KR19990073822A - Vibrating gyroscope - Google Patents

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KR19990073822A
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Abstract

진동형 자이로스코프에 관한 것으로, 정전력에 의해 구동되며 전자력으로 검출에 의한 전압에 의해 각속도(angular velocity)를 감지하는 구조를 갖는 정전력 구동 및 전자력 검출형 평면 진동 자이로스코프가 제공하기 위한 것이다. 상기 진동 자이로스코프는, 정전력에 의해 수평 방향으로 진동하는 정전력 엑츄에이터와; 상기 정전력 엑츄에이터에 자기 결합(magnetic coupling)되어 있으며, 각속도 입력시 코리올리의 힘(Coriolis force)에 의해 발생되는 상기 엑츄에이터의 수직 움직임 량을 상기 자기 결합에 의해 발생되는 자기 유도 전압으로 검출하는 전자력 검출부를 포함하여 구성된다.The present invention relates to a vibration type gyroscope, and to provide a constant power driving and electromagnetic force detection type planar vibration gyroscope which is driven by constant power and has a structure of sensing angular velocity by voltage detected by electromagnetic force. The vibratory gyroscope includes: a constant power actuator vibrating in a horizontal direction by the constant power; Magnetic force detection unit is magnetically coupled to the electrostatic force actuator, and detects the amount of vertical movement of the actuator generated by the Coriolis force when the angular velocity is input by the magnetic induction voltage generated by the magnetic coupling It is configured to include.

Description

진동 자이로스코프Vibrating gyroscope

본 발명은 자이로스코프(gyroscope)에 관한 것으로, 특히 정전력에 의해 구동되어 전자력 검출에 의한 전압에 의해 각속도(angular velocity)를 감지하는 구조를 갖는 정전력 구동 및 전자력 검출형 평면 진동 자이로스코프에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gyroscope, and more particularly, to a constant power drive and an electromagnetic force detection plane vibrating gyroscope having a structure that is driven by electrostatic force and senses angular velocity by voltage due to electromagnetic force detection. will be.

통상적인 자이로스코프는 정전력에 의해 구동되고 정전력으로 각속도에 비례하는 전압을 감지하거나, 전자력에 의해 구동되고 전자력에 의해 각속도에 비례하는 전압을 감지하여 각속도를 측정하도록 되어 있다. 이와 같은 자이로스코프는 각속도를 검출하는 센서로서, 폭 넓은 산업분야에서 이용되고 있다. 예를 들면, 항법장치(navigation system), 의학기구(medical apparatus), 차량의 에어백 제어기구(air-bags controller for vehicle) 및 민수용 가전 기기등 광범위한 산업분야에 적용되고 있다.Conventional gyroscopes are designed to measure angular velocity by sensing a voltage proportional to the angular velocity driven by a constant power and constant power, or by sensing a voltage driven by an electromagnetic force and proportional to an angular velocity by an electromagnetic force. Such a gyroscope is a sensor for detecting an angular velocity and is used in a wide range of industrial fields. For example, it is applied to a wide range of industrial fields such as navigation systems, medical apparatuses, air-bags controllers for vehicles, and civil appliances.

정전력으로 구동되고 정전력에 의해 수평 구동되고 코리올리 힘에 의해 움직이는 진동자의 상하 진동에 대응하는 전압을 검출하여 각속도를 측정하는 대표적인 예를 들면, "J. Bernstein 이외 5명에 의해 1993년 발표된 논문 "A Micromachined Comb-Drive Tuning Fork Rate Gyroscope", Proceeding of IEEE workshop on Microelectomechanical System, pp.143-148, 1993이 될 수 있다. 상기 논문에서 제안된 정전형 자이로스코프는 대다수의 정전형 자이로스코프와 같이 감도를 높이기 위해서 감지회로도 집적화하여 제작하여야 하는 불편함이 예상된다. 이는 생산 수율을 낮춰 결국 저가화를 방해하는 요인이 되고 있다. 또한, 전자력으로 구동되고 전자력에 의해 각속도에 대응하는 전압을 검출하는 자이로스코프는 구동 코일(driving coil)의 크기가 크게되고, 입력 전력이 많이 필요로 해서 소형화가 부적당하게 되는 극소형의 제품에 적용하기가 곤란한 발생한다.A representative example of measuring the angular velocity by detecting a voltage corresponding to the vertical vibration of a vibrator driven by a constant power, driven horizontally by a constant power and driven by a Coriolis force, is described by "J. Bernstein et al. The paper may be "A Micromachined Comb-Drive Tuning Fork Rate Gyroscope", Proceeding of IEEE workshop on Microelectomechanical System, pp.143-148, 1993. In addition, it is anticipated that the sensor circuit must be integrated and manufactured in order to increase the sensitivity, which lowers the production yield, which in turn hinders the cost reduction, and is driven by the electromagnetic force and detects the voltage corresponding to the angular velocity by the electromagnetic force. The gyroscope has a large size of the driving coil and requires a lot of input power. It is difficult to apply to a very small product that becomes suitable.

따라서, 본 발명의 목적은 정전력으로 구동되고 각속도 인가시 코리올리 힘에 의한 진동자의 수직 움직량을 전자력으로 검출하여 각속도를 측정하는 진동 자이로스코프를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a vibrating gyroscope that is driven at a constant power and detects the angular velocity by detecting the vertical movement of the vibrator due to the Coriolis force by the electromagnetic force.

본 발명의 다른 목적은 실리콘 웨이퍼상에서 용이하게 구현할 수 있는 정전 구동 엑츄에이터를 갖는 진동 자이로스코프를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a vibrating gyroscope having an electrostatic drive actuator that can be easily implemented on a silicon wafer.

본 발명의 다른 목적은 각속도의 검출 감도(sensitivity)가 매우 높은 진동 자이로스코프를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a vibrating gyroscope having a very high detection sensitivity of the angular velocity.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 진동형 자이로스코프에 있어서, 정전압 입력에 의해 좌우로 진동하는 정전력 엑츄에이터와; 상기 정전력 엑츄에이터에 자기 결합(magnetic coupling)되어 있으며, 각속도 입력시 코리올리 힘에 의해 발생되는 상기 엑츄에이터의 상하 움직임 량을 상기 자기 결합에 의해 발생되는 자기 유도 전압에 의해 전자력으로 검출하는 전자력 검출부를 포함하여 구성함을 특징으로 구성함을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vibration type gyroscope comprising: a constant power actuator vibrating from side to side by a constant voltage input; It is magnetically coupled to the electrostatic force actuator, and includes an electromagnetic force detection unit for detecting the amount of vertical movement of the actuator generated by the Coriolis force by the magnetic induction voltage generated by the magnetic coupling when the angular velocity input It is characterized by the configuration characterized by the configuration.

