TW201843455A - 電容式微機電加速度計 - Google Patents

Abstract

本發明描述一種電容式微機械加速度計，其具有至少一第一感測器，該至少一第一感測器包含為一雙側蹺蹺板框架之一轉子。該轉子包含在其旋轉軸線之第一側上的一或多個第一阻尼板及在其旋轉軸線之第二側上的一或多個第一阻尼板。一或多個第二阻尼板在該一或多個第一阻尼板中之至少一些上方或下方固定至內部封裝平面，使得至少一個第一阻尼板與該軸線之每一側上的一第二阻尼板之突出部重疊。該框架狀轉子可環繞位於基板平面中之第二及第三加速度感測器。

Description

電容式微機電加速度計

本發明係關於電容式加速度計且係關於加速度感測器，其具有可移動轉子，當加速度計經歷與加速度組件一起垂直於基板平面之移動時，可移動轉子可在基板平面外旋轉。此等感測器可與在基板平面中量測加速度之兩個其他感測器組合以形成三軸加速度計。此等加速度計可用於汽車應用，諸如電子穩定性控制(Electronic Stability Control；ESP/ESC)、防鎖死剎車(Antilock Braking；ABS)、電動停車剎車(Electric Parking Brake；EPB)、上坡輔助(Hill Start Assistance；HSA)、電子控制懸掛(Electronically Controlled Suspension；ECS)、前照燈調平(headlight levelling)或安全氣囊部署(airbag deployment)。

三軸加速度計中之每一電容式感測器可包含相對於基板不動之定子及相對於基板至少部分地行動之轉子。在本發明中，術語「轉子」及「定子」兩者皆係指交鏈微機械結構，諸如桿或樑。該等結構及其互連件可藉由蝕刻基板(例如矽基板)而形成。

在本發明中，術語「桿」及「樑」係指例如由矽製成之細長結構，其相較於可被稱為「彈簧」之較可撓性結構為剛性。剛性及可撓性為相對術語。儘管構成轉子之桿及樑將具有某一可撓性，但當轉子移動時，桿及樑仍 將相對於彼此良好近似地保持其相互位置，且僅是轉子被懸掛的彈簧將歸因於移動而經歷顯著的可撓性變形。

轉子及定子典型地包含在其交鏈結構中之至少一些上的導電電極區域以促進轉子與定子之間的電量測。

三軸加速度計典型地包含基板平面，其可被標記為xy平面。定子可為基板平面中之固定結構。加速度感測器可與轉子一起實施於基板平面中，轉子回應於沿著該平面中之軸線的加速移動而經歷沿著彼軸線之線性運動。本發明主要集中於加速度感測器，其中轉子被實施為蹺蹺板(seesaw)，使得其附接至一或多個扭轉彈簧且回應於不平行於由扭轉彈簧界定之旋轉軸線的加速移動而經歷圍繞彼軸線之旋轉運動。

若轉子被實施為蹺蹺板，則其質心不應與旋轉軸線重合，此係因為重合將會使對線性加速度無回應。蹺蹺板轉子因此至少在一定程度上應為不平衡蹺蹺板。蹺蹺板轉子可被實施為完全單側蹺蹺板，使得轉子之所有部分皆處於旋轉軸線之一個側上。更精確而言，若有可能繪製與蹺蹺板轉子之旋轉軸線交叉的平面，使得整個轉子處於該平面之一個側上，則蹺蹺板轉子為單側。被實施為蹺蹺板之轉子亦可為雙側，使得轉子之一些部分處於軸線之一個側上且一些部分處於軸線之相對側上。對於雙側轉子，沒有可能繪製與其旋轉軸線交叉之平面，使得整個轉子處於該平面之一個側上。

文件US2007119252揭示一種包含加速度感測器之三軸加速度計，加速度感測器用於量測基板平面中之加速度且用於量測平面外加速度，亦即，在垂直於基板平面之方向上的加速度。此文件中用於平面外量測之轉子的缺點為該等轉子傾向於對振動及機械衝擊敏感。

