[發(fā)明專利]Z軸電容式加速度計(jì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010552669.3
• 申請日: 2010-11-19
• 公開（公告）號: CN102466736B
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣樂躍;周漢秦
• 申請（專利權(quán)）人: 美新半導(dǎo)體（無錫）有限公司
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125
• 代理公司: 無錫互維知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32236
• 代理人: 王愛偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微機(jī)電系統(tǒng)的電容式加速度計(jì)，尤其涉及一種用于測量 Z軸加速度的電容式加速度計(jì)。

背景技術(shù)

采用微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的微型電容式加速度計(jì)，由于具有體積小、 重量輕、精度高和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使得其在軍事、汽車工業(yè)、消費(fèi)類電子產(chǎn) 品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

電容式加速度計(jì)的基本工作原理是，待測加速度產(chǎn)生的慣性力引起敏感 電容的極板間隙或極板交疊面積變化，使電容變化與加速度大小成比例關(guān)系， 通過信號處理電路獲取敏感電容的變化即可獲得加速度的大小。對于測量Z 軸(垂直于工作平面)加速度信號的加速度計(jì)，由于受MEMS加工工藝特點(diǎn) 的限制，多采用變間隙型敏感電容。

現(xiàn)有的Z軸電容式加速度計(jì)，通常采用一塊相對于轉(zhuǎn)動軸不對稱的平板， 當(dāng)存在垂直于該平板的加速度即Z軸方向加速度輸入時，平板將繞著轉(zhuǎn)動軸 轉(zhuǎn)動，平板與下面的玻璃基片的間距改變，從而使相應(yīng)的一對差動電容一個 增大一個減小，測量差動電容值即可獲得Z軸輸入的加速度值。由于驅(qū)動質(zhì) 量塊和電容感應(yīng)極板是一體的，而電容感應(yīng)極板通常相對于轉(zhuǎn)動軸是對稱的。 所以，驅(qū)動質(zhì)量塊只能設(shè)置在轉(zhuǎn)動軸的遠(yuǎn)端。但由于該處于轉(zhuǎn)動軸遠(yuǎn)端位置 的驅(qū)動質(zhì)量塊只能在慣性力作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，因而，在有些情況下，其是無 法產(chǎn)生感應(yīng)電容的。也就是說，這實(shí)質(zhì)上是限制了電容傳感器的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有Z軸電容式加速度計(jì)靈敏度小的 缺陷，提供一種高靈敏度的Z軸電容式加速度計(jì)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案是：

一種Z軸電容式加速度計(jì)，其包括電容感應(yīng)極板、驅(qū)動質(zhì)量塊以及連接 梁。其中電容感應(yīng)極板包括正電容感應(yīng)極板和負(fù)電容感應(yīng)極板，驅(qū)動質(zhì)量塊 和電容感應(yīng)極板相互分離，正電容感應(yīng)極板和負(fù)電容感應(yīng)極板分別位于驅(qū)動 質(zhì)量塊的兩側(cè)。當(dāng)驅(qū)動質(zhì)量塊轉(zhuǎn)動時，電容感應(yīng)極板通過連接梁隨之轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，其中所述電容感應(yīng)極板具有第一轉(zhuǎn)動軸， 所述驅(qū)動質(zhì)量塊具有第二轉(zhuǎn)動軸，所述第一轉(zhuǎn)動軸和第二轉(zhuǎn)動軸相互平行。

進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，其中正電容感應(yīng)極板和負(fù)電容感應(yīng)極板 相對于所述第一轉(zhuǎn)動軸對稱。

進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，其中第二轉(zhuǎn)動軸設(shè)置在所述驅(qū)動質(zhì)量塊 的一個側(cè)邊。

進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，其中驅(qū)動質(zhì)量塊相對于所述第一轉(zhuǎn)動軸 對稱。

進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，其中連接梁與所述第一轉(zhuǎn)動軸和第二轉(zhuǎn) 動軸平行。

進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，其中第一轉(zhuǎn)動軸包括上第一轉(zhuǎn)動軸、下 第一轉(zhuǎn)動軸，以及連接所述上第一轉(zhuǎn)動軸和下第一轉(zhuǎn)動軸的第一錨點(diǎn)，所述 上第一轉(zhuǎn)動軸和下第一轉(zhuǎn)動軸具有相同長度。

進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，其中第二轉(zhuǎn)動軸包括上第二轉(zhuǎn)動軸、下 第二轉(zhuǎn)動軸，以及連接所述上第二轉(zhuǎn)動軸和下第二轉(zhuǎn)動軸的第二錨點(diǎn)，所述 上第二轉(zhuǎn)動軸和下第二轉(zhuǎn)動軸具有相同長度。

進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，其中連接梁包括相同長度的上連接梁和 下連接梁。

進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，其中電容感應(yīng)極板的轉(zhuǎn)動方向與驅(qū)動質(zhì) 量塊的轉(zhuǎn)動方向相反。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明涉及的Z軸電容式加速 度計(jì)，采用驅(qū)動質(zhì)量塊和電容感應(yīng)極板相互分離的結(jié)構(gòu)，將正負(fù)電容感應(yīng)極 板分別設(shè)置在驅(qū)動質(zhì)量塊的兩側(cè)，由此有效增大電容感應(yīng)極板相對于其轉(zhuǎn)動 軸的距離，使得電容感應(yīng)極板轉(zhuǎn)動時位移幅度增大，從而有效提高測量Z軸 方向加速度的靈敏度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明設(shè)計(jì)的Z軸電容式加速度計(jì)的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；和

圖2是沿圖1中所示的A-A向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

請參見圖1所示，本發(fā)明涉及的一種Z軸電容式加速度計(jì)，其包括電容 感應(yīng)極板1、驅(qū)動質(zhì)量塊2以及用于連接電容感應(yīng)極板1和驅(qū)動質(zhì)量塊2的 連接梁3。

其中電容感應(yīng)極板1和驅(qū)動質(zhì)量塊2相互分離，電容感應(yīng)極板1包括分 設(shè)于驅(qū)動質(zhì)量塊2兩側(cè)的正電容感應(yīng)極板11和負(fù)電容感應(yīng)極板12，以及連 接正電容感應(yīng)極板11、負(fù)電容感應(yīng)極板12的連接件13。電容感應(yīng)極板1用 于與襯底電板(未顯示)配合形成電容變化。