DE19959369A1 - Winkelgeschwindigkeitssensor - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen kompakten Winkelgeschwindigkeitssensor mit einem verbesserten Signal/Rausch-Verhältnis. Der Winkelgeschwindigkeitssensor enthält ein SOI-Substrat, vier Oszillationsmassen, welche beweglich auf dem SOI-Substrat getragen werden, und vier Erfassungselektroden, welche an der äußeren Seite der Oszillationsmassen zur Erfassung von Verschiebungen der Oszillationsmassen vorgesehen sind. Die Oszillationsmassen sind punktsymmetrisch bezüglich eines vorbestimmten Punkts K in einer flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat angeordnet. Jede der vier zueinander benachbarten Oszillationsmassen oszilliert in einer umgekehrten Phase in einer zufälligen Richtung um den vorbestimmten Punkt K entlang der flachen Ebene. Wenn eine Winkelgeschwindigkeit OMEGA um den vorbestimmten Punkt K erzeugt wird, werden Erfassungsgewichte der Oszillationsmassen entlang einer Richtung senkrecht zu der Oszillationsrichtung in der flachen Ebene verschoben. Kapazitätsänderungen zwischen den Erfassungsgewichten der Erfassungselektroden werden in einem Schaltungsteil verarbeitet, um ein Winkelgeschwindigkeitserfassungssignal S1 infolge einer Corioliskraft unter Aufhebung einer externen Beschleunigung und einer Zentrifugalkraft auszugeben, welche auf die Erfassungsgewichte der Oszillationsmassen wirkt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Winkelge­ schwindigkeitssensoren und insbesondere auf einen Winkelge­ schwindigkeitssensor (beispielsweise einen Gyrosensor, ei­ nen Gierratensensor), welcher eine Corioliskraft erfassen kann, die auf einen beweglichen Teil einwirkt, der auf ei­ nem Substrat entlang einer flachen Ebene parallel zu dem Substrat vorgesehen ist, wenn eine Winkelgeschwindigkeit über eine senkrechte Achse des Substrats als Ergebnis einer Oszillation des beweglichen Teils erzeugt wird.

Herkömmlicherweise sind Winkelgeschwindigkeitssensoren eines Kapazitätserfassungstyps, welche für Fahrzeuge, Arka­ denangelegenheiten (arcade games) und so weiter verwendet wurden, im Hinblick auf eine Verringerung der Größe weiter­ entwickelt worden, um den Anbringungsraum oder die Kosten zu reduzieren. Jedoch werden Ausgangssignale auf der Grund­ lage von Kapazitätsänderungen infolge einer Aktion der Win­ kelgeschwindigkeit notwendigerweise klein, wenn ein Kapazi­ tätserfassungsteil bezüglich seiner Größe verringert wird. Es ist schwierig eine Verarbeitungsschaltung zu entwerfen, bei welcher lediglich gewünschte Signale aus derart kleinen Ausgangssignalen unter Entfernen eines Rauschens entnommen werden.

Ein derartiger Winkelgeschwindigkeitssensor ist in der JP A 8-220125 offenbart. Dieser herkömmliche Winkelge­ schwindigkeitssensor besitzt zwei Oszillationsmassen (Oszillatoren), welche in entgegengesetzten Phasen zueinan­ der in einem Rahmen oszillieren, und eine Berechnungsein­ heit, welche gemessene Signale von dem Winkelgeschwindig­ keitssensor verarbeitet. Die Berechnungseinheit filtert von den Oszillationsmassen erzeugte Störgrößen heraus. Dieser herkömmliche Winkelgeschwindigkeitssensor kann Signale auf der Grundlage von im wesentlichen zwei Kapazitätsänderungen ausgegeben und Rauschen relativ leicht entfernen.

Da jedoch bei dem herkömmlichen Winkelgeschwindigkeits­ sensor die Oszillationsmassen, welche eine rechteckige Form besitzen, lediglich parallel zueinander angeordnet sind, neigt die Größe eines vollständigen Winkelgeschwindigkeits­ sensors dazu massig zu werden. Daher erscheint eine Verrin­ gerung der Größe als unangebracht.

Bei diesem herkömmlichen Winkelgeschwindigkeitssensor kann daran gedacht werden des weiteren die Oszillationsmas­ sen hinzuzufügen, um die gemessenen Signale von dem Winkel­ geschwindigkeitssensor zum Zwecke des Verbesserns eines S/N-Verhältnisses (Signal/Rausch-Verhältnis, signal/noise ratio) zu vergrößern.

Jedoch kann das bloße Hinzufügen der Oszillationsmassen Nachteile dahingehend hervorrufen, dass die Größe des ge­ samten Winkelgeschwindigkeitssensors massig wird und dass das Rauschen nicht angemessen entfernt werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Winkel­ geschwindigkeitssensor zu schaffen, welcher zur Verringe­ rung der Größe geeignet ist.

Des weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen kompakten Winkelgeschwindigkeitssensor zu schaffen, bei welchem das S/N-Verhältnis verbessert ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der nebengeordneten unabhängigen Ansprüche.

Ein Winkelgeschwindigkeitssensor der vorliegenden Er­ findung enthält eine Mehrzahl beweglicher Teile, die auf dem Substrat beweglich getragen werden, punktsymmetrisch zueinander hinsichtlich eines vorbestimmten Punkts angeord­ net und in einer zufälligen Richtung um den vorbestimmten Punkt beweglich sind; und einen den beweglichen Teilen ge­ genüberstehenden Erfassungsteil zum Erfassen einer Ver­ schiebung der beweglichen Teile.

