具有中心懸吊件和環架結構的微機電系統(mems)多軸陀螺儀的製作方法

2023-08-09 06:41:16 1

具有中心懸吊件和環架結構的微機電系統(mems)多軸陀螺儀的製作方法
【專利摘要】本發明公開了各種實例，包括用於對運動進行感應的微機電管芯，所述微機電管芯包括與不對稱定子電極交錯接合的對稱質量塊電極。這些實例中的一些包括圍繞與所述電極在其中設置的所述平面正交的軸彎曲的電極。一個實例提供垂直撓曲部，所述垂直撓曲部以允許圍繞水平軸撓曲的方式將內環架耦合到質量塊。
【專利說明】具有中心懸吊件和環架結構的微機電系統（MEMS)多軸陀 螺儀
[0001] 要求優先權
[0002] 本申請要求2012年2月1日提交的名稱為"MEMS MULTI-AXIS GYROSCOPE WITH CENTRAL SUSPENSION AND GMBAL STRUCTURE"（具有中心懸吊件和環架結構的MEMS多軸 陀螺儀）的美國臨時專利申請序列號61/593, 691的優先權的權益，該專利申請全文以引用 方式併入本文。

【背景技術】
[0003] 正交誤差是限制微機械傳感器（諸如陀螺儀）的性能的主要因素之一。考慮到驅 動振蕩和感應振蕩的相對大小，即使極小部分驅動運動耦合進感應模式都可能支配科裡奧 利（Coriolis)響應。
[0004] 實際上，製造缺陷可能導致諸如陀螺儀結構的結構中的欠理想幾何形狀。欠理想 幾何形狀可能致使驅動振蕩部分地耦合進感應模式。即使存在若干種交叉耦合途徑，諸如 彈性、粘性和靜電耦合途徑，但在某些情況下，由於懸吊元件中的非等彈性，彈性耦合增加 幅度超出所需的標準。
[0005] 在具有面外（out-of-plane)工作模式的傳感器系統（諸如陀螺儀系統）中，面內 方向與面外方向之間的非等彈性是正交誤差的主導根源。深反應離子刻蝕（"DRIE"）中 的側壁偏斜或傾斜能夠導致撓曲支承部的橫截面從矩形偏離為平行四邊形，進而導致懸吊 件撓曲支承部的彈性主軸偏離平行於器件表面（的方向），或偏離正交於器件表面（的方 向）。在一個例子中，單軸或多軸微機械傳感器結構（諸如陀螺儀結構）可能受到至少部分 由DRIE傾斜導致的高正交誤差的影響。
[0006] 另外，現有的共振器依賴於簡單的直線形撓曲支承部來生成撓曲結構，以允許器 件在共振中移位。當刻蝕在撓曲支承部中產生傾斜時，會造成重大問題，引起很大的非期望 的移位，且通常使感應機構致動。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 在附圖中（這些附圖不一定是按照比例繪製的），相同的數字能夠描述不同視圖 中的類似部件。具有不同字母後綴的相同數字能夠表示類似部件的不同示例。附圖通過示 例而非限制的方式概括地示例了本申請中討論的各個實施例。
[0008] 圖1例示出根據一個例子的包括懸吊結構的傳感器結構。
[0009] 圖2A例示出根據一個例子的懸吊件的一部分。
[0010] 圖2B例示出一個例子中的處於頂部部分向上彎曲的彎曲狀態下的圖8A的懸吊 件。
[0011] 圖2C例示出一個例子中的處於頂部部分向下彎曲的彎曲狀態下的圖8A的懸吊 件。
[0012] 圖3例示出根據一個例子的懸吊結構圍繞Z軸的扭轉運動。
[0013] 圖4例示出根據一個例子的懸吊結構圍繞X軸的扭轉運動。
[0014] 圖5例示出根據一個例子的懸吊結構圍繞Y軸的扭轉運動。
[0015] 圖6例示出根據一個例子的包括低正交誤差懸吊件的二軸陀螺儀。
[0016] 圖7例示出根據一個例子的包括低正交誤差懸吊件的三軸陀螺儀。
[0017] 圖8例示出一個示例性懸吊件的正交誤差。
[0018] 圖9例示出根據一個例子的驅動模式。
[0019] 圖10例示出根據一個例子的有四個彎曲部的撓曲支承部。
[0020] 圖11例示出根據一個例子的撓曲支承部，所述撓曲支承部包括撓曲的撓曲支承 部和非撓曲的撓曲支承部。
[0021] 圖12例示出根據一個例子的撓曲支承部，所述撓曲支承部包括比圖11的撓曲支 承部短的撓曲的撓曲支承部和比圖11的非撓曲的撓曲支承部短的非撓曲的撓曲支承部。
[0022] 圖13A例示出根據一個例子的具有很大間隙的懸吊件。
[0023] 圖13B例示出與撓曲支承部的撓曲度相關的應力。
[0024] 圖14A例示出根據一個例子的包括Z字形部的懸吊件。
[0025] 圖14B例示出在圖14A的14B處截取的截面。
[0026] 圖14C例示出在圖14A的14C處截取的截面。
[0027] 圖14D例示出在圖14A的14D處截取的截面。
[0028] 圖15例示出根據一個例子的圍繞Z軸扭轉撓曲的圖14的懸吊件。
[0029] 圖16A例示出根據一個例子的圍繞Z軸扭轉撓曲的圖14的懸吊件。
[0030] 圖16B例示出根據一個例子的圍繞Y軸撓曲的圖14的懸吊件。
[0031] 圖16C例示出根據一個例子的圍繞X軸撓曲的圖14的懸吊件。
[0032] 圖16D例示出根據一個例子的沿Y軸移位撓曲的圖14的懸吊件。
[0033] 圖17示出根據一個實施例的製作低正交誤差懸吊件的方法。
[0034] 圖18示出根據一個實施例的製作抑振Z軸電極的方法。

【具體實施方式】
[0035] 不需要的側壁撓曲可能消極地影響撓曲支承部（"撓曲部"）的性能，所述撓曲支 承部例如為支撐諸如管芯的微機電系統（"MEMS"）結構的一個或多個部分的撓曲支承部。 在一個例子中，諸如當傾斜軸沿著撓曲支承部或梁的長度時，如果一個或多個側壁具有角 誤差，則面內驅動運動可能導致面外運動。在一個例子中，當傾斜的柔韌或柔性的撓曲支承 部或梁在驅動運動期間位於相反側時，產生的面外偏轉可能導致或增加了正交誤差。在一 個例子中，低正交懸吊系統致力於減少或消除不期望的面外運動。
[0036] 圖1例示出根據一個例子的包括懸吊結構的傳感器結構。各種例子公開了用於傳 感器的低正交懸吊系統。在一個例子中，懸吊結構可用在具有質量塊（proof-mass)，諸如 單個質量塊104的扭轉多軸微機械陀螺儀系統中。在一個例子中，質量塊104在其中心處 通過單個中心錨106懸吊。在一個例子中，一個或多個撓曲支承部將錨106連接到質量塊 104,諸如連接到質量塊的主框架116。在一個例子中，一個或多個撓曲部允許質量塊圍繞三 個垂直的軸扭轉地振蕩。在一個例子中，懸吊撓曲支承部或梁提供面內偏轉和面外偏轉，從 而允許質量塊圍繞X軸、y軸和z軸扭轉地振蕩。
[0037] -個例子包括固定部分118,其中錨106耦合至固定部分118。在一個例子中，第 一非線性懸吊構件108在錨106的一側耦合至錨106。在一個例子中，第二非線性懸吊構 件120在錨的同一側耦合至錨，所述第二非線性懸吊構件具有與所述第一非線性懸吊構件 關於錨二等分面122 (諸如x-z面）成鏡像關係的形狀和位置。各種例子包括平面式的質 量塊104,所述質量塊至少部分地由第一非線性懸吊構件108和第二非線性懸吊構件120懸 吊，使得質量塊可圍繞錨106旋轉且可在平行於所述固定部分的平面中（諸如在x-y平面 中）滑動。
