微机电可变形结构和三轴微机电陀螺仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种微机电可变形结构，包括：基板；位于基板上的外框架，以外框架的中心为原点；位于外框架内部的第一联动部，第一联动部包括第一联动梁，两条杠杆梁、两条第二联动梁；第一联动梁和第二联动梁均平行于y轴设置，杠杆梁均平行于x轴设置；两条杠杆梁关于x轴对称且分别与第一联动梁连接以形成一端开口的方框结构；第二联动梁关于x轴对称且位于杠杆梁和外框架之间，第二联动梁的一端连接邻近的一条杠杆梁，另一端连接外框架。本实用新型专利技术还涉及一种三轴微机电陀螺仪。本实用新型专利技术的微机电可变形结构，在受到外力作用时，外框架、内框架、以及方框结构均能产生变形扭曲的效果，同时具有良好的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微机电技术，具体涉及一种微机电可变形结构以及一种三轴微机电陀螺仪。
技术介绍
微电子机械系统(Micro Electro Mechanical System)，简称MEMS，是在微电子技术基础上发展起来的集微型机械、微传感器、微执行器、信号处理、智能控制于一体的一项新兴科学技术。在微机电测量技术中，经常需要用到可变形的连接结构，其设计关系着测量方案的可实施性，其灵敏度也关系着测量的准确性。微机电陀螺仪是基于MEMS技术的惯性器件，用于测量物体运动的角速度，通常包括驱动部分和检测部分，其设计具有一定的复杂性，尤其是涉及三轴同时测量的微机电陀螺仪时。目前三轴陀螺仪主要通过将三个单轴陀螺仪或者将一个Z轴陀螺仪和一个平面检测陀螺仪进行正交配置的设计方式来实现，但是这种组合的方式不利于器件的小型化，因此开发单结构的三轴陀螺仪已经成为现今微机电陀螺仪设计研发的重要方向。而开发单结构的三轴陀螺仪时，更加需要一种结构紧凑，体积减小，以及灵敏度高的可变形连接结构。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种结构简单易实现且灵敏度高的微机电可变形结构，以及一种性能良好的单结构设计的三轴微机电陀螺仪，为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种微机电可变形结构，其特征在于，包括：基板；位于所述基板上的外框架，其中心为原点；位于所述外框架内部的第一联动部，所述第一联动部包括第一联动梁，两条杠杆梁、两条第二联动梁；所述第一联动梁和所述第二联动梁均平行于y轴设置，所述杠杆梁均平行于x轴设置；所述两条杠杆梁关于x轴对称且分别与所述第一联动梁连接以形成一端开口的方框结构；所述第二联动梁关于x轴对称且位于所述杠杆梁和所述外框架之间，所述第二联动梁的一端连接邻近的一条杠杆梁，另一端连接所述外框架。进一步优选的技术方案，所述杠杆梁未与所述第一联动梁连接的一端为支撑端，所述两条杠杆梁的支撑端各通过一第二锚点固定于所述基板上。进一步优选的技术方案，所述第一联动部还包括两条支撑梁，所述两条支撑梁均平行于y轴设置；所述两条支撑梁关于x轴对称且位于所述方框结构内侧，一端连接邻近的一条杠杆梁，另一端各通过一第三锚点固定于所述基板上。进一步优选的技术方案，所述杠杆梁未与所述第一联动梁连接的一端为支撑端，所述两条杠杆梁支撑端的各通过一第二锚点固定于所述基板上；所述第二联动梁与杠杆梁的连接位置位于杠杆梁的支撑端和杠杆梁与支撑梁的连接点中间。进一步优选的技术方案，所述外框架为矩形外框架。进一步优选的技术方案，所述第一联动部还包括内框架和第二联动部；所述内框架位于所述外框架内并且包围所述方框结构，所述外框架通过第二联动部与所述内框架连接；所述第二联动梁位于所述杠杆梁和所述内框架之间，所述第二联动梁通过所述内框架与所述外框架连接。进一步优选的技术方案，所述内框架为矩形内框架，所述外框架为矩形外框架；所述第二联动部为Z型解耦梁，所述Z型解耦梁的一端连接所述矩形内框架平行于y轴的侧边，另一端连接所述矩形外框架平行于y轴的侧边。进一步优选的技术方案，所述Z型解耦梁为四个，分别分布在所述矩形内框架的四个角周围。进一步优选的技术方案，所述第一联动部还包括第三联动梁，所述第三联动梁的一端连接所述第一联动梁的中部，另一端用于和待连接件连接。本技术的微机电可变形结构，在受到外力作用时，外框架、内框架、以及方框结构均能产生变形扭曲的效果，同时还具有变形阻力小变形空间大的优点，从而能够实现良好的测量精度和灵敏度。本技术的微机电可变形结构简单紧凑，有利于减小微机电系统的体积，工艺上适合批量生产。一种三轴微机电陀螺仪，包括如前所述的可变形结构，还包括：位于所述两条杠杆梁之间的环形检测电容，所述环形检测电容的中心正对所述原点处；所述环形检测电容包括固定在基板上的四个下极板以及正对所述四个下极板并且悬置于所述下极板上方的环形上极板；所述四个下极板分为两组：第一组下极板沿x轴在原点的两侧对称分布，所述第一组下极板与其对应部分的环形上极板相配合构成一组第一检测电容；第二组下极板沿y轴在原点的两侧对称分布，所述第二组下极板与其对应部分的环形上极板相配合构成另一组第一检测电容；所述环形上极板在原点处通过第一锚点固定于基板上；所述第三联动梁与所述环形上极板的外沿连接；两组驱动电容，位于所述外框架的外侧且沿y轴在原点的两侧对称分布，每组所述驱动电容都包括互相配合的可动驱动电极和固定驱动电极，其中所述可动驱动电极与所述外框架的外侧边连接；两组第二检测电容，位于所述外框架的外侧且沿x轴在原点的两侧对称分布，每组所述第二检测电容都包括互相配合的可动检测电极和固定检测电极，其中所述可动检测电极与所述外框架的外侧边连接。本技术的三轴微机电陀螺仪采用单结构设计，电容式静电驱动和差动电容检测，驱动方式简单，结构紧凑，有利于减小陀螺仪体积，工艺上适合批量生产，并且能够实现良好的测量精度和灵敏度。附图说明图1、2为本技术三轴微机电陀螺仪第一实施例的立体示意图。图3、4为本技术三轴微机电陀螺仪第一实施例的平面示意图。图5为本技术支撑梁组第一实施例的结构示意图。图6为本技术支撑梁组第二实施例的结构示意图。图7为本技术支撑梁组第三实施例的结构示意图。图8为本技术微机电可变形结构实施例的结构示意图图9为本技术三轴微机电陀螺仪第二实施例的平面示意图。图10为本技术三轴微机电陀螺仪第三实施例的平面示意图。图11为本技术三轴微机电陀螺仪第四实施例的平面示意图。附图标记说明1基板；8环形上极板、6a第一组下极板、6b第二组下极板；16可动驱动电极、4固定驱动电极；17可动检测电极、3固定检测电极；13矩形内框架、14矩形外框架、15Z型解耦梁、18支撑梁组；9第一联动梁、10杠杆梁、11第二联动梁、12支撑梁、24第三联动梁；19内圆环、20外圆环、21内环支撑梁、22内外环连接梁、23外环连接梁；101连接梁、102支撑梁、103圆环；5a第一锚点、5b第二锚点、5c第三锚点。具体实施方式下面参考图1～11所示，详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电可变形结构，其特征在于，包括：基板；位于所述基板上的外框架，其中心为原点；位于所述外框架内部的第一联动部，所述第一联动部包括第一联动梁，两条杠杆梁、两条第二联动梁；所述第一联动梁和所述第二联动梁均平行于y轴设置，所述杠杆梁均平行于x轴设置；所述两条杠杆梁关于x轴对称且分别与所述第一联动梁连接以形成一端开口的方框结构；所述第二联动梁关于x轴对称且位于所述杠杆梁和所述外框架之间，所述第二联动梁的一端连接邻近的一条杠杆梁，另一端连接所述外框架。

【技术特征摘要】
1.一种微机电可变形结构，其特征在于，包括：
基板；
位于所述基板上的外框架，其中心为原点；
位于所述外框架内部的第一联动部，所述第一联动部包括第一联动梁，
两条杠杆梁、两条第二联动梁；
所述第一联动梁和所述第二联动梁均平行于y轴设置，所述杠杆梁均
平行于x轴设置；
所述两条杠杆梁关于x轴对称且分别与所述第一联动梁连接以形成一
端开口的方框结构；
所述第二联动梁关于x轴对称且位于所述杠杆梁和所述外框架之间，
所述第二联动梁的一端连接邻近的一条杠杆梁，另一端连接所述外框架。
2.如权利要求1所述的可变形结构，其特征在于：
所述杠杆梁未与所述第一联动梁连接的一端为支撑端，所述两条杠杆
梁的支撑端各通过一第二锚点固定于所述基板上。
3.如权利要求1所述的可变形结构，其特征在于：
所述第一联动部还包括两条支撑梁，所述两条支撑梁均平行于y轴设
置；
所述两条支撑梁关于x轴对称且位于所述方框结构内侧，一端连接邻
近的一条杠杆梁，另一端各通过一第三锚点固定于所述基板上。
4.如权利要求3所述的可变形结构，其特征在于：
所述杠杆梁未与所述第一联动梁连接的一端为支撑端，所述两条杠杆
梁支撑端的各通过一第二锚点固定于所述基板上；
所述第二联动梁与杠杆梁的连接位置位于杠杆梁的支撑端和杠杆梁与
支撑梁的连接点中间。
5.如权利要求1所述的可变形结构，其特征在于：
所述外框架为矩形外框架。
6.如权利要求1所述的可变形结构，其特征在于：
所述第一联动部还包括内框架和第二联动部；
所述内框架位于所述外框架内并且包围所述方框结构，所述外框架通
过第二联动部与所述内框架连接；
所述第二联动梁位于所述杠杆梁和所述内框架之间，所述第二联动梁
通过所述内框架与所述外框架连接。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张廷凯，
申请(专利权)人：歌尔声学股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37