MEMS制造技术

本发明专利技术提供了一种

【技术实现步骤摘要】
MEMS加速度计去耦结构、MEMS加速度计及制备方法


[0001]本专利技术属于微机电
，具体涉及
MEMS
加速度计去耦结构
、MEMS
加速度计及制备方法
。

技术介绍

[0002]MEMS
加速度计是
MEMS
技术在惯性器件领域的典型应用之一，
MEMS
电容式加速度计是将
MEMS
的微型制造技术和检测技术应用于加速度检测的器件，它的低成本
、
小体积等优点使其在二十世纪九十年代后广泛应用于汽车
、
智能手机为代表的消费电子设备中，同时也在工业生产
、
航天航空和国防军工等领域发挥着重要作用，其中它们必须满足特别严格的稳定性要求
。
[0003]MEMS
加速度计芯片主要由硅或玻璃等具有一定热膨胀系数的材料构成
。
高性能应用中通常将
MEMS
加速度计通过附接件胶粘或者以其它方式固定在例如管壳等的基底表面
。
由于基底表面材料
、MEMS
加速度计芯片材料和基底所安装面材料的不同等，使得由于温度变化和封装过程等产生的应力被传导到
MEMS
加速度计芯片上，引起
MEMS
加速度计芯片的形变，进而导致
MEMS
加速度计芯片的测量误差
。
[0004]目前有若干种方法应用于缓解该问题
。
一种方法是在
MEMS
加速度计芯片与基底之间通过多点附接件胶粘而非完整平面接触以形成隔离，释放基底作用于
MEMS
加速度计芯片的应力
。
公告号为
CN112777560A
的中国专利技术专利申请，公开了“一种新型
MEMS
传感器敏感结构的封装结构及粘接方法”，通过局部五点粘接，减少了
MEMS
加速度计芯片与基底之间的应力传递，降低应力对
MEMS
加速度计芯片测量的影响
。
另一种方法是在多点附接件胶粘的基础上，引入与
MEMS
加速度计芯片同材料的中间结构以释放基底与
MEMS
加速度计芯片之间的应力
。
公告号为
CN111704102B
的中国专利技术专利申请，公开了“降低
MEMS
加速度计芯片应力的方法”，这种降低
MEMS
加速度计芯片应力的方法通过在
MEMS
加速度计芯片与其装配基底面之间引入与
MEMS
加速度计芯片相同材料的板状结构，并将该板状材料与基底之间通过多点硅胶连接，以释放因各层材料热膨胀系数不同而从基板引入到
MEMS
加速度计芯片内部梳齿等敏感器件的应力，减少其导致的梳齿变形
。
公告号为
CN110546516B
的中国专利技术专利申请，公开了“用于加速度计的去耦结构”，这种去耦结构通过在
MEMS
加速度计芯片与基底之间引入与
MEMS
加速度计芯片材料相同的凸台结构，使
MEMS
加速度计芯片连接于凸台较小面积处且基底通过多点硅胶连接于凸台较大面积处，实现了基底与
MEMS
加速度计芯片之间的单锚点支撑，隔离了基底与
MEMS
加速度计芯片之间的应力传递
。
公告号为
EP3336559A1
的欧洲专利申请，公开了“平面外加速度计”，这种
MEMS
加速度计在加工过程中同时在其外侧加工了与
MEMS
加速度计芯片通过单锚点连接的应力隔离框架，使用时基底连接该应力隔离框架实现对
MEMS
加速度计芯片的固定，隔离了基底与
MEMS
加速度计芯片之间的应力传递
。
[0005]如图
1a
及图
1b
所示，在
CN112777560A
中，多点粘贴的方法仅能在一定程度上降低基底作用于
MEMS
加速度计芯片的应力，无法进一步隔离温度变化及封装引入的应力，难以适应目前高精度应用领域对
MEMS
传感器提出的高性能的需求
。
在
EP3336559A1
中，框架式支
撑占用面积较大，大于加速度计结构的面积，对于产量和产品的小型化都有一定影响；且框架式支撑结构虽然为单点支撑，但仍会因为底部框架的翘曲导致整体加速度计结构的翘曲，没有完全隔离应力
。
在
CN111704102B
与
CN110546516B
中，底部支撑式结构解决了框架式结构的面积问题，同时基本隔离了基底与
MEMS
加速度计芯片间的应力，
MEMS
加速度计芯片可近似看作自由状态，但存在着加速度计结构与支撑结构单点粘合装配水平度难以保证的问题和加工流程复杂化的问题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种
