一種壓電式微加速度傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種壓電式微加速度傳感器。所述的傳感器包括敏感芯片和上、下玻璃板；其中，敏感芯片采用結(jié)構(gòu)對稱的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，共包含八個上電極、八個下電極、八個壓電層、支撐膜、質(zhì)量塊。所述的八個下電極置于支撐膜之上，八個壓電層置于下電極之上，八個上電極置于壓電層之上。質(zhì)量塊懸置于下電極之下并與支撐膜固定連接，質(zhì)量塊懸置于支撐膜之下，構(gòu)成敏感芯片的可動部分。電極、壓電層分別構(gòu)成的圓環(huán)均與質(zhì)量塊同圓心。所述的敏感芯片與上、下玻璃板分別通過鍵合連接。本實用新型的壓電式微加速度傳感器的固有頻率為14.8KHz以上，靈敏度為0.62pC/g。
【專利說明】一種壓電式微加速度傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種壓電式微加速度傳感器，具有萬向性，較高固有頻率和較好的抗沖擊特性。

【背景技術(shù)】
[0002]加速度傳感器在很多不同的領(lǐng)域均有應(yīng)用，如汽車、軍工、航天航空、消費電子，醫(yī)療、工業(yè)等方面。有些加速度傳感器需要在非常惡劣的環(huán)境下工作，如溫度、強(qiáng)沖擊、電磁干擾、暴露于多種化學(xué)物質(zhì)中。該類型加速度傳感器既需要在沖擊過載等惡劣的環(huán)境過程中能夠存活外，還要能正確接收沖擊的信號。所以研制高安全過載、高量程、高觸發(fā)靈敏度、抗干擾、低功耗的加速度傳感器很有必要。壓電式加速度傳感器因其信噪比高，靈敏度高，響應(yīng)頻帶寬，受外界干擾小，結(jié)構(gòu)簡單，壽命長，且無外部功能設(shè)備，在高沖擊應(yīng)用中受到高度重視。
[0003]壓電式加速度傳感器的工作原理是利用材料的壓電效應(yīng)，上下金屬電極之間沉積一層壓電層，通過懸臂梁或平面膜結(jié)構(gòu)與下部質(zhì)量塊連接。當(dāng)傳感器受到力作用時，質(zhì)量塊會產(chǎn)生偏移，同時壓電層會隨之發(fā)生變形，壓電層在發(fā)生應(yīng)變的同時，將在上下兩個電極間產(chǎn)生電荷。利用適當(dāng)?shù)耐鈬娐穼a(chǎn)生的電荷量轉(zhuǎn)換為電壓形式輸出，根據(jù)此信號的大小，測出沖擊力的大小，由牛頓第二定律得出加速度的值。對于懸臂梁結(jié)構(gòu)，抗沖擊能力較差，受到橫向加速度發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變時容易遭到破壞。對于高沖擊環(huán)境下的應(yīng)用，抗沖擊能力是很重要的指標(biāo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于提供一種壓電式微加速度傳感器，使傳感器的固有頻率達(dá)到14kHz以上。對于高量程加速度傳感器，抗沖擊性是高量程加速度傳感器的重要的參數(shù)指標(biāo)，結(jié)構(gòu)采用圓形結(jié)構(gòu)，可以解決在高沖擊下的強(qiáng)度問題。
[0005]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0006]本實用新型的壓電式微加速度傳感器，其特征是，所述的傳感器包括敏感芯片、上玻璃板、下玻璃板；其中，敏感芯片含有第一上電極、第二上電極、第三上電極、第四上電極、第五上電極、第六上電極、第七上電極、第八上電極、第一壓電層、第二壓電層、第三壓電層、第四壓電層、第五壓電層、第六壓電層、第七壓電層、第八壓電層、第一下電極、第二下電極、第三下電極、第四下電極、第五下電極、第六下電極、第七下電極、第八下電極、支撐膜、外框、圓柱狀的質(zhì)量塊；其連接關(guān)系是，所述的第一壓電層、第三壓電層、第五壓電層、第七壓電層與第二壓電層、第四壓電層、第六壓電層、第八壓電層分別構(gòu)成內(nèi)外兩個圓環(huán)；第一上電極、第三上電極、第五上電極、第七上電極與第二上電極、第四上電極、第六上電極、第八上電極分別構(gòu)成內(nèi)外兩個圓環(huán)；第二下電極、第三下電極、第六下電極、第七下電極與第一下電極、第四下電極、第五下電極、第八下電極分別構(gòu)成內(nèi)外兩個圓環(huán)；所述的第一下電極、第二下電極、第三下電極、第四下電極、第五下電極、第六下電極、第七下