JPH11173851A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
- Publication number
- JPH11173851A JPH11173851A JP9354143A JP35414397A JPH11173851A JP H11173851 A JPH11173851 A JP H11173851A JP 9354143 A JP9354143 A JP 9354143A JP 35414397 A JP35414397 A JP 35414397A JP H11173851 A JPH11173851 A JP H11173851A
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- vibrator
- electrode
- angular velocity
- stopper
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動子の変位量を規制するストッパを設ける
ことにより、基板側と振動子側の電極等が互いに接触す
るのを防止し、検出動作を安定化させる。 【解決手段】 角速度センサ２１は、振動子７を可動側
駆動電極８、固定側駆動電極１２により矢示Ａ方向に振
動させた状態で、振動子７をＺ軸周りの角速度に応じて
矢示Ｆ方向に変位させ、この変位量を可動側検出電極
９、固定側検出電極１３によって検出する。そして、基
板２上に設けた各ストッパ２２は、接続部２３により振
動子７と同電位に保持された状態で、矢示Ｆ方向に対す
る振動子７の変位量を規制し、可動側駆動電極８と固定
側駆動電極１２、可動側検出電極９と固定側検出電極１
３がそれぞれ接触するのを防止する。
ことにより、基板側と振動子側の電極等が互いに接触す
るのを防止し、検出動作を安定化させる。 【解決手段】 角速度センサ２１は、振動子７を可動側
駆動電極８、固定側駆動電極１２により矢示Ａ方向に振
動させた状態で、振動子７をＺ軸周りの角速度に応じて
矢示Ｆ方向に変位させ、この変位量を可動側検出電極
９、固定側検出電極１３によって検出する。そして、基
板２上に設けた各ストッパ２２は、接続部２３により振
動子７と同電位に保持された状態で、矢示Ｆ方向に対す
る振動子７の変位量を規制し、可動側駆動電極８と固定
側駆動電極１２、可動側検出電極９と固定側検出電極１
３がそれぞれ接触するのを防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転体の角速度を
検出するのに好適に用いられる角速度センサに関し、特
に、シリコン材料をエッチング処理することによって形
成される角速度センサに関する。
検出するのに好適に用いられる角速度センサに関し、特
に、シリコン材料をエッチング処理することによって形
成される角速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、角速度センサは、基板に対して
水平な２軸方向（例えばＸ軸，Ｙ軸方向）に変位可能と
なった振動子を有し、この振動子を例えばＸ軸向に振動
させた状態でＺ軸回りの角速度が加えられたときには、
振動子がコリオリ力（慣性力）によりＹ軸方向に変位す
るのを利用して角速度を検出する構成となっている。
水平な２軸方向（例えばＸ軸，Ｙ軸方向）に変位可能と
なった振動子を有し、この振動子を例えばＸ軸向に振動
させた状態でＺ軸回りの角速度が加えられたときには、
振動子がコリオリ力（慣性力）によりＹ軸方向に変位す
るのを利用して角速度を検出する構成となっている。
【０００３】そこで、この種の従来技術による角速度セ
ンサを図７ないし図９に基づいて説明する。
ンサを図７ないし図９に基づいて説明する。
【０００４】１は従来技術による角速度センサ、２は該
角速度センサ１を構成するため高抵抗の単結晶シリコン
材料等により形成された長方形状の基板を示し、該基板
２上には後述の可動部３、固定部１０，１１が設けられ
ている。ここで、便宜上、基板２の長手方向をＸ軸方
向、長手方向と直交する方向をＹ軸方向、基板２の表面
と垂直な方向をＺ軸方向とする。
角速度センサ１を構成するため高抵抗の単結晶シリコン
材料等により形成された長方形状の基板を示し、該基板
２上には後述の可動部３、固定部１０，１１が設けられ
ている。ここで、便宜上、基板２の長手方向をＸ軸方
向、長手方向と直交する方向をＹ軸方向、基板２の表面
と垂直な方向をＺ軸方向とする。
【０００５】３は基板２上に設けられた角速度検出用の
可動部で、該可動部３は、図７および図８に示す如く、
絶縁膜４を介して基板２上に固着された例えば４個の支
持部５，５，…と、該各支持部５に梁６，６，…を介し
て連結され、Ｘ軸方向に延びる棒状の振動子７とから構
成されている。
可動部で、該可動部３は、図７および図８に示す如く、
絶縁膜４を介して基板２上に固着された例えば４個の支
持部５，５，…と、該各支持部５に梁６，６，…を介し
て連結され、Ｘ軸方向に延びる棒状の振動子７とから構
成されている。
【０００６】ここで、可動部３は、絶縁膜４を介して基
板２上に形成した低抵抗（例えば０．０１〜０．０２Ω
ｃｍ程度）のシリコン層に対してエッチング処理を施す
ことにより、支持部５、梁６、後述の可動側駆動電極
８、可動側検出電極９等が一体形成され、これらはそれ
ぞれ導電性を有している。
板２上に形成した低抵抗（例えば０．０１〜０．０２Ω
ｃｍ程度）のシリコン層に対してエッチング処理を施す
ことにより、支持部５、梁６、後述の可動側駆動電極
８、可動側検出電極９等が一体形成され、これらはそれ
ぞれ導電性を有している。
【０００７】そして、梁６は略コ字状の屈曲部６Ａを有
し、基板２と離間した状態でＸ軸方向およびＹ軸方向に
可撓性をもって配設されている。また、振動子７は、各
梁６によってＸ軸方向およびＹ軸方向に変位可能に支持
され、可動側駆動電極８、可動側検出電極９と共に基板
２から離間している。
し、基板２と離間した状態でＸ軸方向およびＹ軸方向に
可撓性をもって配設されている。また、振動子７は、各
梁６によってＸ軸方向およびＹ軸方向に変位可能に支持
され、可動側駆動電極８、可動側検出電極９と共に基板
２から離間している。
【０００８】８，８は後述の固定側駆動電極１２と共に
振動子７を振動させる振動発生手段を構成した前，後の
可動側駆動電極で、該各可動側駆動電極８は、図８およ
び図９に示す如く、振動子７の長さ方向両端側に一体形
成されている。そして、各可動側駆動電極８は、互いに
ほぼ等しい間隔をもってＸ軸方向に延びる複数の電極板
８Ａ，８Ａ，…を有し、全体として櫛状に形成されてい
る。
振動子７を振動させる振動発生手段を構成した前，後の
可動側駆動電極で、該各可動側駆動電極８は、図８およ
び図９に示す如く、振動子７の長さ方向両端側に一体形
成されている。そして、各可動側駆動電極８は、互いに
ほぼ等しい間隔をもってＸ軸方向に延びる複数の電極板
８Ａ，８Ａ，…を有し、全体として櫛状に形成されてい
る。
【０００９】９，９は後述の固定側検出電極１３と共に
振動子７の変位量を検出する変位検出手段を構成した
左，右の可動側検出電極で、該各可動側検出電極９は、
図９に示す如く、振動子７の長さ方向中間部に位置して
左，右両側に突設され、Ｘ軸方向に延びる例えば４個の
電極板９Ａ，９Ａ，…を有している。
振動子７の変位量を検出する変位検出手段を構成した
左，右の可動側検出電極で、該各可動側検出電極９は、
図９に示す如く、振動子７の長さ方向中間部に位置して
左，右両側に突設され、Ｘ軸方向に延びる例えば４個の
電極板９Ａ，９Ａ，…を有している。
【００１０】１０，１０は振動子７の長さ方向両端側に
配設された前，後の固定部で、該各固定部１０は、図８
に示す如く、固定側駆動電極１２と共に導電性を有する
低抵抗なシリコン材料等によって形成され、絶縁膜４を
介して基板２上に固着されている。また、１１，１１は
振動子７の幅方向両側に配設された左，右の固定部で、
該各固定部１１も固定側検出電極１３と共に低抵抗なシ
リコン材料等によって形成され、絶縁膜４を介して基板
２上に固着されている。
配設された前，後の固定部で、該各固定部１０は、図８
に示す如く、固定側駆動電極１２と共に導電性を有する
低抵抗なシリコン材料等によって形成され、絶縁膜４を
介して基板２上に固着されている。また、１１，１１は
振動子７の幅方向両側に配設された左，右の固定部で、
該各固定部１１も固定側検出電極１３と共に低抵抗なシ
リコン材料等によって形成され、絶縁膜４を介して基板
２上に固着されている。
【００１１】１２，１２は前，後の固定部１０にそれぞ
れ一体形成された固定側駆動電極で、該各固定側駆動電
極１２は、図９に示す如く、互いにほぼ等しい間隔をも
ってＸ軸方向に延びる複数の電極板１２Ａ，１２Ａ，…
を有し、該各電極板１２Ａは、可動側駆動電極８の各電
極板８Ａと所定の駆動電極間隔ｄ1 をもってＹ軸方向で
対向している。
れ一体形成された固定側駆動電極で、該各固定側駆動電
極１２は、図９に示す如く、互いにほぼ等しい間隔をも
ってＸ軸方向に延びる複数の電極板１２Ａ，１２Ａ，…
を有し、該各電極板１２Ａは、可動側駆動電極８の各電
極板８Ａと所定の駆動電極間隔ｄ1 をもってＹ軸方向で
対向している。
【００１２】そして、前，後の固定側駆動電極１２は、
互いに逆位相となる交流の駆動信号が印加されることに
より、各可動側駆動電極８との間でＸ軸方向の静電引力
を交互に発生させ、振動子７を図７中の矢示Ａ方向に振
動させる。
互いに逆位相となる交流の駆動信号が印加されることに
より、各可動側駆動電極８との間でＸ軸方向の静電引力
を交互に発生させ、振動子７を図７中の矢示Ａ方向に振
動させる。
【００１３】１３，１３，…は左，右の固定部１１に例
えば２個ずつ一体形成された略「Ｆ」字状の固定側検出
電極で、該各固定側検出電極１３は、図９に示す如く、
Ｘ軸方向に延びる電極板１３Ａ，１３Ａを有し、振動子
７側に面した一側側面が可動側検出電極９の各電極板９
Ａと所定の検出電極間隔ｄ2 をもってＹ軸方向で対向す
ると共に、他側側面が各電極板９Ａと検出電極間隔ｄ3
をもってＹ軸方向で対向している。
えば２個ずつ一体形成された略「Ｆ」字状の固定側検出
電極で、該各固定側検出電極１３は、図９に示す如く、
Ｘ軸方向に延びる電極板１３Ａ，１３Ａを有し、振動子
７側に面した一側側面が可動側検出電極９の各電極板９
Ａと所定の検出電極間隔ｄ2 をもってＹ軸方向で対向す
ると共に、他側側面が各電極板９Ａと検出電極間隔ｄ3
をもってＹ軸方向で対向している。
【００１４】そして、各固定側検出電極１３は、振動子
７が図７中の矢示Ｆ方向に変位したときに、可動側検出
電極９との間で検出電極間隔ｄ2 ，ｄ3 を変化させるこ
とにより、振動子７の変位量を両者間の静電容量の変化
として検出する。
７が図７中の矢示Ｆ方向に変位したときに、可動側検出
電極９との間で検出電極間隔ｄ2 ，ｄ3 を変化させるこ
とにより、振動子７の変位量を両者間の静電容量の変化
として検出する。
【００１５】従来技術による角速度センサ１は上述の如
き構成を有するもので、次にその作動について説明す
る。
き構成を有するもので、次にその作動について説明す
る。
【００１６】まず、外部の駆動回路（図示せず）等から
各固定部１０を介して前，後の固定側駆動電極１２に駆
動信号がそれぞれ印加されると、該各固定側駆動電極１
２と可動側駆動電極８との間には、Ｘ軸方向の静電引力
が振動子７の両端側で交互に発生し、振動子７は図７中
の矢示Ａ方向に振動する。
各固定部１０を介して前，後の固定側駆動電極１２に駆
動信号がそれぞれ印加されると、該各固定側駆動電極１
２と可動側駆動電極８との間には、Ｘ軸方向の静電引力
が振動子７の両端側で交互に発生し、振動子７は図７中
の矢示Ａ方向に振動する。
【００１７】そして、この状態でＺ軸回りの角速度が振
動子７に加えられると、振動子７にはＹ軸方向のコリオ
リ力が作用するため、振動子７は角速度の大きさに応じ
て図７中の矢示Ｆ方向に変位する。これにより、可動側
検出電極９と固定側検出電極１３との間では検出電極間
隔ｄ2 ，ｄ3 が変化し、両者間の静電容量が振動子７の
変位量に応じて変化するので、この静電容量の変化は
