[实用新型]一种双悬臂梁式微机械加速度传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于微加速度传感器技术领域,具体涉及一种双悬臂梁式微机械加速度传感器。

背景技术

微机械压阻式加速度传感器的基本工作原理是以半导体的压阻效应为基础，常用梁岛结构，通过悬臂梁或连接梁支撑质量块，采用离子注入或扩散工艺在梁上制作压敏电阻。当传感器感受到力作用时，质量块产生偏移，带动悬臂梁或连接梁发生扭曲或弯曲等形变，在电阻中产生应力变化从而引起压敏电阻阻值发生变化。利用适当的外围电路将这种变化转换为可测量信号如电压、电流等形式输出。经过标定就可以建立输出信号与被测加速度之间的关系，从而测量外界加速度。对于一般悬臂梁结构，横向效应相对较大，并且固有频率和灵敏度难以兼顾。对于压阻式加速速计，频率和灵敏度是两个最重要的参数指标。悬臂梁型微加速度计都存在频率和灵敏度相互制约的问题，即频率高则灵敏度低，频率低则灵敏度高。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种双悬臂梁式微机械加速度传感器。

本实用新型是通过下述技术方案实现的：

本实用新型的双悬臂梁式微机械加速度传感器，其特点是，所述的传感器包括敏感芯片和下玻璃板，其中，敏感芯片含有框架、第一悬臂梁、第二悬臂梁、第三悬臂梁、质量块以及四个压敏电阻，质量块包括第一质量块、第二质量块；其连接关系是,所述框架内设置有两个相互独立的悬臂梁，即第一悬臂梁、第二悬臂梁。第一悬臂梁的一端与框架相连，另一端与第一质量块相连。第二悬臂梁的一端与框架相连，另一端与第二质量块相连，所述的第一悬臂梁、第二悬臂梁、第三悬臂梁和质量块共同构成敏感芯片的可动部分；压敏电阻设置在悬臂梁上表面，所述的敏感芯片与下玻璃板通过键合连接。

所述的敏感芯片中的第一悬臂梁与第二悬臂梁结构相同，第一质量块与第二质量块结构相同。

所述的敏感芯片中的可动部分与下玻璃板之间的距离为2μm～200μm。

所述的敏感芯片采用完全一样的相互独立的单端固支的悬臂梁和质量块，周围有封闭式框架：敏感芯片占满一个单元。

所述的悬臂梁的宽度可以小到20μm。

所述的单一直线条状的压敏电阻宽度可以小到4μm，每个电阻的长度可以达到悬臂梁的总长度。

本实用新型的双悬臂梁式微机械加速度传感器，在相同固有频率下具有比悬臂梁型微加速度计高更的灵敏度；反之在相同灵敏度情况下，则具有更高的固有频率。同时还具有横向效应小和工艺简单的特点。

本实用新型的双悬臂梁式微机械加速度传感器，其优点是：

1.采用单端固支的双悬臂梁，由于采用双悬臂梁，结构对称，在保证悬臂梁厚度足够的情况下，横向效应很小。最主要的是在保证足够灵敏度的情况下，每个单元可以做的很小，这样敏感梁具有较大的刚度系数，因而该传感器可以具有高的固有频率。

2. 结构简单对称，保证了DRIE工艺中悬臂梁的厚度一致性好。敏感梁的宽度可以小到20μm左右，保证了该结构的小型化需求，在具有高固有频率的同时灵敏度也较高。

3. 敏感芯片可动部分有框架保护，容易进行圆片级封装，因此工艺简单、重复性好、成品率高。

4. 与常规压阻式加速度传感器的敏感电阻由多条矩形直线条状薄层电阻串联不同的是，本实用新型提出的压敏电阻设计成单一直线条状，宽度可以小至4μm，每条均安置于敏感梁边界附近，压敏电阻的长度可以接近梁长度。

5. 本实用新型的双悬臂梁式微机械加速度传感器是由敏感芯片与下玻璃板键合在一起构成，该封装工艺简单，操作方便。

6. 敏感芯片与下玻璃板之间有适当的距离，一方面使敏感芯片有足够的运动间隙，另一方面在条件合适的时候可以调整阻尼系数，这样保证了该器件具有较宽的频带。

附图说明

图l是本实用新型的双悬臂梁式微机械加速度传感器的结构示意图；

图中：1.框架  21.第一悬臂梁   22.第二悬臂梁  31.第一质量块   32.第二质量块  41.第一压敏电阻  42.第二压敏电阻  43.第三压敏电阻  44.第四压敏电阻  5.下玻璃板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

实施例1