JP3489534B2 - Sensor device and sensor element - Google Patents
Sensor device and sensor elementInfo
- Publication number
- JP3489534B2 JP3489534B2 JP2000119553A JP2000119553A JP3489534B2 JP 3489534 B2 JP3489534 B2 JP 3489534B2 JP 2000119553 A JP2000119553 A JP 2000119553A JP 2000119553 A JP2000119553 A JP 2000119553A JP 3489534 B2 JP3489534 B2 JP 3489534B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- fixed
- substrate
- vibrator
- detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に変位可能
に支持された振動子を備え、加速度、角速度、圧力など
に関係した外力を検出するセンサ装置及びセンサ素子に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor device and a sensor element which include an oscillator displaceably supported on a substrate and detect an external force related to acceleration, angular velocity, pressure and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、基板上に変位可能に支持され
た振動子を備え、加速度、角速度、圧力などに関係した
外力を検出するセンサ装置及びセンサ素子はよく知られ
ている。そして、この種の装置における異常の診断にお
いては、例えば特開平９−２３６４３６号公報に示され
ているように、振動子を強制的に振動させるとともに同
振動をモニタすることにより、振動子と基板との間のゴ
ミの侵入などにより振動子の振動が阻害されているかを
否かを判定するようにしたものは知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, a sensor device and a sensor element which include an oscillator displaceably supported on a substrate and detect an external force related to acceleration, angular velocity, pressure and the like are well known. When diagnosing an abnormality in this type of device, the vibrator and the substrate are forcibly vibrated and the vibration is monitored as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-236436. It is known to determine whether or not the vibration of the vibrator is hindered by the intrusion of dust between the and.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来装置において
は、センサ素子上の配線における断線、ショートなどの
異常検出も可能ではあるが、同検出のために振動子を強
制的に振動させる必要があり、診断装置の構成が複雑に
なるという問題がある。In the above-mentioned conventional device, although it is possible to detect an abnormality such as a disconnection or a short circuit in the wiring on the sensor element, it is necessary to forcibly vibrate the vibrator for the detection. However, there is a problem that the configuration of the diagnostic device becomes complicated.
【０００４】[0004]
【発明の概略】本発明は、上記問題に対処するためにな
されたもので、その目的は、センサ素子上の配線におけ
る断線及びショート、電極指の接触及び破損などの異常
を簡単な構成で検出できるようにすることにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and its object is to detect abnormalities such as disconnection and short circuit in wiring on a sensor element, contact and damage of electrode fingers with a simple structure. To be able to do it.
【０００５】 前記目的を達成するために、本発明の構
成上の特徴は、基板上に変位可能に支持された振動子
と、前記基板に固定された第１固定電極指と、前記第１
固定電極指に対向するとともに前記振動子と一体的に変
位する第１可動電極指とからなり、前記振動子の前記基
板に対する変位に応じて変化する静電容量を検出する第
１検出電極部と、前記基板に固定された第２固定電極指
と、前記第２固定電極指に対向するとともに前記振動子
と一体的に変位する第２可動電極指とからなり、前記振
動子の前記基板に対する変位に応じて変化するとともに
前記第１検出電極部によって検出される静電容量とは増
減方向を反対とする静電容量を検出する第２検出電極部
と、前記基板に互いに対向して固定された第３固定電極
指および第４固定電極指からなって前記第１検出電極部
に並列に接続した第１ダミー電極部と、前記基板に互い
に対向して固定された第５固定電極指および第６固定電
極指からなって前記第２検出電極部に並列に接続した第
２ダミー電極部と、前記第１検出電極部と第２検出電極
部を直列に接続して同第１検出電極部および第２検出電
極部の両端に電圧信号を印加するとともに、同第１検出
電極部および第２検出電極部の中点からの信号のレベル
に基づいて異常を判定する異常判定手段とを備えたセン
サ装置にある。 In order to achieve the above-mentioned object, a structural feature of the present invention is that a vibrator that is displaceably supported on a substrate, a first fixed electrode finger fixed to the substrate, and the first fixed electrode finger.
The detecting said comprises a first movable electrode finger of the displacement transducer integrally with the capacitance which changes according to the displacement with respect to the substrate of the vibrator while facing the fixed electrode fingers
1 detection electrode part and a second fixed electrode finger fixed to the substrate
And the vibrator facing the second fixed electrode finger and
And a second movable electrode finger that is integrally displaced with
It changes according to the displacement of the pendulum with respect to the substrate
The capacitance detected by the first detection electrode unit is increased.
Second detection electrode section for detecting electrostatic capacitance in which the decreasing direction is opposite
And a third fixed electrode fixed to the substrate so as to face each other.
The first detection electrode section includes a finger and a fourth fixed electrode finger.
The first dummy electrode portion connected in parallel to the
A fifth fixed electrode finger and a sixth fixed electrode which are fixed to face each other.
A first finger connected in parallel with the second detection electrode section
2 dummy electrode parts, the first detection electrode part and the second detection electrode
Are connected in series to connect the first detection electrode section and the second detection electrode section.
Applying a voltage signal to both ends of the pole and detecting the same first
A sensor provided with abnormality determining means for determining abnormality based on the level of a signal from the midpoint of the electrode portion and the second detection electrode portion.
It is in the service device.
【０００６】 この場合、前記第１検出電極部および第
２検出電極部は、例えば、前記振動子の駆動状態をモニ
タするための駆動モニタ用電極部である。 In this case, the first detection electrode portion and the first detection electrode portion
2 The detection electrode unit monitors the driving state of the vibrator, for example.
This is a drive monitor electrode portion for touching.
【０００７】[0007]
【０００８】 前記のように構成したセンサ装置におい
ては、第１および第２ダミー電極部の静電容量は、振動
子の変位とは無関係に一定に保たれ、この固定の静電容
量が第１および第２検出電極部の振動子の変位に応じた
可変静電容量に加算されるので、第１および第２検出電
極部の見かけ上の静電容量が大きくなる。In the sensor device configured as described above
The capacitance of the first and second dummy electrode portions is kept constant regardless of the displacement of the vibrator, and this fixed capacitance is the displacement of the vibrator of the first and second detection electrode portions. Is added to the variable capacitance according to the above, the apparent capacitance of the first and second detection electrode portions becomes large.
【０００９】 このようなセンサ装置においては、振動
子の変位の検出ダイミナミックレンジを大きくするため
には第１および第２検出電極部の静電容量を大きくする
ことが好ましい。その反面、第１および第２検出電極部
の静電容量を大きくすることは、第１および第２可動電
極指が第１および第２固定電極指に対してそれぞれ変位
する際に第１および第２可動電極指の気体によるダンピ
ングが大きくなることを意味するので、第１および第２
検出電極部の静電容量をあまり大きくすることはできな
い。したがって、この場合には、前記のような基板上の
配線の断線及びショート、第１および第２検出電極部に
おける各電極指の接触及び破損などのセンサ装置の異常
が発生しても、第１および第２検出電極部の静電容量が
小さいために、同静電容量の変化から前記センサ装置の
異常を判定し難いという問題がある。In such a sensor device, it is preferable to increase the capacitance of the first and second detection electrode portions in order to increase the detection dynamic range of the displacement of the vibrator. On the other hand, increasing the electrostatic capacitances of the first and second detection electrode parts is to increase the capacitance of the first and second movable electrode fingers relative to the first and second fixed electrode fingers, respectively . Since it means that the damping of the gas of the second movable electrode finger becomes large, the first and second
The capacitance of the detection electrode portion cannot be increased so much. Therefore, in this case, the disconnection and short wiring substrate such as a, even if an abnormality of the sensor device, such as contact and breakage of the electrode fingers in the first and second detection electrode occurs, first Further, since the capacitance of the second detection electrode portion is small, there is a problem that it is difficult to determine the abnormality of the sensor device from the change in the capacitance.
【００１０】 これに対して、本発明の構成上の特徴の
ように、第１および第２ダミー電極部を設けて第１およ
び第２検出電極部の見かけ上の静電容量を大きくすれ
ば、前記のような異常に伴う第１および第２検出電極部
の静電容量の変化が大きくなり、異常判定手段は同異常
を第１および第２検出電極部の中間の電圧信号のレベル
に基づいて判定し易くなる。また、この場合、第１およ
び第２ダミー電極部は基板に固定された各一対の固定電
極指によって構成されており、振動子の変位とは無関係
であるので、第１および第２可動電極指の気体によるダ
ンピングが大きくなることもない。その結果、前記本発
明の構成上の特徴によれば、振動子の変位に悪影響を与
えることなく、基板上の配線の断線及びショート、第１
および第２検出電極部における各電極指の接触及び破損
などのセンサ装置の異常を的確かつ簡単に判定できるよ
うになる。[0010] In contrast, as in the characteristics of the structure Naruue of the present invention, first Oyo provided first and second dummy electrode portions
If the apparent capacitances of the first and second detection electrode portions are increased, the change in the capacitances of the first and second detection electrode portions due to the abnormality as described above becomes large, and the abnormality determination means determines the same abnormality. The determination is facilitated based on the level of the voltage signal between the first and second detection electrode portions . Also, in this case, the first and
Second dummy electrode portions beauty is constituted by each pair of fixed conductive <br/> Gokuyubi fixed to the substrate, because it is independent of the displacement of the vibrator, the first and second gases movable electrode fingers The damping due to will not increase. As a result, according to the structural feature of the present invention, disconnection and short circuit of the wiring on the substrate can be achieved without adversely affecting the displacement of the vibrator .
Further, it becomes possible to accurately and easily determine abnormality of the sensor device such as contact and breakage of each electrode finger in the second detection electrode portion.
【００１１】 さらに、本発明の他の構成上の特徴は、
上記振動子、第１および第２検出電極部、ならびに第１
および第２ダミー電極部を備えたセンサ素子にもある。
これによれば、上記のような異常判定手段に同センサ素
子を接続することにより、上記と同様に、基板上の配線
の断線及びショート、検出電極部における各電極指の接
触及び破損などのセンサ装置の異常を的確かつ簡単に判
定できるようになる。Further, another structural feature of the present invention is that
The vibrator , the first and second detection electrode portions , and the first
And there is also a sensor element having a second dummy electrode portion.
According to this, by connecting the same sensor element to the abnormality determination means as described above, a sensor for disconnection and short circuit of the wiring on the substrate, contact and damage of each electrode finger in the detection electrode portion, etc., similarly to the above. This makes it possible to accurately and easily determine device abnormalities.
