一种三轴加速度计制造技术

本发明专利技术提供一种三轴加速度计，其包括：Z轴加速度计，其包括Z质量块、Z质量块锚点、扭转梁，Z质量块内定义有第一空间、第二空间和第三空间，Z质量块锚点位于第三空间内；扭转梁位于第三空间内且平行于Y轴放置，扭转梁连接所述Z质量块锚点和Z质量块；Z质量块位于所述扭转梁一侧的质量与Z质量块位于所述扭转梁另一侧的质量不同，以使Z质量块以所述扭转梁为轴发生类似跷跷板式运动；X轴加速度计，其位于所述第一空间内；Y轴加速度计，其位于所述第二空间内。与现有技术相比，本发明专利技术提供的三轴加速度计，其整体架构合理紧凑，可节省芯片面积，降低成本。此外，同等面积下，框架延伸的Z轴加速度计的灵敏度高。计的灵敏度高。计的灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
一种三轴加速度计


[0001]本专利技术涉及微机械系统
，尤其涉及一种三轴加速度计。

技术介绍

[0002]微机电加速度计是基于MEMS技术的惯性器件，用于测量物体运动的线运动加速度。它具有体积小、可靠性高、成本低廉、适合大批量生产等特点，因此具有广阔的市场前景，其应用领域包括消费电子、航空航天、汽车、医疗设备和武器等等。
[0003]目前三轴加速度计通常有两种实现方式，一种是拼凑的方法，将三个单轴结构或者一个双轴和一个单轴两个结构组合在一起实现三个轴向加速度的测量。第二种是采用单结构实现三轴加速度的测量。为了提高市场竞争力，需要进一步节省芯片面积、降低成本和提高灵敏度。
[0004]因此，亟需提出一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种三轴加速度计，其整体架构合理紧凑，可节省芯片面积，降低成本。此外，同等面积下，框架(质量块)延伸的Z轴加速度计的灵敏度高。
[0006]根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种三轴加速度计，其包括：Z轴加速度计，其能够感应到Z轴加速度，所述Z轴加速度计包括Z质量块、Z质量块锚点、扭转梁，所述Z质量块内定义有第一空间、第二空间和第三空间，所述Z质量块锚点位于所述第三空间内；所述扭转梁位于所述第三空间内且平行于Y轴放置，所述扭转梁连接所述Z质量块锚点和Z质量块；所述Z质量块位于所述扭转梁一侧的质量与所述Z质量块位于所述扭转梁另一侧的质量不同，以使所述Z质量块以所述扭转梁为轴发生类似跷跷板式运动；X轴加速度计，其能够感应到X轴加速度，所述X轴加速度计位于所述第一空间内；Y轴加速度计，其能够感应到Y轴加速度，所述Y轴加速度计位于所述第二空间内，其中，X轴和Y轴相互垂直并且定义了所述三轴加速度计的基底所在的平面，Z轴垂直于X轴和Y轴所定义的平面，X轴沿左右方向，Y轴沿上下方向。
[0007]与现有技术相比，本专利技术的三轴加速度计将X轴加速度计和Y轴加速度计设置在Z轴加速度计的质量块内，其整体架构合理紧凑，可节省芯片面积，降低成本。此外，同等面积下，框架(质量块)延伸的Z轴加速度计的灵敏度高。
【附图说明】
[0008]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0009]图1为本专利技术在一个实施例中的三轴加速度计的整体结构示意图；
[0010]图2为本专利技术的图1所示的三轴加速度计中X轴加速度计的结构示意图；
[0011]图3为本专利技术的图1所示的三轴加速度计中Y轴加速度计的结构示意图；
[0012]图4为本专利技术的图1所示的三轴加速度计中Z轴加速度计的结构示意图；
[0013]图5为本专利技术的图1所示的三轴加速度计中Z轴加速度计扭转梁保护机构的结构示意图；
[0014]图6为本专利技术中图1所示的三轴加速度计敏感到X轴加速度时的示意图；
[0015]图7为本专利技术中图1所示的三轴加速度计敏感到Y轴加速度时的示意图；
[0016]图8为本专利技术中图1所示的三轴加速度计敏感到Z轴加速度时的示意图；
[0017]图9为本专利技术在另一个实施例中的三轴加速度计的整体结构示意图。
