JP3265792B2 - 角速度センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両や航空機等
の回転方向，姿勢等を検出するのに用いて好適な角速度
センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、比較的小型な角速度センサとし
て、振動型の角速度センサが開発されている。この形式
の角速度センサは、コリオリの力が角速度に比例するこ
とを利用し、圧電材料を用いて振動体に作用する変位を
角速度として電気的に検出するものである。

【０００３】このため、この形式の角速度センサは、非
常に精密な加工が要求され、高価なものとなるため、半
導体製造技術を利用して製造する方法が提案されている
（例えば、特開昭６１−１１４１２３号公報、特開昭６
１−１３９７１９号公報）。

【０００４】そこで、特開昭６１−１３９７１９号公報
に示されるような従来技術による角速度センサについ
て、図１２を参照しつつ説明する。

【０００５】図１２において、１はシリコン材料からな
る基板を示し、該基板１は、図中下側に位置する下側基
板１Ａと、該下側基板１Ａ上に設けられた上側基板１Ｂ
とから大略構成され、該各基板１Ａ，１Ｂ間には後述す
る片持梁２の振動を許す空間１Ｃが形成されている。

【０００６】２は基板１の上側基板１Ｂにエッチング技
術等を用いて一体形成された 薄肉板状の片持梁を示
し、該片持梁２は、その基端２Ａ側が上側基板１Ｂに固
定された固定端となり、その先端２Ｂ側が基板１に対し
て垂直な上，下方向に振動可能な自由端となっている。
また、該片持梁２の基端２Ａ側には、幅方向の中心に位
置して長手方向に伸びる角形状のスリット３が穿設され
ている。

【０００７】４は片持梁２の先端２Ｂ上面側に形成され
た電極を示し、該電極４はリード線を介して所定の周波
数信号を発振する発振回路（いずれも図示せず）と接続
されている。そして、発振回路から所定の周波数信号が
電極４を介して片持梁２に印加されると、該片持梁２は
下側基板１Ａとの間に発生する静電力により上，下方向
に振動するようになっている。

【０００８】５，５はスリット３の左，右に位置して片
持梁２の基端２Ａ側に設けられたピエゾ抵抗素子を示
し、該各ピエゾ抵抗素子５は、基板１の回転時に片持梁
２に生じる応力を抵抗値変化として検出し、これを回転
方向の角速度として信号処理回路（図示せず）に出力す
るものである。

【０００９】従来技術による角速度センサは上述の如き
構成を有するもので、発振回路から電極４を介して所定
の周波数信号を印加すると静電力が発生し、片持梁２の
先端２Ｂ側は例えば自身の共振周波数で基板１に垂直な
上，下方向に振動する。そして、この振動状態で、基板
１に回転軸Ｏを中心とする回転力Ｔが加わると、片持梁
２にはコリオリの力Ｆ，Ｆ′によってよじれ（応力）が
生じ、この回転によるよじれは、スリット３の左，右に
圧縮応力Ｃ，引張応力Ｅとしてそれぞれ表われる。これ
により、各ピエゾ抵抗素子５は、これら圧縮応力Ｃ，引
張応力Ｅに応じた信号を出力し、回転力Ｔの角速度を検
出する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による角速度センサでは、片持梁２を上，下方向
に振動させることにより、コリオリの力を利用して、回
転力Ｔの角速度に応じた応力を各ピエゾ抵抗素子５によ
り検出している。しかし、常時、片持梁２を基板１に垂
直な方向に振動させているから、空気の粘性抵抗を受け
易く、励振構造が複雑化する。

【００１１】このため、上述した従来技術によるもので
は、空気の粘性抵抗によって、片持梁２を振動させるた
めのエネルギが徒に浪費されてしまい、エネルギ効率が
極めて低いばかりか、この粘性抵抗力のために、片持梁
２の振幅を大きくできず、各ピエゾ抵抗素子５による角
速度の検出感度が低いという問題がある。

