在加速度計中減小偏移的製作方法
2023-12-05 04:11:31
專利名稱：在加速度計中減小偏移的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及加速度計，特別是涉及減小加速度計中的偏移。
背景技術：
區別加速度計的關鍵參數之一是偏移性能，既包括初始偏移，又包括隨時間改變的偏移，還包括溫度偏移。例如，具有一個可移動塊狀件的橫向顯微機械加工加速度計，該塊狀件通常採用固定在一個襯底上且位於該塊狀件邊界外側的多個塊狀件懸掛結構。測量該塊狀件相對於傳感指針的運動的傳感指針也通常固定於該塊狀件邊界外側的襯底上，例如，環繞在該塊狀件的襯底上。如果晶片受到應力，例如在裝配過程中產生的應力以及溫度變化引起的應力，那麼該塊狀件和傳感指針之間的相對位置關係就可能發生改變。例如，正常加工變化引起連接在這些支點和可移動塊狀件之間的彈簧的彈簧常數的差異。如果支點間的距離改變，那麼彈簧常數間的差異就能夠引起所述片狀物相對於支點的不相等位移，這一過程能使該塊狀件相對於傳感指針運動，從而被認為成一種偏移。
同樣地，傳感器材料也可能由於製造過程而具有內應力，這也能引起偏移。例如，如果可移動塊狀件的材料處於張緊或壓縮狀態，那麼所述彈簧的位移可能不相等，這能使該塊狀件相對於傳感指針運動，從而被認為是一種偏移。所述偏移通常由信號調節電路中的雷射微調電阻器來修正，或者通過在該部件被打包後以一種或多種方法調節該偏移來進行調節。
顯微機械加工加速度計通常包括機械地連接在襯底上的電動機械部件。所述部件中的一部分相對於其它部件或襯底是活動的。其它部件在理想狀況下相對於襯底是靜止的。靜止部件中的一個例子就是橫向加速度計的固定傳感指針。
所述部件通常通過一個由一個或多個加工過程形成的「支點」連接在襯底上。如果通過該支點懸掛的部件尺寸大於該支點的尺寸，那麼在使用環境下該支點可能受到很大的扭矩或轉矩。所述扭矩或轉矩可能是由如下一些情況引起的，例如一種對諸如加速或震動的機械運動的慣性響應，或者在該指針及其環境之間的靜電力，如由在正常操作中使用的電壓或靜電放電過程引起的電壓而產生的靜電力。所述支點內的微小扭力轉動或彎矩位移都能引起懸掛結構的較大偏移。
固定的傳感指針剛度並非無限大。指針頂端的淨偏移是指針的彎曲與支點的彎曲及扭轉相結合的結果。根據指針和支點的尺寸及機械特性，支點的扭轉和/或彎曲可能成為對指針端部偏移起重大甚至是決定性作用的因素。
作為輸入加速度的結果，位於彈簧上的加速度計驗證該塊狀件的位移由公式1/w0^2給出，其中w0等於2*pi*f0，f0是共振頻率。具有高共振頻率的加速度計在單位加速度下發生的位移較小。因此，相等的傳感器位移誤差在具有高共振頻率傳感器的加速度單元中會引起更大的等效偏移。例如，由於模製應力而產生的固定指針相對於傳感器的位移在高共振頻率裝置中引起更大的視在偏移。
另一個引起偏移的原因是響應加速之外的激勵，諸如模製應力。而非加速度而發生的傳感器相對於襯底的位移。在單軸線加速度計中，如果有兩個將彈簧沿傳感軸線連接在襯底上的支點，那麼由於應力而產生的偏移就與支點間的距離成比例。正常的加工差異造成連接在每個支點上的彈簧的彈簧常數不同。當模製應力改變了支點間的間距時，彈簧常數間的差異會導致傳感器相對於襯底移動，上述情況被認為是一種偏移。由於對於一個給定的模製應力，支點間間距的改變與支點間的距離成正比，因而這項引起的偏移誤差也與支點間的距離成比例支點間距(sep)、共振頻率(f0)、和偏移(OS)之間的關係如下OS～sep*f0^2。
發明內容
根據本發明的一個方面，一種加速度計包括一個襯底，一個塊狀件，塊狀件支撐結構，和細長的傳感指針，所述傳感指針用於感知該塊狀件指針相對於傳感指針的運動。所述塊狀件具有一個外表面，和一個形成內表面的腔，以及多個沿著內表面的一部分設置的的細長指針。所述塊狀件支撐結構位於內表面內，且由至少一個位於質量中心附近的支點固定在襯底上，以便將該塊狀件支撐在該襯底上並使該塊狀件可以相對於襯底運動。所述傳感指針在內表面內基本上與該塊狀件指針相鄰設置，並且固定在襯底上與所述至少一個支點鄰近的位置，以便機械應力使塊狀件指針和傳感指針以基本上相同的方式運動。所述塊狀件支撐結構可以包括多個懸掛彈簧和多個支撐臂，其中懸掛彈簧設置在該塊狀件和該支撐臂之間，並且，支撐臂固定在襯底上。支撐臂可以構造成交叉狀或者「H」形結構。塊狀件支撐結構通常在該塊狀件的內表面朝向塊狀件外表面支撐該塊狀件。所述塊狀件支撐結構可以用一個支點(如方形支點)或多個支點固定到襯底上。所述多個支點以基本上關於質量中心對稱的方式設置。每個傳感指針可以用一個細長支點固定到襯底上，或為了減小細長傳感指針相對於支點的旋轉而採用多個支點來進行固定。
依照本發明的另一個實施例，一種用於減小加速度計中的偏移的方法涉及形成一個具有外表面的塊狀件，一個形成內表面的腔，和沿所述內表面的一部分設置的多個細長指針結構；在該塊狀件的內表面內形成多個塊狀件支撐結構；在該塊狀件內表面內基本上沿該塊狀件指針形成多個細長傳感指針，以感應該塊狀件指針相對傳感指針的位移；通過位於質量中心附近的至少一個支點將該塊狀件支撐結構固定在襯底上，以將該塊狀件支撐在襯底上方並使該塊狀件可以相對於襯底運動；並且將多個細長傳感指針固定到襯底上與所述至少一個支點鄰近的位置，以便機械應力使塊狀件指針和傳感指針以基本上相同的方式運動。所述塊狀件支撐結構可以包括多個懸掛彈簧和多個支撐臂，其中懸掛彈簧設置在該塊狀件和支撐臂之間，並且支撐臂固定在襯底上。支撐臂可以構造成交叉狀或者「H」形。塊狀件支撐結構可以用一個支點(如方形支點)或多個支點固定在襯底上。所述多個支點可以基本上對稱於該塊狀件的質量中心設置。每個傳感指針可以用單個細長支點或多個支點固定到襯底上，以減小細長指針繞支點的轉動。
依照本發明的另一個實施例，一種加速度計包括一個襯底，一個塊狀件，若干塊狀件支撐結構，和用於感應塊狀件指針相對於傳感指針的運動的細長傳感指針。所述塊狀件具有一個外表面，一個形成內表面的腔，和多個沿著內表面的一部分設置的細長指針。所述塊狀件支撐結構位於內表面內，且由接近於該塊狀件質量中心處的至少一個支點將塊狀件支撐結構固定在襯底上，以便將該塊狀件支撐在襯底上方並使該塊狀件可以相對於襯底運動。所述傳感指針在內表面內基本上沿塊狀件指針相鄰設置，並且固定在塊狀件支撐結構上與所述至少一個支點鄰近的位置，以便機械應力使塊狀件指針和傳感指針以基本上相同的方式運動。所述傳感指針通常在電氣上與該塊狀件支撐結構隔開。所述塊狀件支撐結構可以包括多個懸掛彈簧和多個支撐臂，並且懸掛彈簧設置在該塊狀件和支撐臂之間，支撐臂固定在襯底上。支撐臂可以配置成交叉狀或者「H」形。塊狀件支撐結構通常在塊狀件內表面朝向該塊狀件外表面支撐該塊狀件。所述塊狀件支撐結構可以用一個支點(如方形支點)或多個支點固定在襯底上。所述多個支點可以以基本上對稱於質量中心的方式布置。每個傳感指針可以用一個細長支點或多個支點固定到襯底上，以減小細長傳感指針相對於支點的轉動。
