，硅基支撐的上端面設(shè)置有第一硅凸臺(tái)2，第一硅凸臺(tái)2和第二硅凸臺(tái)4上均設(shè)置有石英塊I，兩個(gè)石英塊I之間設(shè)置有2根平行的諧振梁9。
[0024]本實(shí)用新型將傳統(tǒng)的壓塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行變換，使得壓塊的上端面的面積小于下端面的面積，使得壓塊的下端面的面積增大，保證壓塊能充分與金屬電極接觸，提高靈敏度。本實(shí)用新型的兩個(gè)石英塊存在逆壓電效應(yīng)，當(dāng)電極兩面有電荷交替變化時(shí)，兩個(gè)石英塊之間的諧振梁就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)，其振動(dòng)頻率受石英塊、諧振梁結(jié)構(gòu)形狀的影響。當(dāng)加速度作用于芯片時(shí)，懸臂梁支撐的壓塊在慣性力作用下移動(dòng)微小的位移。由于石英塊被固定，一個(gè)石英塊與質(zhì)量塊連接，所以兩個(gè)石英塊與諧振梁組成的結(jié)構(gòu)發(fā)生彎曲變形，這種彎曲變形導(dǎo)致其諧振頻率發(fā)生改變，改變的大小與加速度成正比，從而通過(guò)檢測(cè)諧振梁的諧振頻率就能夠得到加速度的大小。第一硅凸臺(tái)和第二硅凸臺(tái)能夠防止硅基支撐對(duì)振動(dòng)的干擾；因此本發(fā)明采用石英塊和2個(gè)諧振梁作為敏感材料，基底支撐為硅，故而具有頻率輸出，體積小，敏感度高以及品質(zhì)因數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。石英塊和2個(gè)諧振梁組成諧振結(jié)構(gòu)。
[0025]優(yōu)選的，所述金屬電極8與壓塊下端面之間有3微米的運(yùn)動(dòng)間隙，本實(shí)用新型減小運(yùn)動(dòng)間隙，進(jìn)一步可以提高靈敏度。壓塊與玻璃襯底之間有3微米的運(yùn)動(dòng)間隙，當(dāng)有加速度作用于芯片時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律，壓塊在慣性力的作用下要產(chǎn)生一定的位移，從而諧振結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎曲變形導(dǎo)致其頻率的改變。
[0026]優(yōu)選的，兩根諧振梁9之間有10微米的運(yùn)動(dòng)間隙。該運(yùn)動(dòng)間隙設(shè)置子啊10微米，進(jìn)一步可以提尚靈敏度。
[0027]優(yōu)選的，第一硅凸臺(tái)2和第二硅凸臺(tái)4的上端面高出硅基支撐的上端面40至50微米。這樣能更好的防止硅面對(duì)諧振結(jié)構(gòu)諧振的阻礙，使諧振結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率更客觀的反應(yīng)加速度的大小。
[0028]優(yōu)選的，壓塊的橫切面的形狀呈等腰梯形，該等腰梯形的下底邊長(zhǎng)于上底邊，下底邊面向金屬電極。設(shè)置金屬電極，可以防止靜電鍵合時(shí)加速度壓塊與玻璃襯底之間的靜電吸附。
[0029]優(yōu)選的，所述諧振梁表面四周設(shè)置有電極。通電之后能夠按照預(yù)定模態(tài)振動(dòng)。兩根諧振梁的振動(dòng)方向相反。
[0030]優(yōu)選的，所述懸臂梁3和壓塊6的中軸線重合。
[0031]優(yōu)選的，所述金屬電極的厚度為100微米。
[0032]優(yōu)選的，所述懸臂梁采用厚度Imm至5mm的長(zhǎng)條型件。
[0033]本發(fā)明的工作原理是:加速度作用于傳感器芯片時(shí)，壓塊作為傳感器加速度的敏感質(zhì)量塊。根據(jù)牛頓第二定律，當(dāng)加速度作用于壓塊時(shí)，由于慣性力的作用，壓塊會(huì)產(chǎn)生一定的位移，進(jìn)而使諧振結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，該形變導(dǎo)致石英梁的諧振頻率發(fā)生變化，這一變化通過(guò)頻率檢測(cè)電路轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào)輸出，從而實(shí)現(xiàn)傳感器芯片的加速度一頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換，完成對(duì)加速度的數(shù)字化測(cè)量。
[0034]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:具有體積小，重量小，高靈敏度，數(shù)字信號(hào)輸出和分辨率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0035]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.四梁結(jié)構(gòu)石英諧振傳感器，其特征在于，包括玻璃襯底(7)、位于玻璃襯底上表面的硅基支撐(5)，硅基支撐開(kāi)有一個(gè)矩形孔洞，在該矩形孔洞中央設(shè)置有壓塊(6)，壓塊(6)通過(guò)四個(gè)懸臂梁(3)分別與矩形孔洞的四個(gè)面連接使得壓塊懸空設(shè)置，壓塊下方設(shè)置有金屬電極(8)，壓塊的上端面的面積小于下端面面積，壓塊的下端面面向金屬電極，壓塊的上端面設(shè)置有第二硅凸臺(tái)(4)，壓塊的上端面平行于硅基支撐的上端面，硅基支撐的上端面設(shè)置有第一硅凸臺(tái)(2)，第一硅凸臺(tái)(2)和第二硅凸臺(tái)(4)上均設(shè)置有石英塊(I)，兩個(gè)石英塊(I)之間設(shè)置有2根平行的諧振梁(9)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四梁結(jié)構(gòu)石英諧振傳感器，其特征在于，所述金屬電極(8)與壓塊下端面之間有3微米的運(yùn)動(dòng)間隙。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四梁結(jié)構(gòu)石英諧振傳感器，其特征在于，兩根諧振梁(9)之間有10微米的運(yùn)動(dòng)間隙。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四梁結(jié)構(gòu)石英諧振傳感器，其特征在于，第一硅凸臺(tái)(2)和第二硅凸臺(tái)(4)的上端面高出硅基支撐的上端面40至50微米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四梁結(jié)構(gòu)石英諧振傳感器，其特征在于，壓塊的橫切面的形狀呈等腰梯形，該等腰梯形的下底邊長(zhǎng)于上底邊，下底邊面向金屬電極。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四梁結(jié)構(gòu)石英諧振傳感器，其特征在于，所述諧振梁表面四周設(shè)置有電極。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四梁結(jié)構(gòu)石英諧振傳感器，其特征在于，所述懸臂梁(3)和壓塊(6)的中軸線重合。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四梁結(jié)構(gòu)石英諧振傳感器，其特征在于，所述金屬電極的厚度為100微米。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四梁結(jié)構(gòu)石英諧振傳感器，其特征在于，所述懸臂梁采用厚度Imm至5mm的長(zhǎng)條型件。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了四梁結(jié)構(gòu)石英諧振傳感器，包括玻璃襯底（7）、位于玻璃襯底上表面的硅基支撐（5），硅基支撐開(kāi)有一個(gè)矩形孔洞，在該矩形孔洞中央設(shè)置有壓塊（6），壓塊（6）通過(guò)四個(gè)懸臂梁（3）分別與矩形孔洞的四個(gè)面連接使得壓塊懸空設(shè)置，壓塊下方設(shè)置有金屬電極（8），壓塊的上端面的面積小于下端面面積，壓塊的下端面面向金屬電極，壓塊的上端面設(shè)置有第二硅凸臺(tái)（4），壓塊的上端面平行于硅基支撐的上端面，硅基支撐的上端面設(shè)置有第一硅凸臺(tái)（2），第一硅凸臺(tái)（2）和第二硅凸臺(tái)（4）上均設(shè)置有石英塊（1），兩個(gè)石英塊（1）之間設(shè)置有2根平行的諧振梁（9）。
【IPC分類】G01P15/097
【公開(kāi)號(hào)】CN205333677
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521092715
【發(fā)明人】王顯波, 王天雄, 周祿雄, 饒紹兵
【申請(qǐng)人】四川省三臺(tái)水晶電子有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日