JPH10239347A - Motion sensor - Google Patents

Motion sensor

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Publication number
JPH10239347A
JPH10239347A JP9045220A JP4522097A JPH10239347A JP H10239347 A JPH10239347 A JP H10239347A JP 9045220 A JP9045220 A JP 9045220A JP 4522097 A JP4522097 A JP 4522097A JP H10239347 A JPH10239347 A JP H10239347A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motion sensor
acceleration
mass
electrode
sensor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9045220A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomishige Tai
富茂 田井
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.)
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP9045220A priority Critical patent/JPH10239347A/en
Publication of JPH10239347A publication Critical patent/JPH10239347A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a mass part large at an acceleration-detecting part thereby improving detection accuracy for an acceleration, by forming an angular velocity sensor and an acceleration sensor at a semiconductor substrate so that the mass part of the acceleration sensor is like a rectangular frame surrounding the angular velocity sensor. SOLUTION: When an acceleration is applied in a positive direction, a left inertial force is applied to a mass part 1 relative to a common substrate 9 of the motion sensor. As a result, a rectangular wave-like mass part-supporting body 21 or mass part-supporting body 24 is deformed, and the mass part 1 is moved leftward. When the mass part 1 is moved leftward, a movable comb- like electrode is moved leftward at an X-direction acceleration detection part 31 and an X-direction acceleration detection part 33, whereby a variable capacitance composed of the movable comb-like electrode and a fixed comb-like electrode is increased or decreased. It can be so recognized on the basis of the increase or decrease of the variable capacitances of both X-direction acceleration detection parts 31, 33 that the acceleration is applied in the positive X direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、運動センサに関
し、特に、2軸の角速度と3軸の加速度を検出して運動
状態をモニタする運動センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motion sensor and, more particularly, to a motion sensor for monitoring a motion state by detecting a biaxial angular velocity and a triaxial acceleration.

【0002】[0002]

【従来の技術】2軸の角速度と3軸の加速度を検出して
運動状態をモニタする運動センサについて説明する。先
ず、図4および図5を参照して角速度を検出する振動ジ
ャイロについて説明する。jyは振動ジャイロを示し、
半導体より成る運動センサ共通基板9から構成される。
振動ジャイロjyの振動体10は断面が6角の柱状に構
成され、支持部80を介して枠部30に一体に構成され
ている。振動体10の上面の中央部には駆動用圧電素子
20が形成される。この駆動用圧電素子20は圧電材料
を、振動体10の上面の中央部に直接にスパッタリング
或は蒸着することにより被着形成する。振動体10の下
側の斜面の中央部には検出用圧電素子3aおよび検出用
圧電素子3bが形成される。この検出用圧電素子3aお
よび検出用圧電素子3bも、駆動用圧電素子20と同様
に圧電材料を振動体10の下側の斜面の中央部に直接に
スパッタリング或は蒸着することにより形成される。こ
れらの圧電素子にはそれぞれ圧電素子電極被膜が成膜さ
れる。駆動用圧電素子20の電極は発振回路11に接続
して、検出用圧電素子3aおよび検出用圧電素子3bの
電極は検出回路12に接続している。なお、半導体より
成る振動体10のこれら圧電素子の形成される表面自体
は、これら圧電素子それぞれの他方の電極を構成してい
る。発振回路11の発振振動数は振動体10の駆動方向
の固有振動数と同一の振動数の駆動信号を発生する。こ
の駆動信号が駆動用圧電素子20に印加され、これによ
り振動体10は図4において上下方向に屈曲振動せしめ
らる。そして、振動体10はその上下方向の歪みの大き
さおよび振動数に対応して図4における左右方向にも屈
曲振動し、検出用圧電素子3aおよび検出用圧電素子3
bはそれぞれこの屈曲振動に対応する電圧出力を発生す
る。
2. Description of the Related Art A motion sensor for monitoring a motion state by detecting a biaxial angular velocity and a triaxial acceleration will be described. First, a vibration gyro for detecting an angular velocity will be described with reference to FIGS. zy indicates a vibration gyro,
It comprises a motion sensor common substrate 9 made of a semiconductor.
The vibrating body 10 of the vibrating gyroscope zy has a hexagonal column shape in cross section, and is integrally formed with the frame 30 via the support 80. A driving piezoelectric element 20 is formed at the center of the upper surface of the vibrating body 10. The driving piezoelectric element 20 is formed by directly sputtering or depositing a piezoelectric material on the center of the upper surface of the vibrating body 10. A detecting piezoelectric element 3a and a detecting piezoelectric element 3b are formed at the center of the lower slope of the vibrating body 10. The detection piezoelectric element 3a and the detection piezoelectric element 3b are also formed by directly sputtering or vapor-depositing a piezoelectric material on the center of the lower slope of the vibrating body 10, similarly to the driving piezoelectric element 20. On each of these piezoelectric elements, a piezoelectric element electrode film is formed. The electrodes of the driving piezoelectric element 20 are connected to the oscillation circuit 11, and the electrodes of the detecting piezoelectric element 3 a and the detecting piezoelectric element 3 b are connected to the detecting circuit 12. The surface of the vibrating body 10 made of a semiconductor on which these piezoelectric elements are formed constitutes the other electrode of each of these piezoelectric elements. The oscillation frequency of the oscillation circuit 11 generates a drive signal having the same frequency as the natural frequency in the driving direction of the vibrating body 10. This driving signal is applied to the driving piezoelectric element 20, whereby the vibrating body 10 bends and vibrates in the vertical direction in FIG. The vibrating body 10 also bends and vibrates in the horizontal direction in FIG. 4 corresponding to the magnitude and frequency of the distortion in the vertical direction, and the piezoelectric element 3a for detection and the piezoelectric element 3 for detection.
b generate a voltage output corresponding to this bending vibration.

【0003】振動体10を上下方向に駆動振動している
時に、入力軸である振動体の軸回りの角速度が入力され
ると、左右方向にコリオリ力が生じて振動体10には左
右方向の力が作用する。このコリオリ力により振動体1
0の振動方向がずれるところから検出用圧電素子3の出
力電圧は変化する。この場合、検出用圧電素子3aおよ
び検出用圧電素子3bの内の一方の出力は増加するのに
対して、他方の検出用圧電素子の出力は減少する。何れ
か一方の検出用圧電素子3の出力の変化量、或は両者の
出力の差動出力の変化量を検出回路12により検出して
入力角速度を求めることができる。
When an angular velocity about the axis of the vibrating body, which is an input shaft, is input while the vibrating body 10 is vibrating vertically, a Coriolis force is generated in the left-right direction, and the vibrating body 10 is driven in the left-right direction. Force acts. The vibrating body 1 is driven by this Coriolis force.
The output voltage of the detecting piezoelectric element 3 changes from the point where the vibration direction of 0 is shifted. In this case, while the output of one of the detecting piezoelectric elements 3a and the detecting piezoelectric elements 3b increases, the output of the other detecting piezoelectric element decreases. An input angular velocity can be obtained by detecting the amount of change in the output of one of the detection piezoelectric elements 3 or the amount of change in the differential output between the two outputs by the detection circuit 12.

【0004】図4および図6を参照して加速度を検出す
る加速度センサを説明する。図6は加速度センサの梁状
構造部50を通る断面を示す図である。30は質量部1
を取り囲む枠部である。質量部1と枠部30とは梁状構
造部50により接続されている。これら質量部1、枠部
30および梁状構造部50は、運動センサ共通基板9に
凹所60を形成することにより構成される。梁状構造部
50は下側を加工して切除部70を形成し厚さを薄くし
て完成する。梁状構造部50はこの様に構成することに
より、質量部1に作用する慣性力により枠部30を基準
として上下に容易に屈曲することができる。R1 ないし
4 はピエゾ抵抗部である。ピエゾ抵抗部R1 は梁状構
造部4表面と枠部30表面に跨って形成されている。ピ
エゾ抵抗部R4 も梁状構造部4表面と枠部30表面に跨
って形成されている。ピエゾ抵抗部R2 およびピエゾ抵
抗部R3 は全体が梁状構造部50表面に形成されてい
る。
An acceleration sensor for detecting acceleration will be described with reference to FIGS. 4 and 6. FIG. 6 is a diagram showing a cross section passing through the beam-like structure 50 of the acceleration sensor. 30 is mass part 1
Is a frame part surrounding. The mass 1 and the frame 30 are connected by a beam-like structure 50. The mass 1, the frame 30, and the beam-like structure 50 are formed by forming a recess 60 in the motion sensor common substrate 9. The beam-like structure 50 is completed by processing the lower side to form a cutout 70 and reducing its thickness. With such a configuration, the beam-like structure 50 can be easily bent up and down with respect to the frame 30 by the inertial force acting on the mass 1. R 1 to R 4 are piezoresistive units. Piezoresistive portion R 1 is formed across the beam-like structure 4 surface and the frame 30 surface. Piezoresistive portion R 4 are also formed across the beam-like structure 4 surface and the frame 30 surface. Piezoresistive portions R 2 and piezoresistive portion R 3 is generally in the form of a beam-like structure 50 surface.

