感测设备的制作方法

本申请总体涉及感测设备，更具体地涉及诸如mems陀螺仪或mems加速计之类的感测设备。

背景技术：

诸如陀螺仪和加速计之类的惯性测量设备提供高精度感测。然而，在历史上，其成本、尺寸和功率要求已经妨碍了其在诸如消费者产品、游戏设备、汽车和手持定位系统之类的行业中的广泛使用。

最近，因为微电机技术已经使制造小型的陀螺仪和加速计成为可能，所以微机电系统(mems)传感器设备已经获得了来自多个行业的更多关注。小型化也实现了mems设备与读出电子设备在同一管芯上的集成，从而带来了更低的尺寸、成本和功耗以及通过减小噪声实现的更好的分辨率。诸如数字相机、3d游戏设备以及汽车传感器之类的消费者产品因为mems设备的多种优点而使用mems设备。消费者对于低成本、更精巧和用户友好设备的需求已经导致mems传感器的需求的急剧上升，因为mems传感器在极低的价格下提供了足够的可靠性和性能。

现有技术的mems设备(诸如美国专利no.7,543,496、7,578,189、7,892,876、8,173,470、8,372,67、8,528,404和8,166,816中所公开的现有技术的mems设备)能够感测绕轴和沿轴的旋转(即绕着轴旋转的角度或角速度)或平移运动(即沿轴的线加速度)。这些设备典型地包括由多个电极包围的谐振构件，所述多个电极通过电容性间隔与谐振构件隔开。

例如，图12所示的感测设备110对应于mems陀螺仪，并且包括谐振构件112和与谐振构件112隔开的多个电极118。每个电极118电容性地耦合到谐振构件112。更具体地，谐振构件112具有多个电容性表面部分122，多个电容性表面部分122均面对并且电容性地耦合到相关联的电极118的电容性表面部分128。电容性通道130由此被限定在谐振构件112和每个电极118之间。

谐振构件112能够在两个谐振模式——驱动模式和感测模式下运动。具体地，两个电极118a、118c是驱动电极，所述驱动电极可操作地在x方向上对谐振构件112施加驱动力，以激励谐振构件112并且使谐振构件112在驱动模式下以给定频率(例如，谐振构件112的固有频率)振动。如果谐振构件112旋转，则科里奥利效应将能量从驱动模式传递到感测模式并且导致谐振构件112在感测模式下振动。此外，两个电极118b、118d是感测电极，所述感测电极被配置为响应于谐振构件112在垂直于x方向的y方向上的感测模式运动而生成电流。因此可以分析这个电流以确定谐振构件112的旋转速率。

每个电极118与谐振构件112的波节轴对准(对于本公开，谐振构件的“波节轴(nodeaxis)”是穿过谐振构件的两个或更多个波节点的轴，并且“波节点(nodepoint)”指谐振构件在驱动模式或感测模式下振动时的反波节或波节之一)。更具体地，驱动电极118a、118c与穿过谐振构件112的两个波节点134a、134c的第一波节轴n1对准，并且，感测电极118b、118d与穿过谐振构件112的其他两个波节点134b、134d的第二波节轴n2对准。两个波节点134a、134c对应于谐振构件112在感测模式下的波节和谐振构件112在驱动模式下的反波节，而其他两个波节点134b、134d对应于谐振构件112在感测模式下的反波节和谐振构件112在驱动模式下的波节。此外，谐振构件112和电极118的电容性表面部分122、电容性表面部分128优选地成形和布置为使得其电容性通道130关于其相关联的波节轴对称。

理想地，当谐振构件112在零速率下(即，没有旋转)时感测模式将不被激励，以使谐振构件112在y方向上的感测模式运动是零，并且在感测电极118b、118d处不生成错误地指示旋转的电流输出。然而，如在下面进一步讨论的，即使当谐振构件112在零速率下时感测电极118b、118d的一些激励也可能出现。

例如，图12中的感测设备110典型地使用将单体材料分成谐振构件112和电极118的深反应离子蚀刻(drie)工艺来制造。在所蚀刻的单体的位置处与谐振构件112和电极118的电容性表面部分122、电容性表面部分128一起形成电容性通道130。如上面提及的，谐振构件112和电极118的电容性表面部分122、电容性表面部分128优选地成形和布置为使得其电容性通道130关于其相关联的波节轴对称。然而，由于形成每个通道130的端部时drie工艺中出现的缺陷，电容性表面部分122、电容性表面部分128可能在每个通道130的端部处具有导致通道130关于其相关联的波节轴非对称的缺陷。

