一种电容式MEMS加速度传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电容式ＭＥＭＳ加速度传感器，其是由中间电极、上下电极构成的三明治式差动电容结构，中间电极包括边框、质量块、悬臂梁，其特点是中间可动电极的质量块中央开一个孔洞，中间电极的边框上加工多个缝隙。这样，当质量块做上下位移时，腔室中的空气可通中间电极的孔洞，并可从周边缝隙排出，可加强空气的流动，起到阻止质量块自由运动的作用。以减小阻尼，并起到降低噪音的作用。本实用新型专利技术结构简单，加工方便，可靠性高，可降低生产条件和成本，是一种理想的减小阻尼，降低噪音的电容式ＭＥＭＳ加速度传感器。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种地震传感装置，具体地说是一种电容式MEMS加速度传感器。
技术介绍
石油地震勘探中常用地震检波器，其阻尼调整方法是加阻尼环或调弹簧刚度、调整弹簧刚度，对灵敏度带来影响，加阻尼环是一种有效方法，当线圈在磁场中动动产生电流，而阻尼环产生一个反向磁场阻止线圈运动，起到阻尼作用。电容式MEMS加速度传感器，包括上电极、下电极和可移动的中间电极，上电极、下电极是以微机械加工技术形成的槽型电极，中间电极包括边框、质量块、悬臂梁等，由中央可动电极和上下固定电极构成一个三明治结构受震后，中央电极发生位移引起上下电容量变化，阻尼产生在电容电极间有粘滞性气体，如空气。有的有氩气氮气等保护气体。这些气体在中央电极(质量块)振动时产生阻力。阻尼大，会减小传感器质因数QQ＝ω0m/b式中ω0为固有频率；m为中间质量块的质量；b为空气或填充气体阻尼。等效加速度的噪音anan＝4KbTω0/Mq式中Kb波尔兹曼常数，T为绝对温度。从以上二式降低噪音的有效途径一是增加质量块，二是提高品质因数Q，提高品质因数Q的有效办法就是减小阻尼b。减小阻尼还可采取真空办法，但真空封装设备复杂、昂贵，封接材料要求高。另外由于真空中间电极失去平衡。所以还要增加调整平衡电路。这样大大增加传感器的成本。在噪音达到要求的情况下，还是采取降低噪音的办法，降低成本，提高生产效率。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种构造紧凑、合理，封装容易，成本低，工作可靠，阻尼小，噪音低的电容式MEMS加速度地震传感器。本技术解决上述技术问题采用的技术方案是一种电容式MEMS加速度传感器，包括上电极、下电极和可移动的中间电极，由中间电极、上下电极构成三明治式差动电容结构，上电极、下电极是以微机械加工技术形成的槽型电极，中间电极包括边框、质量块、悬臂梁，其特征在于中间可动电极的质量块中央开一个孔洞，中间电极的边框上加工多个缝隙。本技术质量块中央开一个孔洞，周边缝隙以微机械加工技术加工在中间电极边框上。对照现有技术，当质量块做上下位移时，腔室中的空气可通中间电极的孔洞，并可从周边缝隙排出，可加强空气的流动，起到阻止质量块自由运动的作用。以减小阻尼，并起到降低噪音的作用。本技术结构简单，加工方便，可靠性高，不需要复杂抽真空设备。也不需要调整中间电极位置的任何附加电路，可降低生产条件和成本，是一种理想的减小阻尼，降低噪音的电容式MEMS加速度传感器。以下结合附图对本技术做进一步说明。附图说明图1是本技术的结构示意图。图中1.上电极，2.质量块，3.下电极，4.边框，5.悬臂梁，6.孔洞，7.缝隙。具体实施方式从图1中可以看出，一种电容式MEMS加速度传感器，包括上电极1、下电极3和可移动的中间电极。中间电极受加速度的作用上、下移动，和上下电极一起构成变间距差动电容。上电极1、下电极3可以是高硅玻璃，也可以用单晶硅。它们是以微机械加工技术形成的槽型电极。上电极1、下电极3同时起到过载保护作用。中间电极夹在上电极1、下电极3之间，其是以晶向的单晶硅为基体，用微机械加工技术形成一个包括边框4、质量块2、悬臂梁5等的一体复合梁结构。质量块2由悬臂梁5等支撑，位于上电极1、下电极3和边框4形成的槽中。受振动感受到加速度时，其受感部件质量块2可以实现上下平动，质量块的振动与上下固定电极间产生一个变间距的差动。本技术传感器的输出是电容量，为应用方便起见，备有相应的C-V变换电路等。经振荡电路作用于传感器，再经C-V变换电路、放大电路、A/D转换等，最后单片机输出。可获得模拟量输出，也可以实现数字量输出。具体的应用电路属于已有技术，这里不在详述。本技术的特点是中间可动电极的质量块2中央开一个孔洞6，孔洞6可以是方孔，也可以是圆孔。中间电极的边框4上加工多个缝隙7。本技术缝隙7可以设在边框4与上电极1、下电极3接触的上、下侧面上。本技术质量块中央的孔洞5，中间电极边框4周边的缝隙7都是以微机械加工技术加工的。这样，当质量块2做上下位移时，腔室中的空气可通中间电极的孔洞6，并可从周边缝隙7排出，可加强空气的流动，起到阻止质量块自由运动的作用。以减小阻尼，并起到降低噪音的作用。本技术结构简单，加工方便，可靠性高，不需要复杂抽真空设备。也不需要调整中间电极位置的任何附加电路，可降低生产条件和成本，是一种理想的减小阻尼，降低噪音的电容式MEMS加速度传感器。权利要求1.一种电容式MEMS加速度传感器，包括上电极、下电极和可移动的中间电极，由中间电极、上下电极构成三明治式差动电容结构，上电极、下电极是以微机械加工技术形成的槽型电极，中间电极包括边框、质量块、悬臂梁，其特征在于中间可动电极的质量块中央开一个孔洞，中间电极的边框上加工多个缝隙。2.如权利要求1所述的电容式MEMS加速度传感器，其特征在于边框上的缝隙设在边框与上电极、下电极接触的上、下侧面上。专利摘要本技术涉及一种电容式MEMS加速度传感器，其是由中间电极、上下电极构成的三明治式差动电容结构，中间电极包括边框、质量块、悬臂梁，其特点是中间可动电极的质量块中央开一个孔洞，中间电极的边框上加工多个缝隙。这样，当质量块做上下位移时，腔室中的空气可通中间电极的孔洞，并可从周边缝隙排出，可加强空气的流动，起到阻止质量块自由运动的作用。以减小阻尼，并起到降低噪音的作用。本技术结构简单，加工方便，可靠性高，可降低生产条件和成本，是一种理想的减小阻尼，降低噪音的电容式MEMS加速度传感器。文档编号G01P15/125GK2821576SQ20052008249公开日2006年9月27日 申请日期2005年4月15日 优先权日2005年4月15日专利技术者颜永安, 于国良, 唐晓刚, 牛德芳, 赵冰, 孙中心, 星学奎, 张桂先, 张乐巧 申请人:威海双丰电子集团有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式ＭＥＭＳ加速度传感器，包括上电极、下电极和可移动的中间电极，由中间电极、上下电极构成三明治式差动电容结构，上电极、下电极是以微机械加工技术形成的槽型电极，中间电极包括边框、质量块、悬臂梁，其特征在于：中间可动电极的质量块中央开一个孔洞，中间电极的边框上加工多个缝隙。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：颜永安，于国良，唐晓刚，牛德芳，赵冰，孙中心，星学奎，张桂先，张乐巧，
申请(专利权)人：威海双丰电子集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]