文件US20110023606亦揭示一種包含加速度感測器之三軸加速度計，加速度感測器用於量測基板平面中之加速度且用於量測平面外加速度。 此文件中用於平面外量測之轉子的缺點為該等轉子耗用大量裝置區域且對外部應力敏感。

本發明之一目標係提供一種用於減輕上述缺點之設備。

本發明之目標係由特徵為獨立請求項中陳述之內容的配置達成。在附屬請求項中揭示了本發明之較佳實施方式。

本發明係基於以下觀念：實施具有為雙側蹺蹺板之框架狀轉子的z軸加速度感測器，且在其旋轉軸線之兩個側上的蹺蹺板上形成對稱置放之阻尼區域。

本發明之配置的一優點為結構變得穩固而抵禦振動且在耗用很少裝置區域的同時產生高效阻尼。

在下文中，將參考隨附圖式而藉助於較佳實施方式來更詳細地描述本發明，在圖式中圖1繪示電容式加速度計中之第一感測器。

圖2繪示來自圖1之橫截面A-A中的第一感測器及加速度計封裝之部分。

圖3繪示第一及第二阻尼板之間的區域重疊之第一實施方式。

圖4繪示第一及第二阻尼板之間的區域重疊之第二實施方式。

圖5至圖8繪示加速度計亦包括第二及第三感測器之實施方式。

圖9繪示本發明中所描述之方法。

該等繪示係示意性的且尚未按比例繪製。

本發明描述一種電容式微機械加速度計，其包含：基板，其界定在橫向方向及縱向方向上延伸之基板平面，橫向方向垂直於縱向方向；第一感測器，其用於量測沿著垂直於基板平面之垂直軸線之加速度；及加速度計封裝，其具有在基板平面上方及/或下方鄰近於且平行於基板平面之內部封裝平面。第一感測器包含相對於基板行動之轉子、轉子懸掛件，及相對於基板不動之一或多個定子。轉子包含一或多個轉子電極且一或多個定子包含一或多個定子電極，該等電極經建構用於差分電容式量測。懸掛件包含一或多個錨定轉子懸掛件桿及在橫向轉子旋轉軸線上對準之第一及第二橫向扭轉彈簧，其中第一及第二橫向扭轉彈簧附接至轉子。

轉子為雙側蹺蹺板框架，其至少包含橫向轉子桿、附接至橫向轉子桿之第一縱向轉子桿及附接至橫向轉子桿之第二縱向轉子桿，其中每一縱向轉子桿自橫向轉子旋轉軸線之第一側延伸至橫向轉子旋轉軸線之第二側。每一縱向轉子桿包含在橫向轉子旋轉軸線之第一側上的一或多個第一阻尼板及在橫向轉子旋轉軸線之第二側上的一或多個第一阻尼板。一或多個第二阻尼板在一或多個第一阻尼板中之至少一些上方及/或下方固定至內部封裝平面，使得至少一個第一阻尼板在橫向轉子旋轉軸線之第一側上的第一重疊區域中與第二阻尼板至基板平面之突出部重疊，且至少一個第一阻尼板在橫向轉子旋轉軸線之第二側上的第二重疊區域中與第二阻尼板至基板平面之突出部重疊。

當橫向扭轉彈簧彼此遠離地置放時，感測器變得穩固而抵禦振動，此係因為寄生共振模式可升高至較高頻率，其中寄生共振模式之振動振幅較小。此外，彼此遠離地置放阻尼電極亦會增加穩固性，此係因為其允許阻尼電極在最低寄生共振模式中產生更多阻尼，此使振動振幅較小。

