一種適用于高過載環境的mems器件激活機構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及MEMS器件的過載保護技術，具體是一種適用于高過載環境的MEMS器件激活機構。本實用新型解決了現有MEMS器件的過載保護方法容易影響MEMS器件的正常工作、容易導致MEMS器件發生結構損壞的問題。一種適用于高過載環境的MEMS器件激活機構，包括質量塊、錨塊部分、支撐梁部分、吸能梁部分；所述錨塊部分包括兩個前錨塊、兩個后錨塊、兩個左錨塊、兩個右錨塊；所述支撐梁部分包括兩個Ω字形前支撐梁、兩個Ω字形后支撐梁；所述吸能梁部分包括兩個左吸能梁、兩個右吸能梁、四個斷裂點。本實用新型適用于MEMS器件的過載保護。
【專利說明】
一種適用于高過載環境的MEMS器件激活機構
技術領域
[0001]本實用新型涉及MEMS器件的過載保護技術，具體是一種適用于高過載環境的MEMS器件激活機構。
【背景技術】
[0002 ] MEMS (微機電系統)器件以其體積小、重量輕、成本低、可靠性好、功耗低、測量范圍大等優點，被廣泛應用于汽車電子、無線通信、消費電子、生物醫學、航空航天、工業、農業等領域。隨著上述領域的發展，MEMS器件的需求越來越大，并被逐漸應用于比較極端的環境(例如高過載、高沖擊等惡劣環境)，由此對MEMS器件的過載保護提出了較高要求。目前，MEMS器件的過載保護方法主要是采用剛性的限位裝置來限制MEMS器件的質量塊的運動距離，由此實現過載保護的目的。然而，此種方法在高過載、高沖擊狀態下容易導致限位裝置與質量塊之間發生劇烈碰撞，而碰撞產生的碎片一方面容易影響MEMS器件的正常工作，另一方面容易導致MEMS器件發生結構損壞。基于此，有必要發明一種全新的MEMS器件的過載保護機構，以解決現有MEMS器件的過載保護方法存在的上述問題。
【發明內容】
[0003]本實用新型為了解決現有MEMS器件的過載保護方法容易影響MEMS器件的正常工作、容易導致MEMS器件發生結構損壞的問題，提供了一種適用于高過載環境的MEMS器件激活機構。
[0004]本實用新型是采用如下技術方案實現的:
[0005]—種適用于高過載環境的MEMS器件激活機構，包括質量塊、錨塊部分、支撐梁部分、吸能梁部分；
[0006]所述錨塊部分包括兩個前錨塊、兩個后錨塊、兩個左錨塊、兩個右錨塊;兩個前錨塊的后表面分別與質量塊的前表面左部和前表面右部正對;兩個后銷塊的前表面分別與質量塊的后表面左部和后表面右部正對;兩個左錨塊的右表面分別與質量塊的左表面前部和左表面后部正對;兩個右錨塊的左表面分別與質量塊的右表面前部和右表面后部正對；
[0007]所述支撐梁部分包括兩個Ω字形前支撐梁、兩個Ω字形后支撐梁;兩個Ω字形前支撐梁的首端分別與兩個前錨塊的后表面垂直固定;兩個Ω字形前支撐梁的尾端分別與質量塊的前表面左部和前表面右部垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁的首端分別與兩個后錨塊的前表面垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁的尾端分別與質量塊后表面左部和后表面右部垂直固定；
[0008]所述吸能梁部分包括兩個左吸能梁、兩個右吸能梁、四個斷裂點;兩個左吸能梁的首端分別與兩個左錨塊的右表面垂直固定;兩個左吸能梁的尾端分別與質量塊的左表面前部和左表面后部垂直固定;兩個右吸能梁的首端分別與兩個右錨塊的左表面垂直固定;兩個右吸能梁的尾端分別與質量塊的右表面前部和右表面后部垂直固定；四個斷裂點分別設置于兩個左吸能梁和兩個右吸能梁上。
[0009]具體工作過程如下:
[0010]a.將錨塊部分與基底固連;在初始狀態下，質量塊、錨塊部分、支撐梁部分、吸能梁部分均處于靜止狀態;此時，吸能梁部分保持完好，質量塊不工作；
[0011]b.當質量塊受到沖擊時，質量塊在沖擊力的作用下發生位移，并帶動錨塊部分發生位移;此時，由于錨塊部分與基底固連，錨塊部分的位移小于質量塊的位移，質量塊與錨塊部分之間由此產生相對位移；