[0038] 在一個例子中，C形撓曲支承部108包括耦合至錨106且向錨二等分面122延伸 的內部部分110,以及具有近側部分和遠側部分的中心部分114,其中近側部分耦合至內部 部分110,遠側部分沿錨二等分面122延伸遠離錨106且耦合至延伸遠離錨二等分面122的 外部部分112。在一個例子中，中心部分114垂直於內部部分110和外部部分112。在一個 例子中，中心部分114平行於錨二等分面122。
[0039] 在一個例子中，錨106、第一非線性懸吊構件108、第二非線性懸吊構件120以及質 量塊104由單片式材料形成。在一個例子中，固定部分118包括與錨106、第一非線性懸吊 構件108、第二非線性懸吊構件120以及質量塊104的單片式材料不同的固定單片式材料。 在一個例子中，固定部分118包括與錨106、第一非線性懸吊構件108、第二非線性懸吊構件 120以及質量塊104的單片式材料相同的固定單片式材料。
[0040] 在一個例子中，撓曲支承部設置在中心錨的每一側上，諸如所述錨的相反側上。在 一個例子中，由一側上每個C形撓曲支承部引起的面外運動被其對稱的撓曲支承部抵消。 相應地，在一個例子中，在每個撓曲支承部上引起的正交誤差被就地減小或抵消。
[0041] 在一個例子中，中心懸吊結構102被用於傳感器中，諸如六自由度（"D0F"）傳感 器1〇〇(諸如包括對稱的撓曲支承部的單片式六自由度傳感器）中。在一個例子中，對稱的 撓曲支承部包括"C形撓曲支承部"108。在一個例子中，每個C形撓曲支承部包括內撓曲支 承部110和外撓曲支承部112以及在兩個撓曲支承部之間的高剛度的連接撓曲支承部114。 在一個例子中，內撓曲支承部112在一端連接至錨106,外撓曲支承部112在另一端連接至 質量塊104。在一個例子中，懸吊系統102共計由8個C形撓曲支承部108形成。在一個例 子中，兩個對稱的C形撓曲支承部位於中心錨結構的四個側面的每一側上。
[0042] 在一個例子中，懸吊系統提供三種陀螺儀工作模式：圍繞Z軸的面內扭轉，用於驅 動運動；圍繞X軸的面外扭轉，用於Y軸陀螺儀感應運動；以及圍繞Y軸的面外扭轉，用於X 軸陀螺儀感應運動。在一個例子中，振蕩模式能夠彼此之間互相切換。
[0043] 圖2A例示出根據一個例子的懸吊件的一部分。圖2B例示出在一個例子中的處於 頂部部分向上彎曲的彎曲狀態下的圖2A的懸吊件。圖2C例示出在一個例子中的處於頂部 部分向下彎曲的彎曲狀態下的圖2A的懸吊件。所示的例子例示出懸吊機構在各個方向的 變形輪廓。在一個例子中，在圖2B和圖2C示出的兩種變形情況中，彎曲等同且相反地發生。 在一個例子中，在每個方向上，兩個撓曲支承部以相反的方式彎曲。在一個例子中，通過產 生相互抵消的相反的面外變形，使得從撓曲部一端到另一端的總體的面外變形最小化。
[0044] 圖3例示出根據一個例子的懸吊結構圍繞Z軸的扭轉運動。在一個例子中，懸吊 系統300包括在中心錨結構306的每一側上的兩個對稱的C形撓曲支承部302, 304。在一 個例子中，C形撓曲支承部302, 304中的一個或兩個由設置在兩個撓曲支承部310, 312之 間的高剛度連接撓曲支承部308形成。在一個例子中，在面內扭轉運動（諸如平行於圖的 平面的運動）期間，由一側上的每個C形撓曲支承部中的撓曲支承部的偏轉引起的面外運 動被對稱的撓曲支承部310'，312'所抵消。相應地，在每個撓曲支承部上引起的正交誤差 被就地減小或抵消。
[0045] 描述的例子例示出圍繞Z軸（S卩，延伸進入頁面並延伸出頁面的軸）的扭轉運動。 在一個例子中，在面內扭轉運動期間，在每個C形撓曲支承部中的內撓曲支承部310和外撓 曲支承部312發生面內彎曲。在一個例子中，高剛度連接支承部308不經歷明顯的彎曲。對 於質量塊圍繞Z軸的逆時針旋轉，質量塊的頂部部分向左移動，如圖所示。在一個例子中， 高剛度連接支承部均向左移動。因此，右側的C形撓曲支承部的內撓曲部和外撓曲部向下 彎曲，同時左側的C形撓曲支承部的內撓曲部和外撓曲部向上彎曲。因此，在一個例子中， 所述運動引起對稱的C形撓曲支承部的撓曲部沿相反方向的偏轉。由於對稱的C形撓曲支 承部中的撓曲部沿相反方向的偏轉，由一側上的每個C形撓曲支承部中的撓曲支承部的偏 轉所引起的面外運動被其對稱的撓曲支承部抵消。因此，在每個撓曲支承部上引起的正交 誤差被局部抵消。
[0046] 圖4例示出根據一個例子的懸吊結構圍繞X軸的扭轉運動。在一個例子中，懸吊 結構可用在具有質量塊，諸如單個質量塊404的扭轉多軸微機械陀螺儀系統中。在一個例 子中，質量塊404在其中心處通過單個中心錨406懸吊。在一個例子中，一個或多個撓曲支 承部402將錨406連接到質量塊404。在一個例子中，在圍繞X軸的面外扭轉運動期間，主 要是Y軸側的C形懸吊件對412, 412'偏轉。在一個例子中，這些C形懸吊件中的內撓曲支 承部410, 410'圍繞X軸扭轉地彎曲，起到扭轉鉸鏈的作用。
[0047] 在一個例子中，管芯為薄片形（wafer shaped)，第一非線性懸吊構件408和第二 非線性懸吊構件412各自具有大體上矩形的橫截面，所述橫截面的高度小於寬度。
[0048] 圖5例示出根據一個例子的懸吊結構圍繞Y軸的扭轉運動。在一個例子中，懸吊 結構可用在具有質量塊，諸如單個質量塊404的扭轉多軸微機械陀螺儀系統中。在一個例 子中，質量塊404在其中心處通過單個中心錨406懸吊。在一個例子中，一個或多個撓曲支 承部402將錨406連接到質量塊404。在一個例子中，在圍繞Y軸的面外扭轉運動期間，主 要是X軸側的C形懸吊件對412, 412'偏轉。這些C形撓曲支承部414, 414'中的內撓曲支 承部圍繞Y軸扭轉地彎曲，起到扭轉鉸鏈的作用。
[0049] 圖6例示出根據一個例子的包括低正交誤差懸吊件的二軸陀螺儀。在一個例子 中，結構602可用於各種扭轉多軸微機械陀螺儀系統，所述扭轉多軸微機械陀螺儀系統具 有單個質量塊604,所述單個質量塊604在其中心處通過單個中心錨606懸吊。撓曲部608 將所述錨連接到質量塊604,並允許所述質量塊圍繞所有三個軸扭轉地振蕩。所例示的例子 檢測圍繞X軸和Y軸各自的運動，並證明三種陀螺儀工作模式：圍繞Z軸的面內扭轉，用於 驅動運動；圍繞X軸的面外扭轉，用於Y軸陀螺儀感應運動；以及圍繞Y軸的面外扭轉，用 於X軸陀螺儀感應運動。在一個例子中，一個或多個梳狀電極616耦合到所述器件的固定 部分，並感應耦合到質量塊604的梳狀電極618的運動。在一個例子中，梳狀電極618的梳 齒沿著二等分X軸與X軸之間的角的軸而設置。
[0050] 圖7例示出根據一個例子的包括低正交誤差懸吊件的三軸陀螺儀。在一個例子 中，結構702可用於各種扭轉多軸微機械陀螺儀系統，所述扭轉多軸微機械陀螺儀系統具 有單個質量塊704,所述單個質量塊704在其中心處通過單個中心錨706懸吊。撓曲部708 將所述錨連接到質量塊704,並允許所述質量塊圍繞所有三個軸扭轉地振蕩。在一個例子 中，器件起到三軸（"X/Y/Z"）陀螺儀的功能。在一個例子中，懸吊系統702提供與圖6中 所示的器件相似的陀螺儀工作模式。在一個例子中，圖7所示的器件包括提供用於Z軸感 應模式的附加的撓曲部720。在一個例子中，一個或多個梳狀電極716耦合到所述器件的固 定部分，並感應耦合到質量塊704的梳狀電極718的運動。在一個例子中，梳狀電極718的 梳齒沿著二等分X軸與X軸之間的角的軸而設置。
