角加速度传感器以及加速度传感器的制造方法_2

文档序号:8515958阅读:来源:国知局
D以及布线17A、17B、17C、17D。另外,图1中省略压电电阻元件15A、15B、 15C、15D的图示。
[0029] 基板部11将沿着Y轴的方向设为长边方向,沿着X轴的方向设为短边方向,沿着 Z轴的方向设为板厚方向,构成矩形平板状。在基板部11通过在Z轴方向上贯通相互对向 的两个面之间形成开口部,由此构成固定部12、锤部13、以及梁部14。
[0030] 另外,基板部11是通过对SOI (Silicon On Insulator :绝缘体上娃)基板进行面 加工形成的,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 基板的面加工由于加工技术以及加工装置的性能已成熟,因此能高效地、高精度地制造出 多个矩形板。SOI层IlA和基层IlB利用绝缘膜绝缘。SOI层IlA以及基层IlB均由硅类 材料构成,绝缘膜由例如二氧化硅(SiO 2)这样的绝缘材料构成。
[0031] 固定部12是在X-Y面中,在基板部11的外周部被设置为环状,包围锤部13和梁 部14。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。
[0032] 梁部14在X-Y面中,将沿着Y轴的方向作为延伸方向,沿着X轴的方向作为宽度 方向,沿着Z轴的方向作为板厚方向,X轴正方向侧的边和X轴负方向侧的边各自的中央分 别向宽度方向的外侧膨胀,几乎构成椭圆形。梁部14的详细的形状在下文叙述。梁部14 在其Y轴负方向侧的端部连接固定部12,在其Y轴正方向侧的端部连接锤部13,以不接触 未图示的壳体等的状态被固定部12支承。
[0033] 锤部13在X-Y面中,将沿着X轴的方向作为短边方向,沿着Y轴的方向作为长边 方向。锤部13经由梁部14,以不接触未图示的壳体等的状态被固定部12支承,可在X-Y面 中移位。
[0034] 更具体而言,锤部13在X-Y面中,X轴正方向侧的边的中央分多段(三段)向X 轴负方向侧凹陷,在凹陷的最深部设置几乎为矩形的凹部13A。固定部12在X-Y面中,分 多段(三段)向X轴负方向侧突出,以与锤部13的X轴正方向侧的边的三段的凹陷相对, 在突出的区域的最顶部设置几乎为矩形的凸部12A。凹部13A具有朝向Y轴负方向侧的壁 面,朝向X轴正方向侧的壁面,以及朝向Y轴正方向侧的壁面。凸部12A具有朝向Y轴正方 向侧的壁面,朝向X轴负方向侧的壁面,以及朝向Y轴负方向侧的壁面。并且,凹部13A的 各壁面和凸部12A的各壁面分别隔着开口部相对。梁部14从凸部12A中朝向Y轴正方向 侦_壁面向Y轴正方向延伸,与凹部13A中朝向Y轴负方向侧的壁面连接。
[0035] 通过使锤部13以及固定部12为上述形状,能将梁部14设置在锤部13的X-Y面 中的重心位置上。由此,以Z轴为转轴的角加速度作用于锤部13的情况下,锤部13即便利 用一个梁部14进行支承也能获得旋转平衡,全部的旋转惯性力集中于梁部14使梁部14的 弯曲变大。另外,锤部13在远离梁部14的位置处的Y轴方向的两端部、在X轴方向上宽度 变宽,质量集中在Y轴方向的两端部。为此,将Z轴作为转轴的角加速度作用于梁部14的 惯性力矩增大。由此,以Z轴为转轴的角加速度使梁部14容易产生弯曲,角加速度传感器 10的角加速度检测灵敏度提高。
[0036] 端子电极16八、168、16(:、160设置在固定部12的2轴正方向侧的面上。端子电极 16A和端子电极16B沿着固定部12的X轴正方向侧的边设置,端子电极16C和端子电极16D 沿着固定部12的X轴负方向侧的边设置。另外,端子电极16A设置在固定部12的X轴正方 向侧的边的Y轴负方向侧,端子电极16B设置在固定部12的X轴正方向侧的边的Y轴正方 向侧。端子电极16C设置在固定部12的X轴负方向侧的边的Y轴负方向侧,端子电极16D 设置在固定部12的X轴负方向侧的边的Y轴正方向侧。
