JPH1062177A - 角速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動板の中空穴内には固定板を配設し、振動
板の変位を固定板と中空穴内面との距離により検出し、
固定板の上下の変位を差動容量として検出することによ
りノイズを除去した上に出力を大きくし、検出感度を高
める。 【解決手段】 基板６２上に固定された各支持部６５に
は、水平方向と垂直方向に振動可能に支持される振動板
６７を各支持梁６６によって支持し、振動板６７は下側
板体６８と上側板体６９を中空穴を介して形成する。振
動板６７の中空穴内には固定板７８を配設する。そし
て、振動板６７をＢ方向に振動させた状態でＹ軸周りの
角速度Ωが加わると、振動板６７はＦ方向にコリオリ力
により変位する。この変位を固定板７８と下側板体６
８、固定板７８と上側板体６９との離間寸法による静電
容量を別個に検出し、差動容量を演算するにより角速度
Ωを高感度に検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば回転体の角
速度を検出するのに用いられる角速度検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】第１の従来技術による角速度検出装置に
ついて、図２３と図２４に示す図面と共に説明する。

【０００３】図中、１はマイクロマシニング技術によっ
て作製された角速度検出装置、２は該角速度検出装置１
の本体をなすように例えば高抵抗な単結晶のシリコン材
料から形成された基板をそれぞれ示し、該基板２は図２
３および図２４に示すように長方形の板状に形成されて
いる。なお、図２３において、紙面の左右方向がＸ軸、
上下方向がＹ軸、そしてＸ軸、Ｙ軸に直交する紙面の表
裏方向がＺ軸方向となっている。

【０００４】３は例えばＰ，Ｂ，Ｓｂ等の不純物がドー
ピングされた低抵抗なポリシリコンからなる可動部を示
し、該可動部３は例えば酸化シリコン等により基板２の
表面に設けた絶縁膜４（図２４、参照）を介して基板２
上に、マイクロマシニングによる犠牲層エッチング技術
によって形成され、Ｙ軸方向で対向するように固着され
た一対の支持部５，５と、基端側が該各支持部５に一体
形成され、Ｙ軸方向に直線状に伸長する４本の支持梁６
と、該各支持梁６の先端側に一体形成された略長方形状
の振動板７とからなり、振動板７のＸ軸方向となる左，
右両側面には、複数個の棒状の電極板８Ａ，８Ａ，…が
くし状に配置された可動側駆動電極８，８が突出形成さ
れている。また、該可動部３は、各支持部５のみが基板
２に固着され、各支持梁６と振動板７とは基板２から所
定間隔を離間した状態で該基板２と平行に保持される。
これにより、振動板７は基板２に対してＸ軸方向とＺ軸
方向に変位可能に配設されている。

【０００５】９，９は例えば低抵抗なポリシリコンによ
って形成され、振動板７を挟むように絶縁膜４を介して
基板２上に固着された一対の固定部を示し、該各固定部
９には前記可動側駆動電極８，８と対向する面に、棒状
の電極板１０Ａ，１０Ａ，…がくし状に配置された固定
側駆動電極１０がそれぞれ突出形成されている。そし
て、可動側駆動電極８と固定側駆動電極１０とは、図２
３に示すように隙間を介して互いに対向し、各電極板８
Ａ，１０Ａが互いに離間した状態で噛合するように交互
に配設されている。

【０００６】１１，１１は振動発生手段となる振動発生
部を示し、該各振動発生部１１は可動側駆動電極８と固
定側駆動電極１０とから構成されている。ここで、各振
動発生部１１に周波数ｆの駆動信号を交互に印加する
と、各電極板８Ａ，１０Ａ間には静電引力が交互に反対
向きに発生し、この静電引力によって振動板７は矢示Ａ
方向（Ｘ軸方向）に振動する。

【０００７】１２は基板２上に形成された基板側電極
で、該基板側電極１２は、図２４に示すように、基板２
の表面に基板２と反対の極性（Ｐ型に対してＮ型、Ｎ型
に対してＰ型）となるように、例えばＰ，Ｓｂ等の不純
物を高密度にドーピングすることにより導電性を有する
ように形成されている。また、基板側電極１２は基板２
とＰＮ接合によって分離され、さらに基板側電極１２は
振動板７の下側に位置して該振動板７と所定寸法を離間
した状態で対向している。

【０００８】１３は変位検出手段となる変位検出部を示
し、該変位検出部１３は振動板７と基板側電極１２とか
ら構成され、振動板７と基板側電極１２とのＺ軸方向に
おける離間寸法の変化を、両者間の静電容量の変化とし
て検出する。

【０００９】このように構成される角速度検出装置１に
おいては、各振動発生部１１に逆位相となる周波数ｆの
駆動信号を印加することにより、前記振動板７は図２３
中の矢示Ａ方向の振動を行い、この状態でＹ軸を回転軸
とする角速度Ωが加わると、前記振動板７には図２４に
示すように、角速度Ωに比例したＺ軸方向にコリオリ力
Ｆ（慣性力）が発生する。

【００１０】この結果、振動板７はこのコリオリ力Ｆに
比例した振幅をもってＺ軸方向に振動し、この振動の振
幅（変位）を変位検出部１３によって振動板７と基板側
電極１２との間の静電容量の変化として検出することに
より、Ｙ軸周りの角速度Ωを検出する。

【００１１】また、振動板７に作用するコリオリ力Ｆは
Ｘ軸方向に発生させる矢示Ａ方向の振動による振幅の大
きさにも比例するため、角速度検出装置１では印加する
駆動信号の周波数ｆを振動板７の力学的な共振周波数に
ほぼ等しくすることによって、該振動板７をＸ軸方向に
大きく振動させてコリオリ力ＦによるＺ軸方向の変位を
増大させ、Ｙ軸周りの角速度Ωを高精度に検出できるよ
うにしている。

【００１２】しかし、上述した従来技術による角速度検
出装置１は、振動板７のコリオリ力ＦによるＺ軸方向の
変位を、変位検出部１３によって該振動板７と基板２の
基板側電極１２との離間寸法を静電容量の変化として検
出し、Ｙ軸周りの角速度Ωを検出している。

【００１３】ここで、変位検出部１３で振動板７の変位
Δｄと静電容量の変化ΔＣとの関係は近似的に次の数１
のようになる。

【００１４】

【数１】 ただし、ｄ：初期状態の振動板７と基板側電極１２との
離間寸法 Ｃ：初期静電容量 ε：比誘電率 Ｓ：有効面積

【００１５】この数１からもわかるように、微小変位を
高感度に検出するためには、離間寸法ｄを小さくすれば
有効である。

【００１６】しかし、可動部３はマイクロマシニングに
よる犠牲層エッチング技術によって形成されている。こ
のため、犠牲層を薄くすれば離間寸法を小さくすること
はできるものの、この場合には犠牲層を除去するエッチ
ング工程でエッチング液がこの隙間に浸入しにくくなっ
て除去できなくなったり、エッチング後の乾燥で素子同
士が接着してしまい、技術的に基板２と振動板７とを離
間させることのできる寸法は１μｍが限界であり、変位
検出部１３での静電容量による検出感度を高めることが
できないという欠点がある。

