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专利名称：角速度传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在移动终端或车辆等中使用的角速度传感器。
背景技术：
图11是以往的角速度传感器的检测元件101的俯视图。检测元件101具备:在XYZ空间中沿X轴方向延伸的支承体102、一端103A与支承体102连接的臂103、与臂103的另一端103D连接的重量物199。臂103的一端103A与支承体102的侧面连接。臂103具备具有角部103BU03C的J字形状。重量物199在XY平面内被驱动振动。与具备检测元件101的角速度传感器相类似的以往的角速度传感器例如在专利文献I中公开。在检测元件101中，难以提高绕Z轴的角速度的检测灵敏度。先行技术文献专利文献专利文献I日本特开2008-46058号公报

发明内容
角速度传感器具备检测元件，该检测元件具有以XYZ空间定义的形状，并且能够检测绕Z轴的角速度。检测元件具有:沿X轴方向延伸的支承体、与支承体连接的臂、与该臂连接的重量物。臂具有与支承体连接的第一端、以及与重量物连接的第二端。臂实质上具有由第一臂部、第二臂部和第三臂部构成的J字形状，其中，第一臂部从第一端沿Y轴方向延伸至第一角部，第 二臂部从第一角部沿X轴方向延伸至第二角部，第三臂部从第二角部沿Y轴方向延伸至第二端。臂的X轴方向的长度大于重量物的X轴方向的长度。该角速度传感器能够提高对于绕Z轴的角速度的灵敏度。


图1是本发明的实施方式I的角速度传感器的检测元件的俯视图。图2是图1所示的检测元件的线2-2处的剖视图。图3是表示实施方式I的检测元件的驱动振动和检测振动的俯视图。图4是实施方式2的角速度传感器的检测元件的俯视图。图5是表示实施方式2的检测元件的驱动振动的俯视图。图6是实施方式3的角速度传感器的检测元件的俯视图。图7是实施方式3的另一角速度传感器的另一检测元件的俯视图。图8是实施方式4的角速度传感器的检测元件的俯视图。图9是实施方式4的角速度传感器的另一检测元件的俯视图。图10是实施方式4的角速度传感器的又一检测元件的俯视图。图11是以往的角速度传感器的检测元件的俯视图。
具体实施例方式(实施方式I)图1是实施方式I的角速度传感器的检测元件I的俯视图。在图1中，对相互成直角的X轴、Y轴和Z轴进行定义。角速度传感器具备检测绕Z轴的角速度的检测元件I。检测元件I具有由XYZ空间定义的形状。检测元件I具备:沿X轴方向延伸的支承体8、具有与支承体8的侧面连接的端3A的臂3、与端3A的相反侧的臂3的端3D连接的重量物4。臂3实际上具备具有角部3B、3C的J字形状。臂3的X轴方向的长度Wl大于重量物4的X轴方向的长度W2。在实施方式I的角速度传感器中，由于能够使检测元件I的驱动振动的共振频率与绕Z轴的角速度检测振动的共振频率接近，因此能够提高检测元件I的绕Z轴的角速度的检测灵敏度。在图11所示的以往的检测元件101中，臂103的X轴方向的长度WlOl比重量物199的X轴方向的长度W102小。发明人发现，在这样的情况下，检测元件101的驱动振动的共振频率与施加了绕Z轴的角速度时的检测振动的共振频率相偏离，因此难以提高检测元件101的绕Z轴的角速度的检测灵敏度。对实施方式I的角速度传感器的检测元件I的结构进行详细说明。支承体8是支承检测元件I的固定构件。支承体8利用其他的支承构件或粘接剂等固定于容纳检测元件I的封装体上。臂3从与支承体8的侧面连接的端3A延伸至与重量物4连接的端3D。具体地说，臂3实质上具有由臂部3E、臂部 3F、臂部3G构成的J字形状，其中，臂部3E沿Y轴的正方向Yl从端3A延伸至角部3B，臂部3F沿X轴的正方向Xl从角部3B延伸至角部3C，臂部3G沿Y轴的负方向Y2从角部3C延伸至端3D。臂3及重量物4能够在包括X轴和Y轴的XY平面内驱动振动，并且能够向Z轴方向弯曲。支承体8、臂3及重量物4可以使用水晶、LiTaO3或者LiNbO3等压电材料形成，也可以使用硅、金刚石、熔融石英、铝或GaAs等非压电材料。特别是，通过使用硅，能够利用微细加工技术将检测元件I形成为非常小型，并且能够与电路等IC 一体形成。支承体8、臂3及重量物4可以由不同的材料或者相同的材料各自形成后进行组装而形成，也可以使用相同的材料一体形成。在使用相同的材料一体形成的情况下，通过使用干式蚀刻或湿式蚀刻，能够以相同的工序形成支承体8、臂3及重量物4，因此能够高效地制造检测元件I。在臂3的臂部3E上设有位于J字形状的内周侧和外周侧的2个驱动部5。通过对2个驱动部5施加相互逆相位的电压，能够使臂3和重量物4在XY平面内振动。在实施方式I中，对于驱动部5采用使用由锆钛酸铅(PZT)构成的压电元件的压电方式，但也可以使用利用电极间的静电电容的静电方式。图2是图1所示的检测元件I的线2-2处的剖视图,表示驱动部5。驱动部5具有:设置在臂3上的下部电极11A、设置在下部电极IlA上的压电元件11B、设置在压电元件IlB上的上部电极11C，压电元件IlB被下部电极IlA及上部电极IlC夹持。作为下部电极IlA及上部电极11C，可以使用钼(Pt)、金(Au)、铝(Al)或以它们为主要成分的合金或氧化物。需要说明的是，作为下部电极IlA优选使用钼(Pt)。由此，能够使PZT单向取向。在此，对下部电极IlA施加基准电位。通过对上部电极IlC施加相互逆相位的交流驱动电压，能够使臂3在XY平面内振动。需要说明的是，也可以不对下部电极IlA施加基准电位，而对下部电极IIA及上部电极IlC均施加交流驱动电压。由此，能够使臂3和重量物4以较大的振幅振动，能够改善驱动效率。在臂3的臂部3F上设有位于J字形状的内周侧和外周侧的2个检测部6。检测部6通过检测对臂3施加角速度时的变形来检测重量物4的振动。检测部6采用使用压电元件的压电方式，但也可以使用利用电极间的静电电容的静电方式。在采用使用压电元件的压电方式的情况下，可以形成与驱动部5同样结构的、利用下部电极及上部电极夹持压电元件的结构。以下，对实施方式I的角速度传感器的动作进行说明。图3是表示检测元件I的驱动振动和检测振动的俯视图。当从外部的驱动电路向驱动部5施加驱动振动的共振频率的交流电压时，臂3和重量物4沿着驱动振动方向Dl在XY平面内驱动振动。此时，若绕Z轴施加角速度，则在与驱动振动方向Dl正交的方向上产生科里奥利力。在该科里奥利力的作用下，在重量物4上产生在检测振动方向D2上与驱动振动调谐的检测振动。通过检测部6检测由于检测振动产生的臂3的应变来作为臂3的变形，由此检测角速度。检测振动方向D2的检测振动共振频率优选设定在驱动振动方向Dl的驱动振动共振频率的附近。这是因为，由于在施加角速度时产生的检测振动与驱动振动调谐，因此若检测振动的共振频率接近驱动振动的共振频率，则相应地容易大幅度地激发检测振动。如图3所示，由于驱动振动方向Dl和检测振动方向D2不同，因此通常难以使驱动振动共振频率与检测振动共振频率接近。例如，若将图11所示的以往的检测元件101的驱动振动共振频率设计为40kHz左右，则检测振动共振频率为65kHz附近，相互的共振频率偏离达到25kHz。因此，在以往的检测元件101中，对于绕Z轴的角速度的灵敏度低。在实施方式I的检测元件I中，如图1所示，臂3的X轴方向的长度Wl大于重量物的X轴方向的长度W2。由此臂3的角部3C附近的刚性变小。在施加绕Z轴的角速度时的检测共振振动时，应力容易集中在角部3C，因此通过减小角部3C处的刚性，能够降低施加绕Z轴角速度时的检测共振振动的共振频率。在实施方式I的检测元件I中，相对于驱动振动共振频率40kHz，检测振动共振频率可以设计为45kHz左右，能够将共振频率之差缩小到5kHz以内。由此，与以往的检测元件I相比，能够获得约5倍的绕Z轴的角速度的灵敏度。如图1所示，优选臂部3F的Y轴方向的宽度WF小于臂部3E的X轴方向的宽度WE。根据该结构，由于能够降低角部3C附近的刚性，因此能够使驱动振动共振频率与检测振动共振频率接近。此外，通过使臂部3G的X轴方向的宽度WG小于臂部3F的Y轴方向的宽度WF，也能够降低角部3C附近的刚性，因此能够使驱动振动共振频率与检测振动共振频率接近。此外,也 可以使角部3B的内周的曲率半径大于角部3C的内周的曲率半径，由此也能够降低角部3C附近的刚性，因此能够使驱动振动共振频率与检测振动共振频率接近。上述结构可以各自单独获得效果，也可以通过组合而进一步使驱动振动共振频率与检测振动共振频率接近，其结果是，能够进一步提高绕Z轴的角速度的灵敏度。
需要说明的是，在图3所示的驱动振动方向Dl上使臂3和重量物4驱动振动的情况下，应变容易集中在臂部3E。因此，通过在臂部3E设置驱动部5能够改善驱动效率。同样，在图3所示的检测振动方向D2上使臂3和重量物4检测振动的情况下，应变容易集中在臂部3F。因此，通过在臂部3F设置检测部6，能够改善检测效率。臂3的端3D与重量物4的Y轴方向的宽度的实质上的中央连接。此外，臂3的端3D与重量物4的X轴的正方向Xl的端部连接。根据该结构，重量物4收纳在臂3的J字形状的内侧，因此能够获得小型的检测元件I。(实施方式2)图4是实施方式2的角速度传感器的检测元件10的俯视图。在图4中，对与图1至图3所示的检测元件I相同的部分标注相同的参照符号。实施方式2的角速度传感器具备检测角速度的检测元件10。检测元件10具备:沿Y轴方向延伸的2个纵梁7、沿X轴方向延伸的横梁即支承体8、位于比支承体8靠Y轴的正方向Yl的位置的振动部9A、9B、位于比支承体8靠Y轴的负方向Y2的位置的振动部9C、9D。支承体8的两端部8A、8B分别与2个纵梁7的大致中央部连接。振动部9B与图1 图3所示的实施方式I的检测元件I同样地，具备与支承体8的侧面连接的臂3和与臂3的端3D连接的重量物4。与实施方式I同样地，臂3的X轴方向的长度大于重量物4的X轴方向的长度。振动部9A具备与支承体8连接的臂53和与臂53连接的重量物54。振动部9C具备与支承体8连接的臂63和与臂63连接的重量物64。振动部9D具备与支承体8连接的臂73和与臂73连接的重量物74。臂53、63、73具有与图1所示的实施方式I的臂3同样的形状。臂3、53、63、73与位于支承体8的中央的中间部8C连接。重量物54、64、74具有与图1所示的实施方式I的重量物4同样的形状。g卩，臂53具有与支承体8的中间部8C连接的端53A和端53A的相反侧的端53D。重量物54与臂53的端53D连接。臂53实质上具有由臂部53E、臂部53F、臂部53G构成的J字形状，其中，臂部53E从端53A沿Y轴的正方向Yl延伸至角部53B，臂部53F从角部53B沿X轴的负方向X2延伸至角部53C，臂部53G从角部53C沿Y轴的负方向Y2延伸至端53D。臂53的X轴方向的长度大于重量物54的X轴方向的长度。臂部53F的Y轴方向的宽度小于臂部53E的X轴方向的宽度。臂部53G的X轴方向的宽度小于臂部53F的Y轴的宽度。角部53B的内周的曲率半径大于角部53C的内周的曲率半径。同样地，臂63具有与支承体8的中间部8C连接的端63A和端63A的相反侧的端63D。重量物64与臂63的端63D连接。臂63实质上具有由臂部63E、臂部63F、臂部63G构成的J字形状，其中，臂部63E从端63A沿Y轴的负方向Y2延伸至角部63B，臂部63F从角部63B沿X轴的负方向X2延伸至角部63C，臂部63G从角部63C沿Y轴的正方向Yl延伸至端63D。臂63的X轴方向的长度大于重量物64的X轴方向的长度。臂部63F的Y轴方向的宽度小于臂部63E的X轴方向的宽度。臂部63G的X轴方向的宽度小于臂部63F的Y轴的宽度。角部63B的内周的曲率半径大于角部63C的内周的曲率半径。同样地，臂73具有与支承体8的中间部SC连接的端73A和端73A的相反侧的端73D。重量物74与臂73的端73D连接。臂73实质上具有由臂部73E、臂部73F、臂部73G构成的J字形状，其中，臂部73E从端73A沿Y轴的负方向Y2延伸至角部73B，臂部73F从角部73B沿X轴的正方向Xl延伸至角部73C，臂部73G从角部73C沿Y轴的正方向Yl延伸至端73D。臂73的X轴方向的长度大于重量物74的X轴方向的长度。臂部73F的Y轴方向的宽度大于臂部73E的X轴方向的宽度。臂部73G的X轴方向的宽度小于臂部73F的Y轴的宽度。角部73B的内周的曲率半径大于角部73C的内周的曲率半径。臂3的端3D与重量物4的Y轴方向的宽度的实质上的中央连接。同样地，臂53、63,73分别与重量物54、64、74的Y轴方向的宽度的实质上的中央连接。在臂53的臂部53E和臂部53F上分别设有与图1和图2所示的实施方式I的驱动部5和检测部6同样的驱动部55和检测部56。驱动部55驱动臂53而使臂53和重量物54在XY平面内振动。检测部56检测臂53的振动而检测重量物54的振动。在臂63的臂部63E和臂部63F上分别设有与图1和图2所示的实施方式I的驱动部5和检测部6同样的驱动部65和检测部66。驱动部65驱动臂63而使臂63和重量物64在XY平面内振动。检测部66检测臂63的振动而检测重量物64的振动。在臂73的臂部73E和臂部73F上分别设有与图1和图2所示的实施方式I的驱动部5和检测部6同样的驱动部75和检测部76。驱动部75驱动臂73而使臂73和重量物74在XY平面内振动。检测部76检测臂73的振动而检测重量物74的振动。4个振动部9A、9B、9C、9D制成相对于X轴、Y轴对称。即，振动部9A、9B设置成相对于通过支承体8的中间部8C且与Y轴平行的中心轴AY相互对称。振动部9C、9D设置成相对于中心轴AY相互对称。此外，振动部9A、9C设置成相对于通过支承体8的中间部8C且与X轴平行的中心轴AX相互对称。振动部9B、9D设置成相对于中心轴AX相互对称。2根纵梁7是支承检测元件10的固定构件，其使用其他的支承构件或粘接剂等固定在容纳检测元件10的封装体上。如图4所示，检测元件10也可以具有分别与2个纵梁7的端连接的2个横梁57。2个纵梁7和2个横梁57构成框形状的固定构件。臂3、73分别与重量物4 、74的X轴的正方向Xl的端连接。此外，臂53、63分别与重量物54、64的X轴的负方向X2的端连接。根据该结构，由于重量物4、54、64、74收纳在臂3、53、63、73的J字形状的内侧，因此能够减小由2个纵梁7和2个横梁57构成的框形状，能够获得小型的检测元件10。支承体8将纵梁7和振动部9A 9D连接，从对称性的观点考虑，优选与纵梁7的中央部连接。与实施方式I同样地，若纵梁7及支承体8使用与振动部9A 9D相同的材料而一体形成，则能够高效地进行制造。图5是表示检测元件10的驱动振动的俯视图。在检测元件10的振动部9A 9D中，通过对驱动部5、55、65、75施加交流信号而使臂3、53、63、73在驱动振动方向Dl上驱动振动，由此使重量物4、54、64、74在XY平面内在驱动振动方向Dl上振动。如图5所示,4个振动部9A 9D的振动在XY平面内相互抵消，能够减小向检测元件10的外部泄漏的振动。特别是，通过将振动部9A 9D、纵梁7及支承体8设计成相对于中心轴AX、AY轴对称，能够在理论上完全消除泄漏振动。由此，能够防止因泄漏振动导致的驱动振动的Q值的减少，并且能够防止检测部6拾取不需要的信号。如以上所述，具有4个振动部9A 9D的检测元件10由于可防止振动的Q值的减少，所以能够实现驱动效率高且不易拾取不需要的信号的精度高的角速度传感器。(实施方式3)图6是实施方式3的角速度传感器的检测元件110的俯视图。在图6中，对与图I所示的实施方式I的检测元件I相同的部分标注相同的参照符号。在图1所示的实施方式I的检测元件I中，臂3的端3D与重量物4的Y轴方向的宽度的实质上的中央连接。在图6所示的实施方式3的检测元件110中，臂3的端3D与重量物4的Y轴的负方向Y2的端连接。根据该结构，能够使从角部3C延伸至端3D的臂部3G的Y轴方向的长度形成为重量物4的Y轴方向的宽度的1/2以上。由此，能够使驱动振动的共振频率与检测振动的共振频率更加接近，检测振动的振幅变大而能够提高角速度传感器对于绕Z轴的角速度的灵敏度。图7是实施方式3的角速度传感器的另一检测元件210的俯视图。在图7中，对与图6所示的检测元件110相同的部分标注相同的参照符号。图7所示的检测元件210具备驱动部185、285、385、485和检测部186、286、486来代替图6所示的检测元件110的驱动部5和检测部6，并进一步具备监视器部386。驱动部185、285、385、485和检测部186、286、486以及监视器部386具有与图2所示的实施方式I的驱动部5同样的结构。驱动部185、285沿着臂3从臂3的端3A附近经由臂部3E越过角部3B而延伸至臂部3F。驱动部185设置在臂3的J字形状的外周侧。与驱动部185相比，驱动部285位于J字形状的内周侧。检测部186、286沿着臂3从臂3的端3D附近经由臂部3G越过角部3C而延伸至臂部3F。检测部186设置在臂3的J字形状的外周侧。与检测部186相比，检测部286位于J字形状的内周侧。驱动部385、485沿着臂部3F设置在臂部3F。驱动部385设置在臂3的J字形状的外周侧。与驱动部385相比，驱动部485位于J字形状的内周侧。监视器部386和检测部486沿着臂部3F设于臂部3F。监视器部386设置在臂3的J字形状的外周侧。与监视器部386相比，检测部486设置在J字形状的内周侧。驱动部385和监视器部386位于驱动部185与检测部186之间，驱动部485和检测部486位于驱动部285与检测部286之间。监视器部386位于驱动部185与驱动部385之间，检测部486位于驱动部285与驱动部485之间。·驱动部185、285、385、485与图1所示的驱动部5同样地进行动作。检测部186、286,486与图1所示的检测部6同样地进行动作。监视器部386输出与重量物4的驱动振动同步的信号。驱动电路根据该信号控制对驱动部185、285、385、485施加的交流电压，以使重量物4以恒定的振幅和频率驱动振动。检测元件210能够以更高的灵敏度稳定地检测绕Z轴的角速度。(实施方式4)图8是实施方式4的角速度传感器的检测元件310的俯视图。在图8中，对与图4所示的实施方式2的检测元件10相同的部分标注相同的参照符号。图8所示的检测元件310具备重量物104、154、164、174来代替图4所示的实施方式2的检测元件10的重量物4、54、64、74。重量物104、154、164、174分别在重量物104、154、164、174的X轴方向的中央部与臂3、53、63、73的端3D、53D、63D、73D连接。臂3(53、63,73)的X轴方向的长度Wl大于重量物104 (154、164、174)的X轴方向的长度W102。臂53、3、63、73 和重量物 154、104、164、174 分别构成振动部 109A、109B、109C、109D。4个振动部109A、109B、109C、109D制成相对于X轴、Y轴对称。即，振动部109AU09B设置为相对于通过支承体8的中间部SC且与Y轴平行的中心轴AY相互对称。振动部109C、109D设置成相对于中心轴AY相互对称。此外，振动部109A、109C设置成相对于通过支承体8的中间部8C且与X轴平行的中心轴AX相互对称。振动部109BU09D设置成相对于中心轴AX相互对称。检测元件310与实施方式2的检测元件在对于绕Z轴的角速度的灵敏度方面具有同样的效果。图9是实施方式4的另一角速度传感器的检测元件410的俯视图。在图9中，对与图4所示的实施方式2的检测元件10相同的部分标注相同的参照符号。图9所示的检测元件410具备支承体208来代替图4所示的检测元件10的支承体8，不具备图4所示的检测元件10的2个纵梁7和2个横梁57。图4所示的检测元件10通过由2个纵梁7和2个横梁57构成的框形状的固定构件支承。在图9所示的检测元件410中，通过支承体208作为固定构件被支承而支承检测元件410。臂3、53、63、73与支承体208的中间部208C连接。图9所示的支承体208的Y轴方向的宽度大于图4所示的支承体8的Y轴方向的宽度。由此，能够稳固地支承具备4个臂3、53、63、73和4个重量物4、54、64、74的检测元件410。图10是 实施方式4的又一角速度传感器的检测元件510的俯视图。在图10中，对与图4所示的实施方式2的检测元件10相同的部分标注相同的参照符号。在图4所示的检测元件10中，臂3、53、63、73的端3A、53A、63A、73A与支承体8的中间部8C连接。在图10所示的检测元件510中，臂53、63的端53A、63A与和支承体8的纵梁7连接的端部8A连接，臂3、73的端3A、73A与和支承体8的纵梁7连接的端部8B连接。在图10所示的检测元件510中，臂3、53、63、73的J字形状形成为将图4所示的检测元件10的臂3、53、63、73的J字形状翻转后的形状。即，臂53实质上具有由臂部53E、臂部53F、臂部53G构成的J字形状，其中，臂部53E从端53A沿Y轴的正方向Yl延伸至角部53B，臂部53F从角部53B沿X轴的正方向Xl延伸至角部53C，臂部53G从角部53C沿Y轴的负方向Y2延伸至端53D。臂3实质上具有由臂部3E、臂部3F、臂部3G构成的J字形状，其中，臂部3E从端3A沿Y轴的正方向Yl延伸至角部3B，臂部3F从角部3B沿X轴的负方向X2延伸至角部3C，臂部3G从角部3C沿Y轴的负方向Y2延伸至端3D。臂63实质上具有由臂部63E、臂部63F、臂部63G构成的J字形状，其中，臂部63E从端63A沿Y轴的负方向Y2延伸至角部63B，臂部63F从角部63B沿X轴的正方向Xl延伸至角部63C，臂部63G从角部63C沿Y轴的正方向Yl延伸至端63D。臂73实质上具有由臂部73E、臂部73F、臂部73G构成的J字形状，其中，臂部73E从端73A沿Y轴的负方向Y2延伸至角部73B，臂部73F从角部73B沿X轴的负方向X2延伸至角部73C，臂部73G从角部73C沿Y轴的正方向Yl延伸至端73D。在检测元件510的振动部9A 9D，通过对驱动部施加交流信号，使臂3、53、63、73在驱动振动方向D301上驱动振动，由此能够使重量物4、54、64、74在XY平面内在驱动振动方向D301上振动。如图10所示,4个振动部9A 9D的振动在XY平面内相互抵消，能够减少检测元件510向外部泄漏的振动。尤其是，通过将振动部9A 9D、纵梁7及支承体8设计成相对于中心轴AX、AY轴对称，能够在理论上完全消除泄漏振动。由此，能够防止因泄漏振动导致的驱动振动的Q值的减少，并且能够防止检测部拾取不需要的信号。如以上所述，图10所示的检测元件510与图4所示的检测元件10同样地能够防止振动的Q值的减少，因此能够实现驱动效率高、并且不易拾取不需要的信号的精度高的角速度传感器。工业实用性本发明所涉及的角速度传感器能够以高灵敏度检测角速度，因此从移动终端用途到车辆控制用途都能适用。符号说明I 检测元件3 臂(第一臂)3A 端(第一端)3B 角部(第一角部)3C 角部(第二角部)3D 端(第二端)3E 臂部(第一臂部)
3F 臂部(第二臂部)3G 臂部(第三臂部)4 重量物(第一重量物)5 驱动部(第一驱动部)6 检测部(第一检测部)7 纵梁(第一纵梁、第二纵梁)8 支承体9A 振动部(第二振动部)9B 振动部(第一振动部)9C 振动部(第四振动部)9D 振动部(第三振动部)53 臂(第二臂)53A端(第三端)53B角部(第三角部)53C角部(第四角部)53D端(第四端)53E臂部(第四臂部)53F臂部(第五臂部)53G臂部(第六臂部)54 重量物(第二重量物)55 驱动部(第二驱动部)56 检测部(第二检测部)63 臂(第四臂)63A端(第七端)
63B角部(第七角部)63C角部(第八角部)63D端(第八端)63E臂部(第十臂部)63F臂部(第i^一臂部)63G臂部(第十二臂部)64重量物(第四重量物)65驱动部(第四驱动部)66检测部(第四检测部)73臂(第三臂)73A端(第五端)73B角部(第五角部)73C角部(第六角部)73D端(第六端)73E臂部(第 七臂部)73F臂部(第八臂部)73G臂部(第九臂部)74重量物(第三重量物)75驱动部(第三驱动部)76检测部(第三检测部)AX中心轴(第二中心轴)AY中心轴(第一中心轴)
权利要求
1.一种角速度传感器，其特征在于， 具备检测元件，该检测元件具有以具有相互成直角的X轴、Y轴和Z轴的XYZ空间定义的形状，并且能够检测绕所述Z轴的角速度， 所述检测元件具有: 支承体，其沿所述X轴方向延伸； 第一臂，其具有与所述支承体连接的第一端、以及所述第一端的相反侧的第二端； 第一重量物，其与所述第一臂的所述第二端连接， 所述第一臂实质上具有由第一臂部、第二臂部和第三臂部构成的J字形状，其中， 所述第一臂部从所述第一端沿所述Y轴方向延伸至第一角部， 所述第二臂部从所述第一角部沿所述X轴方向延伸至第二角部， 所述第三臂部从所述第二角部 沿所述Y轴方向延伸至所述第二端， 所述第一臂的所述X轴方向的长度大于所述第一重量物的所述X轴方向的长度。
2.根据权利要求1所述的角速度传感器，其特征在于， 所述第二臂部的所述Y轴方向的宽度小于所述第一臂部的所述X轴方向的宽度。
3.根据权利要求1所述的角速度传感器，其特征在于， 所述第三臂部的所述X轴方向的宽度小于所述第二臂部的所述Y轴方向的宽度。
4.根据权利要求1所述的角速度传感器，其特征在于， 所述第一角部的曲率半径大于所述第二角部的曲率半径。
5.根据权利要求1所述的角速度传感器，其特征在于，还具备: 驱动部，其设于所述第一臂部且使所述第一重量物振动； 检测部，其设于所述第二臂部并检测所述第一重量物的振动。
6.根据权利要求1所述的角速度传感器，其特征在于， 所述检测元件还具有: 第二臂，其具有与所述支承体连接的第三端、以及所述第三端的相反侧的第四端； 第二重量物，其与所述第二臂的所述第四端连接； 第三臂，其具有与所述支承体连接的第五端、以及所述第五端的相反侧的第六端； 第三重量物，其与所述第三臂的所述第六端连接； 第四臂，其具有与所述支承体连接的第七端、以及所述第七端的相反侧的第八端； 第四重量物，其与所述第四臂的所述第八端连接， 所述第二臂实质上具有由第四臂部、第五臂部和第六臂部构成的J字形状，其中， 所述第四臂部从所述第三端沿所述Y轴方向延伸至第三角部， 所述第五臂部从所述第三角部沿所述X轴方向延伸至第四角部， 所述第六臂部从所述第四角部沿所述Y轴方向延伸至所述第四端， 所述第三臂实质上具有由第七臂部、第八臂部和第九臂部构成的J字形状，其中， 所述第七臂部从所述第五端沿所述Y轴方向延伸至第五角部， 所述第八臂部从所述第五角部沿所述X轴方向延伸至第六角部， 所述第九臂部从所述第六角部沿所述Y轴方向延伸至所述第六端， 所述第四臂实质上具有由第十臂部、第十一臂部和第十二臂部构成的J字形状，其中， 所述第十臂部从所述第七端沿所述Y轴方向延伸至第七角部，所述第十一臂部从所述第七角部沿所述X轴方向延伸至第八角部， 所述第十二臂部从所述第八角部沿所述Y轴方向延伸至所述第八端， 所述第二臂的所述X轴方向的长度大于所述第二重量物的所述X轴方向的长度， 所述第三臂的所述X轴方向的长度大于所述第三重量物的所述X轴方向的长度， 所述第四臂的所述X轴方向的长度大于所述第四重量物的所述X轴方向的长度。
7.根据权利要求6所述的角速度传感器，其特征在于， 还具备沿所述Y轴方向延伸的第一纵梁和第二纵梁， 所述支承体沿所述X轴方向延伸，并且具有分别与所述第一纵梁和第二纵梁的大致中央部连接的两端部。
8.根据权利要求6所述的角速度传感器，其特征在于， 所述第一臂和所述第一重量物构成第一振动部， 所述第二臂和所述第二重量物构成第二振动部， 所述第一振动部和所述第二振动部设置成相对于通过所述支承体且与所述Y轴平行的第一中心轴对称。
9.根据权利要求8所述的角速度传感器，其特征在于， 所述第三臂和所述第 三重量物构成第三振动部， 所述第一振动部和所述第三振动部设置成相对于通过所述支承体且与所述X轴平行的第二中心轴对称。
10.根据权利要求6所述的角速度传感器，其特征在于， 所述第一臂和所述第一重量物构成第一振动部， 所述第二臂和所述第二重量物构成第二振动部， 所述第三臂和所述第三重量物构成第三振动部， 所述第一振动部和所述第三振动部设置成相对于通过所述支承体且与所述X轴平行的第二中心轴对称。
11.根据权利要求6所述的角速度传感器，其特征在于， 所述第一臂的所述第二臂部的所述Y轴方向的宽度小于所述第一臂部的所述X轴方向的宽度， 所述第二臂的所述第五臂部的所述Y轴方向的宽度小于所述第四臂部的所述X轴方向的宽度， 所述第三臂的所述第八臂部的所述Y轴方向的宽度小于所述第七臂部的所述X轴方向的宽度， 所述第四臂的所述第十一臂部的所述Y轴方向的宽度小于所述第十臂部的所述X轴方向的宽度。
12.根据权利要求6所述的角速度传感器，其特征在于， 所述第一臂的所述第三臂部的所述X轴方向的宽度小于所述第二臂部的所述Y轴的宽度， 所述第二臂的所述第六臂部的所述X轴方向的宽度小于所述第五臂部的所述Y轴的宽度， 所述第三臂的所述第九臂部的所述X轴方向的宽度小于所述第八臂部的所述Y轴的宽度， 所述第四臂的所述第十二臂部的所述X轴方向的宽度小于所述第十一臂部的所述Y轴的宽度。
13.根据权利要求6所述的角速度传感器，其特征在于， 所述第一臂的所述第一角部的曲率半径大于所述第二角部的曲率半径， 所述第二臂的所述第三角部的曲率半径大于所述第四角部的曲率半径， 所述第三臂的所述第五角部的曲率半径大于所述第六角部的曲率半径， 所述第四臂的所述第七角部的曲率半径大于所述第八角部的曲率半径。
14.根据权利要求6所述的角速度传感器，其特征在于，还具备: 第一驱动部，其设于所述第一臂的所述第一臂部上并使所述第一重量物振动； 第一检测部，其设于所述第一臂的所述第二臂部上并检测所述第一重量物的振动； 第二驱动部，其设于所述第二臂的所述第四臂部上并使所述第二重量物振动； 第二检测部，其设于所述第二臂的所述第五臂部上并检测所述第二重量物的振动； 第三驱动部，其设于所述第三臂的所述第七臂部上并使所述第三重量物振动； 第三检测部，其设于所述第三臂的所述第八臂部上并检测所述第三重量物的振动； 第四驱动部，其设于所述第四臂的所述第十臂部上并使所述第四重量物振动； 第四检测部，其设 于所述第四臂的所述第十一臂部上并检测所述第四重量物的振动。
全文摘要
角速度传感器具备检测元件，该检测元件具有以XYZ空间定义的形状，并且能够检测绕Z轴的角速度。检测元件具有沿X轴方向延伸的支承体、与支承体连接的臂、与该臂连接的重量物。臂具有与支承体连接的第一端、以及与重量物连接的第二端。臂实质上具有由第一臂部、第二臂部和第三臂部构成的J字形状，其中，第一臂部从第一端沿Y轴方向延伸至第一角部，第二臂部从第一角部沿X轴方向延伸至第二角部，第三臂部从第二角部沿Y轴方向延伸至第二端。臂的X轴方向的长度大于重量物的X轴方向的长度。该角速度传感器能够提高对于绕Z轴的角速度的灵敏度。
文档编号G01C19/5607GK103250028SQ20118005737
公开日2013年8月14日 申请日期2011年12月22日 优先权日2010年12月28日
发明者藤井刚, 山本贤作 申请人:松下电器产业株式会社