加速度檢測裝置的製作方法
2023-10-30 11:13:27 2
專利名稱：加速度檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種加速度檢測裝置，尤其涉及改善加速度檢測軸方向 的靈敏度，同時抑制其他軸方向的靈敏度的加速度檢測裝置。
背景技術：
以往，加速度傳感器被廣泛用於汽車、飛機、火箭、各種設備的異 常振動監視裝置等用途。作為民用設備用加速度傳感器，利用半導體工
藝技術製作加速度檢測機構的MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 傳感器已被廣泛公知。
專利文獻1公開了一種加速度檢測元件。圖5 (a)是以往的加速度 檢測元件81的俯視圖，該加速度檢測元件81具有基部82、從該基部82 的一端緣並行突出的一對驅動振動部83、 84和檢測振動部85。
驅動振動部83、 84和檢測振動部85都是細長的彎曲振動臂。在一 方驅動振動部83的上下表面形成有一對槽86a、 86b(未圖示)，在槽86a、 86b內部和側壁面上設有按照圖5 (b)的箭頭A所示激勵驅動振動部83 的電極88。並且， 一方驅動振動部83在其帶狀主體的前端側設有寬幅部 96。
另一方驅動振動部84呈帶狀的平板狀。在驅動振動部84的正面設 有按照圖5 (b)的箭頭A所示激勵驅動振動部84的電極87。並且，在 帶狀平板狀的檢測振動部85的上下表面分別形成有一對槽89a、 89b (未 圖示)，在槽89a、 89b內部和側壁面上設有可以檢測檢測振動部85朝向 箭頭C方向的振動的電極90。
加速度檢測元件81按照圖5 (b)所示設定成為使各個驅動振動部 83、 84按照箭頭A所示彎曲振動，但彼此為反相。並且，使各個驅動振 動部83、 84自激時的頻率都相等。因此，中間的檢測振動部5的振幅在不施加加速度時為零。
專利文獻l還公開了如下內容在按照圖5 (b)所示對加速度檢測 元件1施加朝向箭頭B方向的加速度時，朝向X軸方向對各個驅動振動 部83、 84施加力，所以朝向X軸方向延伸，各個驅動振動部83、 84的 振動頻率都上升。在驅動振動部83的前端設有質量較大的寬幅部96，所 以驅動振動部83的頻率變化(增加量)大於驅動振動部84的頻率變化 (增加量)。結果，各個驅動振動部的各個轉矩ma (m:質量，a:加速 度)彼此不同，所以在檢測振動部85產生圖5 (b)中箭頭C所示的朝 向Y軸方向的彎曲振動。該彎曲振動C的振幅相對加速度B的大小單調 增加，振幅基本與來自檢測振動部5的檢測電極的輸出成比例，所以可 以求出加速度B。
專利文獻1日本特開2006—64397公報
但是，專利文獻1公開的加速度檢測元件作為破壞振動系統的平衡 的手段，依賴於增大一方驅動振動部的質量，所以存在難以同時實現形 狀上的小型化和靈敏度改善的問題。
並且，專利文獻1公開的加速度檢測元件還存在其他軸靈敏度的問 題，g口，破壞振動系統的平衡的加速度軸不僅向1軸方向(圖7中的X 軸方向)，例如還向與驅動振動部正交的方向施加加速度時，導致也檢測 到該加速度。
發明內容
本發明正是為了解決上述問題而提出的，提供一種小型且高靈敏度、 並抑制其他軸靈敏度的加速度檢測元件。
