JP2002296038A - 角速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 捩れ振動を誘起させる電極間のギャップを大
きくすることなく、高感度な角速度センサを提供する。 【解決手段】 静電駆動方式を採用した角速度センサに
おいて、所定長さの連結フレームを介して、該連結フレ
ームの中心点に対して点対称をなすように接続され、基
板の平面方向に沿って保持される一対の慣性質量体と、
上記連結フレームの両側にてフレームの中心点から長手
方向に沿って互いに反対方向に所定間隔を隔てて接続さ
れた一対の弾性梁と、上記各弾性梁の他端側に接続さ
れ、また、上記基板上に設けられた駆動電極と静電引力
発生構造を構成する電極を備えるとともに、静電引力の
発生に伴い、上記各慣性質量体を連結フレームの中心点
周りに捩れ振動させるべく、基板の平面方向に沿って、
少なくとも一方向に可動であるように支持された一対の
駆動プレートとを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、角速度センサに関
する。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、角速度センサは、例えば車
両や航空機の運動制御，ビデオカメラの手ブレ防止制御
等の様々な目的に利用されており、その１つとして、電
極間に生じる静電引力を利用して駆動振動を誘起させる
静電駆動方式を採用するものが知られている。かかる静
電駆動方式を採用した従来の角速度センサの一例とし
て、図９及び１０に、それぞれ、例えば米国特許第５，
４０８，８７７号に開示される角速度センサの平面図及
びその断面図を示す。この角速度センサ８０の動作原理
は、次の通りである。慣性質量体８１がその中央部に固
定された駆動ジンバルプレート８２は、半導体基板９０
上に該駆動ジンバルプレート８２に対向して平行に保持
された駆動電極８３の各々に駆動電気回路８８より位相
の反転した駆動電圧が印加されると、駆動ジンバルプレ
ート８２と各駆動電極８３との間に発生する静電引力に
より、第１の捩れ梁８４からなる捩れ軸を中心にして、
Ｙ軸周りの捩れ振動を行なう。これによって、慣性質量
体８１の質量中心は、Ｘ軸方向に単振動を行なうことに
なる。

【０００３】また、一方、角速度センサ８０の全体系が
Ｚ軸周りに回転すると、Ｘ軸方向およびＺ軸方向と直交
するＹ軸方向にコリオリの力Ｆが発生する。 Ｆ＝２ｖＭΩ ここで、ｖは質量中心のＸ軸方向の速度，Ωは回転の角
速度，Ｍは慣性質量体８１の質量をあらわす。

【０００４】かかるコリオリの力の発生に応じて、駆動
ジンバルプレート８２の外側に設けられた検出用ジンバ
ルフレーム８５には、第２の捩れ梁８６の捩れ軸を中心
に、Ｙ軸周りの捩れ単振動が誘起される。このＹ軸周り
の捩れ振動により、検出用ジンバルフレーム８５上に設
けられた検出電極８７と検出用ジンバルフレーム８５と
の間の静電容量が変化する。そして、その静電容量変化
を検出電気回路８９で検出し、電気的に電圧に変換する
ことによって、角速度Ωに比例したセンサ出力電圧を得
ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来技術
では、捩れ振動の誘起手段として、駆動電極８３及び駆
動ジンバルプレート８２の平行平板間に生じる静電引力
を用いるため、安定して振動させることが可能な駆動変
位に制限がもたらされる。この原因は、静電引力が駆動
電極８３と駆動ジンバルプレート８２との間のギャップ
の２乗に反比例することから、変位振幅がある閾値を超
えて大きくなると、捩れバネの復元力に対して静電引力
が上回り、プレート８２が、対向する駆動電極８３に張
り付くプルイン現象が発生してしまうためである。

【０００６】したがって、静電駆動方式を採用する角速
度センサ８０では、ギャップが与えられれば制御可能な
駆動変位振幅の最大値は、少なくともギャップ量以下に
なってしまうという欠点がある。便宜上、捩れ振動の振
動数を固定した場合を考慮すると、センサ感度の向上は
質量中心のＸ軸方向の速度ｖを大きくすることに対応
し、また、これは、変位振幅を大きくすることにも対応
する。ところが、平行平板電極間のギャップが与えられ
ると、最大振幅は、ギャップ以下（プルイン現象のた
め、ギャップの約１／３程度）となり、センサ感度を向
上させるには、このギャップを大きくするしか手段がな
かった。かかるギャップの増大に伴い、駆動電圧や対向
面積を大きく設定する必要性が生じる。このように、従
来の静電駆動方式を採用した角速度センサでは、センサ
感度を向上させるためのセンサ設計において制限があ
り、設計上で支障があるという問題があった。

