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QUERVERWEIS AUF BETREFFENDE ANMELDUNG
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der am 29. Mai 2012 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-122120 und der am 14. Februar 2013 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-26699, deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten sind.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor für eine physikalische Größe in einem Feder-Masse-System, das zwei oder mehr Freiheitsgrade aufweist, wobei mindestens zwei Gewichte von jeweiligen Federn unterstützt werden und verschoben werden können.
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STAND DER TECHNIK
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Ein Sensor für eine physikalische Größe in einem Feder-Masse-System ist bekannt. Der Sensor für eine physikalische Größe dient zum Erfassen einer physikalischen Größe, die auf ein Gewicht wirkt, das von einer Feder unterstützt wird, auf der Grundlage einer Verschiebung des Gewichtes, die aus der Ausübung bzw. Wirkung der physikalischen Größe herrührt. Die Patentliteratur 1 schlägt beispielsweise einen Sensor als einen Sensor für eine physikalische Größe in einem Feder-Masse-System vor, der eine feste Elektrode, die von einem Substrat unterstützt wird, und eine bewegliche Elektrode enthält, die in einem Gewicht angeordnet ist, das von dem Substrat über eine Feder (Balken) unterstützt bzw. getragen wird, wobei beide Elektroden mit einem gewünschten Abstand zueinander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Ausübung einer physikalischen Größe verschiebt das Gewicht und die bewegliche Elektrode, die von dem Balken unterstützt bzw. getragen werden, wodurch der Abstand zwischen der festen Elektrode und der beweglichen Elektrode sowie eine Kapazität, die zwischen beiden Elektroden erzeugt wird, geändert werden. Die Änderung der Kapazität ermöglicht eine Erfassung der physikalischen Größe.
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In dem obigen Sensor für eine physikalische Größe in einem Feder-Masse-System führt die Ausübung eines übermäßigen Stoßes von außen manchmal zu einer größeren Verschiebung als diejenige, die von der Federkonstante, der Masse des Gewichtes und der externen Beschleunigung erwartet wird. Als Ergebnis kann das Gewicht quer über einen Bewegungsbereich des zuvor ausgelegten Gewichtes verschoben werden; dadurch kann beispielsweise die bewegliche Elektrode die feste Elektrode kontaktieren, sodass der Ausgang des Sensors fehlerhaft ist.
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Dieser fehlerhafte Ausgang kann durch geeignete Gegenmaßnahmen wie beispielsweise ein Vibrationsschutzelement, das den Sensor für eine physikalische Größe umgibt, um einen Aufprall auf den Sensor für eine physikalische Größe zu verhindern, oder eine Erhöhung des Abstands zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode verhindert werden. In dem ersten Fall kann jedoch das Vibrationsschutzelement die Größe der Vorrichtung oder die Kosten der Vorrichtung erhöhen; in dem zweiten Fall kann sich die Sensorempfindlichkeit verringern.
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DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIK
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: JP 2002-40044 A (entspricht der US 2002/0035873 A1 )
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Unter Berücksichtigung des oben genannten Problems ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sensor für eine physikalische Größe zu schaffen, der ein verbessertes Stoßwiderstandsvermögen aufweist, ohne dass ein Vibrationsschutzelement verwenden wird und ohne dass die Empfindlichkeit des Sensors verschlechtert wird.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Sensor für eine physikalische Größe geschaffen, der enthält: ein Substrat; ein Antriebsgewicht, das von dem Substrat über eine erste Feder unterstützt bzw. getragen wird; ein Erfassungsgewicht, das von dem Antriebsgewicht über eine zweite Feder unterstützt bzw. getragen wird, wobei das Erfassungsgewicht eine bewegliche Erfassungselektrode enthält; und einen festen Erfassungsabschnitt, der eine feste Erfassungselektrode enthält, die der beweglichen Erfassungselektrode gegenüberliegend angeordnet ist. Wenn eine physikalische Größe wirkt bzw. ausgeübt wird, während das Antriebsgewicht angetrieben wird und vibriert, werden die bewegliche Erfassungselektrode und das Erfassungsgewicht verschoben, sodass sich ein Abstand zwischen der beweglichen Erfassungselektrode und der festen Erfassungselektrode ändert. Die physikalische Größe wird auf der Grundlage des geänderten Abstands erfasst. Hier ist f1 als eine Resonanzfrequenz in dem Gleichphasenmodus definiert, bei dem sich das Antriebsgewicht der Ausübung der physikalischen Größe in einer Richtung folgend bewegt, die identisch mit einer Richtung ist, in der sich das Erfassungsgewicht bewegt; f3 ist als eine Resonanzfrequenz in einem Gleichphasenabsorptionsmodus definiert, bei dem sich das Antriebsgewicht der Ausübung der physikalischen Größe in einer Richtung folgend bewegt, die zu einer Richtung entgegengesetzt ist, in der sich das Erfassungsgewicht bewegt; und n ist als eine ganze Zahl definiert. Die Resonanzfrequenz f3 in dem Gleichphasenabsorptionsmodus ist größer als die Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus. Δf3 ist als ein Absolutwert definiert, der eine Differenz zwischen der Resonanzfrequenz f3 in dem Gleichphasenabsorptionsmodus und einem Wert ist, der das Produkt aus der Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus und n ist; D ist als eine Vermeidungsdifferenz definiert, die einen Abweichungsgrad des Absolutwertes Δf3 von der Resonanzfrequenz f1 im Gleichphasenmodus angibt. Eine Beziehung, bei der der Absolutwert Δf3 größer als ein Wert ist, der das Produkt aus der Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus und der Vermeidungsdifferenz D ist, ist erfüllt, und gleichzeitig ist die Vermeidungsdifferenz D größer als 0%.
