一种微机电系统的三轴加速度计技术方案

本发明专利技术涉及微机电系统技术领域，尤其涉及一种微机电系统的三轴加速度计，包括：第一质量块，第一质量块包括第一惯性区和第一Z轴电极区，还包括一第一转轴设置于第一惯性区与第一Z轴电极区之间，第一质量块通过第一转轴可枢转的连接于一锚点上；第二质量块，第二质量块包括第二惯性区和第二Z轴电极区，还包括一第二转轴设置于第二惯性区与第二Z轴电极区之间，第二质量块通过第二转轴可枢转的连接于锚点上；第一Z轴电极区及第二Z轴电极区同一朝向的表面设置有用以减轻重量的凹陷。有益效果：降低电容式加速度计的偏移量，增加其机械灵敏度和电容灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种微机电系统的三轴加速度计
本专利技术涉及微机电系统
，尤其涉及一种微机电系统的三轴加速度计。
技术介绍
微机电系统(MicroElectroMechanicalSystem，MEMS)的电容式加速度计包括基底、锚点、可旋转的连接锚点的质量块以及设置于基底上的多个电极组成的差分电容。在理想状态下，当电容式加速度计未受感测力或外力作用时，差分电容的左右两侧是完全相当的，输出为0；当电容式加速度计受到垂直于结构平面方向的加速度时，质量块会产生倾斜，使得锚点两侧的电容发生变化，由CMOS信号处理电路读出两侧电容的差值，再将差值转换为对应的加速度值。目前现有的电容式加速度计，质量在感受到加速度时，由于锚点两侧的质量块的质量的差值较小，质量块产生的倾斜角度也相对较小，从而导致电容式加速度计的机械灵敏度较低。因此，本专利技术提出一种增加加速度计的机械灵敏度的新型结构。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种微机电系统的三轴加速度计。具体技术方案如下：本专利技术包括一种微机电系统的三轴加速度计，包括：一第一质量块，所述第一质量块包括第一惯性区和第一Z轴电极区，还包括一第一转轴设置于所述第一惯性区与所述第一Z轴电极区之间，所述第一质量块通过所述第一转轴可枢转的连接于一锚点上；一第二质量块，所述第二质量块包括第二惯性区和第二Z轴电极区，还包括一第二转轴设置于所述第二惯性区与所述第二Z轴电极区之间，所述第二质量块通过所述第二转轴可枢转的连接于所述锚点上；所述第一Z轴电极区及所述第二Z轴电极区同一朝向的表面设置有用以减轻质量的凹陷。优选的，还包括：一基底，所述第一质量块及所述第二质量块连接后形成的可枢转结构设置于所述基底上方，且所述凹陷朝上；至少两个高度相同的第一电极，设置于所述基底对应所述第一Z轴电极区及所述第二Z轴电极区的位置，所述至少两个第一电极的顶面分别与所述第一Z轴电极区及所述第二Z轴电极区对应的面之间具有预设距离的间隙。优选的，还包括：所述第一惯性区设置有X轴加速度感应区，所述X轴加速度感应区包括两对中心对称的X轴感应电极；和/或所述第二惯性区设置有Y轴加速度感应区，所述Y轴加速度感应区包括两对中心对称的Y轴感应电极。优选的，所述第一转轴与所述第二转轴平行，且对应一三维坐标系的Z轴方向。优选的，所述第一惯性区包括一第一镂空区，所述X轴加速度感应区设置于所述第一镂空区，并通过一对第三转轴连接于所述第一惯性区；所述第三转轴对应所述三维坐标系的X轴方向；所述第二惯性区包括一第二镂空区，所述Y轴加速度感应区设置于所述第二镂空区，并通过一对第四转轴连接于所述第二惯性区；所述第四转轴对应所述三维坐标系的Y轴方向。优选的，所述第一质量块、所述第二质量块、所述X轴加速度感应区以及所述Y轴加速度感应区通过刻蚀工艺一体成型；所述第一转轴、所述第二转轴、所述第三转轴以及所述第四转轴由所述刻蚀工艺所形成的悬梁形成。优选的，所述第一Z轴加速度感应区呈凸块状，所述第二质量块上设有匹配于所述第一Z轴加速度感应区的凹槽；所述第二Z轴加速度感应区包括至少一个凸块，所述第一质量块上设有匹配于所述第二Z轴加速度感应区的至少一个所述凹槽；所述第一质量块与所述第二质量块关于所述锚点展开成180度时，所述第一质量块的所述凸块嵌于所述第二质量块的所述凹槽中，所述第二质量块的所述凸块嵌于所述第一质量块的所述凹槽中。优选的，所述X轴感应电极形成的阵列与所述Y轴感应电极形成的阵列之间具有90°的夹角。优选的，所述第一惯性区还包括一第三Z轴电极区，设置于所述第一Z轴电极区关于所述锚点对称的位置上；所述第二惯性区还包括一第四Z轴电极区，设置于所述第二Z轴电极区关于所述锚点对称的位置上；多个Z轴感应电极分别设置于所述第一Z轴电极区、所述第二Z轴电极区、所述第三Z轴电极去以及所述第四Z轴电极区，以形成Z轴方向的差动电极。优选的，所述第一质量块设有所述凹陷的一面对应所述第三Z轴电极区的位置上设有一第一凸起；所述第二质量块设有所述凹陷的一面对应所述第四Z轴电极区的位置上设有一第二凸起。上述技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术提出一种新型的三轴电容式加速度计结构，将电容式加速度计设计为双质量块结构，第一Z轴电极区和第二Z轴电极区的上表面设有用以减轻质量的凹陷，增加锚点两侧的不平衡，从而提升电容式加速度计的机械灵敏度附图说明参考所附附图，以更加充分地描述本专利技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本专利技术范围的限制。图1为本专利技术实施例中的第一种三轴加速度计结构的俯视图；图2为本专利技术实施例中的第一种三轴加速度计结构在Z方向上受到正加速度时的透视图；图3为本专利技术实施例中的第一种三轴加速度计结构在Z方向上受到负加速度时的透视图；图4为现有技术中的质量块的结构示意图；图5为本专利技术实施例改进后的中质量块的结构示意图；图6为现有技术中的基底的结构示意图；图7为本专利技术实施例改进后的基底的结构示意图；图8为本专利技术实施例中的第二种三轴加速度计结构的俯视图；图9为本专利技术实施例中的第二种三轴加速度计结构在Z方向上受到正加速度时的透视图；图10为本专利技术实施例中的三轴加速度计的侧视图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。本专利技术包括一种微机电系统的三轴加速度计，如图1所示，包括：一第一质量块1，第一质量块1包括第一惯性区和第一Z轴电极区，还包括一第一转轴101设置于第一惯性区与第一Z轴电极区之间，第一质量块1通过第一转轴101可枢转的连接于一锚点3上；一第二质量块2，第二质量块2包括第二惯性区和第二Z轴电极区，还包括一第二转轴201设置于第二惯性区与第二Z轴电极区之间，第二质量块2通过第二转轴201可枢转的连接于锚点3上；第一Z轴电极区及第二Z轴电极区同一朝向的表面设置有用以减轻质量的凹陷(图2所示102、202)。具体地，在本实施例中，第一惯性区和第二惯性区分别为锚点3两侧可以摆动的区域，由于第一惯性区的质量要大于第一Z轴电极区，在第一质量块感应到加速度时，第一惯性区摆动的幅度较大，因此称之为第一惯性区，第二惯性区也同理。第一转轴101与第二转轴201平行，且对应一三维坐标系的Z轴方向。如图2和图3所示，第一Z轴电极区和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微机电系统的三轴加速度计，其特征在于，包括：/n一第一质量块，所述第一质量块包括第一惯性区和第一Z轴电极区，还包括一第一转轴设置于所述第一惯性区与所述第一Z轴电极区之间，所述第一质量块通过所述第一转轴可枢转的连接于一锚点上；/n一第二质量块，所述第二质量块包括第二惯性区和第二Z轴电极区，还包括一第二转轴设置于所述第二惯性区与所述第二Z轴电极区之间，所述第二质量块通过所述第二转轴可枢转的连接于所述锚点上；/n所述第一Z轴电极区及所述第二Z轴电极区同一朝向的表面设置有用以减轻质量的凹陷。/n

【技术特征摘要】
1.一种微机电系统的三轴加速度计，其特征在于，包括：
一第一质量块，所述第一质量块包括第一惯性区和第一Z轴电极区，还包括一第一转轴设置于所述第一惯性区与所述第一Z轴电极区之间，所述第一质量块通过所述第一转轴可枢转的连接于一锚点上；
一第二质量块，所述第二质量块包括第二惯性区和第二Z轴电极区，还包括一第二转轴设置于所述第二惯性区与所述第二Z轴电极区之间，所述第二质量块通过所述第二转轴可枢转的连接于所述锚点上；
所述第一Z轴电极区及所述第二Z轴电极区同一朝向的表面设置有用以减轻质量的凹陷。


2.如权利要求1所述的微机电系统的三轴加速度计，其特征在于，还包括：
一基底，所述第一质量块及所述第二质量块连接后形成的可枢转结构设置于所述基底上方，且所述凹陷朝上；
至少两个高度相同的第一电极，设置于所述基底对应所述第一Z轴电极区及所述第二Z轴电极区的位置，所述至少两个第一电极的顶面分别与所述第一Z轴电极区及所述第二Z轴电极区对应的面之间具有预设距离的间隙。


3.如权利要求1所述的微机电系统的三轴加速度计，其特征在于，还包括：
所述第一惯性区设置有X轴加速度感应区，所述X轴加速度感应区包括两对中心对称的X轴感应电极；和/或
所述第二惯性区设置有Y轴加速度感应区，所述Y轴加速度感应区包括两对中心对称的Y轴感应电极。


4.根据权利要求1所述的三轴加速度计，其特征在于，所述第一转轴与所述第二转轴平行，且对应一三维坐标系的Z轴方向。


5.根据权利要求3所述的三轴加速度计，其特征在于，所述第一惯性区包括一第一镂空区，所述X轴加速度感应区设置于所述第一镂空区，并通过一对第三转轴连接于所述第一惯性区；
所述第三转轴对应所述三维坐标系的X轴方向；
所述第二惯性区包括一第二镂空区，所述Y轴加速度感应区...

【专利技术属性】
技术研发人员：森克·阿卡尔，布伦顿·罗丝·西蒙，桑德希尔·S·希瑞达拉莫尔希，散蒂帕·迈蒂，
申请(专利权)人：上海矽睿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31