DE19816203C2

DE19816203C2 - Winkelgeschwindigkeitssensor

Info

Publication number: DE19816203C2
Application number: DE19816203A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Mitamura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: JPH10339640A; JP3931405B2; DE19816203A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Winkelgeschwin digkeitssensor zur Erfassung einer Winkelgeschwindigkeit.

In den letzten Jahren sind in den Kraftfahrzeugen aus Gründen der Sicherheit und des Komforts viele verschie dene elektronische System installiert worden. Für einige dieser Systeme, z. B. ein Fahrwerksteuersystem, mit dem ein Schleudern des Fahrzeugs verhindert wird, ein Naviga tionssystem, das über den momentanen Ort des Fahrzeugs informiert, und dergleichen, sind die Anforderungen schnell gestiegen. Diese Systeme enthalten einen Winkel geschwindigkeitssensor, der eine Winkelgeschwindigkeit erfaßt und in diesen Systemen eine wichtige Rolle spielt. Durch die genannten steigenden Anforderungen muß ein auf solche Systeme angewendeter Winkelgeschwindigkeitssensor sowohl eine erhöhte Genauigkeit als auch eine geringe Größe und geringe Herstellungskosten besitzen. Zur Erfül lung dieser Forderungen sind Technologien entwickelt worden, die für die Herstellung eines Winkelgeschwindig keitssensors einen Halbleiter verwenden.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Winkelgeschwindigkeitssensors, der einen Halbleiter verwendet (siehe z. B. J. Bernstein u. a. "Micromachined Comp-Drive Tuning Fork Rate Gyroscope" Digest IEEE/ASME Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), Workshop, Flo rida, 1993, S. 143-148). Fig. 2 ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 1. Wie in den Figuren gezeigt ist, enthält der Winkelgeschwindigkeitssensor ein Halb leitersubstrat 6, einen Isolierfilm 5, der auf dem Substrat 6 vorgesehen ist, ein Paar Schwingungsmassen 3a und 3b, die auf dem Substrat 6 vorgesehen sind und über Unterstützungsabschnitte 2 an festen Abschnitten 1 befe stigt sind, und eine Antriebselektrode 4, die aus Kammelektroden, die sich von jeder Schwingungsmasse 3a, 3b erstrecken, sowie aus Kammelektroden, die am Substrat 6 befestigt sind, gebildet ist. Der feste Abschnitt 1, der Unterstützungsabschnitt 2 und die Schwingungsmassen 3a und 3b werden durch selektives Ätzen eines Polysilicium- Dünnfilms (Dünnfilm aus polykristallinem Silicium) herge stellt. Ferner sind direkt unter den Schwingungsmassen 3a und 3b Erfassungselektroden 7a und 7b vorgesehen, wobei ein Erfassungsabschnitt die Erfassungselektroden 7a und 7b enthält.

Wenn bei diesem Winkelgeschwindigkeitssensor an die Anschlüsse b und d Antriebsspannungen V_b bzw. V_d mit entgegengesetzter Phase und geeignetem Potential relativ zu einem Anschluß a eines gemeinsamen elektrischen Poten tials wie in Fig. 3 gezeigt angelegt werden, werden die beiden Schwingungsmassen 3a und 3b in x-Richtung in entgegengesetztem Richtungssinn angetrieben. Wenn hierbei der Winkelgeschwindigkeitssensor um eine z-Achse gedreht wird und sich in Richtung der z-Achse eine Winkelge schwindigkeit Ω entwickelt, wird in jeder der Schwin gungsmassen 3a und 3b in y-Richtung eine Corioliskraft erzeugt. Es sei m die Masse der Schwingungsmassen 3a bzw. 3b und V_m(t) die Geschwindigkeit der Schwingungsmassen 3a und 3b, die durch eine elektrostatische anziehende Kraft angetrieben werden; dann ist die Corioliskraft durch den folgenden Ausdruck gegeben:

Fc(t) = 2.m.V_m(t).Ω (1)

Es wird angemerkt, daß, da die Schwingungsmassen 3a und 3b in entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden, die Vorzeichen der Corioliskräfte, die auf die Schwin gungsmassen 3a und 3b wirken, ebenfalls entgegengesetzt sind.

Als Antwort auf Verschiebungen der Schwingungsmassen 3a und 3b in y-Richtung aufgrund der Corioliskraft Fc(t) ändern sich die Kapazitäten zwischen der Schwingungsmasse 3a und der Erfassungselektrode 7a bzw. zwischen der Schwingungsmasse 3b und der Erfassungselektrode 7b, so daß die Winkelgeschwindigkeit Ω anhand der Kapazitäts differenz gemessen werden kann. Wie aus der Gleichung (1) hervorgeht, steigt die Corioliskraft Fc(t) mit zunehmen der Geschwindigkeit V_m(t) an, wobei die Geschwindigkeit V_m(t) durch Antreiben der Schwingungsmassen 3a und 3b mit einer Resonanzfrequenz im Vakuum erhöht werden kann.

Dieser Typ eines Winkelgeschwindigkeitssensors kann mit äußerst geringer Größe und bei geringen Herstellungsko sten hergestellt werden.

In dem obenbeschriebenen Winkelgeschwindigkeitssensor werden jedoch die Schwingungsmassen 3a und 3b in x-Rich tung, die zu einer Ebene des Substrats 6 parallel ist, angetrieben, um die Corioliskraft in y-Richtung, die zur Ebene des Substrats senkrecht ist, zu erfassen, wodurch die folgenden Probleme entstehen.

Eine Federkonstante des Unterstützungsabschnitts 2 hängt von der Querschnittsform des Unterstützungsabschnitts 2 und damit vom geometrischen Trägheitsmoment ab. Unter der Annahme, daß der Unterstützungsabschnitt 2 einen recht winkligen Querschnitt besitzt, wobei t die Dicke und w die Breite des Unterstützungsabschnitts 2 ist, können das geometrische Trägheitsmoment I_p parallel zu einer Haupt ebene des Substrats 6 und das geometrische Trägheitsmo ment I_n senkrecht zu dieser Hauptebene durch die beiden folgenden Gleichungen ausgedrückt werden:

Obwohl die Bearbeitungsgenauigkeit in Richtung der Breite w in der Halbleiterherstellungstechnologie in einem bestimmten Grad sichergestellt werden kann, kann die Dicke t nur schwer mit hoher Genauigkeit kontrolliert werden. Da die Abhängigkeit des geometrischen Trägheits moments I_p von der Dicke t von der Abhängigkeit des geometrischen Trägheitsmoments I_n von der Dicke verschie den ist, können die Schwingungsfrequenzen in Erfassungs richtung (y-Achse) und in Antriebsrichtung (x-Achse) nur schwer auf entsprechende vorgegebene Werte gesteuert werden. Da sich ferner die Abhängigkeiten der Strukturpa rameter voneinander unterscheiden, ist es unmöglich, einen relativen Wert der Resonanzfrequenz bei entspre chenden Schwingungsarten festzulegen. Darüber hinaus ist die mechanische Einstellung schwierig, wenn das Schwin gungssystem aus einem Halbleiter gebildet ist.

Fig. 4 ist eine schematische Ansicht, die einen weiteren herkömmlichen Winkelgeschwindigkeitssensor zeigt (JP 5-312576-A), während Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie B-B in Fig. 4 ist, wobei auf einem Siliciumsubstrat 21 ein bemusterter Oxidfilm 20 gebildet ist, mit dem Siliciumsubstrat 21 über den Oxidfilm 20 ein weiteres Siliciumsubstrat 19 verbunden ist und in dem Silicium substrat 19 Nutabschnitte 13 vorgesehen sind, wobei ferner eine Schwingungsmasse 15, ein erstes Unterstüt zungsteil 14, ein zweites Unterstützungsteil 10 und ein Rahmenteil 11 vorgesehen sind.

Die Schwingungsmasse 15 ist durch das erste Unterstüt zungsteil 14 unterstützt, wobei ein Gelenk auf derjenigen Seite, die der Seite gegenüberliegt, auf der das erste Unterstützungsteil 14 mit der Schwingungsmasse 15 verbunden ist, mit dem Rahmenteil 11 gekoppelt ist, das durch das zweite Unterstützungsteil 10 unterstützt ist. Auf dem Rahmenteil 11 ist eine Kammelektrode 8 ausgebildet, die durch eine elektrostatische Anziehungskraft angetrieben wird, ferner ist eine Widerstandsbrücke aus zwei piezo elektrischen Widerständen 9 gebildet, die in der Nähe der Verbindungsstelle, an der das erste Unterstützungsteil 14 mit dem Rahmenteil 11 verbunden ist, parallel angeordnet sind, um eine Verschiebung der Schwingungsmasse 15 auf grund der Corioliskraft zu erfassen. Alternativ können die Erfassungselektroden 12 aus Elektroden gebildet sein, die an der Schwingungsmasse 15 und am Rahmenteil 11 angebracht sind. Einzelheiten der elektrischen Verdrah tung sind zur Vereinfachung der Zeichnung weggelassen.

Wenn in dem obenbeschriebenen Winkelgeschwindigkeitssen sor an die Kammelektrode 8 eine Spannung angelegt wird, wird das Rahmenteil 11, das vom zweiten Unterstützungs teil 10 unterstützt ist, aufgrund der elektrostatischen Anziehung in x-Richtung angetrieben. Wenn der Winkelge schwindigkeitssensor hierbei mit einer Winkelgeschwindig keit Ω in der zur Ebene des Siliciumsubstrats 21 senk rechten z-Richtung angetrieben wird, wird in y-Richtung die durch die Gleichung (1) dargestellte Corioliskraft entwickelt, so daß eine Verschiebung der Schwingungsmasse 15 aufgrund der erzeugten Corioliskraft in y-Richtung als Widerstandsdifferenz der piezoelektrischen Widerstände 9 oder als Änderung der elektrischen Kapazität der Erfas sungselektrode 12 erfaßt werden kann.

Da in einem solchen Winkelgeschwindigkeitssensor sowohl die Antriebsachse (x-Achse) als auch die Erfassungsachse (y-Achse) in einer zur Hauptebene des Siliciumsubstrats 21, d. h. zur Substrathauptebene parallelen Ebene liegen, sind die Abhängigkeiten der Querschnittsform, insbeson dere der Dicke einer Struktureinheit des ersten Unterstützungsteils 14 und des zweiten Unterstützungsteils 10 von der Schwingungsfrequenz in Antriebsrichtung und in Erfassungsrichtung einander gleich.

Mit anderen Worten, wenn die Dicke aufgrund von Herstel lungsschwankungen von einem Sollwert abweicht, bleiben die relativen Frequenzwerte ungeändert, obwohl sich die Absolutwerte der Frequenz in Antriebsrichtung bzw. in Erfassungsrichtung ändern.

Daher hat dieser Winkelgeschwindigkeitssensor den Vor teil, daß sich die Erfassungsempfindlichkeit durch Her stellungsschwankungen kaum ändert.

Da jedoch in dem Winkelgeschwindigkeitssensor der Fig. 4 und 5 die durch Anlegen einer Winkelgeschwindigkeit Ω erzeugte Corioliskraft eine im Vergleich zur Erdbeschleu nigung und dergleichen im allgemeinen geringe Kraft ist, ist die Erfassung durch die piezoelektrischen Widerstände 9 in der Praxis unmöglich, da die Verschiebung in y- Richtung mit hoher Genauigkeit erfaßt werden muß.

Obwohl andererseits die Erfassung der elektrostatischen Kapazität mittels der Erfassungselektrode 12 mit höherer Empfindlichkeit als bei Verwendung der piezoelektrischen Widerstände 9 erfolgt, muß die Erfassung der elektrosta tischen Kapazität mittels der Erfassungselektrode 12 für einen bestimmten Wert einer Grundkapazität (elektrostatische Kapazität der Erfassungselektrode ohne Winkelgeschwindigkeit) vorhanden sein, wobei in Wirklich keit Abweichungen von der Grundkapazität erfaßt werden.

Die Erfassungselektrode 12 ist jedoch nur auf der durch die Schwingungsmasse 15 und das Rahmenteil 11 gebildeten Seite ausgebildet, wobei die Dicke des Siliciumsubstrats 19 gewöhnlich höchstens ungefähr einige 10 µm beträgt, so daß eine ausreichende Grundkapazität nicht sichergestellt werden kann. Daher ist die Erfassung der Winkelgeschwin digkeit Ω mit hoher Genauigkeit unmöglich.

Ein Winkelgeschwindigkeitssensor mit einem Unterstützungs substrat, einem an dem Unterstützungssubstrat angebrachten Halbleitersubstrat, einer Antriebseinrichtung, welche eine Masse zu Schwingungen in einer Antriebsrichtung antreibt, sowie einer Erfassungseinrichtung, die eine Verschiebung der Masse in einer zur Antriebsrichtung senkrechten Rich tung parallel zur Ebene der Masse erfasst, ist aus der DE 195 30 007 bekannt. Das Halbleitersubstrat bei dem vorbe kannten Winkelgeschwindigkeitsmesser weist einen festen Abschnitt, ein elastisches Stützungsteil sowie eine durch das elastische Stützungsteil unterstützte Masse und ferner einen konkaven Abschnitt auf, der einen Umfangsabschnitt der Masse definiert. Die Erfassungseinrichtung umfasst ei ne erste Elektrode, die sich vom festen Abschnitt in An triebsrichtung erstreckt, und eine zweite Elektrode, die sich ebenfalls in Antriebsrichtung erstreckt.

Aufgrund seiner konstruktiven Ausgestaltung hat sich die Erfassungsempfindlichkeit dieses vorbekannten Winkelge schwindigkeitssensors als unbefriedigend herausgestellt.

Die vorliegende Erfindung ist angesichts der obenbe schriebenen Probleme gemacht worden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Winkelgeschwindigkeitssensor zu schaffen, durch den die Winkelgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit erfaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Winkelge schwindigkeitssensor mit den Merkmalen von Anspruch 1 ge löst.

Da in dem erfindungsgemäßen Winkelgeschwindigkeitssensor am äußeren Umfangsabschnitt der Masse ein konkaver Abschnitt definiert ist und die zweite Elektrode im konkaven Ab schnitt vorgesehen ist, kann ein Trägheitsmoment um die zur Ebene der Masse senkrechte Achse unterdrückt werden. Außerdem können die Längen der ersten und der zweiten Elektrode innerhalb eines zulässigen Steifigkeitsbereichs sichergestellt werden, ohne den Antrieb der Masse durch die ersten und zweiten Elektroden zu beeinflussen. Daher kann die Winkelgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit erfaßt werden.

Da in dem erfindungsgemäßen Winkelgeschwindigkeitssensor bei dem am festen Abschnitt, der am Unterstützungs substrat über ein erstes elastisches Unterstützungsteil befestigt ist, dessen Längsrichtung mit der zur obenge nannten Antriebsrichtung senkrechten Richtung überein stimmt, ein Gelenk vorgesehen ist und ferner die Masse über ein zweites elastisches Unterstützungsteil, dessen Längsrichtung mit der Antriebsrichtung übereinstimmt, an dem Gelenk vorgesehen ist, erfolgen der Antrieb und die Erfassung in einer zur Hauptebene des Substrat parallelen Richtung, so daß die Schwingungsfrequenzen sowohl in Antriebsrichtung als auch in Erfassungsrichtung und ihre relativen Werte von der ebenen Struktur einer Struk tureinheit in der Substrathauptebene abhängen. Daher wird die Erfassungsgenauigkeit durch Herstellungsschwankungen kaum beeinflußt, so daß eine stabile Erfassungsempfind lichkeit für die Winkelgeschwindigkeit erzielt werden kann.

In dem Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 2, bei dem jeweils ein Ende mehrerer Befestigungsträger, deren Längsrichtung mit der Antriebsrichtung übereinstimmt und die in der zur Antriebsrichtung senkrechten Richtung hintereinander angeordnet sind, mit dem festen Abschnitt verbunden ist, und das jeweils andere Ende der Befesti gungsträger mit einem Befestigungsträgergelenk verbunden ist und ein Endabschnitt des ersten elastischen Unter stützungsteils auf derjenigen Seite, die der Seite gegen überliegt, mit der das Gelenk gekoppelt ist, mit dem Befestigungsträgergelenk verbunden ist, kann die Erzeu gung einer Beanspruchung in Längsrichtung des ersten elastischen Unterstützungsteils unterdrückt werden, wenn das Schwingungssystem angetrieben wird. Dadurch kann eine Nichtlinearität der Antriebsoszillation unterdrückt werden. Da ferner die Torsionssteifigkeit des ersten elastischen Unterstützungsteils in der zur Unterstüt zungssubstratebene senkrechten Richtung erhöht ist, kann eine Abnahme der Schwingungsfrequenz in Normalrichtung des Schwingungssystems vermieden werden. Daher kann die Winkelgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit erfaßt wer den.

Wenn in dem Winkelgeschwindigkeitssensor nach den Ansprü chen 3 und 4 die jeweiligen Dicken des ersten und des zweiten elastischen Unterstützungsteils dicker als ihre Breite ausgebildet werden, kann die Schwingungsfrequenz in der zur Ebene der Masse senkrechten Richtung, in der die hochgenaue Erfassung beeinflußt wird, in einen Be reich gelegt werden, der höher als derjenige der An triebs- und Erfassungsfrequenzen ist, so daß der obenge nannte Einfluß unterdrückt werden kann, wodurch die Winkelgeschwindigkeit mit höherer Genauigkeit erfaßt werden kann.

Wenn in dem Winkelgeschwindigkeitssensor nach den Ansprü chen 5 und 6 das zweite elastische Unterstützungsteil mit einer Stelle verbunden ist, die vom Massenschwerpunkt am weitesten entfernt ist, ist die Steifigkeit in bezug auf die Drehung um eine zur Ebene der Masse senkrechte Achse hoch. Daher kann die Rotationsfrequenz in einen Bereich gelegt werden, der im Vergleich zu den Antriebs- und Erfassungsfrequenzen ausreichend hoch ist, so daß ihr Einfluß unterdrückt werden kann, wodurch die Winkelge schwindigkeit mit höherer Genauigkeit erfaßt werden kann.

