[发明专利]用于测量三维矢量的微机电系统元件

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统(MEMS)元件且更具体地涉及用于测量三维矢 量的MEMS元件，该三维矢量诸如加速度、角速度等。

背景技术

一般已公知用作运动传感器的微机电系统(MEMS)元件，用于测量加 速度、角速度、振动方向等。日本专利No.H11-44705和日本专利No. 2007-3211披露了一种加速度传感器，其包括具有正方框架形状的支承部分， 彼此平行地放置到该支承部分的两个梁部分，和放置在两个梁部分的中心的 配重部分。对于测量诸如加速度、角速度和振动方向这样的三维矢量的运动 传感器优选的是设计梁部分的形状，以及对于配重部分优选的是，使其对三 条轴线具有相同的敏感度。一般，梁部分和配重部分被设计为匹配正方框架 形状的支承部分。

但是，构成管芯的轮廓形状的支承部分的形状以及梁部分和配重部分的 形状限定了放置在晶片上的MEMS元件的数量，从而影响制造成本。

发明内容

本发明的目的是使用于测量三维矢量的微机电系统小型化。

本发明的目的是减小用于测量三维矢量的微机电系统的制造成本。

根据本发明的一个方面，提供了一种微机电系统元件，其中，x轴线、y 轴线和z轴线是直角坐标系的三条轴线，该微机电系统元件包括：支承部分， 其沿y方向的长度比沿x方向的长度短；两个梁部分，其沿y方向的长度比 沿x方向的长度短，每个梁部分是沿x方向跨过支承部分的膜并被设置为平 行于另一梁部分；配重部分，其沿y方向的长度比沿x方向的长度短，该配 重部分跨过两个梁部分的中心，该配重部分包括连接部，该连接部跨过所述 两个梁部分，两个突出部在所述两个梁部分之间的空间中从该连接部突出到 相反方向；和多个畸变检测器，放置在每个梁部分上并对与梁部分的变形相 对应的畸变进行检测，以测量与作用在配重部分上的力相对应的矢量的xyz 分量。

根据本发明，为了通过增加配重部分的立体体积和质量而很大程度上改 善敏感度，两个突出部从配重部分的连接部向相反方向突出，该配重部分在 两个梁部分的中心部分处跨接该两个梁部分，且配重部分利用了梁部分之间 的空间。此外，配重部分跨接x方向长而y方向短的两个梁部分的中心，这 种结构使得可以将三条轴线的相对敏感度控制成彼此相等，即使在配重部分 x方向长而y方向短的情况下也可以。因此，微机电系统(MEMS)元件可 以通过设置支承部分沿y方向的长度小于沿x方向而被小型化，该y方向是 平行放置的梁部分所对准的方向。因此，在多个制造步骤中可以构造到一个 基板的MEMS元件数量将增加，而制造成本减小。在本说明中，为便于解 释，xyz直角坐标系限定为沿梁部分厚度方向的方向为z方向，且梁部分对 准的方向为y方向。

附图说明

图1A是根据本发明第一实施例的加速度传感器1的平面图。

图1B至图1D是根据第一实施例的加速度传感器1的横截面视图。

图2是加速度传感器1的平面图，其显示了根据第一实施例用于测量加 速度的xyz分量的压电电阻元件40的构造例子。

图3A是根据本发明第二实施例的角速度传感器2的平面图。

图3B是根据本发明第二实施例的角速度传感器2的横截面视图。

具体实施方式

将参考附图描述本发明第一和第二实施例。附图中相似的部件用相同的 附图标记表示，它们的解释也将被省略。

图1A是根据本发明第一实施例的加速度传感器1的平面图。在图1A 中，虚线显示了配重部分(weight section)30的轮廓的隐藏部分，布线部分 (wiring section)108的细节被省略。图1B至1D分别是沿图1的BB线、 CC线和DD线切开的加速度传感器1的横截面视图。在图1B至图1D中， 粗线显示了支承部分10、梁20、配重部分30和压电电阻元件(piezoresistance element)R的边界，虚线显示了在制造过程中所形成的层的边界。根据本发 明第一实施例的加速度传感器1如下地形成，以使其小型化并减小制造成本。