[0012]若質量塊與錨塊部分之間的相對位移未達到閾值，則吸能梁部分仍然保持完好，質量塊仍然不工作；
[0013]若質量塊與錨塊部分之間的相對位移達到閾值，則吸能梁部分的四個斷裂點發生斷裂，并在斷裂的同時吸收沖擊能量，由此起到保護質量塊的作用，并使得質量塊開始正常工作;在沖擊結束后，質量塊僅通過支撐梁部分與錨塊部分連接;此時，質量塊繼續正常工作。
[0014]與現有MEMS器件的過載保護方法相比，本實用新型所述的一種適用于高過載環境的MEMS器件激活機構采用吸能梁吸收沖擊能量后斷裂的全新原理，實現了對MEMS器件的全方位過載保護，由此徹底避免了在高過載、高沖擊狀態下限位裝置與質量塊之間發生碰撞，從而一方面有效保證了 MEMS器件的正常工作，另一方面有效防止了 MEMS器件發生結構損壞。
[0015]本實用新型結構合理、設計巧妙，有效解決了現有MEMS器件的過載保護方法容易影響MEMS器件的正常工作、容易導致MEMS器件發生結構損壞的問題，適用于MEMS器件的過載保護。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的第一種結構示意圖。
[0017]圖2是圖1的部分結構示意圖。
[0018]圖3是本實用新型的第二種結構示意圖。
[0019]圖4是圖3的部分結構示意圖。
[0020]圖中:丨-質量塊，21-前錨塊，22-后錨塊，23-左錨塊，24-右錨塊，31-Ω字形前支撐梁，32- Ω字形后支撐梁，41-左吸能梁，42-右吸能梁，43-斷裂點。
【具體實施方式】
[0021 ] 實施例一
[0022]一種適用于高過載環境的MEMS器件激活機構，包括質量塊1、錨塊部分、支撐梁部分、吸能梁部分；
[0023]所述錨塊部分包括兩個前錨塊21、兩個后錨塊22、兩個左錨塊23、兩個右錨塊24;兩個前錨塊21的后表面分別與質量塊I的前表面左部和前表面右部正對;兩個后錨塊22的前表面分別與質量塊I的后表面左部和后表面右部正對;兩個左錨塊23的右表面分別與質量塊I的左表面前部和左表面后部正對;兩個右銷塊24的左表面分別與質量塊I的右表面前部和右表面后部正對；
[0024]所述支撐梁部分包括兩個Ω字形前支撐梁31、兩個Ω字形后支撐梁32;兩個Ω字形前支撐梁31的首端分別與兩個前錨塊21的后表面垂直固定;兩個Ω字形前支撐梁31的尾端分別與質量塊I的前表面左部和前表面右部垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁32的首端分別與兩個后錨塊22的前表面垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁32的尾端分別與質量塊I后表面左部和后表面右部垂直固定；
[0025]所述吸能梁部分包括兩個左吸能梁41、兩個右吸能梁42、四個斷裂點43;兩個左吸能梁41的首端分別與兩個左錨塊23的右表面垂直固定;兩個左吸能梁41的尾端分別與質量塊I的左表面前部和左表面后部垂直固定;兩個右吸能梁42的首端分別與兩個右錨塊24的左表面垂直固定;兩個右吸能梁42的尾端分別與質量塊I的右表面前部和右表面后部垂直固定；四個斷裂點43分別設置于兩個左吸能梁41和兩個右吸能梁42上。
[0026]在本實施例中，如圖1-圖2所示，兩個左吸能梁41和兩個右吸能梁42均采用一字形結構；四個斷裂點43分別設置于兩個左吸能梁41和兩個右吸能梁42的尾部。
[0027]具體實施時，質量塊I與吸能梁部分采用相同的材料加工而成。質量塊I的加工工藝與吸能梁部分的加工工藝相互兼容。這樣的好處在于有效降低了加工成本，有效減小了加工難度，有效提高了產品的一致性和可靠性。
[0028]實施例二
[0029]一種適用于高過載環境的MEMS器件激活機構，包括質量塊1、錨塊部分、支撐梁部分、吸能梁部分；
[0030]所述錨塊部分包括兩個前錨塊21、兩個后錨塊22、兩個左錨塊23、兩個右錨塊24;兩個前錨塊21的后表面分別與質量塊I的前表面左部和前表面右部正對;兩個后錨塊22的前表面分別與質量塊I的后表面左部和后表面右部正對;兩個左錨塊23的右表面分別與質量塊I的左表面前部和左表面后部正對;兩個右銷塊24的左表面分別與質量塊I的右表面前部和右表面后部正對；
[0031 ]所述支撐梁部分包括兩個Ω字形前支撐梁31、兩個Ω字形后支撐梁32;兩個Ω字形前支撐梁31的首端分別與兩個前錨塊21的后表面垂直固定;兩個Ω字形前支撐梁31的尾端分別與質量塊I的前表面左部和前表面右部垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁32的首端分別與兩個后錨塊22的前表面垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁32的尾端分別與質量塊I后表面左部和后表面右部垂直固定；
[0032]所述吸能梁部分包括兩個左吸能梁41、兩個右吸能梁42、四個斷裂點43;兩個左吸能梁41的首端分別與兩個左錨塊23的右表面垂直固定;兩個左吸能梁41的尾端分別與質量塊I的左表面前部和左表面后部垂直固定;兩個右吸能梁42的首端分別與兩個右錨塊24的左表面垂直固定;兩個右吸能梁42的尾端分別與質量塊I的右表面前部和右表面后部垂直固定；四個斷裂點43分別設置于兩個左吸能梁41和兩個右吸能梁42上。
[0033]在本實施例中，如圖3-圖4所示，兩個左吸能梁41和兩個右吸能梁42均采用Z字形結構；四個斷裂點43分別設置于兩個左吸能梁41和兩個右吸能梁42的中部。
[0034]具體實施時，質量塊I與吸能梁部分采用相同的材料加工而成。質量塊I的加工工藝與吸能梁部分的加工工藝相互兼容。這樣的好處在于有效降低了加工成本，有效減小了加工難度，有效提高了產品的一致性和可靠性。
【主權項】
1.一種適用于高過載環境的MEMS器件激活機構，其特征在于:包括質量塊(I)、錨塊部分、支撐梁部分、吸能梁部分； 所述錨塊部分包括兩個前錨塊(21)、兩個后錨塊(22)、兩個左錨塊(23)、兩個右錨塊(24);兩個前錨塊(21)的后表面分別與質量塊(I)的前表面左部和前表面右部正對;兩個后錨塊(22)的前表面分別與質量塊(I)的后表面左部和后表面右部正對;兩個左錨塊(23)的右表面分別與質量塊(I)的左表面前部和左表面后部正對;兩個右錨塊(24)的左表面分別與質量塊(I)的右表面前部和右表面后部正對； 所述支撐梁部分包括兩個Ω字形前支撐梁(31)、兩個Ω字形后支撐梁(32);兩個Ω字形前支撐梁(31)的首端分別與兩個前錨塊(21)的后表面垂直固定;兩個Ω字形前支撐梁(31)的尾端分別與質量塊(I)的前表面左部和前表面右部垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁(32)的首端分別與兩個后錨塊(22)的前表面垂直固定;兩個Ω字形后支撐梁(32)的尾端分別與質量塊(I)后表面左部和后表面右部垂直固定； 所述吸能梁部分包括兩個左吸能梁(41)、兩個右吸能梁(42)、四個斷裂點(43);兩個左吸能梁(41)的首端分別與兩個左錨塊(23)的右表面垂直固定;兩個左吸能梁(41)的尾端分別與質量塊(I)的左表面前部和左表面后部垂直固定;兩個右吸能梁(42)的首端分別與兩個右錨塊(24)的左表面垂直固定;兩個右吸能梁(42)的尾端分別與質量塊(I)的右表面前部和右表面后部垂直固定；四個斷裂點(43)分別設置于兩個左吸能梁(41)和兩個右吸能梁(42)上。2.根據權利要求1所述的一種適用于高過載環境的MEMS器件激活機構，其特征在于:兩個左吸能梁(41)和兩個右吸能梁(42)均采用一字形結構；四個斷裂點(43)分別設置于兩個左吸能梁(41)和兩個右吸能梁(42)的尾部。3.根據權利要求1所述的一種適用于高過載環境的MEMS器件激活機構，其特征在于:兩個左吸能梁(41)和兩個右吸能梁(42)均采用Z字形結構；四個斷裂點(43)分別設置于兩個左吸能梁(41)和兩個右吸能梁(42)的中部。
【文檔編號】B81B7/00GK205592628SQ201620402899
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】張志東, 曹慧亮, 吳景, 郭戌瑞, 仇彥男, 張日欣, 張增磊, 薛日輝, 杜嘉麗
【申請人】中北大學