一种可工程化的mems加速度计的制作方法
【专利摘要】一种可工程化的MEMS加速度计，包括加速度敏感芯片、信号转换电路、第一金属管壳、第二金属管壳、第一基板、第二基板、信号调节电路。其中加速度计还包括温度传感器，其紧邻所述加速度敏感芯片；所述加速度敏感芯片、信号转换电路和温度传感器封装为独立的第一模块，所述信号调节电路在调试后封装为独立的第二模块，第二模块晚于第一模块封装。其中信号转换电路包括C-V转换电路、电压基准源裸芯片；信号调节电路包括校正和反馈电路、零位调节电路和滤波电路。本发明解决了MEMS加速度计工程化的诸多难题，特别是温度特性、冲击及过载的环境适应性，可用于制作惯性测量和惯性导航的加速度敏感元件，也可以作为桥梁健康监测等领域的加速度测量元件。
【专利说明】—种可工程化的MEMS加速度计
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可工程化的MEMS (微机电系统)加速度计，属于MEMS惯性技术范畴，可作为航空、航天、兵器等领域的惯性测量和惯性导航的加速度敏感元件，也可以作为桥梁健康监测、地质勘探等领域的加速度测量元件。
【背景技术】
[0002]MEMS加速度计原理样机国内研制较多，但当前面临工程化的诸多难题。因此国内MEMS加速度计一直没有大规模装备使用，首先是精度问题，当前MEMS加速度计的偏置及标定因子的稳定性及满量程下非线性指标离惯性级技术指标仍然有较大差距；温度特性，当前MEMS加速度计样机都面临温度系数大、温度特性不重复，滞回大等问题，由于MEMS加速度计的快速启动使用要求，其很少是在恒温范围内环境使用，使得温度特性成为制约MEMS加速度计工程化应用的瓶颈之一，影响温度特性的主要因数是加速度计的封装和微组装工艺，当前普遍采用的方案是PCB板级方案或者陶瓷基板方案，前者成本较低，但由于PCB和MEMS裸芯片的材料膨胀系数相差一个数量级，使得其全温范围的稳定性及温度重复性较差，后者陶瓷基板的成本很高，陶瓷本身的材料匹配性和加速度计裸芯片更为接近，但其散热性能很差，导致加速度计整机存在较大的温度迟滞，此外采用粘接用胶的性能也是影响加速度计温度特性的一个重要因素；力学环境适应性，主要是指加速度计的抗冲击和振动特性的能力，由于MEMS加速度计的静电负刚度效应，一方面系统设计如果不够优化，使得在满量程范围之内，瞬间冲击出现吸合现象，另一方面，在超出满量程的大过载下，由于结构设计不合理，使得大过载下由于硅基MEMS加速度计特有的吸和效应，硅基活动质量块和固定极板吸合，而且在上电中不可回复。此外加速度计振动和冲击前后零位存在较大的变化，这也是工程化应用的一个难题；质量一致性及成本问题，受限于国内MEMS加工工艺，当前MEMS加速度计裸芯片存在基容对称性以及一致性较差等问题，裸芯片筛选检测、在线调试等诸多问题当前尚无很好的解决方案，为了解决在线调试问题，当前的接近方案是采用裸芯片预先封装，这样避免了在线调试对裸芯片的污染问题，但采用预封装也增加了产品的成本，也直接关系到MEMS加速度计工程化的能力。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:克服现有技术的不足，提供一种可工程化的MEMS加速度计，本发明精度高，力学及温度的环境适应性好，并解决了工程化过程中的成本、质量一致性等关键难题。
[0004]故本发明提供一种可工程化的MEMS加速度计，包括加速度敏感芯片(I)、信号转换电路、信号调节电路，其中所述加速度计还包括温度传感器(10)，所述温度传感器(10)紧邻所述加速度敏感芯片(I);所述加速度敏感芯片(I)、信号转换电路和温度传感器(10)封装为独立的第一模块，所述信号调节电路在调试后封装为独立的第二模块，所述第二模块晚于第一模块封装。[0005]其中所述第一模块包括第一金属管壳(31)以及设置在所述第一金属管壳(31)内的第一基板(4)以及加速度敏感芯片(I)、信号转换电路和温度传感器(10);所述第一基板