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Während eine Beziehung (Δf3 > f1 × D) erfüllt ist, bei der der Absolutwert Δf3 größer als der Wert ist, der durch Multiplizieren der Resonanzfrequenz f1 mit der Vermeidungsdifferenz D erhalten wird, ist somit die Vermeidungsdifferenz D zumindest größer als 0%. Dieses kann eine Vibrationsanregung durch Resonanzinterferenz, die eine maximale Verschiebung zeigt, vermeiden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Vermeidungsdifferenz D des Sensors für eine physikalische Größe größer als 5% sein. Dieses ermöglicht eine Verringerung des Verstärkungsfaktors A unabhängig von einem Q-Faktor, was eine Verbesserung der Robustheit ermöglicht.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Vermeidungsdifferenz D des Sensors für eine physikalische Größe größer als 10% sein. Dieses ermöglicht eine Verringerung des Verstärkungsfaktors A auf einen einstelligen Wert, wodurch die Vibrationsanregung durch Resonanzinterferenz auf einen ausreichend verringerten Zustand beschränkt wird, die äquivalent zu einer Vibrationsanregung durch eine Dissonanz oder eine Vibrationsanregung durch Resonanz ist.
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Die Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus und die Resonanzfrequenz f3 in dem Gleichphasenabsorptionsmodus erfüllen die obige Beziehung; dieses kann eine Vibrationsanregung durch Resonanzinterferenz verringern. Dieses ermöglicht eine Verbesserung des Stoßwiderstandsvermögens, ohne ein Vibrationsschutzelement zu verwenden und ohne eine Verringerung der Sensorempfindlichkeit zu bewirken.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht auf einen Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ein schematisches Diagramm, das einen Zustand einer Grundbewegung des Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 ein schematisches Diagramm, das einen Zustand darstellt, bei dem eine Winkelgeschwindigkeit auf den Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeübt wird;
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4 sind Diagramme, wobei (a) ein schematisches Diagramm ist, das einen stationären Zustand von zwei Gewichten, die von Federn unterstützt werden, darstellt, (b) ein schematisches Diagramm ist, das eine Bewegung in einem Gleichphasenmodus im Vergleich zu dem stationären Zustand darstellt, und (c) ein schematisches Diagramm ist, das eine Bewegung in einem Gleichphasenabsorptionsmodus im Vergleich zu dem stationären Zustand darstellt;
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5 ein schematisches Diagramm, das eine Bewegung in einem Gleichphasenmodus darstellt, wenn ein Stoß auf den Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von links in der Zeichnung ausgeübt wird;
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6 eine schematische Ansicht, die eine Bewegung in einem Gleichphasenabsorptionsmodus darstellt, wenn ein Stoß auf den Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von links in der Zeichnung ausgeübt wird;
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7 ein Diagramm, das ein Ergebnis einer Untersuchung jeweiliger Vibrationsanregungen darstellt; und
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8 eine Grafik, die eine Gleichung 1 darstellt, wenn der Q-Faktor geändert wird.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Ausführungsformen werden identische oder äquivalente Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Sensors für eine physikalische Größe am Beispiel eines Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensors (Kreiselsensor) beschrieben.
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Der Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor, der anhand der vorliegenden Ausführungsform erläutert wird, ist ein Sensor zum Erfassen einer Winkelgeschwindigkeit als physikalische Größe und wird beispielsweise zum Erfassen einer Drehwinkelgeschwindigkeit um eine Mittellinie parallel zu einer Aufwärts- und Abwärtsrichtung eines Fahrzeugs verwendet. Außerdem kann der Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor für anderes als für Fahrzeuge verwendet werden.
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1 ist eine schematische Draufsicht auf einen Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor ist in einem Fahrzeug derart montiert, dass die Richtung normal zu der Zeichnung der 1 mit der Aufwärts- und Abwärtsrichtung des Fahrzeugs übereinstimmt. Der Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor ist auf einer Oberfläche eines plattenförmigen Substrats 10 ausgebildet. Das Substrat 10 verwendet ein SOI-Substrat (Silizium-auf-Isolierung-Substrat), bei dem ein eingebetteter Oxidfilm, der als eine Opferschicht (nicht gezeigt) dient, zwischen einem Trägersubstrat 11 und einer Halbleiterschicht 12 angeordnet ist. Die obige Sensorstruktur wird durch teilweises Eliminieren des eingebetteten Oxidfilms nach dem Ätzen der Halbleiterschicht 12 in die Muster der Sensorstrukturelemente und anschließendes Bewirken, dass ein Teil der Sensorstrukturelemente frei liegen, erhalten.
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In der folgenden Beschreibung ist eine Achse entlang einer Links-rechts-Richtung, die eine von zwei Richtungen ist, die parallel zu der Oberfläche der Halbleiterschicht 12 sind, als eine x-Achse definiert; und eine Richtung entlang der x-Achse ist als eine x-Achsenrichtung definiert. Außerdem ist eine Achse entlang der Aufwärts- und Abwärtsrichtung bzw. Oben-unten-Richtung der Zeichnung orthogonal zu der x-Achse als eine y-Achse definiert; und eine Richtung entlang der y-Achse ist als eine y-Achsenrichtung definiert. Außerdem ist eine Richtung orthogonal zu einer Oberfläche der Halbleiterschicht 12 als eine z-Achse definiert; und eine Richtung entlang der z-Achse ist als eine z-Achsenrichtung definiert.
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Die Halbleiterschicht 12 ist in einen festen Abschnitt 20, einen beweglichen Abschnitt 30 und einen Balkenabschnitt 40 gemustert. In mindestens einem Teil einer hinteren Fläche des festen Abschnitts 20 ist ein eingebetteter Oxidfilm belassen; der feste Abschnitt 20 liegt nicht von dem Trägersubstrat 11 frei und ist an dem Trägersubstrat 11 über den eingebetteten Oxidfilm fixiert. Der bewegliche Abschnitt 30 und der Balkenabschnitt 40 bilden einen Oszillator in dem Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor. In der hinteren Fläche des beweglichen Abschnitts 30 ist jeglicher eingebettete Oxidfilm eliminiert; der bewegliche Abschnitt 30 ist von dem Trägersubstrat 11 frei. Während er den beweglichen Abschnitt 30 unterstützt bzw. trägt, verschiebt der Balkenabschnitt 40 den beweglichen Abschnitt 30 in der x-Achsenrichtung und in der y-Achsenrichtung, um eine Winkelgeschwindigkeit zu erfassen. Im Folgenden werden detaillierte Strukturen des festen Abschnitts 20, des beweglichen Abschnitts 30 und des Balkenabschnitts 40 erläutert.
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Der feste Abschnitt 20 enthält einen festen Trägerabschnitt 21 zum Unterstützen bzw. Tragen des beweglichen Abschnitts 30, feste Antriebsabschnitte 22 und 23, an die eine Antriebsspannung angelegt wird, und feste Erfassungsabschnitte 24 und 25, die zur Erfassung einer Winkelgeschwindigkeit verwendet werden.
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Der feste Trägerabschnitt 21 ist derart angeordnet, dass er den Umfang der Sensorstrukturelemente wie den beweglichen Abschnitt 30 und andere Abschnitte der festen Abschnitte (die festen Antriebsabschnitte 22 und 23 und die festen Erfassungsabschnitte 24 und 25) umgibt, und der feste Trägerabschnitt 21 unterstützt den beweglichen Abschnitt 30 in der Innenwand des festen Trägerabschnitts 21. Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Beispiel, bei dem der feste Trägerabschnitt 21 den gesamten Umfang der Sensorstrukturelemente umgibt. Der feste Trägerabschnitt 21 kann jedoch nur an einem Teil des Umfangs angeordnet sein.
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Die festen Antriebsabschnitte 22 und 23 enthalten den festen Antriebsabschnitt 22, der zwischen dem äußeren Antriebsgewicht 31 und dem inneren Antriebsgewicht 33 angeordnet ist, und den festen Antriebsabschnitt 23, der zwischen dem äußeren Antriebsgewicht 32 und dem inneren Antriebsgewicht 34 angeordnet ist. Die festen Antriebsabschnitte 22 und 23 enthalten Basisabschnitte 22a und 23a und feste Antriebselektroden 22b und 23b, die in einer Kammzahngestalt ausgebildet sind.
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Die Basisabschnitte 22a und 23a erstrecken sich in der y-Achsenrichtung. Die Basisabschnitte 22a und 23a sind mit mehreren festen Antriebselektroden 22b und 23b verbunden. Die Basisabschnitte 22a und 23b haben Bondierungs-Anschlussflächen (nicht gezeigt), die mit Bondierungsdrähten verbunden sind, über die eine AC-Spannung (Antriebsspannung), die zu einer DC-Spannung addiert bzw. dieser überlagert ist, von außen angelegt wird. Die gewünschte AC-Spannung wird an die Basisabschnitte 22a und 23a angelegt, was es möglich macht, die gewünschte AC-Spannung an die jeweiligen festen Antriebselektroden 22b und 23b anzulegen.
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Die festen Antriebselektroden 22b und 23b sind in einer Kammzahngestalt ausgebildet, die den Kammzähnen der beweglichen Antriebselektroden 31b, 32b, 33b, 34b gegenüberliegen, die in den äußeren Antriebsgewichten 31 und 32 und den inneren Antriebsgewichten 33 und 34 enthalten sind, die später erläutert werden. Genauer gesagt enthalten die festen Antriebselektroden 22b und 23b mehrere Trägerabschnitte 22c und 23c, die sich in der x-Achsenrichtung erstrecken, und mehrere kammzahnförmige Elektroden 22d und 23d erstrecken sich in der y-Achsenrichtung von den jeweiligen Trägerabschnitten 22c und 23c. Mehrere derartige Strukturelemente sind in der y-Achsenrichtung auf beiden Außenseiten der Basisabschnitte 22a und 23a der x-Achsenrichtung angeordnet.
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Die festen Erfassungsabschnitte 24 und 25 sind innerhalb der Erfassungsgewichte 35 und 36 angeordnet, die für die inneren Antriebsgewichte 33 und 34 vorhanden sind, die später beschrieben werden. Die festen Erfassungsabschnitte 24 und 25 enthalten Basisabschnitte 24a und 25a und feste Erfassungselektroden 24b und 25b.
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Die Basisabschnitte 24a und 25a weisen Bondierungs-Anschlussflächen (nicht gezeigt) auf, die mit Bondierungsdrähten verbunden sind, über die Signale zur Außenseite ausgegeben werden. Die festen Erfassungselektroden 24b und 25b sind mehrere kammzahnförmige Elektroden, die sich in der y-Achsenrichtung von den Basisabschnitten 24a und 25a erstrecken. Die festen Erfassungselektroden 24b und 25b liegen jeweiligen Kammzähnen der beweglichen Erfassungselektroden 35b und 36b gegenüber, die aus Kammzähnen in den Erfassungsgewichten 35 und 36 ausgebildet sind.
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Der bewegliche Abschnitt 30 ist ein Abschnitt, der in Abhängigkeit von einer Ausübung einer Winkelgeschwindigkeit verschoben wird, und enthält die äußeren Antriebsgewichte 31 und 32, die inneren Antriebsgewichte 33 und 34 und die Erfassungsgewichte 35 und 36. Der bewegliche Abschnitt 30 weist ein Layout auf, bei dem das äußere Antriebsgewicht 31, das innere Antriebsgewicht 34 ausgerüstet mit dem Erfassungsgewicht 35, das innere Antriebsgewicht 34 ausgerüstet mit dem Erfassungsgewicht 36 und das äußere Antriebsgewicht 32 in dieser Reihenfolge in der x-Achsenrichtung angeordnet sind. Das heißt, die Erfassungsgewichte 35 und 36 sind innerhalb der inneren Antriebsgewichte 33 und 34 angeordnet; die inneren Antriebsgewichte 33 und 34 sind Seite an Seite auf Innenseiten des beweglichen Abschnitts 30 angeordnet; und die beiden äußeren Antriebsgewichte 31 und 32 sind auf beiden Außenseiten des beweglichen Abschnitts 30 derart angeordnet, dass die beiden inneren Antriebsgewichte 33 und 34 zwischen den beiden Außenseiten aufgenommen werden.
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Die äußeren Antriebsgewichte 31 und 32 enthalten Masseabschnitte 31a und 32a und bewegliche Antriebselektroden 31b und 32b.
