位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造在即使固定電極與可動電極的相對關(guān)系發(fā)生變化也能將檢測質(zhì)量的振幅保持為恒定的目標(biāo)振幅的基礎(chǔ)上，分別由基部及從該基部沿著與基板平行的預(yù)定軸向延伸的電極指構(gòu)成的梳齒狀的、相對于基板被固定的固定電極和能在預(yù)定軸向上位移的可動電極以相互的電極指彼此嚙合的方式相向配置，基于固定電極與可動電極之間的靜電電容的變化量來監(jiān)視應(yīng)以目標(biāo)振幅驅(qū)動的檢測質(zhì)量的位移量，靜電電容的變化量相對于可動電極向預(yù)定軸向的位移量的變化靈敏度在該可動電極向該預(yù)定軸向的位移達(dá)到與檢測質(zhì)量的目標(biāo)振幅對應(yīng)的目標(biāo)位移量之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量之前相比變大。
【專利說明】位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造，尤其是涉及一種如下的位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造:相對于基板被固定的固定電極和能在與基板平行的預(yù)定軸向上位移的可動電極以相互的電極指彼此嚙合的方式相向配置，并基于固定電極與可動電極之間的靜電電容的變化量來監(jiān)視應(yīng)以目標(biāo)振幅驅(qū)動的檢測質(zhì)量的位移量。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知有一種構(gòu)成角速度傳感器等且為了使檢測質(zhì)量以恒定的目標(biāo)振幅驅(qū)動振動而監(jiān)視其位移量的位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。位移量監(jiān)視電極具備梳齒狀的固定電極和梳齒狀的可動電極。固定電極由基部及從該基部沿著與基板平行的預(yù)定軸向延伸的電極指構(gòu)成，且相對于基板被固定。而且，可動電極由基部及從該基部沿著與基板平行的預(yù)定軸向延伸的電極指構(gòu)成，且相對于基板能在預(yù)定軸向上位移。在該位移量監(jiān)視電極中，當(dāng)可動電極相對于基板在預(yù)定軸向上位移時，固定電極與可動電極之間的靜電電容發(fā)生變化。此時，靜電電容的變化量與可動電極的位移量對應(yīng)。并且，基于該靜電電容的變化量來監(jiān)視檢測質(zhì)量的位移量(振幅)，將該檢測質(zhì)量控制為以目標(biāo)振幅進(jìn)行驅(qū)動。
[0003]專利文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-170455號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明要解決的課題
[0006]然而，固定電極與可動電極之間的靜電電容的變化量通常根據(jù)檢測質(zhì)量的振幅而直線性地變化，但不僅根據(jù)其檢測質(zhì)量的振幅，而且也根據(jù)固定電極與可動電極的間隔、相向面積而變化。具體而言，當(dāng)由于應(yīng)力變化、尺寸偏差等而使其間隔或相向面積發(fā)生變化時，靜電電容的變化量相對于可動電極的位移量的靈敏度(斜率)會變化與間隔或相向面積的變化對應(yīng)的量。在這種情況下，在靜電電容的變化量在檢測質(zhì)量以目標(biāo)振幅被驅(qū)動的過程中始終對可動電極的位移量而設(shè)定于以恒定的斜率直線性地變化的區(qū)域的構(gòu)造中，若由于在監(jiān)視電極的組裝時所施加的應(yīng)力、溫度變化、尺寸偏差等而使固定電極與可動電極的間隔、相向面積與所期望的不一致，則在靜電電容的變化量達(dá)到目標(biāo)電容變化量時，會產(chǎn)生可動電極的位移量與目標(biāo)位移量不一致的事態(tài)。具體而言，由于上述的間隔、相向面積的偏差而使檢測質(zhì)量的振幅量以目標(biāo)振幅為基準(zhǔn)并在例如±20%的范圍內(nèi)變化時，靜電電容的變化量相對于可動電極的位移量的靈敏度也同樣地變化±20%。因此，在上述的構(gòu)造中，難以將檢測質(zhì)量的振幅保持為恒定的目標(biāo)振幅。
[0007]本發(fā)明鑒于上述情況而作出，目的在于提供一種即使固定電極與可動電極的相對關(guān)系發(fā)生變化也能夠?qū)z測質(zhì)量的振幅保持為恒定的目標(biāo)振幅的位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造。
[0008]用于解決課題的手段[0009]上述目的通過如下的位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造來實現(xiàn):一種位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造，分別由基部及從該基部沿著與基板平行的預(yù)定軸向延伸的電極指構(gòu)成的梳齒狀的、相對于所述基板被固定的固定電極和能在所述預(yù)定軸向上位移的可動電極以相互的所述電極指彼此嚙合的方式相向配置，基于所述固定電極與所述可動電極之間的靜電電容的變化量來監(jiān)視應(yīng)以目標(biāo)振幅驅(qū)動的檢測質(zhì)量的位移量，所述靜電電容的變化量相對于所述可動電極向所述預(yù)定軸向的位移量的變化靈敏度具有如下特性:在該可動電極向該預(yù)定軸向的位移達(dá)到與所述目標(biāo)振幅對應(yīng)的目標(biāo)位移量之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量之前相比變大。
[0010]發(fā)明效果
[0011]根據(jù)本發(fā)明，即使固定電極與可動電極的相對關(guān)系發(fā)生變化，也能夠?qū)z測質(zhì)量的振幅保持成恒定的目標(biāo)振幅。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是采用本發(fā)明的第一實施例的位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造的傳感器的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的第一實施例的位移量監(jiān)視電極的俯視圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的第一實施例的位移量監(jiān)視電極的剖視圖。
[0015]圖4是因應(yīng)力變化而變形了的情況下的位移量監(jiān)視電極的剖視圖。
[0016]圖5是表示根據(jù)位移量監(jiān)視電極的尺寸偏差等而變化的、固定電極與可動電極之間的靜電電容變化量△ C和可動電極的驅(qū)動位移量X的關(guān)系的圖。
[0017]圖6是表示本發(fā)明的第一實施例的位移量監(jiān)視電極中的、固定電極與可動電極之間的靜電電容變化量△ C和 可動電極的驅(qū)動位移量X的關(guān)系的圖。
[0018]圖7是表示本發(fā)明的第一實施例的位移量監(jiān)視電極中的動作工序的圖。
[0019]圖8A是相對于本發(fā)明的第一實施例的變形例的位移量監(jiān)視電極的俯視圖。
[0020]圖8B是圖8A所示的位移量監(jiān)視電極的II1-1II線剖視圖。
[0021]圖9A是相對于本發(fā)明的第一實施例的變形例的位移量監(jiān)視電極的俯視圖。
[0022]圖9B是圖9A所示的位移量監(jiān)視電極的IV-1V線剖視圖。
[0023]圖10是本發(fā)明的第二實施例的位移量監(jiān)視電極的俯視圖。
[0024]圖11是表示本發(fā)明的第二實施例的位移量監(jiān)視電極中的動作工序的圖。
[0025]圖12是相對于本發(fā)明的第二實施例的變形例的位移量監(jiān)視電極的俯視圖。
[0026]圖13是相對于本發(fā)明的第二實施例的變形例的位移量監(jiān)視電極的俯視圖。
[0027]圖14是相對于本發(fā)明的第二實施例的變形例的位移量監(jiān)視電極的俯視圖。
[0028]圖15是用于說明本發(fā)明的第二實施例及其變形例的位移量監(jiān)視電極的效果的圖。
[0029]圖16是本發(fā)明的第三實施例的位移量監(jiān)視電極的立體圖。
[0030]圖17是表示本發(fā)明的第三實施例的位移量監(jiān)視電極中的動作工序的圖。
[0031]圖18A是相對于本發(fā)明的第三實施例的變形例的位移量監(jiān)視電極的立體圖。
[0032]圖18B是圖18A所示的位移量監(jiān)視電極的俯視圖。
[0033]圖18C是圖18A所示的位移量監(jiān)視電極的側(cè)視圖。
[0034]圖19A是相對于本發(fā)明的第三實施例的變形例的位移量監(jiān)視電極的立體圖。
[0035]圖19B是圖19A所示的位移量監(jiān)視電極的俯視圖。[0036]圖19C是圖19A所示的位移量監(jiān)視電極的側(cè)視圖。
[0037]圖20A是相對于本發(fā)明的第三實施例的變形例的位移量監(jiān)視電極的立體圖。
[0038]圖20B是圖20A所示的位移量監(jiān)視電極的俯視圖。
[0039]圖20C是圖20A所示的位移量監(jiān)視電極的側(cè)視圖。
[0040]圖21是用于說明本發(fā)明的第三實施例及其變形例的位移量監(jiān)視電極的效果的圖。
[0041]圖22k是本發(fā)明的第四實施例的位移量監(jiān)視電極的俯視圖。
[0042]圖22B是圖22A所示的位移量監(jiān)視電極的V_V線剖視圖。
[0043]圖23是表示本發(fā)明的第四實施例的位移量監(jiān)視電極中的動作工序的圖。
[0044]圖24是相對于本發(fā)明的第四實施例的變形例的位移量監(jiān)視電極的俯視圖。
[0045]圖25是相對于本發(fā)明的第四實施例的變形例的位移量監(jiān)視電極的俯視圖。
[0046]圖26是相對于本發(fā)明的第四實施例的變形例的位移量監(jiān)視電極的俯視圖。
[0047]圖27是用于說明相對于本發(fā)明的第四實施例的變形例的位移量監(jiān)視電極的效果的圖。
【具體實施方式】
[0048]以下，使用附圖，說明本發(fā)明的位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造的【具體實施方式】。
[0049]實施例1
[0050]圖1表示采用本發(fā)明的第一實施例的位移量監(jiān)視電極10的構(gòu)造的傳感器12的結(jié)構(gòu)圖。本實施例的傳感器12是例如搭載于車輛等的用于檢測繞著與X-Y平面垂直的Z軸產(chǎn)生的角速度的角速度傳感器。傳感器12形成于硅等的半導(dǎo)體基板14上，并通過對半導(dǎo)體基板14的表面實施微細(xì)加工的蝕刻而形成。
[0051]傳感器12具有:具有彼此相等的質(zhì)量的一對構(gòu)造體16、18 ;在半導(dǎo)體基板14上用于將構(gòu)造體16、18沿著X軸方向激振驅(qū)動的驅(qū)動電極20-1、20-2、22-1、22-2 ;在半導(dǎo)體基板14上用于檢測構(gòu)造體16、18所產(chǎn)生的Y軸方向上的振動(振幅)的檢測電極24-1、24-2、26-1,26-2 ;及在半導(dǎo)體基板14上用于監(jiān)視構(gòu)造體16、18向X軸方向的驅(qū)動位移量的位移量監(jiān)視電極28-1、28-2、30-1、30-2。構(gòu)造體16、18以從形成絕緣層的半導(dǎo)體基板14的表面浮起預(yù)定距離的狀態(tài)在該半導(dǎo)體基板14上相互配置于對稱位置。以下，在將位移量監(jiān)視電極28-1、28-2、30-1、30-2匯總的情況下，作為位移量監(jiān)視電極10。
[0052]驅(qū)動電極20-1、20-2、22-1、22-2及檢測電極24-1、24-2、26-1、26-2分別由相對于半導(dǎo)體基板14被固定的固定電極和相對于半導(dǎo)體基板14在X軸方向或Y軸方向上可動的可動電極構(gòu)成。上述固定電極經(jīng)由焊盤而與信號處理電路連接。而且，上述可動電極構(gòu)成構(gòu)造體16、18的一部分。
[0053]驅(qū)動電極20-1、20-2、22-1、22_2分別是如下電極:通過向固定電極施加驅(qū)動電壓而使靜電引力作用于固定電極與可動電極之間，由此用于使構(gòu)造體16、18相對于半導(dǎo)體基板14沿著X軸方向被驅(qū)動。而且，檢測電極部24-1、24-2、26-1、26-2分別是如下電極:通過檢測與構(gòu)造體16、18的Y軸方向上的位移相伴的固定電極與可動電極之間的靜電電容的變化而用于檢測構(gòu)造體16、18相對于半導(dǎo)體基板14在Y軸方向上的振動。
[0054]具體而言，驅(qū)動電極20-1、20-2、22-1、22_2分別通過從信號處理電路經(jīng)由焊盤向固定電極施加頻率與構(gòu)造體16、18的共振頻率大致相等的驅(qū)動電壓而使靜電引力作用于固定電極與可動電極之間，從而使該構(gòu)造體16、18以與該構(gòu)造體16、18的共振頻率大致相等的頻率產(chǎn)生沿著X軸方向以恒定振幅進(jìn)行激振驅(qū)動的驅(qū)動力。另外，驅(qū)動電極20-1與驅(qū)動電極20-2相互以同相產(chǎn)生驅(qū)動力且驅(qū)動電極22-1與驅(qū)動電極22-2相互以同相產(chǎn)生驅(qū)動力，而驅(qū)動電極20-1、20-2與驅(qū)動電極22-1、22-2相互以反相產(chǎn)生驅(qū)動力。
[0055]另外，在檢測電極24-1、24-2、26-1、26-2中，分別根據(jù)向構(gòu)造體16、18相對于半導(dǎo)體基板14沿著Y軸方向所施加的振動位移，在固定電極與可動電極之間產(chǎn)生靜電電容變化。另外，檢測電極24-1、24-2中的靜電電容變化與檢測電極26-1、26-2中的靜電電容變化彼此反相。檢測電極24-1、24-2、26-1、26-2的靜電電容變化在構(gòu)造體16、18向Y軸方向的振動位移量為零時大致為零，且構(gòu)造體16、18向Y軸方向的振動位移量越大，則檢測電極24-1、24-2、26-1、26-2的靜電電容變化越大。檢測電極24-1、24-2、26-1、26-2的固定電極分別將固定電極與可動電極之間的靜電電容變化作為檢測位移信號向信號處理電路輸出。該信號處理電路通過對來自各檢測電極24-1、24-2、26-1、26-2的檢測位移信號進(jìn)行處理，檢測構(gòu)造體16、18向Y軸方向的振動位移量，并且，基于該振動位移量來檢測繞Z軸產(chǎn)生的角速度。
[0056]接下來，說明本實施例的傳感器12的動作。
[0057]在檢測繞著與X軸及Y軸這兩者正交的Z軸的角速度時，在傳感器12中，驅(qū)動電極20-1、20-2、22-1、22-2被激振驅(qū)動。具體而言，將具有與構(gòu)造體16、18的共振頻率大致相等的頻率的驅(qū)動電壓施加于驅(qū)動電極20-1、20-2、22-1、22-2的固定電極。當(dāng)被施加上述驅(qū)動電壓時，在驅(qū)動電極20-1、20-2、22-1、22-2各自的固定電極與可動電極之間產(chǎn)生沿著X軸方向?qū)?gòu)造體16、18進(jìn)行激振驅(qū)動的驅(qū)動力，由此構(gòu)造體16、18相互以反相且以與共振頻率大致相等的頻率沿著X軸方向以恒定振幅被激振驅(qū)動。
[0058]構(gòu)造體16、18如上述那樣在沿著X軸方向被激振驅(qū)動的狀態(tài)下未產(chǎn)生繞著Z軸的角速度時，哥氏力未作用于構(gòu)造體16、18。在這種情況下，檢測電極24-1、24-2、26-1、26-2在Y軸方向上未振動位移，在檢測電極24-1、24-2、26-1、26-2的固定電極與可動電極之間未產(chǎn)生靜電電容變化，因此從檢測電極24-1、24-2、26-1、26-2輸出的檢測位移信號成為表示構(gòu)造體16、18的Y軸方向上的振幅大致為零這一情況的信號。
[0059]另一方面，構(gòu)造體16、18如上述那樣在沿著X軸方向被激振驅(qū)動的狀態(tài)下產(chǎn)生了繞著Z軸的角速度時，哥氏力作用于構(gòu)造體16、18。在這種情況下，由于上述哥氏力的作用而使檢測電極24-1、24-2、26-1、26-2在Y軸方向上振動位移，在檢測電極24-1、24-2、26-1、26-2的固定電極與可動電極之間產(chǎn)生靜電電容變化。當(dāng)產(chǎn)生上述靜電電容變化時，從檢測電極24-1、24-2、26-1、26-2輸出的檢測位移信號成為表示構(gòu)造體16、18的Y軸方向上的振幅所產(chǎn)生的角速度的大小的信號。構(gòu)造體16、18在作用了哥氏力時在Y軸方向上相互以反相進(jìn)行振動位移。因此，根據(jù)傳感器12，能夠檢測對象繞著Z軸產(chǎn)生的角速度。
[0060]圖2表示本實施例的位移量監(jiān)視電極10的俯視圖。而且，圖3表示本實施例的位移量監(jiān)視電極10的剖視圖。
[0061]作為位移量監(jiān)視電極28-1、28-2、30-1、30_2的位移量監(jiān)視電極10分別由相對于半導(dǎo)體基板14被固定的固定電極32和相對于半導(dǎo)體基板14在X軸方向上可動的可動電極34構(gòu)成。固定電極32經(jīng)由焊盤而與信號處理電路連接。而且，可動電極34構(gòu)成構(gòu)造體16、18的一部分。位移量監(jiān)視電極10是如下電極:檢測與構(gòu)造體16、18的X軸方向上的位移相伴的固定電極32與可動電極34之間的靜電電容的變化，由此用于監(jiān)視構(gòu)造體16、18相對于半導(dǎo)體基板14在X軸方向上的驅(qū)動位移量(振幅)。
[0062]固定電極32形成為梳齒狀，且具有較寬幅地延伸設(shè)置的基部40及從該基部40沿著與半導(dǎo)體基板14平行的X軸方向延伸成棒狀的電極指42?；?0形成為截面方形,且沿著與半導(dǎo)體基板14平行的Y軸方向延伸。而且，電極指42相對于一個基部40相互平行地沿著Y軸方向排列設(shè)有多個。電極指42是X軸方向上的長度比較長的長條電極指42-1、X軸方向上的長度比較短的短條電極指42-2及X軸方向上的長度比較長且具有前端沿著Y軸方向擴展成翼狀的形狀的T型電極指42-3。
[0063]電極指42的長條電極指42-1及短條電極指42_2分別形成為截面方形，從與基部40連接的連接部到前端具有相同的截面積(在Y軸方向上為相同寬度且在Z軸方向上為相同厚度)。而且，T型電極指42-3形成為截面方形，從與基部40連接的連接部到前端附近具有相同的截面積(在Y軸方向上為相同寬度且在Z軸方向上為相同厚度)。T型電極指42-3具有沿著Y軸方向延伸的前端部44。在T型電極指42-3的前端部44的Y軸方向兩端分別設(shè)有突部46、48，該突部46、48從該前端部44朝向基部40側(cè)而沿著與半導(dǎo)體基板14平行的X軸方向延伸。S卩，前端部44在從上方觀察時形成為-字狀。突部46、48從與前端部44連接的連接部到前端具有相同的截面積(在Y軸方向上為相同寬度且在Z軸方向上為相同厚度)，且具有與上述的短條電極指42-2相同的截面積。
[0064]電極指42形成為以一個長條電極指42-1、兩個短條電極指42_2、一個T型電極指42-3為一組的圖形。具體而言，如圖2所示，在Y軸方向上依次構(gòu)成長條電極指42-1、短條電極指42-2、T型電極指42-3及短條電極指42-2，并且該結(jié)構(gòu)在Y軸方向上反復(fù)地形成。電極指42以隔著一個T型電極指42-3而在Y軸方向兩側(cè)將短條電極指42-2及長條電極指42-1依次各配置一個的方式具有左右對稱的結(jié)構(gòu)。
[0065]在電極指42中，在長條電極指42-1與短條電極指42_2之間沿著Y軸方向形成有預(yù)定的間隔。而且，在短條電極指42-2與T型電極指42-3之間沿著Y軸方向形成有預(yù)定的間隔。另外，長條電極指42-1與短條電極指42-2之間的間隔和短條電極指42-2與T型電極指42-3之間的沿著Y軸方向的預(yù)定的間隔可以互不相同。而且，T型電極指42-3的前端部44的突部46、48的Y軸方向位置與短條電極指42-2的Y軸方向位置相同。即，突起46、48與短條電極指42-2沿著X軸方向隔開預(yù)定距離而配置。在突起46、48與短條電極指42-2之間沿著X軸方向形成有預(yù)定的間隔。突起46、48和短條電極指42_2構(gòu)成具有開設(shè)了預(yù)定的間隔的孔的切口的電極指。
[0066]另一方面,可動電極34形成為梳齒狀,且具有較寬幅地延伸設(shè)置的基部50及從該基部50沿著與半導(dǎo)體基板14平行的X軸方向延伸成棒狀的電極指52?；?0形成為截面方形，且沿著與半導(dǎo)體基板14平行的Y軸方向延伸。而且，電極指52形成為截面方形，從與基部50連接的連接部到前端具有相同的截面積(在Y軸方向上具有相同寬度且在Z軸方向上具有相同厚度)。電極指52相對于一個基部50相互平行地沿著Y軸方向排列設(shè)有多個。
[0067]固定電極32及可動電極34以基部40、50彼此在X軸方向上相向且電極指42、52彼此在Y軸方向上相向而嚙合的方式配置。具體而言，可動電極34的各電極指52以進(jìn)入到固定電極32的電極指42中的長條電極指42-1與短條電極指42-2之間的Y軸方向上的中央位置的方式配置。在相互沿著Y軸方向相鄰的可動電極34的電極指52與固定電極32的長條電極指42-1之間、相互沿著Y軸方向相鄰的可動電極34的電極指52與固定電極32的短條電極指42-2之間及相互沿著Y軸方向相鄰的可動電極34的電極指52與固定電極32的T型電極指42-3的前端部44的突部46、48之間，在Y軸方向上形成有預(yù)定的間隔dO。
[0068]可動電極34的各電極指52構(gòu)成為，在構(gòu)造體16、18的振動中心(即，可動電極34的位移中心)其前端在X軸方向上位于固定電極32的突起46、48的前端與短條電極指42-2的前端之間的間隔的中間。而且，突起46、48的前端與短條電極指42-2的前端之間在X軸方向上的間隔設(shè)定成與構(gòu)造體16、18的目標(biāo)振幅(即，與該目標(biāo)振幅對應(yīng)的可動電極34的前端距振動中心的目標(biāo)位移量)AO的2倍的值相同或比該值略小。
[0069]另外，在Y軸方向上彼此相鄰的固定電極32的電極指42與可動電極34的電極指52在厚度方向即Z軸方向上重疊的部位的厚度(即電極指42的側(cè)壁與電極指52的側(cè)壁在Z軸方向上相向的部位的高度)Tm可以與電極指42的Z軸方向上的厚度或電極指52的Z軸方向上的厚度不同，也可以與兩厚度一致。
[0070]在具有上述的構(gòu)造的位移量監(jiān)視電極10中，當(dāng)構(gòu)造體16、18沿著X軸方向被激振驅(qū)動時，伴隨著該激振驅(qū)動而使可動電極34在X軸方向上位移。在這種情況下，根據(jù)可動電極34的位移，在固定電極32與可動電極34之間產(chǎn)生靜電電容變化。另外，位移量監(jiān)視電極28-1、28-2的靜電電容變化與位移量監(jiān)視電極30-1、30-2的靜電電容變化相互反相。構(gòu)造體16、18向X軸方向的驅(qū)動位移量越大，則位移量監(jiān)視電極10的靜電電容變化越大。
[0071]位移量監(jiān)視電極10的固定電極分別將固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化作為驅(qū)動位移量監(jiān)視信號向信號處理`電路輸出。該信號處理電路通過對來自各位移量監(jiān)視電極10的驅(qū)動位移量監(jiān)視信號進(jìn)行處理，而監(jiān)視構(gòu)造體16、18向X軸方向的驅(qū)動位移量。并且，基于該驅(qū)動位移量以構(gòu)造體16、18在X軸方向上以恒定振幅被激振驅(qū)動的方式控制向驅(qū)動電極20-1、20-2、22-1、22-2的施加驅(qū)動電壓。
[0072]然而，在傳感器12中為了高精度地檢測繞Z軸的角速度，需要將對作為檢測質(zhì)量的構(gòu)造體16、18在X軸方向上進(jìn)行激振驅(qū)動的振幅始終保持為恒定。并且，為了將構(gòu)造體16、18向X軸方向的驅(qū)動振幅保持為恒定，通常將位移量監(jiān)視電極10的固定電極32與可動電極34之間的電容變化量維持為恒定，為了將該電容變化量維持成恒定而控制向驅(qū)動電極20-1、20-2的施加驅(qū)動電壓,具體而言,在上述的電容變化量達(dá)到目標(biāo)的電容變化量的時刻使構(gòu)造體16、18的驅(qū)動位移量達(dá)到目標(biāo)位移量(目標(biāo)振幅)而進(jìn)行驅(qū)動控制是適當(dāng)?shù)摹?br> [0073]圖4表示因應(yīng)力變化而變形了的情況下的位移量監(jiān)視電極10的剖視圖。而且，圖5表示根據(jù)位移量監(jiān)視電極10的應(yīng)力變化、尺寸偏差等而變化的、固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC和構(gòu)造體16、18即可動電極34的驅(qū)動位移量x的關(guān)系(斜率)的圖。
