DE112012005451T5

DE112012005451T5 - Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor

Info

Publication number: DE112012005451T5
Application number: DE112012005451.2T
Authority: DE
Inventors: c/o Denso Corp. Jomori Tomoya; c/o Murata Manufacturing Co. Ltd Mochida Yoichi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-09-18
Also published as: JP5923970B2; US20140360265A1; US9910055B2; JP2013134064A; WO2013094208A1

Abstract

Ein Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor beinhaltet ein Substrat (10) und einen Vibrator. Der Vibrator beinhaltet Tragelemente (43), lineare Antriebsstäbe (42) und mehrere Gewichtsabschnitte (31–36), die durch die Antriebsstäbe (42) verbunden sind. Der Vibrator vibriert die mehreren Gewichtsabschnitte (31–36) durch Biegen der Antriebsstäbe (42). Der Vibrator ist an dem Substrat (10) durch die Tragelemente (43) an befestigten Punkten der Antriebsstäbe (42) befestigt. Eine Federeigenschaft der Tragelemente (43) ist kleiner als eine Federeigenschaft der Antriebsstäbe (42).

Description

[Querverweis auf verwandte Anmeldung]
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der am 23. Dezember 2011 eingereichten Patentanmeldung mit der Nummer 2011-282475 auf deren Offenbarung vollinhaltlich Bezug genommen wird.
[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor.
[Stand der Technik]
Ein Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor wird in Patentdokument 1 vorgeschlagen. Der Winkelgeschwindigkeitssensor hat eine Struktur, in der zwei Antriebsgewichte, von denen jedes ein Erfassungsgewicht darin aufweist (nachfolgend als innere Antriebsgewichte bezeichnet), angeordnet sind und Antriebsgewichte (nachfolgend als äußere Antriebsgewichte bezeichnet) sich an beiden Außenseiten befinden, um die zwei Antriebsgewichte einzupferchen, wobei die vier Antriebsgewichte durch Antriebsstäbe verbunden sind und die Antriebsstäbe an einem befestigten Abschnitt mit Tragelementen einer Y-Form befestigt sind.
[Dokumente des Stands der Technik]
[Patentdokument]

[Patentdokument 1] JP-A-2006-163376 (entspricht US 2003/013164 A1 )

[Überblick über die Erfindung]
[Technisches Problem]
Um eine Empfindlichkeit eines Winkelgeschwindigkeitssensors zu erhöhen, der die vorstehend erläuterte Struktur aufweist, kann angenommen werden, dass eine Resonanzfrequenz durch Verringern einer Breite von Stäben, die jedes von Gewichten verbinden, verringert wird. Jedoch haben die Erfinder herausgefunden, dass das folgende Problem auftritt, wenn die Resonanzfrequenz verringert wird. Das Problem wird mit Bezug auf 8 und 9 erläutert.
8 und 9 sind schematische Diagramme, die Zustände eines Winkelgeschwindigkeitssensors während einer Vibration darstellen. 8 illustriert einen Zustand, in dem äußere Antriebsgewichte und innere Antriebsgewichte normal angetrieben werden (nachfolgend wird eine Form in diesem Zustand als eine Antriebsmodusform bezeichnet). 9 illustriert einen Zustand, in dem die äußeren Antriebsgewichte und die inneren Antriebsgewichte in einem unnötigen Vibrationsmodus vibriert werden, der unerwartet ist (nachfolgend wird eine Form in diesem Zustand als eine Form eines unnötigen Vibrationsmodus bezeichnet).
Ein Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor beinhaltet äußere Antriebsgewichte J1, J2 und innere Antriebsgewichte J3, J4 als beweglichen Abschnitt. Der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor wird angetrieben, wenn eine Wechselspannung zwischen befestigten Elektroden J5, die sich gegenüber den äußeren Antriebsgewichten J1, J2 befinden, und den äußeren Antriebsgewichten J1, J2 und den inneren Antriebsgewichten J3, J4 angelegt wird, wodurch elektrostatische Anziehungskräfte zwischen kammförmigen Elektroden J1a, J2a, J3a, J4a, J5a erzeugt werden. Während des normalen Antriebs wird eine Frequenz der Wechselspannung als eine Antriebsreferenzfrequenz fd festgelegt, wie in 8 illustriert ist, die benachbarten äußeren Antriebsgewichte J1, J2 und die inneren Antriebsgewichte J3, J4 werden mit Antriebskräften in zueinander entgegengesetzten Richtungen beaufschlagt und werden in entgegengesetzten Richtungen in der vertikalen Richtung einer Papieroberfläche vibriert. Somit werden die zwei inneren Antriebsgewichte J3, J4 mit entgegengesetzten Phasen in der vertikalen Richtung der Papieroberfläche vibriert und gehen in die Antriebsmodusform über. Jedoch werden, wenn die Frequenz der Wechselspannung eine vorbestimmte Frequenz fr wird, wie in 9 illustriert ist, die benachbarten inneren Antriebsgewichte J3, J4 mit der gleichen Phase in der vertikalen Richtung der Papieroberfläche vibriert und gehen in die Form eines unnötigen Vibrationsmodus über (nachfolgend wird diese Frequenz als eine Frequenz eines unnötigen Modus bezeichnet).
In einer Mustergestalt eines herkömmlichen Winkelgeschwindigkeitssensors, wie in 10A illustriert ist, wird die Antriebsresonanzfrequenz fd 15,2 kHz und eine Differenz Δfr zur Frequenz fr eines unnötigen Modus wird 1,5 kHz, was ein großer Wert von ca. 10% der Antriebsresonanzfrequenz ist. Somit können in einer Kreisverarbeitung (circuit processing) die Antriebsresonanzfrequenz fd und die Frequenz fr eines unnötigen Modus diskriminiert werden. Jedoch nähert sich, wenn eine Breite des Antriebsstabs J6 herabgesetzt wird, um die Empfindlichkeit zu erhöhen, wie in 10B illustriert ist, die Antriebsresonanzfrequenz fd der Frequenz fr eines unnötigen Modus. Tritt dieses Phänomen auf, wenn die Antriebsresonanzfrequenz fd in der Kreisverarbeitung erfasst wird, kann ein Problem darin bestehen, dass die Frequenz fr eines unnötigen Modus, die in dem unnötigen Vibrationsmodus erzeugt wird, fälschlicherweise erfasst wird und eine Fehlfunktion auftritt.
