[發明專利]電容式MEMS加速度傳感器

有效

• 申請號: 201310324911.5
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103412146A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 陳學峰;鐘利強;楊小平
• 申請（專利權）人: 蘇州固锝電子股份有限公司
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 馬明渡;王健

技術領域

本發明涉及加速度傳感器技術領域，具體涉及一種電容式MEMS加速度傳感器。

背景技術

微機電系統加速度傳感器由于體積小、質量輕、成本低、可靠性高等優點而備受關注，尤其在對器件的體積、質量及可靠性有很高要求的航空航天及兵器科學領域有很大的應用前景。加速度傳感器的研究近年來發展迅速，各種性能、量程的高量程加速度傳感器己經相繼報道。但是加速度傳感器對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量程沖擊載荷，固有頻率要求高達幾十kHz，甚至上百kHz。因此，在應用中MEMS高量程加速度傳感器常常由于抗高過載能力較差而導致結構失效。為保證MEMS高量程加速度傳感器在應用時的可靠性，MEMS高量程加速度傳感器的封裝就顯得尤為重要。實踐表明，現有傳感器封裝技術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，即采用現有傳感器封裝技術封裝后的MEMS高量程加速度傳感器在遇到惡劣的應用環境時，常出現管殼破裂、蓋板凹陷、芯片從管殼基板上脫落、引線斷裂等問題。基于此，有必要發明一種電容式MEMS加速度傳感器，以保證加速度傳感器在應用時的可靠性。

發明內容

本發明目的是提供一種電容式MEMS加速度傳感器，此MEMS加速度傳感器提高了器件的可靠性且有效減少外力對芯片的應力損傷。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種電容式MEMS加速度傳感器，包括MEMS加速度芯片、用于過濾干擾信號并處理感應信號的信號處理芯片和基板，所述MEMS加速度芯片由蓋體、微機械系統和用于產生感應信號的電路基片，該微機械系統由X軸加速度感應區、Y軸加速度感應區和用于感應外界Z軸運動的Z軸加速度感應區組成，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，所述微機械系統位于密封腔內且在電路基片上表面，該密封腔的高度為45~55μm；

所述X軸加速度感應區包括具有2個通孔的X向“H”形運動片、2個X向運動電極和2個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“H”形運動片的左、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個所述X向運動電極分別位于X向“H”形運動片的2個通孔內并可隨該X向“H”形運動片一起運動，所述X向固定電極與X向運動電極面對面設置且其在X向運動電極的正下方；

所述Y軸加速度感應區包括具有2個通孔的Y向“H”形運動片、2個Y向運動電極和2個Y向固定電極，第三彈簧和第四彈簧各自一端分別安裝到Y向“H”形運動片上、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個所述Y向運動電極分別位于Y向“H”形運動片的通孔內并可隨該Y向“H”形運動片一起運動，Y向固定電極與Y向運動電極面對面設置且其在Y向運動電極的正下方；所述Y軸加速度感應區中Y向“H”形運動片、第三彈簧和第四彈簧排列方向與X軸加速度感應區中X向運動電極、第一彈簧和第二彈簧排列方向垂直；所述Z軸加速度感應區包括質量條塊和用于支撐質量條塊中心的支撐軸，所述質量條塊兩端正下方均設有Z軸感應電極，所述質量條塊兩端正上方均設有限位擋塊；?

所述電路基片下表面通過第一絕緣膠粘層與信號處理芯片上表面部分區域粘接，此信號處理芯片下表面通過第二絕緣膠粘層與基板部分區域粘接，電路基片和基板各自上表面分別開有若干個芯片焊接點和若干個分布基板兩側邊緣區的基板焊接點，信號處理芯片上表面分別開有若干個信號輸入焊接點和信號輸出焊接點，此信號輸出焊接點位于第二絕緣膠粘層內并分布在信號處理芯片兩側邊緣區，第一金屬線跨接于所述芯片焊接點和信號輸入焊接點之間，分布于兩側的第二金屬線跨接于所述信號輸出焊接點和基板焊接點之間。

上述技術方案中進一步改進的方案如下：

1.?上述方案中，所述X向“H”形運動片上、下端均設有第一凸塊，該第一凸塊位于所述電路基片的2個第一限位部之間。

2.?上述方案中，所述Y向“H”形運動片上、下端均設有第二凸塊，該第二凸塊位于所述電路基片的2個第二限位部之間。

3.?上述方案中，所述密封腔的高度為50μm。

4.?上述方案中，所述X軸加速度感應區和Y軸加速度感應區位于一排，所述Z軸加速度感應區與X軸加速度感應區和Y軸加速度感應區平行設置。

5.?上述方案中，所述基板焊接點開設電路基片上表面且位于蓋體一側。

6.?上述方案中，所述通孔為方形。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點和效果：?