惯性传感器制造技术

微振动体(2)包括曲面部(21)、从曲面部凹入的凹部(22)、从凹部的底面(22b)突出的底面突出部(23)以及在底面突出部内的通孔(24)。安装基板(3)具有供底面突出部插入其中的定位凹部(43)，以及围绕内框架部的电极部(53)。接合构件(52)位于定位凹部中，并将底面突出部与安装基板接合。底面与安装基板的围绕定位凹部的区域接触。底面突出部具有与定位凹部间隔一定距离的梢端面(23b)。接合构件至少部分地进入通孔，并且电连接到导电层。并且电连接到导电层。并且电连接到导电层。

【技术实现步骤摘要】
惯性传感器


[0001]本专利技术涉及一种惯性传感器，其包括具有三维曲面的微振动体。

技术介绍

[0002]近年来，汽车自动驾驶系统已研制成功。这种系统需要一种高度精确的自定位估算技术。例如，为实现所谓的三级自动驾驶，研制了一种配备全球导航卫星系统(GNSS)和惯性测量单元(IMU)的自定位估算系统。IMU例如是由三轴陀螺传感器和三轴加速度传感器组成的6轴惯性力传感器。为了实现4级或更高的自动操作，需要具有比当前更高精度的IMU。
[0003]作为实现这种高灵敏度IMU的陀螺传感器，例如考虑BRG(Bird
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bath谐振器陀螺仪)。BRG包括具有三维曲面的微振动体，该微振动体以酒杯模式振动，并且安装在安装基板上(例如，专利文献1)。该微振动体具有达到106或更高的表示振动状态的Q因子。因此，预期这种微振动体能够产生比以前构造更高的灵敏度。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：US 2019/0094024A1。

技术实现思路

[0007]为了实现利用这种微振动体的惯性传感器实现高精度，必须抑制微振动体Q因子的减小。例如，根据密歇根大学2018年T.Nagorney的一篇论文文献，已发现这种微振动体的Q因子减小是由于例如表面上电极膜的成膜状态，例如以电极膜对基底材料的较大覆盖面积。此外，当薄基材(例如，厚度为几十微米的石英)或表面上形成的电极膜被划伤或剥落时，该微振动体的Q因子减小。因此，为了抑制Q因子的减小，在安装过程中，需要在安装板上无划伤的情况下处理该微振动体，同时改善电极膜的成膜状态。
[0008]专利文献1中描述的BRG被制造成使得形成用于定位微振动体的移动夹具作为安装板的一部分。此外，微振动体安装在安装板上，并且相对于移动夹具调整微振动体的位置。此外，微振动体通过接合构件接合于安装板。此后，通过例如蚀刻的工艺将移动夹具的在安装板中的一部分从安装板上释放，并将其移除。
[0009]然而，虽然这种方法能够保证微振动体在安装板上定位的准确性，但存在许多步骤，且制造成本可能会增加。此外，在用于该BRG的微振动体中，电极膜形成于整个前表面和后表面上，并且从抑制Q因子的减小的角度来看，电极膜的成膜状态不是优选的。
[0010]鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供一种具有微振动体的电极膜结构的惯性传感器，该微振动体被构造为以酒杯模式振动，并且便于相对于安装板以高精度对微振动体进行定位，同时抑制Q因子的减少。
[0011]根据本专利技术的一个方面，惯性传感器包括微振动体，该微振动体是具有前表面和后表面的薄壁构件，前表面是具有大外径的一侧上的表面，后表面是与前表面相反的表面。微振动体包括具有环形曲面的曲面部、从曲面部凹入到后表面侧的凹部、从凹部的在后表
面侧上的底面突出的底面突出部、位于底面突出部内且将前表面与后表面连接的通孔以及覆盖前表面的至少一部分的导电层。惯性传感器还包括安装基板，所述安装基板包括彼此接合的下基板和上基板，下基板具有供微振动体的底面突出部插入的定位凹部，上基板包括具有框架形状且围绕定位凹部的框架部，以及多个电极部，所述多个电极部彼此分离并围绕内框架部。惯性传感器进一步包括接合构件，该接合构件设置在定位凹部中，并将微振动体的底面突出部与安装基板接合。微振动体的曲面为中空的。底面与安装基板的围绕定位凹部的区域相接触。底面突出部的梢端在与底面相对的一侧上具有梢端面。定位凹部与所述梢端面间隔一定距离。接合构件至少部分地进入通孔，并且电连接至导电层。
[0012]据此，惯性传感器包括具有三维曲面的微振动体、从三维曲面凹入的凹部和从凹部底面突出的底面突出部。此外，微振动体的底面的突出部被插入安装板的定位凹部中。该惯性传感器通过将微振动体的底面突出部插入安装板的定位凹部中来定位。因此，惯性传感器具有一种结构，其中微振动体相对于安装板的定位简单且高度精确。
[0013]此外，在该惯性传感器中，微振动体在底面突出部内具有通孔以及覆盖前表面的导电层。此外，接合构件的一部分进入通孔，并且电连接至导电层。因此，不必要在微振动体的后表面上设置电极膜。因此，微振动体的基材被导电层覆盖的覆盖面积减小，提高了微振动体的Q因子。
[0014]因此，在这种惯性传感器中，微振动体相对于安装板的定位容易，而且精度很高。此外，振动Q因子较高，构造精度高。
附图说明
[0015]通过参考附图所作的以下详细说明，本专利技术的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：
[0016]图1是示出根据一个实施例的惯性传感器的俯视图。
[0017]图2是示出惯性传感器中使用的微振动体的透视图。
[0018]图3是示出沿图2中的线III
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III截取的横截面构造的横截面图。
[0019]图4A是示出在形成微振动体的步骤中制备构件的步骤的视图。
[0020]图4B是示出图4A的步骤之后的步骤的视图。
[0021]图4C是示出图4B的步骤之后的步骤的视图。
[0022]图4D是示出图4C的步骤之后的步骤的视图。
[0023]图4E是示出图4D的步骤之后的步骤的视图。
[0024]图4F是示出形成微振动体的另一示例方法以及示出形成导电层的步骤的视图。
[0025]图4G是示出了图4F的步骤之后的步骤的视图。
[0026]图5是示出图2的微振动体安装在其上的安装基板的俯视图。
[0027]图6是示出沿图5中的线VI
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VI截取的横截面构造的横截面图。
[0028]图7是示出沿图5中的线VII
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VII截取的横截面构造的横截面图。
[0029]图8是示出沿图1中的线VIII
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VIII截取的横截面构造的横截面图。
[0030]图9是示出沿图1中的线IX
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IX截取的横截面构造的横截面图。
[0031]图10A是示出沿图9中的线XA
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XA截取的横截面构造的横截面图。
[0032]图10B是与图10A相对应的视图，是示出接合构件的填充的另一示例的放大横截面
图。
[0033]图11A是示出在惯性传感器制造中微振动体的安装步骤的视图，且是示出构件制备步骤的视图。
[0034]图11B是示出图11A的步骤之后的步骤的视图。
[0035]图11C是示出图11B的步骤之后的步骤的视图。
[0036]图11D是示出图11C的步骤之后的步骤的视图。
[0037]图11E是示出图11D的步骤之后的步骤的视图。
[0038]图12是示出微振动体与安装基板的接合部分的另一形状示例的横截面图。
[0039]图13是示出微振动体与安装基板的接合部分的另一形状的另一示例的横截面图。
[0040]图14是示出微振动体与安装基板的接合部分的另一形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种惯性传感器，包括：微振动体，其是具有前表面和后表面的薄壁构件，所述前表面是具有大外径的一侧上的表面，所述后表面是与所述前表面相反的表面，所述微振动体包括具有环形曲面的曲面部、从所述曲面部凹入到后表面侧的凹部、从所述凹部的在后表面侧上的底面突出的底面突出部、位于所述底面突出部内且将所述前表面与所述后表面连接的通孔、以及覆盖所述前表面的至少一部分的导电层；安装基板，其包括彼此接合的下基板和上基板，所述下基板具有定位凹部，所述微振动体的所述底面突出部插入所述定位凹部中，所述上基板包括具有框架形状且围绕所述定位凹部的内框架部以及彼此分离并围绕所述内框架部的多个电极部；以及接合构件，其被设置在所述定位凹部中，并将所述微振动体的所述底面突出部与所述安装基板接合，其中所述微振动体的曲面为中空的，所述底面与所述安装基板的围绕所述定位凹部的区...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田翔太，伊藤启太郎，后藤胜昭，稻垣优辉，吉田贵彦，川合祐辅，明石照久，船桥博文，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社未来瞻科技株式会社，
类型：发明
国别省市：