陀螺仪传感器及具有陀螺仪传感器的复合传感器制造技术

在陀螺仪传感器中，在外侧驱动锤(31)内在x轴方向上排列地配置有检测锤(32、33)，通过耦合弹簧(44)将两检测锤(32、33)连结。这样，通过用耦合弹簧(44)将两检测锤(32、33)连结，能够将同相模式的共振频率(fin)与反相模式的共振频率(fanti)分离。为此，能够成为能抑制受到了冲击时的输出误差、能进行更正确的角速度检测的陀螺仪传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】陀螺仪传感器及具有陀螺仪传感器的复合传感器[关联申请的相互参照]本公开基于2012年11月29日申请的日本申请号2012－261335号、及2013年9月3日申请的日本申请号2013－182150号，在此引用它们的记载内容。
本公开涉及使检测锤相对于基板平面(xy平面)方向驱动振动、并且伴随着角速度的施加而使检测锤在基板垂直方向(以下，称为z轴方向)上移动、从而进行角速度检测的陀螺仪传感器及具有该陀螺仪传感器的复合传感器。
技术介绍
以往以来，作为角速度的检测所使用的传感器，已知有例如专利文献1所示那样的陀螺仪传感器。这种陀螺仪传感器具有在基板平面方向上振动的驱动锤及经由检测弹簧与该驱动锤连接的检测锤，基于通过使驱动锤驱动振动并且施加角速度来使检测锤在基板垂直方向上振动，而进行角速度检测。在专利文献1所示的陀螺仪传感器中，采用将驱动锤及检测锤配置成圆盘状的构造，在角速度检测时，使驱动锤以将圆盘中心作为中心摆动的方式振动来进行角速度检测。即，基于角速度的施加，在隔着圆盘中心的左右两侧，检测锤如跷跷板那样相对置并在圆盘平面的垂直方向(z轴方向)上上下振动，因此获得基于在其左右的上下振动的差动输出，从而进行角速度检测。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001－255153号公报专利技术的概要然而，在如专利文献1那样的陀螺仪传感器中，在受到了向z轴方向的冲击时会产生输出误差变大这一问题。具体而言，在受到了向z轴方向的冲击时，在隔着圆盘中心的左右两侧，检测锤向z轴方向移动。此时，如果检测锤在左右两侧都同步地运动，则在取得动作输出时各输出中的冲击振动成分被消除，因此没有问题，但若不同步，则其将作为较大的输出误差显现出来。在产生了这样的较大的输出误差时，不能进行正确的角速度检测，因此不是优选的。
技术实现思路
本公开鉴于上述问题点，目的在于提供能够抑制受到了冲击时的输出误差，能够进行更正确的角速度检测的陀螺仪传感器。根据本公开的第一形态，陀螺仪传感器具有基板、可动部、两个检测锤、耦合弹簧、及检测电极。基板具备固定部。可动部经由支承梁与固定部连接。将与基板的平面平行且包含x轴和与x轴正交的y轴的平面作为xy平面，将沿着x轴的方向作为x轴方向，将沿着y轴的方向作为y轴方向时，可动部具备具有质量部的驱动锤，在角速度检测时，所述质量部基于支承梁的位移而在xy平面上往复旋转振动或者在y轴方向上往复振动。检测锤分别经由检测梁与驱动锤连接。两个检测锤在x轴方向上排列，并通过耦合弹簧而连结。检测电极在沿着与xy平面垂直的z轴的z轴方向上与两个检测锤分别相隔规定距离而配置。在这样的构成的陀螺仪传感器中，伴随着角速度施加，两个检测锤在z轴方向上向互相相反的方向振动从而两个检测锤与检测电极之间的距离变化。由此，基于在两个检测锤与检测电极之间构成的两个电容器的电容值向互相相反的相位变化，使用对两个电容值的变化进行表示的信号的差动输出，进行角速度检测。并且，通过耦合弹簧将两检测锤连结，因此能够使两检测锤同步运动，一定能够成为同相模式和反相模式这2个模式的运动。