JPH10132571A - 角速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リングを外周側面で支持することにより、駆動
および検出の引き出し端子を容易に形成することのでき
る角速度センサを提供する。 【解決手段】導電性のリング１０が、圧電作用により歪
む複数個の圧電型支持梁部材１１〜１８によりその外周
側面を支持され、これらの圧電型支持梁部材１１〜１８
の幾つかの部材により、前記リングを圧電的に駆動して
半径方向に振動させ、コリオリ力に基づく前記リングの
振動変位を、前記複数個の圧電型支持梁部材の残りの部
材により圧電的に検出して角速度を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電型、静電型な
どの駆動構造または検出構造を有する機械式のリング型
角速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の角速度センサとして、特開平７−
１２５７５号公報に掲載されているものを図１８および
図１９に示す。この角速度センサは、８個の半円形状の
スポーク６１が外側の導電性リング６２を中心のハブ６
３に連結した構造よるなる。ハブ６３は基板６４に支持
されて、リング６２およびスポーク６１を振動可能に基
板６４から離間している。そして、リング６２の周囲に
は、間隔を置いて複数個の電極６５が配置されている。
この複数個の電極６５のうち、駆動用の電極６５とリン
グ６２との間に電圧を印加して静電力によりリング６２
に半径方向に伸縮する楕円運動を起こさせ、ハブ６３を
中心とした回転に伴うコリオリ力により変形したリング
６２と検出用の電極６５との間に発生する静電容量の変
化を電圧あるいは電流に変換して角速度が検出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
角速度センサは、導電性リング６２をスポーク６１を介
してその中心に位置するハブ６３により支持する構造に
なっているので、導電性リング６２に電位を与えるため
には、ハブ６３から電圧を供給しなければならない。そ
のため、ハブ６３と基板６４との接合部は導電性でなけ
ればならず、そして基板６４上には、ハブ６３からの引
き出し用の配線パターンを形成しておかなければならな
い。そのため、採用する半導体加工プロセスが限定され
ることになる。

【０００４】また、駆動および検出を圧電型で行う場
合、また、検出を抵抗ゲージで行う場合、入出力用の配
線を必要とするが、リング６２およびハブ６３がニッケ
ルメッキ仕上げとなっているので、これはできなくなっ
てしまう。したがって、設計の自由度が小さく、ごく限
られた材料やプロセスでしか形成することができない。

【０００５】そこで、本発明は、リングを外周側面で支
持することにより、駆動および検出の引き出し端子を容
易に形成することができ、圧電作用、静電作用およびこ
れらをミックスして駆動と検出に用いることのできる角
速度センサを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、導電性のリングが、支持梁部材によりそのリングの
外側から支持され、駆動手段により、前記リングを半径
方向に振動させ、コリオリ力に基づく前記リングの振動
変位を、検出手段で検出して角速度を求めるものであ
る。

【０００７】この発明は、リングをその外側から支持す
るので、駆動および検出の引き出し端子を容易に形成す
ることができ、また圧電作用、静電作用等を利用して駆
動と検出を行うので、最適の駆動手段および検出手段を
選択することができ、そのため材料および製造プロセス
の選択の幅が広く、設計の自由度が向上する。

【０００８】請求項２に記載の発明は、前記駆動手段ま
たは検出手段を構成する前記支持梁部材が、基板に固定
された固定部と、この固定部に一端が結合された対向す
る２つの基部梁片と、この二つの基部梁片の他端にそれ
ぞれ結合された中央梁片と、この中央梁片に結合された
接合梁片とからなり、この支持梁部材の前記基部梁片の
上端部に、その長手方向に平行しかつ間隙を置いて、一
対の圧電振動子が形成された圧電型支持梁部材の構造よ
りなるものである。

【０００９】この発明においては、圧電型支持梁部材
は、その支持梁部材に形成した圧電振動子が逆圧電効果
によりリングを駆動する。このリングの強制駆動（振
動）を説明するにあたって、簡明化のため、直交するＸ
ＹＺ軸の座標を導入する。座標の原点に中心を有するリ
ングが配置され、該リングを介してＸ軸、Ｙ軸、±４５
゜線上にそれぞれ対向する圧電型支持梁部材が合計８個
配置されているものとする。