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Die Masseabschnitte 31a und 32a erstrecken sich in der y-Achsenrichtung. Der Masseabschnitt 31a ist gegenüber dem Basisabschnitt 22a des festen Antriebsabschnitts 22 angeordnet, und der Masseabschnitt 32a ist gegenüber dem Basisabschnitt 23a des festen Antriebsabschnitts 23 angeordnet. Die Masseabschnitte 31a und 32a dienen als Gewichte, die es ermöglichen, die äußeren Antriebsgewichte 31 und 32 in der y-Achsenrichtung zu bewegen.
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Die beweglichen Antriebselektroden 31b und 32b sind kammzahnförmige Elektroden, die Kammzähnen der festen Antriebselektroden 22b und 23b gegenüberliegen. Genauer gesagt enthalten die beweglichen Antriebselektroden 31b und 32b mehrere Trägerabschnitte 31c und 32c, die sich in der x-Achsenrichtung erstrecken, und mehrere kammzahnförmige Elektroden 31d und 32d, die sich in der y-Achsenrichtung von den jeweiligen Trägerabschnitten 31c und 32c erstrecken. Mehrere derartige Strukturelemente sind Seite an Seite in der y-Achsenrichtung auf der Seite der Masseabschnitte 31a und 32a angeordnet, die den festen Antriebsabschnitten 22 und 23 gegenüberliegen.
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Die inneren Antriebsgewichte 33 und 34 enthalten Masseabschnitte 33a und 34a und bewegliche Antriebselektroden 33b und 34b.
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Die Masseabschnitte 33a und 34a sind als rechteckiger Rahmen ausgebildet. Die Masseabschnitte 33a und 34a dienen als Gewichte, die eine Bewegung der inneren Antriebsgewichte 33 und 34 in der y-Achsenrichtung ermöglichen. Zwei gegenüberliegende Seiten der rechteckigen Masseabschnitte 33a und 34a sind jeweils parallel zu der x-Achsenrichtung bzw. der y-Achsenrichtung angeordnet. Eine Seite der beiden gegenüberliegenden Seiten parallel zu der y-Achsenrichtung liegt den Basisabschnitten 22a und 23a der festen Antriebsabschnitte 22 und 23 gegenüber. Genauer gesagt liegt eine Seite von zwei gegenüberliegenden Seiten der Masseabschnitte 33a und 34a, die parallel zu der y-Achsenrichtung sind, den Basisabschnitten 22a und 23a der festen Antriebsabschnitte 22 und 23 gegenüber. Diese eine Seite, die den Basisabschnitten 22a und 23a gegenüberliegt, weist die beweglichen Antriebselektroden 33b und 34b auf.
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Die beweglichen Antriebselektroden 33b und 34b sind kammzahnförmige Elektroden, die Kammzähnen der festen Antriebselektroden 22b und 23b gegenüberliegen. Genauer gesagt enthalten die beweglichen Antriebselektroden 33b und 34b mehrere Trägerabschnitte 33c und 34c, die sich in der x-Achsenrichtung erstrecken, und mehrere kammzahnförmige Elektroden 33d und 34d, die sich in der y-Achsenrichtung von den jeweiligen Trägerabschnitten 33c und 34c erstrecken. Mehrere derartige Strukturelemente sind Seite an Seite in der y-Achsenrichtung auf der Seite der Masseabschnitte 33a und 34a angeordnet, die den festen Antriebsabschnitten 22 und 23 gegenüberliegen.
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Die Erfassungsgewichte 35 und 36 enthalten Masseabschnitte 35a und 36a und bewegliche Erfassungselektroden 35b und 36b.
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Die Masseabschnitte 35a und 36a sind jeweils als rechteckiger Rahmen ausgebildet und werden an Innenwandflächen der inneren Antriebsgewichte 33 und 34 über die Erfassungsbalken 41 des später beschriebenen Balkenabschnitts 40 unterstützt bzw. getragen. Die Erfassungsgewichte 35 und 36 werden in der y-Achsenrichtung zusammen mit den inneren Antriebsgewichten 33 und 34 bewegt. Die Masseabschnitte 35a und 36a dienen als Gewichte, die eine Bewegung der Erfassungsgewichte 35 und 36 auch in der x-Achsenrichtung ermöglichen. Die beweglichen Erfassungselektroden 35 und 36b sind mehrere kammzahnförmige Elektroden, die sich in der y-Achsenrichtung von den Masseabschnitten 35a und 36a erstrecken. Die beweglichen Erfassungselektroden 35b und 36b liegen jeweiligen Kammzähnen der festen Erfassungselektroden 24b und 25b gegenüber, die aus Kammzähnen in den festen Erfassungsabschnitten 24 und 25 ausgebildet sind.
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Der Balkenabschnitt 40 enthält Erfassungsbalken 41, Antriebsbalken 42 und Trägerelemente 43.
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Die Erfassungsbalken 41 bilden eine zweite Feder. Die Erfassungsbalken 41 verbinden Seiten der inneren Antriebsgewichte 33 und 34 mit Seiten der Erfassungsgewichte 35 und 36. Die Seiten der inneren Antriebsgewichte 33 und 34 sind parallel zu der x-Achsenrichtung an den inneren Wandflächen der Masseabschnitte 33a und 34a. Die Seiten der Erfassungsgewichte 35 und 36 sind parallel zu der x-Achsenrichtung an den Außenwandflächen der Masseabschnitte 35a und 36a. Die Erfassungsbalken 41 können in der x-Achsenrichtung verschoben werden, und auf der Grundlage der Verschiebung der Erfassungsbalken 41 sind die Erfassungsgewichte 35 und 36 in der x-Achsenrichtung in Bezug auf die inneren Antriebsgewichte 33 und 34 beweglich.