本發明正是為了解決上述問題的至少一部分而提出的，可以實現為 下述的形式或適用例。本發明涉及的加速度檢測裝置的特徵在於，所述加速度檢 測裝置具有外殼；第1驅動臂，其兩端部分別通過基部支撐在該外殼 的相對的端邊上；第2驅動臂，其從所述端邊中至少一方端邊的基部朝 向另一方端邊延伸；以及檢測臂，其在所述第1驅動臂和所述第2驅動臂的中間位置，從所述一方端面的基部朝向另一方端邊延伸；所述第1 驅動臂和所述第2驅動臂具有用於彎曲振動的激勵電極，所述檢測臂具 有用於提取產生於該檢測臂的電荷的電極，利用所述第1驅動臂和第2 驅動臂構成音叉型振子，所述基部中位於所述第1驅動臂的延長線上的
部位的厚度的中心位置與所述第1驅動臂的厚度的中心位置錯開。
如上所述，在基部設置第1和第2驅動臂，在其中間位置設置檢測 臂， 一同以相同頻率反相激勵第1和第2驅動臂，由此在不施加加速度 時檢測臂不會被激勵振動，在施加加速度時在檢測臂產生彎曲振動，可 以根據通過該振動而激勵的電荷來求出加速度的大小。由於使用外殼， 所以具有加速度的檢測靈敏度高且其他軸靈敏度被良好抑制的優點。根據適用例l所述的加速度檢測裝置，其特徵在於，加速 度檢測裝置構成為，所述第2驅動臂的兩端部分別通過基部支撐在所述 外殼的相對的端邊上，所述基部中位於所述第2驅動臂的延長線上的部 位的厚度的中心位置與所述第2驅動臂的厚度的中心位置錯開，所述第1 驅動臂的厚度的中心位置與所述第2驅動臂的厚度的中心位置錯開。
如上所述，通過使位於第1和第2驅動臂的延長線上的部位的厚度 的中心位置與驅動臂的厚度的中心錯開，在不施加加速度時檢測臂不會 被激勵振動，在施加加速度時振動系統的平衡被破壞，檢測臂被激勵振 動，可以根據由此形成的電荷獲得加速度的大小。通過反相取得平衡， 具有可以提高施加加速度時的檢測靈敏度的效果。根據適用例1或2所述的加速度檢測裝置，其特徵在於， 加速度檢測裝置構成為所述外殼具有第1縮頸部和第2縮頸部，該第2 縮頸部位於從該第1縮頸部的位置在與所述第1驅動臂的延長方向正交 的方向跨越該外殼的開口的位置上。
如上所述，通過設置第l和第2縮頸部，具有提高加速度的檢測靈
敏度的效果。根據適用例1 3中的任意一例所述的加速度檢測裝置， 其特徵在於，加速度檢測裝置在所述相對的兩個端邊的內緣部分別設有 突起狀的所述基部，所述第1和第3驅動臂的兩端部分別與所述各個基部成為一體，所述檢測臂的基端部與所述一方基部成為一體，在所述基
部的一方表面上具有第1和第2凹部，在所述基部的另一方表面上具有 第3和第4凹部。
如上所述，在外殼的各個基部之間設置第1和第3驅動臂，在一方 基部設置檢測臂，在第1驅動臂的各個基端部的部位且一方表面上設置 凹部，在第2驅動臂的各個基端部的部位且另一方表面上設置凹部，使 這些凹部點對稱，使第1和第3驅動臂反相激勵，所以在不施加加速度 時不會在檢測臂產生振動，在施加加速度時，第1和第2驅動臂的諧振 頻率的變化彼此相反，所以具有能夠有效破壞振動系統的平衡的效果。 而且，具有可以提高加速度的檢測靈敏度的優點。根據適用例1 4中的任意一例所述的加速度檢測裝置， 其特徵在於，加速度檢測裝置構成為設於所述第1和第2驅動臂的激勵 電極激勵該第1和第2驅動臂的振動模式都是彎曲振動，而且相位彼此 反相。
如上所述，彼此反相地激勵第1和第2驅動臂，所以在不施加加速 度時檢測臂不會被激勵振動，在施加加速度時振動系統的平衡被破壞， 檢測臂被激勵振動，能夠利用通過該振動激勵的電荷獲得加速度的大小。 並且，在施加加速度時，第1和第2驅動臂的頻率變化相反，所以還具 有能夠判定加速度的朝向的優點。
圖1是表示本發明的第1實施例的加速度檢測裝置的結構的簡要立 體圖。
圖2 (a)是加速度檢測裝置的電極的俯視圖，圖2 (b)是其剖視圖。 圖3是表示本發明的第2實施例的加速度檢測裝置的結構的簡要立 體圖。
圖4 (a)是加速度檢測裝置的電極的俯視圖，圖4 (b)是其剖視圖。 圖5 (a)是表示以往的加速度檢測元件的結構的俯視圖，圖5 (b) 表示施加加速度時的振動狀態。標號說明
1、 2加速度檢測裝置；la、 2a輪廓振動體；lb、 2b電極；5外殼； 5a、 5b、 5c、 5d外殼的各邊；6a、 6b基部；10第1驅動臂；11第2驅動 臂；12檢測臂；13第3驅動臂；15a、 15b凹部；15a，第1凹部；15b，第 2凹部；16a第3凹部；16b第4凹部；16a、 16b縮頸部；20a 20d、 21a 21d、 22a 22d、 23a 23d、 24a 24d、 27a 27d、 28a 28d、 29a 29d 電極。
具體實施例方式
以下，根據附圖詳細說明本發明的實施方式。圖1是表示本發明的 第1實施方式的加速度檢測裝置1的結構的簡要立體圖。
加速度檢測裝置1具有作為壓電基板的輪廓振動體la、和形成於輪 廓振動體la上的電極lb。
輪廓振動體la具有矩形環狀的外殼5、第1和第2驅動臂10、 11 以及檢測臂12。矩形環狀的外殼5由兩個長邊5a、 5b和兩個短邊5c、 5d構成。
輪廓振動體la具有第1驅動臂10，其兩端部由矩形環狀的外殼5 的相對的兩個短邊(端邊)5c、 5d支撐著，而且與外殼5的長邊(端邊) 5a、 5b平行地延伸；和單臂構造的第2驅動臂11，其基端部lla固定在 設於一方端邊5c的內緣上的突起狀的基部6a上，而且朝向另一方短邊 5d與長邊5a、 5b平行地延伸。另外，輪廓振動體la具有單臂構造的檢 測臂12，其基端部12a固定在基部6a上，而且朝向另一方短邊5d (端 邊)與長邊5a、 5b平行地延伸。並且，輪廓振動體la具有凹部15a、 15b，其分別形成於兩個短邊5c、 5d的同一表面上相當於第1驅動臂10 的兩端部的部位(基部6a、 6b)上；和縮頸部16a、 16b，其相對形成於 構成外殼5的相對的兩邊(長邊)5a、 5b的上下表面上靠近一方短邊5c 的部位。並且，檢測臂12配置在第1和第2驅動臂10、 ll的中間位置。
艮P，與一方短邊5c的內緣成為一體的突起狀的一方基部6a在其一 面上具有凹部15a，第1和第2驅動臂10、 11的基端部10a、 lla與檢測
8臂12的基端部12a相對基部6a成為一體。並且，在另一方短邊5d的內 緣設有與其成為一體的另一方基部6b，在基部6b的一面(與凹部15a同 一表面)上形成有凹部15b，第1驅動臂10的另一方基端部10b與基部 6b成為一體。即，兩個凹部15a和15b在各個基部6a、 6b的同一表面上 相對外殼5的長度方向對稱配置。
另外，縮頸部16a、 16b的斷面形狀優選在對加速度檢測裝置1施加 應力時容易以縮頸部16a、 16b為支點撓曲的形狀，包括圖示的矩形狀、 半圓狀、雙曲線狀、楔形狀等。
