[發(fā)明專利]一種傾斜雙端音叉式硅微機(jī)械陀螺及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910044556.X
• 申請(qǐng)日: 2009-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN101666646A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳學(xué)忠;李圣怡;董培濤;謝立強(qiáng);肖定邦;陳志華;侯占強(qiáng);陳驕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C19/56
• 分類號(hào): G01C19/56;B81B7/02;B81C1/00;B81C3/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所
• 代理人: 周長清

1.一種傾斜雙端音叉式硅微機(jī)械陀螺，其特征在于：包括陀螺總成(11)和襯底(9)，所述陀螺總成(11)包括第一驅(qū)動(dòng)電極(1)、第二驅(qū)動(dòng)電極(2)、驅(qū)動(dòng)叉指(3)、支撐錨點(diǎn)(4)、框架(5)、彈性支撐梁(6)以及檢測(cè)叉指(7)，所述驅(qū)動(dòng)叉指(3)和檢測(cè)叉指(7)分別連接于框架(5)的兩端，所述驅(qū)動(dòng)叉指(3)和檢測(cè)叉指(7)與框架(5)均成70.5°的傾斜結(jié)構(gòu)，所述框架(5)的中部設(shè)有支撐錨點(diǎn)(4)，所述支撐錨點(diǎn)(4)的兩端通過彈性支撐梁(6)與框架(5)相連，所述第一驅(qū)動(dòng)電極(1)和第二驅(qū)動(dòng)電極(2)分別位于驅(qū)動(dòng)叉指(3)的兩側(cè)，所述支撐錨點(diǎn)(4)、第一驅(qū)動(dòng)電極(1)和第二驅(qū)動(dòng)電極(2)通過陽極鍵合的方式與襯底(9)鍵合在一起，所述彈性支撐梁(6)、框架(5)、驅(qū)動(dòng)叉指(3)以及檢測(cè)叉指(7)與襯底(9)之間留有間隙。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾斜雙端音叉式硅微機(jī)械陀螺，其特征在于：所述襯底(9)上與檢測(cè)叉指(7)的對(duì)應(yīng)位置處設(shè)有檢測(cè)電極(8)，所述檢測(cè)電極(8)與檢測(cè)叉指(7)構(gòu)成用來檢測(cè)檢測(cè)叉指(7)振動(dòng)的差分電容對(duì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾斜雙端音叉式硅微機(jī)械陀螺，其特征在于：所述檢測(cè)叉指(7)的根部制備有用來檢測(cè)檢測(cè)叉指(7)振動(dòng)的檢測(cè)壓阻(10)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的傾斜雙端音叉式硅微機(jī)械陀螺，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)叉指(3)和檢測(cè)叉指(7)均為兩個(gè)，所述第二驅(qū)動(dòng)電極(2)位于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)叉指(3)的中間，所述第一驅(qū)動(dòng)電極(1)呈倒U型將驅(qū)動(dòng)叉指(3)以及第二驅(qū)動(dòng)電極(2)包裹于其中。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的傾斜雙端音叉式硅微機(jī)械陀螺，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)叉指(3)的長度為6400μm，所述檢測(cè)叉指(7)的長度約為6600μm，所述驅(qū)動(dòng)叉指(3)和檢測(cè)叉指(7)的寬度均為350μm，所述彈性支撐梁(6)的厚度為92μm。

6.一種傾斜雙端音叉式硅微機(jī)械陀螺的制作方法，其特征在于步驟為：

①、將硅片氧化、光刻、腐蝕制作錨點(diǎn)處凸臺(tái)和驅(qū)動(dòng)電極部分的凸臺(tái)；

②、制作彈性支撐梁(6)：先將硅片氧化，然后進(jìn)行雙面光刻，以SiO₂作為掩模，雙面同時(shí)濕法腐蝕出彈性支撐梁(6)的結(jié)構(gòu)；

③、硅片重新氧化，以SiO₂作為掩模，光刻、濕法腐蝕出陀螺的框架(5)及驅(qū)動(dòng)叉指(3)、檢測(cè)叉指(7)，所述驅(qū)動(dòng)叉指(3)和檢測(cè)叉指(7)與框架(5)均成70.5°的傾斜結(jié)構(gòu)；

④、制作檢測(cè)元件；

⑤、將硅片和玻璃的襯底(9)進(jìn)行陽極鍵合，完成陀螺整體結(jié)構(gòu)的制作。

7.根據(jù)權(quán)利要求6的傾斜雙端音叉式硅微機(jī)械陀螺的制作方法，其特征在于：所述步驟④中，在玻璃的襯底(9)上濺射一層金屬鋁，光刻后腐蝕出檢測(cè)電極(8)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6的傾斜雙端音叉式硅微機(jī)械陀螺的制作方法，其特征在于：所述步驟④中，以SiO₂作為掩模，采用離子注入或硼源擴(kuò)散的方法，在檢測(cè)叉指(7)的根部制作檢測(cè)壓阻(10)。

9.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8的傾斜雙端音叉式硅微機(jī)械陀螺的制作方法，其特征在于：所述硅片為(110)晶向的硅片。

10.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8的傾斜雙端音叉式硅微機(jī)械陀螺的制作方法，其特征在于：所述步驟⑤完成后，將陀螺真空封裝于殼體內(nèi)以提高陀螺性能。