JP6448793B2 - 3軸memsジャイロ - Google Patents
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Description
Claims (13)
- 基板(1)と、
基板(1)の中間位置に位置し、その中心が原点である環状検出用コンデンサであって、基板に固定される4つの下極パッド、及び前記4つの下極パッドに対向して前記下極パッドの上方に懸架される環状上極パッド(8)を含む環状検出用コンデンサと、
前記環状検出用コンデンサの外側に位置し、y軸に沿って原点の両側に対称に分布され、それぞれのいずれも互いに係合される可動駆動電極(16)および固定駆動電極(4)を含む2組の駆動用コンデンサと、
前記環状検出用コンデンサの外側に位置し、x軸に沿って原点の両側に対称に分布され、それぞれのいずれも互いに係合される可動検出電極(17)および固定検出電極(3)を含む2組の第2検出用コンデンサと、
それぞれ前記可動駆動電極(16)、前記可動検出電極(17)、及び前記環状上極パッド(8)の外縁に接続される連動部と、
を含み、
前記4つの下極パッドは、第1組下極パッド(6a)と第2組下極パッド(6b)とに分けられ、前記第1組下極パッド(6a)は、x軸に沿って原点の両側に対称に分布され、その対応部分の環状上極パッド(8)に係合されて1組の第1検出用コンデンサを構成し、前記第2組下極パッド(6b)は、y軸に沿って原点の両側に対称に分布され、その対応部分の環状上極パッド(8)に係合されてもう1組の第1検出用コンデンサを構成し、前記環状上極パッド(8)は、原点のところで第1固定点(5a)を通じて基板(1)に固定され、
前記駆動用コンデンサは、y軸方向に沿う駆動力を提供し、前記連動部を通じて、前記可動検出電極(17)をy軸方向に沿って直線運動させ且つ前記環状上極パッド(8)を前記第1固定点(5a)周りに回転させるように駆動することと、
前記連動部は長方形の外枠(14)と前記長方形の外枠(14)の内側に位置する第1連動部を含み、
前記長方形の外枠(14)は前記環状検出用コンデンサを取り囲み、前記長方形の外枠(14)は第1連動部を介して前記環状上極パッド(8)の外縁に接続され、
2組の前記駆動用コンデンサは前記長方形の外枠(14)のx軸と平行である両側に対称に分布され、前記可動駆動電極(16)は前記長方形の外枠(14)のx軸と平行である側辺に接続され、
2組の前記第2検出用コンデンサは前記長方形の外枠(14)のy軸と平行である両側に対称に分布され、前記可動検出電極(17)は前記長方形の外枠(14)のy軸と平行である側辺に接続され、
前記駆動用コンデンサは前記長方形の外枠(14)をy軸の方向に沿って直線運動させるように駆動し、y軸の方向に沿って直線運動する長方形の外枠(14)は前記第1連動部を通じて前記環状上極パッド(8)を前記第1固定点(5a)周りに回転させるように駆動することと、
前記第1連動部は、第1連動梁(9)と、2つのレバー梁(10)と、2つの第2連動梁(11)と、第3連動梁(24)とを含み、
前記第1連動梁(9)と前記第2連動梁(11)はいずれもy軸と平行であり、前記レバー梁(10)と第3連動梁(24)はいずれもx軸と平行であり、
2つの前記レバー梁(10)は、一端が開口する方形枠構造を形成するように、それぞれ前記第1連動梁(9)に接続され、前記環状検出用コンデンサは2つのレバー梁(10)の間に位置し、
2つの前記第2連動梁(11)はx軸に対して対称であり、且つ前記レバー梁(10)と前記長方形の外枠(14)との間に位置し、前記第2連動梁(11)の一端は隣接するレバー梁(10)に接続され、他端は前記長方形の外枠(14)に接続され、
前記第3連動梁(24)の一端は前記第1連動梁(9)の中央部に接続され、他端は前記環状上極パッド(8)の外縁に接続されることと、
