KR100503472B1 - 회전형 자이로스코프 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 회전형 자이로스코프는 기판; 중심평면에 수직인 제 1 축에 관해 가진운동을 하도록 기판으로부터 일정 간격 유격된 상태로, 방사상으로 뻗어있는 다수의 구동지지부를 통해 기판에 지지된 구동체, 전압 인가시 구동체를 제 1 축에 관해 가진운동시키는 구동 전극, 및 구동체와 일체로 가진됨과 동시에 중심평면과 나란한 임의의 제 2 축으로부터 각속도의 입력시 제 1 축과 제 2 축에 수직인 제 3 축에 관해 코리올리의 힘에 의한 감지운동을 발생하도록 양단을 구동체와 연결하는 감지 연결부를 통해 구동체와 연결되고 구동체 내부에 배치된 감지체를 포함하는 구조물층; 및 구조물층의 감지체의 감지운동을 검출하도록 감지체와 대응하여 감지체와 일정간격을 두고 배치된 감지 전극을 구비하는 구조물층을 밀폐하는 커버층을 포함한다. 본 발명의 회전형 자이로스코프는 구동체의 가진 운동이 디커플되고 감지체의 감지 운동이 커플되도록 하여 감지체에도 코리올리의 힘이 작용함으로써 감지성능이 향상될 뿐아니라, 감지체의 둘레에 구동체를 배치하도록 구성하여 감지모드의 변형에 대해 안정한 구조를 제공하는 다축 각속도를 한 평면상에서 감지하는 회전형 자이로스코프를 제공한다.
Description
본 발명은 일정 각도로 움직이는 질량체의 회전 공진(Rotational resonating)운동을 이용하여 각종 기기에서 발생되는 각속도(Angular velocity)를 측정하기 위한 자이로스코프(Gyroscopes)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다축 각속도를 한 평면상에서 감지하는 회전형 자이로스코프에 관한 것이다.
일반적으로, 자이로스코프는 제 1 축방향으로 일정하게 진동하거나 회전하는 질량체(mass)가 제 1 축방향에 대해 직각인 제 2 축방향에서 일정 각속도로 회전하는 힘을 받을 때 이 두개의 축에 대하여 직교하는 제 3 축방향으로 코리올리의 힘(Coriolis force)이 발생하는 원리를 이용하여, 코리올리의 힘에 따른 질량체의 변위를 정전용량(Capacitance)의 변화로 변경하여 회전 각속도를 검출한다.
이러한 자이로스코프는 이미 오래전부터 선박, 항공기 등에서 항법장치용 핵심부품으로 사용되어 왔으며, 현재는 MEMS(Micro Electromechanical System) 기술의 발달로 자동차의 항법장치나, 또는 고배율 비디오 카메라의 손떨림을 검출하여 이를 보상하는 장치에도 사용되고 있다.
일반적으로, MEMS 기술을 이용한 마이크로 자이로스코프는 자이로스코프의 중심평면에 수직인 입력 각속도를 측정할 수 있는 형태가 많이 사용되고 있다. 이 마이크로 자이로스코프의 예는 미합중국 특허 제6,067,858호, 제6,122,961호, 제 6,240,780호 및 한국 특허공개 제2001-5461호에 개시되어 있다.
그러나, 이들 마이크로 자이로스코프는 제작 및 구동이 용이하나, 자이로스코프의 한 평면상에서 2 축 이상의 각속도를 측정할 수 없는 단점이 있다.
따라서, 이 마이크로 자이로스코프들을 다축 각속도를 측정하기 위해 사용할 경우, 감지 및 구동 질량체와 같은 소자를 수직으로 배치하는 조립공정이 추가로 필요하고, 또 마이크로 자이로스코프의 크기도 커지는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 한 평면에서 다축의 각속도를 측정할 수 있는 마이크로 자이로스코프가 제안되었다. 이 마이크로 자이로스코프의 예는 미합중국 특허 제6,443,008호, 한국 특허공개 제2000-50760호, WO 01/20259호, 제5,955,668호, 게리 제이 오브리엔 등의 "이중 앵커 지지부를 갖는 각속도 자이로스코프"(Gary J. O'Brien, David J. Monk, and Khalil Najafi, "Angular rate gyroscope with dual anchor support", Solind-State Sensor, Actuator and Microsystems Worshop, Hilton Head, pp. 285-288, 2002), 및 미합중국 특허 제6,374,672호에 개시되어 있다.
그러나, 미합중국 특허 제6,443,008호의 마이크로 자이로스코프는 구동 질량체를 포함하는 구동부 및 감지 질량체를 포함하는 감지부의 운동이 서로 커플(Coupled)되어 있어 구동 및 감지 주파수를 조정하기 어려운 문제가 있으며, 한국 특허 공개 제2000-50760호의 마이크로 자이로스코프는 감지 질량체의 한 평면이 이와 마주하는 기판에 위치한 감지 전극과 일정 간격을 유지하도록 제작해야 하는 제조 공정상의 문제와 감지 질량체와 감지전극이 서로 점착(Sticktion)하는 문제가 존재한다.
이에 반해, WO 01/20259호의 마이크로 자이로스코프는 부양력(Levitation force)을 이용하여 구동부를 자이로스코프의 평면상의 임의의 한 축에 대해 일정 각도로 회전하도록 하여 자이로스코프의 평면에 수직한 축에 대해 감지부의 회전 감지운동이 발생하도록 하고 있으나, 콤 형태(comb type)에 비해 상대적으로 약한 부양력을 사용하기 때문에 성능이 떨어지는 문제가 존재한다.
미합중국 특허 제5,955,668호의 마이크로 자이로스코프는 WO 01/20259호의 마이크로 자이로스코프와 달리 구동부를 자이로스코프의 평면상에 수직한 축에 대해 회전하도록 하고 감지부의 감지운동이 평면상의 임의의 축에 대해 회전하게 하므로, 한국 특허공개 제2000-50760호의 마이크로 자이로스코프에서와 같이 기판에 설치되는 감지전극이 감지부와 점착하는 문제가 존재한다.
특히, 구동부 및 감지부가 모두 회전 운동하도록 구성된 미합중국 특허 제5,955,668호와 WO 01/20259호의 마이크로 자이로스코프는 동일한 회전 운동 방식인 미합중국 특허 제6,443,008호의 마이크로 자이로스코프의 커플문제를 해결하기 위하여, 감지부의 운동이 디커플(Decoupled)되고 구동부의 운동이 커플되는 구조를 가지고 있다. 그러나, 이러한 구조는 감지부의 운동이 구동부의 운동에 영향을 받지 않는다하더라도 순수 코리올리의 힘을 받는 부분이 구동부이므로, 코리올리의 힘이 구동부를 통해 감지부에 전달되게 되며, 이에 따라 감지 운동의 효율성이 떨어지는 문제가 있다.
게리 제이 오브리엔 등의 이중 앵커 지지부를 갖는 각속도 자이로스코프는 표면 미세 기계가공(Surface micro machining) 기술을 이용하여 자이로스코프 구조물의 두께를 수 ㎛로 제작하며, 감지전극을 위아래층에 배치하면서 구동부를 내부에 배치하여 커플 운동을 하도록 하고 감지부를 구동부 둘레에 배치하여 디커플 운동을 하도록 구성된다. 그러나, 이와 같이 감지부를 구동부 둘레에 배치하는 구성은 감지모드의 변형에 취약한 구조적인 결함을 나타낸다.
미합중국 특허 제6,374,672호의 마이크로 자이로스코프는 구동부를 구성하기 위해 구동체를 갖는 웨이퍼의 상,하면의 각각에 구동 전극과 감지전극을 갖는 웨이퍼를 접착해야 하는 공정이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 주된 목적은 감지성능을 향상하기 위해 구동부의 운동이 디커플되고 감지부의 운동이 커플되도록 하여 감지부에도 코리올리의 힘이 작용하도록 함과 동시에, 감지모드의 변형에 대해 안정한 구조를 제공하기 위해 감지부의 둘레에 구동부를 배치하도록 구성한, 다축 각속도를 한 평면상에서 감지하는 회전형 자이로스코프를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 감지부의 운동이 구동부의 운동에 영향을 받는 커플 문제를 해결하기 위하여 원형 감지전극을 갖는 회전형 자이로스코프를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 감지 전극과 감지부 사이를 일정 간격 이격하도록 제작해야 하는 제조 공정상의 문제와 감지부와 감지전극이 서로 점착하는 문제를 제거하기 위하여 감지 전극을 커버층에 형성한 회전형 자이로스코프를 제공하는 데 있다.
위와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판; 중심평면에 수직인 제 1 축에 관해 가진 운동을 하도록 기판으로부터 일정 간격 유격된 상태로, 방사상으로 뻗어있는 구동지지부를 통해 기판에 지지된 구동체, 전압 인가시 구동체를 제 1 축에 관해 가진운동시키는 구동 전극, 및 구동체와 일체로 가진됨과 동시에 중심평면과 나란한 임의의 제 2 축으로부터 각속도의 입력시 제 1 축과 제 2 축에 수직인 제 3 축에 관해 코리올리의 힘에 의한 감지 운동을 발생하도록 양단을 구동체와 연결하는 감지 연결부를 통해 구동체와 연결되고 구동체 내부에 배치된 감지체를 포함하는 구조물층; 및 구조물층의 감지체의 감지운동을 검출하도록 감지체와 대응하여 감지체와 일정간격을 두고 배치된 감지 전극을 구비하고 구조물층을 밀폐하는 커버층을 포함하는 회전형 자이로스코프를 제공한다.
양호한 실시예에 있어서, 구동체는 기판으로부터 일정 간격 유격된 원형 림 프레임; 및 원형 림 프레임 외부 둘레에 방사상으로 뻗어있는 다수의 구동암부를 구비한다. 구동암부의 각각은 다수의 구동암을 포함하며, 각각 구동암부의 구동암들의 양면중 한 면에 구동암부 단위로 원주상의 다른방향으로 교대로 형성된 가변 구동 코움들을 갖는 다수의 가변 구동 코움부를 구비한다.
구동 전극은 구동체의 둘레에 배치된 구동 전극패드부; 및 각각 상응하는 가변 구동 코움부에 대향하게 일정 간격을 두고 맞물리도록 원주방향으로 구동전극 패드부에 형성되는 다수의 고정 구동 코움부를 구비한다.
구동 전극패드부는 구동체의 둘레를 4 분할하면서 일정 간격을 두고 배치된 장방형 형태의 4 개의 구동 전극패드로 구성되고, 다수의 고정 구동 코움부는 각각, 상응하는 가변 구동 코움부의 가변 구동 코움들과 맞물리도록 원주상의 다른방향으로 교대로 각각의 구동 전극패드에 형성된 고정 구동 코움들을 갖는 4 개의 고정 구동 코움부로 구성되는 것이 바람직하다.
구조물층은 구동체의 구동을 제어하기 위한 구동 감지부를 더 포함한다. 구동 감지부는 구동체의 둘레에 배치된 구동감지 전극패드부, 구동체의 둘레에 구동감지 전극패드부에 관하여 배치된 최소한 하나의 감지암 및 구동 지지부의 지지암에 형성된 다수의 가변 구동감지 코움부, 및 각각 상응하는 가변 구동감지 코움부에 대향하게 일정 간격을 두고 맞물리도록 구동 감지전극 패드부에 형성되는 다수의 고정 구동감지 코움부를 구비한다.
구동감지 전극패드부는 구동체의 둘레를 4 분할하면서 일정 간격을 두고 배치된 4 개의 구동 전극패드 사이에서 구동체의 둘레를 2 분할하면서 일정 간격을 두고 배치된 2 개의 구동감지 전극 패드로 구성되고, 다수의 고정 구동감지 코움부는 각각 동일한 방향으로 형성된 다수 개의 구동감지 코움을 갖는 2 개의 고정 구동감지 코움부로 구성되는 것이 바람직하다.
구조물층은 구동체, 구동 전극, 및 구동 지지부를 둘러싸고 커버층과 접합되는 외곽 지지부재를 더 포함한다.
본 실시예에서, 외곽 지지부재는 장방형 형태의 외곽 형상을 가지도록 구성된다. 따라서, 기판, 구조물층 및 커버층은 장방형 형태의 외곽 형상을 가진다.
구동 지지부는 구동체의 외부 둘레에 방사상으로 뻗어있는 다수의 지지암, 및 구동체가 제 1 축에 관해 가진운동할 수 있도록 기판에 지지된 고정 지지단과 외곽 지지부재중 하나와 지지암을 연결하는 다수의 구동 스프링을 구비한다. 구동 지지부는 외곽 지지부재의 대각선 상에 4 개가 배치되는 것이 바람직하다.
감지체는 중앙에 원형 홀을 형성한 원형 디스크로 구성된다. 원형 홀에는 기판과 커버층을 연결하는 고정 지지부가 원형 홀과 소정간격을 둔 상태로 배치된다.
감지 연결부는 감지체의 양단을 구동체와 연결하는 두 개의 감지 스프링으로 구성된다. 감지 스프링은 일정한 길이와 장방형 단면을 갖는 하나의 빔으로 구성하거나, 일정한 길이와 장방형 단면을 갖는 두 개 이상의 빔을 다수의 연결대로 연결한 빔 구조물로 구성될 수 있다.
감지 전극은 감지 스프링이 위치한 축을 기준으로 분리되도록 감지체에 상응하게 커버층에 형성된 2 개의 반원형 형상의 고정 감지 전극부로 구성된다.
각각의 고정 감지 전극부는 구조물층에서 배치된 상응하는 고정 감지전극 패드와 연결되도록 커버층의 내부면을 따라 형성되는 일정폭을 갖는 전극선을 구비한다.
또한, 커버층은 구동 전극 패드, 구동감지 전극 패드, 및 고정 감지전극 패드를 외부와 배선으로 연결하기 위하여 구동 전극 패드, 구동감지 전극 패드, 및 고정 감지전극 패드에 대응하게 위치한 상기 커버층의 부분에 형성된 다수의 관통홀을 구비한다.
본 실시예에서, 기판과 구조물층 사이에는 최소한 구동체와 감지체가 기판으로부터 일정 간격 유격된 상태로 유동하도록 함과 동시에 최소한 구동전극, 외곽 지지부재, 및 구동 지지부를 지지하는 고정 지지단을 기판에 지지 및 기판으로부터 절연하는 절연층이 배치된다.
기판, 절연층, 및 구조물층은 SOI 웨이퍼로 형성되고, 커버층은 유리 웨이퍼로 형성되는 것이 바람직하다. 이 때, 구동체의 원형 림 프레임, 구동암, 구동 지지부의 지지암, 및 감지체의 원형 디스크는 무게를 감소시켜 가진 및 감지 운동을 쉽게 함과 동시에 절연층의 식각을 돕기 위하여 일정한 패턴으로 형성된 다수의 홀을 갖는다.
선택적으로, 기판과 절연층은 하나의 유리 웨이퍼로 형성되고, 구조물층은 실리콘 웨이퍼로 형성되며, 커버층은 유리 웨이퍼로 형성될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 회전형 자이로스코프를 첨부도면에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a, 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 회전형 자이로스코프(10)가 예시되어 있다.
본 발명의 회전형 자이로스코프(10)는 기판(1); 기판(1) 상면에 배치된 절연층(2); 중심평면에 수직인 Z 축에 관해 회전하는 가진 운동(63; 도 5 및 도 6a)을 하도록 절연층(2)에 의해 기판(1)으로부터 일정 간격 유격된 상태로, 방사상으로 뻗어있는 구동지지부(34)를 통해 기판(1)에 지지된 구동체(driving element)(33), 전압 인가시 구동체(33)를 Z 축에 관해 가진운동시키는 구동 전극(35), 및 구동체(33)와 일체로 가진됨과 동시에 중심평면과 나란한 임의의 X 축으로부터 각속도(61, 도 5)의 입력시 Z 축과 X 축에 수직인 Y 축에 관해 코리올리의 힘에 의한 감지 운동(62, 도 6b)을 발생하도록 양단을 구동체(33)와 연결하는 감지 연결부(32)를 통해 구동체(33)와 연결되고 구동체(33) 내부에 배치된 감지체(sensing element)(31)를 포함하는 구조물층(3); 및 구조물층(3)의 감지체(31)의 감지운동을 검출하도록 감지체(31)와 대응하여 감지체(31)와 일정간격을 두고 배치된 감지 전극(41)을 구비하고 구조물층(3)을 밀폐하는 커버층(4)을 포함한다.
기판(1), 절연층(2), 구조물층(3) 및 커버층(4)은 각각 장방형 형태의 외곽 형상을 가지도록 구성된다.
절연층(2)은 가진운동을 하는 구동체(33)와 감지운동을 하는 감지체(31)를 수용하여 유동할 수 있도록 하는 장방형의 내부 수용홈(21)을 갖는다.
보다 상세히 설명하면, 내부 수용홈(21)은 도 2a에 관하여 후술하는 구동체(33)의 원형 림 프레임(33'), 구동암(33aa, 33ab, 33ac; 33ba, 33bb, 33bc; 33ca, 33cb, 33cc; 33da, 33db, 33dc), 제 1, 제 2 , 제 3 및 제 4 지지암(34a, 34b, 34c, 34d), 제 1 및 제 2 감지암(36c, 36d) 및 감지체(31)의 원형 디스크(31a)를 포함하는 구조물층(3)의 가변부분이 위치하는 영역에 대응하게 형성된다.
따라서, 후술하는 외곽 지지부재(38), 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 구동 전극 패드(35a, 35b, 35c, 35d), 제 1 및 제 2 구동 감지전극 패드(36a, 36b), 제 1 및 제 2 고정 감지전극 패드(37a, 37b), 및 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 고정 지지단(34a", 34b", 34c", 34d")를 포함하는 구조물층(3)의 고정부분은 절연층(2)에 의해 구조적으로 지지 및 전기적으로 절연된다.
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 구조물층(3)의 구동체(33)는 기판(1)으로부터 일정 간격 유격된 원형 림 프레임(33'), 및 원형 림 프레임(33')의 외부 둘레에 일정 간격, 예를들면 90°의 간격을 두고 방사상으로 뻗어있는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 구동암부(33a, 33b, 33c, 33d)를 구비한다.
제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 구동암부(33a, 33b, 33c, 33d)는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 구동암(33aa, 33ab, 33ac; 33ba, 33bb, 33bc; 33ca, 33cb, 33cc; 또는 33da, 33db, 33dc)으로 구성된다.
또한, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 구동암부(33a, 33b, 33c, 33d)는 각각, 제 1, 제 2 및 제 3 구동암(33aa, 33ab, 33ac; 33ba, 33bb, 33bc; 33ca, 33cb, 33cc; 또는 33da, 33db, 33dc)의 양면 중 한 면에 구동암부 단위로 원주상의 다른 방향으로 교대로 형성된 3 개의 가변 구동 코움들(33aa', 33ab', 33ac'; 33ba', 33bb', 33bc'; 33ca', 33cb', 33cc'; 또는 33da', 33db', 33dc')로 구성된 제 1, 제 2 , 제 3 및 제 4 가변 구동 코움부(33a', 33b', 33c', 33d')를 구비한다.
또한, 원형 림 프레임(33')의 외부 둘레에는 후술하는 구동 지지부(34)의 제 1, 제 2 , 제 3 및 제 4 지지암(34a, 34b, 34c, 34d)이 형성되고, 제 1, 제 2 , 제 3 및 제 4 지지암(34a, 34b, 34c, 34d) 중 제 2 및 제 3 지지암(34b, 34c)의 양면 에는 제 5, 제 6, 제 7 및 제 8 가변 구동 코움부(33e, 33f, 33g, 33h)가 형성되어 있다.
구동전극(35)은 각각 구동체(33)의 원형 림 프레임(33')의 둘레를 4 분할하면서 일정 간격, 예를들면 90°의 간격을 두고 배치된 장방형 형태의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 구동 전극패드(35a, 35b, 35c, 35d), 및 제 1, 제 2 , 제 3 및 제 4 가변 구동 코움부(33a', 33b', 33c', 33d')에 대향하게 일정 간격을 두고 맞물리도록 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 구동 전극패드(35a, 35b, 35c, 35d)의 각각에 형성되는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 고정 구동 코움부(35a', 35b', 35c', 35d')를 구비한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제 1 및 제 2 구동 전극패드(35a, 35b)는 후술하는 커버층(4)의 관통홀(43; 도4)을 통해 연결된 배선을 통해 제 1 구동용 직류전원(51a)과 제 1 교류전원(52a)에 연결되며, 제 3 및 제 4 구동 전극패드(35c, 35d)는 제 2 구동용 직류전원(51b)과 제 2 교류전원(52b)에 연결된다.
제 1 및 제 2 구동용 직류전원(51a, 51b)과 제 1 및 제 2 교류전원(52a, 52b)은 공지의 구동제어 회로부(70)에 연결되어 제어된다.
다시 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 고정 구동 코움부(35a', 35b', 35c', 35d')는 각각, 제 1, 제 2 , 제 3 및 제 4 가변 구동 코움부(33a', 33b', 33c', 33d')의 가변 구동 코움들(33aa', 33ab', 33ac'; 33ba', 33bb', 33bc'; 33ca', 33cb', 33cc'; 또는 33da', 33db', 33dc')과 제 2 및 제 3 지지암(34b, 34c)의 제 5, 제 6, 제 7 및 제 8 가변 구동 코움부(33e, 33f, 33g, 33h) 중 하나의 코움들과 맞물리도록 배치된 4 개의 코움들(35aa', 35ab', 35ac', 35ad'; 35ba', 35bb', 35bc', 35bd'; 35ca', 35cb', 35cc', 35cd'; 또는 35da', 35db', 35dc', 35dd')로 구성된다.
따라서, 전원 인가시, 구동체(33)는 제 1 및 제 2 직류전원(51a, 51b)과 제 1 및 제 2 교류전원(52a, 52b)에 의해 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 고정 구동 코움부(35a', 35b', 35c', 35d')와 제 1, 제 2 , 제 3 및 제 4 가변 구동 코움부(33a', 33b', 33c', 33d') 사이에서 발생하는 정전력에 의해 후술하는 구동지지부(34)의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 구동 스프링(34a', 34b', 34c', 34d')을 변형하여 도5 및 도 6a에 도시한 바와 같이 Z축에 관해 일정 각도로 회전하는 가진운동(63)을 하게 된다.
구조물층(3)은 구동체(33)의 구동을 제어하기 위한 구동 감지부(36)를 더 포함한다.
구동 감지부(36)는 구동체(33)의 원형 림 프레임(33')의 둘레를 4 분할하는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 구동 전극패드(35a, 35b, 35c, 35d) 사이에서 원형 림 프레임(33')의 둘레를 2 분할하면서 일정 간격을 두고 배치된 제 1 및 제 2 구동감지 전극패드(36a, 36b); 구동 지지부(34)의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 지지암(34a, 34b, 34c, 34d) 중 제 1 및 제 4 지지암(34a, 34d)의 한 면에 형성된 제 1 및 제 4 가변 구동감지 코움(34a'", 34d'")과 제 1 및 제 4 지지암(34a, 34d) 근처에서 원형 림 프레임(33')의 둘레에 형성된 제 1 및 제 2 감지암(36c, 36d)의 한 면에 형성된 제 2 및 제 3 가변 구동감지 코움(36c', 36d'); 및 각각 제 1 및 제 2 가변 구동감지 코움(34a'", 36c') 및 제 3 및 제 4 가변 구동감지 코움(36d', 34d'")과 대향하게 일정 간격을 두고 맞물리도록 제 1 및 제 2 구동감지 전극패드(36a, 36b)의 각각에 형성되는 제 1 및 제 2 고정 구동감지 코움(36aa, 36ab)과 제 3 및 제 4 고정 구동감지 코움(36ba, 36bb)을 구비한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제 1 및 제 2 구동감지 전극패드(36a, 36b)는 구동제어 회로부(70)에 연결되어 있다.
구동제어 회로부(70)는 제 1 및 제 2 가변 구동감지 코움부(34a'", 36c')와 제 1 및 제 2 고정 구동감지 코움부(36aa, 36ab) 사이 및 제 3 및 제 4 가변 구동감지 코움부(36d', 34d'")와 제 3 및 제 4 고정 구동감지 코움부(36ba, 36bb) 사이에서 발생하는 용전용량의 변화를 감지하여 구동전극(35)의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 구동 전극패드(35a, 35b, 35c, 35d)에 인가되는 전압을 제한하여 구동체(33)의 가진운동을 제어한다.
다시 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 구조물층(3)은 구동전극(35)을 둘러싸고 커버층(4)과 접착되는 외곽 지지부재(38)를 더 포함한다. 외곽 지지부재(38)는 장방형 형태의 외곽 형상을 가지도록 구성된다.
구동지지부(34)는 위에서 언급한 바와 같이, 원형 림 프레임(33')의 외부 둘레에 방사상으로 뻗어있는 제 1, 제 2 , 제 3 및 제 4 지지암(34a, 34b, 34c, 34d), 및 구동체(33)의 원형 림 프레임(33')이 Z 축에 관해 가진할 수 있도록 제 1 및 제 4 지지암(34a, 34d)을 탄성층(2)에 지지된 제 1 및 제 2 고정 지지단(34a", 34d")과 연결하는 제 1 및 제 4 구동 스프링(34a', 34d')과 제 2 및 제 3 지지암(34b, 34c)을 외곽 지지부재(38)에 연결된 제 3 및 제 4 고정 지지단(34b", 34c")과 연결하는 제 2 및 제 3 구동 스프링(34b', 34c')을 구비한다.
구조물층(3)의 원형 림 프레임(33')의 외부 둘레에서 외곽 지지부재(38)와 제 2 및 제 3 구동 스프링(34b', 34c') 사이에는 커버층(4)이 외곽 지지부재(38)와 접합될 때 후술하는 제 1 및 제 2 전극선(42a, 42b; 도4)과 연결되는 고정 감지전극 패드부(37)의 제 1 및 제 2 고정 감지전극 패드(37a, 37b)가 배치되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제 1 및 제 2 고정 감지전극 패드(37a, 37b)는 감지전극용 직류전원(53)에 의해 직류전원이 공급되며, 후술하는 감지체(31)의 감지 운동(62; 도 6b)에 따라 변화하는 제 1 및 제 2 고정 감지 전극부(41a, 41b; 도4)의 정전용량을 전압 신호로 검출하여 각속도를 검출하는 공지의 감지 회로부(80)에 연결되어 있다.
다시 도2a, 및 도 2b를 참조하면, 감지체(31)는 중앙에 원형 홀(31b)을 형성한 원형 디스크(31a)로 구성된다.
도 1b에 도시한 바와 같이, 원형 홀(31b)에는 커버층(4)을 중앙에서 고정 및 지지하기 위하여, 절연층(2)의 지지부(22)와 커버층(4)의 지지부(44)를 연결하는 고정 지지부(39)가 원형 홀(31b)과 소정간격을 둔 상태로 배치된다.
감지 연결부(32)는 감지체(31)의 원형 디스크(31a)의 양단을 구동체(33)의 원형 림 프레임(33')과 연결하는 제 1 및 제 2 감지 스프링(32a, 32b)으로 구성된다.
제 1 및 제 2 감지 스프링(32a, 32b)은 각각, 일정한 길이와 장방형 단면을 갖는 하나의 빔으로 구성하거나, 도 3에 도시한 바와 같이, 일정한 길이와 장방형 단면을 갖는 두개의 빔(32a')을 다수의 연결대(32b')로 연결한 빔 구조물로 구성될 수 있다.
따라서, 구동체(33)가 Z축에 관해 일정 각도로 회전하는 가진운동(63)을 하는 상태에서, 구조물층(3)의 중심평면에 나란한 임의의 X 축으로 부터 입력 각속도(61; 도 5)가 감지체(31)에 가해지게 되면, 도 6b에 도시한 바와 같이, 감지체(31)는 코리올리의 힘에 의해 Z 축과 X 축에 수직인 Y축에 관해 회전하는 감지 운동(62)을 하게 된다.
이러한 감지체(31)의 감지운동(62)은 후술하는 감지 전극(41)의 제 1 및 제 2 고정 감지 전극부(41a, 41b)의 정전용량의 변화를 유도하고, 이 정전용량의 변화는 감지 회로부(80)에 의해 각속도를 산출하는 전압 신호로 검출된다.
도 4를 참조하면, 커버층(4)의 내부가 개략적으로 예시되어 있다.
감지 전극(41)은 제 1 및 제 2 감지 스프링(32a, 32b)을 기준으로 분리되도록 감지체(31)의 원형 디스크(31a)에 대향하여 커버층(4)에 형성된 반원 형상의 제 1 및 제 2 고정 감지 전극부(41a, 41b)로 구성된다.
감지 전극(41)을 원형으로 형성한 이유는 감지체(31)가 커플되어 있어 감지체(31)의 운동이 이보다 수백배 내지 수천배 큰 구동체(33)의 운동에 영향을 받기 때문에, 이러한 영향을 없애기 위해서이다.
이에 대한 검증해석을 위해, 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 감지체(31)와 감지 전극(41)을 원형으로 정의 했을 때 감지체(31)의 운동에 따른 감지 전극(41)의 정전용량(C)을 나타내는 하기 수학식(1)을 토대로, 감지전극(41)의 외경(r1 ) 및 내경(r2)이 각각 0㎛ 및 500㎛, 구동체(33)의 회전 각도(φ)가 0.5˚, 및 감지체(31)의 회전각도(θ)가 0.5˚일 경우, 감지 전극(41)의 정전용량(C)을 계산한 결과, 구동체(33)의 구동 운동이 없을 때와 비교하여 0.003% 변화된 것으로 나타났다.
여기서,ε는 유전율,
φ1 및 φ2는 구동운동을 고려한 유효 감지전극(41)의 하한 및 상한각도,
θ는 코리올리의 힘에 의해 발생하는 감지체(31)의 회전각도,
r1,및 r2는 감지전극(41)의 내경 및 외경, 및
g0는 초기 감지체와 감지 전극사이의 간극이다.
따라서, 본 발명의 감지전극(41)의 형상은 구동체(33)의 구동 운동에 거의 영향을 받지 않는 것으로 생각할 수 있다.
도 7a에서, r0와 r, 및 Δh0와 Δhφ는 각각, 감지체(31)가 초기위치에 위치한 상태에서 감지체(31)가 코리올리의 힘에 의해 θ˚회전하였을 때와 감지체(31)가 구동체(33)에 의해 φ˚회전한 상태에서 감지체(31)가 코리올리의 힘에 의해 ˚회전하였을 때 감지체(31)의 반경과 회전 높이를 표시하고, g는 감지체(31)가 구동체(33)에 의해 φ˚회전한 상태에서 감지체(31)가 코리올리의 힘에 의해 ˚회전하였을 때 감지체(31)와 감지 전극(41)사이의 간극을 표시한다.
또한, 감지 전극(41)이 원형 디스크(31a)와 일정한 간극(g0)을 두도록 커버층(4)에 형성되므로, 감지 전극(41)과 감지체(31) 사이를 일정간격 이격하도록 제작해야 하는 제조 공정상의 문제와 감지체(31)와 감지 전극(41)이 서로 점착하는 문제를 방지할 수 있다.
제 1 및 제 2 고정 감지 전극부(41a, 41b)는 커버층(4)이 구조물층(3)에 접합될 때 각각 구조물층(3)에서 원형 림 프레임(33')의 외부 둘레에 배치된 고정 감지전극 패드부(37)의 제 1 및 제 2 고정 감지전극 패드(37a, 37b)와 연결되도록 커버층(4)의 내부면(45)을 따라 형성되는 일정폭을 갖는 제 1 및 제 2 전극선(42a, 42b)을 구비한다.
또, 커버층(4)은 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 구동 전극 패드(35a, 35b, 35c, 35d), 제 1 및 제 2 구동 감지전극 패드(36a, 36b), 및 제 1 및 제 2 고정 감지전극 패드(37a, 37b)를 외부와 배선으로 연결하기 위하여, 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 구동 전극 패드(35a, 35b, 35c, 35d), 제 1 및 제 2 구동 감지전극 패드(36a, 36b), 및 제 1 및 제 2 고정 감지전극 패드(37a, 37b)와 대응한 커버층(4)의 부분에 형성된 다수의 관통홀(43)을 구비한다.
또한, 구동체(33)와 감지체(31)의 무게를 감소시켜 운동을 쉽게 하기 위하여, 구동체(33)의 원형 림 프레임(33'), 구동암(33aa, 33ab, 33ac; 33ba, 33bb, 33bc; 33ca, 33cb, 33cc; 33da, 33db, 33dc), 구동 지지부(34)의 제 1, 제 2 , 제 3 및 제 4 지지암(34a, 34b, 34c, 34d), 제 1 및 제 2 감지암(36c, 36d) 및 감지체(31)의 원형 디스크(31a)는 일정한 패턴, 예를들면, 방사상 패턴으로 형성된 다수의 에칭 홀(65)을 갖는다.
에칭 홀(65)은 자이로스코프(10)의 구동시 구동체(33)와 감지체(31)의 무게를 감소시켜 운동을 쉽게 하는 역할을 하는 것 외에도, 자이로스코프(10)의 제작시 절연층(2)의 내부 수용홈(21)을 형성할 때, 에칭 홀(65)에 의해 노출된 절연층(2)의 영역 및 그 일정 주변영역, 즉 원형 림 프레임(33'), 구동암(33aa, 33ab, 33ac; 33ba, 33bb, 33bc; 33ca, 33cb, 33cc; 33da, 33db, 33dc), 제 1, 제 2 , 제 3 및 제 4 지지암(34a, 34b, 34c, 34d), 제 1 및 제 2 감지암(36c, 36d) 및 원형 디스크(31a)를 포함하는 구조물층(3)의 가변부분이 위치하는 절연층(2)의 영역을 식각 가스로 제거하는 것을 도와주는 역할을 한다.
따라서, 에칭 홀(65)이 없는, 외곽 지지부재(38), 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 구동 전극 패드(35a, 35b, 35c, 35d), 제 1 및 제 2 구동 감지전극 패드(36a, 36b), 제 1 및 제 2 고정 감지전극 패드(37a, 37b), 및 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 고정 지지단(34a", 34b", 34c", 34d")을 포함하는 구조물층(3)의 고정부분이 위치한 절연층(2)의 영역은 구조물층(3)의 고정부분을 구조적으로 지지하고 전기적으로 절연하도록 제거되지 않고 남아있게 된다.
이상에서, 본 발명의 자이로스코프(10)는 기판(1), 절연층(2), 구조물층(3) 및 커버층(4)이 별개의 부품으로 구성되는 것으로 설명하였지만, 실제 제작시에는 기판(1), 절연층(2), 및 구조물층(3)은, 실리콘 웨이퍼의 한면을 산화시켜 절연층을 형성한 다음 또 하나의 실리콘 웨이퍼를 부착한 SOI(silion on insulator) 웨이퍼로 형성하고, 커버층(4)은 유리(Glass) 웨이퍼로 형성한 후, 이들 두 웨이퍼를 접합하는 것에 의해 제작하거나, 기판(1)과 커버층(4)은 각각 유리 웨이퍼로 형성하고 구조물층(3)은 실리콘 웨이퍼로 형성한 후 이들 세 웨이퍼를 접합하는 것에 제작되는 것으로 이해해야 할 것이다.
이 때, 후자의 제작방법에서는 별도의 절연층(2)이 형성되지 않고 기판(1)을 형성하는 유리 웨이퍼에, 구조물층(3)의 가변부분들이 유동할 수 있는 내부 수용홈이 형성된다.
이와 같이, 구성된 본 발명의 회전형 자이로스코프의 작용을 도 1 내지 도 6b를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 및 제 2 직류전원(51a, 51b)과 제 1 및 제 2 교류전원(52a, 52b)을 통해 구동전극(35)의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 구동 전극패드(35a, 35b, 35c, 35d)에 전압이 인가되면, 구동체(33)는 도 5 및 도 6a에 도시한 바와 같이, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 고정 구동 코움부(35a', 35b', 35c', 35d')와 제 1, 제 2 , 제 3 및 제 4 가변 구동 코움부(33a', 33b', 33c', 33d') 사이에서 발생하는 정전력에 의해 구동지지부(34)의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 구동 스프링(34a', 34b', 34c', 34d')을 변형하여 Z축에 관해 감지체(31)와 함께 일정 각도, 예를들면 0.5˚로 회전하는 가진운동(63)을 하게 된다.
이 때, 제 1 및 제 2 구동감지 전극패드(36a, 36b)에 연결된 구동제어 회로부(70)는 제 1 및 제 2 가변 구동감지 코움부(34a'", 36c')와 제 1 및 제 2 고정 구동감지 코움부(36aa, 36ab) 사이 및 제 3 및 제 4 가변 구동감지 코움부(36d', 34d'")와 제 3 및 제 4 고정 구동감지 코움부(36ba, 36bb) 사이에서 발생하는 정전용량의 변화를 감지하며, 이에 따라 구동 전극(35)의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 구동 전극패드(35a, 35b, 35c, 35d)에 인가되는 전압을 제한하여 구동체(33)의 운동을 제어한다.
이와 같이, 구동체(33)가 Z축에 관해 일정 각도로 회전하는 가진운동(63)을 하는 상태에서, 도 5 및 도 6a에 도시한 바와 같이, 구조물층(3)의 중심평면에 나란한 임의의 X 축으로 부터 입력 각속도(61)가 자이로스코프(10)의 구조물층(3)에 가해지게 되면, 구조물층(3)의 감지체(31)와 구동체(33)는 Z 축과 X 축에 수직인 Y축에 관해 회전하는 코리올리의 힘을 받게된다.
이 때, 구동체(33)는 구동지지부(34)의 4 개의 구동 스프링(34a', 34b', 34c', 34d')에 지지되어 Y축 회전 운동을 하지 못하도록 구속되지만, 감지체(31)는 Y 축 상에 배치된 제 1 및 제 2 감지 스프링(32a, 32b)에 의해 Y축에 관해 일정 각도, 예를들면 0.001˚로 회전 비틀림되는 감지 운동(62)을 하게 된다.
이러한 감지체(31)의 감지운동(62)은 감지 전극(41)의 제 1 및 제 2 고정 감지 전극부(41a, 41b)의 정전용량의 변화를 유도하고, 이 정전용량의 변화는 고정 감지전극 패드부(37)의 제 1 및 제 2 고정 감지전극 패드(37a, 37b)를 통해 제 1 및 제 2 고정 감지 전극부(41a, 41b)에 연결된 감지 회로부(80)에 의해 각속도를 산출하는 전압 신호로 검출된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 회전형 자이로스코프는 구동체의 운동이 디커플되고 감지체의 운동이 커플되도록 하여 감지체에도 코리올리의 힘이 작용하도록 함으로써 감지성능이 향상될 뿐 아니라, 감지체 둘레에 구동체를 배치하도록 구성하여 감지모드의 변형에 대해 안정한 구조를 제공함을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 회전형 자이로스코프는 감지전극이 원형으로 구성되므로, 감지체의 운동이 구동체의 운동에 영향을 받는 커플 문제를 제거하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 회전형 자이로스코프는 감지 전극을 커버층에 형성함으로서, 감지 전극과 감지체 사이를 일정 간격으로 이격하도록 제작해야 하는 제조 공정상의 문제와 감지체와 감지전극이 서로 점착하는 문제를 제거할 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 특정한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지와 사상을 벗어남이 없이 당해 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
도 1a 및 도 1b은 본 발명에 따른 회전형 자이로스코프의 분해 사시도 및 부분절개 사시도.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시한 자이로스코프의 구조물층의 평면도 및 사시도.
도 3는 도 1에 도시한 자이로스코프의 구조물층의 감지 연결부의 감지 스프링의 사시도.
도 4는 도 1에 도시한 자이로스코프의 커버층의 내부를 예시하는 평면도.
도 5는 도 1에 도시한 자이로스코프의 구조물층의 전기적 연결관계를 예시하는 회로도.
도 6a 및 도 6b는 도 1에 도시한 자이로스코프의 구조물층의 구동체의 가진운동과 감지체의 감지 운동을 예시하는 개략 평면도.
도 7a 및 도 7b는 도 1 에 도시한 자이로스코프의 커버층의 감지전극의 구조해석을 위한 개념도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 기판 2: 절연층
3: 구조물층 4: 커버층
10: 자이로스코프 31: 감지체
31a: 원형 디스크 32: 감지 연결부
32a, 32b: 감지 스프링 33: 구동체
33': 원형 림 프레임 34: 구동 지지부
34a', 34b', 34c', 34d': 구동 스프링 35: 구동 전극
36: 구동 감지부 37: 고정 감지전극 패드부
38: 외곽 지지부재 41: 감지전극
51a, 51b, 53: 직류전원 52a, 52b: 교류전원
Claims (23)
- 기판;중심평면에 수직인 제 1 축에 관해 가진 운동을 하도록 상기 기판으로부터 일정 간격 유격된 상태로, 방사상으로 뻗어있는 구동지지부를 통해 상기 기판에 지지된 구동체, 상기 구동체의 구동을 제어하기 위한 구동 감지부, 전압 인가시 상기 구동체를 제 1 축에 관해 가진운동시키는 구동 전극, 및 상기 구동체와 일체로 가진됨과 동시에 중심평면과 나란한 임의의 제 2 축으로부터 각속도의 입력시 제 1 축과 제 2 축에 수직인 제 3 축에 관해 코리올리의 힘에 의한 감지 운동을 발생하도록 양단을 상기 구동체와 연결하는 감지 연결부를 통해 상기 구동체와 연결되고 상기 구동체 내부에 배치된 감지체를 포함하는 구조물층; 및상기 구조물층의 상기 감지체의 감지운동을 검출하도록 상기 감지체와 대응하여 상기 감지체와 일정간격을 두고 배치된 감지 전극을 구비하고 상기 구조물층을 밀폐하는 커버층을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구동체는,상기 기판으로부터 일정 간격 유격된 원형 림 프레임; 및상기 원형 림 프레임 외부 둘레에 방사상으로 뻗어있는 다수의 구동암부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 2 항에 있어서, 상기 구동암부의 각각은 다수의 구동암을 포함하며, 각각 상기 구동암부의 상기 구동암들의 양면중 한 면에 구동암부 단위로 원주상의 다른방향으로 교대로 형성된 가변 구동 코움들을 갖는 다수의 가변 구동 코움부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 3 항에 있어서, 상기 구동 전극은,상기 구동체의 둘레에 배치된 구동 전극패드부; 및각각 상응하는 상기 가변 구동 코움부에 대향하게 일정 간격을 두고 맞물리도록 원주방향으로 상기 구동전극 패드부에 형성되는 다수의 고정 구동 코움부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 4 항에 있어서,상기 구동 전극패드부는 상기 구동체의 둘레를 4 분할하면서 일정 간격을 두고 배치된 장방형 형태의 4 개의 구동 전극패드를 포함하고;상기 다수의 고정 구동 코움부는 각각 상응하는 상기 가변 구동 코움부의 상기 가변 구동 코움들과 맞물리도록 원주상의 다른방향으로 교대로 각각의 상기 구동 전극패드에 형성된 고정 구동 코움들을 갖는 4 개의 고정 구동 코움부인 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 구동 감지부는,상기 구동체의 둘레에 배치된 구동감지 전극패드부;상기 구동체의 둘레에 상기 구동감지 전극패드부에 관하여 배치된 최소한 하나의 감지암 및 상기 구동 지지부의 지지암에 형성된 다수의 가변 구동감지 코움부; 및각각 상응하는 상기 가변 구동감지 코움부에 대향하게 일정 간격을 두고 맞물리도록 구동 감지전극 패드부에 형성되는 다수의 고정 구동감지 코움부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 7 항에 있어서,상기 구동감지 전극패드부는 상기 구동체의 둘레를 4 분할하면서 일정 간격을 두고 배치된 4 개의 구동 전극패드 사이에서 상기 구동체의 둘레를 2 분할하면서 일정 간격을 두고 배치된 2 개의 구동감지 전극 패드를 포함하고;상기 다수의 고정 구동감지 코움부는 각각 동일한 방향으로 형성된 다수 개의 구동감지 코움을 갖는 2 개의 고정 구동감지 코움부인 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구조물층은 상기 구동체, 상기 구동 전극, 및 상기 구동 지지부를 둘러싸고 상기 커버층과 접합되는 외곽 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 9 항에 있어서,상기 외곽 지지부재, 상기 기판, 상기 구조물층 및 상기 커버층은 장방형 형태의 외곽 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 9 항에 있어서, 상기 구동 지지부는,상기 구동체의 외부 둘레에 방사상으로 뻗어있는 다수의 지지암; 및상기 구동체가 제 1 축에 관해 가진운동할 수 있도록 상기 기판에 지지된 고정 지지단과 상기 외곽 지지부재중 하나와 상기 지지암을 연결하는 다수의 구동 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 11 항에 있어서, 상기 구동 지지부는 상기 외곽 지지부재의 대각선 상에 4 개가 배치된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 1 항에 있어서, 상기 감지체는 중앙에 원형 홀을 형성한 원형 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 13 항에 있어서, 상기 구조물층은 상기 기판과 상기 커버층을 연결하도록 상기 원형 홀과 소정간격을 둔 상태로 배치된 고정 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 1 항에 있어서, 상기 감지 연결부는 상기 감지체의 양단을 상기 구동체와 연결하는 두 개의 감지 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 15 항에 있어서, 상기 감지 스프링은 일정한 길이와 장방형 단면을 갖는 하나의 빔, 및 일정한 길이와 장방형 단면을 갖는 두 개 이상의 빔을 다수의 연결대로 연결한 빔 구조물 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 16 항에 있어서, 상기 감지 전극은 상기 감지 스프링이 위치한 축을 기준으로 분리되도록 상기 감지체에 상응하게 상기 커버층에 형성된 2 개의 반원형 형상의 고정 감지 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 17 항에 있어서, 각각의 상기 고정 감지 전극부는 상기 구조물층에 배치된 상응하는 고정 감지전극 패드와 연결되도록 상기 커버층의 내부면을 따라 형성된 일정폭을 갖는 전극선을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 1 항에 있어서, 상기 커버층은 상기 구동전극을 구성하는 구동 전극 패드, 구동 감지부를 구성하도록 상기 구조물층에 배치된 구동감지 전극 패드, 및 상기 감지 전극과 연결도록 상기 구조물층에 배치된 고정 감지전극 패드를 외부와 배선으로 연결하기 위하여 상기 구동 전극 패드, 상기 구동감지 전극 패드, 및 상기 고정 감지전극 패드에 대응하게 위치한 상기 커버층의 부분에 형성된 다수의 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 9 항에 있어서, 최소한 상기 구동체와 상기 감지체가 상기 기판으로부터 일정 간격 유격된 상태로 유동하도록 함과 동시에 최소한 상기 구동전극, 상기 외곽 지지부재, 및 상기 구동 지지부를 지지하는 고정 지지단을 상기 기판에 지지 및 상기 기판으로부터 절연 하도록 상기 기판과 상기 구조물층 사이에 배치된 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 20 항에 있어서, 상기 기판, 상기 절연층, 및 상기 구조물층은 SOI 웨이퍼로 형성되고, 상기 커버층은 유리 웨이퍼로 형성된 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 21 항에 있어서, 상기 구동체, 상기 구동암부, 상기 구동 지지부, 및 상기 감지체는 무게를 감소시켜 가진 및 감지 운동을 쉽게 함과 동시에 상기 절연층의 식각을 돕기 위하여 일정한 패턴으로 형성된 다수의 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판과 상기 절연층은 하나의 유리 웨이퍼로 형성되고, 상기 구조물층은 실리콘 웨이퍼로 형성되며, 상기 커버층은 유리 웨이퍼로 형성된 것을 특징으로 하는 회전형 자이로스코프.
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