電極、第八下電極設(shè)置于支撐膜上表面，并與支撐膜上表面固定連接；所述的第八壓電層、第七壓電層、第三壓電層、第四壓電層、第二壓電層、第一壓電層、第五壓電層、第六壓電層分別對應(yīng)設(shè)置于第一下電極、第二下電極、第三下電極、第四下電極、第五下電極、第六下電極、第七下電極、第八下電極的上表面，并分別與第一下電極、第二下電極、第三下電極、第四下電極、第五下電極、第六下電極、第七下電極、第八下電極的上表面固定連接；所述的第一上電極、第二上電極、第三上電極、第四上電極、第五上電極、第六上電極、第七上電極、第八上電極分別對應(yīng)設(shè)置于第一壓電層、第二壓電層、第三壓電層、第四壓電層、第五壓電層、第六壓電層、第七壓電層、第八壓電層的上表面，并分別與第一壓電層、第二壓電層、第三壓電層、第四壓電層、第五壓電層、第六壓電層、第七壓電層、第八壓電層的上表面固定連接。所述的質(zhì)量塊懸置于第二下電極、第三下電極、第六下電極、第七下電極構(gòu)成的圓環(huán)之下，并與支撐膜固定連接。所述的支撐膜與外框固定連接。所述的敏感芯片與上玻璃板、下玻璃板通過鍵合連接。
[0007]所述的敏感芯片中的第一上電極、第三上電極、第五上電極、第七上電極構(gòu)成的圓環(huán)的直徑與第二下電極、第三下電極、第六下電極、第七下電極構(gòu)成的圓環(huán)的直徑相同;第二上電極、第四上電極、第六上電極、第八上電極構(gòu)成的圓環(huán)的直徑與第一下電極、第四下電極、第五下電極、第八下電極構(gòu)成的圓環(huán)的直徑相同。
[0008]所述的質(zhì)量塊與第二下電極、第三下電極、第六下電極、第七下電極構(gòu)成的圓環(huán)為同軸設(shè)置。
[0009]所述的第一壓電層、第三壓電層、第五壓電層、第七壓電層和第二壓電層、第四壓電層、第六壓電層、第八壓電層分別構(gòu)成的內(nèi)外兩個圓環(huán)，第一上電極、第三上電極、第五上電極、第七上電極和第二上電極、第四上電極、第六上電極、第八上電極分別構(gòu)成的內(nèi)外兩個圓環(huán)，與第二下電極、第三下電極、第六下電極、第七下電極和第一下電極、第四下電極、第五下電極、第八下電極分別構(gòu)成的內(nèi)外兩個圓環(huán)均為同軸設(shè)置。
[0010]所述的第一壓電層、第三壓電層、第五壓電層、第七壓電層構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑大于第一上電極、第三上電極、第五上電極、第七上電極構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑；所述的第一壓電層、第三壓電層、第五壓電層、第七壓電層構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑小于第一上電極、第三上電極、第五上電極、第七上電極構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑；所述的第二壓電層、第四壓電層、第六壓電層、第八壓電層構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑大于第二上電極、第四上電極、第六上電極、第八上電極構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑；所述的第二壓電層、第四壓電層、第六壓電層、第八壓電層構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑小于第二上電極、第四上電極、第六上電極、第八上電極構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑。
[0011]所述的質(zhì)量塊表面圓的直徑大于第二下電極、第三下電極、第六下電極、第七下電極構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑。
[0012]所述的上電極之間均留有間隔，下電極之間均留有間隔，壓電層之間均留有間隔。
[0013]本實用新型的壓電式微加速度傳感器，當(dāng)受到力作用時，質(zhì)量塊相對基體運(yùn)動導(dǎo)致壓電層發(fā)生變形，壓電材料變形的同時，在上下電極之間產(chǎn)生電荷，通過外圍檢測電路就可知道加速度的大小。
[0014]本實用新型的壓電式微加速度傳感器的優(yōu)點是:
[0015]1.本實用新型采用圓柱狀質(zhì)量塊。由于采用圓柱狀質(zhì)量塊,結(jié)構(gòu)對稱,受到任何方向的力，壓電層都會發(fā)生形變，從而很好的解決觸發(fā)引信的萬向性問題。
[0016]2.質(zhì)量塊的大小可以根據(jù)靈敏度和頻響的需要進(jìn)行調(diào)整。
[0017]3.整個支撐膜是一個平面結(jié)構(gòu)。由于采用平面結(jié)構(gòu)，相對于懸臂梁結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的抗沖擊能力；當(dāng)受到橫向加速度時，也不會因為扭曲變形使梁斷裂。
[0018]4.環(huán)狀壓電層與懸臂梁結(jié)構(gòu)的壓電層相比，具有更大的有效面積，產(chǎn)生更多的電荷量。
[0019]5.壓電層內(nèi)外兩環(huán)狀結(jié)構(gòu)可以根據(jù)靈敏度和頻響的需要對內(nèi)外圓直徑大小進(jìn)行調(diào)整，增大了設(shè)計的靈活性。
[0020]6.壓電層內(nèi)外兩圓環(huán)部分不相連，提高電荷輸出量。由于從固支端到質(zhì)量塊處徑向應(yīng)力的符號相反，將兩個區(qū)域分開，使該兩個區(qū)域產(chǎn)生的電荷相互疊加而不是相互抵消。將同一圓環(huán)的壓電層分成四部分，也是為了防止電荷相互抵消。
[0021]7.質(zhì)量塊與外框之間的支撐膜部分為一平面結(jié)構(gòu)，使敏感芯片占滿一個單元，(其厚度與傳感器的量程有關(guān))，在工藝上會避免有很大難度的穿通、釋放懸臂梁結(jié)構(gòu)的過程。因此重復(fù)性好。
[0022]8.本實用新型的壓電式微加速度傳感器是由敏感芯片與上、下玻璃板鍵合在一起構(gòu)成，該封裝工藝簡單，操作方便。
[0023]9.敏感芯片可動結(jié)構(gòu)與上、下蓋板之間有適當(dāng)?shù)木嚯x，一方面使敏感芯片有足夠的運(yùn)動間隙，另一方面在條件合適的時候可以調(diào)整阻尼系數(shù)，這樣保證了該器件工作頻帶較寬。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型的壓電式微加速度傳感器分解圖；
[0025]圖2為本實用新型的壓電式微加速度傳感器中的敏感芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本實用新型的壓電式微加速度傳感器中的敏感芯片俯視圖；
[0027]圖4為沿圖3 A-A剖線的剖面圖；
[0028]圖5為沿圖3 B-B剖線的剖面圖；
[0029]圖6為本實用新型的壓電式微加速度傳感器中的敏感芯片背面示意圖；
[0030]圖中，1.第一上電極 2.第二上電極 3.第三上電極 4.第四上電極
5.第五上電極 6.第六上電極 7.第七上電極 8.第八上電極 9.第一壓電層 10.第二壓電層 11.第三壓電層 12.第四壓電層 13.第五壓電層 14.第六壓電層 15.第七壓電層 16.第八壓電層 17.第一下電極 18.第二下電極 19.第三下電極 20.第四下電極 21.第五下電極22.第六下電極 23.第七下電極 24.第八下電極 25.支撐膜 26.質(zhì)量塊 27.敏感芯片 28.下玻璃 29.上玻璃 30.外框。

【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述。
[0032]實施例1
[0033]圖1為本實用新型的壓電式微加速度傳感器分解圖，圖2為本實用新型的壓電式微加速度傳感器中的敏感芯片結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本實用新型的壓電式微加速度傳感器中的敏感芯片俯視圖，圖4為沿圖3 A-A剖線的剖面圖，圖5為沿圖3 B-B剖線的剖面圖，圖6為本實用新型的壓電式微加速度傳感器中的敏感芯片背面示意圖。在圖1飛中，本實用新型的壓電式微加速度傳感器，包括敏感芯片27、上玻璃板29、下玻璃板28 ;其中，敏感芯片27含有第一上電極1、第二上電極2、第三上電極3、第四上電極4、第五上電極5、第六上電極6、第七上電極7、第八上電極8、第一壓電層9、第二壓電層10、第三壓電層11、第四壓電層12、第五壓電層13、第六壓電層14、第七壓電層15、第八壓電層16、第一下電極17、第二下電極18、第三下電極19、第四下電極20、第五下電極21、第六下電極22、第七下電極23、第八下電極24、支撐膜25、外框30、圓柱狀的質(zhì)量塊26 ;其連接關(guān)系是，所述的第一壓電層
9、第三壓電層11、第五壓電層13、第七壓電層15構(gòu)成一個圓環(huán)，第二壓電層10、第四壓電層12、第六壓電層14、第八壓電層16構(gòu)成一個圓環(huán)；第一壓電層9、第三壓電層11、第五壓電層13、第七壓電層15與第二壓電層10、第四壓電層12、第六壓電層14、第八壓電層16分別構(gòu)成內(nèi)外兩個圓環(huán)。所述的第一上電極1、第三上電極3、第五上電極5、第七上電極7構(gòu)成一個圓環(huán)，第二上電極2、第四上電極4、第六上電極6、第八上電極8構(gòu)成一個圓環(huán)；第一上電極1、第三上電極3、第五上電極5、第七上電極7與第二上電極2、第四上電極4、第六上電極6、第八上電極8分別構(gòu)成內(nèi)外兩個圓環(huán)。所述的第二下電極18、第三下電極19、第六下電極22、第七下電極23構(gòu)成一個圓環(huán)，第一下電極17、第四下電極20、第五下電極21、第八下電極24構(gòu)成一個圓環(huán)；第二下電極18、第三下電極19、第六下電極22、第七下電極23與第一下電極17、第四下電極20、第五下電極21、第八下電極24分別構(gòu)成內(nèi)外兩個圓環(huán)。所述的第一下電極17、第二下電極18、第三下電極19、第四下電極20、第五下電極21、第六下電極22、第七下電極23、第八下電極24設(shè)置于支撐膜25上表面,并與支撐膜25上表面固定連接；所述的第八壓電層16、第七壓電層15、第三壓電層11、第四壓電層12、第二壓電層
10、第一壓電層9、第五壓電層13、第六壓電層14分別對應(yīng)設(shè)置于第一下電極17、第二下電極18、第三下電極19、第四下電極20、第五下電極21、第六下電極22、第七下電極23、第八下電極24的上表面，并分別與第一下電極17、第二下電極18、第三下電極19、第四下電極20、第五下電極21、第六下電極22、第七下電極23、第八下電極24的上表面固定連接；所述的第一上電極1、第二上電極2、第三上電極3、第四上電極4、第五上電極5、第六上電極6、第七上電極7、第八上電極8分別對應(yīng)設(shè)置于第一壓電層9、第二壓電層10、第三壓電層11、第四壓電層12、第五壓電層13、第六壓電層14、第七壓電層15、第八壓電層16的上表面，并分別與第一壓電層9、第二壓電層10、第三壓電層11、第四壓電層12、第五壓電層13、第六壓電層14、第七壓電層15、第八壓電層16的上表面固定連接；所述的質(zhì)量塊26懸置于第二下電極18、第三下電極19、第六下電極22、第七下電極23構(gòu)成的圓環(huán)之下，并與支撐膜25固定連接；所述的支撐膜25與外框30固定連接；所述的敏感芯片27與上玻璃板29、下玻璃板28分別通過鍵合連接。
[0034]所述的敏感芯片27中的第一上電極1、第三上電極3、第五上電極5、第七上電極7構(gòu)成的圓環(huán)的直徑與第二下電極18、第三下電極19、第六下電極22、第七下電極23構(gòu)成的圓環(huán)的直徑相同；第二上電極2、第四上電極4、第六上電極6、第八上電極8構(gòu)成的圓環(huán)的直徑與第一下電極17、第四下電極20、第五下電極21、第八下電極24構(gòu)成的圓環(huán)的直徑相同。
[0035]所述的質(zhì)量塊26與第二下電極18、第三下電極19、第六下電極22、第七下電極23構(gòu)成的圓環(huán)為同軸設(shè)置。
[0036]所述的第一壓電層9、第三壓電層11、第五壓電層13、第七壓電層15和第二壓電層
10、第四壓電層12、第六壓電層14、第八壓電層16分別構(gòu)成的內(nèi)外兩個圓環(huán)，第一上電極1、第三上電極3、第五上電極5、第七上電極7和第二上電極2、第四上電極4、第六上電極6、第八上電極8分別構(gòu)成的內(nèi)外兩個圓環(huán)，與第二下電極18、第三下電極19、第六下電極22、第七下電極23和第一下電極17、第四下電極20、第五下電極21、第八下電極24分別構(gòu)成的內(nèi)外兩個圓環(huán)均為同軸設(shè)置。
