在正交補償電極上具有電容增強的MEMS裝置的制作方法
本發明大體上涉及微機電系統(mems)裝置。更確切地說，本發明涉及mems裝置的電容增強，例如角速率傳感器。
背景技術：
近年來，微機電系統(mems)技術已經實現廣泛普及，因為它提供了一種方法來制造極小的機械結構并使用常規分批半導體處理技術將這些結構與電氣裝置在單個基板上集成。mems的一個常見應用是傳感器裝置的設計和制造。mems傳感器裝置廣泛用于汽車、慣性引導系統、家用電器、比賽裝置、用于各種裝置的保護系統以及許多其它工業、科學和工程系統等應用。mems傳感器的一個例子是mems角速率傳感器。mems陀螺傳感器，可替代地被稱作“陀螺儀”、“陀螺測試儀”、“振動速率陀螺儀”、“陀螺儀傳感器”或“橫擺速率傳感器”，其是感測角速度或圍繞一個或多個軸的速度的角速率傳感器。
在振動角速率傳感器中，一個固有的問題是存在所不希望的干擾信號，這個干擾信號被稱作正交運動或正交誤差。正交運動被定義為驅動模式位移到角速率傳感器的感測模式的直接耦合。通常，由于準許感測質量塊響應于正交方向上的驅動模式位移而相對于感測軸振蕩的制造缺陷，正交運動出現在振動角速率傳感器中。這種振蕩可能會與科氏加速度混淆，并在在之后可能會與旋轉速率混淆。正交運動可使裝置產生偏移誤差、動態范圍減小以及噪聲增加。較大的正交誤差甚至可能會使裝置被欄桿圍起來，使得感測質量塊與導電電極接觸，這會潛在地引起與碰撞相關的損害，例如短路。因此，將mems角速率傳感器引入到高精確度、低功耗的市場中一直是個問題，其至少部分的原因是誤差源，例如正交運動。
技術實現要素：
無
附圖說明
附圖用來另外示出各種實施例并解釋根據本發明的所有各種原理和優點，在附圖中類似附圖標記貫穿不同的視圖指代相同的或功能類似的元件，各圖不必按比例繪制，附圖與下文的詳細描述一起并入本說明書并且形成本說明書的部分。
圖1以簡化和代表性形式示出了先前技術角速率傳感器的俯視圖；
圖2示出了根據實施例的角速率傳感器的俯視圖；
圖3示出了在相對于彼此的第一位置處的圖2的角速率傳感器的固定電極和可移動電極的放大俯視圖；
圖4示出了在相對于彼此的第二位置處的圖2的角速率傳感器的固定電極和可移動電極的放大俯視圖；
圖5示出了由圖2的角速率傳感器內的固定和可移動電極的實施引起的時變正交補償力的圖表；以及
圖6示出了包括與控制電路通信的圖2的角速率傳感器的傳感器封裝的一般性框圖。
具體實施方式
本文中所公開的實施例涉及微機電系統(mems)裝置，例如角速率傳感器，其中實施正交補償單元以抵消或以另外方式補償正交運動。正交補償單元包括固定和可移動電極對，并且固定和可移動電極包括向彼此延伸的擠壓區。當可移動電極進行振蕩運動時，擠壓區周期性地位于每對固定和可移動電極之間，以有效減小可移動和固定電極之間的間隙寬度。補償正交運動所需要的力取決于可移動和固定電極之間的間隙寬度、所施加的電壓以及固定和可移動電極的總重疊面積。減小了的間隙寬度提供電容增強，以降低有效產生正交補償力所需要的電壓與固定和可移動電極的數目。
提供本公開以另外通過能夠實現的方式對在應用時制造和使用根據本發明的各種實施例的最佳模式進行解釋。另外提供本發明以加強對本發明的創造性原理及優點的理解和了解，而不是以任何方式限制本發明。本發明僅通過所附權利要求書界定，所述所附權利要求書包含在發布的本申請案和那些權利要求的所有等效物的懸而未決期間進行的任何修正。
