[实用新型]一种微电子加速度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及基于微机械加工实现测量加速度的传感器微结构，尤其是一种微电子加速度传感器，属于微电子机械系统技术领域。

背景技术

加速度是反应系统外界环境和自身状况非常重要的参数，对环境监测、系统自身状态识别有重要影响，因此快速准确测量出加速度具有重要的实际意义。众所周知，利用机械加工的加速度计虽然也能测量加速度，但这些机械装置因具有移动部件而易磨损，同时具有体积大，价格昂贵，需要经常维护等缺点。典型的液浮式加速度传感器结构较大，相对功耗也比较高。基于MEMS（微电子机械系统）加工技术的微型惯性传感器具有体积小，价格低，产品一致性好的特点，是近几年来惯性传感器研究的热点。但是，由于这一类的加速度传感器没有锁存功能，所以对系统的功耗要求会很高，特别是对于用在野外环境的长时间检测的情况下，功耗问题往往会成为一个至关重要的问题。传统的MEMS加速度传感器的信号锁存一般采用电路实现，这样的话传感器的加工工艺复杂，而且成本较高。传统的用硅微机械加工工艺制作的加速度锁存器只能实现单阈值锁存，不能实现多阈值锁存和阈值读取，重要的是它采用SOI硅片制作传感器芯片，这样不但成本较高，而且由于硅结构层较薄，芯片的性能和稳定性很难提高。

发明内容

本实用新型提出了一种微电子加速度传感器，其技术方案如下： 

一种微电子加速度传感器，其特征在于：以玻璃衬底为芯片基板，在玻璃衬底上表面的上方中心，设置一与玻璃衬底上表面存有间距的单晶硅质量块，单晶硅质量块上、下表面之间设有间隔、阵列布置的通孔，设置左右两侧对称的各2条单晶硅折叠梁，各侧的2条单晶硅折叠梁对称分列于单晶硅质量块水平中心线上下两侧，各条单晶硅折叠梁的一端分别悬浮对应联接单晶硅质量块左、右的四个对称角，各条单晶硅折叠梁的另一端分别悬浮对应连接左、右各两个上下对称于单晶硅质量块水平中心线的单晶硅锚区；在单晶硅折叠梁的外侧，设置左右对称的各两组上下对称于单晶硅质量块水平中心线的单晶硅锚区，每组设有3个单晶硅锚区，3个单晶硅锚区中，位于外侧的锚区与中间的锚区之间悬浮连接一条单晶硅感温梁，该感温梁分为粗细两段，在粗细两段连接处折弯，粗段在外侧，其端点连接外侧的锚区，细段之端点连接中间的锚区，内侧的锚区悬浮连接一条水平单晶硅锁存钩，其钩头背面与单晶硅感温梁的折弯点活动铰支联接；在单晶硅质量块左右两侧的中点各悬浮联接一根朝向相反、水平设置的单晶硅锁头杆，其锁头部位与锁存钩钩头匹配；与单晶硅质量块上各通孔对位的玻璃衬底上表面区域设有金属薄膜层，单晶硅质量块的下表面构成电容上极板，玻璃衬底上表面上各区域的金属薄膜层之间导线连接后构成电容下极板，电容上、下极板均设有引出线；所有的单晶硅锚区均生根于玻璃衬底上表面。

本实用新型的优点及显著效果：常规基于硅微机械加工的加速度传感器，由于不具备锁存功能，使得传感器的功耗较大。本实用新型基于弹簧的胡克定理并以体硅微机械加工工艺制作的微结构传感器测量加速度，具有阈值锁存功能，当加速度达到设定的阈值时，系统才会被激发从而进入工作或者休眠模式，减少了系统加速度检测和判断所需要的功耗，因此降低了系统电路的复杂程度，同时也降低了功耗。悬浮质量块被锁存的位置可以通过检测电容的大小来判别，传感器具有复位解锁功能，使传感器可重复利用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的仰视图；

图3是图1中检测电容5下极板的构成及布置。

具体实施方式