左，右の各固定部１１等から角速度の検出信号として外
部の検出回路（図示せず）等に導出される。
動子７に加えられると、振動子７にはＹ軸方向のコリオ
リ力が作用するため、振動子７は角速度の大きさに応じ
て図７中の矢示Ｆ方向に変位する。これにより、可動側
検出電極９と固定側検出電極１３との間では検出電極間
隔ｄ2 ，ｄ3 が変化し、両者間の静電容量が振動子７の
変位量に応じて変化するので、この静電容量の変化は
左，右の各固定部１１等から角速度の検出信号として外
部の検出回路（図示せず）等に導出される。
【００１８】一方、他の従来技術として、可動部の変位
量を規制するためのストッパを基板または可動部に設
け、可動部を過度の外力等から保護する構成とした角速
度センサも知られている（特開平９−３３５５７号公報
等）。
量を規制するためのストッパを基板または可動部に設
け、可動部を過度の外力等から保護する構成とした角速
度センサも知られている（特開平９−３３５５７号公報
等）。
【００１９】この場合、可動部は、基板上に第１の梁を
介してＸ軸方向に変位可能に設けられたサブ基板と、該
サブ基板上に第２の梁を介してＹ軸方向に変位可能に設
けられた振動子とから構成され、振動子は基板に対して
Ｘ軸，Ｙ軸方向に相対変位可能となっている。
介してＸ軸方向に変位可能に設けられたサブ基板と、該
サブ基板上に第２の梁を介してＹ軸方向に変位可能に設
けられた振動子とから構成され、振動子は基板に対して
Ｘ軸，Ｙ軸方向に相対変位可能となっている。
【００２０】そして、サブ基板を振動子と共にＸ軸方向
に振動させた状態でＺ軸回りの角速度が加えられたとき
には、振動子がこの角速度に応じてサブ基板上でＹ軸方
向に変位する。また、ストッパは基板とサブ基板との間
に設けられ、サブ基板が基板に対してＸ軸方向等に大き
く変位するのを規制し、第１の梁が外力等によって損傷
されるのを防止している。
に振動させた状態でＺ軸回りの角速度が加えられたとき
には、振動子がこの角速度に応じてサブ基板上でＹ軸方
向に変位する。また、ストッパは基板とサブ基板との間
に設けられ、サブ基板が基板に対してＸ軸方向等に大き
く変位するのを規制し、第１の梁が外力等によって損傷
されるのを防止している。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、可動側検出電極９と固定側検出電極１３と
を、これらの電極板９Ａ，１３ＡがＹ軸方向で検出電極
間隔ｄ2 ，ｄ3 をもって互いに対向するように配設し、
この状態で振動子７を角速度に応じてＹ軸方向に変位さ
せる構成としている。
来技術では、可動側検出電極９と固定側検出電極１３と
を、これらの電極板９Ａ，１３ＡがＹ軸方向で検出電極
間隔ｄ2 ，ｄ3 をもって互いに対向するように配設し、
この状態で振動子７を角速度に応じてＹ軸方向に変位さ
せる構成としている。
【００２２】このため、例えばＹ軸方向の外力等が振動
子７に加えられたり、Ｚ軸周りの大きな角速度等が生じ
たりした場合には、振動子７がＹ軸方向に大きく変位
し、これに伴って可動側検出電極９の電極板９Ａが固定
側検出電極１３の電極板１３Ａと接触することがあり、
これらがショートして角速度の検出動作が不安定になる
という問題がある。
子７に加えられたり、Ｚ軸周りの大きな角速度等が生じ
たりした場合には、振動子７がＹ軸方向に大きく変位
し、これに伴って可動側検出電極９の電極板９Ａが固定
側検出電極１３の電極板１３Ａと接触することがあり、
これらがショートして角速度の検出動作が不安定になる
という問題がある。
【００２３】しかも、従来技術では、可動側検出電極９
と固定側検出電極１３との間の静電容量を検出するた
め、例えば検出回路等によってこれらの間に交流電圧等
を印加する場合があり、可動側検出電極９と固定側検出
電極１３とが一旦接触すると、これらの間に生じる静電
引力によって振動子７が固定部１１に固着し易いため、
角速度の検出が不可能となる虞れがある。
と固定側検出電極１３との間の静電容量を検出するた
め、例えば検出回路等によってこれらの間に交流電圧等
を印加する場合があり、可動側検出電極９と固定側検出
電極１３とが一旦接触すると、これらの間に生じる静電
引力によって振動子７が固定部１１に固着し易いため、
角速度の検出が不可能となる虞れがある。
【００２４】さらに、振動子７がＹ軸方向に大きく変位
した場合には、可動側駆動電極８も固定側駆動電極１２
と接触、固着する場合があり、振動子７の振動状態が不
安定となり易いため、信頼性を向上させるのが難しいと
いう問題がある。
した場合には、可動側駆動電極８も固定側駆動電極１２
と接触、固着する場合があり、振動子７の振動状態が不
安定となり易いため、信頼性を向上させるのが難しいと
いう問題がある。
【００２５】また、他の従来技術では、サブ基板の変位
量をストッパにより規制しているに過ぎず、サブ基板に
対する振動子の変位量は規制されていないため、振動子
が外力等によりサブ基板上でＹ軸方向に大きく変位する
と、従来技術と同様の問題が生じる。
量をストッパにより規制しているに過ぎず、サブ基板に
対する振動子の変位量は規制されていないため、振動子
が外力等によりサブ基板上でＹ軸方向に大きく変位する
と、従来技術と同様の問題が生じる。
【００２６】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、振動子が外力等によって過度
に変位するのを確実に規制でき、振動発生手段と変位検
出手段とを安定して作動させることができると共に、信
頼性を向上できるようにした角速度センサを提供するこ
とを目的としている。
されたもので、本発明は、振動子が外力等によって過度
に変位するのを確実に規制でき、振動発生手段と変位検
出手段とを安定して作動させることができると共に、信
頼性を向上できるようにした角速度センサを提供するこ
とを目的としている。
【００２７】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明が採用する角速度センサは、基板と、該
基板上に設けられた支持部と、該支持部に梁を介して連
結され、基板に対して水平な２軸方向に変位可能となっ
た振動子と、該振動子を水平方向の２軸のうち一方の軸
方向に振動させる振動発生手段と、該振動発生手段によ
って振動子を一方の軸方向に振動させた状態で基板と垂
直な軸周りに角速度が加えられたときに、振動子が水平
方向の２軸のうち他方の軸方向に変位する変位量を検出
する変位検出手段とから構成している。
ために、本発明が採用する角速度センサは、基板と、該
基板上に設けられた支持部と、該支持部に梁を介して連
結され、基板に対して水平な２軸方向に変位可能となっ
た振動子と、該振動子を水平方向の２軸のうち一方の軸
方向に振動させる振動発生手段と、該振動発生手段によ
って振動子を一方の軸方向に振動させた状態で基板と垂
直な軸周りに角速度が加えられたときに、振動子が水平
方向の２軸のうち他方の軸方向に変位する変位量を検出
する変位検出手段とから構成している。
【００２８】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、基板上には、振動子が他方の軸方向に変位した
ときに該振動子の変位量を規制するストッパを設けたこ
とにある。
特徴は、基板上には、振動子が他方の軸方向に変位した
ときに該振動子の変位量を規制するストッパを設けたこ
とにある。
【００２９】このように構成することにより、振動子が
予め定められた許容範囲を外れて他方の軸方向に大きく
変位しようとするときには、その変位量をストッパによ
って許容範囲内に規制することができる。これにより、
例えば振動発生手段または変位検出手段として基板、振
動子にそれぞれ電極等を設ける場合には、振動子側の電
極が基板側の電極と接触するのをストッパによって防止
することができる。
予め定められた許容範囲を外れて他方の軸方向に大きく
変位しようとするときには、その変位量をストッパによ
って許容範囲内に規制することができる。これにより、
例えば振動発生手段または変位検出手段として基板、振
動子にそれぞれ電極等を設ける場合には、振動子側の電
極が基板側の電極と接触するのをストッパによって防止
することができる。
【００３０】また、請求項２の発明では、ストッパに
は、振動子に向けて尖った突起部を設け、該突起部は、
振動子が他方の軸方向に変位したときに振動子と当接す
る構成としている。
は、振動子に向けて尖った突起部を設け、該突起部は、
振動子が他方の軸方向に変位したときに振動子と当接す
る構成としている。
【００３１】これにより、振動子が他方の軸方向に大き
く変位したときには、振動子をストッパの突起部に当接
させ、振動子が過度に変位するのをストッパによって阻
止することができる。そして、振動子はストッパの突起
部に小さな接触面積で当接するから、振動子がストッパ
に固着するのを防ぐことができる。
く変位したときには、振動子をストッパの突起部に当接
させ、振動子が過度に変位するのをストッパによって阻
止することができる。そして、振動子はストッパの突起
部に小さな接触面積で当接するから、振動子がストッパ
に固着するのを防ぐことができる。
【００３２】さらに、請求項３の発明では、ストッパ
は、振動子と同電位に保持する構成としている。
は、振動子と同電位に保持する構成としている。
【００３３】これにより、振動子がストッパに当接した
としても、振動子とストッパとは同電位になっているか
ら、これらの間に静電引力を生じることがなくなり、振
動子がストッパと固着するのを防止することができる。
としても、振動子とストッパとは同電位になっているか
ら、これらの間に静電引力を生じることがなくなり、振
動子がストッパと固着するのを防止することができる。
【００３４】また、請求項４の発明では、振動発生手段
は、振動子に設けられた可動側駆動電極と、基板上に固
定して設けられ、該可動側駆動電極と他方の軸方向で対
向した固定側駆動電極とからなり、ストッパと振動子と
の隙間寸法は、可動側駆動電極と固定側駆動電極との対
向間隔よりも小さく設定する構成としている。
は、振動子に設けられた可動側駆動電極と、基板上に固
定して設けられ、該可動側駆動電極と他方の軸方向で対
向した固定側駆動電極とからなり、ストッパと振動子と
の隙間寸法は、可動側駆動電極と固定側駆動電極との対
向間隔よりも小さく設定する構成としている。
【００３５】これにより、振動子が他方の軸方向に大き
く変位したときには、可動側駆動電極が固定側駆動電極
に接触する前に振動子がストッパに当接するので、可動
側駆動電極が固定側駆動電極と接触するのをストッパに
よって防止でき、例えば可動側駆動電極、固定側駆動電
極間に駆動信号等を印加することにより、振動子を一方
の軸方向で振動させることができる。
く変位したときには、可動側駆動電極が固定側駆動電極
に接触する前に振動子がストッパに当接するので、可動
側駆動電極が固定側駆動電極と接触するのをストッパに
よって防止でき、例えば可動側駆動電極、固定側駆動電
極間に駆動信号等を印加することにより、振動子を一方
の軸方向で振動させることができる。
【００３６】そして、請求項５の発明では、変位検出手
段は、振動子に設けられた可動側検出電極と、基板上に
固定して設けられ、該可動側検出電極と他方の軸方向で
対向した固定側検出電極とからなり、ストッパと振動子
との隙間寸法は、可動側検出電極と固定側検出電極との
対向間隔よりも小さく設定する構成としている。
段は、振動子に設けられた可動側検出電極と、基板上に
固定して設けられ、該可動側検出電極と他方の軸方向で
対向した固定側検出電極とからなり、ストッパと振動子
との隙間寸法は、可動側検出電極と固定側検出電極との
対向間隔よりも小さく設定する構成としている。
【００３７】これにより、振動子が他方の軸方向に大き
く変位したときには、可動側検出電極が固定側検出電極
に接触する前に振動子がストッパに当接するので、可動
側検出電極が固定側検出電極と接触するのをストッパに
よって防止でき、振動子の変位量を例えば可動側検出電
極、固定側検出電極間の静電容量の変化として検出する
ことができる。
く変位したときには、可動側検出電極が固定側検出電極
に接触する前に振動子がストッパに当接するので、可動
側検出電極が固定側検出電極と接触するのをストッパに
よって防止でき、振動子の変位量を例えば可動側検出電
極、固定側検出電極間の静電容量の変化として検出する
ことができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態
を、図１ないし図６を参照しつつ詳細に説明する。
を、図１ないし図６を参照しつつ詳細に説明する。
【００３９】ここで、図１ないし図５は本発明の実施例
を示し、本実施例では、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ものとする。
を示し、本実施例では、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ものとする。
【００４０】２１は本実施例による角速度センサを示
し、該角速度センサ２１は、図１ないし図３に示す如
く、基板２、可動部３、固定部１０，１１等からなり、
従来技術の角速度センサ１とほぼ同様に構成されてい
る。そして、可動部３は、支持部５、梁６、振動子７等
からなり、振動子７には可動側駆動電極８および可動側
検出電極９が設けられると共に、固定部１０には固定側
駆動電極１２、固定部１１には固定側検出電極１３がそ
れぞれ設けられている。さらに、本実施例による角速度
センサ２１には、後述のストッパ２２，２２，…が設け
られている。
し、該角速度センサ２１は、図１ないし図３に示す如
く、基板２、可動部３、固定部１０，１１等からなり、
従来技術の角速度センサ１とほぼ同様に構成されてい
る。そして、可動部３は、支持部５、梁６、振動子７等
からなり、振動子７には可動側駆動電極８および可動側
検出電極９が設けられると共に、固定部１０には固定側
駆動電極１２、固定部１１には固定側検出電極１３がそ
れぞれ設けられている。さらに、本実施例による角速度
センサ２１には、後述のストッパ２２，２２，…が設け
られている。
【００４１】２２，２２，…は基板２上に絶縁膜４を介
して固着された例えば４個のストッパで、該各ストッパ
２２は、図１ないし図４に示す如く、導電性を有する低
抵抗なシリコン材料等からなり、振動子７の長さ方向両
端側に位置して幅方向の左，右両側にそれぞれ配設され
ている。そして、各ストッパ２２の側面には、図５に示
す如く、振動子７に向けて尖った例えば２個の突起部２
２Ａ，２２Ａが一体形成され、該各突起部２２Ａの先端
側は、振動子７の側面とＹ軸方向の隙間寸法Ｓを介して
対向している。
して固着された例えば４個のストッパで、該各ストッパ
２２は、図１ないし図４に示す如く、導電性を有する低
抵抗なシリコン材料等からなり、振動子７の長さ方向両
端側に位置して幅方向の左，右両側にそれぞれ配設され
ている。そして、各ストッパ２２の側面には、図５に示
す如く、振動子７に向けて尖った例えば２個の突起部２
２Ａ，２２Ａが一体形成され、該各突起部２２Ａの先端
側は、振動子７の側面とＹ軸方向の隙間寸法Ｓを介して
対向している。
【００４２】ここで、各ストッパ２２の隙間寸法Ｓは、
可動側駆動電極８と固定側駆動電極１２との間に形成さ
れる駆動電極間隔ｄ1 よりも小さく（ｄ1 ＞Ｓ）、かつ
可動側検出電極９と固定側検出電極１３との間に形成さ
れる検出電極間隔ｄ2 ，ｄ3よりも小さい寸法（ｄ2 ＞
Ｓ、ｄ3 ＞Ｓ）として形成されている。
可動側駆動電極８と固定側駆動電極１２との間に形成さ
れる駆動電極間隔ｄ1 よりも小さく（ｄ1 ＞Ｓ）、かつ
可動側検出電極９と固定側検出電極１３との間に形成さ
れる検出電極間隔ｄ2 ，ｄ3よりも小さい寸法（ｄ2 ＞
Ｓ、ｄ3 ＞Ｓ）として形成されている。
【００４３】そして、ストッパ２２は、振動子７がＹ軸
方向に変位したときに各突起部２２Ａが振動子７の側面
と当接することにより、振動子７が図１中に示す中立位
置からＹ軸方向の左，右両側に向けて隙間寸法Ｓよりも
大きく変位するのを規制している。これにより、ストッ
パ２２は、可動側駆動電極８が固定側駆動電極１２と接
触するのを防止し、可動側検出電極９が固定側検出電極
１３と接触するのを防止している。
方向に変位したときに各突起部２２Ａが振動子７の側面
と当接することにより、振動子７が図１中に示す中立位
置からＹ軸方向の左，右両側に向けて隙間寸法Ｓよりも
大きく変位するのを規制している。これにより、ストッ
パ２２は、可動側駆動電極８が固定側駆動電極１２と接
触するのを防止し、可動側検出電極９が固定側検出電極
１３と接触するのを防止している。
【００４４】２３，２３，…は支持部５とストッパ２２
とに一体形成された４個の接続部で、該各接続部２３
は、図４に示す如く、基板２上に絶縁膜４を介して形成
された低抵抗なシリコン材料等から構成されている。そ
して、各接続部２３は、ストッパ２２と支持部５とをそ
れぞれ接続し、各ストッパ２２を支持部５、梁６を介し
て振動子７と同電位に保持するものである。
とに一体形成された４個の接続部で、該各接続部２３
は、図４に示す如く、基板２上に絶縁膜４を介して形成
された低抵抗なシリコン材料等から構成されている。そ
して、各接続部２３は、ストッパ２２と支持部５とをそ
れぞれ接続し、各ストッパ２２を支持部５、梁６を介し
て振動子７と同電位に保持するものである。
【００４５】本実施例による角速度センサ２１は、上述
の如き構成を有するもので、その基本的作動については
従来技術によるものと格別差異はない。即ち、角速度セ
ンサ２１の作動時には、可動側駆動電極８、固定側駆動
電極１２を用いて振動子７を図１中の矢示Ａ方向に振動
させた状態で、振動子７がＺ軸回りの角速度に応じて図
１中の矢示Ｆ方向に変位し、この変位量を可動側検出電
極９と固定側検出電極１３との間で静電容量の変化とし
て検出する。
の如き構成を有するもので、その基本的作動については
従来技術によるものと格別差異はない。即ち、角速度セ
ンサ２１の作動時には、可動側駆動電極８、固定側駆動
電極１２を用いて振動子７を図１中の矢示Ａ方向に振動
させた状態で、振動子７がＺ軸回りの角速度に応じて図
１中の矢示Ｆ方向に変位し、この変位量を可動側検出電
