[發明專利]角速度傳感器及其制作方法

無效

• 申請號: 200710096908.7
• 申請日: 2007-04-16
• 公開（公告）號: CN101059527A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 樋口天光;江口誠
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: G01P3/44
• 分類號: G01P3/44;G01C19/56
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 余剛;尚志峰

技術領域

本發明涉及一種通過壓電體層的振動而驅動形成于SOI基板的音叉式驅動部的角速度傳感器。

背景技術

在數碼相機、數碼攝像機、便攜式電話、汽車導航系統等信息設備中，搭載有加速度傳感器、角速度傳感器，其目的在于防止由于手抖動而導致的圖像模糊、檢測車輛的位置。其中，對于角速度傳感器，以壓電效應檢測科里奧利力的方法已經被廣泛普及。但是隨著模塊的復雜化、設備的小型化，迫切需要傳感器模塊的小型化和節能。其中，作為角速度傳感器模塊所使用的振子，為了有效利用現有的技術資源和節能性，至今仍然使用32kHz的音叉振子，該音叉振子具有可以通過電極夾持的方式驅動加工成音叉形的晶體等壓電體，其具有溫度特性良好、節能性卓越等優點。但是，當為32kHz頻段時，音叉梁長為數mm，從而導致包括組件的整體長度接近10mm。

最近，不僅是晶體，還在開發一種利用使用形成于硅基板上的壓電薄膜的振子的角速度傳感器。上述振子在硅基板上具有通過上下電極夾持壓電薄膜的層壓結構，并通過平面內的伸縮運動驅動彎曲振動。作為這樣的振子的結構，公知有一種梁(beam)狀的結構(日本特開2005-291858號公報的圖1)、和由兩根梁形成的音叉振子的結構(日本特開2005-249395號公報的圖1)。

因此，即使在使用形成在這樣的硅基板上的壓電薄膜的振子中，由于硅基板的厚度充其量僅能做到100μm左右，所以只能將彎曲振動的音速降至數100m/s左右，為了獲得數10kHz頻段的共振頻率，需要使梁的梁長為數mm以上，從而存在角速度傳感器模塊難以小型化的問題。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種角速度傳感器，其具有形狀極小、同時可以用例如數十kHz頻段的頻率進行驅動的音叉振子。

本發明涉及的角速度傳感器包括：SOI基板，具有基板、形成于上述基板上方的氧化物層、形成于上述氧化物層的上方的半導體層；音叉式振動部，通過加工上述半導體層和上述氧化物層而形成，包括半導體層；驅動部，用于生成上述驅動部的彎曲振動；以及檢測部，用于檢測施加于上述振動部的角速度，其中，上述振動部具有支撐部、將上述支撐部作為基端而形成為懸臂梁狀的兩根梁部，上述驅動部在上述兩根梁部的上方分別被形成為一對；各驅動部具有第一電極層、形成于上述第一電極層上方的壓電體層、形成于上述壓電體層上方的第二電極層；上述檢測部在上述兩根梁部的上方被分別形成為一個，各檢測部被配置在上述一對驅動部之間，并具有第一電極層、形成于上述第一電極層上方的壓電體層、形成于上述壓電體層上方的第二電極層。

根據本發明的角速度傳感器，由于振動部是由SOI基板的半導體層構成，所以，可以減小該振動部的厚度及梁部的長度。其結果是，本發明的角速度傳感器即使為小型，也可以用想要的共振頻率、例如數十kHz的低共振頻率驅動振動部測定角速度。例如，在本發明中，上述振動部的厚度可以小于等于20μm，上述振動部的長度可以小于等于2mm。

在本發明中，在特定的A部件(下面稱為“A部件”)的上方設置特定的B部件(下面稱為“B部件”)的情況是指包括在A部件上直接設置B部件的情況、和在A部件上隔著其他部件設置B部件的情況。

在本發明中，上述振動部的共振頻率可以為32kHz頻段。這是因為角度速傳感器的驅動頻率越低靈敏度越大、以及32kHz頻段是通用的振蕩頻率。32kHz頻段的共振頻率可以取例如16kHz至66kHz的范圍。這是因為，在32.768kHz用振蕩電路中附加分頻電路而可以用16.384kHz進行驅動、以及在32.768kHz用振蕩電路中附加鎖相環(phase?lock?loop)而可以用65.536kHz進行驅動。

在本發明中，上述壓電體層包括鈦酸鋯酸鉛或者鈦酸鋯酸鉛固溶體。