角速度传感器的制作方法
专利名称：角速度传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如适合用于检测两个轴方向的角速度的角速度传感器。
背景技术：
一般，作为角速度传感器，公知有在基板上具有多个质量部的传感器(例如，参照 专利文献1 4)。在专利文献1、2中，公开了在基板上沿着圆周设置四个质量部，并且在 圆周方向上相邻的两个质量部彼此朝相反方向振动的构成。此时，在四个质量部振动的 状态下，作用了围绕与基板的表面平行的两个轴的角速度时，四个质量部通过科里奥利力 (Coriolisforce)向基板的垂直方向(厚度方向)进行移位。因此，专利文献1、2的角速度 传感器通过检测四个质量部的垂直方向的移位，从而检测围绕两个轴的角速度。在专利文献3中，公开了在基板上沿着Y轴方向并排配置多个质量部，并且使这些 多个质量部沿着与Y轴正交的X轴方向振动的构成。而且，专利文献3的角速度传感器构 成为通过在多个质量部振动的状态下，对质量部的基板的垂直方向(Z轴方向)的移位和 Y轴方向的移位进行检测，从而检测围绕Y轴的角速度和围绕Z轴的角速度。在专利文献4中，公开了以下构成配置与XY面平行的基板，并设置从该基板上的 支承部开始涡旋状地延伸的多个支承脚部，在该支承脚部的前端沿着圆周方向设置环状振 子。此时，构成为通过在XY面内，以规定的振动模式使环状振子变形振动，并且检测环状 振子在Z轴方向(基板的垂直方向)的移位，从而检测围绕X轴的角速度和围绕Y轴的角 速度。专利文献1 日本特开平11-183179号公报专利文献2 日本特开2006-138855号公报专利文献3 日本特开2002-213962号公报专利文献4 日本特表2002-509615号公报但是，专利文献1、2的角速度传感器构成为通过组合使用四个质量部，从而抑制 振动泄漏到基板上。但是，为了防止振动的泄漏，需要使四个质量部的振幅一致。这里，专 利文献1、2的角速度传感器构成为四个质量部分别使用独立的弹簧，从而以可振动的方式 受到支持。因此，在质量部或弹簧的加工上产生偏差的情况下，质量部以谐振状态振动时， 在各个质量部中发生较大的振动差。其结果，存在以下倾向，即质量部的振动会泄漏到基板 上，且受到温度变化等而产生偏移(offset)的变动和噪声增加等问题。此外，由于各个质 量部的振幅不同，因此由角速度产生的科里奥利力也不同，导致两个轴的检测灵敏度产生 偏差。特别是，专利文献1、2的角速度传感器构成为弹簧在能够向驱动方向和检测方 向中的任一个方向移位的状态下，支持质量部。因此，在驱动振动和检测振动之间容易引起 耦合(coupling)，振动泄漏的影响较大。此外，在专利文献3的角速度传感器中，通过独立地设置驱动振动的弹簧和检测 振动的弹簧，从而难以引起驱动振动和检测振动之间的耦合。但是，该角速度传感器没有构成检测围绕与基板平行的两个轴(X轴和Y轴)的角速度的结构，有时不符合应用对象的要 求标准。此外，在专利文献4的角速度传感器中，构成为弹簧在能够向驱动方向(XY面内 方向)和检测方向(Z轴方向)中的任一个方向移位的状态下，支持环状振子。因此，构成 为弹簧和环状振子这两者兼用于驱动和检测的结构，所以在驱动振动和检测振动之间容易 引起耦合。此外，由于环状振子其本身沿着XY面内方向变形，所以径向的宽度尺寸较细。此 时，构成为使用设置在基板上的检测电极和环状振子之间的静电电容，来检测环状振子的 Z轴方向的移位(科里奥利力所产生的移位)。但是，由于环状振子的宽度尺寸较小，所以 与检测电极之间的电容变化较小，存在检测精度容易降低的倾向。并且，由于环状振子可沿 着XY面内方向和Z轴方向变形，所以其质量较小。其结果，还存在环状振子的谐振频率变 高，且角速度的检测灵敏度降低的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述的现有技术的问题而完成，本发明的目的在于提供一种能够高 精度且高灵敏度地检测围绕基板内的两个轴(X轴和Y轴)的角速度的角速度传感器。(1)为解决上述的课题，本发明的角速度传感器由以下单元构成基板；四个驱动 质量部，与该基板间隔对置，并且配置在以中心部作为中心的圆周方向的不同位置上，且配 置在相对于中心部呈点对称的位置上；连结梁，其相互连结这四个驱动质量部，在这四个驱 动质量部朝向与所述基板平行的方向移位时会弯曲变形；四个连接部，以所述中心部作为 中心而延伸为放射状，并且分别位于在圆周方向上相邻的两个驱动质量部之间且连接于该 连结梁；驱动梁，其分别设置在这四个连接部上，且在所述连结梁弯曲变形时，按照在长度 方向上可使各连接部移位的方式支承各连接部；驱动单元，其在圆周方向上相邻的驱动质 量部成为相反相位的状态下，使所述四个驱动质量部朝向包围中心部的圆周方向振动；检 测质量部，其分别设置在所述四个驱动质量部中；检测梁，其设置在该检测质量部和所述 驱动质量部之间，且按照在基板的厚度方向上可使检测质量部移位的方式支承该检测质量 部；和移位检测单元，其检测所述检测质量部在所述基板的厚度方向上的移位。根据本发明，由于四个驱动质量部配置在相对于中心部呈点对称的位置上，所以 两个驱动质量部夹持中心部而相互对置，并且剩余的两个驱动质量部也夹持中心部而相互 对置。此时，两个驱动质量部和剩余的两个驱动质量部配置在互不相同的位置上。因此，例 如在基板沿着与X轴和Y轴平行的X-Y平面扩张时，两个驱动质量部沿着经过中心部的一 条线(例如X轴)而配置，并且剩余的两个驱动质量部沿着经过中心部的另一条线(例如Y 轴)而配置。此外，由于四个驱动质量部沿着包围中心部的圆周方向振动，所以例如沿着X 轴配置的两个驱动质量部在Y轴方向上振动，沿着Y轴配置的两个驱动质量部在χ轴方向 上振动。并且，若围绕X轴的角速度产生作用，则在Y轴方向上振动的驱动质量部中，根据 该角速度而产生朝Z轴方向(基板的厚度方向)的科里奥利力。另一方面，若围绕Y轴的角 速度产生作用，则在X轴方向上振动的驱动质量部中，根据该角速度而产生朝Z轴方向(基 板的厚度方向)的科里奥利力。
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并且，由于在四个驱动质量部中分别设置可在Z轴方向上移位的检测质量部，所 以在Y轴方向上振动的检测质量部根据围绕X轴的角速度而在Z轴方向上移位，在X轴方 向上振动的检测质量部根据围绕Y轴的角速度而在Z轴方向上移位。因此，通过使用移位 检测单元来检测四个检测质量部在基板的厚度方向上的移位，从而能够检测作用于与基板 平行的两个轴周围的角速度。此外，四个驱动质量部成为配置在相对于中心部呈点对称的位置，并且，使在圆 周方向上相邻的驱动质量部成为相反相位的状态下振动。因此，能够固定四个驱动质量部 整体的重心位置，并且，能够相互抵消在四个驱动质量部整体中所产生的圆周方向的转矩。 此时，连结梁彼此连结四个驱动质量部，所以例如即使在四个驱动质量部中产生了加工偏 差，各驱动质量部也能在驱动振幅和相位一致的状态下振动。其结果，能够可靠地减小四 个驱动质量部整体的重心位置的变动或转矩，能够抑制驱动质量部的驱动振动泄漏到基板 上。此外，驱动质量部使用驱动梁来进行支承，检测质量部使用检测梁来进行支承。因 此，能够使用独立的个别的梁(驱动梁和检测梁)来支承驱动质量部和检测质量部，与使用 共同的梁来支承的情况相比，能够减小驱动振动和检测振动之间的耦合。因此，在移位检测 单元检测出检测质量部的移位而输出了移位检测信号时，在该移位检测信号中不会混入成 为噪声信号的驱动振动的成分。其结果，能够相对地减小在角速度信号中包含的噪声信号， 并且能够获得SN比良好的角速度信号，能够提高传感器的检测精度。此外，由于驱动质量部和检测质量部本身不需要变形，所以能够增加驱动质量部 和检测质量部的质量来降低谐振频率。因此，能够增加由科里奥利力所产生的检测质量部 的移位量，并且能够提高角速度的检测灵敏度。进而，能够增加检测质量部的面积。因此， 即使在使用与检测质量部在Z轴方向上对置的检测电极来构成移位检测单元的情况下，也 能够增加检测质量部在Z轴方向上移位时的静电电容的变化，并且能够提高检测灵敏度。此外，在连结梁上设置以放射状延伸的四个连接部，并且设置以可在长度方向上 使各连接部移位的方式支承该各连接部的驱动梁。因此，即使在基板发生畸变的情况下，也 能够由驱动梁吸收该畸变，例如能够减轻相对于连结梁的张力的影响。其结果，驱动质量部 和检测质量部的谐振频率不易变化，且能够减小特性变动。(2)在本发明中，所述检测梁朝向包围所述中心部的圆周方向延伸，且使用扭转支 承梁而形成，该扭转支承梁在所述检测质量部沿基板的厚度方向移位时扭转变形。通过这样构成，能够通过例如在基板的垂直方向上加工硅材料等来形成扭转支承 梁，可轻易进行加工。此外，扭转支承梁的弹簧参数与宽度尺寸的三次方成比例地变动，这 与驱动梁、连结梁相同。因此，宽度尺寸的加工偏差对驱动模式和检测模式的谐振频率差带 来的影响较小，能够减小传感器的灵敏度偏差。(3)在本发明中，所述检测梁构成为使用在扭转变形时降低作用于该检测梁的 端部侧的应力的应力降低连接部，分别与所述检测质量部和驱动质量部连接。这里，例如使用形成为一张细长的板形状的扭转支承梁构成检测梁，并且在固定 了该检测梁的两端的情况下，通过作用于固定部分的应力来阻止检测梁的扭转变形。因此， 检测梁的厚度尺寸变化时，相对于该厚度尺寸的变化量的谐振频率的变化变大。其结果，存 在以下倾向，即加工偏差对驱动模式和检测模式的谐振频率差带来的影响变大。
相对于此，在本发明中，检测梁使用相对于检测梁的长度方向赋予自由度的应力 降低连接部，分别与检测质量部和驱动质量部连接。因此，由于检测量扭转变形时，检测梁 的端部侧能够在其长度方向上移位，所以能够降低作用于检测量的两端侧的畸变或应力。 由此，能够减小厚度尺寸的加工偏差对驱动模式和检测模式的谐振频率差带来的影响，并 且能够减小传感器的灵敏度偏差。(4)在本发明中，所述连结梁构成为被设置在由所述四个驱动质量部包围的中心 部侧。通过这样构成，能够缩短连结梁的全长，能够提高相对于基板的垂直方向的刚性。 因此，能够防止驱动质量部在基板的垂直方向上移位，并且能够降低基于该驱动质量部的 移位的噪声。(5)在本发明中，也可以是以下构成所述驱动单元由设置在所述驱动质量部的 可动侧驱动电极和与该可动侧驱动电极对置地设置在所述基板上的固定侧驱动电极构成， 并且通过作用于可动侧驱动电极和固定侧驱动电极之间的静电力，使所述驱动质量部振动。通过这样构成，能够通过作用于可动侧驱动电极和固定侧驱动电极之间的静电 力，直接使驱动质量部移位，从而能够使驱动质量部驱动振动。(6)在本发明中，也可以是以下构成所述移位检测单元使用在厚度方向上与所 述检测质量部对置的固定侧检测电极而构成，该移位检测单元的固定侧检测电极电连接于 设置在所述基板上的检测用连接盘，所述驱动单元的固定侧驱动电极电连接于设置在所述 基板上的驱动用连接盘，在该驱动用连接盘和检测用连接盘之间，设置用于阻断信号的干 扰的屏蔽连接盘。通过这样构成，能够使用屏蔽连接盘来阻止驱动用连接盘和检测用连接盘之间的 耦合，并且能够切断它们之间的信号的干扰。其结果，在移位检测单元的移位检测信号中不 会混入提供给驱动单元的驱动信号，能够提高角速度的检测精度。(7)在本发明中，也可以是以下构成所述驱动单元由设置在所述连结梁中的可 动侧驱动电极和与该可动侧驱动电极对置地设置在所述基板上的固定侧驱动电极构成，并 且通过作用于可动侧驱动电极和固定侧驱动电极之间的静电力，使所述连结梁弯曲变形， 从而使所述驱动质量部振动。根据本发明，由于驱动单元由设置在连结梁中的可动侧驱动电极和设置在基板上 的固定侧驱动电极构成，所以能够通过作用于可动侧驱动电极和固定侧驱动电极之间的静 电力，使连结梁弯曲变形。由此，能够间接使连接于连结梁的驱动质量部移位，从而能够使 驱动质量部驱动振动。此外，由于不需要在驱动质量部的周围设置驱动单元，所以能够通过增大驱动质 量部和检测质量部来提高角速度的检测灵敏度。另一方面，能够与无需驱动质量部的周围 设置驱动单元的程度相对应地使传感器整体小型化，并能够降低制造成本。此外，例如即使因电容耦合等在驱动单元和移位检测单元之间产生电干扰，也因 为能够使该电干扰完全对称且最小化，所以能够减小对于移位检测信号的噪声。进而，由于固定侧驱动电极只要在位于基板的中心部的1处与外部的电路连接即 可，所以能够减少外部连接用的端子。这样，能够使传感器整体小型化，并且能够降低制造成本。(8)在本发明中，也可以在所述驱动质量部的周围，设置用于监视该驱动质量部的 振动方向的移位的监视单元，该监视单元由设置在所述驱动质量部上的可动侧监视电极和 与该可动侧监视电极对置地设置在所述基板上的固定侧监视电极构成，并且通过使用可动 侧监视电极和固定侧监视电极之间的静电电容，检测所述驱动质量部的移位。根据本发明，由于在驱动质量部的周围设置了用于监视该驱动质量部的振动方向 的移位的监视单元，所以能够使用监视单元来检测驱动质量部的振动振幅和相位。因此，驱 动振动的振荡电路能够将监视单元的输出信号作为参考信号来加以利用，能够实现谐振状 态的稳定化。此外，角速度的检测电路也能够将监视单元的输出信号作为参考信号来加以 利用，能够根据驱动质量部的振动状态来进行正确的同步检波。
图1是以除去盖板的状态表示本发明的第1实施方式的角速度传感器的俯视图。图2是扩大表示图1中的角速度传感器的主要部位的俯视图。图3是从图1中的箭头所示的III - III方向观察角速度传感器的剖视图。图4是以检测质量部沿Z轴方向振动的状态表示角速度传感器的与图3相同位置 的剖视图。图5是表示角速度传感器的示意说明图。图6是以驱动质量部振动的状态表示角速度传感器的示意说明图。图7是表示角速度传感器的振动控制电路、角速度检测电路和加速度检测电路的 电路结构图。图8是表示基板接合工序的与图3相同位置的剖视图。图9是表示薄膜化工序的与图3相同位置的剖视图。图10是表示功能部形成工序的与图3相同位置的剖视图。图11是表示盖板接合工序的与图3相同位置的剖视图。图12是扩大表示第2实施方式的角速度传感器的主要部位的与图2相同位置的 俯视图。图13是扩大表示图12中的振动产生部的俯视图。图14是以驱动质量部振动的状态表示第2实施方式的角速度传感器的示意说明 图。图15是扩大表示第3实施方式的角速度传感器的主要部位的与图2相同位置的 俯视图。图16是扩大表示图15中的检测梁等的俯视图。图17是扩大表示第1变形例的检测梁等的与图16相同位置的俯视图。图18是扩大表示第2变形例的检测梁等的与图16相同位置的俯视图。图19是表示第3变形例的角速度传感器的示意说明图。图20是表示第4变形例的角速度传感器的示意说明图。图中1、91、101、111、121_角速度传感器；2_基板；4 7_驱动质量部；8、112、 122-连结梁；9 12-连接部；13 16-驱动梁；17 20、92、93_振动产生部(驱动单元)；21-驱动用连接盘；22 25-检测质量部；26 29、102 105、102' ,102"-检测梁；30 33-移位检测部(移位检测单元)；34-检测用连接盘；35 38-振动监视部(监视单元)； 39-监视用连接盘；40-屏蔽连接盘；106 109-L型梁(应力降低连接部)；106 ‘ -T型梁 (应力降低连接部)。