Wenn in dem Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 7 drei oder mehr erste elastische Unterstützungsteile mit dem Gelenk verbunden sind, kann die Schwingungsfrequenz in der zur Ebene der Masse senkrechten Richtung, durch die eine hochgenaue Erfassung beeinflußt wird, in einen Frequenzbereich gelegt werden, der höher als derjenige der Antriebs- und Erfassungsfrequenzen ist, so daß ihr Einfluß unterdrückt werden kann, wodurch eine Winkelge schwindigkeit mit höherer Genauigkeit erfaßt werden kann.

Da in dem Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 8 zwei der ersten elastischen Unterstützungsteile mit entsprechenden Seiten des Gelenks verbunden sind, jeweils ein Ende mehrerer erster und zweiter Befestigungsträger, deren Längsrichtung mit der Antriebsrichtung überein stimmt und die in der zur Antriebsrichtung senkrechten Richtung hintereinander angeordnet sind, mit dem festen Abschnitt verbunden ist, das jeweils andere Ende der ersten Befestigungsträger mit einem ersten Befestigungs trägergelenk verbunden ist, das jeweilige andere Ende der zweiten Befestigungsträger mit einem zweiten Befesti gungsträgergelenk verbunden ist, ein Endabschnitt eines der ersten elastischen Unterstützungsteile auf derjenigen Seite, die der Seite gegenüberliegt, die mit dem Gelenk gekoppelt ist, mit dem ersten Befestigungsträgergelenk verbunden ist und ein Endabschnitt des anderen ersten elastischen Unterstützungsteils auf derjenigen Seite, die der Seite gegenüberliegt, die mit dem Gelenk verbunden ist, mit dem zweiten Befestigungsträgergelenk verbunden ist, kann die Erzeugung einer Beanspruchung in Längsrich tung des ersten elastischen Unterstützungsteils unter drückt werden, wenn das Schwingungssystem angetrieben wird. Dadurch kann eine Nichtlinearität der Antriebsos zillation unterdrückt werden.

Da ferner die Torsionssteifigkeit in bezug auf die Nor malenrichtung des ersten elastischen Unterstützungsteils erhöht ist, kann eine Absenkung der Frequenz in Normalen richtung des Schwingungssystems vermieden werden. Daher kann die Winkelgeschwindigkeit mit höherer Genauigkeit erfaßt werden.

Da in dem Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 9 zwei erste elastische Unterstützungsteile mit jeweiligen Seiten des Gelenks verbunden sind, jeweils ein Ende mehrerer erster und zweiter Befestigungsträger, deren Längsrichtung mit der Antriebsrichtung übereinstimmt und die in der zur Antriebsrichtung senkrechten Richtung hintereinander angeordnet sind, mit dem festen Abschnitt verbunden ist, das jeweils andere Ende der ersten und zweiten Befestigungsträger mit eines gemeinsamen Befesti gungsträgergelenks verbunden ist und jeder Endabschnitt der beiden ersten elastischen Unterstützungsteile auf derjenigen Seite, die der Seite gegenüberliegt, die mit dem Gelenk gekoppelt ist, mit dem gemeinsamen Befesti gungsträgergelenk verbunden ist, kann die Erzeugung einer Beanspruchung in Längsrichtung des ersten elastischen Unterstützungsteils unterdrückt werden, wenn das Schwin gungssystem angetrieben wird. Dadurch kann die Nichtlinearität der Antriebsschwingung unterdrückt wer den.

Da ferner die Torsionssteifigkeit in bezug auf die Norma lenrichtung des ersten elastischen Unterstützungsteils erhöht ist, kann eine Absenkung der Frequenz in der Normalenrichtung des Schwingungssystems vermieden werden. Folglich kann die Winkelgeschwindigkeit mit höherer Genauigkeit erfaßt werden.

Da in dem Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 10 ein Ende des ersten Befestigungsträgers mit einem ersten festen Abschnitt verbunden ist und ein Ende des zweiten Befestigungsträgers mit einem zweiten festen Abschnitt verbunden ist, sind ein gemeinsames elektrisches Poten tial eines Schwingungssystems in bezug auf eine Antriebs spannung und ein gemeinsames elektrisches Potential des Schwingungssystems in bezug auf ein Erfassungssignal mit einer externen Signalverarbeitungsschaltung über ge trennte feste Abschnitte verbunden, so daß der Einfluß der Antriebsspannung in bezug auf das Erfassungssignal unterdrückt werden kann, wodurch die Winkelgeschwindig keit mit höherer Genauigkeit erfaßt werden kann.

Da in dem Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 11 die Breite des zweiten elastischen Unterstützungsteils größer als diejenige des ersten elastischen Unterstüt zungsteils ist, kann die Schwingungsfrequenz in der zur Ebene der Masse senkrechten Richtung, durch die die hochgenaue Erfassung beeinflußt wird, in einen Frequenz bereich gelegt werden, der höher als derjenige der An triebs- und Erfassungsfrequenzen ist, so daß der Einfluß der obengenannten Frequenz unterdrückt werden kann, wodurch die Winkelgeschwindigkeit mit höherer Genauigkeit erfaßt werden kann.

Da in dem Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 12 als plattenähnliches Element ein Halbleitersubstrat verwendet wird und das plattenähnliche Element unter Verwendung einer Halbleiterbearbeitungstechnik bearbeitet wird, können der feste Abschnitt, das erste elastische Unterstützungsteil, das Gelenk, das zweite elastische Unterstützungsteil und die Masse einfach ausgebildet werden, so daß die Herstellungskosten hierfür gering sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweckmäßiger Ausführungen, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 die bereits erwähnte schematische Ansicht eines herkömmlichen Winkelgeschwindigkeits sensors;

Fig. 2 die bereits erwähnte Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 die bereits erwähnte graphische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Winkelgeschwindig keitssensors;

Fig. 4 die bereits erwähnte schematische Ansicht eines weiteren herkömmlichen Winkelgeschwin digkeitssensors;

Fig. 5 die bereits erwähnte Schnittansicht längs der Linie B-B in Fig. 4;

Fig. 6 eine schematische Draufsicht eines Winkelge schwindigkeitssensors gemäß einer ersten Aus führung der Erfindung;

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht längs der Linie C-C in Fig. 6;

Fig. 8 eine schematische Schnittansicht längs der Linie D-D in Fig. 6;

Fig. 9 eine Detailansicht des Abschnitts E in Fig. 6;

Fig. 10A-D Ansichten zur Erläuterung der Herstellungs schritte des Winkelgeschwindigkeitssensors der Fig. 6 bis 9;

Fig. 11 eine schematische Ansicht eines Masseab schnitts eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung;

Fig. 12 eine schematische Ansicht eines spezifischen Beispiels eines Schwingungsmodus im Winkelge schwindigkeitssensor gemäß der zweiten Aus führung der Erfindung;

Fig. 13 eine schematische Ansicht eines spezifischen Beispiels eines weiteren Schwingungsmodus im Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß der zwei ten Ausführung;

Fig. 14 eine schematische Ansicht eines spezifischen Beispiels eines nochmals weiteren Schwin gungsmodus im Winkelgeschwindigkeitssensor der zweiten Ausführung der Erfindung;

Fig. 15 eine schematische Ansicht eines spezifischen Beispiels eines nochmals weiteren Schwin gungsmodus im Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß der zweiten Ausführung der Erfindung;

Fig. 16 eine schematische Ansicht eines Winkelge schwindigkeitssensors gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung;

Fig. 17 eine schematische Ansicht eines Teils eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einer vierten Ausführung der Erfindung;

Fig. 18 eine Ansicht eines eindimensionalen Nähe rungsmodells einer Struktureinheit des Win kelgeschwindigkeitssensors nach Fig. 17;

Fig. 19 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Frequenz ω₁ eines ersten Schwingungsmodus (primäre Frequenz ω₁) und einem Verhältnis β;

Fig. 20 eine schematische Ansicht eines Teils eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einer fünften Ausführung der Erfindung;

Fig. 21 einen Ersatzschaltplan für den Antrieb und die Erfassung des Winkelgeschwindigkeitssen sors nach Fig. 20;

Fig. 22 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Antriebskraft und der Verschiebung einer Masse in Antriebsrich tung;

Fig. 23 eine Ansicht eines spezifischen Beispiels eines Schwingungsmodus im Winkelgeschwindig keitssensor nach Fig. 20;

Fig. 24 eine Ansicht eines spezifischen Beispiels eines weiteren Schwingungsmodus im Winkelge schwindigkeitssensor nach Fig. 20;

Fig. 25 eine Ansicht zur Erläuterung eines spezifi schen Beispiels eines nochmals weiteren Schwingungsmodus im Winkelgeschwindigkeits sensor nach Fig. 20; und

Fig. 26 eine schematische Ansicht eines Teils eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einer sechsten Ausführung der Erfindung.

Fig. 6 ist eine schematische Draufsicht eines Winkelge schwindigkeitssensors gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung, Fig. 7 ist eine Schnittansicht längs der Linie C-C in Fig. 6, Fig. 8 ist eine Schnittansicht längs der Linie D-D in Fig. 6 und Fig. 9 ist eine Detailansicht eines Abschnitts E in Fig. 16.

