[發明專利]上下分立的雙電極分布式微陀螺儀及其制備方法

有效

• 申請號: 201610635051.0
• 申請日: 2016-08-04
• 公開（公告）號: CN106323259B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 張衛平;歐彬;劉朝陽;唐健;孫殿竣;邢亞亮;魏志方;崔峰;成宇翔;趙萬良;劉瑞鑫
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G01C19/5684
• 分類號: G01C19/5684;G01C19/5691
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 徐紅銀;郭國中

本發明提出了一種上下分立的雙電極分布式微陀螺儀及其制備方法，包括：單晶硅基底、中心固定支撐柱、微型諧振子、上電極、下電極、玻璃基底。所述上電極為多個，多個上電極分布均勻在微型諧振子的上側，構成均勻分布式上電極；所述下電極為多個，多個下電極均勻分布在微型諧振子的下側，構成均勻分布式下電極；本發明結合MEMS體硅加工工藝和表面硅加工工藝進行制作；本發明可提供不同的驅動、檢測方式及不同的工作模式，可工作在需要復雜控制的系統中；本發明可利用下電極和上電極分別進行驅動和檢測，減小驅動電極和檢測電極之間的寄生電容，提高檢測精度。

技術領域

本發明涉及微機電技術領域的微型陀螺儀，具體地，涉及一種上下分立的雙電極分布式微陀螺儀及其制備方法。

背景技術

陀螺儀是一種能夠檢測載體角度或角速度的慣性器件，在姿態控制和導航定位等領域有著非常重要的作用。隨著國防科技和航空、航天工業的發展，慣性導航系統對于陀螺儀的要求也向低成本、小體積、高精度、多軸檢測、高可靠性、能適應各種惡劣環境的方向發展。因此，MEMS微陀螺的重要性不言而喻。特別地，微型圓盤諧振陀螺儀作為MEMS微陀螺的一個重要研究方向，已經成為該領域的一個研究熱點。

對于微型陀螺儀而言，采用全角度控制技術，具有穩定性高、抗沖擊能力強、精度高、誤差小等優越特性，在航空航天、慣性導航以及民用消費電子等領域具有廣泛的應用前景。目前設計的陀螺儀的電極數量較少，限制了其在復雜控制系統中的應用；并且一般的陀螺儀只有一個面上的一套電極，驅動、檢測及控制電極之間存在一定的寄生電容及信號干擾，限制了其檢測精度。

基于此，迫切需要提出一種新的陀螺儀結構，使其避免或減小上述影響因素，同時擴展其應用范圍。

經檢索，公開號為CN104165623A、申請號為201410389616.2的中國發明專利申請，該發明提供了一種內外雙電極式微型半球諧振陀螺儀及其制備方法，包括：單晶硅基底、中心固定支撐柱、微型半球諧振子、外電極、外電極金屬焊接板、玻璃基底、金屬引線、圓形焊線盤、外電極金屬連接柱內電極和種子層。該發明可利用內電極和外電極分別進行驅動和檢測，減小驅動電極和檢測電極之間的寄生電容，提高檢測精度；為內電極和外電極提供了金屬引線及圓形焊線盤，便于信號施加和信號提取。

但是上述專利僅提供了內部分立電極和外部分立電極的微型半球陀螺儀的結構方案，無法為多種微型陀螺儀提供不同的電極分布方案。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種上下分立的雙電極分布式微陀螺儀及其制備方法，所述微陀螺儀結合MEMS體硅加工工藝和表面硅加工工藝進行制作，是一種新穎的加工工藝；可提供不同的驅動、檢測方式及不同的工作模式，可工作在需要復雜控制的系統中。

根據本發明的一個方面，提供一種上下分立的雙電極分布式微陀螺儀，包括：單晶硅基底、中心固定支撐柱、微型諧振子、上電極、下電極、玻璃基底；其中：

所述上電極為多個，多個上電極分布均勻在微型諧振子的上側，構成均勻分布式上電極，同時所述上電極設置于所述單晶硅基底的表面或者玻璃基底的表面；

所述下電極為多個，多個下電極均勻分布在微型諧振子的下側，構成均勻分布式下電極，同時所述下電極設置于所述單晶硅基底的表面或者玻璃基底的表面；

所述中心固定支撐柱的一端與所述單晶硅基底連接，所述中心固定支撐柱的另一端與所述微型諧振子連接；所述單晶硅基底與所述玻璃基底鍵合；

所述微型諧振子作為所述微陀螺儀的振動體，所述上電極和下電極用于微陀螺儀的驅動、檢測及控制。