[发明专利]一种两轴MEMS圆环陀螺仪及其制备封装方法

权利要求书

1.一种两轴MEMS圆环陀螺仪，其特征在于，自下而上依次包括衬底层、器件层和盖板层；

所述两轴MEMS圆环陀螺仪的主体结构位于所述器件层，包括：圆环感应框，位于所述圆环感应框内侧的中心锚点、第一质量块和第二质量块，以及位于所述圆环感应框外侧的至少两组第一感应单元；

所述中心锚点位于陀螺仪的中心位置，所述第一质量块和所述第二质量块对称分布于所述中心锚点的两侧，所述第一质量块内侧设置有第一驱动单元，所述第二质量块内侧设置有第二驱动单元；

所述中心锚点通过第一弹性梁与所述圆环感应框连接，所述第一弹性梁沿长度方向的轴线平行于Y轴；所述第一质量块和所述第二质量块均通过第二弹性梁与所述圆环感应框连接，所述第二弹性梁沿长度方向的轴线平行于Y轴；

所述两轴MEMS圆环陀螺仪的主体结构通过所述中心锚点固定于所述衬底层；

所述盖板层在靠近所述器件层的一侧表面设置有两组第二感应单元，两组所述第二感应单元分别位于所述第一质量块和所述第二质量块的正上方；

所述陀螺仪的驱动工作模态为所述第一质量块和所述第二质量块同时沿X轴方向进行同相的面内振荡运动；

所述陀螺仪包括第一感应模态和第二感应模态；当所述陀螺仪处于所述驱动工作模态时，若外界向陀螺仪施加沿Z轴方向的角速度，则所述第一质量块、所述第二质量块和所述圆环感应框绕所述陀螺仪的结构中心位置作扭摆旋转运动，所述陀螺仪处于所述第一感应模态，通过所述第一感应单元检测获得Z轴方向的角速度信息；若外界向陀螺仪施加沿Y轴方向的角速度时，则所述第一质量块、所述第二质量块和所述圆环感应框沿Y轴作面外上下扭摆运动，所述陀螺仪处于所述第二感应模态，通过所述第二感应单元检测获得Y轴方向的角速度信息。

2.根据权利要求1所述的两轴MEMS圆环陀螺仪，其特征在于，所述第一感应单元包括梳齿状感应电极；所述梳齿状感应电极包括多个可动电极板和多个固定电极板，一个所述可动电极板和一个所述固定电极板构成一对电极对；所述梳齿状感应电极为变间距梳齿电极；每个所述第一感应单元中的所述电极对的数量超过一百对。

3.根据权利要求1所述的两轴MEMS圆环陀螺仪，其特征在于，每组所述第二感应单元中包括一个平面感应电极，所述平面感应电极与所述器件层的结构平行。

4.根据权利要求1所述的两轴MEMS圆环陀螺仪，其特征在于，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元的结构相同，均包括两组驱动电极和两组驱动检测电极，所述驱动电极和所述驱动检测电极均为等间距梳齿状电极。

5.根据权利要求1所述的两轴MEMS圆环陀螺仪，其特征在于，包括两组所述第一感应单元和两组所述第二感应单元；两组所述第一感应单元关于Y轴对称分布，两组所述第二感应单元关于Y轴对称分布；

所述陀螺仪处于所述第一感应模态时，两组所述第一感应单元中的梳齿状感应电极输出幅值相同、相位相反的信号，实现差分输出；

所述陀螺仪处于所述第二感应模态时，两组所述第二感应单元中的平面感应电极输出幅值相同、相位相反的信号，实现差分输出。

6.根据权利要求1所述的两轴MEMS圆环陀螺仪，其特征在于，包括四组所述第一感应单元和两组所述第二感应单元；四组所述第一感应单元沿X轴和Y轴对称分布，两组所述第二感应单元关于Y轴对称分布；

所述陀螺仪处于所述第一感应模态时，位于一条对角线上的两个所述第一感应单元中的梳齿状感应电极采用同相信号输出，位于另一条对角线上的两个所述第一感应单元中的梳齿状感应电极采用反相信号输出，实现差分输出；

所述陀螺仪处于所述第二感应模态时，两组所述第二感应单元中的平面感应电极输出幅值相同、相位相反的信号，实现差分输出。

7.根据权利要求1所述的两轴MEMS圆环陀螺仪，其特征在于，所述圆环感应框为圆环柱体结构，所述中心锚点为圆柱体结构。

8.根据权利要求1所述的两轴MEMS圆环陀螺仪，其特征在于，所述第一弹性梁和所述第二弹性梁分别采用直梁、U形梁、折叠梁或蟹脚梁结构中的一种或多种的组合。