[实用新型]压阻式单片集成三轴加速度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种压阻式加速度传感器领域。

背景技术

常见的微加速度计产品以单轴为主，而微惯性系统以及其他一些应用场合往往需要双轴或者三轴的加速度计来检测加速度矢量，为满足多轴检测的需要，目前通常使用三个单轴加速度计组合使用，因而会导致矢量测量精度低、可靠性差、质心不重合、体积大的缺点。已有一些文献报道开发的多轴微加速度计器件，使用压电原理设计的三轴加速度计，存在精度低、稳定性差的弱点；使用电容原理设计的三轴加速度计存在信号处理困难，与COMS工艺兼容性差的缺点。

实用新型内容

本实用新型为了解决目前使用多种原理所设计出的三轴加速度计在测量时都存在的矢量测量精度低、可靠性差、质心不重合、体积大的缺点，而提出了一种压阻式单片集成三轴加速度传感器。

本实用新型的压阻式单片集成三轴加速度传感器是由一块芯片集成，芯片划分为固支框区、电路区和传感区；传感区由第一质量块、第二质量块、第一中间梁、第二中间梁、第一至第四L型敏感梁和第一至第十二压敏电阻组成；第一质量块和第二质量块沿传感区的纵向中轴线对称设置，第一质量块与第二质量块之间的两个侧面通过两个第一中间梁和第二中间梁连接，第一质量块与第二质量块之间的两个侧面相对的两个侧面上分别设置有两个L型敏感梁，即为第一至第四L型敏感梁的一端分别连接在第一质量块与第二质量块的侧表面上，第一至第四L型敏感梁至相对于传感区M的横向中轴线和纵向中轴线对称设置，第一L型敏感梁的另一端上设置并排有第一压敏电阻和第二压敏电阻；第二L型敏感梁的另一端上设置并排有第三压敏电阻和第四压敏电阻；第三L型敏感梁的另一端上设置并排有第五压敏电阻和第六压敏电阻；第四L型敏感梁的另一端上设置并排有第七压敏电阻和第八压敏电阻；第一中间梁上设置有第九压敏电阻和第十压敏电阻，第十压敏电阻垂直于第九压敏电阻形成T字形，T字形的横边位于第一中间梁的外边缘；第二中间梁上设置有第十一压敏电阻和第十二压敏电阻，第十二压敏电阻垂直于第十一压敏电阻形成T字形，T字形的横边位于第二中间梁的外边缘；第一质量块、第二质量块、第一中间梁、第二中间梁和第一至第四L型敏感梁的上表面位于同一水平面，第一中间梁、第二中间梁和第一至第四L型敏感梁的厚度为20～40微米，第一中间梁、第二中间梁和第一至第四L型敏感梁厚度小于第一质量块和第二质量块的厚度，厚度差值为370～380微米；第一质量块和第二质量块的厚度小于固支框区和电路区的厚度，厚度差值为10～20微米。

本专利采用系统芯片技术和硅微机械加工技术研制的单片集成三轴加速度传感器，将信号处理电路与压阻式三轴加速度传感器制作在同一个芯片上，实现上述目标的关键就在于解决集成电路与传感器的设计技术与工艺兼容技术，使该产品具有体积极小、重量极轻、可靠性高、可用范围广。专利就是将压阻式三轴加速度传感器设计成利于与信号处理电路工艺相兼容的结构与工艺，采用ICP技术加工三维复杂立体结构，将信号处理电路与传感器制作在同一芯片上，有效的减少外部使用电子元器件的数量，缩小三轴加速度传感器的整体尺寸，提高产品的可靠性。该种传感器可以使具有信号处理电路的三轴加速度传感器尺寸小于10×10×5(长×宽×高)。

附图说明