CN117509529A - 惯性传感器结构与惯性传感器 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种惯性传感器结构与惯性传感器，其中惯性传感器结构包括：衬底；器件结构，其设置在衬底的一侧，器件结构包括第一可动质量块、第二可动质量块；第一可动质量块和第二可动质量块关于一中心点180°旋转对称；一对限位梁，第一可动质量块和第二可动质量块的几何中心确定第一直线，一对限位梁分别设置在第一可动质量块和第二可动质量块关于第一直线的两侧，限位梁对子梁分别与一可动质量块中质量较大的质量单元以及另一可动质量块中质量较小的质量单元连接。根据本发明，限位梁使两个可动质量块翻转运动同频，并对可动质量块起到限位作用以避免器件结构与其它结构粘连失效，提高产品的精确性和可靠性。

Description

惯性传感器结构与惯性传感器

技术领域

本发明涉及微机电技术领域，特别涉及一种惯性传感器结构与惯性传感器。

背景技术

微机电(Micro-Electro-Mechanical Systems，简称MEMS)加速度计是微机电系统中一种常见的传感器元件，自被提出以来，经历了将近半个世纪的发展和演变。随着应用范围的逐步拓宽，加速度计广泛应用于消费电子、汽车电子及航空航天等领域，MEMS技术具有小体积、低功耗、可批量生产等优点，因而越来越多的人开始关注微机电系统惯性传感器芯片。

在现有技术中，z轴电容式加速度传感器采用偏心翘板结构实现。在无外界信号时，运动电极与固定电极相对静止，翘板两边无电容变化，当对z方向施加加速度信号时，运动极板发生扭转，翘板两边的运动极板相对固定电极的运动方向相反，此时翘板两边的电容发生变化，可根据差动电容计算运动极板的位移量。

目前有通过将两个完全相同的z轴电容式加速度传感器相对彼此旋转180°放置，来解决由温度梯度带来的偏移影响，但两个完全相同的z轴电容式加速度传感器相互独立，工作状态下两传感器的运动并不能保证完全相同。用以响应z轴方向加速度的质量块会受到其所在平面内z轴和y轴方向的模态影响而发生面内的扭转，使输出结果产生偏差，影响测量结果的精确性。

发明内容

本发明的实施例提供一种惯性传感器结构与惯性传感器，以使两个质量块同频运动的同时，避免面内干扰模态对质量块的影响。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例公开了如下技术方案：

一方面，提供了一种惯性传感器结构，包括：

衬底；

器件结构，其设置在所述衬底的一侧，所述器件结构具有与所述衬底相平行的第一平面；所述器件结构包括第一可动质量块、第二可动质量块、用于固定所述第一可动质量块的第一锚点以及用于固定所述第二可动质量块的第二锚点；所述第一可动质量块包括位于所述第一锚点两侧的第一质量单元和第二质量单元，所述第二可动质量块包括位于所述第二锚点两侧的第三质量单元和第四质量单元；所述第一质量单元和第二质量单元的质量不等，所述第三质量单元和所述第四质量单元的质量不等；所述第一可动质量块和所述第二可动质量块关于一中心点180°旋转对称。

所述器件结构还包括一对限位梁，所述第一可动质量块和所述第二可动质量块的几何中心确定第一直线，所述一对限位梁分别设置在所述第一可动质量块和所述第二可动质量块关于所述第一直线的两侧，所述限位梁沿所述第一直线延伸方向延伸，所述一对限位梁中的一者通过一对子梁分别与第一可动质量块中质量较大的质量单元以及第二可动质量块中质量较小的质量单元连接，所述一对限位梁中的另一者通过一对子梁分别与所述第一可动质量块中质量较小的质量单元以及第二可动质量块中质量较大的质量单元连接。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述子梁与所述限位梁的延伸方向垂直。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述限位梁的长度大于连接在同一所述限位梁上的一对子梁之间的距离。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一质量单元、所述第二质量单元、所述第三质量单元和所述第四质量单元靠近所述限位梁的一侧分别设有与各自外缘连通的通槽；

所述子梁延伸至所述通槽内与所述第一质量单元、所述第二质量单元、所述第三质量单元或所述第四质量单元连接。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一锚点和所述第二锚点分别设置在所述第一可动质量块和所述第二可动质量块的几何中心；

