[发明专利]微机械整体式六轴惯性传感器

说明书

优先权要求

本申请要求发明人Acar于2010年9月18日递交的美国临时专利申请号为No.61/384,240且题为“MICROMACHINED MONOLITHIC6-AXIS INERTIAL SENSOR”的专利文件(代理人案号2921.095PRV)的优先权，这里将该专利文件作为本发明的参考内容。

另外，本申请与Acar等发明人于2010年8月3日递交的美国专利申请号为No.12/849,742且题为“MICROMACHINED INERTIAL SENSOR DEVICES”的专利文件以及Marx等发明人于2010年8月3日递交的美国专利申请号为No.12/849,787且题为“MICROMACHINED DEVICES AND FABRICATINGTHE SAME”的专利文件相关联，每一专利文件均作为本发明的参考内容。

技术领域

本发明大体上涉及惯性传感器装置，尤其涉及微机械惯性传感器装置。

背景技术

六轴动作感应的应用需要用于三轴加速度测量的x轴、y轴及z轴加速计，以及用于三轴角速率测量的陀螺仪。文献中已经记载了多个单轴或多轴的微机械加速计结构和陀螺仪结构，所述多个单轴或多轴的微机械加速计结构和陀螺仪结构能够集成在系统中以形成六轴惯性传感器组。然而，对于某些应用来说，这种由分立传感器组成的传感器组的尺寸会过大且成本也会过高。此外，装配在单片微机电系统(MEMS)芯片上的单轴或多轴陀螺仪和加速计的现有实例需要每个传感器都有其各自的驱动电子器件和感应电子器件，进一步提高了单片MEMS芯片的成本和复杂度。

发明内容

除其它情况之外，本发明讨论了包括位于装置层的x-y面的单质量块六轴惯性传感器的六自由度(6-DOF)惯性测量系统。该单质量块六轴惯性传感器可包括主质量块部件、中心悬置系统和驱动电极。其中，所述主质量块部件悬置于单中心支架上，所述主质量块部件包括向外朝所述六轴惯性传感器边缘延伸的放射状部分，所述中心悬置系统被配置为在所述单中心支架上悬置所述六轴惯性传感器，所述驱动电极包括移动部分和固定部分，所述移动部分连接到所述放射状部分上，其中所述驱动电极和所述中心悬置系统被配置为使得所述六轴惯性传感器围绕z轴(垂直于x-y面)振动。

在一个实施例中，所述六自由度惯性测量系统可包括粘合到所述装置层的第一面上的帽晶片和与粘合到所述装置层的第二面上的通孔晶片。在某些实施例中，所述帽晶片和所述通孔晶片可被配置为封装所述单质量块六轴惯性传感器。

此概述意在提供本专利申请主题的概述。并不旨在提供本发明专用的或全面的说明。具体实施方式的包含用于提供有关本专利申请的更多信息。

附图说明

在附图(其不一定按比例绘制)中，相同的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示同类部件的不同例子。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所论述的各个实施例。

图1大体示出了六自由度(6-DOF)惯性测量单元(IMU)的横断面示意图；

图2大体示出了六轴惯性传感器的一个实施例；

图3大体示出了六轴惯性传感器在驱动动作中的一个实施例；

图4大体示出了六轴惯性传感器的一个实施例，所述六轴惯性传感器包括在感应动作中响应于围绕x轴旋转的单质量块；

图5大体示出了六轴惯性传感器的一个实施例，所述六轴惯性传感器包括在感应动作中响应于围绕y轴旋转的单质量块；

图6大体示出了六轴惯性传感器的一个实施例，所述六轴惯性传感器包括在感应动作中响应于围绕z轴旋转的单质量块；

图7大体示出了六轴惯性传感器的一个实施例，所述六轴惯性传感器包括在感应动作中响应于沿x轴的加速度的单质量块；

图8大体示出了六轴惯性传感器的一个实施例，所述六轴惯性传感器包括在感应动作中响应于沿y轴的加速度的单质量块；

图9大体示出了六轴惯性传感器的一个实施例，所述六轴惯性传感器包括在感应动作中响应于沿z轴的加速度的单质量块；

图10大体示出了包含通孔晶片电极安置的系统的一个实施例；

图11大体示出了包含面内弧形平行板传感电极的六轴惯性传感器的一个实施例；

图12大体示出了关于支架固定的所述中心悬置的一个实施例；

图13大体示出了所述中心悬置的一部分在驱动动作中的一个实施例。

具体实施方式