圖1示意性地繪示電容式加速度計中之第一感測器。基板平面在 本發明中對應於xy平面。在本發明中，術語「基板」係指已供製備構成感測器之微機械結構的本體。當結構完成時，基板之剩餘部分形成環繞加速度計之支撐本體。基板可例如為矽晶圓。構成感測器之微機械結構可藉由蝕刻及塗佈方法而由基板製成。換言之，在本發明中，術語「基板」係指形成供製造加速度計中之微機電結構之結構層(或裝置層)的薄基板。此基板典型地需要來自單獨的厚得多的處置晶圓或支撐晶圓之結構支撐。

垂直z軸可被定義為垂直於xy平面。圖1所描繪之一些微機械組件可具有與基板相同的厚度，其他微機械組件可具有較小厚度。在本發明中，基板在其整個厚度上構成xy平面，且術語「上方」及「下方」係指與基板之表面的在z座標上之差異。換言之，圖1所描繪之基板平面「上方」之物件可被解譯為相比於圖1所繪示之組件頂部表面較接近於觀看者，而該基板平面「下方」之物件可被解譯為相比於圖1所描繪之組件底部表面較遠離於觀看者。圖2繪示裝置組件14上方之加速度計封裝21，裝置組件14在基板平面中。

第一感測器經建構用於量測在z軸之方向上之加速度，z軸將在本發明中被稱作垂直軸線，且z軸垂直於基板平面。第一感測器包含轉子，轉子包含橫向轉子桿13及兩個縱向轉子桿14及15。橫向轉子桿13及兩個縱向轉子桿14及15一起形成可部分地環繞基板平面上之其他組件的框架。轉子亦包含轉子電極指狀物131之集合，轉子電極指狀物131充當轉子電極。相比於圖1示意性地所繪示之情形，指狀物之數目可大得多，且指狀物之間的分離度小得多。

圖1中之感測器亦包含具有橫向定子桿16及17以及定子電極指狀物161及171之對應集合的兩個定子，定子電極指狀物161及171充當定子電極。轉子及定子電極可被塗佈，且其可自基板之頂部及/或底部表面垂直地凹入。如圖1所繪示，框架狀轉子可部分地環繞定子。橫向定子桿16及17在定子錨點162及172處固定至基板。術語「錨點」在本發明中係指諸如桿之物件可牢固地附 接至基板的區。

轉子及定子電極之位置及數目以及其幾何形狀及相互定位可取決於預期量測應用而以許多方式被最佳化用於電容式量測。

轉子自轉子懸掛件懸掛，轉子懸掛件可錨定至一或多個轉子錨點。在本發明中，術語「懸掛件」係指按自轉子錨點延伸至一對扭轉彈簧之序列而連接的桿或樑。轉子在橫向的扭轉彈簧扭轉地扭絞時轉動。在本發明中，構成懸掛件之桿或樑自身不會經歷大量彎曲或扭絞。其主要功能為位移。其允許轉子錨點定位成與扭轉彈簧相隔某一距離。

在本發明中，術語「扭轉彈簧」係指具有縱橫比之矽結構，該等縱橫比使該等矽結構易遭受圍繞其縱長維度之扭轉扭絞。在此狀況下，「橫向」扭轉彈簧意謂縱長維度與圖1中之x軸平行的彈簧。橫向扭轉彈簧可在y方向上窄以允許扭轉扭絞，但在垂直z方向上厚以防止xy平面外之平移移動。替代地，橫向扭轉彈簧可在xy平面中具有曲折形狀且在z方向上厚。曲折彈簧可允許圍繞x軸之扭轉扭絞，例如，未必在y軸之方向上窄。

圖1繪示感測器，其中一或多個錨定轉子懸掛件桿包含第一橫向轉子懸掛件桿181及第二橫向轉子懸掛件桿183，且其中第一橫向扭轉彈簧191附接至第一橫向轉子懸掛件桿181之末端，且第二橫向扭轉彈簧193附接至第二橫向轉子懸掛件桿183之末端。橫向轉子懸掛件桿181及183錨定至轉子錨點182。在下文所描述之其他實施方式中，可將額外懸掛件桿添加於錨定懸掛件桿與扭轉彈簧之間。此等額外懸掛件桿可在橫向或縱向方向上延伸，如下文所描述。