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Die Antriebsbalken 42 verbinden die äußeren Antriebsgewichte 31 und 32 mit den inneren Antriebsgewichten 33 und 34, während sie die Bewegung der äußeren Antriebsgewichte 31 und 32 und der inneren Antriebsgewichte 33 und 34 in der y-Achsenrichtung ermöglichen. Die Antriebsbalken 42 verbinden ein äußeres Antriebsgewicht 31, ein inneres Antriebsgewicht 33, das andere innere Antriebsgewicht 34 und das andere äußere Antriebsgewicht 32, die in dieser Reihenfolge angeordnet sind, miteinander.
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Genauer gesagt sind die Antriebsbalken 42 jeweils ein linearer Balken mit einer vorbestimmten Breite in der y-Achsenrichtung. Ein Antriebsbalken 42 ist auf jeder Außenseite beider Außenseiten angeordnet, zwischen denen die äußeren Antriebsgewichte 31 und 32 und die inneren Antriebsgewichte 33 und 34 in der y-Achsenrichtung angeordnet sind. Die Antriebsbalken 42 sind jeweils mit den äußeren Antriebsgewichten 31 und 32 und den inneren Antriebsgewichten 33 und 34 verbunden. Die Antriebsbalken 42 können direkt mit den äußeren Antriebsgewichten 31 und 32 und den inneren Antriebsgewichten 33 und 34 verbunden sein. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Antriebsbalken 42 jedoch mit den inneren Antriebsgewichten 33 und 34 über Verbindungsabschnitte 42a verbunden.
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Die Trägerelemente 43 unterstützen bzw. tragen die äußeren Antriebsgewichte 31 und 32, die inneren Antriebsgewichte 33 und 34 und die Erfassungsgewichte 35 und 36. Genauer gesagt sind die Trägerelemente 43 zwischen den Innenwandflächen des festen Trägerabschnitts 21 und den Antriebsbalken 42 angeordnet und unterstützen die obigen Gewichte 31 bis 36 in dem festen Trägerabschnitt 21 über die Antriebsbalken 42.
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Die Trägerelemente 43 enthalten Rotationsbalken 43a, Trägerbalken 43b und Verbindungsabschnitte 43c. Die Rotationsbalken 43a sind jeweils ein linearer Balken mit einer vorbestimmten Breite in der y-Achsenrichtung. Die Trägerbalken 43b sind mit beiden äußeren Enden des Rotationsbalkens 43a verbunden, und der Verbindungsabschnitt 43c ist mit einer mittleren Position des Rotationsbalkens 43a auf der Seite verbunden, die der Seite gegenüberliegt, die zu den Trägerbalken 43b zeigt. Der Rotationsbalken 43a biegt sich lentikular in einer S-förmigen Gestalt mit der Zentrierung auf den Verbindungsabschnitt 43c, während ein Sensorantrieb durchgeführt wird. Die Trägerbalken 43b bilden eine erste Feder und verbinden beide äußere Enden des Rotationsbalkens 43a mit dem festen Trägerabschnitt 21. Die Trägerbalken 43b sind in der vorliegenden Ausführungsform jeweils als lineares Element vorhanden. Die Trägerbalken 43b spielen ermöglichen außerdem, dass sich die jeweiligen Gewichte 31 bis 36 in der x-Achsenrichtung bewegen, wenn ein Stoß oder Ähnliches darauf ausgeübt wird. Die Verbindungsabschnitte 43c verbinden die Trägerelemente 43 mit den Antriebsbalken 42.
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Die obige Struktur bildet einen Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor, der zwei Winkelgeschwindigkeitserfassungsstrukturen enthält, die zwei äußere Antriebsgewichte 31 und 32, zwei innere Antriebsgewichte 33 und 34 sowie zwei Erfassungsgewichte 35 und 36 enthalten. Außerdem weist der Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor eine Stoßwiderstandseigenschaft auf. Ein derartiger vorteilhafter Effekt wird im Folgenden genauer erläutert.
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Im Folgenden wird ein Betrieb des Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensors, der oben beschrieben wurde, mit Bezug auf die schematischen Diagramme der 2 und 3, die Betriebszustände darstellen, beschrieben.
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Zunächst wird ein Grundbewegungszustand des Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensors mit Bezug auf 2 beschrieben. Die AC-Spannung, die der DC-Spannung überlagert ist, wird an die festen Antriebsabschnitte 22 und 23 angelegt, um eine Potentialdifferenz zwischen den äußeren Antriebsgewichten 31 und 32 und den inneren Antriebsgewichten 33 und 34 zu erzeugen. Auf der Grundlage der Potentialdifferenz tritt eine elektrostatische Kraft in der y-Achsenrichtung auf. Diese elektrostatische Kraft ermöglicht es, dass die jeweiligen Antriebsgewichte 31 bis 34 in der y-Achsenrichtung vibrieren. Gleichzeitig wird die Vibration in der y-Achsenrichtung der jeweiligen Antriebsgewichte 31 bis 34 überwacht, während die Frequenz der AC-Spannung zur Einstellung geändert wird, um zu ermöglichen, dass sich die Frequenz der AC-Spannung in eine Antriebsresonanzfrequenz fd kehrt. Eine Elektrode für die Überwachung ist beispielsweise derart angeordnet, dass sie den äußeren Antriebsgewichten 31 und 32 gegenüberliegt, und erfasst Verschiebungen der äußeren Antriebsgewichte 31 und 32 auf der Grundlage der Änderung der Kapazität, die zwischen diesen ausgebildet wird. Gleichzeitig wird die Antriebsresonanzfrequenz fd über einen Schaltkreis als Frequenz erfasst, die auftritt, wenn die Kapazitätsänderung groß ist. Die Antriebsresonanzfrequenz fd wird auf der Grundlage der Struktur eines Oszillators, beispielsweise einer Breite des Antriebsbalkens 42 bestimmt. Die Antriebsresonanzfrequenz fd wird auf mehrere Kilohertz bis mehrere zehn Kilohertz, insbesondere auf 5 kHz–10 KHz festgelegt, wodurch eine hohe Empfindlichkeit des Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensors erzielt werden kann.
