[发明专利]三轴单片集成谐振电容式硅微加速度计及其加工方法

摘要

本发明公开一种三轴单片集成谐振电容式硅微加速度计，包括玻璃基底以及键合锚点悬浮设置于玻璃基底表面中心位置的主结构；主结构包括敏感质量块框、安装于敏感质量块框中心位置的两个扭摆式质量块、电容梳齿组和四个谐振器；两个扭摆式质量块纵向排列放置，且每个扭摆式质量块均由两个质量摆横向连接构成，且每个扭摆式质量块的左右两侧分别设置有电容梳齿组；四个谐振器分别通过杠杆机构安装于敏感质量块框四个顶角的外侧；玻璃基底上设有与主结构电极相连的信号引线。本发明在X、Y、Z三个方向的加速度测量时均进行了差分输出，提高检测精度，并且X、Y轴采用谐振式，Z轴采用电容式成本低，本发明中的加工方法简单可大批量生产。

主权项

一种三轴单片集成谐振电容式硅微加速度计，其特征在于：包括玻璃基底以及键合锚点悬浮设置于玻璃基底表面中心位置的主结构；所述主结构包括敏感质量块框、安装于敏感质量块框中心位置的两个扭摆式质量块、电容梳齿组和四个谐振器；所述两个扭摆式质量块纵向排列放置，且每个扭摆式质量块均由两个质量摆横向连接构成，且每个扭摆式质量块的左右两侧分别设置有电容梳齿组；所述四个谐振器分别通过杠杆机构安装于敏感质量块框四个顶角的外侧；所述玻璃基底上设有与主结构电极相连的信号引线；所述电容梳齿组包括连接于扭摆式质量块的活动电容梳齿、以及通过支撑锚点键合于玻璃基底的固定电容梳齿，所述固定电容梳齿和活动电容梳齿的高度不同且共同构成变面积式电容检测，固定电容梳齿下方的玻璃基底上设有信号引线。所述同一扭摆式质量块两侧的活动电容梳齿关于Y轴对称，不同扭摆式质量块两侧的活动电容梳齿关于X轴对称；两个扭摆式质量块上对角线上的电容梳齿组的电容相互差分，且同一扭摆式质量块的两个质量摆之间通过扭杆连接，所述扭杆通过锚点固定于玻璃基底。所述谐振器包括支撑梁、安装于支撑梁两端部的台肩，所述支撑梁由两个横向设置的谐振梁组成，上谐振梁的上端和下谐振梁的下端对称设置有横向放置的活动梳齿，活动梳齿的两端分别设有通过支撑锚点键合于玻璃基底上的外固定梳齿和内固定梳齿；所述杠杆机构包括杠杆以及通过固定锚点设置于玻璃基底上的U型梁；所述X轴方向上的杠杆纵向放置，且该方向上的杠杆的一端通过梁杆连接于敏感质量块框的外侧，另一端连接于纵向放置的U型梁，进而X轴方向上的杠杆可在X方向上移动；所述Y轴方向的杠杆横向放置，且该方向上的杠杆的一端通过梁杆连接于敏感质量块框的外侧，另一端连接于横向放置的U型梁，进而Y轴方向上的杠杆可在Y方向上移动。