一種面內(nèi)檢測的高q值隧道磁阻效應(yīng)的微機(jī)械陀螺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微慣性導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種面內(nèi)檢測的高Q值隧道磁阻效應(yīng)的微機(jī)械陀螺。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，微機(jī)械陀螺常用的檢測方式是壓阻式、電容式、壓電式和隧道效應(yīng)式等，其中前兩種共同的特點(diǎn)是:其靈敏度提高均依賴于結(jié)構(gòu)剛度的減小，高靈敏度伴隨著小量程、低過載，并且電容式的在小型化應(yīng)用中也比較容易出現(xiàn)吸合和擊穿等問題。此外，隨著傳感器尺寸的減小，其有效的敏感區(qū)域也隨之減小，其靈敏度和分辨率等指標(biāo)也明顯降低，已經(jīng)達(dá)到或接近其靈敏感知的極限，因而限制了檢測靈敏度的進(jìn)一步提高。壓電效應(yīng)傳感器的靈敏度易漂移，需要經(jīng)常校正，歸零慢，不宜連續(xù)測試。隧道效應(yīng)微機(jī)電傳感器，制造工藝復(fù)雜，檢測電路也相對較難實(shí)現(xiàn)，成品率低，不利于集成。因此，應(yīng)用于中高靈敏的新效應(yīng)敏感器件研究需求迫切。
[0003]微機(jī)械陀螺通過真空封裝的方法可以提高其品質(zhì)因數(shù)，進(jìn)而提高微陀螺的靈敏度，而真空封裝成本昂貴，并且目前國內(nèi)真空封裝技術(shù)尚未成熟，真空腔內(nèi)真空度保持時間較短，限制了微機(jī)械陀螺的性能提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有微機(jī)械陀螺結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)常壓下高靈敏檢測的問題，提供了一種基于隧道磁阻效應(yīng)的高Q值面內(nèi)檢測微陀螺。
[0005]一種面內(nèi)檢測的高Q值隧道磁阻效應(yīng)的微機(jī)械陀螺，所述微機(jī)械陀螺包括嵌放有永磁體的基板及置于基板上側(cè)的陀螺敏感機(jī)構(gòu)。
[0006]進(jìn)一步地，所述陀螺敏感機(jī)構(gòu)包括一降低驅(qū)動方向及檢測方向信號耦合影響的分體式質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)。
[0007]進(jìn)一步地，所述分體式質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)包括一內(nèi)質(zhì)量塊及一外質(zhì)量塊，所述內(nèi)質(zhì)量塊與外質(zhì)量塊通過檢測梁連接。
[0008]進(jìn)一步地，所述陀螺敏感機(jī)構(gòu)還包括支撐框體、驅(qū)動梁及隧道磁阻器件。
[0009]進(jìn)一步地，所述外質(zhì)量塊設(shè)置在所述支撐框體內(nèi)側(cè)，所述內(nèi)質(zhì)量塊設(shè)置在外質(zhì)量塊內(nèi)側(cè)，所述隧道磁阻器件設(shè)置在內(nèi)質(zhì)量塊中心處；
所述外質(zhì)量塊通過驅(qū)動梁與所述支撐框體連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述支撐框體整體呈方形，所述驅(qū)動梁垂直于所述方形一側(cè)邊，所述檢測梁垂直所述驅(qū)動梁。
[0011]進(jìn)一步地，所述陀螺敏感機(jī)構(gòu)上以內(nèi)質(zhì)量塊中心點(diǎn)處垂直驅(qū)動梁的方向?yàn)閄軸，以內(nèi)質(zhì)量塊中心點(diǎn)處垂直X軸的方向?yàn)閅軸，由X軸向中心線與Y軸向中心線將陀螺敏感機(jī)構(gòu)劃分得到的四象限區(qū)域，在所述四象限區(qū)域內(nèi)所述內(nèi)質(zhì)量塊分別開設(shè)有用于設(shè)置檢測梁的檢測梁置梁槽，且所述檢測梁置梁槽以相鄰象限間的分界線對稱設(shè)置；在所述四象限區(qū)域內(nèi)所述外質(zhì)量塊分別開設(shè)有用于設(shè)置驅(qū)動梁的驅(qū)動梁置梁槽，且所述驅(qū)動梁置梁槽以相鄰象限間的分界線對稱設(shè)置。
[0012]進(jìn)一步地，所述隧道磁阻器件連接一信號引出線，所述外質(zhì)量塊上設(shè)置有反饋導(dǎo)線及驅(qū)動導(dǎo)線，所述支撐框體上設(shè)置有引線焊盤，所述反饋導(dǎo)線與驅(qū)動導(dǎo)線均經(jīng)沿驅(qū)動梁設(shè)置的連接導(dǎo)線與引線焊盤連接。
[0013]進(jìn)一步地，所述基板中心區(qū)域嵌放有檢測磁體，在所述檢測磁體兩側(cè)嵌設(shè)有兩個驅(qū)動磁體，所述檢測磁體與隧道磁阻器件位置對應(yīng)，所述驅(qū)動磁體與驅(qū)動置梁槽位置對應(yīng)，所述基板上側(cè)設(shè)置有一墊襯框體，所述陀螺敏感機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述墊襯框體上側(cè)，所述墊襯框體與所述基板組合設(shè)置構(gòu)成一凹槽，所述檢測磁體及驅(qū)動磁體均置于所述凹槽內(nèi)。
[0014]本發(fā)明將隧道磁阻效應(yīng)檢測與陀螺哥氏效應(yīng)相結(jié)合，結(jié)構(gòu)簡單、合理、緊湊，適合于微小型化。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為陀螺基板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)主視圖；
圖4為圖1中A處的放大圖；
圖5為陀螺敏感機(jī)構(gòu)的俯視圖。
[0016]圖中:1_隧道磁阻器件；2_內(nèi)質(zhì)量塊；3_外質(zhì)量塊；4_檢測梁；5_驅(qū)動梁；6-支撐框體；7_信號引出線；8_驅(qū)動導(dǎo)線；9_反饋導(dǎo)線；10_引線焊盤；11-驅(qū)動梁置梁槽；12_檢測梁置梁槽；13_檢測磁體；14_驅(qū)動磁體；15_墊襯框體；16_基板；17_陀螺敏感機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0018]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的組合或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。另外，本發(fā)明實(shí)施例的描述過程中，所有圖中的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等器件位置關(guān)系，均以圖1為標(biāo)準(zhǔn)。
[0019]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0020]如圖1、2所示，本發(fā)明提供的基于隧道磁阻效應(yīng)的面內(nèi)檢測高Q值微陀螺結(jié)構(gòu)，包括基板16、陀螺敏感機(jī)構(gòu)17。
[0021]所述基板16中心區(qū)域嵌放有檢測磁體13，在所述檢測磁體13兩側(cè)嵌設(shè)有兩個驅(qū)動磁體14，所述基板16上側(cè)設(shè)置有一墊襯框體15，所述陀螺敏感機(jī)構(gòu)17設(shè)置在所述墊襯框體15上側(cè)，所述墊襯框體15與所述基板16組合設(shè)置構(gòu)成一凹槽，所述檢測磁體13及驅(qū)動磁體14均置于所述凹槽內(nèi)。
[0022]所述陀螺敏感機(jī)構(gòu)17包括支撐框體6、檢測梁4、驅(qū)動梁5、內(nèi)質(zhì)量塊2、外質(zhì)量塊3及隧道磁阻器件I ;所述支撐框體6通過驅(qū)動梁5連接外質(zhì)量塊3，所述外質(zhì)量塊3通過檢測梁4連接內(nèi)質(zhì)量塊2，所述內(nèi)質(zhì)量塊2上側(cè)面中心處設(shè)置有隧道磁阻器件I。
[0023]具體為所述陀螺敏感機(jī)構(gòu)17上表面為方形，所述外質(zhì)量塊3置于所述支撐框體6內(nèi)側(cè)，所述內(nèi)質(zhì)量塊2置于所述外質(zhì)量塊3內(nèi)側(cè)，連接外質(zhì)量塊3及支撐框體6的驅(qū)動梁5垂直于所述陀螺敏感機(jī)構(gòu)17方形面的一側(cè)邊，并所述連接外質(zhì)量塊3及內(nèi)質(zhì)量塊2的檢測梁4與所述驅(qū)動梁5垂直；
如圖3、圖4、圖5所示，設(shè)定以內(nèi)質(zhì)量塊2中心點(diǎn)處垂直驅(qū)動梁的方向?yàn)閄軸，以內(nèi)質(zhì)量塊2中心點(diǎn)處垂直X軸的方向?yàn)閅軸，所述內(nèi)質(zhì)量塊2上由X軸向中心線與Y軸向中心線劃分得到的四象限區(qū)域內(nèi)分別開設(shè)有用于設(shè)置檢測梁的檢測梁置梁槽12，且內(nèi)質(zhì)量塊2上相鄰象限內(nèi)的用于設(shè)置檢測梁的置梁槽12以相鄰象限間的分界線-內(nèi)質(zhì)量塊2的X軸向中心線或Y軸向中心線為對稱軸對稱設(shè)置，所述外質(zhì)量塊3上由X軸向中心線與Y軸向中心線劃分得到的四象限區(qū)域內(nèi)分別開設(shè)有用于設(shè)置驅(qū)動梁的驅(qū)動梁置梁槽11，且外質(zhì)量塊3上相鄰象限內(nèi)的驅(qū)動梁置梁槽11以相鄰象限間的分界線-外質(zhì)量塊3的X軸向中心線或Y軸向中心線為對稱軸對稱設(shè)置。
[0024]所述隧道磁阻器件I產(chǎn)生的電學(xué)變化量通過信號引出線7引出；所述外質(zhì)量塊3上設(shè)置有反饋導(dǎo)線9、及驅(qū)動導(dǎo)線8，所述反饋導(dǎo)線9及驅(qū)動導(dǎo)線8連接到引線焊盤10 ;具體為反饋導(dǎo)線9與驅(qū)動導(dǎo)線8的兩端經(jīng)沿驅(qū)動梁5設(shè)置的連接導(dǎo)線與支撐框體6上相應(yīng)的引線焊盤10連接。
[0025]本發(fā)明中:基于隧道磁阻效應(yīng)的微機(jī)械陀螺結(jié)構(gòu)，包括基板、陀螺敏感機(jī)構(gòu)；所述基板上嵌放有提供勻強(qiáng)驅(qū)動磁場的驅(qū)動永磁體、提供非勻強(qiáng)檢測磁場的檢測永磁體；所述陀螺敏感機(jī)構(gòu)包含支