JPH1026532A - 半導体角速度検出装置 - Google Patents
半導体角速度検出装置Info
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- JPH1026532A JPH1026532A JP8183553A JP18355396A JPH1026532A JP H1026532 A JPH1026532 A JP H1026532A JP 8183553 A JP8183553 A JP 8183553A JP 18355396 A JP18355396 A JP 18355396A JP H1026532 A JPH1026532 A JP H1026532A
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- 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
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明は、検出感度、検出精度を向上させ
ることができる半導体角速度検出装置を得る。 【解決手段】 この発明の半導体角速度検出装置は、第
1の基板21と、この第1の基板21に設けられた11
0面の面方位を有するシリコンからなる検出本体と、第
1の基板21と協働して検出本体を閉じる第2の基板と
を備え、検出本体は、第1の基板21に固定された支持
部25と、この支持部25に接続され振動駆動源によっ
て第1の基板の面に沿った振動を与える力と第1の基板
に対して垂直方向に働くコリオリ力との合力により先端
部が楕円軌道を描く梁部26とから構成された振動子2
7を有しており、梁部27の基端部が支持部25ととも
に第1の基板21に固定されているものである。
ることができる半導体角速度検出装置を得る。 【解決手段】 この発明の半導体角速度検出装置は、第
1の基板21と、この第1の基板21に設けられた11
0面の面方位を有するシリコンからなる検出本体と、第
1の基板21と協働して検出本体を閉じる第2の基板と
を備え、検出本体は、第1の基板21に固定された支持
部25と、この支持部25に接続され振動駆動源によっ
て第1の基板の面に沿った振動を与える力と第1の基板
に対して垂直方向に働くコリオリ力との合力により先端
部が楕円軌道を描く梁部26とから構成された振動子2
7を有しており、梁部27の基端部が支持部25ととも
に第1の基板21に固定されているものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車等に搭載
され、回転角速度を検知する半導体角速度検出装置に関
するものである。
され、回転角速度を検知する半導体角速度検出装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図16は従来の半導体角速度検出装置を
示す分解斜視図、図17は図16のA−A線に沿う断面
分解斜視図、図18は図16の半導体角速度検出装置の
内部の平面図、図19は図18のB−B線に沿う断面図
である。この半導体角速度検出装置は、振動駆動源であ
る圧電体1と、この圧電体1に接着され絶縁材料のガラ
スからなるとともに矩形状の凹部に設けられた第1基板
検出電極3を有する第1の基板2と、この第1の基板2
に取り付けられ110面の面方位を有するシリコン材料
からなる検出本体4と、この検出本体4に取り付けられ
絶縁材料のガラスからなるとともに矩形状の凹部5を有
する第2の基板6とを備えている。検出本体4は、第1
の基板2上に支持部7の両端部が接着されているととも
に撓み変形可能で振動可能な梁部8を有する全体がTの
字形状の振動子9と、梁部8の両側にそれぞれ梁部8と
並行に配設された第1の検出電極10および第2の検出
電極11と、振動子9、第1の検出電極10および第2
の検出電極11を囲って設けられたフレーム12とを備
えている。なお、第1基板検出電極3と梁部8とにより
検出用コンデンサ70を構成している。
示す分解斜視図、図17は図16のA−A線に沿う断面
分解斜視図、図18は図16の半導体角速度検出装置の
内部の平面図、図19は図18のB−B線に沿う断面図
である。この半導体角速度検出装置は、振動駆動源であ
る圧電体1と、この圧電体1に接着され絶縁材料のガラ
スからなるとともに矩形状の凹部に設けられた第1基板
検出電極3を有する第1の基板2と、この第1の基板2
に取り付けられ110面の面方位を有するシリコン材料
からなる検出本体4と、この検出本体4に取り付けられ
絶縁材料のガラスからなるとともに矩形状の凹部5を有
する第2の基板6とを備えている。検出本体4は、第1
の基板2上に支持部7の両端部が接着されているととも
に撓み変形可能で振動可能な梁部8を有する全体がTの
字形状の振動子9と、梁部8の両側にそれぞれ梁部8と
並行に配設された第1の検出電極10および第2の検出
電極11と、振動子9、第1の検出電極10および第2
の検出電極11を囲って設けられたフレーム12とを備
えている。なお、第1基板検出電極3と梁部8とにより
検出用コンデンサ70を構成している。
【0003】図20は半導体角速度検出装置の電気回路
図であり、インバータ100と増幅器101とが並列に
接続されている。インバータ100には値が一定の基準
静電容量C1を有する基準用コンデンサ102が直列に
接続されており、増幅器101には検出静電容量C2が
可変の検出用コンデンサ103が直列に接続されてい
る。また、基準用コンデンサ102および検出用コンデ
ンサ103は比較器104に接続されている。なお、図
中Csは寄生静電容量であり、この電気回路にクロック
信号が入力されたとき、(C1―C2)/(C1+C2+2
×Cs)にほぼ比例した出力電圧が出力される。
図であり、インバータ100と増幅器101とが並列に
接続されている。インバータ100には値が一定の基準
静電容量C1を有する基準用コンデンサ102が直列に
接続されており、増幅器101には検出静電容量C2が
可変の検出用コンデンサ103が直列に接続されてい
る。また、基準用コンデンサ102および検出用コンデ
ンサ103は比較器104に接続されている。なお、図
中Csは寄生静電容量であり、この電気回路にクロック
信号が入力されたとき、(C1―C2)/(C1+C2+2
×Cs)にほぼ比例した出力電圧が出力される。
【0004】次に、上記の半導体角速度検出装置の動作
について簡単に説明する。振動駆動源である圧電体1に
より、梁部8が第1の検出電極10、第2の検出電極1
1の方向(梁部8の幅方向)に駆動励振されると、支持
部7を中心として梁部8が単振動し、梁部8と第1の検
出電極10との間の第1のギャップ13および梁部8と
第2の検出電極11との間の第2のギャップ14の距離
が変化し、第1のギャップ13、第2のギャップ14の
静電容量は変化し、これらの静電容量の値から梁部8の
振動最高速度が一定になるように、即ち梁部8が第1の
検出電極10、第2の検出電極11に対して並列の位置
のときの速度が常に一定になるように制御されている。
梁部8が第1の基板2の面に沿って支持部7を中心とし
て単振動しているときに梁部8の長手方向を回転軸系と
した回転角速度が振動子9に加わると、梁部8には第1
の基板2に対して垂直方向に働くコリオリ力が作用す
る。その結果、このコリオリ力と梁部8に働く第1の基
板2に沿って働く力との合力により、梁部8の先端部が
楕円軌道を描いて変位し、そのため梁部8と第1基板検
出電極3との間の第3のギャップ15の距離が変化す
る、つまり梁部8と第1基板検出電極3とで構成する第
1検出用コンデンサ70の検出静電容量C2は変化す
る。一方、外部には一定の基準静電容量C1を有する誘
電体がセラミックからなる基準静電容量C1の基準用コ
