JP2014021091A

JP2014021091A - 角速度センサ

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Publication number: JP2014021091A
Application number: JP2012163381A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nabeya; 公志鍋谷
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2014-02-03

Abstract

【課題】本発明は、駆動電極振動体の振動が固定部を介して角速度センサを取着する相手側基板に漏れても、角速度センサの検出軸が変動して出力信号が不安定になるということのない出力信号の安定した角速度センサを提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明の角速度センサは、振動抑制部材６４におけるＹ軸梁６６にＸ軸方向変位検出電極６８およびＸ軸方向変位駆動電極６７を設け、角速度センサの検出軸が変動しない構成としたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、各種電子機器に用いられる角速度センサに関するものである。

従来のこの種の角速度センサは図１１に示すような構成となっていた。

図１１は従来の角速度センサの斜視図である。

図１１において、１は直方体形状の固定部である。２は圧電単結晶からなる第１の検出電極振動体で、この第１の検出電極振動体２は、前記固定部１に一端が接続されるとともに、上面に検出電極（図示せず）を設けている。３は圧電単結晶からなる第２の検出電極振動体で、この第２の検出電極振動体３は固定部１に一端が接続されるとともに、前記第１の検出電極振動体２と反対側に延出され、さらに上面に検出電極（図示せず）を設けている。４は第１の屈曲部で、この第１の屈曲部４は前記第１の検出電極振動体２から垂直左方向に延出されている。５は第１の連接梁で、この第１の連接梁５は、一端を前記第１の屈曲部４と接続されるとともに、Ｘ軸方向に垂直に折り曲げられている。６は圧電単結晶からなる第１の駆動電極振動体で、この第１の駆動電極振動体６は一端を第１の連接梁５と接続されるとともに上面に駆動電極（図示せず）を設けている。７は第２の屈曲部で、この第２の屈曲部７は前記第１の検出電極振動体２から垂直右方向に延出されている。８は第２の連接梁で、この第２の連接梁８は、一端を前記第２の屈曲部７と接続されるとともに、Ｘ軸方向に垂直に折り曲げられている。９は圧電単結晶からなる第２の駆動電極振動体で、この第２の駆動電極振動体９は一端を前記第２の連接梁８と接続されるとともに、上面に駆動電極（図示せず）を設けている。１０は第３の屈曲部で、この第３の屈曲部１０は前記第２の検出電極振動体３から垂直左方向に延出されている。１１は第３の連接梁で、この第３の連接梁１１は一端を前記第３の屈曲部１０と接続されるとともに、Ｘ軸方向に垂直に折り曲げられており、さらに、この第３の連接梁１１の他端を前記第１の駆動電極振動体６の他端と接続している。１４は第４の屈曲部で、この第４の屈曲部１４は前記第２の検出電極振動体３から垂直右方向に延出されている。１５は第４の連接梁で、この第４の連接梁１５は一端を前記第４の屈曲部１４と接続されるとともに、Ｘ軸方向に垂直に折り曲げられており、さらに、この第４の連接梁１５の他端を前記第２の駆動電極振動体９の他端と接続している。

以上のように構成された従来の角速度センサについて、次にその動作を説明する。

第１の駆動電極振動体６および第２の駆動電極振動体９のそれぞれの駆動電極（図示せず）に交流電圧を印加することにより、駆動方向に速度Ｖで駆動振動する。そして、この第１の駆動電極振動体６および第２の駆動電極振動体９が駆動振動している状態において、角速度センサを設けた平面と垂直な方向であるＺ軸を中心軸として角速度ωで回転すると、第１の駆動電極振動体６および第２の駆動電極振動体９にＦ＝２ｍｖ×ωのコリオリ力が発生する。そして、このコリオリ力を第１の連接梁５、第２の連接梁８、第１の屈曲部４および第２の屈曲部７を介して第１の検出電極振動体２に伝えるとともに、第３の連接梁１１、第４の連接梁１５、第３の屈曲部１０および第４の屈曲部１４を介して第２の検出電極振動体３に伝えることにより、第１の検出電極振動体２および第２の検出電極振動体３の上面に設けた検出電極（図示せず）から角速度に応じた出力信号を出力するものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開平１１−２８１３７２号公報

