CN115683077A - 具有改进的正交误差抑制的mems陀螺仪 - Google Patents

具有改进的正交误差抑制的mems陀螺仪 Download PDF

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Abstract

本公开涉及具有改进的正交误差抑制的MEMS陀螺仪。该MEMS陀螺仪由衬底、第一质量块和第二质量块形成，其中第一质量块和第二质量块悬置于衬底上方，并且在静止状态下在限定第一方向和横向于第一方向的第二方向的延伸平面中延伸。该MEMS陀螺仪还具有：驱动结构，被耦合至第一质量块，并且被配置为在使用中使第一质量块在第一方向上移动；以及弹性耦合结构，在第一质量块与第二质量块之间延伸，并且被配置为将第一质量块在第一方向上的移动与第二质量块在第二方向上的移动耦合。弹性耦合结构具有第一部分和第二部分，第一部分具有第一刚度，第二部分具有大于第一刚度的第二刚度。

Description

具有改进的正交误差抑制的MEMS陀螺仪
技术领域
本公开涉及一种MEMS(微机电系统)陀螺仪，该MEMS陀螺仪尤其是相对于偏航移动具有改进的正交误差抑制。
背景技术
如已知的，用MEMS技术获得的陀螺仪被形成在半导体材料(例如，硅)的管芯中，并且包括至少一个或多个移动质量块，移动质量块悬置于衬底上方并且相对于衬底以一个或多个自由度自由振荡。
移动质量块通过驱动电极和检测电极电容耦合至衬底，驱动电极被配置为使移动质量块在驱动方向上振荡，检测电极被配置为检测移动质量块在检测方向上的位移。
当MEMS陀螺仪围绕旋转轴以角速度旋转时，在与旋转轴垂直的方向上以线速度振荡的移动质量块受到科里奥利力(Coriolis force)，科里奥利力指向与旋转轴垂直、并且与线速度的方向垂直的方向。
具体地，单轴、双轴或三轴类型的MEMS陀螺仪是已知的，它们被配置为检测与MEMS陀螺仪围绕轴的偏航角速度相关联的偏航移动，该轴垂直于移动质量块的延伸平面。
在这方面，具有两个检测质量块的MEMS陀螺仪是已知的。这些MEMS陀螺仪包括第一移动质量块、第二移动质量块以及将第一移动质量块与第二移动质量块耦合的弹性元件。第一移动质量块通过驱动电极在驱动方向上保持振荡，该驱动方向位于第一移动质量块和第二移动质量块的延伸平面中。弹性元件被配置为将第一移动质量块的振荡变换为第二移动质量块在感应方向上的振荡，该感应方向位于第一移动质量块和第二移动质量块的延伸平面中，并且垂直于该驱动方向。因此，当MEMS陀螺仪受到偏航角速度时，第二移动质量块受到在与感应方向垂直(并且与驱动方向平行)的方向上的科里奥利力的影响。检测电极被配置为检测第二移动质量块的偏航移动并且生成对应的检测信号。
确定MEMS陀螺仪性能的关键参数是在没有旋转(零速率输出，ZRO)的情况下检测信号的稳定性。换言之，期望的是，在没有MEMS陀螺仪的旋转的情况下，当第一移动质量块在驱动方向上被致动时，第二移动质量块的移动不会在检测信号中生成任何变化。
然而，在已知的MEMS陀螺仪中，由于与第一移动质量块与第二移动质量块之间的弹性耦合元件的制造相关联的过程可变性，弹性耦合元件具有不对称性。这意味着感应方向还包括平行于驱动方向(并且垂直于感应方向)的正交分量。因此，即使在没有MEMS陀螺仪旋转的情况下，正交分量也生成检测信号的变化，也称为正交误差。
用于减小弹性耦合元件的不对称性的方法设想，在制造MEMS陀螺仪的过程中，使用专用的光刻机器和/或掩模，能够减小过程可变性。
然而，这种方法需要增加制造MEMS陀螺仪的成本和时间。
根据另一种方法，将被配置为补偿正交误差的附加电极也集成在MEMS陀螺仪中。
然而，附加电极可能增加管芯面积的占用，并且需要附加的制造步骤。因此，这种方法也增加了MEMS陀螺仪的困难以及制造时间和成本。
而且，正交补偿电极使得MEMS陀螺仪的控制电路的设计更加复杂。
发明内容
本公开要克服已知领域的缺点。
在至少一个实施例中，一种MEMS陀螺仪包括：衬底；第一质量块和第二质量块，第一质量块和第二质量块悬置于衬底上方，并且在静止状态下在延伸平面中延伸，该延伸平面限定第一方向和横向于第一方向的第二方向；驱动结构，被耦合至第一质量块，并且被配置为在使用中使第一质量块在第一方向上移动；以及弹性耦合结构，在第一质量块与第二质量块之间延伸，并且被配置为将第一质量块在第一方向上的移动与第二质量块在第二方向上的移动耦合，其中弹性耦合结构包括具有第一刚度的第一部分和具有第二刚度的第二部分，第二刚度大于第一刚度。
附图说明
为了更好地理解本公开，现在参照所附附图仅通过非限制性示例来描述本公开的一些实施例，在附图中：
图1示出了根据一个实施例的本MEMS陀螺仪的顶视图；
图2示出了在使用中的图1的MEMS陀螺仪的一部分的顶视图；
图3示出了根据不同实施例的本MEMS陀螺仪的顶视图；
图4示出了根据另一个实施例的本MEMS陀螺仪的顶视图；以及
图5示出了并入了本MEMS陀螺仪的电子装置的框图。
具体实施方式
图1在包括第一轴X、第二轴Y和第三轴Z的笛卡尔参考系XYZ中示出了单轴类型的MEMS陀螺仪1。
MEMS陀螺仪1在半导体材料(例如，硅)的管芯中获得，并且包括衬底5以及悬置于衬底5上方的第一移动质量块7和第二移动质量块10。
第一移动质量块7和第二移动质量块10基本上是平面的，主要在平面XY中延伸，并且在此具有近似矩形的形状。
第一移动质量块7和第二移动质量块10分别借助于第一弹性连接部(弯曲部)15A和第二弹性连接部(弯曲部)15B耦合至第一锚定区域13A和第二锚定区域13B，第一锚定区域13A和第二锚定区域13B被固定至衬底5。
第一弯曲部15A各自在第一移动质量块7与相应的第一锚定区域13A之间延伸，此处在平行于第一轴X的方向上延伸。
第二弯曲部15B各自在第二移动质量块10与相应的第二锚定区域13B之间延伸，此处在平行于第二轴Y的方向上延伸。
此外，在该实施例中，第一移动质量块7和第二移动质量块10还经由相应的第一弯曲部15A和相应的第二弯曲部15B耦合至中心锚定区域20，中心锚定区域20被固定至衬底5。
第一弯曲部15A和第二弯曲部15B可以是线性的或折叠的弹性元件，并且以本身已知的方式被配置为使得第一移动质量块7和第二移动质量块10能够分别以一个或多个自由度移动。
详细地，在该实施例中，第一弯曲部15A和第二弯曲部15B使得第一移动质量块7和第二移动质量块10能够分别沿着第一轴X和第二轴Y移动。
MEMS陀螺仪1包括弹性耦合结构25，弹性耦合结构25在第一移动质量块7与第二移动质量块10之间延伸并且将第一移动质量块7与第二移动质量块10耦合在一起。
耦合结构25由刚性部分26、外围柔性部分27和中心柔性部分28形成。
刚性部分26的刚度大于外围柔性部分27和中心柔性部分28的刚度，例如大10到100倍。
外围柔性部分27包括第一臂30和第二臂31，第一臂30在平行于第一轴X的方向上从第一移动质量块7延伸，第二臂31在平行于第二轴Y的方向上从第二移动质量块10延伸。
刚性部分26包括第一连接臂33和第二连接臂34，第一连接臂33和第二连接臂34各自在被耦合至外围柔性部分27的相应的第一端38与被耦合至中心柔性部分28的相应的第二端39之间延伸。
详细地，第一连接臂33和第二连接臂34的第一端38分别耦合至外围柔性部分27的第一臂30和第二臂31的端部。
第一连接臂33和第二连接臂34在横向于第一轴X和第二轴Y的平面XY中，沿着与倾斜方向C(此处由虚线表示)平行的方向从相应的第一端38延伸，相对于第一轴X形成角度α，此处为45°的角度。
外围柔性部分27的第一臂30和第二臂31具有比第一连接臂33和第二连接臂34更小的尺寸，从而具有比第一连接臂33和第二连接臂34更大的柔性。
详细地，在该实施例中，外围柔性部分27的第一臂30和外围柔性部分27的第二臂31各自具有分别在平行于第二轴Y的方向上和在平行于第一轴X的方向上测量的相应宽度，该宽度小于在平面XY中在与方向C′(由图1中的点划线表示)平行的方向上测量的第一连接臂33和第二连接臂34的宽度，方向C′垂直于倾斜方向C。
例如，外围柔性部分27的第一臂30和第二臂31的宽度可以被包括在第一连接臂33和第二连接臂34的宽度的百分之一与十分之一之间。
此外，在该实施例中，外围柔性部分27的第一臂30和外围柔性部分27的第二臂31各自具有分别在平行于第一轴X的方向上和在平行于第二轴Y的方向上测量的相应长度，该长度小于在与倾斜方向C平行的方向上测量的第一连接臂33和第二连接臂34的长度。
例如，外围柔性部分27的第一臂30和第二臂31的长度可以被包括在第一连接臂33和第二连接臂34的长度的百分之一与十分之一之间。
在该实施例中，外围柔性部分27的第一臂30和第二臂31沿着第三轴Z的厚度等于第一连接臂33和第二连接臂34的厚度。
然而，外围柔性部分27的第一臂30和/或第二臂31的厚度也可以不同于第一连接臂33和/或第二连接臂34的厚度。
中心柔性部分28包括在接合端40处被耦合在一起的第一臂36和第二臂37。例如，如图1所示，第一臂36和第二臂37在接合端40处相遇，使得中心柔性部分28具有V形，并且V形的接合端40向内朝着中心锚定区域延伸，如图1所示。
中心柔性部分28的第一臂36在平行于第一轴X的方向上，在接合端40与第一连接臂33的第二端39之间延伸。
中心柔性部分28的第二臂37在平行于第二轴Y的方向上，在接合端40与第二连接臂34的第二端39之间延伸。
中心柔性部分28的第一臂36和第二臂37具有比第一连接臂33和第二连接臂34更小的尺寸，从而具有比第一连接臂33和第二连接臂34更大的柔性。
详细地，在该实施例中，中心柔性部分28的第一臂36和中心柔性部分28的第二臂34各自具有分别平行于第二轴Y和平行于第一轴X测量的相应宽度，该宽度小于平行于方向C′在平面XY中测量的第一连接臂33和第二连接臂34的宽度。
例如，中心柔性部分28的第一臂36和第二臂37的宽度可以被包括在第一连接臂33和第二连接臂34的宽度的百分之一与十分之一之间。
而且，在该实施例中，中心柔性部分28的第一臂36和中心柔性部分28的第二臂37各自具有分别平行于第一轴X和平行于第二轴Y测量的相应长度，该长度小于平行于倾斜方向C测量的第一连接臂33和第二连接臂34的长度。
例如，中心柔性部分28的第一臂36和第二臂37的长度可以被包括在第一连接臂33和第二连接臂34的长度的百分之一与十分之一之间。
在该实施例中，中心柔性部分28的第一臂36和第二臂37沿着第三轴Z的厚度等于第一连接臂33和第二连接臂34的厚度。
然而，中心柔性部分28的第一臂36和/或第二臂37的厚度也可以不同于第一连接臂33和/或第二连接臂34的厚度。
MEMS陀螺仪1还包括驱动结构45(电容型的、并且被耦合至第一移动质量块7)和检测结构46(电容型的、并且被耦合至第二移动质量块10)。
驱动结构45包括被固定至衬底5的固定电极48、以及相对于第一移动质量块7集成的移动电极49。
在该实施例中，驱动结构45是梳状指形电容器。详细地，移动电极49包括平行于第一轴X从第一移动质量块7延伸的多个突起50，并且固定电极48包括多个突起51，多个突起51平行于第一轴X延伸的，并且相对于移动电极49的突起50交叉。
然而，驱动结构45可以具有不同于图1所图示的形状。例如，固定电极48和移动电极49的数量、形状和布置可以变化。另外或作为替代方案，驱动结构45可以是平行板电容器。
检测结构46被配置为检测第二移动质量块10的平行于第一轴X的偏航移动，并且生成对应的偏航输出信号。
详细地，检测结构46包括被固定至衬底5的固定电极54、以及相对于第二移动质量块10集成的移动电极55。
在该实施例中，检测结构46是具有平行板结构的电容器。详细地，移动电极55包括平行于第二轴Y从第二移动质量块10延伸的多个突起56，并且固定电极54包括平行于第二轴Y延伸的多个固定部分57，每个固定部分57沿着第一轴X与相应的突起56相距一定距离。
然而，检测结构46可以具有不同于图1所图示的形状。例如，固定电极54和移动电极55的数量、形状和布置可以变化。另外或作为替代方案，检测结构46可以是梳状指形电容器。
MEMS陀螺仪1还包括驱动接触焊盘60和检测接触焊盘62，接触焊盘60和检测接触焊盘62分别通过相应的连接轨道(此处未图示)电耦合至驱动结构45和检测结构46。
驱动接触焊盘60和检测接触焊盘62使得MEMS陀螺仪1能够耦合至外部控制电路(此处未图示)。外部控制电路可以在与MEMS陀螺仪1相同的管芯中或在单独的管芯中获得。
在使用中，驱动电压被施加到驱动结构45。驱动电压使第一移动质量块7在平行于第一轴X的主驱动方向Mp上移动，例如在MEMS陀螺仪1的谐振频率下振荡。通过示例，图2示出了MEMS陀螺仪1的简化和放大的细节，其中第一移动质量块7在主驱动方向Mp上相对于静止位置(为了清晰起见由虚线指示)偏移，此处偏移到右侧。
弹性耦合结构25响应于第一移动质量块7的移动而经历变形。
详细地，外围柔性部分27和中心柔性部分28经历变形，使得第一连接臂33和第二连接臂34的第一端38彼此远离地移动，并且第一连接臂33和第二连接臂34的第二端39彼此靠近。
在第一近似中，第一连接臂33和第二连接臂34不经历变形，因为它们分别具有比外围柔性部分27和中心柔性部分28的臂30、31和36、37大得多的刚度，并且在平面XY中围绕平行于第三轴Z的轴经历旋转。
第二连接臂34的第一端38的位移使第二移动质量块10沿着与主驱动方向Mp垂直、并且与第二轴Y平行的感应驱动方向Mi(在图2的示例中向上)移动。
此外，外围柔性部分27的第一臂30和第二臂31经历变形，以便补偿第一移动质量块7和第二移动质量块10分别沿着横向于第一轴X的方向和横向于第二轴Y的方向的伪移动。实际上，第一移动质量块7仅在主驱动方向Mp上经历位移，并且第二移动质量块10仅在感应驱动方向Mi上经历位移。
而且，申请人已经证实，与分别在平行于第一轴X的方向和平行于第二轴Y的方向上延伸的外围柔性部分27和中心柔性部分28的臂30、31和36、37相比，横向于第一轴X和第二轴Y(即，在横向于主驱动方向Mp的方向和横向于感应驱动方向Mi的方向上)延伸的第一连接臂33和第二连接臂34可能经受更大的过程可变性。
事实上，在用于限定耦合结构25的光刻步骤期间，已知的光刻机器可能导致在特定方向上延伸的耦合结构25的部分的定义的准确性降低。
因此，耦合结构25的这些部分的尺寸可能经受更大的过程可变性，这可能导致相应的弹性变形特性的高可变性。
通过增加MEMS陀螺仪1的经受更大过程可变性的部分的刚度，可以补偿该过程可变性对MEMS陀螺仪1的性能的影响。
实际上，第一连接臂33和第二连接臂34的刚度分别大于外围柔性部分27和中心柔性部分28的臂30、31和36、37的刚度，并且因此在使用中对于第一近似不经历变形的事实使得在主驱动方向Mp和感应驱动方向Mi上的移动之间的耦合不受由于过程可变性而引起的任何可能的不对称性的影响。
因此，当MEMS陀螺仪1不经受围绕第三轴Z的偏航角速度Ωz时，第二移动质量块10不沿着第一轴X移动到第一近似，并且检测结构54不检测与偏航移动相关联的电容的任何变化。
换言之，在第一近似中，耦合结构25能够抑制与偏航移动相关联的正交误差。因此，MEMS陀螺仪1具有偏航输出信号的高稳定性。
这使得即使没有包含附加的正交误差补偿电极，MEMS陀螺仪1也可以具有稳定的输出信号，这将涉及MEMS陀螺仪1的控制电路的复杂性的增加。
此外，用于制造MEMS陀螺仪1的过程不需要专用的光刻机器或掩模来改进偏航正交误差的抑制。因此，MEMS陀螺仪1可以保持低的制造成本和短的制造时间。
图3示出了本MEMS陀螺仪的不同实施例，本MEMS陀螺仪此处由100指定。而且，MEMS陀螺仪100是单轴类型的，被配置为检测MEMS陀螺仪100的偏航角速度，并且具有与图1的MEMS陀螺仪1的通用结构类似的通用结构；因此，共同的元件由相同的附图标记指定并且不再进一步描述。
MEMS陀螺仪100具有相对于两个中心轴A、B基本对称的结构，中心轴A、B穿过MEMS陀螺仪100的中心O、并且分别平行于第一轴X和第二轴Y。
MEMS陀螺仪100包括衬底5和悬置于衬底5上方的四个移动质量块，此处称为第一移动质量块7、第二移动质量块10、第三移动质量块107和第四移动质量块110。
第一移动质量块7和第三移动质量块107相对于第二中心轴B对称地布置，并且分别通过第一弯曲部15A和第三弯曲部115A分别连接至第一锚定区域13A和第三锚定区域113A。
第三弯曲部115A与第一弯曲部15A相同，此处相对于第二中心轴B对称地布置，并且平行于第一轴X延伸，每个弯曲部分115A在相应的第三锚定区域113A与第三移动质量块107之间。
第二移动质量块10和第四移动质量块110相对于第一中心轴A对称地布置，并且分别通过第二弯曲部15B和第四弯曲部115B分别连接至第二锚定区域13B和第四锚定区域113B。
第四弯曲部115B与第二弯曲部15B相同，此处相对于第一中心轴A对称地布置，并且平行于第二轴Y延伸，每个第四弯曲部115B在相应的第四锚定区域113B与第四移动质量块110之间。
而且在该实施例中，第一移动质量块7、第二移动质量块10、第三移动质量块107和第四移动质量块110分别通过第一弯曲部15A、第二弯曲部15B、第三弯曲部115A和第四弯曲部115B耦合至中心锚定区域20。
MEMS陀螺仪100还包括四个耦合结构25A至25D，在下文中也称为第一耦合结构25A、第二耦合结构25B、第三耦合结构25C和第四耦合结构25D。
耦合结构25A至25D分别等于图1的MEMS陀螺仪1的耦合结构25，并且相对于第一中心轴A和第二中心轴B相互对称地布置。
详细地，第一耦合结构25A相对于第二中心轴B与第二耦合结构25B对称，并且相对于第一中心轴A与第四耦合结构25D对称。第三耦合结构25C相对于第一中心轴A与第二耦合结构25B对称，并且相对于第二中心轴B与第四耦合结构25D对称。
第一耦合结构25A在第一移动质量块7与第二移动质量块10之间延伸。第二耦合结构25B在第二移动质量块10与第三移动质量块107之间延伸。第三耦合结构25C在第三移动质量块107与第四移动质量块110之间延伸。第四耦合结构25D在第四移动质量块110与第一移动质量块7之间延伸。
而且此处，耦合结构25A至25D分别包括刚性部分26、外围柔性部分27和中心柔性部分28，如上面讨论的并且在本文中不再进一步描述。
MEMS陀螺仪100包括电容型的第一驱动结构145A和第二驱动结构145B(被分别耦耦合至第一移动质量块7和第三移动质量块107)以及电容型的第一检测结构146A和第二检测结构146B(被分别耦合至第二移动质量块10和第四移动质量块110)。
在该实施例中，第一驱动结构145A和第二驱动结构145B各自形成相应的平行板电容器，该平行板电容器被配置为分别使第一移动质量块7和第三移动质量块107沿着第一轴X移动。
详细地，第一驱动结构145A包括固定电极148，固定电极148沿着第一轴X与移动电极相距一定距离布置，该移动电极相对于第一移动质量块7固定，在此特别是由第一移动质量块7的面向固定电极148的壁7A形成。
第二驱动结构145B包括固定电极149，固定电极149沿着第一轴X与移动电极相距一定距离布置，该移动电极相对于第三移动质量块107固定，在此特别是由第三移动质量块107的面向固定电极149的壁107A形成。
然而，第一驱动结构145A和第二驱动结构145B可以具有不同于图3所图示的形状。例如，固定电极148、149和移动电极7A、107A的数量、形状和布置可以变化。另外或作为替代方案，第一驱动结构145A和第二驱动结构145B可以是交叉指型电容器。
而且第一检测结构146A和第二检测结构146B各自形成相应的平行板电容器，并且被配置为分别检测第二移动质量块10和第四移动质量块110沿着第一轴X的移动。
详细地，第一检测结构146A包括两个固定电极150A、150B，固定电极150A、150B各自沿着第一轴X与相应的移动电极相距一定距离布置，该移动电极相对于第二移动质量块10是固定的。具体地，此处，第一检测结构146A的移动电极由第二移动质量块10的两个壁10A、10B形成，壁10A、10B相对于第二中心轴B相互对称并且分别面向固定电极150A、150B。
第二检测结构146B包括两个固定电极151A、151B，固定电极151A、151B各自沿着第一轴X与相应的移动电极相距一定距离布置，该移动电极相对于第四移动质量块110是固定的。具体地，此处，第二检测结构146B的移动电极由第四移动质量块110的两个壁110A、110B形成，壁110A、110B相对于第二中心轴B相互对称并且分别面向固定电极150A、150B。
然而，第一检测结构146A和第二检测结构146B可以具有不同于图3所图示的形状。例如，固定电极150A、150B、151A、151B和移动电极10A、10B、110A、110B的数量、形状和布置可以变化。另外或作为替代方案，第一检测结构146A和第二检测结构146B可以是交叉指型电容器。
此处，MEMS陀螺仪100还包括驱动接触焊盘60和检测接触焊盘62，驱动接触焊盘60电耦合至第一驱动结构145A和第二驱动结构145B，检测接触焊盘62电耦合至第一检测结构146A和第二检测结构146B。
在使用中，驱动电压被供应给第一驱动结构145A和第二驱动结构145B，这使第一移动质量块7和第三移动质量块107在平行于第一轴X的主驱动方向Mp上移动，例如在MEMS陀螺仪100的谐振频率下振荡。
可以施加驱动电压，使得第一移动质量块7和第三移动质量块107的相对移动是同相的或反相的。例如，如由图3中的箭头M1、M2指示的，驱动电压可以使第一质量块7和第三质量块107沿着主驱动方向Mp的两个相反方向远离中央锚定区域20移动。
耦合结构25A至25D响应于第一质量块7和第三质量块107的移动而经历变形，耦合结构25A至25D各自如上面针对图1的MEMS陀螺仪1的耦合结构25所描述的，使第二质量块10和第四质量块110在平行于第二轴Y的感应驱动方向Mi上移动。
详细地，此处，第二移动质量块10和第四移动质量块110也在感应驱动方向Mi的两个相反方向上远离中心锚定区域20移动，如由图3中的箭头M3、M4指示的。
如上所述，耦合结构25A至25D不受刚性部分26的相应的第一连接臂33和第二连接臂34的可能过程变化的影响。因此，在第一近似中，第二移动质量块10和第四移动质量块110的移动不具有平行于第一轴X的正交分量。
因此，在没有偏航角速度Ωz的情况下，第一检测结构146A和第二检测结构146B也不检测电容的任何变化。
MEMS陀螺仪100因此具有与偏航角速度Ωz的检测相关联的稳定的输出信号。
图4示出了本MEMS陀螺仪的不同实施例，本MEMS陀螺仪此处由200指定。MEMS陀螺仪200是三轴类型的；即，它被配置为除了检测MEMS陀螺仪200的偏航角速度Ωz之外，还检测围绕与第二轴Y平行的轴的滚动(roll)角速度Ωy和围绕与第一轴X平行的轴的俯仰(pitch)角速度Ωx。MEMS陀螺仪200具有与图3的MEMS陀螺仪100类似的通用结构；因此，共同的元件由相同的附图标记指定，并且在本文中不再进一步描述。
MEMS陀螺仪200具有相对于的两个中心轴A、B基本上对称的结构，中心轴A、B穿过MEMS陀螺仪200的中心O、并且分别平行于第一轴X和第二轴Y。
而且，MEMS陀螺仪200包括衬底5和悬置于衬底5上方的四个移动质量块，此处称为第一移动质量块207、第二移动质量块210、第三移动质量块217和第四移动质量块220。
此处，第一移动质量块207、第二移动质量块210、第三移动质量块217和第四移动质量块220也经由相应的第一弯曲部15A、第二弯曲部15B、第三弯曲部115A和第四弯曲部115B耦合至中心锚定区域20和相应的第一锚定区域13A、第二锚定区域13B、第三锚定区域113A和第四锚定区域113B。
在该实施例中，第一弯曲部15A、第二弯曲部15B、第三弯曲部115A和第四弯曲部115B分别使得第一移动质量块207、第二移动质量块210、第三移动质量块217和第四移动质量块220能够沿着第一轴X、第二轴Y和第三轴Z移动。
而且，MEMS陀螺仪200在此处还包括四个耦合结构25A至25D，耦合结构25A至25D将第一移动质量块207、第二移动质量块210、第三移动质量块217和第四移动质量块220耦合在一起，如上面参照图3的MEMS陀螺仪100描述的。
在该实施例中，第二移动质量块210和第四移动质量块220各自横向界定分别由225和226指定的腔体。腔体225、226沿着第二移动质量块210和第四移动质量块220的第三轴Z在整个厚度上延伸；即，它们是直通型的。在实践中，此处，第二移动质量块210和第四移动质量块220具有近似框架的形状。
MEMS陀螺仪200包括电容型的第一驱动结构和第二驱动结构，第一驱动结构和第二驱动结构此处由245A、245B指定，分别耦合至第一移动质量块207和第三移动质量块217。
在该实施例中，第一驱动结构245A和第二驱动结构245B是梳状指形电容器。详细地，第一驱动结构245A和第二驱动结构245B各自包括相应的固定电极和移动电极，固定电极被固定至衬底5并且包括多个突起251A、251B，移动电极分别相对于第一移动质量块207和第三移动质量块217集成，每个移动电极包括相应的多个突起253A、253B。
在该实施例中，MEMS陀螺仪200包括第一偏航检测结构260A和第二偏航检测结构260B、第一滚动检测结构263A和第二滚动检测结构263B、以及第一俯仰检测结构265A和第二俯仰检测结构265B。
第一偏航检测结构260A和第二偏航检测结构260B是电容型的，并且分别被耦合至第二移动质量块210和第四移动质量块220。详细地，第一偏航检测结构260A和第二偏航检测结构260B分别包括第一固定偏航电极270和第二固定偏航电极271，第一固定偏航电极270和第二固定偏航电极271平行于第二轴Y延伸，并且分别被布置在第二移动质量块210的第一腔体225内和第四移动质量块220的第二腔体226内。
第一偏航检测结构260A和第二偏航检测结构260B还分别包括第一移动偏航电极275和第二移动偏航电极276。第一移动偏航电极275平行于第二轴Y从第二移动质量块210朝着第一腔体225的内部延伸，以便与第一固定电极270交叉。
第二移动偏航电极276平行于第二轴Y从第四移动质量块220朝着第二腔体226的内部延伸，以便与第二固定电极271交叉。
第一滚动检测结构263A和第二滚动检测结构263B分别将第一移动质量块207和第三移动质量块217电容耦合至衬底5。
详细地，第一滚动检测结构263A和第二滚动检测结构263B分别包括相应的固定电极280，固定电极280此处由虚线指示，被固定至衬底5并且沿着第三轴Z分别与第一移动质量块207和第三移动质量块217相距一定距离布置。
在实践中，此处，第一滚动检测结构263A的固定电极280和第二滚动检测结构263B的固定电极280分别被布置在第一移动质量块207和第三移动质量块217下方，面向第一移动质量块207和第三移动质量块217。
第一俯仰检测结构265A和第二俯仰检测结构265B分别将第二移动质量块210和第四移动质量块220电容耦合至衬底5。
详细地，第一俯仰检测结构265A和第二俯仰检测结构265B各自包括相应的固定电极284，固定电极284此处由虚线指示，被固定至衬底5并且沿着第三轴Z分别与第二移动质量块210和第四移动质量块220相距一定距离布置。
在实践中，此处，第一俯仰检测结构265A的固定电极284和第二俯仰检测结构265B的固定电极284分别被布置在第二移动质量块210和第四移动质量块220下方，面向第二移动质量块210和第四移动质量块220。
第一驱动结构245A和第二驱动结构245B、以及第一偏航检测结构260A和第二偏航检测结构260B可以具有不同于图4所图示的形状，例如类似于图1和/或图3所图示的形状。
另外或作为替代方案，第一滚动检测结构263A和第二滚动检测结构263B、以及第一俯仰检测结构265A和第二俯仰检测结构265B可以具有不同于图4所图示的形状和布置。
MEMS陀螺仪200在此处还包括驱动接触焊盘60和检测接触焊盘62，驱动接触焊盘60被电耦合至第一驱动结构245A和第二驱动结构245B，检测接触焊盘62在此处被电耦合至第一偏航检测结构260A和第二偏航检测结构260B、电耦合至第一滚动检测结构263A和第二滚动检测结构263B、以及电耦合至第一俯仰检测结构265A和第二俯仰检测结构265B。
在使用中，耦合结构25A至25D使MEMS陀螺仪200具有相对于偏航检测的低的正交误差，如上所述。
另外，滚动检测结构263A、263B和俯仰检测结构265A、265B还能够分别检测滚动移动和俯仰移动。
滚动移动是由MEMS陀螺仪200围绕第二轴Y的滚动角速度Ωy引起的。事实上，在存在滚动角速度Ωy的情况下，沿着第一轴X振荡的第一移动质量块207和第三移动质量块217受到沿着第三轴Z指向的科里奥利力的影响。第一移动质量块207和第三移动质量块217沿着第三轴Z自由移动，并且滚动检测结构263A、263B检测与所述移动相关联的电容的变化。
俯仰移动是由MEMS陀螺仪200围绕第一轴X的角速度Ωx引起的。事实上，在存在俯仰角速度Ωx的情况下，沿着第二轴Y振荡的第二移动质量块210和第四移动质量块220受到沿着第三轴Z指向的科里奥利力的影响。第二移动质量块210和第四移动质量块220沿着第三轴Z自由移动，并且俯仰检测结构265A、265B检测与所述移动相关联的电容的变化。
如图5所图示的，MEMS陀螺仪1、100、200可以被并入到电子装置350中，电子装置350例如智能手机、膝上型计算机，诸如手表或手镯等可佩戴设备、数码相机等。
电子装置350包括处理单元352和存储器354，处理单元352和存储器354经由总线356被可操作地耦合至MEMS陀螺仪1、100、200。
此外，电子装置350还可以包括输入/输出(I/O)设备360(诸如键盘或显示器)以及无线接口362和/或电池364，它们也被耦合至总线356。
最后，显而易见的是，可以对本文描述和图示的MEMS陀螺仪1、100、200进行修改和变化，而不会因此脱离本公开的范围，如在所附权利要求中限定的。
例如，本MEMS陀螺仪还可以适用于作为双轴类型的陀螺仪操作。
而且，MEMS陀螺仪1、100、200的检测和驱动结构可以具有与所图示的不同的形状和数量。本MEMS陀螺仪还可以包括大量的驱动结构。例如，MEMS陀螺仪1还可以包括驱动结构，该驱动结构被耦合至第二移动质量块10，并且被配置为使第二移动质量块10在感应驱动方向上移动。例如，MEMS陀螺仪100、200还可以包括附加的驱动结构，该附加的驱动结构被耦合至第二移动质量块和/或第四移动质量块，并且被配置为使第二移动质量块和/或第四移动质量块在感应驱动方向上移动。
驱动和/或检测结构可以具有不同的操作机构，例如压电或电磁类型。
例如，所描述的实施例可以被组合以形成其他解决方案。
MEMS陀螺仪(1；100；200)可以被概括为包括：衬底(5)；第一质量块(7；107；207、217)和第二质量块(10；110；210、220)，第一质量块和第二质量块悬置于衬底上方，并且在静止状态下在限定第一方向(X)和横向于第一方向的第二方向(Y)的延伸平面(XY)中延伸；驱动结构(48；145A、145B；245A、245B)，被耦合至第一质量块，并且被配置为在使用中使第一质量块在第一方向上移动；以及弹性耦合结构(25；25A至25D)，在第一质量块与第二质量块之间延伸，并且被配置为将第一质量块在第一方向(X)上的移动与第二质量块在第二方向(Y)上的移动耦合，其中弹性耦合结构包括具有第一刚度的第一部分(27、28、30、31、36、37)和具有第二刚度的第二部分(26、33、34)，第二刚度大于第一刚度。
弹性耦合结构的第一部分(27、28、30、31、36、37)可以在第一方向和第二方向上延伸，并且第二部分(26、33、34)可以在延伸平面中在横向于第一方向和第二方向的第三方向上延伸。
弹性耦合结构(25；25A至25D)可以被配置为响应于第一质量块(7；107；207、217)在第一方向(X)上的移动，使第二质量块(10；110；210、220)在第二方向(Y)上移动。
第一方向(X)可以垂直于第二方向(Y)。
第二刚度与第一刚度之间的比率可以在10与100之间。
弹性耦合结构(25；25A至25D)的第一部分(27)可以包括被耦合至第一质量块的第一臂(30)和被耦合至第二质量块的第二臂(36)，弹性耦合结构(25；25A至25D)的第二部分(26)在弹性耦合结构的第一部分的第一臂与第二臂之间延伸。
弹性耦合结构(25；25A至25D)的第一部分(28)可以具有接合端(40)，并且可以由第一臂(36)和第二臂(37)形成，第一臂和第二臂从接合端延伸并且被耦合至弹性耦合结构(25；25A至25D)的第二部分(26)。
第一臂(30、36)可以在第一方向(X)上延伸，并且第二臂(31、37)可以在第二方向(Y)上延伸。
弹性耦合结构(25；25A至25D)的第二部分(26)可以包括第一连接臂和第二连接臂(33、34)，第一连接臂和第二连接臂(33、34)在延伸平面中在横向于第一方向和第二方向的第三方向上延伸，第一连接臂(33)从弹性耦合结构的第一部分(27、28)的第一臂(30、36)延伸，第二连接臂(34)从弹性耦合结构的第一部分(27、28)的第二臂(31、37)延伸。
弹性耦合结构的第一部分可以具有可以小于弹性耦合结构的第二部分的尺寸的尺寸。
MEMS陀螺仪还可以包括检测结构(46；146A、146B；260A、260B)，检测结构(46；146A、146B；260A、260B)被耦合至第二臂(10；110；210、220)，并且被配置为在使用中在MEMS陀螺仪围绕与第一方向和第二方向(X、Y)垂直的第四方向(Z)旋转(Ωz)的情况下，检测第二质量块在第一方向(X)上的移动。
MEMS陀螺仪还可以包括被固定至衬底(5)的第一锚定区域(13A；113A、20)和第二锚定区域(13B；113B、20)、以及第一弯曲部(15A；115A)和第二弯曲部(15B；115B)，第一弯曲部(15A；115A)在第一质量块(7；107；207、217)与第一锚定区域(13A；113A、20)之间延伸，第二弯曲部(15B；115B)在第二质量块与第二锚定区域(13B；113B、20)之间延伸。
MEMS陀螺仪(100；200)还可以包括第三质量块(107；217)和第四质量块(110；220)，第三质量块和第四质量块悬置于衬底上方，其中弹性耦合结构可以是第一弹性耦合结构(25A)，MEMS陀螺仪还可以包括第二弹性耦合结构、第三弹性耦合结构和第四弹性耦合结构(25B、25C、25D)，其中第二弹性耦合结构在第一质量块与第四质量块之间延伸，第三弹性耦合结构在第四质量块与第三质量块之间延伸，并且第四弹性耦合结构在第二质量块与第三质量块之间延伸。
MEMS陀螺仪可以具有分别与第一方向和第二方向平行的第一对称轴和第二对称轴(A、B)，其中第一质量块可以相对于第二对称轴与第三质量块对称，第二质量块可以相对于第一对称轴与第四质量块对称，第一弹性耦合结构可以相对于第二对称轴与第二弹性耦合结构对称、并且相对于第一对称轴与第四弹性耦合结构对称，并且第三弹性耦合结构可以相对于第一对称轴与第二弹性耦合结构对称、并且相对于第二对称轴与第四弹性耦合结构对称。
MEMS陀螺仪(100；200)可以包括：第二驱动结构(145B；245B)，被耦合至第三质量块，并且被配置为在使用中使第三质量块在第一方向上移动；以及第二检测结构，被耦合至第四质量块，并且被配置为在使用中在MEMS陀螺仪围绕与第一方向和第二方向(X、Y)垂直的第四方向(Z)旋转(Ωz)的情况下，检测第四质量块在第一方向(X)上的移动。
MEMS陀螺仪(200)还可以包括滚动检测结构(263A、263B)和/或俯仰检测结构(265A、265B)，其中滚动检测结构可以被配置为在MEMS陀螺仪围绕第二方向(Y)旋转(Ωy)的情况下，检测第一质量块和/或第三质量块在与第一方向和第二方向(X、Y)垂直的第四方向(Z)上的移动，并且俯仰检测结构可以被配置为在MEMS陀螺仪围绕第一方向(X)旋转(Ωx)的情况下，检测第二质量块和/或第四质量块在第四方向上的移动。
检测结构可以是电容型的。
驱动结构可以是电容型的。
上述各种实施例可以进行组合，以提供其他实施例。如果需要采用各种专利、申请和出版物的概念以提供其他实施例，则实施例的各个方面可以被修改。
鉴于上面详述的描述，可以对实施例进行这些和其他改变。通常，在以下权利要求中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限于本说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被解释为包括所有可能的实施例以及这种权利要求被赋予的等效物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。

Claims (20)

1.一种设备，包括：
微机电系统MEMS陀螺仪，包括：
衬底；
第一质量块和第二质量块，所述第一质量块和所述第二质量块悬置于所述衬底上方，并且在静止状态下在延伸平面中延伸，所述延伸衬底限定第一方向和横向于所述第一方向的第二方向；
驱动结构，被耦合至所述第一质量块，并且被配置为在使用中使所述第一质量块在所述第一方向上移动；以及
弹性耦合结构，在所述第一质量块与所述第二质量块之间延伸，并且被配置为将所述第一质量块在所述第一方向上的移动与所述第二质量块在所述第二方向上的移动耦合，
所述弹性耦合结构包括具有第一刚度的第一部分和具有第二刚度的第二部分，所述第二刚度大于所述第一刚度。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述弹性耦合结构的所述第一部分在所述第一方向和所述第二方向上延伸，并且其中在所述延伸平面中，所述第二部分在第三方向上延伸，所述第三方向横向于所述第一方向和所述第二方向。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述弹性耦合结构被配置为响应于所述第一质量块在所述第一方向上的移动，使所述第二质量块在所述第二方向上移动。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一方向垂直于所述第二方向。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二刚度与所述第一刚度之间的比率被包括在10与100之间。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述弹性耦合结构的所述第一部分包括第一臂和第二臂，所述第一臂被耦合至所述第一质量块，所述第二臂被耦合至所述第二质量块，所述弹性耦合结构的所述第二部分在所述弹性耦合结构的所述第一部分的所述第一臂与所述第二臂之间延伸。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述弹性耦合结构的所述第一部分具有接合端、并且由第一臂和第二臂形成，所述第一臂和所述第二臂从所述接合端延伸，并且被耦合至所述弹性耦合结构的所述第二部分。
8.根据权利要求6所述的设备，其中所述第一臂在所述第一方向上延伸，并且所述第二臂在所述第二方向上延伸。
9.根据权利要求6所述的设备，其中所述弹性耦合结构的所述第二部分包括第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂和所述第二连接臂在所述延伸平面中在第三方向上延伸，所述第三方向横向于所述第一方向和所述第二方向，所述第一连接臂从所述弹性耦合结构的所述第一部分的所述第一臂延伸，所述第二连接臂从所述弹性耦合结构的所述第一部分的所述第二臂延伸。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述弹性耦合结构的所述第一部分的尺寸小于所述弹性耦合结构的所述第二部分的尺寸。
11.根据权利要求1所述的设备，还包括检测结构，所述检测结构被耦合至所述第二质量块，并且被配置为在使用中在所述MEMS陀螺仪围绕第四方向旋转的情况下，检测所述第二质量块在所述第一方向上的移动，所述第四方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。
12.根据权利要求1所述的设备，还包括第一锚定区域和第二锚定区域、以及第一弯曲部和第二弯曲部，所述第一锚定区域和所述第二锚定区域被固定至所述衬底，所述第一弯曲部在所述第一质量块与所述第一锚定区域之间延伸，所述第二弯曲部在所述第二质量块与所述第二锚定区域之间延伸。
13.根据权利要求1所述的设备，还包括第三质量块和第四质量块，所述第三质量块和所述第四质量块悬置于所述衬底上方，其中所述弹性耦合结构是第一弹性耦合结构，所述MEMS陀螺仪还包括第二弹性耦合结构、第三弹性耦合结构和第四弹性耦合结构，其中所述第二弹性耦合结构在所述第一质量块与所述第四质量块之间延伸，所述第三弹性耦合结构在所述第四质量块与所述第三质量块之间延伸，并且所述第四弹性耦合结构在所述第二质量块与所述第三质量块之间延伸。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述MEMS陀螺仪具有分别与所述第一方向和所述第二方向平行的第一对称轴和第二对称轴，其中所述第一质量块相对于所述第二对称轴与所述第三质量块对称，所述第二质量块相对于所述第一对称轴与所述第四质量块对称，所述第一弹性耦合结构相对于所述第二对称轴与所述第二弹性耦合结构对称、并且相对于所述第一对称轴与所述第四弹性耦合结构对称，并且所述第三弹性耦合结构相对于所述第一对称轴与所述第二弹性耦合结构对称、并且相对于所述第二对称轴与所述第四弹性耦合结构对称。
15.根据权利要求13所述的设备，包括：第二驱动结构，被耦合至所述第三质量块，并且被配置为在使用中使所述第三质量块在所述第一方向上移动；以及第二检测结构，被耦合至所述第四质量块，并且被配置为在使用中在所述MEMS陀螺仪围绕第四方向旋转的情况下，检测所述第四质量块在所述第一方向上的移动，所述第四方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。
16.根据权利要求13所述的设备，还包括滚动检测结构和/或俯仰检测结构，其中所述滚动检测结构被配置为在所述MEMS陀螺仪围绕所述第二方向旋转的情况下，检测所述第一质量块和/或所述第三质量块在第四方向上的移动，所述第四方向垂直于所述第一方向和所述第二方向，并且其中所述俯仰检测结构被配置为在所述MEMS陀螺仪围绕所述第一方向旋转的情况下，检测所述第二质量块和/或所述第四质量块在所述第四方向上的移动。
17.一种设备，包括：
微机电系统MEMS陀螺仪，包括：
衬底；
第一移动质量块，悬置于所述衬底上方；
第二移动质量块，悬置于所述衬底上方；
弹性耦合结构，包括：
第一臂，被耦合至所述第一移动质量块，所述第一臂具有第一刚度；
第二臂，被耦合至所述第二移动质量块，所述第二臂具有第二刚度；
第一连接臂，被耦合至所述第一臂并且从所述第一臂延伸，所述第一连接臂具有第三刚度，所述第三刚度大于所述第一刚度和第二刚度；
第二连接臂，被耦合至所述第二臂并且从所述第二臂延伸，所述第二连接臂具有第四刚度，所述第四刚度大于所述第一刚度和第二刚度；
中心柔性部分，被耦合至所述第一连接臂并且被耦合至所述第二连接臂，所述中心柔性部分从所述第一连接臂延伸到所述第二连接臂，所述中心柔性部分具有第五刚度，所述第五刚度小于所述第三刚度和所述第四刚度。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述中心柔性部分包括：
接合端，在所述第一连接臂与所述第二连接臂之间；
第三臂，从所述第一连接臂延伸到所述接合端；以及
第四臂，从所述第二连接臂延伸到所述接合端，所述第四臂在所述接合端处被耦合至所述第三臂。
19.一种设备，包括：
微机电系统MEMS陀螺仪，包括：
衬底；
第一移动质量块，悬置于所述衬底上方，所述第一移动质量块包括从所述第一移动质量块向外突出的多个第一突起；
第二移动质量块，悬置于所述衬底上方，所述第二移动质量块包括从所述第二移动质量块向外突出的多个第二突起；
中心锚定区域；
第一弯曲部，将所述第一移动质量块耦合至所述中心锚定区域；
第二弯曲部，将所述第二移动质量块耦合至所述中心锚定区域；
第一固定电极，与所述多个第一突起电连通；
第二固定电极，与所述多个第二突起电连通；
弹性耦合结构，将所述第一移动质量块耦合至所述第二移动质量块，并且被配置为在操作中将所述第一移动质量块的运动传递到所述第二移动质量块。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所述弹性耦合结构包括：
第一臂，被耦合至所述第一移动质量块，所述第一臂被配置为在操作中变形；
第二臂，被耦合至所述第二移动质量块，所述第二臂被配置为在操作中变形；
第一连接臂，被耦合至所述第一臂并且从所述第一臂延伸；
第二连接臂，被耦合至所述第二臂并且从所述第二臂延伸；
中心柔性部分，被耦合至所述第一连接臂并且被耦合至所述第二连接臂，所述中心柔性部分从所述第一连接臂延伸到所述第二连接臂，并且所述中心柔性部分被配置为在操作中变形，所述中心柔性部分包括：
接合端，在所述第一连接臂与所述第二连接臂之间；
第三臂，从所述第一连接臂延伸到所述接合端；以及
第四臂，从所述第二连接臂延伸到所述接合端，所述第四臂在所述接合端处被耦合至所述第三臂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7036372B2 (en) * 2003-09-25 2006-05-02 Kionix, Inc. Z-axis angular rate sensor
US8534127B2 (en) * 2009-09-11 2013-09-17 Invensense, Inc. Extension-mode angular velocity sensor
ITTO20091042A1 (it) * 2009-12-24 2011-06-25 St Microelectronics Srl Giroscopio integrato microelettromeccanico con migliorata struttura di azionamento
JP5822177B2 (ja) * 2011-05-20 2015-11-24 セイコーエプソン株式会社 ジャイロセンサー、電子機器
TWI453371B (zh) * 2011-12-30 2014-09-21 Ind Tech Res Inst 一種具振盪模組的微機電系統裝置
DE102012219511A1 (de) * 2012-10-25 2014-04-30 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Struktur
US9958271B2 (en) * 2014-01-21 2018-05-01 Invensense, Inc. Configuration to reduce non-linear motion
JP2015184009A (ja) * 2014-03-20 2015-10-22 セイコーエプソン株式会社 振動素子、電子機器、および移動体
JP6344033B2 (ja) * 2014-04-22 2018-06-20 セイコーエプソン株式会社 角速度センサー、電子機器及び移動体
US10247554B2 (en) * 2014-09-24 2019-04-02 The Regents Of The University Of California Fully balanced micro-machined inertial sensor
ITUA20162160A1 (it) * 2016-03-31 2017-10-01 St Microelectronics Srl Struttura micromeccanica di rilevamento di un giroscopio multiassiale mems, avente ridotte derive di relative caratteristiche elettriche
US20180031603A1 (en) * 2016-07-27 2018-02-01 Lumedyne Technologies Incorporated Systems and methods for detecting inertial parameters using a vibratory accelerometer with multiple degrees of freedom
US20180031602A1 (en) * 2016-07-27 2018-02-01 Lumedyne Technologies Incorporated Converting rotational motion to linear motion
US10466053B2 (en) * 2017-04-04 2019-11-05 Invensense, Inc. Out-of-plane sensing gyroscope robust to external acceleration and rotation
TWI669267B (zh) * 2017-04-04 2019-08-21 日商村田製作所股份有限公司 用於角速度的微機械感測器元件
JP6610706B2 (ja) * 2017-05-24 2019-11-27 株式会社村田製作所 横駆動変換器を備える圧電ジャイロスコープ
US10330476B2 (en) * 2017-07-12 2019-06-25 Nxp Usa, Inc. Angular rate sensor with in-phase motion suppression structure
US10760909B2 (en) * 2018-06-18 2020-09-01 Nxp Usa, Inc. Angular rate sensor with in-phase drive and sense motion suppression
DE102021200483A1 (de) * 2021-01-20 2022-07-21 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Dreiachsiger Drehratensensor mit einem Substrat und einem Doppelrotor
US11460301B2 (en) * 2021-03-02 2022-10-04 Nxp Usa, Inc. Angular rate sensor based on frequency modulation and drive strategy for same

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