一種運(yùn)動(dòng)慣性追蹤系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種運(yùn)動(dòng)慣性追蹤系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)電系統(tǒng)加速度傳感器由于體積小、質(zhì)量輕、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，尤其在對(duì)器件的體積、質(zhì)量及可靠性有很高要求的航空航天及兵器科學(xué)領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。加速度傳感器的研究近年來發(fā)展迅速，各種性能、量程的高量程加速度傳感器己經(jīng)相繼報(bào)道。但是加速度傳感器對(duì)抗高過載能力和固有頻率要求很高，通常情況下抗高過載能力要求可以承受幾十萬個(gè)量程沖擊載荷，固有頻率要求高達(dá)幾十kHz，甚至上百kHz。因此，在應(yīng)用中MEMS高量程加速度傳感器常常由于抗高過載能力較差而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。為保證MEMS高量程加速度傳感器在應(yīng)用時(shí)的可靠性，MEMS高量程加速度傳感器的封裝就顯得尤為重要。實(shí)踐表明，現(xiàn)有傳感器封裝技術(shù)普遍存在抗高過載能力差、固有頻率低、以及封裝可靠性差的問題，即采用現(xiàn)有傳感器封裝技術(shù)封裝后的MEMS高量程加速度傳感器在遇到惡劣的應(yīng)用環(huán)境時(shí)，常出現(xiàn)管殼破裂、蓋板凹陷、芯片從管殼基板上脫落、引線斷裂等問題?；诖?，有必要發(fā)明一種電容式MEMS加速度傳感器，以保證加速度傳感器在應(yīng)用時(shí)的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中運(yùn)動(dòng)追蹤系統(tǒng)因噪音影響而導(dǎo)致靈敏度不好的缺陷，提供一種運(yùn)動(dòng)慣性追蹤系統(tǒng)來解決上述問題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]—種運(yùn)動(dòng)慣性追蹤系統(tǒng)，包括加速度計(jì)模塊、控制模塊、陀螺儀模塊;所述加速計(jì)模塊包括至少兩個(gè)加速計(jì)，兩個(gè)加速計(jì)相隔一定距離設(shè)置在人體上；陀螺儀模塊設(shè)置在所述人體上;加速計(jì)模塊和陀螺儀模塊分別與控制模塊電連接；
[0006]所述加速度計(jì)包括MEMS加速度芯片、用于過濾干擾信號(hào)并處理感應(yīng)信號(hào)的信號(hào)處理芯片和基板，所述MEMS加速度芯片由蓋體、微機(jī)械系統(tǒng)和用于產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)的電路基片組成，該微機(jī)械系統(tǒng)由X軸加速度感應(yīng)區(qū)、Y軸加速度感應(yīng)區(qū)和用于感應(yīng)外界Z軸運(yùn)動(dòng)的Z軸加速度感應(yīng)區(qū)組成，所述蓋體與電路基片四周邊緣通過密封膠層粘接從而形成一密封腔，所述微機(jī)械系統(tǒng)位于密封腔內(nèi)且在電路基片上表面，該密封腔的高度為45?55μπι。
[0007]進(jìn)一步的，所述X軸加速度感應(yīng)區(qū)包括具有2個(gè)通孔的X向“Η”形運(yùn)動(dòng)片、2個(gè)X向運(yùn)動(dòng)電極和2個(gè)X向固定電極，第一彈簧和第二彈簧各自一端分別安裝到X向“Η”形運(yùn)動(dòng)片的左、右端，第一彈簧和第二彈簧各自另一端分別安裝到所述電路基片上，2個(gè)所述X向運(yùn)動(dòng)電極分別位于X向“Η”形運(yùn)動(dòng)片的2個(gè)通孔內(nèi)并可隨該X向“Η”形運(yùn)動(dòng)片一起運(yùn)動(dòng)，所述X向固定電極與X向運(yùn)動(dòng)電極面對(duì)面設(shè)置且其在X向運(yùn)動(dòng)電極的正下方。
[0008]進(jìn)一步的，所述Υ軸加速度感應(yīng)區(qū)包括具有2個(gè)通孔的Υ向“Η”形運(yùn)動(dòng)片、2個(gè)Υ向運(yùn)動(dòng)電極和2個(gè)Υ向固定電極，第三彈簧和第四彈簧各自一端分別安裝到Υ向“Η”形運(yùn)動(dòng)片上、下端，第三彈簧和第四彈簧各自另一端分別安裝到所述電路基片上，2個(gè)所述Υ向運(yùn)動(dòng)電極分別位于Y向“Η”形運(yùn)動(dòng)片的通孔內(nèi)并可隨該Y向“Η”形運(yùn)動(dòng)片一起運(yùn)動(dòng)，Y向固定電極與Y向運(yùn)動(dòng)電極面對(duì)面設(shè)置且其在Υ向運(yùn)動(dòng)電極的正下方;所述Υ軸加速度感應(yīng)區(qū)中Υ向“Η”形運(yùn)動(dòng)片、第三彈簧和第四彈簧排列方向與X軸加速度感應(yīng)區(qū)中X向運(yùn)動(dòng)電極、第一彈簧和第二彈簧排列方向垂直。
[0009]進(jìn)一步的，所述Ζ軸加速度感應(yīng)區(qū)包括質(zhì)量條塊和用于支撐質(zhì)量條塊中心的支撐軸，所述質(zhì)量條塊兩端正下方均設(shè)有Ζ軸感應(yīng)電極，所述質(zhì)量條塊兩端正上方均設(shè)有限位擋塊。
[0010]進(jìn)一步的，所述電路基片下表面通過第一絕緣膠粘層與信號(hào)處理芯片上表面部分區(qū)域粘接，此信號(hào)處理芯片下表面通過第二絕緣膠粘層與基板部分區(qū)域粘接，電路基片和基板各自上表面分別開有若干個(gè)芯片焊接點(diǎn)和若干個(gè)分布在基板兩側(cè)邊緣區(qū)的基板焊接點(diǎn)，信號(hào)處理芯片上表面分別開有若干個(gè)信號(hào)輸入焊接點(diǎn)和信號(hào)輸出焊接點(diǎn)，此信號(hào)輸出焊接點(diǎn)位于第二絕緣膠粘層內(nèi)并分布在信號(hào)處理芯片兩側(cè)邊緣區(qū)，第一金屬線跨接于所述芯片焊接點(diǎn)和信號(hào)輸入焊接點(diǎn)之間，分布于兩側(cè)的第二金屬線跨接于所述信號(hào)輸出焊接點(diǎn)和基板焊接點(diǎn)之間。
[0011 ]優(yōu)選的。所述密封腔(11)的高度為50μπι。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0013]1.本發(fā)明電容式MEMS加速度傳感器，其電路基片下表面通過第一絕緣膠粘層與信號(hào)處理芯片上表面部分區(qū)域粘接，此信號(hào)處理芯片下表面通過第二絕緣膠粘層與基板部分區(qū)域粘接，電路基片和基板各自上表面分別開有若干個(gè)芯片焊接點(diǎn)和若干個(gè)分布基板兩側(cè)邊緣區(qū)的基板焊接點(diǎn)，信號(hào)處理芯片上表面分別開有若干個(gè)信號(hào)輸入焊接點(diǎn)和信號(hào)輸出焊接點(diǎn)，此信號(hào)輸出焊接點(diǎn)位于第二絕緣膠粘層內(nèi)并分布在信號(hào)處理芯片兩側(cè)邊緣區(qū)，第一金屬線跨接于所述芯片焊接點(diǎn)和信號(hào)輸入焊接點(diǎn)之間，分布于兩側(cè)的第二金屬線跨接于所述信號(hào)輸出焊接點(diǎn)和基板焊接點(diǎn)之間，封裝可靠性高，通過絕緣膠層的焊接有效減少外力對(duì)芯片的應(yīng)力損傷，焊接點(diǎn)的位置排布設(shè)計(jì)能夠在極小的封裝空間中進(jìn)行連線的焊接，第一使連線的金線越短成本越低，其次采用絕緣膠中穿線的工藝能解決高臺(tái)階差異性的打線線弧不穩(wěn)的冋題，提尚廣品量廣的可彳丁性；
[0014]2.本發(fā)明電容式MEMS加速度傳感器，其X向“Η”形運(yùn)動(dòng)片上、下端均設(shè)有第一凸塊，該第一凸塊位于所述電路基片的2個(gè)第一限位部之間，Υ向“Η”形運(yùn)動(dòng)片上、下端均設(shè)有第二凸塊，該第二凸塊位于所述電路基片的2個(gè)第二限位部之間，有效的防止產(chǎn)品在加速度的作用下避免X軸、Υ軸加速度感應(yīng)區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞。本發(fā)明電容式MEMS加速度傳感器，其Ζ軸加速度感應(yīng)區(qū)包括質(zhì)量條塊和用于支撐質(zhì)量條塊中心的支撐軸，所述質(zhì)量條塊兩端正下方均設(shè)有Ζ軸感應(yīng)電極，所述質(zhì)量條塊兩端正上方均設(shè)有限位擋塊，能有效防護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的機(jī)械性損毀，同時(shí)對(duì)于感應(yīng)的靈敏性方面有很大的提高；
[0015]3.本發(fā)明電容式MEMS加速度傳感器，其X軸加速度感應(yīng)區(qū)和Υ軸加速度感應(yīng)區(qū)位于一排，所述Ζ軸加速度感應(yīng)區(qū)與X軸加速度感應(yīng)區(qū)和Υ軸加速度感應(yīng)區(qū)平行設(shè)置，有效的減少感應(yīng)區(qū)在芯片電路中所占的位置，在成本和封裝的可行性方面更有優(yōu)勢；
[0016]4.其次，基板焊接點(diǎn)開設(shè)電路基片上表面且位于蓋體一側(cè)，有利于芯片排布以及降低封裝過程中切割和打線的難度。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明提供的一種運(yùn)動(dòng)慣性追蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為本發(fā)明提供的加速計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為附圖2的左視結(jié)構(gòu)不意圖；
[0020]圖4為附圖2的仰視結(jié)構(gòu)不意圖；
[0021 ]圖5為本發(fā)明MEMS加速度芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖6為本發(fā)明微機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖7為本發(fā)明加速度傳感器中X軸加速度感應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖8為本發(fā)明X軸加速度感應(yīng)區(qū)局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖9為本發(fā)明加速度傳感器中Y軸加速度感應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖10為本發(fā)明加速度傳感器中Z軸加速度感應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖11為附圖10的仰視結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說明，說明如下:
[0029]如圖1所示，一種運(yùn)動(dòng)慣性追蹤系統(tǒng)，包括加速計(jì)模塊、控制模塊、陀螺儀模塊;所述加速計(jì)模塊包括至少兩個(gè)加速計(jì)，兩個(gè)加速計(jì)相隔一定距離設(shè)置在人體上；