊的多個電極指的寬度為W= 1。從曲線10中可以看出，在δ = 0時，斜率為零，且制備差異被補償至IJ
δ
一階。將斜率定義為對制造尺寸變化的頻率敏感度。通過適當(dāng)確定諧振器的尺 δ
寸，使對制造尺寸變化的頻率敏感度^接近于零，并將制備差異補償?shù)揭浑A。
δ
在確定所述寬度的尺寸時，也可以將所述寬度的尺寸確定為產(chǎn)生另外的零斜率點
諧振頻率關(guān)于尺寸制備差異的靈敏度接近于零。 do若注意到電極指并非完全剛性而是具有諧振頻率，則可以實現(xiàn)額外的補償，其中 電極指的諧振頻率給出為
(6)電極指的諧振頻率通常高于組合諧振器的諧振頻率。然而，即使在低于電極指諧 振頻率的頻率處，電極指仍有少許彎曲。每個電極指可表示為塊和彈簧。另外，固定點具有質(zhì)量。圖6表示根據(jù)本發(fā)明的一種微機械諧振器結(jié)構(gòu)的集總模型。在圖5中表示的根據(jù) 本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的集總模型可用于理解電極指的彎曲效應(yīng)。在圖6的集總模型中，像以前那樣以彈簧11作為彈簧元件的彈性常數(shù)k的模型， 而電極指建模為兩個塊12、13和彈簧14，其中mf = m/2，塊的彈性常數(shù)為kf。因為電極指 并非完全剛性，兩個塊12、13將有略微不同的位移。具有平行電極指的諧振器的集總模型表示為一個塊13和彈簧14。為簡化起見，塊12、13在圖6中表示為相等，但這只是出于描 述的目的。對于實際的裝置，集總塊12、13可能根據(jù)尺寸而不等。得到圖6中集總模型的諧振頻率ω為 注意到k/kf < 1，以上公式(公式7)可級數(shù)展開為 其中
如上述公式(公式8)所示，考慮電極指的柔量(compliance)降 低了諧振頻率。而且，如前面表示的彈性常數(shù)k的公式(公式2)所示，彈性常數(shù)正比于彈簧元件
寬度的立方。因此，以上公式(公式8)可寫為
(9)其中w為彈簧元件的寬度，wf為電極指的寬度，a是與彈簧元件和電極指長度有關(guān) 的參數(shù)。因為Wf < W，上述公式(公式9)表明，由于電極指的分布柔量，使電極指寬度和彈
簧元件寬度減小相等的量將會改變上述公式(公式9)中修正項
的值。這提供了
減小對制備差異的頻率靈敏度的另外的自由度。圖7表示根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器諧振結(jié)構(gòu)的諧振頻率隨尺寸變化的頻率變 化，其中所述微機械諧振器結(jié)構(gòu)的彈簧元件寬度為電極指寬度的3倍(w = 3wf)并具有彈 性電極指。所示曲線15 18示出了諧振頻率Oci隨尺寸變化δ的頻率變化
。從所示曲
線15 18中可以看到，諧振頻率變化
不僅在δ =0處具有局部極小值Α，還存在局部
①ο
極大值B，對于較小的參數(shù)值a也可以觀察到這一結(jié)果。于是，存在兩個點使
零，并將制備差異補償?shù)蕉A。增加參數(shù)a的值會降低局部極大值，當(dāng)參數(shù)a具有足夠大的 值時，頻率變化對于尺寸變化的局部依賴關(guān)系將不是單調(diào)的。如在圖7中所示，這給出了減 小對制備差異的頻率靈敏度的另外的自由度。適當(dāng)確定彈簧元件和電極指寬度的尺寸用于將制備差異補償?shù)揭浑A，這導(dǎo)致在諧 振頻率中產(chǎn)生局部極小值(點A)。通過選擇電極指長度而使電極指諧振頻率影響諧振器諧 振頻率，可產(chǎn)生局部極大值(點B)。這兩個自由度(確定寬度和長度的尺寸)可用于設(shè)計 如圖7所示的對大尺寸變化δ的制備差異不敏感的諧振器。圖8表示根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的一種靜電激勵。根據(jù)本發(fā)明的微機械
諧振器結(jié)構(gòu)的多個電極指可用于諧振器的靜電激勵。固定的相對電極到活動的諧振電極的距離為d。諧振電極和固定電極形成電容器。當(dāng)將電壓V施加于諧振器和固定電極上時，力 將影響諧振器。因為電容C正比于總面積，所以可使用大量的電極指實現(xiàn)諧振器 的有效激勵。此外，上述公式(公式10)給出的靜電力可用于調(diào)諧諧振頻率。這可用于電子地 校準(zhǔn)諧振器的任何其余的制備差異以及溫度頻率依賴關(guān)系。由公式10得出的有效彈性力為 其中，b為與電極面積、電極位置和介電常數(shù)有關(guān)的常數(shù)，d為電極間隙，V為偏置 電壓。由于制備差異，實際電極間隙為
(12)其中Cltl為理想電極間隙，δ為電極的尺寸變化。如果電極尺寸增加，電極之間的 間距將減小。由前面兩個公式可以得到
