CN116577525B - 惯性传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种惯性传感器,包括:包括衬底和器件结构,所述器件结构位于所述衬底的一侧之上,所述器件结构包括可动质量块以及用于固定所述可动质量块的中心锚点,所述可动质量块包括第一质量单元和第二质量单元,所述第一质量单元的质量与所述第二质量单元的质量不等,旨在通过在邻近第一质量单元的一侧或者在邻近第二质量单元的一侧布置有静电力驱动结构,通过向所述静电力驱动结构施加电压产生静电力,使发生粘连的质量单元复位并正常工作。采用本发明提供的技术方案能够避免惯性传感器在遇到大冲击时发生粘连的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器技术领域,更为具体的说涉及惯性传感器。
背景技术
跷跷板结构是MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统)电容加速度计中一种经典的检测面外运动的结构,当加速度过大时,质量块的质量相对大的一侧可能出现发生粘连无法回复(复位)的情况,为了提高传感器可靠性,需要将粘连的质量块弹开使惯性传感器能够正常工作。
现有的方案多数都是解决面内运动时质量块粘连的情况,对于面外运动时质量块粘连的解决方案较少,而面外运动时质量块粘连的失效模式是电容式加速度计中的主要失效模式。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中质量块的质量较大的一侧在面外运动时发生粘连的问题,提供一种惯性传感器。
本发明的目的采用以下技术方案实现:
根据本发明的一方面,提供一种惯性传感器,包括:
衬底,
器件结构,所述器件结构位于所述衬底的一侧之上,所述器件结构包括可动质量块以及用于固定所述可动质量块的中心锚点,所述可动质量块包括第一质量单元和第二质量单元,所述第一质量单元和所述第二质量单元分别位于所述中心锚点的两侧,所述第一质量单元的质量和所述第二质量单元的质量不等;
静电力驱动结构,所述静电力驱动结构布置在邻近所述第一质量单元的一侧或者布置在邻近所述第二质量单元的一侧;通过向所述静电力驱动结构施加电压产生静电力,使发生粘连的质量单元复位并正常工作。
进一步地,还包括固定电极层;
所述固定电极层位于所述衬底朝向所述可动质量块的一侧表面之上;
所述固定电极层包括第一固定电极和第二固定电极,所述第一固定电极与所述第一质量单元对应设置,以构成第一电容;所述第二固定电极与所述第二质量单元对应设置,以构成第二电容。
进一步地,所述固定电极层还包括固定部,沿垂直于所述衬底的厚度方向上,所述固定部位于所述第一固定电极远离所述第二固定电极的一侧。
进一步地,还包括防粘结构,
在所述衬底的厚度方向上,所述防粘结构位于所述固定部朝向所述第一质量单元的一侧表面,所述防粘结构包括至少一个凸块。
在一些实施方式中,所述静电力驱动结构包括第一梳齿电容结构,
所述第一梳齿电容结构包括第一梳状电极和第二梳状电极,所述第一梳状电极设置在所述第一质量单元的端部,所述第二梳状电极位于所述第一梳状电极远离所述第一质量单元的一侧;
在非工作状态下,所述第二梳状电极与所述第一梳状电极位于同一平面且相互啮合;
在质量单元发生粘连的状态下,向所述第二梳状电极施加电位,以使得所述第一梳齿电容结构产生静电力,并通过静电力拉动所述第一质量单元。
进一步地,所述固定电极层还包括与所述第二梳状电极电连接的电极引出部,沿垂直于所述衬底的厚度方向上,所述电极引出部位于所述第一固定电极远离所述第二固定电极的一侧。
进一步地,还包括:
支撑层,所述支撑层位于所述电极引出部和所述第二梳状电极之间,以用于支撑及固定所述第二梳状电极。
在一些实施方式中,所述静电力驱动结构包括平板电容结构,所述平板电容结构处于质量较小的质量单元的一侧;
所述固定电极层还包括第三固定电极,在所述衬底的厚度方向上,所述第三固定电极与质量较小的质量单元对应设置,以构成所述平板电容结构;
