一种陀螺仪谐振器及其压电电极连接方法与流程

本发明涉及陀螺仪技术领域，尤其涉及的是一种陀螺仪谐振器及其压电电极连接方法。

背景技术

圆柱形壳体振动陀螺是一种战术级陀螺，其检测角速度的工作原理是利用哥氏加速度。压电电极的粘贴工艺直接影响到信号的驱动与接收，良好的粘贴工艺对提高陀螺性能和陀螺的生产效率具有重要意义。目前压电电极的粘贴方法是用导电胶将压电电极粘贴到谐振器的底盘上，这种粘贴方式具有很大的弊端性：导电胶涂抹不均匀导致谐振器阻尼不均匀，引起陀螺的零偏漂移；因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种陀螺仪谐振器及其压电电极连接方法，旨在解决现有技术中导电胶涂抹不均匀导致谐振器阻尼不均匀的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种陀螺仪谐振器的压电电极连接方法，其中，包括步骤：

a、采用电感耦合等离子体对谐振器底盘的表面进行处理；

b、将谐振器放入溅射腔采用焊料对谐振器底盘的表面进行溅射处理形成一层厚度均匀可控的焊料膜；

c、将压电电极放在谐振器底盘的焊料膜上；

d、将带有压电电极的谐振器放入烘干箱中，进行加热处理，通过融化焊料膜完成压电电极与谐振器底盘的连接。

所述的陀螺仪谐振器的压电电极连接方法，其中，在所述步骤a之前包括步骤：s、依次用丙酮和水清洗谐振器底盘的表面。

所述的陀螺仪谐振器的压电电极连接方法，其中，所述步骤b具体包括：

b1、用胶带将谐振器安装座表面包住；

b2、将谐振器放入溅射腔采用焊料对谐振器底盘的表面进行溅射处理；

b3、将谐振器安装座表面的胶带去除。

所述的陀螺仪谐振器的压电电极连接方法，其中，所述溅射处理为采用铅锡焊料进行薄膜溅射成一层焊料膜。

所述的陀螺仪谐振器的压电电极连接方法，其中，所述焊料膜的厚度为10μm。

所述的陀螺仪谐振器的压电电极连接方法，其中，所述步骤c具体为：

将八片压电电极沿谐振器底盘的表面的径向对称排列。

所述的陀螺仪谐振器的压电电极连接方法，其中，所述八片压电电极分为四对压电电极，分别为驱动电极对、检测电极对、驱动反馈电极对及检测反馈电极对，每对压电电极中的两个压电电极之间相差180°。

所述的陀螺仪谐振器的压电电极连接方法，其中，所述加热处理的加热温度为200℃。

所述的陀螺仪谐振器的压电电极连接方法，其中，所述加热处理的保温时间为20分钟。

一种陀螺仪谐振器，其中，包括谐振器底盘和压电电极，所述压电电极采用如上述任意一项所述的陀螺仪谐振器的压电电极连接方法连接在所述谐振器底盘上。

有益效果：由于在谐振器底盘的表面进行溅射处理，并将压电电极放在谐振器底盘的表面上，再进行加热处理。在加热处理过程中，焊料会出现融化，融化的焊料与压电电极可以充分接触，解决了导电胶涂抹不均匀导致谐振器阻尼不均匀，引起陀螺的零偏漂移的问题。在冷却后，铅锡焊料重新凝固，压电电极就牢固地连接在所述谐振器底盘上了。

附图说明

图1是本发明中陀螺仪谐振器的压电电极连接方法的较佳实施例的流程图；

图2是本发明中陀螺仪谐振器的第一结构示意图；

图3是本发明中陀螺仪谐振器的第二结构示意图；

图4是本发明中陀螺仪谐振器的第三结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种陀螺仪谐振器的压电电极连接方法的较佳实施例：

