KR100880212B1 - 자이로 센서 및 이를 이용하는 센서 장치 - Google Patents

Abstract

서로 겹쳐지는 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2)을 포함하는 자이로 센서가 개시되어 있다. 주요 기초판(1)에는 지지 기초판(2)의 표면과 교차하는 방향으로 진동하는 방식으로 구동된 구동된 질량체(11), 및 구동 스프링(13)을 통해 구동된 질량체(11)와 연결되고 지지 기초판(2)을 따르는 평면 내에서 옮겨질 수 있는 검출 질량체(12)가 제공된다. 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12)의 배열 방향으로 연장하는 두 개의 검출 스프링들(15)은 검출 질량체(12)의 대향 측면들에 개별적으로 연결되어 있고, 검출 스프링들(15)의 다른 단부들은 연결 부분(16)을 통해 함께 연결되어 있다. 연결 부분(16)의 길이방향 중간 부분에 제공된 고정부(17)는 지지 기초판(2)에 고정되어 있다. 구동 스프링(13)을 통해 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12)를 통합하여 형성된 부재는 외팔보 방식으로 검출 스프링들(15)에 의해 지지 기초판(2)에 대해 지지된다.

자이로 센서, 주요 기초판, 지지 기초판, 검출 질량체, 구동된 질량체

Description

자이로 센서 및 이를 이용하는 센서 장치 {GYRO SENSOR AND SENSOR APPARATUS USING SAME}

본 발명은 MEMS(마이크로 전자 기계 시스템) 기술에 기초한 자이로 센서, 및 상기 자이로 센서를 이용한 센서 장치에 관한 것이다.

최근 몇 년 사이에, 자이로 센서가 자동차용 현가장치 또는 에어백 제어 시스템, 비행기용 관성 항법 시스템 및 카메라용 끌림(blurring) 교정 장치와 같은 다양한 시스템들과 장치들에서 점점 많이 사용되었다. 외력으로 인한 각속도가 소정의 이동 속도로 진동되는 질량체(mass body) 상에 작용할 때, 이러한 형태의 자이로 센서가 각속도를 결정하도록 코리올리 힘(Coriolis force)의 합력을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 코리올리 힘은 외력에 의해 야기된 각속도와 질량체의 이동 속도의 외적(vector product)에 비례하며, 따라서 각속도에 대응하는 값은 측정된 코리올리 힘과 알려진 질량체의 이동 속도로부터 구할 수 있다.

예를 들어, 이러한 형태의 자이로 센서로서, 일본특허공개공보 제2003-194545호에는 MEMS들이 제공되고 반도체 생산 공정을 통해 준비된 자이로 센서가 개시되어 있다. 일본특허공개공보 제2003-194545호에 개시된 자이로 센서에는 도면 표면에 수직인 Z-방향으로 진동되고 도면 표면을 따르는 방향 중 하나인 X-방향 내 에서 작용하는 각속도를 측정하도록 설계된 방법으로 구동된 질량체(driven mass body)가 제공된다. 구체적으로, 도 35에 도시된 것처럼, 자이로 센서는 직사각형 프레임 모양의 구동된 질량체(제1 질량체; 62), 구동된 질량체(62)의 내부 측 상에 배치된 검출 질량체(detection mass body; 제2 질량체; 63), 구동된 질량체(62)의 네 개의 가장자리의 중앙부에 각각 부착되고 지지 기초판(support base plate; 미도시)에 고정된 네 개의 제1 스프링들(64), 및 구동된 질량체(62)의 오른쪽 및 왼쪽 가장자리들 각각의 대향 단부들 사이를 연결하기 위해 X-방향으로 연장하고 검출 질량체(63)의 상부 및 하부 가장자리들에 대응하는 네 개의 제2 스프링들(65)을 포함한다. 구동된 질량체(62)의 각각의 상부 및 하부 가장자리들에는 구동된 질량체(62)와 검출 질량체(63)가 Z-방향으로 진동하도록 구동 전압이 가해지는 구동 전극(66)이 제공된다. 게다가, 검출 질량체(63)의 각각의 오른쪽 및 왼쪽 가장자리들에는 정전 용량(electrostatic capacitance)의 변화에 따른 검출 질량체(63)의 Y-방향 변위를 검출하기 위해 수평 검출 전극(67)이 제공된다.

따라서, 구동 전압이 연속적으로 구동된 질량체(62)를 진동하도록 구동 전극(66)에 가해지고 Z-방향 내의 검출 질량체(63)에 가해지는 조건 하에서 X-방향 각속도가 구동된 질량체(62)에 작용할 때, 구동된 질량체(62)는 X-방향으로 옮겨진다. 검출 질량체(63)는 X-방향으로 연장하는 제2 스프링들(65)을 통해 구동된 질량체(62)에 연결된다. 따라서, 구동된 질량체(62)의 X-방향 변위와 결합하여, 검출 질량체(63)는 또한 X-방향으로 옮겨진다. 다음으로, 제2 스프링(65)은 검출 질량체(63)에서 생성된 코리올리 힘 때문에 구부러지고, 그에 의해 검출 질량체(63)는 Y-방향으로 옮겨진다. 이러한 검출 질량체(63)의 Y-방향 변위는 수평 검출 전극(67)의 출력에 기초하여 측정될 수 있다. 그러므로, 코리올리 힘은 구동된 질량체(62)에 주어진 Z-방향 진동 및 수평 검출 전극(67)의 출력을 이용하여 계산될 수 있어서, 각속도에 대응하는 값이 유도되게 한다.

일본특허공개공보 제2003-194545호에는 또한 다른 배열들이 개시되어 있는데, 하나의 배열은 네 개의 제1 스프링들(64)이 구동된 질량체(62)의 네 개의 모서리(corner)에 각각 부착되어 있고, 다른 배열은 각각의 제2 스프링들(65)의 하나의 단부는 제1 스프링들(64) 대신에 지지 기초판에 고정되고, 구동된 질량체(62)와 검출 질량체(63)는 제1 스프링들(64)을 통해 서로 연결되도록 설계된다. 각각의 제2 스프링들(56)의 하나의 단부를 지지 기초판에 고정하도록 설계된 배열 때문에, 상기 공보에는 제2 스프링(56)의 다른 단부가 검출 질량체(63)에 연결되어 있는 하나의 형태, 및 제2 스프링(56)의 다른 단부가 구동된 질량체(62)에 연결된 다른 형태가 개시되어 있다.

일본특허공개공보 제2003-194545호에 개시된 자이로 센서에서, 구동된 질량체(62)와 검출 질량체(63)는 제1 스프링들(64)과 제2 스프링들(65)에 의해 네 측면들로부터 구속된다. 게다가, 구동된 질량체(62)와 검출 질량체(63) 각각은 반도체 기판으로 만들어져 있고, 제1 스프링들(64) 또는 제2 스프링들(65)과 결합된 지지 기초판은 일반적으로 유리 기판을 사용하여 만들어진다. 따라서, 자이로 센서의 공진 주파수 변화를 이끄는 반도체 기판과 유리 기판 각각의 열팽창 계수의 차이 때문에, 온도 응력(thermal stress)이 제1 스프링들(64) 또는 제2 스프링들(65) 내에 생길 것이다. 자이로 센서의 공진 주파수 변화는 필연적으로 검출 값의 진동을 야기한다. 그러므로, 일본특허공개공보 제2003-194545호에 개시된 자이로 센서는 검출 값이 온도에 비교적 크게 의존하는 문제점을 포함한다.

상기한 상황들의 관점에서, 본 발명의 목적은 종래의 센서와 비교해서 온도 의존도가 더 낮은 검출 값을 가지는 자이로 센서, 및 상기 자이로 센서를 이용한 센서 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 자이로 센서는 반도체 기판으로 형성되고 검출 질량체, 구동된 질량체 및 검출 요소가 제공된 주요 기초판(primary base plate)을 포함한다. 검출 질량체는 지지 기초판에 고정된 일 단부를 가진 검출 스프링(detection spring)을 통해 지지 기초판을 따라 평면 내에서 지지 기초판에 대해서 이동할 수 있게 지지된다. 구동된 질량체는 구동 스프링(drive spring)을 통해 검출 질량체에 연결되어 있고 지지 기초판과 교차하는 방향으로 진동되는 것과 같은 방식으로 구동되게 되어 있다. 검출 요소는 지지 기초판을 따른 평면 내에서 검출 질량체의 변위량을 검출하도록 되어 있다. 이러한 자이로 센서에서, 검출 스프링은 검출 질량체로부터 오직 한 방향으로 지지 기초판을 따라 연장하고 있어서 지지 기초판에 대하여 외팔보 방식으로 검출 질량체를 지지한다.

상기한 자이로 센서에 따르면, 검출 질량체와 구동된 질량체를 지지 기초판에 고정하는 검출 스프링이 검출 질량체로부터 한 방향으로만 연장해서 외팔보 방식으로 검출 질량체를 지지하도록 배치된다. 따라서, 주요 기초판과 지지 기초판은 열팽창 계수가 다르다고 할지라도, 대부분 온도 응력이 주요 기초판에 작용하지 않을 것이며, 자이로 센서는 공진 주파수에서 거의 변화가 없을 것이다. 이는 검출 값의 온도에 대한 의존도를 낮출 수 있게 해준다.

바람직하게, 본 발명의 자이로 센서는 각각 검출 질량체로부터 상기 일 방향으로 연장하고 검출 질량체의 변위 방향 내에서 유연성을 가지는 두 개의 검출 스프링들을 포함한다. 여기서, 강성을 가지고 검출 질량체의 변위 방향으로 연장하는 연결부를 통해 검출 스프링들의 각각의 말단 단부들은 연속적이고 통합적으로 서로 연결되어 있으며, 연결부는 지지 기초판에 고정된 중간부(intermediate portion)를 가진다.

이러한 구조에 따르면, 두 개의 검출 스프링들은 연결부를 통해 함께 연결되어 있고, 연결부는 지지 기초판에 고정되어 있다. 따라서, 주요 기초판은 주요 기초판과 지지 기초판 사이에서 결합을 위한 동작을 수월하게 하기 위해 단일 지점에서 지지 기초판에 고정될 수 있다. 게다가, 두 개의 검출 스프링들을 함께 연결하는 연결부는 지지 기초판에 고정되어 있다. 따라서, 비록 주요 기초판과 지지 기초판의 열팽창 계수가 다르다고 하더라도, 대부분 온도 응력은 연결부의 연장 방향 내에서 검출 스프링들 상에 작용하지 않을 것이다. 이는 검출 값의 온도 의존도를 더욱 낮출 수 있을 것이다.

본 발명의 자이로 센서에서, 구동된 질량체와 검출 질량체가 서로 평행하게 배치되고, 구동 스프링은 구동된 질량체와 검출 질량체 사이에 배치되고 비틀리게 변형될 수 있는 비틀림 스프링으로 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 구조에 따르면, 비틀림 스프링으로 형성된 구동 스프링은 굽힘 변형을 이용한 스프링에 비해서 공간-절약 방식으로 배열될 수 있다.

본 발명의 자이로 센서에서, 바람직하게 적어도 하나의 구동 질량체와 지지 기초판은 두께 치수 변화가 있어서 구동 스프링으로부터 더 멀리 떨어진 지점에서 그 사이에 더 큰 거리를 제공한다.

구동된 질량체는 구동 스프링 측면 상의 구동된 질량체의 일 단부에 위치한 지렛대받침(fulcrum) 주위에서 진동하고, 그에 의해 진동 진폭은 구동 스프링으로부터 멀리 떨어진 지점에서 더욱 커진다. 따라서, 상기 구조에 따르면, 구동 질량체와 지지 기초판 사이의 거리는 구동 질량체가 더 큰 진동 진폭을 가져서 구동 질량체의 진동 진폭이 비교적 큰 값이 되게 하는 지점에서 더욱 커진다. 따라서, 검출 질량체는 그 위에 작용하는 각속도에 응답하여 비교적 큰 변위량을 가질 수 있으며, 이는 각속도에 대해 향상된 검출 감도를 가지게 한다.

본 발명의 자이로 센서에서, 바람직하게 구동된 질량체와 지지 기초판 중 하나는 구동된 질량체의 최대 진동 진폭을 조절하기 위해 돌출 방식으로 제공된 구동된-질량-체-보호 돌출부를 가진다.

이러한 구조에 따라, 구동된 질량체의 최대 진동 진폭은 조정될 수 있다. 따라서, 비록 충격력이 자이로 센서 등의 낙하로 인해 구동된 질량체에 작용한다 하더라도, 구동된 질량체의 변위량 증가로 인해 구동 스프링 및/또는 검출 스프링의 손상을 막을 수 있는 효과를 제공하는 것이 기대될 수 있다.

본 발명의 자이로 센서에서, 검출 요소가 검출 질량체 내에 형성된 도려낸 구멍의 내부 주변 표면상에 돌출 방식으로 각각 제공된 다수의 이동가능한 빗-치상돌기(comb-tooth) 부분들, 및 도려낸 구멍 내에 배치된 정지 부재(stationary member)의 바깥쪽 주변 표면상에 돌출 방식으로 제공되고 이동가능한 빗-치상돌기 부분들 중 하나와 대응하는 대향 관계로 각각 제공된 다수의 정지된 빗-치상돌기 부분들을 포함한다.

이러한 구조에 따르면, 각각 다수가 제공된 이동가능한 빗-치상돌기 부분과 정지된 빗-치상돌기 부분은 그것들 사이의 정전 용량이 검출 질량체의 변위에 응답하여 비교적 크게 변화되게 해서 검출 질량체의 변위를 검출하는데 있어서 향상된 정확성을 제공한다.

본 발명의 자이로 센서에서, 검출 요소는 이동가능한 빗-치상돌기 부분들과 정지된 빗-치상돌기 부분들 사이의 정전 용량의 변화에 따른 검출 질량체의 변위량을 검출하도록 되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 검출 요소는 용량-조절 전극을 포함하는데, 이는 검출 질량체의 변위 방향으로 검출 질량체에 대향하는 관계로 배치되고, 용량-조절 전극과 검출 질량체 사이에서 그 사이에 적용된 전압에 응답하여 생성된 정전기력에 의해 이동가능한 빗-치상돌기 부분들과 정지된 빗-치상돌기 부분들 사이의 정전 용량 값을 조절하도록 되어 있다.

이러한 구조에 따르면, 비록 이동가능한 빗-치상돌기 부분들과 정지된 빗-치상돌기 부분들 사이의 거리 및/또는 마주보는 영역이 각각의 자이로 센서 내에서 변화를 가지더라도, 이동가능한 빗-치상돌기 부분들과 정지된 빗-치상돌기 부분들 사이의 정전 용량 값은 바람직하게 자이로 센서의 향상된 정확성을 얻기 위해 균일화될 수 있다.

본 발명의 자이로 센서에서, 검출 질량체와 구동된 질량체가 주요 기초판의 두께 방향으로 관통하는 길고 가는 홈(slit groove)에 의해 서로 분리되어 있고, 길고 가는 홈은 짝수의 폭 치수를 갖도록 설정되어 있다.

이러한 구조에 따르면, 에칭 공정에 의해 주요 기초판 내에 길고 가는 홈을 형성하기 위한 작업에서, 에칭률(etching rate)의 차이는 최소가 될 수 있다. 따라서, 길고 가는 홈의 관통 시간은 쉬게 조절될 수 있다. 이는 관통 후의 지지 기초판에 바람직하지 않은 에칭을 억제할 수 있으며, 에칭에 의해 야기된 국부적으로 증가된 열저항으로 인한 사이드 에칭(side etching)의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 주요 기초판은 비교적 높은 정확도로 형성될 수 있어서 각속도를 검출하는데 있어서 바람직하게 향상된 정확도를 얻는다.

바람직하게, 본 발명의 자이로 센서는 구동된 질량체에 대향된 지지 기초판의 표면상에 배치되고, 구동된 질량체와 정지 구동 전극 사이에서 그 사이에서 적용된 진동 전압에 응답하여 생성된 정전기력에 의해 구동된 질량체를 진동시키도록 되어 있다.

이러한 구조에 따르면, 주요 기초판 내에 제공된 각각의 검출 스프링, 검출 질량체 및 구동된 질량체가 전기 통로로서 이용된다. 따라서, 구동된 질량체를 진동시키기 위한 진동 전압은 오직 정지 구동 전극을 지지 기초판 상에 형성함으로써 적용될 수 있다. 이는 자이로 센서의 소형화를 가져오는 단순화된 구조를 제공한다.

바람직하게, 본 발명의 자이로 센서는 정지 구동 전극을 포함하는데, 이는 검출 질량체의 변위 방향으로 표면의 중간 지점에 두 부분으로 나누어진 방식으로 구동된 질량체에 대향된 지지 기초판의 표면상에 배치되고, 구동된 질량체와 분리된 부분들 각각 사이에서 그 사이에서 개별적으로 적용된 진동 전압의 두 형태들에 응답하여 생성된 정전기력에 의해 구동된 질량체를 진동시키도록 되어 있으며, 여기서 진동 전압은 반대 극성들과 동일한 절대값을 가진다.

이러한 구조에 따르면, 반대 극성과 동일값을 가지는 두 가지 형태의 전하들은 구동된 질량체에서 연속적으로 생성되어서 구동된 질량체의 전위는 구동된 질량체가 진동되는 기간 동안 일정한 값으로 유지된다. 이는 구동된 질량체 내의 전위 변화로 인한 자이로 센서의 공진 주파수의 변화를 억제해서 각속도 검출에서 정확도를 유지한다.

바람직하게, 본 발명의 자이로 센서는 거리-조절 전극을 포함하는데, 이는 구동된 질량체에 대향된 지지 기초판의 표면상에 배치되고 정지 구동 전극에 인접하게 배치되며, 구동된 질량체와 정지 구동 전극의 사이에서 그 사이에서 적용된 전압에 응답하여 생성된 정전기력에 의해 구동된 질량체와 정지 구동 전극 사이의 거리를 조절하도록 되어 있다.

이러한 구조에 따르면, 비록 구동된 질량체와 정지 구동 전극 사이의 거리가 각 자이로 센서 내에서 변화들을 가지더라도, 구동된 질량체와 정지 구동 전극 사이의 거리는 자이로 센서의 바람직하게 향상된 정확도를 얻기 위해 균일한 값일 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 자이로 센서는 지지 기초판 내의 정지 구동 전극 주위에 배치되고 접지 전위(ground potential)로 설정된 접지 배선(ground wiring)을 포함한다.

이러한 구조에 따르면, 특히 검출 질량체로 발산된 소음들이 제거될 수 있는데, 이는 각속도를 검출하는데 있어서 향상된 정확도를 갖게 한다.

본 발명의 자이로 센서에서, 바람직하게 정지 구동 전극은 진동 진폭이 최대가 되는 구동된 질량체의 영역에 대향된 영역을 제외한 지지 기초판 상에 형성된다.

이러한 구조에 따르면, 구동된 질량체의 진동 진폭이 증가되고, 최대 진동 진폭을 가지는 구동된 질량체의 영역이 지지 기초판과 접촉하도록 가져와지더라도, 구동된 질량체와 정지 구동 전극은 절대로 단락되지 않을 것이다.

본 발명의 자이로 센서에서, 지지 기초판이 두께 방향으로 관통하는 다수의 관통-구멍(through-hole)들을 가지고, 각각의 관통-구멍들은 전도성 금속의 박막으로 이루어지고 주요 기초판이 전기적으로 외부 회로에 연결되도록 하는 전극 배선과 함께 형성된 내부 주변 표면을 가지는 것이 바람직하다.

이러한 구조에 따르면, 주요 기초판의 각각의 구성요소는 지지 기초판 내에 제공된 관통-구멍들의 각각의 내부 주변 표면상에 형성된 전극 배선을 통해 외부 회로에 전기적으로 연결되어 있다. 이는 주요 기초판의 구성요소들을 외부 회로에 전기적으로 연결하기 위해 배선들을 펼치지 않아도 되게 해준다. 따라서, 지지 기초판은 비교적 작은 점유 영역을 가질 수 있으며, 이는 자이로 센서의 소형화를 가져온다.

본 발명의 자이로 센서에서, 지지 기초판은 두께 방향으로 관통하는 다수의 관통-구멍들을 가지고, 각각의 관통-구멍들은 관통-구멍들 내에 채워진 전도성 재료로 이루어지고 주요 기초판이 외부 회로에 전기적으로 연결되도록 하는 전극 배선을 가지는 것이 바람직하다.

이러한 구조에 따르면, 주요 기초판의 각각의 구성요소는 지지 기초판 내에 제공된 각각의 관통-구멍들 내에 채워진 전극 배선을 통해 외부 회로에 전기적으로 연결되어 있다. 이것은 주요 기초판의 구성요소를 외부 회로에 전기적으로 연결하기 위한 배선을 펼치지 않아도 되게 해준다. 따라서, 지지 기초판은 비교적 작은 점유 영역을 가지고, 이는 자이로 센서의 소형화를 가져온다. 게다가, 전도성 금속 박막으로 이루어진 전극 배선과 비교해서, 관통-구멍 내에 채워진 전도성 재료로 이루어진 전극 배선은 주요 기초판의 각각의 구성요소가 더 높은 신뢰도를 가지고 외부 회로에 전기적으로 연결되게 해준다.

본 발명의 자이로 센서에서, 정지 구동 전극은 구동된 질량체에 대향된 지지 기초판의 표면상에 배치되고, 정지 구동 전극과 전극 배선은 주요 기초판과 동시에 접촉하고 지지 기초판에 결합된 주요 기초판을 통해 서로 전기적으로 연결되어 있다.

이러한 구조에 따르면, 정지 구동 전극과 전극 배선은 주요 기초판을 통해 서로 전기적으로 연결되어 있다. 이것은 정지 구동 전극을 전극 배선에 전기적으로 연결하기 위한 배선을 펼치지 않아도 되게 해준다. 따라서, 지지 기초판은 비교적 작은 점유 영역을 가질 수 있는데, 이는 자이로 센서의 소형화를 가져온다.

본 발명의 자이로 센서에서, 주요 기초판과 지지 기초판이 함께 결합한 후의 상태에서, 바람직하게 지지-기초 판-측면 압력 완화 오목부가 주요 기초판에 대한 거리를 증가시키기 위해 정지 구동 전극을 주요 기초판과 협동하여 사이에 끼우는 지지 기초판의 영역 내에 형성된다.

이러한 구조에 따르면, 주요 기초판과 지지 기초판이 함께 결합한 후의 상태에서, 지지-기초 판-측면 압력 완화 오목부에 대응하는 공간이 주요 기초판과 지지 기초판 사이에서 만들어지고, 정지 구동 전극이 이 공간 내에 배치된다. 따라서, 정지 구동 전극을 그 사이에 끼우는 주요 기초판과 지지 기초판의 개별적인 영역들 내에서 생성된 비틀림은 비교적 작은 값으로 억제될 수 있다. 이는 이러한 비틀림으로 생기고 검출 스프링 상에 작용하는 압력으로 인해 각속도를 검출하는데 있어서 정확도가 악화되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공해서, 각속도를 검출하는데 있어서 적절한 정확도를 유지하게 된다.

본 발명의 자이로 센서에서, 주요 기초판과 지지 기초판이 함께 결합된 후의 상태에서, 바람직하게 주요 기초판은, 지지 기초판에 대한 거리를 증가시키기 위해, 정지 구동 전극과 접촉하여 주요 기초판 상의 영역에 형성된 주요-기초 판-측면 압력 완화 오목부를 가진다.

이러한 구조에 따르면, 주요 기초판과 지지 기초판이 함께 결합된 후의 상태에서, 주요-기초 판-측면 압력 완화 오목부에 대응하는 공간이 주요 기초판과 지지 기초판 사이에서 만들어지고, 정지 구동 전극이 이 공간 내에 배치된다. 따라서, 정지 구동 전극을 그 사이에 끼우는 주요 기초판과 지지 기초판의 개별적인 영역 내에서 생성된 비틀림은 비교적 작은 값으로 억제될 수 있다. 이는 이러한 비틀림으로 생기고 검출 스프링 상에 작용하는 압력으로 인해 각속도를 검출하는데 있어서 정확도가 악화되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공해서, 각속도를 검출하는데 있어서 적절한 정확도를 유지하게 된다. 게다가, 반도체 기판으로 형성된 주요 기초판은 주요-기초 판-측면 압력 완화 오목부가 에칭 공정에 의해 그 안에서 쉽게 형성되게 한다.

본 발명의 자이로 센서에서, 바람직하게 지지 기초판에 결합된 후의 상태에서 정지 구동 전극과 접촉하고 있는 주요 기초판의 영역은 압력 완화 스프링을 통해 주요 기초판의 다른 영역에 연결되어 있다.

이러한 구조에 따르면, 정지 구동 전극과 접촉하는 주요 기초판의 영역 내에서 생성된 비틀림으로부터 생긴 압력은 압력 완화 스프링에 의해 완화된다. 이는 검출 스프링 상에 작용하는 압력으로 인해 각속도를 검출하는데 있어서 정확도가 악화되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공해서, 각속도를 검출하는데 있어서 적절한 정확도를 유지하게 된다.

본 발명의 자이로 센서에서, 구동된 질량체는 검출 질량체의 두께 치수보다 더 큰 두께 치수를 가진다.

이러한 구조에 따르면, 구동된 질량체와 검출 질량체의 각각의 질량들 사이의 차이는 구동된 질량체가 검출 질량체보다 큰 질량을 가지게 하여서 향상된 감도(sensitivity)를 얻게 하기 위해 증가될 수 있다.

본 발명의 자이로 센서에서, 바람직하게 구동된 질량체는 진동 방향으로 그 안을 관통하는 관통-구멍을 가진다.

이러한 구조에 따르면, 구동된 질량체의 진동 동안의 감쇠(damping)는 구동된 질량체의 진동 방향 내에서 향상된 기계적 Q 값을 제공하기 위해 감소될 수 있다. 따라서, 구동된 질량체는 비교적 큰 진동 진폭을 가질 수 있고, 그에 의해 검출 질량체는 각속도가 그 위에 작용할 때 비교적 큰 변위량을 가질 수 있는데, 이는 각속도에 향상된 검출 감도를 가져온다.

본 발명의 자이로 센서에서, 상기 관통-구멍은 검출 질량체의 변위 방향 내에서 연장된 세편(strip)-모양의 구멍을 가진다.

이러한 구조에 따르면, 구동된 질량체가 검출 질량체의 변위 방향 내에서 옮겨지는 기간 동안의 감쇠는 각속도가 그 위에 작용할 때 검출 질량체가 비교적 큰 변위량을 가지게 하기 위해 감소될 수 있는데, 이는 각속도에 향상된 검출 감도를 가지게 한다.

본 발명의 자이로 센서에서, 바람직하게 상기 관통-구멍은 주요 기초판의 판표면을 따르는 단면 영역이 지지 기초판으로부터 더욱 멀어지는 지점에서 작아지는 테이퍼된(tapered) 모양으로 형성된다.

일반적으로, 구동된 질량체의 질량이 감소함에 따라 구동된 질량체의 기계적인 Q 값은 더 작아진다. 이러한 구조에 따르면, 관통-구멍을 형성함으로써 야기된 구동된 질량체의 질량 감소는 비교적 작은 값으로 억제될 수 있다. 따라서, 비록 관통-구멍이 형성되었다 하더라도, 질량 감소 때문에 구동된 질량체의 기계적 Q 값의 감소는 비교적 작은 값으로 억제될 수 있다. 이는 구동된 질량체의 진동 진폭 감소를 억제하게 할 수 있어서 각속도에 적절한 검출 감도를 유지한다.

본 발명의 자이로 센서에서, 바람직하게 검출 질량체에 대향된 지지 기초판의 표면은 검출 질량체의 변위 방향 내에서 연장된 세편-모양의 구멍을 가지는 압력 완화 홈을 구비하여 형성되어 있다.

이러한 구조에 따르면, 비록 지지 기초판과 주요 기초판의 열팽창 계수가 다르다 하더라도, 압력 완화 홈의 폭 방향 내에서 생성된 온도 응력은 압력 완화 홈의 폭 치수의 변화에 의해 완화될 수 있고, 이에 의해 지지 기초판의 내부 압력이 감소될 수 있다. 이는 구동 스프링 내에서 생성된 온도 응력으로 인한 공진 주파수 변화를 억제할 수 있고, 각속도 검출 정확도가 온도 변화로 인해 변화하는 것을 방지할 수 있는 효과를 가져온다.

상기 압력 완화 홈은 두 가지 형태를 포함한다: 한가지 형태는 홈이 지지 기초판을 통해 두께 방향으로 관통하는 것이고, 다른 형태는 홈이 그것을 통해서 관통하지 않는 것이다.

본 발명의 자이로 센서에서, 주요 기초판에는 구동된 질량체와 검출 질량체 주위를 둘러싸는 방식으로 지지 기초판에 고정된 프레임(frame)이 제공되는 것이 바람직하며, 검출 질량체와 프레임 중 하나는 검출 질량체의 최대 변위량을 조절하기 위해 그 위에 돌출 방식으로 제공된 검출-질량-체-보호 돌출부(detection-mass-body-protecting protrusion)을 가지는 것이 바람직하다.

이러한 구조에 따라, 검출 질량체의 최대 변위량이 조절된다. 따라서, 자이로 센서 등의 낙하로 인해 충격력이 검출 질량체에 작용하더라도, 검출 질량체의 변위량의 증가로 인한 검출 스프링의 손상의 방지할 수 있는 효과를 제공하는 것이 기대될 수 있다.

본 발명의 자이로 센서에서, 지지 기초판을 따르는 평면에 배치되어 있고 검출 질량체의 변위 방향에 직각 방향 내의 주어진 거리로 구동된 질량체에 대향된 관계에 있는 가속-검출 전극이 주요 기초판에 제공되는 것이 바람직하며, 가속-검출 전극(acceleration-detecting electrode)은 지지 기초판을 따르는 평면 내에서 검출 질량체의 변위 방향에 직각 방향으로 구동된 질량체의 변위량을 검출하기 위한 가속도 검출기로 이용하기 위해 구동된 질량체와 함께 작동될 수 있다.