其中,在质量单元发生粘连的状态下,向所述第三固定电极施加电位,使得所述平板电容结构产生静电力,拉动质量较小的质量单元,使发生粘连的质量单元复位并正常工作。
在一些实施方式中,所述静电力驱动结构包括具有梳齿电容结构的摆锤、固定结构、摆杆以及梳齿电容电极,所述固定结构通过所述摆杆与所述具有梳齿电容结构的摆锤相连接;所述具有梳齿电容结构的摆锤布置在邻近质量较大的质量单元的一侧,所述梳齿电容电极位于所述具有梳齿电容结构的摆锤远离质量较大的质量单元的一侧,所述梳齿电容电极与所述具有梳齿电容结构的摆锤的梳齿部分位于同一平面且相互啮合;
在质量单元发生粘连的状态下,向所述梳齿电容电极施加电压以产生静电力,使得在静电力作用下,所述摆杆远离所述固定结构的位置发生偏移,造成所述具有梳齿电容结构的摆锤发生偏转,然后将所述梳齿电容电极上的电压撤销,静电力消失,在电压释放的瞬间,所述具有梳齿电容结构的摆锤对所述可动质量块的侧面产生冲击,以使发生粘连的质量单元复位并正常工作。
在一些实施方式中,所述摆杆的延伸方向与Y轴方向平行。
进一步地,所述固定结构的靠近所述可动质量块的一侧还设置有限位结构,所述限位结构用于限制所述可动质量块的扭转位置。
进一步地,所述固定电极层还包括第一供电电极和第二供电电极;
所述第一供电电极与所述梳齿电容结构的摆锤电连接,所述第二供电电极与所述梳齿电容电极电连接;
其中,在垂直于所述衬底的厚度方向上,所述第二供电电极位于所述第一供电电极远离所述可动质量块的一侧。
在一些实施方式中,所述摆杆的延伸方向与X轴方向平行。
进一步地,所述固定结构的靠近所述可动质量块的一侧还设置有限位结构,所述限位结构用于限制所述可动质量块的扭转位置。
进一步地,所述固定电极层还包括第一供电电极和第二供电电极,
所述第一供电电极与所述梳齿电容结构的摆锤电连接,所述第二供电电极与所述梳齿电容电极电连接;
其中,沿所述衬底的厚度方向上,所述第一供电电极与所述固定结构在所述衬底上的投影交叠;
沿垂直于所述衬底的厚度方向上,所述第二供电电极位于所述可动质量块的一侧边缘。
采用本发明实施例提供的惯性传感器,包括衬底和器件结构,所述器件结构位于所述衬底的一侧之上,所述器件结构包括可动质量块以及用于固定所述可动质量块的中心锚点,所述可动质量块包括第一质量单元和第二质量单元,所述第一质量单元的质量与所述第二质量单元的质量不等,旨在通过在邻近第一质量单元的一侧或者在邻近第二质量单元的一侧布置有静电力驱动结构,通过向所述静电力驱动结构施加电压产生静电力,使发生粘连的质量单元复位并正常工作。采用本发明提供的技术方案能够避免惯性传感器在遇到大冲击时发生粘连的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的实施方式。
图1是本发明实施例一提供的惯性传感器的MEMS结构示意图。
图2是图1中所提供的惯性传感器的A处的放大结构示意图。
图3A是图1中所提供的惯性传感器的一种俯视结构示意图。
图3B是图1中所提供的惯性传感器的又一种俯视结构示意图。
图4是本发明实施例二提供的惯性传感器的MEMS结构示意图。
图5是图4中所提供的惯性传感器的俯视结构示意图。
图6是本发明实施例三提供的一种惯性传感器的俯视结构示意图的示例一。
图7是本发明实施例三提供的一种惯性传感器的俯视结构示意图的示例二。
具体实施方式
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“深度”将用于表示本发明实施例中的压力传感器的每个组成元件的延伸沿着笛卡尔参考系统XYZ的第一轴Z的方向,术语“长度”和“宽度”分别表示本发明实施例中的惯性传感器的每个组成元件的延伸沿着笛卡尔坐标系XYZ的第二轴X和第三轴Y的方向。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。在涉及方法步骤时,本文图示的先后顺序代表了一种示例性的方案,但不表示对先后顺序的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本申请至少一实施例提供一种惯性传感器,该MEMS加速度计惯性传感器包括一衬底、器件结构和静电力驱动结构;
所述器件结构30位于所述衬底10的一侧之上,所述器件结构30包括可动质量块以及用于固定所述可动质量块的中心锚点20,所述可动质量块包括第一质量单元31和第二质量单元32,所述第一质量单元31和所述第二质量单元32分别位于所述中心锚点20的两侧,所述第一质量单元31的质量和所述第二质量单元32的质量不等;
所述静电力驱动结构布置在邻近所述第一质量单元的一侧或者布置在邻近所述第二质量单元的一侧,通过向所述静电力驱动结构施加电压产生静电力,使发生粘连的质量单元复位并正常工作。
应理解,在惯性传感器中,在加速度过大时,通常质量较大的质量单元在运动时偶尔会发生与上下结构粘连的情况,使MEMS惯性传感器失效,无法正常工作。
由上可见,通过在邻近第一质量单元的一侧或者在邻近第二质量单元的一侧布置有静电力驱动结构,通过向所述静电力驱动结构施加电压产生静电力,使发生粘连的质量单元复位并正常工作。采用本发明提供的技术方案能够避免惯性传感器在遇到大冲击时发生粘连的问题。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的惯性传感器的MEMS结构示意图,图2是图1中所提供的惯性传感器的A处的放大结构示意图,图3A是图1中所提供的惯性传感器的俯视结构示意图。
请参阅图1-图3A,本发明实施例提供一种惯性传感器,该惯性传感器包括一衬底10,通常为平行六面体的形状,衬底10在其厚度方向上,具有相对的第一表面和第二表面,其中,第一表面和第二表面均在笛卡尔坐标系XYZ的XY平行平面内延伸。
器件结构30,所述器件结构30位于所述衬底10的一侧之上,所述器件结构30包括可动质量块以及用于固定所述可动质量块的中心锚点20,所述可动质量块包括第一质量单元31和第二质量单元32,所述第一质量单元31和所述第二质量单元32分别位于所述中心锚点20的两侧,所述可动质量块关于第一方向(例如X方向)呈偏心设置,所述第一质量单元31的几何中心到所述中心锚点20的距离大于所述第二质量单元32的几何中心到所述中心锚点20的距离,使得所述第一质量单元31的质量大于所述第二质量单元32的质量;
静电力驱动结构,所述静电力驱动结构布置在邻近所述第一质量单元31的一侧或者布置在邻近所述第二质量单元32的一侧;通过向所述静电力驱动结构施加电压产生静电力,使发生粘连的质量单元复位并正常工作。
示例性地,在本发明实施例中,所述可动质量块上设置有镂空区域201,所述中心锚点20位于所述镂空区域201内,所述中心锚点20通过位于其两侧的弹性元件与所述可动质量块连接,通过中心锚点20两侧的弹性元件能够使得可动质量块在测量Z轴加速度时,能够进行上下扭摆。
进一步地,惯性传感器还包括与所述可动质量块对应设置的固定电极层110;所述固定电极层110位于所述衬底10朝向所述可动质量块的一侧表面之上。
所述固定电极层110包括第一固定电极111和第二固定电极112,所述第一固定电极111与所述第一质量单元31对应设置,以构成第一电容;所述第二固定电极112与所述第二质量单元32对应设置,以构成第二电容;所述第一固定电极111与所述第二固定电极112的尺寸大小相等,所述第一固定电极111的几何中心到所述中心锚点20的距离与所述第二固定电极112的几何中心到所述中心锚点20的距离相等。
所述固定电极层110还包括固定部115,沿垂直于所述衬底10的厚度方向上,所述固定部115位于所述第一固定电极111远离所述第二固定电极112的一侧。
在测量Z轴加速度时,第一质量单元31和第二质量单元32相对于中心锚点20在Z轴方向上偏转,第一质量单元31和第二质量单元32的转动方向相反,由于第一质量单元31的质量与第二质量单元32的质量不等,因此,第一质量单元31的边缘的偏转距离和第二质量单元32的边缘的偏转距离不等,但是在初始未发生偏转的状态下,第一电容和第二电容相对于中心锚点20的距离相等,第一电容和第二电容的初始值相等。故通过侦测第一电容和第二电容的电容值的变化,可根据差动电容计算第一质量单元和第二质量单元的位移量。
