平面内振动梁加速度计的利记博彩app
【技术领域】
[0001 ]本公开涉及加速度计。
【背景技术】
[0002]加速度计通过检测惯性力下的检验质量(proof mass)的位移(displacement)工作。在一个示例中，加速度计可以通过在检验质量和支撑基座之间连接的双端音叉(DETF)的频率变化来检测检验质量的位移。在此示例中，DETF的齿(tine)可以由压电或硅材料组成。DETF是谐振器，其专门地被设计成改变与在加速度下由检验质量施加的负载成比例的频率。通过将DETF连接至振荡器的多个电极保持DETF谐振，其向DETF提供能量，满足Barkhausen稳定准则。
【发明内容】
[0003]通常，本公开涉及一种具有平面内悬垂的检验质量的单片加速度计。例如，根据本公开的技术配置的单片加速度计可以包括至少两个或更多谐振器，可选系绳(tether)和弯曲部(flexure)，其可以被配置成在由加速度计的支撑基座定义的平面内悬垂的检验质量绕弯曲部旋转时弯曲。在一个示例中，至少两个或更多谐振器每个可以包括相应的双端音叉(DETF)和相应的多个电极，其中每个相应的DETF被专门地设计成改变与在加速度下由检验质量所施加的负载成比例的频率。
[0004]在一个示例中，设备包括悬垂的检验质量，支撑基座，弯曲部和至少两个谐振器。支撑基座定义平面并支撑悬垂的检验质量。弯曲部灵活地将悬垂的检验质量连接到支撑基座，弯曲部在支撑基座内悬挂悬垂的检验质量，并响应于设备的加速度，悬垂的检验质量在由支撑基座定义的平面内绕弯曲部旋转。至少两个谐振器灵活地将悬垂的检验质量连接到支撑基座，并基于悬垂的检验质量绕弯曲部的旋转而弯曲，并且至少两个谐振器中的每个以相应的谐振频率谐振。
[0005]在另一示例中，方法包括通过多个电极保持加速度计的至少两个谐振器的谐振，在由支撑基座定义的平面中悬垂的检验质量绕弯曲部的旋转时由第一谐振器接收第一力，在由支撑基座定义的平面中悬垂的检验质量绕该弯曲部旋转时由第二谐振器接收第二力，通过多个电极检测相应的信号，其指示由第一力和第二力引起的第一和第二谐振器中的每个的谐振频率的相应变化。该方法还可以包括，由加速度计输出相应的信号。
[0006]在另一示例中，一种制作加速度计的方法，其包括用光致抗蚀剂掩蔽包括材料的衬底，并且从衬底移除材料的至少一部分以在衬底上形成多个特征。该多个特征包括悬垂的检验质量，支撑基座，弯曲部和至少两个谐振器，并且多个特征必要地包括材料。该支撑基座定义了平面并被配置成支撑悬垂的检验质量。弯曲部灵活地将悬垂的检验质量连接到支撑基座，并且悬垂的检验质量在由支撑基座定义的平面中绕弯曲部旋转。该至少两个谐振器灵活地将悬垂的检验质量连接到支撑基座，并基于悬垂的检验质量绕弯曲部的旋转而弯曲。
[0007]在下面的附图和描述中阐述本公开的一个或多个示例的细节。本公开的其它特征、目标和优点将根据描述和附图并且根据权利要求是明显的。
【附图说明】
[0008]图1是图示出根据本文描述的技术的示例性加速度计系统的框图。
[0009]图2是图示出根据本文描述的技术的加速度计的侧视图的框图，其包括围绕位于支撑基座上的DETF的一个或多个齿的基底层上的一个或多个电极。
[0010]图3是图示出根据本文描述的技术的另一示例性加速度计的顶视图的框图。
[0011]图4是图示出根据本文描述的技术的另一示例性加速度计的顶视图的框图。
[0012]图5A-5D是图示出根据本文描述的技术的加速度计的示例性形成的框图，其包括被配置成在由支撑基座定义的平面中旋转的悬垂的检验质量。
[0013]图6是图示出根据本文描述的技术的使用加速度计的示例性过程的流程图，其包括被配置成在由支撑基座定义的平面中旋转的悬垂的检验质量。
【具体实施方式】
[0014]加速度计测量加速度计本身相对于惯性参考系的加速度。通常，使用宏观方法制造的振动梁加速度计(VBA)仅感测检验质量的平面外的位移，生产起来相对昂贵，并且在零件之间具有导致性能限制的大量的机械接头。使用单片微机电系统(MEMS)制造技术制造的VBA通常感测悬垂的旋转检验质量的平面外位移，并且可以要求谐振传感器的合适的附着以便获得检验质量的杠杆性的放大。具有线性移动变换的检验质量的传统的平面内单片MEMS加速度计在结构方面要求分离的杠杆臂以便机械性地放大施加到谐振器的检验质量力。添加的杠杆臂要求不期望的复杂性(例如，另外的耦合接头和变量)，其增加了加速度测量中的整体误差。
[0015]本文公开了使用单片MEMS制造技术(例如，各向同性蚀刻，化学蚀刻，深反应离子蚀刻(DRIE)等)制造振动梁加速度计的技术和设备，其由具有最小数目的所要求的结合接头的单片材料(例如，石英或硅)构成。例如，本文公开的技术和设备包括单片的、平面的(即，所有特征都是相同厚度)具有平面内的悬垂的检验质量的振动梁加速度计机构。悬垂的检验质量在支撑基座(例如，石英或硅晶片)的平面中绕由弯曲部形成的铰链旋转。谐振器将来自悬垂的检验质量在加速度下的旋转的力转换成频率，并且将其定位成与悬垂的检验质量相邻从而谐振器接收通过固有的第一类杠杆放大的悬垂的检验质量力。换句话说，在平面内的悬垂的检验质量相比于平面内的平移(translat1nal)检验质量绕由弯曲部形成的铰链旋转时，创建了自然的第一类杠杆。在此示例中，平面内的、单片加速度计在不需要增加如在平移的平面内加速度计中所需要的分离的杠杆元件的情况下被机械化。此外，根据本公开的技术所配置的加速度计可以能够实现更加准确的、具有更小轮廓的、可以以降低的成本生产的、具有高可靠性并且包括数字输出的加速度计的创建。
[0016]图1是图示出根据本文描述的技术的示例性加速度计系统19的框图。在图1的示例中，加速度计系统19包括加速度计I，振荡器电路18A和18B，和处理器20。加速度计I包括悬垂的检验质量2，齿4A-4D (统称为“齿4”)，弯曲部6，支撑基座8，系绳1，电极14A和14B，和谐振器16A和16B。在某些示例中，加速度计I可以是微机电系统(MEMS)加速度计。
[0017]由于加速度计I的加速度，悬垂的检验质量2绕垂直于如由支撑基座8定义的平面的轴旋转。在一些示例中，悬垂的检验质量2由压电材料制成，例如石英(Si02)，块磷招矿(A1P04)，正磷酸镓(GaPO4)，热盐(thermaline)，钛酸钡(BaT13)，或锆钛酸铅(PZT)，氧化锌(ZnO)或氮化招(AlN)等。在其它示例中，悬垂的检验质量2由娃制成。在一些示例中，悬垂的检验质量2可以允许通过第一类杠杆的原理(principal)的力放大。
[0018]通过由于齿4上力的变化而引起的其谐振频率的变化，齿4能够实现检测加速度计I中的力的量(例如，力的增加或减少)。在一些示例中，齿4由压电材料制成，例如石英(S12)，块磷铝矿(A1P04)，正磷酸镓(GaPO4)，热盐，钛酸钡(BaT13)，或锆钛酸铅(PZT)，氧化梓(ZnO)或氣化招(AlN)等。在其它不例中，齿4由娃材料制成。在一些不例中，齿4可以是谐振器16A和16B的一部分。例如，齿4可以是双端音叉(DETF)的一部分。在一些不例中，齿4可以以谐振频率振动，其是跨齿4施加的负载的函数。在此示例中，当力(例如，压缩或张力)被放置在齿4上时，以谐振频率振动的齿4还可以具有频率的变化。在一些示例中，齿4由多个电极包围。例如，多个电极可以与齿4相邻和/或在齿4下面。在这些示例中，齿4可以根据由多个电极(例如，起驱动电极作用的多个电极)提供的电场而保持它们谐振(即，继续在平面内并异相振动)。在这些示例中，齿4的位置还可以由多个电极(例如，起拾取电极作用的多个电极)确定。在一些示例中，齿4的谐振频率可以由多个电极检测，从而多个电极提供齿位置拾取(Pickoff)信号，其可以被独立地放大，并且对每个信号的频率的任何变化被解释为加速度。在这些示例中，来自相应的DETF的多个齿位置拾取信号的变化可以被合并，并被解释为加速度计I的加速度的量。
[0019]弯曲部6灵活地将悬垂的检验质量2连接到支撑基座8，并支撑在支撑基座8内的悬垂的检验质量2。在一些示例中，弯曲部6由压电材料制成，例如石英(S12)，块磷铝矿(A1P04)，正磷酸镓(GaPO4)，热盐，钛酸钡(BaT13)，或锆钛酸铅(PZT)，氧化锌(ZnO)或氮化铝(AlN)等。在其它示例中，弯曲部6由硅材料制成。在一些示例中，弯曲部6可以形成铰链，其使得悬垂的检验质量2能够由于加速度计I的加速度而在由支撑基座8定义的平面中绕弯曲部6在枢轴上转动。
[0020]支撑基座8通过弯曲