具体实施例方式以下，参照附图详细说明本发明的实施方式的角速度传感器。首先，图1至图6示出第1实施方式的角速度传感器1。在图中，角速度传感器1 由基板2、驱动质量部4 7、连结梁(coupling beams)8、连接部9 12、驱动梁13 16、 振动产生部17 20、检测质量部22 25、检测梁26 29、移位检测部30 33、振动监视 部35 38等构成。基板2构成角速度传感器1的基础部分。并且，基板2例如由玻璃材料等形成为 四角形的平板状，在彼此正交的X轴、Y轴和ζ轴方向中，例如沿着X轴和Y轴方向水平延 伸。此外，在基板2上，例如通过对具有导电性的低电阻的硅材料等施加蚀刻加工，从 而形成支承部3、驱动质量部4 7、连结梁8、连接部9 12、驱动梁13 16、驱动用连接 盘21、检测质量部22 25、检测梁26 29、检测用连接盘34、振动监视部35 38、监视用 连接盘39、屏蔽连接盘40等。支承部3设置在基板2的表面上。此外，将支承部3分别配置在基板2中角落侧 的4处。并且，在被四个支承部3所包围的基板2的中央侧部分，以从基板2浮起的状态设 置有驱动质量部4 7、检测质量部22 25等。此外，后述的振动产生部17 20的可动 侧驱动电极17A 20A、作为移位检测部30 33的可动侧检测电极的检测质量部22 25 等经由支承部3而连接于地面。驱动质量部4 7与基板2的表面间隔对置，并配置在相对于中心部(中心点0) 呈点对称的位置处。此外，驱动质量部4 7每隔90°以彼此等间隔地配置在包围中心点 0的圆周方向上。因此，X轴侧驱动质量部4、5沿着X轴而配置，且夹着中心点0相互对置。 另一方面，Y轴侧驱动质量部6、7沿着与轴正交的Y轴而配置，且夹着中心点0相互对置。此外，驱动质量部4 7例如形成为大致五角形的框状。这里，X轴侧驱动质量部 4、5中，X轴方向的内侧部位向中心点0突出，随着接近中心点0，宽度尺寸(Y轴方向尺寸) 逐渐减小。同样地，Y轴侧驱动质量部6、7中，Y轴方向的内侧部位向中心点0突出，随着接 近中心点0，宽度尺寸(X轴方向尺寸)逐渐减小。此外，在驱动质量部4 7的内径侧的 突出部分(顶点部分)设置了向中心点0突出的连接用臂部4A 7A。此时，连接用臂部 4A 7A具有较高的刚性，使得不会朝X轴、Y轴和Z轴的任一个方向弯曲变形。并且，连接 用臂部4A 7A的前端部位构成例如驱动质量部4 7在X-Y平面上振动时的支点。连结梁8形成为包围中心点0的环状，相互连接驱动质量部4 7。具体而言，连 结梁8例如形成为大致圆形的细长的框状，X轴方向的两端侧部位和Y轴方向的两端侧部 位分别连接于连接用臂部4A 7A的前端。并且，驱动质量部4 7在与基板2呈水平的 状态下沿包围中心点0的圆周方向被驱动振动时，连结梁8整体按照成为椭圆形状的方式 弯曲变形(参照图6)。由此，连结梁8按照各个驱动质量部4 7的驱动振幅和相位一致的方式进行调整。如图1和图2所示那样，连接部9 12以中心点0为中心延伸成放射状，且连接 于连结梁8。此外，连接部9 12分别位于在圆周方向上相邻的两个驱动质量部4 7之 间，且被配置在相对于中心点0呈点对称的位置处。因此，连接部9被配置在驱动质量部4、 6之间，并且连接部10被配置在驱动质量部5、7之间，这些连接部9、10位于相对于X轴倾 斜了 45°的轴线上并相互对置。同样地，连接部11被配置在驱动质量部4、7之间，并且连 接部12被配置在驱动质量部5、6之间，这些连接部11、12位于相对于X轴倾斜了 -45°的 轴线上并相互对置。由此，连接部9、10和连接部11、12彼此正交。并且，连接部9 12具 有较高的刚性，使得不会向X轴、Y轴、Z轴的任一个方向弯曲变形。驱动梁13 16分别被设置在连接部9 12的前端，对连接部9 12和支承部3 之间进行连接。这里，驱动梁13 16例如通过将2根折叠的梁相互对置地配置而构成，形 成为沿着与连接部9 12正交的方向延伸的细长的框状。并且，驱动梁13 16在连接部 9 12沿长度方向移位时，按照框内的空间扩大、缩小的方式弯曲变形。由此，驱动梁13 16在连结梁8弯曲变形时，以沿着长度方向可移位的方式支持各连接部9 12。振动产生部17 20构成对驱动质量部4 7分别进行驱动振动的驱动单元。并 且，振动产生部17 20由安装在驱动质量部4 7的外径侧的可动侧驱动电极17A 20A 和安装在基板2上的驱动用连接盘21的固定侧驱动电极17B 20B构成。这里，可动侧驱动电极17A例如由两个梳齿状电极构成，这两个梳齿状电极从驱 动质量部4朝向将中心点0作为中心的径向外侧，以放射状延伸，在该梳齿状电极中沿着长 度方向间隔配置有多个电极板。并且，可动侧驱动电极17A配置在驱动质量部4中Y轴方 向的一侧。此外，可动侧驱动电极18A也与可动侧驱动电极17A相同地，例如由两个梳齿状电 极构成，这两个梳齿状电极从驱动质量部5朝向将中心点0作为中心的径向外侧，且以放射 状延伸。其中，可动侧驱动电极18A配置在驱动质量部5中Y轴方向的另一侧。由此，可动 侧驱动电极17A和可动侧驱动电极18A配置在相对于中心点0呈点对称的位置处。另一方面，可动侧驱动电极19A例如由两个梳齿状电极构成，这两个梳齿状电极 从驱动质量部6朝向将中心点0作为中心的径向外侧，且以放射状延伸，在该梳齿状电极中 沿着长度方向间隔配置有多个电极板。并且，可动侧驱动电极19A配置在驱动质量部6中 X轴方向的一侧。此外，可动侧驱动电极20A也与可动侧驱动电极19A相同地，例如由两个梳齿状电 极构成，这两个梳齿状电极从驱动质量部7朝向将中心点0作为中心的径向外侧，且以放射 状延伸。其中，可动侧驱动电极20A配置在驱动质量部7中X轴方向的另一侧。由此，可动 侧驱动电极19A和可动侧驱动电极20A配置在相对于中心点0呈点对称的位置处。此外，固定侧驱动电极17B 20B由梳齿状电极构成，该梳齿状电极在与可动侧驱 动电极17A 20A平行的状态下，朝向径向外侧延伸。并且，可动侧驱动电极17A 20A的 电极板与固定侧驱动电极17B 20B的电极板彼此间隔啮合。并且，固定侧驱动电极17B 20B分别安装在基板2上固定的四个驱动用连接盘 21上，且电连接。此时，四个驱动用连接盘21例如设置在夹持连接于驱动梁15、16的支承部 3的位置，配置在支承部3的宽度方向(圆周方向)的两侧。这样，固定侧驱动电极17B 20B和驱动用连接盘21也与可动侧驱动电极17A 20A同样地，配置在相对于中心点0成 点对称的位置上。并且，若对固定侧驱动电极17B、18B施加相同的驱动信号(电压信号等)，则在可 动侧驱动电极17A、18A和固定侧驱动电极17B、18B之间，沿着Y轴产生彼此相反方向的驱 动力F1、F2(静电力)。由此，驱动质量部4、5以相互相反相位在Y轴方向上振动。另一方面，若对固定侧驱动电极19B、20B施加相同的驱动信号(电压信号等)，则 在可动侧驱动电极19A、20A和固定侧驱动电极19B、20B之间，沿着X轴产生彼此相反方向 的驱动力F3、F4(静电力)。由此，驱动质量部6、7以相互相反相位在X轴方向上振动。进而，振动产生部17 20在圆周方向上相邻的驱动质量部4 7成为相反相位的 状态下，使四个驱动质量部4 7朝向包围中心部的圆周方向振动。因此，驱动质量部4、6 接近时，剩余的驱动质量部5、7彼此接近，驱动质量部4、6和驱动质量部5、7彼此远离。另 一方面，驱动质量部4、7接近时，剩余的驱动质量部5、6彼此接近，驱动质量部4、7和驱动 质量部5、6彼此远离。检测质量部22 25位于驱动质量部4 7的内部，从而分别被设置在驱动质量 部4 7中。此外，检测质量部22 25形成为与驱动质量部4 7相似的大致五角形的 板状。并且，检测质量部22 25包括朝径向外侧突出的连接用突出部22A 25A。并且， 检测质量部22 25经由连接用突出部22A 25A和后述的检测梁26 29连接于驱动质 量部4 7，且与基板2的表面间隔对置。检测梁26 29位于比检测质量部22 25更靠向径向外侧处，从而被设置在检 测质量部22 25和驱动质量部4 7之间，且以能够在基板2的厚度方向上移位的方式 支承检测质量部22 25。此外，检测梁26 29朝包围中心点0的圆周方向延伸，并使用 扭转支承梁而形成，该扭转支承梁在检测质量部22 25沿基板2的厚度方向移位时会扭 转变形。具体而言，检测梁26 29由具有宽度尺寸δ并沿着直线状延伸的细长的板状的 梁形成。并且，检测梁26、27位于驱动质量部4、5内，且沿着Y轴方向延伸，在长度方向的 中央部分安装了检测质量部22、23的连接用突出部22Α、23Α。此外，检测梁28、29位于驱动 质量部6、7内，且沿着X轴方向延伸，在长度方向的中央部分安装了检测质量部24、25的连 接用突出部24Α、25Α。由此，检测质量部22 25其接近中心点0的径向内侧部分成为自由 端，所以检测梁26 29以悬臂状态支承检测质量部22 25。并且，作用了围绕X轴的角速度Ω1时，在Y轴方向上振动的驱动质量部4、5中， 根据角速度Ω 1而产生朝向Z轴方向(基板2的厚度方向)的科里奥利力Fx。此时，检测 梁26、27以能够在Z轴方向上移位的方式支承检测质量部22、23，所以检测质量部22、23根 据角速度Ω1而在Z轴方向上振动。另一方面，作用了围绕Y轴的角速度Ω 2时，在X轴方向上振动的驱动质量部6、7 中，根据角速度Ω 2而产生朝向Z轴方向(基板的厚度方向)的科里奥利力Fy。此时，检 测梁28、29以能够在Z轴方向上移位的方式支承检测质量部24、25，所以检测质量部24、25 根据角速度Ω2而在向Z轴方向上振动。移位检测部30 33构成用于检测检测质量部22 25在基板2的厚度方向上 移位的移位检测单元。此外，移位检测部30 33通过作为可动侧检测电极的检测质量部22 25、以及设置在基板2上的例如由导体薄膜形成的固定侧检测电极30A 33A而构成。 这里，检测质量部22 25和固定侧检测电极30A 33A在Z轴方向上相互对置。此外，固定侧检测电极30A 33A分别安装于固定在基板2上的四个检测用连接 盘34，且被电连接。此时，四个检测用连接盘34配置在驱动质量部4 7的径向外侧。由 此，固定侧检测电极30A 33A和检测用连接盘34也与检测质量部22 25同样地配置在 相对于中心点0呈点对称的位置处。并且，在检测质量部22 24在Z轴方向上振动时，检测质量部22 25和固定 侧检测电极30A 33A之间的距离会变化。由此，检测质量部22 25和固定侧检测电极 30A 33A之间的静电电容Csl Cs4也会变化。因此，移位检测部30 33根据检测质量 部22 25和固定侧检测电极30A 33A之间的静电电容Csl Cs4的变化来检测检测质 量部22 25在Z轴方向上的移位量。振动监视部35 38构成用于检测驱动质量部4 7的振动方向的移位的监视 单元。并且，振动监视部35 38由安装在驱动质量部4 7的外径侧的可动侧监视电极 35A 38A、以及安装在基板2上的监视用连接盘39的固定侧监视电极35B 38B构成。
这里，可动侧监视电极35A 38A与振动产生部17 20的可动侧驱动电极17A 20A大致相同地，由从驱动质量部4 7朝向径向外侧以放射状延伸的两个梳齿状电极构 成。其中，可动侧监视电极35A、36A夹持驱动质量部4、5而配置在可动侧驱动电极17A、18A 的Y轴方向的相反侧。同样地，可动侧监视电极37A、38A夹持驱动质量部6、7而配置在可 动侧驱动电极19A、20A的X轴方向的相反侧。此外，固定侧监视电极35B 38B由在与可动侧监视电极35A 38A平行的状态 下朝向径向外侧延伸的梳齿状电极构成。并且，可动侧监视电极35A 38A的电极板与固 定侧监视电极35B 38B的电极板相互间隔啮合。此外，固定侧监视电极35B 38B分别安装于固定在基板2上的四个监视用连接 盘39，且被电连接。此时，四个监视用连接盘39例如设置在夹持连接于驱动梁13、14的支 承部3的位置处，且配置在支承部3的宽度方向(圆周方向)的两侧。并且，可动侧监视电 极35A 38A、固定侧监视电极35B 38B以及监视用连接盘39配置在相对于中心点0呈 点对称的位置处。这里，驱动质量部4、5在Y轴方向上移位时，可动侧监视电极35A、36A和固定侧监 视电极35B、36B之间的静电电容Cml、Cm2会变化。此外，驱动质量部6、7在X轴方向上移 位时，可动侧监视电极37A、38A和固定侧监视电极37B、38B之间的静电电容Cm3、Cm4会变 化。因此，振动监视部35 38根据该静电电容Cml Cm4的变化，来监视驱动质量部4 7的振动状态。另外，在圆周方向上相邻的驱动质量部4 7成为相反相位的状态下四个驱动质 量部4 7振动时，振动监视部35 38的静电电容Cml Cm4同步地变化。屏蔽连接盘40位于四个检测用连接盘34的圆周方向的两侧，在基板2上共设置 有8个该屏蔽连接盘40。这里，各屏蔽连接盘40配置在驱动用连接盘21和检测用连接盘 34之间，且配置在监视用连接盘39和检测用连接盘34之间。此外，8个屏蔽连接盘40配 置在相对于中心点0呈点对称的位置处。并且，屏蔽连接盘40设置为与连接盘21、34、39电绝缘的状态，例如被接地。由此，屏蔽连接盘40电屏蔽(阻断)检测用连接盘34的周围，防止驱动用连接盘21侧的驱动信 号和监视用连接盘39的监视信号对检测用连接盘34的移位检测信号造成干扰。盖板41例如由玻璃材料等形成为四角形的板状，且使用阳极接合等方法而接合 在支承部3、驱动用连接盘21、检测用连接盘34、监视用连接盘39以及屏蔽连接盘40上。 此外，盖板41在与检测质量部22 25等的对置面(背面)，形成有以四角形状凹陷的空 腔(cavity) 41A。并且，空腔41A设置在与驱动质量部4 7、连结梁8、连接部9 12、驱 动梁13 16、检测质量部22 25、检测梁26 29、振动产生部17 20以及振动监视部 35 38对置的位置处。由此，驱动质量部4 7、检测质量部22 25能够振动移位而不 会与盖板41接触。并且，盖板41中，贯穿厚度方向而形成有多个通孔42。此时，通孔42分别形成在 与支承部3和各个连接盘21、34、39、40相对应的位置处。由此，支承部3等通过通孔42而 连接在设置于盖板41上的外部电极(未图示)上。因此，振动产生部17 20、移位检测 部30 33以及振动监视部35 38可通过外部电极而连接于后述的振动控制电路51和 角速度检测电路61等。接着，参照图7说明用于控制驱动质量部4 7的振动状态的振动控制电路51。振 动控制电路51使用由振动监视部35 38产生的监视信号Vm，对输出到振动产生部17 20的驱动信号Vd进行控制。并且，振动控制电路51由C-V转换电路52、放大器53、AGC电 路54、驱动信号产生电路55等构成。C-V转换电路52连接在振动监视部35 38的输出侧。并且，C-V转换电路52将 振动监视部35 38的静电电容Cml Cm4的变化转换为电压变化，并将这些电压变化作 为监视信号Vm而输出。并且，由连接在C-V转换电路52的输出侧的放大器53放大该监视 信号Vm，并向AGC电路54输出该监视信号Vm。AGC电路54的输出侧连接于输出驱动信号Vd的驱动信号产生电路55。并且，AGC 电路54按照监视信号Vm成为固定的方式调整增益。此外，驱动信号产生电路55经由放大 器56而连接于振动产生部17 20。由此，驱动信号产生电路55将驱动信号Vd分别输入 至振动产生部17 20，振动产生部17 20以在圆周方向上相邻的驱动质量部4 7彼此 成为相反相位的状态使驱动质量部4 7振动。接着，说明用于检测围绕两个轴(围绕X轴和Y轴)的角速度Ω1、Ω 2的角速度 检测电路61 (角速度检测单元)。