的最大距離。
[0052]又如，對(duì)于X軸和y軸加速度敏感電容來(lái)說(shuō)，所述第二質(zhì)量塊201(或301)與止擋部207(或307)的間隙即為第二可動(dòng)梳齒204(或304)所能移動(dòng)的距離，應(yīng)小于第二可動(dòng)梳齒204(或304)與相鄰第二固定梳齒205(或305)之間的距離，以防止敏感電容兩極板相碰。
[0053]參考圖1、4、5所示結(jié)構(gòu)為例，所述加速度傳感器的結(jié)構(gòu)舉例如下:
[0054]在單晶硅基底上設(shè)有第一腔體102和兩個(gè)第二腔體103，每個(gè)腔體內(nèi)均設(shè)有止擋部411、207、307。其中，第一腔體102內(nèi)的止擋部411位于中心偏一側(cè)的位置處。兩個(gè)第二腔體103內(nèi)的止擋部207、307位于大約中心位置。在所述單晶硅基底100上設(shè)有氧化硅層101。在所述氧化硅層101上的各腔體102、103上設(shè)有敏感器件層500。
[0055]位于所述第一腔體102上的敏感器件層包括:均懸于所述第一腔體102的第一固定梳齒405、由所述第一固定梳齒405兩端沿所述第一腔體102內(nèi)邊沿延伸的懸臂梁407、包含與所述第一固定梳齒405有間隙的嚙合的第一可動(dòng)梳齒404的第一質(zhì)量塊401、以及橫跨所述第一腔體102并將所述第一質(zhì)量塊401分為質(zhì)量不等兩部分的扭轉(zhuǎn)梁402，其中，所述懸臂梁407和扭轉(zhuǎn)梁403的兩端部固定于所述第一腔體102的外邊沿上。所述第一質(zhì)量塊401對(duì)應(yīng)止擋部411位置設(shè)有與該止擋部411留有空隙的鏤空區(qū)域，使得所述第一質(zhì)量塊401位于扭轉(zhuǎn)梁402的兩側(cè)質(zhì)量不等。
[0056]分別位于兩個(gè)所述第二腔體103上的敏感器件層包括:垂直于敏感方向、且由所述第二腔體103對(duì)稱的兩外邊沿向腔內(nèi)延伸的第二固定梳齒205(或305);懸于所述第二腔體103并包含第二可動(dòng)梳齒204(或304)的第二質(zhì)量塊201(或301)，其中，所述第二固定梳齒205(或305)與所述第二可動(dòng)梳齒204(或304)有間隙的嚙合；以及由所述第二質(zhì)量塊201(或301)沿敏感方向?qū)ΨQ延伸至所述第二腔體103外邊沿的彈性梁202(或302)。其中，所述彈性梁202(或302)由所述第二質(zhì)量塊201 (或301)的側(cè)邊蜿蜒而至所述第二腔體103的外邊沿，并由錨定部203(或303)固定在相應(yīng)第二腔體103的外邊沿上。
[0057]基于上述圖1、4、5所示的結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述加速度傳感器受到X軸方向加速度作用時(shí)，因彈性梁的特別設(shè)計(jì)，故，該第一質(zhì)量塊401和第二質(zhì)量塊301在X軸上均不敏感。而當(dāng)X軸向的第二質(zhì)量塊201時(shí)受到X軸方向加速度作用時(shí)，所述第二質(zhì)量塊201在彈性梁202發(fā)生彈性形變的帶動(dòng)下發(fā)生X軸向移動(dòng)，使得所述第二質(zhì)量塊201上的一側(cè)第二可動(dòng)梳齒204與其配對(duì)的第二固定梳齒205之間的距離增加，同時(shí)，另一側(cè)第二可動(dòng)梳齒204與其配對(duì)的第二固定梳齒205之間的距離減小。如此，所述第二質(zhì)量塊201所在的敏感電容根據(jù)X軸加速度變化輸出差分的對(duì)應(yīng)該加速度的敏感信號(hào)。若在X軸向上的加速度過(guò)大，所述第二質(zhì)量塊201受相應(yīng)的止擋部阻擋207，有效防止第二可動(dòng)梳齒204與第二固定梳齒205相碰。同時(shí)，第一質(zhì)量塊401和第二質(zhì)量塊301所包圍的相應(yīng)止擋部411、307也能阻止相應(yīng)質(zhì)量塊的異常晃動(dòng)對(duì)相應(yīng)軸向上敏感電容的不良影響。
[0058]所述加速度傳感器在y軸方向加速移動(dòng)的過(guò)程與上述X軸加速移動(dòng)的過(guò)程相似，在此不再詳述。
[0059]當(dāng)所述加速度傳感器在ζ軸方向加速移動(dòng)時(shí)，所述第一質(zhì)量塊401中質(zhì)量較重的部分和質(zhì)量較輕的部分各自帶動(dòng)相應(yīng)側(cè)的第一可動(dòng)梳齒404沿扭轉(zhuǎn)梁402發(fā)生彼此反向的偏轉(zhuǎn)(如質(zhì)量較重的部分向下偏轉(zhuǎn)，對(duì)應(yīng)的質(zhì)量較輕的部分向上偏轉(zhuǎn))，所述第一質(zhì)量塊401兩側(cè)的第一可動(dòng)梳齒404與第一固定梳齒405之間所構(gòu)成的敏感電容輸出差分敏感信號(hào)。同時(shí)，當(dāng)在ζ軸向上的加速度過(guò)大時(shí)，所述第一質(zhì)量塊B1所包圍的相應(yīng)止擋部411也能阻止所述第一質(zhì)量塊401的異常晃動(dòng)對(duì)相應(yīng)軸向上敏感電容的不良影響。
[0060]綜上所述，本實(shí)用新型的加速度傳感器，利用導(dǎo)電性良好的單晶硅作為基板，多腔硅基底與所述基板通過(guò)硅硅鍵合工藝合成一體，對(duì)基板一面進(jìn)行減薄后制成敏感器件層，所述敏感器件層厚度從幾微米到幾百微米任意可調(diào)；同時(shí)，由于單晶硅基底和敏感器件層都為單晶硅，具有相同的熱膨脹系數(shù)，拓寬了傳感器工作溫度范圍；另外，將第一固定梳齒懸于第一腔體增加了敏感器件層和基底的間隙，這減少了傳感器的寄生電容，提高了傳感器的靈敏度;還有，采用止擋部來(lái)防止敏感電容極板相碰所造成的器件損壞等問(wèn)題。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0061]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種加速度傳感器，其特征在于，包括: 包含至少一個(gè)腔體的單晶硅基底;其中，所述腔體包括:為豎直軸向加速度敏感電容提供運(yùn)動(dòng)空間的第一腔體； 覆蓋在所述單晶硅基底上的敏感器件層，包括:均懸于所述第一腔體的第一固定梳齒、由所述第一固定梳齒兩端延伸至所述第一腔體外邊沿延伸的懸臂梁、包含與所述第一固定梳齒有間隙的嚙合的第一可動(dòng)梳齒的第一質(zhì)量塊、以及橫跨所述第一腔體并將所述第一質(zhì)量塊分為質(zhì)量不等兩部分的扭轉(zhuǎn)梁，其中，所述扭轉(zhuǎn)梁的兩端部固定于所述第一腔體的外邊沿上； 位于所述敏感器件層上、且與所述第一固定梳齒和第一可動(dòng)梳齒所構(gòu)成的敏感電容相連的金屬電極； 位于所述懸梁臂上的氧化硅薄膜，所述氧化硅薄膜的固有壓應(yīng)力使懸臂梁向下發(fā)生彎曲，使連接在所述懸臂梁上的第一固定梳齒的頂部和底部、與所述第一質(zhì)量塊上的第一可動(dòng)梳齒的頂部和底部形成高度差； 當(dāng)豎直軸向加速度作用時(shí)，所述第一質(zhì)量塊帶動(dòng)第一可動(dòng)梳齒繞所述扭轉(zhuǎn)梁轉(zhuǎn)動(dòng)，第一可動(dòng)梳齒與第一固定梳齒交疊面積發(fā)生改變。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度傳感器，其特征在于，在包含所述腔體的單晶硅基底和所述敏感器件層之間設(shè)有氧化硅層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度傳感器，其特征在于，所述第一固定梳齒和第一可動(dòng)梳齒對(duì)稱于所述扭轉(zhuǎn)梁兩側(cè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度傳感器，其特征在于，所述腔體還包括:為水平正交兩軸向加速度敏感電容提供空間的兩個(gè)第二腔體； 覆蓋在每個(gè)所述第二腔體上的敏感器件層構(gòu)成水平平面水平軸向加速度敏感電容、或垂直于所述水平平面的垂直軸向加速度敏感電容； 其中，覆蓋在所述第二腔體上的敏感器件層包括: 懸于所述第二腔體并包含第二可動(dòng)梳齒的第二質(zhì)量塊，其中，所述第二固定梳齒與所述第二可動(dòng)梳齒有間隙的嚙合，并所述第二固定梳齒與所述第二可動(dòng)梳齒所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)敏感電容在敏感方向上輸出差分敏感信號(hào)； 以及由所述第二質(zhì)量塊沿敏感方向?qū)ΨQ延伸至所述第二腔體外邊沿的彈性梁； 對(duì)應(yīng)的，所述加速度傳感器還包括:位于所述敏感器件層上、且單獨(dú)與所述加速度敏感電容和水平軸向加速度敏感電容相連的金屬電極。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加速度傳感器，其特征在于，在所述第一腔體中設(shè)有止擋部；所述止擋部位于所述扭轉(zhuǎn)梁一側(cè)質(zhì)量較輕的第一質(zhì)量塊部分處;在所述第二腔體中設(shè)有止擋部； 對(duì)應(yīng)的，所述第一質(zhì)量塊位于所述扭轉(zhuǎn)梁一側(cè)質(zhì)量較輕的部分與所述止擋部之間具有間隙;所述第二質(zhì)量塊與相應(yīng)止擋部之間具有間隙。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種加速度傳感器，包括：包含至少一個(gè)腔體的單晶硅基底；其中，腔體包括：為豎直軸向加速度敏感電容提供運(yùn)動(dòng)空間的第一腔體；覆蓋在所述單晶硅基底上的敏感器件層，包括：均懸于第一腔體的第一固定梳齒、由第一固定梳齒兩端延伸至第一腔體外邊沿延伸的懸臂梁、包含與第一固定梳齒有間隙的嚙合的第一可動(dòng)梳齒的第一質(zhì)量塊、以及橫跨第一腔體并將第一質(zhì)量塊分為質(zhì)量不等兩部分的扭轉(zhuǎn)梁，其中，扭轉(zhuǎn)梁的兩端部固定于所述第一腔體的外邊沿上；位于敏感器件層上、且與第一固定梳齒和第一可動(dòng)梳齒所構(gòu)成的敏感電容相連的金屬電極；位于懸梁臂的氧化硅薄膜。本實(shí)用新型解決了z軸加速度傳感器靈敏度低的問(wèn)題。
【IPC分類】G01P15/125
【公開號(hào)】CN205139171
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520964707
【發(fā)明人】繆建民, 郭帥
【申請(qǐng)人】上海微聯(lián)傳感科技有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月27日