專利名稱：雙軸加速度傳感器的制作方法
雙軸加速度傳感器
技術領域：
本發明涉及一種加速度傳感器，尤其涉及一種差分式的雙軸加速度傳感器。
背景技術：
基于微機電系統MEMS的微機械慣性儀表以其體積小、成本低、可與接口電路集成等優點有著廣泛的應用前景，加速度傳感器則是其中典型代表之一。隨著加速度傳感器的不斷發展，人們逐漸認識到差分 電容式加速度傳感器具有動態范圍大、功耗小等優點。目前，使用MEMS構造的差分電容式加速度傳感器元件包括類似于標準加速度傳感器的結構質量塊、復原彈簧、移位換能器、某種形式的阻尼和所有元件所依附的殼體。電容式加速度傳感器的基本工作原理是待測加速度產生的慣性力引起敏感電容的極板間隙或極板交疊面積變化，使電容變化與加速度大小成比例關系，通過信號處理電路獲取敏感電容的變化即可獲得加速度的大小。而此內產品目前市場上多為(X-Y)雙軸一體結構的雙軸加速度傳感器，其包括質量塊、與所述質量塊相對兩側固定連接的第一彈性支撐件(X軸方向)和與所述質量塊另外相對的兩側固定連接的第二彈性支撐件(Y軸方向)。然而，相關技術的雙軸加速度傳感器其第一彈性支撐件和第二彈性支撐件在X、Y雙軸方向上關聯性大，當只有X(Y)方向有加速度時，所述第一(二)彈性支撐件發生形變，但同時第二(一)彈性支撐件也會隨之有微小的形變，形成相互干擾，從而使得相關技術的雙軸加速度傳感器的測試精度降低。因此，實有必要提出一種新的雙軸加速度傳感器克服上術問題。

發明內容本發明需解決的技術問題是提供一種測量精度高，性能更優的雙軸加速度傳感器。根據上述的技術問題，設計了一種雙軸加速度傳感器，其目的是這樣實現的一種雙軸加速度傳感器，其中，所述加速度傳感器包括基底和固定在所述基底上的檢測傳感單元，所述檢測傳感單元包括質量塊、由所述質量塊相對兩側分別延伸出的梳齒狀的第一動電極和由所述質量塊另外相對兩側分別延伸出的第二動電極部，所述第二動電極部包括電極壁和由所述電極壁向遠離所述質量塊方向延伸出的梳齒狀的第二動電極。所述質量塊包括主體部、分別嵌設在所述主體部內并與所述第一動電極垂直的兩個第一梁式彈臂和分別設置在所述主體部與兩個所述第二動電極部之間的一對框壁，所述第一梁式彈臂分別將所述框壁與所述主體部固定相連。所述檢測傳感單元還包括分別將所述框壁與所述電極壁固定相連的兩個連接部。所述質量塊還包括分別位于在所述框壁與所述電極壁之間的并與所述第一動電極平行的兩個第二梁式彈臂，所述第二梁式彈臂兩端分別固定在所述基底和連接部上。所述檢測傳感單元還設有固定在所述基底上的兩組第一定電極和兩組第二定電極，所述第一定電極與所述第一動電極呈相互交錯設置且互不接觸，所述第二定電極與所述第二動電極相互交錯設置且互不接觸。
優選的，所述第一定電極和第二定電極的兩端分別設有止擋部，所述基底上設有止擋塊，所述止擋塊卡設在所述止擋部內。優選的，所述質量塊上還設有若干貫穿其上的阻尼孔。優選的，所述第一梁式彈臂設有四個，每兩個為一組，每組分別將兩個所述框壁與所述主體部固定相連。優選的，所述第二梁式彈臂設有四個，每兩個為一組，每組分別位于所述主體部的相對兩側。與相關技術相比，本發明雙軸加速度傳感器測試精度高，性能更優。

圖I為本發明雙軸加速度傳感器的立體結構圖。
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圖2為圖I沿A-A線剖視圖(已隱去基座、第一定電極和第二定電極)。圖3為圖2中B部分放大圖。圖4為本發明雙軸加速度傳感器的部分立體結構分解圖。
具體實施方式下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步說明。如圖1-4所示，一種雙軸加速度傳感器I，其包括基底2和固定在基底2上的檢測傳感單元3。檢測傳感單元3包括質量塊31、由質量塊31相對兩側分別延伸出的梳齒狀的第一動電極32和由質量塊31另外相對兩側分別延伸出的第二動電極部33，第二動電極部33包括電極壁331和由電極壁331向遠離質量塊31方向延伸出的梳齒狀的第二動電極332。質量塊31包括主體部311、分別嵌設在主體部311內并與第一動電極32垂直的兩個第一梁式彈臂312a、312b和分別設置在主體部311與兩個第二動電極部33之間的一對框壁313，第一梁式彈臂312a、312b分別將框壁313與主體部311固定相連，檢測傳感單元3還包括分別將框壁313與電極壁331固定相連的兩個連接部3131a、3131b。質量塊31還包括分別位于框壁313與電極壁331之間的并與第一動電極32平行的兩個第二梁式彈臂314a、314b，兩個第二梁式彈臂314a、314b兩端分別固定在基底2和連接部3131a、3131b上。檢測傳感單元3還設有固定在基底2上的兩組第一定電極34和兩組第二定電極35，第一定電極34與第一動電極32呈相互交錯設置且互不接觸，第二定電極35與第二動電極332相互交錯設置且互不接觸，本實施方式中，第一定電極34、第一動電極32、第二定電極35和第二動電極332均為若干個等距離分布的電極片組成，即相鄰兩個第一定電極34 (第二定電極35)的電極片之間設有一個第一動電極32 (第二動電極332)的電極片,相鄰兩個第一動電極32 (第二動電極332)的電極片之間設有一個第一定電極34 (第二定電極35)的電極片，這種相互交錯設置的結構使得第一定電極34與第一動電極32形成第一電容組，第二定電極35與第二動電極332形成第二電容組。