[0037]所述的第一壓電層9、第三壓電層11、第五壓電層13、第七壓電層15構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑比第一上電極1、第三上電極3、第五上電極5、第七上電極7構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑大35 μ m ;所述的第一壓電層9、第三壓電層11、第五壓電層13、第七壓電層15構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑比第一上電極1、第三上電極3、第五上電極5、第七上電極7構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑小35 μ m ;所述的第二壓電層10、第四壓電層12、第六壓電層14、第八壓電層16構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑比第二上電極2、第四上電極4、第六上電極6、第八上電極8構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑大35 μ m;所述的第二壓電層10、第四壓電層12、第六壓電層14、第八壓電層16構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑比第二上電極2、第四上電極4、第六上電極6、第八上電極8構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑小35 μ m。
[0038]所述的質(zhì)量塊26上表面圓的直徑比第二下電極18、第三下電極19、第六下電極22、第七下電極23構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑大25 μ m。
[0039]所述的上電極之間均留有間隔，下電極之間均留有間隔，壓電層之間均留有間隔。
[0040]所述的第一上電極1、第三上電極3、第五上電極5、第七上電極7之間間隔為60 μ m，第二上電極2、第四上電極4、第六上電極6、第八上電極8之間間隔為60 μ m;所述的第二下電極18、第三下電極19、第六下電極22、第七下電極23之間的間隔為60 μ m，第一下電極17、第四下電極20、第五下電極21、第八下電極24之間的間隔為60 μ m。
[0041]所述的第一壓電層9、第三壓電層11、第五壓電層13、第七壓電層15之間間隔為25 μ m,第二壓電層10、第四壓電層12、第六壓電層14、第八壓電層16之間間隔為25 μ m。
[0042]所述的第一壓電層9、第三壓電層11、第五壓電層13、第七壓電層15構(gòu)成的圓環(huán)與第二壓電層10、第四壓電層12、第六壓電層14、第八壓電層16構(gòu)成的圓環(huán)之間間隔為55 μ m0
[0043]所述的第一上電極1、第三上電極3、第五上電極5、第七上電極7構(gòu)成的圓環(huán)與第二上電極2、第四上電極4、第六上電極6、第八上電極8構(gòu)成的圓環(huán)之間間隔為90 μ m。
[0044]所述的第二下電極18、第三下電極19、第六下電極22、第七下電極23構(gòu)成的圓環(huán)與第一下電極17、第四下電極20、第五下電極21、第八下電極24構(gòu)成的圓環(huán)之間間隔為90 μ m0
[0045]所述的第一上電極1、第二上電極2、第三上電極3、第四上電極4、第五上電極5、第六上電極6、第七上電極7、第八上電極8與上玻璃板29之間的距離為80 μ m ;所述的質(zhì)量塊26的下表面與下玻璃板28之間的距離為90 μ m。一方面使敏感芯片有足夠的運(yùn)動間隙，另一方面在條件合適的時候可以調(diào)整阻尼系數(shù)。
[0046]本實施例中，敏感芯片長度為1800 μ m，寬度為1800 μ m，厚度為310 μ m ;質(zhì)量塊上表面圓直徑為305 μ m,厚度為310 μ m ;外框內(nèi)部圓直徑為995 μ m,厚度為310 μ m ;支撐膜厚度為10 μ m。本實用新型的傳感器固有頻率約為15.7 kHz，靈敏度約0.62pC/g。
[0047]實施例2
[0048]本實施例與實施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，所述的第一壓電層、第三壓電層、第五壓電層、第七壓電層構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑比第一上電極、第三上電極、第五上電極、第七上電極構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑大45 μ m;所述的第一壓電層、第三壓電層、第五壓電層、第七壓電層構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑比第一上電極、第三上電極、第五上電極、第七上電極構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑小45 μ m;所述的第二壓電層、第四壓電層、第六壓電層、第八壓電層構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑比第二上電極、第四上電極、第六上電極、第八上電極構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑大45 μ m;所述的第二壓電層、第四壓電層、第六壓電層、第八壓電層構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑比第二上電極、第四上電極、第六上電極、第八上電極構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑小45 μ m;質(zhì)量塊上表面圓的直徑比第二下電極、第三下電極、第六下電極、第七下電極構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑大15 μ m ;第一上電極、第三上電極、第五上電極、第七上電極之間間隔為65 μ m，第二上電極、第四上電極、第六上電極、第八上電極之間間隔為65μπι;所述的第二下電極、第三下電極、第六下電極、第七下電極之間的間隔為65 μ m，第一下電極、第四下電極、第五下電極、第八下電極之間的間隔為65 μ m;第一壓電層、第三壓電層、第五壓電層、第七壓電層之間間隔為20 μ m，第二壓電層、第四壓電層、第六壓電層、第八壓電層之間間隔為20 μ m;第一壓電層、第三壓電層、第五壓電層、第七壓電層構(gòu)成的圓環(huán)與第二壓電層、第四壓電層、第六壓電層、第八壓電層構(gòu)成的圓環(huán)之間間隔為50 μ m ;第一上電極、第三上電極、第五上電極、第七上電極構(gòu)成的圓環(huán)與第二上電極、第四上電極、第六上電極、第八上電極構(gòu)成的圓環(huán)之間間隔為95 μ m;第二下電極、第三下電極、第六下電極、第七下電極構(gòu)成的圓環(huán)與第一下電極、第四下電極、第五下電極、第八下電極構(gòu)成的圓環(huán)之間間隔為95 μ m;第一上電極、第二上電極、第三上電極、第四上電極、第五上電極、第六上電極、第七上電極、第八上電極與上玻璃板之間的距離為100 μ m;所述的質(zhì)量塊的下表面與下玻璃板之間的距離為110 μ m ;質(zhì)量塊上表面圓直徑為300 μ m ;外框內(nèi)部圓直徑為1000 μ m ;支撐膜厚度為50 μ m。本實用新型的傳感器固有頻率約為19.8kHz，靈敏度約 0.45pC/g。
[0049]實施例3
[0050]本實施例與實施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，所述的第一壓電層、第三壓電層、第五壓電層、第七壓電層構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑比第一上電極、第三上電極、第五上電極、第七上電極構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑大40 μ m;所述的第一壓電層、第三壓電層、第五壓電層、第七壓電層構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑比第一上電極、第三上電極、第五上電極、第七上電極構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑小40μπι;所述的第二壓電層、第四壓電層、第六壓電層、第八壓電層構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑比第二上電極、第四上電極、第六上電極、第八上電極構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑大40 μ m;所述的第二壓電層、第四壓電層、第六壓電層、第八壓電層構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑比第二上電極、第四上電極、第六上電極、第八上電極構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑小40 μ m;質(zhì)量塊上表面圓的直徑比第二下電極、第三下電極、第六下電極、第七下電極構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑大21 μ m;第一上電極、第三上電極、第五上電極、第七上電極之間間隔為63 μ m，第二上電極、第四上電極、第六上電極、第八上電極之間間隔為63 