[0051] 圖8例示出一個示例性懸吊件的正交誤差。在一個例子中，撓曲支承部的角度對 正交具有顯著影響。在一個例子中，對於每個設計，能夠選擇角度以優化由共振器撓曲支承 部的撓曲部的傾斜所產生的正交誤差。在一個例子中，對於所期望的懸吊系統的具體實施， 最佳角度為15度。在一個例子中，最佳角度取決於結構形狀，並基於相應器件的結構而選 擇。在一個例子中，對於所期望的結構，兩個撓曲支承部設置為相同的角位移，但兩個撓曲 支承部可以容易地設置為不同的角度。
[0052] 圖9例示出根據一個例子的驅動模式。發明人認識到，在包括錨906的懸吊配置 中，傾斜的效果引起正交誤差，並且它們可通過在同一撓曲部902或撓曲部對904上產生相 反的傾斜而將上述影響最小化。相應地，存在由框架隔開的兩個撓曲的撓曲支承部，每個撓 曲支承部在驅動工作模式中在相反方向上變形。相反方向的變形導致產生相反方向的面外 變形的傾斜，在最終連接到移動部件時，所述相反方向的面外變形互相抵消。這可用於取代 僅包括一個撓曲支承部的現有機構，所述現有機構的一個撓曲支承部的傾斜僅在一個方向 上產生變形，從而引起無任何抵消的大量的面外運動。
[0053] 然而，在一些例子中，內撓曲支承部910, 910'和外撓曲支承部912, 912'旋轉，從 而在驅動模式致動期間，變形使得一個撓曲支承部向上彎曲且一個撓曲支承部向下彎曲。 在一個例子中，驅動模式為圍繞中心錨的旋轉模式。在一個例子中，對於四個懸吊件對404 中的每一對，驅動模式使得一個在一個方向上變形且另一個在另一方向上變形。
[0054] 圖10例示出根據一個例子的有四個彎曲部的撓曲支承部。在一個例子中，撓曲部 1002可包括一個以上的彎曲部。在一個例子中，這可允許產生被更嚴格地控制的面外運動。 在一個例子中，包括多個Z字形部1004。在一個例子中，Z字形部限定了從錨1006延伸至 質量塊1005的鋸齒形線路（zigzag)。在一個例子中，鋸齒形線路包括沿著從錨1006延伸 至質量塊1005的圖案（patter)的規則幅度的Z字形部。在另外的實施例中，所述幅度是 變化的。在一個例子中，所述Z字形部為C形，具有互相平行但不平行於高剛度部分1016 的頂部構件1008和底部構件1014。
[0055] 圖11例示出根據一個例子的撓曲支承部，所述撓曲支承部包括撓曲的撓曲支 承部和非撓曲的撓曲支承部。在一個例子中，還可通過延長或縮短撓曲的撓曲支承部 1110, 1114或非撓曲的撓曲支承部1112來確定撓曲部1102的參數。在圖12中所示的例子 中，縮短了外部撓曲的撓曲支承部1110和非撓曲的撓曲支承部1112。
[0056] 圖12例示出根據一個例子的撓曲支承部，所述撓曲支承部包括比圖11的撓曲支 承部短的撓曲的撓曲支承部和比圖11的非撓曲的撓曲支承部短的非撓曲的撓曲支承部。 與圖11的部件相比，縮短了外部撓曲的撓曲支承部1210和非撓曲的撓曲支承部1212。
[0057] 圖13A例示出根據一個例子的具有很大間隙的懸吊件。圖13B例示出與撓曲支 承部的撓曲度相關的應力。在實例中，在撓曲支承部1304和質量塊1306之間設置有空隙 1302。
[0058] 圖14A-D例示出根據一個例子的包括各種特徵的管芯1400。這些特徵可單獨或組 合使用。一個特徵是Z字形部1402。Z字形部1402在非線性懸吊構件（如，C形撓曲支承 部1406)與質量塊1408之間延伸。添加 Z字形部1402可以進一步減小正交誤差，這至少 是由於其減小了面外撓曲，所述面外撓曲至少部分是由DRIE刻蝕造成的。就像通過彎曲跨 過平面（諸如平面1422) -邊的另一個支承部，來抵消一個支承部的彎曲。可通過彎曲第 二撓曲支承部1407來抵消面外彎曲，所述第二撓曲支承部1407可設置在平面1423的另一 邊。
[0059] 此類抵消在圖15中示出。在圖15中，第一支承部1502彎曲遠離質量塊1508,而 設置在水平參考平面1510另一邊的支承部朝著質量塊彎曲。在垂直參考平面1512的另一 邊且在水平參考平面1510的另一邊的支承部1506也以與1506大體上相同的方式彎曲遠 離質量塊1508,這就可通過恢復撓曲支承部懸吊件的平衡來抵消正交誤差。
[0060] 回到圖14A以及對Z字形部1402的描述，非線性懸吊構件1406(如，C形撓曲支 承部）包括第一或內部部分1410、第二或中心部分1420,以及第三或外部部分1412。在一 個例子中，外部部分1412具有耦合至中心部分1420的近側部分。在一個例子中，外部部分 1412的遠側部分延伸遠離錨二等分面1422。在一個例子中，外部部分1412與第一非線性 懸吊構件1406的第四部分1402(如，Z字形部的一部分）耦合。在一個例子中，第四部分 1402在第四部分1402的近側部分處耦合至外部部分1412的遠側部分。在一個例子中，第 四部分1402從其近側部分朝著錨1404延伸至其遠側部分。在一個例子中，第四部分1402 的遠側部分耦合至第一非線性懸吊構件1406的第五部分1424。在一個例子中，第五部分 1424朝著錨二等分面1422延伸。在一個例子中，內部部分1410和外部部分1412是線性且 平行的。總的說來，相對於不具有Z字形部1402的懸吊件，Z字形部1402例子提供另外的 撓曲，以及對該撓曲的抵消。
[0061] 第二個特徵是不對稱定子指狀電極，如在圖14C-D中特別地例示。圖14C和14D 中部分地例示的電極結構被配置為用於具有反相線性Z軸旋轉感應模式的MEMS多軸陀螺 儀中。在一些例子中，兩個質量塊1454和1456可在相反方向上移動。此類運動的例子在 圖16D中例示。在一個例子中，定子1430, 1431通過相應側的錨1428, 1429錨固。在各個 例子中，中心錨1404相反側上的電極應當對質量塊的並發的向外運動或向內運動敏感，以 實現對該運動的差動拾取。因此，不應使用關於Y-Z軸對稱的定子電極，因為這種設計不會 對差分運動進行感應，且因為差分運動感應依賴在器件的兩側之間提供電容差分，並且如 果定子電極是對稱的，則電容將在Y-Z軸的兩側類似地改變。
[0062] 例示的Z軸旋轉感應電極結構對差分運動進行感應。該結構提供對反相感應運動 的差分檢測，其中質量塊指狀物關於Y-Z平面1422對稱，而定子電極不關於Y-Z平面對稱。 對稱的電極配置是抑振所需的。所公開的電極提供了在Y-Z平面對面對稱的質量塊電極。 相對於不對稱設計，對稱的質量塊電極實現了改進的抑振效果。
