[发明专利]一种带声学腔的电容式加速度传感器

权利要求书

1.一种带声学腔的电容式加速度传感器，其特征在于，包括：传感器框架、安装在框架内的加速度检测结构、以及至少一块制作有阻尼孔和限位凸点的背极板，

所述传感器框架内装入所述加速度检测结构以及背极板并进行封闭后，所述加速度检测结构与背极板之间形成空气隙，所述背极板与传感器框架之间形成声学腔，该声学腔为一个空腔或者二个连通或不连通的空腔，用于形成流动气体回路，改善系统频率响应；

所述加速度检测结构由检测质量块和弹性振动膜构成，检测质量块位于传感器中心位置，弹性振动膜位于其外围，检测质量块的外边界与弹性振动膜的内边界相连，弹性振动膜的外边界与所述传感器框架相连，该检测质量块和弹性振动膜均为中心对称图形，二者具有相同的对称中心，并且，所述弹性振动膜是一具有一定厚度的连续膜，在垂直于其厚度方向有一个对称平面，所述检测质量块和弹性振动膜均相对于该平面上下对称；

所述背极板为具有一定厚度且刚性较大的板，设置在所述传感器框架与所述加速度检测结构之间，其边界固定在所述传感器框架上，该背极板上制作有数目众多并呈特定几何分布的阻尼通孔，该阻尼通孔为任意形状，其半径、数目及分布情况根据系统阻尼情况进行调节，所述背极板的与所述检测质量块相对的表面上制作有柱形或半球形且具有相同高度的限位凸点；

所述检测质量块与所述背极板上下平行并且相对，并且，在相对的检测质量块的表面和背极板的表面上分别形成有检测电容的可动电极和固定电极，两电极正对并且之间形成1～100微米的所述空气隙。

2.如权利要求1所述的带声学腔的电容式加速度传感器，其特征在于，构成所述加速度检测结构的所述检测质量块和弹性振动膜的形状为圆形、矩形、正方形或者正六边形的任意形状，一体或者分体构成，其材质相同或者不同。

3.如权利要求1所述的带声学腔的电容式加速度传感器，其特征在于，所述加速度检测结构的检测质量块上进一步制作有通孔，从而使所述声学腔形成连通，以进一步降低系统阻尼以及调整系统参数。

4.如权利要求1所述的带声学腔的电容式加速度传感器，其特征在于，所述背极板具有一块，设置在所述加速度检测结构的上方或者下方。

5.如权利要求1所述的带声学腔的电容式加速度传感器，其特征在于，所述背极板具有两块，间隔所述空气隙相对称地设置在所述检测质量块的两侧， 

所述检测质量块的上下两个表面上均形成有差分电容活动电极，大小相等且电学相通，

各所述背极板的与所述检测质量块相对的表面上分别形成有差分电容固定电极，且大小相等。

6.如权利要求1所述的带声学腔的电容式加速度传感器，其特征在于，

所述加速度检测结构采用单晶硅加速度检测结构，由高电导率单晶硅片或者普通单晶硅片制成，经过包括高温氧化、光刻图形化、去热氧、体刻蚀的MEMS工艺步骤制得，所述硅片厚度为100～1000微米，采用n或p+掺杂或不掺杂；

该单晶硅加速度检测结构关于厚度方向的中心平面镜像对称，包括三个部分：位于外围的单晶硅支撑结构以及弹性振动膜和位于中心的单晶硅加速度检测质量块，

所述单晶硅支撑结构，用于支撑加速度检测结构并与背极板贴合，其厚度约与所述单晶硅片相同；

所述单晶硅弹性振动膜和单晶硅加速度检测质量块由所述单晶硅片经过体刻蚀加工而成，所述单晶硅加速度检测质量块与所述单晶硅弹性振动膜具有相同的几何中心，所述单晶硅弹性振动膜的外边界与所述单晶硅支撑结构的内边界相连，内边界与所述单晶硅加速度检测质量块的外边界相连；

所述单晶硅支撑结构、单晶硅弹性振动膜和单晶硅加速度检测质量块的形状为圆形、矩形、正方形或者正六边形的任意形状，根据设计需要和工艺条件进行选择，

所述背极板具有两块，间隔所述空气隙对称地设置在所述加速度检测结构的上下方，两块背极板上分别制作有一定数量及分布的阻尼孔，并且，在其各自的与所述单晶硅加速度检测质量块相对的表面上制作有一定数量的限位凸点并镀有电极，该电极作为差分电容的一个固定电极使用，并与贯穿背极板的过孔连接，过孔的另一端与背极板的另一面的引线连接，从该面上的焊盘引出信号，

另外，在两块背极板的与所述单晶硅支撑结构相对应的表面上还设置有另外的电极，该电极也同样通过过孔与背极板另一面上的引线以及焊盘连接，用以提供偏置电压及引出信号。