[發(fā)明專利]基于巨磁阻效應(yīng)的微機(jī)械陀螺儀

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210208903.X
• 申請(qǐng)日: 2012-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN102706338A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李孟委;劉澤文;杜康;劉俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);中北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C19/5656
• 分類號(hào): G01C19/5656
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微慣性導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于巨磁阻效應(yīng)的微機(jī)械陀螺儀。

背景技術(shù)

目前，微型機(jī)械陀螺儀常用的檢測(cè)方式是電容式和壓阻式，壓阻式是基于高摻雜硅的壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)的，高摻雜硅形成的壓敏器件對(duì)溫度有較強(qiáng)的依賴性，其由壓敏器件組成的電橋檢測(cè)電路也會(huì)因溫度變化引起靈敏度漂移；電容式精度的提高是利用增大電容面積，由于器件的微小型化，其精度因有效電容面積的縮小而難以提高。

微機(jī)械陀螺儀對(duì)角速度的測(cè)量是靠檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)力電轉(zhuǎn)換來(lái)完成的，其靈敏度、分辨率是十分重要的，由于陀螺儀微型化和集成化，檢測(cè)的敏感區(qū)域隨之減小，故而使檢測(cè)的靈敏度、分辨率等指標(biāo)已達(dá)到敏感區(qū)域檢測(cè)的極限狀態(tài)，從而限制了陀螺儀檢測(cè)精度的進(jìn)一步提高，很難滿足現(xiàn)代軍事、民用裝備的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。

有鑒于此，本發(fā)明需要提供基于巨磁阻效應(yīng)的微機(jī)械陀螺儀，該微機(jī)械陀螺儀為基于巨磁阻效應(yīng)的基于巨磁阻效應(yīng)的微機(jī)械陀螺儀，至少可以提高微機(jī)械陀螺儀的檢測(cè)精度。

本發(fā)明提供了一種基于巨磁阻效應(yīng)的微機(jī)械陀螺儀，包括：鍵合基板；兩組巨磁敏電阻，所述兩組巨磁敏電阻設(shè)在所述鍵合基板的上表面，且所述兩組巨磁敏電阻分別由回折形電阻構(gòu)成；和微陀螺，所述微陀螺設(shè)在所述鍵合基板的上方并與所述鍵合基板連接，且微陀螺包括：對(duì)應(yīng)地設(shè)在所述兩組巨磁敏電阻上方的兩個(gè)敏感質(zhì)量塊，所述兩個(gè)敏感質(zhì)量塊的下表面上設(shè)有鐵磁性薄膜層且所述鐵磁性薄膜層與所述巨磁敏電阻的上表面之間間隔開，且所述敏感質(zhì)量塊可沿垂直于所述巨磁敏電阻的上表面的方向振動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于巨磁阻效應(yīng)的微機(jī)械陀螺儀，采用整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊合理，既能充分利用空間，又能抑制驅(qū)動(dòng)對(duì)檢測(cè)的影響，適合器件的自解耦和微型化，敏感質(zhì)量塊的下表面制作有鐵磁性薄膜層，其正對(duì)于鍵合基板上的區(qū)域制作有巨磁敏電阻，在微弱的磁場(chǎng)變化下巨磁敏電阻的阻值發(fā)生劇烈的變化，該變化可將微機(jī)械陀螺的靈敏度提高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，此裝置的檢測(cè)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、使用方便、可靠性好，適合微型化。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述鐵磁性薄膜層為多層結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述鐵磁性薄膜層包括在半導(dǎo)體材料襯底層上依次排布的二氧化硅層、二氧化鈦層、鉑層、鐵酸鈷層和鐵酸鉍層。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述巨磁敏電阻包括在半導(dǎo)體材料襯底層上依次排布的鉭層、鎳鐵層、銅層、鈷層、錳層和鉭層。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述微陀螺進(jìn)一步包括：檢測(cè)梁，所述檢測(cè)梁與所述敏感質(zhì)量塊連接；連接外框，所述連接外框與所述檢測(cè)梁連接，且所述連接外框的相對(duì)側(cè)形成有第一梳齒；連接外框伸出臂，所述連接外框伸出臂由所述連接外框向外伸出，且所述連接外框伸出臂上設(shè)有第二梳齒；和驅(qū)動(dòng)梁，所述驅(qū)動(dòng)梁與所述連接外框和鍵合基板分別連接，以對(duì)所述敏感質(zhì)量塊進(jìn)行定位。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述鍵合基板上設(shè)置有與所述驅(qū)動(dòng)梁連接的錨點(diǎn)，以通過(guò)所述錨點(diǎn)將所述驅(qū)動(dòng)梁鍵合在所述鍵合基板上，并將所述連接外框懸于所述鍵合基板之上。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述鍵合基板上設(shè)有與所述第一梳齒交叉吻合的第一梳齒基座和與所述第二梳齒交叉吻合的第二梳齒基座，所述第一梳齒基座和所述第二梳齒基座上分別形成有梳齒，所述梳齒可伸入到所述第一梳齒和所述第二梳齒中。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述敏感質(zhì)量塊為矩形，且內(nèi)嵌在所述連接外框之中，所述敏感質(zhì)量塊四個(gè)角通過(guò)檢測(cè)梁與所述連接外框連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述鍵合基板與所述連接外框之間形成有鍵合層，所述鍵合層包括在半導(dǎo)體材料襯底層上由下至上依次排布的鈦層和金層。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述鍵合基板上設(shè)有鍵合位連接線。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于巨磁阻效應(yīng)的微機(jī)械陀螺儀的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于巨磁阻效應(yīng)的微機(jī)械陀螺儀的主視示意圖；

圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于巨磁阻效應(yīng)的微機(jī)械陀螺儀的微陀螺的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于巨磁阻效應(yīng)的微機(jī)械陀螺儀的微陀螺的為平面結(jié)構(gòu)示意圖；