【００１２】[0012]
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて説明すると、図１は同実施形態に係り角速度を
検出するための半導体で構成したセンサ素子の平面図で
あり、図２は同素子の各部の断面図である。なお、図１
及び図２においては、基板１０上面との間に隙間のある
部材と隙間のない部材、すなわち基板１０に固定された
部材と基板１０に対して変位可能な部材とで模様を異な
らせて示している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a sensor element composed of a semiconductor for detecting an angular velocity according to the embodiment. 2 is a sectional view of each part of the same element. Note that FIG.
In FIG. 2, members having a gap with the upper surface of the substrate 10 and members having no gap, that is, a member fixed to the substrate 10 and a member displaceable with respect to the substrate 10 are shown with different patterns. There is.
【００１４】このセンサ素子は、シリコンで方形状に形
成された基板１０上に、振動子２０、一対のメインフレ
ーム３０−１，３０−２及び一対のサブフレーム３０−
３，３０−４をその上面から所定距離だけ隔てた水平面
内に延設させている。これらの振動子２０及び各フレー
ム３０−１〜３０−４は、基板１０上に振動可能に支持
された振動部を構成する。This sensor element includes a vibrator 20, a pair of main frames 30-1 and 30-2, and a pair of sub-frames 30- on a substrate 10 formed in a rectangular shape with silicon.
3, 30-4 extend in a horizontal plane separated from the upper surface by a predetermined distance. The vibrator 20 and each of the frames 30-1 to 30-4 form a vibrating portion that is vibratably supported on the substrate 10.
【００１５】振動子２０は、Ｘ軸方向に振動している状
態で、Ｘ，Ｙ両軸に直交するＺ軸回りの角速度によって
同角速度の大きさに比例した振幅でＹ軸方向に振動する
もので、中央部に設けられて適当な質量を有するととも
にＸ軸及びＹ軸を各辺の延設方向とする方形状のマス部
２１と、同マス部２１の各対角位置からＸ軸方向に延設
された４つのアーム部２２−１〜２２−４とからなるほ
ぼＨ型に形成されている。マス部２１、アーム部２２−
１〜２２−４などの幅広の部分には、製造上の便宜のた
めに複数の方形状の貫通孔（図示しない）が設けられて
いる。The vibrator 20 vibrates in the Y-axis direction with an amplitude proportional to the magnitude of the angular velocity about the Z-axis orthogonal to both the X and Y axes, while vibrating in the X-axis direction. Then, a square mass portion 21 provided in the central portion and having an appropriate mass and having the X-axis and the Y-axis as the extending direction of each side, and from each diagonal position of the same mass portion 21 in the X-axis direction. It is formed in an approximately H shape, which is composed of four extended arm portions 22-1 to 22-4. Mass part 21, arm part 22-
A plurality of rectangular through holes (not shown) are provided in the wide portion such as 1 to 22-4 for the convenience of manufacturing.
【００１６】メインフレーム３０−１，３０−２は、振
動子２０をＸ軸方向に振動させるもので、振動子２０の
アーム部２２−１〜２２−４のＹ軸方向外側位置にてＸ
軸方向にそれぞれ延設された幅広の長尺部３１−１，３
１−２と、両長尺部３１−１，３１−２の両端にてそれ
らの両側にそれぞれＹ軸方向に短く延設された幅広の終
端部３２−１〜３２−４とからなるほぼＩ型にそれぞれ
形成されている。サブフレーム３０−３，３０−４も、
幅広に構成されていて、長尺部３１−１，３１−２の各
外側にてＸ軸方向にそれぞれ延設されている。これらの
メインフレーム３０−１，３０−２及びサブフレーム３
０−３，３０−４においても、前記振動子２０の場合と
同様な貫通孔（図示しない）が設けられている。The main frames 30-1 and 30-2 are for vibrating the vibrator 20 in the X-axis direction, and are arranged at X-axis outside positions of the arm portions 22-1 to 22-4 of the vibrator 20.
Wide elongated portions 31-1 and 3 respectively extended in the axial direction
1-2 and wide end portions 32-1 to 32-4, which are respectively provided at both ends of both of the long portions 31-1 and 31-2 and are shortly extended in the Y-axis direction on both sides thereof, respectively. Each is formed in a mold. Subframes 30-3 and 30-4 are also
It is configured to be wide and extends in the X-axis direction on the outside of each of the long portions 31-1 and 31-2. These mainframes 30-1, 30-2 and subframe 3
Also in 0-3 and 30-4, through holes (not shown) similar to the case of the vibrator 20 are provided.
【００１７】メインフレーム３０−１，３０−２は、梁
３３−１〜３３−４により振動子２０に連結されてい
る。梁３３−１〜３３−４も、基板１０上面から所定距
離だけ隔てた水平面内にてＸ軸方向に延設されており、
各一端は振動子２０のアーム部２２−１〜２２−４の根
元付近にそれぞれ接続され、各他端はメインフレーム３
０−１，３０−２の各終端部３２−１〜３２−４にそれ
ぞれ接続されている。また、梁３３−１〜３３−４は、
振動子２０のアーム部２２−１〜２２−４、メインフレ
ーム３０−１，３０−２の長尺部３１−１，３１−２及
び終端部３２−１〜３２−４の幅より細く構成されてい
る。これにより、メインフレーム３０−１，３０−２か
ら振動子２０へＹ軸方向の振動が伝達され難くかつＸ軸
方向の振動が効率よく伝達されるようになるとともに、
振動子２０がメインフレーム３０−１，３０−２に対し
Ｘ軸方向に比べてＹ軸方向に振動し易くなっている。す
なわち、梁３３−１〜３３−４は、振動子２０を、基板
１０、メインフレーム３０−１，３０−２及びサブフレ
ーム３０−３，３０−４に対してＹ軸方向に振動可能に
支持する機能を有する。The main frames 30-1 and 30-2 are connected to the vibrator 20 by beams 33-1 to 33-4. The beams 33-1 to 33-4 are also extended in the X-axis direction in a horizontal plane separated from the upper surface of the substrate 10 by a predetermined distance.
One end of each is connected to the vicinity of the base of the arm portions 22-1 to 22-4 of the vibrator 20, and the other end is connected to the main frame 3
0-1 and 30-2 are respectively connected to the end portions 32-1 to 32-4. Further, the beams 33-1 to 33-4 are
The width is smaller than the widths of the arm portions 22-1 to 22-4 of the vibrator 20, the long portions 31-1 and 31-2 of the main frames 30-1 and 30-2, and the end portions 32-1 to 32-4. ing. As a result, it becomes difficult for the vibrations in the Y-axis direction to be transmitted from the main frames 30-1 and 30-2 to the vibrator 20, and the vibrations in the X-axis direction can be efficiently transmitted.
The vibrator 20 is more likely to vibrate in the Y-axis direction than in the X-axis direction with respect to the main frames 30-1 and 30-2. That is, the beams 33-1 to 33-4 support the vibrator 20 so that it can vibrate in the Y-axis direction with respect to the substrate 10, the main frames 30-1 and 30-2, and the subframes 30-3 and 30-4. Have the function to
【００１８】メインフレーム３０−１は、アンカ４１−
１，４１−２、梁４２−１，４２−２、サブフレーム３
０−３及び梁４３−１，４３−２を介し、基板１０に対
して振動可能に支持されている。アンカ４１−１，４１
−２は、図２(Ａ)に示すように、メインフレーム３０−
１の長尺部３１−１の各外側位置にて、基板１０の上面
に固着されている。アンカ４１−１，４１−２には梁４
２−１，４２−２の各一端がそれぞれ接続されるととも
に、同梁４２−１，４２−２はアンカ４１−１，４１−
２からそれぞれＹ軸方向外側に延設されている。梁４２
−１，４２−２の各先端はサブフレーム３０−３の内側
端にそれぞれ接続されており、サブフレーム３０−３に
は、同フレーム３０−３のＹ軸方向内側に延設された梁
４３−１，４３−２の各一端がそれぞれ接続されてい
る。梁４３−１，４３−２の各他端はメインフレーム３
０−１の長尺部３１−１の外側端にそれぞれ接続されて
いる。梁４２−１，４２−２，４３−１，４３−２は、
振動子２０、メインフレーム３０−１，３０−２及びサ
ブフレーム３０−３，３０−４と同様に、基板１０から
所定距離だけ上方に浮いて設けられており、梁３３−
１，３３−２と同様に狭い幅に構成されている。The main frame 30-1 includes an anchor 41-
1, 41-2, beams 42-1 and 42-2, subframe 3
It is oscillatably supported with respect to the substrate 10 via 0-3 and the beams 43-1 and 43-2. Anchors 41-1 and 41
2 is a main frame 30-, as shown in FIG.
It is fixed to the upper surface of the substrate 10 at each outer position of the first elongated portion 31-1. Beams 4 are attached to the anchors 41-1 and 41-2.
2-1 and 42-2 are connected to respective one ends, and the beams 42-1 and 42-2 are anchors 41-1 and 41-.
2 extend outward in the Y-axis direction. Beam 42
The tip ends of -1, 42-2 are respectively connected to the inner ends of the sub-frame 30-3, and the sub-frame 30-3 has a beam 43 extending inward in the Y-axis direction of the same frame 30-3. One ends of -1, 43-2 are respectively connected. The other end of each of the beams 43-1 and 43-2 is the main frame 3
0-1 is connected to the outer ends of the long portions 31-1. The beams 42-1, 42-2, 43-1 and 43-2 are
Like the vibrator 20, the main frames 30-1 and 30-2, and the sub-frames 30-3 and 30-4, they are provided so as to float above the substrate 10 by a predetermined distance, and the beams 33-
It is configured to have a narrow width similarly to 1, 33-2.
【００１９】メインフレーム３０−２は、アンカ４１−
３，４１−４、梁４２−３，４２−４、サブフレーム３
０−４及び梁４３−３，４３−４を介し、基板１０に対
して振動可能に支持されている。これらのアンカ４１−
３，４１−４、梁４２−３，４２−４、サブフレーム３
０−４及び梁４３−３，４３−４は、アンカ４１−１，
４１−２、梁４２−１，４２−２、サブフレーム３０−
３及び梁４３−１，４３−２とマス部２１の中心を通る
Ｙ軸方向の中心線に対して対称かつそれぞれ同様に構成
されている。これらの構成により、メインフレーム３０
−１，３０−２は、基板１０に対しＸ軸方向に振動し易
くかつＹ軸方向に振動し難く支持されている。すなわ
ち、梁４２−１〜４２−４，４３−１〜４３−４は、メ
インフレーム３０−１，３０−２、サブフレーム３０−
３，３０−４及び振動子２０を基板１０に対してＸ軸方
向に振動可能に支持する機能を有する。The main frame 30-2 is an anchor 41-
3, 41-4, beams 42-3, 42-4, subframe 3
It is oscillatably supported with respect to the substrate 10 via 0-4 and the beams 43-3 and 43-4. These anchors 41-
3, 41-4, beams 42-3, 42-4, subframe 3
0-4 and the beams 43-3 and 43-4 are anchors 41-1 and
41-2, beams 42-1 and 42-2, subframe 30-
3 and the beams 43-1 and 43-2 are symmetrical with respect to the center line in the Y-axis direction passing through the center of the mass portion 21 and are similarly configured. With these configurations, the mainframe 30
-1, 30-2 are supported on the substrate 10 so that they easily vibrate in the X-axis direction and hardly vibrate in the Y-axis direction. That is, the beams 42-1 to 42-4 and 43-1 to 43-4 are the main frames 30-1 and 30-2 and the sub frame 30-.
3, 30-4 and the oscillator 20 have a function of supporting the substrate 10 so as to be capable of vibrating in the X-axis direction.
【００２０】また、基板１０上には、メインフレーム３
０−１，３０−２を基板１０に対してＸ軸方向に駆動す
るための駆動電極部５１−１〜５１−４と、前記メイン
フレーム３０−１，３０−２の基板１０に対するＸ軸方
向の駆動をモニタするための駆動モニタ電極部５２−１
〜５２−４と、振動子２０の基板１０に対するＹ軸方向
の振動を検出するための角速度検出電極部５３−１〜５
３−４とが設けられている。Further, on the substrate 10, the main frame 3
Drive electrode units 51-1 to 51-4 for driving 0-1 and 30-2 in the X-axis direction with respect to the substrate 10, and the X-axis direction with respect to the substrate 10 of the main frames 30-1 and 30-2. Drive electrode section 52-1 for monitoring the drive of the
52 to 52-4, and angular velocity detection electrode units 53-1 to 5-5 for detecting the vibration of the vibrator 20 with respect to the substrate 10 in the Y-axis direction.
3-4 and are provided.
【００２１】駆動電極部５１−１〜５１−４は、メイン
フレーム３０−１，３０−２の終端部３２−１〜３２−
４の各Ｘ軸方向外側位置にて同終端部３２−１〜３２−
４に向けてＸ軸方向に延設した複数の電極指を有する櫛
歯状電極５１ａ１〜５１ａ４をそれぞれ備えている。各
櫛歯状電極５１ａ１〜５１ａ４は、図２(Ｂ)に示すよう
に、それぞれ一体的に形成されて基板１０の上面に固着
されている。櫛歯状電極５１ａ１，５１ａ３は、外部回
路に接続するために基板１０上に固着した共通のパッド
部５１ｂ１に接続されている。櫛歯状電極５１ａ２，５
１ａ４は、外部回路に接続するために基板１０上に固着
した共通のパッド部５１ｂ２に接続されている。各パッ
ド部５１ｂ１，５１ｂ２上面には、導電金属（例えばア
ルミニウム）で形成された電極パッド５１ｃ１，５１ｃ
２がそれぞれ設けられている。The drive electrode portions 51-1 to 51-4 are the end portions 32-1 to 32 of the main frames 30-1 and 30-2.
4 at the outer side positions in the X-axis direction at the same end portions 32-1 to 32-
4 are provided with comb-tooth-shaped electrodes 51a1 to 51a4 each having a plurality of electrode fingers extending in the X-axis direction. As shown in FIG. 2B, the comb-teeth electrodes 51a1 to 51a4 are integrally formed and fixed to the upper surface of the substrate 10. The comb-shaped electrodes 51a1 and 51a3 are connected to a common pad portion 51b1 fixed on the substrate 10 for connecting to an external circuit. Comb-shaped electrodes 51a2, 5
1a4 is connected to a common pad portion 51b2 fixed on the substrate 10 for connecting to an external circuit. Electrode pads 51c1 and 51c made of a conductive metal (for example, aluminum) are formed on the upper surfaces of the pad portions 51b1 and 51b2.
2 are provided respectively.
【００２２】終端部３２−１〜３２−４には、Ｘ軸方向
外側に向けて延設した複数の電極指からなる櫛歯状電極
３２ａ１〜３２ａ４が櫛歯状電極５１ａ１〜５１ａ４に
対向してそれぞれ設けられている。櫛歯状電極３２ａ１
〜３２ａ４は、終端部３２−１〜３２−４と一体的に形
成されて基板１０の上面から所定距離だけ浮かして設け
られており、同電極３２ａ１〜３２ａ４の各電極指は櫛
歯状電極５１ａ１〜５１ａ４の各隣合う電極指の幅方向
中心位置に侵入して同隣合う電極指に対向している。At the end portions 32-1 to 32-4, comb-tooth-shaped electrodes 32a1 to 32a4 made of a plurality of electrode fingers extending outward in the X-axis direction are opposed to the comb-tooth-shaped electrodes 51a1 to 51a4. Each is provided. Comb-shaped electrode 32a1
To 32a4 are integrally formed with the terminal ends 32-1 to 32-4 and are provided so as to be floated from the upper surface of the substrate 10 by a predetermined distance, and the electrode fingers of the electrodes 32a1 to 32a4 are comb-shaped electrodes 51a1. Each of 51a4 to 51a4 enters the center position of the adjacent electrode finger in the width direction and faces the adjacent electrode finger.
【００２３】駆動モニタ電極部５２−１〜５２−４は、
メインフレーム３０−１，３０−２の終端部３２−１〜
３２−４の各Ｘ軸方向内側位置にて同終端部３２−１〜
３２−４に向けてＸ軸方向に延設した複数の電極指を有
する櫛歯状電極５２ａ１〜５２ａ４をそれぞれ備えてい
る。各櫛歯状電極５２ａ１〜５２ａ４は、図２(Ｂ)及び
図２(Ｃ)に示すように、基板１０の上面に固着されてい
る。櫛歯状電極５２ａ１，５２ａ３は、外部回路に接続
するために基板１０上に固着した共通のパッド部５２ｂ
１に接続されている。櫛歯状電極５２ａ２，５２ａ４
は、外部回路に接続するために基板１０上に固着した共
通のパッド部５２ｂ２に接続されている。各パッド部５
２ｂ１，５２ｂ２上面には、導電金属（例えばアルミニ
ウム）で形成された電極パッド５２ｃ１，５２ｃ２がそ
れぞれ設けられている。The drive monitor electrode sections 52-1 to 52-4 are
End portions 32-1 of the main frames 30-1 and 30-2
32-4 at the inner position of each of the X-axis directions of 32-4.
32-4 includes comb-tooth-shaped electrodes 52a1 to 52a4 each having a plurality of electrode fingers extending in the X-axis direction toward 32-4. The comb-teeth electrodes 52a1 to 52a4 are fixed to the upper surface of the substrate 10 as shown in FIGS. 2 (B) and 2 (C). The comb-teeth electrodes 52a1 and 52a3 are common pad portions 52b fixed on the substrate 10 so as to be connected to an external circuit.
Connected to 1. Comb-shaped electrodes 52a2, 52a4
Are connected to a common pad portion 52b2 fixed on the substrate 10 for connection to an external circuit. Each pad part 5
Electrode pads 52c1 and 52c2 made of a conductive metal (for example, aluminum) are provided on the upper surfaces of 2b1 and 52b2, respectively.
【００２４】終端部３２−１〜３２−４には、Ｘ軸方向
内側に向けて延設した複数の電極指からなる櫛歯状電極
３２ｂ１〜３２ｂ４が櫛歯状電極５２ａ１〜５２ａ４に
対向してそれぞれ設けられている。櫛歯状電極３２ｂ１
〜３２ｂ４は、終端部３２−１〜３２−４と一体的に形
成されて基板１０の上面から所定距離だけ浮かして設け
られており、同電極３２ｂ１〜３２ｂ４の各電極指は櫛
歯状電極５２ａ１〜５２ａ４の各隣合う電極指の幅方向
中心位置に侵入して同隣合う電極指に対向している。At the end portions 32-1 to 32-4, comb-teeth electrodes 32b1 to 32b4 made up of a plurality of electrode fingers extending inward in the X-axis direction are opposed to the comb-teeth electrodes 52a1 to 52a4. Each is provided. Comb-shaped electrode 32b1
To 32b4 are integrally formed with the terminal end portions 32-1 to 32-4 and are provided so as to be floated from the upper surface of the substrate 10 by a predetermined distance, and each electrode finger of the electrodes 32b1 to 32b4 has a comb-shaped electrode 52a1. Each of the electrodes 52a4 to 52a4 enters the center position of the adjacent electrode finger in the width direction and faces the adjacent electrode finger.
【００２５】角速度検出電極部５３−１〜５３−４は、
マス部２１の各外側位置にてＸ軸方向内外両側に延設さ
れた複数の電極指を有する櫛歯状電極５３ａ１〜５３ａ
４をそれぞれ備えている。各櫛歯状電極５３ａ１〜５３
ａ４は、図２(Ｄ)に示すように、同電極５３ａ１〜５３
ａ４に接続されたパッド部５３ｂ１〜５３ｂ４と共にそ
れぞれ一体的に形成されて基板１０の上面に固着されて
おり、パッド部５３ｂ１〜５３ｂ４の上面には、導電金
属（例えばアルミニウム）で形成された電極パッド５３
ｃ１〜５３ｃ４がそれぞれ設けられている。The angular velocity detecting electrode portions 53-1 to 53-4 are
Comb-tooth-shaped electrodes 53a1 to 53a having a plurality of electrode fingers extending inside and outside in the X-axis direction at each outside position of the mass portion 21.
Each has four. Each comb-shaped electrode 53a1 to 53
a4 is, as shown in FIG. 2D, the electrodes 53a1 to 53a1.
The pad portions 53b1 to 53b4 connected to a4 are integrally formed and fixed to the upper surface of the substrate 10. The upper surface of the pad portions 53b1 to 53b4 is an electrode pad formed of a conductive metal (for example, aluminum). 53
c1 to 53c4 are provided respectively.
【００２６】振動子２０のマス部２１には、Ｘ軸方向外
側に向けて延設した複数の電極指からなる櫛歯状電極２
１ａ１〜２１ａ４が櫛歯状電極５３ａ１〜５３ａ４の各
一方に対向してそれぞれ設けられている。振動子２０の
アーム部２２−１〜２２−４の中間部にも、Ｘ軸方向内
側に向けて延設した複数の電極指からなる櫛歯状電極２
２ａ１〜２２ａ４が櫛歯状電極５３ａ１〜５３ａ４の各
他方に対向してそれぞれ設けられている。櫛歯状電極２
１ａ１〜２１ａ４，２２ａ１〜２２ａ４は、マス部２１
及びアーム部２２−１〜２２−４と一体的に形成されて
基板１０の上面から所定距離だけ浮かして設けられてお
り、同電極２１ａ１〜２１ａ４，２２ａ１〜２２ａ４の
各電極指は櫛歯状電極５３ａ１〜５３ａ４の各隣合う電
極指間に侵入して同隣合う電極指に対向している。この
場合、櫛歯状電極２１ａ１〜２１ａ４，２２ａ１〜２２
ａ４の各電極指は櫛歯状電極５３ａ１〜５３ａ４の隣合
う各電極指の幅方向中心位置から一方にずれて設けられ
ている。In the mass portion 21 of the vibrator 20, the comb-teeth-shaped electrode 2 composed of a plurality of electrode fingers extending outward in the X-axis direction is formed.