이러한 구조에 따르면, 지지 기초판을 따르는 평면 내의 검출 질량체의 변위 방향에 직각 방향으로의 구동된 질량체의 변위량은 검출될 수 있다. 이는 상기 방향 내에 작용하는 가속도 값을 검출하게 할 수 있다.

본 발명의 센서 장치는 두 개의 상기 자이로 센서들, 및 자이로 센서의 각각의 구동된 질량체가 반대 방향으로 진동하는 방식으로 자이로 센서들을 구동하고 자이로 센서의 개별적인 출력들 사이에서 차이를 출력하도록 하는 신호 처리부(signal processing section)를 포함한다.

상기 센서 장치에 따르면, 자이로 센서들의 각각의 구동된 질량체들은 반대 방향으로 진동된다. 따라서, 각속도가 그 위에 작용할 때, 자이로 센서들의 각각의 출력들은 반대 극성들을 가지고, 그에 의해 신호 처리부는 각각의 자이로 센서들의 출력보다 두 배 큰 출력을 가진다. 가속도가 일 방향으로 작용할 때, 자이로 센서들의 각각의 검출 질량체들은 동일한 방향과 동일한 양으로 옮겨진다. 따라서, 자이로 센서들의 각각의 출력들은 서로 동일하게 되고, 그에 의해 신호 처리부의 출력은 0이 된다. 이는 각각의 자이로 센서들과 비교해서 각속도에 두 배 높은 감도를 제공할 수 있고, 일 방향으로 작용하는 가속도에 덜 민감한 이점을 제공한다.

본 발명에 따르면, 검출 질량체와 구동된 질량체를 지지 기초부에 고정하는 검출 스프링은 검출 질량체로부터 한 방향으로만 연장하도록 배치되어 있어서 외팔보(cantilever) 방식으로 검출 질량체를 지지한다. 따라서, 비록 주요 기초판과 지지 기초판이 다른 열팽창 계수를 가진다 하더라도, 온도 응력은 거의 주요 기초판에 작용하지 않으며, 이에 의해 자이로 센서는 공진 주파수 변화를 거의 가지지 않을 것이다. 이는 검출 값이 온도에 낮은 의존도를 가질 수 있게 하는 이점을 제공한다.

다음 실시예의 상세한 설명이 도면들과 함께 수반될 때, 본 발명을 더욱 잘 이해하할 수 있을 것이다. 뒤따르는 도면들에서, 공통적인 구성이나 요소들은 동일한 참조 번호나 코드로 정의된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자이로 센서의 분해 사시도이다.

도 2는 도 1의 자이로 센서의 사시도이다.

도 3은 도 1의 자이로 센서에서의 사용을 위한 주요 기초판을 보여주는 평면도이다.

도 4는 도 1의 자이로 센서에서의 사용을 위한 주요 기초판을 보여주는 부분 평면도이다.

도 5는 도 1의 자이로 센서의 부분 단면도이다.

도 6은 도 1의 자이로 센서에서의 사용을 위한 구동 회로를 보여주는 분해도이다.

도 7은 도 1의 자이로 센서의 부분 단면도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자이로 센서에서의 사용을 위한 주요 기초판을 보여주는 평면도이다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자이로 센서에서의 사용을 위한 주요 기초판을 보여주는 평면도이다.

도 10은 도 9의 자이로 센서의 부분 단면도이다.

도 11a는 도 9의 자이로 센서의 단면도이고, 도 11b는 도 9의 자이로 센서의 부분 단면도이다.

도 12a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 자이로 센서에서의 사용을 위한 지지 기초판을 보여주는 평면도이고, 도 12b 및 12c 각각은 도 12a의 A-A선에 따른 단면도이다.

도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 자이로 센서에서의 사용을 위한 지지 기초판을 보여주는 평면도이다.

도 14a 내지 14d는 본 발명의 제4 실시예에 따른 자이로 센서의 작용을 설명하는 도면이다.

도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 자이로 센서에서의 사용을 위한 지지 기초판의 평면도이다.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자이로 센서에서의 사용을 위한 지지 기초판을 보여주는 평면도이다.

도 17은 본 발명의 제5 실시예에 따른 자이로 센서에서의 사용을 위한 주요 기초판을 보여주는 평면도이다.

도 18은 도 17의 C부분을 보여주는 부분 평면도이다.

도 19a 및 19b는 도 17의 D부분을 각각 보여주는 부분 평면도와 부분 단면도이다.

도 20a 및 20b는 도 17의 E부분을 각각 보여주는 부분 평면도와 부분 단면도이다.

도 21은 제5 실시예에 따른 자이로 센서에서의 사용을 위한 구동 회로를 보여주는 설명 다이어그램이다.

도 22a는 본 발명의 제6 실시예에 따른 자이로 센서의 단면도이고, 도 22b는 도 22a의 A-A선에 따른 단면도이다.

도 23a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자이로 센서의 평면도이고, 도 23b는 도 23a의 A-A선에 따른 단면도이다.

도 24는 도 22a의 F부분을 나타내는 부분 단면도이다.

도 25는 본 발명의 제7 실시예에 따른 센서 장치 내의 연결을 보여주는 설명도이다.

도 26a 및 26b는 제7 실시예에 따른 센서 장치의 작동을 설명하는 다이어그 램이다.

도 27은 본 발명의 제8 실시예에 따른 자이로 센서를 보여주는 부분 단면도이다.

도 28은 도 27의 자이로 센서의 변형을 보여주는 부분 단면도이다.

도 29는 본 발명의 제9 실시예에 따른 자이로 센서를 보여주는 부분 단면도이다.

도 30은 도 29의 자이로 센서에서의 사용을 위한 지지 기초판을 보여주는 단면도이다.

도 31은 본 발명의 제10 실시예에 따른 자이로 센서를 보여주는 부분 단면도이다.

도 32는 본 발명의 제11 실시예에 따른 자이로 센서를 보여주는 부분 단면도이다.

도 33은 본 발명의 제12 실시예에 따른 자이로 센서를 보여주는 부분 단면도이다.

도 34는 도 33의 자이로 센서의 변형을 보여주는 부분 단면도이다.

도 35는 종래의 자이로 센서의 실시예를 보여주는 평면도이다.

본 출원은 일본에서 출원된 선행 일본특허출원 제2004-71514호 및 제2004-341136호를 기초로 우선권을 주장하여 청구하는 것이고; 전체 내용은 참조로 여기에 포함되어 있다. 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예가 상세히 설명될 것 이다.

(제1 실시예)

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자이로 센서는 실리콘 기판으로 형성된 주요 기초판(1), 유리 기판으로 형성되고 주요 기초판(1)의 하나의 표면상에 포개진 지지 기초판(2), 및 주요 기초판(1)의 다른 표면상에 포개진 유리 기판으로 만들어진 캡(cap; 3)을 포함한다. 지지 기초판(2)과 캡(3) 각각은 예를 들어 양극 접합 처리(anodic bonding process)에 의해 주요 기초판(1)에 결합되어 있다. 주요 기초판(1)은 실리콘이 아닌 적합한 반도체 재료를 이용하여 만들어질 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 주요 기초판(1)은 구동된 질량체(11) 및 평면도에서 직사각형으로 형성되고 주요 기초판(1)의 판 표면을 따라 서로 평행하게 배치된 검출 질량체(12)를 포함한다. 주요 기초판(1)은 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12) 주위를 둘러싸는 직사각형-모양의 프레임(10)을 또한 포함한다. 따라서, 지지 기초판(2)과 캡(3)이 주요 기초판(1)에 결합된 후의 상태에서, 구동된 질량체(12)와 검출 질량체(12)는 지지 기초판(2), 캡(3) 및 프레임(10)으로 둘러싸인 공간 내에 밀폐되듯이 포함되어 있다. 다음의 설명에서, 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12)가 정렬된 방향은 Y-방향으로 정의되고, 주요 기초판(1)의 판 표면을 따르는 평면 내에서 Y-방향에 수직인 방향은 X-방향으로 정의된다. 게다가, X-방향과 Y-방향 양쪽 또는 주요 기초판(1)의 판 표면에 수직인 방향은 Z-방향으로 정의된다.

구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12)은 각각 X-방향으로 연장하는 한 쌍의 구동 스프링들(13)을 통해서 서로 연속적이고 통합적으로 연결된다. 더 구체적으로, 주요 기초판(1)은 X-방향으로 검출 질량체(12)의 전체 길이보다 약간 작은 길이를 가지는 길고 가는 홈(14a), 및 각각의 길고 가는 홈(14b)의 일 단부, 또는 제1 단부가 구동된 질량체(11)의 X-방향으로 대향된 가장자리들 중 대응하는 하나에 개방되는 방식으로 X-방향으로 연장하는 일직선상에 정렬된 두 개의 길고 가는 홈(14b)으로 형성된다. 각각의 구동된 스프링(13)은 길고 가는 홈(14a)과 각각의 길고 가는 홈들(14a) 사이에서 형성된다. 각각의 구동 스프링들(13)의 일 단부, 또는 제1 단부는 길고 가는 홈(14a)의 대향 단부들 중 하나와 검출 질량체(12)의 대응 가장자리 사이 지역에 연결되어 있고, 구동 스프링들(13)의 다른 단부, 또는 제2 단부는 두 개의 길고 가는 홈들(14b)의 각각의 제2 단부 사이 지역을 통해 구동된 질량체(11)에 연결되어 있다. 각각의 구동 스프링들(13)은 비틀리게 변형될 수 있는 비틀림 스프링(torsion spring)으로 형성되어 있고, 그에 의해 구동된 질량체(11)는 구동 스프링들(13) 주위의 검출 질량체(12)에 대해 옮겨질 수 있다. 다시 말해서, 구동된 질량체(11)는 Z-방향으로 병진 이동가능하게 설계되고 검출 질량체(12)에 대해 X-방향 주위로 회전가능하게 설계되어 있다. 비틀림 스프링으로 형성된 구동 스프링들(13)은 구동 스프링(13)을 형성하기 위한 공정을 수월하게 하기 위해 주요 기초판(1)의 두께 방향으로 구동 스프링들(13)의 치수를 줄일 필요성을 제거할 수 있다.

Y-방향으로 연장하는 한 쌍의 검출 스프링들(15) 각각은 검출 질량체(12)의 X-방향으로 대향된 가장자리들 중 대응하는 하나와 연결된 일 단부, 또는 제1 단부를 가지고, 검출 스프링들(15)의 각각의 제2 단부들은 X-방향으로 연장하는 연결부(16)를 통해 연속적이고 통합적으로 서로 연결되어 있다. 즉, 평면도에서 역 C(reverse C) 형을 가진 부재는 검출 스프링들(15)의 쌍들과 연결부(16)에 의해 형성되어 있다. 연결부(16)는 검출 스프링들(13)과 검출 스프링들(15)보다 충분히 더 큰 강성을 가지도록 설계된다. 고정부(17)가 연결부(16a)의 길이방향 중간 부분 내에 돌출 방식으로 제공된다. 고정부(17)는 지지 기초부(2)에 결합되어 있고, 주어진 부분에 고정되어 있다. 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12)는 역 C-모양 길고 가는 홈(14c)에 의해 검출 스프링들(12)과 연결부(16)로부터 떨어져 있고, 길고 가는 홈(14b)의 각각의 제1 단부들은 길고 가는 홈(14c)에 연결되어 있다. 각각의 검출 스프링들(15)은 굽혀질 수 있게 X-방향으로 변형되어서 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12)가 X-방향으로 고정부에 대해 옮겨질 수 있게 한다.

검출 질량체(12)는 두께 방향을 통해서 관통하는 차단 구멍들(cutoff holes; 18)을 가지고, 네 개의 정지 부재들(20)은 차단 구멍들(18) 내에 개별적으로 배치되어 있다. 각각의 정지 부재들(20)은 검출 질량체(12)의 X-방향으로 대향된 단부들의 한 쪽 근처에 배치된 전극 부분(electrode segment; 21), 및 전극 부분(21)으로부터 X-방향으로 연장하는 빗-뼈대 부분(comb-skeleton segment; 22)을 가진다. 전극 부분(21)과 빗-뼈대 부분(22)은 전체 형태가 L 모양이다. 전극 부분(21)과 빗-뼈대 부분(22)은 주어진 위치에서 정지 부재(20)를 고정하기 위해 지지 전극(2)에 결합된다. 차단 구멍(10)은 정지 부재(20)의 바깥 주변 표면의 모양을 따르는 내부 주변 표면을 가지고, 어떠한 공간이나 간격이 정지 부재(20)와 차단 구멍(10)의 내부 주변 표면 사이에 형성된다. 두 개의 전극 부분들(21)이 검출 질량체(12)의 X-방향으로 대향된 단부들 각각에 배치된다. 다수의 정지된 빗-치상돌기 부분들(23)은 각각 폭-방향으로 대향된 빗-뼈대 부분들(22)의 가장자리들 상에 제공되고 서로 X-방향으로 평행하게 배치된다. 게다가, 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24)은 빗-뼈대 부분(22)에 대향된 차단 구멍(18)의 내부 표면상에 제공되고 X-방향으로 그리고 대응 정지된 빗-치상돌기 부분들(23)에 대향된 관계로 서로 평행하게 배치된다. 정지된 빗-치상돌기 부분들(23)과 대응하는 이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24)은 그것들이 서로 떨어져 있는 방식으로 설계되고, X-방향 내의 검출 질량체(12)의 변위에 응답하여 정지된 빗-치상돌기 부분들(23)과 대응하는 이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24) 사이의 거리 변화로 야기된 전극 용량 변화가 검출된다. 즉, 정지된 빗-치상돌기 부분들(23)과 대응하는 이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24)은 검출 질량체(12)의 변위를 검출하기 위한 검출 수단으로 이용된다.

지지 기초판(2)과 캡(3)은 주요 기초판(1) 내에 제공된 프레임(10)에 결합되고, 고정부(17)와 정지 부재(20)는 지지 기초판(2)에 결합된다. 예외로서, 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12)는 지지 기초판(2)과 캡(3) 사이에 형성된 간격 내에서 Z-방향으로 옮겨질 수 있게 반드시 설계된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 구동된 질량체(11)의 표면 영역들과 지지 기초판(2)에 대향된 검출 질량체(12)는 간격(g1)을 확실히 하기 위해 지지 기초판(2)으로부터 멀리 위치해 있 고, 오목부(29)는 캡(3)과 각각의 구동된 질량체(11) 및 검출 질량체(12) 사이의 간격(g2)을 확실히 하기 위해 주요 기초판(1)에 대향된 캡(3)의 표면 내에 형성된다. 각각의 간격들(g1, g2)은 예를 들어 약 10㎛와 같이 수 ㎛와 수십 ㎛의 범위에서 설정된다. 이러한 경우, 고정부(17)가 300㎛의 두께 치수(t1)를 가지도록 설정되고, 구동된 질량체(11)는 290㎛의 두께 치수(t2)를 가지도록 설정된다. 주요 기초판(1)의 두께 치수를 변화시키는 것 대신에, 오목부가 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12)에 대향된 지지 기초판(2)의 영역 내에 형성될 수 있다. 본질적으로, 각각의 구동된 질량체(11)의 대향된 표면과 지지 기초판(2a) 사이의 간격(g1)은 구동된 질량체(11)와 지지 기초판(2) 중 하나가 서로로부터 멀리 위치하도록 하는 적절한 모양을 형성함으로써 확실해질 수 있다.

알루미늄과 같은 전도성 금속으로 만들어진 박막으로 구성된 고정 구동 전극(25; 도 1 참조)은 구동된 질량체(11)에 대향된 지지 기초판(2)의 표면 영역 상에 형성된다. 게다가, 관통-구멍(26)은 고정부(17), 정지 부재들(20)의 전극 부분들(21), 및 고정 구동 전극(25)에 대응하는 지지 기초판(2) 각각의 영역들 내에 형성된다. 도시된 실시예에서, 한 쌍의 접지 부분들(ground segments; 19)이고정부(17)를 그 사이에 끼워 넣는 방식으로 고정부(17)에 인접한 프레임(10)의 영역 내에 형성되고, 추가적인 관통-구멍(26)이 각각의 접지 부분들(19)에 대응하는 지지 기초판(2)의 영역 내에 형성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 알루미늄과 같은 전도성 금속으로 만들어진 박막으로 구성된 전극 배선(27)이 각각의 관통-구멍(26)의 내부 주변 표면상에 형성된다. 각각의 관통-구멍(26)은 주요 기초판(1)에 가까 운 위치에서 더 작아지는 내부 직경을 가지는 테이퍼된(tapered) 형상을 가진다. 전극 배선(27)은 관통-구멍들(26)의 각각의 내부 주변 표면 외에 주요 기초판(1)의 표면을 덮도록 형성된다. 구체적으로, 각각의 관통-구멍들(26)의 하나의 개방된 단부는 전극 배선(27)이 주요 기초판(1)의 각각의 구성요소에 전기적으로 연결되어 있는 방식으로 전극 배선(27)에 의해 닫혀 있다. 전극 배선(27)의 일부는 지지 기초판(2)의 앞쪽 표면(주요 기초판(1)의 대향 측면 상의 표면)으로 연장한다. 지지 기초판(2)의 앞쪽 표면으로 연장하는 전극 배선(27)의 부분은 전극 패드(electrode pad; 28)로 기능한다. 이러한 방식으로, 관통-구멍 도금 공정으로 얻어진 것과 비슷한 금속의 박막으로 구성된 전극 배선(27)은 전극 패드(28)와 주요 기초판(1) 상에 형성된 각각의 구성요소를 연결하기 위해 지지 기초판(2) 내에 형성된 관통-구멍(26)의 각각의 내부 주변 표면상에 지지 기초판(2)의 두께 방향으로 형성된다. 따라서, 주요 기초판(1)의 각각의 구성요소는 주요 기초판(1) 상에 배선들을 펼쳐놓지 않고서 외부 회로에 연결될 수 있는데, 이는 기초판의 소형화를 가져온다.

상기 자이로 센서를 생산하기 위한 공정에서, 주요 기초판(1)은 처음으로 관통-구멍(26)과 함께 형성된 지지 기초판(2)에 결합된다. 이러한 상태에서, 구성요소들(프레임(10), 구동된 질량체(11), 검출 질량체(12), 정지 부재들(20))은 서로 분리되지 않는다. 따라서, 주요 기초판(1)을 지지 기초판(2)에 결합한 후에, 프레임(10)을 분리하기 위한 홈, 길고 가는 홈들(14a 내지 14c) 및 정지 부재들(20)을 분리하기 위한 홈들은 구성요소들을 서로 분리하기 위해 캡(3)에 대향된 주요 기초판(1)의 표면 내에 형성된다. 이러한 단계에서, 고정부(17)는 지지 기초판(2)에 결 합되고, 그에 의해 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12)는 지지 기초판(2)에 의해 잡혀 있는데, 이는 그것들이 고정부(17)에 연결되어 있기 때문이다. 게다가, 정지 부재들(20)은 또한 지지 기초판(2)에 결합되어 있다. 다음으로, 캡(3)이 주요 기초판(2)에 결합되어 있을 때, 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12)는 지지 기초판(2), 캡(3) 및 프레임(10)에 의해 둘러싸인 공간 내에 밀폐되게 포함된다. 다음으로, 전극 배선(27)은 지지 기초판(2)의 관통-구멍들(26)의 각각의 내부 주변 표면 내에 형성되고, 전극 패드(28)가 형성된다. 이러한 공정을 통해서, 상기 자이로 센서가 생산된다.

제1 실시예에 따른 자이로 센서의 작동은 아래에서 설명될 것이다. 종래 자이로 센서와 관련하여 언급한 바와 같이, 구동된 질량체(11)가 주어진 파라미터로 진동하는 조건 하에서 외력으로 인해 각속도가 자이로 센서 상에 작용할 때, 이러한 자이로 센서는 또한 검출 질량체(12)의 변위를 검출할 수 있게 작동할 수 있다. 정현파(sinusoidal) 또는 직사각형파(rectangular-wave) 진동 전압은 구동된 질량체(11)를 진동시키기 위해 정지 구동 전극(25)과 구동된 질량체(11) 사이에 적용될 수 있다. AC 전압을 사용하는 것이 바람직한 반면에, 극성(polarity)을 변환하는 것은 필수적이지 않다. 구동된 질량체(11)가 구동 스프링들(13), 검출 질량체(12), 검출 스프링들(15) 및 연결부(16)를 통해서 고정부(17)에 전기적으로 연결되어 있고, 지지 기초판(2)은 고정부(17)와 정지 구동 전극(25)에 대응하는 영역 내에서 관통-구멍(26이 형성되어 있다. 따라서, 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극(25) 사이에서 정전기력을 발생시켜서 지지 기초판(2)과 캡(3)에 대해서 Z-방향으로 구 동된 질량체(11)를 진동시키기 위해서, 진동 전압이 두 개의 관통-구멍들(26)에 대응하는 전극 배선들(27)에 적용될 수 있다. 큰 진동 진폭이 비교적 작은 구동력으로 얻어지도록 하기 위해, 진동 전압은 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12)의 질량들 및 구동 스프링들(13)과 검출 스프링들(15)의 스프링 상수들에 의해 결정된 공진 주파수와 동일한 주파수를 가지도록 조절될 수 있다.

구동된 질량체(11)가 진동되는 조건 하에서 Y-방향 축 주위의 각속도가 주요 기초판(1) 상에서 작용할 때, 코리올리 힘이 X-방향으로 생성되고, 그에 의해 검출 질량체(12)(및 구동 질량체(11))가 정지 부재들(20)에 대해 X-방향으로 움직인다. 따라서, 이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24)은 정지 빗-치상돌기 부분들(23)에 대해 움직이고, 그에 의해 이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24)과 정지 빗-치상돌기 부분들(23) 사이의 거리가 변한다. 따라서, 이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24)과 정지 빗-치상돌기 부분들(23) 사이의 정전기 용량은 변한다. 정전기 용량의 이러한 변화는 네 개의 정지 부재들(20)에 연결된 전극 배선들(27)로부터 선택될 수 있다. 구체적으로, X-방향으로 정렬된 전극 부분들(21)의 각각의 쌍들 사이의 정전기 용량은 정지 빗-치상돌기 부분들(23)과 이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24) 사이의 거리 변화를 반영하고, 쌍을 이룬 전극 부분들(21)은 가변 커패시터(variable capacitor)의 전극들과 등가이다. 즉, 설명된 실시예는 네 개의 가변 커패시터들을 포함한다. 따라서, 검출 질량체(12)의 변위는 가변 커패시터들의 각각의 정전기 용량을 검출하거나 서로 평행하게 연결된 가변 커패시터들의 결합된 용량을 검출함으로써 결정될 수 있다. 구동된 질량체(11)의 진동 파라미터들은 알려져 있고, 그에 의해 코리올리 힘은 검출 질량체(12)의 변위를 검출함으로써 결정될 수 있다.

이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24)의 변위는 (구동된 질량체(11)의 질량)/(구동된 질량체(11)의 질량 + 검출 질량체(12)의 질량)에 비례한다. 따라서, 구동된 질량체(11)의 질량이 검출 질량체(12)의 질량과 비교해서 더 큰 값을 가질 때, 이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24)의 변위는 향상된 감도를 제공하도록 증가될 것이다. 이러한 이유 때문에, 제1 실시예에서, 구동된 질량체(11)의 두께 치수는 검출 질량체(12)보다 약 두 배 더 크도록 설정된다. 예를 들어, 구동된 질량체(11)의 두께 치수(t2)(도 5 참조)가 290㎛로 설정될 때, 상기한 바와 같이, 검출 질량체(12)의 두께 치수를 150㎛로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 치수 관계로부터 명확해지는 바와 같이, 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12)의 Z-방향 변위는 다음과 같이 얻어질 수 있다. 지지 기초판(2)의 두께 치수가 일정한 값으로 설정될 때, 주요 기초판(1)의 두께 치수는 다른 값들로 설정될 수 있다: 하나는 프레임(10), 고정부(17) 및 정지 부재들(20)의 일 그룹에 대한 것이고, 다른 하나는 나머지 영역에 대한 것이다. 게다가, 검출 질량체(12)의 두께 치수가 구동된 질량체(11)보다 더 작은 값으로 설정될 때, 주요 기초판(1)의 두께 치수는 세 가지 다른 값들로 설정될 수 있다: 제1 값은 프레임(10), 고정부(17) 및 정지 부재들(20)에 대한 것이고, 제2 값은 검출 질량체(12)에 대한 것이며, 제3 값은 나머지 영역들에 대한 것이다. 지지 기초판(2)의 두께 치수가 하나는 고정부(17)와 정지 부재들(20) 사이에서 결합에 대한 것이고, 다른 하나는 나머지 영역에 대한 것인 두 가지 다른 값들로 설정될 때, 주요 기초판(1)의 두께 치수는 두 가지 다른 값들로 설정될 수 있다: 하나는 프레임(10), 구동된 질량체(11), 연결부(16), 고정부(17) 및 정지 부재들(20)에 대한 것이고, 다른 하나는 나머지 영역에 대한 것이다. 이러한 방법으로, 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12)는 다른 두께 치수를 가질 수 있다.

자이로 센서를 구동하기 위한 구동 회로는 구동 회로의 일례를 보여주는 도 6을 참조하여 아래에서 설명될 것이고, 여기서 구동 회로를 설명하기 위해 필요한 자이로 센서(A)의 일부 구성요소들은 일점쇄선으로 둘러싸인 영역 내에 도식적으로 보여진다.

구동된 질량체(11)가 구동 회로에서 생성된 진동 전압을 적용함으로써 진동될 수 있는 반면에, 정지 구동 전극(25)과 구동된 질량체(11) 사이에서, 도 6에 도시된 구동 회로는 자이로 센서(A)와 결합하여 자기-발진(self-oscillation)으로 배열된다. 도 6의 구동 회로는 자이로 센서(A)와 결합하고 오피 앰프(operational amplifier; 29)를 사용함으로써 루프(loop) 회로를 형성되며, 여기서 구동된 질량체(11)는 구동된 질량체(11)에 대응하는 실호를 구동된 질량체(11)에 포지티브 피드백(positively feeding back)함으로써 진동된다. 이러한 구동 회로에서, 구동된 질량체(11)는 오피 앰프(29)의 반전 입력 단자(inverting input terminal)에 연결되고, 오피 앰프(29)의 출력은 대역-통과 필터(band-pass filter; 도면에서 BPF로 도시됨; 30), 위상천이기(phase shifter; 31) 및 진폭 조절 회로(amplitude adjusting circuit; 32)를 통해서 정지 구동 전극(25)에 피드백되어 있다.

오피 앰프(29)의 비-반전 입력 단자는 접지되어 있고, 피드백 임피던 스(feedback impedance; 33)는 반전 입력 단자와 오피 앰프(29)의 출력 단자 사이에 삽입된다. 오피 앰프(29)의 출력은 위상천이기(31)를 통해 위상이 90도 앞서고, 위상-천이된 신호의 진동 진폭은 진폭 조절 회로(32)를 통해서 주어진 값으로 조절된다. 상기한 바와 같이 배열된 이러한 구동 회로에 따르면, 구동된 질량체(11)가 진동될 때, 구동된 질량체(11)의 진동에 대응하는 신호가 오피 앰프(29)의 출력 단자로부터 반전되고 출력된다. 다음으로, 위상천이기(31)를 통해 90도만큼 출력 신호의 위상을 앞서게 하고 또한 정지 구동 전극(25)과 구동된 질량체(11) 사이에서 90도만큼 앞서게 함으로써 출력 신호는 구동된 질량체(11)로 포지티브 피드백하게 된다. 따라서, 구동된 질량체(11)의 진동은 구동 회로에 의해 유지된다.

구동된 질량체(11)는 비틀림 변형이 가능한 구동 스프링들(13)을 통해 검출 질량체(12)에 연결되고, 구동 스프링들(13)에 연결된 검출 질량체(12)의 측면 상의 일 단부, 또는 제1 단부에 위치한 지렛대받침 주위에서 진동한다. 즉, 구동 스프링들(13)의 대향 측면 상의 구동된 질량체(11)의 다른 단부, 또는 제2 단부는 가장 큰 진동 진폭을 가진다. 예를 들어, 진동 전압이 증가될 때, 구동 스프링들(13)의 대향 측면 상의 구동된 질량체(11)의 제2 단부는 지지 기초판(2)과 접촉되기 쉽다. 제1 실시예에서, 정지 구동 전극(25)은 진동 진폭이 최대가 되는(구동 스프링들(13)의 대향 측면 상의 제2 단부) 구동된 질량체(11)의 영역에 대향된 영역을 제외한 지지 기초판(2) 상에 형성된다. 따라서, 비록 구동된 질량체(11)의 제2 단부가 지지 기초판(2)과 접촉된다 하더라도, 제2 단부는 절대로 정지 구동 전극(25)과 접촉하지는 않을 것이다. 이는 단락으로 인해 구동 회로로 큰 전류가 흘러들어가는 위험을 제거하기 위해 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극(25) 사이의 단락(short-circuit)의 발생을 방지한다. 그러므로, 비록 구동 회로가 피드백 임피던스(33)로 저항기를 사용하는 저항기-피드백 앰프(resistor-feedback amplifier)를 포함한다 하더라도, 출력 포화(output saturation)로 인해 작동 중 중단되는 위험을 피할 수 있다.

