减少加速度计中的滞后效应的制作方法_4

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16B (共同地称为“电容间隙216”)是在检测质量202与定子212B之间由凸起垫片206 - 210所限定的间隙,这些间隙是凸起垫片206 - 210的高度(例如,在检测质量202的任一侧上,大约1英寸的千分之一)。在一些例子中,各电容间隙216可具有电容值。电子设备(未图示)可检测电容间隙216的电容值,在闭环差动电容构造中该电容值可以被检测并且被电子设备(未图示)用于确定加速度计组件200的加速度。例如,电容间隙216A的增大和电容间隙216B的减小可以表示施加在加速度计组件200上的加速度。相反,电容间隙216B的减小和电容间隙216B的增加可以表示施加在加速度计组件200上的加速度。
[0049]在一些例子中,加速度计组件200可包括附接到检测质量202各侧上的力再平衡线圈(未图示)。在一些例子中,加速度计组件200可包括对力再平衡线圈进行伺服从而使检测质量202位于零位的电子设备(未图示)。在一些例子中,当加速度施加到加速度计组件200上时,电子设备可增加力再平衡线圈中的电流,从而将检测质量202维持在零位。在本例子中,电流的增加与施加到加速度计组件200上的加速度的量成比例。
[0050]在图6的例子中,在加速度计组件200的制造期间产生由单箭头所表示的力和/或应变(例如,夹紧力和/或热应变)。例如,可将定子212夹紧到加速度计,这可将力置于凸起垫片206 - 210上,并且凸起垫片206 - 210可支撑由双箭头所表示的力。在本例子中,在将定子212夹紧到加速度计之后,可将腹带214附接(例如,用环氧树脂粘接)到定子212以便将定子212保持在位。为了使定子212与腹带214之间的环氧树脂固化,加热加速度计组件200。
[0051]在一些例子中,将加速度计组件200加热到使环氧树脂固化的温度。热膨胀系数在腹带214、定子212、环氧树脂、和加速度计组件200中的其它材料之间是不同的。热膨胀系数不匹配导致不同材料以不同的速率膨胀和收缩。在一些例子中,来自加热加速度计组件200的热应变导致定子212径向地向外膨胀。当定子212向外膨胀时,定子212的径向膨胀将力施加在凸起垫片206 - 210 (未图示)上。在一些例子中,凸起垫片206 - 210可通过挠曲而隔离并且/或者减小力,同时维持加速度计与定子212之间的电容间隙216。
[0052]在一些例子中,当加速度计组件200被加热到使环氧树脂固化的温度之后而冷却时,腹带214、定子212、环氧树脂、和加速度计组件200中的其它材料之间的不同的热膨胀系数导致加速度计组件200的不同部件以不同的速率压缩。在一些例子中,由于使加速度计组件200冷却所导致的应变可压缩定子212,尤其是腹带214可将定子212压缩到凸起垫片206 - 210上,如由在腹带214A和214B处的单箭头所示。当定子212被压到一起时,冷却期间的压缩将力施加在凸起垫片206 - 210上,这可由定子212中的单箭头所表示。在一些例子中,凸起垫片206 - 210可支撑由双箭头所表示的压缩力,同时维持在加速度计与定子212之间的电容间隙216。在一些例子中,如果在加速度计组件200的制造之后存在的话,凸起垫片206可降低加速度计的功能。
[0053]在一些例子中,在没有凸起垫片206的情况下,凸起垫片208 - 210可充当定子212上的悬臂,从而允许定子212朝向检测质量而向内弯曲。在这些例子中,在制造期间没有凸起垫片206的情况下,当加速度计组件200冷却时,在制造期间置于定子212上的力和/或应变可导致定子212略微弯曲。在一些例子中,定子212中的弯曲可改变电容间隙216,从而导致加速度计组件200的加速度确定中的误差。在一些例子中,定子212中的弯曲可能要求在构造后对加速度计组件200进行校准。
[0054]在一些例子中,定子212和腹带214可由殷钢构成,该殷钢具有每摄氏温度百万分之二(2 ppm)的热膨胀系数。然而,石英,加速度计可由其组成,具有每摄氏温度0.55 ppm的热膨胀系数。当温度升高时殷钢与石英之间的热膨胀系数的差异对加速度计组件200产生影响,从而导致包括磁通量回路的金属部件(例如,定子212、电容器极板等)比石英更快地膨胀,从而将应变施加在支撑结构上。在一些例子中,在没有凸起垫片206的情况下,当施加应变时凸起垫片206 - 208会滑动,因此如果不对加速度计进行重新校准,则导致滞后。在一些例子中,凸起垫片206 - 210能够相对于定子212而弯曲,因此凸起垫片206 - 210可与定子212 —起行进并且支撑结构保持不变,同时在将凸起垫片206 - 210附接到支撑结构的垫片挠曲部上发生变形。在一些例子中,在制造过程期间使用凸起垫片206 - 210可允许定子212的膨胀导致较少的应力作用于支撑结构上,并且可防止由于热膨胀系数中的差异所导致的电容间隙216的变化。在一些例子中,与在制造期间仅使用凸起垫片208 - 210相比,在制造期间使用凸起垫片206 - 210可提供制造后的更稳定的电容测量。在一些例子中,凸起垫片206增加额外的摩擦,从而防止仅与三个凸起垫片相关的滑动。
[0055]图7是图解说明在使组件冷却且已将凸起垫片206去除之后加速度计组件200的示例剖视图的示意图。在图7的例子中,加速度计组件200包括如图6中所示的检测质量202、挠曲部204、凸起垫片208 - 210、定子212A和212B、腹带214A和214B及电容间隙216A和 216B。
[0056]在图7的例子中,在加速度计组件200的制造期间力和/或应变已被消除后,已将如图6中所示的凸起垫片206隔离(例如,去除)。在一些例子中,去除凸起垫片206可提供检测质量2和挠曲部4与由在腹带214B附近的定子212所产生的任何其它力和/或应变的进一步隔离。在一些例子中,可利用激光将凸起垫片206隔离。在其它例子中,可通过剪下凸起垫片206而将凸起垫片206隔离。在一些例子中,可以将一部分的支撑结构(例如,如图1中所示的支撑结构10的区域12)去除(例如,通过激光或机械方法的剪切)从而允许接近凸起垫片206。在一些例子中,可通过将凸起垫片206的垫片挠曲部破裂或者剪切,而将凸起垫片206隔离。在一些例子中,通过将凸起垫片206隔离,垫片挠曲部可仍然保持有支撑结构,并且可仅将凸起垫片206隔离(例如,去除)。
[0057]在一些例子中,电容器极板(未图示)是C形的并且可通过蒸气沉积而使该电容器极板沉积到检测质量202的顶部和底部,并且电子设备(未图示)与电容器极板(未图示)形成闭环。在一些例子中,电容器极板的C形几何形状提供电容的中心,因此如果电容器极板倾斜,那么当电容在C形状的第一端增加并且在C形状的第二端减小时电容器极板的敏感性降低。在一些例子中,检测质量202的位移导致顶部电容器极板与底部电容器之间的电容变化。在一些例子中,电子设备可利用在顶部电容器极板与底部电容器极板之间的电容变化来确定加速度计组件200的加速度。
[0058]此外,可将具有力再平衡线圈的线圈管安装在检测质量的任一侧上。在一些例子中,电子设备改变力再平衡线圈中的电流以便对检测质量进行伺服从而维持零位。加速度计组件200的任何加速将使检测质量202从由支撑结构所限定的平面运动出来,并且将检测质量202维持在零位所需的电流增加与加速度计组件200所经历的量成比例。
[0059]在一些例子中,加速度计组件装置(例如,加速度计组件200)包括位于第一定子与第二定子(例如,定子212A与定子212B)之间的加速度计,并且加速度计包括多个特征。在一些例子中,所述多个特征包括检测质量(例如,检测质量202)、限定一个平面且构造成支撑检测质量的支撑结构、构造成挠性地将检测质量连接到支撑结构的挠曲部(例如,挠曲部204)、多个凸起垫片(例如,凸起垫片208和210)、附接到第一定子和第二定子的腹带(例如,腹带214 )、在挠曲部与支撑结构的外部之间的区域(例如,被隔离的和/或去除的凸起垫片206)、及将加速度计与第一定子和第二定子隔离(例如,防止接触)的区域。在一些例子中,该区域可以通过将至少一个凸起垫片的垫片挠曲部剪切或破裂中的至少一种方式而形成。在一些例子中,该区域可通过去除一部分的支撑结构而形成。在一些例子中,可将第一定子和第二定子夹紧在加速度计上。在一些例子中,可通过用环氧树脂将腹带粘接到第一定子和第二定子,而将腹带附接。
[0060]图8是图解说明根据本文中所描述的技术用于制造加速度计的示例操作的流程图。图8是关于图4A和图5A、及图4B和图5B描述的。在图4A和图5A的例子中,用光刻胶掩蔽材料101A从而限定多个特征(252)。在一些例子中,多个特征包括检测质量112、限定一个平面且构造成支撑检测质量112的支撑结构120、构造成将检测质量112挠性地连接到支撑结构120的挠曲部114、以及多个凸起垫片116A - 116D,所述多个凸起垫片包括位于支撑结构120上且在检测质量112的挠曲部114与支撑结构120的外部之间的至少一个凸起垫片(例如,凸起垫片116A),所述凸起垫片116A构造成是可隔离的(254)。在图5A的例子中,对材料101A进行处理,从而在材料101A上形成多个特征(256)。
[0061]在一些例子中,用光刻胶掩蔽材料101A包括第一掩膜103A和第二掩膜105A ;其中第一掩膜103A限定支撑结构120,第二掩膜105A限定支撑结构120的内部。在一些例子中,第一掩膜103A可包含丝网聚乙烯基材料,第二掩膜105A可具有硅橡胶材料。在一些例子中,对材料101A进行处理可包括在酸浴中刻蚀石英衬底。在一些例子中,对材料101A进行处理可包括用二氧化碳激光对石英衬底进行处理。在一些例子中,凸起垫片116A构造成通过二氧化碳激光而将其隔离。
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