闭环加速度传感器及其制备方法与流程

专利2026-08-18  26


本发明涉及半导体制造,具体为一种闭环加速度传感器及其制作方法。


背景技术:

1、加速度计可分为开环和闭环两种形式,开环加速度计直接通过测量加速度导致的电容变化实现加速度的测量。闭环加速度计将输出电压反馈到电容极板上,并且通过在中间极板上施加静电力,使得加速度计保持在位移较小的状态。

2、现有的开环加速度计在测量高量程的加速度时,当质量块的位移超过临界值时会发生吸附作用从而导致加速度计器件损坏,而闭环加速度计可实现更高的测量范围,同时具有更高的线性度,现有的闭环加速度计每个轴向都有一个闭环的控制系统来完成测量,结构较为复杂。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种闭环加速度传感器及其制作方法,至少可以解决现有技术中的部分缺陷。

2、为实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:一种闭环加速度传感器,包括依次层叠设置的基底、器件层和上盖板,所述器件层包括质量块以及设于所述质量块上的至少一个检测单元和至少一个驱动反馈单元,所述检测单元用于检测质量块在xy轴方向上的电容变化量,所述驱动反馈单元用于根据所述检测单元反馈的电容变化量控制所述质量块在xy轴方向的位移。

3、进一步,所述检测单元包括多个检测定梳齿和多个检测动梳齿,多个所述检测定梳齿和多个所述检测动梳齿配合检测所述质量块在xy轴方向上的电容变化量。

4、进一步,所述驱动反馈单元包括驱动反馈定梳齿和驱动反馈动梳齿,所述驱动反馈定梳齿和所述驱动反馈动梳齿配合控制所述质量块在xy轴方向的位移。

5、进一步,各所述检测定梳齿和驱动检测定梳齿均通过锚点固定在所述基底上。

6、进一步,所述检测单元检测的所述质量块在xy轴方向上的电容变化量,所述电容变化量经过处理形成静电力传递给驱动反馈单元,所述驱动反馈单元根据所述静电力控制所述质量块在xy轴方向上的位移。

7、进一步,所述质量块连接有可沿xy轴方向运动的弹簧梁,所述弹簧梁的一端连接所述框体的内壁,另一端通过锚点固定在基底上。

8、进一步,所述质量块呈日字形,日字形的所述质量块的两个空白区域中均设有所述检测单元和所述驱动反馈单元。

9、进一步,所述质量块包括两个框体以及分隔两个所述框体的分隔梁,两个所述框体均设于所述分隔梁上,两个空白区域分别在两个所述框体中。

10、进一步,所述框体的上表面设有电容极板,所述电容极板与所述框体之间具有间距。

11、本发明实施例提供另一种技术方案:一种闭环加速度传感器的制作方法,用于制备如权利要求1-8任一所述的闭环加速度传感器,包括如下步骤:

12、s1,制备基底,

13、s2,制备器件层,将所述基底与所述器件层进行键合,

14、s3,制作上盖板,将所述上盖板与所述与所述器件层进行键合。

15、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

16、1、采用检测单元检测质量块在xy轴方向上的电容变化量,然后采用驱动反馈单元根据检测单元反馈的电容变化量即可控制质量块在xy轴方向的位移,从而实现闭环控制,避免加速度计器件损坏。

17、2、通过驱动反馈梳齿构成驱动反馈单元,使得采用驱动反馈单元即可实现多轴的控制反馈,通过一组驱动反馈梳齿可以控制质量块在xy轴方向的位移,实现器件的闭环控制。

18、3、一个器件结构可实现xy轴方向的闭环控制检测,可有效减小器件面积,节省空间。

19、4、x/y方向的检测梳齿分别从左右和上下进行差分,可以有效减小测量误差。

20、5、通过在框体上表面设置电容极板即可扩展为实现z轴方向加速度的测量。



技术特征:

1.一种闭环加速度传感器,包括依次层叠设置的基底、器件层和上盖板,其特征在于:所述器件层包括质量块以及设于所述质量块上的至少一个检测单元和至少一个驱动反馈单元,所述检测单元用于检测质量块在xy轴方向上的电容变化量,所述驱动反馈单元用于根据所述检测单元反馈的电容变化量控制所述质量块在xy轴方向的位移。

2.如权利要求1所述的闭环加速度传感器,其特征在于:所述检测单元包括多个检测定梳齿和多个检测动梳齿,多个所述检测定梳齿和多个所述检测动梳齿配合检测所述质量块在xy轴方向上的电容变化量。

3.如权利要求2所述的闭环加速度传感器,其特征在于:所述驱动反馈单元包括驱动反馈定梳齿和驱动反馈动梳齿,所述驱动反馈定梳齿和所述驱动反馈动梳齿配合控制所述质量块在xy轴方向的位移。

4.如权利要求3所述的闭环加速度传感器,其特征在于:各所述检测定梳齿和驱动检测定梳齿均通过锚点固定在所述基底上。

5.如权利要求1所述的闭环加速度传感器,其特征在于:所述检测单元检测的所述质量块在xy轴方向上的电容变化量,所述电容变化量经过处理形成静电力传递给驱动反馈单元,所述驱动反馈单元根据所述静电力控制所述质量块在xy轴方向上的位移。

6.如权利要求1所述的闭环加速度传感器,其特征在于:所述质量块连接有可沿xy轴方向运动的弹簧梁,所述弹簧梁的一端连接所述质量块的内壁,另一端通过锚点固定在基底上。

7.如权利要求1所述的闭环加速度传感器,其特征在于:所述质量块呈日字形,日字形的所述质量块的两个空白区域中均设有所述检测单元和所述驱动反馈单元。

8.如权利要求7所述的闭环加速度传感器,其特征在于:所述质量块包括两个框体以及分隔两个所述框体的分隔梁,两个所述框体均设于所述分隔梁上,两个空白区域分别在两个所述框体中。

9.如权利要求1所述的闭环加速度传感器,其特征在于:所述框体的上表面设有电容极板,所述电容极板与所述框体之间具有间距。

10.一种闭环加速度传感器的制备方法,其特征在于,用于制备如权利要求1-9任一所述的闭环加速度传感器,包括如下步骤:


技术总结
本发明涉及半导体制造技术领域,提供了一种闭环加速度传感器,包括依次层叠设置的基底、器件层和上盖板,所述器件层包括质量块以及设于所述质量块上的至少一个检测单元和至少一个驱动反馈单元,所述检测单元用于检测质量块在XY轴方向上的电容变化量,所述驱动反馈单元用于根据所述检测单元反馈的电容变化量控制所述质量块在XY轴方向的位移。还提供本了一种闭环加速度传感器的制作方法。本发明采用检测单元检测质量块在XY轴方向上的电容变化量,然后采用驱动反馈单元根据检测单元反馈的电容变化量即可控制质量块在XY轴方向的位移,从而实现闭环控制,避免加速度计器件损坏。

技术研发人员:黄晟,吴国璋,周宇,蔡光艳,蔡喜元,魏晓莉,丁铮,罗戴钟
受保护的技术使用者:武汉衡惯科技发展有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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