(13) 電彈簧可進一步補償制備差異。經(jīng)過電彈簧力修正的諧振頻率為 其中c為依賴于尺寸的常數(shù)。圖9表示根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的諧振頻率隨尺寸變化的相對頻率變
化，其中所述微機械諧振器結(jié)構(gòu)的彈簧元件寬度為電極指寬度的3倍并包括電彈簧效應(yīng)。
Αωη圖9中的曲線表示了諧振頻率Oci隨尺寸變化δ的相對頻率變化^。對于正的
份Q
尺寸變化值，電彈簧將減小頻率變化。從曲線中可以看到如何利用電彈簧效應(yīng)進一步減小由尺寸變化引起的頻率變化。 如果需要進一步減小變化，通過調(diào)整偏置電壓V來調(diào)整電彈簧或通過諸如激光微調(diào)(laser trimming)的物理微調(diào)方法，可完成裝置的最終微調(diào)。根據(jù)本發(fā)明的方案展示了微機械諧振器的一種新結(jié)構(gòu)，其相對于現(xiàn)有技術(shù)方案具 有改進的頻率精度。通過將所演示的效應(yīng)加以組合，可獲得最優(yōu)的裝置尺寸。在根據(jù)本發(fā)明的方案中，選擇彈簧元件寬度w和電極指寬度Wf，以便彈簧元件寬度 W近似為電極指寬度Wf的三倍(W = 3wf)。因為并沒有考慮電極指的支架，所以這種關(guān)系 并不準(zhǔn)確，可以使用其他兩種補償方法來調(diào)整裝置諧振頻率對尺寸變化的依賴關(guān)系。彈簧 元件寬度的最優(yōu)范圍在彈簧元件寬度w近似為電極指寬度Wf的2 5倍(w = 2wf到w = 5wf)的范圍中變化。
8
在根據(jù)本發(fā)明的方案中，電極指長度Lf選擇為足夠長，以使電極指的分布彈性影 響諧振頻率。電極指長度的最優(yōu)范圍從Lf = L/6到Lf = L/2變化。在根據(jù)本發(fā)明的方案中，電極間隙d選擇為足夠小以影響諧振頻率。最優(yōu)間隙的 范圍是500nm至Ij 5 μ m。圖10表示根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的諧振頻率隨尺寸變化的頻率變化， 其中所述微機械諧振器結(jié)構(gòu)的彈簧元件寬度為電極指寬度的3倍，具有彈性電極指并包括 電彈簧效應(yīng)。
Αωη所示曲線19-22表示諧振頻率ω ^隨尺寸變化δ的相對頻率變化。所示曲線
19-22表示對之前提及的所有三種方式加以組合的效果，并示出了在較寬的變化范圍內(nèi)如 何最小化對尺寸變化的靈敏度。三種提及的補償方法的組合可以獲得最小的頻率變化。在 曲線中，諧振器尺寸發(fā)生改變，且間隔也是變化的。圖11表示根據(jù)本發(fā)明的一種微機械諧振器結(jié)構(gòu)，其中所述微機械諧振器結(jié)構(gòu)的 彈簧元件寬度是電極指寬度的3倍，具有彈性電極指并包括隨尺寸變化的電彈簧效應(yīng)。該諧振器由單晶硅制成，并具有固定在同一位置的兩個彈簧元件23、24。這種音叉 結(jié)構(gòu)使彈簧元件固定器的移動最小化也因此使固定器的損耗最小化。兩個彈簧元件23、24 都具有由多個電極指25、26構(gòu)成的塊。諧振器具有兩個固定在同一位置的彈簧元件，塊由 多個電極指25、26構(gòu)成。由于消除了兩個彈簧元件23、24的移動，振動模式使得固定器的 損耗最小化。諧振器的目標(biāo)諧振頻率為32，768Hz，且尺寸由下面表1給出。表1 圖12表示根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)的另一示例性實施例，其中所述微機 械諧振器結(jié)構(gòu)的彈簧元件寬度為電極指寬度的3倍，具有彈性電極指并包括隨著尺寸變化 的電彈簧效應(yīng)。在圖12中，塊由多個電極指31 34構(gòu)成，彈簧元件的寬度w近似為電極指寬度 wf的3倍(wf = w/3)。裝置用多個彈簧元件27 30、即導(dǎo)向橫梁27 30固定為只在一個方向上限制塊的活動。因為彈簧元件27 30不能自由轉(zhuǎn)動，故導(dǎo)向橫梁彈簧元件27 30是相同長度的簡單懸臂彈簧的硬度的4倍。相反地，為獲得相同的彈性常數(shù)，導(dǎo)向橫梁 27 30應(yīng)該比簡單彈簧長。在圖12中，導(dǎo)向橫梁彈簧元件27 30比電極指31 34厚， 以補償尺寸變化。另外，電極指31 34的諧振頻率略微高于整個諧振器的諧振頻率。
根據(jù)本發(fā)明的微機械諧振器結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)制備差異不敏感。
權(quán)利要求
