研究人员开发出具有更高灵敏度和更低噪声降低的MEMS加速度
随着智能手机和社交基础设施监控应用等消费电子产品市场的扩大，预计加速度计的需求将大幅增加。这种小型化和可批量生产的加速度计通常由硅MEMS技术开发，其中制造工艺已经很好地建立。
在加速度计的设计中，在尺寸减小和降噪之间存在折衷，因为布朗噪声主导的机械噪声与称为检验质量的移动电极的质量成反比。此外，电容式加速度计的灵敏度通常与加速度计尺寸成比例，因此在尺寸减小和灵敏度增加之间也存在折衷。由于高分辨率加速度计需要低噪声和高灵敏度性能，因此传统的基于硅的MEMS加速度计难以检测1μG电平输入加速度。
低噪声和高灵敏度MEMS加速度计
由东京工业大学和NTT先进技术公司的研究人员组成的研究小组此前提出了一种方法，通过使用金材料将MEMS加速度计的检验质量尺寸缩小到不到十分之一。在这项工作中，作为这一成就的延伸，他们在检测质量和弹簧组件上采用了多层金属结构，并开发了一种低噪声，高灵敏度的MEMS加速度计。
剩下; 图为开发的高灵敏度MEMS加速度计。Au检测质量块在硅晶片上制造。加速度计采用陶瓷封装并采用引线键合。对; SEM图像显示了Au检测质量和弹簧结构的特写视图。采用M4和M5层成功开发了22μm厚的Au质量块结构。蛇形弹簧结构由M3和M4层制成。蛇形弹簧和塞子放置在检测质量的每个角落。图片来源：Sensors and Materials，Daisuke Yamane
如图1所示，通过使用多层金作为检验质量结构，通过增加每面积质量，它们减小了布朗噪声，其与检验质量成反比。
此外，他们通过减少检测质量的翘曲来利用4平方毫米芯片的整个区域，这使它们能够增加加速度计的电容灵敏度。图2显示了开发的MEMS加速度计的芯片照片和扫描电子显微镜图像。
新型加速度计的灵敏度比以前的技术高100倍，相同尺寸的噪音降低十分之一，如图3所示。因此，研究人员证实，加速度计可以检测低至1μG的输入加速度。的制造工艺 entailed半导体微细加工处理和电镀，并且因此它可以是能够实现在集成电路芯片上的显影MEMS结构。因此，所提出的技术对于增加用于通用目的的小型化加速度计的分辨率将是有用的。
该图显示了布朗噪声(BN)与电容灵敏度的比较。由于高密度的金，与相同的灵敏度相比，在这项工作中实现的BN比传统设备低了一个数量级。此外，我们的器件是通过表面微机械加工制造的，可用于小型化。图片来源：传感器和材料
该加速度计可以应用于医疗保健技术，基础设施监控，超轻型机器人，机动车辆控制，高精度控制导航系统在地方GPS无法使用，和空间环境的测量要求超低加速度感应。