角速度检测电路61使用由振动监视部35 38产生的监 视信号Vm，对由移位检测部30 33产生的移位检测信号Vx、Vy进行同步检波，并检测作 用于驱动质量部4 7的角速度Ω1、Ω2。并且，角速度检测电路61例如由C-V转换电路 62 65、差动放大器66、70、同步检波电路67、71等构成。C-V转换电路62 65将移位检测部30 33的静电电容Csl、Cs2、Cs3、Cs4的变 化转换为电压变化，并将这些电压变化作为预备性的移位检测信号VS1、VS2、VS3、VS4而分 别输出。这里，在相邻的驱动质量部4 7彼此以相反相位振动的状态下，作用围绕X轴的 角速度Ω1时，检测质量部22、23彼此以相反相位在Z轴方向上移位。此时，预备性的移位 检测信号Vsl和移位检测信号Vs2彼此成为相反相位。因此，差动放大器66连接在C-V转换电路62、63的输出侧，并根据这些预备性的移位检测信号Vsl、Vs2之差运算最终的移位检测信号Vx。同步检波电路67的输入侧连接于差动放大器66，且经由移相电路57而连接于 AGC电路54。此外，在同步检波电路67的输出侧连接有用于取出角速度信号的低通滤波器 (LPF)68，并且在LPF68的输出侧连接有用于调整增益和偏移的调整电路69。这里，移相电 路57输出使经由AGC电路54的监视信号Vm的相位偏移90°的移相信号Vm'。由此，同 步检波电路67根据移位检测信号Vx且使用移相信号Vm'进行同步检波，并经由LPF68、调 整电路69而输出对应于围绕X轴的角速度Ω 1的角速度信号。另一方面，在相邻的驱动质量部4 7彼此以相反相位振动的状态下，作用围绕Y 轴的角速度Ω2时，检测质量部24、25彼此以相反相位在Z轴方向上移位。此时，预备性的 移位检测信号Vs3和移位检测信号Vs4彼此成为相反相位。因此，差动放大器70连接于C-V转换电路64、65的输出侧，并根据这些预备性的 移位检测信号Vs3、Vs4之差运算最终的移位检测信号Vy。由此，同步检波电路71与同步 检波电路67同样地根据移位检测信号Vy且使用移相信号Vm'来进行同步检波，并经由 LPF72、调整电路73而输出对应于围绕Y轴的角速度Ω 2的角速度信号。接着，基于图8至图11，说明本实施方式的角速度传感器1的制造方法。在图8所示的基板接合工序中，预先对硅基板81的背面实施蚀刻(etching)处 理，从而形成中央部分凹陷的大致四角形或圆形的凹陷部82。另一方面，在成为基板2的玻 璃基板83的表面的中央侧，使用溅射(spatter)等方法形成由导体薄膜构成的四个固定侧 检测电极30A 33A。之后，例如使用阳极接合等接合方法，在玻璃基板83的表面接合硅基 板81的背面。此时，固定侧检测电极30A 33A配置在凹陷部82的内侧。接着，在图9所示的薄膜化工序中，研磨硅基板81的表面侧而形成厚度尺寸较薄 的硅层84。此时，硅层84的外缘侧接合在玻璃基板83上。此外，硅层84中与凹陷部82相 对应的薄壁部84A与玻璃基板83间隔分离。接着，在图10所示的功能部形成工序中，实施蚀刻处理，在硅层84中与薄壁部84A 相对应的位置上形成驱动质量部4 7、连结梁8、连接部9 12、驱动梁13 16、振动产 生部17 20、检测质量部22 25、检测梁26 29、振动监视部35 38。此外，在硅层84 的外缘侧形成支承部3、驱动用连接盘21、检测用连接盘34、监视用连接盘39、屏蔽连接盘 40。此时，为构成移位检测部30 33，检测质量部22 25形成在与固定侧检测电极30A 33A对置的位置处。此外，在驱动用连接盘21上连接振动产生部17 20的固定侧驱动电极17B 20B，在检测用连接盘34上连接移位检测部30 33的固定侧检测电极30A 33A，在监视 用连接盘39上连接振动监视部35 38的固定侧监视电极35B 38B。接着，在图11所示的盖板接合工序中，在成为盖板41的玻璃板85的背面侧，预先 形成构成空腔41A的凹陷部86。此时，凹陷部86形成在与驱动质量部4 7、连结梁8、连 接部9 12、驱动梁13 16、振动产生部17 20、检测质量部22 25、检测梁26 29、 振动监视部35 38等对置的位置处。并且，例如使用阳极接合等接合方法，在硅层84的表面接合玻璃基板85的背面。 由此，玻璃基板85的外缘侧接合在支承部3和各连接盘21、34、39、40上。另外，固定侧检 测电极30A 33A也可以不形成在玻璃基板83上，而是形成在玻璃基板85 (盖板41)上。
接着，在电极形成工序中，对盖板41施加喷砂(sand blast)等开孔加工处理，从 而形成通孔42。此时，通孔42分别形成在与支承部3和各连接盘21、34、39、40相对应的位 置上。最后，在盖板41的表面设置用于与外部的电路连接的外部电极(未图示)。并且，外 部电极通过设置在通孔42的内面上的导体膜，电连接在支承部3和各连接盘21、34、39、40 上。由此，完成图1至图6所示的角速度传感器1。并且，振动产生部17 20、移位检测部 30 33以及振动监视部35 38通过外部电极连接于振动控制电路51和角速度检测电路 61等。另外，通孔42也可以形成在玻璃基板83侧。优选在玻璃基板83、85中形成有固 定侧检测电极30A 33A的基板上加工通孔42。由于形成有通孔的玻璃基板的表面形成薄 膜布线等，所以隔着玻璃基板看不到内部。由于形成有固定侧检测电极的面因固定侧检测 电极而根本看不到内部，所以在制造上优选能够从相反侧观察内部的方式。第1实施方式的角速度传感器1具有如上所述的构成，因此接着说明该角速度传 感器1的动作。首先，说明检测围绕X轴的角速度Ω 1的情况。若从外部的振动控制电路51将驱 动信号Vd输入至驱动用连接盘21，则驱动信号Vd施加于振动产生部17 20的固定侧驱 动电极17Β 20Β。由此，对驱动质量部4、5作用Y轴方向的静电引力，驱动质量部4、5在 Y轴方向上振动。另一方面，对驱动质量部6、7作用Z轴方向的静电引力，驱动质量部6、7 在X轴方向上振动。并且，在圆周方向上相邻的驱动质量部4 7彼此以相反相位振动。
若在驱动质量部4 7振动的状态下作用围绕X轴的角速度Ω 1，则对在Y轴方向 上振动的驱动质量部4、5根据角速度Ω 1而作用以下的式1所示的科里奥利力Fx。另一方 面，科里奥利力不作用于在X轴方向上振动的驱动质量部6、7。由此，检测质量部22、23通 过科里奥利力Fx而在Z轴方向上移位，并根据角速度Ω 1而振动。式1Fx = 2ΧΜΧ Ω IXv其中，M 驱动质量部4、5以及检测质量部22、23的质量；Ω 1:围绕X轴的角速度；ν:驱动质量部4、5的Y轴方向的速度。因此，移位检测部30、31根据检测质量部22、23的Z轴方向的移位，对检测质量部 22、23和固定侧检测电极30Α、31Α之间的静电电容Csl、Cs2的变化进行检测。此时，角速 度检测电路61的C-V转换电路62、63将静电电容Csl、Cs2的变化转换为预备性的移位检 测信号Vsl、Vs2。然后，差动放大器66基于移位检测信号Vsl、Vs2之差，输出对应于围绕X 轴的角速度Ω 1的最终的移位检测信号Vx。同步检波电路67根据移位检测信号Vx，对与 移相信号Vm'同步的信号进行检波。由此，角速度检测电路61输出对应于围绕X轴的角速 度Ω 1的角速度信号。接着，说明检测围绕Y轴的角速度Ω 2的情况。从外部的振动控制电路51将驱动 信号Vd输入至驱动用连接盘21，使驱动质量部4 7振动。若在该振动状态下作用围绕Y 轴的角速度Ω2，则对在X轴方向上振动的驱动质量部6、7根据角速度Ω2而作用以下的式 2所示的科里奥利力Fy。另一方面，科里奥利力不作用于在Y轴方向上振动的驱动质量部 4、5。由此，检测质量部24、25通过科里奥利力Fy而在Z轴方向上移位，并根据角速度Ω2而振动。式2Fx = 2XMX Ω2Χν其中，M 驱动质量部6、7以及检测质量部24、25的质量；Ω 2:围绕Y轴的角速度；ν:驱动质量部6、7的X轴方向的速度。因此，移位检测部32、33根据检测质量部24、25的Z轴方向的移位，改变检测质量 部24、25和固定侧检测电极32Α、33Α之间的静电电容Cs3、Cs4的变化。此时，角速度检测 电路61的C-V转换电路64、65将静电电容Cs3、Cs4的变化转换为移位检测信号Vs3、Vs4。 然后，差动放大器70基于移位检测信号Vs3、Vs4之差，输出对应于围绕Y轴的角速度Ω 2 的移位检测信号Vy。同步检波电路71根据移位检测信号Vy，对与移相信号Vm'同步的信 号进行检波。由此，角速度检测电路61输出对应于围绕Y轴的角速度Ω2的角速度信号。综上所述，在本实施方式中，由于四个驱动质量部4 7配置在相对于中心点0呈 点对称的位置处，所以两个驱动质量部4、5可以夹着中心点0配置在X轴方向的两侧，两个 驱动质量部6、7可以夹着中心点0配置在Y轴方向的两侧。此外，在圆周方向上相邻的驱 动质量部4 7彼此以相反相位振动。由此，围绕X轴的角速度Ω 1作用时，能够使在Y轴方向上振动的驱动质量部4、5 产生朝向Z轴方向的科里奥利力Fx。因此，角速度Ω1作用时，检测质量部22、23在Z轴方 向上移位并振动。因此，通过使用移位检测部30、31来检测该振动，能够检测围绕X轴的角 速度Ω1。另一方面，围绕Y轴的角速度Ω 2作用时，能够使在X轴方向上振动的驱动质量部 6、7产生朝向Z轴方向的科里奥利力Fy。因此，角速度Ω2作用时，检测质量部24、25在Z 轴方向上移位并振动。因此，通过使用移位检测部32、33来检测该振动，能够检测围绕Y轴 的角速度Ω2。由此，使用单一的角速度传感器1，能够检测作用于与基板2平行的两个轴 (X轴和Y轴)周围的角速度Ω1、Ω2。此外，四个驱动质量部4 7配置在相对于中心点0呈点对称的位置处，所以构成 为使在圆周方向相邻的驱动质量部4 7反方向(相反相位)振动的结构。因此，能够固 定四个驱动质量部4 7整体的重心位置，并且能够抵消在四个驱动质量部4 7整体中 所产生的圆周方向的转矩(旋转力矩)。此时，由于连结梁8彼此连结四个驱动质量部4 7，所以例如，即使在四个驱动质量部4 7中产生了加工偏差，各驱动质量部4 7也会以 驱动振幅和相位一致的状态振动。其结果，能够可靠地减小四个驱动质量部4 7整体的 重心位置的变动或转矩，驱动质量部4 7的驱动振动不会泄漏到基板2等中。由此，角速 度信号的偏移输出变得稳定。此外，使用驱动梁13 16来支承驱动质量部4 7，使用检测梁26 29来支承检 测质量部22 25。因此，能够使用独立的个别梁(驱动梁13 16和检测梁26 29)来 支承驱动质量部4 7和检测质量部22 25，与使用共同的梁来支承的情况相比，能够减 小驱动振动和检测振动之间的耦合。因此，在移位检测部30 33检测出检测质量部22 25的移位而输出了预备性的移位检测信号Vsl Vs4时，在该移位检测信号Vsl Vs4中 不会混入成为噪声信号的驱动振动的成分。其结果，例如直接对移位检测信号Vsl Vs4进行放大时，或者使用差动放大器66、70来进行差动放大时，增益都不会因噪声信号而饱 和。因此，由于能够提高同步检波之前的初始阶段的放大率，所以能够相对地减小角速度信 号中包含的噪声信号，并且能够获得SN比良好的角速度信号，能够提高角速度传感器1的 检测精度。进而，成为可动部的驱动质量部4 7、连结梁8、连接部9 12、驱动梁13 16、 检测质量部22 25等构成相对于中心点0呈点对称的形状，并且夹着中心点0而配置在 对称的位置处，从而驱动质量部4、6和驱动质量部5、7彼此朝相反方向振动。因此，作用了 角速度Ω1、Ω2时，检测质量部22、24和检测质量部23、25在Z轴方向上彼此朝相反方向 移位。相对于此，即使加速度作用于基板2的垂直方向(Z轴方向)，并且检测质量部22 25在Z轴方向上移位，该移位所引起的移位检测部30 33的静电电容Csl Cs4的变化 都会成为相同值。因此，通过对移位检测部30 33的移位检测信号Vsl Vs4进行差动 检测，能够从角速度信号中消除加速度引起的成分。此外，由于驱动质量部4 7和检测质量部22 25本身无需变形，所以能够增加 驱动质量部4 7和检测质量部22 25的质量来降低谐振频率。因此，能够增大科里奥利 力Fx、Fy所引起的检测质量部22 25的移位量，并且能够提高角速度Ω1、Ω 2的检测灵 敏度。进而，能够增加检测质量部22 25的面积。因此，即使在使用与检测质量部22 25在Z轴方向上对置的固定侧检测电极30Α 33Α构成了移位检测部30 33的情况下， 也能够增加检测质量部22 25在Z轴方向上移位时的静电电容Csl Cs4的变化，并能 够提高检测灵敏度。此外，在连结梁8上设置以放射状延伸的四个连接部9 12，并且设置按照可以 沿长度方向移位的方式支承各连接部9 12的驱动梁13 16。因此，即使基板2中产生 畸变，也能够由驱动梁13 16吸收该畸变，例如能够减轻对于连结梁8的张力的影响。其 结果，驱动质量部4 7和检测质量部22 25的谐振频率不易产生变化，能够减小特性变 动，并且能够使角速度传感器1的输出稳定化。此外，在第1实施方式中，检测梁26 29使用检测质量部22 25沿基板2的厚 度方向移位时会扭转变形的扭转支承梁而形成。因此，例如，能够通过在基板2的垂直方向 上加工硅材料等来形成扭转支承梁，且能够容易地进行加工。此外，由于扭转支承梁使用宽 度尺寸小的细长的直线状的梁而形成，所以存在以下倾向，即检测梁26 29的宽度尺寸δ
容易产生偏差。假设即使宽度尺寸δ产生了偏差，则由于决定驱动质量部4 7的谐振频率的连 结梁8和驱动梁13 16都使用同样细长的梁而形成，所以连结梁8、驱动梁13 16以及 检测梁26 29的宽度尺寸一起增加或减小。其结果，由于连结梁8、驱动梁13 16以及 检测梁26 29的弹簧参数一起变化，所以驱动振动的谐振频率和检测振动的谐振频率一 起变动。由此，在驱动振动和检测振动之间谐振频率之差不会扩大，所以能够防止基于加工 偏差的检测灵敏度的降低。此外，由于驱动质量部4 7以圆周形状排列而配置，所以与径向外侧相比，在径 向内侧，驱动质量部4 7的圆周方向的长度尺寸变小。此时，由于检测梁26 29配置在 在驱动质量部4 7中的径向外侧，所以与配置在径向内侧的情况相比，能够增大在圆周方 向上延伸的长度尺寸。因此，能够增加检测梁26 29的设计自由度。