一種微機械諧振器，其具有可活動的塊結(jié)構(gòu)(4)和彈簧結(jié)構(gòu)(3)、(23～24)、(27～30)；所述可活動的塊結(jié)構(gòu)(4)由連接在一起的至少兩個電極指(5～9)、(25～26)、(31～34)構(gòu)成，且所述彈簧結(jié)構(gòu)(3)、(23～24)、(27～30)由一端固定而另一端連接到所述塊結(jié)構(gòu)上的至少一個彈簧元件(3)、(23～24)、(27～30)構(gòu)成，其特征在于，所述彈簧元件(3)、(23～24)、(27～30)的寬度大于所述電極指(5～9)、(25～26)、(31～34)的寬度，所述寬度的尺寸具體確定為使得諧振頻率變化相對于尺寸制備差異的靈敏度d(Δω0/ω0)/dδ接近于零。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機械諧振器，其特征在于，所述微機械諧振器的所述彈簧 元件(3)、(23 24)、(27 30)的寬度是所述電極指(5 9)、(25 26)、(31 34)的 寬度的2到5倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機械諧振器，其特征在于，所述微機械諧振器的所述彈簧 元件(3)、(23 24)、(27 30)的寬度近似為所述電極指(5 9)、(25 26)、(31 34) 的寬度的3倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3的任意一項所述的微機械諧振器，其特征在于，所述電極指 (5 9)、(25 26)、(31 34)的諧振頻率是所述諧振器的諧振頻率的2到5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4的任意一項所述的微機械諧振器，其特征在于，在確定所述寬度 的尺寸時，所述寬度的尺寸確定為使所述諧振頻率變化相對于尺寸制備差異的斜率在兩個 以上位置處接近于零。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任意一項所述的微機械諧振器，其特征在于，所述彈簧結(jié)構(gòu) (23 24)由固定在一起并形成音叉結(jié)構(gòu)的兩個彈簧元件(23 24)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6的任意一項所述的微機械諧振器，其特征在于，在確定所述寬度的尺寸時，考慮所述電極指(5 9)、(25 26)、(31 34)的諧振頻率 =Ojf |。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7的任意一項所述的微機械諧振器，其特征在于，在確定所述寬度 的尺寸時，考慮所述電極指(5 9)、(25 26)、(31 34)的彎曲效應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8的任意一項所述的微機械諧振器，其特征在于，還將所述電極指 的長度確定為使得所述電極指的諧振頻率影響所述諧振器的諧振頻率，從而產(chǎn)生所述諧振 器的諧振頻率變化相對于尺寸制備差異的局部極大值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微機械諧振器，其特征在于，所述微機械諧振器的所述電極 指(5 9)、(25 26)、(31 34)的長度為所述彈簧元件(3)、(23 24)、(27 30)的 長度的1/6到1/2。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10的任意一項所述的微機械諧振器，其特征在于，所述微機械諧 振器還具有對所述諧振器進行靜電激勵的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11的任意一項所述的微機械諧振器，其特征在于，所述微機械諧 振器的電極間隙的寬度為500nm到5 μ m。
全文摘要
本發(fā)明涉及微機械諧振器的設(shè)計，更準(zhǔn)確地涉及微機電系統(tǒng)(MEMS)諧振器的設(shè)計。本發(fā)明提供了一種微機電系統(tǒng)(MEMS)諧振器的改進設(shè)計結(jié)構(gòu)，其中，彈簧元件(3)、(23～24)、(27～30)的寬度大于電極指(5～9)、(25～26)、(31～34)的寬度，所述寬度的尺寸具體確定為使諧振頻率變化關(guān)于尺寸制備差異的靈敏度在公式上接近零。所述改進結(jié)構(gòu)特別是在小尺寸方案中，對制備差異具有頻率魯棒性，并可作為性能良好的可靠頻率基準(zhǔn)。
文檔編號B81B3/00GK101919159SQ200980102639
公開日2010年12月15日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月24日
發(fā)明者維耶勒·卡亞卡里 申請人:Vti技術(shù)有限公司