CN108872638B - 电容式微电子机械加速度计 - Google Patents

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Abstract

本公开内容描述了一种电容式微电子机械加速度计。该加速度计具有至少第一传感器，第一传感器包括作为双侧式跷跷板框架的转子。转子包括在其旋转轴的第一侧的一个或更多个第一阻尼板以及在其旋转轴的第二侧的一个或更多个第二阻尼板。一个或更多个第二阻尼板在该一个或更多个第一阻尼板中的至少一些的上方或下方被固定至内封装平面，使得至少一个第一阻尼板与第二阻尼板的投影在旋转轴的每一侧交叠。框架形转子可以围绕位于衬底平面中的第二加速度传感器和第三加速度传感器。

Description

电容式微电子机械加速度计
技术领域
本公开内容涉及电容式加速度计，并且涉及具有当加速度计经历具有垂直于衬底平面的加速度分量的运动时可以旋转离开衬底平面的可移动转子的加速度传感器。这样的传感器可以与测量衬底平面中的加速度的两个其他传感器组合以形成三轴加速度计。这样的加速度计可以被用于汽车应用，例如电子稳定性控制(ESP/ESC)、防抱死制动(ABS)、电动停车制动(EPB)、坡道起步辅助(HSA)、电子控制悬架(ECS)、头灯调平或气囊部署。
背景技术
三轴加速度计中的每个电容式传感器可以包括相对于衬底不可移动的定子和相对于衬底至少部分可移动的转子。在本公开内容中，术语“转子”和“定子”均指的是互连的微机械结构，例如杆或梁。可以通过蚀刻衬底例如硅衬底来形成结构及其互连。
在本公开内容中，术语“杆”和“梁”指的是例如由硅制成的细长的结构，与可以称为“弹簧”的更柔的结构相比，所述细长结构是刚性的。刚性和柔性是相对术语。尽管构成转子的杆和梁将具有一定的柔性，但是它们将保持当转子移动时保持它们相对于彼此的相互位置的良好的近似，并且只有从其悬吊转子的弹簧将由于运动而经历显著的柔性变形。
转子和定子通常包括在它们的互连结构中的至少一些上的导电电极区域，以促进转子与定子之间的电测量。
三轴加速计通常包括衬底平面，其可以被标记为xy平面。定子可以是衬底平面中的固定结构。可以在具有转子的衬底平面中实现加速度传感器，所述转子响应于沿着轴的加速移动而经历沿着平面中的该轴的线性运动。本公开内容主要集中于加速度传感器，其中，转子被实现为跷跷板，使得它被附接至一个或更多个扭转弹簧并且响应于不平行于由扭转弹簧限定的旋转轴的加速移动而经历围绕该轴的旋转运动。
如果转子被实现为跷跷板，则它的质量中心不应当与旋转轴重合，因为这会使其对线性加速度无响应。跷跷板转子应该因此是不平衡的跷跷板，至少在某种程度上是不平衡的跷跷板。跷跷板转子可以被实现为完全单侧式跷跷板，使得转子的所有部分位于旋转轴的一侧。更准确地，如果可以画一个与其旋转轴相交的平面使得整个转子位于平面的一侧，则跷跷板转子是单侧式的。被实现为跷跷板的转子还可以是双侧式的，使得转子的一些部分位于轴的一侧，并且一些部分位于轴的相对侧。对于双面转子，不可能画出与其旋转轴交叉的平面使得整个转子位于平面的一侧。
文献US 2007119252公开了一种包括加速度传感器的三轴加速度计，所述加速度传感器用于测量衬底平面中的加速度并且用于测量平面外加速度，即垂直于衬底平面的方向上的加速度。该文献中被应用于平面外测量的转子的缺点是它们倾向于对振动和机械冲击敏感。
文献US 20110023606还公开了一种三轴加速计，所述三轴加速计包括用于测量衬底平面中的加速度和用于测量平面外加速度的加速度传感器。该文献中被应用于平面外测量的转子的缺点是它们消耗大量器件面积并且对外部应力敏感。
发明内容
本公开内容的目的是提供一种用于减轻以上缺点的装置。
本公开内容的目的通过一种电容式微机械加速度计来实现。该电容式微机械加速度计包括：衬底，所述衬底限定了在横向方向和纵向方向上延伸的衬底平面，所述横向方向垂直于所述纵向方向；第一传感器，所述第一传感器用于测量沿着垂直于所述衬底平面的竖直轴的加速度；以及加速度计封装，所述加速度计封装具有在所述衬底平面的上方和/或下方的、与所述衬底平面相邻且平行的内封装平面，其中，所述第一传感器包括相对于所述衬底可移动的转子、转子悬吊件以及相对于所述衬底不可移动的一个或更多个定子，所述转子包括一个或更多个转子电极，并且所述一个或更多个定子包括一个或更多个定子电极，所述电极被配置用于差分电容式测量，所述悬吊件包括一个或更多个被锚定的转子悬吊杆以及在横向转子旋转轴上对齐的第一横向扭转弹簧和第二横向扭转弹簧，其中，所述第一横向扭转弹簧和所述第二横向扭转弹簧附接至所述转子，其特征在于，所述转子是包括至少横向转子杆、附接至所述横向转子杆的第一纵向转子杆以及附接至所述横向转子杆的第二纵向转子杆的双侧式跷跷板框架，其中，每个纵向转子杆从所述横向转子旋转轴的第一侧延伸至所述横向转子旋转轴的第二侧，并且每个纵向转子杆包括在所述横向转子旋转轴的所述第一侧的一个或更多个第一阻尼板以及在所述横向转子旋转轴的所述第二侧的一个或更多个第二阻尼板，并且一个或更多个第二阻尼板在所述一个或更多个第一阻尼板中的至少一些的上方和/或下方被固定至所述内封装平面，使得至少一个第一阻尼板与第二阻尼板至所述衬底平面的投影在所述横向转子旋转轴的所述第一侧的第一交叠区域中交叠，并且至少一个第一阻尼板与第二阻尼板至所述衬底平面的投影在所述横向转子旋转轴的所述第二侧的第二交叠区域中交叠。此外，还公开了本公开内容的优选实施方式。
本公开内容基于以下构思：实现具有作为双侧式跷跷板的框架形转子的z轴加速度传感器，并且在其旋转轴的两侧在跷跷板上形成对称放置的阻尼区域。
本公开内容的配置的优点在于该结构对抗振动变得稳健并且产生有效的阻尼，同时消耗很少的器件面积。
附图说明
以下将参照附图借助于优选实施方式来更详细地描述本公开内容，在附图中：
图1图示了电容式加速度计中的第一传感器。
图2图示了从图1的截面A-A中的第一传感器和加速度计封装的一部分。
图3图示了第一阻尼板与第二阻尼板之间的区域交叠的第一示例。
图4图示了第一阻尼板与第二阻尼板之间的区域交叠的第二示例。
图5至图8图示了加速度计还包括第二传感器和第三传感器的实施方式。
图9示出了本公开内容中描述的方法。
图示是示意图，并且没有按比例绘制。
具体实施方式
本公开内容描述了一种电容式微机械加速度计，所述电容式微机械加速度计包括：衬底，衬底限定了在横向方向和纵向方向上延伸的衬底平面，横向方向垂直于纵向方向；第一传感器，第一传感器用于测量沿着垂直于衬底平面的竖直轴的加速度；以及加速度计封装，加速度计封装具有在衬底平面的上方和/或下方的、与衬底平面相邻且平行的内封装平面。第一传感器包括相对于衬底可移动的转子、转子悬吊件以及相对于衬底不可移动的一个或更多个定子。转子包括一个或更多个转子电极，并且所述一个或更多个定子包括一个或更多个定子电极，电极被配置用于差分电容式测量。悬吊件包括一个或更多个被锚定的转子悬吊杆以及在横向转子旋转轴上对齐的第一横向扭转弹簧和第二横向扭转弹簧，其中，第一横向扭转弹簧和第二横向扭转弹簧附接至转子。
转子包括至少横向转子杆、附接至横向转子杆的第一纵向转子杆以及附接至横向转子杆的第二纵向转子杆的双侧式跷跷板框架，其中，每个纵向转子杆从横向转子旋转轴的第一侧延伸至横向转子旋转轴的第二侧。每个纵向转子杆包括在横向转子旋转轴的第一侧的一个或更多个第一阻尼板以及在横向转子旋转轴的第二侧的一个或更多个第二阻尼板。一个或更多个第二阻尼板在一个或更多个第一阻尼板中的至少一些的上方和/或下方被固定至内封装平面，使得至少一个第一阻尼板与第二阻尼板至衬底平面的投影在横向转子旋转轴的第一侧的第一交叠区域中交叠，并且至少一个第一阻尼板与第二阻尼板至衬底平面的投影在横向转子旋转轴的第二侧的第二交叠区域中交叠。