Insbesondere werden, wenn der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor angetrieben wird, Versätze der äußeren Antriebsgewichte J1, J2 überwacht, während die Frequenz der Wechselspannung geändert wird, um die Antriebsresonanzfrequenz fd zu erfassen. Beispielsweise befinden sich Überwachungselektroden gegenüber den äußeren Antriebsgewichten J1, J2, und die Versätze der äußeren Antriebsgewichte J1, J2 werden basierend auf einer Änderung einer dazwischen erzeugten Kapazität erfasst. Zu der Zeit wird eine Frequenz, wenn eine Kapazitätsänderung groß ist, als die Antriebsresonanzfrequenz fd erfasst. Jedoch ist die Kapazitätsänderung ebenso bei der Frequenz fr eines unnötigen Modus groß. Somit wird, wenn die Frequenz fr eines unnötigen Modus zu nahe an der Antriebsresonanzfrequenz fd ist, der Zustand bei der Frequenz fr eines unnötigen Modus fehlerhaft als der Zustand bei der Antriebsresonanzfrequenz fd erfasst und der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor wird fehlerhaft mit dem unnötigen Vibrationsmodus angetrieben.
Hinsichtlich der vorstehenden Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor bereitzustellen, der eine Empfindlichkeit eines Sensors ohne Verursachen einer Fehlfunktion erhöhen kann.
[Lösung des Problems]
Ein Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Substrat und einen Vibrator. Der Vibrator beinhaltet Tragelemente, lineare Antriebsstäbe und mehrere Gewichtsabschnitte, die durch die Antriebsstäbe verbunden sind. Der Vibrator vibriert die mehreren Gewichtsabschnitte durch Biegen der Antriebsstäbe und ist an dem Substrat durch die Tragelemente an befestigten Punkten der Antriebsstäbe befestigt. Eine Federeigenschaft der Tragelemente wird kleiner als eine Federeigenschaft der Antriebsstäbe festgelegt.
Wird die Federeigenschaft des Tragelements kleiner als die Federeigenschaft des Antriebsstabs festgelegt, wie vorstehend beschrieben, kann eine fälschliche Erfassung des Erfassens der Frequenz fr eines unnötigen Modus als die Antriebsresonanzfrequenz fr unterbunden werden, und eine Fehlfunktion kann unterbunden werden. Somit kann der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor eine Empfindlichkeit eines Sensors erhöhen, ohne eine Fehlfunktion zu verursachen.
[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenschau mit den Zeichnungen ersichtlicher.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht, die einen Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert;
2 ein Diagramm, das einen Zustand illustriert, in dem der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor in einem Basisbetrieb ist;
3 ein Diagramm, das einen Zustand illustriert, in dem der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor mit einer Winkelgeschwindigkeit beaufschlagt wird;
4 ein Diagramm, das einen Zustand illustriert, in dem der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor mit einem Aufprall (impact) beaufschlagt wird;
5 ein Diagramm eines vereinfachten Modells des Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensors.
6 einen Graph, der ein tatsächliches Analysebeispiel einer Beziehung zwischen der Antriebsresonanzfrequenz fd und einem Frequenzverhältnis fr/fd in einem Fall illustriert, in dem ein Stabbreitenverhältnis R fest bei 1/2 ist.
7 einen Graph, der ein tatsächliches Analysebeispiel einer Beziehung zwischen 1/R und dem Frequenzverhältnis fr/fd illustriert;
8 ein Diagramm, das einen Zustand eines Winkelgeschwindigkeitssensors mit einer Antriebsmodusform illustriert, gemäß einem Stand der Technik;
9 ein Diagramm, das einen Zustand des Winkelgeschwindigkeitssensors mit der Form eines unnötigen Modus illustriert, gemäß dem Stand der Technik;
10A ein Diagramm, das eine Frequenzeigenschaft eines Winkelgeschwindigkeitssensors mit einer herkömmlichen Mustergestalt illustriert; und
10B ein Diagramm, das eine Frequenzeigenschaft eines Winkelgeschwindigkeitssensors mit einer Mustergestalt illustriert, in der eine Breite eines Antriebsstabs verringert ist.
[Beschreibung der Ausführungsformen]
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In jeder der folgenden Ausführungsformen sind gleiche oder äquivalente Teile in den Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen versehen.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird erläutert. Ein Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor (Gyrosensor), der in der vorliegenden Ausführungsform erläutert wird, ist ein Sensor zum Erfassen einer Winkelgeschwindigkeit als eine physikalische Quantität und wird beispielsweise zum Erfassen einer Rotationswinkelgeschwindigkeit um eine Mittellinie parallel zu einer vertikalen Richtung des Fahrzeugs verwendet. Jedoch kann der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor definitiv auf etwas anderes als das Fahrzeug angewandt werden.
Nachfolgend wird der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 1 erläutert.
Der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor ist in einem Fahrzeug derart angebracht, dass eine Normalrichtung einer Papieroberfläche der 1 der vertikalen Richtung des Fahrzeugs entspricht. Der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor ist auf einer Oberseite eines Substrats 10, das eine Plattenform aufweist, ausgebildet. Das Substrat 10 ist aus einem Silizium-auf-Isolator(SOI)-Substrat ausgebildet, in dem ein Trägersubstrat 11 und eine Halbleiterschicht 12 eine eingebettete Oxidschicht einpferchen, die nicht illustriert ist und eine Opferschicht wird. Eine Sensorstruktur, die vorstehend erläutert ist, ist durch teilweises Entfernen der eingebetteten Oxidschicht nach Ätzen der Seite der Halbleiterschicht 12 hin zu einem Muster der Sensorstruktur ausgebildet, so dass ein Teil der Sensorstruktur frei wird, um einen schwebenden Zustand (floating state) aufzuweisen.
In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Richtung auf einer Ebene parallel zu einer Oberfläche der Halbleiterschicht 12 und einer horizontalen Richtung der Papieroberfläche als eine X-Achsenrichtung bezeichnet, eine vertikale Richtung der Papieroberfläche senkrecht zur X-Achsenrichtung wird als eine Y-Achsenrichtung bezeichnet und die Richtung senkrecht zur Oberfläche der Halbleiterschicht 12 wird als eine Z-Achsenrichtung bezeichnet.
