[發明專利]陀螺儀和電子設備

有效

• 申請號: 202010557102.9
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN113899353B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 裘安萍;施芹;胡啟方;趙陽;夏國明
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司;南京理工大學
• 主分類號: G01C19/5607
• 分類號: G01C19/5607
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 文小莉;臧建明

本申請實施例提供一種陀螺儀和電子設備，電子設備可以包括手機、電腦、手持計算機、對講機、可穿戴設備、虛擬現實設備、藍牙音響/耳機、或車載前裝等拍攝的移動或固定終端，通過陀螺儀包括襯底，第一外框架以及分別與第一外框架相連的驅動結構和檢測結構，驅動結構位于第一外框架內，包括相對于第一外框架的中心軸對稱的兩部分，檢測結構包括位于第一外框架兩側的兩部分，驅動結構和檢測結構均與襯底相連。這樣，該陀螺儀的驅動結構的力臂和力矩誤差較小，降低了陀螺儀的輸出誤差，提高了陀螺儀的靈敏度，同時還提高了陀螺儀的振動性能和適應性能。

技術領域

本申請實施例涉及微機電系統技術領域，特別涉及一種陀螺儀和電子設備。

背景技術

微機電系統(Micro?Electromechanical?System，MEMS)是指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置，其內部結構一般在微米甚至納米量級，是一個獨立的智能系統，主要由傳感器、動作器(執行器)和微能源三大部分組成。微機電系統涉及物理學、半導體、光學、電子工程、化學、材料工程、機械工程、醫學、信息工程及生物工程等多種學科和工程技術，為智能系統、消費電子、可穿戴設備、智能家居、系統生物技術的合成生物學與微流控技術等領域開拓了廣闊的用途。常見的產品包括MEMS加速度計、MEMS麥克風、微馬達、微泵、微振子、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器等以及它們的集成產品。

現有技術中，MEMS陀螺儀主要包括摻雜硅或者玻璃的襯底層和連接在襯底層上的器件層，該器件層包括兩個子結構、工字型框架、扭桿、多折梁和隔離結構，兩個子結構對稱布置在工字型框架內，并通過驅動梁與工字型框架相連，子結構包括檢測結構和驅動結構，檢測結構與驅動結構之間通過檢測支撐梁連接，工字型框架通過扭桿和多折梁與隔離結構相連，然后該隔離結構通過設置在隔離結構上的錨點與下面的襯底層上的固定基座鍵合。

然而，上述MEMS陀螺儀中的驅動結構布置在器件層結構的上下兩側，上下兩部分的驅動結構中的驅動梳齒之間會產生較大的力臂和力矩誤差，從而導致該MEMS陀螺儀容易產生較大的檢測誤差。

發明內容

本申請提供一種陀螺儀和電子設備，該陀螺儀的驅動結構中的驅動梳齒之間的力臂和力矩誤差較小，降低了輸出誤差，提高了陀螺儀的靈敏度，同時還提高了陀螺儀的振動性能和適應性能。

本申請第一方面提供一種陀螺儀，包括：襯底、第一外框架以及分別與所述第一外框架相連的驅動結構和檢測結構；所述驅動結構位于所述第一外框架內，所述驅動結構包括相對于所述第一外框架的中心軸對稱的兩部分，所述檢測結構包括位于所述第一外框架兩側的兩部分；所述驅動結構和所述檢測結構均與所述襯底相連。

本申請提供的陀螺儀，通過將驅動結構布置在陀螺結構的中間，使該陀螺儀的驅動結構中的驅動梳齒之間的力臂和力矩誤差較小，降低了輸出誤差，提高了陀螺儀的靈敏度，同時還提高了陀螺儀的振動性能和適應性能。同時，由于不同的檢測結構同時布置在第一外框架上，這樣使得不同的檢測結構連接在一起，在檢測結構運動時，能夠確保檢測梳齒運動的同步性。

在一種可能的實現方式中，所述檢測結構沿著第一方向位于所述第一外框架的兩側，所述第一方向與所述中心軸的延伸方向垂直；或者，

所述檢測結構沿著第二方向位于所述第一外框架的兩側，所述第二方向與所述中心軸的延伸方向平行。

在一種可能的實現方式中，所述檢測結構位于所述第一外框架兩側的兩部分中的每一部分均包括至少一個子檢測結構，每個所述子檢測結構包括：檢測電極和第二外框架；所述第二外框架與所述第一外框架固定連接，所述檢測電極的一端與所述襯底電連接，所述檢測電極的另一端懸空。

在一種可能的實現方式中，所述檢測電極上具有多個固定檢測梳齒，所述第二外框架的內邊緣具有多個活動檢測梳齒，多個所述固定檢測梳齒背離所述檢測電極的一端和多個所述活動檢測梳齒背離所述第二外框架的內邊緣的一端懸空，以使多個所述固定檢測梳齒和多個所述活動檢測梳齒相互交錯形成檢測電容。