变面积电容式双模态优化的音叉式微机械陀螺

摘要

本发明公开的变面积电容式双模态优化的音叉式微机械陀螺，涉及一种音叉式微机械陀螺，属于微机电系统领域。本发明包括玻璃基底、金属电极；还包括MEMS结构，MEMS结构采用能够充分利用结构空间的变面积检测梳齿差分电容以增加在有限空间内变面积检测梳齿差分电容的布设数量。采用锚点与耦合菱形梁连接实现检测模态的模态优化；采用锚点与杠杆结构连接实现驱动模态的模态优化。采用U型梁能够实现降低加工工艺缺陷造成的尺寸误差带来的正交耦合误差。本发明能够实现驱动模态和检测模态的模态优化，能够在不降低灵敏度的前提下，实现检测电容变化量与位移变化量的线性转换，有效解决变间距电容式微陀螺量程小的问题，能够降低正交耦合误差。

主权项

一种变面积电容式双模态优化的音叉式微机械陀螺，包括玻璃基底(1)、金属电极(2)；硅片键合在玻璃基底(1)上，对玻璃基底(1)上的硅片进行光刻深刻蚀形成锚点(10)，对玻璃基底(1)进行光刻，并溅射金属，通过剥离形成金属电极(2)；其特征在于：还包括在硅片进行光刻深刻蚀释放出MEMS结构；所述的MEMS结构包括锚点(10)、左质量块(6)、左质量块左检测框架(3)、左质量块右检测框架(9)、左质量块上驱动框架(5)、左质量块下驱动框架(4)、右质量块(20)、右质量块左检测框架(12)、右质量块右检测框架(21)、右质量块上驱动框架(15)、右质量块下驱动框架(23)、双U型梁(7)、单U型梁(16)、杠杆结构(8)、耦合菱形梁(11)、变面积检测梳齿差分电容(13)、差分驱动器(14)、正交消除电极(19)、驱动检测电容(17)、调谐电极(18)、闭环检测力平衡电极(22)；所述的锚点(10)用于分别固定杠杆结构(8)、耦合菱形梁(11)和单U型梁(16)，所述的锚点(10)数量根据固定需要而定；所述的金属电极(2)数量根据后续处理电路需要而定；所述的MEMS结构采用能够充分利用结构空间的变面积检测梳齿差分电容(13)以增加在有限空间内变面积检测梳齿差分电容(13)的布设数量；耦合菱形梁(11)位于MEMS结构中间部分，采用锚点(10)与耦合菱形梁(11)连接实现检测模态的模态优化；杠杆结构(8)对称分布于锚点(10)与耦合菱形梁(11)上下两侧，采用锚点(10)与杠杆结构(8)连接实现驱动模态的模态优化。