[实用新型]一种带自我标定的电容式微惯性传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于微电子机械技术领域，涉及一种微惯性传感器，具体涉及一种含自我标定功能的高精度微惯性传感器。

背景技术

最近十几年来，用微机械技术制作的加速度计得到了迅速的发展，主要有光加速度计、电磁加速度计、电容加速度计等。在这些传感器中，电容式加速度传感器，由于具有温度系数小，灵敏度高，稳定性好等优点，是目前研制的最多的一类加速度传感器。随着加速度传感器的发展，加速度传感器的标定方法也得到了迅速的发展。对加速度传感器的常用标定方法有1g动态翻滚试验、高g值离心机试验、振动冲击试验等。传统标定加速度传感器时需要使传感器收到已知的惯性力的作用，观察记录传感器输出信号与外界加速度的关系。这种标定方法往往需要高精度的仪器提供加速度信号，费用比较昂贵，而且操作复杂，后来陆续有人研究用静电力对传感器进行自我标定，代替外界加速度产生的惯性力，可以降低成本，但产生静电力时所施加的电压易超过加速度传感器的工作电压。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种含自我标定功能的高精度微惯性传感器。

本实用新型提供的电容式微惯性传感器包括玻璃衬底、敏感器质量块、驱动器质量块、固定驱动硅条、固定检测硅条和驱动导线。

敏感器质量块分为条形敏感器质量块和一对栅形敏感器质量块。条形敏感器质量块由矩形块和条形敏感器质量块矩形凸起组成，条形敏感器质量块的两对应端通过敏感器U型硅支撑梁与敏感器锚点连接，敏感器锚点固定设置在玻璃衬底上。一对栅形敏感器质量块分别位于条形敏感器质量块两侧，每个栅形敏感器质量块由纵向等间距、横向平行的栅形电极以及栅型敏感器质量块矩形凸起组成，其纵向长度和条形敏感器质量块的主体长度相同；栅形敏感器质量块矩形凸起和条形质量块矩形凸起相对，形成电容调整间隙。栅形敏感器质量块的两个对应端分别设置有两组矩形硅条组，每组硅条组包括平行设置的m条硅条，m≥2，栅形敏感器质量块两端的硅条数目相同、位置对应，硅条与栅形敏感器质量块侧边垂直；栅形敏感器质量块的另两个对应端分别设置有两组梳型硅条组，每组硅条组由n个等间距的梳齿和连接梳齿的矩形硅条组成，n≥2，梳齿与矩形硅条垂直设置，栅形敏感器质量块两端的梳齿数目相同、位置对应，矩形硅条与栅形敏感器质量块侧边垂直；栅形敏感器质量块对应玻璃衬底一面刻蚀有与矩形硅条平行的矩形栅条形井。栅形敏感器质量块和条形敏感器质量块通过两对位于栅形敏感器质量块和条形敏感器质量块之间的U形敏感器连接梁相连，该两对U形敏感器连接梁沿着条形敏感器质量块的横向中心线对称设置。

敏感器质量块的两侧分别设置有两个驱动器质量块；所述的驱动器质量块为矩形硅片，驱动器质量块的两对应端通过驱动器U形支撑梁与锚点连接，驱动器锚点固定设置在玻璃衬底上，驱动器质量块与玻璃衬底平行设置；每个驱动器质量块的一侧设置有m个驱动器驱动硅条，另一侧设置有m个质量块驱动硅条，所述的质量块驱动硅条为梳齿状，齿上刻蚀有凹形阻尼条，质量块驱动硅条与敏感器质量块连接的矩形硅条平行、位置对应，敏感器质量块连接的矩形硅条与对应的质量块驱动硅条组成质量块驱动电容；驱动器质量块中间刻有方环形槽。

两个梳齿状的固定驱动硅条固定设置在玻璃衬底上，每个固定驱动硅条的梳齿条与驱动器驱动硅条位置对应；固定驱动硅条的梳齿条与对应的驱动器驱动硅条的组成驱动器驱动电容；两个固定驱动硅条通过玻璃衬底表面上的引线与驱动器外部连接锚点连接。

四个梳齿状的固定检测硅条固定设置在玻璃衬底上，固定检测硅条由梳齿条及连接梳齿条的矩形硅条组成，每个固定检测硅条的梳齿条与敏感器质量块连接的梳齿状硅条组上的梳齿条位置对应，固定检测硅条的梳齿条与梳齿状硅条组上的梳齿条形成检测电容；四个固定检测梳齿条通过玻璃衬底上的引线与外部连接锚点连接。

驱动导线共有两根，分别纵向设置于相应的栅形敏感器质量块的内侧边框上，每根驱动导线的一端通过沿对应的敏感器连接梁和敏感器U型硅支撑梁上所铺设的金属导线引出电极连接。驱动导线以及连接驱动导线与电极之间的连接线与敏感器栅质量块对应部分之间设置有电绝缘层。

玻璃衬底表面对应两个敏感器锚点位置设置有两个敏感器质量块锚点，敏感器质量块焊点与敏感器锚点连接；玻璃衬底表面对应敏感器质量块设置有叉指铝电极，敏感器质量块上刻蚀的栅条形井的长条边与叉指铝电极中的每对叉指相对应。