CN117419698A - 一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺 - Google Patents
一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117419698A CN117419698A CN202311483881.2A CN202311483881A CN117419698A CN 117419698 A CN117419698 A CN 117419698A CN 202311483881 A CN202311483881 A CN 202311483881A CN 117419698 A CN117419698 A CN 117419698A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- suction nozzle
- ceramic
- vacuum chamber
- harmonic oscillator
- electric connector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 71
- 238000009461 vacuum packaging Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 10
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 claims description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 3
- 238000010329 laser etching Methods 0.000 claims description 3
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000009516 primary packaging Methods 0.000 description 1
- 238000009517 secondary packaging Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/567—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode
- G01C19/5691—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode of essentially three-dimensional vibrators, e.g. wine glass-type vibrators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
本发明涉及半球谐振陀螺技术领域，具体是涉及一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺。包括内封壳、内抽气嘴、外封壳、外抽气嘴、谐振子、电极座、吸气器、陶瓷电连接器、柔性连接板、放大板和弹簧插针。内封壳与陶瓷电连接器形成内真空腔室，外封壳与陶瓷电连接器形成外真空腔室。内抽气嘴与内真空腔室相连，外抽气嘴与外真空腔室相连。谐振子和电极座固定在内真空腔室内的陶瓷电连接器上。陶瓷电连接器具有安装接口和弹簧插针，通过激光点焊与吸气器连接。弹簧插针与电极座和吸气器电连接，同时与柔性连接板和放大板电连接。外抽气嘴形成高真空环境，保持稳定的温度；陶瓷电连接器实现谐振子组件与柔性连接板、放大板的电气导通。
Description
技术领域
本发明涉及半球谐振陀螺技术领域，具体是涉及一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺。
背景技术
半球谐振陀螺(HRG)是一种没有高速转子和活动支承的振动陀螺，具有精度高、质量小、体积小、启动时间短、高过载、高可靠性的特点。被誉为最具潜力的哥式振动陀螺。HRG的工作原理是基于半球壳谐振子绕中心轴旋转时产生的哥氏效应，而使其振型在环向相对壳体进动的物理机制。
目前研制的半球谐振陀螺一般采用“两件套”结构形式，主要零件包括谐振子和电电极座。其中电极座采用平面或球面结构，这两个零件均采用熔融石英精密机械加工而成；然后经退火、化学清洗、调平、电极区金属化及性能测试，然后将两者精密装调后在真空环境下采用较低熔点的焊料(如高纯铟)焊接在一起形成谐振子组件，然后通过外壳的封装、除气、抽真空处理，使谐振子工作在高真空度环境中，形成半球谐振陀螺的表头。