Die Halbleiterschicht 12 ist in einen befestigten Abschnitt 20, einen beweglichen Abschnitt 30 und einen Stababschnitt 40 strukturiert. Die eingebettete Oxidschicht verbleibt auf mindestens einem Teil einer Rückseite des befestigten Abschnitts 20. Der befestigte Abschnitt 20 wird von dem Trägersubstrat 11 nicht losgelassen und ist an dem Trägersubstrat 11 durch die eingebettete Oxidschicht befestigt. Der bewegliche Abschnitt 30 und der Stababschnitt 40 bilden einen Vibrator in dem Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor aus. Die eingebettete Oxidschicht wird von einer Rückseite des beweglichen Abschnitts 30 entfernt. Der bewegliche Abschnitt 30 wird von dem Trägersubstrat 11 losgelassen, um einen schwebenden Zustand aufzuweisen. Der Stabschnitt 40 trägt den beweglichen Abschnitt 30 und versetzt den beweglichen Abschnitt 30 in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung zum Erfassen einer Winkelgeschwindigkeit. Spezifische Strukturen des befestigten Abschnitts 20, des beweglichen Abschnitts 30 und des Stababschnitts 40 werden erläutert.
Der befestigte Abschnitt 20 beinhaltet einen befestigten Tragabschnitt 21 zum Tragen bzw. Stützen des beweglichen Abschnitts 30, befestigte Antriebsabschnitte 22, 23, die mit einer Antriebsspannung beaufschlagt werden, und befestigte Erfassungsabschnitte 24, 25, die für die Winkelgeschwindigkeitserfassung verwendet werden.
Der befestigte Tragabschnitt 21 ist angeordnet, um eine Sensorstruktur wie beispielsweise andere Abschnitte in dem befestigten Abschnitt 20 (die befestigten Antriebsabschnitte 22, 23 und die befestigten Erfassungsabschnitte 24, 25) und den beweglichen Abschnitt 30 zu umgeben. Der befestigte Tragabschnitt 21 trägt den beweglichen Abschnitt 30 durch den Stababschnitt 40 auf inneren Wänden. Hierbei wird eine Struktur, in der der befestigte Tragabschnitt 21 die gesamte Peripherie der Sensorstruktur umgibt, als ein Beispiel verwendet. Jedoch kann ebenso eine Struktur eingesetzt werden, in der der befestigte Tragabschnitt 21 nur bei einem Teil der Peripherie der Sensorstruktur ausgebildet ist.
Die befestigte Antriebsabschnitte 22, 23 beinhalten den befestigten Antriebsabschnitt 22, der zwischen einem äußeren Antriebsgewicht 31 und einem inneren Antriebsgewicht 33 angeordnet ist, und den befestigten Antriebsabschnitt 23, der zwischen einem äußeren Antriebsgewicht 32 und einem inneren Antriebsgewicht 34 angeordnet ist, wie später beschrieben wird. Die befestigte Antriebsabschnitte 22, 23 beinhalten Basisabschnitte 22a, 23a und befestigte Antriebselektroden 22b, 23b, die kammförmig sind.
Die Basisabschnitte 22a, 23a erstrecken sich in der Y-Achsenrichtung. Die Basisabschnitte 22a, 23a sind mit mehreren befestigten Antriebselektroden 22b, 23b verbunden. Die Basisabschnitte 22a, 23a können mit einer Wechselspannung (der Antriebsspannung) von außerhalb durch Bonddrähte, die mit Bondanschlussflächen, die nicht illustriert sind und den Basisabschnitten 22a, 23a bereitgestellt werden, verbunden sind, beaufschlagt werden. Wenn eine gewünschte Wechselspannung an die Basisabschnitte 22a, 23a angelegt wird, wird die gewünschte Wechselspannung ebenso an jede der befestigten Antriebselektroden 22b, 23b angelegt.
Die befestigten Antriebselektroden 22b, 23b sind kammförmige Elektroden, die sich gegenüber Kammzähnen von beweglichen Antriebselektroden 31b, 32b, 33b, 34b befinden, die Kammformen aufweisen und wie später erläutert den äußeren Antriebsgewichten 31, 32 und den inneren Antriebsgewichten 33, 34 bereitgestellt sind. Insbesondere haben die befestigten Antriebselektroden 22b, 23b Strukturen einschließlich mehrerer Tragabschnitte 22c, 23c, die sich in der X-Achsenrichtung erstrecken, und mehrerer kammförmiger Elektroden 22d, 23d, die sich jeweils von den Tragabschnitten 22c, 23c in der Y-Achsenrichtung erstrecken, und die Strukturen sind in der Y-Achsenrichtung auf beiden Seiten der Basisabschnitte 22a, 23a in der horizontalen Richtung der Papieroberfläche angeordnet.
Die befestigten Erfassungsabschnitte 24, 25 sind in Erfassungsgewichten 35, 36 angeordnet, die in den inneren Antriebsgewichten 33, 34 bereitgestellt werden, wie später erläutert wird. Die befestigten Erfassungsabschnitte 24, 25 beinhalten Basisabschnitte 24a, 25a und befestigte Erfassungselektroden 24b, 25b.
Die Basisabschnitte 24a, 25a sind mit Bondanschlussflächen versehen, die nicht illustriert sind, Signale können außerhalb von den Basisabschnitten 24a, 25a durch Bonddrähte, die mit den Bondanschlussflächen verbunden sind, extrahiert werden. Die befestigten Erfassungselektroden 24b, 25b sind mehrere kammförmige Elektroden, die sich in der Y-Achsenrichtung von den Basisabschnitten 24a, 25a erstrecken und sich gegenüber Kammzähnen von beweglichen Erfassungselektroden 35b, 36b befinden, die Kammformen aufweisen und den Erfassungsgewichten 35, 36 bereitgestellt werden.
Der bewegliche Abschnitt 30 versetzt gemäß einer Ausübung einer Winkelgeschwindigkeit und beinhaltet die äußeren Antriebsgewichte 31, 32, die inneren Antriebsgewichte 33, 34 und die Erfassungsgewichte 35, 36. Die bewegliche Abschnitt 30 hat ein Layout, in dem das äußere Antriebsgewicht 31, das innere Antriebsgewicht 33, das mit dem Erfassungsgewicht 35 eingebaut ist, das innere Antriebsgewicht 34, das mit dem Erfassungsgewicht 36 eingebaut ist, und das äußere Antriebsgewicht 32 in dieser Reihenfolge in der X-Achsenrichtung angeordnet sind.
Die äußeren Antriebsgewichte 31, 32 beinhalten die Massenabschnitte 31a, 32a und die beweglichen Antriebselektroden 31b, 32b.
Die Massenabschnitte 31a, 32a erstrecken sich in der Y-Achsenrichtung. Der Massenabschnitt 31a ist gegenüber dem Basisabschnitt 22a des befestigten Antriebsabschnitts 22 angeordnet. Der Massenabschnitt 32a ist gegenüber dem Basisabschnitt 23a des befestigten Antriebsabschnitts 23 angeordnet. Die äußeren Antriebsgewichte 31, 32 sind in der Y-Achsenrichtung unter Verwendung der Massenabschnitte 31a, 32a als Gewichte beweglich.
Die beweglichen Antriebselektroden 31b, 32b sind kammförmige Elektroden, die sich gegenüber Kammzähnen der befestigten Antriebselektroden 22b, 23b befinden, die die Kammformen aufweisen und an den befestigten Antriebsabschnitten 22, 23 vorgesehen sind. Insbesondere haben die beweglichen Antriebselektroden 31b, 32b Strukturen einschließlich mehrerer Tragabschnitte 31c, 32c, die sich in der X-Achsenrichtung erstrecken, und mehrerer kammförmiger Elektroden 31d, 32d, die sich jeweils von den Tragabschnitten 31c, 32c in der Y-Achsenrichtung erstrecken, und die Strukturen sind in der Y-Achsenrichtung auf Seiten der Massenabschnitte 31a, 32a benachbart zu den befestigten Antriebsabschnitten 22, 23 angeordnet.
Die inneren Antriebsgewichte 33, 34 beinhalten Massenabschnitte 33a, 34a und die beweglichen Antriebselektroden 33b, 34b.
Die Massenabschnitte 33a, 34a haben viereckige Rahmenformen. Die inneren Antriebsgewichte 33, 34 sind in der Y-Achsenrichtung unter Verwendung der Massenabschnitte 33a, 34a als Gewichte beweglich. In jedem der Massenabschnitte 33a, 34a, die die viereckigen Formen aufweisen, sind zwei gegenüberliegende Seiten zur X-Achsenrichtung bzw. Y-Achsenrichtung parallel. In den Seiten, die sich in der Y-Richtung erstrecken, ist eine Seite gegenüber dem Basisabschnitt 22a, 23a des befestigten Antriebsabschnitts 22, 23 angeordnet. Insbesondere befindet sich auf den Seiten von jedem der Massenabschnitte 33a, 34a, die sich in der Y-Achsenrichtung erstrecken, eine Seite gegenüber dem Basisabschnitt 22a, 23a des befestigten Antriebsabschnitts 22, 23, und die beweglichen Antriebselektroden 33b, 34b befinden sich auf der Seite gegenüber den Basisabschnitten 22a, 23a.
Die beweglichen Antriebselektroden 33b, 34b sind kammförmige Elektroden, die gegenüber Kammzähnen der befestigten Antriebselektroden 22b, 23b angeordnet sind, die die Kammformen aufweisen und an den befestigten Antriebsabschnitten 22, 23 vorgesehen sind. Insbesondere haben die beweglichen Antriebselektroden 33b, 34b Strukturen einschließlich mehrerer Tragabschnitte 33c, 34c, die sich in der X-Achsenrichtung erstrecken, und mehrerer kammförmiger Elektroden 33d, 34d, die sich jeweils von den Tragabschnitten 33c, 34c in der Y-Achsenrichtung erstrecken, und die benachbart zu den befestigten Antriebsabschnitten 22, 23 angeordnet.
Die Erfassungsgewichte 35, 36 beinhalten Massenabschnitte 35a, 36a und die beweglichen Erfassungselektroden 35b, 36b.
Die Massenabschnitte 35a, 36a haben viereckige Rahmenformen. Die Massenabschnitte 35a, 36a werden auf inneren Wänden der inneren Antriebsgewichte 33, 34 durch Erfassungsstäbe 41 in dem später beschriebenen Stababschnitt 40 getragen. Die Erfassungsgewichte 35, 36 werden mit den inneren Antriebsgewichten 33, 34 in der Y-Achsenrichtung bewegt. Jedoch sind die Erfassungsgewichte 35, 36 in der X-Achsenrichtung unter Verwendung der Massenabschnitte 35a, 36a als Gewichte beweglich. Die beweglichen Erfassungselektroden 35b, 36b sind kammförmige Elektroden, die sich in der Y-Achsenrichtung ausgehend von inneren Wänden der Massenabschnitte 35a, 36a erstrecken. Die beweglichen Erfassungselektroden 35b, 36b sind gegenüber den Kammzähnen der befestigten Erfassungselektroden 24b, 25b angeordnet, die die Kammformen aufweisen und an den befestigten Erfassungsabschnitten 24, 25 vorgesehen sind.
Der Stabschnitt 40 beinhaltet die Erfassungsstäbe 41, die Antriebsstäbe 42 und die Tragelemente 43. Die Erfassungsstäbe 41 verbinden Seiten von Innenwänden der Massenabschnitte 33a, 34a in den inneren Antriebsgewichten 33, 34 parallel zur X-Achsenrichtung und Seiten von äußeren Wänden der Massenabschnitte 35a, 36a in den Erfassungsgewichten 35, 36 parallel zur X-Achsenrichtung. Die Erfassungsstäbe 41 sind in der X-Achsenrichtung beweglich. Somit sind die Erfassungsgewichte 35, 36 in der X-Achsenrichtung bezüglich der inneren Antriebsgewichte 33, 34 basierend auf Versätzen der Erfassungsstäbe 41 beweglich.
Die Antriebsstäbe 42 verbinden die äußeren Antriebsgewichte 31, 32 und die inneren Antriebsgewichte 33, 34 und ermöglichen es den äußeren Antriebsgewichten 31, 32 und den inneren Antriebsgewichten 33, 34, sich in der Y-Achsenrichtung zu bewegen. Das äußere Antriebsgewicht 31, das innere Antriebsgewicht 33, das innere Antriebsgewicht 34 und das äußere Antriebsgewicht 32 sind in dieser Reihenfolge angeordnet und durch die Antriebsstäbe 42 verbunden.
Insbesondere sind die Antriebsstäbe 42 lineare Stäbe, die eine vorbestimmte Breite in der Y-Achsenrichtung aufweisen. In der vertikalen Richtung der Papieroberfläche befinden sich die Antriebsstäbe 42 einer nach dem anderen an beiden Seiten der äußeren Antriebsgewichte 31, 32 und der inneren Antriebsgewichte 33, 34 und sind mit den äußeren Antriebsgewichten 31, 32 und den inneren Antriebsgewichten 33, 34 verbunden. Die Antriebsstäbe 42 und die äußeren Antriebsgewichte 31, 32 und die inneren Antriebsgewichte 33, 34 können direkt verbunden sein. Jedoch sind in der vorliegenden Ausführungsform die Antriebsstäbe 42 und die inneren Antriebsgewichte 33, 34 durch Verbindungsabschnitte 42a verbunden.
Die Tragelemente 43 tragen die äußeren Antriebsgewichte 31, 32, die inneren Antriebsgewichte 33, 34 und die Erfassungsgewichte 35, 36. Insbesondere befinden sich die Tragelemente 43 zwischen den inneren Wandflächen der befestigten Tragabschnitte 21 und den Antriebsstäben 42. Die Tragelemente 43 tragen jedes der Gewichte 31–36 durch die Antriebsstäbe 42.
Das Tragelement 43 beinhaltet einen Rotationsstab 43a, Tragstäbe 43b und einen Verbindungsabschnitt 43c. Der Rotationsstab 43a ist ein linearer Stab mit einer vorbestimmten Breite in der Y-Achsenrichtung. Auf beiden Seiten des Rotationsstabs 43a sind die Tragstäbe 43b verbunden. Bei einem Mittenabschnitt des Rotationsstabs 43a gegenüber den Tragstäben 43b ist der Verbindungsabschnitt 43c verbunden. Während des Sensorantriebs schwankt und biegt sich der Rotationsstab 43a in einer S-Form, die ihren Mittelpunkt auf dem Verbindungsabschnitt 43c aufweist. Die Tragstäbe 43b verbinden beide Seiten des Rotationsstabs 43a mit dem befestigten Tragabschnitt 21. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Tragstäbe 43 lineare Elemente. Wenn ein Aufprall (impact) ausgeübt wird, ermöglichen die Tragstäbe 43b jedem der Gewichte 31–36, sich in der X-Achsenrichtung zu bewegen. Der Verbindungsabschnitt 43c verbindet das Tragelement 32 mit dem Antriebsstab 42.
Durch die vorstehend erläuterte Konfiguration ist der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor ausgebildet, der ein Paar Winkelgeschwindigkeitserfassungsstrukturen aufweist, in denen zwei äußere Antriebsgewichte 31, 32 und zwei innere Antriebsgewichte 33, 34 und zwei Erfassungsgewichte 35, 36 vorgesehen sind. In dem Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor, der wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist, kann die Form eines unnötigen Modus basierend auf der Breite der Antriebsstäbe (der Dicke in der Y-Achsenrichtung) und der Breite der Rotationsstäbe 43a (der Dicke in der Y-Achsenrichtung) unterbunden werden. Der Grund für eine derartige Wirkung wird später im Detail erläutert.
Nachfolgend wird ein Betrieb des Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensors, der die vorstehende Struktur aufweist, mit Bezug auf 2 bis 4 erläutert.
2 ist ein Diagramm, das einen Zustand illustriert, in dem der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor in einem Basisbetrieb ist. Wenn eine Potenzialdifferenz zwischen den äußeren Antriebsgewichten 31, 32 und den inneren Antriebsgewichten 33, 34 durch Anlegen einer Wechselspannung an die befestigten Antriebsabschnitte 22, 23 erzeugt wird, wird eine elektrostatische Kraft in der Y-Achsenrichtung basierend auf der Potenzialdifferenz erzeugt. Basierend auf der elektrostatischen Kraft wird jedes der Antriebsgewichte 31–34 in der Y-Achsenrichtung vibriert. Zu dieser Zeit wird die Vibration von jedem der Antriebsgewichte 31–34 in der Y-Achsenrichtung überwacht, während die Frequenz der Wechselspannung geändert wird, so dass die Frequenz der Wechselspannung die Antriebsresonanzfrequenz fd wird. Beispielsweise befinden sich Elektroden zum Überwachen gegenüber den äußeren Antriebsgewichten 31, 32 und die Versätze der äußeren Antriebsgewichte 31, 32 werden basierend auf Änderungen von dazwischen ausgebildeten Kapazitäten erfasst. Zu dieser Zeit wird durch die Kreisverarbeitung (circuit processing) die Frequenz in einem Zustand, in dem die Kapazitätsänderung groß ist, als die Antriebsresonanzfrequenz fd erfasst. Die Antriebsresonanzfrequenz fd hängt von der Struktur des Vibrators wie beispielsweise der Breite der Antriebsstäbe 42 ab. Wird die Antriebsresonanzfrequenz fd auf mehrere kHz bis mehrere zehn kHz, insbesondere zwischen 5 kHz und 10 kHz, festgelegt, kann die Empfindlichkeit des Vibrationswinkelsensors verbessert werden.
Zu dieser Zeit werden, wie in 2 illustriert ist, das äußere Antriebsgewicht 31 und das innere Antriebsgewicht 33 in entgegengesetzten Richtungen in der Y-Achsenrichtung aufgrund der Anordnung der befestigten Antriebselektrode 22b, die dem befestigten Antriebsabschnitt 22 bereitgestellt wird, der beweglichen Antriebselektrode 31b, die dem äußeren Antriebsgewicht 31 bereitgestellt wird, und der beweglichen Antriebselektrode 33b, die dem inneren Antriebsgewicht 33 bereitgestellt wird, vibriert. Ferner werden, wie in 2 illustriert ist, das äußere Antriebsgewicht 32 und das innere Antriebsgewicht 34 in entgegengesetzten Richtungen in der Y-Achsenrichtung aufgrund der Anordnung der befestigten Antriebselektrode 23b, die dem befestigten Antriebsabschnitt 23 bereitgestellt wird, der beweglichen Antriebselektrode 32b, die dem äußeren Antriebsgewicht 32 bereitgestellt wird, und der beweglichen Antriebselektrode 32b, die dem inneren Antriebsgewicht 34 bereitgestellt wird, vibriert. Ferner werden die zwei inneren Antriebsgewichte 33, 34 in entgegengesetzten Phasen in der Y-Achsenrichtung vibriert. Demzufolge wird der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor in der Antriebsmodusform angetrieben.
Zu dieser Zeit erlaubt das Schwingen der Antriebsstäbe 42 in der S-Form jedem der Gewichtsabschnitte 31–34, sich in der Y-Achsenrichtung zu bewegen. Jedoch versetzen die Verbindungsabschnitte 43c, die die Rotationsstäbe 43a und die Antriebsstäbe 42 verbinden, kaum.
3 ist ein Diagramm, das einen Zustand illustriert, in dem der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor mit einer Winkelgeschwindigkeit beaufschlagt wird. Wird der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor auf den Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor um die Z-Achse herum angewandt, wenn der Winkelgeschwindigkeitssensor in dem Basisbetrieb ist, wie in 2 illustriert ist, versetzen die Erfassungsgewichte 35, 36 in der X-Achsenrichtung aufgrund einer Coriolis-Kraft. Aufgrund des Versatzes ändern sich der Kapazitätswert des Kondensators, der durch die bewegliche Erfassungselektrode 35b des Erfassungsgewichts 35 und die befestigte Erfassungselektrode 24b des befestigten Erfassungsabschnitts 24 ausgebildet wird, und der Kapazitätswert des Kondensators, der durch die bewegliche Erfassungselektrode 36b des Erfassungsgewichts 36 und die befestigte Erfassungselektrode 25b des befestigten Erfassungsabschnitts 25 ausgebildet wird. Somit kann die Winkelgeschwindigkeit durch die Änderungen der Kapazitätswerte der Kondensatoren basierend auf Signalen, die von den Bondanschlussflächen der befestigten Erfassungsabschnitte 24, 25 extrahiert werden, erfasst werden. Beispielsweise können in der Konfiguration als die vorliegende Ausführungsform die Änderungen der Kapazitätswerte der Kondensatoren durch unterschiedliches Verstärken der Signale, die von jeder der zwei Winkelgeschwindigkeitserfassungsstrukturen extrahiert werden, gelesen werden. Somit kann die Winkelgeschwindigkeit sicherer erfasst werden.
4 ist ein Diagramm, das einen Zustand illustriert, in dem der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor mit einem Aufprall (impact) beaufschlagt wird. Wie in 4 illustriert ist, deformieren sich, wenn ein Aufprall (impact) von einer linken Seite der Papieroberfläche ausgeübt wird, die Tragstäbe 43b und die Erfassungsstäbe 41, jedes der Antriebsgewichte 31–34 versetzt in der horizontalen Richtung auf der Papieroberfläche und die Erfassungsgewichte 35, 36 bewegen sich ebenso in der horizontalen Richtung der Papieroberfläche zusammen mit den Antriebsgewichten 31–34. Somit wird, sogar wenn jeder der Gewichtsabschnitte 31–36 und der Stababschnitte 40 etwas unterschiedlich von Idealzuständen aufgrund beispielsweise Arbeitsvariationen ist, eine synchronisierte Bewegung realisiert. Somit kann der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor eine Wirkung aufweisen, dass die Differenz der Änderungen der Erfassungskapazitätswerte aufgrund der Versätze der zwei Erfassungsgewichte 35, 36 weniger wahrscheinlich erzeugt wird, und kann den Aufprallwiderstand verbessern.
In dem Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird wie vorstehend beschrieben der unnötige Vibrationsmodus basierend auf der Breite (der Dicke in der Y-Achsenrichtung) des Antriebsstäbe 42 und der Breite (der Dicke in der Y-Achsenrichtung) der Rotationsstäbe 43a unterbunden. Der Grund für eine derartige Wirkung wird erläutert.
Die Erfinder führten unterschiedliche Untersuchungen über den Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor durch und fanden heraus, dass die Differenz Δfr zwischen der Antriebsresonanzfrequenz fd und der Frequenz fr eines unnötigen Modus von einem Verhältnis (nachfolgend als Stabbreitenverhältnis bezeichnet) R der Breite der Rotationsstäbe 43a in den Tragelementen 43 zur Breite der Antriebsstäbe 42 abhängt. Dieser Mechanismus wird nachfolgend erläutert.
Wird das Vibrationsmodell des Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensors vereinfacht im Hinblick auf die Basisbetriebszeit, die in 2 illustriert ist, und die Zeit eines unnötigen Vibrationsmodus, die in 9 illustriert ist, kann das Vibrationsmodell durch ein vereinfachtes Modelldiagramm wie in 5 illustriert ausgedrückt werden. In anderen Worten kann das Vibrationsmodell durch das vereinfachte Modell ausgedrückt werden, in dem der bewegliche Abschnitt 30 als ein Gewicht 50 mit einer Masse M betrachtet wird und das Gewicht 50 durch den Antriebsstab 42 und den Rotationsstab 43a getragen wird.
Wenn α (α_d1, α_d2) auf einen Koeffizienten festgelegt wird, wird E als ein Youngscher Modul festgelegt, I (I₁, I₂) wird als ein querschnittssekundäres Moment festgelegt und L (L₁, L₂) wird als eine Stablänge festgelegt, eine Federkonstante k (k_d1, k_d2, k_r1, k_r2) des Antriebsstabs 42 und des Rotationsstabs 43a in jeder der Basisbetriebszeit und der Zeit eines unnötigen Vibrationsmodus kann als die folgende Tabelle zusammengefasst werden. [Tabelle 1]

Basisoperationszeit Zeit eines unnötigen Vibrationsmodus

Antriebsstab k_d1 = α_d1EI₁L₁ ³ K_r1 = α_r1EI₁L₁ ³

Rotationsstab kd2 = α_d2EI₂L₂ ³ K_r2 = α_r2EI₁L₂ ³
Dann können die Frequenzen in der Basisbetriebszeit und der Zeit eines unnötigen Vibrationsmodus, d. h. die Antriebsresonanzfrequenz fd und die Frequenz fr eines unnötigen Modus, durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden. (2πf_d)² = (k_d1 + k_d2)/M [Formel 1] (2πf_d)² = (k_r1 + k_r2)/M [Formel 2]
Wenn die Breite der Antriebsstäbe 42 auf h1 festgelegt wird, die Breite der Rotationsstäbe 43a auf h2 festgelegt wird und das Verhältnis h2/h1 auf das Stabbreitenverhältnis R festgelegt wird, kann eine Beziehung der Antriebsresonanzfrequenz fd und der Frequenz fr eines unnötigen Modus durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. [Formel 3]
Aus dieser Gleichung ist ersichtlich, dass das Frequenzverhältnis fr/fd der Antriebsresonanzfrequenz fd und der Frequenz fr eines unnötigen Modus als eine Funktion des Stabbreitenverhältnisses R des Antriebsstabs 42 und des Rotationsstabs 43a ausgedrückt ist. Da das Frequenzverhältnis fr/fd als die Funktion des Stabbreitenverhältnisses R des Antriebsstabs 42 und des Rotationsstabs 43a ausgedrückt ist, wird ein Mechanismus, in dem das Frequenzverhältnis fr/fd durch Ändern des Stabbreitenverhältnisses R geändert wird, erlangt.
Wird eine tatsächliche Analyse des Stabbreitenverhältnisses R, des Frequenzverhältnisses fr/fd und der dergleichen basierend auf derartigem Wissen ausgeführt, wird das folgende Ergebnis erlangt. Nachfolgend wird dies mit Bezug auf 6 und 7 erläutert.
Wie in 6 illustriert ist, wird bestätigt, dass, sogar wenn die Antriebsresonanzfrequenz fd durch Ändern der Antriebsstäbe 42 und der Rotationsstäbe 43 geändert wird, wenn 1/R konstant ist, das heißt, wenn das Stabbreitenverhältnis R konstant ist, das Frequenzverhältnis fr/fd fast konstant ist. Hierbei wird 1/R auf 1/2 festgelegt und fr/fd wird ca. 1,12. Somit ist die Frequenzdifferenz Δfr zwischen der Antriebsresonanzfrequenz fd und der Frequenz fr eines unnötigen Modus ca. 12% der Antriebsresonanzfrequenz fd. Ist die Frequenzdifferenz Δfr größer oder gleich 10%, besteht keine Möglichkeit, dass die Frequenz fr eines unnötigen Modus fälschlicherweise als die Antriebsresonanzfrequenz erfasst wird und eine Fehlfunktion verursacht wird. Somit ist es ersichtlich, dass eine Fehlfunktion mindestens unter der Bedingung R = 1/2 ausreichend vermieden werden kann.
Andererseits wird, wie in 7 illustriert ist, bestätigt, dass das Frequenzverhältnis fr/fd sich mit 1/R ändert. Insbesondere nimmt das Frequenzverhältnis fr/fd mit einer Zunahme von 1/R zu. Dies bedeutet, dass die Frequenzdifferenz Δfr zwischen der Antriebsresonanzfrequenz fd und der Frequenz fr eines unnötigen Modus mit Zunahme von 1/R zunimmt. Somit ist es möglich, die Frequenzdifferenz Δfr durch Festlegen von 1/R auf größer oder gleich 1 und Festlegen der Federeigenschaft des Antriebsstabs 42 auf größer als die Federeigenschaft des Rotationsstabs 43a zu erhöhen. Insbesondere wird, wenn die Frequenzdifferenz Δfr größer oder gleich 10% ist, die Frequenz fr eines unnötigen Modus nicht fehlerhaft als die Antriebsresonanzfrequenz fd erfasst und eine Fehlfunktion wird nicht verursacht. Aus 7 ist ersichtlich, dass, wenn 1/R größer oder gleich 2 ist, die Frequenzdifferenz Δfr größer oder gleich 10% ist und eine Fehlfunktion vermieden werden kann, und wenn 1/R größer oder gleich 3 ist, die Frequenzdifferenz Δfr größer oder gleich 20% ist und eine Fehlfunktion sicherer vermieden werden kann.
Ferner ist es ersichtlich, dass, obwohl die Frequenzdifferenz Δfr mit Zunahme von 1/R zunimmt, die Frequenzdifferenz Δfr wenig zunimmt, wenn 1/R in gewissem Ausmaß groß wird und die Frequenzdifferenz Δfr geneigt ist, gesättigt zu werden. Somit kann, wenn 1/R ungefähr 3 ist, fast die maximale Frequenzdifferenz Δfr erlangt werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, hat der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor eine Struktur, in der die Gewichtsabschnitte 31–36 durch die Antriebsstäbe 42, die die linearen Formen aufweisen, verbunden sind, die Gewichtsabschnitte 31–36 durch das Biegen der Antriebsstäbe 42 vibriert werden und der Vibrator an dem befestigten Abschnitt 20 an den Punkten (den befestigten Punkten) der Antriebsstäbe 42 durch die Tragelemente 43 befestigt ist. In dieser Struktur wird die Federeigenschaft der Tragelemente 43, insbesondere die Federeigenschaft der Rotationsstäbe 43a, die den Tragelementen 43 bereitgestellt werden, kleiner als die Federeigenschaft der Antriebsstäbe 42 festgelegt. Demzufolge wird unterbunden, dass die Frequenz fr eines unnötigen Modus als die Antriebsresonanzfrequenz fd erfasst wird, und eine Fehlfunktion kann unterbunden werden. Insbesondere wenn 1/R größer oder gleich 2 ist, kann, da die Frequenzdifferenz Δfr größer oder gleich 10% ist, eine Fehlfunktion besser unterbunden werden, und wenn 1/R größer oder gleich 3 ist, kann, da die Frequenzdifferenz Δfr größer oder gleich 20% ist, eine Fehlfunktion noch sicherer unterbunden werden.
(Weitere Ausführungsformen)
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde der Fall, in dem ein SOI-Substrat als das Substrat 10 verwendet wird, beschrieben. Jedoch zeigt dies ein Beispiel des Substrats 10, wobei ein Substrat außer einem SOI-Substrat ebenso verwendet werden kann.
In der vorstehend erläuterten Ausführungsform wurde ein Beispiel der Struktur des Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensors erläutert. Jedoch kann das Design des Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensors angemessen geändert werden. In anderen Worten kann jeder der Gewichtsabschnitte 31–36 und jeder der Abschnitte in dem befestigten Abschnitt 20 jede Struktur aufweisen, solange die Gewichtsabschnitte 31–36 durch die linearen Antriebsstäbe 42 verbunden sind, die Gewichtsabschnitte 31–36 durch das Biegen der Antriebsstäbe 42 vibriert werden und der Vibrator an dem befestigten Abschnitt 20 an den Punkten (den befestigten Punkten) der Antriebsstäbe 42 durch die Tragelemente 43 befestigt ist.

Claims

Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor, aufweisend: ein Substrat (10); einen Vibrator, der Tragelemente (43), lineare Antriebsstäbe (42) und mehrere Gewichtsabschnitte (31–36) beinhaltet, die durch die Antriebsstäbe (42) verbunden sind, wobei der Vibrator die mehreren Gewichtsabschnitte (31–36) durch Biegen der Antriebsstäbe (42) vibriert und der Vibrator an dem Substrat (10) durch die Tragelemente (43) an befestigten Punkten der Antriebsstäbe (42) befestigt ist, befestigte Erfassungsabschnitte (24, 25), die an einer Oberseite des Substrats (10) ausgebildet sind und befestigte Erfassungselektroden (24b, 25b) aufweisen, die an dem Substrat (10) befestigt sind; Erfassungsgewichte (35, 36), die bewegliche Erfassungselektroden (35b, 36b), die sich gegenüber den befestigten Erfassungselektroden (24b, 25b) befinden, und Masseabschnitte (35a, 36a) beinhalten, die mit den beweglichen Elektroden (35b, 36b) versehen sind; ein Paar innerer Antriebsgewichte (33, 34), die die Erfassungsgewichte (35, 36) umgeben und mit den Erfassungsgewichten (35, 36) durch Erfassungsstäbe (41) verbunden sind; ein Paar äußerer Antriebsgewichte (31, 32), die sich auf beiden Seiten befinden und das Paar innerer Antriebsgewichte (33, 34) einpferchen; und befestigte Antriebsabschnitte (22, 23), die elektrostatische Anziehungskräfte erzeugen, die die inneren Antriebsgewichte (33, 34) und die äußeren Antriebsgewichte (31, 32) in zueinander entgegengesetzten Richtungen vibrieren, wobei die äußeren Antriebsgewichte (31, 32) und die inneren Antriebsgewichte (33, 34), die mit den Erfassungsgewichten (35, 36) verbunden sind, die mehreren Gewichtsabschnitte ausbilden, die Antriebsstäbe (42) die inneren Antriebsgewichte (33, 34) und die äußeren Antriebsgewichte (31, 32) verbinden, die Tragelemente (43) tragen die inneren Antriebsgewichte (33, 34), die mit den äußeren Antriebsgewichten (31, 32) und den Erfassungsgewichten (35, 36) verbunden sind, an dem Substrat (10) an den befestigten Punkten der Antriebsstäbe (42), ein Sensorantrieb, der die äußeren Antriebsgewichte (31, 32) und die inneren Antriebsgewichte (33, 34) vibriert, durch Biegen der Antriebsstäbe (42) basierend auf den elektrostatischen Anziehungskräften, die durch die befestigten Antriebsabschnitte (22, 23) erzeugt werden, ausgeführt wird, wenn eine Winkelgeschwindigkeit während des Sensorantriebs ausgeübt wird, die Erfassungsgewichte (35, 36) in einer Richtung senkrecht zu einer Vibrationsrichtung der inneren Antriebsgewichte (33, 34) durch Biegen der Erfassungsstäbe (41) bewegt werden und die Winkelgeschwindigkeit basierend auf Änderungen von Kapazitäten der befestigten Erfassungselektroden (24b, 25b) und der beweglichen Erfassungselektroden (35b, 36b) erfasst wird, die Tragelemente (43) Rotationsstäbe (43a), die während des Sensorantriebs schwanken und sich biegen, Tragstäbe (43b), die beide Enden der Rotationsstäbe (43a) an dem Substrat (10) tragen, und Verbindungsabschnitte (43c) beinhalten, die die Rotationsstäbe (43a) und die Antriebsstäbe (42) an den befestigten Punkten der Antriebsstäbe (42) verbinden, und eine Federeigenschaft der Rotationsstäbe (43a) kleiner als die Federeigenschaft der Antriebsstäbe (42) ist.
Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 1, wobei, wenn ein Stabbreitenverhältnis einer Breite h2 der Rotationsstäbe (43a) zu einer Breite h1 der Antriebsstäbe (42) in der Vibrationsrichtung der äußeren Antriebsgewichte (31, 32) und der inneren Antriebsgewichte (33, 34) durch R ausgedrückt wird, 1/R größer oder gleich 2 festgelegt wird.
Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 2, wobei 1/R größer oder gleich 3 festgelegt wird.
Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Sensorantrieb ausgeführt wird, wenn eine Wechselspannung zwischen den befestigten Antriebsabschnitten (22, 23) und den inneren Antriebsgewichten (33, 34), und den äußeren Antriebsgewichten (31, 32) angelegt wird, eine Frequenz der Wechselspannung auf eine Antriebsresonanzfrequenz fd festgelegt wird und die Antriebsresonanzfrequenz fd auf mehrere kHz bis mehrere zehn kHz festgelegt wird.
Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor gemäß Anspruch 4, wobei die Antriebsresonanzfrequenz fd auf 5 kHz bis 10 kHz festgelegt wird.
Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eines der äußeren Antriebsgewichte (31), eines der inneren Antriebsgewichte (33), das andere der inneren Antriebsgewichte (34) und das andere der äußeren Antriebsgewichte (32) der Reihe nach angeordnet sind und durch die Antriebsstäbe (42) verbunden sind, und die Tragelemente (43) das Substrat (10) und die Antriebsstäbe (42) an Positionen zwischen dem einen der äußeren Antriebsstäbe (31) und dem einen der inneren Antriebsstäbe (33), zwischen einem der inneren Antriebsgewichte (33) und dem anderen der inneren Antriebsgewichte (34) und zwischen dem anderen der inneren Antriebsgewichte (34) und dem anderen der äußeren Antriebsgewichte (32) verbinden.