当横向扭转弹簧彼此远离放置时，由于寄生谐振模式可以升高到振动幅度较小的较高频率，所以传感器对抗振动变得稳健。此外，将阻尼电极彼此远离放置也增加了稳健性，因为它允许它们在最低寄生共振模式下产生更多的阻尼，这使得振动幅度更小。
图1示意性地图示了电容式加速度计中的第一传感器。衬底平面在本公开内容中对应于xy平面。在本公开内容中，术语“衬底”指的是根据其已制备了构成传感器的微机械结构的本体。当完成结构时，衬底的其余部分形成围绕加速度计的支撑体。衬底可以例如是硅晶片。可以通过蚀刻和涂覆方法由基板来制造构成传感器的微机械结构。换言之，在本公开内容中，术语“衬底”指的是形成加速度计中的微电子机械结构由其制造的结构层(或器件层)的薄衬底。该衬底通常需要来自独立的、更厚的处理晶片或支撑晶片的结构支撑。
竖直的z轴可以被定义成垂直于xy平面。图1中描绘的微机械部件中的一些可以具有与衬底相同的厚度，其他可以具有更小的厚度。在本公开内容中，衬底的整个厚度构成xy平面，术语“上方”和“下方”指的是z坐标与衬底表面的差。换言之，图1中描绘的在衬底平面“上方”的物体可以被解释为比图1所示的部件的顶表面更靠近观察者，而在衬底平面“下方”的物体可以被解释为比图1所示的部件的底表面更远离观察者。图2图示了在衬底平面中的设备部件14的上方的加速度计封装21。
第一传感器被配置用于测量z轴方向上的加速度，在本公开内容中将称为竖直轴并且垂直于衬底平面。第一传感器包括转子，转子包括横向转子杆13和两个纵向转子杆14和15。横向转子杆13以及两个纵向转子杆14和15一起形成可以部分地围绕衬底平面上的其他部件的框架。转子还包括用作转子电极的转子电极指组131。指的数目可能比图1中示意性示出的要大得多，并且指之间的间隔比图1中示意性示出的要小得多。
图1中的传感器还包括具有横向定子杆16和17以及用作定子电极的对应的定子电极指组161和171的两个定子。转子电极和定子电极可以被涂覆，并且它们可以从衬底的顶部和/或底部面竖直凹进。如图1所示，框架形转子可以部分地包围定子。横向定子杆16和17在定子锚定点162和172处固定至衬底。术语“锚定点”在本公开内容中指的是物体例如杆可以牢固地附接至衬底的区域。
取决于意向的测量应用，转子电极和定子电极的位置和数目以及它们的几何形状和相互定位可以以许多方式针对电容式测量进行优化。
转子从转子悬吊件悬吊，转子悬吊件可以被锚定至一个或更多个转子锚定点。在本公开内容中，术语“悬吊件”指的是以从转子锚定点延伸至扭转弹簧对的顺序连接的杆或梁。转子在横向的扭转弹簧扭转地扭曲时转动。在本公开内容中，构成悬吊件的杆或梁本身不会经受大量的弯曲或扭曲。他们的主要功能是移位。它们允许转子锚定点被定位成距扭转弹簧一定距离。
在本公开内容中，术语“扭转弹簧”指的是具有使得它们易于围绕它们的纵向尺寸扭转扭曲的纵横比的硅结构。在这种情况下，“横向”扭转弹簧指的是其纵向尺寸与图1中的x轴平行的弹簧。横向扭转弹簧在y方向上可以是窄的以允许扭转扭曲，但是在竖直z方向上是厚的以防止离开xy平面的平移运动。可替选地，横向扭转弹簧可以在xy平面中具有蜿蜒形状并且在z方向上是厚的。蜿蜒的弹簧可以允许例如围绕x轴扭转扭曲，而不必在y轴方向上是窄的。
图1示出了传感器，在该传感器中，一个或更多个被锚定的转子悬吊杆包括第一横向转子悬吊杆181和第二横向转子悬吊杆183，并且其中，第一横向扭转弹簧191附接至第一横向转子悬吊杆181的一端，并且第二横向扭转弹簧193附接至第二横向转子悬吊杆183的一端。横向转子悬吊杆181和183被锚定至转子锚定点182。在下面描述的其他实施方式中，可以在被锚定的悬吊杆与扭转弹簧之间添加附加的悬吊杆。如以下所描述的，这些附加的悬吊杆可以在横向或纵向方向上延伸。
包括横向转子杆13以及纵向转子杆14和15的转子可以称为“跷跷板”，因为横向扭转弹簧191和193允许转子围绕图1所示的横向转子旋转轴(RRA)枢转。该轴由扭转弹簧191和193的位置来确定。两个扭转弹簧必须在同一轴上对齐以便利于转子的旋转或枢转。