を特徴とする3軸MEMSジャイロ。 - 前記可動駆動電極(16)と固定駆動電極(4)は櫛状電極であり、前記可動検出電極(17)と固定検出電極(3)は櫛状電極である、ことを特徴とする請求項1に記載の3軸MEMSジャイロ。
- 前記環状上極パッド(8)は円環形状又は方形環状である、ことを特徴とする請求項1に記載の3軸MEMSジャイロ。
- 前記第1組下極パッド(6a)の組内の2つの下極パッドの形状は同一であり、前記第2組下極パッド(6b)の組内の2つの下極パッドの形状は同一である、ことを特徴とする請求項1に記載の3軸MEMSジャイロ。
- 前記第1連動部は更に2つの支持梁(12)を含み、2つの前記支持梁(12)はいずれもy軸と平行であり、2つの前記支持梁(12)は、x軸に対して対称であり、且つ前記方形枠構造と前記環状検出用コンデンサとの間に位置し、一端が隣接するレバー梁(10)に接続され、他端がそれぞれ第3固定点(5c)を通じて前記基板(1)に固定される、
ことを特徴とする請求項1に記載の3軸MEMSジャイロ。 - 前記レバー梁(10)の前記第1連動梁(9)に接続されていない一端は支持端であり、2つの前記レバー梁(10)の支持端はそれぞれ第2固定点(5b)を通じて前記基板(1)に固定され、前記第2連動梁(11)とレバー梁(10)の接続位置はレバー梁(10)の支持端部と、レバー梁(10)及び支持梁(12)の接続点との中間部に位置する、
ことを特徴とする請求項5に記載の3軸MEMSジャイロ。 - 前記第1連動部は更に長方形の内枠(13)と第2連動部とを含み、
前記長方形の内枠(13)は前記長方形の外枠(14)の内側に位置し且つ前記方形枠構造を取り囲み、前記長方形の外枠(14)は第2連動部を通じて前記長方形の内枠(13)に接続され、
前記第2連動梁(11)は前記レバー梁(10)と前記長方形の内枠(13)との間に位置し、前記第2連動梁(11)は前記長方形の内枠(13)を通じて前記長方形の外枠(14)に接続され、
y軸の方向に沿って直線運動する長方形の外枠(14)は第2連動部を通じて前記長方形の内枠(13)をy軸の方向に沿って直線運動させるように駆動する、
ことを特徴とする請求項1に記載の3軸MEMSジャイロ。 - 前記第2連動部はZ型減結合梁(15)であり、前記Z型減結合梁(15)の一端は前記長方形の内枠(13)のy軸と平行である側辺に接続され、他端は前記長方形の外枠(14)のy軸と平行である側辺に接続される、
ことを特徴とする請求項7に記載の3軸MEMSジャイロ。 - 前記連動部は、前記基板に位置する原点を中心とする3層の長方形枠を含み、内側から外側へ順に内枠(131)、前記内枠(131)を取り囲む中間枠(1314)、及び前記中間枠(1314)を取り囲む外枠(141)であり、前記内枠(131)、中間枠(1314)、及び外枠(141)のそれぞれは2つの辺がx軸と平行であり、その他の2つの辺がy軸と平行であり、
2組の前記駆動用コンデンサは、前記外枠(141)のx軸と平行である両側に対称に分布され、前記可動駆動電極(16)は前記外枠(141)のx軸と平行である側辺に接続され、
2組の前記第2検出用コンデンサは、前記外枠(141)のy軸と平行である両側に対称に分布され、前記可動検出電極(17)は前記外枠(141)のy軸と平行である側辺に接続され、
前記外枠(141)と前記中間枠(1314)との間は第1減結合梁(151)を通じて接続され、前記第1減結合梁(151)は前記中間枠(1314)のy軸と平行である両側に設置され、前記中間枠(1314)と前記内枠(131)との間は第2減結合梁(152)を通じて接続され、前記第2減結合梁(152)は前記内枠(131)のx軸と平行である両側に設置され、
