一种微机械三轴角速度传感器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种微机械三轴角速度传感器，包括位于第一基板上表面的第一检测电极和第二检测电极，形成于第二基板且悬于所述第一基板上的主驱动质量块、平动质量块、第一检测单元、第二检测单元、驱动梳齿、反馈梳齿、平动检测极板、弹性梁，及固定于所述第一基板上的锚点。本发明主驱动质量块的运动方向位于相互正交的第一、第二检测单元自身对称轴夹角的角平分线上，第一、第二同步驱动梁的对称轴分别位于第一、第二检测单元的自身对称轴和主驱动质量块运动方向所成锐角的角平分线上，高效率利用主驱动质量块的主驱动力，使其同时实现三个方向的驱动，设计简单，易于实施；本发明还具有高灵敏度、低噪声、结构紧凑、稳定性好、能量损耗低等优点。
【专利说明】一种微机械三轴角速度传感器
【技术领域】
[0001]本发明属于微电子机械系统领域，涉及一种用于检测三轴角速度的微机械三轴角速度传感器。
【背景技术】
[0002]角速度传感器(angular velocity transducer)是将感受到的角速度转换成可用输出信号的传感器。其应用Cor1lis力原理，大大的简化了设备结构和电路装置，从而具备优越的操作特性。角速度传感器在汽车导航，运动物体的位置控制和姿态控制，摄像机消振系统以及其它需要精确角度测量的场合等领域获得广泛应用。
[0003]利用微电子机械加工技术(Micro-Electro-Mechanical Technology)制作的微机械角速度传感器，具有成本低、可批量生产、稳定性好等优点。微机械角速度传感器，由在真空中做复杂运动的惯性质量块和驱动该设备、分析其响应的多种复杂电路组成，并集中于一个在极狭小的空间内。其以驱动方式划分，主要有静电式、压电式、电磁式等；以检测方式划分，主要有电容式、压阻式、压电式等；以检测方向划分，主要有单轴、双轴、三轴等。
[0004]最早的微机械三轴角速度传感器为三驱动设计，也就是将三个单轴微机械角速度传感器集成在一起(如InvenSense-美国应美盛公司的ITG3200,详见IntegratedMultiaxis Mot1n Sensor, US 2010/0071467 Al)。而后，为了达到工艺的一致性，功耗低，面积小的要求，又出现单驱动设计的微机械三轴角速度传感器，其中，STM (意法半导体)的L3G4200D (US2011/0154898 Al)和 VTI (芬兰 VTI 科技)的 CMR3000 (US2009/0260437 Al)是单驱动微机械三轴角速度传感器的代表。单驱动微机械三轴角速度传感器的基本设计思路是通过弹性梁的连接使两个或三个质量块能够彼此连动，而且在一个驱动结构的作用下，这些质量块能够沿着(绕着)至少两个方向运动(转动)。所以，每个方向的外部角速度都会造成特定的质量块上的Cor1lis效应(科里奥利效应)，使与检测质量块相连的梳齿结构的静电电容发生正比例变化，通过检测这种变化可以获得相应的被检测外部角速度值，从而实现三个彼此正交方向的外部角速度检测。
[0005]不过，STM的L3G4200D和VTI的CMR3000均采用彼此连动的多个质量块实现三个彼此正交方向的角速度的检测，但是，二者存在一个相同的问题，即都是只使用一组(个)质量块(L3G4200D中的从动质量块和CMR3000中的转动质量块)检测相互垂直的两个方向角速度。当多个方向的角速度同时需要检测时，这些质量块的运动会变得非常复杂，使得轴与轴间的信号耦合变得显著。以CMR3000为例，当X方向和Y方向的角速度同时需要检测时，转动质量块的运动变得复杂。这样，X方向的外部角速度会造成Y方向的检测信号输出，同样，Y方向的外部角速度也会造成X方向的检测信号输出，从而使此二方向的信号耦合变得比较显著，并造成相互间的干扰，降低了同时被检测的两个方向(X和Y方向)的外部角速度检测精度，检测电路也增加了复杂性。
【发明内容】
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种微机械三轴角速度传感器，其中，一个目的在于用于解决现有技术中因驱动效率较低而导致的结构设计较为复杂及灵敏度较低的问题，另一目的在于解决现有技术中采用一个质量块同时检测两个方向的外部角速度的方式导致的轴间信号耦合较强、检测精度降低的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种微机械三轴角速度传感器，所述传感器至少包括:
[0008]第一基板,包括位于其上表面的第一检测电极和第二检测电极；
[0009]第二基板，位于所述第一基板上表面，所述第二基板包括:
[0010]两个主驱动质量块，悬于第一基板上，对称分布在第二方向两侧且可沿第一方向运动；
[0011]两个平动质量块，设置在与其对应的主驱动质量块中且悬于第一基板上，对称分布在第二方向两侧，可沿第一方向或第二方向运动，用以检测第五方向外部角速度；
[0012]八组平动检测极板，设置在与其对应的平动质量块中且均悬于第一基板之上，对称分布在第一方向和第二方向两侧，用于与其对应的平动质量块相配合以检测第五方向外部角速度
[0013]驱动梳齿和反馈梳齿，位于其对应的主驱动质量块的外侧且均悬于第一基板之上，每组驱动梳齿或反馈梳齿对称分布在第一方向或第二方向两侧；
[0014]两个第一检测单兀，悬于第一基板上，分别以第四方向为自身的对称轴，分别与第一检测电极相对应，且第一检测单元的面积大于第一检测电极的面积，可沿第四方向运动或沿第五方向进行相对应所述微机械三轴角速度传感器所在平面的离面运动，用于检测第三方向的外部角速度；
[0015]两个第二检测单兀，悬于第一基板上，分别以第三方向为自身的对称轴，分别与第二检测电极相对应，且第二检测单元的面积大于第二检测电极的面积，可沿第三方向运动或沿第五方向进行相对应所述微机械三轴角速度传感器所在平面的离面运动，用于检测第四方向的外部角速度；
[0016]其中，第一方向、第二方向、第三方向、第四方向均位于所述微机械三轴角速度传感器所在的平面，第五方向垂直于所述微机械三轴角速度传感器所在的平面，第三方向与第一方向夹角为135°，第四方向与第一方向夹角为45° ,且第三方向、第四方向、第五方向彼此正交，第一方向、第二方向、第五方向彼此正交；
[0017]所述的两个主驱动质量块之间、主驱动质量块和平动质量块之间、主驱动质量块和第一检测单元、以及主驱动质量块和第二检测单元之间以弹性梁进行连接，各该主驱动质量块、第一检测单元和第二检测单元分别通过弹性梁与其对应的锚点相连接，各该平动质量块通过所述平动检测极板与其对应的锚点进行结合，其中，所述弹性梁悬于第一基板之上，所述锚点固定在所述第一基板上。
[0018]可选地，所述微机械三轴角速度传感器还包括位于其对应的主驱动质量块的外侦lK悬于第一基板之上、对称分布在第一方向或第二方向两侧的纠偏梳齿。
