專利名稱：陀螺儀傳感器及該傳感器的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種陀螺儀傳感器，其包括-傳感元件，其被設計成振動；-電極支承架，其能夠支承用于激發(fā)傳感元件的激發(fā)電極和用于探測傳感元件的振動的探測電極；以及-支撐桿，其被設計來支撐電極支承架。
背景技術：
例如，專利申請FR 2 859 017中描述了這種陀螺儀傳感器。在這種陀螺儀傳感器中，傳導桿通常由在其ー個末端固定到電極支承架上的圓柱形柱體形成。但是，這種陀螺儀的機械性能很差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的特別在于提供ー種具有較好的機械性能的陀螺儀傳感器。為此，本發(fā)明的ー個主題是ー種陀螺儀傳感器，其中支撐桿具有至少ー個凸出端。根據(jù)具體實施例，該陀螺儀傳感器包括一個或多個下面的特征-所述凸出端位于電極支承架上；-每個支撐桿是一體的；-姆個支撐桿是非插入式的(nonintrusive)；-所述電極支承架包括朝向傳感元件的ー個第一主表面、末端表面和與所述第一主表面相対的第二主表面；用于激發(fā)的電極和用于探測的電極都在所述第一主表面、所述末端表面和所述第二主表面上方延伸；所述凸出端被固定到所述用于激發(fā)的電極和所述用于探測的電極的至少一部分上；所述電極的所述一部分在所述第二主表面上方延伸；-所述支撐桿分別具有至少ー個第二凸出端，所述第二凸出端位于基座上；-所述支撐桿被安裝在所述電極支承架和所述基座之間的間隔內(nèi)；-每個凸出端包括平坦的末端表面；-所述凸出端被固定到電極支承架的至少ー個電極；-所述陀螺儀傳感器包括基座，所述基座能夠支撐所述支撐桿，所述凸出端被固定到所述基座；-所述電極支承架具有朝向所述傳感兀件的第一主表面和與所述第一主表面相對的第二主表面，所述電極在所述電極支承架的所述第一主表面、所述末端表面和所述第二主表面上方連續(xù)延伸。為此，本發(fā)明的另ー個主題是ー種陀螺儀傳感器的制造方法，所述傳感器包括被設計成振動的傳感元件；電極支承架，其能夠支承用于激發(fā)所述傳感元件的電極和用于探測所述傳感元件的振動的電扱；以及被設計來支撐所述電極支承架的支撐桿，根據(jù)本發(fā)明的方法包括制造具有至少ー個凸出端的支撐桿的步驟。作為變型，所述陀螺儀傳感器的電極支承架包括朝向所述傳感元件的第一主表面、末端表面和與所述第一主表面相対的第二主表面；并且所述方法包括如下步驟使用開槽掩膜(slotted mask)通過濺射技術將電極的一部分沉積在所述第一主表面和所述末端表面上，還包括如下步驟使用另ー開槽掩膜通過濺射技術將所述電極的互補部分沉積在所述第二主表面和所述末端表面上，沉積的薄膜疊置在所述電極支承架的末端表面上。


通過閱讀下面僅以示例方式并結(jié)合附圖給出的描述將更好地理解本發(fā)明，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的陀螺儀傳感器的透視圖；以及
圖2是圖I中所示的陀螺儀傳感器的軸向剖視圖。
具體實施例方式結(jié)合具有鐘形或球帽形共振器的陀螺儀傳感器來描述本發(fā)明。但是，本發(fā)明還可應用到任何其它類型的陀螺儀傳感器。在說明書的剰余部分，詞語“上”和“下”結(jié)合圖I和圖2中所示位置上的陀螺儀傳感器來定義。參見圖I和圖2，根據(jù)本發(fā)明的陀螺儀傳感器2包括-傳感元件，下面稱作共振器4，其特別具有半球形狀，如圖所示，并具有用于固定的軸6 ；-支承操作共振器4所需的電極的部分，下面稱作電極支承架8，共振器4的軸6錨固到電極支承架8內(nèi)；-基座10，用于將陀螺儀傳感器固定到芯部11;以及-蓋12，其固定到基座10，并與基座10形成收容電極支承架8和共振器4的真空密封腔室14。用于激發(fā)共振器4和用于探測共振器4的振動的電極20布置在電極支承架8上。電極20在電極支承架的朝向共振器的主表面22、末端表面24和與主表面22相對的另一主表面26上方延伸。電極支承架8可具有不同的結(jié)構(gòu)。它可以是平坦的，具有朝向共振器4的末端表面15布置的電極，如圖2所示。它還可以是半球狀的，具有朝向共振器的內(nèi)表面布置的電扱。該結(jié)構(gòu)沒有圖示。