专利名称：双轴加速度传感器的制作方法
双轴加速度传感器
技术领域：
本发明涉及一种加速度传感器，尤其涉及一种差分式的双轴加速度传感器。
背景技术：
基于微机电系统MEMS的微机械惯性仪表以其体积小、成本低、可与接口电路集成等优点有着广泛的应用前景，加速度传感器则是其中典型代表之一。随着加速度传感器的不断发展，人们逐渐认识到差分 电容式加速度传感器具有动态范围大、功耗小等优点。目前，使用MEMS构造的差分电容式加速度传感器元件包括类似于标准加速度传感器的结构质量块、复原弹簧、移位换能器、某种形式的阻尼和所有元件所依附的壳体。电容式加速度传感器的基本工作原理是待测加速度产生的惯性力引起敏感电容的极板间隙或极板交叠面积变化，使电容变化与加速度大小成比例关系，通过信号处理电路获取敏感电容的变化即可获得加速度的大小。而此内产品目前市场上多为(X-Y)双轴一体结构的双轴加速度传感器，其包括质量块、与所述质量块相对两侧固定连接的第一弹性支撑件(X轴方向)和与所述质量块另外相对的两侧固定连接的第二弹性支撑件(Y轴方向)。然而，相关技术的双轴加速度传感器其第一弹性支撑件和第二弹性支撑件在X、Y双轴方向上关联性大，当只有X(Y)方向有加速度时，所述第一(二)弹性支撑件发生形变，但同时第二(一)弹性支撑件也会随之有微小的形变，形成相互干扰，从而使得相关技术的双轴加速度传感器的测试精度降低。因此，实有必要提出一种新的双轴加速度传感器克服上术问题。
发明内容本发明需解决的技术问题是提供一种测量精度高，性能更优的双轴加速度传感器。根据上述的技术问题，设计了一种双轴加速度传感器，其目的是这样实现的一种双轴加速度传感器，其中，所述加速度传感器包括基底和固定在所述基底上的检测传感单元，所述检测传感单元包括质量块、由所述质量块相对两侧分别延伸出的梳齿状的第一动电极和由所述质量块另外相对两侧分别延伸出的第二动电极部，所述第二动电极部包括电极壁和由所述电极壁向远离所述质量块方向延伸出的梳齿状的第二动电极。所述质量块包括主体部、分别嵌设在所述主体部内并与所述第一动电极垂直的两个第一梁式弹臂和分别设置在所述主体部与两个所述第二动电极部之间的一对框壁，所述第一梁式弹臂分别将所述框壁与所述主体部固定相连。所述检测传感单元还包括分别将所述框壁与所述电极壁固定相连的两个连接部。所述质量块还包括分别位于在所述框壁与所述电极壁之间的并与所述第一动电极平行的两个第二梁式弹臂，所述第二梁式弹臂两端分别固定在所述基底和连接部上。所述检测传感单元还设有固定在所述基底上的两组第一定电极和两组第二定电极，所述第一定电极与所述第一动电极呈相互交错设置且互不接触，所述第二定电极与所述第二动电极相互交错设置且互不接触。
优选的，所述第一定电极和第二定电极的两端分别设有止挡部，所述基底上设有止挡块，所述止挡块卡设在所述止挡部内。优选的，所述质量块上还设有若干贯穿其上的阻尼孔。优选的，所述第一梁式弹臂设有四个，每两个为一组，每组分别将两个所述框壁与所述主体部固定相连。优选的，所述第二梁式弹臂设有四个，每两个为一组，每组分别位于所述主体部的相对两侧。与相关技术相比，本发明双轴加速度传感器测试精度高，性能更优。
图I为本发明双轴加速度传感器的立体结构图。
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图2为图I沿A-A线剖视图(已隐去基座、第一定电极和第二定电极)。图3为图2中B部分放大图。图4为本发明双轴加速度传感器的部分立体结构分解图。
具体实施方式下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。如图1-4所示，一种双轴加速度传感器I，其包括基底2和固定在基底2上的检测传感单元3。检测传感单元3包括质量块31、由质量块31相对两侧分别延伸出的梳齿状的第一动电极32和由质量块31另外相对两侧分别延伸出的第二动电极部33，第二动电极部33包括电极壁331和由电极壁331向远离质量块31方向延伸出的梳齿状的第二动电极332。质量块31包括主体部311、分别嵌设在主体部311内并与第一动电极32垂直的两个第一梁式弹臂312a、312b和分别设置在主体部311与两个第二动电极部33之间的一对框壁313，第一梁式弹臂312a、312b分别将框壁313与主体部311固定相连，检测传感单元3还包括分别将框壁313与电极壁331固定相连的两个连接部3131a、3131b。质量块31还包括分别位于框壁313与电极壁331之间的并与第一动电极32平行的两个第二梁式弹臂314a、314b，两个第二梁式弹臂314a、314b两端分别固定在基底2和连接部3131a、3131b上。检测传感单元3还设有固定在基底2上的两组第一定电极34和两组第二定电极35，第一定电极34与第一动电极32呈相互交错设置且互不接触，第二定电极35与第二动电极332相互交错设置且互不接触，本实施方式中，第一定电极34、第一动电极32、第二定电极35和第二动电极332均为若干个等距离分布的电极片组成，即相邻两个第一定电极34 (第二定电极35)的电极片之间设有一个第一动电极32 (第二动电极332)的电极片,相邻两个第一动电极32 (第二动电极332)的电极片之间设有一个第一定电极34 (第二定电极35)的电极片，这种相互交错设置的结构使得第一定电极34与第一动电极32形成第一电容组，第二定电极35与第二动电极332形成第二电容组。更优的，第一梁式弹臂312a、312b设有四个，每两个为一组，每组第一梁式弹臂312a、312b2分别将两个框壁313与主体部311固定相连；第二梁式弹臂314a、314b设有四个，每两个为一组，每组第二梁式弹臂314a、314b分别位于主体部311的相对两侧。第一梁式弹臂312a、312b2和第二梁式弹臂314a、314b设皆设成两组对称结构，这样可以使本发明的双轴加速度传感器I的灵敏度和分辨率更高。当然，第一梁式弹臂312a、312b2和第二梁式弹臂314a、314b的数量也并非限于此，但需要为两个一组设置，其原理一样，也可以通过改变其位置、数量和尺寸对本发明的双轴加速度传感器I的分辨率进行调整。本实施方式中，第一电容组用以感知X轴方向的加速度，X轴方向的力使质量块31在X轴方向产生位移，从而使得第一电容组两个电极正对面积发生变化而产生电容的变化，进而测出X轴方向加速度；同理，第二电容组用以感知Y方向的加速度，通过质量块31在Y轴方向产生位移而使得第二电容组两个电极正对面积发生变化，进而产生电容变化，进而测出Y轴方向的加速度，也即形成X-Y双轴加速度的感测。本实施方式中，第一定电极34和第二定电极35的两端分别设有止挡部(未标号)，基底2上设有止挡块4，止挡块4嵌设在止挡部内。止挡块4的设置用来防止质量块2过大幅度的移动，从而对本发明的双轴加速度传感器I形成保护，提高了其可靠性。更优的质量块31上还设有若干贯穿其上的阻尼孔315，阻尼孔315起到泄露阻尼的作用。
与相关技术相比，本发明的双轴加速度传感器其X-Y轴的第一、第二梁式弹臂形成联动结构，通过框壁减小了第一、第二梁式弹臂之间的相互影响，进一步提高了本发明双轴加速度传感器的测量精确度，并将第一、第二梁式弹臂嵌设在质量块中，最大限度的增大质量块的体积，从而提高了双轴加速度传感器的灵敏度。以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范 围。
权利要求
1.一种双轴加速度传感器，其特征在于所述加速度传感器包括基底和固定在所述基底上的检测传感单元，所述检测传感单元包括质量块、由所述质量块相对两侧分别延伸出的梳齿状的第一动电极和由所述质量块另外相对两侧分别延伸出的第二动电极部，所述第二动电极部包括电极壁和由所述电极壁向远离所述质量块方向延伸出的梳齿状的第二动电极，所述质量块包括主体部、分别嵌设在所述主体部内并与所述第一动电极垂直的两个第一梁式弹臂和分别设置在所述主体部与两个所述第二动电极部之间的一对框壁，所述第一梁式弹臂分别将所述框壁与所述主体部固定相连，所述检测传感单元还包括分别将所述框壁与所述电极壁固定相连的两个连接部，所述质量块还包括分别位于在所述框壁与所述电极壁之间的并与所述第一动电极平行的两个第二梁式弹臂，所述第二梁式弹臂两端分别固定在所述基底和连接部上，所述检测传感单元还设有固定在所述基底上的两组第一定电 极和两组第二定电极，所述第一定电极与所述第一动电极呈相互交错设置且互不接触，所述第二定电极与所述第二动电极相互交错设置且互不接触。
2.根据权利要求I所述的双轴加速度传感器，其特征在于所述第一定电极和第二定电极的两端分别设有止挡部，所述基底上设有止挡块，所述止挡块卡设在所述止挡部内。
3.根据权利要求2所述的双轴加速度传感器，其特征在于所述质量块上还设有若干贯穿其上的阻尼孔。
4.根据权利要求3所述的双轴加速度传感器，其特征在于所述第一梁式弹臂设有四个，每两个为一组，每组分别将两个所述框壁与所述主体部固定相连。
5.根据权利要求4所述的双轴加速度传感器，其特征在于所述第二梁式弹臂设有四个，每两个为一组，每组分别位于所述主体部的相对两侧。
全文摘要
本发明提供了一种双轴加速度传感器，其包括基底和固定在所述基底上的检测传感单元。所述检测传感单元包括质量块、由所述质量块延伸出的梳齿状的第一动电极和第二动电极部，所述第二动电极部包括电极壁和由所述电极壁延伸出的梳齿状的第二动电极。所述质量块包括主体部、第一梁式弹臂和框壁，所述第一梁式弹臂将所述框壁与所述主体部固定相连。所述质量块还包括第二梁式弹臂。所述检测传感单元还设有第一定电极和第二定电极，所述第一定电极与所述第一动电极呈相互交错设置且互不接触，所述第二定电极与所述第二动电极相互交错设置且互不接触。与相关技术本比，本发明的双轴加速度传感器测量精度高，灵敏度性能更优。
文档编号G01P15/18GK102721830SQ201210008599
公开日2012年10月10日 申请日期2012年1月3日 优先权日2012年1月3日
发明者张睿, 王琳琳 申请人:瑞声声学科技(深圳)有限公司, 瑞声科技(新加坡)有限公司