[发明专利]表贴石英音叉陀螺及其加工方法

说明书

本发明提供一种表贴石英音叉陀螺结构及其加工方法，表贴音叉陀螺结构包括：石英音叉和基座；石英音叉包括：主体部，包括耦合梁、驱动叉指和检测叉指，驱动叉指和检测叉指分别设置在耦合梁相对的两侧，驱动叉指上设置有驱动电极，检测叉指上设置有检测电极；连接梁，至少为两个且数量为偶数，连接梁对称设置于耦合梁的两侧；各个连接梁的一端与耦合梁连接，另一端设置有基部锚点。本发明提供的表贴石英音叉陀螺结构及其加工方法，无需使用金丝键合，通过导电银胶或者共晶焊实现基部锚点和基座固定粘接实现电连接，以消除键合金丝引入的静电耦合误差，减小静电耦合，提高精度以及结构可靠性。

技术领域

本发明涉及惯性器件技术领域，尤其涉及一种表贴石英音叉陀螺及其连接方法。

背景技术

陀螺仪又称角速度计，可以用来检测角速度和角度。正如我们所熟知，传统的机械式陀螺仪、精密光纤陀螺和激光陀螺等已经在航空、航天或其他军事领域得到广泛的应用。然而，这些陀螺仪由于成本太高和体积太大而不适合应用于消费电子中。

微机械陀螺仪由于内部无需集成旋转部件，而是通过一个由半导体制成的微机械部件来检测角速度，凭借其体积小、质量轻、功耗低、可批量化生产及成本低等优势，已广泛应用于消费电子、航空航天等技术领域。随着性能的不断提升，微机械陀螺仪成为微型惯性系统的核心和推动导航系统微小型化发展的关键器件。其中可靠性是评价微陀螺性能的关键因素，零偏稳定性是影响微机械陀螺仪与惯性系统精度、限制微机械陀螺仪应用范围的重要因素。随着应用需求的不断提升，减小微机械陀螺仪零偏误差，提高微机械陀螺的可靠性是微机械陀螺在高精度领域广泛应用的关键。

现有技术中，微机械陀螺仪的陀螺结构和基座的连接方式采用键合金丝的方式来实现电气连接，例如，或者在CN111256673B中，公开的石英音叉和基座的连接结构，包括孤岛、凸台和金属连接层，金属连接层在孤岛处将石英音叉和基座固定连接，但由于是孤岛位于石英音叉的中部位置，则需要金丝键合来实现电气连接。键合效果的好坏直接决定了微机械陀螺仪的电气性能以及产品的使用可靠性。

微机械陀螺仪的性能受工艺误差和环境等多种因素的影响，键合金丝的存在容易引入静电耦合误差，导致其输出存在零偏、零偏易发生偏移等问题，同时键合强度影响了微机械陀螺的产品可靠性，而键合强度的优化不能通过改变某个工艺参数即可实现，需要对多个工序的工艺进行调节，才能达到最佳效果，增加了工艺难度以及工艺一致性的需求。

另外，在现有技术CN103245339B和CN1818553A专利文件中，公开了压电震动陀螺元件，但是中心位置的基部并未特殊设计，这样给能量耦合带来一定的困难。

发明内容

本发明提供一种表贴石英音叉陀螺及其加工方法，用以解决现有技术中微机械陀螺结构与基座采用金丝键合实现电气连接，容易引入静电耦合误差的缺陷，实现提高微机械陀螺仪的精度以及可靠性。

本发明提供一种表贴石英音叉陀螺，包括：

石英音叉和基座，

所述石英音叉包括：

主体部，包括耦合梁、驱动叉指和检测叉指，所述驱动叉指和所述检测叉指分别设置在所述耦合梁相对的两侧，所述驱动叉指上设置有驱动电极，所述检测叉指上设置有检测电极；

连接梁，至少为两个且数量为偶数，所述连接梁对称设置于所述耦合梁的两侧；各个所述连接梁的一端与所述耦合梁连接，另一端设置有所述基部锚点；

基座，所述基座与所述基部锚点一一对应并且通过导电银胶层粘接固定或者通过共晶焊接固定。

根据本发明提供的一种表贴石英音叉陀螺，所述耦合梁为工字型结构或内部中空的框体结构。

根据本发明提供的一种表贴石英音叉陀螺，所述驱动叉指的长度为d1，所述检测叉指的长度为d2，其中d1＜d2≤2d2。