KR20070092738A - 발진 마이크로-기계 각속도 센서 - Google Patents
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Abstract
Description
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- 발진 마이크로 기계 각속도 센서(Oscillating micro-mechanical sensor of angular velocity)에 있어서,지지 영역들에서 센서부의 본체에 부착된 적어도 하나의 지진 매스(seismic mass: 1,9,10,20,30,31,45,46) 및 연관된 움직임 가능한 전극을 포함하고,- 상기 각속도 센서에서, 생성되어야 하는 기본적인 모션(primary motion)은 웨이퍼 평면에 수직인 축에 관한 상기 적어도 하나의 지진 매스(1,9,10,20,30,31,45,46) 및 상기 연관된 움직임 가능한 전극의 각발진(angular oscillation)이고,- 상기 기본적인 모션에 부가하여, 상기 지진 매스(1,9,10,20,30,31,45,46)는 상기 기본적인 모션에 수직인 검출 축에 대해 제 2 자유도(degree of freedom)를 가지며,- 상기 지진 매스(1,9,10,20,30,31,45,46)의 적어도 한 에지(edge)와 연관하여, 적어도 한 쌍의 전극들이 제공되고, 상기 매스(1,9,10,20,30,31,45,46)의 표면과 함께 상기 한 쌍의 전극들은 두 개의 캐패시턴스들(capacitances)을 형성하여 상기 매스(1,9,10,20,30,31,45,46)의 상기 기본적인 모션의 회전각의 함수로서 한 쌍의 전극들의 캐패시턴스는 증가하고 다른 한 쌍의 전극들의 캐패시턴스는 감소하는 것을 특징으로 하는, 발진 마이크로 기계 각속도 센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 전극들의 쌍들 중 전극들은 상기 검출 축의 양쪽에 등거리로 위치되는 것을 특징으로 하는, 발진 마이크로 기계 각속도 센서.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 매스(1,9,10,20,30,31,45,46)의 전위에 대하여 동일한 크기의 전압이 상기 전극들의 쌍 중 두 전극들에 접속되는 것을 특징으로 하는, 발진 마이크로 기계 각속도 센서.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,- 부착 스폿(2)에서 상기 센서부의 본체에 부착된 지진 매스 및 연관된 움직임 가능한 전극(1),- 상기 기본적인 모션에 대해, 상기 부착 스폿(2)을 주변의 경직된 보조 구조(stiff auxiliary structure)에 접속시키고, 상기 매스(1)의 기본적인 모션을 본질적으로 상기 웨이퍼 평면에 수직인 축에 대한 각발진으로 제한하는 벤딩 스프링들(bending springs:3-6), 및- 상기 검출 모션에 대해, 상기 기본적인 모션을 상기 지진 매스(1)에 전달하고, 동시에 상기 검출 모션에 대해 제 2 자유도를 상기 매스(1)에 제공하는, 토션 스프링들(torsion springs:7,8)로서, 상기 검출 모션은 상기 기본적인 모션의 축에 수직인 검출 축에 관한 회전 발진(rotary oscillation)인, 상기 토션 스프링 들(7,8)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 발진 마이크로 기계 각속도 센서.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,- 두 개의 부착 스폿들(11,12)에서 상기 센서부의 본체에 부착된 두 개의 지진 매스들(9,10) 및 연관된 움직임 가능한 전극들(9,10),- 상기 기본적인 모션에 대해, 상기 부착 스폿들(11,12)을 주변의 경직된 보조 구조들에 접속시키거나 또는 상기 지진 매스들(9,10)에 직접 접속시키는 벤딩 스프링들(13,14),- 상기 검출 모션을 위한 토션 스프링들(15-18), 및- 상기 지진 매스들(9,10)을 서로 접속시키는 벤딩 스프링(19)을 포함하고,상기 매스들(9,10)의 상기 기본적인 모션 및 상기 검출 모션 둘 모두가 상기 두 개의 움직임 가능한 전극들(9,10)의 대향 위상 모션들(opposite phase motions)인 방식으로 상기 공진기들(resonators)이 접속되는 것을 특징으로 하는, 발진 마이크로 기계 각속도 센서.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,외부 각속도에 의해 야기된 발진이 상기 매스들(1,9,10) 위 또는 아래에 위치된 전극들에 의해 용량성으로(capacitively) 검출되는 것을 특징으로 하는, 발진 마이크로 기계 각속도 센서.
- 제 6 항에 있어서,상기 전극들은 상기 센서 구조를 밀폐하는 웨이퍼의 내부 표면 상에서 성장되는 것을 특징으로 하는, 발진 마이크로 기계 각속도 센서.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 각속도 센서는 두 개의 축들에 대하여 각속도를 측정하는 각속도 센서이고,상기 각속도 센서는,- 부착 스폿(21)에서 상기 센서부의 본체에 부착된 지진 매스 및 연관된 움직임 가능한 전극(20),- 상기 기본적인 모션에 대해, 상기 부착 스폿(21)을 주변의 경직된 보조 구조에 접속시키고, 상기 매스(20)의 상기 기본적인 모션을 본질적으로 상기 웨이퍼의 평면에 수직인 축에 관한 각발진으로 제한하는 벤딩 스프링들(22-25),- 제 1 방향에서의 상기 검출 모션에 대해, 상기 기본적인 모션을 상기 지진 매스(20)에 전달하고, 동시에 상기 제 1 방향에서의 상기 검출 모션에 대한 자유도를 상기 매스(20)에 제공하는 토션 스프링들(26,27)로서, 상기 검출 모션은 본질적으로 상기 기본적인 모션의 축에 수직인 제 1 검출 축에 관한 회전 발진인, 상기 토션 스프링들(26,27), 및- 제 2 방향에서의 상기 검출 모션에 대해, 상기 기본적인 모션을 상기 지진 매스(20)에 전달하고, 동시에 상기 제 2 방향에서의 상기 검출 모션 대한 자유도를 상기 매스(20)에 제공하는 토션 스프링들(28,29)로서, 상기 검출 모션은 본질적으로 상기 기본적인 모션의 축 및 상기 제 1 검출 축에 수직인 제 2 검출 축에 대한 회전 발진인, 상기 토션 스프링들(28,29)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 발진 마이크로 기계 각속도 센서.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 각속도 센서는 두 개의 축들에 대하여 각속도를 측정하는 각속도 센서이고,상기 각속도 센서는,- 두 개의 부착 스폿들(32,33)에서 상기 센서부의 본체에 부착된 두 개의 지진 매스들 및 연관된 움직임 가능한 전극들(30,31),- 상기 기본적인 모션에 대해 상기 부착 스폿들(32,33)을 주변의 경직된 보조 구조들에 접속시키는 벤딩 스프링들(34,35),- 제 1 방향에서의 상기 검출 모션에 대해, 상기 기본적인 모션을 상기 지진 매스(30,31)에 전달하고, 동시에 상기 제 1 방향에서의 상기 검출 모션에 대한 자유도를 상기 매스(30,31)에 제공하는 토션 스프링들(36,39),- 제 2 방향에서의 상기 검출 모션에 대해, 상기 기본적인 모션을 상기 지진 매스(30,31)에 전달하고, 동시에 상기 제 2 방향에서의 상기 검출 모션에 대한 자유도를 상기 매스(30,31)에 제공하는 토션 스프링들(40-43), 및- 상기 지진 매스들(30,31)을 서로 접속시키는 벤딩 스프링(44)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 발진 마이크로 기계 각속도 센서.
- 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 부착 스폿들(2,11,12,21,32,33)은 상기 센서 구조를 밀폐하는 상기 웨이퍼에 애노딕 방식(anodic manner)으로 결합되는 것을 특징으로 하는, 발진 마이크로 기계 각속도 센서.
- 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 부착 스폿들(2,11,12,21,32,33)은 융합 조인트(fusion joint)에 의해 상기 센서 구조를 밀폐하는 상기 웨이퍼에 결합되는 것을 특징으로 하는, 발진 마이크로 기계 각속도 센서.
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