[发明专利]硅微谐振式加速度计

说明书

技术领域

本发明属于微电子机械系统的微惯性测量领域，具体涉及一种基于不等高振梁的测量Z轴加速度的硅微谐振式加速度计。

背景技术

随着微机械加工技术的深入发展，微机械惯性传感器在导航领域发挥着越来越重要的作用。目前在中低性能的应用领域正逐步取代石英挠性加速度计等传统惯性仪表。国际上MEMS加速度计已开始在导航和战术武器领域应用。同时部分高精度领域也将被微机电加速度计替代。

为满足高精度、小型化战略武器装备需求，设计实现多轴集成的硅微谐振式加速度计，敏感轴垂直于加工平面的Z轴硅微谐振式加速度计成为单芯片多轴集成硅微谐振式加速度计设计重点。

然而，关于Z轴硅微谐振式加速度计的设计较少，一般采用静电刚度式硅微谐振式加速度计设计，结构复杂且设计难度大，影响了所述Z轴硅微谐振式加速度计的应用。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种能够克服上述问题的Z轴硅微谐振式加速度计。

一种硅微谐振式加速度计，包括：一玻璃基底；一硅微机械可动结构键合在玻璃基底表面，所述硅微机械可动结构包括一第一质量块、一第二质量块呈镜像对称设置，所述第一质量块及第二质量块分别通过两根支撑梁悬浮于所述玻璃基底表面，并以两根支撑梁为轴转动；一第一振梁及一第二振梁平行设置于所述第一质量块与第二质量块之间，所述第一振梁的两端分别与第一质量块及第二质量块相连，一第一驱动定梳齿与一第一检测定梳齿相对设置于所述第一振梁两侧；所述第二振梁的两端分别与所述第一质量块及第二质量块相连，一第二驱动定梳齿与一第二检测定梳齿相对设置于所述第二振梁两侧，且所述第一振梁及第二振梁在垂直于玻璃基底表面的方向上即Z轴方向上具有不同的高度。

一种硅微谐振式加速度计，包括：一玻璃基底；一硅微机械可动结构键合在玻璃基底表面，所述硅微机械可动结构包括一第一质量块、一第二质量块呈镜像对称设置；一中央支撑锚区设置于所述第一质量块及第二质量块之间，所述第一质量块及第二质量块关于所述中央支撑锚区呈镜像对称设置，所述第一质量块通过一第一支撑梁与所述中央支撑锚区连接，所述第二质量块通过一第二支撑梁与所述中央支撑锚区连接，并悬浮于所述玻璃基底表面；一第一振梁的两端分别与所述中央支撑锚区及第二质量块连接；一第二振梁的两端分别与所述中央支撑锚区及第二质量块连接，且与所述第一振梁对称分布于所述中央支撑锚区两侧；一第一驱动定梳齿与一第一检测定梳齿相对设置于所述第一振梁两侧；一第二驱动定梳齿与一第二检测定梳齿相对设置于所述第二振梁两侧，且所述第一振梁及第二振梁在垂直于玻璃基底表面的方向上即Z轴方向上具有不同的高度。

相对于现有技术，本发明提供的硅微谐振式加速度计，采用平面扭摆结构敏感垂直轴加速度，结构简单，进一步，通过采用不等高振梁结构检测惯性力变化，采用梳齿结构进行静电激励和电容检测，有效兼容平面内结构设计参数和电气特性，提高了检测精度。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的Z轴硅微谐振式加速度计的平面视图。

图2是本发明第一实施例提供的Z轴硅微谐振式加速度计的三维等轴侧视图。

图3是本发明第一实施例提供的不等高振梁局部三维等轴侧视图。

图4是本发明第二实施例提供的不等高振梁Z轴硅微谐振式加速度计的三维等轴侧视图。

主要元件符号说明