一种三轴微机械加速度计制造技术

本发明专利技术涉及一种三轴微机械加速度计，包括基板和固定安装在基板上的加速度计主体。加速度计主体包括质量块、z轴检测电极板和平面检测单元。其中平面检测单元由四个检测模块组成，且四个模块分别沿x轴和y轴分布在质量块的周边，平面检测单元包括谐振器、杠杆梁和牵引梁。z轴检测电极板固置在基板上对应于质量块的位置。本发明专利技术三轴加速度计采用变频率法和变电容法实现加速度测量，抗干扰信号能力强，同时布线方式简单，信号耦合小，具有较高的信噪比。本发明专利技术三轴加速度计具有体积小、集成度高、功耗小、适合大批量生产和成本低等优点；能实现良好的测量精度和灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种三轴微机械加速度计，包括基板和固定安装在基板上的加速度计主体。加速度计主体包括质量块、z轴检测电极板和平面检测单元。其中平面检测单元由四个检测模块组成，且四个模块分别沿x轴和y轴分布在质量块的周边，平面检测单元包括谐振器、杠杆梁和牵引梁。z轴检测电极板固置在基板上对应于质量块的位置。本专利技术三轴加速度计采用变频率法和变电容法实现加速度测量，抗干扰信号能力强，同时布线方式简单，信号耦合小，具有较高的信噪比。本专利技术三轴加速度计具有体积小、集成度高、功耗小、适合大批量生产和成本低等优点；能实现良好的测量精度和灵敏度。【专利说明】一种三轴微机械加速度计
本专利技术涉及ー种微机械加速度计，尤其涉及ー种单结构三轴微机械加速度计。属于微机械系统(MEMS)领域。
技术介绍
作为ー种惯性器件，加速度计广泛应用于航空航天、自控和振动测试等领域，随着MEMS技术的发展，采用MEMS技术设计和制作的微机械加速度计具有体积小、集成度高、可靠性高和成本低的优点，在军事和民用领域具有广阔的应用前景，如汽车、导航、生物和医疗器械领域。传统三轴加速度计是将三个分立单轴加速度计三轴正交组装在一起构成三轴测量的组合装置，这种组合方式不利于三轴加速度计的微小化程度。专利号为200710061738的中国专利公开了ー种三轴压阻微加速度计，该加速度计通过弾性支撑梁支撑质量块，通过测量质量块振动弓I起的压敏电阻的变化来检测加速度的大小。专利号为201110319018.4的中国专利在上述三轴压阻微加速度计基础上公布了一种单片集成八梁三轴加速度计，通过使测试基准电阻对称布置，减小轴间耦合并提高灵敏度。上述专利所公布三轴加速度计均采用变电阻进行加速度測量，在信号处理时首先需要将电阻变化信号转换为电压或电流信号，当加速度计尺寸进ー步变小时，信号耦合和干扰的作用会加剧，从而不利于提高加速度计的测试精度。本专利技术采用变频率法和变电容法实现加速度測量，通过谐振器频率的变化敏感平面内方向加速度，通过平板电容器电容变化敏感垂直平面方向的加速度，抗干扰信号能力強，同时具有体积小、集成度高、功耗小、适合大批量生产和成本低等优点；能实现良好的测量精度和灵敏度。
技术实现思路
本专利技术提供一种单结构三轴微机械加速度计，改加速度计通过变频率法和变电容法实现加速度測量，抗干扰信号能力强，同时具有体积小、集成度高、功耗小、适合大批量生产和成本低等优点，能实现良好的測量精度和灵敏度。本专利技术是通过如下技术方案实现的: 一种三轴微机械加速度计，包括基板和固定安装在基板上的加速度计主体。所述加速度计主体包括质量块、z轴检测电极板和平面检测单元，其中平面检测单元由四个检测模块组成，且四个模块分别沿X轴和y轴分布在质量块的周边。所述平面检测模块包括谐振器、杠杆梁和牵引梁，其中谐振器一端固定在基板上，另一端与杠杆梁相连；杠杆梁一端固定在基板上，另一端与牵引梁相连；牵引梁一端与杠杆梁相连，另一端与质量块相连。所述z轴检测电极板固置在基板上对应于质量块的位置。在上述三轴微机械加速度计中，谐振器包括谐振器主体和固定电极，其中谐振器主体为单梁结构或双梁音叉结构，固定电极固置在基板上。一种三轴微机械加速度计，包括基板和固定安装在基板上的加速度计主体。所述加速度计主体包括质量块、z轴检测电极板和平面检测单元，其中平面检测单元由四个检测模块组成，且四个模块分别沿X轴和y轴以基板中心点对称均匀分布。所述平面检测模块包括谐振器、杠杆梁A、杠杆梁B、牵引梁A和杠杆支撑梁，其中谐振器两端分别与杠杆梁A和杠杆梁B相连；杠杆梁A —端固定在基板上，另一端与牵引梁A相连；杠杆梁B —端与谐振器相连，另一端与质量块相连，杠杆梁通过杠杆支撑梁固置在基板上；牵引梁A —端与杠杆梁A相连，另一端与质量块相连。所述z轴检测电极板固置在基板上对应于质量块的位置。在上述三轴微机械加速度计中，谐振器包括谐振器主体和固定电极，其中谐振器主体为单梁结构或双梁音叉结构，固定电极固置在基板上。在上述三轴微机械加速度计中，质量块包括内质量块、外质量块和外质量块支撑梁，其中内质量块对应基板的中心部位，外质量块和外质量块支撑梁为四个，其中两个沿X轴以基板中心点对称分布，另外两个沿y轴以基板中心点对称分布。外质量块支撑梁一端固定在基板上，另一端与外质量块相连。本专利技术与现有技术相比有如下有益效果: (1)本专利技术三轴陀螺仪采用变频率法和变电容法实现加速度測量，測量灵敏度高，抗干扰能力强；同时布线方式简单，信号耦合小，提高了信噪比，能实现较高的測量精度； (2)本专利技术三轴加速度计结构紧凑，体积小、集成度高，可大幅度减小加速度计体积和重量，具有广泛的应用前景； (3)本专利技术陀螺仪制作エ艺简单、成本低廉、具有较高性能，适合大批量生产。【专利附图】【附图说明】图1和图5为本专利技术单结构微机械三轴加速度计的立体结构示意图。图2和图6为本专利技术单结构微机械三轴加速度计结构层的示意图。图3和图7为本专利技术单结构微机械三轴加速度计结构层沿A-A剖面图。图4和图8为本专利技术单结构微机械三轴加速度计基板的主视图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进ー步详细的描述: 如图1和图5所示为本专利技术单结构微机械三轴加速度计的立体结构示意图，三轴微机械加速度计包括基板I和固定安装在基板I上的加速度计主体2。加速度计主体2包括质量块3、z轴检测电极板7 (如图4和8所示)和平面检测单元，其中平面检测单元由四个检测模块组成，四个模块分别沿X轴和y轴分布在质量块3的周边，且分别沿X轴和y轴以基板I中心点对称均匀分布。如图2为本专利技术单结构微机械三轴加速度计结构层示意图，由图可知平面检测模块包括谐振器、杠杆梁5和牵引梁6，其中谐振器固定在基板I上，且与杠杆梁5相连；杠杆梁5 —端固定在基板上，另一端与牵引梁6相连；牵引梁6 —端与杠杆梁5相连，另一端与质量块3相连。如图6为本专利技术单结构微机械三轴加速度计结构层示意图，由图可知平面检测模块包括谐振器、杠杆梁(A)5、杠杆梁(B)10、牵引梁(A)6和杠杆支撑梁11，其中谐振器两端分别与杠杆梁(A) 5和杠杆梁(B) 10相连；杠杆梁(A) 5 一端固定在基板上，另一端与牵引梁(A) 6相连；杠杆梁(B) 10 一端与谐振器4相连，另一端与质量块3相连，杠杆梁通过杠杆支撑梁11固置在基板I上；牵引梁(A)6 —端与杠杆梁(A) 5相连，另一端与质量块3相连。质量块3包括内质量块3a、外质量块3b和外质量块支撑梁3c，其中内质量块3a对应基板I的中心部位，外质量块3b和外质量块支撑梁3c为四个，其中两个沿X轴以基板I中心点对称分布，另外两个沿I轴以基板I中心点对称分布。外质量块支撑梁3c —端固定在基板上，另一端与外质量块3b相连。谐振器包括谐振器主体8和固定电极9，谐振器主体8为单梁结构或双梁音叉结构，所述固定电极9固置在基板I上。如图4和图8所示，在基板I上对应于质量块3的位置制作金属层，形成z轴检测电极板7。以上所述，仅为本专利技术最佳的【具体实施方式】，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三轴微机械加速度计，其特征在于：包括基板（1）和固定安装在基板（1）上的加速度计主体（2）；所述加速度计主体（2）包括质量块（3）、z轴检测电极板（7）和平面检测单元，其中平面检测单元由四个检测模块组成，四个模块分别沿x轴和y轴分布在质量块（3）的周边，且分别沿x轴和y轴以基板（1）中心点对称均匀分布；所述平面检测模块包括谐振器、杠杆梁（5）和牵引梁（6），其中谐振器固定在基板（1）上，且与杠杆梁（5）相连，杠杆梁（5）一端固定在基板上，另一端与牵引梁（6）相连，牵引梁（6）一端与杠杆梁（5）相连，另一端与质量块（3）相连；所述z轴检测电极板（7）固置在基板（1）上对应于质量块（3）的位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：滕金燕，
申请(专利权)人：滕金燕，
类型：发明
国别省市：