JP2005055377A - Speed detection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は速度検出装置に関し、特には振動ジャイロを用いた速度検出装置に関する。 The present invention relates to a speed detection device, and more particularly to a speed detection device using a vibration gyro.
カーナビゲーションシステムにおける車両の姿勢制御や進行方向の算出、さらにはハンディカメラにおける手ぶれ防止などには、加速度および角速度を検出する速度検出装置が用いられている。この速度検出装置には、内部雑音や不規則に加わる加速度などの環境擾乱に左右されずに、安定して角速度成分または加速度成分のみを分離検出することが望まれている。 A speed detection device that detects acceleration and angular velocity is used for controlling the posture of a vehicle in a car navigation system, calculating a traveling direction, and preventing camera shake in a handy camera. This speed detection device is desired to stably detect and detect only the angular velocity component or the acceleration component without being affected by environmental disturbances such as internal noise and irregular acceleration.
このような速度検出装置には様々な種類が有るが、マイクロマシン技術を適用した超小型の速度検出装置には振動ジャイロが用いられている。振動ジャイロを用いた速度検出装置は、振動体と、振動体を電気的に振動させる駆動電極部と、振動体の変位を静電的に検出する一対の検出電極部とを備えている。これらの検出電極部は、振動体の振動方向に対して所定方向から当該振動体を挟んで配置され、検出電極部からは、互いに180°位相の異なる2つの信号が出力される構成となっている。 There are various types of such speed detection devices, and a vibrating gyroscope is used for an ultra-compact speed detection device to which micromachine technology is applied. A speed detection device using a vibrating gyroscope includes a vibrating body, a drive electrode unit that electrically vibrates the vibrating body, and a pair of detection electrode units that electrostatically detect displacement of the vibrating body. These detection electrode portions are arranged with the vibrating body sandwiched from a predetermined direction with respect to the vibration direction of the vibrating body, and the detection electrode portion outputs two signals that are 180 ° out of phase with each other. Yes.
このような構成の速度検出装置においては、駆動電極部に駆動回路から一定の周波数および一定の振幅を有する駆動信号を加えることで、振動体に駆動力Feを与えて固有の振動周波数で機械振動させておく。この状態において、振動体に加速度または角速度が与えられると、振動体が変位し、検出電極部に静電容量の変化が現れる。この際、加速度が与えられたの場合は、振動体は加速力Fkの方向に変位するため、駆動力Feと加速力Fkとを合成した振動ベクトルで振動する。一方、角速度が与えられた場合は、振動体はコリオリ力Fcの生じた方向に変位するため、駆動力Feとコリオリ力Fcとを合成した振動ベクトルで振動する。そして、加速度と角速度が同時に発生した場合には、これらの合成ベクトル振動となる。 In the speed detection device having such a configuration, by applying a driving signal having a constant frequency and a constant amplitude from the driving circuit to the driving electrode unit, a driving force Fe is applied to the vibrating body to cause mechanical vibration at a specific vibration frequency. Let me. In this state, when acceleration or angular velocity is applied to the vibrating body, the vibrating body is displaced, and a change in capacitance appears in the detection electrode portion. At this time, when acceleration is given, the vibrating body is displaced in the direction of the acceleration force Fk, and therefore vibrates with a vibration vector obtained by combining the driving force Fe and the acceleration force Fk. On the other hand, when the angular velocity is given, the vibrating body is displaced in the direction in which the Coriolis force Fc is generated, and thus vibrates with a vibration vector obtained by combining the driving force Fe and the Coriolis force Fc. When acceleration and angular velocity occur simultaneously, these combined vector vibrations are obtained.
このため、この検出電極部には、振動体に作用する加速度により発生する信号成分を除去する加速度信号成分除去回路を設けることにより、角速度による信号成分のみが検出される構成となっている(以上、下記特許文献1参照)。
For this reason, the detection electrode unit is provided with an acceleration signal component removal circuit that removes a signal component generated by the acceleration acting on the vibrating body, so that only the signal component due to the angular velocity is detected. , See
しかしながら、上述した構成の速度検出装置においては、検出電極部が配置されている軸方向に対応する方向の角速度成分のみが検出されるため、2軸の角速度を検出するためには、検出電極部の配置方向が異なる2つの速度電出装置を、同一の装置基板上に配置しなければならない。したがって、速度検出装置の占有面積が増大し、当該速度検出装置が設けられるハンディカメラなどの携帯機器のさらなる小型化が妨げられている。また、角速度と加速度とを分離するための分離回路を設けていることも、速度検出装置の専有面積を増大させる要因となっている。 However, in the velocity detection device having the above-described configuration, only the angular velocity component in the direction corresponding to the axial direction in which the detection electrode unit is disposed is detected. Therefore, in order to detect the biaxial angular velocity, the detection electrode unit Two velocity output devices with different arrangement directions must be arranged on the same device substrate. Therefore, the area occupied by the speed detection device is increased, and further miniaturization of a portable device such as a handy camera provided with the speed detection device is prevented. Also, the provision of a separation circuit for separating the angular velocity and the acceleration is a factor that increases the area occupied by the velocity detection device.
そこで本発明は、2軸の角速度を検出する速度検出装置において、専有面積の縮小化が可能な速度検出装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a speed detection device capable of reducing the area occupied by a speed detection device that detects a biaxial angular velocity.
このような目的を達成するための本発明の速度検出装置は、第1振動電極および第2振動電極と、第1検出電極と、第2検出電極とを備えている。このうち、第1振動電極および第2振動電極は、装置基板の法線となる第1の軸に沿って当該装置基板の上方に配置されている。これらの第1振動電極および第2振動電極は、互いに逆位相で当該第1の軸方向に振動すると共に、当該第1の軸と直交する第2の軸方向に変位可能な状態で当該装置基板に支持されている。また、第1検出電極は、第1振動電極と第1の軸上における同一高さで、かつ当該第1振動電極との間に所定間隔を保った状態で、前記第2の軸の正方向に配置されている。一方、第2検出電極は、第2振動電極と第1の軸上における同一高さで、かつ当該第2振動電極との間に所定間隔を保った状態で、前記第2の軸の負方向に配置されている。このような配置状態において、第1振動電極−第1検出電極間の静電容量と、第2振動電極−第2検出電極間の静電容量とによって、第2の軸方向に加わる力を検出する構成となっている。 In order to achieve such an object, the speed detection device of the present invention includes a first vibration electrode, a second vibration electrode, a first detection electrode, and a second detection electrode. Among these, the first vibration electrode and the second vibration electrode are disposed above the device substrate along a first axis that is a normal line of the device substrate. The first vibration electrode and the second vibration electrode vibrate in the first axial direction in opposite phases and are displaceable in the second axial direction orthogonal to the first axis. It is supported by. The first detection electrode has the same height as the first vibration electrode and the first axis, and a predetermined distance between the first detection electrode and the first vibration electrode. Is arranged. On the other hand, the second detection electrode has the same height on the first axis as that of the second vibration electrode and a predetermined interval between the second vibration electrode and the negative direction of the second axis. Is arranged. In such an arrangement state, the force applied in the second axial direction is detected by the capacitance between the first vibration electrode and the first detection electrode and the capacitance between the second vibration electrode and the second detection electrode. It is the composition to do.
このような構成の速度検出装置では、互いに逆位相で第1の軸方向に振動する第1振動電極と第2振動電極とに、当該第1の軸方と直交する第2の軸方向の力が加わった場合、この力が加速度であれば第1振動電極および第2振動電極は第2の軸の同一方向に同一の大きさで変位する。このため、第1振動電極−第1検出電極間の静電容量と、第2振動電極−第2検出電極間の静電容量とを直列で合成した合成容量が変化することはない。 In the speed detection device having such a configuration, a force in the second axial direction orthogonal to the first axial direction is applied to the first vibrating electrode and the second vibrating electrode that vibrate in the first axial direction in opposite phases to each other. If the force is acceleration, the first vibrating electrode and the second vibrating electrode are displaced with the same magnitude in the same direction of the second axis. Therefore, the combined capacitance obtained by combining the capacitance between the first vibrating electrode and the first detection electrode and the capacitance between the second vibrating electrode and the second detection electrode in series does not change.