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Gleichzeitig vibrieren das äußere Antriebsgewicht 31 und das innere Antriebsgewicht 33 in entgegengesetzten Phasen in der y-Achsenrichtung bei der Anordnung der festen Antriebselektroden 22b in dem festen Antriebsabschnitt 22, den beweglichen Antriebselektroden 31b in dem äußeren Antriebsgewicht 31 und den beweglichen Antriebselektroden 33b in dem inneren Antriebsgewicht 33, wie es in 2 dargestellt ist. Außerdem vibrieren das äußere Antriebsgewicht 32 und das innere Antriebsgewicht 34 in entgegengesetzten Phasen in der y-Achsenrichtung bei der Anordnung der festen Antriebselektroden 23b in dem festen Antriebsabschnitt 23, den beweglichen Antriebselektroden 32b in dem äußeren Antriebsgewicht 32 und den beweglichen Antriebselektroden 34b in dem inneren Antriebsgewicht 34. Außerdem vibrieren die beiden inneren Antriebsgewichte 33 und 34 in entgegengesetzten Phasen in der y-Achsenrichtung. Dieses treibt den Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor in einer Antriebsmodusgestalt an.
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Man beachte, dass zu diesem Zeitpunkt die Antriebsbalken 42 in einer S-förmigen Gestalt gebogen sind und eine Bewegung der jeweiligen Gewichte 31 bis 34 in der y-Achsenrichtung ermöglichen. Im Gegensatz dazu sind zu diesem Zeitpunkt die Verbindungsabschnitte 43c, die die Rotationsbalken 43a mit den Antriebsbalken 42 verbinden, jeweils als ein Knoten (fester Punkt) in der Amplitude strukturiert und werden kaum verschoben.
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Im Folgenden wird ein Zustand des Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensors, wenn eine Winkelgeschwindigkeit einwirkt, mit Bezug auf 3 erläutert. Während einer Grundbewegung, die in 2 dargestellt ist, wirkt eine Winkelgeschwindigkeit um die z-Achsenrichtung auf den Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor, und die Erfassungsgewichte 35 und 36 werden in der x-Achsenrichtung aufgrund der Corioliskraft verschoben, wie es in 3 gezeigt ist. Eine derartige Verschiebung ändert einen Kapazitätswert eines Kondensators, der durch die bewegliche Erfassungselektrode 35b des Erfassungsgewichts 35 und die feste Erfassungselektrode 24b des festen Erfassungsabschnitts 24 gebildet wird, und einen Kapazitätswert eines Kondensators, der durch die bewegliche Erfassungselektrode 36b des Erfassungsgewichtes 36 und der festen Erfassungselektrode 25b des festen Erfassungsabschnitts 25 gebildet wird.
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Somit kann eine Winkelgeschwindigkeit durch Lesen der Änderung der Kapazitätswerte der Kondensatoren auf der Grundlage von Ausgangssignalen von den Bondierungs-Anschlussflächen der festen Erfassungsabschnitte 24 und 25 erfasst werden. Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht beispielsweise ein Lesen der Änderung der Kapazitätswerte der Kondensatoren durch Ausüben einer Differenzverstärkung auf die Signale, die von den beiden jeweiligen Winkelgeschwindigkeitserfassungsstrukturen entnommen werden, wodurch die Winkelgeschwindigkeit noch genauer erfasst wird. Somit kann die ausgeübte Winkelgeschwindigkeit durch den Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfasst werden.
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Der Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die Frequenzen f1 und f3 von zwei Resonanzmodi gegen die Ausübung von Stößen auf. Genauer gesagt zeigt 4(b) schematisch die Resonanzfrequenz f1 in einem Gleichphasenmodus, bei dem zwei Gewichte m1 und m2, die von Federn s1 und s2 unterstützt werden, in derselben Richtung schwingen. Im Gegensatz dazu zeigt 4(c) die Resonanzfrequenz f3 in einem Gleichphasenabsorptionsmodus, bei dem zwei Gewichte m1 und m2, die von Federn s1 und s2 unterstützt werden, in entgegengesetzten Richtungen schwingen. Die Resonanzfrequenz f3 in dem Gleichphasenabsorptionsmodus ist größer als die Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus. Man beachte, dass 4(a) einen stationären Zustand der Gewichte m1 und m2, die von den Federn s1 und s2 unterstützt werden, angibt.
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Die schematischen Diagramme der 4(a)–(c) werden verwendet, um auf einfache Weise die Bewegung der Gewichte m1 und m2 in dem Gleichphasenmodus und dem Gleichphasenabsorptionsmodus zu erläutern. Der Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform übt die Bewegungen aus, die in den 5 und 6 dargestellt sind. Wenn gemäß 5 ein Stoß auf den Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor von links in der Zeichnung ausgeübt wird, schwingen die inneren Antriebsgewichte 33 und 34 und die Erfassungsgewichte 35 und 36 in derselben Richtung in der x-Achsenrichtung mit der Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus. Wenn gemäß 6 ein Stoß auf den Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor von links in der Zeichnung ausgeübt wird, schwingen die inneren Antriebsgewichte 33 und 34 und die Erfassungsgewichte 35 und 36 in entgegengesetzten Richtungen in der x-Achsenrichtung mit der Resonanzfrequenz f3 in dem Gleichphasenabsorptionsmodus.
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Die Positionsbeziehung bei einer Resonanzfrequenz wird in einem Sensor für eine physikalische Größe, der einfach aufgebaut ist, nicht berücksichtigt, und ein ganzzahliges Vielfaches der Resonanzfrequenz f1 (das n-fache der Resonanzfrequenz f1 (n ist eine ganze Zahl)) ist in vielen Fällen in der Nähe der Resonanzfrequenz f3 angeordnet. Wenn ein übermäßiger Stoß ausgeübt wird, interferieren daher das Schwingen mit der Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus und das Schwingen mit der Resonanzfrequenz f3 in dem Gleichphasenabsorptionsmodus, was zu einer größeren Verschiebung als bei einer Schätzung führen kann. Als Ergebnis kann jeder Kammzahn der beweglichen Erfassungselektroden 35b und 36b der Erfassungsgewichte 35 und 36 die festen Erfassungselektroden 24b und 25b der festen Erfassungsabschnitte 24 und 25 kontaktieren, was zu einem fehlerhaften Sensorausgang führt.