[0074]另外，在可動電極34未沿著X軸方向移動的情況下，可動電極34的電極指52的前端所處的驅(qū)動位移量X為“0”，該電極指52的前端接近固定電極32的基部40的一側(cè)為x>0,該電極指52的前端從固定電極32的基部40遠(yuǎn)離的一側(cè)為x〈0。而且,固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C是以驅(qū)動位移量x=0時的靜電電容為基準(zhǔn)的值，固定電極32與可動電極34的相向面積增加的一側(cè)的靜電電容變化量AC為△ C>0，該相向面積減少的一側(cè)的靜電電容變化量Λ C為Λ C〈0。
[0075]在此，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC不僅根據(jù)構(gòu)造體16、18的驅(qū)動位移量X，而且也根據(jù)固定電極32與可動電極34的間隔、相向面積而變化。即，上述的驅(qū)動位移量X與靜電電容變化量△(:的關(guān)系根據(jù)上述的間隔、相向面積而變化。在固定電極32與可動電極34相向的面積隨著可動電極34的位移而成比例地變化的情況下，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C相對于可動電極34的驅(qū)動位移量X呈直線性地變化。在這種情況下，由于位移量監(jiān)視電極10的應(yīng)力變化、尺寸偏差等而使固定電極32與可動電極34的間隔、相向面積從所期望的較大地背離的情況下，如圖5所示，在靜電電容變化量Λ C達(dá)到目標(biāo)電容變化量CO、-CO時產(chǎn)生可動電極34的驅(qū)動位移量X從目標(biāo)位移量Α0、-Α0較大地背離這一狀況，因此難以將構(gòu)造體16、18的振幅保持為恒定的目標(biāo)振幅。
[0076]圖6表示示出了本實施例的位移量監(jiān)視電極10中的、固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC和構(gòu)造體16、18即可動電極34的驅(qū)動位移量X的關(guān)系的圖。而且，圖7表示示出了本實施例的位移量監(jiān)視電極10中的動作工序的圖。
[0077]在本實施例的位移量監(jiān)視電極10中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量Λ C按照下式(I)算出。其中，將真空的介電常數(shù)設(shè)為εΟ，將固定電極32與可動電極34之間的空間的相對介電常數(shù)設(shè)為ε r，將位移量監(jiān)視電極10的電極相向數(shù)設(shè)為Nm，將固定電極32與可動電極34之間的Y軸方向上的間隔設(shè)為dm。
[0078]Δ C= ε 0.ε r.2.Tm.Nm.x/dm...(1)
[0079]在本實施例中，如上述那樣，可動電極34的電極指52構(gòu)成為進(jìn)入到固定電極32的電極指42中的長條電極指42-1與短條電極指42-2之間的Y軸方向上的中央位置，且在構(gòu)造體16、18的振動中心其前端在X軸方向上位于固定電極32的突起46、48的前端與短條電極指42-2的前端之間·的間隔的中間。而且，在可動電極34的電極指52與固定電極32的電極指42的長條電極指42-1之間，在Y軸方向上形成有預(yù)定的間隔dO。而且，上述的固定電極32的突起46、48的前端與短條電極指42-2的前端之間的間隔設(shè)定成與構(gòu)造體16、18的目標(biāo)振幅AO的2倍的值相同或比該值略小。
[0080]在該構(gòu)造中，在可動電極34從驅(qū)動位移量X為零的位置(X=O)驅(qū)動位移至驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量AO的位置(X=AO)的過程(第一過程)中，與該可動電極34在Y軸方向上隔開間隔dO的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指42僅是長條電極指42-1。在這種情況下，固定電極32與可動電極34隔開間隔dO而相向的面積隨著該可動電極34的位移而成比例地增加。因此，在上述的第一過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以恒定的斜率增加。
[0081]另外，在可動電極34從驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量AO的位置(X=AO)進(jìn)一步向x>A0側(cè)進(jìn)行驅(qū)動位移的過程(第二過程)中，與該可動電極34在Y軸方向上隔開間隔dO的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指42為長條電極指42-1及短條電極指42-2。在這種情況下，固定電極32與可動電極34隔開間隔dO而相向的面積隨著該可動電極34的位移而成比例地增加，并且該面積的增加斜率比上述的第一過程中的增加斜率大。因此，在上述的第二過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以比上述的第一過程中的斜率大的斜率增加。[0082]另外，在可動電極34從χ>Α0的位置驅(qū)動位移至X=AO的位置的過程(第三過程)中，與該可動電極34在Y軸方向上隔開間隔dO的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的減少的電極指42是長條電極指42-1及短條電極指42-2。在這種情況下，固定電極32與可動電極34隔開間隔dO而相向的面積隨著該可動電極34的位移而成比例地減少。因此，在上述的第三過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以與上述的第二過程中的斜率相同的斜率減少。
[0083]另外，在可動電極34從X=AO的位置驅(qū)動位移至X=O的位置的過程(第四過程)及可動電極34從X=O的位置驅(qū)動位移至X= - AO的位置的過程(第五過程)中，與該可動電極34在Y軸方向上隔開間隔dO的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的減少的電極指42僅為長條電極指42-1。在這種情況下，固定電極32與可動電極34隔開間隔dO而相向的面積隨著該可動電極34的位移成比例地減少，并且該面積的減少斜率比上述的第三過程中的減少斜率小。因此，在上述的第四及第五過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以比上述的第三過程中的斜率小的斜率減少。
[0084]另外，在可動電極34從驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量一AO的位置(X= — A0)進(jìn)一步向X〈一 AO側(cè)進(jìn)行驅(qū)動位移的過程(第六過程)中，與該可動電極34在Y軸方向上隔開間隔dO的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的減少的電極指42為長條電極指42-1及T型電極指42-3的突起46、48。在這種情況下，固定電極32與可動電極34隔開間隔dO而相向的面積隨著該可動電極34的位移而成比例地減少，并且該面積的減少斜率比上述的第四及第五過程中的減少斜率大。因此，在上述的第六過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量Λ C以比上述的第四及第五過程中的斜率大的斜率減少。
[0085]另外，在可動電極34從x〈 - AO的位置驅(qū)動位移至X= — AO的位置的過程(第七過程)中，與該可動電極34在Y軸方向上隔開間隔dO的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指42是長條電極指42-1及短條電極指42_2。在這種情況下，固定電極32與可動電極34隔開間隔dO而相向的面積隨著該可動電極34的位移而成比例地增加。因此，在上述的第七過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以與上述的第六過程中的斜率相同的斜率增加。
[0086]而且，在可動電極34從X= - AO的位置驅(qū)動位移至x=0的位置的過程(第八過程)中，與該可動電極34在Y軸方向上隔開間隔dO的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指42僅為長條電極指42-1。在這種情況下，固定電極32與可動電極34隔開間隔dO而相向的面積隨著該可動電極34的位移而成比例地增加，并且該面積的增加斜率比上述的第七過程中的增加斜率小。因此，在上述的第八過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以比上述的第七過程中的斜率小的斜率增加。
[0087]如此，位移量監(jiān)視電極10的構(gòu)造具有如下特性:在可動電極34的驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量一 AO與AO之間時，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC相對于可動電極34向X軸方向的驅(qū)動位移量X的變化靈敏度比較小，另一方面，在可動電極34的驅(qū)動位移量X滿足X〈一 AO或χ>Α0時，其變化靈敏度比較大。
[0088]S卩，位移量監(jiān)視電極10的構(gòu)造中，上述的靜電電容變化量AC的變化靈敏度具有如下特性:在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前相比變大，且在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量一 AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量一AO之前相比變大。具體而言，固定電極32及可動電極34 (尤其是固定電極32)形成為，電極指42、52彼此以間隔dO相向的面的總面積的變化靈敏度在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前相比變大,且在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量一 AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量一 AO之前相比變大。即，固定電極32及可動電極34 (尤其是固定電極32)形成為，電極指42、52彼此以間隔dO相向的部位的個數(shù)在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前相比增加，且在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量一 AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量一 AO之前相比增加。
[0089]因此，在位移量監(jiān)視電極10的構(gòu)造中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量Λ C相對于可動電極34驅(qū)動位移至目標(biāo)位移量AO、一 AO之后的可動電極34的驅(qū)動位移量X的變化靈敏度比可動電極34位于目標(biāo)位移量一 AO與AO之間時的變化靈敏度高。根據(jù)該構(gòu)造，與靜電電容變化量△(:的變化靈敏度恒定的構(gòu)造相比，由于固定電極32與可動電極34的間隔、相向面積的變化而使固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C相對于可動電極34的驅(qū)動位移量X的斜率變動時所產(chǎn)生的、固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C達(dá)到目標(biāo)電容變化量CO時的可動電極34的驅(qū)動位移量X的偏差減少。
