[发明专利]电磁驱动电磁检测体声波谐振三轴微陀螺及其制备方法

权利要求书

1.一种电磁驱动电磁检测体声波谐振三轴微陀螺，其特征在于：所述陀螺包括不带释放孔的圆盘振子，圆柱形的支撑柱，基板，电磁驱动线圈，电磁检测线圈和隔离电极，其中：所述圆盘振子通过所述圆柱形的支撑柱固定在基板上，且所述圆盘振子垂直于所述基板的z轴；所述电磁驱动线圈、所述电磁检测线圈和所述隔离电极呈圆周分布于所述基板上并位于所述圆盘振子下方，同时与所述圆盘振子平行且有一间隙；所述隔离电极分布于所述电磁驱动线圈与所述电磁检测线圈之间，并按照电磁驱动线圈、隔离电极、电磁检测线圈、隔离电极、电磁驱动线圈的排列顺序，交叉循环分布。

2.根据权利要求1所述的电磁驱动电磁检测体声波谐振三轴微陀螺，其特征是：所述电磁驱动线圈、所述电磁检测线圈和所述隔离电极与所述圆盘振子之间的间隙为2-3微米。

3.根据权利要求1所述的电磁驱动电磁检测体声波谐振三轴微陀螺，其特征是：所述圆盘振子整体为导体材料制成，或者所述圆盘振子采用非导体材料，在其上下表面或某一个表面为导体或可导电。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电磁驱动电磁检测体声波谐振三轴微陀螺，其特征是：所述的电磁驱动线圈用于施加高频交流激励信号，对振子产生电磁吸力，激励振子产生驱动模态。

5.根据权利要求1-3任一项所述的电磁驱动电磁检测体声波谐振三轴微陀螺，其特征是：所述的电磁检测线圈施加交流载波信号，每一个电磁检测线圈形成一个电感，用于检测电磁力驱动振子所产生的检测模态。

6.根据权利要求1-3任一项所述的电磁驱动电磁检测体声波谐振三轴微陀螺，其特征是：所述陀螺利用所述圆盘振子的鞍形谐振模态作为参考振动，在该模态下所述圆盘振子沿垂直于圆盘表面的Z轴方向振动，同时也会沿着圆盘径向X轴和Y轴方向振动；当X轴方向的所述圆盘振子沿垂直于振子表面的Z轴正方向运动时，Y轴方向的所述圆盘振子沿垂直于振子表面的Z轴负方向运动；在与所述圆盘振子表面平行且具有一间隙的所述电磁驱动线圈上施加高频交流驱动电流，对所述圆盘振子施加电磁力激励所述圆盘振子产生驱动模态；当有平行于所述圆盘振子表面的X轴或者Y轴的角速度输入时，在科氏力作用下，所述圆盘振子受到一个旋转力矩的作用，所述圆盘振子会沿垂直于Z轴方向绕所述圆柱形的支撑柱旋转，其中，旋转的角度大小同输入角度的大小成正比；当有垂直于所述圆盘振子表面的Z轴的角速度输入时，在科氏力作用下，所述圆盘振子受到一个旋转力矩作用，所述圆盘振子会沿垂直于Z轴方向绕所述圆柱形的支撑柱旋转，此时在所述电磁检测线圈附近的电感大小会随着间隙大小变化而发生变化，载波信号通过解调得到所述电磁检测线圈附近电感的大小变化，即检测出垂直于所述圆盘振子的旋转角度，进而求得三轴的角速度输入大小。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的电磁驱动电磁检测体声波谐振三轴微陀螺的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)将基板清洗干净，烘干，在正面通过光刻工艺，溅射形成金属电极；

(b)在基板上沉积多晶硅层，厚度为2-3微米；

(c)通过光刻掩模，刻蚀多晶硅层，保留支撑柱和阻挡层；

(d)将另一个基板清洗干净，烘干，在正面通过光刻掩模工艺，刻蚀形成圆盘振子；

(e)利用键合的方法将两块基板键合起来，形成一体化的结构；

(f)利用湿法刻蚀的手段将上部多余结构去除，释放谐振结构。