【００１７】また、外気温度等の変化による外来ノイズ
を除去する機構は、該角速度検出装置１自体にはなんら
設けられておらず、外部の信号処理回路等でノイズを除
去する補正を行わなければならないとう欠点がある。

【００１８】これらの欠点を解消するために、第２の従
来技術として特開平４−２４２１１４号公報に示すよう
な、角速度検出装置が知られている。

【００１９】ここで、第２の従来技術による角速度検出
装置を、図２５と図２６により説明すると、２１はマイ
クロマシニング技術により製造された角速度検出装置、
２２は該角速度検出装置２１の本体をなす基板をそれぞ
れ示し、該基板２２上には後述する可動部２３と該可動
部２３の振動板２６を挟むように、前記基板２２上に立
設された一対の固定部２８，２８とから大略構成されて
いる。なお、図２５において、紙面の左右方向がＸ軸、
上下方向がＹ軸、そしてＸ軸、Ｙ軸に直交する紙面の表
裏方向がＺ軸方向となっている。

【００２０】２３は可動部を示し、該可動部２３は前記
基板２２の四隅側に位置して固着形成された支持部２
４，２４，…と、基端側が該各支持部２４に一体形成さ
れ、中央部に向けて延びる支持梁２５，２５，…と、該
各支持梁２５の先端側に一体形成された直方体となった
振動板２６とからなり、該振動板２６のＸ軸方向の両側
面には、Ｘ軸方向に突出しＹ軸方向に延びるそれぞれ３
枚の板状の電極板２７Ａからなる可動側駆動電極２７が
形成されている。また、該可動部２３は、各支持部２４
のみが基板２２に固着され、各支持梁２５と振動板２６
とは基板２２から離間した状態で該基板２２と平行に保
持されることにより、振動板２６は基板２２に対してＸ
軸方向とＺ軸方向に変位可能に配設されている。

【００２１】２８，２８は固定部を示し、該各固定部２
８は前記振動板２６のＸ軸方向に位置して該振動板２６
を挟むように前記基板２２上に固着され、各固定部２８
には前記可動側駆動電極２７，２７と対向する面に、Ｘ
軸の中心部に向けて突出しＹ軸方向に延びるそれぞれ２
枚の板状の電極板２９Ａを有する固定側駆動電極２９が
それぞれ形成されている。そして、可動側駆動電極２７
と固定側駆動電極２９とは、図２６に示すように隙間を
介して互いに対向し、各電極板２７Ａ，２９Ａが互いに
離間した状態で噛合するように交互に配設されている。

【００２２】３０，３０は振動発生手段となる振動発生
部を示し、該各振動発生部３０は可動側駆動電極２７と
固定側駆動電極２９とから構成されている。ここで、各
振動発生部３０に周波数ｆの駆動信号を交互に印加する
と、各電極板２７Ａ，２９Ａ間には静電引力が交互に反
対向きに発生し、この静電引力によって振動板２６は矢
示Ａ方向（Ｘ軸方向）に振動する。

【００２３】３１は基板２２上に形成された基板側電極
で、該基板側電極３１は、図２６に示すように、前記基
板２２の表面に位置して振動板２６の下側と所定寸法を
離間した状態で対向している。

【００２４】３２は基板２２上に固着され振動板２６を
覆うように略コ字状に形成された上側電極で、該上側電
極３２は、図２６に示すように、前記振動板２６の上側
と所定寸法を離間した状態で配設されている。

【００２５】３３，３４は変位検出手段となる変位検出
部を示し、該変位検出部３３は振動板２６と基板側電極
３１とからなり、変位検出部３４は振動板２６と上側電
極３２とからなり、振動板２６と基板側電極３１との離
間寸法と、振動板２６と上側電極３２との離間寸法は等
しく形成されている。そして、該変位検出部３３，３４
は、振動板２６のＺ軸方向における離間寸法の変化を、
両者間の静電容量の変化として検出する。

【００２６】このように構成される角速度検出装置２１
においては、各振動発生部３０に逆位相となる周波数ｆ
の駆動信号を印加することにより、振動板２６は図２６
中の矢示Ａ方向の振動を行い、この状態でＹ軸周りの角
速度Ωが加わると、振動板２６には角速度Ωに比例した
Ｚ軸方向にコリオリ力Ｆ（慣性力）が発生する。

【００２７】さらに、振動板２６はこのコリオリ力Ｆに
比例した振幅をもってＺ軸方向に振動し、この振動の振
幅（変位）は、変位検出部３３により振動板２６と基板
側電極３１との間の静電容量の変化として検出し、変位
検出部３４により振動板２６と上側電極３２との間の静
電容量の変化として検出され、この検出結果を減算して
差動容量で検出されることによって、ノイズ等によるＤ
Ｃバイアス成分を相殺し、Ｙ軸を回転軸とする角速度Ω
を検出することができる。

【００２８】しかも、変位検出部３３，３４では、振動
板２６と該振動板２６の下側に位置した基板側電極３１
と、上側に位置した上側電極３２とにおいて、振動板２
６のＺ軸方向の変位を検出するから、従来技術で述べた
角速度検出装置２１の静電容量の変化ΔＣの２倍の容量
変化を検出でき、Ｙ軸周りに加わる角速度Ωを高精度に
検出できる。

【００２９】さらに、音叉型の振動子を用いた角速度検
出装置として、図２７に示す第３の従来技術によるもの
が知られている。

【００３０】図中、４１は音叉型の角速度検出装置を示
し、該角速度検出装置４１は、基台をなす高抵抗なシリ
コン材料によって板状に形成された基板４２と、該基板
４２上にポリシリコンを加工することによって形成され
た後述の角速度検出部とから構成されている。

【００３１】４３，４３は支持部を示し、該各支持部４
３は前記基板４２の前後方向に離間して設けられ、該各
支持部４３には前後方向に向けて伸長する４本の支持梁
４４が一体形成されている。

【００３２】４５は各支持梁４４を介して支持された音
叉振動子を示し、該音叉振動子４５は枠状に形成され、
左右方向に離間して設けられた一対の振動板４６，４６
と、該各振動板４６の左右側面に形成され、左右方向に
伸長する複数個の棒状の電極板４７Ａ，４７Ａ，…をく
し状に配置した可動側駆動電極４７，４７，…と、前記
各振動板４６から前後方向両側に向けて伸長する８本の
第１の腕部４８，４８，…と、それぞれ同じ方向に伸び
た４本の該第１の腕部４８，４８，…と前記支持部４３
とを連結する左右に伸びる第２の腕部４９，４９とから
なる。

【００３３】５０，５１，５１は基板２上に固着された
固定電極を示し、該固定電極５０は前記振動板４６の間
（即ち中央部）に位置して設けられ、各固定電極５１は
基板４２の左右両側に位置して設けられている。また、
中央部に位置した該固定電極５０の左右側面には、前記
各振動板４６の可動側駆動電極４７に対向するように、
複数個の棒状の電極板５２Ａ，５２Ａ，…をくし状に配
置した固定側駆動電極５２，５２が形成されている。さ
らに、左右両側に位置した各固定電極５１の内側側面に
は、前記各振動板４６の可動側駆動電極４７に対向する
ように、複数個の電極板５３Ａ，５３Ａ，…をくし状に
配置した固定側駆動電極５３が形成されている。

