專利名稱：物理量傳感器及電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及物理量傳感器以及使用了該物理量傳感器的電子設備。
背景技術：
近年來，在汽車導航系統(tǒng)和攝像機的手抖校正等的姿勢控制中，大多使用檢測角速度的角速度傳感器。在這種角速度傳感器中，存在檢測形成有元件的面內(nèi)的繞軸的角速度的方式的角速度傳感器。專利文獻I公開的角速度傳感器由以下部件構(gòu)成在XY平面內(nèi)呈圓環(huán)狀的驅(qū)動質(zhì)量；配置在其中心的支架；固定有支架的基板；在所述驅(qū)動質(zhì)量的X軸方向上相對配置的一對第I質(zhì)量部；在所述驅(qū)動質(zhì)量的Y軸方向上相對配置的ー對第2質(zhì)量部；以及在所述基板上與所述第I質(zhì)量部以及第2質(zhì)量部相對配置的檢測電扱。利用這種結(jié)構(gòu)，對驅(qū)動質(zhì)量進行使其繞與XY平面垂直的Z軸方向的支架軸交替重復的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，在施加繞X軸或繞Y軸的角速度時，作用哥氏力，對杠桿狀的第I質(zhì)量部或第2質(zhì)量部旋轉(zhuǎn)所造成的角速度進行檢測。專利文獻I美國專利申請公開第2009/0100930號說明書但是，根據(jù)專利文獻I公開的角速度傳感器，由于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動產(chǎn)生離心力，尤其是在旋轉(zhuǎn)方向變化時，存在杠桿狀的檢測電極振動的問題。當檢測電極振動時會產(chǎn)生輸出，因此存在即使在不施加角速度的情況下也產(chǎn)生輸出的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于在提供ー種物理量傳感器以及電子設備，該物理量傳感器的檢測電極不會由于驅(qū)動而進行振動，在例如將傳感器用作了角速度傳感器吋，不會受至IJ作為輸出值的角速度以外的物理量即直線加速度的影響、以及檢測軸以外的其他軸的角速度的影響的至少ー種影響。本發(fā)明正是為了解決上述課題中的至少一部分而完成的，可作為以下應用例來實現(xiàn)。[應用例I]ー種物理量傳感器，其特征在干，該物理量傳感器具有基板；第I移位部和第2移位部，它們配置在所述基板上的空間平面內(nèi)，并具有旋轉(zhuǎn)軸；固定電極部，其設置在所述基板的分別與所述第I移位部以及第2移位部相対的位置處；支承部，其支承所述第I移位部和第2移位部各自的所述旋轉(zhuǎn)軸；固定部，其經(jīng)由彈簧部支承所述支承部；以及驅(qū)動部，其使所述支承部在振動方向上振動，所述第I移位部和第2移位部能夠以所述旋轉(zhuǎn)軸為軸相對于所述空間平面在垂直方向上移位，所述旋轉(zhuǎn)軸分別被設置成偏離所述第I 移位部或第2移位部的重心，所述第I移位部的所述旋轉(zhuǎn)軸與所述第2移位部的所述旋轉(zhuǎn)軸從所述重心偏離的方向彼此相反。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，例如在將物理量傳感器用作角速度傳感器的情況下，僅檢測繞檢測軸的角速度，不檢測成為噪聲的除檢測軸以外的其他軸的角速度。因此，能夠高精度地進行物理量檢測。[應用例2]根據(jù)應用例I所述的物理量傳感器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸分別被配置成與所述支承部的所述振動方向平行。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，例如在將物理量傳感器用作角速度傳感器的情況下，在繞檢測軸產(chǎn)生了角速度時各移位部容易相對于基板上的空間平面在垂直方向上移位，從而能夠高精度地進行物理量檢測。[應用例3]根據(jù)應用例I或應用例2所述的物理量傳感器，其特征在于，所述第I移位部和所述第2移位部配置成相互對稱。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，各移位部的靜電電容的絕對值相同，能夠通過差動檢測對移位進行檢測。