一种抑制交叉轴耦合的三轴MEMS陀螺仪的制作方法

本发明涉及三轴陀螺仪，尤其涉及一种抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪。

背景技术：

1、目前市场上常见的三轴陀螺仪大多是将三个用于检测三个方向的单轴陀螺仪并排布置，这种结构的三轴陀螺仪体积大，不利于整体结构的小型化设置。虽然市场上也有一体式的三轴陀螺仪，但是受自身结构的限制，测量不同方向的角速度时存在交叉轴耦合的问题，降低了测量的准确度，不利于各个方向角速度的检测。

技术实现思路

1、基于以上所述，本发明的目的在于提供一种抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪，不仅解决了采用三个单轴陀螺仪分别检测三个方向的角速度时存在的体积大的问题，还解决了现有的一体式三轴陀螺仪在测量不同方向的角速度时存在的交叉影响的问题，提高了测量的准确度。

2、为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪，限定互相垂直的第一方向、第二方向及第三方向，所述抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪包括驱动结构、第一方向检测结构、第二方向检测结构及第三方向检测结构，所述驱动结构包括驱动电极和驱动连接框，所述驱动电极能够驱动所述驱动连接框沿第一方向往复运动，所述第一方向检测结构包括相连的第一连接弹性件和第一质量块，所述第二方向检测结构包括相连的第一过渡框和第二质量块，所述第三方向检测结构包括相连的第二过渡框和第三质量块，所述第三质量块上设有第三方向检测电极，所述驱动连接框分别与所述第一连接弹性件、所述第一过渡框和所述第二过渡框相连；

4、所述驱动电极驱动所述驱动连接框沿第一方向往复运动时，所述驱动连接框能够带动所述第一过渡框和所述第二过渡框沿所述第一方向往复运动，还能够通过所述第一连接弹性件带动所述第一质量块沿第二方向往复运动，所述第一质量块和与其正对的衬底形成的第一方向检测电极用于检测沿所述第一方向的角速度，所述第二质量块和与其正对的衬底形成的第二方向检测电极用于检测沿所述第二方向的角速度，所述第三方向检测电极用于检测沿所述第三方向的角速度。

5、作为一种抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪的优选方案，所述第一质量块的个数为两个，两个所述第一质量块沿所述第一方向通过中心锚接组件相连，所述中心锚接组件包括中心连接框、第一连接梁及中心锚点，所述第一连接梁固定在所述中心锚点上且两者均位于所述中心连接框内部，所述中心连接框分别与两个所述质量块和所述第一连接梁相连。

6、作为一种抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪的优选方案，所述驱动结构的个数为两个，两个所述驱动结构沿所述第二方向分布，两个所述驱动结构的所述驱动连接框能够沿反方向往复运动，所述第二方向检测结构、所述第一方向检测结构及所述第三方向检测结构沿所述第一方向依次分布，且均位于两个所述驱动结构之间。

7、作为一种抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪的优选方案，所述第二质量块和所述第一过渡框的个数均为两个，两个所述第二质量块和两个所述第一过渡框一一对应设置，每个所述第二质量块均通过第二连接弹性件和第三连接弹性件与一个所述第一过渡框相连，所述第二连接弹性件和所述第三连接弹性件能够沿所述第二方向伸缩，两个所述第二质量块之间通过第二连接梁相连，所述第一过渡框通过第一中间弹性件与衬底上的第二锚接块固定连接，所述第一中间弹性件能够沿所述第一方向伸缩。

8、作为一种抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪的优选方案，所述第一过渡框包括第一横框和两个分别位于所述第一横框两端的第一弯钩部，每个所述第二质量块上均设有沿所述第一方向延伸的两个第一安装槽，所述第一弯钩部和所述第二连接梁的一端均伸入所述第一安装槽内，且所述第二连接梁与所述第二质量块相连，两个所述第一安装槽和两个所述第一弯钩部一一对应，所述第一安装槽内设有所述第二连接弹性件，所述第一弯钩部和所述第二质量块之间通过所述第二连接弹性件连接，所述第二质量块和所述第一横框之间通过所述第三连接弹性件连接。