Entsprechend dieser Struktur kann eine der Coriolis­ kraft und einer externen Kraft wie eine externe Beschleuni­ gung dieselbe Richtung unter den punktsymmetrisch angeord­ neten beweglichen Teilen annehmen, und die andere der Co­ rioliskraft und der äußeren Kraft kann eine umgekehrte Richtung unter den punktsymmetrisch angeordneten bewegli­ chen Teilen annehmen. Daher kann ein Signal infolge einer Corioliskraft unter leichtem Aufheben der äußeren Kraft leicht entnommen werden.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be­ schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In den Figuren sind dieselben Teile oder entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen, um eine redundante Erklärung zu vermeiden.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Winkelgeschwin­ digkeitssensor der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Detailansicht des Winkel­ geschwindigkeitssensors;

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche eine Trage- und Befestigungsstruktur einer Oszillationsmasse veranschaulicht;

Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, welches einen Schaltungsteil veranschaulicht;

Fig. 6A bis 6H zeigen Querschnittsansichten, welche Herstellungsschritte des Winkelgeschwindigkeitssensors ver­ anschaulichen;

Fig. 7 zeigt ein Diagramm, welches den Betrieb des Win­ kelgeschwindigkeitssensors veranschaulicht; und

Fig. 8 zeigt ein Diagramm, welches den Betrieb eines modifizierten Winkelgeschwindigkeitssensors veranschau­ licht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung wird unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren er­ läutert. Bei dieser Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung unter Veranschaulichung eines Winkelgeschwindig­ keitssensors zur Anbringung auf einem Fahrzeug für eine La­ geregelung erklärt, welcher eine Corioliskraft erfassen kann, die auf einen beweglichen Teil einwirkt, der auf ei­ nem Substrat entlang einer flachen Ebene parallel zu dem Substrat vorgesehen ist, wenn eine Winkelgeschwindigkeit um eine senkrechte Achse des Substrats als Ergebnis einer Os­ zillation des beweglichen Teils erzeugt wird.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Winkelgeschwin­ digkeitssensor 100 dieser Ausführungsform, Fig. 2 zeigt ei­ ne Querschnittsansicht entlang Linie II-II von Fig. 1, und Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Detailansicht, welche eine Struktur eines beweglichen Teils veranschaulicht. Der Win­ kelgeschwindigkeitssensor 100 ist durch eine Bearbeitung eines SOI-Substrats 4 (Substrat) unter Verwendung eines Mikro-Materialbearbeitungsverfahrens gebildet, wobei eine Halbleiterherstellungstechnologie verwendet wird. Hier ent­ hält das SOI-Substrat 4 (Substrat) eine aus einkristallinem Silizium gebildete erste Halbleiterschicht 1, eine aus ein­ kristallinem Silizium gebildete Halbleiterschicht 2 und ei­ ne aus einer Oxidschicht gebildete Isolierschicht 3, die zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht 1, 2 an­ geordnet ist. Der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 ist auf dem Fahrzeug derart anzubringen, dass eine Hauptoberflä­ chenseite der Zeichnung in Normalrichtung von Fig. 1 als Oberseite festgelegt ist und eine untere Oberflächenseite der Zeichnung als Unterseite festgelegt ist.

Die erste Halbleiterschicht 1 und die Isolierschicht 3 auf dem SOI-Substrat 4 sind teilweise in einer rechteckigen Form entfernt, so dass die zweite Halbleiterschicht 2 teil­ weise an einem Teil bloßgelegt ist, wo ein Hauptteil dieses Sensors zu bilden ist. Der entfernte Teil bildet einen Öff­ nungsteil 1a (durch eine gestrichelte Linie in Fig. 1 dar­ gestellt) der ersten Halbleiterschicht 1. Die zweite Halb­ leiterschicht 2, welche an einem Teil entsprechend dem Öff­ nungsteil 1a positioniert ist, wird auf der ersten Halblei­ terschicht 1 über die Isolierschicht 3 an einem äußeren Randteil des Öffnungsteils 1a getragen und steht dem Öff­ nungsteil 1a gegenüber.

Bei diesem Winkelgeschwindigkeitssensor 100 ist ein Sensorhauptteil, welcher vier Oszillationsmassen 10, 11, 12, 13, vier Erfassungselektroden 30, 31, 32, 33 und An­ steuerungselektroden 35, 36 enthält, durch Teilen der zwei­ ten Halbleiterschicht 2, welche an dem Öffnungsteil 1a po­ sitioniert ist, durch Gräben gebildet. Es wird festge­ stellt, dass Störstellen vorher in das einkristalline Sili­ zium implantiert worden sind, welches die erste und zweite Halbleiterschicht 1, 2 bildet, um den spezifischen Wider­ stand davon zu reduzieren.

Die vier Oszillationsmassen (beweglicher Teil) 10-13 sind punktsymmetrisch bezüglich einem vorbestimmten Punkt K auf der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 ange­ ordnet. Jede Oszillationsmasse 10-13 enthält ein Erfas­ sungsgewicht 20, 21, 22, 23 (in Fig. 3 durch überkreuztes Schraffieren dargestellt), einen aufgehängten Oszillations­ teil (Oszillationsteil) 20a, 21a, 22a, 23a (in Fig. 3 durch Schraffieren mit geneigten Linien dargestellt), welcher an einem Umgebungsteil des Erfassungsgewichts 20-23 positio­ niert ist, und ein Erfassungsausleger bzw. -balken 20b, 21b, 22b, 23b zum Aufhängen des Erfassungsgewichts 20-23 an dem aufgehängten Oszillationsteil 20a-23a.

Der Erfassungsausleger 20b-23b (zweites elastisches Teil) besitzt eine Elastizität derart, dass die Erfassungs­ gewichte 20-23 in eine radiale Richtung des vorbestimmten Punkts K entlang der flachen Ebene parallel zu dem SOI- Substrat 4 (Richtung senkrecht zu einer Oszillationsrich­ tung) bezüglich der aufgehängten Oszillationsteile 20a-23a oszillieren können. Diese Struktur kann realisiert werden durch beispielsweise Erhöhen eines Längenverhältnisses, um in Oszillationsrichtung weich und in andere Richtungen hart bzw. fest zu werden.

Fig. 4 zeigt eine teilweise perspektivische Ansicht, welche eine Trage- und Befestigungsstruktur der Oszillati­ onsmassen 10-13 veranschaulicht, und stellt lediglich einen Trage- und Befestigungsteil dar. Jede der Oszillationsmas­ sen 10-13 wird von vier Oszillationsmassentrageteilen 40 getragen, welche an äußeren Randteilen des Öffnungsteils 1a vorgesehen sind. Hier sind die Oszillationsmassentrageteile 40 aus der zweiten Halbleiterschicht 2 gebildet, die auf der ersten Halbleiterschicht 1 über der Isolierschicht 3 getragen wird, und zwischen jeden Oszillationsmassen 10-13 positioniert (siehe Fig. 1).

