[发明专利]具有Z轴锚跟踪的MEMS加速度计

说明书

在一些示例性实施方案中，MEMS加速度计包括器件晶片，具有检测质量和附接至基材的多个跟踪锚点。各跟踪锚被构造为：对应于所述基材中的不对称变形偏转，和将对应于所述偏转产生的机械力转移，以使所述检测质量沿着变形方向倾斜。

相关引用

本申请要求2014年10月3日提交的名称为“具有Z轴锚跟踪的MEMS加速度计”的美国专利申请14/505,928的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开通常涉及具有对应于基材中变形的跟踪锚的MEMS加速度计，特别地，跟踪锚施加力至耦合检测质量的扭转弹簧，以抵消变形的影响。

背景技术

加速度计是一种将加速力转换成电子信号的传感器。加速度计用于各种各样的器件和各种应用。例如，加速度计通常包括在各种汽车系统中，例如用于气囊展开和翻转检测。

加速度计通常还包括在许多计算机器件中，例如用于基于运动的感测(例如，丢弃检测)和控制(例如，用于游戏的基于运动的控制)。

微机电系统(“MEMS”，也称为“MEMS器件”)是越来越多应用中使用的特定类型的集成电路。例如，MEMS目前被实现为用于检测飞机的俯仰角的陀螺仪，并且作为加速度计选择性地在汽车中部署气囊。简单来说，这种MEMS器件通常具有悬挂在基材上方的可移动结构、以及相关联的电路，其检测悬挂结构的运动并将感测到的移动数据传送到一个或多个外部器件(例如，外部计算机)。外部设备处理感测数据以计算被测量的属性(例如俯仰角或加速度)。

通常来说，MEMS(微机电系统)加速度计通常包括检测质量和一个或多个传感器，用于感测由外部加速度引起的检测质量的移动或位置变化。加速度可以被构造为感测一个、两个、三个甚至更多的加速轴。通常，检测质量被构造在预定的设备平面中，并且灵敏度轴通常称为该设备平面。例如，沿着平行于器件平面的轴感测的加速度通常被称为X或Y轴加速度，而沿垂直于器件平面的轴感测的加速度通常被称为Z轴加速度。单轴加速度计可能被构造为仅检测X轴或Y轴加速度或仅检测Z轴加速度。双轴加速度计可以被构造为检测X轴和Y轴加速度，或者可以被构造为检测X轴和Z轴加速度。三轴加速度计可能被构造为检测X、Y和Z轴加速度。

Z轴加速度计的一个类别使用以“跷跷板”或“上下板”构造配置的检测质量，其中检测质量从基材支撑，使得检测质量相对于基材料在Z轴加速度下旋转。检测质量下方(例如，在底层基材上)或检测质量上下方的感应电极(在许多类型的加速度计中与检测质量电容耦合)用于感测检测质量的旋转，从而感测Z轴加速度。其他电气部件，例如反馈电极，也可以包括在检测质量的下面和/或上方。美国专利No.7610809和美国专利申请公开No.2013/0333471提供了具有在检测质量以上和以下的电极的差分跷跷板型Z轴加速度计的实例。美国专利No.6841992和美国专利No.5719336提供了这种跷跷板型加速度计的其他例子。美国专利No.8146425描述了一种具有可移动Z轴传感元件的MEMS传感器。这些参考文献的全部内容通过引用并入本文。

发明内容

在本发明的示例性实施方案中，MEMS加速度计包括：器件晶片，具有跷跷板检测质量和附接至基材的多个跟踪锚。各跟踪锚被构造为：对应于所述基材中的不对称变形偏转，和将对应于所述偏转产生的机械力转移，以使所述检测质量沿着变形方向倾斜。

在一些实施方案中，至少一个跟踪锚的检测质量的倾斜和偏转的比为约0.5至约0.603。在其他实施方案中，至少一个跟踪锚的检测质量的倾斜和偏转的比为约0.4784至约0.5。在一些实施方案中，所述比为约0.5。

在各种实施方案中，MEMS加速度计还可包括T形梁、框架和扭转弹簧。至少一个跟踪锚可将对应于所述偏转产生的机械力转移至所述T形梁。所述T形梁可将其接收的机械力转移至所述框架。所述框架可将其接收的机械力转移至所述扭转弹簧。另外，所述扭转弹簧可施加扭矩至所述检测质量，以使所述检测质量沿着变形方向倾斜。