專利名稱：一種單芯片三軸陀螺儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種三軸MEMS陀螺儀，應用于智能手機、平板電腦、游戲手柄、GPS的盲區(qū)導航、汽車等產品，屬于微機電系統(tǒng)(MEMS)領域。
背景技術：
與傳統(tǒng)陀螺儀相比，MEMS陀螺儀具有體積小、可集成化、成本低、能耗低等優(yōu)點。而MEMS陀螺儀主要利用哥氏力效應來檢測角速度的大小，當一質量塊在一恒定方向上作簡諧振動時，若有另一垂直方向上的角速度輸入，則在正交于以上2方向上的第3方向上產生哥氏力，該力作用于質量塊上即產生位移變形，可以通過檢測該位移變形來得到哥氏力大小，進而得到輸入角速度的大小?，F(xiàn)有產品中，主要通過靜電梳齒激勵來產生簡諧振動所需要的力，采用電容變化量來衡量位移變化量的大小，進而獲得角速度的大小。而隨著MEMS陀螺儀的不斷發(fā)展，三軸陀螺儀的集成化也是消費類與工業(yè)類應用的主要趨勢。目前的三軸陀螺儀主要通過封裝組合的形式來實現(xiàn)，即將3個單獨單軸的陀螺儀芯片封裝成一個整體，或一個單軸陀螺與一個雙軸陀螺共同封裝成一個整體，這樣的主要缺點為體積大，封裝成本高。近幾年來，不少研究機構尋求新的三軸陀螺儀集成方法，如國外一些MEMS公司生產出了消費類應用的單芯片三軸MEMS陀螺儀。該陀螺儀的主要優(yōu)點為體積小，成本低，功耗低，因此單芯片集成式MEMS陀螺儀 為三軸陀螺儀的發(fā)展方向。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種體積小、成本低廉、低功耗的單芯片三軸陀螺儀。為實現(xiàn)前述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:一種單芯片三軸陀螺儀，包括:
質量塊，所述質量塊包括相互耦合的主質量塊和耦合質量塊，所述主質量塊為偶數(shù)個且沿Y軸對稱設置于所述耦合質量塊兩側；
電極層組，所述電極層組包括第一電極層組、第二電極層組和第三電極層組，所述第一電極層組、第二電極層組與所述質量塊之間具有間隙，且所述第一電極層組沿Y軸對稱設置于所述第二電極層組的兩側，所述第一電極層組位于所述質量塊的正投影內，所述第二電極層組位于所述耦合質量塊的正投影內，所述第三電極層組包括一組靜止型細長平板和一組活動型細長平板，所述第三電極層組通過彈性部件與所述主質量塊連接；
驅動梳齒組，所述驅動梳齒組與主質量塊連接，用以輸入信號并驅動所述主質量塊移動。作為本發(fā)明的進一步改進，所述單芯片三軸陀螺儀還包括第一錨點和第二錨點，所述第一錨點與主質量塊連接，所述第二錨點與耦合質量塊連接。作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一錨點與主質量塊之間通過第一彈性部件連接，所述第二錨點與耦合質量塊之間通過第二彈性部件連接。作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一彈性部件包括長直梁和短梁，所述第一彈性部件與主質量塊之間由長直梁連接，所述第一彈性部件與所述第一錨點之間由短梁連接。作為本發(fā)明的進一步改進，所述單芯片三軸陀螺儀還包括檢測梳齒組，所述檢測梳齒組與所述驅動梳齒組組成閉環(huán)負反饋系統(tǒng)。作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一電極層組位于所述主質量塊的正投影內。