[发明专利]压阻式单片集成四梁三轴加速度计

摘要

本发明涉及MEMS传感器领域中的加速度传感器，具体是一种压阻式单片集成四梁三轴加速度计，解决了现有压阻式三轴加速度计存在结构复杂，灵敏度低，轴间耦合大的问题。该加速度计包括四根弹性悬臂梁、质量块和支撑边框，质量块四个边分别通过一根弹性悬臂梁支悬于支撑边框的中心位置，支撑边框下表面通过静电键合技术与玻璃基板键合，十六个阻值相等的压敏电阻对称均布在四根弹性悬臂梁的两端，十六个压敏电阻连接分别构成三个惠斯通电桥分别检测三个轴向的加速度信号。本发明加速度计结构简单、灵敏度高、轴间耦合低、可靠性高、成本低廉、易于一体化加工，以其生产加工的加速度计应用范围广阔。

主权项

一种压阻式单片集成四梁三轴加速度计，包括支撑边框（1）、弹性悬臂梁（2）以及通过弹性悬臂梁（2）支悬于支撑边框（1）中心位置的质量块（3），质量块（3）的四个边分别通过一根弹性悬臂梁（2）与支撑边框（1）固定，支撑边框（1）的下表面超出质量块（3）的下表面，且支撑边框（1）下表面通过静电键合技术键合有玻璃基座（4），其特征在于：固定于支撑边框（1）与质量块（3）之间的四根弹性悬臂梁（2）上对称均布有十六个阻值相等的应变压敏电阻（R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16），每根弹性悬臂梁（2）上的四个应变压敏电阻两两对称分布于弹性悬臂梁（2）的两端，并且同一端的两个应变压敏电阻以弹性悬臂梁（2）的中心轴线对称分布；第一应变压敏电阻（R1）和第二应变压敏电阻（R2）分布于X轴负方向的弹性悬臂梁（2‑1）上，第一应变压敏电阻（R1）位于该弹性悬臂梁（2‑1）上四个应变压敏电阻组合位置的左上方，第二应变压敏电阻（R2）位于该弹性悬臂梁（2‑1）上四个应变压敏电阻组合位置的右下方，第三应变压敏电阻（R3）和第四应变压敏电阻（R4）分布于X轴正方向的弹性悬臂梁（2‑2）上，第三应变压敏电阻（R3）位于该弹性悬臂梁（2‑2）上四个应变压敏电阻组合位置的右上方，第四应变压敏电阻（R4）位于该弹性悬臂梁（2‑2）上四个应变压敏电阻组合位置的左下方，并且上述四个应变压敏电阻（R1、R2、R3、R4）之间连接成一个检测X轴方向信号的惠斯通电桥，其中，第一应变压敏电阻（R1）和第二应变压敏电阻（R2）连接在该惠斯通电桥的一个输入端上，第三应变压敏电阻（R3）和第四应变压敏电阻（R4）连接在该惠斯通电桥的另一个输入端上，第一应变压敏电阻（R1）和第三应变压敏电阻（R3）连接在该惠斯通电桥的一个输出端上，第二应变压敏电阻（R2）和第四应变压敏电阻（R4）连接在该惠斯通电桥的另一个输出端上；第五应变压敏电阻（R5）和第六应变压敏电阻（R6）分布于Y轴负方向的弹性悬臂梁（2‑3）上，第五应变压敏电阻（R5）位于该弹性悬臂梁（2‑3）上四个应变压敏电阻组合位置的左下方，第六应变压敏电阻（R6）位于该弹性悬臂梁（2‑3）上四个应变压敏电阻组合位置的右上方，第七应变压敏电阻（R7）和第八应变压敏电阻（R8）分布于Y轴正方向的弹性悬臂梁（2‑4）上，第七应变压敏电阻（R7）位于该弹性悬臂梁（2‑4）上四个应变压敏电阻组合位置的左上方，第八应变压敏电阻（R8）位于该弹性悬臂梁（2‑4）上四个压敏电阻组合位置的右下方，并且上述四个应变压敏电阻（R5、R6、R7、R8）之间连接成一个检测Y轴方向信号的惠斯通电桥，其中，第五应变压敏电阻（R5）和第六应变压敏电阻（R6）连接在该惠斯通电桥的一个输入端上，第七应变压敏电阻（R7）和第八应变压敏电阻（R8）连接在该惠斯通电桥的另一个输入端上，第五应变压敏电阻（R5）和第七应变压敏电阻（R7）连接在该惠斯通电桥的一个输出端上，第六应变压敏电阻（R6）和第八应变压敏电阻（R8）连接在该惠斯通电桥的另一个输出端上；第九应变压敏电阻（R9）和第十应变压敏电阻（R10）分布于X轴负方向的弹性悬臂梁（2‑1）上，第九应变压敏电阻（R9）位于该弹性悬臂梁（2‑1）上四个应变压敏电阻组合位置的左下方，第十应变压敏电阻（R10）位于该弹性悬臂梁（2‑1）上四个应变压敏电阻组合位置的右上方，第十一应变压敏电阻（R11）和第十二应变压敏电阻（R12）分布于X轴正方向的弹性悬臂梁（2‑2）上，第十一应变压敏电阻（R11）位于该弹性悬臂梁（2‑2）上四个应变压敏电阻组合位置的左上方，第十二应变压敏电阻（R12）位于该弹性悬臂梁（2‑2）上四个应变压敏电阻组合位置的右下方，第十三应变压敏电阻（R13）和第十四应变压敏电阻（R14）布于Y轴负方向的弹性悬臂梁（2‑3）上，第十三应变压敏电阻（R13）位于该弹性悬臂梁（2‑3）上四个应变压敏电阻组合位置的左上方，第十四应变压敏电阻（R14）位于该弹性悬臂梁（2‑3）上四个应变压敏电阻组合位置的右下方，第十五应变压敏电阻（R15）和第十六应变压敏电阻（R16）分布于Y轴正方向的弹性悬臂梁（2‑4）上，第十五应变压敏电阻（R15）位于该弹性悬臂梁（2‑4）上四个应变压敏电阻组合位置的左下方，第十六应变压敏电阻（R16）位于该弹性悬臂梁（2‑4）上四个应变压敏电阻组合位置的右上方，并且上述八个应变压敏电阻（R9 、R10、 R11、R12、R13、 R14、R15、 R16）之间连接成一个测Z轴方向信号的惠斯通电桥，其中，第九应变压敏电阻（R9）和第十二应变压敏电阻（R12）串联构成该惠斯通电桥的第一桥臂，第十应变压敏电阻（R10）和第十一应变压敏电阻（R11）串联构成该惠斯通电桥的第二桥臂，第十三应变压敏电阻（R13）和第十五应变压敏电阻（R15）串联构成该惠斯通电桥的第三桥臂，第十四应变压敏电阻（R14）和第十六应变压敏电阻（R16）串联构成该惠斯通电桥的第四桥臂，并且第一桥臂上的第九应变压敏电阻（R9）、第十二应变压敏电阻（R12）和第二桥臂上的第十应变压敏电阻（R10）、第十一应变压敏电阻（R11）连接在该惠斯通电桥的一个输入端上，第三桥臂上的第十三应变压敏电阻（R13）、第十五应变压敏电阻（R15）和第四桥臂上的第十四应变压敏电阻（R14）、第十六应变压敏电阻（R16）连接在该惠斯通电桥的另一个输入端上，第一桥臂上的第九应变压敏电阻（R9）、第十二应变压敏电阻（R12）和第三桥臂上的第十三应变压敏电阻（R13）、第十五应变压敏电阻（R15）连接在该惠斯通电桥的一个输出端上，第二桥臂上的第十应变压敏电阻（R10）、第十一应变压敏电阻（R11）和第四桥臂上的第十四应变压敏电阻（R14）、第十六应变压敏电阻（R16）连接在该惠斯通电桥的另一个输出端上。