微观拆解之MEMS微机电三轴陀螺仪

qrut · 发表于 2019-3-29 12:14:10

爱科技、爱创意、爱折腾、爱极致，我们都是技术控

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本帖最后由 qrut 于 2019-3-29 17:27 编辑

以前做过很多微观拆解的帖子，基础元件啥的基本都涵盖了，各类ic也有分解过，传感器拆的不算多，前些日子拆了指纹传感器，坛友都挺爱看，我也希望多拆些给大家过瘾，但是微观拆解的难度是很高的，太小太精密，所以耗时耗力，不能天天拆这玩意儿，今天这个微机电陀螺仪是之前所有拆解里面难度数一数二的，原因是三层结构，这么微小的机械电子结构基本就没有完整拆解的可能性，此次拆解算比较完整的微观展示了内部结构，供坛友解闷。

大家都知道早期飞机上用的陀螺仪实际上就是一个高速旋转的转子，像一个陀螺一样在多轴支撑架内高速旋转，利用角动量守恒原理实现偏移角度测量。

下图框架内部是一颗高速旋转的陀螺，如果逆时针旋转则根据右手定则，角动量的方向是向上的，而角动量方向有个特性就是很难改变其方向，也就是所谓的定轴性，这就保证高速旋转的陀螺始终垂直于轴线方向旋转，不受外界倾斜角度的改变而改变，如果装上水平和垂直指针，再加个刻度就能测定偏转角度，这就是早期陀螺仪基本原理，陀螺仪也由此得名。

如今手机等精密电子设备不可能用上图机械式陀螺仪，体积重量耗电等都完全不允许。
下图是手机常用微机电陀螺仪，三轴的，可以测定xyz 三个方向的偏转角度，但不能测量加速度，如果能测量三个方向的加速度，就叫六轴陀螺仪&加速度传感器，其实就多了三轴加速度传感器。

基本原理是利用科里奥利力原理制成，以下百度百科基本原理介绍。

一个三轴陀螺仪实物

很小型号mpu3050

反面掉了引脚了

顶部除去部分树脂

露出die面，显微镜下没看到什么。

继续除去大多数树脂

像一个倒扣的盒子

显微摄影 10度倾角拍摄焦点在中层上部

焦点在顶层

上下两边能看到细微线路焦点在中层下部

水平拍摄密不透风

看起来像三层结构焦点在衬底

各种角度寻找拆解点焦点在中层上部

这个很棘手无从下手了焦点在中层底部

竖着看看果然三层结构衬底上一共两层

先除去衬底，上面有银浆，引脚在四周（当然现在啥都没了）

中层底部

显微镜下没什么特别

为了继续拆解分离，加热到将近熔融状态后

最薄的刀片终于基本无损分离开来

为了便于理解找了两张国外的水果4三轴示意图

芯片x光显微示意和标注图，基本上中心是震动机构由压电原理驱动，中心四周是弹性结构，左右两边是电容电极阵列，如果有角度偏移则电容容量变化，由此感知各方向旋转角度。和下面示实物图有较大差别，只供参考

以下是这次拆解两层分离后的样子，右下有部分损毁

这是中间层正面，中心部位机械结构也有部分损毁，工作时中心部位应该高速震动

局部特写很难对焦有些发虚

右侧应该电容梳状电极，由于和顶层紧密结合，分离时有受伤。

顶层底部

看起来就是一个保护盖子

上面粘连了一些中层的脱落部件

由于拆解的是三轴陀螺仪，并不带加速度器，于是找来基本原理示意图（只是基本原理，实物比这个复杂的多），图中基片上蓝色是上下电极中间是活动电极，构成上下两个等效电容。

如果你摇一下手机则中间活动电极相应的摆动

则两个电容由于介质宽度发生改变，容量比例变化，监测c1 c2 大小和变化速度就能计算出加速度大小。

最后拆解后的残骸

此贴结束谢谢观赏~

轻烟 · 发表于 2019-3-29 12:18:21

谢谢分享，显微镜比较给力

lrm888 · 发表于 2019-3-29 12:24:35

快都散了吧啊
这里没有可看的小蝌蚪，嘿嘿。。。

confessor · 发表于 2019-3-29 12:41:54

快都散了吧啊
这里没有可看的小蝌蚪

aacyxjz · 发表于 2019-3-29 12:49:50

谢谢分享，讲解很到位，精华的节奏啊。牙膏木到货，帮顶先

cj8510 · 发表于 2019-3-29 12:51:41

啥显微镜，这么流弊。

ljlun · 发表于 2019-3-29 13:13:49

这就是传说中遍布周围的MEMS器件
木牙膏了

温力口 · 发表于 2019-3-29 13:16:54

谢谢分享。。。。又涨知识了。。。。。

zoro · 发表于 2019-3-29 14:02:47

显微镜不给力:cry:

zzy_85569381 · 发表于 2019-3-29 14:18:31

一直很迷惑，以为这东西是个机械装置

springvirus · 发表于 2019-3-29 14:31:22

长姿势了，MPU3050，四轴必备

springvirus · 发表于 2019-3-29 14:31:43

zzy_85569381 发表于 2019-3-29 14:18
一直很迷惑，以为这东西是个机械装置

早期的陀螺仪就是个机械装置

qrut · 发表于 2019-3-29 15:25:38

轻烟发表于 2019-3-29 12:18
谢谢分享，显微镜比较给力

哈哈谢谢支持～

qrut · 发表于 2019-3-29 15:27:17

lrm888 发表于 2019-3-29 12:24
快都散了吧啊
这里没有可看的小蝌蚪，嘿嘿。。。

哈哈抓个美女过来就有小蝌蚪了～

qrut · 发表于 2019-3-29 15:27:42

aacyxjz 发表于 2019-3-29 12:49
谢谢分享，讲解很到位，精华的节奏啊。牙膏木到货，帮顶先

兄弟来了谢谢支持～

qrut · 发表于 2019-3-29 15:28:20

ljlun 发表于 2019-3-29 13:13
这就是传说中遍布周围的MEMS器件
木牙膏了

元首驾到欢迎指导～

qrut · 发表于 2019-3-29 15:28:48

温力口发表于 2019-3-29 13:16
谢谢分享。。。。又涨知识了。。。。。

哈哈谢谢支持～

qrut · 发表于 2019-3-29 15:32:33

zzy_85569381 发表于 2019-3-29 14:18
一直很迷惑，以为这东西是个机械装置

哈哈其实现在来说是个机械装置也不能算错，只不过是微型化的机械电子结合的产物，就是现在热门的mems器件～

qrut · 发表于 2019-3-29 15:33:05

springvirus 发表于 2019-3-29 14:31
长姿势了，MPU3050，四轴必备

谢谢支持～

小王是胖子 · 发表于 2019-3-29 15:37:14

这个就是高手了吧

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