作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一電極層組位于所述耦合質量塊的正投影內。作為本發(fā)明的進一步改進，所述第三電極層組沿Y軸對稱設置于所述主質量塊內。作為本發(fā)明的進一步改進，所述彈性部件包括支撐梁。作為本發(fā)明的進一步改進，所述驅動梳齒組內包括若干個驅動梳齒，所述每個驅動梳齒內包括一個驅動活動梳齒和一個驅動靜止梳齒。作為本發(fā)明的進一步改進，所述主質量塊與耦合質量塊之間采用耦合梁實現(xiàn)耦
口 ο本發(fā)明具有體積小、成本低廉、低功耗的優(yōu)點。本發(fā)明通過在單芯片上設置相互耦合的主質量塊和耦合質量塊、以及電極層組，由主質量塊、耦合質量塊的位移分別改變電極層組與主質量塊或耦合質量塊間的電容值，再由檢測上述電容值實現(xiàn)對哥氏力的檢測，進而由哥氏力反應三個軸(X軸、Y軸、Z軸)角速度輸入信號的大小。


圖1為本發(fā)明具 體實施方式中實施例一的單芯片三軸陀螺儀結構示意圖。圖2為圖1中的單芯片三軸陀螺儀的帶有剖切面的結構示意圖。圖3為本發(fā)明具體實施方式
中實施例一的單芯片三軸陀螺儀的整體框架(驅動部分)示意圖。圖4為本發(fā)明具體實施方式
中實施例一的單芯片三軸陀螺儀的整體框架(驅動部分和檢測部分)示意圖。圖5為本發(fā)明具體實施方式
中實施例一中耦合梁的另一種結構的單芯片三軸陀螺儀的整體框架(驅動部分和檢測部分)示意圖。圖6、圖7為本發(fā)明具體實施方式
中實施例二的單芯片三軸陀螺儀的整體框架示意圖。圖8為本發(fā)明具體實施方式
中實施例三的單芯片三軸陀螺儀的整體框架示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明所采用的單芯片三軸陀螺儀的工作原理為:驅動質量在一個軸上作簡諧振動，在另一垂直于該振動方向上有角速度信號輸入時，將會在與上2軸正交的方向上產生力信號，稱為哥氏力。該哥氏力與驅動質量、振動速度以及輸入的角速度信號成正比，當驅動質量與振動速度恒定時，可以通過檢測哥氏力的大小來反應角速度輸入信號的大小。而哥氏力的大小則通過作用于一;〖亙定質量(F=m*a=k*x, F為作用力的大小，m為質量塊的大小，a為角速度大小，k為彈性剛度，X為位移量)，通過檢測質量塊位移變化帶來的電容量變化來獲得。其采用的驅動檢測方式為:靜電梳齒驅動(驅動梳齒組)，平板電容(電極層組)檢測，且本發(fā)明通過只在一個質量塊上施加驅動電壓來實現(xiàn)3個軸向上的角度測量。本發(fā)明中，一共有2個質量塊(主質量塊和耦合質量塊)，其中一個質量塊(主質量塊)通過電壓加載，靜電驅動來實現(xiàn)簡諧振動，而另一個質量塊(耦合質量塊)在上一個質量塊的耦合帶動下實現(xiàn)簡諧振動。因此在該三軸陀螺儀中，有2個軸上的角速度通過同一個質量塊(主質量塊)來實現(xiàn)測量，第三個軸上的角速度通過另一耦合的質量塊(耦合質量塊)來實現(xiàn)測量。為了便于理解，下面通過具體實施例對上述內容進行詳解。實施例一:
請參見圖廣3，一種單芯片三軸陀螺儀包括構成主質量塊的第一主質量塊Ia和第二主質量塊lb、與第一主質量塊Ia和第二主質量塊Ib相互耦合的耦合質量塊2、直接連接于襯底100的第一錨點6和第二錨點7 (該第一錨點6和第二錨點7可視為靜止部分)、以及第一彈性部件5和第二彈性部件4，所述第一彈性部件5在Y軸方向上具有高彈性，在X軸方向上具有高剛度。所述第一主質量塊Ia和第二主質量塊Ib沿Y軸左右對稱設置于耦合質量塊2兩偵!|，沿Y軸方向反向振動(該振動方式如圖中虛線所示)。在本實施例中，所述第一錨點6為多個，為支撐第一主質量塊Ia和第二主質量塊Ib的運動錨點，第一彈性部件5—端與第一錨點6連接，另一端與第一主質量塊la、第二主質量塊Ib連接，用以支撐第一主質量塊Ia與第二主質量塊Ib的往復振動,該第一彈性部件5同樣沿Y軸左右對稱。而由于第一主質量塊Ia與第二主質量塊lb、第一彈性部件5均沿Y軸左右對稱，第一彈性部件5在Y軸方向上具有高彈性，在X軸方向上具有高剛度，故第一主質量塊Ia和第二主質量塊Ib只沿Y軸方向上產生位移。因此Y軸為本單芯片三軸陀螺儀的第一個驅動軸,第一主質量塊Ia和第二主質量塊Ib為相應的驅動質量塊
在第一主質量塊Ia和第二主質量塊Ib的振動帶動下，所述耦合質量塊2呈往復扭轉運動(如耦合質量 塊2內的箭頭所示)，即沿著Z軸扭轉，故沿著Z軸扭轉的諧振運動作為本單芯片三軸陀螺儀的第二個驅動軸，耦合質量塊2為相應的驅動質量塊。第一主質量塊Ia和第二主質量塊Ib分別通過耦合梁3a、3b與耦合質量塊2實現(xiàn)耦合，由于第一主質量塊Ia和第二主質量塊Ib需帶動耦合質量塊2扭轉，故該耦合梁3a、3b需在Y軸方向上有一定的剛度以傳遞靜電力引起的位移載荷，也需其剛度不能過大以至于抑制耦合質量塊2的諧振運動。而由于耦合梁3a、3b變形會對主質量塊和耦合質量塊(即第一主質量塊la、第二主質量塊Ib和耦合質量塊2)產生應力影響，故可以通過優(yōu)化耦合梁3a、3b結構形式來降低應力的作用，其耦合梁3a、3b可呈工字型結構，如圖5所示，當然亦可優(yōu)化成其他形狀。所述第二錨點7為支撐耦合質量塊2的運動錨點，第二彈性部件4 一端與第二錨點7相連，另一端與耦合質量塊2相連，以支撐耦合質量塊2的扭轉。所述第一彈性部件5用以連接第一錨點6與第一主質量塊Ia和第二主質量塊lb，故第一彈性部件5與諧振剛度有直接關系，可以通過調節(jié)第一彈性部件5的結構尺寸來調節(jié)諧振頻率。而為了減小應力影響和錨點損耗，在本實施例中，該第一彈性部件5包括長直梁5a和短梁5b,第一彈性部件5與第一主質量塊Ia和第二主質量塊Ib之間由長直梁5a連接，與第一錨點6之間由短梁5b連接。所述第二彈性部件4用以連接第二錨點7和耦合質量塊2，其主要用以支撐耦合質量塊2沿著X軸與Y軸方向扭轉，在本實施例中，所述第二彈性部件4為沿著X軸與Y軸對稱的4梁形式，當然除此種結構以外，第二彈性部件4亦可為圖5中的梁形結構或者類似的結構。所述耦合質量塊2的諧振頻率，可以通過調節(jié)扭轉剛度控制，即通過調節(jié)第二彈性部件4的尺寸大小，或者也可以通過調節(jié)耦合質量塊2的大小與尺寸分布情況來調節(jié)。請參見圖2、4，所述單芯片三軸陀螺儀還包括驅動梳齒組和電極層組，所述驅動梳齒組包括若干個驅動梳齒，每個驅動梳齒內包括一個驅動活動梳齒8和一個驅動靜止梳齒9，所述驅動靜止梳齒9用以輸入信號并驅動主質量塊移動，在此其輸入信號為直流與交流的電壓信號。所述電極層組包括第一電極層組(15a 15d)、第二電極層組(16a、16b)和第三電極層組(13、14)。所述第一電極層組(15a 15d)、第二電極層組(16a、16b)與質量塊之間具有間隙101，第一電極層組(15a 15d)沿Y軸對稱設置于第一主質量塊Ia和第二主質量塊Ib的正投影內，第二電極組(16a、16b)則位于耦合質量塊2的正投影內，該第一電極層組(15a 15d)沿Y軸對稱設置于第二電極層組(16a、16b)的兩側。