(4)、加速度敏感芯片(I)和温度传感器(10)设置在所述第一金属管壳(31)的底座上，所述信号转换电路设置在所述第一基板(4)上。
[0006]所述信号转换电路包括C-V转换电路(2)、电压基准源裸芯片(5)，所述C-V转换电路(2)、电压基准源裸芯片(5)通过薄膜混合集成工艺在第一基板(4)上微组装和电气连接。
[0007]其中所述第二模块包括第二金属管壳(32)以及设置在所述第二金属管壳(32)底座上的第二基板出)、信号调节电路，所述信号调节电路设置在所述第二基板(6)上。
[0008]所述信号调节电路包括校正和反馈电路(7)、零位调节电路⑶和滤波电路(9)，所述校正和反馈电路(7)、零位调节电路(8)和滤波电路(9)通过薄膜混合集成工艺在第二基板(6)上微组装和电气连接。
[0009]优选的，所述C-V转换电路⑵为前端C-V转换专用集成电路，第二金属管壳(32)为带内部接线引脚的金属管壳，校正和反馈电路(7)为PID校正电路和反馈加力电路，滤波电路(9)为环外滤波电路。
[0010]其中由加速度敏感芯片⑴、C-V转换电路⑵、校正和反馈电路(7)和零位调节电路(8)，形成闭环反馈回路，其开环截止频率大于1kHz，单位阶跃响应时间小于1ms。
[0011]所述滤波电路(9)设置于闭环反馈回路之外，用于调节MEMS加速度计的闭环带宽；零位调节电路(8)设置于闭环反馈回路前向通道，采用静电力实现几何零位和机械零位及电气零位的调整，以满足用户线性度的要求。
[0012]优选的，所述温度传感器(10)为微型钼电阻温度传感器。
[0013]优选的，所述第一金属管壳(31)和第二金属管壳(32)为可伐合金材料,所述第一基板(4)和第二基板(6)为陶瓷基板，采用和玻璃膨胀系数更为一致并且散热较好的氮化铝基材，其线条采用薄膜工艺制备，并通过共晶焊工艺分别焊接于第一金属管壳(31)和第二金属管壳(32)中。
[0014]所述加速度敏感芯片(I)通过共晶焊工艺焊接在所述第一金属管壳(31)的底座上，所采用的共晶焊料为金锡合金，重量组分为金80%和锡20%，在250?400°C焊接；所述温度传感器(10)通过导热胶与所述第一金属管壳(31)的底座相粘结，并通过金丝键合与上述第一金属管壳(31)的内部接线引脚电气连接。
[0015]所述加速度敏感芯片(I)包括多个测量体，每个所述测量体包括:质量块(22)以及梳齿结构(24);所述梳齿结构(24)包括从所述质量块(22)上延伸出的活动梳齿(25)，以及与所述活动梳齿(25)相互间隔设置的固定梳齿(26)，所述活动梳齿(25)与所述固定梳齿(26)之间形成差分检测电容；所述梳齿结构(24)为四组，分别交叉设置在所述质量块
(22)的两端，其中，在因加速度产生位移时，第一组梳齿结构(241)、第二组梳齿结构(242)与第三组梳齿结构(243)、第四组梳齿结构(244)活动间隙变化方向相反，第一组梳齿结构(241)和第二组梳齿结构(242)活动间隙变化方向相同，输出一电信号，第三组梳齿结构(243)和第四组梳齿结构(244)活动间隙变化方向相同，输出一电信号；在膨胀或收缩时，第一组梳齿结构(241)和第二组梳齿结构(242)活动间隙变化方向相反，因形变量导致的差分电容变化量抵消，第三组梳齿结构(243)和第四组梳齿结构(244)活动间隙变化方向相反，因形变量导致的差分电容变化量抵消。所述加速度敏感芯片(I)还包括设置在所述测量体外的框架(21)，所述框架(21)上还设置有防撞止挡(27)，所述防撞止挡(27)与所述质量块(22)的间隙为1-3微米。
[0016]如上所述的一种可工程化的MEMS加速度计的组装工艺，包括以下步骤:
[0017]第一步，将所述加速度敏感芯片(I)、温度传感器(10)和第一基板(4)设置在第一金属管壳(31)的底座上，所述信号转换电路设置在第一基板(4)上；
[0018]第二步，真空环境中，所述第一金属管壳(31)以及设置在所述第一金属管壳(31)内的第一基板(4)、加速度敏感芯片(I)、信号转换电路和温度传感器(10)封装为独立的第一模块，采用平行缝焊的工艺封盖；
[0019]第三步，对所述第一模块进行性能筛选测试；
[0020]第四步，当对所述第一模块的性能筛选测试通过后，将所述第二基板(6)设置在第二金属管壳(32)的底座上，所述信号调节电路设置在第二基板(6)上；
[0021]第五步，所述第一模块和所述信号调节电路进行电连接；
[0022]第六步，对所述第一模块和所述信号调节电路进行工程样机调试；
[0023]第七步，将所述第二基板(6)以及所述信号调节电路在第二金属管壳(32)中通过平行缝焊的工艺封装为独立的第二模块。
[0024]其中，所述第二步真空环境中实行平行缝焊工艺，可以保证MEMS加速度计的品质因子在50-100之间。
[0025]所述性能筛选测试包括电性能测试、温度试验，如果满足技术指标，再进行第二模块的安装和调试。
[0026]所述电性能测试包括电激励测试和频率特性测试；采用电激励测试方法测试第一模块的基础电容可动性和对称性，并比对温度试验前后的变化，对第一模块的质量以及成品率进行控制。
[0027]所述工程样机调试包括采用激光在线调阻的方式来调节所述MEMS加速度计的零位输出，即通过所述电性能测试计算出零位调节电阻的阻值，然后通过激光在线调阻的方式实现MEMS加速度计的零位调节。激光在线调阻使得加速度计零位输出小于某设计指标，通过激光在线调阻的方案，可实现在线线性度调试。
[0028]由于上述技术方案运用，本发明相对于现有技术具有以下优点:
[0029]首先，将两个独立的模块进行分别封装，由于第一模块中的元件和电路不需要调试，因此可以在微组装和电连接后直接进行封盖。这样保证了第一模块的洁净环境。第一模块也不会在调试第二模块期间受到污染或影响。而且平行缝焊封装是在一定的真空度下进行的，保证加速度敏感芯片的品质因子值在50-100之间。其次，本发明在将MEMS加速度计封装成整机之前就进行了多样测试，使得加速度计的质量有所保障。并且减少了整机出现错误的几率，从而提高了成品率，降低了成本。再次，本发明中紧邻加速度计敏感芯片设置有温度传感器，可以快速地感应到加速度计敏感芯片的温度变化。第二模块中的电路也可以快速地根据温度变化来对检测数据进行补偿和调整。为此，本发明解决了现有加速度计温度滞回大的问题。再次，本发明中的加速度敏感芯片采用了多组梳齿结构，其中相互对角交叉设置的梳齿结构组合活动间隙变化方向相同，当外界施加加速度时，位移方向相同，响应输出一电信号，使得本加速度敏感芯片的检测准确度更高。此外，本加速度敏感芯片在温度或应力的变化时，相互对角交叉设置的梳齿结构组合的位移方向却是相反的，梳齿结构组合因形变量导致的差分电容变化量抵消，整体检测电容变化量不变，从而抑制了温度或应力对敏感芯片的影响。因此，本加速度敏感芯片具有较高的偏置稳定性和标度因数稳定性以及满量程的线性度。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明的结构示意图
[0031]图2为本发明中第一模块中的内部结构示意图
[0032]图3为本发明中第二模块中的内部结构示意图
[0033]图4为本发明中加速度敏感芯片测量体的结构示意图
[0034]图5为本发明中加速度敏感芯片的结构示意图
[0035]图中:1_加速度敏感芯片、2-C-V转换电路、31-第一金属管壳、32-第二金属管壳、4-第一基板、5-电压基准源裸芯片、6-第二基板、7-反馈电路、8-零位调节电路、9-滤波电路、10-温度传感器、11-加速度敏感芯片共晶焊点、21-框架、22-质量块、24-梳齿结构、25-活动梳齿、26-固定梳齿、27-防撞止挡、241-第一组梳齿结构、242-第二组梳齿结构、243-第三组梳齿结构、244-第四组梳齿结构。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图对本发明做进一步的详述:
[0037]参照图1，2和3，按照本发明所提供一种可工程化的MEMS加速度计，包括加速度敏感芯片1、信号转换电路、信号调节电路，其中所述加速度计还包括温度传感器10，所述温度传感器10紧邻所述加速度敏感芯片I ;所述加速度敏感芯片1、信号转换电路和温度传感器10封装为独立的第一模块，所述信号调节电路在调试后封装为独立的第二模块，所述第二模块晚于第一模块封装。
[0038]其中，第一模块中的元件和电路无需进行调试。因此，在安装完第一金属管壳31、第一基板4以及加速度敏感芯片1、信号转换电路和温度传感器10后，则可以将第一模块进行封盖，在对第一模块进行封装完毕之后，则可以对第一模块进行性能筛选测试，从而保证了在调试过程中这些元件不受污染或环境影响。在测试完毕后，再进行第二模块的安装，并根据测试数据对第二模块进行校准、调试。并最终将第二模块进行封盖，组成完整的MEMS加速度计。在测试、校准、调试的过程中，由于第一模块已经被封盖上了，所以不会受到任何的影响。这种在组成整机之前对MEMS加速度计进行了测试、校准、调试的方案保证了整机的成品率，降低了错误率，也减少了维修的成本。
[0039]参照图2,温度传感器10紧邻加速度敏感芯片I。第一模块包括第一金属管壳31以及设置在所述第一金属管壳31内的第一基板4、加速度敏感芯片1、信号转换电路和温度传感器10 ;其中，第一基板4、加速度敏感芯片I和温度传感器10设置在所述第一金属管壳31的底座上，信号转换电路设置在所述第一基板4上。
[0040]所述信号转换电路包括C-V转换电路2、电压基准源裸芯片5，分别通过薄膜混合集成工艺在第一基板4上实现微组装和电气连接。
[0041]其中，加速度敏感芯片I通过共晶焊工艺焊接在所述第一金属管壳31的底座上；温度传感器10通过导热胶与所述第一金属管壳31的底座相粘结，并通过金丝键合与上述第一金属管壳31的内部接线引脚电气连接。
[0042]其中,第一金属管壳31的材料为可伐合金,第一基板4为陶瓷基板,米用和玻璃膨胀系数更为一致并且散热较好的氮化铝基材，其线条采用薄膜工艺制备，并通过共晶焊工艺焊接于第一金属管壳31的底座上。而温度传感器10为微型钼电阻温度传感器。一方面，氮化铝基材的膨胀系数与加速度计敏感芯片比较接近，从而降低了 MEMS加速度计的温度系数。另一方面，可伐合金和氮化铝基材具有快速散热和热传导性，可以迅速的将温度变化传导给温度传感器10。而且温度传感器10设置在紧邻所述加速度敏感芯片I的位置上，这样可以快速地检测到加速度敏感芯片I的温度变化，从而降低了加速度计的温度滞回。
[0043]参照图3，第二模块包括第二金属管壳32以及设置在所述第二金属管壳32底座上的第二基板6，信号调节电路设置在所述第二基板6上。
[0044]所述信号调节电路包括校正和反馈电路7、零位调节电路8和滤波电路9，所述校正和反馈电路7、零位调节电路8和滤波电路9通过薄膜混合集成工艺在第二基板6上实现微组装和电气连接。其中，第二金属管壳32也为可伐合金材料，第二基板6也为陶瓷基板，采用和玻璃膨胀系数更为一致并且散热较好的氮化铝基材，其线条采用薄膜工艺制备，并通过共晶焊工艺焊接于第二金属管壳32的底座上。
[0045]参照图2和3，C-V转换电路2为前端C-V转换专用集成电路，第一金属管壳31和第二金属管壳32为带内部接线引脚的金属管壳，校正和反馈电路7为PID校正电路和反馈加力电路，滤波电路9为环外滤波电路。
[0046]其中由加速度敏感芯片1、C-V转换电路2、校正和反馈电路7和零位调节电路8，形成闭环反馈回路，其开环截止频率大于1kHz，单位阶跃响应时间小于1ms。从而保证闭环静电负反馈的建立时间小于满量程的质量块22碰撞防撞止挡27时间，保证了满量程的测量的精度。
[0047]所述滤波电路9设置于闭环反馈回路之外，用于调节MEMS加速度计的闭环带宽；零位调节电路8设置于闭环反馈回路前向通道，采用静电力实现几何零位和机械零位及电气零位的调整，弥补加速度计加工误差导致的不对称，满足加速度计满量程线性度要求。
[0048]参照图4和5，本发明中的加速度敏感芯片I包括多个测量体，每个测量体包括质量块22及梳齿结构24。所述梳齿结构24包括从所述质量块22上延伸出的活动梳齿25,以及与活动梳齿25相间隔的固定梳齿26。通电后，活动梳齿25与固定梳齿26之间形成差分检测电容。优选地，所述梳齿结构24的数量为四组，其中，第一组梳齿结构241和第二组梳齿结构242、第三组梳齿结构243和第四组梳齿结构244分别交叉设置在质量块22的两端。在因加速度产生位移时，第一组梳齿结构241、第二组梳齿结构242与第三组梳齿结构243、第四组梳齿结构244活动间隙变化方向相反，其中，第一组梳齿结构241和第二组梳齿结构242活动间隙变化方向相同，输出一电信号，第三组梳齿结构243和第四组梳齿结构244活动间隙变化方向相同，输出一电信号。所述加速度计通过检测所述梳齿结构24的差分电容变化来测量加速度。
[0049]所述第一组梳齿结构241和第二组梳齿结构242的极性相同，所述第三组梳齿结构243和第四组梳齿结构244的极性相同，在实施例中，当外界有一向右的加速度时，所述第一组梳齿结构241和第二组梳齿结构242中活动梳齿25与固定梳齿26之间的活动间隙会增大，所述第三组梳齿结构243和第四组梳齿结构244中活动梳齿25与固定梳齿26之间的活动间隙会减小，使得本加速度计输出两组加速度数据，从而提高了所述加速度计的检测精度。
[0050]当温度或应力变化时，活动梳齿25和固定梳齿26之间的间隙会因温度或应力的变化而产生变化，差分检测电容的输出值也会因为间隙的大小变化而变化。然而，本发明中的第一组梳齿结构241和第二组梳齿结构242、第三组梳齿结构243和第四组梳齿结构244的间隙变化方向相反，因同一质量块22上所感受到的温度或应力基本一致，每个梳齿结构之间活动间隙的增大与减小的形变量也基本相同，而所述第一组梳齿结构241和第二组梳齿结构242的极性相同，所述第三组梳齿结构243和第四组梳齿结构244的极性相同，故所述第一组梳齿结构241和第二组梳齿结构242因形变量导致的差分电容变化量抵消，所述第三组梳齿结构243和第四组梳齿结构244因形变量导致的差分电容变化量抵消。因此，加速度敏感芯片I的整体检测电容变化量是不变的。从而抑制了因外部环境的温度或应力变化产生的共模误差，保证了加速度计在温度变化或应力变化下的稳定性。同时，紧邻所述加速度敏感芯片I的温度传感器10可以迅速的检测到温度的变化，并快速地对加速度敏感芯片I的检测结果进行补偿，这样降低了加速度计的温度滞回。
[0051]所述框架21用于连接多个测量体，此外，所述框架21上还设置有防撞止挡27，所述防撞止挡27与质量块22之间的止挡间隙为1-3微米。由于MEMS加速度计通常为纳米级结构，其活动梳齿25与固定梳齿26之间的间隙，以及梳齿自身的宽度都非常的细小。当外界的加速度过大时，活动梳齿25与固定梳齿26可能会发生碰撞，造成梳齿的形变，甚至折断。在框架21上设置的防撞止挡27可以起一定的防吸合作用，能够有效地防止因外界加速度过大失效。
[0052]接下来，根据图1至3来详细描述本加速度计的制造工艺，该工艺包括以下步骤:
[0053]第一步，将所述加速度敏感芯片1、温度传感器10和第一基板4设置在第一金属管壳31的底座上，所述信号转换电路设置在第一基板4上；
[0054]第二步，真空环境中，所述第一金属管壳31以及设置在所述第一金属管壳31内的第一基板4、加速度敏感芯片1、信号转换电路和温度传感器10封装为独立的第一模块，采用平行缝焊的工艺封盖；
[0055]第三步，对所述第一模块进行性能筛选测试；
[0056]第四步，当对所述第一模块进行性能筛选测试通过后，将所述第二基板6设置在第二金属管壳32的底座上，所述信号调节电路设置在第二基板6上；
[0057]第五步，所述第一模块和所述信号调节电路进行电连接；
[0058]第六步，对所述第一模块和所述信号调节电路进行工程样机调试；
[0059]第七步，将所述第二基板6以及所述信号调节电路在第二金属管壳32中通过平行缝焊的工艺封装为独立的第二模块。
[0060]所述性能筛选测试包括电性能测试、温度试验，如果满足技术指标，再进行第二模块的安装和调试。
[0061]所述电性能测试包括电激励测试和频率特性测试；采用电激励测试方法测试第一模块的基础电容可动性和对称性，并比对温度试验前后的变化，对第一模块的质量以及成品率进行控制。[0062]所述工程样机调试包括采用激光在线调阻的方式来调节所述MEMS加速度计的零位输出，即通过所述电性能测试计算出零位调节电阻的阻值，然后通过激光在线调阻的方式实现MEMS加速度计的零位调节。激光在线调阻使得加速度计零位输出小于某设计指标，通过激光在线调阻的方案，可实现在线线性度调试。
[0063]本发明的加速度敏感芯片，在工程化批生产的流程中，增加了裸芯片的性能筛选测试手段，在洁净间，微组装之前采用探针卡实现加速度计的基础电容可动性和对称性测试、频率特性测试，结合温度试验，保证了批次产品的质量一致性，并避免了整机组装后的功能失效，从而提高了整机的成品率、降低了整机的成本。同样的，将加速度计划分为先后独立封盖的两个模块，可以保证加速度敏感芯片I的清洁。在调试过程中保证了第一模块中的部件不会受到影响。
[0064]上述详细说明是针对发明的可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明的等效实施或变更，均应当包含于本发明的专利范围内。
[0065]另外，本领域技术人员还可在本发明权利要求公开的范围和精神内做其它形式和细节上的各种修改、添加和替换。当然，这些依据本发明精神所做的各种修改、添加和替换等变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种可工程化的MEMS加速度计，包括加速度敏感芯片(I)、信号转换电路、信号调节电路，其特征在于，所述加速度计还包括温度传感器(10)，所述温度传感器(10)紧邻所述加速度敏感芯片(I);所述加速度敏感芯片(I)、信号转换电路和温度传感器(10)封装为独立的第一模块，所述信号调节电路在调试后封装为独立的第二模块，所述第二模块晚于第一模块封装。
2.根据权利要求1所述可工程化的MEMS加速度计，其特征在于，所述第一模块包括第一金属管壳(31)以及设置在所述第一金属管壳(31)内的第一基板(4)、加速度敏感芯片(I)、信号转换电路和温度传感器(10);所述第一基板(4)、加速度敏感芯片(I)和温度传感器(10)设置在所述第一金属管壳(31)的底座上，所述信号转换电路设置在所述第一基板(4)上。
3.根据权利要求1所述可工程化的MEMS加速度计，其特征在于，所述信号转换电路包括C-V转换电路⑵、电压基准源裸芯片(5)。
4.根据权利要求1所述可工程化的MEMS加速度计，其特征在于，所述第二模块包括第二金属管壳(32)以及设置在所述第二金属管壳(32)底座上的第二基板(6)、信号调节电路，所述信号调节电路设置在所述第二基板(6)上。
5.根据权利要求1所述可工程化的MEMS加速度计，其特征在于，所述信号调节电路包括校正和反馈电路(7)、零位调节电路(8)和滤波电路(9)。
6.根据权 利要求1所述可工程化的MEMS加速度计，其特征在于，所述温度传感器(10)为微型钼电阻温度传感器。
7.根据权利要求2或4所述可工程化的MEMS加速度计，其特征在于，所述第一金属管壳(31)和第二金属管壳(32)为可伐合金材料,所述第一基板(4)和第二基板(6)为陶瓷基板。
8.根据权利要求2所述可工程化的MEMS加速度计，其特征在于，所述加速度敏感芯片(I)通过共晶焊工艺焊接在所述第一金属管壳(31)的底座上；所述温度传感器(10)通过导热胶与所述第一金属管壳(31)的底座相粘结。
9.根据权利要求1所述可工程化的MEMS加速度计，其特征在于，所述加速度敏感芯片(I)包括多个测量体，每个所述测量体包括:质量块(22)以及梳齿结构(24);所述梳齿结构(24)包括从所述质量块(22)上延伸出的活动梳齿(25),以及与所述活动梳齿(25)相互间隔设置的固定梳齿(26)，所述活动梳齿(25)与所述固定梳齿(26)之间形成差分检测电容；所述梳齿结构(24)为四组，分别交叉设置在所述质量块(22)的两端，其中，在因加速度产生位移时，第一组梳齿结构(241)、第二组梳齿结构(242)与第三组梳齿结构(243)、第四组梳齿结构(244)活动间隙变化方向相反，第一组梳齿结构(241)和第二组梳齿结构(242)活动间隙变化方向相同，输出一电信号，第三组梳齿结构(243)和第四组梳齿结构(244)活动间隙变化方向相同，输出一电信号。
10.根据权利要求9所述可工程化的MEMS加速度计，其特征在于，在膨胀或收缩时，第一组梳齿结构(241)和第二组梳齿结构(242)活动间隙变化方向相反，第三组梳齿结构(243)和第四组梳齿结构(244)活动间隙变化方向相反。
11.根据权利要求9所述可工程化的MEMS加速度计，其特征在于，所述加速度敏感芯片(I)还包括设置在所述测量体外的框架(21)，所述框架(21)上还设置有防撞止挡(27)，所述防撞止挡(27)与所述质量块(22)的间隙为1-3微米。
12.—种可工程化的MEMS加速度计的组装工艺，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，将所述加速度敏感芯片(1)、温度传感器(10)和第一基板(4)设置在第一金属管壳(31)的底座上，所述信号转换电路设置在第一基板(4)上； 第二步，在真空环境中，所述第一金属管壳(31)以及设置在所述第一金属管壳(31)内的第一基板(4)、加速度敏感芯片(1)、信号转换电路和温度传感器(10)封装为独立的第一模块； 第三步，对所述第一模块进行性能筛选测试； 第四步，当对所述第一模块的性能筛选测试通过后，将所述第二基板(6)设置在第二金属管壳(32)的底座上，所述信号调节电路设置在第二基板(6)上； 第五步，所述第一模块和所述信号调节电路进行电连接； 第六步，对所述第一模块和所述信号调节电路进行工程样机调试； 第七步，将所述第二基板(6)以及所述信号调节电路封装为独立的第二模块。
13.根据权利要求12所述可工程化的MEMS加速度计的组装工艺，其特征在于，所述性能筛选测试包括电性能测试、温度试验。
14.根据权利要求12所述可工程化的MEMS加速度计的组装工艺，其特征在于，所述工程样机调试包括采用激光在线调阻的方式来调节所述MEMS加速度计的零位输出。
【文档编号】G01P15/125GK103954795SQ201410182218
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】薛旭 申请人:中国科学院地质与地球物理研究所