專利名稱：微機電類型的諧振雙軸加速度計結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及MEMS (微機電系統(tǒng))類型的諧振雙軸加速度計結構，具體而言涉及能夠用高的電學性能檢測在平面中的兩個獨立加速分量的MEMS類型的諧振雙軸加速度計結構。
背景技術：
眾所周知，由于MEMS加速度計的極其緊湊的尺度、低消耗水平、以及良好的電學性能，當前在汽車工業(yè)、振動監(jiān)測以及便攜式電子設備之類的很多應用領域中使用MEMS加速度計。在文獻中提出和當前在市場上存在的眾多MEMS加速度計一般可以基于由對應微機電檢測結構使用的檢查原理分類為三類:電容性、諧振和壓電性。在諧振加速度計中，待測的外部加速產生微機電結構或者其一部分的諧振頻率的可檢測頻移。相比于其它測量原理，諧振檢測展現(xiàn)了提供直接頻率輸出、高敏感性和寬動態(tài)范圍的優(yōu)勢。更具體而言，在諧振元件的諧振頻率的頻移方面檢測外部加速，該諧振元件成形為普通梁并耦合到慣性質量體(所謂的“敏感質量體”(proof mass)或“自由質量體”)。外部線性加速a在慣性質量體m上產生力F,其中F = m*a ;所述力轉而在諧振元件中產生與其成比例(并且因此與所述外部加速a成比例)的軸向動作N，這由與其耦合的電子元件適當保持在諧振狀況。軸向動作因此根據(jù)下列關系確定諧振元件的由f 表示的自然諧振頻率的變化:f = f.Jl + a (·I)
VEI其中&是沒有軸向負載時的諧振元件的基本頻率，其由下式給出:
C2 [Elf, = - — (2)
2 兀L2 \ pA此外，L、A和I分別是諧振元件的長度、截面面積和慣性力矩，P是制成諧振元件的材料的質量密度，E是彈性模量，并且c和a是系數(shù)，c和a的值按已知方式取決于構成所述諧振元件的梁的約束條件。如果外部加速是角度性，而非線性，則生成與質量體的極矩J成比例的扭矩，質量體以與先前已論述的方式相似的方式引入對諧振元件的軸向動作，從而根據(jù)前述的關系(I)變化其頻率。半導體技術(具體是借助“體微加工”的技術或者最近的“表面微加工”的技術)已提出和制造了基于諧振操作原理的各種加速度計。例如，可以引用下面關于使用表面微加工技術獲得諧振加速度計的文獻:M.Aikele、K.Bauer、W.Ficker、F.Neubauer、U.PrechteK J.Schalk、H.Seidel的"Resonant accelerometer with self-test"，傳感器和致動器 A，92，161-167，2001 ;
A.A.Seshia、M.Palaniapan、T.A.Roessig、R.T.Howe、R.W.Gooch、T.R.Shimert、S.Montague 的"A vacuum packaged surface micromachined resonantaccelerometer" , JMEMS,11784-793,2002 ；L.He、Y.-P.Xu、A.Qiu 的"Folded silicon resonant accelerometer withtemperature compensation"，傳感器，2004, IEEE 的會議記錄，I, 512-515, 24-27, 2004 年10月；S.X.P.Su> H.S.Yang> A.M.Agogino 的 "A resonant accelerometer withtwo-stage microleverage mechanisms fabricated by SO1-MEMS technology"傳感器，5(6)，1214-1223,2005。