惯性力传感器制造技术

本发明专利技术提供一种惯性力传感器。该惯性力传感器包含用于检测惯性力的检测元件，检测元件具有第１正交臂和支承部，第１正交臂的第１臂与第２臂在实质上正交的方向连结，支承部支承第１臂。而且，第２臂具有弯折部。本发明专利技术提供一种根据此结构既能检测互不相同的多个惯性力，也能检测多个检测轴的惯性力的小型惯性力传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于飞机、汽车、机器人、船舶、车辆等移动物体的姿态控制、或者导航(navigation)装置等各种电子设备中的、用以检测惯性力的惯性力传感器。
技术介绍
以下，对于现有的惯性力传感器进行说明。目前使用的是用于检测角速度或者加速度等惯性力的惯性力传感器。当使用现有的惯性力传感器时，为了检测角速度，而使用专用角速度传感器，为了检测加速度而使用专用加速度传感器。而且，当对与相互正交的X轴、Y轴、Z轴多个检测轴相对应的角速度和加速度进行检测时，使用与检测轴数量相对应的多个角速度传感器和加速度传感器。因此，在各种电子设备中，对角速度和加速度进行综合检测时，或者对多个检测轴检测角速度和加速度时，将多个角速度传感器和加速度传感器分别安装在电子设备的安装基板上。例如，角速度传感器中，使音叉形状、或者H形状、T形状等各种形状的检测元件振动，电探测因科里奥利力的产生而引起的检测元件的变形，以检测角速度。而且，例如加速度传感器具有锤部，通过和工作前进行比较而探测锤部伴随加速度的移动，来检测加速度。这种现有的角速度传感器和加速度传感器等多种惯性力传感器，相应于检测对象的惯性力或者检测轴，在车辆等移动物体的姿态控制装置或者导航装置等中被使用。另外，现有的惯性力传感器，例如，在日本专利特开2001-208546号公报(专利文献1)、或者日本专利特开2001-74767号公报(专利文献2)等中被公开。专利文献1：日本专利特开2001-208546号公报专利文献2：日本专利特开2001-74767号公报-->
技术实现思路
本专利技术提供一种小型惯性力传感器，无需用于安装多个惯性力传感器的较大安装面积，便可对角速度或者加速度等互不相同的多个惯性力、或者多个检测轴的惯性力进行检测。本专利技术的惯性力传感器包括用于检测惯性力的检测元件，检测元件具有第1正交臂和支承部，第1正交臂的第1臂与第2臂在实质上正交的方向上连结，支承部支承第1臂。另外，第2臂具有弯折部。本专利技术提供一种根据此结构实现对互不相同的多个惯性力进行检测，且实现对多个检测轴的惯性力进行检测的小型惯性力传感器。附图说明图1A为表示本专利技术第一实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图。图1B为表示图1A所示的检测元件工作状态的工作状态图。图2A为表示本专利技术第一实施方式中另一形态的检测元件的平面图。图2B为表示本专利技术第一实施方式中又一形态的检测元件的平面图。图3为表示本专利技术第二实施方式中惯性力传感器工作状态的工作状态图。图4A为表示本专利技术第三实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图。图4B为表示图4A所示的检测元件工作状态的工作状态图。图5A为表示本专利技术第三实施方式中另一形态的检测元件的平面图。图5B为表示本专利技术第三实施方式中又一形态的检测元件的平面图。图6A为本专利技术第四实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图。图6B为表示图6A所示的检测元件工作状态的工作状态图。图7A为表示本专利技术第四实施方式中另一形态的检测元件的平面图。图7B为表示本专利技术第四实施方式中又一形态的检测元件的平面图。