专利名称：传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器。更特别地、但不仅仅涉及如惯性传感器的传感器，例如科里奥利(coriolis)陀螺仪，其中线速度分量首先被建立，并且依赖于速率的科里奥利力是该速度的函数。
背景技术：
平面硅环形结构通常被用于微电子机械系统(MEMS)陀螺仪。这种设备的示例在US5932804以及US6282958中被描述。利用这些共振器设计的陀螺仪设备被应用于一些汽车和商业应用。这些设备的性能也可以适合用于一些指导和控制应用，例如，用于飞行时间相对短(几十秒至几百秒)的制导炮弹。对于需要较长操作时间的应用，由于偏置漂移误差的大小特别不确定，这些设备的性能可能不够精确。限制偏置漂移性能的主要因素之一是共振器结构的品质因子(Q)。高的Q有益于减少必须被施加以将主要模态设置成共振的驱动电压。该驱动信号到速率感测信道的交叉耦合是用于偏置稳定的主要误差驱动器之一，其中被耦合的信号不能与由施加的旋转速率产生的信号区分。与传感器未对准和阻尼非均匀性相关联的其它偏差也可以通过增加所述共振器的所述Q值被显著地减少。在MEMS设备中，所述Q由一些有贡献的(contributory)阻尼因子确定。有效的品质因子(QEff)将由所有这些阻尼贡献的和确定，并且可以被表示为:
「0005权利要求
1.一种具有高品质因子(Q)的传感器，该传感器包括: 振动结构，该振动结构包括实质上是平面的环形或者箍形振动共振器1，所述共振器I具有在中轴4周围延伸的内圆周和外圆周2、3 ； 驱动装置12、13，所述驱动装置12、13用于引起所述共振器I振动； 多个支撑装置10、11，所述多个支撑装置10、11用于支撑所述共振器1，以及用于允许所述共振器I响应于所述驱动装置12、13而在实质上无阻尼振荡模态下振动，例如以准许所述共振器I响应于所述传感器的转向速率而相对于所述支撑装置10、11移动，其中， 所述共振器I包括向所述中轴4的内部径向放置的第一插槽串5a，以及向所述共振器I的所述中轴4的外部径向放置的第二插槽串5b，所述插槽串5a、5b相对于所述共振器I的所述中轴4被同中 心地放置，以使所述插槽5的放置调整所述共振器I上的热弛豫路径长度，而不影响所述共振器I的共振频率，从而增加所述共振器I的所述Q因子。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述插槽5被径向放置在所述共振器I上动能密度和应变能密度相等的位置，以使对所述共振器I硬度的影响与对所述共振器I质量的影响大致相等。
3.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述共振器I还包括插槽串5c、5d，所述插槽串5c、5d位于所述共振器I的所述中轴4的内部和外部。
4.根据前述任一项权利要求所述的传感器，其中所述插槽串5导致一串连接的较薄的环形片段6的形成，这些片段的长度和厚度使得这些片段在cos2 Θ模态下振荡时比所述共振器I的硬度更硬，当所述共振器I在所述cos2 Θ模态下振动时，所述片段6实质上表现为是同质结构的一部分。
5.根据权利要求4所述的传感器，其中所述片段6的弧形角<5度，并且任一串中的相邻插槽5之间的间隔> 2度。
6.根据前述任一项权利要求所述的传感器，其中所述插槽具有统一的设计，以使所产生的对主要和次要cos2 Θ模态振型的影响相等，以避免任何被引起的所述共振器I的频率或阻尼的失衡。
7.根据权利要求6所述的传感器，其中所述插槽5a和5b被放置在离中轴4相同的径向距离处，具有相同的角展和间隔，以及被等角放置在所述共振器I的圆周周围。
8.根据权利要求6所述的传感器，其中所述插槽5c和5d被放置在离中轴4相同的径向距离处，具有相同的角展和间隔，以及被等角放置在所述共振器I的圆周周围。
9.根据前述任一项权利要求所述的传感器，其中所述共振器I的所述中轴的内部的所述插槽5的位置相对于所述共振器I的所述中轴4的外部的所述插槽5交错，以使热弛豫路径长度更长。
10.一种改进具有平面环形或箍形共振器I的传感器的品质因子Q的方法，该方法包括在所述共振器I中形成插槽的步骤，所述插槽被与所述共振器I的中轴同中心地、向所述中轴的外部和内部放置，以使所述插槽5不影响所述共振器I的共振频率。
11.根据权利要求9所述的方法，该方法还包括以统一的设计形成所述插槽5的步骤，以使所产生的对主要和次要cos2 Θ模态振型的影响相等，以避免任何被引起的所述共振器I的频率或阻尼的失衡。
12.根据权利要求9或10所述的方法，该方法还包括将所述插槽5放置在离中轴4相同的径向距离处的步骤，所述插槽具有相同角展和间隔，以及所述插槽被等角放置在所述共振器I的圆周周围。
13.—种如以上参考附图
中 的图6和图7描述的传感器或方法。
全文摘要
描述了一种具有环形或箍形共振器(1)的硅MEMS陀螺仪。所述共振器(1)通过深度反应离子蚀刻技术形成，并且在所述共振器(1)的中轴(4)的任意一侧被形成有插槽(5)，该插槽(5)在所述共振器(1)的圆周周围延伸。所述插槽(5)改进所述陀螺仪的品质因子Q而不影响所述共振器的共振频率。
文档编号G01C19/5684GK103119397SQ201180044814
公开日2013年5月22日 申请日期2011年9月5日 优先权日2010年9月17日
发明者C·P·费尔 申请人:大西洋惯性系统有限公司