迄今為止提出的各種MEMS諧振加速度計從針對微機電檢測結構(具體而言針對諧振元件關于慣性質量體的不同布置)設想的幾何的立場不同，并且因此針對從其獲得的電學特性也不同，例如關于軸向力的放大以及因此在加速的檢測上的敏感性方面不同。具體而言，諧振加速度計的敏感性一般被定義為由等于Ig的外部加速生成的頻率變化。通過表面微加工技術獲得的已知諧振加速度計通常具有從數(shù)十Hz/g開始并且不超過200Hz/g的敏感性，并且已知諧振加速度計的至少一些諧振加速度計具有相當大的尺寸。此外，迄今為止提出的MEMS諧振加速度計的多數(shù)部分用于單軸類型，即能夠使用單個慣性檢測質量體檢測沿檢測的給定軸線定向的單個加速分量。因此，有必要復制所提出的微機電結構(每個微機電結構具有對應的慣性質量體)以獲得對沿多個檢測軸線定向的加速分量的檢測。本發(fā)明人最近已在2009年9月7日提交并且尚未公開的專利申請N0.T02009A000687中提出用于單軸類型的諧振加速度計的微機電結構，其由于構成元件的特殊幾何布置而具有高的敏感 性和降低的尺度。然而，所述專利申請的教導也不涉及具有多個檢測軸線的、緊湊的、并且具有高電學性能的結構。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供用于諧振加速度計的微機電結構，其將展示改進的物理和電學特性，并且尤其將實現(xiàn)沿平面中至少兩個檢測軸線動作的加速分量的雙軸檢測。根據(jù)本發(fā)明，因此提供如所附權利要求中限定的用于諧振加速度計的微機電結構。


為了更好的理解本發(fā)明，現(xiàn)在僅通過非限制示例并且參考所附附圖描述本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例，其中:圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的微機電檢測結構的示意頂部平面圖；圖2a、圖2b和圖2c示出了在存在不同的外部應力時圖1的微機電檢測結構的變形；圖3是并入微機電檢測結構的諧振加速度計以及具有所述諧振加速度計的電子裝置的簡化框圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的微機電檢測結構的示意頂部平面圖；圖5和圖6分別是圖1和圖4的微機電檢測結構的SEM(掃描電子顯微鏡)圖像；以及圖7a和圖7b示出了微機電檢測結構的又一些變體的簡化頂部平面圖。
具體實施例方式如下文將澄清的那樣，本發(fā)明的一個方面設想了使用單個慣性質量體以用于檢測在平面(尤其是與所述慣性質量體的主延伸平面一致的平面)中的至少兩個獨立加速分量。適當耦合到所述單個慣性質量體的是用于根據(jù)諧振頻率的變化的原理檢測前述加速分量的諧振元件(這一方面參考前面描述)。具體而言，圖1示出了諧振雙軸加速度計的整體由I表示的微機電檢測結構的第一實施例。使用表面微加工半導體技術以集成方式(具體而言從由半導體材料(諸如硅)制成的本體開始)生產微機電檢測結構I。微機電檢測結構I包括單個慣性質量體2，其例如具有在平面xy中的方形形狀屬性，對應于其自身的延伸的主平面，由第一軸線X和第二軸線y限定，其還對應于諧振雙軸加速度計的檢查方向(如下文將澄清的那樣)。慣性質量體2在與所述平面xy正交的方向上沿第三軸線z具有可以忽略的尺度，第三軸線z與前述的第一軸線X和第二軸線y —起限定三個正交軸線的集合。具體而言，在所述第一實施例中，慣性質量體2具有四個質量體部分2a_2d以及中心部分2e，該四個質量體部分2a_2d 例如具有在平面xy中的基本方形形狀并且限定在所述平面xy中的質量體的外部邊界，中心部分2e在中心外接質量體部分2a_2d并且還例如具有在平面圖中的基本方形形狀。慣性質量體2還具有重心軸線(被定義為穿過其重力G的中心的軸線,在此情形下與中心部分2e的幾何中心重合)，其還表示微機電檢測結構I的對稱軸線并且被定向為與平面xy正交。質量體部分2a_2d相鄰配對地限定總計為4個的相應窗口 4，窗口 4從中心部分2e開始延伸并且朝慣性質量體2的外部開放。具體而言，第一配對的窗口 4從中心部分2e的相對側沿第二軸線I延伸，而剩余的窗口 4沿第一軸線X延伸并且也被設置在中心部分2e的相對側上。一般而言，慣性質量體2的結構關于與軸線X和y平行的軸線對稱，并且穿過中心部分2e的幾何中心(重力G的中心)。慣性質量體2被固定至襯底(未示出，例如由諸如硅之類的半導體材料制成的襯底)，以便懸置在所述襯底之上，其中平面xy與所述襯底的頂部表面基本平行。具體而言，慣性質量體2彈性耦合到第一固定點6，第一固定點6在示出的第一實施例中總計為4個，其被外部設置至所述慣性質量體2并且在所述窗口 4的延長方向上沿第一軸線X或第二軸線y成對地對準至窗口 4。第一固定點6例如由柱體構成,該柱體延伸直至襯底并且機械連接至襯底。具體而言，慣性質量體2借助相應的彈性元件8連接至前述第一固定點6 (彈性元件8在示出的實施例中也總計為4個)，彈性元件8被整體配置以便維持慣性質量體2懸置在襯底之上并且實現(xiàn)分別沿第一軸線X和第二軸線y的平移的至少一個第一線性移動和其平移的至少一個第二線性移動(關于所述襯底)，以及防止其移動超出所述平面xy。每個彈性元件8包括:第一部分8a，由直線線性彈性件(所謂的“單梁”)構成，其沿第一軸線X或第二軸線y從慣性質量體2 (關于中心部分2e為中心)的中心部分2e的外部側表面開始在相應窗口 4內延伸；第二部分Sb，連接至第一部分8a，并且由折疊彈性件(所謂的“折疊梁”)構成，具有在第一部分8a的橫向的方向上的延伸，具體而言沿第二軸線I或第一軸線x(第二部分8b因此由多個彼此平行的直線彈性件構成，其具有在前述橫向方向上的主要延伸并且在對應端部處彼此成圓角)；以及第三部分8c，連接至第二部分Sb并且同樣由直線彈性件構成，具有沿第一軸線X或第二軸線y的延伸，作為第一部分8a的延長，其長度遠小于所述第一部分8a的對應長度，直至第三部分8c到達相應的第一固定點6，與第一固定點6的、面對中心部分2e的對應側表面的、外部側表面接合。具體而言，彈性元件8非常薄(對應構成部分在延伸方向上的長度遠大于對應寬度)。微機電檢測結構I還包括由四個諧振元件IOa-1Od形成的諧振部件，每個諧振元件由薄的諧振梁構成。在示出的實施例中，諧振元件IOa-1Od關于平面xy在慣性質量體2的外部設置，并且諧振元件IOa-1Od沿第一軸線X或第二軸線y平行配對地延伸，并且諧振元件IOa-1Od還平行于在其外部的相關聯(lián)的彈性元件8的第二部分Sb。具體而言，每個諧振元件IOa-1Od在其第一端部借助相應的第二固定點12(同樣地由例如柱體構成,該柱體延伸直至襯底并且連接至襯底)被剛性約束至襯底,并且每個諧振元件IOa-1Od從所述第二固定點12開始延伸直至它由其自身的第二端部在所述彈性元件8的相應第一固定點6的靠近鄰近區(qū)域中接合相應的彈性元件8 (具體而言是所述彈性元件8的第三部分Sc)。諧振元件IOa-1Od到相應彈性元件8的連接點由c表示。每個諧振元件IOa-1Od因此形成為相應彈性元件8的第三部分Sc的一部分，包括在連接點c和對應第一固定點6之間的L 形諧振結構。每個諧振元件IOa-1Od因此通過相應的彈性元件8機械地稱合至慣性質量體2。有利地，所述配置實現(xiàn)待使用具有如下程度的抑制尺度的慣性質量體2而獲得的高的檢測敏感性的值，在該程度下，彈性元件8的中間存在防止諧振元件IOa-1Od的硬度直接阻礙慣性質量體2，并且因而減少在檢測到外部加速時慣性質量體2的移動的偏移(excursion)。