線；35-栗室；36a、36b-進(jìn)口；37-儲(chǔ)氣室；38a、 38b-導(dǎo)流室；39a、39b-副敏感室；40-中心噴口室；41-主敏感室；42a、42b-排氣口；43-中 心噴口；44a、44b-旁噴口；45-出口；46a、46b-惠斯登電橋
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面，參考附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的說明，附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施 例。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實(shí)施 例。而是，提供這些實(shí)施例，從而使本發(fā)明全面和完整，并將本發(fā)明的范圍完全地傳達(dá)給本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。
[0036] 為了易于說明，在這里可以使用諸如"上"、"下""左""右"等空間相對(duì)術(shù)語，用于 說明圖中示出的一個(gè)元件或特征相對(duì)于另一個(gè)元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖 中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中 的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征"下"的元件將定位在其他元件或特征"上"。 因此，示例性術(shù)語"下"可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位（旋轉(zhuǎn)90度 或位于其他方位），這里所用的空間相對(duì)說明可相應(yīng)地解釋。
[0037] 如圖1所示，本發(fā)明的微型單循環(huán)氣流式平面雙軸PET角速度傳感器由單循環(huán)氣 流式平面雙軸角速度芯片1、PCB電路板2、底座3、外殼4、緩沖硅膠片5、引線6組成，緩沖 硅膠片5、開放式Z軸角速度芯片1和與其實(shí)現(xiàn)電氣連接的PCB電路板2依次裝在底座上 3,扣上外殼4密封，電源和信號(hào)經(jīng)底座3上玻璃灌裝的引線6引出。
[0038] 如圖1所示，單循環(huán)氣流式平面雙軸角速度芯片1包括PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇 酯）蓋板7、硅板8、PET底座9 ;設(shè)置有凹槽的PET蓋板7、表面設(shè)置熱線的硅板8、有氣流 網(wǎng)絡(luò)和壓電陶瓷振子10的PET底座9等三層長方形平板粘接構(gòu)成單循環(huán)氣流式平面雙軸 角速度芯片1。如圖3a、3b所示，PET底座9的反面開有圓孔11，在圓孔11的邊緣為一高 度為PET底座9厚度1/4的臺(tái)階12,將壓電陶瓷振子10粘接在臺(tái)階12上。PET底座9正 面與圓孔11對(duì)應(yīng)的一側(cè)開設(shè)有梯形凹槽形成栗槽13,栗槽13上端與圓孔11邊緣重合相 切。梯形栗槽13底部兩端兩個(gè)以栗槽底邊中心垂線相對(duì)稱的小孔為排氣槽14a、14b。在 PET底座9正面的另一半開有深淺不同的對(duì)稱的凹槽，與兩個(gè)排氣槽14a、14b相聯(lián)通的是 長方形的下儲(chǔ)氣槽15,下儲(chǔ)氣槽15兩端與排氣槽14a、14b相通。下儲(chǔ)氣槽15的深度比栗 槽13深。排氣槽14a、14b相對(duì)于下儲(chǔ)氣槽15的對(duì)側(cè)開有兩個(gè)與栗槽13底邊中心垂線相 對(duì)稱的長方形下導(dǎo)流槽16a、16b，其長度方向?yàn)镻ET底座9的長度方向，下導(dǎo)流槽16a、16b 寬度比下儲(chǔ)氣槽15寬，深度與栗槽13-致。下導(dǎo)流槽16a、16b始端與下儲(chǔ)氣槽15以一正 方形的下進(jìn)口槽17a、17b為過渡，下進(jìn)口槽17a、17b的長度為儲(chǔ)氣槽的寬度。與在下導(dǎo)流 槽16a、16b的兩個(gè)末端相通為兩個(gè)相對(duì)的長方形副敏感槽18a、18b，其長度方向?yàn)镻ET底 座9的寬度方向，其深度與下儲(chǔ)氣槽15 -致。兩個(gè)副敏感槽18a、18b相交后沿著PET底 座9長度方向開設(shè)有長方形凹槽為中心噴口槽19,其長度為副敏感槽18a、18b的寬度，寬 度大于副敏感槽18a、18b，深度與下導(dǎo)流槽16a、16b-致。在中心噴口槽19的末端沿著與 栗槽13底邊中心垂線擴(kuò)張形成下主敏感槽20,其寬度為副敏感槽18a、18b的兩倍，其末端 與下儲(chǔ)氣槽15相通。PET蓋板7的正面與PET底座9相對(duì)應(yīng)的一側(cè)開有深度一致的凹槽 組合（如圖4所示），其形狀大小及位置完全與PET底座9的下儲(chǔ)氣槽15、下導(dǎo)流槽16a、 16b、副敏感槽18a、18b和下主敏感槽20、下進(jìn)口槽17a、17b-致，分別為上儲(chǔ)氣槽21，上導(dǎo) 流槽22a、22b、上副敏感槽23a、23b和上主敏感槽24、上進(jìn)口槽25a、25b。硅板8的長度為 PET底座9長度的一半，寬度略小于PET底座9的寬度。在硅板上開孔的組合，其形狀大小 位置完全與PET底座9的排氣槽14a、14b、下儲(chǔ)氣槽15、下導(dǎo)流槽16a、16b、副敏感槽18a、 18b和下主敏感槽20、下進(jìn)口槽17a、17b、中心噴口槽19 一致，分別為排氣孔26a、26b、儲(chǔ)氣 孔27、導(dǎo)流孔28a、28b、副敏感孔29a、29b和主敏感孔30、進(jìn)口孔31a、31b、中心噴口孔32。 在硅板8的表面設(shè)置熱線33a和33b、熱線34a和34b(如圖5所示）。PET蓋板7、硅板8 和PET底座9粘接以后，合圍形成氣流網(wǎng)絡(luò)。氣流網(wǎng)絡(luò)由壓電陶瓷振子10和栗槽13對(duì)應(yīng) 的栗室35 ;下進(jìn)口槽17a、17b、上進(jìn)口槽25a、25b和進(jìn)口孔31a、31b對(duì)應(yīng)的進(jìn)口 36a、36b; 下儲(chǔ)氣槽15、上儲(chǔ)氣槽21和儲(chǔ)氣孔27對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)氣室36 ;下導(dǎo)流槽16a、16b、上導(dǎo)流槽22a、 221^和導(dǎo)流孔28&、2813對(duì)應(yīng)的導(dǎo)流室38&、3813 ;下副敏感槽18&、1813、上副敏感槽23&、23匕 對(duì)應(yīng)的副敏感室39a、39b;中心噴口槽19、中心噴口孔33對(duì)應(yīng)的中心噴口室40 ;下主敏感 槽20、上主敏感槽24、主敏感孔31對(duì)應(yīng)的主敏感室41 ;排氣槽14a、14b、排氣孔26a、26b對(duì) 應(yīng)的排氣口 42a、42b構(gòu)成（如圖6所示）。在主敏感室41與中心噴口室40相接處為中心 噴口 42,導(dǎo)流室38a、38b與副敏感室39a、39b相接處有深度過渡的地方為兩個(gè)對(duì)稱的旁噴 口 44a、44b。在主敏感室41與儲(chǔ)氣室36相接處為出口 45。敏感X方向角速度的一對(duì)平行 熱線33a和33b分別設(shè)置在兩個(gè)對(duì)稱的副敏感室39a、39b的兩端靠近中心噴口室40的硅 板8表面。敏感y方向角速度的一對(duì)平行熱線34a和34b分別設(shè)置在主敏感室41的始端 和末端處硅板8的表面，分別與中心噴口 43的距離為主敏感室41的1/4處和3/4處。壓 電陶瓷振子10、栗室35和排氣口 41組成壓電栗。壓電陶瓷振子10的激勵(lì)電壓由PCB電 路板上的壓電栗驅(qū)動(dòng)電路提供（如圖7所示），在交變電壓的作用下壓電陶瓷振子10沿著 單循環(huán)氣流式平面雙軸角速度芯片1厚度方向變形，壓電栗驅(qū)動(dòng)氣體流動(dòng)采用動(dòng)態(tài)無閥被 動(dòng)栗，氣體進(jìn)口 36a、36b的截面小于中心噴口 42的截面小于出口 45的截面使氣體出口出 氣速率大于回氣速率，利用這種氣體阻力代替單向閥的作用，實(shí)現(xiàn)氣體的定向循環(huán)流動(dòng)，分 別在中心噴口 42、兩個(gè)旁噴口 44a、44b噴出形成射流，從而在主敏感室41和兩個(gè)副敏感室 38a、39b構(gòu)建了兩個(gè)正交的射流敏感體。氣流中心平面和熱線不共面，所在平面相距幾百微 米。熱線33a和33b、熱線34a和34b由高溫度系數(shù)的金屬鎢、Si02和Si構(gòu)成，硅板8的邊 緣被覆電極，PET蓋板7開相應(yīng)的口以便露出硅板8的電極便于與PCB電路板2實(shí)現(xiàn)電氣 連接。如圖7所示，PCB電路板2中有信號(hào)處理電路，主要是電源、壓電栗驅(qū)動(dòng)電路和兩個(gè) 惠斯登電橋46a、46b通過金絲與單循環(huán)氣流式平面雙軸角速度芯片1實(shí)現(xiàn)電源和惠斯登電 橋的46a、46b的引入，以及兩個(gè)方向角速度電壓的輸出。硅板上表面的兩對(duì)平行的熱線33a 和33b、熱線34a和34b分別作為PCB板中信號(hào)處理電路中的兩個(gè)惠斯登電橋的兩個(gè)臂，在 主敏感室41、兩個(gè)副敏感室39a、39b中通過與隨角速度變化的氣流的熱量交換來敏感x、y 方向（x、y方向相互垂直并與硅板8的表面平行）的角速度輸出與角速度成正比的電壓信 號(hào)VX、VY(如圖8所示）。
[0039] 本發(fā)明利用高精度激光切割成型和微機(jī)械工藝相結(jié)合制作層狀微型氣流式角速 度傳感器，充分利用了PET材料成本低，適合做微氣流網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，氣流網(wǎng)絡(luò)的尺度較大， 可以得到相當(dāng)于硅片厚度3~5倍尺度的氣流通道，氣體容量較大，在相同角速度輸入時(shí)受 到的慣性大，氣流束偏較大，角速度傳感器的靈敏度較大。
[0040] 采用密閉空間內(nèi)的單循環(huán)氣流作為角速度氣流敏感體，相比開放式角速度氣流敏 感體，受外界影響小，氣流狀態(tài)穩(wěn)定，角速度傳感器的穩(wěn)定性好。同時(shí)在循環(huán)氣流中設(shè)置噴 口，形成射流，氣流速度大，與熱線熱量交換多，不僅角速度傳感器靈敏度大，同時(shí)有助于氣 流定向循環(huán)流動(dòng)。
[0041] 本實(shí)施例單循環(huán)氣流式平面雙軸角速度芯片的制作大部分利用PET薄板采用成 熟的PET高精度激光切割成型加工工藝制作，僅有熱線的硅板采用標(biāo)準(zhǔn)的MEMS工藝制作。 其工藝如下：
[0042] (1)在一個(gè)厚為200ym的硅板（硅圓片）上下各形成一個(gè)熱氧化層SiO2作為絕 緣層。
[0043] (2)上表面濺射大約0.3ym厚的有高TCR(溫度系數(shù)）的金屬層，如媽、鎢。用光 刻技術(shù)在硅片的背面形成氣流網(wǎng)絡(luò)。
[0044] (3)PET蓋板7和PET底座9可以在厚度為I. 5mm的PET薄板上通過高精度激光 切割成型輸入設(shè)計(jì)好的相應(yīng)圖形加工而成，PET底座9背面的臺(tái)階12表面濺射一層金屬電 極，粘貼壓電陶瓷振子10。
[0045] (4)將有熱線的硅板8 -面和PET蓋板7的底部組合粘接。
[0046]