更優的，第一梁式彈臂312a、312b設有四個，每兩個為一組，每組第一梁式彈臂312a、312b2分別將兩個框壁313與主體部311固定相連；第二梁式彈臂314a、314b設有四個，每兩個為一組，每組第二梁式彈臂314a、314b分別位于主體部311的相對兩側。第一梁式彈臂312a、312b2和第二梁式彈臂314a、314b設皆設成兩組對稱結構，這樣可以使本發明的雙軸加速度傳感器I的靈敏度和分辨率更高。當然，第一梁式彈臂312a、312b2和第二梁式彈臂314a、314b的數量也并非限于此，但需要為兩個一組設置，其原理一樣，也可以通過改變其位置、數量和尺寸對本發明的雙軸加速度傳感器I的分辨率進行調整。本實施方式中，第一電容組用以感知X軸方向的加速度，X軸方向的力使質量塊31在X軸方向產生位移，從而使得第一電容組兩個電極正對面積發生變化而產生電容的變化，進而測出X軸方向加速度；同理，第二電容組用以感知Y方向的加速度，通過質量塊31在Y軸方向產生位移而使得第二電容組兩個電極正對面積發生變化，進而產生電容變化，進而測出Y軸方向的加速度，也即形成X-Y雙軸加速度的感測。本實施方式中，第一定電極34和第二定電極35的兩端分別設有止擋部(未標號)，基底2上設有止擋塊4，止擋塊4嵌設在止擋部內。止擋塊4的設置用來防止質量塊2過大幅度的移動，從而對本發明的雙軸加速度傳感器I形成保護，提高了其可靠性。更優的質量塊31上還設有若干貫穿其上的阻尼孔315，阻尼孔315起到泄露阻尼的作用。
與相關技術相比，本發明的雙軸加速度傳感器其X-Y軸的第一、第二梁式彈臂形成聯動結構，通過框壁減小了第一、第二梁式彈臂之間的相互影響，進一步提高了本發明雙軸加速度傳感器的測量精確度，并將第一、第二梁式彈臂嵌設在質量塊中，最大限度的增大質量塊的體積，從而提高了雙軸加速度傳感器的靈敏度。以上所述的僅是本發明的實施方式，在此應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出改進，但這些均屬于本發明的保護范 圍。
權利要求
1.一種雙軸加速度傳感器，其特征在于所述加速度傳感器包括基底和固定在所述基底上的檢測傳感單元，所述檢測傳感單元包括質量塊、由所述質量塊相對兩側分別延伸出的梳齒狀的第一動電極和由所述質量塊另外相對兩側分別延伸出的第二動電極部，所述第二動電極部包括電極壁和由所述電極壁向遠離所述質量塊方向延伸出的梳齒狀的第二動電極，所述質量塊包括主體部、分別嵌設在所述主體部內并與所述第一動電極垂直的兩個第一梁式彈臂和分別設置在所述主體部與兩個所述第二動電極部之間的一對框壁，所述第一梁式彈臂分別將所述框壁與所述主體部固定相連，所述檢測傳感單元還包括分別將所述框壁與所述電極壁固定相連的兩個連接部，所述質量塊還包括分別位于在所述框壁與所述電極壁之間的并與所述第一動電極平行的兩個第二梁式彈臂，所述第二梁式彈臂兩端分別固定在所述基底和連接部上，所述檢測傳感單元還設有固定在所述基底上的兩組第一定電 極和兩組第二定電極，所述第一定電極與所述第一動電極呈相互交錯設置且互不接觸，所述第二定電極與所述第二動電極相互交錯設置且互不接觸。
2.根據權利要求I所述的雙軸加速度傳感器，其特征在于所述第一定電極和第二定電極的兩端分別設有止擋部，所述基底上設有止擋塊，所述止擋塊卡設在所述止擋部內。
3.根據權利要求2所述的雙軸加速度傳感器，其特征在于所述質量塊上還設有若干貫穿其上的阻尼孔。
4.根據權利要求3所述的雙軸加速度傳感器，其特征在于所述第一梁式彈臂設有四個，每兩個為一組，每組分別將兩個所述框壁與所述主體部固定相連。
5.根據權利要求4所述的雙軸加速度傳感器，其特征在于所述第二梁式彈臂設有四個，每兩個為一組，每組分別位于所述主體部的相對兩側。
全文摘要
本發明提供了一種雙軸加速度傳感器，其包括基底和固定在所述基底上的檢測傳感單元。所述檢測傳感單元包括質量塊、由所述質量塊延伸出的梳齒狀的第一動電極和第二動電極部，所述第二動電極部包括電極壁和由所述電極壁延伸出的梳齒狀的第二動電極。所述質量塊包括主體部、第一梁式彈臂和框壁，所述第一梁式彈臂將所述框壁與所述主體部固定相連。所述質量塊還包括第二梁式彈臂。所述檢測傳感單元還設有第一定電極和第二定電極，所述第一定電極與所述第一動電極呈相互交錯設置且互不接觸，所述第二定電極與所述第二動電極相互交錯設置且互不接觸。與相關技術本比，本發明的雙軸加速度傳感器測量精度高，靈敏度性能更優。
文檔編號G01P15/18GK102721830SQ201210008599
公開日2012年10月10日 申請日期2012年1月3日 優先權日2012年1月3日
發明者張睿, 王琳琳 申請人:瑞聲聲學科技(深圳)有限公司, 瑞聲科技(新加坡)有限公司