一种三轴加速度计，可同时量测X/Y/Z三方向加速度，包括一基板，一个悬浮于该基板的质量块，一组Y方向位移侦测电极，一组Z方向位移侦测电极，以及一组X方向位移侦测电极，该Y方向位移侦测电极、该Z方向位移侦测电极与该X方向位移侦测电极设于该基板上，且与该质量块相邻；其中，该质量块与各方向位移侦测电极分别包括多数金属层与介于任意两金属层间的介电层；该质量块中，对应于各该方向位移侦测电极的部分，分别有至少两金属层以通孔连接。各该方向位移侦测电极均包括至少两组电极，各组包括至少两层以通孔连接的金属层。该Y方向位移侦测电极与该Z方向位移侦测电极提供一结构体的第一部分，而该X方向位移侦测电极提供该结构体的第二部分。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三轴加速度计，特别涉及一种仅使用单一质量块，即可同时量测三轴位移量的三轴加速度计。
技术介绍
加速度计是一种广泛应用在例如智能型手机、穿戴型装置及物联网装置(Internet of Things -1OT - devices)的组件。加速度计也可以应用在其他工程、科学及工业领域。为在现代的应用上提供位移量测的功能，加速度计必须高度集积化，低耗电且能提供正确的位移量测。已知的加速度计因利用微机电制程或CMOS制程制作，体积极小，多数只能同时提供两方向位移量的量测。换言之，有些加速度计使用单一质量块，提供该质量块所在平面上的一方向(Y轴)以及与该平面垂直的方向(Z轴)的位移量量测。如果要提供三轴的位移量测，通常必须使用两组侦测器，亦即，另外附加不同方向(如X轴)的位移侦测器。另有些加速度计使用两组质量块，一个提供X/Y轴的位移侦测，另一个提供Z轴的位移侦测。业者也提出若干以单一加速度计量测三轴位移量的侦测器，但通常体积庞大，且结构复杂，不利于制作。US 7，757，555 B2揭示一种三轴加速度计，包括单一的质量块以及两组分别位于该质量块所在平面上直交两轴的相对位置上的侦测电极。该两组侦测电极除可用来侦测质量块在该两轴(X/Y)上的位移量，也可用来侦测质量块在垂直轴(Z轴)上的位移量。该加速度计的缺点在于所需面积较大，不利于小型化。CN 101133332B揭示一种三轴加速度计，使用两组加速度计，其中一组用来侦测X轴与Z轴的位移量，另一组用来侦测Y轴与Z轴的位移量。该加速度计体积庞大，且质量块与侦测电极结构复杂，不易制作。US 2011/0303009 Al揭示一种三轴加速度计，包括单一的质量块以及两组侦测方向直交的可动电极。该三轴加速度计可用来侦测质量块在该三轴(Χ/Υ/Z)上的位移量。该加速度计的质量块与侦测电极结构复杂，不易制作。且该加速度计体型庞大，不利于小型化。US 8，413，511 B2揭示一种三轴加速度计，使用两个质量块，一质量块套装于另一质量块中央，分别提供X/Y轴与Z轴的位移量侦测。该加速度计体积庞大，且质量块结构复杂，不易制作。WO 2012172528A1揭示一种三轴多元体加速度计，包括以微射出组件组合而成的封闭腔室，可对腔室内的气体加热。外力施加时产生温度梯度，由传感器感应后，可据以计算三轴上的加速度。US 8，459，114 B2揭示一种多轴加速度计，使用两个质量块。一质量块可作翘翘板运动，用以提供Z轴位移量侦测。另一质量块以弹簧悬吊，提供X/Y轴的位移量侦测。该加速度计体积庞大，且质量块结构复杂，不易制作。目前业界亟须提供一种三轴加速度计的新颖结构，以同时提供三轴的位移侦测功會K。同时也需要提供一种新颖的三轴加速度计结构，可使用单一质量块提供三轴的位移侦测功能。同时也需要提供一种可利用标准CMOS制程特性，将三轴的位移量测功能集积于单一质量块的加速度计。同时也须有一种结构简单，易于制作的三轴加速度计。
技术实现思路
本专利技术提供一种仅利用单一质量块，即可量测三轴位移量的加速度计。本专利技术也提供一种利用标准CMOS制程特性，将三轴的位移量测功能集积于单一质量块的加速度计。本专利技术也提供一种结构简单，制作容易的三轴加速度计。根据本专利技术的三轴加速度计，包括:一基板，一个悬浮于该基板的质量块，一 Y方向位移侦测电极，一 Z方向位移侦测电极，以及一 X方向位移侦测电极；该Y方向位移侦测电极、该Z方向位移侦测电极与该X方向位移侦测电极设于该基板上且与该质量块相邻；该Y方向与X方向为该质量块所在平面上的两垂直相交方向，且该Z方向为垂直于该平面的方向；其中，该质量块、该Y方向位移侦测电极、Z方向位移侦测电极与X方向位移侦测电极分别包括至少两金属层与介于任意两金属层间的介电层；该质量块中，对应于该Y方向位移侦测电极、该Z方向位移侦测电极与该X方向位移侦测电极的部分，分别有至少两个以通孔连接的金属层；该Y方向位移侦测电极、该Z方向位移侦测电极与该X方向位移侦测电极均包括至少两组电极，各组电极包括至少两个以通孔连接的金属层；且该Y方向位移侦测电极与该Z方向位移侦测电极提供一结构体的第一部分，而该X方向位移侦测电极提供该结构体的第二部分。