【００３４】５４，５４は固定電極５０を挟んで左右の
振動板４６，４６との間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５４は可動側駆
動電極４７と固定側駆動電極５２とから構成されてい
る。そして、各駆動電極４７と５２との間に、振動駆動
信号を与えることにより、これらの間の静電力によって
各振動板４６を矢示Ａ方向に振動させる。

【００３５】一方、５５，５５は振動板４６，４６を挟
んで固定電極５１，５１との間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５５は可
動側駆動電極４７と固定側駆動電極５３とから構成され
ている。そして、可動側駆動電極４７と固定側駆動電極
５３とに、振動駆動信号を与えることにより、これらの
間の静電力によって各振動板４６を矢示Ａ方向に振動さ
せる。

【００３６】さらに、５６，５６，…は各振動板４６の
上下方向に貫通するスルホールを示している。

【００３７】このように構成される角速度検出装置４１
においては、各支持部４３，各支持梁４４および音叉振
動子４５をポリシリコンによって一体形成することによ
って、各支持梁４４および音叉振動子４５を基板４２上
に浮遊した状態で支持しているから、支持梁４４および
各腕部４８，４９の張力により、各振動板４６は左右方
向と上下方向に振動可能となっている。

【００３８】次に、音叉軸（各振動板４６が音叉振動す
る中心軸）となるＹ軸回りの角速度Ωの検出動作につい
て説明する。前記各振動発生部５４，５５に振動駆動信
号を印加すると、各振動板４６が図中の矢示Ａ方向に振
動励振させ、この状態でＹ軸（音叉軸）回りに角速度ω
で回転すると、各振動板４６にはＹ軸に直交する方向に
コリオリ力Ｆ（慣性力）が発生する。また、このコリオ
リ力Ｆによって振動板４６に捩れ振動が生じ、この捩れ
振動の振幅変化を基板４２と各振動板４６間に対向配設
した振動変位検出手段としての電極板（図示せず）によ
り、静電容量の変化として検出し、これを角速度の検出
信号として出力する。

【００３９】また、角速度検出装置４１においても、前
述した第２の従来技術と同様に、変位検出部から出力さ
れる各振動板４６の変位に対する静電容量を差動容量と
して演算することにより、ノイズ等によるバイアス成分
を相殺でき、検出感度を高めることができる。

【００４０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した第
２の従来技術では、振動板２６の下側に位置した変位検
出部３３は振動板２６と基板側電極３１とから構成し、
上側に位置した変位検出部３４は、振動板２６と上側電
極３２とから構成しているから、変位検出部３３，３４
から検出される信号の差動容量を演算することにより、
静電容量の有効面積を大きくして角速度を感度良く検出
することができる。

【００４１】しかし、振動板２６の下側に位置した変位
検出部３３と上側に位置した変位検出部３４とでは、そ
れぞれ検出される信号に重畳するノイズは異なってい
る。

【００４２】即ち、振動板２６の下側に位置した変位検
出部３３は、振動板２６と基板２２上に形成した基板側
電極３１とから構成されているから、変位検出部３３か
ら検出される信号に、振動板２６を矢示Ａ方向に振動さ
せるために各振動発生部３０に入力される駆動信号の洩
れがノイズとして基板２２を介して重畳する。これに対
して、振動板２６の上側に位置した変位検出部３４は、
振動板２６と上側電極３２とから構成されているから、
基板２２から離間した上側電極３２には駆動信号による
ノイズは重畳しにくい。

【００４３】このように、第２の従来技術による角速度
検出装置２１では、変位検出部３３，３４の形状の相違
から、変位検出部３３で検出される信号と変位検出部３
４で検出される信号とに加わるノイズはそれぞれ異なっ
ている。このため、各信号を差動容量で検出することに
より、相殺されるノイズは両電極に均しく作用する外来
ノイズであって、検出信号中のバイアスを安定されるこ
とができず、角速度の高精度検出を行うことができない
という欠点がある。

【００４４】さらに、第３の従来技術による角速度検出
装置４１では、各振動板４６は音叉振動しているから、
変位検出手段で各振動板４６のＺ軸方向の変位をそれぞ
れ検出し、その差動容量を検出すれば、外来ノイズによ
るＤＣバイアス成分を容易に相殺することができる。し
かし、加工精度のばらつきから、各振動板４６の共振周
波数を一致させることは困難であり、各振動板４６を同
じ振幅で振動させるためには、共振周波数からずれた駆
動周波数で起動させなければならず、各振動板４６の動
作が不安定となり、角速度の高感度検出を実現すること
は困難となるという欠点がある。

【００４５】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、本発明は、角速度の検出感度を高めるこ
とのできる角速度検出装置を提供することを目的とす
る。

【００４６】

【課題を解決するための手段】本発明が採用する角速度
検出装置は、基板と、該基板上に離間して設けられた一
対の支持部と、該各支持部から互いに近接する方向に伸
長して設けられた支持梁と、該各支持梁の先端側に位置
して前記基板に対して水平方向と垂直方向に変位可能に
設けられた振動部と、該振動部に水平方向の振動を与え
る振動発生手段と、前記基板に固着して設けられ、該振
動発生手段によって前記振動部に水平方向の振動を与え
た状態で角速度によって垂直方向に生じる変位を検出す
る変位検出手段とから構成する。

【００４７】そして、上述した課題を解決するために、
請求項１の発明が採用する構成と特徴は、前記振動部
を、その内部を水平方向に貫通した空間からなる中空穴
を有する中空構造の振動板によって構成し、前記変位検
出手段を、前記中空穴内に配設された固定板と、該固定
板の一面と中空穴の対向面との間で前記振動部の垂直方
向の変位を静電容量の変化として検出する第１の検出部
と、該固定板の他面と中空穴の対向面との間で前記振動
部の垂直方向の変位を静電容量の変化として検出する第
２の検出部とから構成したことにある。

【００４８】上記構成により、振動部の中空穴内には固
定板が離間した状態で挿入され、該振動部は固定板に対
しても水平方向と垂直方向に変位可能となる。そして、
振動発生手段で振動部を例えばＸ軸方向に振動させた状
態で、Ｙ軸周りの角速度が加わえると、振動部にはＺ軸
方向のコリオリ力が生じ、固定板に対して振動部が接近
離間を繰返す振動を発生する。

【００４９】また、変位検出手段は、固定板の一面と中
空穴の対向面との間に第１の検出部を設け、固定板の他
面と中空穴の対向面との間に第２の検出部を設けてい
る。従って、例えば固定板と固定板の下側に位置した中
空穴の対向面との間の静電容量を第１の検出部で検出
し、固定板と固定板の上側に位置した中空穴の対向面と
の間の静電容量を第２の検出部で検出でき、振動部のＺ
軸方向の変位を、異なる２つの静電容量の変化として検
出する。そして、該変位検出手段では、各検出部から出
力される各信号を差動容量で検出することにより、ノイ
ズを相殺しかつ信号を大きくすることができる。

【００５０】しかも、固定板の両面に位置した第１の検
出部と第２の検出部とは同一形状となるから、各信号に
重畳するノイズは同一のノイズとなって、各信号を差動
容量として演算することにより振動発生手段に入力され
る駆動信号等のノイズが変位検出手段から出力されるの
を相殺できる。

【００５１】請求項２の発明では、変位検出手段の固定
板を、基板から立設された支持体によって前記基板上に
固着して設けたことにある。

【００５２】上記構成により、固定板を振動部の中空穴
内に配設でき、変位検出手段では、該固定板に対する振
動部の変位を、固定板の一面と中空穴の対向面との間の
静電容量と、固定板の他面と中空穴の対向面との間の静
電容量とを別個に検出でき、各信号を差算することによ
りノイズを除去できる。

【００５３】請求項３の発明では、振動部には、垂直方
向に二重の中空穴を設け、前記変位検出手段を構成する
第１，第２の検出部を、該各中空穴内にそれぞれ配設し
ている。

【００５４】上記構成により、振動部の垂直方向に対
し、例えば下側に位置した中空穴内にも第１の検出部と
第２の検出部を実現し、上側に位置した中空穴内にも第
１の検出部と第２の検出部とを実現する。これにより、
各振動部からは振動部のＺ軸方向の変位を、異なる４つ
の静電容量の変化として検出できる。

【００５５】請求項４の発明では、固定板にはその両面
に固定側検出電極を形成し、振動部の中空穴の内面には
該固定側検出電極と対向した位置に可動側検出電極を形
成し、前記各固定側検出電極と各可動側検出電極とによ
って、前記第１，第２の検出部を構成したことにある。

【００５６】上記構成により、固定板の一面に位置した
固定側検出電極と、中空穴の対向面に位置した可動側検
出電極とにより第１の検出部を構成し、固定板の他面に
位置した固定側検出電極と、中空穴の対向面に位置した
可動側検出電極とにより第２の検出部を構成し、各検出
部から出力される信号との差動容量を検出することによ
り、ノイズを相殺した角速度に対応した信号を得ること
ができる。

【００５７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って詳細に説明するに、図１ないし図２２は本
発明による実施例を示す。なお、実施例においては、従
来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明
を省略する。

【００５８】まず、図１ないし図１８に第１の実施例を
示す。

【００５９】図中、６１は本実施例による角速度検出装
置、６２は該角速度検出装置６１が形成された基板をそ
れぞれ示し、該基板６２は図１および図２に示すよう
に、例えば高抵抗な単結晶のシリコン材料により正方形
の板状に形成されている。また、基板６２上には、後述
する各支持部６５と各固定部７４が固着される位置に、
例えば酸化シリコン膜，窒化シリコン膜またはこれらの
複合膜等からなる絶縁膜６３が形成されている。

【００６０】６４は基板６２上に形成された可動部を示
し、該可動部６４は、前記基板６２のＹ軸方向の両側に
位置して絶縁膜６３を介して設けられた後述する支持部
６５，６５と、基端側が該各支持部６５間に設けられ、
先端側が基板６２の中央部に向けて前後方向に伸長する
４本の支持梁６６と、該各支持梁６６の先端側に支持さ
れ、基板６２に対する水平方向のＸ軸と垂直方向のＺ軸
に変位可能に設けられた振動板６７とから構成されてい
る。また、該可動部６４は、各支持部６５のみが絶縁膜
６３を介して基板６２上に固着され、各支持梁６６と振
動板６７は基板６２の表面から離間した状態で保持され
ている。

【００６１】６５，６５は可動部６４を基板６２上に支
持する支持部で、該各支持部６５は従来技術と同様にＹ
軸方向の両端側に位置して互いに対向するように配設さ
れ、図３に示すように絶縁膜６３を介して基板６２上に
固着されている。

【００６２】６６，６６，…は基端側が各支持部６５に
一体形成された４本の支持梁で、該各支持梁６６は図１
に示すように、各支持部６５の端部から２本ずつが基板
６２の中央部に向けて互いに近接するＹ軸方向に平行に
伸長し、先端側には振動板６７が形成されている。

【００６３】６７は振動部として中空構造をなす振動板
を示し、該振動板６７は、基板６２の中央部に位置して
基板６２と離間した状態で、前記各支持梁６６の先端側
に一体形成され、該振動板６７は各支持梁６６によって
Ｘ軸方向とＺ軸方向に変位可能に支持されている。ま
た、該振動板６７は、図３に示すように、基板６２側に
位置して前記各支持梁６６が連結された下側板体６８
と、該下側板体６８上に設けられ、両端が湾曲した接合
部６９Ａ，６９Ａとなった上側板体６９とから構成され
ている。

【００６４】７０は中空穴を示し、該中空穴７０は前記
振動板６７の下側板体６８と上側板体６９とを層状に形
成することにより、板体６８，６９間に位置して水平方
向に貫通した空間からなり、該中空穴７０内には後述す
る固定板７８が、板体６８，６９と等しい離間寸法Ｄを
有して配設されている。

【００６５】さらに、前記下側板体６８のＸ軸方向とな
る左，右両側面には、複数個の棒状の電極板７１Ａ，７
１Ａ，…がくし状に配置された可動側駆動電極７１，７
１が突出形成されている。

【００６６】７２，７３は可動側検出電極をそれぞれ示
し、下面側の該可動側検出電極７２は中空穴７０内面と
なる下側板体６８の上側表面が該当し、上面側の該可動
側検出電極７３は中空穴７０内面となる上側板体６９の
下側表面が該当する。

【００６７】７４，７４は固定部を示し、該各固定部７
４は、振動板６７の下側板体６８を左，右両側から挟む
ように、前記基板６２のＸ軸方向となる左，右両側に絶
縁膜６３を介して配設されている。また、振動板６７と
対向する各固定部７４の端面には、複数個の棒状の電極
板７５Ａ，７５Ａ，…がくし状に配置された固定側駆動
電極７５，７５がそれぞれ突出形成され、可動側駆動電
極７１と固定側駆動電極７５とは図２に示すように、各
電極板７１Ａ，７５Ａを互いに離間した状態で噛合する
ようにして対向している。

【００６８】７６，７６は振動発生手段となる振動発生
部を示し、該各振動発生部７６は、可動側駆動電極７１
と固定側駆動電極７５とから構成され、左，右に位置し
た該各振動発生部７６に周波数ｆの駆動信号を交互に印
加することにより、振動板６７はＸ軸方向となる図１中
の矢示Ｂ方向に振動する。

【００６９】７７，７７，…は４本の支持梁６６の外側
に位置して立設された４本の支持体で、該各支持体７７
は、四隅から基板６２の対角線上に延びＺ軸方向に折曲
するＬ字状に形成されている。そして、該各支持体７７
の基端側を基板６２の四隅に固定することにより、後述
する固定板７８を固定的に支持するものである。

