加速度计及其制作方法技术

本申请公开了加速度计及其制作方法。其中，所述加速度计包括结构层，所述结构层包括：边框结构，所述边框结构形成有一容置空间；固支梁，所述固支梁设在所述容置空间中；质量块，所述质量块设于所述固支梁上；检测电路，所述检测电路用于基于所述质量块产生的所述作用力而输出至少一轴向加速度对应的电信号，其中，检测电路包括：至少两个应变电阻，所述至少两个应变电阻分别设于所述固支梁靠近所述质量块的一端或两端上；至少两个匹配电阻，所述至少两个匹配电阻设于所述质量块上；其中，所述至少两个应变电阻与所述至少两个匹配电阻组成至少一组惠斯通电桥。上述方案，能够削弱加速度的交叉耦合干扰。

【技术实现步骤摘要】
加速度计及其制作方法
本申请涉及传感
，特别是涉及加速度计及其制作方法。
技术介绍
近年来，加速度计特别是微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)加速度计广泛应用于航空航天、消费电子、汽车电子等领域。随着各种应用的快速扩展，加速度计的性能要求也越来越高。但由于现有加速度计存在交叉耦合干扰的问题，在很大程度上限制了加速度计的性能。所谓交叉耦合干扰，即加速度计输出的轴向加速度的相关电信号会存在其他轴向加速度干扰的信号成分，例如，对于三轴加速度计，Z轴向加速度和Y轴向加速度一定程度上影响到对应X轴向加速度的电信号，从而导致根据该电信号测得的X轴向加速度不够准确，其他轴向加速度同理，因此限制了加速度的性能。故如何削弱甚至消除交叉耦合干扰，是目前关于加速度计设计的一个极为重要的课题。
技术实现思路
本申请主要解决的技术问题是提供加速度计及其制作方法，能够削弱加速度的交叉耦合干扰。为了解决上述问题，本申请第一方面提供了一种加速度计，包括结构层，所述结构层包括：边框结构，所述边框结构形成有一容置空间；固支梁，所述固支梁设在所述容置空间中；质量块，所述质量块设于所述固支梁上，在所述加速度计受到加速度时，所述质量块由于所述加速度而对所述固支梁产生作用力；检测电路，用于基于所述质量块产生的所述作用力而输出至少一轴向加速度对应的电信号；其中，所述检测电路包括：至少两个应变电阻，所述至少两个应变电阻分别设于所述固支梁靠近所述质量块的一端或两端上，所述应变电阻能够由于所述质量块产生的所述作用力而引起阻值变化；至少两个匹配电阻，所述至少两个匹配电阻设于所述质量块上；其中，所述至少两个应变电阻与所述至少两个匹配电阻组成至少一组惠斯通电桥，每组惠斯通电桥用于产生一目标轴向加速度对应的电信号；所述惠斯通电桥在所述加速度计受到所述目标轴向加速度时产生的所述电信号大于在所述加速度计受到非目标轴向加速度时产生的所述电信号。为了解决上述问题，本申请第二方面提供了一种加速度计的制作方法，包括：提供一基础层；在所述基础层的第一表面制作至少两个应变电阻、至少两个匹配电阻以及连接所述至少两个应变电阻、至少两个匹配电阻的导线，以制作得到检测电路；其中，所述至少两个匹配电阻位于所述质量块上；所述至少两个应变电阻分别位于所述固支梁靠近所述质量块的一端或两端上；所述至少两个应变电阻与所述至少两个匹配电阻通过所述导线连接，组成至少一组惠斯通电桥，每组惠斯通电桥用于产生一目标轴向加速度对应的电信号；所述惠斯通电桥在所述加速度计受到所述目标轴向加速度时产生的所述电信号大于在所述加速度计受到非目标轴向加速度时产生的所述电信号；对所述基础层与所述第一表面相背的第二表面进行刻蚀形成质量块和边框结构，其中，所述边框结构与所述质量块具有间隙；对所述基础层的所述第一表面进行刻蚀形成固支梁，其中，所述固支梁设在所述边框结构形成的容置空间中，且所述固支梁的两端分别固定于所述边框结构。上述方案中，加速度计设有能够感应质量块对固支梁的作用力的应变电阻，通过应变电阻与质量块上的匹配电阻组成至少一组惠斯通电桥，其中，对于每组惠斯通电桥，因受到非目标轴加速度时产生的电信号对因受到目标轴向加速度时产生的电信号影响较低，甚至可忽略不计，故无论受到任何轴向加速度，惠斯通电桥输出的电信号基本是来自于目标轴向加速度，基本不受或者较低程度受该惠斯通电桥的非目标轴向加速度的干扰，故可利用该惠斯通电桥输出的电信号直接计算出其目标轴向加速度，降低了交叉耦合干扰。