本文所描述的主題的實(shí)施例涉及微機(jī)電系統(tǒng)(mems)旋轉(zhuǎn)速率傳感器。

背景技術(shù)：

1、微機(jī)電系統(tǒng)(mems)中角速率感測(cè)的一種方法涉及使通過一個(gè)或多個(gè)彈簧聯(lián)接到基板的檢驗(yàn)質(zhì)量塊沿著選定的軸線振蕩。當(dāng)基板(連同檢驗(yàn)質(zhì)量塊)經(jīng)歷旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于在與檢驗(yàn)質(zhì)量塊的振蕩軸垂直的方向上的明顯科里奧利力，檢驗(yàn)質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)將偏離直線路徑。檢驗(yàn)質(zhì)量塊的這種偏轉(zhuǎn)可能引起電路的電容變化，所述電路用于將檢驗(yàn)質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

2、通過將多個(gè)檢驗(yàn)質(zhì)量塊聯(lián)接在一起并驅(qū)動(dòng)這些檢驗(yàn)質(zhì)量塊，使得它們沿著公共軸在相反的方向上振蕩(通常稱為“異相”或“反相”運(yùn)動(dòng))，可以提高此類mems旋轉(zhuǎn)傳感器的可靠性、準(zhǔn)確性和靈敏度。此種布置可以用于測(cè)量檢驗(yàn)質(zhì)量塊與適當(dāng)配置的感測(cè)電極之間的差分電容變化的電路中。當(dāng)被異相驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量塊經(jīng)歷相同的旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們將在垂直于振蕩軸的方向上類似地經(jīng)歷異相移位。同時(shí)，如果兩個(gè)質(zhì)量塊都經(jīng)受外力而不是圍繞期望的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，則質(zhì)量塊將一起移動(dòng)并且(理想地)不會(huì)測(cè)量到差分電容信號(hào)的變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在示例實(shí)施例中，mems裝置包括基板，并且包括懸掛在基板上方的第一、第二、第三和第四質(zhì)量塊。第一質(zhì)量塊緊鄰第二質(zhì)量塊和第三質(zhì)量塊。第二質(zhì)量塊緊鄰第一質(zhì)量塊和第四質(zhì)量塊。第三質(zhì)量塊緊鄰第一質(zhì)量塊和第四質(zhì)量塊。第一內(nèi)部感測(cè)連桿安置在第一質(zhì)量塊與第三質(zhì)量塊之間并且聯(lián)接到第一質(zhì)量塊和第三質(zhì)量塊。第二內(nèi)部感測(cè)連桿安置在第二質(zhì)量塊與第四質(zhì)量塊之間并且聯(lián)接到第二質(zhì)量塊和第四質(zhì)量塊。每個(gè)內(nèi)部感測(cè)連桿包括上部部分、下部部分和中心扭轉(zhuǎn)彎曲部。中心扭轉(zhuǎn)彎曲部具有聯(lián)接到內(nèi)部感測(cè)連桿的上部部分的第一端以及聯(lián)接到內(nèi)部感測(cè)連桿的下部部分的第二端。第一扭力彈簧聯(lián)接在內(nèi)部感測(cè)連桿的上部部分與內(nèi)部感測(cè)連桿的下部部分之間。內(nèi)部感測(cè)連桿的中間部分在中心扭轉(zhuǎn)彎曲部的第一端與中心扭轉(zhuǎn)彎曲部的第二端之間的位置處聯(lián)接到中心扭轉(zhuǎn)彎曲部。當(dāng)內(nèi)部感測(cè)連桿的上部部分和下部部分沿著平行于中心扭轉(zhuǎn)彎曲部的軸線彼此同相移動(dòng)并且內(nèi)部感測(cè)連桿的上部部分和下部部分移位預(yù)定距離時(shí)，第一扭力彈簧被配置成展現(xiàn)剛度的增加。