極９と固定側検出電極１３との間で静電容量の変化とし
て検出する。
【００４６】然るに、本実施例では、基板２上に各スト
ッパ２２を設け、振動子７がＹ軸方向に変位したときに
は、該振動子７の変位量を各ストッパ２２によって規制
する構成としたから、振動子７がＹ軸方向に大きく変位
したときには、振動子７をストッパ２２の各突起部２２
Ａに当接させることができ、これによって振動子７が中
立位置からＹ軸方向の左，右両側に向けてストッパ２２
との隙間寸法Ｓよりも大きく変位するのを確実に規制す
ることができる。
ッパ２２を設け、振動子７がＹ軸方向に変位したときに
は、該振動子７の変位量を各ストッパ２２によって規制
する構成としたから、振動子７がＹ軸方向に大きく変位
したときには、振動子７をストッパ２２の各突起部２２
Ａに当接させることができ、これによって振動子７が中
立位置からＹ軸方向の左，右両側に向けてストッパ２２
との隙間寸法Ｓよりも大きく変位するのを確実に規制す
ることができる。
【００４７】そして、この場合には、振動子７とストッ
パ２２との隙間寸法Ｓを駆動電極間隔ｄ1 および検出電
極間隔ｄ2 ，ｄ3 よりも小さく形成したから、振動子７
側の可動側駆動電極８、可動側検出電極９が基板２側の
固定側駆動電極１２、固定側検出電極１３と接触する前
に振動子７をストッパ２２に当接させることができる。
これにより、可動側駆動電極８と固定側駆動電極１２と
が接触してショートし、振動子７の振動状態が不安定と
なったり、可動側検出電極９と固定側検出電極１３とが
接触してショートし、振動子７の検出変位量に誤差が生
じたりするのをストッパ２２によって確実に防止するこ
とができる。
パ２２との隙間寸法Ｓを駆動電極間隔ｄ1 および検出電
極間隔ｄ2 ，ｄ3 よりも小さく形成したから、振動子７
側の可動側駆動電極８、可動側検出電極９が基板２側の
固定側駆動電極１２、固定側検出電極１３と接触する前
に振動子７をストッパ２２に当接させることができる。
これにより、可動側駆動電極８と固定側駆動電極１２と
が接触してショートし、振動子７の振動状態が不安定と
なったり、可動側検出電極９と固定側検出電極１３とが
接触してショートし、振動子７の検出変位量に誤差が生
じたりするのをストッパ２２によって確実に防止するこ
とができる。
【００４８】従って、本実施例によれば、例えばＹ軸方
向の外力、Ｚ軸方向の大きな角速度等によって振動子７
がＹ軸方向へと過度に変位するのを確実に規制でき、振
動子７を安定的に振動させた状態で角速度に応じて変位
する振動子７の変位量を正確に検出できると共に、信頼
性を大幅に向上させることができる。
向の外力、Ｚ軸方向の大きな角速度等によって振動子７
がＹ軸方向へと過度に変位するのを確実に規制でき、振
動子７を安定的に振動させた状態で角速度に応じて変位
する振動子７の変位量を正確に検出できると共に、信頼
性を大幅に向上させることができる。
【００４９】また、ストッパ２２には、振動子７に向け
て尖った各突起部２２Ａを設けたから、振動子７とスト
ッパ２２との接触面積を小さくでき、振動子７がストッ
パ２２と固着するのを確実に抑制することができる。
て尖った各突起部２２Ａを設けたから、振動子７とスト
ッパ２２との接触面積を小さくでき、振動子７がストッ
パ２２と固着するのを確実に抑制することができる。
【００５０】さらに、各ストッパ２２と振動子７とを各
接続部２３等を介して同電位に保持するようにしたか
ら、振動子７がストッパ２２に当接したときには、これ
らの間に生じる電位差によって振動子７とストッパ２２
との間に静電引力が生じるのを抑制でき、この静電引力
によって振動子７がストッパ２２に当接した状態のまま
固着されるのを確実に防止することができる。そして、
振動子７とストッパ２２とが接触したとしても、可動側
駆動電極８、可動側検出電極９の電位を安定した状態に
保持することができる。
接続部２３等を介して同電位に保持するようにしたか
ら、振動子７がストッパ２２に当接したときには、これ
らの間に生じる電位差によって振動子７とストッパ２２
との間に静電引力が生じるのを抑制でき、この静電引力
によって振動子７がストッパ２２に当接した状態のまま
固着されるのを確実に防止することができる。そして、
振動子７とストッパ２２とが接触したとしても、可動側
駆動電極８、可動側検出電極９の電位を安定した状態に
保持することができる。
【００５１】また、４個のストッパ２２を、振動子７の
長さ方向両端側に位置して幅方向の左，右両側にそれぞ
れ配設したから、振動子７がＸ軸方向に振動しつつＹ軸
方向に変位するときに、図１中に示す中立位置から斜め
に傾くように変位した場合でも、可動側駆動電極８、可
動側検出電極９が固定側駆動電極１２、固定側検出電極
１３と接触するのを各ストッパ２２によって確実に阻止
することができる。
長さ方向両端側に位置して幅方向の左，右両側にそれぞ
れ配設したから、振動子７がＸ軸方向に振動しつつＹ軸
方向に変位するときに、図１中に示す中立位置から斜め
に傾くように変位した場合でも、可動側駆動電極８、可
動側検出電極９が固定側駆動電極１２、固定側検出電極
１３と接触するのを各ストッパ２２によって確実に阻止
することができる。
【００５２】なお、図６に本実施例の変形例として示す
ように、梁６に対してＸ軸方向に突出した凸部６Ｂを設
け、振動子７がＹ軸方向に大きく変位したときには、梁
６の凸部６Ｂをストッパ２２′の各突起部２２Ａ′に当
接させることにより、振動子７の変位量を規制する構成
としてもよい。
ように、梁６に対してＸ軸方向に突出した凸部６Ｂを設
け、振動子７がＹ軸方向に大きく変位したときには、梁
６の凸部６Ｂをストッパ２２′の各突起部２２Ａ′に当
接させることにより、振動子７の変位量を規制する構成
としてもよい。
【００５３】
【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１に記載の発
明によれば、基板上には、振動子が他方の軸方向に変位
したときに該振動子の変位量を規制するストッパを設け
る構成としたので、振動子が外力等により他方の軸方向
に向けて過度に変位するのを確実に防止でき、例えば振