[0090]因此，根據(jù)本實施例的位移量監(jiān)視電極10的構(gòu)造，即使固定電極32與可動電極34的間隔、相向面積等的相對關(guān)系發(fā)生變化，也能夠抑制在靜電電容變化量△(:達(dá)到目標(biāo)電容變化量CO時可動電極34的驅(qū)動位移量X從目標(biāo)位移量AO較大地背離，因此能夠盡可能地將構(gòu)造體16、18的振 幅保持為恒定的目標(biāo)振幅。關(guān)于這一點，能夠提高對組裝應(yīng)力、溫度變化等干擾因素、尺寸偏差等制造因素的魯棒性，能夠?qū)崿F(xiàn)成品率的改善、正品率的提聞。
[0091]另外，在本實施例的位移量監(jiān)視電極10中，在提高了固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量Λ C相對于可動電極34驅(qū)動位移至目標(biāo)位移量AO、一 AO之后的可動電極34的驅(qū)動位移量X的變化靈敏度的基礎(chǔ)上，不需要縮小固定電極32及可動電極34的電極指42的前端與基部50的間隙及基部40與電極指52的前端的間隙，而能夠使這些間隙保持富余。因此，在構(gòu)造體16、18沿著X軸方向進(jìn)行驅(qū)動的過程中，能夠避免固定電極32及可動電極34彼此發(fā)生碰撞，能夠抑制位移量監(jiān)視電極10的破損。
[0092]另外，在上述的第一實施例中，構(gòu)造體16、18相當(dāng)于權(quán)利要求書記載的“檢測質(zhì)量”，X軸方向相當(dāng)于權(quán)利要求書記載的“預(yù)定軸向”。
[0093]然而,在上述的第一實施例中，固定電極32具有從基部40沿著與半導(dǎo)體基板14平行的X軸方向延伸的電極指42，該電極指42由長條電極指42-1、短條電極指42_2、T型電極指42-3這3種電極指構(gòu)成，但本發(fā)明并未限定于此，也可以如圖8Α及圖9Α所示，固定電極32具有從基部40沿著與半導(dǎo)體基板14平行的X軸方向延伸的電極指80、90，該電極指80、90由X軸方向上的長度比較長的長條電極指82、92和X軸方向上的長度比較短的短條電極指84、94這2種電極指構(gòu)成。
[0094]在該變形例的構(gòu)造中，固定電極32的長條電極指82、92及短條電極指84、94分別形成為截面方形，從與基部40連接的連接部到前端具有相同的截面積(在Y軸方向上為相同寬度且在Z軸方向上為相同厚度)。電極指80、90形成為以一個長條電極指82、92和一個短條電極指84、94為一組的圖形。具體而言，在Y軸方向上依次構(gòu)成長條電極指82、92及短條電極指84、94，并且該結(jié)構(gòu)在Y軸方向上反復(fù)地形成。在電極指80、90中，在長條電極指82、92與短條電極指84、94之間，沿著Y軸方向形成有預(yù)定的間隔。
[0095]另外，固定電極32具有不與基部40連接的分離部86、96作為電極指80、90的一部分。分離部86、96沿著與半導(dǎo)體基板14平行的X軸方向延伸，形成為截面方形，在X軸方向上的兩端間具有相同的截面積(在Y軸方向上為相同寬度且在Z軸方向上為相同厚度)。分離部86、96的Y軸方向位置與短條電極指84、94的Y軸方向位置相同。即，分離部86、96與短條電極指84、94沿著X軸方向隔開預(yù)定距離而配置。在分離部86、96與短條電極指84、94之間，沿著X軸方向形成有預(yù)定的間隔。分離部86、96和短條電極指84、94構(gòu)成具有開設(shè)了預(yù)定的間隔的孔的切口的電極指。
[0096]另外，分離部86可以通過如圖8B所示將固定電極32整體與半導(dǎo)體基板14電連接，而維持成與固定電極32的其他部位(例如長條電極指82、短條電極指84等)相同的電位，而且，分離部96也可以通過如圖9B所示將該分離部96經(jīng)由上部電極98而與長條電極指92電連接，而維持成與固定電極32的其他部位(例如長條電極指92、短條電極指94等)相同的電位。
[0097]固定電極32及可動電極34以基部40、50彼此在X軸方向上相向且電極指80、90與電極指52在Y軸方向上相向而嚙合的方式配置。具體而言，可動電極34的各電極指52以進(jìn)入到固定電極32的電極指80、90的長條電極指82、92與短條電極指84、94之間的Y軸方向上的中央位置的方式配置。在相互沿著Y軸方向相鄰的可動電極34的電極指52與固定電極32的長條電極指82、92之間、相互沿著Y軸方向相鄰的可動電極34的電極指52與固定電極32的短條電極指84、94之間及相互沿著Y軸方向相鄰的可動電極34的電極指52與固定電極32的分離部86、96之間，在Y軸方向上形成有預(yù)定的間隔dO。
[0098]可動電極34的各電極指52構(gòu)成為，在構(gòu)造體16、18的振動中心(即，可動電極34的位移中心)其前端在X軸方向上位于固定電極32的分離部86、96的一端與短條電極指84,94的前端之間的間隔的中間。而且，分離部86、96的一端與短條電極指84、94的前端之間在X軸方向上的間隔設(shè)定成與構(gòu)造體16、18的目標(biāo)振幅(B卩，與該目標(biāo)振幅對應(yīng)的可動電極34的前端距振動中心的目標(biāo)位移量)AO的2倍的值相同或比該值略小。
[0099]另外，在Y軸方向上相互相鄰的固定電極32的電極指80、90與可動電極34的電極指52在厚度方向即Z軸方向上重疊的部位的厚度(即電極指80、90的側(cè)壁與電極指52的側(cè)壁在Z軸方向上相向的部位的高度)Tm可以與電極指80、90的Z軸方向上的厚度或電極指52的Z軸方向上的厚度不同，也可以與兩厚度一致。
[0100]上述位移量監(jiān)視電極10的變形例的構(gòu)造也具有如下特性:在可動電極34的驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量一 AO與AO之間時，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量Λ C相對于可動電極34向X軸方向的驅(qū)動位移量X的變化靈敏度比較小，另一方面，在可動電極34的驅(qū)動位移量X滿足X〈一 AO或χ>Α0時,該變化靈敏度比較大。S卩，上述的靜電電容變化量AC的變化靈敏度具有如下特性:在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO> — AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量Α0、一 AO之前相比變大。具體而言，固定電極32及可動電極34形成為，電極指80、90與電極指52以間隔dO相向的面的總面積的變化靈敏度在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到了目標(biāo)位移量A0、一 AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量A0、一 AO之前相比變大，即，固定電極32形成為，電極指80、90與電極指52以間隔dO相向的部位的個數(shù)在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到了目標(biāo)位移量A0、一 AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量A0、一 AO之前相比增加。因此，在該變形例的構(gòu)造中，也能夠得到與上述的第一實施例的構(gòu)造同樣的效果。
[0101]另外，在該變形例的構(gòu)造中，能夠?qū)⒐潭姌O32的電極指80、90與可動電極34的電極指52在Y軸方向上相向的間隔在所有部位形成為等間隔，因此與各部的間隔不均勻的構(gòu)造相比，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的緊湊化，能夠防止在半導(dǎo)體基板14上位移量監(jiān)視電極10占有的面積增大。
[0102]實施例2
[0103]圖10表示本發(fā)明的第二實施例的位移量監(jiān)視電極100的俯視圖。另外，在圖10中，對與上述圖2所示的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)部分標(biāo)注同一附圖標(biāo)記而省略或簡化其說明。而且，圖11表示示出了本實施例的位移量監(jiān)視電極100的動作工序的圖。
[0104]本實施例的位移量監(jiān)視電極100由固定電極32和可動電極34構(gòu)成。固定電極32形成為梳齒狀，且具有從基部40沿著與半導(dǎo)體基板14平行的X軸方向延伸的電極指102。電極指102相對于一個基部40相互平行地沿著Y軸方向等間隔地排列設(shè)有多個。各電極指102具有相同的形狀。各電極指102分別形成為截面方形，且以截面積從與基部40連接的連接部到前端變化的方式構(gòu)成。
[0105]具體而言，各電極指102分別構(gòu)成為，通過使與基部40連接的連接部附近及前端附近的部位的Y軸方向上的寬度比其中間部位的Y軸方向上的寬度大，而使與基部40連接的連接部附近及前端附近的部位的截面積比其中間部位的截面積大。以下，將電極指102中的、截面積比較大的與基部40連接的連接部附近的部位稱為根部102-1，將截面積比較大的前端附近的部位稱為前端部102-2，而且將截面積比較小的中間部位稱為中間部102-3。
[0106]固定電極32及可動電極34以基部40、50彼此在X軸方向上相向且電極指102與電極指52在Y軸方向上相向而嚙合的方式配置。具體而言，可動電極34的各電極指52以進(jìn)入到固定電極32的相互在Y軸方向上相鄰的2個電極指102的中央位置的方式配置。相互在Y軸方向上相鄰的可動電極34的電極指52與固定電極32的電極指102構(gòu)成為，根據(jù)部位而在Y軸方向上形成不同的間隔dm，具體而言，電極指52與根部102-1之間的間隔及電極指52與前端部102-2之間的間隔比較小且電極指52與中間部102-3之間的間隔比較大。
[0107]可動電極34的各電極指52構(gòu)成為，在構(gòu)造體16、18的振動中心(即，可動電極34的位移中心)其前端在X軸方向上位于固定電極32的電極指102的中間部102-3的X軸方向上的中間。而且，中間部102-3的X軸方向上的長度即根部102-1與前端部102-2的X軸方向上的距離設(shè)定成與構(gòu)造體16、18的目標(biāo)振幅(B卩，與該目標(biāo)振幅對應(yīng)的可動電極34的前端距振動中心的目標(biāo)位移量)AO的2倍的值相同或比該值略小。
[0108]另外，在Y軸方向上相互相鄰的固定電極32的電極指102與可動電極34的電極指52在厚度方向即Z軸方向上重疊的部位處的厚度(即電極指102的側(cè)壁與電極指52的側(cè)壁在Z軸方向上相向的部位的高度)Tm可以與電極指102的Z軸方向上的厚度或電極指52的Z軸方向上的厚度不同，也可以與兩厚度一致。
[0109]在該位移量監(jiān)視電極100的構(gòu)造中，在可動電極34從驅(qū)動位移量X為零的位置(x=0)驅(qū)動位移至驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量AO的位置(X=AO)的過程(第一過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指102為中間部102-3。在這種情況下，該固定電極32的電極指102與可動電極34的電極指52的Y軸方向上的間隔dm是比較大的恒定值。因此，在上述的第一過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C以恒定的斜率增加。
[0110]另外，在可動電極34從驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量AO的位置(X=AO)進(jìn)一步向x>A0側(cè)進(jìn)行驅(qū)動位移的過程(第二過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指102為根部102-1。在這種情況下，該固定電極32的電極指102與可動電極34的電極指52的Y軸方向上的間隔dm為比較小的恒定值。因此，在上述的第二過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以比上述的第一過程中的斜率大的斜率增加。
