[发明专利]用于角速率传感器的MEMS结构

摘要

本发明提供了用于角速率传感器的微机电系统（MEMS）结构，该结构位于由多个结构化硅部分形成的第一和第二硅-绝缘体复合晶片之间，结构化硅部分通过绝缘体材料彼此电绝缘，该结构包括：被构造形成传感系统和框架的单晶硅衬底，传感系统与框架完全分离并被框架围绕，框架位于第一和第二复合晶片的啮合表面之间，使得传感系统被密封在由第一和第二复合晶片以及框架限定的腔内，传感系统包括：具有前表面和后表面的两个敏感质量块；两个驱动梁，每个驱动梁具有连接到敏感质量块的第一端和通过设置在硅衬底上的固定基座连接到第一和第二复合晶片的第二端；以及布置成直接连接在这两个敏感质量块之间，并使这两个敏感质量块的主运动同步的弯曲弹簧，敏感质量块中的每个被布置成具有绕着实质上垂直于硅衬底的平面的轴的第一旋转自由度，且敏感质量块和驱动梁被布置成具有绕着实质上与驱动梁的纵轴重合的轴的第二旋转自由度；和用于产生并探测由这两个敏感质量块的在第一旋转自由度中反相的主振荡组成的主运动的装置；以及探测由这两个敏感质量块的在第二旋转自由度中反相的次级振荡组成的次级运动的装置，产生并探测主运动的装置和探测次级运动的装置设置被在第一和第二敏感质量块中的每个的前表面和后表面上，其中传感系统被布置成使得当设备受到绕着实质上在硅衬底的平面中且垂直于梁的纵轴的第三轴的角速度时，引起敏感质量块的次级振荡的科里奥利力产生。

主权项

一种用于角速率传感器的微机电系统MEMS结构，所述微机电系统结构位于由多个结构化硅部分形成的第一硅‑绝缘体复合晶片和第二硅‑绝缘体复合晶片之间，所述结构化硅部分通过绝缘体材料彼此电绝缘，所述微机电系统结构包括：被构造形成传感系统和框架的单晶硅衬底，所述传感系统与所述框架完全分离，并被所述框架围绕，所述框架位于所述第一硅‑绝缘体复合晶片的啮合表面和所述第二硅‑绝缘体复合晶片的啮合表面之间，使得所述传感系统被密封在由所述第一硅‑绝缘体复合晶片和所述第二硅‑绝缘体复合晶片以及所述框架限定的腔内，所述传感系统包括：具有前表面和后表面的两个敏感质量块；两个驱动梁，每个所述驱动梁具有连接到所述敏感质量块的第一端和通过设置在所述硅衬底上的固定基座连接到所述第一硅‑绝缘体复合晶片和所述第二硅‑绝缘体复合晶片的第二端；以及被布置成直接连接在所述两个敏感质量块之间，并使所述两个敏感质量块的主运动同步的弯曲弹簧，所述敏感质量块中的每个被布置成具有绕着实质上垂直于所述硅衬底的平面的轴的第一旋转自由度，以及所述敏感质量块和所述驱动梁被布置成具有绕着实质上与所述驱动梁的纵轴重合的轴的第二旋转自由度；用于产生并探测所述主运动的装置，所述主运动由所述两个敏感质量块的在第一旋转自由度中的反相的主振荡组成；以及用于探测次级运动的装置，所述次级运动的装置由所述两个敏感质量块的在第二旋转自由度中的反相的次级振荡组成，所述用于产生并探测所述主运动的装置和所述用于探测次级运动的装置被设置在第一敏感质量块和第二敏感质量块中的每个的前表面和后表面上；其中所述传感系统被布置，使得当设备受到绕着实质上在所述硅衬底的平面中且垂直于所述驱动梁的所述纵轴的第三轴的角速度时，产生科里奥利力，所述科里奥利力引起所述敏感质量块的次级振荡。