所述第三電極層組包括一組靜止型細長平板14和一組活動型細長平板13，所述第三電極層組沿Y軸對稱設置于第一主質量塊Ia和第二主質量塊Ib內，并且通過支撐梁12分別與第一主質量塊Ia和第二主質量塊Ib連接，該支撐梁12用于支撐并控制活動型細長平板13于X軸方向上位移。由于哥氏力的大小與驅動軸的振動幅度呈正比關系，因此，驅動軸的振動幅度的變化會直接影響MEMS陀螺儀輸出角速度的大小，從而維持驅動軸的恒定振動幅度對于MEMS陀螺儀的性能有著重要的影響。在本單芯片三軸陀螺儀中采用閉環(huán)負反饋的方式來實現(xiàn)恒幅振蕩。請參見圖4，所述單芯片三軸陀螺儀還包括檢測梳齒組，該檢測梳齒組與驅動梳齒組組成閉環(huán)負反饋系統(tǒng)。該檢測梳齒組包括驅動檢測梳齒10和靜止梳齒11。當在驅動靜止梳齒9上施加直流與交流電壓信號后,Y軸方向上會產生一驅動靜電力，第一主質量塊Ia和第二主質量塊Ib在此靜電力的作用下產生一位移信號，靜止梳齒11作為對應的檢測端，用于對驅動靜止梳齒9端口的輸入信號進行實時檢測，以反饋的形式來保持驅動梳齒端口的恒定幅度振蕩。請參見圖4，下面對上述單芯片三軸陀螺儀的檢測方式進行闡述。當在X軸方向上有角速度輸入時，第一主質量塊Ia與第二主質量塊Ib作為驅動質量塊在Y軸方向上作往復反相振動，貝1J在Z軸方向上有相反方向上的哥氏力產生,在第一彈性部件5的作用下，第一主質量塊Ia在Z軸正向有一遠離襯底的位移量，第二主質量塊Ib在Z軸負向有一靠近襯底的位移量，上述位移量使得第一主質量塊la、第二主質量塊Ib與第一主質量塊la、第二主質量塊Ib下方的第一電極層組內的電極層15a 15d (圖中第一主質量塊Ia和第二主質量塊Ib中虛線部分)之間的電容量發(fā)生改變，即電極層15a、15b在Z軸正向有一遠離襯底的位移量，電容量變小，與此同時，電極層15c、15d在Z軸負向有一靠近襯底的位移量，電容量變大。通過檢測上述電容量變化來實現(xiàn)對哥氏力的檢測，從而通過哥氏力反應三個軸中X軸角速度輸入信號的大小。上述檢測可采用差分電容檢測實現(xiàn)。當Y軸方向上有角速度信號輸入時，一直繞Z軸扭轉運動的耦合質量塊2作為驅動質量塊，會在繞X軸轉動方向上產生哥氏力，在第二彈性部件4的作用下，耦合質量塊2在Z軸正向有一遠離襯底的位移量，在Z軸負向有一靠近襯底的位移量，上述位移量使得耦合質量塊2和耦合質量塊2下方的第二電極層組內的電極層16a、16b (圖中耦合質量塊2上虛線部分)之間的 電容量發(fā)生改變，即電極層16a在Z軸正向有一遠離襯底的位移量，電容量變小，電極層16b在Z軸負向有一靠近襯底的位移量，電容量變大。通過檢測上述電容量變化來實現(xiàn)對哥氏力的檢測，從而通過哥氏力反應三個軸中Y軸角速度輸入信號的大小。上述檢測可采用差分電容檢測實現(xiàn)。當Z軸方向上有角速度信號輸入時，仍然是Y軸方向上的第一質量塊Ia與第二質量塊Ib作為驅動質量塊，在X軸橫向上產生方向相反的哥氏力，在支撐梁12的作用下，活動型細長平板13將在X方向上產生一定的位移，而靜止型細長平板14則靜止不動，從而可以通過檢測:活動型細長平板13與靜止型細長平板14之間由位移變化帶來的電容量變化實現(xiàn)對哥氏力的檢測，進而通過哥氏力反應三個軸中Z軸角速度輸入信號的大小。而通過合理設計活動型細長平板13與靜止型細長平板14的尺寸與放置位置，可以實現(xiàn)差分檢測。而由于陀螺儀的檢測靈敏度、帶寬等性能與驅動軸和檢測軸的頻率差有一定的關系，即頻差越小，靈敏度越大，相應的帶寬越窄，靈敏度與帶寬是相互抑制的2個參數(shù)。因此可以根據(jù)陀螺儀的應用場所的不同來合理調節(jié)。而諧振頻率主要和質量塊對應的剛度大小，質量大小有關，而剛度則是由相關的彈性部件決定。因此，可以通過合理設計第一彈性部件4、第二彈性部件5和支撐梁12的形狀以及尺寸來調整該器件的性能。實施例二
