一种带自校准功能的三轴MEMS力传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种带自校准功能的三轴MEMS力传感器，包括玻璃衬底及其上表面的固定电极、悬于玻璃衬底上方的器件层。玻璃衬底上表面的固定电极包括固定叉指铝电极、固定金属电极、电极连接线和自检测引出电极。悬于玻璃衬底上方的器件层包括器件锚点、四根L型压电驱动梁、静电吸合模块、敏感驱动台和电容式三轴力传感器。固定金属电极与电容式三轴力传感器中心质量块对应放置，静电吸合模块位于压电驱动梁和敏感驱动台之间。本发明专利技术抑制交叉轴串扰的问题，实现交叉轴以及法向三轴驱动，实现交叉轴驱动电容的实时检测，并通过调整静电吸合模块实现力检测模式和校准模式的切换。合模块实现力检测模式和校准模式的切换。合模块实现力检测模式和校准模式的切换。

【技术实现步骤摘要】
一种带自校准功能的三轴MEMS力传感器


[0001]本专利技术属于三轴力传感器以及MEMS自校准器件领域，具体涉及一种带自校准功能的三轴MEMS力传感器。

技术介绍

[0002]三轴力传感器可用于检测触觉，是一种智能机器人感知人类生活的重要媒介，其在医疗护理领域、机器人工业以及可穿戴器件等领域起到关键性的作用。力传感器按照原理可分为电容式、压电式、压阻式、电磁式和光学式，其中电容式传感器因其高灵敏度、高分辨率、温度稳定性好等优点被广泛应用。
[0003]通常，采用差分检测的电容式传感器相比非差分检测的传感器具有较高的灵敏度，差分检测电容可分为倾斜式电容、栅型电容和梳齿型电容。倾斜式电容通过变间距导致电容变化，上电极受到外力时发生倾斜，对应的一个电容减小，另一个电容增大，但目前倾斜式电容通常通过比较复杂的积分算法来计算；栅型电容通过变面积导致电容变化，输出线性度较高；梳齿型电容通过变面积和变间距导致电容变化，特定分布的梳齿电极可以降低交叉轴干扰。栅型电容和梳齿型电容原理简单，具有良好的性能，应用更广泛。
[0004]目前，由于环境本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带自校准功能的三轴MEMS力传感器，其特征在于，包括玻璃衬底及其上表面的固定电极、悬于玻璃衬底上方的器件层；所述的玻璃衬底上表面的固定电极包括固定叉指铝电极、固定金属电极、电极连接线和自检测引出电极；所述的悬于玻璃衬底上方的器件层包括器件锚点、四根L型压电驱动梁、静电吸合模块、敏感驱动台和电容式三轴力传感器；所述的固定叉指铝电极与敏感驱动台上的栅型硅电极对应放置，通过变面积的方法差分检测切向驱动电容，电容信号沿着电极连接线，通过自检测引出电极引出；所述的固定金属电极与电容式三轴力传感器的中心质量块对应放置，通过变间距式检测法向力检测电容，电容信号沿着电极连接线，通过自检测引出电极引出；所述的静电吸合模块位于压电驱动梁和敏感驱动台之间，一共两组，每组包括静电吸合锚点、静电吸合固定梳齿、静电吸合可动梳齿、固定吸合孤岛和可动吸合块；静电吸合固定梳齿固定在静电吸合锚点上，静电吸合可动梳齿与敏感驱动台相连，位于敏感驱动台的对角线位置，跟随敏感驱动台一起运动，并与静电吸合固定梳齿一一对应；可动吸合块与敏感驱动台相连，并与吸合固定孤岛对应放置；所述的敏感驱动台包括横向敏感单元和纵向敏感单元；所述的电容式三轴力传感器包括限位块、U型梁、斜置梁、中心质量块、切向力检测模块，中心质量块通过U型梁、斜置梁与敏感驱动台连接；所述的电容式三轴力传感器切向力检测模块包括切向力力检测锚点、切向力检测可动梳齿和切向力检测固定梳齿；切向力检测固定梳齿固定在切向力检测固定锚点上，共八组切向力检测模块，对称分布在中心质量块周围，每边两组。2.根据权利要求1所述的一种带自校准功能的三轴MEMS力传感器，其特征在于，所述的L型压电驱动梁包括L型硅梁、覆盖在L型硅梁上的驱动下电极Pt、覆盖在驱动下电极上的压电材料PZT以及覆盖在压电材料PZT上的分布式驱动上电极Pt。3.根据权利要求2所述的一种带自校准功能的三轴MEMS力传感器，其特征在于，每根所述L型压电驱动梁一端固定在器件锚点上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董林玺，胡梦宜，黄一马，刘超然，杨伟煌，颜海霞，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：