相关文献资料显示，半球谐振陀螺性能受温度影响很大，如何抑制温度项，是当前半球谐振陀螺工程化追求的目标之一。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明主要针对以上问题，提出了一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺，其目的是解决环境温度对半球谐振陀螺性能影响的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供了一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺，包括内封壳、内抽气嘴、外封壳、外抽气嘴、谐振子、电极座、吸气器、陶瓷电连接器、柔性连接板、放大板、及弹簧插针，其中，所述内封壳与陶瓷电连接器围合形成内真空腔室，所述外封壳与陶瓷电连接器围合形成外真空腔室，所述内抽气嘴安装在所述内封壳上，一端与所述内真空腔室连通，另一端与充排气台相连；所述外抽气嘴安装在所述外封壳上，一端与所述外真空腔室连通，另一端与充排气台相连；所述谐振子和电极座组成谐振子组件，安装在所述内真空腔室内，且固定连接在所述陶瓷电连接器上；所述陶瓷电连接器包括陶瓷基板，所述陶瓷基板的上表面开设有安装接口，所述安装接口与吸气器激光点焊连接，所述陶瓷基板设置有弹簧插针，所述弹簧插针两端贯穿所述陶瓷基板，在所述陶瓷基板上表面一侧的所述弹簧插针与所述电极座和吸气器电连接；在所述陶瓷基板下表面一侧的所述弹簧插针电连接所述柔性连接板、放大板。
进一步地，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩连接在所述陶瓷基板下表面，将所述柔性连接板、放大板围合在内。
进一步地，所述谐振子由熔融石英精密加工成形，由内外球面及穿过球心的支撑杆组成，其中外侧的支撑杆呈“T”型状，面组成球壳为振动部分，支撑杆为谐振子固定部分。
进一步地，所述电极座为球面或平面形状，由石英加工成型，通过磁控溅射上金属膜层，激光刻蚀形成激励、检测电极。
进一步地，所述陶瓷电连接器采用Al2O3的陶瓷材料，与所述弹簧插针钎焊而成。
进一步地，所述陶瓷电连接器上设置有钎焊所需要的金属膜层。
进一步地，所述金属膜层的材料为Cr、Au。
进一步地，所述内封壳与陶瓷电连接器通过真空钎焊密封在一起；所述外封壳与陶瓷电连接器通过真空钎焊密封在一起。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供的一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺，外壳封装为双真空结构形式，第一级真空为内封壳与陶瓷电连接器形成的内真空腔室，通过内抽气嘴与充排气台相连，实现谐振子工作环境真空度优于10-4Pa，并通过吸气器实现高真空度的长期保持；第二级真空为外封壳与陶瓷电连接器形成的外真空腔室，通过外抽气嘴与充排气台相连，实现所述空间工作环境真空度优于10-2Pa，减小外部温度环境变化对谐振子性能的影响。
附图说明
图1为本申请披露的一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺结构的组成示意图。
图2为本发明陶瓷电连接器结构组成图。
图3为本发明双真空封装示意图。
图中所示的附图标记：1、内封壳；2、内抽气嘴；3、外抽气嘴；4、外封壳；5、谐振子；6、电极座；7、固定螺钉；8、吸气器；9、陶瓷电连接器；10、放大板；11、屏蔽罩；12、柔性连接板；14、内真空腔室；15、外真空腔室；9-1、第一金属膜层；9-2、第二金属膜层；9-3、弹簧插针；9-4、陶瓷基板；9-5、安装接口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图3所示，本实施例提供了一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺，包括内封壳1、内抽气嘴2、外封壳4、外抽气嘴3、谐振子5、电极座6、固定螺钉7、吸气器8、陶瓷电连接器9、柔性连接板12、放大板10、及弹簧插针9-3，其中，内封壳1与陶瓷电连接器9围合形成内真空腔室14，外封壳4与陶瓷电连接器9围合形成外真空腔室15，内抽气嘴2安装在内封壳1上，一端与内真空腔室14连通，另一端与充排气台相连；外抽气嘴3安装在外封壳4上，一端与外真空腔室15连通，另一端与充排气台相连；谐振子5和电极座6组成谐振子组件，通过固定螺钉7安装在内真空腔室14内，且固定连接在陶瓷电连接器9上；陶瓷电连接器9包括陶瓷基板9-4，陶瓷基板9-4的上表面开设有安装接口9-5，安装接口9-5与吸气器8激光点焊连接，陶瓷基板9-4设置有弹簧插针9-3，弹簧插针9-3两端贯穿陶瓷基板9-4，在陶瓷基板9-4上表面一侧的弹簧插针9-3与电极座6和吸气器8电连接；在陶瓷基板9-4下表面一侧的弹簧插针9-3电连接柔性连接板12、放大板10。
基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺，其外壳被分为两个层次的真空腔室。第一级真空腔室位于内封壳1和陶瓷电连接器9之间，通过内抽气嘴2与充排气台相连。这个层级实现了优于10-4Pa的工作环境真空度，并且通过吸气器8(其是由于材料本身会产生气体，通过吸气器8对该气体的吸收)保持高真空度。第二级真空腔室位于外封壳4和陶瓷电连接器9之间，通过外抽气嘴3与充排气台相连。这个层级实现了优于10-2Pa的工作环境真空度，并减小外部温度环境变化对谐振子性能的影响。
在本实施例中，还包括屏蔽罩11,屏蔽罩11是该设备的一个附加组件，它连接在陶瓷电连接器9的下表面，并将柔性连接板12和放大板10围合在内部。
屏蔽罩11的作用是提供电磁屏蔽和物理保护。通过连接在陶瓷电连接器9下方，它可以在一定程度上阻断外部电磁干扰对设备的影响。这有助于保持谐振陀螺的稳定性和准确性，以及减小由电磁辐射引起的噪音或干扰。此外，屏蔽罩11还提供了物理保护，将柔性连接板12和放大板10包裹在内部。这有助于防止它们受到机械损坏或外部环境的影响，同时减少外界温度变化对设备的不利影响。通过提供物理屏障和隔离层，屏蔽罩11帮助维持设备的稳定性和性能。
在本实施例中，所述谐振子5由熔融石英精密加工成形，由内外球面及穿过球心的支撑杆组成，其中外支撑杆呈“T”型状，面组成球壳为振动部分，支撑杆为谐振子固定部分。
在本实施例中，电极座6为球面或平面形状，由石英加工成型，通过磁控溅射上金属膜层，激光刻蚀形成激励、检测电极。
在本实施例中，陶瓷电连接器9采用导热系数高陶瓷材料，如Al2O3，与弹簧插针9-3钎焊而成，实现半球谐振陀螺工作电极与柔性连接板12、放大板10的电气导通；根据钎焊要求，陶瓷电连接器9上设计有钎焊所需要的金属膜层。
请参阅图2，陶瓷电连接器9由安装接口9-5、陶瓷基板9-4、弹簧插针9-3、第一金属膜层9-1及第二金属膜层9-2等特征组成。其中陶瓷基板9-4由绝缘性能好、导热系数高的陶瓷材料加工成型，典型材料为Al2O3；弹簧插针9-3采用钎焊方式与陶瓷基板9-4实现气密封接，典型的材料为4J33；第一金属膜层9-1及第二金属膜层9-2典型的膜层为Cr、Au，或其他宜与钎焊料浸润的材料；安装接口9-5与吸气器激光点焊在一起，该结构同时兼有电气激活与固定支撑的作用。
优选的，所述内封壳1与内抽气嘴2真空钎焊在一起；
优选的，所述外封壳4与外抽气嘴3真空钎焊在一起；；
优选的，所述的内封壳1与陶瓷电连接器9真空钎焊在一起；
优选的，所述的外封壳4与陶瓷电连接器9真空钎焊在一起。
请参阅图3，双真空封装结构真空腔室为内真空腔室14和内外真空腔室15；内真空腔室14由陶瓷电连接器9与内封壳1组成，两者通过真空钎焊密封在一起，内抽气嘴2与内封壳1钎焊在一起，半球谐振陀螺完成装配封装后，内抽气嘴2与充排气台相连，实现高真空度的一级封装；外真空腔室15由陶瓷电连接器9与外封壳4组成，两者通过真空钎焊密封在一起，外抽气嘴3与外封壳4钎焊在一起，完成一级真空封装后，外抽气嘴3与充排气台相连，实现高真空度的二级封装。通过上述双真空的封装处理，有效减少环境温度对半球谐振陀螺性能的影响，从而提高陀螺的工作稳定可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺，其特征在于，包括内封壳、内抽气嘴、外封壳、外抽气嘴、谐振子、电极座、吸气器、陶瓷电连接器、柔性连接板、放大板、及弹簧插针，其中，所述内封壳与陶瓷电连接器围合形成内真空腔室，所述外封壳与陶瓷电连接器围合形成外真空腔室，所述内抽气嘴安装在所述内封壳上，一端与所述内真空腔室连通，另一端与充排气台相连；所述外抽气嘴安装在所述外封壳上，一端与所述外真空腔室连通，另一端与充排气台相连；所述谐振子和电极座组成谐振子组件，安装在所述内真空腔室内，且固定连接在所述陶瓷电连接器上；所述陶瓷电连接器包括陶瓷基板，所述陶瓷基板的上表面开设有安装接口，所述安装接口与吸气器激光点焊连接，所述陶瓷基板设置有弹簧插针，所述弹簧插针两端贯穿所述陶瓷基板，在所述陶瓷基板上表面一侧的所述弹簧插针与所述电极座和吸气器电连接；在所述陶瓷基板下表面一侧的所述弹簧插针电连接所述柔性连接板、放大板。
2.如权利要求1所述的一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺，其特征在于，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩连接在所述陶瓷基板下表面，将所述柔性连接板、放大板围合在内。
3.如权利要求1所述的一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺，其特征在于，所述谐振子由熔融石英精密加工成形，由内外球面及穿过球心的支撑杆组成，其中外侧的支撑杆呈“T”型状，面组成球壳为振动部分，支撑杆为谐振子固定部分。
4.如权利要求1所述的一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺，其特征在于，所述电极座为球面或平面形状，由石英加工成型，通过磁控溅射上金属膜层，激光刻蚀形成激励、检测电极。
5.如权利要求1所述的一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺，其特征在于，所述陶瓷电连接器采用Al2O3的陶瓷材料，与所述弹簧插针钎焊而成。
6.如权利要求1所述的一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺，其特征在于，所述陶瓷电连接器上设置有钎焊所需要的金属膜层。
7.如权利要求6所述的一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺，其特征在于，所述金属膜层的材料为Cr、Au。
8.如权利要求1所述的一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺，其特征在于，所述内封壳与陶瓷电连接器通过真空钎焊密封在一起；所述外封壳与陶瓷电连接器通过真空钎焊密封在一起。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311483881.2A CN117419698A (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311483881.2A CN117419698A (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117419698A true CN117419698A (zh) | 2024-01-19 |
Family
ID=89526382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311483881.2A Pending CN117419698A (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117419698A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119223261A (zh) * | 2024-12-03 | 2024-12-31 | 四川图林科技有限责任公司 | 基于陀螺仪温度波动误差抑制系统及方法 |
-
2023
- 2023-11-07 CN CN202311483881.2A patent/CN117419698A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119223261A (zh) * | 2024-12-03 | 2024-12-31 | 四川图林科技有限责任公司 | 基于陀螺仪温度波动误差抑制系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI390843B (zh) | 小尺寸壓電共振器 | |
| JP6167494B2 (ja) | 電子デバイス用容器の製造方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス、電子機器及び移動体機器 | |
| CN117419698A (zh) | 一种基于双真空封装的低热效应半球谐振陀螺 | |
| JP2006345517A (ja) | 小型のピエゾ電子共振器 | |
| US7255005B2 (en) | Piezoelectric vibrating gyro element and gyro sensor | |
| US7759848B2 (en) | Tuning fork type piezoelectric resonator having a node of common mode vibration in constructed part of base | |
| KR20120094937A (ko) | 자이로스코픽 센서 | |
| US7939995B2 (en) | Piezoelectric resonator in a small-sized package | |
| WO2006069116A1 (en) | Nmr gyroscope | |
| EP2071721B1 (en) | Piezoelectric resonator in a small-sized package | |
| JP2004297198A (ja) | 圧電振動片と圧電デバイスならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器 | |
| JP4555359B2 (ja) | 水晶振動子 | |
| JP2004229255A (ja) | 水晶振動子セラミックパッケージ | |
| CN114396925B (zh) | 一种带有弹簧阻尼结构的半球谐振陀螺 | |
| JP2000349181A (ja) | 表面実装形電子部品パッケージ | |
| JP2006196932A (ja) | 音叉型圧電デバイスの製造方法および音叉型圧電デバイス | |
| CN112379125B (zh) | 一种分体式差分石英振梁加速度计的制作及封装方法 | |
| JP2011250228A (ja) | 圧電デバイス、および圧電デバイスの周波数調整方法 | |
| US8525600B1 (en) | Temperature-compensated crystal oscillator assembly | |
| JP2010220152A (ja) | 表面実装用の水晶デバイス | |
| JP5387842B2 (ja) | 圧電デバイス | |
| JP2012205032A (ja) | 水晶振動子 | |
| CN116026297A (zh) | 半球谐振陀螺仪及其封装方法 | |
| JP2008057995A (ja) | 振動子封止体の製造方法、振動子封止体、および物理量センサ | |
| JP2010147854A (ja) | 圧電振動子、圧電デバイス |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |