本发明专利技术涉及微电子机械系统器件领域，具体是一种基于FBAR的高灵敏度梳齿式MEMS陀螺。本发明专利技术解决了现有MEMS陀螺检测灵敏度较低的问题。一种基于FBAR的高灵敏度梳齿式MEMS陀螺，包括力敏结构和检测元件；所述力敏结构包括长方形质量块、正方形固定框；长方形质量块的左侧面和右侧面各延伸设置有一排由前向后等距排列的活动梳齿；正方形固定框同轴环绕长方形质量块；正方形固定框的左内侧面和右内侧面各延伸设置有一排由前向后等距排列的固定梳齿；所述检测元件包括四个底电极焊盘、四个顶电极焊盘、四根底电极引线、四根顶电极引线、四个薄膜体声波谐振器。本发明专利技术适用于工业控制、航空航天、国防军事、消费电子等领域。国防军事、消费电子等领域。国防军事、消费电子等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种基于FBAR的高灵敏度梳齿式MEMS陀螺
[0001]本专利技术涉及微电子机械系统器件领域，具体是一种基于FBAR的高灵敏度梳齿式MEMS陀螺。
技术介绍
[0002]作为惯性技术的核心器件之一，MEMS陀螺在工业控制、航空航天、国防军事、消费电子等领域发挥着重要作用。但在实际应用中，现有MEMS陀螺由于检测元件所限，存在检测灵敏度较低的问题。基于此，有必要专利技术一种基于FBAR的高灵敏度梳齿式MEMS陀螺，以解决现有MEMS陀螺检测灵敏度较低的问题。
技术实现思路
[0003]本专利技术为了解决现有MEMS陀螺检测灵敏度较低的问题，提供了一种基于FBAR的高灵敏度梳齿式MEMS陀螺。
[0004]本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种基于FBAR的高灵敏度梳齿式MEMS陀螺，包括力敏结构和检测元件；所述力敏结构包括长方形质量块、正方形固定框；长方形质量块的左侧面和右侧面各延伸设置有一排由前向后等距排列的活动梳齿，且两排活动梳齿呈左右对称分布；两排活动梳齿的上表面均与长方形质量块的上表面齐平；两排活动梳齿的下表面均与长方形质量块的下表面齐平；长方形质量块的前侧面左部、前侧面右部、后侧面左部、后侧面右部各开设有一个长方形豁口；长方形质量块的表面左前部、表面右前部、表面左后部、表面右后部各开设有一道U形镂空缝隙；四道U形镂空缝隙一一对应地环绕四个长方形豁口，且四道U形镂空缝隙与四个长方形豁口之间一一对应地形成有四对沿纵向设置的驱动梁和四根沿横向设置的连接梁；正方形固定框同轴环绕长方形质量块；正方形固定框的上表面与长方形质量块的上表面齐平；正方形固定框的下表面低于长方形质量块的下表面；正方形固定框的左内侧面和右内侧面各延伸设置有一排由前向后等距排列的固定梳齿，且两排固定梳齿呈左右对称分布；两排固定梳齿的上表面均与正方形固定框的上表面齐平；两排固定梳齿的下表面均与长方形质量块的下表面齐平；两排固定梳齿分别与两排活动梳齿交错排列；正方形固定框的前内侧面左部、前内侧面右部、后内侧面左部、后内侧面右部各延伸设置有一根检测梁；四根检测梁的上表面均与正方形固定框的上表面齐平；四根检测梁的下表面均与长方形质量块的下表面齐平；四根检测梁一一对应地伸入四个长方形豁口内与四根连接梁的中部固定；所述检测元件包括四个底电极焊盘、四个顶电极焊盘、四根底电极引线、四根顶电
极引线、四个薄膜体声波谐振器；四个底电极焊盘一一对应地固定于正方形固定框的前框边上表面左部、前框边上表面右部、后框边上表面左部、后框边上表面右部；四个顶电极焊盘一一对应地固定于正方形固定框的前框边上表面左部、前框边上表面右部、后框边上表面左部、后框边上表面右部；四个薄膜体声波谐振器一一对应地固定于四根检测梁的上表面根部；四个薄膜体声波谐振器的底电极一一对应地通过四根底电极引线与四个底电极焊盘连接；四个薄膜体声波谐振器的顶电极一一对应地通过四根顶电极引线与四个顶电极焊盘连接。
[0005]工作时，四个底电极焊盘和四个顶电极焊盘均与外部射频电路或外部矢量网络分析仪连接。具体工作过程如下：当没有角速度输入时，长方形质量块在静电驱动力的作用下沿X轴方向进行往复运动。当有角速度输入时，长方形质量块在哥氏力的作用下发生沿Y轴方向的位移，并带动四根检测梁发生弯曲变形，由此使得四个薄膜体声波谐振器发生结构应变，从而使得四个薄膜体声波谐振器的谐振频率发生变化。此时，外部射频电路或外部矢量网络分析仪实时测量四个薄膜体声波谐振器的谐振频率变化量，并根据测量结果实时解算出输入角速度。
[0006]基于上述过程，与现有MEMS陀螺相比，本专利技术所述的一种基于FBAR的高灵敏度梳齿式MEMS陀螺通过采用全新结构，具备了如下优点：本专利技术采用薄膜体声波谐振器（FBAR, thin
‑
film bulk acoustic wave resonators）作为检测元件，其通过利用薄膜体声波谐振器的谐振频率对其结构应变十分敏感的特点（由于薄膜体声波谐振器的谐振频率达到了GHz级别，因此微弱的结构应变即可引起较大的谐振频率变化），使得检测灵敏度大幅提高。
[0007]本专利技术结构合理、设计巧妙，有效解决了现有MEMS陀螺检测灵敏度较低的问题，适用于工业控制、航空航天、国防军事、消费电子等领域。
附图说明
[0008]图1是本专利技术的结构示意图一。
[0009]图2是本专利技术的结构示意图二。
[0010]图3是本专利技术中薄膜体声波谐振器的压电振荡堆的结构示意图。
[0011]图中：101
‑
长方形质量块，102
‑
正方形固定框，103
‑
活动梳齿，104
‑
U形镂空缝隙，105
‑
驱动梁，106
‑
连接梁，107
‑
固定梳齿，108
‑
检测梁，109
‑
正方形阻尼孔，201
‑
底电极焊盘，202
‑
顶电极焊盘，203
‑
底电极引线，204
‑
顶电极引线，205
‑
薄膜体声波谐振器。
具体实施方式
[0012]一种基于FBAR的高灵敏度梳齿式MEMS陀螺，包括力敏结构和检测元件；所述力敏结构包括长方形质量块101、正方形固定框102；长方形质量块101的左侧面和右侧面各延伸设置有一排由前向后等距排列的活动梳齿103，且两排活动梳齿103呈左右对称分布；两排活动梳齿103的上表面均与长方形质量块101的上表面齐平；两排活动梳齿103的下表面均与长方形质量块101的下表面齐平；
长方形质量块101的前侧面左部、前侧面右部、后侧面左部、后侧面右部各开设有一个长方形豁口；长方形质量块101的表面左前部、表面右前部、表面左后部、表面右后部各开设有一道U形镂空缝隙104；四道U形镂空缝隙104一一对应地环绕四个长方形豁口，且四道U形镂空缝隙104与四个长方形豁口之间一一对应地形成有四对沿纵向设置的驱动梁105和四根沿横向设置的连接梁106；正方形固定框102同轴环绕长方形质量块101；正方形固定框102的上表面与长方形质量块101的上表面齐平；正方形固定框102的下表面低于长方形质量块101的下表面；正方形固定框102的左内侧面和右内侧面各延伸设置有一排由前向后等距排列的固定梳齿107，且两排固定梳齿107呈左右对称分布；两排固定梳齿107的上表面均与正方形固定框102的上表面齐平；两排固定梳齿107的下表面均与长方形质量块101的下表面齐平；两排固定梳齿107分别与两排活动梳齿103交错排列；正方形固定框102的前内侧面左部、前内侧面右部、后内侧面左部、后内侧面右部各延伸设置有一根检测梁108；四根检测梁108的上表面均与正方形固定框102的上表面齐平；四根检测梁108的下表面均与长方形质量块101的下表面齐平；四根检测梁108一一对应地伸入四个长方形豁口内与四根连接梁106的中部固定；所述检测元件包本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于FBAR的高灵敏度梳齿式MEMS陀螺，其特征在于：包括力敏结构和检测元件；所述力敏结构包括长方形质量块（101）、正方形固定框（102）；长方形质量块（101）的左侧面和右侧面各延伸设置有一排由前向后等距排列的活动梳齿（103），且两排活动梳齿（103）呈左右对称分布；两排活动梳齿（103）的上表面均与长方形质量块（101）的上表面齐平；两排活动梳齿（103）的下表面均与长方形质量块（101）的下表面齐平；长方形质量块（101）的前侧面左部、前侧面右部、后侧面左部、后侧面右部各开设有一个长方形豁口；长方形质量块（101）的表面左前部、表面右前部、表面左后部、表面右后部各开设有一道U形镂空缝隙（104）；四道U形镂空缝隙（104）一一对应地环绕四个长方形豁口，且四道U形镂空缝隙（104）与四个长方形豁口之间一一对应地形成有四对沿纵向设置的驱动梁（105）和四根沿横向设置的连接梁（106）；正方形固定框（102）同轴环绕长方形质量块（101）；正方形固定框（102）的上表面与长方形质量块（101）的上表面齐平；正方形固定框（102）的下表面低于长方形质量块（101）的下表面；正方形固定框（102）的左内侧面和右内侧面各延伸设置有一排由前向后等距排列的固定梳齿（107），且两排固定梳齿（107）呈左右对称分布；两排固定梳齿（107）的上表面均与正方形固定框（102）的上表面齐平；两排固定梳齿（107）的下表面均与长方形质量块（101）的下表面齐平；两排固定梳齿（107）分别与两排活动梳齿（103）交错排列；正方形固定框（102）的前内侧面左部、前内侧面右部、后内侧面左部、后内侧面右部各延伸设置有一根检测梁（108）；四根检测梁（108）的上表面均与正方形固定框（102）的上表面齐平；四根检测梁（108）的下表面均与长方形质量块（101）的下表面齐平；四根检测梁（108）一一对应地伸入四个长方形豁口内与四根连接梁（106）的中部固定；所述检测元件包括四个底电极焊盘（201）、四个顶电极焊盘（202）、四根底电极引线（203）、四根顶电极引线（204）、四个薄膜体声波谐振器（205）；四个底电极焊盘（201）一一对应地固定于正方形固定框（102）的前框边上表面左部、前框边上表面右部、后框边上表面左部、后框边上表面右部；四个顶电极焊盘（202）一一对应地固定于正方形固定框（102）的前框边上表面左部、前框边上表面右部、后框边上表面左部、后框边上表面右部；四个薄膜体声波谐振器（205）一一对应地固定于四根检测梁（108）的上表面根部；四个薄膜体声波谐振器（205）的底电极一一对应地通过四根底电极引线（203）与四个底电极焊盘（201）连接；四个薄膜体声波谐振器（205）的顶电极一一对应地通过四根顶电极引线（204）与四个顶电极焊盘（202）连接。2.根据权利要求1所述的一种基于FBAR的高灵敏度梳齿式MEMS陀螺，其特征在于：所述长方形质量块（101）的长度为3000μm~4000μm、宽度为2900μm~390...
【专利技术属性】
技术研发人员：李秀源，邵星灵，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。