[发明专利]一种基于杠杆机构的差动质量块式隧道磁阻加速度计装置

摘要

本发明提供了一种基于杠杆机构的差动质量块式隧道磁阻微加速度计装置，包括上层隧道磁阻传感元件结构、中层硅微传感器结构、下层布有电极引线的玻璃衬底结构；上层结构和中层结构分别通过两组锚点键合在下层结构上。本发明结合了MEMS技术与量子力学中的隧道磁阻效应，结构合理简单、易于加工、体积小、测量精度高、灵敏度高；利用磁场强度改变实现隧道磁阻效应，通过磁片位移使隧道磁阻元件周围磁场强度变化，线性度好、性能优；采用杠杆机构连接质量块与外部框架，当有加速度信号输入时，质量块与外部框架形成差动；两个隧道磁阻敏感元件反向对称布置，输出值反向偏离初始值，实现差分检测，有效抑制干扰引起的共模误差、增强装置可靠性。

主权项

1.一种基于杠杆机构的差动质量块式隧道磁阻微加速度计装置，其特征在于：包括上层隧道磁阻传感元件结构、中层硅微传感器结构、下层布有电极引线的玻璃衬底结构；上层结构和中层结构分别通过第一组锚点和第二组锚点键合在下层结构上；其中，上层结构包括衬底、设置在衬底背面的绝缘层、布置在绝缘层上的第一隧道磁阻传感器、第二隧道磁阻传感器、第一、二、三、四敏感输出电极，第一、二隧道磁阻传感器位于衬底水平方向中线上，关于衬底垂直方向中线左右对称布置，第一、二敏感输出电极分别位于第一隧道磁阻传感器的上下两侧，且关于衬底的水平方向中线上下对称分布，它们与第一隧道磁阻传感器连接，用于输出第一隧道磁阻传感器的检测信号，第三、四敏感输出电极分别位于第二隧道磁阻传感器的上下两侧，且关于衬底的水平方向中线上下对称分布，它们与第二隧道磁阻传感器连接，用于输出第二隧道磁阻传感器的检测信号；上层结构通过第一组锚点键合在下层结构衬底之上；中层结构包括位于中心位置的质量块、位于质量块中心位置的磁片、质量块外部框架以及连接在质量块与质量块外部框架之间的四根“Z形”杠杆机构，四根杠杆机构的输入端分别连接至质量块和外部框架，支点连接至第二组锚点；下层结构包括衬底以及设置在衬底上的第一力反馈电极、第二力反馈电极、信号引线以及若干金属电极，第一力反馈电极位于衬底表面中心位置，且位于质量块的正下方；第一力反馈电极通过电极引线引出，第二力反馈电极呈分布于第一敏感反馈电极和第二组锚点之间，且位于外部框架的正下方，并通过电极引线引出，分别位于外部框架左上侧位置和右下侧位置；第二组锚点有两个锚点通过电极引线引出。