CN104407172A - 一种新型的加速度计的z轴结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加速度计的Z轴结构，所述质量块通过其两侧对称的弹性扭梁连接在锚定部上，所述锚定部位于质量块的正中心，以锚定部为界，所述质量块其中一侧的质量大于其另一侧的质量。本发明的Z轴结构，锚定部位于质量块的正中心位置，也就是说，形成了一个完全对称的Z轴结构，这就使得Z轴加速度计的两个差分电容完全相等，由此可提高芯片的温度特性及抗外界干扰的能力。通过在质量块一侧开孔的方式，使得质量块的两侧质量不相等，这就使得质量块两侧的力矩不平衡，当有外界Z轴方向的加速度输入时，使得整个质量块产生类似跷跷板的运动，从而使得Z轴加速度计对Z轴方向的加速度信号敏感，提高了测量的精度，节省了芯片面积。
Description
技术领域
本发明属于加速度计领域，更准确地说，涉及一种加速度计中的Z轴结构。
背景技术
目前，MEMS加速计的Z轴大多采用跷跷板式的结构，锚定部作为该Z轴结构的支撑点，而质量块通过弹性扭梁连接到锚定部上，通过该锚定部将质量块整体支撑起来。由于锚定部偏离质量块的中部，也就是质量块两侧的不对称设计，使得该Z轴加速度计构成了类似跷跷板的结构，这也就导致了质量块两侧的力矩不平衡。当有外界Z轴方向的加速度输入时，整个质量块产生类似跷跷板的运动，从而使Z轴加速度计对Z轴方向的加速度信号敏感，可以精确测量Z轴方向的加速度信号。而对称部分的质量对Z轴加速度信号不敏感，对加速度信号检测没有贡献。
现有技术中的加速度计存在以下问题：由于锚定部偏离质量块的中心，从而使得该Z轴结构占用了较大的芯片面积，降低了芯片的有效利用率。其次，由于Z轴加速度计结构的不对称设计，会影响芯片的温度特性及抗外界干扰的能力。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种新型的加速度计的Z轴结构。
为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：一种新型的加速度计的Z轴结构，包括质量块、锚定部，所述质量块通过其两侧对称的弹性扭梁连接在锚定部上，所述锚定部位于质量块的正中心，以锚定部为界，所述质量块其中一侧的质量大于其另一侧的质量。
优选的是，所述质量块的其中一侧设置有用于减重的孔。
优选的是，所述孔为盲孔或通孔。
优选的是，所述孔为多个，呈矩阵分布。
优选的是，所述质量块的两侧均设置有孔，在所述其中一侧的孔中填充有增重块。
优选的是，所述质量块两侧的孔均为多个，呈矩阵分布。
优选的是，所述孔为通孔或盲孔。
优选的是，所述增重块为密度大于质量块的重金属材料。
优选的是，所述增重块为钨材料。
优选的是，在所述质量块的中部设有装配孔，所述锚定部通过弹性扭梁连接在装配孔的侧壁上。
本发明的Z轴结构，锚定部位于质量块的正中心位置，也就是说，形成了一个完全对称的Z轴结构，这就使得Z轴加速度计的两个差分电容完全相等，由此可提高芯片的温度特性及抗外界干扰的能力。通过在质量块一侧开孔的方式，使得质量块的两侧质量不相等，这就使得质量块两侧的力矩不平衡，当有外界Z轴方向的加速度输入时，使得整个质量块产生类似跷跷板的运动，从而使得Z轴加速度计对Z轴方向的加速度信号敏感，提高了测量的精度，节省了芯片面积。
附图说明
图1示出了本发明Z轴结构的示意图。
图2示出了图1中沿A-A处的剖面图。
图3示出了第二种实施结构的沿A-A处的剖面图。
图4示出了第三种实施结构的Z轴结构示意图。
图5示出了图4中沿B-B处的剖面图。
图6示出了第四种实施结构的沿B-B处的剖面图。
具体实施方式
为了使本发明解决的技术问题、采用的技术方案、取得的技术效果易于理解，下面结合具体的附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明。
参考图1，本发明提供的一种新型的加速度计的Z轴结构，包括质量块1、锚定部2，该质量块1呈板状，并通过锚定部2支撑起来。具体地，所述质量块1通过其两侧对称的弹性扭梁4连接在锚定部2的侧壁上，也就是说，两条弹性扭梁4对称地分布在锚定部2的两侧，使得锚定部2位于质量块1的正中心位置。
在本发明的一个具体的实施方式中，所述质量块1的中部设有装配孔3，所述锚定部2通过弹性扭梁4连接在装配孔3的侧壁上。该装配孔3的形状根据质量块1的形状变化，例如当质量块1为矩形时，该装配孔为条形孔。
以锚定部2为界，质量块1两侧的质量不相等，也就是说，所述质量块1其中一侧的质量大于其另一侧的质量。例如以图1的视图方向为准，以锚定部2为界，分别记为质量块左侧10、质量块右侧11，质量块左侧10、质量块右侧11的质量不相等。
在本发明的一个具体的实施例中，为了使质量块左侧10、质量块右侧11的质量不相等，所述质量块1其中一侧设置有用于减重的孔。该孔可为多个，呈矩阵分布。该孔可以为通孔5，参考图2，在制作的时候，可通过的刻蚀的方法形成通孔5。当然所述孔也可以为盲孔51，参考图3，可通过增加一层掩膜的方式来进行刻蚀。
本发明的Z轴结构，锚定部位于质量块的正中心位置，也就是说，形成了一个完全对称的Z轴结构，这就使得Z轴加速度计的两个差分电容完全相等，由此可提高芯片的温度特性及抗外界干扰的能力。通过在质量块一侧进行开孔，使得质量块的两侧质量不相等，这就使得质量块两侧的力矩不平衡，当有外界Z轴方向的加速度输入时，使得整个质量块产生类似跷跷板的运动，从而使Z轴加速度计对Z轴方向的加速度信号敏感，提高了测量的精度，节省了芯片面积。
在本发明的另一实施例中，所述质量块1的两侧均设置有用于减重的孔。该孔可为多个，呈矩阵分布。为了使质量块左侧10、质量块右侧11的质量不相等，在其中一侧的孔中填充有密度大于质量块1的增重块6。该增重块6例如可以是钨材料或者其它重金属材料。
该孔可以为通孔5，参考图4、图5，在制作的时候，可通过的刻蚀的方法形成通孔5。当然所述孔也可以为盲孔51，参考图6，可通过增加一层掩膜的方式来进行刻蚀。
通过增加增重块使质量块的两侧质量不相等，在保持Z轴加速度计两个差分电容完全相等的同时，可以进一步降低质量块的整体尺寸，提高芯片的利用率。
本发明已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加对于本领域的一般技术人员来说是显而易见的。申请人的意图是所有的这些变化和增加都落在了本发明权利要求所保护的范围中。
Claims (10)
1.一种新型的加速度计的Z轴结构，包括质量块(1)、锚定部(2)，其特征在于：所述质量块(1)通过其两侧对称的弹性扭梁(4)连接在锚定部(2)，所述锚定部(2)位于质量块(1)的正中心，以锚定部(2)为界，所述质量块(1)其中一侧的质量大于其另一侧的质量。
2.根据权利要求1所述的Z轴结构，其特征在于：所述质量块(1)的其中一侧设置有用于减重的孔。
3.根据权利要求2所述的Z轴结构，其特征在于：所述孔为盲孔(51)或通孔(5)。
4.根据权利要求2所述的Z轴结构，其特征在于：所述孔为多个，呈矩阵分布。
5.根据权利要求1所述的Z轴结构，其特征在于：所述质量块(1)的两侧均设置有孔，在所述其中一侧的孔中填充有增重块(6)。
6.根据权利要求5所述的Z轴结构，其特征在于：所述质量块(1)两侧的孔均为多个，呈矩阵分布。
7.根据权利要求5所述的Z轴结构，其特征在于：所述孔为通孔(5)或盲孔(51)。
8.根据权利要求5所述的Z轴结构，其特征在于：所述增重块(6)为密度大于质量块(1)的重金属材料。
9.根据权利要求8所述的Z轴结构，其特征在于：所述增重块(6)为钨材料。
10.根据权利要求1所述的Z轴结构，其特征在于：在所述质量块(1)的中部设有装配孔(3)，所述锚定部(2)通过弹性扭梁(4)连接在装配孔(3)的侧壁上。
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