본 발명의 원리에 의한 상기 정전력 엑츄에이터는, 소정 두께를 갖는 벌크 실리콘 기판의 중앙에서 소정의 크기를 가지고 형성된 진동자와, 상기 진동자와 상기 실리콘 기판상의 접지전극 및 스프링 패드의 사이에 각각 결합되어 상기 진동자를 상기 기판상에서 지지하는 스프링들과, 상기 실리콘 기판상 위치되며, 상기 진동자와 콤(comb)의 형태로 이격 위치되어 위상이 서로 다른 구동전압에 의해 상기 엑츄에이터를 수평 구동하는 제1, 제2구동전극을 포함하여 구성되며, 이는 실리콘 결정 방향이 "110"인 벌크(bulk) 실리콘 기판을 4개의 마스크(mask)와 4번의 식각(etching)을 통한 과정에 의해 형성한 것을 특징으로 한다.The electrostatic actuator according to the principles of the present invention, the oscillator formed with a predetermined size in the center of the bulk silicon substrate having a predetermined thickness, coupled between the vibrator and the ground electrode and the spring pad on the silicon substrate, respectively, First and second springs for supporting a vibrator on the substrate and the silicon substrate and spaced apart in the shape of the vibrator and the comb to horizontally drive the actuator by a driving voltage having a different phase. It is configured to include a drive electrode, characterized in that the bulk silicon substrate having a silicon crystal direction of "110" by the process of four masks and four etchings (etching).

또한, 본 발명의 원리에 의한 정전력 엑츄에이터의 제1, 제2구동전극과 접지전극 및 스프링 패드의 두께는 벌크 실리콘 기판의 두께로 형성되며, 상대적으로 스프링들의 두께는 매우 얇게 형성된다.In addition, the thicknesses of the first and second driving electrodes, the ground electrodes, and the spring pads of the electrostatic actuator according to the principles of the present invention are formed by the thickness of the bulk silicon substrate, and the thickness of the springs is relatively thin.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진동 자이로스코프의 개략적인 구성을 설명하기 위한 분리 사시도를 나타낸 도면이다.1 is an exploded perspective view for explaining a schematic configuration of a vibrating gyroscope according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 콤-드라이버 엑츄에이터의 구조를 보다 구체적으로 도시한 도면으로 이는 진동자와 접지전극 및 스프링 패드간의 폴리 실리콘 스프링의 설계 조건에 대한 설명을 위한 것이다.FIG. 2 is a view illustrating in more detail the structure of the comb-driver actuator shown in FIG. 1 for explaining the design conditions of the polysilicon spring between the vibrator, the ground electrode, and the spring pad.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자이로스코프의 콤 드라이버 엑츄에이터(comb-driver actuator)의 평면 구조를 나타낸 것으로, 정전력(electrostatic)으로 구동되는(actuation)되는 것을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 illustrates a planar structure of a comb-driver actuator of a gyroscope according to an exemplary embodiment of the present invention, and is a view for explaining that electrostatic actuation is performed.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자이로스코프의 전자력 발생기의 동작을 설명하기 위하여 도시한 일부분의 단면도.4 is a cross-sectional view of a portion shown for explaining the operation of the electromagnetic force generator of the gyroscope according to an embodiment of the present invention.

도 5A 내지 5H 및 5I는 본 발명에 따른 폴리 실리콘 스프링의 제조 공정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.5A to 5H and 5I are views for explaining a manufacturing process of the polysilicon spring according to the present invention.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진동 자이로스코프의 개략적인 구성을 설명하기 위한 분리 사시도이다. 도 1에서, 참조번호 12는 정전력(electrostatic)의 입력에 구동되어 수평 진동하는 콤-드라이브 엑츄에이터(comb-driver actuator)이다. 상기 콤-드라이브 엑츄에이터 12의 상하면상에는 원통형의 감지코일 28이 고정되어 있으며, 감지코일 28에는 중앙에 피일드 코일 30을 가지는 퍼멀로이 코어(permalloy core) 32를 포함하는 전자력 발생기 34가 결합되어 있다.1 is an exploded perspective view for explaining a schematic configuration of a vibrating gyroscope according to an embodiment of the present invention. In Fig. 1, reference numeral 12 denotes a comb-driver actuator that is driven at an input of electrostatic and vibrates horizontally. A cylindrical sensing coil 28 is fixed on the upper and lower surfaces of the comb-drive actuator 12, and the sensing coil 28 is coupled to an electromagnetic force generator 34 including a permalloy core 32 having a feed coil 30 at the center thereof.

상기 콤-드라이브 엑츄에이터 12는 벌크 실리콘 기판 상에서 소정의 크기로 형성되는 진동자 14, 상기 진동자 14의 양측면상에서 콤(comb)의 형태로 이격 위치된 제1 및 제2구동전극 16, 18과, 상기 진동자 14의 또다른 대칭부분에 각각 접속된 접지전극 20 및 스프링 패드 22를 포함한다. 이때 진동자 14의 양측과 접지전극 20 및 스프링 패드 22들 사이에 비교적 양호한 전도성을 갖는 탄성체 24에 의해 고정 결합되어 있으며, 상기 진동자 14의 양측면과 상기 제1, 제2구동전극 20, 22들간에는 진동자 14 및 구동전극들 20, 22로부터 각각 신장된 다수의 콤-핑거(comb-finger)들이 이격되어 머리 빗 형태(comb-form)로 형성되어 있다. 상기에서, 전도도가 양호한 탄성체 24는 폴리 실리콘(poly-silicon)의 식각에 의해 형성된 스프링, 혹은 미세 도금 방법에 의해 형성된 금속이 될 수 있다. 또한, 상기 콤-드라이브 엑츄에이터 12의 각 전극들 16, 18 및 20들과 스프링 패드 22는 하부에 위치된 글라스 서포트(glass support)(도 1에서는 도시하지 않았음)가 양극접합(anodic bonding)되어 지지되어 있다. 상기와 같은 상기 콤-드라이브 엑츄에이터 12는 실리콘의 결정 형태가 "110"인 벌크 실리콘 기판 상에서 4개의 마스크를 사용하는 과정을 통해 형성되며, 이는 도 6A내지 도 6H를 참조하는 제조 공정의 설명에 의해 그 내용이 명확하게 이해될 것이다.The comb-drive actuator 12 is a vibrator 14 formed in a predetermined size on a bulk silicon substrate, first and second drive electrodes 16 and 18 spaced apart in the form of a comb on both sides of the vibrator 14 and the vibrator A grounding electrode 20 and a spring pad 22 connected to another symmetrical part of 14, respectively. At this time, the both sides of the vibrator 14 and the ground electrode 20 and the spring pads 22 is fixedly coupled by an elastic body 24 having a relatively good conductivity, and the vibrator between both sides of the vibrator 14 and the first, second driving electrodes 20, 22 A plurality of comb-fingers extending from the 14 and the driving electrodes 20 and 22, respectively, are spaced apart to form a comb-form. In the above, the conductive material 24 having good conductivity may be a spring formed by etching poly-silicon or a metal formed by a micro plating method. In addition, each of the electrodes 16, 18, and 20 of the comb-drive actuator 12 and the spring pad 22 may be anodized by a glass support (not shown in FIG. 1) located below. Supported. The comb-drive actuator 12 as described above is formed through the use of four masks on a bulk silicon substrate having a crystalline form of silicon " 110 ", as described in the manufacturing process with reference to FIGS. 6A to 6H. Its contents will be clearly understood.

