[发明专利]一种非对称梁谐振式微机械加速度传感器、加速度测量方法

权利要求书

1.一种非对称梁谐振式微机械加速度传感器，其特征在于，包括层叠的第一盖板和第二盖板，及键合连接在第一盖板和第二盖板之间的多件谐振敏感芯片；所述谐振敏感芯片的惯性不同，且多件谐振敏感芯片之间为层叠键合关系；所述第一盖板和第二盖板与对应的谐振敏感芯片之间均形成检测电容，相邻两件谐振敏感芯片之间形成静电弱耦合电容；所述谐振敏感芯片设有两件，分为长梁谐振敏感芯片和短梁谐振敏感芯片；所述长梁谐振敏感芯片和短梁谐振敏感芯片形成非对称梁设计；所述长梁谐振敏感芯片包括第一框架和连接在第一框架内的长谐振梁；所述长谐振梁的中间位置设有第一质量块；所述短梁谐振敏感芯片包括第二框架和连接在第二框架内的短谐振梁；所述短谐振梁的中间位置设有第二质量块；所述第一盖板、长梁谐振敏感芯片、短梁谐振敏感芯片、第二盖板自上而下，依次通过热压键合的工艺方式紧密叠加在一起，形成多层结构，且各层结构之间有2μm的等间距间隙；所述第一盖板与长梁谐振敏感芯片通过第一键合层连接，长梁谐振敏感芯片与短梁谐振敏感芯片通过第二键合层连接，短梁谐振敏感芯片与第二盖板通过第三键合层连接。

2.根据权利要求1所述的非对称梁谐振式微机械加速度传感器，其特征在于，所述长谐振梁、短谐振梁平行设置，且长谐振梁与第一质量块，短谐振梁与第二质量块均形成为振动机构。

3.根据权利要求1所述的非对称梁谐振式微机械加速度传感器，其特征在于，所述第一键合层、第二键合层、第三键合层的厚度为2μm-5μm；所述长谐振梁、短谐振梁的厚度为5μm-10μm，且短谐振梁与长谐振梁的长度比为0.9-1；所述第一质量块与第二质量块之间的耦合电压为0-10V。

4.根据权利要求1所述的非对称梁谐振式微机械加速度传感器，其特征在于，所述第一盖板对应长梁谐振敏感芯片设置，第二盖板对应短梁谐振敏感芯片设置，且第一盖板和第二盖板的内表面覆盖绝缘氧化层，绝缘氧化层表面镀有检测电极；所述检测电极与第一质量块相对应的面积之间形成以空气为电介质的电容面，成形为所述检测电容，作为长谐振梁检测电容；所述检测电极与第二质量块相对应的面积之间形成以空气为电介质的电容面，成形为所述检测电容，作为短谐振梁检测电容。

5.根据权利要求4所述的非对称梁谐振式微机械加速度传感器，其特征在于，所述第二盖板的绝缘氧化层表面镀有驱动电极；且所述驱动电极与第二质量块相对应的面积之间形成以空气为电介质的电容面，成形为驱动电容。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的非对称梁谐振式微机械加速度传感器，其特征在于，所述第一质量块与第二质量块相对应的面积之间形成以空气为电介质的电容面，成形为所述静电弱耦合电容。

7.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1-6中任意一项所述的非对称梁谐振式微机械加速度传感器，及控制单元；所述控制单元分为驱动谐振敏感芯片振动的驱动单元，和检测谐振敏感芯片振动参数的检测单元。

8.一种基于权利要求1-6中任意一项非对称梁谐振式微机械加速度传感器的加速度测量方法，其特征在于，驱动惯性不同的多件谐振敏感芯片中的一件谐振敏感芯片产生振动；检测谐振状态各谐振敏感芯片的频率和振幅，计算出频率差值和振幅比值以确定待测量的加速度值。