陀螺传感器、电子设备以及移动体的制作方法_2

文档序号:9862762阅读:来源:国知局
112的连结弹簧60。两个结构体112以关于与Y轴平行的轴α而成为对称的方式被排列设置于X轴方向上。
[0059]首先,对第一结构体112a进行说明。
[0060]第一结构体112a具有固定部30、第一悬架弹簧32a、固定驱动电极部34、36、第一振动体40a、和固定检测电极部50。第一悬架弹簧32a以及第一振动体40a被设置于凹部16的上方,并与基板10分离。
[0061]固定部30被固定于基板10上。固定部30例如通过阳极接合而与基板10的第一面12接合。固定部30例如在第一结构体112a中被设置有四个。在图示的示例中,将第一结构体112a的+X轴方向侧的固定部30和第二结构体112b的一 X轴侧的固定部30设为共同的固定部。并且,也可以将第一结构体112a的+X轴方向侧的固定部30、和第二结构体112b的一 X轴方向侧的固定部30分别设为独立的固定部。
[0062]第一悬架弹簧32a连结着固定部30和第一振动体40a的振动部42。第一悬架弹簧32a由多个梁部33构成。梁部33具有在Y轴方向上往复的同时向X轴方向延伸出的蜿蜒形状。梁部33对应于固定部30的数量而被设为多个。在图示的示例中,梁部33对应于四个固定部30而被设为四个。S卩,第一悬架弹簧32a对第一振动体40a进行四点支承。构成第一悬架弹簧32a的梁部33能够在作为第一振动体40a的驱动振动的方向的X轴方向上顺畅地伸缩。
[0063]固定驱动电极部34、36被固定于基板10上。固定驱动电极部34、36例如通过阳极接合而与基板10的第一面12接合。固定驱动电极部34、36以与可动驱动电极部43对置的方式设置,在固定驱动电极部34、36之间配置有可动驱动电极部43。如图1所示,在可动驱动电极部43具有梳齿状的形状的情况下,固定驱动电极部34、36也可以具有与可动驱动电极部43对应的梳齿状的形状。
[0064]第一振动体40a具有振动部42、可动驱动电极部43、检测弹簧44、可动部46、可动检测电极部48。第一振动体40a通过第一悬架弹簧32a而以可在X轴方向上进行振动的方式被支承。
[0065]振动部42例如在俯视观察时为矩形的框体。振动部42的X轴方向的侧面(具有与X轴平行的垂线的侧面)与第一悬架弹簧32a连接。振动部42能够通过可动驱动电极部43以及固定驱动电极部34、36而在X轴方向上(沿着X轴)进行振动。
[0066]可动驱动电极部43被设置于振动部42上。在图示的示例中,可动驱动电极部43被设置有四个,两个可动驱动电极部43位于振动部42的+Y轴方向侧,其他的两个可动驱动电极部43位于振动部42的一 Y轴方向侧。如图1所示,可动驱动电极部43可以具有从振动部42向Y轴方向延伸出的干部、和从该干部向X轴方向延伸出的多个枝部的梳齿状的形状。
[0067]检测弹簧44连结着可动部46和振动部42。检测弹簧44由多个梁部45构成。在图示的示例中,检测弹簧44由四个梁部45构成。S卩,检测弹簧44在对可动部46进行四点支承。梁部45具有在X轴方向上往复的同时向Y轴方向延伸出的蜿蜒形状。构成检测弹簧44的梁部45在作为可动部46的位移方向的Y轴方向上顺畅地进行伸缩。
[0068]可动部46经由检测弹簧44而被支承在振动部42上。可动部46在俯视观察时被设置在框状的振动部42的内侧。在图示的示例中,可动部46在俯视观察时为矩形的框体。可动部46的Y轴方向的侧面(具有与Y轴平行的垂线的侧面)与检测弹簧44连接。可动部46能够伴随着振动部42在X轴方向上的振动而在X轴方向上进行振动。
[0069]可动检测电极部48被设置于可动部46上。可动检测电极部48例如在X轴方向上向框状的可动部46内延伸出。在图示的示例中,可动检测电极部48被设置有两个。
[0070]固定检测电极部50被固定在基板10上,并与可动检测电极部48对置设置。固定检测电极部50例如通过阳极接合而与被设置于凹部16的底面(对凹部16进行规定的基板10的面)上的柱部(未图示)相接合。该柱部与凹部16的底面相比向上方处突出。固定检测电极部50在俯视观察时被设置于框状的可动部46的内侧。在图示的示例中,固定检测电极部50隔着可动检测电极部48而被设置。
[0071]接下来,对第二结构体112b进行说明。
[0072]第二结构体112b具有固定部30、第二悬架弹簧32b、固定驱动电极部34、36、第二振动体40b、固定检测电极部50。第二悬架弹簧32b、以及第二振动体40b被设置于凹部16的上方,并与基板10分离。
[0073]在第二结构体112b上,固定部30、固定驱动电极部34、36、固定检测电极部50的结构与上述的第一结构体112a的固定部30、固定驱动电极部34、36、固定检测电极部50的构成相同,省略其说明。
[0074]第二悬架弹簧32b对固定部30和第二振动体40b的振动部42进行连结。第二悬架弹簧32b由多个梁部33构成。梁部33的结构与上述的第一悬架弹簧32a的梁部33的结构相同。第二悬架弹簧32b对第二振动体40b进行四点支承。第二悬架弹簧32b能够在作为第二振动体40b的驱动振动的方向的X轴方向上顺畅地进行伸缩。
