《具有双检验块的MEMS传感器.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《具有双检验块的MEMS传感器.pdf（12页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102608354 A (43)申请公布日 2012.07.25 CN 102608354 A *CN102608354A* (21)申请号 201210017521.9 (22)申请日 2012.01.19 13/012,671 2011.01.24 US G01P 15/125(2006.01) (71)申请人 飞思卡尔半导体公司 地址 美国得克萨斯 (72)发明人 AC迈克奈尔 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人 金晓 (54) 发明名称 具有双检验块的 MEMS 传感器 (57) 摘要 本发明公开了具有双检验块的 。
2、MEMS 传感器。 一种微机电系统 (MEMS) 传感器 (20)， 包括基底 (26) 和形成在基底 (26) 的平坦表面 (28) 上的 悬置锚 (34， 36)。MEMS 传感器还包括悬置在基底 (26) 之上的第一可动部件 (38) 和第二可动部件 (40)。顺从性构件 (42， 44) 相互连接第一可动部 件 (38) 和悬置锚 (34)， 顺从性构件 (46， 48) 相互 连接第二可动部件 (40) 和悬置锚 (36)。可动部 件 (38， 40) 具有相同的形状。可动部件可以是基 本方形可动部件 (38， 40) 或嵌套结构的 L 形可动 部件 (108， 110)。可动部件 。
3、(38、 40) 相对于彼此 绕基底(26)上的定位点(94)在旋转对称方向上。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 4 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 4 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/4 页 2 1. 一种微机电系统 MEMS 传感器， 包括 ： 基底 ； 第一可动部件， 在所述基底的基本平坦的表面之上以间隔开的关系布置 ； 以及 第二可动部件， 在所述基底的所述表面之上以间隔开的关系布置， 所述第一和第二可 动部件具有基本相同的形状， 并且所述第二可动部件基本上被取向为相对于所述第一可动。
4、 部件绕所述基底的所述平坦表面上的定位点旋转对称。 2.如权利要求1所述的MEMS传感器， 其中所述第二可动部件位于相对于所述第一可动 部件绕所述定位点旋转大约 180 度的取向上。 3. 如权利要求 1 所述的 MEMS 传感器， 其中 ： 所述第一可动部件适于响应于沿垂直于所述基底的所述平坦表面的轴的加速度而以 第一方向旋转运动， 所述旋转运动绕位于所述第一可动部件的第一和第二端部之间的第一 旋转轴发生 ； 并且 所述第二可动部件适于响应于所述加速度以第二方向旋转运动， 所述旋转运动绕位于 所述第二可动部件的第三和第四端部之间的第二旋转轴发生， 所述第二方向与所述第一方 向相反。 4.如权。
5、利要求3所述的MEMS传感器， 其中所述第一和第二旋转轴沿公共旋转轴相互对 齐。 5. 如权利要求 4 所述的 MEMS 传感器， 进一步包括 ： 第一悬置锚， 形成在所述基底的所述平坦表面上， 并且基本以所述公共旋转轴为中 心 ； 第一顺从性构件对， 连接所述第一可动部件与所述第一悬置锚， 所述第一顺从性构件 对使得所述第一可动部件能够绕所述第一旋转轴进行所述旋转运动 ； 第二悬置锚， 形成在所述基底的所述表面上， 并且基本以所述公共旋转轴为中心 ； 以及 第二顺从性构件对， 连接所述第二可动部件与所述第二悬置锚， 所述第二顺从性构件 对使得所述第二可动部件能够绕所述第二旋转轴进行所述旋转运。