[0111]另外，在可動電極34從χ>Α0的位置驅(qū)動位移至X=AO的位置的過程(第三過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的減少的電極指102為根部102-1。在這種情況下，該固定電極32的電極指102與可動電極34的電極指52的Y軸方向上的間隔dm為比較小的恒定值。因此，在上述的第三過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以與上述的第二過程中的斜率相同的斜率減少。
[0112]另外，在可動電極34從X=AO的位置驅(qū)動位移至X=O的位置的過程(第四過程)及可動電極34從x=0的位置驅(qū)動位移至X= - AO的位置的過程(第五過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的減少的電極指102為中間部102-3。在這種情況下，該固定電極32的電極指102與可動電極34的電極指52的Y軸方向上的間隔dm為比較大的恒定值。因此，在上述的第四及第五過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以比上述的第三過程中的斜率小的斜率減少。`
[0113]另外，在可動電極34從驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量一 AO的位置(X= — A0)進(jìn)一步向X〈一 AO側(cè)進(jìn)行驅(qū)動位移的過程(第六過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的減少的電極指102為前端部102-2。在這種情況下，該固定電極32的電極指102與可動電極34的電極指52的Y軸方向上的間隔dm為比較小的恒定值。因此，在上述的第六過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以比上述的第四及第五過程中的斜率大的斜率減少。
[0114]另外，在可動電極34從x〈 - AO的位置驅(qū)動位移至X= - AO的位置的過程(第七過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指102為前端部102-2。在這種情況下，該固定電極32的電極指102與可動電極34的電極指52的Y軸方向上的間隔dm為比較小的恒定值。因此，在上述的第七過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以與上述的第六過程中的斜率相同的斜率增加。
[0115]而且，在可動電極34從X= - AO的位置驅(qū)動位移至X=O的位置的過程(第八過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指102為中間部102-3。在這種情況下，該固定電極32的電極指102與可動電極34的電極指52的Y軸方向上的間隔dm為比較大的恒定值。因此，在上述的第八過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以比上述的第七過程中的斜率小的斜率增加。
[0116]如此，位移量監(jiān)視電極100的構(gòu)造也具有如下特性:在可動電極34的驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量一 AO與AO之間時，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC相對于可動電極34向X軸方向的驅(qū)動位移量X的變化靈敏度比較小，另一方面，在可動電極34的驅(qū)動位移量X滿足X〈一 AO或χ>Α0時，該變化靈敏度比較大。
[0117]即，位移量監(jiān)視電極100的構(gòu)造中，上述的靜電電容變化量AC的變化靈敏度具有如下特性:在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到了目標(biāo)位移量AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前相比變大，且在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量一 AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量一 AO之前相比變大。具體而言，固定電極32及可動電極34 (尤其是固定電極32)形成為，電極指102、52彼此相向的間隔dm(尤其是電極指52的前端與電極指102相向的間隔)在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前相比變小，且在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量一 AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量一 AO之前相比變小。
[0118]因此，在位移量監(jiān)視電極100的構(gòu)造中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量Λ C相對于可動電極34驅(qū)動位移至目標(biāo)位移量AO、一 AO之后的可動電極34的驅(qū)動位移量X的變化靈敏度比可動電極34位于目標(biāo)位移量一 AO與AO之間時的變化靈敏度高。因此，在本實施例的位移量監(jiān)視電極100的構(gòu)造中，也能夠得到與上述的第一實施例的位移量監(jiān)視電極10的構(gòu)造同樣的效果。
[0119]另外，在位移量·監(jiān)視電極100的構(gòu)造中，能夠?qū)⒐潭姌O32的電極指102的各部與可動電極34的電極指52在Y軸方向上相鄰的間隔及固定電極32的Y軸方向上相互相鄰的電極指102彼此的各部在Y軸方向上相鄰的間隔分別形成為等間隔，因此與具有不均勻的間隔的構(gòu)造相比，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡化及緊湊化。
[0120]然而，在上述的第二實施例中，使固定電極32及可動電極34的電極指102、52彼此相向的間隔dm (尤其是電極指52的前端與電極指102相向的間隔)在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前相比變小,在此基礎(chǔ)上,可動電極34的電極指52設(shè)為從與基部50連接的連接部到前端具有相同的截面積，固定電極32的電極指102設(shè)為從與基部40連接的連接部到前端具有變化的截面積，但本發(fā)明并未限定于此，也可以設(shè)為，固定電極32的電極指及可動電極34的電極指分別具有從與基部連接的連接部到前端發(fā)生變化的截面積。
[0121]例如，如圖12所示，可以是，固定電極32的電極指120由與基部40連接的連接部附近的截面積比較大的根部120-1、前端附近的截面積比較大的前端部120-2、截面積比較小的中間部120-3構(gòu)成，且可動電極34的電極指122由與基部50連接的連接部附近的截面積比較大的根部122-1、前端附近的截面積比較大的前端部122-2、截面積比較小的中間部122-3構(gòu)成。在該變形例的構(gòu)造中，可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO、一 AO之后的固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C的變化靈敏度比可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到該目標(biāo)位移量A0、一 AO之前的變化靈敏度進(jìn)一步變大，因此能夠使效果比上述的第二實施例的效果更加顯著。
[0122]另外，如圖13所示，可以是，固定電極32的電極指130由與基部40連接的連接部附近的截面積比較大的根部130-1、截面積比較小的基礎(chǔ)部130-2構(gòu)成，且可動電極34的電極指132由與基部50連接的連接部附近的截面積比較大的根部132-1、前端附近的截面積比較大的前端部132-2、截面積比較小的中間部132-3構(gòu)成。在該變形例的構(gòu)造中，可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后的固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C的變化靈敏度比可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前的變化靈敏度進(jìn)一步變大，因此能夠使效果比上述的第二實施例的效果更加顯著。
[0123]另外，如圖14所示，可以是，固定電極32的電極指140由與基部40連接的連接部附近的截面積比較大的根部140-1、截面積比較小的基礎(chǔ)部140-2構(gòu)成，且可動電極34的電極指142由截面積比較小的基礎(chǔ)部142-1及與基部50連接的連接部附近的截面積比較大的前端部142-2構(gòu)成。在該變形例的構(gòu)造中，可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后的固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C的變化靈敏度比可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前的變化靈敏度進(jìn)一步變大，因此能夠使效果比上述的第二實施例的效果更加顯著。
[0124]另外，在上述的圖12~圖14所示的變形例的構(gòu)造中，如圖15(另外，在該圖15中，示出了圖13所示的變形例的構(gòu)造。)所示，作為位移量監(jiān)視電極100整體的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒐潭姌O32的電極指與可動電極34的電 極指在Y軸方向上相向的各部位的間隔及固定電極32的Y軸方向上相互相鄰的電極指彼此的各部位的間隔分別形成為等間隔(即，如圖15所示,使 a=a' =a' ' =a' ' ' , b=b/ =b' ' =b' ' ' , c=c'且(1=(1'成立)，因此與具有不均勻的間隔的構(gòu)造相比，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡化及緊湊化。
[0125]實施例3
[0126]圖16表不本發(fā)明的第三實施例的位移量監(jiān)視電極200的俯視圖。另外,在圖10中，對與上述圖2所示的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)部分標(biāo)注同一附圖標(biāo)記而省略或簡化其說明。而且，圖17表示示出了本實施例的位移量監(jiān)視電極200中的動作工序的圖。
[0127]本實施例的位移量監(jiān)視電極200由固定電極32和可動電極34構(gòu)成。固定電極32形成為梳齒狀，且具有從基部40沿著與半導(dǎo)體基板14平行的X軸方向延伸的電極指202。電極指202相對于一個基部40相互平行地沿著Y軸方向等間隔地排列設(shè)有多個。各電極指202具有相同的形狀。各電極指202分別形成為截面方形，且以截面積從與基部40連接的連接部到前端變化的方式構(gòu)成。
[0128]具體而言，各電極指202分別構(gòu)成為，與基部40連接的連接部附近及前端附近的部位的Z軸方向上的厚度比其中間部位的Z軸方向上的厚度大，由此與基部40連接的連接部附近及前端附近的部位的截面積比該中間部位的截面積大。以下，將電極指202中的、截面積比較大的與基部40連接的連接部附近的部位稱為根部202-1，將截面積比較大的前端附近的部位稱為前端部202-2，而且，將截面積比較小的中間部位稱為中間部202-3。
[0129]固定電極32及可動電極34以基部40、50彼此在X軸方向上相向且電極指202與電極指52在Y軸方向上相向而嚙合的方式配置。具體而言，可動電極34的各電極指52以進(jìn)入到固定電極32的相互在Y軸方向上相鄰的2個電極指202的中央位置的方式配置。在相互沿著Y軸方向相鄰的可動電極34的電極指52與固定電極32的電極指202之間，在Y軸方向上形成有預(yù)定的間隔dO。
