面外的振動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)檢測(cè)梁3的Z向平面外的振動(dòng)，該振動(dòng)所產(chǎn)生的形變由于壓電效應(yīng)在檢測(cè)梁3的側(cè)壁感應(yīng)出壓電電荷，電荷量與輸入的角速度成線性關(guān)系，并通過(guò)覆蓋于檢測(cè)梁3側(cè)壁的平行分開(kāi)的敏感電極12a?12d進(jìn)行收集，經(jīng)外部處理電路測(cè)量后即可得出Y軸方向的輸入角速度。
[0027]進(jìn)一步，所述連接橋6的厚度小于中間塊4和固定塊5的厚度。連接橋6的厚度與傳感器芯片的靈敏度成反比，為了獲得高靈敏度，連接橋6的厚度需要設(shè)置薄一些，但為了同時(shí)保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，厚度又不能太薄。
[0028]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型雙端音叉角速度傳感器芯片I在同一基材上加工形成，即構(gòu)成傳感器芯片的驅(qū)動(dòng)梁2、檢測(cè)梁3、中間塊4、固定塊5和連接橋6在同一塊基材上一體制作而成，為整體式。所述雙端音叉角速度傳感器芯片I制作基材為具有壓電效應(yīng)的石英晶體。
[0029]實(shí)施例2
[0030]如圖5所示，該實(shí)施例的雙端音叉角速度傳感器芯片與實(shí)施例I的雙端音叉角速度傳感器芯片結(jié)構(gòu)類(lèi)似，不同的是驅(qū)動(dòng)梁2表面的凹槽結(jié)構(gòu)為W型。為突出橫截面的形狀，圖5并沒(méi)有示出電極。
[0031]由于石英晶體各向異性的特點(diǎn)，實(shí)施例I中的驅(qū)動(dòng)梁2表面的凹槽11經(jīng)刻蝕后其截面為非理想矩形，側(cè)壁為與Z方向呈一定夾角的多個(gè)晶面連接而成，這就導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)梁3左右兩端的電場(chǎng)強(qiáng)度變?nèi)?。本?shí)施例中，所述凹槽11由兩側(cè)平行的深凹槽Ilb和位于兩個(gè)深凹槽I Ib之間且與兩個(gè)深凹槽I Ib連為一體的淺凹槽I Ia構(gòu)成，截面形狀呈W型。深凹槽I Ib可通過(guò)在刻蝕淺凹槽Ila時(shí)進(jìn)行初步刻蝕，再通過(guò)刻蝕深凹槽Ilb時(shí)刻蝕得到所需的刻蝕深度，深凹槽Ilb的刻蝕時(shí)間較長(zhǎng)，側(cè)壁陡直性更好。與實(shí)施例I中的“H”形截面的驅(qū)動(dòng)梁相比，本實(shí)施例中雙端音叉角速度傳感器芯片的驅(qū)動(dòng)梁2通過(guò)在凹槽11兩端分別設(shè)置深凹槽11b，增加了其左右兩側(cè)壁的陡直度，電極的激勵(lì)效率和芯片靈敏度更高。此外，設(shè)置深凹槽Ilb后，單個(gè)驅(qū)動(dòng)梁2左右兩端的對(duì)稱性得到有效提升，雙端音叉角速度傳感器芯片I的左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)梁2為反向振動(dòng)，雙端音叉角速度傳感器芯片驅(qū)動(dòng)模態(tài)下的諧振穩(wěn)定性和品質(zhì)因數(shù)更好。
[0032]實(shí)施例3
[0033]如圖6所示，該實(shí)施例的雙端音叉角速度傳感器芯片與實(shí)施例2的雙端音叉角速度傳感器芯片結(jié)構(gòu)類(lèi)似，不同的是驅(qū)動(dòng)梁2只在正面和背面中一個(gè)面設(shè)置凹槽。為突出表面凹槽的形狀，圖6并沒(méi)有示出電極。
[0034]對(duì)于厚度較薄的驅(qū)動(dòng)梁2，雙面同時(shí)制作凹槽時(shí)，深凹槽Ilb處易刻蝕穿，降低了驅(qū)動(dòng)梁2的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度和可靠性，同時(shí)驅(qū)動(dòng)梁2諧振時(shí)的動(dòng)態(tài)阻抗會(huì)增大，降低雙端音叉角速度傳感器芯片I的穩(wěn)定性。本實(shí)施例中的單面制作凹槽的驅(qū)動(dòng)梁2結(jié)構(gòu)，更適合于微型化且基于厚度較薄基片的雙端音叉角速度傳感器芯片I的制作。
[0035]由此可見(jiàn)，與同等尺寸的矩形截面雙端音叉角速度傳感器芯片結(jié)構(gòu)相比，本實(shí)用新型雙端音叉角速度傳感器芯片通過(guò)在驅(qū)動(dòng)梁的正面和背面至少一面設(shè)置沿長(zhǎng)度方向的凹槽，凹槽內(nèi)壁以及驅(qū)動(dòng)梁兩側(cè)壁的激勵(lì)電極有效作用間距更小，在同等激勵(lì)電壓條件下，音叉內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度和音叉的激勵(lì)振幅更高，相同角速度引起的哥式力更大，芯片靈敏度更尚O
[0036]本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動(dòng)。這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.雙端音叉角速度傳感器芯片，包括驅(qū)動(dòng)梁、檢測(cè)梁、中間塊、兩固定塊和兩連接橋，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)梁和檢測(cè)梁分別為兩塊，驅(qū)動(dòng)梁、檢測(cè)梁的長(zhǎng)度方向均沿Y向設(shè)置并位于同一平面;兩驅(qū)動(dòng)梁的一端部分別連接于中間塊同一側(cè)，兩檢測(cè)梁的一端部分別連接于中間塊與驅(qū)動(dòng)梁相對(duì)的另一側(cè);其中一驅(qū)動(dòng)梁與其中一檢測(cè)梁位于同一直線上，另一驅(qū)動(dòng)梁與另一檢測(cè)梁位于同一直線上;兩連接橋的一端連接于中間塊X向兩側(cè)，兩連接橋的另一端分別與固定塊連接； 所述驅(qū)動(dòng)梁的正面和背面至少一個(gè)面上設(shè)有沿長(zhǎng)度方向的凹槽，該凹槽的開(kāi)口方向與驅(qū)動(dòng)梁的振動(dòng)方向垂直，在凹槽的內(nèi)壁以及驅(qū)動(dòng)梁的兩側(cè)壁分別覆蓋有用于連接激勵(lì)電源的電極，兩根驅(qū)動(dòng)梁通過(guò)與激勵(lì)電源不同極性的連接使之沿X方向作相反振動(dòng)； 所述檢測(cè)梁的側(cè)壁覆蓋有平行分開(kāi)的敏感電極，用于收集Z向平面外振動(dòng)所引起的檢測(cè)梁表面的壓電電荷。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙端音叉角速度傳感器芯片，其特征在于:所述連接橋的厚度小于中間塊和固定塊的厚度。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙端音叉角速度傳感器芯片，其特征在于:所述凹槽由兩側(cè)平行的深凹槽和位于兩個(gè)深凹槽之間且與兩個(gè)深凹槽連為一體的淺凹槽構(gòu)成，凹槽上的電極覆蓋兩側(cè)深凹槽和淺凹槽。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙端音叉角速度傳感器芯片，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)梁、檢測(cè)梁、中間塊、固定塊和連接橋在同一塊基材上一體制作而成，該基材為具有壓電效應(yīng)的石英晶體D
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙端音叉角速度傳感器芯片，驅(qū)動(dòng)梁、檢測(cè)梁的長(zhǎng)度方向均沿Y向設(shè)置并位于同一平面；兩驅(qū)動(dòng)梁的一端部分別連接于中間塊同一側(cè)，兩檢測(cè)梁的一端部分別連接于中間塊另一側(cè)。兩連接橋的一端連接于中間塊X向兩側(cè)，兩連接橋的另一端分別與固定塊連接。驅(qū)動(dòng)梁的正面和背面至少一個(gè)面上設(shè)有沿長(zhǎng)度方向的凹槽，該凹槽的開(kāi)口方向與驅(qū)動(dòng)梁的振動(dòng)方向垂直，在凹槽的內(nèi)壁以及驅(qū)動(dòng)梁的兩側(cè)壁分別覆蓋有用于連接激勵(lì)電源的電極。所述檢測(cè)梁的側(cè)壁覆蓋有平行分開(kāi)的敏感電極。本實(shí)用新型在同等激勵(lì)電壓條件下，音叉內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度和音叉的激勵(lì)振幅更高，相同角速度引起的哥式力更大，芯片靈敏度更高。
【IPC分類(lèi)】G01C19/5747
【公開(kāi)號(hào)】CN205156925
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521008888
【發(fā)明人】林丙濤, 蔣昭興, 翁邦英
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十六研究所
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日