电容式多轴加速度计

摘要

本发明系有关于一种电容式多轴加速度计，其主要系于基板上之支撑基座间设有第一质量块，此第一质量块是透过两悬臂以非对称的方式悬挂设置在支撑基座上，以感测垂直于基板方向的第一方向加速度；在第一质量块内，设置有第二质量块，此第二质量块系透过弹簧组被悬挂设置在第一质量块上，以感测平行于基板方向的第二方向加速度；在第二质量块内，亦可设置有第三质量块，此第三质量块透过弹簧组被悬挂设置在第二质量块上，以感测第三方向的加速度。其中，第一方向、第二方向和第三方向彼此正交。此发明可有效的提高电容式多轴加速度计的线性度、降低它轴的灵敏度与感测结构之尺寸，优越的性能将满足例如游戏机、手机与3D指向器等消费性产品和传统汽车安全应用之需求。

主权项

一种电容式多轴加速度计，至少包括：一基板；以及一半导体结构层，配置在该基板上，并与该基板有间距分离，而该半导体结构层包括：一支撑基座，被固定在该基板；多个独立弹簧组，至少包括一第一独立弹簧组和一第二独立弹簧组；一第一质量块，其透过该第一独立弹簧组以非对称的方式悬挂设置在该支撑基座，且沿一第一方向具有一转动轴，使该第一质量块在一第二方向上呈现不对称性，并在该第一质量块在一第三方向受力时，将以该转动轴为中心转动；一第二质量块，透过该第二独立弹簧组被悬挂设置在该第一质量块上，而该第二质量块可以感测在该第一方向或该第二方向上的加速度大小，而对应地沿该第一方向或是该第二方向平移；以及至少一梳状电容组，配置在该半导体结构层。如申请专利范围第1项所述之电容式多轴加速度计，其中该第一独立弹簧组配置在该支撑基座上，并分别连接该第一质量块之该转动轴的两端，以使得该第一质量块能以该转动轴为中心转动；以及该第二独立弹簧组配置在该第一质量块上，用以使该第二质量块能沿该第一方向和该第二方向二者其中之一平移，并使该第一质量块与该第二质量块互相连接。如申请专利范围第1项所述之电容式多轴加速度计，更包括：多个电极，配置在该基板上，并分别配置在该转动轴的两侧，用以与该第一质量块产生电容效应；以及其中该梳状电容组包含一第一梳状电容组，其配置在该第二质量块，该第一梳状电容组与至少一个第一固定感测电容板组成梳状电容，其中该第一固定感测电容板固设于该基板上。如申请专利范围第1项所述之电容式多轴加速度计，其中该基板的材质为绝缘材料。如申请专利范围第4项所述之电容式多轴加速度计，其中该绝缘材料为玻璃或陶瓷。如申请专利范围第1项所述之电容式多轴加速度计，其中该第一质量块具有多个微孔洞。如申请专利范围第1项所述之电容式多轴加速度计，其中该第一质量块下表面上配置有多个凸点结构。一种电容式多轴加速度计，包括：一基板；以及一半导体结构层，配置在该基板上，并与该基板有间距分离，而该半导体结构层包括：一支撑基座，被固定在该基板；多个独立弹簧组，至少包括一第一独立弹簧组、一第二独立弹簧组和一第三独立弹簧组；一第一质量块，其透过该第一独立弹簧组以非对称的方式悬挂设置在该支撑基座，且沿一第一方向具有一转动轴，使该第一质量块在一第二方向上呈现不对称性，并在该第一质量块在一第三方向受力时，将以该转动轴为中心转动；一第二质量块，透过该第二独立弹簧组被悬挂设置在该第一质量块上，而该第二质量块可以感测在该第一方向或该第二方向上的加速度大小，而对应地沿该第一方向或是该第二方向平移；至少一梳状电容组，配置在该半导体结构层；以及一第三质量块，透过该第三独立弹簧组被悬挂设置在该第二质量块，而该第三质量块可以沿着与该第二质量块平移方向的同平面地垂直方向作平移。如申请专利范围第8项所述之电容式多轴加速度计，其中该第一独立弹簧组被配置在该支撑基座上，并分别连接该第一质量块之该转动轴的两端，以使得该第一质量块能以该转动轴为中心转动；该第二独立弹簧组连接在该第一质量块与该第二质量块之间，使该第二质量块能沿该第一方向和该第二方向二者其中之一平移；以及该第三独立弹簧组连接在该第二质量块与该第三质量块之间，使该第三质量块能沿与该第二质量块平移方向的同平面地垂直方向作平移。如申请专利范围第8项所述之电容式多轴加速度计，其中该基板的材质为绝缘材料。如申请专利范围第10项所述之电容式多轴加速度计，其中该绝缘材料为玻璃或陶瓷。如申请专利范围第8项所述之电容式多轴加速度计，更包括多个电极，配置在该基板上，并配置在该转动轴的两侧，以与该第一质量块产生电容效应。如申请专利范围第8项所述之电容式多轴加速度计，其中该梳状电容组包括：一第一梳状电容组，配置在该第二质量块，与至少一个第一固定感测电容板组成梳状电容，其中该第一固定感测电容板固设于该基板上；以及一第二梳状电容组，配置在该第三质量块，与至少一个第二固定感测电容板组成另一梳状电容，其中该第二固定感测电容板固设于该基板上。如申请专利范围第8项所述之电容式多轴加速度计，其中该第一质量块具有多个微孔洞。如申请专利范围第8项所述之电容式多轴加速度计，其中该第一质量块下表面上配置有多个凸点结构。