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Die Ausübung eines Stoßes auf den Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor erzeugt einen Verschiebungsmechanismus, bei dem die Antriebsgewichte 31 bis 34 und die Erfassungsgewichte 35 und 36 durch die Addition der folgenden drei Anregungen verschoben werden: (1) Vibrationsanregung durch Dissonanz; (2) Vibrationsanregung durch Resonanz; und (3) Vibrationsanregung durch Resonanzinterferenz. Das heißt, die Vibrationsanregungen (1)–(3) entstehen derart, dass sie sich gleichzeitig addieren, wodurch die Antriebsgewichte 31–34 und die Erfassungsgewichte 35 und 36 verschoben werden.
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Die Vibrationsanregung (1) durch Dissonanz ist eine Verschiebungsgröße, die einfach aus einer Trägheitskraft und einer Federkraft berechnet wird. Die Vibrationsanregung (2) durch Resonanz ist eine Anregungsgröße, die aus einem Q-Faktor (Spitzenwert der Resonanzleistung), der für einen Oszillator spezifisch ist, und einer Ausübungszeitdauer einer Stoßkomponente berechnet wird, die dieselbe Frequenz wie diejenige in einem Resonanzmodus aufweist, hauptsächlich die Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus. Die Vibrationsanregung (3) durch Resonanzinterferenz ist eine Anregungsgröße durch Interferenz bei (i) einem ganzzahligen Vielfachen der Resonanzfrequenz f1 (dem n-fachen der Resonanzfrequenz f1 (n ist eine ganze Zahl)) in dem Gleichphasenmodus und (ii) der Resonanzfrequenz f3 in dem Gleichphasenabsorptionsmodus. Die Untersuchung der Vibrationsanregungen (1)–(3) erzielt das in 7 dargestellte Ergebnis. In einem Vergleichsbeispiel wird die Positionsbeziehung der Resonanzfrequenzen nicht berücksichtigt und ein ganzzahliges Vielfaches der Resonanzfrequenz f1 (das n-fache der Resonanzfrequenz f1 (n ist eine ganze Zahl)) in dem Gleichphasenmodus ist in der Nähe der Resonanzfrequenz f3 in dem Gleichphasenabsorptionsmodus vorhanden. Bei einem derartigen Vergleichsbeispiel ist der Beitrag der Vibrationsanregung (3) durch Resonanzinterferenz signifikant groß. Das heißt, das Vergleichsbeispiel berücksichtigt keinen Einfluss aufgrund der Vibrationsanregung (3) durch Resonanzinterferenz und unternimmt nichts, um eine Vibrationsanregung zu verringern. Stattdessen stellt das Vergleichsbeispiel ein Vibrationsschutzelement bereit, um einen Stoß nicht auf den Sensor zu übertragen, und erhöht einen Abstand zwischen beweglichen Elektroden und festen Elektroden. Wenn jedoch die Vibrationsanregung (3) durch Resonanzinterferenz verringert wird, kann der Beitrag der Vibrationsanregung (3) unter sämtlichen Vibrationsanregungen verringert werden, was das Stoßwiderstandsvermögen verbessert.
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Im Folgenden ist der Beeinflussungsgrad der Vibrationsanregung (3) durch Resonanzinterferenz äquivalent zu einem Verstärkungsfaktor A, der durch die folgende Gleichung 1 ausgedrückt wird. Diese Gleichung 1 gibt an, dass die Vibrationsanregung (3) durch Resonanzinterferenz mit einem A-fachen Pegel variiert wird, der ausreichend auf einen dem Pegel der Vibrationsanregung (1) durch Dissonanz oder dem Pegel der Vibrationsanregung (2) durch Resonanz äquivalenten Pegel verringert wird.
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Man beachte, dass f1 in der Gleichung 1 die Resonanzfrequenz in dem Gleichphasenmodus ist, f3 die Resonanzfrequenz in dem Gleichphasenabsorptionsmodus ist, n eine ganze Zahl ist und Q ein Q-Faktor ist.
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Außerdem zeigt 8 eine Grafik der Gleichung 1, wenn der Q-Faktor geändert wird. Eine Vermeidungsdifferenz D in 8 gibt einen Grad einer Abweichung eines Absolutwertes Δf3 von der Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus an. Der Absolutwert Δf3 ist eine Differenz zwischen (i) der Resonanzfrequenz f3 in dem Gleichphasenabsorptionsmodus und (ii) einem Wert, der gleich einem n-fachen der Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus ist. Wie es in 8 angegeben ist, zeigt der Verstärkungsfaktor A den größten Wert bei der Vermeidungsdifferenz D = 0, das heißt, wenn der Absolutwert Δf3 mit der Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus übereinstimmt. An diesem Punkt zeigt die Vibrationsanregung (3) durch Resonanzinterferenz den größten Spitzenwert und der Beitrag der Vibrationsanregung (3) wird unter sämtlichen Vibrationsanregungen am höchsten.
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Daher kann der Absolutwert Δf3 (= |f3 – n·f1|) derart ausgelegt werden, dass er nicht mit der Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus übereinstimmt. Dieses macht es möglich, dass die Vibrationsanregung (3) durch Resonanzinterferenz nicht den größten Spitzenwert aufweist, während der Beitrag der Vibrationsanregung (3) unter sämtlichen Vibrationsanregungen verringert wird. Das heißt, bei der Beziehung (Δf3 > f1 × D), bei der der Absolutwert Δf3 größer als der Wert ist, der durch Multiplizieren der Resonanzfrequenz f1 mit der Vermeidungsdifferenz D erhalten wird, darf die Vermeidungsdifferenz D zumindest nicht 0% (D ≠ 0) sein und muss größer als 0% sein. Dieses kann verhindern, dass die Vibrationsanregung (3) durch Resonanzinterferenz die maximale Verschiebung bewirkt.
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Wenn die Vermeidungsdifferenz D größer als 5% (D > 5%) ist, ist der erste Term ausreichend größer als der zweite Term in der Quadratwurzel in dem Nenner der Gleichung 1, und der Verstärkungsfaktor A wird unabhängig von dem Q-Faktor bestimmt, der in dem zweiten Term enthalten ist. Genauer gesagt fällt der Verstärkungsfaktor A auf etwa 20 ab, wie es in 8 dargestellt ist. Somit kann ein Auslegen der Vermeidungsdifferenz D auf größer als 5% bewirken, dass der Verstärkungsfaktor A unabhängig von dem Q-Faktor bestimmt werden kann, und kann ermöglichen, dass der Verstärkungsfaktor A ausreichend klein ist, was zu einer Verbesserung der Robustheit führt.
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Wenn die Vermeidungsdifferenz D auf größer als 10% (D > 10%) festgelegt wird, fällt der Verstärkungsfaktor A auf einen einstelligen Wert ab, wie es in 8 dargestellt ist. Dadurch kann die Vibrationsanregung (3) durch Resonanzinterferenz ausreichend verringert werden, d. h. in einen zu der Vibrationsanregung (1) durch Dissonanz oder der Vibrationsanregung (2) durch Resonanz äquivalenten Zustand.
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8 stellt einen Fall dar, bei dem der Q-Faktor in einem Bereich von 50 bis 300 geändert wird. Der Q-Faktor ist jedoch nicht auf den obigen Bereich begrenzt.
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Auf der Grundlage der obigen Erkenntnisse werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus und die Resonanzfrequenz f3 in dem Gleichphasenabsorptionsmodus, die größer als die Resonanzfrequenz f1 ist, derart ausgelegt, dass die folgende Bedingung durch einen Absolutwert Δf3 erfüllt ist, der eine Differenz zwischen der Resonanzfrequenz f3 in dem Gleichphasenabsorptionsmodus und einem Wert ist, der das Produkt aus n und der Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus ist. Das heißt, der Absolutwert Δf3 wird auf größer als ein Wert festgelegt, der ein Produkt aus der Vermeidungsdifferenz D und der Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus ist, und gleichzeitig wird die Vermeidungsdifferenz D auf größer als 0% festgelegt. Dieses verhindert, dass die Vibrationsanregung (3) durch Resonanzfrequenz eine maximale Verschiebung bewirkt.
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Vorzugsweise ermöglicht die Auslegung der Vermeidungsdifferenz D als größer als 5% eine Verringerung des Verstärkungsfaktors A unabhängig von dem Q-Faktor, was die Robustheit verbessert. Weiter vorzugsweise ermöglicht die Auslegung der Vermeidungsdifferenz D als größer als 10% eine Verringerung des Verstärkungsfaktors A auf einen einstelligen Wert, was die Vibrationsanregung (3) durch Resonanzinterferenz in einen ausreichend verringerten Zustand bringen kann, der äquivalent zu einem Zustand der Vibrationsanregung (1) durch Dissonanz oder demjenigen der Vibrationsanregung (2) durch Resonanz ist.
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Somit werden die Resonanzfrequenz f1 in dem Gleichphasenmodus und die Resonanzfrequenz f3 in dem Gleichphasenabsorptionsmodus derart ausgelegt, dass sie die obige Beziehung erfüllen, sodass die Vibrationsanregung (3) durch Resonanzinterferenz verringert wird. Dieses kann das Stoßwiderstandsvermögen verbessern, ohne ein Vibrationsschutzelement zu verwenden und ohne eine Verringerung der Sensorempfindlichkeit zu bewirken.
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Außerdem wird, wie es in der Gleichung 1 angegeben ist, der Verstärkungsfaktor A durch den Q-Faktor, einem ganzzahligen Vielfachen der Resonanzfrequenz f1 (n-faches der Resonanzfrequenz f1 (n ist eine ganze Zahl)) in dem Gleichphasenmodus und die Resonanzfrequenz f3 in dem Gleichphasenabsorptionsmodus definiert. Der Verstärkungsfaktor A kann auch durch Verringern des Q-Faktors in der Gleichung 1 im Vergleich zu einem herkömmlichen Fall verringert werden. Der Oszillations-Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform befindet sich beispielsweise im Vakuum, wobei das Verringern des Grades des Vakuums den Q-Faktor verringern kann. Beispielsweise, wenn der Grad des Vakuums von etwa 100 pa (herkömmlich) auf etwa 300 pa verringert wird, kann der Q-Faktor auf ein Drittel (1/3) verringert werden. Somit führt eine Verringerung des Q-Faktors im Vergleich zu einem herkömmlichen Fall zu einer Verringerung des Verstärkungsfaktors A, was die Vibrationsanregung (3) durch Resonanzinterferenz weiter verringert. Außerdem führt eine Verringerung des Q-Faktors ebenfalls zu einer Verringerung der Vibrationsanregung (2) durch Resonanz zusätzlich zu einer Verringerung der Vibrationsanregung (3) durch Resonanzinterferenz, was eine Verbesserung des Stoßwiderstandsvermögens ermöglicht.
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(Weitere Ausführungsformen)
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Die obige Ausführungsform gibt einen Fall an, bei dem für das Substrat 10 ein SOI-Substrat verwendet wird. Dieses ist jedoch nur ein Beispiel für das Substrat 10. Für das Substrat 10 kann ein anderes Substrat als ein SOI-Substrat verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein zwei (Paar) Winkelerfassungsstrukturen begrenzt, die zwei äußere Antriebsgewichte 31 und 32, zwei innere Antriebsgewichte 33 und 34 und zwei Erfassungsgewichte 35 und 36 enthalten. Ohne darauf beschränkt zu sein, kann die Erfindung für mehr als zwei Winkelerfassungsstrukturen verwendet werden.
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Auch wenn zur Erläuterung ein Winkelgeschwindigkeitssensor als ein Beispiel eines Sensors für eine physikalische Größe verwendet wurde, kann die vorliegende Erfindung für einen anderen Sensor für eine physikalische Größe, beispielsweise einen Beschleunigungssensor, verwendet werden.
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Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ihre Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung deckt verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen ab. Zusätzlich zu den verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen sind andere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr, weniger oder einem einzelnen Element innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung denkbar.
