惯性力传感器及其使用的检测元件制造技术

该惯性力传感器用检测元件具有质量部、激励部、检测部。激励部在相互正交的第一方向、第二方向、第三方向中的第三方向激励质量部。检测部输出与质量部向第一方向、第二方向的至少任一方向的位移相对应的信号。第一方向及第二方向的共振频率Ｆｓｘ、Ｆｓｙ设为比第三方向的共振频率Ｆｚｄ大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于航空器、汽车、机器人、船舶等移动体的姿势控制、或者游戏机或导航仪的位置检测等各种电子设备的惯性力传感器及其使用的检测元件。
技术介绍
下面，对现有的惯性力传感器之一即角速度传感器进行说明。现有的角速度传感器具有音叉形状或H形状或T形状或圆盘形状等的检测元件。使该检测元件振动，电气探测伴随科里奥利力的发生的检测元件的应变而检测出角速度。例如，在相互大致正交的X 轴和Y轴和Z轴上，在X轴和Y轴的XY平面上配置车辆的情况下，通过导航装置用角速度传感器检测车辆围绕Z轴的角速度。图11是现有的角速度传感器的检测元件的立体图，图12是图11的12-12线的剖面图。检测元件51为音叉形状，具有将两个臂52(52A、52B)和臂52连结的基部53。在臂52上分别配置有使臂52驱动振动的驱动电极M及感应起因于角速度的臂 52的应变的感应电极55。例如，各驱动电极M及感应电极55由介设有压电体56的上部电极57和下部电极58形成。检测元件51例如相对于XY平面在Z轴方向竖立配置。该状态下，使臂52在X轴方向上驱动振动，由臂52感应起因于围绕Z轴的角速度的应变。通过该检测，检测围绕Z 轴的角速度。臂52的驱动振动面OCZ平面)和臂52的应变面( 平面)相互正交，在臂 52Α和臂52Β上应变的方向相反。例如，如果臂52Α在Y轴的正方向上发生应变，则臂52Β 在Y轴的负方向上发生应变。这样的角速度传感器例如公开于专利文献1。通常，在检测角速度时，减小激励用的频率和感应用的频率的频率差(失谐频率)，能够有利于提高感应用电极阳的灵敏度。据此，其结果是角速度的检测灵敏度也提高。另外，激励用的频率和感应用的频率分别以成为检测元件51的共振频率的方式被设计。但是，基于仅这些指标来设计检测元件51时，有时得不到充分的增益。专利文献1 (日本)特开2001-208546号公报
技术实现思路
本专利技术为一种提高了对检测轴的惯性力进行检测时的增益并提高了灵敏度特性的检测元件和使用该检测元件惯性力传感器。本专利技术的惯性力传感器用检测元件具有质量部、激励部、检测部。激励部在相互正交的第一方向、第二方向、第三方向中的第三方向激励质量部。检测部输出与质量部向第一方向、第二方向的至少任一方向的位移相对应的信号。 第一方向及第二方向的共振频率被设定为比所述第三方向的共振频率大。通过该构成，在检测围绕第一方向或围绕第二方向的惯性力时，能够提高检测灵敏度的灵敏度效率，且能够抑制检测灵敏度的偏差。因此，能够提高灵敏度特性。附图说明图1是本专利技术实施方式的惯性力传感器之一即角速度传感器的检测元件的立体图；图2A是图1所示的检测元件的局部剖面图；图2B是图1所示的其它检测元件的剖面图；图3是本专利技术实施方式的惯性力传感器的方块图；图4是图1所示的检测元件的动作状态图；图5是表示角速度传感器的检测元件的共振导纳特性波的图；图6是表示本实施方式中的检测元件的共振导纳特性波的图；图7是用于说明本实施方式中的角速度传感器的处理电路的角速度的计算处理之一例的图；图8是本实施方式中的惯性力传感器的其它检测元件的立体图；图9是本实施方式中的惯性力传感器的其它检测元件的俯视图；图10是本实施方式中的惯性力传感器的其它检测元件的剖面图；图11是现有的角速度传感器的检测元件的立体图；图12是图11的12-12线的剖面图。符号说明1检测元件2，2A，2B 第一臂4，41A，41B，42A，42B 第二臂4A，4C 宽度4B 厚度6支承部8，8A，8B 安装用臂10，101A，101B，102A，102B 质量部12第一激励用电极14第二激励用电极16第一感应用电极18第二感应用电极21，23 电极22压电体25 盖沈对向电极31激励方向32科里奥利力70，71，72，73 电极焊盘74，75，76，77，78，79 配线81驱动部82处理电路91 基座具体实施例方式图1是本专利技术实施方式的惯性力传感器之一即角速度传感器的检测元件的立体图。图2A是图1所示的检测元件的局部剖面图。图3是本专利技术实施方式的角速度传感器的方块图。图4是图1所示的检测元件的动作状态图。如图3所示，该角速度传感器具有检测元件1、驱动部81和处理电路82。如图1 所示，检测元件1具有从支承部6向左右(Z轴方向)延伸的两个第一臂2(2A、2B)、从各第一臂2的支承部6侧向上下(Y轴方向)延伸的两个第二臂4。从第一臂2A延伸的第二臂 4由上侧的第二臂41A和下侧的第二臂42A构成，从第一臂2B延伸的第二臂4由上侧的第二臂41B和下侧的第二臂42B构成。这样，该检测元件1具有将第一臂2和第二臂4在正交方向上连结形成的两个正交臂。该两个正交臂中，第一臂2的一端通过支承部6相互连结。另外，第一臂2的另一端与用于安装于基板的安装用臂8 (8A、8B)连结。两个第一臂2和支承部6配置于一直线上，安装用臂8以相对于第一臂2正交的方式配置。即，第一臂2A、2B和支承部6配置于一直线上。而且，安装用臂8A、8B以相对于第一臂2A、2B正交的方式配置。另外，第二臂4以相互非常接近的方式配置，以接近安装用臂8的方式弯曲成U字形状，在其前端形成有质量部10。即，第二臂41A和第二臂41B、第二臂42A和第二臂42B 以相互非常接近的方式配置。而且，第二臂41A、41B以接近安装用臂8A的方式弯曲成U字形状，第二臂41B、42B以接近安装用臂8B的弯曲成U字形状。进一步在第二臂41A、41B、 41B、42B的前端分别形成有质量部101A、102A、101B、102B。检测元件1具有质量部10、激励部、检测部。激励部在相互正交的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向中的、Z轴方向激励质量部10。检测部检测质量部10向X轴方向、Y轴方向的至少任一方向的位移。检测角速度时，在质量部10的激励方向为Z轴方向时，处理电路82 基于质量部10向Y轴方向的位移并通过来自检测部的输出来检测围绕X轴的角速度。另外，基于质量部10向X轴方向的位移并通过来自检测部的输出来检测围绕Y轴的角速度。具体而言，激励部是在配置于Y轴的正侧的第二臂4即第二臂41A、41B的支承部 6侧分别配置第一激励用电极12、第二激励用电极14而形成。另一方面，检测部是在配置于Y轴的负侧的第二臂4即第二臂42A、42B的支承部6侧分别配置第一感应用电极16、第二感应用电极18而形成。第一感应用电极16感应第二臂42A的应变，第二感应用电极18 感应第二臂42B的应变。激励部、检测部形成于检测元件1的TL平面上。另外，检测元件1具有电极焊盘70 73。电极焊盘70与第一激励用电极12电连接，电极焊盘71与第二激励用电极14电连接。另外，电极焊盘72与第一感应用电极16电连接，电极焊盘73与第二感应用电极18电连接。如图3所示，驱动部81经由配线74、75与电极焊盘70、71电连接。另外，处理电路82经由配线76 79与电极焊盘72、73电连接。因此，驱动部81与第一、第二激励用电极12、14电连接，处理电路82与第一、第二感应用电极16、18电连接。如图2A所示，第一、第二激励用电极12、14及第一、第二感应用电极16、18由介设有压电体22的电极21、23形成。或者，如图2B的剖面图所本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种惯性力传感器用检测元件，具备：质量部；激励部，其在相互正交的第一方向、第二方向、第三方向中的所述第三方向激励所述质量部；检测部，其输出与所述质量部向所述第一方向、第二方向的至少任一方向的位移相对应的信号，将所述第一方向及所述第二方向的共振频率设为比所述第三方向的共振频率大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：植村猛，
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