한편, 도 1에서는 자세하게 도시되지는 않았으나, 감지코일 28들을 형성하는 코일의 양단은 스프링 패드 22의 상부에서 서로 전기적으로 절연된 두 개의 폴리 실리콘 패드 24에 분리되어 전기적으로 접속되어 있다. 도1에 도시된 바와 같이 상기 스프링 패드 22의 상부에서 분리된 두 개의 폴리 실리콘 스프링 24들은 감지코일 28로부터 유도출력되는 전압 Vo를 출력하는 전극 역할을 하게된다. 또한, 도 1의 전자력 발생기 34의 퍼멀로이 코어 32의 중앙에 위치된 피일드 코일 30은 소정의 직류전류 Id의 공급에 의해 원형의 에어갭 g로 자속을 발생 시킨다.Although not shown in detail in FIG. 1, both ends of the coils forming the sensing coils 28 are separated and electrically connected to two polysilicon pads 24 electrically insulated from each other on the upper portion of the spring pad 22. As shown in FIG. 1, the two polysilicon springs 24 separated from the upper portion of the spring pad 22 serve as an electrode for outputting a voltage Vo derived from the sensing coil 28. In addition, the feed coil 30 located in the center of the permalloy core 32 of the electromagnetic force generator 34 of FIG. 1 generates magnetic flux in a circular air gap g by supplying a predetermined DC current I d .

우선 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 진동 자이로스코프의 동작을 설명하면 다음과 같다.First, the operation of the vibration gyroscope according to the present invention will be described with reference to FIG. 1.

지금, 제1구동전극 16과 접지전극 20 및 제2구동전극 18과 접지전극 20의 사이에 하기 식 1과 같이 위상이 서로 다른 제1, 제2구동전압 V1, V2가 공급되면, 접지전극 20과 스프링 패드 22상에 접속된 폴리 실리콘 스프링 24에 의해 상기 글라스 서포트 26상에 지지되어 있는 진동자 14는 도 1의 X축 방향을 따라 구동된다. 상기와 같이 진동자 14가 X축 방향으로 진동되면, 진동자 14에 결합된 원형의 감지코일 28들이 전자력 발생기 34에 구멍의 형태로 형성된 도체의 수직 운동 경로, 즉 에어갭 g상으로 왕복 운동된다.Now, when the first and second driving voltages V1 and V2 having different phases are supplied between the first driving electrode 16, the ground electrode 20, and the second driving electrode 18 and the ground electrode 20, as shown in Equation 1 below, the ground electrode 20 The vibrator 14 supported on the glass support 26 by a polysilicon spring 24 connected to the spring pad 22 is driven along the X-axis direction of FIG. 1. When the vibrator 14 vibrates in the X-axis direction as described above, the circular sensing coils 28 coupled to the vibrator 14 reciprocate on the vertical movement path of the conductor formed in the form of a hole in the electromagnetic force generator 34, that is, the air gap g.

상기 수학식 1에서, Vd와 Vs는 외부로부터 공급되는 직류전압 및 교류전압의 크기이다.In Equation 1, V d and V s are magnitudes of a DC voltage and an AC voltage supplied from the outside.

즉, 상기 수학식 1과 같은 제1, 제2구동전압이 제1, 제2구동전극 16, 18로 공급되면 각각의 제1, 제2구동전극 16 및 18과 진동자 14에 형성된 두 개의 콤-핑거들 사이에서 발생하는 정전력에 의해 상기 진동자 14는 X축 방향으로 푸시풀(push-pull) 구동되어 진다. 이때, 전자력 발생기 34내의 피일드 코일 30에 소정의 직류전류 Id가 공급되면 상기 수직 운동 경로, 즉 전자력 발생기 34의 에어갭 g의 피일드에는 자속 Φ가 발생된다.That is, when the first and second driving voltages as shown in Equation 1 are supplied to the first and second driving electrodes 16 and 18, two combs are formed on the first and second driving electrodes 16 and 18 and the vibrator 14, respectively. The vibrator 14 is push-pull driven in the X-axis direction by the electrostatic force generated between the fingers. At this time, when a predetermined DC current I d is supplied to the feed coil 30 in the electromagnetic force generator 34, magnetic flux Φ is generated in the vertical movement path, that is, the air gap g of the electromagnetic force generator 34.

이와 같은 상태에서 상기 진동자 14의 구동방향에 수직한 Y방향으로 고정된 면이 회전을 하면, 코리올리 힘((Coriolis force)에 의해 상기 진동자 14는 수직축인 Z방향으로 움직인다. Z방향의 움직임은 입력 각속도 Ω에 비례하며, 이를 진동자 14의 상하면에 각각 부착되어 있는 감지코일 28들 및 이에 자기 결합되어 있는 전자력 발생기 34에 의해 진동자 14의 상하 움직임량이 전압 Vo로서 검출한다. 상기와 같은 동작에 의해 감지코일 28들에 의해 의해 검출된 전압 Vo는 각속도 Ω에 대응한다. 이와 같은 동작 내용은 다음의 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.In this state, when the surface fixed in the Y direction perpendicular to the driving direction of the vibrator 14 rotates, the vibrator 14 moves in the vertical direction Z by the Coriolis force. The amount of vertical movement of the vibrator 14 is detected as the voltage Vo by the sensing coils 28 attached to the upper and lower surfaces of the vibrator 14 and the electromagnetic force generator 34 magnetically coupled thereto. The voltage Vo detected by the coils 28 corresponds to the angular velocity Ω. Such operation details will be more clearly understood by the following description.

도 2는 도 1에 도시된 콤-드라이버 엑츄에이터의 분리 사시도를 나타낸 것으로, 이는 진동자와 접지전극, 스프링 패드 및 감지코일간의 결합 상태 및 폴리 실리콘 스프링의 설계 조건과 관계하여 공진 조건을 설명하기 위한 것이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자이로스코프의 콤 드라이버 엑츄에이터(comb-driver actuator)의 평면 구조를 나타낸 것으로, 정전력(electrostatic)에 의해 구동(actuation)되는 것을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is an exploded perspective view of the comb-driver actuator shown in FIG. 1 to describe resonance conditions in relation to the coupling state of the vibrator and the ground electrode, the spring pad and the sensing coil, and the design conditions of the polysilicon spring. . 3 is a view illustrating a planar structure of a comb-driver actuator of a gyroscope according to an exemplary embodiment of the present invention, and is a diagram for describing actuation by electrostatic power.

도 2와 도 3을 참조하면, 도 1에 도시된 접지전극 20과 진동자 14의 사이에 형성된 폴리 실리콘 스프링 24들은 상기 접지전극 20과 진동자 14에 각각 형성된 콘택트 홀(contact via hle)(도시되지 않았으나, 이러한 접촉은 제조공정에 의해 용이하게 구현할 수 있음)들을 통해 도전 결합된다. 또한, 진동자 14와 스프링 패드 22간에 연결된 폴리 실리콘 스프링 24를 통해 상기 진동자 14의 상하면에 위치된 감지코일 28로부터 출력되는 전압 Vo를 출력하는 전극패드로 이용된다.이때, 진동자 14의 양측 및 제1, 제2구동전극 16, 18로부터 각각 신장되어 형성된 콤-핑거들의 높이(두께) he는 높게(두껍게)되어 있으며, 폴리 실리콘 스프링 24들의 두께(높이) tk는 매우 얇게(낮게) 제작되어 정전력에 의한 구동력을 크게 하였다. 왜냐하면, 진동자 14의 구동력은 전극인 콤-핑거들의 높이(두께) he에 비례하기 때문이다. 또한, 폴리 실리콘 스프링 24들의 탄성 강도는 스프링 24의 두께(높이) tk가 작을수록 작아지므로 감도가 높아져서 전자력 감지 성능 향상을 양호하게 기재할 수 있기 때문이다. 본 발명에서 상기 콤-핑거들의 높이 he는 약 500㎛, 진동자 14의 콤-핑거와 제1 혹은 제2구동전극 16, 18들의 콤-핑거들간의 이격 거리는 약 5㎛로 제작되었으며, 상기 폴리 실리콘 스프링 24들의 폭 wk과 두께 tk는 실리콘 기판의 두께(깊이) he(he=525㎛)에 비하여 매우 얇게(약 5㎛) 형성되어 있다. 보다 구체적으로 표현하면, 폴리 실리콘 스프링 24들의 모양은 정사각형이다.2 and 3, the polysilicon springs 24 formed between the ground electrode 20 and the vibrator 14 shown in FIG. 1 are contact via hles (not shown) formed in the ground electrode 20 and the vibrator 14, respectively. This contact is conductively coupled through). In addition, the polysilicon spring 24 connected between the vibrator 14 and the spring pad 22 is used as an electrode pad for outputting the voltage Vo output from the sensing coil 28 located on the upper and lower surfaces of the vibrator 14. a second driving electrode 16, respectively, extending from 18 formed comb - is the height (thickness) h e is (thick) high of the finger, and the polysilicon spring 24, the thickness (height) of t k is very thin (low) is made The driving force by electrostatic power was made large. This is because the driving force of the vibrator 14 is proportional to the height (thickness) h e of the comb-fingers as electrodes. In addition, since the elastic strength of the polysilicon springs 24 becomes smaller as the thickness (height) t k of the spring 24 becomes smaller, the sensitivity is increased, so that the improvement of the electromagnetic force sensing performance can be described well. In the present invention, the height h e of the comb-fingers is about 500 μm, and the separation distance between the comb-fingers of the vibrator 14 and the comb-fingers of the first or second driving electrodes 16 and 18 is about 5 μm. The width w k and the thickness t k of the silicon springs 24 are formed very thinly (about 5 μm) compared to the thickness (depth) h e (h e = 525 μm) of the silicon substrate. More specifically, the shape of the polysilicon springs 24 is square.

상기 도 2 및 도 3과 같이 제작된 콤-드라이브 엑츄에이터 12의 공진 주파수를 f라하면, 이는 하기 수학식 3과 같이된다.If the resonance frequency of the com-drive actuator 12 manufactured as shown in Figs. 2 and 3 is f, it is expressed by Equation 3 below.

여기서, M과 m은 진동자 14 및 폴리 실리콘 스프링 24의 매스(mass)이며, Nk는 폴리 실리콘 스프링 24의 콤-핑거의 개수이다. 그리고 lk는 폴리 실리콘 스프링 24들의 길이을 나타낸다. 본 발명에 따라 도 2 및 도 3과 같이 구성된 콤-드라이브 엑츄에이터 12는, 공진 주파수 f가 약 200㎐될 수 있도록 설계되었다. 이때, 상기 폴리 실리콘 스프링 24들은 진동자 14와 접지전극 20 및 스프링 패드 22들의 양단에 고정된 구조(fixed-fixed beam structure)를 가지므로, 상기 폴리 실리콘 스프링 24들의 계수를 Ksys라 하면 하기 식 4와 같이 된다.Where M and m are the mass of the vibrator 14 and polysilicon spring 24 and N k is the number of comb-fingers of the polysilicon spring 24. And l k represents the length of the polysilicon springs 24. In accordance with the present invention, the comb-drive actuator 12 configured as shown in FIGS. 2 and 3 is designed such that the resonance frequency f can be about 200 Hz. In this case, since the polysilicon springs 24 have a fixed-fixed beam structure at both ends of the vibrator 14, the ground electrode 20, and the spring pads 22, the coefficient of the polysilicon springs 24 is K sys . Becomes

상기 수학식 4에서 E는 폴리 실리콘 스프링 24들의 세로탄성계수(Young's modulus)이며, I = (1/12)wktk 3 은 폴리 실리콘 스프링 24들의 관성 모멘트이고, Wk, tk, lk는 폴리 실리콘 스프링 24들의 넓이, 두께, 길이이다.E in Equation 4 is the Young's modulus of polysilicon springs 24, I = (1/12) w k t k 3 Is the moment of inertia of the polysilicon springs 24 and W k , t k , l k are the width, thickness and length of the polysilicon springs 24.

상기와 같이 공진 주파수 f를 갖도록 설계된 도 2의 콤-드라이브 엑츄에이터 12에 전술한 수학식 1과 2와 같은 제1, 제2구동전압 V1, V2가 제1, 제2구동전극 16 및 18로 공급되면, 진동자 14는 하기 수학식 5와 같은 정전력 Fe x에 의해 X축 방향으로 드라이브되어 진동된다.The first and second driving voltages V1 and V2 of Equations 1 and 2 described above are supplied to the first and second driving electrodes 16 and 18 to the comb-drive actuator 12 of FIG. 2 designed to have the resonance frequency f as described above. Then, the vibrator 14 is driven and vibrated in the X-axis direction by the constant power F e x as shown in Equation 5 below.

상기 수학식 5에서, ε0은 실리콘 실리콘 기판의 유전율, he는 제1, 제2구동전극 16 및 18들의 콤-핑거들의 높이, ge는 제1, 제2구동전극 16 및 18들의 콤-핑거들의 갭(gap), Ne는 콤-핑거들의 개수, ωd는 여진주파수, Vd는 공급되는 직류전압, Vs는 공급되는 교류전압의 크기이다.In Equation 5, ε 0 is the dielectric constant of the silicon silicon substrate, h e is the height of the comb-fingers of the first, second driving electrodes 16 and 18, g e is the comb of the first, second driving electrodes 16 and 18 The gap of the fingers, N e is the number of comb fingers, ω d is the excitation frequency, V d is the DC voltage supplied, V s is the magnitude of the AC voltage supplied.

따라서, 수학식 1과 2와 같은 제1, 제2구동전압 V1, V2가 상기 도 2와 같이 구성된 콤-드라이브 엑츄에이터 12에 공급되면, 수학식 5와 같은 정전력 Fe x에 의해 진동자 14는 수평방향, 즉, X축 방향으로 왕복 운동하게 된다. 이때, 상기와 같은 정전력 Fe x에 의한 X축 방향에서의 변위함수를 x(t)라 하면, 하기 수학식 6과 같다.Therefore, when the first and second driving voltages V1 and V2 as shown in Equations 1 and 2 are supplied to the com-drive actuator 12 configured as shown in FIG. 2, the vibrator 14 is formed by the constant power F e x as shown in Equation 5. It reciprocates in the horizontal direction, that is, in the X-axis direction. At this time, if the displacement function in the X-axis direction by the electrostatic force F e x as described above is x (t), it is expressed by the following equation (6).

여기서, Kx는 X축으로 진동시 폴리 실리콘 스프링 24들의 강성(stiffness)이고, Qx는 품질계수이다. 또한, 진동자 14의 구동 주파수(driving frequency)는 공진주파수 f와 동일하여 높은 감지능력을 얻게 된다는 것을 가정한다.Where K x is the stiffness of the polysilicon springs 24 upon vibration in the X axis and Q x is the quality factor. In addition, it is assumed that the driving frequency of the vibrator 14 is equal to the resonance frequency f to obtain a high sensing ability.

상기 수학식 6과 같이 진동자 14가 X축 방향으로 진동되는 상태에서, 도 2의 Y축으로 각속도 Ω가 인가되면, 코리올리 힘에 의해 진동자 14는 수직방향 Z축으로 진동을 유발한다. 즉, Y축 주의의 각속도(angular rate) Ω에 의해 발생된 코리올리 힘 Fe Z는 콤-드라이브 엑츄에이터 12가 Z축 방향으로 구동되도록 한다. Z축으로 유발되는 변위함후 Z(t)는 하기 식 7과 같다.In the state in which the vibrator 14 vibrates in the X-axis direction as shown in Equation 6, when the angular velocity Ω is applied to the Y-axis of FIG. 2, the vibrator 14 causes vibration in the vertical Z-axis by Coriolis force. That is, the Coriolis force F e Z generated by the angular rate Ω of the Y axis attention causes the comb-drive actuator 12 to be driven in the Z-axis direction. The displacement Z (t) induced by the Z axis is represented by Equation 7 below.

상기 수학식 7에서, Ω는 각속도, Kz는 Z축에 따른 폴리 실리콘 스프링 24들의 강성이고, Qx와 Qz는 품질계수, 폴리 실리콘 스프링 24들의 Kx와 Kz가 K의 값과 동일한 경우에는 X축 및 Z축에 따른 공진 주파수를 매칭시킨다.In Equation 7, Ω is the angular velocity, K z is the stiffness of the polysilicon springs 24 along the Z axis, Q x and Q z is the quality factor, K x and K z of the polysilicon springs 24 equal to the value of K In this case, the resonance frequencies along the X and Z axes are matched.

따라서, 도 2와 같은 구성을 갖는 본 발명의 콤-드라이브 엑츄에이터 12는 전술한 바와 같이 정전력에 의해 수평 진동되며, 진동되는 진동자 14의 고정면이 회전을 하면 코리올리 힘에 의해 수학식 7과 같이 수직 방향으로 움직이게 된다.Therefore, the comb-drive actuator 12 of the present invention having the configuration as shown in FIG. 2 is horizontally vibrated by the electrostatic force as described above, and when the fixed surface of the vibrator 14 is vibrated rotates as shown in Equation 7 It moves in the vertical direction.

상기와 같은 수직 움직임은 진동자 14의 상하면에 설치된 감지코일 28들과, 상기 감지코일 28들에 자기 결합된 전자력 발생기 34에 의해 전자력으로 검출된다. 이와 같이 진동자 14의 수직 움직임 량을 전자력으로 감지하는 동작은 하기 도 4를 참조하여 설명된다.The vertical movement is detected as an electromagnetic force by the sensing coils 28 installed on the upper and lower surfaces of the vibrator 14 and the electromagnetic force generator 34 magnetically coupled to the sensing coils 28. As such, the operation of sensing the vertical movement amount of the vibrator 14 by the electromagnetic force will be described with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자이로스코프의 전자력 발생기의 동작을 설명하기 위하여 도시한 일부분의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 콤-드라이브 엑츄에이터 12의 진동자 14에 고정 접속된 감지 코일 28과, 상기 감지 코일 28의 하부에 위치된 전자력 발생기 34로 구성된 전자력 검출부의 자기 결합 관계가 명확히 이해될 수 있도록 나타나져 있다.Figure 4 is a cross-sectional view of a portion shown for explaining the operation of the electromagnetic force generator of the gyroscope according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the magnetic coupling relationship of a sensing coil 28 fixedly connected to the vibrator 14 of the comb-drive actuator 12 and the electromagnetic force generator 34 positioned below the sensing coil 28 may be clearly understood. Lost

전술한 바와 같이 진동자 14의 면에 각속도 Ω가 발생되면, 진동자 14는 전술한 수학식 7과 같은 방정식에 의해 수직 방향 Z축으로 진동된다. 즉, 각속도 Ω의 비율은 Z축에 따른 콤-드라이브 엑츄에이터 12 및 감지코일 28의 진동을 유발시킨다. 진동자 14가 Z축을 따라 진동할 때, 원통형의 감지코일 28이 전자력 발생기 34의 에어갭 gm를 따라 수직 운동된다.As described above, when the angular velocity? Is generated on the surface of the vibrator 14, the vibrator 14 is vibrated in the vertical Z axis by the equation (7). That is, the ratio of the angular velocity Ω causes the vibration of the comb-drive actuator 12 and the sense coil 28 along the Z axis. When the vibrator 14 vibrates along the Z axis, the cylindrical sense coil 28 is vertically moved along the air gap g m of the electromagnetic force generator 34.

이때, 피일드 코일 30에 흐르는 전류 Id에 따라 상기 피일드 코일 30으로부터는 자속 Φ가 발생하며, 상기 피일드 코일 30에 의해 발생된 자속 Φ는 진동자 14에 위치된 원통형 감지코일 28이 에어갭 gm, 즉 도체의 수직 운동 경로를 통과할 때 사인 함수적으로 변화한다. 이때 에어갭 gm의 자속 밀도는 직류 전압 id를 공급받는 피일드 코일 30에 의해 발생되며, 도체가 상기 에어갭 g의 자장을 통과할 때, 하기 수학식 8과 같은 유도전압 Vo가 감지코일 28에서 출력된다.At this time, the magnetic flux Φ is generated from the feed coil 30 according to the current I d flowing through the feed coil 30, and the magnetic flux Φ generated by the feed coil 30 is an air gap of the cylindrical sensing coil 28 located on the vibrator 14. g m , that is, sinusoidally changes as it passes through the vertical path of motion of the conductor At this time, the magnetic flux density of the air gap g m is generated by the feed coil 30 supplied with the DC voltage i d , and when the conductor passes through the magnetic field of the air gap g, the induced voltage Vo as shown in Equation 8 is detected. Outputs at 28

상기 수학식 8에서 Nf는 피일드 코일 30의 권선 횟수, id는 인가전류, gm은 에어 갭의 길이, Ns는 감지 코일 28의 권선 횟수, hm은 자성재료의 두께, rm은 에어 갭의 평균 반경, hm은 감지 코일 28의 높이, Vz는 감지코일 28의 수직 방향의 진동 속도이다.In Equation 8, N f is the number of turns of the feed coil 30, i d is the applied current, g m is the length of the air gap, N s is the number of turns of the sensing coil 28, h m is the thickness of the magnetic material, r m Is the average radius of the air gap, h m is the height of the sense coil 28, and V z is the vibration velocity in the vertical direction of the sense coil 28.

위 수학식 8로부터 본 발명의 실시예에 따라 구성된 진동 자이로스코프의 감도(sensitivity)를 하기 수학식 9와 같이 유도해 낼 수 있다.The sensitivity of the vibration gyroscope constructed in accordance with an embodiment of the present invention can be derived from Equation 8 as shown in Equation 9 below.

상기 수학식 9에서 자이로스코프의 감도는 여러 가지의 변수에 의존함을 알 수 있다. 이들 변수 중에서, 감도 Vo/Ω는 전술한 바와 같이 콤-드라이브 엑츄에이터 12의 전극, 즉, 콤-핑거들의 높이에 비례하며 전극의 간격에 반비례 한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따라 진동하는 자이로스코프의 최고 감도 Vo/Ω는 얇고 긴 폴리 실리콘 스프링에 의해 얻어지고, 2개의 진동모드(수평 구동 및 수직 진동에 의한 검출)의 공진 주파수에 일치시킴으로써 얻어진다 각속도 Ω에 대한 감도의 비율은 공진의 Q 계수에 의해 증폭되어 센서의 작동성능이 향상된다.In Equation 9, the sensitivity of the gyroscope is dependent on various variables. Among these variables, the sensitivity Vo / Ω is proportional to the height of the electrodes of the comb-drive actuator 12, ie comb-fingers, and inversely proportional to the spacing of the electrodes, as described above. In addition, the highest sensitivity Vo / Ω of the vibrating gyroscope according to the embodiment of the present invention is obtained by a thin and long polysilicon spring, and is matched to the resonant frequency of two vibration modes (detection by horizontal driving and vertical vibration). The ratio of sensitivity to angular velocity Ω is amplified by the Q factor of resonance, improving the operating performance of the sensor.

도 5A 내지 5H 및 5I는 본 발명에 따른 폴리 실리콘 스프링의 제조 공정을 설명하기 위하여 도시한 도면으로서, 이는 도 2 및 도 3에 도시된 폴리 실리콘 스프링 24를 X축 방향으로 절단하였을 때의 단면 구조를 나타내고 있다. 상기한 본 발명의 자이로스코프는 실리콘의 결정 형태가 수직 방향의 식각이 비교적 용이한 "110"형태의 실리콘 기판상에서 형성되는 것으로 상기 도면을 참조하여 설명한다.5A to 5H and 5I are views for explaining the manufacturing process of the polysilicon spring according to the present invention, which is a cross-sectional structure when the polysilicon spring 24 shown in FIGS. 2 and 3 is cut in the X-axis direction. Indicates. The gyroscope of the present invention described above will be described with reference to the above drawings in which the crystal form of silicon is formed on a silicon substrate having a " 110 " shape in which vertical etching is relatively easy.

110 결정 구조을 갖는 벌크 실리콘 기판상에 얼라인먼트 에칭(alignment target etching)를 차례로 끝낸 후, 도 2 및 도 3과 같은 콤(comb) 형상의 구조는 두 번째 마스크를 사용하에 패턴화한다. 이후, 산화막(TEOS SiO2) 및 질화막(Si3N4)층을 증착하고, 세 번째 마스크를 이용하여 폴리 실리콘 스프링을 형성하기 위한 패턴닝을 한다. 이와 같은 과정에 의해 폴리 실리콘과 110 결정 방향을 갖는 벌크 실리콘 기판(도 5A참조) 사이의 접촉을 위한 홀이 형성된다.After completion of alignment target etching on a bulk silicon substrate having a 110 crystal structure, a comb-like structure as shown in FIGS. 2 and 3 is patterned using a second mask. Thereafter, an oxide layer (TEOS SiO 2 ) and a nitride layer (Si 3 N 4 ) layer are deposited and patterned to form a polysilicon spring using a third mask. This process forms a hole for contact between the polysilicon and the bulk silicon substrate (see FIG. 5A) having the 110 crystal orientation.

그리고, 폴리 실리콘층을 LPCVD에 의해 그 상부에 증착한다. 이때, 상기 과정에 의해 벌크 실리콘 기판상에 증착되는 폴리 실리콘층은 스프링으로 이용되기에 매우 적합할 정도의 두께, 예를 들면, 5㎛정도로 두껍게 증착한다. 상기 과정을 수행한 후, LPCVD에 의해 질화막(Si3N4)과 TEOS에 의해 산화막(SiO2)를 폴리 실리콘의 상부에 증착한다(도 5B참조).Then, a polysilicon layer is deposited thereon by LPCVD. At this time, the polysilicon layer deposited on the bulk silicon substrate by the above process is deposited to a thickness that is very suitable to be used as a spring, for example, about 5 μm thick. After the above process, a nitride film (Si 3 N 4 ) by LPCVD and an oxide film (SiO 2 ) by TEOS are deposited on the top of polysilicon (see FIG. 5B).

상기와 같은 과정에 의해 폴리 실리콘층이 상기 벌크 실리콘 기판상에 증착되면 네 번째 마스크를 이용하여 폴리 실리콘 스프링의 구조를 패터닝하고, LPCVD 질화막(Si3N4)을 그 상부에 증착하여 실리콘 벌크 에칭시 상기 형성된 폴리 실리콘 스프링이 보호되도록 한다(도 5D). 이후, 통상의 건식 식각을 행하여 벌크 실리콘 기판상에 증착된 질화막(Si3N4) 및 폴리 실리콘 스프링의 상부에 증착된 질화막(Si3N4)을 순차적으로 제거한다(도 5E 및 도 5F). 이때, 상기 건식 식각에 의해 폴리 실리콘 스프링의 측면에 증착된 질화막(Si3N4)은 제거되지 않는데, 이는 110 실리콘 기판을 벌크 에칭시 스프링을 보호 하는데 매우 중요하게 작용된다. 이후, 산화막(TEOS SiO2)는 습식식각에 의거 제거한다.When the polysilicon layer is deposited on the bulk silicon substrate by the above process, the structure of the polysilicon spring is patterned using a fourth mask, and the LPCVD nitride film (Si 3 N 4 ) is deposited on the silicon bulk etching. The formed polysilicon spring is protected during operation (FIG. 5D). And after removing the nitride film (Si 3 N 4) and a nitride film (Si 3 N 4) deposited on top of the polysilicon spring deposition subjected to conventional dry etching on a bulk silicon substrate in sequence (Fig. 5E and 5F) . At this time, the nitride film (Si 3 N 4 ) deposited on the side of the polysilicon spring by the dry etching is not removed, which is very important to protect the spring when bulk etching the 110 silicon substrate. Thereafter, the oxide film TEOS SiO 2 is removed based on wet etching.

상기와 같은 공정에 의해 110 실리콘 기판상에 폴리 실리콘 스프링의 형상에 만들어지면, 실리콘 기판의 하부면의 외곽에 글라스 서포트 26를 양극접합(anodic bonding)하여 대칭하는 에지부분(edge area)들의 실리콘 기판을 결합시킨다(도 5G). 이후, 습식 식각을 행하면 110 결정 구조를 갖는 525㎛의 두께를 갖는 실리콘 기판은 수직 방향으로 벌크 에칭 된다. 도 5H는 도 5C과정 이후에 촬영한 SEM 사진으로서, 폴리 실리콘 스프링의 형상이다.When the substrate is made in the shape of a polysilicon spring on the 110 silicon substrate by the above process, the silicon substrates of the edge areas which are symmetrical by anodically bonding the glass support 26 to the outer side of the lower surface of the silicon substrate. Are combined (FIG. 5G). Thereafter, when wet etching is performed, the silicon substrate having a thickness of 525 mu m having a 110 crystal structure is bulk etched in the vertical direction. FIG. 5H is a SEM photograph taken after the process of FIG. 5C and shows the shape of the polysilicon spring. FIG.

상기에서 110 결정 방향을 갖는 벌크 실리콘 기판을 사용하는 이유는 습식식각시, 수직 방향으로의 식각 효율이 비교적 양호하기 때문이며, 꼭 110 기판에만 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 따라서, 앞서 기술한 구성을 갖는 자이로스코프의 구조는 110 결정을 갖는 벌크 실리콘 기판상에서 반도체 공정을 이용하여 용이하게 구현이 가능함을 알 수 있다.The reason why the bulk silicon substrate having the 110 crystal direction is used is because the etching efficiency in the vertical direction during wet etching is relatively good, and the present invention is not limited to only 110 substrates. Therefore, it can be seen that the structure of the gyroscope having the above-described configuration can be easily implemented using a semiconductor process on a bulk silicon substrate having 110 crystals.

상기한 실시예서는 진동자를 기판상에 지지하는 폴리 실리콘 스프링을 진동자의 한면에만 형성시키는 예를 설명하였지만, 진동자의 상하 대칭으로 형성하여 수직 움직임에 의해서 감지코일에 감지되는 신호를 차분하여 신호에 포함된 비선형 성분을 제거하고 감도를 두배로 향상시킬 수 있다는 것에 유의하여야 하며, 본 바명은 이 범주까지 청구할 것이다.In the above-described embodiment, the polysilicon spring supporting the vibrator on the substrate is formed on only one surface of the vibrator. However, by forming the vibrator up and down symmetrically, the signal sensed by the sensing coil by the vertical movement is differentially included in the signal. It should be noted that nonlinear components can be eliminated and the sensitivity can be doubled, and the present invention will claim to this category.