しかしながら、上記従来の構成においては、第１の駆動電極振動体６および第２の駆動電極振動体９の振動が固定部１を介して角速度センサを取着する相手側基板（図示せず）に漏れた際に、相手側基板(図示せず)が共振すると、角速度センサの検出軸が変動し、出力信号が不安定になってしまうという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、駆動電極振動体の振動が固定部を介して角速度センサを取着する相手側基板に漏れても、角速度センサの検出軸が変動して出力信号が不安定になるということのない出力信号の安定した角速度センサを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、固定部と、この固定部に一端が接続されるとともに上面に配線パターンを設けた連接梁と、この連接梁の他端に接続されるとともに前記連接梁の配線パターンと電気的に接続された少なくとも一つの検出電極を設けた検出電極振動体と、一端が前記検出電極振動体の他端に接続されるとともに上面に少なくとも一対の駆動電極を設けた駆動電極振動体とからなる角速度センサ素子と、この角速度センサ素子における固定部を支持する支持部と、この支持部からＹ軸方向に延出されたＹ軸梁と、前記支持部からＸ軸方向に延出されたＸ軸梁とからなる振動抑制部材とを備え、前記振動抑制部材におけるＹ軸梁にＸ軸方向変位検出電極およびＸ軸方向変位駆動電極を設けたもので、この構成によれば、振動抑制部材におけるＹ軸梁にＸ軸方向変位検出電極およびＸ軸方向変位駆動電極を設けたため、駆動振動体の振動が固定部を介して角速度センサを取着する相手側基板に漏れて、相手側基板が共振し、Ｘ軸方向に変位して検出軸が変動しようとすると、振動抑制部材におけるＸ軸方向変位検出電極から出力される出力信号に応じて、Ｘ軸方向駆動電極に変位量をゼロ値にする入力信号を入力できることとなり、これにより、角速度センサの検出軸が変動しないから、出力信号が安定するという作用効果を有するものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、固定部と、この固定部に一端が接続されるとともに上面に配線パターンを設けた連接梁と、この連接梁の他端に接続されるとともに前記連接梁の配線パターンと電気的に接続された少なくとも一つの検出電極を設けた検出電極振動体と、一端が前記検出電極振動体の他端に接続されるとともに上面に少なくとも一対の駆動電極を設けた駆動電極振動体とからなる角速度センサ素子と、この角速度センサ素子における固定部を支持する支持部と、この支持部からＹ軸方向に延出されたＹ軸梁と、前記支持部からＸ軸方向に延出されたＸ軸梁とからなる振動抑制部材とを備え、前記振動抑制部材におけるＹ軸梁にＺ軸方向変位検出電極およびＺ軸方向変位駆動電極を設けたもので、この構成によれば、振動抑制部材におけるＹ軸梁にＺ軸方向変位検出電極およびＺ軸方向変位駆動電極を設けたため、駆動振動体の振動が固定部を介して角速度センサを取着する相手側基板に漏れて、相手側基板が共振し、Ｚ軸方向に変位して検出軸が変動しようとすると、振動抑制部材におけるＺ軸方向変位検出電極から出力される出力信号に応じて、Ｚ軸方向駆動電極に変位量をゼロ値にする入力信号を入力できることとなり、これにより、角速度センサの検出軸が変動しないから、出力信号が安定するという作用効果を有するものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、固定部と、この固定部に一端が接続されるとともに上面に配線パターンを設けた連接梁と、この連接梁の他端に接続されるとともに前記連接梁の配線パターンと電気的に接続された少なくとも一つの検出電極を設けた検出電極振動体と、一端が前記検出電極振動体の他端に接続されるとともに上面に少なくとも一対の駆動電極を設けた駆動電極振動体とからなる角速度センサ素子と、この角速度センサ素子における固定部を支持する支持部と、この支持部からＹ軸方向に延出されたＹ軸梁と、前記支持部からＸ軸方向に延出されたＸ軸梁とからなる振動抑制部材とを備え、前記振動抑制部材におけるＸ軸梁にＹ軸方向変位検出電極およびＹ軸方向変位駆動電極を設けたもので、この構成によれば、振動抑制部材におけるＸ軸梁にＹ軸方向変位検出電極およびＹ軸方向変位駆動電極を設けたため、駆動振動体の振動が固定部を介して角速度センサを取着する相手側基板に漏れて、相手側基板が共振し、Ｙ軸方向に変位して検出軸が変動しようとすると、振動抑制部材におけるＹ軸方向変位検出電極から出力される出力信号に応じて、Ｙ軸方向駆動電極に変位量をゼロ値にする入力信号を入力できることとなり、これにより、角速度センサの検出軸が変動しないから、出力信号が安定するという作用効果を有するものである。