依照本發明的另一個實施例，加速度計包括一個具有外表面的框架，一個形成內表面的腔，和多個沿所述內表面的一部分設置的細長傳感指針；一個位於所述框架內表面的塊狀件，所述塊狀件具有多個基本上沿所述傳感指針相鄰設置的細長指針；以及多個位於所述框架內表面內的懸掛彈簧，所述懸掛彈簧用於將該塊狀件連接到該框架上並使該塊狀件可以相對於該框架運動。所述傳感指針通常在電氣上與該框架隔開。
依照本發明的另一個方面，一個顯微機械加工裝置包括一個襯底和至少一個固定在該襯底上的顯微機械加工結構，其中，所述至少一個顯微機械加工結構受到繞支點的彎曲或扭轉，並且所述至少一個顯微機械加工結構用一個細長支點或多個支點固定在襯底上，以便減小所述至少一個顯微機械加工結構繞支點的彎曲或扭轉。所述顯微機械加工裝置可以是一個加速度計，在此情形下，所述至少一個顯微機械加工結構可以是一個固定的傳感指針。
在附圖中圖1示出了根據本發明一個實施例的示例的兩軸線加速度計，所述加速度計包括交叉狀的塊狀件支撐結構，所述支撐結構用單個中心支點固定在襯底上；圖2更詳細地示出圖1所示加速度計中的一個支撐臂和一個懸掛彈簧；圖3更詳細地示出圖1所示加速度計的一組固定傳感指針；圖4示出現有技術中已知的一個包括單個圓形支點的固定傳感指針的一部分；圖5示出根據本發明一個實施例的一個包括雙支點的固定傳感指針的一部分；圖6示出根據本發明一個實施例的包括一個細長支點的一個固定傳感指針的一部分；圖7示出根據本發明的一個實施例的示例性的單軸線加速度計，該加速度計包括以單個中心支點固定在襯底上的「H」形塊狀件支撐結構；圖8示出根據本發明的一個實施例的一個示例性的雙軸線加速度計，所述加速度計由一個矽塗覆絕緣體(SOI)晶片形成，該晶片包括一個接地層，在該接地層中該傳感指針連接在該塊狀件支撐結構上或與其一體地相結合；圖9示出根據本發明的一個實施例的一個示例性的單軸線加速度計，所述加速度計由一個矽塗覆絕緣體(SOI)晶片形成，該晶片包括一個接地層，在該接地層中該傳感指針連接在該塊狀件支撐結構上或與其一體地相結合；圖10示出根據本發明的一個實施例的一個示例性的單軸線加速度計，所述加速度計由一個矽塗覆絕緣體(SOI)晶片形成，該晶片未包括接地層，在該接地層中一個塊狀件懸掛在一個框架中；圖11示出根據本發明的一個實施例的一個示例性的兩軸線加速度計，該加速度計包括塊狀件支撐結構，所述塊狀件支撐結構由多個支點固定在襯底上；圖12示出根據本發明的一個實施例的一個示例性的加速度計，在該加速度計中，通過將所有結構懸掛在一個框架中而減小偏移；圖13示出圖12所示加速度計中所述傳感指針與所述框架在電氣上的隔開情形。
具體實施例方式
在本發明的各個實施例中，通過下述措施減小或消除加速度計的偏移在所述塊狀件的內表面內形成若干塊狀件支撐結構，用至少一個位於質量中心附近的支點將塊狀件支撐結構固定在襯底上，並將傳感指針鄰近於支點固定。所述塊狀件支撐結構可以用單個或相距很近的多個支點固定在襯底上。所述傳感指針可以固定在襯底上或塊狀件支撐結構上。
在本發明的一個實施例中，加速度計塊狀件懸掛在各種支撐結構上。所述各種支撐結構通常形成於該塊狀件的邊界內。支撐結構通常包括各種懸掛彈簧和支撐臂。懸掛彈簧將該塊狀件連接到支撐臂上。該支撐臂由單個或相距很近的多個支點固定在晶片上，通常接近於該塊狀件的質量中心。
在具有四個懸掛彈簧的兩軸線加速度計中，支撐臂通常設置成交叉狀。懸掛彈簧安放在支撐臂的端部。支撐臂可以形成為一個固定於晶片上的單個結構，或者形成為分別固定在晶片上的各個結構。
為了減小偏移，支撐臂用設置於質量中心附近的單個支點或多個相距很近的支點固定在晶片上，並且，傳感指針鄰近於支撐臂支點固定。在此方式下，晶片應力基本上與傳感器(即塊狀件，塊狀件支撐結構，和傳感指針)隔開；以使得晶片應力不會導致塊狀件指針和傳感指針產生不相等的位移。
懸掛彈簧通常設置得遠離質量中心，朝向該塊狀件的表面。這種方式將增加該塊狀件繞橫向軸線的轉動共振頻率，並且改善對該塊狀件的控制。具體而言，在塊狀件支撐結構朝向質量中心固定的情況下，該塊狀件繞橫向軸線的轉動共振頻率部分地取決於該塊狀件的懸掛點和該固定點之間的距離，當懸掛點接近固定點時轉動共振頻率相對較低(這是不希望的)，當懸掛點遠離固定點時轉動共振頻率相對較高(這是希望的)。此外，在懸掛彈簧和支撐結構朝向質量中心固定的情況下，該塊狀件的穩定性部分地取決於該塊狀件的懸掛點和固定點之間的距離，當懸掛點接近該固定點時該塊狀件的穩定性就較低(即更容易傾斜)，當懸掛點遠離該固定點時該塊狀件的穩定性就較高(即不容易傾斜)。
所述加速度計通常包括多個與和該塊狀件成一體的指針相交錯的傳感指針。這些傳感指針可以固定在襯底上，也可以連接在塊狀件支撐結構上或與其一體形成。在單軸線加速度計中，所述固定的傳感指針通常取向為垂直於該塊狀件的運動軸線。在兩軸線加速度計中，所述固定的傳感指針通常沿著兩條軸線的方向取向。該塊狀件的移動使一體的指針的位置相對於固定傳感指針改變，導致電容發生可檢測的改變，這一改變能夠被檢測為一個加速度。
晶片應力能夠改變該固定傳感指針相對於支撐臂支點的位置，也即相對於該塊狀件指針的位置。塊狀件指針相對於傳感指針的這一移動可以被認為成一種偏移。為了減小這種偏移，所述固定傳感指針可以固定在襯底上接近塊狀件支撐結構支點的位置，或者可選的是，可以與支撐臂支點機械地(但並不是電力地)相連接。
為了將傳感指針固定到塊狀件支撐結構支點附近，希望鄰近支點設置的固定傳感指針儘可能地少。為了使所述的較少的固定傳感指針產生用於檢測加速度的足夠的電容變化，固定傳感指針通常形成得較長。較長的固定傳感指針由於指針的彎曲以及繞支點的彎曲和扭轉而比較短的指針更易於偏轉。在本發明的一個實施例中，使用多個支點或單個細長支點來固定每個固定傳感指針，以便減小由扭轉和彎曲引起的偏轉量。
圖4顯示一個固定傳感指針402的一部分，如在本領域中已知的是，其中包括單個圓形支點。這種結構存在的一個問題是允許了傳感指針402繞單個圓形支點404的轉動。
圖5示出根據本發明的一個實施例的一個固定傳感指針502的一部分，其中包括兩個支點504和506。這種雙支點結構減小了傳感指針502相繞支點504和506的轉動。
圖6示出根據本發明的一個實施例的一個固定傳感指針602的一部分，其中包括一個細長支點604。這種細長支點結構減小了傳感指針602繞支點604的轉動。
