JP5816707B2 - Angular velocity detector - Google Patents

Angular velocity detector Download PDF

Info

Publication number
JP5816707B2
JP5816707B2 JP2014027305A JP2014027305A JP5816707B2 JP 5816707 B2 JP5816707 B2 JP 5816707B2 JP 2014027305 A JP2014027305 A JP 2014027305A JP 2014027305 A JP2014027305 A JP 2014027305A JP 5816707 B2 JP5816707 B2 JP 5816707B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
excitation
angular velocity
beams
detection
fixed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2014027305A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014139570A (en
Inventor
希元 鄭
希元 鄭
後藤 康
康 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2014027305A priority Critical patent/JP5816707B2/en
Publication of JP2014139570A publication Critical patent/JP2014139570A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5816707B2 publication Critical patent/JP5816707B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Description

本発明は、半導体微細加工技術により形成され、振動する物体に生起されるコリオリ力に関連される物理量を検出することで角速度を測定する微小電気機械システム(MEMS(Micro Electro Mechanical Systems))に関するものである。   The present invention relates to a micro electro mechanical system (MEMS) that measures an angular velocity by detecting a physical quantity related to a Coriolis force generated in a vibrating object formed by a semiconductor microfabrication technique. It is.

従来の技術として、特許第3262082号(特許文献1)と特許第3327150号(特許文献2)の明細書に基づき既に公知である角速度検出装置は、励振素子を挟んで励振素子の外側に向け、励振方向と直交する検出方向に延びた複数本の支持梁と固定梁を用いて励振素子を支持している。この支持梁と固定梁は、励振方向には柔らかく、検出方向には硬く形成されているため、励振素子を励振方向には動き易く、検出方向には動き難くすることを可能とする。そして、コリオリ素子は、検出方向には柔らかく、励振方向には硬い梁によって励振素子と連結されている。従って、コリオリ素子は、励振素子の励振方向の動きに追従して励振素子と一緒に振動する。   As a conventional technique, an angular velocity detecting device already known based on the specifications of Japanese Patent No. 32622082 (Patent Document 1) and Japanese Patent No. 3327150 (Patent Document 2) is directed to the outside of the excitation element with the excitation element sandwiched between them. The excitation element is supported using a plurality of support beams and fixed beams extending in the detection direction orthogonal to the excitation direction. Since the support beam and the fixed beam are soft in the excitation direction and hard in the detection direction, the excitation element can be easily moved in the excitation direction and difficult to move in the detection direction. The Coriolis element is connected to the excitation element by a beam that is soft in the detection direction and hard in the excitation direction. Therefore, the Coriolis element vibrates together with the excitation element following the movement of the excitation element in the excitation direction.

この状態で、励振方向と検出方向に直交する軸回りに角速度が印加されると、振動している励振素子と、コリオリ素子には、励振方向と直交する検出方向に印加された角速度に比例したコリオリ力が働く。ただし、励振素子は、検出軸には動き難く形成されているため、コリオリ素子のみが、検出方向に変位する。このコリオリ素子の変位または、コリオリ力を検出することで、印加された角速度を検出することができる。   In this state, when an angular velocity is applied about an axis orthogonal to the excitation direction and the detection direction, the vibrating excitation element and the Coriolis element are proportional to the angular velocity applied in the detection direction orthogonal to the excitation direction. Coriolis force works. However, since the excitation element is formed so as not to move on the detection axis, only the Coriolis element is displaced in the detection direction. By detecting the displacement or Coriolis force of the Coriolis element, the applied angular velocity can be detected.

しかし、励振素子を挟んで振動体を支持する場合には、支持点間の距離が長くなりがちであり、実装による歪や、振動体を支持する基板の熱などによる歪が発生した場合には、固定梁と支持梁に伸縮応力が発生し、梁のバネ定数が大きく変化するため、角速度検出性能を悪化させる。   However, when supporting a vibrating body with an excitation element sandwiched between them, the distance between the support points tends to be long, and when distortion due to mounting or distortion due to the heat of the substrate that supports the vibrating body occurs Since the expansion and contraction stress is generated in the fixed beam and the support beam and the spring constant of the beam changes greatly, the angular velocity detection performance is deteriorated.

特開2000−180174号公報(特許文献3)の明細書に基づき既に公知である角速度検出装置は、4つの励振素子兼コリオリ素子が放射線状に配置され、点対称の中心点で支持基板に固定されている。そのため、実装歪や、熱などによる基板変形が発生しても支持梁、固定梁に伸縮応力が発生することはなく、本来の性能を維持することができる。   An angular velocity detection device already known based on the specification of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-180174 (Patent Document 3) has four excitation elements and Coriolis elements arranged radially, and is fixed to a support substrate at a point symmetry center point. Has been. For this reason, even if mounting deformation or substrate deformation due to heat or the like occurs, the support beam and the fixed beam do not generate stretching stress, and the original performance can be maintained.

しかし、放射線状という形状の制約があり、中心点に近いところは電極を設けるスペースが狭く、設けられる電極の規模が遠方となることや、スペースの利用効率が悪く、小型化には不向きである。さらに、中心点のみでの支持・固定であるため、構造の自重による撓みが発生し易く、基板面外に容易に振動するため、外乱に弱い。活性層の厚さが薄い場合(例えば4μm)には、製造の段階で支持基板と活性層に形成されている懸架構造物がスティッキングする虞があり、歩留まり低下の原因となる。   However, there is a restriction on the shape of a radial shape, the space where the electrode is provided is narrow in the vicinity of the center point, the scale of the provided electrode is far away, the use efficiency of the space is poor, and it is not suitable for miniaturization. . Furthermore, since it is supported and fixed only at the center point, the structure tends to bend due to its own weight and easily vibrates out of the substrate surface, so that it is vulnerable to disturbance. When the thickness of the active layer is thin (for example, 4 μm), there is a possibility that the suspension structure formed on the support substrate and the active layer may be stuck at the manufacturing stage, which causes a decrease in yield.

特許第3262082号Japanese Patent No. 3262208 特許第3327150号Japanese Patent No. 3327150 特開2000−180174号公報JP 2000-180174 A

前記特許文献1と前記特許文献2の角速度検出装置では、前述したとおり、励振素子を挟んで振動体を支持しているため、支持点間の距離が長く、この状態で実装による歪や、熱などの周辺環境の変動による歪が支持基板に発生した場合、固定梁の固定点間の距離が変動し、固定梁と支持梁の内部に応力が発生する。この内部応力によって、梁のバネ定数が変化し、支持している振動体の共振周波数が変わる。共振周波数の径時変化は、角速度検出装置の検出感度の安定性を低下させる重要な要因である。   In the angular velocity detectors of Patent Document 1 and Patent Document 2, as described above, since the vibrating body is supported with the excitation element sandwiched therebetween, the distance between the support points is long. When a distortion due to changes in the surrounding environment such as the above occurs in the support substrate, the distance between the fixed points of the fixed beam changes, and stress is generated inside the fixed beam and the support beam. Due to this internal stress, the spring constant of the beam changes, and the resonance frequency of the supporting vibrating body changes. The change in resonance frequency with time is an important factor that lowers the stability of the detection sensitivity of the angular velocity detection device.

前記特許文献3の角速度検出装置では、全ての構造が点対称の中心となる一点で支持基板と固定されているため、前記特許文献1、前記特許文献2のような問題は存在しない。しかし、検出装置の構造が放射線状に配置されているため、中心点の近傍と遠方で電極の規模が異なる。そのため、近傍と遠方の検出電極で差動検出を行い、例えば、角速度信号から加速度信号を分離するためには、複雑な検出回路が必要となる。また、放射線状のスペースでは、中心点付近は狭く、中心点から離れる程広くなるため、梁とか振動体、駆動電極、検出電極の配置に制約が多い。この制約を解消するためには、角速度検出装置のサイズを大きくすることが必要となり、無駄なスペースが多く、スペースの利用効率が悪いため、小型化に不利という問題がある。さらに、一点固定のため、構造体の自重による撓みも懸念される。   In the angular velocity detection device of Patent Document 3, since all the structures are fixed to the support substrate at one point that is the center of point symmetry, there is no problem as in Patent Document 1 and Patent Document 2. However, since the structure of the detection device is arranged in a radial pattern, the scale of the electrode is different between the vicinity of the center point and the distance. For this reason, a complex detection circuit is required in order to perform differential detection with the near and far detection electrodes, for example, to separate an acceleration signal from an angular velocity signal. Further, in the radial space, the vicinity of the center point is narrow, and the distance from the center point becomes wider. Therefore, there are many restrictions on the arrangement of beams, vibrators, drive electrodes, and detection electrodes. In order to eliminate this restriction, it is necessary to increase the size of the angular velocity detection device, and there is a problem that there is a disadvantage in miniaturization because there is a lot of wasted space and the use efficiency of the space is poor. Furthermore, since the point is fixed, there is a concern that the structure may be bent by its own weight.