【０００７】本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされ
たもので、捩れ振動を誘起させる電極間のギャップを大
きくすることなく、高感度な角速度センサを提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願の第１の発明は、駆
動振動を電極間静電引力を用いて誘起させる静電駆動方
式を採用した角速度センサにおいて、所定長さの連結フ
レームを介して、該連結フレームの中心点に対して点対
称をなすように接続され、基板の平面方向に沿って保持
される一対の慣性質量体と、上記連結フレームの両側に
てフレームの中心点から長手方向に沿って互いに反対方
向に所定間隔を隔てて接続された一対の弾性梁と、上記
各弾性梁の他端側に接続され、また、上記基板上に設け
られた駆動電極と静電引力発生構造を構成する電極を備
えるとともに、静電引力の発生に伴い、上記各慣性質量
体を連結フレームの中心点周りに捩れ振動させるべく、
基板の平面方向に沿って、少なくとも一方向に可動であ
るように支持された一対の駆動プレートと、上記慣性質
量体の捩れ振動に伴い発生する基板の平面方向に垂直な
方向の慣性力に応じて、慣性質量体が変位振動する間
に、該基板の平面方向に垂直な方向における慣性質量体
の変位を検出するための電極と、上記各慣性質量体の捩
れ振動の振幅を検出する捩れ振動検出手段とを有してい
ることを特徴としたものである。

【０００９】また、本願の第２の発明は、第１の発明に
おいて、上記静電力発生構造を構成する駆動プレートに
おける電極と駆動電極とが、平行平板電極であることを
特徴としたものである。

【００１０】更に、本願の第３の発明は、第１の発明に
おいて、上記静電力発生構造を構成する駆動プレートに
おける電極と駆動電極とが、櫛状電極であることを特徴
としたものである。

【００１１】また、更に、本願の第４の発明は、第１〜
第３の発明のいずれか一において、上記捩れ振動検出手
段として、上記慣性質量体の少なくともに一部及びその
近傍に対向する平板状の電極が上記基板上に設けられ、
慣性質量体と平行平板電極を構成していることを特徴と
したものである。

【００１２】また、更に、本願の第５の発明は、第１〜
第３の発明のいずれか一において、上記捩れ振動検出手
段として、櫛状の電極が上記慣性質量体と一体的に設け
られる一方、該櫛状の電極と入れ子式に対向し得る櫛状
の電極が基板上に設けられていることを特徴としたもの
である。

【００１３】また、更に、本願の第６の発明は、第１〜
第５の発明のいずれか一において、上記各慣性質量体を
上記基板の上方で該基板の平面方向に沿って保持する支
持部材が、該慣性質量体と一体的に設けられていること
を特徴としたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明する。 実施の形態１．図１及び２は、それぞれ、本発明の実施
の形態１に係る角速度センサ１０の平面図、及び、連結
フレーム４に対するリンク梁７，８を介した駆動プレー
ト５，６の接続部分を拡大して示す説明である。また、
図３〜６は、それぞれ、図１におけるＡ−Ａ線，Ｂ−Ｂ
線，Ｃ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線に沿った縦断面説明図であ
る。なお、図１では、水平方向をＸ軸方向、垂直方向を
Ｙ軸方向，紙面に直交する方向をＺ軸方向と規定する。

【００１５】角速度センサ１０は、その上に薄膜の絶縁
膜９が形成された半導体基板１上に各構成が配設されて
なるもので、それぞれ扇形をした一対の慣性質量体２，
３を備えている。これら慣性質量体２，３は、Ｙ軸方向
に延びる連結フレーム４を介して、扇形状の中心角側を
対向させて連結されており、図４から分かるように、半
導体基板１の上方で水平に保持されている。

【００１６】慣性質量体２，３の保持手段としては、本
体の両側に補助支持梁２Ａ，３Ａが設けられている。こ
れら補助支持梁２Ａ，３Ａは、図６に補助支持梁２Ａを
取り上げて示されるように、慣性質量体２，３の両側縁
部に沿って延び、慣性質量体２，３がなす扇形の中心角
側で鉛直下方に折り曲げられて、その先端部が半導体基
板１に当接する。これにより、慣性質量体２，３が、半
導体基板１の上方で水平に保持される。

【００１７】また、図１及び図４から分かるように、慣
性質量体２，３に対応する絶縁膜９上には、検出電極１
１，１２が設けられている。慣性質量体２，３と検出電
極１１，１２とは、Ｚ軸方向に小さな間隔を隔てて、電
気的に独立している。また、検出電極１１，１２は、慣
性質量体２，３に対応して略扇形に形成されており、そ
れぞれ弧をなす側から外方へ延びる配線１１ａ，１２ａ
を備えている。各配線１１ａ，１２ａは、その先端側
で、絶縁膜９上にアルミや金等を堆積させることで形成
された金属配線パッド１７，１８に接続されている。こ
れら金属配線パッド１７，１８は、外部との電気的接続
のために、所定のワイヤがボンディングされる領域とな
る。

【００１８】更に、慣性質量体２，３に対応する絶縁膜
９上には、各検出電極１１，１２の両側の径部分に沿っ
て、モニタ電極１３，１４，１５，１６が設けられてい
る。各モニタ電極１３，１４，１５，１６は、その一端
側から外方へ延びる配線１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６
ａを備えており、各配線１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６
ａは、その先端側で、絶縁膜９上に設けられた金属配線
パッド２１，２２，２３，２４に接続されている。

【００１９】角速度センサ１０では、図１からよく分か
るように、慣性質量体２，３および連結フレーム４を隔
てて左右対称に配置される駆動プレート５，６が設けら
れている。これらの駆動プレート５，６は、慣性質量体
２，３と同様に、半導体基板１の上方で水平に保持され
ている。その保持手段として、各駆動プレート５，６の
両側（図１における上下側）には、対をなす折曲げ梁２
７，２８，２９，３０が形成されており、各折曲げ梁２
７，２８，２９，３０は途中部で折り曲げられ、先端側
でアンカー部３１，３２，３３，３４により接続されて
いる。この折曲げ梁２７，２８，２９，３０は、Ｘ軸方
向に柔軟で変形し易く、その他の方向には変形し難く設
計されている。そして、駆動プレート５，６は、それぞ
れ、Ｘ軸方向に所定以上の弾性を有するリンク梁７，８
を介して、連結フレーム４に接続されている。

【００２０】図２に、連結フレーム４に対するリンク梁
７，８を介した駆動プレート５，６の接続部分を拡大し
て示す。連結フレーム４の両側には、その中心ＱからＹ
軸方向に沿って反対向きに所定の間隔を隔てた部位に、
リンク梁７，８が取り付けられている。この実施の形態
では、リンク梁７，８が、共に、連結フレーム４の中心
ＱからＹ軸方向に沿ってΔ／２だけ離れた部位に取り付
けられている。これらリンク梁７，８は、それぞれ、Ｘ
軸及びＹ軸方向に弾性を有するよう折曲げ形状に形成さ
れる。

【００２１】駆動プレート５，６は、それぞれ、連結フ
レーム４に接合されたリンク梁７，８の一端側に接続さ
れており、その結果、駆動プレート５，６は、連結フレ
ーム４に対して、リンク梁７，８の弾性に基づき許容さ
れる範囲で移動可能となる。また、駆動プレート５，６
は静電力発生構造を備え、この構造として、平面部分
に、Ｙ軸方向に沿って形成された複数のスリット５ａ，
６ａを有している。

【００２２】他方、駆動プレート５，６の各スリット５
ａ，６ａに対応して、平板状に形成された複数の駆動電
極１９，２０が、半導体基板１上でＹ軸方向に沿って設
けられている。これら駆動電極１９，２０は、半導体基
板１に対して垂直に立ち上がるように、絶縁膜９上に形
成された駆動電極結合用電極２５，２６に接合され、図
３からよく分かるように、それぞれ、対応するスリット
５ａ，６ａ内に収まっている。この状態で、各駆動電極
１９，２０とスリット５ａ，６ａの内壁とは互いに平行
に支持されている。このようにして、駆動プレート５，
６に形成されたスリット５ａ，６ａおよび該スリット５
ａ，６ａの内部に収納された駆動電極１９，２０は、微
小なギャップで隔てられた平行平板の電極対を構成して
いる。