電極支承架8由例如9個傳導支撐桿16支撐，傳導支撐桿16由基座10支撐。支撐桿16由此安裝在電極支承架8和基座10之間的間隔內(nèi)。支撐桿具有兩個凸出端17，形成“釘子頭”。上凸出端17位于電極支承架8上。下凸出端17位于基座10上。每個支撐桿16是一體的。每個支撐桿16相對電極支承架8和基座10是非插入式的。優(yōu)選地，每個凸出端17包括平坦的末端表面，末端表面的面積大于支撐桿的橫截面面積。該面積等于大約I到3平方毫米?？梢愿鶕?jù)需要的機械性能來改變該面積。支撐桿16的上凸出端17通過例如傳導粘合劑或焊接固定到電極支承架的電極20的至少一部分上。具體地，支撐桿16的上凸出端17被固定到電極20的在第二主表面26上方延伸的部分上。雖然支撐桿16和電極支承架8之間有薄的傳導粘合剤，但是粘合劑的面積和體積非常小，從而改進了腔室14內(nèi)的排氣。有利地，平坦的末端表面確保電和機械連接與電極支承架8的下表面共面。有利地，支撐桿16的末端表面位于相同的平行平面內(nèi)，使支撐桿的長度能夠較好地受到控制。由干支撐桿的振動頻率取決于支撐桿的固定位置，陀螺儀的頻率平面被較好地控制?；?0設有4個用于固定支架11的部件33，部件33例如通過用來收容固定螺栓的螺紋孔形成?；?0通過高溫燒結(jié)陶瓷層形成。支撐桿16的下凸出端17被焊接到基座10。有利地，將支撐桿16的下末端焊接到基座10提供了支撐桿的振動模式的更好的 控制。根據(jù)ー種變型(未示出)，基座10通過例如金屬形成。在這種情形下，基座具有套管，支撐桿16通過玻璃密封在套管內(nèi)。陀螺儀傳感器2還包括連接到支撐桿16的電子電路36和用來保護電子電路36的封裝58，使電子電路36維持可控狀態(tài)。本發(fā)明還涉及制造該陀螺儀傳感器的方法，包括如下步驟制造具有至少ー個凸出端并優(yōu)選具有平坦的末端表面的支撐桿16。特別地，該方法包括如下步驟將電極20沉積在電極支承架8上。該步驟通過使用開槽的機械掩膜將電極的一部分派射到第一主表面22和末端表面24上來實現(xiàn)。還包括如下步驟使用另ー開槽掩膜通過濺射技術將互補電極的一部分沉積到另ー主表面26和末端表面24上，沉積的薄膜疊置在電極支承架的末端表面24上。該制造方法的其它步驟是已知的，在本專利申請中將不再描述。有利地，在電極支承架的主表面之一和末端表面上同時進行濺射。有利地，沉積在電極支承架的上表面上的薄膜符合電極蝕刻要求；相同的方法用在電極支承架的下表面上，兩個沉積的薄膜通過重疊在末端表面上來自然地連接。有利地，濺射技術可能將上表面的焊接要求與下表面的蝕刻要求分離。有利地，濺射技術允許這樣生產(chǎn)薄電極，其對電極支承架沒有機械影響，并由此對空氣間隙沒有機械影響。有利地，兩個電極沉積步驟和離子蝕刻步驟可在相同的腔室內(nèi)進行。有利地，電極支承架不再被套筒穿過，使其更容易生產(chǎn)和清潔。有利地，不再需要將套管電連接到電極。這些優(yōu)點可能降低了制造成本，提高了陀螺儀的產(chǎn)量和性能。有利地，通過末端表面的電極/桿的電連接消除了如下缺陷-電極支承架上通孔的缺陷(小直徑鉆孔，精確定位)；-套管的缺陷(熱膨脹引起斷裂)；-粘合劑的缺陷(排氣限制真空的特性和持續(xù)時間，邊緣的撓性和近似的逼真度降低了頻率平面的穩(wěn)定性，熱膨脹引起斷裂以及空氣間隙的溫度不穩(wěn)定性)。
權(quán)利要求
1.一種陀螺儀傳感器(2),其包括 傳感元件(4)，其被設計成振動； 電極支承架(8)，其能夠支承用于激發(fā)所述傳感元件(4)的電極(20)和用于探測所述傳感元件⑷的振動的電極(20);以及 支撐桿(16)，其被設計成支撐所述電極支承架(8)， 其特征在于，所述支撐桿(16)具有至少一個凸出端(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的陀螺儀傳感器(2)，其特征在于，所述凸出端(17)位于所述電極支承架⑶上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和2中任一項所述的陀螺儀傳感器(2)，其特征在于，每個支撐桿(16)是一體的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I到3中任一項所述的陀螺儀傳感器(2)，其特征在于，每個支撐桿(16)是非插入式的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到4中任一項所述的陀螺儀傳感器(2)，其特征在于，所述電極支承架(8)包括朝向所述傳感兀件(4)的第一主表面(22)、末端表面(24)和與所述第一主表面(22)相對的第二主表面(26);用于激發(fā)的電極(20)和用于探測的電極(20)都在所述第一主表面(22)、所述末端表面(24)和所述第二主表面(26)上方延伸；所述凸出端(17)被固定到所述用于激發(fā)的電極(20)和所述用于探測的電極(20)的至少一部分上；所述電極(20)的所述一部分在所述第二主表面(26)上方延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I到5中任一項所述的陀螺儀傳感器(2)，其特征在于，每個凸出端(17)具有平坦的末端表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I到6中任一項所述的陀螺儀傳感器(2)，其特征在于，所述凸出端(17)被固定到所述電極支承架(8)的至少一個電極(20)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I到7中任一項所述的陀螺儀傳感器(2)，其特征在于，其包括基座(10)，所述基座(10)能夠支撐所述支撐桿(16)，所述凸出端(17)被固定到所述基座(10)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的陀螺儀傳感器(2)，其特征在于，所述支撐桿(16)分別具有至少一個第二凸出端(17)，所述第二凸出端(17)位于所述基座(10)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8和9中任一項所述的陀螺儀傳感器(2)，其特征在于，所述支撐桿(16)被安裝在所述電極支承架⑶和所述基座(10)之間的間隔內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I到10中任一項所述的陀螺儀傳感器(2)，其特征在于，所述電極支承架(8)具有朝向所述傳感元件(4)的第一主表面(22)和與所述第一主表面(22)相對的第二主表面(26)，所述電極(20)在所述電極支承架(8)的所述第一主表面(22)、所述末端表面(24)和所述第二主表面(26)上方連續(xù)延伸。
12.一種陀螺儀傳感器(2)的制造方法，所述陀螺儀傳感器(2)包括傳感元件(4)，其被設計成振動；電極支承架(8)，其能夠支承用于激發(fā)所述傳感元件(4)的電極(20)和用于探測所述傳感元件(4)的振動的電極(20);以及支撐桿(16)，其被設計成支撐所述電極支承架(8)，其特征在于，所述制造方法包括步驟制造具有至少一個凸出端(17)的支撐桿(16)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造方法，其特征在于，所述陀螺儀傳感器(2)的電極支承架(8)包括朝向所述傳感兀件(4)的第一主表面(22)、末端表面(24)和與所述第一主表面(22)相對的第二主表面(26)，其中所述方法包括如下步驟使用開槽掩膜通過濺射技術將所述 電極(20)的一部分沉積在所述第一主表面(22)和所述末端表面(24)上，以及使用另一開槽掩膜通過濺射技術將所述電極(20)的互補部分沉積在所述第二主表面(26)和所述末端表面(24)上，沉積的薄膜疊置在所述電極支承架(8)的末端表面(24)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及陀螺儀傳感器(2)，其包括傳感元件(4)，其被設計成振動；電極支承架(8)，其能夠支承用于激發(fā)所述傳感元件(4)的電極(20)和用于探測所述傳感元件(4)的振動的電極(20)；以及支撐桿(16)，其被設計成支撐所述電極支承架(8)，其特征在于所述支撐桿(16)具有至少一個凸出端(17)。
文檔編號G01C19/56GK102713515SQ201080051611
公開日2012年10月3日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者P·范德伯克 申請人:薩基姆防務安全公司