專利名稱：一種具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種微機(jī)電系統(tǒng)裝置，且特別是一種具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置。
背景技術(shù)：
近年來受惠于智慧型手機(jī)、平板電腦、體感游戲機(jī)等相關(guān)電子產(chǎn)品的帶動(dòng)下，而使微機(jī)電慣性感測元件，例如加速度計(jì)與陀螺儀(角速度計(jì))，其市場需求呈現(xiàn)逐年大幅地成長。因此，國際大廠紛紛投入大量資源，以開發(fā)高性能低成本的微機(jī)電慣性感測元件。特別是在加速度計(jì)技術(shù)已相對成熟下，新一代高性能低成本的角速度計(jì)將成為微機(jī)電慣性感測元件廠商在市場上的主要競爭產(chǎn)品。圖9是某種傳統(tǒng)微機(jī)電陀螺儀的結(jié)構(gòu)示意圖。微機(jī)電陀螺儀30包括質(zhì)量塊31、驅(qū)動(dòng)電極32、感測電極33、懸浮梁34、固定支撐座35以及基板36，其中質(zhì)量塊31憑借懸浮梁34與固定支撐座35懸浮于基板36上方。一般狀態(tài)下，質(zhì)量塊31受到驅(qū)動(dòng)電極32作用使其沿著X軸方向產(chǎn)生共振，在此稱為驅(qū)動(dòng)模態(tài)。當(dāng)外界角速度Wz沿著Z軸方向輸入時(shí)，在Y軸會(huì)產(chǎn)生科氏加速度(CoriolisAcceleration)。此科氏加速度將進(jìn)一步推動(dòng)質(zhì)量塊31使其沿著Y軸(Sense Direction)產(chǎn)生振動(dòng)，在此稱為感測模態(tài)。感測模態(tài)的振動(dòng)量則憑借感測電極測量，以進(jìn)一步推算出外界角速度的大小。但當(dāng)外界有其它線性加速度沿著Y軸輸入時(shí)，亦會(huì)造成質(zhì)量塊產(chǎn)生Y軸向的偏移，因而造成感測模態(tài)的感測電極產(chǎn)生額外的輸出，干擾微機(jī)電陀螺儀30的輸出信號。某些音叉式陀螺儀(Tuning Folk Type Gyroscope)能改善此線性加速度對陀螺儀造成的干擾。圖1OA至圖1OC為某種音叉式陀螺儀的等效系統(tǒng)示意圖，以描述此種音叉式陀螺儀的各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。請同時(shí)參考圖10A與圖10B，音叉式陀螺儀40包含了兩個(gè)質(zhì)量塊41與42、驅(qū)動(dòng)電極43、感測電極44、支撐彈簧45以及固定支撐座46。質(zhì)量塊41、42受驅(qū)動(dòng)電極43推動(dòng),使兩個(gè)質(zhì)量塊41、42沿著Y軸方向產(chǎn)生反向振動(dòng)(兩質(zhì)量塊41、42的運(yùn)動(dòng)方向相反，即若一質(zhì)量塊41往正Y方向運(yùn)動(dòng),貝U另一質(zhì)量塊42往負(fù)Y方向運(yùn)動(dòng)，如圖10A所示)并同時(shí)達(dá)到共振(此稱為驅(qū)動(dòng)模態(tài))。當(dāng)外界角速度Wz沿著Z軸方向輸入時(shí)，此時(shí)在X軸方向會(huì)產(chǎn)生科氏加速度使兩質(zhì)量塊41、42沿著X軸方向產(chǎn)生一左一右的反向振動(dòng)(此稱為感測模態(tài))，其振動(dòng)量則憑借感測模態(tài)的感測電極44測量以進(jìn)一步推算出外界角速度的大小。請參考圖10C，當(dāng)外界線性加速度Fa沿著Y軸之正Y方向輸入音叉式陀螺儀40時(shí)，會(huì)使兩個(gè)質(zhì)量塊41、42同時(shí)往正Y方向移動(dòng)。因?yàn)橛?jì)算此種音叉式陀螺儀感測電容的變化時(shí)，是以差分的方式運(yùn)算，因此外界線性加速度造成感測電容的變化為零。相同地，當(dāng)線性加速度沿X軸之正X方向輸入至角速度計(jì)時(shí)，會(huì)使兩個(gè)質(zhì)量塊41、42同時(shí)往正X方向移動(dòng)，亦會(huì)造成感測電容的變化為零。因此，此種音叉式陀螺儀40僅以結(jié)構(gòu)手段便能完全地抑制外界線性加速度Fa的影響，無需再利用后端訊號處理電路，以避免增加額外的成本。某些音叉式角速度計(jì)的技術(shù)瓶頸主要有兩個(gè)，一是對制程精確度要求極高，二是容易產(chǎn)生側(cè)向偏移。音叉式陀螺儀40主要包含了兩組質(zhì)量塊41、42以及相應(yīng)的支撐彈簧45。當(dāng)因制程原因產(chǎn)生公差時(shí)，將造成兩個(gè)質(zhì)量塊41、42或支撐彈簧45的彈簧系數(shù)不一致。此時(shí)，系統(tǒng)的自然頻率不同，因此將無法同時(shí)使兩質(zhì)量塊41、42產(chǎn)生共振以及無法使兩質(zhì)量塊41、42產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)方向相反的運(yùn)動(dòng)(即相位差并非180度)。在此情況下上述公差可能將嚴(yán)重影響音叉式陀螺儀40的靈敏度，甚至使其失效而無法作用。另一方面，圖1lA為美國專利US7，043，985的一種音叉式陀螺儀的示意圖。圖1lB與圖1lC分別繪示圖1lA的音叉式陀螺儀于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的等效系統(tǒng)示意圖，其中圖1lC僅繪示圖1OA的局部簡化示意圖。請同時(shí)參考圖1lA至圖11C，音叉式陀螺儀50包含兩個(gè)質(zhì)量塊51與52、驅(qū)動(dòng)電極53、感測電極54、支撐架55、彈簧連桿56以及固定支撐座57。與上述圖1OA至圖1OC所述不同的是，圖1lA中的音叉式陀螺儀50是以支撐架55的一端連接固定支撐座57，而其另一端連接至彈簧連桿56的中央處，藉以降低側(cè)向位移。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置。本揭露的一實(shí)施例提出一種微機(jī)電系統(tǒng)裝置，用于檢測雙軸角速度。微機(jī)電系統(tǒng)裝置包括至少一振蕩模塊。振蕩模塊包括一第一框架、一第一感測質(zhì)量塊、一第三框架、數(shù)個(gè)扭轉(zhuǎn)梁與數(shù)個(gè)第一彈簧。第一框架沿一第二軸向來回振蕩。第三框架位在第一框架內(nèi)。第一感測質(zhì)量塊位在第三框架內(nèi)。扭轉(zhuǎn)梁分別連接第一感測質(zhì)量塊與第三框架。第一彈簧分別沿一第一軸向連接第一框架與第三框架，其中第一軸向與第二軸向相互垂直。本揭露的一實(shí)施例提出一種微機(jī)電系統(tǒng)裝置，用于控制雙質(zhì)量塊的位移方向。微機(jī)電系統(tǒng)裝置包括至少一基座、至少一杠桿、至少一第一彈簧組件以及兩個(gè)振蕩單元。第一彈簧組件包括兩個(gè)彈性體與至少一支架。各彈性體分別連接杠桿與基座。支架連接杠桿與彈性體。每一振蕩單元連接杠桿的一端，且另一振蕩單元連接杠桿的另一端。本揭露的一實(shí)施例提出一種微機(jī)電系統(tǒng)裝置，用以限制電極移動(dòng)方向。微機(jī)電系統(tǒng)裝置包括至少一基座、至少一振蕩模塊、至少一移動(dòng)電極、數(shù)個(gè)限制彈簧與至少一第二彈簧組件。振蕩模塊包括至少一第一框架與至少一第三感測質(zhì)量塊。第一框架沿一第二軸向來回振蕩。第三感測質(zhì)量塊位在第一框架內(nèi)。限制彈簧連接移動(dòng)電極與基座。第二彈簧組件越過第一框架而連接第三感測質(zhì)量塊及移動(dòng)電極。第二彈簧組件包括至少一第四彈簧與至少一可移動(dòng)連桿。第四彈簧適于沿第二軸向變形，其中第一軸向與第二軸向相互垂直且位在同一平面上?？梢苿?dòng)連桿的一端連接第四彈簧，其中可移動(dòng)連桿的移動(dòng)方向與移動(dòng)電極的移動(dòng)方向相同。本揭露的一實(shí)施例提出一種微機(jī)電系統(tǒng)裝置，用于檢測雙軸角速度。微機(jī)電系統(tǒng)裝置包括至少一基座、至少一杠桿、至少一第一彈簧組件、兩個(gè)振蕩模塊、至少一移動(dòng)電極、數(shù)個(gè)彈簧與至少一第二彈簧組件。第一彈簧組件包括數(shù)個(gè)彈性體與一支架。彈性體分別連接杠桿與基座。支架被彈性體、杠桿與基座所圍繞。杠桿被支架的至少一部分所連接且每一彈性體分別被支架另外的至少一部分所連接。每一振蕩模塊包括一第一框架、一第三框架、一非平衡感測質(zhì)量塊、至少一扭轉(zhuǎn)梁、至少一第一彈簧。第一框架與至少一杠桿的一端連結(jié)，且第一框架能沿一第二軸來回振蕩。第三框架位在第一框架內(nèi)。非平衡感測質(zhì)量塊設(shè)置于第三框架內(nèi)。扭轉(zhuǎn)梁連接非平衡感測質(zhì)量塊與第三框架。第一彈簧沿一第一軸向連接第一框架與第三框架。限制彈簧連接移動(dòng)電極與基座，且各限制彈簧沿第二軸向的剛性大于其沿第一軸向的剛性。第二彈簧組件越過第一框架而連接第三感測質(zhì)量塊及移動(dòng)電極。第二彈簧組件包括至少一第四彈簧與至少一可移動(dòng)連桿。第四彈簧沿第二軸向配置且其兩端連接至第三框架?？梢苿?dòng)連桿的一端連接第四彈簧，而其另一端連接至移動(dòng)電極，其中可移動(dòng)連桿的移動(dòng)方向與移動(dòng)電極的移動(dòng)方向相同，而第一軸向垂直第二軸向。基于上述，在本揭露的上述實(shí)施例中，憑借杠桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并使兩個(gè)振蕩模塊連接在杠桿的兩端，而讓具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置在作動(dòng)時(shí)能達(dá)到兩個(gè)振蕩模塊同步且反向的運(yùn)動(dòng)模式。


圖1是依照本揭露一實(shí)施例的一種具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置的立體結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖1的微機(jī)電系統(tǒng)裝置的等效系統(tǒng)示意圖；圖3是圖2的微機(jī)電系統(tǒng)裝置進(jìn)一步簡化的等效系統(tǒng)示意圖；圖4是圖2的微機(jī)電系統(tǒng)裝置沿A-A’線的剖面圖；圖5A至圖5C分別是依照不同實(shí)施例所繪示的微機(jī)電系統(tǒng)裝置的等效系統(tǒng)示意圖；圖6A是圖1的微機(jī)電系統(tǒng)裝置于第一彈簧組件處的局部放大圖；圖6B至圖6E是依照本揭露不同實(shí)施例所繪示的微機(jī)電系統(tǒng)裝置于第一彈簧組件處的局部放大圖；圖6F為本揭露的另一實(shí)施例的一種微機(jī)電共振器的不意圖；圖6G為本揭露的另一實(shí)施例的一種微機(jī)電加速度計(jì)的示意圖；圖7A是圖1的微機(jī)電系統(tǒng)裝置于第二彈簧組件處的局部放大圖；圖7B至圖7J分別為第四彈簧與可移動(dòng)連桿在不同實(shí)施例下的配置示意圖；圖7K是本揭露另一實(shí)施例的一種微機(jī)電系統(tǒng)裝置于第二彈簧組件處的局部放大圖；圖7L是圖7K的第二彈簧組件的俯視圖；圖8A至圖8H繪示本揭露的一實(shí)施例的一種微機(jī)電系統(tǒng)裝置的制造流程；圖9是傳統(tǒng)微機(jī)電陀螺儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1OA至圖1OC為音叉式陀螺儀的等效系統(tǒng)示意圖；圖1lA為美國專利US7，043，985的一種音叉式陀螺儀的示意圖；圖1lB與圖1lC分別繪示圖1lA的音叉式陀螺儀于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的等效系統(tǒng)示意圖。附圖標(biāo)記10:具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置20、36:基板30:微機(jī)電陀螺儀31、41、42、51、52:質(zhì)量塊32、43、53:驅(qū)動(dòng)電極
33、44、54:感測電極34:懸浮梁35、46、57:固定支撐座40、50:音叉式陀螺儀45:支撐彈簧55:支撐架56:彈簧連桿60:微機(jī)電共振器70:微機(jī)電共振式加速度計(jì)200:杠桿300:第一彈簧組件310,320:折迭彈簧330、330A、330B、330C、330D:支架33IA:U 形支梁331、332A、332B、333A1、333A2、335D、711K、711L:橫向支梁332、333B、334C:縱向支梁400:振蕩模塊410、410A、410B、410C:第一感測質(zhì)量塊420:第一框架410B1、422:開孔430:第三感測質(zhì)量塊440:扭轉(zhuǎn)梁450:第一彈簧460:驅(qū)動(dòng)電極470:反饋電極480:緩沖彈簧500:移動(dòng)電極600:限制彈簧700、700B、700C、700D、700E、700F、700G、700H、7001、700J.700K:第二彈簧組件710、710E1、710E2、710H、710G、710K:第四彈簧720、730、730B、740B、750E、760E:第一連桿720B、740、740C、740D、750F、760F、750G、760G、750H、760H、7501、7601、750J、760J:
第二連桿711K、:可移動(dòng)連桿712K:支撐連桿800:固定電極900:第一感應(yīng)電極Cl:中心軸C2:鏡射軸
C3:中心線CA:形心Dl:不連續(xù)處El、El，、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9、Dla、Dlb:端Gl:凹口MA:質(zhì)心V1、V2:振蕩單元Pl:元件層P2:操控層P3: 二氧化硅層P4:復(fù)合金屬層P5:基板晶圓P6:第一金屬層P7:第二金屬層S1:柱腳B1:偏心軸R3:中央轉(zhuǎn)折處Rl、R2、R4、R4a、R4b、R4c、R4d、R5、R5a、R5b、R5c、R5d:轉(zhuǎn)折處Tl:導(dǎo)電層
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1是依照本揭露一實(shí)施例的一種具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置的立體結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖1的微機(jī)電系統(tǒng)裝置的等效系統(tǒng)示意。需先說明的是，圖2是為了方便進(jìn)行描述而繪制，因此相較于圖1，其中部分結(jié)構(gòu)會(huì)先行省略，并待后續(xù)描述時(shí)再以另圖作進(jìn)一步說明。另需說明的是，由于本實(shí)施例的構(gòu)件多屬相同結(jié)構(gòu)而以對稱配置，因此在描述時(shí)僅以其中一側(cè)的構(gòu)件加注標(biāo)號以作為代表，同時(shí)并定義一直角座標(biāo)系(如圖1、2中所繪示)以便于描述部分構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。請同時(shí)參考圖1與圖2，在本實(shí)施例中，具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置10包括兩個(gè)基座100、兩個(gè)杠桿200、分別連接在基座100與杠桿200之間的兩個(gè)第一彈簧組件300、兩個(gè)振蕩模塊400、兩個(gè)移動(dòng)電極500、數(shù)個(gè)限制彈簧600、以及越過第一框架420而連接至移動(dòng)電極500的數(shù)個(gè)第二彈簧組件700。值得注意的是，第二彈簧組件700越過第一框架420的方式包含穿越第一框架420或跨越第一框架420 二種方式。在圖1繪示的實(shí)施例中，振蕩模塊400中的第一框架420有一開口處。數(shù)個(gè)第二彈簧組件700越過第一框架420的方式是采用穿越第一框架420的方式。也就是說，在圖1的實(shí)施例中，數(shù)個(gè)第二彈簧組件700穿越第一框架420的開口處而連接至移動(dòng)電極500。然而，本實(shí)施例中，第二彈簧組件700越過第一框架420的方式也可以是采用跨越第一框架420的方式(如后續(xù)圖7A至圖7L中的實(shí)施例)。兩個(gè)杠桿200分別平行X軸且對稱地設(shè)置在振蕩模塊400的相對兩側(cè)，第一彈簧組件300連接至杠桿200的中央，而讓杠桿200能以第一彈簧組件300為支點(diǎn)產(chǎn)生以Z軸為旋轉(zhuǎn)軸而旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。如圖2所示，在具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置10的整體配置上，兩個(gè)振蕩模塊400憑借緩沖彈簧480連接在杠桿200的相對兩端。換句話說，以圖2所繪示的兩個(gè)振蕩模塊400與其中一個(gè)杠桿200為例，兩個(gè)振蕩模塊400實(shí)質(zhì)上是連接在杠桿200的相對兩端，而彈簧組件300是連接在杠桿200的中央處與基座100之間，據(jù)此，杠桿200可憑借彈簧組件300以Z軸為旋轉(zhuǎn)軸而進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)及逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)交互進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)而帶動(dòng)振蕩模塊400沿Y軸來回運(yùn)動(dòng)。同樣地，位在這兩個(gè)振蕩模塊400另一側(cè)的杠桿200亦會(huì)使振蕩模塊400產(chǎn)生相同的運(yùn)動(dòng)模式。如此一來，兩個(gè)杠桿200皆將會(huì)憑借其對應(yīng)的彈簧組件300 (即位在圖2中上、下兩側(cè)的彈簧組件300)而同步地以Z軸為旋轉(zhuǎn)軸，同時(shí)進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)及逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)交互進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)二個(gè)振蕩模塊400沿Y軸進(jìn)行方向彼此相反的來回運(yùn)動(dòng)。舉例來說，圖3是圖2的微機(jī)電系統(tǒng)裝置進(jìn)一步簡化的等效系統(tǒng)示意圖。請參考圖3，上述兩個(gè)振蕩模塊400可視為圖3中的振蕩單元V1、V2的一種，其憑借杠桿200、第一彈簧組件300而與基座100連結(jié)。據(jù)此，驅(qū)動(dòng)電極460(繪示于圖1、圖2)便能驅(qū)動(dòng)振蕩單元V1、V2朝相反方向移動(dòng)并使振蕩單元V1、V2有相同的位移量。基于上述，本實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)裝置憑借杠桿200的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并使兩個(gè)振蕩模塊400連接在杠桿200的兩端，從而達(dá)到兩個(gè)振蕩模塊400位移量相同但運(yùn)動(dòng)方向相反的振蕩運(yùn)動(dòng)效果，亦即讓第一彈簧組件300限制此兩個(gè)振蕩模塊400僅具有一個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，故而振蕩模塊400仍能產(chǎn)生反相共振而不受制造誤差的影響(意即二個(gè)振蕩模塊400皆在其自然頻率下，進(jìn)行振動(dòng)，但二個(gè)振蕩模塊400振動(dòng)時(shí)的位移方向彼此相反)，進(jìn)而提高微機(jī)電系統(tǒng)裝置10的靈敏度。再進(jìn)一步詳述如下，請?jiān)賲⒖紙D2，各振蕩模塊400包括一第一框架420、位在第一框架420內(nèi)的第一感測質(zhì)量塊410 (可用于感測特定軸向的物理量，例如X軸的角速度或Z軸的加速度)與第三感測質(zhì)量塊430 (用于感測特定軸向的物理量，例如Z軸的角速度或X軸的加速度或Y軸的加速度)、數(shù)個(gè)扭轉(zhuǎn)梁(torsional beam) 440、數(shù)個(gè)第一彈簧450、驅(qū)動(dòng)電極460以及反饋電極470。在本實(shí)施例中，第一框架420具有沿Y軸配置的數(shù)個(gè)開孔422，驅(qū)動(dòng)電極460與反饋電極470分別配置在對應(yīng)的開孔422中，以讓驅(qū)動(dòng)電極460驅(qū)動(dòng)第一框架420沿Y軸來回振蕩，再以反饋電極470檢測第一框架420的實(shí)際振蕩頻率后回傳至具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置10的特殊應(yīng)用積體電路(application specific integratedcircuit, ASIC)(未繪示)，再由ASIC調(diào)整驅(qū)動(dòng)電極460的驅(qū)動(dòng)頻率，以讓第一框架420的實(shí)際振蕩頻率與驅(qū)動(dòng)電極460的驅(qū)動(dòng)頻率相同。再者，各第一彈簧450沿X軸連接第三感測質(zhì)量塊430與第一框架420。另外，本實(shí)施例的第三感測質(zhì)量塊430為一第三框架，其中第一感測質(zhì)量塊410位在此第三框架內(nèi)并以扭轉(zhuǎn)梁440連接第一感測質(zhì)量塊410與第三感測質(zhì)量塊430。在此,扭轉(zhuǎn)梁440 (torsional beam)使第一感測質(zhì)量塊410能以X軸為旋轉(zhuǎn)軸而轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步地說，圖4是圖2的微機(jī)電系統(tǒng)裝置沿A-A’線的剖面圖。請同時(shí)參考圖2與圖4，具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置10還包括一基板20 (如圖4所示)與配置在基板20上的多個(gè)第一感應(yīng)電極900,其中第一感應(yīng)電極900是由基板20上的導(dǎo)電層形成在第一感測質(zhì)量塊410的下方。因此，當(dāng)?shù)谝桓袦y質(zhì)量塊410以X軸為旋轉(zhuǎn)軸而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，便能憑借第一感應(yīng)電極900感測到第一感測質(zhì)量塊410的旋轉(zhuǎn)所造成的電容改變，以進(jìn)一步地計(jì)算出外界在X軸上所輸入的角速度。此外，在本實(shí)施例中，扭轉(zhuǎn)梁440為通過第一感測質(zhì)量塊410的非中心軸，亦即第一感測質(zhì)量塊410并非以著其形心(center of figure) CA所在的軸向而旋轉(zhuǎn)。如圖2所示，由于第一感測質(zhì)量塊410的密度分布是均勻的,使得其形心CA即為其質(zhì)心(center ofmass) MA所在，因此上述連接方式便會(huì)造成第一感測質(zhì)量塊410的偏心軸BI與形心CA (與質(zhì)心MA)所通過的中心軸Cl之間存在位移，亦即扭轉(zhuǎn)梁440是沿偏心軸BI連接至第一感測質(zhì)量塊410。如此，將使第一感測質(zhì)量塊410成為非平衡感測質(zhì)量塊的結(jié)構(gòu)，以讓其易于以X軸為旋轉(zhuǎn)軸而旋轉(zhuǎn)，有利于感測X軸的角速度。本揭露并不以此為限。圖5A至圖5C分別是依照不同實(shí)施例所繪示的微機(jī)電系統(tǒng)裝置的等效系統(tǒng)示意圖。請先參考圖5A并對照圖2，扭轉(zhuǎn)梁440與第一感測質(zhì)量塊410A的連結(jié)配置與圖2的實(shí)施例相同，而不同的是第一感測質(zhì)量塊410A在結(jié)構(gòu)上為一第二框架。換句話說，當(dāng)?shù)谝桓袦y質(zhì)量塊410或410A的密度是呈均勻分布，且在扭轉(zhuǎn)梁440與第一感測質(zhì)量塊410或410A的連結(jié)處是在第一感測質(zhì)量塊410或410A的非中心軸處。換句話說，扭轉(zhuǎn)梁440是沿著偏心軸BI連接第一感測質(zhì)量塊410。如此，將使第一感測質(zhì)量塊410成為非平衡感測質(zhì)量塊的結(jié)構(gòu)。此外，在造成第一感測質(zhì)量塊410、410A呈現(xiàn)非靜態(tài)平衡狀態(tài)的前提下，并不對第一感測質(zhì)量塊410、410A的結(jié)構(gòu)外形加以限制。接著，請參考圖5B與對照圖2，與上述實(shí)施例不同的是，扭轉(zhuǎn)梁440是連接在第一感測質(zhì)量塊410B的中心軸Cl (即平行X軸且通過形心CA所在處的軸線)，此時(shí)的第一感測質(zhì)量塊410B具有位在遠(yuǎn)離形心CA的一側(cè)的多個(gè)開孔410B1。此舉造成第一感測質(zhì)量塊410B的質(zhì)心MA位置朝遠(yuǎn)離開孔的另一側(cè)移動(dòng)(相較于未存在開孔410B1時(shí)的狀態(tài)而言)，因而會(huì)造成第一感測質(zhì)量塊410B質(zhì)量分布不均的情形，同樣能使第一感測質(zhì)量塊410B成為非平衡感測質(zhì)量塊。最后，請參考圖5C并對照圖2。與圖5B的實(shí)施例相同，扭轉(zhuǎn)梁440是連接在第一感測質(zhì)量塊410C的形心CA所在的中心軸Cl，然而此時(shí)的第一感測質(zhì)量塊410C是沿Y軸方向呈現(xiàn)厚度分布不均的情形(如圖5C中以剖面線繪示SC者)，亦即第一感測質(zhì)量塊410C的質(zhì)心MA是位在遠(yuǎn)離中心軸Cl處(即質(zhì)心MA位置不同于形心CA位置)，故而亦會(huì)造成第一感測質(zhì)量塊410C成為非平衡感測質(zhì)量塊的結(jié)構(gòu)。據(jù)此，以上述或已知的任何方式造成第一感測質(zhì)量塊成為非平衡感測質(zhì)量塊，而易于以X軸為旋轉(zhuǎn)軸，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的手段者，皆可適用于本揭露。圖6A是圖1的微機(jī)電系統(tǒng)裝置于第一彈簧組件處的局部放大圖。請同時(shí)參考圖1與圖6A，在本實(shí)施例中，第一彈簧組件300包括數(shù)個(gè)折迭彈簧310、320與一支架330，其中折迭彈簧310、320各自連接在杠桿200與基座100之間，而支架330位在折迭彈簧310、320之間而被折迭彈簧310與320、杠桿200及基座100所圍繞。換句話說，支架330是由一橫向支梁331與一縱向支梁332所組成，支架330的其中一端部El (即縱向支梁332的一端)連接至杠桿200的中心處，支架330的另外兩端部E2、E3(即橫向支梁331的相對兩端)分別連接至位在支架330的左、右側(cè)的折迭彈簧310、320。換句話說，折迭彈簧310、320是彼此平行地連接在杠桿200與基座100之間，而支架330是呈T形輪廓并以其端部El E3連接杠桿200與折迭彈簧310、320。在此需說明的是，上述折迭彈簧310、320 (或之后會(huì)描述到的折迭彈簧)為沿一特定軸向(在本實(shí)施例中為Y軸)反復(fù)彎折而成，以使物體能沿此軸向進(jìn)行來回振蕩，因此任何現(xiàn)有彈性體能達(dá)到相同效果者，皆可適用于本揭露。然本揭露并不以此為限，圖6B至圖6E是依照本揭露不同實(shí)施例所繪示的微機(jī)電系統(tǒng)裝置于第一彈簧組件處的局部放大圖。請先參考圖6B，在本實(shí)施例中，支架330A包括一 U形支梁331A與兩個(gè)橫向支梁332A、332B，其中U形支梁331A的兩端部E4、E5連接至杠桿200，以讓杠桿200的中央部位在兩端部E4、E5之間，更詳細(xì)地說，即是杠桿200的中心線C3通過U形支梁的兩端部E4、E5連線的中心。折迭彈簧310、320位在U形支梁331A的左、右外側(cè)處，其中一橫向支梁332A連接在U形支梁331A的左外側(cè)與折迭彈簧310之間，而另一橫向支梁332B連接在U形支梁33IA的右外側(cè)與折迭彈簧320之間。請參考圖6C，與圖6B相較之下，支架330B還包括一縱向支梁333B，其連接在U形支梁33IA的凹部與杠桿200的中心線C3之間。請參考圖6D，與圖6B相較之下，支架330C實(shí)質(zhì)上為一「土」字型支梁，其是由兩個(gè)橫向支梁333A1、333A2與一縱向支梁334C所組成。橫向支梁333A1的相對兩端E6、E8分別依序連接折迭彈簧310、折迭彈簧320，而橫向支梁333A2的相對兩端E7、E9分別依序連接折迭彈簧310、折迭彈簧320?？v向支梁334C的一端El連接至杠桿200的中心線C3，而縱向支梁334C連接橫向支梁333A1后，其另一端E1’連接至橫向支梁333A2。。請參考圖6E，支架330D與圖6C的實(shí)施例相較之下，其還包括兩個(gè)橫向支梁33 ，其分別從U形支梁33IA的底部轉(zhuǎn)折處連接至對應(yīng)側(cè)的折迭彈簧310、320。需再說明的是，上述實(shí)施例中(圖6A至圖6E)，可另包括二個(gè)振蕩單元，分別連接杠桿200的二端。該二個(gè)振蕩單元可以是圖2的二個(gè)振蕩模塊400，其中每一振蕩模塊400包括一第一框架420、第一感測質(zhì)量塊410與第三感測質(zhì)量塊430、數(shù)個(gè)扭轉(zhuǎn)梁440、數(shù)個(gè)第一彈簧450。此外，該振蕩單元也可以是二個(gè)相同的質(zhì)量塊。圖6F為本揭露的另一實(shí)施例的一種微機(jī)電共振器的不意圖，在本實(shí)施例的微機(jī)電共振器60(MEMS resonator)中，其應(yīng)用上述圖6C所繪示的第一彈簧組件330B，其中杠桿200 二端所連接的二個(gè)振蕩單元為二個(gè)相同的感測質(zhì)量塊M1、M2(意即M1、M2有相同外形、相同尺寸、相同重量與相同密度分布等相同的特性)。以驅(qū)動(dòng)電極460驅(qū)使相同的感測質(zhì)量塊M1、M2產(chǎn)生反向的振蕩，接著以感測電極470檢測質(zhì)量塊M1、M2實(shí)際上產(chǎn)生的振蕩頻率，并傳送至特殊應(yīng)用積體電路(ASIC)。最后，ASIC持續(xù)調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號的頻率，以透過驅(qū)動(dòng)電極460而分別使質(zhì)量塊Ml、M2在其共振頻率上產(chǎn)生方向彼此相返的來回振蕩。圖6G為本揭露的另一實(shí)施例的一種微機(jī)電共振式加速度計(jì)的示意圖，其亦為應(yīng)用如圖6C所繪示的第一彈簧組件330B。然與圖6F不同的是，當(dāng)微機(jī)電加速度計(jì)70 (MEMSresonant accelerometer)中的相同的感測質(zhì)量塊Ml、M2達(dá)到以其共振頻率來回振蕩的狀態(tài)后，當(dāng)外界有Z軸的加速度產(chǎn)生時(shí)，會(huì)造成杠桿200在Z軸方向產(chǎn)生變形，使其在Z軸方向上的剛性(stiffness)改變，進(jìn)而造成感測質(zhì)量塊M1、M2的共振頻率改變，故而憑借檢測其共振頻率的改變量，便能計(jì)算出Z軸加速度的大小。上述僅將第一彈簧組件300的部分較佳實(shí)施例予以說明，然任何能憑借包括折迭彈簧310、320在內(nèi)的彈性體、基座以及支架的相互搭配，使各彈性體能連接杠桿與基座并使支架能連接杠桿與彈性體，進(jìn)而使杠桿200能以此為支點(diǎn)控制振蕩單元的位移方向，皆可適用于本揭露。
請?jiān)賲⒖紙D1與圖2，具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置10還包括多個(gè)固定電極800，其這些固定電極800沿Y軸排列在兩個(gè)杠桿200之間，并位在兩個(gè)振蕩模塊400的鏡射軸C2上(在此，鏡射軸C2平行Y軸)。移動(dòng)電極500配置在固定電極800的相對兩側(cè)，且各移動(dòng)電極500憑借限制彈簧600而連接至基座100。值得注意的是，限制彈簧600是沿X軸配置，故其會(huì)沿X軸產(chǎn)生變形，意謂限制彈簧600沿Y軸的剛性大于其沿X軸的剛性，因此移動(dòng)電極500受限于限制彈簧600而僅能沿X軸移動(dòng)。另外，由于本實(shí)施例具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置10的移動(dòng)電極500是相對于固定電極800成對稱配置，因此得以使具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置10的每一個(gè)振蕩模塊400內(nèi)的一個(gè)第一感測質(zhì)量塊410皆使用同一組固定電極800而能有效降低其外形體積。換句話說，在本實(shí)施例中的二個(gè)第一感測質(zhì)量塊410皆共同使用同一組固定電極800。圖7A至圖7L為圖1的微機(jī)電系統(tǒng)裝置的第二彈簧組件的各種不同的實(shí)施例。在這些實(shí)施例中，第二彈簧組件 700、700B、700C、700D、700E、700F、700G、700H、7001、700J、700K越過第一框架420的方式是采用跨越第一框架420的方式。也就是說，振蕩模塊400中的第一框架420沒有開口處。數(shù)個(gè)第二彈簧組件700越過第一框架420的方式是采用從第一框架420上方跨越的方式。圖7A是圖1的微機(jī)電系統(tǒng)裝置于第二彈簧組件處的局部放大圖。請同時(shí)參考圖1與圖7A，在本實(shí)施例中，第二彈簧組件700包括一第四彈簧710、數(shù)個(gè)可移動(dòng)連桿包括:第一連桿720、730及第二連桿740，其中第四彈簧710例如是沿Y軸配置的一折迭彈簧，其能沿Y軸變形，第一連桿720、730、第二連桿740的延伸方向平行于X軸，亦即第一連桿720、730與第二連桿740的延伸方向，是同時(shí)垂直第四彈簧710的配置方向與移動(dòng)電極500的延伸方向(在本實(shí)施例中，第四彈簧710的配置方向是沿Y軸配置且移動(dòng)電極500亦是沿Y軸延伸)。第一連桿720、730分別連接第四彈簧710的一端與第三感測質(zhì)量塊430，而第二連桿740的一端連接至第四彈簧710的中央部位的轉(zhuǎn)折處(即位在第四彈簧710靠近第三感測質(zhì)量塊430的轉(zhuǎn)折處R4)，其另一端跨越第一框架420而連接至移動(dòng)電極500，且第四彈簧710的中央部位的轉(zhuǎn)折處至第三感測質(zhì)量塊430的距離小于第四彈簧710的中央部位的轉(zhuǎn)折處至移動(dòng)電極500的距離。換句話說，第四彈簧710可配置在第一框架420的正上方(圖1中是穿過第一框架420)，以讓與其連接的第一連桿720、730與第二連桿740皆跨越第一框架420。據(jù)此，當(dāng)?shù)谌袦y質(zhì)量塊430沿Y軸的來回振蕩時(shí)，若外界產(chǎn)生Z軸的角速度，則第三感測質(zhì)量塊便會(huì)在X軸的方向上產(chǎn)生位移。憑借限制彈簧600與第四彈簧710的搭配，其中第四彈簧710會(huì)沿Y軸變形，因此，當(dāng)?shù)谌袦y質(zhì)量塊430沿Y軸的來回振蕩時(shí)，便會(huì)減少移動(dòng)電極500在Y軸上的位移，進(jìn)而使第三感測質(zhì)量塊430能將沿X軸振蕩的運(yùn)動(dòng)效果傳遞至移動(dòng)電極500 (即利用上述彈簧710、600的配置而讓第三感測質(zhì)量塊430能帶動(dòng)移動(dòng)電極500沿X軸方向振蕩)。借著移動(dòng)電極500在X軸的方向上的位移，會(huì)造成移動(dòng)電極500與固定電極800間的電容產(chǎn)生變化，進(jìn)而計(jì)算出Z軸的角速度的大小。換句話說，可移動(dòng)連桿(即本實(shí)施例的第一連桿720、730、第二連桿740)的移動(dòng)方向，會(huì)與移動(dòng)電極500的移動(dòng)方向相同，皆為沿X軸方向振蕩。另，下述圖7B至圖7J的實(shí)施例中，所述的可移動(dòng)連桿亦同樣與移動(dòng)電極同沿X軸方向振蕩，故于后便不再贅述。本揭露并未對第四彈簧與可移動(dòng)連桿的配置方式予以限制。圖7B至圖7J分別為第四彈簧與可移動(dòng)連桿在不同實(shí)施例下的配置示意圖。請先參考圖7B，第二彈簧組件700B的可移動(dòng)連桿包括:第一連桿730B、740B及第二連桿720B，且其與圖7A的實(shí)施例相較而呈對稱設(shè)置，亦即本實(shí)施例的可移動(dòng)連桿是以第二連桿720B連接第四彈簧710的中央部位的轉(zhuǎn)折處(即位在第四彈簧710靠近移動(dòng)電極500的轉(zhuǎn)折處R5)與第三感測質(zhì)量塊430，而以一第一連桿730B連接第四彈簧710的一端與移動(dòng)電極500的一處,及以另一第一連桿740B連接第四彈簧710的另一端與移動(dòng)電極500的另一處，且第四彈簧710的中央部位的轉(zhuǎn)折處至移動(dòng)電極500的距離小于第四彈簧710的中央部位的轉(zhuǎn)折處至第三感測質(zhì)量塊430的距離。請參考圖7C，在此實(shí)施例中，第二彈簧組件700C的可移動(dòng)連桿包括:第一連桿720、730及第二連桿740C。與圖7A不同的是，本實(shí)施例的第二連桿740C連接在第四彈簧710的中央部位的轉(zhuǎn)折處(即位在第四彈簧710鄰近移動(dòng)電極500的轉(zhuǎn)折處R5)與移動(dòng)電極500之間，且第四彈簧710的中央部位的轉(zhuǎn)折處至移動(dòng)電極500的距離小于第四彈簧710的中央部位的轉(zhuǎn)折處至第三感測質(zhì)量塊430的距離。另，圖7D所繪示者與圖7C是相對于第一框架420的局部而互成對稱配置，在此實(shí)施例中，第二彈簧組件700D的可移動(dòng)連桿包括:第一連桿730B、740B及第二連桿740D。其第一連桿730B、740B如同圖7B的實(shí)施例，是連接第四彈簧710的一端與移動(dòng)電極500，而其第二連桿740D連接第三感測質(zhì)量塊430與第四彈簧710的中央部位的轉(zhuǎn)折處(即位在第四彈簧710靠近第三感測質(zhì)量塊430的轉(zhuǎn)折處R4)，且第四彈簧710的中央部位的轉(zhuǎn)折處至第三感測質(zhì)量塊430的距離小于第四彈簧710的中央部位的轉(zhuǎn)折處至移動(dòng)電極500的距離。請參考圖7E，在此實(shí)施例中，第二彈簧組件700E的可移動(dòng)連桿包括:第一連桿720、730及第二連桿750E、760E。與圖7A相較之下，圖7E是以兩個(gè)第二連桿750E、760E分別連接第四彈簧710與移動(dòng)電極500。進(jìn)一步地說，其中一個(gè)第四彈簧710E1的兩端分別連接第一連桿720和第二連桿750E，而另一第四彈簧710E2則是連接在第二連桿760E和第一連桿730之間。再者，此兩個(gè)第二連桿750E、760E實(shí)質(zhì)上連接在第四彈簧710鄰近第三感測質(zhì)量塊430的轉(zhuǎn)折處R4a與R4b且相互平行設(shè)置。另，圖7F是對稱于圖7E設(shè)置，在此實(shí)施例中，第二彈簧組件700F的可移動(dòng)連桿包括:第一連桿730B與740B及第二連桿750F、760F，其第一連桿730B與740B與圖7B、圖7D相同便不再贅述，而其第二連桿750F、760F則是連接第三感測質(zhì)量塊430與第四彈簧710E1、710E2靠近移動(dòng)電極500的轉(zhuǎn)折處R5a、R5b。請參考圖7G，在此實(shí)施例中，第二彈簧組件700G的可移動(dòng)連桿包括:第一連桿720、730及第二連桿750G、760G，其中第一連桿720、730與圖7A、圖7C、圖7E相同，而第二連桿750G、760G連接移動(dòng)電極500與第四彈簧710G，其中第二連桿750G、760G —同連接至第四彈簧710G的中央部位的轉(zhuǎn)折處(即位在第四彈簧710G靠近第三感測質(zhì)量塊430的轉(zhuǎn)折處R4)，且第四彈簧710G的中央部位的轉(zhuǎn)折處至第三感測質(zhì)量塊430的距離小于第四彈簧710G的中央部位的轉(zhuǎn)折處至移動(dòng)電極500的距離。再者，本實(shí)施例的第一連桿720、730與第二連桿750G、760G呈跨越第一框架420而設(shè)置請參考圖7H，在此實(shí)施例中，第二彈簧組件700H的可移動(dòng)連桿包括:第一連桿730B、740B及第二連桿750H、760H，其中第一連桿730B、740B與圖7B、圖7D、圖7F相同，而不同的是，第二連桿750H、760H連接第三感測質(zhì)量塊430與第四彈簧710H的中央部位的轉(zhuǎn)折處(即位在第四彈簧7IOH靠近移動(dòng)電極500的轉(zhuǎn)折處R5)，且第四彈簧7IOH的中央部位的轉(zhuǎn)折處至移動(dòng)電極500的距離小于第四彈簧710G的中央部位的轉(zhuǎn)折處至第三感測質(zhì)量塊430的距離。再者，本實(shí)施例的第一連桿730B、740B與第二連桿750G、760G呈跨越第一框架420而設(shè)置。請參考圖71，在此實(shí)施例中，第二彈簧組件7001的可移動(dòng)連桿包括:第一連桿720,730 及第二連桿 740C、7501、760I，其中第一連桿 720、730 與圖 7A、7C、7E、7G相同，第二連桿7501、7601分別連接移動(dòng)電極500與第四彈簧710的中央靠近第三感測質(zhì)量塊430的轉(zhuǎn)折處R4c、R4d。再者，第二連桿740C與圖7C相同。請參考圖7J，在此實(shí)施例中，第二彈簧組件700J的可移動(dòng)連桿包括:第一連桿730B、740B 及第二連桿 740D、750J、760J，其中第一連桿 730B、740B 與圖 7B、7D、7F、7H 的實(shí)施例相同，第二連桿740D與圖7D相同，而第二連桿750J、760J分別連接第四彈簧710鄰近移動(dòng)電極500的轉(zhuǎn)折處R5c、R5d與第三感測質(zhì)量塊430。再者，在本實(shí)施例中且第一連桿730B.740B與第二連桿750J、760J呈跨越第一框架420配置。圖7K是本揭露另一實(shí)施例的一種微機(jī)電系統(tǒng)裝置于第二彈簧組件處的局部放大圖。圖7L是圖7K的第二彈簧組件的俯視圖，其中在圖7L中以粗實(shí)線繪示第二彈簧組件的外形輪廓。請同時(shí)參考圖7K與圖7L，在本實(shí)施例中，第三感測質(zhì)量塊430是具有一開口 Dl的第三框架，其中開口 Dl將第三感測質(zhì)量塊430于此處分隔成兩部分，而移動(dòng)電極500具有對應(yīng)此開口處Dl的一凹口 Gl (在此意指凹口 Gl是朝向開口 Dl)。第二彈簧組件700K包括一第四彈簧710K與一可移動(dòng)連桿711K，其中第四彈簧710K沿Y軸配置且其兩端分別連接在感測質(zhì)量塊430的開口處Dl的兩端Dla與Dlb (即上述第三感測質(zhì)量塊430被分隔成的兩部分)，而可移動(dòng)連桿711K的一端連接在第四彈簧710K的中央處，其另一端跨越第一框架420而連接至移動(dòng)電極500的凹口 Gl。在本實(shí)施例中，可移動(dòng)連桿711K是以垂直移動(dòng)電極500的延伸方向(在本實(shí)施例中，移動(dòng)電極500是以Y軸為其延伸方向)而連接移動(dòng)電極500這個(gè)構(gòu)件。再者，可移動(dòng)連桿711K是以垂直第四彈簧710K的配置方向(在本實(shí)施例中，第四彈簧710K是沿Y軸配置，即第四彈簧僅會(huì)沿Y軸彈性變形)而連接第四彈簧710K這個(gè)構(gòu)件。因此，可移動(dòng)連桿711K的移動(dòng)方向，與移動(dòng)電極500的移動(dòng)方向相同，亦即可移動(dòng)連桿711K與移動(dòng)電極500會(huì)受感測質(zhì)量塊430的驅(qū)動(dòng)沿X軸同時(shí)來回移動(dòng)。換句話說，當(dāng)感測質(zhì)量塊430沿Y軸移動(dòng)時(shí)，第四彈簧710K藉由其彈性變形而吸收感測質(zhì)量塊430的動(dòng)能，亦即此時(shí)的感測質(zhì)量塊430并無法有效驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)連桿711K沿Y軸移動(dòng)。相對地，當(dāng)感測質(zhì)量塊430沿X軸移動(dòng)時(shí)，第四彈簧710K無法有效彈性變形，因而無法造成第四彈簧710K有效吸收感測質(zhì)量塊430的動(dòng)能，故而感測質(zhì)量塊730能驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)連桿71IK及移動(dòng)電極500同時(shí)沿X軸移動(dòng)。此外，第二彈簧組件700K還包括一支撐連桿712K，而第四彈簧7IOK具有一中央轉(zhuǎn)折處R3與兩個(gè)轉(zhuǎn)折處Rl、R2，其中兩個(gè)轉(zhuǎn)折處Rl、R2分別沿Y軸位在中央轉(zhuǎn)折處R3的相對兩側(cè)并對稱于中央轉(zhuǎn)折處R1，而支撐連桿712K沿Y軸連接第四彈簧710K的兩個(gè)轉(zhuǎn)折處R1、R2。在此，支撐連桿712K用以防止第四彈簧7IOK在推動(dòng)移動(dòng)電極500時(shí)擠向中央轉(zhuǎn)折處R1，以使第二彈簧組件700K增加移動(dòng)電極500產(chǎn)生X軸方向上的位移效果。上述僅將第二彈簧組件的部分較佳實(shí)施例予以說明，然任何能憑借包括:連接移動(dòng)電極與基座的限制彈簧、跨越該第一框架且連接第三感測質(zhì)量塊與移動(dòng)電極的第二彈簧組件及連接第四彈簧的可移動(dòng)連桿，以讓微機(jī)電系統(tǒng)裝置能憑借上述實(shí)施例中的第二彈簧組件來限制電極移動(dòng)方向，皆可適用于本揭露。圖8A至圖8H繪不本揭露的一實(shí)施例(如圖一的實(shí)施例)的一種微機(jī)電系統(tǒng)裝置的制造流程。請先參考圖8A至圖8C,首先提供一絕緣層覆娃晶圓(Silicon on InsulatorWafer, SOI Wafer),其包含兀件層 Pl (device layer)與處理層 P2 (handle layer)及夾置在元件層 Pl (device layer)與處理層 P2 (handle layer)之間的二氧化娃層 P3 (SiO2 layer)。接著，在元件層Pl上蝕刻出柱腳SI (pedestal)，再將復(fù)合金屬層P4沉積于柱腳SI上用以形成電性連接時(shí)的接觸點(diǎn)。請參考圖8D與圖8E，另以蘇打玻璃(soda glass)、諸如PYREX(注冊商標(biāo))作為基板晶圓P5，并在此基板晶圓P5上沉積一作為金屬連線與電容板的第一金屬層P6，之后再于第一金屬層P6上沉積第二金屬層P7,以作為導(dǎo)電連接墊(Conductive Bond Pad)。在本實(shí)施例中使用鉻(Cr)/鉬(Pt)復(fù)合金屬做為金屬連線。請參考圖8F，在上述SOI晶圓制程(圖8A至圖8C)以及玻璃晶圓制程(圖8D、圖8E)完成后，在真空環(huán)境下以400伏特(V)偏壓、攝氏420 (°C )進(jìn)行晶圓對晶(Wafer-to-ffafer)的陽極接合制程而將兩晶圓接合在一起。請參考圖8G，接著以90°C，30 %的氫氧化鉀(KOH)溶液將SOI晶圓的處理層P2去除，并使用氫氟酸(HF)去除二氧化娃層P3,再以深反應(yīng)離子蝕刻(deep reactive ionetching, DRIE)出本揭露的一實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)裝置的微型結(jié)構(gòu)(如圖8H所示)。綜上所述，在本揭露的上述實(shí)施例中，憑借支架與折迭彈簧連接在杠桿與基座之間，因而得以讓杠桿能以連接處為支點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。如此，以此杠桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并使兩個(gè)振蕩模塊連接在杠桿的兩端，而讓具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置在作動(dòng)時(shí)能達(dá)到兩個(gè)振蕩模塊運(yùn)動(dòng)方向彼此相反的振蕩運(yùn)動(dòng)模式，亦即讓杠桿結(jié)構(gòu)限制此兩個(gè)振蕩模塊僅具有一個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，因此振蕩模塊能不受制造誤差的影響而產(chǎn)生反相共振，進(jìn)而提高具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置的靈敏度。此外，以扭轉(zhuǎn)梁沿X軸而連接在第一感測質(zhì)量塊與第三感測質(zhì)量塊之間，并使扭轉(zhuǎn)梁與第一感測質(zhì)量塊的連接處偏移第一感測質(zhì)量塊的質(zhì)心，故而能造成第一感測質(zhì)量塊形成一非平衡感測質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)，以便利于其以X軸為旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方面，本揭露的具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置還包括連接移動(dòng)電極與基座之間的限制彈簧，以及跨越第一框架，且連接在第三感測質(zhì)量塊與移動(dòng)電極之間的第二彈簧組件，并憑借限制彈簧沿X軸配置，而第二彈簧組件中的第四彈簧沿Y軸配置，因而限制第三感測質(zhì)量塊僅能將沿X軸運(yùn)動(dòng)的位移傳送至移動(dòng)電極，故而能藉此確保移動(dòng)電極不受非X軸的移動(dòng)軸向的影響。本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已如上公開，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)電系統(tǒng)裝置，用于檢測雙軸角速度，其特征在于，該微機(jī)電系統(tǒng)裝置包括: 至少一振蕩模塊，包括: 一第一框架，沿一第二軸向來回振蕩； 一第三框架，位在該第一框架內(nèi)； 一第一感測質(zhì)量塊，位在該第三框架內(nèi)； 數(shù)個(gè)扭轉(zhuǎn)梁，分別連接該第一感測質(zhì)量塊與該第三框架；以及數(shù)個(gè)第一彈簧，分別沿一第一軸向連接該第一框架與該第三框架，其中該第一軸向與該第二軸向相互垂直。
2.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于，還包括: 至少一杠桿； 該至少一杠桿的一端連接一該振蕩模塊并且該至少一杠桿的另一端連接另一該振蕩模塊，且該兩個(gè)振蕩模塊憑借該杠桿而沿該第二軸向進(jìn)行方向相反的振蕩。
3.如權(quán)利要求2所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于，還包括: 數(shù)個(gè)緩沖彈簧； 該兩個(gè)振蕩模塊分別透過該緩沖彈簧連接至該杠桿的相對應(yīng)兩端。
4.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于，還包括: 至少一杠桿； 至少一基座； 至少一第一彈簧組件，該至少一第一彈簧組件包括: 數(shù)個(gè)彈性體，分別連接該至少一杠桿與該至少一基座；以及 一支架，被這些彈性體、該至少一杠桿、及該至少一基座所圍繞； 該至少一振蕩模塊連接至該至少一杠桿的一端且該至少一杠桿被該支架的至少一部分所連接且每一這些彈性體分別被該支架的另外至少一部分所連接。
5.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于，還包括: 至少一移動(dòng)電極； 數(shù)個(gè)限制彈簧，連接該至少一移動(dòng)電極與該至少一基座，且各該些限制彈簧沿該第二軸向的剛性大于其沿該第一軸向的剛性； 至少一第二彈簧組件，越過該第一框架而連接該第三框架及該至少一移動(dòng)電極，該第二彈簧組件包括: 至少一第四彈簧，沿該第二軸向配置； 至少一可移動(dòng)連桿，其一端連接該至少一第四彈簧，其中該至少一可移動(dòng)連桿的移動(dòng)方向，與該至少一移動(dòng)電極的移動(dòng)方向相同。
6.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于這些扭轉(zhuǎn)梁沿偏心軸連接該第一感測質(zhì)量塊，而使該第一感測質(zhì)量塊成為一非平衡感測質(zhì)量塊。
7.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該第一感測質(zhì)量塊為一第二框架，且這些扭轉(zhuǎn)梁沿偏心軸連接該第二框架，而使該第二框架成為一非平衡感測質(zhì)量塊。
8.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于這些扭轉(zhuǎn)梁沿中心軸連接該第一感測質(zhì)量塊，且該第一感測質(zhì)量塊的密度相對于其中心軸呈不對稱分布，而使該第一感測質(zhì)量塊成為一非平衡感測質(zhì)量塊。
9.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于這些扭轉(zhuǎn)梁沿中心軸連接該第一感測質(zhì)量塊，且在相對于其中心軸一側(cè)的該第一感測質(zhì)量塊的局部具有至少一穿孔，而使該第一感測質(zhì)量塊成為一非平衡感測質(zhì)量塊。
10.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于這些扭轉(zhuǎn)梁沿中心軸連接該第一感測質(zhì)量塊，且該第一感測質(zhì)量塊的外形輪廓相對其中心軸呈不對稱分布，而使該第一感測質(zhì)量塊成為一非平衡感測質(zhì)量塊。
11.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于這些扭轉(zhuǎn)梁沿中心軸連接該第一感測質(zhì)量塊，且該第一感測質(zhì)量塊相對其中心軸具有不同厚度，而使該第一感測質(zhì)量塊成為一非平衡感測質(zhì)量塊。
12.—種微機(jī)電系統(tǒng)裝置，用于控制振蕩單元的位移方向，其特征在于，包括: 至少一基座； 至少一杠桿； 至少一第一彈簧組件，其包括: 兩個(gè)彈性體，各該些彈性體分別連接該至少一杠桿與該至少一基座； 至少一支架，連接該至少一杠桿與這些彈性體，以及； 二個(gè)振蕩單元，其中一該振蕩單元連接該至少一杠桿的一端，且其中另一該振蕩單元連接該至少一杠桿的另一端。
13.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該至少一支架，被該二個(gè)彈性體、該至少一杠桿與該至少一基座所圍繞且該至少一杠桿被該至少一支架的至少一部分所連接且每一這些彈性體分別被該至少一支架的另外至少一部分所連接。
14.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該二個(gè)振蕩單元為二個(gè)振蕩模塊，每一該振蕩模塊包括: 至少一第一框架，連接在該至少一杠桿的一端； 至少一第三感測質(zhì)量塊，位在該第一框架內(nèi)； 至少一移動(dòng)電極； 數(shù)個(gè)限制彈簧，連接該移動(dòng)電極與該至少一基座，且各該些限制彈簧沿該第二軸向的剛性大于其沿該第一軸向的剛性； 至少一第二彈簧組件，越過該第一框架而連接該第三感測質(zhì)量塊及該至少一移動(dòng)電極，包括: 至少一第四彈簧，沿該第二軸向配置；以及 至少一可移動(dòng)連桿，其一端連接該至少一第四彈簧，該至少一可移動(dòng)連桿的移動(dòng)方向，與該至少一移動(dòng)電極的移動(dòng)方向相同。
15.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該二個(gè)振蕩單元為二個(gè)振蕩模塊，該兩個(gè)振蕩模塊分別連接至該杠桿的相對應(yīng)兩端，且每一該振蕩模塊包含: 一第一框架，沿一第二軸向來回振蕩； 至少一第三框架，設(shè)置于該第一框架內(nèi)； 至少一第一感測質(zhì)量塊，設(shè)置于該第三框架內(nèi)； 數(shù)個(gè)扭轉(zhuǎn)梁，分別連接該至少一第一感測質(zhì)量塊與該至少一第三框架；以及 數(shù)個(gè)第一彈簧，分別沿一第一軸向連接該至少一第三框架與該第一框架。
16.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該二個(gè)振蕩單元為兩個(gè)相同的質(zhì)量塊。
17.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該支架包括: 一橫向支梁，該橫向支梁的一端連接一該彈性體且該橫向支梁的另一端連接另一該彈性體；以及 一縱向支梁，連接該橫向支梁與該杠桿。
18.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該支架包括: 一 U形支梁，其兩末端連接該杠桿；以及 兩個(gè)橫向支梁，其中一橫向支梁連接該U形支梁的一外側(cè)及一該彈性體,且另一橫向支梁連接該U形支梁的另一外側(cè)及另一該彈性體。
19.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該支架包括: 一 U形支梁，其兩末端連接該杠桿； 一縱向支梁，連接該U形支梁的凹部與該杠桿；以及 兩個(gè)橫向支梁，其中一橫向支梁連接該U形支梁的一外側(cè)及一該彈性體,且另一橫向支梁連接該U形支梁的另一外側(cè)及另一該彈性體。
20.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該支架為一土字形支架，包括: 二個(gè)橫向支梁，其中每一該橫向支梁的一端連接一該彈性體，且每一該橫向支梁的另一端連接另一該彈性體； 一縱向支梁，連接該兩個(gè)橫向支梁且連接該杠桿。
21.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該支架包括: 一 U形支梁，其兩末端連接該杠桿； 數(shù)個(gè)橫向支梁，其中二個(gè)橫向支梁從該U形支梁的一外側(cè)連接至對應(yīng)該一外側(cè)的該一彈性體且其中另外二個(gè)橫向支梁從該U形支梁的另一外側(cè)連接至對應(yīng)該另一外側(cè)的該另一彈性體；以及 至少一縱向支梁，其一端連接該U形支梁的凹部與且其另一端連接該杠桿。
22.—種微機(jī)電系統(tǒng)裝置，用以限制電極移動(dòng)方向，其特征在于，該微機(jī)電系統(tǒng)裝置包括: 至少一基座； 至少一振蕩模塊，每一該振蕩模塊包含: 一第一框架，沿一第二軸向來回振蕩； 至少一第三感測質(zhì)量塊，位在該第一框架內(nèi)； 至少一移動(dòng)電極； 數(shù)個(gè)限制彈簧，連接該至少一移動(dòng)電極與該至少一基座； 至少一第二彈簧組件，越過該第一框架而連接該至少一第三感測質(zhì)量塊及該至少一移動(dòng)電極，該第二彈簧組件包括: 至少一第四彈簧，適于沿該第二軸向變形，其中該第一軸向與該第二軸向相互垂直且位在同一平面上； 至少一可移動(dòng)連桿，其一端連接該至少一第四彈簧，其中該至少一可移動(dòng)連桿的移動(dòng)方向，與該至少一移動(dòng)電極的移動(dòng)方向相同。
23.如權(quán)利要求22所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于各該限制彈簧沿該第二軸向的剛性大于其沿該第一軸向的剛性。
24.如權(quán)利要求22所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該至少一第三感測質(zhì)量塊為一第三框架，該第三框架具有一開口，該至少一第四彈簧的兩端分別連接在該開口的二端。
25.如權(quán)利要求22所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置,其特征在于該至少一移動(dòng)電極具有一凹處，該至少一可移動(dòng)連桿的一端連接至該凹處。
26.如權(quán)利要求22所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該微機(jī)電系統(tǒng)裝置還包括: 至少一非平衡感測質(zhì)量塊； 數(shù)個(gè)扭轉(zhuǎn)梁；以及 數(shù)個(gè)第一彈簧； 其中，該至少一第三感測質(zhì)量塊為一第三框架，且該至少一非平衡感測質(zhì)量塊設(shè)置于該第三框架內(nèi)； 該數(shù)個(gè)扭轉(zhuǎn)梁，分別連接該非平衡感測質(zhì)量塊與該第三框架；以及 數(shù)個(gè)第一彈簧，分別沿一第一軸向連接該第三框架與該第一框架。
27.如權(quán)利要求22所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于，還包括: 至少一杠桿； 至少一第一彈簧組件，包括: 兩個(gè)彈性體；以及 至少一支架； 其中，各該些彈性體連接該至少一杠桿與該至少一基座； 該至少一支架，被該二個(gè)彈性體、該至少一杠桿與該至少一基座所圍繞； 該至少一杠桿被該至少一支架的至少一部分所連接，且該每一彈性體分別被該至少一支架的另外至少一部分所連接。
28.如權(quán)利要求24所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該第二彈簧組件另包括: 至少一支撐連桿，沿該第二軸向連接該第四彈簧的二個(gè)轉(zhuǎn)折處，該二個(gè)轉(zhuǎn)折處分別位于該第四彈簧的一中央轉(zhuǎn)折處的兩側(cè)且對稱于該中央轉(zhuǎn)折處，其中，該至少一可移動(dòng)連桿的一端連接至該第四彈簧的一中央轉(zhuǎn)折處。
29.如權(quán)利要求22所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該第二彈簧組件的該可移動(dòng)連桿包括: 兩個(gè)第一連桿，其每一該第一連桿連接該第四彈簧的一端及該第三感測質(zhì)量塊；以及 至少一第二連桿，其一端連接該第四彈簧的中央部位且另一端連接該移動(dòng)電極。
30.如權(quán)利要求22所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該第二彈簧組件的該可移動(dòng)連桿包括: 兩個(gè)第一連桿，其每一該第一連桿連接該第四彈簧的一端及該移動(dòng)電極；以及 至少一第二連桿，其一端連接該第四彈簧的中央部位且另一端連接該第三感測質(zhì)量塊。
31.如權(quán)利要求29所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該至少一第二連桿，其一端連接該第四彈簧的中央部位的轉(zhuǎn)折處，且該第四彈簧的中央部位的轉(zhuǎn)折處至該第三感測質(zhì)量塊的距離小于該第四彈簧的中央部位的轉(zhuǎn)折處至該移動(dòng)電極的距離。
32.如權(quán)利要求29所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該至少一第二連桿，其一端連接該第四彈簧的中央部位的轉(zhuǎn)折處，且該第四彈簧的中央部位的轉(zhuǎn)折處至該移動(dòng)電極的的距離小于該第四彈簧的中央部位的轉(zhuǎn)折處至該第三感測質(zhì)量塊的距離。
33.如權(quán)利要求30所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該至少一第二連桿，其一端連接該第四彈簧的中央部位的轉(zhuǎn)折處，且該第四彈簧的中央部位的轉(zhuǎn)折處至該第三感測質(zhì)量塊的距離小于該第四彈簧的中央部位的轉(zhuǎn)折處至該移動(dòng)電極的距離。
34.如權(quán)利要求30所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該至少一第二連桿，其一端連接該第四彈簧的中央部位的轉(zhuǎn)折處，且該第四彈簧的中央部位的轉(zhuǎn)折處至該移動(dòng)電極的的距離小于該第四彈簧的中央部位的轉(zhuǎn)折處至該第三感測質(zhì)量塊的距離。
35.如權(quán)利要求22所述的微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其特征在于該第二彈簧組件包含兩個(gè)該第四彈簧且該第二彈簧組件包含多數(shù)個(gè)該可移動(dòng)連桿，該多數(shù)個(gè)可移動(dòng)連桿包含: 兩個(gè)第一連桿； 兩個(gè)第二連桿，設(shè)置于該兩個(gè)第一連桿之間； 其中，每一該第四彈簧的一端連接該第一連桿且每一該第四彈簧的另一端連接該第二連桿。
36.一種微機(jī)電系統(tǒng)裝置，用于檢測雙軸角速度，其特征在于，包括: 至少一基座； 至少一杠桿； 至少一第一彈簧組件，包括: 數(shù)個(gè)彈性體，分別連接該至少一杠桿與該至少一基座； 一支架，被這些彈性體、該至少一杠桿與該至少一基座所圍繞； 其中，該至少一杠桿被該支架的至少一部分所連接，且每一該彈性體分別被該支架另外的至少一部分所連接； 二個(gè)振蕩模塊，每一振蕩模塊包括: 一第一框架，與該至少一杠桿的一端連結(jié)，且該第一框架能沿一第二軸來回振蕩； 一第三框架，位在該第一框架內(nèi)； 一非平衡感測質(zhì)量塊，設(shè)置于該第三框架內(nèi)； 至少一扭轉(zhuǎn)梁，連接該非平衡感測質(zhì)量塊與該第三框架； 至少一第一彈簧，沿一第一軸向連接該第一框架與該第三框架； 至少一移動(dòng)電極； 數(shù)個(gè)限制彈簧，連接該至少一移動(dòng)電極與該至少一基座，且各該些限制彈簧沿該第二軸向的剛性大于其沿該第一軸向的剛性； 至少一第二彈簧組件，越過該第一框架而連接該第三框架及該至少一移動(dòng)電極，其包括: 至少一第四彈簧，沿該第二軸向配置且其兩端連接至該第三框架；以及至少一可移動(dòng)連桿，其一端連接該至少一第四彈簧，其另一端連接至該至少一移動(dòng)電極，其中該至少一可移動(dòng)連桿的移動(dòng)方向，與該至少一移動(dòng)電極的移動(dòng)方向相同，而該第一軸向垂直該第二軸向。
全文摘要
一種微機(jī)電系統(tǒng)裝置，其包括設(shè)置于第一框架內(nèi)的雙感測質(zhì)量塊，而能同時(shí)感測雙軸的角速度。再者，具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置亦憑借將兩個(gè)振蕩模塊連接在杠桿結(jié)構(gòu)的兩端，而使其運(yùn)動(dòng)時(shí)讓兩個(gè)振蕩模塊達(dá)到彼此同步且反向的運(yùn)動(dòng)模式。此外，具有振蕩模塊的微機(jī)電系統(tǒng)裝置亦憑借連接在感測質(zhì)量塊與移動(dòng)電極間的彈簧組件，而限制感測質(zhì)量塊僅能以特定方向驅(qū)動(dòng)移動(dòng)電極。
文檔編號G01C19/5684GK103185574SQ20121012906
公開日2013年7月3日 申請日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者蘇中源, 黃肇達(dá), 林士杰, 許郁文 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院