KR100428226B1 - 정전용량검출형 센서 및 자이로스코프 및 입력장치 - Google Patents

Abstract

전극 주위에서 발생하는 전기적 노이즈를 억제하고, S/N 비의 향상에 따라 검출감도의 향상을 도모할 수 있는 정전용량검출형 센서를 제공한다.

본 발명의 자이로스코프 (1) 는 3 개의 다리 (9) 를 갖는 음차 (6) 와, 양 유리기판 (2, 3) 상에 설치된 구동용 전극 (4) 과 검출용 전극 (5) 과, 구동용 전극 (4) 에 구동신호를 공급하는 구동용 필드스루 (7) 와, 검출용 전극 (5) 으로부터의 검출신호를 인출하는 검출용 필드스루 (8) 를 구비하고 있다. 그리고, 구동용 필드스루 (7), 검출용 필드스루 (8) 가 배열된 인접하는 필드스루 사이에 이들 필드스루 사이를 정전적으로 차폐하는 검출-구동간 차폐부 (19), 검출-검출간 차폐부 (20), 구동-구동간 차폐부 (21) 가 각각 형성되어 있다.

Description

정전용량검출형 센서 및 자이로스코프 및 입력장치{CAPACITANCE DETECTION TYPE SENSOR AND GYROSCOPE AND INPUT APPARATUS}

본 발명은 정전용량검출형 센서 및 자이로스코프 및 입력장치에 관한 것으로, 특히 정전용량검출형 센서에서의 외부인출전극 주위의 구성에 관한 것이다.

캔틸레버나 다이어프램 등의 구조체를 가지며, 가속도나 압력 등의 원하는역학량을 검출하는 센서가 종래부터 알려져 있다. 이 종류의 센서에서는 외력이 작용했을 때 생기는 캔틸레버나 다이어프램의 변형량을 정전용량의 변화량으로서 검출하는 방식이 종래부터 채택되고 있다. 이 종류의 센서의 일례로서, 정전용량식 가속도 센서의 예를 도 10 에 나타낸다.

도 10 에 나타내는 센서는 실리콘기판 (101) 과 이것을 끼워지지하는 2 장의 유리기판 (102, 103) 으로 구성되어 있다. 실리콘기판 (101) 에 의해 탄성부 (104) (캔틸레버), 추 (105), 도전기둥 (106) 등이 형성되어 있으며, 탄성부 (104) 의 선단에 추 (105) 가 가속도에 의한 관성력을 받아 변위 가능하게 지지되어 있다. 또, 각 유리기판 (102, 103) 상에 추 (105) 와 미소한 틈을 통해 대향하는 전극 (107, 108) 이 각각 설치되어 있으며, 추 (105) 가 변위했을 때의 추 (105)-전극 (107, 108) 사이의 정전용량의 변화를 검출신호로서 인출하도록 되어 있다. 양 유리기판 (102, 103) 과 실리콘기판 (101) 은 양극접합에 의해 기밀상태로 접합되어 있는데, 센서 내부의 추 (105) 나 전극 (107, 108) 의 전기적 도통을 시킬 필요가 있으므로, 상측 유리기판 (102) 에 구멍 (109) 이 형성되며, 각 구멍 (109) 의 표면에는 외부회로에 접속하기 위한 알루미늄으로 이루어지는 도전층 (110, 111) 이 형성되어 있다. 도전층 (110) 은 불순물층 (112) 을 통해 추 (105) 와 전기적으로 접속되며, 도전층 (111) 은 불순물층 (113) 을 통해 도전기둥 (106) 과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도전기둥 (106) 은 전극 (107, 108) 과 전기적으로 접속되어 있다.

이 종류의 센서는 마이크로머시닝 기술을 이용한 마이크로 센서로서 실현된다. 그 경우, 캔틸레버나 다이어프램 등의 구조체에 실리콘기판이 사용되며, 이것을 끼워지지하는 지지체에는 유리기판이 사용되는 경우가 많다. 실리콘기판은 반도체 제조기술을 이용하여 미세가공이 가능한 재료이며, 유리기판은 양극접합법을 이용하여 실리콘기판과 용이하게 접합 가능한 재료이기 때문이다. 또, 실리콘기판의 양면을 유리기판으로 봉지함으로써 센서의 패키지를 구성할 수도 있다. 이 구성을 채택한 경우, 상술한 바와 같이, 패키지내에 봉입된 실리콘으로 이루어지는 구조체나 전극과의 도통을 시키기 위해, 유리기판에 뚫은 구멍에 형성한 도전체, 실리콘기판으로 형성한 도전기둥, 소위 필드스루 (fields-through) 라고 불리우는 전기신호의 인출부 등이 필요하게 된다.

그런데, 상기 종래의 정전용량검출형 센서에는 검출신호로서 전기신호를 외부에 인출할 때 전기적 노이즈가 발생하고, S/N 비가 열화하여 검출감도가 저하된다는 문제가 있었다.

이것은, 외력이 작용하기 전에 캔틸레버나 다이어프램을 미리 운동 (진동) 시켜 두는 타입의 센서의 경우, 특히 현저한 문제가 된다. 왜냐하면, 이 종류의 센서는 검출용 전극에 더하여 캔틸레버나 다이어프램을 구동하기 위한 구동용 전극을 갖고 있다. 그런데, 마이크로 센서의 경우, 미소치수중에 검출용 전극과 구동용 전극이 근접하여 형성되는 경우가 많으며, 검출용 전극과 구동용 전극이 용량결합된 상태가 되어 있다. 그 때문에, 구동용 전극에 구동신호를 공급했을 때, 그 신호의 영향을 받아 검출용 전극에 필요 없는 전압이 유도되어 전기적 노이즈가 발생하기 때문이다. 또한, 상기예와 같이, 필드스루에 의해 검출신호를 인출하는 경우에는 구동용, 검출용 각각의 필드스루 사이의 기생용량이라는 형태로도 전기적 노이즈가 발생한다.

이와 같이 구동용 전극과 검출용 전극을 겸비한 센서의 예로서, 도전성을 갖는 실리콘 등의 재료로 이루어지는 음차를 이용한 자이로스코프가 알려져 있다. 이 자이로스코프는 음차의 다리를 일방향으로 진동 (구동) 시키고, 진동중에 다리의 길이방향을 중심축으로 하는 각속도가 입력되었을 때 코리올리의 힘에 의해 생기는 상기 진동방향과 수직인 방향의 진동을 검출하는 것이다. 코리올리의 힘에 의해 생기는 진동의 크기는 각속도의 크기에 대응하므로, 이 자이로스코프를 각속도 센서로서 사용할 수 있고, 예컨대 퍼스널 컴퓨터의 좌표입력장치 등에 적용할 수 있다.