包含橫向轉子桿13及縱向轉子桿14及15之轉子可被稱為「蹺蹺板」，此係因為橫向扭轉彈簧191及193允許轉子圍繞圖1所繪示之橫向轉子旋轉軸線(RRA)樞轉。此軸線係由扭轉彈簧191及193之位置判定。兩個扭轉彈 簧必須在同一軸線上對準以促進轉子之旋轉或樞轉。

當加速度計經歷垂直方向上之加速運動時，轉子可圍繞橫向轉子旋轉軸線旋轉，且可運用在上文所描述之轉子及定子電極之間進行的差分電容式量測來偵測此移動。

圖1所繪示之轉子亦可被特性化為雙側蹺蹺板，此係因為其延伸至橫向轉子旋轉軸線(其可在下文中被稱作RRA或橫向RRA)之兩個側。換言之，每一縱向轉子桿14及15跨越橫向轉子旋轉軸線自橫向轉子旋轉軸線之第一側延伸至第二側。

此係自圖2中之另一角度被繪示，圖2展示來自圖1之橫截面A-A。圖2展示第一縱向轉子桿14及加速度計封裝21，其中內部封裝平面211鄰近於基板平面。縱向轉子桿14延伸至RRA之兩個側。換言之，轉子14既在第一方向上又在第二方向上自RRA延伸。此等兩個方向完全相對，此係因為轉子形成圍繞RRA旋轉之平面結構。在圖2中，第一縱向轉子桿處於基板平面中。第一方向為正y方向且第二方向為負y方向。當加速度計經歷在z軸之方向上的加速度時，轉子圍繞RRA在xy平面外旋轉。扭轉彈簧191及193之硬度應經建構以運用應用特定的所要加速度達到合適移動。

封裝21向左側及右側延伸超出第一感測器。封裝在所有側上環繞加速度計，但遠離於感測器的封裝之部分與本發明不相關且在圖2中未繪示。封裝與感測器之間的空間為密封空間，典型地填充有惰性氣體。

轉子包含阻尼板，其與封裝21中之鄰近阻尼板一起可經建構以阻尼轉子移動中之振動。轉子上之阻尼板可例如為縱向轉子桿14及15中之對稱方形突起部，諸如圖1中之阻尼板101至104。然而，阻尼板亦可為縱向轉子桿中之具有矩形形式或任何其他形式的突起部。之所以需要突起部係因為窄桿之表面積本身不足以產生有形阻尼效應。

為了充當阻尼板，轉子上之第一阻尼板(101至104)需要垂直地極近接於加速度計封裝上之第二阻尼板。第二阻尼板201及202可在第一阻尼板101及102上方或下方製造於內部封裝平面211上。圖2中繪示第二阻尼板已製造於第一阻尼板101及102上方的設備。第二阻尼板203及204(未繪示)可對應地垂直地極近接於第一阻尼板103及104分別在第一阻尼板103及104上方或下方製造於內部封裝平面上。第一及第二阻尼板之間的垂直間隙可在0.5μm與5μm之間。可利用單獨的停止結構以防止轉子與封裝接觸。

第一阻尼板不需要具有與第二阻尼板確切地相同的大小、面積或xy位置。每當第一阻尼板與第二阻尼板在基板平面中之突出部重疊時，就會發生阻尼。第二阻尼板在基板平面中之突出部為處於xy平面中之在所討論之第二阻尼板正下方的區域。第一阻尼板與突出部重疊的區域可被稱為重疊區域。第一阻尼板可大於第二阻尼板，或反之亦然。

圖3繪示兩個第一阻尼板以及兩個第二阻尼板至基板平面之突出部。重疊區域係運用條紋予以繪示。在所繪示組態中，轉子上之第一阻尼板101及102大於封裝上之第二阻尼板201及202，且其部分地重疊。第一重疊區域為31且第二重疊區域為32。圖4繪示存在僅一個第二阻尼板201的組態，第二阻尼板201至xy平面之突出部覆蓋第一阻尼板101及102兩者。在此狀況下，第一重疊區域41與阻尼板101重合，且第二重疊區域42與阻尼板102重合。

