具体实施方式

在以下实施例中描述的附图是示意图，并且附图中的组件的尺寸的比率和厚度的比率无需反映实际尺寸比率。

(第一实施例)

参考图1至图4，将在下面描述根据第一实施例的角速度传感器1。

(1)概述

如图1至图4所示，根据第一实施例的角速度传感器1包括基板2和结构组件3。结构组件3设置在基板2的主表面21侧。要注意，基板2的主表面21是基板2的横向于关于基板2限定的厚度方向D1的两个表面中的一个表面，并且该一个表面面对结构组件3。

结构组件3包括重量构件4、框架状构件6、弹性构件5、锚定器构件7、第一输入电极81、第二输入电极82、第一参考电极91和第二参考电极92。

角速度传感器1包括用于驱动重量构件4(使其振动)的驱动部8。每个驱动部8包括第一输入电极81和第二输入电极82。每个驱动部8是静电驱动型驱动部，被配置为通过在第一输入电极81与第二输入电极82之间生成的静电力驱动重量构件4。

角速度传感器1包括用于检测角速度的检测部9。每个检测部9包括第一参考电极91和第二参考电极92。在每个检测部9中，包括第一参考电极91和第二参考电极92的电容器的电容根据角速度改变。

角速度传感器1例如将角速度转换成电信号。即，角速度传感器1用作被配置为将角速度转换成电信号的换能器。角速度传感器1可以在例如家电、便携式终端、相机、可穿戴终端、游戏机、车辆(包括汽车、两轮车辆等)、机器人、建筑机械、无人机、飞行器或船舶中使用。

(2)细节

将参考图1至图4详细描述根据第一实施例的角速度传感器1的配置。

在以下描述中，例如，指定了具有三个轴(即，彼此正交的X轴、Y轴和Z轴)的正交坐标，其中，具体地，将沿着关于基板2限定的厚度方向D1(以及关于重量构件4限定的厚度方向)的轴定义为“Z轴”，并且将沿着重量构件4的振动(驱动)方向的轴定义为“X轴”。“Y轴”与Z轴和X轴两者正交。沿着重量构件4的振动(驱动)方向的轴不限于X轴，而是可以是Y轴。X轴、Y轴和Z轴是虚拟轴，并且在附图中表示“X”、“Y”和“Z”的箭头仅为了便于描述而示出，并且不与实体相结合。要注意，这些方向不应该被解释为限制使用角速度传感器1的方向。要注意，可以将正交坐标的原点定义在例如关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中的结构组件3的中心(在图1所示的示例中，重量构件4的中心)。

对于根据第一实施例的角速度传感器1，感测目标是例如环绕Z轴的角速度。Z轴是沿着关于基板2限定的厚度方向D1和关于重量构件4限定的厚度方向的轴，因此，角速度传感器1将由角速度传感器1环绕重量构件4的中轴的旋转引起的作用在角速度传感器1上的角速度检测为感测目标。即，角速度传感器1根据环绕重量构件4的中轴的角速度输出电信号。因此，基于来自角速度传感器1的输出，可以测量环绕重量构件4的中轴(环绕Z轴)的角速度的幅度。

(2.1)角速度传感器的总体配置

如上所述，根据第一实施例的角速度传感器1包括基板2和结构组件3。结构组件3设置在基板2的主表面21侧。

如上所述，结构组件3包括重量构件4、框架状构件6、弹性构件5(在下文中也称为第一弹性构件51)、锚定器构件7(在下文中也称为第一锚定器构件71)、第一输入电极81、第二输入电极82、第一参考电极91和第二参考电极92。此外，结构组件3还包括第二弹性构件52。此外，结构组件3还包括第二锚定器构件72。此外，结构组件3还包括第三锚定器构件73。

图4是示意性地示出角速度传感器1的配置的示意图。在图4中，每个组件的形状等可以与实际形状等不同。例如，在图4中，第一弹性构件51和第二弹性构件52示意性地由“弹簧”符号表示，“弹簧”符号不表示第一弹性构件51和第二弹性构件52的实际形状。要注意，每个“弹簧”符号的一端和另一端所对准的方向与弹性变形容易发生的方向相对应。例如，图4中的在重量构件4的上侧的第一弹性构件51容易在X轴方向上弹性变形，并且图4中的连接到在顶部的框架状构件6的第二弹性构件52容易在Y轴方向上弹性变形。

根据第一实施例的角速度传感器1的感测目标是环绕Z轴(环绕重量构件4的中轴)的角速度。因此，角速度传感器1根据环绕Z轴的角速度输出电信号。角速度传感器1是振动结构陀螺仪传感器，并且通过使用科里奥利力(偏转力)感测环绕Z轴的角速度。即，角速度传感器1引起重量构件4振动，并且在这种状态下，角速度传感器1感测由从外部作用在重量构件4上的旋转力生成的科里奥利力，由此感测作用在角速度传感器1的重量构件4上的角速度。例如，当输入环绕Z轴的角速度同时重量构件4由于在每个驱动部8(第一输入电极81和第二输入电极82)处生成的静电力而在X轴方向上振动时，根据第一实施例的角速度传感器1可以通过每个检测部9(第一参考电极91和第二参考电极92)在Y轴方向上检测角速度。

在根据第一实施例的角速度传感器1中，重量构件4在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中具有为多边形形状(例如，实质上方形的形状)的外周形状。结构组件3包括：多个(四个)集合，每个集合包括两个弹性构件5、框架状构件6、第一输入电极81、第二输入电极82、第一参考电极91和第二参考电极92。多个集合被布置为使第二输入电极82在重量构件4的外侧一对一地面对多边形形状的边。多个集合优选地被布置为关于沿着关于基板2限定的厚度方向D1作为旋转轴的重量构件4的中轴具有旋转对称性。在根据第一实施例的角速度传感器1中，多个集合中的每个集合包括两个第二弹性构件52。要注意，在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中，基板2具有为方形形状的外周形状，但是基板2的外周形状不限于这个示例。基板2的外周形状可以是例如矩形形状。

