一种微半球陀螺球面电极成型装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113776512A(43)申请公布日2021.12.10(21)申请号202111106018.6(22)申请日2021.09.22(71)申请人中国电子科技集团公司第二十六研究所地址400060重庆市南岸区花园路14号(72)发明人杨峰梅松林丙涛文路(74)专利代理机构重庆辉腾律师事务所50215代理人王海军(51)Int.Cl.G01C19/5769(2012.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种微半球陀螺球面电极成型装置及方法(57)摘要本发明涉及微机电系统制造技术领域，具体是一种微半球陀螺球面电极成型装置及方法；所述方法包括将制备完成的谐振结构放入支架下层中；将玻璃结构紧贴所述谐振结构后盖上支架上层，并合拢上下层支架；将合拢后的支架放入真空加热炉中，软化所述玻璃结构；待炉体温度冷却至室温时，取出支架，得到与谐振结构相适应的球面电极结构；本发明球面电极结构的成型精度仅依赖于谐振结构本身，不受微半球陀螺其他工艺条件限制；在精确控制温度场的条件下，由于谐振结构曲面边缘本身存在温度梯度，使得球面结构的成型具有自适应性，即球面结构的曲率半径与谐振结构的结构尺寸相匹配，能够满足球面电极与谐振结构的一致性要求。CN113776512ACN113776512A权利要求书1/1页1.一种微半球陀螺球面电极成型装置，其特征在于，所述装置包括支架，所述支架包括支架上层和支架下层，所述支架上层和所述支架下层的中心都设置有正对的空腔结构；所述支架上层或/和所述支架下层的空腔结构上设置有限位微半球的谐振结构和玻璃结构的凸起；所述谐振结构放入所述支架下层的空腔结构中，所述玻璃结构放入所述支架上层的空腔结构中。2.根据权利要求1所述的一种微半球陀螺球面电极成型装置，其特征在于，所述支架上层或/和所述支架下层采用耐高温的导热材料制成。3.根据权利要求1或2所述的一种微半球陀螺球面电极成型装置，其特征在于，所述空腔结构在上下层支架闭合时为封闭的导热腔体。4.一种微半球陀螺球面电极成型方法，其特征在于，所述方法包括：将制备完成的谐振结构放入支架下层中；将玻璃结构紧贴所述谐振结构后盖上支架上层，并合拢上下层支架；将合拢后的支架放入真空加热炉中，软化所述玻璃结构；待炉体温度冷却至室温时，取出支架，得到与谐振结构相适应的球面电极结构。5.根据权利要求4所述的一种微半球陀螺球面电极成型方法，其特征在于，所述玻璃结构为任意形状的玻璃平片或密封有气压的空腔玻璃结构。6.根据权利要求5所述的一种微半球陀螺球面电极成型方法，其特征在于，所述空腔玻璃结构通过半导体材料键合。7.根据权利要求6所述的一种微半球陀螺球面电极成型方法，其特征在于，在得到与谐振结构相适应的球面电极结构之后还包括刻蚀球面电极结构中底部的半导体材料，得到微半球陀螺球面电极。8.根据权利要求4～7任一所述的一种微半球陀螺球面电极成型方法，其特征在于，软化所述玻璃结构包括设定出加热曲线和真空度，计算出玻璃的软化点，在所述软化点下让所述玻璃结构充分变形。9.根据权利要求8所述的一种微半球陀螺球面电极成型方法，其特征在于，所述谐振结构的软化点高于所述玻璃结构的软化点。2CN113776512A说明书1/6页一种微半球陀螺球面电极成型装置及方法技术领域[0001]本发明涉及微机电系统制造技术领域，具体是一种微半球陀螺球面电极成型装置及方法。背景技术[0002]陀螺仪是惯性导航系统的核心器件之一，其作用是测量载体在惯性空间的角运动。微半球陀螺是一种新型陀螺仪，基于传统半球陀螺高精度工作原理，采用微加工工艺进行研制，具有精度高、体积小、成本低等优点，可以广泛应用在航空、航天、车辆、工业机器人导航仪、无人装置姿态性能检测仪和姿态实时校准仪、稳定平台、机场安防等诸多领域。[0003]微半球陀螺的核心元件是微半球谐振子和电极，如图1所示，微半球谐振子1是一种伞形三维曲面结构，其曲面边缘形成有微半球谐振子唇沿11，其内表面设置有固定锚点12。所述微半球谐振子1可以由如图2所示的玻璃结构4受热变形得到如图3所示的微半球的谐振结构5，通过结构释放技术，去除多余的玻璃，即可得到微半球谐振子1。[0004]微半球陀螺常用的电极有平面电极和球面电极两种形式，在平面电极形式中，如图4所示，微半球谐振子1通过锚点12与平面电极2固定；平面电极2的作用是与微半球谐振子唇沿11形成平板电容，实现微半球陀螺振动信息的检测和控制。在球面电极形式中，如图5所示，微半球谐振子1通过锚点12与球面电极3固定，微半球谐振子1内表面与球面电极3的外表面形成电容。其中，球面电极3一般是由球面结构金属化后，采用半导体或激光技术对其进行电极分割后得到。[0005