此外，還證實了在第一固定點6的靠近鄰近處的連接點c的位置是確定諧振檢測結構的電學特性(在響應于外部加速的軸向力的放大方面，以及因此在檢測敏感性方面)的因素。具體而言，已經(jīng)借助仿真和實驗測試證實，為了改進檢測靈敏度(被定義為由Ig的加速產生的頻率變化，g為重力加速)將連接點c非常靠近彈性元件8的第一固定點6的位置放置是有利的。例如，如果將作為整體考慮的所述彈性元件8的沿第一軸線X或第二軸線I的長度表示為L(從慣性質量體2的中心部分2e直至相應的第一固定點6)，則將連接點c置于從對應的第一固定點6的如下距離處是有利的，該距離位于0.01 -L和0.02-L之間，例如，近似為從對應的第一固定6開始的長度L的1/60。被描述為諧振元件IOa-1Od的配置還有利地實現(xiàn)在微機電檢測結構I的頻率的線性行為間隔方面的增加。具體而言，可以示出彈性元件8的在連接點c和對應的第一固定點6之間包括的、具有小尺度的第三部分Sc的部件的存在引起各個諧振元件IOa-1Od的線性行為基本不偏離在兩個端部處約束的標準諧振體(所謂的“雙鉗位”諧振體)的線性行為，而非線性行為被顯著改進。例如，由雙鉗位諧振體展示出的所謂的“硬性彈性件(hardspring)”效應在存在與所述諧振體的寬度相當?shù)姆鹊恼袷帟r在所提出的結構中顯著衰減，這是由于將諧振元件IOa-1Od的端部之一耦合至相應彈性元件8所限定的邊界條件的改變。微機電檢測結構I還包括針對各個諧振元件IOa-1Od的電極對13、14，電極對13、14被布置成彼此平行并且關于第一軸線X或第二軸線y在所述諧振元件IOa-1Od的相對側上與對應的諧振元件IOa-1Od平行。第一電極13用于通過施加適當?shù)碾妱莶顚⑾嚓P聯(lián)的諧振元件IOa-1Od送入諧振狀況，而第二電極14用作檢測電極以用于借助與諧振元件IOa-1Od的電容性耦合的變化檢測對應的諧振頻率的變化(根據(jù)已知為“平行平面(parallel plate) ”的檢查方案)。如圖1中所示，電極13和14具有沿對應的延伸方向的妨礙物，該妨礙物有利地包含于第二固定點12和面對的彈性元件8的第三部分Sc之間。以未示出的方式，針對前述電極13、14的電連接設想去往耦合至微機電檢測結構I的電子電路的適當?shù)碾娺B接路徑。配置所述電子電路，以便供應致動的電信號給微機電檢測結構1，并且接收和處理由所述微機電檢測結構I供應的電檢測信號。以本文未示出的方式，還可以提供適當?shù)淖钄r物元件以用于限制慣性質量體2在平面xy中的移動的偏移。所述阻攔物便利地固定至襯底并且能夠阻攔慣性質量體2的移動。在任一情形中，已經(jīng)示出彈性元件8所受應力(尤其是在對應的第一固定點6處的應力)可以充分落入構成彈性元件8的材料(例如多晶硅)的抗性限制內?，F(xiàn)在還將參照圖2a至圖2c描述微機電檢測結構I的操作原理，圖2a至圖2c示出了微機電檢測結構I的響應于不同外部應力(并且尤其響應于:沿第一軸線X作用的第一線性加速(圖2a);沿第二軸線y作用的第二線性加速(圖2b);以及圍繞重心軸線作用的第三角加速，或以等同方式的圍繞第三軸線z作用的第三角加速)的可能變形。如將詳細突出強調的那樣，彈性元件8的布置實際上實現(xiàn)慣性質量體2在平面xy中的三個移動(分別沿第一軸線X和第二軸線y 的第一平移和第二平移，以及圍繞第三軸線z的轉動)；在諧振元件IOa-1Od上的所述移動的效果可以被解耦合成實現(xiàn)單獨并且沒有相互干擾的對應加速分量的檢測。在沒有外部加速的情形下，作為與對應的第一電極13和相關聯(lián)的電子電路的相互作用的結果，四個諧振元件IOa-1Od具有相同的標稱諧振頻率fQ。當慣性質量體2受到沿第一軸線X的第一加速ax (在圖2a的箭頭方向上)時，作為彈性元件8的第一對的第二(折疊)部分Sb的彎曲的結果以及還作為剩余彈性元件8的第一(線性)部分8a的彎曲的結果(一般而言，出現(xiàn)彈性件的彎曲具有與移位方向橫切的延伸，在此情形下，具有沿第二軸線I的延伸，而彈性件的沿第一軸線X的延伸并不經(jīng)受可觀的軸向變形)，慣性質量體2作為整體沿所述第一軸線X平移。應該注意，在圖2a中(如在后續(xù)的圖2b和圖2c中那樣)，慣性質量體2的開始位置由虛線指示，而因外部加速所致的移位所得的位置由實線指示。慣性質量體2沿第一軸線X的平移移動因此明顯引起壓縮性應力(沿第一軸線X布置的諧振元件對的第一諧振元件IOa上的N1)，以及具有相同強度的在所述對的第二諧振元件IOc上的拉伸性應力N1 ;具體而言,慣性質量體2的移動由相應彈性元件8在連接點c處被傳輸至諧振元件10a、10c，連接點c的位置基本受約束。因此，第一諧振元件IOa的由表示的諧振頻率經(jīng)受其值的減少，而所述對的第二諧振元件IOc的由f2表示的諧振頻率經(jīng)受其值的對應增加。通過適當組合在來自兩個諧振元件IOaUOc的輸出處的電信號，并且使用上面圍繞基本頻率&線性化的等式(1)，可以獲得下面的針對第二頻率f2和第一頻率之間的差值的表達式:
權利要求
1.一種用于MEMS諧振雙軸加速度計(16)的微機電檢測結構(I ;1')，包括: -慣性質量體(2 ;2’)，借助彈性元件(8)固定至襯底(30)以便懸置在所述襯底(30)之上，所述彈性元件(8)被配置成響應于相應線性外部加速(ax，ay)實現(xiàn)所述慣性質量體(2 '2')的沿屬于所述慣性質量體(2 '2')的主延伸的平面(xy)的第一檢測軸線(x)和第二檢測軸線(y)的慣性移動；以及 -至少一個第一諧振元件(IOa)和至少一個第二諧振元件(10b)，具有分別沿所述第一檢測軸線(X)和所述第二檢測軸線(y)的相應縱向延伸，并且通過所述彈性元件(8)的相應彈性元件機械地耦合到所述慣性質量體(2 ;2’)，以便在所述慣性質量體分別沿所述第一檢測軸線(X)和沿所述第二檢測軸線(y)移動時經(jīng)受相應的軸向應力(隊，隊)。
2.根據(jù)權利要求1所述的結構，其中所述第一諧振元件(IOa)和所述第二諧振元件(IOb)通過所述彈性元件(8)的相應彈性元件機械地耦合到所述慣性質量體(2 ;2’)，從而在所述慣性質量體分別沿所述第二檢測軸線(y)和所述第一檢測軸線(X)，即在與所述相應縱向延伸橫切的方向上，移動時，不經(jīng)受軸向應力。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的結構，其中每個所述彈性元件(8)從所述慣性質量體(2;2’ )至所述襯底(30)的第一固定點(6)開始延伸至所述慣性質量體(2 ;2’ );并且其中每個所述第一諧振元件(IOa)和所述第二諧振元件(IOb)在其第一端部處借助相應的第二固定點(12)固定至所述襯底(30)，并且在其第二端部處還機械地連接至所述彈性元件(8)的相應彈性元件，連接至布置在對應的第一固定點￠)的附近布置的所述彈性元件(8)的相應彈性元件的連接點(c)。
4.根據(jù)權利要求3所述的結構，其中所述連接點(c)沿所述彈性元件(8)的相應彈性元件在從對應的第一固定點￠)的如下距離處放置，該距離在與相關聯(lián)的所述第一諧振元件(IOa)或所述第二諧振元件(IOb)的所述縱向延伸橫切的方向上包括于所述彈性元件(8)的所述相應彈性元件的長度(L)的1/100和2/100之間。
5.根據(jù)任一前述權利要求所述的結構，其中每個所述彈性元件(8)包括:直線部分(8a，Sc)，在與關聯(lián)的所述第一諧振元件(IOa)或所述第二諧振元件(IOb)的所述縱向延伸橫切的方向上延伸；以及折疊部分(8b)，其機械地耦合到所述直線部分(8a，8c)，并且在與所述直線部分(8a，8c)橫切的方向上延伸；所述直線部分(8a，8c)耦合到關聯(lián)的所述第一諧振元件(IOa)或所述第二諧振元件(IOb)并且被配置成彎曲以在所述慣性質量體分別沿所述第一檢測軸線(X)或所述第二檢測軸線(y)，即在與所述第一諧振元件(IOa)或所述第二諧振元件(IOb)的縱向延伸平行的方向上，移動時，實現(xiàn)所述直線部分(8a，8c)的軸向應力(N1, N2);并且所述折疊部分(Sb)被配置成當所述慣性質量體分別沿所述第二檢測軸線(y)或所述第一檢測軸線(X)，即在與關聯(lián)的所述第一諧振元件(IOa)或所述第二諧振元件(IOb)的縱向延伸橫切的方向上移動時，經(jīng)受變形。
6.根據(jù)權利要求5所述的結構，其中所述折疊部分(Sb)包括多個直線分段，所述多個直線分段彼此平行并在相應端部接合；并且其中所述直線部分(8a，8c)包括具有連接至所述慣性質量體(2 ;2’ )的第一端部以及連接至所述折疊部分(Sb)的初始直線分段的第二端部的第一分段(8a)，以及具有連接至對應的第一固定點￠)的第一端部以及連接至所述折疊部分(8b)的終端直線分段的第二端部的第二分段(Sc)。
7.根據(jù)任一前述權利要求所述的結構，還包括第三諧振元件(IOc)和第四諧振元件(IOd)，具有分別沿所述第一檢測軸線(X)和所述第二檢測軸線(y)、在分別與所述第一諧振元件(IOa)和所述第二諧振元件(IOb)平行的方向上的縱向延伸，并且通過所述彈性元件(8)的相應彈性元件機械地耦合到所述慣性質量體(2 ;2’)，從而在所述慣性質量體分別沿所述第一檢測軸線(X)和所述第二檢測軸線(y)移動時經(jīng)受分別關于所述第一諧振元件(IOa)和所述第二諧振元件(IOb)的軸向應力的相等強度并且相反符號的相應軸向應力(N1, N2)。
8.根據(jù)任一前述權利要求所述的結構，其中所述第一諧振元件(IOa)和所述第二諧振元件(IOb)關于所述平面(xy)布置于所述慣性質量體(2)外部；并且其中所述慣性質量體(2)具有中心部分(2e)和側部部分(2a_2d)，所述側部部分(2a_2d)由所述中心部分(2e)連接并且在所述側部部分(2a-2d)之間限定開口(4)，所述開口(4)朝所述慣性質量體(2)的外部開放；并且其中所述彈性元件(8)從所述中心部分(2e)開始延伸，部分地通過所述開口(4)以便到達所述慣性質量體(2)的去往所述襯底(30)的相應第一固定點￠)，所述襯底(30)關于所述平面(xy)設置在所述慣性質量體(2)外部。
9.根據(jù)任一前述權利要求所述的結構，其中所述第一諧振元件(IOa)和所述第二諧振元件(IOb)關于所述平面(xy)布置在所述慣性質量體(2)外部，并且所述慣性質量體(2)具有突出部(34)，所述突出部(34)在所述平面(xy)中從所述慣性質量體的外圍側部開始延伸；所述彈性元件(8)從相應突出部(34)開始延伸，直至所述彈性元件(8)到達所述慣性質量體(2)的去往所述襯底(30)的相應第一固定點￠)，所述第一固定點(6)關于所述平面(xy)布置在所述慣性質量體(2)外部；并且其中所述彈性元件(8)包括直線部分(Sc)以及折疊部分(8b)，所述直線部分(Sc)在與關聯(lián)的所述第一諧振元件(IOa)或所述第二諧振元件(IOb)的 所述縱向延伸橫切的方向上延伸，所述折疊部分(Sb)機械地耦合至所述直線部分(8c)并且在與所述直線部分(Sc)橫切的方向上延伸；所述折疊部分(Sb)與所述慣性質量體(2)的所述外圍側部的第一外圍側部相鄰地延伸，并且所述關聯(lián)的第一諧振元件(IOa)或第二諧振元件(IOb)與所述外圍側部的第二外圍側部相鄰地延伸，所述第二外圍側部與所述第一外圍側部平行并且與其面對。
10.根據(jù)權利要求1-7中任一權利要求所述的結構，其中所述慣性質量體(2')包括:框架(20)，在其內部限定內部開口(22)，并且所述彈性元件(8)在從所述框架(20)開始的所述內部開口(22)中整體延伸，直至所述彈性元件(8)到達所述慣性質量體(2')去往所述襯底(30)的單個第一固定點(6)，所述單個第一固定點(6)關于所述內部開口(22)布置在中心；并且其中所述第一諧振元件(IOa)和第二諧振元件(IOb)在所述內部開口(22)中關于所述平面(xy)被設置在所述慣性質量體(2)的內部。
11.根據(jù)任一前述權利要求所述的結構，其中所述彈性元件(8)被配置成實現(xiàn)響應于外部角加速(ae)檢測所述慣性質量體(2 ;2’ )的又一慣性移動，即繞與所述平面(xy)正交的軸線(z)的旋轉；并且其中所述第一諧振元件(IOa)和所述第二諧振元件(IOb)通過所述彈性元件(8)的相應彈性元件(8)機械地耦合到所述慣性質量體(2 ;2’)，從而在所述慣性質量體根據(jù)檢測的所述又一慣性移動而移動時經(jīng)受相同的軸向應力(Ne)。
12.根據(jù)任一前述權利要求所述的結構，還包括:第一電極(13)以及第二電極(14)，所述第一電極(13)電耦合至所述第一諧振元件(IOa)和所述第二諧振元件(IOb)以實現(xiàn)其諧振狀態(tài)的生成；所述第二電極(14)電耦合至所述第一諧振元件(IOa)和所述第二諧振元件(IOb)以實現(xiàn)根據(jù)所述相應軸向應力(NpN2)的諧振頻率(f\，f2)的相應變化的檢測。
13.一種諧振雙軸加速度計(16)，包括根據(jù)任一前述權利要求所述的微機電檢測結構(I ；r )，并且被配置成檢測分別沿所述第一檢測軸線(X)和所述第二檢測軸線(y)定向的第一線性外部加速分量(ax)和第二線性外部加速分量(ay)。
14.根據(jù)權利要求13所述的加速度計，還包括:讀取電路(15)，電耦合至所述微機電檢測結構(1;1')。
15.一種電子裝置(18)，包括根據(jù)權利要求13或14所述的諧振雙軸加速度計(16)以及控制單元(19)， 所述控制單元(19)電連接至所述讀取電路(15)。
全文摘要
一種用于MEMS諧振雙軸加速度計(16)的微機電檢測結構(1；1′)具有慣性質量體(2；2’)，借助彈性元件(8)固定至襯底(30)以便懸置在襯底(30)之上，彈性元件(8)響應于相應線性外部加速(ax，ay)實現(xiàn)慣性質量體(2；2′)的沿屬于所述慣性質量體(2；2′)的主延伸的平面(xy)的第一檢測軸線(x)和第二檢測軸線(y)的慣性移動；以及至少一個第一諧振元件(10a)和至少一個第二諧振元件(10b)，具有分別沿第一檢測軸線(x)和第二檢測軸線(y)的相應縱向延伸，并且通過彈性元件(8)的相應彈性元件機械地耦合到慣性質量體(2；2’)，以便在慣性質量體分別沿第一檢測軸線(x)和第二檢測軸線(y)移動時經(jīng)受相應的軸向應力(N1，N2)。
文檔編號G01P15/097GK103250057SQ201180058118
公開日2013年8月14日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權日2010年11月26日
發(fā)明者C·科米, A·科里格利亞諾, B·西莫尼 申請人:意法半導體股份有限公司, 米蘭綜合工科大學