Wie in Fig. 4 dargestellt ist jede der Oszillationsmas­ sen 10-13 an einem Ringausleger bzw. -balken 42 mit einer Ringform über einen individuellen ausleger- bzw. balkenför­ migen Oszillationsausleger bzw. -balken 41 aufgehängt und erstreckt sich von dem aufgehängten Oszillationsteil 20a-23a. Die Mitte des Ringauslegers 42 entspricht im wesentli­ chen dem vorbestimmten Punkt K. Der Ringausleger 42 ist an den Oszillationsmassentrageteilen 40 über ausleger- bzw balkenförmige Trageausleger bzw. -balken 43 aufgehängt, welche zwischen jeder Oszillationsmasse 10-13 vorgesehen sind.

Daher ist jede der Oszillationsmassen 10-13 an den Os­ zillationsmassentrageteilen 40 über jeden Ausleger 41-43, welche miteinander verbunden sind, aufgehängt und wird von der ersten Halbleiterschicht 1 über die Isolierschicht 3 getragen. Daher stehen jede Oszillationsmasse 10-13 und je­ der Ausleger 41-43 dem Öffnungsteil 1a der ersten Halblei­ terschicht 1 gegenüber.

Hier können die Oszillationsausleger 41 (erstes elasti­ sches Teil), welche jede der Oszillationsmassen 10-13 ver­ binden, und der Ringausleger 42 eine Elastizität derart be­ sitzen, dass jede der Oszillationsmassen 10-13 in eine Um­ fangsrichtung (Oszillationsrichtung) um den vorbestimmten Punkt K entlang der flachen Ebene parallel zu dem SOI- Substrat 4 oszillieren kann. Diese Struktur wird beispiels­ weise durch Erhöhen eines Längenverhältnisses oder durch Verwenden einer unelastischen Rahmenstruktur realisiert, um in Oszillationsrichtung weich und in den anderen Richtungen hart bzw. fest zu werden.

Des weiteren ist jede der vier Erfassungselektroden 30-33 (Erfassungsteil) an der äußeren Seite (weg von dem vor­ bestimmten Punkt K) der Oszillationsmassen 10-13 in der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 positioniert und steht dem Erfassungsgewicht 20-23 gegenüber.

Jede der Erfassungselektroden 30-33 ist aus einem Aus­ leger- bzw. Balkenteil 30a-33a und einem Elektrodenteil (befestigte Elektrode) 30b-33 gebildet. Jeder der Ausleger­ teile 30a-33a erstreckt sich zu dem Erfassungsgewicht 20-23 von dem Trageteil 50, welcher an der ersten Halbleiter­ schicht 1 über die Isolierschicht 3 befestigt ist. Jeder der Elektrodenteile 30b-33b ist an einer Spitze des Ausle­ gerteils 30a-33a vorgesehen und steht dem Öffnungsteil 1a der ersten Halbleiterschicht 1 gegenüber. Jede der Erfas­ sungselektroden 30-33 wird von dem Trageteil 50 mit einer Seite ähnlich wie ein Ausleger getragen und steht dem Öff­ nungsteil 1a der ersten Halbleiterschicht 1 gegenüber.

Des weiteren sind Kontaktstellenelektroden 30c, 31c, 32c, 33c zur Entnahme von Ausgangssignalen auf den Trage­ teilen 50 gebildet, welche die Erfassungselektroden 30-33 tragen. Jede der Elektroden 30c, 31c, 32c, 33c entspricht jeder der Erfassungselektroden 30, 31, 32, 33.

Trageteile 35a, 36a sind für Ansteuerungselektroden 35, 36 vorgesehen, welche zwischen den Oszillationsmassen 10-13 und den Trageauslegern 41 positioniert sind und von der Halbleiterschicht 1 über die Isolierschicht 3 wie ein Aus­ leger getragen werden und daran befestigt sind. Elektroden­ teile 35b, 36b, welche eine Kammform aufweisen, sind für die Trageteile 35a, 36a vorgesehen, denen die aufgehängten Oszillationsteile 20a-23a der Oszillationsmassen 10-13 ge­ genüberstehen. Diese Ansteuerungselektroden 35, 36 sind aus den Trageteilen 35a, 36a gebildet, und die Elektrodenteile 35b, 36b stehen dem Öffnungsteil 1a der ersten Halbleiter­ schicht 1 gegenüber.

Kammförmige Elektroden (gegenüberstehende Elektrode) 20c, 21c, 22c, 23c sind für jeden der aufgehängten Oszilla­ tionsteile 20a-23a der Oszillationsmassen 10-13 vorgesehen, denen die Elektrodenteile 35b, 36b der Ansteuerungselektro­ den 35, 36 gegenüberstehen. Jede der kammförmigen Elektro­ den 20c, 21c, 22c, 23c ist in einer Kammform gebildet, um mit Elektrodenteilen 35b, 36b der Ansteuerungselektroden 35, 36 verzahnt zu sein (vgl. Fig. 1, 3).

Im folgenden wird ein Schaltungsteil (Schaltungseinrichtung) 101 für den Betrieb des Winkelge­ schwindigkeitssensors 100 unter Bezugnahme auf ein in Fig. 5 dargestelltes schematisches Blockdiagramm erklärt. Der Schaltungsteil 101 betätigt jede der Oszillationsmassen 10-13 und verarbeitet Signale auf der Grundlage der Verschie­ bung der Oszillationsmassen 10-13 entlang der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat und ist mit einer Ansteue­ rungsschaltung 102 und einer Erfassungs-/Ver­ arbeitungsschaltung 103 versehen. Die Ansteuerungs­ schaltung 102 ist mit den Trageteilen 35a, 36a der Ansteue­ rungselektroden 35, 36 und einem der vier Oszillationsmas­ sentrageteile 40 verbunden. Die Erfassungs-/Ver­ arbeitungsschaltung 103 ist mit den Kontaktstellenelek­ troden 30c-33c und einem der vier Oszillationsmassentrage­ teile 40 verbunden.

Die Ansteuerungsschaltung 102 wendet ein Ansteuerungs­ signal auf die Ansteuerungselektroden 35, 36 an, um die Os­ zillationsmassen 10-13 oszillieren zu lassen. Die Erfas­ sungs-/Verarbeitungsschaltung 103 enthält vier Kapazitäts­ spannungsumwandlungsschaltungen 104 (in Fig. 5 als C/V dar­ gestellt) wie geschaltete Kondensatoren, welche Kapazitäts­ änderungen zwischen den Erfassungsgewichten 20-23 der Os­ zillationsmassen 10-13 und Erfassungselektroden 30-35 in Spannungsänderungen umwandelt, und eine Verarbeitungsschal­ tung 105, welche Spannungswerte von den Kapazitätsspan­ nungsumwandlungsschaltungen 104 verarbeitet und die verar­ beiteten Spannungswerte als Winkelgeschwindigkeitserfas­ sungssignal S1 ausgibt.

Der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 mit der oben be­ schriebenen Struktur wird durch die folgenden Schritte her­ gestellt. Fig. 6A bis 6H zeigen Querschnittsansichten, welche die Herstellungsschritte des Winkelgeschwindigkeits­ sensors entlang der Linie II-II von Fig. 1 darstellen.

Wie in Fig. 6A dargestellt wird das SOI-Substrat be­ reitgestellt, welches ie erste und zweite Halbleiterschicht 1, 2 und die Isolierschicht 3 aufweist. Wie oben beschrie­ ben wird jede der ersten und zweiten Halbleiterschicht 1, 2 aus dem einkristallinen Silizium hergestellt, welches eine Kristallausrichtung von (100) aufweist. Die Isolierschicht 3 wird aus einer Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 1 µm beispielsweise gebildet und zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht 1, 2 angeordnet. Störstellen wie Phosphor (P) werden implantiert und in die gesamte Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 2 eindiffundiert (N⁺-Diffusion), um den Oberflächenwiderstand der zweiten Halbleiterschicht 2 und einen Kontaktwiderstand an einem Kontaktteil zwischen der Oberfläche und den Kontaktstellen­ elektroden 30c-33c zu verringern, welche später aus Alumi­ nium gebildet werden.

In einem in Fig. 6B dargestellten Schritt wird Elektro­ denmaterial wie Aluminium auf die Oberfläche (zweite Halb­ leiterschicht 2) des SOI-Substrats 4 beispielsweise um lpm aufgetragen. Danach wird das aufgetragene Aluminium unter Verwendung sowohl von Lithographie als auch von Ätzen der­ art strukturiert, dass die Kontaktstellenelektroden 30c-33c zur Entnahme der Signale gebildet werden.

In einem in Fig. 6 dargestellten Schritt wird das SOI- Substrat 4 auf eine vorbestimmte Dicke (beispielsweise 300 µm) durch Polieren einer unteren Oberfläche (erste Halb­ leiterschicht 1) des SOI-Substrats 4 verdünnt, und die Un­ terseitenoberfläche wird hochglanzverchromt.

In einem in Fig. 6D dargestellten Schritt wird eine Plasma-SiN-Schicht 200 (Siliziumnitrid) auf die Untersei­ tenoberfläche (erste Halbleiterschicht 1) des SOI-Substrats 4 beispielsweise auf 0,5 µm aufgetragen. Danach wird die aufgetragene Plasma-SiN-Schicht 200 unter Verwendung sowohl von Fotolithographie als auch von Ätzen strukturiert, um eine Öffnung an einem vorbestimmten Gebiet zu bilden.

In einem in Fig. 6E dargestellten Schritt wird ein Re­ sist mit einer Struktur, welche die Oszillationsmassen 10-13, jede Elektrode 30-36, jeden Ausleger 41-43 usw. defi­ niert, auf der Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 2 gebildet. Danach werden Gräben durch Trockenätzen gebildet, welche vertikal die Isolierschicht 3 erreichen.

In einem in Fig. 6F dargestellten Schritt wird die er­ ste Halbleiterschicht 1 unter Verwendung eines Ätzmittels wie einer KOH-Lösung unter Verwendung der Plasma-SiN- Schicht 200 als Maske geätzt. Wenn in diesem Schritt bzw. dieser Stufe das Ätzen bis zur Isolierschicht 3 fortschreitet, kann die Isolierschicht 3 durch den Druck des Ätzmittels gespalten werden und das SOI-Substrat 4 kann gebrochen werden. Daher wird die Ätzzeit derart gesteuert, dass das Ätzen gestoppt wird, wenn verbleibendes Silizium auf der ersten Halbleiterschicht beispielsweise eine Dicke von 10 µm annimmt, wodurch verhindert wird, dass die Iso­ lierschicht 3 gespalten wird.

In einem in Fig. 6G dargestellten Schritt wird das Si­ lizium der ersten Halbleiterschicht 1, welches in dem in Fig. 6F dargestellten Schritt verblieben ist, unter Verwen­ dung von Plasmatrockenätzen entfernt. Bei diesem Ätzen wird die Plasma-SiN-Schicht 200 auf der unteren Oberfläche des SOI-Substrats 4 entfernt.

Schließlich wird in einem in Fig. 6H dargestellten Schritt die Isolierschicht 3 unter Durchführung eines Trockenätzens von der unteren Oberfläche des SOI-Substrats 4 entfernt, so dass die Oszillationsmassen 10-13, die Elek­ troden 30-36 und die Ausleger 41-43 gebildet werden. Danach wird jedes Teil mit dem Schaltungsteil 101 durch Verdrah­ tung elektrisch verbunden, um den in Fig. 2 dargestellten Winkelgeschwindigkeitssensor 100 fertigzustellen.

Als nächstes wird der Betrieb des Winkelgeschwindig­ keitssensors 100 unter Bezugnahme auf ein in Fig. 7 darge­ stelltes Modell entsprechend Draufsicht von Fig. 1 erklärt. Entsprechend Fig. 7 wird in eine zufällige Richtung um den vorbestimmten Punkt K die Richtung im Uhrzeigersinn als po­ sitive Richtung definiert, und die Richtung gegen den Uhr­ zeigersinn wird als negative Richtung definiert. Des weite­ ren wird in Radialrichtung eine Richtung fern von dem vor­ bestimmten Punkt K als positive Richtung definiert, und ei­ ne Richtung nahe dem vorbestimmten Punkt K wird als negati­ ve Richtung definiert.

Bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor 100 werden Span­ nungssignale (Ansteuerungssignale) mit einer Rechteckswelle oder einer Sinuswelle an die Ansteuerungselektrode 35 und die Ansteuerungselektrode 36 über einen Inverter 101a ange­ legt, so dass jedes Spannungssignal in einer umgekehrten (entgegengesetzten) Phase an die Ansteuerungselektroden 35, 36 jeweils angelegt wird. Beispielsweise wird ein Span­ nungssignal von 2,5 V an die Oszillationsmassentrageteile 40 angelegt, und es werden rechteckige Spannungssignale mit einer Amplitude von 5 V bezüglich eines Pegels von 2,5 V an die Ansteuerungselektroden 35, 36 in der umgekehrten Phase angelegt. Als Ergebnis werden elektrostatische Kräfte zwi­ schen den Elektrodenteilen 35b, 36b der Ansteuerungselek­ troden 35, 36 und den kammförmigen Elektroden 20c-23c der Oszillationsmassen 10-13 erzeugt.

Zu dieser Zeit oszilliert wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 7 dargestellt jede der vier Oszillationsmas­ sen 10-13 benachbart zueinander in umgekehrter Phase in die zufällige Richtung um den vorbestimmten K entlang der fla­ chen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 durch die Elasti­ zitätskraft der Oszillationsausleger 41 (erstes elastisches Teil).

Bei dieser Oszillation oszillieren die Oszillationsmas­ sen 10-12, welche einander bezüglich des vorbestimmten, da­ zwischen angeordneten Punkts K gegenüberstehen (d. h. punktsymmetrisch bezüglich des vorbestimmten Punkts K), in derselben Phase (derselben Oszillationsphase zwischen den zwei gegenüberstehenden beweglichen Teilen). Die Oszillati­ onsmassen 11, 13, welche bezüglich des dazwischen befindli­ chen vorbestimmten Punkts K sich gegenüberstehen, oszillie­ ren ebenfalls in derselben Phase. Jedoch ist die Phase (beispielsweise die negative Richtung) der zwei Oszillati­ onsmassen 10-12 eine umgekehrte Phase der Phase (beispielsweise die positive Richtung) der zwei oszillie­ renden Massen 11, 13 (eine halb und halb Umkehrphasenoszil­ lation).

Wenn die Oszillationsmassen 10-13 in der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 oszillieren, wird eine Win­ kelgeschwindigkeit Ω über eine senkrechte Achse des SOI- Substrats 4 erzeugt (durch Bezugszeichen J in Fig. 1 darge­ stellt). Als Ergebnis wirkt die Corioliskraft (Fc) auf die Oszillationsmassen 10-13 in die zufällige Richtung über den vorbestimmten Punkt K in der flachen Ebene. Wenn beispiels­ weise wie in Fig. 7 dargestellt die Winkelgeschwindigkeit Ω in Uhrzeigerrichtung über den vorbestimmten Punkt K er­ zeugt wird, wird die Corioliskraft (-Fc) auf die Oszillati­ onsmassen 10, 12 aufgebracht, deren Phasen negativ sind, und die Corioliskraft (+Fc) wird den Oszillationsmassen 11, 13 aufgebracht, deren Phasen positiv sind.

Wenn die Corioliskraft wie in Fig. 7 dargestellt ein­ wirkt, oszilliert (verschiebt sich) jedes Erfassungsgewicht 20-23 in Radialrichtung des vorbestimmten Punkts K (einer Richtung senkrecht zu der Oszillationsrichtung) entlang der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 durch die Ela­ stizitätskraft der Erfassungsausleger (zweites elastisches Teil) 20b-23b. Die Verschiebungen der Erfassungsgewichte 20-23 werden als Kapazitätsänderungen zwischen den Erfas­ sungsgewichten 20-23 und den Elektrodenteilen 30b-33b der Erfassungselektroden 30-33 erfasst. Hier wird in Radial­ richtung wie in Fig. 7 dargestellt eine Richtung, in welche die Kapazität sich erhöht, als positive Richtung definiert, und eine Richtung, in welche sich die Kapazität verringert, wird als negative Richtung definiert.

Die Kapazitätsänderungen werden wie folgt erfasst. Die Kapazitätswerte werden der Kapazitätsspannungswandlerschal­ tung 104 von den Erfassungselektroden 30-33 durch die Kon­ taktstellenelektroden 30c-33c eingegeben und werden in die Spannungswerte in der Kapazitätsspannungswandlerschaltung 104 umgewandelt. Die Spannungswerte werden in der Verarbei­ tungsschaltung 105 berechnet und verarbeitet und als Win­ kelgeschwindigkeitserfassungssignal S1 ausgegeben.

Die oben beschriebenen Operationen sind grundlegende Operationen des Winkelgeschwindigkeitssensors 100. Da die Oszillationsmassen 10-13 in der zufälligen Richtung als Ge­ samtheit oszillieren, wirkt die Zentrifugalkraft auf die Erfassungsgewichte 20-23 in die Richtung, auf welche die Corioliskraft wirkt, und eine externe Beschleunigung (eine externe Kraft, externes G) wirkt auf die Erfassungsgewichte 20-23 in die Richtung, auf welche die Corioliskraft als Er­ gebnis eines starken Stoppens, einer starken Beschleunigung oder dergleichen wirkt.

Es ist nötig die Zentrifugalkraft ("Fa" in Fig. 7) oder die externe Beschleunigung ("FG" in Fig. 7) zu entfernen, da diese Kräfte als Rauschkomponenten auf den Ausgang ein­ wirken. Bei dieser Ausführungsform wird die Zentrifugal­ kraft und die externe Beschleunigung unter Durchführung der folgenden Berechnungen in der Verarbeitungsschaltung 105 aufgehoben. Des weiteren kann die Verarbeitungsschaltung 105 Signale infolge der Corioliskraft multipliziert mit der Anzahl der Oszillationsmassen ausgeben (bei dieser Ausfüh­ rungsform im wesentlichen vier).

Wenn wie in Fig. 7 dargestellt die Winkelgeschwindig­ keit Ω auf den Winkelgeschwindigkeitssensor 100 aufge­ bracht wird, während vier Oszillationsmassen 10-13 oszil­ lieren, werden Kräfte F₁₀, F₁₁, F₁₂, F₁₃, welche auf die Er­ fassungsgewichte 20-23 wirken, entsprechend der folgenden Gleichungen (1) bis (4) berechnet.

