一种电容式MEMS加速度计制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电容式MEMS加速度计，包括第一固定部，第二固定部，质量块，支撑梁，固定框架；所述第一固定部和第二固定部上分别设有的多块第一定极板和第二定极板与质量块上设有的可动极板平行交叉排列；所述第一定极板与可动极板形成电容器C1，第二定极板与可动极板形成电容器C2；所述第一定极板，第二定极板，可动极板上均设有刻蚀孔；所述质量块右端通过支撑梁与固定框架相连接。本实用新型专利技术通过在加速度计电容极板上设计一系列的刻蚀孔，使电容极板形成桁架结构，很大程度上提高了极板刚度，降低了极板因为急剧加速度信号而粘附或损坏的风险，具有极低的机械噪声，广阔的使用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种电容式MEMS加速度计
本技术涉及惯性传感器
，具体涉及一种电容式MEMS加速度计。
技术介绍
随着MEMS技术的发展，惯性传感器成为应用最广泛的微机电系统器件之一，而微加速度计就是惯性传感器的杰出代表。它涉及电子、机械、材料、物理学、化学等多种学科与技术，具有广阔的应用前景。电容式微加速度计因具有高精度、低温度敏感系数、低功耗、宽动态范围和微机械结构等优点而成为当前国内外的研究热点。电容式微加速度计的基本原理是将电容作为检测接口，来检测由于惯性力作用导致质量块发生的微位移。质量块由弹性微梁支撑连接在基体上。当质量块上形成一系列平行板电极时，该极板与固定部件的相应极板相互交叉形成叉指电极，构成电容器的叉指电极可同时用于通过测量电容的变化来测量质量块在加速度方向上的位移，并且同时可通过在每个电容内施加静电力将质量块恢复到其原始位置，这个静电力通过在其中的反馈电容模块施加反馈电压获得。静电恢复力由先前的电容位移量决定。对于此类基于MEMS技术的加速度计，本领域技术人员通常要面对叠加在测量信号上的噪声。事实证明，在加速度计结构分布有一系列叉指电极的情况下，部分噪声源自于每对极板水平方向的振动。另外，该噪声更有可能源自外部，其频谱覆盖了极板的振动频率。另一个需要考虑的问题在于极板弯曲时变得脆弱。无论它们是共振振动还是仅受到急剧的外部加速度，这些极板都容易因弯曲而粘附甚至损坏，限制了该类器件的寿命。众所周知，在惯性MEMS器件的工作过程中，当诸如电容极板之类的微表面接触并永久地相互粘附而导致MEMS故障，即所谓的吸合现象。减少惯性MEMS器件粘附可能性的一种方案是通过提高弹簧刚度来提高弹簧的恢复力。但是，更高的弹簧刚度意味着更大的弹簧，这使得惯性MEMS器件的紧凑型降低，同样，如果弹簧刚度增加，惯性MEMS器件的灵敏度和信噪比(或SNR)也会降低。第二种方案在于通过在导电极板易于接触的表面上进行适当的涂层(即所谓的“抗粘附层”)来减小静摩擦力，但是，表面涂层需要表面处理工艺，该工艺具有众所周知的缺点：工艺复杂，成本较高。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供一种电容式MEMS加速度计,通过在电容极板上设计一系列的通孔，使电容极板形成桁架结构，大大提高了极板刚度，降低了极板因为急剧加速度信号而粘附或损坏的风险。本技术采用下述的技术方案：一种电容式MEMS加速度计，包括第一固定部，第二固定部，质量块，支撑梁，固定框架；所述第一固定部和第二固定部上分别设有的多块第一定极板和第二定极板与质量块上设有的多块可动极板平行交叉排列；所述第一定极板与可动极板形成电容器C1，第二定极板与可动极板形成电容器C2；所述第一定极板，第二定极板，可动极板上均设有刻蚀孔，使电容极板形成桁架结构，提高了极板的刚度和抗弯曲能力，降低了极板“弓形效应”导致器件损坏的风险；所述质量块右端通过支撑梁与固定框架相连接。优选的，所述第一定极板，第二定极板上面向可动极板的端面上设有极板止挡，避免第一定极板，第二定极板与可动极板之间发生粘黏现象。优选的，所述极板止挡突出第一定极板，第二定极板端面0.5-1μm。优选的，所述支撑梁左右两侧均设有竖直的通槽。优选的，所述支撑梁左侧通槽的下端和右侧通槽的上端均设有弧形倒角，有利于应力释放，消除了支撑梁10与质量块5垂直连接引起的应力集中对电容检测的影响。