[发明专利]三轴加速度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及加速度传感器技术领域，具体涉及一种三轴加速度传感器。

背景技术

微机电系统加速度传感器由于体积小、质量轻、成本低、可靠性高等优点而备受关注，尤其在对器件的体积、质量及可靠性有很高要求的航空航天及兵器科学领域有很大的应用前景。加速度传感器的研究近年来发展迅速，各种性能、量程的高量程加速度传感器己经相继报道。但是加速度传感器对抗高过载能力和固有频率要求很高，通常情况下抗高过载能力要求可以承受几十万个量程冲击载荷，固有频率要求高达几十kHz，甚至上百kHz。因此，在应用中MEMS高量程加速度传感器常常由于抗高过载能力较差而导致结构失效。为保证MEMS高量程加速度传感器在应用时的可靠性，MEMS高量程加速度传感器的封装就显得尤为重要。实践表明，现有传感器封装技术普遍存在抗高过载能力差、固有频率低、以及封装可靠性差的问题，即采用现有传感器封装技术封装后的MEMS高量程加速度传感器在遇到恶劣的应用环境时，常出现管壳破裂、盖板凹陷、芯片从管壳基板上脱落、引线断裂等问题。基于此，有必要发明一种三轴加速度传感器，以保证加速度传感器在应用时的可靠性。

发明内容

本发明目的是提供一种三轴加速度传感器，此三轴加速度传感器提高了器件的可靠性且有效减少外力对芯片的应力损伤。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种三轴加速度传感器，包括MEMS加速度芯片、用于过滤干扰信号并处理感应信号的信号处理芯片和基板，所述MEMS加速度芯片由盖体、微机械系统和用于产生感应信号的电路基片，该微机械系统由X轴加速度感应区、Y轴加速度感应区和用于感应外界Z轴运动的Z轴加速度感应区组成，所述盖体与电路基片四周边缘通过密封胶层粘接从而形成一密封腔，所述微机械系统位于密封腔内且在电路基片上表面，该密封腔的高度为45~55μm； 

所述X轴加速度感应区包括具有2个通孔的X向“H”形运动片、2个X向运动电极和2个X向固定电极，第一弹簧和第二弹簧各自一端分别安装到X向“H”形运动片的左、右端，第一弹簧和第二弹簧各自另一端分别安装到所述电路基片上，2个所述X向运动电极分别位于X向“H”形运动片的2个通孔内并可随该X向“H”形运动片一起运动，所述X向固定电极与X向运动电极面对面设置且其在X向运动电极的正下方；

所述Y轴加速度感应区包括具有2个通孔的Y向“H”形运动片、2个Y向运动电极和2个Y向固定电极，第三弹簧和第四弹簧各自一端分别安装到Y向“H”形运动片上、下端，第三弹簧和第四弹簧各自另一端分别安装到所述电路基片上，2个所述Y向运动电极分别位于Y向“H”形运动片的通孔内并可随该Y向“H”形运动片一起运动，Y向固定电极与Y向运动电极面对面设置且其在Y向运动电极的正下方；所述Y轴加速度感应区中Y向“H”形运动片、第三弹簧和第四弹簧排列方向与X轴加速度感应区中X向运动电极、第一弹簧和第二弹簧排列方向垂直；所述Z轴加速度感应区包括质量条块和用于支撑质量条块中心的支撑轴，所述质量条块两端正下方均设有Z轴感应电极，所述质量条块两端正上方均设有限位挡块；

所述信号处理芯片下表面通过第一绝缘胶粘层与MEMS加速度芯片的盖体表面粘接，此MEMS加速度芯片的电路基片表面通过第二绝缘胶粘层与基板部分区域粘接，电路基片和基板各自上表面分别开有若干个芯片焊接点和若干个分布基板两侧边缘区的基板焊接点，信号处理芯片上表面分别开有若干个信号输入焊接点和信号输出焊接点，此信号输出焊接点分布在信号处理芯片两侧边缘区，若干第一金属线跨接于所述芯片焊接点和信号输入焊接点之间，分布于两侧的若干第二金属线跨接于所述信号输出焊接点和基板焊接点之间。

上述技术方案中进一步改进的方案如下：

1. 上述方案中，所述X向“H”形运动片上、下端均设有第一凸块，该第一凸块位于所述电路基片的2个第一限位部之间。

2. 上述方案中，所述Y向“H”形运动片上、下端均设有第二凸块，该第二凸块位于所述电路基片的2个第二限位部之间。

3. 上述方案中，所述密封腔的高度为50μm。

4. 上述方案中，所述X轴加速度感应区和Y轴加速度感应区位于一排，所述Z轴加速度感应区与X轴加速度感应区和Y轴加速度感应区平行设置。

5. 上述方案中，所述基板焊接点开设电路基片上表面且位于盖体一侧。

6. 上述方案中，所述通孔为方形。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：