[实用新型]一种MEMS三轴加速度计

说明书

技术领域

本实用新型属于微机电(MEMS)领域，更准确地说，涉及一种微机电的加速度计，尤其涉及一种三轴加速度计。

背景技术

目前，随着消费电子和可穿戴设备的发展，对MEMS惯性传感器的性能提出了越来越高的要求，众多系统厂商希望MEMS惯性器件在保持现有性能的基础上，进一步缩小芯片的尺寸。所以，现有的MEMS三轴加速度计都倾向于三轴集成的设计。但是，由于其Z轴结构原理的限制，大多数MEMS三轴加速度计都采用在某个方向上偏心的设计，来完成通过单一结构对三个轴向加速度的同时检测。这样的结构设计，一方面对工艺有着特殊的要求，另一方面，不对称的偏心设计使得无法完全消除外界的干扰。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种MEMS三轴加速度计的新技术方案。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种MEMS三轴加速度计，包括位于衬底上方的质量块，以及固定在衬底上的锚定部，所述质量块通过其两侧对称的弹性扭梁连接在锚定部上，且，所述锚定部位于质量块的结构中心，弹性扭梁长度方向上的中线与质量块的中线重合；其中，弹性扭梁的长度方向记为X轴方向，与X轴方向垂直且位于质量块所在平面内的方向记为Y轴方向，垂直于质量块所在平面的方向记为Z轴方向，其中，所述质量块在Y轴方向上位于弹性扭梁两侧的部分的质量不相等；

所述衬底上设置有第一X轴固定电极单元、第二X轴固定电极单元，所述质量块上设有与第一X轴固定电极单元构成第一X轴检测电容的第一X轴可动电极单元，与第二X轴固定电极单元构成第二X轴检测电容的第二X轴可动电极单元；其中，所述第一X轴检测电容、第二X轴检测电容构成差分电容结构；

所述衬底上设置有分布在弹性扭梁两侧的第一Z轴固定电极单元、第二Z轴固定电极单元，所述质量块上设有与第一Z轴固定电极单元构成第一Z轴检测电容的第一Z轴可动电极单元，与第二Z轴固定电极单元构成第二Z轴检测电容的第二Z轴可动电极单元；其中，所述第一Z轴检测电容、第二Z轴检测电容构成差分电容结构；

所述衬底上还分别设置有沿X轴方向延伸的第一Y轴固定电极单元、第二Y轴固定电极单元，所述第一Y轴固定电极单元、第二Y轴固定电极单元位于质量块Y轴的中线上，且对称分布在锚定部的两侧；所述质量块上设有与第一Y轴固定电极单元构成第一Y轴检测电容的第一Y轴可动电极单元，与第二Y轴固定电极单元构成第二Y轴检测电容的第二Y轴可动电极单元；其中，所述第一Y轴检测电容、第二Y轴检测电容构成差分电容结构。

优选地，所述第一X轴固定电极单元、第二X轴固定电极单元沿着Y轴方向延伸，所述第一X轴固定电极单元、第二X轴固定电极单元相对于质量块Y轴方向的中线轴对称或相对于锚定部中心对称，且第一X轴固定电极单元、第二X轴固定电极单元不在质量块X轴方向的中线上。

优选地，所述第一X轴固定电极单元包括平行设置的第一X轴固定电极a、第一X轴固定电极b，且，所述第一X轴固定电极a、第一X轴固定电极b与质量块上设置的第一X轴可动电极a、第一X轴可动电极b共同构成了X轴检测的差分电容结构；

所述第二X轴固定电极单元包括平行设置的第二X轴固定电极a、第二X轴固定电极b，且，所述第二X轴固定电极a、第二X轴固定电极b与质量块上设置的第二X轴可动电极a、第二X轴可动电极b共同构成了X轴检测的差分电容结构。

优选地，所述第一X轴固定电极单元、第二X轴固定电极单元沿着X轴方向延伸，且所述第一X轴固定电极单元、第二X轴固定电极单元对称分布在质量块Y轴中线的两侧，或分布在质量块Y轴中线的两侧且沿着锚定部中心对称。

优选地，所述第一X轴固定电极单元、第二X轴固定电极单元位于质量块X轴的中线上。

优选地，所述第一X轴固定电极单元包括平行布置的第一X轴固定电极a、第一X轴固定电极b，且，所述第一X轴固定电极a、第一X轴固定电极b与质量块上设置的第一X轴可动电极a、第一X轴可动电极b共同构成了X轴检测的差分电容结构；

所述第二X轴固定电极单元包括平行设置的第二X轴固定电极a、第二X轴固定电极b，且，所述第二X轴固定电极a、第二X轴固定电极b与质量块上设置的第二X轴可动电极a、第二X轴可动电极b共同构成了X轴检测的差分电容结构；

其中，所述第一X轴固定电极单元中其中一侧的第一X轴固定电极与第二X轴固定电极单元中相反一侧的第二X轴固定电极连接在一起。