Oszillationsmasse 10: F₁₀ = -Fc +Fa + FGy (1)

Oszillationsmasse 11: F₁₁ = +Fc +Fa + FGx (2)

Oszillationsmasse 12: F₁₂ = -Fc +Fa - FGy (3)

Oszillationsmasse 13: F₁₃ = +Fc +Fa - FGx (4)

wobei Fc die Corioliskraft darstellt, Fa die Zentrifu­ galkraft darstellt und FGx, FGy die x-Komponente und die y- Komponente der externen Beschleunigung darstellen.

Da dabei das gewünschte Signal lediglich Fc ist und die anderen Signale Rauschkomponenten sind, wird in der Verar­ beitungsschaltung 105 die folgende Berechnung (5) durchge­ führt.

F = -F₁₀ + F₁₁ - F₁₂ + F₁₃ = 4Fc (5)

Da auf diese Weise der Berechnungsprozess in dem Schal­ tungsteil 101 alle Rauschkomponenten (Fa, FG) aufheben kann und die Signale (Winkelgeschwindigkeitssignal S1) auf der Grundlage der Corioliskraft multipliziert mit vier ausgibt, kann das S/N-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors 100 verbessert werden. Da des weiteren die Berechnungspro­ zesse durch Addition und Subtraktion durchgeführt werden, kann eine Schaltungsstruktur vereinfacht und erzielt werden unter Verwendung eines herkömmlichen Rechners.

Modifizierung

Fig. 8 stellt einen Winkelgeschwindigkeitssensor dar, bei welchem die Anzahl von Oszillationsmassen 10-15, welche punktsymmetrisch bezüglich des vorbestimmten Punkts K ange­ ordnet sind, gleich sechs ist. Dabei sind die positive Richtung und die negative Richtung in der zufälligen Rich­ tung und die radiale Richtung um den vorbestimmten Punkt K dieselben wie jene in Fig. 7.

Bei diesem Winkelgeschwindigkeitssensor sind sechs Os­ zillationsmassen 10-15 punktsymmetrisch bezüglich des vor­ bestimmten Punkts K in der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 angeordnet. Dabei sind die sechs Oszillati­ onsmassen 10-15 derart konstruiert, dass zwei Oszillations­ massen 10-13 (positive Richtung), zwei Oszillationsmassen 11-14 (negative Richtung) und zwei Oszillationsmassen 12-15 (positive Richtung), welche sich einander bezüglich des vorbestimmten Punkts K gegenüberstehen, jeweils in densel­ ben Phasen in derselben zufälligen Richtung wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 8 dargestellt oszillieren.

Wenn wie in Fig. 8 dargestellt die Winkelgeschwindig­ keit Q entlang der Uhrzeigerrichtung um den vorbestimmten Punkt K und die externe Beschleunigung FG₁ von der Seite der Oszillationsmasse 13 zu der Oszillationsmasse 10 dem Winkelgeschwindigkeitssensor 100 aufgebracht werden, wäh­ rend sechs Oszillationsmassen 10-15 oszillieren, werden die Kräfte F₁₀, F₁₁, F₁₂, F₁₃, F₁₄, F₁₅, welche auf nicht darge­ stellten sechs Erfassungsgewichte wirken, entsprechend den folgenden Gleichungen (6) bis (11) berechnet.

Oszillationsmasse 10: F₁₀ = +Fc +Fa + FG₁ (6)

Oszillationsmasse 11: F₁₁ = -Fc +Fa + FG₂ (7)

Oszillationsmasse 12: F₁₂ = +Fc +Fa - FG₃ (8)

Oszillationsmasse 13: F₁₃ = +Fc +Fa - FG₁ (9)

Oszillationsmasse 14: F₁₄ = -Fc +Fa - FG₂ (10)

Oszillationsmasse 15: F₁₅ = +Fc +Fa + FG₃ (11)

wobei Fc die Corioliskraft darstellt, Fa die Zentrifu­ galkraft darstellt, und FG₂, FG₃ jeweils FG₁.cos(π/3) bzw. FG₁.sin(π/3) darstellen.

Dabei wird entsprechend der folgenden Gleichung (12) eine Addition und Subtraktion durchgeführt, um das ge­ wünschte Signal Fc zu entnehmen.

F = F₁₀ - F₁₁ + F₁₂ + F₁₃ - F₁₄ + F₁₅ = 6Fc + 2Fa (12)

Da auf diese Weise der Berechnungsprozess in dem Schal­ tungsteil 101 die gesamte externe Beschleunigung aufheben und das Winkelgeschwindigkeitssignal S1 auf der Grundlage der Corioliskraft multipliziert mit 6 ausgeben kann, kann das S/N-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors 100 verbessert werden. Dabei verbleibt die Zentrifugalkraft Fa in dem Winkelgeschwindigkeitssignal S1 als Offsetkomponen­ te, jedoch kann die Zentrifugalkraft Fa in dem Berechnungs­ prozess in dem Schaltungsteil 101 durch vorausgehende Be­ rechnung als Offsetkomponente aufgehoben werden.

Wie oben beschrieben ist eine gerade Anzahl (wenigstens 2) von Oszillationsmassen punktsymmetrisch bezüglich des vorbestimmten Punkts K in der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 angeordnet, es wird dieselbe Phasenoszilla­ tion zwischen den zwei sich gegenüberstehenden beweglichen Teilen durchgeführt, und es werden Berechnungsprozesse (Addition und Subtraktion), welche durch die Gleichungen (1) bis (12) dargestellt werden, durchgeführt. Als Ergebnis ergibt sich das Ausgangssignal infolge der Corioliskraft multipliziert mit der Anzahl der Oszillationsmassen unter Aufhebung der externen Beschleunigung. Wenn insbesondere die Anzahl der Oszillationsmassen einen geraden Wert von mehr als vier aufweist, kann das S/N-Verhältnis im Ver­ gleich mit dem Fall verbessert werden, bei welchem die An­ zahl der Oszillationsmassen zwei beträgt. Es wird bevorzugt die Anzahl der Oszillationsmassen auf eine gerade Anzahl festzulegen, da in dem Fall einer ungeraden Anzahl ein nicht aufhebbarer Anteil der externen Beschleunigung in dem Winkelgeschwindigkeitssignal S1 verbleibt.

Bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor 100 mit vier Os­ zillationsmassen 10-13 oszillieren zwei Oszillationsmassen 10, 12, welche sich einander (punktsymmetrisch angeordnet) bezüglich des vorbestimmten Punkts K gegenüberstehen, in derselben Phase. In diesem Fall kann die externe Beschleu­ nigung FGy, welche auf beide Oszillationsmassen 10, 12 ein­ wirkt, die umgekehrte Richtung (positiv und negativ) dazu annehmen, und die dort wirkende Corioliskraft kann dieselbe Richtung dazu annehmen (jeweils negativ). Operationen der zwei Oszillationsmassen 11, 13 sind dieselben wie die oben beschriebenen Operationen.

Wenn daher der Winkelgeschwindigkeitssensor 100 wenig­ stens ein Paar von Oszillationsmassen (bewegliche Teile) besitzt (beispielsweise die Oszillationsmasse 10 als der erste bewegliche Teil und die Oszillationsmasse 12 als der zweite bewegliche Teil), welche in derselben Phase oszil­ lieren, kann die externe Beschleunigung leicht durch einfa­ che Berechnungen (Addition und Subtraktion) aufgehoben wer­ den, und es können lediglich die Signale infolge der Corio­ liskraft ausgegeben werden.

Es versteht sich des weiteren durch einen Vergleich des Typs mit vier Oszillationsmassen mit dem Typ mit sechs Os­ zillationsmassen, dass die Zentrifugalkraft zusätzlich zu der externen Beschleunigung mit einer einfachen Schaltung augehoben werden kann durch 1) Festlegen der Anzahl der Os­ zillationsmassen auf das Vielfache von vier; 2) punktsymme­ trisches Anordnen der Oszillationsmassen; 3) Oszillation der Oszillationsmassen in derselben Phase und der umgekehr­ ten Phase (die Oszillation in derselben Phase zwischen den sich gegenüberstehenden zwei beweglichen Teilen und die Os­ zillation in der halb und halb umgekehrten Phase); und 4) Durchführen von Berechnungsprozessen (Addition und Subtrak­ tion) auf der Grundlage der Gleichungen (1) bis (5), um je­ des der Signale infolge der Verschiebungen der Oszillati­ onsmassen aufzusummieren (Berechnung von F).

Wenn dabei die Anzahl der Oszillationsmassen eine ge­ rade Anzahl außer dem Vielfachen von vier ist (beispielsweise 2, 6, 10, 14 . . . 2(2n + 1)), verbleibt die Zentrifugalkraftkomponente in dem Winkelgeschwindigkeitssi­ gnal S1 als Ergebnis der Aufhebung der externen Beschleuni­ gungskomponente. Jedoch kann die derartige Zentrifugalkraft­ komponente als Offset durch einen Berechnungsprozess in dem Schaltungsteil entfernt werden.

Wenn die Oszillationsmassen durch das Vielfache von vier (beispielsweise 4, 8, 12, 16 . . . 4n) punktsymmetrisch angeordnet sind, kann "dieselbe Phasenoszillation zwischen den sich gegenüberstehenden zwei Teilen" und die "Oszillation in der halb und halb umgekehrten Phase" der Oszillationsmassen (der beweglichen Teile) benachbart zu­ einander in der umgekehrten Phase in der zufälligen Rich­ tung um den vorbestimmten Punkt K passend ausgeführt wer­ den.

Des weiteren wird bei dieser Ausführungsform der ge­ samte Sensor durch Anordnen einer geraden Anzahl (von zwei oder mehr) Oszillationsmassen (der beweglichen Teile) 10-15 punktsymmetrisch bezüglich des vorbestimmten Punkts K in der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 und durch eine Oszillation davon in der zufälligen Richtung um den vorbestimmten Punkt K für eine Verringerung der Größe kreisförmig.

Weitere Modifizierung

Die Erfassungselektroden (Erfassungsteile) 30-33 zur Erfassung der Corioliskraft sind an der äußeren Seite der Oszillationsmassen 10-13 bezüglich des vorbestimmten Punkts K in der flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat 4 ange­ ordnet, jedoch können die Erfassungselektroden 30-33 an der hinteren Seite der Oszillationsmassen 10-13 angeordnet sein. D. h. es wird bevorzugt alle Erfassungselektroden (Erfassungsteile) 10-13 entweder an der äußeren Seite oder der inneren Seite bezüglich der Oszillationsmassen 10-13 anzuordnen, da Vorzeichen der Corioliskraft und der exter­ nen Beschleunigung wichtig für die Durchführung des Berech­ nungsprozesses sind und da das Vorzeichen der Coroliskraft von den Positionen der Erfassungselektroden abhängt.

Dabei sind die Erfassungsteile derart konstruiert, dass sie Kapazitätsänderungen erfassen, jedoch können die Erfas­ sungsteile derart konstruiert sein, dass sie die Verschie­ bung der Erfassungsgewichte als elektromagnetische Änderun­ gen erfassen. Des weiteren kann der Schaltungsteil (Schaltungseinrichtung) 101 auf demselben SOI-Substrat 4 wie bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor 100 oder auf dem anderen Substrat gebildet sein.

Vorstehend wurde ein kompakter Winkelgeschwindigkeits­ sensor mit einem verbesserten Signal/Rausch-Verhältnis of­ fenbart. Der Winkelgeschwindigkeitssensor (100) enthält ein SOI-Substrat (4), vier Oszillationsmassen (10-13), welche beweglich auf dem SOI-Substrat getragen werden, und vier Erfassungselektroden (30-33), welche an der äußeren Seite der Oszillationsmassen zur Erfassung von Verschiebungen der Oszillationsmassen vorgesehen sind. Die Oszillationsmassen sind punktsymmetrisch bezüglich eines vorbestimmten Punkts K in einer flachen Ebene parallel zu dem SOI-Substrat ange­ ordnet. Jede der vier zueinander benachbarten Oszillations­ massen oszilliert in einer umgekehrten Phase in einer zu­ fälligen Richtung um den vorbestimmten Punkt K entlang der flachen Ebene. Wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω um den vorbestimmten Punkt K erzeugt wird, werden Erfassungsge­ wichte (20-23) der Oszillationsmassen entlang einer Rich­ tung senkrecht zu der Oszillationsrichtung in der flachen Ebene verschoben. Kapazitätsänderungen zwischen den Erfas­ sungsgewichten der Erfassungselektroden werden in einem Schaltungsteil (101) verarbeitet, um ein Winkelgeschwindig­ keitserfassungssignal S1 infolge einer Corioliskraft unter Aufhebung einer externen Beschleunigung und einer Zentrifu­ galkraft auszugeben, welche auf die Erfassungsgewichte der Oszillationsmassen wirkt.

