解耦式微机械陀螺制造技术

技术编号:41209896 阅读:37 留言:0更新日期:2024-05-09 23:32
本发明专利技术揭示了一种解耦式微机械陀螺,其衬底上基于锚点支撑的扭摆弹性梁对称设有两片检测电极;该多晶硅结构层成型有两片检测质量块和两片过渡质量块,其中检测质量块对称分接于扭摆弹性梁两侧,悬空且完全覆盖对应侧的检测电极,任一检测质量块的外侧连接一片过渡质量块,两质量块通过曲臂弹性梁耦合,并在驱动方向上的刚度小于在检测方向上的刚度,过渡质量块对应驱动方向的两侧设为梳齿驱动部,并与同为等间隔梳齿形的驱动电极悬空啮合,且两片过渡质量块通过过渡弹性梁耦合于锚点呈悬空状,过渡弹性梁与扭摆弹性梁的交点处在驱动方向上定位耦合。该解耦式微机械陀螺,实现了两种工作模态的解耦,抑制了正交位移,有利于提高陀螺的整体性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微机电陀螺仪,尤其涉及一种解耦式微机械陀螺,属于半导体集成器件领域。


技术介绍

1、mems(micro electro-mechanical system)是指微型化的器件或器件的组合,把电子的与机械的、光学的或其它的功能相结合的综合集成系统。采用微型结构,使之在极小的空间内达到智能化的功效。

2、陀螺是用于测量角速率的传感器,是惯性技术的核心器件之一,在现代工业控制、航空航天、国防军事及消费电子等领域发挥着重要作用。微机械陀螺仪利用mems(微机电系统)所带来的小型化,集成化优势,在有初始速度和角速度输入的情况下,产生的科里奥利力(coriolis force)可以使得物体在垂直于初始速度和角速度的方向上产生一个位移,从而实现对角速度的检测。电容式三轴微机械陀螺仪以半导体微米级尺寸加工技术为基础,具有效率高、精度高、不发热、响应速度快、能量损失小等优点。

3、然而现有加工技术中微陀螺的检测精度一直无法得到提高,究其原因主要有两点:其一是由于陀螺仪结构设计和加工工艺等误差,使得驱动模态和检测模态存在着较大的机械耦本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.解耦式微机械陀螺,包括驱动电极,检测电极和多晶硅结构层,其特征在于:两片所述检测电极并排间隔固设于衬底上,且检测电极之间设有基于锚点支撑的扭摆弹性梁;所述多晶硅结构层成型有两片检测质量块和两片过渡质量块,其中检测质量块对称分接于扭摆弹性梁两侧,悬空且完全覆盖对应侧的检测电极,任一检测质量块的外侧连接一片过渡质量块,两质量块通过曲臂弹性梁耦合,并在驱动方向上的刚度小于在检测方向上的刚度,所述过渡质量块对应驱动方向的两侧设为梳齿驱动部,并与同为等间隔梳齿形的驱动电极悬空啮合,且两片过渡质量块通过过渡弹性梁耦合于锚点呈悬空状,所述过渡弹性梁与扭摆弹性梁的交点处在驱动方向上定位耦合。

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【技术特征摘要】

1.解耦式微机械陀螺,包括驱动电极,检测电极和多晶硅结构层,其特征在于:两片所述检测电极并排间隔固设于衬底上,且检测电极之间设有基于锚点支撑的扭摆弹性梁;所述多晶硅结构层成型有两片检测质量块和两片过渡质量块,其中检测质量块对称分接于扭摆弹性梁两侧,悬空且完全覆盖对应侧的检测电极,任一检测质量块的外侧连接一片过渡质量块,两质量块通过曲臂弹性梁耦合,并在驱动方向上的刚度小于在检测方向上的刚度,所述过渡质量块对应驱动方向的两侧设为梳齿驱动部,并与同为等间隔梳齿形的驱动电极悬空啮合,且两片过渡质量块通过过渡弹性梁耦合于锚点呈悬空状,所述过渡弹性梁与扭摆弹性梁的交点处在驱动方向上定位耦合。

2.根据权利要求1所述解耦式微机械陀螺,其特征在于:所述检测质量块朝向过渡质量块的侧边设有相对检测电极对称的一对凹口,任一所述曲臂弹性梁包括自凹口中心底部向外延伸接近过渡质量块的第一段,自第一段端部双向连续弯折返回凹口的第二段和第三段,自第二段端部连续弯折连接至过渡质量块的第四段,自第三段端部连续弯折连接至过渡质量块的第五段,五段曲臂顺应检测方向成束状强化刚度,并顺应驱动方向相间隔弱化刚度。

3.根据权利要求1所述解耦式微机械陀螺,其特征在于:所述过渡质量块包括基板,外框和梳齿驱动部,且过渡弹性梁包括用于连接外框半包围基板的第一过渡连接段,用于连接外框和梳齿驱动部的第二过渡连接段,以及用于跨接两侧梳齿驱动部的第三过渡连接段,其中第二过渡连接段通过若干锚点相接于衬底上,使整个过渡质量块和过渡弹性梁呈悬浮状。

4.根据权利要求3所述解耦式微机械陀螺,其特征在于:所述梳齿驱动部为过渡质量块的动力起点,且梳齿驱动部在对应驱动方向的外侧通过第三过渡连接段交互驱动力,梳齿驱动部在对应驱动方向的内侧通过第二过渡连接段向外框传递驱动力,外框通过第一过渡连接段向基板传递驱动力。

5.根据权利要求1所述解耦式微机械陀螺,其特征在于:对应扭摆弹性梁两侧的驱动电极施加有同步且相异的交流信号,两侧过渡质量块受驱朝互相相反...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄宇浩
申请(专利权)人:苏州感测通信息科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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