角加速度传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据梁部上产生的应力来检测角加速度的角加速度传感器。
【背景技术】
[0002]角加速度传感器包括固定部、锤部、梁部、以及检测部。锤部通过梁部弹性支承在固定部上。检测部构成为根据梁部上产生的应力来检测施加在锤部上的角加速度。
[0003]有一种角加速度传感器构成为旋转对称形，从而以锤部的重心位置为重心来取得转动平衡，并以锤部的重心位置为中心配置了多个梁部(例如参照专利文献I和2)。通过以锤部的重心位置为中心取得转动平衡，从而能排除因加速度的作用而在梁部上产生的应力的影响，来检测因角加速度的作用而在梁部上产生的应力，提高了检测精度。
现有技术文献专利文献
[0004]专利文献1:日本专利特许第2602300号公报专利文献2:日本专利特开2010 - 139263号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0005]然而，若为了使角加速度传感器成为旋转对称形而设置多个梁部，则锤部因角加速度而受到的惯性力会分散传递到各梁部。由此，在以规定的固有振动数构成角加速度传感器的情况下，梁部上产生的单位角加速度的应力变小，存在角加速度的检测灵敏度降低的问题。
[0006]此外，固定部和锤部为完全的刚体时较为理想，但现实中可以选择的材料并非完全的刚体，因此锤部、固定部会由于惯性力、重力的作用产生稍许弹性形变。存在如下问题:若该锤部、固定部的弹性形变传递到梁部导致在梁部上产生的应力的平衡被破坏，则无论是否施加角加速度，都会输出不需要的检测信号，导致角加速度的检测精度降低。
[0007]本发明的目的在于提供一种角加速度传感器，能确保以锤部的重心位置为中心的转动平衡，且能使梁部上产生的应力集中，还能抑制因锤部、固定部的弹性形变而在梁部上产生的应力平衡被破坏，能实现高检测灵敏度和检测精度。
解决技术问题所采用的技术手段
[0008]本发明涉及具有平板面、且包括固定部、锤部、梁部、以及检测部的角加速度传感器。锤部具有在平板面上向第一方向凹陷的凹部。固定部具有在平板面上向第一方向突出并与锤部的凹部相对的凸部。梁部在平板面上从凸部向与第一方向正交的第二方向延伸，并在第二方向侧的端部上与凹部相连。检测部对梁部上产生的应力进行检测。固定部和锤部的至少一方的、与梁部的连接位置附近的梁部附近区域以通过梁部的中心并与第一方向正交的应力中立面为界线呈面对称形。另外，优选锤部上的梁部附近区域和固定部上的梁部附近区域以通过梁部的中心并与第二方向正交的面为界线呈面对称形。此外，优选锤部以应力中立面为界线呈非对称形状。
[0009]该结构中，由于在固定部的凸部与锤部的凹部之间配置有梁部，因此能将梁部配置在锤部的重心位置附近，能获得以锤部的重心位置为中心的转动平衡。而且，无需以锤部的重心位置为中心来配置多个梁部，从而使应力集中在梁部上。此外，由于梁部附近区域以应力中立面为界线呈面对称形，因此即使锤部、固定部因惯性力、重力而产生弹性形变，经由梁部附近区域传递到梁部的应力分布也以应力中立面为界线达到平衡。
[0010]在上述结构中，优选凸部具有在平板面上从较所述应力中立面更靠第一方向的相反方向一侧的位置向第二方向的相反方向凹陷的槽。
[0011 ] 在上述结构中，优选凹部具有在平板面上从较所述应力中立面更靠第一方向侧的位置向第二方向凹陷的槽。
[0012]上述结构，优选固定部是在平板面上将锤部的周围包围的形状。
[0013]该结构下，由于锤部被固定部包围，因此可以将固定部作为封装结构的一部分来利用。
发明效果
