一种具有应力隔离能力的双质量块音叉陀螺制造技术

本发明专利技术涉及一种具有应力隔离能力的双质量块音叉陀螺，属于圆片级真空封装，由上、中、下三层硅构成，上层为真空封装盖板，下层为硅衬底，中层单晶硅片上制作有陀螺机械结构，由两个相同的子结构组成，这两个子结构左右对称布置，并通过多个U形梁与应力隔离框架连接，该应力框架由直梁与矩形环式框构成，矩形环式框作为固定基座，与下层硅衬底上直接键合，使其余机械结构部分悬空在下层的硅衬底部分之上，上层的真空封装盖板布置信号引线以及键合区域。本发明专利技术的整体结构通过一个应力隔离框架相连，提高了结构内部的一致性，降低了对工艺误差的要求。

A double mass tuning fork gyroscope with the ability of stress isolation

The present invention relates to a dual mass force tuning fork gyroscope isolation capability, which belongs to the wafer level vacuum package, composed of three layers of silicon, the upper layer is vacuum sealed cover, the lower silicon substrate, middle silicon substrate production gyro mechanical structure, composed of two identical sub structure the two sub structure, symmetrical layout, and through a number of U beam and stress isolation should be connected frame, the stress frame consists of straight beam and rectangular ring frame, rectangular ring frame as a fixed base, and a direct bond lower on the silicon substrate, the other mechanical structure on silicon substrate suspended the lower part of the upper cover plate, vacuum packaging and bonding area of signal wire layout. The whole structure of the invention is connected by a stress isolation frame, which improves the consistency inside the structure and reduces the requirement for the process error.

【技术实现步骤摘要】
一种具有应力隔离能力的双质量块音叉陀螺
本专利技术属于微电子机械系统和微惯性测量技术，特别是一种具有应力隔离能力的双质量块音叉陀螺。
技术介绍
微机械惯性仪表包括微机械陀螺(MMG)和微机械加速度计(MMA)。利用微电子加工工艺允许将微机械结构与所需的电子线路完全集成在一个硅片上，从而达到性能、价格、体积、重量、可靠性诸方面的高度统一。因而，这类仪表具有一系列的优点(如体积小、重量轻、价格便宜、可靠性高、能大批量生产等)，在军民两方面都具有广泛的应用前景。在民用方面，主要用于汽车工业、工业监控及消费类产品和机器人技术，如气囊、防抱死系统、偏航速率传感器、翻滚速率传感器、图象稳定及玩具等等；在军用领域，主要用于灵巧炸弹、智能炮弹、战术导弹、新概念武器和微型飞机的自主导航制导系统等。1993年，美国德雷珀实验室通过在玻璃表面复盖硅层技术制作了一种新颖的微机械陀螺—音叉式线振动陀螺。该陀螺由双质量块、支承梁和横梁组成，陀螺采用线振动驱动和角振动检测的方式，可以敏感陀螺平面内轴向的角速率。由于该陀螺的驱动运动与敏感运动完全耦合，限制了其灵敏度的提高。2007年，苏岩等人研制了双质量振动式硅微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有应力隔离能力的双质量块音叉陀螺，其特征在于，由上、中、下三层硅构成，上层为真空封装盖板，下层为硅衬底，中层单晶硅片上制作有陀螺机械结构，具体包括两个相同的谐振子和外部框架(2)，该两个谐振子分别为第一谐振子(1a)和第二谐振子(1b)，该两个谐振子对称设置在外部框架(2)的内部，两个谐振子之间通过两个粗梁相固连，每个谐振子均通过对应的U型梁与粗梁相固连，每个粗梁均通过对应的细梁与外部框架(2)相固连，每个谐振子的外侧均通过若干U型梁(6)与外部框架(2)的侧壁相固连。

【技术特征摘要】
1.一种具有应力隔离能力的双质量块音叉陀螺，其特征在于，由上、中、下三层硅构成，上层为真空封装盖板，下层为硅衬底，中层单晶硅片上制作有陀螺机械结构，具体包括两个相同的谐振子和外部框架(2)，该两个谐振子分别为第一谐振子(1a)和第二谐振子(1b)，该两个谐振子对称设置在外部框架(2)的内部，两个谐振子之间通过两个粗梁相固连，每个谐振子均通过对应的U型梁与粗梁相固连，每个粗梁均通过对应的细梁与外部框架(2)相固连，每个谐振子的外侧均通过若干U型梁(6)与外部框架(2)的侧壁相固连。2.根据权利要求1所述的具有应力隔离能力的双质量块音叉陀螺，其特征在于，所述两个粗梁分别为上粗梁(3a)和下粗梁(3b)，所述上粗梁(3a)通过上细梁(4a)与外部框架(2)相固连，所述下粗梁(3b)通过下细梁(4b)与外部框架(2)相固连。3.根据权利要求1所述的具有应力隔离能力的双质量块音叉陀螺，其特征在于，每个谐振子的外侧均通过四个U型梁(6)与外部框架(2)的侧壁相固连。4.根据权利要求1所述的具有应力隔离能力的双质量块音叉陀螺，其特征在于，所述每个谐振子均包括检测质量块(5)、上驱动支撑框架(7a)、下驱动支撑框架(7b)、固定驱动电极、固定驱动检测电极、固定检测电极、驱动梳齿、驱动检测梳齿和活动梳齿，所述上驱动支撑框架(7a)位于检测质量块(5)的上方，下驱动支撑框架(7b)...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏岩，杨海波，张晶，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32