CN102713515B - 陀螺仪传感器及该传感器的制造方法 - Google Patents

陀螺仪传感器及该传感器的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及陀螺仪传感器(2)，其包括：传感元件(4)，其被设计成振动；电极支承架(8)，其能够支承用于激发所述传感元件(4)的电极(20)和用于探测所述传感元件(4)的振动的电极(20)；以及支撑杆(16)，其被设计成支撑所述电极支承架(8)，其特征在于所述支撑杆(16)具有至少一个凸出端(17)。

Description

陀螺仪传感器及该传感器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种陀螺仪传感器，其包括：
-传感元件，其被设计成振动；
-电极支承架，其能够支承用于激发传感元件的激发电极和用于探测传感元件的振动的探测电极；以及
-支撑杆，其被设计来支撑电极支承架。
背景技术
例如，专利申请FR 2 859 017中描述了这种陀螺仪传感器。
在这种陀螺仪传感器中，传导杆通常由在其一个末端固定到电极支承架上的圆柱形柱体形成。
但是，这种陀螺仪的机械性能很差。
发明内容
本发明的目的特别在于提供一种具有较好的机械性能的陀螺仪传感器。
为此，本发明的一个主题是一种陀螺仪传感器，其中支撑杆具有至少一个凸出端。
根据具体实施例，该陀螺仪传感器包括一个或多个下面的特征：
-所述凸出端位于电极支承架上；
-每个支撑杆是一体的；
-每个支撑杆是非插入式的(non intrusive)；
-所述电极支承架包括朝向传感元件的一个第一主表面、末端表面和与所述第一主表面相对的第二主表面；用于激发的电极和用于探测的电极都在所述第一主表面、所述末端表面和所述第二主表面上方延伸；所述凸出端被固定到所述用于激发的电极和所述用于探测的电极的至少一部分上；所述电极的所述一部分在所述第二主表面上方延伸；
-所述支撑杆分别具有至少一个第二凸出端，所述第二凸出端位于基座上；
-所述支撑杆被安装在所述电极支承架和所述基座之间的间隔内；
-每个凸出端包括平坦的末端表面；
-所述凸出端被固定到电极支承架的至少一个电极；
-所述陀螺仪传感器包括基座，所述基座能够支撑所述支撑杆，所述凸出端被固定到所述基座；
-所述电极支承架具有朝向所述传感元件的第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面，所述电极在所述电极支承架的所述第一主表面、所述末端表面和所述第二主表面上方连续延伸。
为此，本发明的另一个主题是一种陀螺仪传感器的制造方法，所述传感器包括：被设计成振动的传感元件；电极支承架，其能够支承用于激发所述传感元件的电极和用于探测所述传感元件的振动的电极；以及被设计来支撑所述电极支承架的支撑杆，根据本发明的方法包括制造具有至少一个凸出端的支撑杆的步骤。
作为变型，所述陀螺仪传感器的电极支承架包括朝向所述传感元件的第一主表面、末端表面和与所述第一主表面相对的第二主表面；并且所述方法包括如下步骤：使用开槽掩膜(slotted mask)通过溅射技术将电极的一部分沉积在所述第一主表面和所述末端表面上，还包括如下步骤：使用另一开槽掩膜通过溅射技术将所述电极的互补部分沉积在所述第二主表面和所述末端表面上，沉积的薄膜叠置在所述电极支承架的末端表面上。
附图说明
通过阅读下面仅以示例方式并结合附图给出的描述将更好地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的陀螺仪传感器的透视图；以及
图2是图1中所示的陀螺仪传感器的轴向剖视图。
具体实施方式
结合具有钟形或球帽形共振器的陀螺仪传感器来描述本发明。但是，本发明还可应用到任何其它类型的陀螺仪传感器。
在说明书的剩余部分，词语“上”和“下”结合图1和图2中所示位置上的陀螺仪传感器来定义。
参见图1和图2，根据本发明的陀螺仪传感器2包括：
-传感元件，下面称作共振器4，其特别具有半球形状，如图所示，并具有用于固定的轴6；
-支承操作共振器4所需的电极的部分，下面称作电极支承架8，共振器4的轴6锚固到电极支承架8内；
-基座10，用于将陀螺仪传感器固定到芯部11；以及
-盖12，其固定到基座10，并与基座10形成收容电极支承架8和共振器4的真空密封腔室14。
用于激发共振器4和用于探测共振器4的振动的电极20布置在电极支承架8上。电极20在电极支承架的朝向共振器的主表面22、末端表面24和与主表面22相对的另一主表面26上方延伸。
电极支承架8可具有不同的结构。它可以是平坦的，具有朝向共振器4的末端表面15布置的电极，如图2所示。它还可以是半球状的，具有朝向共振器的内表面布置的电极。该结构没有图示。
电极支承架8由例如9个传导支撑杆16支撑，传导支撑杆16由基座10支撑。支撑杆16由此安装在电极支承架8和基座10之间的间隔内。支撑杆具有两个凸出端17，形成“钉子头”。上凸出端17位于电极支承架8上。下凸出端17位于基座10上。
每个支撑杆16是一体的。每个支撑杆16相对电极支承架8和基座10是非插入式的。
优选地，每个凸出端17包括平坦的末端表面，末端表面的面积大于支撑杆的横截面面积。该面积等于大约1到3平方毫米。可以根据需要的机械性能来改变该面积。
支撑杆16的上凸出端17通过例如传导粘合剂或焊接固定到电极支承架的电极20的至少一部分上。具体地，支撑杆16的上凸出端17被固定到电极20的在第二主表面26上方延伸的部分上。虽然支撑杆16和电极支承架8之间有薄的传导粘合剂，但是粘合剂的面积和体积非常小，从而改进了腔室14内的排气。
有利地，平坦的末端表面确保电和机械连接与电极支承架8的下表面共面。
有利地，支撑杆16的末端表面位于相同的平行平面内，使支撑杆的长度能够较好地受到控制。由于支撑杆的振动频率取决于支撑杆的固定位置，陀螺仪的频率平面被较好地控制。
基座10设有4个用于固定支架11的部件33，部件33例如通过用来收容固定螺栓的螺纹孔形成。
基座10通过高温烧结陶瓷层形成。支撑杆16的下凸出端17被焊接到基座10。
有利地，将支撑杆16的下末端焊接到基座10提供了支撑杆的振动模式的更好的控制。
根据一种变型(未示出)，基座10通过例如金属形成。在这种情形下，基座具有套管，支撑杆16通过玻璃密封在套管内。
陀螺仪传感器2还包括连接到支撑杆16的电子电路36和用来保护电子电路36的封装58，使电子电路36维持可控状态。
本发明还涉及制造该陀螺仪传感器的方法，包括如下步骤：制造具有至少一个凸出端并优选具有平坦的末端表面的支撑杆16。
特别地，该方法包括如下步骤：将电极20沉积在电极支承架8上。该步骤通过使用开槽的机械掩膜将电极的一部分溅射到第一主表面22和末端表面24上来实现。还包括如下步骤：使用另一开槽掩膜通过溅射技术将互补电极的一部分沉积到另一主表面26和末端表面24上，沉积的薄膜叠置在电极支承架的末端表面24上。
该制造方法的其它步骤是已知的，在本专利申请中将不再描述。
有利地，在电极支承架的主表面之一和末端表面上同时进行溅射。
有利地，沉积在电极支承架的上表面上的薄膜符合电极蚀刻要求；相同的方法用在电极支承架的下表面上，两个沉积的薄膜通过重叠在末端表面上来自然地连接。
有利地，溅射技术可能将上表面的焊接要求与下表面的蚀刻要求分离。
有利地，溅射技术允许这样生产薄电极，其对电极支承架没有机械影响，并由此对空气间隙没有机械影响。
有利地，两个电极沉积步骤和离子蚀刻步骤可在相同的腔室内进行。
有利地，电极支承架不再被套筒穿过，使其更容易生产和清洁。
有利地，不再需要将套管电连接到电极。
这些优点可能降低了制造成本，提高了陀螺仪的产量和性能。
有利地，通过末端表面的电极/杆的电连接消除了如下缺陷：
-电极支承架上通孔的缺陷(小直径钻孔，精确定位)；
-套管的缺陷(热膨胀引起断裂)；
-粘合剂的缺陷(排气限制真空的特性和持续时间，边缘的挠性和近似的逼真度降低了频率平面的稳定性，热膨胀引起断裂以及空气间隙的温度不稳定性)。

Claims (10)

1.一种陀螺仪传感器(2)，其包括：
传感元件(4)，其被设计成振动；
电极支承架(8)，其能够支承用于激发所述传感元件(4)的电极(20)和用于探测所述传感元件(4)的振动的电极(20)；以及
支撑杆(16)，其被设计成支撑所述电极支承架(8)，所述支撑杆(16)具有至少一个凸出端(17)，
其中所述电极支承架(8)包括朝向所述传感元件(4)的第一主表面(22)、末端表面(24)和与所述第一主表面(22)相对的第二主表面(26)；用于激发的电极(20)和用于探测的电极(20)都在所述第一主表面(22)、所述末端表面(24)和所述第二主表面(26)上方延伸；所述凸出端(17)被固定到所述用于激发的电极(20)和所述用于探测的电极(20)的至少一部分上；所述电极(20)的所述一部分在所述第二主表面(26)上方延伸。
2.根据权利要求1所述的陀螺仪传感器(2)，其特征在于，所述凸出端(17)位于所述电极支承架(8)上。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的陀螺仪传感器(2)，其特征在于，每个支撑杆(16)是一体的。
4.根据权利要求1或2所述的陀螺仪传感器(2)，其特征在于，每个支撑杆(16)是非插入式的。
5.根据权利要求1或2所述的陀螺仪传感器(2)，其特征在于，每个凸出端(17)具有平坦的末端表面。
6.根据权利要求1或2所述的陀螺仪传感器(2)，其特征在于，所述凸出端(17)被固定到所述电极支承架(8)的至少一个电极(20)。
7.根据权利要求1或2所述的陀螺仪传感器(2)，其特征在于，其包括基座(10)，所述基座(10)能够支撑所述支撑杆(16)，所述凸出端(17)被固定到所述基座(10)。
8.根据权利要求7所述的陀螺仪传感器(2)，其特征在于，所述支撑杆(16)分别具有至少一个第二凸出端(17)，所述第二凸出端(17)位于所述基座(10)上。
9.根据权利要求8所述的陀螺仪传感器(2)，其特征在于，所述支撑杆(16)被安装在所述电极支承架(8)和所述基座(10)之间的间隔内。
10.一种陀螺仪传感器(2)的制造方法，所述陀螺仪传感器(2)包括：传感元件(4)，其被设计成振动；电极支承架(8)，其能够支承用于激发所述传感元件(4)的电极(20)和用于探测所述传感元件(4)的振动的电极(20)；以及支撑杆(16)，其被设计成支撑所述电极支承架(8)，所述制造方法包括步骤：制造具有至少一个凸出端(17)的支撑杆(16)，其中，所述陀螺仪传感器(2)的电极支承架(8)包括朝向所述传感元件(4)的第一主表面(22)、末端表面(24)和与所述第一主表面(22)相对的第二主表面(26)，其中所述方法包括如下步骤：使用开槽掩膜通过溅射技术将所述电极(20)的一部分沉积在所述第一主表面(22)和所述末端表面(24)上，以及使用另一开槽掩膜通过溅射技术将所述电极(20)的互补部分沉积在所述第二主表面(26)和所述末端表面(24)上，沉积的薄膜叠置在所述电极支承架(8)的末端表面(24)上。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104215235B (zh) * 2013-06-05 2017-08-22 北京信息科技大学 一种新型钟形振子式角速率陀螺
CN105509724B (zh) * 2015-11-30 2019-09-24 上海新跃仪表厂 集成化金属振动陀螺仪
CN115612982A (zh) * 2022-09-27 2023-01-17 华中科技大学 一种石英玻璃半球谐振子低损耗金属化镀膜方法及产品
WO2024077035A1 (en) 2022-10-04 2024-04-11 Enertia Microsystems Inc. Vibratory gyroscopes with resonator attachments

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4951508A (en) * 1983-10-31 1990-08-28 General Motors Corporation Vibratory rotation sensor
US6122961A (en) * 1997-09-02 2000-09-26 Analog Devices, Inc. Micromachined gyros
FR2805039B1 (fr) * 2000-02-15 2002-04-19 Sagem Capteur gyroscopique
RU2182312C1 (ru) * 2001-05-04 2002-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский электромеханический завод" "Купол" Твердотельный волновой гироскоп
FR2859017B1 (fr) * 2003-08-19 2005-09-30 Sagem Capteur de rotation inertiel a element sensible monte directement sur le corps
JP2005106584A (ja) 2003-09-30 2005-04-21 Mitsubishi Electric Corp 加速度センサユニット
US7607350B2 (en) * 2005-10-06 2009-10-27 Northrop Grumman Guidance And Electronics Company, Inc. Circuit board mounting for temperature stress reduction
RU2362121C2 (ru) * 2007-07-09 2009-07-20 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Медикон" Малогабаритный твердотелый волновой гироскоп

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Publication number Publication date
US9068833B2 (en) 2015-06-30
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FR2952429A1 (fr) 2011-05-13
FR2952429B1 (fr) 2016-01-15
RU2012123957A (ru) 2013-12-20
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