[发明专利]MEMS陀螺仪

说明书

本发明提供了MEMS陀螺仪，包括环形结构、连接于环形结构的第一耦合结构、连接于第一耦合结构的质量块、与质量块相连的锚点、连接于相邻的质量块之间的第二耦合结构及连接于环形结构和质量块的换能组件，MEMS陀螺仪包括4N个绕环形结构的中心等角度排布的质量块，N为大于等于2的整数，质量块包括与第一耦合结构相连且开设有收容槽的主体及连接于主体且位于收容槽内的弹性结构，锚点设置于收容槽内且与弹性结构相连。本方案能够提高芯片区域的面积使用率，增加灵敏度，提高偏置稳定性，提升其检测性能，降低机械噪声。

【技术领域】

本发明属于陀螺仪技术领域，尤其涉及MEMS陀螺仪。

【背景技术】

微机械陀螺仪，即MEMS(Micro Electro Mechanical systems)陀螺仪，是一种典型的角速度微传感器，由于其尺寸小、功耗低和加工方便等优势在消费电子市场有着非常广泛的应用。近年来随着MEMS陀螺仪性能的逐步提升，广泛应用于汽车、工业、虚拟现实等领域。

MEMS陀螺仪可分为线振动音叉型陀螺仪和圆盘形陀螺仪两类，其中，圆盘形陀螺仪的驱动模态振型和检测模态振型简并,灵敏度高，且结构简单，逐步成为实用较为广泛的高性能陀螺仪。但是，圆盘形陀螺仪受限于结构和空间布局，如专利号为US7581443B2的传统Disc陀螺的专利，并参见附图4中传统Dsic陀螺的归一化位移图，一些区域并未或较少参与振动和敏感，芯片面积使用率低，导致灵敏度低、而且偏置稳定性不高，影响其检测性能。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种MEMS陀螺仪，能够提高芯片区域的面积使用率，增加灵敏度，提高偏置稳定性，提升其检测性能，降低机械噪声。

本发明的技术方案如下：一种MEMS陀螺仪，包括环形结构、连接于所述环形结构的第一耦合结构、连接于所述第一耦合结构的远离所述环形结构端的质量块、与所述质量块相连的锚点、连接于相邻的所述质量块之间的第二耦合结构及连接于所述环形结构和所述质量块的换能组件，所述MEMS陀螺仪包括4N个绕所述环形结构的中心等角度排布且尺寸相同的所述质量块，N为大于等于2的整数，所述质量块包括与第一耦合结构相连且内部或侧部开设有收容槽的主体及连接于所述主体且位于所述收容槽内的弹性结构，所述锚点设置于所述收容槽内且与所述弹性结构相连。

进一步地，所述弹性结构包括容置于所述收容槽内且与所述主体间隔设置的运动解耦块、一端连接于所述运动解耦块且另一端连接于所述主体的第一梁结构、以及一端连接于所述运动解耦块且另一端连接于所述锚点的第二梁结构。

进一步地，所述收容槽包括位于中部的主槽及自所述主槽朝一侧延伸形成的弹力槽，所述运动解耦块收容于所述主槽内，所述第一梁结构的中部具有伸入所述弹力槽内的第一弯曲结构。

进一步地，所述锚点和所述收容槽的内壁之间形成弹性间隙，所述第二梁结构的中部具有伸入所述弹性间隙内的第二弯曲结构。

进一步地，所述质量块的靠近所述环形结构侧的中部开设连接缺口，所述第一耦合结构包括一端连接于所述环形结构且另一端伸入所述连接缺口内的连接条、及一端连接于所述连接条且另一端连接于所述连接缺口的侧壁的第三梁结构。

进一步地，所述连接条对称地连接有两所述第三梁结构，所述第三梁结构包括自所述连接条的远离所述环形结构端朝一侧延伸出的第一连接臂、自所述第一连接臂的一端朝所述环形结构弯曲延伸形成的弹性臂及自所述弹性臂一侧弯曲延伸并与所述连接缺口的侧壁相连的第二连接臂。

进一步地，所述质量块的一侧开设耦合缺口，所述第二耦合结构包括容置于所述耦合缺口内的耦合梁及一端连接于所述耦合梁且另一端连接于所述耦合缺口的内壁的第四梁结构。

进一步地，所述第四梁结构的中部具有第三弯曲结构。

进一步地，所述质量块位于所述环形结构的内侧或外侧。