6、动。 6. 如权利要求 3 所述的 MEMS 传感器， 其中 ： 所述第一可动部件包括位于所述第一旋转轴和所述第一端部之间的第一部分和在所 述第一旋转轴和所述第二端部之间的第二部分， 所述第一旋转轴在所述第一和第二端部之 间偏移， 使得所述第一旋转轴和所述第一端部之间的所述第一部分的第一长度大于所述第 一旋转轴和所述第二端部之间的所述第二部分的第二长度 ； 并且 所述第二可动部件包括位于所述第二旋转轴和所述第三端部之间的第三部分和位于 所述第二旋转轴和所述第四端部之间的第四部分， 所述第二旋转轴在所述第三和第四端部 之间偏移， 使得在所述第二旋转轴和所述第三端部之间的所述第三部分的第三长度小于。
7、在 所述第二旋转轴和所述第四端部之间的所述第四部分的第四长度。 7. 如权利要求 6 所述的 MEMS 传感器， 其中 ： 所述第一长度基本上等于所述第四长度 ； 并且 所述第二长度基本上等于所述第三长度。 8. 如权利要求 6 所述的 MEMS 传感器， 其中 ： 所述第一可动部件包括从所述第一部分的第一侧面延伸的第一侧向延伸部分， 所述第 权 利 要 求 书 CN 102608354 A 2 2/4 页 3 一侧向延伸部分基本位于所述第二可动部件的所述第三端部 ； 并且 所述第二可动部件包括从所述第四部分的第二侧面延伸的第二侧向延伸部分， 所述第 二侧向延伸部分位于邻近所述第一可动部件的所。
8、述第二端部。 9. 如权利要求 8 所述的 MEMS 传感器， 其中 ： 包括所述第一侧向延伸部分的所述第一可动部件形成第一 L 形可动部件 ； 并且 包括所述第二侧向延伸部分的所述第二可动部件形成第二 L 形可动部件， 在所述第一 和第二 L 形可动部件之间没有接触的情况下， 以嵌套结构布置所述第一和第二 L 形可动部 件。 10. 如权利要求 1 所述的 MEMS 传感器， 其中 ： 所述第一和第二可动部件中的每一个适于绕公共旋转轴运动 ； 并且 所述 MEMS 传感器进一步包括 ： 第一感测部件， 配置在所述第一和第二可动部件中每一个下方位于所述基底上 ； 以及 第二感测部件， 配置在所。
9、述第一和第二可动部件中每一个下方位于所述基底上， 所述 第一和第二感测部件中的每一个离开所述公共旋转轴并且位于所述公共旋转轴的相对侧 基本相等的距离， 并且所述第一和第二感测部件适于检测所述第一和第二可动部件沿垂直 于所述基底的所述平坦表面的轴绕所述公共旋转轴的运动。 11. 一种包括微机电系统 MEMS 传感器的设备， 所述 MEMS 传感器包括 ： 基底 ； 第一可动部件， 在所述基底的基本平坦的表面之上以间隔开的关系布置， 并且适于绕 位于所述第一可动部件的第一和第二端部之间的第一旋转轴旋转运动 ； 以及 第二可动部件， 在所述基底的所述表面之上以间隔开的关系布置， 并且适于绕位于所 述。
10、第二可动部件的第三和第四端部之间的第二旋转轴旋转运动， 所述第一和第二可动部件 具有基本相同的形状， 并且所述第二可动部件基本上被取向为在相对于所述第一可动部件 绕所述基底的所述平坦表面上的定位点旋转对称， 所述第二可动部件位于相对于所述第一 可动部件绕所述定位点旋转大约 180 度的取向上。 12. 如权利要求 11 所述的设备， 其中 ： 所述第一可动部件适于响应于沿垂直于所述基底的所述平坦表面的轴的加速度而以 第一方向绕所述第一旋转轴旋转运动 ； 并且 所述第二可动部件适于响应于所述加速度而以第二方向绕所述第二旋转轴旋转运动， 所述第二方向与所述第一方向相反。 13. 如权利要求 11 。
11、所述的设备， 其中所述第一和第二旋转轴沿公共旋转轴相互对齐。 14. 如权利要求 11 所述的设备， 其中 ： 所述第一可动部件包括位于所述第一旋转轴和所述第一端部之间的第一部分和位于 所述第一旋转轴和所述第二端部之间的第二部分， 所述第一旋转轴在所述第一和第二端部 之间偏移， 使得所述第一旋转轴和所述第一端部之间的所述第一部分的第一长度大于所述 第一旋转轴和所述第二端部之间的所述第二部分的第二长度 ； 以及 所述第二可动部件包括位于所述第二旋转轴和所述第三端部之间的第三部分和位于 所述第二旋转轴和所述第四端部之间的第四部分， 所述第二旋转轴在所述第三和第四端部 之间偏移， 使得在所述第二旋转。
12、轴和所述第三端部之间的所述第三部分的第三长度小于在 权 利 要 求 书 CN 102608354 A 3 3/4 页 4 所述第二旋转轴和所述第四端部之间的所述第四部分的第四长度。 15. 如权利要求 14 所述的设备， 其中 ： 所述第一可动部件包括从所述第一部分的第一侧面延伸的第一侧向延伸部分， 所述第 一侧向延伸部分位于邻近所述第二可动部件的所述第三端部 ； 并且 所述第二可动部件包括从所述第四部分的第二侧面延伸的第二侧向延伸部分， 所述第 二侧向延伸部分位于邻近所述第一可动部件的所述第二端部。 16. 如权利要求 11 所述的设备， 其中 ： 所述第一和第二可动部件中的每一个适于绕公共。
13、旋转轴运动 ； 并且 所述 MEMS 传感器进一步包括 ： 第一感测部件， 配置在所述第一和第二可动部件中每一个下方位于所述基底上 ； 以及 第二感测部件， 配置在所述第一和第二可动部件中每一个下方位于所述基底上， 所述 第一和第二感测部件中的每一个离开所述公共旋转轴并且位于所述公共旋转轴的相对侧 基本相等的距离， 并且所述第一和第二感测部件适于检测所述第一和第二可动部件沿垂直 于所述基底的所述平坦表面的轴绕所述公共旋转轴的运动。 17. 一种微机电系统 MEMS 传感器， 包括 ： 基底 ； 第一可动部件， 在所述基底的基本平坦的表面之上以间隔开的关系布置 ； 第二可动部件， 在所述基底的所。
14、述表面之上以间隔开的关系布置， 所述第一和第二可 动部件具有基本相同的形状， 并且所述第二可动部件基本上被取向为相对于所述第一可动 部件绕所述基底的所述平坦表面上的定位点旋转对称， 所述第二可动部件位于相对于所述 第一可动部件绕所述定位点旋转大约 180 度的取向上， 所述第一和第二可动部件中的每一 个适于绕公共旋转轴运动 ； 第一感测部件， 配置在所述第一和第二可动部件中每一个下方位于所述基底上 ； 以及 第二感测部件， 配置在所述第一和第二可动部件中每一个下方位于所述基底上， 所述 第一和第二感测部件中的每一个离开所述公共旋转轴并且位于所述公共旋转轴的相对侧 基本相等的距离， 并且所述第一。
15、和第二感测部件适于检测所述第一和第二可动部件沿垂直 于所述基底的所述平坦表面的轴绕所述公共旋转轴的运动。 18. 如权利要求 17 所述的 MEMS 传感器， 进一步包括 ： 第一悬置锚， 形成在所述基底的所述平坦表面上， 并且基本上以所述公共旋转轴为中 心 ； 第一顺从性构件对， 连接所述第一可动部件与所述第一悬置锚， 所述第一顺从性构件 对使得所述第一可动部件能够进行所述旋转运动 ； 第二悬置锚， 形成在所述基底的所述平坦表面上， 并且基本上以所述公共旋转轴为中 心 ； 以及 第二顺从性构件对， 连接所述第二可动部件与所述第二悬置锚， 所述第二顺从性构件 对使得所述第二可动部件能够进行所述。
16、旋转运动。 19. 如权利要求 17 所述的 MEMS 传感器， 其中 ： 所述第一可动部件包括第一和第二端部， 位于所述公共旋转轴和所述第一端部之间的 第一部分， 以及位于所述公共旋转轴和所述第二端部之间的第二部分， 其中所述公共旋转 权 利 要 求 书 CN 102608354 A 4 4/4 页 5 轴和所述第一端部之间的所述第一部分的第一长度大于所述公共旋转轴和所述第二端部 之间的所述第二部分的第二长度 ； 并且 所述第二可动部件包括第三和第四端部， 位于所述公共旋转轴和所述第三端部之间的 第三部分， 以及位于所述公共旋转轴和所述第四端部之间的第四部分， 其中所述公共旋转 轴和所述第三。
