Mems中的弹簧结构、麦克风器件及加速度传感器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及MEMS领域，特别涉及MEMS中的弹簧结构、麦克风器件以及加速度传感器。
【背景技术】
[0002]MEMS(Micro Electro-Mechanical System，微电子机械系统)是利用半导体技术，制造出微型的机械器件，尤其在传感器、射频器件以及生物器件等方面有着广泛的应用。
[0003]在MEMS系统中，不可避免的用到机械活动部件，该活动部件需要按照设计的方向运动并在运动后恢复到初始的位置，通常地，都采用弹簧结构连接活动部件，使得活动部件具有运动及恢复的功能。
[0004]目前的弹簧结构，通常采用折叠结构，这种结构在伸缩方向上为弯折的梁结构，通过在伸缩方向上运动并牵引活动部件。然而，这种折叠结构的弹簧仅在预定的运动方向上具有较好的弹性，在其他方向上并无较好弹性，在运动部件存在其他方向的运动时，弹簧无法起到牵引作用，却存在弹簧断裂的风险，进而使得器件失效。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，提供一种MEMS中的弹簧结构和具有该弹簧结构的麦克风器件、加速度传感器，其弹簧结构在各方向上具有较好的弹性。
[0006]为了实现以上目的，本发明提供以下技术方案:
[0007]一种MEMS中的弹簧结构，包括:从同一中心点在一个平面内旋出的第一臂和第二臂，第一臂和第二臂螺旋、间隔排列，且由间隙分隔开;第一臂和第二臂的旋出端具有连接端，分别接固定部件和活动部件。
[0008]所述第一臂的旋出端和第二臂的旋出端相互平行且向相反的方向延伸。
[0009]所述第一臂和第二臂的连接端在整个圆周方向延伸。
[0010]此外，本发明还提供了一种麦克风器件，包括麦克风背板及其上的振动膜，以及多个弹簧结构，其中:
[0011]振动膜，四周固定在固定部件上；
[0012]多个弹簧结构，位于振动膜中；
[0013]每个弹簧结构包括:从同一中心点在一个平面内旋出的第一臂和第二臂，第一臂和第二臂螺旋、间隔排列，且由间隙分隔开，第一臂和第二臂的旋出端具有连接端；
[0014]多个弹簧结构的第一臂的连接端朝向振动膜的边缘侧并依次连接，以及多个弹簧结构的第二臂的连接端朝向振动膜的中心侧且依次连接，以使得多个弹簧结构环绕振动膜一周。
[0015]多个弹簧结构均匀分布于振动膜的一周。
[0016]此外，本发明还提供了一种加速度传感器，包括固定部件、活动电极以及弹簧结构，其中:
[0017]弹簧结构包括:从同一中心点在一个平面内旋出的第一臂和第二臂，第一臂和第二臂螺旋、间隔排列，且由间隙分隔开，第一臂和第二臂的旋出端具有连接端；
[0018]所述第一臂的旋出端和第二臂的旋出端相互平行且向相反的方向延伸，且第一臂的连接端与固定部件连接，第二臂的连接端与活动电极连接。
[0019]活动电极为叉指结构。
[0020]本发明实施例提供的MEMS中的弹簧结构和具有该弹簧结构的麦克风器件、加速度传感器，其弹簧结构采用第一臂和第二臂的螺旋结构，两臂的连接端分别接固定部件和活动部件，实现活动部件所需方向上的牵引，而由于采用了螺旋结构，使得弹簧在牵引方向外的其他各方向也具有较好的弹性，使得弹簧结构具有更好的力学特性，避免弹簧断裂而造成的器件失效的发生。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0023]图1和图2为根据本发明实施例的MEMS中的弹簧结构的俯视示意图；
[0024]图3为根据本发明实施例的麦克风器件的截面结构示意图；
[0025]图4为根据本发明实施例的麦克风器件中振动膜一实施例的俯视示意图；
[0026]图5为图4中弹簧结构的俯视示意图；
[0027]图6为根据本发明实施例的麦克风器件中振动膜另一实施例的俯视示意图；
[0028]图7为图6中弹簧结构的俯视示意图；
[0029]图8为根据本发明实施例的加速度传感器的结构示意图；
[0030]图9为图8中的弹簧结构俯视示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0032]在本发明中，提出了一种MEMS中的弹簧结构，参考图1或图2所示，包括:从同一中心点100在一个平面内旋出的第一臂110和第二臂120，第一臂110和第二臂120螺旋、间隔排列，且由间隙130分隔开;第一臂110和第二臂120的旋出端具有连接端110-1、120-1，分别接固定部件和活动部件。
[0033]在本发明中，第一臂110和第二臂120从同一中心点在一个平面内呈螺旋旋转，在一个平面内是指在自然状态下，即未受到牵引力而处于静置时，第一臂和第二臂的每一圈都基本处在一个水平面内，旋转的圈数以及第一臂110和第二臂120的旋出端的旋出角度可以根据器件的需要进行设定。
[0034]在一些实施例中，如图1所示，所述第一臂110的旋出端和第二臂120的旋出端基本上相互平行且向相反的方向延伸。在另一些实施例中，如图2所示，所述第一臂110的旋出端和第二臂120的旋出端基本上相互垂直。在其他实施例中，第一臂和第二臂还可以呈其他的任意角度旋出。
[0035]在第一臂110的旋出端上具有连接端110-1，用于与MEMS器件中的固定端连接，第二臂120的旋出端上具有连接端120-1，用于与MEMS器件中的活动部件连接，活动部件例如质量块、可移动电容以及振动膜等，连接端110-1、120-1的形状可以根据具体的需要设置。
[0036]第一臂110和第二臂120之间由间隙130间隔开，形成螺旋的弹簧结构。
[0037]第一臂110和第二臂120的材料通常可以为介质材料，可以通过在介质材料层中刻蚀出螺旋的间隙的图案，通过间隙释放出第一臂和第二臂，从而形成上述的弹簧结构。
[0038]该结构的一臂连接固定端，另一臂连接活动部件，弹簧牵引活动部件运动并恢复至平衡位置，同时，弹簧在牵引方向外的其他各方向也具有较好的弹性，使得弹簧结构具有更好的力学特性，避免弹簧断裂而造成的器件失效的发生。同时，具有更好的力学特性，设计具有通用性，相较于折叠弹簧，具有更好的弹性和伸缩量。
[0039]以上对本发明的弹簧结构进行了描述，为了更好的理解本发明的技术方案和技术效果，以下将结合具体的应用实施例进行详细的描述。
[0040]实施例一
[0041 ]在本实施例中，为本发明的弹簧结构在麦克风器件中的应用，该实施例中，弹簧