2、在另一示例實(shí)施例中，一種形成懸掛在基板上方的第一、第二、第三和第四質(zhì)量塊的方法。第一質(zhì)量塊緊鄰第二質(zhì)量塊和第三質(zhì)量塊。第二質(zhì)量塊緊鄰第一質(zhì)量塊和第四質(zhì)量塊。第三質(zhì)量塊緊鄰第一質(zhì)量塊和第四質(zhì)量塊。所述方法還包括形成第一內(nèi)部感測(cè)連桿和第二內(nèi)部感測(cè)連桿。第一內(nèi)部感測(cè)連桿安置在第一質(zhì)量塊與第三質(zhì)量塊之間并且聯(lián)接到第一質(zhì)量塊和第三質(zhì)量塊。第二內(nèi)部感測(cè)連桿安置在第二質(zhì)量塊與第四質(zhì)量塊之間并且聯(lián)接到第二質(zhì)量塊和第四質(zhì)量塊。每個(gè)內(nèi)部感測(cè)連桿包括上部部分、下部部分和中心扭轉(zhuǎn)彎曲部。中心扭轉(zhuǎn)彎曲部具有聯(lián)接到內(nèi)部感測(cè)連桿的上部部分的第一端以及聯(lián)接到內(nèi)部感測(cè)連桿的下部部分的第二端。第一扭力彈簧聯(lián)接在內(nèi)部感測(cè)連桿的上部部分與內(nèi)部感測(cè)連桿的下部部分之間。內(nèi)部感測(cè)連桿的中間部分在中心扭轉(zhuǎn)彎曲部的第一端與中心扭轉(zhuǎn)彎曲部的第二端之間的位置處聯(lián)接到中心扭轉(zhuǎn)彎曲部。當(dāng)內(nèi)部感測(cè)連桿的上部部分和下部部分沿著平行于中心扭轉(zhuǎn)彎曲部的軸線彼此同相移動(dòng)并且內(nèi)部感測(cè)連桿的上部部分和下部部分移位預(yù)定距離時(shí)，第一扭力彈簧被配置成展現(xiàn)剛度的增加。

3、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述內(nèi)部感測(cè)連桿的所述上部部分和所述下部部分沿著平行于所述中心扭轉(zhuǎn)彎曲部的所述軸線彼此同相移動(dòng)并且所述內(nèi)部感測(cè)連桿的所述上部部分和所述下部部分移位預(yù)定距離時(shí)，所述第一扭力彈簧被配置成撞擊所述內(nèi)部感測(cè)連桿的所述上部部分和所述內(nèi)部感測(cè)連桿的所述下部部分中的一個(gè)或兩個(gè)。

4、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)內(nèi)部感測(cè)連桿還包括：第二扭力彈簧，所述第二扭力彈簧聯(lián)接在所述內(nèi)部感測(cè)連桿的所述上部部分與所述內(nèi)部感測(cè)連桿的所述下部部分之間并且與所述第一扭力彈簧相對(duì)；并且所述內(nèi)部感測(cè)連桿具有中間部分，所述中間部分在所述中心扭轉(zhuǎn)彎曲部的所述第一端與所述中心扭轉(zhuǎn)彎曲部的所述第二端之間的位置處聯(lián)接到所述中心扭轉(zhuǎn)彎曲部；其中當(dāng)所述內(nèi)部感測(cè)連桿的所述上部部分和所述下部部分沿著平行于所述中心扭轉(zhuǎn)彎曲部的軸線彼此同相移動(dòng)并且所述內(nèi)部感測(cè)連桿的所述上部部分和所述下部部分移位預(yù)定距離時(shí)，所述第二扭力彈簧被配置成撞擊所述內(nèi)部感測(cè)連桿的所述上部部分和所述內(nèi)部感測(cè)連桿的所述下部部分中的一個(gè)或兩個(gè)。

5、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)內(nèi)部感測(cè)連桿還包括：垂直于所述中心扭轉(zhuǎn)彎曲部定向的第一橫向彎曲部，所述第一橫向彎曲部將所述中心扭轉(zhuǎn)彎曲部的所述第一端聯(lián)接到與所述內(nèi)部感測(cè)連桿的所述上部部分相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量塊；以及垂直于所述中心扭轉(zhuǎn)彎曲部定向的第二橫向扭轉(zhuǎn)彎曲部，所述第二橫向扭轉(zhuǎn)彎曲部將所述中心扭轉(zhuǎn)彎曲部的所述第二端聯(lián)接到與所述內(nèi)部感測(cè)連桿的所述下部部分相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量塊；其中每個(gè)橫向彎曲部具有包括相應(yīng)折疊彈簧的第一和第二臂；其中所述第一橫向彎曲部的每個(gè)折疊彈簧的中間部分聯(lián)接到所述中心扭轉(zhuǎn)彎曲部的所述第一端，并且所述第一橫向彎曲部的每個(gè)折疊彈簧的外部部分聯(lián)接到與所述內(nèi)部感測(cè)連桿的所述上部部分相對(duì)應(yīng)的所述質(zhì)量塊；以及其中所述第二橫向彎曲部的每個(gè)折疊彈簧的中間部分聯(lián)接到所述中心扭轉(zhuǎn)彎曲部的所述第二端，并且所述第二橫向彎曲部的每個(gè)折疊彈簧的外部部分聯(lián)接到與所述內(nèi)部感測(cè)連桿的所述下部部分相對(duì)應(yīng)的所述質(zhì)量塊。

6、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，還包括：形成第一外部感測(cè)連桿，所述第一外部感測(cè)連桿聯(lián)接到所述第一質(zhì)量塊和所述第二質(zhì)量塊的第二外邊緣；以及形成第二外部感測(cè)連桿，所述第二外部感測(cè)連桿與所述第一外部感測(cè)連桿相對(duì)并且聯(lián)接到所述第三質(zhì)量塊和所述第四質(zhì)量塊的第二外邊緣；其中每個(gè)外部感測(cè)連桿包括：中心部分，所述中心部分經(jīng)由錨定件錨定到所述基板，所述錨定件由所述中心部分包圍；第一外部部分，所述第一外部部分具有錨定到所述基板的遠(yuǎn)側(cè)部分以及經(jīng)由第一彈簧元件聯(lián)接到所述中心部分的近端；以及第二外部部分，所述第二外部部分具有錨定到所述基板的遠(yuǎn)側(cè)部分以及經(jīng)由第二彈簧元件聯(lián)接到所述中心部分的近端。

7、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述第一外部感測(cè)連桿的所述第一外部部分經(jīng)由所述第一外部感測(cè)連桿的所述第一彈簧元件聯(lián)接到所述第一質(zhì)量塊，并且所述第一外部感測(cè)連桿的所述第二外部部分經(jīng)由所述第一外部感測(cè)連桿的所述第二彈簧元件聯(lián)接到所述第二質(zhì)量塊；其中所述第一外部感測(cè)連桿被配置成響應(yīng)于所述第一質(zhì)量塊相對(duì)于所述第二質(zhì)量塊的異相運(yùn)動(dòng)而展現(xiàn)第一剛度值；以及其中所述第一外部感測(cè)連桿被配置成響應(yīng)于所述第一質(zhì)量塊相對(duì)于所述第二質(zhì)量塊的同相運(yùn)動(dòng)而展現(xiàn)大于所述第一剛度值的第二剛度值。

8、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述第二外部感測(cè)連桿的所述第一外部部分經(jīng)由所述第二外部感測(cè)連桿的所述第一彈簧元件聯(lián)接到所述第三質(zhì)量塊，并且所述第二外部感測(cè)連桿的所述第二外部部分經(jīng)由所述第二外部感測(cè)連桿的所述第二彈簧元件聯(lián)接到所述第四質(zhì)量塊；其中所述第二外部感測(cè)連桿被配置成響應(yīng)于所述第三質(zhì)量塊相對(duì)于所述第四質(zhì)量塊的異相運(yùn)動(dòng)而展現(xiàn)第三剛度值；以及其中所述第二外部感測(cè)連桿被配置成響應(yīng)于所述第三質(zhì)量塊相對(duì)于所述第四質(zhì)量塊的同相運(yùn)動(dòng)而展現(xiàn)大于所述第三剛度值的第四剛度值。

9、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述第二剛度值比所述第一剛度值大至少4倍。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述第四剛度值比所述第三剛度值大至少4倍。