[發明專利]一種組裝式半球諧振微陀螺儀及其加工工藝

有效

• 申請號: 201610013588.3
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105628013B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 夏敦柱;高海鈺
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C19/5691
• 分類號: G01C19/5691
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張華蒙

本發明公開一種組裝式半球諧振微陀螺儀，屬于微機電和慣性導航領域，上層玻璃襯底、外圍錨點結構和下層玻璃襯底由上而下依次設置，在上層玻璃襯底的底面的中心設有圓形凹槽，外圍錨點結構為中空的框型結構，圓形凹槽和外圍錨點結構的中空區域相連通形成腔體，在該腔體的中心設置半球殼諧振子；在上層玻璃襯底上等間距設置十六個電極，每個電極均分別與相對應的十六個電極孔相連，電極孔設置在上層玻璃襯底中；本發明還公開了一種組裝式半球諧振微陀螺儀加工工藝。本發明的一種組裝式半球諧振微陀螺儀實現了封裝，縮減了生產周期，提高了產生效率；本發明的半球殼諧振子和均布式電極的加工工藝簡單，尺寸較小，生產成本較低，適合批量化生產。

技術領域

本發明屬于微機電和慣性導航領域，具體涉及一種組裝式半球諧振微陀螺儀及其加工工藝。

背景技術

半球型諧振陀螺儀作為一種慣性姿態測量器件，具有很高的測量精度，超強的穩定性和可靠性，良好的抗沖擊振動性及溫度特性，獨特的關機抗輻射能力，超長的壽命，啟動時間短等突出優點，被慣性技術界認為是一種在21世紀先進的捷聯慣導系統中最理想的元件。

2014年，美國佐治亞理工大學的P.Shao等人在其最新的論文中介紹了一種利用3D-HARPSS工藝制作的自校準大電容電極的半球殼，半球殼的直徑為1200μm，厚度為1μm并且半球殼諧振陀螺儀的閉環敏感標度因數達到8.75 mv/°/S。

半球諧振子的成型至今為止一直是制約其發展的瓶頸，查閱資料，到目前為止，只有美國和俄羅斯制造出比較好的成品，其它國家僅處于研究階段或制造的產品性能較低。而且上述的利用3D-HARPSS工藝制作半球殼諧振陀螺儀的工藝復雜，并且半球殼的支撐面積是由犧牲層SiO₂的殘留面積決定的，因此使用HF超臨界干燥法刻蝕犧牲層釋放半球殼時，HF的濃度和刻蝕的時間非常關鍵，控制難度較大，可能造成支撐面積過大或者過小，嚴重影響了陀螺儀的工作性能。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種組裝式半球諧振微陀螺儀，本發明的另一目的在于提供一種組裝式半球諧振微陀螺儀的加工工藝，半球殼諧振子的加工工藝簡單，并且釋放半球殼時，不存在支撐面積難以控制的問題。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種組裝式半球諧振微陀螺儀，包括半球殼諧振子、外圍錨點結構、上層玻璃襯底、下層玻璃襯底、電極、圓形凹槽、電極孔、焊盤、金屬電極區和金屬引線；所述的上層玻璃襯底、外圍錨點結構和下層玻璃襯底由上而下依次設置，在上層玻璃襯底的底面的中心設有圓形凹槽，外圍錨點結構為中空的框型結構，圓形凹槽和外圍錨點結構的中空區域相連通形成腔體，在該腔體的中心設置半球殼諧振子；在上層玻璃襯底上等間距設置十六個電極，每個電極均分別與相對應的十六個電極孔相連，電極孔設置在上層玻璃襯底中；在下層玻璃襯底上設有對應半球殼諧振子的電極孔；在上層玻璃襯底上的四周等間距設置有焊盤，焊盤為方形且為十六個，焊盤通過金屬引線與相應的上層玻璃襯底中的電極孔相連；在下層玻璃襯底上設有金屬電極區，圓形金屬鍵合區通過金屬引線與下層玻璃襯底中電極孔相連。

所述的半球殼諧振子通過支撐柄鍵合在下層玻璃襯底上。

所述的電極孔與下層玻璃襯底底面的方形金屬焊盤相連。

所述的半球殼諧振子的直徑為1200~1500μm，厚度為1~5μm。

所述的半球殼諧振子和電極之間的間隙為5~20μm。

該組裝式半球諧振微陀螺儀的整體尺寸為3000μm×3000μm×1200μm。

一種組裝式半球諧振微陀螺儀的加工工藝，包括以下步驟：

1）形成鍵合區、焊盤和信號引線