[0063] 圖14C-D的剖視圖例示出根據一個例子的管芯的相反側上的交錯接合細節。盡 管電極在外觀上是像素化的，但可以構想平滑連續的電極，如展現DRIE的特徵的那些電 極。在圖14C中，左定子1430具有在質量塊1446指狀物1452外部（如，進一步遠離中心 錨1404)的定子指狀物1450,而圖14D中例示的右定子1430'具有在質量塊1446'指狀物 1452'內部的定子指狀物1452'。應當注意，在圖14C和14D的兩種電極中，小電容間隙位 於定子指狀物的左側，並且質量塊指狀物是完全對稱的。當圖14C的質量塊1454向左移時， 該圖中的電極的電容增加。當圖14D的質量塊1456向右移時，該圖中的電極的電容降低。 因此，產生了可被檢測到的差分電容。
[0064] 在一個例子中，Z軸陀螺儀感應運動經由差分質量塊感應來感應，而同相運動 (即，質量塊在相同方向上的運動）被拒絕。在各個例子中，驅動運動（圖14B中的1448) 圍繞Z軸扭轉（參見圖15和圖16A)。Z軸陀螺儀感應運動基於在相反方向上振蕩的質量 塊1454和1456。圖16D例示出此類運動。Z軸感應運動是線性的面內運動（如，X-Y平面 內）和反相運動（如，質量塊1454和1456在相反方向上振蕩）。
[0065] 第三個特徵包括垂直撓曲部1426,在圖14A和14B中例示。在一個例子中，垂直撓 曲部1426允許質量塊框架比管芯的其他部分（諸如內環架1458)偏轉更多，並且可用於調 節Y軸感應共振頻率。所例示的環架結構提供僅針對陀螺儀的Y軸感應模式而偏轉的撓曲 部1426,在該Y軸感應模式中，質量塊1408圍繞X軸旋轉，如圖16C中所例示。因此，它允 許設計師獨立於驅動頻率和X軸感應頻率來調節Y軸感應共振頻率。這使得中心懸吊件能 夠改進，以同時將X軸和Y軸中的正交誤差降至最低。
[0066] 例如，固定部分或基板可耦合至錨1404。固定部分包括例如封裝基板。第一非線 性懸吊構件1406可在錨1404的一側耦合至錨1404。第二非線性懸吊構件1407在錨1404 的同一側耦合至錨1404。第二非線性懸吊構件可具有與第一非線性懸吊構件關於錨1404 二等分面成鏡像關係的形狀和位置，但本發明的主題並不限於此。第一非線性懸吊構件和 第二非線性懸吊構件中的一者或兩者可形成微機電管芯1400的內環架1458的一部分。
[0067] 平面式的質量塊1408可耦合至內環架1458。質量塊可通過設置在錨1404的第一 側上的第一懸吊構件1460懸吊。質量塊可通過設置在錨1404的第二側上的第二懸吊構件 1462懸吊。第一懸吊構件1460可以與錨的第一側相對地f禹合。
[0068] 管芯1400可限定第一間隙1464。間隙1464可沿錨1404的第一側1466延伸。第 二間隙1468可沿錨1404的第二側1470延伸。第二間隙1468可與第一側1466相對。第 一間隙1464和第二間隙1468中的每一者可在內環架1458與質量塊1408之間延伸。
[0069] 第一間隙1464可從第一懸吊構件1460延伸至第二懸吊構件1462。第二間隙1468 可從第一懸吊構件1460延伸至第二懸吊構件1462。第一間隙和第二間隙中的一者或多者 可為C形。第一 C形可限定第一開口 1472,該第一開口 1472朝第二間隙1468的第二C形 的第二開口 1474敞開。
[0070] 第一 C形可包括第一端部分1482和第二端部分1484,其中中心部分1486在第一 端部分與第二端部分之間延伸。第一端部分和第二端部分可垂直於中心部分。第一傾斜部 分1488可在第一端部分1482與中心部分之間延伸，且第二傾斜部分1490可在第二端部分 1484與中心部分之間延伸。第一間隙可為第二間隙的鏡像形狀，且第一間隙可沿錨二等分 面成鏡像。
[0071] 第一間隙可限定第一垂直撓曲部1476和第二垂直撓曲部1478。第二間隙可限定 第三垂直撓曲部1426和第四垂直撓曲部1480。第一、第二、第三和第四垂直撓曲部中的每 一者可以是細長的，且長度比寬度長。每個相應的長度可延伸遠離相應的懸吊構件。每個 相應的長度可延伸遠離錨二等分面1422。
[0072] 在一個例子中，實心質量塊框架結構（諸如圖7中例示的結構）依靠中心懸吊系 統來設置驅動頻率和X/Y感應頻率。因此，兩個軸上的全部三種頻率和正交誤差可同時得 到改進。
[0073] 圖14A-D中例示的環架結構提供額外的自由度以調節Y軸感應模式。在一個例子 中，中心撓曲部1426沿Y軸延伸遠離內環架1458。這些撓曲部可垂直地撓曲。圖16C例示 出撓曲部的使質量塊能夠圍繞X軸旋轉的撓曲。在一個例子中，一個或多個撓曲部1426可 將內環架1458連接至質量塊1408框架。在一個例子中，這些撓曲部1426僅針對陀螺儀的 Y軸感應模式而偏轉。增設的面外撓曲部允許獨立於驅動頻率和X軸感應頻率而調節Y軸 感應共振頻率。
[0074] 在各個例子中，驅動運動（圖14B中的1448)圍繞Z軸（諸如圍繞中心錨1404) 扭轉。圖15例示出根據一個例子的圍繞Z軸扭轉撓曲的圖14的懸吊件，且圖16A也例示 出根據一個例子的圍繞Z軸扭轉撓曲的圖14的懸吊件。圖16B例示出根據一個例子的圍 繞Y軸撓曲的圖14的懸吊件。在這些例子中，撓曲部1426展現有限的撓曲。然而，圖16C 例示出根據一個例子的圍繞X軸撓曲以使撓曲部1426撓曲的圖14的懸吊件。在一個例子 中，Y軸感應運動是圍繞X軸的面外扭轉。
[0075] 圖14A-D的另外特徵包括彎曲的指狀電極。這些電極可能對旋轉驅動運動不敏 感。各個例子可包括圍繞與電極在其中設置的平面正交的軸彎曲的電極。彎曲的指狀電極 (如，指狀物1450和1452)可能對旋轉驅動運動（諸如圖16A中例示的運動）不太敏感。 在一個例子中，雖然質量塊電極正相對於定子電極旋轉，但所述電極之間的間隙距離保持 相似或相同。在一些例子中，這可以維持類似的電容。然而，在一些例子中，一個電極面對 其他電極的面積發生改變，這可提供差分電容，從而允許圍繞Z軸的感應或旋轉。因此，假 如管芯圍繞與電極在其中暴露的平面正交的軸旋轉時，彎曲的電極保持與質量塊電極和定 子電極之間的間隙距離，（就）可以任選地不改變電容或較低地改變電容，或可感應到所需 的電容改變以檢測旋轉。
[0076] 微機電管芯1400可與諸如封裝的基板耦合以形成封裝的集成電路。質量塊1408 可在錨1404處稱合至基板。質量塊可包括能夠相對於錨1404移動的第一部分1454。第一 部分可包括第一質量塊電極1452。質量塊1408的關於錨1404與第一部分1454相對的第 二部分1456可以是能夠相對於錨1404和第一部分1454移動的。第二部分1456可包括第 二質量塊電極1452'。質量塊1408可在錨1404的第一側上（諸如在平面1423的第一側 上）限定第一開口 1492。質量塊的第一部分1454能夠可移動地耦合在開口 1492中直達基 板。
[0077] 第一質量塊電極1452可以是延伸進開口 1492中的第一多個質量塊電極中的一 個。所述多個質量塊電極可彼此間隔開。質量塊1408可在錨的第二側上（諸如在平面1423 的第一側上）限定第二開口 1494。第二部分1456可耦合在第二開口 1494內側。第二質量 塊電極1452'可以是延伸進開口 1494中的彼此間隔開的第二多個質量塊電極中的一個。
