CN109387668B - 集成线性和角度mems加速度计 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及集成线性和角度MEMS加速度计。描述机电系统(MEMS)加速度计。TMEMS加速度计可以被配置成沿一个、两个或三个轴感测线性加速度，并且围绕一个、两个或三个轴感测角度加速度。因此，MEMS加速度计可以用作2轴、3轴、4轴、5轴或6轴惯性加速度计。在一些实施方案中，MEMS加速度计可以包括通过多个系链连接到至少一个锚固件的单个质量块。在其他实施方案中，MEMS加速度计可以包括通过多个系链连接到至少一个锚固件的检验质量块和通过第二多个系链连接到检验质量块的一个或多个穿梭质量块。可以使用电容传感器来感测MEMS加速度计的旋转和线性运动。

Description

集成线性和角度MEMS加速度计
技术领域
本申请涉及微机电系统(MEMS)加速度计。
背景技术
MEMS加速度计包括用于检测加速度的一个或多个检验质量块。例如，一些MEMS加速度计包括检测质量块，其被配置为在平面内移动以检测检验质量块的平面中的加速度，而其他MEMS加速度计包括检验质量块，其被配置为在平面外移动以检测垂直于检验质量块的平面的加速度。可以使用耦合到检验质量块的电容传感器来检测加速度。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供角度和线性加速度计。角度和线性加速度计可包括：连接到基板的至少一个锚固件；通过多个系链耦合到所述至少一个锚固件的检验质量块；第一电容器，被配置为响应于所述检验质量块的旋转运动而产生第一感测信号；和第二电容器，被配置为响应于所述检验质量块的线性运动而产生第二感测信号。
根据本申请的另一个方面，提供一种用于感测角度和线性加速度的方法。该方法可包括：通过第一感测电容器，经过响应于围绕第一旋转轴的角度加速度产生第一感测信号，感测经由至少一个锚固件连接到基板的检验质量块的旋转运动，和通过第二感测电容器，经过响应于沿第一轴的线性加速度产生第二感测信号，感测所述检验质量块的线性运动。
根据本申请的又一个方面，提供角度和线性加速度计。角度和线性加速度计可包括：连接到基板的至少一个锚固件；通过多个系链耦合到所述至少一个锚固件的检验质量块；通过第二多个系链耦合到所述检验质量块的穿梭质量块；第一感测电容器，至少部分地由所述检验质量块形成，所述第一感测电容器被配置为响应于所述检验质量块的角度运动而产生第一感测信号；和第二感测电容器，至少部分地由所述穿梭质量块形成，所述第二感测电容器被配置为响应于所述穿梭质量块的运动而产生第二感测信号。
附图说明
将参考以下附图描述本申请的各个方面和实施例。应该理解的是，附图不一定按比例绘制。出现在多个图中的项目在它们出现的所有图中用相同的附图标记表示。
图1示意性地示出了根据一些非限制性实施方案用于感测角加速度和线性加速度的MEMS加速度计。
图2示意性地示出了根据一些非限制性实施方案用于感测角度和具有单个检验质量块的线性加速度的代表性MEMS加速度计。
图3是根据本申请的非限制性实施方案的角度z感应元件的顶视图，它包括一个梁，其一端固定在检验质量块的内缘。
图4示出了根据本申请的非限制性实施方案的由角度z感测元件产生的两个差分信号的示例。
图5A是根据本申请的非限制性实施方案的包括检验质量块、锚固件和x感应电极的角度加速度计的yz平面的侧视图。
图5B是根据本申请的非限制性实施方案的包括检验质量块、锚固件和y感应电极的角度加速度计的xz平面的侧视图。
图5C是根据本申请的非限制性实施方案的包括x-感测电极、y-感测电极和z-感测电极的角度加速度计的顶视图。
图5D是根据一些非限制性实施方案的示出具有多个锚固件的角度加速度计的一部分的俯视图。
图6A是根据本申请的非限制性实施方案的示意性地示出不对称系链的顶视图。
图6B是根据本申请的非限制性实施方案的示意性地示出对称系链的顶视图。
图7A是根据本申请的非限制性实施方案的沿图2的AA线截取的横截面图。
图7B是根据一些非限制性实施方案的在存在线性z轴加速度的情况下图2的MEMS加速度计的侧视图。
图8A是根据本申请的非限制性实施方案的线性y传感元件的顶视图。
图8B是根据本申请的非限制性实施方案的线性x传感元件的顶视图。
图9示意性地示出了根据一些非限制性实施方案的具有检验质量块和多个穿梭质量块的代表性MEMS加速度计。
图10A是示出根据一些非限制性实施方案在存在线性x轴加速度的情况下图9的MEMS加速度计的一部分的俯视图。
图10B是示出根据一些非限制性实施方案的在存在线性y轴加速度的情况下图9的MEMS加速度计的一部分的俯视图。
图11示出了根据一些非限制性实施方案的用于将穿梭质量块弹性地耦合到MEMS加速度计的检验质量块的系链。
图12是图9的MEMS加速度计的一部分的侧视图，根据一些非限制性实施方案示出了线性z感测元件。
图13是图9的MEMS加速度计的一部分的侧视图，根据一些非限制性实施方案示出了角度y感测元件。
图14是图9的MEMS加速度计的一部分的顶视图，根据一些非限制性实施方案示出了角度z感测元件。
图15是根据一些非限制性实施方案的包含本文所述类型的角度加速度计的系统的框图。
图16示意性地示出了根据一些非限制性实施方案的包括图15的系统的汽车。
图17示出了根据一些非限制性实施方案的包括配置成测量角度和线性加速度的系统的导管。
具体实施方式
申请人已经意识到，可以使用单个微机电系统(MEMS)设备来执行线性和角度加速度的检测，该MEMS设备可以被实现为例如具有单个检验质量块或多个彼此弹性连接的质量块的加速度计。与其中角度加速度计和线性加速度计形成单独的装置的传统系统相比，本文所述类型的MEMS加速度计更紧凑，并且因此允许显着减少空间使用(例如基板上的空间)和成本。
本文所述类型的MEMS加速度计可以用在各种系统中，其中需要检测角度加速度和线性加速度，或者缺少它们。包含这些MEMS加速度计的设备可以用在物联网(IoT)网络中。例如，可穿戴设备，包括健身传感器和医疗保健监视器、工业设备和诊断工具、军事设备和医疗保健监视设备，可以采用本文所述类型的加速度计。
根据本申请的一些方面，MEMS加速度计可以包括单个装置，该单个装置被配置为检测关于一个、两个或三个轴的角度加速度和关于一个、两个或三个轴的线性加速度。图1示意性地示出了MEMS加速度计101，其被配置为检测关于x轴、y轴和/或z轴的角度加速度，以及在平行于x轴、y轴和/或z轴的方向上的线性加速度。这样，MEMS加速度计101可以被配置为作为2轴惯性传感器(例如，1轴角度加速度计和1轴线性加速度计)、作为3轴惯性传感器(例如，2轴角度加速度计和1轴线性加速度计、或1轴角度加速度计和2轴线性加速度计)、作为4轴惯性传感器(例如，2轴角度加速度计和2轴线性加速度计、1轴角度加速度计和3轴线性加速度计、或3轴角度加速度计和1轴线性加速度计)、作为5轴惯性传感器(例如，3轴角度加速度计和2轴线性加速度计或2轴角度加速度计和3轴线性加速度计)、或作为6轴惯性传感器(例如，3轴角度加速度计和3轴线性加速度计)这里也称为“六自由度(6-DOF)加速度计”操作。
在一些实施方案中，MEMS加速度计101包括单个质量块，其可以通过一个或多个锚固件连接到下面的基板。在其他实施方案中，MEMS加速度计101可包括彼此弹性耦合的多个质量块。这些质量块中的一个(检验质量块)可以通过一个或多个锚固件连接到基板，而另一个检验质量块(穿梭质量块)可以连接到检验质量块，例如通过一个或多个弹簧。以下提供这些配置的示例。当然，除非另有说明，否则本文所述类型的MEMS加速度计不限于任何特定数量的质量或任何特定布置。
在一些实施方案中，具有单个检验质量块的MEMS加速度计可用于检测角度加速度和线性加速度。MEMS加速度计可以通过一个或多个系链连接到一个或多个锚固件(连接到下面的基板)。系链可以响应于线性和角度加速度，例如通过扭矩、弯曲、变形、拉伸或压缩来响应。也就是说，系链可以在线性感测元件和角度感测元件之间共享。图2中描绘了这种布置的一个示例。
图2示意性地示出了根据一些非限制性实施方案的用于检测角加速度和线性加速度的MEMS加速度计。如图所示，MEMS加速度计包括单个检验质量块200、固定结构235、梁236、中心部分230、系链232、质量部分201、201和221、梁215、角度z感测梁216、线性x感应梁226和线性y感应梁228。
检验质量块200可以由(至少部分地)导电材料制成，例如硅、掺杂硅、多晶硅或掺杂多晶硅。硅和/或多晶硅可以是n掺杂和/或p掺杂的，在一些实施方案中掺杂浓度在1016cm-3和5×1020cm-3之间，在一些实施方案中在1018cm-3和1020cm-3之间，在一些实施方案中在5×1018cm-3和5×1019cm-3之间，或在任何合适的值或值范围之间。其他值也是可能的。或者，可以使用其他导电材料。
检验质量块200可具有任何合适的形状，包括但不限于多边形(例如，矩形或正方形)、圆盘或椭圆形。在一些实施方案中，检验质量块200可以包括一个或多个质量部分，例如质量部分201、211和221。质量部分211和221可以以环状配置布置，并且可以在一些实施方案中形成同心环，尽管并非所有实施例都在这方面受到限制。质量部分201可以设置在检验质量块200的周边附近。图2示出了具有三个质量部分的检验质量块200。然而，该申请不限于任何特定数量的质量部分。每个质量部分可具有内边缘和外边缘。每个外边缘可以限定包括相应内边缘的区域。例如，质量部分201可以具有外边缘202，界定包括内边缘204的区域。各种质量部分可以通过一个或多个支撑梁连接，例如支撑梁215。而图2示出了具有四个支撑梁的检验质量块，可以使用任何其他合适数量的支撑梁。支撑梁可以具有矩形形状，如图中所示，或任何其他合适的形状。
在一些实施方案中，检验质量块200可以包括中心部分230。在一些实施例中，中心部分230可以限定包围检验质量块200的中心的区域。在一些实施方案中，中心部分230可以连接到一个或多个锚固件(图2中未示出)。锚固件可以连接到基板。在一些实施方案中，响应于围绕x轴和/或y轴的一个或多个扭转，锚固件可以用作检验质量块200的枢转支点。中心部分230可具有任何合适的形状。例如，中心部分230可具有方形、矩形、圆形、椭圆形等。
在一些实施方案中，多个系链，例如系链232，可以将中心部分230连接到内部质量部分。系链的实例在下面进一步描述。在一些实施方案中，系链可以用作弹簧，其配置成响应于加速提供恢复力。弹簧可以用于将检验质量块恢复到其未受干扰的位置。系链的弹性常数可取决于系链的形状。系链可以允许检验质量块200响应于加速度而运动。例如，当检验质量块200经历围绕x轴的角度加速度时，至少一些系链可以在平面外扭矩，从而允许检验质量块围绕x轴倾斜。作为另一个例子，当检验质量块200经历关于z轴的角度加速度时，系链可以在xy平面中变形，从而允许检验质量块的平面内旋转。作为又一示例，当检验质量块200沿x轴经历线性加速时，一些系链可沿x轴伸展，并且一些系链可沿x轴收缩，从而允许检验质量块沿x轴的位移。作为又一个例子，当检验质量块200经历沿z轴的线性加速度时，系链可以在平面外弯曲，从而允许检验质量块移动得更靠近或远离下面的基板。
图2的MEMS加速度计可以被配置为检测关于一个、两个或三个轴的角度加速度。
在一些实施方案中，检验质量块200可包括多个梁，例如角度z感应梁216，以检测绕z轴的扭转。在本申请中，图2中所示类型的“梁”可替代地称为“指状物”、“无夹紧梁”，并且在一些实施例中可以是悬臂。在一些实施方案中，梁可以固定到质量部分的内边缘，例如内边缘204。在一些实施方案中，梁可以悬挂，使得它们接触内边缘204的区域是它们的唯一固定点。在一些实施方案中，梁可以朝向检验质量块200的中心延伸。在一些实施方案中，梁可以朝检验质量块200的中心径向延伸。响应于围绕z轴的扭转，梁可以围绕它们接触内边缘204的区域在xy平面上枢转。如下面将进一步讨论的，当梁移动时，参数的变化，例如电容，可以被检测到。检验质量块200可包括任何合适数量的角度z感应梁。在一些实施方案中，检验质量块200可包括接触质量部分211的内边缘的第二组梁，如图2所示。虽然图2示出了检验质量块200具有两组梁，但是应用在这方面不受限制，并且可以使用任何其他合适数量的大于零的梁组。在一些实施方案中，接触质量部分201的梁可能比接触质量部分211的梁长。在一些实施方案中，接触质量部分201的梁可以具有小于接触质量部分211的梁的角间距的角间距。
图3是根据本申请的非限制性实施方案的角度z感测元件300的顶视图，该角度z感测元件300包括梁，该梁的一端固定到检验质量块的内边缘。角度z感测元件300可以包括接触内边缘204的梁216。在一些实施方案中，梁216可以被配置为在xy平面中移动，如箭头320和箭头321所示，以响应关于z轴的扭转。在一些实施方案中，角度z感测元件300可以包括电极313。在一些实施例中，电极313可以与梁216相邻。电极313在一些实施方案中可以包括导电材料，例如铝、铜、掺杂的硅和/或掺杂的多晶硅。在一些实施方案中，电极313可以连接到柱316。柱316可以连接到基板。虽然图3示出了电极313通过一个柱连接到基板，但是可以使用大于一个的任何其他合适数量的柱。在一些实施方案中，可以形成具有电极313和梁216作为电极的电容器CAz +。当梁216响应于围绕z轴的扭转而移动时，梁216和电极313之间的距离可以变化，从而引起与电容器CAz +相关联的电容的变化。电容的变化可用于检测绕z轴的扭转。
在一个实施方案中，角度z感测元件300可以包括第二电极314，其可以通过柱318连接到基板，并且可以由与电极313相同的材料制成。在一些实施方案中，电容器CAz -可以形成具有电极314和梁216作为电极。
在一个实施方案中，与电容器CAz -相关联的电容的变化可以被配置为与与电容器CAz +相关联的电容的变化相反。例如，如果ΔCAz是响应于围绕z轴的扭转而与电容器CAz -相关联的电容的变化，则与电容器CAz +相关联的电容的变化可以等于-ΔCAz。结果，xy平面中的移动可能导致差分信号的产生。
图4示出了根据本申请的非限制性实施方案的由角度z感测元件产生的差分信号的示例。在图4的非限制性示例中，可以将关于z轴的正弦扭转应用于检验质量块200。响应于这种扭转，梁216可以根据箭头320和321随时间移动，从而导致与电容器CAz +相关联的电容随时间的变化是正弦的，并且与电容器CAz -相关联的电容的相反变化。两个电容的变化可能导致差分信号402和404的产生，如图4所示。在一些实施方案中，使用差分信号可能优于使用单端信号来抑制共模信号。例如，共模信号可以由相对于z轴发生的线性加速度、基板变形和/或噪声引起。在另一个示例中，共模信号可以由在与两个相应的正交轴相关联的两个模式之间发生的串扰引起。
可以使用感测电容器来检测关于x轴和y轴的扭转，其中这些感测电容器中的一个电极可以设置在基板上。以这种方式，可以通过感测检验质量块的一部分与基板之间的距离的变化来检测检验质量块的面外角度运动。图5A是根据本申请的非限制性实施方案的包括检验质量块200、锚固件503和角x感测电极541和542的MEMS加速度计在yz平面中的侧视图。在一个实施方案中，检验质量块200可以设置在腔502内，形成在基板501上。例如，腔502可以通过蚀刻基板501的一部分来获得。在一些实施例中，基板501可以是硅基板。在一些实施方案中，检验质量块200可以通过锚固件503连接到基板501。在一些实施方案中，锚固件503可以连接到中心部分230。检验质量块的底面与基板的顶面之间的距离，沿z轴测量，在一些实施方案中介于1μm和10μm之间，在一些实施方案中介于1.5μm和3μm之间，在一些实施方案中介于1.7μm和1.9μm之间，或在任何合适的值或值范围之间。其他值也是可能的。检验质量块200可以具有沿z轴测量的厚度，在一些实施方案中在1μm和50μm之间，在一些实施方案中在10μm和20μm之间，在一些实施方案中在15μm和17μm之间，或在任何合适的值或值范围之间。其他值也是可能的。
图5A示出了设置在基板501上的角固定电极541和542，位于锚固件503的相对侧。在一些实施方案中，角x感应电极541和542可以设置在对应于检验质量块200的外边缘的位置处，例如外边缘202。在一些实施方案中，可以形成具有角度x感测电极542和检验质量块200作为电极的电容器CAx +。响应于围绕x轴的加速度，检验质量块200可以使用锚固件503作为支点绕x轴枢转。因此，检验质量块200和角度x感测电极542之间的距离可以变化，从而引起与电容CAx +相关联的电容的变化。电容的变化可用于检测围绕x轴的扭转。
在一些实施方案中，可以形成具有角度x感测电极541和检验质量块200作为电极的电容器CAx -。响应于围绕x轴的加速度，检验质量块200可以使用锚固件503作为支点绕x轴枢转。因此，检验质量块200和角度x感测电极541之间的距离可以变化，从而引起与电容CAx -相关联的电容的变化。电容的变化可用于检测围绕x轴的扭转。
在一些实施方案中，与电容器CAx -相关联的电容的变化可以被配置为与电容器CAx +相关联的电容的变化相反。例如，如果ΔCAx是与电容器Cx -相关的电容变化，则与电容器Cx +相关的电容变化可以等于-ΔCAx。结果，yz平面中的移动可能导致差分信号的产生。
图5A还示出了电极313，其可以是如图3所示的角度z感测元件300的一部分。为简单起见，图5A中仅示出了一个电极313。如上所述，电极313可以通过柱316连接到基板501。在一些实施例中，柱316可以由导电材料制成。在一些实施方案中，角度z感应电极540可以设置在基板501上，并且可以通过柱316与电极313电接触。在一些实施方案中，电极540可以设置在基板501的顶面下方。
在一些实施方案中，角度x感测电极541可以定位在任何合适的位置，使得角度x感测电极541和锚固件503之间的距离大于电极313和锚固件503之间的距离。类似地，x感测电极542可以定位在任何合适的位置，使得角x感测电极542和锚固件503之间的距离大于电极313和锚固件503中的任何一个之间的距离。
围绕y轴的角度加速度的检测可以以类似的方式执行。图5B是根据本申请的非限制性实施方案的MEMS加速度计的xz平面侧视图，MEMS加速度计包括检验质量块200、锚固件503和角度y感应电极551和552。如图所示，可以在检验质量块200和角度y感测电极552之间形成电容器CAy +，并且可以在检验质量块200和角度y感测电极551之间形成电容器CAy -。电容器CAy +和CAy -可以是响应于围绕y轴的角度加速度，并且可以以与结合电容器CAx +和CAx -描述的相同方式操作。
在一个实施方案中，角度y感应电极551可以位于任何合适的位置，使得角度y感应电极551和锚固件503之间的距离大于电极313和锚固件503之间的距离。类似地，y感测电极552可以定位在任何合适的位置，使得角y感测电极552和锚固件503之间的距离大于电极313和锚固件503中的任何一个之间的距离。
图5C是根据本申请的非限制性实施方案的MEMS加速度计的顶视图，其包括角度x感测电极、角度y感测电极和角度z感测电极。对应于质量部分201的内边缘204和外边缘202，质量部分211的内边缘214和外边缘212的虚线可以设置在对应于检验质量块200的表面的xy平面上。而图5C示出两个质量部分，可以使用任何合适数量的质量部分。
在一些实施方案中，角度x感应电极541和542可以设置在基板501上，对应于质量部分201的位置。在一些实施方案中，角度x感应电极541和542可以设置在与外边缘202相对应的位置处。在一些实施方案中，角x传感电极541和542可以设置在质量部分201的相对侧。角x传感电极541可以连接到金属垫SAx -，其可以通过引线键合或通过探针访问。类似地，角度x感测电极542可以连接到金属焊盘SAx +，其可以通过引线键合或通过探针来访问。在一些实施方案中，金属垫ref可以连接到锚固件，并且可以配置为提供参考电压。
在一些实施方案中，检验质量块200围绕x轴的运动可以导致在金属垫SAx -和金属垫ref之间产生第一电压。在一些实施方案中，检验质量块200围绕x轴的移动可以导致在金属垫SAx +和金属垫ref之间产生第二电压。在一些实施方案中，两个电压可以形成两个差分信号。因此，当检验质量块围绕锚固件503枢转时，对应于角度x感测电极541的质量部分201的部分可朝向(或远离)角度x感测元件541移动，同时对应于角度x感测电极542的质量部分201可以移动或远离(或朝向)角度x感测元件542。
在一些实施方案中，角度y感应电极551和552可以设置在基板501上，对应于质量部分201的位置处。在一些实施方案中，角度y感应电极551和552可以设置在与外边缘202相对应的位置处。在一些实施方案中，在角度y感应电极551和552可以设置在质量部分201的相对侧。角度y感应电极551可以连接到金属垫SAy -，角度y感应电极552可以连接到金属垫SAy +。
在一些实施方案中，多个角度z感测元件，例如结合图3描述的角度z感测元件300，可以接触内边缘204。而图5C示出了四个角度z感测元件，可以使用任何合适数量的角度z感测元件。在一些实施方案中，角度z感测元件可包括梁216，梁216的一端固定到内边缘204。在一些实施方案中，角度z感测元件可包括设置在梁216的相对侧的电极313和314。电极313和314可以分别通过柱316和柱318连接到设置在基板501上的角度z感应电极(图5C中未示出)。
在一个实施方案中，耦合到电极313的角度z感测电极的全部或一部分可以相互连接，如图5C所示。这种角度z感测电极可以进一步连接到金属垫SAz -。在一个实施方案中，耦合到电极314的角度z感测电极的全部或一部分可以相互连接，如图5C所示。这种角度z感测电极可以进一步连接到金属垫SAz +。在一些实施方案中，检验质量块200围绕z轴的运动可以导致在金属垫Sz -和金属垫ref之间产生第一电压。在一个实施方案中，检验质量块200绕z轴的运动可能导致在金属垫Sz +和金属垫ref之间产生第二电压。在一些实施方案中，两个电压可以形成两个差分信号。因此，当梁216朝向和远离电极313和314移动时，与电容器CAz -和CAz +相关联的电容可以变化，从而导致差分信号的产生，例如图4中所示的差分信号402和404。
在上述实施例中，使用单个锚固件将检验质量块连接到基板。在其他实施方案中，可以使用多个锚固件。图5D是示出根据一些非限制性实施方案的具有多个锚固件的MEMS加速度计的一部分的俯视图。如图所示，MEMS加速度计可以包括连接质量部分221的中心部分230、系链232、锚固件553和梁555，先前结合图2描述。虽然图5D示出了具有四个锚固件的MEMS加速度计，但是可以使用任何其他合适数量的锚固件。锚固件可以相对于彼此等角度地偏移。例如，在使用四个锚固件的实施例中，每个锚固件553可相对于相邻的锚固件成角度地偏移约90°(例如，在89°和91°之间，或在85°和95°之间)。可选择中心部分230的中心与锚固件的位置之间的径向距离，以在响应线性加速度和对角度加速度的响应之间提供所需的折衷。例如，增加这样的径向距离可以导致角加速度和线性加速度之间的串扰减小。然而，由于检验质量块的有效扭转刚度的增加，较大的径向距离也可能导致对角度加速度的灵敏度降低。
在一些实施方案中，锚固件可以通过梁555耦合到检验质量块。例如，锚固件553可以通过系链232耦合到中心部分230，并且中心部分230可以通过梁555耦合到质量部分221。在一些实施例中，梁555可以比系链232更硬。在一些实施方案中，每个梁555可以相对于相邻的锚固件在角度上偏移大约45°(例如，在44°和46°之间，或在40°和50°之间)。当出现关于z轴的角度加速度时，系链232可以在xy平面内弯曲，从而允许检验质量块的运动。同时，梁555可以在平面内旋转，从而引起检验质量块的旋转。
如上所述，系链232可以表现出弹性常数，其被配置为将检验质量块200恢复到其未受干扰的位置。在一些实施方案中，系链232还可以被配置为吸收在检验质量块200内可能产生的应力。因此，系链可以是部分柔性的，并且可以基于所施加的应力调整它们的形状，从而减少由检验质量块的外部接收的压力。在一些实施方案中，系链还可以被配置为抑制非正交模式，例如对角线模式。系链232可以是不对称的或对称的。
图6A是示出根据一些非限制性实施方案的不对称系链632的顶视图。非对称系链632可以用作系链232中的任何一个。在一些实施方案中，系链632可以具有蛇形形状。在一些实施方案中，系链632可包括具有s形的元件。系链632还可以包括将s形元件连接到中心部分230的第一梁和将s形元件连接到质量部分221的第二梁。在一些实施方案中，系链632可以关于轴(例如轴295)不对称，轴与通过系链和检验质量块中心的半径平行。在一些实施方案中，系链632可以具有关于位于中心部分230和质量部分221之间的点(例如点297)的180度旋转对称。在一些实施方案中，点297可以是中心部分230的边缘和质量部分221的内边缘之间的中点。在一些实施方案中，系链632可以相对于穿过检验质量块中心的轴相对系链对称并且垂直于系链的轴。这种对称性可以称为镜像对称。
由于不对称，即使没有应用角度加速度，系链632也可能引起检验质量块的扭转。这种行为可能是不合需要的，因为它可能导致串扰。因此，在一些实施方案中，可以使用对称系链，其在一些实施例中不易受到不期望的扭转的影响。与非对称系链不同，当没有应用角度加速度时，对称系链可以防止检验质量块的扭转。图6B示出了根据一些非限制性实施方案的对称系链的一个例子。系链633可以作为系链232中的任何一个。如图所示，系链633可以相对于对称轴285对称。
在一些实施方案中，可以通过系链633蚀刻一个或多个孔639。例如，可以沿对称轴285蚀刻孔，如图6B所示。可以选择孔的形状和数量以根据需要控制系链633的刚度。例如，在一些实施例中，增加孔的尺寸和/或数量可以降低系链的刚度。
除了检测角度加速度之外，图2中描绘的MEMS加速度计可以被配置为检测沿一个、两个或三个轴的线性加速度。
可以通过检测检验质量块200和基板之间的距离的变化来检测沿z轴的线性加速度。例如，当检验质量块200经历沿z轴的加速度时，系链232可以在平面外弯曲，从而允许检验质量块移近或远离基板。检验质量块和基板之间的距离可以使用一个或多个感测z感测电容器CLz电检测，其可以包括设置在基板上的电极，而检验质量块可以用作第二电极。
在某些情况下，基板的形状可以响应于所引起的应力而变形，例如，基板和封装具有不同的热膨胀系数。结果，即使不存在加速度，基板和检验质量块之间的距离也可以变化。由于线性z轴加速度的检测可以基于(至少在一些实施方案中)检测质量块和基板之间的距离的检测，这些基板变形可能限制感测这种加速的能力。为了抑制基板变形的影响，在一些实施方案中，可以使用参考电容器。与z感测电容器CLz一样，参考电容器可以检测检验质量块和基板之间的距离的变化。然而，与z感测电容器CLz不同，参考电容器可能对加速度不敏感(或弱敏感)。以这种方式，可以独立于加速度的存在获得基板变形的量度。在一个示例中，参考电容器形成在基板和参考梁236之间，如图2所示。参考梁236可以刚性地连接到固定结构235，并且因此可以对线性z轴加速度不敏感(或弱敏感)。
图7A是沿图2的AA线截取的图2的MEMS加速度计的横截面图。如图所示，在检验质量块200和线性z感测电极700之间形成线性z感测电容器CLz。此外，可以在参考梁236和参考电极702之间形成参考电容器Cref。在一些实施例中参考梁236可以连接在固定结构235可以是悬臂的。在一些实施方案中，参考梁236可以具有朝向中心部分230延伸的自由端。
当应用平行于z轴的加速度az时，检验质量块200可以移动，例如如箭头710所示。如图7B中进一步所示，系链232可以允许检验质量块的平面外运动，并且可以配置成当加速度计不再受加速度时将检验质量块200恢复到其自然或静止位置。当检验质量块200响应于加速度在z轴上移动时，参考梁236基本上保持静止(例如，具有小于100nm的位移)。
另一方面，如果基板变形，例如由于封装应力，则可以通过线性z感测电容器CLz以及参考电容器的Cref来感测这种变形。作为参考电容器的电容取决于基板变形并且基本上与加速度无关，在一些实施方案中，参考电容器可以用于感测基板501变形的程度。线性z感测电容器CLz的电容可以反映加速度az的大小以及基板501变形的程度。因此，可以通过组合利用参考电容器Cref和线性z感测电容器CLz获得的信号来消除加速度az的大小，以消除(或至少限制)基板变形的影响。在一些实施方案中，耦合到线性z感测电容器CLz和参考电容器Cref的控制/感测电路可用于组合信号。控制/感测电路可以设置在基板501上或设置在单独的基板上。
在一些实施方案中，为了量化参考电容器和线性z感测电容器CLz的电容变化的程度，可以将探测信号施加到电容器。在一些实施方案中，探测信号可以是时钟信号(例如，周期性方波)。在一些实施方案中，第一时钟信号可用于对线性z感测电容器CLz充电，第二时钟信号可用于对参考电容器Cref充电。可以使用控制/感测电路生成时钟信号。
第一时钟信号可以在线性z感测电容器CLz中产生电荷，其取决于其电容和第一时钟信号的电压幅度(V1)。例如，费用可以由V1CLz给出。类似地，第二时钟信号可以在参考电容器Cref中产生电荷，该电荷取决于其电容和第二时钟信号的电压幅度(V2)。例如，电荷可以由V2Cref给出。
在一个实施方案中，为了解除z轴加速度与基板应力的检测，电容器响应于基板变形产生的电荷量可以被配置为幅度基本相等并且相对于彼此符号相反。至少在一些实施方案中，通过将第一和第二时钟信号相对于彼此设置为异相(例如，180度)，可以获得相反的符号。通过根据以下关系设置V1、V2、Cref和CLz可以确保相等的电荷量：V1CLz-V2Cref＝0。
可以使用线性x感测梁226来感测x轴中的线性加速度，并且可以使用线性y感测梁228来感测y轴中的线性加速度。如图2所示，线性x感测226和y感测梁228可以连接到检验质量块200的外边缘202。例如，线性x感测和y感测梁的一端可以连接到检验质量块，而另一端可以是自由的。因此，线性x感测和y感测梁通常可指向远离检验质量块200的中心的方向。应当理解，线性x感测和y感测梁不需要连接在外边缘202处，其他配置也是可能的。线性x感测和y感测梁可以形成具有固定梁的感测电容器，如图8A和8B中的附加细节所示。例如，线性y感应梁228可以分别与固定电极2291和2292形成线性y感应电容器CLy +和CLy -(见图8A)。线性x感测梁226可以分别与固定电极2271和2272形成线性x感测电容器CLx +和CLx -(参见图8B)。线性感测梁可以被布置成使得当它们相对于固定电极的距离响应于加速度而减小时，它们相对于相对的固定电极的距离增加。以这种方式，可以响应于加速度产生差分信号。
在图2所示的配置中，可以使用一组系链来响应于线性和角度加速度来实现MEMS加速度计的运动。如图2所示，系链232用于允许线性位移以及检验质量块的角位移。然而，在一些实施方案中，可以优化这些系链定位和成形的方式以有利于角度运动，同时牺牲检验质量块对线性加速度的响应(或反之亦然)。也就是说，系验的设计可以通过在实现对线性加速度的大响应和对角度加速度的大响应之间的权衡考虑来规定。例如，在某些情况下，对角度加速度的反应可以通过一组系链在中心部分230的中心附加一个锚固件来增强。以这种方式，可以改善对基板中的应力的免疫力。另一方面，通过包括远离中心部分230和系链的中心定位的多个锚固件并且将锚固件连接到检验质量块，可以增强对线性加速度的响应。以这种方式，可以减轻由角度加速度引起的串扰。
然而，在其他实施方案中，可以使用单独的系链组。例如，第一组系链可以响应于线性加速度启动MEMS加速度计的运动，而另一组系链可以响应于角度加速度使得能够实现MEMS加速度计的运动。以这种方式，系链组可以独立地设计和/或布置，并且加速度计对线性和角度加速度的响应可以彼此独立地设计。
在图9中示出了用于检测利用单独的系链组的线性和角度加速度的一种代表性配置。MEMS加速度计900可以包括检验质量块901、穿梭质量块920和922，系链928和系链912。MEMO加速度计900可以被配置为沿一个、两个或三个轴感测线性加速度和/或约一轴、两轴或三轴的角度加速度。系链928可以用于响应于线性加速度来启动MEMS加速度计的运动，并且系链912可以用于响应于角度加速度而实现MEMS加速度计的运动。检验质量块901和穿梭质量块920和922可以悬挂在下面的基板上方。
系链912可以将检验质量块901弹性地连接到锚固件910。系链912可以根据图6A或6B的配置来布置，或以任何其他合适的方式。在一些实施方案中，可以使用多个锚固件将检验质量块901连接到基板。例如，如结合图5D所描述的，可以布置多个锚固件。
检验质量块901和穿梭质量块920和922可以由(至少部分地)导电材料制成，例如硅、掺杂硅、多晶硅或掺杂多晶硅。硅和/或多晶硅可以是n掺杂和/或p掺杂的，在一些实施方案中掺杂浓度在1016cm-3和5x1020cm-3之间，在一些实施方案中掺杂浓度在1018cm-3和1020cm-3之间，在一些实施方案中掺杂浓度在5×1018cm-3和5×1019之间，或在任何合适的值或值范围之间。其他值也是可能的。或者，可以使用其他导电材料。
在一个实施方案中，检验质量块901可包括内部914和外部916。内部914和外部916可通过梁915彼此连接。内部914可以通过系链912连接到锚固件，外部916至少在一些实施方案中可以包围内部部分914。
在一些实施方案中，穿梭质量块920和922可以设置在内部914和外部916之间。在一些实施方案中，可以在相邻梁915之间设置穿梭质量块。穿梭质量块920和922可以通过系链928弹性地耦合到检验质量块901。系链可以将相应的穿梭质量块耦合到梁915或外部916。穿梭质量块920和922可以被配置为感测线性加速度，如下面将进一步描述的。为此，穿梭质量块920可以包括传感器924并且穿梭质量块922可以包括传感器926。
系链928可以定义穿梭质量块的旋转轴。例如，其中一个穿梭质量块920被示为具有旋转轴929。旋转轴可以被配置为将相应的穿梭质量块分成一对质量部分MP1和MP2。质量部分MP1可以相对于旋转轴线限定穿梭质量块的一侧。质量部分MP2可以定义相反的一面。在一些实施方案中，质量部分MP1和MP2可以相对于彼此具有不同的权重。这样，当MEMS加速度计900经历沿z轴的线性加速度时，穿梭质量块可围绕相应的旋转轴929旋转到平面外，因为穿梭质量块的重心偏离旋转轴。
首先，讨论了线性x轴加速度的检测。通过感测穿梭质量块920在x轴上相对于基板的运动，可以至少在一些实施方案中检测线性x轴加速度。用于以这种方式感测线性x轴加速度的一种代表性布置在图10A中示出。为清楚起见，在图10A中仅示出了穿梭质量块920和检验质量块901的一部分。在存在沿x轴指向的加速度ax的情况下，穿梭质量块920可相对于基板移动。在一些实施方案中，穿梭质量块920的重量小于检验质量块901的重量。这样，动量守恒可以使穿梭质量块相对于检验质量块移动。穿梭质量块相对于检验质量块的运动可以通过系链928的存在来实现，系链928可以相对于它们的自然位置弯曲。
可以使用传感器924来感测穿梭质量块相对于基板的运动，传感器924在图10A的非限制性示例中包括指状物934和固定电极932。固定电极932可以锚接基板，并且因此可以在存在x轴加速度的情况下保持静止。指状物934和固定电极932可以形成多个感测电容器。可以感测穿梭质量块920的运动可以检测这种电容器的电容的变化。
线性y轴加速度ay的检测可以以类似的方式执行，如图10B所示。在该示例中，穿梭质量块922(在一些实施例中比检验质量块901重)可以相对于基板沿y轴移动。可以感测穿梭质量块922的运动可以检测由指状物938和固定电极936形成的电容器的电容的变化。
系链928可以以多种方式中的任何一种来实现。例如，系链928可以包括一个或多个梁，其被配置为响应于加速而扭矩和/或弯曲。图11中示出了系链928的一种可能的实施方式。如图所示，系链928可以包括将检验质量块901连接到穿梭质量块922的梁970。穿梭质量块922可以包括凹槽972，并且梁970的一端可以连接到凹槽内的穿梭质量块的一部分。梁970可以弯曲以使得穿梭质量块能够沿y轴运动和/或可以扭转以使穿梭质量块绕x轴旋转。
可以通过感测穿梭质量块的旋转来执行线性z轴加速度的检测，如图12所示。图12是在xz平面中的MEMS加速度计900的横截面图，示出了检查质量块901的一部分，包括外部916和内部914，以及穿梭质量块920。如图所示，旋转轴929将穿梭质量块920分成质量部分MP1和MP2。在该配置中，质量部分MP2比质量部分MP1重(具有相对于MP2的MP2更大的表面)，尽管相反的布置也是可能的。在质量部分具有不同重量的实施例中，穿梭质量块的重心相对于旋转轴929偏移。结果，当施加加速度az时，穿梭质量块可绕旋转轴929旋转。这种旋转可能导致质量部分MP1靠近基板990并且质量部分MP2远离基板990移动，反之亦然。
可以通过感测质量部分和基板之间的距离的变化来感测穿梭质量块的旋转。这可以通过在穿梭质量块和设置在基板上的电极之间形成电容器来实现，至少在一些实施方案中。例如，电容器CLZ1可以形成在质量部分MP1(其可以用作第一电极)和电极952之间。类似地，电容器CLZ2可以形成在质量部分MP2和电极950之间。电容器CLZ1和CLZ2可以被配置为以差分方式感测线性z轴加速度。实际上，当这些电容器之一的电容增加时，其他电容器的电容可能减小。由差分排列，由电容器产生的信号可能对共模信号(例如由于基板变形而产生的信号)不敏感。
图12还示出了电极954，其可用于感测角度加速度，如下面将进一步描述的。在一些实施方案中，电极954相对于电极950和/或电极952更靠近锚固件910。
在一个实施方案中，可以通过检测检验质量块901的平面外运动来检测关于x轴和/或y轴的角度加速度。例如，关于y轴的角度加速度的检测在图13示出。应当理解，可以以类似的方式执行关于x轴的角度加速度的检测。在存在关于y轴的角度加速度的情况下，检验质量块901可以旋转使得一侧移动靠近基板990并且相对侧远离它移动(如图13所示)。检验质量块的旋转可以通过系链912的存在来实现。当弹性时，系链912可以将检验质量块恢复到其自然或静止位置，此时MEMS加速度计不再受到角度加速度影响。
可以使用电容器Cay1和Cay2来感测这种角度加速度。电容器Cay1可以形成在电极954和穿梭质量块920和/或内部914之间。类似地，电容器Cay2可以形成在电极956和穿梭质量块920和/或内部914之间。如图所示，由于当电容器Cay1的电容增加时，电容器Cay2的电容减小(反之亦然)，可以响应于角度y轴加速度产生差分信号。
应当理解，在一些实施方案中，由于围绕y轴的角度加速度，穿梭质量块920可以围绕相应的旋转轴929旋转。然而，这些旋转可以作为共模信号被拒绝。例如，由电容器CLz1、CLz2、CLz1'和CLz2'响应于角度加速度产生的信号可以被组合以相互抵消并且响应于线性z轴加速度输出非零值。
可以使用在指状物916和固定电极918之间形成的电容器来感测关于z轴的角度加速度。返回参考图9，指状物916可以具有连接到检验质量块901的外边缘和自由端的一端。自由端可指向通常远离锚固件910的方向。固定电极918可锚接基板。在其他实施方案中，指状物通常可指向锚固件910，如图14的非限制性示例所示。在这种布置中，指状物960形成在检验质量块901中的开口970内。相应的固定电极962可以设置在指状物960附近。指状物960和固定电极962之间形成的电容器的电容的变化可以提供MEMS加速度计所经历的角度z轴加速度的指示。
这里描述的类型的MEMS加速度计可以形成各种系统的一部分，其具有各种领域的应用，例如体育、军事、医疗保健和工业设置(例如，机器健康监测)等。各种系统可以构成物联网网络的一部分或者在物联网网络中使用。现在描述这种系统和应用的示例。
图15是示出系统1500的框图，系统1500可以被配置为2轴惯性传感器、3轴惯性传感器、4轴惯性传感器、5轴惯性传感器和/或6轴惯性传感器。系统1500可以包括MEMS加速度计1502、功率单元1504、感测电路1506和输入/输出(I/O)接口1508。MEMS加速度计1502可以实现为上述MEMS加速度计中的任何一个。在一些实施方案中，感测电路1506和MEMS加速度计1502可以设置在相同的基板上，例如硅基板。在其它实施方案中，感测电路1506和MEMS加速度计1502可以设置在单独的基板上，基板可以彼此结合和/或封装在共同的壳体内。
感测电路1506可以被配置为例如通过将电容变化映射到加速度的大小来感测加速度(线性和/或角度)。感测电路1506可以包括放大器、模数转换器、存储器、处理器、专用集成电路(ASIC)或其他模拟和/或数字电路。
系统1500可以通过有线连接或无线地周期性地向外部监视系统发送指示所感测的角度和/或线性加速度的信号，例如计算机、智能电话、平板电脑、智能手表、智能眼镜或任何其他合适的接收设备。I/O接口1508可以被配置为经由Wi-Fi、蓝牙、低功耗蓝牙(BLE)、Zigbee、线程、ANT、ANT+、IEEE802.15.4、IEEE802.11.ah或任何其他合适的无线通信协议来发送和/或接收数据。替代地或另外地，I/O接口1508可以被配置为使用专有连接协议来发送和/或接收数据。I/O接口1508可以包括一个或多个天线，例如微带天线。在一些实施方案中，I/O接口1508可以连接到电缆，并且可以配置为通过电缆发送和/或接收信号。
系统1500可以使用电源单元1504供电。电源单元1504可以被配置为为感测电路1506、I/O接口1508和/或MEMS加速度计1502供电。在一些实施方案中，电源单元1504可以包括一个或多个电池。在至少一些实施例中，系统1500可以消耗足够少的功率以允许其仅基于电池功率操作延长的时段。在一些实施例中，电池可以是可充电的。动力单元1504可包括一个或多个锂离子电池、锂聚合物(LiPo)电池、基于超级电容器的电池、碱性电池、铝离子电池、汞电池、干电池、锌-碳电池、镍-镉电池、石墨烯电池或任何其他合适类型的电池。在一些实施方案中，电源单元1504可以包括将AC电力转换为DC电力的电路。例如，电源单元1504可以从系统1500外部的电源接收AC电力，例如通过I/O接口1508，并且可以向系统1500的一些或所有组件提供DC电力。在这种情况下，电源单元1504可以包括整流器、电压调节器、DC-DC转换器或用于功率转换的任何其他合适的装置。
在一些实施例中，动力单元1504可包括能量收集组件和/或能量存储组件。可以从周围环境收集能量并且存储能量以在需要时为系统1500供电，其可以包括周期性、随机或连续供电。可以基于系统1500的预期环境来选择实现的能量收集组件的类型，例如基于系统1500可能经历的预期幅度和运动频率、系统可能经历的压力量，除了其他可能的考虑因素之外，系统可能经历的曝光量和/或系统可能暴露的温度。合适的能量收集技术的示例包括热电能量收集、磁振动收获、电过应力收获、光伏收获、射频收获和动能收集。在一些实施例中，能量存储组件可包括超级电容器。
系统1500可以以各种设置部署以检测线性和/或角度加速度，包括体育、医疗保健、军事和工业应用等。现在描述一些非限制性实例。系统1500可以是部署在监视与运动相关的身体活动和表现、患者健康、军事人员活动或用户感兴趣的其他应用中的可穿戴传感器。
一种这样的设置是在汽车或其他车辆中，例如船和飞机。图16示出了一个示例，其中本文所述类型的传感器系统用于汽车中。在图16的示例中，汽车1600包括通过有线或无线连接耦合到汽车的车载计算机1604的控制单元1601。控制单元1601可以包括图15的系统1500。系统1500可包括附接到汽车1600的合适部分的包装或壳体。作为示例，系统1500的MEMS加速度计可沿行驶方向和/或垂直于行驶方向感测加速度。附加地或替代地，MEMS加速度计可以被配置为感测垂直加速度，从而监测例如悬架的状态。附加地或替代地，MEMS加速度计可以被配置为感测角度加速度(例如，滚动、俯仰和/或偏航)以监测例如汽车的稳定性。控制单元1601可以从车载计算机1604接收动力和控制信号，其可以向驾驶员输出指示线性和/或角度加速度的信息。
作为另一个例子，系统1500可以用在导管中。系统1500可以设置在导管的末端附近。当导管插入或从受试者移除时，可以通过MEMS加速度计1502检测角度和线性加速度。作为例子，该信息可以提供所使用的力的量的指示，以及是否将导致对患者的损害。感测电路1506可以经由I/O接口1508将检测到的加速度提供出导管。图17示出了与患者心脏1701结合使用的导管1710。导管1710可以包括装置1712，装置1712可以包括系统1500。在一些实施方案中，装置1712可以设置在导管1710的一端。在一些实施方案中，导管1710可以放置成与心脏1701接触，并且可以被配置为使用角度MEMS加速度计1502感测心脏运动和/或心率。在一些实施方案中，导管1710可以插入通向心脏1701的血管中，例如血管1702。虽然图17示出了与心脏结合使用的导管1710，但是可以使用导管1710来感测任何其他合适器官的运动。
本申请的各方面可以提供一个或多个益处，其中一些已经在先前描述过。现在描述这些益处的一些非限制性实例。应当理解，并非所有方面和实施例都必须提供现在描述的所有益处。此外，应当理解，本申请的方面可以为现在描述的那些提供额外的益处。
本申请的各方面提供了MEMS加速度计，其被配置为使用单个装置来感测线性和角度加速度计。与传统装置相比，本文所述类型的MEMS加速度计可以更紧凑，因此减少了基板上的不动产需求。另外，这里描述的类型的MEMS加速度计可以允许降低制造成本，因为可以在线性感测元件和角度感测元件之间共享制造步骤。

Claims (20)

1.一种角度和线性加速度计，包括：
连接到基板的至少一个锚固件；
通过多个系链耦合到所述至少一个锚固件的检验质量块，其中所述多个系链中的系链相对于穿过所述检验质量块的中心并且基本上垂直于所述基板的平面对称；
第一电容器，被配置为响应于所述检验质量块的旋转运动而产生第一感测信号；
第二电容器，被配置为响应于所述检验质量块的线性运动而产生第二感测信号；以及
参考电容器，由设置在所述基板上的电极和刚性连接到所述基板的梁形成，所述参考电容器被配置为产生参考信号。
2.根据权利要求1所述的角度和线性加速度计，其中所述第一电容器包括连接到所述基板的固定电极和耦合到所述检验质量块的自由端梁。
3.根据权利要求2所述的角度和线性加速度计，其中所述检验质量块包括具有外边缘和内边缘的质量部分，并且其中所述自由端梁具有靠近所述内边缘的固定端和靠近所述检验质量块的中心的自由端。
4.根据权利要求3所述的角度和线性加速度计，其中所述固定电极是第一固定电极，并且所述自由端梁是第一自由端梁，以及其中所述第二电容器包括连接到所述基板的第二固定电极和耦合到所述检验质量块的第二自由端梁。
5.根据权利要求4所述的角度和线性加速度计，其中所述第二自由端梁具有固定端和自由端，所述第二自由端梁的固定端比所述第二自由端梁的自由端相对于所述检验质量块的中心更近。
6.根据权利要求1所述的角度和线性加速度计，其中所述第二电容器被配置为响应于所述检验质量块的平面外运动产生感测信号，和
其中，所述第二电容器由设置在所述基板上的电极和所述检验质量块的一部分形成。
7.根据权利要求6所述的角度和线性加速度计，还包括被配置为基于所述感测信号和所述参考信号确定所述角度和线性加速度计的平面外加速度的电路。
8.根据权利要求1所述的角度和线性加速度计，其中所述电极是第一电极，并且其中所述第一电容器被配置为响应于角加速度感测所述检验质量块的平面外运动，并且其中所述第一电容器由设置在所述基板上的第二电极和所述检验质量块的一部分形成。
9.一种用于感测角度和线性加速度的方法，该方法包括：
通过第一感测电容器，经过响应于围绕第一旋转轴的角度加速度产生第一感测信号，感测经由至少一个锚固件连接到基板的检验质量块的旋转运动，其中所述检验质量块通过至少一个系链连接到所述至少一个锚固件，所述至少一个系链相对于穿过所述检验质量块的中心并且基本上垂直于所述基板的平面对称，和
感测所述检验质量块的线性运动，其中感测所述检验质量块的线性运动包括：
通过第二感测电容器，响应于沿第一轴的线性加速度产生第二感测信号；
通过参考电容器产生参考信号，所述参考电容器由设置在所述基板上的电极和刚性连接到所述基板的梁形成；以及
组合所述第二感测信号和所述参考信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一旋转轴和所述第一轴彼此平行。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一旋转轴和所述第一轴彼此垂直。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括通过第三感测电容器，经过响应于沿不同于所述第一轴的第二轴的线性加速度产生第三感测信号，感测所述检验质量块的线性运动。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括通过第三感测电容器，经过响应于围绕不同于所述第一旋转轴的第二旋转轴的角度加速度产生第三感测信号，感测所述检验质量块的角度运动。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括通过第四感测电容器，经过响应于围绕不同于所述第一旋转轴和所述第二旋转轴的第三旋转轴的角度加速度产生第四感测信号，感测所述检验质量块的角度运动。
15.一种角度和线性加速度计，包括：
连接到基板的至少一个锚固件；
通过第一多个系链耦合到所述至少一个锚固件的检验质量块；
通过第二多个系链耦合到所述检验质量块的穿梭质量块；
第一感测电容器，至少部分地由所述检验质量块形成，所述第一感测电容器被配置为响应于所述检验质量块的角度运动而产生第一感测信号；和
第二感测电容器，至少部分地由所述穿梭质量块形成，所述第二感测电容器被配置为响应于所述穿梭质量块的运动而产生第二感测信号。
16.根据权利要求15所述的角度和线性加速度计，其中所述第二感测电容器被配置为响应于所述穿梭质量块的角度运动而产生所述第二感测信号，
其中所述第二多个系链限定所述穿梭质量块的旋转轴，并且
其中所述穿梭质量块具有相对于所述旋转轴偏移的重心。
17.根据权利要求16所述的角度和线性加速度计，其中所述穿梭质量块包括第一质量部分和第二质量部分，所述第一质量部分和所述第二质量部分相对于所述旋转轴设置在所述穿梭质量块的相对端上，所述第一质量部分和所述第二质量部分具有不同的重量，
其中，所述第二感测电容器由所述第一质量部分和设置在所述基板上的第一电极形成，和
还包括第三感测电容器，所述第三感测电容器由所述第二质量部分和设置在所述基板上的第二电极形成。
18.根据权利要求15所述的角度和线性加速度计，其中所述第二感测电容器被配置为响应于所述穿梭质量块的线性运动而产生所述第二感测信号，并且其中
所述第二感测电容器由连接到所述穿梭质量块的自由端梁和锚接所述基板的固定电极形成。
19.根据权利要求15所述的角度和线性加速度计，其中所述第一感测电容器由连接到所述检验质量块的自由端梁和锚接所述基板的固定电极形成。
20.根据权利要求15所述的角度和线性加速度计，其中所述检验质量块比所述穿梭质量块重。
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