并且，两检测锤同步地运动，所以能够具有同相模式的共振频率fin和反相模式的共振频率fanti，并且能够基于各部的设定将同相模式的共振频率fin与反相模式的共振频率fanti分离。为此，能够成为能够抑制受到了冲击时的输出误差，能够进行更正确的角速度检测的陀螺仪传感器。根据本公开的第二形态，陀螺仪传感器具有基板、可动部、两个驱动锤、耦合弹簧及检测电极。基板具备固定部。可动部经由检测梁而与固定部连接。将与基板的平面平行且包含x轴和与x轴正交的y轴的平面作为xy平面，将沿着x轴的方向作为x轴方向，将沿着y轴的方向作为y轴方向时，可动部具备具有质量部的检测锤，在角速度检测时，所述质量部基于检测梁的位移而在xy平面上往复旋转振动或者在y轴方向上往复振动。驱动锤相对于检测锤构成为一体，并在x轴方向上排列。耦合弹簧将两个检测锤连结。检测电极在沿着与xy平面垂直的z轴的z轴方向上，与两个检测锤相隔规定距离而配置。即，是采用将两个检测锤相对于驱动锤构成为一体并在x轴方向上排列的构造的陀螺仪传感器。在这样的构造的陀螺仪传感器中，也能够获得与第一形态所涉及的陀螺仪传感器同样的效果。根据本公开的第三形态，复合陀螺仪传感器具有第一或者第二形态所涉及的陀螺仪传感器作为第1陀螺仪传感器，并且，所述复合陀螺仪传感器具有：第2陀螺仪传感器，形成于基板，检测xy平面上的绕z轴的角速度；以及加速度传感器，形成于基板，检测于xy平面平行的一个方向的加速度，第1陀螺仪传感器、第2陀螺仪传感器、加速度传感器被单片化。这样，如果将第一或者第二形态所涉及的陀螺仪传感器作为第1陀螺仪传感器，则能够将第1陀螺仪传感器与第2陀螺仪传感器及加速度传感器单片化而成为复合传感器。由此，与将各传感器形成于不同的芯片的情况相比较，能够谋求复合传感器的简单化。附图说明有关本公开的上述目的及其他的目的、特征及优点通过参照附图进行的下述的详细的记载而变得更明确。在附图中，图1是本公开的第1实施方式所涉及的陀螺仪传感器的俯视图。图2是图1的II－II线上的剖视图。图3是对陀螺仪传感器的基本动作时的情形进行表示的示意图。图4A是对陀螺仪传感器的检测部的静止状态的情形进行表示的示意图。图4B是对陀螺仪传感器的检测部的同相模式的情形进行表示的示意图。图4C是对陀螺仪传感器的检测部的反相模式的情形进行表示的示意图。图5是对陀螺仪传感器的共振倍率的频率特性(响应曲线)进行表示的图。图6是对D.R.与耐冲击性的关系进行表示的曲线。图7是对陀螺仪传感器的各部的常数等进行表示的示意图。图8是对D.R.的做出的结果相对于目标值的关系进行表示的图。图9是表示对以往构造的情况、如第1实施方式那样将同相模式的共振频率fin和反相模式的共振频率fanti分开的情况、及采用了D.R.不易散乱的构造的情况各自的耐冲击性的偏差进行研究后的结果的图。图10是本公开的第2实施方式所涉及的陀螺仪传感器的俯视图。图11是对驱动耦合弹簧31e、中间刚体44b所具备的弹簧44ba的一个例子进行表示的放大俯视图。图12是本公开的第3实施方式所涉及的陀螺仪传感器的俯视图。图13A是对检测梁42、43所具备的驱动弹簧42a、43a的一个例子进行表示的放大俯视图。图13B是对中间刚体44b所具备的弹簧44bb的一个例子进行表示的放大俯视图。图14是本公开的第4实施方式所涉及的复合传感器的俯视图。具体实施方式以下，基于附图对本公开的实施方式进行说明。另外，在以下的各实施方式相互之中，对彼此相同或者等同的部分，标注同一符号进行说明。(第1实施方式)对本公开的第1实施方式进行说明。本实施方式中说明的陀螺仪传感器，是用于检测作为物理量的角速度的传感器，使用于例如绕与车辆的上下方向平行的中心线的旋转角速度的检测中，但当然也能够将陀螺仪传感器应用于车辆用以外。