本發(fā)明屬于微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及了一種具有應(yīng)力隔離功能的mems加速度計(jì)。

背景技術(shù)：

1、加速度計(jì)是一種可以檢測(cè)加速度、傾斜、沖擊、振動(dòng)的傳感器，是定向?qū)Ш胶瓦\(yùn)動(dòng)控制等領(lǐng)域的關(guān)鍵器件?；谖C(jī)電系統(tǒng)(micro-electro-mechanical?system，簡(jiǎn)稱mems)的加速度計(jì)具有體積小、成本低和可批量化生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)，目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車產(chǎn)業(yè)和消費(fèi)電子等領(lǐng)域。封裝是mems加速度計(jì)制造的重要環(huán)節(jié)之一，其為mems加速度計(jì)芯片提供了密閉的環(huán)境，保證了mems加速度計(jì)的正常功用。

2、mems加速度計(jì)在加工和封裝過(guò)程中需要與多種輔助材料(如玻璃、陶瓷、金屬和塑料等)進(jìn)行鍵合或粘結(jié)，且通常伴隨著80℃～600℃的溫度變化。由于加速度計(jì)敏感結(jié)構(gòu)材料為硅，與輔助材料存在一定的熱膨脹系數(shù)差異，使加速度計(jì)芯片產(chǎn)生應(yīng)力。應(yīng)力會(huì)造成mems加速度計(jì)結(jié)構(gòu)變形和頻率漂移，使mems加速度計(jì)的穩(wěn)定性大幅下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，也就是降低mems加速度計(jì)在加工和封裝過(guò)程中應(yīng)力的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有應(yīng)力隔離功能的mems加速度計(jì)，通過(guò)一組樹(shù)枝狀的應(yīng)力隔離梁設(shè)計(jì)，降低了由外框架傳遞至敏感結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力，從而提高了mems加速度計(jì)的穩(wěn)定性。

2、第一方面，本發(fā)明提供的一種具有應(yīng)力隔離功能的mems加速度計(jì)包括：加速度測(cè)量模塊、應(yīng)力隔離梁和外框架，加速度測(cè)量模塊和外框架之間通過(guò)應(yīng)力隔離梁連接，應(yīng)力隔離梁分別沿加速度測(cè)量模塊x和/或y方向的中心線對(duì)稱分布；

3、應(yīng)力隔離梁包括直梁和弧形梁，直梁兩端分別連接兩個(gè)向直梁外延伸的弧形梁，弧形梁一端和直梁連接，弧形梁另一端與加速度測(cè)量模塊或外框架連接。

4、具體的，所述加速度測(cè)量模塊具體為用于加速度檢測(cè)的敏感結(jié)構(gòu)；所述敏感結(jié)構(gòu)包括支撐梁、敏感質(zhì)量塊、梳齒對(duì)和內(nèi)框架；敏感質(zhì)量塊用于感知加速度，通過(guò)支撐梁固定在內(nèi)框架上；梳齒對(duì)用于將敏感質(zhì)量位移轉(zhuǎn)化為電容變化。

5、具體的，直梁同一端連接的兩個(gè)或多個(gè)弧形梁為外向開(kāi)叉的樹(shù)枝狀。

6、具體的，弧形梁分別沿加速度測(cè)量模塊x和/或y方向的中心線對(duì)稱分布。

7、具體的，應(yīng)力隔離梁在加速度測(cè)量模塊x方向上的剛度至少是支撐梁在所述x方向上的剛度1000倍。

8、具體的，直梁同一端連接的兩個(gè)弧形梁間距是直梁寬度的0.3～0.7倍。

9、具體的，弧形梁內(nèi)弧半徑是直梁同一端連接的兩個(gè)弧形梁間距的1.5～2倍。

10、具體的，弧形梁的外弧半徑，通過(guò)弧形梁內(nèi)弧半徑、直梁寬度和直梁同一端連接的兩個(gè)弧形梁間距而確定。

11、第二方面，本發(fā)明提供的一種應(yīng)力隔離梁，其特征在于，所述應(yīng)力隔離梁用于連接mems加速度計(jì)的加速度測(cè)量模塊和mems加速度計(jì)的外框架，包括直梁和弧形梁，直梁兩端分別連接兩個(gè)向直梁外延伸的弧形梁，弧形梁一端和直梁連接，弧形梁另一端與mems加速度計(jì)的加速度測(cè)量模塊或mems加速度計(jì)的外框架連接。

12、具體的，直梁同一端連接的兩個(gè)弧形梁間距是直梁寬度的0.3～0.7倍。

13、本發(fā)明的有益效果：

14、(1)本發(fā)明提供的一種具有應(yīng)力隔離功能的mems加速度計(jì)，通過(guò)應(yīng)力隔離梁實(shí)現(xiàn)懸浮，并通過(guò)應(yīng)力隔離梁連接到外框架上，通過(guò)向外延伸的弧形梁設(shè)計(jì)，降低了由外框架傳遞至加速度測(cè)量模塊上的應(yīng)力，從而提高了mems加速度計(jì)的穩(wěn)定性。應(yīng)力隔離梁位于mems加速度計(jì)加速度測(cè)量模塊的外圍，對(duì)mems加速度計(jì)核心的加速度測(cè)量模塊設(shè)計(jì)限制少，進(jìn)而降低了mems加速度計(jì)的設(shè)計(jì)難度。

