惯性传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种惯性传感器，包括：包括衬底和器件结构，所述器件结构位于所述衬底的一侧之上，所述器件结构包括可动质量块以及用于固定所述可动质量块的中心锚点，所述可动质量块包括第一质量单元和第二质量单元，所述第一质量单元的质量与所述第二质量单元的质量不等，旨在通过在邻近第一质量单元的一侧或者在邻近第二质量单元的一侧布置有静电力驱动结构，通过向所述静电力驱动结构施加电压产生静电力，使发生粘连的质量单元复位并正常工作。采用本发明专利技术提供的技术方案能够避免惯性传感器在遇到大冲击时发生粘连的问题。感器在遇到大冲击时发生粘连的问题。感器在遇到大冲击时发生粘连的问题。

【技术实现步骤摘要】
惯性传感器


[0001]本专利技术涉及一种传感器
，更为具体的说涉及惯性传感器。

技术介绍

[0002]跷跷板结构是MEMS（Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System，微机电系统）电容加速度计中一种经典的检测面外运动的结构，当加速度过大时，质量块的质量相对大的一侧可能出现发生粘连无法回复（复位）的情况，为了提高传感器可靠性，需要将粘连的质量块弹开使惯性传感器能够正常工作。
[0003]现有的方案多数都是解决面内运动时质量块粘连的情况，对于面外运动时质量块粘连的解决方案较少，而面外运动时质量块粘连的失效模式是电容式加速度计中的主要失效模式。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中质量块的质量较大的一侧在面外运动时发生粘连的问题，提供一种惯性传感器。
[0005]本专利技术的目的采用以下技术方案实现：根据本专利技术的一方面，提供一种惯性传感器，包括：衬底，器件结构，所述器件结构位于所述衬底的一侧之上，所述器件结构包括可动质量块以及用于固定所述可动质量块的中心锚点，所述可动质量块包括第一质量单元和第二质量单元，所述第一质量单元和所述第二质量单元分别位于所述中心锚点的两侧，所述第一质量单元的质量和所述第二质量单元的质量不等；静电力驱动结构，所述静电力驱动结构布置在邻近所述第一质量单元的一侧或者布置在邻近所述第二质量单元的一侧；通过向所述静电力驱动结构施加电压产生静电力，使发生粘连的质量单元复位并正常工作。<br/>[0006]进一步地，还包括固定电极层；所述固定电极层位于所述衬底朝向所述可动质量块的一侧表面之上；所述固定电极层包括第一固定电极和第二固定电极，所述第一固定电极与所述第一质量单元对应设置，以构成第一电容；所述第二固定电极与所述第二质量单元对应设置，以构成第二电容。
[0007]进一步地，所述固定电极层还包括固定部，沿垂直于所述衬底的厚度方向上，所述固定部位于所述第一固定电极远离所述第二固定电极的一侧。
[0008]进一步地，还包括防粘结构，在所述衬底的厚度方向上，所述防粘结构位于所述固定部朝向所述第一质量单元的一侧表面，所述防粘结构包括至少一个凸块。
[0009]在一些实施方式中，所述静电力驱动结构包括第一梳齿电容结构，
所述第一梳齿电容结构包括第一梳状电极和第二梳状电极，所述第一梳状电极设置在所述第一质量单元的端部，所述第二梳状电极位于所述第一梳状电极远离所述第一质量单元的一侧；在非工作状态下，所述第二梳状电极与所述第一梳状电极位于同一平面且相互啮合；在质量单元发生粘连的状态下，向所述第二梳状电极施加电位，以使得所述第一梳齿电容结构产生静电力，并通过静电力拉动所述第一质量单元。
[0010]进一步地，所述固定电极层还包括与所述第二梳状电极电连接的电极引出部，沿垂直于所述衬底的厚度方向上，所述电极引出部位于所述第一固定电极远离所述第二固定电极的一侧。
[0011]进一步地，还包括：支撑层，所述支撑层位于所述电极引出部和所述第二梳状电极之间，以用于支撑及固定所述第二梳状电极。
[0012]在一些实施方式中，所述静电力驱动结构包括平板电容结构，所述平板电容结构处于质量较小的质量单元的一侧；所述固定电极层还包括第三固定电极，在所述衬底的厚度方向上，所述第三固定电极与质量较小的质量单元对应设置，以构成所述平板电容结构；其中，在质量单元发生粘连的状态下，向所述第三固定电极施加电位，使得所述平板电容结构产生静电力，拉动质量较小的质量单元，使发生粘连的质量单元复位并正常工作。
[0013]在一些实施方式中，所述静电力驱动结构包括具有梳齿电容结构的摆锤、固定结构、摆杆以及梳齿电容电极，所述固定结构通过所述摆杆与所述具有梳齿电容结构的摆锤相连接；所述具有梳齿电容结构的摆锤布置在邻近质量较大的质量单元的一侧，所述梳齿电容电极位于所述具有梳齿电容结构的摆锤远离质量较大的质量单元的一侧，所述梳齿电容电极与所述具有梳齿电容结构的摆锤的梳齿部分位于同一平面且相互啮合；在质量单元发生粘连的状态下，向所述梳齿电容电极施加电压以产生静电力，使得在静电力作用下，所述摆杆远离所述固定结构的位置发生偏移，造成所述具有梳齿电容结构的摆锤发生偏转，然后将所述梳齿电容电极上的电压撤销，静电力消失，在电压释放的瞬间，所述具有梳齿电容结构的摆锤对所述可动质量块的侧面产生冲击，以使发生粘连的质量单元复位并正常工作。
[0014]在一些实施方式中，所述摆杆的延伸方向与Y轴方向平行。
[0015]进一步地，所述固定结构的靠近所述可动质量块的一侧还设置有限位结构，所述限位结构用于限制所述可动质量块的扭转位置。
[0016]进一步地，所述固定电极层还包括第一供电电极和第二供电电极；所述第一供电电极与所述梳齿电容结构的摆锤电连接，所述第二供电电极与所述梳齿电容电极电连接；其中，在垂直于所述衬底的厚度方向上，所述第二供电电极位于所述第一供电电极远离所述可动质量块的一侧。
[0017]在一些实施方式中，所述摆杆的延伸方向与X轴方向平行。
应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，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。在涉及方法步骤时，本文图示的先后顺序代表了一种示例性的方案，但不表示对先后顺序的限定。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。
[0032]为使本专利技术的目的、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。
[0033]本申请至少一实施例提供一种惯性传感器，该MEMS加速度计惯性传感器包括一衬底、器件结构和静电力驱动结构；所述器件结构30位于所述衬底10的一侧之上，所述器件结构30包括可动质量块以及用于固定所述可动质量块的中心锚点20，所述可动质量块包括第一质量单元31和第二质量单元32，所述第一质量单元31和所述第二质量单元32分别位于所述中心锚点20的两侧，所述第一质量单元31的质量和所述第二质量单元32的质量不等；所述静电力驱动结构布置在邻近所述第一质量单元的一侧或者布置在邻近所述第二质量单元的一侧，通过向所述静电力驱动结构施加电压产生静电力，使发生粘连的质量单元复位并正常工作。
[0034]应理解，在惯性传感器中，在加速度过大时，通常质量较大的质量单元在运动时偶尔会发生与上下结构粘连的情况，使MEMS惯性传感器失效，无法正常工作。
[0035]由上可见，通过在邻近第一质量单元的一侧或者在邻近第二质量单元的一侧布置有静电力驱动结构，通过向所述静电力驱动结构施加电压产生静电力，使发生粘连的质量单元复位并正常工作。采用本专利技术提供的技术方案能够避免惯性传感器在遇到大冲击时发生粘连的问题。
[0036]实施例一图1是本专利技术实施例一提供的惯性传感器的MEMS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种惯性传感器，其特征在于，包括：衬底（10），器件结构（30），所述器件结构（30）位于所述衬底（10）的一侧之上，所述器件结构（30）包括可动质量块以及用于固定所述可动质量块的中心锚点（20），所述可动质量块包括第一质量单元（31）和第二质量单元（32），所述第一质量单元（31）和所述第二质量单元（32）分别位于所述中心锚点（20）的两侧，所述第一质量单元（31）的质量和所述第二质量单元（32）的质量不等；静电力驱动结构，所述静电力驱动结构布置在邻近所述第一质量单元（31）的一侧或者布置在邻近所述第二质量单元（32）的一侧；通过向所述静电力驱动结构施加电压产生静电力，使发生粘连的质量单元复位并正常工作。2.如权利要求1所述的惯性传感器，其特征在于，还包括固定电极层（110）；所述固定电极层（110）位于所述衬底（10）朝向所述可动质量块的一侧表面之上；所述固定电极层（110）包括第一固定电极（111）和第二固定电极（112），所述第一固定电极（111）与所述第一质量单元（31）对应设置，以构成第一电容；所述第二固定电极（112）与所述第二质量单元（32）对应设置，以构成第二电容。3.如权利要求2所述的惯性传感器，其特征在于，所述固定电极层（110）还包括固定部（115），沿垂直于所述衬底（10）的厚度方向上，所述固定部（115）位于所述第一固定电极（111）远离所述第二固定电极（112）的一侧。4.如权利要求3所述的惯性传感器，其特征在于，还包括防粘结构（120），在所述衬底（10）的厚度方向上，所述防粘结构（120）位于所述固定部（115）朝向所述第一质量单元（31）的一侧表面，所述防粘结构（120）包括至少一个凸块。5.如权利要求2所述的惯性传感器，其特征在于，所述静电力驱动结构包括第一梳齿电容结构（50），所述第一梳齿电容结构（50）包括第一梳状电极（51）和第二梳状电极（52），所述第一梳状电极（51）设置在所述第一质量单元（31）的端部，所述第二梳状电极（52）位于所述第一梳状电极（51）远离所述第一质量单元（31）的一侧；在非工作状态下，所述第二梳状电极（52）与所述第一梳状电极（51）位于同一平面且相互啮合；在质量单元发生粘连的状态下，向所述第二梳状电极（52）施加电位，以使得所述第一梳齿电容结构（50）产生静电力，并通过静电力拉动所述第一质量单元（31）。6.如权利要求5所述的惯性传感器，其特征在于，所述固定电极层（110）还包括与所述第二梳状电极（52）电连接的电极引出部（116），沿垂直于所述衬底（10）的厚度方向上，所述电极引出部（116）位于所述第一固定电极（111）远离所述第二固定电极（112）的一侧。7.如权利要求6所述的惯性传感器，其特征在于，还包括：支撑层（40），所述支撑层（40）位于所述电极引出部（116）和所述第二梳状电极（52）之间，以用于支撑及固定所述第二梳状电极（52）。8.如权利要求2所述的惯性传感器，其特征在于，所述静电力驱动结构包括平板电容结构，所述平板电容结构处于质量较小的质量单元
的一侧；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李诺伦，庄瑞芬，
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：