角速度傳感器、電子設(shè)備以及移動體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種角速度傳感器、電子設(shè)備以及移動體。
【背景技術(shù)】
[0002]對角速度進(jìn)行檢測的角速度傳感器被用于，例如，車輛中的車身控制、車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的本車輛位置檢測、數(shù)碼照相機(jī)或錄像機(jī)等的振動控制校正(所謂的手振校正)等。作為所涉及的角速度傳感器，例如已知一種振動陀螺傳感器(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]例如，在專利文獻(xiàn)I中記載的角速度傳感器，具有經(jīng)由振動體支承梁而相對于框體被支承的振動體。在該角速度傳感器中，通過在使振動體于X軸方向上進(jìn)行振動(驅(qū)動振動)的狀態(tài)下，從外部施加繞Z軸的角速度時，在振動體上作用有科里奧利力，從而振動體在Y軸方向上進(jìn)行位移(檢測振動)。而且，通過對該振動體的Y軸方向的位移量進(jìn)行檢測，從而對繞Z軸的角速度進(jìn)行檢測。
[0004]并且，在這種的角速度傳感器上，除了成為檢測對象的角速度之外，還存在從外部施加的沖擊，并且由該沖擊引起的振動可能使檢測精度等降低。
[0005]因此，在專利文獻(xiàn)I中記載的角速度傳感器中構(gòu)成有沖擊減弱機(jī)構(gòu)，所述沖擊減弱機(jī)構(gòu)為，框體經(jīng)由框體支承梁而相對于支承部被支承，并且框體及框體支承梁減弱如下現(xiàn)象，即，沿著振動體的振動方向以及檢測方向中的至少一個方向的沖擊從支承部傳遞至振動體的現(xiàn)象。由此，關(guān)于振動體的振動方向以及檢測方向，即使施加于角速度傳感器上的沖擊的波形包括接近于振動體的諧振頻率的振動，也能夠抑制對檢測精度的影響。
[0006]然而，在專利文獻(xiàn)I中記載的角速度傳感器，在施加有繞Y軸的旋轉(zhuǎn)振動時，無法減弱該旋轉(zhuǎn)振動。因此，例如由于在安裝有傳感器的基板的諧振等而施加有包括偏移頻率(驅(qū)動振動的模式的諧振頻率和檢測振動的模式的諧振頻率之差)附近的頻率成分的旋轉(zhuǎn)振動的情況下，將會因檢測振動的諧振，而產(chǎn)生超出設(shè)想的信號，在對信號進(jìn)行處理的IC內(nèi)部信號將會飽和，其結(jié)果為，存在輸出發(fā)生變動的問題。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-194157號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種即使在受到了繞檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動的情況下，也能夠抑制由該旋轉(zhuǎn)振動而引起的輸出的變動的角速度傳感器，此外，還提供一種具備所涉及的角速度傳感器并具有優(yōu)異的可靠性的電子設(shè)備以及移動體。
[0009]本發(fā)明是為了解決上述的課題中的至少一部分而完成的發(fā)明，并且能夠作為以下的方式或應(yīng)用例來實(shí)現(xiàn)。
[0010]應(yīng)用例I
[0011]本發(fā)明的角速度傳感器的特征在于，具備:固定部；基部；支承部，其對所述基部相對于所述固定部而進(jìn)行支承；振動部，其連接于所述基部；檢測部，其連接于所述基部，并通過與繞檢測軸的角速度相對應(yīng)的科里奧利力的作用而進(jìn)行振動，并且在將檢測頻帶的寬度設(shè)為π [Hz]，將隨著所述支承部的變形而所述基部相對于所述固定部而繞所述檢測軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動的第一旋轉(zhuǎn)振動模式的諧振頻率設(shè)為f2[Hz]，將偏移頻率設(shè)為f3[Hz]，將與第一旋轉(zhuǎn)振動模式為反相、且隨著所述支承部的變形而所述基部相對于所述固定部而繞檢測軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動的第二旋轉(zhuǎn)振動模式的諧振頻率設(shè)為f4[Hz]時，滿足Π < f2 < f3 < f4的關(guān)系，或者，滿足fI < f2 < f4 < f3的關(guān)系。
[0012]根據(jù)這種的角速度傳感器，由于第一旋轉(zhuǎn)振動模式及第二旋轉(zhuǎn)振動模式為反相，因此，通過這些旋轉(zhuǎn)振動模式的重疊，在f2和f4之間或高于f4的頻帶中，能夠減弱來自外部的繞檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動。因此，在f2和f4之間或高于f4的頻帶中，能夠?qū)⒌谝恍D(zhuǎn)振動模式及第二旋轉(zhuǎn)振動模式作為對隨著支承部的變形的繞檢測軸的基部的旋轉(zhuǎn)振動進(jìn)行抑制的機(jī)械性的低通濾波器(旋轉(zhuǎn)振動減弱模式)而進(jìn)行利用。
[0013]特別是在f2和f4之間的頻帶中，存在能夠使來自外部的繞檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動減弱到零或接近于零的值的區(qū)域。因此，通過在所涉及的區(qū)域內(nèi)設(shè)定偏移頻率f3，即，滿足f2
<f3 < f4的關(guān)系，從而能夠使來自外部的繞檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動減弱到極小。此外，能夠使偏移頻率f3設(shè)得較小，其結(jié)果為，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的S/N比例。
[0014]此外，通過使旋轉(zhuǎn)振動模式的諧振頻率f2大于檢測頻率帶寬Π，從而在從外部受到了繞檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動時，在檢測頻帶中能夠減小該旋轉(zhuǎn)振動的增幅。
[0015]根據(jù)以上的內(nèi)容，在從外部受到了繞檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動時，即使該旋轉(zhuǎn)振動的頻率為偏移頻率f3附近，也能夠抑制輸出的變動。
[0016]應(yīng)用例2
[0017]在本發(fā)明的角速度傳感器中，優(yōu)選為，所述第一旋轉(zhuǎn)振動模式為一次的旋轉(zhuǎn)振動模式，所述第二旋轉(zhuǎn)振動模式為二次的旋轉(zhuǎn)振動模式。
[0018]由此，由于基部的繞檢測軸的其他的旋轉(zhuǎn)振動模式的諧振頻率在與f2相比靠低頻側(cè)是不存在的，因此能夠使Π和f2之差設(shè)得較小，并且能夠隨此使偏移頻率f3較小。其結(jié)果為，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的S/N比例。
[0019]應(yīng)用例3
[0020]在本發(fā)明的角速度傳感器中，優(yōu)選為，滿足fl < f2 < f3 < f4的關(guān)系。
[0021]由此，利用一次的旋轉(zhuǎn)振動模式及二次的旋轉(zhuǎn)振動模式的重疊，而能夠提高使來自外部的繞檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動減弱的效果。
[0022]應(yīng)用例4
[0023]在本發(fā)明的角速度傳感器中，優(yōu)選為，滿足1.35 ( f3/f2 ^ 2.6的關(guān)系。
[0024]由此，能夠提高抑制來自外部的繞檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動的效果。
[0025]應(yīng)用例5
[0026]在本發(fā)明的角速度傳感器中，優(yōu)選為，所述一次的旋轉(zhuǎn)振動模式的Q值為5以上100以下。
[0027]由此，能夠防止一次的旋轉(zhuǎn)振動模式及二次的旋轉(zhuǎn)振動模式的振動過大而對檢測振動造成不良影響或者成為損壞的原因，并且能夠提高抑制來自外部的繞檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動的效果。此外，能夠使如下區(qū)域較大，所述區(qū)域?yàn)椋箒碜酝獠康睦@檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動減弱到零或接近于零的值的區(qū)域。
[0028]應(yīng)用例6
[0029]在本發(fā)明的角速度傳感器中，優(yōu)選為，滿足fl/f2 ( 0.5的關(guān)系。
[0030]由此，在從外部受到了繞檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動時，能夠在檢測頻帶中使該旋轉(zhuǎn)振動的增幅極小。
[0031]應(yīng)用例7
[0032]在本發(fā)明的角速度傳感器中，優(yōu)選為，滿足2 ( f4/f2 ( 4的關(guān)系。
[0033]由此，在第一旋轉(zhuǎn)振動模式及第二旋轉(zhuǎn)振動模式的重疊區(qū)域中，能夠提高使來自外部的繞檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動減弱的效果。此外，在f 2和f4之間的頻帶中，能夠使來自外部的繞檢測軸的旋轉(zhuǎn)振動減弱到零或接近于零的值的區(qū)域以涉及較大范圍而形成。
[0034]應(yīng)用例8
[0035]本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，具備本發(fā)明的角速度傳感器。
[0036]由此，能夠提供具有優(yōu)異的可靠性的電子設(shè)備。
[0037]應(yīng)用例9
[0038]本發(fā)明的移動體的特征在于，具備本發(fā)明的角速度傳感器。
[0039]由此，能夠提供具有優(yōu)異的可靠性的移動體。
【附圖說明】
[0040]圖1為表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的角速度傳感器的簡要結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0041]圖2為圖1所示的角速度傳感器的俯視圖。
[0042]圖3為圖1所示的角速度傳感器所具備的傳感器元件的俯視圖。
[0043]圖4為用于對圖3所示的傳感器元件的動作進(jìn)行說明的俯視圖。
[0044]圖5(a)為表不圖3所不的角速度傳感器的簡化模型的圖，圖5(b)為表不一次的旋轉(zhuǎn)振動模式(模式I)的圖，圖5(c)為表示二次的旋轉(zhuǎn)振動模式(模式2)的圖。
[0045]圖6 (a)為關(guān)于一次的旋轉(zhuǎn)振動模式及二次的旋轉(zhuǎn)振動模式表示頻率和振幅之間的關(guān)系的曲線圖，圖6(b)為關(guān)于一次的旋轉(zhuǎn)振動模式及二次的旋轉(zhuǎn)振動模式之差表示頻率和振幅之間的關(guān)系的曲線圖，圖6(c)為將(b)的橫軸以一次的旋轉(zhuǎn)振動模式的諧振頻率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的曲線圖。
[0046]圖7 (a)為關(guān)于一次的旋轉(zhuǎn)振動模式及二次的旋轉(zhuǎn)振動模式之差表示頻率和振幅之間的關(guān)系的曲線圖，圖7(b)為放大了圖7(a)的頻率f4附近的曲線圖，圖7(c)為放大了與圖7(a)的頻率f2相比靠低頻率側(cè)的曲線圖。
[0047]圖8(a)表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的角速度傳感器的簡要結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖8(b)為沿圖8(a)中的C-C線的剖視圖。
[0048]圖9為用于對圖8所示的角速度傳感器所具備的支承部進(jìn)行說明的背面圖。
[0049]圖10為表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的角速度傳感器的簡要結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0050]圖11為用于對圖10所示的角速度傳感器所具備的傳感器元件的動作進(jìn)行說明的俯視圖。
[0051]圖12(a)為表示圖12所示的角速度傳感器的簡化模型的圖，圖12(b)為表示一次的旋轉(zhuǎn)振動模式(模式I)的圖，圖12(c)為表示二次的旋轉(zhuǎn)振動模式(模式2)的圖。
[0052]圖13為表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的角速度傳感器的簡要結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0053]圖14為表示應(yīng)用了本發(fā)明的電子設(shè)備的便攜式(或者筆記本式)的個人計(jì)算機(jī)的一個示例的立體圖。
[0054]圖15為表示應(yīng)用了本發(fā)明的電子設(shè)備的移動電話(也包括PHS =PersonalHandy-phone System,個人移動電話系統(tǒng))的一個示例的立體圖。
[0055]圖16為表不應(yīng)用了本發(fā)明的電子設(shè)備的數(shù)碼照相機(jī)的一個不例的立體圖。
[0056]圖17為表不本發(fā)明的移動體(汽車)的一個不例的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057]以下，根據(jù)附圖所示的實(shí)施方式，對本發(fā)明的角速度傳感器、電子設(shè)備以及移動體進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0058]1.角速度傳感器
[0059]第一實(shí)施方式
[0060]圖1為表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的角速度傳感器的簡要結(jié)構(gòu)的剖視圖，圖2為圖1所示的角速度傳感器的俯視圖，圖3為圖1所示的角速度傳感器所具備的傳感器元件的俯視圖。此外，圖4為用于對圖3所示的傳感器元件的動作進(jìn)行說明的俯視圖。
[0061]另外，為了便于說明，在圖1至圖4中，作為互相正交的三個軸，圖示了 X軸、y軸以及ζ軸，將該所圖示的箭頭標(biāo)記的頂端側(cè)設(shè)為“ + (正)”、將基端側(cè)設(shè)為“一(負(fù))”。此外，在以下，將與X軸平行的方向稱為“X軸方向”、與y軸平行的方向稱為“y軸方向”、與ζ軸平行的方向稱為“ζ軸方向”，并且將+ζ側(cè)(圖1中的上側(cè))稱為“上”，一 ζ側(cè)(圖1中的下側(cè))稱為“下”。
[0062]圖1及圖2所示的角速度傳感器I為對繞ζ軸的角速度進(jìn)行檢測的振動陀螺傳感器。該角速度傳感器I具有:傳感器元件(振動片)2、IC芯片3、對傳感器元件2及IC芯片3進(jìn)行收納的封裝件9。
[0063]以下，對構(gòu)成角速度傳感器I的各個部分依次進(jìn)行說明。
[0064]傳感器元件
[0065]傳感器元件2為對繞Z軸的角速度進(jìn)行檢測的“面外檢測型”的傳感器元件。如圖3所示，該傳感器元件2具備振動片20、被設(shè)置于振動片20的表面上的多個檢測電極(未圖示)、多個驅(qū)動電極(未圖示)以及多個端子61?66。
[0066]如圖3所示，振動片20具有所謂被稱為雙T型的結(jié)構(gòu)。
[0067]具體地說，振動片20具有:基部21、對基部21進(jìn)行支承的支承部22、從基部21延伸出的兩個檢測用振動臂23、24以及四個驅(qū)動用振動臂25?28。
[0068]基部21具有:主體部211和，從主體部211沿著x軸方向而向相互相反側(cè)延伸的一對連結(jié)臂212、213。
[0069]支承部22具有:相對于封裝件9而被固定的一對固定部221、222 對梁部223、224，所述一對梁部223、224連結(jié)了固定部221和基部21的主體部211 對梁部225、226，所述一對梁部225、226連結(jié)了固定部222和基部21的主體部211。此處，可以認(rèn)為梁部
223、224、225、226構(gòu)成了將基部21相對于固定部221、222而進(jìn)行支承的“支承部”。另外，也可以認(rèn)為固定部221、222以及梁部223、224、225、226構(gòu)成了 “支承部”，并且封裝件9或者后述的封裝件9的基座91構(gòu)成了 “固定部”。此外，也可以認(rèn)為所述的基部21的主體部2