圖2 (a)是形成於輪廓振動體的電極的俯視圖，圖2 (b)是各個部 位的電極剖視圖，示出了在某個瞬間產生的各個電極的電荷的符號。在 第1和第2驅動臂10、 11上分別設有激勵電極20(20a 20d) 22(22a 22d)和23 (23a 23d)，第1驅動臂10構成為激勵兩端固定的彎曲振動， 第2驅動臂11構成為激勵一端固定的彎曲振動。並且，檢測臂12設有 電極24 (24a 24d)，其在檢測臂12產生一端固定的彎曲振動時拾取通 過彎曲振動激勵的電荷。
在第1驅動臂IO上從一方基端部10a朝向另一方基端部10b依次設 有激勵電極20 (20a 20d)、 21 (21a 21d)、 22 (22a 22d)，各個電極 20a 22d通過設於驅動臂10上的導線電極(布線電極)相連接。導線電 極的連接方法為2端子結構，根據圖2(b)的第1驅動臂10示出的電荷 的符號，連接各個正(+ )符號、各個負(一)符號。在對該2端子施 加交流電壓時，激勵兩端固定的彎曲振動。
在第2驅動臂11上設有激勵電極23 (23a 23d)，各個電極23a 23d通過設於驅動臂11上的導線電極相連接。導線電極的連接方法為2 端子結構，根據圖2(b)的第2驅動臂11示出的電荷的符號，連接各個 正(+ )符號、各個負(一)符號。在對該2端子施加交流電壓時，激 勵一端固定的彎曲振動。
另外，從第1和第2驅動臂10、 11延伸的導線電極連接各個正(+ ) 符號、各個負(一)符號，從而與設於基部6a上的端子電極26a、 26b 連接。並且，在檢測臂12上設有電極24 (24a 24d)，各個電極24a 24d 通過設於檢測臂12上的導線電極相連接。導線電極的連接方法為2端子 結構，根據圖2 (b)的檢測臂12示出的電荷的符號，連接各個正(+ ) 符號、各個負(一)符號。設置電極24a 24d，在檢測臂12被激勵一端 固定的彎曲振動時拾取通過彎曲振動激勵的電荷。
下面，說明對加速度檢測裝置1施加圖1所示的厚度方向(Z軸方 向)的加速度a的情況。在施加加速度a之前，從第1和第2驅動臂10、 11的激勵電極延伸的導線電極分別與未圖示的諧振電路連接，並分別以 相同頻率fD諧振(自激)。第1驅動臂10的電極20a 20d和第2驅動臂 11的電極23a 23d被布線成為對各自的對應電極施加不同符號的電壓， 所以第1驅動臂10的靠近基部6a的部分的彎曲振動與第2驅動臂11的 彎曲振動反相。即，第1驅動臂10的靠近基部6a的部分在+X軸方向 振動時，第2驅動臂ll在一X軸方向振動。這樣以相同頻率且彼此反相 振動，所以因擴散到基部6a的振動而形成的畸變相對從檢測臂12的中 間延伸的中心線對稱分布，振動系統即包括第1和第2驅動臂10、 11、 檢測臂12、基部6a在內的區域取得振動的平衡，所以檢測臂12不會被 激勵振動。
當在加速度檢測軸方向(圖1中的+Z軸方向)施加加速度a時，把 加速度檢測裝置1的自由端5d作為加重部，外殼5以縮頸部16a、 16b 為支點在一Z軸方向撓曲(彎曲)。在第1驅動臂10的兩端的基部6a、 6b，只在一方表面(圖1中的上表面)上形成凹部15a、 15b，所以在慣 性力藉助加速度a作用於一Z軸方向時，壓縮應力作用於凹部15a、 15b 夾持的第1驅動臂10，第1驅動臂10的諧振頻率減小。相反，當在一Z 軸方向施加加速度a時，即慣性力作用於+Z軸方向時，伸長應力(拉伸 應力)作用於凹部15a、 15b夾持的第1驅動臂10，第1驅動臂10的諧 振頻率增大。
另一方面，基於加速度oc的外殼5的撓曲(彎曲)對第2驅動臂11 不產生影響，所以第2驅動臂11的頻率不變。結果，基於第1驅動臂10 的振動的畸變分布與基於第2驅動臂11的振動的畸變分布相對所述中心線的對稱性被破壞。即，由于振動系統的平衡被破壞，所以畸變也擴散
到檢測臂12，導致激勵一端固定的彎曲振動。該一端固定的彎曲振動的 振幅相對所施加的加速度的大小單調增加，在檢測臂12激勵的電荷與彎 曲振動的振幅成比例。因此，可以根據被電極拾取的電荷量求出所施加 的加速度的大小。
兩個凹部15a、 15b只設於基部6a、 6b —方表面上，所以根據加速 度a的施加方向，施加給凹部15a、 15b夾持的第l驅動臂10的應力成為 壓縮應力或伸長(拉伸)應力，第1驅動臂10的諧振頻率不同。E口，相 對施加加速度oc之前的頻率fD，由於施加給第1驅動臂10的伸長應力而 成為fD+Af，由於壓縮應力而成為fO—Af。第2驅動臂11的諧振頻率不 因加速度a而變化，基本保持f0。因此，根據加速度的施加方向，在檢測 臂12激勵的振動的頻率雖然由檢測臂12的形狀尺寸確定，但可以根據 與第1驅動臂10的相位差來檢測加速度的方向。
圖3是表示第2實施方式的加速度檢測裝置2的結構的簡要立體圖。 對與第1實施例的加速度檢測裝置1相同的部件標註相同標號進行說明。
加速度檢測裝置2具有作為壓電基板的輪廓振動體2a、和形成於輪 廓振動體2a上的電極2b。輪廓振動體2a具有矩形環狀的外殼5、第1 和第2驅動臂10、 13以及檢測臂12。矩形環狀的外殼5由兩個長邊(端 邊)5a、 5b和兩個短邊(端邊)5c、 5d構成。
輪廓振動體2a具有第1和第3驅動臂10、 13，其兩端部由矩形環 狀的外殼5的相對的兩個短邊(端邊)5c、 5d支撐著，而且與長邊5a、 5b方向平行地延伸；和單臂構造的檢測臂12，其基端部12a固定在一方 短邊5c上，而且朝向另一方短邊5d與長邊5a、 5b平行地延伸。
設於一方短邊5c的內緣的突起狀的基部6a在一方表面(正面側) 上具有第1凹部15，a，在另一方表面(背面側)上具有第3凹部16a。並 且，在另一方短邊5d的內緣與其成為一體的基部6b，在一方表面(正面 側)上具有第2凹部15，b，在另一方表面(背面側)上具有第4凹部16b。 第3和第4凹部16a、 16b與第1和第2凹部15'a、 15'b分別呈點對稱配 置。艮P， 一方基部6a —體地支撐第1和第3驅動臂10、 13的一方基端 部10a、 13a，同時一體地支撐檢測臂12的基端部12a。另一方基部6b 一體地支撐第1和第3驅動臂10、 13的另一方基端部10a、 13a。
第1和第2凹部15，a、 15'b分別形成於各個基部6a、 6b的正面側上 相當於第1驅動臂10的兩端部的部位，第3和第4凹部16a、 16b分別 形成於各個基部6a、 6b的背面側上相當於第3驅動臂13的兩端部的部 位。
並且，在構成外殼5的相對的兩邊5a、 5b的上下表面、即靠近一方 短邊5c的上下表面的相對的部位具有縮頸部16a、 16b。並且，檢測臂 12配置在第1和第3驅動臂10、 13的中間位置。
另外，縮頸部16a、 16b的斷面形狀如果是與加速度檢測裝置1的縮 頸部相同的矩形狀、半圓狀、雙曲線狀、楔形狀，則容易燒曲。
圖4 (a)是形成於輪廓振動體的電極2b的俯視圖，圖4 (b)是各 個部位的電極剖視圖，示出了在某個瞬間產生的各個電極的電荷的符號。
在輪廓振動體2a的第1和第3驅動臂10、 13上分別沿著長度方向 依次設有圖4所示的激勵電極20(20a 20d) 22(22a 22d)和27(27a 27d) 29 (29a 29d)，並構成為在第1和第3驅動臂10、 13激勵兩端 固定的彎曲振動。並且，檢測臂12設有電極24 (24a 24d),其在檢測 臂12產生一端固定的彎曲振動時拾取通過彎曲振動激勵的電荷。
關於第1和第3驅動臂10、 13、檢測臂12的各個電極的連接方法 己在圖2中說明，所以省略，但第1和第3驅動臂10、 13構成為彼此反 相振動。
說明對加速度檢測裝置2施加厚度方向(Z軸方向)的加速度a的情 況。在施加加速度a之前，從第1和第3驅動臂10、 13的激勵電極延伸 的導線電極分別與未圖示的諧振電路連接，並分別以相同頻率f0諧振(自 激)。第1驅動臂10的電極20 22和第3驅動臂13的電極27 29被布 線成為對各自的對應電極施加不同符號的電壓，所以第1和第3驅動臂 10、 13激勵彼此反相的彎曲振動、即與雙音叉振子相同的振動模式。這 樣以相同頻率而且彼此反相振動，所以由於第1和第3驅動臂10、 13的
12振動形成的擴散到基部6a的畸變相對從檢測臂12的中間延伸的中心線 對稱分布，振動系統即包括第1和第3驅動臂10、 13、檢測臂12、基部 6a在內的區域取得振動的平衡，所以檢測臂12不會被激勵振動。
當在加速度檢測裝置2的加速度檢測軸方向(圖3中的+Z軸方向) 施加加速度cc時，把自由端5d作為加重部，外殼5以縮頸部16a、 16b為 支點在一Z軸方向彎曲。在兩個基部6a、 6b的上表面，在第1驅動臂10 的基端部10a、 10b的部位形成有第l和第2凹部15a'、 15b'，所以在慣 性力藉助加速度ot作用於一Z軸方向時，壓縮應力作用於第1和第2凹部 15a'、 15b'夾持的第1驅動臂10，第1驅動臂10的諧振頻率減小。相反， 當在一Z軸方向施加加速度a時，即慣性力作用於+Z軸方向時，伸長應 力(拉伸應力)作用於第l和第2凹部15a'、 15b'夾持的第1驅動臂10， 第1驅動臂10的諧振頻率增大。
另一方面，在兩個基部6a、 6b的背面上，在第3驅動臂13的基端 部13a、 13b的部位形成有第3和第4凹部16a、 16b (未圖示)，所以在 慣性力藉助加速度oc作用於一Z軸方向時，伸長應力(拉伸應力)作用於 第3和第4凹部16a、 16b夾持的第3驅動臂13，第3驅動臂13的諧振 頻率增大。相反，當在一Z軸方向施加加速度ot時，即慣性力作用於+Z 軸方向時，壓縮應力作用於第3和第4凹部16a、 16b夾持的第3驅動臂 13，第3驅動臂13的諧振頻率減小。
通過施加加速度oc，第1和第3驅動臂10、 13的諧振頻率向彼此相 反的方向變化，所以由於第1驅動臂10的振動而形成的基部6a上的畸 變分布、與由於第3驅動臂13的振動而形成的基部6a上的畸變分布相 對檢測臂12的中心線的延長線的對稱性被破壞。即，由于振動系統的平 衡被破壞，所以畸變也擴散到檢測臂12，導致激勵一端固定的彎曲振動。 該一端固定的彎曲振動的振幅相對所施加的加速度的大小單調增加，在 檢測臂12激勵的電荷與彎曲振動的振幅成比例。因此，可以根據被電極 拾取的電荷量求出所施加的加速度的大小。與第1實施例的加速度檢測 裝置1相比，本實施例的第1和第3驅動臂10、 13彼此反相振動，所以 在施加加速度時容易破壞振動系統的平衡，相應地可以改善加速度的檢測靈敏度。
第1和第2凹部15a，、 15b，設於基部6a、 6b的正面上且基端部10a、 10b的部位，第3和第4凹部16a、 16b設於基部6a、 6b的背面上且基端 部13a、 13b的部位，並且呈點對稱配置。因此，根據加速度a的施加方 向，第1和第3驅動臂被施加彼此不同的應力(壓縮應力或伸長應力)， 頻率的偏移彼此不同。結果，根據加速度的施加方向，雖然在檢測臂12 激勵的振動依賴於檢測臂12的形狀尺寸，但檢測臂12與驅動臂10、 13 的相位差依賴於加速度方向。即，可以根據檢測臂12的電荷量求出加速 度的大小，可以根據其相位檢測加速度的方向。
另外，第1和第2實施例的加速度檢測裝置1、 2具有外殼5，所以 X、 Y軸方向的變形極小。即，具有相對於X、 Y軸方向的加速度的靈敏 度(其他軸靈敏度)極小的特徵。
以上使用壓電基板說明了加速度檢測裝置l、 2的結構，但作為壓電 材料還有石英、鉭酸鋰、鈮酸鋰、矽酸鎵鑭等。
並且，第1、第2和第3驅動臂的斷面形狀不限於矩形狀，為了提 高激勵效率，也可以是在音叉振子中使用的H字形狀。
並且，還可以利用金屬材料、玻璃材料等形成輪廓振動體la、 2a， 並粘貼壓電陶瓷材料來形成加速度檢測裝置。
根據以上所述的本發明，在基部6a、 6b設置第1和第2驅動臂10、 11，而且在其中間位置設置檢測臂12， 一同以相同頻率反相激勵第1和 第2驅動臂，由此在不施加加速度時檢測臂不會被激勵振動，在施加加 速度時，在檢測臂產生彎曲振動，根據通過該振動激勵的電荷可以求出 加速度的大小。由於使用外殼5，所以具有加速度的檢測靈敏度提高、而 且良好地抑制其他軸靈敏度的優點。
並且，第1和第2驅動臂10、 11以及檢測臂12與基部6a、 6b成為 一體，而且在第1驅動臂的兩個基端部分別形成有凹部15a、 15b，所以 在對加速度檢測裝置施加加速度時，可以有效地對第1驅動臂施加壓縮 應力或伸長應力(拉伸應力)，所以具有提高加速度檢測裝置的檢測靈敏 度的效果。並且，第1和第2驅動臂10、 ll彼此反相激勵，所以在不施加加速 度時檢測臂不會被激勵振動，在施加加速度時振動系統的平衡被破壞， 檢測臂被激勵振動，可以根據由此形成的電荷獲得加速度的大小。通過 反相取得平衡，具有可以提高施加加速度時的檢測靈敏度的效果。
並且，在外殼5的各個基部6a、 6b之間雙臂支撐第1和第3驅動臂 10、 13，在一方基部6a上單臂支撐檢測臂12，在第l驅動臂的各個基端 部的部位且一方表面上設置凹部，在第3驅動臂的各個基端部的部位且 另一方表面上設置凹部，使這些凹部點對稱，使第1和第3驅動臂反相 激勵，所以在不施加加速度時不會在檢測臂產生振動，在施加加速度時， 第1和第3驅動臂的諧振頻率的變化彼此相反，所以具有能夠有效破壞 振動系統的平衡的效果。而且，具有可以提高加速度的檢測靈敏度的優 點。
並且，第1和第3驅動臂10、 13的兩端部被雙臂支撐在各個基部 6a、 6b上，檢測臂12的基端部被一體地單臂支撐在一方的基部6a上， 在第1驅動臂的兩個基端部的一方表面上分別形成有凹部，在第3驅動 臂的兩個基端部的另一方表面上分別形成有凹部，所以在施加加速度時， 可以對第1和第3驅動臂施加彼此相反的應力，並有效破壞振動系統， 具有可以提高加速度檢測裝置的檢測靈敏度的優點。
並且，由於第1和第3驅動臂彼此反相激勵，所以在不施加加速度 時檢測臂不會被激勵振動，在施加加速度時振動系統的平衡被破壞，檢 測臂被激勵振動，可以利用通過該振動激勵的電荷獲得加速度的大小。 並且，在施加加速度時，第1和第3驅動臂的頻率變化相反，所以還具 有可以判定加速度的方向的優點。
權利要求
1.一種加速度檢測裝置，其特徵在於，所述加速度檢測裝置具有外殼；第1驅動臂，其兩端部分別通過基部支撐在該外殼的相對的端邊上；第2驅動臂，其從所述端邊中至少一方端邊的基部朝向另一方端邊延伸；以及檢測臂，其在所述第1驅動臂和所述第2驅動臂的中間位置，從所述一方端面的基部朝向另一方端邊延伸；所述第1驅動臂和所述第2驅動臂具有用於彎曲振動的激勵電極，所述檢測臂具有用於提取產生於該檢測臂的電荷的電極，利用所述第1驅動臂和第2驅動臂構成音叉型振子，所述基部中位於所述第1驅動臂的延長線上的部位的厚度的中心位置與所述第1驅動臂的厚度的中心位置錯開。
2. 根據權利要求1所述的加速度檢測裝置，其特徵在於，所述第2驅動臂的兩端部分別通過基部支撐在所述外殼的相對的端 邊上，所述基部中位於所述第2驅動臂的延長線上的部位的厚度的中心 位置與所述第2驅動臂的厚度的中心位置錯開，所述第1驅動臂的厚度的中心位置與所述第2驅動臂的厚度的中心 位置錯開。
3. 根據權利要求1或2所述的加速度檢測裝置，其特徵在於，所述 外殼構成為具有第1縮頸部和第2縮頸部，該第2縮頸部位於從該第1 縮頸部的位置在與所述第1驅動臂的延長方向正交的方向跨越該外殼的 開口的位置上。
4. 根據權利要求1 3中的任意一項所述的加速度檢測裝置，其特 徵在於，在所述相對的兩個端邊的內緣部分別設有突起狀的所述基部， 所述第1和第3驅動臂的兩端部分別與所述各個基部成為一體，所述檢 測臂的基端部與所述一方基部成為一體，在所述基部的一方表面上具有第1和第2凹部，在所述基部的另一 方表面上具有第3和第4凹部。
5.根據權利要求1 4中的任意一項所述的加速度檢測裝置，其特徵在於，設於所述第1和第2驅動臂的激勵電極構成為激勵該第1和第2驅動臂的振動模式都是彎曲振動，而且相位彼此反相。
全文摘要
本發明提供一種加速度的檢測靈敏度高且抑制其他軸靈敏度的加速度檢測裝置。該加速度檢測裝置具有矩形環狀的外殼(5)；第1驅動臂(10)，其兩端部由外殼的相對的兩個端邊支撐著；單臂構造的第2驅動臂(11)和單臂構造的檢測臂(12)，其基端部由一方端邊固定而朝向另一方端邊延伸；凹部(15a、15b)，其分別形成於兩個端邊的同一表面上相當於第1驅動臂的兩端部的部位；以及縮頸部(16a、16b)，其相對形成在靠近一方端邊的上下表面上，第1驅動臂設有激勵兩端固定的彎曲振動的激勵電極，第2驅動臂設有激勵一端固定的彎曲振動的激勵電極，檢測臂設有當檢測臂產生一端固定的彎曲振動時拾取通過彎曲振動激勵的電荷的電極。
文檔編號G01P13/02GK101556291SQ20091012837
公開日2009年10月14日 申請日期2009年4月7日 優先權日2008年4月9日
發明者渡邊潤 申請人:愛普生拓優科夢株式會社