これに対して、第1の軸方と直交する第2の軸方向に加わった力が角速度によるコリオリ力であれば、第1振動電極および第2振動電極は第2の軸の反対方向に同一の大きさで変位する。このため、第1振動電極−第1検出電極間の静電容量と、第2振動電極−第2検出電極間の静電容量とを直列で合成した合成容量は、第1振動電極および第2振動電極の変位に応じて変化する。 On the other hand, if the force applied in the second axial direction orthogonal to the first axial direction is the Coriolis force due to the angular velocity, the first vibrating electrode and the second vibrating electrode are the same in the opposite direction of the second axis. Displace with the size of. Therefore, the combined capacitance obtained by combining the capacitance between the first vibration electrode and the first detection electrode and the capacitance between the second vibration electrode and the second detection electrode in series is the first vibration electrode and the second detection electrode. It changes according to the displacement of the vibrating electrode.
したがって、角速度によって生じるコリオリ力のみを、加速度から分離して得ることができる。そして、第1検出電極および第2検出電極を、互いに直交する2本の第2の軸に沿って2組配置することにより、2軸のコリオリ力を得ることができる。 Therefore, only the Coriolis force generated by the angular velocity can be obtained separately from the acceleration. A two-axis Coriolis force can be obtained by arranging two sets of the first detection electrode and the second detection electrode along two second axes orthogonal to each other.
また、第1振動電極および第2振動電極は、装置基板の法線となる第1の軸に沿って配置されているため、これらの第1振動電極および第2振動電極は当該装置基板の上方に重ねて配置されることになり、2軸の速度検出装置の専有面積が1軸の速度検出装置と同程度になる。 In addition, since the first vibration electrode and the second vibration electrode are disposed along the first axis that is the normal line of the device substrate, the first vibration electrode and the second vibration electrode are located above the device substrate. Thus, the area occupied by the two-axis speed detection device is almost the same as that of the one-axis speed detection device.
以上説明したように本発明の速度検出装置によれば、加速度を分離するための分離回路を設けることなく2軸の角速度を検出することができ、しかも2つの振動電極を、装置基板の法線に沿って配置した構成としたことにより、2軸の角速を検出するための速度検出装置の専有面積を縮小することができ、この速度検出装置が用いられるハンディカメラなどの携帯装置の小型化を図ることが可能になる。 As described above, according to the speed detection device of the present invention, the biaxial angular velocity can be detected without providing a separation circuit for separating the acceleration, and the two vibration electrodes are connected to the normal line of the device substrate. The area occupied by the speed detection device for detecting the biaxial angular velocity can be reduced, and the portable device such as a handy camera using the speed detection device can be downsized. Can be achieved.
以下、本発明の速度検出装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of the speed detection device of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
<速度検出装置の構成>
図1は実施形態の速度検出装置の構成を示す模式図であり、図2は図1のX軸方向(Y軸方向)の断面図である。尚、図2においては、Y軸方向の断面における部材の符号をかっこ付きで示している。
<Configuration of speed detection device>
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a speed detection device according to the embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view in the X-axis direction (Y-axis direction) of FIG. In FIG. 2, reference numerals of members in the cross section in the Y-axis direction are shown with parentheses.
