[发明专利]用于提升驱动增益的石英音叉敏感结构的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于提升驱动增益的石英音叉敏感结构的制备方法，该制备方法包括：步骤一，根据音叉驱动梁结构设计上下表面具有凹槽结构的音叉敏感结构减薄光刻版图；步骤二，在石英晶片的正反两面均形成Cr/Au/Cr/Au掩膜；步骤三，形成音叉整体结构的Cr/Au/Cr/Au掩膜图形和挠性支撑的Cr/Au掩膜图形；步骤四，形成镂空的音叉结构及挠性支撑石英结构；步骤五，根据音叉敏感结构减薄光刻版图设计具有镂空区域的音叉敏感结构侧面电极加工用遮挡板；步骤六，制备音叉敏感结构的侧面电极和挠性支撑的表面电极引线。应用本发明的技术方案，能够解决现有技术中石英音叉的制备方法无法有效增加石英音叉敏感结构驱动端三维电极有效面积，导致无法有效提升驱动增益的技术问题。

技术领域

本发明涉及石英音叉制备技术领域，尤其涉及一种用于提升驱动增益的石英音叉敏感结构的制备方法。

背景技术

石英音叉陀螺作为一种微机械陀螺，具有体积小、成本低、功耗低、可靠性高、抗环境干扰能力强等优点，其性能能够满足稳定、制导与控制等大量战术武器的要求，也能广泛用于汽车电子、机械仪表等多种民用领域。

石英音叉作为石英陀螺的敏感元件，一般采用H型音叉，如图8所示，其加工制作的技术水平直接影响石英音叉陀螺的性能指标。石英音叉的微加工工艺流程主要包括基片清洗、掩膜沉积、光刻图形化(结构光刻、减薄光刻、电镀光刻和电极光刻)、腐蚀(结构腐蚀和减薄腐蚀)、侧电极金属化等，最终形成石英音叉敏感结构，例如专利CN201010540092.4和CN201010539409.2)。其中，驱动增益的大小是评价石英音叉敏感结构加工质量的重要指标，为了提升石英音叉传感器的驱动效率，如何提升敏感结构本身的驱动增益是难点。

石英音叉敏感结构的驱动增益大小，主要与驱动梁三维电极(表面电极和侧面电极)面积的大小直接相关，驱动梁三维电极面积越大，敏感结构驱动增益对应越大。所以，现有技术中传统提高驱动增益的方法，主要是通过在石英音叉表面电极和侧面电极制备工艺过程，为了增大三维电极面积，需要尽可能的减少表面电极和侧面电极之间间隙，以实现增大表面电极和侧面电极两者有效面积的目的。但是，上述方法存在以下局限性：第一，对于外形尺寸固定的同一款结构而言，由于敏感结构表面和侧壁的最大面积固定，通过缩小侧面电极与表面电极间隙的方法，对增大三维电极有效面积的作用十分有限；第二，根据石英音叉工作原理，其驱动梁表面电极和侧面电极必须保留一定间隙，一般要求间隙不小于5μm，以避免两者间出现短路。因为由于侧面电极通过遮挡镀膜方式加工，其加工精度远低于通过平面光刻方式加工的表面电极精度，当侧面电极与表面电极之间的间隙小于5μm时，很容易导致侧面电极与表面电极间发生短路现象，直接影响敏感结构加工的成品率。

因此，需要寻找一种更为有效提升石英敏感结构驱动端三维电极有效面积的方法，从根本上解决驱动增益提升难题。

发明内容

本发明提供了一种用于提升驱动增益的石英音叉敏感结构的制备方法，能够解决现有技术中石英音叉的制备方法无法有效增加石英音叉敏感结构驱动端三维电极有效面积，导致无法有效提升驱动增益的技术问题。