一种基于隧道磁阻检测的单片集成三轴陀螺制造技术

一种基于隧道磁阻检测的单片集成三轴陀螺，主要结构由键合基板、支撑框架、敏感质量块、正交梁、驱动梁、检测梁、连接块、悬臂梁、驱动磁体、检测磁体、隧道磁阻元件、信号线组成；在键合基板凹槽上设置驱动磁体、隧道磁阻元件，隧道磁阻元件设置于键合基板凹槽上并与敏感质量块上方的检测磁体相对应，对微弱磁场变化具有高灵敏特性，此陀螺中X轴陀螺和Y轴陀螺采用离面检测，Z轴陀螺采用面内检测，此陀螺结构设计合理、简单，体积小，集成度高，可靠性好、适合微型化。

A monolithic integrated triaxial gyroscope based on the detection of tunnel magnetoresistance

【技术实现步骤摘要】
一种基于隧道磁阻检测的单片集成三轴陀螺
本专利技术属微惯性导航的
，具体涉及一种基于隧道磁阻检测的单片集成三轴陀螺。
技术介绍
微机械陀螺是一种用于测量角速度的传感器，是惯性技术的核心器件之一，在现代航空航天、工业控制、消费电子、国防军事等领域发挥着重要作用。目前，三轴陀螺大都是采用单轴陀螺分立集成，分立集成三轴陀螺具有设计简单的优点，但显露出体积大、集成度低、噪声大，尤其是起动时间慢和可靠性不高的问题；单片集成三轴陀螺工艺加工困难，但具有体积小、集成度高、噪声低等优势。随着MEMS技术的不断提高，测量全空间角速度的单片集成三轴陀螺将成为发展的必然趋势，应用于惯性制导系统中可以减小陀螺体积、降低测量误差，进而提高陀螺的检测精度。此外，微机械陀螺常用的检测方式有压阻式、压电式、电容式、共振隧穿式、电子隧道效应式等，其中压阻效应检测，灵敏度较低，温度系数大，因而限制了检测精度的进一步提高；压电效应检测的灵敏度易漂移，需要经常校正，归零慢，不宜连续测试；电容检测采用梳齿结构，位移分辨率较高，电容结构适用于MEMS工艺加工，但随着本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于隧道磁阻检测的单片集成三轴陀螺，其特征在于，所述单片集成三轴陀螺包括键合基板、支撑框架、X轴陀螺敏感质量块、Y轴陀螺敏感质量块、Z轴陀螺敏感质量块、第一隧道磁阻元件、第二隧道磁阻元件、第三隧道磁阻元件；/n在所述键合基板上设置至少三个用于提供运动空间的凹槽，在凹槽内对称设置所述第一隧道磁阻元件、第二隧道磁阻元件、第三隧道磁阻元件，构成单片集成三轴陀螺；/n在所述键合基板上方设置支撑框架，在支撑框架上中间设置Z轴陀螺敏感质量块，并在Z轴陀螺敏感质量块的两侧位置分别设置X轴陀螺敏感质量块、及Y轴陀螺敏感质量块。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于隧道磁阻检测的单片集成三轴陀螺，其特征在于，所述单片集成三轴陀螺包括键合基板、支撑框架、X轴陀螺敏感质量块、Y轴陀螺敏感质量块、Z轴陀螺敏感质量块、第一隧道磁阻元件、第二隧道磁阻元件、第三隧道磁阻元件；
在所述键合基板上设置至少三个用于提供运动空间的凹槽，在凹槽内对称设置所述第一隧道磁阻元件、第二隧道磁阻元件、第三隧道磁阻元件，构成单片集成三轴陀螺；
在所述键合基板上方设置支撑框架，在支撑框架上中间设置Z轴陀螺敏感质量块，并在Z轴陀螺敏感质量块的两侧位置分别设置X轴陀螺敏感质量块、及Y轴陀螺敏感质量块。


2.根据权利要求1所述一种基于隧道磁阻检测的单片集成三轴陀螺，其特征在于，在第一隧道磁阻元件的两侧对称设置X轴陀螺第一驱动磁体、X轴陀螺第二驱动磁体，并粘结固牢；
在第二隧道磁阻元件的两侧对称设置Y轴陀螺第一驱动磁体、Y轴陀螺第二驱动磁体，并粘结固牢；
在第三隧道磁阻元件的两侧对称设置Z轴陀螺第一驱动磁体、Z轴陀螺第二驱动磁体，并粘结固牢。


3.根据权利要求1所述一种基于隧道磁阻检测的单片集成三轴陀螺，其特征在于，在X轴陀螺敏感质量块两侧设置第一正交梁、第二正交梁、第三正交梁、第四正交梁并与支撑框架吻合连接；
在Y轴陀螺敏感质量块两侧设置第五正交梁、第八正交梁、第六正交梁、第七正交梁并与支撑框架吻合连接；
在Z轴陀螺敏感质量块前、后部设置第一驱动组合梁、第四驱动组合梁、第二驱动组合梁、第三驱动组合梁并与支撑框架吻合连接。


4.根据权利要求1所述一种基于隧道磁阻检测的单片集成三轴陀螺，其特征在于，在第一隧道磁阻元件两侧对称设置X轴陀螺第一信号线两侧、X轴陀螺第二信号线，在第二隧道磁阻元件对称设置Y轴陀螺第一信号线、Y轴陀螺第二信号线，在第三隧道磁阻元件后部对称设置Z轴陀螺第一信号线、Z轴陀螺第二信号线。


5.根据权利要求1所述一种基于隧道磁阻检测的单片集成三轴陀螺，其特征在于，在所述支撑框架上对称分布设置第一座槽、第二座槽、第三座槽，在第一座槽中设置X轴陀螺敏感质量块、第一正交梁、第二正交梁、第三正交梁、第四正交梁，并通过各正交梁与支撑框架吻合连接；
在第二座槽中设置Y轴陀螺敏感质量块、第五正交梁、第六正交梁、第七正交梁、第八正交梁，并通过各正交梁与支撑框架吻合连接；
在第三座槽中设置Z轴陀螺敏感质量块、第一驱动组合梁、第二驱动组合梁、第三驱动组合梁、第四驱动组合梁、第一检测组合梁、第二检测组合梁、第三检测组合梁、第四检测组合梁，并通过各驱动组合梁与支撑框架吻合连接。


6.根据权利要求5所述一种基于隧道磁阻检测的单片集成三轴陀螺，其特征在于，所述第一正交梁、第二正交梁、第三正交梁、第四正交梁均为正交梁结构，所述正交梁设置于X轴陀螺的四个边角处，正交梁由X轴陀螺第一驱动梁、X轴陀螺第二驱动梁、X轴陀螺检测梁和X轴连接块组成，所述X轴陀螺第一驱动梁、X轴陀螺第二驱动梁呈细长梁结构，宽度小于其长度，且与X轴连接块和X轴陀螺敏感质量块连接；
所述X轴陀螺检测梁呈扁平梁结构，厚度小于其宽度，且与X轴连接块和支撑框架相连；所述X轴连接块为长方体，厚度与X轴陀螺敏感质量块厚度一致，用于连接X轴陀螺第一驱动梁、X轴陀螺第二驱动梁与X轴陀螺检测梁。


7.根据权利要求5所述一种基于隧道磁阻检测的单片集成三轴陀螺，其特征在于，所述第一驱动组合梁、第二驱动组合梁、第三驱动组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孟委，秦世洋，张瑞，金丽，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14