一种mems三轴陀螺仪的制作方法_2

文档序号:9026658阅读:来源:国知局
适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0030]在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0031]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0032]参考图1,本实用新型提供了一种MEMS三轴陀螺仪,其包括衬底(视图未给出),以及弹性悬置在衬底上方的主质量块1,还包括驱动主质量块I在衬底上方转动的驱动电极8。本实用新型为了便于描述,以主质量块I的横向方向为X轴方向,以主质量块I的竖向方向为Y轴方向,以垂直于主质量块I所在平面的方向为Z轴方向。对于本领域的技术人员而言,应当理解的是,定义的X、Y、Z轴的方向只是为了便于描述,不应该用来限制本实用新型的保护范围,例如也可以定义主质量块I的竖向方向为X轴方向,定义主质量块I的横向方向为Y轴方向等。
[0033]参考图1、图2,在衬底上固定有锚点la,主质量块I通过一弹性梁连接在所述锚点Ia上,使得主质量块I在受到外界的驱动力时,可以以锚点Ia为转轴进行转动,该锚点Ia优选位于主质量块I的结构中心,使得主质量块I具有对称的结构。主质量块I与锚点Ia之间的这种连接结构属于本领域技术人员的公知常识。其中,所述弹性梁优选为第一十字弹性梁lb,从而可以使主质量块I稳固连接在锚点Ia上。当主质量块I受到外界相应的驱动时,使其可以以锚点Ia为转轴,扭转第一^h字弹性梁Ib变形,并在Z轴方向上顺时针或逆时针转动。
[0034]本实用新型的驱动电极8主要为主质量块I提供驱动力,该驱动电极8例如可以分布在主质量块I相对的两侧,并与主质量块I构成驱动电容。在本实用新型一个具体的实施方式中,参考图1,驱动电极8设置有四个,分别设置在主质量块I两个Y轴方向侧壁的上部、下部。驱动电极8可以通过锚点固定在衬底上,其与主质量块I的侧壁可以构成梳齿电容。近似位于主质量块I对角线方向上的两个驱动电极8为一组,两组驱动电极形成了差分驱动电容。以图1的视图方向为准,例如位于主质量块左上方、右下方的两个驱动电极8为一组,可以驱动主质量块I逆时针转动;位于主质量块I左下方、右上方的两个驱动电极8为一组,可以驱动主质量块I顺时针转动。当然对于本领域技术人员来说,四个驱动电极8也可以设置在主质量块I两个X轴方向侧壁的左方、右方,同样可以实现主质量块I的顺时针或逆时针驱动。
[0035]本实用新型的MEMS三轴陀螺仪,还包括用于检测X轴角速度、Y轴角速度的XY轴检测结构3,参考图2,所述XY轴检测结构3包括通过锚点2a弹性支撑在所述衬底上方的随动质量块2。与主质量块I的连接方式一致,在衬底上固定有锚点2a,随动质量块2通过一弹性梁连接在所述锚点2a上,使得随动质量块2在受到外界的驱动力时,可以以锚点2a为转轴进行转动。该锚点2a优选位于随动质量块2的结构中心,使得随动质量块2具有对称的结构。其中,所述弹性梁优选为第二十字弹性梁2b,从而可以使随动质量块2稳固连接在锚点2a上。当随动质量块2受到外界相应的驱动时,可以使其以锚点2a为转轴,扭转第二十字弹性梁2b变形,并在Z轴方向上逆时针或顺时针转动。
[0036]所述随动质量块2的侧壁通过驱动弹性梁25与主质量块I的侧壁连接在一起。在本实用新型一个优选的实施方式中,所述主质量块I上设置有通孔,所述随动质量块2悬置在衬底的上方并位于相应的通孔内,其中,所述驱动弹性梁25与随动质量块2的侧壁平行设置,其两端固定在主质量块I的侧壁上,所述驱动弹性梁25的中部位置连接在随动质量块2的侧壁上。当驱动电极8驱动主质量块I顺时针转动的时候,由于随动质量块2通过锚点2a固定在衬底上,这就使得主质量块I通过驱动弹性梁25驱动随动质量块2逆时针转动;基于相同的道理,当驱动电极8驱动主质量块I逆时针转动的时候,主质量块I通过驱动弹性梁25驱动随动质量块2顺时针转动。
[0037]本实用新型的驱动弹性梁25可以设置四个,分别分布在随动质量块2的四个侧壁方向,通过四个驱动弹性梁25来驱动随动质量块2的转动,使其可以对随动质量块2的四周具有很好的限制作用,保证随动质量块2只在X轴、Y轴所构成的平面内转动。
[0038]在所述随动质量块2上还分布有X轴检测质量块、Y轴检测质量块,分别用于X轴角速度、Y轴角速度的测量。在本实用新型一个优选的实施方式中,X轴检测质量块设置有两个,分别记为第一 X轴检测质量块20、第二 X轴检测质量块21 ;其中第一 X轴检测质量块20、第二 X轴检测质量块21位于随动质量块2的Y轴方向上,优选位于随动质量块2的Y轴中线上,且相对于随动质量块2的锚点2a对称分布,从而保证了随动质量块2的对称性。其中,第一 X轴检测质量块20、第二 X轴检测质量块21分别通过沿Y轴方向延伸的第一连接梁20a与随动质量块2连接在一起;
[0039]所述Y轴检测质量块优选设置有两个,分别记为第一 Y轴检测质量块22、第二 Y轴检测质量块23 ;该两个Y轴检测质量块22、23位于随动质量块2的X轴方向上,优选位于随动质量块2的X轴中线上,且相对于随动质量块2的销点2a对称分布,从而保证了随动质量块2的对称性。其中,第一 Y轴检测质量块22、第二 Y轴检测质量块23分别通过沿X轴方向延伸的第二连接梁22c与随动质量块2连接在一起。
[0040]第一 Y轴检测质量块22、第二 Y轴检测质量块23、第一 X轴检测质量块20、第二 X轴检测质量块21具有相同的结构,以第一 Y轴检测质量块22为例,参考图3,其包括具有第一可动电极22a、第二可动电极22b的两端,并且,第一可动电极22a、第二可动电极22b相对于第二连接梁22c对称分布。也就是说第一 Y轴检测质量块22沿着Y轴方向延伸,其中心位置连接在第二连接梁22c的中部。当受到Y轴方向的角速度时,在驱动电极8提供的驱动力下,使得第一 Y轴检测质量块22在科式力的作用下以第二连接梁22c为支点作类似跷跷板的运动,也就是说,其中一个可动电极上升、另一个可动电极下降,通过在衬底上相应的位置设置固定电极,使得第一可动电极22a、第二可动电极22b之间可以构成差分电容结构,以实现Y轴角速度的检测。
[0041]其中,由于第一 Y轴检测质量块22、第二 Y轴检测质量块23相对于随动质量块2的锚点2a对称分布,这就使得第一 Y轴检测质量块22与第二 Y轴检测质量块23上的检测电容也可以构成用于Y轴角速度检测的差分电容结构。
[0042]基于相同的道理,所述第一 X轴检测质量块20、第二 X轴检测质量块21的两端也具有第一可动电极、第二可动电极,其中该两个可动电极相对于第一连接梁22a对称分布。也就是说第一 X轴检测质量块20、第二 X轴检测质量块21沿着X轴方向延伸,其中心位置连接在第一连接梁20a的中部。当受到X轴方向的
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