圖1示出一個示例性的雙軸線加速度計100，在其它部件之外，該加速度計還包括一個具有一體的指針的塊狀件102；包括懸掛彈簧(104、106、108、110)和支撐臂(112、114、116、118)的若干塊狀件支撐結構；以及固定傳感指針(120、122、124、126)。所述固定傳感指針(120、122、124、126)與所述塊狀件指針交錯布置，通常每對塊狀件指針中間有兩個固定傳感指針。圖2以放大的比例示出了一個支撐臂和一個懸掛彈簧。圖3以放大的比例示出一組固定傳感指針。
在本實施例中，四個支撐臂(112、114、116、118)構造成交叉狀結構，該結構由位於四個支撐臂交匯點處的單個方形支點128固定在襯底(未示出)上。其中，所述方形支點減小了支撐臂所產生轉矩引起的繞支點的彎曲量和扭轉量。應當注意，本發明絕不僅局限於單個支點或局限於在質量中心處固定。
如圖2所示，懸掛彈簧連接到每個支撐臂的端部和該塊狀件。該懸掛彈簧被製成蛇形。懸掛彈簧位於遠離中心支點處且朝向塊狀件102的外表面。
在本實施例中，將所述固定傳感指針設置得使它們的支點靠近支撐臂支點的形式。因此，將固定傳感指針製成從位於每對支撐臂間的「V」形部位沿著該塊狀件的兩橫向運動軸線向外發出的形式。為了減小固定傳感指針的數目和固定傳感指針支點與支撐臂支點間的平均距離，固定傳感指針是細長的。傳感指針越長越容易繞支點轉動。因此，在本實施例中，為了減小繞支點的轉動，用細長支點或雙支點將所述固定傳感指針固定在襯底上。
圖11示出另一種示例性雙軸線加速度計1100，其中包括具有一體的指針的塊狀件1102；包括懸掛彈簧(1104、1106、1108、1110)和支撐臂(1112、1114、1116、1118)的塊狀件支撐結構，以及固定傳感指針(1120、1122、1124、1126)。所述固定傳感指針(1120、1122、1124、1126)與塊狀件指針交錯設置，通常在每對塊狀件指針中間設置有兩個固定傳感指針。
在本實施例中，四個支撐臂(1112、1114、1116、1118)分別由支點1128、1130、1132和1134單獨固定在襯底上。
圖7示出一個根據本發明一個實施例的示例性的單軸線加速度計700，其中塊狀件支撐結構被構造為「H」形。所述加速度計700包括一個塊狀件，該塊狀件具有一體的指針702，用位於「H」形結構中間的單個支點710固定在襯底(未示出)上的塊狀件支撐結構704，以及固定在襯底上的傳感指針706和708。所述塊狀件702由位於每個支撐臂端部的懸掛彈簧支撐。
優選的是，將固定傳感指針706和708設置成其支點靠近用於固定塊狀件支撐結構704的中心支點710附近的形式。因此，將固定傳感指針706和708製成從位於每對支撐臂間的「U」形部位向外發出的形式，所述支撐臂垂直於該塊狀件的運動軸線。為了減小固定傳感指針的數目和固定傳感指針支點與支撐臂支點間的平均距離，固定傳感指針是細長的，並且採用單個細長支點或一個雙支點固定，以便減小傳感指針繞支點的轉動。
圖12示出一個示例性的加速度計1200，其中通過將所有結構懸掛在一個框架1202中來減小偏移。框架1202有一個外表面，一個形成內表面的腔，和沿著所述內表面的一部分設置的多個細長的傳感指針1204。一個塊狀件1206位於框架1202的內表面內。塊狀件1206包括沿傳感指針1204相鄰設置的多個細長指針1208。塊狀件1206在兩端中的任何一端通過兩個彈簧1210和1212懸掛在框架1202上，所述兩個彈簧1210和1212分別通過橋狀件1214和1216與框架1202連接。包括具有傳感指針1204的框架1202、具有指針1208的塊狀件1206、彈簧1210和1212、以及橋狀件1214和1216在內的整個結構通常由單個晶片形成，所述單個晶片本身通過橋狀件1218懸掛在其它部件上。應當注意，框架1202內的部件可以垂直於圖示軸線地取向。
在本發明的實施例中，固定傳感指針在電氣上連接成各種結構，以便通過由塊狀件運動引起的電容變化來檢測加速度。此外，顯微機械加工加速度計可以由不同類型的晶片製成，包括矽晶片，多晶矽晶片，矽塗覆絕緣體(SOI)晶片，和多層矽塗覆絕緣體晶片。當顯微機械加工加速度計是由包括一個接地層的矽塗覆絕緣體(SOI)晶片製成的時，固定傳感指針可以固定到接地層上，以便與所述固定傳感指針建立某種電連接。
圖8示出示例性的加速度計的實施例，其中傳感指針連接在塊狀件支撐結構上或與其一體形成。在本實施例中，塊狀件支撐結構構造成交叉狀結構，並且傳感指針從塊狀件支撐結構向外發出。在這種結構中，傳感指針需要在電氣上與塊狀件支撐結構隔開。在本發明的一個優選實施例中，通過使用一個具有接地層的矽塗覆絕緣體(SOI)晶片以在傳感指針周圍形成溝槽，傳感指針與塊狀件支撐結構在電氣上隔開。
圖9示出示例性的加速度計實施例，其中傳感指針連接在襯底上。採用一個具有接地層的矽塗覆絕緣體(SOI)晶片來向傳感指針提供電連接。
圖10示出一個示例性的加速度計的實施例，其中塊狀件懸掛在一個框架中。所述框架包括傳感指針。在這種結構中，傳感指針需要與該框架電氣地隔開。所述傳感指針被與採用不具有接地層的矽塗覆絕緣體(SOI)晶片電絕緣。
圖13顯示帶有電絕緣槽1302的加速度計1200，所述電絕緣槽1302形成於矽塗覆絕緣體(SOI)晶片上且圍繞著每個傳感指針，以便將每個傳感指針與框架1202在電氣上隔開。
應當注意，本發明不局限於塊狀件支撐結構固定在襯底上的方式。塊狀件支撐結構可以用單個支點或多個支點來固定。所述支點可以位於質量中心或遠離質量中心。當位於遠離質量中心處時，支點的位置通常關於質量中心對稱，但這不是必須的。所述支點可以是任何形狀，包括但不僅限於圓形、方形或細長形。
本發明可以以其它特定的方式實施而不超出本發明的實際保護範圍。應當認為前述各實施例是示意性的而非限制性的。
權利要求
1.一種加速度計，其包括襯底；塊狀件，其具有外表面，一個形成內表面的腔、和沿所述內表面的一部分的多個細長指針；若干塊狀件支撐結構，所述塊狀件支撐結構位於所述內表面內，並由至少一個位於該塊狀件質量中心附近的支點固定在襯底上，以便將該塊狀件支撐在襯底上方並允許該塊狀件相對於襯底運動；和多個細長傳感指針，所述指針用來感知該塊狀件指針相對於傳感指針的運動，所述傳感指針在內表面內基本上與該塊狀件指針並排設置，並且固定在襯底上與所述至少一個支點接近的位置，從而機械應力使該塊狀件指針和傳感指針以基本上相同的方式運動。
2.如權利要求1所述的加速度計，其特徵在於，所述塊狀件支撐結構包括多個懸掛彈簧；和多個支撐臂，其中所述懸掛彈簧布置在所述塊狀件和所述支撐臂之間，並且所述支撐臂固定於所述襯底。
3.如權利要求1所述的加速度計，其特徵在於，所述塊狀件支撐結構由單個支點固定在襯底上。
4.如權利要求3所述的加速度計，其特徵在於，所述單個支點是基本上呈正方形的支點。
5.如權利要求1所述的加速度計，其特徵在於，所述塊狀件支撐結構由多個基本上關於塊狀件質量中心對稱設置的支點固定在襯底上。
6.如權利要求2所述的加速度計，其特徵在於，所述支撐臂大致構造為交叉狀結構和「H」形結構中的一種。
7.如權利要求1所述的加速度計，其特徵在於，至少一個細長傳感指針由單個細長支點固定在襯底上，以便減小所述細長傳感指針繞該支點的轉動。
8.如權利要求1所述的加速度計，其特徵在於，至少一個細長傳感指針由多個支點固定在襯底上，以便減小所述細長傳感指針繞所述支點的轉動。
9.如權利要求1所述的加速度計，其特徵在於，所述塊狀件支撐結構在該塊狀件的內表面向該塊狀件的外表面支撐該塊狀件。
10.一種用於減小加速度計中的偏移的方法，該方法包括形成一個塊狀件，該塊狀件具有外表面、一個形成內表面的腔、和沿所述內表面的一部分設置的多個細長指針；在該塊狀件內表面內形成多個塊狀件支撐結構；在該塊狀件內表面內基本上與該塊狀件指針並排地形成多個細長傳感指針，以便感知該塊狀件指針相對於該傳感指針的位移；用位於該塊狀件質量中心附近的至少一個支點將該塊狀件支撐結構固定在襯底上，以便將該塊狀件支撐在襯底上方並允許該塊狀件相對於襯底運動；並且將多個細長傳感指針固定在襯底上與所述至少一個支點鄰近的位置，從而機械應力使塊狀件指針和傳感指針以基本上相同的方式運動。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述塊狀件支撐結構包括多個懸掛彈簧；和多個支撐臂，其中，所述懸掛彈簧設置在該塊狀件和該支撐臂之間，並且所述支撐臂固定在襯底上。
12.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，將塊狀件支撐結構固定在襯底上的步驟包括用單個支點將該塊狀件支撐結構固定在襯底上。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述單個支點是基本上呈正方形的支點。
14.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，將塊狀件支撐結構固定在襯底上的步驟包括用多個基本上關於該塊狀件的質量中心對稱設置的支點將所述塊狀件支撐結構固定在襯底上。
15.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述支撐臂大致構造為交叉狀結構和「H」形結構中的一種。
16.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，將多個細長傳感指針固定在襯底上的步驟包括用單個細長支點將至少一個細長傳感指針固定在襯底上，以便減小所述細長傳感指針繞支點的轉動。
17.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，將多個細長傳感指針固定在襯底上的步驟包括用多個支點將至少一個細長傳感指針固定在襯底上，以便減小所述細長傳感指針繞支點的轉動。
18.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述塊狀件支撐結構在塊狀件內表面朝向塊狀件外表面支撐塊狀件。