附图说明图1a是本申请加速度计一实施例的俯视结构示意图；图1b是本申请加速度计又一实施例的俯视结构示意图；图2a是本申请加速度计一实施例的一种惠斯通电桥的结构示意图；图2b是本申请加速度计一实施例的另一种惠斯通电桥的结构示意图；图3是本申请加速度计一实施例的再一种惠斯通电桥的结构示意图；图4是本申请加速度计另一实施例的部分俯视结构示意图；图5a-图5d是本申请加速度计多个不同实施例的俯视结构示意图；图6是本申请加速度计一实施例的侧视结构示意图；图7是本申请加速度计另一实施例的侧视结构示意图；图8是本申请加速度计又再一实施例的俯视结构示意图；图9是本申请加速度计的制作方法一实施例的流程示意图；图10a-图10i是利用本申请加速度计的制作方法对应步骤制作得到的加速度计的结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图，对本申请实施例的方案进行详细说明。以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所述的多个或若干个，应理解为两个或者两个以上。请参阅图1a，图1a是本申请加速度计一实施例的俯视结构示意图，。本实施例中，加速度计100包括结构层110，该结构层110包括固支梁111、质量块112、边框结构116以及检测电路130。该边框结构116形成有一容置空间1161以用于容置该固支梁111和质量块112。具体地，边框结构116环绕质量块112和固支梁111，且与质量块112具有间隙118。可以理解的是，该边框结构116可以但不限为圆环形或者方环形(如图1a所示)。固支梁111的两端111b固定于边框结构116。可以理解的是，该固支梁111的两端111b可直接连接到边框结构116上，例如固支梁111的两端111b分别沿远离质量块112的长度方向延伸至边框结构116上；或者固支梁111也可通过其他结构(如隔离结构117)连接于边框结构116。质量块112设于固支梁111上，具体设于固支梁111的中间位置(即与边框结构连接的两端111b之间)。在加速度计100受到加速度时，质量块112由于所述加速度而对固支梁111产生作用力。其中，该质量块112的形状可根据实际需求进行设置，如图1a所示，质量块设置为工字型，在其他实施例中，也可设置为矩形或其他任意形状，在此不做限定。检测电路130设在固支梁111与质量块112中的至少一者上，用于基于质量块112产生的作用力而输出至少一轴向加速度对应的电信号。可以理解的是，该轴向加速度可以为水平轴向加速度、或者竖直轴向加速度。具体地，该检测电路130可包括电连接的若干应变电阻113和匹配电阻114。本实施例中，加速度计设有两端固定于边框结构上的固支梁，相比于单端固定的悬臂梁，双端固定的固支梁能够降低质量块运动的自由度，故在受到某一轴向加速度时，能够削弱对其他轴向引入的干扰，特别当受到与固支梁垂直的轴向加速度(例如Z轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加速度计，其特征在于，包括结构层，所述结构层包括：/n边框结构，所述边框结构形成有一容置空间；/n固支梁，所述固支梁设在所述容置空间中；/n质量块，所述质量块设于所述固支梁上，在所述加速度计受到加速度时，所述质量块由于所述加速度而对所述固支梁产生作用力；/n检测电路，用于基于所述质量块产生的所述作用力而输出至少一轴向加速度对应的电信号；其中，所述检测电路包括：/n至少两个应变电阻，所述至少两个应变电阻分别设于所述固支梁靠近所述质量块的一端或两端上，所述应变电阻能够由于所述质量块产生的所述作用力而引起阻值变化；/n至少两个匹配电阻，所述至少两个匹配电阻设于所述质量块上；/n其中，所述至少两个应变电阻与所述至少两个匹配电阻组成至少一组惠斯通电桥，每组惠斯通电桥用于产生一目标轴向加速度对应的电信号；所述惠斯通电桥在所述加速度计受到所述目标轴向加速度时产生的所述电信号大于在所述加速度计受到非目标轴向加速度时产生的所述电信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种加速度计，其特征在于，包括结构层，所述结构层包括：
边框结构，所述边框结构形成有一容置空间；
固支梁，所述固支梁设在所述容置空间中；
质量块，所述质量块设于所述固支梁上，在所述加速度计受到加速度时，所述质量块由于所述加速度而对所述固支梁产生作用力；
检测电路，用于基于所述质量块产生的所述作用力而输出至少一轴向加速度对应的电信号；其中，所述检测电路包括：
至少两个应变电阻，所述至少两个应变电阻分别设于所述固支梁靠近所述质量块的一端或两端上，所述应变电阻能够由于所述质量块产生的所述作用力而引起阻值变化；
至少两个匹配电阻，所述至少两个匹配电阻设于所述质量块上；
其中，所述至少两个应变电阻与所述至少两个匹配电阻组成至少一组惠斯通电桥，每组惠斯通电桥用于产生一目标轴向加速度对应的电信号；所述惠斯通电桥在所述加速度计受到所述目标轴向加速度时产生的所述电信号大于在所述加速度计受到非目标轴向加速度时产生的所述电信号。


