ITTO20080877A1 - Giroscopio microelettromeccanico mono o biassiale con aumentata sensibilita' al rilevamento di velocita' angolari - Google Patents

Description

“GIROSCOPIO MICROELETTROMECCANICO MONO O BIASSIALE CON AUMENTATA SENSIBILITÀ AL RILEVAMENTO DI VELOCITÀ ANGOLARIâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad una struttura microelettromeccanica, in particolare un giroscopio mono- o biassiale, dotata di un’aumentata sensibilità nel rilevamento di velocità angolari, in particolare velocità angolari di beccheggio (pitch) e rollio (roll).

Come noto, le tecniche di microfabbricazione consentono la realizzazione di strutture o sistemi microelettromeccanici (cosiddetti MEMS, dall’inglese Micro Electro Mechanical System) all’interno di strati di materiale semiconduttore, che sono stati depositati (ad esempio uno strato di silicio policristallino) o cresciuti (ad esempio uno strato epitassiale) al di sopra di strati sacrificali, che vengono rimossi tramite attacco chimico. Sensori inerziali, accelerometri e giroscopi realizzati con tale tecnologia stanno avendo un crescente successo, ad esempio nel campo “automotive†, nella navigazione inerziale, o nel settore dei dispositivi portatili.

In particolare, sono noti giroscopi integrati di materiale semiconduttore realizzati con tecnologia MEMS. Tali giroscopi operano in base al teorema delle accelerazioni relative, sfruttando l’accelerazione di Coriolis. Quando viene applicata una velocità angolare ad una massa mobile che si muove di una velocità lineare, la massa mobile "sente" una forza apparente, chiamata forza di Coriolis, che ne determina uno spostamento in direzione perpendicolare alla direzione della velocità lineare e all’asse intorno al quale viene applicata la velocità angolare. La massa mobile viene supportata tramite molle che ne consentono uno spostamento nella direzione della forza apparente. In base alla legge di Hooke, lo spostamento à ̈ proporzionale alla forza apparente, in modo tale che dallo spostamento della massa mobile à ̈ possibile rilevare la forza di Coriolis ed il valore della velocità angolare che l’ha generata. Lo spostamento della massa mobile può ad esempio essere rilevato in modo capacitivo, determinando, in condizione di risonanza, le variazioni di capacità causate dal movimento di elettrodi mobili, solidali alla massa mobile e interdigitati ad elettrodi fissi.

La pubblicazione della domanda di brevetto europea EP-A-1 832 841 e la domanda di brevetto statunitense 60/971.496, non ancora pubblicata, depositate dalla titolare della presente domanda, descrivono un sensore integrato microelettromeccanico con movimento di azionamento rotatorio e sensibile a velocità angolari di beccheggio (pitch), rollio (roll) ed imbardata (yaw) intorno a rispettivi assi di rilevamento.

Tale sensore microelettromeccanico comprende un’unica massa di azionamento, ancorata ad un substrato in un unico punto centrale, ed azionata con moto rotatorio intorno ad un asse passante per il punto centrale e ortogonale al piano della massa di azionamento. Il movimento di rotazione della massa di azionamento permette di ottenere nel piano della massa due componenti di velocità di azionamento ortogonali tra di loro. All’interno della massa di azionamento sono realizzate aperture passanti in cui sono disposte corrispondenti masse di rilevamento, le quali sono racchiuse nell’ingombro della massa di azionamento, sono sospese rispetto al substrato e collegate alla massa di azionamento tramite elementi flessibili. Ciascuna massa di rilevamento à ̈ solidale alla massa di azionamento durante il suo moto rotatorio, e presenta inoltre un ulteriore grado di libertà di movimento in funzione di una sollecitazione esterna, in particolare una forza di Coriolis, agente sul sensore. Gli elementi flessibili, grazie alla loro particolare realizzazione, consentono alle masse di rilevamento un movimento di rilevamento rotatorio intorno ad un asse appartenente al piano del sensore, o in alternativa un movimento di rilevamento lineare lungo un asse appartenente al piano del sensore, rispettivamente in risposta ad un’accelerazione di Coriolis agente in una direzione perpendicolare al piano e ad un’accelerazione di Coriolis agente in una direzione appartenente al piano stesso; tale movimento di rilevamento à ̈ in ogni caso sostanzialmente disaccoppiato rispetto al movimento di azionamento della massa di azionamento. Tale struttura microelettromeccanica, oltre ad essere compatta (in quanto prevede una sola massa di azionamento che racchiude nel suo ingombro più masse di rilevamento), permette di ottenere con piccole modifiche strutturali, un giroscopio (e/o eventualmente un accelerometro, a seconda delle connessioni elettriche implementate) mono-, bi- o triassiale, al contempo assicurando un ottimo disaccoppiamento della dinamica di azionamento da quella di rilevamento.

La figura 1 mostra un esempio di realizzazione di un giroscopio microelettromeccanico biassiale, indicato con 1, realizzato secondo gli insegnamenti contenuti nelle suddette domande di brevetto.

Il giroscopio 1 à ̈ realizzato in un die (o piastrina) 2, comprendente un substrato 2a di materiale semiconduttore (ad esempio silicio), ed un frame (o cornice) 2b definente al suo interno una regione aperta 2c, sovrastante il substrato 2a, destinata ad ospitare strutture di rilevamento del giroscopio 1 (come descritto in dettaglio in seguito). La regione aperta 2c ha configurazione genericamente quadrata o rettangolare in un piano orizzontale (nel seguito, piano del sensore xy), definito da un primo e da un secondo asse orizzontale x, y, solidali al die 2; la cornice 2b presenta lati sostanzialmente paralleli agli assi orizzontali x, y. Piazzole di contatto 2d (cosiddette “die pad†) sono disposte lungo un lato della cornice 2b, allineate ad esempio lungo il primo asse orizzontale x; in modo non illustrato, le piazzole di contatto 2d permettono di contattare elettricamente dall’esterno le strutture di rilevamento del giroscopio 1. Le piazzole di contatto 2d presentano inoltre un asse di simmetria, in questo caso coincidente con il secondo asse orizzontale y (ortogonale alla loro direzione di allineamento), essendo disposte in uguale numero ed in maniera speculare da parti opposte dello stesso secondo asse orizzontale y.