在一個實施方式中，藉由在轉子旋轉軸線之每一側上組態至少一個重疊區域來達成阻尼效應。在其他實施方式中，藉由相對於轉子旋轉軸線對稱地配置第一及第二重疊區域來達成阻尼效應。一種形式之對稱係當第一及第二重疊區域之所有對皆共用與其在圖3及圖4兩者中之狀況相同的形狀、面積及與轉子旋轉軸線相隔之距離時。第一及第二重疊區域在此狀況下相對於橫向轉子旋轉軸線所處的垂直平面係平面對稱的。

相對於轉子旋轉軸線之對稱性亦可以較不受限定之方式予以理解。若第一重疊區域中之扭轉阻尼係數等於第二重疊區域中之扭轉阻尼係數，則第一及第二重疊區域可被視為相對於橫向轉子旋轉軸線對稱。扭轉阻尼係數存在於系統之針對扭轉移動的運動方程式中

其中c為扭轉阻尼係數，J為慣性矩，θ為旋轉角，K為扭轉彈簧常數，t為時間，為θ相對於t之二階導數，為θ相對於t之一階導數，且M_ext為外部力矩。阻尼係數為阻尼面積、與轉子旋轉軸線相隔之距離、第一及第二阻尼板之間的垂直間隙及有效氣體黏度的函數。

上文所描述之加速度計(其中第一感測器經建構以量測在垂直於基板平面之垂直方向上的加速度)可用於三軸加速度計中，其中兩個額外感測器用於量測在基板平面中之兩個正交方向上的加速度。若框架狀第一感測器部分地環繞此等額外感測器，則可在基板平面中之小區域上生產三軸加速度計。在以下描述中，將描述用於在小區域上裝配若干感測器之各種替代設計。

第二感測器可經建構以量測在x軸之方向上的加速度，x軸可在本發明中被稱作橫向軸線。第二感測器可為電容式微機械加速度感測器。第三感測器可經建構以量測在y軸之方向上的加速度，y軸可在本發明中被稱作縱向軸線。橫向軸線與縱向軸線正交。第三感測器可為電容式微機械加速度感測器。

除了所耗用區域以外，關於第一感測器之其他設計考慮亦包括自橫向轉子旋轉軸線至轉子及定子電極上之量測電極的距離。距離愈長，則轉子電極相對於定子電極之位移愈大，且電容式信號愈強，電容式信號可為電容改變。在圖1中，且在下文所描述之實施方式中，轉子電極指狀物131僅附接至橫向轉子桿13，因此電極與轉子旋轉軸線之間的距離可由自橫向轉子桿至轉子 旋轉軸線之距離L表示。即使轉子電極指狀物將附接於轉子上之別處，相同的距離最佳化仍適用。

常常有益的是使轉子錨定器及定子錨定器保持彼此相當接近。機械應力因而將大致以相同方式使轉子及定子移動，且在轉子與定子之間的差分電容式量測中不產生錯誤信號。若錨定器接近於指狀物電極所處之橫向轉子桿，則錯誤信號亦較小。此外，當第一及第二扭轉桿在轉子旋轉軸線上彼此遠離時，寄生共振移動至較高頻率。亦有益的是使阻尼板在橫向方向上保持彼此遠離，此係因為此允許該等板有效地阻尼轉子將圍繞其縱向對稱軸線旋轉的振動模式。

在圖5中，元件符號53至57、501至504、531至532、561至562、571至572、581至583及591至593分別指示與圖1中之元件符號13至17、101至104、131至132、161至162、171至172、181至183及191至193相同的組件。