在根据第一实施例的角速度传感器1中，结构组件3具有多个(在这个实施例中，四个)框架状构件6。四个框架状构件6被布置为在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中围绕一个重量构件4。具体地，框架状构件6在重量构件4的Y轴方向上的两侧和X轴方向上的两侧一一设置。重量构件4与每个框架状构件6分离。

每个框架状构件6在与关于基板2限定的厚度方向D1正交的规定方向上与重量构件4对准，并且在规定方向上是可位移的。在根据第一实施例的角速度传感器1中，结构组件3包括如上所述的多个框架状构件6，并且对于多个框架状构件6中的每一个，规定了重量构件4对准的规定方向，因此，规定方向在下文中也称为与框架状构件6相对应的规定方向。即，与框架状构件6中的在图1中处于顶部处的框架状构件6相对应的规定方向与在图1中处于左侧的框架状构件6的规定方向不同。

四个框架状构件6中的每一个具有矩形框架形状并且包括四个框架件61至64。四个框架件61至64中的两个框架件61和62均具有与框架状构件6与重量构件4对准的规定方向正交的长度方向，并且两个框架件61和62中的每一个的长度比两个框架件63和64中的每一个的长度长，两个框架件63和64均具有与规定方向相对应的长度方向。即，四个框架状构件6中的每一个在与规定方向正交的方向上的长度比在规定方向上的长度更长。此外，在四个框架状构件6中的每一个中，框架件61在长度方向上的长度长于重量构件4的面对框架状构件6的边(具有方形形状的重量构件4的一个边)的长度。

在角速度传感器1中，重量构件4和四个框架状构件6中的每一个经由一对第一弹性构件51彼此连接。一对第一弹性构件51具有连接到重量构件4的一对角的相应的一个端部和连接到框架状构件6的四个框架件61至64中最靠近重量构件4的框架件61的另一端部。

第一弹性构件51将重量构件4连接到框架状构件6，并且在与关于基板2限定的厚度方向D1正交的方向以及与对应于框架状构件6的规定方向正交的方向上是可弹性变形的。例如，连接到四个框架状构件6中的在图1中位于顶部处的框架状构件6的第一弹性构件51被构造为在X轴方向上比在Y轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，连接到四个框架状构件6中的在图1中位于左侧的框架状构件6的第一弹性构件51被构造为在Y轴方向上比在X轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，连接到四个框架状构件6中的在图1中位于底部处的框架状构件6的第一弹性构件51被构造为在X轴方向上比在Y轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，连接到四个框架状构件6中的在图1中位于右侧的框架状构件6的第一弹性构件51被构造为在Y轴方向上比在X轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。被构造为在X轴方向上容易弹性变形的第一弹性构件51的钢度在X轴方向上比在Y轴方向和Z轴方向上更小。被构造为在Y轴方向上容易弹性变形的第一弹性构件51的钢度在Y轴方向上比在X轴方向和Z轴方向上更小。

多个第一弹性构件51中的每一个是弹簧。多个第一弹性构件51中的每一个在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中具有第一折叠部513。第一折叠部513在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中具有U形。多个第一弹性构件51中的每一个具有两个第一折叠部513，因此具有弯曲形状。

多个第一弹性构件51中的每一个在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中位于重量构件4的外侧。

四个第一锚定器构件71在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中均具有实质上四边形的形状。四个第一锚定器构件71固定到基板2。

四个第一锚定器构件71被布置为与四个框架状构件6一起围绕重量构件4。在结构组件3中，四个第一锚定器构件71和四个框架状构件6在重量构件4的外周界方向上一一交替布置。在这种情况下，在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中，四个第一锚定器构件71中的两个第一锚定器构件71在包括具有方形形状的重量构件4的一条对角线的直线上对准，并且其余的两个第一锚定器构件71在包括另一对角线的直线上对准。在根据第一实施例的角速度传感器1中，四个第一锚定器构件71在基板2的四个角一一布置。

四个框架状构件6中的每一个经由第二弹性构件52被第一锚定器构件71中的两个相邻的第一锚定器构件71支撑。在角速度传感器1中，四个框架状构件6中的每一个连接到第二弹性构件52中的两个第二弹性构件52的相应的一个端部。在这种情况下，两个第二弹性构件52的另一端部连接到不同的锚定器构件7。

四个框架状构件6中的每一个可在框架状构件6与重量构件4对准的规定方向上位移，并且四个框架状构件6中的每一个也可在与规定方向和关于基板2限定的厚度方向D1正交的方向上位移。

第二弹性构件52未固定到基板2并且与基板2的主表面21分离。每个第二弹性构件52连接彼此相邻的锚定器构件7和框架状构件6。即，每个锚定器构件7经由第二弹性构件52支撑框架状构件6。每个第二弹性构件52可在与连接到其的框架状构件6相对应的规定方向上弹性变形。例如，连接到四个框架状构件6中的在图1中位于顶部处的框架状构件6的两个第二弹性构件52被构造为在Y轴方向上比在X轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，连接到四个框架状构件6中的在图1中位于左侧的框架状构件6的两个第二弹性构件52被构造为在X轴方向上比在Y轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，连接到四个框架状构件6中的在图1中位于底部处的框架状构件6的两个第二弹性构件52被构造为在Y轴方向上比在X轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，连接到四个框架状构件6中的在图1中位于右侧的框架状构件6的两个第二弹性构件52被构造为在X轴方向上比在Y轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。被构造为在Y轴方向上容易弹性变形的第二弹性构件52的钢度在Y轴方向上比在X轴方向和Z轴方向上更小。被构造为在X轴方向上容易弹性变形的第二弹性构件52的钢度在X轴方向上比在Y轴方向和Z轴方向上更小。

多个第二弹性构件52中的每一个是可偏转的(可弹性变形的)。在这种情况下，多个第二弹性构件52中的每一个在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中具有第二折叠部523。第二折叠部523在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中具有U形。多个第二弹性构件52中的每一个具有一个第二折叠部523。

每个第二锚定器构件72固定到基板2，并且连接到第一锚定器构件71中的与其相邻的一个第一锚定器构件71。每个第三锚定器构件73固定到基板2，并且连接到第二锚定器构件72中的与其相邻的一个第二锚定器构件72。

在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中，上述第一锚定器构件71在与重量构件4和框架状构件6彼此对准的规定方向正交的方向上与框架状构件6对准。在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中，第二锚定器构件72位于第一锚定器构件71与要连接到第一锚定器构件71的重量构件4之间。此外，在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中，第三锚定器构件73位于第二锚定器构件72与要连接到第二锚定器构件72的重量构件4之间。

每个第一输入电极81位于框架状构件6中的对应一个框架状构件的外侧以与框架状构件6中的该对应的一个框架状构件分离，并且固定到基板2。

每个第二输入电极82包括：电极部(第二梳齿822)，其位于框架状构件6中的对应的一个框架状构件的外侧，并且连接到框架状构件6中的该对应的一个框架状构件。每个第二输入电极82面对第一输入电极81中的对应的一个第一输入电极。每个第二输入电极82可在与连接到其的框架状构件6相对应的规定方向上位移。例如，连接到四个框架状构件6中的在图1中位于顶部处的框架状构件6的第二梳齿822可在Y轴方向上位移，连接到位于左侧的框架状构件6的第二梳齿822可在X轴方向上位移，连接到位于底部处的框架状构件6的第二梳齿822可在Y轴方向上位移，并且连接到位于右侧的框架状构件6的第二梳齿822可在X轴方向上位移。

驱动部8驱动重量构件4以使重量构件4振动。每个驱动部8包括第一输入电极81和第二输入电极82。要注意，每个驱动部8具有将在第一输入电极81和第二输入电极82之间输入的电信号(电量)转换成第二输入电极82的位移(机械量)的功能。

每个第一输入电极81是梳电极并且具有：第一梳基部811，面对框架状构件6中的对应的一个框架状构件；以及多个第一梳齿812，在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中从第一梳基部811朝着框架状构件6中的该对应的一个框架状构件延伸。

每个第二输入电极82是梳电极并且具有：第二梳基部821，包括面对框架状构件6的第一梳基部811的一部分(框架件61的一部分)；以及多个第二梳齿822(电极部)，在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中从第二梳基部821朝着第一梳基部811延伸。

在每个驱动部8中，在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中，多个第一梳齿812和多个第二梳齿822在与第一梳基部811和第二梳基部821彼此面对的方向正交的方向上交替地一一对准以彼此分离。即，每个第一梳齿812和其邻近的第二梳齿822彼此面对，在这二者之间设置有间隔。

当旋转力(角速度)从外部作用在重量构件4上时，每个检测部9通过输出与重量构件4的运动有关的电信号，根据作为感测目标的角速度输出电信号。如上所述，每个检测部9包括第一参考电极91和第二参考电极92。要注意，每个检测部9具有将第二参考电极92相对于第一参考电极91的位移(机械量)转换成第一参考电极91和第二参考电极92之间的电信号(电量)的功能。

每个第一参考电极91位于框架状构件6中的对应的一个框架状构件的内侧并且固定到基板2。

每个第二参考电极92包括电极部(第二梳齿922)，其位于框架状构件6中的对应的一个框架状构件的内侧，并且连接到框架状构件6中的该对应的一个框架状构件。每个第二参考电极92面对第一参考电极91中的对应的一个第一参考电极。每个第二参考电极92可在连接到其的框架状构件6相对应的规定方向上位移。例如，连接到四个框架状构件6中的在图1中位于顶部处的框架状构件6的电极部(第二梳齿922)可在Y轴方向上位移。此外，连接到四个框架状构件6中的在图1中位于左侧的框架状构件6的电极部(第二梳齿922)可在X轴方向上位移。此外，连接到四个框架状构件6中的在图1中位于底部处的框架状构件6的第二梳齿922可在Y轴方向上位移。此外，连接到四个框架状构件6中的在图1中位于右侧的框架状构件6的第二梳齿922可在X轴方向上位移。

第一参考电极91在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中具有梳形状。每个第一参考电极91具有：第一梳基部911，设置在重量构件4与框架状构件6中的对应的一个框架状构件对准的方向上；以及多个(在附图所示的示例中，六个)第一梳齿912，在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中，从第一梳基部911朝着框架状构件6中的对应的一个框架状构件的面对第一梳基部911的部分(框架件63和框架件64)延伸。六个第一梳齿912包括：朝着框架状构件6的四个框架件61至64中的一个框架件63延伸的三个第一梳齿912；以及朝着框架件64延伸的三个第一梳齿912。

每个第二参考电极92具有：基部921，由框架状构件6中的对应的一个框架状构件构成；以及多个(在附图所示的示例中，四个)第二梳齿922，从基部921朝着第一参考电极91的第一梳基部911延伸。即，在角速度传感器1中，每个框架状构件6也用作第二参考电极92中的对应的一个第二参考电极的一部分(基部921)。在这种情况下，在第二参考电极92中，两个第二梳齿922从框架状构件6中的两个框架件63和64中的每一个朝着第一梳基部911延伸。此外，在第二参考电极92中，两个框架件61和62也用作分别从两个框架件63和64延伸的第二梳齿。

在每个检测部9中，在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中，多个第一梳齿912和多个第二梳齿922在与第一梳齿912延伸的方向正交的方向上彼此分离地交替地一一对准。在这种情况下，每个第二梳齿922被设置为：在与其相邻的两个第一梳齿912中，与离重量构件4较远的第一梳齿912的距离大于与靠近重量构件4的第一梳齿912的距离。此外，在第二参考电极92中，两个框架件61和62也用作分别从两个框架件63和64延伸的第二梳齿。

此外，在角速度传感器1中，结构组件3还包括凸出部65。每个凸出部65从框架状构件6中的对应的一个框架状构件朝着与框架状构件6中的该对应的一个框架状构件相邻的第一锚定器构件71突出。每个第一锚定器构件71具有凹陷部75，凸出部65中的对应的一个凸出部位于凹陷部75中。在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中，在每个凸出部65和每个凹陷部75之间设置有间隔。凸出部65未固定到基板2。在角速度传感器1中，由重量构件4的振动引起的框架状构件6的位移使得凸出部65与凹陷部75的内侧表面接触，其限制了框架状构件6的位移量。

在图1中，结构组件3中的固定到基板2的组件和未固定到基板2的组件通过具有点的阴影的形式区分。即，在图1中，具有相对较高密度的点的阴影的组件(第一锚定器构件71、第二锚定器构件72、第三锚定器构件73、第一输入电极81和第一参考电极91)固定到基板2，但是具有相对较低密度的点的阴影的组件(重量构件4、第一弹性构件51、第二弹性构件52、框架状构件6、凸出部65、第二输入电极82和第二参考电极92)未固定到基板2。

在角速度传感器1中，重量构件4、八个第一弹性构件51、四个框架状构件6、四个第二输入电极82、四个第二参考电极92、八个第二弹性构件52、四个第一锚定器构件71、四个第二锚定器构件72和四个第三锚定器构件73彼此结合在一起。此外，在角速度传感器1中，四个第一输入电极81和四个第一参考电极91彼此独立。此外，在角速度传感器1中，重量构件4、八个第一弹性构件51、八个第二弹性构件52、四个框架状构件6、八个凸出部65、四个第二输入电极82和四个第二参考电极92在沿着关于基板2限定的厚度方向D1的Z轴方向上具有相同的尺寸。此外，在角速度传感器1中，四个第一锚定器构件71、四个第二锚定器构件72、四个第三锚定器构件73、四个第一输入电极81和四个第一参考电极91在沿着关于基板2限定的厚度方向D1的Z轴方向上具有相同的尺寸。

根据第一实施例的角速度传感器1由通过微机电系统(MEMS)的制造技术等处理例如绝缘体上硅(SOI)晶片而形成。SOI晶片包括硅基板、在硅基板上形成的绝缘层(例如，嵌入的氧化物膜)和在绝缘层上形成的硅层。在根据第一实施例的角速度传感器1中，SOI晶片的硅基板的部分构成基板2，并且硅层的部分构成结构组件3。因此，用于结构组件3的材料包括硅。上述硅层包括杂质，并且结构组件3具有导电属性。根据第一实施例的角速度传感器1包括：绝缘单元23，设置在基板2的主表面21与结构组件3中固定到基板2的多个组件(锚定器构件7、第一输入电极81、第一参考电极91等)中的每一个之间。此外，根据第一实施例的角速度传感器1具有在基板2与未固定到基板2的多个组件(重量构件4、弹性构件5、框架状构件6、第二输入电极82、第二参考电极92等)中的每一个之间的空间24。每个绝缘单元23由SOI晶片的绝缘层的部分构成。结构组件3中固定到基板2的多个组件经由绝缘单元23固定到基板2。

角速度传感器1例如容纳在封装中并且在这种状态下使用，但是这不应该被解释为限制，并且角速度传感器1可以包括例如由晶片级封装技术等形成的芯片尺寸封装。封装具有内部空间，所述内部空间是例如氮气环境或减压环境(真空)，并且在结构组件3与基板2之间的空间24也是氮气环境或减压环境(真空)。

(2.2)角速度传感器的操作

根据第一实施例的角速度传感器1例如通过使用在重量构件4在X轴方向上振动的状态下作用在重量构件4上的科里奥利力(偏转力)来感测环绕Z轴的角速度。

具体地，例如，当驱动电路在图1中的左侧和右侧的每个驱动部8的第一输入电极81和第二输入电极82之间施加驱动电压信号时，在第一输入电极81和第二输入电极82之间生成使重量构件4在X轴方向上振动的静电力。

以这种方式，假设在重量构件4在X轴方向上振动的状态下，环绕Z轴的角速度作用在角速度传感器1的重量构件4上。在这种情况下，科里奥利力(偏转力)作用在重量构件4上，因此，重量构件4在Y轴方向上振动，使得在图1中的顶部和底部处的每个框架状构件6在Y轴方向上振动。

当在Y轴方向上对准的两个框架状构件6在Y轴方向上振动时，引起在与两个框架状构件6中的每一个相对应的检测部9的第一参考电极91和第二参考电极92之间的间隔长度的改变。间隔长度的改变作为静电电容的改变输出到处理电路。因此，与作用在角速度传感器1(重量构件4)上的环绕Z轴的角速度相对应的电信号从检测部9(第一参考电极91和第二参考电极92)输出。要注意，与向其输入电压的驱动部8相邻的检测部9可以用于监测驱动期间的位移。

角速度传感器1电连接到例如信号处理设备，并且在这种状态下使用。信号处理设备是例如专用集成电路(ASIC)。信号处理设备包括例如驱动电路和处理电路。驱动电路向角速度传感器1提供驱动电压信号。处理电路对从角速度传感器1输出的电信号执行信号处理。例如，处理电路可以将从角速度传感器1输出的模拟电信号(模拟信号)转换成数字信号，并且执行适当的算法处理以获得环绕Z轴的角速度。

(2.3)角速度传感器中的结构组件的布局

在结构组件3中，第一输入电极81和第二输入电极82的电极部(第二梳齿822)在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中在规定方向上位于框架状构件6与重量构件4之间。因此，在根据第一实施例的角速度传感器1中，第一参考电极91和第二参考电极92比第一输入电极81和第二输入电极82的电极部(第二梳齿822)离重量构件4更远。因此，在根据第一实施例的角速度传感器1中，在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中增大由第一参考电极91和第二参考电极92占据的面积变得容易，并且进一步增大第一参考电极91和第二参考电极92面对的面积变得容易。因此，在根据第一实施例的角速度传感器1中，增大包括第一参考电极91和第二参考电极92的电容器的电容变得容易。

(3)优点

在根据第一实施例的角速度传感器1中，第一输入电极81和第二输入电极82的电极部(第二梳齿822)在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中在规定方向上位于框架状构件6与重量构件4之间，因此角速度传感器1可以在尺寸减小的同时灵敏度提高。