MEMS
加速度计去耦结构
、MEMS
加速度计及制备方法，该去耦结构不增加器件工艺流程，占用器件面积小，可隔离来源于外部封装的翘曲等形变影响
。
[0007]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0008]一方面，本申请提供一种
MEMS
加速度计去耦结构，该
MEMS
加速度计包括依次设置的顶部极板
、
中间极板和底部极板，其去耦结构包括：对称设置于中间极板两侧的两组弹性梁组件，弹性梁组件包括两个弹性梁，两个弹性梁相对于过
MEMS
加速度计重心且垂直于连接弹性梁的中间极板侧边的平面对称间隔设置，且所述弹性梁与中间极板位于同一平面内；弹性梁包括短边和长边，短板与长边在一端连接形成
L
型结构，短边另一端与中间极板连接，长边另一端伸出设置用于与基底连接，且在通过各个弹性梁将
MEMS
加速度计连接到基底上时，在
MEMS
加速度计的底部极板与基底之间形成有间隙
。
[0009]在其中一些实施例中，弹性梁的短边与中间极板的侧边垂直设置，弹性梁的长边相对短边垂直设置
。
[0010]在其中一些实施例中，位于中间极板同一侧的两个弹性梁的短边靠近过
MEMS
加速度计重心且平行于弹性梁短边的平面间隔设置，且弹性梁的长边分别朝向远离过
MEMS
加速度计重心且平行于弹性梁短边的平面的方向设置
。
[0011]在其中一些实施例中，位于中间极板同一侧的两个弹性梁的短边之间的间距及弹性梁的尺寸被设置为使得加速度计在非检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.MEMS
加速度计去耦结构，所述
MEMS
加速度计包括依次设置的顶部极板
、
中间极板和底部极板，其特征在于，所述去耦结构包括：对称设置于中间极板两侧的两组弹性梁组件，所述弹性梁组件包括两个弹性梁，所述两个弹性梁相对于过
MEMS
加速度计重心且垂直于连接弹性梁的中间极板侧边的平面对称间隔设置，且所述弹性梁与中间极板位于同一平面内；所述弹性梁包括短边和长边，所述短板与长边在一端连接形成
L
型结构，所述短边另一端与中间极板连接，所述长边另一端伸出设置用于与基底连接，且在通过各个弹性梁将
MEMS
加速度计连接到基底上时，在
MEMS
加速度计的底部极板与基底之间形成有间隙
。2.
根据权利要求1所述的
MEMS
加速度计去耦结构，其特征在于，所述弹性梁的短边与中间极板的侧边垂直设置，所述弹性梁的长边相对短边垂直设置
。3.
根据权利要求1或2所述的
MEMS
加速度计去耦结构，其特征在于，位于中间极板同一侧的两个弹性梁的短边靠近过
MEMS
加速度计重心且垂直于弹性梁长边的平面间隔设置，且弹性梁的长边分别朝向远离过
MEMS
加速度计重心且垂直于弹性梁长边的平面的方向设置
。4.
根据权利要求3所述的
MEMS
加速度计去耦结构，其特征在于，位于中间极板同一侧的两个弹性梁的短边之间的间距及弹性梁的尺寸被设置为使得加速度计在非检测模态的谐振频率大于加速度计敏感结构处于检测模态的谐振频率；加速度计的非检测模态为加速度计沿弹性梁短边方向水平运动
、
沿垂直于水平面运动或弹性梁绕短边方向滚转时的模态
。5.
根据权利要求1所述的
MEMS
加速度计去耦结构，其特征在于，所述弹性梁还包括设置于弹性梁的长边一端的固定块，所述固定块被配置为用于与基底连接
。6.
根据权利要求1或5所述的
MEMS
加速度计去耦结构，其特征在于，所述弹性梁组件与中间极板为一体成型结构
。7.MEMS
加速度计，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的去耦结构，所述
MEMS
加速度计通过各个弹性梁连接到基底上，且
MEMS
加速度计的底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶启，杨军，陈李，
申请(专利权)人：江苏元宇汇芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：