Claims (13)

1. Winkelgeschwindigkeitssensor mit:
einem Substrat (4);
einer Mehrzahl von beweglichen Teilen (10, 11, 12, 13), welche beweglich auf dem Substrat getragen werden, punktsymmetrisch zueinander bezüglich eines vorbestimmten Punkts angeordnet und in eine zufällige Richtung um den vorbestimmten Punkt beweglich sind; und
einem Erfassungsteil (30-33), welcher den beweglichen Teilen zur Erfassung einer Verschiebung der beweglichen Teile gegenübersteht.

2. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Teile (10, 11, 12, 13) einen ersten beweglichen Teil (10, 11) und einen zweiten beweglichen Teil (12, 13) enthalten, der dem ersten beweglichen Teil mit dem dazwischen befindlichen vorbestimmten Punkt gegenübersteht, wobei der erste bewegliche Teil und der zweite bewegliche Teil in derselben Phase oszillieren.

3. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der beweglichen Teile (10, 11, 12, 13) aus einer geraden Anzahl gewählt wird oder mehr als vier beträgt.

4. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Anzahl der beweglichen Teile (10, 11, 12, 13) aus dem Vielfachen von vier gewählt wird,
jeweils zwei bewegliche Teile (10, 12; 11, 13), welche punktsymmetrisch zueinander bezüglich des vorbestimmten Punkts angeordnet sind, in derselben Phase oszillieren, und
eine Hälfte der beweglichen Teile (10, 12) und eine andere Hälfte der beweglichen Teile (11, 13) in umgekehrter Phase oszillieren.

5. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der beweglichen Teile (10-13) benachbart zueinander in umgekehrter Phase oszilliert.

6. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungsteil (30-33) an der äußeren Seite der beweglichen Teile (11-13) in Radialrichtung bezüglich des vorbestimmten Punkts ange­ ordnet ist.

7. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch:
einen Schaltungsteil (101) zur Eingabe eines Winkelge­ schwindigkeitssignals (S1) von dem Erfassungsteil (30-33) für eine Verarbeitung zur Ausgabe eines Signals infolge ei­ ner Corioliskraft, welche auf die beweglichen Teile (10-13) wirkt.

8. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsteil (101) eine Verar­ beitung zur Ausgabe eines Signals infolge einer auf die be­ weglichen Teile (10-13) wirkenden Corioliskraft arbeitet, wobei im wesentlichen eine externe Kraft aufgehoben wird, die auf die beweglichen Teile wirkt.

9. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Teil (30-33) festgelegte Elektroden (30b-33b), welche an dem Substrat (4) befestigt sind, um den beweglichen Teilen (10-13) gegenüberzustehen, zur Erfassung von Kapazitätsänderun­ gen zwischen den festgelegten Elektroden und den bewegli­ chen Elektroden als Ergebnis einer Verschiebung der beweg­ lichen Teile entlang einer flachen Ebene parallel zu dem Substrat aufweist.

10. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Teile (10-13)
ein erstes elastisches Teil (41), welches entlang ei­ ner Oszillationsrichtung elastisch deformierbar ist;
einen Oszillationsteil (20a-23a), welcher auf dem Substrat (4) über das erste elastische Teil getragen wird;
ein zweites elastisches Teil (20b-23b), welches mit dem Oszillationsteil verbunden ist und entlang einer Rich­ tung senkrecht zu der Oszillationsrichtung in einer flachen Ebene parallel zu dem Substrat elastisch deformierbar ist; und
ein Erfassungsgewicht (20-23) aufweist, welches von dem Oszillationsteil über das zweite elastische Teil getra­ gen wird.

11. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
das Substrat (4) eine Ansteuerungselektrode (35, 36) mit einer Kammform für eine Gegenüberstellung gegenüber dem Oszillationsteil (201-23a) besitzt;
der Oszillationsteil eine Gegenüberstellungselektrode (20c-23c) mit einer Kammform für eine Gegenüberstellung ge­ genüber der Ansteuerungselektrode aufweist, um mit der Kammform der Ansteuerungselektrode verzahnt zu sein, und
die Ansteuerungselektrode zur Erzeugung einer elektro­ statischen Kraft zwischen der Ansteuerungselektrode und der Gegenüberstellungselektrode dient, um den beweglichen Teil (10-13) durch Anlegen einer Wechselspannung zwischen der Ansteuerungselektrode und der Gegenüberstellungselektrode oszillieren zu lassen.

12. Winkelgeschwindigkeitssensor mit:
einem Substrat (4);
einer Mehrzahl von beweglichen Teilen, die beweglich auf dem Substrat getragen werden, einschließlich einem er­ sten beweglichen Teil (10) und einem zweiten beweglichen Teil (12), welcher punktsymmetrisch mit dem ersten bewegli­ chen Teil bezüglich eines vorbestimmten Punkts (K) angeord­ net ist, wobei der erste und zweite bewegliche Teil in ei­ ner zufälligen Richtung um den vorbestimmten Punkt in der­ selben Phase zueinander oszillieren können;
einem Erfassungsteil (30-33), welcher an der äußeren Seite der beweglichen Teile vorgesehen ist, zur Erfassung einer Verschiebung der beweglichen Teile; und
einer Verarbeitungsschaltung (101) zur Verarbeitung von Signalen von dem Erfassungsteil und zur Ausgabe eines Winkelgeschwindigkeitssignals infolge einer Corioliskraft, welche auf die beweglichen Teile in einer flachen Ebene parallel zu dem Substrat als Ergebnis der Oszillation der beweglichen Teile wirkt.

13. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Teile einen dritten beweglichen Teil (11) und einen zweiten beweglichen Teil (13) enthalten, welcher punktsymmetrisch mit dem ersten be­ weglichen Teil bezüglich des vorbestimmten Punkts (K) ange­ ordnet ist, wobei der erste und zweite bewegliche Teil für eine Oszillation in eine zufällige Richtung um den vorbe­ stimmten Punkt in derselben Phase zueinander und in umge­ kehrter Phase bezüglich der Phase der ersten und zweiten beweglichen Teile (10, 12) vorgesehen sind.