【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种微型加速度计结构，尤其涉及一种具有独立偏心质量结构的电容式z轴加速度计，属于半导体应用微结构领域。
技术介绍
1、电容式加速度计是利用外部加速度改变敏感质量的位移，进而转变为电容的变化量进行测量。加速度计可以检测来自三个轴的加速度。其中z轴结构设计形式一般为扭摆式电容加速度计，其结构中的敏感质量块在扭摆弹性梁两边不对称分布，形成偏心转矩。当有外界加速度输入时，敏感质量块绕着梁摆动，并与下方检测电容极板形成差分电容，根据电容变化量的大小获得加速度的大小。
2、目前常见的z轴加速度计结构为单质量块翘翘板式，该类型结构尺寸较大、梁结构简单，在复杂环境下结构的稳定性较差，严重影响加速度计的输入响应及其它动态性能。表现为当有加速度输入时，可动质量块除了产生沿着扭摆弹性梁的扭摆外，还会产生一定的旋转或其它形式的运动，增加了对加速度计的性能影响。而且，产生扭摆的偏心质量由不对称结构部分提供，增大了芯片面积需求，为布局设计带来困扰。
技术实现思路
1、本专利技术的目的旨在提出一种具有独立偏心质量结构的电容式z轴加速度计，通过结构改良提升整体结构的稳定性、优化输入响应。
2、本专利技术实现上述目的的技术解决方案是，具有独立偏心质量结构的电容式z轴加速度计，其特征在于：核心检测部分由结构层、走线层和锚点层组成，其中所述结构层包括可动质量块，可动质量外框，弹性耦合梁和扭摆弹性梁，所述走线层包含结构层下方的两组以上检测电容极板和信号引出线路，每一组检测电容极板设为
3、进一步地，所述可动质量块通过锚点固定于走线层，且所述扭摆弹性梁相对锚点对称布置。
4、进一步地，任一组检测电容极板相对其间所设的扭摆弹性梁对称设置。
5、进一步地，所述可动质量外框设为矩形环状，且在外框中心线正交所划分的四分之一区域底侧各固设有一组检测电容极板，每组检测电容极板均设为相对扭摆弹性梁对称的两个矩形，任一所述可动质量块设为相容于四分之一区域内并完全覆盖对应一组检测电容极板的矩形块体，且矩形块体的长边中心线与扭摆弹性梁重合，矩形块体的长边悬空，相邻两个矩形块体的短边通过弹性耦合梁相接，且矩形块体的另侧短边与可动质量外框的内边通过弹性耦合量相接。
6、进一步地，所述可动质量外框设为带中梁的卧倒日字矩形环状，且在外框中心线正交所划分的四分之一区域底侧各固设有一组检测电容极板，每组检测电容极板均设为相对扭摆弹性梁对称的两个矩形，任一所述可动质量块设为相容于四分之一区域内并完全覆盖对应一组检测电容极板的矩形块体，且矩形块体的长边中心线与扭摆弹性梁重合，矩形块体的长边悬空，四个矩形块体对应中梁的相邻短边通过弹性耦合梁与中梁相接，且中梁任一旁侧的两个矩形块体的另侧短边通过弹性耦合梁相接。
7、进一步地，所述可动质量外框设为六边形环状，且在外框对角线所划分的六分之一区域中部底侧各固设有一组检测电容极板，每组检测电容极板均设为相对扭摆弹性梁对称的两个等腰梯形，任一所述可动质量块设为相容于六分之一区域内并完全覆盖对应一组检测电容极板的六边形块体，且六边形块体的一条对角中心线与扭摆弹性梁重合，所有六边形块体的内侧边通过可动质量块耦合梁相接，且各六边形块体的外侧边与可动质量外框的内边通过弹性耦合梁相接，余下侧边悬空。
8、更进一步地，所述弹性耦合梁为两端连接的直杆梁或折臂梁。
9、应用本专利技术该电容式z轴加速度计，具备突出的实质性特点和显著的进步性，其技术效果及优点表现为：1）、通过耦合多组差分电容结构，有利于减小单个可动质量块面积，且可动质量块设为对称的等面积、等质量，能提升加速度计整体性能；2）、整个加速度计的偏心质量由外框提供，并由独立的外框同时给多组扭摆结构提供偏心质量，亦可有效减少整个芯片的面积，并有利于芯片的布局设计；3）、各可动质量块之间耦合并均与外框耦合，从而保障了各可动质量块能获得相同的输入响应。
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1.具有独立偏心质量结构的电容式Z轴加速度计，其特征在于：核心检测部分由结构层、走线层和锚点层组成，其中所述结构层包括可动质量块，可动质量外框，弹性耦合梁和扭摆弹性梁，所述走线层包含结构层下方的两组以上检测电容极板和信号引出线路，每一组检测电容极板设为单独的差分电容结构，所述锚点层设有用于固定结构层和连接结构层与走线层的锚点；数量与检测电容极板组数相匹配的可动质量块，通过扭摆弹性梁耦合于锚点，并通过弹性耦合梁与相邻可动质量块、可动质量外框互连，形成整体悬浮于检测电容极板之上可动的结构层，任一可动质量块与对应的扭摆弹性梁对称耦合，并在可动质量外框提供的偏心质量下绕扭摆弹性梁扭转。
2.根据权利要求1所述具有独立偏心质量结构的电容式Z轴加速度计，其特征在于：所述扭摆弹性梁相对锚点对称布置。
3.根据权利要求1所述具有独立偏心质量结构的电容式Z轴加速度计，其特征在于：任一组检测电容极板相对其间所设的扭摆弹性梁对称设置。
4.根据权利要求1所述具有独立偏心质量结构的电容式Z轴加速度计，其特征在于：所述可动质量外框设为矩形环状，且在外框中心线正交所划分的
5.根据权利要求1所述具有独立偏心质量结构的电容式Z轴加速度计，其特征在于：所述可动质量外框设为带中梁的卧倒日字矩形环状，且在外框中心线正交所划分的四分之一区域底侧各固设有一组检测电容极板，每组检测电容极板均设为相对扭摆弹性梁对称的两个矩形，任一所述可动质量块设为相容于四分之一区域内并完全覆盖对应一组检测电容极板的矩形块体，且矩形块体的长边中心线与扭摆弹性梁重合，矩形块体的长边悬空，四个矩形块体对应中梁的相邻短边通过弹性耦合梁与中梁相接，且中梁任一旁侧的两个矩形块体的另侧短边通过弹性耦合梁相接。
6.根据权利要求1所述具有独立偏心质量结构的电容式Z轴加速度计，其特征在于：所述可动质量外框设为六边形环状，且在外框对角线所划分的六分之一区域中部底侧各固设有一组检测电容极板，每组检测电容极板均设为相对扭摆弹性梁对称的两个等腰梯形，任一所述可动质量块设为相容于六分之一区域内并完全覆盖对应一组检测电容极板的六边形块体，且六边形块体的一条对角中心线与扭摆弹性梁重合，所有六边形块体的内侧边通过可动质量块耦合梁相接，且各六边形块体的外侧边与可动质量外框的内边通过弹性耦合梁相接，余下侧边悬空。
7.根据权利要求1、4、5或6所述具有独立偏心质量结构的电容式Z轴加速度计，其特征在于：所述弹性耦合梁为两端连接的直杆梁或折臂梁。
...【技术特征摘要】
1.具有独立偏心质量结构的电容式z轴加速度计，其特征在于：核心检测部分由结构层、走线层和锚点层组成，其中所述结构层包括可动质量块，可动质量外框，弹性耦合梁和扭摆弹性梁，所述走线层包含结构层下方的两组以上检测电容极板和信号引出线路，每一组检测电容极板设为单独的差分电容结构，所述锚点层设有用于固定结构层和连接结构层与走线层的锚点；数量与检测电容极板组数相匹配的可动质量块，通过扭摆弹性梁耦合于锚点，并通过弹性耦合梁与相邻可动质量块、可动质量外框互连，形成整体悬浮于检测电容极板之上可动的结构层，任一可动质量块与对应的扭摆弹性梁对称耦合，并在可动质量外框提供的偏心质量下绕扭摆弹性梁扭转。
2.根据权利要求1所述具有独立偏心质量结构的电容式z轴加速度计，其特征在于：所述扭摆弹性梁相对锚点对称布置。
3.根据权利要求1所述具有独立偏心质量结构的电容式z轴加速度计，其特征在于：任一组检测电容极板相对其间所设的扭摆弹性梁对称设置。
4.根据权利要求1所述具有独立偏心质量结构的电容式z轴加速度计，其特征在于：所述可动质量外框设为矩形环状，且在外框中心线正交所划分的四分之一区域底侧各固设有一组检测电容极板，每组检测电容极板均设为相对扭摆弹性梁对称的两个矩形，任一所述可动质量块设为相容于四分之一区域内并完全覆盖对应一组检测电容极板的矩形块体，且矩形块体的长边中心线与扭摆弹性梁重合，矩形块体的长边悬空，相邻两个矩形块体...
【专利技术属性】
技术研发人员：张可，
申请(专利权)人：苏州感测通信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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