一种微加速度计及电子设备的制作方法

本技术涉及电子产品，尤其涉及一种微加速度计及电子设备。

背景技术：

1、加速度传感器是一种非常重要的惯性传感及测量器件，广泛应用于航空航天、振动监测、工业控制、地球物理勘探等领域。微机电系统加速度传感器以其体积小、重量轻、成本低、集成度高等优点，在汽车电子及消费类电子产品中获得了大量的应用，并进一步向工业应用领域扩展，具有广阔的市场前景。

2、但是，微型加速度计在使用时容易受到噪声信号的影响，检测精度降低。微型加速度计的噪声包括电路噪声和机械热噪声。电路噪声是由微型加速度计中的电子元器件产生的，无法避免。机械热噪声是由微型加速度计在振动时产生的，机械热噪声的大小主要受到阻尼系数和温度的影响。在相同温度下，阻尼系数与器件结构有直接关系，微加速度计中的阻尼包括滑膜阻尼和压膜阻尼。在微加速度计中两个平行结构面滑动产生的阻尼称为滑膜阻尼。两个结构面距离发生变化产生的阻尼称为压膜阻尼。

3、压膜阻尼产生的原因是，微加速度计内部的质量块位移时，质量块与基体之间的间距变小，质量块与基体之间的空气受到压缩。但是，质量块与基体之间的空间较小，空气压缩率较大，空气压缩率较大会造成压膜阻尼增大，进而造成机械热噪声的增大，进一步的降低检测精度。由于滑膜阻尼对空气的压缩率较低，滑膜阻尼可以忽略不计，因此，如何降低压膜阻尼以提高微加速度计的信噪比，进而提高微加速度计的检测精度是现在需要解决的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种微加速度计及电子设备，用于解决微加速度计检测精度较低的问题。

2、为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，本技术提供一种微加速度计，包括：基体、质量块、固定装置和电极板，质量块与基体沿第一方向排列，质量块包括第一质量块和第二质量块，第一质量块与第二质量块沿第二方向排列，第二方向垂直于第一方向，第一质量块的质量大于第二质量块的质量。固定装置包括基座，基座包括相对的第一端和第二端，第一端连接于基体，第二端连接于质量块，且第一质量块与第二质量块分别位于基座的两侧，质量块相对于基座可偏转活动。基体包括第一表面，第一表面为基体的朝向质量块的表面，电极板层叠设置于第一表面，电极板沿第一方向的反方向上的投影与质量块的至少部分重叠，且与质量块形成电容，电极板上设有至少一个第一开孔，第一开孔具有第一开口，第一开口朝向质量块。

4、当电子设备在加速度的作用下产生位移时，电子设备内部的微加速度计也受到加速度力。在加速度力的作用下，质量块相对于基座发生偏转。当受到加速度力时，质量块上各处受到的加速度力相等，由于第一质量块的质量大于第二质量块的质量，在加速度力的作用下，质量块由第一质量块的向第二质量块偏转，或由第二质量块向第一质量块偏转。

5、质量块相当于一个活动电极，电极板相当于一个固定电极，活动电极与固定电极之间形成电容。在无加速度力时，质量块与电极板之间为第一距离，质量块与电极板之间的电容为初始电容。在有加速度力时，质量块发生偏转，质量块与电极板之间为第二距离，初始电容也随之变化，可以通过电容的变化测量加速度的大小。如此一来，就把微加速度计的加速度物理信号转换成电容的变化，由加速度造成的活动电极与固定电极之间的位移变化转化为微加速度计的电容的变化，并且电容的变化量与位移的大小呈线性关系。

6、增大了质量块与基体之间空气的容纳空间，降低了质量块与基体之间的空气压缩率，进而降低了质量块与基体之间的压膜阻尼。进一步的提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。

7、在第一方面的一种可能的实现方式中，第一开孔贯穿电极板的朝向第一表面的表面。可以进一步提高质量块与基体之间的空气容纳空间，进一步降低质量块与基体之间的空气压缩率，进而降低了质量块与基体之间的压膜阻尼。进一步的提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。

8、在第一方面的一种可能的实现方式中，基体包括多个第二开孔，第二开孔包括第二开口，第二开口朝向电极板，多个第二开孔与至少部分的第一开孔相连通。第二开孔进一步增大了质量块与基体之间的空气容纳空间，降低质量块与基体之间的空气压缩率，进而降低了质量块与基体之间的压膜阻尼。进一步的提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。

9、在第一方面的一种可能的实现方式中，第二开孔的数量与第一开孔的数量相等，且第二开孔与第一开孔一一相对并连通。增加了第二开孔的数量，进一步增大了质量块与基体之间的空气容纳空间，降低质量块与基体之间的空气压缩率，进而降低了质量块与基体之间的压膜阻尼。进一步的提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。

10、在第一方面的一种可能的实现方式中，基体还包括凹槽，凹槽包括第三开口，第三开口朝向电极板，且与至少一个第一开孔相连通。通过设置凹槽与第一开孔相连通，进一步增大了质量块与基体之间的空气容纳空间，降低质量块与基体之间的空气压缩率，进而降低了质量块与基体之间的压膜阻尼。进一步的提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。

11、在第一方面的一种可能的实现方式中，电极板包括第一电极板和第二电极板，第一电极板与第二电极板的排列方向平行于第二方向。第一电极板在第一方向的反方向上的正投影在第一质量块内，第二电极板在第一方向的反方向上的正投影在第二质量块内。通过设置第一电极板与第二电极板形成差动电容检测电路，鉴于微机械尺寸很小，故形成电容量极其微弱。为提高测量结果精度，采用差动量测方式。即在差动量测的两部分中，由于在相同环境下受到的干扰噪声基本一样，通过相减排除绝大部分干扰，能极大提高信噪比。

12、在第一方面的一种可能的实现方式中，多个第一开孔的部分组成第一组开孔，第一组开孔设置于第一电极板上。

13、在第一方面的一种可能的实现方式中，多个第一开孔的部分组成第二组开孔，第二组开孔设置于第二电极板上。

14、通过设置第一组开孔，增大了第一质量块与第一电极板之间的空气容纳空间，降低第一质量块与基体之间的空气压缩率，进而降低了第一质量块与基体之间的压膜阻尼。同样的，通过设置第二组开孔，增大了第二质量块与第二电极板之间的空气容纳空间，降低第二质量块与基体之间的空气压缩率，进而降低了第二质量块与基体之间的压膜阻尼。进一步的提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。

15、在第一方面的一种可能的实现方式中，凹槽包括第一凹槽，第一凹槽与第一组开孔中的至少一个第一开孔相连通。通过设置第一凹槽与第一开孔相连通，进一步增大了第一质量块与基体之间的空气容纳空间，降低第一质量块与基体之间的空气压缩率，进而降低了第一质量块与基体之间的压膜阻尼。进一步的提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。

16、在第一方面的一种可能的实现方式中，第一凹槽包括至少一个第一凹槽部分，第一凹槽部分为长槽，第一凹槽部分的长度方向垂直于第一方向，且垂直于第二方向。第一凹槽部分可以在基体内延伸，以增大第一凹槽的空间。进一步增大了第一质量块与基体之间的空气容纳空间，降低第一质量块与基体之间的空气压缩率，进而降低了第一质量块与基体之间的压膜阻尼。进一步的提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。

17、在第一方面的一种可能的实现方式中，第一凹槽还包括至少一个第二凹槽部分，第二凹槽部分为长槽，第二凹槽部分的长度方向垂直于第一方向，且平行于第二方向，第二凹槽部分与第一凹槽部分相连通。通过设置第二凹槽部分进一步增大第一凹槽的空间，进而增大了第一质量块与基体之间的空气容纳空间，降低第一质量块与基体之间的空气压缩率，进而降低了第一质量块与基体之间的压膜阻尼。进一步的提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。

18、在第一方面的一种可能的实现方式中，第一凹槽部分的长度方向上的两端分别为第三端和第四端，第二凹槽部分设置于第三端和/或第四端，第二凹槽部分的长度大于第一凹槽部分的宽度，且第一凹槽部分的宽度小于第一电极板的宽度。第一表面包括第一台阶面和第二台阶面，第一台阶面与第二台阶面沿第二方向分别位于第一凹槽部分的两侧，且第一台阶面、第二台阶面分别与第一凹槽部分的内壁面相接，第一电极板承载于第一台阶面与第二台阶面。第一电极板的长度小于或者等于第一凹槽部分的长度。两个第二凹槽部分对称设置于第一凹槽部分，进而增大第一凹槽的容纳空间。

19、在第一方面的一种可能的实现方式中，凹槽包括第二凹槽，第二凹槽与第二组开孔中的至少一个第一开孔相连通。通过设置第二凹槽与第一开孔相连通，进一步增大了第二质量块与基体之间的空气容纳空间，降低第二质量块与基体之间的空气压缩率，进而降低了第二质量块与基体之间的压膜阻尼。进一步的提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。

20、在第一方面的一种可能的实现方式中，第二凹槽包括至少一个第三凹槽部分，第三凹槽部分为长槽，第三凹槽部分的长度方向垂直于第一方向，且垂直于第二方向。第三凹槽部分可以在基体内延伸，以增大第二凹槽的空间。进一步增大了第二质量块与基体之间的空气容纳空间，降低第二质量块与基体之间的空气压缩率，进而降低了第二质量块与基体之间的压膜阻尼。进一步的提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。

21、在第一方面的一种可能的实现方式中，第二凹槽还包括至少一个第四凹槽部分，第四凹槽部分为长槽，第四凹槽部分与第三凹槽部分相连通，第四凹槽部分的长度方向垂直于第一方向，且平行于第二方向。通过设置第四凹槽部分进一步增大第二凹槽的空间，进而增大了第二质量块与基体之间的空气容纳空间，降低第二质量块与基体之间的空气压缩率，进而降低了第二质量块与基体之间的压膜阻尼。进一步的提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。

22、在第一方面的一种可能的实现方式中，第三凹槽部分包括相对的第五端和第六端，第四凹槽部分的数量设置两个，其中一个第四凹槽部分连接于第五端，另一个第四凹槽部分连接于第六端。两个第四凹槽部分对称设置于第三凹槽部分，进而增大第二凹槽的容纳空间。

23、在第一方面的一种可能的实现方式中，第一组开孔中的第一开孔的数量大于第二组开孔中的第一开孔的数量。由于第一质量块的质量大于第二质量块的质量，在质量块发生偏转时，第一质量块与基体之间、第二质量块与基体之间的空气压缩率不同。为了平衡第一质量块与基体之间、第二质量块与基体之间的空气压缩率，第一组开孔中的第一开孔设置的更多，使得质量块在偏转时，受力更加均匀。

24、在第一方面的一种可能的实现方式中，质量块包括相背对的第三表面和第四表面，第三表面朝向电极板，第四表面背对电极板，质量块上设有至少一个通孔，通孔贯穿第三表面与第四表面。通孔的形状与大小与第一开孔可以一致，在其他实施例中，通孔与第一开孔的形状与大小也可以不一致。通孔的横截面形状还可以为方形、椭圆形、异形等。在质量块发生偏转时，质量块与基体之间的空气受到挤压，被挤压的空气可以通过通孔流动，以达到质量块两侧的气压平衡，质量块的两侧是指质量块的朝向基体的一侧以及质量块的背离基体的一侧。如此一来，减小质量块偏转时受到的空气阻尼，进而提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。通孔数量与第一开孔的数量相等且一一相对。

25、在第一方面的一种可能的实现方式中，固定装置包括至少一个弹性臂，弹性臂的一端连接于基座，质量块连接于弹性臂的另一端。质量块通过弹性臂连接于基座上，弹性臂可以为质量块的偏转提供更大的弹性变形，质量块的偏转行程可以更大。在质量块发生偏转时，质量块与电极板之间的初始电容变化更大，使得加速度力的检测更加精确。

26、在第一方面的一种可能的实现方式中，质量块包括容置槽，基座的第二端与弹性臂位于容置槽内。弹性臂由一端向另一端与第二方向平行，弹性臂的一端连接于第二端，弹性臂的另一端连接于容置槽的内壁。如此一来，质量块偏转时，弹性臂对质量块的阻力较小，使得加速度力的检测更加精确。

27、在第一方面的一种可能的实现方式中，容置槽包括相对的第一内壁面和第二内壁面，第一内壁面与第二内壁面沿第二方向排列。弹性臂包括第一弹性臂和第二弹性臂，基座包括相对的第一侧面和第二侧面，第一侧面朝向第一内壁面，第二侧面朝向第二内壁面；第一弹性臂位于基座与第一内壁面之间，第一弹性臂的一端连接于第一侧面，第一弹性臂的另一端连接于第一内壁面；第二弹性臂位于基座与第二内壁面之间，第二弹性臂的一端连接于第二侧面，第二弹性臂的另一端连接于第二内壁面。

28、在第一方面的一种可能的实现方式中，第一开孔的在第一方向上的高度大于或者等于1微米，且小于或者等于10微米。第一开孔的高度在此范围内时，可以预留出足够的空气容纳空间，进而降低质量块与基体之间的空气压缩率。

29、在第一方面的一种可能的实现方式中，凹槽在第一方向上的高度小于或者等于100微米。凹槽的高度在此范围内时，可以预留出足够的空气容纳空间，进而降低质量块与基体之间的空气压缩率。

30、在第一方面的一种可能的实现方式中，基体的第一表面上未被所述电极板覆盖的区域设有至少一个第三开孔。通过设置第三开孔减小质量块偏转时受到的空气阻尼，进而提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。

31、在第一方面的一种可能的实现方式中，本技术还提供一种微加速度计，微加速度计包括基体、质量块、固定装置、电极板和第三开孔，质量块与基体沿第一方向排列，质量块包括第一质量块和第二质量块，第一质量块与第二质量块沿第二方向排列，第二方向垂直于第一方向，第一质量块的质量大于第二质量块的质量。固定装置包括基座，基座包括相对的第一端和第二端，第一端连接于基体，第二端连接于质量块，且第一质量块与第二质量块分别位于基座的两侧，质量块相对于基座可偏转活动。基体包括第一表面，第一表面为基体的朝向质量块的表面，电极板层叠设置于第一表面，电极板沿第一方向的反方向上的投影与质量块的至少部分重叠，且与质量块形成电容。基体的第一表面上未被电极板覆盖的区域设有至少一个第三开孔。通过设置第三开孔减小质量块偏转时受到的空气阻尼，进而提高了微加速度计的信噪比，提高微加速度计的检测精度。

32、第二方面，还提供一种电子设备，包括壳体、电路板以及上述的微加速度计，壳体包括中板，电路板连接于中板上。微加速度计连接于电路板上，且与电路板电连接。

33、由于本技术实施例提供的电子设备包括如上任一技术方案的微加速度计，因此二者能够解决相同的技术问题，并达到相同的效果。