상술한 바와 같이 본 발명은 정전력에 의해 구동하고, 전자력으로 가속도를 감지하므로서 소형화를 도모할 수 있고, 각속도의 감지 감도를 매우 양호하게 향상 시킬 수 있다. 또한, 드라이버를 110 결정을 구조를 갖는 벌크 실리콘 기판상에서 비교적 간단한 방법에 의해 구현하므로서 극소형으로 제작이 가능하고, 대량 생산이 매우 용이한 이점을 갖는다.As described above, the present invention can be miniaturized by driving by electrostatic force and sensing acceleration by an electromagnetic force, and can improve the sensitivity of sensing angular velocity very well. In addition, since the driver is realized by a relatively simple method on a bulk silicon substrate having a structure of 110 crystals, the driver can be manufactured in a very small size, and mass production is very easy.

Claims (11)

진동형 자이로스코프에 있어서,In vibratory gyroscopes, 정전압 입력에 의한 발생되는 정전기력에 의해 수평 방향으로 진동하는 정전력 엑츄에이터와;A constant power actuator vibrating in the horizontal direction by the electrostatic force generated by the constant voltage input; 상기 정전력 엑츄에이터에 자기 결합되어 있으며, 각속도 입력시 코리올리의 힘에 의한 상기 엑츄에이터의 수직 움직임 량을 상기 자기 결합에 의해 발생되는 자기 유도 전압으로 검출하는 전자력 검출부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 정전력 구동 및 전자력 검출형 진동 자이로스코프.And a magnetic force detecting unit which is magnetically coupled to the electrostatic force actuator and detects the amount of vertical movement of the actuator by the force of the Coriolis when the angular velocity is input by the magnetic induction voltage generated by the magnetic coupling. Vibration gyroscope with power drive and electromagnetic force detection. 제1항에 있어서, 상기 정전력 엑츄에이터는,The method of claim 1, wherein the constant power actuator, 소정 두께를 갖는 벌크 실리콘 기판 상에 소정의 크기를 가지고 형성된 콤-진동자와,A comb-vibrator formed with a predetermined size on a bulk silicon substrate having a predetermined thickness, 상기 콤-진동자와 상기 접지전극 및 스프링 패드의 사이에 각각 결합되어 상기 콤-진동자를 상기 기판 상에 지지하는 스프링들과,Springs coupled between the comb-vibrator, the ground electrode and the spring pad, respectively, to support the comb-vibrator on the substrate; 상기 실리콘 기판 상에 위치되며, 상기 진동자와 콤의 형태로 이격 위치되어 위상이 서로 다른 정전압의 입력에 의해 상기 엑츄에이터를 수평 구동하는 제1, 제2구동전극을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.And a first and a second driving electrode positioned on the silicon substrate and spaced apart in the form of the vibrator and the comb to drive the actuator horizontally by input of a constant voltage having a different phase. Gyroscope. 제2항에 있어서, 상기 제1, 제2구동전극들의 두께는 실리콘 기판의 전체 두께와 동일함을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.The vibratory gyroscope of claim 2, wherein the first and second driving electrodes have the same thickness as that of the silicon substrate. 제1항에 있어서, 상기 스프링들은 진동자의 상하면에 대칭으로 존재함을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.The vibratory gyroscope of claim 1, wherein the springs are symmetrically disposed on upper and lower surfaces of the vibrator. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 전자력 검출부는 상기 진동자의 상하면에 대칭으로 존재함을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.The vibratory gyroscope according to claim 1 or 4, wherein the electromagnetic force detector is symmetrically disposed on upper and lower surfaces of the vibrator. 제3항에 있어서, 상기 스프링들은 폴리 실리콘으로서, 상기 실리콘 기판 상에서 증착된 후 식각에 의해 형성된 것임을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.The vibratory gyroscope of claim 3, wherein the springs are polysilicon and are formed by etching after being deposited on the silicon substrate. 제3항에 있어서, 상기 스프링은 미세 도금틀을 이용하여 금속 도금된 것임을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.The vibratory gyroscope according to claim 3, wherein the spring is metal plated using a microplating mold. 제2항 내지 제4항들중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 스프링들은 상기 제1, 제2구동전극들에 비하여 매우 얇게 상기 실리콘 기판 상에서 표면 미세 가공되어 형성됨을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.The vibratory gyroscope according to any one of claims 2 to 4, wherein the springs are formed by surface microfabrication on the silicon substrate very thinly compared to the first and second driving electrodes. 제1항 내지 제4항들중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 실리콘 기판은 결정 방향이 "110"의 형태를 갖는 것임을 특징으로 하는 진동 자이로 스코프.The vibratory gyroscope according to any one of claims 1 to 4, wherein the silicon substrate has a crystal direction of "110". 제5항에 있어서, 상기 전자력 검출부는,The method of claim 5, wherein the electromagnetic force detection unit, 도체의 수직 운동 경로를 가지며, 전류 공급에 응답하여 상기 수직 운동 경로상에 소정 밀도의 자속을 발생하는 전자력 발생기와,An electromagnetic force generator having a vertical motion path of the conductor and generating magnetic flux of a predetermined density on the vertical motion path in response to a current supply; 상기 진동자의 양면의 중앙부분에 각각 위치되며 상기 수직 운동 경로의 자장을 통과할 때 발생되는 유도전압을 검출하여 상기 스프링 패드에 접속된 스프링들을 통해 출력하는 원통형 감지코일들을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 진동 자이로 스코프.And cylindrical sensing coils respectively positioned at the centers of both sides of the vibrator and detecting the induced voltage generated when passing through the magnetic field of the vertical movement path and output through the springs connected to the spring pads. Vibrating gyroscope. 제10항에 있어서, 상기 전자력 발생기는,The method of claim 10, wherein the electromagnetic force generator, 소정의 전류의 공급에 의해 자속을 발생하는 피일드 코일과,A feed coil which generates a magnetic flux by supplying a predetermined current, 상기 피일드 코일로부터 발생되는 자속을 서로 다른 방향으로 유기 하여 중앙에 위치된 도체의 수직 운동 경로상으로 집중하는 퍼멀로이 코어를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 진동 자이로스코프.And a permalloy core configured to induce magnetic flux generated from the feed coil in different directions and to concentrate on a vertical movement path of a conductor located at the center.
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