ンデンサ102が備えられており、基準静電容量C1と
第1検出用コンデンサ70の検出静電容量C2との比較
により、(C1―C2)/(C1+C2+2×Cs)にほぼ
比例した出力電圧が出力され、この出力信号はコンピュ
ータユニットに入力され、そこで振動子9の回転角速度
が検出される。
について簡単に説明する。振動駆動源である圧電体1に
より、梁部8が第1の検出電極10、第2の検出電極1
1の方向(梁部8の幅方向)に駆動励振されると、支持
部7を中心として梁部8が単振動し、梁部8と第1の検
出電極10との間の第1のギャップ13および梁部8と
第2の検出電極11との間の第2のギャップ14の距離
が変化し、第1のギャップ13、第2のギャップ14の
静電容量は変化し、これらの静電容量の値から梁部8の
振動最高速度が一定になるように、即ち梁部8が第1の
検出電極10、第2の検出電極11に対して並列の位置
のときの速度が常に一定になるように制御されている。
梁部8が第1の基板2の面に沿って支持部7を中心とし
て単振動しているときに梁部8の長手方向を回転軸系と
した回転角速度が振動子9に加わると、梁部8には第1
の基板2に対して垂直方向に働くコリオリ力が作用す
る。その結果、このコリオリ力と梁部8に働く第1の基
板2に沿って働く力との合力により、梁部8の先端部が
楕円軌道を描いて変位し、そのため梁部8と第1基板検
出電極3との間の第3のギャップ15の距離が変化す
る、つまり梁部8と第1基板検出電極3とで構成する第
1検出用コンデンサ70の検出静電容量C2は変化す
る。一方、外部には一定の基準静電容量C1を有する誘
電体がセラミックからなる基準静電容量C1の基準用コ
ンデンサ102が備えられており、基準静電容量C1と
第1検出用コンデンサ70の検出静電容量C2との比較
により、(C1―C2)/(C1+C2+2×Cs)にほぼ
比例した出力電圧が出力され、この出力信号はコンピュ
ータユニットに入力され、そこで振動子9の回転角速度
が検出される。
【0005】ところで、角速度を検出するに当たり、振
動子9の駆動励振方向の共振周波数と振動子9のコリオ
リ力方向の共振周波数とを近づけることが、回転角速度
の良好な検出感度を確保するための必要条件であること
は周知であり、そのためには、振動子9が所定の形状に
作製されることが望ましい。
動子9の駆動励振方向の共振周波数と振動子9のコリオ
リ力方向の共振周波数とを近づけることが、回転角速度
の良好な検出感度を確保するための必要条件であること
は周知であり、そのためには、振動子9が所定の形状に
作製されることが望ましい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体角速度検
出装置では、振動子9、第1の検出電極10および第2
の検出電極11は、第1の基板2上に接合された一枚の
シリコン板に、一点鎖線で示した図21の矩形状のマス
クを施し、エッチング処理により作製されている。振動
子9が110面の面方位を有するシリコン板の異方性エ
ッチングにより作製されたときには、振動子9の駆動励
振方向、即ち梁部8の幅方向の寸法、およびコリオリ力
方向、即ち梁部8の厚み方向の寸法精度は高い精度で管
理できる。しかしながら、その他の箇所である支持部7
では、エッチングレートが大きいため、実際に作製され
る振動子9の形状は図21の実線で示すように、支持部
7の形状が梁部8の中心軸線に対して左右対称ではな
く、また梁部8の振動起点16の位置も梁部8の中心軸
線に対して左右対称の位置にはない。このように、エッ
チングにより得られた振動子9の形状寸法が精度よく管
理できず、そのため振動子9の駆動励振方向とコリオリ
力方向とのそれぞれの共振周波数を一致させることが困
難であり、回転角速度の良好な検出感度を得ることがで
きないといった問題点があった。
出装置では、振動子9、第1の検出電極10および第2
の検出電極11は、第1の基板2上に接合された一枚の
シリコン板に、一点鎖線で示した図21の矩形状のマス
クを施し、エッチング処理により作製されている。振動
子9が110面の面方位を有するシリコン板の異方性エ
ッチングにより作製されたときには、振動子9の駆動励
振方向、即ち梁部8の幅方向の寸法、およびコリオリ力
方向、即ち梁部8の厚み方向の寸法精度は高い精度で管
理できる。しかしながら、その他の箇所である支持部7
では、エッチングレートが大きいため、実際に作製され
る振動子9の形状は図21の実線で示すように、支持部
7の形状が梁部8の中心軸線に対して左右対称ではな
く、また梁部8の振動起点16の位置も梁部8の中心軸
線に対して左右対称の位置にはない。このように、エッ
チングにより得られた振動子9の形状寸法が精度よく管
理できず、そのため振動子9の駆動励振方向とコリオリ
力方向とのそれぞれの共振周波数を一致させることが困
難であり、回転角速度の良好な検出感度を得ることがで
きないといった問題点があった。
【0007】また、基準となる基準静電容量C1は誘電
体がセラミックの基準用コンデンサ102で得られてい
るのに対して、検出用コンデンサ70の第3のギャップ
15の検出静電容量C2は誘電体が空気の検出用コンデ
ンサ70で得られており、別材料の誘電体で構成されて
いるので、誘電率の温度特性が異なり、精度の高い回転
角速度を得ることができないといった問題点もあった。
体がセラミックの基準用コンデンサ102で得られてい
るのに対して、検出用コンデンサ70の第3のギャップ
15の検出静電容量C2は誘電体が空気の検出用コンデ
ンサ70で得られており、別材料の誘電体で構成されて
いるので、誘電率の温度特性が異なり、精度の高い回転
角速度を得ることができないといった問題点もあった。
【0008】また、基準用コンデンサ102は外部にあ
るため、この基準用コンデンサ102と検出用コンデン
サ70とを電気的に接続する配線が必要となるが、この
配線を通じて信号にノイズが重畳しやすいといった問題
点もあった。
るため、この基準用コンデンサ102と検出用コンデン
サ70とを電気的に接続する配線が必要となるが、この
配線を通じて信号にノイズが重畳しやすいといった問題
点もあった。
【0009】この発明は、かかる問題点を解決すること
を課題とするものであって、検出感度および検出精度を
向上させることができる半導体角速度検出装置を得るこ
とを目的とする。
を課題とするものであって、検出感度および検出精度を
向上させることができる半導体角速度検出装置を得るこ
とを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体角
速度検出装置は、振動子の梁部の基端部を第1の基板に
固定したものである。
速度検出装置は、振動子の梁部の基端部を第1の基板に
固定したものである。
【0011】また、第1の基板には、梁部に対向して凹
部が形成されているとともに、その凹部に振動子ととも
に第1検出用コンデンサを構成する第1基板検出電極を
設け、また第2の基板には、梁部に対向して凹部が形成
されているとともに、その凹部に梁部とともに第2検出
用コンデンサを構成する第2基板検出電極を設けたもの
である。
部が形成されているとともに、その凹部に振動子ととも
に第1検出用コンデンサを構成する第1基板検出電極を
設け、また第2の基板には、梁部に対向して凹部が形成
されているとともに、その凹部に梁部とともに第2検出
用コンデンサを構成する第2基板検出電極を設けたもの
である。
【0012】また、内部に、ギャップ距離が一定で静電
容量が一定の基準用コンデンサを設けたものである。
容量が一定の基準用コンデンサを設けたものである。
【0013】また、基準用コンデンサは、梁部の基端部
と、この基端部に対向して設けられた基準容量電極とを
備えたものである。
と、この基端部に対向して設けられた基準容量電極とを
備えたものである。
【0014】また、基準用コンデンサは、梁部の基端部
に対向して設けられた基準容量電極と、この基準容量電
極に対向して第1の基板の凹部に設けられた第1基板基
準電極とを備えたものである。
に対向して設けられた基準容量電極と、この基準容量電
極に対向して第1の基板の凹部に設けられた第1基板基
準電極とを備えたものである。
【0015】また、基準用コンデンサは、梁部の基端部
に対向して設けられた基準容量電極と、この基準容量電
極に対向して第2の基板の凹部に設けられた第2基板基
準電極とを備えたものである。
に対向して設けられた基準容量電極と、この基準容量電
極に対向して第2の基板の凹部に設けられた第2基板基
準電極とを備えたものである。
【0016】また、基準用コンデンサは、梁部の長手方
向に延びて梁部と並設された電極と、この電極が梁部に
対向する面と反対側の面と対向して梁部の長手方向に延
びて設けられた基準容量電極とを備えたものである。
向に延びて梁部と並設された電極と、この電極が梁部に
対向する面と反対側の面と対向して梁部の長手方向に延
びて設けられた基準容量電極とを備えたものである。
【0017】また、基準用コンデンサは、梁部の長手方
向に延びて梁部と並設された基準容量電極と、この基準
容量電極に対向して梁部の長手方向に延びて第1の基板
に形成された凹部に設けられた第1基板基準電極とを備
えたものである。
向に延びて梁部と並設された基準容量電極と、この基準
容量電極に対向して梁部の長手方向に延びて第1の基板
に形成された凹部に設けられた第1基板基準電極とを備
えたものである。
【0018】また、基準用コンデンサは、梁部の長手方
向に延びて梁部と並設された基準容量電極と、この基準
容量電極に対向して梁部の長手方向に延びて第2の基板
に形成された凹部に設けられた第2基板基準電極とを備
えたものである。
向に延びて梁部と並設された基準容量電極と、この基準
容量電極に対向して梁部の長手方向に延びて第2の基板
に形成された凹部に設けられた第2基板基準電極とを備
えたものである。
【0019】また、梁部の基端部が、第1の基板と第2
の基板とにより挟まれて固定されているものである。
の基板とにより挟まれて固定されているものである。
【0020】また、第1の基板と第2の基板とにより内
部が真空封止されているものである。
部が真空封止されているものである。
【0021】また、第1の基板、第2の基板および検出
本体のそれぞれの機械的物性値が実質的に等しいもので
ある。
本体のそれぞれの機械的物性値が実質的に等しいもので
ある。
【0022】
実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1を示す半
導体角速度検出装置内部の平面図、図2は図1のC−C
線に沿う断面図,図3は図1のD−D線に沿う断面図で
ある。この半導体角速度検出装置は、振動駆動源である
圧電体1と、この圧電体1に接着され絶縁材料のガラス
からなるとともに矩形状の凹部18に設けられた第1基
板検出電極20を有する第1の基板21と、この第1の
基板21に取り付けられ110面の面方位を有するシリ
コン材料からなる検出本体22と、この検出本体22に
取り付けられ絶縁材料がガラスからなるとともに矩形状
の凹部19に第2基板検出電極23が設けられた第2の
基板24とを備えている。なお、第1の基板21と第2
の基板23とにより挟まれた検出本体22の内部は真空
封止されている。検出本体22は、第1の基板21上に
支持部25の全体が接着されているとともに撓み変形可
能で振動可能な梁部26を有する全体が略Tの字形状の
振動子27と、梁部26の両側にそれぞれ梁部26と並
行に配設された第1の検出電極10および第2の検出電
極11と、振動子27、第1の検出電極10および第2
の検出電極11を囲って設けられたフレーム12とを備
えている。なお、梁部26と第1基板検出電極20とに
より第1検出用コンデンサ80を構成しており、また梁
部26と第2基板検出電極23とにより第2検出用コン
デンサ81を構成している。
導体角速度検出装置内部の平面図、図2は図1のC−C
線に沿う断面図,図3は図1のD−D線に沿う断面図で
ある。この半導体角速度検出装置は、振動駆動源である
圧電体1と、この圧電体1に接着され絶縁材料のガラス
からなるとともに矩形状の凹部18に設けられた第1基
板検出電極20を有する第1の基板21と、この第1の
基板21に取り付けられ110面の面方位を有するシリ
コン材料からなる検出本体22と、この検出本体22に
取り付けられ絶縁材料がガラスからなるとともに矩形状
の凹部19に第2基板検出電極23が設けられた第2の
基板24とを備えている。なお、第1の基板21と第2
の基板23とにより挟まれた検出本体22の内部は真空
封止されている。検出本体22は、第1の基板21上に
支持部25の全体が接着されているとともに撓み変形可
能で振動可能な梁部26を有する全体が略Tの字形状の
振動子27と、梁部26の両側にそれぞれ梁部26と並
行に配設された第1の検出電極10および第2の検出電
極11と、振動子27、第1の検出電極10および第2
の検出電極11を囲って設けられたフレーム12とを備
えている。なお、梁部26と第1基板検出電極20とに
より第1検出用コンデンサ80を構成しており、また梁
部26と第2基板検出電極23とにより第2検出用コン
デンサ81を構成している。
【0023】振動子27は、図1のハッチングで示す支
持部25および梁部26の基端部28が第1の基板21
に接着されており、また第1の基板21と第2の基板2
4とで挟まれている。このように、作製される形状精度
の悪い支持部25の全体が第1の基板21と第2の基板
24とで支持固定されているともに、形状精度の高い梁
部26の基端部28で凹部18の縁部(梁部26の長手
方向に対して垂直方向に延びている。)を振動起点部3
0として梁部26は振動するようになっている。このよ
うに梁部26の振動起点部30は、梁部26の長手方向
に対して直角方向に延びており、梁部26の振動する部
分の寸法管理が容易となり、駆動励振方向の共振周波数
とコリオリ力方向の共振周波数とを一致させることが容
易となる。
持部25および梁部26の基端部28が第1の基板21
に接着されており、また第1の基板21と第2の基板2
4とで挟まれている。このように、作製される形状精度
の悪い支持部25の全体が第1の基板21と第2の基板
24とで支持固定されているともに、形状精度の高い梁
部26の基端部28で凹部18の縁部(梁部26の長手
方向に対して垂直方向に延びている。)を振動起点部3
0として梁部26は振動するようになっている。このよ
うに梁部26の振動起点部30は、梁部26の長手方向
に対して直角方向に延びており、梁部26の振動する部
分の寸法管理が容易となり、駆動励振方向の共振周波数
とコリオリ力方向の共振周波数とを一致させることが容
易となる。
【0024】また、第1の基板21、第2の基板24
は、シリコンからなる振動子27の機械的物性値と近似
した値を有する材料を用いている。例えば、ヤング率に
ついては、振動子27では1.90×1011Paである
のに対して、第1の基板21、第2の基板24では6.
17×1010Paである。従って、第1の基板21、第
2の基板24および振動子27が振動等の外力を受けて
も、振動子27の第1の基板21、第2の基板24に対
する相対的位置ずれは生じにくく、半導体角速度検出装
置を長期にわたって使用しても、振動子27の駆動励振
方向の共振周波数とコリオリ力方向の共振周波数とのず
れを小さく抑えることができる。
は、シリコンからなる振動子27の機械的物性値と近似
した値を有する材料を用いている。例えば、ヤング率に
ついては、振動子27では1.90×1011Paである
のに対して、第1の基板21、第2の基板24では6.
17×1010Paである。従って、第1の基板21、第
2の基板24および振動子27が振動等の外力を受けて
も、振動子27の第1の基板21、第2の基板24に対
する相対的位置ずれは生じにくく、半導体角速度検出装
置を長期にわたって使用しても、振動子27の駆動励振
方向の共振周波数とコリオリ力方向の共振周波数とのず
れを小さく抑えることができる。
【0025】次に、上記の半導体角速度検出装置の動作
について簡単に説明する。振動駆動源である圧電体1に
より、梁部26が第1の検出電極10、第2の検出電極
11の方向(梁部26の幅方向)に駆動励振されると、
振動起点部30を中心として梁部26は単振動し、梁部
26と第1の検出電極10との間の第1のギャップ13
および梁部26と第2の検出電極11との間の第2のギ
ャップ14の距離が変化し、各ギャップ13、14の静
電容量は変化し、これらの静電容量の値から梁部26の
駆動励振最高速度(梁部26が第1の検出電極10、第
2の検出電極11に対して並列の位置にあるとき)が常
に一定になるように制御されている。梁部26が梁部2
6の幅方向に駆動励振しているときに梁部26の長手方
向を回転軸系とした回転角速度が振動子27に加わる
と、梁部26には梁部26の厚み方向にコリオリ力が作
用し、このコリオリ力方向に梁部26が変位し、その結
果梁部26と第1基板検出電極20との間の第3のギャ
ップ15の距離および梁部26と第2基板検出電極23
との間の第4のギャップ29の距離が同時に変化し、第
1検出用コンデンサ80および第2検出用コンデンサ8
1の静電容量は変化する。なお、検出本体22の内部は
真空封止されているので、例えば空気の干渉を受けてコ
リオリ力に対して所定量梁部26が変位しないといった
不都合を避けることができる。
について簡単に説明する。振動駆動源である圧電体1に
より、梁部26が第1の検出電極10、第2の検出電極
11の方向(梁部26の幅方向)に駆動励振されると、
振動起点部30を中心として梁部26は単振動し、梁部
26と第1の検出電極10との間の第1のギャップ13
および梁部26と第2の検出電極11との間の第2のギ
ャップ14の距離が変化し、各ギャップ13、14の静
電容量は変化し、これらの静電容量の値から梁部26の
駆動励振最高速度(梁部26が第1の検出電極10、第
2の検出電極11に対して並列の位置にあるとき)が常
に一定になるように制御されている。梁部26が梁部2
6の幅方向に駆動励振しているときに梁部26の長手方
向を回転軸系とした回転角速度が振動子27に加わる
と、梁部26には梁部26の厚み方向にコリオリ力が作
用し、このコリオリ力方向に梁部26が変位し、その結
果梁部26と第1基板検出電極20との間の第3のギャ
ップ15の距離および梁部26と第2基板検出電極23
との間の第4のギャップ29の距離が同時に変化し、第
1検出用コンデンサ80および第2検出用コンデンサ8
1の静電容量は変化する。なお、検出本体22の内部は
真空封止されているので、例えば空気の干渉を受けてコ
リオリ力に対して所定量梁部26が変位しないといった
不都合を避けることができる。
【0026】一方、外部にある基準用コンデンサ102
の基準静電容量C1と、第1検出用コンデンサ80と第
2検出用コンデンサ81とから得られた検出静電容量C
2との比較により、(C1―C2)/(C1+C2+2×C
s)にほぼ比例した出力電圧が出力され、この出力信号
はコンピュータユニットに入力され、そこで振動子27
の回転角速度が検出される。このように、コリオリ力方
向の梁部26の変位は、第1検出用コンデンサ80と第
2検出用コンデンサ81とから得られており、従来のも
のが検出用コンデンサ70のみから検出静電容量を得て
いたものと比較して、二か所から検出静電容量を得てお
り、回転角速度の検出感度がよくなる。
の基準静電容量C1と、第1検出用コンデンサ80と第
2検出用コンデンサ81とから得られた検出静電容量C
2との比較により、(C1―C2)/(C1+C2+2×C
s)にほぼ比例した出力電圧が出力され、この出力信号
はコンピュータユニットに入力され、そこで振動子27
の回転角速度が検出される。このように、コリオリ力方
向の梁部26の変位は、第1検出用コンデンサ80と第
2検出用コンデンサ81とから得られており、従来のも
のが検出用コンデンサ70のみから検出静電容量を得て
いたものと比較して、二か所から検出静電容量を得てお
り、回転角速度の検出感度がよくなる。
【0027】実施の形態2.図4はこの発明の実施の形
態2を示す半導体角速度検出装置内部の平面図、図5は
図4のE−E線に沿う断面図である。この半導体角速度
検出装置では、梁部26の基端部28の両側にそれぞれ
シリコンからなる第1の基準容量電極31、第2の基準
容量電極32が設けられている点が実施の形態1と異な
り、他の構成は実施の形態1と同様である。梁部26と
第1の基準容量電極31とにより構成された第1基準用
コンデンサ82は距離が一定の第1の固定ギャップ33
を有しており、また梁部26と第2の基準容量電極32
とにより構成された第2基準用コンデンサ83は距離が
一定の第2の固定ギャップ34を有している。また、第
1の基板21と第2の基板24とにより挟まれた検出本
体35は真空封止されている。この実施の形態では、第
1基準用コンデンサ82の第1の固定ギャップ33、第
2基準用コンデンサ83の第2の固定ギャップ34の距
離が一定であるので、基準静電容量C1の値は一定であ
る。従って、従来の基準用コンデンサ102が外部にあ
ったため、基準用コンデンサ102と検出用コンデンサ
70とを電気的に接続する長い配線が必要であったが、
その配線を極めて短縮でき、配線を通じて信号に重畳す
るノイズは低減される。
態2を示す半導体角速度検出装置内部の平面図、図5は
図4のE−E線に沿う断面図である。この半導体角速度
検出装置では、梁部26の基端部28の両側にそれぞれ
シリコンからなる第1の基準容量電極31、第2の基準
容量電極32が設けられている点が実施の形態1と異な
り、他の構成は実施の形態1と同様である。梁部26と
第1の基準容量電極31とにより構成された第1基準用
コンデンサ82は距離が一定の第1の固定ギャップ33
を有しており、また梁部26と第2の基準容量電極32
とにより構成された第2基準用コンデンサ83は距離が
一定の第2の固定ギャップ34を有している。また、第
1の基板21と第2の基板24とにより挟まれた検出本
体35は真空封止されている。この実施の形態では、第
1基準用コンデンサ82の第1の固定ギャップ33、第
2基準用コンデンサ83の第2の固定ギャップ34の距
離が一定であるので、基準静電容量C1の値は一定であ
る。従って、従来の基準用コンデンサ102が外部にあ
ったため、基準用コンデンサ102と検出用コンデンサ
70とを電気的に接続する長い配線が必要であったが、
その配線を極めて短縮でき、配線を通じて信号に重畳す
るノイズは低減される。
【0028】一方、実施の形態1と同様にして第1検出
用コンデンサ80と第2検出用コンデンサ81とから検
出静電容量C2が得られており、基準用コンデンサ8
2、83の基準静電容量C1と、検出用コンデンサ8
0、81の検出静電容量C2との比較により、振動子2
7の回転角速度が検出される。なお、検出本体35の内
部は真空封止されているので、コリオリ力に対して例え
ば空気の干渉を受けて梁部26が所定量変位しないとい
った不都合を避けることができるとともに、基準用コン
デンサ82、83、検出用コンデンサ80、81はとも
に誘電体が真空であり、コンデンサの誘電率の温度特性
は同じであり、温度の影響を受けることなく精度の高い
回転角速度を得ることができる。また、梁部26は基準
用コンデンサ82、83の一部を兼ねており、構造を簡
略化することができる。
用コンデンサ80と第2検出用コンデンサ81とから検
出静電容量C2が得られており、基準用コンデンサ8
2、83の基準静電容量C1と、検出用コンデンサ8
0、81の検出静電容量C2との比較により、振動子2
7の回転角速度が検出される。なお、検出本体35の内
部は真空封止されているので、コリオリ力に対して例え
ば空気の干渉を受けて梁部26が所定量変位しないとい
った不都合を避けることができるとともに、基準用コン
デンサ82、83、検出用コンデンサ80、81はとも
に誘電体が真空であり、コンデンサの誘電率の温度特性
は同じであり、温度の影響を受けることなく精度の高い
回転角速度を得ることができる。また、梁部26は基準
用コンデンサ82、83の一部を兼ねており、構造を簡
略化することができる。
【0029】実施の形態3.図6はこの発明の実施の形
態3を示す半導体角速度検出装置内部の平面図、図7は