此外，检测梁26 29使用连接用突出部22A 25A而连接于检测质量部22 25 的径向外侧。因此，即使在通过驱动振动而向检测质量部22 25的径向外侧作用较大的 驱动转矩时，也能够使用检测梁26 29来使检测质量部22 25和驱动质量部4 7 — 起驱动振动。此外，连结梁8设置在被四个驱动质量部4 7包围的中心点0侧，所以能够缩短 连结梁8的全长，并能够提高相对于基板2的垂直方向(Z轴方向)的刚性。因此，能够防 止驱动质量部4 7和检测质量部22 25沿基板2的垂直方向移位，并且能够降低基于 该质量部4 7、22 25的移位的噪声。此外，由于振动产生部17 20由设置在驱动质量部4 7中的可动侧驱动电极 17A 20A和设置在基板2上的固定侧驱动电极17B 20B构成，所以能够通过作用于可 动侧驱动电极17A 20A和固定侧驱动电极17B 20B之间的静电力，直接使驱动质量部 4 7移位，从而能够使驱动质量部4 7驱动振动。此外，将移位检测部30 33的固定侧检测电极30A 33A电连接于检测用连接 盘34，将振动产生部17 20的固定侧驱动电极17B 20B电连接于驱动用连接盘21，并 且，在驱动用连接盘21和检测用连接盘34之间设置屏蔽连接盘40。因此，能够使用屏蔽连 接盘40来阻止驱动用连接盘21和检测用连接盘34之间的耦合，并且能够阻断它们之间的 信号的干扰。其结果，在基于移位检测部30 33的移位检测信号Vsl Vs4中不会混入 提供给振动产生部17 20的驱动信号Vd,能够提高角速度Ω 1、Ω 2的检测精度。此外，由于设置了对驱动质量部4 7的振动方向的移位进行监视的振动监视部 35 38，所以能够使用振动监视部35 38来检测驱动质量部4 7的振动振幅和相位。 因此，将基于振动监视部35 38的监视信号Vm可用作振动控制电路51的参考信号，能够 实现谐振状态的稳定化。此外，也可以将基于振动监视部35 38的监视信号Vm用作角速 度检测电路61的参考信号(移相信号Vm')，并且能够根据驱动质量部4 7的振动状态 来进行正确的同步检波。此外，在第1实施方式中，振动产生部17 20、驱动用连接盘21、移位检测部30 33、检测用连接盘34、振动监视部35 38、监视用连接盘39、屏蔽连接盘40等以具有对 称性的状态形成。因此，即使驱动信号Vd或监视信号Vm作为噪声信号而混入移位检测部 30 33的移位检测信号Vsl Vs4之中，该噪声信号相对于移位检测信号Vsl Vs4而成 为全部相同的电平，所以也能够容易地消除噪声信号。另外，在第1实施方式中，在所有驱动质量部4 7中设置振动监视部35 38。 但是，本发明并不限定于此，例如，也可以是在四个驱动质量部4 7中的任一个、两个或三 个驱动质量部中设置振动监视部的结构。此外，在第1实施方式中，由于振动产生部17 20和振动监视部35 38以相同 的形状形成，所以还可以将振动监视部用作振动产生部。此时，能够使对驱动质量部的驱动 力增加。接着，图12至图14表示本发明的第2实施方式。并且，本实施方式的特征在于， 振动产生部由设置在连结梁上的可动侧驱动电极、以及与该可动侧驱动电极对置地设置在 基板上的固定侧驱动电极构成。另外，在本实施方式中，对于与所述第1实施方式相同的结 构要素赋予相同的附图标记，并省略其说明。
角速度传感器91与第1实施方式的角速度传感器1大致相同地由基板2、驱动质 量部4 7、连结梁8、驱动梁13 16、振动产生部92、93、检测质量部22 25、检测梁26 29、移位检测部30 33、振动监视部35 38等构成。振动产生部92、93位于中心点0附近且配置在连结梁8的内侧。这里，振动产生 部92、93与第1实施方式的振动产生部17 20同样地，例如由低电阻的硅材料形成。并 且，振动产生部92、93由安装在连结梁8上的可动侧驱动电极92A、93A和安装在基板2上 的电极支承部94的固定侧驱动电极92B、93B构成。此时，电极支承部94被连结梁8包围，且被固定在基板2的中心点0附近。此夕卜， 可动侧驱动电极92A、93A分别安装在沿内径侧延长了连接部9、10的延长部9A、IOA的前端 上，且由包括多个电极板的梳齿状电极构成。此外，固定侧驱动电极92B、93B与可动侧驱动 电极92A、93A对置且被安装在电极支承部94的周围，并由包括多个电极板的梳齿状电极构 成。并且，以彼此啮合的状态设置可动侧驱动电极92A、93A和固定侧驱动电极92B、93B，并 通过对电极支承部94施加驱动信号来使静电力产生作用，从而使可动侧驱动电极92A、93A 和固定侧驱动电极92B、93B相互接近或远离。由此，振动产生部92、93通过作用于可动侧 驱动电极92A、93A和固定侧驱动电极92B、93B之间的静电力而使连结梁8扭转变形，从而 间接使驱动质量部4 7振动。综上所述，在这样构成的本实施方式中，也能够获得与第1实施方式大致相同的 作用效果。并且，尤其在本实施方式中，由于振动产生部92、93由可动侧驱动电极92A、93A 和固定侧驱动电极92B、93B构成，所以能够通过作用于可动侧驱动电极92A、93A和固定侧 驱动电极92B、93B之间的静电力而使连结梁8扭转变形。由此，通过使连接于连结梁8的 驱动质量部4 7间接地移位，能够使驱动质量部4 7驱动振动。此外，由于不需要在驱动质量部4 7的周围设置振动产生部92、93，所以能够通 过增大驱动质量部4 7和检测质量部22 25，来提高角速度Ω1、Ω2的检测灵敏度。另 一方面，能够在驱动质量部4 7的周围不设置振动产生部92、93来相应程度地小型化角 速度传感器91整体，并且能够减少制造成本。此外，例如，即使因电容耦合等在振动产生部92、93和移位检测部30 33之间产 生电干扰(electric cross talk)，也能够使该电干扰完全对称且可使其为最小限度。其结 果，能够减小相对于移位检测信号Vsl Vs4的噪声。进而，由于固定侧驱动电极92B、93B只要在位于基板2的中心部(中心点0)的1 处与外部的电路(振动控制电路51)连接即可，所以能够减少外部连接用的端子。由此，能 够使角速度传感器91整体小型化，并且能够降低制造成本。另外，在第2实施方式中，使用位于连结梁8的外侧且安装在驱动质量部4 7的 周围的振动监视部35 38来对驱动质量部4 7的振动方向的移位进行监视。但本发明 并不限定于此，例如，也可以是将振动监视部设置在连结梁的内侧的结构。此时，振动监视 部例如与振动产生部92、93相同地构成，并对设置于连结梁的可动侧监视电极和设置在基 板上的固定侧监视电极之间的静电电容进行检测。接着，图15和图16表示本发明的第3实施方式。并且，本实施方式的特征在于， 使用应力降低连接部来将检测梁的两端部分别连接于检测质量部和驱动质量部。另外，在 本实施方式中，对于与所述第1实施方式相同的结构要素赋予相同的附图标记，并省略其说明。角速度传感器101与第1实施方式的角速度传感器1大致相同地由基板2、驱动质 量部4 7、连结梁8、驱动梁13 16、振动产生部17 20、检测质量部22 25、检测梁 102 105、移位检测部30 33、振动监视部35 38等构成。检测梁102 105位于比检测质量部22 25更靠径向外侧处，且被设置在检测 质量部22 25和驱动质量部4 7之间，并且检测梁102 105按照可沿基板2的厚度 方向移位的方式支承来检测质量部22 25。此外，检测梁26 29朝向包围中心点0的圆 周方向延伸，并且使用扭转支承梁而形成，该扭转支承梁在检测质量部22 25沿基板2的 厚度方向移位时会扭转变形。进而，检测梁102 105由具有宽度尺寸δ并延伸为直线状 的细长的板状的梁而形成。此时，由于检测质量部22 25其接近中心点0的径向内侧部 分成为自由端，所以检测梁102 105以悬臂状态支承检测质量部22 25。其中，与第1实施方式的检测梁26 29的不同点在于，相对于检测质量部22 25分别设置了两个检测梁102 105。此时，两个检测梁102位于驱动质量部4内且沿Y 轴方向延伸，并且被分别配置在Y轴方向的两侧。同样地，两个检测梁103位于驱动质量部 5内且沿Y轴方向延伸，并且分别被配置在Y轴方向的两侧。此外，两个检测梁104位于驱动质量部6内且沿X轴方向延伸，并且分别被配置在 X轴方向的两侧。同样地，两个检测梁105位于驱动质量部7内且沿X轴方向延伸，并且分 别被配置在X轴方向的两侧。此外，各检测梁102的一端部侧位于检测质量部22中的Y轴方向的中心部，且使 用作为应力降低连接部的L型梁106而连接于检测质量部22。进而，各检测梁102的另一 端侧分别位于检测质量部22中的Y轴方向的两端部侧，且使用L型梁106而连接于驱动质
量部4。同样地，各个检测梁103的一端部侧位于检测质量部23中的Y轴方向的中心部， 且使用作为应力降低连接部的L型梁107而连接于检测质量部23。进而，各个检测梁103 的另一端侧分别位于检测质量部23中的Y轴方向的两端部侧，且使用L型梁107而连接于 驱动质量部5。此外，各个检测梁104的一端部侧位于检测质量部24中的X轴方向的中心部，且 使用作为应力降低连接部的L型梁108而连接于检测质量部24。进而，各个检测梁104的 另一端侧分别位于检测质量部24中的X轴方向的两端部侧，且使用L型梁108而连接于驱 动质量部6。同样地，各个检测梁105的一端部侧位于检测质量部25中的X轴方向的中心部， 且使用作为应力降低连接部的L型梁109而连接于检测质量部25。进而，各个检测梁105 的另一端侧分别位于检测质量部25中的X轴方向的两端部侧，且使用L型梁109而连接于 驱动质量部7。此时，L型梁106、107例如自检测梁102、103弯曲成L字形状。由此，检测梁102、 103的两端侧以相对于成为其长度方向的Y轴方向具有自由度的状态受到支承。同样地，L 型梁108、109例如自检测梁104、105弯曲成L字形状。由此，检测梁104、105的两端侧以 相对于成为其长度方向的X轴方向具有自由度的状态受到支承。其结果，在检测梁102 105扭转变形时，由于检测梁102 105的两端侧能够沿长度方向移位，所以能够减小作用于检测梁102 105的两端侧的畸变和应力。综上所述，在这样构成的本实施方式中，也能够获得与第1实施方向大致相同的 作用效果。并且，尤其在本实施方式中，检测梁102 105的两端侧使用L型梁106 109 分别连接于检测质量部22 25和驱动质量部4 7，所以能够减小角速度传感器101的灵
敏度偏差。这里，详细说明L型梁106 109和灵敏度偏差之间的关系。首先，在如第1实施 方式所述，在固定了检测梁26 29的两端的情况下，通过作用于固定部分的应力来阻止检 测梁26 29的扭转变形。因此，检测梁26 29的厚度尺寸产生了变化时，相对于该厚度 尺寸的变化量的谐振频率的变化增加。其结果，存在以下倾向，即加工偏差对驱动模式和检 测模式的谐振频率差所带来的影响增加。相对于此，在本实施方式中，由于检测梁102 105的两端侧使用L型梁106 109而分别连接于检测质量部22 25和驱动质量部4 7，所以检测梁102 105扭转变 形时，能够减小作用于检测梁102 105的两端侧的畸变和应力。由此，能够减少厚度尺寸 的加工偏差对驱动模式和检测模式的谐振频率差所带来的影响，并且能够减少角速度传感 器101的灵敏度偏差。另外，在第3实施方式中，使用L型梁106 109而构成了应力降低连接部。但本 发明并不限定于此，应力降低连接部只要是在检测梁的长度方向(扭转轴方向)上具有自 由度的结构即可。因此，例如图17所示的第1变形例那样，也可以使用检测梁102'的端部 侧变成T字形状的T型梁106'来构成应力降低连接部。此外，在第3实施方式中，使用直线状延伸的扭转支承梁来形成了检测梁102 105。但本发明并不限定于此，例如图18所示的第2变形例那样，也可以使用折叠一次或多 次的形状的扭转支承梁来形成检测梁102"。此外，在所述各实施方式中，使用检测质量部22 25沿基板2的厚度方向移位时
会扭转变形的扭转支承梁来形成了检测梁26 29、102 105。但本发明并不限定于此，例
如也可以使用检测质量部沿基板的厚度方向移位时会弯曲变形的弯曲支承梁来形成检测 M
TTC。此外，在所述各实施方式中，连结梁8形成为圆形的框状。但本发明并不限定于 此，也可以像图19所示的第3变形例的角速度传感器111那样，例如以四角形的框状形成 连结梁112，也可以形成为四角形以上的多角形的框状。此时，优选例如八角形、十二角形 等，连结梁形成为具有4的倍数的角的多角形的框状。此外，在所述各实施方式中，连结梁8设置在被驱动质量部4 7包围的中心点0 侧(内径侧)。但本发明并不限定于此，也可以是如图20所示的第4变形例的角速度传感 器121那样，例如在包围驱动质量部4 7的外径侧设置连结梁122。
权利要求
一种角速度传感器，由以下单元构成基板；四个驱动质量部，与该基板间隔对置，并且配置在以中心部作为中心的圆周方向的不同位置上，且配置在相对于中心部呈点对称的位置上；连结梁，其相互连结这四个驱动质量部，在这四个驱动质量部朝向与所述基板平行的方向移位时会弯曲变形；四个连接部，以所述中心部作为中心而延伸为放射状，并且分别位于在圆周方向上相邻的两个驱动质量部之间且连接于该连结梁；驱动梁，其分别设置在这四个连接部上，且在所述连结梁弯曲变形时，按照在长度方向上可使各连接部移位的方式支承各连接部；驱动单元，其在圆周方向上相邻的驱动质量部成为相反相位的状态下，使所述四个驱动质量部朝向包围中心部的圆周方向振动；检测质量部，其分别设置在所述四个驱动质量部中；检测梁，其设置在该检测质量部和所述驱动质量部之间，且按照在基板的厚度方向上可使检测质量部移位的方式支承该检测质量部；和移位检测单元，其检测所述检测质量部在所述基板的厚度方向上的移位。
2.根据权利要求1所述的角速度传感器，其中，所述检测梁朝向包围所述中心部的圆周方向延伸，且使用扭转支承梁而形成，该扭转 支承梁在所述检测质量部沿基板的厚度方向移位时扭转变形。
3.根据权利要求2所述的角速度传感器，其中，所述检测梁构成为使用在扭转变形时降低作用于该检测梁的端部侧的应力的应力降 低连接部，分别与所述检测质量部和驱动质量部连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的角速度传感器，其中，所述连结梁构成为被设置在由所述四个驱动质量部包围的中心部侧。
5.根据权利要求1、2或3所述的角速度传感器，其中，所述驱动单元由设置在所述驱动质量部的可动侧驱动电极和与该可动侧驱动电极对 置地设置在所述基板上的固定侧驱动电极构成，并且通过作用于可动侧驱动电极和固定侧 驱动电极之间的静电力，使所述驱动质量部振动。
6.根据权利要求5所述的角速度传感器，其中，所述移位检测单元使用在厚度方向上与所述检测质量部对置的固定侧检测电极而构成，该移位检测单元的固定侧检测电极电连接于设置在所述基板上的检测用连接盘， 所述驱动单元的固定侧驱动电极电连接于设置在所述基板上的驱动用连接盘， 在该驱动用连接盘和检测用连接盘之间，设置用于阻断信号的干扰的屏蔽连接盘。
7.根据权利要求1、2或3所述的角速度传感器，其中，所述驱动单元由设置在所述连结梁中的可动侧驱动电极和与该可动侧驱动电极对置 地设置在所述基板上的固定侧驱动电极构成，并且通过作用于可动侧驱动电极和固定侧驱 动电极之间的静电力，使所述连结梁弯曲变形，从而使所述驱动质量部振动。
8.根据权利要求1、2或3所述的角速度传感器，其中，在所述驱动质量部的周围，设置用于监视该驱动质量部的振动方向的移位的监视单元，该监视单元由设置在所述驱动质量部上的可动侧监视电极和与该可动侧监视电极对 置地设置在所述基板上的固定侧监视电极构成，并且通过使用可动侧监视电极和固定侧监 视电极之间的静电电容，检测所述驱动质量部的移位。
全文摘要
一种角速度传感器，在基板(2)的表面，相对中心点(O)呈点对称的位置上设置驱动质量部(4～7)。驱动质量部(4～7)彼此连结连结梁(8)。连结梁(8)使用连接部(9～12)和驱动梁(13～16)来可弯曲地支承。在驱动质量部(4～7)的内侧设置检测质量部(22～25)，检测质量部(22～25)使用检测梁(26～29)而在Z轴方向上可移位地支承。在圆周方向上相邻的驱动质量部(4～7)通过振动产生部(17～20)彼此以相反相位振动。在该状态下，施加角速度(Ω1、Ω2)，则检测质量部(22～25)沿基板(2)的厚度方向移位并振动。移位检测部(30～33)检测厚度方向上的检测质量部(22～25)的移位。
文档编号G01P9/04GK101910789SQ20088012426
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月12日 优先权日2008年1月7日
发明者持田洋一, 田村昌弥 申请人:株式会社村田制作所
技术领域：
本发明涉及例如适合用于检测两个轴方向的角速度的角速度传感器。
背景技术：
一般，作为角速度传感器，公知有在基板上具有多个质量部的传感器(例如，参照 专利文献1 4)。在专利文献1、2中，公开了在基板上沿着圆周设置四个质量部，并且在 圆周方向上相邻的两个质量部彼此朝相反方向振动的构成。此时，在四个质量部振动的 状态下，作用了围绕与基板的表面平行的两个轴的角速度时，四个质量部通过科里奥利力 (Coriolisforce)向基板的垂直方向(厚度方向)进行移位。因此，专利文献1、2的角速度 传感器通过检测四个质量部的垂直方向的移位，从而检测围绕两个轴的角速度。在专利文献3中，公开了在基板上沿着Y轴方向并排配置多个质量部，并且使这些 多个质量部沿着与Y轴正交的X轴方向振动的构成。而且，专利文献3的角速度传感器构 成为通过在多个质量部振动的状态下，对质量部的基板的垂直方向(Z轴方向)的移位和 Y轴方向的移位进行检测，从而检测围绕Y轴的角速度和围绕Z轴的角速度。在专利文献4中，公开了以下构成配置与XY面平行的基板，并设置从该基板上的 支承部开始涡旋状地延伸的多个支承脚部，在该支承脚部的前端沿着圆周方向设置环状振 子。此时，构成为通过在XY面内，以规定的振动模式使环状振子变形振动，并且检测环状 振子在Z轴方向(基板的垂直方向)的移位，从而检测围绕X轴的角速度和围绕Y轴的角 速度。专利文献1 日本特开平11-183179号公报专利文献2 日本特开2006-138855号公报专利文献3 日本特开2002-213962号公报专利文献4 日本特表2002-509615号公报但是，专利文献1、2的角速度传感器构成为通过组合使用四个质量部，从而抑制 振动泄漏到基板上。但是，为了防止振动的泄漏，需要使四个质量部的振幅一致。这里，专 利文献1、2的角速度传感器构成为四个质量部分别使用独立的弹簧，从而以可振动的方式 受到支持。因此，在质量部或弹簧的加工上产生偏差的情况下，质量部以谐振状态振动时， 在各个质量部中发生较大的振动差。其结果，存在以下倾向，即质量部的振动会泄漏到基板 上，且受到温度变化等而产生偏移(offset)的变动和噪声增加等问题。此外，由于各个质 量部的振幅不同，因此由角速度产生的科里奥利力也不同，导致两个轴的检测灵敏度产生 偏差。特别是，专利文献1、2的角速度传感器构成为弹簧在能够向驱动方向和检测方 向中的任一个方向移位的状态下，支持质量部。因此，在驱动振动和检测振动之间容易引起 耦合(coupling)，振动泄漏的影响较大。此外，在专利文献3的角速度传感器中，通过独立地设置驱动振动的弹簧和检测 振动的弹簧，从而难以引起驱动振动和检测振动之间的耦合。但是，该角速度传感器没有构成检测围绕与基板平行的两个轴(X轴和Y轴)的角速度的结构，有时不符合应用对象的要 求标准。此外，在专利文献4的角速度传感器中，构成为弹簧在能够向驱动方向(XY面内 方向)和检测方向(Z轴方向)中的任一个方向移位的状态下，支持环状振子。因此，构成 为弹簧和环状振子这两者兼用于驱动和检测的结构，所以在驱动振动和检测振动之间容易 引起耦合。此外，由于环状振子其本身沿着XY面内方向变形，所以径向的宽度尺寸较细。此 时，构成为使用设置在基板上的检测电极和环状振子之间的静电电容，来检测环状振子的 Z轴方向的移位(科里奥利力所产生的移位)。但是，由于环状振子的宽度尺寸较小，所以 与检测电极之间的电容变化较小，存在检测精度容易降低的倾向。并且，由于环状振子可沿 着XY面内方向和Z轴方向变形，所以其质量较小。其结果，还存在环状振子的谐振频率变 高，且角速度的检测灵敏度降低的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述的现有技术的问题而完成，本发明的目的在于提供一种能够高 精度且高灵敏度地检测围绕基板内的两个轴(X轴和Y轴)的角速度的角速度传感器。(1)为解决上述的课题，本发明的角速度传感器由以下单元构成基板；四个驱动 质量部，与该基板间隔对置，并且配置在以中心部作为中心的圆周方向的不同位置上，且配 置在相对于中心部呈点对称的位置上；连结梁，其相互连结这四个驱动质量部，在这四个驱 动质量部朝向与所述基板平行的方向移位时会弯曲变形；四个连接部，以所述中心部作为 中心而延伸为放射状，并且分别位于在圆周方向上相邻的两个驱动质量部之间且连接于该 连结梁；驱动梁，其分别设置在这四个连接部上，且在所述连结梁弯曲变形时，按照在长度 方向上可使各连接部移位的方式支承各连接部；驱动单元，其在圆周方向上相邻的驱动质 量部成为相反相位的状态下，使所述四个驱动质量部朝向包围中心部的圆周方向振动；检 测质量部，其分别设置在所述四个驱动质量部中；检测梁，其设置在该检测质量部和所述 驱动质量部之间，且按照在基板的厚度方向上可使检测质量部移位的方式支承该检测质量 部；和移位检测单元，其检测所述检测质量部在所述基板的厚度方向上的移位。根据本发明，由于四个驱动质量部配置在相对于中心部呈点对称的位置上，所以 两个驱动质量部夹持中心部而相互对置，并且剩余的两个驱动质量部也夹持中心部而相互 对置。此时，两个驱动质量部和剩余的两个驱动质量部配置在互不相同的位置上。因此，例 如在基板沿着与X轴和Y轴平行的X-Y平面扩张时，两个驱动质量部沿着经过中心部的一 条线(例如X轴)而配置，并且剩余的两个驱动质量部沿着经过中心部的另一条线(例如Y 轴)而配置。此外，由于四个驱动质量部沿着包围中心部的圆周方向振动，所以例如沿着X 轴配置的两个驱动质量部在Y轴方向上振动，沿着Y轴配置的两个驱动质量部在χ轴方向 上振动。并且，若围绕X轴的角速度产生作用，则在Y轴方向上振动的驱动质量部中，根据 该角速度而产生朝Z轴方向(基板的厚度方向)的科里奥利力。另一方面，若围绕Y轴的角 速度产生作用，则在X轴方向上振动的驱动质量部中，根据该角速度而产生朝Z轴方向(基 板的厚度方向)的科里奥利力。
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并且，由于在四个驱动质量部中分别设置可在Z轴方向上移位的检测质量部，所 以在Y轴方向上振动的检测质量部根据围绕X轴的角速度而在Z轴方向上移位，在X轴方 向上振动的检测质量部根据围绕Y轴的角速度而在Z轴方向上移位。因此，通过使用移位 检测单元来检测四个检测质量部在基板的厚度方向上的移位，从而能够检测作用于与基板 平行的两个轴周围的角速度。此外，四个驱动质量部成为配置在相对于中心部呈点对称的位置，并且，使在圆 周方向上相邻的驱动质量部成为相反相位的状态下振动。因此，能够固定四个驱动质量部 整体的重心位置，并且，能够相互抵消在四个驱动质量部整体中所产生的圆周方向的转矩。 此时，连结梁彼此连结四个驱动质量部，所以例如即使在四个驱动质量部中产生了加工偏 差，各驱动质量部也能在驱动振幅和相位一致的状态下振动。其结果，能够可靠地减小四 个驱动质量部整体的重心位置的变动或转矩，能够抑制驱动质量部的驱动振动泄漏到基板 上。此外，驱动质量部使用驱动梁来进行支承，检测质量部使用检测梁来进行支承。因 此，能够使用独立的个别的梁(驱动梁和检测梁)来支承驱动质量部和检测质量部，与使用 共同的梁来支承的情况相比，能够减小驱动振动和检测振动之间的耦合。因此，在移位检测 单元检测出检测质量部的移位而输出了移位检测信号时，在该移位检测信号中不会混入成 为噪声信号的驱动振动的成分。其结果，能够相对地减小在角速度信号中包含的噪声信号， 并且能够获得SN比良好的角速度信号，能够提高传感器的检测精度。此外，由于驱动质量部和检测质量部本身不需要变形，所以能够增加驱动质量部 和检测质量部的质量来降低谐振频率。因此，能够增加由科里奥利力所产生的检测质量部 的移位量，并且能够提高角速度的检测灵敏度。进而，能够增加检测质量部的面积。因此， 即使在使用与检测质量部在Z轴方向上对置的检测电极来构成移位检测单元的情况下，也 能够增加检测质量部在Z轴方向上移位时的静电电容的变化，并且能够提高检测灵敏度。此外，在连结梁上设置以放射状延伸的四个连接部，并且设置以可在长度方向上 使各连接部移位的方式支承该各连接部的驱动梁。因此，即使在基板发生畸变的情况下，也 能够由驱动梁吸收该畸变，例如能够减轻相对于连结梁的张力的影响。其结果，驱动质量部 和检测质量部的谐振频率不易变化，且能够减小特性变动。(2)在本发明中，所述检测梁朝向包围所述中心部的圆周方向延伸，且使用扭转支 承梁而形成，该扭转支承梁在所述检测质量部沿基板的厚度方向移位时扭转变形。通过这样构成，能够通过例如在基板的垂直方向上加工硅材料等来形成扭转支承 梁，可轻易进行加工。此外，扭转支承梁的弹簧参数与宽度尺寸的三次方成比例地变动，这 与驱动梁、连结梁相同。因此，宽度尺寸的加工偏差对驱动模式和检测模式的谐振频率差带 来的影响较小，能够减小传感器的灵敏度偏差。(3)在本发明中，所述检测梁构成为使用在扭转变形时降低作用于该检测梁的 端部侧的应力的应力降低连接部，分别与所述检测质量部和驱动质量部连接。这里，例如使用形成为一张细长的板形状的扭转支承梁构成检测梁，并且在固定 了该检测梁的两端的情况下，通过作用于固定部分的应力来阻止检测梁的扭转变形。因此， 检测梁的厚度尺寸变化时，相对于该厚度尺寸的变化量的谐振频率的变化变大。其结果，存 在以下倾向，即加工偏差对驱动模式和检测模式的谐振频率差带来的影响变大。
相对于此，在本发明中，检测梁使用相对于检测梁的长度方向赋予自由度的应力 降低连接部，分别与检测质量部和驱动质量部连接。因此，由于检测量扭转变形时，检测梁 的端部侧能够在其长度方向上移位，所以能够降低作用于检测量的两端侧的畸变或应力。 由此，能够减小厚度尺寸的加工偏差对驱动模式和检测模式的谐振频率差带来的影响，并 且能够减小传感器的灵敏度偏差。(4)在本发明中，所述连结梁构成为被设置在由所述四个驱动质量部包围的中心 部侧。通过这样构成，能够缩短连结梁的全长，能够提高相对于基板的垂直方向的刚性。 因此，能够防止驱动质量部在基板的垂直方向上移位，并且能够降低基于该驱动质量部的 移位的噪声。(5)在本发明中，也可以是以下构成所述驱动单元由设置在所述驱动质量部的 可动侧驱动电极和与该可动侧驱动电极对置地设置在所述基板上的固定侧驱动电极构成， 并且通过作用于可动侧驱动电极和固定侧驱动电极之间的静电力，使所述驱动质量部振动。通过这样构成，能够通过作用于可动侧驱动电极和固定侧驱动电极之间的静电 力，直接使驱动质量部移位，从而能够使驱动质量部驱动振动。(6)在本发明中，也可以是以下构成所述移位检测单元使用在厚度方向上与所 述检测质量部对置的固定侧检测电极而构成，该移位检测单元的固定侧检测电极电连接于 设置在所述基板上的检测用连接盘，所述驱动单元的固定侧驱动电极电连接于设置在所述 基板上的驱动用连接盘，在该驱动用连接盘和检测用连接盘之间，设置用于阻断信号的干 扰的屏蔽连接盘。通过这样构成，能够使用屏蔽连接盘来阻止驱动用连接盘和检测用连接盘之间的 耦合，并且能够切断它们之间的信号的干扰。其结果，在移位检测单元的移位检测信号中不 会混入提供给驱动单元的驱动信号，能够提高角速度的检测精度。(7)在本发明中，也可以是以下构成所述驱动单元由设置在所述连结梁中的可 动侧驱动电极和与该可动侧驱动电极对置地设置在所述基板上的固定侧驱动电极构成，并 且通过作用于可动侧驱动电极和固定侧驱动电极之间的静电力，使所述连结梁弯曲变形， 从而使所述驱动质量部振动。根据本发明，由于驱动单元由设置在连结梁中的可动侧驱动电极和设置在基板上 的固定侧驱动电极构成，所以能够通过作用于可动侧驱动电极和固定侧驱动电极之间的静 电力，使连结梁弯曲变形。由此，能够间接使连接于连结梁的驱动质量部移位，从而能够使 驱动质量部驱动振动。此外，由于不需要在驱动质量部的周围设置驱动单元，所以能够通过增大驱动质 量部和检测质量部来提高角速度的检测灵敏度。另一方面，能够与无需驱动质量部的周围 设置驱动单元的程度相对应地使传感器整体小型化，并能够降低制造成本。此外，例如即使因电容耦合等在驱动单元和移位检测单元之间产生电干扰，也因 为能够使该电干扰完全对称且最小化，所以能够减小对于移位检测信号的噪声。进而，由于固定侧驱动电极只要在位于基板的中心部的1处与外部的电路连接即 可，所以能够减少外部连接用的端子。这样，能够使传感器整体小型化，并且能够降低制造成本。(8)在本发明中，也可以在所述驱动质量部的周围，设置用于监视该驱动质量部的 振动方向的移位的监视单元，该监视单元由设置在所述驱动质量部上的可动侧监视电极和 与该可动侧监视电极对置地设置在所述基板上的固定侧监视电极构成，并且通过使用可动 侧监视电极和固定侧监视电极之间的静电电容，检测所述驱动质量部的移位。根据本发明，由于在驱动质量部的周围设置了用于监视该驱动质量部的振动方向 的移位的监视单元，所以能够使用监视单元来检测驱动质量部的振动振幅和相位。因此，驱 动振动的振荡电路能够将监视单元的输出信号作为参考信号来加以利用，能够实现谐振状 态的稳定化。此外，角速度的检测电路也能够将监视单元的输出信号作为参考信号来加以 利用，能够根据驱动质量部的振动状态来进行正确的同步检波。
图1是以除去盖板的状态表示本发明的第1实施方式的角速度传感器的俯视图。图2是扩大表示图1中的角速度传感器的主要部位的俯视图。图3是从图1中的箭头所示的III - III方向观察角速度传感器的剖视图。图4是以检测质量部沿Z轴方向振动的状态表示角速度传感器的与图3相同位置 的剖视图。图5是表示角速度传感器的示意说明图。图6是以驱动质量部振动的状态表示角速度传感器的示意说明图。图7是表示角速度传感器的振动控制电路、角速度检测电路和加速度检测电路的 电路结构图。图8是表示基板接合工序的与图3相同位置的剖视图。图9是表示薄膜化工序的与图3相同位置的剖视图。图10是表示功能部形成工序的与图3相同位置的剖视图。图11是表示盖板接合工序的与图3相同位置的剖视图。图12是扩大表示第2实施方式的角速度传感器的主要部位的与图2相同位置的 俯视图。图13是扩大表示图12中的振动产生部的俯视图。图14是以驱动质量部振动的状态表示第2实施方式的角速度传感器的示意说明 图。图15是扩大表示第3实施方式的角速度传感器的主要部位的与图2相同位置的 俯视图。图16是扩大表示图15中的检测梁等的俯视图。图17是扩大表示第1变形例的检测梁等的与图16相同位置的俯视图。图18是扩大表示第2变形例的检测梁等的与图16相同位置的俯视图。图19是表示第3变形例的角速度传感器的示意说明图。图20是表示第4变形例的角速度传感器的示意说明图。图中1、91、101、111、121_角速度传感器；2_基板；4 7_驱动质量部；8、112、 122-连结梁；9 12-连接部；13 16-驱动梁；17 20、92、93_振动产生部(驱动单元)；21-驱动用连接盘；22 25-检测质量部；26 29、102 105、102' ,102"-检测梁；30 33-移位检测部(移位检测单元)；34-检测用连接盘；35 38-振动监视部(监视单元)； 39-监视用连接盘；40-屏蔽连接盘；106 109-L型梁(应力降低连接部)；106 ‘ -T型梁 (应力降低连接部)。
