内外电极间隙精确控制的微半球谐振陀螺仪及其加工方法技术

本发明专利技术公开一种内外电极间隙精确控制的微半球谐振陀螺仪，包括玻璃衬底、玻璃盖帽、密封墙、多晶硅微半球谐振子、基准电极、八个悬空的内电极、八个第一支撑柄、八个支撑柱、十六个外电极、环形电极、第一电极孔、八个第二电极孔、十六个第三电极孔和第四电极孔。本发明专利技术采用内、外电极以及环形电极结合，适用于全角模式的控制电路，可以提高陀螺测量的精度和范围。本发明专利技术通过精细电极的加工工艺实现了对电极间隙的精确控制，同时增大了电极的电容，提高了驱动的效率和测量的灵敏度。本发明专利技术实现了陀螺仪的晶圆级真空封装，性能优良，在高精度的姿态角测量上有较大的应用潜力。

Micro hemisphere resonant gyroscope with precise control of internal and external electrode clearance and its processing method

Micro hemispherical resonator gyro precise control of the invention discloses an external electrode gap, comprises a glass substrate, a glass cap, sealing wall, polycrystalline silicon micro hemispherical resonator, a reference electrode, the eight electrode, eight suspended within the first support handle, eight support columns, sixteen outer ring electrode, electrode, the first electrode hole eight, second, sixteen and third electrodes of the electrode hole hole and fourth hole electrode. The invention adopts the inner and outer electrode and the ring electrode combination control circuit is applicable to the whole model, can improve the accuracy and range of gyro measurement. The invention realizes the accurate control of electrode clearance by the processing technology of fine electrode, increases the capacitance of electrode, and improves the efficiency of drive and the sensitivity of measurement. The invention realizes the vacuum package of the wafer level of the gyroscope, and has excellent performance, and has great application potential in the measurement of the high precision attitude angle.

【技术实现步骤摘要】
内外电极间隙精确控制的微半球谐振陀螺仪及其加工方法
本专利技术涉及微机电和惯性导航领域，具体涉及一种内外电极间隙精确控制的微半球谐振陀螺仪及其加工方法。
技术介绍
半球谐振陀螺仪是利用半球谐振子唇缘驻波进动效应来感测基座旋转的一种陀螺仪，由半球壳谐振子构成的半球谐振陀螺仪无高速旋转的部件，加之材料的稳定性和结构的对称性，使其具有许多突出的优点，是目前精度最高的哥氏振动陀螺仪。当前，MEMS(微机电系统)陀螺仪的性能制约了其在一些精度要求较高的场合的应用，因此，利用半球谐振陀螺仪的优点和MEMS加工技术结合，设计出的微半球谐振陀螺仪受到了许多研究人员的关注。目前，对于微半球陀螺仪的加工分为两种，即整体式和组装式。整体式加工即微半球壳谐振子和电极在同一块硅晶圆上加工而成，一体成形，精度高，避免组装误差，但是工艺较为复杂；组装式加工方案即微半球谐振子和电极在分别加工，然后将二者组装成一体，工艺流程相对简化，但是存在组装误差。此外，微半球陀螺仪的控制电路有两种，一种为力平衡模式，该模式所需电极数量少，控制算法相对简单，但是测量所得为角速度，积分后得到姿态角，存在累计误差；另一种是全角模式，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内外电极间隙精确控制的微半球谐振陀螺仪，其特征在于：包括玻璃衬底、玻璃盖帽、密封墙、多晶硅微半球谐振子、基准电极、八个悬空的内电极、八个第一支撑柄、八个支撑柱、十六个外电极、环形电极、第一电极孔、八个第二电极孔、十六个第三电极孔和第四电极孔；玻璃衬底、玻璃盖帽和密封墙组成密封空腔结构，多晶硅微半球谐振子球面向下设在空腔结构内，八个悬空的内电极呈半球形均匀分布在多晶硅微半球谐振子内，八个支撑柱均匀分布在多晶硅微半球谐振子外周，八个内电极和八个支撑柱一一对应，且每组内电极和支撑柱顶端均通过一个第一支撑柄连接；基准电极顶端与多晶硅微半球谐振子底面相接，底端与玻璃衬底相接；环形电极设在玻璃盖帽下表...

【技术特征摘要】
1.一种内外电极间隙精确控制的微半球谐振陀螺仪，其特征在于：包括玻璃衬底、玻璃盖帽、密封墙、多晶硅微半球谐振子、基准电极、八个悬空的内电极、八个第一支撑柄、八个支撑柱、十六个外电极、环形电极、第一电极孔、八个第二电极孔、十六个第三电极孔和第四电极孔；玻璃衬底、玻璃盖帽和密封墙组成密封空腔结构，多晶硅微半球谐振子球面向下设在空腔结构内，八个悬空的内电极呈半球形均匀分布在多晶硅微半球谐振子内，八个支撑柱均匀分布在多晶硅微半球谐振子外周，八个内电极和八个支撑柱一一对应，且每组内电极和支撑柱顶端均通过一个第一支撑柄连接；基准电极顶端与多晶硅微半球谐振子底面相接，底端与玻璃衬底相接；环形电极设在玻璃盖帽下表面中心位置，环形电极通过金硅键合与盖帽连接；十六个外电极设在多晶硅微半球谐振子和支撑柱之间，且呈半球形均匀分布在多晶硅微半球谐振子外周；第一电极孔设在环玻璃盖帽上表面，且与环形电极相连；第二电极孔、第三电极孔、第四电极孔均设在玻璃衬底上，八个第二电极孔分别与八个内电极位置对应且一一相连；十六个第三电极孔分别与十六个外电极位置对应且一一相连；第四电极孔与基准电极相连且位置对应。2.如权利要求1所述的内外电极间隙精确控制的微半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述半球谐振子由LPCVD低压力化学气相沉积法沉积多晶硅得到。3.如权利要求1所述的内外电极间隙精确控制的微半球谐振陀螺仪，其特征在于：还包括第二支撑柄，多晶硅微半球谐振子通过第二支撑柄与基准电极连接。4.如权利要求1所述的内外电极间隙精确控制的微半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述基准电极、外电极、支撑柱和密封墙结构在同一块硅片上加工得到。5.如权利要求1所述的内外电极间隙精确控制的微半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述八个内电极构成的结构和十六个外电极构成的结构均与多晶硅微半球谐振子共形，内，外电极各自构成的球面与多晶硅微半球谐振子半球结构共球心。6.如权利要求1所述的内外电极间隙精确控制的微半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述玻璃盖帽上第一电极孔和玻璃衬底上的第二电极孔、第三电极孔、第四电极孔分别与多晶硅微半球谐振子实现电信号传输。7.如权利要求1-6任意一项所述的内外电极间隙精确控制的微半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述玻璃盖帽下表面设有有八个凹槽，八个第一支撑柄分别对应设在凹槽内。8.如权利要求7所述的内外电极间隙精确控制的微半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述外电极通过LPCVD沉积多晶硅得到，每个外电极上均设有多晶硅柄结构，外电极通过多晶硅柄结构与支撑柱连接。9.权利要求1-8任意一项所述的内外电极间隙精确控制的微半球谐振陀螺仪的加工方法，其特征在于：包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏敦柱，黄泠潮，徐磊，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32