[发明专利]一种微机械加速度计

说明书

本发明属于微机械传感器技术领域，公开了一种微机械加速度计，包括敏感框架、基板、锚点、组合折叠梁和圆弧形梳齿；所述锚点包括第一锚点和第二锚点，所述敏感框架通过组合折叠梁与第一锚点相连；所述基板设置在敏感框架的内侧与敏感框架在同一平面内，且由第二锚点固定；所述圆弧形梳齿包括圆弧形可动梳齿和圆弧形固定梳齿，所述圆弧形可动梳齿与所述敏感框架固定连接，所述圆弧形固定梳齿与所述基板固定连接；所述微机械加速度计包括多个第一锚点，多个第一锚点将所述敏感框架和所述基板划分为多个子敏感区域，每个子敏感区域为一个子加速度计系统。本发明微机械加速度计具有灵敏度高、交叉耦合性低、器件空间利用率高、应用范围广等优点。

技术领域

本发明属于微机械传感器技术领域，特别地，涉及一种微机械加速度计。

背景技术

加速度计主要用于测量运动载体的加速度，是传感技术领域十分重要的惯性器件。与传统加速度计相比，基于MEMS技术的微机械加速度计体积更小、成本更低、可批量加工、可实现低功耗运用。随着微纳加工技术的进步，微机械加速度计在导航制导、汽车工业、消费级电子等领域的应用日益突出。

目前，以ADI、Silicon Sensing、Colibrys为代表的国外企业在梳齿式微加速度计方面已经得到了广泛发展和商业应用，虽然国内众多科研院所和企业对梳齿式微加速度计在结构设计、工艺探索、性能测试等方面开展了很多工作，但在商业应用上与国外仍有不少差距。伴随着国内工艺水平的发展，设计出一款结构新颖、工艺可靠、性能突出的微机械加速度计具有重要的现实意义。梳齿式微加速度计因结构设计简单、性能好、精度高、功耗低等优点而被广泛研究。然而梳齿的加工具有较高的深宽比，为降低加工难度，梳齿数量常设计较少，进而导致器件空间利用率不高，也降低了检测精度和灵敏度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构新颖、工艺可靠、性能突出的多锚点多梁高灵敏度梳齿式微机械加速度计。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种微机械加速度计，包括敏感框架、基板、锚点、组合折叠梁和圆弧形梳齿；所述锚点包括第一锚点和第二锚点，所述敏感框架通过所述组合折叠梁与所述第一锚点相连；所述基板设置在敏感框架的内侧与敏感框架在同一平面内，且由所述第二锚点固定；所述圆弧形梳齿包括圆弧形可动梳齿和圆弧形固定梳齿，所述圆弧形可动梳齿与所述敏感框架固定连接，所述圆弧形固定梳齿与所述基板固定连接；所述微机械加速度计包括多个第一锚点，多个第一锚点将所述敏感框架和所述基板划分为多个子敏感区域，每个子敏感区域为一个子加速度计系统。

进一步的，还包括弹性止挡结构，所述弹性止挡结构与所述第一锚点固定连接，所述弹性止挡结构围绕所述第一锚点呈圆周阵列式分布。

进一步的，所述弹性止挡结构包括接触头和缓冲梁，所述接触头设置在缓冲梁上且靠近所述敏感框架，所述缓冲梁为双端固支梁，两端固定在所述第一锚点上。

进一步的，所述接触头为圆弧状。

进一步的，所述组合折叠梁由多根单梁组合而成。

进一步的，所述圆弧形固定梳齿采用不等距离的固定梳齿偏置结构。

进一步的，所述微机械加速度计有五个所述第一锚点，分别分布在四角和中间区域，五个所述锚点将所述敏感框架划分为五个子敏感区域。

进一步的，所述组合折叠梁共有二十组，每个子敏感区域共有四组，一组所述组合折叠梁由三根单梁组合而成，每根单梁一端连接所述第一锚点，另一端连接所述敏感框架。

进一步的，所述微机械加速度计的机械刚度为其中，K_i为各子敏感区域的刚度，k_j为每组所述组合折叠梁的刚度

与现有技术相比，本发明的优点在于：