图13示出在感测电极118b的电容性表面部分128b中形成使其电容性通道130b关于第二波节轴n2不对称的缺陷142的示例。当驱动电极118a、118c在驱动模式下操作以激励谐振构件112时，在谐振构件112的电容性表面部分122b处将经历一些驱动模式运动(参见例如，图13中指示谐振构件112的驱动模式运动的虚线146)。如果用于感测电极118b的电容性通道130b关于第二波节轴n2对称，则电容性表面部分122b的总电容性位移会是零，由此导致了在感测电极118b处的零电流。然而，因为电容性通道130b不对称，所以电容性表面部分122b的总电容性位移将是非零，由此在感测电极118b处产生错误地指示谐振构件112的旋转和可以随时间和温度改变的零速率输出(zro)。

此外，如果用于驱动电极118a、118c的电容性通道130a、130c中的一个或两个中存在非对称，则这个非对称可以导致驱动电极118a、118c也激励谐振构件112在零速率下的感测模式运动，其也可以在感测电极118b、118d处产生zro(即使用于感测电极118b、118d的电容性通道130b、130d完美地对称)。

引用列表

专利文献

[ptl1]美国专利no.7,543,496

[ptl2]美国专利no.7,578,189

[ptl3]美国专利no.7,892,876

[ptl4]美国专利no.8,173,470

[ptl5]美国专利no.8,372,677

[ptl6]美国专利no.8,528,404

[ptl7]美国专利no.8,166,816

技术实现要素：

下面给出本发明的示例实施例的简化概述。这里的概述不意在指出本发明的重要要素或勾画本发明的范围。这里的概述的唯一目的是以简化形式给出一些示例实施例，作为稍后给出的更详细描述的前言。

根据第一方面，一种感测设备，包括：能够在第一模式和第二模式下运动的谐振构件；以及电极。所述谐振构件具有电容性表面部分，所述电容性表面部分面对并且电容性地耦合到所述电极的电容性表面部分。在所述第一模式下沿所述谐振构件的电容性表面部分的每个点的位移与该点基本上相切。

在第一方面的一个示例中，所述谐振构件的电容性表面部分是弯曲的。

在第一方面的另一个示例中，所述谐振构件的电容性表面部分是凹状的。

在第一方面的又一个示例中，所述谐振构件的电容性表面部分是凸状的。

在第一方面的再一个示例中，所述谐振构件包括包括主体和突出部，所述突出部一体地连接到所述主体并且从所述主体突出，并且所述突出部限定所述谐振构件的电容性表面部分。在一个示例中，所述突出部沿所述谐振构件的波节轴从所述主体延伸，所述突出部包括近端部分和远端部分，所述远端部分宽于所述近端部分，并且所述远端部分限定所述谐振构件的电容性表面部分。在一个示例中，所述突出部的所述近端部分被连接到所述主体在所述第二模式下在与所述波节轴基本上平行的方向上位移的部分。在第一方面的另一个示例中，所述谐振构件包括主体，并且所述谐振构件的电容性表面部分是所述主体的凹陷的表面部分。

在第一方面的又一个示例中，所述感测设备包括基板；锚定器，所述锚定器相对于所述基板支撑所述谐振构件；以及解耦机构，用于柔性地将所述谐振构件与所述锚定器解耦。所述解耦机构包括：连接到所述锚定器的凸缘；环部分；将所述环部分连接到所述凸缘的多个第一弹性部分；以及将所述环部分连接到所述谐振构件的多个第二弹性部分。每个第一弹性部分具有比每个第二弹性构件的刚度小的刚度。

在第一方面的又一个示例中，一种陀螺仪，包括所述感测设备。

根据第二方面，一种感测设备，包括：能够在第一模式和第二模式下运动的谐振构件；以及电极。所述电极设置在所述谐振构件的两个电容性表面部分之间，以使所述谐振构件的两个电容性表面部分中的一个面对并且电容性地耦合到所述电极的一个电容性表面部分，并使所述谐振构件的两个电容性表面部分中的另一个面对并且电容性地耦合到所述电极的另一个电容性表面部分。在所述第一模式下沿所述谐振构件的所述两个电容性表面部分中的每一个的每个点的位移与该点基本上相切。

在第二方面的一个示例中，所述电极和所述谐振构件限定所述电极和所述谐振构件之间的电容性通道，并且所述谐振构件的所述两个电容性表面部分分别限定所述电容性通道的两个端部部分。

在第二方面的另一个示例中，所述谐振构件包括主体和一体地连接到所述主体并且从所述主体突出的两个突出部，并且所述电极设置在所述两个突出部之间。所述两个突出部中的一个限定所述谐振构件的所述两个电容性表面部分中的一个，并且所述两个突出部中的另一个限定所述谐振构件的所述两个电容性表面部分中的另一个。在第二方面的又一个示例中，所述谐振构件包括主体，并且所述谐振构件的每个电容性表面部分对应于所述主体的凹陷的表面部分。在第二方面的再一个示例中，所述电极沿所述谐振构件的波节轴设置。

根据第三方面，一种感测设备，包括：能够在第一模式和第二模式下运动的谐振构件，所述谐振构件包括主体和沿所述谐振构件的波节轴从所述主体延伸的突出部。所述突出部包括近端部分和远端部分，所述远端部分宽于所述近端部分。

在第三方面的一个示例中，所述感测设备包括沿所述波节轴与所述突出部对准的电极，其中所述突出部的所述近端部分限定所述谐振构件的电容性表面部分，所述电容性表面部分面对并且电容性地耦合到所述电极的电容性表面部分。

在第三方面的另一个示例中，所述突出部的所述近端部分被连接到所述主体在所述第二模式下在与所述波节轴基本上平行的方向上位移的部分。在第三方面的又一个示例中，在所述第一模式下沿所述谐振构件的电容性表面部分的每个点的位移与该点基本上相切。在一个示例中，所述谐振构件的电容性表面部分是弯曲的。

要理解的是，上面的总体描述和下面的详细描述都给出示例和说明性实施例。包括附图以提供对所描述的实施例的进一步理解，并且附图被并入且构成这个说明书的一部分。附图示出不同的示例实施例。

附图说明

在阅读结合附图的以下描述后，本发明的前面的和其他方面对本发明涉及的领域中的技术人员将变得清楚，在附图中：

图1是根据第一实施例的示例感测设备的示意平面图；

图2是根据第二实施例的感测设备的示意平面图；

图3是根据第三实施例的感测设备的示意平面图；

图4是根据第四实施例的感测设备的示意平面图；

图5是根据第五实施例的感测设备的放大示意平面图；

图6是根据第六实施例的感测设备的放大示意平面图；

图7是根据第七实施例的感测设备的放大示意平面图；

图8是根据第八实施例的感测设备的放大示意平面图；

图9是感测设备的示例解耦机构的示意平面图；

图10是用于感测设备的锚定器的部分透视截面示意图；

图11是在锚定器中形成狭缝的感测设备的放大示意平面图；

图12是现有技术中的示例感测设备的示意平面图；以及

图13是图12中的感测设备的放大视图。

具体实施方式

对附图所示的示例实施例进行描述。所示出的这些示例不旨在对本发明进行限制。例如，一个或多个方面可以在其他实施例甚至是其他类型的设备中使用。此外，本文使用的特定的术语仅为了方便并且不能被视为限制。

转到图1，现在将描述感测设备10的第一实施例。本示例中的感测设备10对应于mems陀螺仪。然而，感测设备10可以对应于其他示例中的诸如mems加速计之类的其他感测设备。

图1中的感测设备10包括相对于基板16被支撑的谐振构件12、以及与谐振构件12隔开的多个电极18。每个电极18电容性地耦合到谐振构件12。更具体地，谐振构件12具有多个电容性表面部分22，多个电容性表面部分22均面对并且电容性地耦合到相关联的电极18的电容性表面部分28。电容性通道30由此被限定在谐振构件12和每个电极18之间。

将在下文中进一步详细描述用于相对于基板16支撑谐振构件12的示例支撑结构。通常，相对于基板16柔性地支撑谐振构件12，以使谐振构件12能够在两个谐振模式——驱动模式和感测模式下运动。在本实施例中，两个电极18a、18c是驱动电极，所述驱动电极可操作地在x方向上对谐振构件12施加驱动力，以激励谐振构件12并且使谐振构件12在驱动模式下以给定频率(例如，谐振构件12的固有频率)振动。如果谐振构件12旋转，则科里奥利效应将能量从驱动模式传递到感测模式并且导致谐振构件12在感测模式下振动。此外，两个电极18b、18d是感测电极，所述感测电极被配置为响应于谐振构件12在垂直于x方向的y方向上的感测模式运动而生成电流。因此可以分析这个电流以确定谐振构件12的旋转速率。

谐振构件12和电极18的形状可以根据实施例、以及电极18的数量和相对于谐振构件12的布置变化。通常，谐振构件12可以是平面体，所述平面体沿x-y平面延伸并且具有中轴ω，中轴ω穿过谐振构件12的面心(即，质心)cm并且与x-y平面正交。此外，每个电极18优选地与谐振构件12的波节轴对准。例如，本实施例中的驱动电极18a、18c与穿过谐振构件12的两个波节点34a、34c的第一波节轴d对准，并且，感测电极18b、18d与穿过谐振构件12的其他两个波节点34b、34d的第二波节轴β对准。两个波节点34a、34c对应于谐振构件112在感测模式下的波节和谐振构件112在驱动模式下的反波节，而其他两个波节点34b、34d对应于谐振构件112在感测模式下的反波节和谐振构件112在驱动模式下的波节。第一和第二波节轴α、β分别基本上平行于x方向和y方向，并且在谐振构件12的中轴ω处彼此相交。此外，谐振构件12和电极18的电容性表面部分22、电容性表面部分28优选地成形和布置为使得其电容性通道30关于其相关联的波节轴α、β对称。

在一些示例中，谐振构件的电容性表面部分22中的一个或多个可以进行配置，以使在特定谐振模式(例如，驱动模式或感测模式)中谐振构件12沿电容性表面部分22的每个点的位移与该点基本上相切(对于本公开，“基本上相切(substantiallytangent)”或“基本上相切的(substantiallytangential)”表示偏离切线10度或小于10度、优选地偏离切线5度或小于5度、更优选地偏离切线2度或小于2度)。例如，在本实施例中，与驱动电极18a、18c相关联的电容性表面部分22a、22c均配置为使得在感测模式下沿电容性表面部分22的每个点的位移与该点基本上相切。同时，与感测电极18b、18d相关联的电容性表面部分22b、22d均配置为使得在驱动模式下沿电容性表面部分22的每个点的位移与该点基本上相切。

为了实现电容性表面部分22的这样的位移，本实施例中的谐振构件12包括：主体40；以及，多个突出部42，多个突出部42一体地连接到主体40并且沿x-y平面从主体40径向地向外突出(对于本公开，径向方向是垂直于谐振构件12的中轴ω并且与其相交的方向)。两个突出部42a、42c与第一波节轴α对准并且具有分别限定谐振构件12的电容性表面部分22a、22c的凸状表面，而其他两个突出部42b、42d与第二波节轴β对准并且具有分别限定电容性表面部分22b、22d的凸状表面。每个电容性表面部分22设置在谐振构件12的相关联的波节点34的附近。每个电容性表面部分22的曲率和与其相关联的波节点34的接近度可以实现：在感测模式下对于电容性表面部分22a、22c和在驱动模式下对于电容性表面部分22b、22d，沿电容性表面部分22的每个点的位移与该点基本上相切。

当谐振构件的电容性表面部分22b、22d的驱动模式位移沿表面基本上相切时，电容性表面部分22b、22d和其相关联的电极18b、18d的电容性表面部分28b、28d之间在y方向上的驱动模式距离将保持基本上恒定。因此，即使由于电极18b、18d的电容性表面部分28b、28d中的缺陷而使得电容性通道30b、30d是非对称的，在电极18b、18d处生成的最终的驱动模式电流也将基本上是零。因此，可以防止上述zro结果。此外，当谐振构件的电容性表面部分22a、22c的感测模式位移沿其表面基本上相切时，即使由于电极18a、18c的电容性表面部分28a、28c中的缺陷而使得电容性通道30a、30b是非对称的，也将防止驱动电极18a、18c以也导致zro结果的方式来激励感测模式。

要认识到，谐振构件12可以包括可以产生用于防止zro结果的其电容性表面部分22的相切位移的各种其他的结构。实际上，沿谐振构件12的表面点的位移将依赖于例如该点的(例如，相对于波节点的)位置和谐振构件的尺寸、形状、质量和材料性质，它们全部可以根据实施例变化。因此，谐振构件12及其电容性表面部分22的结构可以根据实施例极大地变化，以产生电容性表面部分22的相切位移。

例如，下面描述具有可以产生类似和/或替代效果的不同结构的感测设备10的其他实施例。对于下面的实施例，相同的附图标记用于指示类似或相同组件。适当时，将描述或以其他方式明确每个实施例中与其他实施例不同的方面，同时将省略相同的方面的描述。

图2示出第二实施例，其中谐振构件12的主体40是具有限定穿过主体40延伸的开口48的内周界46的环体。在这个实施例中，谐振构件12的突出部42沿波节轴α、β从主体40的内周界46朝着它的中轴ω径向地向内突出。突出部42类似地具有限定谐振构件12的电容性表面部分22的凸状表面。此外，电极18被布置在开口48之中，以使其电容性表面部分28面对其相关联的谐振构件12的电容性表面部分22。

图3示出第三实施例，其中谐振构件12的电容性表面部分22对应于主体40的凹陷的表面部分，所述凹陷的表面部分限定沿x-y平面并且朝着它的中轴ω径向地向主体40内延伸的相关联的凹陷56。两个凹陷56a、56c可以与第一波节轴d对准，而其他两个凹陷56b、56d可以与第二波节轴β对准。在这个示例中，电容性表面部分22是凹状的表面。

图4示出第四实施例，其中谐振构件12的主体40也是环体。在这个实施例中，谐振构件12的凹陷56沿其内周界46设置并且沿波节轴α、β远离中轴ω径向地向主体40内突出。电容性表面部分22同样是限定谐振构件12的凹陷56的凹状的表面。此外，电极18被布置在开口48之中，以使其电容性表面部分28面对其相关联的谐振构件12的电容性表面部分22。

在图2-图4中的实施例中的每一个中，谐振构件12的电容性表面部分22弯曲并且布置在相关联的波节点34附近。类似于第一实施例，第二实施例、第三实施例和第四实施例中的电容性表面部分22的曲率和与相关联的波节点34的接近度可以实现：在感测模式下对于电容性表面部分22a、22c和在驱动模式下对于电容性表面部分22b、22d，沿电容性表面部分22的每个点的位移与该点基本上相切。因此，第二实施例、第三实施例和第四实施例同样可以防止上述zro结果。

图5是第五实施例的放大视图，其中谐振构件12具有两个突出部42b’、42b”，这两个突出部42b’、42b”从其主体40径向地向外延伸并且设置在感测电极18b的两侧上，以使谐振构件12和感测电极18b之间的电容性通道30b围绕电极18b。谐振构件12和电极18b沿通道30b的表面电容性地彼此耦合。具体地，两个突出部42b’、42b”分别限定谐振构件12面对并且电容性地耦合到电极18b的两个电容性表面部分28b’、28b”的两个电容性表面部分22b’、22b”。谐振构件12的这两个电容性表面部分22b’、22b”分别限定电容性通道30b的两个端部部分60b’、60b”。同时，谐振构件12具有限定电容性通道30b的中间部分60b”’的电容性表面部分22b”’。

第五实施例中的电容性表面部分22b’、22b”被示出为平坦的，但是实际上将具有服从两次至五次多项式曲线的小的曲率。然而，电容性表面部分22b’、22b”类似地配置为使得在驱动模式下沿电容性表面部分22b’、22b”的每个点的位移与该点基本上相切。

如上面提及的，通常用于在传感器设备中形成电容性通道的drie工艺可能在通道的端部处的电容性表面部分中形成缺陷。在本实施例中，电容性通道30b的端部部分60b’、60b”处的电容性表面部分22b’、22b”配置为使得在驱动模式下沿电容性表面部分22b’、22b”的每个点的位移与该点基本上相切。因此，即使在电容性通道30b的端部部分60b’、60b”处出现缺陷，基本上相切的运动也可以防止上述zro结果。

此外，因为在电容性通道30b的中间部分60b”’处不可能出现缺陷，所以中间部分60b”’可能关于第二波节轴β保持对称。因此，即使电容性表面部分22b”’的运动在驱动模式期间非相切，电容性表面部分22b”’的总电容性位移也会是零，由此导致感测电极18b处的零电流。

要认识到，谐振构件12可以包括在感测设备10的其他电极18处的类似的突出部42。对于在驱动电极18a、18d处的突出部42，在其电容性通道的端部部分处的对应的电容性表面部分将在感测模式下而不是驱动模式下表现出基本上相切的位移。此外，可以利用如下实施例取得类似的关系和效果，其中谐振构件12是环形的并且电极18被布置在谐振构件12的中央开口之中，使突出部42在每个电极18的两侧从主体向内径向延伸。此外，突出部42可以具有与利用第五实施例示出的那些以外的替代形状。例如，在一些实施例中，突出部42可以基本上是矩形或方形。

图6是第六实施例的放大视图，其中谐振构件12具有径向地向主体40内延伸的两个凹陷56b’、56b”，并且感测电极18b具有布置在凹陷56b’、56b”中的两个突出部62b’，62b”，以使谐振构件12和感测电极18b之间的电容性通道30b围绕电极18b。类似于第五实施例，谐振构件12具有两个电容性表面部分22b’、22b”，这两个电容性表面部分22b’、22b”面对并且电容性地耦合到电极18b的两个电容性表面部分28b’、28b”。此外，谐振构件12的这两个电容性表面部分22b’、22b”分别限定电容性通道30b的两个端部部分60b’、60b”。

第六实施例中的电容性表面部分22b’、22b”对应于主体40的凹陷的表面部分，主体40的凹陷的表面部分分别限定两个凹陷56b’、56b”，并且类似地配置为使得在驱动模式下沿电容性表面部分22b’、22b”的每个点的位移与该点基本上相切。因此，即使在电容性通道30b的端部部分60b’、60b”处出现缺陷，在电容性表面部分22b’、22b”处的基本上相切的运动也可以防止上述zro结果。此外，因为在电容性通道30b的中间部分60b”’处不可能出现缺陷，所以中间部分60b”’可能关于第二波节轴β保持对称。因此，即使谐振构件12在中间部分60b”’处的电容性表面部分22b”’的运动在驱动模式期间非相切，电容性表面部分22b”’的总电容性位移也会是零，由此导致感测电极18b处的零电流。

要认识到，谐振构件12可以包括用于感测设备10的其他电极18的类似的凹陷56。对于在驱动电极18a、18c处的凹陷56，在其电容性通道的端部部分处的对应的电容性表面部分将在感测模式下而不是驱动模式下表现出基本上相切的位移。此外，可以利用以下实施例取得类似的关系和效果，其中谐振构件12是环形的并且电极18被布置在沿主体的内周界设置的凹陷56之中。此外，凹陷56可以具有与利用第六实施例示出的那些以外的替代形状。

一般而言，第五实施例和第六实施例的效果同样可以在以下任一结构中实现，其中谐振构件12和电极18限定围绕电极18的电容性通道30，以使得电极18被布置在谐振构件12的两个电容性表面部分22之间，这两个电容性表面部分22限定电容性通道30的端部部分，并且在感测模式下对于驱动电极或在驱动模式下对于感测电极在基本上相切的方向上位移。图7是第七实施例的放大视图，其中谐振构件12具有沿第二波节轴β从其主体40径向地向外延伸的突出部42b。突出部42b具有靠近主体40设置的近端部分66和远离主体40设置的远端部分68。远端部分68限定谐振构件12面对并且电容性地耦合到电极18b的电容性表面部分28b的电容性表面部分22b。在这个示例中，谐振构件12的电容性表面部分22b基本上是平坦的。

远端部分68宽于近端部分66(其宽度沿x-y平面在垂直于第二波节轴β的方向上进行测量)。具体地，远端部分68的电容性表面部分22b宽于近端部分66连接到主体40的部分72的基部70。因此，在主体40的部分72处的感测模式位移(其基本上平行于第二波节轴β)将传递到电容性表面部分22b，电容性表面部分22b提供用于电容性耦合到电极18b并且将有效地放大在电极18b处产生的感测模式电流的更大的表面面积。对于本公开，“基本上平行”表示偏离平行10度或小于10度、优选地偏离平行5度或小于5度、更优选地偏离平行2度或小于2度。

要认识到，谐振构件12可以包括在感测设备10的其他电极18处的类似的突出部42。对于在驱动电极18a、18c处的突出部42，在远端部分68处的对应的电容性表面部分将有效地放大由驱动电极18a、18c在谐振构件12中产生的驱动模式激励。此外，可以利用以下实施例取得类似的关系和效果，其中谐振构件12是环形并且电极18被布置在谐振构件12的中央开口之中，使突出部42在每个电极18的两侧从主体40向内径向延伸。此外，突出部42可以具有与利用第七实施例示出的那些以外的替代形状。例如，在一些实施例中，突出部42的近端部分66和/或远端部分68可以渐缩，以使其宽度沿其相关联的波节轴在径向向外的方向上增大。

图8示出作为第七实施例的变化的第八实施例，其中远端部分68的电容性表面部分22b是弯曲的表面。具体地，电容性表面部分22b是凸状的，并且布置为使得沿电容性表面部分22b的每个点设置在其相关联的波节点34b的附近。类似于第一实施例，电容性表面部分22b的曲率和与相关联的波节点34b的接近度可以实现：在感测模式下沿电容性表面部分22b的每个点的位移与该点基本上相切。因此，电容性表面部分22b同样可以防止上述zro结果。要认识到，第八实施例的突出部42可以应用在感测设备10的其他电极18处。对于在驱动电极18a、18d处的突出部42，在其远端部分处的对应的电容性表面部分将在感测模式下而不是驱动模式下表现出基本上相切的位移。此外，可以利用如下实施例取得类似的关系和效果，其中谐振构件12是环形的并且电极18被布置在谐振构件12的中央开口之中，使突出部42在每个电极18的两侧从主体向内径向延伸。此外，在突出部42的远端部分处的电容性表面部分可以具有诸如例如凹曲率的其他曲率。

如上面参考图1提及的，相对于基板16柔性地支撑谐振构件12，以使谐振构件12能够在两个谐振模式——驱动模式和感测模式下运动。美国专利申请公开no.2016/0327390(通过引用将其整体并入本文)公开了用于相对于基板柔性地支撑谐振构件的各种示例结构(被称为“解耦机构”)，可以将它们应用到本公开的感测设备10。因为这些结构将谐振构件附接到支撑结构(例如，锚定器)以使得谐振构件与已固定的支撑结构柔性地解耦，并且可以在具有很少或没有来自已固定的支撑结构的影响的情况下振动，所以这些结构被称为“解耦机构”。

本公开的图9中示出解耦机构80的一个特定的示例，其示出其中的谐振构件12的主体40是环形的并且由锚定二器82支撑的实施例的放大视图。锚定器82固定到基板，基板设置在主体40和锚定器82下方，因此在图9中不可见。解耦机构80将谐振构件12附接到锚定器82以使谐振构件12与锚定器82柔性地解耦，并且可以在具有很少或没有来自锚定器82的影响的情况下振动。

如图9所示，解耦机构80具有凸缘86、多个第一弹性部分88、环部分90和多个第二弹性部分92。凸缘86是环形的并且包围锚定器82。凸缘86被直接连接到锚定器80并且具有与圆的方向对准的孔94以减小其刚度。环部分90包围凸缘86并且设置在主体40和凸缘86之间。第一弹性部分88将凸缘86连接到环部分90，并且每一个均具有第一连接部分96a、在圆周方向上延伸的主体部分96b、以及两个第二连接部分96c。对于每个第一弹性部分88，第一连接部分96a将凸缘86连接到主体部分96b的中心，而第二连接部分96c将主体部分96b的端部连接到环部分90。第一弹性部分88的第一连接部分96a关于锚定器64的中心(其与谐振构件12的中轴ω重合)在每个角度θ1处进行布置，其中角度θ1是约45度。第二弹性部分92将环部分90连接到主体40，并且每一个均具有两个第三连接部分98a、在圆周方向上延伸的主体部分98b、以及第四连接部分98c。对于每个第二弹性部分92，第三连接部分98a将环部分90连接到主体部分98b的端部，而第四连接部分98c将主体部分98b的中心连接到主体40。第二弹性部分92的第四连接部分98c关于锚定器64的中心在每个角度θ2处进行布置，其中角度θ2是约90度。此外，第二弹性部分92的第四连接部分98c与第一弹性部分88的第一连接部分96a径向地对准，并且优选地连接到主体40的具有基本上相同的刚度的各部分。

每个第一弹性部分88的总体尺寸小于每个第二弹性部分92的总体尺寸，并且第一弹性部分88的数量大于第二弹性部分92的数量。具体地，解耦机构80包括八个第一弹性部分88和四个第二弹性部分92。此外，第一弹性部分88、环部分90和第二弹性部分92由单晶硅制成。

振动期间来自谐振构件12的总能量损失可以如以下公式所示地进行表示：

[数学式1]

qanchor对应于从谐振构件12到锚定器82的能量损失。这个能量损失可以耦合到另一个模式，导致zro结果。例如，一些能量可以从驱动模式流动到感测模式并且导致zro结果。qtd对应于来自谐振构件12的由于感测设备10的机械共振与热模式的交互而引起的能量损失。机械域和热量域通过导致热弹性阻尼(ted)的热膨胀系数(cte)彼此耦合。

