一种三轴压阻式加速度计制造技术

一种压阻式三轴加速度计，包括支撑边框、质量块，以及弹性悬臂梁，所述质量块通过所述弹性悬臂梁悬于所述支撑边框的中心位置，位于所述支撑边框与所述质量块之间的所述弹性悬臂梁上对称分布有多个阻值相等的应变压敏电阻，所述支撑边框的四个内角分别设有限位模块，所述限位模块与相邻的所述弹性悬臂梁和所述质量块之间形成有X向以及Y向的抗过载间隙，所述支撑边框的上下两侧分别设有上盖板与上盖板，所述质量块与所述下盖板以及所述上盖板之间形成有Z向的抗过载间隙。本发明专利技术具有更高的灵敏度、准确性、刚性，有助于质量块的复位，减少了系统误差，提高了测量精度，降低了加速度计的轴间耦合。

【技术实现步骤摘要】
一种三轴压阻式加速度计
本专利技术涉及传感器
，特别是一种三轴压阻式加速度计。
技术介绍
作为一种惯性器件,加速度计广泛应用于航空航天、交通运输、自动控制、生物、化学、医学分析和振动测试等领域。随着工业4.0的发展和推广，加速度计正在向微型化，集成化，高可靠性，高灵敏度的方向发展。加速度计目前有压阻式、压电式、电容式、隧道式等多种类型。其中压阻式加速度计由于具有尺寸小、灵敏度高、稳定性好、动态响应特性及输出性好、频率范围宽、批量生产成本低、与硅集成电路平面工艺兼容性好等优点，得到了广泛青睐。目前市场上大多数单个加速度计只能检测一个或两个轴向的加速度，不能实现对三个轴向的加速度检测。然而许多应用场合需要三轴加速度计来检测加速度矢量。压阻式三轴微加速度传感器的实现方法有三种。第一种方法是将三个单轴压阻式加速度计组装在一起，实现三轴测量功能。但该方法体积较大，组装比较困难，而且矢量测量精度低。第二种方法是将三个单轴压阻式加速度传感器同时制作在同一个芯片上。但这种方法增加了工艺的复杂度和加工成本。第三种是利用同一个质量块来感测三个方向的加速度信号，当质量块感测到不同方向的加速度时，不同位置的电阻的阻值会发生变化，从而使用电阻构成的惠斯通电桥的输出电压发生变化，进而检测到加速度的大小和方向。第三种方法加工技术的微加速度计具有体积小、重量轻、成本低和功耗低等优点。近年来，三轴压阻微加速度计得到了快速发展。然而，目前三轴加速度计仍然存在灵敏度低，轴间耦合大，封装结构复杂，以及由于复杂加工工艺引起的成品率低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三轴压阻式加速度计，本专利技术解决了现有的三轴加速度计灵敏度低，轴间耦合大，封装结构复杂，以及由于复杂加工工艺引起的成品率低的问题。本专利技术的技术解决方案是：一种压阻式三轴加速度计，包括支撑边框、质量块，以及弹性悬臂梁，所述质量块通过所述弹性悬臂梁悬于所述支撑边框的中心位置，位于所述支撑边框与所述质量块之间的所述弹性悬臂梁上对称分布有多个阻值相等的应变压敏电阻，所述支撑边框的四个内角分别设有限位模块，所述限位模块与相邻的所述弹性悬臂梁和所述质量块之间形成有X向以及Y向的抗过载间隙，所述支撑边框的上下两侧分别设有上盖板与上盖板，所述质量块与所述下盖板以及所述上盖板之间形成有Z向的抗过载间隙，所述弹性悬臂梁包括单端部分、双端部分、连接所述单端部分和所述双端部分的中间部分,所述单端部分与所述支撑边框连接，所述双端部分与所述质量块连接。作为优选，所述弹性悬臂梁的数量为四根，每根所述弹性悬臂梁上设有六个所述应变压敏电阻。作为优选，所述支撑边框上分布有多个金属焊盘，所述金属焊盘沿所述支撑边框的轴线对称均匀分布，所述支撑边框上的每条边上的所述金属焊盘与相邻的所述弹性悬臂梁上的所述应变压敏电阻通过金属引线8一一对应电连接。作为优选，所述支撑边框上的所述金属焊盘的数量为二十四个，且所述支撑边框的每条边设有六个所述金属焊盘。作为优选，所述质量块的形状为中心对称形状。作为优选，所述质量块的形状为正方形。本专利技术有益效果是：与现有技术相比，本专利技术具有更高的灵敏度和准确性。此外本实施例采用的复式悬臂梁，较目前常用的弹性悬臂梁，具有更好的刚性，有助于质量块的复位，减少了系统误差，提高了测量精度。而且，由X轴（Y轴）加速度分量引起的Y轴（X轴）方向的剪切应力主要集中在复式悬臂梁的中间部分，减少了剪切应力对位于复式悬臂梁的单端部分和双端部分的应变压敏电阻的影响，降低了加速度计的轴间耦合。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种三轴压阻式加速度计的结构示意图；图2为本专利技术纵向剖面图；图3为弹性悬臂梁示意图；图4为图3中应变压敏电阻的接线图；图5为本专利技术实施例提供的的应变压敏电阻连接构成的检测X轴方向信号的惠斯通电桥图；图6为本专利技术实施例提供的的应变压敏电阻连接构成的检测Y轴方向信号的惠斯通电桥图；图7为本专利技术实施例提供的的应变压敏电阻连接构成的检测Z轴方向信号的惠斯通电桥图；图8为本专利技术实施例提供的另一种三轴压阻式加速度计的结构示意图；图9为图8的局部放大图。图中：1为支撑边框，2为质量块，3为弹性悬臂梁，3-1为X轴负方向的弹性悬臂梁、3-2为X轴正方向的弹性悬臂梁、3-3为Y轴负方向的弹性悬臂梁、3-4为Y轴正方向的弹性悬臂梁，4为限位模块，5为下盖板，6为上盖板，R1-R24为应变压敏电阻，7为金属焊盘，8为金属引线。具体实施方式下面结合附图以实施例对本专利技术作进一步说明。现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。以下对示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。在示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种三轴压阻式加速度计。关于本专利技术提供的三轴压阻式加速度计的实施例，下文将详述。图1为本专利技术实施例提供的一种三轴压阻式加速度计的结构示意图；图2为图1的纵向剖面图；图3为图1的局部放大图；图4为图3中应变压敏电阻的接线图。参考图1至图4，一种压阻式三轴加速度计，包括支撑边框l、质量块2，以及弹性悬臂梁3，质量块2通过弹性悬臂梁3悬于支撑边框l的中心位置，质量块2在两个相互垂直（X轴和Y轴）的方向上，分别通过弹性悬臂梁3与支撑边框l固定，支撑边框l的下表面超出质量块2的下表面，位于支撑边框l与质量块2之间的弹性悬臂梁3上对称分布有多个阻值相等的应变压敏电阻Rl-R24，优选的，应变压敏电阻的数量为24个，分别标记为Rl-R24，弹性悬臂梁3的数量为四根，每根弹性悬臂梁3上设有六个应变压敏电阻，支撑边框1上分布有多个金属焊盘7，金属焊盘7沿支撑边框1的轴线对称均匀分布，支撑边框1上的每条边上的金属焊盘7与相邻的弹性悬臂梁3上的所述应变压敏电阻通过金属引线8一一对应电连接，优选的，支撑边框1上的金属焊盘7的数量为二十四个，且支撑边框1的每条边设有六个金属焊盘7，支撑边框1四个内角分别设有限位模块4，限位模块4与相邻的弹性悬臂梁3和质量块2之间形成有X向和Y向的抗过载间隙，支撑边框1的上下两侧分别设有上盖板5与上盖板6，质量块2与下盖板5以及上盖板6之间形成有Z向的抗过载间隙。需要指出的是，质量块2的形状为中心对称形状，本实施例的质量块2的形状为正方形，在本专利技术的其他实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压阻式三轴加速度计，其特征在于：包括支撑边框(1)、质量块(2)，以及弹性悬臂梁(3)，所述质量块(2)通过所述弹性悬臂梁(3)悬于所述支撑边框(1)的中心位置，位于所述支撑边框(1)与所述质量块(2)之间的所述弹性悬臂梁(3)上对称分布有多个阻值相等的应变压敏电阻，所述支撑边框(1)的四个内角分别设有限位模块(4)，所述限位模块(4)与相邻的所述弹性悬臂梁(3)和所述质量块(2)之间形成有X向以及Y向的抗过载间隙，所述支撑边框(1)的上下两侧分别设有上盖板(5)与上盖板(6)，所述质量块(2)与所述下盖板(5)以及所述上盖板(6)之间形成有Z向的抗过载间隙，所述弹性悬臂梁(3)包括单端部分(301)、双端部分(302)、连接所述单端部分(301)和所述双端部分(302)的中间部分(303),所述单端部分(301)与所述支撑边框(1)连接，所述双端部分(302)与所述质量块(2)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种压阻式三轴加速度计，其特征在于：包括支撑边框(1)、质量块(2)，以及弹性悬臂梁(3)，所述质量块(2)通过所述弹性悬臂梁(3)悬于所述支撑边框(1)的中心位置，位于所述支撑边框(1)与所述质量块(2)之间的所述弹性悬臂梁(3)上对称分布有多个阻值相等的应变压敏电阻，所述支撑边框(1)的四个内角分别设有限位模块(4)，所述限位模块(4)与相邻的所述弹性悬臂梁(3)和所述质量块(2)之间形成有X向以及Y向的抗过载间隙，所述支撑边框(1)的上下两侧分别设有上盖板(5)与上盖板(6)，所述质量块(2)与所述下盖板(5)以及所述上盖板(6)之间形成有Z向的抗过载间隙，所述弹性悬臂梁(3)包括单端部分(301)、双端部分(302)、连接所述单端部分(301)和所述双端部分(302)的中间部分(303),所述单端部分(301)与所述支撑边框(1)连接，所述双端部分(302)与所述质量块(2)连接。


2.根据权利要求1所述的一种压阻式...

【专利技术属性】
技术研发人员：维尼特·辛格，内丘克武克里斯·韦金亚，陈林峰，潘峰，
申请(专利权)人：湖州久鼎电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33