これらの図に示す速度検出装置は、振動ジャイロを用いた速度検出装置であり、例えば角速度を検出するために用いられる。この速度検出装置は、例えば単結晶シリコンからなる装置基板1(図2のみに図示)上に形成されており、装置基板1の法線となる第1の軸(Z軸)に沿って配置された第1振動電極3および第2振動電極4、各振動電極3,4のX軸方向に配置された第1検出電極5および第2検出電極6(以下、第1X軸電極5および第2X軸電極6と記す)、さらに各振動電極3,4のY軸方向に配置された第1検出電極7および第2検出電極8(以下、第1Y軸電極7および第2Y軸電極8と記す)を備えている。
The speed detection apparatus shown in these drawings is a speed detection apparatus using a vibrating gyroscope, and is used, for example, to detect an angular velocity. This speed detection device is formed on a
このうち、第1振動電極3および第2振動電極4は、装置基板1側から第1振動電極3、第2振動電極4の順に配置されている。これらの第1振動電極3および第2振動電極4は、略正方形の平板状の振動部3a,4aと、振動部3a,4aの四つの角部から4方向に延設された配線3b,4bとによって構成されている。そして、装置基板1の法線であるZ軸に沿って振動部3a,4aが互いに間隔を保って同方向に配置されるように、配線3b,4bを介して装置基板1に支持されている。
Among these, the
配線3b,4bによって支持された状態において、振動部3a,4aは、Z軸方向に逆位相に振動自在であり、かつZ軸と垂直なX軸およびY軸(すなわち第2の軸)方向に変位可能となっている。これらの、各振動部3a,4aは、配線3b,4bから供給される交流の駆動電圧により、互いに逆位相でZ軸方向に振動する構成となっており、配線3b,4bは絶縁状態に保たれていることとする。
In the state supported by the
また、第1X軸電極5は、第1振動電極3とZ軸上における同一高さで、かつ第1振動電極3との間に所定間隔dx(図2参照)を保った状態で、第1振動電極3に対してX軸の正方向に配置されている。この第1X軸電極5は、例えば装置基板1上に立設させた支柱5a上に支持されており、X軸方向の一端側が、第1振動電極3aの側端に所定間隔dxを保って配置されることで、第1振動電極3と共に容量素子1xを構成している。そして、通常状態においての第1振動電極3のZ軸方向の振動によらず、容量素子1xの容量C1xが一定に保たれるように、第1振動電極3がZ軸方向に振動した場合であっても第1振動電極3の膜厚の範囲内に第1X軸電極5の膜厚範囲が収まるように、第1X軸電極5の膜厚が設定されていることとする。
In addition, the
一方、第2X軸電極6は、第2振動電極4とZ軸上における同一高さで、かつ第2振動電極4との間に所定間隔dx(図2参照)を保った状態で、第2振動電極4に対してX軸の負方向に配置されている。この第2X軸電極6も、第1X軸電極5と同様に例えば装置基板1上に立設させた支柱6a上に支持され、第2振動電極4と共に容量素子2xを構成している。この容量素子2xは、上述した容量素子1xと同様の構成であると共に、容量素子1xと直列に接続されており、その合成容量が検出される構成となっている。
On the other hand, the second
尚、容量素子1xと容量素子2xとは、第1振動電極3および第2振動電極4がX軸方向に変位しない通常状態において同一容量であることとする。また、容量素子1x,2xにおける対向電極間の間隔dx±δが同一である場合、容量素子1xの容量C1xと容量素子2xの容量C2xの容量の変化量が同一となるように構成されていることとする。したがって、通常状態においての第1振動電極3と第1X軸電極5との間の所定間隔dxと、第2振動電極4と第2X軸電極6との間の所定間隔dxとは同一であることとする。また、容量素子1xと容量素子2xとは、電極間の誘電率εが等しく、かつ電極間の対向面積Sが等しく構成され、通常状態における各容量はC1x=C2x=εS/dxであることとする。
Note that the
そして、第1Y軸電極7と第2Y軸電極8とは、それぞれが第1振動電極3および第2振動電極4のY軸方向に配置されていること以外は、第1X軸電極5および第2X軸電極6と同様の構成であり、第1X軸電極5および第2X軸電極6の説明におけるXをYと読み替えた構成であることとする。また、これらの第1Y軸電極7と第1振動電極3との間の容量素子1y、および第2Y軸電極8と第2振動電極4との間の容量素子2yも、容量素子1xと容量素子2xと同様の構成であり、通常状態における各容量はC1y=C2y=εS/dyであることとする。
The first Y-
<速度検出装置の作動>
次に、このように構成された速度検出装置の作動を、図3の断面模式図を用いて説明する。尚、ここでは、速度検出装置のX軸方向の作動を説明するが、Y軸方向の作動も同様であることとする。
<Operation of speed detection device>
Next, the operation of the speed detecting device configured as described above will be described with reference to a schematic cross-sectional view of FIG. Here, the operation of the speed detection device in the X-axis direction will be described, but the operation in the Y-axis direction is the same.