[應用例4]ー種物理量傳感器，其特征在于，該物理量傳感器具有基板；以及第I振動體和第2振動體，它們配置在所述基板上的空間平面內(nèi)，所述第I振動體具有具備旋轉(zhuǎn)軸的第I移位部和第2移位部；以及支承所述第I移位部和所述第2移位部的各個所述旋轉(zhuǎn)軸的第I支承部，所述第2振動體具有具備旋轉(zhuǎn)軸的第3移位部和第4移位部；以及支承所述第3移位部和所述第4移位部的各個所述旋轉(zhuǎn)軸的第2支承部，所述物理量傳感器還具有固定電極部，其設置在所述基板的分別與所述第I移位部、第2移位部、第3移位部、第4移位部相対的位置處；固定部，其經(jīng)由彈簧部分別支承所述第I支承部和第2支承部；以及驅(qū)動部，其分別使所述第I支承部和第2支承部振動，所述第I振動體和所述第2振動體在彼此相反的方向上振動，所述第I移位部、第2移位部、第3移位部、第4移位部能夠以所述旋轉(zhuǎn)軸為軸相對于所述空間平面在垂直方向上移位，所述旋轉(zhuǎn)軸分別被設置成偏離所述第I移位部、第2移位部、第3移位部、第4移位部的重心，所述第I移位部的所述旋轉(zhuǎn)軸與所述第2移位部的所述旋轉(zhuǎn)軸從所述重心偏離的方向彼此相反，并且，所述第3移位部的所述旋轉(zhuǎn)軸與所述第4移位部的所述旋轉(zhuǎn)軸從所述重心偏離的方向彼此相反。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，例如在將物理量傳感器用作角速度傳感器的情況下，僅檢測繞檢測軸的角速度，不檢測成為噪聲的除檢測軸以外的其他軸的角速度和直線加速度。因此，與應用例I相比，能夠高精度地進行物理量檢測。[應用例5]根據(jù)應用例4所述的物理量傳感器，其特征在于，所述第I振動體和第2振動體通過連結(jié)彈簧相互連接。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠提高第I振動體和第2振動體的振動效率。[應用例6]根據(jù)應用例4或應用例5所述的物理量傳感器，其特征在于，在設所述第I移位部與和其相対的所述固定電極部之間的靜電電容為Cl、所述第2移位部與和其相對的所述固定電極部之間的靜電電容為C2、所述第3移位部與和其相対的所述固定電極部之間的靜電電容為C3、所述第4移位部與和其相対的所述固定電極部之間的靜電電容為C4時，所述物理量傳感器的輸出值為(C1+C2)-(C3+C4)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠檢測差動電容輸出，從而高精度地檢測角速度。[應用例7]根據(jù)應用例I至應用例6中的任意一例所述的物理量傳感器，其特征在于，該物理量傳感器檢測繞在平面視圖中與所述振動方向垂直的方向的軸產(chǎn)生的角速度。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，僅檢測繞檢測軸的角速度，不檢測檢測軸以外的其他軸的角速度。因此，可得到能夠以高精度檢測角速度的物理量傳感器。
[應用例8]—種電子設備，其特征在于，該電子設備具有應用例I至應用例7中的任意一例所述的物理量傳感器。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可得到具有能夠以高精度檢測物理量的物理量傳感器的電子設備。


圖I是示出本發(fā)明的物理量傳感器的第I實施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖I中的A-A截面放大圖。圖3是示出本發(fā)明的物理量傳感器的第2實施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。圖4是物理量傳感器作用的說明圖。圖5是示出本發(fā)明的物理量傳感器的第3實施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。圖6是示出本發(fā)明的物理量傳感器的第4實施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。圖7是示出本發(fā)明的物理量傳感器的第5實施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。圖8是應用了具有本發(fā)明的物理量傳感器的電子設備的便攜電話機的說明圖。標號說明10、100、100a、100b、IOOc物理量傳感器；12、120振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體；14第I振動體；16 第 2 振動體;20、20a、20b、20c 第 I 移位部;21、21a、21b、21c 移位板;22、22a、22b、22c 旋轉(zhuǎn)軸;30、30a、30b、30c 第 2 移位部;31、31a、31b、31c 移位板;32、32a、32b、32c 旋轉(zhuǎn)軸；40支承部；42開ロ ；44、44a第I支承部；46、46a第2支承部；50固定部；60彈簧部；62第I彈簧部；64第2彈簧部；66第3彈簧部(連結(jié)彈簧)；70驅(qū)動部；72驅(qū)動部；74基板；76下部電極;80、80a、80b、80c第3移位部；90、90a、90b、90c第4移位部；500便攜電話機；502操作按鈕；504接聽ロ ；506發(fā)送ロ ；508顯示部。
