[发明专利]一种滤波器型声表面波双轴陀螺

说明书

本发明涉及一种滤波器型声表面波双轴陀螺，包括基板，固定在基板顶面的4个U形声表面波滤波器芯片，制作在基板顶面的1个输入导引电极、4个输出导引电极和若干个接地导引电极，制作在基板底面的1个输入电极、4个输出电极和接地面，贯穿基板的若干个金属过孔以及键合引线。通过本发明，扩展波束与主波束一样均属于沿压电基片纯模方向传播的声表面波行波，所感测到的声表面波波束的幅度相对较大，相应的输出高频信号的幅度也较大，因而相应的旋转角运动角速度的感测灵敏度和精度也较高，同时免去了为提高感测灵敏度而在第一声表面波驻波区设置的金属点阵，简化了双轴陀螺的设计、结构和制备工艺。

技术领域

本发明涉及一种滤波器型声表面波双轴陀螺，具体涉及一种基于复合声表面波滤波器结构的双轴陀螺，属于声表面波传感器技术领域。

背景技术

传统的陀螺大多基于振动传感原理，硅微机械振动陀螺具有尺寸小、功耗低等优点，在民用消费电子产品以及军用装备系统中得到了广泛应用，但其所包含的可动质量块及其悬挂支撑结构的制备需要采用较为复杂的三维微结构加工设备及工艺，同时需要复杂的控制与测试电子电路，并且为防止外界环境和振动冲击影响而须具备的专门封装方法也增加了设计与工艺的难度。

MEMS-IDT声表面波陀螺结构包括由制作在压电基片上的一对叉指换能器和一对反射器组成的声表面波谐振器，由叉指换能器激发的第一声表面波在由两个反射器构成的谐振腔中形成驻波。当存在旋转角速度时，驻波上除波节位置以外的质点均承受一个不同大小的科里奥力的作用，这一科里奥力在与驻波垂直的方向激发同频的第二声表面波，其幅度正比于旋转角速度的大小，利用另一对与声表面波谐振器相垂直的叉指换能器，检测第二声表面波输出信号，即可测量与之相应的旋转角速度的大小。且典型的MEMS-IDT声表面波陀螺为平面结构，仅需利用常规IC工艺中的金属化工艺即可完成结构主体的制备，且具有较强的抗振动冲击能力和环境适应性，可靠性高。（Design and development of aMEMS-IDT gyroscope, Smart Mater. Struct. Vol.9, 2000, pp.898–905.）

但常规上，第一声表面波的波束方向设计为沿所用压电基片的纯模方向以减小声表面波的传播损耗，则第二声表面波的波束方向与声表面波纯模方向相垂直，因而所激发的第二声表面波的幅度较小，角运动感测灵敏度较低。解决的方法大多为在第一声表面波的驻波波腹处设置金属点阵，以提高角运动的感测灵敏度（王文等，“新型驻波模式的声表面波MEMS-IDT陀螺仪”，仪表技术与传感器，2009年增刊，pp.299-301；Qing-hui Liu,etc.,Design of a Novel MEMS IDT Dual Axes Surface Acoustic Wave Gyroscope,Proceedings of the 2nd IEEE International Conference on Nano/Micro Engineeredand Molecular Systems , Jan. 16-19, 2007），但因此增加了设计、结构的复杂性和工艺制备的难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种滤波器型声表面波双轴陀螺，为采用复合结构声表面波滤波器作为敏感元件的双轴陀螺，用于感测正交双轴角运动，结构简单，制作方便。

本发明的目的是这样实现的，一种滤波器型声表面波双轴陀螺，其特征是：包括基板，固定在基板顶面的4个U形声表面波滤波器芯片，制作在基板顶面的1个输入导引电极、4个输出导引电极和若干个接地导引电极，制作在基板底面的1个输入电极、4个输出电极和接地面，贯穿基板的若干个金属过孔以及键合引线；

所述4个U形声表面波滤波器芯片相对于基板中心旋转对称分布，4个U形声表面波滤波器芯片分别为第一U形声表面波滤波器芯片、第二U形声表面波滤波器芯片、第三U形声表面波滤波器芯片、第四U形声表面波滤波器芯片，其中，第一U形声表面波滤波器芯片和第二U形声表面波滤波器芯片横向左右设置，第三U形声表面波滤波器芯片和第四U形声表面波滤波器芯片纵向上下设置；