參看圖1，圖1以簡化和代表性形式示出了先前技術角速率傳感器20的俯視圖。一般來說，角速率傳感器20包括撓性耦合到基板24的可移動質量系統22和正交補償單元26。正交補償單元26包括固定電極30和可移動電極32對。更具體地說，每一對的固定電極30從耦合到基板24的錨結構34延伸，每一對的可移動電極32耦合到可移動質量系統22并從可移動質量系統22延伸。因此，可移動電極32可相對于固定電極30移動。在示出的例子中，固定電極30和可移動電極32在第一方向上縱向朝向，所述第一方向對應于三維坐標系統中的x軸36。另外，可移動電極32在第二方向上通過間隙38與固定電極30橫向間隔開，所述第二方向對應于垂直于x軸36的y軸40。間隙38呈現寬度42，標記為y0。
為了操作角速率傳感器20，與可移動質量系統22通信的驅動系統(為圖示的簡單起見未示出)實現基本上平行于驅動軸(在此例子中，驅動軸為x軸36)的可移動質量系統22的振蕩驅動運動，如雙向箭頭44所表示。因此，x軸36在本文中被稱作驅動軸36。可移動質量系統22的振蕩驅動運動44可保持恒定，以保持角速率傳感器20的恒定的靈敏度。另外或可替換的是，振蕩頻率可鎖定為可移動質量系統22的機械諧振，以最小化驅動功率。
一旦可移動質量系統22被安放到平行于驅動軸36的振蕩驅動運動44中，它就能夠檢測角速率，即，由彎曲箭頭46表示的角速度，所述角速率通過圍繞旋轉軸旋轉的角速率傳感器20感應，所述旋轉軸在本文中被稱作輸入軸。在此例子中，輸入軸是三維坐標系統中的z軸48。因此，z軸48在本文中被稱作與角速率傳感器20相連的輸入軸48。當角速率傳感器20經歷圍繞輸入軸48的角速度46時，可移動質量系統22進行基本上平行于感測軸(在此例子中，感測軸為y軸40)的振蕩感測運動，由雙向箭頭50表示。因此，y軸40在本文中被稱作與角速率傳感器20相連的感測軸40。具體來說，科氏加速度相對于感測軸40出現，所述感測軸40同時垂直于驅動軸36和輸入軸48兩者。科氏加速度產生平行于感測軸40的可移動質量系統22的大體上平面內的線性振蕩感測運動50。這種線性振蕩感測運動50具有與傳感器20圍繞輸入軸48的角速度46成比例的幅度。振蕩感測運動50可被檢測為對本領域的技術人員已知的感測系統(為簡單起見未示出)的固定和可移動感測電極之間的電容改變。
可移動質量系統22以極其簡化的形式表示。然而，應理解，可移動質量系統22可包括大量的形狀和配置。例如，可移動質量系統22可包括與一個或多個感測質量塊適當互連的一個或多個驅動質量塊，其中一個或多個感測質量塊與一個或多個驅動質量塊一起進行振蕩驅動運動44，并且一個或多個感測質量塊響應于角速度46進行振蕩感測運動50。可替換的是，可移動質量系統22可包括撓性耦合到基板24的單個質量塊，其可進振蕩驅動運動44以及響應于角速度46進行振蕩感測運動50。
如先前所提到，可移動質量系統22可進行正交運動，由箭頭52表示。可移動質量系統22的正交運動52可能是由質量塊和彈簧不均衡導致的信號從驅動軸36泄漏到感測軸40的結果，所述不均衡是由于制造缺陷、不等彈性耦合等。此正交運動52可產生正交誤差信號，所述正交誤差信號可大至數千度每秒，也可為與科氏加速度不同相的90度。解調可除去由正交運動52引起的誤差分量中的一些。然而，較小的相位誤差仍可充滿感測環路電路。
因此，正交補償單元26可與角速率傳感器20一起實施，以便經由與正交運動52成反相關系的固定電極30和可移動電極32來施加靜電力，所述靜電力在本文中被稱作正交補償力并由箭頭54表示。施加正交補償力54以補償或以另外方式抵消正交運動52。表示正交補償力54的箭頭以與表示正交運動52的箭頭的方向相反的方向朝向，以便強調反相關系。然而，應理解，正交運動52是振蕩運動。因此，正交補償力54是與振蕩正交運動52成反相關系的振蕩運動。
