[发明专利]一种阵列式扭摆加速度计

权利要求书

1.一种阵列式扭摆加速度计，其特征在于，包括阵列式敏感结构、外置等电位锚点、金属电极与引线、玻璃基板；

所述玻璃基板位于阵列式敏感结构的下方，通过锚点与阵列式敏感结构键合，并为阵列式敏感结构提供支撑；所述金属电极与引线布置于玻璃基板上，位于阵列式敏感结构的下方，用于与阵列式敏感结构共同形成检测电容、加力电容，并与加速度计外围电路电学连接；所述外置等电位锚点位于阵列式敏感结构外侧，下方通过键合连接玻璃基板、金属电极与引线，用于在硅-玻璃阳极键合时维持硅片与玻璃片的等电位；

阵列式敏感结构包括4个或6个或8个交错排布的敏感质量单元，每两个相邻的敏感质量单元排布方向相反，每两个相间的敏感质量单元排布方向相同，且每两个相间的敏感质量单元间通过连接横梁形成刚性连接。

2.根据权利要求1所述的阵列式扭摆加速度计，其特征在于，敏感质量单元采用三锚点四扭转梁结构，利用扭摆式原理工作，且通过锚点固定于玻璃基板上。

3.根据权利要求2所述的阵列式扭摆加速度计，其特征在于，三锚点四扭转梁结构包括1个敏感质量块、3个锚点、4条扭转梁；所述三块锚点位于敏感质量块中检测质量部分长边的中线上，其中2块锚点位于敏感质量块两侧、1块锚点位于敏感质量块内部；所述扭转梁位于敏感质量块内部，用于连接敏感质量块与锚点，其中敏感质量块两侧的2块锚点各通过1条扭转梁连接到敏感质量块，敏感质量块中心的1块锚点通过2条扭转梁连接到敏感质量块；所述三锚点四扭转梁结构通过多条扭转梁提升敏感结构的模态分离比，同时降低扭转梁上的最大切应力。

4.根据权利要求3所述的阵列式扭摆加速度计，其特征在于，每个敏感质量块包括检测质量部分和不平衡质量部分；所述检测质量部分关于锚点和扭转梁对称；所述不平衡质量部分，在相间的敏感质量单元中位于各自检测质量部分的同一侧，在相邻的敏感质量单元中位于各自检测质量部分的相反一侧，在加速度计芯片面外方向加速度输入时，不平衡质量部分为敏感质量块提供扭转力矩，使得敏感质量块绕扭转梁进行扭转运动。

5.根据权利要求1所述的阵列式扭摆加速度计，其特征在于，连接横梁位于相间的敏感质量单元的不平衡质量部分之间，用于形成各同向敏感质量单元间的机械连接，所述连接横梁两端设置有应力缓冲结构，用于缓冲来自锚点的应力变化，降低各敏感质量单元间受到温度影响产生形变；所述连接横梁与敏感质量单元构成类框架结构，能够限制由水平轴向加速度输入引起的敏感结构的形变，降低加速度计的交叉轴灵敏度。

6.根据权利要求1所述的阵列式扭摆加速度计，其特征在于，每组敏感质量单元下方的金属电极与引线均包括第一检测电极、第二检测电极、第一加力电极、第二加力电极、中间电极；第一检测电极、第二检测电极置于玻璃基板上，关于上方敏感质量单元所属的锚点对称；第一加力电极、第二加力电极置于玻璃基板上，关于上方敏感质量单元所属的锚点对称，且位于第一检测电极、第二检测电极内侧；中间电极置于玻璃基板上，且位于上方敏感质量单元所属的锚点的正下方。

7.根据权利要求6所述的阵列式扭摆加速度计，其特征在于，各组敏感质量单元的第一检测电极、第二检测电极分别通过引线形成电学连接并引出至对应压焊座；第一检测电极、第二检测电极分别与上方检测质量块形成一组检测电容，当敏感方向加速度输入时，两组检测电容差动变化；各组敏感质量单元的第一加力电极、第二加力电极分别通过引线形成电学连接并引出至对应压焊座；各组敏感质量单元的中间电极分别通过引线形成电学连接并引出至对应压焊座。

8.根据权利要求1所述的阵列式扭摆加速度计，其特征在于，外置等电位锚点共有四块锚点，位于敏感质量部分外侧，通过硅-玻璃阳极键合固定到玻璃基板上，通过金属引线分别连接到各组敏感质量单元的第一检测电极、第二检测电极、第一加力电极、第二加力电极、中间电极，形成电学连接。