(第二实施例)

参考图5和图6，将在下面描述根据第二实施例的角速度传感器1A。在根据第二实施例的角速度传感器1A中，与根据第一实施例的角速度传感器1中的组件类似的组件由与第一实施例中的附图标记相同的附图标记表示，并且将省略其描述。

根据第二实施例的角速度传感器1A与根据第一实施例的角速度传感器1的不同之处例如在于：根据第一实施例的角速度传感器1的四个结构组件3设置在基板2的主表面21侧。

在根据第二实施例的角速度传感器1A中，四个结构组件3以2×2二维阵列(矩阵)布置，并且四个结构组件3在基板2的主表面21侧彼此结合在一起。根据第二实施例的角速度传感器1A还包括第三弹性构件53。更具体地，角速度传感器1A包括四个第三弹性构件53。在基板2的厚度方向D1上的平面图中(参见图2和图3)，四个第三弹性构件53中的每一个连接结构组件3中的对应的两个邻近的结构组件3的彼此最靠近的框架状构件6，并且四个第三弹性构件53中的每一个在彼此最靠近的框架状构件6彼此对准的方向上可弹性变形。每个第三弹性构件53具有在与彼此最靠近的框架状构件6彼此对准的方向正交的方向上拉长的环部。

为了便于说明，当在以下描述中对四个结构组件3彼此进行区分时，在图5中的右上的结构组件3可以被称为结构组件31，在左上的结构组件3可以被称为结构组件32，在左下的结构组件3可以被称为结构组件33，并且在右下的结构组件3可以被称为结构组件34。类似地，当对四个重量构件4彼此进行区分时，在图5中的右上的重量构件4可以被称为重量构件41，在左上的重量构件4可以被称为重量构件42，在左下的重量构件4可以被称为重量构件43，并且在右下的重量构件4可以被称为重量构件44。

在角速度传感器1A中，连接在X轴方向上对准的结构组件31和结构组件32的彼此最靠近的框架状构件6的第三弹性构件53被构造为在X轴方向上比在Y轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，在角速度传感器1A中，连接在X轴方向上对准的结构组件33和结构组件34的彼此最靠近的框架状构件6的第三弹性构件53被构造为在X轴方向上比在Y轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，在角速度传感器1A中，连接在Y轴方向上对准的结构组件31和结构组件34的彼此最靠近的框架状构件6的第三弹性构件53被构造为在Y轴方向上比在X轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，在角速度传感器1A中，连接在Y轴方向上对准的结构组件32和结构组件33的彼此最靠近的框架状构件6的第三弹性构件53被构造为在Y轴方向上比在X轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。

角速度传感器1A包括均连接两个相邻的结构组件3的彼此最靠近的框架状构件6的第三弹性构件53，其使两个相邻的结构组件3的重量构件4能够彼此同步地反相振动。

此外，根据第二实施例的角速度传感器1A还包括杠杆臂构件10、一对第四弹性构件54和一对第五弹性构件55。角速度传感器1A包括四个同步集合，每个集合包括一个杠杆臂构件10、一对第四弹性构件54和一对第五弹性构件55。

杠杆臂构件10在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中是拉长的。杠杆臂构件10在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中与两个相邻的结构组件3对准。一对第四弹性构件54将杠杆臂构件10在纵向方向上的两端连接到两个结构组件3的最靠近杠杆臂构件10的框架状构件6。一对第四弹性构件54被构造为在与框架状构件6相对应的规定方向上容易弹性变形。一对第五弹性构件55将杠杆臂构件10在纵向方向上的中部连接到两个结构组件3的最靠近杠杆臂构件10的中部的锚定器构件7。一对第五弹性构件55被构造为在与关于基板2限定的厚度方向D1和规定方向正交的方向上容易弹性变形。

一对第四弹性构件54可在与连接到其的框架状构件6相对应的规定方向上弹性变形。在这种情况下，连接到在图5中的顶部的杠杆臂构件10的一对第四弹性构件54被构造为在Y轴方向上比在X轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，连接到在图5中的底部的杠杆臂构件10的一对第四弹性构件54被构造为在Y轴方向上比在X轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，连接到在图5中的左侧的杠杆臂构件10的一对第四弹性构件54被构造为在X轴方向上比在Y轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，连接到在图5中的右侧的杠杆臂构件10的一对第四弹性构件54被构造为在X轴方向上比在Y轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。被构造为在Y轴方向上容易弹性变形的第四弹性构件54的钢度在Y轴方向上比在X轴方向和Z轴方向上更小。被构造为在X轴方向上容易弹性变形的第四弹性构件54的钢度在X轴方向上比在Y轴方向和Z轴方向上更小。

多个(八个)第四弹性构件54中的每一个是弹簧。多个第四弹性构件54中的每一个在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中具有折叠部。折叠部在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中具有U形。多个第四弹性构件54中的每一个具有一个折叠部。

一对第五弹性构件55在与对应于经由杠杆臂构件10连接的框架状构件6的规定方向和关于基板2限定的厚度方向D1正交的方向上可弹性变形。在这种情况下，连接到在图5中的顶部的杠杆臂构件10的一对第五弹性构件55被构造为在X轴方向上比在Y轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，连接到在图5中的底部的杠杆臂构件10的一对第五弹性构件55被构造为在X轴方向上比在Y轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，连接到在图5中的左侧的杠杆臂构件10的一对第五弹性构件55被构造为在Y轴方向上比在X轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。此外，连接到在图5中的右侧的杠杆臂构件10的一对第五弹性构件55被构造为在Y轴方向上比在X轴方向和Z轴方向上更容易弹性变形。被构造为在X轴方向上容易弹性变形的第五弹性构件55的钢度在X轴方向上比在Y轴方向和Z轴方向上更小。被构造为在Y轴方向上容易弹性变形的第五弹性构件55的钢度在Y轴方向上比在X轴方向和Z轴方向上更小。

多个(八个)第五弹性构件55中的每一个是弹簧。多个第五弹性构件55中的每一个在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中具有折叠部。折叠部在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中具有U形。多个第五弹性构件55中的每一个具有一个折叠部。

在角速度传感器1A中，四个第三弹性构件53、四个杠杆臂构件10、八个第四弹性构件54和八个第五弹性构件55是未固定到基板2的组件，并且在基板2的厚度方向D1(参见图2和图3)上与基板2的主表面21分离。

在根据第二实施例的角速度传感器1A中，四个第三弹性构件53、四个杠杆臂构件10、八个第四弹性构件54和八个第五弹性构件55在沿着关于基板2限定的厚度方向D1的Z轴方向上具有相同的尺寸，并且与未固定到基板2的其他组件在Z轴方向上具有相同的尺寸。这促进了与角速度传感器1A的钢度等有关的生产和设计。在角速度传感器1A中，四个结构组件3、四个第三弹性构件53、四个杠杆臂构件10、八个第四弹性构件54和八个第五弹性构件55由SOI晶片的硅层的不同部分构成。

图6是示意性地示出根据第二实施例的角速度传感器1A的配置的示意图。在图6中，每个组件的形状等可以与实际形状等不同。例如，在图6中，第一弹性构件51、第二弹性构件52、第三弹性构件53、第四弹性构件54和第五弹性构件55由“弹簧”符号示意性地表示，其不表示第一弹性构件51、第二弹性构件52、第三弹性构件53、第四弹性构件54和第五弹性构件55的实际形状。要注意，每个“弹簧”符号的一端和另一端所对准的方向与弹性变形容易发生的方向相对应。

根据第二实施例的角速度传感器1A被配置为分别使四个重量构件41至44振动。在角速度传感器1A中，例如，当重量构件41和重量构件42朝着彼此运动时，重量构件43和重量构件44彼此分离地运动，但是当重量构件41和重量构件42彼此分离地运动时，重量构件43和重量构件44朝着彼此运动。此外，在角速度传感器1A中，例如，当重量构件41和重量构件44朝着彼此运动时，重量构件42和重量构件43彼此分离地运动，但是当重量构件41和重量构件44彼此分离地运动时，重量构件42和重量构件43朝着彼此运动。总之，在根据第二实施例的角速度传感器1A中，在以2×2二维阵列对准的四个结构组件3中的在行方向(X轴方向)上对准的两个结构组件3的重量构件4以同步方式反相地运动，在列方向(Y轴方向)上对准的两个结构组件3的重量构件4以同步方式反相地运动，并且在对角方向上对准的两个结构组件3的重量构件4以同步方式同相地运动。均包括杠杆臂构件10、一对第四弹性构件54和一对第五弹性构件55的上述同步集合构成用于反相地驱动和同步两个相邻的结构组件3的重量构件4的杠杆机构。因此，在角速度传感器1A中，信号处理设备反相地使两个相邻的结构组件3的重量构件4振动和同步。在这种情况下，信号处理设备被配置为分别控制四个结构组件3的驱动部8，并且处理电路被配置为基于与具有不同的相的重量构件4相对应的检测部9的输出来执行差分检测。

在根据第二实施例的角速度传感器1A中，与第一实施例的角速度传感器1类似，第一输入电极81和第二输入电极82的电极部(第二梳齿822)在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中在规定方向上位于框架状构件6与重量构件4之间，因此，角速度传感器1A可以在尺寸减小的同时灵敏度提高。

图7是示意性地示出根据第二实施例的第一变型的角速度传感器1B的示意图。根据第一变型的角速度传感器1B与根据第二实施例的角速度传感器1A的不同在于：将两个结构组件3而不是四个结构组件3彼此结合在一起。在根据第二实施例的第一变型的角速度传感器1B中，与根据第二实施例的角速度传感器1A中的组件类似的组件由与第二实施例中的附图标记相同的附图标记表示，并且将省略其描述。要注意，图7是示意性地示出角速度传感器1B的配置的示意图。在图7中，每个组件的形状等可以与实际形状等不同。

在根据第二实施例的第一变型的角速度传感器1B中，与第一实施例的角速度传感器1类似，第一输入电极81和第二输入电极82的电极部(第二梳齿822)在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中在规定方向上位于框架状构件6与重量构件4之间，因此，角速度传感器1B可以在尺寸减小的同时灵敏度提高。

(变型)

所述实施例仅是本公开的各种实施例的示例。可以根据设计等进行各种修改，只要实现本公开的目的即可。

只要在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中的重量构件4的外周形状是多边形形状即可，其不限于方形形状，而是可以是例如六边形形状。此外，重量构件4的外周形状不限于多边形形状，而是可以是例如圆形形状。

此外，角速度传感器1、角速度传感器1A和角速度传感器1B无需通过使用SOI晶片生产，而是可以例如通过MEMS、阳极键合技术等的生产技术通过使用硅晶片和玻璃晶片来生产。用于玻璃晶片的材料是例如硼硅酸盐玻璃。

此外，在结构组件3中，每个第一弹性构件51的第一折叠部513的数量与第二弹性构件52的第二折叠部523的数量不同，但是这不应该被解释为限制，并且第一折叠部531的数量可以与第二折叠部523的数量相同。

此外，只要第一弹性构件51在平面图中具有曲折的形状即可，第一弹性构件51的形状不限于弯曲形状，而是可以是波形状(例如，正弦波形状)。此外，第一弹性构件51的形状不限于曲折的形状，而是可以是例如具有一个或多个环部的形状。每个环部的开口形状不限于矩形形状，而是可以是例如椭圆形状、菱形形状或六边形形状。

此外，第二弹性构件52至第五弹性构件55的形状不限于曲折的形状，而是可以是例如具有一个或多个环部的形状。此外，第一弹性构件51、第二弹性构件52、第三弹性构件53、第四弹性构件54和第五弹性构件55不限于弹簧，但是至少是弹性体。此外，第一弹性构件51、第二弹性构件52、第三弹性构件53、第四弹性构件54和第五弹性构件55中的每一个的数量可以相应地修改。