Wie in diesen Figuren gezeigt ist, besitzt ein als halb leitendes plattenähnliches Element dienendes Halbleiter substrat 37 eine Nut 38, die darin in einer sowohl zur Hauptebene des Halbleiterunterstützungssubstrats 34 als auch zur Hauptebene des Halbleitersubstrats 37 senkrech ten Richtung ausgebildet ist. Das Substrat 37 enthält einen Aufbau mit festen linken, rechten und Zwischenab schnitten 22 und 41, linken und rechten Böcken 24, die als Gelenke dienen, eine Zentralmasse 32 sowie linke und rechte Paare erster und zweiter elastischer Unterstüt zungsteile 25 und 27. In jedem Bock 24 und in der Masse 32 sind mehrere kleine Löcher ausgebildet. Die festen Abschnitte 22 und 41 sind mit dem Halbleiterunterstüt zungssubstrat 34 verbunden, wobei dazwischen ein Isolier film 33 vorgesehen ist.

Ferner ist am äußeren Umfang der Masse 32 ein quadrati scher konkaver Abschnitt 39 definiert, weiterhin sind an der Innenwand in x-Richtung mehrere zweite Kammelektroden 30, deren Längsrichtung mit der x-Richtung des konkaven Abschnitts 39 übereinstimmt, vorgesehen.

Am Halbleiterunterstützungssubstrat 34 ist der feste Abschnitt 41 befestigt, an dem eine erste Kammelektrode 31 mit der gleichen Form wie die Kammelektrode 30 in der Weise vorgesehen ist, daß eine Seite der Kammelektrode 30 einer Seite der Kammelektrode 31 gegenüberliegt.

Eine Erfassungseinrichtung, die eine Verschiebung der Masse 32 in y-Richtung als Änderung einer elektrostati schen Kapazität erfaßt, enthält die Kammelektroden 30 und 31. In Fig. 6 ist nur eine Eingangs/Ausgangs anschlußfläche 42 gezeigt, während eine mit der Ein gangs/Ausgangsanschlußfläche 42 verbundene Signal verarbeitungsschaltung zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen ist.

Darüber hinaus ist ein zweites elastisches Unterstüt zungsteil 27 mit einer Stelle verbunden, die vom Schwer punkt der Masse 32 am weitesten entfernt ist.

Die Längsrichtung des elastischen Unterstützungsteils 27 stimmt mit der x-Richtung überein, wobei die Beziehung zwischen der Dicke t und der Breite w des elastischen Unterstützungsteils 27 lautet: t < w. Die Steifigkeit des elastischen Unterstützungsteils 27 in der zur Hauptebene des Substrats parallelen Richtung ist daher niedriger als in der hierzu senkrechten Richtung.

Die Länge des elastischen Unterstützungsteils 27 ist so festgelegt, daß die Resonanzfrequenz in y-Richtung des Schwingungssystems, das aus der durch die Masse 32 und die Kammelektrode 30 gebildeten Gesamtmasse gebildet ist, einen vorgegebenen Wert besitzt.

Mit der der Masse 32 jeweils gegenüberliegenden Seite des elastischen Unterstützungsteils 27 ist der Bock 24 ver bunden, wobei die Masse 32 insgesamt mit zwei Böcken 24 verbunden ist, so daß die Masse 32 durch die Böcke 24 in einer überspannenden Struktur unterstützt ist.

In y-Richtung ist längs des Bocks 24 eine vierte Kamm elektrode 29 vorgesehen, deren Längsrichtung mit der x- Richtung übereinstimmt, während am festen Abschnitt 22 eine dritte Kammelektrode 28 mit der gleichen Form wie die Kammelektrode 29 in der Weise vorgesehen ist, daß die Seite der Kammelektrode 28 der Seite der Kammelektrode 29 gegenüberliegt.

Eine Antriebseinrichtung zum Antreiben des Bocks 24 und der Masse 32 in x-Richtung unter Verwendung elektrostati scher anziehender Kräfte umfaßt die Elektroden 28 und 29. Während in Fig. 6 nur eine Eingangs/Ausgangsan schlußfläche 23 gezeigt ist, ist eine mit der Ein gangs/Ausgangsanschlußfläche 23 verbundene Signalver arbeitungsschaltung zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen.

Mit den Stirnseiten in y-Richtung des Bocks 24 sind jeweils erste elastische Unterstützungsteile 25 verbun den, deren Längsrichtung mit der y-Richtung überein stimmt, wobei die Beziehung zwischen der Dicke t und der Breite w des elastischen Unterstützungsteils 25 lautet: t < w. Die Steifigkeit des elastischen Unterstützungs teils 25 in der zur Hauptebene des Substrats parallelen Richtung ist daher niedriger als in der hierzu senkrech ten Richtung.

Die Länge des elastischen Unterstützungsteils 25 ist so festgelegt, daß die Resonanzfrequenz in x-Richtung des Schwingungssystems, die aus der Gesamtmasse abgeleitet wird, die durch die Masse 32, den Bock 24, das elastische Unterstützungsteil 27 sowie die Kammelektroden 29, 30 und 31 gegeben ist, gleich einem vorgegebenen Wert ist.

Diejenige Seite des elastischen Unterstützungsteils 25, die dem Bock 24 gegenüberliegt, ist mit einem festen Abschnitt 22 verbunden, wobei in der Nähe des Verbin dungspunkts des elastischen Unterstützungsteils 25 mit dem festen Abschnitt eine Schlitznut 26 definiert ist, wobei die jeweiligen Böcke 24 mit vier elastischen Unter stützungsteilen 25 verbunden sind, so daß sie in bezug auf den festen Abschnitt 22 in einer überspannenden Struktur unterstützt sind.

Nun wird mit Bezug auf die Fig. 10A bis 10D ein Verfahren zur Herstellung des Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß der ersten Ausführung der Erfindung, die in den Fig. 6 bis 9 gezeigt ist, beschrieben.

Zunächst wird, wie in Fig. 10A gezeigt ist, das Halblei tersubstrat 37, das eine Konstruktionseinheit bildet, mit dem Halbleiterunterstützungssubstrat 34 über den Isolier film 33 verbunden, woraufhin das so verbundene Element auf eine geeignete Dicke zurechtgeschliffen wird. An schließend wird auf der Oberfläche des Substrats 37 ein Maskenmuster 40, das an die gewünschte Struktur angepaßt ist, gebildet, wie in Fig. 10B gezeigt ist.

Daraufhin wird im Halbleitersubstrat 37, wie in Fig. 10C gezeigt ist, unter Verwendung einer Halbleiterbearbei tungstechnik eine Nut 38 gebildet, um eine Konstruktions einheit zu schaffen. In diesem Fall ist die Tiefe der Nut 38 so bemessen, daß der Isolierfilm 33 erreicht wird.

Anschließend wird, wie in Fig. 10D gezeigt ist, der Isolierfilm 33, der sich direkt unter dem Halbleiter substrat 37 befindet, das den beweglichen Abschnitt bildet und aus den Böcken 24, der Masse 32 und den ela stischen Unterstützungsteilen 25 und 27 gebildet ist, entfernt. Da hierbei in der Masse 32 viele kleine Löcher 35 ausgebildet sind, kann der Isolierfilm 33 einfach entfernt werden.

In der obigen Beschreibung ist zur Vereinfachung die Erläuterung des Prozesses zur Herstellung einer Signal verarbeitungsschaltung weggelassen worden.

In dem in den Fig. 6 bis 9 gezeigten Winkelgeschwindig keitssensor wird an die Kammelektroden 28 und 29 eine Spannung angelegt, um die Böcke 24 und die Masse 32 in x- Richtung anzutreiben, wobei die Frequenz der angelegten Spannung auf eine Resonanzfrequenz in x-Richtung des Schwingungssystems eingestellt wird, das die Masse 32, die Böcke 24, das elastische Unterstützungsteil 25 und die Kammelektroden 29 und 31 enthält, so daß es eine große Amplitude besitzt.

Wenn in diesem Antriebszustand eine Winkelgeschwindigkeit Ω in z-Richtung senkrecht zur Hauptebene des Substrats angelegt wird, wird in y-Richtung die durch die Gleichung (1) angegebene Corioliskraft erzeugt.

Wenn hierbei die Resonanzfrequenz des elastischen Unter stützungsteils mit der Antriebsfrequenz übereinstimmt, beginnt die Masse 32 mit einer Resonanzschwingung in y- Richtung, die somit aufgrund der Änderung der elektrosta tischen Kapazität der die Kammelektroden 30 und 31 ent haltenden Erfassungseinrichtung als größere Verschiebung in y-Richtung erfaßt wird. Da die Amplitude in y-Richtung zur angelegten Winkelgeschwindigkeit Ω proportional ist, kann die Winkelgeschwindigkeit Ω anhand der Amplitude in y-Richtung erfaßt werden.