图8A为本专利技术第五实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图。-->图8B为表示图8A所示的检测元件工作状态的工作状态图。图9为表示在本专利技术第五实施方式中另一形态下的检测元件的平面图。图10为本专利技术第五实施方式中又一形态的检测元件的立体图。图11为本专利技术第六实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图。图12为表示图11所示的检测元件工作状态的工作状态图。图13为本专利技术第六实施方式中另一形态的检测元件的平面图。图14A为本专利技术第六实施方式中又一形态的检测元件的平面图。图14B为本专利技术第六实施方式中再另一形态的检测元件的平面图。附图标记说明1    检测元件2    第1臂4    第2臂4a   弯折部4b   端部6    第1正交臂7    第2正交臂8    支承部9    基部10   固定用臂10b  端部12   第3臂14   第4臂18   锤部20   惯性力传感器具体实施方式(第一实施方式)图1A为本专利技术第一实施方式中惯性力传感器所使用的检测元件的平面图，图1B为图1A所示的检测元件的工作状态图。在图1A中，惯性力传感20具有用于检测惯性力的检测元件1和处-->理电路(未图示)。检测元件1具有两个第1正交臂6和支承部8。第1正交臂6分别具有第1臂2和第2臂4，并将第1臂2与第2臂4在实质上正交的方向上连结形成。支承部8支承两个第1臂2。支承部8也具有基部9的作用。当检测元件1安装在安装基板(未图示)上时，使用基部9，将检测元件1固定在安装基板上。而且，各个第2臂4在弯折部4a处弯折，第2臂4的各个端部4b夹着第1臂2而相对向。另外，在第2臂4的端部4b处形成有锤部18。另外，检测元件1的第1臂2与支承部8配置在实质上同一直线上。相对于相互正交的X轴、Y轴、Z轴，第1臂2的长度方向配置在Y轴方向上，第2臂4的长度方向配置在X轴方向上。而且，检测元件1以硅基板为材料而一体成形。而且，在硅基板上的、被驱动振动的臂上，配置有驱动电极，在变形被探测的臂上配置有探测电极。另外，在图1A所示的检测元件1中，被驱动振动的臂是第2臂4的端部4b，变形被探测的臂是第1臂2和第2臂4。因此，端部4b上配置有驱动电极(未图示)，第1臂2和第2臂4上配置有探测电极(未图示)。例如在硅基板上将下部电极、压电体以及上部电极分别层压而形成驱动电极和探测电极。下部电极是例如由Pt经过高频溅镀(high-frequencysputtering)而形成的。而且，压电体例如通过高频溅镀在下部电极的上部形成PZT压电体。另外，上部电极例如通过Au蒸镀而形成在压电体上部。如果向下部电极和上部电极施加具有构成检测元件1的硅共振的共振频率的交流电压，那么配置有驱动电极的臂会被驱动并振动。而且，因角速度和加速度而使臂产生变形，所以，从配置在产生变形的臂上的探测电极，输出与变形对应的电压。根据从探测电极输出的输出电压，处理电路检测角速度和加速度。根据上述结构，就角速度而言，例如，如图1B所示，如果在X轴方向上驱动振动第2臂4的端部4b，那么第2臂4的Y轴方向上将产生由绕Z轴的角速度引起的变形。即，是因为在第2臂4的Y轴方向上产生与驱动振动相对应的科里奥利力(Force de Coriolis)。同时，在第2臂4的Z轴方向上产生由绕Y轴的角速度引起的变形。同样，是因为在第2臂4的Z轴方向上产生与驱动振动相对应的科里奥利力。因此，通过探测至少第2臂4的Y轴方向和Z轴方向中任一方向上产生的变形，检测出检测元件1上产-->生的角速度。另外，端部4b在X轴方向上的驱动振动是例如图1B所示的实线箭头和虚线箭头交替反复进行的驱动振动。而且，就加速度而言，例如，同样如图1B所示，在第1臂2上产生由X轴方向上的加速度引起的变形。即，是因为向第1臂2施加因第2臂4的自重而产生的力。同时，在第2臂4上产生由Y轴方向上的加速度引起的变形。即，是因为向第2臂4施加因第2臂4的自重而产生的力。因此，通过探测至少在第1臂2和第2臂4中任一臂上产生的变形，来检测出检测元件1上产生的加速度。通过以上方法，检测出施加在检测元件1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种惯性力传感器，其具备：　用于检测惯性力的检测元件，　所述检测元件具有：　两个第１正交臂，其具有第１臂和第２臂，并将所述第１臂与所述第２臂在实质上正交的方向上连结形成；及　支承部，其支承所述第１臂；　所述第２臂具有将所述第２臂弯折的弯折部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-1-24 014852/2006;JP 2006-1-24 014854/2006;1.一种惯性力传感器，其具备：用于检测惯性力的检测元件，所述检测元件具有：两个第1正交臂，其具有第1臂和第2臂，并将所述第1臂与所述第2臂在实质上正交的方向上连结形成；及支承部，其支承所述第1臂；所述第2臂具有将所述第2臂弯折的弯折部。2.根据权利要求1所述的惯性力传感器，其中：所述第2臂在所述弯折部处弯折，且与所述第1臂相向。3.根据权利要求2所述的惯性力传感器，其中：所述第1臂与所述支承部配置在实质上同一直线上。4.根据权利要求2所述的惯性力传感器，其中：所述第2臂在与所述第1臂相对向的方向上驱动振动所述第2臂的端部，通过探测所述第1臂或者所述第2臂的变形来检测角速度。5.根据权利要求2所述的惯性力传感器，其中：通过探测所述第1臂或者所述第2臂的变形来检测加速度。6.根据权利要求2所述的惯性力传感器，其中：所述检测元件还具备在所述第2臂的端部上形成的锤部。7.根据权利要求2所述的惯性力传感器，其中：所述第2臂的端部被弯折成蜿蜒状。8.根据权利要求1所述的惯性力传感器，其中：所述检测元件还具有两个固定用臂，所述固定用臂连结于所述支承部，且固定在安装着所述检测元件的安装基板上，所述固定用臂是第2正交臂，其具有第3臂和第4臂，并将所述第3臂与所述第4臂在实质上正交的方向上连结形成，所述第3臂由所述支承部支承，所述固定用臂由所述第4臂固定在所述安装基板上。9.根据权利要求8所述的惯性力传感器，其中：所述第2臂在所述弯折部处弯折，且与所述第2臂相向。10.根据权利要求8所述的惯性力传感器，其中：所述第1臂与所述支承部配置在实质上同一直线上，所述第3臂与所述支承部配置在实质上同一直线上，所述第1臂与所述第3臂配置在实质上相互正交的方向上。11.根据权利要求8所述的惯性力传感器，其中：所述第2臂在与所述第1臂相向的方向上驱动振动所述第2臂的端部，通过探测至少所述第1臂、所述第2臂、所述第3臂以及所述第4臂中任一个臂的变形来检测角速度。12.根据权利要求8所述的惯性力传感器，其中：通过探测至少所述第1臂、所述第2臂、所述第3臂以及所述第4臂中任一个臂的变形来检测加速度。13.根据权利要求8所述的惯性力传感器，其中：所述检测元件还具备在所述第2臂的端部上形成的锤部。14.根据权利要求8所述的惯性力传感器，其中：所述第2臂的端部被弯折成蜿蜒状。15.根据权利要求1所述的惯性力传感器，其中：所述检测元件还具有两个固定用臂，所述固定用臂连结于所述支承部，且固定在安装着所述检测元件的安装基板上，所述第2臂在所述弯折部处弯折，且与所述第2臂相向。16.根据权利要求15所述的惯性力传感器，其中：所述第1臂与所述支承部配置在实质上同一直线上，所述固定用臂与所述支承部配置在实...

【专利技术属性】
技术研发人员：大内智，相泽宏幸，寺田二郎，石田贵巳，佐藤一郎，大越伟生，足森洋平，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]