示例性地,在测量Z轴加速度时,由于第一质量单元31的边缘的偏转距离和第二质量单元32的边缘的偏转距离不等,因此,在质量较大的质量单元的边缘在运动时偶尔会发生与上下结构粘连的情况,使MEMS惯性传感器失效,无法正常工作。例如,当第一质量单元31为质量较大的质量单元时,在第一质量单元31发生粘连的情况下,向所述静电力驱动结构施加电压,使驱动结构与器件结构30产生静电力,以拉动器件结构30,使第一质量单元31复位并正常工作。第一质量单元31复位后,停止向静电力驱动结构施加电压。此外,为了避免第一质量单元31与固定部115之间发生粘连,惯性传感器还包括防粘结构120,在所述衬底10的厚度方向上,所述防粘结构120位于所述固定部115朝向所述第一质量单元31的一侧表面,所述防粘结构120包括至少一个凸块。在其他实施例中,所述防粘结构120也可是点状凸起结构。
本文中的“第一”和“第二”旨在区分不同的质量单元对象,而非意在对质量单元对象进行排序和限制质量单元的数量。
应理解,在本实施例中,固定电极层110的固定部115与第一质量单元31处可保持电位一致。
在其他一些实施方式中,如图3B所示,所述第一质量单元31的几何中心到所述中心锚点20的距离等于所述第二质量单元32的几何中心到所述中心锚点20的距离,但在其中一个质量单元上设置有镂空结构或者槽的结构,使得所述第一质量单元31的质量和所述第二质量单元32的质量不等,以形成翘翘板结构,例如,图示中在第二质量单元32上设置有多个镂空结构323,以减轻第二质量单元32的质量。
示例性地,在一些实施方式中,所述静电力驱动结构包括第一梳齿电容结构50,所述第一梳齿电容结构50包括第一梳状电极51和第二梳状电极52,所述第一梳状电极51设置在所述第一质量单元31的端部,所述第二梳状电极52位于所述第一梳状电极51远离所述第一质量单元31的一侧,所述第二梳状电极52与所述第一梳状电极51位于同一平面且相互啮合;在第一质量单元31发生粘连的情况下,向所述第二梳状电极52施加电压,以使得所述第一梳齿电容结构50产生静电力,并通过静电力拉动所述第一质量单元31,从而使发生粘连的质量单元脱离粘连的情况,能够复位并正常工作。当发生粘连的质量单元脱离粘连的情况后,停止向所述第二梳状电极52施加电压。需要说明的是,在本实施例中,所述第一质量单元31既可以是质量较大的质量单元也可以是质量较小的质量单元,通过在第一质量单元31的端部附近设置第一梳齿电容结构50,在质量单元发生粘连的状态下,向所述第二梳状电极52施加电位,以使得所述第一梳齿电容结构50产生静电力,并通过静电力拉动所述第一质量单元31。
进一步地,所述固定电极层110还包括与所述第二梳状电极52电连接的电极引出部116,沿垂直于所述衬底10的厚度方向上,所述电极引出部116位于所述第一固定电极111远离所述第二固定电极112的一侧。
进一步地,惯性传感器还包括支撑层40,所述支撑层40位于所述电极引出部116和所述第二梳状电极52之间,以用于支撑及固定所述第二梳状电极52。所述支撑层40中包含导电介质,以用于传输第二梳状电极52与电极引出部116之间的电信号。
实施例二
图4是本发明实施例二提供的惯性传感器的MEMS结构示意图,图5是图4中所提供的惯性传感器的俯视结构示意图。
如图4和图5所示,示例性地,所述静电力驱动结构包括平板电容结构,所述固定电极层110还包括第三固定电极113,在垂直于所述衬底10的厚度方向上,所述第三固定电极113位于所述第二固定电极112远离所述第一固定电极111的一侧;在所述衬底10的厚度方向上,所述第三固定电极113与质量较小的质量单元对应设置,以构成所述平板电容结构;其中,在质量较大的质量单元发生粘连的情况下,向所述第三固定电极113施加电压,以使得所述平板电容结构产生静电力,并通过静电力拉动质量较小的质量单元朝向所述衬底10的一侧运动,使得质量较大的质量单元的远离中心锚点20的一端发生翘起,从而能够避免被粘连。当发生粘连的质量单元脱离粘连的情况后,停止向所述第三固定电极113施加电压。
实施例三