μ m;所述的第二下電極、第三下電極、第六下電極、第七下電極之間的間隔為63 μ m，第一下電極、第四下電極、第五下電極、第八下電極之間的間隔為63 μ m;第一壓電層、第三壓電層、第五壓電層、第七壓電層之間間隔為23 μ m，第二壓電層、第四壓電層、第六壓電層、第八壓電層之間間隔為23 μ m;第一壓電層、第三壓電層、第五壓電層、第七壓電層構(gòu)成的圓環(huán)與第二壓電層、第四壓電層、第六壓電層、第八壓電層構(gòu)成的圓環(huán)之間間隔為53 μ m;第一上電極、第三上電極、第五上電極、第七上電極構(gòu)成的圓環(huán)與第二上電極、第四上電極、第六上電極、第八上電極構(gòu)成的圓環(huán)之間間隔為93 μ m;第二下電極、第三下電極、第六下電極、第七下電極構(gòu)成的圓環(huán)與第一下電極、第四下電極、第五下電極、第八下電極構(gòu)成的圓環(huán)之間間隔為93 μ m;第一上電極、第二上電極、第三上電極、第四上電極、第五上電極、第六上電極、第七上電極、第八上電極與上玻璃板之間的距離為90 μ m;所述的質(zhì)量塊的下表面與下玻璃板之間的距離為100 μ m ;質(zhì)量塊上表面圓直徑為304 μ m ;外框內(nèi)部圓直徑為996 μ m ;支撐膜厚度為26 μ m。本實用新型的傳感器固有頻率約為16.2kHz，靈敏度約 0.56pC/g。
[0051 ] 本實用新型絕非僅局限于實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電式微加速度傳感器，其特征在于:所述的傳感器包括敏感芯片(27)、上玻璃板(29)、下玻璃板(28);其中，敏感芯片(27)含有第一上電極(I)、第二上電極(2)、第三上電極(3)、第四上電極(4)、第五上電極(5)、第六上電極(6)、第七上電極(7)、第八上電極(8)、第一壓電層(9)、第二壓電層(10)、第三壓電層(11)、第四壓電層(12)、第五壓電層(13)、第六壓電層(14)、第七壓電層(15)、第八壓電層(16)、第一下電極(17)、第二下電極(18)、第三下電極(19)、第四下電極(20)、第五下電極(21)、第六下電極(22)、第七下電極(23)、第八下電極(24)、支撐膜(25)、外框(30)、圓柱狀的質(zhì)量塊(26);其連接關(guān)系是，所述的第一壓電層(9)、第三壓電層(11)、第五壓電層(13)、第七壓電層(15)與第二壓電層(10)、第四壓電層(12)、第六壓電層(14)、第八壓電層(16)分別構(gòu)成內(nèi)外兩個圓環(huán)；第一上電極(I)、第三上電極(3)、第五上電極(5)、第七上電極(7)與第二上電極(2)、第四上電極(4)、第六上電極(6)、第八上電極(8)分別構(gòu)成內(nèi)外兩個圓環(huán)；第二下電極(18)、第三下電極(19)、第六下電極(22)、第七下電極(23)與第一下電極(17)、第四下電極(20)、第五下電極(21)、第八下電極(24)分別構(gòu)成內(nèi)外兩個圓環(huán)；所述的第一下電極(17)、第二下電極(18)、第三下電極(19)、第四下電極(20)、第五下電極(21)、第六下電極(22)、第七下電極(23)、第八下電極(24)設(shè)置于支撐膜(25)上表面，并與支撐膜(25)上表面固定連接；所述的第八壓電層(16)、第七壓電層(15)、第三壓電層(11)、第四壓電層(12)、第二壓電層(10)、第一壓電層(9)、第五壓電層(13)、第六壓電層(14)分別對應(yīng)設(shè)置于第一下電極(17)、第二下電極(18)、第三下電極(19)、第四下電極(20)、第五下電極(21)、第六下電極(22)、第七下電極(23)、第八下電極(24)的上表面，并分別與第一下電極(17)、第二下電極(18)、第三下電極(19)、第四下電極(20)、第五下電極(21)、第六下電極(22)、第七下電極(23)、第八下電極(24)的上表面固定連接；所述的第一上電極(I)、第二上電極(2)、第三上電極(3)、第四上電極(4)、第五上電極(5)、第六上電極(6)、第七上電極(7)、第八上電極(8)分別對應(yīng)設(shè)置于第一壓電層(9)、第二壓電層(10)、第三壓電層(11)、第四壓電層(12)、第五壓電層(13)、第六壓電層(14)、第七壓電層(15)、第八壓電層(16)的上表面，并分別與第一壓電層(9)、第二壓電層(10)、第三壓電層(11)、第四壓電層(12)、第五壓電層(13)、第六壓電層(14)、第七壓電層(15)、第八壓電層(16)的上表面固定連接；所述的質(zhì)量塊(26)懸置于第二下電極(18)、第三下電極(19)、第六下電極(22)、第七下電極(23)構(gòu)成的圓環(huán)之下，并與支撐膜(25)固定連接；所述的支撐膜(25)與外框(30)固定連接；所述的敏感芯片(27)與上玻璃板(29)、下玻璃板(28)分別通過鍵合連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式微加速度傳感器，其特征在于:所述的敏感芯片(27)中的第一上電極(I)、第三上電極(3)、第五上電極(5)、第七上電極(7)構(gòu)成的圓環(huán)的直徑與第二下電極(18)、第三下電極(19)、第六下電極(22)、第七下電極(23)構(gòu)成的圓環(huán)的直徑相同；第二上電極(2)、第四上電極(4)、第六上電極(6)、第八上電極(8)構(gòu)成的圓環(huán)的直徑與第一下電極(17)、第四下電極(20)、第五下電極(21)、第八下電極(24)構(gòu)成的圓環(huán)的直徑相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式微加速度傳感器，其特征在于:所述的質(zhì)量塊(26)與第二下電極(18)、第三下電極(19)、第六下電極(22)、第七下電極(23)構(gòu)成的圓環(huán)為同軸設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式微加速度傳感器，其特征在于:所述的第一壓電層(9)、第三壓電層(11)、第五壓電層(13)、第七壓電層(15)與第二壓電層(10)、第四壓電層(12)、第六壓電層(14)、第八壓電層(16)分別構(gòu)成的內(nèi)外兩個圓環(huán)，所述的第一上電極(I)、第三上電極(3)、第五上電極(5)、第七上電極(7)與第二上電極(2)、第四上電極(4)、第六上電極(6)、第八上電極(8)分別構(gòu)成的內(nèi)外兩個圓環(huán)，所述的第二下電極(18)、第三下電極(19)、第六下電極(22)、第七下電極(23)與第一下電極(17)、第四下電極(20)、第五下電極(21)、第八下電極(24)分別構(gòu)成的內(nèi)外兩個圓環(huán)均為同軸設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式微加速度傳感器，其特征在于:所述的第一壓電層(9)、第三壓電層(11)、第五壓電層(13)、第七壓電層(15)構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑大于第一上電極(I)、第三上電極(3)、第五上電極(5)、第七上電極(7)構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑；所述的第一壓電層(9)、第三壓電層(11)、第五壓電層(13)、第七壓電層(15)構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑小于第一上電極(I)、第三上電極(3)、第五上電極(5)、第七上電極(7)構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑；所述的第二壓電層(10)、第四壓電層(12)、第六壓電層(14)、第八壓電層(16)構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑大于第二上電極(2)、第四上電極(4)、第六上電極(6)、第八上電極(8)構(gòu)成的圓環(huán)的外圓的直徑；所述的第二壓電層(10)、第四壓電層(12)、第六壓電層(14)、第八壓電層(16)構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑小于第二上電極(2)、第四上電極(4)、第六上電極(6)、第八上電極(8)構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式微加速度傳感器，其特征在于:所述的質(zhì)量塊(26)表面圓的直徑大于第二下電極(18)、第三下電極(19)、第六下電極(22)、第七下電極(23)構(gòu)成的圓環(huán)的內(nèi)圓的直徑。
【文檔編號】G01P15/09GK203941192SQ201320733480
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】孫遠(yuǎn)程, 姚明秋, 蘇偉 申請人:中國工程物理研究院電子工程研究所