Da in dem in den Fig. 6 bis 9 gezeigten Winkelgeschwin digkeitssensor der Antrieb und die Erfassung in x- bzw. in y-Richtung ausgeführt werden, die zur Hauptebene des Substrats wie in dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten her kömmlichen Winkelgeschwindigkeitssensor parallel sind, hängen die Schwingungsfrequenz in x-Richtung, die die Antriebsrichtung darstellt, und die Schwingungsfrequenz in y-Richtung, die die Erfassungsrichtung darstellt, sowie die relativen Werte von einer ebenen Struktur der Konstruktionseinheit in der Hauptebene des Substrats ab, so daß sie durch Herstellungsschwankungen kaum beeinflußt werden, wodurch eine Erfassungsempfindlichkeit mit stabi ler Winkelgeschwindigkeit Ω erhalten werden kann.

Da ferner die Kammelektrode 30 so vorgesehen ist, daß ihre Längsrichtung mit der x-Richtung übereinstimmt, wird der Antrieb der Masse 32 durch die Kammelektrode 30 nicht verhindert, so daß die Länge der Kammelektrode 30 so bemessen werden kann, daß die Steifigkeit der Kammelek trode 30 in einem zulässigen Bereich liegt.

Wenn beispielsweise ein Halbleitersubstrat 37 mit einer Dicke von 20 µm verwendet wird, werden Kammelektroden 30 mit Längen von 6 µm und 320 µm gebildet, wobei dann, wenn die Kammelektroden 30 den Kammelektroden 31 über einen Spalt von 2 µm innerhalb eines Bereichs von 300 µm gegen überliegen, eine Spannung von ungefähr 10 V angelegt werden kann. Wenn daher 38 Paare von Kammelektroden 30 und 31 vorgesehen sind, wird eine Erfassungskapazität von ungefähr 1 pF sichergestellt.

Somit kann die Winkelgeschwindigkeit Ω mit hoher Genauigkeit erfaßt werden. Da in einem Abschnitt auf einer Seite der Masse 32 ein konkaver Abschnitt 39 vorge sehen ist und ferner in dem konkaven Abschnitt 39 mehrere Kammelektroden 30 vorgesehen ist, kann ein Trägheitsmo ment aufgrund der Kammelektroden 30 einer um die z-Achse beweglichen Einheit unterdrückt werden, so daß die Win kelgeschwindigkeit Ω mit höherer Genauigkeit erfaßt werden kann.

Da außerdem die Beziehung zwischen der Dicke t und der Breite w jedes der elastischen Unterstützungsteile 25 und 27 lautet: t < w, und die Steifigkeit der elastischen Unterstützungsteile 25 und 27 in der zur Hauptebene des Substrats parallelen Richtung niedriger als in der hierzu senkrechten Richtung ist, wird die Rotationssteifigkeit um die y-Achse erhöht.

Daher kann die Schwingungsfrequenz in der zur Hauptebene des Substrats senkrechten z-Richtung, die eine hochgenaue Erfassung beeinträchtigt, in einen Frequenzbereich gelegt werden, der oberhalb der Antriebs- und Erfassungsfrequen zen liegt, so daß die Winkelgeschwindigkeit Ω ohne Erzeugung von Oszillationen in der zur Substrathauptebene senkrechten Richtung gemessen werden kann. Dadurch kann die Winkelgeschwindigkeit Ω genauer erfaßt werden.

Da darüber hinaus das elastische Unterstützungsteil 27 mit einer Stelle verbunden ist, die vom Schwerpunkt der Masse 32 am weitesten entfernt ist, ist die Steifigkeit in bezug auf die Drehung um die z-Achse erheblich. Da die Rotationsfrequenz, die den Antrieb und die Erfassung nachteilig beeinflußt, in einen Frequenzbereich gelegt ist, der im Vergleich zur Antriebs- und Erfassungsfre quenz ausreichend weit darüberliegt, kann die Winkelge schwindigkeit Ω ohne Erzeugung von Rotationsschwingungen um die z-Achse gemessen werden.

Daher kann die Winkelgeschwindigkeit Ω genauer erfaßt werden. Eine Folge der Kopplung des Bocks 24 mit dem festen Abschnitt 22 mittels vier elastischer Unterstüt zungsteile 25 ist, daß die Schwingungsfrequenz in der zur Substrathauptebene senkrechten Richtung, die die hochge naue Erfassung beeinflußt, in einen Frequenzbereich gelegt werden kann, der oberhalb der Antriebs- und Erfas sungsfrequenzen liegt, so daß die Winkelgeschwindigkeit Ω ohne Erzeugung von Schwingungen in der zur Substrat hauptebene senkrechten Richtung gemessen werden kann. Dadurch kann die Winkelgeschwindigkeit Ω genauer erfaßt werden.

Da darüber hinaus die Nut 38 im Substrat 37 mittels Halbleiterverarbeitungstechniken gebildet wird, um eine Konstruktionseinheit zu bilden, kann diese Konstruktions einheit einfach erhalten werden, was sich in geringen Herstellungskosten niederschlägt.

Da ferner die Schlitznut 26 in der Nähe des Punkts defi niert ist, an dem der feste Abschnitt 22 mit dem elasti schen Unterstützungsabschnitt 25 verbunden ist, kann die Übertragung einer Beanspruchung vom festen Abschnitt 22 reduziert werden, so daß Einflüsse der Beanspruchung, die aus Herstellungsbeanspruchungen und dergleichen abgelei tet werden kann, unterdrückt werden kann. Daher kann eine stabile Schwingungsfrequenz verwirklicht werden. Im Ergebnis kann eine verbesserte Stabilisierung der Emp findlichkeit des Winkelgeschwindigkeitssensors erzielt werden.

Da die festen Abschnitte 22 und 41 am äußeren Umfang einer beweglichen Einheit vorgesehen sind, sind in der Substrathauptebene elektrische Verbindungen möglich, so daß eine vereinfachte Verdrahtung ermöglicht wird. Da die Antriebseinrichtungen auf beiden Seiten der Masse 32 angeordnet sind, kann eine symmetrische Struktur geschaf fen werden, außerdem kann eine Erfassung der Antriebs amplitude erfolgen. Da zwei Reihen von Erfassungseinrich tungen beiderseits eines Mittelabschnitts der Masse 32 vorgesehen sind, kann die Symmetrie der Struktur gewähr leistet werden, so daß eine Amplitudenänderung als Diffe renz zwischen zwei elektrostatischen Kapazitäten erfaßt werden kann.

Da darüber hinaus die Abmessung des Bocks 24 in y-Rich tung innerhalb eines Bereichs, in dem die Steifigkeit in der zur Substrathauptebene senkrechten Richtung sicherge stellt werden kann, möglichst groß festgelegt werden kann, kann eine große Anzahl von Kammelektroden 28 und 29, die eine Antriebseinrichtung bilden, vorgesehen werden, so daß eine höhere elektrostatische Antriebskraft erhalten werden kann.

Wie oben erwähnt worden ist, kann erfindungsgemäß die Erfassungskapazität neben einer stabilen Schwingung der Konstruktionseinheit verwirklicht werden, weshalb gleich zeitig sowohl eine hohe Genauigkeit als auch eine Stabi lisierung verwirklicht werden können.

Fig. 11 ist eine schematische Ansicht eines Masseab schnitts (Massenkörper) eines Winkelgeschwindigkeitssen sors gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung ge zeigt, wobei in der Masse 32 Durchgangslöcher 36 inner halb eines Bereichs definiert sind, in dem die Steifig keit in der zur Substrathauptebene senkrechten Richtung sichergestellt werden kann.

Zur Vereinfachung der Zeichnung sind die Antriebseinrich tung und die Erfassungseinrichtung nicht gezeigt.

Da die Durchgangslöcher 36 in der Masse 32 im Winkelge schwindigkeitssensor der zweiten Ausführung ausgebildet sind, kann ihr Gewicht reduziert werden. Im Ergebnis kann die Steifigkeit eines Unterstützungsteils für eine ge plante Resonanzfrequenz reduziert werden, wodurch auf grund einer erhöhten Antriebsamplitude und einer erhöhten Verschiebung aufgrund der erzeugten Corioliskraft eine verbesserte Empfindlichkeit ermöglicht wird.

In einem spezifischen Beispiel eines Schwingungsmodus im Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß der zweiten Ausführung der Erfindung enthält die Masse 32 einen konkaven Ab schnitt 39 und die Durchgangslöcher 36. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind eine Antriebseinrichtung und eine Erfassungseinrichtung nicht gezeigt.

Fig. 12 zeigt einen Antriebsmodus in x-Richtung, während Fig. 13 einen Erfassungsmodus in y-Richtung zeigt, wobei die Frequenzen jeweils ungefähr 35 kHz betragen.

In Fig. 14 ist ein Rotationsmodus um eine z-Achse ge zeigt, wobei die Frequenz ungefähr 30 kHz beträgt und somit eine ausreichend hohe Frequenz ist.

Fig. 15 zeigt ein Schwingungsbeispiel in der gleichen Konstruktionseinheit wie in dem in den Fig. 12 bis 14 gezeigten Winkelgeschwindigkeitssensor in der zur Sub strathauptebene senkrechten Richtung, wobei die Schwingungsfrequenz ungefähr 7,5 kHz beträgt, so daß sie mindestens doppelt so hoch wie die Antriebs- und Erfas sungsfrequenz (3,5 kHz) ist, wobei das Frequenzverhältnis durch weitere Erhöhung der Dicke des Films der Konstruk tionseinheit weiter zunimmt.

Fig. 16 ist eine schematische Ansicht eines Winkelge schwindigkeitssensors gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung, in dem mehrere Kammelektroden 30, deren Längs richtungen jeweils mit der x-Richtung übereinstimmen, an einer Innenwand längs der x-Richtung eines konkaven Abschnitts 39 und an einer Seitenwand des äußeren Um fangsabschnitts einer Masse, die der Innenwand in x- Richtung zugewandt ist, vorgesehen sind.

Mit einem Teil in der Nähe der Kammelektroden 30 an der Seitenwand des äußeren Umfangsabschnitts der Masse 32 in x-Richtung ist ein elastisches Unterstützungsteil 27 verbunden, wobei ein Zwischenraum zwischen den elasti schen Unterstützungsteilen 27 so beschaffen ist, daß die Rotationssteifigkeit um die z-Achse in bezug auf das Trägheitsmoment der Masse 32, das infolge der Anordnung der Kammelektroden 30 am äußeren Umfangsabschnitt an steigt, sichergestellt ist.

Da in dem Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß der dritten Ausführung der Erfindung die Kammelektroden 30 auch an der Seitenwand des äußeren Umfangsabschnitts der Masse 32 vorgesehen sind, kann eine höhere Erfassungskapazität erhalten werden, so daß die Winkelgeschwindigkeit Ω genauer erfaßt werden kann. Da die Kammelektrode 30 auch am äußeren Umfangsabschnitt der Masse 32 vorgesehen ist, kann die Größe der Masse 32 in y-Richtung länger als in dem in den Fig. 5 bis 9 gezeigten Winkelgeschwindigkeits sensor sein, sofern sie innerhalb eines Bereichs liegt, in dem die Steifigkeit sichergestellt ist.

Fig. 17 ist eine schematische Ansicht eines Teils eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einer vierten Ausfüh rung der Erfindung, der so beschaffen ist, daß die Bezie hung zwischen der Breite w₁ des elastischen Unterstüt zungsabschnitts 27, mit der die Masse 32 mit einem Bock 24 verbunden ist, und der Breite w₂ eines elastischen Unterstützungsabschnitts 25, mit der der Bock 24 mit einem festen Abschnitt 22 verbunden ist, lautet: w₁ < w₂.

In Fig. 18 ist ein eindimensionales Näherungsmodell einer Konstruktionseinheit des Winkelgeschwindigkeitssensors gezeigt, wobei k₁ eine Federkonstante von insgesamt vier elastischen Unterstützungsteilen 27 für die Unterstützung einer Masse 32 mit dem Bock 24 in einer überspannenden Struktur längs einer zur Substrathauptebene senkrechten z-Richtung ist.

Wie oben erwähnt worden ist, ist die Breite des elasti schen Unterstützungsteils 27 durch w₁ gegeben, während die Gesamtmasse aus der Masse 32 und den Kammelektroden 30 durch m₁ gegeben ist und k₂ eine Federkonstante von insgesamt acht elastischen Unterstützungsteilen 25 für die Unterstützung eines Bocks 24 an einem festen Ab schnitt 22 in einer überspannenden Struktur längs der zur Substrathauptebene senkrechten z-Achse ist.

Wie ebenfalls oben erwähnt worden ist, ist die Breite des elastischen Unterstützungsabschnitts 25 durch w₂ gegeben, während m₂ die Gesamtmasse des Bocks 24 und der Kammelek troden 29 ist. Wenn das Verhältnis γ = w₁/w₂ und das Verhältnis β = m₁/m₂ definiert werden, ist das Quadrat einer primären Schwingungsfrequenz ω₁ eines eindimensio nalen Schwingungssystems mit zwei Freiheitsgraden in z- Richtung, das in Fig. 18 gezeigt ist, durch den folgenden Ausdruck gegeben:

Fig. 19 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einer primären Frequenz ω₁ und dem Verhältnis β, wobei die Kurven a bis c die Fälle für das als Parameter dienende Verhältnis γ für die Werte 0,5, 1 bzw. 2 zeigen.

Wie aus Fig. 19 hervorgeht, steigt für γ < 1 die primäre Schwingungsfrequenz ω₁ an. Wenn daher γ < 1 ist, mit anderen Worten, wenn die Breite w₁ des elastischen Unter stützungsteils 27 größer als die Breite w₂ des elasti schen Unterstützungsteils 25 ist, ist der Einfluß der Schwingungsfrequenz in der zur Substrathauptebene senk rechten Richtung gering, so daß eine hochgenaue Erfassung in einem Frequenzbereich erhalten werden kann, der höher als die Antriebs- und Erfassungsfrequenzen ist.

Daher kann die Winkelgeschwindigkeit Ω ohne Erzeugung von Schwingungen in der zur Substrathauptebene senkrech ten Richtung gemessen werden, so daß die Winkelgeschwin digkeit Ω mit höherer Genauigkeit erfaßt werden kann.

Fig. 20 ist eine schematische Ansicht eines Teils eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einer fünften Ausfüh rung der Erfindung, bei dem zwei erste elastische Unter stützungsteile 25 mit jeweiligen Seitenabschnitten von Böcken 24, d. h. mit Endabschnitten in vertikaler Rich tung in Fig. 20, verbunden sind und erste und zweite feste Abschnitte 46a und 46b an einem Halbleiterunter stützungssubstrat 34 befestigt sind, wobei am festen Abschnitt 46a jedes der Enden zweier erster Befestigungs träger 44a, deren Längsrichtung mit der die Antriebsachse bildenden x-Richtung übereinstimmt, verbunden ist.

In y-Richtung, die die Erfassungsrichtung bildet, sind erste Befestigungsträger angeordnet, wobei mit dem festen Abschnitt 46b jedes Ende zweier zweiter Befestigungsträ ger 44b verbunden ist, deren Längsrichtung mit der x- Richtung übereinstimmt. Jedes der anderen Enden der zwei Befestigungsträger 44a ist mit einem ersten Befestigungs trägergelenk 45a verbunden, während jedes der anderen Enden der zwei Befestigungsträger 44b mit einem zweiten Befestigungsträgergelenk 45b verbunden ist. Ein Endab schnitt jedes der elastischen Unterstützungsteile 25 auf derjenigen Seite, die der Seite gegenüberliegt, die mit dem Bock 24 verbunden ist, ist das Befestigungsträgerge lenk 45a angebracht, während ein Endabschnitt am anderen der elastischen Unterstützungsteile 25 auf derjenigen Seite, die der Seite gegenüberliegt, mit der der Bock 24 verbunden ist, mit dem Befestigungsträgergelenk 45b verbunden ist, wobei durch die Befestigungsträgergelenke 45a und 45b sowie durch die Befestigungsträger 44a und 44b ein elastisches Unterstützungsteil 25 mit Ausleger struktur gebildet wird.

Fig. 21 zeigt eine Ersatzschaltung für den Antrieb und die Erfassung des in Fig. 20 gezeigten Winkelgeschwindig keitssensors, wobei eine Signalverarbeitungsschaltung 23 mit einem Knoten 47 versehen ist, an den eine Antriebs spannung angelegt wird und eine verteilte elektrostati sche Kapazität 48 aus Kammelektroden 28 und 29 gebildet ist, ein elektrischer Widerstand 49 im Bock 24 und in den elastischen Unterstützungsteilen 25 und 27 verteilt ist und mit einer (nicht gezeigten) externen Signalverarbei tungsschaltung an einem festen Abschnitt 46a verbunden ist, wobei mit dem elektrischen Widerstand 49 ein Wider stand 50 einer Masse 32 verbunden ist, mit dem seiner seits eine elektrostatische Kapazität 51 verbunden ist, die aus Kammelektroden 30 und 31 gebildet ist, mit der elektrostatischen Kapazität 51 ein weiterer Knoten 52 verbunden ist, der an einer Eingangs/Ausgangsan schlußfläche 42 vorgesehen ist und der Erfassung von Änderungen der elektrostatischen Kapazität 51 dient, und der elektrische Widerstand 49 mit der (nicht gezeigten) externen Signalverarbeitungsschaltung an einem festen Abschnitt 46b verbunden ist.

Wenn in diesem Winkelgeschwindigkeitssensor an den Knoten 47 eine Antriebsspannung angelegt wird, werden in der verteilten elektrostatischen Kapazität 48 aus den Kamm elektroden 28 und 29 elektrostatische anziehende Kräfte erzeugt, wodurch das Schwingungssystem angetrieben wird.

In diesem Fall ist ein gemeinsames elektrisches Potential des Schwingungssystems in bezug auf die Antriebsspannung mit der externen Signalverarbeitungsschaltung am festen Abschnitt 46a verbunden. Im Ergebnis wird eine Verschie bung der Masse 32, die durch Anlegen einer Winkelgeschwindigkeit Ω verursacht wird, als Änderung der elek trostatischen Kapazität 51, die aus den Kammelektroden 30 und 31 gebildet ist, erfaßt.

In diesem Fall werden Änderungen der elektrostatischen Kapazität 51 bei dem Knoten 52 in bezug auf ein gemeinsa mes elektrisches Potential des Schwingungssystems, das mit der externen Signalverarbeitungsschaltung am festen Abschnitt 46b verbunden ist, erfaßt.

Da in dem obenbeschriebenen Winkelgeschwindigkeitssensor ein Endabschnitt des elastischen Unterstützungsteils 25 auf derjenigen Seite, der der Seite gegenüberliegt, die mit dem Bock 24 verbunden ist, mit den festen Abschnitten 46a und 46b über die Befestigungsträgergelenke 45a und 45b sowie über die Befestigungsträger 44a und 44b verbun den ist, ist die Steifigkeit des Unterstützungsabschnitts des elastischen Unterstützungsteils 25 in y-Richtung gering, so daß der Endabschnitt auf seiten der Befesti gungsträgergelenke 45a und 45b im elastischen Unterstüt zungsteil 25 vergleichsweise beliebig längs der y-Rich tung verschoben werden kann, wodurch die Entstehung einer Beanspruchung im elastischen Unterstützungsteil 25 in dessen Längsrichtung unterdrückt werden kann, wenn das Schwingungssystem angetrieben wird.

Aus diesem Grund kann die elektrostatische Anziehung, die in der verteilten elektrostatischen Kapazität 48 hervor gerufen wird, welche aus den Kammelektroden 28 und 29 aufgebaut ist, zur Amplitude der Masse 32 in x-Richtung proportional gemacht werden, so daß Nichtlinearitäten der Antriebsschwingungen unterdrückt werden können und die Masse 32 mit höherer Amplitude angetrieben werden kann. Im Ergebnis kann die Winkelgeschwindigkeit Ω mit höherer Genauigkeit gemessen werden.

Da ferner die festen Abschnitte 46a und 46b mit den Befestigungsträgergelenke 45a und 45b mittels zweier Befestigungsträger 44a und 44b verbunden sind, wird die Torsionssteifigkeit in bezug auf eine Normalenrichtung des Unterstützungsabschnitts des elastischen Unterstüt zungsteils 25, d. h. in der zum Halbleiterunterstützungs substrat 34 senkrechten Richtung, erhöht werden.

Da folglich eine Reduzierung der Frequenz in der Norma lenrichtung des Schwingungssystems vermieden werden kann, kann ein Frequenzunterscheidungsverhältnis der Frequenzen im Antriebsmodus und im Erfassungsmodus zu der Frequenz in Normalenrichtung erhöht werden, so daß die Winkelge schwindigkeit Ω mit höherer Genauigkeit gemessen werden kann.

Weiterhin ist ein gemeinsames elektrisches Potential des Schwingungssystems in bezug auf die Antriebsspannung mit der externen Signalverarbeitungsschaltung am festen Abschnitt 46a verbunden, während ein gemeinsames elektri sches Potential des Schwingungssystems in bezug auf ein Erfassungssignal mit der externen Signalverarbeitungs schaltung am festen Abschnitt 46b verbunden ist, so daß Einflüsse der Antriebsspannung auf das Erfassungssignal unterdrückt werden können und die Winkelgeschwindigkeit Ω mit höherer Genauigkeit gemessen werden kann.

Fig. 22 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der elektrostatischen Anziehung, d. h. einer in der verteilten elektrostatischen Kapazität 48 erzeugten Antriebskraft, und einer Verschiebung in Antriebsrichtung der Masse 32, wobei die Linie a ein lineares Modell angibt, die Linie b den Fall des in Fig. 20 gezeigten Winkelgeschwindigkeitssensors angibt und die Linie c den Fall angibt, in dem das erste elastische Unterstützungs teil 25 direkt mit dem festen Abschnitt verbunden ist.

Wie aus dem Graphen hervorgeht, kann bei dem in Fig. 20 gezeigten Winkelgeschwindigkeitssensor eine Nichtlineari tät der Antriebsschwingungen unterdrückt werden.

In den Fig. 23 bis 25 ist ein spezifisches Beispiel eines Schwingungsmodus für den Fall gezeigt, in dem jede Länge und jede Breite der Befestigungsträger 44a und 44b in der Weise gesetzt sind, daß die Steifigkeit der Befestigungs träger 44a und 44b des in Fig. 20 gezeigten Winkelge schwindigkeitssensors in y-Richtung zehnmal höher als diejenige des elastischen Unterstützungsteils 27 in y- Richtung ist. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind die Antriebseinrichtung und die Erfassungseinrichtung nicht gezeigt.

Die Fig. 23, 24 und 25 zeigen einen Antriebsmodus in x- Richtung (Frequenz f = 3693 Hz), einen Erfassungsmodus in y-Richtung (Frequenz f = 3691 Hz) und einen Modus in Normalenrichtung (Frequenz f = 5661 Hz), wobei das Fre quenzunterscheidungsverhältnis in dem Modus längs der Normalenrichtung in bezug auf den Antriebsmodus und den Erfassungsmodus, d. h. dem Standardmodus, 1,53 beträgt, weshalb dieses Frequenzunterscheidungsverhältnis ausrei chend hoch ist.

Fig. 26 ist eine schematische Ansicht eines Teils eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einer sechsten Aus führung der Erfindung, bei dem zwei elastische Unterstüt zungsteile 25 mit entsprechenden Seitenabschnitten von Böcken 24 verbunden sind, wobei mit einem festen Ab schnitt 46a jedes Ende zweier erster Befestigungsträger 44a verbunden ist, deren Längsrichtung mit der x-Richtung übereinstimmt und die in der y-Richtung angeordnet sind, während mit einem festen Abschnitt 46b jedes Ende zweier zweiter Befestigungsträger 44b verbunden ist, deren Längsrichtung mit der x-Achse übereinstimmt und die in y- Richtung angeordnet sind.

Jedes der anderen Enden der beiden Befestigungsträger 44a und jedes der anderen Enden der beiden Befestigungsträger 44b sind mit eines gemeinsamen Befestigungsträgergelenks 53 verbunden.

Jeder Endabschnitt der beiden ersten elastischen Unter stützungsteile 25 auf derjenigen Seite, die der Seite ge genüberliegt, die mit dem Bock 24 verbunden ist, ist mit dem gemeinsamen Befestigungsträgergelenk 53 verbunden, wobei durch das gemeinsame Befestigungsträgergelenk 53 und die Befestigungsträger 44a und 44b ein Unterstüt zungsabschnitt des elastischen Unterstützungsteils 25 mit Auslegerstruktur gebildet wird.

Da auch bei diesem Winkelgeschwindigkeitssensor die Endabschnitte des elastischen Unterstützungsteils 25 auf derjenigen Seite, die der Seite gegenüberliegt, die mit dem Bock 24 verbunden ist, mit den festen Abschnitten 46a und 46b über das gemeinsame Befestigungsträgergelenk 53 sowie mit den Befestigungsträgern 44a und 44b verbunden ist, ist die Steifigkeit des Unterstützungsabschnitts des elastischen Unterstützungsteils 25 in y-Richtung gering, so daß eine bei den Kammelektroden 28 und 29 erzeugte elektrostatische Anziehungskraft zur Amplitude der Masse 32 in y-Richtung proportional gemacht werden kann und eine Nichtlinearität der Antriebsschwingungen unterdrückt werden kann, wodurch die Winkelgeschwindigkeit Ω mit höherer Genauigkeit gemessen werden kann.

Da ferner die festen Abschnitte 46a und 46b mit dem gemeinsamen Befestigungsträgergelenk 53 mittels zweier Befestigungsträger 44a und zweier Befestigungsträger 44b verbunden sind, ist die Torsionssteifigkeit in bezug auf eine Normalenrichtung des Unterstützungsabschnitts im elastischen Unterstützungsteil 25 erhöht.

Da somit eine Absenkung der Frequenz in der Normalenrich tung des Schwingungssystems vermieden werden kann, kann ein Frequenzunterscheidungsverhältnis der Frequenzen im Antriebsmodus und im Erfassungsmodus zu der Frequenz in einem Modus längs der Normalenrichtung erhöht werden, so daß die Winkelgeschwindigkeit Ω mit höherer Genauigkeit gemessen werden kann.

Weiterhin ist ein gemeinsames elektrisches Potential des Schwingungssystems in bezug auf eine Antriebsspannung mit der externen Signalverarbeitungsschaltung am festen Abschnitt 46a verbunden, während ein gemeinsames elektri sches Potential des Schwingungssystems in bezug auf ein Erfassungssignal mit der externen Signalverarbeitungs schaltung am festen Abschnitt 46b verbunden ist, so daß Einflüsse der Antriebsspannung auf das Erfassungssignal unterdrückt werden können und die Winkelgeschwindigkeit Ω mit höherer Genauigkeit gemessen werden kann.