【００７０】７８は前記各支持体７７によって固定的に
支持された状態で設けられた固定板で、該固定板７８
は、例えばＰ，Ｂ，Ｓｂ等の不純物がドーピングされた
低抵抗なポリシリコン膜によって矩形状の板体として形
成されている。そして、該固定板７８は、前記振動板６
７の下側板体６８，上側板体６９間の中空穴７０内に配
設されている。

【００７１】ここで、前記固定板７８は、図５に示すよ
うに、下面側からポリシリコンと酸化膜とを交互に積層
して形成され、中間に位置してポリシリコンにより形成
された厚肉な中間層７８Ａと、該中間層７８Ａの両側面
に酸化膜等により形成された絶縁膜７８Ｂ，７８Ｃと、
下側に位置した絶縁膜７８Ｂの下面にポリシリコンによ
り形成された固定側検出電極７９と、上側に位置した絶
縁膜７８Ｃの上面に形成された固定側検出電極８０とか
らなった５層構造となる。

【００７２】また、前記固定板７８の下側に位置した固
定側検出電極７９は一方の支持体７７を介して基板６２
側の電極パットに接続され、上側に位置した固定側検出
電極８０は他方の支持体７７を介して基板６２側の電極
パットに接続されている。

【００７３】８１は変位検出手段としての変位検出部を
示し、該変位検出部８１は固定板７８の下側に位置した
第１の検出部８２と、上側に位置した第２の検出部８３
とからなる。

【００７４】ここで、前記第１の検出部８２は、図３お
よび図４に示すように、振動板６７の下側板体６８の上
面に位置した可動側検出電極７２と、該可動側検出電極
７２と対向するように固定板７８の下面に位置した固定
側検出電極７９とから構成されている。

【００７５】また、前記第２の検出部８３は、振動板６
７の上側板体６９の下面に位置した可動側検出電極７３
と、該可動側検出電極７３と対向するように固定板７８
の上面に位置した固定側検出電極８０とから構成されて
いる。

【００７６】次に、本実施例による角速度検出装置６１
の製造工程を図６ないし図１８を参照しつつ説明する。

【００７７】まず、図６では、角速度検出装置６１を形
成すべく用意された単結晶シリコンからなる基板６２の
表面に、酸化シリコン膜，窒化シリコン膜またはこれら
の複合膜等からなる絶縁膜８４を成膜し、図７では、前
記絶縁膜８４のうち各支持部６５と各固定部７４等を形
成する部分を残してパターニングして除去して絶縁膜６
３を形成する。図８では、図７で絶縁膜６３の除去した
部分にＰＳＧからなる第１の犠牲層８５を成膜し、基板
６２の表面を平坦にする。

【００７８】次に、図９では、前述した如くに、基板６
２上に形成された絶縁膜６３と犠牲層８５上に第１のポ
リシリコン膜８６を成膜し、図１０では、図９で成膜し
た第１のポリシリコン膜８６をパターニングしてドライ
エッチングすることにより、可動部６４（各支持部６
５，各支持梁６６，下側板体６８，各可動側駆動電極７
１）と各固定部７４（各固定側駆動電極７５）等を形成
するためのポリシリコン膜８６′を形成する。

【００７９】さらに、図１１では、ポリシリコン膜８
６′上にＰＳＧからなる第２の犠牲層８７を１μｍ程度
の厚さで成膜し、基板６２と固定板７８を接続するコン
タクトホールを形成した後、その上に、図１２のよう
に、固定板７８を形成すべく、薄膜のポリシリコン膜８
８Ａ，絶縁膜，厚膜のポリシリコン膜８８Ｂ，絶縁膜，
薄膜のポリシリコン膜８８Ｃを順次成膜して５層膜８８
を形成する。図１３では、この５層膜８８をドライエッ
チングで加工して固定板７８を形成する。これにより、
固定板７８は、厚肉な中間層７８Ａの両側面に絶縁膜が
形成され、その外側には固定側検出電極７９と固定側検
出電極８０とが形成される。

【００８０】図１４では、固定板７８を覆うようにＰＳ
Ｇによる第３の犠牲層８９を１μｍ程度成膜し、図１５
では、振動板６７の上側板体６９の各接合部６９Ａを形
成する位置のみをエッチング除去する。図１６では、こ
の上に第２のポリシリコン膜９０を成膜し、図１７で
は、上側板体６９以外の部分の第２のポリシリコン膜９
０をドライエッチングにより除去することにより、下側
板体６８と上側板体６９とからなる層状の振動板６７を
形成する。

【００８１】そして、最後に、ＨＦ溶液等の犠牲層８
５，８７，８９を除去して乾燥させることにより、角速
度検出装置６１を製造する（図１８参照）。なお、支持
部６５等の上面に電極パットを形成する場合には、最後
の犠牲層を除去するエッチングを行う前に、電極パッド
を形成する部分の犠牲層８７，８９を除去して、Ａｕ等
の金属を成膜して形成してもよい。

【００８２】本実施例による各角速度検出装置６１は上
述の如く構成されるが、次にＹ軸周りに加わる角速度Ω
の検出動作について説明する。

【００８３】まず、各振動発生部７６に対して駆動信号
を交互に印加すると、振動板６７は静電引力により支持
梁６６を介してＸ軸方向となる図１中の矢示Ｂ方向に同
じ振幅で振動する。この状態で、Ｙ軸周りに角速度Ωが
加わると、振動板６７に対して図１に示すコリオリ力Ｆ
が角速度Ωに比例してＺ軸方向に発生する。

【００８４】そして、このＺ軸方向の変位は、第１の検
出部８２では固定板７８に対する下側板体６８，上側板
体６９の離間寸法Ｄの変化となり、第２の検出部８３で
は固定板７８に対する上側板体６９の離間寸法Ｄの変化
となる。これにより、第１の検出部８２では可動側検出
電極７２と固定側検出電極７９との間を静電容量の変化
として検出し、第２の検出部８３では可動側検出電極７
３と固定側検出電極８０との間を静電容量の変化として
検出し、この各信号を差動容量で検出することにより、
Ｙ軸周りの角速度Ωを検出することができる。

【００８５】即ち、角速度Ωが加わっていないときに
は、第１の検出部８２と第２の検出部８３からは離間寸
法Ｄに対応した静電容量が検出され、この信号は同じ値
Ｃ0 となっている。

【００８６】ここで、Ｙ軸周りに角速度Ωが加わり、振
動板６７がコリオリ力Ｆを受けて基板６２側に変位した
ときには、固定板７８の下側に位置した固定側検出電極
７９と可動側検出電極７２からなる第１の検出部８２で
検出される容量は、ΔＣ0 だけ増加したＣ0 ＋ΔＣ0 と
なる。一方、固定板７８の上側に位置した固定側検出電
極８０と可動側検出電極７３からなる第２の検出部８３
で検出される容量は、ΔＣ0 は減少したＣ0 −ΔＣ0 と
なる。これにより、変位検出部８１からは、数２のよう
に、前記各容量の差動容量で検出を行うことにより、変
化量を２倍にした値Ｃに対応した信号を出力できる。

【００８７】

【数２】 Ｃ＝（Ｃ0 ＋ΔＣ0 ）−（Ｃ0 −ΔＣ0 ）＝２×ΔＣ0

【００８８】また、第１の検出部８２では、固定板７８
に形成した固定側検出電極７９と振動板６７に形成した
可動側検出電極７２との間の静電容量を検出している。
また、第２の検出部８３では、固定板７８に形成した固
定側検出電極８０と振動板６７に形成した可動側検出電
極７３との間の静電容量を検出している。従って、この
容量を差動容量で検出しているため、加わる角速度に関
係なく各振動発生部７６から重畳するノイズは差動容量
によって除去される。

【００８９】さらに、第１の検出部８２と第２の検出部
８３とからなる変位検出部８１は、いずれも基板６２か
ら離間した状態にあるから、第２の従来技術のように、
各固定部７４に入力される駆動信号が基板６２を介して
ノイズとして変位検出部８１で検出されるのを防止でき
る。

【００９０】しかも、固定側検出電極７９，７９は固定
板７８の上，下面に形成されているから、各振動発生部
７６から容量的な結合により発生するノイズは、第１の
検出部８２と第２の検出部８３とに同様に重畳するか
ら、差動容量として検出することにより、ノイズを消去
できる。

【００９１】さらに、角速度検出装置６１の製造を、前
述した如く、シリコンのエッチング処理を利用して行う
ことにより、容易に製造することができる。

【００９２】かくして、本実施例による角速度検出装置
６１では、振動板６７を下側板体６８と上側板体６９と
を中空穴７０を有するように層状に形成している。一
方、４本の支持体７７によって固定板７８を固定的に支
持した状態で、該固定板７８を中空穴７０内に隙間を介
して配設する。そして、前記固定板７８の下面に形成し
た固定側検出電極７９と、下側板体６８の上面に形成し
た可動側検出電極７２とにより第１の検出部８２を構成
し、固定板７８の上面に形成した固定側検出電極８０
と、上側板体６９の下面に形成した可動側検出電極７３
とにより第２の検出部８３を構成している。

【００９３】これにより、Ｘ軸方向に振動板６７を振動
させた状態で、Ｙ軸周りに角速度Ωが加わるときのＺ軸
方向に発生するコリオリ力Ｆによる変位を、第１の検出
部８２と第２の検出部８３でそれぞれ別個に検出し、こ
れらの信号を差動容量として検出することにより、変位
検出部８１では、大きな信号でかつノイズを相殺した信
号として検出でき、角速度検出を高感度に行うことがで
きる。

【００９４】しかも、前述したように、第１の検出部８
２と第２の検出部８３は基板６２から離間した状態にあ
るから、各振動発生部７６に入力される駆動信号が基板
６２を介して第１の検出部８２と第２の検出部８３にノ
イズとして加わるのを防止できる。さらに、第１の検出
部８２と第２の検出部８３の形状は、固定板７８の上，
下で同一形状に形成することができ、第１の検出部８２
と第２の検出部８３で検出される容量中には同一のノイ
ズが重畳するため、差動容量として検出することで、確
実にノイズを除去できる。

【００９５】さらに、前述した第３の従来技術のよう
に、音叉振動を用いた角速度検出装置では、各振動子の
形状が行う場合には、共振周波数を合わせるための複雑
な調整や周波数のずれによる位相ずれ等があった。しか
し、本実施例による角速度検出装置６１では、振動板６
７が単一であるから、振動板間の周波数の調整や位相ず
れ等がなく高精度な角速度検出を行うことができる。

【００９６】次に、図１９ないし図２２に本発明による
第２の実施例を示すに、本実施例の特徴は、振動板を３
枚の板体から構成し、各空間内に２枚の固定板を配設し
たことにある。なお、本実施例では前述した第１の実施
例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省
略するものとする。

【００９７】図中、９１は本実施例による角速度検出装
置、９２は該角速度検出装置９１が形成された単結晶の
シリコン材からなる基板をそれぞれ示し、該基板９２上
には、後述する各支持部９５と各固定部１０８が固着さ
れる位置に、絶縁膜９３，９３，…が形成されている。

【００９８】９４は基板９２上に形成された可動部を示
し、該可動部９４は、図１９に示すように、ポリシリコ
ン膜をエッチング処理することによって形成され、Ｙ軸
方向の両側に位置して基板９２上に絶縁膜９３を介して
設けられた支持部９５，９５と、基端側が該各支持部９
５に設けられ、先端側が基板９２の中央部に向けて前後
方向に伸長する４本の支持梁９６と、該各支持梁９６の
先端側に支持され、基板９２に対する水平方向のＸ軸と
垂直方向のＺ軸に変位可能に設けられた振動板９７とか
ら構成される。また、該可動部９４は、各支持部９５の
みが絶縁膜９３を介して基板９２上に固着され、各支持
梁９６と振動板９７は基板９２の表面から離間した状態
で保持されている。

【００９９】ここで、本実施例による振動板９７は、図
２１に示すように、基板９２側に位置して前記各支持梁
９６が連結された下側板体９８と、該下側板体９８上に
設けられ、両端が湾曲した接合部９９Ａ，９９Ａとなっ
た中間板体９９と、該下側板体９８上に設けられ、両端
が湾曲した接合部１００Ａ，１００Ａとなった上側板体
１００とからなる。そして、振動板９７は、下側板体９
８と中間板体９９と上側板体１００とを各接合部９９
Ａ，１００Ａを介して層状に形成することにより、その
間には中空穴１０１，１０２が形成された中空構造とな
る。

【０１００】また、下側の中空穴１０１内には後述する
第１の固定板１１２が、上側の中空穴１０２内には第２
の固定板１１４がそれぞれ等しい離間寸法Ｄを有して配
設されている。さらに、前記下側板体９８のＸ軸方向と
なる左，右両側面には、複数個の棒状の電極板１０３
Ａ，１０３Ａ，…がくし状に配設された可動側駆動電極
１０３，１０３が突出形成されている。

【０１０１】１０４，１０５，１０６，１０７は可動側
検出電極を示し、該可動側検出電極１０４は中空穴１０
１内面となる下側板体９８の上側表面となり、該可動側
検出電極１０５は中空穴１０１内面となる中間板体９９
の下側表面となる。また、該可動側検出電極１０６は中
空穴１０２内面となる中間板体９９の上側表面となり、
該可動側検出電極１０７は中空穴１０２内面となる上側
板体１００の下側表面となる。

【０１０２】１０８，１０８は固定部を示し、該各固定
部１０８は、振動板９７の下側板体９８を左，右両側か
ら挟むように、前記基板９２のＸ軸方向となる左，右両
側に絶縁膜９３を介して配設されている。また、振動板
９７と対向する各固定部１０８の端面には、複数個の棒
状の電極板１０９Ａ，１０９Ａ，…がくし状に配設され
た固定側駆動電極１０９，１０９がそれぞれ突出形成さ
れ、可動側駆動電極１０３と固定側駆動電極１０９とは
図２０に示すように、各電極板１０３Ａ，１０９Ａを互
いに離間した状態で噛合するようにして対向している。