대신에, 정지 구동 전극(25)은 진동 진폭이 최대가 되는 구동된 질량체(11)의 영역에 대향된 지지 기초판(2)의 영역 상에 형성되고, 지지 기초판(2) 상의 정지 구동 전극(25)의 표면은 정지 구동 전극(25)과 구동된 질량체(11)의 제2 단부 사이의 접촉으로 인한 단락의 발생을 막기 위해 도 7에 도시된 바와 같이 전기적으로 절연된 성능을 가지는 절연층(34)에 의해 덮여질 수 있다. 정지 구동 전극(25)의 표면상에 형성된 절연층(34)은 정지 구동 전극(25)의 부식을 막을 수 있는 원하는 효과를 제공한다.

게다가, 구동된 질량체(11)의 최대 진동 진폭은 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극(25) 사이의 거리에 의해 조절된다. 제1 실시예에서, 구동된 질량체(11)가 구동된 질량체(11)의 진동 진폭이 가능한 크게 설정되도록 하는 더 큰 진동 진폭을 가지는 영역에서 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극(25) 사이의 거리는 더 큰 값으로 설정된다. 구동 질량체(11)의 진동 진폭이 증가함에 따라 검출 질량체 위에 작용하는 각속도에 응답하여 검출 질량체(12)의 변위량은 증가된다. 따라서, 각속도에 대한 검출 감도는 구동된 질량체(11)의 진동 진폭을 큰 값으로 설정함으로써 향상될 수 있다. 제1 실시예에서, 구동 스프링들(13)의 대향 측면 상의 구동 된 질량체(11)의 제2 단부가 가장 큰 진동 진폭을 가진다는 점을 고려하면, 상술한 바와 같이, 구동된 질량체(11)는 구동 스프링들(13)로부터 훨씬 멀리 떨어진지점에서 더 작은 두께를 가져서, 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극(25) 사이의 거리를 증가시킨다. 대신에, 정지 구동 전극(25)은 구동된 질량체(11)가 더 큰 진동 진폭을 가지는 영역에서 더 작은 두께를 가지도록 설계될 수 있거나, 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극(25)은 구동된 질량체(11)가 더 큰 진동 진폭을 가지는 영역 내에서 더 작은 두께를 가지도록 설계될 수 있다.

제1 실시예에 따르는 자이로 센서가 길이방향으로 연결부(16)의 중간 위치 내에 배치된 단일 고정부(17)를 가지는 반면에, 본 발명이 의도한 목적은 검출 질량체(12)가 구동 스프링들(13)에 대해 옮겨질 수 있도록 하는 비틀림 스프링으로 형성된 구동 스프링들(13)을 통해서 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12)를 연결함으로써 달성될 수 있고, 외팔보 방식으로 지지 기초판(2)에 대해 검출 질량체(12)를 옮겨질 수 있게 지지하는 검출 스프링(17)을 제공함으로써 달성될 수 있다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 고정부(17)가 연결부(16) 없이 검출 스프링들(15)의 말단 단부들 각각에 연속적이고 통합적으로 제공될 수 있다. 이러한 구조에서, 비록 온도 응력이 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2) 각각의 열팽창 계수 사이의 차이로 인해 발생하더라도, 어떠한 온도 응력도 Y-방향으로 생성되지 않을 것이고, 그에 의해 자이로 센서는 공진 주파수 변화를 거의 가지지 않을 것이다. 이는 온도 변화로 야기된 검출 정확도 변화를 줄이는 것을 가능하게 한다. 바람직하게, 검출 스프링(15)은 X-방향으로의 온도 응력의 악영향을 억제하기 위해 X-방향 으로 감소한 스프링 상수를 가지도록 설계된다. 제1 실시예에 따른 자이로 센서는 구동된 질량체(11)가 Z-방향으로 진동되는 조건 하에서 Y-방향 축 주위로 작용하는 각속도에 의해 생성된 X-방향 코리올리 힘을 측정하도록 되어 있고, 구동된 질량체(11)가 Z-방향으로 병진 이동가능한 방식으로 설계되며, 검출 질량체(12)는 X-방향 축 주위로 회전가능하고 X-방향으로 병진 이동가능하다. 대신에, 자이로 센서는 구동된 질량체(11)가 회전 이동, 또는 회전 및 병진 이동을 수행하도록 설계될 수 있거나, 검출 질량체(12)가 회전 및 병진 이동 중 하나만을 수행하도록 설계될 수 있다. 게다가, 구동된 질량체(11)와 검출 질량체(12) 각각의 이동 방향은 특정 방향으로 제한되지 않는다.

제1 실시예에서, X-방향으로 정렬된 쌍을 이룬 전극 부분들(21) 사이의 전기적 용량 변화가 검출 질량체(12)의 변위를 결정하기 위해 검출된다. 다음의 실시예에서, 검출 질량체(12)와 각각 Y-방향으로 정렬된 한 쌍의 전극 부분들(21) 사이의 전기적 용량 변화가 검출 질량체(12)의 변위를 결정하기 위해 검출된다. 이러한 실시예에서, 검출 질량체(12)는 검출 스프링들(15)과 연결부(16)를 통해 고정부(17)에 전기적으로 연결되어 있고, 관통-구멍(26)은 고정부(17)와 전극 부분들(26)에 대응하는 각각의 영역들 안의 지지 기초판(2) 내에 형성된다. 따라서, 검출 질량체(12)와 각각의 전극 부분들(21) 사이의 전기적 용량은 각각의 관통-구멍들(26)에 대응하는 전극 배선(27)으로부터 들어 올려질 수 있다.

(제2 실시예)

도 9에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 자이로 센서(A)에서의 도 3에 도시된 하부 접지 부분(19) 대신에, 제2 실시예에 따른 자이로 센서(A)는 프레임(10)에서부터 분리된 연결 부분(connection segment; 35)을 포함한다. 연결 패드(36)는 대응 관통-구멍(26)에 대향된 연결 부분(35)의 표면 영역 상에 형성된다. 제1 실시예에 대한 도면 내에 생략된 반면, 연결 패드(36)는 또한 각각의 고정부(17), 접지 부분(19) 및 전극 부분들(21) 상에 형성된다. 관통-구멍(26)은 연결 패드(36)에 대응하는 각각의 영역들 내의 지지 기초판(2) 내에 형성된다.

제2 실시예의 고정 구동 전극(25)의 모양은 제3 실시예의 지지 기초판(2)을 보여주는 도 12a를 참조하여 설명될 것이다. 제2 실시예의 정지 구동 전극(25)은 정지 구동 전극(25)의 한 쌍의 오른쪽(도 12a) 가장자리로부터 오른쪽으로(도 12a) 연장하는 정지-구동-전극 패드(37)를 포함한다. 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2)이 함께 결합된 후의 상태에서, 정지-구동-전극 패드(37)의 말단 단부는 연결 부분(35)에 대향된 위치로 위로 연장한다. 따라서, 도 11a의 영역(B)을 보여주는 도 10에 도시된 바와 같이, 연결 부분(35)과 지지 기초부(2)가 함께 결합된 후의 상태에서, 예를 들어 양극 접합 공정(anodic bonding process)에 의해서, 각각의 정지-구동-전극 패드(37)와 전극 배선(27)은 연결 부분(35)과 접촉하고 있고, 정지 구동 전극(25)과 전극 배선(27)은 연결 부분(35)을 통해서 서로 전기적으로 연결되어 있다. 이는 외부 회로로부터의 진동 전압이 전극 배선(27)과 연결 부분(35)을 통해서 정지 구동 전극(25)과 구동된 질량체(11) 사이에 적용되도록 한다. 정지 구동 전극(25)과 전극 배선(27)을 연결하기 위한 상기 기술은 기초판의 소형화를 가져오는 배선 접합 공정과 같은 지지 기초판(2) 상에 배선을 펼쳐 놓는 것 없이 외부 회로 에 정지 구동 전극(25)을 연결하는 것을 가능하게 해준다.

게다가, 제2 실시예에서, 도 11a 및 11b에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 자이로 센서(A) 내의 지지 기초판(2)의 관통-구멍(26)의 각각의 내부 주변 표면 상에 형성된 금속 박막 대신에, 전극 배선(27)은 관통-구멍(26)을 채워넣는 방식으로 각각의 관통-구멍(26) 내에 채워진 전도성 재료로 형성되어 있다. 도 11a 및 11b에서, 전도성 페이스트(conductive paste)가 전도성 재료로서 사용된다. 전극 배선(27)으로 기능하기 위해 관통-구멍(26) 내에 채워진 전도성 재료는 전극 배선(27)으로 기능하는 전도성 금속 박막과 비교해서 외부 회로와 주요 기초판(1)의 각각의 구성요소 사이의 전기적 연결의 향상된 신뢰도를 제공할 수 있다.

제2 실시예에서, 주요 기초판(1)의 구성요소들(프레임(10), 구동된 질량체(11), 검출 질량체(12), 정지 부재들(20))을 분리하는 모든 홈들(프레임을 분리하는 홈, 길고 가는 홈들(14a 내지 14c), 정지 부재들(20)을 분리하는 홈들)은 두께 방향으로 주요 기초판(1)을 통해 관통하는 길고 가는 홈(14)으로 형성된다. 길고 가는 홈(14)은 에칭 공정으로 형성된다. 길고 가는 홈(14)은 이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24)과 정지 빗-치상돌기 부분들(23) 사이의 영역과 같이 모든 영역들 내에서 동일한 폭 치수를 가지도록 형성된다. 이는 에칭율의 차이의 최소화를 가능하게 하고, 길고 가는 홈의 관통 시간 조절을 수워하게 할 수 있어서, 관통 후 지지 기초판(2)에 바람직하지 않은 에칭을 억제하고, 에칭에 의해 야기된 국부적으로 증가된 열저항으로 인한 사이드 에칭의 발생을 방지한다. 따라서, 주요 기초판(1)은 각속도를 검출하는 향상된 정확성을 제공하기 위해 비교적 높은 정확도로 형성될 수 있다.

전도성 페이스트 대신에, 금속 조각(metal piece)이 전극 배선(27)을 형성하기 위해 각각의 관통-구멍들(26) 내에 넣어질 수 있다. 금속 조각은 도금에 의해 관통-구멍(26) 내에 넣어질 수 있다. 따라서, 금속 조각을 넣기 위한 기술은 전극 배선(27b)을 형성하기 위한 공정이 반도체들을 위한 설립된 자동화 생산 라인 내에 삽입되도록 할 수 있어서 생산 비용 감소를 수월하게 한다. 관통-구멍에 금속 조각을 넣기 위한 공정에서, 전극 배선(27)을 포함하는 지지 기초판(2)의 판 표면을 부드럽게 하거나 평평하게 하기 위해 지지 기초판(2)의 판 표면으로부터 돌출하는 금속 조각 부분은 그라인딩(grinding)이나 연마(polishing) 공정에 의해 제거될 수 있다. 나머지 구조들과 기능들은 제1 실시예에서와 같다.

(제3 실시예)

도 12a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 자이로 센서(A)는 X-방향으로 연장된 세편-모양의 개구를 가지는 압력 완화 홈(38)과 함께 형성된 지지 기초판(2)을 포함한다. 압력 완화 홈(38)은 검출 질량체(12)에 대향된 지지 기초판(2)의 영역 내에 형성된다.

압력 완화 홈(38)은 도 12b에 도시된 바와 같이 두께 방향으로 지지 기초판(2)을 통해 관통할 수 있거나, 도 12c에 도시된 바와 같이 그것을 통해 관통할 수 없다. 압력 완화 홈(38)을 형성하기 위한 기술은 반작용 이온 에칭 공정(reactive ion etching process), 및 플루오르화수소 산(hydrofluoric acid)을 사용하는 습식 에칭(wet etching)을 포함한다. 제3 실시예에 따른 자이로 센서에 따르면, 지지 기초판(2)과 주요 기초판의 열팽창 계수가 다르다 할지라도, 압력 완화 홈(38)의 폭 방향(Y-방향)에서 생성된 온도 응력은 압력 완화 홈(38)의 폭 치수 변화에 의해 완화되어서, 지지 기초판(2)의 Y-방향 내부 응력이 압력 완화 홈(38)에 의해 감소될 수 있다. 이는 구동 스프링들(13) 내에서 발생한 Y-방향 온도 응력으로 인한 공진 주파수 변화를 거의 제거할 수 있게 하여서 각속도를 검출하는데 있어서의 정확도가 온도 변화에 의해 변화되는 것을 방지한다. 나머지 구조들과 기능들은 제2 실시예에서와 동일하다.

(제4 실시예)

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 자이로 센서(A)는 지지 기초판(2) 상에 배치되고 X-방향으로 두 조각으로 나눠진 정지 구동 전극(25)을 포함한다. 이러한 자이로 센서는 구동된 질량체(11)를 진동시키기 위해서 구동된 질량체(11)와 각각의 정지 구동 전극 부분들(25) 사이의 진동 전압으로서 AC 전압들의 두 가지 형태를 적용하도록 설계되어 있다. 도 14a 및 14b에 도시된 바와 같이, AC 전압들은 역위상(reverse phase)을 갖도록 조절된다. 제4 실시예에서, 각각의 정지 구동 전극 조각들(25)에 적용된 진동 전압들은 구동된 질량체(11)가 구동되는 기간 동안 반대 극성 및 동일한 절대값을 계속 가진다. 도 14c 및 14d에 도시된 바와 같이, 진동 전압은 반대 극성들을 가지는 맥동(pulsating) 전압일 수 있다. 제4 실시예에 따른 자이로 센서에 따르면, 반대 극성과 동일한 절대값을 가지는 두 가지 형태의 충전(charge)들이 구동된 질량체가 진동되는 기간 동안 구동된 질량체(11) 내에서 계속 발생하여서 구동된 질량체(11)의 전위는 일정한 값으로 유 지된다. 이는 구동된 질량체(11) 내의 전위 변화로 인한 자이로 센서의 공진 주파수 변화를 거의 제거해서 검출 정확도 변화를 억제한다. 도 14c 및 14d에서, 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극 부분들(25)이 정전기력에 의해 서로 당기는 기간은 T로 도시되어 있다.

게다가, 접지 배선(39)은 도 13의 오른쪽 측면 상의 지지 기초판(2)의 일 가장자리를 제외하고 정지 구동 전극 부분들(25)의 쌍을 둘러싸기 위해 지지 기초판(2) 상에 형성된다. 접지 배선(39)은 자이로 센서(A)의 기준 전위로 기능하는 접지 전압과 동일한 전압을 가진다. 예를 들어, 제1 실시예에서 설명된 구동 회로가 자이로 센서(A)에 연결될 때, 구동 회로와 접지 배선(39)의 신호 접지의 각각의 전위들은 같다. 정지 구동 전극 조각들(25) 주위에서 형성된 저-임피던스(low-impedance) 접지 배선(39)은 특히 검출 질량체(12)에 발산된 소음들을 줄일 수 있게 하여서 각속도를 검출하는데 있어서 향상된 정확도를 제공한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 각각의 정지 구동 전극 조각들(25)은 정지 구동 전극 조각들(25)의 오른쪽(도 13) 가장자리의 X-방향 단부들 중 대응하는 하나로부터 X-방향으로(도 13의 오른쪽으로) 연장하는 정지-구동-전극 패드(37)를 가진다. 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2)이 함께 결합된 후의 상태에서(도 17), 프레임(10)으로부터 분리된 연결 부분(35)은 각각의 정지-구동-전극 패드들(37)의 말단 단부에 대향된 주요 기초판(1)의 영역 내에 제공된다. 따라서, 연결 부분(35)과 지지 기초판(2)이 함께 결합된 후의 상태에서, 정지 구동 전극 조각들(25)과 연결 부분(35)에 대응하는 전극 배선(27)은 연결 부분(35)을 통하여 서로 전기적으로 연결 되어 있다. 게다가, 접지 배선(39)은 정지 구동 전극 조각들(25)의 왼쪽(도 13) 가장자리들 중 각각의 X-방향 단부들로부터 X-방향으로 연장하는 접지-배선 패드(40)를 가진다. 접지-배선 패드(40)가 프레임(10)과 접촉될 때, 그것은 프레임(10)과 이어져 있는 접지 부분(19)에 전기적으로 연결되고, 다음으로 접지 부분(19)에 대응하는 전극 배선(27)에 전기적으로 연결된다. 나머지 구조들과 기능들은 제2 실시예에서와 동일하다.