図6のF−F線に沿う断面図である。この実施の形態で
は、実施の形態2と基準用コンデンサの構造が異なる。
ガラスからなる第1の基板36には一対の凹部が形成さ
れており、この凹部に第1基板基準電極である第1の基
準容量電極37、第1基板基準電極である第2の基準容
量電極38がそれぞれ設けられている。また、梁部26
の両側には、それぞれ第1の基準容量電極37と対向し
て第3の基準容量電極39が設けられ、また第2の基準
容量電極38と対向して第4の基準容量電極40が設け
られている。また、ガラスからなる第2の基板41には
一対の凹部が形成されており、この凹部には第2基板基
準電極である第5の基準容量電極42が第3の基準容量
電極39と対向して設けられ、また第2基板基準電極で
ある第6の基準容量電極43が第4の基準容量電極40
と対向して設けられている。そして、第1の基準容量電
極37と第3の基準容量電極39との間には第1の固定
ギャップ44が形成され、第3の基準容量電極39と第
5の基準容量電極42との間には第2の固定ギャップ4
5が形成されている。また、第2の基準容量電極38と
第4の基準容量電極40との間には第3の固定ギャップ
46が形成され、第4の基準容量電極40と第6の基準
容量電極43との間には第4の固定ギャップ47が形成
されている。なお、第1の基準容量電極37と第3の基
準容量電極39とにより第1基準用コンデンサ84が構
成されており、第2の基準容量電極38と第4の基準容
量電極40とにより第2基準用コンデンサ85が構成さ
れている。また、第3の基準容量電極39と第5の基準
容量電極42とにより第3基準用コンデンサ86が構成
されており、第4の基準容量電極40と第6の基準容量
電極43とにより第4基準用コンデンサ87が構成され
ている。そして、これらの固定ギャップ44、45、4
6、47を有する各基準用コンデンサ84、85、8
6、87は電気的に並列に接続されており、各基準用コ
ンデンサ84、85、86、87から得られた基準静電
容量C1の値は大きな値となる。
態3を示す半導体角速度検出装置内部の平面図、図7は
図6のF−F線に沿う断面図である。この実施の形態で
は、実施の形態2と基準用コンデンサの構造が異なる。
ガラスからなる第1の基板36には一対の凹部が形成さ
れており、この凹部に第1基板基準電極である第1の基
準容量電極37、第1基板基準電極である第2の基準容
量電極38がそれぞれ設けられている。また、梁部26
の両側には、それぞれ第1の基準容量電極37と対向し
て第3の基準容量電極39が設けられ、また第2の基準
容量電極38と対向して第4の基準容量電極40が設け
られている。また、ガラスからなる第2の基板41には
一対の凹部が形成されており、この凹部には第2基板基
準電極である第5の基準容量電極42が第3の基準容量
電極39と対向して設けられ、また第2基板基準電極で
ある第6の基準容量電極43が第4の基準容量電極40
と対向して設けられている。そして、第1の基準容量電
極37と第3の基準容量電極39との間には第1の固定
ギャップ44が形成され、第3の基準容量電極39と第
5の基準容量電極42との間には第2の固定ギャップ4
5が形成されている。また、第2の基準容量電極38と
第4の基準容量電極40との間には第3の固定ギャップ
46が形成され、第4の基準容量電極40と第6の基準
容量電極43との間には第4の固定ギャップ47が形成
されている。なお、第1の基準容量電極37と第3の基
準容量電極39とにより第1基準用コンデンサ84が構
成されており、第2の基準容量電極38と第4の基準容
量電極40とにより第2基準用コンデンサ85が構成さ
れている。また、第3の基準容量電極39と第5の基準
容量電極42とにより第3基準用コンデンサ86が構成
されており、第4の基準容量電極40と第6の基準容量
電極43とにより第4基準用コンデンサ87が構成され
ている。そして、これらの固定ギャップ44、45、4
6、47を有する各基準用コンデンサ84、85、8
6、87は電気的に並列に接続されており、各基準用コ
ンデンサ84、85、86、87から得られた基準静電
容量C1の値は大きな値となる。
【0030】この実施の形態では、実施の形態2と比較
して固定ギャップの箇所が増加し、それだけ基準静電容
量が増大し、角速度検出精度が向上する。
して固定ギャップの箇所が増加し、それだけ基準静電容
量が増大し、角速度検出精度が向上する。
【0031】実施の形態4.図8はこの発明の実施の形
態4を示す半導体角速度検出装置内部の平面図、図9は
図8のG−G線に沿う断面図である。実施の形態4で
は、実施の形態3と比較して、さらに第3の基準容量電
極39と梁部26とから構成された第5基準用コンデン
サ88が第5の固定ギャップ48を有しており、第4の
基準容量電極40と梁部26とから構成された第6基準
用コンデンサ89が第6の固定ギャップ49を有してい
る点が異なる。また、この実施の形態でも各基準用コン
デンサは電気的に並列に接続されている。この実施の形
態では、実施の形態3と比較して固定ギャップの箇所が
増加し、それだけ基準静電容量が増大し、角速度検出精
度が向上する。また、梁部26は基準用コンデンサの一
部を兼ねており、構造が簡単化される。
態4を示す半導体角速度検出装置内部の平面図、図9は
図8のG−G線に沿う断面図である。実施の形態4で
は、実施の形態3と比較して、さらに第3の基準容量電
極39と梁部26とから構成された第5基準用コンデン
サ88が第5の固定ギャップ48を有しており、第4の
基準容量電極40と梁部26とから構成された第6基準
用コンデンサ89が第6の固定ギャップ49を有してい
る点が異なる。また、この実施の形態でも各基準用コン
デンサは電気的に並列に接続されている。この実施の形
態では、実施の形態3と比較して固定ギャップの箇所が
増加し、それだけ基準静電容量が増大し、角速度検出精
度が向上する。また、梁部26は基準用コンデンサの一
部を兼ねており、構造が簡単化される。
【0032】実施の形態5.図10はこの発明の実施の
形態5を示す半導体角速度検出装置内部の平面図、図1
1は図10のH−H線に沿う断面図である。この実施の
形態では、第1の検出電極10の外側に第1の検出電極
10とともに第1基準用コンデンサ90を構成する第1
の基準容量電極50が対向して設けられており、また第
2の検出電極11の外側にも第2の検出電極11ととも
に第2基準用コンデンサ91を構成する第2の基準容量
電極51が対向して設けられている点が実施の形態1と
異なる。そして、第1の検出電極10と第1の基準容量
電極50との間には第1の固定ギャップ52が形成され
ており、第2の検出電極11と第2の基準容量電極51
との間には第2の固定ギャップ53が形成されている。
形態5を示す半導体角速度検出装置内部の平面図、図1
1は図10のH−H線に沿う断面図である。この実施の
形態では、第1の検出電極10の外側に第1の検出電極
10とともに第1基準用コンデンサ90を構成する第1
の基準容量電極50が対向して設けられており、また第
2の検出電極11の外側にも第2の検出電極11ととも
に第2基準用コンデンサ91を構成する第2の基準容量
電極51が対向して設けられている点が実施の形態1と
異なる。そして、第1の検出電極10と第1の基準容量
電極50との間には第1の固定ギャップ52が形成され
ており、第2の検出電極11と第2の基準容量電極51
との間には第2の固定ギャップ53が形成されている。
【0033】この実施の形態では、検出電極10、11
と基準容量電極50、51とがそれぞれ対向する面積が
実施の形態1〜4と比較して増大しており、それだけ基
準静電容量が増大し、角速度検出精度が向上する。ま
た、梁部26の振動速度を制御するための検出電極1
0、11は基準用コンデンサ90、91の一部を兼ねて
おり、構造が簡略化される。
と基準容量電極50、51とがそれぞれ対向する面積が
実施の形態1〜4と比較して増大しており、それだけ基
準静電容量が増大し、角速度検出精度が向上する。ま
た、梁部26の振動速度を制御するための検出電極1
0、11は基準用コンデンサ90、91の一部を兼ねて
おり、構造が簡略化される。
【0034】実施の形態6.図12はこの発明の実施の
形態6を示す半導体角速度検出装置内部の平面図、図1
3は図12のI−I線に沿う断面図である。この実施の
形態では、ガラスからなる第1の基板54には凹部が形
成されており、この凹部には第1基板基準電極である第
1の基準容量電極55が設けられており、また第1基板
基準電極である第2の基準容量電極56が設けられてい
る。また、第1の検出電極10とフレーム12との間に
は第3の基準容量電極57が設けられており、第2の検
出電極11とフレーム12との間には第4の基準容量電
極58が設けられている。また、ガラスからなる第2の
基板59の凹部には第2基板基準電極である第5の基準
容量電極60、第2基板基準電極である第6の基準容量
電極61が設けられている。そして、第1の基準容量電
極55と第3の基準容量電極57とから構成された第1
の基準用コンデンサ92は第1の固定ギャップ62を有
している。 第3の基準容量電極57と第5の基準容量
電極60とから構成された第2の基準用コンデンサ93
は第2の固定ギャップ63を有している。第2の基準容
量電極56と第4の基準容量電極58とから構成された
第3の基準用コンデンサ94は第3の固定ギャップ64
を有している。第4の基準容量電極58と第6の基準容
量電極61とから構成された第4の基準用コンデンサ9
5は第4の固定ギャップ65を有している。
形態6を示す半導体角速度検出装置内部の平面図、図1
3は図12のI−I線に沿う断面図である。この実施の
形態では、ガラスからなる第1の基板54には凹部が形
成されており、この凹部には第1基板基準電極である第
1の基準容量電極55が設けられており、また第1基板
基準電極である第2の基準容量電極56が設けられてい
る。また、第1の検出電極10とフレーム12との間に
は第3の基準容量電極57が設けられており、第2の検
出電極11とフレーム12との間には第4の基準容量電
極58が設けられている。また、ガラスからなる第2の
基板59の凹部には第2基板基準電極である第5の基準
容量電極60、第2基板基準電極である第6の基準容量
電極61が設けられている。そして、第1の基準容量電
極55と第3の基準容量電極57とから構成された第1
の基準用コンデンサ92は第1の固定ギャップ62を有
している。 第3の基準容量電極57と第5の基準容量
電極60とから構成された第2の基準用コンデンサ93
は第2の固定ギャップ63を有している。第2の基準容
量電極56と第4の基準容量電極58とから構成された
第3の基準用コンデンサ94は第3の固定ギャップ64
を有している。第4の基準容量電極58と第6の基準容
量電極61とから構成された第4の基準用コンデンサ9
5は第4の固定ギャップ65を有している。
【0035】この実施の形態では、各基準容量電極間の
合計の対向面積が実施の形態5と比較してさらに増加
し、それだけ基準静電容量が増大し、角速度検出感度が
向上する。
合計の対向面積が実施の形態5と比較してさらに増加
し、それだけ基準静電容量が増大し、角速度検出感度が
向上する。
【0036】実施の形態7.図14はこの発明の実施の
形態7を示す半導体角速度検出装置内部の平面図、図1
5は図14のJ−J線に沿う断面図である。この実施の
形態では、実施の形態6と比較して、さらに第1の検出
電極10と第3の基準容量電極57とから構成された第
5の基準用コンデンサ96は第5の固定ギャップ66を
有しており、第2の検出電極11と第4の基準容量電極
58とから構成された第6の基準用コンデンサ97は第
6の固定ギャップ67を有している点が異なる。そのた
め、各基準容量電極間の合計の対向面積が実施の形態6
と比較してさらに増加し、それだけ基準静電容量が増大
し、角速度検出感度が向上する。
形態7を示す半導体角速度検出装置内部の平面図、図1
5は図14のJ−J線に沿う断面図である。この実施の
形態では、実施の形態6と比較して、さらに第1の検出
電極10と第3の基準容量電極57とから構成された第
5の基準用コンデンサ96は第5の固定ギャップ66を
有しており、第2の検出電極11と第4の基準容量電極
58とから構成された第6の基準用コンデンサ97は第
6の固定ギャップ67を有している点が異なる。そのた
め、各基準容量電極間の合計の対向面積が実施の形態6
と比較してさらに増加し、それだけ基準静電容量が増大
し、角速度検出感度が向上する。
【0037】なお、各実施の形態では110面の面方位
を有するシリコンからなる検出本体であったが、各実施
の形態は例えば100面の面方位を有するシリコンから
なる検出本体にも適用することができる。
を有するシリコンからなる検出本体であったが、各実施
の形態は例えば100面の面方位を有するシリコンから
なる検出本体にも適用することができる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の半導体
角速度検出装置によれば、振動子の梁部の基端部を第1
の基板に固定したので、梁部の振動する部分の寸法管理
が容易となり、駆動励振方向の共振周波数とコリオリ力
方向の共振周波数とを一致させることが容易となり、検
出感度の高い半導体角速度検出装置を簡単に得ることで
きる。
角速度検出装置によれば、振動子の梁部の基端部を第1
の基板に固定したので、梁部の振動する部分の寸法管理
が容易となり、駆動励振方向の共振周波数とコリオリ力
方向の共振周波数とを一致させることが容易となり、検
出感度の高い半導体角速度検出装置を簡単に得ることで
きる。
【0039】また、第1の基板には、梁部に対向して凹
部が形成されているとともに、その凹部に振動子ととも
に第1検出用コンデンサを構成する第1基板検出電極を
設け、また第2の基板には、梁部に対向して凹部が形成
されているとともに、その凹部に梁部とともに第2検出
用コンデンサを構成する第2基板検出電極を設けたの
で、検出用コンデンサの静電容量が同時に二か所から得
られ、回転角速度の検出感度が向上する。
部が形成されているとともに、その凹部に振動子ととも
に第1検出用コンデンサを構成する第1基板検出電極を
設け、また第2の基板には、梁部に対向して凹部が形成
されているとともに、その凹部に梁部とともに第2検出
用コンデンサを構成する第2基板検出電極を設けたの
で、検出用コンデンサの静電容量が同時に二か所から得
られ、回転角速度の検出感度が向上する。
【0040】また、内部にギャップ距離が一定で静電容
量が一定の基準用コンデンサを設けたので、従来の基準
用コンデンサが外部にあったため、基準用コンデンサと
検出用コンデンサとを電気的に接続する長い配線が必要
であったが、その配線は極めて短縮でき、配線を通じて
信号に重畳するノイズは低減される。
量が一定の基準用コンデンサを設けたので、従来の基準
用コンデンサが外部にあったため、基準用コンデンサと
検出用コンデンサとを電気的に接続する長い配線が必要
であったが、その配線は極めて短縮でき、配線を通じて
信号に重畳するノイズは低減される。
【0041】また、梁部の基端部は、第1の基板と第2
の基板とにより挟まれて固定されているので、長期にわ
たって使用しても梁部が第1の基板および第2の基板に
対して、位置ずれを生じることなく、高精度の検出精度
を維持することができる。
の基板とにより挟まれて固定されているので、長期にわ
たって使用しても梁部が第1の基板および第2の基板に
対して、位置ずれを生じることなく、高精度の検出精度
を維持することができる。
【0042】また、内部は第1の基板と第2の基板とに
より真空封止されているので、例えば空気の干渉により
コリオリ力に対して所定量梁部が変位しないといった不
都合を避けることができるとともに、基準用コンデン
サ、検出用コンデンサともに誘電体は真空であり、コン
デンサの誘電率の温度特性は同じであり、温度の変動の
影響を受けることなく精度の高い回転角速度を得ること
ができる。
より真空封止されているので、例えば空気の干渉により
コリオリ力に対して所定量梁部が変位しないといった不
都合を避けることができるとともに、基準用コンデン
サ、検出用コンデンサともに誘電体は真空であり、コン
デンサの誘電率の温度特性は同じであり、温度の変動の
影響を受けることなく精度の高い回転角速度を得ること
ができる。
【0043】また、第1の基板、第2の基板および検出
本体のそれぞれの機械的物性値が実質的に等しいので、
第1の基板、第2の基板および振動子が振動等の外力を
受けても、振動子の第1の基板、第2の基板に対する相
対位置は変わらず、長期にわたって駆動励振方向の共振
周波数とコリオリ力方向の共振周波数とのずれを小さく
抑えることができる。
本体のそれぞれの機械的物性値が実質的に等しいので、
第1の基板、第2の基板および振動子が振動等の外力を
受けても、振動子の第1の基板、第2の基板に対する相
対位置は変わらず、長期にわたって駆動励振方向の共振
周波数とコリオリ力方向の共振周波数とのずれを小さく
抑えることができる。
【図1】 この発明の実施の形態1の半導体角速度検出
装置の内部の平面図である。
装置の内部の平面図である。
【図2】 図1のC−C線に沿う断面図である。
【図3】 図1のD−D線に沿う断面図である。
【図4】 この発明の実施の形態2の半導体角速度検出
装置の内部の平面図である。
装置の内部の平面図である。
【図5】 図4のE−E線に沿う断面図である。
【図6】 この発明の実施の形態3の半導体角速度検出
装置の内部の平面図である。
装置の内部の平面図である。
【図7】 図6のF−F線に沿う断面図である。
【図8】 この発明の実施の形態4の半導体角速度検出
装置の内部の平面図である。
装置の内部の平面図である。
【図9】 図8のG−G線に沿う断面図である。
【図10】 この発明の実施の形態5の半導体角速度検
出装置の内部の平面図である。
出装置の内部の平面図である。
【図11】 図10のH−H線に沿う断面図である。
【図12】 この発明の実施の形態6の半導体角速度検
出装置の内部の平面図である。
出装置の内部の平面図である。
【図13】 図12のI−I線に沿う断面図である。
【図14】 この発明の実施の形態7の半導体角速度検
出装置の内部の平面図である。
出装置の内部の平面図である。
【図15】 図14のJ−J線に沿う断面図である。
【図16】 従来の半導体角速度検出装置を示す分解斜
視図である。
視図である。
【図17】 図16のA−A線に沿う断面分解斜視図で
ある。
ある。
【図18】 図16の半導体角速度検出装置の内部の平
面図である。
面図である。
【図19】 図18のB−B線に沿う断面図である。
【図20】 半導体角速度検出装置の電気回路図であ
る。
る。
【図21】 従来の半導体角速度検出装置の内部の平面
図である。
図である。
1 圧電体、10 第1の検出電極、11 第2の検出
電極、13 第1のギャップ、14 第2のギャップ、
15 第3のギャップ、20 第1基板検出電極、21
第1の基板、22 検出本体、23 第2基板検出電
極、24 第2の基板、25 支持部、26 梁部、2
7 振動子、28 基端部、29 第4のギャップ、3
1 第1の基準容量電極、32 第2の基準容量電極、
33 第1の固定ギャップ、34 第2の固定ギャッ
プ、35 検出本体、36 第1の基板、37 第1の
基準容量電極(第1基板基準電極)、38 第2の基準
容量電極(第1基板基準電極)、39 第3の基準容量
電極、40 第4の基準容量電極、41 第2の基板、
42 第5の基準容量電極(第2基板基準電極)、43
第6の基準容量電極(第2基板基準電極)、44 第
1の固定ギャップ、45 第2の固定ギャップ、46
第3の固定ギャップ、47 第4の固定ギャップ、48
第5の固定ギャップ、49 第6の固定ギャップ、5
0 第1の基準容量電極、51 第2の基準容量電極、
52 第1の固定ギャップ、53 第2の固定ギャッ
プ、54 第1の基板、55 第1の基準容量電極(第
1基板基準電極)、56 第2の基準容量電極(第1基
板基準電極)、57 第3の基準容量電極、58 第4
の基準容量電極、59 第2の基板、60 第5の基準
容量電極(第2基板基準電極)、61 第6の基準容量
電極(第2基板基準電極)、62 第1の固定ギャッ
プ、63 第2の固定ギャップ、64 第3の固定ギャ
ップ、65 第4の固定ギャップ、66 第5の固定ギ
ャップ、67 第6の固定ギャップ、80 第1検出用
コンデンサ、81 第2検出用コンデンサ、82第1基
準用コンデンサ、83 第2基準用コンデンサ、84
第1基準用コンデンサ、85 第2基準用コンデンサ、
86 第3基準用コンデンサ、87 第4基準用コンデ
ンサ、88 第5基準用コンデンサ、89 第6基準用
コンデンサ、90 第1基準用コンデンサ、91 第2
基準用コンデンサ、92 第1基準用コンデンサ、93
第2基準用コンデンサ、94 第3基準用コンデン
サ、95 第4基準用コンデンサ、96 第5基準用コ
ンデンサ、97 第6基準用コンデンサ。
電極、13 第1のギャップ、14 第2のギャップ、
15 第3のギャップ、20 第1基板検出電極、21
第1の基板、22 検出本体、23 第2基板検出電
極、24 第2の基板、25 支持部、26 梁部、2
7 振動子、28 基端部、29 第4のギャップ、3
1 第1の基準容量電極、32 第2の基準容量電極、
33 第1の固定ギャップ、34 第2の固定ギャッ
プ、35 検出本体、36 第1の基板、37 第1の
基準容量電極(第1基板基準電極)、38 第2の基準
容量電極(第1基板基準電極)、39 第3の基準容量
電極、40 第4の基準容量電極、41 第2の基板、
42 第5の基準容量電極(第2基板基準電極)、43
第6の基準容量電極(第2基板基準電極)、44 第
1の固定ギャップ、45 第2の固定ギャップ、46
第3の固定ギャップ、47 第4の固定ギャップ、48
第5の固定ギャップ、49 第6の固定ギャップ、5
0 第1の基準容量電極、51 第2の基準容量電極、
52 第1の固定ギャップ、53 第2の固定ギャッ
プ、54 第1の基板、55 第1の基準容量電極(第
1基板基準電極)、56 第2の基準容量電極(第1基
板基準電極)、57 第3の基準容量電極、58 第4
の基準容量電極、59 第2の基板、60 第5の基準
容量電極(第2基板基準電極)、61 第6の基準容量
電極(第2基板基準電極)、62 第1の固定ギャッ
プ、63 第2の固定ギャップ、64 第3の固定ギャ
ップ、65 第4の固定ギャップ、66 第5の固定ギ
ャップ、67 第6の固定ギャップ、80 第1検出用
コンデンサ、81 第2検出用コンデンサ、82第1基
準用コンデンサ、83 第2基準用コンデンサ、84
第1基準用コンデンサ、85 第2基準用コンデンサ、
86 第3基準用コンデンサ、87 第4基準用コンデ
ンサ、88 第5基準用コンデンサ、89 第6基準用
コンデンサ、90 第1基準用コンデンサ、91 第2
基準用コンデンサ、92 第1基準用コンデンサ、93
第2基準用コンデンサ、94 第3基準用コンデン
サ、95 第4基準用コンデンサ、96 第5基準用コ
ンデンサ、97 第6基準用コンデンサ。
Claims (16)
- 【請求項1】 第1の基板と、この第1の基板に設けら
れた検出本体と、前記第1の基板と協働して前記検出本
体を挟む第2の基板とを備え、 前記検出本体は、基端部が前記第1の基板に固定されて
いるとともに、先端部が振動駆動源によって第1の基板
の面に沿った振動を与える力と第1の基板に対して垂直
方向に働くコリオリ力との合力により楕円軌道を描く梁
部を有する振動子を備えている半導体角速度検出装置。 - 【請求項2】 検出本体は110面の面方位を有するシ
リコンから構成されている請求項1記載の半導体角速度
検出装置。 - 【請求項3】 第1の基板と、この第1の基板に設けら
れた検出本体と、前記第1の基板と協働して前記検出本
体を挟む第2の基板とを備え、 前記検出本体は、先端部が振動駆動源によって第1の基
板の面に沿った振動を与える力と第1の基板に対して垂
直方向に働くコリオリ力との合力により楕円軌道を描く
梁部を有する振動子を備えており、 前記第1の基板には、前記振動子に対向して凹部が形成
されているとともに、その凹部に前記梁部とともに第1
検出用コンデンサを構成する第1基板検出電極が設けら
れており、 また前記第2の基板には、前記梁部に対向して凹部が形
成されているとともに、その凹部に前記梁部とともに第
2検出用コンデンサを構成する第2基板検出電極が設け
られており、 前記梁部の変位に伴い、前記梁部と前記第1基板検出電
極とのギャップ距離に応じて前記第1検出用コンデンサ
の静電容量が変化するとともに、前記梁部と前記第2基
板検出電極とのギャップ距離も同時に変化して前記第2
検出用コンデンサの静電容量も変化するようになってい
る半導体角速度検出装置。 - 【請求項4】 第1の基板には、梁部に対向して凹部が
形成されているとともに、その凹部に梁部とともに第1
検出用コンデンサを構成する第1基板検出電極が設けら
れており、 また第2の基板には、梁部に対向して凹部が形成されて
いるとともに、その凹部に梁部とともに第2検出用コン
デンサを構成する第2基板検出電極が設けられている請
求項1または請求項2記載の半導体角速度検出装置。 - 【請求項5】 第1基板検出電極を有する第1の基板
と、この第1の基板に設けられた検出本体と、前記第1
の基板と協働して前記検出本体を挟む第2の基板とを備
え、 前記検出本体は、先端部が振動駆動源によって第1の基
板の面に沿った振動を与える力と第1の基板に対して垂
直方向に働くコリオリ力との合力により楕円軌道を描く
梁部を有する振動子を備えた半導体角速度検出装置であ
って、 前記梁部とこの梁部に対向した前記第1基板検出電極と
により、前記第1基板検出電極と前記梁部とのギャップ
距離に応じて静電容量が変化する検出用コンデンサが構
成され、 また、ギャップ距離が一定で静電容量が一定の基準用コ
ンデンサが内部に設けられ、この基準用コンデンサの静
電容量と前記検出用コンデンサの静電容量とを比較して
前記振動子の角速度が検出されるようになっている半導
体角速度検出装置。 - 【請求項6】 内部に、ギャップ距離が一定で静電容量
が一定の基準用コンデンサが設けられ、この基準用コン
デンサの静電容量と検出用コンデンサの静電容量とを比
較して振動子の角速度が検出されるようになっている請
求項3または請求項4記載の半導体角速度検出装置。 - 【請求項7】 基準用コンデンサは、梁部の基端部と、
この基端部に対向して設けられた基準容量電極とを備え
ている請求項5または請求項6記載の半導体角速度検出
装置。 - 【請求項8】 基準用コンデンサは、梁部の基端部に対
向して設けられた基準容量電極と、この基準容量電極に
対向して第1の基板の凹部に設けられた第1基板基準電
極とを備えた請求項5または請求項6記載の半導体角速
度検出装置。 - 【請求項9】 基準用コンデンサは、梁部の基端部に対
向して設けられた基準容量電極と、この基準容量電極に
対向して第2の基板の凹部に設けられた第2基板基準電
極とを備えた請求項5または請求項6記載の半導体角速
度検出装置。 - 【請求項10】 基準用コンデンサは、梁部の長手方向
に延びて梁部と並設された電極と、この電極が梁部に対
向する面と反対側の面と対向して梁部の長手方向に延び
て設けられた基準容量電極とを備えた請求項5または請
求項6記載の半導体角速度検出装置。 - 【請求項11】 基準用コンデンサは、梁部の長手方向
に延びて梁部と並設された基準容量電極と、この基準容
量電極に対向して梁部の長手方向に延びて第1の基板に
形成された凹部に設けられた第1基板基準電極とを備え
た請求項5または請求項6記載の半導体角速度検出装
置。 - 【請求項12】 基準用コンデンサは、梁部の長手方向
に延びて梁部と並設された基準容量電極と、この基準容
量電極に対向して梁部の長手方向に延びて第2の基板に
形成された凹部に設けられた第2基板基準電極とを備え
た請求項5または請求項6記載の半導体角速度検出装
置。 - 【請求項13】 梁部の基端部が第1の基板に固定され
ている請求項3ないし請求項12の何れかに記載の半導
体角速度検出装置。 - 【請求項14】 梁部の基端部が第1の基板と第2の基
板とにより挟まれて固定されている請求項1ないし請求
項13の何れかに記載の半導体角速度検出装置。 - 【請求項15】 第1の基板および第2の基板により内
部が真空封止されている請求項1ないし請求項14の何
れかに記載の半導体角速度検出装置。 - 【請求項16】 第1の基板、第2の基板および検出本
体のそれぞれの機械的物性値が実質的に等しい請求項1
ないし請求項15の何れかに記載の半導体角速度検出装
置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8183553A JPH1026532A (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 半導体角速度検出装置 |
US08/742,490 US6003372A (en) | 1996-07-12 | 1996-11-01 | Semiconductor angular velocity determining device |
DE19649420A DE19649420C2 (de) | 1996-07-12 | 1996-11-28 | Halbleiter-Winkelgeschwindigkeits- Bestimmungsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8183553A JPH1026532A (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 半導体角速度検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1026532A true JPH1026532A (ja) | 1998-01-27 |
Family
ID=16137825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8183553A Pending JPH1026532A (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 半導体角速度検出装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6003372A (ja) |
JP (1) | JPH1026532A (ja) |
DE (1) | DE19649420C2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007316056A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-12-06 | Commissariat A L'energie Atomique | 表面加工により形成される可変厚さの共振型マイクロ慣性センサ |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6257058B1 (en) * | 1998-04-27 | 2001-07-10 | Alps Electric Co., Ltd. | Silicon gyroscope and method of driving the same |
DE10349014B4 (de) * | 2003-10-17 | 2014-01-09 | Austriamicrosystems Ag | Mikroelektromechanischer Drehratensensor |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6293668A (ja) * | 1985-10-21 | 1987-04-30 | Hitachi Ltd | 角速度・加速度検出器 |
AT399586B (de) * | 1991-09-27 | 1995-06-26 | Austria Mikrosysteme Int | Kapazitiver sensor sowie sensoranordnung für die erfassung und umwandlung mechanischer grössen in elektrische signale |
JP3217849B2 (ja) * | 1992-05-20 | 2001-10-15 | 多摩川精機株式会社 | ジャイロ装置 |
JP2561040B2 (ja) * | 1994-11-28 | 1996-12-04 | 日本電気株式会社 | 容量型センサの容量変化検出回路およびその検出方法 |
-
1996
- 1996-07-12 JP JP8183553A patent/JPH1026532A/ja active Pending
- 1996-11-01 US US08/742,490 patent/US6003372A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-28 DE DE19649420A patent/DE19649420C2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007316056A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-12-06 | Commissariat A L'energie Atomique | 表面加工により形成される可変厚さの共振型マイクロ慣性センサ |
US8783107B2 (en) | 2006-03-27 | 2014-07-22 | Commissariat A L'energie Atomique | Resonant inertial microsensor with variable thickness produced by surface engineering |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19649420A1 (de) | 1998-01-22 |
DE19649420C2 (de) | 2001-04-12 |
US6003372A (en) | 1999-12-21 |
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