[实用新型]一种声表面波谐振器型热对流式双轴加速度计结构

说明书

本实用新型涉及一种声表面波谐振器型热对流式双轴加速度计结构，包括基板、顶面绝缘层、底面绝缘层、加热器，顶面绝缘层、底面绝缘层分别设置在基板的上表面和下表面，加热器设置在基板的中部；所述基板顶面绝缘层上对称分布于加热器上端面四侧设有4个同频率的声表面波谐振器；所述底面绝缘层上设有输入信号电极、输出信号电极、接地电极；所述基板封接有封帽，顶面绝缘层四边设有封接区，基板为正方形基板。通过本实用新型，采用声表面波谐振器作为感测元件，输出信号为准数字的谐振频率，分辨率高、测量精度高，便于对测量结果作进一步的数字化处理；采用常规的微机械加工工艺，并采用正方形基板和封帽结构，适合于批量化生产。

技术领域

本实用新型涉及一种加速度传感器结构，尤其涉及一种声表面波谐振器型热对流式双轴加速度计结构，属于微机电（MEMS）传感技术领域。

背景技术

MEMS( micro-electrical mechanical system，微机电系统) 加速度计以其功耗低、体积小、成本低、可批量生产等优点在汽车、消费电子、医疗、机器人以及国防等众多领域中得到了广泛应用。常规上，加速度计均包含一个惯性质量块，通过测量质量块在外加速度作用下产生的状态变化而感测此加速度。但质量块的存在会带来诸如抗冲击能力低、制作工艺复杂等缺点。

气流式惯性传感器采用气体介质代替固体质量块作为敏感载体，实现加速度等惯性量的检测。由于所包含气体介质的质量很小，避免引入惯性力的作用，具有结构简单，制作方法简单、成本低等优点，适用于大过载装备，并可通过多轴、多惯性量的系统组合实现综合感测功能，而热对流式加速度计则是其中应用较为广泛的一种。

Dao等、Luo等以及Leung等相继提出应用热对流原理感测加速度或者倾角的传感器结构（Convective accelerometer and inclinometer, US Patent 5581034, 1996;Micro-machined accelerometer with no proof mass, in Technical Digest ofInternational Electron Device Meeting, pp. 899–902,1997; Study on linearityof a micro-machined convective accelerometer, Microelectronic Engineering,65:87–101, 2001），其主要结构包括一个刻蚀在衬底上的微腔，微腔中部设置加热器，至少两个温度传感器分置在加热器的外侧。其主要原理是当未对结构施加加速度时，微腔中呈现对称的温度分布，而当施加一个横向加速度，微腔中的气体产生非对称的热对流，在各个温度传感器间产生温度差，该温度差正比于所施加的加速度的大小。

现有热对流加速度计，大多采用惠斯通电桥形式的热敏电阻或热电堆作为其温度传感元件，输出的感测量为电阻、电压或电流等模拟值，分辨率不高，精度低，不便于进行进一步的数字化处理。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于克服上述缺陷，研制一种声表面波谐振器型热对流式双轴加速度计结构。

本实用新型的目的是这样实现的，一种声表面波谐振器型热对流式双轴加速度计结构，其特征是：包括基板、顶面绝缘层、底面绝缘层、加热器，顶面绝缘层、底面绝缘层分别设置在基板的上表面和下表面，加热器设置在基板的中部；所述基板顶面绝缘层上对称分布于加热器上端面四侧设有4个同频率的声表面波谐振器；所述底面绝缘层上设有输入信号电极、输出信号电极、接地电极；所述基板封接有封帽，顶面绝缘层四边设有封接区，基板为正方形基板；