在圖1所繪示之組態中，轉子錨點182處於轉子旋轉軸線上。圖5繪示一實施方式，其中加速度計包括與圖1中相同之組件，但另外其亦包括用於量測沿著橫向x軸之加速度的第二感測器51，及用於量測沿著縱向y軸之加速度的第三感測器52。第一感測器之轉子(53、54、55)部分地環繞第二感測器51及第三感測器52兩者。在本發明中，「轉子部分地環繞感測器」意謂每一矩形感測器51及52之三個側面向轉子之部分。圖5中之感測器的上側面對橫向轉子桿53，左側面對第一縱向轉子桿54，且右側面對第二縱向轉子桿55。在圖5中，感測器之下側面對橫向轉子懸掛件581及583。

在圖5所繪示之實施方式中，一或多個錨定轉子懸掛件桿包含第一橫向轉子懸掛件桿581及第二橫向轉子懸掛件桿583。第一橫向扭轉彈簧591附接至第一橫向轉子懸掛件桿581之末端，且第二橫向扭轉彈簧593附接至第二橫向轉子懸掛件桿583之末端。在此組態中達成了長距離L，但轉子錨點582相 當遠離於定子錨點562及572。

一種用以使轉子錨點移位為較接近於定子錨點同時仍保持轉子旋轉軸線與橫向轉子桿之間的長距離L的方式係將橫向扭轉桿附接至縱向位移桿。縱向位移桿之另一末端(該末端不處於轉子旋轉軸線上)可直接附接至錨點或橫向桿。

在圖6中，元件符號61至67、601至604、631至632、661至662、671至672、681至683及691至693分別指示與圖5中之元件符號51至57、501至504、531至532、561至562、571至572、581至583及591至593相同的組件。

圖6繪示一實施方式，其中第一橫向扭轉彈簧691附接至第一縱向位移桿684，且第一縱向位移桿684附接至第一橫向轉子懸掛件桿681。相似地，第二橫向扭轉彈簧693附接至第二縱向位移桿685，且第二縱向位移桿685附接至第二橫向轉子懸掛件桿683。第一縱向位移桿684自第一橫向轉子懸掛件桿681在負y方向上延伸。換言之，其在遠離於橫向轉子桿63指向之方向上延伸。第二縱向位移桿685相似地自第二橫向轉子懸掛件桿遠離於橫向轉子桿63而延伸。此允許轉子錨點682接近於定子錨點662及672而定位，但距離L仍長。與轉子錨點682交叉之橫向線與橫向轉子桿63之間的距離D短於距離L，此係因為兩個縱向位移桿684及685使轉子旋轉軸線移位為較遠離於橫向轉子桿63。轉子部分地環繞第二感測器61及第三感測器62兩者。

當懸掛件桿及位移桿在錨點與扭轉桿之間依序地連接時，沒有必要將每一桿精確地附接至前一桿之末端。亦可在較接近於前一桿之中點的某處進行附接。

在圖7中，元件符號71至77、701至704、731至732、761至762、771至772及791至793分別指示與圖5中之元件符號51至57、501至504、531至532、561至562、571至572及591至593相同的組件。

圖7繪示一實施方式，其中一或多個錨定轉子懸掛件桿包含第一縱向位移桿781及第二縱向位移桿783。換言之，第一縱向位移桿781自一個末端附接至第一轉子錨點782，且第二縱向位移桿783自一個末端附接至第二轉子錨點784。第一橫向扭轉彈簧791附接至第一縱向位移桿781之另一末端，且第二橫向扭轉彈簧793附接至第二縱向位移桿783之另一末端。如在圖7中所見，兩個縱向位移桿781、783皆自其各別錨點782、784遠離於橫向轉子桿73而延伸。如前所述，轉子部分地環繞第二感測器71及第三感測器72兩者。

在圖8中，元件符號81至87、801至804、831至832、861至862、871至872及891至893分別指示與圖5中之元件符號51至57、501至504、531至532、561至562、571至572及591至593相同的組件。

圖8繪示存在僅一個錨定轉子懸掛件桿的實施方式。此為處於轉子之縱向對稱軸線上且附接至轉子錨點882的縱向轉子懸掛件桿884。第一橫向扭轉彈簧891附接至第一橫向懸掛件桿881之末端，且第一橫向懸掛件桿881之另一末端附接至縱向轉子懸掛件桿884。第二橫向扭轉彈簧893附接至第二橫向懸掛件桿883之末端，且第二橫向懸掛件桿883之另一末端附接至縱向轉子懸掛件桿884。如前所述，轉子部分地環繞第二感測器81及第三感測器82兩者。

亦有可能藉由使縱向轉子懸掛件桿884較長而更改圖8所繪示之實施方式。第一及第二橫向懸掛件桿藉此在該圖中向下移位。第一縱向位移桿及第二縱向位移桿可分別自一個末端附接至第一橫向懸掛桿及第二橫向懸掛桿之末端，且第一縱向位移桿及第二縱向位移桿之另一末端可分別附接至第一橫向扭轉彈簧891及第二橫向扭轉彈簧893。如圖8所指示，此配置可例如在第二及第三感測器太大以致於不能裝配於懸掛件及懸掛件框架內部之情況下被使用。

上文所描述之阻尼板亦可用於其他目的。舉例而言，加速度計 可裝備有自我測試功能。當執行自我測試時，將致動力施加至第一感測器中之轉子，使得轉子圍繞其橫向旋轉軸線旋轉。若致動力係已知的，且對自我測試之回應係運用來自第一感測器之轉子及定子電極的電容式量測予以量測，則測試可用以檢查感測器之敏感度或量測範圍是否已改變。加速度計可在不同致動力之範圍的情況下自主地執行此自我測試。

若一或多個第一阻尼板及至基板平面之突出部與此第一阻尼板重疊的至少第二阻尼板為連接至電壓源之導電電極，則可藉由將電壓施加至此等對置電極而將自我測試所需要之致動力施加至轉子。若轉子及懸掛件之剛性足以抵抗圍繞第一感測器之縱向對稱軸線的旋轉移動，則可將自我測試電極置放於僅一個第一阻尼板-第二阻尼板對上。亦可在縱向對稱軸線(LSA)之左側上的阻尼板上使用一個電極對且在縱向對稱軸線之右側上使用一個電極而運用對稱致動來執行自我測試。

換言之，一種用於在本發明中所描述之加速度計中執行自我測試之方法可包含藉由將測試電壓施加至具有導電電極之阻尼板而將致動力施加至第一感測器中之轉子，及運用來自轉子及定子電極之電容式量測來讀取測試回應信號。

Claims (10)

1. 一種電容式微機械加速度計，其包含一基板，其界定在一橫向方向及一縱向方向上延伸之一基板平面，該橫向方向垂直於該縱向方向，一第一感測器，其用於量測沿著垂直於該基板平面之一垂直軸線之加速度，及一加速度計封裝，其具有在該基板平面上方及/或下方鄰近於且平行於該基板平面之一內部封裝平面，其中該第一感測器包含相對於該基板行動之一轉子、一轉子懸掛件，及相對於該基板不動之一或多個定子，該轉子包含一或多個轉子電極且該一或多個定子包含一或多個定子電極，該等電極經建構用於差分電容式量測，該懸掛件包含一或多個錨定轉子懸掛件桿及在一橫向轉子旋轉軸線上對準之第一及第二橫向扭轉彈簧，其中該等第一及第二橫向扭轉彈簧附接至該轉子， 其特徵在於該轉子為一雙側蹺蹺板框架，其至少包含一橫向轉子桿、附接至該橫向轉子桿之一第一縱向轉子桿及附接至該橫向轉子桿之一第二縱向轉子桿，其中每一縱向轉子桿自該橫向轉子旋轉軸線之一第一側延伸至該橫向轉子旋轉軸線之一第二側，且每一縱向轉子桿包含在該橫向轉子旋轉軸線之該第一側上的一或多個第一阻尼板及在該橫向轉子旋轉軸線之該第二側上的一或多個第一阻尼板，且一或多個第二阻尼板在該一或多個第一阻尼板中之至少一些上方及/或下方 固定至該內部封裝平面，使得至少一個第一阻尼板在該橫向轉子旋轉軸線之該第一側上的一第一重疊區域中與一第二阻尼板至該基板平面之突出部重疊，且至少一個第一阻尼板在該橫向轉子旋轉軸線之該第二側上的一第二重疊區域中與一第二阻尼板至該基板平面之突出部重疊。
2. 如請求項1所述之電容式微機械加速度計， 其特徵在於該第一重疊區域中之扭轉阻尼係數等於該第二重疊區域中之阻尼係數。
3. 如請求項1或2所述之電容式微機械加速度計， 其特徵在於該第一重疊區域與該第二重疊區域相對於包括該橫向轉子旋轉軸線之垂直平面係平面對稱的。
4. 如請求項1至3中任一項所述之電容式微機械加速度計， 其特徵在於該加速度計亦包含用於量測沿著一橫向軸線之加速度的一第二感測器，及用於量測沿著一縱向軸線之加速度的一第三感測器，且該轉子部分地環繞該第二感測器及該第三感測器兩者。
5. 如請求項4所述之電容式微機械加速度計， 其特徵在於該一或多個錨定轉子懸掛件桿包含一第一橫向轉子懸掛件桿及一第二橫向轉子懸掛件桿，且該第一橫向扭轉彈簧附接至該第一橫向轉子懸掛件桿之末端，且該第二橫向扭轉彈簧附接至該第二橫向轉子懸掛件桿之末端。
6. 如請求項4所述之電容式微機械加速度計， 其特徵在於該一或多個錨定轉子懸掛件桿包含一第一橫向轉子懸掛件桿及一第二橫向轉子懸掛件桿，且附接至該第一橫向轉子懸掛件桿之一第一縱向位移桿自該第一橫向轉子懸掛件桿在遠離於該橫向轉子桿指向之一方向上延伸，且附接至該第二橫向轉子懸掛件桿之一第二縱向位移桿自該第二橫向轉子懸掛件桿在遠離於該橫向轉子桿指向之一方向上延伸，且該第一橫向扭轉彈簧附接至該第一縱向位移桿，且該第二橫向扭轉彈簧附接至該第二縱向位移桿。
7. 如請求項4所述之電容式微機械加速度計， 其特徵在於該一或多個錨定轉子懸掛件桿包含一第一縱向位移桿及一第二縱向位移桿，且該第一橫向扭轉彈簧附接至該第一縱向位移桿之末端，且該第二橫向扭轉彈簧附接至該第二縱向位移桿之末端，其中兩個縱向位移桿皆自其各別錨點遠離於該橫向轉子桿而延伸。
8. 如請求項4所述之電容式微機械加速度計， 其特徵在於該一或多個錨定轉子懸掛件桿包含一縱向轉子懸掛件桿，且該第一橫向扭轉彈簧附接至一第一橫向懸掛件桿之末端，且該第一橫向懸掛件桿之另一末端附接至該縱向轉子懸掛件桿，且該第二橫向扭轉彈簧附接至一第二橫向懸掛件桿之末端，且該第二橫向懸掛件桿之另一末端附接至該縱向轉子懸掛件桿。
9. 如請求項1至8中任一項所述之電容式微機械加速度計， 其特徵在於該一或多個第一阻尼板中之至少一者及至該基板平面之突出部與此第一阻尼板重疊的至少該第二阻尼板為連接至一電壓源之導電電極。
10. 一種用於在如請求項9所述之電容式微機械加速度計中執行一自我測試之方法， 其特徵在於藉由將一測試電壓施加至為導電電極之該等阻尼板而將一致動力施加至該第一感測器中之該轉子，且運用來自該等轉子及定子電極之一電容式量測來讀取一測試回應信號。