所述第一可动质量块中质量较小的质量单元和所述第二可动质量块中质量较小的质量单元设有若干镂空孔，以使得所述第一质量单元和所述第二质量单元质量不等，所述第三质量单元和所述第四质量单元质量不等。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一锚点与所述第一可动质量块偏心连接，以使得所述第一质量单元和所述第二质量单元质量不等，所述第二锚点与所述第二可动质量块偏心连接，以使得所述第一质量单元和所述第二质量单元质量不等。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一可动质量块还包括第一镂空槽，所述第一镂空槽内设置有所述第一锚点和用于与所述第一锚点连接的第一弹性梁；

所述第二可动质量块还包括第二镂空槽，所述第二镂空槽内设置有所述第二锚点和用于与所述第二锚点连接的第二弹性梁；

所述第一弹性梁与所述第二弹性梁的轴线方向相同，且所述第一弹性梁与所述第二弹性梁的轴线方向与所述限位梁的延伸方向平行或垂直。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一质量单元、所述第二质量单元、所述第三质量单元和所述第四质量单元呈2*2阵列排布；

所述第一可动质量块中质量较小的质量单元和所述第二可动质量块中质量较小的质量单元呈对角线排布。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一质量单元、所述第二质量单元、所述第三质量单元和所述第四质量单元沿所述第一直线延伸方向依次排布；

所述第一可动质量块中质量较小的质量单元和所述第二可动质量块中质量较小的质量单元相邻设置；或，

所述第一可动质量块中质量较大的质量单元和所述第二可动质量块中质量较大的质量单元相邻设置。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，包括：

固定电极层，所述固定电极层位于所述衬底朝向所述器件结构的一侧，所述固定电极层包括第一固定电极组和第二固定电极组；

所述第一固定电极组与所述第一可动质量块形成针对垂直于第一平面的方向上加速度的第一差分电容；

所述第二固定电极组与所述第二可动质量块形成针对垂直于第一平面的方向上加速度的第二差分电容。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，第一差分电容包括第一电容和第二电容；

所述第一固定电极组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相对设置以形成所述第一电容，所述第二固定电极与所述第二质量单元相对设置以形成所述第二电容；

第二差分电容包括第三电容和第四电容；

所述第二固定电极组包括第三固定电极和第四固定电极，所述第三固定电极与所述第三质量单元相对设置以形成所述第三电容，所述第四固定电极与所述第四质量单元相对设置以形成所述第四电容。

另一方面，进一步公开了一种惯性传感器，除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述惯性传感器包括如上述任一项所述的惯性传感器结构。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：在现有技术中，响应第三轴向加速度的质量块会受面内第一轴向和第二轴向的干扰模态影响而发生面内扭转，影响第三轴向加速度的测量精度，本申请通过限位梁连接一可动质量块中质量较大的质量单元和另一可动质量块中质量较小的质量单元，能够增加可动质量块在面内的扭转刚度，使第一轴向、第二轴向的干扰模态不易被触发，从而抑制面内的干扰模态对质量块测量第三轴向加速度的影响，同时，限位梁的设置能够保证本申请在受到第三轴向方向加速度的情况下，两个可动质量块的翻转运动同频。此外，限位梁还能够对可动质量块起到第三轴向上的限位作用，避免第一可动质量块和第二可动质量块与与其上下两侧的结构粘连失效。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1是根据本发明实施例一提供的一种惯性传感器结构中器件结构的俯视图。

