一种一体式石英双振梁加速度计制造技术

本实用新型专利技术提供一种一体式石英双振梁加速度计，包括质量块和振梁，所述质量块通过折叠梁与固定框连接，所述振梁包括左振梁和右振梁，且所述左、右振梁与质量块构成反对称关系，所述左振梁的一端通过转接块与质量块连接，另一端通过转接块与固定框连接；所述右振梁的一端通过转接块与质量块连接，另一端通过转接块与固定框连接，所述左、右振梁均包括两根振梁，且两根振梁的极性相反。本实用新型专利技术采用一体式石英双振梁加速度计采用一个质量块，两对双振梁，采用MEMS工艺一体成型，相比分体式具有结构紧凑、免装配、易加工的特点，另外采用双振梁，可以避免真空封装，在使用中更加稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微电子机械系统
，特别涉及一种一体式石英双振梁加速度计。
技术介绍
石英振梁加速度计是一种利用石英振梁的力-频特性敏感惯性力的MEMS惯性传感器，具有直接数字输出、偏置稳定性好、刻度因数稳定性好、量程设计灵活等优点，可广泛用于战术导弹姿态控制、惯性导航，地球资源勘探等领域，有着重要的军用价值和名用价值。目前的石英振梁加速度计主要分为一体式和分体式，分体式结构典型代表为Honeywell公司的RBA500，由石英双梁振梁与金属质量块组成，需精密装配，面临不同材料热失配以及胶老化的问题，长期稳定性和可靠性较差。一体式结构以法国ONERA设计的结构为典型代表，振梁与质量结构全部由石英材料组成，具有结构紧凑，一体成型的优点，但采用单振梁，需要真空封装，使用中真空度的改变会影响器件的性能。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种一体式石英双振梁加速度计，本技术采用双振梁，可以避免真空封装，在使用中更加稳定可靠。为解决以上技术问题，本技术提供如下技术方案：一种一体式石英双振梁加速度计，包括质量块和振梁，所述质量块通过折叠梁与固定框连接，所述振梁包括左振梁和右振梁，且所述左、右振梁与质量块构成反对称关系，所述左振梁的一端通过转接块与质量块连接，另一端通过转接块与固定框连接；所述右振梁的一端通过转接块与质量块连接，另一端通过转接块与固定框连接，所述左、右振梁均包括两根振梁，且两根振梁的极性相反。优选地，左振梁的两根梁前表面分别镀有金属电极；右振梁的两根梁前表面分别镀有金属电极。优选地，所述金属电极由两种不同极性的电极构成，所属金属电极包括中间电极、左侧电极和右侧电极，中间部分称为中间电极，所述中间电极的两侧分别是左侧电极、右侧电极;当所述中间电极为正极时，则左侧电极、右侧电极均为负极；反之，当所述中间电极为负极时，则左侧电极、右侧电极均为正极。优选地，所述左振梁中两根振梁上金属电极的中间电极极性相反；所述右振梁中两根振梁上金属电极的中间电极极性相反。优选地，所述质量块采用四根折叠梁结构，能够使质量块沿石英基片Y轴方向做同一平面内的运动。优选地，左振梁的两根振梁之间的间距可根据设计要求变化，另外，两根振梁分别与质量块、固定框之间的距离可根据设计要求变化。本技术采用一体式石英双振梁加速度计采用一个质量块，两对双振梁，采用MEMS工艺一体成型，相比分体式具有结构紧凑、免装配、易加工的特点，另外采用双振梁，可以避免真空封装，在使用中更加稳定可靠。附图说明图1为本技术一体式石英双振梁加速度计一种实施例的结构示意图；图2为本技术一体式石英双振梁加速度计一种实施例的电极分布示意图。图3为本技术不同极性的电极结构图。图中：1质量块，2折叠梁，3固定框，4转接块，5A左振梁5A，5B右振梁5B，6金属电极，601中间电极，602左侧电极，603右侧电极，10第一金属电极、7第二金属电极、8第三金属电极，9第四金属电极。具体实施方式结合附图和实施例对本技术做进一步说明。如图1、3所示，一种一体式石英双振梁加速度计，包括质量块1和振梁，所述质量块1通过折叠梁2与固定框3连接，所述振梁包括左振梁5A和右振梁5B，且所述左、右振梁与质量块1构成反对称关系，所述左振梁5A的一端通过转接块4与质量块1连接，另一端通过转接块4与固定框3连接；所述右振梁5B的一端通过转接块4与质量块1连接，另一端通过转接块4与固定框3连接，所述左、右振梁均包括两根振梁，且两根振梁的极性相反。左振梁5A的两根梁前表面分别镀有金属电极6；右振梁5B的两根梁前表面分别镀有金属电极6。优选地，所述金属电极6由两种不同极性的电极构成，所属金属电极6包括中间电极601、左侧电极602和右侧电极603，中间部分称为中间电极601，所述中间电极的两侧分别是左侧电极602、右侧电极603;当所述中间电极601为正极时，则左侧电极602、右侧电极603均为负极；反之，当所述中间电极601为负极时，则左侧电极602、右侧电极603均为正极。优选地，所述左振梁5A中两根振梁上金属电极6的中间电极极性相反；所述右振梁5B中两根振梁上金属电极6的中间电极极性相反。优选地，所述质量块1采用四根折叠梁2结构，能够使质量块1沿石英基片Y轴方向做同一平面内的运动。如图2所示，本技术装置的工作原理如下：金属电极6包括第一金属电极10、第二金属电极7、第三金属电极8和第四金属电极9，将交流电的正极加载在第一金属电极10，第三金属电极8的正极（即中间电极）上，第二金属电极7，第四金属电极9的负极（即左侧电极，右侧电极）上，将交流电的负极加载在第一金属电极10，第三金属电极8的负极（即左侧电极，右侧电极）上，第二金属电极7，第四金属电极9的正极（即中间电极）上；在驱动电压的作用下振梁起振，导致振梁在X轴方向弯曲振动，每对振梁的两根梁在振动时振动方向相反，可以抵消作用到转接板上的力，获得高的Q值，不需要真空封装。当加速度作用时，本技术的一体式石英双振梁加速度计敏感到Y轴方向的加速度变化，通过质量块将加速度转化为惯性力，由于石英晶体的力-频特性，振梁的固有频率会发生变化，当振梁受到压应力时，固有频率增大，当振梁收到拉应力时，固有频率减小。两对振梁一对受到压应力，另一对受到拉应力，通过检测两对振梁的频差信号，就可以实现加速度计敏感轴方向加速度的检测。本技术所述的具体实施方式并不构成对本申请范围的限制，凡是在本技术构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体式石英双振梁加速度计，包括质量块和振梁，其特征在于，所述质量块通过折叠梁与固定框连接，所述振梁包括左振梁和右振梁，且所述左、右振梁与质量块构成反对称关系，所述左振梁的一端通过转接块与质量块连接，另一端通过转接块与固定框连接；所述右振梁的一端通过转接块与质量块连接，另一端通过转接块与固定框连接，所述左、右振梁均包括两根振梁，且两根振梁的极性相反。

【技术特征摘要】
1.一种一体式石英双振梁加速度计，包括质量块和振梁，其特征在于，所述质量块通过折叠梁与固定框连接，所述振梁包括左振梁和右振梁，且所述左、右振梁与质量块构成反对称关系，所述左振梁的一端通过转接块与质量块连接，另一端通过转接块与固定框连接；所述右振梁的一端通过转接块与质量块连接，另一端通过转接块与固定框连接，所述左、右振梁均包括两根振梁，且两根振梁的极性相反。2.根据权利要求1所述的一体式石英双振梁加速度计，其特征在于，左振梁的两根梁前表面分别镀有金属电极；右振梁的两根梁前表面分别镀有金属电极。3.根据权利要求2所述的一体式石英双振梁加速度计，其特征在于，所述金属电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张照云，苏伟，唐彬，高杨，彭勃，陈颖慧，熊壮，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51