【００１０】例えば、Ｙ軸のプラス側とマイナス側に配
置された圧電型支持梁部材に駆動電圧を印加して、プラ
ス側の圧電型支持梁部材には、２象限から１象限方向へ
の変位動作をさせる。また、マイナス側に配置された圧
電型支持梁部材には、４象限から３象限方向への変位動
作をさせる。

【００１１】更に、Ｘ軸のプラス側とマイナス側に配置
された圧電型支持梁部材に駆動電圧を印加して、プラス
側に配置された圧電型支持梁部材には、４象限から１象
限方向への変位動作をさせる。また、マイナス側に配置
された圧電型支持梁部材には、３象限から４象限方向へ
の変位動作をさせる。

【００１２】上記変位動作を上記４つの圧電型支持梁部
材に同時に行なわせる。すると、リングは楕円形状に歪
み、その長軸が＋４５゜、短軸は−４５゜線上にくる。

【００１３】つぎに、逆方向の電圧を印加して、前記変
位動作を逆方向へ行なわせる。すると、リングは楕円形
状に歪み、その長軸が−４５゜、短軸が＋４５゜線上に
くる。

【００１４】上記４個の駆動を受け持つ圧電型支持梁部
材に交番電圧を印加して、リングが上記のような振動を
しているときに、この角速度センサ（リング）がＺ軸を
中心にして回転したとすると、コリオリ力に基づく慣性
のため、長軸または短軸の位置が強制振動とは±４５゜
推移した０゜と９０゜の位置にくる。

【００１５】そして、リングの±４５゜線上に配置され
た他の４個の検出を受け持つ圧電型支持梁部材は、この
コリオリ力に基づくリングの変位のため、それらに設け
た圧電振動子には電圧が発生し、コリオリ力に基づく角
速度を検出することができる この発明は、支持梁部材の一つの基部梁片の上端部に設
けた一対の圧電振動子のうち、例えば外側の振動子がそ
の長さ方向に伸びるとき、内側の振動子はその長さ方向
に縮むので、該基部梁片は内側に屈曲振動をする。ま
た、対向する他の基部梁片は、これと逆の動作をして、
外側の振動子がその長さ方向に縮み、内側の振動子がそ
の長さ方向に伸びるので、該支持梁部材は固定部を起点
にして屈曲振動をする。また、コリオリ力によるリング
の振動の変位は、接合梁片および中央梁片を介して基部
梁片に伝達されて、これを圧電振動子が電圧に変換し
て、角速度を検出する。

【００１６】この発明は、基部梁片に設けた一対の圧電
振動子に正負の電圧を異極性で交互に印加することによ
り、支持梁部材に屈曲振動をさせることができる。これ
により、リングを接線方向に変位させることができる。

【００１７】請求項３に記載の発明は、前記駆動手段ま
たは検出手段の前記支持梁部材が、基板に固定された固
定部と、この固定部に一端が結合された基部梁片と、こ
の基部梁片の他端に一端を結合された中央梁片と、この
中央梁片の他端に一端を結合された接合梁片とよりな
り、この支持梁部材の前記基部梁片の上端部に、その長
手方向に平行しかつ間隙を置いて、一対の圧電振動子が
形成された圧電型支持梁部材の構造よりなるものであ
る。

【００１８】この発明は、請求項２に記載の発明と同様
の作用を有するので、請求項２の記載を援用する。

【００１９】請求項４に記載の発明は、前記駆動手段ま
たは検出手段の前記支持梁部材が、基板に固定された固
定部と、この固定部に一端が結合された対向する２つの
基部梁片と、この二つの基部梁片の他端にそれぞれ結合
された中央梁片と、この中央梁片に結合された接合梁片
とからなり、この支持梁部材の中央梁片の内側に、該中
央梁片との間にコンデンサを形成する静電電極を設けた
静電型支持梁部材の構造よりなるものである。

【００２０】この発明は、静電型支持梁部材が、支持梁
部材と静電電極とでコンデンサを形成し、該支持梁部材
と静電電極との間に電圧を印加して、その静電力により
支持梁部材に結合したリングを駆動する。この電圧の印
加を、例えばＸ軸上に配置された静電型支持梁部材とＹ
軸上に配置された静電型支持梁部材とに交互に行うと、
リングはＸ軸とＹ軸に長軸または短軸をもつ楕円運動を
するようになる。

【００２１】より詳細には、静電型支持梁部材の静電電
極と支持梁部材の中央梁片との間に駆動電圧を印加する
と、可動の中央梁片は静電力により静電電極の方へ吸引
される。そして、この中央梁片が接合梁片を介して結合
しているリングも、静電電極の方に同様に引っ張られ
る。この静電型支持梁部材のリングの反対側には、対向
する静電型支持梁部材があって、同様の動作をするの
で、リングは半径方向に伸長して楕円形状に変位するこ
とになる。この電圧の印加を直交する静電型支持梁部材
間で交互に行うと、リングは半径方向に伸縮した楕円運
動をして、その長軸と短軸が９０゜の位相差をもって交
互に入れ代わることになる。

【００２２】また、コリオリ力によりリングが変位する
と、中央梁片も変位して、中央梁片と静電電極との間の
容量が変化して、この容量の変化により角速度を検出す
ることができる。

【００２３】また、コリオリ力による慣性のため、楕円
形状のリングの長軸または短軸は、±４５゜推移して、
±４５゜線上に配置された検出用の静電型支持梁部材の
位置にきて、その容量が変化することになる。このよう
に、リングの振動の変位を支持梁部材と静電電極間の容
量変化として検出して角速度を求めるこたができる。請
求項５に記載の発明は、前記駆動手段または検出手段
が、前記リングの外周側面の近傍に、該リングとの間に
コンデンサを形成する静電電極を設けた静電型電極部材
の構造よりなるものである。

【００２４】この発明は、静電型電極部材が、リングの
外側近傍に設けた静電電極よりなる。このリングと静電
電極により、コンデンサを形成し、これらの間に電圧を
印加して、静電力によりリングを直接駆動する。この電
圧の印加を直交する静電型電極部材間で交互に行わせる
と、リングは９０゜の位相差をもって楕円運動をするよ
うになる。また、コリオリ力に基づくリングの振動の変
位を、該リングと静電電極との間の容量変化として検出
して角速度を求める。

【００２５】また、この静電型電極部材は、検出に使用
した場合には、リングの接近または離間による静電電極
とリングとの間の容量の変化を検出して角速度を検出す
るすることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の角速度センサの
第１実施例について図１を参照して説明する。１０は
０．０１〜０．０２Ω・ｃｍの低抵抗のシリコンよりな
る円筒状のリングで、弾性を有し、半径方向に振動可能
である。１１〜１８はリング１０と同一材料よりなる圧
電型支持梁部材で、全部で８個よりなり、リング１０の
外側面に４５゜間隔で結合されている。これらの圧電型
支持梁部材１１〜１８は、リング１０を自由振動可能に
支持する形状を有する。

【００２７】この圧電型支持梁部材１１〜１８の詳細に
ついて図２を参照して説明するが、この圧電型支持梁部
材１１〜１８は、みな同一構造をしているので、圧電型
支持梁部材１１を代表例にとり拡大して説明する。

【００２８】２ａ、２ｂは、固定部で、図示しない基板
に固定されている。この固定部２ａ、２ｂの表面にはシ
リコン酸化膜（点集合部）４’が形成されている。な
お、この２つの固定部２ａ、２ｂは一つに結合したもの
でもよい。３は支持梁で、基板面から離れて設けられ、
かつ、基板面と平行な方向に固定部２ａ、２ｂを中心に
して変位可能で、固定部２ａ、２ｂに一端が結合されて
平行する二つの基部梁片３ａ、３ｂと、この二つの基部
梁片３ａ、３ｂの他端を連結する中央梁片３ｃと、この
中央梁片３ｃの中央部に結合され、基部梁片３ａ、３ｂ
と反対方向に延びた接合梁片３ｄと、よりなる。

【００２９】二つの基部梁片３ａ、３ｂの上端部で、固
定部２ａ、２ｂとの結合近傍には、ＰＺＴ（チタンサン
ジルコンサン鉛）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などよりなる一
対の帯状の圧電膜（破線部）４、４が、基部梁片３ａ、
３ｂの長手方向に平行し且つ間隙ｇをおいて形成されて
いる。そして、この一対の圧電膜４、４の上には電極５
ａ、５ｂが形成されて、それぞれ屈曲型圧電振動子５
ａ’、５ｂ’を形成している。この一対の電極５ａ、５
ｂは酸化膜４’により固定部２ａ、２ｂから絶縁されて
固定部２ａ、２ｂの端部まで導出されている。

【００３０】つぎに、圧電型支持梁部材１１の動作につ
いて図３を参照して説明する。固定部２ａ、２ｂをグラ
ンド電位（０Ｖ）にして、圧電振動子５ａ’、５ｂ’の
電極５ａ、５ｂにプラス（＋）とマイナス（−）の電圧
をそれぞれ印加する。すると、圧電振動子５ａ’はその
長さ方向に縮み、圧電振動子５ｂ’はその長さ方向に伸
びるで、支持梁３は固定部２ａ、２ｂを支点にして、電
圧印加前の実線の位置から破線で示すように水平面方向
に変位する。

【００３１】また、前記電圧の印加を逆にすると、支持
梁３は固定部２ａ、２ｂを支点にして、電圧印加前の実
線の位置から一点鎖線で示すように水平面方向に変位す
る。このように、支持梁部材１１に電圧を与えて、これ
が歪む現象は逆圧電効果といわれ、反対に支持梁部材１
１に歪みを与えて、これに電圧が発生する現象は圧電効
果といわれている。本実施例においては、逆圧電効果は
駆動に利用し、圧電効果は角速度の検出に利用する。

【００３２】なお、このように支持梁３の変位におい
て、基部梁片３ａ、３ｂは圧電作用により屈曲するが、
中央梁片３ｃは直線のままで、また接合片３ｄも直線の
ままである。

【００３３】つぎに、本実施例の角速度センサの動作に
ついて説明する。図４に示すように、本実施例の角速度
センサの模式平面図にＸＹＺの直交座標を導入して説明
する。リング１０の中心が座標の原点にあり、Ｘ軸線
上、Ｙ軸線上および原点を通る±４５゜線上に、それぞ
れ圧電型支持梁部材１１〜１８が配置されているものと
する。

【００３４】図４および図５において、Ｘ軸およびＹ軸
線上に配置された圧電形支持梁部材１１、１５、１３、
１７の圧電振動子５ａ’、５ｂ’に電圧を印加して、支
持梁３を実線矢印で示すように、接線方向（Ｘ軸および
Ｙ軸方向）に変位させる。そうすると、楕円形状に変位
したリング１０の長軸が−４５゜線上に現れる。つぎ
に、印加電圧の極性を逆にして、支持梁３を破線で示す
ように逆方向に変位させる。すると、楕円形状に変位し
たリング１０の長軸が＋４５゜線上に現れる。このよう
に、圧電形支持梁部材１１、１５、１３、１７の圧電振
動子５ａ’、５ｂ’に交番電圧を印加して、リング１０
に半径方向に変位して実線と破線で示すような楕円運動
（振動）をさせる。

【００３５】上記のように、リング１０が、図５に示す
ように、強制振動をさせられているときに、本実施例の
加速度センサが、図４に示すように、紙面に垂直なＺ軸
を中心にして回転したとすると、図６に示すように、コ
リオリ力に基づく振動が励起されて、長軸および短軸が
±４５゜推移した楕円振動が現れる。そして、±４５゜
線上に配置されている圧電形支持梁部材１８、１４、１
２、１６の支持梁３が接線方向に振動するようになり、
この振動による歪は、それらの圧電振動子５ａ’、５
ｂ’から電圧として検出される。

【００３６】この実施例は、圧電型支持梁部材１１〜１
８を用いて、圧電駆動、圧電検出により、コリオリ力を
利用して角速度を検知するものである。

【００３７】つぎに、本発明の角速度センサの第２実施
例について説明する。第１実施例が圧電型支持梁部材を
使用して圧電作用による駆動と検出を行うのに対し、本
実施例は、静電型支持梁部材を使用して、静電作用によ
り駆動と検出を行うものである。図７において、２０は
導電性のリングで、その外周側面には、静電型支持梁部
材２１〜２８が４５゜間隔で結合されている。第１実施
例と同様に、ＸＹＺの直交座標を用いて表すと、リング
２０はその中心が座標の原点にあり、静電型支持梁部材
２１〜２８はＸ軸線上と、Ｙ軸線上と、±４５゜線上に
配置されている。これらの静電型支持梁部材２１〜２８
は皆同一の構造をしているので、代表例として支持梁部
材２１について図８を参照し、拡大して説明する。

【００３８】６ａ、６ｂは固定部で、固定部で、図示し
ない基板に固定されている。７は支持梁で、基板面から
離れて設けられ、かつ、基板面と平行な方向に固定部６
ａ、６ｂを中心にして変位可能で、固定部６ａ、６ｂに
一端が結合されて平行する二つの基部梁片７ａ、７ｂ
と、この二つの基部梁片７ａ、７ｂの他端を連結する中
央梁片７ｃと、この中央梁片７ｃの中央部に一端が結合
され、基部梁片７ａ、７ｂと反対方向に延び、他端がリ
ング２０の外周側面に結合した接合梁片７ｄと、よりな
る。

【００３９】この支持梁片７の中央梁片７ｃの内側に
は、静電電極８が該中央梁片７ｃと間隙を置いて基板に
設けられている。この静電電極８と中央梁片７ｃとはコ
ンデンサを形成することになる。

【００４０】つぎに、本実施例の動作について図９およ
び図１０を参照して説明する。Ｙ軸線上にリング２０を
介し対向して配置された静電型支持梁部材２１と２５に
おいて、それらの中央梁片７ｃと静電電極８との間に、
直流電圧をそれぞれ印加して、その静電力により中央梁
片７ｃを静電電極８側に吸引する。すると、リング２０
も、接合梁片７ｄを介して中央梁片７ｃに連結している
ので、静電電極８側に引っ張られて、楕円形状に歪む。

【００４１】つぎに、前記印加電圧を解除して、Ｘ軸上
にリング２０を介して対向して配置された静電型支持梁
部材２３と２７に直流電圧を印加して、その静電力によ
り中央梁片７ｃを静電電極８側に吸引する。すると、リ
ング２０も、接合梁片７ｄを介して中央梁片７ｃに連結
しているので、静電電極８側に引っ張られて、楕円形状
に歪む。

【００４２】このように、リング２０が、Ｙ軸とＸ軸方
向に、長軸または短軸を交互させて楕円運動（振動）を
しているときに、紙面に直交するＺ軸を中心にして回転
すると、コリオリ力により当初の強制振動とは±４５゜
軸の推移した楕円振動が生じるようになる。そして、±
４５゜線上に配置された静電型支持梁部材２８、２４お
よび２２、２６に、楕円（リング）の長軸または短軸が
交互に現れるようになる。

【００４３】このように、リング２０が振動すると、こ
のリング２０に接合梁片を介して結合している中央梁片
７ｃが、静電電極８に接近したり離れたりして、中央梁
片７ｃと静電電極８との間に形成される容量が変化する
ことになる。この容量の変化を電圧あるいは電流に変換
してコリオリ力を利用して回転角度を求める。

【００４４】つぎに、本発明の角速度センサの第３実施
例について図１１を参照して説明する。この実施例は、
第２実施例において、角速度検出用の静電型支持梁部材
２２、２４、２６、２８の代わりに、静電型電極構造部
材として静電力利用の静電電極８’を、支持梁７の中に
形成せず、リング２０の外周側面の近傍に単独に配置し
たものである。本実施例においては、静電力利用の静電
電極８と８’は、いづれを駆動電極にしてもよいし、ま
た、いづれを検出電極にしてもよい。また、本実施例に
おいては、静電型支持梁部材２１、２３、２５、２７の
代わりに、圧電型支持梁部材としてもよい。本実施例の
動作は、第２実施例の動作とほぼ同様である。

【００４５】つぎに、本発明の角速度センサの第４実施
例について図１２を参照して説明する。本実施例におい
ては、圧電型支持梁部材３１、３３、３５、３７の支持
梁部材が、図２に示す支持梁部材から、固定部２ｂと、
基部梁片３ｂと、中央梁片３ｃの半分とを除外したよう
な構造をしている。即ち、この圧電型支持梁部材３１、
３３、３５、３７は、図示しない基板に固定部２ａが固
定され、この固定部２ａに基部梁片３ａの一端が結合さ
れ、この基部梁片３ａの他端に中央梁片３ｃ’の一端が
結合され、この中央梁片３ｃ’の他端に基部梁片３ａと
反対方向に伸びる接合梁片３ｄの一端が結合されてい
る。そして基部梁片３ａには、図２に示す振動子５
ａ’、５ｂ’が設けられている。静電電極８’は、第３
実施例のものと同様の構造で、同様の動作をする。本実
施例においては、静電型電極構造部材（静電電極８’）
と、圧電型支持梁部材３１、３３、３５、３７とは、い
づれを駆動用にしてもよいし、また、いづれを検出用に
してもよい。また、基部梁片３ａ、中央梁片３ｃ’およ
び接合梁片３ｄは、直角に結合せず、これらの全体が湾
曲して２次元方向に変位可能な構造であればよい。