【００１２】また、従来技術による角速度センサは、片
持梁２を励振させつつ該片持梁２に生じたねじれを検出
する構造であるから、角速度の検出感度が低いという問
題がある。即ち、従来技術によるものでは、励振用の梁
と検出用の梁とが同一であるから、コリオリの力を利用
するために片持梁２を振動させると、該片持梁２の振動
によって片持梁２の基端２Ａ側にねじれが生じる。そし
て、このねじれを各ピエゾ抵抗素子５が検出するため、
バックグラウンドノイズが増大し、微小な角速度を検出
することができず、角速度の検出感度や検出精度が大幅
に低下するという問題がある。

【００１３】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、振動体に加わる気体の粘性抵抗力を低減
すると共に、ノイズを低減して角速度の検出感度等を向
上できるようにした角速度センサを提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する構成は、基板と、該基板に第１
の支持梁を介して支持され、該基板に対し水平方向に振
動可能に設けられた第１の振動体と、前記第１の支持梁
の支持軸上に位置して該第１の振動体に第２の支持梁を
介して水平に支持され、前記基板に対し水平および垂直
方向に振動可能に設けられた第２の振動体と、前記第１
の振動体を前記基板に対し水平方向に振動させる振動発
生手段と、該振動発生手段で振動を与えている状態で、
前記第２の振動体が垂直方向に変位したときの変位量を
検出する変位量検出手段とからなり、前記基板は下側基
板と該下側基板に絶縁層を介して接合された上側基板と
からなり、前記第１の振動体，第２の振動体は上側基板
を加工することにより該上側基板と一体形成している。

【００１５】請求項２の発明では、振動発生手段は、前
記第１の支持梁の幅方向両端側に設けられた可動側導電
部と、該可動側導電部と対向して前記基板側に設けられ
た固定側導電部とから構成し、該各導電部に周波数信号
を与えることにより、第１の振動体を第２の振動体と共
に振動させるようにしている。

【００１６】また、請求項３の発明では、変位量検出手
段は、前記第２の支持梁の幅方向に離間して設けられた
一対のピエゾ抵抗素子と、前記第１の振動体に設けられ
た一対のピエゾ抵抗素子とによってブリッジ回路として
構成している。

【００１７】また、請求項４の発明では、振動発生手段
は、前記第１の支持梁の幅方向両端側に設けられた可動
側導電部と、該可動側導電部と対向して前記基板側に設
けられた固定側導電部とから構成し、該各導電部に周波
数信号を与えることにより、第１の振動体を第２の振動
体と共に振動させ、変位量検出手段は、前記第２の振動
体に設けられた一の導電部と、該導電部と対向して前記
基板に設けられた他の導電部とからなり、前記第２の振
動体の垂直方向変位を該各導電部間の静電容量の変化と
して検出する構成としている。

【００１８】さらに、請求項５の発明は、前記第１の振
動体を第１の支持梁を介して片持支持された枠体とし、
前記第２の振動体を前記第１の振動体の内側に位置して
第２の支持梁を介して片持支持された板状体とすること
により、片持梁式角速度センサを構成したことにある。

【００１９】一方、請求項６の発明は、前記第１の振動
体を、支持軸上に位置する一対からなる第１の支持梁を
介して両持支持された枠体とし、前記第２の振動体を前
記第１の振動体の内側に位置して第２の支持梁を介して
片持支持された板状体とすることにより、両持梁式角速
度センサを構成したことにある。

【００２０】

【００２１】

【作用】このように構成される角速度センサにおいて
は、振動発生手段により第１の振動体を基板と水平方向
に振動させると、第２の振動体は該第１の振動体と共に
水平方向に振動する。そして、この状態で、センサ全体
が第１の支持梁の支持軸を中心として回転すると、第２
の振動体にはこの回転力の角速度に応じたコリオリの力
が加わるから、このコリオリの力によって該第２の振動
体は基板と垂直な方向に変位する。これにより、第２の
振動体の垂直方向の変位量は変位量検出手段によって検
出され、前記回転力の角速度信号として出力される。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図１１に
基づき、独立した単一の角速度センサとして構成した場
合を例に挙げて説明する。

【００２３】図１ないし図１０は本発明の第１の実施例
を示す。

【００２４】図中、１１はシリコン材料等から形成され
た下側基板、１２は該下側基板１１の上側に絶縁層とし
ての酸化膜１３を介して接合され、シリコン材料等から
形成された上側基板をそれぞれ示し、該上側基板１２に
はエッチング技術等を用いて後述する第１の振動体１
４，第２の振動体１６等が一体形成されている。また、
前記下側基板１１の中央部には図２に示す如く凹部１１
Ａが形成されている。

【００２５】１４は上側基板１２のほぼ中央部に設けら
れ、角枠状に形成された第１の振動体を示し、該第１の
振動体１４は第１の支持梁１５を介して上側基板１２と
水平に片持支持されている。ここで、前記第１の支持梁
１５は、基端側が上側基板１２の端部に接続された固定
端となり、先端側が上側基板１２の中央部に向けて延設
されて自由端となって、当該自由端側は第１の振動体１
４と一体的に形成されている。そして、該第１の振動体
１４は、後述の振動発生部１８によって第１の支持梁１
５に振動が加えられると、上側基板１２と同一平面上
で、かつ該第１の支持梁１５の支持軸Ｏ−Ｏと直交する
Ｘ−Ｘ方向に振動するものである。

【００２６】１６は第１の振動体１４の内側に位置して
上側基板１２の中央部に設けられ、方形板状に形成され
た第２の振動体を示し、該第２の振動体１６は、第１の
振動体１４に第２の支持梁１７を介して水平に片持支持
され、図２にも示す如く、上側基板１２と水平で、かつ
支持軸Ｏ−Ｏと直交するＸ−Ｘ方向と、上側基板１２に
垂直なＺ−Ｚ方向とに対して、それぞれ振動可能に設け
られている。そして、該第２の振動体１６は第１の振動
体１４と共にＸ−Ｘ方向に振動しつつ、支持軸Ｏ−Ｏを
中心として回転力Ｔが加わると、これにより生じたコリ
オリの力を受けて図２中のＺ−Ｚ方向に振動するもので
ある。

【００２７】ここで、前記第２の支持梁１７は、その基
端側が第１の支持梁１５と対向して第１の振動体１４に
接続され、その先端側が第１の振動体１４の中央部に向
けて延設された自由端となり、さらに、その支持軸は第
１の支持梁１５の支持軸Ｏ−Ｏと一致している。そし
て、該第２の支持梁は、振動発生部１８によって第１の
振動体１４がＸ−Ｘ方向に振動した場合に、この水平方
向の振動を増幅させて第２の振動体１６に伝達すべく、
その長さ寸法、厚み寸法等が決定されている。

【００２８】１８，１８は第１の支持梁１５の両側に位
置して上側基板１２に設けられた振動発生手段としての
振動発生部を示し、該各振動発生部１８は、図３にも示
す如く、第１の支持梁１５の幅方向両端部に設けられ、
凹凸状に形成された可動側導電部１８Ａと、該可動側導
電部１８Ａと対向して上側基板１２に設けられ、該可動
側導電部１８Ａと微小な隙間を介して互い違いに組合さ
れる固定側導電部１８Ｂとから構成され、該各導電部１
８Ａ，１８Ｂは所定の周波数信号を供給する発振回路
（図示せず）とそれぞれ接続されている。そして、該各
振動発生部１８は、発振回路からの周波数信号が各導電
部１８Ａ，１８Ｂに印加されると、これにより該各導電
部１８Ａ，１８Ｂ間に吸引力，反発力からなる静電力を
生ぜしめ、この静電力によって第１の振動体１４を第２
の振動体１６と共にＸ−Ｘ方向に振動させるものであ
る。

【００２９】１９は第１の振動体１４と第２の支持梁１
７の基端側との間に亘って設けられた変位量検出手段と
しての変位量検出部を示し、該変位量検出部１９は、図
４にも示す如く、第２の支持梁１７に幅方向に離間して
設けられたピエゾ抵抗素子としての第１の拡散抵抗１９
Ａ，１９Ａと、第２の支持梁１７の基端側に位置して第
１の振動体１４上に離間して設けられたピエゾ抵抗素子
としての第２の拡散抵抗１９Ｂ，１９Ｂとから構成され
ている。ここで、該各拡散抵抗１９Ａ，１９Ｂは、上側
基板１２にリン、ホウ素、アルミニウム、ヒ素、アンチ
モン等の不純物を拡散することによってピエゾ抵抗素子
となるもので、該各拡散抵抗１９Ａ，１９Ｂは金属配線
２０，２０，…によってブリッジ回路に組まれ、例えば
上側基板１２に形成された信号処理回路（図示せず）に
接続されている。

【００３０】ここで、センサの回転に伴なうコリオリの
力によって、第２の振動体１６がＺ−Ｚ方向に振動（変
位）すると、これにより第２の支持梁１７に歪み（応
力）が生じる。そこで、前記変位量検出部１９は、第２
の支持梁１７に生じる歪み（応力）を抵抗値変化として
検出し、これを角速度信号として信号処理回路に出力す
るものである。

【００３１】このように、前記各第１の拡散抵抗１９Ａ
は、第２の支持梁１７の幅方向両端側に離間して設けら
れているため、一方の拡散抵抗１９Ａには圧縮応力が作
用し、他方の拡散抵抗１９Ａには逆の引張応力が作用す
る。従って、該各拡散抵抗１９Ａのピエゾ抵抗効果によ
る抵抗変化率も互いに逆符号となるので、信号処理回路
によって両者の抵抗変化率を比較演算することにより、
角速度を検出することができる。

【００３２】なお、図２に示す２１，２１，…は上側基
板１２の上面側に形成された窒化膜等の保護層である。

【００３３】本実施例による角速度センサは上述の如き
構成を有するもので、次に、その製造方法について図５
ないし図９を参照しつつ説明する。

【００３４】まず、図５に示す酸化膜形成工程では、例
えば熱酸化法等の手段を用いて、下側基板１１の上面側
に酸化膜を形成し、上側基板１２を支持する部分を残し
てエッチングにより除去し、角枠状の酸化膜１３を形成
する。

【００３５】次に、図６に示す凹部形成工程では、下側
基板１１の上面側を第２の振動体１６に対応する部分だ
けエッチングにより除去し、凹部１１Ａを形成する。

【００３６】そして、図７に示す接合工程では、別工程
で形成された上側基板１２を下側基板１１の上側に酸化
膜１３を介して搭載し、シリコンの直接接合技術等を用
いて両者を接合し、該上側基板１２を所定の厚さまで研
磨する。

【００３７】さらに、図８に示す素子形成工程では、上
側基板１２の上面側に、不純物導入技術，フォトリソグ
ラフィ技術等の手段を用いて、素子たる振動発生部１８
（拡散抵抗１９Ａのみ図示）、変位量検出部１９、金属
配線２０（図示せず）等を形成し、これらを保護すべ
く、上側基板１２の上面側にこれらの素子を覆う保護層
２１を形成する。

【００３８】最後に、図９に示す振動体形成工程では、
上側基板１２を所定のパターン形状でエッチングするこ
とにより、各振動体１４，１６および各支持梁１５，１
７を形成する。なお、このときに、各振動発生部１８の
各導電部１８Ａ，１８Ｂが凹凸状に形成される。

【００３９】本実施例による角速度センサは、このよう
にして製造されるもので、発振回路から各振動発生部１
８に周波数信号を印加すると、該各振動発生部１８は各
導電部１８Ａ，１８Ｂ間に生じた静電力により、第１の
支持梁１５を上側基板１２と水平で、かつ第１の支持梁
１５の支持軸Ｏ−Ｏと直交するＸ−Ｘ方向に振動させ
る。

【００４０】これにより、第１の振動体１４はＸ−Ｘ方
向に振動し、該第１の振動体１４の振動に伴なって第２
の振動体１６もＸ−Ｘ方向に振動する。ここで、該第２
の振動体１６は第２の支持梁１７を介して第１の振動体
１４に接続されているため、そのＸ−Ｘ方向の振幅は第
１の振動体１４よりも大きくなっている。

【００４１】そして、各振動体１４，１６がＸ−Ｘ方向
に振動している状態で、支持軸Ｏ−Ｏを中心とする回転
力Ｔが加わり、センサ全体が回転すると、第２の振動体
１６は、この回転力により生じた角速度に比例するコリ
オリの力を受けて、第２の支持梁１７に支持されつつ、
図２中のＺ−Ｚ方向に振動する。

【００４２】これにより、第２の支持梁１７には、第２
の振動体１６の変位量に応じた歪みが発生し、変位量検
出部１９は、この歪みによる圧縮応力，引張応力を各拡
散抵抗１９Ａ，１９Ｂのピエゾ抵抗効果を利用して検出
し、これを信号処理回路に角速度信号として出力する。

【００４３】かくして、本実施例によれば、第１の支持
梁１５により上側基板１２と水平方向で、かつ第１の支
持梁１５の支持軸Ｏ−Ｏと直交するＸ−Ｘ方向に振動可
能に設けられた角枠状の第１の振動体１４と、第１の支
持梁１５の支持軸Ｏ−Ｏ上に位置して該第１の振動体１
４内に第２の支持梁１７を介して水平に支持され、前記
Ｘ−Ｘ方向および上側基板１２と垂直なＺ−Ｚ方向に振
動可能に設けられた第２の振動体１６とを備え、振動発
生部１８，１８によって各振動体１４，１６をＸ−Ｘ方
向に振動させつつ、コリオリの力によってＺ−Ｚ方向に
振動する第２の振動体１６の変位量を変位量検出部１９
によって検出する構成としたから、各支持梁１５，１７
の支持軸Ｏ−Ｏを中心として加わった回転力Ｔの角速度
を正確に検出でき、以下の効果を奏する。

【００４４】第１に、各振動発生部１８によって、各振
動体１４，１６を上側基板１２と水平に振動させる構成
としたから、各振動体１４，１６が周囲の空気から受け
る粘性抵抗力を大幅に低減することができ、該各振動体
１４，１６の振幅を大きくして角速度の検出感度を向上
することができる。

【００４５】第２に、第１の支持梁１５を励振用梁とし
て使用し、第２の支持梁１７を検出用梁として使用する
構成であるから、第１の支持梁１５の振動を変位量検出
部１９が検出してバックグラウンドノイズが増大するの
を効果的に防止でき、微小な角速度を正確に検出して、
検出感度や検出精度を大幅に向上できる。

【００４６】第３に、シリコン材料からなる各基板１
１，１２に、エッチング等の半導体微細加工技術を用い
て凹部１１Ａ、各振動体１４，１６等を一体形成する構
成としたから、同一素材のシリコンウエハから複数個の
角速度センサを容易に製造することができ、均一な特性
を有する角速度センサを効果的に量産することができ、
コストを大幅に低減できる。

【００４７】第４に、各支持梁１５，１７の形状、即
ち、長さ寸法、幅寸法、厚さ寸法を適宜調整することに
より、角速度の検出範囲、要求精度等の諸条件に応じた
弾性率を容易に得ることができ、市場要求に即応でき
る。

【００４８】次に、図１０は本発明に係る第２の実施例
を示し、第１の実施例と同一構成要素には同一符号を付
し、その説明を省略する。

【００４９】然るに、本実施例の特徴は、第１の実施例
に用いた拡散抵抗１９Ａ，１９Ａと１９Ｂ，１９Ｂから
なるピエゾ抵抗式変位量検出部１９に替え、静電容量式
変位量検出部３１を採用したことにある。

【００５０】即ち、３１は変位量検出手段としての静電
容量式の変位量検出部を示し、該変位量検出部３１は、
第２の振動体１６に設けられた上側導電部３２と、下側
基板１１の凹部１１Ａ内で、上側導電部３２と対向した
位置に設けられた下側導電部３３とから構成されてい
る。ここで、上側導電部３２は、シリコン材料からなる
上側基板１２のうち、第２の振動体１６となる部位に、
リン、ヒ素、ボロン等の不純物を拡散し、またはイオン
注入することによって、０．０１〜０．０２Ωｃｍ程度
の低抵抗部を形成し、電極とするものである。一方、下
側導電部３３は下側基板１１の凹部１１Ａに接合された
金属材料からなる電極板によって形成されている。

【００５１】本実施例はこのように構成されるが、セン
サの回転に伴なうコリオリの力によって第２の振動体１
６がＺ−Ｚ方向に振動（変位）すると、変位量検出部３
１を構成する電極となる上側導電部３２と下側導電部３
３との間の静電容量が変化するから、この静電容量を検
出し、これを角速度信号として信号処理回路に出力す
る。これによって、変位量検出部３１は、各支持軸１
５，１７に加わった回転力の角速度を、静電容量として
正確に検出することができる。なお、上記第２の実施例
において、上側導電部３２は上側基板１２の一部に低抵
抗部を形成することによって電極とする構成としたが、
上側基板１２の下面に金属材料からなる電極板を接合す
る構成としてもよいもので、電極間静電容量が検出可能
な導電部であればよい。

【００５２】なお、前記各実施例では、振動発生手段と
しての振動発生部１８を可動側導電部１８Ａおよび固定
側導電部１８Ｂとから構成し、該各導電部１８Ａ，１８
Ｂ間に生じる静電力によって、各振動体１４，１６を振
動させるものとして述べたが、本発明はこれに限らず、
例えば第１の支持梁１５の一部にヒータとしての導電部
を形成し、該導電部に間欠的に電流を通電することによ
り発熱せしめ、この発熱による熱膨張を利用して各振動
体１４，１６を振動させる構成としてもよく、他の振動
発生手段を用いてもよい。

【００５３】また、前記各実施例では、単一の第１の支
持梁１５によって第１の振動体１４を片持梁式に支持す
る場合を例に挙げて説明したが、図１１による変形例と
して示す如く、支持軸Ｏ−Ｏ上に位置する一対の支持梁
１５，１５′によって第１の振動体１４を両側から支持
し、両持梁式の構成としてもよい。この場合、支持梁１
５′に振動発生部を設けてもよい。

【００５４】さらに、前記各実施例では、変位量検出部
１９を構成するピエゾ抵抗素子として、拡散抵抗１９
Ａ，１９Ｂを用いる場合を例に挙げて説明したが、これ
に替えて、例えば電界効果型トランジスタのピエゾ抵抗
効果を利用してもよい。

【００５５】一方、前記各実施例では、独立した単体の
角速度センサとして用いる場合を例に挙げて説明した
が、本発明はこれに限らず、例えば車両に搭載される他
の基板の一部として、複数の角速度センサを形成するこ
ともできる。

【００５６】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、振
動発生手段によって第１の振動体と第２の振動体とを基
板と水平に振動させつつ、第１の支持梁の支持軸を中心
として回転力が加わった場合は、コリオリの力により基
板と垂直方向に変位する第２の振動体の垂直方向の変位
量を変位量検出手段によって検出する構成としたから、
各振動体に加わる気体の粘性抵抗力を効果的に低減し
て、振幅を大きくすることができ、角速度の検出感度を
向上することができる。また、第１の支持梁を励振用梁
として使用し、第２の支持梁を検出用梁として使用する
構成としたから、変位量検出手段が第１の支持梁の変位
を検出するのを防止して、バックグラウンドノイズを効
果的に低減することができ、微小な角速度を正確に検出
して、検出感度や検出精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による角速度センサを保
護層を除去した状態で示す斜視図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向を拡大して示す断面図
である。

【図３】図１中の矢示III −III 方向を拡大して示す断
面図である。

【図４】図１中の矢示IV−IV方向を拡大して示す断面図
である。

【図５】酸化膜形成工程を示す断面図である。

【図６】凹部形成工程を示す断面図である。

【図７】接合工程を示す断面図である。

【図８】素子形成工程を示す断面図である。

【図９】振動体形成工程を示す断面図である。

【図１０】本発明の第２の実施例による角速度センサを
示す図２と同様位置の断面図である。

【図１１】本発明の変形例による角速度センサを保護層
を除去した状態で示す要部斜視図である。

【図１２】従来技術による角速度センサを示す一部破断
の斜視図である。

【符号の説明】

１１ 下側基板 １２ 上側基板 １３ 酸化膜（絶縁層） １４ 第１の振動体 １５，１５′ 第１の支持梁 １６ 第２の振動体 １７ 第２の支持梁 １８ 振動発生部（振動発生手段） １８Ａ 可動側導電部 １８Ｂ 固定側導電部 １９ 変位量検出部（変位量検出手段） １９Ａ，１９Ｂ 拡散抵抗（ピエゾ抵抗素子） ３１ 変位量検出部（変位量検出手段） ３２ 上側導電部 ３３ 下側導電部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−233468（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−120266（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−312576（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−123631（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−248872（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−221109（ＪＰ，Ａ) 国際公開92／14160（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 9/04 G01C 19/56

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、該基板に第１の支持梁を介して
   支持され、該基板に対し水平方向に振動可能に設けられ
   た第１の振動体と、前記第１の支持梁の支持軸上に位置
   して該第１の振動体に第２の支持梁を介して水平に支持
   され、前記基板に対し水平および垂直方向に振動可能に
   設けられた第２の振動体と、前記第１の振動体を前記基
   板に対し水平方向に振動させる振動発生手段と、該振動
   発生手段で振動を与えている状態で、前記第２の振動体
   が垂直方向に変位したときの変位量を検出する変位量検
   出手段とから構成し、 前記基板は下側基板と該下側基板に絶縁層を介して接合
   された上側基板とからなり、前記第１の振動体，第２の
   振動体は上側基板を加工することにより該上側基板と一
   体形成し てなる角速度センサ。
2. 【請求項２】 前記振動発生手段は、前記第１の支持梁
   の幅方向両端側に設けられた可動側導電部と、該可動側
   導電部と対向して前記基板側に設けられた固定側導電部
   とから構成し、該各導電部に周波数信号を与えることに
   より、第１の振動体を第２の振動体と共に振動させるよ
   うにしてなる請求項１記載の角速度センサ。
3. 【請求項３】 前記変位量検出手段は、前記第２の支持
   梁の幅方向に離間して設けられた一対のピエゾ抵抗素子
   と、前記第１の振動体に設けられた一対のピエゾ抵抗素
   子とによってブリッジ回路として構成してなる請求項１
   記載の角速度センサ。
4. 【請求項４】 前記振動発生手段は、前記第１の支持梁
   の幅方向両端側に設けられた可動側導電部と、該可動側
   導電部と対向して前記基板側に設けられた固定側導電部
   とから構成し、該各導電部に周波数信号を与えることに
   より、第１の振動体を第２の振動体と共に振動させ、 前記変位量検出手段は、前記第２の振動体に設けられた
   一の導電部と、該導電部と対向して前記基板に設けられ
   た他の導電部とからなり、前記第２の振動体の垂直方向
   変位を該各導電部間の静電容量の変化として検出する請
   求項１記載の角速度センサ。
5. 【請求項５】 前記第１の振動体は第１の支持梁を介し
   て片持支持された枠体からなり、前記第２の振動体は前
   記第１の振動体の内側に位置して第２の支持梁を介して
   片持支持された板状体からなる請求項１記載の角速度セ
   ンサ。
6. 【請求項６】 前記第１の振動体は、支持軸上に位置す
   る一対からなる第１の支持梁を介して両持支持された枠
   体からなり、前記第２の振動体は前記第１の振動体の内
   側に位置して第２の支持梁を介して片持支持された板状
   体からなる請求項１記載の角速度センサ。