一种适应高过载环境的mems器件保护机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及MEMS器件的过载保护技术，具体是一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构。
【背景技术】
[0002 ] MEMS (微机电系统)器件以其体积小、重量轻、成本低、可靠性好、功耗低、测量范围大等优点，被广泛应用于汽车电子、无线通信、消费电子、生物医学、航空航天、工业、农业等领域。随着上述领域的发展，MEMS器件的需求越来越大，并被逐渐应用于比较极端的环境(例如高过载、高冲击等恶劣环境），由此对MEMS器件的过载保护提出了较高要求。目前，MEMS器件的过载保护主要是通过如下两种方法实现的：第一种方法是通过加强MEMS器件的质量块的稳定性来进行过载保护。然而此种方法会牺牲MEMS器件的有效灵敏度，由此降低了 MEMS器件的测试精度。第二种方法是通过盖帽控制运动间隙或者通过制作防撞凸块来限制MEMS器件的质量块的运动距离，由此实现过载保护的目的。然而此种方法由于采用了硬性碰撞而非弹性碰撞，容易导致MEMS器件的质量块在硬性碰撞的情况下发生断裂，由此容易导致MEMS器件发生损坏。基于此，有必要发明一种全新的MEMS器件的过载保护机构，以解决现有MEMS器件的过载保护方法存在的上述问题。
【发明内容】
[0003]本实用新型为了解决现有MEMS器件的过载保护方法降低了MEMS器件的测试精度、容易导致MEMS器件发生损坏的问题，提供了一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构。
[0004]本实用新型是采用如下技术方案实现的：一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构，包括质量块、缓冲凸块部分、连接横梁部分、锚块部分、缓冲垫部分、弹簧部分；
[0005]所述缓冲凸块部分包括两个前缓冲凸块、两个后缓冲凸块、左缓冲凸块、右缓冲凸块；
[0006]两个前缓冲凸块分别固定于质量块的前表面左端和前表面右端;两个后缓冲凸块分别固定于质量块的后表面左端和后表面右端；左缓冲凸块固定于质量块的左表面中部；右缓冲凸块固定于质量块的右表面中部；
[0007]所述连接横梁部分包括前连接横梁、后连接横梁；
[0008]前连接横梁平行设置于质量块的正前方；后连接横梁平行设置于质量块的正后方；
[0009 ]所述锚块部分包括两个前锚块、两个后锚块、左锚块、右锚块；
[0010]两个前锚块分别设置于两个前缓冲凸块的正前方，且两个前锚块分别设置于前连接横梁的左方和右方;两个后锚块分别设置于两个后缓冲凸块的正后方，且两个后锚块分别设置于后连接横梁的左方和右方；左锚块设置于左缓冲凸块的正左方;右锚块设置于右缓冲凸块的正右方；
[0011]所述缓冲垫部分包括两个前缓冲垫、两个后缓冲垫、左缓冲垫、右缓冲垫；
[0012]两个前缓冲垫分别固定于两个前锚块的后表面，且两个前缓冲垫与两个前缓冲凸块之间留有间隙；两个后缓冲垫分别固定于两个后锚块的前表面，且两个后缓冲垫与两个后缓冲凸块之间留有间隙；左缓冲垫固定于左锚块的右表面，且左缓冲垫与左缓冲凸块之间留有间隙;右缓冲垫固定于右锚块的左表面，且右缓冲垫与右缓冲凸块之间留有间隙；
[0013]所述弹簧部分包括四个前弹簧、四个后弹簧；
[0014]四个前弹簧的首端分别与前连接横梁的后表面左部、后表面右部、左表面、右表面垂直固定；四个前弹簧的尾端分别与质量块的前表面左部、质量块的前表面右部、其中一个前锚块的右表面、另一个前锚块的左表面垂直固定；四个后弹簧的首端分别与后连接横梁的前表面左部、前表面右部、左表面、右表面垂直固定；四个后弹簧的尾端分别与质量块的后表面左部、质量块的后表面右部、其中一个后锚块的右表面、另一个后锚块的左表面垂直固定。
[0015]具体工作过程如下：
[0016]—、初始状态下，两个前缓冲垫与两个前缓冲凸块之间的间隙宽度、两个后缓冲垫与两个后缓冲凸块之间的间隙宽度、左缓冲垫与左缓冲凸块之间的间隙宽度、右缓冲垫与右缓冲凸块之间的间隙宽度均相等。此时，缓冲凸块部分与缓冲垫部分之间不进行接触，由此不会对质量块的正常工作造成影响；
[0017]二、当质量块受到向前（向后）的高强度冲击时，质量块发生向前（向后)过量位移，并带动两个前缓冲凸块(后缓冲凸块）向前（向后)移动，使得两个前缓冲凸块(后缓冲凸块）向前（向后)碰撞两个前缓冲垫（后缓冲垫），两个前缓冲垫（后缓冲垫）由此发生弹性变形，从而吸收了质量块受到的向前（向后)冲击力，并限制了质量块的向前（向后)过量位移。同时，质量块通过其中两个前弹簧带动前连接横梁向前（向后)移动，该两个前弹簧由此发生伸缩变形，前连接横梁由此带动另外两个前弹簧发生弯曲变形，从而吸收了质量块受到的向前（向后)冲击力，并限制了质量块的向前（向后)过量位移。同时，质量块通过其中两个后弹簧带动后连接横梁向前（向后)移动，该两个后弹簧由此发生伸缩变形，后连接横梁由此带动另外两个后弹簧发生弯曲变形，从而吸收了质量块受到的向前（向后)冲击力，并限制了质量块的向前（向后)过量位移。待向前（向后）的高强度冲击过后，四个前弹簧和四个后弹簧均自动恢复原状，质量块、两个前缓冲凸块(后缓冲凸块）、前连接横梁、后连接横梁均自动复位；
[0018]三、当质量块受到向左（向右）的高强度冲击时，质量块发生向左（向右)过量位移，并带动左缓冲凸块(右缓冲凸块）向左（向右)移动，使得左缓冲凸块(右缓冲凸块）向左（向右)碰撞左缓冲垫(右缓冲垫），左缓冲垫(右缓冲垫）由此发生弹性变形，从而吸收了质量块受到的向左（向右)冲击力，并限制了质量块的向左（向右)过量位移。同时，质量块通过其中两个前弹簧带动前连接横梁向左（向右)移动，该两个前弹簧由此发生弯曲变形，前连接横梁由此带动另外两个前弹簧发生伸缩变形，从而吸收了质量块受到的向左（向右)冲击力，并限制了质量块的向左（向右)过量位移。同时，质量块通过其中两个后弹簧带动后连接横梁向左（向右)移动，该两个后弹簧由此发生弯曲变形，后连接横梁由此带动另外两个后弹簧发生伸缩变形，从而吸收了质量块受到的向左（向右)冲击力，并限制了质量块的向左（向右)过量位移。待向左（向右）的高强度冲击过后，四个前弹簧和四个后弹簧均自动恢复原状，质量块、左缓冲凸块(右缓冲凸块）、前连接横梁、后连接横梁均自动复位，如图2-图4所不O
[0019]基于上述过程，与现有MEMS器件的过载保护方法相比，本实用新型所述的一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构通过采用全新结构，实现了对质量块受到的Y轴方向（向前、向后)和X轴方向（向前、向后)的冲击力进行吸收，由此实现了对MEMS器件的全方位过载保护，从而具备了如下优点：其一，与第一种方法相比，本实用新型所述的一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构不会牺牲MEMS器件的有效灵敏度，由此有效保证了 MEMS器件的测试精度。其二，与第二种方法相比，本实用新型所述的一种适应高过载环境的MEMS器件保护机构由于采用了弹性碰撞，避免了 MEMS器件的质量块发生断裂，由此有效避免了 MEMS器件发生损坏。
[0020]本实用新型结构合理、设计巧妙，有效解决了现有MEMS器件的过载保护方法降低了 MEMS器件的测试精度、容易导致MEMS器件发生损坏的问题，适用于MEMS器件的过载保护。
【附图说明】
[0021]图I是本实用新型的结构示意图。
[0022]图2是本实用新型在质量块受到向左的高强度冲击前的工作状态示意图。
[0023]图3是本实用新型在质量块受到向左的高强度冲击中的工作状态示意图。
[0024]图4是本实用新型在质量块受到向左的高强度冲击后的工作状态示意图。
[0025]图中：1_质量块，21-前缓冲凸块，22-后缓冲凸块，23-左缓冲凸块，24-右缓冲凸块，31-前连接横梁，32-后连接横梁，41-前锚块，42-后锚块，43-左锚块，44-右锚块，