In particolare, il primo ed il secondo asse orizzontale x, y corrispondono ad un primo e ad un secondo asse di rilevamento del giroscopio 1 (più precisamente, ad un asse di pitch e ad un asse di roll), attorno ai quali<r>vengono rilevate corrispondenti velocità angolari Ωx(di<r>

pitch) e Ωy(di roll).

In dettaglio, il giroscopio 1 comprende una struttura di azionamento, alloggiata all’interno della regione aperta 2c e formata da una massa di azionamento 3 e da un gruppo di azionamento 4.

La massa di azionamento 3 ha una geometria generalmente circolare a simmetria radiale, con una configurazione sostanzialmente planare con estensione principale nel piano del sensore xy, e dimensione trascurabile, rispetto all’estensione principale, in una direzione parallela ad un asse verticale z, formante con il primo ed il secondo asse orizzontale x, y una terna di assi ortogonali, solidali al die 2. Ad esempio, la massa di azionamento 3 ha nel piano del sensore xy una forma sostanzialmente a corona circolare, e definisce centralmente uno spazio vuoto 6, il cui centro O coincide con il baricentro ed il centro di simmetria dell’intera struttura.

La massa di azionamento 3 à ̈ ancorata al substrato 2a per mezzo di un primo ancoraggio 7a posto in corrispondenza del centro O, a cui à ̈ collegata attraverso primi elementi elastici di ancoraggio 8a; nell’esempio, i primi elementi elastici di ancoraggio 8a si dipartono a croce dal centro O parallelamente al primo ed al secondo asse orizzontale x, y. La massa di azionamento 3 à ̈ ancorata al substrato 2a mediante ulteriori ancoraggi 7b, disposti esternamente alla massa di azionamento 3 stessa, a cui à ̈ collegata mediante ulteriori elementi elastici di ancoraggio 8b; ad esempio, gli ulteriori elementi elastici di ancoraggio 8b sono del tipo ripiegato (folded), sono in numero pari a quattro, e sono a due a due allineati lungo il primo ed il secondo asse orizzontale x, y, in modo tale che gli ulteriori ancoraggi 7b siano disposti, a coppie, da parti opposte della massa di azionamento 3 rispetto allo spazio vuoto 6, ai vertici di una croce centrata nel centro O. Il primo e gli ulteriori elementi elastici di ancoraggio 8a, 8b consentono un movimento rotatorio della massa di azionamento 3 attorno ad un asse di azionamento passante per il centro O, parallelo all’asse verticale z e perpendicolare al piano del sensore xy.

La massa di azionamento 3 presenta una prima coppia di aperture passanti 9a, 9b, allineate in direzione diametrale lungo il primo asse orizzontale x (asse di pitch), e disposte da parti opposte rispetto allo spazio vuoto 6; ed una seconda coppia di aperture passanti 9c, 9d, allineate in direzione diametrale lungo il secondo asse orizzontale y (asse di roll), e disposte da parti opposte rispetto allo spazio vuoto 6. In particolare, ciascuna apertura passante 9a-9d presenta nel piano del sensore xy la forma di un settore di anello radiale, avente lati interni ed esterni arcuati e lati laterali estendentisi radialmente. Inoltre, le aperture passanti 9a-9b della prima coppia sono simmetriche rispetto al secondo asse orizzontale y, e le aperture passanti 9c-9d della seconda coppia sono simmetriche rispetto al primo asse orizzontale x.

Il gruppo di azionamento 4 comprende una pluralità di bracci azionati 10, estendentisi esternamente dalla massa di azionamento 3 in direzione radiale ed in maniera angolarmente equispaziata, ed una pluralità di primi e secondi bracci di azionamento 12a, 12b, estendentisi parallelamente a, e da parti opposte di, rispettivi bracci azionati 10. Ciascun braccio azionato 10 porta una pluralità di primi elettrodi 13, estendentisi perpendicolarmente a, e da entrambi i lati del braccio azionato stesso. Inoltre, ciascun primo e secondo braccio di azionamento 12a, 12b porta rispettivi secondi elettrodi 14a, 14b, estendentisi verso il rispettivo braccio azionato 10, ed interdigitati ai relativi primi elettrodi 13 (secondo una struttura a pettine, nota come “comb-finger†). I primi bracci di azionamento 12a sono disposti tutti su uno stesso lato dei rispettivi bracci azionati 10, e sono polarizzati tutti ad uno stesso primo potenziale; analogamente i secondi bracci di azionamento 12b sono disposti tutti sul lato opposto dei rispettivi bracci azionati 10, e sono polarizzati tutti ad uno stesso secondo potenziale. Un circuito di azionamento (non illustrato) à ̈ collegato ai secondi elettrodi 14a, 14b per applicare il primo ed il secondo potenziale e determinare, mediante l’attrazione reciproca ed alternata degli elettrodi, un andamento rotatorio oscillatorio della massa di azionamento 3 attorno all’asse di azionamento, ad una determinata frequenza di oscillazione.

Il giroscopio 1 comprende inoltre una prima coppia di sensori di accelerazione con asse parallelo all’asse verticale z, ed in particolare una prima coppia di masse di rilevamento 16a, 16b, disposte all’interno di una rispettiva apertura passante 9a, 9b, in modo da essere completamente racchiuse e contenute nell’ingombro della massa di azionamento 3 nel piano del sensore xy. Ciascuna delle masse di rilevamento 16a, 16b presenta una forma corrispondente a quella della rispettiva apertura passante, e pertanto presenta, in pianta, la forma genericamente di un settore di anello radiale. In dettaglio, ciascuna delle masse di rilevamento 16a, 16b presenta una prima porzione 17, più larga, una seconda porzione 18, meno larga (lungo il primo asse orizzontale x), ma comunque con dimensioni confrontabili con quelle della prima porzione 17, connesse da una porzione di raccordo 19, più corta (in direzione parallela al secondo asse orizzontale y) rispetto alla prima e seconda porzione 17, 18, ed ha pertanto un proprio baricentro G situato all’interno della relativa prima porzione 17. In maggiore dettaglio, la prima porzione 17 ha un lato esterno arcuato e concavo e lati laterali estendentisi radialmente, e la seconda porzione 18 ha un lato esterno arcuato convesso e lati esterni estendentisi radialmente, allineati lungo i lati laterali della prima porzione 17. Ciascuna delle masse di rilevamento 16a, 16b à ̈ inoltre supportata da una coppia di elementi elastici di supporto 20 estendentisi a partire dalla porzione di raccordo 19 verso la massa di azionamento 3, collegandosi ad essa, parallelamente al secondo asse orizzontale y (gli elementi elastici di supporto 20 estendendosi pertanto in una posizione intermedia rispetto alla larghezza della rispettiva massa di rilevamento). Gli elementi elastici di supporto 20 si estendono all’interno di recessi 21 previsti da parti opposte della relativa massa di rilevamento 16a, 16b, ad una distanza bcdal suo baricentro G; essi formano molle torsionali rigide per il moto rotatorio della massa di azionamento 3 (così che le masse di rilevamento 16a, 16b seguono la massa di azionamento 3 nel suo moto di azionamento), e consentono inoltre la rotazione della masse di rilevamento intorno ad un asse di rotazione parallelo al secondo asse orizzontale y ed appartenente al piano del sensore xy, e quindi il loro movimento fuori dal piano del sensore xy (movimento che non à ̈ invece consentito alla massa di azionamento 3).