17、端部之间的所述第三部分的第三长度小于所述公共旋转轴和所述第四端部 之间的所述第四部分的第四长度。 20. 如权利要求 19 所述的 MEMS 传感器， 其中 ： 所述第一可动部件包括从所述第一部分的第一侧面延伸的第一侧向延伸部分， 所述第 一侧向延伸部分位于邻近所述第二可动部件的所述第三端部 ； 并且 所述第二可动部件包括从所述第四部分的第二侧面延伸的第二侧向延伸部分， 所述第 二侧向延伸部分位于邻近所述第一可动部件的所述第二端部， 使得在所述第一和第二可动 部件之间没有接触的情况下以嵌套结构布置所述第一和第二可动部件。 权 利 要 求 书 CN 102608354 A 5 1/5 页 6 具。
18、有双检验块的 MEMS 传感器 技术领域 0001 本发明一般涉及一种微机电系统 (MEMS) 传感器。更具体地， 本发明涉及一种具有 双检验块的 MEMS 传感器， 其被配置为减少传感器尺寸并且减少对温度引起的误差的敏感 性。 背景技术 0002 微机电系统 (MEMS) 传感器广泛使用在例如汽车、 惯性制导系统、 家用电器、 各种 设备的保护系统以及许多其它工业、 科学和工程系统中。这种 MEMS 传感器用于感测例如加 速度、 压力或温度等物理状态， 并且提供表示所感测物理状态的电信号。 0003 由于尺寸小并且适合于低成本大批量生产， 容性传感 MEMS 的设计对于在高加速 度环境中和在。
19、小型设备中的操作是相当期望的。容性加速计感测相对于加速度的电容变 化， 从而改变带电电路的输出。加速计的一种普通形式是具有 “跷跷板” 或 “秋千” 结构的 两层容性传感器。这种通常利用的传感器类型使用基板上方在 z 轴加速度下旋转的可动部 件或板。加速计结构能够测量两个不同的电容值， 从而确定差分的或相对的电容值。 发明内容 0004 根据上述以及其他方面， 本发明的一方面提供了一种微机电系统 MEMS 传感器， 包 括 ： 基底 ； 第一可动部件， 在所述基底的基本平坦的表面之上以间隔开的关系布置 ； 以及第 二可动部件， 在所述基底的所述表面之上以间隔开的关系布置， 所述第一和第二可动部。
20、件 具有基本相同的形状， 并且所述第二可动部件基本上被取向为相对于所述第一可动部件绕 所述基底的所述平坦表面上的定位点旋转对称。 0005 根据本发明的另一方面， 提供了一种包括微机电系统 MEMS 传感器的设备， 所述 MEMS 传感器包括 ： 基底 ； 第一可动部件， 在所述基底的基本平坦的表面之上以间隔开的关 系布置， 并且适于绕位于所述第一可动部件的第一和第二端部之间的第一旋转轴旋转运 动 ； 以及 0006 第二可动部件， 在所述基底的所述表面之上以间隔开的关系布置， 并且适于绕位 于所述第二可动部件的第三和第四端部之间的第二旋转轴旋转运动， 所述第一和第二可动 部件具有基本相同的形。
21、状， 并且所述第二可动部件基本上被取向为在相对于所述第一可动 部件绕所述基底的所述平坦表面上的定位点旋转对称， 所述第二可动部件位于相对于所述 第一可动部件绕所述定位点旋转大约 180 度的取向上。 0007 根据本发明的另一方面， 提供了一种微机电系统 MEMS 传感器， 包括 ： 基底 ； 第一可 动部件， 在所述基底的基本平坦的表面之上以间隔开的关系布置 ； 第二可动部件， 在所述基 底的所述表面之上以间隔开的关系布置， 所述第一和第二可动部件具有基本相同的形状， 并且所述第二可动部件基本上被取向为相对于所述第一可动部件绕所述基底的所述平坦 表面上的定位点旋转对称， 所述第二可动部件位于。