9、作为一种抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪的优选方案，所述第三质量块和所述第二过渡框的个数为两个，两个所述第三质量块和两个所述第二过渡框一一对应设置，每个所述第三质量块均通过第四连接弹性件和第五连接弹性件与一个所述第二过渡框相连，所述第四连接弹性件和所述第五连接弹性件均能够沿所述第二方向伸缩，两个所述第三质量块之间通过第三连接梁相连，所述第二过渡框通过第二中间弹性件与所述衬底上的第三锚接块固定连接，所述第二中间弹性件能够沿所述第一方向伸缩。

10、作为一种抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪的优选方案，所述第二过渡框包括第二横框和两个分别位于所述第二横框两端的第二弯钩部，每个所述第三质量块上均设有沿所述第一方向延伸的两个第二安装槽，所述第二弯钩部和所述第三连接梁的一端均伸入所述第二安装槽内，且所述第三连接梁与所述第三质量块相连，两个所述第二安装槽和两个所述第二弯钩部一一对应，所述第二安装槽内设有所述第四连接弹性件，所述第二弯钩部和所述第三质量块之间通过所述第四连接弹性件连接，所述第三质量块和所述第二横框之间通过所述第五连接弹性件连接。

11、作为一种抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪的优选方案，所述第二连接弹性件、所述第三连接弹性件、所述第四连接弹性件及第五连接弹性件均为u型梁，所述第二连接弹性件的弯曲刚度大于或者小于所述第四连接弹性件的弯曲刚度时，所述第三连接弹性件的弯曲刚度大于、小于或者等于所述第五连接弹性件的弯曲刚度；所述第二连接弹性件的弯曲刚度等于所述第四连接弹性件的弯曲刚度时，所述第三连接弹性件的弯曲刚度大于或者小于所述第五连接弹性件的弯曲刚度。

12、作为一种抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪的优选方案，所述第二连接梁为第一e型连接梁，所述第一e型连接梁包括第一横梁、第二横梁、第三横梁及一个第一竖梁，所述第一横梁、所述第二横梁及所述第三横梁沿所述第二方向依次分布，所述第一竖梁与所述第一横梁、所述第二横梁及所述第三横梁的同一端相连，所述第一横梁的另一端与一个所述第二质量块相连，所述第三横梁的另一端与另一个所述第二质量块相连，所述抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪还包括与所述第二横梁的另一端相连的第一锚点，所述第一锚点位于两个所述第二质量块之间。

13、作为一种抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪的优选方案，所述第三连接梁为第二e型连接梁，所述第二e型连接梁包括第四横梁、第五横梁、第六横梁及一个第二竖梁，所述第五横梁的扭转刚度大于或者小于所述第二横梁的扭转刚度，所述第四横梁、所述第五横梁及所述第六横梁沿所述第二方向依次分布，所述第二竖梁与所述第四横梁、所述第五横梁及所述第六横梁的同一端相连，所述第四横梁的另一端与一个所述第三质量块相连，所述第六横梁的另一端与另一个所述第三质量块相连，所述抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪还包括与所述第五横梁的另一端相连的第二锚点，所述第二锚点位于两个所述第三质量块之间。

14、本发明的有益效果为：本发明公开的抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪，分别采用第一方向检测结构、第二方向检测结构及第三方向检测结构检测第一方向、第二方向及第三方向的角速度，与现有的三轴陀螺仪相比，抑制了三个检测轴之间的交叉耦合，提高了测量的准确度，实现了单独检测三个方向的角速度的功能，若是不设置第一过渡框和第二过渡框，驱动连接框能够带动第二质量块和第三质量块沿第一方向运动并沿第三方向转动，增设的第一过渡框能够减小第二质量块沿第一方向运动时的转动幅度，增设的第二过渡框能够减小第三质量块沿第一方向运动时的转动幅度，使得该抑制交叉轴耦合的三轴mems陀螺仪的驱动运动更加平缓，此外，与现有的三个单轴陀螺仪组装的结构相比，驱动结构采用单路驱动，驱动电路更简单，有利于缩小集成电路芯片的体积、减少集成电路芯片的数量，利于整体结构的小型化设置。