[0019]可选地，所述驱动梳齿或所述反馈梳齿的任意一种为一对且对称分布在第二方向两侧，另一种为两对且每对对称分布在第一方向两侧；或者所述驱动梳齿和所述反馈梳齿均为两对且每对均对称分布在第一方向两侧；或者所述驱动梳齿和所述反馈梳齿均为一对且对称分布在第二方向两侧。
[0020]可选地，所述驱动梳齿、所述反馈梳齿、或所述纠偏梳齿中的任意一种为一对且对称分布在第二方向两侧，其余两种分别为两对且每对对称分布在第一方向两侧。
[0021]可选地，所述主驱动质量块通过第一驱动梁与第一锚点相连接、通过第二驱动梁与第二锚点相连接、通过驱动梳齿与第三锚点相结合、通过反馈梳齿与第四锚点相结合；所述两个主驱动质量块之间通过耦合梁连接，其中，所述的第一驱动梁、第二驱动梁和耦合梁均为所述弹性梁的一种。
[0022]可选地，所述主驱动质量块通过第一驱动梁与第一锚点相连接、通过第二驱动梁与第二锚点相连接、通过驱动梳齿与第三锚点相结合、通过反馈梳齿与第四锚点相结合、通过纠偏梳齿与第八锚点相结合；所述两个主驱动质量块之间通过耦合梁连接，其中，所述的第一驱动梁、第二驱动梁和耦合梁均为所述弹性梁的一种。
[0023]可选地,所述一个平动质量块与一个主驱动质量块相对应,且所述平动质量块通过第三检测梁与其对应的主驱动质量块相连接，并通过平动检测极板与第五锚点相结合，其中，所述第三检测梁为所述弹性梁的一种。
[0024]可选地，四组所述平动检测极板和两个第五锚点与一个平动质量块相对应，且所述平动检测极板设置在与其对应的平动质量块中，所述平动检测极板包括沿梳齿长度方向相对交叉对应的可动平动检测极板和固定平动检测极板，其中，所述的可动平动检测极板与平动质量块相连接，所述的固定平动检测极板与第五锚点相连接，四组所述平动检测极板对称分布在第一方向和第二方向两侧，两个第五锚点对称分布在第一方向两侧。
[0025]可选地，在同一个平动质量块中，与一个所述第五锚点相连接的两组固定平动检测极板于与其相对应的可动平动检测极板的一侧，与另一个所述第五锚点相连接的另两组固定平动检测极板位于与其相对应的可动平动检测极板的另一侧。
[0026]可选地，一个主驱动质量块分别对应一个第一检测单元和一个第二检测单元，且所述主驱动质量块与第一检测单元通过第一同步驱动梁进行连接，所述主驱动质量块与第二检测单元通过第二同步驱动梁进行连接，其中，第一、第二同步驱动梁均为所述弹性梁的一种。
[0027]可选地，所述第一、第二同步驱动梁与第一、第二检测单元的连接点分别位于第一、第二检测单元的自身的对称轴上。
[0028]可选地，所述第一、第二同步驱动梁连接于所述主驱动质量块的一侧。
[0029]可选地，所述第一、第二同步驱动梁连接于所述主驱动质量块的相对侧。
[0030]可选地，所述第一、第二同步驱动梁与主驱动质量块的连接点位于主驱动质量块的角部。
[0031]可选地，所述第一、第二同步驱动梁各自的对称轴以所述主驱动质量块运动方向为对称轴。
[0032]可选地，所述第一同步驱动梁的对称轴与第一方向的夹角为22.5°，所述第二同步驱动梁的对称轴与第一方向的夹角为157.5°。
[0033]可选地，所述第一检测单元与第六锚点相对应，且通过第一分驱动梁连接第一检测单元和第六锚点；第二检测单元与第七锚点相对应，且通过第二分驱动梁连接第二检测单元和第七锚点，其中，第一、第二分驱动梁所述为所述弹性梁的一种。
[0034]可选地，所述第一检测单元至少包括第一分驱动质量块。
[0035]可选地，所述第一检测单元还包括设置于所述第一分驱动质量块中、且通过第一检测梁与第一分驱动质量块相连接的第一检测极板，所述第一检测极板与第一检测电极相对应，所述第一分驱动质量块沿第四方向进行位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动，所述第一检测极板沿第四方向进行位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动或沿第五方向进行相对应所述微机械三轴角速度传感器所在平面的离面运动，所述第一检测极板用于检测第三方向的外部角速度。
[0036]可选地，所述第二检测单元至少包括第二分驱动质量块。
[0037]可选地，所述第二检测单元还包括设置于所述第二分驱动质量块中、且通过第二检测梁与第二分驱动质量块相连接的所述第二检测极板，所述第二检测极板与第二检测电极相对应，所述第二分驱动质量块沿第三方向进行位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动，所述第二检测极板沿第三方向仅位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动或沿第五方向进行相对应所述微机械三轴角速度传感器所在平面的离面运动，用于检测第四方向的外部角速度。
[0038]如上所述，本发明的微机械三轴角速度传感器，与现有技术相比较具有以下有益效果:
[0039]I)本发明的微机械三轴角速度传感器中，主驱动质量块的运动方向位于相互正交的第一、第二检测单元自身对称轴夹角的角平分线上，亦即第一、第二检测单元自身对称轴分别与第一方向所夹的锐角度数相等(该锐角度数均为45° )，主驱动质量块通过第三检测梁和第一、第二同步驱动梁同时为平动质量块及相互正交的第一、第二检测单元提供驱动力，换言之,主驱动质量块的主驱动力同时实现三个方向的驱动,本发明的驱动方式高效率利用主驱动力，且设计简单，易于实施；
[0040]2)本发明的微机械三轴角速度传感器中，第一、第二同步驱动梁的对称轴分别位于第一、第二检测单元的自身对称轴和主驱动质量块运动方向所成锐角的角平分线上，亦即第一、第二同步驱动梁的对称轴分别与第一方向所夹的锐角度数相等(该锐角度数均为22.5度)，从而以最高效率的形式使主驱动质量块的驱动力转化为两个正交的分驱动力以分别驱动第一、第二检测单元，进一步提高主驱动力的利用率；
[0041]3)本发明的微机械三轴角速度传感器中，第一、第二检测单元为有耦结构时，亦即包括第一、第二分驱动质量块及分别位于其内部与其对应的第一、第二检测极板时，使第一、第二检测单元在运动时更加稳定可靠；
[0042]4)第一、第二同步驱动梁相同，且其各自的对称轴以所述主驱动质量块运动方向(第一方向)为对称轴，且该轴对称的第一、第二同步驱动梁用于将主驱动力同时转化为三个方向的驱动力，本发明简化了结构设计，更高效，更易实施；
[0043]5)所述第一、第二同步驱动梁分别与第一、第二检测单元的连接点位于自身对称轴上时，实现了第一、第二检测单元自身的刚度平衡，消除了第一、第二检测单元产生扭转运动的可能，使微机械三轴角速度传感器中无扭转运动，省略由扭转运动引起的一些不需要的模态，以降低微机械三轴角速度传感器的能量损耗；
[0044]6)所述第一、第二同步驱动梁连接于所述主驱动质量块的相对侧时，所述第一、第二同步驱动梁与主驱动质量块的连接点位于主驱动质量块的角部，具有结构紧凑、稳定性好等优点；