此外，用于第一弹性构件51、第二弹性构件52、第三弹性构件53、第四弹性构件54和第五弹性构件55的材料不限于硅，而是可以是例如金属、合金、导电性树脂等。

此外，每个框架状构件6在关于基板2限定的厚度方向D1上的平面图中不限于完全闭合的框，而是可以具有部分切除的框形状，并且可以是例如C形或U形。此外，多个框架状构件6不限于具有相同的形状，而是可以具有不同的形状。

(方面)

根据第一方面的角速度传感器(1；1A；1B)包括基板(2)和结构组件(3)。结构组件(3)设置在基板(2)的主表面(21)侧。结构组件(3)包括重量构件(4)、框架状构件(6)、弹性构件(5)、锚定器构件(7)、第一输入电极(81)、第二输入电极(82)、第一参考电极(91)和第二参考电极(92)。框架状构件(6)在与关于基板(2)限定的厚度方向(D1)正交的规定方向上与重量构件(4)对准，并且在规定方向上可位移。弹性构件(5)将重量构件(4)连接到框架状构件(6)，并且在与关于基板(2)限定的厚度方向(D1)和规定方向正交的方向上可弹性变形。锚定器构件(7)支撑框架状构件(6)并且固定到基板(2)。第一输入电极(81)位于框架状构件(6)的外侧以与框架状构件(6)分离，并且固定到基板(2)。第二输入电极(82)包括位于框架状构件(6)的外侧并且连接到框架状构件(6)的电极部(第二梳齿822)。第二输入电极(82)面对第一输入电极(81)，并且在规定方向上可位移。第一参考电极(91)位于框架状构件(6)的内侧并且固定到基板(2)。第二参考电极(92)包括位于框架状构件(6)的内侧并且连接到框架状构件(6)的电极部(第二梳齿922)。第二参考电极(92)面对第一参考电极(91)并且在规定方向上可位移。在结构组件(3)中，第一输入电极(81)和第二输入电极(82)的电极部(第二梳齿822)在关于基板(2)限定的厚度方向(D1)上的平面图中在规定方向上位于框架状构件(6)与重量构件(4)之间。

根据第一方面的角速度传感器(1；1A；1B)在尺寸减小的同时灵敏度提高。

在参考第一方面的第二方面的角速度传感器(1；1A；1B)中，重量构件(4)在关于基板(2)限定的厚度方向(D1)上的平面图中具有为多边形形状的外周形状。结构组件(3)包括多个集合，每个集合包括弹性构件(5)、框架状构件(6)、第一输入电极(81)、第二输入电极(82)、第一参考电极(91)和第二参考电极(92)。多个集合被布置为使第二输入电极(82)在重量构件(4)的外侧一对一地面对多边形形状的边。

在第二方面的角速度传感器(1；1A；1B)中，在没有角速度作用于重量构件(4)的状态下重量构件(4)的振动稳定，由此改善了性能。

在参考第一方面或第二方面的第三方面的角速度传感器(1；1A；1B)中，弹性构件(5)位于重量构件(4)的外侧。

第三方面的角速度传感器(1；1A；1B)中，重量构件(4)的变形被抑制，由此与例如重量构件(4)具有切口并且弹性构件(5)位于该切口中的情况相比，改善了性能。

在参考第一方面至第三方面的任一方面的第四方面的角速度传感器(1；1A；1B)中，结构组件(3)还包括凸出部(65)。凸出部(65)从框架状构件(6)朝着锚定器构件(7)突出。锚定器构件(7)具有凸出部(65)所处的凹陷部(75)。在关于基板(2)限定的厚度方向(D1)上的平面图中，在凸出部(65)与凹陷部(75)之间设置有间隔。

在根据第四方面的角速度传感器(1；1A；1B)中，与凹陷部(75)接触的凸出部(65)限制框架状构件(6)的位移并且防止弹性构件(5)等损坏。此外，在第四方面的角速度传感器(1；1A；1B)中，减少了框架状构件(6)的变形，由此与凸出部(65)从锚定器构件(7)突出并且框架状构件(6)具有凹陷部(75)的情况相比，改善了性能。

在参考第一方面至第四方面中的任一方面的第五方面的角速度传感器(1；1A；1B)中，作为锚定器构件(7)的第一锚定器构件(71)在关于基板(2)限定的厚度方向(D1)上的平面图中在与规定方向正交的方向上与框架状构件(6)相邻。结构组件(3)还包括第二锚定器构件(72)。在关于基板(2)限定的厚度方向(D1)上的平面图中，第二锚定器构件(72)固定到基板(2)，位于第一锚定器构件(71)与重量构件(4)之间，并且连接到第一锚定器构件(71)。

在第五方面的角速度传感器(1；1A；1B)中，基板(2)更稳定地支撑结构组件(3)，由此改善了性能。

在参考第五方面的第六方面的角速度传感器(1；1A；1B)中，结构组件(3)还包括第三锚定器构件(73)。在关于基板(2)限定的厚度方向(D1)上的平面图中，第三锚定器构件(73)固定到基板(2)，位于第二锚定器构件(72)与重量构件(4)之间，并且连接到第二锚定器构件(72)。

在第六方面的角速度传感器(1；1A；1B)中，基板(2)更稳定地支撑结构组件(3)，由此改善了性能。

参考第一方面至第六方面中的任一方面的第七方面的角速度传感器(1；1A；1B)中，第一参考电极(91)包括多个第一梳齿(912)。第二参考电极(92)包括基部(921)和作为第二参考电极(92)的电极部的多个第二梳齿(922)，多个第二梳齿(922)从基部(921)延伸。多个第一梳齿(912)和多个第二梳齿(922)在规定方向上一一交替地对准并且彼此分离。框架状构件(6)的一部分也用作第二参考电极(92)的基部(921)。