【０１０３】１１０，１１０は振動発生手段となる振動
発生部を示し、該各振動発生部１１０は、可動側駆動電
極１０３と固定側駆動電極１０９とから構成され、左，
右に位置した該各振動発生部１１０に周波数ｆの駆動信
号を交互に印加することにより、振動板９７はＸ軸方向
となる図１９中の矢示Ｂ方向に振動する。

【０１０４】１１１，１１１，…は４本の支持梁９６の
外側に位置して立設された４本の第１の支持体で、該各
第１の支持体１１１は、四隅から基板９２の対角線上に
延びＺ軸方向に折曲するＬ字状に形成されている。そし
て、該各第１の支持体１１１の基端側を基板９２の四隅
に固定することにより、後述する固定板１１３を固定的
に支持するものである。

【０１０５】１１２は前記各第１の支持体１１１によっ
て固定的に支持された状態で設けられた第１の固定板
で、該第１の固定板１１２は、低抵抗なポリシリコン膜
によって矩形状の板体として形成され、該第１の固定板
１１２は、前記振動板９７の下側板体９８と中間板体９
９との中空穴１０１内に配設されている。

【０１０６】１１３，１１３，…は支持梁９６と第１の
支持体１１１との間に位置して立設された４本の第２の
支持体で、該各第２の支持体１１３は、四隅から基板９
２の対角線上に延びＺ軸方向に折曲するＬ字状に形成さ
れている。そして、該各第２の支持体１１３の基端側を
基板９２の四隅に固定することにより、後述する固定板
１１４を固定的に支持するものである。

【０１０７】１１４は前記各第２の支持体１１３によっ
て固定的に支持された状態で設けられた第２の固定板
で、該第２の固定板１１４は、低抵抗なポリシリコン膜
によって矩形状の板体として形成され、該第２の固定板
１１４は、前記振動板９７の中間板体９９と上側板体１
００との中空穴１０２内に配設されている。

【０１０８】１１５，１１６，１１７，１１８は固定側
検出電極を示し、該固定側検出電極１１５，１１６，１
１７，１１８は、前述した第１の実施例による固定板７
８と同様に、ポリシリコン膜−絶縁膜−ポリシリコン膜
−絶縁膜−ポリシリコン膜の５層構造で形成されてい
る。また、固定側検出電極１１５は、下側に位置した第
１の固定板１１２の下面となり、固定側検出電極１１６
は、下側に位置した第１の固定板１１２の上面となる。
さらに、固定側検出電極１１７は、上側に位置した第２
の固定板１１４の下面となり、固定側検出電極１１８
は、上側に位置した第２の固定板１１４の上面となる。

【０１０９】１１９は下側の中空穴１０１側に設けられ
た変位検出手段としての変位検出部を示し、該変位検出
部１１９は第１の固定板１１２の下側に位置した第１の
検出部１２０と上側に位置した第２の検出部１２１とか
ら構成されている。

【０１１０】ここで、前記第１の検出部１１９は、図２
１に示すように、振動板９７の下側板体９８の上面に位
置した可動側検出電極１０４と、該可動側検出電極１０
４と対向するように第１の固定板１１２の下面に位置し
た固定側検出電極１１５とからなる。

【０１１１】また、前記第２の検出部１２１は、振動板
９７の中間板体９９の下面に位置した可動側検出電極１
０５と、該可動側検出電極１０５と対向するように第１
の固定板１１２の上面に位置した固定側検出電極１１６
とからなる。

【０１１２】１２２は上側の中空穴１０２側に設けられ
た変位検出手段としての変位検出部を示し、該変位検出
部１２２は第２の固定板１１４の下側に位置した第１の
検出部１２３と上側に位置した第２の検出部１２４とか
ら構成されている。

【０１１３】ここで、前記第１の検出部１２３は、図２
１に示すように、振動板９７の中間板体９９の上面に位
置した可動側検出電極１０６と、該可動側検出電極１０
６と対向するように第２の固定板１１４の下面に位置し
た固定側検出電極１１７とからなる。

【０１１４】また、前記第２の検出部１２４は、振動板
９７の上側板体１００の下面に位置した可動側検出電極
１０７と、該可動側検出電極１０７と対向するように第
２の固定板１１４の上面に位置した固定側検出電極１１
８とから構成されている。

【０１１５】このように構成される第２の実施例による
角速度検出装置９１においても、その検出動作は前述し
た第１の実施例と同様に検出することができる。

【０１１６】即ち、角速度検出装置９１では、振動板９
７を各振動発生部１１０によってＸ軸方向に振動させた
状態で、Ｙ軸周りの角速度Ωが加わると、振動板９７は
コリオリ力Ｆにより軸方向に振動する。この振動を、変
位検出部１１９，１２２で静電容量の変化として検出で
きる。

【０１１７】このとき、変位検出部１１９では、第１の
固定板１１２に対して形成された第１の検出部１２０と
第２の検出部１２１とから出力される各信号の差動容量
を検出し、変位検出部１２２では、第２の固定板１１４
に対して形成された第１の検出部１２３と第２の検出部
１２４とから出力される各信号を差動容量として検出す
る。これにより、それぞれの信号はノイズを相殺した角
速度Ωに対応した信号として検出することができると共
に、各信号を加算することにより、静電容量を大きくで
き検出感度を第１の実施例よりも大幅に高めることがで
きる。

【０１１８】なお、前記各実施例では、固定板を１枚ま
たは２枚にし、振動板はこれに対応するように２枚また
は３枚の板体から構成するようにしたが、本発明はこれ
に限らず、固定板の枚数を増やし、この枚数に対応した
振動板の板体の枚数を増やすようにしてもよい。

【０１１９】また、前記各実施例では、振動発生手段と
なる振動発生部７６、振動発生部１１０に静電引力を利
用したものを記載したが、本発明はこれに限らず、例え
ば圧電材料等を用いて振動を発生させるようにしてもよ
い。

【０１２０】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、振動部を中空穴を有する中空構造とし、変位検出
手段では、この中空穴内に固定板を配設し、該固定板に
対する振動部の変位を、固定板の一面と中空穴の対向面
との間の変位を第１の検出部で検出し、固定板の他面と
中空穴の対向面との間の変位を第２の検出部で検出する
から、振動発生手段により例えばＸ軸方向に振動させた
状態で、Ｙ軸周りの角速度が加わえると振動部にはＺ軸
方向のコリオリ力が生じ、前記変位検出手段の各検出部
からの各信号を差動容量で検出することにより、ノイズ
を相殺しかつ信号を大きくでき、検出感度を高めること
ができる。しかも、固定板に対して上，下に形成される
第１の検出部と第２の検出部との形状は同一となってい
るから、各信号に重畳するノイズは同じノイズとなり、
各信号を差動容量により演算することにより、振動発生
手段に入力される駆動信号等のノイズを相殺できる。

【０１２１】請求項２の発明では、変位検出手段の固定
板は支持体によって基板上に固着して設けたから、固定
板を振動部の中空穴内に配設でき、固定板の一面と該一
面に対向した中空穴内面と間の静電容量を第１の検出部
で検出し、固定板の他面と該他面と対向した中空穴内面
との間の静電容量を第２の検出部で検出でき、差動容量
として演算することにより、ノイズを相殺することがで
きる。

【０１２２】請求項３の発明では、振動部には垂直方向
に２重の中空穴を設け、変位検出手段をなす第１の検出
部と第２の検出部とを該各中空穴内にそれぞれ配設した
から、振動部の垂直方向の変位を該各検出部から異なる
４つの静電容量の変化として検出でき、これらの差動容
量を演算することにより、ノイズを相殺しかつ信号を大
きくでき、検出感度を高めることができる。

【０１２３】請求項４の発明では、固定板の一面に位置
した固定側検出電極と、中空穴の対向面に位置した可動
側検出電極により第１の検出部を構成し、固定板の他面
に位置した固定側検出電極と、中空穴の対向面に位置し
た可動側検出電極により第２の検出部を構成し、各検出
部から出力される信号との差算を演算することにより、
ノイズを相殺した角速度に対応した検出信号を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例による角速度検出装置の斜視図で
ある。

【図２】第１の実施例による角速度検出装置を上側から
見た平面図である。

【図３】図２中の矢示III −III 方向から見た縦断面図
である。

【図４】図２中の矢示IV−IV方向から見た縦断面図であ
る。

【図５】図４中のａ部を拡大して示す拡大縦断面図であ
る。

【図６】角速度検出装置の製造工程に用いられるシリコ
ン基板に絶縁膜を成膜した状態を示す縦断面図である。

【図７】シリコン基板の表面に成膜した絶縁膜のうち、
支持部、固定部を形成する部分のみを残してエッチング
除去した状態を示す縦断面図である。

【図８】シリコン基板の表面に成膜した絶縁膜のうち、
除去された部分に第１の擬成膜を形成した状態を示す縦
断面図である。

【図９】シリコン基板の表面に成膜した絶縁膜と犠牲膜
上に第１のポリシリコン膜を成膜した状態を示す縦断面
図である。

【図１０】シリコン基板の表面に成膜した第１のポリシ
リコン膜にドライエッチングを施すことにより、支持部
と下側板体等を形成した状態を示す縦断面図である。

【図１１】シリコン基板の表面に成膜し、ドライエッチ
ングを施した第１のポリシリコン膜上に第２の犠牲膜を
成膜した状態を示す縦断面図である。

【図１２】第２の犠牲膜上にポリシリコン膜−絶縁膜−
ポリシリコン膜−絶縁膜−ポリシリコン膜からなる５層
膜を成膜した状態を示す縦断面図である。

【図１３】第２の犠牲膜上に形成した５層膜にドライエ
ッチングを施すことにより、固定板を形成した状態を示
す縦断面図である。

【図１４】固定板と第２の犠牲膜との上に第３の犠牲膜
を成膜した状態を示す縦断面図である。

【図１５】第３の犠牲膜のうち、上側板体の接合部とな
る部分をエッチング除去した状態を示す縦断面図であ
る。

【図１６】接合部が除去された第３の犠牲膜上に第２の
ポリシリコン膜を成膜した状態を示す縦断面図である。

【図１７】第２のポリシリコン膜にドライエッチングを
施すことにより、上側板体を形成した状態を示す縦断面
図である。

【図１８】第１の犠牲層，第２の犠牲層，第３の犠牲層
をＨＦ溶液でエッチング除去することにより、振動場を
基板から離間させ、各板体と固定板とを離間させた角速
度検出装置を形成した状態を示す縦断面図である。

【図１９】第２の実施例による角速度検出装置の斜視図
である。

【図２０】第２の実施例による角速度検出装置を上側か
ら見た平面図である。

【図２１】図２０中の矢示XXI −XXI 方向から見た縦断
面図である。

【図２２】図２０中の矢示XXII−XXII方向から見た縦断
面図である。

【図２３】第１の従来技術による角速度検出装置を上側
から見た平面図である。

【図２４】図２３中の矢示XXIV−XXIV方向から見た縦断
面図である。

【図２５】第２の従来技術による角速度検出装置を上側
から見た平面図である。

【図２６】図２５中の矢示XXVI−XXVI方向から見た縦断
面図である。

【図２７】第３の従来技術による角速度検出装置の斜視
図である。

【符号の説明】

６１，９１ 角速度検出装置 ６２，９２ 基板 ６４，９４ 可動部 ６５，９５ 支持部 ６６，９６ 支持梁 ６７，９７ 振動板（振動部） ６８，９８ 下側板体 ６９，１００ 上側板体 ７０，１０１，１０２ 中空穴 ７１，１０３ 可動側駆動電極 ７２，７３，１０４，１０５，１０６，１０７ 可動側
検出電極 ７５，１０９ 固定側駆動電極 ７６，１１０ 振動発生部 ７７，１１１，１１３ 支持体 ７８，１１２，１１４ 固定板 ７９，８０，１１５，１１６，１１７，１１８ 固定側
検出電極 ８１，１１９，１２２ 変位検出部（変位検出手段） ８２，１２０，１２３ 第１の検出部 ８３，１２１，１２４ 第２の検出部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、該基板上に離間して設けられた
   一対の支持部と、該各支持部から互いに近接する方向に
   伸長して設けられた支持梁と、該各支持梁の先端側に位
   置して前記基板に対して水平方向と垂直方向に変位可能
   に設けられた振動部と、該振動部に水平方向の振動を与
   える振動発生手段と、前記基板に固着して設けられ、該
   振動発生手段によって前記振動部に水平方向の振動を与
   えた状態で角速度によって垂直方向に生じる変位を検出
   する変位検出手段とからなる角速度検出装置において、 前記振動部は、その内部を水平方向に貫通した空間から
   なる中空穴を有する中空構造の振動板によって構成し、 前記変位検出手段は、前記中空穴内に配設された固定板
   と、該固定板の一面と中空穴の対向面との間で前記振動
   部の垂直方向の変位を静電容量の変化として検出する第
   １の検出部と、該固定板の他面と中空穴の対向面との間
   で前記振動部の垂直方向の変位を静電容量の変化として
   検出する第２の検出部とから構成したことを特徴とする
   角速度検出装置。
2. 【請求項２】 前記変位検出手段の固定板は、前記基板
   から立設された支持体によって前記基板上に固着して設
   ける構成としてなる請求項１記載の角速度検出装置。
3. 【請求項３】 前記振動部には、垂直方向に二重の中空
   穴を設け、前記変位検出手段を構成する前記第１，第２
   の検出部は、該各中空穴内にそれぞれ配設してなる請求
   項１または２記載の角速度検出装置。
4. 【請求項４】 前記固定板にはその両面に固定側検出電
   極を形成し、前記振動板の中空穴の内面には該固定側検
   出電極と対向した位置に可動側検出電極を形成し、前記
   各固定側検出電極と各可動側検出電極とによって、前記
   第１，第２の検出部を構成する１，２または３記載の角
   速度検出装置。