先ず、図3(1)に示すように、この速度検出装置は、通常状態において、第1振動電極3と第2振動電極4とが、互いに逆位相でZ軸方向に振動した状態となっている。この通常状態においては、容量素子1x,2xの各容量は、C1x=C2x=εS/dxであり、直列に接続されたこれらの合成容量Cxは、1/Cx=1/C1x+1/C2x=dx/εS+dx/εS=2dx/εSとなっている。
First, as shown in FIG. 3A, in the normal state, the speed detecting device is in a state where the first vibrating
このような状態において、速度検出装置にX軸方向の力が加わった場合、この力が加速度による加速力Faであれば、図3(2)に示すように、第1振動電極3および第2振動電極4には、X軸の同一方向(例えば負の方向)に同一の大きさの加速力Faが加わる。このため、第1振動電極3および第2振動電極4は、X軸の負の方向に同一の大きさδで変位する。
In such a state, when a force in the X-axis direction is applied to the speed detection device, if this force is an acceleration force Fa due to acceleration, the first vibrating
この場合、直列に接続された容量素子1xと容量素子2xとの合成容量Cxは、1/Cx=1/C1x+1/C2x=(dx+δ)/εS+(dx−δ)/εS=2dx/εSとなる。このため、通常状態の速度検出装置にx方向の加速力Faが加わった場合には、この加速力Faによる合成容量の変化が検出されることはない。
In this case, the combined capacitance Cx of the
これに対して、図3(3)に示すように、速度検出装置に対して加わるX軸方向の力が、角速度Ωによるコリオリ力Fcであれば、互いに逆位相でZ軸方向に振動した状態となっている第1振動電極3および第2振動電極4には、X軸の逆方向に同一の大きさのコリオリ力Fcが加わる。このため、第1振動電極3および第2振動電極4は、X軸の逆方向に同一の大きさδで変位する。
On the other hand, as shown in FIG. 3 (3), if the force in the X-axis direction applied to the speed detection device is the Coriolis force Fc due to the angular velocity Ω, the state oscillates in the Z-axis direction in opposite phases. The
この場合、直列に接続された容量素子1xと容量素子2xとの合成容量Cxは、1/Cx=1/C1x+1/C2x=(dx−δ)/εS+(dx−δ)/εS=2(dx−δ)/εSとなる。このため、通常状態の速度検出装置に角速度によってX軸方向のコリオリ力Fcが加わった場合には、このコリオリ力Fcによる合成容量の変化が検出されることになる。尚、図3(3)の状態から、第1振動電極3および第2振動電極4が、振動によってZ軸の逆方向に変位した場合には、コリオリ力Fcによる第1振動電極3および第2振動電極4のX軸方向の変位が反転する。このため、容量素子1xと容量素子2xとの合成容量Cxは、1/Cx=1/C1x+1/C2x=(dx+δ)/εS+(dx+δ)/εS=2(dx+δ)/εSとなるため、やはり、このコリオリ力Fcによる合成容量の変化が検出されることになる。
In this case, the combined capacitance Cx of the
このため、速度検出装置にX軸方向の加速力Faおよびコリオリ力Fcが加わった場合、コリオリ力Fcによる容量変化のみが検出され、この値からY軸を中心とした回転の角速度を、加速度と分離した状態で得ることができる。 For this reason, when the acceleration force Fa and the Coriolis force Fc in the X-axis direction are applied to the speed detection device, only the capacity change due to the Coriolis force Fc is detected. From this value, the angular velocity of rotation around the Y axis is determined as the acceleration. It can be obtained in a separated state.
また、速度検出装置のY軸方向に加速力Faおよびコリオリ力Fcが加わった場合にも同様の検出が行われるため、X軸を中心とした回転の角速度を、擾乱加速度と分離した状態で得ることができる。 Since the same detection is performed when the acceleration force Fa and the Coriolis force Fc are applied in the Y-axis direction of the speed detection device, the angular velocity of rotation about the X-axis is obtained in a state separated from the disturbance acceleration. be able to.
以上のように、本実施形態の速度検出装置は、加速度を分離するための分離回路を設けることなく2軸の角速度を検出することが可能になる。また、第1振動電極3および第2振動電極4を、装置基板の法線となるZ軸に沿って配置したことにより、1素子で2軸の速度検出を行うことが可能になり、2軸の角速を検出するための速度検出装置の専有面積を縮小することができる。この結果、この速度検出装置が用いられるハンディカメラなどの携帯装置の小型化を図ることが可能になる。
As described above, the velocity detection device of the present embodiment can detect the biaxial angular velocity without providing a separation circuit for separating acceleration. Further, by arranging the first vibrating
<速度検出装置の製造方法>
次に、このような速度検出装置の製造方法を、図4の平面模式図を参照しつつ、図5,図6の断面工程図に基づいて説明する。尚、図4は、図1を上方から見た平面模式図であり、図5,図6の各図は、図4におけるA−A’断面とB−B’断面に相当する。
<Method for Manufacturing Speed Detection Device>
Next, a method of manufacturing such a speed detection device will be described based on the sectional process diagrams of FIGS. 5 and 6 with reference to the schematic plan view of FIG. 4 is a schematic plan view of FIG. 1 as viewed from above. Each of FIGS. 5 and 6 corresponds to the AA ′ cross section and the BB ′ cross section in FIG. 4.
先ず、図5(1)に示すように、単結晶シリコンからなる装置基板1上に窒化シリコン膜101、酸化シリコン膜102をこの順に成膜する。
First, as shown in FIG. 5A, a
次に、図5(2)に示すように、第1X軸電極5および第2X軸電極6を支持する支柱が形成される2つの孔102x(A−A’断面参照)と、第1振動電極3を支持する支柱が形成される4つの孔102aと、第1Y軸電極7および第2Y軸電極8を支持する支柱が形成される2つの孔102y(B−B’断面参照)とを、酸化シリコン膜102に形成する。
Next, as shown in FIG. 5 (2), two
このうち、4つの孔102aはX軸,Y軸方向に沿った辺を有する略正方形の各頂点に配置され、X軸方向に沿って配置された2つの孔102a間に孔102yが配置され、Y軸方向に沿って配置された2つの孔102a間に孔102xが配置される。
Among these, the four
その後、特に、2つの孔102xのうちの1つの開口上部をX軸方向の中央側に向かって広げる(A−A’断面のC部)。また同様に、ここでの図示は省略したが、2つの孔102yのうちの1つの開口上部をY軸方向の中央部に向かって広げる。
After that, in particular, the upper opening of one of the two
次に、図5(3)に示すように、ポリシリコン膜の成膜とCMP研磨により、孔102a,102x,102y内にポリシリコン膜を埋め込んでなる支柱103a,103x,103yを形成すると共に、孔102x,102yの開口を広げた部分Cに、支柱103x,103yで支持された第1X軸電極5および第1Y軸電極(7)を形成する。尚、第1Y軸電極(7)の図示は省略している。また、支柱103xは、先に図2を用いて説明した支柱5aに相当する。同様に、第1Y軸電極(7)を支持する側の支柱103yは、先に図2を用いて説明した支柱(7a)に相当する。
Next, as shown in FIG. 5 (3), the
次いで、図5(4)に示すように、全体を酸化シリコン膜104で覆った後、第1振動電極の形成位置に対応させて、酸化シリコン膜102,104に所定深さの凹部104aを形成する。この凹部104aは、第1振動電極を支持するための4本の支柱103aに挟まれた中央部を矩形形状に掘り下げ、この矩形形状の4隅から4本の支柱103aの上部に達する配線溝が形成されることとする。尚、この凹部104aは、4本の支柱103aの上面のみを露出させる状態で形成され、支柱103x,103y,第1X軸電極5および第1Y軸電極(7)が酸化シリコン102,104から露出することのないように形成されることとする。また、この凹部104aは、第1X軸電極5および第1Y軸電極(7)よりも深いこととする。