[0130]可動電極34的各電極指52構(gòu)成為，在構(gòu)造體16、18的振動中心(即，可動電極34的位移中心)其前端在X軸方向上位于固定電極32的電極指202的中間部202-3的X軸方向上的中間。而且，中間部202-3的X軸方向上的長度即根部202-1與前端部202-2的X軸方向上的距離設(shè)定成與構(gòu)造體16、18的目標(biāo)振幅(B卩，與該目標(biāo)振幅對應(yīng)的可動電極34的前端距振動中心的目標(biāo)位移量)AO的2倍的值相同或比該值略小。
[0131]另外，在Y軸方向上相互相鄰的固定電極32的電極指202和可動電極34的電極指52構(gòu)成為，在厚度方向即Z軸方向上重疊的部位的厚度(即電極指202的側(cè)壁與電極指52的側(cè)壁在Z軸方向上相向的部位的高度)Tm根據(jù)部位而不同，具體而言，電極指52與根部202-1之間的厚度及電極指52與前端部202-2之間的厚度比較大且電極指52與中間部202-3之間的厚度比較小。
[0132]在該位移量監(jiān)視電極200的構(gòu)造中，在可動電極34從驅(qū)動位移量x為零的位置(x=0)驅(qū)動位移至驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量AO的位置(X=AO)的過程(第一過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指202為中間部202-3。在這種情況下，該固定電極32的電極指202與可動電極34的電極指52在Y軸方向上相向的Z軸方向上的高度Tm為比較小的恒定值，固定電極32與可動電極34隔開間隔dO相向的面積隨著該可動電極34的位移而成比例地增加。因此，在上述的第一過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以恒定的斜率增加。
[0133]另外，在可動電極34從驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量AO的位置(X=AO)進(jìn)一步向x>A0側(cè)進(jìn)行驅(qū)動位移的過程(第二過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指202為根部202-1。在這種情況下，該固定電極32的電極指202與可動電極34的電極指52在Y軸方向上相向的Z軸方向上的高度Tm為比較大的恒定值，固定電極32與可動電極34隔開間隔dO相向的面積隨著該可動電極34的位移而成比例地增加，該面積的增加斜率比上述的第一過程中的增加斜率大。因此，在上述的第二過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以比上述的第一過程中的斜率大的斜率增加。
[0134]另外，在可動電極34從χ>Α0的位置驅(qū)動位移至X=AO的位置的過程(第三過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的減少的電極指202為根部202-1。在這種情況下，該固定電極32的電極指202與可動電極34的電極指52在Y軸方向上相向的Z軸方向上的高度Tm為比較大的恒定值，固定電極32與可動電極34隔開間隔dO相向的面積隨著該可動電極34的位移而成比例地減少。因此，在上述的第三過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以與上述的第二過程中的斜率相同的斜率減少。
[0135]另外，在可動電極34從X=AO的位置驅(qū)動位移至X=O的位置的過程(第四過程)及可動電極34從x=0的位置驅(qū)動位移至X= - AO的位置的過程(第五過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的減少的電極指202為中間部202-3。在這種情況下，該固定電極32的電極指202與可動電極34的電極指52在Y軸方向上相向的Z軸方向上的高度Tm為比較小的恒定值，固定電極32與可動電極34隔開間隔dO相向的面積隨著該可動電極34的位移而成比例地減少，并且該面積的減少斜率比上述的第三過程中的減少斜率小。因此，在上述的第四及第五過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以比上述的第三過程中的斜率小的斜率減少。
[0136]另外，在可動電極34從驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量一 AO的位置(X= — A0)進(jìn)一步向X〈一 AO側(cè)進(jìn)行驅(qū)動位移的過程(第六過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的減少的電極指202為前端部202-2。在這種情況下，該固定電極32的電極指202與可動電極34的電極指52在Y軸方向上相向的Z軸方向上的高度Tm為比較大的恒定值，固定電極32與可動電極34隔開間隔dO相向的面積隨著該可動電極34的位移而成比例地減少，并且該面積的減少斜率比上述的第四及第五過程中的減少斜率大。因此，在上述的第六過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以比上述的第四及第五過程中的斜率大的斜率減少。
[0137]另外，在可動電極34從x〈 - AO的位置驅(qū)動位移至X= — AO的位置的過程(第七過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指202為前端部202-2。在這種情況下，該固定電極32的電極指202與可動電極34的電極指52在Y軸方向上相向的Z軸方向上的高度Tm為比較大的恒定值，固定電極32與可動電極34隔開間隔dO相向的面積隨著該可動電極34的位移而成比例地增力口。因此，在上述的第七過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以與上述的第六過程中的斜率相同的斜率增加。
[0138]而且，在可動電極34從X= - AO的位置驅(qū)動位移至X=O的位置的過程(第八過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指202為中間部202-3。在這種情況下，該固定電極32的電極指202與可動電極34的電極指52在Y軸方向上相向的Z軸方向上的高度Tm為比較小的恒定值，固定電極32與可動電極34隔開間隔dO相向的面積隨著該可動電極34的位移而成比例地增加，并且該面積的增加斜率比上述的第七過程中的增加斜率小。因此，在上述的第八過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC以比上述的第七過程中的斜率小的斜率增加。
[0139]如此，位移量監(jiān)視電極200的構(gòu)造也具有如下特性:在可動電極34的驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量一 AO與AO之間時，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC相對于可動電極34向X軸方向的驅(qū)動位移量X的變化靈敏度比較小，另一方面，在可動電極34的驅(qū)動位移量X滿足X〈一 AO或χ>Α0時，該變化靈敏度比較大。
[0140]S卩，位移量監(jiān)視電極200的構(gòu)造中，上述的靜電電容變化量AC的變化靈敏度具有如下特性:在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前相比變大，且在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量一 AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量一AO之前相比變大。具體而言，固定電極32及可動電極34 (尤其是固定電極32)形成為，電極指202、52彼此在Y軸方向上相向的Z軸方向上的高度Tm(尤其是電極指52的前端與電極指202相向的Z軸方向上的高度)在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前相比變大,且在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量一 AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量一 AO之前相比變大。[0141]因此，在位移量監(jiān)視電極200的構(gòu)造中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量Λ C相對于可動電極34驅(qū)動位移至目標(biāo)位移量AO、一 AO之后的可動電極34的驅(qū)動位移量X的變化靈敏度比可動電極34位于目標(biāo)位移量一 AO與AO之間時的變化靈敏度高。因此，在本實施例的位移量監(jiān)視電極200的構(gòu)造中，也能夠得到與上述的第一實施例及第二實施例的位移量監(jiān)視電極10、100的構(gòu)造同樣的效果。
[0142]另外，在位移量監(jiān)視電極200的構(gòu)造中，與上述的第一實施例及第二實施例的位移量監(jiān)視電極10、100的構(gòu)造不同，固定電極32的電極指202及可動電極34的電極指52分別具有從前端到與基部40、50連接的連接部Y軸方向上的寬度不發(fā)生變化的結(jié)構(gòu)。因此，能夠?qū)⒐潭姌O32的電極指202與可動電極34的電極指52在Y軸方向上相向的間隔、固定電極32的Y軸方向上相互相鄰的電極指202彼此在Y軸方向上相鄰的間隔及可動電極34的Y軸方向上相互相鄰的電極指52彼此在Y軸方向上相鄰的間隔分別形成為最短且等間隔，因此與具有不均勻的間隔的構(gòu)造相比，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡化及緊湊化，能夠防止半導(dǎo)體基板14上位移量監(jiān)視電極200所占有的面積增大。
[0143]然而，在上述的第三實施例中，固定電極32及可動電極34的電極指202、52彼此在Y軸方向上相向的Z軸方向上的高度Tm (尤其是電極指52的前端與電極指202相向的Z軸方向上的高度)在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前相比變小，在此基礎(chǔ)上，可動電極34的電極指52從與基部50連接的連接部到前端具有相同的截面積，固定電極32的電極指202從與基部40連接的連接部到前端具有變化的截面積，但本發(fā)明并未限定于此，可以是，固定電極32的電極指及可動電極34的電極指分別從與基部連接的連接部到前端具有變化的截面積。
[0144]例如，如圖18Α、圖18Β及圖18C所示，可以是，固定電極32的電極指220由與基部40連接的連接部附近的截 面積比較大的根部220-1、前端附近的截面積比較大的前端部220-2、截面積比較小的中間部220-3構(gòu)成，且可動電極34的電極指222由與基部50連接的連接部附近的截面積比較大的根部222-1、前端附近的截面積比較大的前端部222-2、截面積比較小的中間部222-3構(gòu)成。在該變形例的構(gòu)造中，可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到了目標(biāo)位移量AO、一 AO之后的固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量Λ C的變化靈敏度比可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到該目標(biāo)位移量Α0、一 AO之前的變化靈敏度進(jìn)一步變大，因此能夠使效果比上述的第三實施例的效果更加顯著。
[0145]另外，如圖19Α、圖19Β及圖19C所示，可以是，固定電極32的電極指230由與基部40連接的連接部附近的截面積比較大的根部230-1、截面積比較小的基礎(chǔ)部230-2構(gòu)成，且可動電極34的電極指232由與基部50連接的連接部附近的截面積比較大的根部232-1、前端附近的截面積比較大的前端部232-2、截面積比較小的中間部232-3構(gòu)成。在該變形例的構(gòu)造中，可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后的固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C的變化靈敏度比可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前的變化靈敏度進(jìn)一步變大，因此能夠使效果比上述的第三實施例的效果更加顯著。
[0146]另外，如圖20Α、圖20Β及圖20C所示，可以是，固定電極32的電極指240由與基部40連接的連接部附近的截面積比較大的根部240-1、截面積比較小的基礎(chǔ)部240-2構(gòu)成，且可動電極34的電極指242由截面積比較小的基礎(chǔ)部242-1及與基部50連接的連接部附近的截面積比較大的前端部242-2構(gòu)成。在該變形例的構(gòu)造中，可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后的固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC的變化靈敏度比可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前的變化靈敏度進(jìn)一步變大，因此能夠使效果比上述的第三實施例的效果更加顯著。
[0147]另外，在上述的圖18?圖20所示的變形例的構(gòu)造中，作為位移量監(jiān)視電極200整體的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒐潭姌O32的電極指與可動電極34的電極指在Y軸方向上相向的間隔、固定電極32的Y軸方向上相互相鄰的電極指彼此在Y軸方向上相鄰的間隔及可動電極34的Y軸方向上相互相鄰的電極指彼此在Y軸方向上相鄰的間隔分別形成為最短且等間隔(例如，如圖21所示，使e=e' =e' ' =e'''成立)，因此與具有不均勻的間隔的構(gòu)造相t匕，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡化及緊湊化，能夠防止半導(dǎo)體基板14上位移量監(jiān)視電極200所占有的面積增大。
[0148]實施例4
[0149]圖22A表示本發(fā)明的第四實施例的位移量監(jiān)視電極300的俯視圖。圖22B表示圖22A所示的位移量監(jiān)視電極300的V-V線剖視圖。另外，在圖22A及圖22B中，對與上述圖2所示的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)部分標(biāo)注同一附圖標(biāo)記而省略或簡化其說明。而且，圖23表示示出了本實施例的位移量監(jiān)視電極300中的動作工序的圖。
[0150]本實施例的位移量監(jiān)視電極300由固定電極32和可動電極34構(gòu)成。固定電極32形成為梳齒狀，且具有從基部40沿著與半導(dǎo)體基板14平行的X軸方向延伸的電極指302。電極指302相對于一個基部40相互平行地沿著Y軸方向等間隔地排列設(shè)有多個。各電極指302相互具有相同的形狀。電極指302形成為截面方形，且以從與基部40連接的連接部到前端具有相同的截面積(在Y軸方向上為相同寬度且在Z軸方向上為相同厚度)。而且，電極指302與可動電極34的電極指52在厚度方向即Z軸方向上重疊的部位處的厚度(SP電極指302的側(cè)壁與電極指52的側(cè)壁在Z軸方向上相向的部位處的高度)Tm為恒定。
[0151]在固定電極32的電極指302中，在與基部40連接的連接部附近及前端附近的部位的表面上配置有介電材料304、306。介電材料304、306分別設(shè)于電極指302與可動電極34的電極指52在Y軸方向上相向的側(cè)面的兩側(cè)。介電材料304、306由與電極指302主體的材料不同的、絕緣性高的材料或者具有低楊氏模量或粘性的材料構(gòu)成。介電材料304、306具有比空氣的相對介電常數(shù)“I”大的相對介電常數(shù)，在電極指302的表面上沿著Y軸方向具有預(yù)定厚度dl。
[0152]另外，介電材料304、306可以利用例如通過對硅進(jìn)行熱氧化而能夠容易地堆積的SiO2膜(氧化絕緣膜)或抗蝕材料等有機材料等來制造。而且，以下，將電極指302中的、與設(shè)有介電材料304的基部40連接的連接部附近的部位稱為根部302-1，將設(shè)有介電材料306的前端附近的部位稱為前端部302-2，而且，將根部302-1與前端部302-2的中間部位稱為中間部302-3。
[0153]固定電極32及可動電極34以基部40、50彼此在X軸方向上相向且電極指302與電極指52在Y軸方向上相向而嚙合的方式配置。具體而言，可動電極34的各電極指52以進(jìn)入到固定電極32的相互在Y軸方向上相鄰的2個電極指302的中央位置的方式配置。在相互沿著Y軸方向相鄰的可動電極34的電極指52與固定電極32的電極指302之間，在電極指302的中間部302-3沿著Y軸方向形成有預(yù)定的間隔d0，而且，在根部302-1及前端部302-2沿著Y軸方向形成有預(yù)定的間隔(dO-dl)。[0154]可動電極34的各電極指52構(gòu)成為，在構(gòu)造體16、18的振動中心(即，可動電極34的位移中心)其前端在X軸方向上位于固定電極32的電極指302的中間部302-3的X軸方向上的中間。而且，中間部302-3的X軸方向上的長度即根部302-1與前端部302-2的X軸方向上的距離(介電材料304的一端與介電材料306的一端在X軸方向上的分離距離)設(shè)定成與構(gòu)造體16、18的目標(biāo)振幅(即，與該目標(biāo)振幅對應(yīng)的可動電極34的前端距振動中心的目標(biāo)位移量)AO的2倍的值相同或比該值略小。
[0155]另外，在Y軸方向上相互相鄰的固定電極32的電極指302與可動電極34的電極指52在厚度方向即Z軸方向上重疊的部位處的厚度(即電極指302的側(cè)壁與電極指52的側(cè)壁在Z軸方向上相向的部位處的高度)Tm可以與電極指102的Z軸方向上的厚度或電極指52的Z軸方向上的厚度不同，也可以與兩厚度一致。 [0156]在該位移量監(jiān)視電極300的構(gòu)造中，在可動電極34從驅(qū)動位移量x為零的位置(X=O )驅(qū)動位移至驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量AO的位置(X=AO )的過程(第一過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指302為中間部302-3。因此，在上述的第一過程中，該固定電極32的電極指302與可動電極34的電極指52的Y軸方向上之間的介電常數(shù)是基于它們之間的空間的介電常數(shù)的恒定值(=ε 1)，因此固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量ACl如下式(2)所示那樣按照上述的驅(qū)動位移量X以恒定的斜率增加。另外，固定電極32與可動電極34相向的相向面積的變化量為AS。
[0157]ACl= ε I.AS/d0...(2)
[0158]另外，在可動電極34從驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量AO的位置(X=AO)進(jìn)一步向x>A0側(cè)進(jìn)行驅(qū)動位移的過程(第二過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指302為根部302-1。因此，在上述的第二過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC2如下式(3)所示那樣，基于介電材料304的靜電電容變化量和該介電材料304與可動電極34的電極指52的Y軸方向上之間的空間的靜電電容變化量，按照上述的驅(qū)動位移量X以比上述的第一過程中的斜率大的斜率增加。另外，固定電極32的電極指302與可動電極34的電極指52之間的空間的介電常數(shù)為ε 1，介電材料304的介電常數(shù)為ε2 (> ε 1)，固定電極32與可動電極34的相向面積的變化量為AS。
[0159]AC2= ε I.ε 2.AS/ ( ε 2.(dO — dl) + ε I.dl)...(3)
[0160]另外，在可動電極34從x>A0的位置驅(qū)動位移至X=AO的位置的過程(第三過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的減少的電極指302為根部302-1。因此，在上述的第三過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C按照上述的驅(qū)動位移量X而以與上述的第二過程中的斜率相同的斜率減少。
[0161]另外，在可動電極34從X=AO的位置驅(qū)動位移至X=O的位置的過程(第四過程)及可動電極34從x=0的位置驅(qū)動位移至X= - AO的位置的過程(第五過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的減少的電極指302為中間部302-3。因此，在上述的第四及第五過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C按照上述的驅(qū)動位移量X而以比上述的第三過程中的斜率小的斜率減少。
[0162]另外，在可動電極34從驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量一 AO的位置(X= — A0)進(jìn)一步向X〈一 AO側(cè)進(jìn)行驅(qū)動位移的過程(第六過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的減少的電極指302為前端部302-2。因此，在上述的第六過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C基于介電材料306的靜電電容變化量及該介電材料306與可動電極34的電極指52之間的空間的靜電電容變化量，按照上述的驅(qū)動位移量X而以比上述的第四及第五過程中的斜率大的斜率減少。
[0163]另外，在可動電極34從x〈 - AO的位置驅(qū)動位移至X= — AO的位置的過程(第七過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指302為前端部302-2。因此，在上述的第七過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△(:按照上述的驅(qū)動位移量X而以與上述的第六過程中的斜率相同的斜率增加。
[0164]而且，在可動電極34從X= - AO的位置驅(qū)動位移至X=O的位置的過程(第八過程)中，與可動電極34相向的固定電極32中的有助于固定電極32與可動電極34的相向面積的增加的電極指302為中間部302-3。因此，在上述的第八過程中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC按照上述的驅(qū)動位移量X而以比上述的第七過程中的斜率小的斜率增加。
[0165]如此，位移量監(jiān)視電極300的構(gòu)造也具有如下特性:在可動電極34的驅(qū)動位移量X為目標(biāo)位移量一 AO與AO之間時，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC相對于可動電極34向X軸方向的驅(qū)動位移量X的變化靈敏度比較小，另一方面，在可動電極34的驅(qū)動位移量X滿足X〈一 AO或χ>Α0時，該變化靈敏度比較大。
[0166]即，位移量監(jiān)視電極300的構(gòu)造中，上述的靜電電容變化量AC的變化靈敏度具有如下的特性:在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前相比變大，且在可動電極34的驅(qū)動`位移達(dá)到目標(biāo)位移量一 AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量一 AO之前相比變大。具體而言，固定電極32及可動電極34 (尤其是固定電極32)為了使上述的靜電電容變化量△ C的變化靈敏度具有上述的特性而具有在前端附近或與基部連接的連接部附近配置有介電材料304、306的電極指。
[0167]因此，在位移量監(jiān)視電極300的構(gòu)造中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量Λ C相對于可動電極34驅(qū)動位移至目標(biāo)位移量AO、一 AO之后的可動電極34的驅(qū)動位移量X的變化靈敏度比可動電極34位于目標(biāo)位移量一 AO與AO之間時的變化靈敏度高。因此，在本實施例的位移量監(jiān)視電極300的構(gòu)造中，也能夠得到與上述的第一實施例~第三實施例的位移量監(jiān)視電極10、100、200的構(gòu)造同樣的效果。
[0168]另外，在位移量監(jiān)視電極300中，在介電材料304、306分別由絕緣性高的材料構(gòu)成的情況下，在構(gòu)造體16、18沿著X軸方向振動的過程中，即使由于制造偏差、控制偏差、來自外部的過大應(yīng)力施加等而使可動電極34與固定電極32沖突，通過該介電材料304、306的存在也能避免兩電極32、34導(dǎo)通，因此能夠高精度地檢測固定電極32與可動電極34之間的靜電電容的變化，能夠防止在使構(gòu)造體16、18相對于半導(dǎo)體基板14向X軸方向激振驅(qū)動這一方面的誤動作。[0169]而且，在位移量監(jiān)視電極300中，在介電材料304、306分別由具有低楊氏模量或粘性的材料構(gòu)成的情況下，即使由于制造偏差、控制偏差、來自外部的過大應(yīng)力施加等而使可動電極34與固定電極32沖突，通過介電材料304、306的存在也能吸收施加給兩電極32、34的沖擊，因此能夠防止固定電極32及可動電極34的破損。
[0170]然而，在上述的第四實施例中，僅在固定電極32的電極指302配置了介電材料304、306，但本發(fā)明并未限定于此，還可以在可動電極34的電極指也配置介電材料。
[0171]例如，如圖24所示，可以在固定電極32及可動電極34的電極指320、322這雙方分別在與基部40、50連接的連接部附近及前端附近的部位配置介電材料324、326、328、330。在該變形例的構(gòu)造中，可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到了目標(biāo)位移量A0、配設(shè)AO之后的固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C的變化靈敏度比可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到該目標(biāo)位移量A0、配設(shè)AO之前的變化靈敏度進(jìn)一步變大，因此能夠使效果比上述的第四實施例的效果更加顯著。
[0172]另外，如圖25所示，在固定電極32的電極指340中，也可以僅在與基部40連接的連接部附近的部位配置介電材料342，且在可動電極34的電極指344中，在與基部50連接的連接部附近及前端附近的部位配置介電材料346、348。在該變形例的構(gòu)造中，可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO、配設(shè)AO之后的固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C的變化靈敏度比可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到該目標(biāo)位移量A0、配設(shè)AO之前的變化靈敏度進(jìn)一步變大，因此能夠使效果比上述的第四實施例的效果更加顯著。
[0173]另外，如圖26所示，在固定電極32的電極指360中，可以僅在與基部40連接的連接部附近的部位配置介電材料362，且在可動電極34的電極指364中，僅在前端附近的部位配置介電材料366。在該變形例的構(gòu)造中，可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后的固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C的變化靈敏度比可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到該目標(biāo)位·移量AO之前的變化靈敏度進(jìn)一步變大，因此能夠使效果比上述的第四實施例的效果更加顯著。
[0174]另外，在上述的圖24~圖26所示的變形例的構(gòu)造中，如圖27所示，由于配置在固定電極32及可動電極34的介電材料的存在，能避免兩電極32、34導(dǎo)通，并且能吸收兩電極32,34發(fā)生了沖突時的沖擊，因此能夠得到與上述的第四實施例同樣的效果。
[0175]另外，在上述的第四實施例中，通過在固定電極32的表面配置預(yù)定厚度dl的介電材料304、306，而使固定電極32的電極指302與可動電極34的電極指52之間的介電常數(shù)變化，從而使固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量AC的變化靈敏度根據(jù)可動電極34的驅(qū)動位移量而變化，但本發(fā)明并未限定于此。即，固定電極32的電極指302及可動電極34的電極指52可以分別具有從前端到與基部40、50連接的連接部Y軸方向上的寬度不發(fā)生變化的結(jié)構(gòu)，且使固定電極32的電極指302的表面與可動電極34的電極指52的表面之間設(shè)置的介電材料從前端到與基部40、50連接的連接部不同，由此使它們之間的介電常數(shù)變化而實現(xiàn)上述的變化靈敏度。例如，使固定電極32的電極指302的表面與可動電極34的電極指52的表面之間設(shè)置的介電材料在固定電極32的電極指302的根部302-1及前端部302-2所對應(yīng)的部位上介電常數(shù)比較高，而在該電極指302的中間部302-3所對應(yīng)的部位上介電常數(shù)比較低。
[0176]在該變形例中，電極指302、52彼此在Y軸方向上相向之間的介電常數(shù)在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量AO之前相比變大,且在可動電極34的驅(qū)動位移達(dá)到目標(biāo)位移量一 AO之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量一 AO之前相比變大。因此，在該變形例中，固定電極32與可動電極34之間的靜電電容變化量△ C相對于可動電極34驅(qū)動位移至目標(biāo)位移量AO、一 AO之后的可動電極34的驅(qū)動位移量x的變化靈敏度比可動電極34位于目標(biāo)位移量一 AO與AO之間時的變化靈敏度高，因此能夠得到與上述的第四實施例同樣的效果。
[0177]另外，在該變形例的構(gòu)造中，與上述的第一實施例、第二實施例及第四實施例的位移量監(jiān)視電極10、100、300的構(gòu)造不同，固定電極32的電極指302及可動電極34的電極指52分別具有從前端到與基部40、50連接的連接部Y軸方向上的寬度不發(fā)生變化的結(jié)構(gòu)。因此，能夠?qū)⒐潭姌O32的電極指302與可動電極34的電極指52在Y軸方向上相向的間隔、固定電極32的Y軸方向上相互相鄰的電極指302彼此在Y軸方向上相鄰的間隔及可動電極34的Y軸方向上相互相鄰的電極指52彼此在Y軸方向上相鄰的間隔分別形成為最短且等間隔，因此與具有不均勻的間隔的構(gòu)造相比，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡化及緊湊化，能夠防止半導(dǎo)體基板14上位移量監(jiān)視電極300所占有的面積增大。
[0178]而且，在上述的第一~第四實施例中，將位移量監(jiān)視電極10、100、200、300設(shè)為搭載于用于檢測角速度的角速度傳感器12的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并未限定于此，只要能監(jiān)視構(gòu)造體的驅(qū)動位移量即可，也可以搭載于其他傳感器。
[0179]附圖標(biāo)記說明
[0180]10、28-1、28-2、30-1、30-2、100、200、300 位移量監(jiān)視電極
[0181]14半導(dǎo)體基板
[0182]16、18 構(gòu)造體
[0183]32固定電極
[0184]34可動電極
[0185]40、50 基部
[0186]42、52、80、90、102、120、122、130、132、140、142、202、220、222、230、232、240、242、302、320、322、340、344、360、364 電極指
[0187]304、306、324 ~330、342、346、348、362、366 介電材料
【權(quán)利要求】
1.一種位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造，其中，分別由基部及從該基部沿著與基板平行的預(yù)定軸向延伸的電極指構(gòu)成的梳齒狀的、相對于所述基板被固定的固定電極和能在所述預(yù)定軸向上位移的可動電極以相互的所述電極指彼此嚙合的方式相向配置，基于所述固定電極與所述可動電極之間的靜電電容的變化量來監(jiān)視應(yīng)以目標(biāo)振幅驅(qū)動的檢測質(zhì)量的位移量,所述位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造的特征在于， 所述靜電電容的變化量相對于所述可動電極向所述預(yù)定軸向的位移量的變化靈敏度具有如下特性:在該可動電極向該預(yù)定軸向的位移達(dá)到與所述目標(biāo)振幅對應(yīng)的目標(biāo)位移量之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量之前相比變大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造，其特征在于， 所述靜電電容的變化量相對于所述可動電極從中立位置向所述預(yù)定軸向的一方的位移量的變化靈敏度及所述靜電電容的變化量相對于所述可動電極從中立位置向所述預(yù)定軸向的另一方的位移量的變化靈敏度分別具有所述特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造，其特征在于， 所述固定電極及所述可動電極的至少一方形成為，所述固定電極及所述可動電極的所述電極指彼此以預(yù)定距離相向的面的總面積的變化靈敏度在該可動電極向所述預(yù)定軸向的位移達(dá)到所述目標(biāo)位移量之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量之前相比變大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造，其特征在于， 所述固定電極及所述可動電極形成為，所述固定電極及所述可動電極的所述電極指彼此以預(yù)定距離相向的部位的個數(shù)在該可動電極向所述預(yù)定軸向的位移達(dá)到所述目標(biāo)位移量之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量之前相比增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造，其特征在于， 所述固定電極及所述可動電極的至少一方形成為，所述固定電極及所述可動電極的所述電極指彼此以預(yù)定距離相向的面在垂直于所述基板的方向上的長度在該可動電極向所述預(yù)定軸向的位移達(dá)到所述目標(biāo)位移量之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量之前相比變大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造，其特征在于， 所述固定電極及所述可動電極的至少一方形成為，所述固定電極及所述可動電極的所述電極指彼此相向的間隔在該可動電極向所述預(yù)定軸向的位移達(dá)到所述目標(biāo)位移量之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量之前相比變小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的位移量監(jiān)視電極的構(gòu)造，其特征在于， 所述固定電極及所述可動電極的至少一方構(gòu)成為，所述固定電極及所述可動電極的彼此以預(yù)定距離相向的所述電極指之間的介電常數(shù)在該可動電極向所述預(yù)定軸向的位移達(dá)到所述目標(biāo)位移量之后與達(dá)到該目標(biāo)位移量之前相比變大。
【文檔編號】G01B7/00GK103717997SQ201180072685
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月9日
【發(fā)明者】成田勝俊 申請人:豐田自動車株式會社