加速度传感器及电子设备制造技术

本申请提供了一种加速度传感器及电子设备，该加速度传感器包括：衬底；质量块，其中，质量块包括第一区域和第二区域，第一区域的面积等于第二区域的面积，第一区域的质量和第一区域的质心到第一区域和第二区域之间的分界线的距离的乘积，与第二区域的质量和第二区域的质心到分界线的距离的乘积不等，质量块与衬底可动连接，质量块可围绕分界线扭转。本申请实施例提供的加速度传感器能够显著减小芯片面积，降低成本。

【技术实现步骤摘要】
加速度传感器及电子设备
本申请涉及传感器领域，具体涉及一种加速度传感器及电子设备。
技术介绍
微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)的加速度传感器因具有体积小、重量轻、成本低、易于集成和实现智能化等特点，而被广泛应用于驾驶、医疗等各个领域。现有的MEMS加速度传感器存在芯片面积大、制作成本高等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供了一种加速度传感器及电子设备，能够显著减小芯片面积，降低成本。第一方面，本申请提供了一种加速度传感器，包括：衬底；质量块，其中，质量块包括第一区域和第二区域，第一区域的面积等于第二区域的面积，第一区域的质量和第一区域的质心到第一区域和第二区域之间的分界线的距离的乘积，与第二区域的质量和第二区域的质心到分界线的距离的乘积不等，质量块与衬底可动连接，质量块可围绕分界线扭转。在某些实施例中，第一区域上设置有至少一个孔。在某些实施例中，至少一个孔贯穿质量块。在某些实施例中，至少一个孔中填充有第一材料，质量块由第二材料制成，第一材料的密度大于第二材料的密度。在某些实施例中，第一材料包括金属材料。在某些实施例中，第一区域的厚度等于第二区域的厚度。在某些实施例中，该加速度传感器还包括：固定块，固定块设置在衬底上，其中，质量块上设置有弹簧梁，弹簧梁位于第一区域和第二区域之间，弹簧梁与固定块连接。在某些实施例中，至少一个孔包括多个孔，多个孔的总面积小于或等于第一区域的面积的二分之一。在某些实施例中，衬底上设置有第一固定电极和第二固定电极，第一区域与第一固定电极构成第一电容，第二区域与第二固定电极构成第二电容。在某些实施例中，第一固定电极的面积等于第二固定电极的面积。第二方面，本申请提供了一种加速度传感器，包括：衬底；质量块，其中，质量块包括第一区域和第二区域，第一区域的面积等于第二区域的面积，第一区域上设置有至少一个孔，质量块与衬底可动连接，质量块可围绕第一区域和第二区域之间的分界线扭转。在某些实施例中，第二区域上设置有至少一个第二孔，至少一个第一孔和至少一个第二孔关于分界线呈不对称分布。在某些实施例中，至少一个第一孔为通孔或半通孔。在某些实施例中，至少一个第一孔中填充有金属材料。第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括第一方面或第二方面所述的加速度传感器。本申请实施例提供了一种加速度传感器及电子设备，通过设置面积相等、质心到分界线的距离与自身质量的乘积不等的第一区域和第二区域，从而可以利用第一区域和第二区域的扭转来检测Z方向上的加速度，这样可以避免现有技术中利用面积不等的两个区域的扭转来检测Z轴加速度，从而可以显著减小芯片面积(或质量块的面积)，进而可以显著降低成本，且实现加速度传感器的小型化。附图说明图1所示为本申请一实施例提供的加速度传感器的平面示意图。图2所示为本申请一实施例提供的加速度传感器的断面示意图。图3所示为本申请另一实施例提供的加速度传感器的断面示意图。图4所示为本申请另一实施例提供的加速度传感器的平面示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。现有的加速度传感器一般存在芯片面积大且制作成本高的问题，尤其是Z轴加速度传感器。一般的Z轴加速度传感器中设置有梁，梁的两侧是材料相同但面积不等的两部分，这两部分的质心到梁的距离不等。利用其中一部分的偏心质量可以引起这两部分围绕梁扭转，基于这两部分的扭转可检测Z轴的加速度。这种加速度传感器通常芯片面积较大，而且由于位于梁两侧面积不等的两部分不对称，导致这两部分的边缘电荷分布不对称，这种不对称分布在一定的温度或应力作用下会导致零点漂移，使得器件可靠性较低。图1所示为本申请一实施例提供的加速度传感器100的平面示意图，图2所示为本申请一实施例提供的加速度传感器100的断面示意图，具体地，图2是图1所示的加速度传感器在A-A’方向的断面示意图。结合图1和图2，该加速度传感器100包括：衬底110以及质量块120。质量块120包括第一区域121和第二区域122，第一区域121的面积等于第二区域122的面积，第一区域121的质量和第一区域121的质心到第一区域121和第二区域122之间的分界线的距离的乘积，与第二区域122的质量和第二区域122的质心到分界线的距离的乘积不等，质量块120与衬底110可动连接，质量块120可围绕第一区域121和第二区域122之间的分界线扭转。