下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀及其制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀及其制作方法，包括：基底、基底上中心位置周?chē)目窄h(huán)形腔、在基底上的下凹環(huán)形壓電諧振體、固定在基底上對(duì)下凹環(huán)形諧振體起支撐作用的支撐柱以及其上的電極、在下凹環(huán)形諧振體外表面上呈對(duì)稱(chēng)分布的八個(gè)電極，所述下凹環(huán)形壓電諧振體定位成與所述基底的上表面分開(kāi)以允許該壓電諧振陀螺儀振動(dòng)。本發(fā)明通過(guò)基底上表面的成型支撐柱對(duì)諧振體進(jìn)行支撐，穩(wěn)定性好，有利的減小支撐阻尼的影響，有利于提高陀螺Q值和靈敏度；工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，利于實(shí)現(xiàn)；諧振體除中間支撐外與基底分離，有利于其振動(dòng)；采用壓電材料，抗過(guò)載、抗沖擊能力強(qiáng)，工作諧振頻率高，啟動(dòng)時(shí)間短。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微機(jī)電(MEMS)系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】的微機(jī)電慣性傳感器陀螺儀，具體地，涉及一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀及其制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]陀螺儀作為一種載體角速度敏感慣性傳感器，在航空、航天、船舶等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的姿態(tài)控制和導(dǎo)航定位等方面有著非常重要的作用。MEMS微陀螺具有尺寸質(zhì)量小、功耗低、成本低、環(huán)境適應(yīng)性好、集成度高等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)在軍事、工業(yè)及消費(fèi)電子等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅?、小尺寸、高可靠性的MEMS微陀螺的需求正變得日益迫切。
[0004]壓電陀螺儀采用壓電材料作為驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)部件，是一種新型MEMS微陀螺，具有抗過(guò)載、抗沖擊能力強(qiáng)、工作諧振頻率高、不需真空封裝、啟動(dòng)時(shí)間短等優(yōu)越特性，此種陀螺利用諧振狀態(tài)和壓電效應(yīng)獲得外界相應(yīng)方向上輸入的角速度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)電信號(hào)的幅值和頻率，反映出外加角速度的信號(hào)。
[0005]經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利“固體波動(dòng)陀螺的諧振子及固體波動(dòng)陀螺”(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?CN201010294912.6)利用高性能的合金通過(guò)機(jī)械精密加工的方法制作出具有杯形振子的固體波動(dòng)陀螺，杯形振子底盤(pán)上粘結(jié)有壓電片作為驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)電極，通過(guò)在驅(qū)動(dòng)電極上施加一定頻率的電壓信號(hào)，對(duì)杯形振子施加壓電驅(qū)動(dòng)力，激勵(lì)振子產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)模態(tài)下的固體波，當(dāng)有杯形振子軸線(xiàn)方向角速度輸入時(shí)，振子在科氏力作用下向另一簡(jiǎn)并的檢測(cè)模態(tài)固體波轉(zhuǎn)化，兩個(gè)簡(jiǎn)并模態(tài)的固體波之間相位相差一定的角度，通過(guò)檢測(cè)杯形振子底盤(pán)上檢測(cè)電極輸出電壓的變化即可檢測(cè)輸入角速度的變化。