优选的，所述支撑梁右侧通槽下端设有止挡，防止加速度信号过大时质量块5与固定框架11碰撞甚至粘附在一起造成器件失灵。优选的，所述支撑梁的数量为1-3根，可以缓冲质量块5对固定框架11的作用力。本技术的有益效果是：1、本技术通过在加速度计电容极板上设计一系列的刻蚀孔，使电容极板形成桁架结构，很大程度上提高了极板刚度，结合极板侧面的极板止挡结构，降低了极板因为急剧加速度信号而粘附或损坏的风险，提高了器件整体的品质因数和信噪比。2、本技术具有极低的机械噪声，极高的品质因数使得该产品在地震信号拾取和能源勘探信号测量方面优势明显，具有广阔的使用前景。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本技术的一些实施例，而非对本技术的限制。图1为本技术立体结构示意图；图2为本技术主视图；图3为本技术图2A处的放大结构示意图；图4为本技术图2B处的放大结构示意图；图中所示1—第一定极板，2—第二定极板，3—第一固定部，4—第二固定部，5—质量块，6—可动极板，7—刻蚀孔，8—止挡，9—极板止挡，10—支撑梁，11—固定框架，12—通槽；具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。如图1至图4所示，一种电容式MEMS加速度计，包括第一固定部3，第二固定部4，质量块5，支撑梁10和固定框架11；所述第一固定部3上设有多块第一定极板1，第二固定部4上设有多块第二定极板2，质量块5上设有多块可动极板6，所述第一定极板1，第二定极板2均与可动极板6平行交叉排列，所述第一定极板1，第二定极板2均与可动极板6电绝缘；所述第一定极板1与可动极板6之间的平行交叉排列的顺序和第二定极板2与可动极板6之间平行交叉排列的顺序相反；如图2所示，第一定极板1与可动极板6从左至右是先可动极板6后第一定极板1交叉排列，第二定极板2与可动极板6之间从左至右是先第二定极板2后可动极板6交叉排列；所述第一定极板1与第一固定部3，第二定极板2与第二固定部4，可动极板6与质量块5的连接处均设置弧形倒角，有利于应力释放，消除了第一定极板1与第一固定部3，第二定极板2与第二固定部4，可动极板6与质量块5垂直连接引起的应力集中对电容检测的影响。所述第一定极板1与可动极板6形成电容器C1，第二定极板2与可动极板6形成电容器C2；当质量块5相对于第一固定部3、第二固定部4发生位移时，电容器C1和电容器C2的值沿相反方向变化。这使得可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容式MEMS加速度计，其特征在于，包括第一固定部(3)，第二固定部(4)，质量块(5)，支撑梁(10)，固定框架(11)；/n所述第一固定部(3)和第二固定部(4)上分别设有的多块第一定极板(1)和第二定极板(2)与质量块(5)上设有的多块可动极板(6)平行交叉排列；/n所述第一定极板(1)，第二定极板(2)，可动极板(6)上均设有刻蚀孔(7)；/n所述质量块(5)右端通过支撑梁(10)与固定框架(11)相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种电容式MEMS加速度计，其特征在于，包括第一固定部(3)，第二固定部(4)，质量块(5)，支撑梁(10)，固定框架(11)；
所述第一固定部(3)和第二固定部(4)上分别设有的多块第一定极板(1)和第二定极板(2)与质量块(5)上设有的多块可动极板(6)平行交叉排列；
所述第一定极板(1)，第二定极板(2)，可动极板(6)上均设有刻蚀孔(7)；
所述质量块(5)右端通过支撑梁(10)与固定框架(11)相连接。


2.根据权利要求1所述的一种电容式MEMS加速度计，其特征在于，所述第一定极板(1)，第二定极板(2)上面向可动极板(6)的端面上设有极板止挡(9)。


3.根据权利要求2所述的一种电容式ME...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广平，白龙，刘杨，陈首任，万育彰，
申请(专利权)人：成都华托微纳智能传感科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51