双轴MEMS谐振式加速度传感器结构制造技术

本发明专利技术涉及MEMS谐振式加速度传感器，具体是一种双轴MEMS谐振式加速度传感器结构。本发明专利技术解决了现有MEMS谐振式加速度传感器敏感方向单一的问题。双轴MEMS谐振式加速度传感器结构，包括中心质量块、第一至第四环岛质量块、第一至第四大锚块、第一至第十六Ω形支撑梁、第一至第四连接梁、第一至第八梳状微谐振器、第一至第八小锚块；其中，第一环岛质量块位于中心质量块的前方；第二环岛质量块位于中心质量块的后方；第三环岛质量块位于中心质量块的左方；第四环岛质量块位于中心质量块的右方。本发明专利技术适用于武器制导、航空航天、生物医学、消费品电子等领域。

Dual axis MEMS resonant acceleration sensor structure

The invention relates to a MEMS resonant acceleration sensor, in particular to a dual shaft MEMS resonant acceleration sensor structure. The invention solves the problem of the single direction of sensitivity of the existing MEMS resonant acceleration sensor. The biaxial MEMS resonant accelerometer structure, including the center of mass, the first to the city of Victoria Island block, the first to the fourth anchor block, first to sixteenth Omega shaped supporting beam, the first and fourth connecting beams, first to eighth micro Comb Resonator, the first to the eighth block in front of the anchor; the first island is located in the center of mass mass; second island mass is located in the center of mass of the rear; the third island is located in the center of mass of the mass block on the left; right fourth island is located in the center of mass of the mass block. The invention is suitable for the fields of weapon guidance, aerospace, biomedicine, consumer electronics, etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及MEMS谐振式加速度传感器，具体是一种双轴MEMS谐振式加速度传感器结构。
技术介绍
MEMS谐振式加速度传感器是基于谐振器的一种加速度敏感装置，具有体积小、质量轻、灵敏度高、可批量生产、价格便宜等优点，广泛应用于武器制导、航空航天、生物医学、消费品电子等领域，具有极其广泛的应用前景。MEMS谐振式加速度传感器的具体工作原理如下：当没有加速度输入时，MEMS谐振式加速度传感器中的谐振器工作在其固有频率的模态下。此时，MEMS谐振式加速度传感器的输出为零。当有加速度输入时，MEMS谐振式加速度传感器中的谐振器的固有频率发生变化。此时，通过检测谐振器的固有频率变化量，即可计算出输入的加速度。然而实践表明，现有MEMS谐振式加速度传感器由于自身结构所限，存在敏感方向单一的问题，由此导致其仅仅能够测出单轴方向输入的加速度，从而导致其适用范围受限。基于此，有必要专利技术一种全新的MEMS谐振式加速度传感器，以解决现有MEMS谐振式加速度传感器敏感方向单一的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有MEMS谐振式加速度传感器敏感方向单一的问题，提供了一种双轴MEMS谐振式加速度传感器结构。本专利技术是采用如下技术方案实现的：双轴MEMS谐振式加速度传感器结构，包括中心质量块、第一至第四环岛质量块、第一至第四大锚块、第一至第十六Ω形支撑梁、第一至第四连接梁、第一至第八梳状微谐振器、第一至第八小锚块；其中，第一环岛质量块位于中心质量块的前方；第一环岛质量块的后表面与中心质量块的前表面平行；第一环岛质量块的左表面与中心质量块的左表面齐平；第一环岛质量块的右表面与中心质量块的右表面齐平；第二环岛质量块位于中心质量块的后方；第二环岛质量块的前表面与中心质量块的后表面平行；第二环岛质量块的左表面与中心质量块的左表面齐平；第二环岛质量块的右表面与中心质量块的右表面齐平；第三环岛质量块位于中心质量块的左方；第三环岛质量块的右表面与中心质量块的左表面平行；第三环岛质量块的前表面与中心质量块的前表面齐平；第三环岛质量块的后表面与中心质量块的后表面齐平；第四环岛质量块位于中心质量块的右方；第四环岛质量块的左表面与中心质量块的右表面齐平；第四环岛质量块的前表面与中心质量块的前表面齐平；第四环岛质量块的后表面与中心质量块的后表面齐平；第一大锚块的前表面与第一环岛质量块的前表面齐平；第一大锚块的后表面与第一环岛质量块的后表面齐平；第一大锚块的左表面与第三环岛质量块的左表面齐平；第一大锚块的右表面与第三环岛质量块的右表面齐平；第二大锚块的前表面与第一环岛质量块的前表面齐平；第二大锚块的后表面与第一环岛质量块的后表面齐平；第二大锚块的左表面与第四环岛质量块的左表面齐平；第二大锚块的右表面与第四环岛质量块的右表面齐平；第三大锚块的前表面与第二环岛质量块的前表面齐平；第三大锚块的后表面与第二环岛质量块的后表面齐平；第三大锚块的左表面与第三环岛质量块的左表面齐平；第三大锚块的右表面与第三环岛质量块的右表面齐平；第四大锚块的前表面与第二环岛质量块的前表面齐平；第四大锚块的后表面与第二环岛质量块的后表面齐平；第四大锚块的左表面与第四环岛质量块的左表面齐平；第四大锚块的右表面与第四环岛质量块的右表面齐平；第一Ω形支撑梁的两端分别与第一环岛质量块的左表面中部和第一大锚块的右表面中部固定；第二Ω形支撑梁的两端分别与中心质量块的左表面前部和第三环岛质量块的右表面前部固定；第三Ω形支撑梁的两端分别与第三环岛质量块的前表面中部和第一大锚块的后表面中部固定；第四Ω形支撑梁的两端分别与中心质量块的前表面左部和第一环岛质量块的后表面左部固定；第五Ω形支撑梁的两端分别与第一环岛质量块的右表面中部和第二大锚块的左表面中部固定；第六Ω形支撑梁的两端分别与中心质量块的右表面前部和第四环岛质量块的左表面前部固定；第七Ω形支撑梁的两端分别与中心质量块的前表面右部和第一环岛质量块的后表面右部固定；第八Ω形支撑梁的两端分别与第四环岛质量块的前表面中部和第二大锚块的后表面中部固定；第九Ω形支撑梁的两端分别与中心质量块的左表面后部和第三环岛质量块的右表面后部固定；第十Ω形支撑梁的两端分别与第二环岛质量块的左表面中部和第三大锚块的右表面中部固定；第十一Ω形支撑梁的两端分别与第三环岛质量块的后表面中部和第三大锚块的前表面中部固定；第十二Ω形支撑梁的两端分别与中心质量块的后表面左部和第二环岛质量块的前表面左部固定；第十三Ω形支撑梁的两端分别与中心质量块的右表面后部和第四环岛质量块的左表面后部固定；第十四Ω形支撑梁的两端分别与第二环岛质量块的右表面中部和第四大锚块的左表面中部固定；第十五Ω形支撑梁的两端分别与中心质量块的后表面右部和第二环岛质量块的前表面右部固定；第十六Ω形支撑梁的两端分别与第四环岛质量块的后表面中部和第四大锚块的前表面中部固定；第一连接梁垂直固定于第一环岛质量块的前表面中部；第二连接梁垂直固定于第二环岛质量块的后表面中部；第三连接梁垂直固定于第三环岛质量块的左表面中部；第四连接梁垂直固定于第四环岛质量块的右表面中部；第一梳状微谐振器的谐振梁垂直固定于第一连接梁的左表面前部；第二梳状微谐振器的谐振梁垂直固定于第一连接梁的右表面前部；第三梳状微谐振器的谐振梁垂直固定于第二连接梁的左表面后部；第四梳状微谐振器的谐振梁垂直固定于第二连接梁的右表面后部；第五梳状微谐振器的谐振梁垂直固定于第三连接梁的前表面左部；第六梳状微谐振器的谐振梁垂直固定于第三连接梁的后表面左部；第七梳状微谐振器的谐振梁垂直固定于第四连接梁的前表面右部；第八梳状微谐振器的谐振梁垂直固定于第四连接梁的后表面右部；第一小锚块的右表面中部与第一梳状微谐振器的谐振梁左端固定；第一小锚块的左表面与第一大锚块的左表面齐平；第二小锚块的左表面中部与第二梳状微谐振器的谐振梁右端固定；第二小锚块的右表面与第二大锚块的右表面齐平；第三小锚块的右表面中部与第三梳状微谐振器的谐振梁左端固定；第三小锚块的左表面与第三大锚块的左表面齐平；第四小锚块的左表面中部与第四梳状微谐振器的谐振梁右端固定；第四小锚块的右表面与第四大锚块的右表面齐平；第五小锚块的后表面中部与第五梳状微谐振器的谐振梁前端固定；第五小锚块的前表面与第一大锚块的前表面齐平；第六小锚块的前表面中部与第六梳状微谐振器的谐振梁后端固定；第六小锚块的后表面与第三大锚块的后表面齐平；第七小锚块的后表面中部与第七梳状微谐振器的谐振梁前端固定；第七小锚块的前表面与第二大锚块的前表面齐平；第八小锚块的前表面中部与第八梳状微谐振器的谐振梁后端固定；第八小锚块的后表面与第四大锚块的后表面齐平。工作时，第一至第四大锚块的下表面、第一至第八小锚块的下表面均与外部基板键合。具体工作过程如下：当没有加速度输入时，第一至第八梳状微谐振器均工作在其固有频率的模态下。此时，本专利技术的输出为零。当x轴方向（即左右方向）有加速度输入时，中心质量块、第一环岛质量块、第二环岛质量块在惯性力的作用下向左（向右）位移，由此一方面对第一梳状微谐振器的谐振梁、第三梳状微谐振器的谐振梁施加压力（拉力），另一方面对第二梳状微谐振器的谐振梁、第四梳状微谐振器的谐振梁施加拉力（压力），从而使得以上各个梳状微谐振器的谐振梁的固有频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双轴MEMS谐振式加速度传感器结构，其特征在于：包括中心质量块（1）、第一至第四环岛质量块（201~204）、第一至第四大锚块（301~304）、第一至第十六Ω形支撑梁（401~416）、第一至第四连接梁（501~504）、第一至第八梳状微谐振器（601~608）、第一至第八小锚块（701~708）；其中，第一环岛质量块（201）位于中心质量块（1）的前方；第一环岛质量块（201）的后表面与中心质量块（1）的前表面平行；第一环岛质量块（201）的左表面与中心质量块（1）的左表面齐平；第一环岛质量块（201）的右表面与中心质量块（1）的右表面齐平；第二环岛质量块（202）位于中心质量块（1）的后方；第二环岛质量块（202）的前表面与中心质量块（1）的后表面平行；第二环岛质量块（202）的左表面与中心质量块（1）的左表面齐平；第二环岛质量块（202）的右表面与中心质量块（1）的右表面齐平；第三环岛质量块（203）位于中心质量块（1）的左方；第三环岛质量块（203）的右表面与中心质量块（1）的左表面平行；第三环岛质量块（203）的前表面与中心质量块（1）的前表面齐平；第三环岛质量块（203）的后表面与中心质量块（1）的后表面齐平；第四环岛质量块（204）位于中心质量块（1）的右方；第四环岛质量块（204）的左表面与中心质量块（1）的右表面齐平；第四环岛质量块（204）的前表面与中心质量块（1）的前表面齐平；第四环岛质量块（204）的后表面与中心质量块（1）的后表面齐平；第一大锚块（301）的前表面与第一环岛质量块（201）的前表面齐平；第一大锚块（301）的后表面与第一环岛质量块（201）的后表面齐平；第一大锚块（301）的左表面与第三环岛质量块（203）的左表面齐平；第一大锚块（301）的右表面与第三环岛质量块（203）的右表面齐平；第二大锚块（302）的前表面与第一环岛质量块（201）的前表面齐平；第二大锚块（302）的后表面与第一环岛质量块（201）的后表面齐平；第二大锚块（302）的左表面与第四环岛质量块（204）的左表面齐平；第二大锚块（302）的右表面与第四环岛质量块（204）的右表面齐平；第三大锚块（303）的前表面与第二环岛质量块（202）的前表面齐平；第三大锚块（303）的后表面与第二环岛质量块（202）的后表面齐平；第三大锚块（303）的左表面与第三环岛质量块（203）的左表面齐平；第三大锚块（303）的右表面与第三环岛质量块（203）的右表面齐平；第四大锚块（304）的前表面与第二环岛质量块（202）的前表面齐平；第四大锚块（304）的后表面与第二环岛质量块（202）的后表面齐平；第四大锚块（304）的左表面与第四环岛质量块（204）的左表面齐平；第四大锚块（304）的右表面与第四环岛质量块（204）的右表面齐平；第一Ω形支撑梁（401）的两端分别与第一环岛质量块（201）的左表面中部和第一大锚块（301）的右表面中部固定；第二Ω形支撑梁（402）的两端分别与中心质量块（1）的左表面前部和第三环岛质量块（203）的右表面前部固定；第三Ω形支撑梁（403）的两端分别与第三环岛质量块（203）的前表面中部和第一大锚块（301）的后表面中部固定；第四Ω形支撑梁（404）的两端分别与中心质量块（1）的前表面左部和第一环岛质量块（201）的后表面左部固定；第五Ω形支撑梁（405）的两端分别与第一环岛质量块（201）的右表面中部和第二大锚块（302）的左表面中部固定；第六Ω形支撑梁（406）的两端分别与中心质量块（1）的右表面前部和第四环岛质量块（204）的左表面前部固定；第七Ω形支撑梁（407）的两端分别与中心质量块（1）的前表面右部和第一环岛质量块（201）的后表面右部固定；第八Ω形支撑梁（408）的两端分别与第四环岛质量块（204）的前表面中部和第二大锚块（302）的后表面中部固定；第九Ω形支撑梁（409）的两端分别与中心质量块（1）的左表面后部和第三环岛质量块（203）的右表面后部固定；第十Ω形支撑梁（410）的两端分别与第二环岛质量块（202）的左表面中部和第三大锚块（303）的右表面中部固定；第十一Ω形支撑梁（411）的两端分别与第三环岛质量块（203）的后表面中部和第三大锚块（303）的前表面中部固定；第十二Ω形支撑梁（412）的两端分别与中心质量块（1）的后表面左部和第二环岛质量块（202）的前表面左部固定；第十三Ω形支撑梁（413）的两端分别与中心质量块（1）的右表面后部和第四环岛质量块（204）的左表面后部固定；第十四Ω形支撑梁（414）的两端分别与第二环岛质量块（202）的右表面中部和第四大锚块（304）的左表面中部固定；第十五Ω形支撑梁（415）的两端分别与中心质量块（1）的后表面右部和第二环岛...

【技术特征摘要】
1.一种双轴MEMS谐振式加速度传感器结构，其特征在于：包括中心质量块（1）、第一至第四环岛质量块（201~204）、第一至第四大锚块（301~304）、第一至第十六Ω形支撑梁（401~416）、第一至第四连接梁（501~504）、第一至第八梳状微谐振器（601~608）、第一至第八小锚块（701~708）；其中，第一环岛质量块（201）位于中心质量块（1）的前方；第一环岛质量块（201）的后表面与中心质量块（1）的前表面平行；第一环岛质量块（201）的左表面与中心质量块（1）的左表面齐平；第一环岛质量块（201）的右表面与中心质量块（1）的右表面齐平；第二环岛质量块（202）位于中心质量块（1）的后方；第二环岛质量块（202）的前表面与中心质量块（1）的后表面平行；第二环岛质量块（202）的左表面与中心质量块（1）的左表面齐平；第二环岛质量块（202）的右表面与中心质量块（1）的右表面齐平；第三环岛质量块（203）位于中心质量块（1）的左方；第三环岛质量块（203）的右表面与中心质量块（1）的左表面平行；第三环岛质量块（203）的前表面与中心质量块（1）的前表面齐平；第三环岛质量块（203）的后表面与中心质量块（1）的后表面齐平；第四环岛质量块（204）位于中心质量块（1）的右方；第四环岛质量块（204）的左表面与中心质量块（1）的右表面齐平；第四环岛质量块（204）的前表面与中心质量块（1）的前表面齐平；第四环岛质量块（204）的后表面与中心质量块（1）的后表面齐平；第一大锚块（301）的前表面与第一环岛质量块（201）的前表面齐平；第一大锚块（301）的后表面与第一环岛质量块（201）的后表面齐平；第一大锚块（301）的左表面与第三环岛质量块（203）的左表面齐平；第一大锚块（301）的右表面与第三环岛质量块（203）的右表面齐平；第二大锚块（302）的前表面与第一环岛质量块（201）的前表面齐平；第二大锚块（302）的后表面与第一环岛质量块（201）的后表面齐平；第二大锚块（302）的左表面与第四环岛质量块（204）的左表面齐平；第二大锚块（302）的右表面与第四环岛质量块（204）的右表面齐平；第三大锚块（303）的前表面与第二环岛质量块（202）的前表面齐平；第三大锚块（303）的后表面与第二环岛质量块（202）的后表面齐平；第三大锚块（303）的左表面与第三环岛质量块（203）的左表面齐平；第三大锚块（303）的右表面与第三环岛质量块（203）的右表面齐平；第四大锚块（304）的前表面与第二环岛质量块（202）的前表面齐平；第四大锚块（304）的后表面与第二环岛质量块（202）的后表面齐平；第四大锚块（304）的左表面与第四环岛质量块（204）的左表面齐平；第四大锚块（304）的右表面与第四环岛质量块（204）的右表面齐平；第一Ω形支撑梁（401）的两端分别与第一环岛质量块（201）的左表面中部和第一大锚块（301）的右表面中部固定；第二Ω形支撑梁（402）的两端分别与中心质量块（1）的左表面前部和第三环岛质量块（203）的右表面前部固定；第三Ω形支撑梁（403）的两端分别与第三环岛质量块（203）的前表面中部和第一大锚块（301）的后表面中部固定；第四Ω形支撑梁（404）的两端分别与中心质量块（1）的前表面左部和第一环岛质量块（201）的后表面左部固定；第五Ω形支撑梁（405）的两端分别与第一环岛质量块（201）的右表面中部和第二大锚块（302）的左表面中部固定；第六Ω形支撑梁（406）的两端分别与中心质量块（1）的右表面前部和第四环岛质量块（204）的左表面前部固定；第七Ω形支撑梁（407）的两端分别与中心质量块（1）的前表面右部和第一环岛质量块（201）的后表面右部固定；第八Ω形支撑梁（408）的两端分别与第四环岛质量块（204）的前表面中部和第二大锚块（302）的后表面中部固定；第九Ω形支撑梁（409）的两端分别与中心质量块（1）的左表面后部和第三环岛质量块（203）的右表面后部固定；第十Ω形支撑梁（410）的两端分别与第二环岛质量块（202）的左表面中部和第三大锚块（303）的右表面中部固定；第十一Ω形支撑梁（411）的两端分别与第三环岛质量块（20...

【专利技术属性】
技术研发人员：石云波，刘俊，曹慧亮，任建军，唐军，马宗敏，黄堃，康强，冯恒振，寇志伟，连树仁，孙亚楠，韩兴宇，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14