[0006]此技術(shù)存在如下不足:該固體波動(dòng)陀螺杯形諧振體體積過(guò)大，限制了其在很多必須小體積條件下的應(yīng)用；杯形振子底盤(pán)的壓電電極是粘結(jié)到杯形振子上的，在高頻振動(dòng)下存在脫落的可能，可靠性不高；陀螺的加工工藝比較復(fù)雜，加工成本較高，不適合大批量生產(chǎn)；陀螺驅(qū)動(dòng)模態(tài)和檢測(cè)模態(tài)頻率分裂較大，致使陀螺的帶寬較大，品質(zhì)因數(shù)很難提高；陀螺固定方式不穩(wěn)定，難以適應(yīng)需要高可靠性的場(chǎng)合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀及其制作方法，采用壓電材料，抗過(guò)載、抗沖擊能力強(qiáng)，工作諧振頻率高，啟動(dòng)時(shí)間短。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀，包括:
[0009]一個(gè)具有上表面的方形基底；
[0010]基底上中心位直周?chē)目窄h(huán)形腔；
[0011]在基底上的下凹環(huán)形壓電諧振體；
[0012]固定在基底上對(duì)下凹環(huán)形諧振體起支撐作用的支撐柱以及支撐柱上的電極；
[0013]在下凹環(huán)形諧振體的外表面上呈對(duì)稱(chēng)分布的八個(gè)電極；
[0014]其中:所述壓電諧振陀螺最下方為基底；所述起支撐作用的支撐柱位于基底的中心位置；所述空環(huán)形腔設(shè)置在支撐柱的周?chē)?；所述下凹環(huán)形壓電諧振體附接于支撐柱上，且與基底的上表面分開(kāi)以進(jìn)行振動(dòng)；八個(gè)所述電極在下凹環(huán)形壓電諧振體的外表面與外部電路相連接，其中:八個(gè)電極分別為一個(gè)驅(qū)動(dòng)電極對(duì)，附接到電路驅(qū)動(dòng)端；一個(gè)檢測(cè)電極對(duì)，附接到電路檢測(cè)端；一個(gè)監(jiān)測(cè)電極對(duì)，提供監(jiān)測(cè)信號(hào)以監(jiān)測(cè)壓電諧振陀螺處于固有工作狀態(tài)下；一個(gè)平衡電極對(duì)，提供平衡參考信號(hào)。
[0015]在一對(duì)驅(qū)動(dòng)電極上施加正弦交流電壓，利用靜電力將下凹環(huán)形諧振體激勵(lì)在固有驅(qū)動(dòng)模態(tài)下；當(dāng)下凹環(huán)形諧振體感受到角速度輸入時(shí)，由于科氏力影響，下凹環(huán)形諧振體的振動(dòng)方式會(huì)從驅(qū)動(dòng)模態(tài)向檢測(cè)模態(tài)變化，此時(shí)在一對(duì)檢測(cè)電極上可檢測(cè)到電信號(hào)變化，通過(guò)后續(xù)電路解調(diào)即可得知輸入角速度的大小。
[0016]優(yōu)選地，所述八個(gè)電極對(duì)位于半環(huán)形諧振體頂部，距離環(huán)心距離相等，分別位于0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°位置。每對(duì)電極對(duì)的兩個(gè)電極之間相差180度。0°電極，180°電極構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電極對(duì)；45°電極，225°電極構(gòu)成檢測(cè)電極對(duì)；90°電極，270°電極構(gòu)成監(jiān)測(cè)電極對(duì)；135°電極，315°電極構(gòu)成平衡電極對(duì)。
[0017]優(yōu)選地，所述基底的上表面之上以及空環(huán)形腔之上形成泡層，所述泡層采用璃材料，并經(jīng)玻璃加熱抽真空等相關(guān)工藝在空環(huán)形腔上形成半環(huán)形泡。
[0018]優(yōu)選地，所述半環(huán)形泡上諧振體進(jìn)一步包括:
[0019]一層諧振材料層；
[0020]在諧振材料層上設(shè)有用于底部引出的金屬導(dǎo)電層；
[0021]金屬導(dǎo)電層上方設(shè)有壓電材料層；
[0022]壓電材料層上方設(shè)有金屬電極，即在所述半環(huán)形諧振體外表面上呈對(duì)稱(chēng)分布的八個(gè)電極。
[0023]更優(yōu)選地，所述諧振材料層的材料為硅、金剛石、二氧化硅、玻璃；所述金屬導(dǎo)電層的材料為金、鎳鉻鐵合金、鉻、錮錫氧化物、摻雜二氧化欽硅酸鹽玻璃；所述壓電層材料層采用ALN、PZT的壓電材料。
[0024]優(yōu)選地，所述基底采用硅或硅摻雜材料。
[0025]優(yōu)選地，所述電極采用扇形分布或方形分布或圓形分布；所述電極在下凹環(huán)形壓電諧振體上對(duì)稱(chēng)均列分布，相鄰電極對(duì)之間間隔45度角。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀的制作方法，所述方法包括:
[0027]步驟1、在基底的上表面進(jìn)行刻蝕形成空環(huán)形腔和支撐柱，并使支撐柱位于空環(huán)形腔的中心位置；
[0028]步驟2、在基底的上表面之上以及空環(huán)形腔之上形成泡層；
[0029]步驟3、在基地的底部打孔以在泡層上抽出下凹環(huán)形泡；
[0030]步驟4、將諧振材料層沉積于形成的下凹環(huán)形泡之上；
[0031]步驟5、將金屬導(dǎo)電層沉積于諧振材料層上；
[0032]步驟6、將壓電材料層沉積于金屬導(dǎo)電層上；
[0033]步驟7、在壓電材料層上方形成圖形化的金屬電極。
[0034]優(yōu)選地，步驟I中，使用光掩膜對(duì)所述空環(huán)形腔和所述支撐柱進(jìn)行蝕刻。
[0035]優(yōu)選地，步驟3中，所述下凹環(huán)形泡的參數(shù)可由抽空時(shí)間確定，且所述下凹環(huán)形泡具有良好的對(duì)稱(chēng)性。
[0036]優(yōu)選地，使用定向蝕刻在垂直于所述基底的上表面的方向上對(duì)所述諧振體進(jìn)行蝕刻。
[0037]優(yōu)選地，采用光刻蝕的方法定向刻蝕所述諧振體結(jié)構(gòu)。
[0038]優(yōu)選地，對(duì)所述諧振層進(jìn)行蝕刻包括使用氣態(tài)蝕刻劑進(jìn)行蝕刻。
[0039]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0040]本發(fā)明通過(guò)基底上表面的成型支撐柱對(duì)諧振體進(jìn)行支撐，穩(wěn)定性好,有利的減小支撐阻尼的影響，有利于提高陀螺Q值和靈敏度；工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，利于實(shí)現(xiàn)；諧振體除中間支撐外與基底分離，有利于其振動(dòng)；采用壓電材料，抗過(guò)載、抗沖擊能力強(qiáng)，工作諧振頻率高，可達(dá)到幾百KHz級(jí)別，啟動(dòng)時(shí)間短，預(yù)熱后系統(tǒng)自穩(wěn)定時(shí)間在ms級(jí)以?xún)?nèi)，因諧振頻率高，剛度大，系統(tǒng)抗沖擊能力強(qiáng)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0041]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0042]圖1為本發(fā)明一較優(yōu)實(shí)施例下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀俯視圖；
[0043]圖2為本發(fā)明一較優(yōu)實(shí)實(shí)施例下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀諧振體立體圖；
[0044]圖3A-3K為本發(fā)明實(shí)施例工藝流程圖；
[0045]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例截面圖；
[0046]圖中:基底100，空環(huán)形腔101，下凹環(huán)形壓電諧振體102，支撐柱103，電極104-111，其中:驅(qū)動(dòng)電極對(duì)104、108，檢測(cè)電極對(duì)105、109，監(jiān)測(cè)電極對(duì)106、110，平衡電極對(duì)107、111，玻璃泡層112，諧振材料層113，金屬導(dǎo)電電極層114，壓電材料層115，內(nèi)部電極引出116。

【具體實(shí)施方式】
[0047]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0048]如圖1所示，本實(shí)施例提供一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀，包括:
[0049]一個(gè)具有上表面的方形基底100 ;
[0050]基底100上中心位置周?chē)目窄h(huán)形腔101 ；
[0051]在基底100上的下凹環(huán)形壓電諧振體102 ；
[0052]固定在基底100上對(duì)下凹環(huán)形壓電諧振體102起支撐作用的支撐柱103以及支撐柱103上的電極；
[0053]在下凹環(huán)形壓電諧振體102的外表面上呈對(duì)稱(chēng)分布的八個(gè)電極104-111 ；
[0054]具體地說(shuō):所述壓電諧振陀螺最下方為基底100 ;起支撐作用的所述支撐柱103位于所述基底100的中心位置；所述空環(huán)形腔101設(shè)置在所述支撐柱103周?chē)?；所述下凹環(huán)形壓電諧振體102附接于所述支撐柱103上，且與所述基底I的上表面分開(kāi)以進(jìn)行振動(dòng)；所述下凹環(huán)形壓電諧振體102的外表面上所述電極104-111在下凹環(huán)形壓電諧振體102的上表面通過(guò)引線(xiàn)與外部電路相連接，其中驅(qū)動(dòng)電極對(duì)104、108附接到電路驅(qū)動(dòng)端；檢測(cè)電極對(duì)105,109附接到電路檢測(cè)端；監(jiān)測(cè)電極對(duì)106、110提供監(jiān)測(cè)信號(hào)以監(jiān)測(cè)陀螺處于固有工作狀態(tài)下；平衡電極對(duì)107、111提供平衡參考信號(hào)。分別位于0°、45°、90°、135°、180°、225。、270。、315。位置。所屬一對(duì)電極對(duì)之間的電極相差180度。0°電極104，180。電極108構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電極對(duì)；45°電極105，225°電極109構(gòu)成檢測(cè)電極對(duì)；90°電極106，270°電極110構(gòu)成監(jiān)測(cè)電極對(duì)；135°電極107，315°電極111構(gòu)成平衡電極對(duì)，其中，驅(qū)動(dòng)電極對(duì)主要起到接受驅(qū)動(dòng)信號(hào)使陀螺起振的功能，檢測(cè)電極對(duì)為主要檢測(cè)信號(hào)輸出、監(jiān)測(cè)電極對(duì)主要為對(duì)陀螺振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并反饋給陀螺控制器調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻幅特性、平衡電極對(duì)主要配合檢測(cè)電極對(duì)信號(hào)完成信號(hào)檢測(cè)工作。
[0055]本實(shí)施例中，所述電極104-111采用扇形分布，在其他實(shí)施例里也可采用方形或圓形電極對(duì)形狀；電極對(duì)在下凹環(huán)形壓電諧振體102上對(duì)稱(chēng)均列分布，相鄰電極對(duì)之間間隔45度角。
[0056]本實(shí)施例中，所述陀螺基本工作原理為:在所述驅(qū)動(dòng)電極對(duì)104、108上施加正弦交流電壓，利用靜電力將下凹環(huán)形壓電諧振體102激勵(lì)在固有驅(qū)動(dòng)模態(tài)下；當(dāng)下凹環(huán)形壓電諧振體102感受到角速度輸入時(shí)，由于科氏力影響，下凹環(huán)形壓電諧振體102振動(dòng)方式會(huì)從驅(qū)動(dòng)模態(tài)向檢測(cè)模態(tài)變化，此時(shí)在所述檢測(cè)電極對(duì)105、109上可檢測(cè)到電信號(hào)變化，通過(guò)后續(xù)電路解調(diào)即可得知輸入角速度的大小。
[0057]如圖2所示，本實(shí)施例中所述的下凹環(huán)形壓電諧振體立體圖可模擬為圖2所示的形狀。
[0058]如圖3A-3K所示，本實(shí)施例提供一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀的制作方法，具體工藝流程圖如下:
[0059]如圖3A所不,從基底100 (如娃晶片)開(kāi)始，在基底100的上表面進(jìn)行圖案形成和刻蝕形成空環(huán)形腔101和支撐柱103，并使支撐柱103位于空環(huán)形腔101的中心位置；
[0060]如圖3B所示，在形成空環(huán)形腔101和支撐柱103的基底100的上表面之上以及空環(huán)形腔101之上形成一層玻璃泡層112 ；
[0061]如圖3C所示，在已沉積的玻璃泡層112上進(jìn)行濕法刻蝕以在玻璃泡層112上形成孔，從而在后續(xù)工藝中作電極引出；
[0062]如圖3D所示，在基底100的底部打孔以在玻璃泡層112上抽出下凹環(huán)形泡，所述下凹環(huán)形泡的參數(shù)可由抽空時(shí)間確定，且該下凹環(huán)形泡有良好的對(duì)稱(chēng)性；
[0063]如圖3E所示，在玻璃泡層112上沉積諧振材料層113，所述諧振材料層113可以是硅、金剛石、二氧化硅、玻璃；
[0064]如圖3F所不,在所述諧振材料層113上沉積一層金屬導(dǎo)電電極層114,稱(chēng)為第一導(dǎo)電層，并在所述第一導(dǎo)電層上做圖形化處理以形成電極，所述第一導(dǎo)電層的材料可以是金、鎳鉻鐵合金、鉻、錮錫氧化物、摻雜二氧化欽硅酸鹽玻璃；
[0065]如圖3G所不,在第一導(dǎo)電層114上沉積壓電材料層115,所述壓電材料層115的材料可以為ALN、PZT的壓電材料；
[0066]如圖3H所不,在所述壓電材料層115上再沉積一層金屬導(dǎo)電層，稱(chēng)為第二導(dǎo)電層；
[0067]如圖31所示，在所述第二導(dǎo)電層上做圖形化處理以形成八個(gè)電極104-111，所述第二導(dǎo)電層的材料可以是金、鎳鉻鐵合金、鉻、錮錫氧化物、摻雜二氧化欽硅酸鹽玻璃；
[0068]如圖3J所示，在基底100的第一工作表面，即如圖上表面，上定向刻蝕下凹環(huán)形諧振體結(jié)構(gòu),可米用光掩模定向光刻的方法；
[0069]如圖3K所示，在所述下凹環(huán)形壓電諧振體102中央位置刻蝕成孔，并在此位置濺射一層金屬作為下凹環(huán)形壓電諧振體102內(nèi)部電極引出116。
[0070]在另一實(shí)施例中，所述基底100可采用硅材料摻雜技術(shù)，由圖3C中成孔作下方電極引出。
[0071]本實(shí)施例中，使用定向蝕刻在垂直于所述基底100的上表面的方向上對(duì)所述諧振體進(jìn)行蝕刻。
[0072]本實(shí)施例中，使用的光掩膜對(duì)所述空環(huán)形腔和所述起支撐作用的支撐柱進(jìn)行蝕刻。
[0073]本實(shí)施例中，采用光刻蝕的方法定向刻蝕所述諧振體。
[0074]本實(shí)施例中，對(duì)所述諧振體進(jìn)行蝕刻包括使用氣態(tài)蝕刻劑進(jìn)行蝕刻。
[0075]如圖4所示，本實(shí)施例中所得下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀截面圖部分如下:
[0076]100為一個(gè)具有上表面的方形基底；
[0077]101為基底100上中心位置周?chē)目窄h(huán)形腔；
[0078]102為在基底100上的下凹環(huán)形壓電諧振體；
[0079]103為固定在基底100上對(duì)下凹環(huán)形壓電諧振體102起支撐作用的支撐柱；
[0080]112為沉積的一層玻璃泡層；
[0081]113為沉積的硅、金剛石、二氧化硅、玻璃的諧振材料層；
[0082]114為沉積的金屬導(dǎo)電電極層；
[0083]115為沉積的壓電材料層；
[0084]104為最上方的金屬電極經(jīng)圖形化形成下凹環(huán)形壓電諧振體102外表面上呈對(duì)稱(chēng)分布的八個(gè)電極(其他電極105-111沒(méi)有顯示出來(lái))；
[0085]116為濺射的金屬，作為下凹環(huán)形壓電諧振體102內(nèi)部電極引出。
[0086]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀，其特征在于，包括: 一個(gè)具有上表面的方形基底； 基底上中心位置周?chē)目窄h(huán)形腔； 在基底上的下凹環(huán)形壓電諧振體； 固定在基底上對(duì)下凹環(huán)形諧振體起支撐作用的支撐柱以及支撐柱上的電極； 在下凹環(huán)形諧振體的外表面上呈對(duì)稱(chēng)分布的八個(gè)電極； 其中:所述壓電諧振陀螺最下方為基底；所述起支撐作用的支撐柱位于基底的中心位置；所述空環(huán)形腔設(shè)置在支撐柱的周?chē)?