[發明專利]一種MEMS陀螺儀

在審

• 申請號: 202210061281.6
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114623814A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 馬昭;占瞻;楊珊;闞梟;嚴世濤;李楊;彭宏韜;黎家健;陳秋玉;洪燕
• 申請（專利權）人: 瑞聲開泰科技（武漢）有限公司
• 主分類號: G01C19/5621
• 分類號: G01C19/5621
• 代理公司: 北京匯思誠業知識產權代理有限公司 11444
• 代理人: 姚寶然

本發明公開了一種MEMS陀螺儀，包括襯底、第一單元和第二單元，第一單元以及第二單元沿第一方向相對設置于襯底上，第一單元與第二單元通過耦合彈簧連接，襯底上還設有驅動電極以及檢測電極,其中：第一單元包括沿第二方向相對設置的第一質量塊和第二質量塊，第一組耦合結構通過第一組彈性梁與第一質量塊和第二質量塊連接；第二單元包括沿第二方向相對設置的第三質量塊和第四質量塊，第二組耦合結構通過第二組彈性梁與第三質量塊和第四質量塊連接。與現有技術相比，本發明的有益效果為MEMS陀螺儀采用對稱布局，便于實現差分檢測以及提高靈敏度。

技術領域

本發明涉及陀螺儀，特別是一種MEMS陀螺儀。

背景技術

微機械陀螺儀，即MEMS(Micro Electro Mechanical systems)陀螺儀，是一種典型的微型角速度微傳感器，由于其尺寸小、功耗低和加工方便等優勢在消費電子市場有著非常廣泛的應用。近年來隨著陀螺儀性能的逐步提升，廣泛應用于汽車、工業、虛擬現實等領域。

MEMS面外擺動陀螺儀是MEMS面外檢測陀螺儀中的典型代表。相關技術中的MEMS面外擺動陀螺儀的驅動模態繞錨點的軸擺動。當施加角速度Ω時，由于哥氏效應，陀螺儀將能量傳遞到檢測模態，使質量結構在相對驅動在面外擺動。通過檢測面外擺動的位移即可獲取Ω大小。然而，這種MEMS面外擺動陀螺儀的檢測電容小及靈敏度低。

發明內容

本發明的目的是提供一種MEMS陀螺儀，以解決現有技術中的技術問題。

本發明提供了一種MEMS陀螺儀，包括襯底、第一單元和第二單元，所述第一單元以及第二單元沿第一方向相對設置于所述襯底上，所述第一單元與所述第二單元通過耦合彈簧連接，所述襯底上還設有驅動電極以及若干檢測電極,其中：

所述第一單元包括沿垂直于所述第一方向的第二方向相對設置的第一質量塊和第二質量塊，所述MEMS陀螺儀還包括設置于所述第一質量塊和所述第二質量塊沿所述第二方向相對兩側的第一組耦合結構；所述第一組耦合結構通過第一組彈性梁與所述第一質量塊和所述第二質量塊連接；

所述第二單元包括沿所述第二方向相對設置的第三質量塊和第四質量塊，所述MEMS陀螺儀還包括設置于所述第三質量塊和所述第四質量塊沿所述第二方向相對兩側的第二組耦合結構；所述第二組耦合結構通過第二組彈性梁與所述第三質量塊和所述第四質量塊連接；所述第一組耦合結構與所述第二組耦合結構中沿所述第一方向相對的耦合結構均通過所述耦合彈簧連接。

如上所述的一種MEMS陀螺儀，其中，優選的是，所述第一組耦合結構包括設于所述第一質量塊的遠離所述第二質量塊的一側的第一耦合結構，設于所述第一質量塊和所述第二質量塊之間的第二耦合結構以及設于所述第二質量塊的遠離所述第一質量塊的一側的第三耦合結構；所述第一耦合結構、第二耦合結構以及第三耦合結構與所述第一質量塊和/或所述第二質量塊通過所述第一組彈性梁連接；

所述第二組耦合結構包括設于所述第三質量塊的遠離所述第四質量塊的一側的第四耦合結構，設于所述第三質量塊和所述第四質量塊之間的第五耦合結構以及設于所述第四質量塊的遠離所述第三質量塊的一側的第六耦合結構；所述第四耦合結構、第五耦合結構以及第六耦合結構與所述第三質量塊和/或所述第四質量塊通過所述第二組彈性梁連接；所述第一耦合結構與所述第四耦合結構、所述第二耦合結構與所述第五耦合結構、所述第三耦合結構與所述第六耦合結構之間均通過所述耦合彈簧連接。

如上所述的一種MEMS陀螺儀，其中，優選的是，所述驅動電極設于所述第一單元和所述第二單元之間，所述第一質量塊、所述第二質量塊、所述第三質量塊、所述第四質量塊的內側均設有活動驅動叉指，所述活動驅動叉指與所述驅動電極上的固定驅動叉指形成驅動電容。

如上所述的一種MEMS陀螺儀，其中，優選的是，所述若干檢測電極與所述第一單元和所述第二單元的沿所述第一方向的外側對應并分別與所述第一質量塊、所述第二質量塊、所述第三質量塊、所述第四質量塊間隔設置形成檢測電容。