【0005】以上の加速度センサは、ピエゾ抵抗部R1
とピエゾ抵抗部R4 とを互に対向させると共にピエゾ抵
抗部R2 とピエゾ抵抗部R3 とを互に対向させてブリッ
ジ回路を形成することにより加速度を検出測定すること
ができる。即ち、加速度センサに矢印の向きの加速度が
入力されると、これに起因して質量部4に矢印の向きの
慣性力が作用する結果、質量部1は矢印の向きに変位し
て梁状構造部50は下向きに屈曲せしめられる。梁状構
造部50が下向きに屈曲せしめられると、上面に形成さ
れているピエゾ抵抗部R1 およびピエゾ抵抗部R4 に引
張力が加わる。ピエゾ抵抗部R1 およびピエゾ抵抗部R
4 に引張力が加わったことによりこれら抵抗部の抵抗値
は変化する。その結果、ブリッジ回路の平衡はくずれて
抵抗値の変化に比例する出力電圧が得られる。この抵抗
値の変化は入力加速度に比例しているる。
[0005] The acceleration sensor described above has a piezoresistive section R 1
It can be detected measuring acceleration by to form a bridge circuit each other are opposed to the piezoresistive portion R 2 and piezoresistive portion R 3 together to each other facing the piezoresistive portion R 4. That is, when acceleration in the direction of the arrow is input to the acceleration sensor, an inertial force in the direction of the arrow acts on the mass unit 4 due to this, and as a result, the mass unit 1 is displaced in the direction of the arrow and the beam-shaped structure is formed. The part 50 is bent downward. When the beam-like structure 50 is brought into the bent downward pulling force is applied to the piezoresistive portion R 1 and the piezoresistive portion R 4 are formed on the upper surface. Piezoresistive portion R 1 and the piezoresistive portion R
The resistance value of these resistance parts changes due to the tensile force applied to 4 . As a result, the balance of the bridge circuit is lost and an output voltage proportional to the change in the resistance value is obtained. This change in the resistance value is proportional to the input acceleration.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図4に示さ
れる運動センサは、角速度センサおよび加速度センサを
シリコンの如き半導体基板に単に平面的に構成して各別
に配列したものに過ぎない。角速度センサおよび加速度
センサは、一般に、大型に構成することによりその測定
精度性能は向上するものであるが、図4の運動センサは
或る一定の大きさの半導体基板の領域を充分有効に使用
して角速度センサおよび加速度センサを形成して測定精
度性能は向上したものとはいい難い。
By the way, the motion sensor shown in FIG. 4 is merely a structure in which an angular velocity sensor and an acceleration sensor are simply arranged on a semiconductor substrate such as silicon in a planar manner and arranged separately. In general, the angular velocity sensor and the acceleration sensor are configured to be large in size, so that the measurement accuracy performance is improved. However, the motion sensor in FIG. 4 uses a semiconductor substrate area of a certain size sufficiently effectively. It is difficult to say that the measurement accuracy performance is improved by forming the angular velocity sensor and the acceleration sensor.

【0007】この発明は、上述の問題を解消した運動セ
ンサを提供するものである。
The present invention provides a motion sensor that solves the above-mentioned problem.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

請求項1:半導体基板に形成された角速度センサおよび
加速度センサより成る運動センサにおいて、加速度セン
サacを構成する質量部1は角速度センサjyを囲んで
形成される四辺形枠形のものである運動センサを構成し
た。 そして、請求項2:請求項1に記載される運動センサに
おいて、四辺形枠形の質量部1は矩形波状に延伸構成さ
れる質量部支持体21により運動センサ共通基板9から
浮上した状態に保持されものである運動センサを構成し
た。
Claim 1: A motion sensor comprising an angular velocity sensor and an acceleration sensor formed on a semiconductor substrate, wherein the mass part 1 constituting the acceleration sensor ac is of a quadrangular frame shape formed surrounding the angular velocity sensor zy. Was configured. Claim 2: In the motion sensor according to claim 1, the quadrangular frame-shaped mass portion 1 is held in a state of being floated from the motion sensor common substrate 9 by the mass portion support body 21 which is configured to extend in a rectangular wave shape. A motion sensor was constructed.

【0009】また、請求項3:請求項2に記載される運
動センサにおいて、質量部支持体21は運動センサ共通
基板9から上に少し突出して形成される質量部基台21
1、213、232、231に支持される運動センサを
構成した。 更に、請求項4:請求項2および請求項3の内の何れか
に記載される運動センサにおいて、質量部支持体21は
質量部1の四辺形枠形の各辺に対して結合する運動セン
サを構成した。
Further, in the motion sensor according to the present invention, the mass support 21 is formed so as to protrude slightly upward from the motion sensor common substrate 9.
1, 213, 232, 231 constituted a motion sensor. Claim 4: The motion sensor according to any one of claims 2 and 3, wherein the mass support 21 is coupled to each side of the quadrangular frame of the mass 1. Was configured.

【0010】ここで、請求項5:請求項1ないし請求項
4の内の何れかに記載される運動センサにおいて、加速
度検出部31ないし34を質量部1の四辺形枠に穿設し
た開孔に形成した運動センサを構成した。 そして、請求項6:請求項5に記載される運動センサに
おいて、加速度検出部は可変静電容量型加速度検出部で
あることを特徴とする運動センサを構成した。
Here, claim 5 is the motion sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the acceleration detection units 31 to 34 are formed in the quadrangular frame of the mass unit 1. The motion sensor formed in the above was constructed. Claim 6: The motion sensor according to claim 5, wherein the acceleration detecting section is a variable capacitance type acceleration detecting section.

【0011】また、請求項7:請求項6に記載される運
動センサにおいて、加速度検出部の静電容量を形成する
電極面はz方向に平行に設定されるものである運動セン
サを構成した。 更に、請求項8:請求項7に記載される運動センサにお
いて、静電容量を形成する電極は質量部1から延伸形成
される複数枚の可動櫛波電極342と運動センサ共通基
板9から突出形成される加速度検出部基台343から延
伸形成される複数枚の可動櫛波電極345より成る運動
センサを構成した。
According to a seventh aspect of the present invention, in the motion sensor according to the sixth aspect, the electrode surface forming the capacitance of the acceleration detector is set parallel to the z direction. Further, in the motion sensor according to the present invention, the electrodes forming the capacitance are formed by projecting from the plurality of movable comb electrodes 342 extending from the mass portion 1 and the motion sensor common substrate 9. A motion sensor comprising a plurality of movable comb-shaped electrodes 345 extended from the acceleration detection base 343 is constructed.

【0012】ここで、請求項9:請求項8に記載される
運動センサにおいて、電極面をx方向およびz方向に平
行に設定される加速度検出部と電極面をy方向およびz
方向に平行に設定される加速度検出部とを有する運動セ
ンサを構成した。 そして、請求項10:請求項9に記載される運動センサ
において、電極面をx方向およびz方向に平行に設定さ
れる加速度検出部を一対と、電極面をy方向およびz方
向に平行に設定される加速度検出部を一対具備する運動
センサを構成した。
[0012] In the motion sensor according to the present invention, an acceleration detecting section whose electrode surface is set parallel to the x-direction and the z-direction, and the electrode surface is connected to the y-direction and the z-direction.
A motion sensor having an acceleration detection unit set parallel to the direction is configured. Claim 10: In the motion sensor as set forth in claim 9, a pair of acceleration detectors whose electrode surfaces are set parallel to the x direction and the z direction, and the electrode surfaces are set parallel to the y direction and the z direction. A motion sensor having a pair of acceleration detectors is provided.

【0013】また、請求項11:請求項8ないし請求項
10の内の何れかに記載される運動センサにおいて、一
方の櫛波電極の各1枚とその両面に隣接する他方の櫛波
電極との間の間隔を相違せしめると共に、一方の櫛波電
極を他方の櫛波電極に対してz方向に変位して対向設定
した運動センサを構成した。 更に、請求項12:請求項1ないし請求項11の内の何
れかに記載される運動センサにおいて、角速度センサj
yは可変静電容量型角速度センサである運動センサを構
成した。
[0013] Further, in the motion sensor according to any one of claims 8 to 10, each one of the one comb electrode and the other comb electrode adjacent to both surfaces thereof may be provided. , And a motion sensor was constructed in which one of the comb-shaped electrodes was displaced in the z-direction with respect to the other and was set to face the other. Further, in the motion sensor according to any one of claims 1 to 11, the angular velocity sensor j
y constituted a motion sensor which is a variable capacitance type angular velocity sensor.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図1ない
し図3を参照して説明する。図1は角速度センサおよび
加速度センサより成る運動センサの実施例を上から視た
ところを示す図である。図2は図1における加速度セン
サの一部を拡大して示した斜視図であり、(a)は加速
度検出部の一部を拡大して示した斜視図、(b)は質量
部支持体の質量部結合部近傍を拡大して示した斜視図、
(c)は質量部支持体の基台結合部近傍を拡大して示し
た斜視図である。図3は2軸角速度センサの斜視図を示
す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a motion sensor including an angular velocity sensor and an acceleration sensor as viewed from above. 2A and 2B are enlarged perspective views of a part of the acceleration sensor in FIG. 1, wherein FIG. 2A is an enlarged perspective view of a part of an acceleration detection unit, and FIG. A perspective view showing an enlarged view of the vicinity of the mass connecting portion,
(C) is an enlarged perspective view showing the vicinity of a base connecting portion of the mass part support. FIG. 3 shows a perspective view of the two-axis angular velocity sensor.

【0015】(加速度センサの構成)先ず、運動センサ
の実施例の加速度センサを図1を参照して説明する。こ
の発明の運動センサの実施例は1点鎖線により2分割し
て示されており、1点鎖線により分割される外側は加速
度センサacの領域を示している。なお、1点鎖線の内
側は2軸角速度センサjyの領域を示している。加速度
センサacは質量部1と、矩形波状の質量部支持体21
ないし24と、x方向加速度検出部31および33およ
びy方向加速度検出部32および34、とを有してい
る。なお、以上の運動センサは半導体より成る運動セン
サ共通基板9表面にホトリソグラフィ技術を適用して順
次に構成され、絶縁膜7を除いて他はすべて半導体或い
は導電体より成るものである。
(Configuration of Acceleration Sensor) First, an acceleration sensor according to an embodiment of the motion sensor will be described with reference to FIG. The embodiment of the motion sensor of the present invention is divided into two parts by a dashed line, and the outside divided by the dashed line shows the area of the acceleration sensor ac. The area inside the one-dot chain line indicates the area of the two-axis angular velocity sensor zy. The acceleration sensor ac has a mass 1 and a rectangular wave-shaped mass support 21.
24 to 24, and x-direction acceleration detection units 31 and 33 and y-direction acceleration detection units 32 and 34. The above-described motion sensors are sequentially formed by applying photolithography technology to the surface of the motion sensor common substrate 9 made of a semiconductor, and all except the insulating film 7 are made of a semiconductor or a conductor.

【0016】以上の通り、質量部1は外側縁部は正方形
ではあるが、その内部領域は2軸角速度センサjyおよ
び4個の加速度検出部31ないし34が形成されること
により、正方形枠状質量部に構成されている。次に、図
2(a)を参照して加速度センサの加速度検出部につい
て説明する。31ないし34は4個の加速度検出部を示
し、31および33はx方向加速度検出部であり、32
および34はy方向加速度検出部である。加速度検出部
は、形成される位置および向きは互に相違しているが、
それぞれの構成自体は同一であるので、y方向加速度検
出部34についてこれを代表として説明する。なお、後
で説明されることであるが、質量部1は運動センサ共通
基板9に接触することなく少し浮上した状態に支持され
ている。341は質量部1の枠に穿設される加速度検出
部四角孔を示す。この四角孔341のy方向側面のそれ
ぞれには互に平行に可動櫛波電極342が複数枚延伸形
成されている。この可動櫛波電極342は運動センサ共
通基板9に接触することなく少し浮上した状態で延伸形
成されることになる。343は加速度検出部基台であ
り、運動センサ共通基板9から上向きに絶縁層を介して
突出形成されている。加速度検出部基台343には、そ
のx方向側面のそれぞれにy方向に支持極344が延伸
形成されている。これらの支持極344および加速度検
出部基台343のy方向側面のそれぞれには、互に平行
に固定櫛波電極345が複数枚延伸形成されている。そ
して、これら複数枚の可動櫛波電極342と複数枚の固
定櫛波電極345とは、図示される通り、交互にインタ
ーリーブして対向配列され、両櫛波電極により結局可変
静電容量を構成している。
As described above, although the outer edge of the mass portion 1 is square, the inner region thereof has a square frame-shaped mass due to the formation of the biaxial angular velocity sensor zy and the four acceleration detecting portions 31 to 34. The unit is configured. Next, the acceleration detection unit of the acceleration sensor will be described with reference to FIG. Reference numerals 31 to 34 denote four acceleration detectors, 31 and 33 are x-direction acceleration detectors, and 32
And 34 are y-direction acceleration detectors. Although the position and direction of the acceleration detection unit are different from each other,
Since each configuration itself is the same, the y-direction acceleration detection unit 34 will be described as a representative. Note that, as will be described later, the mass unit 1 is supported in a state in which it floats slightly without contacting the motion sensor common substrate 9. Reference numeral 341 denotes a square hole of the acceleration detection unit formed in the frame of the mass unit 1. A plurality of movable comb electrodes 342 are formed on each of the side surfaces in the y direction of the square hole 341 so as to extend in parallel with each other. The movable comb-shaped electrode 342 is formed to extend in a slightly floating state without contacting the motion sensor common substrate 9. Reference numeral 343 denotes an acceleration detection base, which is formed to project upward from the motion sensor common substrate 9 via an insulating layer. A support pole 344 is formed on the acceleration detecting portion base 343 so as to extend in the y direction on each of the side surfaces in the x direction. A plurality of fixed comb electrodes 345 are formed on each of the side surfaces in the y direction of the support pole 344 and the acceleration detection base 343 in parallel with each other. The plurality of movable comb electrodes 342 and the plurality of fixed comb electrodes 345 are alternately interleaved and arranged to face each other as shown in the figure, and both comb waves eventually constitute a variable capacitance. ing.

【0017】これら複数枚の可動櫛波電極342と複数
枚の固定櫛波電極345の相互間隔についてであるが、
複数枚の可動櫛波電極342の相互間隔は相等しく、複
数枚の固定櫛波電極345の相互間隔は相等しく設定す
る。そして、一方の櫛波電極の各1枚とその両面に隣接
する他方の櫛波電極との間の間隔は相違して配列され
る。即ち、y方向加速度検出部34において、可動櫛波
電極342を固定櫛波電極345に対して中間位置から
下側或は上側に大きく変位し一方の固定櫛波電極345
に極く接近し、他方の固定櫛波電極345とは大きく離
隔した状態に設置する。x方向加速度検出部31および
x方向加速度検出部33においては、可動櫛波電極34
2を固定櫛波電極345に対して中間位置から左側或は
右側に大きく変位し一方の固定櫛波電極345に極く接
近し、他方の固定櫛波電極345とは大きく離隔した状
態に設置する。可動櫛波電極342と固定櫛波電極34
5の相互間隔をこの通りに設定することにより、可動櫛
波電極342が接近する固定櫛波電極345に更に接近
すると両電極間の静電容量は増加するが、固定櫛波電極
345から離隔せしめると両電極間の静電容量は減少す
る。
The mutual spacing between the plurality of movable comb electrodes 342 and the plurality of fixed comb electrodes 345 will be described.
The intervals between the plurality of movable comb electrodes 342 are set equal, and the intervals between the fixed comb electrodes 345 are set equal. Then, the intervals between each one of the one comb electrodes and the other comb electrodes adjacent to both sides thereof are arranged differently. That is, in the y-direction acceleration detecting section 34, the movable comb electrode 342 is largely displaced downward or upward from the intermediate position with respect to the fixed comb electrode 345, and one of the fixed comb electrodes 345 is displaced.
Are disposed very close to the other fixed comb wave electrode 345. In the x-direction acceleration detector 31 and the x-direction acceleration detector 33, the movable comb electrode 34
2 is largely displaced leftward or rightward from the intermediate position with respect to the fixed comb electrode 345, is located very close to one fixed comb electrode 345, and is largely separated from the other fixed comb electrode 345. . The movable comb electrode 342 and the fixed comb electrode 34
By setting the mutual intervals of the electrodes 5 in this manner, the electrostatic capacitance between the movable comb electrodes 342 increases as the movable comb electrodes 342 further approach the fixed comb electrodes 345, but the movable comb electrodes 342 are separated from the fixed comb electrodes 345. And the capacitance between the two electrodes decreases.

【0018】更に、可動櫛波電極342と固定櫛波電極
345の間の上下方向であるz方向の重なりについて
は、可動櫛波電極342を固定櫛波電極345に対して
z方向である上方或いは下方に変位して対向設定する。
即ち、可動櫛波電極342を固定櫛波電極345に対し
て正のz方向に変位して対向設定すると、可動櫛波電極
342が加速度により正のz方向変位すると両電極間の
静電容量は減少する一方負のz方向に変位すると両電極
間の静電容量は増加する。可動櫛波電極342を固定櫛
波電極345に対して負のz方向に変位して対向設定す
ると、可動櫛波電極342が加速度により負のz方向に
変位すると両電極間の静電容量は減少する一方、正のz
方向に変位すると両電極間の静電容量は増加する。
Furthermore, regarding the overlap in the z direction, which is the vertical direction, between the movable comb electrode 342 and the fixed comb electrode 345, the movable comb electrode 342 is positioned above the fixed comb electrode 345 in the z direction. It is displaced downward and is set to face.
That is, when the movable comb electrode 342 is displaced in the positive z direction and is set to face the fixed comb electrode 345, when the movable comb electrode 342 is displaced in the positive z direction by acceleration, the capacitance between the two electrodes becomes While decreasing, displacement in the negative z-direction increases the capacitance between the two electrodes. When the movable comb electrode 342 is displaced in the negative z direction with respect to the fixed comb electrode 345 and is set to face the fixed comb electrode 345, when the movable comb electrode 342 is displaced in the negative z direction by acceleration, the capacitance between both electrodes decreases. While the positive z
The displacement in the direction increases the capacitance between the two electrodes.

【0019】図2(b)を参照して加速度センサの矩形
波状の質量部支持体について説明する。質量部支持体2
1に着目して説明するに、211および212は質量部
基台を示し、運動センサ共通基板9から上に少し突出し
て形成されている。矩形波状に延伸構成されている質量
部支持体21は運動センサ共通基板9に接触することな
く少し浮上した状態において基台結合部213および2
14を介してこれら質量部基台に取り付けられている。
質量部支持体21は、更に、その中間部において質量部
結合部215を介して質量部1に結合している。結局、
質量部1は質量部結合部215、質量部支持体21、基
台結合部213および基台結合部214を介して、質量
部基台211および質量部基台212により運動センサ
共通基板9から浮上した状態に保持されていることにな
る。質量部支持体22ないし質量部支持体24も同様に
質量部1の保持に参画している。
Referring to FIG. 2B, a description will be given of the rectangular wave mass support of the acceleration sensor. Mass support 2
Focusing on 1, reference numerals 211 and 212 denote mass bases, which are formed to slightly protrude from the motion sensor common substrate 9. The mass support 21 extending in the form of a rectangular wave is supported by the base coupling portions 213 and 2 in a state where the mass support 21 slightly floats without contacting the motion sensor common substrate 9.
14 and attached to these mass bases.
The mass support 21 is further coupled to the mass 1 via a mass coupling 215 at an intermediate portion thereof. After all,
The mass unit 1 floats from the motion sensor common board 9 by the mass unit base 211 and the mass unit base 212 via the mass unit coupling unit 215, the mass unit support 21, the base coupling unit 213, and the base coupling unit 214. It will be kept in the state where it was done. Mass support 22 to mass support 24 also participate in retaining mass 1.

【0020】(加速度センサの動作)ここで、加速度セ
ンサの動作について説明する。xの正方向に加速度が印
加されたものとすると、質量部1には運動センサ共通基
板9を基準として左向きの慣性力が加えられる。質量部
1に左向きの慣性力が加えられると、矩形波状の質量部
支持体21ないし質量部支持体24が変形し、質量部1
は左向きに変位するに到る。質量部1が左向きに変位す
ることにより、x方向加速度検出部31およびx方向加
速度検出部33において、可動櫛波電極342は左向き
に変位することにより可動櫛波電極342と固定櫛波電
極345より成る可変静電容量は増加或いは減少する。
このx方向加速度検出部双方の可変静電容量の増加或い
は減少に基づいてxの正方向に加速度が印加されたもの
と認識することができる。
(Operation of Acceleration Sensor) Here, the operation of the acceleration sensor will be described. Assuming that acceleration is applied in the positive direction of x, a leftward inertial force is applied to the mass unit 1 with respect to the motion sensor common substrate 9. When a leftward inertial force is applied to the mass unit 1, the rectangular wave-shaped mass unit supports 21 to 24 are deformed, and the mass unit 1 is deformed.
Is displaced to the left. When the mass unit 1 is displaced to the left, the movable comb electrode 342 is displaced to the left in the x-direction acceleration detection unit 31 and the x-direction acceleration detection unit 33, so that the movable comb electrode 342 and the fixed comb electrode 345 displace. The resulting variable capacitance increases or decreases.
It can be recognized that acceleration has been applied in the positive x direction based on the increase or decrease in the variable capacitance of both the x-direction acceleration detectors.

【0021】xの負方向に加速度が印加されたものとす
ると、質量部1には運動センサ共通基板9を基準として
右向きの慣性力が加えられる。質量部1に右向きの慣性
力が加えられると、矩形波状の質量部支持体21ないし
質量部支持体24が変形し、質量部1は右向きに変位す
るに到る。質量部1が右向きに変位することにより、x
方向加速度検出部31およびx方向加速度検出部33に
おいて、可動櫛波電極342は右向きに変位することに
より可動櫛波電極342と固定櫛波電極345より成る
可変静電容量は増加或いは減少する。このx方向加速度
検出部双方の可変静電容量の増加或いは減少に基づいて
xの負方向に加速度が印加されたものと認識することが
できる。
Assuming that acceleration is applied in the negative direction of x, a rightward inertial force is applied to the mass unit 1 with respect to the motion sensor common substrate 9. When a rightward inertial force is applied to the mass 1, the rectangular wave-shaped mass support 21 to 24 are deformed, and the mass 1 is displaced rightward. When the mass unit 1 is displaced rightward, x
In the directional acceleration detecting section 31 and the x-directional acceleration detecting section 33, the movable comb electrode 342 is displaced rightward, so that the variable capacitance composed of the movable comb electrode 342 and the fixed comb electrode 345 increases or decreases. It can be recognized that acceleration has been applied in the negative x direction based on the increase or decrease in the variable capacitance of both the x-direction acceleration detectors.

【0022】y正方向に加速度が印加された場合におい
ても、同様に、y方向加速度検出部32およびy方向加
速度検出部34の双方における可変静電容量の増加或い
は減少を検出することにより、y方向に印加された加速
度を認識することができる。z方向に加速度が印加され
た場合について説明するに、可動櫛波電極342を固定
櫛波電極345に対してz正方向に変位して対向設定す
ると、可動櫛波電極342が加速度によりz正方向に変
位すると両電極間の静電容量は減少する一方z負方向に
変位すると両電極間の静電容量は増加する。可動櫛波電
極342を固定櫛波電極345に対してz負方向に変位
して対向設定すると、可動櫛波電極342が加速度によ
りz負方向に変位すると両電極間の静電容量は減少する
一方、z負方向に変位すると両電極間の静電容量は増加
する。これにより、加速度の検出測定をすることができ
る。
Similarly, when acceleration is applied in the y-positive direction, the increase or decrease of the variable capacitance in both the y-direction acceleration detection unit 32 and the y-direction acceleration detection unit 34 is detected. The acceleration applied in the direction can be recognized. A case where acceleration is applied in the z direction will be described. When the movable comb electrode 342 is displaced in the positive z direction and is set to face the fixed comb electrode 345, the movable comb electrode 342 is moved in the positive z direction by acceleration. , The capacitance between the two electrodes decreases, while the displacement in the negative z direction increases the capacitance between the two electrodes. If the movable comb electrode 342 is displaced in the z-negative direction with respect to the fixed comb electrode 345 and set to face the fixed comb-wave electrode 345, when the movable comb-wave electrode 342 is displaced in the z-negative direction by acceleration, the capacitance between both electrodes decreases. , Z, the capacitance between both electrodes increases. As a result, the acceleration can be detected and measured.

【0023】(角速度センサの構成)図3を参照して角
速度センサについて説明する。4は十字状可動片を示
す。十字状可動片4には十字状溝40が十字状可動片4
を上下方向に貫通して形成されている。42は可動片固
定部であり、運動センサ共通基板9から上に少し突出し
て一体的に形成されている。十字状の可動片支持体41
は可動片固定部42から十字状に一体的に延伸形成され
ており、十字状可動片4先端部の十字状溝40側と可動
片固定部42との間を運動センサ共通基板9から浮上し
た状態において連結している。即ち、可動片固定部42
は、十字状の可動片支持体41を中心として、十字状可
動片4を中立状態に保持している。
(Configuration of Angular Velocity Sensor) The angular velocity sensor will be described with reference to FIG. Reference numeral 4 denotes a cross-shaped movable piece. A cross-shaped groove 40 is formed in the cross-shaped movable piece 4.
Are formed in the vertical direction. Reference numeral 42 denotes a movable piece fixing portion, which is formed so as to protrude slightly upward from the motion sensor common substrate 9 and is integrally formed therewith. Cross-shaped movable piece support 41
Is formed integrally with the movable piece fixing portion 42 so as to extend in a cross shape, and floats from the motion sensor common substrate 9 between the cross-shaped groove 40 at the tip of the cross-shaped movable piece 4 and the movable piece fixing portion 42. Connected in state. That is, the movable piece fixing portion 42
Holds the cross-shaped movable piece 4 in a neutral state around the cross-shaped movable piece support 41.

【0024】43は可動側駆動電極であり、十字状可動
片4の側面から運動センサ共通基板9から浮上した状態
において一体的に円弧状に延伸形成されている。44は
固定側駆動電極であり、固定側駆動電極端子45の側面
から運動センサ共通基板9から浮上した状態において一
体的に円弧状に延伸形成されている。可動側駆動電極4
3と固定側駆動電極44とは、図示される通り、交互に
インターリーブして対向配列され、両電極により結局可
変静電容量を構成している。
Reference numeral 43 denotes a movable drive electrode, which is integrally extended in an arc shape while floating from the motion sensor common substrate 9 from the side surface of the cross-shaped movable piece 4. Reference numeral 44 denotes a fixed-side drive electrode, which is integrally extended in an arc shape while floating from the motion sensor common substrate 9 from the side surface of the fixed-side drive electrode terminal 45. Movable drive electrode 4
As shown, the 3 and the fixed-side drive electrodes 44 are alternately interleaved and arranged to face each other, and the two electrodes eventually constitute a variable capacitance.

【0025】十字状可動片4の先端部の上側にはモニタ
電極5が形成されると共に、その下側には検出電極6が
形成されている。ここで、モニタ電極5は運動センサ静
止状態において十字状可動片4の先端部との間に間隔を
有して設定される。モニタ電極端子51は絶縁膜7を介
して運動センサ共通基板9に接続している。検出電極端
子61は運動センサ共通基板9に直接形成されている。
A monitor electrode 5 is formed above the distal end of the cross-shaped movable piece 4, and a detection electrode 6 is formed below it. Here, the monitor electrode 5 is set to have an interval between the monitor electrode 5 and the tip of the cross-shaped movable piece 4 in the motion sensor stationary state. The monitor electrode terminal 51 is connected to the motion sensor common substrate 9 via the insulating film 7. The detection electrode terminal 61 is formed directly on the motion sensor common substrate 9.

【0026】ここで、角速度センサの動作について説明
する。固定側駆動電極端子45と基準電位点を構成する
例えば可動片固定部42との間に交流駆動電圧を印加す
る。なお、この交流駆動電圧の印加の仕方については、
説明を簡略化する見地から固定側駆動電極端子45の何
れか1個と可動片固定部42との間に交流駆動電圧を印
加した場合を例として説明する。
Here, the operation of the angular velocity sensor will be described. An AC drive voltage is applied between the fixed-side drive electrode terminal 45 and, for example, the movable piece fixed portion 42 forming the reference potential point. As for the method of applying the AC drive voltage,
From the viewpoint of simplifying the description, a case where an AC drive voltage is applied between any one of the fixed-side drive electrode terminals 45 and the movable piece fixing portion 42 will be described as an example.

【0027】(角速度センサの動作)固定側駆動電極端
子45と可動片固定部42との間に交流駆動電圧を印加
すると、可動側駆動電極43と固定側駆動電極44との
間に交流駆動電圧が印加されることにより、両電極間に
吸引力および反発力が周期的に交互に作用する。その結
果、十字状可動片4の相隣接する2片は可動片固定部4
2を中心として周期的に交互に接近および離反する振動
をするに到る。交流駆動電圧の周波数を調整してこの振
動を共振状態にすることができる。即ち、x方向に延伸
する十字状可動片4の片およびy方向に延伸する十字状
可動片4の片の何れも可動片固定部42を中心として水
平方向に屈曲振動をするに到る。
(Operation of Angular Velocity Sensor) When an AC drive voltage is applied between the fixed drive electrode terminal 45 and the movable piece fixed portion 42, the AC drive voltage is applied between the movable drive electrode 43 and the fixed drive electrode 44. Is applied, a suction force and a repulsive force act between the two electrodes periodically and alternately. As a result, two adjacent pieces of the cross-shaped movable piece 4 are
The vibrations alternately approach and leave alternately around the center 2. This vibration can be brought into a resonance state by adjusting the frequency of the AC drive voltage. That is, both the piece of the cross-shaped movable piece 4 extending in the x direction and the piece of the cross-shaped movable piece 4 extending in the y direction perform bending vibration in the horizontal direction around the movable piece fixing portion 42.

【0028】以上の通りに十字状可動片4の片が可動片
固定部42を中心として水平方向に屈曲振動している状
態において、x軸方向に時計方向の角速度が入力された
ものとすると、x方向に延伸する十字状可動片4の片に
コリオリ力が発生して作用する結果、その左側のモニタ
電極5および左側の検出電極6の先端部は上向きに変位
する一方、右側モニタ電極5および右側検出電極6側の
先端部は下向きに変位する。左側の先端部が上向きに変
位すると、左側モニタ電極5と左側検出電極6により形
成されていた静電容量は、左側検出電極6とほぼ同電位
にある十字状可動片4の先端部が左側モニタ電極5に接
近することにより増大する。これに対して、右側モニタ
電極5および右側検出電極6により形成されていた静電
容量は、右側検出電極6とほぼ同電位にある十字状可動
片4の先端部が右側モニタ電極5に接近することにより
減少する。左側モニタ電極5と左側検出電極6により形
成されていた静電容量が増大する一方、右側モニタ電極
5および右側検出電極6により形成されていた静電容量
が減少することを検出し、これによりx軸方向に時計方
向の角速度が入力されたものと認識することができる。
As described above, in the state where the piece of the cross-shaped movable piece 4 is bending and vibrating in the horizontal direction about the movable piece fixing portion 42, assuming that the clockwise angular velocity is input in the x-axis direction, As a result of the Coriolis force being generated and acting on the piece of the cross-shaped movable piece 4 extending in the x direction, the distal ends of the left monitor electrode 5 and the left detection electrode 6 are displaced upward, while the right monitor electrode 5 and The tip on the right detection electrode 6 side is displaced downward. When the left end is displaced upward, the capacitance formed by the left monitor electrode 5 and the left detection electrode 6 becomes equal to the left monitor electrode 5 and the left end of the cross-shaped movable piece 4 at substantially the same potential as the left monitor electrode 6. It increases by approaching the electrode 5. On the other hand, the capacitance formed by the right monitor electrode 5 and the right detection electrode 6 is such that the tip of the cross-shaped movable piece 4 having substantially the same potential as the right detection electrode 6 approaches the right monitor electrode 5. It is reduced by It is detected that the capacitance formed by the left monitor electrode 5 and the left detection electrode 6 increases while the capacitance formed by the right monitor electrode 5 and the right detection electrode 6 decreases, whereby x It can be recognized that the clockwise angular velocity has been input in the axial direction.

【0029】x軸方向に反時計方向の角速度が入力され
たものとすると、逆に左側モニタ電極5および左側検出
電極6側の先端部は下向きに変位する一方、右側モニタ
電極5および右側検出電極6側の先端部は上向きに変位
する。左側モニタ電極5と左側検出電極6により形成さ
れていた静電容量が減少する一方、右側モニタ電極5お
よび右側検出電極6により形成されていた静電容量が増
大することを検出し、これによりx軸方向に反時計方向
の角速度が入力されたものと認識することができる。
Assuming that an angular velocity in the counterclockwise direction is input in the x-axis direction, the distal ends of the left monitor electrode 5 and the left detection electrode 6 are displaced downward, while the right monitor electrode 5 and the right detection electrode are displaced downward. The tip on the sixth side is displaced upward. It is detected that the capacitance formed by the left monitor electrode 5 and the left detection electrode 6 decreases while the capacitance formed by the right monitor electrode 5 and the right detection electrode 6 increases. It can be recognized that the angular velocity in the counterclockwise direction has been input in the axial direction.

【0030】y軸方向に時計方向の角速度が入力された
ものとすると、y方向に延伸する十字状可動片4の片に
コリオリ力が発生して作用する結果、その下側モニタ電
極5および下側検出電極6側の先端部は上向きに変位す
る一方、上側モニタ電極5および上側検出電極6側の先
端部は下向きに変位する。この場合、下側モニタ電極5
と下側検出電極6により形成されていた静電容量が増大
する一方、上側モニタ電極5および上側検出電極6によ
り形成されていた静電容量が減少することを検出し、こ
れによりy軸方向に時計方向の角速度が入力されたもの
と認識することができる。
Assuming that a clockwise angular velocity is input in the y-axis direction, a Coriolis force is generated and acts on one of the cross-shaped movable pieces 4 extending in the y-direction, so that the lower monitor electrode 5 and the lower The tip on the side detection electrode 6 side is displaced upward, while the tip on the upper monitor electrode 5 and the upper detection electrode 6 side is displaced downward. In this case, the lower monitor electrode 5
It is detected that the capacitance formed by the upper monitor electrode 5 and the upper detection electrode 6 decreases while the capacitance formed by the lower detection electrode 6 and the lower detection electrode 6 increases. It can be recognized that the clockwise angular velocity has been input.

【0031】y軸方向に反時計方向の角速度が入力され
たものとすると、逆に下側モニタ電極5および下側検出
電極6側の先端部は下向きに変位する一方、上側モニタ
電極5および上側検出電極6側の先端部は上向きに変位
する。下側モニタ電極5と下側検出電極6により形成さ
れていた静電容量が減少する一方、上側モニタ電極5お
よび上側検出電極6により形成されていた静電容量が増
大することを検出し、これによりy軸方向に反時計方向
の角速度が入力されたものと認識することができる。
Assuming that a counterclockwise angular velocity is input in the y-axis direction, the distal ends of the lower monitor electrode 5 and the lower detection electrode 6 are displaced downward, while the upper monitor electrode 5 and the upper monitor electrode 5 are displaced downward. The tip on the detection electrode 6 side is displaced upward. It is detected that while the capacitance formed by the lower monitor electrode 5 and the lower detection electrode 6 decreases, the capacitance formed by the upper monitor electrode 5 and the upper detection electrode 6 increases. Thus, it can be recognized that the angular velocity in the counterclockwise direction has been input in the y-axis direction.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上の通りであって、この発明は、半導
体基板に加速度センサの質量部が角速度センサを囲む四
辺形枠形に角速度センサおよび加速度センサを形成する
ことにより、加速度検出部においてその質量部を大きく
とることができるに到り、それだけ加速度の検出精度を
向上することができる。
As described above, according to the present invention, the mass sensor of the acceleration sensor is formed on the semiconductor substrate in the form of a quadrangular frame surrounding the angular velocity sensor. As the mass can be increased, the acceleration detection accuracy can be improved accordingly.

【0033】そして、四辺形枠形の質量部を矩形波状に
延伸構成される質量部支持体により運動センサ共通基板
から浮上した状態に保持し、この質量部支持体を運動セ
ンサ共通基板から上に少し突出して形成される質量部基
台に支持し、この質量部支持体を質量部の四辺形枠形の
各辺に対して結合することにより、質量部は適正に支持
されると共に、印加される加速度に即応するに到る。
Then, the quadrangular frame-shaped mass is held in a state of floating above the motion sensor common substrate by a mass support extending in a rectangular wave shape, and the mass support is raised from the motion sensor common substrate. By supporting the mass part base, which is formed slightly projecting, and connecting this mass part support to each side of the quadrangular frame of the mass part, the mass part is properly supported and applied. It responds quickly to acceleration.

【0034】また、一方の櫛波電極の各1枚とその両面
に隣接する他方の櫛波電極との間の間隔を相違せしめる
と共に、一方の櫛波電極を他方の櫛波電極に対してz方
向に変位して対向設定することにより、3軸方向の加速
度センサを容易に構成することができる。
Further, the interval between each one of the one comb electrodes and the other comb electrodes adjacent to both sides thereof is made different, and one of the comb electrodes is placed at a distance z with respect to the other. The three-axis acceleration sensor can be easily configured by displacing in the direction and setting the facing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例を上から視たところを示す図。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment viewed from above.

【図2】図1における一部を拡大して示した斜視図。FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a part of FIG. 1;

【図3】図1における角速度センサの斜視図。FIG. 3 is a perspective view of the angular velocity sensor in FIG. 1;

【図4】従来例を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating a conventional example.

【図5】検出回路を説明する図。FIG. 5 illustrates a detection circuit.

【図6】図4の一部を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a part of FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 質量部 21ないし24 質量部支持体 211、212 質量部基台 213、214 基台結合部 215 質量部結合部 25 接地電極 31、33 x方向加速度検出部 32、34 y方向加速度検出部 341 加速度検出部四角孔 342 可動櫛波電極 343 加速度検出部基台 344 支持極 345 固定櫛波電極 4 十字状可動片 40 十字状溝 41 可動片支持体 42 可動片固定部 43 可動側駆動電極 44 固定側駆動電極 45 固定側駆動電極端子 5 モニタ電極 51 モニタ電極端子 6 検出電極 61 検出電極端子 7 絶縁膜 9 運動センサ共通基板 ac 加速度センサ jy 角速度センサ Reference Signs List 1 mass part 21 to 24 mass part support 211, 212 mass part base 213, 214 base coupling part 215 mass part coupling part 25 ground electrode 31, 33 x-direction acceleration detection part 32, 34 y-direction acceleration detection part 341 acceleration Detection unit square hole 342 Movable comb wave electrode 343 Acceleration detection unit base 344 Support pole 345 Fixed comb wave electrode 4 Cross-shaped movable piece 40 Cross-shaped groove 41 Movable piece support 42 Movable piece fixed part 43 Movable drive electrode 44 Fixed side Drive electrode 45 Fixed-side drive electrode terminal 5 Monitor electrode 51 Monitor electrode terminal 6 Detection electrode 61 Detection electrode terminal 7 Insulating film 9 Motion sensor common board ac Acceleration sensor zy Angular velocity sensor

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板に形成された角速度センサお
よび加速度センサより成る運動センサにおいて、 加速度センサを構成する質量部は角速度センサを囲んで
形成される四辺形枠形のものであることを特徴とする運
動センサ。
1. A motion sensor comprising an angular velocity sensor and an acceleration sensor formed on a semiconductor substrate, wherein a mass portion constituting the acceleration sensor is a quadrangular frame formed around the angular velocity sensor. Motion sensor.
【請求項2】 請求項1に記載される運動センサにおい
て、 四辺形枠形の質量部は矩形波状に延伸構成される質量部
支持体により運動センサ共通基板から浮上した状態に保
持されるものであることを特徴とする運動センサ。
2. The motion sensor according to claim 1, wherein the quadrangular frame-shaped mass portion is held in a state of being floated from the motion sensor common substrate by a mass portion support extending in a rectangular wave shape. A motion sensor, comprising:
【請求項3】 請求項2に記載される運動センサにおい
て、 質量部支持体は運動センサ共通基板から上に少し突出し
て形成される質量部基台に支持されるものであることを
特徴とする運動センサ。
3. The motion sensor according to claim 2, wherein the mass support is supported by a mass base formed to project slightly upward from the motion sensor common substrate. Motion sensor.
【請求項4】 請求項2および請求項3の内の何れかに
記載される運動センサにおいて、 質量部支持体は質量部の四辺形枠形の各辺に対して結合
することを特徴とする運動センサ。
4. The motion sensor according to claim 2, wherein the mass support is coupled to each side of the quadrangular frame of the mass. Motion sensor.
【請求項5】 請求項1ないし請求項4の内の何れかに
記載される運動センサにおいて、 加速度検出部を質量部の四辺形枠に穿設した開孔に形成
したことを特徴とする運動センサ。
5. The motion sensor according to claim 1, wherein the acceleration detecting section is formed in an opening formed in a quadrangular frame of the mass section. Sensor.
【請求項6】 請求項5に記載される運動センサにおい
て、 加速度検出部は可変静電容量型加速度検出部であること
を特徴とする運動センサ。
6. The motion sensor according to claim 5, wherein the acceleration detector is a variable capacitance type acceleration detector.
【請求項7】 請求項6に記載される運動センサにおい
て、 加速度検出部の静電容量を形成する電極面はz方向に平
行に設定されるものであることを特徴とする運動セン
サ。
7. The motion sensor according to claim 6, wherein an electrode surface forming a capacitance of the acceleration detector is set in parallel with the z direction.
【請求項8】 請求項7に記載される運動センサにおい
て、 静電容量を形成する電極は質量部から延伸形成される複
数枚の可動櫛波電極と運動センサ共通基板から突出形成
される加速度検出部基台から延伸形成される複数枚の可
動櫛波電極より成ることを特徴とする運動センサ。
8. The motion sensor according to claim 7, wherein the electrodes forming the capacitance include a plurality of movable comb electrodes extending from the mass part and acceleration detection formed to protrude from the motion sensor common substrate. A motion sensor comprising a plurality of movable comb electrodes extending from a base.
【請求項9】 請求項8に記載される運動センサにおい
て、 電極面をx方向およびz方向に平行に設定される加速度
検出部と電極面をy方向およびz方向に平行に設定され
る加速度検出部とを有することを特徴とする運動セン
サ。
9. The motion sensor according to claim 8, wherein an acceleration detection unit sets the electrode surface parallel to the x direction and the z direction and an acceleration detection unit sets the electrode surface parallel to the y direction and the z direction. And a motion sensor.
【請求項10】 請求項9に記載される運動センサにお
いて、 電極面をx方向およびz方向に平行に設定される加速度
検出部を一対と、電極面をy方向およびz方向に平行に
設定される加速度検出部を一対具備することを特徴とす
る運動センサ。
10. The motion sensor according to claim 9, wherein the electrode surface is set in parallel with the x direction and the z direction, and a pair of acceleration detectors, and the electrode surface is set in parallel with the y direction and the z direction. A motion sensor comprising a pair of acceleration detectors.
【請求項11】 請求項8ないし請求項10の内の何れ
かに記載される運動センサにおいて、 一方の櫛波電極の各1枚とその両面に隣接する他方の櫛
波電極との間の間隔を相違せしめると共に、一方の櫛波
電極を他方の櫛波電極に対してz方向に変位して対向設
定したことを特徴とする運動センサ。
11. The motion sensor according to claim 8, wherein a distance between each one of the one comb electrodes and another comb electrode adjacent to both surfaces thereof. And a comb sensor, wherein one of the comb electrodes is displaced in the z-direction with respect to the other, and is set to face the other.
【請求項12】 請求項1ないし請求項11の内の何れ
かに記載される運動センサにおいて、 角速度センサは可変静電容量型角速度センサであること
を特徴とする運動センサ。
12. The motion sensor according to claim 1, wherein the angular velocity sensor is a variable capacitance type angular velocity sensor.
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Cited By (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000180177A (en) * 1998-12-15 2000-06-30 Mitsumi Electric Co Ltd Rotational-vibration-type gyroscope
JP2003010265A (en) * 2001-06-27 2003-01-14 Microstone Corp Communication terminal apparatus and system
US7004025B2 (en) 2000-06-23 2006-02-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Composite sensor device and method of producing the same
JP2006162314A (en) * 2004-12-03 2006-06-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Compound sensor
JP2006524825A (en) * 2003-04-28 2006-11-02 アナログ ディバイス インコーポレイテッド Microfabricated multi-sensor that provides 2-axis acceleration detection and 1-axis angular velocity detection
JP2006525511A (en) * 2003-04-28 2006-11-09 アナログ ディバイス インコーポレイテッド Six-degree-of-freedom micro-processing multi-sensor
JP2007298385A (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Matsushita Electric Works Ltd Electrostatic capacity sensor
WO2007145113A1 (en) * 2006-06-16 2007-12-21 Sony Corporation Inertial sensor
WO2009078284A1 (en) * 2007-12-19 2009-06-25 Murata Manufacturing Co., Ltd. Angular velocity sensor
EP2075534A1 (en) * 2007-09-19 2009-07-01 Murata Manufacturing Co. Ltd. Composite sensor and acceleration sensor
WO2009087858A1 (en) * 2008-01-07 2009-07-16 Murata Manufacturing Co., Ltd. Angular velocity sensor
JP4633982B2 (en) * 1999-06-22 2011-02-16 旭化成株式会社 Acceleration sensor
JP2012507716A (en) * 2008-10-30 2012-03-29 フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド Transducer with separate sensing in mutually orthogonal directions
WO2013116356A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-08 Fairchild Semiconductor Corporation Mems multi-axis accelerometer electrode structure
DE112011104033T5 (en) 2010-12-06 2013-09-12 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Combined sensor
CN103376102A (en) * 2012-04-12 2013-10-30 快捷半导体(苏州)有限公司 Mems quadrature cancellation and signal demodulation
US8978475B2 (en) 2012-02-01 2015-03-17 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS proof mass with split z-axis portions
US9006846B2 (en) 2010-09-20 2015-04-14 Fairchild Semiconductor Corporation Through silicon via with reduced shunt capacitance
US9069006B2 (en) 2012-04-05 2015-06-30 Fairchild Semiconductor Corporation Self test of MEMS gyroscope with ASICs integrated capacitors
US9095072B2 (en) 2010-09-18 2015-07-28 Fairchild Semiconductor Corporation Multi-die MEMS package
US9094027B2 (en) 2012-04-12 2015-07-28 Fairchild Semiconductor Corporation Micro-electro-mechanical-system (MEMS) driver
US9156673B2 (en) 2010-09-18 2015-10-13 Fairchild Semiconductor Corporation Packaging to reduce stress on microelectromechanical systems
US9246018B2 (en) 2010-09-18 2016-01-26 Fairchild Semiconductor Corporation Micromachined monolithic 3-axis gyroscope with single drive
US9278846B2 (en) 2010-09-18 2016-03-08 Fairchild Semiconductor Corporation Micromachined monolithic 6-axis inertial sensor
US9278845B2 (en) 2010-09-18 2016-03-08 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS multi-axis gyroscope Z-axis electrode structure
US9352961B2 (en) 2010-09-18 2016-05-31 Fairchild Semiconductor Corporation Flexure bearing to reduce quadrature for resonating micromachined devices
US9425328B2 (en) 2012-09-12 2016-08-23 Fairchild Semiconductor Corporation Through silicon via including multi-material fill
US9444404B2 (en) 2012-04-05 2016-09-13 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS device front-end charge amplifier
US9488693B2 (en) 2012-04-04 2016-11-08 Fairchild Semiconductor Corporation Self test of MEMS accelerometer with ASICS integrated capacitors
US9618361B2 (en) 2012-04-05 2017-04-11 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS device automatic-gain control loop for mechanical amplitude drive
US9644963B2 (en) 2013-03-15 2017-05-09 Fairchild Semiconductor Corporation Apparatus and methods for PLL-based gyroscope gain control, quadrature cancellation and demodulation
US10060757B2 (en) 2012-04-05 2018-08-28 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS device quadrature shift cancellation
US10065851B2 (en) 2010-09-20 2018-09-04 Fairchild Semiconductor Corporation Microelectromechanical pressure sensor including reference capacitor
CN111308126A (en) * 2019-12-10 2020-06-19 电子科技大学 Capacitive triaxial accelerometer with mass block increased and manufacturing method thereof
US10697994B2 (en) 2017-02-22 2020-06-30 Semiconductor Components Industries, Llc Accelerometer techniques to compensate package stress

Cited By (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000180177A (en) * 1998-12-15 2000-06-30 Mitsumi Electric Co Ltd Rotational-vibration-type gyroscope
JP4633982B2 (en) * 1999-06-22 2011-02-16 旭化成株式会社 Acceleration sensor
US7004025B2 (en) 2000-06-23 2006-02-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Composite sensor device and method of producing the same
JP2003010265A (en) * 2001-06-27 2003-01-14 Microstone Corp Communication terminal apparatus and system
JP2006524825A (en) * 2003-04-28 2006-11-02 アナログ ディバイス インコーポレイテッド Microfabricated multi-sensor that provides 2-axis acceleration detection and 1-axis angular velocity detection
JP2006525511A (en) * 2003-04-28 2006-11-09 アナログ ディバイス インコーポレイテッド Six-degree-of-freedom micro-processing multi-sensor
JP2006162314A (en) * 2004-12-03 2006-06-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Compound sensor
JP4600345B2 (en) * 2006-04-28 2010-12-15 パナソニック電工株式会社 Capacitive sensor
JP2007298385A (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Matsushita Electric Works Ltd Electrostatic capacity sensor
US8096181B2 (en) 2006-06-16 2012-01-17 Sony Corporation Inertial sensor
JP2007333643A (en) * 2006-06-16 2007-12-27 Sony Corp Inertial sensor
WO2007145113A1 (en) * 2006-06-16 2007-12-21 Sony Corporation Inertial sensor
JP4687577B2 (en) * 2006-06-16 2011-05-25 ソニー株式会社 Inertial sensor
EP2075534A4 (en) * 2007-09-19 2013-05-29 Murata Manufacturing Co Composite sensor and acceleration sensor
EP2075534A1 (en) * 2007-09-19 2009-07-01 Murata Manufacturing Co. Ltd. Composite sensor and acceleration sensor
JP4929489B2 (en) * 2007-12-19 2012-05-09 株式会社村田製作所 Angular velocity sensor
WO2009078284A1 (en) * 2007-12-19 2009-06-25 Murata Manufacturing Co., Ltd. Angular velocity sensor
WO2009087858A1 (en) * 2008-01-07 2009-07-16 Murata Manufacturing Co., Ltd. Angular velocity sensor
US8272267B2 (en) 2008-01-07 2012-09-25 Murata Manufacturing Co., Ltd. Angular velocity sensor
JP4631992B2 (en) * 2008-01-07 2011-02-16 株式会社村田製作所 Angular velocity sensor
JP2012507716A (en) * 2008-10-30 2012-03-29 フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド Transducer with separate sensing in mutually orthogonal directions
US9095072B2 (en) 2010-09-18 2015-07-28 Fairchild Semiconductor Corporation Multi-die MEMS package
US9156673B2 (en) 2010-09-18 2015-10-13 Fairchild Semiconductor Corporation Packaging to reduce stress on microelectromechanical systems
US10050155B2 (en) 2010-09-18 2018-08-14 Fairchild Semiconductor Corporation Micromachined monolithic 3-axis gyroscope with single drive
US9856132B2 (en) 2010-09-18 2018-01-02 Fairchild Semiconductor Corporation Sealed packaging for microelectromechanical systems
US9455354B2 (en) 2010-09-18 2016-09-27 Fairchild Semiconductor Corporation Micromachined 3-axis accelerometer with a single proof-mass
US9352961B2 (en) 2010-09-18 2016-05-31 Fairchild Semiconductor Corporation Flexure bearing to reduce quadrature for resonating micromachined devices
US9246018B2 (en) 2010-09-18 2016-01-26 Fairchild Semiconductor Corporation Micromachined monolithic 3-axis gyroscope with single drive
US9278845B2 (en) 2010-09-18 2016-03-08 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS multi-axis gyroscope Z-axis electrode structure
US9278846B2 (en) 2010-09-18 2016-03-08 Fairchild Semiconductor Corporation Micromachined monolithic 6-axis inertial sensor
US10065851B2 (en) 2010-09-20 2018-09-04 Fairchild Semiconductor Corporation Microelectromechanical pressure sensor including reference capacitor
US9006846B2 (en) 2010-09-20 2015-04-14 Fairchild Semiconductor Corporation Through silicon via with reduced shunt capacitance
US9000543B2 (en) 2010-12-06 2015-04-07 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Combined sensor
DE112011104033B4 (en) * 2010-12-06 2021-04-29 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Combined sensor
DE112011104033T5 (en) 2010-12-06 2013-09-12 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Combined sensor
WO2013116356A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-08 Fairchild Semiconductor Corporation Mems multi-axis accelerometer electrode structure
US9062972B2 (en) 2012-01-31 2015-06-23 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS multi-axis accelerometer electrode structure
CN104105945A (en) * 2012-01-31 2014-10-15 快捷半导体公司 MEMS multi-axis accelerometer electrode structure
US8978475B2 (en) 2012-02-01 2015-03-17 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS proof mass with split z-axis portions
US9599472B2 (en) 2012-02-01 2017-03-21 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS proof mass with split Z-axis portions
US9488693B2 (en) 2012-04-04 2016-11-08 Fairchild Semiconductor Corporation Self test of MEMS accelerometer with ASICS integrated capacitors
US9618361B2 (en) 2012-04-05 2017-04-11 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS device automatic-gain control loop for mechanical amplitude drive
US9444404B2 (en) 2012-04-05 2016-09-13 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS device front-end charge amplifier
US10060757B2 (en) 2012-04-05 2018-08-28 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS device quadrature shift cancellation
US9069006B2 (en) 2012-04-05 2015-06-30 Fairchild Semiconductor Corporation Self test of MEMS gyroscope with ASICs integrated capacitors
US9094027B2 (en) 2012-04-12 2015-07-28 Fairchild Semiconductor Corporation Micro-electro-mechanical-system (MEMS) driver
US9625272B2 (en) 2012-04-12 2017-04-18 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS quadrature cancellation and signal demodulation
CN103376102A (en) * 2012-04-12 2013-10-30 快捷半导体(苏州)有限公司 Mems quadrature cancellation and signal demodulation
CN103376102B (en) * 2012-04-12 2016-02-03 快捷半导体(苏州)有限公司 Eliminate the methods, devices and systems of the quadrature error of MEMS device signal
US9802814B2 (en) 2012-09-12 2017-10-31 Fairchild Semiconductor Corporation Through silicon via including multi-material fill
US9425328B2 (en) 2012-09-12 2016-08-23 Fairchild Semiconductor Corporation Through silicon via including multi-material fill
US9644963B2 (en) 2013-03-15 2017-05-09 Fairchild Semiconductor Corporation Apparatus and methods for PLL-based gyroscope gain control, quadrature cancellation and demodulation
US10697994B2 (en) 2017-02-22 2020-06-30 Semiconductor Components Industries, Llc Accelerometer techniques to compensate package stress
CN111308126A (en) * 2019-12-10 2020-06-19 电子科技大学 Capacitive triaxial accelerometer with mass block increased and manufacturing method thereof

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