[发明专利]角速度传感器

说明书

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。