[实用新型]一种非对称梁谐振式微机械加速度传感器、电子装置

说明书

本实用新型涉及微机械传感器技术领域，一个方面，提供了一种非对称梁谐振式微机械加速度传感器，包括多件谐振敏感芯片；所述谐振敏感芯片的惯性不同；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。另一个方面，提供了一种电子装置，包括上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。应用本实用新型的技术方案，可提高基于弱耦合谐振原理以检测加速度的灵敏度；在工作中，可控制谐振敏感芯片的耦合强度，方便根据实际需求调节灵敏度参数，同时提高温度适应性。

技术领域

本实用新型涉及微机械传感器技术领域，特别是涉及一种非对称梁谐振式微机械加速度传感器、电子装置。

背景技术

谐振式微机械加速度传感器具有高灵敏度、高精度和高稳定性的优点，是微纳加速度传感器的前沿技术之一。

谐振式微加速度传感器的灵敏度和稳定性是该类传感器的重要性能参数指标。现有技术中，谐振式微加速度传感器通常采对称布置的谐振梁以检测差分频率来计算所测的加速度，传感器的灵敏度会受到结构固有频率的限制；此外温度变化容易对谐振频率产生影响，从而导致稳定性下降。为了提升器件灵敏度的同时保证性能稳定性，通常的做法是采用高度对称的弱机械耦合谐振设计。然而这种设计虽然能提升灵敏度，但效果有限，而且增大了结构的复杂度，扩大了工艺误差造成的影响。此外，耦合强度在制造完成后即固定，虽然温度稳定性得到了提升，但依然无法解决温度适应性低的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种非对称梁谐振式微机械加速度传感器、电子装置，以解决现有技术中谐振式微加速度传感器工作中灵敏度受限、温度适应性不高的上述技术问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种非对称梁谐振式微机械加速度传感器，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。

根据本实用新型的非对称梁谐振式微机械加速度传感器，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。

根据本实用新型的非对称梁谐振式微机械加速度传感器，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。

根据本实用新型的非对称梁谐振式微机械加速度传感器，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。

根据本实用新型的非对称梁谐振式微机械加速度传感器，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。

根据本实用新型的非对称梁谐振式微机械加速度传感器，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。