Il giroscopio 1 comprende inoltre una seconda coppia di sensori di accelerazione con asse parallelo all’asse verticale z, ed in particolare una seconda coppia di masse di rilevamento 16c, 16d, alloggiate all’interno delle aperture passanti 9c, 9d, e completamente racchiuse e contenute dalla massa di azionamento 3. Le masse di rilevamento 16c, 16d sono ottenute dalla rotazione di 90° delle masse di rilevamento 16a, 16b rispetto al centro O, e pertanto i relativi elementi elastici di supporto 20 si estendono parallelamente al primo asse orizzontale x e consentono la rotazione al di fuori del piano del sensore xy, intorno ad un asse di rotazione parallelo allo stesso primo asse orizzontale x.

Una coppia di primi e secondi elettrodi di rilevamento 22, 23 à ̈ disposta al di sotto della prima e della seconda porzione 17, 18 di ciascuna delle masse di rilevamento 16a-16d; i primi ed i secondi elettrodi di rilevamento 22, 23 sono costituiti da regioni di silicio policristallino formate al di sopra del substrato 2a ed aventi forma sostanzialmente trapezoidale e dimensioni sostanzialmente uguali tra loro e corrispondenti a quelle della seconda porzione 18. I primi ed i secondi elettrodi di rilevamento 22, 23 sono separati, rispettivamente dalla prima e dalla seconda porzione 17, 18, da un’isola d’aria (“air gap†), e formano dunque, insieme alla prima e alla seconda porzione 17, 18 rispettivi condensatori di rilevamento. I primi ed i secondi elettrodi di rilevamento 22, 23 di ciascuna massa di rilevamento 16a-16d sono collegati in modo differenziale ad un circuito di lettura del giroscopio 1 (non illustrato) tramite le piazzole di collegamento 2d.

In uso, il giroscopio 1 à ̈ in grado di operare come giroscopio biassiale, e di rilevare una velocità angolare<r>Ωx(di pitch) intorno al primo asse orizzontale x, ed una<r>

velocità angolare Ωy(di roll) intorno al secondo asse orizzontale y.

Facendo riferimento anche alla figura 2, il movimento rotatorio della massa di azionamento 3 e delle masse di rilevamento 16a-16d intorno all’asse di azionamento può essere rappresentato da un vettore velocità di azionamento v<r>

a, tangente alla circonferenza che ne descrive la traiettoria. In particolare, il moto rotatorio intorno al primo o secondo asse orizzontale x, y a velocità angolare<r r>r Ωx, Ωyprovoca una forza di Coriolis (indicata con FC)agente sull’intera struttura, proporzionale al prodotto<r r>

vettoriale tra la velocità angolare Ωx, Ωye la velocità di azionamento v<r>

a, e diretta quindi lungo l’asse verticale z. Sull’intera struttura, considerata come un unico corpo rigido, à ̈ quindi possibile individuare una distribuzione di forze di Coriolis, il cui valore aumenta all’aumentare della distanza dal centro O. Le risultanti della forza di<r>Coriolis FCche agiscono sulle masse di rilevamento 16a-16d in corrispondenza del relativo baricentro G, provocano la rotazione delle stesse masse di rilevamento, che si muovono al di fuori del piano del sensore xy, intorno ad un asse parallelo al primo o secondo asse orizzontale x, y e passante per i primi elementi elastici di supporto 20. Tale movimento à ̈ consentito dalla torsione dei primi elementi elastici di supporto 20. Al contrario, la configurazione dei primi ed ulteriori elementi elastici di ancoraggio 8a, 8b à ̈ tale da inibire, in buona approssimazione, il movimento della massa di azionamento 3 fuori dal piano del sensore xy, consentendo in tal modo l’efficace discaccoppiamento del moto di rilevamento delle masse di rilevamento rispetto a quello di azionamento. Lo spostamento delle masse di rilevamento 16a-16d al di fuori del piano del sensore xy provoca l’avvicinamento/allontanamento della prima porzione 17 al/dal rispettivo elettrodo di rilevamento 22, ed un corrispondente allontanamento/avvicinamento della seconda porzione 18 dal/al rispettivo elettrodo di rilevamento 23; ne consegue una variazione capacitiva differenziale dei condensatori di rilevamento associati alla stessa massa di rilevamento e a masse di rilevamento della stessa coppia, r il cui valore à ̈ proporzionale alla velocità angolare Ωx,<r>

Ωy, che può dunque essere determinata in modo di per sé

noto tramite un opportuno circuito di lettura, operante secondo uno schema differenziale.

In particolare, dato che lo schema di lettura à ̈ differenziale, la presenza di una coppia di elettrodi 22, 23 per ciascuna delle masse di rilevamento 16a-16d permette di reiettare in modo automatico accelerazioni spurie lineari lungo l’asse verticale z. Inoltre, una rotazione attorno al primo asse orizzontale x non viene avvertita dalla seconda coppia di masse di rilevamento 16c, 16d, in<r>quanto à ̈ nulla la risultante forza di Coriolis FC(per

l’annullarsi del prodotto vettoriale tra la velocità<r>angolare Ωxe la relativa velocità di azionamento v<r>a).

Analogamente, la rotazione attorno al secondo asse orizzontale y non viene avvertita per motivi analoghi dalla prima coppia di masse di rilevamento 16a, 16b, così che i due assi di rilevamento non si influenzano e risultano sostanzialmente disaccoppiati.

Vantaggiosamente, la particolare conformazione delle masse di rilevamento 16a-16d consente di incrementare la sensibilità del giroscopio 1 (rispetto all’utilizzo di altre geometrie per le stesse prime masse di rilevamento). In particolare, il relativo baricentro G si posiziona ad una distanza bcdagli elementi elastici di supporto 20 (e dal corrispondente asse di rotazione fuori dal piano del sensore xy) maggiore rispetto al baricentro di una qualsiasi massa rettangolare, che sia inscrivibile in uno stesso settore della massa di azionamento 3 e sia supportata da elementi elastici di supporto estendentisi lungo lo stesso asse di rotazione. Di conseguenza, à ̈ possibile ottenere un maggiore momento torcente e dunque un maggiore movimento di rotazione fuori dal piano del sensore xy, ed in tal modo ottenere una maggiore sensibilità del sensore.

Inoltre, la presenza degli ulteriori elementi elastici di ancoraggio 8b, posizionati esternamente alla massa di azionamento 3, consente di incrementare la rigidezza della stessa massa di azionamento 3 rispetto ai movimenti al di Lorenzo NANNUCCI15(Iscrizione Albo nr.1214/B) fuori del piano del sensore xy, e di incrementare dunque il disaccoppiamento tra il movimento di azionamento ed i movimenti di rilevamento.

Nonostante il giroscopio descritto costituisca un notevole perfezionamento rispetto ad altri giroscopi di tipo noto, la presente richiedente ha verificato che esso non à ̈ ottimizzato dal punto di vista della semplicità realizzativa e dell’efficienza in termini delle relative caratteristiche elettriche.

Scopo della presente invenzione à ̈ pertanto quello di migliorare ulteriormente la struttura del giroscopio microelettromeccanico, in particolare relativamente alla sua sensibilità alle velocità angolari.

Secondo la presente invenzione viene pertanto fornita una struttura microelettromeccanica, come definita nella rivendicazione 1.

Per una migliore comprensione della presente invenzione, ne vengono ora descritte forme di realizzazione preferite, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 mostra una vista schematica dall’alto di un giroscopio microelettromeccanico, di tipo noto;

- la figura 2 mostra una sezione laterale schematica di parti del giroscopio di figura 1, in presenza di una forza di Coriolis;

- la figura 3 mostra una vista schematica dall’alto di un giroscopio microelettromeccanico secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 4 mostra una vista schematica dall’alto di un giroscopio microelettromeccanico in accordo con una seconda forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 5 mostra una vista schematica dall’alto di un giroscopio microelettromeccanico secondo un’ulteriore variante realizzativa della presente invenzione;

- la figura 6 mostra uno schema a blocchi semplificato di un dispositivo elettronico dotato del giroscopio microelettromeccanico secondo l’invenzione; e

- le figure 7-9 mostrano viste dall’alto schematiche di varianti realizzative di una massa di rilevamento del giroscopio delle figure 3-5.

Come sarà descritto in dettaglio in seguito, un aspetto della presente invenzione prevede la realizzazione di un giroscopio microelettromeccanico avente una configurazione strutturale tale da consentire un incremento della sensibilità del sensore ed in generale un miglioramento delle sue caratteristiche elettriche.

Come mostrato in figura 3, in cui gli stessi numeri di riferimento vengono utilizzati per indicare elementi simili ad altri già descritti con riferimento alla figura 1, il giroscopio microelettromeccanico, qui indicato con 30, differisce dal giroscopio 1 di figura 1 sostanzialmente per una differente disposizione delle masse di rilevamento, qui indicate con 16a'-16b', dei relativi elementi elastici di supporto, qui indicati con 20', e degli elettrodi di rilevamento. La figura 3, per semplicità illustrativa, si riferisce al caso di un giroscopio monoassiale, in grado di<r>rilevare velocità angolari di pitch Ωxintorno al primo asse orizzontale x.

In dettaglio, gli elementi elastici di supporto 20' sono posizionati in corrispondenza di una porzione di estremità 31 della relativa massa di rilevamento 16a'-16b', in particolare la porzione di estremità avente raggio interno minore, cioà ̈ radialmente più interna rispetto al centro O (o, in maniera equivalente, avente estensione minore lungo il secondo asse orizzontale y), anziché estendersi in una posizione intermedia rispetto alla stessa massa di rilevamento 16a'-16b'. Inoltre, gli elementi elastici di supporto 20' si estendono esternamente alla rispettiva massa di rilevamento 16a'-16b', da parti opposte della stessa, verso lati interni della rispettiva apertura 9a'-9b' (che in tal caso presenta dimensioni sufficientemente maggiori rispetto a quelle della corrispondente massa di rilevamento, per accomodare gli stessi elementi elastici di supporto). L’asse di rotazione definito dagli elementi elastici di supporto 20' si estende, all’interno della rispettiva massa di rilevamento, unicamente attraverso la suddetta porzione di estremità 31.

Ciascuna massa di rilevamento 16a'-16b' si estende dunque a sbalzo al di sopra del substrato 2a, a partire dai relativi elementi elastici di supporto 20', e si estende sostanzialmente per tutta la sua larghezza (rispetto al primo asse orizzontale x), da un unico lato degli stessi elementi elastici di supporto 20'. Le masse di rilevamento 16a'-16b' sono quindi costituite da un unico corpo principale (“bulk†), qui indicato con 17', continuo e non interrotto internamente dagli elementi elastici di supporto 20', ed estendentesi da un unico lato degli stessi elementi elastici di supporto 20'.

A ciascuna massa di rilevamento 16a'-16b' à ̈ associato un unico elettrodo di rilevamento, qui indicato con 32, che si estende al di sotto della corrispondente massa di rilevamento, e può presentare dimensioni ed estensione sostanzialmente corrispondenti alla stessa massa di rilevamento (in particolare, al suo corpo principale 17'). Ad esempio, l’elettrodo di rilevamento 32 ha una geometria sostanzialmente trapezoidale in pianta.

Nuovamente, le masse di rilevamento 16a'-16b' sono disposte in maniera simmetrica rispetto al secondo asse orizzontale y, così che il relativo baricentro G' à ̈ posizionato da parti opposte dei relativi elementi elastici

di supporto 20' rispetto al primo asse orizzontale x. In

uso, la forza di Coriolis Fcderivante dall’applicazione<r>della velocità angolare Ωx(di pitch) causa la rotazione

delle masse di rilevamento 16a'-16b' intorno ai rispettivi

elementi elastici di supporto 20' (si faccia nuovamente

riferimento, per analogia, alla figura 2), facendo in modo

che si verifichi un allontanamento di una massa di

rilevamento 16a' dal rispettivo elettrodo di rilevamento

32, ed un corrispondente avvicinamento dell’altra massa di

rilevamento 16b' al rispettivo elettrodo di rilevamento 32.

La presente richiedente ha verificato che, con un

dimensionamento opportuno degli elementi elastici di

supporto 20', si può fare in modo che la frequenza propria

delle masse di rilevamento 16a'-16b' rimanga invariata. A

parità di frequenza propria, la disposizione a sbalzo delle

masse di rilevamento 16a'-16b' aumenta in maniera

considerevole la distanza del baricentro G' dall’asse di

rotazione ed il braccio bc' della forza di Coriolis Fc

(rispetto ad una soluzione tradizionale, con gli elementi

elastici di supporto in posizione intermedia rispetto alle

stesse masse di rilevamento), e dunque lo spostamento delle

masse di rilevamento 16a'-16b' in seguito all’applicazione<r>della velocità angolare Ωx. Di conseguenza, si ottiene un

notevole incremento della sensibilità del giroscopio 30 nel rilevamento delle velocità angolari.

Inoltre, à ̈ possibile dimostrare che l’unico elettrodo di rilevamento 32 può avere un’area maggiore della somma delle aree dei due elettrodi di rilevamento 22, 23, previsti, in configurazione differenziale, nella soluzione tradizionale di figura 1, garantendo un ulteriore incremento di sensibilità (dato che il valore della capacità del condensatore di rilevamento risulta, in modo evidente, proporzionale alla superficie degli elettrodi).

Sebbene la singola massa di rilevamento 16a'-16b' non abbia più associata ad essa una coppia di elettrodi di rilevamento in configurazione differenziale, lo schema di rilevamento differenziale, ed i vantaggi ad esso notoriamente associati, viene comunque mantenuto nel sistema complessivo costituito dalla coppia di masse di rilevamento 16a'-16b'; tale schema differenziale consente quindi nuovamente di garantire la capacità di reiezione delle accelerazioni indesiderate.

La presente richiedente ha verificato che l’utilizzo di un singolo elettrodo di rilevamento 32 associato a ciascuna massa di rilevamento 16a'-16b' può presentare una controindicazione, legata al fatto che la coppia di masse di rilevamento non à ̈ più completamente insensibile all’accelerazione di gravità. Tale controindicazione implica che la sensibilità del giroscopio 30 non rimanga esattamente costante, se esso viene tenuto diritto o rovesciato rispetto ad un piano orizzontale (il piano del sensore xy). Infatti, nel caso in cui il giroscopio 30 à ̈ tenuto diritto (ovvero con l’asse verticale z con verso opposto alla forza di gravità), la forza di gravità provoca uno stesso avvicinamento delle due masse di rilevamento 16a'-16b' verso il rispettivo elettrodo di rilevamento 32, facendo diminuire il gap medio di entrambi i condensatori di rilevamento; ciò comporta un uguale aumento di capacità di entrambi i condensatori di rilevamento e di conseguenza un aumento di sensibilità del giroscopio 30. Analogamente, con il giroscopio 30 capovolto (ovvero con l’asse verticale z con verso uguale alla forza di gravità), il gap medio tra gli elettrodi di rilevamento 32 e la relativa massa di rilevamento 16a'-16b' aumenta e la sensibilità del rilevamento diminuisce.

Tuttavia, la presente richiedente ha inoltre verificato che un adeguato dimensionamento delle masse di rilevamento 16a'-16b', ad esempio in termini di geometria e di frequenza propria, consente di mantenere la variazione di sensibilità legata alla presenza della gravità entro valori ampiamente accettabili (ad esempio pari all’1% o al 2%), che non implicano dunque problemi per il corretto funzionamento del giroscopio 30.

La figura 4 mostra un giroscopio 30 di tipo biassiale,<r>in grado di rilevare velocità angolari di pitch Ωxintorno al primo asse orizzontale x, ed inoltre velocità angolari<r>

di roll Ωyintorno al secondo asse orizzontale y.

In questo caso, il giroscopio 30 comprende inoltre la seconda coppia di masse di rilevamento 16c'-16d', allineate lungo il secondo asse orizzontale y. In maniera del tutto analoga a quanto descritto precedentemente per la prima coppia di masse di rilevamento 16a'-16b', ciascuna delle masse di rilevamento 16c'-16d' della seconda coppia si estende a sbalzo a partire dai rispettivi elementi elastici di supporto 20', i quali sono disposti in corrispondenza di una loro porzione di estremità 31 (nuovamente l’estremità a raggio minore, con estensione minore lungo il primo asse orizzontale x).

Un ulteriore aspetto della presente invenzione, si faccia riferimento alla figura 5, prevede una diversa disposizione delle masse di rilevamento 16a'-16d', finalizzata ad ottenere un ulteriore incremento della sensibilità del rilevamento delle velocità angolari ed in generale dell’efficienza del giroscopio 30.

In dettaglio, le masse di rilevamento 16a', 16b' della prima coppia sono in questo caso allineate lungo una prima direzione diametrale x1, inclinata rispetto al primo asse orizzontale x del die 2 di un angolo di inclinazione α (considerato in senso antiorario), il cui valore à ̈ preferibilmente pari a 45° (ma che per specifiche esigenze di progetto, può essere ad esempio compreso tra 40° e 50°). Analogamente, le masse di rilevamento 16c', 16d' della seconda coppia sono allineate lungo una seconda direzione diametrale x2, sostanzialmente ortogonale alla prima direzione diametrale x1, ed inclinata rispetto al primo asse orizzontale x dello stesso angolo di inclinazione α (considerato in questo caso in senso opposto, orario). Le masse di rilevamento 16a'-16d' sono pertanto allineate lungo rispettive direzioni diametrali, che risultano inclinate rispetto agli assi di pitch e di roll intorno ai<r>quali sono applicate la velocità angolare Ωx(di pitch) e<r>

la velocità angolare Ωy(di roll), ed inoltre inclinate rispetto ai lati del die 2 (ed agli assi orizzontali x, y). Inoltre, ciascuna delle masse di rilevamento 16a', 16b' della prima coppia risulta simmetrica ad una corrispondente masse di rilevamento 16d', 16c' della seconda coppia, rispetto all’asse di simmetria delle piazzole di contatto 2d (coincidente con il secondo asse orizzontale y).

La presente richiedente ha verificato che la suddetta disposizione delle masse di rilevamento 16a'-16d' consente di ottenere una serie di vantaggi, tra i quali una connessione semplificata dei relativi elettrodi di rilevamento 32 verso le piazzole di contatto 2d.

In particolare, in modo di per sé noto (qui non descritto in dettaglio), alla prima coppia di masse di rilevamento 16a'-16b' sono associati un primo canale di elaborazione nell’interfaccia elettronica di lettura e relative connessioni elettriche verso le piazzole di collegamento 2d; mentre alla seconda coppia di masse di rilevamento 16c'-16d' à ̈ associato, nella stessa interfaccia elettronica di lettura, un secondo e distinto canale di elaborazione, e relative connessioni elettriche verso le rispettive piazzole di collegamento 2d.

La presente richiedente ha verificato che la disposizione descritta in figura 5 per le masse di rilevamento 16a'-16d' rispetto alle piazzole di collegamento 2d consente di ottenere una sostanziale simmetria delle connessioni elettriche verso le stesse piazzole di collegamento 2d per i due canali di elaborazione (le due coppie di masse di rilevamento sono infatti disposte in modo del tutto simmetrico rispetto all’asse di simmetria delle piazzole di collegamento 2d). La simmetria delle connessioni elettriche consente, in modo di per sé noto, di ottenere notevoli vantaggi in termini di uniformità nelle caratteristiche elettriche (ad esempio in termini di capacità attive e parassite, o correnti di perdita) e di robustezza allo spread dei parametri risultante dal processo produttivo.

La suddetta disposizione delle masse di rilevamento 16a'-16d' consente inoltre di ottimizzare lo sfruttamento dello spazio disponibile nel giroscopio per il rilevamento delle velocità angolari. L’area disponibile per la realizzazione delle strutture di rilevamento, coincidente con la regione aperta 2c definita dalla cornice 2b del die 2, ha infatti solitamente forma quadrata (come mostrato nelle figure 3-5), o rettangolare. La disposizione delle masse di rilevamento 16a'-16d' lungo direzioni inclinate rispetto ai lati della cornice 2b ed agli assi orizzontali x, y consente (in maniera non illustrata) di aumentare le dimensioni e massimizzare la sensibilità delle stesse masse di rilevamento, sfruttando per il rilevamento le aree a maggiore distanza dall’asse di rotazione di azionamento.

Inoltre, la suddetta disposizione delle masse di rilevamento 16a'-16d' consente di ottenere, utilizzando un’opportuna configurazione dell’interfaccia elettronica di lettura, un ulteriore incremento della sensibilità del giroscopio 30. Infatti, il giroscopio 30 mostrato in figura 5 ha la peculiarità di avere gli assi di rilevamento nel piano del sensore xy (coincidenti con la prima e la seconda direzione diametrale x1, x2di allineamento delle masse di rilevamento 16a'-16d') inclinati dell’angolo α rispetto agli assi orizzontali x e y intorno ai quali agiscono la<r>r velocità angolare Ωx(di pitch) e la velocità angolare Ωy(di roll). Anziché prevedere di assemblare il die 2 ruotato di un corrispondente angolo α a livello di package o di board, cosa che consentirebbe in maniera evidente di orientare nuovamente gli assi di rilevamento secondo le direzioni di pitch e roll originarie (cioà ̈ gli assi orizzontali x e y), un ulteriore aspetto della presente invenzione prevede di combinare opportunamente a livello dell’interfaccia elettronica di lettura i segnali di rilevamento provenienti dalle masse di rilevamento 16a'-16d'. In particolare, tali segnali di rilevamento vengono combinati in modo da riottenere, a partire dalle variazioni capacitive associate agli spostamenti delle stesse prime masse di rilevamento 16a'-16d', uscite in tensione relative alle direzioni di pitch e roll originarie (cioà ̈ agli assi orizzontali x e y). È possibile dimostrare, con semplici considerazioni geometriche, che sommando i contributi di tutte le quattro masse di rilevamento riferiti alla stessa velocità angolare si può ottenere un incremento globale della sensibilità del giroscopio 30 pari ad un fattore 2.

La figura 6 illustra un dispositivo elettronico 40 comprendente il giroscopio microelettromeccanico 30 precedentemente descritto. Il dispositivo elettronico 40 può vantaggiosamente essere utilizzato in una pluralità di sistemi elettronici, ad esempio in sistemi di navigazione inerziale, in sistemi “automotive†o in sistemi di tipo portatile, quali ad esempio: un PDA (Personal Digital Assistant); un computer portatile; un telefono cellulare; un riproduttore di audio digitale; una foto- o videocamera; o ulteriori sistemi in grado di elaborare, memorizzare, trasmettere e ricevere segnali ed informazioni.

Il dispositivo elettronico 40 comprende inoltre un circuito di azionamento 41, operativamente accoppiato al gruppo di azionamento 4 per impartire il movimento di azionamento alla massa di azionamento 3, e fornire segnali di polarizzazione alle strutture microelettromeccaniche (in modo di per sé noto, qui non illustrato in dettaglio); un circuito di lettura 42, operativamente accoppiato agli elettrodi di rilevamento 22, 23 delle prime e seconde masse di rilevamento, per rilevare l’entità degli spostamenti delle stesse masse di rilevamento e quindi determinare le velocità angolari agenti sulla struttura; ed un’unità elettronica di controllo 44, collegata al circuito di lettura 42, ed atta a sovrintendere al funzionamento generale del dispositivo elettronico 40, ad esempio sulla base delle velocità angolari rilevate e determinate. In particolare, il circuito di lettura 42 include la suddetta interfaccia elettronica di lettura, atta a combinare in modo opportuno i segnali di uscita relativi alle singole prime masse di rilevamento, al fine di incrementare la sensibilità del rilevamento, come precedentemente descritto.

I vantaggi del giroscopio microelettromeccanico realizzato secondo la presente invenzione emergono in maniera evidente dalla descrizione precedente.

In ogni modo, si sottolinea il fatto che la disposizione delle masse di rilevamento, sospese a sbalzo a partire dai rispettivi elementi elastici di supporto (disposti in corrispondenza di una loro porzione di estremità), consente di aumentare notevolmente il braccio della forza di Coriolis ed il valore del momento torcente risultante, in modo tale da consentire un notevole incremento della sensibilità nel rilevamento delle velocità angolari.

Inoltre, tale disposizione consente di posizionare, al di sotto di ciascuna massa di rilevamento, un unico elettrodo di rilevamento, di dimensioni maggiori rispetto a soluzioni tradizionali, cosa che consente di incrementare ulteriormente la sensibilità del giroscopio 30. Nonostante la presenza di un singolo elettrodo di rilevamento renda la sensibilità dipendente dalla gravità, si à ̈ dimostrato che un opportuno dimensionamento della struttura consente di mantenere la risultante variazione di sensibilità in valori sostanzialmente trascurabili. Eventualmente, tali variazioni possono inoltre essere compensate in maniera opportuna dall’elettronica di lettura associata al giroscopio 30.

Inoltre, la disposizione delle masse di rilevamento lungo direzioni di allineamento inclinate rispetto agli assi orizzontali consente di ottimizzare lo sfruttamento dell’area disponibile per il rilevamento, di incrementare ulteriormente la sensibilità del sensore e di migliorare l’uniformità delle caratteristiche elettriche e la robustezza del sistema ai disturbi.

Risulta infine chiaro che a quanto qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito di protezione della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

In particolare, nel caso in cui la geometria e le dimensioni delle masse di rilevamento 16a'-16d' lo consentano, gli elementi elastici di supporto 20' possono essere disposti all’interno delle stesse masse di rilevamento, anziché estendersi all’esterno di esse. Inoltre, à ̈ evidente che differenti geometrie possono essere previste per le masse di rilevamento 16a'-16d', ad esempio una geometria rettangolare, trapezoidale o genericamente romboidale.

In dettaglio, come mostrato in figura 7, che si riferisce a titolo puramente esemplificativo ad una massa di rilevamento 16a' avente geometria rettangolare (la figura 7 per chiarezza mostra solamente una massa di rilevamento, ma à ̈ chiaro che considerazioni analoghe valgono per le altre masse di rilevamento 16b'-16d' nelle strutture precedentemente descritte), gli elementi elastici di supporto 20' si estendono in questo caso in recessi 21 ricavati all’interno della massa di rilevamento in corrispondenza della sua porzione di estremità 31 (in particolare l’estremità radialmente più interna rispetto al centro O). In questo caso, à ̈ evidente come gli elementi elastici di supporto 20' (ed i recessi 21) suddividano la massa di rilevamento 16a' in un corpo principale 17' (avente sostanzialmente le stesse dimensioni complessive della massa di rilevamento) ed in una porzione di dimensioni del tutto trascurabili rispetto al corpo principale 17'.

In una variante realizzativa della presente invenzione, si veda la figura 8, gli elementi elastici di supporto 20' si estendono all’estremità opposta della massa di rilevamento 16a', cioà ̈ in corrispondenza della porzione di estremità (qui indicata con 31') radialmente più esterna rispetto al centro O, o, nel caso specifico di una massa di rilevamento avente conformazione trapezoidale (come mostrato nella stessa figura 8), avente estensione maggiore lungo il secondo asse orizzontale y.

La figura 9 mostra un’ulteriore variante geometrica della massa di rilevamento 16a', avente conformazione genericamente romboidale (con gli elementi elastici di supporto 20' che si estendono esternamente alla massa di rilevamento stessa, in corrispondenza della porzione di estremità 31 radialmente più interna rispetto al centro O).

Inoltre, à ̈ evidente che la configurazione descritta delle masse di rilevamento può essere vantaggiosamente prevista anche per un giroscopio triassiale, sensibile cioà ̈ anche a velocità angolari di yaw (e dotato a tal fine di due ulteriori masse di rilevamento sensibili a forze di Coriolis agenti nel piano del sensore xy – si vedano le suddette domande di brevetto per ulteriori dettagli).

La struttura microelettromeccanica, nella sua forma di realizzazione più semplice, può eventualmente comprendere un’unica massa di rilevamento, con lo svantaggio di non poter reiettare accelerazioni lineari lungo la direzione di rilevamento.

In modo di per sé noto, lo spostamento delle masse di rilevamento può essere determinato con tecnica diversa da quella capacitiva, ad esempio mediante il rilevamento di una forza magnetica.

Il momento torcente per far oscillare la massa di azionamento con movimento rotatorio può essere generato in maniera differente, ad esempio mediante elettrodi “parallel-plate†, oppure attuazione magnetica. Inoltre, il moto di azionamento può anche non essere rotatorio, ma di tipo traslatorio.

Più in generale, à ̈ evidente che la configurazione di alcuni elementi strutturali del giroscopio 30 può essere differente. Ad esempio, la massa di azionamento 3 può avere una forma differente, diversa da quella circolare, ad esempio una forma genericamente poligonale chiusa, così come può essere differente la forma della cornice 2b del die 2. Oppure, può essere prevista una differente disposizione degli elementi elastici di ancoraggio 8a, 8b della massa di azionamento 3 (purché in grado di realizzare il disaccoppiamento della stessa massa di azionamento dal moto di rilevamento); infine, possono essere previste differenti conformazioni e dimensioni degli elettrodi di rilevamento associati alle masse di rilevamento.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Struttura integrata microelettromeccanica (30), comprendente: una massa di azionamento (3), ancorata ad un substrato (2) tramite elementi elastici di ancoraggio (8a, 8b), e atta ad essere movimentata in un piano (xy) con un movimento di azionamento; una prima massa di rilevamento (16a'), sospesa all’interno di, e accoppiata a, detta massa di azionamento (3) tramite elementi elastici di supporto (20') così da essere ad essa solidale in detto movimento di azionamento ed effettuare inoltre un movimento di rilevamento di rotazione al di fuori di detto piano (xy), in risposta ad<r>una prima velocità angolare (Ωx); caratterizzata dal fatto che detti elementi elastici di supporto (20') sono accoppiati a detta prima massa di rilevamento (16a') in corrispondenza di una sua porzione di estremità (31; 31'), in modo tale che l’asse di rotazione di detto movimento di rilevamento si estenda, all’interno di detta prima massa di rilevamento (16a'), unicamente attraverso detta porzione di estremità (31; 31').
2. 2. Struttura secondo la rivendicazione 1, in cui detto movimento di azionamento à ̈ una rotazione intorno ad un asse verticale (z), e detta massa di azionamento (3) presenta al suo interno almeno un’apertura passante (9a', 9b'); ed in cui detta prima massa di rilevamento (16a') à ̈ disposta in detta apertura passante (9a', 9b'), e detti elementi elastici di supporto (20') si estendono all’interno di detta apertura passante (9a', 9b') tra detta massa di azionamento (3) e detta porzione di estremità (31; 31'); detti elementi elastici di ancoraggio (8a, 8b) e detti elementi elastici di supporto (20') essendo configurati in modo che detta massa di azionamento (3) sia disaccoppiata da detta prima massa di rilevamento (16a') durante detto movimento di rilevamento.
3. 3. Struttura secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui a detta prima massa di rilevamento (16a') Ã ̈ associato un unico elettrodo di rilevamento (32) formante con essa un condensatore di rilevamento; detto elettrodo di rilevamento (32) essendo disposto al di sopra di detto substrato (2) ed al di sotto di detta prima massa di rilevamento (16a').
4. 4. Struttura secondo la rivendicazione 3, in cui detta prima massa di rilevamento (16a') si estende a sbalzo a partire da detti elementi elastici di supporto (20'), e presenta un corpo principale (17') disposto interamente da un unico lato di detto asse di rotazione; ed in cui detto elettrodo di rilevamento (32) Ã ̈ disposto al di sotto di detto corpo principale (17').
5. 5. Struttura secondo la rivendicazione 4, in cui detto elettrodo di rilevamento (32) presenta dimensioni sostanzialmente coincidenti con quelle di detto corpo principale (17').
6. 6. Struttura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un’ulteriore massa di rilevamento (16b') operativamente accoppiata a detta prima massa di rilevamento (16a'), e formante con essa una prima coppia di masse di rilevamento (16a', 16b'), allineate lungo una prima direzione (x; x1) di detto piano (xy); in cui una rispettiva porzione di estremità (31; 31') di dette masse di rilevamento (16a', 16b') à ̈ disposta in corrispondenza di un bordo radialmente più interno di dette masse di rilevamento (16a', 16b'), rispetto ad un centro (O) di rotazione di detta massa di azionamento (3).
7. 7. Struttura secondo la rivendicazione 6, in cui detti elementi elastici di supporto (20') definiscono detto asse di rotazione di detto movimento di rilevamento; ed in cui dette masse di rilevamento (16a', 16b') di detta prima coppia si estendono a sbalzo dai rispettivi elementi elastici di supporto (20'), l’una (16a') da parte opposta rispetto all’altra (16b') relativamente a detti elementi elastici di supporto (20') lungo detta prima direzione (x; x1).
8. 8. Struttura secondo la rivendicazione 6 o 7, di tipo biassiale, comprendente inoltre una seconda coppia di masse di rilevamento (16c', 16d'), sospese all’interno di, e accoppiate a, detta massa di azionamento (3) tramite rispettivi ulteriori elementi elastici di supporto (20'), ed allineate lungo una seconda direzione (y; x2); detti rispettivi ulteriori elementi elastici di supporto (20') essendo accoppiati ad una rispettiva porzione di estremità (31; 31') di dette masse di rilevamento (16c', 16d') di detta seconda coppia in modo tale che l’asse di rotazione di un rispettivo movimento di rilevamento si estenda, all’interno di dette masse di rilevamento (16c', 16d') di detta seconda coppia, unicamente attraverso detta rispettiva porzione di estremità (31; 31').
9. 9. Struttura secondo la rivendicazione 8, comprendente inoltre una piastrina (2), includente un substrato (2a) ed una cornice (2b) definente al suo interno una regione di rilevamento (2c) ed avente un primo lato estendentesi lungo un primo asse orizzontale (x); in cui dette prima (x1) e seconda (x2) direzione hanno inclinazione non nulle e di segno opposto rispetto a detto primo asse orizzontale.
10. 10. Struttura secondo la rivendicazione 9, in cui detta prima direzione (x1) à ̈ inclinata rispetto a detto primo asse orizzontale (x) di un angolo (α), e detta seconda direzione (x2) à ̈ inclinata dello stesso angolo (α), da parte opposta rispetto a detto primo asse orizzontale.
11. 11. Struttura secondo la rivendicazione 10, in cui detto angolo (α) ha un valore sostanzialmente pari a 45°, e dette prima e seconda direzione (x1, x2) sono tra loro sostanzialmente ortogonali.
12. 12. Struttura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9-11, comprendente inoltre una pluralità di piazzole di contatto (2d) estendentisi lungo detto primo lato di detta cornice (2b) in maniera simmetrica rispetto ad un secondo asse orizzontale (y); in cui ciascuna di dette masse di rilevamento di detta prima coppia (16a', 16b') à ̈ disposta simmetricamente ad una corrispondente di dette masse di rilevamento di detta seconda coppia (16d', 16c') rispetto a detto secondo asse orizzontale (y).
13. 13. Struttura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9-12, in cui detta prima velocità angolare<r>(Ωx) à ̈ applicata in uso intorno a detto primo asse orizzontale (x), coincidente con un primo asse di rilevamento di detta struttura (30).
14. 14. Struttura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta massa di azionamento (3) definisce centralmente uno spazio vuoto (6) ed à ̈ ancorata a detto substrato (2) in corrispondenza di un primo ancoraggio (7a) disposto sostanzialmente al centro (O) di detto spazio vuoto (6) tramite primi elementi elastici di ancoraggio (8a) estendentesi all’interno di detto spazio vuoto (6), ed inoltre in corrispondenza di ulteriori ancoraggi (7b) disposti esternamente a detta massa di azionamento (3), tramite ulteriori elementi elastici di ancoraggio (8b); in cui detti elementi elastici di supporto (6) e detti primi (8a) ed ulteriori (8b) elementi elastici di ancoraggio sono configurati in modo tale che detta massa di azionamento (3) sia disaccoppiata da detta prima massa di rilevamento (16a') in detto movimento di rilevamento di rotazione al di fuori di detto piano (xy).
15. 15. Struttura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta prima massa di rilevamento (16a') presenta una conformazione tale da avere un baricentro (G') posizionato ad una distanza (bc') da detto asse di rotazione di detto movimento di rilevamento, maggiore rispetto al baricentro di una qualsiasi massa di rilevamento avente forma rettangolare, inscrivibile all’interno di detta massa di azionamento (3) e supportata da rispettivi elementi elastici di supporto per la rotazione intorno a detto asse di rotazione.
16. 16. Dispositivo elettronico (40) comprendente una struttura integrata microelettromeccanica (30) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, ed inoltre uno stadio di lettura (42), operativamente accoppiato a detta struttura integrata microelettromeccanica (30).