[发明专利]内分立外环形的双电极分布式微陀螺仪及其制备方法

说明书

本发明提出了一种内分立外环形的双电极分布式微陀螺仪及其制备方法，其中：中心固定支撑柱一端与单晶硅基底连接，另一端与微型谐振子连接；外电极设置于单晶硅基底或玻璃基底的表面；内电极设置于单晶硅基底或玻璃基底的表面；单晶硅基底与玻璃基底键合；本发明结合MEMS体硅加工和表面硅加工工艺进行制作；本发明可提供不同的驱动、检测方式及不同的工作模式，可工作在需要复杂控制的系统中；可利用内电极和环形一体式外电极分别进行驱动和检测，减小驱动电极和检测电极之间的寄生电容，提高检测精度。

技术领域

本发明涉及微机电技术领域的微型陀螺仪，具体地，涉及一种内分立外环形的双电极分布式微陀螺仪及其制备方法。

背景技术

陀螺仪是一种能够检测载体角度或角速度的惯性器件，在姿态控制和导航定位等领域有着非常重要的作用。随着国防科技和航空、航天工业的发展，惯性导航系统对于陀螺仪的要求也向低成本、小体积、高精度、多轴检测、高可靠性、能适应各种恶劣环境的方向发展。因此，MEMS微陀螺的重要性不言而喻。特别地，微型半球谐振陀螺仪作为MEMS微陀螺的一个重要研究方向，已经成为该领域的一个研究热点。

对于微型陀螺仪而言，采用全角度控制技术，具有稳定性高、抗冲击能力强、精度高、误差小等优越特性，在航空航天、惯性导航以及民用消费电子等领域具有广泛的应用前景。目前设计的陀螺仪的电极数量较少，限制了其在复杂控制系统中的应用；并且一般的陀螺仪只有一个面上的一套电极，驱动、检测及控制电极之间存在一定的寄生电容及信号干扰，限制了其检测精度。

基于此，迫切需要提出一种新的陀螺仪结构，使其避免或减小上述影响因素，同时扩展其应用范围。

经检索，公开号为CN104165623A、申请号为201410389616.2的中国发明专利申请，该发明提供了一种内外双电极式微型半球谐振陀螺仪及其制备方法，包括：单晶硅基底、中心固定支撑柱、微型半球谐振子、外电极、外电极金属焊接板、玻璃基底、金属引线、圆形焊线盘、外电极金属连接柱内电极和种子层。该发明可利用内电极和外电极分别进行驱动和检测，减小驱动电极和检测电极之间的寄生电容，提高检测精度；为内电极和外电极提供了金属引线及圆形焊线盘，便于信号施加和信号提取。

但是上述专利仅提供了内部分立电极和外部分立电极的微型半球陀螺仪的结构方案，无法为多种微型陀螺仪提供不同的电极分布方案。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种内分立外环形的双电极分布式微陀螺仪及其制备方法，所述微陀螺仪结合MEMS体硅加工工艺和表面硅加工工艺进行制作，是一种新颖的加工工艺；可提供不同的驱动、检测方式及不同的工作模式，可工作在需要复杂控制的系统中。

根据本发明的一个方面，提供一种内分立外环形的双电极分布式微陀螺仪，包括：单晶硅基底、中心固定支撑柱、微型谐振子、外电极、内电极和玻璃基底；其中：

所述外电极，设置在微型谐振子的外围，并且该电极呈环形一体式，构成一环形一体式外电极，同时所述外电极设置于所述单晶硅基底的表面或者玻璃基底的表面；

所述内电极为多个，多个内电极均匀分布在微型谐振子的内侧，构成均匀分布式内电极，同时所述内电极设置于所述单晶硅基底的表面或者玻璃基底的表面；

所述中心固定支撑柱的一端与所述单晶硅基底连接，所述中心固定支撑柱的另一端与所述微型谐振子连接；所述单晶硅基底与所述玻璃基底键合；

所述微型谐振子作为微陀螺仪的振动体，所述外电极和所述内电极用于所述微陀螺仪的驱动、检测及控制。