如果解耦机构80具有更低的刚度，则能量变得难以从其弹性部分88、92输出，并且qanchor能量损失可以减小。在这个实施例中，每个第一弹性部分88的刚度低于每个第二弹性部分92的刚度。每个第一弹性部分88的刚度可以通过减小其尺寸而降低。例如，每个第一弹性部分88的厚度和/或第一连接部分96a、主体部分96b、和/或第二连接部分96c的圆周宽度可以减小。附加地或备选地，每个第一弹性部分88的刚度可以通过使用具有低的弹性模量的材料而降低。虽然每个第一弹性部分88的刚度低，但是第一弹性部分88的总刚度由于其数量多而高。因此，qanchor能量损失可以(由于每个第一弹性部分88的低刚度)减小，同时(由于第一弹性部分88的总刚度)保证感测设备10不易受到平面外的冲击和振动的影响。此外，qanchor能量损失可以通过沿谐振构件的晶体取向的第一方向和垂直于晶体取向的第二方向设置第二弹性部分92的第四连接部分98c而减小。例如，在本实施例中，第四连接部分98c的数量是四。两个第四连接部分98c沿对应于谐振构件12的[110]晶体取向方向的第一轴d1设置，而其他两个连接部分98c设置在垂直于第一轴d1的第二轴d2上。qanchor能量损失可以通过利用孔94降低凸缘86的刚度而减小。

与谐振构件12之间具有更宽的连接点和更坚硬的弹性部分可以改善qted，因为其减小了振动期间在该区域上的应变变化。在本实施例中，每个第二弹性部分92的刚度大于每个第一弹性部分92的刚度。因此，qted得到改善。

环部分90用作缓冲器。它组合了来自不同连接点的谐振构件12的位移并且使其彼此相消，减小了环部分90处的总位移并且减小了传递到锚定器82的任何能量。因为第一弹性部分88和第二弹性部分92经由环部分90连接，所以第一弹性部分88和第二弹性部分92彼此的干扰可以减小。因此，可以独立地获得在第一弹性部分88处改善锚定器损失的好处和在第二弹性部分92处改善qted的好处。因此，解耦机构80可以改善锚定器损失和qted两者。

本实施例中的第一弹性部分88每一个均具有比每个第二弹性部分92的刚度更低的刚度。因此，比较容易设计解耦机构80，以使凸缘86和第一弹性部分88具有在环部分90的内侧改善锚定器损失的好处，同时环部分90的外侧具有独立的改善qted的好处。要认识到，在一些示例中，第一弹性部分88可以具有更高的刚度并且第二弹性部分92可以具有更低的刚度。然而，如果解耦机构80被设计为使第一弹性部分88具有高刚度并且通过孔94使凸缘86具有低刚度，则难以取得环部分90的内侧和外侧的这种独立的好处。

图9中的解耦机构80可以应用到将电极18布置在谐振构件12的外周界外部的上述实施例中的任一个。此外，要认识到，解耦机构80可以包括各种其他的结构。例如，第四连接部分98c可以沿诸如[100]取向之类的谐振构件12的其他晶体取向对准。作为另一个示例，解耦机构可以包括总共八个第四连接部分98c。在这样的示例中，一些第四连接部分98c可以沿谐振构件12的[110]取向对准而其他的则沿[100]取向对准。随着第四连接部分98c的数量增加，热弹性阻尼的影响增加，由此提供更低的qted。用于解耦机构80的其他示例结构在‘390公开中公开。

图10示出用于锚定器82的示例结构，其中锚定器82具有由多晶硅制成的第一区域102a和由第一区域102a包围的由单晶硅制成的第二区域102b。第一区域102a将锚定器82连接到解耦机构80并且可以提供感测设备10和基板16之间的电连接。同时，在第二区域102b下方形成空隙104，以使其整个底表面与基板16隔开。在制造锚定器82期间，第二区域102b经由二氧化硅被连接到基板16，并且空隙104通过在以后去除二氧化硅而创建。通过仅经由第一区域102a连接锚定器82和基板16，锚定器82的刚度减小，并且具有改善锚定器损失的好处。

典型地，更小的锚定器82将提供更小的能量损失路径并且因此可能有助于设计。然而，减小锚定器82的半径可以使感测设备10更易受平面外的冲击和振动的影响。图11示出锚定器82的实施例，其中在第一区域102a中形成狭缝106以减小锚定器82的尺寸而没有减小其半径。因此，锚定器82处的能量损失减小。

已经参考上述示例实施例描述了本申请。其他人在阅读和理解本说明书以后将想到修改和改变。包括本发明的一个或多个方面的示例实施例旨在包括出现在随附权利要求的范围之中的所有这样的修改和改变。