TW200804763A - Angular rate sensor - Google Patents

Description

200804763 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於檢測角速度之小型感測器。 【先前技術】 以實現角速度感測器（陀螺儀感測器）之技術而言，近 年來在MEMS(微機電系統）之領域中，盛行以矽基板等作 φ 爲材料，運用半導體製造技術，以能夠大量生產作成小型 之加速度感測器的硏究。 在上述技術中成爲主流之技術爲振動陀螺儀，當將所 測定之角速度之旋轉軸方向設爲第1軸時，則使振動件振 動於垂直於第1軸之第2軸方向（驅動振動），檢測出藉由 與角速度成比例而產生於垂直於第1軸和第2軸雙方之第 3軸方向的柯氏力（Coriolis force)而產生之振動（檢測振動 )° • 因上述檢測振動非常小，故爲了精度佳執行檢測，必 須要有各種設計。檢測振動因與驅動振動振幅成比例，故 藉由在共振點驅動，增大驅動振幅，再者，由於使所檢測 出之共振頻率與驅動側一致，成爲增大檢測振動等之設計 。再者’當對與檢測振動相同之方向施加加速度時，則變 位至與檢測振動相同方向，因無法與目的之振動分離，故 有該成爲雜訊之課題。 就以以往之角速度感測器而言，則有日本特開20 (JO-74676 號 公報中 所揭示 之技術 。該角 速度感 測器是 並排兩 200804763 (2) 個相同構造之感測器元件，以逆相使兩個振動件振動。如 此一來，檢測振動也成爲逆相，另外藉由加速度之變位成 爲同相，故由於取得2振動件之檢測訊號之差分，故取消 加速度成分。 再者，就以往之角速度感測器而言，有揭示於日本特 表2003-509670號公報之技術。該角速度是藉由以扭轉樑 爲旋轉中心使圓板狀之振動件旋轉振動而供給驅動振動， φ 使施加在振動件之柯氏力變換成檢測用振動件之旋轉而檢 測出。該檢測振動件在旋轉方向以外之方向難以構成變位 ，相對於目的角速度以外之方向之角速度及加速度難以反 應，以抑制雜訊。 〔專利文獻1〕日本特開2000-74676號公報 〔專利文獻2〕日本特表2003-509670號公報 【發明內容】 〔發明所欲解決之課題〕 爲了使用日本特開2000-74676號公報所揭示之差動 檢測之方式精度佳執行檢測，必須使兩個振動件同步驅動 ，並且使兩者之檢測感度一致，但是由加工精度之課題來 看，則有難以使兩振動件之共振頻率一致之課題。日本特 開2 0 0 0 - 7 4 6 7 6號公報之角速度感測器中，是藉由設置用 以施加靜電而調整共振頻率之另外機構來解決上述課題。 但是，追加共振頻率調整機構，構成及控制變的複雜，在 於構造之簡化及控制之容易化上有改良之空間。 -5- 200804763 (3) 再者，日本特表2003-509670號公報之角速度感測器 ，因將作用於平行於圓板狀振動件之旋轉軸之方向的柯氏 力，當作與旋轉軸垂直之軸旋轉的檢測振動力矩而予以利 用，故並不是所有柯氏力成分利用於檢測振動力矩，在檢 測感度之點上有感良之空間。 本發明之目的是提供一種增大檢測振動之振幅，並且 降低音加速度成分等所引起之雜訊，持有高檢測感度之角 速度感測器。 〔用以解決課題之手段〕 爲了達成上述目的，本發明爲構成平面狀，檢測出上 述平面內之第1軸旋轉之角速度的角速度感測器，其特徵 爲··具有：旋轉振動體，被支撐成能夠在上述平面內且繞 著垂直於上述第1軸之第2軸方向的旋轉軸旋轉；振動產 生手段，使上述旋轉振動體予以旋轉振動；和第1檢測振 動件及第2檢測振動件，在上述旋轉振動體之內部，以上 述旋轉軸爲境界分成左右而配置，被支撐成能夠變位至上 述第2軸之方向，相對於上述第1及第2檢測振動件之各 個，將檢測出藉由柯氏力（Coriolis force)所產生之上述第 2軸方向之振動的第1檢測部及第2檢測部，配置在比上 述第1及第2檢測振動件更接近於上述旋轉軸。 〔發明效果〕 藉由本發明之角速度感測器，旋轉振動體繞著旋轉軸 -6 - 200804763 (4) 旋轉振動，因第1檢測振動體及第2檢測振動體在垂直於 感測器元件之平面的第3軸方向上以逆相互相振動，第2 軸方向之檢測振動也成爲逆相，故取得第1及第2檢測部 之檢測訊號之差分，可以取消藉由第2軸方向之加速度所 產生之同相的檢測訊號，並可以縮小雜訊。並且，第1及 第2檢測振動件是被設置在一個旋轉振動體內，第3軸方 向之驅動振動因藉由旋轉振動體之振動而被給予，故在構 φ 造上保證兩者之振動之振幅爲一致，並且位相也逆轉。藉 由以共振頻率驅動旋轉振動體，可以取得振幅爲一致且大 振動，依此也可以增大檢測振動，取得高感度。並且，自 旋轉軸觀看，藉由將檢測振動件配置在遠處，將檢測部配 置在近處，即使在相同旋轉角振幅，檢測振動件亦可以增 大振幅，而提升感度，再者因可以縮小檢測部之驅動振幅 (第3軸方向之振動振幅），故可以對第2軸方向之檢測振 動之檢測縮小驅動振動之影響，降低雜訊。 【實施方式】 以下，使用圖式針對本發明之多數實施例予以說明。 各實施例之圖中之相同符號表示相同物或是相當物。 針對本發明之第1實施例之角速度感測器，使用第1 圖至第3圖予以說明。第1圖是表示本實施例之剖面模式 圖，第2圖示表示本實施例之元件基板之平面模式圖。 如第1圖所示般，本實施例之角速度感測器1是由支 撐基板2、元件基板3、配線基板4之3層所構成。感測 200804763 (5) 器之可動部被形成在元件基板3內，元件基板3內之構造 具有接合於支撐基板2而固定之部份，和自支撐基板2分 離，被支撐成能夠在元件基板3內變位之部份。 使用第2圖說明元件基板3之構造。在以下之說明中 ，將圖面左右方向設爲X方向，上下方向設爲y方向，與 圖面垂直之方向設爲z方向予以說明。在以下說明之構成 中，實現檢測出X方向之軸旋轉之角速度的角速度檢測器 φ 。旋轉振動體1 〇是由X方向爲長之兩根橫斷框架，和以 旋轉軸爲境界分爲左右配置之第1檢測振動件20及第2 檢測振動件3 0所構成，第1及第2檢測振動件各自藉由 兩根支撐樑1 3支撐於橫斷框架1 1，並且橫斷框架1 1是藉 由沿著旋轉軸1 2而配置之兩根扭轉樑1 4，而連接於固定 器1 5。固定器1 5因部份性接合於支撐基板2，故被固定 ，扭轉樑1 4、橫斷框架1 1、支撐樑1 3、第1檢測振動件 2 〇及第2檢測振動件3 0是自支撐基板2分離而能夠變位 # 。旋轉振動體1 〇是藉由扭轉樑1 4扭轉，而能夠繞著旋轉 軸12旋轉，第1及第2檢測振動件20、3 0是藉由支撐樑 13彎曲，成爲可變位至y方向。 作爲旋轉振動體1 〇之驅動手段，如第2圖所示般， 在配線基板4上具有第1驅動平面電極21及第2驅動平 面電極3 1。元件基板3是使用例如藉由注入雜質提升導電 性之矽基板等，具有導電性。使旋轉振動體丨〇保持等電 位，對第1及第2驅動平面電極21、3 1交互供給與旋轉 振動體之電位差，依此使與旋轉振動體1 〇之間產生靜電 -8 - 200804763 (6) 吸引力，使旋轉振動體10繞著旋轉軸振動。並且，爲了 提升驅動力，如第1圖所示般，即使在第1及第2檢測振 動件20、3 0之外側，設置第1驅動部22及第2驅動部32 亦可。第1驅動部22交互配列有連接於第1檢測振動件 20之多數第1可動側驅動梳齒電極23，和部份性接合於 支撐基板2之第1驅動梳齒支撐體24之多數第1固定側 驅動梳齒電極25而構成。第2驅動部32也相同交互配列 φ 連接於第2檢測振動件30之多數第2可動側驅動梳齒電 極33，和被連接於部份性接合於支撐基板2之第2驅動梳 齒支撐體34的多數第2固定側驅動梳齒電極3 5。如第3 圖剖面模式圖所示般，旋轉振動體1 0傾斜，在第1可動 側驅動梳齒電極23或第2可動側驅動梳齒電極3 3和第1 固定側驅動梳齒電極25或第2固定側驅動梳齒電極35在 偏離z方向之時序，對兩者供給電位差，依此產生靜電吸 引力，產生使旋轉振動體1 〇之傾斜回覆之力量。藉由上 φ 述第1及第2驅動平面電極21、31及具有梳齒電極之第1 及第2驅動部22、32協同動作而加以控制，則能夠以小 電力取得大驅動振動。 作爲感測檢測動件之振動的手段，如第2圖所示般， 相對於第1及第2檢測振動件20、30，各具有第1檢測部 26及第2檢測部3 6。第1及第2檢測部26、3 6是被配置 在比第1及第2檢測振動件20、30更接近於旋轉12之位 置。本實施例是將旋轉軸1 2設爲對稱軸而成爲左右對偁 之構成。第1檢測部26交互配列有連接於第1檢測振動 -9- 200804763 (7) 件2 0之多數第1可動側檢測梳齒電極27、被連接於部份 性接合於支撐基板2之第1檢測梳齒支撐體28的多數第1 固定側檢測梳齒電極2 9而構成。同樣，第2檢測部3 6交 互配列連接於第2檢測振動件30之多數第2可動側檢測 梳齒電極3 7，和被連接於部份性接合於支撐基板2之第2 檢測梳齒支撐體3 8的多數第2固定側檢測梳齒電極3 9而 構成。上述第1及第2檢測部26、3 6中，隨著檢測振動 φ 件之y方向變位，可動側檢測梳齒電極也跟著變位，固定 側檢測梳齒電極之間的間隙變化，依此檢測出靜電電容變 化。隨著旋轉振動體1 0之旋轉振動，第1檢測振動件20 和第2檢測振動件3 0在Z方向互相逆相振動，故依據藉 由X方向之檢測軸旋轉之角速度所產生之柯氏力而生成之 y方向振動，也在第1極及第2檢測振動件2 0、3 0互相成 爲逆相。依此，第1及第2檢測部26、3 6中，一方之靜 電電容增加，另一方則減少。在此，當考慮在本實施例之 φ 角速度感測器施加y方向之加速度時，第1及第2檢測振 動件20、30則變位至相同方向，檢測部之靜電電容變化 也同時增加或減少。依此，由於取得第1及第2檢測部26 、3 6之檢測訊號之差分，藉由加速度所產生之同相檢測訊 號被取消，角速度之逆相檢測訊號成爲兩倍，故可以清除 加速度之雜訊，使目的之角速度檢測感度成爲兩倍。再者 ’相反藉由加算檢測訊號，可以取消X軸旋轉之角速度， 檢測出y方向之加速度。本發明中，第1及第2檢測振動 件20、30之z方向振動因藉由一個旋轉振動體〗〇之旋轉 -10- 200804763 (8) 振動而被供給，故構造上保證第1及第2檢測振動件 3 〇之振幅一致，相位爲逆轉。可以提高藉由兩者差動 生之檢測感度。當使用第4圖說明上述檢測部之構成 自第1及第2檢測部2 6、3 6取出之訊號連接於减算| 而取得差分，該輸出被輸入至角速度檢測電路44，取 速度檢測訊號。並且，自第1及第2檢測部2 6、3 6 之訊號即使連接於加算器45而被加算，該輸出亦被 φ 至加速度檢測電路46，取得加速度檢測訊號。 本發明是在藉由旋轉震度供給檢測振動件之z方 動之構成中，其特徵點爲第1及第2檢測部2 6、3 6 置在比第1及第2檢測振動件20、3 0更接近旋轉軸] 側的點。檢測振動件因來自旋轉軸之距離長，故即使 旋轉振動體之旋轉角度振幅，檢測振動件之z方向振 幅也爲大。由於柯氏力與振動件之速度成比例，頻率 一定振動振幅越大變的越大，故提高檢測感度。另外 • 測部之可動側檢測梳齒電極因來自旋轉軸之距離短， z方向振動振幅抑制成爲較小。檢測必須擷取y方向 小變位，z方向之大驅動振動由於容易造成雜訊之原 故本發明中，可以縮小Z方向振動振幅，故對於降低 則有效果。 再者，如第2圖所示般，第1及第2檢測部26 即使爲設爲使梳齒電極之一方部份性突出之構成亦可 如本實施例般，將第1及第2固定側檢測梳齒電極 3 98之一部份，設爲部份性突出於成爲對之第1及第 2 0 > 所產 時， 蓉43 得角 取出 輸入 向振 被配 [2之 相同 動振 若爲 ，檢 故將 之微 因， 雜訊 、36 。例 29 ' 2可 -11 - 200804763 (9) 動檢測梳齒電極27、3 7之側的構造。固定側檢測梳齒電 極之圖初步之端部40比可動檢測梳齒電極之端部4 1更內 側，突出部面對所有可動側檢測梳齒電極。如此之構造對 於取消由於X方向加速度所產生之檢測訊號爲有效。當在 本實施例之角速度感測器施加X方向加速度時，扭轉樑1 4 因對於X方向變位之韌性比較小，故旋轉振動體1 〇變位 至X方向，第1及第2檢測振動件20、30也同方向變位 φ 至X方向。如此一來，因檢測部之梳齒電極滑動而相向的 面積變化，故引起靜電電容變化。該靜電電容變化因在第 1、第2檢測部26、3 6互相成爲逆相，故與目的之角速度 檢測訊號相同，爲藉由差動檢測不被取消之成分。在此， 作爲具有如上述般突出部的構造，可動側檢測梳齒電極即 使在X方向滑動，接近而相向之面積變化，亦可以除去因 X方向加速度所引起之雜訊。 元件基板之旋轉振動體的厚度是由數十至數百微米左 • 右所形成，支撐樑1 3或扭轉樑1 4因供給柔軟性，故以數 微米之寬度所形成，成爲樑之剖面相對於平面方向，在垂 直方向縱橫比爲高之形狀。但是，於使振動件在z方向振 動時，由於在z方向縱橫比爲大之支撐樑在振動方向之韌 性爲高，故必須使樑增長等以降低韌性，如此一來，平面 方向之韌性更降低，出現不理想之平面方向變位。本發明 是藉由樑之扭轉產生z方向之振動，在z方向縱橫比爲高 之樑因扭轉方向之韌性爲低，故即使爲短亦可以容易取得 所需之柔軟性。 -12- 200804763 (10) 央 樑 由 或 現 問 例 熱 1 撐 基 也 基 絕 極 矽 之 如 56 使 % 部 再者，本實施例之旋轉振動體l 〇之特徵也是在中 之一處的固定器15接合於支撐基板2。經由多數之支撐 而被支撐於多數固定器之以往的角速度感測器，有當藉 外力等使感測器全體產生彎曲時，則對支撐樑施加張力 壓縮之應力，使得支撐樑之韌性產生變化而共振頻率出 變化之課題。本實施例因以1處之固定器支撐，故無此 題。 φ 使用第1圖更詳細說明剖面構造。支撐基板2使用 如以矽爲材料之基板50，在與元件基板3之接合側，以 氧化矽等來形成絕緣膜5 1。元件基板3之固定器1 5、第 及第2驅動梳齒支撐體24、34、第1及第2檢測梳齒支 體27、37是經由上述絕緣膜5 1至少一部份接合於支撐 板2。並且，元件基板3具有包圍外圍之側壁部52，該 接合於支撐基板2。配線基板4使用矽基板當作材料之 板53，在與元件基板3對向之面側，以熱氧化矽等形成 φ 緣膜54，在該上方形成有包含第1及第2驅動平面電 2 1、3 1之配線及電極的圖案。在該上方形成有使用例如 氮化膜等之表層絕緣膜55。配線基板4是在元件基板3 側壁部52與元件基板3接合。接合方法是可以藉由例 在配線基板4側之表層絕緣膜55上形成第1接合構件 ，在元件基板3側之側壁部52上形成第2接合構件57 藉由熱壓接合兩者。第1及第2接合構件56、57可以 用金-錫化合物。如上述般，可以形成藉由以支撐基板2 配線基板4及側壁部52所包圍之封閉空間，藉由使內 -13- 200804763 (11) 減壓，降低空氣阻抗，增大振動之振幅，可以提高檢測感 度。 因旋轉振動體10旋轉振動而變位至Z方向，故以在 不碰撞到支撐基板2及配線基板4之程度，於旋轉振動體 1 〇之上下具有空間。在本實施例中，支撐基板2側形成部 份性除去支撐基板2之絕緣膜5 1及基板5 0的空腔5 8而 給予該空間。旋轉振動體1 0之z方向最大變位比絕緣膜 φ 5 1之厚度大時，則需要如此之對策。於此時，在接近於旋 轉1 2之區域，z方向變位比絕緣膜5 1之厚度小之部份， 亦可以僅以除去絕緣膜5 1來對應。例如，扭轉樑1 4之正 下方等能夠僅以除去絕緣膜51來對應。配線基板4側之 空間是在元件基板3形成側壁部52比旋轉振動體1 0更突 出。如此之形狀是例如可以使用首先對元件基板乾鈾刻突 出部份以外之部份而予以除去之後，以噴霧方式塗佈旋轉 振動體等，再次利用乾蝕刻予以加工之方法。 • 與元件基板3內之各部之外部電性連接是如下述般實 現。元件基板3中，旋轉振動體1 0、第1驅動梳齒支撐體 24、第2驅動梳齒支撐體34、第1檢測梳齒支撐體28、 第2檢測梳齒支撐體3 8各個分離，經絕緣膜5 1而接合於 支撐基板2，故互相電性分離。因各自從外部供給電力， 故如第1圖及第2圖所示般，在固定器15、第1及第2驅 動梳齒支撐體24、34、第1及第2檢測梳齒支撐體28、 38上各具有第1電性連接焊墊59，在對向之配線基板4 上同樣形成第2電性連接焊墊6 0 ’藉由接合兩者取得電性 -14- 200804763 (12) 連接。第1及第12電性連接焊墊59、60，是與上述第1 及第2連接構件56、57相同以金·錫化合物形成，同時可 以藉由熱壓接合。第2電性連接焊墊60之正下方於層絕 緣膜55形成有開口部，自形成在絕緣膜54上之配線焊墊 61，經配線62電性接合至配置在側壁部52之外側之外部 電性連接焊墊63。再者，即使針對第1及第2驅動平面電 極2 1、3 1，也經配線拉至側壁之外側的外部電性連接焊墊 φ 。如此一來，經外部電性連接焊墊63，藉由在例如固定器 15和第1驅動梳齒支撐體24間供給電位差，使第1驅動 部22產生驅動力，再者，藉由檢測固定器1 5和第1檢測 梳齒支撐體28間之靜電電容變化，可以檢測出第1檢測 部26之訊號。 當作角速度感測器發揮功能，需要有擔任振動件之驅 動控制或檢測出微小靜電電容變化等之控制部。上述控制 部也包含上述檢測用之减算器43、較速度檢測電路44、 # 加算器45、度檢測電路46。包含上述控制部之角速度感 測器膜組70可以構成如第5圖所示般。經黏接層使相當 於控制部之控制IC7 1連接於與支撐基板2之元件基板3 相反之面，以線接合等之手段來連接。再者，上述控制部 即使組裝於配線基板4亦可。如此一來，不需要另外設置 上述控制IC7 1，可以實現更小型之感測器。再者，即使將 控制部組裝於與支撐基板2之元件基板3相反之面的表面 亦可。 本發明之第2實施例是表示並排兩個第1實施例所說 -15- 200804763 (13) 明之角速度感測器之構造，能夠檢測出2軸之角速度的例 。如第6圖所示般，可以藉由第1感測器單元75檢測出X 軸旋轉之角速度，藉由第2感測器單元76檢測出y軸旋 轉之角速度。如上述般，藉由加算第1及第2檢測部之檢 測訊號，亦可以檢測出y方向之加速度，藉由第2感測器 單元7 6亦可以檢測出X方向之加速度。 接著，針對元件基板內之構造之另外實施例予以說明 使用第7圖，針對本發明之第3實施例之角速度予以 說明。與第2圖所示之第1實施例不同的是旋轉振動體之 構造。本實施例之旋轉振動體80是接合於扭轉樑1 4，延 伸於X方向之兩根第1框架8 1，和接合於第1框架81， 延伸於y方向之兩根第2框架82。第1驅動部22之第1 可動側驅動梳齒電極23是被接合於與第2框架82之旋轉 12相反側，檢測振動件83經支撐樑84，接合於第2框架 • 82之旋轉軸12側。支撐樑84是以檢測振動件83可以變 位至y方向之方式具有柔軟性。本實施例是藉由y方向之 柯氏例施加在檢測振動件83，檢測振動件83因變位成以 支撐樑84之第2框架82側之支撐點爲中心旋轉，故比起 檢測振動件8 3平行變位至y方向之時，可以放大第1可 動檢測梳齒電極27之y方向之變位。依此，具有提高檢 測感度的效果。再者，相對於柯氏力，第2框架因幾乎不 變位，故第1可動側驅動梳齒電極23也難以變位至y方 向，第1可動側驅動梳齒電極23和第1固定側驅動梳齒 -16- 200804763 (14) 電極25之y方向間隙難以變化，故具有容易使驅動安定 化之特徵。 針對本發明之第4實施例之角速度感測器，使用第8 圖予以說明。與第2圖所示之第1實施例不同的是將左右 之檢測振動體各在y方向予以2分割之點。因以旋轉軸爲 中心左右對稱配置爲相同，故僅說明單側。旋轉振動體90 具有在中央延伸於X方向之框架91，被支撐於在y方向延 φ 伸於兩側之扭轉樑92，扭轉樑92之另一端連接於部份性 接合於支撐基板2之固定器93。第1檢測振動件94及第 2檢測振動件95經支撐樑96而接合於框架91之兩側，被 支撐成可在y方向變位。第1檢測振動件94是在旋轉側 接合第1可動檢測梳齒電極97，與部份性被接合於支撐基 板3之第1檢測梳齒固定構件98接合的第1固定側檢測 梳齒電極99對向，構成第1檢測部100。同樣，第2檢測 振動件95在旋轉軸側接合第2可動側檢測梳齒電極1 0 1， φ 與部份性被接合於支撐基板2之第2檢測梳齒固定構件 102接合的第2固定側檢測梳齒電極103對向，構成第2 檢測部104。在第1及第2檢測振動件94、95和框架91 之距旋轉軸較遠側，與第1實施例相同形成驅動部22。在 第1實施例中，因固定器1 5、第1及第2檢測梳齒支撐體 28、38被旋轉振動體包圍，故相對於在元件基板3內不使 電性連接焊電57拉出至旋轉振動體1 0之外側，本實施例 中，因可以拉出至旋轉振動體90之外側，故可以提高電 性連接焊墊57之配置自由度。 -17- 200804763 (15) 使用第9圖針對本發明之第5實施例之角速度予以說 明°本實施例是屬於將第4實施例所示之檢測振動件分割 爲2之構成，賦予第3實施例之特徵。如第9圖所示般， 本實施例之旋轉振動體1 1 0是框架1 1 1被設爲在與檢測振 動件之旋轉軸相反軸側，也延伸於y方向的Η型形狀，第 1可動側驅動梳齒電極23所有連接於框架1 1 1。第1檢測 振動件1 1 2及第2檢測振動件1 1 3是經支撐樑1 1 4而連接 Φ 於框架111。本實施例中，因相對於柯氏力難以變位至y 方向之框架Η 1連接有第1可動側驅動梳齒電極23，故具 有第1可動側驅動梳齒電極2 3和第2固定側驅動梳齒電 極25之y方向間隙難以變化，依此容易使驅動安定化之 特徵。 【圖式簡單說明】 第1圖是本發明之第1實施例之角速度感測器的剖面 模式圖。 第2圖是表示第1實施例之角速度感測器之元件基板 之構造的平面模式圖。 第3圖是說明旋轉振動體之驅動方法之一例的剖面模 式圖。 第4圖是表示檢測電路之構成之一例的模式圖。 第5圖是表示與控制1C組合之角速度感測器模組之 構成一例的剖面模式圖。 第6圖是表示實現第2實施例之2軸角速度檢測之模 -18- ,200804763 (16) 組構成之一例的模式圖。 第7圖是表示第3實施例之角速度感測器之元件基板 之構造的平面模式圖。 第8圖是表示第4實施例之角速度感測器之元件基板 之構造的平面模式圖。 第9圖是表示第5實施例之角速度感測器之元件基板 之構造的平面模式圖。 【主要元件符號說明】 1 :角速度感測器 2 :支撐基板 3 :元件基板 4 :配線基板 1 0 :旋轉振動體 1 1 :橫斷框架 φ 1 2 :旋轉軸 1 3 :支撐樑 1 4 :扭轉樑 15 :固定器 20 :第1檢測振動件 21 :第1驅動平面電極 22 :第1驅動部 2 3 :第1可動側驅動梳齒電極 24:第1驅動梳齒支撐體 -19- 200804763 (17) 2 5 :第1固定側驅動梳齒電極 26 :第1檢測部 27 :第1可動側檢測梳齒電極 28 :第1檢測梳齒支撐體 2 9 :第1固定側檢測梳齒電極 3 0 :第2檢測振動件 3 1 :第2驅動平面電極 φ 3 2 :第2驅動部 3 3 :第2可動側驅動梳齒電極 3 4 :第2驅動梳齒支撐體 3 5 :第2固定側驅動梳齒電極 3 6 :第2檢測部 3 7 :第2可動側檢測梳齒電極 3 8 :第2檢測梳齒支撐體 3 9 :第2固定側檢測梳齒電極 φ 43 :减算器 44 :角速度檢測電路 45 :加算器 46 :加速度檢測電路 5 〇、5 3 :基板 5 1 :絕緣膜 5 2 :側壁部 54 :絕緣膜 5 5 :表層絕緣膜 -20 200804763 (18) 56 :第 1 57 :第 2 58 :空腔 59 :第 1 60 :第 2 61 .配線 62 :配線 • 63 、 73 : 70 :角速 71 :控制 72 :黏接 74 :導線 7 5 ··第 1 76 :第 2 接合構件 接合構件 電性連接焊墊 電性連接焊墊 焊墊

外部電性連接焊墊 度感測器模組 1C 層 感測器單元 感測器單元

-21 -

Claims (1)

1. 200804763 (1) 十、申請專利範圍 1 · 一種角速度感測器，爲構成平面狀，檢測出上述平 面內之第1軸旋轉之角速度的角速度感測器，其特徵爲·· 具有 旋轉振動體，被支撐成能夠在上述平面內且繞著垂直 於上述第1軸之第2軸方向的旋轉軸旋轉； 振動產生手段，使上述旋轉振動體予以旋轉振動；和 φ 第1檢測振動件及第2檢測振動件，在上述旋轉振動 體之內部，以上述旋轉軸爲境界分成左右而配置，被支撐 成能夠變位至上述第2軸之方向， 相對於上述第1及第2檢測振動件之各個，將檢測出 藉由柯氏力（Coriolis force)所產生之上述第2軸方向之振 動的第1檢測部及第2檢測部，配置在比上述第1及第2 檢測振動件更接近於上述旋轉軸。 2.如申請專利範圍第1項所記載之角速度感測器，其 • 中，藉由上述第1檢測部和上述第2檢測部逆相所檢測出 之檢測訊號之差分，檢測出上述第1軸旋轉之角速度。 3 .如申請專利範圍第1項所記載之角速度檢測器，其 中，具有加速度感測器功能，藉由上述第1檢測部和上述 第2檢測部同相所檢測出之檢測訊號的加算，檢測出上述 第2軸方向之加速度。 4.如申請專利範圍第1至3項中之任一項所記載之角 速度感測器，其中，上述第1及第2檢測部是由被接合於 上述第1及第2檢測振動件之多數可動側檢測梳齒電極， -22- 200804763 (2) 和與此成對，側面之一部份被固定成與上述可動側檢測梳 齒電極對向之多數固定側檢測梳齒電極所構成，將藉由上 述可動側檢測梳齒電極和上述固定側檢測梳齒電極之間隙 變化所產生之靜電電容變化當作檢測手段。 5 .如申請專利範圍第4項所記載之角速度感測器，其 中，在上述可動側檢測梳齒電極和上述固定側檢測梳齒電 極之相對面的其中一方，具有部份性朝向另一方突出之部 • 份。 6.如申請專利範圍第1至3項中之任一項所記載之角 速度感測器，其中，上述振動手段具有自上述第1檢測振 動件觀看是被配置在上述旋轉軸和反對側上，將垂直於上 述平面之方向的力量供給至上述旋轉振動體之第1驅動手 段；和自上述第2檢測振動件觀看被配置在與上述旋轉軸 相反側上，將垂直於上述平面之方向的力量供給至上述旋 轉振動體之上述第2驅動手段。 • 7·如申請專利範圍第6項所記載之角速度感測器，其 中，上述振動手段具有面對平行於上述第1檢測振動件之 上述平面之面而配置在單側或兩側，將垂直於上述平面之 方向的力量供給至上述旋轉振動體的第3驅動手段；和面 對平行於上述第2檢測振動件之上述平面之面而配置在單 側或兩側，將垂直於上述平面之方向的力量供給至上述旋 轉振動體之上述第4驅動手段。 8·如申請專利範圍第6項所記載之角速度感測器，其 中，上述第1及第2驅動手段由接合於上述旋轉振動體之 -23- 200804763 (3) 多數可動側驅動梳齒電極，和側面之一部份被固定成與上 述可動側驅動梳齒電極對向的多數固定側驅動梳齒電極所 構成，在上述可動側驅動梳齒電極和上述固定側驅動梳齒 電極之間供給電位差使產生驅動力。 9. 如申請專利範圍第7項所記載之角速度感測器，其 中，上述第3及第4驅動手段是由被配置成上述第1檢測 振動件之上述平面和平行之面至少一部份經間隙而相對的 φ 第1驅動平面電極；和被配置成上述第2檢測振動件之上 述平面和平行之面至少一部份經間隙而相對的第2驅動平 面電極所構成。 10. —種多軸檢測型角速度感測器，其特徵爲： 第1感測器單元及第2感側單元，具有構成平面狀用 以檢測上述平面內之第1旋轉軸之角速度的角速度感測器 ，該角速度感測器爲具有被支撐成能夠在上述平面內且繞 著垂直於上述第1軸之第2軸方向的旋轉軸旋轉的旋轉振 φ 動體；使上述旋轉振動體予以旋轉振動的振動產生手段； 和在上述旋轉振動體之內部，以上述旋轉軸爲境界分成左 右而配置，被支撐成能夠變位至上述第2軸之方向的第1 檢測振動件及第2檢測振動件，相對於上述第1及第2檢 測振動件之各個，將檢測出藉由柯氏力（Coriolis force)所 產生之上述第2軸方向之振動的第1檢測部及第2檢測部 ，配置在比上述第1及第2檢測振動件更接近於上述旋轉 軸，上述第1感測器單元及上述第2感測器單元是互相90 度旋轉配置，藉由上述第1感測器單元檢測出上述第1軸 -24- 200804763 (4) 旋轉之角速度，藉由上述第2感側器單元檢測出上述第2 軸旋轉之角速度。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項所記載之多軸檢測型角速 度感測器，其中，藉由上述第1感測器單元檢測出上述第 2軸方向之加速度，藉由上述第2感測器單元檢測出上述 第1軸方向之加速度。

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