具有非對角線項的運動的陀螺儀等式表示如下：
其得出以下等式：
在上文呈現的等式中，fd是實現可移動質量系統22的振蕩驅動運動44所需要的驅動力，其中md是可移動質量系統22的驅動質量塊部分的質量，cx是驅動(x)方向上的阻尼系數，kx是驅動方向上的彈簧常數，kxy是感測軸(y)40上的彈簧常數交叉耦合力，其可引起沿著驅動軸(x)36的位移，
在等式(2)中，等式的右側揭露了感測運動50是mc、ωz和
消除正交運動52所需要的正交補償力54可表征為以下等式：
以及
在上文呈現的等式中，e是電容器的能量，c是電容，v是電壓。另外，c0是靜態電容，n是固定電極30和可移動電極32的總重疊面積，ε是自由空間的介電常數，h是結構厚度，y是沿著感測軸40的位移，sin(ωdt)是驅動運動，ωd是驅動頻率，t是時間，vpm是可移動質量系統22的驅動質量塊部分的電壓電勢，vq是施加到每對固定電極30和可移動電極32中的固定電極30的電壓。
在等式(4)中，fq表示正交補償力54，即，補償或抵消正交運動52所需要的靜電力。正交補償力54是電容器的能量的偏導數和沿著感測軸的位移的偏導數的函數。因此，正交補償力54與以下各者成比例：自由空間的介電常數的結果(ε)、結構厚度(h)、可移動質量系統22的驅動質量塊部分的電壓電勢(vpm)、沿著驅動軸36(x)的位移，以及分數，在所述分數中，分子是固定電極30和可移動電極32的重疊面積(n)與施加到每對固定電極30和可移動電極32中的固定電極30的電壓(vq)的結果，分母是固定電極30和可移動電極32之間的間隙38的寬度42(y0)的平方。
雖然施加正交補償力(fq)54可以抑制正交運動52，但是這項技術要求用于正交補償電極(例如，固定電極30和可移動電極32)的相對較大的電壓(vq)和較大的重疊面積(n)，和/或正交誤差和靜電補償力之間的精確相位匹配。為了節約電壓(vq)和面積(n)，從等式(4)中可以很容易地觀察到，相對較小的間隙38的寬度42(y0)是優選的。也就是說，正交補償力(fq)54與電壓(vq)和面積(n)成比例。然而，凈正交補償力(fq)54通過降低固定電極30和可移動電極32之間的間隙38的寬度42來二次增加。
不幸地，寬度42受到制造固定電極30和可移動電極32所采用的制造工藝的最低間隙要求的限制。作為舉例，蝕刻工藝的最低間隙要求可為1.5微米。因此，下文描述的實施例提供一種技術，其用于在可移動電極32沿著驅動軸36行進期間，減小固定電極30和可移動電極32之間的有效間隙寬度，且不打破最低間隙要求的設計規則。因此，間隙寬度可比制造工藝的最低間隙寬度要求小得多。
圖2示出了根據實施例的角速率傳感器60的俯視圖。一般來說，角速率傳感器60包括撓性耦合到基板64的可移動質量系統62和正交補償單元66。正交補償單元66包括固定電極70和可移動電極72對。更具體地說，每一對的固定電極70從耦合到基板64的錨結構74延伸，每一對的可移動電極72耦合到可移動質量系統62并從可移動質量系統62延伸。因此，可移動電極72可相對于固定電極70移動。在示出的例子中，固定電極70和可移動電極72在第一方向上縱向朝向，所述第一方向對應于驅動軸36。
另外，可移動電極72在第二方向上通過第一間隙與固定電極70橫向間隔開，所述第一間隙在本文中被稱作初始間隙76，所述第二方向對應于垂直于驅動軸36的感測軸40。
類似于可移動質量系統22，可移動質量系統62以極其簡化的形式表示。然而，應理解，可移動質量系統62可包括大量的形狀，例如圓形、環形、盤形、矩形等等。此外，可移動質量系統62可包括與一個或多個感測質量塊適當互連的一個或多個驅動質量塊。可替換的是，可移動質量系統22可包括撓性耦合到基板64的單個質量塊。結構的此類變化仍將包括與可移動質量系統62的驅動質量塊部分相關聯的正交補償電極(即，固定電極70和可移動電極72對)。
此外，為圖示的簡單起見，驅動系統的固定和可移動電極與感測系統的固定和可移動電極在圖2中未示出。另外應當理解，相關術語在本文中的使用(如果存在的話)，諸如第一和第二、頂部和底部等，僅用于區分一個實體或動作與另一個實體或動作，而不必需要或意指在這種實體或動作之間的任何實際這種關系或次序。
在此例子中，正交補償單元66包括兩個錨結構74，標示為第一錨結構74a和第二錨結構74b。一對固定電極70和可移動電極72通過下標“1”區分，并且因此電極包括第一固定電極701和第一可移動電極721。類似地，另一對固定電極70和可移動電極72通過下標“2”區分，并且因此電極包括第二固定電極702和第二可移動電極722。另一對固定電極70和可移動電極72通過下標“3”區分，并且因此電極包括第三固定電極703和第三可移動電極723。又一對固定電極70和可移動電極72通過下標“4”區分，并且因此電極包括第四固定電極704和第四可移動電極724。
第一固定電極701從第一錨結構74a的第一側面78延伸，第二固定電極702從第一錨結構74a的第二側面80延伸，其中第二側面80與第一側面78相對。此外，第三固定電極703從第二錨結構74b的第一側面82延伸，第四固定電極704從第二錨結構74b的第二側面84延伸，其中第二側面84與第一側面相對。電極70、72中的每一個電極在基本上平行于驅動軸36的第一方向上縱向朝向。
在一些實施例中，第一錨結構74a為將正交電壓86(標記為-vq)施加到第一固定電極701和第二固定電極702而設，第二錨結構74b為將正交電壓86(標記為+vq)施加到第三固定電極703和第四固定電極704而設，以便提供時變正交補償力88以抵消或以另外方式補償可移動質量系統62的感測質量塊部分的正交運動90。為圖示的簡單起見，僅示出四對固定電極70和可移動電極72。然而，應理解，任何數目的固定電極70和可移動電極72對可用于提供足夠的正交補償力88。
根據實施例，每一固定電極70包括擠壓區92，所述擠壓區92在基本上平行于感測軸40的第二方向上向其對應的可移動電極72延伸。另外，可移動電極72中的每一個電極包括擠壓區94，所述擠壓區94在基本上平行于感測軸40的第二方向上向其對應的固定電極70延伸。擠壓區92、94表示它們相應的固定電極70和可移動電極72與電極70、72的側面成一體式并從電極70、72的側面橫向朝外向鄰近其它的固定電極70和可移動電極72中的一個電極延伸的材料部分。
現結合圖2參看圖3，圖3示出了在相對于彼此的第一位置96處的角速率傳感器60的固定電極703和可移動電極723的放大俯視圖。圖3表示其中可移動電極723并未進行振蕩驅動運動98(見圖2)的情況。因此，第一位置96表示當可移動電極723尚未被驅動以進行振蕩時的可移動電極723相對于固定電極703的位置。圖3的放大視圖更清楚地示出了從固定電極703向可移動電極723延伸的擠壓區92和從可移動電極723向固定電極703延伸的擠壓區94。
為圖示的簡單起見，以下論述指代固定電極703和可移動電極723。然而，應理解，以下論述等效地適用于并入在角速率傳感器60中的正交補償單元66的全部固定電極70和可移動電極72。如下方將以更為細節的方式所論述，包括擠壓區92、94提供電容增強，從而由此實現所施加的正交電壓86的降低和/或固定電極70和可移動72的重疊面積(n)的減少。重疊面積的減少有效減少了正交補償單元66所需要的面積。
另外或可替換的是，在一些實施例中，可實施在角速率傳感器60的驅動系統(未示出)或感測系統(未示出)內的固定和可移動電極對還可包括擠壓區，其類似于擠壓區92、94。在此類配置中，可實現電容增強以最小化驅動致動電壓和/或最大化感測電容。
如圖3中所示，可移動電極723在平行于感測軸40(也因此垂直于驅動軸36)的方向上通過初始間隙76與固定電極703間隔開。初始間隙76呈現第一寬度，在本文中被稱作初始寬度100并被標記為yinit。初始寬度100是由制造工藝限制的固定電極703和可移動723之間的最小可允許的間距，例如深反應性離子蝕刻(drie)工藝的所述制造工藝用于形成固定電極703和可移動電極723。
此外，在第一位置96處，當可移動電極723并未進行振蕩驅動運動98時，擠壓區92、94不位于固定電極703和可移動723之間。也就是說，擠壓區92、94中的每一個區在x方向上移離相對的可移動電極723或固定電極703的縱向側面。通過制造擠壓區92、94，在固定電極703和可移動電極723不完全在相對的可移動電極723或固定電極703的縱向側面的對面的位置處，在制造工藝期間沒有違反對間隙76的寬度的最低要求。
現參看圖2和4，圖4示出了在相對于彼此的第二位置102處的角速率傳感器60的固定電極703和可移動電極723的放大俯視圖。在操作中，可移動電極723被配置成與可移動質量系統62一起進行振蕩驅動運動98，以使得擠壓區92、94周期性地位于固定電極703和可移動電極723之間。也就是說，從固定電極703延伸的擠壓區92與可移動電極723周期性地間隔開，同時從可移動電極723延伸的擠壓區94與固定電極703間隔開。
當可移動電極723振蕩到第二位置102時，第二間隙104形成于擠壓區92與可移動電極723之間，第三間隙106形成于擠壓區94與固定電極703之間。然而，某一數量的間距108可仍存在于鄰近的擠壓區92、94之間，以使得擠壓區92、94不與彼此接觸。在振蕩驅動運動98的第一半周期(即，一個行進方向)期間，根據振蕩驅動運動98的驅動幅度，可移動電極723移動標記為d的距離110。在實施例中，擠壓區92、94中的每一個區在x方向(即，平行于驅動軸36的方向)上呈現至少相等于或大于距離110的長度112。
第二間隙104和第三間隙106中的每一個間隙呈現小于初始寬度100的標記為y0的寬度114。作為舉例，寬度114可為初始寬度100的大約一半。因此，如果初始寬度100為大約1.5微米，且受到制造工藝的最小可允許的間距要求的限制，那么可實現0.8微米的寬度114。因此，存在各自具有長度112的擠壓區92、94使得第二間隙104和第三間隙106能夠有效地形成有相對于初始寬度100更窄的寬度114。此外，這種更窄的寬度114大體上沿著正交補償單元66的正交補償電極(即，固定電極703和可移動電極723)的鄰近長度的大部分延伸。
繼續參考圖2和4，為了操作角速率傳感器60，可移動電極70與可移動質量系統62一起進行致動，從而進行基本上平行于驅動軸36的振蕩驅動運動98。一旦可移動質量系統62被安放到振蕩驅動運動98中，它就能夠檢測通過圍繞輸入軸48旋轉的角速率傳感器60感應的角速度46(見圖2)。當角速率傳感器60經歷圍繞輸入軸48的角速度46時，可移動質量系統62進行基本上平行于感測軸40的振蕩感測運動，在圖2中由雙向箭頭116表示。具體來說，科氏加速度相對于感測軸40出現，所述感測軸40同時垂直于驅動軸36和輸入軸48兩者。科氏加速度產生平行于感測軸40的可移動質量系統22的大體上平面內的線性振蕩感測運動116。這種線性振蕩感測運動116具有與傳感器20圍繞輸入軸48的角速度46成比例的幅度。振蕩感測運動116可被檢測為感測系統(為簡單起見未示出)的固定和可移動感測電極之間的電容改變。
當可移動質量系統62的感測質量塊部分響應于驅動運動98進行正交運動90時，正交補償單元66可經由與正交運動90成反相關系的固定電極70和可移動電極72來施加靜電力(即，正交補償力88)。由于相對較高的驅動幅度，正交補償力88通過驅動運動98進行固有調制。此外，根據上文的等式(3)，由于第一間隙104和第二間隙106的寬度114明顯小于初始間隙76的寬度100，所以對應的可移動電極72和固定電極70之間的電容118、120、122、124(在圖2中標記為c1、c2、c3、c4)可從超出制造工藝的最小間隙寬度能力的可移動電極32和固定電極30(圖1)的額定電容增強。因此，使用相比于先前技術正交補償單元更低的電壓(vq)和更少的電極重疊面積(n)，正交補償力88可補償或以另外方式抵消正交運動90。
如圖1所示，表示正交補償力88的箭頭以與表示正交運動90的箭頭的方向相反的方向朝向，以便強調反相關系。再次，應理解，正交運動90是振蕩運動。因此，正交補償力88是與振蕩正交運動90成反相關系的振蕩運動。
圖5示出了由角速率傳感器60(圖2)內的固定電極70和可移動電極72(圖2)的實施引起的時變正交補償力88的圖表130。如圖5中所示，第一力曲線131通過第一固定電極701和第一可移動電極721之間的標記為c1的電容118產生。類似地，第二力曲線132通過第一固定電極702和第一可移動電極722之間的標記為c2的電容120產生。當將合適的正交電壓86(圖2)施加到固定電極701、702時，產生電容118、120。
在第一半周期(即，圖表130中的大約0-3)期間，由電容118產生的第一力曲線131示出了比第二力曲線132更大的變化性。這是由于在驅動運動98(圖4)的第一半周期期間固定電極701和可移動電極721之間的第二間隙104和第三間隙106(圖4)的寬度114(圖4)減小。相反地，在第二半周期(即，圖表130中的大約3-6)期間，第二力曲線132示出了由電容120產生的比第一力曲線131更大的變化性。同樣，這是由于在驅動運動98(圖4)的第二半周期期間固定電極702和可移動電極722(圖2)之間的第二間隙104和第三間隙106的寬度114減小。
對應于電容118、120的求和的第一力曲線131和第二力曲線132的求和產生與驅動運動98(圖2)同相的完整的正弦波132。根據上文的等式(3)和(4)，正交補償力88的量值與固定電極70和可移動電極72對之間的電容直接相關。間隙104、106相對于初始寬度100(圖4)的更小寬度114(圖4)直接產生較高值的電容118、120(即，實現了電容增強)，所述初始寬度100受到制造工藝的限制。因此，可對應于較高值的電容118、120產生正交補償力88的較高量值。因此，正弦波132的每一半周期的峰值是用于兩對固定和可移動電極(即，第一固定電極701和第一可移動電極721與第二固定電極702和第二可移動電極722)的最大正交補償力88，所述正交補償力88可被施加到可移動質量系統62(圖2)的感測質量塊部分以抵消或以另外方式補償正交運動90。在一些實施例中，這個最大正交補償力88可為并不包括擠壓區92、94(圖2)的先前技術設計的正交補償力54(圖1)的至少3.5倍大。同樣，在包括電容增強能力的情況下，正交電壓86(圖2)和/或正交補償電極(例如，電極70、72)所占據的面積可相對于先前技術配置減小。