Next, as shown in FIG. 5D, after the whole is covered with the
次に、図6(5)に示すように、ポリシリコン膜の成膜とCMP研磨により、凹部104a内にポリシリコン膜を埋め込み、4本の支柱103aで支持された第1振動電極3(振動部3a,配線3b)を形成する。
Next, as shown in FIG. 6 (5), the polysilicon film is embedded in the
その後、図6(6)に示すように、エッチングによって装置基板1上の酸化シリコン膜(102,104)を除去する。これにより、4本の支柱103aで支持された第1振動電極3の下部に空間部aを形成する。また、第1振動電極3の振動部3aと第1X軸電極5とからなる容量素子C1xを形成し、同様に第1振動電極3の振動部3aと第1Y軸電極(7)とからなる容量素子(C1y)を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 6 (6), the silicon oxide films (102, 104) on the
一方、以上の一連の工程で形成された同一のセット106をもう一つ用意し、これを第2振動電極側とする。
On the other hand, another
そして、図6(7)に示すように、これらの2つのセット106,106を、第1振動電極3および第2駆動電極4を対向させて配置し、ガラスのような絶縁物で構成されたリング状のスペーサ107を介してこれらの2つのセット106,106を接着させる。尚、高さ調節が困難な倍には、スペーサ粒子を分散させた絶縁性の接着剤によって2つのセット106,106を接着しても良い。これにより、第2駆動電極4側の第2X軸電極6は、支柱103xとスペーサ107によって装置基板1に支持されることになる。このため、支柱103xとスペーサ107とが、先に図2を用いて説明した支柱6aに相当する。同様に、断面図での図示は省略した第2Y軸電極(8)は、支柱103yおよびスペーサ107によって装置基板1に支持されることになる。このため、これらの支柱103yおよびスペーサ107が、先に図2を用いて説明した支柱(8a)に相当する。
Then, as shown in FIG. 6 (7), these two
以上により、図1および図2を用いて説明した構成の速度検出装置を得ることができる。 As described above, the speed detection device having the configuration described with reference to FIGS. 1 and 2 can be obtained.
尚、以上説明した製造方法は、あくまでも一例であり、本発明の速度検出装置は、このような製造方法によって限定されることはない。 In addition, the manufacturing method demonstrated above is an example to the last, and the speed detection apparatus of this invention is not limited by such a manufacturing method.
また、以上の実施形態においては、加速度に対して角速度を分離検出する構成の速度検出装置の構成を説明した。しかしながら、本発明は、容量素子の接続状態やこの容量素子に分離回路を接続させることにより、角速度に対して加速度を分離する構成の速度検出装置に適用することもできる。この場合であっても、2軸の加速度を検出するための振動電極が装置基板の法線に沿って重ねて配置されるため、装置の専有面積の縮小化を図ることが可能である。 Moreover, in the above embodiment, the structure of the speed detection apparatus of the structure which isolate | separates and detects an angular velocity with respect to acceleration was demonstrated. However, the present invention can also be applied to a speed detection device configured to separate acceleration from angular velocity by connecting a capacitive element and connecting a separation circuit to the capacitive element. Even in this case, since the vibration electrodes for detecting the biaxial acceleration are disposed so as to overlap along the normal line of the device substrate, it is possible to reduce the area occupied by the device.
1…装置基板、3…第1振動電極、4…第2振動電極、5…第1X軸電極(X軸方向の第1検出電極)、6…第2X軸電極(X軸方向の第2検出電極)、7…第1Y軸電極(Y軸方向の第1検出電極)、8…第2Y軸電極(Y軸方向の第2検出電極)、1x,2x,1y,2y…容量素子、dx,dy…所定間隔、Fc…コリオリ力
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1振動電極と前記第1の軸上の同一高さで、当該第1振動電極との間に所定間隔を保った状態で前記第2の軸の正方向に配置された第1検出電極と、
前記第2振動電極と前記第1の軸上の同一高さで、当該第2振動電極との間に所定間隔を保った状態で前記第2の軸の負方向に配置された第2検出電極とを備え、
前記第1振動電極−前記第1検出電極間の静電容量と、前記第2振動電極−前記第2検出電極間の静電容量とによって、前記第2の軸方向に加わる力を検出する
ことを特徴とする速度検出装置。 A second axis that is arranged above the apparatus substrate along a first axis that is a normal line of the apparatus substrate, vibrates in the first axis direction in opposite phases, and is orthogonal to the first axis A first vibration electrode and a second vibration electrode supported on the device substrate in a state displaceable in a direction;
A first detection electrode disposed in the positive direction of the second axis at the same height on the first axis and the first vibration electrode with a predetermined distance between the first vibration electrode and the first vibration electrode When,
A second detection electrode disposed in the negative direction of the second axis at the same height on the first axis with a predetermined distance between the second vibration electrode and the second vibration electrode And
Detecting a force applied in the second axial direction by a capacitance between the first vibration electrode and the first detection electrode and a capacitance between the second vibration electrode and the second detection electrode. A speed detection device characterized by the above.
前記第1振動電極と第1検出電極とで構成される容量素子と、前記第2振動電極と第2検出電極とで構成される容量素子とが直列に接続されており、当該2つの容量素子の合成容量の変化によって前記第2の軸方向に加わるコリオリ力を検出する
ことを特徴とする速度検出装置。 The speed detection device according to claim 1,
A capacitive element composed of the first vibration electrode and the first detection electrode and a capacitive element composed of the second vibration electrode and the second detection electrode are connected in series, and the two capacitive elements A speed detection apparatus that detects a Coriolis force applied in the second axial direction due to a change in the combined capacity of the first and second axes.
前記第1検出電極および第2検出電極は、互いに直交する2本の第2の軸に沿って2組配置されている
ことを特徴とする速度検出装置。
The speed detection device according to claim 1,
Two sets of the first detection electrode and the second detection electrode are arranged along two second axes that are orthogonal to each other.
Priority Applications (1)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009520950A (en) * | 2005-11-18 | 2009-05-28 | インベンセンス インコーポレイテッド | XY-axis double mass tuning fork gyroscope manufacturing method by vertically integrated electronic equipment and wafer scale hermetic sealing |
JP2011237393A (en) * | 2010-05-13 | 2011-11-24 | Toyota Central R&D Labs Inc | Movable body, two axis angular velocity sensor, and three axis acceleration sensor |
KR101163939B1 (en) | 2010-12-03 | 2012-07-09 | 현대자동차주식회사 | Z-axis acceleration sensor |
JP2014032200A (en) * | 2013-09-12 | 2014-02-20 | Toyota Central R&D Labs Inc | Mems sensor |
-
2003
- 2003-08-07 JP JP2003288415A patent/JP2005055377A/en not_active Abandoned
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