具体实施例方式以下，参照附图详细说明本发明的实施方式的角速度传感器。首先，图1至图6示出第1实施方式的角速度传感器1。在图中，角速度传感器1 由基板2、驱动质量部4 7、连结梁(coupling beams)8、连接部9 12、驱动梁13 16、 振动产生部17 20、检测质量部22 25、检测梁26 29、移位检测部30 33、振动监视 部35 38等构成。基板2构成角速度传感器1的基础部分。并且，基板2例如由玻璃材料等形成为 四角形的平板状，在彼此正交的X轴、Y轴和ζ轴方向中，例如沿着X轴和Y轴方向水平延 伸。此外，在基板2上，例如通过对具有导电性的低电阻的硅材料等施加蚀刻加工，从 而形成支承部3、驱动质量部4 7、连结梁8、连接部9 12、驱动梁13 16、驱动用连接 盘21、检测质量部22 25、检测梁26 29、检测用连接盘34、振动监视部35 38、监视用 连接盘39、屏蔽连接盘40等。支承部3设置在基板2的表面上。此外，将支承部3分别配置在基板2中角落侧 的4处。并且，在被四个支承部3所包围的基板2的中央侧部分，以从基板2浮起的状态设 置有驱动质量部4 7、检测质量部22 25等。此外，后述的振动产生部17 20的可动 侧驱动电极17A 20A、作为移位检测部30 33的可动侧检测电极的检测质量部22 25 等经由支承部3而连接于地面。驱动质量部4 7与基板2的表面间隔对置，并配置在相对于中心部(中心点0) 呈点对称的位置处。此外，驱动质量部4 7每隔90°以彼此等间隔地配置在包围中心点 0的圆周方向上。因此，X轴侧驱动质量部4、5沿着X轴而配置，且夹着中心点0相互对置。 另一方面，Y轴侧驱动质量部6、7沿着与轴正交的Y轴而配置，且夹着中心点0相互对置。此外，驱动质量部4 7例如形成为大致五角形的框状。这里，X轴侧驱动质量部 4、5中，X轴方向的内侧部位向中心点0突出，随着接近中心点0，宽度尺寸(Y轴方向尺寸) 逐渐减小。同样地，Y轴侧驱动质量部6、7中，Y轴方向的内侧部位向中心点0突出，随着接 近中心点0，宽度尺寸(X轴方向尺寸)逐渐减小。此外，在驱动质量部4 7的内径侧的 突出部分(顶点部分)设置了向中心点0突出的连接用臂部4A 7A。此时，连接用臂部 4A 7A具有较高的刚性，使得不会朝X轴、Y轴和Z轴的任一个方向弯曲变形。并且，连接 用臂部4A 7A的前端部位构成例如驱动质量部4 7在X-Y平面上振动时的支点。连结梁8形成为包围中心点0的环状，相互连接驱动质量部4 7。具体而言，连 结梁8例如形成为大致圆形的细长的框状，X轴方向的两端侧部位和Y轴方向的两端侧部 位分别连接于连接用臂部4A 7A的前端。并且，驱动质量部4 7在与基板2呈水平的 状态下沿包围中心点0的圆周方向被驱动振动时，连结梁8整体按照成为椭圆形状的方式 弯曲变形(参照图6)。由此，连结梁8按照各个驱动质量部4 7的驱动振幅和相位一致的方式进行调整。如图1和图2所示那样，连接部9 12以中心点0为中心延伸成放射状，且连接 于连结梁8。此外，连接部9 12分别位于在圆周方向上相邻的两个驱动质量部4 7之 间，且被配置在相对于中心点0呈点对称的位置处。因此，连接部9被配置在驱动质量部4、 6之间，并且连接部10被配置在驱动质量部5、7之间，这些连接部9、10位于相对于X轴倾 斜了 45°的轴线上并相互对置。同样地，连接部11被配置在驱动质量部4、7之间，并且连 接部12被配置在驱动质量部5、6之间，这些连接部11、12位于相对于X轴倾斜了 -45°的 轴线上并相互对置。由此，连接部9、10和连接部11、12彼此正交。并且，连接部9 12具 有较高的刚性，使得不会向X轴、Y轴、Z轴的任一个方向弯曲变形。驱动梁13 16分别被设置在连接部9 12的前端，对连接部9 12和支承部3 之间进行连接。这里，驱动梁13 16例如通过将2根折叠的梁相互对置地配置而构成，形 成为沿着与连接部9 12正交的方向延伸的细长的框状。并且，驱动梁13 16在连接部 9 12沿长度方向移位时，按照框内的空间扩大、缩小的方式弯曲变形。由此，驱动梁13 16在连结梁8弯曲变形时，以沿着长度方向可移位的方式支持各连接部9 12。振动产生部17 20构成对驱动质量部4 7分别进行驱动振动的驱动单元。并 且，振动产生部17 20由安装在驱动质量部4 7的外径侧的可动侧驱动电极17A 20A 和安装在基板2上的驱动用连接盘21的固定侧驱动电极17B 20B构成。这里，可动侧驱动电极17A例如由两个梳齿状电极构成，这两个梳齿状电极从驱 动质量部4朝向将中心点0作为中心的径向外侧，以放射状延伸，在该梳齿状电极中沿着长 度方向间隔配置有多个电极板。并且，可动侧驱动电极17A配置在驱动质量部4中Y轴方 向的一侧。此外，可动侧驱动电极18A也与可动侧驱动电极17A相同地，例如由两个梳齿状电 极构成，这两个梳齿状电极从驱动质量部5朝向将中心点0作为中心的径向外侧，且以放射 状延伸。其中，可动侧驱动电极18A配置在驱动质量部5中Y轴方向的另一侧。由此，可动 侧驱动电极17A和可动侧驱动电极18A配置在相对于中心点0呈点对称的位置处。另一方面，可动侧驱动电极19A例如由两个梳齿状电极构成，这两个梳齿状电极 从驱动质量部6朝向将中心点0作为中心的径向外侧，且以放射状延伸，在该梳齿状电极中 沿着长度方向间隔配置有多个电极板。并且，可动侧驱动电极19A配置在驱动质量部6中 X轴方向的一侧。此外，可动侧驱动电极20A也与可动侧驱动电极19A相同地，例如由两个梳齿状电 极构成，这两个梳齿状电极从驱动质量部7朝向将中心点0作为中心的径向外侧，且以放射 状延伸。其中，可动侧驱动电极20A配置在驱动质量部7中X轴方向的另一侧。由此，可动 侧驱动电极19A和可动侧驱动电极20A配置在相对于中心点0呈点对称的位置处。此外，固定侧驱动电极17B 20B由梳齿状电极构成，该梳齿状电极在与可动侧驱 动电极17A 20A平行的状态下，朝向径向外侧延伸。并且，可动侧驱动电极17A 20A的 电极板与固定侧驱动电极17B 20B的电极板彼此间隔啮合。并且，固定侧驱动电极17B 20B分别安装在基板2上固定的四个驱动用连接盘 21上，且电连接。此时，四个驱动用连接盘21例如设置在夹持连接于驱动梁15、16的支承部 3的位置，配置在支承部3的宽度方向(圆周方向)的两侧。这样，固定侧驱动电极17B 20B和驱动用连接盘21也与可动侧驱动电极17A 20A同样地，配置在相对于中心点0成 点对称的位置上。并且，若对固定侧驱动电极17B、18B施加相同的驱动信号(电压信号等)，则在可 动侧驱动电极17A、18A和固定侧驱动电极17B、18B之间，沿着Y轴产生彼此相反方向的驱 动力F1、F2(静电力)。由此，驱动质量部4、5以相互相反相位在Y轴方向上振动。另一方面，若对固定侧驱动电极19B、20B施加相同的驱动信号(电压信号等)，则 在可动侧驱动电极19A、20A和固定侧驱动电极19B、20B之间，沿着X轴产生彼此相反方向 的驱动力F3、F4(静电力)。由此，驱动质量部6、7以相互相反相位在X轴方向上振动。进而，振动产生部17 20在圆周方向上相邻的驱动质量部4 7成为相反相位的 状态下，使四个驱动质量部4 7朝向包围中心部的圆周方向振动。因此，驱动质量部4、6 接近时，剩余的驱动质量部5、7彼此接近，驱动质量部4、6和驱动质量部5、7彼此远离。另 一方面，驱动质量部4、7接近时，剩余的驱动质量部5、6彼此接近，驱动质量部4、7和驱动 质量部5、6彼此远离。检测质量部22 25位于驱动质量部4 7的内部，从而分别被设置在驱动质量 部4 7中。此外，检测质量部22 25形成为与驱动质量部4 7相似的大致五角形的 板状。并且，检测质量部22 25包括朝径向外侧突出的连接用突出部22A 25A。并且， 检测质量部22 25经由连接用突出部22A 25A和后述的检测梁26 29连接于驱动质 量部4 7，且与基板2的表面间隔对置。检测梁26 29位于比检测质量部22 25更靠向径向外侧处，从而被设置在检 测质量部22 25和驱动质量部4 7之间，且以能够在基板2的厚度方向上移位的方式 支承检测质量部22 25。此外，检测梁26 29朝包围中心点0的圆周方向延伸，并使用 扭转支承梁而形成，该扭转支承梁在检测质量部22 25沿基板2的厚度方向移位时会扭 转变形。具体而言，检测梁26 29由具有宽度尺寸δ并沿着直线状延伸的细长的板状的 梁形成。并且，检测梁26、27位于驱动质量部4、5内，且沿着Y轴方向延伸，在长度方向的 中央部分安装了检测质量部22、23的连接用突出部22Α、23Α。此外，检测梁28、29位于驱动 质量部6、7内，且沿着X轴方向延伸，在长度方向的中央部分安装了检测质量部24、25的连 接用突出部24Α、25Α。由此，检测质量部22 25其接近中心点0的径向内侧部分成为自由 端，所以检测梁26 29以悬臂状态支承检测质量部22 25。并且，作用了围绕X轴的角速度Ω1时，在Y轴方向上振动的驱动质量部4、5中， 根据角速度Ω 1而产生朝向Z轴方向(基板2的厚度方向)的科里奥利力Fx。此时，检测 梁26、27以能够在Z轴方向上移位的方式支承检测质量部22、23，所以检测质量部22、23根 据角速度Ω1而在Z轴方向上振动。另一方面，作用了围绕Y轴的角速度Ω 2时，在X轴方向上振动的驱动质量部6、7 中，根据角速度Ω 2而产生朝向Z轴方向(基板的厚度方向)的科里奥利力Fy。此时，检 测梁28、29以能够在Z轴方向上移位的方式支承检测质量部24、25，所以检测质量部24、25 根据角速度Ω2而在向Z轴方向上振动。移位检测部30 33构成用于检测检测质量部22 25在基板2的厚度方向上 移位的移位检测单元。此外，移位检测部30 33通过作为可动侧检测电极的检测质量部22 25、以及设置在基板2上的例如由导体薄膜形成的固定侧检测电极30A 33A而构成。 这里，检测质量部22 25和固定侧检测电极30A 33A在Z轴方向上相互对置。此外，固定侧检测电极30A 33A分别安装于固定在基板2上的四个检测用连接 盘34，且被电连接。此时，四个检测用连接盘34配置在驱动质量部4 7的径向外侧。由 此，固定侧检测电极30A 33A和检测用连接盘34也与检测质量部22 25同样地配置在 相对于中心点0呈点对称的位置处。并且，在检测质量部22 24在Z轴方向上振动时，检测质量部22 25和固定 侧检测电极30A 33A之间的距离会变化。由此，检测质量部22 25和固定侧检测电极 30A 33A之间的静电电容Csl Cs4也会变化。因此，移位检测部30 33根据检测质量 部22 25和固定侧检测电极30A 33A之间的静电电容Csl Cs4的变化来检测检测质 量部22 25在Z轴方向上的移位量。振动监视部35 38构成用于检测驱动质量部4 7的振动方向的移位的监视 单元。并且，振动监视部35 38由安装在驱动质量部4 7的外径侧的可动侧监视电极 35A 38A、以及安装在基板2上的监视用连接盘39的固定侧监视电极35B 38B构成。
这里，可动侧监视电极35A 38A与振动产生部17 20的可动侧驱动电极17A 20A大致相同地，由从驱动质量部4 7朝向径向外侧以放射状延伸的两个梳齿状电极构 成。其中，可动侧监视电极35A、36A夹持驱动质量部4、5而配置在可动侧驱动电极17A、18A 的Y轴方向的相反侧。同样地，可动侧监视电极37A、38A夹持驱动质量部6、7而配置在可 动侧驱动电极19A、20A的X轴方向的相反侧。此外，固定侧监视电极35B 38B由在与可动侧监视电极35A 38A平行的状态 下朝向径向外侧延伸的梳齿状电极构成。并且，可动侧监视电极35A 38A的电极板与固 定侧监视电极35B 38B的电极板相互间隔啮合。此外，固定侧监视电极35B 38B分别安装于固定在基板2上的四个监视用连接 盘39，且被电连接。此时，四个监视用连接盘39例如设置在夹持连接于驱动梁13、14的支 承部3的位置处，且配置在支承部3的宽度方向(圆周方向)的两侧。并且，可动侧监视电 极35A 38A、固定侧监视电极35B 38B以及监视用连接盘39配置在相对于中心点0呈 点对称的位置处。这里，驱动质量部4、5在Y轴方向上移位时，可动侧监视电极35A、36A和固定侧监 视电极35B、36B之间的静电电容Cml、Cm2会变化。此外，驱动质量部6、7在X轴方向上移 位时，可动侧监视电极37A、38A和固定侧监视电极37B、38B之间的静电电容Cm3、Cm4会变 化。因此，振动监视部35 38根据该静电电容Cml Cm4的变化，来监视驱动质量部4 7的振动状态。另外，在圆周方向上相邻的驱动质量部4 7成为相反相位的状态下四个驱动质 量部4 7振动时，振动监视部35 38的静电电容Cml Cm4同步地变化。屏蔽连接盘40位于四个检测用连接盘34的圆周方向的两侧，在基板2上共设置 有8个该屏蔽连接盘40。这里，各屏蔽连接盘40配置在驱动用连接盘21和检测用连接盘 34之间，且配置在监视用连接盘39和检测用连接盘34之间。此外，8个屏蔽连接盘40配 置在相对于中心点0呈点对称的位置处。并且，屏蔽连接盘40设置为与连接盘21、34、39电绝缘的状态，例如被接地。由此，屏蔽连接盘40电屏蔽(阻断)检测用连接盘34的周围，防止驱动用连接盘21侧的驱动信 号和监视用连接盘39的监视信号对检测用连接盘34的移位检测信号造成干扰。盖板41例如由玻璃材料等形成为四角形的板状，且使用阳极接合等方法而接合 在支承部3、驱动用连接盘21、检测用连接盘34、监视用连接盘39以及屏蔽连接盘40上。 此外，盖板41在与检测质量部22 25等的对置面(背面)，形成有以四角形状凹陷的空 腔(cavity) 41A。并且，空腔41A设置在与驱动质量部4 7、连结梁8、连接部9 12、驱 动梁13 16、检测质量部22 25、检测梁26 29、振动产生部17 20以及振动监视部 35 38对置的位置处。由此，驱动质量部4 7、检测质量部22 25能够振动移位而不 会与盖板41接触。并且，盖板41中，贯穿厚度方向而形成有多个通孔42。此时，通孔42分别形成在 与支承部3和各个连接盘21、34、39、40相对应的位置处。由此，支承部3等通过通孔42而 连接在设置于盖板41上的外部电极(未图示)上。因此，振动产生部17 20、移位检测 部30 33以及振动监视部35 38可通过外部电极而连接于后述的振动控制电路51和 角速度检测电路61等。接着，参照图7说明用于控制驱动质量部4 7的振动状态的振动控制电路51。振 动控制电路51使用由振动监视部35 38产生的监视信号Vm，对输出到振动产生部17 20的驱动信号Vd进行控制。并且，振动控制电路51由C-V转换电路52、放大器53、AGC电 路54、驱动信号产生电路55等构成。C-V转换电路52连接在振动监视部35 38的输出侧。并且，C-V转换电路52将 振动监视部35 38的静电电容Cml Cm4的变化转换为电压变化，并将这些电压变化作 为监视信号Vm而输出。并且，由连接在C-V转换电路52的输出侧的放大器53放大该监视 信号Vm，并向AGC电路54输出该监视信号Vm。AGC电路54的输出侧连接于输出驱动信号Vd的驱动信号产生电路55。并且，AGC 电路54按照监视信号Vm成为固定的方式调整增益。此外，驱动信号产生电路55经由放大 器56而连接于振动产生部17 20。由此，驱动信号产生电路55将驱动信号Vd分别输入 至振动产生部17 20，振动产生部17 20以在圆周方向上相邻的驱动质量部4 7彼此 成为相反相位的状态使驱动质量部4 7振动。接着，说明用于检测围绕两个轴(围绕X轴和Y轴)的角速度Ω1、Ω 2的角速度 检测电路61 (角速度检测单元)。角速度检测电路61使用由振动监视部35 38产生的监 视信号Vm，对由移位检测部30 33产生的移位检测信号Vx、Vy进行同步检波，并检测作 用于驱动质量部4 7的角速度Ω1、Ω2。