陀螺仪传感器和使用该陀螺仪传感器的传感器装置

摘要

主基板(1)配置有：从动质量体(11)，该从动质量体(11)以沿与支撑基板(2)的表面相交的方向振动的方式被驱动；和探测质量体(12)，该探测质量体(12)通过驱动弹簧(13)与从动质量体(11)联接，并且适合在沿支撑基板(2)的平面中位移。沿从动质量体(11)和探测质量体(12)的布置方向延伸的两个探测弹簧(15)分别被连接到探测质量体(12)的相对侧；并且探测弹簧(15)的其它端通过联接部分(16)被连接在一起。

说明书

技术领域

本发明涉及基于MEMS(微电子机械系统)技术的陀螺仪传感器，和使用陀螺仪传感器的传感器装置。

背景技术

近些年来，陀螺仪传感器已越来越多地用于诸如用于汽车的悬挂或气囊控制系统、用于飞机的惯性导航系统和用于照相机的模糊校正装置的多种系统和装置。当由于外力的角速度作用于以预定运动速度振动的质量体上时，这种类型的陀螺仪传感器可操作以测量产生的科里奥利力(科氏力)，以确定角速度。具体地说，该科氏力与由外力导致的角速度和质量体的运动速度的矢量积成比例，并且因此，对应于角速度的值能够从测量的科氏力和质量体的已知运动速度得出。

例如，作为这种类型的陀螺仪传感器，日本专利公开公布第2003-194545公开了配置有MEMS并通过半导体制造过程制备的陀螺仪传感器。日本专利公开公布第2003-194545号中公开的陀螺仪传感器配置有质量体，质量体以沿垂直于附图的表面的Z方向振动的方式被驱动，并被设计为测量作为沿附图的表面的一个方向的X方向作用的角速度。更具体地说，如图35所示，该陀螺仪传感器包括：矩形框架形状的从动质量体(第一质量体)62；设置在从动质量体62的内侧的探测质量体(第二质量体)63；四个第一弹簧64，该四个第一弹簧64分别被附于从动质量体62的四个边缘的中央部并被固定到支撑基板(未示出)；和四个第二弹簧65，该四个第二弹簧65沿X方向延伸以连接在从动质量体62的每个左和右边缘的相对端和探测质量体63的对应上和下边缘之间。从动质量体62的每个上部和下部边缘配置有被施加驱动电压的驱动电极66，以便沿Z方向振动从动质量体62和探测质量体63。此外，探测质量体63的每个左和右边缘配置有水平探测电极67，用于根据静电电容的变化，探测该探测质量体63的Y方向位移。

因此，当在驱动电压被施加到驱动电极66以沿Z方向连续振动从动质量体62和探测质量体63的条件下，X方向角速度作用于从动质量体62时，从动质量体62沿X方向位移。通过沿X方向延伸的第二弹簧65，该探测质量体63被连接到从动质量体62。因此，与从动质量体62的X方向位移一起，该探测质量体63也沿X方向位移。然后，第二弹簧65由于在探测质量体63中产生的科氏力弯曲，并且从而探测质量体63沿Y方向被位移。探测质量体63的这种Y方向位移能够基于水平探测电极67的输出测量。因此，使用给从动质量体62的Z方向振动和水平探测电极67的输出能够计算科氏力，以允许取得对应于角速度的值。

日本专利公开公布第2003-194545号还披露了其它布置，其中：一种布置被设计为便四个第一弹簧64被分别附于从动质量体62的四个角；并且另一布置被设计为：代替第一弹簧64，每个第二弹簧65的一端被固定到支撑基板，并且从动质量体62和探测质量体63通过第一弹簧64彼此连接。作为设计为将每个第二弹簧56的一端固定到支撑基板的布置，该公开披露了一种其中第二弹簧56的另一端被连接到探测质量体63的类型，和其中第二弹簧56的另一端被连接到从动质量体62的另一类型。

在日本专利公开公布第2003-194545号中公开的陀螺仪传感器中，从动质量体62和探测质量体63被第一弹簧64和第二弹簧65从四边限制。此外，从动质量体62和探测质量体63中的每一个均由半导体基片制成，并且与第一弹簧64或第二弹簧65连接的支撑基板典型地使用玻璃基片制成。因此，由于半导体基片和玻璃基片的各自的热膨胀系数之间的差别，将在第一弹簧64或第二弹簧65中产生热应力，这导致陀螺仪传感器的共振频率变化。该陀螺仪传感器的共振频率的变化不可避免地导致探测值的变化。因此，日本专利公开公布第2003-194545号中公开的陀螺仪传感器存在关于相对大的探测值温度相关性的问题。

发明内容

考虑到上述情形，因此本发明的目的在于提供与传统传感器相比具有降低的探测值温度相关性的陀螺仪传感器，和使用该陀螺仪传感器的传感器装置。

本发明的陀螺仪传感器包括主基板，其由半导体基片形成，并配置有探测质量体、从动质量体和探测元件。通过一端被固定到支撑基板的探测弹簧，该探测质量体在沿支撑基板的平面中相对于支撑基板被可位移地支撑。该从动质量体通过驱动弹簧被连接到探测质量体，并且适合以沿与支撑基板相交的方向振动的方式被驱动。该探测元件适合探测该探测质量体在沿支撑基板的平面中的位移量。在这种陀螺仪传感器中，该探测弹簧仅在沿支撑基板的一个方向从探测质量体延伸，以便以悬臂的方式相对于支撑基板支撑探测质量体。

根据上述陀螺仪传感器，将探测质量体和从动质量体固定到支撑基板的探测弹簧被设置以仅沿一个方向从探测质量体延伸，以便以悬臂的方式支撑探测质量体。因此，即使主基板和支撑基板的热膨胀系数不同，几乎不会有热应力将作用于主基板上，从而陀螺仪传感器的共振频率几乎不会有变化。这使得可以提供降低的探测值的温度相关性。

优选地，本发明的陀螺仪传感器包括两个探测弹簧，每个探测弹簧沿上述一个方向从探测质量体延伸，并具有沿探测质量体的位移方向的柔韧性或弹性(flexibility)，其中：通过具有刚度并沿探测质量体的位移方向延伸的联接部分，该探测弹簧的各自的末端被彼此连续和整体连接，并且联接部分具有被固定到支撑基板的中间部。

根据这种结构，两个探测弹簧通过联接部分被连接在一起，并且联接部分被固定到支撑基板。因此，主基板能够在单一位置被固定到支撑基板，以有利于主基板和支撑基板之间连接的操作。此外，将两个探测弹簧连接在一起的联接部分被固定到支撑基板。因此，即使主基板和支撑基板的热膨胀系数不同，也几乎不会有热应力将沿联接部分的延伸方向作用于探测弹簧。这使得可以提供进一步降低的探测值温度相关性。

在本发明的陀螺仪传感器中，优选，从动质量体和探测质量体被彼此平行地设置，并且驱动弹簧被设置在从动质量体和探测质量体之间并形成为可扭转变形的扭簧。

根据这种结构，与使用弯曲变形的弹簧相比，形成为扭簧的驱动弹簧能够以节省空间的方式被布置。

在本发明的陀螺仪传感器中，从动质量体和支撑基板的至少一个的厚度尺寸优选地被改变，以在更远离驱动弹簧的位置处在其间提供更大的距离。

该从动质量体围绕位于驱动弹簧侧的其一端的支点振动，从而振幅在更远离驱动弹簧的位置处变得更大。因此，根据上述结构，在其中从动质量体具有更大振幅以使从动质量体的振幅被设置为相对大的值的位置处，在从动质量体和支撑基板之间的距离变得更大。因此，响应作用在其上的角速度，探测质量体能够具有相对大的位移量，这导致对角速度的提高的探测灵敏度。

在本发明的陀螺仪传感器中，从动质量体和支撑基板的任一个具有在其上以突出的方式设置的从动质量体保护突起，以调节从动质量体的最大振幅。

根据这种结构，从动质量体的最大振动幅度得到调节。因此，即使由于陀螺仪传感器跌落或相类似情况，冲击力作用于从动质量体上，也可以预期提供能够防止由于从动质量体的位移量的增加，驱动弹簧和/或探测弹簧损坏的效果。

在本发明的陀螺仪传感器中，优选地，该探测元件包括：多个活动梳齿部分，每个活动梳齿部分以突出的方式设置在在探测质量体中形成的切去孔的内周表面上；和多个静止梳齿部分，每个静止梳齿部分以突出的方式被设置在切去孔内设置的静止部件的外周表面上，并与活动梳齿部分的对应的一个成相对关系。

根据这种结构，响应探测质量体的位移，每个都设置为多个数量的活动梳齿部分和静止梳齿部分使其间的静电电容值被相对大地改变，以在探测该探测质量体的位移中提供更高的精度。

在本发明的陀螺仪传感器中，优选，该探测元件适合根据活动梳齿部分和静止梳齿部分之间的静电电容的变化，探测探测质量体的位移量，并且该探测元件包括电容调节电极，该电容调节电极沿探测质量体的位移方向以与探测质量体相对的关系被设置，并且适合利用响应施加在电容调节电极和探测质量体之间的电压，在电容调节电极和探测质量体之间产生的静电力，调节静止梳齿部分和活动梳齿部分之间的静电电容值。

根据这种结构，即使在每个陀螺仪传感器中，静止梳齿部分和活动梳齿部分之间的距离和/或面对面积具有变化，静止梳齿部分和活动梳齿部分之间的静电电容值能够一致以取得陀螺仪传感器的改进精度，这是所期望的。

在本发明的陀螺仪传感器中，优选，利用沿主基板厚度方向穿透主基板的狭槽，探测质量体和从动质量体被彼此分离，并且狭槽被设置以具有均匀的宽度尺寸。

根据这种结构，在用于通过蚀刻工艺在主基板中形成狭槽的操作中，蚀刻速度的差别能够最小。因此，狭槽的穿透时间能够容易地得到调节。这使得可以抑制穿透后对支撑基板的不期望的蚀刻，并防止出现由于由蚀刻导致的局部增加热阻引起的侧面蚀刻。因此，主基板能够以相对高的精度形成，以获得提高的探测角速度的精度，这是所期望的。

优选，本发明的陀螺仪传感器包括静止驱动电极，该静止驱动电极被设置在与从动质量体相对的支撑基板的表面上；并适合利用响应施加在从动质量体和静止驱动电极之间的振动电压，在从动质量体和静止驱动电极之间产生的静电力，使从动质量体振动。

根据这种结构，在主基板中设置的探测弹簧、探测质量体和从动质量体中的每一个被用作电通路。因此，仅通过将静止驱动电极形成在支撑基板上，就能够施加用于使从动质量体振动的振动电压。这提供了导致陀螺仪传感器尺寸降低的简单的结构。

优选，本发明的陀螺仪传感器包括静止驱动电极，该静止驱动电极以如下方式被设置在与从动质量体相对的支撑基板的表面上：它在沿探测质量体的位移方向的所述表面的中间位置处被分成两片或两件；并适合利用响应分别施加在从动质量体和分开的两片或两件中的各片或各件之间的两种类型的振动电压，在从动质量体和分开的两片或两件中的各片或各件之间产生的静电力，使从动质量体振动，其中：振动电压具有相反的极性和相同的绝对值。

根据这种结构，具有相反极性和相同数量的两种类型的电荷恒定地产生在从动质量体中，以便在从动质量体振动的情况下在一段时间期间，驱动从动质量体的电势保持恒定值。这抑制了由于从动质量体中电势变化，陀螺仪传感器的共振频率改变，以便保持探测角速度的精度。

优选地，本发明的陀螺仪传感器包括距离调节电极，该距离调节电极被设置在与从动质量体相对的支撑基板的表面上，并与静止驱动电极邻近，并适合利用响应施加在从动质量体和静止驱动电极之间的电压，在从动质量体和静止驱动电极之间产生的静电力，调节从动质量体与静止驱动电极之间的距离。

根据这种结构，即使在每个陀螺仪传感器中，从动质量体和静止驱动电极之间的距离具有变化，从动质量体和静止驱动电极之间的距离能够是一致的值，以取得期望的陀螺仪传感器的提高的精度。

优选，本发明的陀螺仪传感器包括在支撑基板中围绕静止驱动电极设置并设置在接地电势的接地配线。

根据这种结构，能够减小辐射的噪声，特别是对探测质量体辐射的噪声，这导致探测角速度的提高的精度。

在本发明的陀螺仪传感器中，该静止驱动电极优选形成在支撑基板上，除了与其中振幅达到最大值处的从动质量体的区域相对的支撑基板的区域。

根据这种结构，即使从动质量体的振动幅度被增加，并且具有最大振动幅度的从动质量体的区域与支撑基板接触，从动质量体和静止驱动电极将也决不会短路。

在本发明的陀螺仪传感器中，优选，支撑基板具有沿其厚度方向穿透的多个通孔；并且每个通孔具有形成有电极配线的内周表面，该电极配线由传导金属薄膜形成并使主基板被电连接到外部电路。

根据这种结构，通过形成在支撑基板中设置的通孔的每个内周表面上的电极配线，主基板的每个部件被连接到外部电路。这消除了铺设用于将主基板的部件电连接到外部电路的配线的需要。因此，支撑基板能够具有相对小的占用面积，这导致陀螺仪传感器尺寸的降低。

在本发明的陀螺仪传感器中，优选，支撑基板具有沿其厚度方向穿透的多个通孔；并且每个通孔具有包括填入通孔的导电材料并使主基板被电连接到外部电路的电极配线。

根据这种结构，通过填充在支撑基板中设置的每个通孔中的电极配线，主基板的每个部件被电连接到外部电路。这消除了铺设用于将主基板的部件电连接到外部电路的配线的需要。因此，支撑基板能够具有相对小的占用面积，这导致陀螺仪传感器尺寸的降低。此外，与由导电金属薄膜组成的配线相比，由填入通孔的导电材料组成的电极配线使主基板的每个部件以更高可靠性被电连接到外部电路。

在本发明的陀螺仪传感器中，优选，静止驱动电极被设置在与从动质量体相对的支撑基板的表面上；并且静止驱动电极和电极配线同时与主基板接触，并通过连接到支撑基板的主基板，被彼此电连接。

根据这种结构，静止驱动电极和电极配线通过主基板被彼此电连接。这消除了铺设用于将静止驱动电极电连接到电极配线的配线的需要。因此，支撑基板能够具有相对小的占用面积，这导致陀螺仪传感器尺寸的降低。

在本发明的陀螺仪传感器中，在主基板和支撑基板被连接在一起后的状态下，支撑基板侧应力松弛凹陷部优选形成在与主基板一起将静止驱动电极夹在中间的支撑基板的区域中，以增加相对于主基板的距离。

根据这种结构，在主基板和支撑基板被连接在一起后的状态下，对应于支撑基板侧应力松弛凹陷部的空间被创建在主基板和支撑基板之间，并且静止驱动电极被设置在这处空间中。因此，将静止驱动电极夹在其间的主基板和支撑基板的各自区域中产生的变形能够抑制在相对小的值。这提供了能够防止由于这种变形引起并作用在探测弹簧上的应力，使探测角速度的精度恶化的效果，以便保持探测角速度的适当的精度。

在本发明的陀螺仪传感器中，在主基板和支撑基板被连接在一起后的状态下，支撑基板优选地具有形成在与静止驱动电极接触的其上的区域中的主基板侧应力松弛凹陷部，以增加相对于支撑基板的距离。

根据这种结构，在主基板和支撑基板被连接在一起后的状态下，对应于主基板侧应力松弛凹陷部的空间被创建在主基板和支撑基板之间，并且静止驱动电极被设置在这个空间中。因此，将静止驱动电极夹在其间的主基板和支撑基板的各自区域中产生变形能够抑制在相对小的值。这提供了能够防止由于这种变形引起并作用在探测弹簧上的应力，探测角速度的精度恶化的效果，以便保持探测角速度充分的精度。此外，利用蚀刻处理，由半导体基片形成的主基板使主基板侧应力松弛凹陷部容易地形成在其中。

在本发明的陀螺仪传感器中，在被连接到支撑基板后的状态下，与静止驱动电极接触的主基板的区域，优选地经应力松弛弹簧被连接到主基板的不同区域。

根据这种结构，应力松弛弹簧使在与静止驱动电极接触的主基板的区域中产生的变形引起的应力被松弛。这提供了能够防止探测角速度的精度由于作用在探测弹簧上的应力而恶化的效果，以便保持探测角速度的充分的精度。

在本发明的陀螺仪传感器中，从动质量体具有比探测质量体的厚度尺寸更大的厚度尺寸。

根据这种结构，从动质量体和探测质量体的各自的质量之间的差别能够被增加，以使从动质量体具有比探测质量体的质量更大的质量，以取得提高的灵敏度。

在本发明的陀螺仪传感器中，该从动质量体优选地具有沿其振动方向穿过的通孔。

根据这种结构，从动质量体振动期间的阻尼能够得到减小，以提供沿从动质量体的振动方向的提高的机械Q值。因此，从动质量体能够具有相对大的振动幅度，并且从而当角速度作用在其上时，探测质量体能够具有相对大的位移量，这导致对角速度的提高的探测灵敏度。

在本发明的陀螺仪传感器中，上述通孔具有沿探测质量体的位移方向细长的条形开口。

根据这种结构，在其中从动质量体沿探测质量体的位移方向被位移的时间短期间的阻尼能够被减小，以便当角速度作用在其上时，使探测质量体具有相对大的位移量，这导致对角速度的提高的探测灵敏度。

在本发明的陀螺仪传感器中，上述通孔优选地形成渐缩形状或锥形形状，该形状在更远离支撑基板的位置处，沿主基板的板表面的截面积变得更小。

通常，当从动质量体的质量被减小时，从动质量体的机械Q值被降低。根据这种结构，由形成通孔导致的从动质量体的质量减小能够被抑制在相对小的值。因此，即使形成通孔，由于质量减小，从动质量体的机械Q值的减小能够被抑制在相对小的值。这使得可以抑制从动质量体的振幅的减小，以便保持对角速度的足够探测灵敏度。

在本发明的陀螺仪传感器中，与探测质量体相对的支撑基板的表面优选地形成有具有沿探测质量体的位移方向细长的条形开口的应力松弛槽。

根据这种结构，即使支撑基板和主基板的热膨胀系数不同，利用应力松弛槽的宽度尺寸的变化，在应力松弛槽的宽度方向产生的热应力能够得到松弛，并且从而能够减小支撑基板中的内部应力。这导致能够抑制由于驱动弹簧中产生的热应力，共振频率的改变，并防止探测角速度的精度被温度变化改变。

上述应力松弛槽包括两种类型：其中槽沿其厚度方向穿透支撑基板的一种类型；和其中槽不穿透的另一种类型。

在本发明的陀螺仪传感器中，优选，主基板配置有以围绕从动质量体和探测质量体的方式固定到支撑基板的框架，并且探测质量体和框架的任一个具有以突出方式设置在其上，以调节探测质量体的最大位移量的探测质量体保护突起。

根据这种结构，探测质量体的最大位移量得到调节。因此，即使由于陀螺仪传感器跌落等，冲击力作用于探测质量体上能够预期提供能够防止探测弹簧由于探测质量体的位移量的增加而损坏的效果。

在本发明的陀螺仪传感器中，优选，该主基板配置有加速度探测电极，该加速度探测电极在沿支撑基板的平面中，并沿与探测质量体的位移方向垂直的方向以给定距离与从动质量体相对的关系被设置；并且加速度探测电极可协同从动质量体操作，以用作加速度探测器，该加速度探测器用于探测在沿支撑基板的平面中沿与探测质量体的位移方向垂直的方向的从动质量体的位移量。

根据这种结构，能够探测在沿支撑基板的平面中，从动质量体沿与探测质量体的位移方向垂直的方向的位移量。这使得可以探测沿上述方向作用的加速度值。

本发明的传感器装置包括：上述陀螺仪传感器的任意两个；和信号处理部件，该信号处理部件适合以陀螺仪传感器的各个从动质量体沿相反方向振动的方式驱动陀螺仪传感器，并输出陀螺仪传感器的各自输出之间的差值。

根据上述传感器装置，陀螺仪传感器的各自的从动质量体沿相反方向振动。因此，当角速度作用在其上时，陀螺仪传感器的各自输出具有相反的极性，并且从而信号处理部件具有比自每个陀螺仪传感器的输出大两倍的输出。当加速度沿其一个方向作用在其上时，陀螺仪传感器的各自的探测质量体沿相同方向并以相同的量被位移。因此，陀螺仪传感器的各自输出变得彼此相同，并且从而信号处理部件的输出变为零。与每个陀螺仪传感器相比，这提供了能够提供对角速度的高两倍的灵敏度，并且更不易受沿一个方向作用的加速度的影响。

根据本发明，将探测质量体和从动质量体固定到支撑基板的探测弹簧被设置以仅沿一个方向从探测质量体延伸，以便以悬臂的方式支撑探测质量体。因此，即使主基板和支撑基板的热膨胀系数不同，也几乎不会有热应力将作用于主基板上，从而陀螺仪传感器的共振频率几乎不会有变化。这提供了能够取得更低探测值的温度相关性的优点。

附图说明

当结合附图考虑优选实施例的如下详细描述时，能够更好地理解本发明。在附图中，公共部件或元件由相同的标号和代码定义。

图1是显示根据本发明的第一实施例的陀螺仪传感器的分解透视图；

图2是图1中的陀螺仪传感器的透视图；

图3是显示用于图1中的陀螺仪传感器的主基板的俯视图；

图4是显示用于图1中的陀螺仪传感器的主基板的片断俯视图；

图5是图1中的陀螺仪传感器的片断截面视图；

图6是显示用于图1中的陀螺仪传感器的驱动电路的说明图；

图7是图1中的陀螺仪传感器的片断截面视图；

图8是显示用于根据本发明的另一实施例的陀螺仪传感器的主基板的俯视图；

图9是显示用于根据本发明的第二实施例的陀螺仪传感器的主基板的俯视图；

图10是图9中的陀螺仪传感器的片断截面视图；

图11A是图9中的陀螺仪传感器的截面视图；和图11B是图9中的陀螺仪传感器的片断截面视图；

图12A是显示用于根据本发明的第三实施例的陀螺仪传感器中的支撑基板的俯视图；并且图12B和12C中的每一个图是沿图12A中的直线A-A的横截面视图；

图13是显示用于根据本发明的第四实施例的陀螺仪传感器中的支撑基板的俯视图；

图14A到14D是根据第四实施例的陀螺仪传感器的说明操作图；

图15是显示用于根据本发明的第五实施例的陀螺仪传感器中的支撑基板的俯视图；

图16是显示用于根据本发明的另一实施例的陀螺仪传感器中的支撑基板的俯视图；

图17是显示用于根据本发明的第五实施例的陀螺仪传感器中的主基板的俯视图；

图18是显示图17中的部分C的片断俯视图；

图19A和19B分别是显示图17中的部分D的片断俯视图和片断截面视图；

图20A和20B分别是显示图17中的部分E的片断俯视图和片断截面视图；

图21是显示用于根据第五实施例的陀螺仪传感器中的驱动电路的说明图；

图22A是根据本发明的第六实施例的陀螺仪传感器的俯视图；和图22B是沿图22A中的直线A-A的横截面视图；

图23A是根据本发明的另一实施例的陀螺仪传感器的俯视图；和图23B是沿图23A中的直线A-A的截面视图；

图24是显示图22A中的部分F的片断俯视图；

图25是显示根据本发明的第七实施例的传感器中的连接的说明图；

图26A到26B是根据第七实施例的传感器装置的说明操作图；

图27是显示根据本发明的第八实施例的陀螺仪传感器的片断截面图；

图28是显示图27中的陀螺仪传感器的修改的片断截面视图；

图29是显示根据本发明的第九实施例的陀螺仪传感器的片段截面图；

图30是显示用于图29中的陀螺仪传感器的支撑基板的俯视图；

图31是显示根据本发明的第十实施例的陀螺仪传感器的片断截面图；

图32是显示根据本发明的第十一实施例的陀螺仪传感器的片断截面图；

图33是显示根据本发明的第十二实施例的陀螺仪传感器的片断截面图；

图34是显示图33中的陀螺仪传感器的修改的片断截面视图；

图35是显示传统陀螺仪传感器的一个实例的俯视图。

具体实施方式

当前申请基于并要求在日本提出的在先日本专利申请第2004-71514号和第2004-341136号的优先权益，其全部内容通过参考并入这里。参照附图，现在将具体描述本发明的实施例。

(第一实施例)

如图1和2所示，根据本发明的第一实施例的陀螺仪传感器具有三层结构，包括：由硅基片形成的主基板1；由玻璃基片形成并层叠在主基板1的一个表面上的支撑基板2；和由玻璃基片形成并层叠在主基板1的另一个表面上的罩(cap)3。例如通过阳极粘结法(anodic bondingprocess)，支撑基板2和罩3中的每一个被连接到主基板1。该主基板1可以使用任何除硅外的适合的半导体制成。

如图3所示，该主基板1包括：从动质量体11；和探测质量体12，它们在俯视图中形成矩形形状并沿主基板1的板表面彼此平行设置。该主基板1还包括矩形形状框架10，框架10围绕从动质量体11和探测质量体12。因此，在支撑基板2和罩3被连接到主基板1后的状态下，从动质量体11和探测质量体12被密封地容纳在由支撑基板2、罩3和框架10包围的空间中。在下述描述中，从动质量体11和探测质量体12成一行的方向被定义为Y方向；并且沿主基板1的板表面的平面中、垂直于Y方向的方向被定义为X方向。此外，垂直于X方向和Y方向或主基板1的板表面的方向被定义为Z方向。

通过一对驱动弹簧13(每个驱动弹簧13沿X方向延伸)，从动质量体11和探测质量体12被连续并整体地彼此连接。更具体地说，主基板1形成有：狭槽14a，其长度略小于沿X方向的探测质量体12的整个长度；和两个狭槽14b，其以如下方式在沿X方向延伸的直线上对齐：每个狭槽14b的一端或第一端敞开到从动质量体11的X方向相对边缘的对应的一个。每个驱动弹簧13形成在狭槽14a和每个狭槽14a之间。每个驱动弹簧13的一端或第一端被连接到狭槽14a的相对端之一和探测质量体12的对应边缘之间的区域；并且通过两个狭槽14b的各自第二端之间的区域，每个驱动弹簧13的另一端或第二端被连接到从动质量体11。每个驱动弹簧13形成为可扭转变形的扭簧，并且因此，从动质量体11可围绕弹簧13相对于探测质量体12位移。换言之，从动质量体11被设计以相对于探测质量体12，沿Z方向可平移运动，并可围绕X方向轴旋转。形成为扭簧的驱动弹簧13能够消除沿主基板1的厚度方向减小驱动弹簧13的尺寸的需要，以有利于用于形成驱动弹簧13的加工。

沿Y方向延伸的一对探测弹簧15的每个探测弹簧15具有连接到探测质量体12的X方向相对边缘的对应的一个的一端，或第一端；并且通过沿X方向延伸的联接部分16，探测弹簧15的各自第二端被连续和整体地彼此连接。更确切地说，该对探测弹簧15和联接部分16形成了在俯视图中具有反C形的部件。该联接部分16被设计为具有比驱动弹簧13和探测弹簧15的刚性足够更高的刚性。固定部分17以突出的方式被设置在联接部分16A的纵向中间部分。该固定部分17被连接到支撑基板2，并被固定在给定位置。利用反C形狭槽14c，该从动质量体11和探测质量体12与探测弹簧12和联接部分16分离开；并且狭槽14b的各个第一端被连接到狭槽14c。每个探测弹簧15可沿X方向弯曲变形，以便从动质量体11和探测质量体12沿X方向相对于固定部分位移。

该探测质量体12具有沿其厚度方向穿过其的四个挖孔或切孔18；并且四个静止部件20被分别设置在挖孔18内。每个静止部件20具有：电极部分21，其设置在探测质量体12的X方向相对端中的一个的附近；和梳骨架部分22，其沿X方向从电极部分21延伸。电极部分21和梳骨架部分22整体具有L形的形状。电极部分21和梳骨架部分22被连接到支撑基板2以将静止部件20固定在给定位置。该挖孔10具有沿静止部件20的外周表面的形状的内周表面；并且一定空间或间隙形成在静止部件20和挖孔10的内周表面之间。两个电极部分21被设置在探测质量体12的每个X方向相对端处。多个静止梳齿部分23被设置在每个梳骨架部分22的宽度方向相对的边缘上，并沿X方向彼此平行设置。此外，如图4所示，多个活动梳齿部分24被设置在与梳骨架部分22相对的挖孔18的内表面上，并沿X方向彼此平行和与对应的静止梳齿部分23相对的关系设置。该静止梳齿部分23和对应的多个活动梳齿部分24的设计方式是：它们彼此间隔开，并且响应探测质量体12沿X方向的位移，由静止梳齿部分23和对应的活动梳齿部分24之间的距离变化导致的静电电容变化被探测出。更确切地说，静止梳齿部分23和对应的活动梳齿部分24用作用于探测探测质量体12的位移的探测装置。

支撑基板2和罩3被连接到设置在主基板1中的框架10；并且固定部分17和静止部件20被接合到支撑基板2。作为例外，从动质量体11和探测质量体12基本被设计为可在支撑基板2和罩3之间形成的间隙内沿Z方向位移。因此，如图5所示，与支撑基板2相对的从动质量体11和探测质量体12的各自表面区域与支撑基板2离开地定位以确保间隙g1；并且凹入部29形成在与主基板1相对的罩3的表面中，以确保在罩3和从动质量体11和探测质量体12中的每一个之间的间隔g2。每个间隙g1，g2被设置在几μm和十几μm的范围内，例如10μm。在这种情况中，固定部分17被设定为具有300μm的厚度尺寸t1；并且从动质量体11被设定为具有290μm的厚度尺寸t2。代替改变主基板1的厚度尺寸，凹陷部可形成在与从动质量体11和探测质量体12相对的支撑基板2的区域中。实质上，通过形成允许从动质量体11和支撑基板2之一远离或离开另一个而定位的任何适合形状，可确保从动质量体11和支撑基板2a的各自相对表面之间的间隙g1。

静止驱动电极25(参见图1)包括由诸如铝等的传导金属制成的薄膜，并形成在与从动质量体11相对的支撑基板2的表面区域上。此外，通孔26形成在对应于固定部分17、静止部件20的电极部分21和静止驱动电极25的支撑基板2的每个区域中。在所示实施例中，一对接地部分19以将固定部分17夹在其间的方式形成在邻近固定部分17的框架10的区域中；并且另外的通孔26形成在对应于每个接地部分19的支撑基板2的区域中。如图5所示，电极配线27包括由诸如铝等的传导金属制成的薄膜，并形成在每个通孔26的内周表面上。每个通孔26具有渐缩形状或锥形形状，具有在接近主基板1的位置处变得更小的内径。除了通孔26的每个内周表面外，电极配线27还被形成为覆盖主基板1的表面。具体地说，每个通孔26的一个开口端由电极配线27以如下方式封闭：电极配线27被电连接到主基板1的每个部件。一部分电极配线27延伸到支撑基板2的前部表面(主基板1的相对侧的表面)。延伸到支撑基板2的前部表面的电极配线27的部分用作电极盘(pad)28。在这种方式中，电极配线27由类似于通过通孔镀处理取得的金属薄膜的金属薄膜构成，电极配线27形成在支撑基板2中形成的通孔26的每个内周表面上，以沿支撑基板2的厚度方向，连接电极盘28和主基板1上形成的每个部件。因此，主基板1的每个部件能够被连接到外部电路，不用在主基板1上铺设配线，这导致基板的尺寸减小。

在生产上述陀螺仪传感器的过程中，主基板1首先被连接到形成有通孔26的支撑基板2。在这种状态下，部件(框架10、从动质量体11、探测质量体12、静止部件20)被彼此分离。因此，在将主基板1连接到支撑基板2后，用于分离框架10的槽、狭槽14a到14c和用于分离静止部件20的槽被形成在与罩3相对的主基板1的表面中，以将部件彼此分离。在这个阶段，固定部分17被连接到支撑基板2，并且因此，因为从动质量体11和探测质量体12被连接到固定部分17，因此从动质量体11和探测质量体12由支撑基板2保持。此外，静止部件20也被连接到支撑基板2。然后，当罩3被连接到主基板1时，从动质量体11和探测质量体12被密封地容纳在由支撑基板2、罩3和框架10包围的空间。然后，电极配线27被形成在支撑基板2的通孔26的每个内周表面中，并且形成电极盘28。通过这个过程，制造了上述陀螺仪传感器。

以下将描述根据第一实施例的陀螺仪传感器的操作。如结合传统陀螺仪传感器叙述，当在从动质量体11以给定参数被振动的条件下，由于外力引起的角速度作用于其上时，这种陀螺仪传感器也可操作以探测探测质量体12的位移。正弦或矩形波振动电压可被施加在静止驱动电极25和从动质量体11之间以使从动质量体11振动。尽管优选使用AC电压，但是变换极性不是必要的。通过驱动弹簧13、探测质量体12、探测弹簧15和联接部分16，该从动质量体11被电连接到固定部分17；并且在对应于固定部分17和静止驱动电极25的其区域中，支撑基板2形成有通孔26。因此，振动电压能够被施加到对应于两个通孔26的电极配线27，以在从动质量体11和静止驱动电极25之间产生静电力，以使从动质量体11沿Z方向相对于支撑基板2和罩3振动。该振动电压可被调节为具有与由从动质量体11和探测质量体12的质量以及驱动弹簧13和探测弹簧15的弹簧常量确定的共振频率相同的频率，以便利用相对小的驱动力取得大的振幅。

当在从动质量体11被振动的条件下，围绕Y方向轴的角速度作用于主基板1上时，科氏力沿X方向产生，并且从而探测质量体12(和从动质量体11)沿X方向相对于静止部件20位移。因此，活动梳齿部分24相对于静止梳齿部分23被位移，并且从而改变了活动梳齿部分24和静止梳齿部分23之间的距离。因此，活动梳齿部分24和静止梳齿部分23之间的静电电容被改变。这种静电电容的变化能够从连接到四个静止部件20的电极配线27拾取。具体地说，每对沿X方向对齐的电极部分21之间的静电电容反映了静止梳齿部分23和活动梳齿部分24之间的距离变化，并且该对电极部分21等同于可变电容器的电极。更确切地说，所示实施例包括四个可变电容。因此，通过探测可变电容的每个静电电容或探测彼此并联连接的可变电容的合成电容，能够确定探测质量体12的位移。从动质量体11的振动参数是已知的，并且从而科氏力能够通过探测探测质量体12的位移确定。

活动梳齿部分24的位移与(从动质量体11的质量)/(从动质量体11的质量+探测质量体12的质量)成比例。因此，当从动质量体11的质量具有与探测质量体12的质量相比更大的值时，活动梳齿部分24的位移将被增加以提供提高的灵敏度。为此原因，在第一实施例中，从动质量体11的厚度尺寸被设定比探测质量体12的厚度尺寸大约两倍。例如，当如上所述，从动质量体11的厚度尺寸t2(参见图5)被设定为290μm时，期望将探测质量体12的厚度尺寸设定为150μm。

从上述尺寸关系很明显地看到，从动质量体11和探测质量体12的Z方向位移能够如下实现。当支撑基板2的厚度尺寸被设定为恒定值时，主基板1的厚度尺寸可被设定为两个不同的值：一个用于框架10、固定部分17和静止部件20的一组，并且另一个用于其余区域。此外，当探测质量体12的厚度尺寸被设定为小于从动质量体11的厚度尺寸的值时，主基板1的厚度尺寸可被设定为三个不同的值：第一值用于框架10、固定部分17和固定部分12；第二值用于探测质量体12；和第三值用于其余区域。当支撑基板2的厚度尺寸被设定为两个不同值时，一个值用于固定部分17和静止部件20之间的连接处；和另一个值用于其它区域，主基板1的厚度尺寸可被设定为两个不同值：一个值用于框架10、从动质量体11、联接部分16、固定部分17和静止部件20；和另一个值用于其余区域。采用这种形式，从动质量体11和探测质量体12的每个能够具有不同的厚度尺寸。

以下将参照显示驱动电路的一个实例的图6，描述用于驱动陀螺仪传感器的驱动电路，其中：说明驱动电路所需的陀螺仪传感器A的一些部件示意性地显示在由点划线包围的区域中。

当通过将在驱动电路中产生的振动电压施加在静止驱动电极25和从动质量体11之间，从动质量体11能够被振动时，结合陀螺仪传感器A，图6中所示的驱动电路被构造为自激振荡。与陀螺仪传感器A结合并利用操作放大器29，图6中的驱动电路形成环形电路，其中：通过将对应于从动质量体11的振动的信号正反馈到从动质量体11，从动质量体11被振动。在这种驱动电路中，从动质量体11被连接到操作放大器29的倒相输入端子(inverting input terminal)；并且经带通滤波器(由图中的″BPF″指示)30、移相器31和幅度调节电路32，操作放大器29的输出被反馈到静止驱动电极25。

工作放大器29的非倒相输入端子接地，并且反馈阻抗33被插入在工作放大器29的倒相输入端子和输出端子之间。通过移相器31，工作放大器29的输出的相位前进90度，并且经幅度调节电路32，相移信号的振动幅度被调节在给定值。根据如上构造的这种驱动电路，当从动质量体11被振动时，对应于从动质量体11的振动的信号被倒相并从工作放大器29的输出端子输出。然后，通过经移相器31，使输出信号的相位前进90度，并在静止驱动电极25和从动质量体11之间将其进一步前进90度，输出信号被正反馈到从动质量体11。因此，从动质量体11的振动被驱动电路保持。

经可扭转变形的驱动弹簧13，从动质量体11被连接到探测质量体12，并围绕位于连接到驱动弹簧13的探测质量体12侧的其一端或第一端处的支点振动。更确切地说，驱动弹簧13的相对侧的从动质量体11的另一端或第二端具有最大的振幅。例如，当振动电压增加时，驱动弹簧13的相对侧的从动质量体11的第二端可能与支撑基板2接触。在第一实施例中，除与其中振幅最大(驱动弹簧13的相对侧的第二端)处的从动质量体11的区域相对的第二端与支撑基板2的区域外，静止驱动电极25形成在支撑基板2上。因此，即使从动质量体11的第二端与支撑基板2接触，第二端也从不会与静止驱动电极25接触。这防止了从动质量体11与静止驱动电极25之间出现短路，以消除由于短路出现大的电流流入驱动电路的危险。因此，即使驱动电路包括使用电阻作为反馈阻抗33的电阻反馈放大器，也能够避免由于输出饱和，操作中断的危险。

作为选择，静止驱动电极25被形成在与其中振幅达到最大值处的从动质量体11的区域相对的支撑基板2的区域上；并且如图7所示，支撑基板2上的静止驱动电极25的表面可由具有电绝缘性能的绝缘层34覆盖，以防止由于静止驱动电极25与从动质量体11的第二端之间接触产生短路。在静止驱动电极25的表面上形成的绝缘层34提供了能够防止静止驱动电极25腐蚀的期望效果。

此外，从动质量体11的最大振幅由从动质量体11与静止驱动电极25之间的距离调节。在第一实施例中，在其中从动质量体11具有更大振幅的区域处，从动质量体11和静止驱动电极25之间的距离被设定在更大的值，以使从动质量体11的振幅被设定得尽可能大。响应作用在其上的角速度的探测质量体12的位移量随着从动质量体11的振幅增加而增加。因此，通过将从动质量体11的振幅设定为更大的值，对角速度的探测灵敏度能够得到提高。在第一实施例中，如上所述，考虑到驱动弹簧13的相对侧的从动质量体11的第二端具有最大的振幅，从动质量体11被设计为在更远离驱动弹簧13的位置处具有更小的厚度，以便增加从动质量体11和静止驱动电极25之间的距离。作为选择，静止驱动电极25可以被设计为在从动质量体11具有更大振幅的区域具有更小的厚度，或从动质量体11和静止驱动电极25都可以被设计为在从动质量体11具有更大振幅的区域具有更小的厚度。

尽管根据第一实施例的陀螺仪传感器具有被设置在联接部分16的纵向中间部中的单个固定部分17，但是通过经由扭簧形成的驱动弹簧13连接从动质量体11和探测质量体12，以使探测质量体12可相对于驱动弹簧13位移，并提供以悬臂方式相对于支撑基板2可位移地支撑探测质量体12的探测弹簧17，可以实现本发明的预期目的。因此，如图8所示，固定部分17可被连续和整体设置在探测弹簧15的每个末端处，不用联接部分16。在这种结构中，即使由于主基板1和支撑基板2的各自的热膨胀系数之间的差别，产生了热应力，也不会沿Y方向产生热应力，从而陀螺仪传感器的共振频率几乎不会发生变化。这使得可以减小由温度变化导致的探测精度的变化。优选，为了抑制沿X方向的热应力的负面影响，探测弹簧15被设计为具有沿X方向的减小的弹簧常量。根据第一实施例的陀螺仪传感器期望测量在从动质量体11正沿Z方向振动的条件下，由围绕Y方向轴作用的角速度产生的X方向科氏力，并被设计为：从动质量体11可沿Z方向平移移动，并且探测质量体12可围绕X方向轴旋转并沿X方向可平移移动。作为选择，陀螺仪传感器可被设计为：从动质量体11执行旋转运动，或旋转和平移运动；或可被设计为：探测质量体12仅执行旋转运动和平移运动的任一种运动。此外，从动质量体11和探测质量体12中的每个的运动方向并不局限于具体的方向。

在第一实施例中，沿X方向对准的该对电极部分21之间的电容的变化被探测以确定探测质量体12的位移。在如下实施例中，探测质量体12和一对沿Y方向对齐的电极部分21中的每个之间的电容变化被探测以确定探测质量体12的位移。在这些实施例中，通过探测弹簧15和联接部分16，探测质量体12被电连接到固定部分17，并且通孔26形成在支撑基板2中对应于固定部分17和电极部件26的其每个区域中。因此，探测质量体12和每个电极部分21之间的电容能够从对应于每个通孔26的电极配线27拾取。

(第二种实施例)

如图9所示，代替根据第一实施例的陀螺仪传感器A中的图3所示的下部接地部分19，根据第二实施例的陀螺仪传感器A包括与框架10分离的连接部分35。连接盘36形成在与对应通孔26相对的连接部分35的表面区域上。虽然在第一实施例的图中被省略，但是连接盘36也形成在固定部分17、接地部分19和电极部分21中的每个上。通孔26形成在支撑基板2中对应于连接盘26的其每个区域中。

第二实施例中的静止驱动电极25的形状将在第三实施例中参照显示支撑基板2的图12A描述。第二实施例中的静止驱动电极25包括从静止驱动电极25的右侧(图12A中)边缘的一部分向右(图12A中)延伸的静止驱动电极盘37。在主基板1和支撑基板2被连接在一起后的状态下，静止驱动电极盘37的末端延伸直到与连接部分35相对的位置。因此，如显示图11A中的区域B的图10所示，在例如通过阳极粘结法(anodic bonding process)连接部分35和支撑基板2被连接在一起后的状态下，静止驱动电极盘37和电极配线27中的每个与连接部分35接触，并且静止驱动电极25和电极配线27经连接部分35彼此电连接。通过电极配线27和连接部分35，这使得振动电压从外部电路施加在静止驱动电极25和从动质量体11之间。用于连接静止驱动电极25和电极配线27的上述技术使得可以将静止驱动电极25连接到外部电路，在支撑基板2上不用诸如线路焊接处理(wire bonding process)的铺设配线，这导致基板尺寸的下降。

此外，在第二实施例中，如图11A和11B所示，代替在根据第一实施例的陀螺仪传感器A中的支撑基板2的通孔26的每个内周表面上形成的金属薄膜，电极配线27由以堵塞通孔26的方式填充在每个通孔26中的导电材料形成。在图11A和11B中，传导糊被用作导电材料。与用作电极配线27的传导金属薄膜相比，在外部电路和主基板1的每个部件之间的连接中，填充在通孔26中以用作电极配线27的传导材料能够提供提高的可靠性。

在第二实施例中，分离主基板1的部件(框架10、从动质量体11、探测质量体12、静止部件20)的所有槽(分离框架的槽、狭槽14a到14c，分离静止部件20的槽)被形成为沿其厚度方向穿过主基板1的狭槽14。该狭槽14通过蚀刻工艺形成。该狭槽14被形成为在诸如活动梳齿部分24和静止梳齿部分23之间的区域的所有区域中具有相同的宽度尺寸。这使得可以使蚀刻速度的差别最小，并有利于狭槽的穿透时间的调节，以便抑制穿透后对支撑基板2的不期望的蚀刻，并防止由于由蚀刻导致的局部增加的热阻出现侧面蚀刻。因此，主基板1能够以相对高的精度形成，以提供提高的探测角速度的精度。

代替传导糊，金属片或金属件可被嵌入每个通孔26，以形成电极配线27。该金属片可通过电镀加工或镀加工嵌入通孔26。因此，用于嵌入金属片的技术能够被使用以使形成电极配线27b的处理被引入建立的用于半导体的自动生产线，以有利于生产成本的减小。在将金属片嵌入通孔中的过程中，从支撑基板2的板表面突出的金属片的一部可通过研磨或抛光处理去除，以使包括电极配线27的支撑基板2的板表面平滑或平坦。其余结构和功能与第一种实施例的结构和功能相同。

(第三实施例)

如图12A所示，根据本发明的第三实施例的陀螺仪传感器A包括支撑基板2，支撑基板2形成有具有沿X方向细长的条形开口的应力松弛槽38。该应力松弛槽38形成在与探测质量体12相对的支撑基板2的区域中。

如图12B所示，该应力松弛槽38可沿支撑基板2的厚度方向穿过支撑基板2，或如图12C所示不穿过支撑基板2。用于形成应力松弛槽38的技术可包括反应离子(reactive ion)蚀刻工艺，和使用氢氟酸的湿蚀刻。根据第三实施例的陀螺仪传感器，即使支撑基板2和主基板的热膨胀系数不同，利用应力松弛槽38的宽度尺寸的变化，在应力松弛槽38的宽度方向(Y方向)产生的热应力也被松弛，以便支撑基板2中的Y方向内部应力能够利用应力松弛槽38被减小。这使得几乎可以消除由于在驱动弹簧13中产生的Y方向热应力，共振频率的改变，以便防止探测角速度的精度由于温度变化而改变。其余结构和功能与第二种实施例中的结构和功能相同。

(第四实施例)

如图13所示，根据本发明的第四实施例的陀螺仪传感器A包括设置在支撑基板2上并沿X方向分成两片或两件的静止驱动电极25。这种陀螺仪传感器被设计为将作为振动电压的两种类型的AC电压施加在从动质量体11和每个静止驱动电极片或静止驱动电极件25之间，以使从动质量体11振动。如图14A和14B中，AC电压经调节以具有反向相位。在第四实施例中，在从动质量体11被驱动期间，施加到各个静止驱动电极片25的振动电压恒定地具有相反的极性和相同的绝对值。例如，如图14C和14D所示，振动电压可为具有相反极性的脉动电压。根据第四实施例的陀螺仪传感器，在其中从动质量体11被振动的时间段期间，具有相反极性和相同数量的两种类型的电荷恒定地产生在从动质量体11中，以便驱动从动质量体11的电势保持恒定值。这使得可以几乎消除由于在从动质量体11中电势变化，陀螺仪传感器的共振频率改变，以便抑制探测精度的改变。在图14C和14D中，其中从动质量体11和静止驱动电极片25被静电力相互拉动的时间段由T表示。

此外，除图13中的右侧的支撑基板2的一个边缘外，接地配线39形成在支撑基板2上以包围该对静止驱动电极片25。接地配线39具有与用作陀螺仪传感器A的参考电势的接地电势相同的电势。例如，当如第一实施例中描述的驱动电路被连接到陀螺仪传感器A时，驱动电路的信号地线(signal ground)和接地配线39的各自的电势变得相同。围绕静止驱动电极片25形成的低阻抗接地配线39使得可以减小噪声辐射，尤其是对探测质量体12的辐射，以提供提高的探测角速度精度。

如图13所示，每个静止驱动电极片或静止驱动电极件25具有静止驱动电极盘37，该静止驱动电极盘37从静止驱动电极片25的右(图13中)边缘的X方向端部中的对应的一个端部沿X方向(图13中向右)延伸。在主基板1和支撑基板2被连接在一起后的状态下(参见图17)，与框架10分离的连接部分35被设置在与每个静止驱动电极盘37的末端相对的主基板1的区域中。因此，在连接部分35和支撑基板2被连接在一起后的状态下，经连接部分35，静止驱动电极片25和对应于连接部分35的电极配线27被彼此电连接在一起。此外，接地配线39具有接地配线盘40，该接地配线盘40从静止驱动电极片25的左(图13中)边缘的X方向端部中的每一个沿X方向延伸。当接地配线盘40与框架10接触时，它被电连接到与框架10连接或作为框架10的延续部分的接地部分19，然后电连接到对应于接地部分19的电极配线27。其余结构和功能与第二种实施例的结构和功能相同。

(第五实施例)

根据本发明的第五实施例的陀螺仪传感器A被设计为：在根据第四实施例的陀螺仪传感器A中，在无振动电压施加并且角速度和加速度均不作用的条件下，从动质量体11与静止驱动电极25之间的距离和静止梳齿部分23与活动梳齿部分24之间的静电电容(以后称作“探测电容”)能够被调节。

具体地说，如图15所示，静止驱动电极片25被部分地分离以形成一对距离调节电极41，距离调节电极41用作调节从动质量体11和静止驱动电极25之间的距离的装置。结合下述第六实施例将描述L形加速度探测电极盘51。

根据第五实施例的陀螺仪传感器，通过将DC电压施加在从动质量体11和一个距离调节电极41之间以在其间产生静电力，从动质量体11和一个静止驱动电极片25之间的距离能够得到调节。因此，即使每对静止驱动电极片25相对于从动质量体11具有不同距离，这种不同距离也能够被统一。此外，即使在每个陀螺仪传感器A中，从动质量体11和每个静止驱动电极片25之间的距离具有变化，通过在该对距离调节电极41之间施加DC电压，从动质量体11和每个静止驱动电极片25之间的距离也能够得到调节。这使得可以防止每个陀螺仪传感器A中的从动质量体11的振幅变化，以提供陀螺仪传感器A的提高的精度。

在其中如根据第一实施例的陀螺仪传感器，不将其分开两个部件，静止驱动电极25是单个部件的情况中，优选，一部分静止驱动电极25被分离以形成距离调节电极41，并且静电力被生成在距离调节电极41和从动质量体11之间，以调节从动质量体11和静止驱动电极片25之间的距离。因此，即使在每个陀螺仪传感器A中，从动质量体11和静止驱动电极25之间的距离具有变化，这种不同距离也能够得到统一，以防止每个陀螺仪传感器A中从动质量体11的振幅变化，以提供陀螺仪传感器A的提高精度。

电容调节电极42(参见图18)被固定到支撑基板2，该电容调节电极42被形成在主基板1上以用作调节探测电容的装置。如图17所示，电容调节电极42被形成为设置在探测质量体12和在挖孔(cutoff hole)18中的电极部分21的相对侧的梳骨架22的末端之间的电容调节部分43的一部分。如显示图17中的区域C的图18中所示，该电容调节部分43具有沿X方向细长的矩形形状；并且沿X方向的探测质量体12侧的电容调节部分43的边缘沿Y方向延伸以具有相对于探测质量体12的增加的面对面积。电容调节电极42被形成在沿X方向与相探测质量体12相对的电容调节部分43的表面上。根据这种结构，通过在电容调节电极42和探测质量体12之间施加DC电流以在其间产生静电力，能够调节静止梳齿部分23和活动梳齿部分24之间的距离。因此，即使在一个陀螺仪传感器A(或每个陀螺仪传感器A)中的每个挖孔中，静止梳齿部分23和活动梳齿部分24之间的距离和/或面对面积具有变化，探测电容也能够被统一以提供陀螺仪传感器的提高的精度。

此外，连接盘36被设置在与支撑基板2相对的电容调节部分43的表面上，并且电极配线27形成在与连接盘36相对的支撑基板2的区域中。因此，当对应于电容调节部分43的电极配线27与连接盘36接触时，它被电连接到电容调节电极42，从而电容调节电极42和外部电路能够通过电极配线27彼此连接。

根据第五实施例的陀螺仪传感器包括用于调节探测质量体12和从动质量体11的最大位移位置的制动器(stopper)。以下将首先描述用于调节探测质量体12的最大位移位置的制动器(探测质量体保护突起)。

探测质量体12被设计为沿由科氏力导致的位移方向(X方向)具有相对低的刚性，以便响应作用在主基板1上的角速度，由科氏力位移或移动，并且设计为具有响应沿X方向作用的加速度可容易地位移的结构。如图17所示，制动器44被形成为沿探测质量体12的位移方向(X方向)从探测质量体12的一对角(图17中的左上和左下)突出(见示出图17中的区域D的图19A)。在正常条件中，如图19B所示，制动器44的末端和框架10彼此间隔开。例如，当探测质量体12由于跌落或相类似情况导致的冲击被过度位移时，制动器44与框架10接触以防止探测弹簧15的损坏。该制动器44可被设置在框架10中。

如图17所示，用于调节从动质量体11的最大位移位置的制动器(从动质量体保护突起)被形成为在沿主基板1的板面的平面中，沿与探测质量体12的位移方向垂直的Y方向从从动质量体11的一对角(图17的右上和右下)突出(参见显示图17的区域E的图20A)。经可扭转变形的驱动弹簧13，从动质量体11被连接到探测质量体12，并且围绕位于连接到驱动弹簧13的探测质量体12侧的支点振动。例如，当从动质量体11沿Z方向由于跌落或相类似情况导致的冲击被过度位移时，位于支点的相对侧的一端处的制动器45与支撑基板2或罩3接触以防止探测弹簧15和/或驱动弹簧13的损坏(参见图20B)。虽然制动器45可被设置在支撑基板2中，但是仅通过修改从动质量体11的形状，第五实施例中的结构使得可以容易地增加制动器45的功能。

此外，当探测质量体12或从动质量体11被过度位移时，每个制动器44，45仅以其末端或相对小的面积与框架10、支撑基板2或罩2接触。这能够防止探测质量体12和从动质量体11被锁定到框架10、支撑基板2或罩2。

以下将参照显示驱动电路的一个实例的图21，描述用于驱动陀螺仪传感器A的驱动电路。在图21中，说明驱动电路所需的陀螺仪传感器A的一些部件示意性地显示在由点划线包围的区域中。图21中所示的驱动电路具有与结合第一实施例描述的基本结构相同的基本结构，关于与第一实施例中的元件或部件相同的元件或部件的描述将被省略。

在第五实施例中，第一静止驱动电极片25以与第二实施例中的方式相同的方式被连接到驱动电路；并且通过用于颠倒有关第一静止驱动电极片25的振动电压极性的反相电路46，第二静止驱动电极片25被连接到驱动电路。因此，具有相反极性和相同绝对值的两种类型的电压分别被施加到该对静止驱动电极片25。

如图15所示，每个距离调节电极41具有距离调节电极盘47，距离调节电极盘47的一部分从距离调节电极盘47右(图15中)边缘向右(图15中)延伸。如图17所示，在主基板1和支撑基板2被连接在一起后的状态下，与框架10分离的连接部分35被设置在与距离调节电极盘47的末端相对的主基板1的区域上。因此，在连接部分35和支撑基板2被连接在一起后的状态下，距离调节电极41和对应于连接部分35的电极配线27经连接部分35被彼此电连接在一起。其余结构和功能与第四种实施例中的结构和功能相同。

(第六实施例)

如图22A和22B所示，根据本发明的第六实施例的陀螺仪传感器A基于根据第五实施例的陀螺仪传感器A，并另外形成有沿从动质量体11的厚度方向(Z方向)穿过从动质量体11的通孔48。在图22A中，形成了每个具有圆形开口的十四个通孔48。这些通孔48沿Y方向被布置成两行，每行包括七个通孔。该通孔48可由反应离子(reactive ion)蚀刻处理形成。当从动质量体11沿Z方向振动时，这种结构能够减小由于空气粘性的阻尼，以提供从动质量体11沿Z方向的提高的机械Q值。因此，从动质量体11中的振动幅度得到增加。这提供了沿X方向产生的更大科氏力，以取得期望的提高的灵敏度。

通孔48的形状并不局限于图22A所示的具体形状。例如，沿X方向对齐的通孔48可以如下方式整个成一体：每个具有沿探测质量体12的位移方向(X方向)细长的条带形开口的两行或两条线沿Y方向平行地布置。当从动质量体11沿X方向振动时，沿X方向细长的这种通孔48使得可以减小由于空气粘性的阻尼，以提供从动质量体11沿X方向的提高的机械Q值，从而当围绕Y方向轴的角速度作用于主基板1上时，有利于探测质量体12(和从动质量体11)的X方向位移，以提供期望的提高的灵敏度。

如图23B所示，该通孔48可被形成为渐缩形状或锥形形状，在更远离支撑基板2的位置处，该通孔48沿主基板1的板表面的截面积变得更小。在这种情况下，通孔48能够提供能够减小从动基部体11的质量的期望效果，以使从动基部体11的机械Q值的恶化最小。图23B是沿图23A中的直线A-A的横截面视图。图23B中所示通孔48也可形成渐缩形状或锥形形状，。

在第六实施例中，如图22所示，加速度探测电极49形成在主基板1上，在与探测质量体12的相对侧的从动基部体11的一端的一部分相对的位置处。该加速度探测电极49被设置在电极布置凹入部50中，电极布置凹入部50被形成在远离从动基部体11定位的连接部分的X方向中间部分中，以提供相对于从动基部体11的更大距离。加速度探测电极49具有在从动基部体11侧的表面，该表面被形成为与电极布置凹入部50(参见显示图22A中的区域F的图24)的两侧或周围的联接部分16的表面平齐。在这个槽中，从动基部体11和加速度探测电极49沿Y方向彼此相对。因此，响应沿Y方向作用于其上的加速度，从动基部体11的Y方向位移导致从动基部体11和加速度探测电极49之间距离的变化，根据从动基部体11和加速度探测电极49之间的静电电容的变化，能够探测出这种距离的变化。更确切地说，除围绕Y方向轴的角速度外，利用用作加速度探测装置的加速度探测电极49和从动基部体11的功能，根据第六实施例的陀螺仪传感器还能够用于探测沿Y方向作用的加速度。

如图15所示，L形加速度探测电极盘51形成在支撑基板2上以从与加速度探测电极49相对的区域向下(在图15中)延伸，并具有向右(图15中)延伸的末端。此外，如图22A所示，在主基板1和支撑基板2被连接在一起后的状态下，与框架10分离的连接部分35被设置在与加速度探测电极49的相对侧的加速度探测电极盘51的一端相对的主基板1的区域上。因此，在连接部分35和支撑基板2被连接在一起后的状态下，加速度探测电极49和对应于连接部分35的电极配线27经连接部分35被彼此电连接在一起。其余结构和功能与第五种实施例的结构和功能相同。

(第七实施例)

如图25所示，本发明的第七实施例中，以下将描述包括两个根据第二实施例的陀螺仪传感器A的传感器装置。陀螺仪传感器A被布置为具有相同的X，Y和Z方向，并被定位为一个陀螺仪传感器围绕Z方向旋转180度。该传感器装置包括微分接口电路52(信号处理部件)，微分接口电路52(信号处理部件)可操作以输出陀螺仪传感器A的各自输出之间的差(静止梳齿部分23和活动梳齿部分24之间的静电电容的变化)。例如，微分接口电路52包括工作放大器。如图26A和26B所示，施加到陀螺仪传感器的振动电压是具有反向相位的脉动电压，以使陀螺仪传感器的各自的从动质量体11沿Z方向交替地位移。在图26A和26B中，其中从动质量体11和静止驱动电极25被静电力相互拉动的时间段由T表示。

在根据第七实施例的传感器装置中，当角速度围绕Y方向轴(图25中的箭头G)时，陀螺仪传感器A的各自的从动质量体11沿相反方向振动，并且从而，科氏力沿相反方向作用在陀螺仪传感器A的各自的探测质量体12上，以便陀螺仪传感器A的各自的探测质量体12沿相反方向(图25中的箭头H)位移。因此，陀螺仪传感器A产生了具有相反相位的输出，并且从而陀螺仪传感器A的输出被放大2倍，并从微分接口电路(differential interface circuit)52输出。当X方向加速度作用于其上时(图25中的箭头I)，陀螺仪传感器A的各自的从动质量体11沿相同方向被位移(图25中的箭头J)。因此，具有相同相位的陀螺仪传感器A的输出在微分接口电路52中彼此抵消，并且从而微分接口电路52的输出变为零。更确切地说，包括两个陀螺仪传感器A的传感器装置提供了能够提供如下优点：对围绕一个方向轴作用的角速度的高两倍的灵敏度，并更不易受沿一个方向作用的加速度的影响。

如第二实施例中具有分成两片的的静止驱动电极25的陀螺仪传感器也可被用作传感器装置中各个陀螺仪传感器A。在这种情况下，例如，具有相反相位的脉动电压被分别施加到陀螺仪传感器A，以使陀螺仪传感器A的各自的从动质量体11沿相反方向振动。其余结构和功能与第二种实施例的结构和功能相同。

在根据第二实施例的陀螺仪传感器A中，在与主基板1相对的支撑基板2的表面处，在支撑基板2上的静止驱动电极25突出其厚度尺寸。因此，如图10所示，在主基板1和支撑基板2被连接在一起后的状态下，在其中静止驱动电极盘37与连接部分35和支撑基板2接触的区域中，等于或相当于静止驱动电极盘37的厚度尺寸的间隙或距离形成在连接部分35和支撑基板2之间，从而在其中主基板1和支撑基板2与静止驱动电极盘37接触的区域中，产生了一定变形。如果由这种变形导致的应力作用在探测弹簧15上，探测弹簧15的弹簧特征能够被改变以导致探测角速度的精度恶化。此外，静止驱动电极盘37沿X方向被设置在陀螺仪传感器A的一侧(图9中的下侧)，并且由此以不平衡的方式，在静止驱动电极盘37的接触区域中出现的应力作用在沿X方向对称地设置在陀螺仪传感器上的探测弹簧15上，以使探测质量体12位移。这很可能导致角速度探测结果的误差。在第八到第十实施例中，将描述用于减小在主基板1和支撑基板2与静止驱动电极盘37接触的区域中产生的应力的结构。

(第八实施例)

除了：如显示图11A中的区域B的图27所示，应力松弛凹入部53(支撑基板侧应力松弛凹陷部)形成在其中形成静止驱动电极盘37的主基板1的区域中，根据本发明的第八实施例的陀螺仪传感器A基于根据第二实施例的陀螺仪传感器A。在第八实施例中，应力松弛凹陷部53被形成为具有与静止驱动电极盘37的厚度尺寸相同的深度，并且静止驱动电极盘37被容纳在应力松弛凹陷部53中，以使在应力松弛凹陷部53的两侧的静止驱动电极盘37的表面和支撑基板2的表面彼此平齐。

根据这种结构，如图27所示，在主基板1和支撑基板2被连接在一起后的状态下，只有对应于应力松弛凹陷部53的空间被形成在连接部分35和主基板1之间，并且静止驱动电极盘37被容纳在这个空间中。这消除了在主基板1和支撑基板2与静止驱动电极盘37接触的区域中产生应力的危险。这提供了能够保持陀螺仪传感器A探测角速度的充分精度并防止角速度探测结果中出现误差的效果。

如图28所示，代替支撑基板2，应力松弛凹陷部可被形成在主基板1的连接部分35中。在主基板1中形成的应力松弛凹陷部54(主基板侧应力松弛凹陷部)被形成为具有与静止驱动电极盘37的厚度尺寸相同的深度。如具有在支撑基板2中形成应力松弛凹陷部53的上述结构的情况一样，根据这种结构，在主基板1和支撑基板2被连接在一起后的状态下，仅对应于应力松弛凹陷部54的空间被形成在连接部分35和支撑基板2之间，并且静止驱动电极盘37被包含在该空间中。更确切地说，在主基板1中形成的应力松弛凹陷部54还提供了能够防止在其中主基板1和支撑基板2与静止驱动电极盘37接触的区域中产生应力的效果。在这个实施例中，由硅基片形成的主基板1能够通过蚀刻处理加工。因此，当应力松弛凹陷部54形成在连接部分35中时，应力松弛凹陷部54能够被容易地形成。其余结构和功能与第二实施例中的结构和功能相同。

(第九实施例)

除了以下方面，根据本发明的第九实施例的陀螺仪传感器A基于根据第二实施例的陀螺仪传感器A：如显示图11A的区域B的图29所示，静止驱动电极25形成有，在主基板1和支撑基板2被连接在一起后的状态下，使夹在连接部分35和支撑基板2之间的静止驱动电极25的区域比其余区域更薄的台阶55。

在第九实施例中，在主基板1和支撑基板2被连接在一起后的状态下，夹在连接部分35和支撑基板2之间的静止驱动电极25的区域比其余区域更薄。因此，在其中主基板1和支撑基板2与静止驱动电极盘37接触的区域中产生的应力能够被减小到相对低的值。这提供了能够保持陀螺仪传感器A探测角速度的足够精度，并防止角速度探测结果中出现误差的效果。由诸如铝的传导金属制成的薄膜形成的静止驱动电极25能够通过蚀刻处理加工。因此，台阶能够容易地形成在静止驱动电极25中。

此外，具有与静止驱动电极盘37的形状相同形状的假盘(dummypad)56可形成在沿X方向与静止驱动电极盘37对称的位置处，以防止角速度的探测结果中出现误差。除了与支撑基板2的板面一致的形状之外，假盘56还具有与静止驱动电极盘37的厚度尺寸相同的厚度尺寸。因此，当假盘56被夹在主基板1和支撑基板2之间时，它提供了与当静止驱动电极盘37被夹在主基板1和支撑基板2之间时取得的机械效果相同的机械效果。具体地说，在主基板1和支撑基板2被连接在一起后的状态下，其中主基板1和支撑基板2与假盘26接触的区域具有与其中它们与静止驱动电极盘37接触的区域的变形相同的变形。在这种情况下，由这种变形导致的应力均匀地作用在两个探测弹簧15上，并且从而不会存在在角速度探测的结果中出现误差的危险。该假盘56可不被电连接到静止驱动电极25，或可被电连接到静止驱动电极25以用作第二静止驱动电极。在后面的情况下，期望外部电路经连接部分35被电连接到第二静止驱动电极。其余结构和功能与第二种实施例中的结构和功能相同。

(第十实施例)

除了以下方面外，根据本发明的第十实施例的陀螺仪传感器A基于根据第二实施例的陀螺仪传感器A：应力松弛弹簧57围绕与静止驱动电极盘37接触的连接部分35的区域形成；并且经应力松弛弹簧57，与静止驱动电极盘37接触的连接部分35的区域被连接到连接部分37的其余区域。

具体地说，以沿厚度方向(Z方向)延伸和在支撑基板2侧具有开口的方式，切口58形成在与静止驱动电极盘37接触的连接部分35的第一区域和与电极配线27接触的连接部分35的第二区域之间。此外，由于存在切口58，厚度尺寸小于其余区域的连接部分35的区域用作应力松弛弹簧57。因此，即使与静止驱动电极盘37接触的连接部分35的区域具有变形，由变形导致的应力也能够由围绕其形成的应力松弛弹簧57松弛，并被防止作用在探测弹簧15上。这提供了能够保持陀螺仪传感器A探测角速度的充分精度并防止角速度探测结果中出现误差。其余结构和功能与第二种实施例中结构和功能的相同。

(第十一实施例)

根据本发明的第十一实施例的陀螺仪传感器A基于根据第二实施例的陀螺仪传感器A，并且如显示图11中的区域B的图32所示，以从连接部分35的表面突起并与静止驱动电极盘37接触的方式，接触突起59被设置在与静止驱动电极盘37相对的连接部分35的表面上。间隙或空间形成在静止驱动电极盘37与连接部分35的接触突起59的周围之间；并且仅通过接触突起59，连接部分35与静止驱动电极盘37接触。此外，通过将接触突起59的末端的面积调节在给定值，连接部分35与静止驱动电极盘37之间的接触面积被设定在给定值。因此，即使在将主基板1和支撑基板2连接在一起的操作期间，出现主基板1和支撑基板2之间的未对准，也从不会改变连接部分35与静止驱动电极盘25之间的预定接触面积。

通过连接部分35和静止驱动电极25，振动电压被施加到从动质量体11和静止驱动电极25。因此，连接部分35和静止驱动电极25之间的接触电阻很可能对振动电压的值产生影响。更确切地说，如果连接部分35和静止驱动电极25之间的接触电阻具有变化，用于使从动质量体11振动的静电力很可能发生变化。

根据这个实施例中的上述结构，连接部分35和静止驱动电极25之间的接触面积能够保持在恒定值。这使得可以减小连接部分35和静止驱动电极25之间的接触电阻的变化，以防止每个陀螺仪传感器中的振动电压值发生变化。因此，用于使静止驱动电极25振动的静电力的水平能够保持一致以提供对角速度一致的探测灵敏度。

在第十实施例中，接触突起59形成在连接部分35中的位置被定型或标准化。因此，连接部分35中的电场分布能够变得一致，以防止连接部分35的电阻变化，以抑制对角速度的探测灵敏度的变化。其余结构和功能与第二实施例中的结构和功能相同。

(第十二实施例)

根据本发明的第十二实施例的陀螺仪传感器A基于根据第二实施例的陀螺仪传感器A，并且与连接部分35接触的静止驱动电极盘37的区域被调节以使连接部分35和静止驱动电极25之间的接触面积被设定在恒定值。

具体地说，如显示图11A中的区域B的图33所示，接触调节凹陷部60围绕静止驱动电极盘37的部分(以后被称作“连接区域”)形成在与主基板1相对的支撑基板2上。除连接区域61，静止驱动电极盘37的其余区域被形成在接触调节凹陷部60内部，并且从而沿支撑基板2的厚度方向，相对于连接区域61远离主基板1定位。因此，在静止驱动电极25中，仅有静止驱动电极盘37的连接区域61与连接部分35接触。连接区域61的面积由接触调节凹陷部60的形状和位置确定。接触调节凹陷部60的形状和位置能够被标准化以使连接部分35与静止驱动电极盘25之间的接触面积统一。因此，即使在将主基板1和支撑基板2连接在一起的操作期间，出现主基板1和支撑基板2之间的未对准，也从不会改变连接部分35与静止驱动电极盘25之间的预计接触面积。

通过连接部分35和静止驱动电极25，振动电压被施加到从动质量体11和静止驱动电极25。因此，连接部分35和静止驱动电极25之间的接触电阻很可能对振动电压的值产生影响。更确切地说，如果连接部分35和静止驱动电极25之间的接触电阻具有变化，用于使从动质量体11振动的静电力很可能发生变化。

根据这个实施例中的上述结构，连接部分35和静止驱动电极25之间的接触面积能够保持在恒定值。这使得可以减小连接部分35和静止驱动电极25之间的接触电阻的变化，以防止每个陀螺仪传感器中的振动电压值发生变化。因此，用于使静电驱动电极25振动的静电力的水平能够保持一致以提供对角速度统一的探测灵敏度。

如显示图11A中的区域B的图34所示，与其余区域相比，代替其中接触调节凹陷部60被形成在支撑基板2上的上述结构，静止驱动电极25的厚度可以以两级方式改变，以提供在静止驱动电极盘37中的连接区域61的更大的厚度尺寸。在图34的结构中，在支撑基板2的厚度尺寸中，连接区域61以比静止驱动电极25的其余区域的高度更大的高度突出。因此，在静止驱动电极25中，仅有静止驱动电极25的连接区域61与连接部分35接触。由诸如铝的传导金属制成的薄膜形成的静止驱动电极25能够通过蚀刻处理加工。因此，以两级方式改变厚度尺寸的方式形成连接区域61的处理能够容易地形成在静止驱动电极25中。其余结构和功能与第二种实施例中的结构和功能相同。

虽然已结合其具体实施例对本发明进行了描述，但是多种修改和变化对本领域的技术人员而言是很明显的。因此，本发明旨在不局限于这里的示例性实施例，而仅由所附权利要求及其等同物限定。

工业适用性

如上所述，本发明的陀螺仪传感器或传感器装置尤其可用于探测科氏力，并适合作为用于汽车的悬挂控制系统(suspension controlsystem)、用于飞机的惯性导航系统和用于照相机的模糊校正装置的角速度传感器。