[发明专利]一种硅微机械倾角传感器和制作方法

摘要

一种用于姿态监测和控制的硅微机械倾角传感器和制作方法，所述的传感器由两个大小不同的硅质量块和连接它们的两个相互平行的硅应变梁和下面的具有一级台阶的玻璃衬底构成。传感器上部的两个硅质量块表面均有电极，两个硅应变梁上的四个压敏电阻交叉对称，不同硅应变梁对应位置上的两个压敏电阻相互垂直，分别沿着硅晶体的两个不同晶向，可构成差动输出以提高灵敏度。硅应变梁两端的质量块采用不对称设计，可根据不同需要选择其中一个质量块作为自由端，另一个为固定质量块与玻璃衬底的上级台阶固定封接在一起。具有双应变梁的微机械倾角传感器，能够显著提高抗侧向冲击能力并减轻侧向耦合的干扰，结构简单，其制作工艺较容易实现。

主权项

1、一种硅微机械倾角传感器，传感器包括硅质量块(1)A、硅质量块(1)B、具有一级台阶的玻璃衬底(2)、电极(3)、压敏电阻(4)A、压敏电阻(4)B、硅应变梁(5)，其特征在于：传感器结构是由两个大小不同的硅质量块(1)A、硅质量块(1)B和连接它们的两个相互平行的硅应变梁(5)和下面的具有一级台阶的玻璃衬底(2)构成，玻璃台阶的高度等于硅应变梁的最大变形量；其中传感器上面的硅质量块(1)A、硅质量块(1)B表面均有电极(3)，两个走向相互垂直的压敏电阻(4)A、压敏电阻(4)B，布置在硅应变梁(5)的两端且四个压敏电阻交叉对称，传感器下面的玻璃衬底(2)的上级台阶可选任一个硅质量块(1)A、硅质量块(1)B作为固定质量块与其固定封接在一起；当选左质量块(1)A作为自由端时，右边的硅质量块(1)B作为固定质量块与玻璃衬底(2)的上级台阶固定封接，反之当选右质量块(1)B作为自由端时，左边的硅质量块(1)A作为固定质量块与玻璃衬底(2)的上级台阶固定封接；由于硅质量块(1)A、硅质量块(1)B表面均有电极(3)，因此压敏电阻(4)A、压敏电阻(4)B的信号可以从选作固定封接硅质量块的一端上输出；所述的硅质量块(1)A、硅质量块(1)B是两个平面尺寸不等、厚度相同、具有不同质量的硅质量块，硅质量块(1)A、硅质量块(1)B的厚度为300～500微米；所述的两个硅应变梁(5)的厚度均为5～30微米，它们之间相距400微米～3毫米，其平面尺寸完全相同，相互平行且完全对称，均沿着硅晶体的方向；所述的具有一级台阶的玻璃衬底(2)选用与硅的热膨胀系数较为接近的硼硅玻璃。