角速度敏感单元及角速度传感器的制作方法

本发明涉及陀螺仪，具体是涉及一种角速度敏感单元及角速度传感器。

背景技术：

1、角速度敏感单元具有良好的频率温度特性，被广泛应用于各种电子装置。

2、然而，随着器件小型化，角速度敏感单元由弯曲振动产生的温度差很难被消除，因此会造成q值的明显降低。此外，器件的感应电极面积变小，导致敏感单元的灵敏度降低。

技术实现思路

1、本发明的第一目的是提供一种灵敏度高的角速度敏感单元。

2、本发明的第二目的是提供一种灵敏度高的角速度传感器。

3、为了实现上述的第一目的，本发明提供的一种角速度敏感单元，其中，包括：基部、第一直型感应臂、第二直型感应臂、第一连接臂、第二连接臂、一对第一直型驱动臂、一对第二直型驱动臂；第一直型感应臂的与第二直型感应臂分别连接基部并从基部起沿x轴向的彼此相反的方向延伸；第一连接臂沿y轴向的第一端与第二连接臂沿y轴向的第一端均连接基部，一对第一直型驱动臂连接第一连接臂沿y轴向的第二端并从第一连接臂沿y轴向的第二端起沿x轴向彼此相反的方向延伸，一对第二直型驱动臂连接第二连接臂沿y轴向的第二端并从第二连接臂沿y轴向的第二端起沿x轴向彼此相反的方向延伸；第一直型驱动臂包括第一振动臂部，第一振动臂部的相对主面均设置有第一驱动臂槽部，第一驱动臂槽部内设置有第一驱动臂槽部电极，第一振动臂部的侧面设置有第一驱动臂侧壁电极；第二直型驱动臂包括第二振动臂部，第二振动臂部的相对主面均设置有第二驱动臂槽部，第二驱动臂槽部内设置有第二驱动臂槽部电极，第二振动臂部的侧面设置有第二驱动臂侧壁电极；第一连接臂的相对主面均设置有第一连接臂槽部，第一连接臂槽部设置有第一连接臂槽部电极，第一连接臂的侧面设置有第一连接臂侧壁电极；第二连接臂的相对主面均设置有第二连接臂槽部，第二连接臂槽部设置有第二连接臂槽部电极，第二连接臂的侧面设置有第二连接臂侧壁电极。

4、由上述方案可见，本发明的角速度敏感单元在弯曲振动时，从压缩的面到伸长的面的热传递的距离变长，即热传导路径变长，可以减少热弹性阻尼带来的能量耗散，从而提高q值，有助于器件小型化；另外，在连接臂部设置槽部，使其截面惯性矩减小，所以科氏力传递效果更明显，从而提高角速度敏感单元的灵敏度，也有利于器件的小型化。

5、进一步的方案是，第一驱动臂槽部电极连接第一连接臂槽部电极，第一驱动臂侧壁电极连接第一连接臂侧壁电极；第二驱动臂槽部电极连接第二连接臂槽部电极，第二驱动臂侧壁电极连接第二连接臂侧壁电极；第一连接臂槽部电极经基部连接至第二连接臂侧壁电极，第二连接臂槽部电极经基部连接至第一连接臂侧壁电极。

6、进一步的方案是，第一直型感应臂包括第一感应臂部，第二直型感应臂包括第二感应臂部；第一感应臂部的相对主面均设置有第一感应臂槽部，第一感应臂槽部内设置有第一直型感应臂槽部电极，第一感应臂部还包括第一直型感应臂侧壁电极；第二感应臂部的相对主面均设置有第二感应臂槽部，第二感应臂槽部内设置有第二直型感应臂槽部电极，第二感应臂部还包括第二直型感应臂侧壁电极；第一直型感应臂槽部电极与第一直型感应臂侧壁电极的极性相反；第二直型感应臂槽部电极与第二直型感应臂侧壁电极的极性相反；第一直型感应臂槽部电极与第二直型感应臂槽部电极的极性相反；第一直型感应臂槽部电极、第二直型感应臂槽部电极、第一直型感应臂侧壁电极、第二直型感应臂侧壁电极均分别连接到基部的不同电极连接点。

7、进一步的方案是，第一连接臂槽部电极的截面形状和第二连接臂槽部电极的截面形状均呈h型。

8、由此可见，通过在连接臂上设置h型槽部，在振动臂部弯曲振动时，从压缩的面到伸长的面的热传递的距离变长，可以减少热弹性阻尼带来的能量耗散，从而提高q值，并且设置槽部使截面惯性矩减小，科氏力传递效果更明显，从而提高角速度敏感单元的灵敏度，有利于器件的小型化。

9、进一步的方案是，两个第一连接臂槽部在第一连接臂的厚度方向对称分布，两个第二连接臂槽部在第二连接臂的厚度方向对称分布；两个第一连接臂槽部的深度的和占第一连接臂的厚度不超过80%；两个第二连接臂槽部的深度的和占第二连接臂的厚度不超过80%。

10、进一步的方案是，第一连接臂槽部的长度占第一连接臂的长度的80%-95%,第一连接臂槽部的宽度占第一连接臂的宽度的40%-60%；第二连接臂槽部的长度占第二连接臂的长度的80%-95%,第二连接臂槽部的宽度占第二连接臂的宽度的40%-60%。

11、由此可见，可以有效降低截面的惯性矩，保证传递足够大的科氏力使直型感应臂产生足够的感应电荷，同时防止惯性矩过小刚度不够，在谐振过程中发生断裂，无法正常进行传感工作。

12、进一步的方案是，两个第一驱动臂槽部在第一振动臂部的厚度方向对称分布，两个第二驱动臂槽部在第二振动臂部的厚度方向对称分布;第一驱动臂槽部电极与第一连接臂槽部电极的极性相同，第一驱动臂侧壁电极与第一连接臂侧壁电极的极性相同，第一连接臂槽部电极与第一连接臂侧壁电极的极性相反，第二驱动臂槽部电极与第二连接臂槽部电极的极性相同，第二驱动臂侧壁电极与第二连接臂侧壁电极的极性相同，第二连接臂槽部电极与第二连接臂侧壁电极的极性相反，第一连接臂槽部电极的与第二连接臂槽部电极的极性相反。

13、进一步的方案是，第一直型驱动臂还包括第一振动臂配重部，第一振动臂配重部连接第一振动臂部远离第一连接臂的一端；第二直型驱动臂还包括第二振动臂配重部，第二振动臂配重部连接第二振动臂部远离第二连接臂的一端；第一直型感应臂还包括第一感应臂配重部，第一感应臂配重部连接第一感应臂部远离基部的一端；第二直型感应臂还包括第二感应臂配重部，第二感应臂配重部连接第二感应臂部远离基部的一端。

14、由此可见，通过设置施重部，能够有效降低振动片的谐振频率，可以实现谐振频率的粗调。同时可以增大直型感应臂的感应位移，提高灵敏度。

15、进一步的方案是，第一驱动臂侧壁电极、第二驱动臂侧壁电极、所述第一连接臂侧壁电极、所述第二连接臂侧壁电极、所述第一直型感应臂侧壁电极和所述第二直型感应臂侧壁电极分别均在对应的相对主面上存在边缘走线。

16、由此可见，通过设置边缘走线可以方便基部的电极连接点的互联，也方便直型驱动臂和连接臂的互联。

17、为了实现上述的第二目的，本发明提供一种角速度传感器，其中，包括：上述的角速度敏感单元。

技术特征：

1.一种角速度敏感单元，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的角速度敏感单元，其特征在于：

3.如权利要求2所述的角速度敏感单元，其特征在于：

4.如权利要求2所述的角速度敏感单元，其特征在于：

5.如权利要求4所述的角速度敏感单元，其特征在于：

6.如权利要求1所述的角速度敏感单元，其特征在于：

7.如权利要求6所述的角速度敏感单元，其特征在于：

8.如权利要求7所述的角速度敏感单元，其特征在于：

9.如权利要求1至8任一项所述的角速度敏感单元，其特征在于：

10.一种角速度传感器，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供一种角速度敏感单元及角速度传感器，其中，包括：基部、第一直型感应臂、第二直型感应臂、第一连接臂、第二连接臂、一对第一直型驱动臂、一对第二直型驱动臂；在第一连接臂的相对主面均设置有第一连接臂槽部，第一连接臂槽部设置有第一连接臂槽部电极，第一连接臂的侧面设置有第一连接臂侧壁电极；第二连接臂的相对主面均设置有第二连接臂槽部，第二连接臂槽部设置有第二连接臂槽部电极，第二连接臂的侧面设置有第二连接臂侧壁电极。本发明可以减少热弹性阻尼带来的能量耗散，从而提高Q值，且在连接臂部设置槽部，使其截面惯性矩减小，使得科氏力传递效果更明显，从而提高角速度敏感单元的灵敏度，有利于器件的小型化。技术研发人员：崔魏巍,李美倩,张浩受保护的技术使用者：云际芯光（珠海）微电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14