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，质量块与衬底可动连接，以使得在第一区域和第二区域围绕垂直于质量块所在平面的Z轴扭转时，加速度传感器检测X方向上的加速度，X方向位于平面内。本申请实施例提供的加速度传感器能够显著减小质量块的尺寸以及芯片面积，进而实现加速度传感器的小型化。

【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加速度传感器通常是通过质量块的平移来检测X或Y方向上的加速度，这种MEMS加速度传感器的芯片面积较大，且成本高。
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，质量块与衬底可动连接，以使得在第一区域和第二区域围绕垂直于质量块所在平面的Z轴扭转时，加速度传感器检测X方向上的加速度，X方向位于平面内。在某些实施例中，质量块上设置有沿X方向延伸的第一弹簧梁，第一弹簧梁位于第一区域和第二区域之间，第一区域和第二区域之间通过第一弹簧梁的中部相互连接。在某些实施例中，第一区域的重心到第一弹簧梁的距离大于第二区域的重心到第一弹簧梁的距离。在某些实施例中，质量块上设置有沿X方向延伸的第二弹簧梁和第三弹簧梁，第二弹簧梁位于第一区域的外侧，第三弹簧梁位于第二区域的外侧，在第一区域和第二区域沿Y方向运动时，加速度传感器检测Y方向上的加速度。在某些实施例中，衬底上设置有第一固定点和第二固定点，第一固定点与第二弹簧梁连接，第二固定点与第三弹簧梁连接。在某些实施例中，第一区域上设置有第一可动电极，第二可动电极，衬底上设置有第一固定电极和第二固定电极，第一可动电极与第一固定电极构成第一电容，第二可动电极与第二固定电极构成第二电容，第一电容的电容变化方向与第二电容的电容变化方向相反，第一电容与第二电容用于检测X方向上的加速度。在某些实施例中，第一区域上设置有至少一个镂空区域，在至少一个镂空区域的每个镂空区域中，衬底上设置有至少一个第三固定电极，镂空区域的侧壁与至少一个第三固定电极形成第三电容，第三电容用于检测Y方向上的加速度。在某些实施例中，衬底上设置有第四固定电极，第四固定电极与第一区域之间形成第四电容，第四电容用于在第一区域和第二区域绕第一弹簧梁转动时检测Z方向上的加速度。在某些实施例中，衬底上设置有用于检测X方向上的加速度的第一固定电极和第二固定电极、用于检测Y方向上的加速度的第三固定电极和第五固定电极、用于检测Z方向上的加速度的第四固定电极和第六固定电极，其中，第一固定电极、第三固定电极和第四固定电极分别与位于衬底一侧的引线连接，第二固定电极、第五固定电极和第六固定电极分别与位于衬底另一侧的引线连接。第二方面，本申请提供了一种电子设备，包括第一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，通过将质量块设置成可相互围绕垂直于质量块所在平面的Z轴扭转的第一区域和第二区域，并基于该第一区域和第二区域的相互扭转来检测X方向上的加速度，可以显著减小质量块的尺寸以及芯片面积，进而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结构示意图。图2所示为图1所示的加速度传感器的引线层的平面示意图。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有两种，一种是设置三个相对独立的质量块，该三个质量块分别用于测量三个方向上的加速度，这种加速度传感器可以减小交叉耦合，但是存在芯片面积大、成本高的问题；另一种是设置一个质量块，该质量块用于同时测量三个方向上的加速度，这种加速度传感器虽然可以降低成本，但是存在交叉耦合，会出现测量结果不准确的问题。此外，对于基于一个质量块测量三个方向上的加速度的加速度传感器而言，为了测量X方向上的加速度，质量块上需设置有沿Y方向延伸的弹簧梁，使得质量块的至少一部分可以沿X方向平移；类似地，为了测量Y方向上的加速度，质量块上需设置有沿X方向延伸的弹簧梁，使得质量块的至少一部分可以沿Y方向平移。即，该加速度传感器的质量块上至少存在两个方向上延伸的弹簧梁，这两个方向上延伸的弹簧梁的设置使得整个芯片的面积较大。因此，现有技术中的基于同一质量块测量三个方向上的加速度的加速度传感器仍然存在芯片面积比较大的问题。图1所示为本申请一实施例提供的加速度传感器100的结构示意图。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，质量块120与衬底110可动连接，以使得在第一区域121和第二区域122围绕垂直于质量块120所在平面的Z轴扭转时，加速度传感器100检测X方向上的加速度，X方向位于平面内。图1中的三维直角坐标系示出了X、Y和Z方向。参见图1，当存在沿X正方向(图1中X箭头所指方向)的加速度时，第一区域121可以向右扭转，且第二区域122向左扭转。例如，第一区域121和第二区域122的扭转可以看成，第一区域121和第二区域122围绕两者之间的某点做顺时针旋转。同理，当存在沿X负方向的加速度时，第一区域121可以向左扭转，且第二区域122向右扭转。例如，第一区域121和第二区域122的扭转可以看成，第一区域121和第二区域122围绕两者之间的某点做逆时针旋转。在一实施例中，第一区域121可以与衬底110上的固定电极之间形成电容。当第一区域121向左或右扭转时，该电容的电容值会发生变化，根据变化的电容值可以检测X方向上的加速度的大小和方向。通过第一区域121的向左或右扭转来检测X方向上的加速度，可以避免在第一区域121的外围设置沿Y方向延伸的弹簧梁，因此可以显著减小质量块120的尺寸以及芯片面积，进而实现加速度传感器的小型化。进一步地，第二区域122也可以与衬底110上的固定电极之间形成电容。当第二区域122向左或右扭转时，该电容的电容值会发生变化。结合第一区域121对应的电容值变化与第二区域122对应的电容值变化，可以提高X方向上加速度检测结果的准确度。在其他实施例中，加速度传感器100也可以用于检测Y方向上的加速度。或者，加速度传感器100可同时用于检测X、Y以及Z方向上的加速度。本申请实施例提供了一种加速度传感器，通过将质量块设置成可相互围绕垂直于质量块所在平面的Z轴扭转的第一区域和第二区域，并基于该第一区域和第二区域的相互扭转来检测X方向上的加速度，可以显著减小质量块的尺寸以及芯片面积，进而实现加速度传感器的小型化。根据本申请一实施例，质量块120上设置有沿X方向延伸的第一弹簧梁123，第一弹簧梁123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之间通过第一弹簧梁123的中部相互连接。具体地，第一区域1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，所述质量块与所述衬底可动连接，以使得在所述第一区域和所述第二区域围绕垂直于所述质量块所在平面的Z轴扭转时，所述加速度传感器检测X方向上的加速度，所述X方向位于所述平面内。/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，所述质量块与所述衬底可动连接，以使得在所述第一区域和所述第二区域围绕垂直于所述质量块所在平面的Z轴扭转时，所述加速度传感器检测X方向上的加速度，所述X方向位于所述平面内。


2.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述质量块上设置有沿所述X方向延伸的第一弹簧梁，所述第一弹簧梁位于所述第一区域和所述第二区域之间，所述第一区域和所述第二区域之间通过所述第一弹簧梁的中部相互连接。


3.根据权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一区域的重心到所述第一弹簧梁的距离大于所述第二区域的重心到所述第一弹簧梁的距离。


4.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述质量块上设置有沿所述X方向延伸的第二弹簧梁和第三弹簧梁，所述第二弹簧梁位于所述第一区域的外侧，所述第三弹簧梁位于所述第二区域的外侧，在所述第一区域和所述第二区域沿Y方向运动时，所述加速度传感器检测所述Y方向上的加速度。


5.根据权利要求4所述的加速度传感器，其特征在于，所述衬底上设置有第一固定点和第二固定点，所述第一固定点与所述第二弹簧梁连接，所述第二固定点与所述第三弹簧梁连接。


6.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一区域上设置有第一可动电极，第二可动电极，所述衬底上设置有第一固定电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：李哲，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：新型
国别省市：江苏;32