15、(2)本發(fā)明提供的一種應(yīng)力隔離梁，能夠降低由mems加速度計(jì)外框架傳遞至mems加速度計(jì)加速度測(cè)量模塊上的應(yīng)力，從而提高了mems加速度計(jì)的穩(wěn)定性。應(yīng)力隔離梁位于mems加速度計(jì)加速度測(cè)量模塊的外圍，對(duì)mems加速度計(jì)核心的加速度測(cè)量模塊設(shè)計(jì)限制少，進(jìn)而降低了mems加速度計(jì)的設(shè)計(jì)難度。

16、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種具有應(yīng)力隔離功能的mems加速度計(jì)，其特征在于，包括：加速度測(cè)量模塊、應(yīng)力隔離梁(2)和外框架(3)，加速度測(cè)量模塊和外框架(3)之間通過(guò)應(yīng)力隔離梁(2)連接，應(yīng)力隔離梁(2)分別沿加速度測(cè)量模塊x和/或y方向的中心線對(duì)稱分布；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應(yīng)力隔離功能的mems加速度計(jì)，其特征在于，所述加速度測(cè)量模塊具體為用于加速度檢測(cè)的敏感結(jié)構(gòu)(1)；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應(yīng)力隔離功能的mems加速度計(jì)，其特征在于，直梁(8)同一端連接的兩個(gè)或多個(gè)弧形梁(9)為外向開(kāi)叉的樹(shù)枝狀。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應(yīng)力隔離功能的mems加速度計(jì)，其特征在于，弧形梁(9)分別沿加速度測(cè)量模塊x和/或y方向的中心線對(duì)稱分布。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有應(yīng)力隔離功能的mems加速度計(jì)，其特征在于，應(yīng)力隔離梁(2)在加速度測(cè)量模塊x方向上的剛度至少是支撐梁(4)在所述x方向上的剛度1000倍。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應(yīng)力隔離功能的mems加速度計(jì)，其特征在于，直梁(8)同一端連接的兩個(gè)弧形梁(9)間距是直梁(8)寬度的0.3～0.7倍。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應(yīng)力隔離功能的mems加速度計(jì)，其特征在于，弧形梁(9)內(nèi)弧半徑是直梁(8)同一端連接的兩個(gè)弧形梁(9)間距的1.5～2倍。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應(yīng)力隔離功能的mems加速度計(jì)，其特征在于，弧形梁(9)的外弧半徑，通過(guò)弧形梁(9)內(nèi)弧半徑、直梁(8)寬度和直梁(8)同一端連接的兩個(gè)弧形梁(9)間距而確定。

9.一種應(yīng)力隔離梁(2)，其特征在于，所述應(yīng)力隔離梁(2)用于連接mems加速度計(jì)的加速度測(cè)量模塊和mems加速度計(jì)的外框架(3)，包括直梁(8)和弧形梁(9)，直梁(8)兩端分別連接兩個(gè)向直梁(8)外延伸的弧形梁(9)，弧形梁(9)一端和直梁(8)連接，弧形梁(9)另一端與mems加速度計(jì)的加速度測(cè)量模塊或mems加速度計(jì)的外框架(3)連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)力隔離梁(2)，其特征在于，直梁(8)同一端連接的兩個(gè)弧形梁(9)間距是直梁(8)寬度的0.3～0.7倍。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及了一種具有應(yīng)力隔離功能的MEMS加速度計(jì)，旨在解決降低MEMS加速度計(jì)在加工和封裝過(guò)程中應(yīng)力的問(wèn)題。本發(fā)明包括：加速度測(cè)量模塊、應(yīng)力隔離梁和外框架，加速度測(cè)量模塊和外框架之間通過(guò)應(yīng)力隔離梁連接，應(yīng)力隔離梁分別沿加速度測(cè)量模塊x和/或y方向的中心線對(duì)稱分布；應(yīng)力隔離梁包括直梁和弧形梁，直梁兩端分別連接兩個(gè)向直梁外延伸的弧形梁，弧形梁一端和直梁連接，弧形梁另一端與加速度測(cè)量模塊或外框架連接。本發(fā)明能夠降低由外框架傳遞至加速度測(cè)量模塊上的應(yīng)力，從而提高了MEMS加速度計(jì)的穩(wěn)定性，應(yīng)力隔離梁位于MEMS加速度計(jì)加速度測(cè)量模塊的外圍，降低了MEMS加速度計(jì)的設(shè)計(jì)難度。

技術(shù)研發(fā)人員：周金秋,郝永存,王延龍,王鑫鵬,張龍,熊開(kāi)利
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京時(shí)代民芯科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6