【００２３】図３からよく分かるように、各駆動電極１
９，２０とスリット５ａ，６ａの壁部とのＸ軸方向にお
ける間隔は、一方の間隔が他方のそれに対して狭くなる
ように設定されている。この実施の形態では、各駆動電
極１９，２０が、スリット５ａ，６ａの内部で、連結フ
レーム４寄りに、すなわち中央寄りに配置されるように
設定されている。これにより、狭い間隔で大きな静電力
が発生するため、駆動プレート５，６をＸ軸方向に変位
させることができる。

【００２４】角速度センサ１０は、表面マイクロマシニ
ングプロセスを用いて製造される。この実施の形態で
は、半導体基板１の材質として単結晶シリコン基板が用
いられ、また、絶縁膜９の材質としては窒化膜や酸化膜
が用いられる。また、慣性質量体２，３，連結フレーム
４，リンク梁７，８，検出電極１１，１２，モニタ電極
１３，１４，１５，１６，駆動電極１９，２０，可動構
造体である折曲げ梁２７，２８，２９，３０，アンカー
部３１，３２，３３，３４の材質としては、電気的に低
抵抗のポリシリコンが用いられる。また、これと同様
に、駆動電極結合用配線２５，２６，その他の各電極
（検出電極１１，１２やモニタ電極１３，１４，１５，
１６）や各種の構造体（例えばアンカー部３１）から外
方へ延びる配線３１ａの材質として、電気的に低抵抗の
ポリシリコンが用いられる。

【００２５】次に、かかる構成を備えた角速度センサ１
０に関して、その動作原理を説明する。駆動プレート
５，６と駆動電極１９，２０との間にＡＣ電位差を与え
ると、駆動プレート５，６はその電位差によって発生す
る静電引力によりＸ軸方向に振動する。駆動プレート
５，６を電気的に接地し、駆動電極１９，２０に共通の
ＤＣバイアス電圧を伴った同相のＡＣ電圧（Ｖｄｃ±Ｖ
ａｃ）を印加すると、左右の駆動プレート５，６は逆相
にＸ軸方向に沿って振動する。このとき、駆動プレート
５，６がその一端側に接続されるリンク梁７，８を介し
て、連結フレーム４がＸ軸方向に力を受ける。左右両側
のリンク梁７，８からの伝達力は、連結フレーム４上の
異なったＹ軸上の二点間に作用するため、連結フレーム
４及びこれに接続された慣性質量体２，３は、連結フレ
ーム４上の中心Ｑの周りに回転捩れ振動を行う。この回
転捩れ振動が、その共振周波数で行われる場合に、最大
変位振幅及び最大速度振幅が取得される。これにより、
駆動ＡＣ電圧としては共振周波数を選ぶことが好まし
い。

【００２６】このように、慣性質量体２，３が半導体基
板１上で逆相に回転捩れ振動を行っている場合、Ｙ軸周
りの角速度が入力されると、慣性質量体２，３はそれぞ
れの速度振動ベクトル方向および角速度ベクトル方向に
直交する方向（半導体基板１に直交するＺ軸方向）に、
慣性力すなわちコリオリの力を受ける。その結果、慣性
質量体２，３は互いに逆相の半導体基板１の外方への慣
性力を受け、図２に示すＸ軸方向中心軸の周りの回転振
動が誘起される。この回転振動の変位は、角速度に比例
するため、この変位を、各慣性質量体２，３とその下側
に設けられた検出電極１１，１２との間の容量変化を通
じ、Ｃ−Ｖ変換器により電気出力に変換して、角速度信
号を取得することができる。検出電極１１，１２と各慣
性質量体２，３との間で形成される容量変化は、角速度
検出時に、差動変化となり、この差動変化を検出し得る
回路構成を採用することにより、同相で変化するような
外乱振動（Ｘ軸方向やＺ軸方向の加速度による発生する
慣性質量体２，３の変位振動）の影響を受けない構成を
実現することができる。

【００２７】また、一方、モニタ電極１３，１４，１
５，１６は、慣性質量体２，３の捩れ振動をモニタし、
捩れ振動の振幅を一定に制御する振動検出構造として設
けられたもので、ここでは、モニタ電極１３，１４が互
いに接続されて一つのモニタ電極とされ、モニタ電極１
５，１６が接続されて別のモニタ電極とすることによ
り、駆動捩れ振動により慣性質量体２，３のとの間で形
成される容量として差動変化構成を実現し、この場合に
も同様に、外乱振動の影響を受けない構成を実現するこ
とができる。

【００２８】実施の形態１についての構成上の特徴は、
複数回折り曲げることにより弾性を備えたリンク梁７，
８を用いることにより、駆動プレート５，６の変位が平
行平板電極間で発生する静電引力を制御する上で微小
（例えば電極間の間隔の約１／３以下）であっても、共
振時のリンク梁７，８の弾性変位効果によって、連結フ
レーム４に対する接続点においては変位拡大が図れるこ
とであり、また、リンク梁７，８の間がＹ軸方向におい
て微小距離（Δ）離れているため、リンク梁７，８に対
する接続点のＸ軸方向における変位が微小であっても、
連結フレーム４及び慣性質量体２，３の捩れ振動角度が
大きくなることである。

【００２９】以上の説明から明らかなように、角速度セ
ンサ１０では、電極間のギャップを大きくすることな
く、低電圧で、慣性質量体２，３の大きな捩れ振動を誘
起させることが可能であり、その振幅を大きくすること
ができる。その結果、センサ感度を向上させることがで
きる。

【００３０】なお、実施の形態１では、リンク梁７，８
が、共振時に駆動プレート５，６の変位を拡大すべく、
数回折り曲げられてなるバネ構造を有する例を取り上げ
たが、リンク梁７，８としては、少なくとも駆動プレー
ト５，６の変位又は力を連結フレーム４に伝達する構造
を有するものであってよい。

【００３１】実施の形態２．次に、本発明の実施の形態
２について説明する。なお、以下では、上記実施の形態
１における場合と同一のものには同じ符号を付し、それ
以上の説明を省略する。図７及び８は、それぞれ、実施
の形態２に係る角速度センサ４０の平面図及び図７にお
けるＥ−Ｅ線に沿った縦断面説明図である。この実施の
形態２では、駆動プレート及び駆動電極における静電力
発生構造と、慣性質量体２，３の捩れ振動をモニタし、
捩れ振動の振幅を一定に制御する振動検出構造とが、実
施の形態１における態様と異なる。

【００３２】図７からよく分かるように、この実施の形
態２に係る角速度センサ４０では、静電力発生構造とし
て、駆動プレート４１，４２側に形成された電極４３，
４４と、それに対応して設けられる駆動電極４５，４６
とが、それぞれ、櫛状に構成されている。より具体的に
は、駆動プレート４１，４２側に形成された電極４３，
４４は、Ｙ軸方向に沿って配置された複数の支持フレー
ム４３ａ，４４ａと、該支持フレーム４３ａ，４４ａの
両側又は片側からそれに直交して（Ｘ軸方向に）突出す
る櫛歯片４３ｂ，４４ｂとからなる。また、一方、駆動
電極４５，４６は、Ｙ軸方向に沿って配置された支持フ
レーム４５ａ，４６ａと、該支持フレーム４５ａ，４６
ａの片側からそれに直交して（Ｘ軸方向に）突出する櫛
歯片４５ｂ，４６ｂとからなる。ここでは、図７からよ
く分かるように、駆動プレート４１，４２および駆動電
極４５，４６が、それぞれ、櫛歯片４３ｂ，４４ｂと櫛
歯片４５ｂ，４６ｂとが互いに対向するように配置され
ている。

【００３３】この構成によれば、駆動プレート４１，４
２側の電極４３，４４におけるＸ軸方向に沿った櫛歯片
４３ｂ，４４ｂと駆動電極４５，４６における櫛歯片４
５ｂ，４６ｂとの間に発生する静電引力が、Ｘ軸方向に
おける駆動変位に依存せず、電極間電圧に比例するた
め、従来の技術で問題となった変位に伴う静電力非線形
性によって、変位が制御不能になることがない。

【００３４】また、この実施の形態２では、慣性質量体
５１，５２の捩れ振動をモニタし、捩れ振動の振幅を一
定に制御する振動検出構造が、入れ子式に互いに対向し
得るように、櫛状に構成されている。より詳しくは、慣
性質量体５１，５２の弧側から、複数の櫛歯片５３ａ，
５４ａを備えた櫛状電極５３，５４が一体的に設けら
れ、他方、櫛状電極５３，５４における櫛歯片５３ａ，
５４ａと対向し得る櫛歯片５５ａ，５６ａを備えた櫛状
電極５５，５６が設けられている。また、櫛状電極５
５，５６は、ぞれぞれ外方へ延びる配線５５ｂ，５６ｂ
を備えている。各配線５５ｂ，５６ｂは、その先端側
で、絶縁膜９上にアルミや金等を堆積させることで形成
された金属配線パッド５７，５８に接続されている。こ
のように、櫛状に構成された電極５３，５４及び５５，
５６を用いて静電容量変化を検出する方式にする場合に
も、前述した実施の形態１における場合と同様の効果が
得られる。

【００３５】図７には特に図示しないが、慣性質量体５
１，５２の保持手段としては、例えば、上記実施の形態
１にて説明したような補助支持梁２Ａ，３Ａが慣性質量
体５１，５２の両側に一体的に設けられてもよい。これ
により、慣性質量体５１，５２は、半導体基板１の上方
で水平に保持され得る。

【００３６】なお、本発明は、例示された実施の形態に
限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
において、種々の改良及び設計上の変更が可能であるこ
とは言うまでもない。駆動プレート及び駆動電極に関
し、電極間電圧差，電極間ギャップおよび電極間対抗長
さを共通とした条件のもとで、実施の形態１に係る平行
平板電極は、実施の形態２に係る櫛状電極に比較して、
駆動静電力を大きくすることが可能である。他方、駆動
可能な変位量の安定性に関しては、実施の形態２に係る
櫛状電極が優れている。

【００３７】

【発明の効果】本願の請求項１の発明によれば、駆動振
動を電極間静電引力を用いて誘起させる静電駆動方式を
採用した角速度センサにおいて、所定長さの連結フレー
ムを介して、該連結フレームの中心点に対して点対称を
なすように接続され、基板の平面方向に沿って保持され
る一対の慣性質量体と、上記連結フレームの両側にてフ
レームの中心点から長手方向に沿って互いに反対方向に
所定間隔を隔てて接続された一対の弾性梁と、上記各弾
性梁の他端側に接続され、また、上記基板上に設けられ
た駆動電極と静電引力発生構造を構成する電極を備える
とともに、静電引力の発生に伴い、上記各慣性質量体を
連結フレームの中心点周りに捩れ振動させるべく、基板
の平面方向に沿って、少なくとも一方向に可動であるよ
うに支持された一対の駆動プレートと、上記慣性質量体
の捩れ振動に伴い発生する基板の平面方向に垂直な方向
の慣性力に応じて、慣性質量体が変位振動する間に、該
基板の平面方向に垂直な方向における慣性質量体の変位
を検出するための電極と、上記各慣性質量体の捩れ振動
の振幅を検出する捩れ振動検出手段とを有しているの
で、駆動プレートの変位が微小であっても、慣性質量体
の捩れ振動の変位振幅を大きくすることが可能であり、
角速度センサの検出感度を向上させることができる。

【００３８】また、本願の請求項２の発明によれば、上
記静電力発生構造を構成する駆動プレートにおける電極
と駆動電極とが平行平板電極であり、駆動プレートを変
位させることが可能である。

【００３９】更に、本願の請求項３の発明によれば、上
記静電力発生構造を構成する駆動プレートにおける電極
と駆動電極とが櫛状電極であり、駆動プレートを変位さ
せることが可能である。

【００４０】また、更に、本願の請求項４の発明によれ
ば、上記捩れ振動検出手段として、上記慣性質量体の少
なくともに一部及びその近傍に対向する平板状の電極が
上記基板上に設けられ、慣性質量体と平行平板電極を構
成しており、慣性質量体の捩れ振動を検出することがで
きる。

【００４１】また、更に、本願の請求項５の発明によれ
ば、上記捩れ振動検出手段として、櫛状の電極が上記慣
性質量体と一体的に設けられる一方、該櫛状の電極と入
れ子式に対向し得る櫛状の電極が基板上に設けられてお
り、慣性質量体の捩れ振動を良好に検出することができ
る。

【００４２】また、更に、本願の請求項６の発明によれ
ば、支持部材が該慣性質量体と一体的に設けられて、上
記各慣性質量体を上記基板の上方で該基板の平面方向に
沿って保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る角速度センサの
平面図である。

【図２】 上記実施の形態１に係る角速度センサの回転
中心部を拡大して示す図である。

【図３】 図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面説明図で
ある。

【図４】 図１におけるＢ−Ｂ線に沿った断面説明図で
ある。

【図５】 図１におけるＣ−Ｃ線に沿った断面説明図で
ある。

【図６】 図１におけるＤ−Ｄ線に沿った断面説明図で
ある。

【図７】 本発明の実施の形態２に係る角速度センサの
平面図である。

【図８】 図７におけるＥ−Ｅ線に沿った断面説明図で
ある。

【図９】 従来の角速度センサの正面図である。

【図１０】 図９におけるＦ―Ｆ線に沿った横断面説明
図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板，２，３，５１，５２ 慣性質量体，４
連結フレーム，５，６，４３，４４ 駆動プレート，
７，８ リンク梁，９ 絶縁膜，１０，４０角速度セン
サ，１１，１２ 検出電極，１３，１４，１５，１６
モニタ電極，１９，２０，４５，４６ 駆動電極，５
３，５４，５５，５６ 捩れ振動検出用の櫛状電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 英治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 藤田 博之 東京都豊島区千川１丁目９−14 Ｆターム(参考） 2F105 AA02 AA03 AA08 BB02 CC04 CD03 CD05 CD13 4M112 AA02 BA07 CA31 CA33 EA03 EA04 FA01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動振動を電極間静電引力を用いて誘起
   させる静電駆動方式を採用した角速度センサにおいて、 所定長さの連結フレームを介して、該連結フレームの中
   心点に対して点対称をなすように接続され、基板の平面
   方向に沿って保持される一対の慣性質量体と、 上記連結フレームの両側にてフレームの中心点から長手
   方向に沿って互いに反対方向に所定間隔を隔てて接続さ
   れた一対の弾性梁と、 上記各弾性梁の他端側に接続され、また、上記基板上に
   設けられた駆動電極と静電引力発生構造を構成する電極
   を備えるとともに、静電引力の発生に伴い、上記各慣性
   質量体を連結フレームの中心点周りに捩れ振動させるべ
   く、基板の平面方向に沿って、少なくとも一方向に可動
   であるように支持された一対の駆動プレートと、 上記慣性質量体の捩れ振動に伴い発生する基板の平面方
   向に垂直な方向の慣性力に応じて、慣性質量体が変位振
   動する間に、該基板の平面方向に垂直な方向における慣
   性質量体の変位を検出するための電極と、 上記各慣性質量体の捩れ振動の振幅を検出する捩れ振動
   検出手段とを有していることを特徴とする角速度セン
   サ。
2. 【請求項２】 上記静電力発生構造を構成する駆動プレ
   ートにおける電極と駆動電極とが、平行平板電極である
   ことを特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
3. 【請求項３】 上記静電力発生構造を構成する駆動プレ
   ートにおける電極と駆動電極とが、櫛状電極であること
   を特徴とする請求項１記載の角速度センサ。
4. 【請求項４】 上記捩れ振動検出手段として、上記慣性
   質量体の少なくともに一部及びその近傍に対向する平板
   状の電極が上記基板上に設けられ、慣性質量体と平行平
   板電極を構成していることを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか一に記載の角速度センサ。
5. 【請求項５】 上記捩れ振動検出手段として、櫛状の電
   極が上記慣性質量体と一体的に設けられる一方、該櫛状
   の電極と入れ子式に対向し得る櫛状の電極が基板上に設
   けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   一に記載の角速度センサ
6. 【請求項６】 上記各慣性質量体を上記基板の上方で該
   基板の平面方向に沿って保持する支持部材が、該慣性質
   量体と一体的に設けられていることを特徴とする請求項
   １〜５のいずれか一に記載の角速度センサ。