22、相对于所述第一可动部件绕所述定位点 旋转大约 180 度的取向上， 所述第一和第二可动部件中的每一个适于绕公共旋转轴运动 ； 说 明 书 CN 102608354 A 6 2/5 页 7 第一感测部件， 配置在所述第一和第二可动部件中每一个下方位于所述基底上 ； 以及第二 感测部件， 配置在所述第一和第二可动部件中每一个下方位于所述基底上， 所述第一和第 二感测部件中的每一个离开所述公共旋转轴并且位于所述公共旋转轴的相对侧基本相等 的距离， 并且所述第一和第二感测部件适于检测所述第一和第二可动部件沿垂直于所述基 底的所述平坦表面的轴绕所述公共旋转轴的运动。 附图说明 0008 当结合附图考虑时。
23、， 参考具体实施方式和权利要求可以得到本发明的更完全的理 解， 其中整个附图部分中同样的参考标记代表类似的部件， 并且 ： 0009 图 1 示出了根据实施例的包括在设备中的 MEMS 传感器的顶视图 ； 0010 图 2 示出了图 1 的 MEMS 传感器的程式化侧视图 ； 0011 图 3 示出了由图 1 中的 MEMS 传感器产生的差分电容值的等式图表 ； 以及 0012 图 4 示出了根据可选实施例的 MEMS 传感器的顶视图。 具体实施方式 0013 这里描述的实施例包括具有在下面的基板之上悬置的双可动部件(即检验块)的 微机电系统 (MEMS) 传感器。双可动部件用于最小化由于热引。
24、起的应力而产生的测量误差。 在另一方面， 双可动部件可以改变形状从而通过允许双可动部件以嵌套结构安装到一起而 优化基底区域。这种具有双可动部件的 MEMS 传感器能够使用现有的 MEMS 制造工序制造。 从而， 这种 MEMS 传感器实现了精确、 尺寸紧凑以及成本高效的设计目标。 0014 图 1 示出了根据实施例的设备 22 中包括的 MEMS 传感器 20 的顶视图。加速计形 式的 MEMS 传感器 20 适用于感测箭头 24( 参见图 2) 表示的 z 轴加速度， 并且构造为 “跷跷 板” 形式的传感器。设备 22 能够包括任意多个其中可能需要加速度测量的设备。这些设 备包括， 例如汽车。
25、系统、 惯性制导系统、 家用电器、 各种设备的保护系统、 手提计算和电信设 备。 0015 MEMS 传感器 20 包括具有基本平坦表面 28 的基底 26。第一感测部件 30 和第二感 测部件 32( 由虚线代表 ) 形成在基底 26 的平坦表面 28 上。另外， 第一悬置锚 34 和第二悬 置锚 36 形成在基底 26 的平坦表面 28 上。在这里称为第一检验块 38 的第一可动部件和在 这里称为第二检验块 40 的第二可动部件在基底 26 的平坦表面 28 上方以间隔的关系布置。 0016 MEMS传感器20包括第一顺从性构件42和第二顺从性构件44， 其使第一检验块38 与第一悬置锚 。
26、34 相互连接， 从而第一检验块 38 悬置于基底 26 之上。类似地， MEMS 传感器 20 包括第三顺从性构件 46 和第四顺从性构件 48， 其使第二检验块 40 与第二悬置锚 36 相 互连接， 从而第二检验块 40 悬置于基底 26 之上。MEMS 传感器 30 的组件可以使用现有的和 将有的 MEMS 制造设计规则和工序形成， 包括例如沉积、 图案化以及蚀刻。 0017 这里使用的术语 “第一” 、“第二” 、“第三” 和 “第四” 并不是用于对元件的可数序列 中的元件进行排序或优先化。相反， 术语 “第一” 、“第二” 、“第三” 和 “第四” 是为了讨论的 清楚用来区别具体部。
27、件的。 0018 如图所示， 开口50延伸穿过第一检验块38并且由第一检验块38的内边缘部分52 界定。第一悬置锚 34 沿第一检验块 38 的位于第一检验块 38 的第一端部 58 和第二端部 60 说 明 书 CN 102608354 A 7 3/5 页 8 之间的第一旋转轴 56 被置于开口 50 的大约中心位置 54 处。同样地， 开口 62 延伸穿过第 二检验块 40， 并且由第二检验块 40 的内边缘部分 64 界定。第二悬置锚 36 沿第二检验块 40 的位于第二检验块 40 的第三端部 70 和第四端部 72 之间的第二旋转轴 68 被置于开口 62 的大约中心位置 66 处。。
28、 0019 为了操作为跷跷板型加速计， 位于第一旋转轴 56 一侧的第一检验块 38 的第一部 分 76 被形成为具有比位于第一旋转轴 56 另一侧的第一检验块 38 的第二部分 78 相对更大 的质量。在示例性实施例中， 第一部分 76 较大的质量可以通过偏移第一旋转轴 56 而产生， 从而， 在第一旋转轴 56 和第一端部 58 之间的第一部分 76 的第一长度 80 大于在第一旋转 轴 56 和第二端部 60 之间的第二部分 78 的第二长度 82。类似地， 位于第二旋转轴 68 一侧 的第二检验块 40 的第三部分 84 形成为具有比位于第二旋转轴 68 另一侧的第二检验块 40 的第。
29、四部分 86 相对更小的质量。第三部分 84 较小的质量可以通过偏移第二旋转轴 68 而 产生， 从而， 在第二旋转轴 68 和第三端部 70 之间的第三部分 84 的第三长度 88 小于在第二 旋转轴 68 和第四端部 72 之间的第四部分 86 的第四长度 90。第一和第二检验块 38 和 40 中的每一个适用于响应于加速度 24( 图 2) 绕第一和第二旋转轴 56 和 68 中其对应的一个 而旋转， 从而相对于下面的感应部件 30 和 32 改变其位置。 0020 第一和第二检验块 38 和 40 分别具有基本相等的 ( 即， 相同的 ) 形状和尺寸。在 图 1 所示的实施例中， 形状。
30、大致为方形。另外， 第一部分 76 的第一长度 80 基本等于第四部 分86的第四长度90， 并且第二部分78的第二长度82基本等于第三部分84的第三长度88。 也应该注意到， 第一和第二旋转轴 56 和 68 分别沿公共旋转轴 93 相互对齐。 0021 MEMS 传感器应用需要较低的温度系数偏移 (TCO) 规格。TCO 是热应力影响半导体 设备 ( 例如 MEMS 传感器 ) 的性能多少的度量。高的 TCO 表明相应高的热诱发应力， 或表明 MEMS 设备对这种应力非常敏感。MEMS 传感器应用的封装经常使用具有不同热膨胀系数的 材料。从而， 可能在制造或操作过程中发展出不期望的高 TC。
31、O。另外， 应力可能是由于在终 端应用中焊接封装的半导体设备到印刷电路板上而引起的。 MEMS设备的应力和材料特性组 合可能会导致基底 26 的应变， 即变形。第一和第二悬置锚 30 和 32 也可能会通过下面的基 底 26 经历这种应变或变形。悬置锚 30 和 32 的应变可能会导致第一和第二检验块 38 和 40 绕它们各自的第一和第二旋转轴56和68的一些旋转， 导致测量的不精确， 从而不利地影响 了输出容性 MENS 传感器 20。 0022 根据现有技术， MENS 传感器中的部件典型地根据反射对称原理配置， 其中相对于 对称轴配置部件。 对称轴是在几何图形中的线， 该线将图形分割成。
32、两部分， 从而当沿对称轴 折叠时一部分与另一部分重合。不幸地， 在反射对称中的一对检验块的假设配置由于 TCO 的影响可能会导致不期望的高应变和测量不准确。 0023 因此， 第一和第二检验块 38 和 40 并不根据反射对称配置。相反， 第二检验块 40 基本上被取向为相对于第一检验块 38 绕基底 26 的平坦表面 28 上的位置点 94 的旋转对 称， 从而抵消导致测量不精确的第一和第二悬置锚 34 和 36 处的应变问题。这里使用的术 语 “旋转对称” 是指第二检验块 40 相对于第一检验块 38 绕位置点 94 旋转的配置， 但是和第 一检验块 38“看起来仍然是一样的” 。也就是说。
33、， 在第一检验块 38 上的每个点具有在第二 检验块40上距位置点94的距离相同的匹配点， 但是处于相反的方向。 这种旋转对称在图1 中由箭头 96 表示。在实施例中， 第二检验块 40 位于基底 26 上绕位置点 94 相对于第一检 说 明 书 CN 102608354 A 8 4/5 页 9 验块 38 大约旋转 180 度的取向。这种旋转对称配置有时被成为 “二度旋转对称” (second degree rotational symmetry)。 0024 相应的， 第一和第二检验块 38 和 40 的旋转对称配置分别导致第一和第二旋转轴 56 和 68 分别沿共同的旋转轴 92 相互对。
34、齐。因此， 导致第一检验块 38 旋转的第一悬置锚 34经历的任何应力被导致第二检验块40旋转的第二悬置锚36经历的基本相等和相反的应 力平衡了。另外， 第一和第二检验块 38 和 40 的旋转对称配置使得感测部件 30 和 32 可以 相互接近配置。这种接近性导致了感应部件 30 和 32 具有由应力导致的类似变形。 0025 参考图 2-3， 图 2 示出了 MEMS 传感器 20 的程式化侧视图， 图 3 示出了由 MEMS 传感 器 20 产生的差分电容值的等式 100 的图表 98。在图 2 和 3 中， 名称 “M1” 代表第一检验块 38，“M2” 代表第二检验块 40，“S1”。
35、 代表第一感测部件 30，“S2” 代表第二感测部件 32。 0026 图 2 描述了第一和第二检验块 38 和 40 分别绕公共旋转轴 92 的旋转。响应于 z 轴加速度 24， 第一检验块 38 在箭头 102 代表的第一方向上旋转， 第二检验块 40 在箭头 104 代表的第二方向上旋转。然而， 由于第一和第二检验块 38 和 40 是旋转对称的， 第二旋转方 向 104 与第一旋转方向 102 相反。 0027 随着第一和第二检验块38和40旋转， 它们的位置相对于下面的感测部件30和32 改变。这种位置的改变导致了一系列的电容， 这些电容的差， 即差分电容值， 指示了加速度 24。如。
36、图 2 中所示， 第一电容 C1 形成在第一检验块 38 的第一部分 76 和第一感测部件 30 之间。第二电容 C2 形成在第一检验块 38 的第二部分 78 和第二感测部件 32 之间。另外， 第三电容 C3 形成在第二检验块 40 的第三部分 84 和第一感测部件 30 之间。并且， 第四电 容 C4 形成在第二检验块 40 的第四部分 86 和第二感测部件 32 之间。 0028 图 3 描述了指示加速度 24 的差分电容。具体的， 加速度等式 100 示出了加速度输 出ACCEL(OUT)与第一和第四电容(C1和C4)的和与第二和第三电容(C2和C3)的和之间的 差值成比例。图表 9。
37、8 还示出了第一电容 C1 形成在第一检验块 38M1 和第一感测部件 30S1 之间的结构。第四电容 C4 形成在第二检验块 40M2 和第二感测部件 32S2 之间。第二电容 C2 形成在第一检验块 38M1 和第二感测部件 32S2 之间。并且第三电容 C3 形成在第二检验 块 40M2 和第一感测部件 30S1 之间。 0029 因此， MEMS 传感器 20 的双检验块结构在良好适于低成本大量生产的小封装中取 得了相对高的加速度输出。此外， 由于也被称为 TCO 的热诱发应力， 第一和第二检验块 38 和 40 的旋转对称结构导致至少部分测量误差的抵消。 0030 图 4 示出了根据。
38、可选实施例的 MEMS 传感器 106 的顶视图。对 MEMS 传感器 20( 图 1)的简单回顾揭示了由于第一和第二检验块38和40的旋转对称结构， 在基底26上面有显 著面积的未使用空间。具体的， 没有使用基底 26 上面接近第一检验块 38 的第二端部 60 的 区域和在基底 26 上面接近第二检验块 40 的第三端部 70 的另一区域。MEMS 传感器 106 的 结构通过 L 型可动块的嵌套配置利用该未使用的空间， 从而实现对 z 轴加速度 24( 图 2) 更 高的灵敏度。 0031 MEMS 传感器 106 的多个组件基本上等价于 MEMS 传感器 20( 图 1) 的组件。为了。
39、简 便起见， 这里使用同样的参考标记表示等价的组件。同样地， MEMS 传感器 106 包括基底 26， 以及形成在基底 26 的平坦表面 28 上的第一感测部件 30、 第二感测部件 32、 第一悬置锚 34 和第二悬置锚 36。 说 明 书 CN 102608354 A 9 5/5 页 10 0032 MEMS传感器106还包括在基底26的平坦表面28之上以间隔关系布置的第一可动 部件， 这里称为第一检验块 108， 和第二可动部件， 这里称为第二检验块 110。第一和第二顺 从性构件 42 和 44 分别使第一检验块 108 与第一悬置锚 34 相互连接， 从而第一检验块 108 悬置在。
40、基底 26 之上。同样地， 第三和第四顺从性构件 46 和 48 分别使第二检验块 110 与第 二悬置锚 36 相互连接， 从而第二检验块 110 悬置在基底 26 之上。 0033 对比于第一和第二检验块 38 和 40( 图 1) 的基本方形的形状， MEMS 传感器 106 的 第一和第二检验块 108 和 110 是 L 形部件。也就是说， 第一检验块 108 包括从第一检验块 108 的第一侧面 114 延伸并且位于接近第二检验块 110 的端部 116 位置的第一侧向延伸部 分 112。同样地， 第二检验块 110 包括从第二检验块 110 的第二侧面 120 延伸并且位于接近 。
41、第一检验块 108 的端部 122 位置的第二侧向延伸部分 118。 0034 第二 L 形检验块 110 大致被取向为相对于第一 L 形检验块 108 绕基底 26 的平坦 表面 28 上的定位点 94 而旋转对称 96， 从而实现第一和第二检验块 108 和 110 安装到一起 而不会相互接触的嵌套结构。前面的位于基底 26 上面的未使用区域现在用于进一步增加 第一和第二检验块 108 和 110 的相对部分的质量。该增加的质量能够使用与 MEMS 传感器 20( 图 1) 相同的面积提供对 Z 轴加速度 24( 图 1) 更高的灵敏度。另外， 由于热诱发应力， 第一和第二检验块 108 。
42、和 110 的旋转对称结构导致至少部分的测量误差被抵消。 0035 这里描述的实施例包括具有悬置在下面基底之上的双可动部件(即检验块)的微 机电系统 (MEMS) 传感器。由于热诱发应力， 双检验块被取向为相对于彼此旋转对称， 从而 最小化测量误差。在另外的方面， 相对于彼此旋转对称取向的双检验块可以是 L 形的， 从而 通过允许双检验块以嵌套结构安装到一起而优化基底面积。L 形双检验块能够使用与具有 大体方形的双检验块 MEMS 传感器一样的面积能提供对 Z 轴加速度更高的灵敏度。具有双 检验块的 MEMS 传感器能够使用现有的 MEMS 制造工序来制造。从而， 这种 MEMS 传感器实现 了高灵敏度、 精确度、 尺寸紧凑和成本高效的设计目标。 0036 虽然已经描述了本发明的优选实施例， 在不脱离本发明精神和如下权利要求的范 围下做出各种变形对本领域技术人员是很明显。例如， 双检验块可以具有与上面描述的那 些不同的形状， 只要它们相对于彼此旋转对称配置。 说 明 书 CN 102608354 A 10 1/2 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102608354 A 11 2/2 页 12 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102608354 A 12 。