動発生手段または変位検出手段として基板、振動子にそ
れぞれ電極等を設ける場合には、これらの各電極等が振
動子の変位に伴って互いに接触するのを確実に防ぐこと
ができる。従って、振動子を振動発生手段により安定し
て振動させることができ、この状態で角速度に応じて変
位する振動子の変位量を変位検出手段により正確に検出
できると共に、信頼性を大幅に向上させることができ
る。
明によれば、基板上には、振動子が他方の軸方向に変位
したときに該振動子の変位量を規制するストッパを設け
る構成としたので、振動子が外力等により他方の軸方向
に向けて過度に変位するのを確実に防止でき、例えば振
動発生手段または変位検出手段として基板、振動子にそ
れぞれ電極等を設ける場合には、これらの各電極等が振
動子の変位に伴って互いに接触するのを確実に防ぐこと
ができる。従って、振動子を振動発生手段により安定し
て振動させることができ、この状態で角速度に応じて変
位する振動子の変位量を変位検出手段により正確に検出
できると共に、信頼性を大幅に向上させることができ
る。
【００５４】また、請求項２に記載の発明によれば、ス
トッパには、振動子に向けて尖った突起部を設け、振動
子が他方の軸方向に変位したときには、該突起部が振動
子に当接する構成としたから、振動子が他方の軸方向に
向けてストッパとの隙間寸法よりも大きく変位するのを
確実に規制でき、振動子がストッパと固着するのを突起
部によって防ぐことができる。
トッパには、振動子に向けて尖った突起部を設け、振動
子が他方の軸方向に変位したときには、該突起部が振動
子に当接する構成としたから、振動子が他方の軸方向に
向けてストッパとの隙間寸法よりも大きく変位するのを
確実に規制でき、振動子がストッパと固着するのを突起
部によって防ぐことができる。
【００５５】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
ストッパと振動子とを同電位に保持する構成としたか
ら、振動子がストッパに当接したとしても、これらの間
に生じる静電引力によって振動子がストッパに固着する
のを確実に防止することができる。また、振動子とスト
ッパとが接触した場合でも、例えば振動子に設けた電極
等の電位を安定させることができる。
ストッパと振動子とを同電位に保持する構成としたか
ら、振動子がストッパに当接したとしても、これらの間
に生じる静電引力によって振動子がストッパに固着する
のを確実に防止することができる。また、振動子とスト
ッパとが接触した場合でも、例えば振動子に設けた電極
等の電位を安定させることができる。
【００５６】また、請求項４に記載の発明によれば、ス
トッパと振動子との隙間寸法は、可動側駆動電極と固定
側駆動電極との間隔よりも小さくする構成としたから、
可動側駆動電極が固定側駆動電極と接触してショートす
るのをストッパによって確実に防止でき、振動子を可動
側駆動電極、固定側駆動電極により安定して振動させる
ことができる。
トッパと振動子との隙間寸法は、可動側駆動電極と固定
側駆動電極との間隔よりも小さくする構成としたから、
可動側駆動電極が固定側駆動電極と接触してショートす
るのをストッパによって確実に防止でき、振動子を可動
側駆動電極、固定側駆動電極により安定して振動させる
ことができる。
【００５７】そして、請求項５に記載の発明によれば、
ストッパと振動子との隙間寸法は、可動側検出電極と固
定側検出電極との間隔よりも小さくする構成としたか
ら、可動側検出電極が固定側検出電極と接触してショー
トするのをストッパによって確実に防止でき、振動子の
変位量を可動側検出電極、固定側検出電極により安定し
て検出することができる。
ストッパと振動子との隙間寸法は、可動側検出電極と固
定側検出電極との間隔よりも小さくする構成としたか
ら、可動側検出電極が固定側検出電極と接触してショー
トするのをストッパによって確実に防止でき、振動子の
変位量を可動側検出電極、固定側検出電極により安定し
て検出することができる。
【図１】本発明の実施例による角速度センサを示す平面
図である。
図である。
【図２】図１中の矢示II−II方向からみた拡大断面図で
ある。
ある。
【図３】図１中の矢示III − III方向からみた拡大断面
図である。
図である。
【図４】図１中の矢示IV−IV方向からみた拡大断面図で
ある。
ある。
【図５】図１中の要部拡大図である。
【図６】実施例の変形例を示す図５と同様の要部拡大図
である。
である。
【図７】従来技術による角速度センサを示す平面図であ
る。
る。
【図８】図７中の矢示VIII−VIII方向からみた拡大断面
図である。
図である。
【図９】図７中の要部拡大図である。
２ 基板 ５ 支持部 ６ 梁 ７ 振動子 ８ 可動側駆動電極（振動発生手段） ９ 可動側検出電極（変位検出手段） １２ 固定側駆動電極（振動発生手段） １３ 固定側検出電極（変位検出手段） ２１ 角速度センサ ２２，２２′ ストッパ ２２Ａ，２２Ａ′ 突起部 ｄ1 駆動電極間隔 ｄ2 ，ｄ3 検出電極間隔 Ｓ 隙間寸法
Claims (5)
- 【請求項１】 基板と、該基板上に設けられた支持部
と、該支持部に梁を介して連結され、前記基板に対して
水平な２軸方向に変位可能となった振動子と、該振動子
を水平方向の２軸のうち一方の軸方向に振動させる振動
発生手段と、該振動発生手段によって前記振動子を一方
の軸方向に振動させた状態で基板と垂直な軸周りに角速
度が加えられたときに、前記振動子が水平方向の２軸の
うち他方の軸方向に変位する変位量を検出する変位検出
手段とからなる角速度センサにおいて、前記基板上に
は、前記振動子が他方の軸方向に変位したときに該振動
子の変位量を規制するストッパを設ける構成としたこと
を特徴とする角速度センサ。 - 【請求項２】 前記ストッパには、前記振動子に向けて
尖った突起部を設け、該突起部は、前記振動子が他方の
軸方向に変位したときに前記振動子と当接する構成とし
てなる請求項１に記載の角速度センサ。 - 【請求項３】 前記ストッパは、前記振動子と同電位に
保持する構成としてなる請求項１または２に記載の角速