【００４６】上記実施例においては、コリオリ力に基づ
く回転角速度の検出構造は、圧電作用を利用したもの、
および静電作用を利用したものについて説明したが、抵
抗歪ゲージを利用したものでもよい。

【００４７】また、図２に示す圧電型支持梁部材１１の
中に、静電電極を形成して圧電静電兼用型支持梁部材を
構成して、この一つの支持梁部材で、駆動と検出を行う
ようにしてもよい。

【００４８】つぎに、本発明の加速度センサの製造方法
について、図１３〜図１７を参照して説明する。図１お
よび図２に示す圧電型支持梁部材を採用している第１実
施例の製造方法について説明する。これらの図は、図１
におけるＸ−Ｘ線断面によるものである。

【００４９】図１３において、厚み５０μｍのポリシリ
コン層５１、同じく２μｍのシリコン酸化膜５２、同じ
く５００μｍの単結晶のシリコン層５３の３層構造より
なるＳＯＩ（Silicon On Isulator ）基板を用意する。

【００５０】図１４において、ポリシリコン層５１上
に、ウエット酸化あるいは熱酸化によりシリコン酸化膜
を形成し、このシリコン酸化膜を、フォトリソグラフィ
工程およびＢＨＦ（バファフッ酸）を用いたエッチング
工程を経て、固定部２ａ、２ｂとなるポリシリコン層５
１の上にシリコン酸化膜４’を形成する。また、ＰＺＴ
（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電膜を、シリコン酸
化膜４’および露出しているポリシリコン層５１の上に
スパッリングにより形成する。そして、この圧電膜を、
フォトリソグラフィ工程および塩酸等を用いたエッチン
グ工程を経て、圧電膜４を形成する。

【００５１】更に、シリコン酸化膜４’および圧電膜４
を含むポリシリコン層５１上の全面にアルミニュームな
どの金属を蒸着し、この金属を、フォトリソグラフィ工
程を経て、温リン酸水溶液に浸漬してエッチングし、電
極５ａ（５ｂ）を形成する。図１５において、図１に示
すような、リング１０および圧電型支持梁部材１１〜１
８の形状のレジストマスク５４を形成し、このレジスト
マスク５４を使用し、６ふっ化硫黄ガス（ＳＦ₆ ）を用
いたＲＩＥ（リアクチフ゛・イオン・エッチンク゛ ）により、低抵抗層５
１をシリコン酸化膜５２が露出するまで垂直加工する。

【００５２】図１６において、更に、レジストマスク５
４を用いて、リング１０および支持梁３（基部梁片３
ａ、３ｂ、中央梁片３ｃおよび接合梁片３ｄ）の下のシ
リコン酸化膜５２を、ＢＨＦ（バファフッ酸）エッチン
グ液に浸漬して除去し、その後に、間隙ｇ１を形成す
る。

【００５３】図１７において、レジストマスク５４を除
去して、図１に示すような形状の角速度センサを製造す
る。

【００５４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、支持梁部材に
より振動リングをその外周側面で支持するので、駆動お
よび検出の引き出し端子を容易に形成することができ、
また圧電作用、静電作用等を利用して駆動と検出を行う
ので、最適の駆動手段および検出手段を選択することが
でき、そのため材料および製造プロセスの選択の幅が広
く、設計の自由度が向上する。

【００５５】請求項２に記載の発明は、圧電型支持梁部
材が、リングの支持機能に加えるに、リングの駆動機能
および角速度の検出機能を備えているので、駆動用と検
出用を兼用できることになる。

【００５６】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明の効果を有し、簡易構造の支持梁を構成すること
ができる。

【００５７】請求項４に記載の発明は、静電型支持梁部
材が、リングの支持機能に加えるに、リングの駆動機能
および角速度の検出機能を備えているので、駆動用と検
出用を兼用できることになる。

【００５８】請求項５に記載の発明は、その静電型支持
梁部材が、構造簡単で設置場所を余りとらないので、上
記リングの支持機能を有する支持梁部材と合わせて用い
ることにより、小型な角速度センサを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の角速度センサの第１実施例の概略構
造の斜視図

【図２】 図１に示す第１実施例の圧電型支持梁部材の
拡大構造図

【図３】 図１に示す第１実施例の圧電型支持梁部材の
動作説明図

【図４】 図１に示す第１実施例の模式図

【図５】 図１に示す第１実施例の動作説明図

【図６】 同じく、図１に示す第１実施例の動作説明図

【図７】 本発明の角速度センサの第２実施例の概略構
造を示す模式図

【図８】 図７に示す第２実施例の静電型支持梁部材の
拡大構造図

【図９】 図７に示す第２実施例の動作説明図

【図１０】 同じく、図７に示す第２実施例の動作説明
図

【図１１】 本発明の角速度センサの第３実施例の概略
構造を示す模式図

【図１２】 本発明の角速度センサの第４実施例の概略
構造を示す模式図

【図１３】 第１実施例の角速度センサの製造方法を図
１のＸ−Ｘ線断面において示すもので、特にＳＯＩ基板
を用意する工程図

【図１４】 同じく、低抵抗層上に圧電膜およびその上
に電極を形成する工程図

【図１５】 同じく、図１に示すリングおよび圧電型支
持梁部材の形状にレジストパターンを形成し、このレジ
ストパターンをマスクとして低抵抗層を垂直エッチング
する工程図

【図１６】 同じく、リングおよび支持梁の下のシリコ
ン酸化膜をエッチング除去する工程図

【図１７】 同じく、レジストパターンを除去する工程
図

【図１８】 従来の角速度センサの平面図

【図１９】 同じく、図１８の横断面図

【符号の説明】

２ａ、２ｂ、６ａ、６ｂ 固定部 ３、７ 支持梁 ３ａ、３ｂ、７ａ、７ｂ 基部梁片 ３ｃ、３ｃ’、７ｃ 中央梁片 ３ｄ、７ｄ 接合片 ４ 圧電膜 ４’ シリコン酸化膜 ５ａ、５ｂ 電極 ８、８’ 静電電極 １０、２０、３０ 導電性リング １１〜１８ 圧電型支持梁部材 ２１〜２８ 静電型支持梁部材 ３１、３３、３５、３７ 圧電型支持梁部材 ５１ シリコンの低抵抗層 ５２ シリコン酸化膜 ５３ シリコンの高抵抗層 ５４ レジストマスク ｇ、ｇ１ 間隙

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性のリングが、支持梁部材によりそ
   のリングの外側から支持され、駆動手段により、前記リ
   ングを半径方向に振動させ、コリオリ力に基づく前記リ
   ングの振動変位を、検出手段で検出して角速度を求める
   ことを特徴とする角速度センサ。
2. 【請求項２】 前記駆動手段または検出手段は、前記支
   持梁部材が、基板に固定された固定部と、この固定部に
   一端が結合された対向する２つの基部梁片と、この二つ
   の基部梁片の他端にそれぞれ結合された中央梁片と、こ
   の中央梁片に結合された接合梁片とからなり、この支持
   梁部材の前記基部梁片の上端部に、その長手方向に平行
   しかつ間隙を置いて、一対の圧電振動子が形成された圧
   電型支持梁部材の構造よりなることを特徴とする請求項
   １に記載の角速度センサ。
3. 【請求項３】 前記駆動手段または検出手段は、前記支
   持梁部材が、基板に固定された固定部と、この固定部に
   一端が結合された基部梁片と、この基部梁片の他端に一
   端を結合された中央梁片と、この中央梁片の他端に一端
   を結合された接合梁片とよりなり、この支持梁部材の前
   記基部梁片の上端部に、その長手方向に平行しかつ間隙
   を置いて、一対の圧電振動子が形成された圧電型支持梁
   部材の構造よりなることを特徴とする請求項１に記載の
   角速度センサ。
4. 【請求項４】 前記駆動手段または検出手段は、前記支
   持梁部材が、基板に固定された固定部と、この固定部に
   一端が結合された対向する２つの基部梁片と、この二つ
   の基部梁片の他端にそれぞれ結合された中央梁片と、こ
   の中央梁片に結合された接合梁片とからなり、この支持
   梁部材の中央梁片の内側に、該中央梁片との間にコンデ
   ンサを形成する静電電極を設けた静電型支持梁部材の構
   造よりなることを特徴とする請求項１に記載の角速度セ
   ンサ。
5. 【請求項５】 前記駆動手段または検出手段は、前記リ
   ングの外周側面の近傍に、該リングとの間にコンデンサ
   を形成する静電電極を設けた静電型電極部材の構造より
   なることを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ。