一种振环型MEMS陀螺仪及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种振环型MEMS陀螺仪及其制作方法，涉及惯性技术和微机电系统技术领域，以解决振环MEMS陀螺仪无法获得线性的电压

【技术实现步骤摘要】
一种振环型MEMS陀螺仪及其制作方法


[0001]本专利技术涉及惯性技术和微机电系统
，尤其涉及一种振环型MEMS陀螺仪及其制作方法。

技术介绍

[0002]陀螺仪作为一个惯性传感器，其基于科里奥利原理，通过振动元件测量角度或角速度的运动，被称为科里奥利振动陀螺仪。与以往的机械转子陀螺仪相比，它减少了对旋转部件的依赖，简化了结构形状。与MEMS技术相结合，还具有高数量、低成本、小尺寸、轻质量、低功耗的优点，是陀螺仪小型化的理想选择。另外，MEMS环形陀螺仪具有对称结构、较高的机械灵敏度、更好的抗冲击性和较低的温度灵敏度。因此，环形陀螺仪被认为是高性能MEMS陀螺仪的候选对象。
[0003]目前振环陀螺仪往往采用平行板电容器作为换能器，但是在其工作过程中会存在非线性的电压
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作用力，导致输出的信号不稳定。此外，平行板电容器可移动的距离仅为极板间距的三分之一，如果超过这一限度，电压
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作用力关系将成指数变化。若增大极板间距则会导致静电力的减弱，这对MEMS传感器与驱动器的设计很不利。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种振环型MEMS陀螺仪及其制作方法，以获得线性的电压
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作用力的关系。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种振环型MEMS陀螺仪，包括：基底以及形成在所述基底上的第一锚点、多个第二锚点、梳齿电容组件以及谐振结构；多个所述第二锚点环绕所述第一锚点，每个所述第二锚点通过所述谐振结构与所述梳齿电容组件的一端连接，所述梳齿电容组件的另一端与所述第一锚点连接，所述梳齿电容组件的梳齿包括交替分布的定齿和动齿，所述梳齿电容组件的齿长方向与所述谐振结构的移动方向一致。
[0006]与现有技术相比，本专利技术提供的振环型MEMS陀螺仪中使用的电容组件为梳齿电容组件，该梳齿电容组件的一端通过谐振结构与每个第二锚点连接，另一端与第一锚点连接，梳齿电容组件的的齿长方向与谐振结构的移动方向一致。基于此，在谐振结构拉伸和压缩的过程中，梳齿电容组件的梳齿之间也会随之产生相对位移，相对位移越大，产生的电容变化越明显，提高了梳齿电容组件的感测灵敏度。相对与平行板电容器来说，梳齿电容组件无需增大梳齿间距就可以产生较大的相对位移，且可以通过改变梳齿之间的交错面积从而达到改变电容量的目的，此外，梳齿电容组件的电容量对梳齿之间产生的横向的相对位移的导数为常数，所以梳齿电容组件的感测线性度好。利用梳齿电容组件进行工作时，可以获得线性的电压
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作用力关系。
[0007]第二方面，本专利技术提供了一种本专利技术技术方案提供一种振环型MEMS陀螺仪的制作
方法，包括：提供一第一基板和第二基板；在第一基板上形成键合材料层；在第二基板形成第一锚点、多个定齿和多个第二锚点；将第一基板的键合材料层与第二基板的第一锚点、多个定齿和多个第二锚点进行键合；在键合后的第二基板上形成谐振结构和多个动齿；其中，多个定齿与多个动齿构成梳齿电容组件。
[0008]与现有技术相比，本专利技术提供的振环型MEMS陀螺仪的制作方法的有益效果与第一方面提供的振环型MEMS陀螺仪的有益效果相同。
附图说明
[0009]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出本专利技术实施例提供的振环型MEMS陀螺仪的俯视图；图2A~图2D示出本专利技术示例性实施例的振环型MEMS陀螺仪的制备方法在该阶段的状态示意图。
[0010]附图标记：100
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基底；101
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第一基板；102
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第二基板；200
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键合材料层；301
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第一锚点；302
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第二锚点；303
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谐振结构；304
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梳齿电容组件；3041
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定齿；3042
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动齿。
具体实施方式
[0011]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0012]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0013]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0014]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0015]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0016]目前振环陀螺仪往往采用平行板电容器作为换能器，但是在其工作过程中会存在非线性的电压
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作用力，导致输出的信号不稳定。此外，平行板电容器可移动的距离仅为极板间距的三分之一，如果超过这一限度，电压
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作用力关系将成指数变化。若增大极板间距则会导致静电力的减弱，这对MEMS传感器与驱动器的设计很不利。
[0017]针对上述问题，本专利技术实施例提供一种振环型MEMS陀螺仪，以获得线性的电压
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作用力的关系。图1示出了本专利技术实施例中提供的振环型MEMS陀螺仪的俯视图。如图1所示，本专利技术实施例提供的振环型MEMS陀螺仪包括基底100、第一锚点301、多个第二锚点302、梳齿电容组件304以及谐振结构303。
[0018]如图1所示，第一锚点301、多个第二锚点302、梳齿电容组件304以及谐振结构303可以形成在基底100上。基底100可以为绝缘性基底100，包括但不仅限于塑料基板、玻璃基板、石英基板、陶瓷基板、硅基板。多个第二锚点302环绕第一锚点301，每个第二锚点302通过谐振结构303与梳齿电容组件304的一端连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种振环型MEMS陀螺仪，其特征在于，包括：基底以及形成在所述基底上的第一锚点、多个第二锚点、梳齿电容组件以及谐振结构；多个所述第二锚点环绕所述第一锚点，每个所述第二锚点通过所述谐振结构与所述梳齿电容组件的一端连接，所述梳齿电容组件的另一端与所述第一锚点连接，所述梳齿电容组件的梳齿包括交替分布的定齿和动齿，所述梳齿电容组件的齿长方向与所述谐振结构的移动方向一致。2.根据权利要求1所述的振环型MEMS陀螺仪，其特征在于，所述梳齿电容组件具有多个梳齿结构，多个所述梳齿结构环绕所述第一锚点间隔分布，每个所述梳齿结构中梳齿总数量大于等于2。3.根据权利要求1所述的振环型MEMS陀螺仪，其特征在于，每个所述定齿的底部与所述基底连接，每个所述动齿的底部与基底具有间隔。4.根据权利要求1所述的振环型MEMS陀螺仪，其特征在于，每个所述动齿的一端与所述谐振结构连接，每个所述定齿的一端与第一锚点连接。5.根据权利要求3所述的振环型MEMS陀螺仪，其特征在于，所述定齿的数量为m个，所述动齿的数量为n个，m大于等于1，n大于等于1。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子栋，孔庆凯，王清坤，辛宏伟，
申请(专利权)人：北京中科海芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：