一种运动惯性追踪系统技术方案

本发明专利技术公开一种运动惯性追踪系统，系统中包括加速计模块，加速计模块中包括加速计，加速计包括MEMS加速度芯片、所述加速度计包括MEMS加速度芯片、用于过滤干扰信号并处理感应信号的信号处理芯片和基板，所述MEMS加速度芯片由盖体、微机械系统和用于产生感应信号的电路基片组成，该微机械系统由X轴加速度感应区、Y轴加速度感应区和用于感应外界Z轴运动的Z轴加速度感应区组成，所述盖体与电路基片四周边缘通过密封胶层粘接从而形成一密封腔，所述微机械系统位于密封腔内且在电路基片上表面，该密封腔的高度为45～55μm。本发明专利技术MEMS加速度传感器提高了器件的可靠性且有效减少外力对芯片的应力损伤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人机交互
，具体来说是一种运动惯性追踪系统。
技术介绍
微机电系统加速度传感器由于体积小、质量轻、成本低、可靠性高等优点而备受关注，尤其在对器件的体积、质量及可靠性有很高要求的航空航天及兵器科学领域有很大的应用前景。加速度传感器的研究近年来发展迅速，各种性能、量程的高量程加速度传感器己经相继报道。但是加速度传感器对抗高过载能力和固有频率要求很高，通常情况下抗高过载能力要求可以承受几十万个量程冲击载荷，固有频率要求高达几十kHz，甚至上百kHz。因此，在应用中MEMS高量程加速度传感器常常由于抗高过载能力较差而导致结构失效。为保证MEMS高量程加速度传感器在应用时的可靠性，MEMS高量程加速度传感器的封装就显得尤为重要。实践表明，现有传感器封装技术普遍存在抗高过载能力差、固有频率低、以及封装可靠性差的问题，即采用现有传感器封装技术封装后的MEMS高量程加速度传感器在遇到恶劣的应用环境时，常出现管壳破裂、盖板凹陷、芯片从管壳基板上脱落、引线断裂等问题。基于此，有必要专利技术一种电容式MEMS加速度传感器，以保证加速度传感器在应用时的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中运动追踪系统因噪音影响而导致灵敏度不好的缺陷，提供一种运动惯性追踪系统来解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种运动惯性追踪系统，包括加速度计模块、控制模块、陀螺仪模块；所述加速计模<br>块包括至少两个加速计，两个加速计相隔一定距离设置在人体上；陀螺仪模块设置在所述人体上；加速计模块和陀螺仪模块分别与控制模块电连接；所述加速度计包括MEMS加速度芯片、用于过滤干扰信号并处理感应信号的信号处理芯片和基板，所述MEMS加速度芯片由盖体、微机械系统和用于产生感应信号的电路基片组成，该微机械系统由X轴加速度感应区、Y轴加速度感应区和用于感应外界Z轴运动的Z轴加速度感应区组成，所述盖体与电路基片四周边缘通过密封胶层粘接从而形成一密封腔，所述微机械系统位于密封腔内且在电路基片上表面，该密封腔的高度为45～55μm。进一步的，所述X轴加速度感应区包括具有2个通孔的X向“H”形运动片、2个X向运动电极和2个X向固定电极，第一弹簧和第二弹簧各自一端分别安装到X向“H”形运动片的左、右端，第一弹簧和第二弹簧各自另一端分别安装到所述电路基片上，2个所述X向运动电极分别位于X向“H”形运动片的2个通孔内并可随该X向“H”形运动片一起运动，所述X向固定电极与X向运动电极面对面设置且其在X向运动电极的正下方。进一步的，所述Y轴加速度感应区包括具有2个通孔的Y向“H”形运动片、2个Y向运动电极和2个Y向固定电极，第三弹簧和第四弹簧各自一端分别安装到Y向“H”形运动片上、下端，第三弹簧和第四弹簧各自另一端分别安装到所述电路基片上，2个所述Y向运动电极分别位于Y向“H”形运动片的通孔内并可随该Y向“H”形运动片一起运动，Y向固定电极与Y向运动电极面对面设置且其在Y向运动电极的正下方；所述Y轴加速度感应区中Y向“H”形运动片、第三弹簧和第四弹簧排列方向与X轴加速度感应区中X向运动电极、第一弹簧和第二弹簧排列方向垂直。进一步的，所述Z轴加速度感应区包括质量条块和用于支撑质量条块中心的支撑轴，所述质量条块两端正下方均设有Z轴感应电极，所述质量条块两端正上方均设有限位挡块。进一步的，所述电路基片下表面通过第一绝缘胶粘层与信号处理芯片上表面部分区域粘接，此信号处理芯片下表面通过第二绝缘胶粘层与基板部分区域粘接，电路基片和基板各自上表面分别开有若干个芯片焊接点和若干个分布在基板两侧边缘区的基板焊接点，信号处理芯片上表面分别开有若干个信号输入焊接点和信号输出焊接点，此信号输出焊接点位于第二绝缘胶粘层内并分布在信号处理芯片两侧边缘区，第一金属线跨接于所述芯片焊接点和信号输入焊接点之间，分布于两侧的第二金属线跨接于所述信号输出焊接点和基板焊接点之间。优选的。所述密封腔(11)的高度为50μm。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：1.本专利技术电容式MEMS加速度传感器，其电路基片下表面通过第一绝缘胶粘层与信号处理芯片上表面部分区域粘接，此信号处理芯片下表面通过第二绝缘胶粘层与基板部分区域粘接，电路基片和基板各自上表面分别开有若干个芯片焊接点和若干个分布基板两侧边缘区的基板焊接点，信号处理芯片上表面分别开有若干个信号输入焊接点和信号输出焊接点，此信号输出焊接点位于第二绝缘胶粘层内并分布在信号处理芯片两侧边缘区，第一金属线跨接于所述芯片焊接点和信号输入焊接点之间，分布于两侧的第二金属线跨接于所述信号输出焊接点和基板焊接点之间，封装可靠性高，通过绝缘胶层的焊接有效减少外力对芯片的应力损伤，焊接点的位置排布设计能够在极小的封装空间中进行连线的焊接，第一使连线的金线越短成本越低，其次采用绝缘胶中穿线的工艺能解决高台阶差异性的打线线弧不稳的问题，提高产品量产的可行性；2.本专利技术电容式MEMS加速度传感器，其X向“H”形运动片上、下端均设有第一凸块，该第一凸块位于所述电路基片的2个第一限位部之间，Y向“H”形运动片上、下端均设有第二凸块，该第二凸块位于所述电路基片的2个第二限位部之间，有效的防止产品在加速度的作用下避免X轴、Y轴加速度感应区内部结构损坏。本专利技术电容式MEMS加速度传感器，其Z轴加速度感应区包括质量条块和用于支撑质量条块中心的支撑轴，所述质量条块两端正下方均设有Z轴感应电极，所述质量条块两端正上方均设有限位挡块，能有效防护内部结构的机械性损毁，同时对于感应的灵敏性方面有很大的提高；3.本专利技术电容式MEMS加速度传感器，其X轴加速度感应区和Y轴加速度感应区位于一排，所述Z轴加速度感应区与X轴加速度感应区和Y轴加速度感应区平行设置，有效的减少感应区在芯片电路中所占的位置，在成本和封装的可行性方面更有优势；4.其次，基板焊接点开设电路基片上表面且位于盖体一侧，有利于芯片排布以及降低封装过程中切割和打线的难度。附图说明图1为本专利技术提供的一种运动惯性追踪系统的结构图；图2为本专利技术提供的加速计的结构示意图；图3为附图2的左视结构示意图；图4为附图2的仰视结构示意图；图5为本专利技术MEMS加速度芯片结构示意图；图6为本专利技术微机械系统结构示意图；图7为本专利技术加速度传感器中X轴加速度感应区结构示意图；图8为本专利技术X轴加速度感应区局部结构示意图；图9为本专利技术加速度传感器中Y轴加速度感应区结构示意图；图10为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运动惯性追踪系统，其特征在于：包括加速计模块、控制模块、陀螺仪模块；所述加速计模块包括至少两个加速计，两个加速计相隔一定距离设置在人体上；陀螺仪模块设置在所述人体上；加速计模块和陀螺仪模块分别与控制模块电连接；所述加速度计包括MEMS加速度芯片、用于过滤干扰信号并处理感应信号的信号处理芯片和基板，所述MEMS加速度芯片由盖体、微机械系统和用于产生感应信号的电路基片组成，该微机械系统由X轴加速度感应区、Y轴加速度感应区和用于感应外界Z轴运动的Z轴加速度感应区组成，所述盖体与电路基片四周边缘通过密封胶层粘接从而形成一密封腔，所述微机械系统位于密封腔内且在电路基片上表面，该密封腔的高度为45～55μm。

【技术特征摘要】
1.一种运动惯性追踪系统，其特征在于：包括加速计模块、控制模块、陀螺仪模块；所
述加速计模块包括至少两个加速计，两个加速计相隔一定距离设置在人体上；陀螺仪模块设
置在所述人体上；加速计模块和陀螺仪模块分别与控制模块电连接；
所述加速度计包括MEMS加速度芯片、用于过滤干扰信号并处理感应信号的信号处理芯片
和基板，所述MEMS加速度芯片由盖体、微机械系统和用于产生感应信号的电路基片组成，该
微机械系统由X轴加速度感应区、Y轴加速度感应区和用于感应外界Z轴运动的Z轴加速度
感应区组成，所述盖体与电路基片四周边缘通过密封胶层粘接从而形成一密封腔，所述微机
械系统位于密封腔内且在电路基片上表面，该密封腔的高度为45～55μm。
2.根据权利要求1所述的一种运动惯性追踪系统，其特征在于：所述X轴加速度感应区
包括具有2个通孔的X向“H”形运动片、2个X向运动电极和2个X向固定电极，第一弹簧
和第二弹簧各自一端分别安装到X向“H”形运动片的左、右端，第一弹簧和第二弹簧各自另
一端分别安装到所述电路基片上，2个所述X向运动电极分别位于X向“H”形运动片的2个
通孔内并可随该X向“H”形运动片一起运动，所述X向固定电极与X向运动电极面对面设置
且其在X向运动电极的正下方。
3.根据权利要求2所述的一种运动惯性追踪系统，其特征在于：所述Y轴加速度感应区
包括具有2个通孔的Y向“H”形运动片、2个Y向运动电极和2个Y向固定电极，第三弹簧
和第四弹簧各自...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈拥权，李建中，郑荣稳，鲁加旺，
申请(专利权)人：安徽寰智信息科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34