[0045]7)采用两对第一、第二检测单元分别或同时检测所述传感器所在平面内相互垂直的两个方向外部角速度，从而有效减少了轴间检测信号之间的耦合，同时，检测相互正交三个方向的外部角速度的各该质量块均成对出现，在驱动模态下均为反向振动以实现差分检测，能够有效抑制外界加速度对被测角速度检测产生的影响，提高了信噪比，提高了被检测方向的外部角速度检测精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]图1显示为本发明微机械三轴角速度传感器的结构示意图，其中，第一、第二检测单元为有解耦结构情况。
[0047]图2显示为本发明微机械三轴角速度传感器的平动质量块及其对应的平动检测极板和第五锚点的结构示意图。
[0048]图3显示为本发明微机械三轴角速度传感器中驱动梳齿、反馈梳齿及第一、第二检测单元与主驱动质量块的另一种结合方式的结构示意图，其中，第一、第二检测单元没有解率禹结构情况。
[0049]图4和图5显示为本发明微机械三轴角速度传感器中第一、第二检测单元与主驱动质量块之间相对位置关系存在另外两种变化时的结构不意图。
[0050]元件标号说明
[0051]110第一检测电极
[0052]120第二检测电极
[0053]201主驱动质量块
[0054]202平动质量块
[0055]210第一检测单元
[0056]211第一分驱动质量块
[0057]212第一检测极板
[0058]220第二检测单元
[0059]221第二分驱动质量
[0060]222第二检测极板
[0061]203驱动梳齿
[0062]2031可动驱动梳齿
[0063]2032固定驱动梳齿
[0064]204反馈梳齿
[0065]2041可动反馈梳齿
[0066]2042固定反馈梳齿
[0067]205平动检测极板
[0068]2051可动平动检测极板
[0069]2052固定平动检测极板
[0070]20601第一驱动梁
[0071]20602第二驱动梁
[0072]20603 耦合梁
[0073]20604第三检测梁
[0074]20605第一同步驱动梁
[0075]20606第二同步驱动梁
[0076]20607第一分驱动梁
[0077]20608第二分驱动梁
[0078]20609第一检测梁
[0079]20610第二检测梁
[0080]2071 第一锚点
[0081]2072 第二锚点
[0082]2073第三锚点
[0083]2074第四锚点
[0084]2075第五锚点
[0085]2076第六锚点
[0086]2077第七锚点
[0087]F1?F5第一方向?第五方向
[0088]LI第一同步驱动梁的对称轴
[0089]L2第二同步驱动梁的对称轴
【具体实施方式】
[0090]以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0091]请参阅图1至图5。所述各图中的F1、F2、F3、及F4用以表示所述图中的第一方向、第二方向、第三方向、及第四方向，另外，实施例中涉及的第五方向由F5表不,其中，第一方向F1、第二方向F2、第三方向F3、第四方向F4均位于所述微机械三轴角速度传感器所在的平面，第五方向F5垂直于所述微机械三轴角速度传感器所在的平面，LI为第一同步驱动梁的对称轴，L2为第二同步驱动梁的对称轴。【具体实施方式】涉及到的角度，如45°、135°、22.5°等是在加工精度内或测量范围内意义上的角度值。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0092]本发明的一种微机械三轴角速度传感器，包括位于第一基板上表面的第一检测电极和第二检测电极，形成于第二基板且悬于所述第一基板上的主驱动质量块、平动质量块、第一检测单元、第二检测单元、驱动梳齿、反馈梳齿、平动检测极板、弹性梁，以及固定于所述第一基板上的锚点。本发明用以同时检测相互正交的三个方向的外部角速度，即通过两个平动质量块，检测垂直于所述微机械三轴角速度传感器所在平面的方向(所述的第五方向F5)的外部角速度，并通过第一、第二检测单元，分别检测位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内且相互垂直的两个方向(所述的第三方向F3和第四方向F4)的外部角速度，其中，各第一、第二检测单兀自身的对称轴位于所述的第四方向F4和第三方向F3上,且所述主驱动质量块的运动方向(第一方向Fl)位于所述第一、第二检测单兀的自身对称轴(第四方向F4和第三方向F3)的角平分线上，且均与所述第二方向成45°夹角，以保证被检测方向(所述的第三方向F3和第四方向F4)的正交性，其中，第一方向F1、第二方向F2、第三方向F3、第四方向F4均位于所述微机械三轴角速度传感器所在的平面,第五方向F5垂直于所述微机械三轴角速度传感器所在的平面，第三方向与第一方向夹角为135°，第四方向与第一方向夹角为45° ,且第三方向F3、第四方向F4、第五方向F5彼此正交,第一方向F1、第二方向F2、第五方向F5彼此正交；本发明也可只检测一个方向的外部角速度(即所述的第三方向F3、第四方向F4或第五方向F5的外部角速度)或只检测相互垂直的两个方向的外部角速度(即第三方向F3和第四方向F4的外部角速度、第三方向F4和第五方向F5的外部角速度、或第四方向F4和第五方向F5的外部角速度)。
[0093]如图1至图5所示，本发明提供一种微机械三轴角速度传感器，至少包括:形成在第一基板(未图示)上表面的两个第一检测电极110和两个第二检测电极120，以及形成于第二基板且悬于所述第一基板上的两个主驱动质量块201、两个平动质量块202、两个第一检测单元210、两个第二检测单元220、驱动梳齿203、反馈梳齿204、八组平动检测极板205、弹性梁，以及固定于所述第一基板上的锚点。
[0094]需要指出的是，所述微机械三轴角速度传感器还包括位于其对应的主驱动质量块201的外侧、悬于第一基板之上、对称分布在第一方向或第二方向两侧的纠偏梳齿,从而纠正正交误差，其中，所述驱动梳齿、所述反馈梳齿、或所述纠偏梳齿中的任意一种为一对且对称分布在第二方向两侧，其余两种分别为两对且每对对称分布在第一方向两侧。
[0095]其中，采用纠偏梳齿的目的在于纠正正交误差。由于MEMS工艺的不完美性等原因，加工后的器件结构中会有一定程度的倾斜，因此，微机械三轴角速度传感器在驱动时，质量块不是严格地沿着驱动方向运动，也会有一定程度的倾斜，换言之，质量块理想状况下的运动方向与实际的运动方向存在一个夹角，从而在没有外部角速度的情况下，也会输出检测信号而产生正交误差。采用纠偏梳齿相当于施加了一个力使质量块的运动方向回到理想的运动方向上来，从而纠正正交误差。
[0096]在本实施例中，为了简化说明，所述微机械三轴角速度传感器未包括该纠偏梳齿。