이 자이로스코프에서는 검출감도향상을 위해 다양한 연구가 이루어져 왔는데, 보다 더 검출감도의 향상이 요구되고 있다. 더욱 더 검출감도의 향상을 실현하기 위해서는 자이로스코프에서도 상기 전기적 노이즈의 문제를 피해 갈수는 없다. 또, 각종 센서의 미세화가 점점 진행되고 있는 현재의 상황을 생각하면, 센서의 구동이나 검출의 방식에 따라서는 상술한 구동용 전극-검출용 전극간 뿐만 아니라, 구동용 전극-구동용 전극간, 또는 검출용 전극-검출용 전극간의 용량결합에 의한 전기적 노이즈의 발생도 무시할 수 없게 된다고 생각된다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 센서내의 전극 주위에서 발생하는 전기적 노이즈를 최대한 억제하고, S/N 비의 향상에 따라 검출감도의 향상을 도모할 수 있는 정전용량검출형 센서 및 자이로스코프, 및 이 자이로스코프를 이용한 입력장치의 제공을 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시 형태의 자이로스코프를 나타내는 분해사시도.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시 형태의 자이로스코프를 조합한 상태를 나타내는 사시도.

도 3 은 도 2 의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 측단면도.

도 4 는 도 2 의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 정단면도.

도 5 는 본 발명의 제 2 실시 형태의 자이로스코프를 나타내는 평면도.

도 6 의 (a) 는 종래의 자이로스코프의 전극인출부의 구성을 나타내는 모식도, (b) 는 본 발명의 자이로스코프의 전극인출부의 구성을 나타내는 모식도.

도 7 은 본 발명의 제 3 실시 형태인 펜형 마우스를 나타내는 사시도.

도 8 은 동 펜형 마우스에 사용한 2 개의 자이로스코프의 배치를 나타내는 평면도.

도 9 는 동 펜형 마우스를 사용하여 조작을 행하는 퍼스널 컴퓨터 화면을 나타내는 정면도.

도 10 은 종래의 정전용량식 가속도 센서의 일례를 나타내는 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, 25 : 자이로스코프 2 : 상측 유리기판 (기재)

3 : 하측 유리기판 (기재) 4 : 구동용 전극

5 : 검출용 전극 6 : 음차

7 : 구동용 필드스루 (구동용 선로부)

8 : 검출용 필드스루 (검출용 선로부)

9 : 다리 (진동편) 10 : 지지부

11 : 틀부

12 : 구동용 배선 (구동용 선로부)

13 : 검출용 배선 (검출용 선로부)

19 : 검출-구동간 차폐부 (제 1 차폐부재)

20 : 검출-검출간 차폐부 (제 2 차폐부재)

21 : 구동-구동간 차폐부 (제 2 차폐부재)

26 : 검출-구동간 차폐배선 (제 1 차폐부재)

30 : 펜형 마우스 (입력장치)

과제를 해결하기 위한 수단

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 정전용량검출형 센서는 외팔보 (cantilever) 형상의 구조체와, 이 구조체를 구동하는 적어도 하나의 구동용 전극과, 이 구동용 전극에 구동신호를 공급하는 적어도 하나의 구동용 선로부와, 상기 구동용 전극에 의해 구동된 상기 구조체의 변위를 정전용량의 변화에 기초하여 검출하는 적어도 하나의 검출용 전극과, 이 검출용 전극으로부터의 검출신호를 전송하는 적어도 하나의 검출용 선로부를 구비하고, 상기 구동용 전극과 상기 검출용 전극의 사이, 또는 상기 구동용 선로부와 상기 검출용 선로부의 사이에 이들 전극간 또는 선로부간을 정전적으로 차폐하는 차폐부재가 설치되며, 그래서 상기 차폐부재는, 상기 각 전극 또는 상기 각 선로부와는 다른 전위의 접지전위가 부여된 도전체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자이로스코프는 외팔보 (cantilever) 형상의 진동편과, 상기 진동편과 대향하여 설치되고, 상기 진동편을 구동하는 구동용 전극과, 이 구동용 전극에 구동신호를 공급하는 구동용 선로부와, 상기 진동편과 대향하여 설치되고, 상기 진동편의 구동방향과 직교하는 방향의 변위를 검출하는 검출용 전극과, 이 검출용 전극으로부터의 검출신호를 전송하는 검출용 선로부를 구비하고, 상기 구동용 전극과 상기 검출용 전극의 사이, 또는 상기 구동용 선로부와 상기 검출용 선로부의 사이에 이들 전극간 또는 선로부간을 정전적으로 차폐하는 제 1 차폐부재가 설치되며, 그래서 상기 차폐부재는, 상기 각 전극 또는 상기 각 선로부와는 다른 전위의 접지전위가 부여된 도전체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 「구동용 선로부」, 「검출용 선로부」 라고 할 때의 「선로부」란, 구동용 전극, 검출용 전극 등의 전극과 전기적으로 접속되며, 이들 전극과의 사이에서 신호를 교환하는 전송로가 되는 부분 전체를 나타내고 있다. 따라서, 종래의 기술의 항에서 서술한 「실리콘으로 형성한 필드스루」등은 본 발명의 「선로부」에 포함된다.

여기에서, 필드스루를 갖는 자이로스코프를 예로 들어 본 발명의 작용ㆍ효과를 설명한다.

도 6 의 (a) 는 종래의 자이로스코프의 구성을 나타내는 모식도이다. 진동편 (60) (음차의 다리에 상당) 과 미소한 틈을 통해 구동용 전극 (61), 검출용 전극 (62) 이 배치되어 있으며, 구동용 전극 (61) 에 구동신호를 공급하기 위한 구동용 필드스루 (63) 와, 검출용 전극 (62) 으로부터 검출신호를 인출하기 위한 검출용 필드스루 (64) 가 각 전극 (61, 62) 에 각각 접속되어 있다. 구동용 필드스루 (63) 와 검출용 필드스루 (64) 는 용량결합되어 있으며, 그 용량치를 C1 로 한다. 또, 진동편 (60) 과 검출용 전극 (62) 의 사이에서도 용량이 형성되며, 그 용량치를 C2 로 한다.

이 자이로스코프에 있어서, 구동용 필드스루 (63) 에 구동전압 (Vdrive) 으로서 Vdrive = Vd 를 인가하면, 진동편 (60) 이 변위되어 있지 않은 상태에서의 검출용 필드스루 (64) 로부터의 검출전압 (Vdetect) 은 본래 Vdetect = 0 임에도 불구하고,

Vdetect = ｛C1/(C1+C2)｝ㆍVd …(1)

인 전압이 유도되며, 이것이 검출신호를 검출할 때의 노이즈가 된다.

그래서, 이 노이즈의 발생을 억제하기 위해서는 구동용 필드스루와 검출용 필드스루의 사이에 차폐부재를 삽입하면 된다. 도 6 의 (b) 는 본 발명의 자이로스코프의 구성을 나타내는 모식도이다. 이 구성의 경우, 구동용 필드스루 (63) 와 검출용 필드스루 (64) 의 사이에 차폐부재 (65) 가 설치되며, 차폐부재 (65) 가 접지됨으로써 구동용 필드스루 (63) 와 검출용 필드스루 (64) 가 전기적으로 격리된 상태가 된다. 그 결과, 구동용 필드스루 (63) 에 Vdrive = Vd 를 인가해도, 검출용 필드스루 (64) 측에서는 Vdetect = 0 이 실현되어 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 정전용량검출형 센서에서는 구동용 전극과 검출용 전극의 사이, 또는 구동용 선로부와 검출용 선로부의 사이에 이들 전극간 또는 선로부간을 정전적으로 차폐하는 차폐부재를 설치함으로써 정전유도에 의한 전기적 노이즈의 발생이 방지되기 때문에, S/N 비가 향상됨에 따라 검출감도의 향상을 도모할 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 자이로스코프에서는 구동용 전극과 검출용 전극의 사이, 또는 구동용 선로부와 검출용 선로부의 사이에 이들 전극간 또는 선로부간을 정전적으로 차폐하는 제 1 차폐부재를 설치함으로써 전기적 노이즈의 발생이 방지되기 때문에, S/N 비가 향상됨에 따라 각속도의 검출감도의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명의 자이로스코프의 구체적인 구성으로서는 진동편, 구동용 선로부, 검출용 선로부 및 제 1 차폐부재를 모두 동일평면상에 형성할 수 있다. 또, 이들 모든 부재를 동일한 도전성 재료로 형성할 수 있다.

보다 구체적으로는, 반도체 제조기술을 이용하여 미세가공이 용이한 실리콘 등의 반도체기판에 도전성을 부여한 것을 재료로 하고, 이것을 포토리소그래피, 에칭기술에 의해 가공함으로써 진동편, 구동용 선로부, 검출용 선로부 및 제 1 차폐부재를 1 장의 반도체기판으로부터 만들 수 있다. 이 구성으로 하면, 특별히 제조 프로세스를 복잡하게 하지 않고, 본 발명의 구성을 실현할 수 있다.

또는, 구동용 전극과 검출용 전극을 진동편과 대향하여 배치한 기재상에 설치한 경우, 기재상의 구동용 전극과 검출용 전극의 사이, 또는 구동용 선로부와 검출용 선로부의 사이에 상기 제 1 차폐부재를 설치하도록 해도 된다.

즉, 상기에서는 제 1 차폐부재를 진동편과 동일한 실리콘으로 형성하는 예를 서술했는데, 구동용 전극과 검출용 전극을 상기 기재상에 설치하는 경우, 구동용 전극과 검출용 전극, 및 이들 전극에 접속되는 선로부 (배선) 는 구체적으로는 금속박막 등을 사용하여 기재상에 형성된다. 그 경우, 제 1 차폐부재에도 금속박막 등을 사용하고, 이것을 기재상의 구동용 전극과 검출용 전극의 사이, 구동용 선로부와 검출용 선로부의 사이에 설치하도록 하면, 역시 이들 전극간 또는 선로부간을 차폐할 수 있으며, 상기와 동일한 작용ㆍ효과를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 다른 자이로스코프는 외팔보 (cantilever) 형상의 진동편과, 상기 진동편과 대향하여 설치되고, 상기 진동편을 구동하는 구동용 전극과, 이 구동용 전극에 구동신호를 공급하는 구동용 선로부와, 상기 진동편과 대향하여 설치되고, 상기 진동편의 구동방향과 직교하는 방향의 변위를 검출하는 검출용 전극과, 이 검출용 전극으로부터의 검출신호를 전송하는 검출용 선로부를 구비하고, 상기 구동용 전극 또는 상기 검출용 전극의 적어도 일측이 서로 분리된 복수의 전극으로 이루어지고, 이들 복수의 전극의 인접하는 전극간, 또는 이 인접하는 전극에 각각 접속되는 선로부간에 이들 전극간 또는 선로부간을 정전적으로 차폐하는 제 2 차폐부재가 설치되며, 그래서 상기 차폐부재는, 상기 각 전극 또는 상기 각 선로부와는 다른 전위의 접지전위가 부여된 도전체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 전기적 노이즈의 억제에 관해서는 구동용 전극과 검출용 전극의 사이, 또는 구동용 선로부와 검출용 선로부의 사이를 차폐하는 것이 가장 효과적이다. 그러나, 자이로스코프의 구성, 구동이나 검출의 방식에 따라서는 구동-구동간, 검출-검출간을 차폐하면, 노이즈의 발생을 더욱 억제할 수 있는 경우도 있다. 예컨대, 검출용 전극이 단 하나의 전극으로 구성되는 것이 아니라, 서로 분리된 복수의 전극으로 구성되고, 더욱이 이들 복수의 전극이, 진동편이 일방향으로 변위했을 때 용량변화가 정(正)이 되는 전극과 부(負)가 되는 전극으로 할당되고, 이들 전극 사이에서 차동검출을 행하는 타입의 자이로스코프의 경우, 상기 용량변화가 정이 되는 전극과 부가 되는 전극이 인접해 있으면, 일측의 전극의 검출전압이 타측의 전극의 검출전압의 영향을 받아 변동하는 것 등도 생각할 수 있다. 이와 같은 경우, 인접하는 검출용 전극간 또는 검출용 선로부간을 정전적으로 차폐하는 제 2 차폐부재를 설치함으로써 인접하는 전극이나 선로부로부터의 영향을 없애 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

구동-구동간, 검출-검출간을 차폐하는 제 2 차폐부재에 관해서도 상술한 제 1 차폐부재와 마찬가지로, 진동편, 복수의 전극에 각각 접속되는 선로부 및 제 2 차폐부재를 모두 동일평면상에 형성할 수 있다. 또, 이들 부재를 동일한 도전성 재료로 형성할 수 있다.

이 구성에 의해서도 상술한 제 1 차폐부재의 경우와 동일한 작용ㆍ효과를 얻을 수 있다.

또, 구동용 전극과 검출용 전극을 진동편과 대향하여 배치한 기재상에 설치한 경우, 기재상의 복수의 전극의 인접하는 전극간, 또는 인접하는 전극에 각각 접속되는 선로부간에 상기 제 2 차폐부재를 설치해도 된다. 이 점에 관해서도 제 1 차폐부재의 경우와 완전히 동일하다.

본 발명의 입력장치는 상기 본 발명의 자이로스코프를 사용한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 검출감도가 높은 본 발명의 자이로스코프를 사용함으로써 응답성이 우수한 입력장치를 실현할 수 있다.

발명의 실시 형태

[제 1 실시 형태]

이하, 본 발명의 제 1 실시 형태를 도 1 내지 도 4 를 참조하여 설명한다.

도 1 은 본 실시 형태의 자이로스코프의 전체 구성을 나타내는 분해사시도, 도 2 는 각 부재를 조합한 상태를 나타내는 사시도, 도 3 은 도 2 의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도, 도 4 는 도 2 의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 단면도이다.

도면중 부호 2 는 상측 유리기판 (기재), 3 은 하측 유리기판 (기재), 4 는 구동용 전극, 5 는 검출용 전극, 6 은 음차, 7 은 구동용 필드스루 (구동용 선로부), 8 은 검출용 필드스루 (검출용 선로부) 이다.

그리고, 도면을 보기 쉽게 하기 위해 도면에 따라 구성요소가 적당히 생략되어 있다.

본 실시 형태의 자이로스코프 (1) 는 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 3 개의 다리 (9) (진동편) 와 이들 기단측을 연결하는 지지부 (10) 를 갖는 3 다리형 음차 (6) 가 사용되고 있다. 또, 음차 (6) 의 주위를 둘러싸도록 틀부 (11) 가 형성되어 있으며, 이들 음차 (6) 와 틀부 (11) 는 원래는 두께 200 ㎛ 정도의 도전성을 갖는 1 장의 실리콘기판으로 형성되어 있다. 도 3 에 나타낸 바와 같이, 틀부 (11) 는 상측 유리기판 (2) 과 하측 유리기판 (3) 의 사이에 끼워지지되어 고정됨과 동시에, 2 장의 유리기판 (2, 3) 의 내면중, 음차 (6) 의 상측 및 하측에 위치하는 영역은 10 ㎛ 정도 깊이의 오목부 (2a, 3a) 가 되어 있고, 각 유리기판 (2, 3) 과 음차 (6) 의 사이에 10 ㎛ 정도의 틈이 형성됨으로써 음차 (6) 의 각 다리 (9) 가 공중에 뜬 상태가 되어 진동 가능하게 되어 있다.

양 유리기판 (2, 3) 과 틀부 (11) 는 유리와 실리콘의 양극접합에 의해 결합되어 있다. 따라서, 양 유리기판 (2, 3) 과 틀부 (11) 에 의해 기밀상태로 유지된 공간내에 음차 (6) 가 배치된다. 또한, 양 유리기판 (2, 3) 은 본 자이로스코프 (1) 의 패키지의 역할도 하고 있다.

도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 상측 유리기판 (2) 하면의 오목부 (2a) 내의 다리 (9) 의 기단측과 대향하는 위치에는 각 다리 (9) 에 2 개씩, 계 6 개의 구동용 전극 (4) 이 다리 (9) 의 길이방향으로 연장되어 설치되어 있다. 구동용 전극 (4) 은 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크롬막, 또는 막두께 30 ㎚정도의 티탄막상에 막두께 70 ㎚ 정도의 백금막을 적층한 막 (이하, 백금/티탄막이라고 표기) 등으로 형성되어 있으며, 구동용 전극 (4) 에 구동신호를 공급하기 위한 구동용 배선 (12) 이 전극과 동일한 레이어의 알루미늄막 또는 크롬막, 또는 백금/티탄막 등에 의해 일체적으로 형성되어 있다. 또, 상기 구동용 전극 (4) 보다도 다리 (9) 의 선단측에 대향하는 위치에는 각 다리 (9) 에 2 개씩, 계 6 개의 검출용 전극 (5) 이 다리 (9) 의 길이방향으로 연장되어 설치되어 있다. 이 검출용 전극 (5) 도 구동용 전극 (4) 과 동일한 재료로 형성되며, 각 검출용 전극 (5) 에 연속하여 검출용 배선 (13) 이 각각 형성되어 있다. 또한, 상측 유리기판 (2) 하면의 오목부 (2a) 의 외측에 위치하는 부분에 있어서, 구동용 배선 (12) 및 검출용 배선 (13) 의 선단에 동일한 금속박막으로 이루어지는 중간패드부 (14, 15) 가 형성되어 있다.

또, 구동용 전극 (4), 검출용 전극 (5), 및 이들 전극 (4, 5) 에 접속된 구동용 배선 (12), 검출용 배선 (13) 의 구성은 상기에서 설명한 상측 유리기판 (2) 과 하측 유리기판 (3) 에서 완전히 동일하다.

도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 음차 (6) 와 틀부 (11) 는 일체로 형성되어 있는데, 음차 (6) 의 양측에는 음차 (6) 와 틀부 (11) 로부터 독립된 아일랜드형의 실리콘편으로 이루어지는 구동용 필드스루 (7), 검출용 필드스루 (8) 가 음차 (6) 의 길이방향을 따라 6 개씩, 계 12 개 형성되어 있다. 1 열 6 개의 필드스루중, 다리 (9) 의 선단측에 위치하는 3 개의 필드스루가 검출용 필드스루 (8), 다리 (9) 의 기단측에 위치하는 3 개의 필드스루가 구동용 필드스루 (7) 에 대응하고 있다.

그리고, 도 1 및 도 2 에서의 자이로스코프 (1) 를 정면으로부터 봤을 때, 좌열의 3 개의 검출용 필드스루 (8) 는 좌측 3 개의 검출용 전극 (5) 의 신호인출용으로 할당되어 있으며, 앞측으로부터 안측을 향하는 각 검출용 필드스루 (8) 가 중앙측으로부터 좌단을 향하는 각 검출용 전극 (5) 에 대응하고 있다. 한편, 좌열의 3 개의 구동용 필드스루 (7) 도 좌측 3 개의 구동용 전극 (4) 으로의 신호공급용으로 할당되어 있는데, 앞측으로부터 안측을 향하는 각 구동용 필드스루 (7) 가 좌단으로부터 중앙측을 향하는 구동용 전극 (4) 에 대응하고 있다. 마찬가지로, 우열의 검출용 필드스루 (8) 및 구동용 필드스루 (7) 는 우측의 검출용 전극 (5) 및 구동용 전극 (4) 에 각각 할당되어 있다. 이들 필드스루 (7, 8) 는 음차 (6) 나 틀부 (11) 로부터 독립은 되어 있지만, 동일한 실리콘기판으로 형성되어 있으며, 음차 (6) 나 틀부 (11) 와 마찬가지로 도전성을 갖고 있다.

청구항 24 기재의 상기 플로센서를 사용하여 상기 유로를 흐르는 상기 계측대상유체의 유량을 계측하는 유량계측장치로서,

상기 플로센서내의 상기 상류측 온도센서로부터의 상기 제 1 온도검출신호와, 상기 하류측온도센서로부터의 상기 제 2 온도검출신호의 차신호에 의거하여 상기 계측대상유체의 유량을 산출하고, 그 산출값에 응한 값의 신호를 출력하는 유량산출수단과,

상기 플로센서내의 상기 횡측온도센서로부터의 상기 제 3 온도검출신호에 의거하여 상기 계측대상유체의 물성값을 산출하는 유체물성값 산출수단과,

상기 유량산출수단의 출력신호값을 유량값으로 환산하는 파라미터가 복수종류 격납된 파라미터 기억수단과,

상기 유체물성값 산출수단에서 산출된 상기 계측대상유체의 물성값에 의거하여 상기 파라미터 기억수단에 기억된 복수종류의 상기 파라미터 중에서 단일 파라미터를 선택하는 선택수단을 구비하고,

상기 선택수단에서 선택된 상기 파라미터에 의해 상기 유량산출수단의 출력신호값에서 환산한 유량값을 상기 유로를 흐르는 상기 계측대상유체의 유량의 계측값으로 하는 것을 특징으로 하는 유량계측장치.

도 4 에 나타낸 바와 같이, 하측 유리기판 (3) 의 상면 및 상측 유리기판 (2) 의 하면에 검출용 배선 (13) 에 연결되는 중간패드부 (15) 가 각각 형성되며, 중간패드부 (15) 의 형성위치에 검출용 필드스루 (8) 가 접합되어 있다. 그리고, 상측 유리기판 (2) 의 검출용 필드스루 (8) 에 대응하는 위치에 테이퍼형의 스루홀 (16) 이 형성되며, 스루홀 (16) 의 내면을 따라 형성된 도전막이 상측 유리기판 (2) 의 상면으로 연장되어 외부접속용 패드부 (17) 가 되어 있다. 이 도전막은, 예컨대 하층측에 막두께 50 ㎚ 정도의 크롬, 상층측에 막두께 1000 ㎚ 정도의 금을 적층한 2 층 구조의 막이다. 따라서, 자이로스코프 (1) 를 평면에서 봤을 때 동일위치에 있는 검출용 전극 (5) 으로부터 연장되는 2 개의 중간패드부 (15) 와 검출용 필드스루 (8) 가 전기적으로 접속되며, 검출용 필드스루 (8) 와 외부접속용 패드부 (17) 가 스루홀 (16) 내에서 접촉함으로써 전기적으로 접속되어 있다. 또, 외부접속용 패드부 (17) 는 와이어본딩 등의 수단에 의해 외부회로 (도시하지 않음) 와 접속되며, 검출신호는 검출용 전극 (5), 검출용 필드스루 (8), 외부접속용 패드부 (17) 의 경로를 거쳐 외부회로에 인출된다. 그리고, 도 1 및 도 2 중의 부호 18 은 구동용 전극 (4) 과 전기적으로 접속된 외부접속용 패드부이다.

도 4 에 나타낸 바와 같이, 각 다리 (9) 에 대하여 각 유리기판 (2, 3) 에서 2 개씩, 계 4 개의 검출용 전극 (5) 이 대향배치되어 있는데, 1 장의 유리기판상의 2 개의 검출용 전극 (5) 각각의 외단과 다리 (9) 의 변위검출방향 (도면에서의 X 방향) 의 단부끼리가 완전히 일치하도록 대향배치되어 있는 것이 아니라, 각 검출용 전극 (5) 의 외단과 다리 (9) 의 단부가 다리 (9) 의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 거리만큼 어긋난 상태로 배치되어 있다. 또, 각 검출용 전극 (5) 의 폭은 다리 (9) 의 최대진폭 이상의 치수로 설정되어 있다. 이 구성에 의하면, 다리 (9) 가 지면 우방향 (화살표 R 방향) 으로 변위했을 때에는 다리 (9) 의 우측으로 튀어나온 검출용 전극 (5) 측에서는 대향면적이 증가하므로 용량변화가 정이 되고, 다리 (9) 의 좌측으로 튀어나온 검출용 전극 (5) 측에서는 대향면적이 감소하므로 용량변화가 부가 된다. 따라서, 이들 용량변화량을 따로따로 검출하여 차동검출을 행할 수 있다. 이 경우, 2 개의 용량치에서의 초기용량치가 서로 동일하므로, 차분을 빼면 초기용량치분이 소거되어 용량변화량만이 남는다. 따라서, 초기용량치중에 포함되는 노이즈성분을 캔슬할 수 있어 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

청구항 24 기재의 상기 플로센서를 사용하여 상기 유로를 흐르는 상기 계측대상유체의 유량을 계측하는 유량계측장치에 있어서,

상기 플로센서내의 상기 상류측 온도센서로부터의 상기 제 1 온도검출신호와, 상기 하류측온도센서로부터의 상기 제 2 온도검출신호의 차신호에 의거하여 상기 계측대상유체의 유량을 산출하고, 그 산출값에 응한 값의 신호를 출력하는 유량산출수단과,

상기 유량산출수단이 출력하는 신호의 값에 의거하여 상기 유로를 흐르는 상기 계측대상유체의 유량이 고유량상태 및 저유량상태중 어느 상태에 있는지를 판정하는 판정수단과,

상기 저유량상태인 것으로 상기 판정수단에서 판정될때에 상기 유량측정수단의 출력하는 신호를 그대로 유량검출신호로서 출력하고, 상기 고유량상태인 것으로 상기 판정수단에서 판정될때에 상기 플로센서내의 상기 횡측온도센서로부터의 상기 제 3 온도검출신호의 값으로 상기 유량산출수단의 출력신호값을 나눈 값의 신호를 상기 유량검출신호로서 출력하는 유량출력수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유량계측장치.

또한, 자이로스코프 (1) 의 기능상은 특별히 필요하지는 않고, 후술하는 제조상의 형편에 따라 필요한 것이므로 도시를 생략하는데, 실제로는 검출용 전극(5) 및 검출용 배선 (13), 구동용 전극 (4) 및 구동용 배선 (12) 의 형성영역 이외의 상측 유리기판 (2) 의 하면측, 및 하측 유리기판 (3) 의 상면측에 이들 전극 및 배선과 동일한 알루미늄막 또는 크롬막, 또는 백금/티탄막 등으로 이루어지는 동전위 패턴이 형성되어 있다.

상기 구성의 자이로스코프 (1) 를 제조할 때에는 먼저 유리기판을 준비하고, 마스크재를 사용하여 유리기판의 불산에칭을 행하며, 유리기판상의 음차 (6) 의 위치에 대응하는 영역에 오목부 (2a, 3a) 를 형성한다. 그 후, 오목부 (2a, 3a) 를 형성한 면에 금속막을 막형성한 후, 포토리소그래피, 에칭기술을 이용하여 패터닝함으로써 검출용 전극 (5), 검출용 배선 (13), 구동용 전극 (4), 구동용 배선 (12) 및 동전위 패턴을 형성한다. 이상의 공정에 의해 하측 유리기판 (3) 이 완성된다. 상측 유리기판 (2) 에 관해서는 추가로 스루홀 (16) 도 형성하고, 금속막의 막형성, 패터닝에 의해 외부접속용 패드부 (17, 18) 를 형성한다.

다음으로, 실리콘기판을 준비하고, 실리콘기판의 하면과 하측 유리기판 (3) 을 양극접합법을 이용하여 접합한다. 이 때, 실리콘기판중, 나중에 틀부 (11) 가 되는 부분이 접합되도록 한다. 양극접합법에서는 실리콘기판에 정, 유리기판에 부의 전위를 인가하여 실리콘과 유리를 용이하게 접합할 수 있는데, 실리콘기판이 음차 (6) 가 되는 부분에서는 하측 유리기판 (3) 표면과의 틈이 10 ㎛ 정도밖에 없으므로, 양극접합시의 정전인력에 의해 실리콘기판이 휘어 하측 유리기판 (3) 과 접촉하면, 그 부분도 접합되어 진동 가능한 음차를 형성할 수 없게 된다. 따라서, 하측 유리기판 (3) 에 접합해서는 안되는 부분이 접합되는 것을 방지할 목적에서 하측 유리기판 (3) 의 그 부분을 실리콘기판과 동전위로 하기 위해, 하측 유리기판 (3) 표면에 동전위 패턴을 형성해 둔다. 이 점은 상측 유리기판 (2) 에 대해서도 동일하다.

다음으로, 실리콘기판 표면에 음차 (6), 틀부 (11), 검출용 필드스루 (8), 구동용 필드스루 (7) 등, 실리콘을 남기는 부분의 형상을 갖는 레지스트패턴을 형성하고, 반응성 이온에칭 등의 이방성 에칭을 이용하여 실리콘기판을 관통하는 에칭을 행한다. 이에 의해, 음차 (6), 틀부 (11), 검출용 필드스루 (8), 구동용 필드스루 (7) 등이 형성되며, 음차 (6) 의 부분은 하측 유리기판 (3) 의 상측에서 공중에 뜬 상태가 된다. 그 후, 레지스트패턴을 박리한다.

다음으로, 하측 유리기판 (3) 에 접합된 실리콘기판의 상면과 상측 유리기판 (2) 을 양극접합법을 이용하여 접합한다. 이 때에도 틀부 (11) 가 상측 유리기판 (2) 에 접합된다. 이상의 공정에 의해 본 실시 형태의 자이로스코프 (1) 가 완성된다.

본 실시 형태의 자이로스코프 (1) 를 사용할 때에는 틀부 (11) 를 접지함과 동시에, 구동용 전극 (4) 측의 외부접속용 패드부 (18) 에 접속된 외부배선에 구동원으로서의 발진기를 접속한다. 이 때, 틀부 (11), 음차 (6), 검출-구동간 차폐부 (19), 검출-검출간 차폐부 (20), 구동-구동간 차폐부 (21) 는 모두 일체이므로 동전위가 되고, 틀부 (11) 를 접지하면, 음차 (6), 검출-구동간 차폐부 (19), 검출-검출간 차폐부 (20), 구동-구동간 차폐부 (21) 는 모두 접지된 상태가 된다. 또, 도 4 에서 각 다리 (9) 의 우측으로 튀어나온 검출용 전극 (5) 의 외부접속용패드부 (17) 에 접속된 외부배선과 음차 (6) 의 사이에 제 1 용량검출기를 접속함과 동시에, 각 다리 (9) 의 좌측으로 튀어나온 검출용 전극 (5) 의 외부접속용 패드부 (17) 에 접속된 외부배선과 음차 (6) 의 사이에 제 2 용량검출기를 접속한다.

그래서, 발진기를 구동하여 음차 (6)-구동용 전극 (4) 사이에 수 kHz 정도의 주파수의 구동신호를 인가하면, 음차 (6) 의 각 다리 (9) 가 연직방향으로 진동한다. 그 상태에서 다리 (9) 의 길이방향을 회전축으로 하는 각속도가 입력되면, 입력된 각속도의 크기에 따른 수평방향의 진동이 발생한다. 이 때, 음차 (6) 의 각 다리 (9) 와 검출용 전극 (5) 이 대향한 상태에 있고, 다리 (9) 의 수평진동에 따라 각 다리 (9) 와 각 검출용 전극 (5) 의 대향면적이 변화하므로, 용량변화가 생긴다. 이 때의 용량변화량을 제 1 용량검출기 및 제 2 용량검출기로 차동검출함으로써 각속도의 크기를 검출할 수 있다.

본 실시 형태의 자이로스코프 (1) 에서는 구동용 필드스루 (7) 와 검출용 필드스루 (8) 의 사이에 검출-구동간 차폐부 (19) 를 형성함으로써 이들 필드스루 (7, 8) 사이가 정전적으로 차폐되기 때문에, 구동신호의 인가에 의해 검출용 필드스루 (8) 에 유도되는 전기적 노이즈가 억제되므로, S/N 비가 향상됨에 따라 각속도의 검출감도의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 자이로스코프 (1) 의 경우, 차동검출을 행하고 있으며, 인접하는 검출용 필드스루 (8) 로부터 다른 검출신호가 인출되므로, 인접하는 필드스루의 신호의 영향을 받아 검출신호가 변동할 우려가 있다. 그 점, 인접하는 검출용 필드스루 (8) 에도 검출-검출간 차폐부 (20) 를 형성함으로써 인접하는 검출용 필드스루 (8) 로부터의 영향이 배제되어 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

또, 음차 (6), 틀부 (11), 구동용 필드스루 (7), 검출용 필드스루 (8), 검출-구동간 차폐부 (19), 검출-검출간 차폐부 (20), 구동-구동간 차폐부 (21) 가 모두 1 장의 실리콘기판으로 형성되어 있으므로, 특별히 제조 프로세스를 복잡하게 하지 않고, 일반의 실리콘 가공기술을 이용하여 본 실시 형태의 구성을 실현할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 자이로스코프 (1) 는 음차 (6) 가 2 장의 유리기판 (2, 3) 사이에 끼워지지되어 있으므로, 유리기판 (2, 3) 에 의해 음차 (6) 의 부분이 보호되며, 취급하기 쉬운 것이 되어 있다. 또, 음차 (6) 의 부분에 먼지가 잘 들어가지 않는 구조이므로, 외란(外亂)이 억제되어 센서 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 진공 봉지(封止)도 행할 수 있는 구조이고, 이것에 의하면 Q 값 (공진의 크기를 나타내는 성능지수) 의 향상을 도모할 수 있으며, 디바이스에 공급하는 전기 에너지로부터 진동 에너지로의 변환효율이 향상되므로, 구동전압의 저감을 도모할 수 있다.

[제 2 실시 형태]

이하, 본 발명의 제 2 실시 형태를 도 5 를 참조하여 설명한다.

도 5 는 본 실시 형태의 자이로스코프의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.

본 실시 형태의 자이로스코프의 기본 구성은 제 1 실시 형태와 동일한데, 본 실시 형태의 자이로스코프가 제 1 실시 형태와 다른 점은 실리콘으로 형성한 필드스루 사이에 차폐부재를 설치하는 것에 더하여 유리기판상에도 차폐부재를 형성한 점이다.

도 5 에서는 도 1 내지 도 4 와 공통의 구성요소에 동일한 부호를 붙이며, 상세한 설명은 생략한다. 또, 도면을 보기 쉽게 하기 위해 구성요소가 적당히 생략되어 있다.

본 실시 형태의 자이로스코프 (25) 의 경우, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 상측 유리기판 (2) 의 하면의 검출용 전극 (5) 과 구동용 전극 (4) 의 사이, 및 검출용 배선 (13) 과 구동용 배선 (12) 의 사이에 이들 전극 (5, 4) 간 및 배선 (13, 12) 간을 정전적으로 차폐하기 위한 검출-구동간 차폐배선 (26) (제 1 차폐부재) 이 설치되어 있다. 이 검출-구동간 차폐배선 (26) 은 상측 유리기판 (2) 을 횡단하는 방향으로 연장되며, 양 단부는 검출용 필드스루 (8)-구동용 필드스루 (7) 사이에 위치하는 검출-구동간 차폐부 (19) 와 접촉하여 전기적으로 접속되어 있다. 또, 검출-구동간 차폐배선 (26) 은 검출용 전극 (5), 구동용 전극 (4), 검출용 배선 (13), 구동용 배선 (12) 과 마찬가지로, 알루미늄막 또는 크롬막, 또는 백금/티탄막 등에 의해 형성되어 있다.

본 실시 형태의 구성에 의하면, 사용시에 틀부 (11) 를 접지했을 때 검출-구동간 차폐부 (19) 를 통해 검출-구동간 차폐배선 (26) 도 동시에 접지된다. 따라서, 제 1 실시 형태와 같이, 검출용 필드스루 (8)-구동용 필드스루 (7) 사이가 정전적으로 차폐될 뿐만 아니라, 금속박막으로 형성한 검출용 전극 (5)-구동용 전극 (4) 간, 및 검출용 배선 (13)-구동용 배선 (12) 간도 정전적으로 차폐된다. 이에 의해, 전기적 노이즈가 전체로서 더욱 억제되어 보다 더 검출감도의 향상을 도모할 수 있다.

[제 3 실시 형태]

이하, 본 발명의 제 3 실시 형태를 도 7 내지 도 9 를 참조하여 설명한다.

본 실시 형태는 제 1 또는 제 2 실시 형태의 자이로스코프를 사용한 입력장치의 예이며, 구체적으로는 퍼스널 컴퓨터의 좌표입력장치인 펜형 마우스에 적용한 예이다.

본 실시 형태의 펜형 마우스 (30) 는 도 7 에 나타낸 바와 같이, 펜형 케이스 (31) 의 내부에 제 1 또는 제 2 실시 형태로 나타낸 자이로스코프 (32a, 32b) 가 2 개 수용되어 있다. 2 개의 자이로스코프 (32a, 32b) 는 도 8 에 나타낸 바와 같이, 펜형 마우스 (30) 를 위에서 봤을 때 (도 7 의 화살표 A 방향에서 봤을 때) 각 자이로스코프 (32a, 32b) 의 음차의 다리의 연장방향이 직교하도록 배치되어 있다. 또, 각 자이로스코프 (32a, 32b) 를 구동하고, 회전각을 검출하기 위한 구동검출회로 (33) 가 형성되어 있다. 그 외, 케이스 (31) 내에 전지 (34) 가 수용됨과 동시에, 일반의 마우스의 스위치에 상당하는 2 개의 스위치 (35a, 35b), 마우스 본체의 스위치 (36) 등이 구비되어 있다.

사용자는 이 펜형 마우스 (30) 를 가지고 원하는 방향으로 펜끝을 이동시킴으로써 퍼스널 컴퓨터 화면상의 커서 등을 펜끝의 이동방향에 따라 움직일 수 있다. 즉, 펜끝을 도 7 중의 지면 (37) 의 X 축 방향을 따라 이동시키면, 자이로스코프 (32b) 가 회전각 (θ1) 을 검출하고, 지면 (37) 의 Y 축 방향을 따라 이동시키면, 자이로스코프 (32a) 가 회전각 (θ2) 을 검출한다. 그 이외의 방향으로 이동시킨 경우에는 회전각 (θ1) 과 회전각 (θ2) 의 조합이 된다. 따라서, 퍼스널 컴퓨터측에서는 회전각 (θ1) 및 회전각 (θ2) 에 대응한 신호를 펜형 마우스 (30) 로부터 받아 도 9 에 나타낸 바와 같이, 화면 (38) 상의 커서 (39) 등의 이동전의 점으로부터 화면 (38) 상에서의 X' 축, Y' 축에 대응시켜 회전각 (θ1, θ2) 의 크기에 대응하는 거리만큼 커서 (39) 를 이동시킨다. 이와 같이 하여, 이 펜형 마우스 (30) 는 광학식 인코더 등을 사용한 일반의 마우스와 동일한 동작을 실현할 수 있다.

여기에서 사용한 본 발명의 자이로스코프 (32a, 32b) 는 소형, 저구동전압, 고감도라는 특징을 갖고 있기 때문에, 본 실시 형태의 펜형 마우스 (30) 와 같은 소형 좌표입력기기에 적합하게 사용할 수 있다. 또, 네비게이션이나 헤드마운트디스플레이 등, 각속도를 검지하는 일반의 입력장치에 응용이 가능하다.

그리고, 본 발명의 기술범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경을 더하는 것이 가능하다. 예컨대, 상기 실시 형태의 자이로스코프에서의 전극의 수는 임의로 설정해도 된다. 그러나, 감도향상의 면에서는 가공이 가능한 한, 많게 하는 것이 바람직하다. 또, 전극간 또는 필드스루간을 차폐하는 차폐부재의 형상이나 수도 임의여도 된다. 상기 실시 형태에서는 제조 프로세스가 복잡화되지 않도록 필드스루간을 차폐하는 차폐부재를 필드스루와 동일한 실리콘으로, 전극간을 차폐하는 차폐부재를 전극재료와 동일한 금속박막으로 형성했는데, 제조 프로세스의 복잡화를 허용할 수 있는 것이면 다른 재료를 사용해도 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는 3 다리형 음차를 사용한 예를 나타냈는데, 다리의 수도 변경이 가능하며, 1 개이어도 된다.

또, 실리콘으로 이루어지는 음차를 2 장의 유리기판으로 끼워지지하는 것이 아니라, 편측의 유리기판이 없는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 보다 간편한 구조의 자이로스코프가 된다. 또, 양극접합법에 의한 점착을 고려하면, 실리콘과 유리의 상성이 좋은데, 유리기판에 관해서는 임의의 기재의 표면에 유리를 융착한 것으로도 대용할 수 있다. 또한, 음차의 재료로서 실리콘 대신에 카본을 사용하는 것도 가능하다. 그 외, 각종 구성부재의 재료, 형상 등의 구체적인 기재는 상기 실시 형태에 한정되지 않으며, 적당히 변경이 가능하다.

또한, 상기 실시 형태에서는 자이로스코프의 예를 들었는데, 본 발명은, 예컨대 가속도 센서, 압력 센서 등, 자이로스코프 이외의 임의의 정전용량검출형 센서에 적용이 가능하다. 특히 캔틸레버나 다이어프램 등의 구조체를 미리 운동 (진동) 시켜 두는 타입의 센서에 있어서, 구동용 전극-검출용 전극간, 또는 이들 전극에 각각 접속된 구동용 선로부-검출용 선로부간에 본 발명 특유의 차폐부재를 설치함으로써 정전유도에 의한 전기적 노이즈의 발생이 억제되어 S/N 비의 향상, 나아가서는 검출감도의 향상을 실현할 수 있다.

이상, 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 정전용량검출형 센서 및 자이로스코프에 의하면, 구동용 전극과 검출용 전극의 사이, 또는 구동용 선로부와 검출용 선로부의 사이에 이들 전극간 또는 선로부간을 정전적으로 차폐하는 차폐부재를 설치함으로써 정전유도에 의한 전기적 노이즈의 발생이 방지되므로, S/N 비의 향상, 나아가서는 검출감도의 향상을 도모할 수 있다. 그리고, 본 발명의 자이로스코프의 사용에 의해 응답성이 우수한, 예컨대 퍼스널 컴퓨터의 좌표입력장치 등의 소형 입력장치를 실현할 수 있다.

Claims (21)

1. 외팔보 (cantilever) 형상의 구조체와, 이 구조체를 구동하는 적어도 하나의 구동용 전극과, 이 구동용 전극에 구동신호를 공급하는 적어도 하나의 구동용 선로부와, 상기 구동용 전극에 의해 구동된 상기 구조체의 변위를 정전용량의 변화에 기초하여 검출하는 적어도 하나의 검출용 전극과, 이 검출용 전극으로부터의 검출신호를 전송하는 적어도 하나의 검출용 선로부를 구비하고, 상기 구동용 전극과 상기 검출용 전극의 사이, 또는 상기 구동용 선로부와 상기 검출용 선로부의 사이에 이들 전극간 또는 선로부간을 정전적으로 차폐하는 차폐부재가 설치되며,그래서 상기 차폐부재는, 상기 각 전극 또는 상기 각 선로부와는 다른 전위의 접지전위가 부여된 도전체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전용량검출형 센서.
2. 외팔보 (cantilever) 형상의 진동편과, 상기 진동편과 대향하여 설치되고, 상기 진동편을 구동하는 구동용 전극과, 이 구동용 전극에 구동신호를 공급하는 구동용 선로부와, 상기 진동편과 대향하여 설치되고, 상기 진동편의 구동방향과 직교하는 방향의 변위를 검출하는 검출용 전극과, 이 검출용 전극으로부터의 검출신호를 전송하는 검출용 선로부를 구비하고, 상기 구동용 전극과 상기 검출용 전극의 사이, 또는 상기 구동용 선로부와 상기 검출용 선로부의 사이에 이들 전극간 또는 선로부간을 정전적으로 차폐하는 제 1 차폐부재가 설치되며,그래서 상기 차폐부재는, 상기 각 전극 또는 상기 각 선로부와는 다른 전위의 접지전위가 부여된 도전체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 진동편, 상기 구동용 선로부, 상기 검출용 선로부및 상기 제 1 차폐부재가 모두 동일평면상에 형성된 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 진동편, 상기 구동용 선로부, 상기 검출용 선로부 및 상기 제 1 차폐부재가 모두 동일한 도전성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 구동용 전극과 상기 검출용 전극이 상기 진동편과 대향하여 배치된 기재상에 설치되고, 이 기재상의 상기 구동용 전극과 상기 검출용 전극의 사이, 또는 상기 구동용 선로부와 상기 검출용 선로부의 사이에 상기 제 1 차폐부재가 설치된 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
6. 외팔보 (cantilever) 형상의 진동편과, 상기 진동편과 대향하여 설치되고, 상기 진동편을 구동하는 구동용 전극과, 이 구동용 전극에 구동신호를 공급하는 구동용 선로부와, 상기 진동편과 대향하여 설치되고, 상기 진동편의 구동방향과 직교하는 방향의 변위를 검출하는 검출용 전극과, 이 검출용 전극으로부터의 검출신호를 전송하는 검출용 선로부를 구비하고, 상기 구동용 전극 또는 상기 검출용 전극의 적어도 일측이 서로 분리된 복수의 전극으로 이루어지고, 이들 복수의 전극의 인접하는 전극간, 또는 이 인접하는 전극에 각각 접속되는 선로부간에 이들 전극간 또는 선로부간을 정전적으로 차폐하는 제 2 차폐부재가 설치되며,그래서 상기 차폐부재는, 상기 각 전극 또는 상기 각 선로부와는 다른 전위의 접지전위가 부여된 도전체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 진동편, 상기 복수의 전극에 각각 접속되는 선로부 및 상기 제 2 차폐부재가 모두 동일평면상에 형성된 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 진동편, 상기 복수의 전극에 각각 접속되는 선로부 및 상기 제 2 차폐부재가 모두 동일한 도전성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 구동용 전극과 상기 검출용 전극이 상기 진동편과 대향하여 배치된 기재상에 설치되고, 상기 기재상의 상기 복수의 전극의 인접하는 전극간, 또는 이 인접하는 전극에 각각 접속되는 선로부간에 상기 제 2 차폐부재가 설치된 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
10. 제 4 항에 있어서, 상기 도전성 재료가 실리콘인 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
11. 제 2 항에 기재된 자이로스코프를 사용한 것을 특징으로 하는 입력장치.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 도전성 재료가 실리콘인 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 자이로스코프에 있어서, 상기 진동편, 상기 구동용 선로부, 상기 검출용 선로부 및 상기 제 1 차폐부재가 모두 동일평면상에 형성된 것을 특징으로 하는 입력장치.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 자이로스코프에 있어서, 상기 진동편, 상기 구동용 선로부, 상기 검출용 선로부 및 상기 제 1 차폐부재가 모두 동일한 도전성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입력장치.
15. 제 11 항에 있어서, 상기 자이로스코프에 있어서, 상기 구동용 전극과 상기 검출용 전극이 상기 진동편과 대향하여 배치된 기재상에 설치되고, 이 기재상의 상기 구동용 전극과 상기 검출용 전극의 사이, 또는 상기 구동용 선로부와 상기 검출용 선로부의 사이에 상기 제 1 차폐부재가 설치된 것을 특징으로 하는 입력장치.
16. 제 6 항에 기재된 자이로스코프를 사용한 것을 특징으로 하는 입력장치.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 자이로스코프에 있어서, 상기 진동편, 상기 복수의 전극에 각각 접속되는 선로부 및 상기 제 2 차폐부재가 모두 동일평면상에 형성된 것을 특징으로 하는 입력장치.
18. 제 16 항에 있어서, 상기 자이로스코프에 있어서, 상기 진동편, 상기 복수의 전극에 각각 접속되는 선로부 및 상기 제 2 차폐부재가 모두 동일한 도전성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입력장치.
19. 제 16 항에 있어서, 상기 자이로스코프에 있어서, 상기 구동용 전극과 상기 검출용 전극이 상기 진동편과 대향하여 배치된 기재상에 설치되고, 상기 기재상의 상기 복수의 전극의 인접하는 전극간, 또는 이 인접하는 전극에 각각 접속되는 선로부간에 상기 제 2 차폐부재가 설치된 것을 특징으로 하는 입력장치.
20. 제 14 항에 있어서, 상기 도전성 재료가 실리콘인 것을 특징으로 하는 입력장치.
21. 제 18 항에 있어서, 상기 자이로스코프에 있어서, 상기 도전성 재료가 실리콘인 것을 특징으로 하는 입력장치.