[发明专利]具有分裂锚定件和锚定件之间的挠曲顺应性的惯性传感器

说明书

本公开涉及具有分裂锚定件和锚定件之间的挠曲顺应性的惯性传感器。一种惯性传感器包含可移动质量、扭力元件，以及与基板的表面隔开悬挂所述可移动质量的悬挂系统。所述扭力元件联接到所述可移动质量，用于响应于在垂直于所述基板的所述表面的方向上施加于所述可移动质量上的力而实现所述可移动质量围绕旋转轴线的运动。所述悬挂系统包含：第一锚定件和第二锚定件，其附接到所述基板且移位远离所述旋转轴线；梁，其经由所述扭力元件连接到所述可移动质量；第一折叠弹簧，其联接在所述第一锚定件与所述梁的第一梁末端之间；以及第二折叠弹簧，其联接在所述第二锚定件与所述梁的第二梁末端之间。

技术领域

本发明大体上涉及微机电系统(microelectromechanical system，MEMS)装置。更具体地，本发明涉及Z轴MEMS惯性传感器，其具有增强的过温偏移稳定性性能和增强的机械稳健性。

背景技术

微机电系统(MEMS)传感器广泛用于例如汽车、惯性导引系统、家用电器、用于多种装置的保护系统以及许多其它工业、科学和工程系统等应用。此类MEMS传感器用于感测例如加速度、压力、角旋转或温度等物理状况并提供表示感测到的物理状况的电信号。

电容性感测MEMS设计对于在加速度和角旋转环境中以及由于相对低成本而在小型化装置中的操作都是高度合意的。电容性加速度计感测电容相对于加速度的改变，以改变被供能电路的输出。加速度计的一个常见形式是具有“跷板”或“跷跷板”配置的双层电容性换能器。此常用的换能器类型使用在基板上方在Z轴加速度下旋转的可移动元件或板。加速度计结构可测量两个相异的电容以确定差分或相对电容。

发明内容

在所附权利要求书中限定本公开的各方面。

在第一方面中，提供一种惯性传感器，其包括：可移动质量，其与基板的表面间隔开；扭力元件，其联接到可移动质量且被配置成响应于在垂直于基板的表面的方向上施加于可移动质量上的力而实现可移动质量围绕旋转轴线的运动；以及悬挂系统，其被配置成与基板的表面隔开悬挂可移动质量。所述悬挂系统包括：第一锚定件，其附接到基板；第一折叠弹簧，其具有第一弹簧末端和第二弹簧末端，所述第一弹簧末端联接到第一锚定件；第二锚定件，其附接到基板，第一锚定件和第二锚定件中的每一个移位远离旋转轴线；第二折叠弹簧，其具有第三弹簧末端和第四弹簧末端，所述第三弹簧末端联接到第二锚定件；以及梁，其经由扭力元件连接到可移动质量，所述梁具有第一梁末端和第二梁末端，所述第一梁末端联接到第一折叠弹簧的第二弹簧末端，且第二梁末端联接到第二折叠弹簧的第四弹簧末端。

在第二方面中，提供一种惯性传感器，其包括：可移动质量，其与基板的表面间隔开；扭力元件，其具有第一末端和第二末端，所述第一末端联接到可移动质量，所述扭力元件被配置成响应于在垂直于基板的表面的方向上施加于可移动质量上的力而实现可移动质量围绕旋转轴线的运动；以及悬挂系统，其被配置成与基板的表面隔开悬挂可移动质量。所述悬挂系统包括：第一锚定件，其附接到基板；第一折叠弹簧，其具有第一弹簧末端和第二弹簧末端，所述第一弹簧末端联接到第一锚定件；第二锚定件，其附接到基板，第一锚定件和第二锚定件中的每一个移位远离旋转轴线；第二折叠弹簧，其具有第三弹簧末端和第四弹簧末端，所述第三弹簧末端联接到第二锚定件；以及梁，其经由扭力元件连接到可移动质量，所述梁具有第一梁末端和第二梁末端，所述第一梁末端联接到第一折叠弹簧的第二弹簧末端，所述第二梁末端联接到第二折叠弹簧的第四弹簧末端，扭力元件的第二末端在第一梁末端和第二梁末端之间的梁的中点处附接到梁，且梁的纵向尺寸在旋转轴线的相对侧上延伸，所述纵向尺寸垂直于旋转轴线定向。