[0075]对第一振动体40a进行支承的第一悬架弹簧32a和对第二振动体40b进行支承的第二悬架弹簧32b独立。S卩,构成了第一悬架弹簧32a的各梁部33、和构成了第二悬架弹簧32b的各梁部33并非是共同的。在图示的示例中,构成了第一悬架弹簧32a的各梁部33的一端被固定在固定部30上,另一端与第一振动体40a连接,而不是与构成了第二悬架弹簧32b的梁部33等的其他部件连接。另外,构成了第二悬架弹簧32b的各梁部33的一端被固定在固定部30上,另一端与第二振动体40b连接,而不是与构成了第一悬架弹簧32a的梁部33等的其他部件连接。
[0076]第二振动体40b具有振动部42、可动驱动电极部43、检测弹簧44、可动部46和可动检测电极部48。第二振动体40b通过第二悬架弹簧32b而以可在X轴方向上可振动的方式被支承。构成了第二振动体40b的各部42、43、44、46、48的结构与构成第一振动体40a的各部42、43、44、46、48的结构相同,省略其说明。
[0077]第一振动体40a以及第二振动体40b相互以反相进行驱动振动。在此,反相是指,两个振动体40a、40b相互在相反方向上进行振动。另外,同相是指,两个振动体40a、40b相互在相同方向上进行振动。
[0078]连结弹簧60对第一振动体40a和第二振动体40b进行连结。连结弹簧60的一端与第一振动体40a的振动部42的+X轴方向侧的侧面连接,连结弹簧60的另一端与第二振动体40b的振动部42的一 X轴方向侧的侧面连接。连结弹簧60未被固定在基板10上。即,连结弹簧60未与固定部30连接。另外,连结弹簧60未与振动体40a、40b以外的其他部件相接。连结弹簧60例如由一个梁部构成。连结弹簧60在Y轴方向上往复的同时向X轴方向延伸出。连结弹簧60能够在作为第一振动体40a以及第二振动体40b的驱动振动的方向的X轴方向上顺畅地进行伸缩。
[0079]如图1所示,连结弹簧60例如由向X轴方向延伸出的第一延伸部62、和向Y轴方向延伸出的第二延伸部64构成。连结弹簧60具有由多个第一延伸部62和多个第二延伸部64形成的蜿蜒形状。第一延伸部62和第二延伸部64的连接部如图1所示既可以呈四边形,也可以具有带圆的形状。
[0080]固定部30、悬架弹簧32a、32b、振动体40a、40b、连结弹簧60被设置为一体。固定部30、悬架弹簧32a、32b、固定驱动电极部34、36、振动体40a、40b、固定检测电极部50、以及连结弹簧60的材质例如为,通过掺杂,磷、硼等的杂质而被赋予导电性的硅。功能元件102为,通过对硅基板进行加工而被形成的硅MEMS。
[0081]图3为将陀螺传感器100的机械结构模式化的图。
[0082]如图3所示,第一振动体40a以及第二振动体40b分别通过悬架弹簧32a、32b而被支承。对第一振动体40a进行支承的第一悬架弹簧32a以及对第二振动体40b进行支承的第二悬架弹簧32b在驱动振动的方向、S卩X轴方向上具有相同的弹簧常数,并将该悬架弹簧32a、32b的弹簧常数设为Kl。
[0083]在图1中,第一悬架弹簧32a由四个梁部33构成,但对该四个梁部33的弹簧常数kl进行合成后的弹簧常数成为第一悬架弹簧32a的弹簧常数Kl (在本例中,Kl = 4kl)。另夕卜,同样,对第二悬架弹簧32b的四个梁部33的弹簧常数kl进行合成后弹簧常数成为第二悬架弹簧32b的弹簧常数Kl。并且,第一悬架弹簧32a的弹簧常数和第二悬架弹簧32b的弹簧常数也可以不同。
[0084]另外,第一悬架弹簧32a、第二悬架弹簧32b也可以分别由一个、两个、三个等的梁部33构成。
[0085]另外,第一振动体40a和第二振动体40b通过连结弹簧60而被连结。将X轴方向上的连结弹簧60的弹簧常数设为K2。
[0086]在陀螺传感器100中,设定满足2K2 ( Kl的K1、K2。S卩,当设想第一振动体40a以及第二振动体40b相互以同相进行驱动振动的情况时,连结弹簧60为,与在X轴方向上弹簧常数为K2、弹簧常数为Kl的悬架弹簧32a、32b相比而较柔软的弹簧。
[0087]另一方面,在第一振动体40a以及第二振动体40b相互以反相进行驱动振动的情况下,连结弹簧60的X轴方向的长度的中点成为振动的不动点。因此,由于被设想为,在振动的不动点处连结弹簧60成为一半长度,因此,连结弹簧60的弹簧常数成为2K2。在本实施方式中,在以反相进行驱动振动的情况下,连结弹簧60的弹簧常数被设想为2K2 < Kl且与悬架弹簧32a、32b相比而较柔软或者相同硬度的弹簧。因此,在陀螺传感器100中,悬架弹簧32a、32b成为对振动体40a、40b的驱动振动的频率进行决定的主要因素。
[0088]接下来,对陀螺传感器100的动作进行说明。
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