[0014]根据本发明，由于在锤部上设置凹部，并在凹部的内侧配置固定部的凸部和梁部，因此能在锤部的重心位置附近配置梁部，能取得以锤部的重心位置为中心的转动平衡。因此，在角加速度传感器中，能排除因加速度的作用而在梁部上产生的应力的影响，从而能检测因角加速度的作用而在梁部上产生的应力。
[0015]此外，由于无需以锤部的重心位置为中心配置多个梁部，因此锤部因角加速度而受到的惯性力会集中传递给设置在凹部与凸部之间的梁部，梁部上产生的应力增大。
[0016]此外，由于固定部和锤部的至少一方的梁部附近区域以梁部的应力中立面为界线呈面对称形状，因此即使在固定部、锤部因惯性力、重力而产生弹性形变的情况下，经由梁部附近区域传递到梁部的应力分布也不会被破坏，能达到应力平衡。因此，能抑制尽管未施加角加速度却输出不需要的检测信号的情况。
[0017]由此，能提高角加速度的检测灵敏度、检测精度。
【附图说明】
[0018]图1是对实施方式I的角加速度传感器的结构进行说明的图。
图2是对实施方式I的角加速度传感器的电路结构进行说明的图。
图3是对实施方式I的角加速度传感器上产生弹性形变时的应力分布进行说明的图。 图4是对实施方式2的角加速度传感器的结构进行说明的图。
图5是对实施方式3的角加速度传感器的结构进行说明的图。
图6是对实施方式4的角加速度传感器的结构进行说明的图。
【具体实施方式】
[0019]在下面的说明中，将与角加速度传感器所具有的平板面垂直的轴设为直角坐标系的Z轴，将平板面上沿梁部的延伸方向的轴设为直角坐标系的Y轴，将与Z轴以及Y轴垂直的轴设为直角坐标系的X轴。
[0020]《实施方式I》 下面，对本发明实施方式I的角加速度传感器10进行说明。
[0021]图1 (A)是角加速度传感器10的立体图。
[0022]角加速度传感器10包括基板部11、压电电阻15A、15B、15C、15D、端子电极16A、16B、16C、16D、以及布线 17A、17B、17C、17D。另外，图1 中省略了压电电阻 15A、15B、15C、15D
的图示。
[0023]基板部11构成为以沿Y轴的方向为长边方向、以沿X轴的方向为短边方向、以沿Z轴的方向为厚度方向的矩形平板状。基板部11上，通过形成在Z轴方向上彼此相对的两个面之间贯通的开口部，从而构成固定部12、锤部13、以及梁部14。
[0024]此外，基板部11通过对SOI (Silicon On Insulator:绝缘体上娃)基板进行面加工而形成，包括位于Z轴正方向侧的SOI层11A、以及位于Z轴负方向侧的基层11B。SOI基板的面加工的加工技术、加工装置的性能较为成熟，能高效且高精度地制造多个矩形板。SOI层IIA和基层IlB通过绝缘膜来绝缘。SOI层IIA及基层IlB均由硅类材料构成，绝缘膜例如由二氧化硅(S12)那样的绝缘材料构成。
[0025]固定部12在X-Y平面上呈环状地设置在基板部11的外周部，将锤部13和梁部14包围。即，锤部13和梁部14设置在固定部12的开口内。固定部12固定在未图示的壳体等上。
[0026]梁部14是在X-Y平面上以沿Y轴的方向为延伸方向、以沿X轴的方向为宽度方向的矩形。梁部14在Y轴负方向侧的端部上与固定部12相连，在Y轴正方向侧的端部上与锤部13相连，并以从未图示的壳体等悬浮的状态支持在固定部12上。
[0027]锤部13在X-Y平面上以沿X轴的方向为短边方向、以沿Y轴的方向为长边方向。锤部13在X-Y平面上，以从未图示的壳体等悬浮的状态经由梁部14来可移动地支承在固定部12上。
[0028]更具体而言，在X-Y平面上，锤部13的X轴正方向侧的边的中央呈多级(三级)地向X轴负方向侧凹陷，且在凹陷的最深部设有大致矩形的凹部13