一种mems三轴加速度计的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及传感器技术领域，更具体地，涉及一种MEMS三轴加速度计。
【背景技术】
[0002]微机电加速度计是基于MEMS技术的惯性器件，用于测量物体运动的线运动加速度。它具有体积小、可靠性高、成本低廉、适合大批量生产等特点，因此具有广阔的市场前景，其应用领域包括消费电子、航空航天、汽车、医疗设备和武器等等。
[0003]目前由于MEMS加速度计芯片尺寸越来越小，所以MEMS三轴加速度计倾向于三轴集成的单结构设计，但是由于z轴检测结构的限制，大多数集成MEMS三轴加速度计都与采用某个方向偏心的设计，来完成单一结构对三个轴向加速度同时检测。
[0004]这种偏心的集成MEMS三轴加速度计通常为不对称的设计，这种不对称的设计一方面对制造工艺有特殊的要求，另一方面也无法完全消除外界干扰因素的影响。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的一个目的是提供一种全对称结构的MEMS三轴加速度计的新技术方案。
[0006]根据本实用新型的第一方面，提供了一种MEMS三轴加速度计，包括:基板；悬置于基板上方的扭动质量块；所述扭动质量块所在平面为xy平面，其中X轴的正向指向xy平面的右侧，y轴的正向指向xy平面的上侧；所述扭动质量块为中心对称结构，包括主质量块、位于主质量块左侧的第一次质量块、位于主质量块右侧的第二次质量块，以及平行于I轴的第一、第二、第三、第四弹性连接梁；所述第一次质量块的左侧/右侧边缘通过第一弹性连接梁和主质量块连接，并且所述第二次质量块的右侧/左侧边缘通过第二弹性连接梁和主质量块连接；所述第一次质量块的中心通过第三弹性连接梁连接在基板的第一锚点上，所述第二次质量块的中心通过第四弹性连接梁连接在基板的第二锚点上；所述第一、第二次质量块上均分别设置有第一可动电极、第二可动电极、以及第三可动电极；所述基板上设置有用于与第一可动电极、第二可动电极、第三可动电极分别组成X轴检测电容、y轴检测电容、z轴检测电容的第一固定电极、第二固定电极、第三固定电极。
[0007]优选的，所述z轴检测电容为平板状电容，所述第三可动电极为上电极，所述第三固定电极为下电极；所述第三可动电极为四个，分别设置于第一次质量块和第二次质量块的左右边缘，所述第三固定电极和第三可动电极一一对应，从左至右依次形成第一、第二、第三、第四Z轴检测电容；所述第一、第四Z轴检测电容并联为第一组Z轴检测电容，所述第二、第三Z轴检测电容并联为第二组Z轴检测电容，所述第一组Z轴检测电容和第二组Z轴检测电容构成一对Z轴差分检测电容。
[0008]优选的，所述第一次质量块和第二次质量块的左右两侧分别开设有第三通孔；所述第一固定电极位于所述第三通孔内部，与其对应的第一可动电极设置于第三通孔的侧边。
[0009]优选的，每个所述第三通孔内部均设置有左右并列的两个第一固定电极；所述第一可动电极与所述第一固定电极对应，从左至右依次形成第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八X轴检测电容；所述第一、第三、第五、第七X轴检测电容并联为第一组X轴检测电容，所述第二、第四、第六、第八X轴检测电容并联为第二组X轴检测电容，所述第一组X轴检测电容和第二组X轴检测电容构成一对差分电容。
[0010]优选的，所述第一次质量块和第二次质量块的上下两侧分别开设有第四通孔；所述第二固定电极位于所述第四通孔内部，与其对应的第二可动电极设置于第四通孔的侧边。
[0011]优选的，每个所述第四通孔内部均设置有左右并列的两个第二固定电极；所述第二可动电极与所述第二固定电极一一对应，从而在第一次质量块的上侧从左至右依次形成第一 I轴检测电容和第二 I轴检测电容，在第一质量块的下侧从左至右依次形成第三I轴检测电容和第四I轴检测电容，在第二次质量块的上侧从左至右依次形成第五I轴检测电容和第六I轴检测电容，以及在第二次质量块的下侧从左至右依次形成第七I轴检测电容和第八I轴检测电容；所述第一、第四、第六、第七I轴检测电容并联为第一组I轴检测电容，所述第二、第三、第五、第八I轴检测电容并联为第二组I轴检测电容，所述第一组I轴检测电容和第二组I轴检测电容构成一对I轴差分检测电容。
[0012]优选的，所述第一次质量块的中心设有第一通孔，所述第二次质量块的中心设有第二通孔；所述第三弹性连接梁设置于第一通孔内部，两端连接在第一通孔的侧壁上，中心连接在基板的第一锚点上；所述第四弹性连接梁设置于第二通孔内部，两端连接在第二通孔的侧壁上，中心连接在基板的第二锚点上。
[0013]优选的，所述第一弹性连接梁的两端分别与主质量块连接，中间与第一次质量块连接，以及，所述第二弹性连接梁的两端分别与主质量块连接，中间与第二次质量块连接；或者，所述第一弹性连接梁的两端分别与第一次质量块连接，中间与主质量块连接，以及，所述第二弹性连接梁的两端分别与第二次质量块连接，中间与主质量块连接。
[0014]优选的，所述主质量块的左右两侧分别开设有第五通孔，所述第一次质量块位于左侧的第五通孔内部，所述第二次质量块位于右侧的第五通孔内部。
[0015]优选的，所述X轴检测电容和Y轴检测电容为梳齿状电容。
[0016]本实用新型提出的全对称结构的MEMS三轴加速度计，能够消除外界干扰因素的影响，并且制造工艺过程简单易实现。
[0017]通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
【附图说明】
[0018]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。
[0019]图1是本实用新型MEMS三轴加速度计第一实施例的结构示意图。
[0020]图2是第一实施例的X轴加速度检测的原理示意图。
[0021 ] 图3是第一实施例的y轴加速度检测的原理示意图。
[0022]图4、图5是第一实施例的z轴加速度检测的原理示意图。
[0023]图6是本实用新型MEMS三轴加速度计第二实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
[0025]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
[0026]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0027]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0028]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0029]参考图1-5所示为本实用新型的MEMS三轴加速度计的第一实施例，本实用新型的MEMS三轴加速度计为全对称结构，包括基板400 (图1-3中没有示出)，以及悬置于基板400上方的扭动质量块。
[0030]如图所示构建三维直角坐标系，扭动质量块所在平面为xy平面，z轴的正向是从基板指向扭动质量块。其中X轴的正向指向xy平面的右侧，y轴的正向指向xy平面的上侧。
[0031]扭动质量块为中心对称结构，包括主质量块300、第一次质量块100、和第二次质量块200，以及平行于y轴的第一、第二、第三、第四弹性连接梁。其中主质量块300的左右两侧分别开设有第五通孔405，第一次质量块100位于左侧的第五通孔405的内部，第二次质量块200位于右侧的第五通孔405的内部。
[0032]在第一实施例