图2是根据本发明实施例一提供的一种惯性传感器结构中第二可动质量块在静止状态下沿第一剖切线剖切的剖视图。

图3是根据本发明实施例一提供的一种惯性传感器结构中第二可动质量块在响应加速度状态下沿第一剖切线剖切的剖视图。

图4是根据本发明实施例一提供的一种惯性传感器结构中第一限位梁在静止状态下沿第二剖切线剖切的剖视图。

图5是根据本发明实施例一提供的一种惯性传感器结构中第一限位梁在响应加速度状态下沿第二剖切线剖切的剖视图。

图6是根据本发明实施例二提供的一种惯性传感器结构中器件结构的俯视图。

图7是根据本发明实施例三提供的一种惯性传感器结构中器件结构的俯视图。

图8是根据本发明实施例四提供的一种惯性传感器结构中器件结构的俯视图。

图中：110-第一可动质量块；111-第一质量单元；112-第二质量单元；113-第一镂空槽；114-第一锚点；115-第一弹性梁；1151-第一弹性子梁；1152-第二弹性子梁；116-第一通槽；117-第一镂空孔；120-第二可动质量块；121-第三质量单元；122-第四质量单元；123-第二镂空槽；124-第二锚点；125-第二弹性梁；1251-第三弹性子梁；1252-第四弹性子梁；126-第二通槽；127-第二镂空孔；130-第一限位梁；131-第一子梁；132-第一端部；133-第二端部；140-第二限位梁；141-第二子梁；15-第一剖切线；16-第二剖切线；200-衬底；210-固定电极层；211-第三固定电极；212-第四固定电极；213-无效电极结构；220-绝缘层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是指两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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“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，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。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“ 上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“ 之上”、“ 上方”和“ 上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“ 之下”、“ 下方”和“ 下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参阅图1，图1示出根据本发明实施例一提供的一种惯性传感器结构中器件结构的俯视图，在实施例一中，惯性传感器结构包括衬底200（图2中示出）以及设置在衬底200一侧的器件结构。器件结构具有相交且垂直的第一轴向x、第二轴向y和第三轴向z，衬底200和器件结构的厚度方向沿第三轴向z延伸，器件结构所在的平面为第一平面，第一平面与第一轴向x和第二轴向y平行。器件结构包括第一可动质量块110和第二可动质量块120，第一可动质量块110和第二可动质量块120分别通过第一锚点114和第二锚点124与衬底200连接，第一锚点114和第二锚点124起支撑作用。器件结构具有设置在器件结构的几何中心位置的中心点A，第一可动质量块110和第二可动质量块120设置在中心点A的上下两侧，且第一可动质量块110和第二可动质量块120关于中心点A180°旋转对称。

第一可动质量块110包括第一镂空槽113以及设置在第一镂空槽113内的第一锚点114和第一弹性梁115。第一锚点114设置在第一可动质量块110关于第一轴向x的偏心位置，第一锚点114关于第一轴向x的两侧分别设有第一弹性梁115，第一锚点114通过第一弹性梁115与第一可动质量块110本体连接。其中，第一弹性梁115包括第一弹性子梁1151和第二弹性子梁1152，第一弹性子梁1151沿第二轴向y延伸，第二弹性子梁1152沿第一轴向x延伸，第一弹性子梁1151的一端与第二弹性子梁1152弹性连接，另一端与第一锚点114弹性连接，第二弹性子梁1152的两端与第一可动质量块110本体弹性连接。第一可动质量块110包括第一质量单元111和第二质量单元112，第一质量单元111和第二质量单元112设置在第一锚点114关于第二轴向y的两侧。因第一锚点114在图中靠左侧偏心设置，第一质量单元111的质量大于第二质量单元112的质量。

第二可动质量块120包括第二镂空槽123以及设置在第二镂空槽123内的第二锚点124和第二弹性梁125。第二锚点124设置在第二可动质量块120关于第一轴向x的偏心位置，第二锚点124关于第一轴向x的两侧分别设有第二弹性梁125，第二锚点124通过第二弹性梁125与第二可动质量块120本体连接。其中，第二弹性梁125包括第三弹性子梁1251和第四弹性子梁1252，第三弹性子梁1251沿第二轴向y延伸，第四弹性子梁1252沿第一轴向x延伸，第三弹性子梁1251的一端与第四弹性子梁1252弹性连接，另一端与第二锚点124弹性连接，第四弹性子梁1252的两端与第二可动质量块120本体弹性连接。第二可动质量块120包括第三质量单元121和第四质量单元122，第三质量单元121和第四质量单元122设置在第二锚点124关于第二轴向y的两侧。因第二锚点124在图中靠右侧偏心设置，第三质量单元121的质量大于第四质量单元122的质量。

结合图2所示，图2示出了根据本发明实施例一提供的一种惯性传感器结构中第二可动质量块120在静止状态下沿第一剖切线15剖切的剖视图，在衬底200朝向器件结构的一侧层叠有一层固定电极层210，固定电极层210与衬底200之间夹设有一层绝缘层220，所述绝缘层220避免固定电极层210与衬底200之间电连接。固定电极层210包括与第一质量单元111相对应的第一固定电极（图中未示出），第一固定电极与其相对应的部分第一质量单元111在第三轴向z上构成第一电容；与第二质量单元112相对应的第二固定电极（图中未示出），第二固定电极与其相对应的部分第二质量单元112在第三轴向z上构成第二电容；与第三质量单元121相对应的第三固定电极211，第三固定电极211与其相对应的部分第三质量单元121在第三轴向z上构成第三电容；与第四质量单元122相对应的第四固定电极212，第四固定电极212与其相对应的部分第四质量单元122在第三轴向z上构成第四电容。第一电容和第二电容构成第一差分电容，第三电容和第四电容构成第二差分电容，通过差分电容检测结构可以提高检测灵敏度。

进一步地，固定电极层210还包括无效电极结构213，无效电极结构213与固定电极结构同层，且无效电极结构213与第一限位梁130和第二限位梁140相对设置，以使得第一限位梁130和第二限位梁140在第三轴向z上的可活动空间高度与可动质量块在第三轴向z上的可活动空间高度一致，避免限位梁在第三轴向z上的可活动空间高度大于可动质量块在第三轴向z上的可活动空间高度而导致限位梁的限位失效。

在本申请处于无加速度状态的情况下，第一固定电极和第一质量单元111之间的距离、第二固定电极和第二质量单元112之间的距离、第三固定电极211和第三质量单元121之间的距离以及第四固定电极212和第四质量单元122的之间的距离相等，且此时第一电容、第二电容、第三电容和第四电容的电容值相等。

结合图3所示，图3示出了根据本发明实施例一提供的一种惯性传感器结构中第二可动质量块120在响应加速度状态下沿第一剖切线15剖切的剖视图，在本申请感受到第三轴向z方向的加速度的情况下，通过第一弹性梁115扭转引发第一可动质量块110做第一平面外的第一方向的扭转运动，通过第二弹性梁125扭转引发第二可动质量块120做第一平面外的第二方向的扭转运动，因第一可动质量块110和第二可动质量块120绕中心点A180°旋转对称，第一方向和第二方向的方向相反。且第一固定电极和第一质量单元111之间的距离变化、第二固定电极和第二质量单元112之间的距离变化、第三固定电极211和第三质量单元121之间的距离变化以及第四固定电极212和第四质量单元122的之间的距离变化相等。第一电容和第二电容的电容值的变化量一致但方向相反，形成差分输出；第三电容和和第四电容的电容值的变化量一致但方向相反，形成差分输出。两个差分电容的差分输出信号合并输出，通过集成电路可以转化为电压输出信号，该电压输出信号与第三轴向z方向的加速度成正比，从而推算出对应的加速度值。第一可动质量块110和第二可动质量块120最终输出的加速度信息合并输出，增加了输出信号的大小，提高灵敏度的同时，也提高了信噪比。在检测加速度的过程中，第一可动质量块110和第二可动质量块120的扭转方向相反、扭转角度大小相同，以抑制垂直方向以及面内方向的热温度梯度导致的输出偏移，提升传感器在电子产品中的可用性，提升测试精度。

继续参照图1所示，第一可动质量块110和第二可动质量块120的的几何中心确定第一直线10，第一可动质量块110和第二可动质量块120沿第一直线10排布，器件结构还包括第一限位梁130和第二限位梁140，第一限位梁130和第二限位梁140分别设置在第一可动质量块110和第二可动质量块120关于第一直线10的两侧。其中，第一限位梁130具有一对第一子梁131，第一子梁131沿第一轴向x延伸且其一端与第一限位梁130主体相连接，其中一第一子梁131与第一质量单元111连接，另一第一子梁131与第三质量单元121连接。第二限位梁140具有一对第二子梁141，第二子梁141沿第一轴向x延伸且其一端与第二限位梁140主体相连接，其中一第二子梁141与第一质量单元111连接，另一第二子梁141与第四质量单元122连接。在本申请感受到第三轴向z方向的加速度的情况下，第一可动质量块110中质量较大的第一质量单元111以及第二可动质量块120中质量较大的第三质量单元121因第一锚点114和第二锚点124的偏心位置，第一质量单元111和第三质量单元121的外缘离锚点较远，而导致第一质量单元111和第三质量单元121的外缘位移的幅度较大，与第一质量单元111对应的部分第二限位梁140以及与第三质量单元121对应的部分第一限位梁130的位移的幅度相较于第一质量单元111和第三质量单元121更大，以使得在第一可动质量块110和第二可动质量块120扭转的情况下，第一限位梁130和第二限位梁140会先一步与器件结构上下两侧的结构（如下侧的衬底200、上侧的顶盖体）抵接，第一限位梁130和第二限位梁140起到限位作用，避免第一可动质量块110和第二可动质量块120与其上下两侧的结构粘连失效，以提高本申请的可靠性。

