[發(fā)明專利]慣性感測(cè)裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210292954.5
• 申請(qǐng)日: 2012-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN102854998A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林烔彣;翁煥翔;吳嘉昱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 矽創(chuàng)電子股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F3/0346
• 分類號(hào): G06F3/0346
• 代理公司: 北京中原華和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種慣性感測(cè)裝置，尤其涉及一種可節(jié)省整體芯片面積以及提高感測(cè)精確度的慣性感測(cè)裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)今消費(fèi)電子的行業(yè)中，為了提高電子產(chǎn)品的功能，所以需要設(shè)置能夠精確量測(cè)慣性運(yùn)動(dòng)的感測(cè)裝置，例如加速度或角速度的物理量的慣性感測(cè)單元。一般而言，任何方向上的加速度以及任何旋轉(zhuǎn)方向上的角速度會(huì)作用于在三維空間中自由移動(dòng)的一對(duì)象。因此，為精確掌握該對(duì)象的運(yùn)動(dòng)，必須測(cè)量沿XYZ三維坐標(biāo)系統(tǒng)的各坐標(biāo)軸線的加速度以及圍繞各坐標(biāo)軸線的角速度。因此，需要具有緊湊尺寸及高精度且采用低制造成本的慣性感測(cè)裝置。

承上所述，加速度計(jì)系用以量測(cè)外力所引起的加速度值，其應(yīng)用于很多領(lǐng)域，例如車輛自動(dòng)安全系統(tǒng)以收集有關(guān)車輛動(dòng)能以及作用于車輛的外力等信息。再者，現(xiàn)今各種電子產(chǎn)品快速發(fā)展的情況，人機(jī)互動(dòng)接口的進(jìn)步實(shí)為背后主要推手之一，即透過人體直覺性的操作模式，例如在翻轉(zhuǎn)電子產(chǎn)品而造成屏幕的切換，將使操作接口相對(duì)簡(jiǎn)化并能增進(jìn)使用者體驗(yàn)，同時(shí)透過感測(cè)人體動(dòng)作，將可達(dá)成進(jìn)階的游戲體驗(yàn)。上述大多數(shù)的電子產(chǎn)品皆以慣性感測(cè)裝置，例如加速度計(jì)來達(dá)成此一功能，藉由一外力的施加造成機(jī)械結(jié)構(gòu)型變后，使用各種感測(cè)方式來反推其外力大小。由于微機(jī)電系統(tǒng)(Micro?Electro?Mechanical?System，MEMS)技術(shù)的發(fā)展，利用半導(dǎo)體技術(shù)整合機(jī)械組件與電路，制造出微加速度計(jì)，可具有低成本、體積與重量降低與產(chǎn)品可靠度提升等優(yōu)點(diǎn)。

微加速度計(jì)依據(jù)感測(cè)方式的不同可分為壓阻式、電容式與壓電式等等，其中電容式微加速度計(jì)系運(yùn)用電容的改變量，推算加速度大小，而依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又可分為出平面(out?of?plane)與同平面(in?plane)感測(cè)機(jī)制，出平面感測(cè)系利用大面積平行電極板感測(cè)，而同平面感測(cè)系利用交錯(cuò)插設(shè)的梳狀電極作為感測(cè)方式。

請(qǐng)參閱圖1，為習(xí)知技術(shù)的加速度感測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，習(xí)知技術(shù)的加速度感測(cè)裝置1’包含一X軸加速度計(jì)10’、一Y軸加速度計(jì)20’與一Z軸加速度計(jì)30’。習(xí)知技術(shù)的加速度感測(cè)裝置1’為了同時(shí)感測(cè)XYZ三軸方向的加速度，而分別使用X軸加速度計(jì)10’、Y軸加速度計(jì)20’與Z軸加速度計(jì)30’，以分別感測(cè)X軸方向的加速度、Y軸方向的加速度與Z軸方向的加速度。然而，為了達(dá)成產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，加速度計(jì)的縮小實(shí)為主要發(fā)展方向的一，除了價(jià)格的降低之外，也增加了置入手持式行動(dòng)產(chǎn)品的彈性。而隨著體積縮小，Z軸加速度計(jì)的質(zhì)量不對(duì)稱所造成的差異性將不明顯，以致于質(zhì)量塊的位移量下降使得電容變化值減少，造成電容感測(cè)電路在偵測(cè)上的困難。

而另一增加輸出信號(hào)知方法為增加加速度計(jì)質(zhì)量的大小，共同使用一塊較大的質(zhì)量塊同時(shí)感測(cè)三個(gè)軸向的加速度值，現(xiàn)今的加速度感測(cè)裝置1’已有將三個(gè)加速度計(jì)整合在一起，并且三個(gè)加速計(jì)連接在一起，以增加感應(yīng)的效率，但由于三個(gè)加速度計(jì)連接在一起，則會(huì)因?yàn)槿邥?huì)相互影響而容易有噪聲產(chǎn)生，進(jìn)而影響其加速度感應(yīng)的精確度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一，在于提供一種慣性感測(cè)裝置，其藉由一第二慣性感測(cè)單元設(shè)置于一第一慣性感測(cè)單元的一容置空間內(nèi)，并分別獨(dú)立感測(cè)慣性感測(cè)裝置的慣性運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到縮小慣性感測(cè)裝置的面積，進(jìn)而節(jié)省慣性感測(cè)芯片整體的體積，且提高慣性感測(cè)裝置的感測(cè)精確度。

本發(fā)明的目的之一，在于提供一種慣性感測(cè)裝置，其藉由第一慣性感測(cè)單元的容置空間容置第二慣性感測(cè)單元，而增加第一慣性感測(cè)單元的質(zhì)量不對(duì)稱性，以增加了第一慣性感測(cè)單元的感測(cè)能力。

因此，針對(duì)上述問題而提出一種新穎慣性感測(cè)裝置，其可有效縮小慣性感測(cè)裝置整體芯片的面積，并可有效利用有限面積來增加感測(cè)能力的設(shè)計(jì)，使可解決上述的問題。

本發(fā)明的慣性感測(cè)裝置包含一基板、一第一慣性感測(cè)單元與一第二慣性感測(cè)單元。第一慣性感測(cè)單元連接于基板上并具有一容置空間，第二慣性感測(cè)單元連接于基板上，并設(shè)置于第一慣性感測(cè)單元的容置空間內(nèi)，第一慣性感測(cè)單元與第二慣性感測(cè)單元除分別連接于基板之外，第一慣性感測(cè)單元與第二慣性感測(cè)單元均各自獨(dú)立互不相連，且分別獨(dú)立感測(cè)慣性感測(cè)裝置的至少一慣性運(yùn)動(dòng)。如此，本發(fā)明藉由第二慣性感測(cè)單元設(shè)置于第一慣性感測(cè)單元的容置空間內(nèi)，并分別獨(dú)立感測(cè)慣性感測(cè)裝置的慣性運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到縮小慣性感測(cè)裝置的面積，進(jìn)而節(jié)省芯片整體的體積，且提高慣性感測(cè)裝置的感測(cè)精確度。