并且，角速度检测电路61例如由C-V转换电路 62 65、差动放大器66、70、同步检波电路67、71等构成。C-V转换电路62 65将移位检测部30 33的静电电容Csl、Cs2、Cs3、Cs4的变 化转换为电压变化，并将这些电压变化作为预备性的移位检测信号VS1、VS2、VS3、VS4而分 别输出。这里，在相邻的驱动质量部4 7彼此以相反相位振动的状态下，作用围绕X轴的 角速度Ω1时，检测质量部22、23彼此以相反相位在Z轴方向上移位。此时，预备性的移位 检测信号Vsl和移位检测信号Vs2彼此成为相反相位。因此，差动放大器66连接在C-V转换电路62、63的输出侧，并根据这些预备性的移位检测信号Vsl、Vs2之差运算最终的移位检测信号Vx。同步检波电路67的输入侧连接于差动放大器66，且经由移相电路57而连接于 AGC电路54。此外，在同步检波电路67的输出侧连接有用于取出角速度信号的低通滤波器 (LPF)68，并且在LPF68的输出侧连接有用于调整增益和偏移的调整电路69。这里，移相电 路57输出使经由AGC电路54的监视信号Vm的相位偏移90°的移相信号Vm'。由此，同 步检波电路67根据移位检测信号Vx且使用移相信号Vm'进行同步检波，并经由LPF68、调 整电路69而输出对应于围绕X轴的角速度Ω 1的角速度信号。另一方面，在相邻的驱动质量部4 7彼此以相反相位振动的状态下，作用围绕Y 轴的角速度Ω2时，检测质量部24、25彼此以相反相位在Z轴方向上移位。此时，预备性的 移位检测信号Vs3和移位检测信号Vs4彼此成为相反相位。因此，差动放大器70连接于C-V转换电路64、65的输出侧，并根据这些预备性的 移位检测信号Vs3、Vs4之差运算最终的移位检测信号Vy。由此，同步检波电路71与同步 检波电路67同样地根据移位检测信号Vy且使用移相信号Vm'来进行同步检波，并经由 LPF72、调整电路73而输出对应于围绕Y轴的角速度Ω 2的角速度信号。接着，基于图8至图11，说明本实施方式的角速度传感器1的制造方法。在图8所示的基板接合工序中，预先对硅基板81的背面实施蚀刻(etching)处 理，从而形成中央部分凹陷的大致四角形或圆形的凹陷部82。另一方面，在成为基板2的玻 璃基板83的表面的中央侧，使用溅射(spatter)等方法形成由导体薄膜构成的四个固定侧 检测电极30A 33A。之后，例如使用阳极接合等接合方法，在玻璃基板83的表面接合硅基 板81的背面。此时，固定侧检测电极30A 33A配置在凹陷部82的内侧。接着，在图9所示的薄膜化工序中，研磨硅基板81的表面侧而形成厚度尺寸较薄 的硅层84。此时，硅层84的外缘侧接合在玻璃基板83上。此外，硅层84中与凹陷部82相 对应的薄壁部84A与玻璃基板83间隔分离。接着，在图10所示的功能部形成工序中，实施蚀刻处理，在硅层84中与薄壁部84A 相对应的位置上形成驱动质量部4 7、连结梁8、连接部9 12、驱动梁13 16、振动产 生部17 20、检测质量部22 25、检测梁26 29、振动监视部35 38。此外，在硅层84 的外缘侧形成支承部3、驱动用连接盘21、检测用连接盘34、监视用连接盘39、屏蔽连接盘 40。此时，为构成移位检测部30 33，检测质量部22 25形成在与固定侧检测电极30A 33A对置的位置处。此外，在驱动用连接盘21上连接振动产生部17 20的固定侧驱动电极17B 20B，在检测用连接盘34上连接移位检测部30 33的固定侧检测电极30A 33A，在监视 用连接盘39上连接振动监视部35 38的固定侧监视电极35B 38B。接着，在图11所示的盖板接合工序中，在成为盖板41的玻璃板85的背面侧，预先 形成构成空腔41A的凹陷部86。此时，凹陷部86形成在与驱动质量部4 7、连结梁8、连 接部9 12、驱动梁13 16、振动产生部17 20、检测质量部22 25、检测梁26 29、 振动监视部35 38等对置的位置处。并且，例如使用阳极接合等接合方法，在硅层84的表面接合玻璃基板85的背面。 由此，玻璃基板85的外缘侧接合在支承部3和各连接盘21、34、39、40上。另外，固定侧检 测电极30A 33A也可以不形成在玻璃基板83上，而是形成在玻璃基板85 (盖板41)上。
接着，在电极形成工序中，对盖板41施加喷砂(sand blast)等开孔加工处理，从 而形成通孔42。此时，通孔42分别形成在与支承部3和各连接盘21、34、39、40相对应的位 置上。最后，在盖板41的表面设置用于与外部的电路连接的外部电极(未图示)。并且，外 部电极通过设置在通孔42的内面上的导体膜，电连接在支承部3和各连接盘21、34、39、40 上。由此，完成图1至图6所示的角速度传感器1。并且，振动产生部17 20、移位检测部 30 33以及振动监视部35 38通过外部电极连接于振动控制电路51和角速度检测电路 61等。另外，通孔42也可以形成在玻璃基板83侧。优选在玻璃基板83、85中形成有固 定侧检测电极30A 33A的基板上加工通孔42。由于形成有通孔的玻璃基板的表面形成薄 膜布线等，所以隔着玻璃基板看不到内部。由于形成有固定侧检测电极的面因固定侧检测 电极而根本看不到内部，所以在制造上优选能够从相反侧观察内部的方式。第1实施方式的角速度传感器1具有如上所述的构成，因此接着说明该角速度传 感器1的动作。首先，说明检测围绕X轴的角速度Ω 1的情况。若从外部的振动控制电路51将驱 动信号Vd输入至驱动用连接盘21，则驱动信号Vd施加于振动产生部17 20的固定侧驱 动电极17Β 20Β。由此，对驱动质量部4、5作用Y轴方向的静电引力，驱动质量部4、5在 Y轴方向上振动。另一方面，对驱动质量部6、7作用Z轴方向的静电引力，驱动质量部6、7 在X轴方向上振动。并且，在圆周方向上相邻的驱动质量部4 7彼此以相反相位振动。
若在驱动质量部4 7振动的状态下作用围绕X轴的角速度Ω 1，则对在Y轴方向 上振动的驱动质量部4、5根据角速度Ω 1而作用以下的式1所示的科里奥利力Fx。另一方 面，科里奥利力不作用于在X轴方向上振动的驱动质量部6、7。由此，检测质量部22、23通 过科里奥利力Fx而在Z轴方向上移位，并根据角速度Ω 1而振动。式1Fx = 2ΧΜΧ Ω IXv其中，M 驱动质量部4、5以及检测质量部22、23的质量；Ω 1:围绕X轴的角速度；ν:驱动质量部4、5的Y轴方向的速度。因此，移位检测部30、31根据检测质量部22、23的Z轴方向的移位，对检测质量部 22、23和固定侧检测电极30Α、31Α之间的静电电容Csl、Cs2的变化进行检测。此时，角速 度检测电路61的C-V转换电路62、63将静电电容Csl、Cs2的变化转换为预备性的移位检 测信号Vsl、Vs2。然后，差动放大器66基于移位检测信号Vsl、Vs2之差，输出对应于围绕X 轴的角速度Ω 1的最终的移位检测信号Vx。同步检波电路67根据移位检测信号Vx，对与 移相信号Vm'同步的信号进行检波。由此，角速度检测电路61输出对应于围绕X轴的角速 度Ω 1的角速度信号。接着，说明检测围绕Y轴的角速度Ω 2的情况。从外部的振动控制电路51将驱动 信号Vd输入至驱动用连接盘21，使驱动质量部4 7振动。若在该振动状态下作用围绕Y 轴的角速度Ω2，则对在X轴方向上振动的驱动质量部6、7根据角速度Ω2而作用以下的式 2所示的科里奥利力Fy。另一方面，科里奥利力不作用于在Y轴方向上振动的驱动质量部 4、5。由此，检测质量部24、25通过科里奥利力Fy而在Z轴方向上移位，并根据角速度Ω2而振动。式2Fx = 2XMX Ω2Χν其中，M 驱动质量部6、7以及检测质量部24、25的质量；Ω 2:围绕Y轴的角速度；ν:驱动质量部6、7的X轴方向的速度。因此，移位检测部32、33根据检测质量部24、25的Z轴方向的移位，改变检测质量 部24、25和固定侧检测电极32Α、33Α之间的静电电容Cs3、Cs4的变化。此时，角速度检测 电路61的C-V转换电路64、65将静电电容Cs3、Cs4的变化转换为移位检测信号Vs3、Vs4。 然后，差动放大器70基于移位检测信号Vs3、Vs4之差，输出对应于围绕Y轴的角速度Ω 2 的移位检测信号Vy。同步检波电路71根据移位检测信号Vy，对与移相信号Vm'同步的信 号进行检波。由此，角速度检测电路61输出对应于围绕Y轴的角速度Ω2的角速度信号。综上所述，在本实施方式中，由于四个驱动质量部4 7配置在相对于中心点0呈 点对称的位置处，所以两个驱动质量部4、5可以夹着中心点0配置在X轴方向的两侧，两个 驱动质量部6、7可以夹着中心点0配置在Y轴方向的两侧。此外，在圆周方向上相邻的驱 动质量部4 7彼此以相反相位振动。由此，围绕X轴的角速度Ω 1作用时，能够使在Y轴方向上振动的驱动质量部4、5 产生朝向Z轴方向的科里奥利力Fx。因此，角速度Ω1作用时，检测质量部22、23在Z轴方 向上移位并振动。因此，通过使用移位检测部30、31来检测该振动，能够检测围绕X轴的角 速度Ω1。另一方面，围绕Y轴的角速度Ω 2作用时，能够使在X轴方向上振动的驱动质量部 6、7产生朝向Z轴方向的科里奥利力Fy。因此，角速度Ω2作用时，检测质量部24、25在Z 轴方向上移位并振动。因此，通过使用移位检测部32、33来检测该振动，能够检测围绕Y轴 的角速度Ω2。由此，使用单一的角速度传感器1，能够检测作用于与基板2平行的两个轴 (X轴和Y轴)周围的角速度Ω1、Ω2。此外，四个驱动质量部4 7配置在相对于中心点0呈点对称的位置处，所以构成 为使在圆周方向相邻的驱动质量部4 7反方向(相反相位)振动的结构。因此，能够固 定四个驱动质量部4 7整体的重心位置，并且能够抵消在四个驱动质量部4 7整体中 所产生的圆周方向的转矩(旋转力矩)。此时，由于连结梁8彼此连结四个驱动质量部4 7，所以例如，即使在四个驱动质量部4 7中产生了加工偏差，各驱动质量部4 7也会以 驱动振幅和相位一致的状态振动。其结果，能够可靠地减小四个驱动质量部4 7整体的 重心位置的变动或转矩，驱动质量部4 7的驱动振动不会泄漏到基板2等中。由此，角速 度信号的偏移输出变得稳定。此外，使用驱动梁13 16来支承驱动质量部4 7，使用检测梁26 29来支承检 测质量部22 25。因此，能够使用独立的个别梁(驱动梁13 16和检测梁26 29)来 支承驱动质量部4 7和检测质量部22 25，与使用共同的梁来支承的情况相比，能够减 小驱动振动和检测振动之间的耦合。因此，在移位检测部30 33检测出检测质量部22 25的移位而输出了预备性的移位检测信号Vsl Vs4时，在该移位检测信号Vsl Vs4中 不会混入成为噪声信号的驱动振动的成分。其结果，例如直接对移位检测信号Vsl Vs4进行放大时，或者使用差动放大器66、70来进行差动放大时，增益都不会因噪声信号而饱 和。因此，由于能够提高同步检波之前的初始阶段的放大率，所以能够相对地减小角速度信 号中包含的噪声信号，并且能够获得SN比良好的角速度信号，能够提高角速度传感器1的 检测精度。进而，成为可动部的驱动质量部4 7、连结梁8、连接部9 12、驱动梁13 16、 检测质量部22 25等构成相对于中心点0呈点对称的形状，并且夹着中心点0而配置在 对称的位置处，从而驱动质量部4、6和驱动质量部5、7彼此朝相反方向振动。因此，作用了 角速度Ω1、Ω2时，检测质量部22、24和检测质量部23、25在Z轴方向上彼此朝相反方向 移位。相对于此，即使加速度作用于基板2的垂直方向(Z轴方向)，并且检测质量部22 25在Z轴方向上移位，该移位所引起的移位检测部30 33的静电电容Csl Cs4的变化 都会成为相同值。因此，通过对移位检测部30 33的移位检测信号Vsl Vs4进行差动 检测，能够从角速度信号中消除加速度引起的成分。此外，由于驱动质量部4 7和检测质量部22 25本身无需变形，所以能够增加 驱动质量部4 7和检测质量部22 25的质量来降低谐振频率。因此，能够增大科里奥利 力Fx、Fy所引起的检测质量部22 25的移位量，并且能够提高角速度Ω1、Ω 2的检测灵 敏度。进而，能够增加检测质量部22 25的面积。因此，即使在使用与检测质量部22 25在Z轴方向上对置的固定侧检测电极30Α 33Α构成了移位检测部30 33的情况下， 也能够增加检测质量部22 25在Z轴方向上移位时的静电电容Csl Cs4的变化，并能 够提高检测灵敏度。此外，在连结梁8上设置以放射状延伸的四个连接部9 12，并且设置按照可以 沿长度方向移位的方式支承各连接部9 12的驱动梁13 16。因此，即使基板2中产生 畸变，也能够由驱动梁13 16吸收该畸变，例如能够减轻对于连结梁8的张力的影响。其 结果，驱动质量部4 7和检测质量部22 25的谐振频率不易产生变化，能够减小特性变 动，并且能够使角速度传感器1的输出稳定化。此外，在第1实施方式中，检测梁26 29使用检测质量部22 25沿基板2的厚 度方向移位时会扭转变形的扭转支承梁而形成。因此，例如，能够通过在基板2的垂直方向 上加工硅材料等来形成扭转支承梁，且能够容易地进行加工。此外，由于扭转支承梁使用宽 度尺寸小的细长的直线状的梁而形成，所以存在以下倾向，即检测梁26 29的宽度尺寸δ
容易产生偏差。假设即使宽度尺寸δ产生了偏差，则由于决定驱动质量部4 7的谐振频率的连 结梁8和驱动梁13 16都使用同样细长的梁而形成，所以连结梁8、驱动梁13 16以及 检测梁26 29的宽度尺寸一起增加或减小。其结果，由于连结梁8、驱动梁13 16以及 检测梁26 29的弹簧参数一起变化，所以驱动振动的谐振频率和检测振动的谐振频率一 起变动。由此，在驱动振动和检测振动之间谐振频率之差不会扩大，所以能够防止基于加工 偏差的检测灵敏度的降低。此外，由于驱动质量部4 7以圆周形状排列而配置，所以与径向外侧相比，在径 向内侧，驱动质量部4 7的圆周方向的长度尺寸变小。此时，由于检测梁26 29配置在 在驱动质量部4 7中的径向外侧，所以与配置在径向内侧的情况相比，能够增大在圆周方 向上延伸的长度尺寸。因此，能够增加检测梁26 29的设计自由度。