前記内枠(131)内に位置する第3連動部は、第1連動梁(9)、2つのレバー梁(10)、2つの第2連動梁(11)、及び第3連動梁(24)を含み、前記第1連動梁(9)と前記第2連動梁(11)はいずれもy軸と平行であり、前記レバー梁(10)と第3連動梁(24)はいずれもx軸と平行であり、2つの前記レバー梁(10)はx軸に対して対称であり、一端が開口する方形枠構造を形成するようにそれぞれ前記第1連動梁(9)に接続され、前記環状検出用コンデンサは2つのレバー梁(10)の間に位置し、2つの前記第2連動梁(11)はx軸に対して対称であり、且つ前記レバー梁(10)と前記内枠(131)との間に位置し、前記第2連動梁(11)の一端は隣接するレバー梁(10)に接続され、他端は前記内枠(131)に接続され、前記第3連動梁(24)の一端は前記第1連動梁(9)の中央部に接続され、他端は前記環状上極パッド(8)の外縁に接続される、
ことを特徴とする請求項1に記載の3軸MEMSジャイロ。 - 前記第1減結合梁(151)は、y軸に対して対称である4つのZ型減結合梁を含み、前記Z型減結合梁(151)の一端は前記中間枠(1314)のy軸と平行である側辺に垂直に接続され、他端は前記外枠(141)のy軸と平行である側辺に垂直に接続され、又は、前記第1減結合梁(151)はy軸に対して対称する4つのL型減結合梁を含み、前記L型減結合梁の一端は前記中間枠(1314)のy軸と平行である側辺に垂直に接続され、他端は前記外枠(141)のx軸と平行である側辺に垂直に接続され、
前記第2減結合梁(152)はx軸に対して対称する4つのZ型減結合梁を含み、前記Z型減結合梁の一端は前記内枠(131)のx軸と平行である側辺に垂直に接続され、他端は前記中間枠(1314)のx軸と平行である側辺に垂直に接続され、又は、前記第2減結合梁(152)はx軸に対して対称する4つのL型減結合梁を含み、前記L型減結合梁の一端は前記内枠(131)のx軸と平行である側辺に垂直に接続され、他端は前記中間枠(1314)のy軸と平行である側辺に垂直に接続される、
ことを特徴とする請求項9に記載の3軸MEMSジャイロ。 - 前記第3連動部は更に2つの支持梁(12)を含み、2つの前記支持梁(12)はいずれもy軸と平行であり、2つの前記支持梁(12)は、x軸に対して対称であり、且つ前記方形枠構造と前記環状検出用コンデンサとの間に位置し、一端が隣接するレバー梁(10)に接続され、他端がそれぞれ第3固定点(5c)を通じて前記基板(1)に固定される、
ことを特徴とする請求項9に記載の3軸MEMSジャイロ。 - 前記レバー梁(10)の前記第1連動梁(9)に接続されていない一端は支持端であり、2つの前記レバー梁(10)の支持端はそれぞれ第2固定点(5b)を通じて前記基板(1)に固定され、前記第2連動梁(11)とレバー梁(10)の接続位置はレバー梁(10)の支持端部と、レバー梁(10)及び支持梁(12)の接続点との中間部に位置する、
ことを特徴とする請求項11に記載の3軸MEMSジャイロ。 - 前記環状検出用コンデンサの環状穴内に位置する支持梁組(18)を更に含み、
前記支持梁組(18)は同心である内円環(19)と外円環(20)、2つの内輪支持梁(21)、2つの内外輪連結梁(22)、及び4つの外輪連結梁(23)を含み、
前記4つの外輪連結梁(23)の一端はそれぞれ外円環(20)に接続され、他端はそれぞれ前記環状上極パッド(8)の内縁に接続され、前記外輪連結梁(23)は2つずつの2組に分けられ、そのうちの1組がx軸に沿って分布され、もう1組がy軸に沿って分布され、
2つの前記内輪支持梁(21)の一端はそれぞれ内円環(19)に接続され、他端は原点のところで前記第1固定点(5a)を通じて前記基板(1)に固定され、
2つの内外輪支持梁(22)の一端はそれぞれ内円環(19)に接続され、他端はそれぞれ外円環(20)に接続され、
前記内輪支持梁(21)はy軸に沿って分布され、前記内外輪支持梁(22)はx軸に沿って分布され、又は、前記内輪支持梁(21)はx軸に沿って分布され、前記内外輪支持梁(22)はy軸に沿って分布される、
ことを特徴とする請求項1〜12の何れか一項に記載の3軸MEMSジャイロ。
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