一种具有纯轴向变形敏感梁的面外压阻式加速度计芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有纯轴向变形敏感梁的面外压阻式加速度计芯片及其制备方法，该芯片包括两个对称设置的质量块，两个质量块的外端面各自和芯片外框连接，内端面通过两组敏感梁连接；四个敏感梁组成惠斯通全桥电路；质量块用于直接感测面外加速度信号，当芯片受到Z方向的加速度时，两质量块同步运动，与其固定的敏感梁也保持同步运动，从而满足敏感梁的纯轴向形变。

An out of plane piezoresistive accelerometer chip with a pure axial deformation sensitive beam and its fabrication method

The invention discloses an out of plane piezoresistive accelerometer chip with a pure axial deformation sensitive beam and a preparation method thereof. The chip comprises two symmetrically arranged mass blocks, the outer end faces of the two mass blocks are respectively connected with the outer frame of the chip, and the inner end faces are connected with two groups of sensitive beams; four sensitive beams form a Wheatstone full bridge circuit; the mass block is used for directly sensing out of plane acceleration signals When the chip is subjected to Z-direction acceleration, the two mass blocks move synchronously, and the sensitive beam fixed to the chip also moves synchronously, so as to meet the pure axial deformation of the sensitive beam.

【技术实现步骤摘要】
一种具有纯轴向变形敏感梁的面外压阻式加速度计芯片及其制备方法
本专利技术属于微机械电子传感器计量领域，具体涉及一种具有纯轴向变形敏感梁的面外压阻式加速度计芯片及其制备方法。
技术介绍
随着微加工工艺的不断发展，基于MEMS技术的产品在日常生活中应用的越来越广泛，而MEMS传感器主要由于具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、易于集成等优点，已经成为微型传感器的主力军，正在逐渐取代传统机械传感器，广泛应用于消费电子产品、汽车工业、甚至航空航天、机械、化工及医药等各领域。MEMS压阻式加速度传感器的工作原理与应变片式加速度传感器相比，主要的差别是电阻变化的原理不同：应变片中的金属丝或金属箔在受力时其形状发生了变化，引起了电阻值小幅的变化；而硅材料在受力时，除了其形状发生变化之外，更重要的是材料特性发生了变化，引起电阻值大幅的改变。MEMS加速度传感器的灵敏度与工作带宽始终是其最主要工作指标，现有的加速度传感器由于结构设计和工艺加工等方面的原因使其具有较高的横向灵敏度，而在实际应用中会有来自各个方向的干扰信号，较高的横向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有纯轴向变形敏感梁的面外压阻式加速度计芯片，其特征在于，包括设置在芯片外框(1)内部的质量块(3)，质量块(3)包括结构相同且相对于芯片外框(1)的横向中心线对称的第一质量块(3-1)和第二质量块(3-2)；第一质量块(3-1)的外侧面和第二质量块(3-2)的外侧面各自通过一个支撑梁(2)和芯片外框(1)固定连接；第一质量块(3-1)和第二质量块(3-2)的内侧面通过敏感梁(4)连接；/n所述敏感梁(4)包括若干个第一敏感梁(4-1)和若干个第二敏感梁(4-2)，第一敏感梁(4-1)设置在两个质量块的中间部分，第二敏感梁(4-2)分离设置在两个质量块的侧边部；敏感梁(4)上的压敏电阻...

【技术特征摘要】
1.一种具有纯轴向变形敏感梁的面外压阻式加速度计芯片，其特征在于，包括设置在芯片外框(1)内部的质量块(3)，质量块(3)包括结构相同且相对于芯片外框(1)的横向中心线对称的第一质量块(3-1)和第二质量块(3-2)；第一质量块(3-1)的外侧面和第二质量块(3-2)的外侧面各自通过一个支撑梁(2)和芯片外框(1)固定连接；第一质量块(3-1)和第二质量块(3-2)的内侧面通过敏感梁(4)连接；
所述敏感梁(4)包括若干个第一敏感梁(4-1)和若干个第二敏感梁(4-2)，第一敏感梁(4-1)设置在两个质量块的中间部分，第二敏感梁(4-2)分离设置在两个质量块的侧边部；敏感梁(4)上的压敏电阻通过金属引线连接形成惠斯通全桥电路。


2.根据权利要求1所述的一种具有纯轴向变形敏感梁的面外压阻式加速度计芯片，其特征在于，所述支撑梁(2)设置在第一质量块(3-1)或第二质量块(3-2)沿z方向的中心线处，支撑梁(2)的平面平行于芯片外框(1)的平面。


3.根据权利要求2所述的一种具有纯轴向变形敏感梁的面外压阻式加速度计芯片，其特征在于，每一个支撑梁(2)上固定设置有蛇形梁(5)，所述蛇形梁(5)包括若干个蛇形单元(5-1)，每一个蛇形单元(5-1)的一端和芯片外框(1)连接，另一端和第一质量块(3-1)的外侧面或第二质量块(3-2)的外侧面固定连接；所述蛇形单元(5-1)为平面迂回结构。


4.根据权利要求2所述的一种具有纯轴向变形敏感梁的面外压阻式加速度计芯片，其特征在于，所述蛇形梁(5)包括两个蛇形单元(5-1)，两个蛇形单元(5-1)相对于芯片外框(1)的竖向中心线对称设置。


5.根据权利要求2所述的一种具有纯轴向变形敏感梁的面外压阻式加速度计芯片，其特征在于，所述蛇形单元(5-1)包括相互垂直的第一平面(5-2)和第二平面(5-3)，第一平面(5-2)平行于芯片外框(1)的短边(1-2)，第二平面(5-3)平行于芯片外框(1)的长边(1-1)；每一个第一平面(5-2)的两端分别连接有一个第二平面(5-3)。


6.根据权利要求1所述的一种具有纯轴向变形敏感梁的面外压阻式加速度计芯片，其特征在于，所述第一质量块(3-1)和第二质量块(3-2)的内侧面上各自设置有一个凸起(3-3)和凹槽(3-4)，每一个质量块上的凸起(3-3)和凹槽(3-4)相邻设置；第一质量块(3-1)的凸起(3-3)放置在第二质量块(3-2)的凹槽(3-4)中，第二质量块(3-2)的凸起(3-3)放置在第一质量块(3-1)的凹槽(3-4)中；第一质量块(3-1)的凸起(3-3)和第二质量块(3-2)的凸起(3-3)通过四个第一敏感梁(4-1)连接。


7.根据权利要求6所述的一种具有纯轴向变形敏感梁的面外压阻式加速度计芯片，其特征在于，第一质量块(3-1)的凸起(3-3)的外侧设置有两个第二敏感梁(4-2)，第二质量块(3-2)的凸起(3-3)的外侧设置有两个第二敏感梁(4-2)；两侧的第二敏感梁(4-2)相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立波，马银涛，于明智，贾琛，皇咪咪，杨萍，王久洪，蒋庄德，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61