此外，检测梁26 29使用连接用突出部22A 25A而连接于检测质量部22 25 的径向外侧。因此，即使在通过驱动振动而向检测质量部22 25的径向外侧作用较大的 驱动转矩时，也能够使用检测梁26 29来使检测质量部22 25和驱动质量部4 7 — 起驱动振动。此外，连结梁8设置在被四个驱动质量部4 7包围的中心点0侧，所以能够缩短 连结梁8的全长，并能够提高相对于基板2的垂直方向(Z轴方向)的刚性。因此，能够防 止驱动质量部4 7和检测质量部22 25沿基板2的垂直方向移位，并且能够降低基于 该质量部4 7、22 25的移位的噪声。此外，由于振动产生部17 20由设置在驱动质量部4 7中的可动侧驱动电极 17A 20A和设置在基板2上的固定侧驱动电极17B 20B构成，所以能够通过作用于可 动侧驱动电极17A 20A和固定侧驱动电极17B 20B之间的静电力，直接使驱动质量部 4 7移位，从而能够使驱动质量部4 7驱动振动。此外，将移位检测部30 33的固定侧检测电极30A 33A电连接于检测用连接 盘34，将振动产生部17 20的固定侧驱动电极17B 20B电连接于驱动用连接盘21，并 且，在驱动用连接盘21和检测用连接盘34之间设置屏蔽连接盘40。因此，能够使用屏蔽连 接盘40来阻止驱动用连接盘21和检测用连接盘34之间的耦合，并且能够阻断它们之间的 信号的干扰。其结果，在基于移位检测部30 33的移位检测信号Vsl Vs4中不会混入 提供给振动产生部17 20的驱动信号Vd,能够提高角速度Ω 1、Ω 2的检测精度。此外，由于设置了对驱动质量部4 7的振动方向的移位进行监视的振动监视部 35 38，所以能够使用振动监视部35 38来检测驱动质量部4 7的振动振幅和相位。 因此，将基于振动监视部35 38的监视信号Vm可用作振动控制电路51的参考信号，能够 实现谐振状态的稳定化。此外，也可以将基于振动监视部35 38的监视信号Vm用作角速 度检测电路61的参考信号(移相信号Vm')，并且能够根据驱动质量部4 7的振动状态 来进行正确的同步检波。此外，在第1实施方式中，振动产生部17 20、驱动用连接盘21、移位检测部30 33、检测用连接盘34、振动监视部35 38、监视用连接盘39、屏蔽连接盘40等以具有对 称性的状态形成。因此，即使驱动信号Vd或监视信号Vm作为噪声信号而混入移位检测部 30 33的移位检测信号Vsl Vs4之中，该噪声信号相对于移位检测信号Vsl Vs4而成 为全部相同的电平，所以也能够容易地消除噪声信号。另外，在第1实施方式中，在所有驱动质量部4 7中设置振动监视部35 38。 但是，本发明并不限定于此，例如，也可以是在四个驱动质量部4 7中的任一个、两个或三 个驱动质量部中设置振动监视部的结构。此外，在第1实施方式中，由于振动产生部17 20和振动监视部35 38以相同 的形状形成，所以还可以将振动监视部用作振动产生部。此时，能够使对驱动质量部的驱动 力增加。接着，图12至图14表示本发明的第2实施方式。并且，本实施方式的特征在于， 振动产生部由设置在连结梁上的可动侧驱动电极、以及与该可动侧驱动电极对置地设置在 基板上的固定侧驱动电极构成。另外，在本实施方式中，对于与所述第1实施方式相同的结 构要素赋予相同的附图标记，并省略其说明。
角速度传感器91与第1实施方式的角速度传感器1大致相同地由基板2、驱动质 量部4 7、连结梁8、驱动梁13 16、振动产生部92、93、检测质量部22 25、检测梁26 29、移位检测部30 33、振动监视部35 38等构成。振动产生部92、93位于中心点0附近且配置在连结梁8的内侧。这里，振动产生 部92、93与第1实施方式的振动产生部17 20同样地，例如由低电阻的硅材料形成。并 且，振动产生部92、93由安装在连结梁8上的可动侧驱动电极92A、93A和安装在基板2上 的电极支承部94的固定侧驱动电极92B、93B构成。此时，电极支承部94被连结梁8包围，且被固定在基板2的中心点0附近。此夕卜， 可动侧驱动电极92A、93A分别安装在沿内径侧延长了连接部9、10的延长部9A、IOA的前端 上，且由包括多个电极板的梳齿状电极构成。此外，固定侧驱动电极92B、93B与可动侧驱动 电极92A、93A对置且被安装在电极支承部94的周围，并由包括多个电极板的梳齿状电极构 成。并且，以彼此啮合的状态设置可动侧驱动电极92A、93A和固定侧驱动电极92B、93B，并 通过对电极支承部94施加驱动信号来使静电力产生作用，从而使可动侧驱动电极92A、93A 和固定侧驱动电极92B、93B相互接近或远离。由此，振动产生部92、93通过作用于可动侧 驱动电极92A、93A和固定侧驱动电极92B、93B之间的静电力而使连结梁8扭转变形，从而 间接使驱动质量部4 7振动。综上所述，在这样构成的本实施方式中，也能够获得与第1实施方式大致相同的 作用效果。并且，尤其在本实施方式中，由于振动产生部92、93由可动侧驱动电极92A、93A 和固定侧驱动电极92B、93B构成，所以能够通过作用于可动侧驱动电极92A、93A和固定侧 驱动电极92B、93B之间的静电力而使连结梁8扭转变形。由此，通过使连接于连结梁8的 驱动质量部4 7间接地移位，能够使驱动质量部4 7驱动振动。此外，由于不需要在驱动质量部4 7的周围设置振动产生部92、93，所以能够通 过增大驱动质量部4 7和检测质量部22 25，来提高角速度Ω1、Ω2的检测灵敏度。另 一方面，能够在驱动质量部4 7的周围不设置振动产生部92、93来相应程度地小型化角 速度传感器91整体，并且能够减少制造成本。此外，例如，即使因电容耦合等在振动产生部92、93和移位检测部30 33之间产 生电干扰(electric cross talk)，也能够使该电干扰完全对称且可使其为最小限度。其结 果，能够减小相对于移位检测信号Vsl Vs4的噪声。进而，由于固定侧驱动电极92B、93B只要在位于基板2的中心部(中心点0)的1 处与外部的电路(振动控制电路51)连接即可，所以能够减少外部连接用的端子。由此，能 够使角速度传感器91整体小型化，并且能够降低制造成本。另外，在第2实施方式中，使用位于连结梁8的外侧且安装在驱动质量部4 7的 周围的振动监视部35 38来对驱动质量部4 7的振动方向的移位进行监视。但本发明 并不限定于此，例如，也可以是将振动监视部设置在连结梁的内侧的结构。此时，振动监视 部例如与振动产生部92、93相同地构成，并对设置于连结梁的可动侧监视电极和设置在基 板上的固定侧监视电极之间的静电电容进行检测。接着，图15和图16表示本发明的第3实施方式。并且，本实施方式的特征在于， 使用应力降低连接部来将检测梁的两端部分别连接于检测质量部和驱动质量部。另外，在 本实施方式中，对于与所述第1实施方式相同的结构要素赋予相同的附图标记，并省略其说明。角速度传感器101与第1实施方式的角速度传感器1大致相同地由基板2、驱动质 量部4 7、连结梁8、驱动梁13 16、振动产生部17 20、检测质量部22 25、检测梁 102 105、移位检测部30 33、振动监视部35 38等构成。检测梁102 105位于比检测质量部22 25更靠径向外侧处，且被设置在检测 质量部22 25和驱动质量部4 7之间，并且检测梁102 105按照可沿基板2的厚度 方向移位的方式支承来检测质量部22 25。此外，检测梁26 29朝向包围中心点0的圆 周方向延伸，并且使用扭转支承梁而形成，该扭转支承梁在检测质量部22 25沿基板2的 厚度方向移位时会扭转变形。进而，检测梁102 105由具有宽度尺寸δ并延伸为直线状 的细长的板状的梁而形成。此时，由于检测质量部22 25其接近中心点0的径向内侧部 分成为自由端，所以检测梁102 105以悬臂状态支承检测质量部22 25。其中，与第1实施方式的检测梁26 29的不同点在于，相对于检测质量部22 25分别设置了两个检测梁102 105。此时，两个检测梁102位于驱动质量部4内且沿Y 轴方向延伸，并且被分别配置在Y轴方向的两侧。同样地，两个检测梁103位于驱动质量部 5内且沿Y轴方向延伸，并且分别被配置在Y轴方向的两侧。此外，两个检测梁104位于驱动质量部6内且沿X轴方向延伸，并且分别被配置在 X轴方向的两侧。同样地，两个检测梁105位于驱动质量部7内且沿X轴方向延伸，并且分 别被配置在X轴方向的两侧。此外，各检测梁102的一端部侧位于检测质量部22中的Y轴方向的中心部，且使 用作为应力降低连接部的L型梁106而连接于检测质量部22。进而，各检测梁102的另一 端侧分别位于检测质量部22中的Y轴方向的两端部侧，且使用L型梁106而连接于驱动质
量部4。同样地，各个检测梁103的一端部侧位于检测质量部23中的Y轴方向的中心部， 且使用作为应力降低连接部的L型梁107而连接于检测质量部23。进而，各个检测梁103 的另一端侧分别位于检测质量部23中的Y轴方向的两端部侧，且使用L型梁107而连接于 驱动质量部5。此外，各个检测梁104的一端部侧位于检测质量部24中的X轴方向的中心部，且 使用作为应力降低连接部的L型梁108而连接于检测质量部24。进而，各个检测梁104的 另一端侧分别位于检测质量部24中的X轴方向的两端部侧，且使用L型梁108而连接于驱 动质量部6。同样地，各个检测梁105的一端部侧位于检测质量部25中的X轴方向的中心部， 且使用作为应力降低连接部的L型梁109而连接于检测质量部25。进而，各个检测梁105 的另一端侧分别位于检测质量部25中的X轴方向的两端部侧，且使用L型梁109而连接于 驱动质量部7。此时，L型梁106、107例如自检测梁102、103弯曲成L字形状。由此，检测梁102、 103的两端侧以相对于成为其长度方向的Y轴方向具有自由度的状态受到支承。同样地，L 型梁108、109例如自检测梁104、105弯曲成L字形状。由此，检测梁104、105的两端侧以 相对于成为其长度方向的X轴方向具有自由度的状态受到支承。其结果，在检测梁102 105扭转变形时，由于检测梁102 105的两端侧能够沿长度方向移位，所以能够减小作用于检测梁102 105的两端侧的畸变和应力。综上所述，在这样构成的本实施方式中，也能够获得与第1实施方向大致相同的 作用效果。并且，尤其在本实施方式中，检测梁102 105的两端侧使用L型梁106 109 分别连接于检测质量部22 25和驱动质量部4 7，所以能够减小角速度传感器101的灵
敏度偏差。这里，详细说明L型梁106 109和灵敏度偏差之间的关系。首先，在如第1实施 方式所述，在固定了检测梁26 29的两端的情况下，通过作用于固定部分的应力来阻止检 测梁26 29的扭转变形。因此，检测梁26 29的厚度尺寸产生了变化时，相对于该厚度 尺寸的变化量的谐振频率的变化增加。其结果，存在以下倾向，即加工偏差对驱动模式和检 测模式的谐振频率差所带来的影响增加。相对于此，在本实施方式中，由于检测梁102 105的两端侧使用L型梁106 109而分别连接于检测质量部22 25和驱动质量部4 7，所以检测梁102 105扭转变 形时，能够减小作用于检测梁102 105的两端侧的畸变和应力。由此，能够减少厚度尺寸 的加工偏差对驱动模式和检测模式的谐振频率差所带来的影响，并且能够减少角速度传感 器101的灵敏度偏差。另外，在第3实施方式中，使用L型梁106 109而构成了应力降低连接部。但本 发明并不限定于此，应力降低连接部只要是在检测梁的长度方向(扭转轴方向)上具有自 由度的结构即可。因此，例如图17所示的第1变形例那样，也可以使用检测梁102'的端部 侧变成T字形状的T型梁106'来构成应力降低连接部。此外，在第3实施方式中，使用直线状延伸的扭转支承梁来形成了检测梁102 105。但本发明并不限定于此，例如图18所示的第2变形例那样，也可以使用折叠一次或多 次的形状的扭转支承梁来形成检测梁102"。此外，在所述各实施方式中，使用检测质量部22 25沿基板2的厚度方向移位时
会扭转变形的扭转支承梁来形成了检测梁26 29、102 105。但本发明并不限定于此，例
如也可以使用检测质量部沿基板的厚度方向移位时会弯曲变形的弯曲支承梁来形成检测 M
TTC。此外，在所述各实施方式中，连结梁8形成为圆形的框状。但本发明并不限定于 此，也可以像图19所示的第3变形例的角速度传感器111那样，例如以四角形的框状形成 连结梁112，也可以形成为四角形以上的多角形的框状。此时，优选例如八角形、十二角形 等，连结梁形成为具有4的倍数的角的多角形的框状。此外，在所述各实施方式中，连结梁8设置在被驱动质量部4 7包围的中心点0 侧(内径侧)。但本发明并不限定于此，也可以是如图20所示的第4变形例的角速度传感 器121那样，例如在包围驱动质量部4 7的外径侧设置连结梁122。
权利要求
一种角速度传感器，由以下单元构成基板；四个驱动质量部，与该基板间隔对置，并且配置在以中心部作为中心的圆周方向的不同位置上，且配置在相对于中心部呈点对称的位置上；连结梁，其相互连结这四个驱动质量部，在这四个驱动质量部朝向与所述基板平行的方向移位时会弯曲变形；四个连接部，以所述中心部作为中心而延伸为放射状，并且分别位于在圆周方向上相邻的两个驱动质量部之间且连接于该连结梁；驱动梁，其分别设置在这四个连接部上，且在所述连结梁弯曲变形时，按照在长度方向上可使各连接部移位的方式支承各连接部；驱动单元，其在圆周方向上相邻的驱动质量部成为相反相位的状态下，使所述四个驱动质量部朝向包围中心部的圆周方向振动；检测质量部，其分别设置在所述四个驱动质量部中；检测梁，其设置在该检测质量部和所述驱动质量部之间，且按照在基板的厚度方向上可使检测质量部移位的方式支承该检测质量部；和移位检测单元，其检测所述检测质量部在所述基板的厚度方向上的移位。
2.根据权利要求1所述的角速度传感器，其中，所述检测梁朝向包围所述中心部的圆周方向延伸，且使用扭转支承梁而形成，该扭转 支承梁在所述检测质量部沿基板的厚度方向移位时扭转变形。
3.根据权利要求2所述的角速度传感器，其中，所述检测梁构成为使用在扭转变形时降低作用于该检测梁的端部侧的应力的应力降 低连接部，分别与所述检测质量部和驱动质量部连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的角速度传感器，其中，所述连结梁构成为被设置在由所述四个驱动质量部包围的中心部侧。
5.根据权利要求1、2或3所述的角速度传感器，其中，所述驱动单元由设置在所述驱动质量部的可动侧驱动电极和与该可动侧驱动电极对 置地设置在所述基板上的固定侧驱动电极构成，并且通过作用于可动侧驱动电极和固定侧 驱动电极之间的静电力，使所述驱动质量部振动。
6.根据权利要求5所述的角速度传感器，其中，所述移位检测单元使用在厚度方向上与所述检测质量部对置的固定侧检测电极而构成，该移位检测单元的固定侧检测电极电连接于设置在所述基板上的检测用连接盘， 所述驱动单元的固定侧驱动电极电连接于设置在所述基板上的驱动用连接盘， 在该驱动用连接盘和检测用连接盘之间，设置用于阻断信号的干扰的屏蔽连接盘。
7.根据权利要求1、2或3所述的角速度传感器，其中，所述驱动单元由设置在所述连结梁中的可动侧驱动电极和与该可动侧驱动电极对置 地设置在所述基板上的固定侧驱动电极构成，并且通过作用于可动侧驱动电极和固定侧驱 动电极之间的静电力，使所述连结梁弯曲变形，从而使所述驱动质量部振动。
8.根据权利要求1、2或3所述的角速度传感器，其中，在所述驱动质量部的周围，设置用于监视该驱动质量部的振动方向的移位的监视单元，该监视单元由设置在所述驱动质量部上的可动侧监视电极和与该可动侧监视电极对 置地设置在所述基板上的固定侧监视电极构成，并且通过使用可动侧监视电极和固定侧监 视电极之间的静电电容，检测所述驱动质量部的移位。
全文摘要
一种角速度传感器，在基板(2)的表面，相对中心点(O)呈点对称的位置上设置驱动质量部(4～7)。驱动质量部(4～7)彼此连结连结梁(8)。连结梁(8)使用连接部(9～12)和驱动梁(13～16)来可弯曲地支承。在驱动质量部(4～7)的内侧设置检测质量部(22～25)，检测质量部(22～25)使用检测梁(26～29)而在Z轴方向上可移位地支承。在圆周方向上相邻的驱动质量部(4～7)通过振动产生部(17～20)彼此以相反相位振动。在该状态下，施加角速度(Ω1、Ω2)，则检测质量部(22～25)沿基板(2)的厚度方向移位并振动。移位检测部(30～33)检测厚度方向上的检测质量部(22～25)的移位。
文档编号G01P9/04GK101910789SQ20088012426
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月12日 优先权日2008年1月7日
发明者持田洋一, 田村昌弥 申请人:株式会社村田制作所
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