图6是本发明实施例三提供的一种惯性传感器的俯视结构示意图的示例一。图7是本发明实施例三提供的一种惯性传感器的俯视结构示意图的示例二。
如图6和图7所示,示例性地,所述静电力驱动结构包括具有梳齿电容结构的摆锤60、固定结构70、摆杆80以及梳齿电容电极90,所述固定结构70通过所述摆杆80与所述具有梳齿电容结构的摆锤60相连接;所述具有梳齿电容结构的摆锤60布置在邻近质量较大的质量单元的一侧;所述梳齿电容电极90位于所述具有梳齿电容结构的摆锤60远离质量较大的质量单元的一侧,所述梳齿电容电极90与所述具有梳齿电容结构的摆锤60的梳齿部分位于同一平面且相互啮合。
示例性地,如图6所示,在一些实施方式中,所述摆杆80的延伸方向与Y轴方向平行。也即,具有梳齿电容结构的摆锤60设置在所述可动质量块的平行于Y轴方向的一侧。具体地,通过先加电,然后再将电压撤销,使得具有梳齿电容结构的摆锤60发生运动,然后敲击第一质量单元31(作为质量较大的质量单元)的一侧,以改变第一质量单元31的粘连情况。
进一步地,所述固定结构70的靠近所述可动质量块的一侧还设置有限位结构71,所述限位结构71用于限制所述可动质量块的扭转位置。
示例性地,所述固定电极层110还包括具有梳齿电容结构的摆锤60的第一供电电极117与梳齿电容电极90的第二供电电极118,所述第一供电电极117与所述梳齿电容结构的摆锤60电连接,所述第二供电电极118与所述梳齿电容电极90电连接;其中,沿垂直于所述衬底10的厚度方向上,所述第二供电电极118位于所述第一供电电极117远离所述可动质量块的一侧。
示例性地,例如,在第一质量单元31(作为质量较大的质量单元)发生粘连的情况下,向梳齿电容电极90的第二供电电极118施加电压以产生静电力,使得在静电力作用下,摆杆80向远离第一质量单元31的位置发生偏移,造成所述具有梳齿电容结构的摆锤60发生偏转,此时所述具有梳齿电容结构的摆锤60受力平衡,运动状态为静止状态;然后将梳齿电容电极90对应的第二供电电极118上的电压撤销,静电力消失,在电压释放的瞬间,所述具有梳齿电容结构的摆锤60受力不平衡,会向所述第一质量单元31的方向运动,对所述第一质量单元31的侧面产生冲击,以使所述第一质量单元31复位并正常工作。具体地,通过在静电力消失的一瞬间所述具有梳齿电容结构的摆锤60对可动质量块的侧面敲击,带动第一质量单元31发生扭摆,从而解除第一质量单元31发生粘连的情况。
需要说明的是,在本实施例中,第一质量单元31作为质量较大的质量单元仅是用作示例性说明,公开实施例中第一质量单元31位于中心锚点的水平方向的右侧仅是用作示例性说明,不应作为对本公开实施例的位置限制。
在本实施方式中,第一供电电极117与第一质量单元31处可保持电位一致。
示例性地,如图7所示,在一些实施方式中,所述摆杆80的延伸方向与X轴方向平行。也即,具有梳齿电容结构的摆锤60设置在所述可动质量块的平行于X轴方向的一侧。具体地,通过先加电,然后再将电压撤销,使得具有梳齿电容结构的摆锤60发生运动,然后敲击第一质量单元31(作为质量较大的质量单元)的一侧,改变第一质量单元31的粘连情况。
示例性地,在本实施例中,所述固定电极层110还包括具有梳齿电容结构的摆锤60的第一供电电极117与梳齿电容电极90的第二供电电极118,所述第一供电电极117与所述梳齿电容结构的摆锤60电连接,所述第二供电电极118与所述梳齿电容电极90电连接;沿所述衬底10的厚度方向上,所述第一供电电极117与所述固定结构70在所述衬底10上的投影交叠;沿垂直于所述衬底10的厚度方向上,所述第二供电电极118位于所述可动质量块的一侧边缘。在第一质量单元31发生粘连的情况下,向梳齿电容电极90的第二供电电极118施加电压以产生静电力,使得在静电力作用下,摆杆80向远离第一质量单元31的位置发生偏移,造成所述具有梳齿电容结构的摆锤60发生偏转,此时所述具有梳齿电容结构的摆锤60受力平衡,运动状态为静止状态;然后将梳齿电容电极90的第二供电电极118上的电压撤销,静电力消失,在电压释放的瞬间,所述具有梳齿电容结构的摆锤60受力不平衡,会向所述第一质量单元31的方向运动,对所述第一质量单元31的侧面产生冲击,以使所述第一质量单元31复位并正常工作。具体地,通过在静电力消失的一瞬间所述具有梳齿电容结构的摆锤60对可动质量块的侧面敲击,带动第一质量单元31发生扭摆,从而解除第一质量单元31发生粘连的情况。
需要说明的是,在本实施例中,第一质量单元31作为质量较大的质量单元仅是用作示例性说明,公开实施例中第一质量单元31位于中心锚点的水平方向的右侧仅是用作示例性说明,不应作为对本公开实施例的位置限制。
进一步地,在本发明实施例中,所述固定结构70的靠近所述可动质量块的一侧还设置有限位结构71,所述限位结构71用于限制可动质量块过多的扭转。所述限位结构71包括至少一个点状凸起,能够在第一质量单元31扭转的过程中对可动质量块的扭转起到限位作用。
因此,采用本发明实施例提供的惯性传感器,所述惯性传感器包括衬底和器件结构,所述器件结构位于所述衬底的一侧之上,所述器件结构包括可动质量块以及用于固定所述可动质量块的中心锚点,所述可动质量块包括第一质量单元和第二质量单元,旨在通过在邻近第一质量单元的一侧或者在邻近第一质量单元的一侧布置有静电力驱动结构,在所述第一质量单元发生粘连的情况下,向所述静电力驱动结构施加电压产生静电力,以使所述第一质量单元复位并正常工作。采用本发明提供的技术方案能够避免惯性传感器在遇到大冲击时发生粘连的问题。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (12)
1.一种惯性传感器,其特征在于,包括:
衬底(10),
器件结构(30),所述器件结构(30)位于所述衬底(10)的一侧之上,所述器件结构(30)包括可动质量块以及用于固定所述可动质量块的中心锚点(20),所述可动质量块包括第一质量单元(31)和第二质量单元(32),所述第一质量单元(31)和所述第二质量单元(32)分别位于所述中心锚点(20)的两侧,所述第一质量单元(31)的质量和所述第二质量单元(32)的质量不等;
静电力驱动结构,所述静电力驱动结构布置在邻近所述第一质量单元(31)的一侧或者布置在邻近所述第二质量单元(32)的一侧;通过向所述静电力驱动结构施加电压产生静电力,使发生粘连的质量单元复位并正常工作;所述静电力驱动结构包括第一梳齿电容结构(50)、平板电容结构中的任意一种,或者还包括具有梳齿电容结构的摆锤(60)、固定结构(70)、摆杆(80)以及梳齿电容电极(90);
其中,在所述静电力驱动结构包括第一梳齿电容结构(50)的情形下,所述第一梳齿电容结构(50)包括第一梳状电极(51)和第二梳状电极(52),所述第一梳状电极(51)设置在所述第一质量单元(31)的端部,所述第二梳状电极(52)位于所述第一梳状电极(51)远离所述第一质量单元(31)的一侧;在非工作状态下,所述第二梳状电极(52)与所述第一梳状电极(51)位于同一平面且相互啮合;在质量单元发生粘连的状态下,向所述第二梳状电极(52)施加电位,以使得所述第一梳齿电容结构(50)产生静电力,并通过静电力拉动所述第一质量单元(31);
其中,在所述静电力驱动结构包括平板电容结构的情形下,所述平板电容结构处于质量较小的质量单元的一侧;固定电极层(110)还包括第三固定电极(113),在所述衬底(10)的厚度方向上,所述第三固定电极(113)与质量较小的质量单元对应设置,以构成所述平板电容结构;其中,在质量单元发生粘连的状态下,向所述第三固定电极(113)施加电位,使得所述平板电容结构产生静电力,拉动质量较小的质量单元,使发生粘连的质量单元复位并正常工作;
其中,在所述静电力驱动结构包括具有梳齿电容结构的摆锤(60)、固定结构(70)、摆杆(80)以及梳齿电容电极(90)的情形下,所述固定结构(70)通过所述摆杆(80)与所述具有梳齿电容结构的摆锤(60)相连接;所述具有梳齿电容结构的摆锤(60)布置在邻近质量较大的质量单元的一侧,所述梳齿电容电极(90)位于所述具有梳齿电容结构的摆锤(60)远离质量较大的质量单元的一侧,所述梳齿电容电极(90)与所述具有梳齿电容结构的摆锤(60)的梳齿部分位于同一平面且相互啮合;在质量单元发生粘连的状态下,向所述梳齿电容电极(90)施加电压以产生静电力,使得在静电力作用下,所述摆杆(80)远离所述固定结构(70)的位置发生偏移,造成所述具有梳齿电容结构的摆锤(60)发生偏转,然后将所述梳齿电容电极(90)上的电压撤销,静电力消失,在电压释放的瞬间,所述具有梳齿电容结构的摆锤(60)对所述可动质量块的侧面产生冲击,以使发生粘连的质量单元复位并正常工作。
2.如权利要求1所述的惯性传感器,其特征在于,还包括固定电极层(110);
所述固定电极层(110)位于所述衬底(10)朝向所述可动质量块的一侧表面之上;
所述固定电极层(110)包括第一固定电极(111)和第二固定电极(112),所述第一固定电极(111)与所述第一质量单元(31)对应设置,以构成第一电容;所述第二固定电极(112)与所述第二质量单元(32)对应设置,以构成第二电容。
3.如权利要求2所述的惯性传感器,其特征在于,
所述固定电极层(110)还包括固定部(115),沿垂直于所述衬底(10)的厚度方向上,所述固定部(115)位于所述第一固定电极(111)远离所述第二固定电极(112)的一侧。
4.如权利要求3所述的惯性传感器,其特征在于,还包括防粘结构(120),
在所述衬底(10)的厚度方向上,所述防粘结构(120)位于所述固定部(115)朝向所述第一质量单元(31)的一侧表面,所述防粘结构(120)包括至少一个凸块。
5.如权利要求2所述的惯性传感器,其特征在于,在所述静电力驱动结构包括第一梳齿电容结构(50)的情形下,
所述固定电极层(110)还包括与所述第二梳状电极(52)电连接的电极引出部(116),沿垂直于所述衬底(10)的厚度方向上,所述电极引出部(116)位于所述第一固定电极(111)远离所述第二固定电极(112)的一侧。
6.如权利要求5所述的惯性传感器,其特征在于,还包括:
支撑层(40),所述支撑层(40)位于所述电极引出部(116)和所述第二梳状电极(52)之间,以用于支撑及固定所述第二梳状电极(52)。
7.如权利要求1所述的惯性传感器,其特征在于,
在所述静电力驱动结构包括具有梳齿电容结构的摆锤(60)、固定结构(70)、摆杆(80)以及梳齿电容电极(90)的情形下,所述摆杆(80)的延伸方向与Y轴方向平行。
8.如权利要求7所述的惯性传感器,其特征在于,
所述固定结构(70)的靠近所述可动质量块的一侧还设置有限位结构(71),所述限位结构(71)用于限制所述可动质量块的扭转位置。
9.如权利要求7所述的惯性传感器,其特征在于,所述固定电极层(110)还包括第一供电电极(117)和第二供电电极(118);
所述第一供电电极(117)与所述梳齿电容结构的摆锤(60)电连接,所述第二供电电极(118)与所述梳齿电容电极(90)电连接;
其中,在垂直于所述衬底(10)的厚度方向上,所述第二供电电极(118)位于所述第一供电电极(117)远离所述可动质量块的一侧。
10.如权利要求1所述的惯性传感器,其特征在于,
在所述静电力驱动结构包括具有梳齿电容结构的摆锤(60)、固定结构(70)、摆杆(80)以及梳齿电容电极(90)的情形下,所述摆杆(80)的延伸方向与X轴方向平行。
11.如权利要求10所述的惯性传感器,其特征在于,
所述固定结构(70)的靠近所述可动质量块的一侧还设置有限位结构(71),所述限位结构(71)用于限制所述可动质量块的扭转位置。
12.如权利要求10所述的惯性传感器,其特征在于,所述固定电极层(110)还包括第一供电电极(117)和第二供电电极(118),
所述第一供电电极(117)与所述梳齿电容结构的摆锤(60)电连接,所述第二供电电极(118)与所述梳齿电容电极(90)电连接;
其中,沿所述衬底(10)的厚度方向上,所述第一供电电极(117)与所述固定结构(70)在所述衬底(10)上的投影交叠;
沿垂直于所述衬底(10)的厚度方向上,所述第二供电电极(118)位于所述可动质量块的一侧边缘。
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