2.根据权利要求1所述的加速度计，其特征在于，
对于每组所述惠斯通电桥：包括并联连接的两个支路，每个所述支路包括串联连接的一应变电阻和一匹配电阻，且所述应变电阻与所述匹配电阻之间的连接处作为所述目标轴向加速度的电信号输出端。


3.根据权利要求2所述的加速度计，其特征在于，
所述固支梁靠近所述质量块的两端按照第一水平轴向排列，且所述固支梁靠近所述质量块的每一端包括按照第二水平轴向排列的第一应力区域和第二应力区域，其中，在所述加速度计受到第二水平轴向的加速度时，所述质量块对所述第一应力区域的作用力与对所述第二应力区域的作用力的方向相反，所述第一水平轴向与所述第二水平轴向垂直。


4.根据权利要求3所述的加速度计，其特征在于，所述至少一组惠斯通电桥包括第一惠斯通电桥的和第二惠斯通电桥，所述第一惠斯通电桥的目标轴向加速度为平行于所述第一水平轴向的第一轴向加速度，所述第二惠斯通电桥的目标轴向加速度为平行于所述第二水平轴向的第二轴向加速度；
所述第一惠斯通电桥的其中一支路包括第一应变电阻和第一匹配电阻，另一支路包括第二应变电阻和第二匹配电阻；所述第一应变电阻设在所述固支梁靠近所述质量块的第一端的第一应力区域，所述第二应变电阻设在所述固支梁靠近所述质量块的第二端的第一应力区域；
所述第二惠斯通电桥的其中一支路包括所述第一应变电阻和所述第一匹配电阻，另一支路包括第三应变电阻和第三匹配电阻；所述第三应变电阻设在所述固支梁靠近所述质量块的第一端的第二应力区域。


5.根据权利要求4所述的加速度计，其特征在于，所述至少一组惠斯通电桥还包括第三惠斯通电桥，所述第三惠斯通电桥的目标轴向加速度为平行于所述竖直轴向的第三轴向加速度；
所述第三惠斯通电桥的其中一支路包括所述第一应变电阻和所述第一匹配电阻，另一支路包括第四应变电阻和第四匹配电阻；所述第一应变电阻和所述第四匹配电阻为对应支路处于低电势一端的电阻，所述第四应变电阻设在所述固支梁靠近所述质量块的第二端的第二应力区域。


6.根据权利要求1所述的加速度计，其特征在于，所述结构层还包括设于所述容置空间中的隔离结构，所述隔离结构固定于所述边框结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李森林，
申请(专利权)人：合肥杰发科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34