如图2-图4所示，本发明所采用的陀螺仪谐振器包括：谐振器底盘10、压电电极20、安装座30、支撑结构40及谐振结构50。所述谐振器底盘10设置所述安装座30上，所述支撑结构40设置在所述谐振器底盘10的边缘上，所述谐振结构50设置在所述支撑结构40上，所述压电电极20连接在所述谐振器底盘10的表面上。所述谐振器底盘10呈圆形，所述谐振结构50和所述支撑结构40均呈圆管状，所述支撑结构40的管径小于所述谐振结构50的管径。所述谐振器底盘10为圆盘，其直径与所述支撑结构40的外径相等。所述安装座30呈圆管状，所述安装座30的管径小于所述谐振器底盘10的直径。谐振器底盘10、压电电极20、安装座30、支撑结构40及谐振结构50的轴心线均重合。所述压电电极20连接在所述谐振器底盘10上，采用的方法如下：

如图1所示，本发明实施例所述的陀螺仪谐振器的压电电极连接方法，包括以下步骤：

步骤s100、依次用丙酮和水清洗谐振器底盘10的表面。

具体地，所述步骤s100包括：

步骤s101、使用丙酮溶液将谐振器底盘10表面即待溅射表面的杂物清除。谐振器底盘10表面是指谐振器底盘10的外表面，即与所述安装座30同一侧的表面，将待溅射表面清洗干净，防止待溅射表面的杂物(如粉尘或有机物)影响溅射过程。例如，待溅射表面存在粉尘时，会造成溅射后表面不平整，无法连接压电电极20；待溅射表面存在有机物时，会造成溅射粒子无法附着在待溅射表面，导致溅射失败。当然还可以采用其他的溶液来清洗，例如，乙醇等。

步骤s102、使用水清除掉待溅射表面的丙酮溶液，擦拭干净。具体地，用水将待溅射表面的丙酮溶液清除，并将水擦拭干净。避免丙酮对溅射造成影响。

步骤s200、采用电感耦合等离子体对谐振器底盘10的表面进行处理。

具体地，采用电感耦合等离子体对谐振器底盘10的表面进行处理，即采用高压用等离子体轰击谐振器底盘10。通过该处理，目的在于清洁待溅射面即谐振器底盘10，有利于溅射处理，进而保证了压电电极20连接的可靠性。

步骤s300、将谐振器放入溅射腔采用焊料对谐振器底盘10的表面进行溅射处理形成一层厚度均匀可控的焊料膜。

具体的，步骤s300包括：

步骤s301、用胶带将谐振器安装座30表面包住。

步骤s302、将谐振器放入溅射腔采用焊料对谐振器底盘10的表面进行溅射处理。

步骤s303、将谐振器安装座30表面的胶带去除。

具体地，如果谐振器的安装座30上被溅射有溅射粒子，会导致压电电极20上下表面导通，导致陀螺仪信号无输出。为了防止谐振器的安装座30被溅射，采用普通透明胶带将谐振器的安装座30表面包住。在进行溅射处理后，再将谐振器的安装座30表面的胶带去除。当然，这里还可以采用其他的遮挡方法避免溅射处理过程中安装座30被溅射。

在本发明实施例中，所述溅射处理为采用铅锡焊料进行薄膜溅射成一层焊料膜60。

进一步地，溅射时间为1.5-2.5小时，优选的，溅射时间为2小时，所述焊料膜60的厚度为8-12μm，优选的，所述焊料膜60的厚度为10μm。经实验验证，焊料膜60厚度约为10μm时，压电电极20能完全粘贴在底盘上。厚度再大则多余，再小则不足。这里要使压电电极20，能够牢固地连接在所述谐振器底盘10，所述焊料膜60需要一定的厚度，才能使连接具有牢固性，但是，所述焊料膜60的厚度不能太厚，焊料太多易导致压电电极20上下表面导通，导致陀螺仪信号无输出，较佳的，所述焊料膜60的厚度为10μm。所述焊料膜60的厚度大小直接影响到陀螺仪信号的输出增益，采用焊料膜60溅射的方式可以精准控制焊料膜60的厚度和均匀性，以控制陀螺仪信号的输出增益。这里还可以采用其他焊料进行焊料膜60溅射，例如，采用金、镍铬铁合金等。

步骤s400、将压电电极20放在谐振器底盘10的焊料膜60上。

具体地，将八片压电电极20沿谐振器底盘10的焊料膜60的径向对称排列。

进一步地，所述八片压电电极20分为四对，分别为驱动电极对、检测电极对、驱动反馈电极对及检测反馈电极对，每对压电电极20中的两个压电电极20之间相差180°，比如分别位于0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°位置。驱动电极对与检测电极对相邻设置，驱动电极对与驱动反馈电极对相互垂直设置，检测电极对与检测反馈电极对相互垂直设置。例如，0°和180°位置为驱动电极对，45°和225°位置为检测电极对，90°和270°位置为驱动反馈电极对，135°和315°位置为检测反馈电极对。

步骤s500、将带有压电电极20的谐振器放入烘干箱中，进行加热处理，通过融化焊料膜60完成压电电极20与谐振器底盘10的连接。

具体地，将带有压电电极20的谐振器放入烘干箱中，进行加热处理，所述加热处理以升温速率为1-5℃/分钟升温至150℃-250℃，并保温15-25分钟，优选的，升温速率为3℃/分钟，加热温度为200℃，保温时间为20分钟。由于该升温速率较为缓慢，加热温度峰值较低，保温时间较短，不会影响谐振器的正常使用。当达到保温时间后，谐振器随空气冷却至室温，再将谐振器取出。在加热处理过程中，铅锡焊料形成的焊料膜60出现融化，由于铅锡焊料的量并不多，铅锡焊料并不会四溢，而且融化的铅锡焊料与压电电极20可以充分接触，不会出现像导电胶涂抹不均匀导致谐振器阻尼不均匀，引起陀螺的零偏漂移的问题。在冷却后，铅锡焊料重新凝固，压电电极20就牢固地连接在所述谐振器底盘10上了。

本发明所述的陀螺仪谐振器的压电电极连接方法，还具有如下优点：

1.由于谐振器底盘10较为光滑，采用导电胶粘接压电电极易脱落，而采用焊料膜连接(焊接)的方式进行粘贴较为牢固。

2.若用导电胶粘贴压电片，导电胶的涂抹厚度不可控制，导致陀螺信号的输出增益大小不一。若用本方法，焊料膜60的厚度可控制，均匀性较高，陀螺信号的输出增益可控制。

3.相对于导电胶粘贴工艺，本发明的方法易于实现工程化，提高生产效率。

本发明还提供了一种陀螺仪谐振器的较佳实施例：

如图2-图3所示，本发明实施例所述的陀螺仪谐振器包括：谐振器底盘10、压电电极20。所述压电电极20采用如上述任意一项所述的陀螺仪谐振器的压电电极连接方法连接在所述谐振器底盘10上，具体如上所述。所述陀螺仪谐振器还包括：安装座30、支撑结构40及谐振结构50，具体如上所述。

综上所述，本发明实现一种陀螺仪谐振器及其压电电极连接方法，所述方法包括：a、采用电感耦合等离子体对谐振器底盘的表面进行处理；b、将谐振器放入溅射腔采用焊料对谐振器底盘的表面进行溅射处理形成一层厚度均匀可控的焊料膜；c、将压电电极放在谐振器底盘的焊料膜上；d、将带有压电电极的谐振器放入烘干箱中，进行加热处理，通过融化焊料膜完成压电电极与谐振器底盘的连接。由于在谐振器底盘的表面进行溅射处理，并将压电电极放在谐振器底盘的表面上，再进行加热处理。在加热处理过程中，焊料会出现融化，融化的焊料与压电电极可以充分接触，解决了导电胶涂抹不均匀导致谐振器阻尼不均匀，引起陀螺的零偏漂移的问题。在冷却后，铅锡焊料重新凝固，压电电极就牢固地连接在所述谐振器底盘上了。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。