專利名稱：一種嵌入橫向可動(dòng)電極的微慣性傳感器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的高精度微慣性傳感器，由于梳齒電容間距可用安培力驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線 減小，從而在不增加橫向尺寸的情況下增大了振子質(zhì)量和檢測(cè)電容，且檢測(cè)電容極板間的 相對(duì)運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為滑膜阻尼，這些因素使傳感器的機(jī)械噪聲和電路噪聲大大減小，從而 使傳感器可以達(dá)到很高的精度，同時(shí)本發(fā)明采用微機(jī)械技術(shù)制作，工藝簡(jiǎn)單，有利于提高成 品率和降低制造成本。
權(quán)利要求
一種嵌入橫向可動(dòng)電極的微慣性傳感器，包括第一基板及其上表面的檢測(cè)用交叉梳齒狀固定對(duì)電極、固定于第一基板上的敏感器錨點(diǎn)、固定質(zhì)量塊錨點(diǎn)、第二基板的懸于第一基板上方的可沿縱向運(yùn)動(dòng)的敏感器柵質(zhì)量塊、將敏感器錨點(diǎn)和敏感器柵質(zhì)量塊相連的U形敏感器支撐梁、敏感器可橫向移動(dòng)質(zhì)量塊、將敏感器可橫向移動(dòng)質(zhì)量快和敏感器柵質(zhì)量塊相連的U形敏感器連接梁、固定質(zhì)量塊上的梳形固定電極、敏感器外部引出電極、U形敏感器支撐梁、電絕緣層、驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線和驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線引出電極；所述的敏感器柵質(zhì)量塊是由縱向等間距、橫向平行的柵形電極、連接?xùn)判坞姌O的邊框及敏感器柵質(zhì)量塊矩形凸起組成，敏感器柵質(zhì)量塊矩形凸起有兩個(gè)且沿著敏感器柵質(zhì)量塊的橫向中心線位于敏感器柵質(zhì)量塊兩側(cè)；所述的敏感器可橫向移動(dòng)質(zhì)量塊有兩個(gè)，分別位于敏感器柵質(zhì)量塊的兩側(cè)，由矩形塊、梳形可動(dòng)電極和敏感器可橫向移動(dòng)質(zhì)量塊矩形凸起組成，其縱向長(zhǎng)度和敏感器柵質(zhì)量塊的主體長(zhǎng)度相同；敏感器可橫向移動(dòng)質(zhì)量塊矩形凸起和敏感器柵質(zhì)量塊矩形凸起相對(duì)，形成電容調(diào)整間隙；每個(gè)敏感器可橫向移動(dòng)質(zhì)量塊和敏感器柵質(zhì)量塊通過(guò)兩根位于敏感器可橫向移動(dòng)質(zhì)量塊和敏感器柵質(zhì)量塊之間的U形敏感器連接梁相連，該兩根U形敏感器連接梁沿著敏感器柵質(zhì)量塊的橫向中心線對(duì)稱設(shè)置，該兩根U形敏感器連接梁沿著敏感器柵質(zhì)量塊的縱向中心線與位于敏感器柵質(zhì)量塊另一側(cè)的另兩根U形敏感器連接梁對(duì)應(yīng)對(duì)稱設(shè)置，實(shí)現(xiàn)敏感器可橫向移動(dòng)質(zhì)量塊的橫向敏感；所述的每根敏感器連接梁始于矩形塊的一角，終于敏感器柵質(zhì)量塊的邊框的對(duì)應(yīng)角，其U形靠近敏感器柵質(zhì)量塊的橫向中心線；所述的梳形可動(dòng)電極由n個(gè)等間距的梳齒和連接梳齒的矩形條組成，n≥1，梳齒與矩形條垂直設(shè)置；梳形可動(dòng)電極在矩形塊的外側(cè)分別對(duì)應(yīng)組成兩組硅條組，每組硅條組分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在矩形塊的相應(yīng)處，每組硅條組包括平行設(shè)置的m條梳形可動(dòng)電極，m≥2，連接梳齒的矩形條與矩形塊側(cè)邊垂直設(shè)置；矩形塊一側(cè)每組的梳形可動(dòng)電極沿敏感器質(zhì)量塊的橫向中心線對(duì)稱設(shè)置；邊框兩側(cè)的四組硅條組，每組梳形可動(dòng)電極沿敏感器質(zhì)量塊的縱向中心線對(duì)應(yīng)對(duì)稱設(shè)置；所述的敏感器錨點(diǎn)沿敏感器柵質(zhì)量塊的縱向中心線分別設(shè)置在敏感器柵質(zhì)量塊的兩端，并通過(guò)敏感器支撐梁與敏感器柵質(zhì)量塊連接，敏感器外部引出電極設(shè)置在一個(gè)敏感器錨點(diǎn)上；所述的固定質(zhì)量塊與每組硅條組一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，每個(gè)固定質(zhì)量塊包括固定質(zhì)量塊錨點(diǎn)和梳形固定電極；梳形固定電極設(shè)置在與硅條組對(duì)應(yīng)的一側(cè)，共有m條，梳形固定電極外形和梳形可動(dòng)電極相同；梳形可動(dòng)電極和梳形固定電極的位置對(duì)應(yīng)設(shè)置，梳形固定電極的梳齒與梳形可動(dòng)電極的梳齒對(duì)應(yīng)交叉設(shè)置；所述的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線共有兩根，分別縱向設(shè)置于相應(yīng)的矩形塊上，每根驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線的一端通過(guò)沿對(duì)應(yīng)的敏感器連接梁、邊框端和敏感器支撐梁上所鋪設(shè)的金屬導(dǎo)線與對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線引出電極連接；在驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線、金屬導(dǎo)線、驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線引出電極組成的金屬層與矩形塊對(duì)應(yīng)部分之間設(shè)置有電絕緣層；所述的電容調(diào)整間隙比對(duì)應(yīng)梳形可動(dòng)電極和梳形固定電極上的對(duì)應(yīng)梳齒間的橫向間距小一微米以上；所述的檢測(cè)用交叉梳齒狀固定對(duì)電極由沿橫向相對(duì)交叉的梳齒電極和引出電極組成，各相鄰梳齒電極間的間隙不小于一微米，交叉的梳齒電極對(duì)應(yīng)組成梳齒電極對(duì)；所述的柵形電極位于對(duì)應(yīng)的梳齒電極對(duì)的正上方。
2. —種制作如權(quán)利要求1所述的微慣性傳感器的方法，其特征在于該方法包括如下步驟步驟(1)在第一基板的上表面形成檢測(cè)用交叉梳齒狀固定對(duì)電極；步驟(2)在第二基板的上表面形成電絕緣層；步驟(3)在第二基板的下表面形成懸浮區(qū)；步驟(4)在第二基板的下表面的所述懸浮區(qū)形成懸浮間距；步驟(5)將所述第一基板的上表面與所述第二基板的下表面相向鍵合，所述檢測(cè)用交 叉梳齒狀固定對(duì)電極和懸浮區(qū)互相對(duì)準(zhǔn)，形成柵形電極下表面與檢測(cè)用交叉梳齒狀固定對(duì) 電極的上表面的間隙；；步驟(6)刻蝕所述第二基板上的絕緣層，形成驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線、金屬導(dǎo)線、驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線引出電極 組成的金屬層與矩形塊對(duì)應(yīng)部分之間的電絕緣層；步驟(7)在電絕緣層上形成驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線、金屬導(dǎo)線、驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線引出電極組，同時(shí)在敏感器 錨點(diǎn)上形成敏感器外部引出電極；步驟(8)刻蝕所述第二基板，形成固定于第一基板上的敏感器錨點(diǎn)、固定質(zhì)量塊錨點(diǎn)、 懸于第一基板上方的可沿縱向運(yùn)動(dòng)的敏感器柵質(zhì)量塊、將敏感器錨點(diǎn)和敏感器柵質(zhì)量塊相 連的U形敏感器支撐梁、敏感器可橫向移動(dòng)質(zhì)量快、將敏感器可橫向移動(dòng)質(zhì)量快和敏感器 柵質(zhì)量塊相連的U形敏感器連接梁、固定質(zhì)量塊上的梳齒固定電極。
全文摘要
本發(fā)明一種嵌入橫向可動(dòng)電極的微慣性傳感器及其制作方法?，F(xiàn)有的傳感器的噪聲大、穩(wěn)定性差，量程和帶寬小。本發(fā)明的傳感器中敏感器柵質(zhì)量塊的兩側(cè)邊對(duì)稱設(shè)置有敏感器可橫向移動(dòng)質(zhì)量塊，兩端對(duì)稱設(shè)置敏感器錨點(diǎn)，敏感器質(zhì)量塊內(nèi)有柵形電極；敏感器可橫向移動(dòng)質(zhì)量塊一側(cè)設(shè)置有硅條組，硅條組與固定質(zhì)量塊對(duì)應(yīng)設(shè)置。制作該傳感器的方法首先是在第一基板上形成固定對(duì)電極；其次在第二基板上表面形成電絕緣層，下表面形成懸浮區(qū)；然后鍵合兩個(gè)基板；最后刻蝕形成該傳感器。本發(fā)明中的微慣性傳感器結(jié)構(gòu)新穎，分辨率和靈敏度高，制作工藝簡(jiǎn)單，有利于降低成本和提高成品率。
文檔編號(hào)B81C3/00GK101792109SQ20101012545
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者董林璽, 顏海霞 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)