在现有技术中，响应第三轴向z加速度的质量块会受其面内第一轴向x和第二轴向y的干扰模态影响而发生xy面内扭转，影响第三轴向z方向加速度的测量精度。本申请通过限位梁连接一可动质量块中质量较大的质量单元和另一可动质量块中质量较小的质量单元，能够增加可动质量块在面内的扭转刚度，使第一轴向x、第二轴向y的干扰模态不易被触发，从而抑制面内的干扰模态对可动质量块测量第三轴向z方向加速度的影响；同时，限位梁的设置能够保证本申请在受到第三轴向方向加速度的情况下，第一可动质量块110和第二可动质量块120翻转运动同频，以提高本申请测量的精确性以及产品可靠性。

结合图2、图4和图5所述，图4和图5分别示出了根据本发明实施例一提供的一种惯性传感器结构中第一限位梁130在静止状态下和响应加速度状态下结构沿第二剖切线16剖切的剖视图,第二剖切线16沿第二轴向y延伸。在第二轴向y上，第一限位梁130的长度大于一对第一子梁131之间的距离，第二限位梁140的长度大于一对第二子梁141之间的距离。第一限位梁130关于第二轴向y的两端分别为第一端部132和第二端部133，第一端部132和第二端部133分别靠近第二质量单元112和第三质量单元121。在本申请受到第三轴向z反方向的加速度的情况下，同一可动质量块中质量较大的质量单元朝加速度方向翻转，第一可动质量块110中的第二质量单元112朝第三轴向z正方向翘起，第二可动质量块120中的第三质量单元121朝第三轴向z反方向下翻，第二质量单元112和第三质量单元121的运动方向相反，而导致通过第一子梁131与第二质量单元112和第三质量单元121相连接的第一限位梁130发生扭转，靠近第二质量单元112的第一端部132向上翘起，靠近第三质量单元121的第二端部133向下翻转，由于第二端部133和第一子梁131之间具有一定距离，根据杠杆原理，第一限位梁130以两个第一子梁131为支点进行翻转，在第一可动质量块110的运动趋势中，靠近第三质量单元121的第二端部133会比第三质量单元121更先一步与衬底200相抵接。在本申请受到第三轴向z正方向的加速度的情况下，第一限位梁130的第二端部133与顶盖体相抵接。同理，第二限位梁140的长度大于第二子梁141之间的距离，第二限位梁140在第二轴向y上具有相对的第三端部和第四端部，第三端部靠近第一质量单元111，第四端部靠近第四质量单元122，第二限位梁140的第三端部在第一可动质量块110翻转的趋势中先一步第一质量单元111与其上下两侧的结构相抵接以起到限位作用。

本申请的所述限位梁的长度大于连接在同一所述限位梁上的一对子梁之间的距离，以使得限位梁与衬底200、或顶盖体相接触的面积更小，进一步地避免器件结构与其上下两侧的结构粘滞失效。

继续参照图1所示，在第一可动质量块110关于第二轴向y的两侧设有沿第一轴向x延伸且与外缘连通的第一通槽116，第一限位梁130的其中一第一子梁131延伸至一侧第一通槽116内与所述第二质量单元112连接，第二限位梁140中的其中一第二子梁141延伸至另一侧第一通槽116内与第一质量单元111连接。在第二可动质量块120关于第二轴向y的两侧设有沿第一轴向x延伸且与外缘连通的第二通槽126，第一限位梁130的另一第一子梁131延伸至一侧第二通槽126内与所述第三质量单元121连接，第二限位梁140中的另一第二子梁141延伸至另一侧第二通槽126内与第四质量单元122连接。子梁和通槽的设计，以使得在不增加器件结构在第一平面内的尺寸的前提下，增加子梁的长度，以避免子梁因长度过短、扭转刚度过大而导致无法绕其自身轴心发生扭转，进而影响限位梁和可动质量块的扭转运动。

实施例二

如图6所示，图6示出了是根据本发明实施例二提供的一种惯性传感器结构中器件结构的俯视图，相较于实施例一，实施例二中的第一锚点114和第二锚点124分别设置在第一可动质量块110和第二可动质量块120的几何中心位置，在第一质量单元111和第三质量单元121上分别设置若干关于中心点A180°旋转对称的第一镂空孔117和第二镂空孔127以使得第一可动质量块110和第二可动质量块120两侧的质量单元质量不等。

在本实施例中，第一镂空孔117和第二镂空孔127分别设置在第一质量单元111和第三质量单元121上，以使得同一可动质量块上的两侧质量单元质量不等。在另一些实施例中，镂空孔也可以设置在第二质量单元112和第四质量单元122上，在此不作具体限定。

实施例三

如图7所示，图7示出了根据本发明实施例三提供的一种惯性传感器结构中器件结构的俯视图，相较于实施例一，实施例二中的第一可动质量块110和第二可动质量块120沿第一轴向x方向排布，第一直线10沿第一轴向x方向延伸，第一可动质量块110和第二可动质量块120关于中心点A180°旋转对称。第一限位梁130和第二限位梁140均延伸第一轴向x延伸，第一限位梁130和第二限位梁140分别设置在第一可动质量块110和第二可动质量块120关于第一轴向x的两侧。在本实施例中，第一锚点114和第二锚点124偏心设置，第一可动质量块110和第二可动质量块120中质量较大的第二可动质量块120和第三可动质量块相邻设置，第一可动质量块110和第四可动质量块分别设置在两侧。第一子梁131和第二子梁141沿第二轴向y延伸，第一限位梁130通过一对第一子梁131分别与第二质量单元112和第三质量单元121连接，第二限位梁140通过一对第二子梁141分别与第一质量单元111和第四质量单元122连接。

在本实施例中，将质量单元中质量较大的质量单元设置在中间，质量较小的质量单元设置在两侧。在另一些实施例中，将质量单元中质量较大的质量单元设置在两侧，质量较小的质量单元设置在中间，在此不作具体限定。

实施例四

如图8所示，图8示出了根据本发明实施例四提供的一种惯性传感器结构中器件结构的俯视图，相较于实施例三，在实施例四中的第一锚点114和第二锚点124分别设置在第一可动质量块110和第二可动质量块120的几何中心位置，在第一质量单元111和第三质量单元121上设置若干关于中心点A180°旋转对称的第一镂空孔117和第二镂空孔127以使得第一可动质量块110和第二可动质量块120两侧的质量单元质量不等。

在本实施例中，镂空孔设置在中间位置的第一质量单元111和第三质量单元121上，以使得同一可动质量块上的两侧质量单元质量不等。在另一些实施例中，镂空孔也可以设置在两侧位置的第二质量单元112和第四质量单元122上，在此不作具体限定。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种惯性传感器结构，其特征在于，包括：

衬底；

器件结构，其设置在所述衬底的一侧，所述器件结构具有与所述衬底相平行的第一平面；所述器件结构包括第一可动质量块、第二可动质量块、用于固定所述第一可动质量块的第一锚点以及用于固定所述第二可动质量块的第二锚点；所述第一可动质量块包括位于所述第一锚点两侧的第一质量单元和第二质量单元，所述第二可动质量块包括位于所述第二锚点两侧的第三质量单元和第四质量单元；所述第一质量单元和第二质量单元的质量不等，所述第三质量单元和所述第四质量单元的质量不等；所述第一可动质量块和所述第二可动质量块关于一中心点180°旋转对称；

所述器件结构还包括一对限位梁，所述第一可动质量块和所述第二可动质量块的几何中心确定第一直线，所述一对限位梁分别设置在所述第一可动质量块和所述第二可动质量块关于所述第一直线的两侧，所述限位梁沿所述第一直线延伸方向延伸，所述一对限位梁中的一者通过一对子梁分别与第一可动质量块中质量较大的质量单元以及第二可动质量块中质量较小的质量单元连接，所述一对限位梁中的另一者通过一对子梁分别与所述第一可动质量块中质量较小的质量单元以及第二可动质量块中质量较大的质量单元连接。

2.如权利要求1所述的惯性传感器结构，其特征在于，所述子梁与所述限位梁的延伸方向垂直。

3.如权利要求1所述的惯性传感器结构，其特征在于，所述限位梁的长度大于连接在同一所述限位梁上的一对子梁之间的距离。

4.如权利要求1所述的惯性传感器结构，其特征在于，所述第一质量单元、所述第二质量单元、所述第三质量单元和所述第四质量单元靠近所述限位梁的一侧分别设有与各自外缘连通的通槽；

所述子梁延伸至所述通槽内与所述第一质量单元、所述第二质量单元、所述第三质量单元或所述第四质量单元连接。

5.如权利要求1所述的惯性传感器结构，其特征在于，所述第一锚点和所述第二锚点分别设置在所述第一可动质量块和所述第二可动质量块的几何中心；

所述第一可动质量块中质量较小的质量单元和所述第二可动质量块中质量较小的质量单元设有若干镂空孔，以使得所述第一质量单元和所述第二质量单元质量不等，所述第三质量单元和所述第四质量单元质量不等。

6.如权利要求1所述的惯性传感器结构，其特征在于，所述第一锚点与所述第一可动质量块偏心连接，以使得所述第一质量单元和所述第二质量单元质量不等，所述第二锚点与所述第二可动质量块偏心连接，以使得所述第一质量单元和所述第二质量单元质量不等。

7.如权利要求1所述的惯性传感器结构，其特征在于，所述第一可动质量块还包括第一镂空槽，所述第一镂空槽内设置有所述第一锚点和用于与所述第一锚点连接的第一弹性梁；

所述第二可动质量块还包括第二镂空槽，所述第二镂空槽内设置有所述第二锚点和用于与所述第二锚点连接的第二弹性梁；

所述第一弹性梁与所述第二弹性梁的轴线方向相同，且所述第一弹性梁与所述第二弹性梁的轴线方向与所述限位梁的延伸方向平行或垂直。

8.如权利要求1所述的惯性传感器结构，其特征在于，所述第一质量单元、所述第二质量单元、所述第三质量单元和所述第四质量单元呈2*2阵列排布；

所述第一可动质量块中质量较小的质量单元和所述第二可动质量块中质量较小的质量单元呈对角线排布。

9.如权利要求1所述的惯性传感器结构，其特征在于，所述第一质量单元、所述第二质量单元、所述第三质量单元和所述第四质量单元沿所述第一直线延伸方向依次排布；

所述第一可动质量块中质量较小的质量单元和所述第二可动质量块中质量较小的质量单元相邻设置；或，

所述第一可动质量块中质量较大的质量单元和所述第二可动质量块中质量较大的质量单元相邻设置。

10.如权利要求1所述的惯性传感器结构，其特征在于，包括：

固定电极层，所述固定电极层位于所述衬底朝向所述器件结构的一侧，所述固定电极层包括第一固定电极组和第二固定电极组；

所述第一固定电极组与所述第一可动质量块形成针对垂直于第一平面的方向上加速度的第一差分电容；

所述第二固定电极组与所述第二可动质量块形成针对垂直于第一平面的方向上加速度的第二差分电容。

11.如权利要求10所述的惯性传感器结构，其特征在于，

第一差分电容包括第一电容和第二电容；

所述第一固定电极组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相对设置以形成所述第一电容，所述第二固定电极与所述第二质量单元相对设置以形成所述第二电容；

第二差分电容包括第三电容和第四电容；

所述第二固定电极组包括第三固定电极和第四固定电极，所述第三固定电极与所述第三质量单元相对设置以形成所述第三电容，所述第四固定电极与所述第四质量单元相对设置以形成所述第四电容。

12.一种惯性传感器，其特征在于，包括如权利要求1~11任一项所述的惯性传感器结构。