第七方面的角速度传感器(1；1A；1B)在尺寸减小的同时灵敏度提高。

在参考第一方面至第七方面中的任一方面的第八方面的角速度传感器(1；1A；1B)中，除了作为弹性构件(5)的第一弹性构件(51)之外，结构组件(3)还包括第二弹性构件(52)。第二弹性构件(52)将框架状构件(6)连接到锚定器构件(7)并且可弹性变形。第一弹性构件(51)在关于基板(2)限定的厚度方向(D1)上的平面图中具有至少一个第一折叠部(513)。第二弹性构件(52)在规定方向上可弹性变形，并且在关于基板(2)限定的厚度方向(D1)上的平面图中具有至少一个第二折叠部(523)。第一弹性构件(51)的至少一个第一折叠部(513)与第二弹性构件(52)的至少一个第二折叠部(523)在数量上相等。

在第八方面的角速度传感器(1；1A；1B)中，还稳定重量构件(4)的振动，由此改善了性能。

在参考第二方面的第九方面的角速度传感器(1A；1B)中，结构组件(3)包括多个结构组件(3)。第九方面的角速度传感器(1A；1B)还包括第三弹性构件(53)。在关于基板(2)限定的厚度方向(D1)上的平面图中，第三弹性构件(53)连接多个结构组件(3)中彼此相邻的两个结构组件的彼此最靠近的框架状构件(6)。第三弹性构件(53)在彼此最靠近的框架状构件(6)彼此对准的方向上可弹性变形。

在第九方面的角速度传感器(1A；1B)中，彼此相邻的两个结构组件(3)的重量构件(4)的振动反相地同步，由此改善了性能。

参考第九方面的第十方面的角速度传感器(1A；1B)还包括杠杆臂构件(10)、一对第四弹性构件(54)和一对第五弹性构件(55)。杠杆臂构件(10)在关于基板(2)限定的厚度方向(D1)上的平面图中是拉长的。杠杆臂构件(10)在关于基板(2)限定的厚度方向(D1)上的平面图中与彼此相邻的两个结构组件(3)对准。一对第四弹性构件(54)将杠杆臂构件(10)在纵向方向上的两端连接到两个结构组件(3)中的最靠近杠杆臂构件(10)的框架状构件(6)。一对第四弹性构件(54)在规定方向上可弹性变形。一对第五弹性构件(55)将杠杆臂构件(10)在纵向方向上的中部连接到两个结构组件(3)中的最靠近杠杆臂构件(10)的中部的锚定器构件(7)。一对第五弹性构件(55)在与关于基板(2)限定的厚度方向(D1)和规定方向正交的方向上可弹性变形。

在第十方面的角速度传感器(1A；1B)中，彼此相邻的两个结构组件(3)的重量构件(4)被反相地驱动并且彼此同步。

第二方面至第十方面的配置不是角速度传感器(1；1A；1B)的必要配置，因此可以相应地省略。

根据十一方面的角速度传感器(1；1A；1B)包括基板(2)和结构组件(3)。结构组件(3)设置在基板(2)的主表面(21)侧。结构组件(3)包括重量构件(4)、一对框架状构件(6)、一对第一弹性构件(51)、一对锚定器构件(7)、一对第一输入电极(81)、一对第二输入电极(82)、一对第一参考电极(91)和一对第二参考电极(92)。重量构件(4)在关于基板(2)限定的厚度方向(D1)上的平面图中具有为多边形形状的外周形状。一对框架状构件(6)在与关于基板(2)限定的厚度方向(D1)正交的规定方向上位于重量构件(4)的一侧和另一侧。一对框架状构件(6)在规定方向上可位移。一对第一弹性构件(51)中的每个第一弹性构件将重量构件(4)连接到一对框架状构件(6)中的对应的一个框架状构件，并且在与关于基板(2)限定的厚度方向(D1)和规定方向正交的方向上可弹性变形。一对锚定器构件(7)中的每个锚定器构件支撑一对框架状构件(6)中的对应的一个框架状构件并且固定到基板(2)。一对第一输入电极(81)与一对框架状构件(6)一对一相对应。一对第一输入电极(81)中的每个第一输入电极位于框架状构件(6)中的对应的一个框架状构件的外侧，与框架状构件(6)中的该对应的一个框架状构件分离，并且固定到基板(2)。一对第二输入电极(82)包括与一对框架状构件(6)一对一相对应的电极部。电极部中的每个电极部位于框架状构件(6)中的对应的一个框架状构件的外侧，并且连接到框架状构件(6)中的该对应的一个框架状构件。一对第二输入电极(82)中的每个第二输入电极面对第一输入电极(81)中的对应的一个第一输入电极，并且在规定方向上可位移。一对第一参考电极(91)与一对框架状构件(6)一对一相对应。一对第一参考电极(91)中的每个第一参考电极位于框架状构件(6)中的对应的一个框架状构件的内侧并且固定到基板(2)。一对第二参考电极(92)包括与一对框架状构件(6)一对一相对应的电极部。电极部中的每个电极部位于框架状构件(6)中的对应的一个框架状构件的内侧，并且连接到框架状构件(6)中的该对应的一个框架状构件。一对第二参考电极(92)面对一对第一参考电极(91)并且在规定方向上可位移。在结构组件(3)中，第一输入电极(81)中的每个第一输入电极与第二输入电极(82)的电极部中的对应的一个电极部在关于基板(2)限定的厚度方向(D1)上的平面图中在规定方向上位于重量构件(4)与一对框架状构件(6)中的对应的一个框架状构件之间。

附图标记列表

1，1A，1B 角速度传感器

2 基板

21 主表面

3 结构组件

4 重量构件

5 弹性构件

51 第一弹性构件

513 第一折叠部

52 第二弹性构件

523 第二折叠部

53 第三弹性构件

54 第四弹性构件

55 第五弹性构件

6 框架状构件

65 凸出部

7 锚定器构件

71 第一锚定器构件

72 第二锚定器构件

73 第三锚定器构件

75 凹陷部

8 驱动部

81 第一输入电极

811 第一梳基部

812 第一梳齿

82 第二输入电极

821 第二梳基部

822 第二梳齿

9 检测部

91 第一参考电极

911 第一梳基部

912 第一梳齿

92 第二参考电极

921 基部

922 第二梳齿

10 杠杆臂构件

D1 厚度方向。