一种微马达及内嵌式角度测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种微马达及内嵌式角度测量装置。本发明专利技术提供的内嵌式角度测量装置包括：金属上底座、金属下底座、多个测量顶电极、多个测量底电极、多个屏蔽顶电极和多个屏蔽底电极。对应每一测量顶电极设置有一个测量底电极，测量顶电极和测量底电极形成多个电容结构，微马达的转子转动带动各测量底电极运动，从而改变测量顶电极和测量底电极之间的电容值，通过实时变化的电容值表征转子的转动角度。多个屏蔽顶电极和多个屏蔽底电极形成内屏蔽层，金属上底座和金属下底座盖合后形成外屏蔽层，采用内外两层屏蔽结构设计，使得内嵌式角度测量装置具有较强的屏蔽外界电磁环境干扰的能力，同时避免了在内嵌检测的同时，微马达驱动信号对检测的影响。

A Micromotor and Embedded Angle Measuring Device

【技术实现步骤摘要】
一种微马达及内嵌式角度测量装置
本专利技术涉及微机电系统领域，特别是涉及一种用于微马达的内嵌式角度测量装置。
技术介绍
基于压电执行器的微马达受压电材料蠕变和非线性的影响，其运动轨迹以及位移精度都相对较低，因此，需要对基于压电执行器的微马达实施反馈控制，从而使执行结构获得与预期相符的运动。而实施反馈控制或者闭环控制最重要的一环就是对被执行结构的运动状态进行精确监测。而对于压电微马达，一方面由于压电材料的介电常数很大，造成寄生电容很大，且在加电过程中材料的性能存在较大的变化；另一方面由于机电器件的结构复杂，尺寸限制严重。现有技术中虽然存在采用电容方式来对微马达的状态进行检测的技术方案，但是，专利技术人发现，由于微马达的转子为可动部件，无法外加激励信号，激励信号只能加在传感器侧，而该结构在传感器侧唯一的内屏蔽层增加了激励信号后再无其他屏蔽结构，使得传感器抗外界电磁干扰以及内部微执行器驱动信号干扰的能力差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于微马达的内嵌式角度测量装置及一种微马达，采用内外两层屏蔽结构设计，使得内嵌式角度测量装置具有较强的屏蔽外界电磁环境干扰的能力，同时避免了在内嵌检测的同时，微马达驱动信号对检测的影响。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种用于微马达的内嵌式角度测量装置，所述测量装置包括：金属上底座、金属下底座、多个测量顶电极、多个测量底电极、多个屏蔽顶电极和多个屏蔽底电极；其中，所述金属上底座盖合在所述金属下底座的开口部形成封闭腔体，微马达位于所述腔体内；多个所述屏蔽顶电极处于一个与所述微马达的定子同轴的虚拟圆环上，对应每一所述屏蔽顶电极设置有一个所述屏蔽底电极；在每一所述屏蔽底电极的正下方设置有一个所述测量顶电极，且所述屏蔽底电极与所述测量顶电极之间绝缘；对应每一所述测量顶电极设置有一个所述测量底电极，所述测量顶电极和所述测量底电极形成多个电容结构，所述微马达的转子转动时能够带动各所述测量底电极运动。可选的，所述金属上底座的下表面对应每一所述屏蔽顶电极的区域设置有底硅，所述屏蔽顶电极固定在所述底硅的下表面。可选的，所述屏蔽底电极与所述测量顶电极之间设置有第一绝缘层。可选的，所述测量顶电极的下表面设置有第二绝缘层。可选的，所述屏蔽底电极与所述屏蔽顶电极之间设置有锆钛酸铅压电陶瓷层。可选的，所述测量顶电极为金属电极。可选的，所述测量顶电极为金电极。可选的，所述测量底电极设置在所述微马达的转子底板上。一种微马达，所述微马达包括所述的内嵌式角度测量装置。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的内嵌式角度测量装置包括：金属上底座、金属下底座、多个测量顶电极、多个测量底电极、多个屏蔽顶电极和多个屏蔽底电极。金属上底座盖合在金属下底座的开口部形成封闭腔体，微马达位于腔体内。多个屏蔽顶电极处于一个与微马达的定子同轴的虚拟圆环上，对应每一屏蔽顶电极设置有一个所述屏蔽底电极。在每一屏蔽底电极的正下方均设置有一个测量顶电极，且屏蔽底电极与测量顶电极之间绝缘。对应每一测量顶电极设置有一个测量底电极，测量顶电极和测量底电极形成多个电容结构，微马达的转子转动时能够带动各测量底电极运动，从而改变测量顶电极和测量底电极之间的电容值，通过实时变化的电容值表征转子的转动角度。多个屏蔽顶电极和多个屏蔽底电极形成内屏蔽层，金属上底座和金属下底座盖合后形成外屏蔽层，采用内外两层屏蔽结构设计，使得内嵌式角度测量装置具有较强的屏蔽外界电磁环境干扰的能力，同时避免了在内嵌检测的同时，微马达驱动信号对检测的影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种用于微马达的内嵌式角度测量装置；图2为本专利技术实施例提供的内嵌式角度测量装置的等效参数模型；图3为本专利技术实施例提供的实现电容检测的电路原理框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种用于微马达的内嵌式角度测量装置及一种微马达，采用内外两层屏蔽结构设计，使得内嵌式角度测量装置具有较强的屏蔽外界电磁环境干扰的能力，同时避免了在内嵌检测的同时，微马达驱动信号对检测的影响。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例提供的一种用于微马达的内嵌式角度测量装置。如图1所示，一种用于微马达的内嵌式角度测量装置，所述测量装置包括：金属上底座8、金属下底座17、多个测量顶电极5、多个测量底电极16、多个屏蔽顶电极1和多个屏蔽底电极3。微马达包括：用于支撑微马达定子的定子底硅9，接地用作定子驱动地电极的定子锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)底部电极10，用于实现定子功能的定子PZT层11，接定子驱动信号的定子PZT顶部电极12，用于连接定子与转子结构的摩擦层13，被定子驱动从而转动的转子结构14和用于固定转子结构的转子底板15。所述金属上底座8盖合在所述金属下底座17的开口部形成封闭腔体，微马达位于所述腔体内。所述金属上底座8和所述金属下底座17盖合后形成外屏蔽层。多个所述屏蔽顶电极1处于一个与所述微马达的定子同轴的虚拟圆环上，对应每一所述屏蔽顶电极1设置有一个所述屏蔽底电极3，屏蔽顶电极1和屏蔽底电极3一一对应形成内屏蔽层。在每一所述屏蔽底电极3的正下方设置有一个所述测量顶电极5，且所述屏蔽底电极3与所述测量顶电极5之间绝缘。对应每一所述测量顶电极5设置有一个所述测量底电极16，所述测量顶电极5和所述测量底电极16形成多个电容结构，所述微马达的转子转动时能够带动各所述测量底电极16运动。具体实施时，所述测量底电极16可设置在所述微马达的转子底板15上。为了支撑测量装置，在所述金属上底座8的下表面对应每一所述屏蔽顶电极1的区域设置有底硅7，所述屏蔽顶电极1固定在所述底硅7的下表面。为了实现内屏蔽层与测量顶电极5之间的绝缘，在所述屏蔽底电极3与所述测量顶电极5之间设置有第一绝缘层4，本实施例中，第一绝缘层4为SiN绝缘层。为了对测量底电极16进行绝缘保护，所述测量底电极16的下表面还设置有第二绝缘层6，本实施例中，第二绝缘层6也为SiN绝缘层。进一步地，由于微执行器工艺主要为刻蚀工艺，原始的基片为已经生长了一层锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)薄膜的绝缘衬底上的硅片(SOI，Silicon-On-Insulator，)，因此现有的传感器结构在制备过程中需要把PZT层完全刻蚀干净，并在刻蚀出的电容传感器槽中进行传感器的生长沉积工艺，使得工艺难度急剧增大，且流片的成品率十分低下。针对上述问题，本专利技术在所述屏蔽底电极3与所述屏蔽顶电极1之间设置有锆钛酸铅压电陶瓷层2，实现了与微马达的工艺兼容，有效降低了工艺难度。进一步地，本实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于微马达的内嵌式角度测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：金属上底座、金属下底座、多个测量顶电极、多个测量底电极、多个屏蔽顶电极和多个屏蔽底电极；其中，所述金属上底座盖合在所述金属下底座的开口部形成封闭腔体，微马达位于所述腔体内；多个所述屏蔽顶电极处于一个与所述微马达的定子同轴的虚拟圆环上，对应每一所述屏蔽顶电极设置有一个所述屏蔽底电极；在每一所述屏蔽底电极的正下方设置有一个所述测量顶电极，且所述屏蔽底电极与所述测量顶电极之间绝缘；对应每一所述测量顶电极设置有一个所述测量底电极，所述测量顶电极和所述测量底电极形成多个电容结构，所述微马达的转子转动时能够带动各所述测量底电极运动。

【技术特征摘要】
1.一种用于微马达的内嵌式角度测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：金属上底座、金属下底座、多个测量顶电极、多个测量底电极、多个屏蔽顶电极和多个屏蔽底电极；其中，所述金属上底座盖合在所述金属下底座的开口部形成封闭腔体，微马达位于所述腔体内；多个所述屏蔽顶电极处于一个与所述微马达的定子同轴的虚拟圆环上，对应每一所述屏蔽顶电极设置有一个所述屏蔽底电极；在每一所述屏蔽底电极的正下方设置有一个所述测量顶电极，且所述屏蔽底电极与所述测量顶电极之间绝缘；对应每一所述测量顶电极设置有一个所述测量底电极，所述测量顶电极和所述测量底电极形成多个电容结构，所述微马达的转子转动时能够带动各所述测量底电极运动。2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述金属上底座的下表面对应每一所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艺程，李小石，孙翔宇，陈余，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51