这里第一区域121的面积等于第二区域122的面积，指的是，第一区域121的边框围成的面积等于第二区域122的边框围成的面积。图1中示出了第一区域121和第二区域122之间的分界线(虚拟的线，图1中的虚线)，图2中示出了Z轴正方向(Z轴箭头所指方向)。具体地，第一区域121和第二区域122可以关于分界线呈轴对称。这里说的轴对称指的是，在图1的示意图中，第一区域121的边框形状与第二区域122的边框形状对称，而不考虑第一区域121和第二区域122内是否设置有其他结构。当第一区域121的边框形状与第二区域122的边框形状关于分界线呈对称分布时，可以避免第一区域121和第二区域122的边缘出现电荷分布不对称的现象，提高器件的可靠性。可选地，在其他实施例中，第一区域121和第二区域122面积相等但关于分界线呈不对称分布。在一实施例中，质量块120可进一步包括一固定块，该固定块位于第一区域121和第二区域122之间。第一区域121和第二区域122分别与该固定块弹性连接以实现两者之间的相互扭转。在一实施例中，第一区域121的质心到分界线的距离等于第二区域122的质心到分界线的距离。第一区域121的质量大于第二区域122的质量。例如，第一区域121的厚度大于第二区域122的厚度，这样第一区域121的体积大于第二区域122的体积，当第一区域121的密度与第二区域122的一致时，可以实现第一区域121的质量大于第二区域122的质量。或者，第一区域121的厚度等于第二区域122的厚度，且第一区域121的密度大于第二区域122的密度，如此实现第一区域121的质量大于第二区域122的质量。类似地，第二区域122的质量可以大于第一区域121的质量。例如，第二区域122的厚度大于第一区域121的厚度，以实现第二区域122的质量大于第一区域121的质量。或者，第一区域121的厚度等于第二区域122的厚度，且第一区域121的密度小于第二区域122的密度，如此实现第二区域122的质量大于第一区域121的质量。当Z(正/负)方向上有加速度时，第一区域121和第二区域122可围绕分界线扭转。例如，第一区域121向Z轴正方向扭转，第二区域122向Z轴负方向扭转，这样第一区域121与衬底110之间的距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加速度传感器，其特征在于，包括：/n衬底；/n质量块，其中，所述质量块包括第一区域和第二区域，所述第一区域的面积等于所述第二区域的面积，所述第一区域的质量和所述第一区域的质心到所述第一区域和所述第二区域之间的分界线的距离的乘积，与所述第二区域的质量和所述第二区域的质心到所述分界线的距离的乘积不等，所述质量块与所述衬底可动连接，所述质量块可围绕所述分界线扭转。/n

【技术特征摘要】
1.一种加速度传感器，其特征在于，包括：
衬底；
质量块，其中，所述质量块包括第一区域和第二区域，所述第一区域的面积等于所述第二区域的面积，所述第一区域的质量和所述第一区域的质心到所述第一区域和所述第二区域之间的分界线的距离的乘积，与所述第二区域的质量和所述第二区域的质心到所述分界线的距离的乘积不等，所述质量块与所述衬底可动连接，所述质量块可围绕所述分界线扭转。


2.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一区域上设置有至少一个孔。


3.根据权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于，所述至少一个孔贯穿所述质量块。


4.根据权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于，所述至少一个孔中填充有第一材料，所述质量块由第二材料制成，所述第一材料的密度大于所述第二材料的密度。


5.根据权利要求4所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一材料包括金属材料。


6.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一区域的厚度等于所述第二区域的厚度。


7.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，还包括：
固定块，所述固定块设置在所述衬底上，其中，
所述质量块上设置有弹簧梁，所述弹簧梁位于所述第一区域和所述第二区域之间，所述弹簧梁与所述固定块连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：庄瑞芬，李刚，
申请(专利权)人：苏州敏芯微电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32