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申请/专利权人：中北大学;北京理工大学重庆微电子研究院;赛莱克斯微系统科技(北京)有限公司

摘要：本发明涉及三轴陀螺仪，具体是一种高灵敏度嵌套轮环单片三轴MEMS陀螺芯片。本发明解决了现有三轴陀螺仪灵敏度低、测量精度低的问题。高灵敏度嵌套轮环单片三轴MEMS陀螺芯片，包括谐振子部分和电极部分；所述谐振子部分包括轮结构和环结构；所述轮结构包括圆盘形质量块；圆盘形质量块的外侧面开设有两个呈左右对称分布的豁槽；所述环结构包括圆环形质量块B；圆环形质量块B同轴套设于圆环形质量块A的外侧；所述电极部分包括正方形基座；正方形基座与圆盘形质量块同轴设置。本发明适用于军事导航、深空探测等高精尖领域。

主权项：1.一种高灵敏度嵌套轮环单片三轴MEMS陀螺芯片，其特征在于：包括谐振子部分和电极部分；所述谐振子部分包括轮结构和环结构；所述轮结构包括圆盘形质量块（101）；圆盘形质量块（101）的外侧面开设有两个呈左右对称分布的豁槽；两个豁槽的槽底一一对应地连接有两根呈左右对称分布的直形耦合悬梁A（102）；两根直形耦合悬梁A（102）的端部共同连接有圆环形支撑框架（103）；圆环形支撑框架（103）的外侧面连接有八根沿周向对称分布的双侧梳齿形耦合悬梁A（104）、四根沿周向对称分布的直形支撑悬梁A（105）、两根呈前后对称分布的直形耦合悬梁B（106）；四根直形支撑悬梁A（105）一一对应地位于第一根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）与第二根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）之间、第三根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）与第四根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）之间、第五根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）与第六根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）之间、第七根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）与第八根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）之间；四根直形支撑悬梁A（105）的端部一一对应地连接有四个沿周向对称分布的锚点A（107）；两根直形耦合悬梁B（106）一一对应地位于第二根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）与第三根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）之间、第六根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）与第七根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）之间；两根直形耦合悬梁B（106）的端部共同连接有圆环形质量块A（108）；圆环形质量块A（108）的内侧面连接有两个呈左右对称分布的悬浮质量块（109）；两个悬浮质量块（109）一一对应地位于第四根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）与第五根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）之间、第八根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）与第一根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）之间；所述环结构包括圆环形质量块B（110）；圆环形质量块B（110）同轴套设于圆环形质量块A（108）的外侧；圆环形质量块B（110）的内侧面连接有八根沿周向对称分布的直形耦合悬梁C（111），且八根直形耦合悬梁C（111）的周向位置与四根直形支撑悬梁A（105）的周向位置、两根直形耦合悬梁B（106）的周向位置、两个悬浮质量块（109）的周向位置一一对应；八根直形耦合悬梁C（111）的端部一一对应地连接有八根沿周向对称分布的口字形支撑悬梁（112）；八根口字形支撑悬梁（112）的内侧面一一对应地连接有八根沿周向对称分布的直形支撑悬梁B（113）；八根直形支撑悬梁B（113）的端部一一对应地连接有八个沿周向对称分布的锚点B（114）；圆环形质量块B（110）的外侧面连接有八根沿周向对称分布的双侧梳齿形耦合悬梁B（115），且八根双侧梳齿形耦合悬梁B（115）的周向位置与八根直形耦合悬梁C（111）的周向位置一一对应；所述电极部分包括正方形基座（201）；正方形基座（201）与圆盘形质量块（101）同轴设置；正方形基座（201）的上表面溅射有两个呈前后对称分布的弓形平面电极（202）、两个呈前后对称分布的鼓形平面电极A（203）、两个呈前后对称分布的鼓形平面电极B（204）、八对沿周向对称分布的条形平面电极A（205）、四个沿周向对称分布的点状平面电极A（206）、两个呈左右对称分布的T形平面电极（207）、两对呈左右对称分布的弧形平面电极A（208）、两对呈左右对称分布的弧形平面电极B（209）、八个沿周向对称分布的点状平面电极B（210）、八对沿周向对称分布的弧形平面电极C（211）、八对沿周向对称分布的条形平面电极B（212）；两个弓形平面电极（202）的上表面与圆盘形质量块（101）的下表面共同构成两个平行电容A；两个鼓形平面电极A（203）均位于两个弓形平面电极（202）之间；两个鼓形平面电极A（203）的上表面与圆盘形质量块（101）的下表面共同构成两个平行电容B；两个鼓形平面电极B（204）均位于两个鼓形平面电极A（203）之间；两个鼓形平面电极B（204）的上表面与圆盘形质量块（101）的下表面共同构成两个平行电容C；八对条形平面电极A（205）的上表面一一对应地键合有八对沿周向对称分布的单侧梳齿形立体电极A（213）；八对单侧梳齿形立体电极A（213）一一对应地对称嵌合于八根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）的两侧，且八对单侧梳齿形立体电极A（213）与八根双侧梳齿形耦合悬梁A（104）一一对应地构成八对梳齿电容A；四个点状平面电极A（206）的上表面与四个锚点A（107）的下表面一一对应地键合；两个T形平面电极（207）的上表面与圆环形质量块A（108）的下表面及两个悬浮质量块（109）的下表面共同构成两个平行电容D；两对弧形平面电极A（208）一一对应地对称分布于两个T形平面电极（207）的两侧；两对弧形平面电极A（208）的上表面与圆环形质量块A（108）的下表面共同构成两对平行电容E；两对弧形平面电极B（209）一一对应地对称分布于两对弧形平面电极A（208）的两侧；两对弧形平面电极B（209）的上表面与圆环形质量块A（108）的下表面共同构成两对平行电容F；八个点状平面电极B（210）的上表面与八个锚点B（114）的下表面一一对应地键合；八对弧形平面电极C（211）的上表面一一对应地键合有八对弧形立体电极（214）；八对弧形立体电极（214）一一对应地对称分布于八根直形耦合悬梁C（111）的两侧，且八对弧形立体电极（214）的外侧面与圆环形质量块B（110）的内侧面共同构成八对平行电容G；八对条形平面电极B（212）的上表面一一对应地键合有八对单侧梳齿形立体电极B（215）；八对单侧梳齿形立体电极B（215）一一对应地对称嵌合于八根双侧梳齿形耦合悬梁B（115）的两侧，且八对单侧梳齿形立体电极B（215）与八根双侧梳齿形耦合悬梁B（115）一一对应地构成八对梳齿电容B。

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