(제5 실시예)

제4 실시예에 따른 자이로 센서에서 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극(25) 사이의 거리, 및 정지 빗-치상돌기 부분들(23)과 이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24) 사이의 정전기 용량(이하 "검출 용량"이라 함)이 어떠한 진동 전압도 적용되지 않고, 각속도와 가속도 모두 작용하지 않는 조건 하에서 조절될 수 있는 식으로 본 발명의 제5 실시예에 따른 자이로 센서가 설계된다.

구체적으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 정지 구동 전극 조각들(25)은 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극(25) 사이의 거리를 조절하기 위한 수단으로 기능하는 한 쌍의 거리-조절 전극들(41)을 형성하기 위해 부분적으로 분리된다. L-모양 가속도-검출 전극 패드(51)는 후에 언급할 제6 실시예와 함께 설명될 것이다.

제5 실시예에 따른 자이로 센서에 따르면, 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극 조각들(25) 중 하나 사이의 거리는 그것들 사이의 정전기력을 만들기 위해 구동된 질량체(11)와 거리-조절 전극들(41) 중 하나 사이의 DC 전압을 적용함으로써 조절될 수 있다. 따라서, 비록 각각의 쌍을 이룬 정지 구동 전극 조각들(25)은 구 동된 질량체(11)에 대해 다른 거리를 가지더라도, 그러한 다른 거리는 균일할 수 있다. 게다가, 비록 구동된 질량체(11)와 각각의 정지 구동 전극 조각들(25) 사이의 거리가 각각의 자이로 센서(A) 내에서 변화를 가지더라도, 구동된 질량체(11)와 각각의 정지 구동 전극 조각들(25) 사이의 거리는 쌍을 이룬 거리-조절 전극들(41) 사이에 DC 전압을 적용함으로써 조절될 수 있다. 이는 각각의 자이로 센서(A)의 구동된 질량체(11)의 진동 진폭 변화를 방지하여 자이로 센서(A)의 향상된 정확도를 제공하는 것이 가능하게 한다.

정지 구동 전극(25)이 두 조각들로 나누지 않고 제1 실시예에 따른 자이로 센서로서 단일 조각인 경우, 정지 구동 전극(25)의 일부가 거리-조절 전극(41)을 형성하기 위해 분리되고, 정전기력이 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극(25) 사이의 거리를 조절하기 위해 거리-조절 전극(41)과 구동된 질량체(11) 사이에서 발생하는 것이 바람직하다. 따라서, 비록 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극(25) 사이의 거리가 각각의 자이로 센서(A) 내에서 변화를 가진다 하더라도, 그러한 다른 거리들은 자이로 센서(A)의 향상된 정확도를 제공하기 위해 각각의 자이로 센서(A) 내의 구동된 질량체(11)의 진동 진폭 변화를 방지하도록 균일화될 수 있다.

지지 기초판(2)에 고정된 용량-조절 전극(42)(도 18 참조)은 검출 용량을 조절하기 위한 수단으로 기능하도록 주요 기초판(1) 상에 형성된다. 도 17에 도시된 바와 같이, 용량-조절 전극(42)은 검출 질량체(12)와 차단 구멍(18) 내의 전극 부분(21)의 대향 측면 상의 빗-뼈대(22)의 말단 단부 사이에 배치된 용량-조절 부분(43)의 일부로 형성된다. 도 17의 영역 C를 보여주는 도 18에 도시된 바와 같이, 용량-조절 부분(43)은 X-방향으로 연장된 직사각형 모양을 가지고, X-방향 내의 검출 질량체(12)의 측면 상의 용량-조절 부분(43)의 가장자리는 검출 질량체(12)에 대해 증가된 마주보는 영역을 가지기 위해 Y-방향으로 연장한다. 용량-조절 전극(42)은 X-방향 내에서 검출 질량체(12)에 대향된 용량-조절 부분(43)의 표면상에 형성된다. 이러한 구조에 따르면, 정지 빗-치상돌기 부분들(23)과 이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24) 사이의 거리는 용량-조절 전극(42)과 검출 질량체(12) 사이에 정전기력을 발생시키기 위해 그 사이에 DC 전류를 적용함으로써 조절될 수 있다. 따라서, 비록 정지 빗-치상돌기 부분들(23)과 이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24) 사이의 거리 및/또는 마주보는 영역이 자이로 센서(A)(또는 각각의 자이로 센서(A)) 내의 각각의 차단 구멍 내에서 변화를 가지더라도, 검출 용량은 자이로 센서의 향상된 정확도를 제공하기 위해 균일화될 수 있다.

게다가, 연결 패드(36)는 지지 기초판(2)에 대향된 용량-조절 부분(43)의 표면 상에 제공되고, 전극 배선(27)은 연결 패드(36)에 대향된 지지 기초판(2)의 영역 내에 형성된다. 따라서, 용량-조절 부분(43)에 대응하는 전극 배선(27)이 연결 패드(36)와 접촉될 때, 그것은 용량-조절 전극(42)에 전기적으로 연결되고, 그에 의해 용량-조절 전극(42)과 외부 회로는 전극 배선(27)을 통해 서로 연결될 수 있다.

제5 실시예에 따른 자이로 센서는 검출 질량체(12)와 구동된 질량체(11)의 최대 변위 위치를 조정하기 위한 멈춤장치(stopper)를 포함한다. 검출 질량체(12)의 최대 변위 위치를 조정하기 위한 멈춤장치(검출-질량-체-보호 돌출부(detection-mass-body-protecting protrusion))는 우선 아래에 설명될 것이다.

검출 질량체(12)는 코리올리 힘에 의해 야기된 변위 방향(X-방향)으로 비교적 낮은 강성을 가지도록 설계되어 있어서 주요 기초판(1) 상에 작용하는 각속도에 응답하여 코리올리 힘에 의해, 그리고 X-방향으로 작용하는 가속도에 응답하여 쉽게 옮겨질 수 있는 구조에 의해 옮겨진다. 도 17에 도시된 바와 같이, 멈춤장치(44)는 검출 질량체(12)의 변위 방향(X-방향)으로 검출 질량체(12)의 한 쌍의 모서리(도 17의 상부 왼쪽 및 하부 왼쪽)로부터 돌출하도록 형성된다(도 17의 D 영역을 보여주는 도 19a 참조). 일반적인 조건에서, 도 19b에 도시된 바와 같이 멈춤장치(44)의 말단 단부와 프레임(10)은 서로 떨어져 있다. 검출 질량체(12)가 예를 들어 낙하 등으로 야기된 충격으로 인해 과도하게 옮겨질 때, 멈춤장치(44)는 검출 스프링들(15)의 피해를 방지하기 위해 프레임(10)과 접촉하도록 자져와진다. 멈춤장치(44)는 프레임(10) 내에 제공될 수 있다.

도 17에 도시된 바와 같이, 구동된 질량체(11)의 최대 변위 위치를 조정하기 위한 멈춤장치(구동된-질량-체-보호 돌출부(driven-mass-body-protecting protrusion))는 주요 기초판(1)의 판 표면을 따르는 평면 내에서 검출 질량체(12)의 변위 방향에 수직인 Y-방향으로 구동된 질량체(11)의 한 쌍의 모서리(도 17의 상부 오른쪽 및 하부 오른쪽)로부터 돌출하도록 형성된다(도 17의 E 영역을 보여주는 도 20a 참조). 구동된 질량체(11)는 비틀림 변형가능한 구동 스프링들(13)을 통해 검출 질량체(12)에 연결되어 있고, 구동 스프링들(13)에 연결된 검출 질량체(12)의 측면 상에 위치된 지렛대받침 주위를 진동한다. 구동된 질량체(11)가 예를 들어 낙하 등으로 야기된 충격으로 인해 Z-방향으로 과도하게 옮겨질 때, 지렛대받침의 대향 측면 상의 일 단부에 배치된 멈춤장치(45)는 지지 기초판(2) 또는 켑(3)과 함께 접촉하도록 가져와져서 검출 스프링들(15) 및/또는 구동 스프링들(13)의 피해를 방지한다(도 20b 참조). 멈춤장치(45)가 지지 기초판(2) 내에 제공되는 반면에, 제5 실시예의 구조는 오직 구동된 질량체(11)의 모양을 변형함으로써 멈춤장치(45)의 기능을 쉽게 추가하는 것을 가능하게 한다.

게다가, 검출 질량체(12)나 구동된 질량체(11)가 과도하게 옮겨질 때, 각각의 멈춤장치들(44, 45)은 오직 그것들의 말단 단부나 비교적 작은 영역에 의해 프레임(10), 지지 기초판(2) 또는 캡(3)과 접촉하도록 가져와진다. 이는 검출 질량체(12)와 구동된 질량체(11)가 프레임(10), 지지 기초판(2) 또는 캡(3)에 잠기는 것을 방지한다.

자이로 센서(A)를 구동하기 위한 구동 회로는 구동 회로의 예를 보여주는 도 21을 참고하여 설명될 것이다. 도 21에서, 구동 회로를 설명하기 위해 필요한 자이로 센서(A)의 어떠한 구성요소들은 일점쇄선으로 둘러싸인 영역 내에 도식적으로 도시되어 있다. 도 21에 도시된 구동 회로는 제1 실시예와 관련해 설명된 바와 같은 동일한 기본 구조를 가지고, 제1 실시예에서와 동일한 요소나 구성요소에 대한 설명은 생략될 것이다.

제5 실시예에서, 정지 구동 전극 조각(25)은 제2 실시예에서와 같은 방식으로 구동 회로에 연결되고, 제2 정지 구동 전극 조각(25)은 제1 정지 구동 전극 조각(25)에 대해 진동 전압의 극성을 반전하기 위한 반전회로(46)를 통해 구동 회로에 연결된다. 따라서, 반대 극성을 가지고 동일 절대값을 가지는 두 가지 형태의 전압들은 정지 구동 전극 조각들(25)의 쌍들 각각에 적용된다.

도 15에 도시된 바와 같이, 각각의 거리-조절 전극(41)은 오른쪽(도 15) 가장자리로부터 오른쪽으로(도 15) 연장하는 부분을 가지는 거리-조절-전극 패드(47)를 가진다. 도 17에 도시된 바와 같이, 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2)이 함께 결합된 후의 상태에서, 프레임(10)으로부터 분리된 연결 부분(35)은 거리-조절-전극 패드(47)의 말단 단부에 대향된 주요 기초판(1)의 영역 상에 제공된다. 따라서, 연결 부분(35)과 지지 기초판(2)이 함께 결합된 후의 상태에서, 거리-조절 전극(41)과 연결 부분(35)에 대응하는 전극 배선(27)은 연결 부분(35)을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 나머지 구조와 기능들은 제5 실시예에서와 동일하다.

(제6 실시예)

도 22a 및 22b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 자이로 센서(A)는 제5 실시예에 따른 자이로 센서(A)를 기초로 하고 있으며, 두께 방향(Z-방향)으로 구동된 질량체(11)를 통해 관통하는 관통-구멍(48)이 더 형성되어 있다. 도 22a에 도시된 바와 같이, 각각 원형 개구(opening)를 가지는 14개의 관통-구멍들(48)이 형성되어 있다. 이러한 관통-구멍들(48)은 각각 7개의 관통-구멍들을 포함하는 두 개의 줄 내에서 Y-방향으로 배열되어 있다. 관통-구멍들(48)은 반작용-이온 에칭 공정들에 의해 형성될 수 있다. 구동된 질량체(11)가 Z-방향으로 진동할 때, 이러한 구조는 Z-방향으로 구동된 질량체(11)의 향상된 기계적 Q 값을 제공하기 위해 공기 점성으로 인한 감쇠를 줄일 수 있다. 따라서, 구동된 질량체(11) 내의 진동 진폭은 증가된다. 이는 바람직하게 향상된 감도를 얻기 위해 X-방향으로 발생된 더 큰 코리올리 힘을 제공한다.

관통-구멍(48)의 모양은 도 22a에 도시된 특정 모양에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 각각 검출 질량체(12)(X-방향)의 변위 방향 내로 연장된 세편-모양의 개구를 가지는 두 개의 줄들이 Y-방향으로 평행하게 배열되는 방식으로 X-방향으로 정렬된 관통-구멍들(48)은 완전히 통합될 수 있다. 구동된 질량체(11)가 X-방향에서 구동된 질량체(11)의 향상된 기계적 Q 값을 제공하기 위해 X-방향으로 진동될 때, X-방향으로 연장된 이러한 관통-구멍(48)은 공기 점성으로 인해 감쇠를 줄일 수 있고, 그에 의해 Y-방향 축 주위의 각속도가 바람직하게 향상된 감도를 제공하기 위해 주요 기초판(1) 상에 작용할 때, 검출 질량체(12)(및 구동된 질량체(11))의 X-방향 변위를 수월하게 한다.

도 23b에 도시된 바와 같이, 관통-구멍(48)은 주요 기초판(1)의 판 표면을 따르는 단면 영역이 지지 기초판(2)으로부터 더욱 먼 위치에서 더 작아지는 테이퍼된 모양으로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 관통-구멍들(48)은 구동된 기초 몸체(driven base body; 11)의 질량을 줄일 수 있는 바람직한 효과를 제공할 수 있어서 구동된 기초 몸체의 기계적 Q 값의 악화를 최소화한다. 도 23b는 도 23a의 A-A선에 따른 단면도이다. 도 23b에 도시된 관통-구멍(46)은 또한 테이퍼된 모양으로 형성될 수 있다.

제6 실시예에서, 도 22에 도시된 바와 같이, 가속도-검출 전극(49)이 검출 질량체(12)의 대향 측면 상의 구동된 기초 몸체(11)의 일 단부의 일부분에 대향된 위치헤서 주요 기초판(1) 상에 형성된다. 가속-검출 전극(49)은 전극 배열 오목 부(50) 내에 배치되는데, 이러한 전극 배열 오목부는 구동된 기초 몸체(11)에 대해 더 큰 거리를 제공하기 위해 구동된 기초 몸체(11)로부터 멀리 위치한 연결 부분의 X-방향 중간 부분 내에 형성된다. 가속-검출 전극(49)은 구동된 기초 몸체(11)의 측면 상의 표면을 가지는데, 이는 전극 배열 오목부(50)(도 22a의 F 영역에서 보이는 도 24 참조)의 주위 또는 양 측면들 상의 연결 부분(16)의 표면과 함께 같은 표면이 되도록(flush) 형성된다. 이러한 홈 내에서, 구동된 기초 몸체(11)와 가속-검출 전극(49)은 Y-방향으로 서로 대향된다. 따라서, 구동된 기초 몸체(11)와 Y-방향으로 작용하는 가속도에 응답하여 구동된 기초 몸체(11)의 Y-방향 변위에 의해 야기된 가속-검출 전극(49) 사이의 거리 변화는 구동된 기초 몸체(11)와 가속-검출 전극(49) 사이의 정전기 용량 변화에 따라 검출될 수 있다. 즉, Y-방향 축 주위의 각속도 외에, 제6 실시예에 따른 자이로 센서는 구동된 기초 몸체(11)와 가속 검출 수단으로 기능하는 가속-검출 전극(49)의 기능을 사용하여 Y-방향으로 작용하는 가속도를 검출하는데 사용될 수 있다.

도 15에 도시된 바와 같이, L-모양 가속-검출-전극 패드(51)는 가속-검출 전극(49)에 대향된 영역으로부터 아랫쪽으로(도 15) 연장하는 지지 기초판(2) 상에 형성되고, 오른쪽으로(도 15) 연장하는 말단 단부를 가진다. 게다가, 도 22a에 도시된 바와 같이, 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2)이 서로 결합된 후의 상태에서, ㅊ레임(10)으로부터 분리된 연결 부분(35)은 가속-검출 전극(49)의 대향 측면 상의 가속-검출-전극 패드(5)의 일 단부에 대향된 주요 기초판(1)의 영역 상에 형성된다. 따라서, 연결 부분(35)과 지지 기초판(2)이 서로 결합된 후의 상태에서, 가속- 검출 전극(49)과 연결 부분(35)에 대응하는 전극 배선(27)은 연결 부분(35)을 통하여 서로 전기적으로 연결되어 있다. 나머지 구조와 기능들은 제5 실시예에서와 동일하다.

(제7 실시예)

본 발명의 제7 실시예에서, 도 25에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 두 개의 자이로 센서들(A)을 포함하는 센서 장치가 아래에서 설명될 것이다. 자이로 센서(A)는 동일한 X, Y 및 Z 방향들을 가지도록 배열되고, 자이로 센서들 중 하나가 Z-방향 주위로 180도 회전하도록 위치된다. 이러한 센서 장치는 자이로 센서들(A)의 각각의 출력들 사이의 차이(정지 빗-치상돌기 부분들(23)과 이동가능한 빗-치상돌기 부분들(24) 사이의 정전기 용량 변화)를 출력하도록 작동하는 차동 인터페이스 회로(differential interface circuit; 52)를 포함한다. 예를 들어, 차동 인터패이스 회로(52)는 오피 앰프를 포함한다. 도 26a 및 26b에 도시된 바와 같이, 자이로 센서에 적용된 진동 전압들은 역상(reverse phase)을 가지는 맥동 전압들이어서, 자이로 센서들의 각각의 구동된 질량체들(11)이 교대로 Z-방향으로 옮겨지도록 한다. 도 26a 및 26b에서, 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극(25)이 정전기력에 의해 서로 당겨지는 기간은 T로 표시된다.

제7 실시예에 따른 센서 장치에서, Y-방향 축(도 25의 화살표 G) 주위에 각속도가 있을 때, 자이로 센서들(A)의 각각의 구동된 질량체들(11)이 반대 방향들로 진동하고, 그에 의해 코리올리 힘이 반대 방향의 자이로 센서들(A)의 각각의 검출 질량체(12) 상에 작용해서 반대 방향들(도 25의 화살표 H)의 자이로 센서들(A)의 각각의 검출 질량체(12)를 옮기도록 한다. 따라서, 자이로 센서들(A)은 역상을 가지는 출력들을 생성하고, 그에 의해 자이로 센서들(A)의 출력들은 2 배 증폭되고 차동 인터페이스 회로(52)로부터 출력된다. X-방향 가속도가 그 위(도 25의 화살표 I)에 작용할 때, 자이로 센서들(A)의 각각의 구동된 질량체들(11)은 동일한 방향(도 25의 화살표 J) 내에 배치된다. 따라서, 동일한 상을 가지는 자이로 센서들(A)의 출력들은 차동 인터페이스 회로(52) 내에서 서로 상쇄되고, 그에 의해 차동 인터페이스 회로(52)의 출력은 0이 된다. 즉, 두 개의 자이로 센서들을 포함하는 센서 장치는 일-방향 축 주위에 작용하는 각속도에 두 배 더 높은 감도를 제공할 수 있고 일 방향으로 작용하는 가속도에 덜 영향받는 이점을 제공한다.

제2 실시예에서 두 조각들로 나누어지는 정지 구동 전극(25)을 가지는 자이로 센서는 또한 센서 장치 내의 각각의 자이로 센서(A)로 사용될 수 있다. 이러한 경우, 예를 들어, 역상들을 가지는 맥동 전압들이 각각 자이로 센서들(A)에 적용되어서 자이로 센서들(A)의 각각의 구동된 질량체들(11)이 반대 방향으로 진동되도록 한다. 나머지 구조들과 기능들은 제2 실시예에서와 동일하다.

제2 실시예에 따른 자이로 센서(A)에서, 지지 기초판(2) 상의 정지 구동 전극(25)은 주요 기초판(1)에 대향된 지지 기초판(2)의 표면에서 두께 방향으로 돌출한다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2)이 서로 결합된 후의 상태에서, 정지-구동-전극 패드(37)의 두께 치수와 등가인 간격이나 거리는 정지-구동-전극 패드(37)가 연결 부분(35)과 지지 기초판(2)과 접촉하는 영역 내에서 연결 부분(35)과 지지 기초판(2) 사이에서 형성되고, 그에 의해 어떠 한 비틀림이 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2) 정지-구동-전극 패드(37)와 접촉하는 영역 내에서 생긴다. 이러한 비틀림으로 야기된 압력이 검출 스프링들(15) 상에 작용한다면, 검출 스프링들(15)의 스프링 특성들이 변할 수 있어서 각속도를 검출하는데 있어서 정확도의 악화를 야기한다. 게다가, 정지-구동-전극 패드(37)는 자이로 센서(A)의 일 측면 상에 X-방향으로(도 9의 하부 측면) 배치되고, 그에 의해 정지-구동-전극 패드(37)의 접촉 영역 내에서 발생하는 압력은 검출 질량체(12)를 옮기기 위해 자이로 센서 상에 X-방향으로 대칭적으로 배치된 검출 스프링들(15) 상에 균형잡히지 않은 방식으로 작용한다. 이는 각속도 검출 결과에 오류를 야기하기 쉽다. 다음의 제8 내지 제10 실시예들에서, 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2) 이 정지-구동-전극 패드(37)와 접촉하는 영역에서 발생된 압력을 줄이기 위한 구조가 설명될 것이다.

(제8 실시예)

도 11a의 영역 B를 보여주는 도 27에 도시된 바와 같이, 압력 완화 오목부(53)(지지-기초-판-측면 압력-완화 오목부)가 정지-구동 전극 패드(37)가 형성되는 주요 기초판(1)의 영역 내에 형성된다는 점을 제외하면, 본 발명의 제8 실시예에 따른 자이로 센서(A)는 제2 실시예에 따른 자이로 센서(A)에 기초한다. 제8 실시예에서, 압력-완화 오목부(53)는 정지-구동-전극 패드(37)의 두께 방향으로 동일 두께를 가지도록 형성되고, 정지-구동-전극 패드(37)는 압력-완화 오목부(53) 내에 포함되어서 정지-구동-전극 패드(37)와 압력-완화 오목부(53)의 양 측면 상의 지지 기초판(2)이 서로 같은 높이이도록 한다.

이러한 구조에 따르면, 도 27에 도시된 바와 같이, 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2)이 서로 결합된 후의 상태에서, 압력-완화 오목부(53)에 대응하는 공간이 연결 부분(35)과 주요 기초판(1) 사이에 형성되고, 정지-구동-전극 패드(37)가 상기 공간 내에 포함된다. 이는 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2)이 정지-구동-전극 패드(37)와 접촉하는 영역 내에서 압력이 발생하는 위험을 제거한다. 이는 각속도를 검출하는데 있어서 자이로 센서(A)의 적절한 정확도를 유지할 수 있고 각속도의 검출 결과에서 오류 발생을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

도 28에 도시된 바와 같이, 압력-완화 오목부는 지지 기초판(2) 대신에 주요 기초판(1)의 연결 부분(35) 내에 형성될 수 있다. 주요 기초판(1)(주요-기초-판-측 압력-완화 오목부) 내에 형성된 압력-완화 오목부(54)는 정지-구동-전극 패드(37)의 두께 치수와 동일한 깊이를 가지도록 형성된다. 지지 기초판(2) 내에 형성된 압력-완화 오목부(53)를 가지는 상기 구조와 함께, 이러한 구조에 따르면, 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2)이 서로 결합된 후의 상태에서, 압력-완화 오목부(54)에 대응하는 공간은 연결 부분(35)과 지지 기초판(2) 사이에 형성되고, 정지-구동-전극 패드(37)는 상기 공간 내에 포함된다. 즉, 주요 기초판(1) 내에 형성된 압력-완화 오목부(54)는 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2)이 정지-구동-전극 패드(37)와 접촉하는 영역 내에 압력을 발생을 방지할 수 있는 효과를 또한 제공한다. 이러한 실시예에서, 실리콘 기판으로 형성된 주요 기초판(1)은 에칭 공정에 의해 가공될 수 있다. 따라서, 압력-완화 오목부(54)가 연결 부분(35) 내에 형성될 때, 압력-완화 오목부(54)는 쉽게 형성될 수 있다. 나머지 구조와 기능들은 제2 실시예에서와 동일 하다.

(제9 실시예)

주요 기초판(1)과 지지 기초판(2)이 함께 결합된 후의 상태에서, 도 11a의 영역 B를 보여주는 도 29에 도시된 바와 같이, 정지 구동 전극(25)이 연결 부분(35)과 지지 기초부(2) 사이에 끼워 넣어지는 정지 구동 전극(25)의 영역이 나머지 영역보다 더 얇아지도록 하는 단계로 형성된다는 점을 제외하면, 본 발명의 제9 실시예에 따른 자이로 센서는 제2 실시예에 따른 자이로 센서(A)에 기초한다.

제9 실시예에서, 주요기초판(1)과 지지 기초판(2)이 함께 결합된 후의 상태에서, 연결 부분(35)과 지지 기초판(2) 사이에 끼워 넣어지는 정지 구동 전극(25)의 영역은 나머지 영역보다 더 얇다. 따라서, 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2)이 정지-구동-전극 패드(37)와 접촉하는 영역 내에서 발생된 압력은 비교적 낮은 값으로 줄어들 수 있다. 이는 각속도를 검출하는데 있어서 자이로 센서(A)의 적절한 정확도를 유지할 수 있고 각속도의 검출 결과에서 오류 발생을 방지할 수 있는 효과를 제공한다. 알루미늄과 같은 전도성 금속으로 만들어진 박막으로 형성된 정지 구동 전극(25)은 에칭 공정에 의해 가공될 수 있다. 따라서, 상기 단계는 정지 구동 전극(25) 내에서 쉽게 형성될 수 있다.

게다가, 정지-구동-전극 패드(37)과 같은 모양을 가지는 더미 패드(dummy pad; 56)는 각속도의 검출 결과에서 오류 발생을 방지하기 위해 X-방향 내에서 정지-구동-전극 패드(37)에 대칭인 위치에서 형성될 수 있다. 지지 기초판(2)의 판 표면에 일치하는 모양 외에, 더미 패드(56)는 정지-구동-전극 패드(37)와 동일한 두께 치수를 가진다. 따라서, 더미 패드(56)가 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2) 사이에 끼워 넣어질 때, 그것은 정지-구동-전극 패드(37)가 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2) 사이에 끼워 넣어질 때 얻어지는 것과 같은 기계적 효과를 제공한다. 구체적으로, 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2)이 함께 결합한 후의 상태에서, 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2)이 더미 패드(56)와 접촉하는 영역은 그것들이 정지-구동-전극 패드(37)와 접촉하는 영역에서와 동일한 비틀림을 가진다. 이러한 경우, 그러한 비틀림에 의해 야기된 압력은 두 개의 검출 스프링들(15) 상에 균등하게 작용하고, 그에 의해 각속도의 검출 결과에서 오류 발생의 위험이 없어진다. 더미 패드(56)는 정지 구동 전극(25)에 전기적으로 연결될 수 없거나, 정지 구동 전극(25)에 제2 정지 구동 전극으로 사용되도록 전기적으로 연결될 수 있다. 후자의 경우, 외부 회로가 연결 부분(35)을 통해서 제2 정지 구동 전극에 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다. 나머지 구조들과 기능들은 제2 실시예에서와 동일하다.

(제10 실시예)

압력 완화 스프링(57)이 정지-구동-전극 패드(37)와 접촉하여 연결 부분(35)의 영역 주위에 형성되고, 정지-구동-전극 패드(37)와 접촉하는 연결 부분(35)의 영역이 압력 완화 스프링(57)을 통해 연결 부분(37)의 나머지 영역에 연결되는 것을 제외하면, 본 발명의 제10 실시예에 따른 자이로 센서(A)는 제2 실시예에 따른 자이로 센서(A)에 기초한다.

구체적으로, 두께 방향(Z-방향)으로 연장하고 지지 기초판(2)의 측면 상에 개구를 가지는 방식으로, 커트(cut; 58)가 정지-구동-전극 패드(37)와 접촉하는 연 결 부분(35)의 제1 영역과 전극 배선(27)과 접촉하는 연결 부분(35)의 제2 영역 사이에 형성된다. 게다가, 커트(58)의 존재로 인해 나머지 영역보다 작은 두께 치수를 가지는 연결 부분(35)의 영역이 압력 완화 스프링(57)으로 기능한다. 따라서, 비록 정지-구동-전극 패드(37)와 접촉하는 연결 부분(35)의 영역이 비틀림을 가진다 하더라도, 비틀림으로 야기된 압력은 그 주위에 형성된 압력 완화 스프링(57)에 의해 완화될 수 있고, 검출 스프링들(15) 상에 작용하는 것을 방지할 수 있다. 이는 각속도를 검출함에 있어서 자이로 센서(A)의 적절한 정확도를 유지할 수 있고 각속도의 검출 결과에서 오류 발생을 방지할 수 있는 효과를 제공한다. 나머지 구조들과 기능들은 제2 실시예에서와 동일하다.

(제11 실시예)

본 발명의 제11 실시예에 따른 자이로 센서(A)는 제2 실시예에 따른 자이로 센서(A)에 기초하고, 도 11의 영역 B를 나타내는 도 32에 도시된 바와 같이, 접촉 돌출부(59)는 정지-구동-전극 패드(37)과 접촉하는 표면으로부터 돌출하는 방식으로 정지-구동-전극 패드(37)에 대향된 연결 부분(35)의 표면상에 제공된다. 간격이나 공간이 정지-구동-전극 패드(37)와 연결 부분(35)의 접촉 돌출부(59)의 주변 사이에 형성되고, 연결 부분(35)은 오직 접촉 돌출부(59)를 통해 정지-구동-전극 패드(37)와 접촉하고 있다. 게다가, 접촉 부분(35)과 정지-구동-전극 패드(37) 사이의 접촉 영역은 주어진 값으로 접촉 돌출부(59)의 말단 단부의 영역을 조절함으로써 주어진 값으로 설정된다. 따라서, 비록 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2) 사이의 잘못된 정렬이 그것들을 함께 결합시키기 위한 동작 동안 일어난다 하더라도, 연결 부분(35)과 정지-구동 전극(25) 사이의 의도된 접촉 영역은 절대로 변하지 않을 것이다.

진동 전압은 연결 부분(35)과 정지-구동 전극(25)을 통해서 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극(25)에 적용될 것이다. 따라서, 연결 부분(35)과 정지-구동 전극(25) 사이의 접촉 저항은 진동 전압 값에 영향을 미치기 쉬울 것이다. 즉, 연결 부분(35)과 정지-구동 전극(25) 사이의 접촉 저항이 변화를 가진다면, 구동된 질량체(11)를 표현하기 위한 정전기력은 변하기 쉬울 것이다.

본 실시예의 상기 구조에 따르면, 연결 부분(35)과 정지-구동 전극(25) 사이의 접촉 영역은 일정한 값으로 유지될 수 있을 것이다. 이는 연결 부분(35)과 정지-구동 전극(25) 사이의 접촉 저항의 변화를 줄이도록 할 수 있어서 각각의 자이로 센서에서의 진동 전압 값의 변화가 일어나는 것을 방지한다. 따라서, 정지-구동 전극(25)을 진동시키기 위한 정전기력의 수위(level)는 각속도에 균일한 검출 감도를 제공하기 위해 균일화될 수 있다.

제10 실시예에서, 접촉 돌출부(59)가 연결 부분(35) 내에 형성되는 위치가 표준화된다. 따라서, 연결 부분(35)의 전기장 분포(electric field distribution)는 연결 부분(35)의 전기 저항 변화를 방지하기 위해 균일화될 수 있어서 각속도에 대한 검출 감도 변화를 억제한다. 나머지 구조와 기능들은 제2 실시예에서와 동일하다.

(제12 실시예)

본 발명의 제12 실시예에 따른 자이로 센서(A)는 제2 실시예에 따른 자이로 센서(A)에 기초하고, 연결 부분(35)과 접촉하고 있는 정지-구동-전극 패드(37)의 영역은 연결 부분(35)과 정지-구동 전극(25) 사이의 접촉 영역이 일정한 값으로 설정되도록 하기 위해 조절된다.

구체적으로, 도 11a의 영역 B를 보여주는 도 33에 도시된 바와 같이, 접촉-조절 오목부(60)는 주요 기초판(1)에 대향된 지지 기초판(2) 상의 정지-구동-전극 패드(37)의 일 부분(이하, "연결 영역"이라 함) 주위에 형성된다. 연결 영역(61) 이외의 정지-구동-전극 패드(37)의 나머지 영역은 접촉-조절 오목부(60) 내에 형성되고, 그에 의해 지지 기초판(2)의 두께 방향으로 연결 영역(61)에 대해 주요 기초판(1)으로부터 멀리 위치한다. 따라서, 정지-구동 전극(25)에서, 오직 정지-구동-전극 패드(37)의 연결 영역(61)만이 연결 부분(35)과 접촉하도록 가져와진다. 연결 영역(61)의 영역은 접촉-조절 오목부(60)의 모양과 위치에 의해 결정된다. 접촉-조절 오목부(60)의 위치와 모양은 연결 부분(35)과 정지-구동 전극(25) 사이의 접촉 영역을 균일화하기 위해 표준화될 수 있다. 따라서, 비록 주요 기초판(1)과 지지 기초판(2) 사이의 잘못된 정렬이 그것들을 함께 결합하기 위한 동작 동안 일어난다 할지라도, 연결 부분(35)과 정지-구동 전극(25) 사이의 의도된 접촉 영역은 절대로 변하지 않을 것이다.

진동 전압은 연결 부분(35)과 정지-구동 전극(25)을 통해 구동된 질량체(11)와 정지 구동 전극(25)에 적용된다. 따라서, 연결 부분(35)과 정지-구동 전극(25) 사이의 접촉 저항은 진동 전압 값에 영향을 미치기 쉽다. 즉, 연결 부분(35)과 정지-구동 전극(25) 사이의 접촉 저항이 변화를 가진다면, 구동된 질량체(11)를 표현 하기 위한 정전기력이 변하기 쉽다.

본 실시예의 상기 구조에 따르면, 연결 부분(35)과 정지-구동 전극(25) 사이의 접촉 영역은 일정한 값으로 유지될 수 있다. 이는 연결 부분(35)과 정지-구동 전극(25) 사이의 접촉 저항의 변화를 줄이도록 할 수 있어서 각각의 자이로 센서의 진동 전압 값의 변화가 발생하는 것을 방지한다. 따라서, 정지-구동 전극(25)을 진동시키기 위한 정전기력의 수위는 각속도에 대한 균일한 검출 감도를 제공하기 위해 균일화될 수 있다.

접촉-조절 오목부(60)가 지지 기초판(2) 상에 형성되는 상기 구조 대신에, 도 11a의 영역 B를 보여주는 도 34에 도시된 바와 같이, 정지-구동 전극(25)의 두께는 나머지 영역과 비교해서 정지-구동-전극 패드(37) 내의 연결 영역(61)의 더 큰 두께 치수를 제공하기 위해 이-단계 방식(two-step manner)으로 변화될 수 있다. 도 34의 구조에서, 연결 영역(61)은 정지-구동 전극(25)의 나머지 영역보다 더 큰 높이로 지지 기초판(2)의 두께 치수로 돌출한다. 따라서, 정지-구동 전극(25)에서, 오직 정지-구동 전극(25)의 연결 영역(61)만이 연결 부분(35)과 접촉하도록 가져와진다. 알루미늄과 같은 전도성 금속으로 만들어진 박막으로 형성된 정지 구동 전극(25)은 에칭 공정에 의해 가공될 수 있다. 따라서, 이-단계 방식으로 두께 치수를 변화시키는 방식으로 연결 영역(61)을 형성하기 위한 공정은 정지 구동 전극(25) 내에서 쉽게 형성될 수 있다. 나머지 구조들과 기능들은 제2 실시예에서와 동일하다.

본 발명이 구체적인 실시예들과 함께 설명되어지더라도, 다양한 변형들과 대 안들이 당업자들에게는 자명할 것이다. 그러므로, 본 발명이 여기에 설명된 실시예들에 제한되지 않고, 첨부된 청구항들과 그와 등가의 것들에 의해 제한된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 자이로 센서나 센서 장치는 특히 코리올리 힘을 검출하는데 유용하고, 자동차용 현가 제어 시스템, 비행기용 관성 항법 시스템 및 카메라용 끌림-교정 장치에서 사용을 위한 각속도 센서로서 적합하다.

Claims (16)

1. 반도체 기판으로 형성되고 검출 질량체, 구동된 질량체 및 검출 요소가 제공된 주요 기초판을 포함하고,

   상기 검출 질량체는 지지 기초판에 고정된 일 단부를 가지는 검출 스프링을 통해 상기 지지 기초판을 따르는 평면 내에서 상기 지지 기초판에 대해 움직일 수 있게 지지되며,

   상기 구동된 질량체는 구동 스프링을 통해 상기 검출 질량체에 연결되어 있고, 구동된 질량체에 대향된 상기 지지기초판의 표면상에 배치되고 상기 구동된 질량체와의 사이에 적용된 진동전압에 응답하여 생성된 정전기력에 의해 상기 구동된 질량체를 진동시키는 정지구동전극에 의해 진동하는 방식으로 구동되도록 되어 있고,

   상기 검출 요소는 상기 지지 기초판을 따르는 평면 내에서 상기 검출 질량체의 변위량을 검출하도록 되어 있으며,

   상기 검출 스프링은 상기 검출 질량체로부터 상기 지지 기초판을 따르는 일 방향으로만 연장해서 외팔보 방식으로 상기 지지 기초판에 대해 상기 검출 질량체를 지지하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서.
2. 제 1 항에 있어서,

   각각 상기 지지 기초판을 따르는 상기 방향으로 상기 검출 질량체로부터 연장하고 상기 검출 질량체의 변위 방향에서 유연성을 가지는 적어도 두 개의 검출 스프링들을 포함하고,

   상기 검출 스프링들의 각각의 말단 단부들은, 강성을 가지고 상기 검출 질량체의 변위 방향으로 연장하는 연결 부분을 통해서 서로 연속적이고 통합적으로 연결되며,

   상기 연결 부분은 상기 지지 기초판에 고정된 중간 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 자이로 센서.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동된 질량체와 상기 검출 질량체는 서로 평행하게 배치되고, 상기 구동 스프링은 상기 구동된 질량체와 상기 검출 질량체 사이에 배치되며 비틀림 변형 가능한 비틀림 스프링으로 형성된 것을 특징으로 하는 자이로 센서.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동된 질량체와 상기 지지 기초판 중 하나는 상기 구동된 질량체의 최대 진동 진폭을 조절하기 위해 돌출 방식으로 제공된 구동된-질량-체-보호 돌출부를 가지는 것을 특징으로 하는 자이로 센서.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 검출 요소는 상기 검출 질량체 내에 형성된 도려낸 구멍의 내부 주변 표면상에 돌출 방식으로 각각 제공된 다수의 이동가능한 빗-치상돌기 부분들, 및 상기 도려낸 구멍들 내에 배치된 정지 부재의 외부 주변 표면상에 돌출 방식으로 각각 제공되고 상기 이동가능한 빗-치상돌기 부분들 중 대응하는 하나에 대해서 대향되게 각각 제공된 다수의 정지된 빗-치상돌기 부분들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 검출 요소는 상기 이동가능한 빗-치상돌기 부분들과 상기 고정 빗-치상돌기 부분들 사이의 정전기 용량 변화에 따라 상기 검출 질량체의 변위량을 검출하도록 되어 있고,

   상기 검출 요소는 용량-조절 전극을 포함하는데, 상기 용량-조절 전극은 상기 검출 질량체의 변위 방향으로 상기 검출 질량체에 대해 대향되게 배치되고, 상기 용량-조절 전극과 상기 검출 질량체 사이에서 그 사이에 적용된 전압에 응답하여 생성된 정전기력에 의해 이동가능한 빗-치상돌기 부분들과 정지된 빗-치상돌기 부분들 사이의 정전 용량 값을 조절하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 자이로 센서.
7. 삭제
8. 반도체 기판으로 형성되고 검출 질량체, 구동된 질량체 및 검출 요소가 제공된 주요 기초판을 포함하고,

   상기 검출 질량체는 지지 기초판에 고정된 일 단부를 가지는 검출 스프링을 통해 상기 지지 기초판을 따르는 평면 내에서 상기 지지 기초판에 대해 움직일 수 있게 지지되며,

   상기 구동된 질량체는 구동 스프링을 통해 상기 검출 질량체에 연결되어 있고, 구동된 질량체에 대향된 상기 지지기초판의 표면상에 상기 검출 질량체의 변위 방향으로 상기 표면의 중간 위치에 두 조각으로 나누어진 방식으로 배치되고 상기 구동된 질량체와 각각의 상기 나누어진 조각들 사이에서 그 사이에 개별적으로 적용되며 서로 반대극성 및 동일한 절대값을 가지는 두 가지 형태의 진동전압들에 응답하여 생성된 정전기력들에 의해 상기 구동된 질량체를 진동시키는 정지 구동 전극에 의해 진동하는 방식으로 구동되도록 되어 있고,

   상기 검출 요소는 상기 지지 기초판을 따르는 평면 내에서 상기 검출 질량체의 변위량을 검출하도록 되어 있으며,

   상기 검출 스프링은 상기 검출 질량체로부터 상기 지지 기초판을 따르는 일 방향으로만 연장해서 외팔보 방식으로 상기 지지 기초판에 대해 상기 검출 질량체를 지지하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동된 질량체에 대향된 상기 지지 기초판의 표면상에 배치되고 상기 정지 구동 전극에 인접하게 배치되며, 상기 구동된 질량체와 상기 정지 구동 전극의 사이에서 그 사이에서 적용된 전압에 응답하여 생성된 정전기력에 의해 상기 구동된 질량체와 상기 정지 구동 전극 사이의 거리를 조절하도록 되어 있는 거리-조절 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 정지 구동 전극은 진동 진폭이 최대가 되는 상기 구동된 질량체의 영역에 대향된 영역을 제외한 상기 지지 기초판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 자이로 센서.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 정지 구동 전극은 상기 구동된 질량체에 대향된 상기 지지 기초판의 표면상에 배치되고, 상기 정지 구동 전극과 상기 전극 배선은 상기 주요 기초판과 동시에 접촉하고 있으며 상기 지지 기초판에 결합된 상기 주요 기초판을 통해 서로 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 자이로 센서.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 구동된 질량체는 상기 검출 질량체보다 더 큰 두께 치수를 가지는 것을 특징으로 하는 자이로 센서.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 구동된 질량체는 진동 방향으로 관통하는 관통-구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 자이로 센서.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 주요 기초판에는 상기 구동된 질량체와 상기 검출 질량체 주위를 둘러싸는 방식으로 상기 지지 기초판에 고정된 프레임이 제공되고, 상기 검출 질량체와 상기 프레임 중 하나는 상기 검출 질량체의 최대 변위량을 조절하기 위해 돌출 방식으로 제공된 검출-질량-체-보호 돌출부를 가지는 것을 특징으로 하는 자이로 센서.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 주요 기초판에는 상기 지지 기초판을 따르는 평면에 배치되어 있고 상기 검출 질량체의 변위 방향에 직각 방향 내의 주어진 거리로 상기 구동된 질량체에 대향된 관계에 있는 가속-검출 전극이 제공되며, 상기 가속-검출 전극은 상기 지지 기초판을 따르는 평면 내에서 상기 검출 질량체의 변위 방향에 직각 방향으로 상기 구동된 질량체의 변위량을 검출하기 위한 가속도 검출기로 이용하기 위해 상기 구동된 질량체와 함께 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 자이로 센서.
16. 제 1 항 내지 제 6 항과 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에서 정의된 두 개의 상기 자이로 센서들, 및 상기 자이로 센서들의 각각의 구동된 질량체들이 반대 방향으로 진동하는 방식으로 상기 자이로 센서들을 구동하고 상기 자이로 센서들의 개별적인 출력들 사이에서 차이를 출력하도록 하는 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서.

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