一种MEMS三轴陀螺仪的制作方法

本技术涉及陀螺仪，尤其涉及一种mems三轴陀螺仪。

背景技术：

1、mems陀螺仪与传统的利用角动量守恒原理的陀螺仪的工作原理不同，mems陀螺仪是利用科氏力进行运动的测量与控制，mems陀螺仪通常安装有两种可移动电容板，其中，径向电容板加震荡电压迫使质量块作径向运动，横向电容板测量由于横向科里奥利运动带来的电容变化，由电容的变化便可以计算出mems陀螺仪的角速度。

2、mems陀螺仪以其体积小、功耗低、易于批量化生产等优点而得到广泛应用。mems陀螺仪经过多年的发展，其性能精度持续提升，应用领域不断扩展。随着无人系统、微纳卫星、智能机器人等新型领域的快速发展，用户对mems陀螺仪性能要求也不断提升，尤其对灵敏度更高、体积更小的mems陀螺仪的需求变得更为迫切。

技术实现思路

1、基于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种mems三轴陀螺仪，灵敏度更高、体积更小，适用性更广。

2、为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种mems三轴陀螺仪，限定互相垂直的第一方向、第二方向及第三方向，所述mems三轴陀螺仪包括：

4、驱动固定弹性件和驱动锚点，所述驱动固定弹性件的一端与所述驱动锚点相连；

5、多个驱动质量块，其中至少两个所述驱动质量块沿所述第一方向分布，至少两个所述驱动质量块沿所述第二方向分布，多个所述驱动质量块围成耦合腔，每个所述驱动质量块均与所述驱动固定弹性件的另一端相连；

6、多个驱动耦合弹性件，每个所述驱动耦合弹性件均将相邻的两个所述驱动质量块弹性连接；

7、梳齿驱动电极，能够驱动沿所述第一方向分布的两个所述驱动质量块沿所述第一方向运动；

8、多个耦合组件，位于所述耦合腔内且每个所述耦合组件均包括外部耦合梁、内部耦合梁及同时与两者连接的耦合梁连接弹性件，每个所述外部耦合梁均正对一个所述内部耦合梁设置，每个所述耦合组件的所述耦合梁连接弹性件均与另一个所述耦合组件的所述外部耦合梁和所述内部耦合梁相连，所述梳齿驱动电极驱动沿所述第一方向分布的所述驱动质量块沿所述第一方向运动时，所述耦合组件和所述驱动耦合弹性件能够带动沿所述第二方向分布的所述驱动质量块沿所述第二方向运动；

9、多个连接框组件，分别与多个所述耦合组件一一对应，每个所述连接框组件的一端均与所述内部耦合梁相连；

10、中心锚点，位于所述耦合腔内且与多个所述连接框组件的另一端相连；

11、多个梳齿驱动检测电极，位于所述耦合腔内且分别与多个所述耦合组件一一对应；

12、在驱动状态下，所述梳齿驱动电极驱动沿第一方向分布的所述驱动质量块沿第一方向同步反向往复运动，并带动沿第二方向分布的所述驱动质量块沿所述第二方向同步反向往复运动；检测所述第一方向的角速度时，沿所述第二方向分布的所述驱动质量块在科氏力的作用下能够沿所述第三方向同步反向往复运动；检测所述第二方向的角速度时，沿所述第一方向分布的所述驱动质量块在科氏力的作用下能够沿所述第三方向同步反向往复运动；检测所述第三方向的角速度时，沿所述第一方向分布的所述驱动质量块在科氏力的作用下能够沿所述第二方向同步反向往复运动，同时沿所述第二方向分布的所述驱动质量块在科氏力的作用下能够沿所述第一方向同步反向往复运动。

13、作为一种mems三轴陀螺仪的优选方案，所述mems三轴陀螺仪还包括基底，所述驱动锚点和所述中心锚点均固定在所述基底上，所述驱动固定弹性件、所述驱动质量块、所述驱动耦合弹性件、所述耦合组件及所述连接框组件均悬设在所述基底上。

14、作为一种mems三轴陀螺仪的优选方案，所述mems三轴陀螺仪还包括第三方向梳齿检测电极，所述第三方向梳齿检测电极包括第三方向检测可动电极和第三方向检测固定电极，所述第三方向检测可动电极固定在沿所述第二方向分布的所述驱动质量块上，所述第三方向检测固定电极固定在所述基底上。

15、作为一种mems三轴陀螺仪的优选方案，所述梳齿驱动电极包括驱动可动电极和驱动固定电极，所述驱动可动电极固定在沿所述第一方向分布的所述驱动质量块上，所述驱动固定电极固定在所述基底上。

16、作为一种mems三轴陀螺仪的优选方案，所述梳齿驱动检测电极包括驱动检测可动电极和驱动检测固定电极，所述驱动检测可动电极固定在所述外部耦合梁上，所述驱动检测固定电极固定在所述基底上。

17、作为一种mems三轴陀螺仪的优选方案，所述驱动耦合弹性件包括垂直连接的第一驱动耦合子弹性件和第二驱动耦合子弹性件，沿所述第一方向分布的所述驱动质量块上设有沿所述第二方向延伸的第一连接槽，所述第一驱动耦合子弹性件伸入所述第一连接槽内并与所述驱动质量块相连；沿所述第二方向分布的所述驱动质量块上设有沿所述第一方向延伸的第二连接槽，所述第二驱动耦合子弹性件伸入所述第二连接槽内并与所述驱动质量块相连。

18、作为一种mems三轴陀螺仪的优选方案，所述内部耦合梁包括内部刚度耦合梁和两个内部弧形耦合梁，两个所述内部弧形耦合梁分别与所述内部刚度耦合梁的两端相连，所述内部刚度耦合梁与所述连接框组件相连。

19、作为一种mems三轴陀螺仪的优选方案，限定经过所述中心锚点的中心的方向为径向，所述连接框组件包括沿径向分布且相连的刚度框和应力框，所述刚度框与所述内部耦合梁的中部相连，所述应力框与所述中心锚点相连，所述刚度框包括至少两个沿径向延伸的刚度子框，相邻两个所述刚度子框之间的第一距离小于所述刚度框与所述应力框之间的第二距离。

20、作为一种mems三轴陀螺仪的优选方案，所述耦合梁连接弹性包括v形梁、两个z形梁、两个外部耦合连接梁和两个内部耦合连接梁，两个所述z形梁分别与所述v形梁的两端相连且相对于所述v形梁对称分布，每个所述z形梁均与一个所述外部耦合连接梁和一个所述内部耦合连接梁对应，所述外部耦合连接梁的一端与所述z形梁的自由端相连，所述外部耦合连接梁的另一端与所述外部耦合梁相连；所述内部耦合连接梁的一端与所述z形梁相连，所述内部耦合连接梁的另一端与所述内部耦合梁相连。

21、作为一种mems三轴陀螺仪的优选方案，所述v形梁、所述外部耦合连接梁及所述内部耦合连接梁的延长线均经过所述中心锚点的中心，所述v形梁的开口正对相邻两个所述驱动质量块之间的间隙。

22、本实用新型的有益效果为：本实用新型公开的mems三轴陀螺仪的梳齿驱动电极和梳齿驱动检测电极均为梳齿状结构，电容值大、线性度高且灵敏度大，梳齿驱动电极能够驱动沿第一方向分布的驱动质量块沿第一方向运动，而耦合组件和驱动耦合弹性件能够带动沿第二方向分布的驱动质量块沿第二方向运动，驱动质量块之间的运动互不干涉，降低了因工艺偏差和外部环境变化对驱动质量块输出位移的影响，保证了mems三轴陀螺仪的工作稳定性，梳齿驱动检测电极检测的电容量变化可用于实时调整梳齿驱动电极的电容量，保证该mems三轴陀螺仪稳定运行，这种结构的mems三轴陀螺仪驱动质量块的利用率高、体积小，使得mems三轴陀螺仪的占用空间更小。