[0078] 第一定子1430可耦合至基板，諸如經由錨1428,並且可包括第一定子電極1450。 第一定子電極1450可在質量塊的第一質量塊電極1452旁邊延伸以形成第一電極對。第二 定子1431可耦合至基板並且可包括與第一定子電極1450相對的第二定子電極1451。第二 定子電極1451可在質量塊1408的第二部分1456的第二質量塊電極1452'旁邊延伸以形 成第二電極對。第一電極對可形成第一電容器。第二電極對可形成第二電容器。
[0079] 質量塊的第一質量塊電極可在錨的另一邊與質量塊的第二質量塊電極相對，並且 其中第一定子電極可在錨的另一邊與第二錨固電極相對而耦合至基板。
[0080] 第一定子電極1450可以是第一多個定子電極中的一個，所述第一多個定子電極 與所述第一多個質量塊電極中的相應電極交錯接合且成對以形成第一電極對。第二定子可 以是第二多個定子電極中的一個，所述第二多個定子電極與所述第二多個定子電極中的相 應電極交錯接合且成對以形成第二電極對。
[0081] 在管芯1400的第一振動模式中，質量塊的第一部分1454可能即將移動遠離質量 塊的第二部分1456。第一定子電極1450和第二定子電極1451可被布置為使得第一電極對 的電極之間的距離可與第二電極對的電極之間的距離成反比。質量塊的第一部分1454可 以在錨1404的另一邊與質量塊的第二部分1456對稱。第一定子1430可以在錨1404的另 一邊相對於第二定子1431不對稱。
[0082] 圖18示出根據一個實施例的製作抑振Z軸電極的方法。在1802處，例子包括形成 質量塊。該例子可包括形成用於將質量塊耦合至基板的錨。該例子可包括在錨的第一側上 形成第一部分，該第一部分可相對於錨移動並且包括第一質量塊電極。該例子可包括在錨 的與第一側相對的第二側上形成第二部分，該第二部分包括第二質量塊電極。在1804處， 該例子可包括形成用於耦合至基板的第一定子，包括形成用於在質量塊的第一質量塊電極 旁邊延伸以形成第一電極對的第一定子電極。在1806處，該例子可包括形成用於耦合至基 板的第二定子，包括形成用於在質量塊的第二質量塊電極旁邊延伸以形成第二電極對的第 二定子電極。根據例子，在1808處，質量塊、第一定子和第二定子被形成為使得在質量塊的 第一振動模式中，第一對的電極之間的距離與第二電極對的電極之間的距離成反比。
[0083] 在第一振動模式中，所述第一多個定子電極可被配置為移動遠離所述第一多個定 子電極並移動遠離錨，而所述第二多個定子電極可被配置為朝著所述第二多個定子電極並 朝著錨移動。
[0084] 質量塊可被配置為相對於基板振動以使所述第一多個定子電極與所述第一多個 定子電極之間的距離變化，以及使所述第二多個定子電極與所述第二多個定子電極之間的 距離變化。
[0085] 當所述第二多個定子電極中最靠近錨的一個（如，1451)可與所述第二多個定子 電極中最靠近錨的一個（如，1452'）相距更大距離時，所述第一多個定子電極中最靠近錨 的一個（如，1452)與所述第一多個定子電極中最靠近錨的一個（如，1450)隔開一定距離。
[0086] 第一質量塊電極1452和第一定子電極1450中的每一者可以是細長的。第一質量 塊電極與第一定子電極之間的距離D14沿著每一者的長度L14可以是基本上恆定的。第二 質量塊電極1452'和第二定子電極1451中的每一者可以是細長的。第二質量塊電極與第 二定子電極之間的距離沿著每一者的長度是基本上恆定的。
[0087] 第一質量塊電極、第二質量塊電極、第一定子電極以及第二定子電極中的一者或 多者可以是彎曲的。所述電極中的每一者可圍繞一條軸彎曲，質量塊可被配置為在第二振 動模式中圍繞該軸旋轉。該軸可以是平面1422與平面1423之間的相交處。可通過從晶片 移除材料（諸如通過切割材料，諸如通過刻蝕）來將質量塊成型為形狀。所述成型可包括 深反應離子刻蝕。
[0088] 管芯1400可用於對運動進行感應。質量塊的第一部分以及質量塊的第二部分的 振動可被激發，使得第一部分和第二部分朝著相應的第一定子和第二定子一起移動並同步 地間隔開。可通過測量第一定子和第二定子的相應電容值的差分，來對管芯沿著一方向的 運動進行感應，該方向在質量塊的第一部分與質量塊的第二部分之間延伸。第一質量塊電 極1452可朝著第一定子1430的第一定子電極1450移動，而第二部分1456可包括移動遠 離第二定子的第二定子電極1451的第二質量塊電極1452'。對運動進行感應可包括對包 括第一質量塊電極和第一定子電極的第一電極對的第一電容與包括第二質量塊電極和第 二定子電極的第二電極對之間的差分進行感應。可將質量塊在質量塊的平面（如，與平面 1422和1423平行的平面）內旋轉，而不改變第一定子和第二定子的相應電容值的測得差 分。旋轉可在不改變第一電極對的電極之間的距離以及在不改變第二電極對的電極之間的 距離的情況下發生。
[0089] 圖17示出根據一個實施例的製作低正交誤差懸吊件的方法。在1702處，所述方 法包括刻蝕材料以限定錨。在1704處，所述方法包括刻蝕所述材料以限定在所述錨的一側 耦合到錨的第一非線性懸吊構件。在1706處，所述方法包括刻蝕所述材料以限定第二非線 性懸吊構件，所述第二非線性懸吊構件在所述錨的相同的側耦合到錨，所述第二非線性懸 吊構件具有與所述第一非線性懸吊構件關於錨二等分面成鏡像關係的形狀和位置。在1708 處，所述方法包括刻蝕所述材料以限定平面式的質量塊，所述質量塊至少部分地由所述第 一非線性懸吊構件和所述第二非線性懸吊構件懸吊，使得所述質量塊能夠圍繞所述錨旋轉 並能夠在平行於基板的平面中滑動。
[0090] 可能存在可選的方法，包括在其中刻蝕包括深反應離子刻蝕的方法。在一些可選 的方法中，第一非線性懸吊構件和第二非線性懸吊構件為第一組部件，包括刻蝕所述材料 以限定與所述第一組相反的第二組非線性懸吊構件。一些可選的方法包括：刻蝕用於將錨 耦合到質量塊的第三組非線性懸吊構件，以及刻蝕用於將錨耦合到質量塊的第四組非線性 懸吊構件，其中所述第三組和第四組具有與所述第一組和第二組相似的要素且由垂直於第 一錨二等分面的第二錨二等分面二等分。
[0091] 附加說明
[0092] 本文檔的主題能夠使用若干實例來描述。實例1包括一種用於對運動進行感應的 微機電系統管芯，包括：固定部分；耦合到所述固定部分的錨；在所述錨的一側耦合到所述 錨的第一非線性懸吊構件；在所述錨的同一側耦合到所述錨的第二非線性懸吊構件，所述 第二非線性懸吊構件具有與所述第一非線性懸吊構件關於錨二等分面成鏡像關係的形狀 和位置；以及平面式的質量塊，所述質量塊至少部分地由所述第一非線性懸吊構件和所述 第二非線性懸吊構件懸吊，使得所述質量塊能夠圍繞所述錨旋轉並能夠在平行於所述固定 部分的平面中滑動。
[0093] 實例2包括實例1的主題，其中第一非線性懸吊構件為C形。
[0094] 實例3包括實例2的主題，其中所述C形包括耦合到所述錨並且朝向所述錨二等 分面延伸的內部部分，以及具有近側部分和遠側部分的中心部分，其中所述近側部分耦合 到所述內部部分，所述遠側部分沿所述錨二等分面延伸遠離所述錨，且耦合到延伸遠離所 述錨二等分面的外部部分。
