JPH11230760A - Semiconductor vibration gyro sensor - Google Patents

Semiconductor vibration gyro sensor

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Publication number
JPH11230760A
JPH11230760A JP10050052A JP5005298A JPH11230760A JP H11230760 A JPH11230760 A JP H11230760A JP 10050052 A JP10050052 A JP 10050052A JP 5005298 A JP5005298 A JP 5005298A JP H11230760 A JPH11230760 A JP H11230760A
Authority
JP
Japan
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diaphragm
electrode
axis
weight
electrodes
Prior art date
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Pending
Application number
JP10050052A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanori Amemori
雅典 雨森
Jun Mizuno
潤 水野
Yoshitaka Kanai
義隆 金井
Nottmayer Kai
ノットマイヤー カイ
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.)
Bosch Corp
Original Assignee
Zexel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Zexel Corp filed Critical Zexel Corp
Priority to JP10050052A priority Critical patent/JPH11230760A/en
Publication of JPH11230760A publication Critical patent/JPH11230760A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce consumption power and enable massproduction by applying Colioli's force due to angular velocity to a weight on a diaphragm, and detecting displacement of the diaphragm which is caused by the Colioli's force, as an electrostatic capacity. SOLUTION: A weight part 3 of a frame body 2 is provided with weights 10a-10d and arranged on a retaining plate member 4 whose bottom part is a diaphragm 12. An electrode part 5 formed in a bottom plate member 6 consists of driving electrodes 19, 20, angular velocity detecting electrodes 21, 22, etc. Each of the electrodes 19-21 are formed at positions almost facing the respective corresponding part positions of the diaphragm 12. When an AC signal as a driving signal is applied to the driving electrodes 19, 20, the weights 10a-10d are vibrated together with the diaphragm 12 by the action of an electrostatic force. In this state, when a rotating force acts around a Z axis, Colioli's force is generated in the weights 10a-10d, displacement of the diaphragm 12 is generated, and electrostatic capacities between the detecting electrodes 21, 22 and the corresponding diaphragm 12 are changed. An angular velocity around the Z axis can be measured from the absolute value of difference between the respective electrostatic capacity values of the detecting electrodes 21 and 22.

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】本発明は、いわゆるコリオリ
力の発生を検知して、角速度等の計測を可能とした振動
ジャイロセンサに係り、特に、計測能力の拡大を図った
ものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibrating gyro sensor capable of detecting an occurrence of a so-called Coriolis force and capable of measuring an angular velocity and the like, and more particularly to a vibrating gyro sensor having an expanded measuring capability.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のセンサとしては、例え
ば、特開平7−301536号公報に示されたように、
いわゆる音叉振動子を設けると共に、この音叉振動子の
平面部分に磁気抵抗素子を配設し、音叉振動子を振動さ
せた状態において、振動子の長手軸方向を中心とした回
転力が作用した際に、音叉振動子に生ずるコリオリの力
に起因する捩れ振動によって、磁気抵抗素子の抵抗値の
変化を検出することで、角速度の計測を可能としたもの
が公知・周知となっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of sensor, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-301536,
When a so-called tuning fork vibrator is provided, and a magnetoresistive element is disposed on a plane portion of the tuning fork vibrator, and when the tuning fork vibrator is vibrated, when a rotational force acts around the longitudinal axis direction of the vibrator. In addition, there has been known and well-known an apparatus which is capable of measuring an angular velocity by detecting a change in a resistance value of a magnetoresistive element by torsional vibration caused by Coriolis force generated in a tuning fork vibrator.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来のセンサの場合、一つの軸回りにおける角速
度の計測ができるだけであるので、例えば、車両等の装
置において、角速度の他に、加速度を測定したい場合に
は、加速度測定用のセンサを別個に設ける必要が生ず
る。また、複数の軸、例えば、各々互いに直交する3軸
における角度度の測定を望む場合にも、測定を所望する
軸毎に専用のセンサを設ける必要が生じ、設定スペース
の拡大を余儀なくされ、特に、車両のように、狭い設置
スペースに種々の部品等が配置されなければならないよ
うなものにおいては、設置スペースの拡大は解決容易な
問題ではない。さらに、複数のセンサを設けることは、
装置の高価格化を招くこととなるという問題がある。
However, in the case of the conventional sensor as described above, since the angular velocity around one axis can be measured only, for example, in an apparatus such as a vehicle, acceleration is measured in addition to the angular velocity. If measurement is desired, it is necessary to provide a separate sensor for measuring acceleration. In addition, even when it is desired to measure the degree of angle in a plurality of axes, for example, three axes that are orthogonal to each other, it is necessary to provide a dedicated sensor for each of the axes for which measurement is desired. In a vehicle or the like in which various components and the like must be arranged in a narrow installation space, the expansion of the installation space is not an easy problem. Further, providing a plurality of sensors,
There is a problem that the price of the device is increased.

【0004】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、一つのセンサで角速度と加速度の計測が可能で、し
かも量産性に富む半導体振動ジャイロセンサを提供する
ものである。また、本発明の他の目的は、複数の軸にお
ける角速度の計測が可能で、しかも量産性に富む半導体
振動ジャイロセンサを提供することにある。さらに、本
発明の他の目的は、消費電力が小さくて済む半導体振動
ジャイロセンサを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a semiconductor vibrating gyro sensor capable of measuring angular velocity and acceleration with a single sensor and having high productivity. It is another object of the present invention to provide a semiconductor vibrating gyro sensor capable of measuring angular velocities on a plurality of axes and having high productivity. Still another object of the present invention is to provide a semiconductor vibrating gyro sensor that requires low power consumption.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
る半導体振動ジャイロセンサは、半導体部材から形成さ
れたダイアフラムと、前記ダイアフラムに対向して設け
られ、所定の励振信号がそれぞれ印加される2つの駆動
電極と、前記ダイアフラムに対向して設けられ、前記ダ
イアフラムとの間の静電容量が検出される2つの角速度
検出用電極と、前記ダイアフラムの前記2つの駆動電極
及び前記2つの角速度検出用電極との対向面と反対側の
面上に設けられた4つの錘とを具備してなり、前記2つ
の駆動電極にそれぞれ励振信号が印加された状態におい
て、前記ダイアフラムと前記2つの駆動電極及び前記2
つの角速度検出用電極との対向方向に対して直交する方
向に沿った軸を中心に回転力が作用した際における前記
2つの角速度用検出電極と前記ダイアフラムとの間に得
られる静電容量の変化に基づいて角速度を計測可能とし
たものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor vibrating gyro sensor provided with a diaphragm formed of a semiconductor member and opposed to the diaphragm, to which a predetermined excitation signal is applied. Two drive electrodes, two angular velocity detection electrodes provided opposite to the diaphragm, and detecting capacitance between the two electrodes, and the two drive electrodes and the two angular velocity detection of the diaphragm And four weights provided on a surface opposite to the surface facing the application electrode, and the diaphragm and the two drive electrodes are provided in a state where an excitation signal is applied to each of the two drive electrodes. And said 2
Change in capacitance obtained between the two angular velocity detection electrodes and the diaphragm when a rotational force acts on an axis along a direction orthogonal to the direction facing the two angular velocity detection electrodes The angular velocity can be measured based on

【0006】かかる構成は、特に、2つの駆動電極に所
定の励振信号を印加した状態において、ダイアフラムと
電極の対向方向に沿った軸を中心に回転力が生じた際
に、錘に作用するコリオリの力によるダイアフラムの変
位に着目したものである。すなわち、4つの錘を適宜な
配置とすることで、2つを一組として、それぞれが丁度
音叉型振動子として、コリオリ力により振動し、ダイア
フラムが変位し、その変位は、そのダイアフラムの部位
と対向する位置に配置された電極との静電容量変化とし
て捉えることができ、その変化は、回転力すなわち、角
速度の大きさに応じたものとなるため、角速度の検出が
可能となるものである。
[0006] Such a configuration is particularly advantageous in that when a predetermined excitation signal is applied to the two drive electrodes, when a rotational force is generated about an axis along the direction in which the diaphragm and the electrode face each other, Coriolis acting on the weight is applied. This focuses on the displacement of the diaphragm caused by the force. In other words, by appropriately arranging the four weights, the two are grouped together, each of which is just a tuning fork vibrator, vibrates by Coriolis force, and the diaphragm is displaced. It can be regarded as a change in capacitance between the electrodes disposed at the opposing positions, and the change depends on the rotational force, that is, the magnitude of the angular velocity, so that the angular velocity can be detected. .

【0007】請求項4記載の発明に係る半導体振動ジャ
イロは、半導体部材から形成されたダイアフラムと、前
記ダイアフラムに対向して設けられ、所定の励振信号が
印加される駆動電極と、前記駆動電極の周囲において所
定の間隔を隔てて、前記ダイアフラムに対向するように
配設された一組のX軸検出電極と、前記駆動電極の周囲
において所定の間隔を隔て、前記一組のX軸検出電極が
配設された方向に対して直交する方向において前記ダイ
アフラムに対向するように配設された一組のY軸検出電
極と、前記一組のX軸検出電極及び前記一組のY軸検出
電極の各電極の一方の脇にそれぞれ配設された4つの第
1のZ軸検出電極と、前記一組のX軸検出電極及び前記
一組のY軸検出電極の各電極の前記第1のZ軸検出電極
が配設されたと反対側の前記各電極の脇にそれぞれ配設
された4つの第2のZ軸検出電極と、前記ダイアフラム
の前記駆動電極、前記一組のX軸検出電極、前記一組の
Y軸検出電極、前記4つの第1のZ軸検出電極及び前記
4つの第2のZ軸検出電極との対向面と反対側の面上に
配設された4つの錘とを具備してなり、前記駆動電極に
励振信号が印加された状態において、前記一組のY軸検
出電極が配設された方向に沿った第1の軸を中心とする
回転力が作用した場合に、前記一組のX軸検出電極と前
記ダイアフラムとの間の静電容量の変化量に基づいて前
記第1の軸を中心として作用した角速度の計測を可能と
し、前記一組のX軸検出電極が配設された方向に沿った
第2の軸を中心とする回転力が作用した場合に、前記一
組のY軸検出電極と前記ダイアフラムとの間の静電容量
の変化量に基づいて前記第2の軸を中心として作用した
角速度の計測を可能とし、前記ダイアフラムを含む面に
直交する方向に沿った第3の軸を中心とする回転力が作
用した場合に、前記ダイアフラムと前記4つの第1のZ
軸検出検出電極との間の静電容量と、前記ダイアフラム
と前記4つの第2のZ軸検出電極との間の静電容量との
変化量に基づいて前記第3の軸を中心として作用した角
速度の計測を可能としたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor vibrating gyroscope comprising: a diaphragm formed of a semiconductor member; a drive electrode provided to face the diaphragm, to which a predetermined excitation signal is applied; A set of X-axis detection electrodes arranged so as to face the diaphragm at a predetermined interval around the periphery, and the set of X-axis detection electrodes are arranged at a predetermined interval around the drive electrode. A set of Y-axis detection electrodes arranged to face the diaphragm in a direction orthogonal to the arrangement direction, and a set of the X-axis detection electrodes and the set of Y-axis detection electrodes. Four first Z-axis detection electrodes respectively arranged on one side of each electrode, and the first Z-axis of each of the set of X-axis detection electrodes and the set of Y-axis detection electrodes When the detection electrode is Four second Z-axis detection electrodes respectively disposed beside the respective electrodes on the side, the drive electrode of the diaphragm, the set of X-axis detection electrodes, the set of Y-axis detection electrodes, And four weights disposed on a surface opposite to a surface facing the four first Z-axis detection electrodes and the four second Z-axis detection electrodes, and exciting the drive electrodes. In a state where a signal is applied, when a rotational force about a first axis along the direction in which the set of Y-axis detection electrodes is applied acts on the set of X-axis detection electrodes, It is possible to measure an angular velocity acting on the first axis based on the amount of change in capacitance between the diaphragm and the diaphragm, and to measure the angular velocity acting along the direction in which the set of X-axis detection electrodes is provided. When a rotational force about the second axis acts, the set of Y-axis detection electrodes and the diaphragm Measurement of the angular velocity acting on the second axis as a center based on the amount of change in capacitance between the third axis and the third axis along a direction orthogonal to the plane including the diaphragm When a rotational force acts, the diaphragm and the four first Zs
Acted around the third axis based on the amount of change between the capacitance between the axis detection detection electrode and the capacitance between the diaphragm and the four second Z-axis detection electrodes. This makes it possible to measure angular velocity.

【0008】かかる構成は、特に、駆動電極に所定の励
振信号を印加し、4つの錘を所定の振動状態にした場合
において、全体に所定の軸を中心とした回転力が作用し
た際に、錘に作用するコリオリの力によるダイアフラム
の変位に着目したものである。すなわち、4つの錘を適
宜な配置とすることで、2つを一組として、それぞれが
丁度音叉型振動子として、コリオリ力により振動し、ダ
イアフラムが変位し、その変位は、そのダイアフラムの
部位と対向する位置に配置された電極との静電容量変化
として捉えることができ、その変化は、回転力すなわ
ち、角速度の大きさに応じたものとなるため、角速度の
検出が可能となるものである。特に、直交する3軸のそ
れぞれにおける角速度が可能となるように、電極を配置
して3軸方向での角速度の計測を可能とした点に特徴を
有するものである。
[0008] Such a configuration is particularly advantageous when a predetermined excitation signal is applied to the drive electrode and the four weights are brought into a predetermined vibration state, and when a rotational force about a predetermined axis acts on the whole, It focuses on the displacement of the diaphragm due to the Coriolis force acting on the weight. In other words, by appropriately arranging the four weights, the two are grouped together, each of which is just a tuning fork vibrator, vibrates by Coriolis force, and the diaphragm is displaced. It can be regarded as a change in capacitance between the electrodes disposed at the opposing positions, and the change depends on the rotational force, that is, the magnitude of the angular velocity, so that the angular velocity can be detected. . In particular, the present invention is characterized in that electrodes are arranged so that angular velocities in three orthogonal directions can be measured so that angular velocities in three orthogonal axes are possible.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る半導体振動ジャイロセンサについて、図1乃至図30
を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する部材、配
置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の
範囲内で種々改変することができるものである。最初
に、第1の例について、図1乃至図14を参照しつつ説
明する。この第1の例における半導体振動ジャイロセン
サS1は、まず、概括的にその構造を述べれば、例えば
シリコン等の半導体部材を用いてなる平板状の上板部材
1と、例えばガラス等の非導電部材を用いてなる枠体2
と、この枠体2の内側に配設される錘部3と、例えばシ
リコン等の半導体部材を用いてなる支持板部材4と、例
えばガラス等の非導電部材を用いてなり、電極部5が形
成されてなる底板部材6とに大別されなるもので、いわ
ゆる4層構造に形成されたものとなっている(図1参
照)。
FIG. 1 to FIG. 30 show a semiconductor vibrating gyro sensor according to an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. The members, arrangements, and the like described below do not limit the present invention, and can be variously modified within the scope of the present invention. First, a first example will be described with reference to FIGS. The semiconductor vibrating gyro sensor S1 in the first example has a flat upper plate member 1 made of a semiconductor member such as silicon and a non-conductive member such as glass, for example. Frame 2 using
And a weight portion 3 disposed inside the frame 2, a support plate member 4 using a semiconductor member such as silicon, and a non-conductive member such as glass, for example. It is roughly divided into the bottom plate member 6 formed and has a so-called four-layer structure (see FIG. 1).

【0010】以下、詳述すれば、まず、錘部3は、ガラ
スを用いてなる四面体、より具体的には、例えば、立方
体状に形成されてなる4つの第1乃至第4の錘10a〜
10dを具備し、これら第1乃至第4の錘10a〜10
dが支持板部材4に次述するようにして配設されてなる
ものである(図2参照)。なお、便宜上、図2に示され
た支持板部材4の奥行き方向をX軸方向、図2において
支持板部材4の紙面左右方向をY軸方向、そして、これ
らX,Y軸方向に対して直交する方向Z軸方向と、それ
ぞれ定義する(図2参照)。最初に、支持板部材4につ
いて説明すれば、この支持板部材4は、シリコンを用い
て、外観が大凡平板状に形成されてなるもので、一方の
平面部分には、その底部が一部を除いて薄膜状となるよ
うに平面形状(XY平面上に現れる形状)が略正方形状
の凹部11が形成されており、底部はダイアフラム12
となっている(図1及び図2参照)。
More specifically, first, the weight portion 3 is formed of a tetrahedron made of glass, more specifically, for example, four first to fourth weights 10a formed in a cubic shape. ~
10d, and these first to fourth weights 10a to 10a
d is disposed on the support plate member 4 as described below (see FIG. 2). For convenience, the depth direction of the support plate member 4 shown in FIG. 2 is the X-axis direction, the horizontal direction of the support plate member 4 in FIG. 2 is the Y-axis direction, and the X and Y axis directions are orthogonal to each other. Direction is defined as the Z-axis direction (see FIG. 2). First, the support plate member 4 will be described. The support plate member 4 is formed by using silicon and has an approximately flat plate-like appearance. A recess 11 having a substantially square planar shape (a shape appearing on the XY plane) is formed so as to have a thin film shape except for a diaphragm 12 at the bottom.
(See FIGS. 1 and 2).

【0011】また、この凹部11の底部の一部には、シ
リコンが削除されることなくそのまま残されて、4つの
第1乃至第4の錘支持部13a〜13dが形成されてい
る。すなわち、第1乃至第4の錘支持部13a〜13d
は、この第1の例においては、その縦断面形状(ZY平
面に現れる形状)が、例えば図1に示されたように逆台
形状となるよう全体が台錘形状に形成されてなるもの
で、Z軸方向における厚みは、凹部11周辺の部位と同
一となっている(図1参照)。そして、この第1の例に
おいては、第1乃至第4の錘支持部13a〜13dは、
凹部11の中心に対して略点対称に配設されたものとな
っており、この第1乃至第4の錘支持部13a〜13d
の頂部に、第1乃至第4の錘10a〜10dが、その一
面側で接合されて、第1乃至第4の錘支持部13a〜1
3dに載置されたものとなっている(図1及び図2参
照)。また、支持板部材4の一側部には、後述する底板
部材6に設けられている第1乃至第5の外部接続用電極
24a〜24eと外部との配線の接続を容易にするため
に、切り欠き部14が形成されている(図2参照)。な
お、支持板部材4における上述した第1乃至第4の錘1
0a〜10d、第1乃至第4の錘支持部13a〜13
d、ダイアフラム12等は、シリコン基板により、いわ
ゆる半導体製造技術を用いて一体形成されるものであ
る。
In addition, four first to fourth weight support portions 13a to 13d are formed at a part of the bottom of the concave portion 11 while leaving silicon without being deleted. That is, the first to fourth weight supporting portions 13a to 13d
In the first example, the whole is formed in a frustum shape so that its vertical cross-sectional shape (shape appearing on the ZY plane) becomes, for example, an inverted trapezoidal shape as shown in FIG. , And the thickness in the Z-axis direction are the same as those around the recess 11 (see FIG. 1). In the first example, the first to fourth weight supporting portions 13a to 13d are
The first to fourth weight support portions 13a to 13d are disposed approximately symmetrically with respect to the center of the concave portion 11.
First to fourth weights 10a to 10d are joined on one surface side to the top of the first to fourth weight support portions 13a to 13d.
3d (see FIGS. 1 and 2). In addition, on one side of the support plate member 4, first to fifth external connection electrodes 24a to 24e provided on the bottom plate member 6 to be described later, in order to facilitate connection of wiring to the outside, A notch 14 is formed (see FIG. 2). The first to fourth weights 1 of the support plate member 4 described above.
0a to 10d, first to fourth weight support portions 13a to 13
The diaphragm 12, the diaphragm 12, and the like are integrally formed by a so-called semiconductor manufacturing technique using a silicon substrate.

【0012】ガラスを用いてなる枠体2は、その平面形
状(XY平面に現れる形状)がいわゆる枠状に形成され
て、XY平面形状が矩形状の開口を有するものとなって
いる。そして、枠体2の一方の面は、支持板部材4の周
囲の面と接合され、先の開口部分に上述した錘部3が収
納されるようになっており、枠体2の他方の面には、上
板部材1が接合されるようになっている(図1参照)。
上板部材1は、その外観形状が平板状に形成されてな
り、丁度、先の第1乃至第4の錘10a〜10dに対向
する平面側の部位には、それぞれ間隙用凹部15a〜1
5dが形成されている(図1参照)。なお、図1におい
ては、間隙用凹部15a,15cのみが図示されてお
り、残りの間隙用凹部15b,15dは、図示を省略し
てある。
The frame 2 made of glass has a planar shape (a shape appearing on the XY plane) formed in a so-called frame shape, and the XY plane has a rectangular opening. One surface of the frame 2 is joined to a surface around the support plate member 4 so that the above-described weight portion 3 is housed in the opening, and the other surface of the frame 2 , The upper plate member 1 is joined (see FIG. 1).
The outer shape of the upper plate member 1 is formed in a flat plate shape.
5d is formed (see FIG. 1). In FIG. 1, only the concave portions 15a and 15c are shown, and the other concave portions 15b and 15d are not shown.

【0013】そして、この間隙用凹部15a〜15dに
よって、周囲に比較してそのZ軸方向の厚みが薄く形成
された部位は、ストッパ16として作用するものとなっ
ている。すなわち、複数のストッパ16は、この半導体
振動ジャイロセンサS1に、例えば過度の衝撃が加えら
れた際、第1乃至第4の錘10a〜10dがその衝撃に
より振動して、相互に激突する等して破損するようなこ
とを防止するためのものである。
A portion formed by the gap recesses 15a to 15d to have a smaller thickness in the Z-axis direction than the surroundings acts as a stopper 16. That is, when an excessive impact is applied to the semiconductor vibration gyro sensor S1, for example, the first to fourth weights 10a to 10d vibrate due to the impact and collide with each other. It is intended to prevent such damage.

【0014】また、4つの間隙用凹部15a〜15dの
底部の略中央には、それぞれダンピング調整孔17が穿
設されており、第1乃至第4の錘10a〜10dの動き
に対する空気抵抗に基づくいわゆるダンピングが効きす
ぎることのないようにしている。なお、このダンピング
調整孔17は、半導体振動ジャイロセンサS1のいわゆ
るパッケージングが大気と略同じ状態とされる場合に必
要となるものであり、真空中でパッケージングが行われ
る場合には、ダンピングは軽減されるために、このダン
ピング調整孔17は不要となる。
At substantially the center of the bottom of each of the four gap recesses 15a to 15d, a damping adjustment hole 17 is formed, respectively. The so-called damping is prevented from being too effective. The damping adjusting hole 17 is required when the so-called packaging of the semiconductor vibrating gyro sensor S1 is substantially the same as the atmosphere. When the packaging is performed in a vacuum, the damping is not performed. Since this is reduced, the damping adjustment hole 17 is not required.

【0015】次に、電極部5が形成されてなる底板部材
6は、その外周形状が上述した支持板部材4等と略同一
の矩形状に形成されたもので、一方の面、すなわち、支
持板部材4に対応する側の平面部分には、支持板部材4
と接合される部位が複数形成される一方、これらの部位
に対して所定の厚みだけガラスが除去されて、Z軸方向
での断面が先の部位に対して凹状(図1参照)となるよ
うに形成された電極配設部18を有するものとなってい
る(図3参照)。
Next, the bottom plate member 6 on which the electrode portion 5 is formed has an outer peripheral shape formed in substantially the same rectangular shape as the above-described support plate member 4 and the like. A flat plate portion on the side corresponding to the plate member 4 includes a support plate member 4
While a plurality of portions to be joined are formed, the glass is removed by a predetermined thickness from these portions, so that the cross section in the Z-axis direction becomes concave with respect to the preceding portion (see FIG. 1). (See FIG. 3).

【0016】そして、この電極配設部18において、次
述するように電極部5が形成されている。すなわち、電
極部5は、第1の駆動電極19、第2の駆動電極20、
第1の角速度用検出電極21、第2の角速度用検出電極
22及び加速度検出電極23並びに第1乃至第5の外部
接続用電極24a〜24eを主たる構成要素としてなる
ものである(図3及び図4参照)。第1及び第2の駆動
電極19,20並びに第1及び第2の角速度用検出電極
21,22は、加速度検出電極23を中心に、その周囲
に配設されたものとなっている(図4参照)。加速度検
出電極23は、底板部材6が先の支持板部材4に接合さ
れた状態において、先の第1乃至第4の錘10a〜10
dに囲まれたダイアフラム12の部位に略対向する位置
に設けられており、この第1の例においては、その平面
形状が略正方形状に形成されたものとなっている(図4
参照)。
In the electrode disposing portion 18, the electrode portion 5 is formed as described below. That is, the electrode unit 5 includes the first drive electrode 19, the second drive electrode 20,
The first detection electrode 21 for angular velocity, the second detection electrode 22 for angular velocity, the acceleration detection electrode 23, and the first to fifth external connection electrodes 24a to 24e are main components (FIGS. 3 and 5). 4). The first and second drive electrodes 19 and 20 and the first and second angular velocity detection electrodes 21 and 22 are arranged around the acceleration detection electrode 23 (FIG. 4). reference). When the bottom plate member 6 is joined to the support plate member 4, the acceleration detection electrodes 23 are connected to the first to fourth weights 10 a to 10 a.
4D, the diaphragm 12 is provided at a position substantially opposed to a portion of the diaphragm 12 surrounded by a circle d. In the first example, the planar shape is formed in a substantially square shape (FIG. 4).
reference).

【0017】一方、第1及び第2の駆動電極19,20
並びに第1及び第2の角速度用検出電極21,22は、
共に加速度検出電極23より大きな正方形状に形成され
た電極の一つの角が切り欠かれた平面形状を有してなる
もので、その切り欠き部分の辺が、加速度検出電極23
の一辺と間隙を介して対向するように配設されるものと
なっており、いずれも略同一の大きさに形成されたもの
となっている(図4参照)。そして、第1の駆動電極1
9は、第1及び第4の錘10a,10dと支持板部材4
の角部分に囲まれたダイアフラム12の部位に略対向す
る部位に配設されたものとなっている(図2乃至図5参
照)。第2の駆動電極20は、第2及び第3の錘10
b,10cと支持板部材4の角部分に囲まれたダイアフ
ラム12の部位に略対向する部位に配設されたものとな
っている(図2乃至図5参照)。
On the other hand, the first and second drive electrodes 19 and 20
And the first and second angular velocity detecting electrodes 21 and 22 are:
Each of the electrodes formed in a square shape larger than the acceleration detection electrode 23 has a planar shape in which one corner is cut out, and the side of the cutout portion is the acceleration detection electrode 23
Are arranged so as to face one side with a gap therebetween, and all are formed to have substantially the same size (see FIG. 4). Then, the first drive electrode 1
Reference numeral 9 denotes the first and fourth weights 10a and 10d and the support plate member 4.
(See FIGS. 2 to 5). The second drive electrode 20 is connected to the second and third weights 10.
It is disposed at a position substantially opposite to the position of the diaphragm 12 surrounded by the corners of the support plate member 4 and b (see FIGS. 2 to 5).

【0018】また、第1の角速度用検出電極21は、第
1及び第2の錘10a,10bと支持板部材4の角部分
に囲まれたダイアフラム12の部位に略対向する部位に
配設されたものとなっている(図2乃至図5参照)。そ
して、第2の角速度用検出電極22は、第3及び第4の
錘10c,10dと支持板部材4の角部分に囲まれたダ
イアフラム12の部位に略対向する部位に配設されたも
のとなっている(図2乃至図5参照)。
The first angular velocity detecting electrode 21 is disposed at a position substantially opposite to the diaphragm 12 surrounded by the first and second weights 10a and 10b and the corners of the support plate member 4. (See FIGS. 2 to 5). The second angular velocity detection electrode 22 is disposed at a position substantially opposed to the diaphragm 12 surrounded by the third and fourth weights 10 c and 10 d and the corners of the support plate member 4. (See FIGS. 2 to 5).

【0019】そして、これら第1及び第2の駆動電極1
9,20、第1及び第2の角速度用検出電極21,22
及び加速度検出電極23と第1乃至第4の錘10a〜1
0dとの相対的な位置関係は、図5に示されたように、
XY平面で見た場合、まず、第1の錘10aは、第1の
駆動電極19と第1の角速度用検出電極21の双方にい
わば跨るような位置となっている。また、第2の錘10
bは、第1の角速度用検出電極21と第2の駆動電極2
0の双方にいわば跨るような位置となっている。さら
に、第3の錘10cは、第2の駆動電極20と第2の角
速度用検出電極22の双方にいわば跨るような位置とな
っている。またさらに、第4の錘10cは、第1の駆動
電極19と第2の角速度用検出電極22の双方にいわば
跨るような位置となっている。
The first and second drive electrodes 1
9, 20, first and second angular velocity detection electrodes 21, 22
And the acceleration detection electrode 23 and the first to fourth weights 10a to 10a-1
0d, as shown in FIG.
When viewed on the XY plane, first, the first weight 10a is located at a position so as to straddle both the first drive electrode 19 and the first angular velocity detection electrode 21. In addition, the second weight 10
b denotes the first angular velocity detection electrode 21 and the second drive electrode 2
It is a position that straddles both of the zeros. Further, the third weight 10c is positioned so as to straddle both the second drive electrode 20 and the second angular velocity detection electrode 22. Further, the fourth weight 10c is located so as to straddle both the first drive electrode 19 and the second angular velocity detection electrode 22.

【0020】一方、第1乃至第5の外部接続用電極24
a〜24eは、何れも略正方形状に形成されて、先の支
持板部材4の切り欠き部14に対向する部位において、
適宜な間隔を隔てて、略直線上に配設されている(図3
及び図4参照)。そして、第1の外部接続用電極24a
と第1の駆動電極19とが、適宜に配設された第1の接
続用配線25aを介して接続されている(図3及び図4
参照)。また、第2の外部接続用電極24bと第1の角
速度用検出電極21とが、適宜に配設された第2の接続
用配線25bを介して接続されている(図3及び図4参
照)。さらに、第3の外部接続用電極24cと加速度検
出電極23とが、適宜に配設された第3の接続用配線2
5cを介して接続されている(図3及び図4参照)。さ
らに、第4の外部接続用電極24dと第2の駆動電極2
0とが、適宜に配設された第4の接続用配線25dを介
して接続されている(図3及び図4参照)。またさら
に、第5の外部接続用電極24eと第2の角速度用検出
電極22とが、適宜に配設された第5の接続用配線25
eを介して接続されている(図3及び図4参照)。
On the other hand, the first to fifth external connection electrodes 24
a to 24e are each formed in a substantially square shape, and at a portion opposed to the cutout portion 14 of the support plate member 4,
They are arranged on a substantially straight line at appropriate intervals (see FIG. 3).
And FIG. 4). Then, the first external connection electrode 24a
And the first drive electrode 19 are connected via a first connection wiring 25a appropriately disposed (FIGS. 3 and 4).
reference). Further, the second external connection electrode 24b and the first angular velocity detection electrode 21 are connected via a second connection wiring 25b that is appropriately disposed (see FIGS. 3 and 4). . Furthermore, the third external connection electrode 24c and the acceleration detection electrode 23 are connected to the third connection wiring 2 appropriately disposed.
5c (see FIGS. 3 and 4). Further, the fourth external connection electrode 24d and the second drive electrode 2
0 is connected via an appropriately arranged fourth connection wiring 25d (see FIGS. 3 and 4). Further, the fifth external connection electrode 24e and the second angular velocity detection electrode 22 are connected to a fifth connection wiring 25 appropriately disposed.
e (see FIGS. 3 and 4).

【0021】なお、これら第1及び第2の駆動電極1
9,20、第1及び第2の角速度用検出電極21,2
2、加速度検出電極23、第1乃至第5の外部接続用電
極24a〜24e及び第1乃至第5の接続用配線25a
〜25eは、導電性部材からなるもので、例えばアルミ
ニウム、銅等が好適である。
The first and second drive electrodes 1
9, 20, first and second angular velocity detection electrodes 21,
2, acceleration detection electrode 23, first to fifth external connection electrodes 24a to 24e, and first to fifth connection wiring 25a
Reference numerals 25e to 25e are made of a conductive member, and are preferably, for example, aluminum and copper.

【0022】次に、上記構成における動作について図6
乃至図14を参照しつつ説明する。最初に、この半導体
振動ジャイロセンサS1の駆動方法と概略的な振動の形
態について、図6乃至図8を参照しつつ説明する。ま
ず、第1及び第2の駆動電極19,20には、いわゆる
励振信号として、それぞれ適宜な周波数を有する電圧を
交互に印加する。換言すれば、互いに180度位相が異
なる同一周波数の交流信号(または繰り返しパルス信
号)を印加する。なお、ダイアフラム12が形成された
支持板部材4は、上述の励振信号を発生する図示されな
い信号発生装置のいわゆる回路アースと共通の回路アー
スに接続されていることとする。
Next, the operation in the above configuration will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. First, a method of driving the semiconductor vibrating gyro sensor S1 and a schematic form of vibration will be described with reference to FIGS. First, voltages having appropriate frequencies are alternately applied to the first and second drive electrodes 19 and 20 as so-called excitation signals. In other words, AC signals (or repetitive pulse signals) having the same frequency and different phases by 180 degrees are applied. It is assumed that the support plate member 4 on which the diaphragm 12 is formed is connected to a so-called circuit ground of a signal generator (not shown) for generating the above-described excitation signal and a common circuit ground.

【0023】この励振信号の印加により、第1及び第2
の駆動電極19,20と対応するダイアフラム12の部
位との間には静電力が作用し、その結果、ダイアフラム
12が振動し、その振動と共に第1乃至第4の錘10a
〜10dも振動することとなる。このダイアフラム12
及び第1乃至第4の錘10a〜10dの振動の形態は、
後述するように、励振信号の周波数に応じて種々異なる
ものである。図6乃至図8には、このダイアフラム12
の振動に対する第1乃至第4の錘10a〜10dの変位
の状態が模式的に示されており、以下、同図を参照しつ
つ説明する。例えば、ダイアフラム12の第1乃至第4
の錘10a〜10dに囲まれた部位が静電力により電極
部5へ近づくように変位すると、第1乃至第4の錘10
a〜10dは、相互の間隔が小さくなるような方向に振
れることとなる(図6参照)。なお、図6乃至図8にお
いては、第1及び第3の錘10a,10cの振れの様子
が示されており、第2及び第4の錘10b,10dにつ
いては図示を省略してある。
By applying the excitation signal, the first and second
Electrostatic force acts between the drive electrodes 19 and 20 of the diaphragm 12 and the corresponding part of the diaphragm 12, and as a result, the diaphragm 12 vibrates, and the vibration causes the first to fourth weights 10a.
10 to 10d also vibrate. This diaphragm 12
And the form of vibration of the first to fourth weights 10a to 10d is
As will be described later, it differs in various ways depending on the frequency of the excitation signal. FIGS. 6 to 8 show this diaphragm 12.
The state of displacement of the first to fourth weights 10a to 10d with respect to the above vibration is schematically shown, and will be described below with reference to FIG. For example, the first to fourth diaphragms 12
When the portion surrounded by the weights 10a to 10d is displaced toward the electrode portion 5 by electrostatic force, the first to fourth weights 10a to 10d are displaced.
a to 10d swing in such a direction that the interval between them becomes smaller (see FIG. 6). FIGS. 6 to 8 show how the first and third weights 10a and 10c oscillate, and the second and fourth weights 10b and 10d are not shown.

【0024】一方、上述したダイアフラム12の部位が
電極部5から離間する方向へ変位すると、第1乃至第4
の錘10a〜10dも、相互の間隔が拡がる方向へ振れ
ることとなる(図7参照)。上述したダイアフラム12
の変位は、励振信号の振幅変化に伴い交互に生じて振動
状態となり、その結果、第1乃至第4の錘10a〜10
dも同様に上述した2つの状態を繰り返すことで振動状
態となる(図8参照)。
On the other hand, when the above-described portion of the diaphragm 12 is displaced away from the electrode portion 5, the first to fourth
The weights 10a to 10d also swing in the direction in which the mutual interval increases (see FIG. 7). The diaphragm 12 described above
Are alternately generated in accordance with the change in the amplitude of the excitation signal, resulting in a vibration state. As a result, the first to fourth weights 10a to 10a
d also becomes a vibration state by repeating the above-described two states (see FIG. 8).

【0025】次に、励振信号の周波数に応じたより具体
的なダイアフラム12と第1乃至第4の錘10a〜10
dの典型的な振動の形態について図9乃至図13を参照
しつつ説明すれば、まず、図9は、励振信号の周波数が
780Hzの場合の振動の様子を模式的に示したもので
ある。この場合、ダイアフラム12は、第1乃至第4の
錘10a〜10dで囲まれた部位(図9においていわゆ
る網掛け状態に表示された部位)がZ軸方向で振動する
こととなる。そして、特に、図9において網掛けされた
部位が電極部5から離間する方向、換言すれば、図9に
おいて紙面裏面側から表面側へ変位した場合、第1乃至
第4の錘10a〜10dは、同図において実線矢印で示
された方向へ振れることとなる。なお、ダイアフラム1
2が逆に電極部5へ接近する方向へ変位した場合には、
第1乃至第4の錘10a〜10dは、図9において実線
矢印とは反対方向へ振れることとなる。
Next, a more specific diaphragm 12 and first to fourth weights 10a to 10a corresponding to the frequency of the excitation signal
The typical vibration mode of d will be described with reference to FIGS. 9 to 13. First, FIG. 9 schematically illustrates the state of vibration when the frequency of the excitation signal is 780 Hz. In this case, the portion of the diaphragm 12 surrounded by the first to fourth weights 10a to 10d (the portion displayed in a so-called shaded state in FIG. 9) vibrates in the Z-axis direction. In particular, in the case where the hatched portion is separated from the electrode portion 5 in FIG. 9, in other words, when the portion is displaced from the back side to the front side in FIG. 9, the first to fourth weights 10 a to 10 d In the same figure, it swings in the direction indicated by the solid arrow. In addition, diaphragm 1
When 2 is displaced in the direction approaching the electrode section 5,
The first to fourth weights 10a to 10d swing in the direction opposite to the solid arrow in FIG.

【0026】次に、励振信号の周波数を2019Hzと
した場合について説明する。この場合、図10におい
て、網掛けされたダイアフラム12の部位(第2及び第
3の錘10b,10cの間のダイアフラム12の部分)
がZ軸方向で振動すると共に、同図において点線で囲ま
れたダイアフラム12の部位(第1及び第4の錘10
a,10dの間のダイアフラム12の部位)が同じくZ
軸方向で振動することとなる。この2つの部位の振動
は、例えば、図10において、網掛けされたダイアフラ
ム12の部位(第2及び第3の錘10b,10cの間の
ダイアフラム12の部分)が電極部5から離間する方向
へ変位(換言すれば紙面裏面側から表面側へ変位)した
場合には、同図において点線で囲まれたダイアフラム1
2の部位(第1及び第4の錘10a,10dの間のダイ
アフラム12の部位)は、電極部5へ接近する方向へ変
位(換言すれば紙面表面側から裏面側へ変位)する状態
となるものである。
Next, the case where the frequency of the excitation signal is set to 2019 Hz will be described. In this case, in FIG. 10, a hatched portion of the diaphragm 12 (a portion of the diaphragm 12 between the second and third weights 10b and 10c).
Vibrates in the Z-axis direction, and a portion (the first and fourth weights 10) of the diaphragm 12 surrounded by a dotted line in FIG.
a, 10d) is the same as Z
It will vibrate in the axial direction. For example, in FIG. 10, the vibration of the two parts is such that the hatched part of the diaphragm 12 (the part of the diaphragm 12 between the second and third weights 10 b and 10 c) is separated from the electrode unit 5. In the case of displacement (in other words, displacement from the back side to the front side), the diaphragm 1 surrounded by a dotted line in FIG.
The second portion (the portion of the diaphragm 12 between the first and fourth weights 10a and 10d) is in a state of being displaced in a direction approaching the electrode portion 5 (in other words, being displaced from the front side of the paper surface to the back side). Things.

【0027】そして、上述のようにダイアフラム12が
変位した場合においては、第1の錘10aと第4の錘1
0dとが互いに接近する方向へ振れ(図10の実線矢印
参照)、第2の錘10bと第3の錘10cとは、互いに
離間する方向へ振れることとなる(図10の実線矢印参
照)。特に、この場合、第1及び第4の錘10a,10
dは、一組のいわゆる音叉型振動子として振動している
と捉えることができる。また、第2及び第3の錘10
b,10cも同様に一組の音叉型振動子として振動して
いると捉えることができるものである。
When the diaphragm 12 is displaced as described above, the first weight 10a and the fourth weight 1
The second weight 10b and the third weight 10c swing in a direction away from each other (see the solid arrow in FIG. 10). Particularly, in this case, the first and fourth weights 10a, 10a
d can be regarded as vibrating as a set of so-called tuning fork vibrators. The second and third weights 10
Similarly, b and 10c can be regarded as vibrating as a set of tuning fork type vibrators.

【0028】励振信号の周波数が2019Hzの場合、
振動の形態は、図10に示された形態の他にもう一つあ
り、その模式的な様子が図11に示されており、以下、
この振動の形態について説明する。この場合、振動のあ
る瞬間を捉えると、図11において、網掛けされた第1
及び第2の錘10a,10bの間のダイアフラム12の
部位が紙面裏面側から表面側へ変位すると同時に、図1
1において点線で囲まれた第3及び第4の錘10c,1
0dの間のダイアフラム12の部位が紙面表面側から裏
面側へ変位することとなる。そして、第1の錘10aと
第2の錘10bとが互いに離間する方向へ振れる(図1
1の実線矢印参照)一方、第3の錘10cと第4の錘1
0dとが互いに接近する方向へ振れることとなる(図1
1の実線矢印参照)。
When the frequency of the excitation signal is 2019 Hz,
There is another form of vibration in addition to the form shown in FIG. 10, and a schematic state thereof is shown in FIG.
The form of this vibration will be described. In this case, when a certain moment of the vibration is captured, in FIG.
At the same time as the portion of the diaphragm 12 between the second weights 10a and 10b is displaced from the back side to the front side in FIG.
The third and fourth weights 10c, 1 surrounded by dotted lines in FIG.
The portion of the diaphragm 12 during 0d is displaced from the front side to the back side of the drawing. Then, the first weight 10a and the second weight 10b swing in a direction away from each other (FIG. 1).
1), the third weight 10c and the fourth weight 1
0d swings in a direction approaching each other (FIG. 1
1 (see solid arrow).

【0029】次に、励振信号の周波数が2388Hzの
場合について図12を参照しつつ説明する。この場合、
振動のある瞬間を捉えると、図12に示されたように、
ダイアフラム12の網掛けされた2箇所の部位、すなわ
ち、第2の錘10bと第3の錘10cと支持板部材4の
角部とに囲まれた部位aと、第1の錘10aと、第4の
錘10dと支持板部材4の角部とに囲まれた部位bと
が、それぞれ紙面裏面側から紙面表面側へ変位すると同
時に、図12において、ダイアフラム12の点線で囲ま
れた2箇所の部位、すなわち、第1の錘10aと第2の
錘10bと支持板部材4の角部とに囲まれた部位cと、
第3の錘10cと第4の錘10dと支持板部材4の角部
とに囲まれた部位dとが、それぞれ紙面表側から裏面側
へ変位することとなる。そして、第1及び第2の錘10
a,10bは、部位cの方向へ振れる(図12の実線矢
印参照)一方、第3及び第4の錘10c,10dは、部
位dの方向へ振れることとなる(図12の実線矢印参
照)。
Next, a case where the frequency of the excitation signal is 2388 Hz will be described with reference to FIG. in this case,
Capturing a moment of vibration, as shown in FIG. 12,
The hatched two portions of the diaphragm 12, that is, the portion a surrounded by the second weight 10b, the third weight 10c, and the corner of the support plate member 4, the first weight 10a, 4 is displaced from the back side of the drawing to the front side of the drawing, and at the same time two portions surrounded by dotted lines of the diaphragm 12 in FIG. Parts, that is, a part c surrounded by the first weight 10a, the second weight 10b, and the corner of the support plate member 4,
The portion d surrounded by the third weight 10c, the fourth weight 10d, and the corner of the support plate member 4 is displaced from the front side to the back side of the paper. And the first and second weights 10
a and 10b swing in the direction of the part c (see the solid arrow in FIG. 12), while the third and fourth weights 10c and 10d swing in the direction of the part d (see the solid arrow in FIG. 12). .

【0030】次に、励振信号の周波数が3322Hzの
場合について図13を参照しつつ説明する。この場合、
振動のある瞬間を捉えると、図13に示されたように、
第1の錘10aの周囲では、同図において第1の錘10
aの紙面左脇のダイアフラム12の部位(図13におい
て網掛けされた部位)eが紙面裏面側から表面側へ変位
すると同時に、第1の錘10aの紙面右脇のダイアフラ
ム12の部位(図13において点線で囲まれた部位)f
が紙面表面側から裏面側へ変位することとなる。また、
第2の錘10bの周囲では、図13において第2の錘1
0bの紙面上側のダイアフラム12の部位(図13にお
いて網掛けされた部位)gが紙面裏面側から表面側へ変
位すると同時に、第2の錘10bの紙面下側のダイアフ
ラム12の部位(図13において点線で囲まれた部位)
hが紙面表面側から裏面側へ変位することとなる。
Next, the case where the frequency of the excitation signal is 3322 Hz will be described with reference to FIG. in this case,
Capturing the moment of vibration, as shown in FIG.
Around the first weight 10a, the first weight 10
The portion e of the diaphragm 12 on the left side of the drawing (the portion shaded in FIG. 13) e is displaced from the back side to the front side of the drawing, and at the same time, the portion of the diaphragm 12 on the right side of the first weight 10a (FIG. 13). At the site surrounded by a dotted line) f
Is displaced from the front side to the back side of the drawing. Also,
Around the second weight 10b, the second weight 1 in FIG.
The portion g of the diaphragm 12 on the upper side of the paper surface of FIG. 13 (the hatched portion in FIG. 13) is displaced from the back surface side of the paper surface to the front surface side, and at the same time, the portion of the diaphragm 12 below the second weight 10b on the paper surface (see FIG. (A site surrounded by a dotted line)
h is displaced from the front side to the back side of the drawing.

【0031】さらに、第3の錘10cの周囲において
は、図13において第3の錘10cの紙面右脇のダイア
フラム12の部位(図13において網掛けされた部位)
iが紙面裏面側から表面側へ変位すると同時に、第3の
錘10cの紙面左脇のダイアフラム12の部位(図13
において点線で囲まれた部位)jが紙面表面側から裏面
側へ変位することとなる。またさらに、第4の錘10d
の周囲においては、図13において第4の錘10dの紙
面下側のダイアフラム12の部位(図13において網掛
けされた部位)kが紙面裏面側から表面側へ変位すると
同時に、第4の錘10dの紙面上側のダイアフラム12
の部位(図13において点線で囲まれた部位)lが紙面
表面側から裏面側へ変位することとなる。そして、第1
の錘10aは、部位fの方向へ、第2の錘10bは、部
位hの方向へ、第3の錘10cは、部位jの方向へ、第
4の錘10dは、部位lの方向へへ、それぞれ振れるこ
ととなる。なお、上述したそれぞれの振動形態において
示された励振信号の周波数は、あくまでも試験例であっ
て、ダイアフラム12の大きさや厚み等によって変わり
得るものであり、絶対的なものではない。
Further, around the third weight 10c, a portion of the diaphragm 12 on the right side of the paper of the third weight 10c in FIG. 13 (a portion shaded in FIG. 13).
i is displaced from the back side to the front side of the drawing, and at the same time, the portion of the diaphragm 12 on the left side of the third weight 10c in the drawing (FIG. 13).
) J is displaced from the front side to the back side of the drawing. Furthermore, the fourth weight 10d
13, the portion k of the diaphragm 12 below the fourth weight 10 d in FIG. 13 (the shaded portion in FIG. 13) is displaced from the back side to the front side in FIG. Diaphragm 12 on the upper side of the drawing
(A portion surrounded by a dotted line in FIG. 13) 1 is displaced from the front side to the back side of the drawing. And the first
The weight 10a moves toward the part f, the second weight 10b moves toward the part h, the third weight 10c moves toward the part j, and the fourth weight 10d moves toward the part l. , Respectively. It should be noted that the frequencies of the excitation signals shown in the respective vibration modes described above are merely test examples, and may vary depending on the size and thickness of the diaphragm 12, and are not absolute.

【0032】以上、代表的な振動の形態を説明したが、
この第1の例における半導体振動ジャイロセンサS1の
場合には、励振信号の周波数が2019Hzの場合であ
って、特に、図10に示された振動の形態を角速度の計
測に用いることとした。以下、この場合の動作について
図14を参照しつつ説明する。まず、前提として、Z軸
(同図において紙面表裏方向)を中心として作用する角
速度の計測を行うものとして以下説明する。すなわち、
先の図10に示された状態において、例えば、Z軸を中
心に回転力が作用したとし(例えば、図14において紙
面時計回りの方向に回転力が作用した場合)、角速度ω
が生じたとする。ここで、Z軸は、このセンサの略中心
を通るものと仮定する。
The typical modes of vibration have been described above.
In the case of the semiconductor vibration gyro sensor S1 in the first example, the frequency of the excitation signal is 2019 Hz, and in particular, the form of vibration shown in FIG. 10 is used for measuring the angular velocity. Hereinafter, the operation in this case will be described with reference to FIG. First, the following description is based on the premise that measurement of an angular velocity acting on the Z axis (in the drawing, the front and back sides of the paper) is performed. That is,
In the state shown in FIG. 10, for example, if a rotational force acts on the Z axis (for example, a rotational force acts clockwise in FIG. 14), the angular velocity ω
Is generated. Here, it is assumed that the Z axis passes through substantially the center of the sensor.

【0033】Z軸を中心とした回転により、第1乃至第
4の錘10a〜10dには、それぞれ錘10a〜10d
の振れる方向と直交する方向にコリオリ力が発生する
(図14参照)。すなわち、第1の錘10aが図14に
おいて実線矢印で示されたように第4の錘10dへ接近
する方向、すなわち、時計の9時と6時との略中間方向
へ振れた場合には、これと直交する方向、すなわち、9
時と12時との略中間方向にコリオリ力が作用すること
となる(図14の点線矢印参照)。また、第2の錘10
bが図14において実線矢印で示されたような方向、す
なわち、時計の12時と3時の略中間方向に振れた場合
には、これと直交する方向、すなわち、3時と6時との
略中間方向にコリオリ力が作用することとなる(図14
の点線矢印参照)。
By the rotation about the Z axis, the first to fourth weights 10a to 10d are respectively applied to the weights 10a to 10d.
A Coriolis force is generated in a direction orthogonal to the direction in which the vibration occurs (see FIG. 14). That is, when the first weight 10a swings in the direction approaching the fourth weight 10d as shown by the solid line arrow in FIG. 14, that is, in the direction approximately at 9 o'clock and 6 o'clock of the clock, The direction orthogonal to this, that is, 9
Coriolis force acts in a substantially intermediate direction between time and 12:00 (see the dotted arrow in FIG. 14). In addition, the second weight 10
When b bounces in the direction indicated by the solid arrow in FIG. 14, that is, in the direction substantially midway between 12 o'clock and 3 o'clock, the direction perpendicular to this direction, i.e., between 3 o'clock and 6 o'clock, Coriolis force acts in a substantially intermediate direction (FIG. 14).
Dotted arrow).

【0034】さらに、第3の錘10cが時計の6時と9
時との略中間方向に振れた場合(図14の実線矢印参
照)には、これと直交する方向、すなわち、9時と12
時の略中間方向にコリオリ力が作用することとなる(図
14の点線矢印参照)。またさらに、第4の錘10dが
時計の12時と3時との略中間方向に振れた場合(図1
4の実線矢印参照)には、これと直交する方向、すなわ
ち、3時と6時の略中間方向にコリオリ力が作用するこ
ととなる(図14の点線矢印参照)。
Further, the third weight 10c is set at 6 o'clock and 9 o'clock on the clock.
In the case of swinging in a substantially middle direction with respect to the hour (see a solid arrow in FIG. 14), a direction orthogonal to this direction, that is, 9:00 and 12:00
The Coriolis force acts in a substantially intermediate direction at the time (see a dotted arrow in FIG. 14). Furthermore, when the fourth weight 10d swings in a substantially intermediate direction between 12:00 and 3:00 of the timepiece (FIG. 1).
4 (see the solid arrow), the Coriolis force acts in a direction perpendicular to this direction, that is, in a substantially intermediate direction between 3 o'clock and 6 o'clock (see the dotted arrow in FIG. 14).

【0035】上述のようにコリオリ力が第1乃至第4の
錘10a〜10dに作用する結果、このコリオリ力によ
るダイアフラム12の変位が生ずる。すなわち、第1の
角速度用検出電極21に対向するダイアフラム12の部
位は、第1及び第2の錘10a,10bにコリオリ力が
図14において点線矢印で示されたように作用した場
合、電極部5と離間する方向、すなわち、紙面裏面側か
ら表面側へ変位することとなる。その結果、このダイア
フラム12の部位と第1の角速度用検出電極21との間
の静電容量が、上述の変位に応じて減少することとな
る。
As described above, as a result of the Coriolis force acting on the first to fourth weights 10a to 10d, the diaphragm 12 is displaced by the Coriolis force. That is, when the Coriolis force acts on the first and second weights 10a and 10b as shown by the dotted arrows in FIG. 5, that is, displaced from the back side to the front side. As a result, the capacitance between the portion of the diaphragm 12 and the first angular velocity detection electrode 21 decreases in accordance with the above-described displacement.

【0036】一方、第2の角速度用検出電極22に対向
するダイアフラム12の部位は、第3及び第4の錘10
c,10dにコリオリ力が図14において点線矢印で示
されたように作用した場合、電極部5へ接近する方向、
すなわち、紙面表面側から裏面側へ変位することとな
り、その変位の大きさは、先の第1の角速度用検出電極
21に対向するダイアフラム12の部位におけるものと
略同一である。その結果、このダイアフラム12の部位
と第2の角速度用検出電極22との間の静電容量が、上
述の変位に応じて増加することとなる。なお、上述した
第1の角速度用検出電極21に対向するダイアフラム1
2の部位の変位及び第2の角速度用検出電極22に対向
するダイアフラム12の部位の変位は、ダイアフラム1
2の振動におけるある瞬間のものであるので、実際に
は、交互にその変位の状態が変わるものである。すなわ
ち、上述のように第1の角速度用検出電極21に対向す
るダイアフラム12の部位が電極部5から離間する方向
へ変位した後は、逆に電極部5へ接近する方向へ変位
し、このとき、第2の角速度用検出電極22に対向する
ダイアフラム12の部位は、先とは逆に電極部5から離
間する方向へ変位することとなるものである。
On the other hand, the portion of the diaphragm 12 facing the second angular velocity detection electrode 22 is the third and fourth weights 10.
When the Coriolis force acts on c and 10d as shown by the dotted arrow in FIG.
That is, it is displaced from the front surface side to the back surface side of the paper, and the magnitude of the displacement is substantially the same as that of the portion of the diaphragm 12 facing the first angular velocity detection electrode 21. As a result, the capacitance between the portion of the diaphragm 12 and the second angular velocity detection electrode 22 increases in accordance with the displacement. The diaphragm 1 facing the first angular velocity detection electrode 21 described above.
2 and the displacement of the diaphragm 12 facing the second angular velocity detection electrode 22 are the same as those of the diaphragm 1.
Since the moment of the second vibration is at a certain moment, in practice, the state of the displacement changes alternately. That is, as described above, after the portion of the diaphragm 12 facing the first angular velocity detection electrode 21 is displaced in a direction away from the electrode portion 5, it is displaced in a direction approaching the electrode portion 5 at this time. The portion of the diaphragm 12 facing the second angular velocity detection electrode 22 is displaced in a direction away from the electrode unit 5 in the opposite direction.

【0037】ここで、第1の角速度用検出電極21によ
り検出される静電容量について、コリオリ力によるダイ
アフラム12の変位がない場合の静電容量をC0と、コ
リオリ力によるダイアフラム12の変位による静電容量
の変化分をΔCと、それぞれ定義すると、コリオリ力が
生じ、第1の角速度用検出電極21により検出される静
電容量が減少した際の静電量値は、C0−ΔCと表され
る。また、第2の角速度用検出電極22により検出され
る静電容量について、コリオリ力によるダイアフラム1
2の変位がない場合の静電容量を同じくC0と、コリオ
リ力によるダイアフラム12の変位による静電容量の変
化分をΔCと、それぞれ定義すると、コリオリ力が生
じ、第2の角速度用検出電極22により検出される静電
容量が増加した際の静電量値は、C0+ΔCと表され
る。
Here, regarding the capacitance detected by the first angular velocity detection electrode 21, the capacitance when there is no displacement of the diaphragm 12 due to the Coriolis force is represented by C 0, and the capacitance due to the displacement of the diaphragm 12 due to the Coriolis force. If the amount of change in the capacitance is defined as ΔC, the value of the capacitance when the Coriolis force is generated and the capacitance detected by the first angular velocity detection electrode 21 decreases is expressed as C 0 −ΔC. Is done. Further, regarding the capacitance detected by the second angular velocity detection electrode 22, the diaphragm 1 is driven by Coriolis force.
If the capacitance without displacement is defined as C 0 and the change in the capacitance due to the displacement of the diaphragm 12 due to the Coriolis force is defined as ΔC, the Coriolis force is generated and the second angular velocity detection electrode is formed. The capacitance value when the capacitance detected by 22 is increased is represented as C 0 + ΔC.

【0038】そして、この第1の角速度用検出電極21
により得られる静電容量値と第2の角速度用検出電極2
2により得られる静電容量値との差{(C0−ΔC)−(C
0+ΔC)}の絶対値を求めると、2ΔCとなり、その大
きさは、Z軸回りの角速度ωの大きさに応じたものとな
る。すなわち、第1の角速度用検出電極21から得られ
る静電容量と第2の角速度用検出電極22から得られる
静電容量の差の絶対値を得ることで、角速度の計測が可
能となる。
The first angular velocity detecting electrode 21
Value obtained by the above and the second angular velocity detection electrode 2
2 and the difference from the capacitance value obtained by 2 (C 0 −ΔC) − (C
The absolute value of ( 0 + ΔC)} is 2ΔC, and its magnitude is in accordance with the magnitude of the angular velocity ω about the Z axis. That is, the angular velocity can be measured by obtaining the absolute value of the difference between the capacitance obtained from the first angular velocity detection electrode 21 and the capacitance obtained from the second angular velocity detection electrode 22.

【0039】次に、加速度の計測について説明する。前
提として、先の角速度の計測の場合と同様に、Z軸方向
に加速度が作用する場合について説明する。例えば、加
速度が図14において紙面表裏方向へ作用したとする
と、ダイアフラム12は、慣性力により電極部5と離間
する方向、すなわち、換言すれば、図14において紙面
裏面側から表面側へ変位することとなり、その変位の大
きさは、加速度の大きさに対応したものとなる。これに
よって、加速度検出電極23と、対向するダイアフラム
12の部位とで形成される静電容量が変化する。すなわ
ち、この場合には、静電容量値は、加速度が作用する前
の状態から減少することとなる。一方、加速度が上述し
た方向と逆に作用した場合には、ダイアフラム12の変
位も逆となり、加速度検出電極23に得られる静電容量
は、加速度が作用する前を基準とすると増加することと
なる。したがって、加速度検出電極23に得られる静電
容量の変化により、加速度の方向とその大きさを計測す
ることができることとなる。
Next, measurement of acceleration will be described. As a premise, a case will be described in which the acceleration acts in the Z-axis direction, as in the case of the angular velocity measurement described above. For example, assuming that the acceleration acts in the front and back directions in FIG. 14, the diaphragm 12 is displaced from the electrode unit 5 by inertia force, that is, in other words, the diaphragm 12 is displaced from the back surface side to the front surface side in FIG. 14. And the magnitude of the displacement corresponds to the magnitude of the acceleration. As a result, the capacitance formed between the acceleration detection electrode 23 and the portion of the diaphragm 12 facing the same changes. That is, in this case, the capacitance value decreases from the state before the acceleration acts. On the other hand, when the acceleration acts in the opposite direction, the displacement of the diaphragm 12 is also reversed, and the capacitance obtained on the acceleration detection electrode 23 increases on the basis of before the acceleration acts. . Therefore, the direction of the acceleration and the magnitude of the acceleration can be measured by the change in the capacitance obtained at the acceleration detection electrode 23.

【0040】次に、第2の例について、図15を参照し
つつ説明する。この第2の例は、特に、上述した第1の
例に示された構成を有する半導体振動ジャイロセンサに
おける電極の他の配置例を示すもので、次述する電極配
置を除けば、他の構成については、上述した第1の例と
同様のものである。したがって、以下の説明において
は、電極配置についてのみ説明することとする。なお、
図15においては、先に図4に示されたような第1の外
部接続用電極24aや第1の接続用配線25a等のよう
ないわば付属的なものの図示を省略してある。まず、図
15において、点線で表された4つの正方形イ,ロ,
ハ,ニは、第1乃至第4の錘支持部13a〜13d(図
2参照)のそれぞれの4つの頂点を、支持板部材4(図
2参照)へ投影し、それぞれ4つの投影された頂点を相
互に結んで形成される仮想的なものである。
Next, a second example will be described with reference to FIG. This second example shows another example of the arrangement of the electrodes in the semiconductor vibrating gyro sensor having the configuration shown in the above-described first example, and has another configuration except for the electrode arrangement described below. Is the same as in the first example described above. Therefore, in the following description, only the electrode arrangement will be described. In addition,
In FIG. 15, illustration of so-called additional components such as the first external connection electrode 24 a and the first connection wiring 25 a as shown in FIG. 4 is omitted. First, in FIG. 15, four squares a, b,
C and D project four vertices of the first to fourth weight support portions 13a to 13d (see FIG. 2) onto the support plate member 4 (see FIG. 2), and each of the four projected vertices. Are connected to each other.

【0041】そして、第1の駆動電極19Aは、正方形
イ,ニの対向する2つの頂点c1,c2近傍の部分が含ま
れるような位置に、また、第2の駆動電極20Aは、正
方形ロ,ハの対向する2つの頂点c3,c4近傍の部分が
含まれるような位置に、それぞれ配設されている(図1
5参照)。さらに、第1の角速度用検出電極21Aは、
正方形イ,ロの対向する2つの頂点c5,c6近傍の部分
が含まれるような位置に、また、第2の角速度用検出電
極22Aは、正方形ハ,ニの対向する2つの頂点c7,c
8近傍の部分が含まれるような位置に、それぞれ配設さ
れている(図15参照)。
The first drive electrode 19A is located at such a position as to include a portion near two opposing vertexes c1 and c2 of the squares A and D, and the second drive electrode 20A is located at the square B, 1 are disposed so as to include a portion near two opposing vertices c3 and c4 of FIG.
5). Further, the first angular velocity detection electrode 21A is
The second angular velocity detection electrode 22A is located at such a position as to include a portion near the two opposing vertices c5 and c6 of the squares a and b, and the opposing two vertices c7 and c of the squares c and d.
Each of them is disposed at a position that includes a portion near 8 (see FIG. 15).

【0042】特に、第1及び第2の角速度用検出電極2
1A,22Aを上述のような配置とするのは、先に、図
10で説明した振動形態において、頂点c5,c6,c7,c
8の付近に対応するダイアフラム12(図2参照)の部
位が最も変位が大となり、静電容量変化の検出に適する
ためである。
In particular, the first and second angular velocity detecting electrodes 2
The arrangement of 1A and 22A as described above is based on the vertices c5, c6, c7, c
This is because the portion of the diaphragm 12 (see FIG. 2) corresponding to the vicinity of 8 has the largest displacement and is suitable for detecting a change in capacitance.

【0043】この第2の例の場合、これら第1及び第2
の駆動電極19A,20A並びに第1及び第2の角速度
用検出電極21A,22Aは、いずれも正方形状に形成
されたものとなっている。また、上述のように配設さ
れ、さらに、これら第1及び第2の駆動電極19A,2
0A並びに第1及び第2の角速度用検出電極21A,2
2Aの全体的な配置は、図15において、第1及び第2
の駆動電極19A,20A並びに第1及び第2の角速度
用検出電極21A,22Aの各々の角が丁度角を占める
ような正方形を仮想した場合、その正方形の角に、それ
ぞれ第1及び第2の駆動電極19A,20A並びに第1
及び第2の角速度用検出電極21A,22Aが位置する
ような配置となっている。
In the case of this second example, the first and second
The drive electrodes 19A and 20A and the first and second angular velocity detection electrodes 21A and 22A are all formed in a square shape. Further, the first and second drive electrodes 19A, 2A are provided as described above.
0A and the first and second angular velocity detection electrodes 21A, 2A.
The overall arrangement of 2A is shown in FIG.
Of the driving electrodes 19A and 20A and the first and second angular velocity detecting electrodes 21A and 22A, respectively, suppose that the respective corners occupy just the corners. The drive electrodes 19A and 20A and the first
And the second angular velocity detection electrodes 21A and 22A are arranged.

【0044】さらに、十字状に形成された加速度検出電
極23Aが、第1及び第2の駆動電極19A,20A並
びに第1及び第2の角速度用検出電極21A,22Aの
間に、これらと略等しい間隔を隔てて配設されている
(図15参照)。
Further, the cross-shaped acceleration detecting electrode 23A is substantially equal between the first and second driving electrodes 19A and 20A and the first and second angular velocity detecting electrodes 21A and 22A. They are arranged at intervals (see FIG. 15).

【0045】かかる構成における角速度及び加速度の検
出動作は、先の第1の例において、図14を参照しつつ
述べたと同様であるので、ここでの詳細な説明は省略す
ることとする。なお、加速度検出電極23Aは、第1及
び第2の駆動電極19A,20A並びに第1及び第2の
角速度用検出電極21A,22Aに対して、略中央に位
置すればよいもので、図15に示されたように必ずしも
十字状に形成されたものである必要はない。また、第1
及び第2の駆動電極19A,20A並びに第1及び第2
の角速度用検出電極21A,22Aについても、図15
に示された配置に限定される必要はなく、特に、第1及
び第2の角速度用検出電極21A,22Aは、上述した
ようにダイアフラム12の変位が最大となる部位に対向
する部分を有するように配設されればよいものである。
The operation of detecting the angular velocity and acceleration in this configuration is the same as that described with reference to FIG. 14 in the first example, so that the detailed description is omitted here. Note that the acceleration detection electrode 23A may be located substantially at the center with respect to the first and second drive electrodes 19A and 20A and the first and second angular velocity detection electrodes 21A and 22A. It need not necessarily be formed in a cross shape as shown. Also, the first
And second drive electrodes 19A, 20A and first and second drive electrodes 19A, 20A.
The angular velocity detection electrodes 21A and 22A of FIG.
The first and second angular velocity detection electrodes 21A and 22A have a portion facing the portion where the displacement of the diaphragm 12 is maximum as described above. It should just be arranged in.

【0046】次に、第3の例について、図16乃至図2
9を参照しつつ説明する。この第3の例における半導体
振動ジャイロセンサは、いわゆる4層構造である点は、
先の第1の例と同一のものであるが、第4層目となる底
板部材6内における電極部5Aの構成が後述するように
第1の例と異なるものであり、先の第1の例における半
導体振動ジャイロセンサが1軸における角速度及び1軸
における加速度の計測を可能としたものであるのに対し
て、この第3の例における半導体振動ジャイロセンサ
は、3軸の角速度の計測を可能としたものである。
Next, a third example will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. The point that the semiconductor vibration gyro sensor in the third example has a so-called four-layer structure is as follows.
This is the same as the first example, except that the configuration of the electrode portion 5A in the bottom plate member 6 serving as the fourth layer is different from the first example as described later. The semiconductor vibration gyro sensor in the third example is capable of measuring angular velocity in one axis and acceleration in one axis, whereas the semiconductor vibration gyro sensor in the third example is capable of measuring angular velocity in three axes. It is what it was.

【0047】なお、図1及び図2に示された構成要素と
同一の構成要素については、同一の符号を付して、その
詳細な説明は省略し、以下、第1の例と異なる点を中心
に説明することとする。この第3の例における半導体振
動ジャイロセンサS2の底板部材6は、そこに設けられ
た電極部5Aの構成が第1の例における半導体振動ジャ
イロセンサS1と異なる点を除けば、他の部分について
は、第1の例における底板部材6と基本的に同一のもの
である(図1乃至図3並びに図16乃至図18参照)。
なお、図16においては、電極部5Aの第1乃至第7の
接続用配点26a〜26gについての図示は省略してあ
る。
The same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, different points from the first example will be described. It will be mainly described. The bottom plate member 6 of the semiconductor vibrating gyro sensor S2 in the third example has the same configuration as the semiconductor vibrating gyro sensor S1 in the first example except that the configuration of an electrode portion 5A provided thereon is different. , And is basically the same as the bottom plate member 6 in the first example (see FIGS. 1 to 3 and FIGS. 16 to 18).
In FIG. 16, the illustration of the first to seventh connection points 26a to 26g of the electrode section 5A is omitted.

【0048】すなわち、電極部5Aは、駆動電極30
と、2つのX軸検出電極31a,31bと、2つのY軸
検出電極32a,32bと、8つのZ軸検出電極33a
〜33d,34a〜34dと、第1乃至第7の外部接続
用電極24a〜24gとを主たる構成要素としてなるも
のである(図18乃至図20参照)。駆動電極30は、
略正方形状に形成されており、ダイアフラム12の第1
乃至第4の錘10a〜10dに囲まれた部位に略対向す
る位置に設けられている(図17乃至図20参照)。
That is, the electrode portion 5A is
, Two X-axis detection electrodes 31a and 31b, two Y-axis detection electrodes 32a and 32b, and eight Z-axis detection electrodes 33a.
To 33d, 34a to 34d, and first to seventh external connection electrodes 24a to 24g as main components (see FIGS. 18 to 20). The drive electrode 30
It is formed in a substantially square shape, and the first
It is provided at a position substantially opposed to a portion surrounded by the fourth to fourth weights 10a to 10d (see FIGS. 17 to 20).

【0049】長方形状に形成された第1のY軸検出電極
32aは、第1の錘10aが配設された支持板部材4の
部位に略対向する位置に配設されており、この第1のY
軸検出電極32aの右脇(図19において紙面右脇)に
第1の錘用第1のZ軸検出電極33aが、左脇(図19
において紙面左脇)に第1の錘用第2のZ軸検出電極3
4aが、それぞれ配設されており、これら2つのZ軸検
出用電極33a,34aは、第1のY軸検出電極32a
と略同一形状寸法に形成されたものとなっている(図1
9参照)。なお、この第3の例においては、これら第1
のY軸検出電極32a及び2つのZ軸検出電極33a,
34aは、その長手軸方向がX軸に沿うように配設され
ている(図19及び図20参照)。
The first Y-axis detection electrode 32a formed in a rectangular shape is disposed at a position substantially opposed to the portion of the support plate member 4 on which the first weight 10a is disposed. Of Y
The first Z-axis detection electrode 33a for the first weight is located on the left side (FIG. 19) on the right side of the axis detection electrode 32a (on the right side of the paper in FIG. 19).
, The second Z-axis detection electrode 3 for the first weight
4a are provided, and these two Z-axis detection electrodes 33a and 34a are connected to the first Y-axis detection electrode 32a.
(See FIG. 1).
9). Note that in the third example, the first
Y-axis detection electrode 32a and two Z-axis detection electrodes 33a,
The reference numeral 34a is disposed so that its longitudinal axis extends along the X axis (see FIGS. 19 and 20).

【0050】第2のX軸検出電極31bは、第2の錘1
0bが配設された支持板部材4の部位に略対向する位置
に配設されており、この第2のX軸検出電極31bの上
側(図19において紙面上側)に第2の錘用第2のZ軸
検出電極34bが、下側(図19において紙面下側)に
第2の錘用第1のZ軸検出電極33bが、それぞれ配設
されており、これら第2のX軸検出電極31b及び2つ
のZ軸検出用電極33b,34bは、先の第1のY軸検
出電極32aと略同一形状寸法に形成されたものとなっ
ている(図19参照)。そして、これら第2のX軸検出
電極31b及び2つのZ軸検出電極33b,34bは、
その長手軸方向がY軸方向に沿うように配設されたもの
となっている(図19及び図20参照)。
The second X-axis detection electrode 31b is connected to the second weight 1
0b is disposed at a position substantially opposite to the portion of the support plate member 4 where the second X-axis detection electrode 31b is disposed (upper side in FIG. 19). The first Z-axis detection electrode 33b for the second weight is disposed on the lower side (the lower side on the paper surface in FIG. 19) of the second X-axis detection electrode 31b. The two Z-axis detection electrodes 33b and 34b are formed to have substantially the same shape and size as the first Y-axis detection electrode 32a (see FIG. 19). The second X-axis detection electrode 31b and the two Z-axis detection electrodes 33b and 34b are
It is arranged so that its longitudinal axis is along the Y-axis direction (see FIGS. 19 and 20).

【0051】第2のY軸検出電極32bは、第3の錘1
0cが配設された支持板部材4の部位に略対向する位置
に配設されており、この第2のY軸検出電極32bの左
脇(図19において紙面左脇)に第3の錘用第1のZ軸
検出電極33cが、右脇(図19において紙面右脇)に
第3の錘用第2のZ軸検出電極34cが、それぞれ配設
されており、これら第2のY軸検出電極32b及び2つ
のZ軸検出用電極33c,34cは、第1のY軸検出電
極32aと略同一形状寸法に形成されたものとなってい
る(図19参照)。なお、この第3の例においては、こ
れら第2のY軸検出電極32b及び2つのZ軸検出電極
33c,34cは、その長手軸方向がX軸に沿うように
配設されている(図19及び図20参照)。
The second Y-axis detection electrode 32b is connected to the third weight 1
0c is disposed at a position substantially opposed to the portion of the support plate member 4 on which the third weight is provided. The first Z-axis detection electrode 33c is provided on the right side (the right side of the sheet in FIG. 19), and the second Z-axis detection electrode 34c for the third weight is provided on each side. The electrode 32b and the two Z-axis detection electrodes 33c and 34c are formed to have substantially the same shape and size as the first Y-axis detection electrode 32a (see FIG. 19). In the third example, the second Y-axis detection electrode 32b and the two Z-axis detection electrodes 33c and 34c are arranged so that the longitudinal axis direction is along the X-axis (FIG. 19). And FIG. 20).

【0052】第1のX軸検出電極31aは、第4の錘1
0dが配設された支持板部材4の部位に略対向する位置
に配設されており、この第1のX軸検出電極31aの上
側(図19において紙面上側)に第4の錘用第1のZ軸
検出電極33dが、下側(図19において紙面下側)に
第4の錘用第2のZ軸検出電極34dが、それぞれ配設
されており、これら第1のX軸検出電極31a及び2つ
のZ軸検出用電極33d,34dは、先の第1のY軸検
出電極32aと略同一形状寸法に形成されたものとなっ
ている(図19参照)。そして、これら第1のX軸検出
電極31a及び2つのZ軸検出電極33d,34dは、
その長手軸方向がY軸方向に沿うように配設されたもの
となっている(図19及び図20参照)。
The first X-axis detection electrode 31a is connected to the fourth weight 1
0d is disposed at a position substantially opposing to the portion of the support plate member 4 on which the fourth X-axis detection electrode 31a is provided (upper side in FIG. 19). And a fourth Z-axis detection electrode 34d for the fourth weight is disposed on the lower side (lower side of the paper surface in FIG. 19) of the first X-axis detection electrode 31a. The two Z-axis detection electrodes 33d and 34d are formed to have substantially the same shape and dimensions as the first Y-axis detection electrode 32a (see FIG. 19). The first X-axis detection electrode 31a and the two Z-axis detection electrodes 33d and 34d are
It is arranged so that its longitudinal axis is along the Y-axis direction (see FIGS. 19 and 20).

【0053】一方、第1乃至第7の外部接続用電極24
a〜24gは、何れも略正方形状に形成されて、支持板
部材4の切り欠き部14に対向する部位において、適宜
な間隔を隔てて、略直線上に配設されている(図17乃
至図19参照)。そして、第1の外部接続用電極24a
に対して、第1の錘用第1のZ軸検出電極33a、第2
の錘用第1のZ軸検出電極33b、第3の錘用第1のZ
軸検出電極33c及び第4の錘用第1のZ軸検出電極3
3dが、これらの間を相互に接続するよう適宜に配設さ
れた第1の接続用配線26aを介して接続されている
(図19参照)。
On the other hand, the first to seventh external connection electrodes 24
Each of a to 24g is formed in a substantially square shape, and is disposed on a substantially straight line at an appropriate interval at a portion facing the cutout portion 14 of the support plate member 4 (FIGS. 17 to 17). See FIG. 19). Then, the first external connection electrode 24a
, The first Z-axis detection electrode 33a for the first weight, the second
Weight first Z-axis detection electrode 33b, third weight first Z
Axis detection electrode 33c and first Z-axis detection electrode 3 for fourth weight
3d is connected via a first connection wiring 26a appropriately arranged so as to mutually connect them (see FIG. 19).

【0054】第2の外部接続用電極24bには、第1の
Y軸検出電極32aが、適宜に配設された第2の接続用
配線26bを介して接続されている(図19参照)。第
3の外部接続用電極24cには、第1の錘用第2のZ軸
検出電極34a、第2の錘用第2のZ軸検出電極34
b、第3の錘用第2のZ軸検出電極34c及び第4の錘
用第2のZ軸検出電極34dが、これらの間を相互に接
続するよう適宜に配設された第3の接続用配線26cを
介して接続されている(図19参照)。
A first Y-axis detection electrode 32a is connected to the second external connection electrode 24b via a second connection wiring 26b appropriately disposed (see FIG. 19). The third external connection electrode 24c includes a second Z-axis detection electrode 34a for the first weight and a second Z-axis detection electrode 34 for the second weight.
b, a third connection in which the second Z-axis detection electrode 34c for the third weight and the second Z-axis detection electrode 34d for the fourth weight are appropriately arranged so as to mutually connect them. It is connected via the wiring 26c (see FIG. 19).

【0055】第4の外部接続用電極24dには、駆動電
極30が、適宜に配設された第4の接続用配線26dを
介して接続されている(図19参照)。第5の外部接続
用電極24eには、第2のX軸検出電極31bが、適宜
に配設された第5の接続用配線26eを介して接続され
ている(図19参照)。第6の外部接続用電極24fに
は、第1のX軸検出電極31aが、適宜に配設された第
6の接続用配線26fを介して接続されている(図19
参照)。第7の外部接続用電極24gには、第2のY軸
検出電極32bが、適宜に配設された第7の接続用配線
26gを介して接続されている(図19参照)。
The drive electrode 30 is connected to the fourth external connection electrode 24d via a fourth connection wiring 26d appropriately disposed (see FIG. 19). The second X-axis detection electrode 31b is connected to the fifth external connection electrode 24e via a fifth connection wiring 26e appropriately disposed (see FIG. 19). The first X-axis detection electrode 31a is connected to the sixth external connection electrode 24f via a sixth connection wiring 26f appropriately disposed (FIG. 19).
reference). A second Y-axis detection electrode 32b is connected to the seventh external connection electrode 24g via an appropriately arranged seventh connection wiring 26g (see FIG. 19).

【0056】かかる構成により、第1及び第2のX軸検
出電極31a,31b、第1及び第2のY軸検出電極3
2a,32b、第1乃至第4の錘用第1のZ軸検出電極
33a〜33d及び第1乃至第4の錘用第2のZ軸検出
電極34a〜34dと、これらに対向するダイアフラム
12の部位との間には、いわゆる平板コンデンサが形成
されることとなるが、特に、第1乃至第4の錘用第1の
Z軸検出電極33a〜33dと、これに対向するダイア
フラム12の部位との間で形成される平板コンデンサ
は、いわゆる並列接続された状態に形成されたものとな
っている。すなわち、電気回路として表せば、図21
(A)に示されたようにダイアフラム12が共通電極と
なり、これに対して第1乃至第4の錘用第1のZ軸検出
電極33a〜33dが、それぞれ対向電極となり、これ
ら第1乃至第4の錘用第1のZ軸検出電極33a〜33
dが相互に並列接続されて、第1の外部接続用電極24
aから4つの静電容量値の合成値が得られるものとなっ
ている。
With such a configuration, the first and second X-axis detection electrodes 31a and 31b, the first and second Y-axis detection electrodes 3
2a, 32b, the first to fourth weight first Z-axis detection electrodes 33a to 33d, the first to fourth weight second Z-axis detection electrodes 34a to 34d, and the diaphragm 12 opposed thereto. A so-called flat plate capacitor is formed between the portions, and in particular, the first to fourth weight first Z-axis detection electrodes 33a to 33d and the portion of the diaphragm 12 facing the first Z-axis detection electrodes 33a to 33d. Are formed in a so-called parallel-connected state. That is, when expressed as an electric circuit, FIG.
As shown in (A), the diaphragm 12 serves as a common electrode, whereas the first to fourth weight first Z-axis detection electrodes 33a to 33d serve as counter electrodes, respectively, and the first to fourth weights. No. 4 first Z-axis detection electrodes 33a to 33
d are connected in parallel with each other to form the first external connection electrode 24.
From a, a combined value of four capacitance values can be obtained.

【0057】また、第1乃至第4の錘用第2のZ軸検出
電極34a〜34dと、これに対向するダイアフラム1
2の部位との間で形成される平板コンデンサも同様に、
いわゆる並列接続された状態に形成されたものとなって
いる。すなわち、電気回路として表せば、図21(B)
に示されたようにダイアフラム12が共通電極となり、
これに対して第1乃至第4の錘用第2のZ軸検出電極3
4a〜34dが、それぞれ対向電極となり、これら第1
乃至第4の錘用第2のZ軸検出電極34a〜34dが相
互に並列接続されて、第3の外部接続用電極24cから
4つの静電容量の合成値が得られるものとなっている。
The first to fourth weight second Z-axis detection electrodes 34a to 34d and the diaphragm 1
Similarly, the plate capacitor formed between the two portions is
It is formed in a so-called parallel connection state. That is, when expressed as an electric circuit, FIG.
The diaphragm 12 becomes a common electrode as shown in FIG.
On the other hand, the first to fourth weight second Z-axis detection electrodes 3
4a to 34d serve as counter electrodes, respectively.
The second Z-axis detection electrodes 34a to 34d for the fourth to fourth weights are connected in parallel with each other, and a combined value of four capacitances is obtained from the third external connection electrode 24c.

【0058】次に、上記構成における動作について説明
する。最初に、この半導体振動ジャイロセンサS2の駆
動方法と概略的な振動の形態について説明すれば、ま
ず、駆動電極30には、第4の外部接続用電極24dを
介して、いわゆる励振信号として、適宜な周波数を有す
る電圧を印加する。この励振信号の周波数としては、種
々選択可能であるが、測定精度等を考慮して後述するよ
うに所定の周波数が選択される。なお、ダイアフラム1
2が形成された支持板部材4は、上述の励振信号を発生
する図示されない信号発生装置のいわゆる回路アースと
共通の回路アースに接続されていることとする。
Next, the operation of the above configuration will be described. First, a method of driving the semiconductor vibrating gyro sensor S2 and a schematic mode of vibration will be described. First, the drive electrode 30 is appropriately connected as a so-called excitation signal via a fourth external connection electrode 24d. Voltage having an appropriate frequency. Various frequencies can be selected for the frequency of the excitation signal, and a predetermined frequency is selected in consideration of measurement accuracy and the like as described later. In addition, diaphragm 1
The support plate member 4 formed with 2 is connected to a so-called circuit ground and a common circuit ground of a signal generator (not shown) for generating the above-described excitation signal.

【0059】この励振信号の印加により、駆動電極30
と対応するダイアフラム12の部位との間には静電力が
作用し、その結果、ダイアフラム12が振動し、その振
動と共に第1乃至第4の錘10a〜10dも振動するこ
ととなる。このダイアフラム12の振動に対する第1乃
至第4の錘10a〜10dの振動の形態は、先に第1の
例において、図6乃至図8を用いて説明したのと基本的
に同一であり、特に、変わるところはないのでその詳細
な説明は省略することとする。
The application of the excitation signal causes the drive electrode 30
And the corresponding portion of the diaphragm 12 is acted upon by electrostatic force. As a result, the diaphragm 12 vibrates, and the first to fourth weights 10a to 10d vibrate together with the vibration. The mode of vibration of the first to fourth weights 10a to 10d with respect to the vibration of the diaphragm 12 is basically the same as that described in the first example with reference to FIGS. Since there is no change, the detailed description is omitted.

【0060】次に、励振信号の周波数に応じたより具体
的なダイアフラム12と第1乃至第4の錘10a〜10
dの典型的な振動の形態について図22乃至図26を参
照しつつ説明する。まず、図22は、励振信号の周波数
が780Hzの場合の振動の様子を模式的に示したもの
で、この場合、ダイアフラム12は、第1乃至第4の錘
10a〜10dで囲まれた部位(図22においていわゆ
る網掛け状態に表示された部位)がZ軸方向で振動する
こととなる。そして、特に、図22において網掛けされ
た部位が電極部5Aから離間する方向、換言すれば、図
22において紙面裏面側から表面側へ変位した場合に
は、第1乃至第4の錘10a〜10dは、同図において
実線矢印で示された方向へ振れることとなる。なお、ダ
イアフラム12が逆に電極部5Aへ接近する方向へ変位
した場合には、第1乃至第4の錘10a〜10dは、図
22において実線矢印とは反対方向へ振れることとな
る。
Next, a more specific diaphragm 12 and first to fourth weights 10a to 10a to 10 according to the frequency of the excitation signal will be described.
A typical vibration mode of d will be described with reference to FIGS. First, FIG. 22 schematically shows a state of vibration when the frequency of the excitation signal is 780 Hz. In this case, the diaphragm 12 has a portion surrounded by the first to fourth weights 10a to 10d ( In FIG. 22, a so-called shaded portion) vibrates in the Z-axis direction. In particular, in the case where the hatched portion in FIG. 22 is displaced from the electrode portion 5A, in other words, when the portion is displaced from the back side to the front side in FIG. 22, the first to fourth weights 10a to 10a 10d swings in the direction indicated by the solid arrow in FIG. When the diaphragm 12 is displaced in the direction approaching the electrode section 5A, the first to fourth weights 10a to 10d swing in the direction opposite to the solid arrow in FIG.

【0061】次に、励振信号の周波数を2019Hzと
した場合について説明する。この場合、図23におい
て、網掛けされたダイアフラム12の部位(第2及び第
3の錘10b,10cの間のダイアフラム12の部分)
がZ軸方向で振動すると共に、同図において点線で囲ま
れたダイアフラム12の部位(第1及び第4の錘10
a,10dの間のダイアフラム12の部位)が同じくZ
軸方向で振動することとなる。この2つの部位の振動
は、例えば、図23において、網掛けされたダイアフラ
ム12の部位(第2及び第3の錘10b,10cの間の
ダイアフラム12の部分)が電極部5Aから離間する方
向へ変位(換言すれば紙面裏面側から表面側へ変位)し
た場合には、同図において点線で囲まれたダイアフラム
12の部位(第1及び第4の錘10a,10dの間のダ
イアフラム12の部位)は、電極部5Aへ接近する方向
へ変位(換言すれば紙面表面側から裏面側へ変位)する
状態となるものである。
Next, a case where the frequency of the excitation signal is set to 2019 Hz will be described. In this case, in FIG. 23, a hatched portion of the diaphragm 12 (a portion of the diaphragm 12 between the second and third weights 10b and 10c).
Vibrates in the Z-axis direction, and a portion (the first and fourth weights 10) of the diaphragm 12 surrounded by a dotted line in FIG.
a, 10d) is the same as Z
It will vibrate in the axial direction. For example, in FIG. 23, the vibration of the two portions is such that the hatched portion of the diaphragm 12 (the portion of the diaphragm 12 between the second and third weights 10b and 10c) is separated from the electrode portion 5A. In the case of displacement (in other words, displacement from the back side to the front side of the drawing), a portion of the diaphragm 12 surrounded by a dotted line (a portion of the diaphragm 12 between the first and fourth weights 10a and 10d) in FIG. Is in a state of being displaced in a direction approaching the electrode portion 5A (in other words, being displaced from the front side to the back side of the paper).

【0062】そして、上述のようにダイアフラム12が
変位した場合においては、第1の錘10aと第4の錘1
0dとが互いに接近する方向へ振れ(図23の実線矢印
参照)、第2の錘10bと第3の錘10cとは、互いに
離間する方向へ振れることとなる(図23の実線矢印参
照)。特に、この場合、第1及び第4の錘10a,10
dは、一組のいわゆる音叉型振動子として振動している
と捉えることができる。また、第2及び第3の錘10
b,10cも同様に一組の音叉型振動子として振動して
いると捉えることができるものである。
When the diaphragm 12 is displaced as described above, the first weight 10a and the fourth weight 1
The second weight 10b and the third weight 10c swing in the direction away from each other (see the solid arrow in FIG. 23). Particularly, in this case, the first and fourth weights 10a, 10a
d can be regarded as vibrating as a set of so-called tuning fork vibrators. The second and third weights 10
Similarly, b and 10c can be regarded as vibrating as a set of tuning fork type vibrators.

【0063】励振信号の周波数が2019Hzの場合、
振動の形態は、図23に示された形態の他にもう一つあ
り、その模式的な様子が図24に示されており、以下、
この振動の形態について説明する。この場合、振動のあ
る瞬間を捉えると、図24において、網掛けされた第1
及び第2の錘10a,10bの間のダイアフラム12の
部位が紙面裏面側から表面側へ変位すると同時に、図2
4において点線で囲まれた第3及び第4の錘10c,1
0dの間のダイアフラム12の部位が紙面表面側から裏
面側へ変位することとなる。そして、第1の錘10aと
第2の錘10bとが互いに離間する方向へ振れる(図2
4の実線矢印参照)一方、第3の錘10cと第4の錘1
0dとが互いに接近する方向へ振れることとなる(図2
4の実線矢印参照)。
When the frequency of the excitation signal is 2019 Hz,
There is another form of vibration in addition to the form shown in FIG. 23, and a schematic state thereof is shown in FIG.
The form of this vibration will be described. In this case, when a certain moment of vibration is captured, in FIG.
2 and the portion of the diaphragm 12 between the second weights 10a and 10b is displaced from the back side to the front side in FIG.
4, the third and fourth weights 10c, 1 surrounded by dotted lines
The portion of the diaphragm 12 during 0d is displaced from the front side to the back side of the drawing. Then, the first weight 10a and the second weight 10b swing in a direction away from each other (FIG. 2).
4), the third weight 10c and the fourth weight 1
0d swings in a direction approaching each other (see FIG. 2).
4).

【0064】次に、励振信号の周波数が2388Hzの
場合について図25を参照しつつ説明する。この場合、
振動のある瞬間を捉えると、図25に示されたように、
ダイアフラム12の網掛けされた2箇所の部位、すなわ
ち、第2の錘10bと第3の錘10cと支持板部材4の
角部とに囲まれた部位aと、第1の錘10aと、第4の
錘10dと支持板部材4の角部とに囲まれた部位bと
が、それぞれ紙面裏面側から紙面表面側へ変位すると同
時に、図25において、点線で囲まれたダイアフラム1
2の2箇所の部位、すなわち、第1の錘10aと第2の
錘10bと支持板部材4の角部とに囲まれた部位cと、
第3の錘10cと第4の錘10dと支持板部材4の角部
とに囲まれた部位dとが、それぞれ紙面表側から裏面側
へ変位することとなる。そして、第1及び第2の錘10
a,10bは、部位cの方向へ振れる(図25の実線矢
印参照)一方、第3及び第4の錘10c,10dは、部
位dの方向へ振れることとなる(図25の実線矢印参
照)。
Next, a case where the frequency of the excitation signal is 2388 Hz will be described with reference to FIG. in this case,
Capturing a moment of vibration, as shown in FIG. 25,
The hatched two portions of the diaphragm 12, that is, the portion a surrounded by the second weight 10b, the third weight 10c, and the corner of the support plate member 4, the first weight 10a, 4 is displaced from the back side of the drawing to the front side of the drawing, and at the same time, the diaphragm 1 surrounded by the dotted line in FIG.
2, a portion c surrounded by the first weight 10a, the second weight 10b, and the corner of the support plate member 4,
The portion d surrounded by the third weight 10c, the fourth weight 10d, and the corner of the support plate member 4 is displaced from the front side to the back side of the paper. And the first and second weights 10
a and 10b swing in the direction of the part c (see the solid arrow in FIG. 25), while the third and fourth weights 10c and 10d swing in the direction of the part d (see the solid arrow in FIG. 25). .

【0065】次に、励振信号の周波数が3322Hzの
場合について図26を参照しつつ説明する。この場合、
振動のある瞬間を捉えると、図26に示されたように、
第1の錘10aの周囲では、同図において第1の錘10
aの紙面左脇のダイアフラム12の部位(図26におい
て網掛けされた部位)eが紙面裏面側から表面側へ変位
すると同時に、第1の錘10aの紙面右脇のダイアフラ
ム12の部位(図26において点線で囲まれた部位)f
が紙面表面側から裏面側へ変位することとなる。また、
第2の錘10bの周囲では、図26において第2の錘1
0bの紙面上側のダイアフラム12の部位(図26にお
いて網掛けされた部位)gが紙面裏面側から表面側へ変
位すると同時に、第2の錘10bの紙面下側のダイアフ
ラム12の部位(図26において点線で囲まれた部位)
hが紙面表面側から裏面側へ変位することとなる。
Next, a case where the frequency of the excitation signal is 3322 Hz will be described with reference to FIG. in this case,
Capturing the moment of vibration, as shown in FIG. 26,
Around the first weight 10a, the first weight 10
The part e of the diaphragm 12 on the left side of the drawing (the part shaded in FIG. 26) e is displaced from the back side to the front side of the drawing, and at the same time, the part of the diaphragm 12 on the right side of the first weight 10a (FIG. 26). At the site surrounded by a dotted line) f
Is displaced from the front side to the back side of the drawing. Also,
Around the second weight 10b, the second weight 1 in FIG.
The portion g of the diaphragm 12 on the upper side of the drawing (the hatched portion in FIG. 26) g is displaced from the back side of the drawing to the front side, and at the same time, the portion of the diaphragm 12 on the lower side of the drawing of the second weight 10b (see FIG. 26). (A site surrounded by a dotted line)
h is displaced from the front side to the back side of the drawing.

【0066】さらに、第3の錘10cの周囲において
は、図26において第3の錘10cの紙面右脇のダイア
フラム12の部位(図26において網掛けされた部位)
iが紙面裏面側から表面側へ変位すると同時に、第3の
錘10cの紙面左脇のダイアフラム12の部位(図26
において点線で囲まれた部位)jが紙面表面側から裏面
側へ変位することとなる。またさらに、第4の錘10d
の周囲においては、図26において第4の錘10dの紙
面下側のダイアフラム12の部位(図26において網掛
けされた部位)kが紙面裏面側から表面側へ変位すると
同時に、第4の錘10dの紙面上側のダイアフラム12
の部位(図25において点線で囲まれた部位)lが紙面
表面側から裏面側へ変位することとなる。そして、第1
の錘10aは、図26において紙面右側へ、第2の錘1
0bは、紙面下側へ、第3の錘10cは、紙面左側へ、
第4の錘10dは、紙面上側へ、それぞれ振れることと
なる。なお、上述したそれぞれの振動形態において示さ
れた励振信号の周波数は、あくまでも試験例であって、
ダイアフラム12の大きさや厚み等によって変わり得る
ものであり、絶対的なものではない。
Further, around the third weight 10c, the portion of the diaphragm 12 on the right side of the paper of the third weight 10c in FIG. 26 (the portion shaded in FIG. 26).
i is displaced from the back side to the front side of the drawing, and at the same time, the portion of the diaphragm 12 on the left side of the drawing of the third weight 10c (FIG. 26).
) J is displaced from the front side to the back side of the drawing. Furthermore, the fourth weight 10d
26, the portion k of the diaphragm 12 below the fourth weight 10d in FIG. 26 (the hatched portion in FIG. 26) is displaced from the back side to the front side in FIG. Diaphragm 12 on the upper side of the drawing
(A portion surrounded by a dotted line in FIG. 25) 1 is displaced from the front side to the back side of the drawing. And the first
The weight 10a of the second weight 1
0b is on the lower side of the paper, and the third weight 10c is on the left side of the paper.
The fourth weight 10d swings upward on the paper. The frequency of the excitation signal shown in each of the above-described vibration modes is a test example to the last,
It can vary depending on the size, thickness, etc. of the diaphragm 12, and is not absolute.

【0067】以上、代表的な振動の形態を説明したが、
この第3の例における半導体振動ジャイロセンサS2の
場合には、角速度の計測にあたっては、励振信号の周波
数を780Hzとした場合の振動状態(図22参照)を
利用することとした。以下、この場合の動作について図
27乃至図29を参照しつつ説明する。最初に、Z軸
(同図において紙面表裏方向)を中心として作用する角
速度の計測を行う場合について図27を参照しつつ説明
する。
The typical modes of vibration have been described above.
In the case of the semiconductor vibration gyro sensor S2 in the third example, when measuring the angular velocity, the vibration state when the frequency of the excitation signal is 780 Hz (see FIG. 22) is used. Hereinafter, the operation in this case will be described with reference to FIGS. First, the case of measuring the angular velocity acting on the Z axis (in the drawing, the front and back sides of the drawing) will be described with reference to FIG.

【0068】例えば、周波数780Hz又はその近傍の
周波数の励振信号が駆動電極30に印加され、図22を
参照しつつ先に説明したような振動状態にある場合にお
いて、Z軸を中心に反時計回りの回転が生じたとし、あ
る瞬間において、第1乃至第4の錘10a〜10dが図
27において実線矢印方向へ振れたとする。すなわち、
図27において言えば、Z軸がこの半導体振動ジャイロ
センサS2の略中心を通るものと仮定し、第1の錘10
aは、時計の12時方向へ、第2の錘10bは、時計の
3時方向へ、第3の錘10cは、時計の6時方向へ、第
4の錘10dは、時計の9時方向へ、それぞれ振れた際
に、Z軸を中心に反時計回り方向の回転力が作用する
と、各錘10a〜10dには、それぞれの振れ方向と直
交するコリオリ力が作用することとなる(図27の点線
矢印参照)。
For example, in a case where an excitation signal having a frequency of 780 Hz or a frequency in the vicinity thereof is applied to the driving electrode 30 and is in the vibration state as described above with reference to FIG. Is assumed to occur, and at a certain moment, the first to fourth weights 10a to 10d are swung in the direction of the solid arrow in FIG. That is,
Referring to FIG. 27, it is assumed that the Z axis passes through substantially the center of the semiconductor vibrating gyro sensor S2, and the first weight 10
a is in the 12 o'clock direction of the watch, the second weight 10b is in the 3 o'clock direction of the watch, the third weight 10c is in the 6 o'clock direction of the watch, and the fourth weight 10d is in the 9 o'clock direction of the watch. When a rotational force acts in the counterclockwise direction about the Z-axis when each swings, Coriolis force orthogonal to the respective swing directions acts on the weights 10a to 10d (FIG. 27). Dotted arrow).

【0069】具体的には、第1の錘10aには、図27
で言えば、時計の3時方向のコリオリ力が、第2の錘1
0bには、同じく時計の6時方向のコリオリ力が、第3
の錘10cには、同じく時計の9時方向のコリオリ力
が、第4の錘10dには、同じく時計の12時方向のコ
リオリ力が、それぞれ作用する(図27の点線矢印参
照)。その結果、第1の錘10a近傍のダイアフラム1
2においては、第1の錘用第1のZ軸検出電極33aに
対向する部位が電極部5Aへ接近する方向に変位する一
方、第1の錘用第2のZ軸検出電極34aに対応する部
位は、電極部5Aから離間する方向へ変位することとな
り、その変位量は、いずれも略同一の大きさとなる。
More specifically, the first weight 10a is
In other words, the Coriolis force of the clock at 3 o'clock is the second weight 1
0b also has a Coriolis force in the 6 o'clock direction of the watch,
Similarly, a Coriolis force in the clockwise direction at 9 o'clock acts on the weight 10c, and a Coriolis force at 12 o'clockwise on the clock similarly acts on the fourth weight 10d (see the dotted arrow in FIG. 27). As a result, the diaphragm 1 near the first weight 10a
In 2, the portion facing the first Z-axis detection electrode 33a for the first weight is displaced in the direction approaching the electrode portion 5A, while the portion corresponding to the second Z-axis detection electrode 34a for the first weight is provided. The portion is displaced in a direction away from the electrode portion 5A, and the displacement amounts are substantially the same.

【0070】ここで、第1の錘用第1及び第2のZ軸検
出電極33a,34a、第2の錘用第1及び第2のZ軸
検出電極33b,34b、第3の錘用第1及び第2のZ
軸検出電極33c,34c、第4の錘用第1及び第2の
Z軸検出電極33d,34dは、先に述べたように略同
一の形状寸法に形成されており、ダイアフラム12との
対向距離も、振動が無い状態では、略同一であるため、
各電極33a〜33d,34a〜34dとダイアフラム
12との間における静電容量値は、略同一値であり、仮
に、これをC0とする。そして、上述のようなコリオリ
力によるダイアフラム12の変位による静電容量の変化
分をΔCとすると、上述のようにコリオリ力が生じた際
の第1の錘用第1のZ軸検出電極33aとダイアフラム
12との間の静電容量は、(C0+ΔC)と、第1の錘
用第2のZ軸検出電極34aとダイアフラム12との間
の静電容量は、(C0−ΔC)と、それぞれ表される大
きさとなる。
Here, the first and second Z-axis detection electrodes 33a and 34a for the first weight, the first and second Z-axis detection electrodes 33b and 34b for the second weight, and the third and third Z-axis detection electrodes for the third weight are used. 1 and 2nd Z
The axis detection electrodes 33c and 34c, and the first and second Z-axis detection electrodes 33d and 34d for the fourth weight are formed in substantially the same shape and size as described above, and are opposed to the diaphragm 12. Also, in the state without vibration, since they are almost the same,
Each electrode 33 a to 33 d, the electrostatic capacitance value between the 34a~34d and the diaphragm 12 is substantially identical value, if this is referred to as C 0. Then, assuming that a change in the capacitance due to the displacement of the diaphragm 12 due to the Coriolis force as described above is ΔC, the first weight first Z-axis detection electrode 33a when the Coriolis force is generated as described above. The capacitance between the diaphragm 12 is (C 0 + ΔC), and the capacitance between the first weight second Z-axis detection electrode 34a and the diaphragm 12 is (C 0 −ΔC). , Respectively.

【0071】第2の錘10b近傍のダイアフラム12に
おいては、第2の錘用第1のZ軸検出電極33bに対向
する部位が電極部5Aへ接近する方向に変位する一方、
第2の錘用第2のZ軸検出電極34bに対応する部位
は、電極部5Aから離間する方向へ変位することとな
り、その変位量は、いずれも略同一の大きさとなる。し
たがって、この場合も先の第1の錘用第1及び第2のZ
軸検出電極33a,34aにおける静電容量と同じよう
に、第2の錘用第1のZ軸検出電極33bとダイアフラ
ム12との間の静電容量は、(C0+ΔC)と、第1の
錘用第2のZ軸検出電極34aとダイアフラム12との
間の静電容量は、(C0−ΔC)と、それぞれ表される
大きさとなる。
In the diaphragm 12 near the second weight 10b, a portion facing the first Z-axis detection electrode 33b for the second weight is displaced in a direction approaching the electrode portion 5A,
The portion corresponding to the second Z-axis detection electrode 34b for the second weight is displaced in a direction away from the electrode portion 5A, and the displacement amounts are substantially the same. Therefore, also in this case, the first and second Zs for the first weight are used.
Similarly to the capacitance at the axis detection electrodes 33a and 34a, the capacitance between the first Z-axis detection electrode 33b for the second weight and the diaphragm 12 is (C 0 + ΔC) and the first capacitance. The capacitance between the weight second Z-axis detection electrode 34a and the diaphragm 12 has a magnitude represented by (C 0 −ΔC).

【0072】第3の錘10c近傍のダイアフラム12に
おいては、第3の錘用第1のZ軸検出電極33cに対向
する部位が電極部5Aへ接近する方向に変位する一方、
第3の錘用第2のZ軸検出電極34cに対応する部位
は、電極部5Aから離間する方向へ変位することとな
り、その変位量は、いずれも略同一の大きさとなる。し
たがって、この場合も先の第1の錘用第1及び第2のZ
軸検出電極33a,34aにおける静電容量と同じよう
に、第3の錘用第1のZ軸検出電極33cとダイアフラ
ム12との間の静電容量は、(C0+ΔC)と、第3の
錘用第2のZ軸検出電極34cとダイアフラム12との
間の静電容量は、(C0−ΔC)と、それぞれ表される
大きさとなる。
In the diaphragm 12 near the third weight 10c, a portion facing the first Z-axis detection electrode 33c for the third weight is displaced in a direction approaching the electrode portion 5A,
The portion corresponding to the second Z-axis detection electrode 34c for the third weight is displaced in a direction away from the electrode portion 5A, and the displacement amounts are substantially the same. Therefore, also in this case, the first and second Zs for the first weight are used.
Similarly to the capacitance at the axis detection electrodes 33a and 34a, the capacitance between the first Z-axis detection electrode 33c for the third weight and the diaphragm 12 is (C 0 + ΔC) and the third capacitance. The capacitance between the weight second Z-axis detection electrode 34c and the diaphragm 12 has a magnitude represented by (C 0 −ΔC).

【0073】第4の錘10d近傍のダイアフラム12に
おいては、第4の錘用第1のZ軸検出電極33dに対向
する部位が電極部5Aへ接近する方向に変位する一方、
第4の錘用第2のZ軸検出電極34dに対応する部位
は、電極部5Aから離間する方向へ変位することとな
り、その変位量は、いずれも略同一の大きさとなる。し
たがって、この場合も先の第1の錘用第1及び第2のZ
軸検出電極33a,34aにおける静電容量と同じよう
に、第4の錘用第1のZ軸検出電極33dとダイアフラ
ム12との間の静電容量は、(C0+ΔC)と、第4の
錘用第2のZ軸検出電極34dとダイアフラム12との
間の静電容量は、(C0−ΔC)と、それぞれ表される
大きさとなる。
In the diaphragm 12 near the fourth weight 10d, a portion facing the first Z-axis detection electrode 33d for the fourth weight is displaced in a direction approaching the electrode portion 5A,
A portion corresponding to the second Z-axis detection electrode 34d for the fourth weight is displaced in a direction away from the electrode portion 5A, and the displacement amounts are substantially the same. Therefore, also in this case, the first and second Zs for the first weight are used.
Similarly to the capacitance at the axis detection electrodes 33a and 34a, the capacitance between the first Z-axis detection electrode 33d for the fourth weight and the diaphragm 12 is (C 0 + ΔC) and the fourth capacitance. The capacitance between the second weight Z-axis detection electrode 34d and the diaphragm 12 has a magnitude represented by (C 0 −ΔC).

【0074】この結果、第1の外部接続用電極24aに
おいては、第1乃至第4の錘用第1のZ軸検出電極33
a〜33dにおける上述した静電容量の変化を総和した
ものが現れる、すなわち、4(C0+ΔC)と表される
容量が得られることとなる。一方、第3の外部接続用電
極24cにおいては、第1乃至第4の錘用第2のZ軸検
出電極34a〜34dにおける上述した静電容量の変化
の総合したものが現れる、すなわち、4(C0−ΔC)
と表される容量が得られることとなる。したがって、図
示されない外部回路において、第1の外部接続用電極2
4aに得られた静電容量と、第3の外部接続用電極24
cに得られた静電容量との差を求めることで、{4(C
0+ΔC)−4(C0−ΔC)}=8ΔCを得ることがで
き、その大きさは、コリオリ力に対応したものとなる。
しかも、Z軸周りの角速度とコリオリ力とは比例関係に
あることから、予め角速度の大きさと、上述のようにし
て得られる差8ΔCの大きさとの関係を調べておくこと
で、差8ΔCの大きさから角速度の計測が可能となるも
のである。
As a result, in the first external connection electrode 24a, the first to fourth weight first Z-axis detection electrodes 33 are used.
The sum of the above-mentioned changes in the capacitance in a to 33d appears, that is, a capacitance expressed as 4 (C 0 + ΔC) is obtained. On the other hand, in the third external connection electrode 24c, the total of the above-described changes in the capacitance of the first to fourth weight second Z-axis detection electrodes 34a to 34d appears, that is, 4 ( C 0 -ΔC)
Is obtained. Therefore, in an external circuit (not shown), the first external connection electrode 2
4a and the third external connection electrode 24
c by calculating the difference between the obtained capacitance and the obtained capacitance, {4 (C
0 + ΔC) -4 (C 0 −ΔC)} = 8ΔC, the magnitude of which corresponds to the Coriolis force.
In addition, since the angular velocity around the Z axis and the Coriolis force are in a proportional relationship, the relationship between the magnitude of the angular velocity and the magnitude of the difference 8ΔC obtained as described above is checked in advance, so that the magnitude of the difference 8ΔC is obtained. This makes it possible to measure the angular velocity.

【0075】なお、第1乃至第4の錘10a〜10d
は、ダイアフラム12の振動に伴い図27において実線
矢印と反対方向にも振れるため、この場合には、コリオ
リ力の方向も同図において点線矢印で示された方向とは
逆方向となる。このため、第1の外部接続用電極24a
及び第3の外部接続用電極24cにおけるそれぞれの静
電容量の変化も、上述とは逆となるが、両者の差が8Δ
Cであることには変わりはない。
The first to fourth weights 10a to 10d
27 also swings in the direction opposite to the solid arrow in FIG. 27 due to the vibration of the diaphragm 12, and in this case, the direction of the Coriolis force is also opposite to the direction indicated by the dotted arrow in FIG. For this reason, the first external connection electrode 24a
The changes in the capacitances of the first and third external connection electrodes 24c are also opposite to the above, but the difference between them is 8Δ
It is still C.

【0076】次に、図28を参照しつつ、X軸を中心に
回転力が作用した場合の角速度の計測について説明す
る。なお、励振信号はZ軸の場合と同一であるとする。
例えば、図28において、X軸がセンサの略中心を通る
ものと仮定し、このX軸を中心とし、例えば、X軸を図
28に示された矢印方向に見て時計回りの方向に回転力
が作用し、その際、第1乃至第4の錘10a〜10d
が、図28に示されたように、それぞれ外側へ振れたと
すると、コリオリ力は、第2及び第4の錘10b,10
dにそれぞれ作用することとなる。すなわち、第2の錘
10bにおいては、図28において紙面表面側から裏面
側へ、換言すれば、第2の錘10bが位置するダイアフ
ラム12の部位が電極部5Aへ接近するようにコリオリ
力が作用する一方、第4の錘10dにおいては、図28
において紙面裏面側から表面側へ、換言すれば、第4の
錘10dが位置するダイアフラム12の部位が電極部5
Aから離間するようにコリオリ力が作用することとなり
(図28参照)、それぞれ、略同一のダイアフラム12
の変位が生ずることとなる。
Next, measurement of the angular velocity when a rotational force acts on the X axis will be described with reference to FIG. It is assumed that the excitation signal is the same as in the case of the Z axis.
For example, in FIG. 28, it is assumed that the X axis passes through the approximate center of the sensor, and for example, the rotational force about the X axis in the clockwise direction when the X axis is viewed in the direction of the arrow shown in FIG. Acts, and at this time, the first to fourth weights 10a to 10d
However, as shown in FIG. 28, if each of them sways outward, the Coriolis force is reduced by the second and fourth weights 10b, 10b.
d. That is, in the second weight 10b, the Coriolis force acts so that the portion of the diaphragm 12 where the second weight 10b is located approaches the electrode portion 5A from the front side to the rear side in FIG. On the other hand, in the fourth weight 10d, FIG.
In this case, the portion of the diaphragm 12 where the fourth weight 10d is located is the electrode portion 5
A is applied so as to move away from the diaphragm A (see FIG. 28).
Will occur.

【0077】その結果、コリオリ力が生ずる前の第1及
び第2のX軸検出用電極31a,31bにおける静電容
量をC0とし、上述のダイアフラム12の変位による容
量変化分をΔCとすると、第1のX軸検出電極31aが
接続された第6の外部接続用電極24fには、(C0
ΔC)の静電容量が、第2のX軸検出電極31bが接続
された第5の外部接続用電極24eには、(C0+Δ
C)の静電容量が、それぞれ得られることとなる。した
がって、Z軸に関する角速度の計測の場合と同様に、こ
れら2つの容量差(2ΔC)を得ることで角速度の大き
さを知ることができる。なお、X軸の計測でも述べたと
同様に、第1乃至第4の錘10a〜10dが図28の実
線矢印で示されたと逆方向へ振れた場合には、静電容量
の変化が上述した状態とは逆になるが、第5及び第6の
外部接続用電極24e,24f間の静電容量変化の差が
(2ΔC)となることには変わりはない。
As a result, assuming that the capacitances of the first and second X-axis detecting electrodes 31a and 31b before the Coriolis force is generated are C 0 and the capacitance change due to the displacement of the diaphragm 12 is ΔC. The sixth external connection electrode 24f to which the first X-axis detection electrode 31a is connected has (C 0
(C) + (C 0 + Δ)
The capacitance C) is obtained respectively. Therefore, as in the case of measuring the angular velocity with respect to the Z axis, the magnitude of the angular velocity can be known by obtaining the difference between these two capacities (2ΔC). As described in the measurement of the X axis, when the first to fourth weights 10a to 10d swing in the opposite directions as indicated by the solid arrows in FIG. However, the difference in capacitance change between the fifth and sixth external connection electrodes 24e and 24f is still (2ΔC).

【0078】次に、図29を参照しつつ、Y軸を中心に
回転力が作用した場合の角速度の計測について説明す
る。なお、励振信号はZ軸の場合と同一であるとする。
例えば、図29において、Y軸がセンサの略中心を通る
ものと仮定し、このY軸を同図矢印方向に見て、例え
ば、時計回りの方向に回転力が作用したとし、その際、
第1乃至第4の錘10a〜10dが、図29に示された
ように、それぞれ外側へ振れたとすると、コリオリ力
は、第1及び第3の錘10a,10cにそれぞれ作用す
ることとなる。すなわち、第1の錘10aにおいては、
図29において紙面表面側から裏面側へ、換言すれば、
第1の錘10aが位置するダイアフラム12の部位が電
極部5Aへ接近するようにコリオリ力が作用する一方、
第3の錘10cにおいては、図29において紙面裏面側
から表面側へ、換言すれば、第3の錘10cが位置する
ダイアフラム12の部位が電極部5Aから離間するよう
にコリオリ力が作用することとなり(図29参照)、そ
れぞれ略同一のダイアフラム12の変位が生ずることと
なる。
Next, the measurement of the angular velocity when a rotational force acts on the Y axis will be described with reference to FIG. It is assumed that the excitation signal is the same as in the case of the Z axis.
For example, in FIG. 29, it is assumed that the Y axis passes through the approximate center of the sensor, and when the Y axis is viewed in the direction of the arrow in FIG.
Assuming that the first to fourth weights 10a to 10d swing outward as shown in FIG. 29, the Coriolis force acts on the first and third weights 10a and 10c, respectively. That is, in the first weight 10a,
In FIG. 29, from the front side of the paper to the back side, in other words,
While Coriolis force acts so that the portion of the diaphragm 12 where the first weight 10a is located approaches the electrode portion 5A,
In the third weight 10c, a Coriolis force acts so that the portion of the diaphragm 12 where the third weight 10c is located is separated from the electrode portion 5A from the back side to the front side in FIG. 29 in FIG. (See FIG. 29), and substantially the same displacement of the diaphragm 12 occurs.

【0079】この場合の変位は、位置は異なるが、先の
図28の場合と基本的に同一のものである。したがっ
て、この場合には、第2及び第7の外部接続用電極24
b,24gにおいて、それぞれ得られる静電容量の差に
よって、図28の場合と同様に、角速度を知ることがで
きるものとなる。なお、この場合も、X軸の計測でも述
べたと同様に、第1乃至第4の錘10a〜10dの振れ
が図29の実線矢印で示された方向と逆に振れた場合で
あっても、第2の外部接続用電極24bに得られる静電
容量と、第7の外部接続用電極24gに得られる静電容
量との差の絶対値が(2ΔC)となることには変わりは
ない。
The displacement in this case is basically the same as that of FIG. 28, although the position is different. Therefore, in this case, the second and seventh external connection electrodes 24
At b and 24g, the angular velocity can be obtained as in the case of FIG. 28, based on the difference between the obtained capacitances. Note that, in this case, as described in the measurement of the X axis, even if the swing of the first to fourth weights 10a to 10d swings in the direction opposite to the direction indicated by the solid arrow in FIG. The absolute value of the difference between the capacitance obtained on the second external connection electrode 24b and the capacitance obtained on the seventh external connection electrode 24g remains (2ΔC).

【0080】次に、第4の例について、図30を参照し
つつ説明する。この第4の例は、特に、上述した第3の
例に示された構成を有する半導体振動ジャイロセンサに
おける電極の他の配置例を示すもので、次述する電極配
置を除けば、他の構成については、上述した第3の例と
同様のものである。したがって、以下の説明において
は、電極配置についてのみ説明することとする。なお、
図30においては、先に図19に示されたような第1の
外部接続用電極24aや第1の接続用配線26a等のよ
うないわば付属的なものの図示を省略してある。まず、
図30において、点線で表された4つの正方形ホ,ヘ,
ト,チは、第1乃至第4の錘支持部13a〜13d(図
17参照)のそれぞれの4つの頂点を、支持板部材4
(図17参照)へ投影し、それぞれ4つの投影された頂
点を相互に結んで形成される仮想的なものである。
Next, a fourth example will be described with reference to FIG. The fourth example shows another example of the arrangement of the electrodes in the semiconductor vibrating gyro sensor having the configuration shown in the third example described above, and has another configuration except for the electrode arrangement described below. Is the same as in the third example described above. Therefore, in the following description, only the electrode arrangement will be described. In addition,
In FIG. 30, illustration of so-called additional components such as the first external connection electrode 24a and the first connection wiring 26a shown in FIG. 19 is omitted. First,
In FIG. 30, four squares E, F,
The four vertices of the first to fourth weight supporting portions 13a to 13d (see FIG. 17) are respectively
(See FIG. 17), and is a virtual one formed by connecting four projected vertices to each other.

【0081】この第4の例も、基本的には、先に、図1
9及び図20で示された電極配置と同様に、駆動電極3
0′を中心にして次述するように第1のX軸検出電極3
1a′等が配置されたものとなっている。すなわち、ま
ず、長方形状に形成された第1のY軸検出電極32a′
は、正方形ホの略中央に位置するように配設され、その
右脇に、第1の錘用第1のZ軸検出電極33a′が、左
脇に、第1の錘用第2のZ軸検出電極34a′が、それ
ぞれ配設されている(図30参照)。そして、第1の錘
用第1のZ軸検出電極33a′及び第1の錘用第2のZ
軸検出電極34a′は、その側部の一部が正方形ホの内
側に位置するようにして、かつ、第1のY軸検出電極3
2a′と所定の間隙を隔てて配設されたものとなってい
る(図30参照)。
In the fourth example, basically, first, FIG.
9 and the electrode arrangement shown in FIG.
As described below, the first X-axis detection electrode 3 centered on 0 '
1a 'and the like are arranged. That is, first, the first Y-axis detection electrode 32a 'formed in a rectangular shape
Is disposed so as to be located substantially at the center of the square E, and a first Z-axis detection electrode 33a 'for the first weight is provided on the right side thereof, and a second Z-axis detection electrode 33a for the first weight is provided on the left side thereof. The axis detection electrodes 34a 'are provided respectively (see FIG. 30). Then, the first Z-axis detection electrode 33a 'for the first weight and the second Z-axis detection electrode
The axis detection electrode 34a 'is arranged so that a part of its side is located inside the square e, and the first Y-axis detection electrode 3a'
It is arranged with a predetermined gap from 2a '(see FIG. 30).

【0082】上述のように、特に、第1の錘用第1のZ
軸検出電極33a′及び第1の錘用第2のZ軸検出電極
34a′の側部の一部が、正方形ホの内側に位置するよ
うにするのは、先に、図27で説明した振動形態におい
て、第1の錘用第1のZ軸検出電極33a′及び第1の
錘用第2のZ軸検出電極34a′の側部の一部が位置す
る付近の正方形ホの内側の部位から外側の部位に至る部
分が最も変位が大となる部分であり、静電容量変化の検
出に適するためである。
As described above, in particular, the first Z for the first weight is used.
A part of the side portions of the axis detection electrode 33a 'and the first weight second Z-axis detection electrode 34a' is located inside the square e because of the vibration described with reference to FIG. In the embodiment, the first Z-axis detection electrode 33a 'for the first weight and the second Z-axis detection electrode 34a' for the first weight are located in the vicinity of the inner side of the square e where a part of the side is located. This is because the part reaching the outer part is the part where the displacement is the largest and is suitable for detecting a change in capacitance.

【0083】さらに、第1の錘用第1のZ軸検出電極3
3a′は、長方形状に形成され、その一つの角部、すな
わち、隣接する第2の錘用第2のZ軸検出電極34b′
側の角部が切り欠かれた形状となっており、また、第1
の錘用第2のZ軸検出電極34a′も同様に、第4の錘
用第1のZ軸検出電極33d′側の角部が切り欠かれた
形状となっている(図30参照)。
Further, the first Z-axis detection electrode 3 for the first weight
3a 'is formed in a rectangular shape, and one corner thereof, that is, the second Z-axis detection electrode 34b' for the adjacent second weight is formed.
Side corners are cut out, and the first
Similarly, the second Z-axis detection electrode 34a 'for weight has a shape in which the corner on the side of the first Z-axis detection electrode 33d' for fourth weight is cut out (see FIG. 30).

【0084】次に、第2のX軸検出電極31b′、第2
の錘用第1のZ軸検出電極33b′及び第2の錘用第2
のZ軸検出34b′についても、その配置は基本的に上
述したと同様であるので、ここでは、概括的に説明する
こととする。すなわち、長方形状に形成されてなる第2
のX軸検出電極31b′は、正方形ヘの略中央に位置す
るように配設され、その左右に、第2の錘用第1のZ軸
検出電極33b′及び第2の錘用第2のZ軸検出34
b′がそれぞれ配設されたものとなっている(図30参
照)。また、第2の錘用第1のZ軸検出電極33b′及
び第2の錘用第2のZ軸検出34b′は、共に、それぞ
れ、長方形の一つの角部を切り欠いた形状となってお
り、第2の錘用第1のZ軸検出電極33b′は、第1の
錘用第1のZ軸検出電極33a′側の角部が、第2の錘
用第2のZ軸検出34b′は、第3の錘用第2のZ軸検
出電極34c′側の角部が、それぞれ切り欠かれたもの
となっている(図30参照)。
Next, the second X-axis detection electrode 31b '
Weight first Z-axis detection electrode 33b 'and second weight second
The arrangement of the Z-axis detection 34b 'is basically the same as that described above, and will be generally described here. In other words, the second formed in a rectangular shape
X-axis detection electrode 31b 'is disposed so as to be located substantially at the center of the square, and on the left and right thereof, the first Z-axis detection electrode 33b' for the second weight and the second Z axis detection 34
b 'are provided (see FIG. 30). Further, the first Z-axis detection electrode 33b 'for the second weight and the second Z-axis detection 34b' for the second weight both have shapes in which one corner of a rectangle is cut out. The first Z-axis detection electrode 33b 'for the second weight has a corner on the side of the first Z-axis detection electrode 33a' for the first weight, and the second Z-axis detection electrode 34b for the second weight. ′, The corners on the side of the third weight second Z-axis detection electrode 34c ′ are respectively cut out (see FIG. 30).

【0085】そして、正方形ヘと第2の錘用第1のZ軸
検出電極33b′及び第2の錘用第2のZ軸検出34
b′の相対的な位置関係は、上述した第1の錘用第1の
Z軸検出電極33a′及び第1の錘用第2のZ軸検出電
極34a′の場合と基本的に同様であり、そのような配
置とするのも基本的に同様な理由によるものである。
The second Z-axis detection electrode 33b 'for the second weight and the second Z-axis detection electrode 33b' for the second weight
The relative positional relationship of b 'is basically the same as the case of the first Z-axis detection electrode 33a' for the first weight and the second Z-axis detection electrode 34a 'for the first weight described above. Such an arrangement is basically for the same reason.

【0086】第2のY軸検出電極32b′、第3の錘用
第1のZ軸検出電極33c′及び第3の錘用第2のZ軸
検出電極34c′についても、上述したと基本的に同様
であり、以下、概括的に説明すれば、まず、長方形状に
形成されてなる第2のY軸検出電極32b′は、正方形
トの略中央に位置するように配設されている(図30参
照)。そして、第3の錘用第1のZ軸検出電極33c′
及び第3の錘用第2のZ軸検出電極34c′は、その左
右にそれぞれ配設されたものとなっている(図30参
照)。第3の錘用第1のZ軸検出電極33c′及び第3
の錘用第2のZ軸検出電極34c′は、共に長方形状に
形成され、さらに、第3の錘用第1のZ軸検出電極33
c′は、第4の錘用第2のZ軸検出電極34d′側の角
部が、第3の錘用第2のZ軸検出電極34c′は、第2
の錘用第1のZ軸検出電極33b′側の角部が、それぞ
れ切り欠かれた形状となっている(図30参照)。
The second Y-axis detection electrode 32b ', the third Z-axis detection electrode 33c' for the third weight, and the second Z-axis detection electrode 34c 'for the third weight are basically the same as described above. In general, the second Y-axis detection electrode 32b 'formed in a rectangular shape is disposed so as to be located substantially at the center of the square (see FIG. 1). See FIG. 30). Then, the first Z-axis detection electrode 33c 'for the third weight is provided.
The second Z-axis detection electrode 34c 'for the third weight is disposed on the left and right sides thereof (see FIG. 30). The first Z-axis detection electrode 33c 'for the third weight and the third
The second Z-axis detection electrode 34c 'for weight is formed in a rectangular shape, and the first Z-axis detection electrode 33 for third weight
c ′ is the corner on the side of the fourth weight second Z-axis detection electrode 34d ′, and the third weight second Z-axis detection electrode 34c ′ is the second Z-axis detection electrode 34c ′.
The corners on the side of the first Z-axis detection electrode 33b 'for the weight are cut out (see FIG. 30).

【0087】そして、正方形トと第3の錘用第1のZ軸
検出電極33c′及び第3の錘用第2のZ軸検出34
c′の相対的な位置関係は、上述した第1の錘用第1の
Z軸検出電極33a′及び第1の錘用第2のZ軸検出電
極34a′の場合と基本的に同様であり、そのような配
置とするのも基本的に同様な理由によるものとなってい
る。
The first Z-axis detection electrode 33c 'for the third weight and the third Z-axis detection 34 for the third weight
The relative positional relationship of c 'is basically the same as that of the first weight first Z-axis detection electrode 33a' and the first weight second Z-axis detection electrode 34a '. Such an arrangement is basically for the same reason.

【0088】また、第1のX軸検出電極31a′、第4
の錘用第1のZ軸検出電極33d′及び第4の錘用第2
のZ軸検出電極34d′についても、上述したと基本的
に同様であり、以下、概括的に説明すれば、まず、長方
形状に形成されてなる第1のX軸検出電極31a′は、
正方形チの略中央に位置するように配設されている(図
30参照)。そして、第4の錘用第1のZ軸検出電極3
3d′及び第4の錘用第2のZ軸検出電極34d′は、
その左右にそれぞれ配設されたものとなっている(図3
0参照)。第4の錘用第1のZ軸検出電極33d′及び
第4の錘用第2のZ軸検出電極34d′は、共に長方形
状に形成され、さらに、第4の錘用第1のZ軸検出電極
33d′は、第1の錘用第2のZ軸検出電極34a′側
の角部が、第4の錘用第2のZ軸検出電極34d′は、
第3の錘用第1のZ軸検出電極33c′側の角部が、そ
れぞれ切り欠かれた形状となっている(図30参照)。
The first X-axis detection electrode 31a ', the fourth
Weight first Z-axis detection electrode 33d 'and fourth weight second
This is basically the same as described above for the Z-axis detection electrode 34d '. To be more specific, first, the first X-axis detection electrode 31a' formed in a rectangular shape will be described below.
It is arranged so as to be located substantially at the center of the square (see FIG. 30). Then, the first Z-axis detection electrode 3 for the fourth weight
3d 'and the fourth Z-axis detection electrode 34d' for the fourth weight are:
It is arranged on each of the left and right sides (Fig. 3
0). The first Z-axis detection electrode 33d 'for the fourth weight and the second Z-axis detection electrode 34d' for the fourth weight are both formed in a rectangular shape, and further, the first Z-axis for the fourth weight. The detection electrode 33d 'has a corner on the second Z-axis detection electrode 34a' side for the first weight, and the second Z-axis detection electrode 34d 'for the fourth weight has
The corners on the side of the first Z-axis detection electrode 33c 'for the third weight are cut out (see FIG. 30).

【0089】そして、正方形チと第4の錘用第1のZ軸
検出電極33d′及び第4の錘用第2のZ軸検出34
d′の相対的な位置関係は、上述した第1の錘用第1の
Z軸検出電極33a′及び第1の錘用第2のZ軸検出電
極34a′の場合と基本的に同様であり、そのような配
置とするのも基本的に同様な理由によるものとなってい
る。
Then, the square Z and the first Z-axis detecting electrode 33d 'for the fourth weight and the second Z-axis detecting electrode 34 for the fourth weight are formed.
The relative positional relationship of d 'is basically the same as the case of the first weight first Z-axis detection electrode 33a' and the first weight second Z-axis detection electrode 34a '. Such an arrangement is basically for the same reason.

【0090】かかる構成における角速度及び加速度の検
出動作は、先の第3の例において、図27乃至図29を
参照しつつ述べたと同様であるので、ここでの詳細な説
明は省略することとする。なお、上述した各電極の形状
は、あくまでも一例であり、これに限定される必要がな
いことは勿論である。特に、第1乃至第4の錘用第1の
Z軸検出電極33a′〜33d′並びに第1乃至第4の
錘用第2のZ軸検出電極34a′〜34d′は、上述し
たようにダイアフラム12(図17参照)の変位が最大
となる部位に対向する位置に配設されればよく、特に、
その形状が図15に示されたものに限定されるものでは
ない。
The operation of detecting the angular velocity and the acceleration in this configuration is the same as that described in the third example with reference to FIGS. 27 to 29, so that the detailed description is omitted here. . The shape of each electrode described above is merely an example, and it is needless to say that the shape is not limited to this. In particular, the first to fourth weight first Z-axis detection electrodes 33a 'to 33d' and the first to fourth weight second Z-axis detection electrodes 34a 'to 34d' are formed by the diaphragm as described above. 12 (see FIG. 17) may be disposed at a position facing the position where the displacement becomes maximum.
The shape is not limited to that shown in FIG.

【0091】[0091]

【発明の効果】以上、述べたように、請求項1乃至3記
載の発明によれば、ダイアフラム上に設けられた錘に、
角速度によるコリオリ力が作用するようにし、そのコリ
オリ力によるダイアフラムの変位を静電容量変化として
検出できるような構成とすることにより、静電容量の変
化は、角速度に応じたものとなり、また、静電容量変化
を利用するため、消費電力が少なくて済み、そのうえ、
半導体製造技術による量産が可能な角速度を計測するこ
とのできる半導体振動ジャイロを提供することができ
る。特に、請求項2及び3記載の発明においては、上述
の効果に加えて、加速度の計測をも可能とした半導体振
動ジャイロを提供することができる。
As described above, according to the first to third aspects of the present invention, the weight provided on the diaphragm includes:
By adopting a configuration in which the Coriolis force due to the angular velocity acts and the displacement of the diaphragm due to the Coriolis force can be detected as a change in capacitance, the change in capacitance is in accordance with the angular velocity, By using the change in capacitance, power consumption is low, and
A semiconductor vibrating gyroscope capable of measuring an angular velocity that can be mass-produced by a semiconductor manufacturing technique can be provided. In particular, according to the second and third aspects of the present invention, it is possible to provide a semiconductor vibrating gyroscope capable of measuring acceleration in addition to the above effects.

【0092】請求項4乃至6記載の発明によれば、ダイ
アフラム上に設けられた錘に、直交する3軸のそれぞれ
の軸回りの角速度に対応したコリオリ力が作用するよう
にし、そのコリオリ力によるダイアフラムの変位を静電
容量変化としてそれぞれ検出できるような構成とするこ
とにより、静電容量の変化は、角速度に応じたものとな
るため、複数の軸における角速度の計測が可能で、消費
電力が少なくて済み、半導体製造技術による量産が可能
な半導体振動ジャイロセンサを提供することができる。
また、一つのセンサによって、複数の軸における角速度
の計測が可能となるため、従来と異なり、設置スペース
の縮小化を図ることができ、ひいてはセンサを使用する
各種装置の小型化に寄与することができるという効果を
奏するものである。
According to the present invention, Coriolis forces corresponding to the angular velocities around each of the three orthogonal axes act on the weight provided on the diaphragm. By adopting a configuration in which the displacement of the diaphragm can be detected as a change in capacitance, the change in capacitance is in accordance with the angular velocity, so that angular velocities in a plurality of axes can be measured, and power consumption is reduced. It is possible to provide a semiconductor vibrating gyro sensor that requires a small amount and can be mass-produced by a semiconductor manufacturing technique.
In addition, since a single sensor can measure angular velocities in a plurality of axes, it is possible to reduce the installation space unlike the related art, and to contribute to miniaturization of various devices using the sensor. It has the effect of being able to do so.

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

【図1】この発明の実施の形態の第1の例における半導
体振動ジャイロセンサの中央縦断面を示す断面図であっ
て、図4に示されたA−A線に沿って半導体振動ジャイ
ロセンサを縦に切断した場合における断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a central longitudinal section of a semiconductor vibration gyro sensor according to a first example of an embodiment of the present invention, and the semiconductor vibration gyro sensor is taken along line AA shown in FIG. It is sectional drawing in the case of cutting | disconnecting vertically.

【図2】第1の例における半導体振動ジャイロセンサの
支持板部材及び錘部の全体斜視図である。
FIG. 2 is an overall perspective view of a support plate member and a weight portion of the semiconductor vibration gyro sensor in the first example.

【図3】第1の例における半導体振動ジャイロセンサの
底板部材及び電極部の全体斜視図である。
FIG. 3 is an overall perspective view of a bottom plate member and an electrode portion of the semiconductor vibration gyro sensor in the first example.

【図4】第1の例における半導体振動ジャイロセンサの
電極部の平面図である。
FIG. 4 is a plan view of an electrode portion of the semiconductor vibration gyro sensor in the first example.

【図5】第1の例における半導体振動ジャイロセンサの
電極部と第1乃至第4の錘との相対的な位置関係を示す
平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a relative positional relationship between an electrode portion of the semiconductor vibrating gyro sensor and first to fourth weights in the first example.

【図6】ダイアフラムの中央が電極部側へ変位した場合
の錘の動きの様子を模式的に示した模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing the movement of the weight when the center of the diaphragm is displaced toward the electrode unit.

【図7】ダイアフラムの中央が電極部側から離間するよ
うに変位した場合の錘の動きの様子を模式的に示した模
式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram schematically showing the manner of movement of the weight when the center of the diaphragm is displaced away from the electrode unit side.

【図8】ダイアフラムの中央が電極部に対して振動した
場合の錘の動きの様子を模式的に示した模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing the movement of the weight when the center of the diaphragm vibrates with respect to the electrode portion.

【図9】図1に示された半導体振動ジャイロセンサにお
いて励振信号周波数を780Hzとした場合のダイアフ
ラム及び錘の動きをXY平面において模式的に示す平面
図である。
9 is a plan view schematically showing movements of a diaphragm and a weight in an XY plane when an excitation signal frequency is set to 780 Hz in the semiconductor vibrating gyro sensor shown in FIG.

【図10】第1の例における半導体振動ジャイロセンサ
の励振信号周波数を2019Hzとした場合のダイアフ
ラム及び錘の動きをXY平面において模式的に示す平面
図である。
FIG. 10 is a plan view schematically showing movements of a diaphragm and a weight in an XY plane when an excitation signal frequency of a semiconductor vibration gyro sensor in the first example is set to 2019 Hz.

【図11】第1の例における半導体振動ジャイロセンサ
の励振信号周波数を2019Hzとした場合のダイアフ
ラム及び錘の動きの他の例をXY平面において模式的に
示す平面図である。
FIG. 11 is a plan view schematically showing another example of the movement of the diaphragm and the weight on the XY plane when the excitation signal frequency of the semiconductor vibration gyro sensor in the first example is set to 2019 Hz.

【図12】第1の例における半導体振動ジャイロセンサ
の励振信号周波数を2388Hzとした場合のダイアフ
ラム及び錘の動きをXY平面において模式的に示す平面
図である。
FIG. 12 is a plan view schematically showing movements of a diaphragm and a weight in an XY plane when an excitation signal frequency of a semiconductor vibration gyro sensor in the first example is 2388 Hz.

【図13】第1の例における半導体振動ジャイロセンサ
の励振信号周波数を3322Hzとした場合のダイアフ
ラム及び錘の動きをXY平面において模式的に示す平面
図である。
FIG. 13 is a plan view schematically showing movements of a diaphragm and a weight in an XY plane when an excitation signal frequency of a semiconductor vibration gyro sensor in the first example is 3322 Hz.

【図14】第1の例における半導体振動ジャイロセンサ
に励振信号を印加し、Z軸を中心とした回転力が作用し
た場合の錘の動きをXY平面において模式的に示す平面
図である。
FIG. 14 is a plan view schematically showing the movement of the weight in the XY plane when an excitation signal is applied to the semiconductor vibrating gyro sensor in the first example and a rotational force about the Z axis acts.

【図15】本発明の実施の形態の第2の例における半導
体振動ジャイロセンサの電極の配置例を示す平面図であ
る。
FIG. 15 is a plan view showing an arrangement example of electrodes of a semiconductor vibrating gyro sensor according to a second example of the embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施の形態の第3の例における半導
体振動ジャイロセンサの中央縦断面を示す断面図であっ
て、図19に示されたB−B線に沿って第3の例におけ
る半導体振動ジャイロセンサを切断した場合の断面図で
ある。
FIG. 16 is a sectional view showing a central longitudinal section of the semiconductor vibrating gyroscope according to the third example of the embodiment of the present invention, and is taken along line BB shown in FIG. 19; It is sectional drawing when the semiconductor vibration gyro sensor is cut | disconnected.

【図17】第3の例における半導体振動ジャイロセンサ
を構成する支持板部材及び錘部の全体斜視図である。
FIG. 17 is an overall perspective view of a support plate member and a weight portion constituting a semiconductor vibration gyro sensor according to a third example.

【図18】第3の例における半導体振動ジャイロセンサ
の底板部材及び電極部の全体斜視図である。
FIG. 18 is an overall perspective view of a bottom plate member and an electrode section of a semiconductor vibration gyro sensor according to a third example.

【図19】第3の例における半導体振動ジャイロセンサ
の電極部の平面図である。
FIG. 19 is a plan view of an electrode portion of a semiconductor vibration gyro sensor according to a third example.

【図20】第3の例における半導体振動ジャイロセンサ
の電極部と第1乃至第4の錘との相対的な位置関係を示
す平面図である。
FIG. 20 is a plan view showing a relative positional relationship between an electrode section of a semiconductor vibrating gyro sensor and first to fourth weights in a third example.

【図21】第1乃至第4の錘用第1のZ軸検出電極とダ
イアフラムとの間の静電容量及び第1乃至第4の錘用第
2のZ軸検出電極とダイアフラムとの間の静電容量によ
る電気的等価回路を示す回路図であり、図21(A)
は、第1乃至第4の錘用第1のZ軸検出電極とダイアフ
ラムとの間の静電容量による等価回路を、図21(B)
は、第1乃至第4の錘用第2のZ軸検出電極とダイアフ
ラムとの間の静電容量による等価回路を、それぞれ示す
回路図である。
FIG. 21 shows the capacitance between the first to fourth weight first Z-axis detection electrodes and the diaphragm and the capacitance between the first to fourth weight second Z-axis detection electrodes and the diaphragm. FIG. 21A is a circuit diagram showing an electrical equivalent circuit based on capacitance, and FIG.
FIG. 21B shows an equivalent circuit based on the capacitance between the first to fourth weight first Z-axis detection electrodes and the diaphragm.
3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit based on capacitance between the first to fourth weight second Z-axis detection electrodes and the diaphragm, respectively.

【図22】第3の例における半導体振動ジャイロセンサ
の励振信号周波数を780Hzとした場合のダイアフラ
ム及び錘の動きをXY平面において模式的に示す平面図
である。
FIG. 22 is a plan view schematically showing movements of a diaphragm and a weight in an XY plane when an excitation signal frequency of a semiconductor vibration gyro sensor in a third example is set to 780 Hz.

【図23】第3の例における半導体振動ジャイロセンサ
の励振信号周波数を2019Hzとした場合のダイアフ
ラム及び錘の動きをXY平面において模式的に示す平面
図である。
FIG. 23 is a plan view schematically showing movements of a diaphragm and a weight in an XY plane when an excitation signal frequency of a semiconductor vibration gyro sensor in the third example is set to 2019 Hz.

【図24】第3の例における半導体振動ジャイロセンサ
の励振信号周波数を2019Hzとした場合のダイアフ
ラム及び錘の動きの他の例をXY平面において模式的に
示す平面図である。
FIG. 24 is a plan view schematically showing another example of the movement of the diaphragm and the weight on the XY plane when the excitation signal frequency of the semiconductor vibration gyro sensor in the third example is set to 2019 Hz.

【図25】第3の例における半導体振動ジャイロセンサ
の励振信号周波数を2388Hzとした場合のダイアフ
ラム及び錘の動きをXY平面において模式的に示す平面
図である。
FIG. 25 is a plan view schematically showing movements of a diaphragm and a weight in an XY plane when an excitation signal frequency of a semiconductor vibration gyro sensor in a third example is 2388 Hz.

【図26】第3の例における半導体振動ジャイロセンサ
の励振信号周波数を3322Hzとした場合のダイアフ
ラム及び錘の動きをXY平面において模式的に示す平面
図である。
FIG. 26 is a plan view schematically showing movements of a diaphragm and a weight in an XY plane when an excitation signal frequency of a semiconductor vibration gyro sensor in a third example is 3322 Hz.

【図27】第3の例における半導体振動ジャイロセンサ
に励振信号を印加し、Z軸を中心とした回転力が作用し
た場合の錘の動きをXY平面において模式的に示す平面
図である。
FIG. 27 is a plan view schematically showing the movement of a weight in the XY plane when an excitation signal is applied to the semiconductor vibrating gyro sensor in the third example and a rotational force about the Z axis acts.

【図28】第3の例における半導体振動ジャイロセンサ
に励振信号を印加し、X軸を中心とした回転力が作用し
た場合の錘の動きをXY平面において模式的に示す平面
図である。
FIG. 28 is a plan view schematically showing the movement of the weight in the XY plane when an excitation signal is applied to the semiconductor vibrating gyro sensor in the third example and a rotational force about the X axis acts.

【図29】第3の例における半導体振動ジャイロセンサ
に励振信号を印加し、Y軸を中心とした回転力が作用し
た場合の錘の動きをXY平面において模式的に示す平面
図である。
FIG. 29 is a plan view schematically showing the movement of a weight in the XY plane when an excitation signal is applied to the semiconductor vibrating gyro sensor in the third example and a rotational force about the Y axis acts.

【図30】本発明の実施の形態の第4の例における半導
体振動ジャイロセンサの電極の配置例を示す平面図であ
る。
FIG. 30 is a plan view showing an arrangement example of electrodes of a semiconductor vibrating gyro sensor according to a fourth example of an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…上板部材 2…枠体 3…錘部 4…支持板部材 5…電極部(第1の例) 5A…電極部(第3の例) 6…底板部材 10a…第1の錘 10b…第2の錘 10c…第3の錘 10d…第4の錘 12…ダイアフラム 16…ストッパ 19…第1の駆動電極 20…第2の駆動電極 21…第1の角速度用検出電極 22…第2の角速度用検出電極 23…加速度検出電極 30…駆動電極 31a…第1のX軸検出電極 31b…第2のX軸検出電極 32a…第1のY軸検出電極 32b…第2のY軸検出電極 33a…第1の錘用第1のZ軸検出電極 33b…第1の錘用第2のZ軸検出電極 33c…第1の錘用第3のZ軸検出電極 33d…第1の錘用第4のZ軸検出電極 34a…第2の錘用第1のZ軸検出電極 34b…第2の錘用第2のZ軸検出電極 34c…第2の錘用第3のZ軸検出電極 34d…第2の錘用第4のZ軸検出電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Top plate member 2 ... Frame body 3 ... Weight part 4 ... Support plate member 5 ... Electrode part (first example) 5A ... Electrode part (third example) 6 ... Bottom plate member 10a ... First weight 10b ... Second weight 10c Third weight 10d Fourth weight 12 Diaphragm 16 Stopper 19 First drive electrode 20 Second drive electrode 21 First detection electrode for angular velocity 22 Second Angular velocity detection electrode 23 Acceleration detection electrode 30 Drive electrode 31a First X-axis detection electrode 31b Second X-axis detection electrode 32a First Y-axis detection electrode 32b Second Y-axis detection electrode 33a ... first Z-axis detection electrode for first weight 33b ... second Z-axis detection electrode for first weight 33c ... third Z-axis detection electrode for first weight 33d ... fourth for first weight The Z-axis detection electrode 34a of the first Z-axis detection electrode for the second weight 34b The second Z-axis detection electrode of the second weight 4c ... third Z-axis sensing electrodes 34d ... fourth Z axis detection electrode a second weight for the second weight

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カイ ノットマイヤー 埼玉県東松山市箭弓町3−13−26 株式会 社ゼクセル東松山工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Kai Not Meyer 3-13-26 Yayumicho, Higashimatsuyama-shi, Saitama Pref.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体部材から形成されたダイアフラム
と、 前記ダイアフラムに対向して設けられ、所定の励振信号
がそれぞれ印加される2つの駆動電極と、 前記ダイアフラムに対向して設けられ、前記ダイアフラ
ムとの間の静電容量が検出される2つの角速度検出用電
極と、 前記ダイアフラムの前記2つの駆動電極及び前記2つの
角速度検出用電極との対向面と反対側の面上に設けられ
た4つの錘とを具備してなり、 前記2つの駆動電極にそれぞれ励振信号が印加された状
態において、前記ダイアフラムと前記2つの駆動電極及
び前記2つの角速度検出用電極との対向方向に対して直
交する方向に沿った軸を中心に回転力が作用した際にお
ける前記2つの角速度用検出電極と前記ダイアフラムと
の間に得られる静電容量の変化に基づいて角速度を計測
可能としたことを特徴とする半導体振動ジャイロセン
サ。
1. A diaphragm formed from a semiconductor member, two drive electrodes provided to face the diaphragm and applied with a predetermined excitation signal, respectively; and a drive electrode provided to face the diaphragm; Two angular velocity detecting electrodes for detecting a capacitance between the two electrodes, and four electrodes provided on a surface of the diaphragm opposite to a surface facing the two driving electrodes and the two angular velocity detecting electrodes. A direction orthogonal to a direction in which the diaphragm faces the two drive electrodes and the two angular velocity detection electrodes in a state where an excitation signal is applied to each of the two drive electrodes. Based on a change in capacitance obtained between the two angular velocity detection electrodes and the diaphragm when a rotational force acts on an axis along the axis. The semiconductor vibration gyro sensor, characterized in that the speed was measurable.
【請求項2】 矩形状に形成された加速度検出用の導電
性部材からなる加速度検出電極と、 前記加速度検出電極の一辺と間隙を介して一辺が対向す
るよう導電性部材により形成、配設され、第1の所定の
励振信号が印加される第1の駆動電極と、 前記第1の駆動電極が対向する前記加速度検出電極の辺
に対して対辺となる辺と間隙を介して一辺が対向するよ
う導電性部材により形成、配設され、第2の所定の励振
信号が印加される第2の駆動電極と、 前記加速度検出電極の他の2辺と間隙を介して一辺が対
向するようそれぞれ配設された導電性部材からなる第1
及び第2の角速度用検出電極とを具備してなる電極部
と、 前記電極部と対向するよう設けられた半導体部材からな
るダイアフラムと、 前記ダイアフラムの前記電極部との対向面と反対側の平
面上に設けられた第1乃至第4の錘とを具備し、 前記第1乃至第4の錘は、前記加速度検出電極と対向す
るダイアフラムの部位を囲むようにして、前記第1の錘
は、前記第1の駆動電極と前記第1の角速度用検出電極
とに跨って対向するような前記ダイアフラムの部位に、
前記第2の錘は、前記第1の角速度用検出電極と前記第
2の駆動電極とに跨って対向するような前記ダイアフラ
ムの部位に、前記第3の錘は、前記第2の駆動電極と前
記第2の角速度用検出電極に跨って対向するような前記
ダイアフラムの部位に、前記第4の錘は、前記第2の角
速度用検出電極と前記第1の駆動電極とに跨って対向す
るような前記ダイアフラムの部位に、それぞれ配設され
てなり、 前記第1及び第2の駆動電極にそれぞれ励振信号が印加
された状態において、前記ダイアフラムと前記電極部と
の対向方向に対して直交する方向に沿った軸を中心に回
転力が作用した際における前記第1及び第2の角速度用
検出電極と前記ダイアフラムとの間に得られる静電容量
の変化に基づいて角速度を計測可能としたことを特徴と
する半導体振動ジャイロセンサ。
2. An acceleration detecting electrode formed of a conductive member for detecting acceleration formed in a rectangular shape, and a conductive member formed and arranged such that one side of the acceleration detecting electrode is opposed to one side of the acceleration detecting electrode via a gap. A first drive electrode to which a first predetermined excitation signal is applied, and a side opposed to a side opposite to a side of the acceleration detection electrode opposed to the first drive electrode with a gap therebetween. A second drive electrode formed and disposed by a conductive member, to which a second predetermined excitation signal is applied, and a second side facing the other two sides of the acceleration detection electrode with a gap therebetween. A first conductive member provided
An electrode part comprising: a second angular velocity detection electrode; a diaphragm made of a semiconductor member provided so as to face the electrode part; and a plane opposite to a surface of the diaphragm facing the electrode part. And a first to a fourth weight provided on the diaphragm, wherein the first to the fourth weight surround a portion of the diaphragm facing the acceleration detection electrode, and the first weight is A portion of the diaphragm facing across the first drive electrode and the first angular velocity detection electrode,
The second weight is provided at a portion of the diaphragm facing the first angular velocity detection electrode and the second drive electrode, and the third weight is provided at the second drive electrode. At a portion of the diaphragm facing the second angular velocity detection electrode, the fourth weight is arranged to face the second angular velocity detection electrode and the first drive electrode. A direction orthogonal to a facing direction of the diaphragm and the electrode portion in a state where an excitation signal is applied to the first and second drive electrodes, respectively. That the angular velocity can be measured based on a change in capacitance obtained between the first and second detection electrodes for angular velocity and the diaphragm when a rotational force acts on an axis along the axis. Characteristic semiconductor Body vibration gyro sensor.
【請求項3】 2つの励振信号は、同一周波数で、か
つ、相互の位相差が略180度ある正弦波信号または繰
り返しパルス信号であることを特徴とする請求項1また
は2記載の半導体振動ジャイロセンサ。
3. The semiconductor vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the two excitation signals are sinusoidal signals or repetitive pulse signals having the same frequency and a phase difference of about 180 degrees. Sensor.
【請求項4】 半導体部材から形成されたダイアフラム
と、 前記ダイアフラムに対向して設けられ、所定の励振信号
が印加される駆動電極と、 前記駆動電極の周囲において所定の間隔を隔てて、前記
ダイアフラムに対向するように配設された一組のX軸検
出電極と、 前記駆動電極の周囲において所定の間隔を隔て、前記一
組のX軸検出電極が配設された方向に対して直交する方
向において前記ダイアフラムに対向するように配設され
た一組のY軸検出電極と、 前記一組のX軸検出電極及び前記一組のY軸検出電極の
各電極の一方の脇にそれぞれ配設された4つの第1のZ
軸検出電極と、 前記一組のX軸検出電極及び前記一組のY軸検出電極の
各電極の前記第1のZ軸検出電極が配設されたと反対側
の前記各電極の脇にそれぞれ配設された4つの第2のZ
軸検出電極と、 前記ダイアフラムの前記駆動電極、前記一組のX軸検出
電極、前記一組のY軸検出電極、前記4つの第1のZ軸
検出電極及び前記4つの第2のZ軸検出電極との対向面
と反対側の面上に配設された4つの錘とを具備してな
り、 前記駆動電極に励振信号が印加された状態において、 前記一組のY軸検出電極が配設された方向に沿った第1
の軸を中心とする回転力が作用した場合に、前記一組の
X軸検出電極と前記ダイアフラムとの間の静電容量の変
化量に基づいて前記第1の軸を中心として作用した角速
度の計測を可能とし、 前記一組のX軸検出電極が配設された方向に沿った第2
の軸を中心とする回転力が作用した場合に、前記一組の
Y軸検出電極と前記ダイアフラムとの間の静電容量の変
化量に基づいて前記第2の軸を中心として作用した角速
度の計測を可能とし、 前記ダイアフラムを含む面に直交する方向に沿った第3
の軸を中心とする回転力が作用した場合に、前記ダイア
フラムと前記4つの第1のZ軸検出検出電極との間の静
電容量と、前記ダイアフラムと前記4つの第2のZ軸検
出電極との間の静電容量との変化量に基づいて前記第3
の軸を中心として作用した角速度の計測を可能としたこ
とを特徴とする半導体振動ジャイロセンサ。
4. A diaphragm formed from a semiconductor member, a drive electrode provided opposite to the diaphragm and to which a predetermined excitation signal is applied, and a diaphragm provided at a predetermined interval around the drive electrode. A set of X-axis detection electrodes disposed so as to be opposed to a direction perpendicular to a direction in which the set of X-axis detection electrodes are disposed at predetermined intervals around the drive electrodes A set of Y-axis detection electrodes disposed so as to face the diaphragm, and a pair of X-axis detection electrodes and a pair of Y-axis detection electrodes, each of which is disposed beside one of the electrodes. Four first Z
An axis detection electrode, and a pair of X-axis detection electrodes and a pair of Y-axis detection electrodes, each of which is arranged on a side of the electrode opposite to the first Z-axis detection electrode. Four second Zs provided
An axis detection electrode, the drive electrode of the diaphragm, the set of X-axis detection electrodes, the set of Y-axis detection electrodes, the four first Z-axis detection electrodes, and the four second Z-axis detections And four weights disposed on a surface opposite to a surface facing the electrodes, wherein the set of Y-axis detection electrodes is disposed in a state where an excitation signal is applied to the drive electrodes. First along the given direction
Of the angular velocity acting about the first axis based on the amount of change in capacitance between the pair of X-axis detection electrodes and the diaphragm when a rotational force about the axis acts. Measurement, and a second direction along a direction in which the set of X-axis detection electrodes is disposed.
When a rotational force about the axis acts on the second axis, the angular velocity acting on the second axis is determined based on the amount of change in capacitance between the pair of Y-axis detection electrodes and the diaphragm. Third measurement along a direction perpendicular to a plane including the diaphragm to enable measurement
When a rotational force is applied about the axis of?, The capacitance between the diaphragm and the four first Z-axis detection electrodes, the capacitance between the diaphragm and the four second Z-axis detection electrodes, Based on the amount of change in capacitance between
A semiconductor vibrating gyro sensor characterized in that it is capable of measuring an angular velocity acting around an axis.
【請求項5】 4つの錘は、一組のX軸検出電極に対向
するダイアフラムののそれぞれの部位に対応するそれぞ
れの位置に、一組のY軸検出電極に対向するダイアフラ
ムのそれぞれの部位に対応するそれぞれの位置に、それ
ぞれ配設されたことを特徴とする請求項4記載の半導体
振動ジャイロセンサ。
5. The four weights are provided at respective positions corresponding to respective portions of the diaphragm facing the set of X-axis detection electrodes, and at the respective positions of the diaphragm facing the set of Y-axis detection electrodes. 5. The semiconductor vibrating gyro sensor according to claim 4, wherein the semiconductor vibrating gyro sensor is provided at each of the corresponding positions.
【請求項6】 励振信号は、正弦波信号または繰り返し
パルス信号であって、その周波数は、4つの錘に囲まれ
たダイアフラムの部位が駆動電極と離間する方向へ変位
した際に、前記4つの錘のそれぞれ四方への振れが生ず
るときのものであることを特徴とする請求項5記載の半
導体振動ジャイロセンサ。
6. The excitation signal is a sine wave signal or a repetitive pulse signal, and the frequency of the excitation signal is four when a portion of the diaphragm surrounded by four weights is displaced in a direction away from the drive electrode. 6. The semiconductor vibrating gyro sensor according to claim 5, wherein the weight is generated when deflections in four directions occur.
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