[发明专利]具有单驱动的微机械单片式三轴陀螺仪

说明书

优先权要求

本申请要求发明人Acar于2010年9月18日递交的美国临时专利申请号为No.61/384,245且名称为“具有单驱动的微机械单片式三轴陀螺仪”的专利文件(代理人案号2921.100PRV)以及发明人Acar于2010年9月18日递交的美国临时专利申请号为No.61/384,246且名称为“具有单质量块的微机械三轴加速计”的专利文件(代理人案号2921.101PRV)的优先权，在此每一专利文件均作为本发明的参考内容。

另外，本申请与Acar等发明人于2010年8月3日递交的美国专利中请号为No.12/849,742且名称为“微机械的惯性传感器装置”的专利文件以及Marx等发明人于2010年8月3日递交的美国专利申请号为No.12/849,787且名称为“微机械装置及其制造方法”的专利文件相关联，在此每一专利文件均作为本发明的参考内容。

技术领域

本发明大体上涉及惯性传感器装置，尤其涉及微机械惯性传感器装置。

背景技术

几种单轴或多轴的微机械陀螺仪结构已集成在系统中以形成三轴陀螺仪组。然而，对于特定的应用，由分立的传感器组成的这种陀螺仪组的尺寸会过大且成本也会过高。即使多个单轴或多轴陀螺仪能够装配在单片微机电系统(MEMS)芯片上，也还是需要每个传感器都有其各自的驱动电子器件和传感电子器件。

而且，在消费者/移动、自动化以及航空航天/国防应用中，对三轴加速度检测的需求正在不断增加。许多单轴或多轴的微机械加速计结构已将分立的质量块用于每个加速度轴。在模具中加入多个传感器或多个质量块会增加集成的三轴加速计传感器的尺寸且提高其成本。

发明内容

除其它情况之外，本发明讨论了帽晶片和通孔晶片，所述帽晶片和通孔晶片被配置为对位于装置层的x-y面上的单质量块三轴陀螺仪进行封装。该单质量块三轴陀螺仪可包括主质量块部件、中心悬置系统和驱动电极。其中，所述主质量块部件悬置于单中心支架上，且所述主质量块部件包括向外朝所述三轴陀螺仪传感器边缘延伸的放射状部分，所述中心悬置系统被配置为在所述单中心支架上悬置所述三轴陀螺仪，所述驱动电极包括移动部分和固定部分，所述移动部分连接到所述放射状部分上，其中所述驱动电极和所述中心悬置系统被配置为使所述三轴陀螺仪围绕z轴(其垂直于x-y平面)以驱动频率振动。

此概述意在提供本专利申请主题的概述。并不旨在提供本发明专用的或全面的说明。具体实施方式的包含用于提供有关本专利申请的更多信息。

附图说明

在附图(其不一定按比例绘制)中，相同的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示同类部件的不同例子。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所论述的各个实施例。

图1大体示出了三自由度(3-DOF)惯性测量单元(惯性测量单元)的横断面示意图；

图2大体示出了三轴陀螺仪的一个实施例；

图3大体示出了三轴陀螺仪在驱动动作中的一个实施例；

图4大体示出了三轴陀螺仪的一个实施例，所述三轴陀螺仪包括在传感动作中响应于围绕x轴旋转的单质量块；

图5大体示出了三轴陀螺仪的一个实施例，所述三轴陀螺仪包括在传感动作中响应于围绕y轴旋转的单质量块；

图6大体示出了三轴陀螺仪的一个实施例，所述三轴陀螺仪包括在传感动作期间响应于围绕z轴旋转的单质量块；

图7和图8大体示出了三轴陀螺仪的实施例，所述三轴陀螺仪包括分别在反相运动和同相运动中的z轴陀螺仪耦合柔性轴承；

图9大体示出了三轴加速计的一个实施例；

图10大体示出了三轴加速计在传感模式中响应于x轴加速度的一个实施例；

图11大体示出了三轴加速计在传感模式中响应于y轴加速度的一个实施例；

图12大体示出了三轴加速计在传感模式中响应于z轴加速度的一个实施例；

图13大体示出了包含通孔晶片电极安置的系统的一个实施例；

图14大体示出了包含单质量块的三轴加速计的一个实施例的侧视图；

图15大体示出了3+3自由度(3+3DOF)惯性测量单元(IMU)的一个实施例；

图16大体示出了关于支架固定的所述中心悬置的一个实施例；

图17大体示出了所述中心悬置的一部分在驱动动作中的一个实施例。

具体实施方式