[0097]需要进一步指出的是，本发明实施例的各图中涉及五个方向，具体为:第一方向F1、第二方向F2、第三方向F3、第四方向F4均位于所述微机械三轴角速度传感器所在的平面，第五方向F5垂直于所述微机械三轴角速度传感器所在的平面,第三方向与第一方向夹角为135°，第四方向与第一方向夹角为45° ,且第三方向F3、第四方向F4、第五方向F5彼此正交，第一方向F1、第二方向F2、第五方向F5彼此正交。
[0098]所述第一基板包括位于其上表面的两个第一检测电极110和两个第二检测电极120，所述一个第一检测电极110与一个第一检测单元210相对应，其中，所述的第一检测单元210悬于第一基板上，所述的位于第一基板上表面的第一检测电极110在第一检测单元210下方，且所述的第一检测单元210的面积大于第一检测电极110的面积(详见图1中虚线表示的第一检测电极110)，且所述的第一检测单元210和第一检测电极110配合用于检测第三方向的外部角速度；同理，第二检测电极120与一个第二检测单元220相对应，其中，所述的第二检测单元220悬于第一基板上，所述的位于第一基板上表面的第二检测电极120在第二检测单元220下方，且所述的第二检测单元220的面积大于第二检测电极120的面积(详见图1中虚线表示的第二检测电极120)，且所述的第二检测单元220和第二检测电极120配合用于检测第四方向的外部角速度。所述第一基板为玻璃或带有绝缘层的硅，以保证所述第一基板表面具有绝缘性；所述第一检测电极110和第二检测电极120为铝或多晶硅。在本实施例中，所述第一基板为玻璃，所述第一检测电极110和第二检测电极120均为招。
[0099]所述第二基板位于所述第一基板上表面，所述第二基板为硅、锗或锗硅。在本实施例中，所述第二基板为硅。
[0100]需要指出的是，所述的主驱动质量块201、平动质量块202、第一检测单元210、第二检测单元220、驱动梳齿203、反馈梳齿204、平动检测极板205、及弹性梁的厚度相同，且均小于所述锚点的厚度。
[0101]在本实施例中，固定在第一基板上的所述锚点，如图1所示，包括与所述主驱动质量块201相对应的第一锚点2071和第二锚点2072、与所述驱动梳齿203相对应的第三锚点2073、与所述反馈梳齿204相对应的第四锚点2074、对称分布在第一方向和第二方向两侧并设置于所述平动质量块202中的第五锚点2075、与所述第一检测单元210相对应的第六锚点2076、以及与所述第二检测单元220相对应的第七锚点2077。在另一实施例中，当所述微机械三轴角速度传感器包括该纠偏梳齿时，所述锚点还包括与所述纠偏梳齿相对应的第八锚点。
[0102]悬于第一基板上的所述弹性梁，如图1所示，包括第一驱动梁20601、第二驱动梁20602、耦合梁20603、第三检测梁20604、第一同步驱动梁20605、第二同步驱动梁20606、第一分驱动梁20607和第二分驱动梁20608，以供所述主驱动质量块201、平动质量块202、第一检测单元210及第二检测单元220均悬于第一基板I上，其中，第一同步驱动梁20605和第二同步驱动梁20606，使主驱动质量块的驱动力转化为两个正交的分驱动力以分别驱动第一检测单元210及第二检测单元220，使主驱动力同时实现三个方向的驱动，提高主驱动力的利用率。
[0103]需要说明的是,在本实施例中，如图1所示,所述第一驱动梁20601用于连接所述的主驱动质量块201和第一锚点2071，所述第二驱动梁20602用于连接所述的主驱动质量块201和第二锚点2072，所述耦合梁20603用于连接两个主驱动质量块201，所述第三检测梁20604用于连接所述主驱动质量块201和平动质量块202，所述第一同步驱动梁20605用于连接所述主驱动质量块201与第一检测单元210，所述第二同步驱动梁20606用于连接所述主驱动质量块201与第二检测单元220，所述第一分驱动梁20607用于连接所述第一检测单元210和第六锚点2076，所述第二分驱动梁20608用于连接所述第二检测单元220和第七锚点2077。
[0104]需要进一步说明的是，在本实施例中，如图1所示，所述弹性梁还包括第一检测梁20609和第二检测梁20610，其中，当所述第一检测单元210包括第一分驱动质量块211和第一检测极板212时，所述第一检测梁20609连接第一分驱动质量块211和第一检测极板212 ;当第二检测单元220包括第二分驱动质量块221和第二检测极板222时，所述第二检测梁20610连接第二分驱动质量块221和第二检测极板222。
[0105]所述主驱动质量块201为两个，如图1所示，二者之间通过耦合梁20603连接在一起并悬于第一基板上，可沿第一方向运动且对称分布在垂直于第一方向的第二方向两侦U。需要说明的是，所述二主驱动质量块201沿第一方向进行反相振动，为各该平动质量块202、第一检测单元210及第二检测单元220提供驱动力，亦即主驱动质量块201的主驱动力同时实现三个方向的驱动，提高主驱动力的利用率。
[0106]所述平动质量块202为两个，如图1所示，可沿第一方向或第二方向运动且对称分布在第二方向两侧，设置在与其对应的主驱动质量块201中且悬于第一基板上,其中一个主驱动质量块201对应一个平动质量块202。各该平动质量块202，与其对应的主驱动质量块201、平动检测极板205和第五锚点2075相配合，用以检测第五方向的外部角速度。
[0107]需要说明的是，各该平动质量块202，可以随其对应的各该主驱动质量块201 —起进行无相对位移的沿第一方向的反相振动，也可以沿与第一方向垂直的第二方向进行反相振动。
[0108]所述平动检测极板205为八组，如图1和图2所示，对称分布在第一方向和第二方向两侧，设置在与其对应的平动质量块202中，且均悬于第一基板之上，用于与其对应的平动质量块202相配合以检测第五方向外部角速度；每组平动检测极板205均包括沿梳齿长度方向相对交叉对应的可动平动检测极板2051和固定平动检测极板2052。所述的一个平动质量块202与四组平动检测极板205和两个第五锚点2075相对应，其中，四组所述平动检测极板205对称分布在第一方向和第二方向两侧,两个第五锚点2075对称分布在第一方向两侧，对称分布在第二方向两侧的两组平动检测极板205同时对称分布在与其对应的一个第五锚点2075的两侧，所述的可动平动检测极板2051与平动质量块202相连接，所述的固定平动检测极板2052与第五锚点2075相连接。
[0109]需要说明的是，在本实施例中，如图1和图2所示，在同一个平动质量块202中，与一个所述第五锚点2075相连接的两组固定平动检测极板2052于与其相对应的可动平动检测极板2051的一侧，与另一个所述第五锚点2075相连接的另两组固定平动检测极板2052位于与其相对应的可动平动检测极板2051的另一侧，以确保进行差分电容的检测。
[0110]需要进一步说明的是，所述主驱动质量块201和平动质量块202均为两个，目的是为了避免另有外加的沿第二方向的加速度对检测第五方向的外部角速度造成的干扰。具体原因如下:
[0111]由于被检测的第五方向的外部角速度引起的CoriliS力的加速度是沿第二方向的加速度，当另有外加的沿第二方向的加速度，且所述主驱动质量块201和平动质量块202均为一个时，该另外加的沿第二方向的加速度对Corilis力的加速度造成干扰，从而导致平动检测极板205的电容变化受到另外加的沿第二方向的加速度的干扰，降低了检测第五方向的外部角速度的检测精度；但是，当另有外加的沿第二方向的加速度，且所述主驱动质量块201和平动质量块202均为两个时，由于所述另外加的沿第二方向的加速度的方向对于两个平动质量块202而言为同一方向，且两个平动质量块202为沿第二方向发生反相振动，因此只要进行差分处理，就可以消除另外加的沿第二方向的加速度对第五方向的外部角速度引起的Corilis力的加速度的影响，从而降低干扰，提高第五方向的外部角速度的检测精度。
[0112]所述驱动梳齿203和反馈梳齿204位于其对应的主驱动质量块211的外侧且均悬于第一基板之上，每组驱动梳齿203或反馈梳齿204对称分布在第一方向或第二方向两侧，驱动梳齿203和反馈梳齿204与其对应的主驱动质量块201相互配合以提供主驱动力。所述驱动梳齿203和反馈梳齿204均包括沿梳齿长度方向相对交叉对应的可动梳齿和固定梳齿，即驱动梳齿203包括可动驱动梳齿2031和固定驱动梳齿2032，反馈梳齿204包括可动反馈梳齿2041和固定反馈梳齿2042。可动驱动梳齿2031和可动反馈梳齿2041均与主驱动质量块201相连接，固定驱动梳齿2032与第三锚点2073相连接，固定反馈梳齿2042与第四锚点2074相连接。
[0113]需要指出的是，由于在本实施例中，为了简化说明，所述微机械三轴角速度传感器未包括该纠偏梳齿。不过，在另一实施例中，所述微机械三轴角速度传感器还包括所述纠偏梳齿(未图示)，以纠正正交误差，所述纠偏梳齿包括沿梳齿长度方向相对交叉对应的可动纠偏梳齿和固定纠偏梳齿。可动纠偏梳齿与主驱动质量块相连接，固定纠偏梳齿均与其各自对应的第八锚点相连接。此时，所述驱动梳齿、所述反馈梳齿、或所述纠偏梳齿中的任意一种为一对且对称分布在第二方向两侧，其余两种分别为两对且每对对称分布在第一方向两侧。
[0114]在实施例中，所述微机械三轴角速度传感器不包括纠偏梳齿而只包含驱动梳齿和反馈梳齿，如图1所示，所述驱动梳齿203和所述反馈梳齿204均为两对且每对均对称分布在第一方向两侧，此时，一个主驱动质量块201对应一对驱动梳齿203和一对反馈梳齿204 ；但并不局限于此，在另一实施例中，当微机械三轴角速度传感器不包括纠偏梳齿而只包含驱动梳齿和反馈梳齿时，所述驱动梳齿或所述反馈梳齿的任意一种为一对且对称分布在第二方向两侧，另一种为两对且每对对称分布在第一方向两侧，此时，一个主驱动质量块对应一组驱动梳齿和一对反馈梳齿或者一个主驱动质量块对应一对驱动梳齿和一组反馈梳齿；或者在其他实施例中，如图3所示，当微机械三轴角速度传感器不包括纠偏梳齿而只包含驱动梳齿203和反馈梳齿204时，所述驱动梳齿203和所述反馈梳齿204的均为一对且对称分布在第二方向两侧。
[0115]所述第一检测单元210为两个，如图1和图3所示，悬于第一基板上，分别以第四方向为自身的对称轴，分别与第一检测电极110相对应，且所述第一检测单元210的面积大于第一检测电极110的面积，可沿第四方向运动或沿第五方向进行相对应所述微机械三轴角速度传感器所在平面的离面运动，用于检测第三方向的外部角速度。
[0116]其中，一个所述第一检测单元210与一个主驱动质量块201相对应，同时，所述第一检测单元210与第六锚点2076相对应，且通过第一同步驱动梁20605连接所述主驱动质量块201与第一检测单元210，通过第一分驱动梁20607连接第一检测单元210和第六锚点
2076。
[0117]需要说明的是，所述第一检测单元210至少包括第一分驱动质量块211。当所述第一检测单元210为有解耦结构时，如图1所示，所述第一检测单元210还包括设置于所述第一分驱动质量块211中、且通过第一检测梁20609与第一分驱动质量块211相连接的第一检测极板212，其中，所述第一检测极板212与第一检测电极110相对应。
[0118]本实施例中，如图1所示，所述第一检测单元210为有解耦结构，包括第一分驱动质量块211和第一检测极板212，从而使第一检测单元210在运动时更加稳定可靠。其中，在驱动模态和检测模态下，所述第一分驱动质量块211均沿第四方向进行位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动，用以驱动位于所述第一分驱动质量块211中的第一检测极板212 ;在驱动模态下，所述第一检测极板212随所述第一分驱动质量块211沿第四方向进行位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动，在检测模态下，所述第一检测极板212沿第五方向进行相对应所述微机械三轴角速度传感器所在平面的离面运动，所述第一检测极板212用于检测第三方向的外部角速度。
[0119]需要说明的是，在另一实施例中，当不存在解耦结构时，如图3所示，所述第一检测单元210不包括第一检测极板，此时，所述第一检测单元210为第一分驱动质量块。所述第一分驱动质量块，在驱动模态下，沿第四方向进行位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动，在检测模态下，其同时沿第四方向进行位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动和沿第五方向进行相对应所述微机械三轴角速度传感器所在平面的离面运动，以检测第三方向的外部角速度。需要进一步说明的是，在驱动模态和检测模态下，所述第一分驱动质量块均与第一检测电极整体对应，亦即在驱动模态和检测模态下均保证第一检测电极边缘未超出第一分驱动质量块边缘，以保证检测的有效性。
[0120]所述第二检测单元220为两个，如图1和图3所示，悬于第一基板上，分别以第三方向为自身的对称轴，分别与第二检测电极120相对应，且所述第二检测单元220的面积大于第二检测电极120的面积，可沿第三方向运动或沿第五方向进行相对应所述微机械三轴角速度传感器所在平面的离面运动，用于检测第四方向的外部角速度。
[0121]其中，一个所述第二检测单元220与一个主驱动质量块201相对应，同时，所述第二检测单元220与第七锚点2077相对应，且通过第二同步驱动梁20606连接所述主驱动质量块201与第二检测单元220，通过第二分驱动梁20608连接第二检测单元220和第七锚点
2077。
[0122]需要说明的是，所述第二检测单元220至少包括第二分驱动质量块221 ;当所述第二检测单元220为有解耦结构时，如图1所示，所述第二检测单元220还包括设置于所述第二分驱动质量块221中、且通过第二检测梁20610与第二分驱动质量块221相连接的第二检测极板222，其中，所述第二检测极板222与第二检测电极120相对应。
[0123]本实施例中，如图1所示，所述第二检测单元220为有解耦结构，包括第二分驱动质量块221和第二检测极板222，从而使第二检测单元220在运动时更加稳定可靠。其中，在驱动模态和检测模态下，所述第二分驱动质量块221均沿第三方向进行位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动，用以驱动位于所述第二分驱动质量块221中的第二检测极板222 ;在驱动模态下，所述第二检测极板222随所述第二分驱动质量块221沿第三方向进行位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动，在检测模态下，所述第二检测极板222沿第五方向进行相对应所述微机械三轴角速度传感器所在平面的离面运动，所述第二检测极板222用于检测第四方向的外部角速度。
[0124]需要说明的是，在另一实施例中，如图3所示，当不存在解耦结构时，所述第二检测单元220不包括第二检测极板，此时，所述第二检测单元220为第二分驱动质量块。所述第二分驱动质量块，在驱动模态下，沿第三方向进行位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动，在检测模态下，其同时沿第三方向进行位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动和沿第五方向进行相对应所述微机械三轴角速度传感器所在平面的离面运动，以检测第四方向的外部角速度。需要进一步说明的是，在驱动模态和检测模态下，所述第二分驱动质量块均与第二检测电极整体对应，亦即在驱动模态和检测模态下均保证第二检测电极边缘未超出第二分驱动质量块边缘，以保证检测的有效性。
[0125]为了进一步明确微机械三轴角速度传感器的相关结构，以上各组件的具体对应关系及连接方式如下:
[0126]如图1所示，一个所述主驱动质量块201，与第一锚点2071、第二锚点2072、驱动梳齿203和反馈梳齿204相对应，且一个所述主驱动质量块201与设置在其内的一个所述平动质量块202相对应，同时,一个主驱动质量块201分别对应一个第一检测单兀210和一个第二检测单元220。具体地，一个所述主驱动质量块201，通过第一驱动梁20601与第一锚点2071相连接、通过第二驱动梁20602与第二锚点2072相连接、通过驱动梳齿203与第三锚点2073相结合(可动驱动梳齿2031与主驱动质量块201相连接且固定驱动梳齿2032与第三锚点2073相连接)、通过反馈梳齿204与第四锚点2074相结合(可动反馈梳齿2041与主驱动质量块201相连接且固定反馈梳齿2042与第四锚点2074相连接)、通过第一同步驱动梁20605与第一检测单元210相连接、通过第三检测梁20604与平动质量块202相连接、通过第二同步驱动梁20606与第二检测单元220相连接；所述两个主驱动质量块201之间通过耦合梁20603相连接。
[0127]需要特别说明的是，所述主驱动力通过第三检测梁20604、第一同步驱动梁20605和第二同步驱动梁20606同时实现了对平动质量块202及相互正交的第一检测单元210、第二检测单元220的驱动，换言之，主驱动质量块202的主驱动力同时实现三个方向的驱动，其中，所述主驱动力为平动质量块202提供沿第一方向的反相驱动，为第一检测单元210和第二检测单元220两个正交的分驱动力，且所述正交的分驱动力均与第一方向成45°夹角，亦即所述主驱动质量块201的运动方向(第一方向)位于所述第一检测单元210和第二检测单元220的自身对称轴(第四方向和第三方向)的角平分线上，使第一、第二检测单元自身对称轴(第四方向和第三方向)分别与第一方向(主驱动质量块201的运动方向)所夹的锐角度数相等(该锐角度数均为45° )。
[0128]进一步，如图1所示，所述第一、第二同步驱动梁20605和20606与第一、第二检测单元210和220的连接点分别位于第一、第二检测单元210和220的自身的对称轴上，此时，第一、第二检测单元210和220自身对称轴两侧的结构刚度平衡，第一、第二检测单元210和220做的是单纯的平动，消除了第一、第二检测单元产生扭转运动的可能，使微机械三轴角速度传感器中无扭转运动，省略由扭转运动引起的一些不需要的模态，以降低微机械三轴角速度传感器的能量损耗。
[0129]但并不局限于此,在另一实施例中，所述第一、第二同步驱动梁20605和20606与第一、第二检测单元210和220的连接点，也可以不限制在所述连接点位于第一、第二检测单元210和220自身的对称轴上，例如所述连接点位于第一、第二检测单元210和220的角部(未图示)，不过，此时，由于所述连接点不在所述第一、第二检测单元210和220自身的对称轴上，因此，第一、第二检测单元210和220在运动时，其自身对称轴两侧的结构刚度不平衡，也就是说第一、第二检测单元210和220不是单纯的平动，有一定程度的扭转，存在能量损耗。
[0130]需要指出的是，所述第一、第二同步驱动梁20605和20606可以连接于所述主驱动质量块201的一侧(请参考图1),也可以连接于所述主驱动质量块201的相对侧(请参考图3):
[0131]当所述第一、第二同步驱动梁20605和20606连接于所述主驱动质量块201的一侧时，所述第一、第二检测单元210和220与主驱动质量块201的相对位置关系可如图1、图4和图5所示的情况进行调整；
[0132]当所述第一、第二同步驱动梁20605和20606连接于所述主驱动质量块201的相对侧时，如图3所示，所述第一、第二同步驱动梁20605和20606与主驱动质量块201的连接点优选位于主驱动质量块201的角部，以使本发明具有结构紧凑、稳定性好等优点。
[0133]需要进一步指出的是，本实施例中，如图1和图3所示，所述第一、第二同步驱动梁20605和20606各自的对称轴优选以所述主驱动质量块201运动方向(第一方向)为对称轴，其中，弹性梁的对称轴为弹性梁两端点所在直线的法线方向。但并不局限于此，当上述对称轴为不对称的情况时(未图示)，对于第一、第二检测单元而言，主驱动质量块驱动力的转换效率会有差别，易引发第一、第二检测单元存在灵敏度上的差别。
[0134]需要特别指出的是，如图1所示，所述第一同步驱动梁20605的对称轴LI与第一方向Fl的夹角为22.5°，所述第二同步驱动梁的对称轴L2与第一方向Fl的夹角为157.5°，亦即所述第一同步驱动梁20605的对称轴位于第一检测单元210的自身对称轴(第四方向)和主驱动质量块201运动方向(第一方向)所成锐角的角分线上，所述第二同步驱动梁20606的对称轴位于第二检测单元220的自身对称轴(第三方向)和主驱动质量块201运动方向(第一方向)所成锐角的角分线上，换言之，所述第一、第二同步驱动梁20605和20606的对称轴分别与第一方向所夹的锐角度数相等(该锐角度数均为22.5度)，从而以最高效率的形式使主驱动质量块201的驱动力转化为两个正交的分驱动力以分别驱动第一、第二检测单元210和220，提高了主驱动力的利用率。
[0135]一个所述平动质量块202，与设置在其中的所述的对称分布在第一方向和第二方向两侧的四组平动检测极板205和对称分布在第一方向两侧的两个第五锚点2075相对应，其中，对称分布在第二方向两侧的两组固定平动检测极板2052与位于其中间的一个第五锚点2075的相连接，对称分布在第二方向两侧的两组可动平动检测极板2051与所述平动质量块202相连接。
[0136]需要特别说明的是，如图2所示，在同一个平动质量块202中，一个第五锚点2075al与另一个第五锚点2075a2对称分布于第一方向两侧，与所述的一个第五锚点2075al相连接的两组固定平动检测极板2052al位于与其相对应的可动平动检测极板2051al —侧，与另一个所述第五锚点2075a2相连接的另两组固定平动检测极板2052a2位于与其相对应的可动平动检测极板2051a2的另一侧，以确保进行差分电容的检测。
[0137]综上所述，与现有技术相比较，本发明的微机械三轴角速度传感器，具有以下有益效果:
[0138]I)本发明的微机械三轴角速度传感器中，主驱动质量块的运动方向位于相互正交的第一、第二检测单元自身对称轴夹角的角平分线上，亦即第一、第二检测单元自身对称轴分别与第一方向所夹的锐角度数相等(该锐角度数均为45° )，主驱动质量块通过第三检测梁和第一、第二同步驱动梁同时为平动质量块及相互正交的第一、第二检测单元提供驱动力，换言之,主驱动质量块的主驱动力同时实现三个方向的驱动,本发明的驱动方式高效率利用主驱动力，且设计简单，易于实施；
[0139]2)本发明的微机械三轴角速度传感器中，第一、第二同步驱动梁的对称轴分别位于第一、第二检测单元的自身对称轴和主驱动质量块运动方向所成锐角的角平分线上，亦即第一、第二同步驱动梁的对称轴分别与第一方向所夹的锐角度数相等(该锐角度数均为
22.5度)，从而以最高效率的形式使主驱动质量块的驱动力转化为两个正交的分驱动力以分别驱动第一、第二检测单元，进一步提高主驱动力的利用率；
[0140]3)本发明的微机械三轴角速度传感器中，第一、第二检测单元为有耦结构时，亦即包括第一、第二分驱动质量块及分别位于其内部与其对应的第一、第二检测极板时，使第一、第二检测单元在运动时更加稳定可靠；
[0141]4)第一、第二同步驱动梁相同，且其各自的对称轴以所述主驱动质量块运动方向(第一方向)为对称轴，且该轴对称的第一、第二同步驱动梁用于将主驱动力同时转化为三个方向的驱动力，本发明简化了结构设计，更高效，更易实施；
[0142]5)所述第一、第二同步驱动梁分别与第一、第二检测单元的连接点位于自身对称轴上时，实现了第一、第二检测单元自身的刚度平衡，消除了第一、第二检测单元产生扭转运动的可能，使微机械三轴角速度传感器中无扭转运动，省略由扭转运动引起的一些不需要的模态，以降低微机械三轴角速度传感器的能量损耗；
[0143]6)所述第一、第二同步驱动梁连接于所述主驱动质量块的相对侧时，所述第一、第二同步驱动梁与主驱动质量块的连接点位于主驱动质量块的角部，具有结构紧凑、稳定性好等优点；
[0144]7)采用两对第一、第二检测单元分别或同时检测所述传感器所在平面内相互垂直的两个方向外部角速度，从而有效减少了轴间检测信号之间的耦合，同时，检测相互正交三个方向的外部角速度的各该质量块均成对出现，在驱动模态下均为反向振动以实现差分检测，能够有效抑制外界加速度对被测角速度检测产生的影响，提高了信噪比，提高了被检测方向的外部角速度检测精度。
[0145]所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0146]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种微机械三轴角速度传感器，其特征在于，所述传感器至少包括: 第一基板，包括位于其上表面的第一检测电极和第二检测电极； 第二基板，位于所述第一基板上表面，所述第二基板包括: 两个主驱动质量块，悬于第一基板上，对称分布在第二方向两侧且可沿第一方向运动； 两个平动质量块，设置在与其对应的主驱动质量块中且悬于第一基板上，对称分布在第二方向两侧，可沿第一方向或第二方向运动，用以检测第五方向外部角速度； 八组平动检测极板，设置在与其对应的平动质量块中且均悬于第一基板之上，对称分布在第一方向和第二方向两侧，用于与其对应的平动质量块相配合以检测第五方向外部角速度； 驱动梳齿和反馈梳齿，位于其对应的主驱动质量块的外侧且均悬于第一基板之上,每组驱动梳齿或反馈梳齿对称分布在第一方向或第二方向两侧； 两个第一检测单兀，悬于第一基板上，分别以第四方向为自身的对称轴，分别与第一检测电极相对应，且第一检测单元的面积大于第一检测电极的面积，可沿第四方向运动或沿第五方向进行相对应所述微机械三轴角速度传感器所在平面的离面运动，用于检测第三方向的外部角速度； 两个第二检测单兀，悬于第一基板上，分别以第三方向为自身的对称轴，分别与第二检测电极相对应，且第二检测单元的面积大于第二检测电极的面积，可沿第三方向运动或沿第五方向进行相对应所述微机械三轴角速度传感器所在平面的离面运动，用于检测第四方向的外部角速度； 其中，第一方向、第二方向、第三方向、第四方向均位于所述微机械三轴角速度传感器所在的平面，第五方向垂直于所述微机械三轴角速度传感器所在的平面，第三方向与第一方向夹角为135°，第四方向与第一方向夹角为45° ,且第三方向、第四方向、第五方向彼此正交，第一方向、第二方向、第五方向彼此正交； 所述的两个主驱动质量块之间、主驱动质量块和平动质量块之间、主驱动质量块和第一检测单元、以及主驱动质量块和第二检测单元之间以弹性梁进行连接，各该主驱动质量块、第一检测单元和第二检测单元分别通过弹性梁与其对应的锚点相连接，各该平动质量块通过所述平动检测极板与其对应的锚点进行结合，其中，所述弹性梁悬于第一基板之上，所述锚点固定在所述第一基板上。
2.根据权利要求1所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述微机械三轴角速度传感器还包括位于其对应的主驱动质量块的外侧、悬于第一基板之上、对称分布在第一方向或第二方向两侧的纠偏梳齿。
3.根据权利要求1所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述驱动梳齿或所述反馈梳齿的任意一种为一对且对称分布在第二方向两侧，另一种为两对且每对对称分布在第一方向两侧；或者所述驱动梳齿和所述反馈梳齿均为两对且每对均对称分布在第一方向两侧；或者所述驱动梳齿和所述反馈梳齿均为一对且对称分布在第二方向两侧。
4.根据权利要求2所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述驱动梳齿、所述反馈梳齿、或所述纠偏梳齿中的任意一种为一对且对称分布在第二方向两侧，其余两种分别为两对且每对对称分布在第一方向两侧。
5.根据权利要求1或2所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述主驱动质量块通过第一驱动梁与第一锚点相连接、通过第二驱动梁与第二锚点相连接、通过驱动梳齿与第三锚点相结合、通过反馈梳齿与第四锚点相结合；所述两个主驱动质量块之间通过耦合梁连接，其中，所述的第一驱动梁、第二驱动梁和耦合梁均为所述弹性梁的一种。
6.根据权利要求2所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述主驱动质量块通过第一驱动梁与第一锚点相连接、通过第二驱动梁与第二锚点相连接、通过驱动梳齿与第三锚点相结合、通过反馈梳齿与第四锚点相结合、通过纠偏梳齿与第八锚点相结合；所述两个主驱动质量块之间通过耦合梁连接，其中，所述的第一驱动梁、第二驱动梁和耦合梁均为所述弹性梁的一种。
7.根据权利要求1或2所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述一个平动质量块与一个主驱动质量块相对应，且所述平动质量块通过第三检测梁与其对应的主驱动质量块相连接，并通过平动检测极板与第五锚点相结合，其中，所述第三检测梁为所述弹性梁的一种。
8.根据权利要求1或2所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:四组所述平动检测极板和两个第五锚点与一个平动质量块相对应，且所述平动检测极板设置在与其对应的平动质量块中，所述平动检测极板包括沿梳齿长度方向相对交叉对应的可动平动检测极板和固定平动检测极板，其中，所述的可动平动检测极板与平动质量块相连接，所述的固定平动检测极板与第五锚点相连接，四组所述平动检测极板对称分布在第一方向和第二方向两侧，两个第五锚点对称分布在第一方向两侧。
9.根据权利要求8所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:在同一个平动质量块中，与一个所述第五锚点相连接的两组固定平动检测极板于与其相对应的可动平动检测极板的一侧，与另一个所述第五锚点相连接的另两组固定平动检测极板位于与其相对应的可动平动检测极板的另一侧。
10.根据权利要求1所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:一个主驱动质量块分别对应一个第一检测单元和一个第二检测单元，且所述主驱动质量块与第一检测单元通过第一同步驱动梁进行连接，所述主驱动质量块与第二检测单元通过第二同步驱动梁进行连接，其中，第一、第二同步驱动梁均为所述弹性梁的一种。
11.根据权利要求10所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述第一、第二同步驱动梁与第一、第二检测单元的连接点分别位于第一、第二检测单元的自身的对称轴上。
12.根据权利要求10所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述第一、第二同步驱动梁连接于所述主驱动质量块的一侧。
13.根据权利要求10所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述第一、第二同步驱动梁连接于所述主驱动质量块的相对侧。
14.根据权利要求13所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述第一、第二同步驱动梁与主驱动质量块的连接点位于主驱动质量块的角部。
15.根据权利要求10所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述第一、第二同步驱动梁各自的对称轴以所述主驱动质量块运动方向为对称轴。
16.根据权利要求15所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述第一同步驱动梁的对称轴与第一方向的夹角为22.5°，所述第二同步驱动梁的对称轴与第一方向的夹角为 157.5°。
17.根据权利要求10至16中任意一项所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述第一检测单元与第六锚点相对应，且通过第一分驱动梁连接第一检测单元和第六锚点；第二检测单元与第七锚点相对应，且通过第二分驱动梁连接第二检测单元和第七锚点，其中，第一、第二分驱动梁所述为所述弹性梁的一种。
18.根据权利要求17所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述第一检测单元至少包括第一分驱动质量块。
19.根据权利要求18所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述第一检测单元还包括设置于所述第一分驱动质量块中、且通过第一检测梁与第一分驱动质量块相连接的第一检测极板，所述第一检测极板与第一检测电极相对应，所述第一分驱动质量块沿第四方向进行位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动，所述第一检测极板沿第四方向进行位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动或沿第五方向进行相对应所述微机械三轴角速度传感器所在平面的离面运动，所述第一检测极板用于检测第三方向的外部角速度。
20.根据权利要求17所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述第二检测单元至少包括第二分驱动质量块。
21.根据权利要求20所述的微机械三轴角速度传感器，其特征在于:所述第二检测单元还包括设置于所述第二分驱动质量块中、且通过第二检测梁与第二分驱动质量块相连接的所述第二检测极板，所述第二检测极板与第二检测电极相对应，所述第二分驱动质量块沿第三方向进行位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动，所述第二检测极板沿第三方向仅位于所述微机械三轴角速度传感器所在平面内的平动运动或沿第五方向进行相对应所述微机械三轴角速度传感器所在平面的离面运动，用于检测第四方向的外部角速度。
【文档编号】G01C19/5719GK104236536SQ201310227475
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月7日 优先权日:2013年6月7日
【发明者】焦继伟, 王敏昌 申请人:上海矽睿科技有限公司