陀螺仪传感器以图1的纸面法线方向与车辆的上下方向一致的方式搭载于车辆。如图1所示，陀螺仪传感器形成于板状的基板10的一面侧。基板10例如像图2所示那样，由被设为用支承基板11和半导体层12夹入作为牺牲层的埋入氧化膜13的构造的SOI(Siliconon本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陀螺仪传感器，其特征在于，具有：基板(10)，具备固定部(20)；可动部(30)，经由支承梁(41)与所述固定部(20)连接，并且具备具有质量部(31a)的驱动锤(31)，将与所述基板的平面平行且包含x轴和与x轴正交的y轴的平面作为xy平面，将沿着所述x轴的方向作为x轴方向，将沿着所述y轴的方向作为y轴方向，在角速度检测时，所述质量部(31a)基于所述支承梁的位移而在所述xy平面上往复旋转振动或者在所述y轴方向上往复振动；两个检测锤(32、33)，经由检测梁(42、43)与所述驱动锤连接，并在所述x轴方向上排列；耦合弹簧(44)，将所述两个检测锤连结；以及检测电极(14)，将沿着与所述xy平面垂直的z轴的方向作为z轴方向，并在所述z轴方向上与所述两个检测锤分别相隔规定距离而配置，伴随着角速度施加，所述两个检测锤在所述z轴方向上向互相相反的方向振动，从而所述两个检测锤与所述检测电极之间的距离变化，基于在所述两个检测锤与所述检测电极之间构成的两个电容器的电容值向互相相反的相位变化，使用表示两个电容值的变化进的信号的差动输出，进行角速度检测。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.29 JP 2012-261335;2013.09.03 JP 2013-182151.一种陀螺仪传感器，具有：基板(10)，具备固定部(20)；可动部(30)，经由支承梁(41)与所述固定部(20)连接，并且具备具有质量部(31a)的驱动锤(31)，将与所述基板的平面平行且包含x轴和与x轴正交的y轴的平面作为xy平面，将沿着所述x轴的方向作为x轴方向，将沿着所述y轴的方向作为y轴方向，在角速度检测时，所述质量部(31a)基于所述支承梁的位移而在所述xy平面上往复旋转振动或者在所述y轴方向上往复振动；两个检测锤(32、33)，经由检测梁(42、43)与所述驱动锤连接，并在所述x轴方向上排列；耦合弹簧(44)，将所述两个检测锤连结；以及检测电极(14)，将沿着与所述xy平面垂直的z轴的方向作为z轴方向，并在所述z轴方向上与所述两个检测锤分别相隔规定距离而配置，伴随着角速度施加，所述两个检测锤在所述z轴方向上向互相相反的方向振动，从而所述两个检测锤与所述检测电极之间的距离变化，基于在所述两个检测锤与所述检测电极之间构成的两个电容器的电容值向互相相反的相位变化，使用表示两个电容值的变化的信号的差动输出，进行角速度检测，所述耦合弹簧具备：扭簧(44a)，分别与所述两个检测锤连接；以及中间刚体(44b)，将与一个所述检测锤连接的所述扭簧和与另一个所述检测锤连接的所述扭簧连结。2.一种陀螺仪传感器，具有：基板，具备固定部(21)；可动部，经由检测梁(42、43)与所述固定部(21)连接，并且具备具有质量部的两个检测锤(32、33)，将与所述基板的平面平行且包含x轴和与x轴正交的y轴的平面作为xy平面，将沿着所述x轴的方向作为x轴方向，将沿着所述y轴的方向作为y轴方向，在角速度检测时，所述质量部基于所述检测梁的位移而在所述xy平...

【专利技术属性】
技术研发人员：城森知也，土屋智由，
申请(专利权)人：株式会社电装，国立大学法人京都大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP