[发明专利]一体式石英双振梁加速度计及制备方法

说明书

本发明的实施例公开了一种一体式石英双振梁加速度计及制备方法，该一体式石英双振梁加速度计包括：一体成型的装配区、挠性梁、振梁、质量块及金属电极，质量块通过挠性梁及振梁连接于装配区；挠性梁的上表面与质量块上表面之间的距离等于挠性梁的下表面与质量块下表面之间的距离，振梁的一端连接于装配区的上表面，另一端连接于质量块的上表面。该一体式石英双振梁加速度计一体成型，相比分体式具有结构紧凑、免装配、易加工的特点，另外采用双振梁，可以避免真空封装，在使用中更加稳定可靠，挠性梁位于质量块上下表面的中间，提高器件的灵敏度，挠性梁的厚度跟振梁的厚度可以不一致，增加了设计的自由度。

技术领域

本发明涉及微电子机械系统，具体涉及一种一体式石英双振梁加速度计及制备方法。

背景技术

石英振梁加速度计是一种利用石英振梁的力-频特性敏感惯性力的MEMS惯性传感器，具有直接数字输出、偏置稳定性好、刻度因数稳定性好、量程设计灵活等优点，可广泛用于战术导弹姿态控制、惯性导航，地球资源勘探等领域，有着重要的军用价值和名用价值。

目前的石英振梁加速度计主要分为一体式和分体式，分体式结构典型代表为Honeywell公司的RBA500，由石英双梁振梁与金属质量块组成，需精密装配，面临不同材料热失配以及胶老化的问题，长期稳定性和可靠性较差。一体式结构以法国ONERA设计的结构为典型代表，振梁与质量结构全部由石英材料组成，具有结构紧凑，一体成型的优点，但采用单振梁，需要真空封装，使用中真空度的改变会影响器件的性能。

中国工程物理研究院电子工程研究所张照云等人针对上述问题提出了一种一体式石英双振梁加速度计（申请号：201811339689.5），具有结构紧凑，一体成型的优点，且可以避免真空封装的问题。但该加速度计的挠性梁位于质量块的一边，灵敏度没有挠性梁位于质量块上下表面中间的结构灵敏度高，该加速度计的挠性梁厚度跟振梁的厚度必须一样，限制了设计的自由度。针对这些问题，本发明提出了一种挠性梁位于质量块上下表面中间的结构，挠性梁的厚度跟振梁的厚度可以不一致，且提出了相应的制备工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种一体式石英双振梁加速度计及制备方法，该一体式石英双振梁加速度计一体成型，相比分体式具有结构紧凑、免装配、易加工的特点，另外采用双振梁，可以避免真空封装，在使用中更加稳定可靠，挠性梁位于质量块上下表面的中间，提高器件的灵敏度，挠性梁的厚度跟振梁的厚度可以不一致，增加了设计的自由度。。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面提供了一种一体式石英双振梁加速度计包括：一体成型的装配区、挠性梁、振梁、质量块及金属电极，所述质量块通过所述挠性梁及所述振梁连接于所述装配区；

其中，所述振梁包括第一直梁及第二直梁，所述第一直梁及所述第二直梁并列设置，所述第一直梁及所述第二直梁的一端连接于所述装配区，另一端连接于所述质量块，所述金属电极设置所述第一直梁及所述第二直梁上，所述第一直梁及所述第二直梁上的金属电极的极性相反；

其中，所述挠性梁包括两个连接梁，两个连接梁位于所述振梁的两侧，所述挠性梁的一端连接于所述装配区，另一端连接于所述质量块；

其中，所述挠性梁及振梁的厚度小于所述装配区及所述质量块的厚度；所述挠性梁的上表面与所述质量块上表面之间的距离等于所述挠性梁的下表面与所述质量块下表面之间的距离，所述振梁的一端连接于所述装配区的上表面，另一端连接于所述质量块的上表面。

优选地，所述装配区及所述质量块为凹字形，所述凹字形的缺口为凹陷区，所述质量块位于所述装配区的凹陷区内，所述质量块的凹陷区朝向所述质量块的凹陷区。

优选地，所述装配区与所述质量块中线处于一条直线上，使所述一体式石英双振梁加速度计呈轴对称结构。