[0095] 實例4包括實例3的主題，其中所述第一非線性懸吊構件的所述外部部分具有耦 合到所述第一非線性懸吊構件的所述中心部分的近側部分，以及延伸遠離所述錨二等分面 的遠側部分；所述第一非線性懸吊構件的第四部分，在其近側部分處耦合到所述外部部分 的所述遠側部分，並朝向所述錨延伸至所述第四部分的遠側部分，所述第四部分的遠側部 分耦合到所述第一非線性懸吊構件的朝向所述錨二等分面延伸的第五部分。
[0096] 實例5包括實例3-4中任一者的主題，其中內部部分和外部部分是線性且平行的。
[0097] 實例6包括實例5的主題，其中中心部分垂直於內部部分和外部部分。
[0098] 實例7包括實例3-6中任一者的主題，其中中心部分平行於錨二等分面。
[0099] 實例8包括實例1-7中任一者的主題，其中錨、第一非線性懸吊構件、第二非線性 懸吊構件以及質量塊由單片式材料形成。
[0100] 實例9包括實例8的主題，其中固定部分包括與錨、第一非線性懸吊構件、第二非 線性懸吊構件以及質量塊的單片式材料不同的固定單片式材料。
[0101] 實例1〇包括實例1-9中任一者的主題，其中固定部分包括與錨、第一非線性懸吊 構件、第二非線性懸吊構件以及質量塊的單片式材料相同的固定單片式材料。
[0102] 實例11包括實例1-10中任一者的主題，其中管芯為薄片形，第一非線性懸吊構 件和第二非線性懸吊構件中的每一者均具有大體上矩形的橫截面，該橫截面的高度小於寬 度。
[0103] 實例12包括一種方法，包括：刻蝕材料以限定錨；刻蝕所述材料以限定在所述錨 的一側耦合到錨的第一非線性懸吊構件；刻蝕所述材料以限定在所述錨的同一側耦合到所 述錨的第二非線性懸吊構件，所述第二非線性懸吊構件具有與所述第一非線性懸吊構件關 於錨二等分面成鏡像關係的形狀和位置；以及刻蝕所述材料以限定平面式的質量塊，所述 質量塊至少部分地由所述第一非線性懸吊構件和所述第二非線性懸吊構件懸吊，使得所述 質量塊能夠圍繞所述錨旋轉並能夠在平行於基板的平面中滑動。
[0104] 實例13包括實例12的主題，其中刻蝕包括深反應離子刻蝕。
[0105] 實例14包括實例12-13中任一者的主題，其中第一非線性懸吊構件和第二非線性 懸吊構件為第一組部件，包括刻蝕所述材料以限定與所述第一組相反的第二組非線性懸吊 構件。
[0106] 實例15包括實例14的主題，包括刻蝕用於將錨耦合到質量塊的第三組非線性懸 吊構件，以及刻蝕用於將錨耦合到質量塊的第四組非線性懸吊構件，其中所述第三組和第 四組具有與所述第一組和第二組相似的要素且由垂直於第一錨二等分面的第二錨二等分 面二等分。
[0107] 實例16可包括前述實例的任一者，其中微機電管芯對運動進行感應。該實例可包 括基板。該實例可包括在錨處耦合至基板的質量塊。質量塊可包括能夠相對於錨移動的第 一部分，該第一部分包括第一質量塊電極。該實例可包括質量塊的相對於錨與第一部分相 對的第二部分，所述第二部分能夠相對於錨和第一部分移動，第二部分包括第二質量塊電 極。該實例可包括耦合至基板並包括第一定子電極的第一定子，所述第一定子電極在質量 塊的第一部分的第一質量塊電極旁邊延伸以形成第一電極對。該實例可包括耦合至基板並 包括第二定子電極的第二定子，所述第二定子電極與第一定子電極相對並且在質量塊的第 二部分的第二質量塊電極旁邊延伸以形成第二電極對。根據這些實例，在第一振動模式中， 其中質量塊的第一部分移動遠離質量塊的第二部分，質量塊、第一定子電極和第二定子電 極被布置為使得第一電極對的電極之間的距離與第二電極對的電極之間的距離成反比。
[0108] 實例17可包括前述實例的任一者，其中質量塊的第一質量塊電極在錨的另一邊 與質量塊的第二質量塊電極相對，並且其中第一定子電極在錨的另一邊與第二錨固電極相 對而稱合至基板。
[0109] 實例18可包括前述實例的任一者，其中質量塊的第一部分在錨的另一邊與質量 塊的第二部分對稱，並且第一定子在錨的另一邊相對於第二定子不對稱。
[0110] 實例19可包括前述實例的任一者，其中第一電極對包括第一電容器，並且第二電 極對包括第二電容器。
[0111] 實例20可包括前述實例的任一者，其中第一質量塊電極和第一定子電極中的每 一者是細長的，且第一質量塊電極與第一定子電極之間的距離沿著每一者的長度基本上恆 定。
[0112] 實例21可包括前述實例的任一者，其中第二質量塊電極和第二定子電極中的每 一者是細長的，且第二質量塊電極與第二定子電極之間的距離沿著每一者的長度基本上恆 定。
[0113] 實例22可包括前述實例的任一者，其中質量塊在錨的第一側上限定第一開口，質 量塊的第一部分可移動地稱合在第一開口中，包括第一質量塊電極的第一多個質量塊電極 延伸進所述開口中且彼此間隔開。在該實例中，質量塊可在錨的第二側上限定第二開口，第 二部分耦合在第二開口中，包括第二質量塊電極的第二多個質量塊電極延伸進所述開口中 且彼此間隔開。
[0114] 實例23可包括前述實例的任一者，其中第一定子電極是第一多個定子電極中的 一個，所述第一多個定子電極與所述第一多個質量塊電極中的相應電極交錯接合且成對以 形成第一電極對；並且其中第二定子電極是第二多個定子電極中的一個，所述第二多個定 子電極與所述第二多個定子電極中的相應電極交錯接合且成對以形成第二電極對。
[0115] 實例24可包括前述實例的任一者，其中，在第一振動模式中，所述第一多個定子 電極被構造為移動遠離所述第一多個定子電極以及遠離錨，而所述第二多個定子電極被構 造為朝著所述第二多個定子電極以及朝著錨移動。
[0116] 實例25可包括前述實例的任一者，其中質量塊被構造為關於基板振動以使所述 第一多個定子電極與所述第一多個定子電極之間的距離變化以及使所述第二多個定子電 極與所述第二多個定子電極之間的距離變化，在所述第二多個定子電極中最接近錨的一者 與所述第二多個定子電極中最接近錨的一者相距更大距離時，所述第一多個定子電極中最 接近錨的一者與所述第一多個定子電極中最接近錨的一者相距一距離。
[0117] 實例26可包括前述實例的任一者，其中第一質量塊電極、第二質量塊電極、第一 定子電極以及第二定子電極是彎曲的，其中電極中的每一者圍繞一軸彎曲，質量塊被構造 為在第二振動模式中圍繞該軸旋轉。
[0118] 實例27可包括前述實例的任一者並且可包括形成質量塊,包括形成用於將質量 塊耦合至基板的錨。該實例可包括在錨的第一側上形成第一部分，該第一部分可相對於錨 移動並且包括第一質量塊電極。該實例可包括在錨的與第一側相對的第二側上形成第二部 分，該第二部分包括第二質量塊電極。該實例可包括形成用於耦合至基板的第一定子，包括 形成用於在質量塊的第一質量塊電極旁邊延伸以形成第一電極對的第一定子電極。該實例 可包括形成用於耦合至基板的第二定子，包括形成用於在質量塊的第二質量塊電極旁邊延 伸以形成第二電極對的第二定子電極。根據該實例，質量塊、第一定子和第二定子被形成為 使得在質量塊的第一振動模式中，第一對的電極之間的距離與第二電極對的電極之間的距 離成反比。
[0119] 實例28可包括前述實例的任一者，其中所述形成包括深反應離子刻蝕。
[0120] 實例29可包括前述實例的任一者，其中形成第一質量塊電極、形成第二質量塊電 極、形成第一定子電極以及形成第二定子電極包括以一定曲率來形成每一者，其中每一者 圍繞一軸彎曲，質量塊在第二振動模式中圍繞該軸旋轉。
[0121] 實例30可包括前述實例的任一者，包括用第一電極對來形成第一電容器，並且用 第二電極對來形成第二電容器。
[0122] 實例31可包括前述實例的任一者，其中形成第一質量塊電極和第一定子電極包 括在它們之間形成沿著第一電極對的長度基本上恆定的第一距離，並且形成第二質量塊電 極和第二定子電極包括在它們之間形成沿著第二電極對的長度基本上恆定的第二距離。
[0123] 實例32可包括前述實例的任一者，包括一種使用微機電管芯來對運動進行感應 的方法，包括。該實例可包括激發質量塊的第一部分以及質量塊的第二部分的振動，使得第 一部分和第二部分朝著相應的第一定子和第二定子一起移動並同步地間隔開。該實例可包 括通過測量第一定子和第二定子的相應電容值的差分，來對管芯沿著一方向的運動進行感 應，該方向在質量塊的第一部分與質量塊的第二部分之間延伸。
[0124] 實例33可包括前述實例的任一者，其中第一部分包括朝著第一定子的第一定子 電極移動的第一質量塊電極，而第二部分包括移動遠離第二定子的第二定子電極的第二質 量塊電極。
[0125] 實例34可包括前述實例的任一者，其中對運動進行感應包括對包括第一質量塊 電極和第一定子電極的第一電極對的第一電容與包括第二質量塊電極和第二定子電極的 第二電極對之間的差分進行感應。
[0126] 實例35可包括前述實例的任一者，包括將質量塊在所述質量塊的平面內旋轉，而 不改變第一定子和第二定子的相應電容值的測得差分。
[0127] 實例36可包括前述實例的任一者，包括在不改變第一電極對的電極之間的距離 以及在不改變第二電極對的電極之間的距離的情況下將質量塊在所述質量塊的平面內旋 轉。
[0128] 實例37可包括前述實例的任一者，包括對運動進行感應的微機電管芯。該實例可 包括固定部分。該實例可包括耦合至固定部分的錨。該實例可包括在錨的第一側上耦合至 錨的第一非線性懸吊構件。該實例可包括在錨的第一側上耦合至錨的第二非線性懸吊構 件，該第二非線性懸吊構件具有與第一非線性懸吊構件關於錨二等分面成鏡像關係的形狀 和位置。根據該實例，第一非線性懸吊構件和第二非線性懸吊構件是微機電管芯的內環架 的一部分。該實例可包括平面式的質量塊，所述質量塊由設置在錨的第一側上的第一懸吊 構件以及設置在錨的與第一側相對的第二側上的第二懸吊構件懸吊，管芯限定沿著錨的第 一側延伸的第一間隙以及沿著錨的與第一側相對的第二側延伸的第二間隙，第一間隙和第 二間隙中的每一者在內環架與所述質量塊之間延伸，其中內環架至少部分地由第一非線性 懸吊構件和第二非線性懸吊構件支撐，使得所述質量塊能夠圍繞所述錨旋轉並能夠在平行 於所述固定部分的平面中滑動。
[0129] 實例38可包括前述實例的任一者，其中第一間隙從第一懸吊構件延伸至第二懸 吊構件，並且第二間隙從第一懸吊構件延伸至第二懸吊構件。
[0130] 實例39可包括前述實例的任一者，其中第一間隙和第二間隙為C形，第一 C形限 定朝著第二C形的第二開口敞開的第一開口。
[0131] 實例40可包括前述實例的任一者，其中第一間隙限定第一垂直撓曲部和第二垂 直撓曲部，並且第二間隙限定第三垂直撓曲部和第四垂直撓曲部。
[0132] 實例41可包括前述實例的任一者，其中第一、第二、第三和第四垂直撓曲部中的 每一者是細長的，其長度比寬度長，且每個相應的長度延伸遠離相應的懸吊構件。
[0133] 實例42可包括前述實例的任一者，其中每個相應的長度延伸遠離錨二等分面。
[0134] 實例43可包括前述實例的任一者，其中第一 C形包括第一端部分和第二端部分， 中心部分在所述第一端部分與所述第二端部分之間延伸。
[0135] 實例44可包括前述實例的任一者，其中第一端部分和第二端部分垂直於中心部 分。
[0136] 實例45可包括前述實例的任一者，其中第一傾斜部分在第一端部分與中心部分 之間延伸，並且第二傾斜部分在第二端部分與中心部分之間延伸。
[0137] 實例46可包括前述實例的任一者，其中第一間隙為第二間隙的鏡像形狀，並且第 一間隙沿著錨二等分面成鏡像。
[0138] 實例47可包括一種方法，包括形成一種材料以限定內環架，該內環架與錨耦合以 錨固至基板上。該實例可包括形成所述材料以限定在所述錨的第一側上耦合到錨的第一非 線性懸吊構件。該實例可包括形成所述材料以限定在所述錨的第一側上耦合到錨的第二非 線性懸吊構件，所述第二非線性懸吊構件具有與所述第一非線性懸吊構件關於錨二等分面 成鏡像關係的形狀和位置。該實例可包括形成所述材料以限定平面式的質量塊，所述質量 塊由設置在錨的第一側上的第一懸吊構件以及設置在錨的與第一側相對的第二側上的第 二懸吊構件懸吊，第一間隙沿著錨的第一側延伸且第二間隙沿著錨的與第一側相對的第二 側延伸，第一間隙和第二間隙中的每一者在質量塊與內環架之間延伸。
[0139] 實例48可包括前述實例的任一者，其中所述形成包括深反應離子刻蝕。
[0140] 實例49可包括前述實例的任一者，其中第一非線性懸吊構件和第二非線性懸吊 構件為第一組部件，包括刻蝕所述材料以限定與所述第一組相反的第二組非線性懸吊構 件。
[0141] 實例50可包括刻蝕用於將錨耦合到質量塊的第三組非線性懸吊構件，以及刻蝕 用於將錨耦合到質量塊的第四組非線性懸吊構件，其中所述第三組和第四組具有與所述第 一組和第二組相似的要素且由垂直於第一錨二等分面的第二錨二等分面二等分。
[0142] 實例51可包括前述實例的任一者，其中刻蝕第一間隙和第二間隙包括將每一者 成型為C形，且第一間隙的第一 C形朝著第二間隙的第二C形敞開。
[0143] 實例52可包括一種使用微機電管芯對運動進行感應的方法，包括將質量塊相對 於經由錨耦合至基板的內環架旋轉。該實例可包括使第一非線性懸吊構件變形，該第一非 線性懸吊構件在質量塊平面的面外、在質量塊上方將所述質量塊耦合至錨的第一側。該實 例可包括使第二非線性懸吊構件變形，該第二非線性懸吊構件在質量塊平面的面外在所述 質量塊平面的相對的第一側上、在質量塊下方將所述質量塊耦合至錨的第一側。該實例可 包括使支撐質量塊且設置在錨的第一側上的第一懸吊構件變形，以及使設置在錨的與第一 側相對的第二側上的第二懸吊構件變形，管芯限定沿著錨的第一側延伸的第一間隙以及沿 著錨的與第一側相對的第二側延伸的第二間隙，第一間隙和第二間隙中的每一者在內環架 與質量塊之間延伸。
[0144] 實例53可包括前述實例的任一者，其中使支撐質量塊且設置在錨的第一側上的 第一懸吊構件變形，以及使設置在錨的與第一側相對的第二側上的第二懸吊構件變形，包 括使各自均由第一間隙限定的第一垂直撓曲部和第二垂直撓曲部以及各自均由第二間隙 限定的第三垂直撓曲部和第四垂直撓曲部變形。
[0145] 實例54可包括前述實例的任一者，其中在旋轉循環的第一半期間，使第一垂直撓 曲部和第二垂直撓曲部變形遠離錨，且使第三垂直撓曲部和第四垂直撓曲部朝著錨變形， 並且在旋轉循環的第二半期間，使第一垂直撓曲部和第二垂直撓曲部朝著錨變形，且使第 三垂直撓曲部和第四垂直撓曲部變形遠離錨。
[0146] 實例55可包括前述實例的任一者，其中使撓曲部變形包括彎曲。
[0147] 實例56可包括前述實例的任一者，其中錨二等分面將錨垂直地二等分，並且在第 一非線性懸吊構件與第二非線性懸吊構件之間及第一懸吊構件與第二懸吊構件之間通過。
[0148] 上述詳細說明書參照了附圖，附圖也是所述詳細說明書的一部分。附圖以圖解的 方式顯示了可應用本發明的具體實施例。這些實施例在本文中被稱作"實例"。本文所涉及 的所有出版物、專利及專利文件全部作為本文的參考內容，儘管它們是分別加以參考的。如 果本文與參考文件之間存在用途差異，則將參考文件的用途視作本文的用途的補充，若兩 者之間存在不可調和的差異，則以本文的用途為準。
[0149] 在本文中，與專利文件通常使用的一樣，術語"一"或"某一"表示包括一個或多個， 但其他情況或在使用"至少一個"或"一個或多個"時應除外。在本文中，除非另外指明，否 則使用術語"或"指無排他性的或者，使得"A或B"包括："A但不是B"、"B但不是A"以及 "A和B"。在所附權利要求中，術語"包含"和"在其中"等同於各個術語"包括"和"其中" 的通俗英語。同樣，在本文中，術語"包含"和"包括"是開放性的，即，系統、器件、物品或步 驟包括除了權利要求中這種術語之後所列出的那些部件以外的部件的，依然視為落在該條 權利要求的範圍之內。而且，在下面的權利要求中，術語"第一"、"第二"和"第三"等僅僅 用作標籤，並非對對象有數量要求。上述說明的作用在於解說而非限制。在其他實例中，可 以相互結合地使用上述實例（或其一個或多個方面）。可以在理解上述說明書的基礎上，利 用現有技術的某種常規技術來執行其他實施例。
[0150] 根據專利實施細則37C. F. R. § 1. 72(b)提供說明書摘要從而允許讀者快速確定 技術公開的實質。說明書摘要的提交不旨在用於解釋或限制權利要求的範圍和含義。同樣， 在上面的【具體實施方式】中，各種特徵可歸類成將本公開合理化。這不應理解成未要求的公 開特徵對任何權利要求必不可少。相反，本發明的主題可在於的特徵少於特定公開的實施 例的所有特徵。因此，下面的權利要求據此併入【具體實施方式】中，每個權利要求均作為一個 單獨的實施例，並且可設想到這些實施例可以在各種組合或排列中彼此結合。應參看所附 的權利要求，以及這些權利要求所享有的等同物的所有範圍，來確定本申請的範圍。
【權利要求】
1. 一種用於對運動進行感應的微機電管芯，包括： 固定部分； 錨，其耦合至所述固定部分； 第一非線性懸吊構件，其在所述錨的第一側上耦合至所述錨； 第二非線性懸吊構件，其在所述錨的所述第一側上耦合至所述錨，所述第二非線性懸 吊構件具有與所述第一非線性懸吊構件關於錨二等分面成鏡像關係的形狀和位置，其中所 述第一非線性懸吊構件和所述第二非線性懸吊構件是所述微機電管芯的內環架的一部分； 以及 平面狀的質量塊，所述質量塊由設置在所述錨的第一側上的第一懸吊構件以及設置在 所述錨的與所述第一側相對的第二側上的第二懸吊構件懸吊，所述管芯限定沿著所述錨的 第一側延伸的第一間隙以及沿著所述錨的與所述第一側相對的第二側延伸的第二間隙，所 述第一間隙和所述第二間隙中的每一者在所述內環架與所述質量塊之間延伸， 其中所述內環架至少部分地由所述第一非線性懸吊構件和所述第二非線性懸吊構件 支撐，使得所述質量塊能夠圍繞所述錨旋轉並能夠在平行於所述固定部分的平面中滑動。
2. 根據權利要求1所述的管芯，其中所述第一間隙從所述第一懸吊構件延伸至所述第 二懸吊構件，並且所述第二間隙從所述第一懸吊構件延伸至所述第二懸吊構件。
3. 根據權利要求1所述的管芯，其中所述第一間隙和所述第二間隙為C形，第一 C形限 定朝著第二C形的第二開口敞開的第一開口。
4. 根據權利要求3所述的管芯，其中所述第一間隙限定第一垂直撓曲部和第二垂直撓 曲部，並且所述第二間隙限定第三垂直撓曲部和第四垂直撓曲部。
5. 根據權利要求4所述的管芯，其中所述第一、第二、第三和第四垂直撓曲部中的每一 者是細長的，其長度比寬度長，且每個相應的長度延伸遠離相應的懸吊構件。
6. 根據權利要求4所述的管芯，其中每個相應的長度延伸遠離所述錨二等分面。
7. 根據權利要求3所述的管芯，其中所述第一C形包括第一端部分和第二端部分，中心 部分在所述第一端部分與所述第二端部分之間延伸。
8. 根據權利要求7所述的管芯，其中所述第一端部分和所述第二端部分垂直於所述中 心部分。
9. 根據權利要求7所述的管芯，其中第一傾斜部分在所述第一端部分與所述中心部分 之間延伸，並且第二傾斜部分在所述第二端部分與所述中心部分之間延伸。
10. 根據權利要求1-9中任一項所述的管芯，其中所述第一間隙為所述第二間隙的鏡 像形狀，並且所述第一間隙沿著所述錨二等分面成鏡像。
11. 一種方法，包括： 形成一種材料以限定內環架，所述內環架與錨耦合以錨固至基板上； 形成所述材料以限定在所述錨的第一側上耦合至所述錨的第一非線性懸吊構件； 形成所述材料以限定在所述錨的所述第一側上耦合至所述錨的第二非線性懸吊構件， 所述第二非線性懸吊構件具有與所述第一非線性懸吊構件關於錨二等分面成鏡像關係的 形狀和位置；以及 形成所述材料以限定平面式的質量塊，所述質量塊由設置在所述錨的第一側上的第一 懸吊構件以及設置在所述錨的與所述第一側相對的第二側上的第二懸吊構件懸吊，第一間 隙沿著所述錨的第一側延伸且第二間隙沿著所述錨的與所述第一側相對的第二側延伸，所 述第一間隙和所述第二間隙中的每一者在所述質量塊與所述內環架之間延伸。
12. 根據權利要求11所述的方法，其中形成包括深反應離子刻蝕。
13. 根據權利要求11所述的方法，其中所述第一非線性懸吊構件和所述第二非線性懸 吊構件為第一組部件，包括刻蝕所述材料以限定與所述第一組相反的第二組非線性懸吊構 件。
14. 根據權利要求13所述的方法，包括刻蝕用於將所述錨耦合到所述質量塊的第三組 非線性懸吊構件，以及刻蝕用於將所述錨耦合到所述質量塊的第四組非線性懸吊構件，其 中所述第三組和所述第四組具有與所述第一組和所述第二組相似的要素並且由垂直於第 一錨二等分面的第二錨二等分面二等分。
15. 根據權利要求11-14中任一項所述的方法，其中刻蝕所述第一間隙和所述第二間 隙包括將每一者成型為C形，且所述第一間隙的第一 C形朝著所述第二間隙的第二C形敞 開。
【文檔編號】G01C19/56GK104220840SQ201380007588
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年1月31日 優先權日:2012年2月1日
【發明者】C·阿卡 申請人:快捷半導體公司