[发明专利]固体波动陀螺仪结构及其制备方法

说明书

一种固体波动陀螺仪结构及其制备方法，涉及微机电和惯性导航技术领域。该固体波动陀螺仪结构包括阵列设置的多个陀螺仪；每个陀螺仪包括具有金属线路的基底、中心键合于基底上的环形谐振子、位于基底上且位于环形谐振子内侧的N个第一控制电极，以及位于基底上且位于环形谐振子外侧的N个第二控制电极，N个第一控制电极分别和N个第二控制电极一一对应且均与金属线路电连接，以分别与环形谐振子配合形成2N个电容器，N为大于或等于8的整数。该固体波动陀螺仪结构能够提高检测精度。

技术领域

本发明涉及微机电和惯性导航技术领域，具体而言，涉及一种固体波动陀螺仪结构及其制备方法。

背景技术

陀螺仪是惯性导航系统的基础部件，其性能直接决定了惯性导航系统的可靠性与准确度，对惯性导航技术的发展起着至关重要的作用。在目前的小型化局部地域高科技战场上，复杂而多变的战场环境迫切需要大量的小型化、轻型化、智能化军事装备与战术武器。其中，基于MEMS(Micro Electro-Mechanical System，微机电系统)技术的微陀螺仪采用微纳批量制造技术加工，其成本、尺寸、功耗都很低，而且环境适应性、工作寿命、可靠性、集成度与传统技术相比有极大的提高，因而MEMS微陀螺已经成为近些年来MEMS技术广泛研究和应用开发的一个重要方向。

目前，常用的陀螺仪的工作原理如下：当没有角速度输入时，陀螺仪的谐振子在驱动模态下工作，陀螺仪的输出为零。当有角速度输入时，陀螺仪的谐振子在检测模态下工作，陀螺仪实时测出输入角速度。然而，现有的陀螺仪由于其谐振子的几何结构所限，普遍存在灵敏度较低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体波动陀螺仪结构及其制备方法，该固体波动陀螺仪结构能够提高检测精度。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明的一方面，提供一种固体波动陀螺仪结构，该固体波动陀螺仪结构包括阵列设置的多个陀螺仪；每个陀螺仪包括具有金属线路的基底、中心键合于基底上的环形谐振子、位于基底上且位于环形谐振子内侧的N个第一控制电极，以及位于基底上且位于环形谐振子外侧的N个第二控制电极，N个第一控制电极分别和N个第二控制电极一一对应且均与金属线路电连接，以分别与环形谐振子配合形成2N个电容器，N为大于或等于8的整数。该固体波动陀螺仪结构能够提高检测精度。

可选地，环形谐振子包括振动圆环、锚点结构以及连接于振动圆环和锚点结构之间的多个振动弹性梁，其中，锚点结构位于振动圆环的中心，且锚点结构键合于基底上；第一控制电极位于振动圆环和锚点结构之间，多个振动弹性梁一一对应的嵌设于多个第一控制电极内。

可选地，振动弹性梁包括8个，且8个所述振动弹性梁以所述锚点结构为中心呈放射状与所述振动圆环相连接。

可选地，相邻的两个振动弹性梁之间的夹角为45°。

可选地，振动弹性梁包括第一直梁、第二直梁和连接第一直梁和第二直梁的框架梁，框架梁呈封闭的多边形结构；第一直梁远离框架梁的一端和振动圆环连接，第二直梁远离框架梁的一端和锚点结构连接，每个振动弹性梁用于将每个第一控制电极分隔为相互间隔的三部分。

可选地，框架梁的形状为六边形。

可选地，陀螺仪包括四个，四个陀螺仪呈2×2形式排布。

可选地，N等于8，相对应的第一控制电极和第二控制电极形成电极组，以得到八组电极组；其中，两组电极组为驱动组，两组电极组为驱动检测组，两组电极组为检测组，两组电极组为检测反馈组；驱动组、检测反馈组、驱动检测组和检测组呈交替排布，且两两之间的夹角均相等。

可选地，基底的材料为玻璃；和/或，环形谐振子、第一控制电极以及第二控制电极的材料为硅。