该通孔可以金属材质填满。该质量块中，对应于该Y方向位移侦测电极的部分，与对应于该Z方向位移侦测电极的部分，可位于不同平面，也可位于相同平面。如位于相同平面，则该两部分互相电性绝缘。该加速度计另可包括侦测电路，根据该Y方向位移侦测电极、该Z方向位移侦测电极和/或该X方向位移侦测电极的输出，计算X、Y、Z三方向的位移量。在本专利技术的若干较佳实例中，该质量块、该Y方向位移侦测电极、该Z方向位移侦测电极与该X方向位移侦测电极，共同形成一包含多个金属层与多个介电层依序堆栈形成的结构物上，且该质量块以一空间与该Y方向位移侦测电极、该Z方向位移侦测电极及该X方向位移侦测电极分离，但维持一足以产生可测电容的距离。在此实例中，该Y方向位移侦测电极、该Z方向位移侦测电极与该X方向位移侦测电极在靠近该质量块的一侧，均形成向该X/Y平面延伸的指状延伸；该质量块也在靠近该Y方向位移侦测电极、该Z方向位移侦测电极及该X方向位移侦测电极的侧面，形成向该X/Y平面延伸的指状延伸，并延伸进入该Y方向位移侦测电极、该Z方向位移侦测电极与该X方向位移侦测电极的指状延伸形成的凹部内。在本专利技术一些较佳实例中，该Y方向位移侦测电极位于该结构物的第一与第二金属层，且该Y方向侦测电极的第一组电极包括多个指状电极，第二组电极也包括多个指状电极，两者的指状电极互相交错配置，并使一对包含一支第一组电极指状电极与一支第二组电极指状电极的指状电极对，对应于该质量块的一指状延伸。在一种较佳实例中，该三轴加速度计包括两群Y方向位移侦测电极，各群Y方向位移侦测电极分别包括二组电极，均位于该结构物的第一和第二金属层。较好地，使该Y方向位移侦测电极各组电极的第一与第二金属层以一通孔连接。于上述实例中，该Z方向位移侦测电极分别位于该结构物的第三、第四金属层，以及第五、第六金属层；该第三、第四金属层与该第五、第六金属层位于Z方向上的不同高度。在一种较佳实例中，该三轴加速度计包括两群Z方向位移侦测电极，各群Z方向位移侦测电极分别包括两组电极，分别位于该结构物的第三、第四金属层，以及第五、第六金属层；该结构物的第三、第四金属层位于第五、第六金属层之上方。亦即，第一群Z方向位移侦测电极的第一组电极，与第二群Z方向位移侦测电极的第一组电极位在同一平面，且第一群Z方向位移侦测电极的第二组电极，与第二群Z方向位移侦测电极的第二组电极位在同一平面。该结构物的第一、第二金属层，与第三至第六金属层间，以至少一介电层保持一预定距离。在上述实例中，较好地，使该Z方向位移侦测电极的第三、第四金属层以一通孔连接，并使其第五、第六金属层也以一通孔连接。该通孔可以金属材料填充。再者，该质量块的第一与第二金属层也可以一通孔连接，第四、第五金属层以一通孔连接。该通孔可以金属材料填充。该X/Y方向位移侦测电极可位于该质量块在X方向之两侧，且该二 Z方向位移侦测电极也位于该质量块在X方向的两侧。该X方向位移侦测电极可位于该结构体中，与该Y方向位本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三轴加速度计，包括：一基板，一个悬浮于该基板的质量块，一Y方向位移侦测电极，一Z方向位移侦测电极，以及一X方向位移侦测电极；该Y方向位移侦测电极、该Z方向位移侦测电极与该X方向位移侦测电极设于该基板上且与该质量块相邻；该Y方向与X方向为该质量块所在平面上的两垂直相交方向，且该Z方向为垂直于该平面的方向；其中，该质量块、该Y方向位移侦测电极、Z方向位移侦测电极与X方向位移侦测电极分别包括至少两金属层与介于任意两金属层间的介电层；该质量块中，对应于该Y方向位移侦测电极、该Z方向位移侦测电极与该X方向位移侦测电极的部分，分别有至少两个以通孔连接的金属层；该Y方向位移侦测电极、该Z方向位移侦测电极与该X方向位移侦测电极均包括至少两组电极，各组电极包括至少两个以通孔连接的金属层；且该Y方向位移侦测电极与该Z方向位移侦测电极提供一结构体的第一部分，而该X方向位移侦测电极提供该结构体的第二部分。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：温瓌岸，江泰维，
申请(专利权)人：硕英股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71
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