[0037] 布线17八、178、17(:、170设置在固定部12和梁部14的2轴正方向侧的面上。布线 17A的一端连接端子电极16A,另一端连接下文所述的压电电阻元件15A。布线17B的一端 连接端子电极16B,另一端连接下文所述的压电电阻元件15B。布线17C的一端连接端子电 极16C,另一端连接下文所述的压电电阻元件15C。布线17D的一端连接端子电极16D,另 一端连接下文所述的压电电阻元件15D。因此,端子电极16A经由布线17A与压电电阻元 件15A电连接,端子电极16B经由布线17B与压电电阻元件15B电连接,端子电极16C经 由布线17C与压电电阻元件15C电连接,端子电极16D经由布线17D与压电电阻元件15D 电连接。
[0038] 图I (B)是表示基板部11中梁部14的周边结构的立体图。
[0039] 梁部14的X-Y面中的中心位置(图中X记号所示)与锤部13的重心位置一致。 另外,梁部14以应力中性面P为界呈面对称形状。应力中性面P是通过梁部14的中心位 置的Y-Z面,是Z轴周围的角加速度作用于锤部13的情况下,在梁部14产生的拉伸应力和 收缩应力呈匹配状态的面。另外,梁部14以通过梁部14的中心位置的X-Z面为界也呈面 对称形状。梁部14如上文所述在X-Y面中几乎为椭圆形,梁部14的朝向X轴正方向的侧 面,和朝向X轴负方向的侧面共同膨胀为圆弧状。即,梁部14中沿着X轴宽度方向的尺寸 在Y轴方向的两端部最窄,在Y轴方向的中央变得最宽。
[0040] 在凹部13A的连接梁部14的面,即,凹部13A的朝向Y轴负方向侧的面,设置向梁 部14侧突出的、连接梁部14的连接部13B。即,凹部13A和梁部14经由连接部13B连接。 连接部13B中沿着X轴的宽度方向的尺寸和沿着Z轴的板厚方向的尺寸沿着Y轴相同,宽 度方向的尺寸以及板厚方向的尺寸与梁部14的Y轴正方向侧的端部一致。
[0041] 在凸部12A的连接梁部14的面,即,凸部12A的朝向Y轴正方向侧的面,设置向梁 部14侧突出的、连接梁部14的连接部12B。即,凸部12A和梁部14经由连接部12B连接。 连接部12B中沿着X轴的宽度方向的尺寸和沿着Z轴的板厚方向的尺寸沿着Y轴相同,宽 度方向的尺寸以及板厚方向的尺寸与梁部14的Y轴负方向侧的端部一致。
[0042] 像这样,由于梁部14的宽度方向的尺寸大于梁部14和固定部12的连接部12B在 宽度方向的尺寸,因此与梁部14的宽度方向的尺寸和连接部12B在宽度方向的尺寸一样的 情况相比,梁部14的刚性能提尚,能实现尚谐振频率。
[0043] 另外,梁部14的宽度方向的尺寸大于梁部14和固定部12的连接部12B在宽度方 向的尺寸,因此由于未图示的壳体等的弯曲或温度分布使固定部12受到的不需要的应力 难以传递至梁部14。为此,能将传递至下文所述的压电电阻元件15A~15D的不需要的应 力抑制在最小限度,提高加速度和角加速度等的检测精度,能同时实现宽检测频带和高S/N 比。
[0044] 另外,凹部13A的与梁部14的侧面相对的面、即、凹部13A的朝向X轴正方向侧的 面上,与梁部14相对的部分,以圆弧状凹陷,梁部14和锤部13在静止状态下隔开规定间 隔。另外,固定部12的与梁部14的侧面相对的面,即,固定部12的朝向X轴负方向侧的面 上,与梁部14相对的部分,也以圆弧状凹陷,梁部14和固定部12在静止状态下隔开规定间 隔。
[0045] 图2是梁部14的平面图。
[0046] 对梁部14进一步进行详细说明,梁部14包括梁中央部21、固定部侧梁端部22、以 及锤部侧梁端部23。
[0047] 固定部侧梁端部22是梁部14的Y轴负
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