本発明の目的は、高性能の角速度検出装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a high-performance angular velocity detection device.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明に係る角速度検出装置は、厚さ方向に支持基板と、その上に中間絶縁層を介して導体層(活性層)が形成された基板に、前記活性層面上ある方向にx軸、前記活性層の面内でx軸に垂直にy軸をとり、前記活性層面に垂直にz軸をとるとき、前記活性層に対してx軸に振動可能に配設された励振素子と、前記励振素子の振動に追従しながら、y軸にも振動可能に配設されたコリオリ素子とで構成され、前記励振素子をx軸に振動させ、z軸の回りの角速度が印加されたとき、前記コリオリ素子に発生するコリオリ力に関する物理量を検出する角速度検出装置において、前記振動方向に直交するy軸方向に互いに反対方向に延設され、固定端を共有する少なくとも2本の固定梁(第1梁)と、この固定梁の自由端に連結され、x軸方向に延設される自由梁(第2梁)と、前記自由梁に前記固定梁と所定の間隔を隔てy軸方向に延設され、その自由他端が前記固定端の付近で前記励振素子と連結された少なくとも2本の支持梁(第3梁)と、を備えることを特徴とする。   The angular velocity detection device according to the present invention includes a support substrate in the thickness direction and a substrate on which a conductor layer (active layer) is formed via an intermediate insulating layer, the x-axis in the direction on the active layer surface, An excitation element disposed so as to be able to vibrate in the x-axis relative to the active layer when the y-axis is perpendicular to the x-axis in the plane of the active layer and the z-axis is perpendicular to the active layer plane; The Coriolis element is arranged so as to be able to vibrate also in the y axis while following the vibration of the element. When the excitation element is vibrated in the x axis and an angular velocity around the z axis is applied, the Coriolis element is arranged. In the angular velocity detection device for detecting a physical quantity related to a Coriolis force generated in an element, at least two fixed beams (first beams) extending in opposite directions in the y-axis direction orthogonal to the vibration direction and sharing a fixed end And connected to the free end of this fixed beam in the x-axis direction A free beam (second beam) provided, and the free beam extending in the y-axis direction at a predetermined interval from the fixed beam, and the other free end thereof is connected to the excitation element in the vicinity of the fixed end. And at least two support beams (third beam).

また、本発明に係る角速度検出装置は、更に、前記励振素子が前記コリオリ素子の内側に設けられていることを特徴とする。   The angular velocity detection device according to the present invention is further characterized in that the excitation element is provided inside the Coriolis element.

また、本発明に係る角速度検出装置は、更に、前記固定梁、自由梁、支持梁の組を固定梁又は支持梁と平行に、所定の間隔を隔て少なくとも2組以上並べたことを特徴とする。   The angular velocity detection device according to the present invention is further characterized in that at least two sets of the fixed beam, the free beam, and the support beam are arranged in parallel with the fixed beam or the support beam at a predetermined interval. .

また、本発明に係る角速度検出装置は、更に、外乱の影響を低減させ、さらなる検出性能向上を図るため、一つのセンサユニットとして、少なくとも2個のセンサユニットを前記活性層に配設し、夫々のセンサユニットが連動(音叉振動)するようリンク梁によって連結することを特徴とする。   Further, the angular velocity detection device according to the present invention further includes at least two sensor units as one sensor unit disposed in the active layer in order to reduce the influence of disturbance and further improve the detection performance. These sensor units are connected by link beams so as to be interlocked (tuning fork vibration).

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

本発明に係る角速度検出装置は、各固定梁は前記励振方向(x軸方向)に直交する検出方向(y軸方向)に互いに反対方向に延設され、固定端を共有している。固定端の他方は、x軸方向に延設される前記自由梁に連結される。この自由梁は、前記固定梁と後述する支持梁に比べて短く、幅が広く形成されている。支持梁は、前記固定梁と所定の間隔を隔てy軸方向に延設され、前記自由梁と前記励振素子を連結しているので、励振方向であるx軸方向には容易に屈曲できるが、検出方向であるy軸方向には屈曲し難い。従って、前記励振素子は、x軸方向には容易に振動するが、y軸方向には殆ど動かない。   In the angular velocity detection device according to the present invention, each fixed beam extends in a direction opposite to each other in a detection direction (y-axis direction) orthogonal to the excitation direction (x-axis direction), and shares a fixed end. The other fixed end is connected to the free beam extending in the x-axis direction. The free beam is shorter and wider than the fixed beam and the support beam described later. The support beam extends in the y-axis direction with a predetermined distance from the fixed beam and connects the free beam and the excitation element, so that it can be easily bent in the x-axis direction, which is the excitation direction. It is difficult to bend in the y-axis direction that is the detection direction. Accordingly, the excitation element vibrates easily in the x-axis direction, but hardly moves in the y-axis direction.

前記コリオリ素子は、x軸方向には硬く、y軸方向には柔らかい検出梁(第4梁)によって励振素子と繋がっているので、前記励振素子の振動に追従しながらも励振方向と検出方向に直交するz軸回りの角速度が印加された場合には、検出方向であるy軸方向にコリオリ力によって振動する。従って、このコリオリ力に関連した物理量を測ることで、印加された角速度を測定することができる。   Since the Coriolis element is connected to the excitation element by a detection beam (fourth beam) that is hard in the x-axis direction and soft in the y-axis direction, it follows the vibration of the excitation element in the excitation direction and the detection direction. When an angular velocity about the orthogonal z-axis is applied, it vibrates by Coriolis force in the y-axis direction that is the detection direction. Therefore, the applied angular velocity can be measured by measuring a physical quantity related to the Coriolis force.

本発明で、前記励振素子は、固定端を共有している少なくとも2本の固定梁によって浮揚され、振動しているため、実装または、熱の変動によって基板が変形したとしても、固定梁と支持梁に発生する内部応力は小さく、検出性能への影響は少ない。   In the present invention, the excitation element is levitated and vibrated by at least two fixed beams sharing a fixed end. Therefore, even if the substrate is deformed due to mounting or thermal fluctuation, the excitation element is supported by the fixed beam. The internal stress generated in the beam is small and has little effect on detection performance.

また、本発明に係る角速度検出装置では、前記励振素子が前記コリオリ素子の内側に設けられている。そのため、前記励振素子と前記コリオリ素子を支えている複数組の駆動梁(固定梁、自由梁、支持梁の組)の固定端間の距離を短くでき、実装または、熱の変動によって支持基板が変形したとしても検出性能への影響は少ない。   In the angular velocity detection device according to the present invention, the excitation element is provided inside the Coriolis element. Therefore, the distance between the fixed ends of a plurality of sets of drive beams (a set of fixed beams, free beams, and support beams) supporting the excitation element and the Coriolis element can be shortened, and the support substrate can be mounted by mounting or heat fluctuation. Even if it is deformed, it has little effect on detection performance.

また、本発明に係る角速度検出装置は、前記駆動梁の組を固定梁又は支持梁と平行に、所定の間隔を隔て少なくとも2組以上配設している。これによって、角速度検出装置の自重によるたわみを防ぐことができ、より高性能な検出が可能となる。しかし、複数組の固定梁を持つことは、場所的に離れた固定端を持つことになる。前述したように離れている固定端を持つことは、実装または、熱の変動によって支持基板が変形した場合、梁に内部応力が発生し、角速度検出装置の性能が変化するため、安定性の低下につながる。   In the angular velocity detection device according to the present invention, at least two sets of the drive beams are arranged in parallel with the fixed beam or the support beam at a predetermined interval. As a result, it is possible to prevent deflection due to the dead weight of the angular velocity detection device, and to perform higher-performance detection. However, having a plurality of sets of fixed beams has fixed ends that are distant from each other. As described above, having fixed ends that are separated from each other causes deterioration in stability because the internal substrate generates stress when the support substrate is deformed due to mounting or thermal fluctuations, and the performance of the angular velocity detector changes. Leads to.

前記梁の内部応力は実装又は熱による基板の歪が力として梁に印加されることが原因として発生する。図12に簡単な振動体のモデルを示し、支持基板がx、y軸方向に夫々同じく変形したときの梁に印加される力を表している。固定端間の距離をL、支持基板の変形によって発生する固定端間の距離変動分をΔLとすれば、x軸方向(励振方向)に発生する力は式1となる。また、y軸方向(検出方向)に発生する力は式2となる。   The internal stress of the beam is caused by the fact that the distortion of the substrate due to mounting or heat is applied to the beam as a force. FIG. 12 shows a simple vibrating body model, which shows the force applied to the beam when the support substrate is similarly deformed in the x- and y-axis directions. If the distance between the fixed ends is L and the distance variation between the fixed ends caused by the deformation of the support substrate is ΔL, the force generated in the x-axis direction (excitation direction) is expressed by Equation 1. Further, the force generated in the y-axis direction (detection direction) is expressed by Equation 2.

Fx=(1/2)・Kx・ΔL=Fy・(b/L1)^2 (式1)
但し、Kx=E・h・b^3/L1^3=Ky・(b/L1)^2である。
Fx = (1/2) · Kx · ΔL = Fy · (b / L1) ^ 2 (Formula 1)
However, it is Kx = E * h * b ^ 3 / L1 ^ 3 = Ky * (b / L1) ^ 2.

Fy=(1/2)・Ky・ΔL (式2)
但し、Ky=E・h・b/L1である。
Fy = (1/2) · Ky · ΔL (Formula 2)
However, Ky = E · h · b / L1.

ここで、Fx:x軸方向に発生する力、Fy:y軸方向に発生する力、E:縦弾性係数、h:梁の高さ、b:梁の幅、L:固定端間の距離、ΔL:固定端間の距離の変化量、L1:梁の長さ、Kx:梁のx軸方向バネ定数、Ky:梁のy軸方向バネ定数、である。   Here, Fx: force generated in the x-axis direction, Fy: force generated in the y-axis direction, E: longitudinal elastic modulus, h: beam height, b: beam width, L: distance between fixed ends, ΔL: change amount of distance between fixed ends, L1: length of beam, Kx: x-axis direction spring constant of beam, Ky: y-axis direction spring constant of beam.

上記式1と式2から、梁の幅bが梁の長さL1より十分小さいときには、Fx<<Fyになる。従って、複数個の固定端を配設する場合には、梁が伸びる方向より、梁が屈曲する方向に配設した方が発生する力が小さく、角速度検出装置の性能への影響が少ない。   From the above formulas 1 and 2, when the beam width b is sufficiently smaller than the beam length L1, Fx << Fy. Therefore, when a plurality of fixed ends are provided, the force generated in the direction in which the beam is bent is smaller than the direction in which the beam extends, and the influence on the performance of the angular velocity detection device is small.

本発明では、前記固定梁、自由梁、支持梁の組(駆動梁)を固定梁又は支持梁と平行に、所定の間隔を隔て少なくとも2組以上配設しているため、複数個の固定端があるにも拘らず高性能を維持することができる。   In the present invention, at least two or more sets of fixed beams, free beams, and support beams (driving beams) are arranged in parallel with the fixed beams or support beams at a predetermined interval. In spite of this, high performance can be maintained.

更に、本発明に係る角速度検出装置は、最小単位の角速度検出装置を一つのセンサユニットとして、少なくとも2個のセンサユニットを前記活性層に配設し、夫々のセンサユニットが連動(音叉振動)するようリンク梁によって連結している。このような構成にすることで、二つのセンサユニットは互いに逆相で振動する所謂音叉振動が可能となる。音叉振動させることで、夫々の検出手段を差動検出することによって角速度を検出することができ、外乱成分は差動検出によってキャンセルされ、外乱にロバストな高性能角速度検出装置が実現できる。また、音叉振動と差動検出を用いることで、角速度成分と加速度成分が分離できるため、角速度のみならず、同時に加速度の検出も可能となる。   Furthermore, the angular velocity detection device according to the present invention uses the minimum unit angular velocity detection device as one sensor unit, and at least two sensor units are arranged in the active layer, and each sensor unit is interlocked (tuning fork vibration). They are connected by link beams. With this configuration, the two sensor units can perform so-called tuning fork vibration that vibrates in opposite phases. By oscillating the tuning fork, the angular velocity can be detected by differentially detecting each detection means, and the disturbance component is canceled by the differential detection, and a high-performance angular velocity detector that is robust against the disturbance can be realized. Moreover, since the angular velocity component and the acceleration component can be separated by using tuning fork vibration and differential detection, not only the angular velocity but also acceleration can be detected at the same time.

本発明の実施の形態1における角速度検出装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the angular velocity detection apparatus in Embodiment 1 of this invention. 図1のA−A’線で切断した断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section cut | disconnected by the A-A 'line | wire of FIG. 図1のB−B’線で切断した断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section cut | disconnected by the B-B 'line | wire of FIG. 本実施の形態1における駆動回路の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of a drive circuit according to the first embodiment. 本実施の形態1における検出回路の概念図である。3 is a conceptual diagram of a detection circuit in the first embodiment. FIG. 本実施の形態1における角速度検出装置の製造工程を示す平面図である。It is a top view which shows the manufacturing process of the angular velocity detection apparatus in this Embodiment 1. 図6のC−C’線で切断した断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section cut | disconnected by the C-C 'line | wire of FIG. 図7に続く角速度検出装置の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the angular velocity detection apparatus following FIG. 本発明の実施の形態2における角速度検出装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the angular velocity detection apparatus in Embodiment 2 of this invention. 本実施の形態2における検出回路の概念図である。It is a conceptual diagram of the detection circuit in the present second embodiment. 駆動梁と固定部の概念図である。It is a conceptual diagram of a drive beam and a fixing | fixed part. 振動体とそれを支えている梁のモデル図である。It is a model figure of a vibrating body and the beam which supports it.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。   In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.

また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。   Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc., of components, etc., unless otherwise specified, and in principle, it is considered that this is not clearly the case, it is substantially the same. Including those that are approximate or similar to the shape. The same applies to the above numerical values and ranges.

また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。   In all the drawings for explaining the embodiments, the same members are denoted by the same reference symbols in principle, and the repeated explanation thereof is omitted. In order to make the drawings easy to understand, even a plan view may be hatched.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における角速度検出装置1Aについて図1〜図3を参照しながら説明する。図1は、本実施の形態1における角速度検出装置1Aの主要な構成要素を平面的に示す模式図である。図2は、図1のA−A’切断した断面を示しており、図3は、図1のB−B’切断した断面を示している。
(Embodiment 1)
An angular velocity detection device 1A according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating in plan view the main components of the angular velocity detection device 1A according to the first embodiment. 2 shows a cross section taken along line AA ′ of FIG. 1, and FIG. 3 shows a cross section taken along line BB ′ of FIG.

まず、本実施の形態1における角速度検出装置1Aの構成について説明する。角速度検出装置1Aには、例えば、SOI(Silicon On Insulator)基板が使用されている。すなわち、SOI基板は、支持基板2a上に中間絶縁層2bが形成されており、この中間絶縁層2b上に導体層(活性層)2cが形成されている。支持基板2aは、例えば、シリコン(Si)より形成され、中間絶縁層2bは、例えば、酸化シリコン(SiO)より形成されている。さらに、中間絶縁層2b上に形成されている導体層2cは、例えば、導電性シリコンより形成されている。 First, the configuration of the angular velocity detection device 1A according to the first embodiment will be described. For example, an SOI (Silicon On Insulator) substrate is used for the angular velocity detection device 1A. That is, in the SOI substrate, an intermediate insulating layer 2b is formed on a support substrate 2a, and a conductor layer (active layer) 2c is formed on the intermediate insulating layer 2b. The support substrate 2a is made of, for example, silicon (Si), and the intermediate insulating layer 2b is made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ). Further, the conductor layer 2c formed on the intermediate insulating layer 2b is made of, for example, conductive silicon.

支持基板2aと中間絶縁層2bとの総厚は、例えば、数十〜数百μm、導体層2cの厚さは、例えば、数〜数十μmである。本実施の形態1では、SOI基板を使用しているが、半導体基板としてSOI基板に限定されるものでなく種々変更可能である。例えば、表面MEMS技術を用いた導電性ポリシリコン、または、例えば、ニッケル(Ni)などのめっき金属を導体層として使用してもよい。   The total thickness of the support substrate 2a and the intermediate insulating layer 2b is, for example, several tens to several hundreds of micrometers, and the thickness of the conductor layer 2c is, for example, several to several tens of micrometers. Although the SOI substrate is used in the first embodiment, the semiconductor substrate is not limited to the SOI substrate and can be variously changed. For example, conductive polysilicon using surface MEMS technology or plated metal such as nickel (Ni) may be used as the conductor layer.

支持基板2a上には、中間絶縁層2bが形成されており、この中間絶縁層2b上に導体層2cが形成されている。この導体層2cを加工して素子形成領域DAを囲むように台座部10が形成され、この台座部10の内側に後述する構成要素が形成されている。   An intermediate insulating layer 2b is formed on the support substrate 2a, and a conductor layer 2c is formed on the intermediate insulating layer 2b. A pedestal portion 10 is formed so as to surround the element formation region DA by processing the conductor layer 2c, and components to be described later are formed inside the pedestal portion 10.

台座部10で囲まれた素子形成領域DA内には、活性層2cをパターニングすることで固定部11が形成されている。この固定部11は中間絶縁層2bを介して支持基板2aに固定されている。また、固定部11には、後述する励振素子13を支持する駆動梁12が接続されている。   In the element formation region DA surrounded by the pedestal portion 10, the fixed portion 11 is formed by patterning the active layer 2c. The fixing portion 11 is fixed to the support substrate 2a through the intermediate insulating layer 2b. In addition, a driving beam 12 that supports an excitation element 13 to be described later is connected to the fixed portion 11.

この駆動梁12は、励振方向に直交するy軸方向に互いに反対方向に延設され、固定部11を共通の固定端とし、励振方向であるx方向には柔らかく、検出方向であるy軸方向には硬い少なくとも2本の固定梁(第1梁)12aと、この固定梁12aの他端にx軸方向に延設されx軸方向にも、y軸方向にも変形し難い自由梁(第2梁)12bと、この自由梁12bに固定梁12aと並行で所定の間隔を隔て、励振方向には柔らかく、検出方向には硬い少なくとも2本の支持梁(第3梁)12cとで構成されている。   The drive beam 12 extends in opposite directions in the y-axis direction orthogonal to the excitation direction, has a fixed portion 11 as a common fixed end, is soft in the x direction that is the excitation direction, and is in the y axis direction that is the detection direction. Includes at least two rigid fixed beams (first beams) 12a and a free beam (first beam) extending in the x-axis direction at the other end of the fixed beam 12a and hardly deformed in both the x-axis direction and the y-axis direction. 2 beams) 12b, and at least two support beams (third beams) 12c that are spaced apart from the free beams 12b by a predetermined distance in parallel with the fixed beams 12a, soft in the excitation direction, and hard in the detection direction. ing.

固定梁12aは、固定部11を対称にy軸方向に対をなして延設されており、固定梁12aの一端が固定部11と、その他端が自由梁12bと連結されている。また、支持梁12cは、接続部(固定部11と同一のx軸上で、励振素子13と連結されている)を対称にy軸方向に対をなして延設されており、支持梁12cの一端が自由梁12bと、その他端が接続部と連結されている。また、固定部11と駆動梁12の組が励振方向であるx軸方向に所定の間隔を隔てx軸上に2組形成されている。   The fixed beam 12a extends in a pair in the y-axis direction symmetrically with the fixed portion 11, and one end of the fixed beam 12a is connected to the fixed portion 11 and the other end is connected to the free beam 12b. The support beam 12c extends in a pair in the y-axis direction symmetrically with respect to the connection portion (connected to the excitation element 13 on the same x-axis as the fixed portion 11). One end of each is connected to the free beam 12b and the other end is connected to the connecting portion. In addition, two sets of the fixed portion 11 and the driving beam 12 are formed on the x-axis at a predetermined interval in the x-axis direction that is the excitation direction.

励振素子13は、活性層2cをパターニングすることにより形成され、平面形状は口の字状となっている。この励振素子13は、励振方向には柔らかく、検出方向には硬い駆動梁12に支持され、その下にある中間絶縁層2bを除去することで、支持基板2aから離れて固定部11に懸架されている。   The excitation element 13 is formed by patterning the active layer 2c, and the planar shape is a mouth shape. The excitation element 13 is supported by the drive beam 12 that is soft in the excitation direction and hard in the detection direction, and is suspended from the support substrate 2a by being removed from the support substrate 2a by being removed from the support substrate 2a. ing.

励振手段16、17は、励振素子13に設けられている可動駆動電極16a、17aと、支持基板2aに中間絶縁層2bを介して固定されている固定駆動電極16b、17b、パッド16c、17cとで構成されている。この励振手段16、17を用いて、励振素子13を励振方向に振動させる。励振の仕組みや、励振回路については図4に示されており、後述する。   Excitation means 16 and 17 include movable drive electrodes 16a and 17a provided on the excitation element 13, fixed drive electrodes 16b and 17b fixed to the support substrate 2a via the intermediate insulating layer 2b, pads 16c and 17c, It consists of By using the excitation means 16 and 17, the excitation element 13 is vibrated in the excitation direction. The excitation mechanism and the excitation circuit are shown in FIG. 4 and will be described later.

コリオリ素子14は、活性層2cをパターニングすることにより形成され、平面形状は口の字状となっている。コリオリ素子14は、励振方向であるx軸方向には硬く、検出方向であるy軸方向には柔らかい少なくとも4本の検出梁15によって励振素子13に接続されている。そのため、コリオリ素子14は、励振素子13のx軸方向の振動に追従して励振素子13と同じ振幅、同じ位相で励振方向に振動する。   The Coriolis element 14 is formed by patterning the active layer 2c, and its planar shape is a mouth shape. The Coriolis element 14 is connected to the excitation element 13 by at least four detection beams 15 that are hard in the x-axis direction that is the excitation direction and soft in the y-axis direction that is the detection direction. Therefore, the Coriolis element 14 follows the vibration of the excitation element 13 in the x-axis direction and vibrates in the excitation direction with the same amplitude and the same phase as the excitation element 13.

検出手段18、19は、コリオリ素子14に接続されている可動検出電極18a、19aと支持基板2aに中間絶縁層2bを介して固定されている固定検出電極18b、19b、パッド18c、19cとで構成されている。また、検出回路については図5に示しており、後述する。   The detection means 18 and 19 include movable detection electrodes 18a and 19a connected to the Coriolis element 14, fixed detection electrodes 18b and 19b fixed to the support substrate 2a via the intermediate insulating layer 2b, and pads 18c and 19c. It is configured. The detection circuit is shown in FIG. 5 and will be described later.

すなわち、導体層(活性層)2cに形成される台座部10、固定部11、励振手段16、17の固定駆動電極16b、17b、検出手段18、19の固定検出電極18b、19b、及びパッド16c、17c、18c、19cなど固定要素は、下層に形成されている中間絶縁層2bを介して支持基板2aに固定されている。   That is, the pedestal 10 formed on the conductor layer (active layer) 2c, the fixed portion 11, the fixed drive electrodes 16b and 17b of the excitation means 16 and 17, the fixed detection electrodes 18b and 19b of the detection means 18 and 19, and the pad 16c. , 17c, 18c, 19c and the like are fixed to the support substrate 2a via an intermediate insulating layer 2b formed in the lower layer.

一方、励振素子13、コリオリ素子14、および梁12、15など可動要素は、下層に形成されている中間絶縁層2bが除去され、固定部11に懸架された状態となっている。このため、前記可動要素は、SOI基板(支持基板2a)の主面に平行な導体層(活性層)2cの平面内で移動できるように構成されている。   On the other hand, the movable elements such as the excitation element 13, the Coriolis element 14, and the beams 12 and 15 are suspended from the fixed portion 11 with the intermediate insulating layer 2 b formed in the lower layer removed. For this reason, the movable element is configured to be movable in a plane of the conductor layer (active layer) 2c parallel to the main surface of the SOI substrate (support substrate 2a).

図2、図3で示しているように台座部10上には、キャップ5が接合されており、キャップ5が角速度検出装置1Aの素子形成領域DAを覆うように配置されている。このキャップ5は、例えば、ガラス基板から形成されており、シリコンよりなる台座部10と陽極接合によって接合されている。さらに、このキャップ5には、前記パッド16c、17c、18c、19cが接合される部分に貫通電極6、7、8が形成されており、素子外部との電気的信号のやり取りが可能となっている。   As shown in FIGS. 2 and 3, a cap 5 is joined on the pedestal portion 10, and the cap 5 is disposed so as to cover the element formation region DA of the angular velocity detection device 1 </ b> A. The cap 5 is formed of, for example, a glass substrate, and is joined to the base portion 10 made of silicon by anodic bonding. Further, the cap 5 is formed with through electrodes 6, 7, 8 at the portions where the pads 16c, 17c, 18c, 19c are joined, so that electrical signals can be exchanged with the outside of the element. Yes.

次に、本実施の形態1における角速度検出装置1Aは上記のように構成されており、続いて、本発明の特徴について説明する。   Next, the angular velocity detection device 1A according to the first embodiment is configured as described above, and the features of the present invention will be described.

図1に示すように、振動方向に直交する検出方向(y軸方向)に互いに反対方向に延設され、固定部11を共通の固定端とし、励振方向であるx軸方向には柔らかく、検出方向であるy軸方向には硬い少なくとも2本の固定梁12aと、この固定梁12aの他端にx軸方向に延設されx軸方向にも、y軸方向にも変形し難い自由梁12bと、この自由梁12bに固定梁12aと並行で所定の間隔を隔て、励振方向には柔らかく、検出方向には硬い少なくとも2本の支持梁12cを設け、それを固定部11の付近で励振素子13と連結している点である。   As shown in FIG. 1, the detection direction (y-axis direction) orthogonal to the vibration direction is extended in opposite directions, the fixed portion 11 is a common fixed end, and the detection is soft in the x-axis direction that is the excitation direction. At least two fixed beams 12a that are hard in the y-axis direction, and a free beam 12b that extends in the x-axis direction at the other end of the fixed beam 12a and hardly deforms in both the x-axis direction and the y-axis direction. And at least two support beams 12c that are soft in the excitation direction and hard in the detection direction are provided on the free beam 12b at a predetermined interval in parallel with the fixed beam 12a. 13 is connected to 13.

このような構成にすることにより、励振素子13及びコリオリ素子14を含む可動要素すべてが固定部11の1点(本実施の形態1ではx軸線状に並ぶ2点)により支持基板2aに中間絶縁層2bを介して固定されるため、従来の角速度検出装置の課題である実装歪もしくは、周辺環境(熱)の変化による、駆動梁12、検出梁15の内部応力発生と、それによる角速度検出装置性能低下の問題が解決できる。   With this configuration, all the movable elements including the excitation element 13 and the Coriolis element 14 are intermediately insulated from the support substrate 2a by one point of the fixed portion 11 (two points arranged in the x-axis shape in the first embodiment). Since it is fixed via the layer 2b, internal stress generation of the drive beam 12 and the detection beam 15 due to mounting distortion or a change in the surrounding environment (heat), which is a problem of the conventional angular velocity detection device, and the angular velocity detection device thereby The problem of performance degradation can be solved.

前述したように、1点支持が理想的ではあるが、1点支持の場合、角速度検出装置の大きさや、活性層2cの厚みや活性層2cに働く重力などの影響により、励振素子13、もしくはコリオリ素子14が活性層2cの厚み方向(z軸方向)に撓む恐れがある。この撓みは、検出手段18、19の可動検出電極18a、19aと固定検出電極18b、19bのずれを意味し、角速度の入力が無くても出力が発生するオフセットなど、角速度検出装置の性能悪化の一つの要因となる。   As described above, one-point support is ideal, but in the case of one-point support, the excitation element 13 or the influence of the size of the angular velocity detection device, the thickness of the active layer 2c, the gravity acting on the active layer 2c, or the like. The Coriolis element 14 may be bent in the thickness direction (z-axis direction) of the active layer 2c. This bending means a shift between the movable detection electrodes 18a and 19a of the detection means 18 and 19 and the fixed detection electrodes 18b and 19b, and the deterioration of the performance of the angular velocity detection device such as an offset in which an output is generated even if there is no angular velocity input. One factor.

従って、複数個の駆動梁12を配置し、励振素子13、コリオリ素子14の撓みを防ぐ必要がある。しかし、上述した式1、式2で分かるように、検出方向であるy軸方向に所定の間隔を隔て固定部11を複数個配置することは、励振方向であるx軸方向に所定の間隔を隔て固定部11を複数個配置することより、支持基板2aが変形した場合、駆動梁12に発生する内部応力は大きく、角速度検出性能に及ぶ影響は大きい。   Therefore, it is necessary to arrange a plurality of drive beams 12 to prevent the excitation element 13 and the Coriolis element 14 from bending. However, as can be seen from Equations 1 and 2 above, arranging a plurality of fixing portions 11 with a predetermined interval in the y-axis direction that is the detection direction results in a predetermined interval in the x-axis direction that is the excitation direction. By arranging a plurality of fixed portions 11 at a distance, when the support substrate 2a is deformed, the internal stress generated in the drive beam 12 is large, and the influence on the angular velocity detection performance is large.

そのため、本実施の形態1では、励振方向であるx軸の線状に2個の固定部11を配置している。この結果、可動部や、基板の変形などによる性能への影響の少ない、高性能・高安定の角速度検出装置を形成することができるのである。   Therefore, in the first embodiment, the two fixing portions 11 are arranged in the x-axis line that is the excitation direction. As a result, it is possible to form a high-performance and high-stable angular velocity detection device that has little influence on the performance due to the movable part and the deformation of the substrate.

次に、本実施の形態1における角速度検出装置1Aの動作について説明する。図1において、励振素子13は、励振手段16、17によって、励振方向であるx軸方向に一定振幅、一定周波数で振動する。   Next, the operation of the angular velocity detection device 1A according to the first embodiment will be described. In FIG. 1, the excitation element 13 vibrates at a constant amplitude and a constant frequency in the x-axis direction, which is the excitation direction, by the excitation means 16 and 17.

図4は、このような励振手段16、17を駆動させる駆動回路を示している。なお、図4では、励振手段16、17をコンデンサで示し、励振素子13、駆動梁12を配線で示し、本図における等価回路として同一の符号を付す。また、符号Vbiasは、励振手段16、17に印加する直流のバイアス電圧であり、符号Vdriveは、励振手段16、17に印加する交流の励振信号である。この交流の励振信号を適切に印加することにより、角速度検出装置1Aの前記励振素子13を励振方向であるx軸方向に振動させることが可能となっている。ここでは、図示していないが、励振素子13の振幅を監視する電極を設け、その結果によって前記交流の励振信号の大きさを調整し、励振振幅を一定にする方法や、自励発振回路を用いて周辺の環境変化による共振周波数の変動に駆動周波数を追従させる駆動方法は既知である。 FIG. 4 shows a drive circuit for driving such excitation means 16 and 17. In FIG. 4, the excitation means 16 and 17 are indicated by capacitors, the excitation element 13 and the drive beam 12 are indicated by wirings, and the same reference numerals are given as equivalent circuits in this figure. Reference sign V bias is a direct current bias voltage applied to the excitation means 16 and 17, and reference sign V drive is an alternating current excitation signal applied to the excitation means 16 and 17. By appropriately applying this AC excitation signal, the excitation element 13 of the angular velocity detection device 1A can be vibrated in the x-axis direction which is the excitation direction. Although not shown here, an electrode for monitoring the amplitude of the excitation element 13 is provided, and a method of adjusting the magnitude of the AC excitation signal according to the result to make the excitation amplitude constant, or a self-excited oscillation circuit is provided. A driving method is known in which the driving frequency is made to follow the fluctuation of the resonance frequency due to a change in the surrounding environment.

励振手段16、17によって、励振素子13が一定周波数、一定振幅で振動している状態で、紙面の垂直方向であるz軸回りの角速度が印加されると、振動している励振素子13と励振素子13に接続されているコリオリ素子14には励振方向(x軸方向)と直交する検出方向(y軸方向)に式3で表すコリオリ力Fcが発生する。   When the excitation means 16 and 17 apply an angular velocity about the z-axis, which is the direction perpendicular to the paper surface, while the excitation element 13 is oscillating at a constant frequency and amplitude, the excitation element 13 and the oscillating element 13 are excited. The Coriolis element 14 connected to the element 13 generates a Coriolis force Fc expressed by Equation 3 in the detection direction (y-axis direction) orthogonal to the excitation direction (x-axis direction).

Fc=2・my・Ω・X・ω・cos(ω・t) (式3)
ここで、Fc:コリオリ力、my:コリオリ素子の重さ、Ω:印加された角速度、X:励振方向最大振幅、ω:駆動周波数、t:時間、である。
Fc = 2 · my · Ω · X · ω · cos (ω · t) (Formula 3)
Here, Fc: Coriolis force, my: weight of the Coriolis element, Ω: applied angular velocity, X: excitation direction maximum amplitude, ω: drive frequency, t: time.

励振素子13は、励振方向には柔らかく、検出方向には硬い梁12a、12cによって支持されているため、検出方向には殆ど動かない。その反面、コリオリ素子14は、励振方向には硬く、検出方向には柔らかい検出梁15によって支持されているため、コリオリ力Fcによって検出方向に容易に変位する。この変位により、可動検出電極18a、19aと、固定検出電極18b、19b間の距離が変動し、静電容量が変化する。印加された角速度に比例して変化する検出電極18、19の静電容量の変化を検出することで、印加された角速度が測定できる。   Since the excitation element 13 is supported by the beams 12a and 12c that are soft in the excitation direction and hard in the detection direction, the excitation element 13 hardly moves in the detection direction. On the other hand, since the Coriolis element 14 is supported by the detection beam 15 that is hard in the excitation direction and soft in the detection direction, it is easily displaced in the detection direction by the Coriolis force Fc. Due to this displacement, the distance between the movable detection electrodes 18a and 19a and the fixed detection electrodes 18b and 19b varies, and the capacitance changes. By detecting a change in capacitance of the detection electrodes 18 and 19 that changes in proportion to the applied angular velocity, the applied angular velocity can be measured.

図5は、検出手段18、19から角速度信号を取り出すための検出回路を示している。互いに180度位相が異なる搬送波101を夫々の検出手段18、19に印加し、その差分をアンプ102で増幅し、同期検波回路103で同期検波することで印加された角速度に比例した電圧信号として出力する。例えば、図示していないが、励振素子13の振幅を測定するための手段などが使われる場合には、搬送波101とは周波数の異なる搬送波を印加し、印加した周波数で同期検波することで信号を区別できることは既知である。また、発生するコリオリ力を静電力によるリバランス力で打ち消す電極をコリオリ素子14に設け、この電極に印加する電圧をモニタすることで、印加された角速度を検出することも可能である。なお、図5では、検出手段18、19をコンデンサで示し、固定部11を配線として示している。本図における等価回路として同一の符号を付す。   FIG. 5 shows a detection circuit for extracting an angular velocity signal from the detection means 18 and 19. A carrier wave 101 having a phase difference of 180 degrees from each other is applied to each of the detection means 18 and 19, and the difference is amplified by an amplifier 102 and output as a voltage signal proportional to the applied angular velocity by synchronous detection by a synchronous detection circuit 103. To do. For example, although not shown, when a means for measuring the amplitude of the excitation element 13 is used, a carrier wave having a frequency different from that of the carrier wave 101 is applied, and the signal is detected by synchronous detection at the applied frequency. It is known that they can be distinguished. It is also possible to detect the applied angular velocity by providing the Coriolis element 14 with an electrode that cancels the generated Coriolis force with a rebalancing force due to electrostatic force, and monitoring the voltage applied to this electrode. In FIG. 5, the detection means 18 and 19 are shown as capacitors, and the fixed portion 11 is shown as wiring. The same reference numerals are given as equivalent circuits in the figure.

次に、本実施の形態1における角速度検出装置1Aの製造方法について図面を参照しながら説明する。まず、図6に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用してSOI基板の導体層2cに台座部10、固定部11、駆動梁12、励振素子13、コリオリ素子14、検出梁15、励振手段16、17、検出手段18、19、およびエッチホール20(以上、機能部)を形成する。   Next, a method for manufacturing the angular velocity detection device 1A according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 6, using a photolithography technique and an etching technique, a pedestal part 10, a fixing part 11, a driving beam 12, an excitation element 13, a Coriolis element 14, a detection beam 15, Excitation means 16 and 17, detection means 18 and 19, and etch hole 20 (above, functional part) are formed.

この機能部の形成には、まず、図7に示すように、支持基板2a上に中間絶縁層2bを形成し、この中間絶縁層2b上に導体層2cを形成したSOI基板を用意する。そして、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、形成したい前記機能部以外の導体層2cを除去することで、機能部を形成する。これにより機能部を構成する固定部11、駆動梁12、励振素子13、コリオリ素子14、検出梁15などは同層に設けられることとなる。   To form this functional part, first, as shown in FIG. 7, an SOI substrate is prepared in which an intermediate insulating layer 2b is formed on a support substrate 2a and a conductor layer 2c is formed on the intermediate insulating layer 2b. Then, by using a photolithography technique and an etching technique, the functional part is formed by removing the conductor layer 2c other than the functional part to be formed. As a result, the fixed portion 11, the driving beam 12, the excitation element 13, the Coriolis element 14, the detection beam 15, and the like that constitute the functional unit are provided in the same layer.

続いて、図8に示すように、可動部(駆動梁12、励振素子13、コリオリ素子14、検出梁15)の下層に形成されている中間絶縁層2bをエッチングにより除去することによって可動部を固定部11に懸架する。この工程により移動できる可動部を形成することができる。   Subsequently, as shown in FIG. 8, the intermediate part 2b formed under the movable part (the driving beam 12, the excitation element 13, the Coriolis element 14, and the detection beam 15) is removed by etching to remove the movable part. Suspend on the fixed part 11. A movable part that can be moved by this process can be formed.

エッチホール20は、図6と図7に示しているように導体層2cを貫くように励振素子13、コリオリ素子14に形成している。そのため、導体層2cを除去するときにエッチングガス又はエッチング液がこのエッチホール20を通って中間絶縁層2bに到達し、励振素子13、コリオリ素子14を支持基板2aから分離する。   As shown in FIGS. 6 and 7, the etch hole 20 is formed in the excitation element 13 and the Coriolis element 14 so as to penetrate the conductor layer 2c. Therefore, when removing the conductor layer 2c, the etching gas or the etchant reaches the intermediate insulating layer 2b through the etch hole 20, and the excitation element 13 and the Coriolis element 14 are separated from the support substrate 2a.

従って、中間絶縁層2bの最大エッチング幅は、x軸もしくはy軸方向から45度方向に形成されている二つのエッチホール20間の導体層2cの長さになるため、固定部11は、この長さより大きくする必要がある。プロセスのバラツキを考え2〜数倍程度の大きさが望ましい。また、図2と図8に示しているようにキャップ5を介して電極6を形成する場合にはそれに見合った大きさ(数百μm)にする必要がある。   Therefore, the maximum etching width of the intermediate insulating layer 2b is the length of the conductor layer 2c between the two etch holes 20 formed in the direction of 45 degrees from the x-axis or y-axis direction. It must be larger than the length. Considering process variations, a size of about 2 to several times is desirable. Further, when the electrode 6 is formed through the cap 5 as shown in FIGS. 2 and 8, it is necessary to have a size (several hundred μm) corresponding to the electrode 6.

しかし、式1と式2で述べたように固定部11の大きさが検出軸であるy軸方向に大きくなることはセンサの性能との兼ね合いで制限がある。そのときには図11(駆動梁12と励振素子13の一部を図示)に提示しているような固定の仕方をしてもよい。このとき固定梁12aが連結されている固定部11の検出方向の幅は電極6を形成されるために必要な大きさには影響されない。   However, as described in Equations 1 and 2, the increase in the size of the fixed portion 11 in the y-axis direction, which is the detection axis, is limited in view of the sensor performance. At that time, a fixing method as shown in FIG. 11 (a part of the driving beam 12 and the excitation element 13 is shown) may be used. At this time, the width in the detection direction of the fixed portion 11 to which the fixed beam 12a is connected is not affected by the size necessary for forming the electrode 6.

なお、図8では図示していないが、励振手段16、17の可動駆動電極16a、17a、検出手段18、19の可動検出電極18a、19aの下層に形成されている中間絶縁層2bも除去され、駆動電極も空間に懸架される。その他の構造体の下層に形成されている中間絶縁層2bは除去しない。これにより、前記可動部および可動電極以外の構造体を、中間絶縁層2bを介して支持基板2aに固定(連結)することができる。   Although not shown in FIG. 8, the intermediate insulating layer 2b formed under the movable drive electrodes 16a and 17a of the excitation means 16 and 17 and the movable detection electrodes 18a and 19a of the detection means 18 and 19 is also removed. The drive electrode is also suspended in the space. The intermediate insulating layer 2b formed under the other structure is not removed. Thereby, structures other than the movable part and the movable electrode can be fixed (coupled) to the support substrate 2a via the intermediate insulating layer 2b.

続いて、図2、3、8に示すように、所定の電極6、7、8(図示していない複数個)を有するキャップ5を角速度検出装置構造体上に搭載する。このとき、電極6、7、8は、固定部11、複数のパッド16c、17c、18c、19c上に重なるように位置合わせされる。すなわち、キャップ5に形成された所定の電極と、固定部11、複数のパッド16c、17c、18c、19cは電気的に接続される。これにより、キャップ5を形成した後でも、外部の集積回路とワイヤなどを用いて電気的に接続することができる。   Subsequently, as shown in FIGS. 2, 3 and 8, a cap 5 having predetermined electrodes 6, 7 and 8 (a plurality not shown) is mounted on the angular velocity detection device structure. At this time, the electrodes 6, 7, and 8 are aligned so as to overlap the fixing portion 11 and the plurality of pads 16 c, 17 c, 18 c, and 19 c. That is, a predetermined electrode formed on the cap 5 is electrically connected to the fixing portion 11 and the plurality of pads 16c, 17c, 18c, and 19c. Thereby, even after the cap 5 is formed, it can be electrically connected to an external integrated circuit using a wire or the like.

また、図2、図3、図8に示すように、台座部10上に接合するようにキャップ5が形成されている。このキャップ5は、素子形成領域DAを覆うように形成され、角速度検出装置の構造体が形成されている素子形成領域DAは、キャップ5によって気密封止される。   In addition, as shown in FIGS. 2, 3, and 8, a cap 5 is formed so as to be joined onto the pedestal portion 10. The cap 5 is formed so as to cover the element forming area DA, and the element forming area DA where the structure of the angular velocity detecting device is formed is hermetically sealed by the cap 5.

本実施の形態1では、キャップ5としてガラス基板を用いているが、シリコン基板など他の材質による基板を用いてもよい。さらに、接合方法として、キャップ5と台座部10とを陽極接合によって接合する例を示しているが、プラズマやイオンによる表面活性化を用いる常温接合や、ガラスフリット、半田などの接着剤を用いてキャップ5と台座部10とを接合するようにしてもよい。   In the first embodiment, a glass substrate is used as the cap 5, but a substrate made of another material such as a silicon substrate may be used. Furthermore, although the example which joins the cap 5 and the base part 10 by anodic bonding is shown as a joining method, normal temperature joining using surface activation by plasma or ions, or using an adhesive such as glass frit or solder. You may make it join the cap 5 and the base part 10 together.

例えば、キャップ5としてシリコン基板を用いることで、キャップ5と前記台座部10とを常温接合により接合することができる。このとき、キャップ5と台座部10が同じ材料であるので、封止材料同士の温度膨張係数の違いによる封止ひずみをなくすことができるため、高性能の角速度検出装置を得ることができる。   For example, by using a silicon substrate as the cap 5, the cap 5 and the pedestal portion 10 can be bonded by room temperature bonding. At this time, since the cap 5 and the pedestal portion 10 are made of the same material, the sealing strain due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the sealing materials can be eliminated, so that a high-performance angular velocity detection device can be obtained.

続いて、図8に示すように、ダイシングライン21に沿って、キャップ5と接合された支持基板2aをダイシングすることにより、角速度検出装置1Aを個片化する。これにより本実施の形態1における角速度検出装置1Aを形成することができる。   Subsequently, as shown in FIG. 8, the angular velocity detection device 1 </ b> A is separated into pieces by dicing the support substrate 2 a bonded to the cap 5 along the dicing line 21. Thereby, the angular velocity detection apparatus 1A in the first embodiment can be formed.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2では、前記実施の形態1と同様に本実施の形態2における角速度検出装置1Bについて図面を参照しながら説明する。図9は、本実施の形態2における角速度検出装置1Bの主要な構成要素を平面的に示す模式図である。
(Embodiment 2)
In the second embodiment of the present invention, the angular velocity detection device 1B according to the second embodiment will be described with reference to the drawings as in the first embodiment. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating in plan view the main components of the angular velocity detection device 1B according to the second embodiment.

本実施の形態2における角速度検出装置1Bの製造方法は、前記実施の形態1における角速度検出装置1Aと同様である。前記実施の形態1と異なる点は、角速度検出装置1Bの構成であり、本実施の形態2では、前記実施の形態1で説明した角速度検出装置1Aを励振方向に二つ配置し、励振素子13同士をリンク部22で繋いでいることである。そのため、二つの角速度検出装置は互いに連動し、音叉振動する。   The manufacturing method of the angular velocity detection device 1B in the second embodiment is the same as that of the angular velocity detection device 1A in the first embodiment. The difference from the first embodiment is the configuration of the angular velocity detection device 1B. In the second embodiment, two angular velocity detection devices 1A described in the first embodiment are arranged in the excitation direction, and the excitation element 13 That is, they are connected by a link part 22. Therefore, the two angular velocity detection devices are interlocked with each other and vibrate for tuning.

まず、図9を用いて本実施の形態2における角速度検出装置1Bの構成について説明するが、本実施の形態2は、上述の通り、前記実施の形態1が励振方向に二つ配置されている。そのため、前記実施の形態1で説明した内容と重複する部分は省いて、新しく追加された部分を重点的に説明する。   First, the configuration of the angular velocity detection device 1B according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 9. In the second embodiment, as described above, two of the first embodiments are arranged in the excitation direction. . For this reason, parts that overlap the contents described in the first embodiment will be omitted, and the newly added parts will be described mainly.

図9において、角速度検出装置1Bには、前記実施の形態1同様、SOI(Silicon On Insulator)基板が使用されている。図2、図3で示しているように導体層2cを加工して素子形成領域DAを囲むように台座部10が形成され、この台座部10の内側に構成要素が形成されている。   In FIG. 9, an SOI (Silicon On Insulator) substrate is used for the angular velocity detection device 1B as in the first embodiment. As shown in FIGS. 2 and 3, the pedestal portion 10 is formed so as to surround the element formation region DA by processing the conductor layer 2 c, and the constituent elements are formed inside the pedestal portion 10.

まず、台座部10で囲まれた素子形成領域DA内には、固定部11が形成されている。そして、この固定部11には、前記実施の形態1同様の駆動梁12が接続され励振素子13を懸架している。   First, the fixing portion 11 is formed in the element forming area DA surrounded by the pedestal portion 10. A driving beam 12 similar to that of the first embodiment is connected to the fixed portion 11 and an excitation element 13 is suspended.

励振素子13は、駆動梁12により懸架され、励振手段16、17を備えている。また、二つの励振素子13は、励振方向であるx軸方向には柔らかく、検出方向であるy軸方向には硬いリンク部22により互いに連結されている。このリンク部22は、励振素子13から励振方向に伸びる連結部22a、と連結部から励振方向には柔らかく検出方向には硬い少なくとも4本のリンク梁22bと、このリンク部22同士を繋ぐリンク22cとで構成されている。このリンク22cは、なるべく変形しなくするため、リンク梁22bより幅が広く形成されている。   The excitation element 13 is suspended by the drive beam 12 and includes excitation means 16 and 17. The two excitation elements 13 are connected to each other by a link portion 22 that is soft in the x-axis direction that is the excitation direction and hard in the y-axis direction that is the detection direction. The link portion 22 includes a connecting portion 22a extending from the excitation element 13 in the excitation direction, at least four link beams 22b that are soft in the excitation direction and hard in the detection direction from the connection portion, and a link 22c that connects the link portions 22 to each other. It consists of and. The link 22c is formed wider than the link beam 22b so as not to deform as much as possible.

励振手段16、17は、励振素子13を励振方向に音叉振動させる。すなわち、図4に示している励振回路を用いて、夫々の励振素子13が互いに近づいたり、遠ざかったりするよう逆相で振動させる。   Excitation means 16 and 17 cause the tuning fork to vibrate the excitation element 13 in the excitation direction. That is, by using the excitation circuit shown in FIG. 4, the respective excitation elements 13 are vibrated in opposite phases so as to approach each other or move away from each other.

コリオリ素子14は、励振方向であるx軸方向には硬く、検出方向であるy軸方向には柔らかい少なくとも4本の検出梁15によって励振素子13に接続されている。そのため、コリオリ素子14は、励振素子13のx軸方向の振動に追従して励振素子13と同じ振幅、同じ位相で振動する。従って、z軸回りに角速度が印加された場合、このコリオリ素子14も互いに逆相で、励振素子13の振動周波数で振動する。   The Coriolis element 14 is connected to the excitation element 13 by at least four detection beams 15 that are hard in the x-axis direction that is the excitation direction and soft in the y-axis direction that is the detection direction. Therefore, the Coriolis element 14 follows the vibration in the x-axis direction of the excitation element 13 and vibrates with the same amplitude and the same phase as the excitation element 13. Therefore, when an angular velocity is applied around the z-axis, the Coriolis element 14 also vibrates at the vibration frequency of the excitation element 13 in opposite phases.

検出手段18、19、23、24は、コリオリ素子14の動きを図10で示す検出回路を用いて検出する。前述のように、コリオリ素子14は印加された角速度により互いに逆相で振動する。しかし、加速度が印加された場合には、互いに同じ方向、即ち同相で変位する。そのため、図10で説明する既知の検出方法で角速度と加速度を分離して夫々同時に検出することができる。   The detection means 18, 19, 23, and 24 detect the movement of the Coriolis element 14 using the detection circuit shown in FIG. As described above, the Coriolis elements 14 vibrate in mutually opposite phases due to the applied angular velocity. However, when acceleration is applied, they are displaced in the same direction, that is, in phase. Therefore, the angular velocity and the acceleration can be separated and detected simultaneously by the known detection method described in FIG.

図10は、このような検出手段18、19、23、24で得られた静電容量の変化から、加速度と角速度の値を検出する方法を概略的に示している。符号のOPはオペアンプである。すなわち、検出手段18と検出手段24の容量を足した値と検出手段19と検出手段23を足した値の差分をとることで、印加された角速度が検出できるようになっている。また、検出手段18と検出手段23を足した値と検出手段19と検出手段24を足した値の差分をとることで、検出方向に印加された加速度がとれるようになっている。   FIG. 10 schematically shows a method of detecting the values of acceleration and angular velocity from the change in capacitance obtained by such detection means 18, 19, 23, 24. The symbol OP is an operational amplifier. That is, the applied angular velocity can be detected by taking the difference between the value obtained by adding the capacities of the detection means 18 and the detection means 24 and the value obtained by adding the detection means 19 and the detection means 23. Further, by taking the difference between the value obtained by adding the detection means 18 and the detection means 23 and the value obtained by adding the detection means 19 and the detection means 24, the acceleration applied in the detection direction can be taken.

本実施の形態2の特徴は、駆動梁12を、加速度と角速度が同時に検出できる音叉型角速度検出装置1Bに適用したことである。これにより、前記実施の形態1同様、支持基板が実装歪、もしくは熱など外部環境の変動により変形しても、検出性能には影響の少ない角速度検出装置を得られることができる。   The feature of the second embodiment is that the drive beam 12 is applied to a tuning fork type angular velocity detection device 1B that can detect acceleration and angular velocity at the same time. As a result, as in the first embodiment, even if the support substrate is deformed due to mounting distortion or changes in the external environment such as heat, it is possible to obtain an angular velocity detection device with little influence on detection performance.

続いて、前記実施の形態1と同じく、所定の電極を有するキャップ5を角速度検出装置1Bの構造体上に搭載する。このとき、前記電極は、固定部11、と励振手段16、17、検出手段18、19のパッド上に重なるように位置合わせされる。すなわち、キャップ5に形成された所定の電極と、固定部11、前記複数のパッドは電気的に接続される。これにより、キャップ5を形成した後でも、外部の集積回路とワイヤなどを用いて電気的に接続することができる。また、キャップ5は、台座部10上に接合され、素子形成領域DAを覆うように形成されているため、角速度検出装置の構造体が形成されている素子形成領域DAは、キャップ5によって気密封止される。   Subsequently, as in the first embodiment, the cap 5 having a predetermined electrode is mounted on the structure of the angular velocity detection device 1B. At this time, the electrodes are aligned so as to overlap the pads of the fixing portion 11, the excitation means 16 and 17, and the detection means 18 and 19. That is, the predetermined electrode formed on the cap 5 is electrically connected to the fixing portion 11 and the plurality of pads. Thereby, even after the cap 5 is formed, it can be electrically connected to an external integrated circuit using a wire or the like. Further, since the cap 5 is joined to the pedestal 10 and is formed so as to cover the element forming area DA, the element forming area DA in which the structure of the angular velocity detecting device is formed is hermetically sealed by the cap 5. Stopped.

続いて、前記実施の形態1同様、キャップ5が接合された支持基板2aをダイシングすることにより、角速度検出装置1Bを個片化する。これにより本実施の形態2における角速度検出装置1Bを形成することができる。   Subsequently, as in the first embodiment, the angular velocity detection device 1B is separated into pieces by dicing the support substrate 2a to which the cap 5 is bonded. Thereby, the angular velocity detection device 1B according to the second embodiment can be formed.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

例えば、前記実施の形態では、励振素子がコリオリ素子の内側に設けられている場合について説明したが、コリオリ素子の外側に励振素子を設ける場合にも適用することができる。   For example, in the above-described embodiment, the case where the excitation element is provided inside the Coriolis element has been described, but the present invention can also be applied to the case where the excitation element is provided outside the Coriolis element.

本発明は、加速度センサ、角速度センサなどの慣性力検出装置や、振動子、メカニカルフィルターなど振動する微細電気機械素子を製造する製造業に幅広く利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used in manufacturing industries for manufacturing inertial force detection devices such as acceleration sensors and angular velocity sensors, and fine electromechanical elements that vibrate such as vibrators and mechanical filters.

1A 角速度検出装置
1B 角速度検出装置
2a 支持基板
2b 中間絶縁層
2c 導体層(活性層)
5 キャップ
6 電極
10 台座部
11 固定部
12 駆動梁
12a 固定梁
12b 自由梁
12c 支持梁
13 励振素子
14 コリオリ素子
15 検出梁
16 励振手段
16a 可動駆動電極
16b 固定駆動電極
16c パッド
17 励振手段
17a 可動駆動電極
17b 固定駆動電極
17c パッド
18 検出手段
18a 可動検出電極
18b 固定検出電極
18c パッド
19 検出手段
19a 可動検出電極
19b 固定検出電極
19c パッド
20 エッチホール
21 ダイシングライン
22 リンク部
22a 連結部
22b リンク梁
22c リンク
23 検出手段
23a 可動検出電極
23b 固定検出電極
23c パッド
24 検出手段
24a 可動検出電極
24b 固定検出電極
24c パッド
101 搬送波
102 アンプ
103 同期検波回路
DA 素子形成領域
1A Angular velocity detector 1B Angular velocity detector 2a Support substrate 2b Intermediate insulating layer 2c Conductive layer (active layer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Cap 6 Electrode 10 Base part 11 Fixed part 12 Drive beam 12a Fixed beam 12b Free beam 12c Support beam 13 Excitation element 14 Coriolis element 15 Detection beam 16 Excitation means 16a Movable drive electrode 16b Fixed drive electrode 16c Pad 17 Excitation means 17a Movable drive Electrode 17b Fixed drive electrode 17c Pad 18 detection means 18a Movable detection electrode 18b Fixed detection electrode 18c Pad 19 detection means 19a Movable detection electrode 19b Fixed detection electrode 19c Pad 20 Etch hole 21 Dicing line 22 Link part 22a Connection part 22b Link beam 22c Link 23 detection means 23a movable detection electrode 23b fixed detection electrode 23c pad 24 detection means 24a movable detection electrode 24b fixed detection electrode 24c pad 101 carrier wave 102 amplifier 103 synchronous detection circuit DA element formation region

Claims (9)

支持基板上に中間絶縁層が設けられ、前記中間絶縁層上に活性層が設けられる角速度検出装置であって、
前記支持基板に、前記中間絶縁層を介して設けられる固定端と、
前記固定端に懸架される励振素子と、
前記励振素子を介して前記固定端に懸架され、励振方向と垂直な検出方向に振動可能であるコリオリ素子とを有し、
前記励振素子は、第1乃至第6梁によって前記固定端に懸架されており、
前記励振素子、前記コリオリ素子、および、前記第1乃至第6梁は、前記活性層に設けられ、
前記第1梁および前記第4梁は、前記検出方向に延伸する直線上に設けられ、
前記第3梁および前記第6梁は、前記検出方向に延伸する直線上に設けられ、かつ、前記励振素子に接続され、
前記第2梁は、前記第1梁の他端および前記第3梁の他端に接続され、かつ、前記励振方向に延伸し、
前記第5梁は、前記第4梁の他端および前記第6梁の他端に接続され、かつ、前記励振方向に延伸し、
前記第1梁乃至前記第3梁と、前記第4梁乃至前記第6梁とは、前記固定端を通って前記励振方向に延びる軸に対して対称配置され、
前記固定端には、前記第1梁および前記第4梁が設けられる前記直線上に設けられる第1固定部と、当該直線上以外の位置に設けられる第2固定部と、が含まれることを特徴とする角速度検出装置。
An angular velocity detection device in which an intermediate insulating layer is provided on a support substrate, and an active layer is provided on the intermediate insulating layer,
A fixed end provided on the support substrate via the intermediate insulating layer;
An excitation element suspended on the fixed end;
A Coriolis element suspended on the fixed end via the excitation element and capable of vibrating in a detection direction perpendicular to the excitation direction;
The excitation element is suspended from the fixed end by first to sixth beams,
The excitation element, the Coriolis element, and the first to sixth beams are provided in the active layer,
The first beam and the fourth beam are provided on a straight line extending in the detection direction,
The third beam and the sixth beam are provided on a straight line extending in the detection direction, and are connected to the excitation element,
The second beam is connected to the other end of the first beam and the other end of the third beam, and extends in the excitation direction;
The fifth beam is connected to the other end of the fourth beam and the other end of the sixth beam, and extends in the excitation direction;
The first beam to the third beam and the fourth beam to the sixth beam are arranged symmetrically with respect to an axis extending in the excitation direction through the fixed end,
The fixed end includes a first fixing portion provided on the straight line on which the first beam and the fourth beam are provided, and a second fixing portion provided on a position other than the straight line. A featured angular velocity detection device.
支持基板上に中間絶縁層が設けられ、前記中間絶縁層上に活性層が設けられる角速度検出装置であって、
前記支持基板に、前記中間絶縁層を介して接続される固定端と、
複数の梁を介して前記固定端に接続され、励振方向に振動可能である励振素子と、
前記励振素子を介して前記固定端に接続され、前記励振方向と垂直な検出方向に振動可能であるコリオリ素子とを有し、
前記複数の梁には、
前記検出方向に伸びる第1梁と、
前記励振方向に伸び、前記第1梁に接続される第2梁と、
前記検出方向に伸び、前記第2梁および前記励振素子に接続される第3梁と、
からなる梁の組が、少なくとも2組含まれており、
前記励振素子、前記コリオリ素子、および、2組の前記第1乃至第3梁は、前記活性層に設けられ、
前記2組の梁は、前記固定端を通って前記励振方向に伸びる軸に対して対称に設けられ、
前記固定端には、2組の前記第1梁が配置され前記検出方向に伸びる直線上に設けられる第1固定部と、当該直線上以外の位置に設けられる第2固定部と、が含まれることを特徴とする角速度検出装置。
An angular velocity detection device in which an intermediate insulating layer is provided on a support substrate, and an active layer is provided on the intermediate insulating layer,
A fixed end connected to the support substrate via the intermediate insulating layer;
An excitation element connected to the fixed end via a plurality of beams and capable of vibrating in the excitation direction;
A Coriolis element connected to the fixed end via the excitation element and capable of vibrating in a detection direction perpendicular to the excitation direction;
In the plurality of beams,
A first beam extending in the detection direction;
A second beam extending in the excitation direction and connected to the first beam;
A third beam extending in the detection direction and connected to the second beam and the excitation element;
At least two sets of beams consisting of
The excitation element, the Coriolis element, and two sets of the first to third beams are provided in the active layer,
The two sets of beams are provided symmetrically with respect to an axis extending in the excitation direction through the fixed end,
The fixed end includes a first fixed portion provided on a straight line in which two sets of the first beams are arranged and extending in the detection direction, and a second fixed portion provided at a position other than the straight line. An angular velocity detection device characterized by that.
請求項1または2において、
前記第2固定部に接続される電極をさらに有することを特徴とする角速度検出装置。
In claim 1 or 2,
The angular velocity detection device further comprising an electrode connected to the second fixed portion.
請求項3において、
前記電極は、角速度の検出に用いられる電極であることを特徴とする角速度検出装置。
In claim 3,
The electrode is an electrode used for detection of angular velocity, and the angular velocity detection apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1において、
前記第1梁乃至前記第6梁の組が、前記励振方向に所定の間隔を隔てて2組以上設けられていることを特徴とする角速度検出装置。
In claim 1,
An angular velocity detection apparatus, wherein two or more sets of the first beam to the sixth beam are provided at a predetermined interval in the excitation direction.
請求項1において、
前記第2梁の長さは、前記第1梁の長さより短く、
前記第2梁の幅は、前記第1梁の幅より長く、
前記第5梁の長さは、前記第4梁の長さより短く、
前記第5梁の幅は、前記第4梁の幅より長いことを特徴とする角速度検出装置。
In claim 1,
The length of the second beam is shorter than the length of the first beam,
The width of the second beam is longer than the width of the first beam,
The length of the fifth beam is shorter than the length of the fourth beam,
The angular velocity detector according to claim 5, wherein a width of the fifth beam is longer than a width of the fourth beam.
請求項2において、
前記2組の梁が、前記励振方向に所定の間隔を隔てて2組以上設けられていることを特徴とする角速度検出装置。
In claim 2,
Two or more sets of the two beams are provided at predetermined intervals in the excitation direction.
請求項2において、
前記2組の梁のそれぞれにおいて、
前記第2梁の長さは、前記第1梁の長さより短く、
前記第2梁の幅は、前記第1梁の幅より長いことを特徴とする角速度検出装置。
In claim 2,
In each of the two sets of beams,
The length of the second beam is shorter than the length of the first beam,
The angular velocity detection device according to claim 1, wherein a width of the second beam is longer than a width of the first beam.
請求項1からのいずれか1つに記載の角速度検出装置を一単位のセンサユニットとして、少なくとも2個の前記センサユニットを設け、それぞれの前記センサユニットが連動するようリンク梁によって連結されていることを特徴とする角速度検出装置。 The angular velocity detection device according to any one of claims 1 to 8 is used as a unit of sensor unit, and at least two sensor units are provided, and the sensor units are connected by link beams so as to be interlocked. An angular velocity detection device characterized by that.
JP2014027305A 2014-02-17 2014-02-17 Angular velocity detector Expired - Fee Related JP5816707B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014027305A JP5816707B2 (en) 2014-02-17 2014-02-17 Angular velocity detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014027305A JP5816707B2 (en) 2014-02-17 2014-02-17 Angular velocity detector

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012220218A Division JP5481545B2 (en) 2012-10-02 2012-10-02 Angular velocity detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014139570A JP2014139570A (en) 2014-07-31
JP5816707B2 true JP5816707B2 (en) 2015-11-18

Family

ID=51416325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014027305A Expired - Fee Related JP5816707B2 (en) 2014-02-17 2014-02-17 Angular velocity detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5816707B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9611135B1 (en) * 2015-10-30 2017-04-04 Infineon Technologies Ag System and method for a differential comb drive MEMS
KR101994584B1 (en) * 2018-04-06 2019-06-28 김경원 Mems capacitive microphonr

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014139570A (en) 2014-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5105968B2 (en) Angular velocity detector
JP6191151B2 (en) Physical quantity sensor
JP5450451B2 (en) XY Axis Dual Mass Tuning Fork Gyroscope with Vertically Integrated Electronic Circuits and Wafer Scale Sealed Packaging
US20100127715A1 (en) Semiconductor physical quantity sensor and control device using the same
JP6258051B2 (en) Angular velocity sensor, sensor element, and method of manufacturing sensor element
JP2010096538A (en) Angular velocity sensor
JP2012141299A (en) In-plane capacitance type mems accelerometer
JP5427199B2 (en) Semiconductor physical quantity detection sensor
KR20130084950A (en) Mems based gyroscope
JP7166371B2 (en) Angular rate sensor and sensor element
JP5816707B2 (en) Angular velocity detector
JP2012149961A (en) Vibration gyro
JP6627663B2 (en) Physical quantity sensor
JP5481545B2 (en) Angular velocity detector
JP5888411B2 (en) Acceleration sensor
JP4466283B2 (en) Gyro sensor
JP2013108929A (en) Vibration type gyro with high accuracy
JP2009092396A (en) Vibration type sensor
JP2007101203A (en) Angular velocity sensor
JP6702053B2 (en) Gyro sensor and electronic equipment
JP2010210407A (en) Angular velocity sensor
JP2007199077A (en) Oscillation-type angular velocity sensor
JP2011247789A (en) Vibration gyro
JP2017150997A (en) Vibration gyro with reduced bias
JP2016008907A (en) Vibration type gyro excellent in temperature characteristic

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150317

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150420

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150908

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150928

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5816707

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees