CN112230018B - 电容式微机械加速度计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电容式微机械加速度计，并且特别地涉及具有可移动的转子的加速度传感器，当加速度计以垂直于基板平面的加速度分量进行移动时，所述可移动的转子可以旋转离开基板平面。电容式微机械加速度计包括附加的阻尼弹簧以减少转子在基板平面中的不需要的移动，从而减小由转子在基板平面中的运动引起的寄生电容。阻尼弹簧相对于加速度计的其他部件竖直地凹入，以使阻尼弹簧对转子离开基板平面的运动的影响最小化。

Description

电容式微机械加速度计

技术领域

本公开内容涉及电容式加速度计并且涉及具有可移动的转子的加速度传感器，当加速度计以垂直于基板平面的加速度分量进行移动时，所述可移动的转子可以旋转离开基板平面。这样的传感器可以与测量基板平面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用于汽车应用诸如电子稳定控制(ESP/ESC)、防抱死制动(ABS)、电动驻车制动(EPB)、坡道起步辅助(HSA)、电子控制悬架(ECS)、前灯调平或安全气囊展开，或者出于导航目的与作为惯性测量单元(IMU)的一部分的陀螺仪组合使用。

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基板不可移动的定子以及相对于基板至少部分可移动的转子。在本公开内容中，术语“转子”和“定子”两者指代互连的微机械结构，诸如杆或梁。结构以及它们的互连可以通过蚀刻基板例如硅基板来形成。

在本公开内容中，术语“杆”和“梁”指代例如由硅制成的与可以被称为“弹簧”的更柔性的结构相比通常是刚性的细长结构。刚性和柔性是相对的术语。尽管构成转子的杆和梁将具有一定的柔性，但当转子移动时，它们将仍然会相对于彼此近似良好地保持它们的相互位置，并且只有悬挂转子的弹簧才将经历由于移动引起的显著的柔性变形。

转子和定子通常在它们的互连结构中的至少一些结构上包括导电电极区域以便于转子与定子之间的电气测量。

三轴加速度计通常包括可以被标记为X-Y平面的基板平面。定子可以是基板平面中的固定结构。可以利用转子在基板平面中实现加速度传感器，该转子响应于沿着平面中的轴的加速移动而沿该轴进行线性运动。转子可以被实现为跷跷板，使得其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围绕该轴进行旋转运动。以这种方式，当转子进行旋转运动时，其沿着离开基板平面的方向移动。

如果转子被实现为跷跷板，则其质心不应与旋转轴重合，因为那样将使得其对线性加速度无响应。因此，跷跷板转子至少在某种程度上应当是不平衡的跷跷板。跷跷板转子可以被实现为完全单侧的跷跷板，使得转子的所有部分位于旋转轴的一侧上，该侧可以被称为第一侧。更精确地，如果可以绘制与其旋转轴交叉以使得整个转子位于平面的一侧上的平面，则跷跷板转子是单侧的。被实现为跷跷板的转子还可以是双侧的，使得转子的一些部分位于轴的一侧上，该侧可以被称为第一侧，并且一些部分位于轴的相对侧上，该侧可以被称为第二侧。对于双侧转子，不可能绘制与其旋转轴交叉以使得整个转子位于平面的一侧上的平面。

发明内容

本发明涉及电容式微机械加速度计，特别地涉及包括以下的电容式微机械加速度计：基板，其限定基板平面；转子，其经由一个或更多个扭转弹簧安装至基板，一个或更多个扭转弹簧使得转子能够相对于基板平面围绕转子旋转轴旋转；以及定子，其相对于基板平面被固定。

转子包括一个或更多个转子电极，并且定子包括一个或更多个定子电极，并且转子电极和定子电极被配置成使得转子的旋转引起转子电极和定子电极的有效面积和/或转子电极与定子电极之间的距离的变化。

电容式微机械加速度计还包括将转子连接至基板的一个或更多个阻尼弹簧，其中，每个阻尼弹簧的垂直于基板平面的高度小于一个或更多个扭转弹簧的垂直于基板平面的高度。阻尼弹簧阻尼转子在X-Y平面中即在基板平面中的移动。特别地，使用凹入的弹簧，即具有比加速度计的其他部件的高度小的高度的弹簧，允许在X-Y平面中发生阻尼而没有显著影响转子在Z方向上即离开基板/X-Y平面的移动。

阻尼弹簧中的一个或更多个可以从转子延伸至电容式微机械加速度计的外部。

加速度计可以包括两个向外延伸的阻尼弹簧。

阻尼弹簧可以平行于转子旋转轴取向或者可以垂直于转子旋转轴取向。

微机械加速度计可以包括四个向外延伸的阻尼弹簧。阻尼弹簧中的两个可以平行于转子旋转轴取向，并且阻尼弹簧中的两个可以垂直于转子旋转轴取向。

一个或更多个向外延伸的阻尼弹簧可以连接至转子的相对于转子旋转轴的远端。

转子可以包括横向转子杆和两个纵向转子杆，两个纵向转子杆垂直地远离转子旋转轴延伸，并且横向转子杆平行于转子旋转轴设置在纵向转子杆的远端处，并且其中，一个或更多个转子电极设置在横向转子杆上。

转子可以经由一个或更多个扭转弹簧和转子悬挂件连接至基板，使得定子和转子悬挂件固定至基板上的公共锚定点，并且一个或更多个阻尼弹簧连接至公共锚定点。

阻尼弹簧在平行于转子旋转轴的方向上远离转子朝向加速度计的内部延伸。

阻尼弹簧在垂直于转子旋转轴的方向上远离转子朝向加速度计的内部延伸。

加速度计可以包括四个阻尼弹簧，第一对阻尼弹簧从转子向内延伸，并且第二对阻尼弹簧从转子向外延伸。第一对阻尼弹簧和第二对阻尼弹簧中的一对可以平行于转子旋转轴取向，并且第一对阻尼弹簧和第二对阻尼弹簧中的另一对可以垂直于转子旋转轴取向。

一个或更多个转子电极以及一个或更多个定子电极可以形成交错的梳或平行的板。

附图说明

图1示意性地示出了电容式微机械加速度计。

图2示出了图1中描绘的电容式微机械加速度计的截面。

图3描绘了电容式微机械加速度计的转子在寄生模式下的移动。

图4示出了本发明的电容式微机械加速度计的第一实施方式的示意图。

图5示出了图4中描绘的电容式微机械加速度计的截面。

图6示出了本发明的电容式微机械加速度计的第二实施方式的示意图。

图7示出了本发明的电容式微机械加速度计的第三实施方式的示意图。

图8示出了本发明的电容式微机械加速度计的第四实施方式的示意图。

具体实施方式

本公开内容描述了电容式微机械加速度计。加速度计包括基板，其限定了在横向方向和纵向方向(在图1中示出为X轴和Y轴)延伸的基板平面，横向方向垂直于纵向方向。加速度计测量沿垂直于基板平面的竖直轴(在图2中示出为Z轴)的加速度。加速度计包括相对于基板可移动的转子以及相对于基板不可移动的转子悬挂件和一个或更多个定子。转子包括一个或更多个转子电极，并且定子包括一个或更多个定子电极。

转子电极和定子电极被布置成形成电容器，其中一个或更多个转子电极形成电容器的一个板，并且一个或更多个定子电极形成电容器的另一个板。在优选实施方式中，诸如图1中所描绘的那样，转子电极131和定子电极161、171形成为交错的齿。然而，本发明适用于使用其他类型的转子电极和定子电极诸如板状电极的MEMS加速度计，其中，通过测量转子电极离开基板平面的移动来检测MEMS装置的加速度。因此，尽管关于梳状电极描述和描绘了本发明，但是将理解，本发明可以与其他类型的电极一起使用。

根据常规的电容定律，电容C与电极之间的交叠面积A和电容器板之间的间隔距离d成比例，即

其中，ε是设置在板之间的介电材料的介电常数。在转子平行于定子即平行于基板平面对齐的中立位置中，一个或更多个转子电极和一个或更多个定子电极具有大的交叠面积A，从而提供大的电容C。此外，电极之间的距离d小。对于梳状电极电容器，当转子旋转得与基板平面不平行时，交叠面积A减小并且距离d增大，从而产生减小的电容C。对于板状电极电容器，距离d增大，也导致减小的电容C。转子移动的程度以及因此交叠面积A和/或距离d的变化取决于在Z方向上施加的力的分量，该分量与外壳在Z方向上的加速度成正比。因此，电容的变化程度取决于外壳的加速度，并且因此外壳在Z方向上的加速度能够通过测量电容的变化来确定。因此，加速度计被配置成执行差分电容测量，并且然后差分电容测量能够用于计算外壳在Z方向上的加速度。

转子-定子系统的电容的变化被称为“平面外”模式，因为电容的变化取决于转子的与基板平面不平行的移动。然而，加速度计诸如上面描述的加速度计容易受到寄生的“平面内”模式的影响，从而导致电容的与外壳的加速度不直接相关的不期望的变化。例如，在图1中描绘的实施方式中，其中，转子电极131和定子电极161、171是交错的，转子电极在X-Y平面中的移动——即转子的不具有Z分量的移动引起转子电极与定子电极之间的距离d的进一步变化，从而以与被测量的Z轴加速度不相关的方式改变电容C。在板状电极电容器中，转子电极在X-Y平面中的移动使板之间的交叠面积A改变，从而以与Z轴加速度不相关的方式改变电容C。当加速度计受到外部驱动的振动时，并且尤其是当振动与加速度计外壳的固有频率一致时，电容变化的这种寄生平面内模式尤其明显。参照图3更详细地描绘和描述了转子在寄生模式下的不期望的移动。

图1示意性地示出了使用梳状电极的电容式微机械加速度计的实施方式。基板平面在本公开内容中对应于X-Y平面。在本公开内容中，术语“基板”指代从中已经制备有构成传感器的微机械结构的主体。当结构完成时，基板的其余部分形成围绕加速度计的支承体。基板可以例如是硅晶片。构成传感器的微机械结构可以通过蚀刻和涂覆方法从基板来制造。换言之，在本公开内容中，术语“基板”指代形成结构层(或器件层)的薄基板，从结构层中制造加速度计中的微机电结构。该基板通常需要来自单独的、更厚的处理晶片或支承晶片的结构支承。在本公开内容中，当转子静止时，即当转子处于与定子对齐并大致平行于其上形成有加速度计的其他元件的基板的表面的中性位置时，基板平面或X-Y平面与转子平行。

如上面所提到的，竖直的Z轴被定义为垂直于X-Y平面。图1中所描绘的微机械部件中的一些微机械部件可以具有与基板相同的厚度，其他微机械部件可以具有较小的厚度。在本公开内容中，基板以其整个厚度构成X-Y平面，并且术语“上方”以及“下方”指代相对于基板的表面在Z坐标上的差异。换言之，图1中所描绘的在基板平面“上方”的对象可以被理解为位于比图1中所示的部件的顶表面离观察者更近，而在基板平面“下方”的对象可以被理解为位于比图1中所描绘的部件的底表面离观察者更远。图2示出了基板平面中的装置部件/转子140上方的加速度计外壳210。

加速度计被配置成用于测量在Z轴方向上的加速度，该Z轴在本公开内容中将被称为竖直轴，并且该轴垂直于基板平面。加速度计包括由横向转子杆130以及两个纵向转子杆140和150构成的转子。横向转子杆130以及两个纵向转子杆140和150一起形成框，该框可以部分地包围基板平面上的其他部件。如上面简要提到的，转子还包括用作转子电极的一组转子电极手指131。手指的数量可以比图1中示意性地示出的数量大得多，而手指之间的间隔可以比图1中示意性地示出的间隔小得多。

图1中的传感器还包括具有横向定子杆160和170以及用作定子电极的相应组的定子电极手指161和171的两个定子。转子电极和定子电极可以被涂覆，并且它们可以从基板的顶面和/或底面竖直地凹入。如图1所示，框形的转子可以部分地包围定子。横向定子杆160和170在定子锚定点162和172处固定至基板。在本公开内容中，术语“锚定点”指代在其中诸如杆的物体可以坚固地附接至基板的区域。

转子电极和定子电极的位置和数量以及它们的几何形状和相互定位可以根据预期的测量应用以多种方式针对电容式测量进行优化。

如上面所提到的，转子连接至转子悬挂件，转子悬挂件通常包括附接至转子的一个或更多个横向扭转弹簧。扭转弹簧在横向转子旋转轴上对齐。尽管本文中详细描述了扭转弹簧的使用，但是将理解，可以使用其他类型的弹簧来将转子连接至转子悬挂件。

转子悬挂件可以锚定至一个或更多个转子锚定点。在本公开内容中，术语“悬挂件”指代包括至少一个或更多个弹簧诸如扭转弹簧的结构。如果一个或更多个弹簧没有直接连接至锚定点，则悬挂件结构还可以指代以从转子锚定点延伸至弹簧的顺序连接的杆或梁。在使用扭转弹簧的情况下，当横向的扭转弹簧扭曲时，转子转动。悬挂件中的可选的杆或梁不会发生大量的弯曲或扭曲。相反，它们的主要功能是位移，因为它们允许转子锚定点安置在距扭转弹簧一定距离。

在本公开内容中，术语“扭转弹簧”指代具有使扭转弹簧易于围绕其纵向尺寸扭转扭曲的纵横比的硅结构。在这种情况下，“横向”扭转弹簧意指其纵向尺寸与图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，但在竖直的Z方向上是厚的以防止平移移动离开X-Y平面。可替选地，横向扭转弹簧可以在X-Y平面中具有曲折的形状并且在Z方向上是厚的。例如，曲折的弹簧能够允许围绕X轴扭转扭曲，而不必在Y轴的方向上变窄。

在图1的装置中，转子悬挂件包括转子悬挂件杆180，并且其中，第一横向扭转弹簧191附接至转子悬挂件杆180的一端，并且第二横向扭转弹簧193附接至转子悬挂件杆180的另一端。转子悬挂件杆180锚定至转子锚定点182。如果需要将扭转弹簧相对于转子锚定点进一步移位，则可以在锚定的悬挂件杆与扭转弹簧之间添加另外的悬挂件杆。这些另外的悬挂件杆可以在横向方向或纵向方向上延伸。

包括横向转子杆130以及第一纵向转子杆140和第二纵向转子杆150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中所示的横向转子旋转轴(RRA)枢转。该轴由扭转弹簧191和193的位置确定。两个扭转弹簧必须在同一轴上对齐以促进转子的旋转或枢转。

如上所述，当加速度计在竖直方向上经历加速运动时，转子能够围绕横向转子旋转轴旋转，并且能够利用上述在转子电极与定子电极之间进行的差分电容测量来检测该移动。

图1中所示的转子还可以被表征为双侧跷跷板，因为它延伸至横向转子旋转轴(此后其可以被称为RRA或者被称为横向RRA)的两侧。换言之，每个纵向转子杆140和150穿过横向转子旋转轴从横向转子旋转轴的第一侧延伸至第二侧。然而，本发明不限于双侧跷跷板转子，并且实际上也可以与单侧转子一起使用。

在图2中从另一角度示出了转子，图2示出了图1中的截面A-A。图2示出了第一纵向转子杆140以及具有与基板平面相邻的内外壳平面211的加速度计外壳210。纵向转子杆140延伸至RRA的两侧。换言之，转子140在第一方向和第二方向二者上从RRA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基板平面中。第一方向是正的Y方向并且第二方向是负的Y方向。当加速度计在Z轴的方向上经历加速时，转子围绕RRA旋转，离开X-Y平面。扭转弹簧191和193的刚度被配置成以特定于应用的期望的加速度达到合适的移动。

外壳210向左和向右延伸超出第一传感器。外壳在所有侧面上包围加速度计，但是外壳的位于远离传感器的部分除了如下面更详细地描述的作为用于阻尼弹簧的潜在的锚定点之外，与本公开内容无关，并且未在图1中示出。外壳与传感器之间的空间是密封空间，通常填充有惰性气体。

图3描绘了在转子301在X-Y平面中相对于定子302移动期间即在寄生模式下转子的位置。转子301的移动引起转子电极与定子电极之间的距离的变化，从而导致电容的变化，该电容的变化是附加的并且与外壳在Z方向上的加速度不直接相关，从而导致不正确的加速度测量。例如，转子301在X-Y平面中的移动可以由外壳在X-Y方向上的加速度引起，并且当外壳在X-Y平面中以其固有频率振动时尤其明显。由于上述电容变化的寄生平面内模式，这样的运动导致在计算出的装置的加速度的重大误差。

类似地，在板状电极加速度计(图中未示出)的情况下，转子电极在X-Y平面中的移动能够使转子电极与定子电极之间的交叠面积减小，从而以与外壳在Z方向上的加速度无关的方式改变系统的电容。

本发明的实施方式通过提供将转子301连接至基板的附加的阻尼弹簧来减少转子301在X-Y平面中的运动。尽管关于梳状电极加速度计诸如图1和图2中所描绘的梳状电极加速度计描绘和描述了阻尼弹簧，但是将理解，相同的阻尼弹簧也能够与板状电极加速度计一起使用。然而，在MEMS加速度计中包括附加的弹簧并非不重要的：将转子连接至外壳的阻尼弹簧的添加也显著使装置的正常模式变强硬，即减少了转子在Z方向上的运动，从而显著降低了装置的灵敏度。

因此，为了将阻尼弹簧并入到装置中，阻尼弹簧必须在X-Y平面中提供足够的刚度以减少转子在X-Y平面中的运动，同时还在Z方向上提供显著较低的刚度以允许转子在Z方向上的移动而没有明显的阻碍。可以通过使用凹入的阻尼弹簧来克服该问题，所述凹入的阻尼弹簧具有在Z方向上比MEMS加速度计的其他部件诸如转子和/或定子低的高度。可以看出，对于梁弹簧，在平面外模式下即Z方向上的弹簧常数与wh³/l³成比例，其中w是梁在X-Y平面的Y方向上的宽度，h是梁在Z方向上的高度，以及l是梁在X-Y平面的X方向上的长度。因此，通过使梁在Z方向上的高度最小化，在Z方向上的弹簧常数即弹簧的刚度在几何上减小。相比之下，弹簧在X方向上的刚度与高度h成正比。因此，弹簧在X方向上的刚度受高度h的变化的影响比在Z方向上的刚度受到的影响小得多。

在制造MEMS装置诸如MEMS加速度计的典型过程中，蚀刻基板以产生诸如转子、定子和弹簧的微机械结构。在蚀刻之前，将基板沉积到支承晶片上，并且基板具有与基板平面平行排齐即垂直于Z方向的上表面。上表面在支承晶片上方限定基板在Z方向上的高度。在蚀刻期间，通过对蚀刻剂具有抵抗力的掩模材料来保护基板上表面的一些部分免受蚀刻剂的腐蚀。当在蚀刻之后去除掩模时，基板上表面的被掩盖的部分保持与蚀刻之前在基板上方相同的高度。基板的已经被蚀刻使得它们在基板上方的高度比基板的被掩盖的部分小的其他部分被称为凹入。微机械结构的凹入深度被定义为从基板的上表面到微机械结构的上表面的竖直距离。

在欧洲专利申请公开EP 3409639A1中描述了一种用于制造包括具有不同高度的元件的这样的多层微机械结构的方法，其公开内容通过引用并入本申请中。

图4示出了本发明的加速度计的第一实施方式的示意图。与上述装置相同，示出了转子401和定子402，并且转子401经由弹簧403连接至转子悬挂件404。图4的加速度计另外包括连接至转子401再连接至基板上的阻尼弹簧锚定点406的阻尼弹簧405。将阻尼弹簧405添加至转子减小了由振动引起的在X-Y平面中的运动幅度。

如图4所示，阻尼弹簧405靠近转子电极连接至转子401，即阻尼弹簧405在纵向转子杆的远离转子旋转轴RRA的端部连接至纵向转子杆14、15中的任一个，或者连接至横向转子杆13的相对端部。阻尼弹簧405从转子向外延伸，即朝向加速度计外壳的外部延伸，并且连接至基板，使得弹簧的纵向轴平行于转子旋转轴。由于转子401经由弹簧403固定至转子悬挂件404，因此转子401在X-Y平面中的最大运动出现在转子的远离转子旋转轴RRA的端部，即转子401的定位有转子电极的端部。根据胡克定律，使弹簧延伸距离x所需的力相对于距离x线性增加。因此，经由位于转子401的远端处的阻尼弹簧405将转子401连接至基板使阻尼弹簧405的恢复力最大化，并且因此使弹簧对转子401的运动的阻尼作用最大化，在转子401的远端处出现转子在X-Y平面中的最大位移。

图5示出了沿图4中所示的线B-B截取的截面。图2中所示的加速度计外壳210以及内外壳平面211在图5中再次可见，并且在截面中示出了阻尼弹簧405。如在图5中能够看到的，阻尼弹簧405的高度h从转子401的上表面凹入。

然而，将理解，转子401的远端也是出现转子401在Z方向上的最大位移的地方。因此，位于转子401的远端处的阻尼弹簧405也对转子在正常模式下即在Z方向上的移动具有最大的影响。因此，在图6中描绘的本发明的第二实施方式中，阻尼弹簧605在比图4中描绘的实施方式中靠近转子旋转轴RRA的位置处与转子601连接。因此，转子601的旋转导致阻尼弹簧605在Z方向上的较小的位移，从而导致阻尼弹簧605的较小的恢复力，并且因此提高了阻尼弹簧对小的加速度的灵敏度。

此外，代替从转子601向外延伸至加速度计外壳的外部，在图6的实施方式中，阻尼弹簧605从转子601向内延伸至加速度计外壳的内部，从而将转子601连接至公共锚定点606。定子602和转子悬挂件604也固定至公共锚定点606。与图4中描绘的实施方式中一样，在图6的实施方式中，扭转弹簧603将转子601连接至转子悬挂件604。对于转子悬挂件604和定子602使用公共锚定点在本领域是已知的，例如如在欧洲专利号EP3014284B1中所描述的，其公开内容通过引用并入在本申请中。用于将转子悬挂件锚定至基板的锚定点和用于将定子锚定至基板的锚定点基本上位于一个且相同的位置或者基本上彼此相邻。这样的锚定使机械应力以相同的方式移动转子电极和定子电极。当转子电极与定子电极之间的关系位置不变时，传感器输出也不变。因此，能够使来自转子电极和定子电极的共同运动的误差最小化。在其中定子锚定点和转子锚定点被固定至基板的区域被称为“公共锚定点”。

通过经由阻尼弹簧605将转子601连接至公共锚定点606，例如由于以加速度计外壳的固有频率进行的振动引起的基板的变形不会使转子601(在其正确的位置)与在其处阻尼弹簧605被锚定至基板的点之间的相对距离改变。相比之下，在图4的实施方式中，基板的变形可能使阻尼弹簧405的锚定点相对于转子401的正确位置而移动，从而导致而不是消除转子在X-Y平面中的移动。作为连接至公共锚定点606的替选，转子601可以经由阻尼弹簧605连接至被定位成与公共锚定点606相邻的其他锚定点。

此外，由于阻尼弹簧605从转子601向内延伸至公共锚定点606，因此阻尼弹簧605的长度被最大化而没有如图4的实施方式中的向外延伸的阻尼弹簧405的情况那样增加加速度计外壳的整体尺寸。如上面所提到的，阻尼弹簧在Z方向上的弹簧常数与wh³/l³成比例，其中w是梁在X-Y平面中的宽度，h是梁在Z方向上的高度，以及l是梁在X-Y平面中的长度。因此，通过增加阻尼弹簧605在X-Y平面中的长度，图6的实施方式进一步减小了阻尼弹簧605在Z方向上的弹簧常数，从而导致装置对低加速度的灵敏度增加。

图7示出了本发明的另一实施方式，其中，提供阻尼弹簧705以减小转子701在Y方向上的运动，相比之下，图4和图5的弹簧减少了转子在X方向上的运动。除了转子701上的附接位置和阻尼弹簧的取向外，图7的阻尼弹簧705以与关于图4的弹簧405所描述的相同的方式被配置。为了减少转子在X方向和Y方向二者上的运动，图7的弹簧705可以与图4或图5的阻尼弹簧结合使用。如图7所示，阻尼弹簧705连接至锚定点706并且在Y方向上远离横向转子杆朝向加速度计外壳的外部延伸。

在图8中示出了用于减少转子在Y方向上的运动的替选实施方式。转子801经由阻尼弹簧805连接至转子悬挂件804。与将转子悬挂件804连接至转子801以使转子能够围绕转子旋转轴旋转的扭转弹簧803相比，阻尼弹簧805连接至横向转子杆(图1中的130)并且明显更长，从而允许转子在Z方向上移动离开X-Y平面。此外，通过将阻尼弹簧805连接至转子悬挂件804，阻尼弹簧经由转子悬挂件804连接至公共锚定点806。因此，如同图6的实施方式中那样，例如由于以加速度计外壳的固有频率进行的振动引起的基板的变形不会使转子801(在其正确的位置)与在其处阻尼弹簧805锚定至基板的点之间的相对距离改变。此外，将理解，为了使转子在X方向和在Y方向二者上的运动最小化，图7的阻尼弹簧805可以与图4的阻尼弹簧405或图6的阻尼弹簧605结合使用。

虽然图4至图6中描绘的阻尼弹簧已经被描绘为梁，但是其他形状也可以用于阻尼弹簧。例如，可以使用以下阻尼弹簧，其包括增加弹簧的有效长度的曲折部分或叉状部分，从而显著减小Z方向上的弹簧常数，同时对X方向或Y方向上的弹簧常数具有较小的影响。

Claims (12)

1.一种电容式微机械加速度计，包括：

基板，其限定基板平面；

转子，所述转子经由一个或更多个扭转弹簧安装至所述基板，所述一个或更多个扭转弹簧使得所述转子能够相对于所述基板平面围绕转子旋转轴旋转；以及

定子，其相对于所述基板平面被固定；其中，

所述转子包括一个或更多个转子电极并且所述定子包括一个或更多个定子电极，所述转子电极和所述定子电极被配置成使得所述转子的旋转引起所述转子电极和所述定子电极的有效面积和/或所述转子电极与所述定子电极之间的距离的变化，

其特征在于，

所述电容式微机械加速度计还包括将所述转子连接至所述基板的一个或更多个阻尼弹簧，其中，每个阻尼弹簧的垂直于所述基板平面的高度小于所述一个或更多个扭转弹簧的垂直于所述基板平面的高度；

所述阻尼弹簧从所述转子朝向所述电容式微机械加速度计的内部延伸；

所述转子经由所述一个或更多个扭转弹簧和转子悬挂件连接至所述基板；

所述定子和所述转子悬挂件固定至所述基板上的公共锚定点；并且

所述一个或更多个阻尼弹簧连接至所述公共锚定点，或者所述一个或更多个阻尼弹簧经由所述转子悬挂件连接至所述公共锚定点。

2.根据权利要求1所述的电容式微机械加速度计，其中，一个或更多个另外的阻尼弹簧从所述转子延伸至所述电容式微机械加速度计的外部。

3.根据权利要求2所述的电容式微机械加速度计，其中，所述加速度计包括两个向外延伸的阻尼弹簧。

4.根据权利要求3所述的电容式微机械加速度计，其中，外部延伸的所述阻尼弹簧平行于所述转子旋转轴取向。

5.根据权利要求3所述的电容式微机械加速度计，其中，外部延伸的所述阻尼弹簧垂直于所述转子旋转轴取向。

6.根据权利要求2所述的电容式微机械加速度计，其中，所述微机械加速度计包括四个向外延伸的阻尼弹簧，并且其中，所述阻尼弹簧中的两个平行于所述转子旋转轴取向并且所述阻尼弹簧中的两个垂直于所述转子旋转轴取向。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的电容式微机械加速度计，其中，一个或更多个向外延伸的阻尼弹簧连接至所述转子的相对于所述转子旋转轴的远端。

8.根据权利要求2至6中任一项所述的电容式微机械加速度计，其中，所述转子包括横向转子杆和两个纵向转子杆，所述两个纵向转子杆远离所述转子旋转轴垂直地延伸，并且所述横向转子杆平行于所述转子旋转轴设置在所述纵向转子杆的远端处，并且其中，所述一个或更多个转子电极设置在所述横向转子杆上。

9.根据权利要求1所述的电容式微机械加速度计，其中，所述阻尼弹簧在平行于所述转子旋转轴的方向上远离所述转子朝向所述加速度计的内部延伸。

10.根据权利要求1所述的电容式微机械加速度计，其中，所述阻尼弹簧在垂直于所述转子旋转轴的方向上远离所述转子朝向所述加速度计的内部延伸。

11.根据权利要求2至6或权利要求9至10中任一项所述的电容式微机械加速度计，其中，所述加速度计包括四个阻尼弹簧，第一对阻尼弹簧从所述转子向内延伸并且第二对阻尼弹簧从所述转子向外延伸，其中，所述第一对阻尼弹簧和所述第二对阻尼弹簧中的一对平行于所述转子旋转轴取向，并且所述第一对阻尼弹簧和所述第二对阻尼弹簧中的另一对垂直于所述转子旋转轴取向。

12.根据权利要求2至6或权利要求9至10中任一项所述的电容式微机械加速度计，其中，所述一个或更多个转子电极和所述一个或更多个定子电极形成交错的梳或平行的板。

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