[发明专利]电容式微电子机械加速度计

说明书

本公开内容描述了一种电容式微电子机械加速度计。该加速度计具有至少第一传感器，第一传感器包括作为双侧式跷跷板框架的转子。转子包括在其旋转轴的第一侧的一个或更多个第一阻尼板以及在其旋转轴的第二侧的一个或更多个第二阻尼板。一个或更多个第二阻尼板在该一个或更多个第一阻尼板中的至少一些的上方或下方被固定至内封装平面，使得至少一个第一阻尼板与第二阻尼板的投影在旋转轴的每一侧交叠。框架形转子可以围绕位于衬底平面中的第二加速度传感器和第三加速度传感器。

技术领域

本公开内容涉及电容式加速度计，并且涉及具有当加速度计经历具有垂直于衬底平面的加速度分量的运动时可以旋转离开衬底平面的可移动转子的加速度传感器。这样的传感器可以与测量衬底平面中的加速度的两个其他传感器组合以形成三轴加速度计。这样的加速度计可以被用于汽车应用，例如电子稳定性控制(ESP/ESC)、防抱死制动(ABS)、电动停车制动(EPB)、坡道起步辅助(HSA)、电子控制悬架(ECS)、头灯调平或气囊部署。

背景技术

三轴加速度计中的每个电容式传感器可以包括相对于衬底不可移动的定子和相对于衬底至少部分可移动的转子。在本公开内容中，术语“转子”和“定子”均指的是互连的微机械结构，例如杆或梁。可以通过蚀刻衬底例如硅衬底来形成结构及其互连。

在本公开内容中，术语“杆”和“梁”指的是例如由硅制成的细长的结构，与可以称为“弹簧”的更柔的结构相比，所述细长结构是刚性的。刚性和柔性是相对术语。尽管构成转子的杆和梁将具有一定的柔性，但是它们将保持当转子移动时保持它们相对于彼此的相互位置的良好的近似，并且只有从其悬吊转子的弹簧将由于运动而经历显著的柔性变形。

转子和定子通常包括在它们的互连结构中的至少一些上的导电电极区域，以促进转子与定子之间的电测量。

三轴加速计通常包括衬底平面，其可以被标记为xy平面。定子可以是衬底平面中的固定结构。可以在具有转子的衬底平面中实现加速度传感器，所述转子响应于沿着轴的加速移动而经历沿着平面中的该轴的线性运动。本公开内容主要集中于加速度传感器，其中，转子被实现为跷跷板，使得它被附接至一个或更多个扭转弹簧并且响应于不平行于由扭转弹簧限定的旋转轴的加速移动而经历围绕该轴的旋转运动。

如果转子被实现为跷跷板，则它的质量中心不应当与旋转轴重合，因为这会使其对线性加速度无响应。跷跷板转子应该因此是不平衡的跷跷板，至少在某种程度上是不平衡的跷跷板。跷跷板转子可以被实现为完全单侧式跷跷板，使得转子的所有部分位于旋转轴的一侧。更准确地，如果可以画一个与其旋转轴相交的平面使得整个转子位于平面的一侧，则跷跷板转子是单侧式的。被实现为跷跷板的转子还可以是双侧式的，使得转子的一些部分位于轴的一侧，并且一些部分位于轴的相对侧。对于双面转子，不可能画出与其旋转轴交叉的平面使得整个转子位于平面的一侧。

文献US 2007119252公开了一种包括加速度传感器的三轴加速度计，所述加速度传感器用于测量衬底平面中的加速度并且用于测量平面外加速度，即垂直于衬底平面的方向上的加速度。该文献中被应用于平面外测量的转子的缺点是它们倾向于对振动和机械冲击敏感。

文献US 20110023606还公开了一种三轴加速计，所述三轴加速计包括用于测量衬底平面中的加速度和用于测量平面外加速度的加速度传感器。该文献中被应用于平面外测量的转子的缺点是它们消耗大量器件面积并且对外部应力敏感。

发明内容

本公开内容的目的是提供一种用于减轻以上缺点的装置。