一种高灵敏度开环MEMS加速度计传感器结构的制作方法

技术特征：
1.一种高灵敏度开环mems加速度计传感器结构，其特征在于，包括正交补偿电极梳齿结构(1)，框架结构(2)、检测电极梳齿结构(3)、敏感质量体(4)、锚点(5)、支承梁(6)和限位结构(7)；所述锚点(5)用于固定传感器，分布在框架结构(2)四角位置；所述正交补偿电极梳齿结构(1)、检测电极梳齿结构(3)、敏感质量体(4)和限位结构(7)位于框架结构(2)内侧，敏感质量体(4)通过支承梁(6)支承，所述支承梁(6)一端固定连接敏感质量体(4)，另一端固定连接框架结构(2)；所述正交补偿电极梳齿结构(1)包括正交补偿电极活动梳齿和正交补偿电极固定梳齿，其中正交补偿电极活动梳齿与敏感质量体(4)固定连接，正交补偿电极固定梳齿固定在锚点(5)上，正交补偿电极活动梳齿和正交补偿电极固定梳齿相互插接，形成正交补偿电极梳齿结构(1)；所述检测电极梳齿结构(3)包括检测电极活动梳齿和检测电极固定梳齿，其中检测电极活动梳齿与敏感质量体(4)固定连接，检测电极固定梳齿固定在锚点(5)上，检测电极活动梳齿和检测电极固定梳齿相互插接，形成检测电极梳齿结构(3)；所述正交补偿电极活动梳齿和两侧正交补偿电极固定梳齿的间隙分为宽间隙和窄间隙，且宽间隙为窄间隙的3到5倍；所述检测电极活动梳齿和两侧检测电极固定梳齿的间隙分为宽间隙和窄间隙，且宽间隙为窄间隙的3到5倍；所述敏感质量体(4)两端设有限位结构(7)，且在稳定状态下，敏感质量体(4)和限位结构(7)之间存在间隙，所述间隙不大于设定值，所述设定值根据敏感质量体在加速度作用下允许的最大位移确定。2.如权利要求1所述的一种高灵敏度开环mems加速度计传感器结构，其特征在于，所述窄间隙为2～8um，宽间隙为5～25um。3.如权利要求1所述的一种高灵敏度开环mems加速度计传感器结构，其特征在于，所述支承梁(6)由多个弹性梁组合并联形成，且对称分布于敏感质量体(4)上下两侧。4.如权利要求1所述的一种高灵敏度开环mems加速度计传感器结构，其特征在于，所述梳齿结构分为四对八组，其中正交补偿电极梳齿结构(1)为四组，分布在框架结构(2)四角，且对称位于敏感质量体(4)两端上下两侧，形成正交补偿电极差动电容对；检测电极梳齿结构(3)为四组，分布在框架结构(2)中部敏感质量体(4)上下两侧，检测电极差动电容对。5.如权利要求1所述的一种高灵敏度开环mems加速度计传感器结构，其特征在于，所述正交补偿电极梳齿结构(1)采用压膜电容方式形成。6.如权利要求1所述的一种高灵敏度开环mems加速度计传感器结构，其特征在于，所述检测电极梳齿结构(3)采用压膜电容方式形成。7.如权利要求1所述的一种高灵敏度开环mems加速度计传感器结构，其特征在于，所述支承梁(6)宽度为5～15um。8.如权利要求1所述的一种高灵敏度开环mems加速度计传感器结构，其特征在于，所述锚点(5)数量至少为4个且为偶数个，并且沿敏感质量体均匀分布。9.如权利要求1所述的一种高灵敏度开环mems加速度计传感器结构，其特征在于，所述限位结构(7)用于阻止敏感质量体(4)到极限位置继续进动，起到限位并防止梳齿吸合、扭转，并实现回弹缓冲的作用。
10.如权利要求1所述的一种高灵敏度开环mems加速度计传感器结构，其特征在于，通过在敏感质量体(4)上施加一个载波信号，载波信号作用在敏感质量体的正交补偿电极活动梳齿上，并通过在正交补偿电极固定梳齿上施加信号，使正交电容对上下极板间产生作用力，调整敏感质量体的位移方式，使敏感质量体位移方向与结构敏感轴的夹角变小，从而调整结构正交特性。

技术总结
本发明提供了一种高灵敏度开环MEMS加速度计传感器结构，各结构部分对称分布；敏感质量体利用多组并联关系的支承梁支承，当受到外部加速度信号输入时，发生微小位移，并引起检测电极电容值变化。通过解调检测电极的电容值得到输入加速度的大小。在正交补偿电极上施加一定电压，能够驱动敏感质量体发生微小旋转，以消除传感器结构加工误差，有利于提高传感器的精度。框架结构上的锚点，能够在敏感期质量体受到过大加速度输入时，物理阻止敏感期质量体发生过大位移，造成结构体损坏和梳齿吸附。本装置减小传感器加工误差，提高了传感器工作的稳定性，支撑牢靠，不再限制并提升了MEMS加速度计的工作特性。速度计的工作特性。速度计的工作特性。


技术研发人员：穆清涛 陈晓峰 范军旗 张智杰 黄树峰 陶志远
受保护的技术使用者：陕西华燕航空仪表有限公司
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2022/4/1