具體實施例方式以下參照附圖詳細說明本發(fā)明的物理量傳感器、電子設備的實施方式。圖I是示出本發(fā)明的物理量傳感器的第I實施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖I中的A-A截面放大圖。另外，在各圖中，為了便于說明，作為彼此垂直的3個軸，圖示了 X軸、Y軸、Z軸。此外，以下，將與X軸(第I軸)平行的方向稱作X軸方向、將與Y軸(第2軸)平行的方向稱作Y軸方向、將與Z軸(第3軸)平行的方向稱作Z軸方向。本發(fā)明的物理量傳感器10形成為在振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體12上以如下部件為主要的基本結(jié)構(gòu)第I移位部20和第2移位部30，旋轉(zhuǎn)軸22、32，支承部40，固定部50，連接支承部40和固定部50的彈簧部60，以及驅(qū)動部70。另外，本實施方式的物理量傳感器10是能夠檢測繞X軸、Y軸或Z軸中的任意I個軸的角速度的傳感器，以下，作為一例，對能夠沿X軸方向振動、能夠檢測繞Y軸作用的旋轉(zhuǎn)的角速度傳感器的結(jié)構(gòu)進行說明。振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體12以硅為主要材料而構(gòu)成，通過在硅基板(硅晶片)上使用薄膜形成技術(例如外延生長技術、化學氣相生長技術等沉積技術)或各種加工技術(例如干蝕刻、濕蝕刻等蝕刻技木)加工成期望的外形形狀，由此所述各部形成為一體。或者，還能夠通過在對硅基板和玻璃基板進行貼合后，僅將硅基板加工成期望的外形形狀，來形成前述各部。通過將振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體12的主要材料設為硅，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的振動特性，并且能夠發(fā)揮優(yōu)異的耐久性。此外，能夠應用硅半導體器件制作中所使用的精密加工技術，能夠?qū)崿F(xiàn)物理量傳感器10的小型化。第I移位部20和第2移位部30在以Z軸為法線的XY平面視圖中形成為矩形板狀，具有在XY平面的空間平面內(nèi)沿Z軸方向移位的移位板21、31。移位板21、31通過旋轉(zhuǎn)軸22、32與支承部40連結(jié)。如圖2所示，旋轉(zhuǎn)軸22、32形成在從各移位板21、31的重心偏離的位置上。旋轉(zhuǎn)軸22、32均延伸設置在作為振動方向的X軸方向上。在施加了外力時，繞旋轉(zhuǎn)軸22、32扭轉(zhuǎn)變形，并且使移位板21、31在Z方向上旋轉(zhuǎn)。利用這種結(jié)構(gòu)，第I移位部20和第2移位部30被安裝成以如下方式旋轉(zhuǎn)基于重力(Z軸方向的外力)的旋轉(zhuǎn)方向相對于旋轉(zhuǎn)軸22、32為彼此相反的方向。換言之，也可以說旋轉(zhuǎn)軸22從移位板21的重心偏離的方向、與旋轉(zhuǎn)軸32從移位板31的重心偏離的方向為彼此相反的方向。支承部40是支承第I移位部20和第2移位部30的框。第I實施方式的支承部40具有包圍第I移位部20和第2移位部30外周的開ロ 42，經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸22、32進行支承，以使移位板21、31的擺動側(cè)(自由端側(cè))相互朝向內(nèi)側(cè)。另外，支承部40的形狀不限于框形狀，還能夠應用其他形狀。在支承部40的外側(cè)設置有多個固定部50。在本實施方式中，在以Z軸為法線的平面視圖中，在由配置成矩形形狀的固定部50a、50b、50c、50d圍起的區(qū)域中設置了支承部40。彈簧部60連結(jié)支承部40和固定部50。第I實施方式的彈簧部60由第I彈簧部62和第2彈簧部64構(gòu)成。第I彈簧部62由一對彈簧部62a、62b構(gòu)成,各彈簧部62a、62b呈在Y軸方向上往返并且在X軸方向上延伸的形狀。此外，彈簧部62a、62b在以Z軸為法線的平面視圖中，相對于與支承部40的中心相交的Y軸對稱設置。通過將各彈簧部62a、62b設為這種形狀，能夠抑制第I彈簧部62在Y軸方向和Z軸方向上的變形，并且使第I彈簧部62在作為振動方向的X軸方向上順利伸縮。此外,第2彈簧部64的結(jié)構(gòu)為相對于與支承部40的中心相交的X軸，和第I彈簧部62對稱設置，并由ー對彈簧部64a、64b構(gòu)成。通過將各彈簧部64a、64b設為這種形狀,能夠抑制第2彈簧部64在Y軸方向和Z軸方向上的變形，并且使第I彈簧部64在作為振動方向的X軸方向上順利伸縮。驅(qū)動部70具有使支承部40在X軸方向上以預定頻率振動的功能。S卩，驅(qū)動部70使支承部40以重復在+X軸方向移位的狀態(tài)、和在-X軸方向上移位的狀態(tài)的方式振動。驅(qū)動部70a、70b由未圖示的驅(qū)動電極和固定電極構(gòu)成，分別形成在第I移位部20和第2移位部30上，但是只要是能夠使支承部40在X方向上振動的結(jié)構(gòu)，則也可以僅是任意一方的移位部。固定電極具有隔著驅(qū)動電極在X軸方向上相對配置的梳齒狀的ー對電極片。這種結(jié)構(gòu)的驅(qū)動部70通過未圖示的電源向電極片施加電壓，由此在各驅(qū)動電極與各電極片之間產(chǎn)生靜電力，從而使彈簧部60伸縮，并且使支承部40以預定頻率在X軸方向上振動。另夕卜，驅(qū)動部70還能夠應用靜電驅(qū)動方式、壓電驅(qū)動方式或利用了磁場的勞倫茲力的電磁驅(qū)動方式等。
圖2所示的基板74支承振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體12?；?4以硅為主要材料構(gòu)成，但是不限于硅，可以是例如石英或各種玻璃?；?4是板狀，在上表面接合了固定部50。由此，能夠使振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體12固定并支承在基板74上。另外，將基板74與振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體12的間隙設定為由于外力而移位的第I移位部20以及第2移位部30不會接觸到的距離?；?4與振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體12的接合方法沒有特別限定，能夠使用直接接合、陽極接合等各種接合方法進行接合。另外，固定部50不限于設置基板74上，也可以設置在基板74以外的部件(例如封裝等)上。并且，在基板74的上表面、且與第I移位部20以及第2移位部30相対的部位處,設置了下部電極(固定電極部)76。由第I移位部20和第2移位部30以及下部電極76形成換能器(transducer),下部電極76固定在基板74上,并且在Z軸方向上與第I移位部20以及第2移位部30隔開并相對配置圖3是示出本發(fā)明的物理量傳感器的第2實施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，第2實施方式的物理量傳感器100在振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體120上具有兩個振動體、和設置在各振動體上的4個移位部。具體而言,物理量傳感器100沿著傳感器的振動方向由第I振動體14和第2振動體16構(gòu)成，第I振動體14具有第I移位部20和第2移位部30，第2振動體16具有第3移位部80和第4移位部90。另外，振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體120以硅為主要材料構(gòu)成，在硅基板(硅晶片)上使用薄膜形成技術或各種加工技術加工為期望的外形形狀，由此各部形成為一體。第I移位部20和第2移位部30的結(jié)構(gòu)與第I實施方式的結(jié)構(gòu)相同，省略其詳細說明。此外，第3移位部80和第4移位部90的基本結(jié)構(gòu)與第I移位部20以及第2移位部30相同。但是，在第I移位部20以及第2移位部30與第3移位部80以及第4移位部90之間，形成了第3彈簧部(連結(jié)彈簧)66。第3彈簧部66由一對彈簧部66a、66b構(gòu)成，各彈簧部66a、66b呈在Y軸方向上往復并且在X軸方向上延伸的形狀。此外，彈簧部66a、66b在以Z軸為法線的XY平面視圖中，相對于與第I支承部44以及第2支承部46的中心相交的X軸對稱設置。通過將各彈簧部66a、66b設為這種形狀，能夠抑制第I彈簧部62在Y軸方向和Z軸方向上的變形，并且使第I彈簧部62在X軸方向上順利伸縮。此外，第2實施方式的物理量傳感器100的驅(qū)動部72與第I實施方式的驅(qū)動部70的基本結(jié)構(gòu)相同。但是，通過向第I移位部20和第2移位部30的驅(qū)動部72a、72b、以及第3移位部80和第4移位部90的驅(qū)動部72c、72d施加相位錯開180度的交變電壓，在各驅(qū)動電極與各電極片之間分別產(chǎn)生靜電力，從而使第I 第3彈簧部62、64、66在X軸方向上伸縮，并且使第I移位部20以及第2移位部30與第3移位部80以及第4移位部90以彼此相反相位、且以預定頻率在X軸方向上振動。另外，驅(qū)動部72a、72b可以僅形成任意一方。關于驅(qū)動部72c、72d也同樣如此。另外，關于第2實施方式的物理量傳感器100,在將與和第I 第4移位部20、30、80,90分別相對的下部電極76之間產(chǎn)生的靜電電容分別設為了 Cl C4的情況下，其輸出設定為(C1+C2)-(C3+C4)。接著，以下說明上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的物理量傳感器10、100的作用。圖4是物理量傳感器作用的說明圖。另外，在圖4中，根據(jù)施加給移位板的力的狀態(tài)，分為A G的情況進行記述。首先，在對于物理量傳感器的輸入為零的情況下(狀態(tài)A)，第I 第4移位部20、30,80,90的旋轉(zhuǎn)軸22、32、82、92的延伸方向和振動方向相同，因此除了移位板的自重引起的傾斜以外，第I 第4移位部20、30、80、90不發(fā)生變動。因此，不會引起換能器的電容變化，所以輸出為零。
接著，在輸入了對于物理量傳感器的繞X軸的角速度的情況下(狀態(tài)B)，第I 第4移位部20、30、80、90的旋轉(zhuǎn)軸22、32、82、92的軸向形成在與振動方向相同的方向上，因此不產(chǎn)生哥氏力。因此，不會引起換能器的電容變化，所以輸出為零。接著，對輸入了對于物理量傳感器的繞Y軸的角速度的情況(狀態(tài)C)進行說明。此處，假定第I振動體14的第I移位部20和第2移位部30朝-X軸方向振動，第2振動體16的第3移位部80和第4移位部90朝+X軸方向振動，繞Y軸輸入了角速度。一般而言，哥氏カFcori能夠用下式表示式IFcori = 2mvX Q。此處，m表示質(zhì)量，V表示速度，Q表示角速度。
對于第I移位部20和第2移位部30，當朝-X軸方向振動并且施加繞Y軸的角速度Qy時，作用-Z軸方向的哥氏力，移位板21、31朝-Z軸方向旋轉(zhuǎn)，由此移位板21、31與下部電極76之間的靜電電容C1、C2變化。并且，對于第3移位部80和第4移位部90，當朝+X軸方向振動并且施加繞Y軸的角速度Qy時，作用+Z軸方向的哥氏力，移位板81、91朝+Z軸方向旋轉(zhuǎn)，由此移位板81、91與下部電極76之間的靜電電容C3、C4變化。這樣，在第I移位部20以及第2移位部30與第3移位部80以及第4移位部90中，哥氏カ的方向為相反方向，第I 第4移位部20、30、80、90的靜電電容Cl C4能夠根據(jù)(C1+C2)-(C3+C4)，檢測到與繞Y軸的角速度對應的電容變化。接著，說明輸入了對于物理量傳感器的繞Z軸的角速度的情況(狀態(tài)D)。此處，假定第I振動體14的第I移位部20和第2移位部30朝-X軸方向振動，第2振動體16的第3移位部80和第4移位部90朝+X軸方向振動，繞Z軸輸入了角速度。對于第I移位部20和第2移位部30，當朝-X軸方向振動并且施加繞Z軸的角速度Qz時，作用+Y軸方向的哥氏力。此時，第I移位部20和第2移位部30的旋轉(zhuǎn)軸22、32形成在從各移位板21、31的重心偏離的位置上，從重心偏離的方向彼此相反地形成。因此，朝-Z軸方向按壓移位板21,朝+Z軸方向按壓移位板31。由此,移位板21、31與下部電極76之間的靜電電容Cl、C2變化。對于第3移位部80和第4移位部90，當朝+X軸方向振動并且施加繞Z軸的角速度Qz時，作用-Y軸方向的哥氏力。此時，第3移位部80和第4移位部90的旋轉(zhuǎn)軸82、92形成在從各移位板81、91的重心偏離的位置上，從重心偏離的方向彼此相反地形成。因此，朝+Z軸方向按壓移位板81,朝-Z軸方向按壓移位板91。由此,移位板81、91與下部電極76之間的靜電電容C3、C4變化。其結(jié)果，第I 第4移位部20、30、80、90的靜電電容Cl C4的輸出為C1-C4 =
0以及 C2-C3 = 0，(C1+C2)-(C3+C4) = (C1-C4) - (C2-C3) = 0，從而檢測不到在 Z 軸方向上作用的哥氏力。 接著，在輸入了對于物理量傳感器的X軸方向的加速度的情況下(狀態(tài)E)，第I 第4移位部20、30、80、90的旋轉(zhuǎn)軸22、32、82、92的軸向形成在與X軸方向的加速度相同的方向上，因此移位部不進行移位。因此，不會引起換能器的電容變化，所以輸出為零。接著，在輸入了對于物理量傳感器的+Y軸方向的加速度的情況下(狀態(tài)F)，對于第I移位部20和第2移位部30，朝-X軸方向振動，并且施加+Y軸方向的加速度。第I移位部20和第2移位部30的旋轉(zhuǎn)軸22、32形成在從各移位板21、31的重心偏離的位置上，從重心偏離的方向彼此相反地形成。因此，朝+Z軸方向按壓移位板21，朝-Z軸方向按壓移位板31。由此，移位板21、31與下部電極76之間的靜電電容Cl、C2變化。并且，對于第3移位部80和第4移位部90，朝+X軸方向振動，并且施加+Y軸方向的加速度。第3移位部80和第4移位部90的旋轉(zhuǎn)軸82、92形成在從各移位板81、91的重心偏離的位置上， 從重心偏離的方向彼此相反地形成。因此，朝+Z軸方向按壓移位板81，朝-Z軸方向按壓移位板91。由此，移位板81、91與下部電極76之間的靜電電容C3、C4變化。其結(jié)果，第I 第4移位部20、30、80、90的靜電電容Cl C4的輸出為C1-C3 =
O、C2-C4 = 0，從而檢測不到在Y軸方向上作用的加速度。另外，即使在對物理量傳感器輸入了 -Y軸方向的加速度的情況下，第I 第4移位部20、30、80、90的靜電電容Cl C4的輸出也為 C1-C3 = 0 以及 C2-C4 = 0，(C1+C2)-(C3+C4) = (C1-C3) + (C2-C4) = 0，從而檢測不到在Y軸方向上作用的加速度。最后，在輸入了對于物理量傳感器的+Z軸方向的加速度的情況下(狀態(tài)G),對于第I移位部20和第2移位部30，朝-X軸方向振動，并且施加+Z軸方向的加速度，由此移位板21和移位板31朝-Z軸方向旋轉(zhuǎn)，從而移位板21、31與下部電極76之間的靜電電容Cl、C2變化。并且，對于第3移位部80和第4移位部90，通過朝+X軸方向振動并且施加+Z軸方向的加速度，移位板81和移位板91朝-Z軸方向旋轉(zhuǎn)，由此移位板81、91與下部電極76之間的靜電電容C3、C4變化。其結(jié)果，第I 第4移位部20、30、80、90的靜電電容Cl C4全部為相同的值，且輸出為C1+C2 = C3+C4，從而檢測不到在+Z軸方向上作用的加速度。另夕卜，即使在對物理量傳感器輸入了 -Z軸方向的加速度的情況下，第I 第4移位部20、30、80,90的靜電電容Cl C4也全部為相同的值，且輸出為C1+C2 = C3+C4，從而檢測不到在+Z軸方向上作用的加速度。另外，對于除了與旋轉(zhuǎn)軸相同的軸向以外的角速度和加速度，能夠應用第2實施方式的物理量傳感器100，如果是除Z軸方向的加速度以外的情況，則即使是第I實施方式的物理量傳感器也能夠應用。根據(jù)這種物理量傳感器，僅檢測繞檢測軸的角速度，不檢測成為噪聲的除檢測軸以外的其他軸的角速度。因此，能夠高精度地進行物理量檢測。圖5是示出本發(fā)明的物理量傳感器的第3實施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，關于第3實施方式的物理量傳感器100a，第I移位部20a和第2移位部30a的旋轉(zhuǎn)軸22a、32a相互接近的一側(cè)以移位板21a、31a的擺動側(cè)(自由端側(cè))朝向外側(cè)的方式固定在第I支承部44上。并且，第3移位部80a和第4移位部90a的旋轉(zhuǎn)軸82a、92a相互接近的ー側(cè)以移位板81a、91a的擺動側(cè)(自由端側(cè))朝向外側(cè)的方式固定在第2支承部46上。此時，第I 第4移位部20a、30a、80a、90a的旋轉(zhuǎn)軸22a、32a、82a、92a分別設置為偏離所述第I 第4移位部20a、30a、80a、90a的各個重心。此外，配置成第I移位部20a的旋轉(zhuǎn)軸22a和第2移位部30a的旋轉(zhuǎn)軸32a從重心偏離的方向彼此相反，并且第3移位部80a的旋轉(zhuǎn)軸82a和第4移位部90a的旋轉(zhuǎn)軸92a從重心偏離的方向彼此相反。其他結(jié)構(gòu)與第2實施方式的物理量傳感器100的結(jié)構(gòu)相同，標注相同標號并省略詳細說明。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的第3實施方式的物理量傳感器100a，在將物理量傳感器用作角速度傳感器的情況下，也僅檢測繞檢測軸的角速度，不檢測成為噪聲的除檢測軸以外的其他軸的角速度。因此，能夠高精度地進行物理量檢測。并且，構(gòu)成為，第I移位部20a和第2移位部30a的旋轉(zhuǎn)軸22a、32a被安裝在第I支承部44內(nèi)側(cè)、第3移位部80a和第4移位部90a的旋轉(zhuǎn)軸82a、92a被安裝在第2支承部46內(nèi)側(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)移位板彼此不會接觸而破損。圖6是示出本發(fā)明的物理量傳感器的第4實施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，第4實施方式的物理量傳感器IOOb在以Z軸為法線的XY平面視圖中，在X軸方向上排列配置第I 第4移位部20b、30b、80b、90b。此時，第I 第4移位部20b、30b、80b、90b的旋轉(zhuǎn)軸22b、32b、82b、92b分別設置為偏離所述第I 第4移位部20b、30b、80b、90b的各個重心。此外，配置成第I移位部20b的旋轉(zhuǎn)軸22b和第2移位部30b的旋轉(zhuǎn)軸32b從重心偏離的方向彼此相反，并且第3移位部80b的旋轉(zhuǎn)軸82b和第4移位部90b的旋轉(zhuǎn)軸92b從重心偏離的方向彼此相反。其他結(jié)構(gòu)與第2實施方式的物理量傳感器100的結(jié)構(gòu)相同，標注相同標號并省略詳細說明。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的第4實施方式的物理量傳感器100b，在將物理量傳感器用作角速度傳感器的情況下，也僅檢測繞檢測軸的角速度，不檢測成為噪聲的除檢測軸以外的其他軸的角速度。因此，能夠高精度地進行物理量檢測。圖7是示出本發(fā)明的物理量傳感器的第5實施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，第5實施方式的物理量傳感器IOOc在以Z軸為法線的XY平面視圖中，將第I支承部44a和第2支承部46a形成為大致H型形狀，在土Y軸方向的兩個凹部上安裝了第I 第4移位部20c、30c、80c、90c。并且，將驅(qū)動部70a、70b設為了分別安裝在第I支承部44a和第2支承部46a上的結(jié)構(gòu)。此時，第I 第4移位部20c、30c、80c、90c的旋轉(zhuǎn)軸22c、32c、82c、92c分別設定成偏離所述第I 第4移位部20c、30c、80c、90c的各個重心。此外，配置成第I移位部20c的旋轉(zhuǎn)軸22c和第2移位部30c的旋轉(zhuǎn)軸32c從重心偏離的方向彼此相反，并且第3移位部80c的旋轉(zhuǎn)軸82c和第4移位部90c的旋轉(zhuǎn)軸92c從重心偏離的方向彼此相反。其他結(jié)構(gòu)與第2實施方式的物理量傳感器100的結(jié)構(gòu)相同,標注相同標號并省略詳細說明。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的第5實施方式的物理量傳感器100c，在將物理量傳感器用作角速度傳感器的情況下，也僅檢測繞檢測軸的角速度，不檢測成為噪聲的除檢測軸以外的其他軸的角速度。因此,能夠高精度地進行物理量檢測。并且,構(gòu)成為,第I 第4移位部20c、30c、80c、90c被安裝在第I支承部44a和第2支承部46a的外側(cè)，相比于將移位板配置在支承部的框內(nèi)的結(jié)構(gòu)的物理量傳感器，能夠減小布線的寄生電容。圖8是應用了具有本發(fā)明的物理量傳感器的電子設備的便攜電話機的說明圖。如 圖所示，便攜電話機500具有多個操作按鈕502、接聽ロ 504以及發(fā)送ロ 506，在操作按鈕502與接聽器504之間配置有顯示部508。在這種便攜電話機500中內(nèi)置有作為角速度檢測單元(陀螺儀傳感器)發(fā)揮作用的物理量傳感器10、100、100a、100b、100c。
權(quán)利要求
1.ー種物理量傳感器，其特征在于，該物理量傳感器具有 基板； 第I移位部和第2移位部，它們配置在所述基板上的空間平面內(nèi)，并具有旋轉(zhuǎn)軸； 固定電極部，其設置在所述基板的分別與所述第I移位部以及第2移位部相対的位置處； 支承部，其支承所述第I移位部和第2移位部各自的所述旋轉(zhuǎn)軸； 固定部，其經(jīng)由彈簧部支承所述支承部；以及 驅(qū)動部，其使所述支承部在振動方向上振動， 所述第I移位部和第2移位部能夠以所述旋轉(zhuǎn)軸為軸相對于所述空間平面在垂直方向上移位， 所述旋轉(zhuǎn)軸分別被設置成偏離所述第I移位部或第2移位部的重心， 所述第I移位部的所述旋轉(zhuǎn)軸與所述第2移位部的所述旋轉(zhuǎn)軸從所述重心偏離的方向彼此相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的物理量傳感器，其特征在干， 所述旋轉(zhuǎn)軸分別被配置成與所述支承部的所述振動方向平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的物理量傳感器，其特征在干， 所述第I移位部和所述第2移位部被配置成相互對稱。
4.ー種物理量傳感器，其特征在于，該物理量傳感器具有 基板；以及 第I振動體和第2振動體，它們配置在所述基板上的空間平面內(nèi)， 所述第I振動體具有具備旋轉(zhuǎn)軸的第I移位部和第2移位部；以及支承所述第I移位部和所述第2移位部的各個所述旋轉(zhuǎn)軸的第I支承部， 所述第2振動體具有具備旋轉(zhuǎn)軸的第3移位部和第4移位部；以及支承所述第3移位部和所述第4移位部的各個所述旋轉(zhuǎn)軸的第2支承部， 所述物理量傳感器還具有 固定電極部，其設置在所述基板的分別與所述第I移位部、第2移位部、第3移位部、第4移位部相對的位置處； 固定部，其經(jīng)由彈簧部分別支承所述第I支承部和第2支承部；以及 驅(qū)動部，其分別使所述第I支承部和第2支承部振動， 所述第I振動體和所述第2振動體在彼此相反的方向上振動， 所述第I移位部、第2移位部、第3移位部、第4移位部能夠以所述旋轉(zhuǎn)軸為軸相對于所述空間平面在垂直方向上移位， 所述旋轉(zhuǎn)軸分別被設置成偏離所述第I移位部、第2移位部、第3移位部、第4移位部的重心， 所述第I移位部的所述旋轉(zhuǎn)軸與所述第2移位部的所述旋轉(zhuǎn)軸從所述重心偏離的方向彼此相反， 并且，所述第3移位部的所述旋轉(zhuǎn)軸與所述第4移位部的所述旋轉(zhuǎn)軸從所述重心偏離的方向彼此相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的物理量傳感器，其特征在干，所述第I振動體和第2振動體通過連結(jié)彈簧相互連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的物理量傳感器，其特征在干，在設所述第I移位部與和其相対的所述固定電極部之間的靜電電容為Cl、所述第2移位部與和其相対的所述固定電極部之間的靜電電容為C2、所述第3移位部與和其相対的所述固定電極部之間的靜電電容為C3、所述第4移位部與和其相対的所述固定電極部之間的靜電電容為C4吋，所述物理量傳感器的輸出值為(C1+C2)-(C3+C4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的物理量傳感器，其特征在干，該物理量傳感器檢測繞在平面視圖中與所述振動方向垂直的方向的軸產(chǎn)生的角速度。
8.—種電子設備,其特征在于，該電子設備具有權(quán)利要求I所述的物理量傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供物理量傳感器及電子設備。物理量傳感器(10)的特征在于，具有基板；第1、第2移位部(21、31)，它們配置在基板上的空間平面內(nèi)，并具有旋轉(zhuǎn)軸(22、32)；固定電極部，其設置在基板的分別與第1、第2移位部(21、31)相對的位置處；支承部(40)，其分別支承第1移位部和第2移位部的旋轉(zhuǎn)軸；固定部(50)，其經(jīng)由彈簧部(60)對支承部(40)進行支承；以及驅(qū)動部(70)，其使支承部(40)在振動方向上振動，第1、第2移位部能夠以旋轉(zhuǎn)軸為軸相對于空間平面在垂直方向上移位，旋轉(zhuǎn)軸被設置成分別偏離第1移位部或第2移位部的重心，第1移位部(21)的旋轉(zhuǎn)軸(22)與第2移位部(31)的旋轉(zhuǎn)軸(32)從重心偏離的方向彼此相反。
文檔編號G01P3/483GK102645550SQ201210038089
公開日2012年8月22日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者金本啟 申請人:精工愛普生株式會社