当加速度计经受竖直方向上的加速运动时，转子可以围绕横向转子旋转轴旋转，并且可以利用在以上描述的转子电极与定子电极之间进行的差分电容式测量来检测该运动。
图1所示的转子也可以被表征为双侧式跷跷板，因为它延伸至横向转子旋转轴的两侧(其可以在下文中称为RRA或者称为横向RRA)。换言之，每个纵向转子杆14和15从横向转子旋转轴的第一侧延伸跨过横向转子旋转轴至第二侧。
这从图2中的另一角度示出，其示出了来自图1的横截面A-A。图2示出了第一纵向转子杆14和加速度计封装21，其中，内封装平面211邻近衬底平面。纵向转子杆14延伸至RRA的两侧。换言之，转子14从RRA沿着第一方向和第二方向二者延伸。这两个方向是完全相反的，因为转子形成围绕RRA旋转的平面结构。在图2中，第一纵向转子杆位于衬底平面中。第一方向是正y方向，并且第二方向是负y方向。当加速度计经历z轴方向上的加速度时，转子围绕RRA旋转，离开xy平面。扭转弹簧191和193的刚度应当被构造成以期望的应用特定的加速度达到合适的运动。
封装21延伸到第一传感器之外到达左侧和右侧。封装在所有侧面围绕加速度计，但是封装的远离传感器的部分与本公开内容无关并且未在图2中示出。封装与传感器之间的空间是密封空间，通常用惰性气体填充。
转子包括阻尼板，该阻尼板与封装21中的邻近阻尼板一起可以被配置成对转子运动中的振动施加阻尼。转子上的阻尼板可以例如是纵向转子杆14和15中的对称的二次突出部，例如图1中的阻尼板101-104。然而，阻尼板还可以是具有矩形形式或任何其他形式的纵向转子杆中的突出部。需要突出部是因为窄杆的表面面积本身不足以生成有形的阻尼效应。
为了用作阻尼板，转子上的第一阻尼板(101-104)需要与加速度计封装上的第二阻尼板紧密竖直接近。第二阻尼板201和202可以在第一阻尼板101和102的上方或下方制造在内封装平面211上。图2中示出了第二阻尼板已制造在第一阻尼板101和102上方的装置。第二阻尼板203和204(未示出)可以分别与第一阻尼板103和104紧密竖直接近地在第一阻尼板103和104的上方或下方对应地制造在内封装平面上。第一阻尼板与第二阻尼板之间的竖直间隙可以在0.5μm与5μm之间。可以利用独立的停止结构来防止转子与封装接触。
第一阻尼板不需要与第二阻尼板具有完全相同的尺寸、面积或xy位置。阻尼发生在第一阻尼板与第二阻尼板在衬底平面中的投影交叠的任何地方。第二阻尼板在衬底平面中的投影是位于所讨论的第二阻尼板正的下方的xy平面中的区域。第一阻尼板与投影交叠的区域可以称为交叠区域。第一阻尼板可以比第二阻尼板大，反之亦然。
图3示出了两个第一阻尼板和两个第二阻尼板至衬底平面的投影。交叠区域用条纹图示。在所示的构造中，转子上的第一阻尼板101和102比封装上的第二阻尼板201和202大，并且它们部分交叠。第一交叠区域是31，并且第二交叠区域是32。图4图示了其中仅存在一个具有覆盖第一阻尼板101和102二者的至xy平面的投影的第二阻尼板201的构造。在这种情况下，第一交叠区域41与阻尼板101重合，并且第二交叠区域42与阻尼板102重合。
在一个实施方式中，通过在转子旋转轴的每一侧构造至少一个交叠区域来实现阻尼效应。在其他实施方式中，通过关于转子旋转轴对称地布置第一交叠区域和第二交叠区域来实现阻尼效应。对称的一种形式是当所有的第一交叠区域和第二交叠区域对如它们在图3和4中的情况那样与转子旋转轴共享相同的形状、面积和距离时。第一交叠区域和第二交叠区域在此情况下关于横向转子旋转轴所在的竖直平面而平面对称。
关于转子旋转轴的对称性还可以以较少受限制的方式来理解。如果第一交叠区域中的扭转阻尼系数等于第二交叠区域中的扭转阻尼系数，则可以认为第一交叠区域和第二交叠区域关于横向转子旋转轴而对称。扭转阻尼系数存在于系统的扭转运动的运动方程中：
Figure BDA0001648905160000081
其中，c是扭转阻尼系数，J是惯性矩，θ是旋转角度，κ是扭转弹簧常数，t是时间，
Figure BDA0001648905160000082
是θ关于t的二阶导数，
Figure BDA0001648905160000083
是θ关于t的一阶导数，并且Mext是外部矩。阻尼系数是阻尼区域、距转子旋转轴的距离、第一阻尼板与第二阻尼板之间的竖直间隙以及有效气体粘度的函数。
上面描述的其中第一传感器被配置成测量垂直于衬底平面的竖直方向上的加速度的加速度计可以被用于其中两个附加传感器被用于测量衬底平面中的两个正交方向上的加速度的三轴加速度计。如果框架形第一传感器部分地围绕这些附加传感器，则三轴加速度计可以在衬底平面上的小区域上产生。在下面的描述中，将描述用于在小区域上安装若干传感器的各种可替选的设计。
第二传感器可以被配置成测量x轴方向上的加速度，在本公开内容中x轴可以称为横轴。第二传感器可以是电容式微机械加速度传感器。第三传感器可以被配置成测量y轴方向上的加速度，在本公开内容中y轴可以称为纵轴。横轴与纵轴正交。第三传感器可以是电容式微机械加速度传感器。
除了消耗的区域之外，与第一传感器相关的其他设计考虑包括从横向转子旋转轴到转子电极和定子电极上的测量电极的距离。距离越长，转子电极相对于定子电极的移位越大，并且电容信号越强，这可能是电容性变化。在图1中以及在下面描述的实施方式中，转子电极指131仅附接至横向转子杆13，因此电极与转子旋转轴之间的距离可以由从横向转子杆到转子旋转轴的距离L来表示。即使转子电极指将附接至转子上的其他位置，相同的距离优化也适用。
保持转子锚定器和定子锚定器彼此很靠近常常是有益的。机械应力将然后大致以相同的方式移动转子和定子，并且在转子与定子之间的差分电容式测量中不产生误差信号。如果锚定器靠近指电极所在的横向转子杆，则误差信号也较小。此外，当第一和第二扭转杆在转子旋转轴上彼此远离时，寄生共振移向较高频率。保持阻尼板在横向方向上彼此远离也是有利的，因为这允许板有效地抑制转子将绕其纵向对称轴旋转的振动模式。
在图5中，附图标记53-57、501-504、531-532、561-562、571-572、581-583和591-593分别指示与图1中的附图标记13-17、101-104、131-132、161-162、171-172、181-183和191-193指示的部件相同的部件。
在图1所示的构造中，转子锚定点182位于转子旋转轴上。图5图示了其中加速度计包括与图1的部件相同的部件，但是此外它还包括用于测量沿着横向x轴的加速度的第二传感器51以及用于测量沿着纵向y轴的加速度的第三传感器52的实施方式。第一传感器的转子(53、54、55)部分地围绕第二传感器51和第三传感器52二者。在本公开内容中，“转子部分地围绕传感器”意指每个矩形传感器51和52的三侧面向转子的一部分。图5中的传感器的上侧面对横向转子杆53，左侧面对第一纵向转子杆54并且右侧面对第二纵向转子杆55。在图5中，传感器的下侧面对横向转子悬吊件581和583。
在图5所示的实施方式中，一个或更多个被锚定的转子悬吊杆包括第一横向转子悬吊杆581和第二横向转子悬吊杆583。第一横向扭转弹簧591附接至第一横向转子悬吊杆581的一端，并且第二横向扭转弹簧593附接至第二横向转子悬吊杆583的一端。在该构造中实现了长距离L，但是转子锚定点582位于距定子锚定点562和572相当远处。
将转子锚定点更靠近定子锚定点移动同时仍然保持转子旋转轴与横向转子杆之间的长距离L的一种方式是将横向扭转杆附接至纵向移位杆。纵向移位杆的另一端(不位于转子旋转轴上的端)可以直接附接至锚定点或横向杆。
在图6中，附图标记61-67、601-604、631-632、661-662、671-672、681-683和691-693分别指示与图5中的附图标记51-57、501-504、531-532、561-562、571-572、581-583和591-593指示的部件相同的部件。
图6图示了其中第一横向扭转弹簧691附接至第一纵向移位杆684并且第一纵向移位杆684附接至第一横向转子悬吊杆681的实施方式。类似地，第二横向扭转弹簧693附接至第二纵向移位杆685，并且第二纵向移位杆685附接至第二横向转子悬吊杆683。第一纵向移位杆684沿负y方向从第一横向转子悬吊杆681延伸。换言之，它沿远离横向转子杆63的方向延伸。第二纵向移位杆685类似地从第二横向转子悬吊杆远离横向转子杆63而延伸。这使得转子锚定点682能够靠近定子锚位点662和672定位，但是距离L仍然很长。由于两个纵向移位杆684和685将转子旋转轴更远离横向转子杆63移动，因此穿过转子锚定点682的横向线与横向转子杆63之间的距离D比距离L短。转子部分地围绕第二传感器61和第三传感器62二者。
当悬吊杆和移位杆依次连接在锚定点与扭转杆之间时，不必将每个杆精确地附接至前一杆的一端。附接也可以在更靠近前一杆的中点的地方进行。
在图7中，附图标记71-77、701-704、731-732、761-762、771-772和791-793分别指示与图5中的附图标记51-57、501-504、531-532、561-562、571-572和591-593指示的部件相同的部件。
图7示出了其中一个或更多个被锚定的转子悬吊杆包括第一纵向移位杆781和第二纵向移位杆783的实施方式。换言之，第一纵向移位杆781从一端附接至第一转子锚定点782并且第二纵向移位杆783从一端附接至第二转子锚定点784。第一横向扭转弹簧791附接至第一纵向移位杆781的另一端，并且第二横向扭转弹簧793附接至第二纵向移位杆783的另一端。如图7所示，两个纵向移位杆781、783从它们各自的锚定点782、784远离横向转子杆73而延伸。如前所述，转子部分地围绕第二传感器71和第三传感器72二者。
在图8中，附图标记81-87、801-804、831-832、861-862、871-872和891-893分别指示与图5中的附图标记51-57、501-504、531-532、561-562、571-572和591-593指示的部件相同的部件。
图8示出了仅存在一个被锚定的转子悬吊杆的实施方式。这是位于转子的纵向对称轴上并且附接至转子锚定点882的纵向转子悬吊杆884。第一横向扭转弹簧891附接至第一横向悬吊杆881的一端，并且第一横向悬吊杆881的另一端附接至纵向转子悬吊杆884。第二横向扭转弹簧893附接至第二横向悬吊杆883的一端，并且第二横向悬吊杆883的另一端附接至纵向转子悬吊杆884。如前所述，转子部分地围绕第二传感器81和第三传感器82。
还可以通过使纵向转子悬吊杆884更长来改变图8所示的实施方式。第一横向悬吊杆和第二横向悬吊杆因此在图中向下移动。第一纵向移位杆和第二纵向移位杆可以分别从一端附接至第一和第二横向悬吊杆的一端，并且第一和第二纵向移位杆的另一端可以分别附接至第一和第二横向扭转弹簧891和893。如果第二和第三传感器太大而不能如图8中所指示地安装在悬吊件和悬吊框架内，则可以例如采用这种设置。
以上描述的阻尼板也可以用于其他目的。例如，加速度计可以配备有自测试功能。当执行自测试时，将驱动力施加于第一传感器中的转子，使得转子围绕其横向旋转轴旋转。如果驱动力是已知的，并且从第一传感器的转子电极和定子电极利用电容式测量来测量对自测试的响应，则该测试可以被用于检查传感器的灵敏度或测量范围是否已改变。加速度计可以利用一系列不同的驱动力自主执行该自测试。
如果一个或更多个第一阻尼板以及具有与该第一阻尼板交叠的至衬底平面的投影的至少第二阻尼板是连接至电压源的导电电极，则通过向这些相对的电极施加电压来将自测试所需的驱动力施加于转子。如果转子和悬吊件具有足够的刚性以阻止围绕第一传感器的纵向对称轴的旋转运动，则自测试电极可以放置在仅一个第一阻尼板—第二阻尼板对上。也可以使用纵向对称轴(LSA)左侧的阻尼板上的一个电极对和纵向对称轴右侧的一个电极利用对称驱动来执行自测试。
换言之，用于执行在本公开内容中描述的加速计中的自测试的方法可以包括通过将测试电压施加于具有导电电极的阻尼板来将驱动力施加于第一传感器中的转子，并且利用电容式测量来从转子电极和定子电极读取的测试响应信号。

Claims (5)

1.一种电容式微机械加速度计，包括：
衬底，所述衬底限定了在横向方向和纵向方向上延伸的衬底平面，所述横向方向垂直于所述纵向方向；
形成在所述衬底中的第一传感器，所述第一传感器用于测量沿着垂直于所述衬底平面的竖直轴的加速度；以及
加速度计封装，所述加速度计封装具有在所述衬底平面的上方和/或下方的、与所述衬底平面相邻且平行的内封装平面，
其中，
所述第一传感器包括相对于所述衬底可移动的转子、转子悬吊件以及相对于所述衬底不可移动的一个或更多个定子，
所述转子包括一个或更多个转子电极，并且所述一个或更多个定子包括一个或更多个定子电极，所述电极被配置用于差分电容式测量，
所述悬吊件包括一个或更多个被锚定的转子悬吊杆以及在横向转子旋转轴上对齐的第一横向扭转弹簧和第二横向扭转弹簧，其中，所述第一横向扭转弹簧和所述第二横向扭转弹簧附接至所述转子，
其特征在于，
所述转子是包括至少横向转子杆、附接至所述横向转子杆的第一纵向转子杆以及附接至所述横向转子杆的第二纵向转子杆的双侧式跷跷板框架，其中，每个纵向转子杆从所述横向转子旋转轴的第一侧延伸至所述横向转子旋转轴的第二侧，并且
每个纵向转子杆包括在所述横向转子旋转轴的所述第一侧的一个或更多个第一阻尼板以及在所述横向转子旋转轴的所述第二侧的一个或更多个第二阻尼板，并且
一个或更多个第二阻尼板在所述一个或更多个第一阻尼板中的至少一些的上方和/或下方被固定至所述内封装平面，使得至少一个第一阻尼板与第二阻尼板至所述衬底平面的投影在所述横向转子旋转轴的所述第一侧的第一交叠区域中交叠，并且至少一个第一阻尼板与第二阻尼板至所述衬底平面的投影在所述横向转子旋转轴的所述第二侧的第二交叠区域中交叠，
其中，所述加速度计还包括用于测量沿着横向轴的加速度的第二传感器以及用于测量沿着纵向轴的加速度的第三传感器，并且所述转子部分地围绕所述第二传感器和所述第三传感器二者，
其特征在于，所述一个或更多个被锚定的转子悬吊杆包括第一横向转子悬吊杆和第二横向转子悬吊杆，并且附接至所述第一横向转子悬吊杆的第一纵向移位杆从所述第一横向转子悬吊杆远离所述横向转子杆而延伸，并且附接至所述第二横向转子悬吊杆的第二纵向移位杆从所述第二横向转子悬吊杆远离所述横向转子杆而延伸，并且所述第一横向扭转弹簧附接至所述第一纵向移位杆，并且所述第二横向扭转弹簧附接至所述第二纵向移位杆。
2.根据权利要求1所述的电容式微机械加速度计，其特征在于，所述第一交叠区域中的扭转阻尼系数等于所述第二交叠区域中的扭转阻尼系数。
3.根据权利要求1所述的电容式微机械加速度计，其特征在于，所述第一交叠区域与所述第二交叠区域关于包括所述横向转子旋转轴的竖直平面而平面对称。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的电容式微机械加速度计，其特征在于，所述一个或更多个第一阻尼板中的至少一个以及具有与该第一阻尼板交叠的至所述衬底平面的投影的至少第二阻尼板是连接至电压源的导电电极。
5.一种用于执行根据权利要求4所述的电容式微机械加速度计中的自测试的方法，其特征在于，通过将测试电压施加于作为导电电极的所述阻尼板来将驱动力施加于所述第一传感器中的转子，并且利用电容式测量来从所述转子电极和所述定子电极读取测试响应信号。
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