圖6示出了呈傳感器封裝134形式的mems裝置的一般性框圖，所述傳感器封裝134包括與可為專用集成電路(asic)的控制電路136電通信的角速率傳感器60。更具體地說，控制電路136可適用于接收輸出信號138，所述輸出信號138的部分包括正交運動信號分量。在一些實施例中，控制電路136可適用于確定由施加到驅動軸36的振蕩驅動運動98強加于感測軸40上的正交運動90的量值。控制電路136接著可將校正性電壓(即，正交電壓86)施加到固定電極70，以產生足以抵消或以另外方式補償正交運動90的正交補償力88。
本文中所描述的實施例包括微機電系統(mems)裝置，例如角速率傳感器，其中實施正交補償單元以抵消或以另外方式補償正交運動。用于電容增強的mems裝置的實施例包括耦合到基板并在第一方向上縱向朝向的固定電極、耦合到可移動質量系統并從可移動質量系統延伸的可移動電極，所述可移動電極在第一方向上縱向朝向，所述可移動電極在垂直于第一方向的第二方向上通過間隙與所述固定電極間隔開，以及在第二方向上從固定和可移動電極中的一個電極向固定和可移動電極中的另一個電極延伸的擠壓區。
mems裝置的另一實施例包括撓性耦合到基板的質量系統，所述質量系統被配置成相對于驅動軸進行振蕩驅動運動，并且所述質量系統另外被配置成響應于圍繞輸入軸的角速度，相對于垂直于驅動軸的感測軸進行振蕩感測運動，所述輸入軸垂直于驅動和感測軸中的每一個軸。mems裝置另外包括正交校正單元，其中所述正交校正單元包括耦合到基板并在基本上平行于驅動軸的第一方向上縱向朝向的固定電極和耦合到質量系統并從質量系統延伸的可移動電極，所述可移動電極在第一方向上縱向朝向，并且所述可移動電極在平行于感測軸的第二方向上通過展現第一寬度的第一間隙與所述固定電極間隔開。第一擠壓區在第二方向上從固定電極向可移動電極延伸，第二擠壓區在第二方向上從可移動電極向固定電極延伸。可移動電極被配置成與質量系統一起進行振蕩驅動運動，以使得第一擠壓區通過展現第二寬度的第二間隙與可移動電極周期性地間隔開，第二擠壓區通過展現第二寬度的第三間隙與固定電極周期性地間隔開，所述第二寬度小于所述第一寬度。
實施具有固定和可移動電極對的正交補償單元以抵消或以另外方式補償正交運動，在所述正交補償單元中，固定和可移動電極包括向彼此延伸的擠壓區。當可移動電極進行振蕩運動時，擠壓區周期性地位于每對固定和可移動電極之間，以有效減小可移動和固定電極之間的間隙寬度。減小了的間隙寬度提供電容增強，以降低有效產生正交補償力所需要的電壓與固定和可移動電極的數目。
本發明旨在解釋形成和使用本發明的各種實施例的方式而非限制其真實、既定和公平的范疇及精神。以上描述并不意圖是詳盡的或將本發明限制于所公開的確切形式。鑒于以上教示，可以進行修改或變化。選擇和描述實施例是為了提供對本發明的原理和本發明的實際應用的最佳說明，并且使本領域的技術人員能夠在各種實施例中并利用適合于所預期具體用途的各種修改來利用本發明。當根據清楚地、合法地并且公正地賦予的權利的廣度來解釋時，所有這樣的修改和變化及其所有等效物均處于如由所附權利要求書所確定的本發明的保護范圍內，并且在本專利申請的未決期間可以修正。
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