[0018]其中，1a
‑
X质量块；1b
‑
Y质量块；1c
‑
Z质量块；
[0019]2a
‑
第一横向弹性梁；2b
‑
第二横向弹性梁；2c
‑
第一纵向弹性梁；2d
‑
第二纵向弹性梁；2e
‑
第一扭转梁；2f
‑
第二扭转梁；2g
‑
扭转梁保护机构；
[0020]3a
‑
第一X轴检测电极；3b
‑
第二X轴检测电极；3c
‑
第三X轴检测电极；3d
‑
第四X轴检测电极；3e
‑
第一Y轴检测电极；3f
‑
第二Y轴检测电极；3g
‑
第三Y轴检测电极；3h
‑
第四Y轴检测电极；3i
‑
第一Z轴检测电极；3j
‑
第二Z轴检测电极；
[0021]4a
‑
X质量块锚点；4b
‑
Y质量块锚点；4c
‑
Z质量块锚点。
[0022]5a
‑
第一横向梁连接臂；5b
‑
第二横向梁连接臂；5c
‑
第一纵向梁连接臂；5d
‑
第二纵向梁连接臂；
[0023]6a
‑
横向可动疏齿；6b
‑
横向固定疏齿；6c
‑
纵向可动疏齿；6d
‑
纵向固定疏齿。
[0024]7a
‑
第一空间；7b
‑
第二空间；7c
‑
第三空间。
【具体实施方式】
[0025]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0026]此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。
[0027]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0028]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”“耦接”等术语应做广义理解；例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0029]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种三轴加速度计。请参考图1所示，其
为本专利技术在一个实施例中的三轴加速度计的整体结构示意图。
[0030]图1所示的三轴加速度计包括X轴加速度计(未标识)、Y轴加速度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三轴加速度计，其特征在于，其包括：Z轴加速度计，其能够感应到Z轴加速度，所述Z轴加速度计包括Z质量块、Z质量块锚点、扭转梁，所述Z质量块内定义有第一空间、第二空间和第三空间，所述Z质量块锚点位于所述第三空间内；所述扭转梁位于所述第三空间内且平行于Y轴放置，所述扭转梁连接所述Z质量块锚点和Z质量块；所述Z质量块位于所述扭转梁一侧的质量与所述Z质量块位于所述扭转梁另一侧的质量不同，以使所述Z质量块以所述扭转梁为轴发生类似跷跷板式运动；X轴加速度计，其能够感应到X轴加速度，所述X轴加速度计位于所述第一空间内；Y轴加速度计，其能够感应到Y轴加速度，所述Y轴加速度计位于所述第二空间内，其中，X轴和Y轴相互垂直并且定义了所述三轴加速度计的基底所在的平面，Z轴垂直于X轴和Y轴所定义的平面，X轴沿左右方向，Y轴沿上下方向。2.根据权利要求1所述的三轴加速度计，其特征在于，所述Z轴加速度计还包括第一Z轴检测电极和第二Z轴检测电极，所述第一Z轴检测电极和第二Z轴检测电极位于所述Z质量块的下方且对称设置于所述扭转梁的两侧；所述X轴加速度计和Y轴加速度计位于所述扭转梁的同一侧；所述X轴加速度计独立设置在所述Z质量块内部的第一空间内，所述Y轴加速度计独立设置在所述Z质量块内部的第二空间内，或者所述X轴加速度计和Y轴加速度计各自通过弹性梁与所述Z质量块连接；当敏感到Z轴加速度输入时，会使得所述Z质量块以所述扭转梁为轴发生类似跷跷板式运动，所述第一Z轴检测电极检测与所述Z质量块的距离变化，第二Z轴检测电极检测与所述Z质量块的距离变化，敏感到Z轴加速率后的第一Z轴检测电极和第二Z轴检测电极的电容一个增大，一个减小，两者差分得到Z轴加速度引起的电容变化，进而得到输入的Z轴加速率大小。3.根据权利要求2所述的三轴加速度计，其特征在于，所述三轴加速度计的Z轴加速度计还包括位于所述第三空间内的扭转梁保护机构，所述扭转梁保护机构连接所述Z质量块锚点和Z质量块，且所述扭转梁保护机构对称分布于所述扭转梁的左右两侧；所述Z质量块锚点固定设置于所述基底上；所述第一Z轴检测电极和第二Z轴检测电极固定设置于所述基底上；所述Z质量块和所述扭转梁悬置于所述基底上方；所述扭转梁保护机构悬置于所述基底上方。4.根据权利要求3所述的三轴加速度计，其特征在于，所述扭转梁为两个，分别是第一扭转梁和第二扭转梁，其中，第一扭转梁位于所述Z质量块锚点的上方，且所述第一扭转梁连接所述Z质量块锚点和Z质量块；所述第二扭转梁位于所述Z质量块锚点的下方，且第二扭转梁连接所述Z质量块锚点和Z质量块；所述扭转梁保护机构包括四对扭转梁防护梳齿结构，且每个扭转梁防护梳齿结构均包括与Y轴相平行的多根梳齿，其中，两对所述扭转梁防护梳齿结构位于所述Z质量块锚点的上方，且分别位于所述第一扭转梁的左右两侧；另外两对扭转梁防护梳齿结构位于所述Z质量块锚点的下方，且分别位于第二扭转梁的左右两侧，每对扭转梁防护梳齿结构中的一个扭转梁防护梳齿结构与所述Z质量块锚点相连，另一个扭转梁防护梳齿结构与所述Z质量块
相连，且每对扭转梁防护梳齿结构呈叉指排布；所述第一扭转梁和第二扭转梁关于X轴对称分布；所述第一Z轴检测电极和第二Z轴检测电极关于Y轴对称分布；四对扭转梁防护梳齿结构整体关于X轴和Y轴对称分布。5.根据权利要求2所述的三轴加速度计，其特征在于，所述三轴加速度计的X轴加速度计包括X质量块和位于所述X质量块内的X轴检测电极，当敏感到X轴加速度输入时，会使得所述X质量块沿X轴发生运动，所述X轴检测电极检测与所述X质量块的距离变化，与敏感到X轴加速度前的X轴检测电极的电容相比，敏感到X轴加速度后的X轴检测电极的电容增大或减小，两者求差得到X轴加速度引起的电容变化，进而得到输入的X轴加速率大小。6.根据权利要求5所述的三轴加速度计，其特征在于，所述X轴加速度计独立设置在所述Z质量块内部的第一空间内，所述X轴加速度计还包括设置于所述X质量块内的X质量块锚点，横向弹性梁连接臂和横向弹性梁，所述X质量块锚点依次经所述横向弹性梁连接臂和横向弹性梁与所述X质量块连接。7.根据权利要求6所述的三轴加速度计，其特征在于，位于所述X质量块内的X轴检测电极为四个，分别为第一X轴检测电极、第二X轴检测电极、第三X轴检测电极、第四X轴检测电极，其中，第一X轴检测电极和第二X轴检测电极分别位于所述X质量块内的上部的左右两侧，第三X轴检测电极和第四X轴检测电极分别位于所述X质量块内的下部的左右两侧；所述横向弹性梁连接臂为两个，分别为第一横向弹性梁连接臂和第二横向弹性梁连接臂；所述横向弹性梁为两个，分别为第一横向弹性梁和第二横向弹性梁，其中，所述第一横向弹性梁和第二横向弹性梁分别位于X质量块锚点的左右两侧；所述第一横向弹性梁连接臂位于所述X质量块锚点和第一横向弹性梁之间，所述第二横向弹性梁连接臂位于所述X质量块锚点和第二横向弹性梁之间；所述X质量块锚点的一端依次经第一横向弹性梁连接臂和第一横向弹性梁与所述X质量块连接，所述X质量块锚点的另一端依次经第二横向弹性梁连接臂和第二横向弹性梁与所述X质量块连接。8.根据权利要求7所述的三轴加速度计，其特征在于，所述第一横向弹性梁连接臂和第二横向弹性梁连接臂平行于X轴放置；所述第一横向弹性梁和第二横向弹性梁平行于Y轴放置；所述第一X轴检测电极和第二X轴检测电极位于所述X质量块锚点的上方，且位于所述第一横向弹性梁和第二横向弹性梁之间；所述第三X轴检测电极和第四X轴检测电极位于所述X质量块锚点的下方，且位于所述第一横向弹性梁和第二横向弹性梁之间；所述X质量块锚点固定于所述基底上；所述X轴检测电极固定于所述基底上；所述X质量块、横向弹性梁连接臂和横向弹性梁悬置于所述基底上方；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁希聪，凌方舟，蒋乐跃，苏云鹏，
申请(专利权)人：美新半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：