1a1 to 21a4 are provided to face one of the comb-teeth electrodes 53a1 to 53a4, respectively. The comb-teeth-shaped electrode 2 including a plurality of electrode fingers extending inward in the X-axis direction is also provided in the middle of the arms 22-1 to 22-4 of the vibrator 20.
2a1 to 22a4 are provided to face the other of the comb-teeth electrodes 53a1 to 53a4, respectively. Comb-shaped electrode 2
1a1 to 21a4 and 22a1 to 22a4 are mass portions 21
And the arm portions 22-1 to 22-4 are integrally formed and are provided so as to be floated from the upper surface of the substrate 10 by a predetermined distance. The electrode fingers of the electrodes 21a1 to 21a4 and 22a1 to 22a4 are comb-shaped electrodes. The electrodes 53a1 to 53a4 enter between the adjacent electrode fingers and face the adjacent electrode fingers. In this case, the comb-shaped electrodes 21a1 to 21a4 and 22a1 to 22
Each electrode finger a4 is provided so as to be offset from the center position in the width direction of each adjacent electrode finger of the comb-shaped electrodes 53a1 to 53a4.
【００２７】また、基板１０上には、振動子２０に梁３
３−３，３３−４、メインフレーム３０−２、梁４３−
３，４３−４、サブフレーム３０−４、梁４２−３及び
アンカ４１−３を介して電気的に接続されたパッド部２
０ａが設けられている。パッド部２０ａは、アンカ４１
−３と一体的に形成されて基板１０の上面に固着されて
おり、パッド部２０ａの上面には、導電金属（例えばア
ルミニウム）で形成された電極パッド２０ｂが設けられ
ている。On the substrate 10, the vibrator 20 and the beam 3 are provided.
3-3, 33-4, main frame 30-2, beam 43-
3, 43-4, the sub-frame 30-4, the beam 42-3, and the pad portion 2 electrically connected via the anchor 41-3.
0a is provided. The pad portion 20a is an anchor 41.
-3 is integrally formed and fixed to the upper surface of the substrate 10, and an electrode pad 20b made of a conductive metal (for example, aluminum) is provided on the upper surface of the pad portion 20a.
【００２８】さらに、基板１０上には、駆動モニタ電極
部５２−１，５２−３と電気的に並列接続されたダミー
電極部５４−１が設けられているとともに、駆動モニタ
電極部５２−２，５２−４と電気的に並列接続されたダ
ミー電極部５４−２が設けられている。ダミー電極部５
４−１は、駆動モニタ電極部５２−３のＹ方向外側位置
にてＸ軸方向外側に延設された複数の電極指を有する櫛
歯状電極５４ａ１を備えているとともに、同櫛歯状電極
５４ａ１に対向するようにＸ軸方向に延設された複数の
電極指を有する櫛歯状電極５４ａ２を備えている。各櫛
歯状電極５４ａ１，５４ａ２は、図２(Ｅ)に示すよう
に、基板１０の上面に固着されている。ダミー電極部５
４−２は、駆動モニタ電極部５２−４のＹ方向外側位置
にてＸ軸方向外側に延設された複数の電極指を有する櫛
歯状電極５４ｂ１を備えているとともに、同櫛歯状電極
５４ｂ１に対向するようにＸ軸方向に延設された複数の
電極指を有する櫛歯状電極５４ｂ２を備えている。各櫛
歯状電極５４ｂ１，５４ｂ２も、基板１０の上面に固着
されている。櫛歯状電極５４ａ１，５４ｂ１はパッド部
２０ｂに接続されており、櫛歯状電極５４ａ２，５４ｂ
２はパッド部５２ｂ１，５２ｂ２にそれぞれ接続されて
いる。Further, a dummy electrode portion 54-1 electrically connected in parallel with the drive monitor electrode portions 52-1 and 52-3 is provided on the substrate 10, and the drive monitor electrode portion 52-2 is provided. , 52-4 and a dummy electrode portion 54-2 electrically connected in parallel with each other. Dummy electrode part 5
4-1 includes a comb-tooth-shaped electrode 54a1 having a plurality of electrode fingers extending outward in the X-axis direction at a position outside the drive monitor electrode portion 52-3 in the Y-direction, and the comb-tooth-shaped electrode 4-1 is also provided. 54a2 is provided with a comb-teeth-shaped electrode 54a2 having a plurality of electrode fingers extending in the X-axis direction so as to face 54a1. The comb-shaped electrodes 54a1 and 54a2 are fixed to the upper surface of the substrate 10, as shown in FIG. Dummy electrode part 5
4-2 includes a comb-tooth-shaped electrode 54b1 having a plurality of electrode fingers extending outward in the X-axis direction at a position outside the drive monitor electrode portion 52-4 in the Y-direction, and the comb-tooth-shaped electrode 54b1. 54b1 is provided with a comb-teeth-shaped electrode 54b2 having a plurality of electrode fingers extending in the X-axis direction so as to face 54b1. The comb-shaped electrodes 54b1 and 54b2 are also fixed to the upper surface of the substrate 10. The comb-teeth-shaped electrodes 54a1 and 54b1 are connected to the pad portion 20b, and the comb-teeth-shaped electrodes 54a2 and 54b.
2 is connected to the pad portions 52b1 and 52b2, respectively.
【００２９】次に、上記構成のセンサ素子の製造方法
を、図２を参照しながら簡単に説明しておく。まず、単
結晶シリコン層Ａの上面上にシリコン酸化膜Ｂを介して
単結晶シリコン層Ｃを設けたＳＯＩ(Silicon−On−Insu
lator)基板を用意し、単結晶シリコン層Ｃにリン、ボロ
ン等の不純物をドーピングして同層Ｃを低抵抗化する。
以下、この層を低抵抗層Ｃという。次に、図１の模様を
付けた部分及び各種電極指部分をレジスト膜にてマスク
して、単結晶シリコン層Ｃを反応性イオンエッチング等
でエッチングして、シリコン酸化膜Ｂ上に、アンカ４１
−１〜４１−４、各種櫛歯状電極５１ａ１〜５１ａ４，
５２ａ１〜５２ａ４，５３ａ１〜５３ａ４，５４ａ１，
５４ａ２，５４ｂ１，５４ｂ２及び各種パッド部２０
ａ，５１ｂ１，５１ｂ２，５２ｂ１，５２ｂ２，５３ｂ
１〜５３ｂ４など（上記に基板１０と固着されていると
して説明した部分）を形成する。Next, a method of manufacturing the sensor element having the above structure will be briefly described with reference to FIG. First, an SOI (Silicon-On-Insu) in which a single crystal silicon layer C is provided on the upper surface of the single crystal silicon layer A via a silicon oxide film B
a substrate, and the single crystal silicon layer C is doped with impurities such as phosphorus and boron to reduce the resistance of the same layer C.
Hereinafter, this layer is referred to as a low resistance layer C. Next, the patterned portion and various electrode finger portions in FIG. 1 are masked with a resist film, and the single crystal silicon layer C is etched by reactive ion etching or the like to form an anchor 41 on the silicon oxide film B.
-1 to 41-4, various comb-shaped electrodes 51a1 to 51a4
52a1 to 52a4, 53a1 to 53a4, 54a1,
54a2, 54b1, 54b2 and various pad parts 20
a, 51b1, 51b2, 52b1, 52b2, 53b
1 to 53b4 and the like (the portion described as being fixed to the substrate 10 above) are formed.
【００３０】次に、前記形成した部分以外の部分に残存
する酸化シリコン膜Ｂをフッ酸水溶液などでエッチング
して除去し、振動子２０、梁３３−１〜３３−４、メイ
ンフレーム３０−１，３０−２、サブフレーム３０−
３，３０−４、梁４２−１〜４２−４，４３−１〜４３
−２及び櫛歯状電極３２ａ１〜３２ａ４，３２ｂ１〜３
２ｂ４，２１ａ１〜２１ａ４，２２ａ１〜２２ａ４（上
記に基板１０から所定距離だけ浮いているとして説明し
た部分）を形成する。Next, the silicon oxide film B remaining on the portion other than the formed portion is removed by etching with a hydrofluoric acid solution or the like, and the vibrator 20, the beams 33-1 to 33-4, the main frame 30-1. , 30-2, subframe 30-
3, 30-4, beams 42-1 to 42-4, 43-1 to 43
-2 and the comb-teeth-shaped electrodes 32a1 to 32a4 and 32b1 to 3
2b4, 21a1 to 21a4, 22a1 to 22a4 (portions described above as floating above the substrate 10 by a predetermined distance) are formed.
【００３１】そして、各種パッド部２０ａ，５１ｂ１，
５１ｂ２，５２ｂ１，５２ｂ２，５３ｂ１〜５３ｂ４上
に、アルミニウム等を蒸着して電極パッド２０ｂ，５１
ｃ１，５１ｃ２，５２ｃ１，５２ｃ２，５３ｃ１〜５３
ｃ４を形成する。したがって、基板１０上に形成された
上述した各部分は基板１０とは絶縁された低抵抗層Ｃで
構成されるとともに、振動子２０、梁３３−１〜３３−
４、メインフレーム３０−１，３０−２、サブフレーム
３０−３，３０−４、梁４２−１〜４２−４，４３−１
〜４３−４及び櫛歯状電極３２ａ１〜３２ａ４，３２ｂ
１〜３２ｂ４，２１ａ１〜２１ａ４，２２ａ１〜２２ａ
４が、基板１０から所定距離だけ浮いて位置するととも
にアンカ４１−１〜４１−４により基板１０に振動可能
に支持された構造となる。The various pad portions 20a, 51b1,
Electrode pads 20b, 51 are formed by evaporating aluminum or the like on 51b2, 52b1, 52b2, 53b1 to 53b4.
c1, 51c2, 52c1, 52c2, 53c1 to 53
c4 is formed. Therefore, each of the above-mentioned portions formed on the substrate 10 is constituted by the low resistance layer C insulated from the substrate 10, the vibrator 20, and the beams 33-1 to 33-33.
4, main frames 30-1, 30-2, sub frames 30-3, 30-4, beams 42-1 to 42-4, 43-1
To 43-4 and comb-teeth-shaped electrodes 32a1 to 32a4 and 32b
1 to 32b4, 21a1 to 21a4, 22a1 to 22a
4 has a structure in which it is positioned above the substrate 10 by a predetermined distance and is oscillatedly supported by the substrate 10 by the anchors 41-1 to 41-4.
【００３２】上記のように構成したセンサ素子を用いて
角速度を検出するための電気回路を接続したセンサ装置
について説明すると、図３は同センサ装置をブロック図
により示している。Explaining a sensor device to which an electric circuit for detecting an angular velocity is connected by using the sensor element configured as described above, FIG. 3 shows the sensor device in a block diagram.
【００３３】駆動電極部５１−１，５１−３に共通の電
極パッド５１ｃ１には、駆動回路６１の出力が直接接続
されている。駆動回路６１の出力は、入力信号を逆相に
反転する反転回路６２を介して駆動電極部５１−２，５
１−４に共通の電極パッド５１ｃ２に接続されている。
駆動回路６１は、振動子２０の共振周波数にほぼ等しい
周波数の駆動信号を発生する駆動信号用発振器、同駆動
信号のレベルを後述する出力回路６７からの駆動モニタ
信号により制御するレベル制御回路などからなり、振動
子２０をその共振周波数にほぼ等しい周波数かつ一定振
幅でＸ軸方向に振動させるための駆動信号を発生する。The output of the drive circuit 61 is directly connected to the electrode pad 51c1 common to the drive electrode portions 51-1 and 51-3. The output of the drive circuit 61 is output to the drive electrode units 51-2, 5 via the inversion circuit 62 which inverts the input signal in the opposite phase
It is connected to the electrode pad 51c2 common to 1-4.
The drive circuit 61 includes a drive signal oscillator for generating a drive signal having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the vibrator 20, a level control circuit for controlling the level of the drive signal by a drive monitor signal from an output circuit 67 described later, and the like. Then, a drive signal for vibrating the vibrator 20 in the X-axis direction with a frequency substantially equal to its resonance frequency and a constant amplitude is generated.
【００３４】駆動モニタ電極部５２−１，５２−３及び
ダミー電極部５４−１に共通の電極パッド５２ｃ１に
は、駆動モニタ用発振器６３の出力が直接接続されてい
る。駆動モニタ用発振器６３の出力は、入力信号を逆相
に反転する反転回路６４を介して駆動モニタ電極部５２
−２，５２−４及びダミー電極部５４−２に共通の電極
パッド５２ｃ２に接続されている。駆動モニタ用発振器
６３は、振動子２０のＸ軸方向の振動を検出すためのも
ので、振動子２０の共振周波数よりも極めて高い周波数
を有する駆動モニタ用高周波信号を発生する。The output of the drive monitor oscillator 63 is directly connected to the electrode pad 52c1 common to the drive monitor electrode sections 52-1 and 52-3 and the dummy electrode section 54-1. The output of the drive monitor oscillator 63 is supplied to the drive monitor electrode section 52 via an inverting circuit 64 that inverts the input signal into a reverse phase.
The electrode pads 52c2 common to the -2, 52-4 and the dummy electrode portion 54-2 are connected. The drive monitor oscillator 63 is for detecting the vibration of the vibrator 20 in the X-axis direction, and generates a drive monitor high-frequency signal having a frequency extremely higher than the resonance frequency of the vibrator 20.
【００３５】角速度検出電極部５３−１の電極パッド５
３ｃ１及び角速度検出電極部５３−２の電極パッド５３
ｃ２には、角速度検出用発振器６５の出力が直接接続さ
れている。角速度検出用発振器６５の出力は、入力信号
を逆相に反転する反転回路６６を介して角速度検出電極
部５３−３の電極パッド５３ｃ３及び角速度検出電極部
５３−４の電極パッド５３ｃ４にそれぞれ接続されてい
る。角速度検出用発振器６５は、振動子２０のＹ軸方向
の振動を検出するためのもので、振動子２０の共振周波
数よりも極めて高くかつ前記駆動モニタ用高周波信号と
は異なる周波数を有する角速度検出用高周波信号を発生
する。Electrode pad 5 of the angular velocity detecting electrode portion 53-1
3c1 and the electrode pad 53 of the angular velocity detection electrode portion 53-2
The output of the angular velocity detecting oscillator 65 is directly connected to c2. The output of the oscillator 65 for angular velocity detection is connected to the electrode pad 53c3 of the angular velocity detection electrode part 53-3 and the electrode pad 53c4 of the angular velocity detection electrode part 53-4 via the inverting circuit 66 that inverts the input signal to the opposite phase. ing. The angular velocity detecting oscillator 65 is for detecting vibration of the vibrator 20 in the Y-axis direction, and is for detecting angular velocity having a frequency extremely higher than the resonance frequency of the vibrator 20 and different from the drive monitoring high-frequency signal. Generates high frequency signals.
【００３６】電極パッド２０ｂには、出力回路７０が接
続されている。出力回路７０は、図４に示すように、チ
ャージアンプ７１を介して電極パッド２０ｂに接続され
た復調回路７２を備えている。復調回路７２は、駆動モ
ニタ用発振器６３からの駆動モニタ用高周波信号及び角
速度検出用発振器６５からの角速度検出用高周波信号も
入力し、両高周波信号を用いて電極パッド２０からの信
号を復調して振動子２０のＸ軸方向の振動を表す駆動モ
ニタ信号及び振動子２０のＹ軸方向の振動を表す角速度
検出信号をそれぞれ出力する。An output circuit 70 is connected to the electrode pad 20b. As shown in FIG. 4, the output circuit 70 includes a demodulation circuit 72 connected to the electrode pad 20b via a charge amplifier 71. The demodulation circuit 72 also inputs the drive monitor high-frequency signal from the drive monitor oscillator 63 and the angular velocity detection high-frequency signal from the angular velocity detection oscillator 65, and demodulates the signal from the electrode pad 20 using both high-frequency signals. A drive monitor signal indicating the vibration of the vibrator 20 in the X-axis direction and an angular velocity detection signal indicating the vibration of the vibrator 20 in the Y-axis direction are output.
【００３７】また、出力回路７０は、復調回路７２から
の駆動モニタ信号を入力する異常判定回路７３を備えて
いる。異常判定回路７３は、コンパレータにより構成さ
れており、駆動モニタ信号のレベル（瞬時値）が所定値
以上になると異常検出信号を出力するものである。The output circuit 70 also includes an abnormality determination circuit 73 to which the drive monitor signal from the demodulation circuit 72 is input. The abnormality determination circuit 73 is composed of a comparator and outputs an abnormality detection signal when the level (instantaneous value) of the drive monitor signal exceeds a predetermined value.
【００３８】なお、図４におけるセンサ素子に関して
は、駆動電極部５１−１〜５１−４を除く各種電極部５
２−１〜５２−２，５３−１〜５３−４，５４−１，５
４−２を等価コンデンサで表している。可変容量コンデ
ンサＣ１は駆動モニタ電極部５２−１，５２−３に対応
して両電極部５２−１，５２−３の合成静電容量を表
し、可変容量コンデンサＣ２は駆動モニタ電極部５２−
２，５２−４に対応して両電極部５２−２，５２−４の
合成静電容量を表している。固定容量コンデンサＣ３，
Ｃ４は、ダミー電極部５４−１，５４−２にそれぞれ対
応して両電極部５４−１，５４−２の各静電容量をそれ
ぞれ表している。可変容量コンデンサＣ５は角速度検出
電極部５３−１，５３−２に対応して両電極部５３−
１，５３−２の合成静電容量を表し、可変容量コンデン
サＣ６は角速度検出電極部５３−３，５３−４に対応し
て両電極部５３−３，５３−４の合成静電容量を表して
いる。また、電極パッド５３ｃ１，５３ｃ２及び電極パ
ッド５３ｃ３，５３ｃ４に関しても共通に示している。Regarding the sensor element in FIG. 4, various electrode parts 5 except the drive electrode parts 51-1 to 51-4 are used.
2-1 to 52-2, 53-1 to 53-4, 54-1, 5
4-2 is represented by an equivalent capacitor. The variable capacitor C1 represents the combined capacitance of the two electrode parts 52-1 and 52-3 corresponding to the drive monitor electrode parts 52-1 and 52-3, and the variable capacitor C2 is the drive monitor electrode part 52-.
2, 52-4 represents the combined capacitance of both electrode portions 52-2, 52-4. Fixed capacitor C3
C4 represents the respective capacitances of the two electrode portions 54-1 and 54-2 corresponding to the dummy electrode portions 54-1 and 54-2, respectively. The variable capacitor C5 corresponds to the angular velocity detecting electrode portions 53-1 and 53-2, and both electrode portions 53-
1, 53-2 represents the combined capacitance, and the variable capacitor C6 represents the combined capacitance of the two electrode parts 53-3 and 53-4 corresponding to the angular velocity detection electrode parts 53-3 and 53-4. ing. The electrode pads 53c1 and 53c2 and the electrode pads 53c3 and 53c4 are also shown in common.
【００３９】次に、上記のように構成した実施形態の動
作を説明する。まず、この実施形態に係るセンサ素子が
正常である場合について説明する。駆動回路６１から電
極パッド５１ｃ１に振動子２０の共振周波数にほぼ等し
い駆動信号が供給されるとともに、同信号を反転回路６
２で反転した信号が電極パッド５１ｃ２に供給される
と、駆動電極部５１−１，５１−３と駆動電極部５１−
２，５１−４との間には前記駆動信号に応じた電圧が印
加される。これにより、振動子２０は、駆動電極部５１
−１〜５１−４の静電引力により、その共振周波数にほ
ぼ等しい周波数でＸ軸方向に振動し始める。Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. First, a case where the sensor element according to this embodiment is normal will be described. The drive circuit 61 supplies a drive signal substantially equal to the resonance frequency of the vibrator 20 to the electrode pad 51c1 and outputs the same signal to the inverting circuit 6
When the signal inverted in 2 is supplied to the electrode pad 51c2, the drive electrode portions 51-1 and 51-3 and the drive electrode portion 51-
A voltage corresponding to the drive signal is applied between the two and 51-4. As a result, the vibrator 20 is driven by the drive electrode portion 51.
Due to the electrostatic attractive forces of -1 to 51-4, vibrations in the X-axis direction start at a frequency substantially equal to the resonance frequency.
【００４０】この振動子２０のＸ軸方向の振動により、
駆動モニタ電極部５２−１〜５２−４の容量が変化す
る。具体的には、振動子２０が基板１０に対して図１，
３にて右方向（又は左方向）に変位すれば、駆動モニタ
電極部５２−１，５２−３の容量が増加（又は減少）す
るとともに、駆動モニタ電極部５２−２，５２−４の容
量が減少（又は増加）する。このことは、図４における
コンデンサＣ１，Ｃ２の各容量が互いに反対方向に変化
することを意味する。一方、駆動モニタ電極部５２−
１，５２−３と駆動モニタ電極部５２−２，５２−４の
両端には、図５(Ａ)(Ｂ)に示すような互いに逆相の高周
波信号が駆動モニタ用発振器６３及び反転回路６４を介
して印加されている。したがって、電極パッド２０ｂか
らは、前記高周波信号を振動子２０のＸ軸方向の振動に
応じて振幅変調した図５(Ｃ)に示すような信号が出力さ
れる。By vibrating the vibrator 20 in the X-axis direction,
The capacities of the drive monitor electrode units 52-1 to 52-4 change. Specifically, the vibrator 20 is shown in FIG.
If it is displaced rightward (or leftward) at 3, the capacitances of the drive monitor electrode portions 52-1 and 52-3 increase (or decrease), and the capacitances of the drive monitor electrode portions 52-2 and 52-4 are increased. Decreases (or increases). This means that the capacitances of the capacitors C1 and C2 in FIG. 4 change in the opposite directions. On the other hand, the drive monitor electrode section 52-
1, 52-3 and the drive monitor electrode portions 52-2, 52-4 are provided with high frequency signals of opposite phases as shown in FIGS. 5A and 5B, the drive monitor oscillator 63 and the inverting circuit 64. Is applied through. Therefore, the electrode pad 20b outputs a signal as shown in FIG. 5C in which the high frequency signal is amplitude-modulated according to the vibration of the vibrator 20 in the X-axis direction.
【００４１】この振幅変調された信号は、チャージアン
プ７１を介して復調回路７２に供給される。復調回路７
２は、駆動モニタ用発振器６３からの駆動モニタ用高周
波信号を用いて前記振幅変調された信号を復調して、図
５(Ｄ)に示すような駆動モニタ信号として出力するの
で、同駆動モニタ信号は振動子２０のＸ軸方向の振動を
表すものとなる。そして、この駆動モニタ信号は駆動回
路６１に供給され、駆動回路６１はこの駆動モニタ信号
に基づいて振動子２０のＹ軸方向の振動の振幅が一定に
なるように駆動信号の振幅を制御するので、振動子２０
のＸ軸方向の振動の振幅は一定に保たれる。The amplitude-modulated signal is supplied to the demodulation circuit 72 via the charge amplifier 71. Demodulation circuit 7
2 demodulates the amplitude-modulated signal using the drive monitor high-frequency signal from the drive monitor oscillator 63 and outputs the demodulated signal as a drive monitor signal as shown in FIG. Represents the vibration of the vibrator 20 in the X-axis direction. Then, the drive monitor signal is supplied to the drive circuit 61, and the drive circuit 61 controls the amplitude of the drive signal based on the drive monitor signal so that the vibration amplitude of the vibrator 20 in the Y-axis direction becomes constant. , Oscillator 20
The amplitude of the vibration in the X-axis direction is kept constant.
【００４２】この状態で、センサ素子にＺ軸回りの角速
度が作用すると、振動子２０はＹ軸方向に前記角速度の
大きさに比例した振幅で振動し始める。これにより、角
速度検出電極部５３−１〜５３−４の容量が前記振動に
応じて変化する。具体的には、振動子２０が図１，３に
て上方向（又は下方向）に変位すれば、角速度検出電極
部５３−３，５３−４の容量が増加（又は減少）すると
ともに、角速度検出電極部５３−１，５３−２の容量が
減少（又は増加）する。このことは、図４におけるコン
デンサＣ５，Ｃ６の各容量が互いに反対方向に変化する
ことを意味する。この場合も、角速度検出電極部５３−
１，５３−２と角速度検出電極部５３−３，５３−４の
両端には、互いに逆相の高周波信号が角速度検出用発振
器６５及び反転回路６６を介して印加されている。した
がって、電極パッド２０ｂからは、前記高周波信号を振
動子２０のＹ軸方向の振動（角速度に比例した振幅の振
動）に応じて振幅変調した信号が出力される。In this state, when an angular velocity around the Z axis acts on the sensor element, the vibrator 20 starts to vibrate in the Y axis direction with an amplitude proportional to the magnitude of the angular velocity. As a result, the capacities of the angular velocity detection electrode units 53-1 to 53-4 change according to the vibration. Specifically, when the vibrator 20 is displaced upward (or downward) in FIGS. 1 and 3, the capacities of the angular velocity detection electrode portions 53-3 and 53-4 increase (or decrease) and the angular velocity increases. The capacitance of the detection electrode units 53-1 and 53-2 decreases (or increases). This means that the capacitances of the capacitors C5 and C6 in FIG. 4 change in opposite directions. Also in this case, the angular velocity detection electrode unit 53-
1, 53-2 and the angular velocity detection electrode portions 53-3, 53-4 are applied with high frequency signals having opposite phases to each other via the angular velocity detection oscillator 65 and the inverting circuit 66. Therefore, the electrode pad 20b outputs a signal obtained by amplitude-modulating the high-frequency signal according to the vibration of the vibrator 20 in the Y-axis direction (vibration having an amplitude proportional to the angular velocity).
【００４３】この振幅変調した信号は、チャージアンプ
７１を介して復調回路７２に供給される。復調回路７２
は、角速度検出用発振器６５からの角速度検出用高周波
信号を用いて前記振幅変調された信号を復調して、角速
度検出信号として出力する。そして、この角速度検出信
号は振動子２０のＹ軸方向の振動すなわちセンサ素子の
Ｚ軸周りの角速度に比例した振幅を有する振動を表して
いるので、前記角速度が検出される。The amplitude-modulated signal is supplied to the demodulation circuit 72 via the charge amplifier 71. Demodulation circuit 72
Uses the high-frequency signal for angular velocity detection from the oscillator 65 for angular velocity detection to demodulate the amplitude-modulated signal and outputs it as an angular velocity detection signal. Since this angular velocity detection signal represents vibration of the vibrator 20 in the Y-axis direction, that is, vibration having an amplitude proportional to the angular velocity of the sensor element about the Z-axis, the angular velocity is detected.
【００４４】次に、基板１０上の一部に異常が発生した
場合、特に駆動モニタ電極部５２−１〜５２−４の櫛歯
状電極３２ｂ１〜３２ｂ４，５２ａ１〜５２ａ４が接触
又は破損したり、前記櫛歯状電極３２ｂ１〜３２ｂ４，
５２ａ１〜５２ａ４に接続された配線が断線又はショー
トしたりするようなセンサ素子に異常が発生した場合に
ついて説明する。Next, when an abnormality occurs in a part of the substrate 10, especially the comb-teeth electrodes 32b1 to 32b4 and 52a1 to 52a4 of the drive monitor electrode portions 52-1 to 52-4 are contacted or damaged, The comb-shaped electrodes 32b1 to 32b4,
A case where an abnormality occurs in the sensor element such that the wirings connected to 52a1 to 52a4 are broken or short-circuited will be described.
【００４５】この場合、駆動電極部５１−１〜５１−
４、駆動モニタ電極部５２−１〜５２−４などの電圧印
加状態、容量などのバランスがくずれたりして、電極パ
ッド２０ｂから出力される信号に異常が現われる。すな
わち、電極パッド２０ｂから出力されるＸ軸方向の振動
を表す信号の振幅が、図５(Ｅ)に示すようにセンサ素子
の正常時に比べて大きくなる。そして、前述の復調回路
７２によって復調された駆動モニタ信号の振幅も、図５
(Ｆ)に示すように直流レベルが変化するので、異常判定
回路７３は、駆動モニタ信号のレベル（瞬時値）が所定
レベル以上すなわちセンサ素子が異常であると判定して
異常検出信号を出力する。In this case, the drive electrode portions 51-1 to 51-
4. The voltage applied state of the drive monitor electrode portions 52-1 to 52-4 and the balance of the capacitance are lost, and an abnormality appears in the signal output from the electrode pad 20b. That is, the amplitude of the signal indicating the vibration in the X-axis direction output from the electrode pad 20b becomes larger than that when the sensor element is normal as shown in FIG. 5 (E). The amplitude of the drive monitor signal demodulated by the demodulation circuit 72 is also shown in FIG.
Since the DC level changes as shown in (F), the abnormality determination circuit 73 determines that the level (instantaneous value) of the drive monitor signal is equal to or higher than a predetermined level, that is, the sensor element is abnormal, and outputs the abnormality detection signal. .
【００４６】上記作動説明からも理解できるように、上
記実施形態によれば、駆動モニタ信号のレベル（瞬時
値）に基づいてセンサ素子の異常を判定する異常判定回
路７３を設けるだけで、センサ素子の異常を判定できる
ようにしたので、同センサ素子の異常を簡単な構成で検
出できるようになる。As can be understood from the above description of the operation, according to the above-described embodiment, the sensor element is provided with the abnormality determination circuit 73 for determining the abnormality of the sensor element based on the level (instantaneous value) of the drive monitor signal. Since the abnormality can be determined, the abnormality of the sensor element can be detected with a simple configuration.
【００４７】また、上記実施形態においては、基板１０
上に固定した櫛歯状電極５４ａ１，５４ａ２からなって
駆動モニタ電極部５２−１，５２−３に電気的に並列接
続したダミー電極部５４−１を設けるとともに、同基板
１０上に固定した櫛歯状電極５４ｂ１，５４ｂ２からな
って駆動モニタ電極部５２−２，５２−４に電気的に並
列接続したダミー電極部５４−２を設けるようにした。
したがって、ダミー電極部５４−１，５４−２の静電容
量は、振動子２０の変位とは無関係に一定に保たれ、こ
の固定の静電容量が駆動モニタ電極部５２−１〜５２−
４の振動子２０の変位に応じた可変静電容量に加算され
るので、同駆動モニタ電極部５２−１〜５２−４の見か
け上の静電容量が大きくなる。図４のコンデンサＣ１〜
Ｃ４の接続状態がこの点をよりよく表している。Further, in the above embodiment, the substrate 10
The comb electrode fixed on the substrate 10 is provided with the dummy electrode portion 54-1 which is composed of the comb-teeth-shaped electrodes 54a1 and 54a2 fixed on the upper side and electrically connected in parallel to the drive monitor electrode portions 52-1 and 52-3. A dummy electrode portion 54-2 composed of the tooth-shaped electrodes 54b1 and 54b2 and electrically connected in parallel to the drive monitor electrode portions 52-2 and 52-4 is provided.
