The utility model discloses a micro gyroscope based on a half ring shell resonator. In a micro gyroscope bottom electrode, an insulating layer and the silicon substrate, the oscillator, the base, the base and the electrode array; oscillator anchor connected, the electrical signal is connected to the bottom electrode on the back of the silicon substrate; and the base to form a ring die; the silicon substrate around the top of the local oscillator by ion doping, forming an array ring electrode; release hole back of the silicon substrate is provided with an annular array; an insulating layer between the silicon substrate and the position is located in the bottom electrode. The utility model and the introduction of diamond materials through the design of the harmonic oscillator, reduce the resonant frequency and the frequency splitting structure of four troughs vibration modes, improve the decay time and quality factor, so as to improve the zero bias stability of the micro gyroscope; the design of micro EDM technology combined with MEMS technology to avoid the traditional isotropic etching process in a fixed ratio of H/R the problem is difficult to change.
【技术实现步骤摘要】
一种基于半环壳谐振子的微陀螺仪
本技术属于微机电系统(MEMS)传感器及微纳米制造领域,特别是涉及一种基于半环壳谐振子、具有高品质因数和高稳定性的微陀螺仪。
技术介绍
陀螺仪是一种用来测量转动速度或转动角度的传感器,可和GPS一起使用,提供精确定位和导航信息。结合微机电系统(MEMS)技术采用微制造工艺可以缩小陀螺仪的尺寸和功耗。MEMS陀螺仪的精度已达速率级别,被广泛应用于汽车和消费电子系统。新兴的MEMS制造技术集中在三维各向同性的质量和刚度均匀分布的微型壳的制造上,以此实现与半球谐振陀螺相似的三维轴对称微结构。已报道的制备技术包括通过硅各向同性刻蚀获得半球凹模法[1]和玻璃吹制法[2]等。半球壳三维结构使得传统MEMS二维制造扩展至三维制造,MEMS加工效果受限于晶体方向和掩膜材料的选择性,难以在晶片上得到高对称的半球凹模,半球壳结构不对称造成较大的频率裂解,并且以单晶硅或多晶硅为材料的半球谐振子的品质因数Q较低,影响陀螺仪的衰减时间和偏置稳定性。为克服上述问题,本技术提出了基于半环壳谐振子的微陀螺仪及其制备方法,在材料上采用基于化学气相沉积(chemicalvapordeposition,CVD)的多晶金刚石薄膜作为谐振子,相比于硅材料具有更好的机械性能以及更高的品质因数;在结构上设计了半环结构谐振子,相比于现有的半球谐振子结构优势包括:(1)半环的曲面更长,使得半环壳的谐振频率更低,更易于降低频率裂解,提高衰减时间和品质因数;(2)半环壳结构的深度H、半径R比值变化范围大,振型分布优化空间大,有利于减弱环境振动对陀螺的干扰;(3)半环壳的边缘离基 ...
【技术保护点】
一种基于半环壳谐振子的微陀螺仪,其特征在于:设有底部电极、绝缘层、硅基体、谐振子;硅基体上加工有半环凹模,半环凹模中心为基座,半环凹模的任意一个纵向截面均包含两个向上开口且以基座为中心对称分布的半圆形或半椭圆形;硅基体上表面沿半环凹模周向排布有环形的电极阵列;所述的谐振子的横截面呈与半环凹模相匹配的“ω”形,谐振子置于半环凹模中且其锚端由基座固定支撑,半环凹模的上表面与谐振子的下表面在结构上等间距放置;硅基体背面开设有环形的释放孔阵列,释放孔连通半环凹模和硅基体底面;基座与谐振子的锚端相连,将电信号连到背面的底部电极,作为谐振子的一个电极;硅基体与底部电极之间设置有绝缘层。
【技术特征摘要】
1.一种基于半环壳谐振子的微陀螺仪,其特征在于:设有底部电极、绝缘层、硅基体、谐振子;硅基体上加工有半环凹模,半环凹模中心为基座,半环凹模的任意一个纵向截面均包含两个向上开口且以基座为中心对称分布的半圆形或半椭圆形;硅基体上表面沿半环凹模周向排布有环形的电极阵列;所述的谐振子的横截面呈与半环凹模相匹配的“ω”形,谐振子置于半环凹模中且其锚端由基座固定支撑,半环凹模的上表面与谐振子的下表面在结构上等间距放置;硅基体背面开设有环形的释放孔阵列,释放孔连通半环凹模和硅基体底面;基座与谐振子的锚端相连,将电信号连到背面的底部电极,作为谐振子的一个电极;硅基体与底部电极之间设置有绝缘层。2.根据权利要求1所述的基于半环壳谐振子的微陀螺仪,其特征在于:所述的谐振子沉积厚度范围为200nm~20μm,谐振子材料为金刚石薄膜或...
【专利技术属性】
技术研发人员:谢金,陈冬阳,马方毅,丁弘,陈旭颖,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:新型
国别省市:浙江,33
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