度センサ。 - 【請求項４】 前記振動発生手段は、前記振動子に設け
られた可動側駆動電極と、前記基板上に固定して設けら
れ、該可動側駆動電極と前記他方の軸方向で対向した固
定側駆動電極とからなり、前記ストッパと振動子との隙
間寸法は、前記可動側駆動電極と固定側駆動電極との間
隔よりも小さく設定する構成としてなる請求項１，２ま
たは３に記載の角速度センサ。 - 【請求項５】 前記変位検出手段は、前記振動子に設け
られた可動側検出電極と、前記基板上に固定して設けら
れ、該可動側検出電極と前記他方の軸方向で対向した固
定側検出電極とからなり、前記ストッパと振動子との隙
間寸法は、前記可動側検出電極と固定側検出電極との間
隔よりも小さく設定する構成としてなる請求項１，２，
３または４に記載の角速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9354143A JPH11173851A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9354143A JPH11173851A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 角速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11173851A true JPH11173851A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18435584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9354143A Pending JPH11173851A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 角速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11173851A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007263746A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Matsushita Electric Works Ltd | 静電容量式センサ |
| JP2009008437A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Dainippon Printing Co Ltd | 角速度センサおよびその製造方法 |
| EP2060871A2 (en) | 2007-11-19 | 2009-05-20 | Hitachi Ltd. | Inertial sensor |
| JP2013213754A (ja) * | 2012-04-03 | 2013-10-17 | Seiko Epson Corp | ジャイロセンサー及びそれを用いた電子機器 |
| US8643927B2 (en) | 2010-08-12 | 2014-02-04 | Hitachi, Ltd. | MEMS device and method of manufacturing MEMS device |
| US9828235B2 (en) | 2014-05-01 | 2017-11-28 | Seiko Epson Corporation | Functional element, physical quantity sensor, electronic apparatus and mobile entity |
-
1997
- 1997-12-08 JP JP9354143A patent/JPH11173851A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007263746A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Matsushita Electric Works Ltd | 静電容量式センサ |
| JP4595864B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2010-12-08 | パナソニック電工株式会社 | 静電容量式センサ |
| JP2009008437A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Dainippon Printing Co Ltd | 角速度センサおよびその製造方法 |
| EP2060871A2 (en) | 2007-11-19 | 2009-05-20 | Hitachi Ltd. | Inertial sensor |
| US8096180B2 (en) | 2007-11-19 | 2012-01-17 | Hitachi, Ltd. | Inertial sensor |
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| CN103363980A (zh) * | 2012-04-03 | 2013-10-23 | 精工爱普生株式会社 | 陀螺传感器及使用了该陀螺传感器的电子设备 |
| US9828235B2 (en) | 2014-05-01 | 2017-11-28 | Seiko Epson Corporation | Functional element, physical quantity sensor, electronic apparatus and mobile entity |
| US10421661B2 (en) | 2014-05-01 | 2019-09-24 | Seiko Epson Corporation | Functional element, electronic apparatus and mobile entity |
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