一种z轴mems音叉陀螺仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微机电系统领域，尤其涉及一种Z轴MEMS音叉陀螺仪。
【背景技术】
[0002]微机电陀螺仪主要用来测量运动物体的角速度，是基于半导体技术的惯性传感器，它具有尺寸小，功耗低，价格低廉的优点，可以用在智能手机，平板电脑等新兴消费类电子产品中实现体感应游戏的动作识别，导航定位等功能。MEMS陀螺仪基于科里奥利力来实现角速度信号的检测，其中包括驱动和检测两大部分。其中，驱动回路使得质量块以驱动轴固有频率做简谐运动，当质量块有与驱动方向垂直的角速度输入时，科里奥利力会在与驱动方向和输入角速度方向垂直的方向上产生，陀螺仪的检测端能检测到科里奥利力产生的位移，通过该检测信号即可测得角速度的大小。
[0003]现有的微机电陀螺仪，驱动质量块之间没有杠杆耦合，导致左右两边驱动质量块运动位移不一致，这样使得驱动和检测模态之间存在较大的耦合信号，而且质量块位移幅度不可控。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是至少在一定程度上解决前述缺陷，提供一种左右两边驱动质量块位移一致，质量块位移幅度可控的微机电音叉陀螺仪。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种Z轴MEMS音叉陀螺仪，包括基底及基底上的质量块，所述质量块包括左右分布的第一质量块及第二质量块，两个所述质量块的上下方向通过弹性梁连接有第一驱动质量块、第二驱动质量块、第三驱动质量块、第四驱动质量块，两个所述质量块的左右方向通过弹性梁连接有第一检测质量块、第二检测质量块、第三检测质量块、第四检测质量块；所述第一驱动质量块与第三质量块之间设有第一杠杆连接器，所述第二驱动质量块与第四驱动质量块之间设有第二杠杆连接器，两个所述杠杆连接器中部可转动地连接有锚点，所述锚点固定于基底；四个所述驱动质量块及四个所述检测质量块还通过弹性梁连接锚点；四个所述驱动质量块上设有驱动电容组，四个所述检测质量块上设有检测电容组；所述第二检测质量块与第三检测质量块之间设有折叠梁连接器。
[0006]进一步地，还包括有多个止挡柱，多个所述止挡柱固定于基底，两个所述质量块上设有与止挡柱外形匹配用以安装止挡柱的凹槽。
[0007]进一步地，所述止挡柱外表面均布有微凸起结构。
[0008]进一步地，所述止挡柱有四个，均布于两个所述质量块的上下底边。
[0009]进一步地，两个所述杠杆连接器包括连接器本体，所述连接器本体的两端设有连接驱动质量块的弹性端子，所述连接器本体的中部设有可转动地连接锚点的弹性端子。
[0010]进一步地，所述驱动电容组包括驱动固定梳齿与驱动可动梳齿，所述驱动可动梳齿固定在驱动质量块上，所述驱动固定梳齿固定在基底上。
[0011]进一步地，所述检测电容组包括检测固定梳齿与检测可动梳齿，所述检测可动梳齿固定在检测质量块上，所述检测固定梳齿固定在基底上。
[0012]进一步地，所述驱动电容组和检测电容组采用滑膜阻尼。
[0013]进一步地，两个所述质量块沿Y轴对称。
[0014]本实用新型通过连接左右两边驱动质量块的杠杆连接器控制左右两边驱动质量块的位移协调一致，通过止挡柱使质量块位移可控，结构简单，成本低廉。
[0015]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的结构示意图。
[0017]图2是本实用新型的驱动电容组结构局部放大图A。
[0018]图3是本实用新型的检测电容组结构局部放大图B。
[0019]图4是本实用新型的杠杆连接器结构局部放大图C。
[0020]图中:10，基底;20，质量块；21，第一质量块；211，凹槽；22，第二质量块；221，凹槽；30，弹性梁；41，第一驱动质量块；42，第二驱动质量块；43，第三驱动质量块；44，第四驱动质量块；45，驱动电容组；451，驱动固定梳齿；452，驱动可动梳齿；51，第一检测质量块；52，第二检测质量块；53，第三检测质量块；54，第四检测质量块；55，检测电容组；551，检测固定梳齿；552，检测可动梳齿；61，第一杠杆连接器；611，连接器本体；612、613，弹性端子；62，第二杠杆连接器；63，折叠梁连接器；70，锚点；80，止挡柱。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
[0022]如图1所示，本实用新型一种Z轴MEMS音叉陀螺仪，包括基底10及基底上的质量块20，质量块20包括左右分布的第一质量块21及第二质量块22，两个质量块21、22沿着Y轴对称分布且悬浮在基底10上。两个质量块21、22的上下方向通过弹性梁30连接有第一驱动质量块41、第二驱动质量块42、第三驱动质量块43、第四驱动质量块44，四个驱动质量块41?44沿着X轴、Y轴对称分布，且悬浮于基底10上。两个质量块21、22的左右方向通过弹性梁30连接有第一检测质量块51、第二检测质量块52、第三检测质量块53、第四检测质量块54，检测质量块51?54亦悬浮于基底上。第一驱动质量块41与第三质量块43之间设有第一杠杆连接器61，第二驱动质量块42与第四驱动质量块44之间设有第二杠杆连接器62，两个杠杆连接器61、62中部可转动地连接有锚点70，锚点70固定于基底10。本实用新型的杠杆连接器60、62可以绕着锚点70转动，从而保证四个驱动质量块41?44运动位移大小相同，方向相反。四个驱动质量块41?44及四个检测质量块51?54还通过弹性梁30连接锚点70。四个驱动质量块41?44上设有驱动电容组45，四个检测质量块51?54上设有检测电容组55。第二检测质量块52与第三检测质量块53之间设有折叠梁连接器63，折叠梁连接器保证检测质量块具有相同的谐振频率。
[0023]本实用新型的两个质量块21、22浮于基体上方，并可相对基体10转动，为控制质量块转动的幅度，本实用新型还包括有多个止挡柱80，该多个止挡柱固定于基底，一种优选实施方式中，两个质量块21、22上设有与止挡柱外形匹配用以安装止挡柱的凹槽211、221，止挡柱位于凹槽内，使得质量块的转动幅度得到控制。更优地，止挡柱80外表面均布有微凸起结构(图中未示)，微凸起结构使得止挡柱与质量块的接触面上一直有空隙存在，防止质量块与止挡柱接触时的真空吸附。最优地，该止挡柱80有四个，均布于两个质量块21、22的上下底边，即每个质量块的上下底边各匹配一个止挡柱。
[0024]图4提供了一种杠杆连接器61、62的优选实施方式，系图1中有关第一杠杆连接器部分C的局部放大图。该杠杆连接器61包括连接器本体611，连接器本体的两端设有连接第一、第三驱动质量块41、43的弹性端子612，连接器本体611的中部设有可转动地连接锚点70的弹性端子613，如此当第一杠杆连接器61左边下降时候，右边上升，并且左右两边位移一致。需要特别说明的是，第二杠杆连接器与第一杠杆连接器结构相同，此处不再赘述。
[0025]优选实施方式中，本实用新型的驱动电容组45包括驱动固定梳齿451与驱动可动梳齿452，驱动可动梳齿固定在驱动质量块上，驱动固定梳齿固定在基底上，参见图2。驱动电容组的驱动固定梳齿可以接受外部电路提供的驱动信号，将电压转化为静电力，驱动陀螺仪运动，驱动电容组的电容变化量与驱动位移成正比，通过外部的电容检测电路可以将驱动位移信号转化为电压信号，驱动电容组采用滑膜阻尼。检测电容组55包括检测固定梳齿551与检测可动梳齿552，检测可动梳齿固定在检测质量块上，检测固定梳齿固定在基底上，参见图3。检测电容组亦采用滑膜阻尼，检测电容组的固定梳齿可以接受外部电路提供的检测反馈信号，使得检测轴工作在力平衡状态。检测电容组的电容变化量与角速度大小成正比，这样通过外部的电容检测电路读出检测电容组电容变化量就知道角速度大小。本实用新型的陀螺仪沿着X轴、Y轴对称。
[0026]由电