請參見圖6，為本發(fā)明第二種實施方式，在本實施例中，所述主質量塊為四塊(第一主質量塊2la、第二主質量塊2lb、第三主質量塊30a、第四主質量塊30b)，沿Y軸兩兩對稱設置于所述耦合質量塊22兩側。與實施 例一相同，在驅動活動梳齒28的作用下，使得第一主質量塊21a與第二主質量塊21b產生沿著Y軸方向的反相振動(振動方式如虛線所示)。第一錨點26直接連接于襯底(未圖示)，視為靜止部分，第一彈性部件25 —端與第一錨點26相連，另一端與第一主質量塊21a、第二主質量塊21b相連，用以支撐第一主質量塊21a與第二主質量塊21b的往復振動，在此第一彈性部件25包括長直梁25a和短梁25b，長直梁25a用于連接主質量塊，短梁25b用于連接第一錨點26。由于第一主質量塊21a與第二主質量塊2lb、第一彈性部件25均沿Y軸左右對稱，又第一彈性部件25在Y軸方向上具有高彈性，在X軸方向上具有高剛度，故第一主質量塊21a、第二主質量塊21b只在Y軸方向上有位移變化。因此Y軸為本單芯片三軸陀螺儀的第一個驅動軸,第一主質量塊21a、第二主質量塊21b為相應的驅動質量塊。在第一主質量塊21a與第二主質量塊21b的振動帶動下，第三主質量塊30a、第四主質量塊30b呈與第一主質量塊21a、第二主質量塊21b類似的沿Y軸往復反向運動，如圖中虛線所示,與此同時,在第三主質量塊30a、第四主質量塊30b的振動帶動下，耦合質量塊22呈往復扭轉運動，即沿著Z軸扭轉，與實施例一類似，沿著Z軸扭轉的諧振運動為該單芯片三軸陀螺儀的第二個驅動軸,耦合質量塊22為相應的驅動質量塊。第三主質量塊30a、第四主質量塊30b與耦合質量塊22之間由耦合梁23a、23b實現(xiàn)耦合，第二錨點27為支撐耦合質量塊22運動的錨點，第二彈性部件24 —端與第二錨點27相連，另一端與耦合質量塊22相連，以支撐耦合質量塊22的扭轉。請參見圖7，為本實施例二的單芯片三軸陀螺儀的整體框架(驅動部分與檢測部分)的示意圖。下面對上述單芯片三軸陀螺儀的檢測方式進行闡述，該檢測方式與實施例一類似。當在X軸方向上有角速度輸入時，第一主質量塊21a與第二主質量塊21b作為驅動質量塊在Y軸方向上作往復反相振動，貝1J在Z軸方向上有相反方向上的哥氏力產生,在第一彈性部件25的作用下，第一主質量塊21a在Z軸正向有一遠離襯底的位移量，第二主質量塊21b在Z軸負向有一靠近襯底的位移量，上述位移量使得第一主質量塊21a、第二主質量塊21b與第一主質量塊21a、第二主質量塊21b下方的第一電極層組內的電極層33a、33b(圖中第一主質量塊21a與第二主質量塊21b中虛線部分)之間的電容量產生改變，即電極層33a在Z軸正向有一遠離襯底的位移量，電容量變小，與此同時，電極層33b在Z軸負向有一靠近襯底的位移量，電容量變大。通過檢測上述電容量變化來實現(xiàn)對哥氏力的檢測，從而通過哥氏力反應三個軸中X軸角速度輸入信號的大小。上述檢測可采用差分電容檢測實現(xiàn)。當Y軸方向上有角速度信號輸入時，一直繞Z軸扭轉運動的耦合質量塊22作為驅動質量塊，會在繞X軸轉動方向上產生哥氏力，在第二彈性部件24的作用下，耦合質量塊22在Z軸正向有一遠離襯底的位移量，在Z軸負向有一靠近襯底的位移量，上述位移量使得耦合質量塊22與耦合質量塊22下方的第二電極層組內的電極層34a、34b (圖中耦合質量塊22上虛線部分)之間的電容量發(fā)生改變，即電極層34a在Z軸正向有一遠離襯底的位移量，電容量變小，電極層34b在Z軸負向有一靠近襯底的位移量，電容量變大。通過檢測上述電容量變化來實現(xiàn)對哥氏力的檢測，從而通過哥氏力反應三個軸中Y軸角速度信號的大小。上述檢測可采用差分電容檢測實現(xiàn)。當Z軸方向上有角速度信號輸入時，仍然是Y軸方向上的第一主質量塊21a與第二主質量塊21b作為驅動質量塊,將在X軸橫向上產生方向相反的哥氏力，在支撐梁29a、29b的作用下，活動型細長平板31a、31b將在X方向上產生一定的位移，而靜止型細長平板32a、32b則靜止不動，從而可以通過活動型細長平板Ia與靜止型細長平板32a、活動型細長平板31b與靜止 型細長平板32b之間的由位移變化帶來的電容量變化實現(xiàn)對哥氏力的檢測，進而通過哥氏力反應三個軸中Z軸角速度信號的大小。通過合理設計活動型細長平板31a、31b與靜止型細長平板32a、32b的尺寸與放置位置，可以實現(xiàn)差分檢測。實施例三
圖8為本發(fā)明的第三種實施例，在本實施例中，主質量塊分為第一主質量塊40a、第二主質量塊40b，該第一主質量塊40a和第二主質量塊40b沿Y軸對稱設置于所述耦合質量塊41兩側，并且該第一主質量塊40a和第二主質量塊40b與耦合質量塊41相互耦合，其實現(xiàn)耦合的方式同樣采用耦合梁(未標示)，第一電極組層(43a 43d)和第二電極組層(42a、42b)均位于耦合質量塊41的正投影內，該第一電極組層(43a 43d)沿Y軸對稱設置于第二電極層組(42a、42b)的兩側。在本實施例中Y軸與Z軸方向上的驅動檢測方式與實施例一類似，在此不再贅述。與實施例一的不同之處在于:X軸方向角速度驅動檢測方式，其由實施例一中的與Z軸角速度共用驅動軸改為本實施實例中的與Y軸角速度共用驅動軸。具體為:當在X軸方向上有角速度輸入時，耦合質量塊41作為驅動質量塊呈往復扭轉振動，則使耦合質量塊41產生繞Y軸旋轉的運動，耦合質量塊41在Z軸正向有一遠離襯底的位移量，在Z軸負向有一靠近襯底的位移量，即電極層組內的電極層43a、43b在Z軸正向有一遠離襯底的位移量的，電極層組內的電極層43c、43d在Z軸負向有一靠近襯底的位移量，上述位移量將使得耦合質量塊41與耦合質量塊41下方的第一電極層組內的電極層(43a、43b、43c、43d)(圖中耦合質量塊41上的部分虛線部分)之間的電容量產生改變，電極層43a、43b的電容量變小的同時，電極層43c、43d的電容量變大，而通過檢測上述電容量變化來實現(xiàn)對哥氏力的檢測，進而通過哥氏力反應三個軸中X軸角速度輸入信號的大小。圖中，第二電極層組中的電極層42a、42b作為Y軸角速度的檢測電極層。盡管為示例目的，已經公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是本領域的普通技術人員將意識到，在不脫離 由所附的權利要求書公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種改進、增加以及取代是可能的。
權利要求
1.一種單芯片三軸陀螺儀，其特征在于:所述單芯片三軸陀螺儀包括: 質量塊，所述質量塊包括相互耦合的主質量塊和耦合質量塊，所述主質量塊為偶數(shù)個且沿Y軸對稱設置于所述耦合質量塊兩側； 電極層組，所述電極層組包括第一電極層組、第二電極層組和第三電極層組，所述第一電極層組、第二電極層組與所述質量塊之間具有間隙，且所述第一電極層組沿Y軸對稱設置于所述第二電極層組的兩側，所述第一電極層組位于所述質量塊的正投影內，所述第二電極層組位于所述耦合質量塊的正投影內，所述第三電極層組包括一組靜止型細長平板和一組活動型細長平板，所述第三電極層組通過彈性部件與所述主質量塊連接； 驅動梳齒組，所述驅動梳齒組與主質量塊連接，用以輸入信號并驅動所述主質量塊移動。
2.根據(jù)權利要求1所述的單芯片三軸陀螺儀，其特征在于:所述單芯片三軸陀螺儀還包括第一錨點和第二錨點，所述第一錨點與主質量塊連接，所述第二錨點與耦合質量塊連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的單芯片三軸陀螺儀，其特征在于:所述第一錨點與主質量塊之間通過第一彈性部件連接，所述第二錨點與耦合質量塊之間通過第二彈性部件連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的單芯片三軸陀螺儀，其特征在于:所述第一彈性部件包括長直梁和短梁，所述第一彈性部件與主質量塊之間由長直梁連接，所述第一彈性部件與所述第一錨點之間由短梁連接。
5.根據(jù)權利要求1所述 的單芯片三軸陀螺儀，其特征在于:所述單芯片三軸陀螺儀還包括檢測梳齒組，所述檢測梳齒組與所述驅動梳齒組組成閉環(huán)負反饋系統(tǒng)。
6.根據(jù)權利要求1所述的單芯片三軸陀螺儀，其特征在于:所述第一電極層組位于所述主質量塊的正投影內。
7.根據(jù)權利要求1所述的單芯片三軸陀螺儀，其特征在于:所述第一電極層組位于所述耦合質量塊的正投影內。
8.根據(jù)權利要求1或所述的單芯片三軸陀螺儀，其特征在于:所述第三電極層組沿Y軸對稱設置于所述主質量塊內。
9.根據(jù)權利要求1所述的單芯片三軸陀螺儀，其特征在于:所述彈性部件包括支撐梁。
10.根據(jù)權利要求1所述的單芯片三軸陀螺儀，其特征在于:所述驅動梳齒組內包括若干個驅動梳齒，所述每個驅動梳齒內包括一個驅動活動梳齒和一個驅動靜止梳齒。
11.根據(jù)權利要求1所述的單芯片三軸陀螺儀，其特征在于:所述主質量塊與耦合質量塊之間采用耦合梁實現(xiàn)耦合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單芯片三軸陀螺儀，具有體積小、成本低廉、低功耗的優(yōu)點，其包括質量塊，質量塊包括相互耦合的主質量塊和耦合質量塊，主質量塊為偶數(shù)個且沿Y軸對稱設置于耦合質量塊兩側；電極層組，電極層組包括第一電極層組、第二電極層組和第三電極層組，第一電極層組、第二電極層組與質量塊之間具有間隙，且第一電極層組沿Y軸對稱設置于第二電極層組的兩側，第一電極層組位于質量塊的正投影內，第二電極層組位于耦合質量塊的正投影內，第三電極層組包括一組靜止型細長平板和一組活動型細長平板，第三電極層組通過彈性部件與所述主質量塊連接；驅動梳齒組，驅動梳齒組與主質量塊連接，用以輸入信號并驅動主質量塊移動。
文檔編號G01C19/5712GK103245340SQ20121002220
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月1日 優(yōu)先權日2012年2月1日
發(fā)明者莊瑞芬, 李剛 申請人:蘇州敏芯微電子技術有限公司