19.一種加速度計，其包括襯底；塊狀件，其具有外表面、一個形成內表面的腔/和沿所述內表面的一部分設置的多個細長指針；若干塊狀件支撐結構，所述塊狀件支撐結構位於所述內表面內並由至少一個位於該塊狀件質量中心附近的支點固定在襯底上，以便將該塊狀件支撐在襯底上方並允許該塊狀件相對於襯底運動；和多個細長傳感指針，所述傳感指針用於感知該塊狀件指針相對於該傳感指針的運動，所述傳感指針在內表面內基本上與塊狀件指針並排設置，並且固定在塊狀件支撐結構上與所述至少一個支點鄰近的位置，從而機械應力使該塊狀件指針和該傳感指針以基本上相同的方式運動。
20.如權利要求19所述的加速度計，其特徵在於，所述傳感指針與所述塊狀件製成結構在電氣上隔開。
21.如權利要求19所述的加速度計，其特徵在於，所述塊狀件支撐結構包括多個懸掛彈簧；和多個支撐臂，其中懸掛彈簧設置在所述塊狀件和所述支撐臂之間，並且所述支撐臂固定在襯底上。
22.如權利要求19所述的加速度計，其特徵在於，所述塊狀件支撐結構用單個支點固定在襯底上。
23.如權利要求22所述的加速度計，其特徵在於，所述單個支點是基本上呈正方形的支點。
24.如權利要求19所述的加速度計，其特徵在於，所述塊狀件支撐結構用多個基本上關於該塊狀件質量中心對稱的支點固定在襯底上。
25.如權利要求21所述的加速度計，其特徵在於，所述支撐臂大致構造成交叉狀結構和「H」形結構中的一種。
26.如權利要求19所述的加速度計，其特徵在於，至少一個細長傳感指針用單個細長支點固定在襯底上，以便減小所述細長傳感指針繞所述支點的轉動。
27.如權利要求19所述的加速度計，其特徵在於，至少一個細長傳感指針用多個支點固定在襯底上，以便減小所述細長傳感指針繞所述支點的轉動。
28.如權利要求19所述的加速度計，其特徵在於，所述塊狀件支撐結構在該塊狀件的內表面朝向該塊狀件的外表面支撐該塊狀件。
29.一種加速度計，其包括框架，其具有外表面、一個形成內表面的腔、和沿所述內表面的一部分設置的多個細長傳感指針；塊狀件，所述塊狀件位於所述框架內表面內，並具有與所述傳感指針基本上並排設置的多個細長指針；以及多個懸掛彈簧，所述懸掛彈簧位於所述框架內表面內，用於將該塊狀件連接在該框架上並允許該塊狀件相對於該框架運動。
30.如權利要求29所述的加速度計，其特徵在於，所述傳感指針與所述框架在電氣上斷開。
31.一種顯微機械加工裝置，其包括襯底；和至少一個通過支點固定在該襯底上的顯微機械加工結構，其特徵在於，所述至少一個顯微機械加工結構受到繞支點位置的彎曲或扭轉，並且，所述至少一個顯微機械加工結構用單個細長支點或多個支點固定在襯底上，以便減小所述至少一個顯微機械加工結構繞支點位置的彎曲或扭轉。
32.如權利要求31所述的顯微機械加工裝置，其特徵在於，所述顯微機械加工裝置是一個加速度計，並且所述至少一個顯微機械加工結構包括一個固定傳感指針。
全文摘要
通過在一塊狀件內表面形成塊狀件支撐結構，用至少一個位於質量中心附近的支點將塊狀件支撐結構固定在襯底上，並且將傳感指針固定在接近支點處，來減小加速度計偏移。塊狀件支撐結構可以用單個支點或多個相距很近的支點固定在襯底上。傳感指針可以固定在襯底上或塊狀件支撐結構上。通常在塊狀件內表面內朝向其外表面懸掛該塊狀件。
文檔編號G01P15/18GK1682116SQ03822392
公開日2005年10月12日 申請日期2003年7月18日 優先權日2002年7月19日
發明者霍華德·R·塞繆爾斯, 戴維·C·霍洛歇爾, 麥可·朱迪, 託爾·朱諾 申請人:模擬設備公司