Therefore, the electrostatic capacitances of the dummy electrode portions 54-1 and 54-2 are kept constant regardless of the displacement of the vibrator 20, and the fixed electrostatic capacitances are the drive monitor electrode portions 52-1 to 52-.
No. 4 is added to the variable electrostatic capacity according to the displacement of the vibrator 20, the apparent electrostatic capacity of the drive monitor electrode sections 52-1 to 52-4 becomes large. Capacitor C1 of FIG.
The connection state of C4 better illustrates this point.
【００４８】このように、駆動モニタ電極部５２−１〜
５２−４の見かけ上の静電容量（センサ素子の異常検出
に利用される駆動モニタ電極部５２−１〜５２−４及び
ダミー電極部５４−１，５４−２の静電容量の和）が大
きくなるので、センサ素子の異常が的確に判定されるよ
うになる。また、ダミー電極部５４−１，５４−２は基
板１０に固定されていて、同電極部５４−１，５４−２
の静電容量を大きくしても、振動子２０の基板１０に対
する変位に影響を与えない。その結果、駆動モニタ電極
部５２−１〜５２−４を小型にして静電容量を小さく抑
えることができて、同電極部５２−１〜５２−４の各電
極指３２ｂ１〜３２ｂ４，５２ａ１〜５２間の気体によ
るダンピングを小さく抑えることができるので、振動子
２０の変位に対する悪影響も最小限に抑えることができ
る。特に、駆動電極部５１−１〜５１−４による振動子
２０の基板１０に対するＸ軸方向の振動振幅は大きいの
で、前記振動子２０の変位に対する影響を抑えることは
極めて効果的である。In this way, the drive monitor electrode parts 52-1 to 52-1
The apparent capacitance of 52-4 (the sum of the capacitances of the drive monitor electrode units 52-1 to 52-4 and the dummy electrode units 54-1 and 54-2 used for detecting abnormality of the sensor element) is Since it becomes large, the abnormality of the sensor element can be accurately determined. Further, the dummy electrode portions 54-1 and 54-2 are fixed to the substrate 10, and the dummy electrode portions 54-1 and 54-2 are fixed.
Even if the capacitance is increased, the displacement of the vibrator 20 with respect to the substrate 10 is not affected. As a result, the drive monitor electrode portions 52-1 to 52-4 can be downsized to suppress the electrostatic capacitance, and the electrode fingers 32b1 to 32b4 and 52a1 to 52 of the electrode portions 52-1 to 52-4 can be reduced. Since the damping due to the gas in between can be suppressed to a small level, the adverse effect on the displacement of the vibrator 20 can also be suppressed to a minimum. In particular, since the vibration amplitude of the vibrator 20 in the X-axis direction with respect to the substrate 10 due to the drive electrode portions 51-1 to 51-4 is large, it is extremely effective to suppress the influence on the displacement of the vibrator 20.
【００４９】なお、上記実施形態においては、駆動モニ
タ電極部５２−１〜５２−４により検出される振動子２
０の基板１０に対する変位を表す駆動モニタ信号のみに
基づいてセンサ素子の異常を検出するようにしたが、角
速度検出電極部５３−１〜５３−４に関係したセンサ素
子の異常をより的確に検出するために、角速度検出電極
部５３−１〜５３−４により検出される振動子２０の基
板１０に対するＹ軸方向の振動（変位）を表す角速度検
出信号に対しても本発明は適用されるものである。この
場合、出力回路７０内に復調回路７２からの角速度検出
信号を入力する異常判定回路７３と同様な異常判定回路
を設けるようにして、同異常判定回路が前記角速度検出
信号のレベル（瞬時値）が所定レベル以上であるとき、
センサ素子の異常を判定するようにすればよい。また、
この場合も、角速度検出電極部５３−１〜５３−４の見
かけ上の静電容量を大きくするために、同電極部５３−
１〜５３−４と電気的に並列接続されるとともに、基板
１０に固定された一対の櫛歯状電極かるなるダミー電極
部を設けるようにするとよい。In the above embodiment, the vibrator 2 detected by the drive monitor electrode sections 52-1 to 52-4.
The abnormality of the sensor element is detected only on the basis of the drive monitor signal indicating the displacement of the substrate 10 of 0, but the abnormality of the sensor element related to the angular velocity detection electrode portions 53-1 to 53-4 is detected more accurately. Therefore, the present invention is also applied to the angular velocity detection signal indicating the vibration (displacement) of the vibrator 20 in the Y-axis direction with respect to the substrate 10 detected by the angular velocity detection electrode units 53-1 to 53-4. Is. In this case, an abnormality determination circuit similar to the abnormality determination circuit 73 that inputs the angular velocity detection signal from the demodulation circuit 72 is provided in the output circuit 70, and the abnormality determination circuit causes the level (instantaneous value) of the angular velocity detection signal. Is above a certain level,
The abnormality of the sensor element may be determined. Also,
Also in this case, in order to increase the apparent capacitance of the angular velocity detection electrode portions 53-1 to 53-4,
1 to 53-4 are electrically connected in parallel, and a dummy electrode portion formed of a pair of comb-shaped electrodes fixed to the substrate 10 may be provided.
【００５０】また、この振動子２０の基板１０に対する
変位を表す信号に基づくセンサ素子の異常検出は、基板
１０に固定された固定電極指と、同固定電極指に対向す
るとともに振動子２０と一体的に変位する可動電極指と
からなり、振動子２０の基板１０に対する変位に応じて
静電容量を変化させるものであれば、前記駆動モニタ電
極部５２−１〜５２−４及び角速度検出電極部５３−１
〜５３−４以外の電極部により検出された振動子２０の
基板１０に対する変位を表す検出信号にも適用されるも
のである。例えば、振動子２０のＸ軸方向又はＹ軸方向
の振動を補正するために、振動子２０又はメインフレー
ム３０−１，３０−２の基板１０に対する変位を検出す
るために設けた電極部からの検出信号にも適用できる。
そして、この場合にも、振動子２０の変位を検出するた
めの電極部に、基板１０上にて前記と同様なダミー電極
部を電気的に並列接続するとよい。Further, the abnormality detection of the sensor element based on the signal indicating the displacement of the vibrator 20 with respect to the substrate 10 is performed by fixing the fixed electrode finger fixed to the substrate 10 to the fixed electrode finger and integrally with the vibrator 20. The movable monitor electrode portions 5-2 to 52-4 and the angular velocity detection electrode portion are provided as long as they are composed of movable electrode fingers that are dynamically displaced and change the electrostatic capacitance according to the displacement of the vibrator 20 with respect to the substrate 10. 53-1
It is also applied to the detection signal indicating the displacement of the vibrator 20 with respect to the substrate 10 detected by the electrode part other than the elements 53 to 53-4. For example, in order to correct the vibration of the vibrator 20 in the X-axis direction or the Y-axis direction, an electrode portion provided to detect the displacement of the vibrator 20 or the main frames 30-1 and 30-2 with respect to the substrate 10 is detected. It can also be applied to detection signals.
Also in this case, a dummy electrode portion similar to the above may be electrically connected in parallel to the electrode portion for detecting the displacement of the vibrator 20 on the substrate 10.
【００５１】また、上記実施形態においては、振動子２
０のＹ軸方向の振動を抑えるようにしなかったが、同振
動子２０のＹ軸方向の振動を表す検出信号（角速度を表
す検出信号）をフィードバックして、同振動子２０のＹ
軸方向の振動を抑えるようにしてもよい。そして、この
場合には、角速度検出電極部５３−１〜５３−４によっ
て検出される振動子２０のＹ軸方向の振動の振幅は小さ
くなるが、前記本発明によるセンサ素子の異常検出は、
この場合にも、角速度検出電極部５３−１〜５３−４及
びその他の振動子２０の基板１０に対する変位を検出す
る電極部に対して適用できる。In the above embodiment, the vibrator 2
Although the vibration of 0 in the Y-axis direction was not suppressed, the detection signal indicating the vibration of the same oscillator 20 in the Y-axis direction (the detection signal indicating the angular velocity) was fed back to the Y-direction of the same oscillator 20.
Vibration in the axial direction may be suppressed. In this case, although the amplitude of the vibration of the vibrator 20 in the Y-axis direction detected by the angular velocity detection electrode portions 53-1 to 53-4 becomes small, the abnormality detection of the sensor element according to the present invention is
Also in this case, the invention can be applied to the angular velocity detecting electrode portions 53-1 to 53-4 and other electrode portions that detect the displacement of the vibrator 20 with respect to the substrate 10.
【００５２】さらに、上記実施形態においては、本発明
を角速度を検出するセンサ素子及びセンサ装置に適用し
たが、本発明は、基板１０に固定された固定電極指と、
同固定電極指に対向するとともに振動子２０と一体的に
変位する可動電極指とからなり、振動子２０の基板１０
に対する変位に応じて静電容量を変化させる電極部を有
するセンサ素子であれば、いかなる物理量を検出するセ
ンサ素子にも適用できるものである。例えば、振動子２
０の基板１０に対する変位により、加速度を検出した
り、圧力を検出したりするセンサ素子にも適用できる。Further, although the present invention is applied to the sensor element and the sensor device for detecting the angular velocity in the above-described embodiment, the present invention includes the fixed electrode fingers fixed to the substrate 10.
The substrate 10 of the vibrator 20 includes a movable electrode finger that faces the fixed electrode finger and is displaced integrally with the vibrator 20.
As long as it is a sensor element having an electrode portion that changes its electrostatic capacity according to the displacement with respect to, it can be applied to a sensor element that detects any physical quantity. For example, oscillator 2
It can also be applied to a sensor element that detects acceleration or pressure by a displacement of 0 relative to the substrate 10.
【図１】 本発明の一実施形態に係るセンサ素子の平面
図である。FIG. 1 is a plan view of a sensor element according to an embodiment of the present invention.
【図２】 (Ａ)〜(Ｅ)は図１の各部の断面図である。2 (A) to (E) are cross-sectional views of respective portions of FIG.
【図３】 前記実施形態に係るセンサ素子に電気回路を
接続して構成したセンサ装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a sensor device configured by connecting an electric circuit to the sensor element according to the embodiment.
【図４】 図３の出力回路を詳細に示すセンサ装置のブ
ロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a sensor device showing the output circuit of FIG. 3 in detail.
【図５】 (Ａ)〜(Ｆ)は図３及び図４の各部の波形信号
を示す波形図である。5 (A) to (F) are waveform diagrams showing waveform signals of respective portions of FIGS. 3 and 4. FIG.
１０…基板、２０…振動子、３０−１，３０−２…メイ
ンフレーム、３０−３，３０−４…サブフレーム、３３
−１〜３３−４，４２−１〜４２−４，４３−１〜４３
−４…梁、４１−１〜４１−４，４４−１〜４４−４…
アンカ、５１−１〜５１−４…駆動電極部、５２−１〜
５２−４…駆動モニタ電極部、５３−１〜５３−４…角
速度検出電極部、５４−１，５４−２…ダミー電極部、
６１…駆動回路、６３…駆動モニタ用発振器、６５…角
速度検出用発振器、７０…出力回路、７１…チャージア
ンプ、７２…復調回路、７３…異常判定回路。10 ... Substrate, 20 ... Transducer, 30-1, 30-2 ... Mainframe, 30-3, 30-4 ... Subframe, 33
-1 to 33-4, 42-1 to 42-4, 43-1 to 43
-4 ... Beam, 41-1 to 41-4, 44-1 to 44-4 ...
Anchors, 51-1 to 51-4 ... Driving electrode sections, 52-1 to
52-4 ... Drive monitor electrode section, 53-1 to 53-4 ... Angular velocity detection electrode section, 54-1, 54-2 ... Dummy electrode section,
61 ... Drive circuit, 63 ... Drive monitor oscillator, 65 ... Angular velocity detection oscillator, 70 ... Output circuit, 71 ... Charge amplifier, 72 ... Demodulation circuit, 73 ... Abnormality determination circuit.
フロントページの続き (72)発明者 千田 和身 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 岡山 倫久 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 根木 敬子 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−159877（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−215017（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−207946（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−236436（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−62248（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−136575（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−26532（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 19/56 G01P 9/04 G01P 15/125 H01L 29/84 Continuation of the front page (72) Inventor Kazumi Senda 1 Toyota-cho, Toyota City, Aichi Prefecture, Toyota Motor Corporation (72) Inventor Tomohisa Okayama 1-cho, Toyota City, Aichi Prefecture, Toyota Motor Corporation (72) Inventor Keiko Negi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (56) Reference JP-A-3-159877 (JP, A) JP-A-4-215017 (JP, A) JP-A-6- 207946 (JP, A) JP 9-236436 (JP, A) JP 8-62248 (JP, A) JP 8-136575 (JP, A) JP 10-26532 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01C 19/56 G01P 9/04 G01P 15/125 H01L 29/84
Claims (4)
電極指に対向するとともに前記振動子と一体的に変位す
る第１可動電極指とからなり、前記振動子の前記基板に
対する変位に応じて変化する静電容量を検出する第１検
出電極部と、前記基板に固定された第２固定電極指と、前記第２固定
電極指に対向するとともに前記振動子と一体的に変位す
る第２可動電極指とからなり、前記振動子の前記基板に
対する変位に応じて変化するとともに前記第１検出電極
部によって検出される静電容量とは増減方向を反対とす
る静電容量を検出する第２検出電極部と、 前記基板に互いに対向して固定された第３固定電極指お
よび第４固定電極指からなって前記第１検出電極部に並
列に接続した第１ダミー電極部と、 前記基板に互いに対向して固定された第５固定電極指お
よび第６固定電極指からなって前記第２検出電極部に並
列に接続した第２ダミー電極部と、 前記第１検出電極部と第２検出電極部を直列に接続して
同第１検出電極部および第２検出電極部の両端に電圧信
号を印加するとともに、同第１検出電極部および第２検
出電極部の中点からの信号の レベルに基づいて異常を判
定する異常判定手段とを備えたことを特徴とするセンサ
装置。1. A vibrator movably supported on a substrate, a first fixed electrode finger fixed to the substrate, a first fixed electrode finger facing the first fixed electrode finger, and a displacement integrally with the vibrator. A first movable electrode finger, which detects a capacitance that changes according to the displacement of the vibrator with respect to the substrate; a second fixed electrode finger fixed to the substrate; 2 fixed
Displaces integrally with the vibrator while facing the electrode finger
A second movable electrode finger on the substrate of the vibrator.
And the first detection electrode
The direction of increase and decrease is opposite to the capacitance detected by the
A second detection electrode section for detecting the electrostatic capacity of the second fixed electrode and a third fixed electrode finger fixed to the substrate so as to face each other.
And a fourth fixed electrode finger and arranged in parallel with the first detection electrode section.
The first dummy electrode portion connected to the column and the fifth fixed electrode finger fixed to the substrate so as to face each other.
And a sixth fixed electrode finger and arranged in parallel with the second detection electrode portion.
Connecting the second dummy electrode portion connected to the column, the first detection electrode portion and the second detection electrode portion in series
A voltage signal is applied to both ends of the first detection electrode section and the second detection electrode section.
Signal is applied to the first detection electrode section and the second detection electrode section.
Sensor device characterized by comprising an abnormality judging means for determining abnormality based on the level of the signal from the midpoint of the output electrode portion.
は、前記振動子の駆動状態をモニタするための駆動モニ
タ用電極部である請求項１に記載したセンサ装置。2. The first detection electrode section and the second detection electrode section
Is a drive monitor for monitoring the drive state of the vibrator.
The sensor device according to claim 1, wherein the sensor device is an electrode portion for a battery.
電極指に対向するとともに前記振動子と一体的に変位す
る第１可動電極指とからなり、前記振動子の前記基板に
対する変位に応じて変化する静電容量を検出する第１検
出電極部と、前記基板に固定された第２固定電極指と、前記第２固定
電極指に対向するとともに前記振動子と一体的に変位す
る第２可動電極指とからなり、前記振動子の前記基板に
対する変位に応じて変化するとともに前記第１検出電極
部によって検出される静電容量とは増減方向を反対とす
る静電容量を検出する第２検出電極部と、 前記基板に互いに対向して固定された第３固定電極指お
よび第４固定電極指からなって前記第１検出電極部に並
列に接続した第１ダミー電極部と、 前記基板に互いに対向して固定された第５固定電極指お
よび第６固定電極指からなって前記第２検出電極部に並
列に接続した第２ダミー電極部とを備えた ことを特徴と
するセンサ素子。3. A vibrator which is displaceably supported on a substrate, a first fixed electrode finger fixed to the substrate, and a vibrator which is opposed to the first fixed electrode finger and is integrally displaced with the vibrator. A first movable electrode finger, which detects a capacitance that changes according to the displacement of the vibrator with respect to the substrate; a second fixed electrode finger fixed to the substrate; 2 fixed
Displaces integrally with the vibrator while facing the electrode finger
A second movable electrode finger on the substrate of the vibrator.
And the first detection electrode
The direction of increase and decrease is opposite to the capacitance detected by the
A second detection electrode section for detecting the electrostatic capacity of the second fixed electrode and a third fixed electrode finger fixed to the substrate so as to face each other.
And a fourth fixed electrode finger and arranged in parallel with the first detection electrode section.
The first dummy electrode portion connected to the column and the fifth fixed electrode finger fixed to the substrate so as to face each other.
And a sixth fixed electrode finger and arranged in parallel with the second detection electrode portion.
A sensor element, comprising: a second dummy electrode portion connected to the column .
は、前記振動子の駆動状態をモニタするための駆動モニ
タ用電極部である請求項３に記載したセンサ素子。 4. The first detection electrode section and the second detection electrode section
Is a drive monitor for monitoring the drive state of the vibrator.
The sensor element according to claim 3, wherein the sensor element is an electrode portion for data .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000119553A JP3489534B2 (en) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | Sensor device and sensor element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000119553A JP3489534B2 (en) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | Sensor device and sensor element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001304868A JP2001304868A (en) | 2001-10-31 |
| JP3489534B2 true JP3489534B2 (en) | 2004-01-19 |
Family
ID=18630514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000119553A Expired - Fee Related JP3489534B2 (en) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | Sensor device and sensor element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3489534B2 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004294332A (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Denso Corp | Semiconductor dynamical quantity sensor |
| US7036373B2 (en) * | 2004-06-29 | 2006-05-02 | Honeywell International, Inc. | MEMS gyroscope with horizontally oriented drive electrodes |
| DE102006046772A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Siemens Ag | Rotating rate measuring arrangement, has capacitive units formed by fixed electrodes and by other electrodes that are connected with fixed connection, where exciting voltages are supplied to fixed electrodes of capacitive units |
| JP5135956B2 (en) * | 2007-09-04 | 2013-02-06 | トヨタ自動車株式会社 | Capacitance change detection device |
| JP5390468B2 (en) * | 2010-05-24 | 2014-01-15 | 株式会社デンソー | Angular velocity detector |
| CN103430260B (en) | 2011-03-16 | 2016-03-30 | 富士通株式会社 | There is electronic equipment and the manufacture method thereof of variable-capacitance element |
| WO2013057759A1 (en) | 2011-10-19 | 2013-04-25 | 富士通株式会社 | Electrical device having movable electrode |
-
2000
- 2000-04-20 JP JP2000119553A patent/JP3489534B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001304868A (en) | 2001-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4075022B2 (en) | Angular velocity sensor | |
| JP3489487B2 (en) | Angular velocity detector | |
| KR101166866B1 (en) | Mems gyroscope with horizontally oriented drive electrodes | |
| JP3882973B2 (en) | Angular velocity sensor | |
| JP2000180174A (en) | Angular velocity sensor | |
| JP3882972B2 (en) | Angular velocity sensor | |
| EP1020704A1 (en) | Angular velocity detector | |
| JP3753209B2 (en) | Angular velocity sensor | |
| US8225661B2 (en) | External-force detecting apparatus and method of detecting line break | |
| JP2000046560A (en) | Angular velocity sensor | |
| JP3489534B2 (en) | Sensor device and sensor element | |
| JP2002296038A (en) | Angular velocity sensor | |
| JPH09126783A (en) | Piezoelectric vibration gyroscope | |
| JP3307907B2 (en) | Micro gyroscope | |
| KR100494967B1 (en) | Piezoelectric vibrating gyroscope utilizing an energy-trapping vibration mode | |
| JP2000146590A (en) | Angular velocity sensor | |
| JP2001221637A (en) | Physical quantity detector | |
| JP2000088584A (en) | Angular velocity sensor | |
| JP2000018952A (en) | Angular velocity sensor | |
| JPH08327362A (en) | Vibration type gyro scope | |
| JP2001183139A (en) | Physical quantity detector | |
| JP2001183140A (en) | Vibrator driving mechanism and angular velocity sensor | |
| JP3579878B2 (en) | Drive detection circuit for piezoelectric vibrating gyroscope | |
| JP3736038B2 (en) | Angular velocity detector | |
| JP3830056B2 (en) | Piezoelectric vibration gyro |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081107 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081107 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091107 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |