一种单轴MEMS陀螺仪的制作方法

本技术涉及陀螺仪，尤其涉及一种单轴mems陀螺仪。

背景技术：

1、陀螺仪是测量物体转动角度或角位移的传感装置，基于微纳加工技术的微机电陀螺仪称为mems陀螺仪，mems陀螺仪通过科里奥利效应来实现角速度的测量，具体地，在检测外界的角速度时，驱动质量块在驱动电极的驱动作用下会发生谐振运动，检测质量块会在科氏力的作用下产生位移，进而反应在检测电极上，实现对角速度的测量。目前常用的mems陀螺仪的驱动电极和驱动检测电极均为平板式电容式结构，这种结构的陀螺仪受自身结构的限制电容量低、线性度差且灵敏度低。

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单轴mems陀螺仪，解决了现有技术存在的问题，具有电容量大、线性度好和灵敏度高的特点，提升了单轴mems陀螺仪的稳定性。

2、为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种单轴mems陀螺仪，限定互相垂直的x轴方向、y轴方向及z轴方向，所述单轴mems陀螺仪包括：

4、驱动锚点和驱动连接弹性件，所述驱动连接弹性件的一端固定在所述驱动锚点上，所述驱动连接弹性件沿所述y轴方向延伸；

5、两个驱动质量块，两个所述驱动质量块沿所述x轴方向分布，每个所述驱动质量块均与所述驱动连接弹性件的另一端相连；

6、检测连接弹性件和四个检测质量块，每个所述检测质量块均通过所述检测连接弹性件与所述驱动质量块相连，每个所述驱动质量块沿所述y轴方向的两端分别对应两个所述检测质量块，所述检测连接弹性件沿所述y轴方向延伸；

7、耦合组件，包括耦合梁和两个耦合弹性件，每个所述耦合弹性件均与两个所述驱动质量块和两个所述检测质量块相连，所述耦合梁的两端分别与两个所述驱动质量块相连；

8、四个梳齿驱动电极，两个所述梳齿驱动电极沿所述y轴方向设置在一个所述驱动质量块内，另外两个所述梳齿驱动电极沿所述y轴方向设置在另一个所述驱动质量块内，四个所述梳齿驱动电极对称分布在两个所述驱动质量块内；

9、四个梳齿驱动检测电极，两个所述梳齿驱动检测电极沿所述y轴方向分布在一个所述驱动质量块内，另外两个所述梳齿驱动检测电极沿所述y轴方向设置在另一个所述驱动质量块内，四个所述梳齿驱动检测电极对称分布在两个所述驱动质量块内；

10、检测所述x轴方向的角速度时，所述驱动质量块能够沿y轴方向运动，所述检测质量块在科氏力的作用下沿z轴方向运动。

11、作为一种单轴mems陀螺仪的优选方案，所述单轴mems陀螺仪还包括耦合锚点，所述耦合弹性件包括耦合框和四个沿所述y轴方向延伸的耦合子弹性件，所述耦合框与所述耦合锚点固定连接，两个所述耦合子弹性件的一端分别与所述驱动质量块相连，另外两个所述耦合子弹性件的一端分别与所述检测质量块相连，四个所述耦合子弹性件的另一端分别与所述耦合框的四个角相连。

12、作为一种单轴mems陀螺仪的优选方案，所述耦合梁为音叉式耦合梁，所述音叉式耦合梁包括耦合子梁和两个音叉件，两个所述音叉件分别位于所述耦合子梁的两端，两个所述音叉件与两个所述驱动质量块一一对应设置。

13、作为一种单轴mems陀螺仪的优选方案，所述检测连接弹性件包括检测框和四个检测梁，四个所述检测梁的一端分别与所述检测框的四个角相连，每个所述检测连接弹性件的两个所述检测梁的另一端均与所述检测质量块相连，另外两个所述检测梁的另一端均与所述驱动质量块相连。

14、作为一种单轴mems陀螺仪的优选方案，每个所述检测质量块均通过至少两个所述检测连接弹性件与所述驱动质量块相连。

15、作为一种单轴mems陀螺仪的优选方案，所述驱动连接弹性件和所述驱动锚点的个数均为四个，四个所述驱动连接弹性件与四个所述驱动锚点一一对应设置，每个所述驱动连接弹性件均与一个所述驱动质量块背离另一个所述驱动质量块的一侧的顶端相连。

16、作为一种单轴mems陀螺仪的优选方案，所述驱动质量块上设有第一避让槽，每个所述梳齿驱动电极均包括第一驱动子电极和第二驱动子电极，所述第一驱动子电极位于所述第一避让槽内且包括多个间隔分布的第一驱动子梳齿，所述第二驱动子电极固定在所述驱动质量块上且包括多个间隔分布的第二驱动子梳齿，所述第一驱动子梳齿和所述第二驱动子梳齿依次间隔排布。

17、作为一种单轴mems陀螺仪的优选方案，每个所述梳齿驱动电极均包括两个所述第一驱动子电极和两个所述第二驱动子电极，两个所述第一驱动子电极相背设置在所述第一避让槽内，两个所述第二驱动子电极和两个所述第一驱动子电极一一对应设置。

18、作为一种单轴mems陀螺仪的优选方案，所述驱动质量块上设有第二避让槽，每个所述梳齿驱动检测电极均包括第一驱动检测子电极和第二驱动检测子电极，所述第一驱动检测子电极位于所述第二避让槽内且包括多个间隔分布的第一驱动检测子梳齿，所述第二驱动检测子电极固定在所述驱动质量块上且包括多个间隔分布的第二驱动检测子梳齿，所述第一驱动检测子梳齿和所述第二驱动检测子梳齿依次间隔排布。

19、作为一种单轴mems陀螺仪的优选方案，每个所述梳齿驱动检测电极均包括两个所述第一驱动检测子电极和两个所述第二驱动检测子电极，两个所述第一驱动检测子电极相背设置在所述第二避让槽内，两个所述第一驱动检测子电极和两个所述第二驱动检测子电极一一对应设置。

20、本实用新型的有益效果为：本实用新型公开的单轴mems陀螺仪，梳齿驱动电极和梳齿驱动检测电极与平板式电容结构相比，电容量大且线性度好，提高了该单轴mems陀螺仪的灵敏度，梳齿驱动电极驱动的位移幅度可根据用户需要加工成较大或者较小范围，耦合组件能够耦合两个驱动质量块的运动，使两个驱动质量块等大反向运动，降低了因工艺偏差和外部环境的变化对驱动质量块输出位移的影响，保证了单轴mems陀螺仪的工作的稳定性，当检测外界沿x轴方向的角速度时，梳齿驱动电极驱动驱动质量块沿y轴方向运动，检测质量块在科氏力的作用下沿z轴方向运动，最终实现对角速度的检测，而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变化，保证单轴mems陀螺仪稳定运行。

技术特征：

1.一种单轴mems陀螺仪，其特征在于，限定互相垂直的x轴方向、y轴方向及z轴方向，所述单轴mems陀螺仪包括：

2.根据权利要求1所述的单轴mems陀螺仪，其特征在于，所述单轴mems陀螺仪还包括耦合锚点，所述耦合弹性件包括耦合框和四个沿所述y轴方向延伸的耦合子弹性件，所述耦合框与所述耦合锚点固定连接，两个所述耦合子弹性件的一端分别与所述驱动质量块相连，另外两个所述耦合子弹性件的一端分别与所述检测质量块相连，四个所述耦合子弹性件的另一端分别与所述耦合框的四个角相连。

3.根据权利要求1所述的单轴mems陀螺仪，其特征在于，所述耦合梁为音叉式耦合梁，所述音叉式耦合梁包括耦合子梁和两个音叉件，两个所述音叉件分别位于所述耦合子梁的两端，两个所述音叉件与两个所述驱动质量块一一对应设置。

4.根据权利要求1所述的单轴mems陀螺仪，其特征在于，所述检测连接弹性件包括检测框和四个检测梁，四个所述检测梁的一端分别与所述检测框的四个角相连，每个所述检测连接弹性件的两个所述检测梁的另一端均与所述检测质量块相连，另外两个所述检测梁的另一端均与所述驱动质量块相连。

5.根据权利要求4所述的单轴mems陀螺仪，其特征在于，每个所述检测质量块均通过至少两个所述检测连接弹性件与所述驱动质量块相连。

6.根据权利要求1所述的单轴mems陀螺仪，其特征在于，所述驱动连接弹性件和所述驱动锚点的个数均为四个，四个所述驱动连接弹性件与四个所述驱动锚点一一对应设置，每个所述驱动连接弹性件均与一个所述驱动质量块背离另一个所述驱动质量块的一侧的顶端相连。

7.根据权利要求1所述的单轴mems陀螺仪，其特征在于，所述驱动质量块上设有第一避让槽，每个所述梳齿驱动电极均包括第一驱动子电极和第二驱动子电极，所述第一驱动子电极位于所述第一避让槽内且包括多个间隔分布的第一驱动子梳齿，所述第二驱动子电极固定在所述驱动质量块上且包括多个间隔分布的第二驱动子梳齿，所述第一驱动子梳齿和所述第二驱动子梳齿依次间隔排布。

8.根据权利要求7所述的单轴mems陀螺仪，其特征在于，每个所述梳齿驱动电极均包括两个所述第一驱动子电极和两个所述第二驱动子电极，两个所述第一驱动子电极相背设置在所述第一避让槽内，两个所述第二驱动子电极和两个所述第一驱动子电极一一对应设置。

9.根据权利要求1所述的单轴mems陀螺仪，其特征在于，所述驱动质量块上设有第二避让槽，每个所述梳齿驱动检测电极均包括第一驱动检测子电极和第二驱动检测子电极，所述第一驱动检测子电极位于所述第二避让槽内且包括多个间隔分布的第一驱动检测子梳齿，所述第二驱动检测子电极固定在所述驱动质量块上且包括多个间隔分布的第二驱动检测子梳齿，所述第一驱动检测子梳齿和所述第二驱动检测子梳齿依次间隔排布。

10.根据权利要求9所述的单轴mems陀螺仪，其特征在于，每个所述梳齿驱动检测电极均包括两个所述第一驱动检测子电极和两个所述第二驱动检测子电极，两个所述第一驱动检测子电极相背设置在所述第二避让槽内，两个所述第一驱动检测子电极和两个所述第二驱动检测子电极一一对应设置。

技术总结本技术涉及陀螺仪技术领域，公开一种单轴MEMS陀螺仪，包括：驱动锚点和驱动连接弹性件，驱动连接弹性件固定在驱动锚点上；两个驱动质量块，沿X轴方向分布；检测连接弹性件和四个检测质量块，每个检测质量块均通过检测连接弹性件与驱动质量块相连；耦合组件，包括两个耦合弹性件和与两个驱动质量块相连的耦合梁，每个耦合弹性件均与两个驱动质量块和两个检测质量块相连；四个梳齿驱动电极，对称分布在两个驱动质量块内；四个梳齿驱动检测电极，对称分布在两个驱动质量块内；检测X轴方向的角速度时，驱动质量块沿Y轴方向运动，检测质量块在科氏力的作用下沿Z轴方向运动。本技术公开的单轴MEMS陀螺仪，电容量大、线性度好且灵敏度高。技术研发人员：董自强,高杰,崔焱,柳星普,刘贻兵受保护的技术使用者：成都博纳神梭科技发展有限公司技术研发日：20231213技术公布日：2024/7/25