本発明の角速度センサは、固定部と、この固定部に一端が接続されるとともに上面に配線パターンを設けた連接梁と、この連接梁の他端に接続されるとともに前記連接梁の配線パターンと電気的に接続された少なくとも一つの検出電極を設けた検出電極振動体と、一端が前記検出電極振動体の他端に接続されるとともに上面に少なくとも一対の駆動電極を設けた駆動電極振動体とからなる角速度センサ素子と、この角速度センサ素子における固定部を支持する支持部と、この支持部からＹ軸方向に延出されたＹ軸梁と、前記支持部からＸ軸方向に延出されたＸ軸梁とからなる振動抑制部材とを備え、前記振動抑制部材におけるＹ軸梁にＸ軸方向変位検出電極およびＸ軸方向変位駆動電極を設けたもので、この構成によれば、振動抑制部材におけるＹ軸梁にＸ軸方向変位検出電極およびＸ軸方向変位駆動電極を設けたため、駆動振動体の振動が固定部を介して角速度センサを取着する相手側基板に漏れて、相手側基板が共振し、Ｘ軸方向に変位して検出軸が変動しようとすると、振動抑制部材におけるＸ軸方向変位検出電極から出力される出力信号に応じて、Ｘ軸方向駆動電極に変位量をゼロ値にする入力信号を入力できることとなり、これにより、角速度センサの検出軸が変動しないから、出力信号が安定した角速度センサを提供することができるという効果を有するものである。

本発明の一実施形態における角速度センサの斜視図同角速度センサにおける角速度センサ素子の上面図同角速度センサにおける振動抑制部材の上面図同角速度センサの回路図同角速度センサの振動制御回路図同角速度センサの組立工程図同角速度センサが駆動振動する状態を示す斜視図同角速度センサにコリオリ力が発生することにより動作する状態を示す斜視図同角速度センサにおける振動抑制部材がＸ軸方向に変位しようとする状態を示す上面図同角速度センサにおける振動抑制部材がＺ軸方向に変位しようとする状態を示す側断面図従来の角速度センサの斜視図

以下、本発明の一実施の形態における角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における角速度センサの斜視図、図２は同角速度センサにおける角速度センサ素子の上面図、図３は同角速度センサにおける振動抑制部材の上面図、図４は同角速度センサの回路図、図５は同角速度センサの振動制御回路図である。

図１〜図５において、２１は直方体形状のＳｉからなる固定部で、この固定部２１の上面には第１の駆動電極ランド２２、第２の駆動電極ランド２３、第１の検出電極ランド２４、第２の検出電極ランド２５、モニタ電極ランド２６およびＧＮＤ電極ランド２７を設けている。

２８はＳｉからなる第１の連接梁で、この第１の連接梁２８は、前記固定部２１に一端が接続されるとともに、上面にＰｔ、ＰＺＴ、ＴｉおよびＡＵを層状に積層させた配線パターン２９を設けている。また、前記第１の連接梁２８の上面には、上面にＰｔ、ＰＺＴ、ＴｉおよびＡＵを層状かつ幅広に積層させたモニタ電極３０を設けており、このモニタ電極３０を前記固定部２１におけるモニタ電極ランド２６と配線パターン２９により電気的に接続している。３１はＳｉからなる第２の連接梁で、この第２の連接梁３１は、前記固定部２１に一端が接続されるとともに、前記第１の連接梁２８と反対側に延出され、さらに上面にＰｔ、ＰＺＴ、ＴｉおよびＡＵを層状に積層させた配線パターン２９を設けている。３２は第１の屈曲部で、この第１の屈曲部３２は前記第１の連接梁から垂直左方向に延出されるとともに、Ｐｔ、ＰＺＴ、ＴｉおよびＡＵを層状かつ幅広に積層させた第１の屈曲部検出電極３３を設けており、この第１の屈曲部検出電極３３を配線パターン２９を介して、固定部２１における第１の検出電極ランド２４と電気的に接続している。

３４は第１の検出電極振動体で、この第１の検出電極振動体３４は、一端を前記第１の屈曲部３２と接続されるとともに、上面にＰｔ、ＰＺＴ、ＴｉおよびＡＵを層状かつ幅広に積層させた第１の検出電極３５を設けており、この第１の検出電極３５を第１の屈曲部３２における第１の屈曲部検出電極３３および配線パターン２９を介して固定部２１における第１の検出電極ランド２４と電気的に接続している。

３６はＳｉからなる第１の駆動電極振動体で、この第１の駆動電極振動体３６は一端を前記第１の検出電極振動体３４と接続されるとともに、第２の屈曲部３７で折り曲げて構成されており、さらに上面に、Ｐｔ、ＰＺＴ、ＴｉおよびＡＵを層状かつ幅広に積層させた第１の駆動電極３８と第２の駆動電極３９とを互いに並設するように設けている。そして、前記第１の駆動電極振動体３６における第１の駆動電極３８を配線パターン２９を介して、固定部２１における第１の駆動電極ランド２２と電気的に接続させるとともに、第２の駆動電極３９を配線パターン２９を介して第２の駆動電極ランド２３と電気的に接続している。４０は第１の錘部で、この第１の錘部４０は前記第１の駆動電極振動体３６の他端に接続されている。４１は第３の屈曲部で、この第３の屈曲部４１は前記第１の連接梁２８から垂直右方向に延出されるとともに、Ｐｔ、ＰＺＴ、ＴｉおよびＡＵを層状かつ幅広に積層させた第２の屈曲部検出電極４２を設けており、この第２の屈曲部検出電極４２を配線パターン２９を介して、固定部２１における第２の検出電極ランド２５と電気的に接続している。４３は第２の検出電極振動体で、この第２の検出電極振動体４３は、一端を前記第３の屈曲部４１と接続されるとともに、上面にＰｔ、ＰＺＴ、ＴｉおよびＡＵを層状かつ幅広に積層させた第２の検出電極４４を設けており、この第２の検出電極４４を第３の屈曲部４１における第２の屈曲部検出電極４２および配線パターン２９を介して固定部２１における第２の検出電極ランド２５と電気的に接続している。４５はＳｉからなる第２の駆動電極振動体で、この第２の駆動電極振動体４５は一端を前記第２の検出電極振動体４３と接続されるとともに、第４の屈曲部４６で折り曲げて構成されており、さらに上面に、Ｐｔ、ＰＺＴ、ＴｉおよびＡＵを層状かつ幅広に積層させた第３の駆動電極４７と第４の駆動電極４８とを互いに並設するように設けている。そして、前記第２の駆動電極振動体４５における第３の駆動電極４７を配線パターン２９を介して、固定部２１における第１の駆動電極ランド２２と電気的に接続させるとともに、第４の駆動電極４８を配線パターン２９を介して第２の駆動電極ランド２３と電気的に接続している。５０は第２の錘部で、この第２の錘部５０は前記第２の駆動電極振動体４５の他端に接続されている。５１は第５の屈曲部で、この第５の屈曲部５１は前記第２の連接梁３１から垂直左方向に延出されるとともに、Ｐｔ、ＰＺＴ、ＴｉおよびＡＵを層状に積層させた配線パターン２９を設けている。５２は第３の駆動電極振動体で、この第３の駆動電極振動体５２は、一端を前記第５の屈曲部５１と接続されるとともに、第６の屈曲部５３および第７の屈曲部５４で折り曲げて構成されており、さらに上面に、Ｐｔ、ＰＺＴ、ＴｉおよびＡＵを層状かつ幅広に積層させた第５の駆動電極５５と第６の駆動電極５６とを互いに並設するように設けている。そして、第５の駆動電極５５を配線パターン２９を介して第１の駆動電極ランド２２に電気的に接続するとともに、第６の駆動電極５６を配線パターン２９を介して第２の駆動電極ランド２３に電気的に接続している。また、第３の駆動電極振動体５２の他端と、前記第１の駆動電極振動体３６の他端とは、一直線上に設けられており、前記第１の錘部４０を、第３の駆動電極振動体５２の他端に設けている。５７は第８の屈曲部で、この第８の屈曲部５７は前記第２の連接梁３１から垂直右方向に延出されるとともに、Ｐｔ、ＰＺＴ、ＴｉおよびＡＵを層状に積層させた配線パターン２９を設けている。５８は第４の駆動電極振動体で、この第４の駆動電極振動体５８は、一端を前記第８の屈曲部５７と接続されるとともに、第９の屈曲部５９および第１０の屈曲部６０で折り曲げて構成されており、さらに上面に、Ｐｔ、ＰＺＴ、ＴｉおよびＡＵを層状かつ幅広に積層させた第７の駆動電極６１と第８の駆動電極６２とを互いに並設するように設けている。そして、第７の駆動電極６１を配線パターン２９を介して第１の駆動電極ランド２２に電気的に接続するとともに、第８の駆動電極６２を配線パターン２９を介して第２の駆動電極ランド２３に電気的に接続している。また、第４の駆動電極振動体５８の他端と、前記第２の駆動電極振動体４５の他端とは、一直線上に設けられており、前記第２の錘部５０を、第４の駆動電極振動体５８の他端に設けている。

そして、前記第３の駆動電極振動体５２は前記固定部２１に対して、前記第１の駆動電極振動体３６の駆動振動方向と垂直な方向の線対象の位置に設けられるとともに、第４の駆動電極振動体５８は固定部２１に対して第２の駆動電極振動体４５の駆動振動方向の線対称の位置に設けられている。また、固定部２１、第１の連接梁２８、第１の屈曲部３２、第１の検出電極振動体３４、第２の屈曲部３７、第１の駆動電極振動体３６、第３の駆動電極振動体５２、第７の屈曲部５４、第３の駆動電極振動体５２、第６の屈曲部５３、第５の屈曲部５１および第２の連接梁３１で環状に結合する構成とされている。

同様に、固定部２１、第１の連接梁２８、第３の屈曲部４１、第２の検出電極振動体４３、第４の屈曲部４６、第２の駆動電極振動体４５、第４の駆動電極振動体５８、第１０の屈曲部６０、第４の駆動電極振動体５８、第８の屈曲部５７および第２の連接梁３１で環状に結合する構成とされている。

さらに、前記第４の駆動電極振動体５８は固定部２１に対して第１の駆動電極振動体３６と点対称の位置に設けられるとともに、第３の駆動電極振動体５２は固定部２１に対して、第２の駆動電極振動体４５と点対称の位置に設けられることにより、第１の駆動電極振動体３６、第２の駆動電極振動体４５、第４の駆動電極振動体５８および第３の駆動電極振動体５２により、環状に結合する構成とされている。

そして、前記固定部２１、第１の連接梁２８、第２の連接梁３１、第１の検出電極振動体３４、第２の検出電極振動体４３、第１の駆動電極振動体３６、第２の駆動電極振動体４５、第３の駆動電極振動体５２、第４の駆動電極振動体５８、第１の錘部４０および第２の錘部５０とにより角速度センサ素子６３を構成している。

６４は振動抑制部材で、この振動抑制部材６４は略中央に支持部６５を設けており、この支持部６５により、前記角速度センサ素子６３における固定部２１を支持している。また、前記振動部材６４には前記支持部６５からＹ軸方向に各々延出された一対のＹ軸梁６６を設けており、このＹ軸梁６６の上面にＰｔ、ＰＺＴ、ＴｉおよびＡＵを層状かつ幅広に積層させた４つのＸ軸方向変位駆動電極６７を設けている。そしてまた、Ｙ軸梁６６の各々には、Ｘ軸方向変位検出電極６８を設けている。さらに、前記Ｙ軸梁６６の上面には、一対のＺ軸方向変位駆動電極６９を設けるとともに、一対のＺ軸方向変位検出電極７０を設けている。また、前記Ｙ軸梁６６の上面にはＡｇからなる配線パターン７２を設けており、この配線パターン７２を前記Ｘ軸方向変位駆動電極６７、Ｘ軸方向変位検出電極６８、Ｚ軸方向変位駆動電極６９およびＺ軸方向変位検出電極７０と電気的に接続している。

また、振動抑制部材６４には、前記支持部６５からＸ軸方向に延出された一対のＸ軸梁７３を設けており、このＸ軸梁７３の上面にＹ軸方向変位駆動電極７４を設けている。そしてまた、前記Ｘ軸梁７３の上面には、Ｙ軸方向変位検出電極７５を設けるとともに、配線パターン７２を設けており、この配線パターン７２を前記Ｙ軸方向変位駆動電極７４およびＹ軸方向変位検出電極７５と電気的に接続している。

さらに、前記振動抑制部材６４には、前記支持部６５、Ｙ軸梁６６およびＸ軸梁７３を取り囲むように、枠部７６を設けている。そして、この枠部７６には２つのＸ軸方向変位駆動電極ランド７７を設けており、配線パターン７２を介して前記Ｘ軸方向変位駆動電極６７と電気的に接続するとともに、一対のＸ軸方向変位検出電極ランド７８を設けており、配線パターン７２を介して前記Ｘ軸方向変位検出電極６８と電気的に接続している。また、枠部７６には４つのＹ軸方向変位駆動電極ランド７９を設けており、配線パターン７２を介して前記Ｙ軸方向変位駆動電極７４と電気的に接続するとともに、２つのＹ軸方向変位検出電極ランド８０を設けており、配線パターン７２を介して前記Ｙ軸方向変位検出電極７５と電気的に接続している。そしてまた、枠部７６には１つのＺ軸方向変位駆動電極ランド８１を設けており、このＺ軸方向変位駆動電極ランド８１を配線パターン７２を介して前記Ｚ軸方向変位駆動電極６９と電気的に接続するとともに、１つのＺ軸方向変位検出電極ランド８２を設けており、配線パターン７２を介して前記Ｚ軸方向変位検出電極７０と電気的に接続している。

そして、前記角速度センサ素子６３および振動抑制部材６４は、図４の示す信号処理用のＩＣ８３と電気的に接続されている。８４は駆動回路で、この駆動回路８４は前記角速度センサ素子６３におけるモニタ電極ランド２６からの出力信号を入力されるとともに、角速度センサ素子６３における第１の駆動電極ランド２２および第２の駆動電極ランド２３に駆動信号を入力している。また、前記ＩＣ８３には検出回路８５を設けており、この検出回路８５を角速度センサ素子６３における第１の検出電極ランド２４および第２の検出電極ランド２５と電気的に接続されており、角速度信号を検出するものである。

また、ＩＣ８３には、図５に示す振動制御回路８６を設けており、この振動制御回路８６は、前記振動抑制部材６４におけるＸ軸方向変位検出電極ランド７８、Ｙ軸方向変位検出電極ランド８０およびＺ軸方向変位検出電極ランド８２から入力される電荷を増幅しながら電圧に変換するＩＶ変換器８７と、このＩＶ変換器８７からの出力信号を入力されるバンドパスフィルタ８８と、振幅検出回路８９と、ＡＧＣ回路９０と、波形整形回路９１とで構成されている。

以上のように構成された本発明の一実施の形態における角速度センサについて、次に、その組立方法を説明する。

まず、予め準備した図６（ａ）に示すＳｉからなる基材７１の上面に図６（ｂ）に示すように、ＰｔとＴｉの合金薄膜からなる共通ＧＮＤ電極９２を蒸着により形成し、その後、図６（ｃ）に示すように、共通ＧＮＤ電極９２の上面にＰＺＴ薄膜からなる圧電層９３を蒸着により形成する。

次に、図６（ｄ）に示すように、圧電層９３の上面にＴｉとＡｕの合金薄膜からなる形成途上電極９４を蒸着により形成し、その後、所定の形状になるように、共通ＧＮＤ電極９２、圧電層９３および形成途上電極９４の不要な箇所を除去し、圧電層９３の上面に第１の駆動電極３８、第２の駆動電極３９、第３の駆動電極４７、第４の駆動電極４８、第５の駆動電極５５、第６の駆動電極５６、第７の駆動電極６１、第８の駆動電極６２、第１の屈曲部検出電極３３、第２の屈曲部検出電極４２、第１の検出電極３５、および第２の検出電極４４を形成する。

次に、共通ＧＮＤ電極９２側に電圧を印加するとともに、第１の駆動電極３８、第２の駆動電極３９、第３の駆動電極４７、第４の駆動電極４８、第５の駆動電極５５、第６の駆動電極５６、第７の駆動電極６１、第８の駆動電極６２、第１の屈曲部検出電極３３、第２の屈曲部検出電極４２、第１の検出電極３５、および第２の検出電極４４を接地することにより、圧電層９３を分極する。

次に、基材７１における不要な箇所を除去することにより、個片の角速度センサ素子６３を形成する。

最後に、角速度センサ素子６３における固定部２１を前記振動抑制部材６４における支持部６５に固着する。

以上のようにして組み立てられた本発明の一実施の形態における角速度センサについて、次にその動作を説明する。

第１の駆動電極振動体３６、第２の駆動電極振動体４５、第３の駆動電極振動体５２および第４の駆動電極振動体５８の各々の第１の駆動電極３８、第２の駆動電極３９、第３の駆動電極４７、第４の駆動電極４８、第５の駆動電極５５、第６の駆動電極５６、第７の駆動電極６１および第８の駆動電極６２に駆動回路８４から第１の駆動電極ランド２２および第２の駆動電極ランド２３を介して交流電圧を印加すると、電圧を印加する方向と分極の方向とが同一の場合には、第１の駆動電極３８、第２の駆動電極３９、第３の駆動電極４７、第４の駆動電極４８、第５の駆動電極５５、第６の駆動電極５６、第７の駆動電極６１および第８の駆動電極６２に引張応力が発生し、一方、電圧を印加する方向と分極の方向とが反対の場合には、圧縮応力が発生する。そうすると、交流電圧の位相に応じて、図７に示すように、第１の駆動電極振動体３６と第２の駆動電極振動体４５とが互いに反対の方向に振動駆動するとともに、第３の駆動電極振動体５２と第４の駆動電極振動体５８とが互いに反対の方向に速度Ｖで駆動振動する。そして、角速度センサを設けた平面と垂直な方向を中心軸として角速度センサが角速度ωで回転すると、図８に示すように、第１の検出電極振動体３４および第２の検出電極振動体４３にＦ＝２ｍｖ×ωのコリオリ力が発生し、そして、このコリオリ力により、第１の屈曲部３２および第３の屈曲部４１に曲げモーメントが発生する。そして、第１の屈曲部３２における第１の屈曲部検出電極３３に発生する電荷を固定部２１における第１の検出電極ランド２４を介して外部に出力するとともに、第３の屈曲部４１における第２の屈曲部検出電極４２に発生する電荷を固定部２１における第２の検出電極ランド２５を介して外部に出力することにより、角速度を検出するものである。

また、同様に、コリオリ力により、第１の検出電極振動体３４および第２の検出電極振動体４３に引張力あるいは圧縮力が発生する。そして、第１の検出電極振動体３４における第１の検出電極３５に発生する電荷を固定部２１における第１の検出電極ランド２４を介して外部に出力するとともに、第２の検出電極振動体４３における第２の検出電極４４に発生する電荷を固定部２１における第２の検出電極ランド２５を介して外部に出力することにより、角速度を検出するものである。

ここで、角速度センサ素子６３における固定部２１から、第１の駆動電極振動体３６、第２の駆動電極振動体４５、第３の駆動電極振動体５２および第４の駆動電極振動体５８の駆動振動が固定部２１を介して角速度センサを取着する相手側基板（図示せず）に漏れて、相手側基板（図示せず）と共振し、角速度センサの検知軸がずれてしまう場合を考える。

例えば、角速度センサを支持する相手側基板（図示せず）がＸ軸方向にずれようとすると、図９に示すように、角速度センサ素子６３における固定部２１を支持する振動抑制部材６４における支持部６５がＸ軸方向にずれようとする。そして、Ｘ軸方向変位検出電極６８がこの変位を検出し、電荷が発生する。この電荷をＩＶ変換器８７が増幅しながら出力電圧に変換する。バンドパスフィルタ８８はＩＶ変換器から出力される出力電圧のうち、相手側基板をＸ軸方向に変位させている周波数からなる出力信号を選択して通過させ、振幅検出回路８９がその出力信号の振幅を検出する。そしてＡＧＣ回路９０は波形整形回路９１を介して、Ｘ軸方向変位駆動電極ランド７７からＸ軸方向変位駆動電極６７に駆動信号を入力することにより、Ｘ軸方向変位検出電極６８からの出力信号がゼロ値となるように制御するものである。

同様に、角速度センサを支持する相手側基板（図示せず）がＹ軸方向にずれようとすると、角速度センサ素子６３における固定部２１を支持する振動抑制部材６４における支持部６５がＹ軸方向にずれようとする。そして、Ｙ軸方向変位検出電極７５がこの変位を検出し、電荷が発生する。この電荷をＩＶ変換器８７が増幅しながら出力電圧に変換する。バンドパスフィルタ８８はＩＶ変換器から出力される出力電圧のうち、相手側基板をＹ軸方向に変位させている周波数からなる出力信号を選択して通過させ、振幅検出回路８９がその出力信号の振幅を検出する。そしてＡＧＣ回路９０は波形整形回路９１を介して、Ｙ軸方向変位駆動電極ランド７９からＹ軸方向変位駆動電極７４に駆動信号を入力することにより、Ｙ軸方向変位検出電極７５からの出力信号がゼロ値となるように制御するものである。

また、同様に、図１０に示すように、角速度センサを支持する相手側基板（図示せず）がＺ軸方向にずれようとすると、角速度センサ素子６３における固定部２１を支持する振動抑制部材６４における支持部６５がＺ軸方向にずれようとする。そして、Ｚ軸方向変位検出電極７０がこの変位を検出し、電荷が発生する。この電荷をＩＶ変換器８７が増幅しながら出力電圧に変換する。バンドパスフィルタ８８はＩＶ変換器から出力される出力電圧のうち、相手側基板をＺ軸方向に変位させている周波数からなる出力信号を選択して通過させ、振幅検出回路８９がその出力信号の振幅を検出する。そしてＡＧＣ回路９０は波形整形回路９１を介して、Ｚ軸方向変位駆動電極ランド８１からＺ軸方向変位駆動電極６９に駆動信号を入力することにより、Ｚ軸方向変位検出電極７０からの出力信号がゼロ値となるように制御するものである。

本発明に係る角速度センサは、駆動電極振動体の振動が固定部を介して角速度センサを取着する相手側基板に漏れても、角速度センサの検出軸が変動して出力信号が不安定になるということのない出力信号の安定した角速度センサとして有用なものである。

２１固定部
２８第１の連接梁
２９配線パターン
３１第２の連接梁
３４第１の検出電極振動体
３５第１の検出電極
３６第１の駆動電極振動体
３８第１の駆動電極
３９第２の駆動電極
４３第２の検出電極振動体
４４第２の検出電極
４５第２の駆動電極振動体
４７第３の駆動電極
４８第４の駆動電極
５２第３の駆動電極振動体
５８第４の駆動電極振動体
６３角速度センサ素子
６４振動抑制部材
６５支持部
６６Ｙ軸梁
６７Ｘ軸方向変位駆動電極
６８Ｘ軸方向変位検出電極
６９Ｚ軸方向変位駆動電極
７０Ｚ軸方向変位検出電極
７３Ｘ軸梁
７４Ｙ軸方向変位駆動電極
７５Ｙ軸方向変位検出電極

Claims

固定部と、この固定部に一端が接続されるとともに上面に配線パターンを設けた連接梁と、この連接梁の他端に接続されるとともに前記連接梁の配線パターンと電気的に接続された少なくとも一つの検出電極を設けた検出電極振動体と、
一端が前記検出電極振動体の他端に接続されるとともに上面に少なくとも一対の駆動電極を設けた駆動電極振動体とからなる角速度センサ素子と、この角速度センサ素子における固定部を支持する支持部と、この支持部からＹ軸方向に延出されたＹ軸梁と、前記支持部からＸ軸方向に延出されたＸ軸梁とからなる振動抑制部材とを備え、前記振動抑制部材におけるＹ軸梁にＸ軸方向変位検出電極およびＸ軸方向変位駆動電極を設ける構成とした角速度センサ。
固定部と、この固定部に一端が接続されるとともに上面に配線パターンを設けた連接梁と、この連接梁の他端に接続されるとともに前記連接梁の配線パターンと電気的に接続された少なくとも一つの検出電極を設けた検出電極振動体と、
一端が前記検出電極振動体の他端に接続されるとともに上面に少なくとも一対の駆動電極を設けた駆動電極振動体とからなる角速度センサ素子と、この角速度センサ素子における固定部を支持する支持部と、この支持部からＹ軸方向に延出されたＹ軸梁と、前記支持部からＸ軸方向に延出されたＸ軸梁とからなる振動抑制部材とを備え、前記振動抑制部材におけるＹ軸梁にＺ軸方向変位検出電極およびＺ軸方向変位駆動電極を設ける構成とした角速度センサ。
固定部と、この固定部に一端が接続されるとともに上面に配線パターンを設けた連接梁と、この連接梁の他端に接続されるとともに前記連接梁の配線パターンと電気的に接続された少なくとも一つの検出電極を設けた検出電極振動体と、
一端が前記検出電極振動体の他端に接続されるとともに上面に少なくとも一対の駆動電極を設けた駆動電極振動体とからなる角速度センサ素子と、この角速度センサ素子における固定部を支持する支持部と、この支持部からＹ軸方向に延出されたＹ軸梁と、前記支持部からＸ軸方向に延出されたＸ軸梁とからなる振動抑制部材とを備え、前記振動抑制部材におけるＸ軸梁にＹ軸方向変位検出電極およびＹ軸方向変位駆動電極を設ける構成とした角速度センサ。