；所述下凹環(huán)形壓電諧振體附接于支撐柱上，且與基底的上表面分開(kāi)以進(jìn)行振動(dòng)；八個(gè)所述電極在下凹環(huán)形壓電諧振體的外表面與外部電路相連接，其中:八個(gè)電極分別為一個(gè)驅(qū)動(dòng)電極對(duì)，附接到電路驅(qū)動(dòng)端；一個(gè)檢測(cè)電極對(duì)，附接到電路檢測(cè)端；一個(gè)監(jiān)測(cè)電極對(duì)，提供監(jiān)測(cè)信號(hào)以監(jiān)測(cè)壓電諧振陀螺處于固有工作狀態(tài)下；一個(gè)平衡電極對(duì)，提供平衡參考信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀，其特征在于，所述基底的上表面之上以及空環(huán)形腔之上形成泡層，所述泡層采用玻璃材料，且在空環(huán)形腔上形成半環(huán)形泡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀，其特征在于，所述半環(huán)形泡上的諧振體進(jìn)一步包括: 一層諧振材料層； 在諧振材料層上設(shè)有用于底部引出的金屬導(dǎo)電層； 金屬導(dǎo)電層上方設(shè)有壓電材料層； 壓電材料層上方設(shè)有金屬電極，即在所述半環(huán)形諧振體外表面上呈對(duì)稱(chēng)分布的八個(gè)電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀，其特征在于，所述諧振材料層的材料為娃、金剛石、二氧化娃、玻璃；所述金屬導(dǎo)電層的材料為金、鎳鉻鐵合金、鉻、錮錫氧化物、摻雜二氧化欽硅酸鹽玻璃；所述壓電層材料層采用ALN、PZT的壓電材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀，其特征在于，所述電極采用扇形分布或方形分布或圓形分布；所述電極在下凹環(huán)形壓電諧振體上對(duì)稱(chēng)均列分布，相鄰電極對(duì)之間間隔45度角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀，其特征在于，所述基底采用硅或硅摻雜材料。
7.—種權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀的制作方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟1、在基底的上表面進(jìn)行刻蝕形成空環(huán)形腔和支撐柱，并使支撐柱位于空環(huán)形腔的中心位置； 步驟2、在基底的上表面之上以及空環(huán)形腔之上形成泡層； 步驟3、在基地的底部打孔以在泡層上抽出下凹環(huán)形泡； 步驟4、將諧振材料層沉積于形成的下凹環(huán)形泡之上； 步驟5、將金屬導(dǎo)電層沉積于諧振材料層上； 步驟6、將壓電材料層沉積于金屬導(dǎo)電層上； 步驟7、在壓電材料層上方形成圖形化的金屬電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀的制作方法，其特征在于，步驟I中，使用光掩膜對(duì)所述空環(huán)形腔和所述支撐柱進(jìn)行蝕刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀的制作方法，其特征在于，步驟3中，所述下凹環(huán)形泡的參數(shù)可由抽空時(shí)間確定，且所述下凹環(huán)形泡具有良好的對(duì)稱(chēng)性。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀的制作方法，其特征在于，使用定向蝕刻在垂直于所述基底的上表面的方向上對(duì)所述諧振體進(jìn)行蝕刻。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀的制作方法，其特征在于，采用光刻蝕的方法定向刻蝕所述諧振體。
12.根據(jù)權(quán)利要求10-11任一項(xiàng)所述的一種下凹環(huán)形壓電諧振陀螺儀的制作方法，其特征在于，對(duì)所述諧振體進(jìn)行蝕刻包括使用氣態(tài)蝕刻劑進(jìn)行蝕刻。
【文檔編號(hào)】G01C19/56GK104197908SQ201410390457
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】張衛(wèi)平, 孫殿竣, 唐健, 汪濙海, 劉亞?wèn)|, 成宇翔, 邢亞亮, 陳文元 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)