MEMS器件的微机械薄膜结构及MEMS器件

mems器件的微机械薄膜结构及mems器件技术领域1.本发明涉及mems器件的零部件领域，尤其是涉及一种mems器件的微机械薄膜结构及mems器件。背景技术：2.微机械薄膜结构是mems(微机电系统)器件中的典型部件，常用于结构驱动、信号感知等。微机械薄膜结构一般由金属材料或非金属材料构成，对于这些材料(尤其是金属材料)，在工作过程中受机械应力的情况下，由于其蠕变特性，mems器件会逐渐产生不可恢复的形变，使mems器件的性能发生漂移，严重情况下甚至会导致mems器件失效。3.为缓解结构的蠕变恶化，业界一般采用高强度的抗蠕变新型材料进行性能提升；但此种方法需要对新型材料进行开发、评估，周期长、风险大，开发结果存在一定的不可预见性。技术实现要素：4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种mems器件的微机械薄膜结构，改善抗蠕变特性。5.本发明还提出一种应用上述微机械薄膜结构的mems器件，改善抗蠕变特性。6.根据本发明实施例的一种mems器件的微机械薄膜结构，包括：衬底；锚点座，所述锚点座设在所述衬底上；弹性薄膜组件，所述弹性薄膜组件包括薄膜件和应力吸收件，所述应力吸收件设在所述薄膜件上以吸收引发所述薄膜件蠕变的应力，所述薄膜件和所述应力吸收件二者中的一者设在所述锚点座上。7.根据本发明实施例的mems器件的微机械薄膜结构，通过设置应力吸收件吸收引发薄膜件蠕变的应力，使弹性薄膜组件上的集中应力得到释放或均匀化处理，从而改善抗蠕变特性，避免mems器件的性能发生漂移。8.一些实施例中，所述应力吸收件具有吸收空间，所述吸收空间的周向壁上设有过渡圆角，所述薄膜件可传力至所述应力吸收件，以引发所述应力吸收件的所述吸收空间变形吸收所述应力。9.进一步地，所述吸收空间为封闭空间或为具有开口的敞口空间。10.更进一步地，所述敞口空间包括一个或多个子空间，当所述敞口空间包括多个所述子空间时，任意相邻的两个所述子空间的开口的朝向相反。11.具体地，所述应力吸收件包括主体部，所述主体部上形成有所述子空间，其中，当所述敞口空间包括多个所述子空间时，所述主体部包括弯曲部和连接部，所述弯曲部为多个，每个所述弯曲部上形成有所述子空间，任意相邻的两个所述弯曲部中一者的端部设在另一者的开口内，任意相邻的两个所述弯曲部的端部通过所述连接部相连。12.一些实施例中，所述薄膜件构造为梁体或薄膜。13.具体地，所述梁体包括多个分体梁，且任意相邻的两个所述分体梁之间设有所述应力吸收件，所述应力吸收件包括主体部和设在所述主体部两端的承接部，所述主体部上形成有所述吸收空间，所述主体部两端的所述承接部分别连接在相邻的两个所述分体梁上。14.更具体地，多个所述分体梁中首尾两端中的至少一者连接在所述锚点座上。15.一些具体实施例中，所述薄膜的周向设有多个应力吸收件，所述应力吸收件包括主体部和设在所述主体部两端的承接部，所述主体部上形成有所述吸收空间，所述主体部一端的所述承接部连接在所述锚点座上，另一端的所述承接部连接在所述薄膜上。16.根据本发明实施例的一种mems器件，包括上述的微机械薄膜结构。17.根据本发明实施例的mems器件，通过设置应力吸收件吸收引发薄膜件蠕变的应力，使弹性薄膜组件上的集中应力得到释放或均匀化处理，从而改善抗蠕变特性，避免mems器件的性能发生漂移。18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明19.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：20.图1为本发明实施例中微机械薄膜结构有两个分体梁的结构示意图；21.图2为本发明实施例中微机械薄膜结构有三个分体梁的结构示意图；22.图3为本发明实施例中微机械薄膜结构有两个梁体的结构示意图；23.图4为本发明实施例中微机械薄膜结构有质量块的结构示意图；24.图5为本发明第一个实施例中应力吸收件的结构示意图；25.图6为本发明第二个实施例中应力吸收件的结构示意图；26.图7为本发明第三个实施例中应力吸收件的结构示意图；27.图8为本发明第四个实施例中应力吸收件的结构示意图；28.图9为本发明第四个实施例中应力吸收件应用到梁体上的示意图；29.图10为本发明第三个实施例中应力吸收件应用到薄膜上的示意图。30.附图标记：31.100、微机械薄膜结构；32.10、衬底；20、锚点座；33.30、弹性薄膜组件；311、梁体；3111、分体梁；312、薄膜；32、应力吸收件；321、吸收空间；322、过渡圆角；323、主体部；3231、弯曲部；3232、连接部；324、承接部；40、质量块。具体实施方式34.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，而不能理解为对本发明的限制。35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。36.此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。37.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。39.下面结合附图描述本发明实施例的微机械薄膜结构100。40.如图1所示，根据本发明实施例的一种微机械薄膜结构100，微机械薄膜结构100包括：衬底10、锚点座20及弹性薄膜组件30。41.锚点座20设在衬底10上。其中，衬底10材料包括但不限于硅、玻璃、石英等。42.弹性薄膜组件30包括薄膜件和应力吸收件32，应力吸收件32设在薄膜件上以吸收引发薄膜件蠕变的应力，薄膜件和应力吸收件32二者中的一者设在锚点座20上。例如，薄膜件设在锚点座20上；或者，应力吸收件32设在锚点座20上。43.在mems器件工作的过程中，由于温度、时间及压力的影响，弹性薄膜组件30会发生蠕变，例如弹性薄膜组件30为双端固支梁，双端固支梁的中部位置会发生下榻，从而使mems器件的工作状态发生变化，影响mems器件的性能，严重的导致mems器件的失效。本发明通过设置应力吸收件32吸收引发蠕变的应力，将弹性薄膜组件30上的集中应力释放或均匀化处理，从而改善mems器件的抗蠕变特性。44.根据本发明实施例的微机械薄膜结构100，通过设置应力吸收件32吸收引发薄膜件蠕变的应力，使弹性薄膜组件30上的集中应力得到释放或均匀化处理，从而改善抗蠕变特性，避免mems器件的性能发生漂移。45.如图5、图6所示，一些实施例中，应力吸收件32具有吸收空间321，吸收空间321的周向壁上设有过渡圆角322，薄膜件可传力至应力吸收件32，以引发应力吸收件32的吸收空间321变形吸收应力，通过设置过渡圆角322避免应力集中，从而提高抗蠕变特性。应力吸收件32设在薄膜件上通过变形吸收引发薄膜件蠕变的应力，应力吸收件32上的吸收空间321发生变形便代表着应力吸收件32发生变形，从而吸收应力。其中，薄膜件上的力传递到应力吸收件32上，应力吸收件32上同样存在应力，应力吸收件32上的过渡圆角322避免应力在过渡圆角322位置集中，从而提高抗蠕变特性。46.如图5至图8所示，进一步地，吸收空间321为封闭空间或为具有开口的敞口空间。例如，吸收空间321为封闭空间，利用封闭空间内的空气进一步提高抗蠕变特性；或者，吸收空间321为具有开口的敞口空间，方便力的传递。47.如图5、图6及图7所示，具体地，应力吸收件32具有镂空部，镂空部上设有封闭空间。需要说明的是，镂空部上的封闭空间并非是指空间为密闭的，而是指空间四周均有限制物，例如，应力吸收件32的形状为矩形，矩形的应力吸收件32限制出矩形的封闭空间，应力吸收件32的形状还可以是圆形、椭圆形，圆形的应力吸收件32限制出圆形的封闭空间，椭圆形的应力吸收件32限制出椭圆形的封闭空间，48.如图8所示，更进一步地，敞口空间包括一个或多个子空间，当敞口空间包括多个子空间时，任意相邻的两个子空间的开口的朝向相反，通过设置任意相邻的两个子空间的开口朝向相反，使应力吸收件32在受到应力作用时可以向不同方向发生变形，从而避免应力吸收件32在同一个方向变形过大导致蠕变，进一步提高抗蠕变特性。其中，多个子空间可以为两个子空间，也可以是三个子空间，当然还可以是四个子空间，这里不作限制。49.例如，敞口空间包括两个子空间，两个子空间左右排布，左方子空间的开口朝向后方，右方子空间的开口朝向前方，完成对应力的吸收。50.如图8所示，具体地，应力吸收件32包括主体部323，主体部323上形成有子空间，其中，当敞口空间包括多个子空间时，主体部323包括弯曲部3231和连接部3232，弯曲部3231为多个，每个弯曲部3231上形成有子空间，任意相邻的两个弯曲部3231中一者的端部设在另一者的开口内，任意相邻的两个弯曲部3231的端部通过连接部3232相连，通过设置弯曲部3231与连接部3232进一步提高抗蠕变特性。51.例如，如图8所示，子空间为两个，两个子空间左右错位排布，弯曲部3231为两个，两个弯曲部3231左右相邻，左方弯曲部3231形成的子空间开口朝向后方，右方弯曲部3231形成的子空间开口朝向前方，左方弯曲部3231的右端部处于右方子空间的开口处，右方弯曲部3231的左端部处于左方子空间的开口处，左方弯曲部3231的右端部与右方弯曲部3231的左端部之间为连接部3232，连接部3232的左端与右方弯曲部3231的左端部连接，连接部3232的右端与左方弯曲部3231的右端部连接，使主体部323可以充分吸收应力，同时避免应力集中造成蠕变的情况。其中，弯曲部3231可以为弧形，更可以是半圆状，当然还可以是其他弯曲的形状以避免应力集中，这里不再赘述。当然，子空间还可以是更多个，例如子空间为三个、四个或者更多，这里不再赘述。52.如图1至图10所示，一些实施例中，薄膜件构造为梁体311或薄膜312，通过将薄膜件构造为梁体311或薄膜312，以用于结构驱动与信号感知，充分发挥微机械薄膜结构100的效果。例如，薄膜件为梁体311，可以理解，mems器件的梁体311较为薄、小，可以当作长条状的薄膜件，薄膜件可以为单根的双端固支梁，如图1至图4所示，还可以是双根的双端固支梁、三根的双端固支梁及更多根的双端固支梁，当然，薄膜件还可以是单端固支梁，这里不再赘述。或者，如图10所示，薄膜件为薄膜312，薄膜312可以是圆形薄膜312用于充分发挥效果。现行的mems器件通常包含有梁与薄膜312结构，例如rf mems开关器件、mems声学器件，本发明通过将薄膜件构造为梁体311或薄膜312，提高了通用性。53.如图8、图9所示，具体地，梁体311包括多个分体梁3111，且任意相邻的两个分体梁3111之间设有应力吸收件32，应力吸收件32包括主体部323和设在主体部323两端的承接部324，主体部323上形成有吸收空间321，主体部323两端的承接部324分别连接在相邻的两个分体梁3111上，通过设置多个分体梁3111，相邻的两个分体梁3111之间设有应力吸收件32，多个应力吸收件32可以充分吸收应力，避免应力的集中，使微机械薄膜结构100上的应力被均匀化处理。54.如图1、图3所示，例如，分体梁3111为两个，两个分体梁3111之间设有应力吸收件32，其中，分体梁3111可以对称设置，应力吸收件32设置在正中，进一步使微机械薄膜结构100上的应力均匀分布；或者，如图2所示，分体梁3111为三个，相邻的两个分体梁3111之间设有应力吸收件32，其中，两个应力吸收件32可以关于分体梁3111的空间中心对称，从而进一步对微机械薄膜结构100上的应力进行释放。当然，分体梁3111还可以是更多个，这里不再赘述。55.更具体地，多个分体梁3111中首尾两端中的至少一者连接在锚点座20上，通过设置多个分体梁3111首尾两端中的至少一者连接在锚点座20上使弹性薄膜组件30得到支撑，保证稳定性。例如，分体梁3111为三个，分体梁3111的首尾两端分别为左端与右端，可以是左端的分体梁3111连接在锚点座20上形成单端固支梁，也可以是右端的分体梁3111连接在锚点座20上形成单端固支梁，还可以是左右两端的分体梁3111均连接在锚点座20上形成双端固支梁。当然，分体梁3111还可以为两个、四个、五个及更多个，情况相同，这里不再赘述。56.如图4所示，进一步地，微机械薄膜结构100还包括质量块40，质量块40设在薄膜件上，通过设置质量块40降噪，避免受到干扰，提高精度。例如，分体梁3111为三个，三个分体梁3111左、中、右设置，质量块40设在中间的分体梁3111上。57.如图10所示，一些具体实施例中，薄膜312的周向设有多个应力吸收件32，应力吸收件32包括主体部323和设在主体部323两端的承接部324，主体部323上形成有吸收空间321，主体部323一端的承接部324连接在锚点座20上，另一端的承接部324连接在薄膜312上，通过在薄膜312的周向设置多个应力吸收件32充分吸收应力，避免应力在薄膜312上集中造成蠕变。58.如图10所示，具体地，锚点座20的形状为框状，薄膜312设在框状的锚点座20的中心位置，使薄膜312上的应力可以充分传递到锚点座20上，避免薄膜312发生蠕变。59.一些实施例中，弹性薄膜组件30使用抗蠕变材料，例如ni基和/或钴(co)基超级合金、ni-w合金、ni-mn合金、包含少量ni和/或co的黄金、w、金属互化物、经受固态溶液和/或次相加强的材料以及具有抑制塑性变形的晶体结构的材料，比如具有低层错能的六角结构或材料。包括al、ti、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、nb、mo、ag、ta和w的任何组合的其他二元合金也可以。60.下面结合图1与图5，描述本发明微机械薄膜结构100的一个具体实施例。61.一种微机械薄膜结构100包括：衬底10、锚点座20、弹性薄膜组件30及质量块40。62.衬底10的材料为硅。锚点座20设在衬底10上，锚点座20为两个，两个锚点座20左右间隔分布。63.弹性薄膜组件30包括薄膜件与应力吸收件32，薄膜件为梁体311，梁体311包括两个分体梁3111，两个分体梁3111左右分布，左端的分体梁3111连接左端的锚点座20，右端的分体梁3111连接右端的锚点座20。应力吸收件32设在两个分体梁3111之间，应力吸收件32包括主体部323和设在主体部323两端的承接部324，主体部323两端的承接部324分别连接在相邻的两个分体梁3111上。主体部323为矩形，主体部323上设有镂空部，镂空部上具有矩形的封闭空间，封闭空间的周向壁上设有过渡圆角322。64.根据本发明实施例的一种mems器件，包括上述的微机械薄膜结构100。65.根据本发明实施例的mems器件，通过设置应力吸收件32吸收引发薄膜件蠕变的应力，使弹性薄膜组件30上的集中应力得到释放或均匀化处理，从而改善抗蠕变特性，避免mems器件的性能发生漂移。66.根据本发明实施例的微机械薄膜结构100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。67.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。