Wenn jede Länge und jede Breite der Befestigungsträger 44a und 44b in der Weise gesetzt sind, daß die Steifig keit der Befestigungsträger 44a und 44b des in Fig. 26 gezeigten Winkelgeschwindigkeitssensors in y-Richtung hundertmal höher als diejenige des elastischen Unterstüt zungsteils 27 in y-Richtung ist, ist der Unterdrückungs grad der Nichtlinearität der Antriebsschwingungen im wesentlichen gleich dem Unterdrückungsgrad der Nichtline arität, die durch die Linie b in Fig. 22 dargestellt ist, ferner hat die Frequenz im Antriebsmodus in x-Richtung den Wert f = 3718 Hz, die Frequenz des Erfassungsmodus in y-Richtung hat den Wert f = 3719 Hz und die Frequenz in Normalenrichtung hat den Wert f = 6223 Hz, so daß ein Frequenzunterscheidungsverhältnis der Frequenz in Normalenrichtung in bezug auf die Frequenzen im Antriebsmodus und im Erfassungsmodus, d. h. im Standardmodus, 1,67 beträgt, weshalb dieses Frequenzunterscheidungsverhältnis ausreichend hoch ist.

Obwohl die Antriebseinrichtungen in den obenbeschriebenen Ausführungen beiderseits der Masse 32 vorgesehen sind, kann eine Antriebseinrichtung nur auf einer Seite der Masse 32 vorgesehen sein. Obwohl ferner in den obigen Ausführungen auf beiden Seiten des Mittelabschnitts der Masse 32 jeweils eine Reihe von Erfassungseinrichtungen angeordnet ist, kann statt dessen am Mittelabschnitt der Masse 32 eine einzelne Reihe von Erfassungseinrichtungen vorgesehen sein.

Obwohl ferner in den obigen Ausführungen die Ein gangs/Ausgangsanschlußflächen 23 und 24 an den festen Ab schnitten 22 und 41 vorgesehen sind, kann an den festen Abschnitten 22 und 41 eine Signalverarbeitungsschaltung vorgesehen sein.

Obwohl darüber hinaus jedes Ende der beiden ersten Befe stigungsträger 44a am festen Abschnitt 46a befestigt ist und jedes Ende der zweiten Befestigungsträger 44b am festen Abschnitt 46b in den obigen Ausführungsformen befestigt ist, kann jedes Ende von drei oder mehr ersten und zweiten Befestigungsträgern mit dem festen Abschnitt verbunden sein.

Obwohl oben unter Verwendung spezieller Ausdrücke zweck mäßige Ausführungen der Erfindung beschrieben worden sind, hat diese Beschreibung nur erläuternden Zweck, wobei selbstverständlich Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken oder vom Umfang der folgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Winkelgeschwindigkeitssensor, mit
einem Unterstützungssubstrat (34),
einem Halbleitersubstrat (37), das am Unterstützungssubstrat (34) angebracht ist und einen festen Abschnitt (22, 41) enthält, wobei der am Unterstützungssubstrat (34) befestigte feste Abschnitt (22) über ein erstes elastisches Unterstützungsteil (25), dessen Längsrichtung zur Antriebsrichtung (x) senkrecht ist und das in Antriebsrichtung (x) weniger steif ist als senkrecht dazu, mit einem Gelenk (24) verbunden ist und eine Masse (32) über ein zweites elastisches Unterstützungsteil (27), dessen Längsrichtung mit der Antriebsrichtung (x) übereinstimmt und das in Antriebsrichtung (x) steifer ist als senkrecht dazu, am Gelenk (24) verbunden und durch das elastische Unterstützungsteil (25, 27) unterstützt ist, und das Unterstützungssubstrat (34) einen konkaven Abschnitt (39) umfasst, der einen Umfangsabschnitt der Masse (32) definiert,
einer Antriebseinrichtung (28, 29), die die Masse (32) zu Schwingungen in einer Antriebsrichtung (x) antreibt, und
einer Erfassungseinrichtung (30, 31), die eine Verschiebung der Masse (32) in einer zur Antriebsrichtung (x) senkrechten Richtung (y) parallel zur Ebene der Masse (32) erfasst und enthält:

- eine erste Elektrode (31), die sich vom festen Abschnitt (41) in Antriebsrichtung (x) erstreckt, und
- eine zweite Elektrode (30), die sich in Antriebsrichtung (x) erstreckt, wobei die zweite Elektrode (30) an einer Innenwand des konkaven Abschnitts (39) unmittelbar mit der Masse (32) verbunden ist.

2. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jeweils ein Ende mehrerer Befestigungsträger (44a, 44b), deren Längsrichtungen mit der Antriebsrich tung (x) übereinstimmen und die in der zur Antriebsrich tung (x) senkrechten Richtung (y) hintereinander angeord net sind, am festen Abschnitt (46a, 46b) befestigt ist,
das jeweils andere Ende der Befestigungsträger (44a, 44b) mit einem Befestigungsträgergelenk (45a, 45b) verbunden ist, und
ein Endabschnitt des ersten elastischen Unter stützungsteils (25) auf derjenigen Seite, die der Seite gegenüberliegt, die mit dem Gelenk (24) verbunden ist, mit dem Befestigungsträgergelenk (45a, 45b) verbunden ist.

3. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung enthält:
eine dritte Elektrode (28), die sich vom festen Abschnitt (22) in Antriebsrichtung (x) erstreckt, und
eine vierte Elektrode (29), die sich vom Gelenk (24) in Antriebsrichtung (x) erstreckt.

4. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Dicke (t) der ersten und zweiten elastischen Unterstützungsteile (25, 27) größer als deren jeweilige Breite (w) ist.

5. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß
parallel zu einer Hauptebene des Unterstützungs substrats (34) ein plattenähnliches Element vorgesehen ist, das eine gleichmäßige Dicke besitzt und in einer zur Hauptebene des Unterstützungssubstrats (34) senkrechten Richtung bearbeitet ist, und
der feste Abschnitt (22), das erste elastische Unterstützungsteil (25), das Gelenk (24), das zweite elastische Unterstützungsteil (27) und die Masse (32) darin ausgebildet sind.

6. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elastische Unterstützungsteil (27) mit einer Stelle verbunden ist, die vom Schwerpunkt der Masse (32) am weitesten entfernt ist.

7. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gelenk (24) wenigstens drei erste elasti sche Unterstützungsteile (25) verbunden sind.

8. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
zwei der wenigstens drei ersten elastischen Unterstützungsteile (25) mit entsprechenden Seiten des Gelenks (24) verbunden sind,
jeweils ein Ende mehrerer erster und zweiter Befestigungsträger (44a, 44b), deren Längsrichtung mit der Antriebsrichtung (x) übereinstimmt und die in der zur Antriebsrichtung (x) senkrechten Richtung (y) hinterein ander angeordnet sind, mit dem festen Abschnitt (46a, 46b) verbunden ist,
das jeweils andere Ende der ersten Befestigungs träger (44a) mit einem ersten Befestigungsträgergelenk (45a) verbunden ist,
das jeweils andere Ende der zweiten Befestigungs träger (44b) mit einem zweiten Befestigungsträgergelenk (45b) verbunden ist,
ein Endabschnitt eines der zwei ersten elasti schen Unterstützungsteile (25) auf derjenigen Seite, die der Seite gegenüberliegt, die mit dem Gelenk (24) verbun den ist, mit dem ersten Befestigungsträgergelenk (45a) verbunden ist, und
ein Endabschnitt des anderen der zwei ersten elastischen Unterstützungsteile (25) auf derjenigen Seite, die der Seite gegenüberliegt, die mit dem Gelenk (24) verbunden ist, mit dem zweiten Befestigungsträgerge lenk (45b) verbunden ist.

9. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
zwei der wenigstens drei ersten elastischen Unterstützungsteile (25) mit entsprechenden Seiten des Gelenks (24) verbunden sind,
jeweils ein Ende mehrerer erster und zweiter Befestigungsträger (44a, 44b), deren Längsrichtung mit der Antriebsrichtung (x) übereinstimmt und die in der zur Antriebsrichtung (x) senkrechten Richtung (y) hinterein ander angeordnet sind, mit dem Befestigungsabschnitt (46a, 46b) verbunden ist,
das jeweils andere Ende der ersten und zweiten Befestigungsträger (44a, 44b) mit einem gemeinsamen Befestigungsträgergelenk (53) verbunden ist, und
jeder Endabschnitt der zwei ersten elastischen Unterstützungsteile (25) auf derjenigen Seite, die der Seite gegenüberliegt, die mit dem Gelenk (24) verbunden ist, mit dem gemeinsamen Befestigungsträgergelenk (53) verbunden ist.

10. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Ende des ersten Befestigungsträgers (44a) mit einem ersten Befestigungsabschnitt (46a) verbunden ist, und
ein Ende des zweiten Befestigungsträgers (44b) mit einem zweiten Befestigungsabschnitt (46b) verbunden ist.

11. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (w₁) des zweiten elastischen Unter stützungsteils (27) größer als die Breite (w₂) des ersten elastischen Unterstützungsteils (25) ist.

12. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
für das plattenähnliche Element ein Halbleiter substrat (37) verwendet wird und
das plattenähnliche Element (37) mittels einer Halbleiterbearbeitungstechnik bearbeitet wird.