(57)【要約】      （修正有）【課題】２つの振動体が逆相で振動する駆動系において、相互間の振動エネルギー交換を阻害することなくスティッキングを防止することができるジャイロセンサー等を提供する。【解決手段】振動体２１，２２と、第１固定部１５から前記振動体２１，２２まで第１軸Ｘ軸に沿う方向に延出しているバネ部３０と、前記振動体２１，２２を励振する駆動部４０と、前記振動体２１，２２に設けられている検出部５０と、を含み、前記振動体２１，２２は、平面視において、前記第１軸Ｘ軸に沿う方向において並設され、互いに逆相で駆動振動する第１及び第２振動部２１、２２と、前記第１軸Ｘ軸に沿う方向において、前記第１及び第２振動部２１，２２を連結している連結バネ部２６と、前記連結バネ部２６から、前記第１軸Ｘ軸と交差する第２軸Ｙ軸に沿う方向に延出し、第２固定部１６に固定されている第１弾性体２８と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体と、
第１固定部から前記振動体まで第１軸に沿う方向に延出しているバネ部と、
前記振動体を励振する駆動部と、
前記振動体に設けられている検出部と、
を含み、
前記振動体は、平面視において、
前記第１軸に沿う方向において並設され、互いに逆相で駆動振動する第１及び第２振動部と、
前記第１軸に沿う方向において、前記第１及び第２振動部を連結している連結バネ部と、
前記連結バネ部から、前記第１軸と交差する第２軸に沿う方向に延出し、第２固定部に固定されている第１弾性体と、
を有する、ジャイロセンサー。
【請求項２】
請求項１において、
前記振動体は、一対の前記連結バネ部及び一対の前記第１弾性体を備えている、ジャイロセンサー。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記第１弾性体は、前記第１軸に沿う方向に変形する板状部材である、ジャイロセンサー。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項において、
前記第１弾性体は、前記連結バネ部から前記第２軸に沿う方向に延出している第１延出部と、前記第１延出部から折り返し、前記連結バネ部側へさらに延出している第２延出部と、を備えている、ジャイロセンサー。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項において、
前記第１弾性体は、前記連結バネ部から前記第２軸に沿う方向に延出している第１延出部と、前記第１延出部から前記第１軸に沿う方向に往復しながら前記第２軸に沿う方向に延出している第３延出部と、を備えている、ジャイロセンサー。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項において、
前記連結バネ部の、前記第１弾性体が延出している延出位置から前記第１振動部までのバネ定数を第１バネ定数とし、前記延出位置から前記第２振動部までのバネ定数を第２バネ定数とした場合、
前記第１弾性体は、前記第１バネ定数と前記第２バネ定数とが等しくなるように配置されている、ジャイロセンサー。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項において、
前記第１弾性体の、前記第１軸に沿う方向におけるバネ定数は、前記連結バネ部の、前記第１軸に沿う方向におけるバネ定数よりも小さい、ジャイロセンサー。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項において、
前記連結バネ部は、前記第１弾性体が延出している第１側面と、前記第１側面とは反対側の第２側面と、を備え、
前記第２側面から延出し、第３固定部に固定されている第２弾性体を更に備えている、ジャイロセンサー。
【請求項９】
請求項８において、
前記連結バネ部の、前記第１弾性体が延出している延出位置において、前記第２弾性体が延出している、ジャイロセンサー。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項において、
前記第１弾性体及び第２弾性体の少なくとも一方の幅は、０．０１μｍ以上、１２μｍ以下である、ジャイロセンサー。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のジャイロセンサーを含む、電子機器。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のジャイロセンサーを含む、移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャイロセンサー、電子機器、及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばシリコンＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて角速度を検出するジャイロセンサー（静電容量型ＭＥＭＳジャイロセンサー素子）が開発されている。例えば特許文献１には、２つの振動体（可動構造体）がバネによって連結され、該振動体が振動（音叉振動ともいう）する駆動系を備えたジャイロセンサーが開示されている。
【０００３】
このようなジャイロセンサーを製造する場合、ウェットエッチング等の微細加工技術を用い、製造用の基台上に設けられたシリコン基板から、支持用のバネと連結用のバネとが設けられた振動体からなるシリコン構造体を個別に準備する。次に、連結用のバネを互いに接続することで、上記構造を備えたジャイロセンサーを製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５１５９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の製造プロセスでは、２つの振動体がつなぎ合わされて形成されるために、連結部分が比較的柔らかくなる。このため、ウェットエッチング処理において、犠牲層をエッチング除去した際、エッチャントの水分が蒸発するときに表面張力によるメニスカス力や静電気力等の作用によって、連結部分が抜け落ち、基体に付着する場合がある（以下、「スティッキング」と言う。）。
【０００６】
このようなスティッキングを防ぐ解決策として、２つのバネの連結部において、連結部を固定支持するアンカーを設け、連結部を基板に固定することが考えられる。しかしながら、このような構造では、２つの振動体からなる駆動系が逆相で振動する際、アンカーにより相互間の振動エネルギー交換が阻害されてしまう。ここで、逆相とは、２つの振動体が互いに遠ざかるように動く又は互いに近づくように動くことをいう。また、同相とは、２つの振動体が同じ方向に動くことをいう。
【０００７】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、２つの振動体が逆相で振動する駆動系において、相互間の振動エネルギー交換を阻害することなくスティッキングを防止することができるジャイロセンサーを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記のジャイロセンサーを有する電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。
【０００９】
［適用例１］
本適用例に係るジャイロセンサーは、
第振動体と、
第１固定部から前記振動体まで第１軸に沿う方向に延出しているバネ部と、
前記振動体を励振する駆動部と、
前記振動体に設けられている検出部と、
を含み、
前記振動体は、平面視において、
前記第１軸に沿う方向において並設され、互いに逆相で駆動振動する第１及び第２振動部と、
前記第１軸に沿う方向において、前記第１及び第２振動部を連結している連結バネ部と、
前記連結バネ部から、前記第１軸と交差する第２軸に沿う方向に延出し、第２固定部に固定されている第１弾性体と、を有する。
【００１０】
このようなジャイロセンサーによれば、連結バネ部が、弾性変形することができる弾性体を介して第２固定部に間接的に固定されている。連結バネ部が支持されることで、スティッキングを防ぐことができる。また、弾性体は弾性変形することができるため、振動エネルギー交換を阻害することがない。したがって、信頼性を向上させることができるジャイロセンサーを提供することができる。
【００１１】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【００１２】
また、本発明に係る記載では、「平面視」という文言を、「基体のジャイロセンサーが設けられる基面の法線方向から見た平面視」を意味する文言として用いる。
【００１３】
［適用例２］
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記振動体は、一対の前記連結バネ部及び一対の前記第１弾性体を備えていてもよい。
【００１４】
このようなジャイロセンサーによれば、２つの振動体が逆相で振動する駆動系において、相互間の振動エネルギー交換を阻害することなくスティッキングを防止したジャイロセンサーを提供することができる。
【００１５】
［適用例３］
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記弾性体は、前記第１軸に沿う方向に変形する板状部材であってもよい。
【００１６】
このようなジャイロセンサーによれば、より確実に２つの振動体が逆相で振動する駆動系において、相互間の振動エネルギー交換を阻害することなくスティッキングを防止したジャイロセンサーを提供することができる。
【００１７】
［適用例４］
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記弾性体は、前記連結バネ部から前記第２軸に沿う方向に延出している第１延出部と、前記第１延出部から折り返し、前記連結バネ部側へさらに延出している第２延出部と、をさらに有していてもよい。
【００１８】
このようなジャイロセンサーによれば、より長い弾性体を形成することができるため、駆動系の振動モードにおいて、逆相モードから同相モードの駆動周波数を引き離すことができる。したがって、駆動系の振動モードに対する同相モードの影響を抑制することがで
きるジャイロセンサーを提供することができる。
【００１９】
［適用例５］
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記弾性体は、前記連結バネ部から前記第２軸に沿う方向に延出している第１延出部と、前記第１延出部から前記第１軸に沿う方向に往復しながら前記第２軸に沿う方向に延出している第３延出部と、をさらに有していてもよい。
【００２０】
このようなジャイロセンサーによれば、より長い弾性体を形成することができるため、駆動系の振動モードにおいて、逆相モードから同相モードの駆動周波数を引き離すことができる。したがって、同相モードの影響を抑制することができるジャイロセンサーを提供することができる。
【００２１】
［適用例６］
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記連結バネ部の、前記弾性体が延出している延出位置から前記第１振動部までのバネ定数を第１バネ定数とし、前記延出位置から前記第２振動部までのバネ定数を第２バネ定数とした場合、
前記弾性体は、前記第１バネ定数と前記第２バネ定数とが等しくなるように配置されていてもよい。
【００２２】
このようなジャイロセンサーによれば、より確実に同相モードの影響を抑制することができるジャイロセンサーを提供することができる。
【００２３】
［適用例７］
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記弾性体の、前記第１軸に沿う方向におけるバネ定数は、前記連結バネ部の、前記第１軸に沿う方向におけるバネ定数よりも小さくてもよい。
【００２４】
このようなジャイロセンサーによれば、より確実に同相モードの影響を抑制することができるジャイロセンサーを提供することができる。
【００２５】
［適用例８］
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記連結バネ部は、前記第１弾性体が延出している第１側面と、前記第１側面とは反対側の第２側面と、を備え、
前記第２側面から延出し、第３固定部に固定されている第２弾性体を更に備えていてもよい。
【００２６】
このようなジャイロセンサーによれば、ねじれモードの影響を抑制することができるジャイロセンサーを提供することができる。
【００２７】
［適用例９］
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記連結バネ部の、前記第１弾性体が延出している延出位置において、前記第２弾性体が延出していてもよい。
【００２８】
［適用例１０］
本適用例に係るジャイロセンサーにおいて、
前記第１弾性体及び第２弾性体の少なくとも一方の幅は、０．０１μｍ以上、１２μｍ
以下であってもよい。
【００２９】
［適用例１１］
本適用例に係る電子機器は、本適用例に係るジャイロセンサーを含む。
【００３０】
［適用例１２］
本適用例に係る移動体は、本適用例に係るジャイロセンサーを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施形態に係るジャイロセンサーを模式的に示す平面図。
【図２】第１実施形態に係るジャイロセンサーを模式的に示す断面図。
【図３】第１実施形態に係るジャイロセンサーを模式的に示す断面図。
【図４】第１変形例に係るジャイロセンサーを模式的に示す平面図。
【図５】第２変形例に係るジャイロセンサーを模式的に示す平面図。
【図６】第３〜５変形例に係るジャイロセンサーの要部を模式的に示す平面図。
【図７】第２実施形態に係るジャイロセンサーを模式的に示す平面図。
【図８】第６変形例に係るジャイロセンサーを模式的に示す平面図。
【図９】本実施形態に係るジャイロセンサーの動作を説明する平面図。
【図１０】本実施形態に係るジャイロセンサーの動作を説明する平面図。
【図１１】本実施形態に係るジャイロセンサーの動作を説明する平面図。
【図１２】本実施形態に係るジャイロセンサーの動作を説明する平面図。
【図１３】第１実施例に係るシミュレーション結果を示す図。
【図１４】第１実施例に係るシミュレーション結果を示す図。
【図１５】第２実施例に係るシミュレーション結果を示す図。
【図１６】第３実施例に係るシミュレーション結果を示す図。
【図１７】第４実施例に係るシミュレーション結果を示す図。
【図１８】第５実施例に係るシミュレーション結果を示す図。
【図１９】比較例に係るシミュレーション結果を示す図。
【図２０】第６実施例に係るシミュレーション結果を示す図。
【図２１】本実施形態に係るジャイロセンサーの製造工程を模式的に示す断面図。
【図２２】本実施形態に係るジャイロセンサーの製造工程を模式的に示す断面図。
【図２３】電子機器を模式的に示す斜視図。
【図２４】電子機器を模式的に示す斜視図。
【図２５】電子機器を模式的に示す斜視図。
【図２６】移動体を模式的に示す上視図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３３】
１．ジャイロセンサー
１−１．第１実施形態に係るジャイロセンサーの構成
まず、第１実施形態に係るジャイロセンサーについて、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００を模式的に示す平面図である。図２は、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００を模式的に示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。なお、図１〜図３では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸（第１軸）、Ｙ軸（第２軸）、Ｚ軸（第３軸）を図示している。
【００３４】
ジャイロセンサー１００は、図１及び図２に示すように、基体１０と、振動体２０と、バネ部３０と、駆動部４０と、検出部５０と、を含むことができる。ジャイロセンサー１００では、検出部５０が、Ｚ軸回りの角速度を検出するジャイロセンサー素子（静電容量型ＭＥＭＳジャイロセンサー素子）である。なお、便宜上、図１では、基体１０及び蓋体８０を透視して図示している。
【００３５】
基体１０の材質は、例えば、ガラス、シリコンである。基体１０は、図２に示すように、第１面１１と、第１面１１と反対側の第２面１２と、を有している。第１面１１には、凹部１４が設けられている。凹部１４の上方には、間隙を介して、振動体２０（連結バネ部２６）、バネ部３０が設けられている。凹部１４によって、振動体２０は、基体１０に妨害されることなく、所望の方向に可動することができる。凹部１４の平面形状（Ｚ軸方向から見たときの形状）は、特に限定されないが、図１に示す例では、長方形である。凹部１４は、例えば、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によって形成される。
【００３６】
基体１０は、第１固定部１５及び第２固定部１６を有する。図１〜図３に示すように、第１固定部１５及び第２固定部１６は、振動体２０の形態に応じて、第１面１１に適宜設けられる領域である。
【００３７】
第１固定部１５は、振動体２０を支持するバネ部３０の一端が固定（接合）され、該バネ部３０を介して振動体２０を支持する部分である。図１及び２に示すように、第１固定部１５は、Ｘ軸方向において振動体２０を挟むように配置されていてもよい。
【００３８】
第２固定部１６は、振動体２０の連結バネ部２６から延出する弾性体２８の一端が固定（接合）され、該弾性体２８を介して連結バネ部２６を支持する部分である。図３に示すように、第２固定部１６は、少なくとも弾性体２８を支持するように配置される。
【００３９】
第１固定部１５や第２固定部１６の第１面１１（基体１０）と、後述されるバネ部３０、駆動用固定電極部４２、検出用固定電極５４等と、の固定（接合）方法は、特に限定されないが、例えば、基体１０の材質がガラスであり、振動体２０等の材質がシリコンである場合は、陽極接合を適用することができる。
【００４０】
振動体２０は、図２に示すように、基体１０及び蓋体８０によって囲まれるキャビティー８２に収容されている。振動体２０は、基体１０の上方に間隙（凹部１４）を介して設けられている。振動体２０は、基体１０の第１面１１に（基体１０上に）バネ部３０を介して支持される。振動体２０は、図１に示すように、第１及び第２振動部２１、２２と、連結バネ部２６と、弾性体２８と、を有することができる。
【００４１】
振動体２０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。振動体２０は、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によって加工することにより形成される。
【００４２】
第１振動部２１及び第２振動部２２は、バネ部３０を介して第１固定部１５によって、支持されており、基体１０と離間して配置されている。より具体的には、基体１０の上方に間隙（凹部１４）を介して、第１振動部２１及び第２振動部２２が設けられている。第１振動部２１及び第２振動部２２は、例えば、フレーム状の形状（升形状）を有することができる。第１振動部２１及び第２振動部２２は、図１に示すように、両者の境界線ＩＩＩ−ＩＩＩ線（Ｙ軸に沿った直線）に対して、対称となる形状であってもよい。第１振動部２１及び第２振動部２２は、Ｘ軸に沿う方向において並設され、連結バネ部２６によって連結されている。
【００４３】
連結バネ部２６は、第１振動部２１及び第２振動部２２をＸ軸方向において変位し得るように構成されている。より具体的には、連結バネ部２６は、第１振動部２１及び第２振動部２２の間においてＸ軸に沿う方向に延出し、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延出する形状を有している。これにより、第１振動部２１及び第２振動部２２は、Ｘ軸方向において互いに逆相で振動することができる。
【００４４】
弾性体２８（以下、「第１弾性体２８」とも言う。）は、連結バネ部２６から、Ｙ軸に沿う方向（振動体２０が振動する方向と直行する方向）に延出し、第２固定部１６に固定（接合）されている。具体的には、図１及び図３に示すように、弾性体２８の一端は、延出位置２７において、連結バネ２６に接続されている。また、弾性体２８の他端（先端部２９）は、第２固定部１６（基体１０の第１面１１）に接合（固定）されている。弾性体２８の構成は、Ｘ軸に沿う方向（振動体２０が振動する方向）に所定のバネ定数でもって弾性変形することができる限り限定されない。
【００４５】
ここで、弾性体２８の、Ｘ軸に沿う方向におけるバネ定数は、連結バネ部２６の、Ｘ軸に沿う方向におけるバネ定数よりも小さくなるように設定することができる。
【００４６】
また、弾性体２８が延出している延出位置２７の配置は、延出位置２７から第１振動部２１までの連結バネ部２６ａのバネ定数（Ｋ１）と、延出位置２７から第２振動部２２までの連結バネ部２６ｂのバネ定数（Ｋ２）と、が等しくなるように決定することができる。
【００４７】
弾性体２８は、例えば、図１及び図３に示すように、幅Ｗ（Ｘ軸方向）、厚みＴ（Ｚ軸方向）、長さＬ（Ｙ軸方向）を有する板状部材（直方体）であってもよい。なお、弾性体２８の長さＬは、第２固定部１６に接合され、実質的に弾性変形することができない先端部２９を除いた長さである。ここで、弾性体２８は、高アスペクト比（Ｗ＜Ｔ）の形状である。弾性体２８の形状（幅Ｗ、厚みＴ、長さＬ）は、弾性体２８の所望のバネ定数を得るために適宜調整される。
【００４８】
例えば、弾性体の幅Ｗは、０．０１μｍ以上、１２μｍ以下の範囲であってもよい。これによれば、逆相モードの周波数から同相モードの周波数の影響を効果的に抑制することができる。また、より好適には、弾性体の幅Ｗは、０．１２μｍ以上、１２μｍ以下の範囲であってもよい。
【００４９】
弾性体２８をこのような形状とすることで、製造工程上、高度なアライメント精度が要求されず、簡便に弾性体２８のバネ定数を調整することができる。また、弾性体２８が対称性の高い形状であるために、振動体２０のＸ軸方向における対称性を容易に維持することができる。
【００５０】
バネ部３０は、Ｘ軸方向に振動体２０を変位し得るように構成されている。より具体的には、バネ部３０は、第１固定部１５から振動体２０（第１振動部２１又は第２振動部２２）までＸ軸に沿う方向に延出し、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延出する形状を有している。具体的には、バネ部３０の一端は、第１固定部１５（基体１０の第１面１１）に接合（固定）されている。また、バネ部３０の他端は、振動部２０（第１振動部２１又は第２振動部２２）に接合（固定）されている。図示の例では、バネ部３０は、振動体２０をＸ軸方向において挟むように、２つ設けられている。
【００５１】
バネ部３０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。バネ部３０は、例えば、シリコン基板（図示せず）を、
フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によって振動体２０と共に一体的に加工することにより形成される。
【００５２】
駆動部４０は、振動体２０の第１振動部２１又は第２振動部２２を励振することができる機構を有する。なお、駆動部４０の構成及び数は、第１振動部２１又は第２振動部２２を励振することができる限り、特に限定されない。
【００５３】
例えば、駆動部４０は、振動体２０に直接設けられていてもよい。図１に示すように、振動体２０の外側に接続された駆動用可動電極部４１と、該駆動用可動電極部４１と所定の距離を介して対向配置された駆動用固定電極部４２から構成されていてもよい。また、図示はされないが、駆動部４０は、振動体２０に直接接続せずに静電気力等によって振動体２０を励振する機構を有し、振動体２０の外側に配置されていてもよい。
【００５４】
駆動用可動電極部４１は、第１振動部２１及び第２振動部２２に接続されて複数設けられていてもよい。図示の例では、駆動用可動電極部４１は、第１、第２振動部２１、２２から＋Ｙ方向（又はＹ方向）に延出している幹部と、該基部から＋Ｘ方向及びＸ方向に延出している複数の枝部と、を有する櫛歯状電極であってもよい。
【００５５】
駆動用固定電極部４２は、駆動用可動電極部４１の外側に配置されている。駆動用固定電極部４２は、基体１０の第１面１１に接合（固定）されている。図示の例では、駆動用固定電極部４２は、複数設けられ、駆動用可動電極部４１を介して、対向配置されている。駆動用可動電極部４１が櫛歯状の形状を有する場合、駆動用固定電極部４２の形状は、駆動用可動電極部４１に対応した櫛歯状電極であってもよい。
【００５６】
駆動用可動電極部４１及び駆動用固定電極部４２は、図示しない電源に電気的に接続されている。駆動用可動電極部４１及び駆動用固定電極部４２に電圧が印加されると、駆動用可動電極部４１と駆動用固定電極部４２との間に静電力を発生させることができる。これにより、バネ部３０をＸ軸に沿って伸縮させることができ、振動部２０をＸ軸に沿って振動させることができる。
【００５７】
駆動部４０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。駆動部４０は、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によって振動体２０と共に一体的に加工することにより形成される。
【００５８】
検出部５０は、振動体２０に連結されている。図示の例では、検出部５０は、第１振動部２１及び第２振動部２２の内側に、それぞれが設けられている。検出部５０は、検出用支持部５１と、検出用バネ部５２と、検出用可動電極部５３と、検出用固定電極部５４と、を有することができる。なお、図示はしないが、検出部５０は、振動体２０に連結されていれば、第１振動部２１及び第２振動部２２の外側に配置されていてもよい。
【００５９】
検出用支持部５１の形状は環状の形状であれば特に限定されない。検出用支持部５１は、例えば、フレーム状の形状を有している。
【００６０】
検出用バネ部５２は、検出用支持部５１の外側に配置されている。検出用バネ部５２は、検出用支持部５１と振動体２０（第１振動部２１又は第２振動部２２）とを接続している。より具体的には、検出用バネ部５２の一端は、検出用支持部５１に接続されている。検出用バネ部５２の他端は、振動体２０（第１振動部２１又は第２振動部２２）に接続されている。検出用バネ部５２は、Ｙ軸方向に検出用支持部５１を変位し得るように構成されている。より具体的には、検出用バネ部５２は、Ｘ軸方向に往復しながらＹ軸方向に延
出する形状を有している。
【００６１】
検出用可動電極部５３は、検出用支持部５１の内側に、検出用支持部５１に接続されて配置されている。図示の例では、検出用可動電極部５３は、Ｘ軸に沿って延出している。
【００６２】
検出用固定電極部５４は、検出用支持部５１の内側に配置されている。検出用固定電極部５４は、基体１０の第１面１１に接合（固定）されている。図示の例では、検出用固定電極部５４は、複数設けられ、検出用可動電極部５３を介して、対向配置されている。
【００６３】
検出部５０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。検出部５０は、例えば、シリコン基板（図示せず）を、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によって振動体２０と共に一体的に加工することにより形成される。
【００６４】
蓋体８０は、基体１０上に設けられている。基体１０及び蓋体８０は、図２に示すように、パッケージを構成することができる。基体１０及び蓋体８０は、キャビティー８２を形成することができ、キャビティー８２に振動体２０を収容することができる。例えば、図２に示す基体１０と蓋体８０との間は、接着部材等によって埋められていてもよく、この場合、キャビティー８２は、例えば、不活性ガス（例えば窒素ガス）雰囲気、又は真空雰囲気で密閉されていてもよい。
【００６５】
蓋体８０の材質は、例えば、シリコン、ガラスである。蓋体８０と基体１０との接合方法は、特に限定されないが、例えば、基体１０の材質がガラスであり、蓋体８０の材質がシリコンである場合は、基体１０と蓋体８０とは、陽極接合されることができる。
【００６６】
第１実施形態に係るジャイロセンサー１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６７】
ジャイロセンサー１００によれば、連結バネ部２６から、Ｙ軸に沿う方向に延出し、第２固定部１６に固定されている弾性体２８を有する。このように、ジャイロセンサー１００が弾性体２８を有していることで、連結バネ部２６は、第２固定部１６に固定（アンカー）された弾性体２８によって支持される。これにより、連結バネ部２６が基体１０に付着するスティッキングを防止することができる。
【００６８】
また、弾性体２８は、振動体２０の振動方向に弾性変形することができるため、第１振動部２１と第２振動部２２との相互間の振動エネルギー交換を阻害せずに、連結バネ部２６を支持することができる。
【００６９】
また、振動体２０が、２つの第１、第２振動部２１、２２から構成される場合や複数のバネ部３０を備える場合、それぞれの部材の寸法は同一ではなく、寸法にばらつき（誤差）が発生する。これにより、駆動系の振動モードには、所望の逆相モードだけではなく、同相モードも発生する。ジャイロセンサー１００によれば、第２固定部１６に固定（アンカー）された弾性体２８を設けることで、駆動系の振動モードにおいて、同相モードの駆動周波数の影響を制御することができる。したがって、振動モードに対する同相モードの影響を抑制することができ、信頼性を向上させることができるジャイロセンサー１００を提供することができる。詳細は後述される。
【００７０】
また、ジャイロセンサー１００によれば、弾性体２８の、Ｘ軸に沿う方向におけるバネ定数は、連結バネ部２６の、Ｘ軸に沿う方向におけるバネ定数よりも小さくなるように設定することができる。これによれば、第１振動部２１と第２振動部２２との相互間の振動エネルギー交換をより確実に阻害しないジャイロセンサー１００を提供することができる
。
【００７１】
さらに、ジャイロセンサー１００によれば、弾性体２８が延出している延出位置２７の配置は、延出位置２７から第１振動部２１までの連結バネ部２６ａのバネ定数（Ｋ１）と、延出位置２７から第２振動部２２までの連結バネ部２６ｂのバネ定数（Ｋ２）と、が等しくなるように決定することができる。これによれば、振動体２０のバネ定数の対称性が向上するため、第１振動部２１と第２振動部２２との相互間の振動エネルギー交換をより確実に阻害しないジャイロセンサー１００を提供することができる。
【００７２】
［第１変形例］
次に、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００の第１変形例について、図面を参照しながら説明する。図４は、第１変形例に係るジャイロセンサー１０１を模式的に示す平面図である。なお、図４では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。また、図４では、便宜上、基体１０及び蓋体８０の図示を省略している。以下、ジャイロセンサー１０１において、上述したジャイロセンサー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７３】
ジャイロセンサー１０１は、振動体２０は、第１及び第２振動部２１、２２を連結している、他の連結バネ部２６及び他の弾性体２８をさらに有することができる。換言すれば、ジャイロセンサー１０１は、もう１組の連結バネ部２６及び弾性体２８をさらに有することができる。
【００７４】
図示の例のように、それぞれの弾性体２８及び第２固定部１６は、振動体２０の内側（第１振動部２１と第２振動部２２に挟まれた領域）に配置されてもよい。また、それぞれの弾性体２８及び第２固定部１６は、連結バネ部２６から外側に延出するように配置されてもよい。
【００７５】
また、図示の例では、バネ部３０は、振動体２０において、４つ設けられていてもよい。具体的には、バネ部３０は、Ｘ軸方向において中央の連結バネ部２６と対向するように、第１振動部２１に２つ設けられていてもよい。また、バネ部３０は、Ｘ軸方向において中央の連結バネ部２６と対向するように、第２振動部２２に２つ設けられていてもよい。これにより、振動体２０は、バネ部３０を介して４つの第１固定部１５により支持されている。
【００７６】
第１変形例に係るジャイロセンサー１０１は、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００と同様の特徴を有することができる。
【００７７】
［第２変形例］
次に、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００の第２変形例について、図面を参照しながら説明する。図５は、第２変形例に係るジャイロセンサー１０２を模式的に示す平面図である。なお、図５では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。また、図５では、便宜上、基体１０及び蓋体８０の図示を省略している。以下、ジャイロセンサー１０２において、上述したジャイロセンサー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７８】
ジャイロセンサー１０２は、ジャイロセンサー１０１の形態において、２つの弾性体２８が、共通の第２固定部１６に固定（接合）されている。図示されるように、２つの弾性体２８は連続していてもよい。また、図示はされないが、２つの弾性体２８は連続していなくてもよい。
【００７９】
第２変形例に係るジャイロセンサー１０２は、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００と同様の特徴を有する。また、ジャイロセンサー１０２によれば、弾性体２８の長さＬが長くなるように設けることができるため、駆動系の振動モードにおいて、逆相モードから同相モードの駆動周波数を引き離し、同相モードの駆動周波数の影響を低減することができる。したがって、振動モードに対する同相モードの影響を抑制することができる。
【００８０】
［第３変形例］
次に、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００の第３変形例について、図面を参照しながら説明する。図６（Ａ）は、第３変形例に係るジャイロセンサー１０３の要部を模式的に示す平面図である。以下、ジャイロセンサー１０３において、上述したジャイロセンサー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８１】
ジャイロセンサー１０３は、弾性体１２８の形状が、直方体である板状部材ではなく、延出位置２７から先端部２９に向かう方向に沿って、弾性体１２８の幅Ｗが徐々に大きくなる形状を有する。換言すれば、弾性体１２８の先端部２９における幅Ｗ２は、弾性体１２８の延出位置２７における幅Ｗ１よりも大きい。図示はされないが、弾性体１２８は、延出位置２７から延出する所定の長さにおいて、幅Ｗが一定の部分を有していてもよい。
【００８２】
第３変形例に係るジャイロセンサー１０３は、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００と同様の特徴を有する。また、ジャイロセンサー１０３によれば、第２固定部１６に固定（接合）される先端部２９の面積をより広くすることができるため、弾性体１２８と第２固定部１６との接合信頼性を向上させることができる。また、弾性体１２８の延出位置２７側の部分は、狭窄しているために、弾性体１２８は、Ｘ軸方向における弾性変形を行うことができる。
【００８３】
なお、第３変形例に係るジャイロセンサー１０３は、上述されたジャイロセンサー１００〜１０２、及び、後述されるジャイロセンサー１０４、１０５に適用することができる。
【００８４】
［第４変形例］
次に、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００の第４変形例について、図面を参照しながら説明する。図６（Ｂ）は、第４変形例に係るジャイロセンサー１０４の要部を模式的に示す平面図である。以下、ジャイロセンサー１０４において、上述したジャイロセンサー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８５】
ジャイロセンサー１０４は、弾性体２２８が、連結バネ部２６からＹ軸に沿う方向に延出している第１延出部２２８ａと、第１延出部２２８ａから折り返し、連結バネ部２６側へさらに延出している第２延出部２２８ｂと、をさらに有することができる。また、弾性体２２８は、第２延出部２２８ｂから折り返し、第２固定部１６側へさらに延出している第３延出部２２８ｃと、をさらに有していてもよい。図示の例では、弾性体２２８は、例えば、平面視においてＳ字形状を有していてもよい。
【００８６】
第４変形例に係るジャイロセンサー１０４は、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００と同様の特徴を有する。また、ジャイロセンサー１０４によれば、限られたデザインルールの中で、弾性体２２８の長さＬを長く設けることができるため、駆動系の振動モードにおいて、逆相モードから同相モードの駆動周波数を引き離し、同相モードの駆動周波数の影響を低減することができる。したがって、振動モードに対する同相モードの影響を抑制することができる。
【００８７】
なお、第４変形例に係るジャイロセンサー１０４は、ジャイロセンサー１００〜１０２に適用することができる。
【００８８】
［第５変形例］
次に、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００の第５変形例について、図面を参照しながら説明する。図６（Ｃ）は、第５変形例に係るジャイロセンサー１０５の要部を模式的に示す平面図である。以下、ジャイロセンサー１０５において、上述したジャイロセンサー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８９】
ジャイロセンサー１０５は、弾性体３２８が、連結バネ部２６からＹ軸に沿う方向に延出している第１延出部３２８ａと、第１延出部３２８ａからＸ軸に沿う方向に往復しながらＹ軸に沿う方向に延出している第３延出部３２８ｂと、をさらに有することができる。
【００９０】
第５変形例に係るジャイロセンサー１０５は、第１実施形態に係るジャイロセンサー１００と同様の特徴を有する。また、ジャイロセンサー１０５によれば、限られたデザインルールの中で、弾性体３２８の長さＬを長く設けることができるため、駆動系の振動モードにおいて、逆相モードから同相モードの駆動周波数を引き離し、同相モードの駆動周波数の影響を低減することができる。したがって、振動モードに対する同相モードの影響を抑制することができる。
【００９１】
なお、第５変形例に係るジャイロセンサー１０５は、ジャイロセンサー１００〜１０２に適用することができる。
【００９２】
１−２．第２実施形態に係るジャイロセンサーの構成
次に、第２実施形態に係るジャイロセンサー２００について、図面を参照しながら説明する。図７は、第２実施形態に係るジャイロセンサー２００の要部を模式的に示す平面図である。以下、ジャイロセンサー２００において、上述したジャイロセンサー１００〜１０５の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９３】
ジャイロセンサー２００は、基体１０には第３固定部６１が設けられ、連結バネ部２６は、第１弾性体２８が延出している第１側面２６ｃと、第１側面２６ｃとは反対側の第２側面２６ｄと、を備え、第２側面２６ｄから延出し、第３固定部６１に固定されている第２弾性体６０を更に備えている。
【００９４】
具体的には、図７に示すように、第２弾性体６０の一端は、延出位置２７において、連結バネ２６に接続されていてもよい。また、第２弾性体６０の他端（先端部６９）は、第３固定部６１（基体１０の第１面１１）に接合（固定）されている。
【００９５】
第２弾性体６０の形状は、Ｘ軸に沿う方向（振動体２０が振動する方向）に所定のバネ定数でもって弾性変形することができる限り限定されない。例えば、第２弾性体６０は、第１弾性体２８と同様の材質からなり、同様の特徴を備える弾性体であってもよい。
【００９６】
また、図示はされないが、第２弾性体６０は、連結バネ部２６の伸縮運動を阻害しない限りにおいて、その一部が、上記の弾性体１２８、２２８、３２８と同様の特徴を備えていてもよい。
【００９７】
また、図示はされないが、第２弾性体６０は、その他端（先端部６９）側において分岐
しているＶ字形状を有していてもよい。この場合、第３固定部６１に加えて、基体１０には、第４固定部が設けられている（図示せず）。
【００９８】
第２実施形態に係るジャイロセンサー２００によれば、弾性変形することができる第２弾性体６０を設けることにより、駆動系の振動モードにおいて、ねじれモードが発生した場合に、ねじれモードの影響を抑制することができる。具体的には、ジャイロセンサー２００によれば、第１振動部２１と第２振動部２２の駆動系の振動モードにおいて、逆相モードからねじれモードの駆動周波数を引き離し、かつ、その振幅を小さくすることができる。その詳細は、後述される。
【００９９】
ここで、ねじれモードとは、面内のねじれであり、ジャイロセンサー２００の中心からみた場合に、第１及び第２振動部２１、２２が、互いに左右に開きながら上下（Ｚ軸方向）にねじれる振動モードである。ねじれモードは、ジャイロセンサーの全体の形状、振動周波数等の様々な設計条件が要因となって、発生する意図しない振動モードである。したがって、第２弾性体６０の形状（幅、厚み、長さ）は、そのねじれモードを抑制するための所望のバネ定数を得るために適宜調整される。
【０１００】
［第６変形例］
次に、第２実施形態に係るジャイロセンサー２００の第６変形例について、図面を参照しながら説明する。図８は、第６変形例に係るジャイロセンサー２０１の要部を模式的に示す平面図である。以下、ジャイロセンサー２０１において、上述したジャイロセンサー１００〜１０５、２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０１】
ジャイロセンサー２０１は、２組の連結バネ部２６及び弾性体２８をさらに有するジャイロセンサー１０１において、ジャイロセンサー２００に係る技術的特徴を適用した形態を有する。具体的には、図８に示すように、各連結バネ部２６は、第１弾性体２８が延出している第１側面２６ｃと、第１側面２６ｃとは反対側の第２側面２６ｄと、を備え、第２側面２６ｄから延出し、第３固定部６１に固定されている第２弾性体６０を更に備えている。
【０１０２】
第６変形例に係るジャイロセンサー２０１は、第２実施形態に係るジャイロセンサー２００と同様の特徴を有することができ、ねじれモードが発生した場合に、ねじれモードの影響を抑制することができる。
【０１０３】
１−３．ジャイロセンサーの動作
次に、ジャイロセンサー１００〜１０５の動作について、図面を参照しながら説明する。図９〜図１２はジャイロセンサー１００〜１０５の動作を模式的に説明するための図である。ここで、図９〜図１２ではジャイロセンサー１０１の形態でもって本発明に係るジャイロセンサーの動作を例示する。なお、図９〜図１２では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。また、便宜上、図９〜図１２では、ジャイロセンサー１０１の各構成を、簡略化して図示している。
【０１０４】
前述のように、ジャイロセンサー１０１（１００、１０２〜１０５）の振動モードでは、第１振動部２１と第２振動部２２は、駆動部４０により励振され、互いに逆相（逆位相）で駆動振動することができる。より具体的には、第１振動部２１に設けられた駆動用可動電極部４１と駆動用固定電極部４２との間に第１交番電圧を印加し、第２振動部２２の駆動用可動電極部４１と駆動用固定電極部４２との間に第１交番電圧と位相が１８０度ずれた第２交番電圧を印加する。これにより、第１振動部２１及び第２振動部２２を、互いに逆相（逆位相）でかつ所定の周波数で、Ｘ軸に沿って振動させることができる。すなわ
ち、Ｘ軸に沿って互いに連結された第１振動部２１及び第２振動部２２は、Ｘ軸に沿って、互いに逆相で振動する。すなわち、第１振動部２１及び第２振動部２２は、Ｘ軸に沿って、互いに反対方向に変位する。
【０１０５】
図９に示す例では、第１振動部２１は、α１方向（−Ｘ軸方向）に変位し、第２振動部２２は、α１方向と反対方向のα２方向（＋Ｘ軸方向）に変位している。図１０に示す例では、第１振動部２１は、α２方向に変位し、第２振動部２２は、α１方向に変位している。
【０１０６】
なお、検出部５０の振動体２０（第１振動部２１、第２振動部２２）に連結されている部分は、振動体２０（第１振動部２１、第２振動部２２）の振動に伴い、Ｘ軸に沿って変位する。
【０１０７】
図１１及び図１２に示すように、第１振動部２１、第２振動部２２がＸ軸に沿って振動を行っている状態で、ジャイロセンサー１０１（１００、１０２〜１０５）にＺ軸回りの角速度ωが加わると、コリオリの力が働き、検出部５０は、Ｙ軸に沿って変位する。すなわち、第１振動部２１に連結された第１検出部５０ａ、及び第２駆動部１１０ｂに連結された第２検出部５０ｂは、Ｙ軸に沿って、互いに反対方向に変位する。図１１に示す例では、第１検出部５０ａは、β１方向に変位し、第２検出部５０ｂは、β１方向と反対方向のβ２方向に変位している。図１２に示す例では、第１検出部５０ａは、β２方向に変位し、第２検出部５０ｂは、β１方向に変位している。
【０１０８】
検出部５０ａ、５０ｂがＹ軸に沿って変位することにより、検出用可動電極部５３と検出用固定電極部５４との間の距離Ｌは、変化する。そのため、検出用可動電極部５３と検出用固定電極部５４との間の静電容量は、変化する。ジャイロセンサー１０１（１００、１０２〜１０５）では、検出用可動電極部５３及び検出用固定電極部５４に電圧を印加することにより、検出用可動電極部５３と検出用固定電極部５４との間の静電容量の変化量を検出し、Ｚ軸回りの角速度ωを求めることができる。
【０１０９】
ジャイロセンサー１０１（１００、１０２〜１０５）によれば、連結バネ部２６に弾性体２８が設けられているため、振動モードにおいて、同相モードの影響を低減することができる。これにより、ジャイロセンサーが所望の振動周波数を達成することができ、ジャイロセンサーの信頼性を向上させることができる。詳細は後述される。
【０１１０】
２．実施例
次に、実施例に係るシミュレーション結果ついて説明する。シミュレーションは、有限要素法により振動周波数を算出した。本実施例に係るシミュレーションのベースモデルは、第１変形例に係るジャイロセンサー１０１の形態とした。以下の実施例では、該ベースモデルに対し、ジャイロセンサー１０４、１０５に係る弾性体を適用した場合の振動体の振動周波数をシミュレーションした。構成部材の物性条件としては、ヤング率１３０．１８ＧＰａ、断面積５０μｍ２とした。
【０１１１】
また、実際のジャイロセンサーのバネ部等の各部材は、形状（寸法）において、製造過程から不可避に発生するばらつき（誤差）を有している。したがって、本実施例においては、第１振動部２１に接続されているバネ部３０と、第２振動部２２に接続されているバネ部３０と、の間に０．１７μｍの寸法誤差を設けた。
【０１１２】
［第１実施例］
第１実施例に係るシミュレーション条件としては、弾性体２８を備えた図４に示す形態のジャイロセンサー１０１であって、各バネ部３０が３ターン（３回の折り返し）、連結
バネ部２６が６ターン（６回の折り返し）であるとしてシミュレーションを行った。該形態での振動周波数ｆは、４．７ｋＨｚであった。
【０１１３】
第１実施例においては、弾性体２８の長さを１００μｍで統一し、幅を１２μｍ、６μｍ、３μｍ、１μｍ、０．１２μｍ、０．０１μｍと変化させて、それぞれの条件でシミュレーションを行った。
【０１１４】
表１に、第１実施例のそれぞれの幅におけるシミュレーション結果を示す。
【０１１５】
【表１】
2014157081.tif 000003
【０１１６】
また、図１３は、第１実施例に係るシミュレーション結果を示す図である。図１３（ａ）は幅を１２μｍである場合、図１３（ｂ）は幅を６μｍである場合、図１３（ｃ）は幅を３μｍである場合、図１３（ｄ）は幅を１μｍである場合、図１３（ｅ）は幅を０．０１μｍである場合のシミュレーション結果をそれぞれ示した。なお、横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は変位量（ｄＢｍ）を対数変換した対数スケールである。
【０１１７】
図１３（ａ）に示されるように、弾性体２８を設けることにより、同相モードと逆相モードの周波数の差Δｆを０．１５ｋＨｚとすることができた。つまりは、弾性体２８を設けることにより、Δｆ分だけ逆相モードの周波数から同相モードの周波数を離すことができた。したがって、本発明によれば、駆動系の振動モードに対する同相モードの影響を抑制することが確認された。
【０１１８】
また、表１及び図１３（ａ）ないし図１３（ｅ）から、１２μｍから０．０１μｍへ弾性体２８の幅が小さくなるほど、同相モードと逆相モードの周波数の差Δｆを広げることができた。つまりは、弾性体の幅を１２μｍから０．０１μｍの範囲でより小さくすれば、逆相モードの周波数から同相モードの周波数をより離すことができ、駆動系の振動モードに対する同相モードの影響をより抑制することが確認された。
【０１１９】
ここで、図１４は、横軸を弾性体の幅［μｍ］とし、縦軸に同相モードと逆相モードの周波数の差Δｆ［Ｈｚ］を対数変換してプロットした図である。図１４に示されるように、弾性体の幅を１２μｍから０．１２μｍまでの範囲とすることで、逆相モードの周波数と同相モードの周波数との差を効果的に制御することできた。
【０１２０】
［第２実施例］
第２実施例に係るシミュレーション条件としては、図４に示す形態のジャイロセンサー１０１にジャイロセンサー１０５の弾性体３２８を適用した形態であって、各バネ部３０が３ターン、連結バネ部２６が６ターン、弾性体３２８が５ターンであるとしてシミュレ
ーションを行った。該形態での振動周波数ｆは、４．７ｋＨｚであった。
【０１２１】
第２実施例においては、弾性体３２８の幅を４μｍとし、長さを１００μｍとした条件でシミュレーションを行った。
【０１２２】
図１５は、第２実施例に係るシミュレーション結果を示す図である。横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は変位量（ｄＢｍ）である。図１５の上図の縦軸のスケールは、絶対値であり、下図の縦軸は、変位量を対数変換した対数スケールである。以下、図１６〜図１８においても同様である。
【０１２３】
図１５に示されるように、同相モードと逆相モードの周波数の差Δｆは０．８ｋＨｚであった。したがって、第１実施例の弾性体２８よりも長さＬを長く設定することができる弾性体３２８を設けることにより、逆相モードの周波数から同相モードの周波数を離すことができた。したがって、本発明によれば、駆動系の振動モードに対する同相モードの影響を抑制することが確認された。
【０１２４】
［第３実施例］
第３実施例に係るシミュレーション条件としては、図４に示す形態のジャイロセンサー１０１にジャイロセンサー１０５の弾性体３２８を適用した形態であって、各バネ部３０が６ターン、連結バネ部２６が６ターン、弾性体３２８が５ターンであるとしてシミュレーションを行った。該形態での振動周波数ｆは、４．０ｋＨｚであった。
【０１２５】
第３実施例においては、弾性体３２８の幅を４μｍとし、長さを１００μｍとした条件でシミュレーションを行った。
【０１２６】
図１６は、第３実施例に係るシミュレーション結果を示す図である。図１６に示されるように、同相モードと逆相モードの周波数の差Δｆは０．８５ｋＨｚであった。したがって、第２実施例よりも長さＬを長く設定することができる弾性体３２８を設けることにより、逆相モードの周波数から同相モードの周波数を離すことができた。したがって、本発明によれば、駆動系の振動モードに対する同相モードの影響を抑制することが確認された。
【０１２７】
［第４実施例］
第４実施例に係るシミュレーション条件としては、図４に示す形態のジャイロセンサー１０１にジャイロセンサー１０４の弾性体２２８を適用した形態であって、各バネ部３０が６ターン、連結バネ部２６が６ターン、弾性体２２８が１．５ターンであるとしてシミュレーションを行った。該形態での振動周波数ｆは、４．０ｋＨｚであった。
【０１２８】
第４実施例においては、弾性体２２８の幅を４μｍとし、長さを１００μｍとした条件でシミュレーションを行った。
【０１２９】
図１７は、第５実施例に係るシミュレーション結果を示す図である。図１７に示されるように、同相モードと逆相モードの周波数の差Δｆは０．７５ｋＨｚであった。したがって、第１実施例よりも長さＬを長く設定することができる弾性体２２８を設けることにより、逆相モードの周波数から同相モードの周波数を離すことができた。したがって、本発明によれば、駆動系の振動モードに対する同相モードの影響を抑制することが確認された。
【０１３０】
［第５実施例］
第５実施例に係るシミュレーション条件としては、第４実施例のシミュレーション条件
において、弾性体２２８のＹ軸方向における長さを２倍とした。該形態での振動周波数ｆは、４．０ｋＨｚであった。
【０１３１】
図１８は、第５実施例に係るシミュレーション結果を示す図である。図１８に示されるように、同相モードと逆相モードの周波数の差Δｆは１．０ｋＨｚであった。したがって、弾性体２２８の長さＬを長く設定することにより、逆相モードの周波数から同相モードの周波数を離すことができた。したがって、本発明によれば、駆動系の振動モードに対する同相モードの影響を抑制することが確認された。
【０１３２】
次に、以下の条件において、第２実施形態に係るジャイロセンサー２０１に係る形態を用いて、シミュレーションを行った。
【０１３３】
［比較例］
比較例に係るシミュレーションモデルは、図４に示す形態のジャイロセンサー１０１であって、各バネ部３０が２ターン（２回の折り返し）、連結バネ部２６が４ターン（４回の折り返し）の形態であった。また、弾性体は、ジャイロセンサー１０５に係る弾性体３２８の形態であって、５ターン（５回の折り返し）の形態であった。
【０１３４】
図１９は、比較例に係るシミュレーション結果を示す図である。横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は変位量（ｄＢｍ）を対数スケールで表示したものである。
【０１３５】
図１９に示されるように、第３比較例に係る形態のジャイロセンサーにおいては、同相モード側において、逆相モードに近接するねじれモードが発生することが確認された。
【０１３６】
［第６実施例］
第６実施例に係るシミュレーション条件としては、比較例のシミュレーション条件において、第２実施形態に係るジャイロセンサー２００、２０１において適用された第２弾性体６０をさらに適用した。第２弾生体６０の具体的な形態としては、図１に示される板状の第１弾性体と同様の形態を有した弾性体を適用した。
【０１３７】
図２０（Ａ）は、第６実施例に係るシミュレーション結果を示す図であり、図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）における破線部Ｂを拡大した図である。図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示されるように、第２実施形態に係る弾性体６０を設けることで、ねじれモードを示す周波数のピークを、逆相モードの周波数から離すことができた。また、弾性体６０を設けることで、ねじれモードの振幅を顕著に小さくすることができた。したがって、本発明によれば、駆動系の振動モードに対するねじれモードの影響をより抑制することが確認された。
【０１３８】
３．ジャイロセンサーの製造方法
次に、本実施形態に係るジャイロセンサーの製造方法について、図面を参照しながら説明する。図２１及び図２２は、本実施形態に係るジャイロセンサー１００の製造工程を模式的に示す断面図であって、図２に対応している。
【０１３９】
図２１に示すように、基板１０の第１面１１に、凹部１４を形成する。このとき、凹部１４の周囲に溝部（図示せず）を形成することができる。凹部１４、溝部は、例えば、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術により形成される。これにより、第１面１１に凹部１４が設けられている基板１０を用意することができる。
【０１４０】
次に、図示はされないが、凹部１４内を含む基板１０上に駆動部４０や検出部５０を構成するための配線を形成することができる。配線は、例えば、スパッタ法やＣＶＤ（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって成膜された後、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によってパターニングされることによって形成される。
【０１４１】
図２２に示すように、基板１０上に振動体２０、バネ部３０等を形成する。より具体的には、シリコン基板（図示せず）を基板１０の第１面１１に載置（接合）し、該シリコン基板を薄膜化させた後にパターニングすることにより形成される。パターニングは、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によって行われる。シリコン基板と基板１０の接合は、例えば、陽極接合によって行われる。
【０１４２】
本工程において、第１面１１上に駆動用固定電極部４２、検出用固定電極５４等を形成し、駆動部４０、検出部５０を形成することができる。
【０１４３】
図２に示すように、基板１０及び蓋体８０を接合して、基板１０及び蓋体８０によって囲まれるキャビティー８２に振動体２０を収容する。基板１０と蓋体８０との接合は、例えば、陽極接合によって行われる。
【０１４４】
以上の工程により、ジャイロセンサー１００を製造することができる。
【０１４５】
４．電子機器
次に、本実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る電子機器は、本発明に係るジャイロセンサーを含む。以下では、本発明に係るジャイロセンサーとして、ジャイロセンサー１００（または、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５のいずれか）を含む電子機器について、説明する。
【０１４６】
図２３は、本実施形態に係る電子機器として、モバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューター１１００を模式的に示す斜視図である。
【０１４７】
図２３に示すように、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１１０８を有する表示ユニット１１０６と、により構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
【０１４８】
このようなパーソナルコンピューター１１００には、ジャイロセンサー１０１が内蔵されている。
【０１４９】
図２４は、本実施形態に係る電子機器として、携帯電話機（ＰＨＳも含む）１２００を模式的に示す斜視図である。
【０１５０】
図２４に示すように、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４及び送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。
【０１５１】
このような携帯電話機１２００には、ジャイロセンサー１００（または、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５のいずれか）が内蔵されている。
【０１５２】
図２５は、本実施形態に係る電子機器として、デジタルスチルカメラ１３００を模式的に示す斜視図である。なお、図２５には、外部機器との接続についても簡易的に示している。
【０１５３】
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【０１５４】
デジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。
【０１５５】
また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
【０１５６】
撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。
【０１５７】
また、このデジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、ビデオ信号出力端子１３１２には、テレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４には、パーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。
【０１５８】
このようなデジタルスチルカメラ１３００には、ジャイロセンサー１００（または、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５のいずれか）が内蔵されている。
【０１５９】
以上のような電子機器１１００、１２００、１３００は、２つの振動体が逆相で振動する駆動系において、相互間の振動エネルギー交換を阻害することなくスティッキングを防止することができるジャイロセンサー１００（または、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５のいずれか）を有することができる。
【０１６０】
なお、上記ジャイロセンサー１００（または、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５のいずれか）を備えた電子機器は、図２３に示すパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図２４に示す携帯電話機、図２５に示すデジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、ビデオテープレコーダー、各種ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、ロケット、船舶の計器類）、ロボットや人体などの姿勢制御、フライトシミュレーターなどに適用することができる。
【０１６１】
５．移動体
図２６は、本実施形態の移動体の一例を示す図（上面図）である。図２６に示す移動体１５００は、本発明に係るジャイロセンサー１００（または、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５のいずれか）を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図２６の構成要素（各部）の一部を省略又は変更してもよいし、他の構成要素を付加した構
成としてもよい。
【０１６２】
このような移動体１５００には、ナビゲーションシステム等においてジャイロセンサーが搭載されるが、移動体の移動に必要な制御を行うため高い信頼性が要求される。
【０１６３】
移動体用のジャイロセンサーとして、本発明に係るジャイロセンサー１００（または、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５のいずれか）を適用することにより、高い信頼性を確保することができる。
【０１６４】
このような移動体１５００としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車（電気自動車も含む）、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。
【０１６５】
上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１６６】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１６７】
１０…基体、１１…第１面、１２…第２面、１４…凹部、１５…第１固定部、１６…第２固定部、２０…振動体、２１…第１振動部、２２…第２振動部、２６…連結バネ部、２７…延出位置、２８、１２８、２２８、３２８…弾性体、２９…先端部、３０…バネ部、４０…駆動部、４１…駆動用可動電極部、４２…駆動用固定電極部、５０…検出部、５１…検出用支持部、５２…検出用バネ部、５３…検出用可動電極部、５４…検出用固定電極部、６０…第２弾性体、６１…第３固定部、８０…蓋体、８２…キャビティー、１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５…ジャイロセンサー、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１１０８…表示部、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１３００…デジタルスチルカメラ、１３０２…ケース、１３０４…ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１３１２…ビデオ信号出力端子、１３１４…入出力端子、１４３０…テレビモニター、１４４０…パーソナルコンピューター、１５００…移動体。
【図２】
2014157081.tif 000004
【図３】
2014157081.tif 000005
【図６】
2014157081.tif 000006
【図１３】
2014157081.tif 000007
【図１４】
2014157081.tif 000008
【図１５】
2014157081.tif 000009
【図１６】
2014157081.tif 000010
【図１７】
2014157081.tif 000011
【図１８】
2014157081.tif 000012
【図１９】
2014157081.tif 000013
【図２０】
2014157081.tif 000014
【図２１】
2014157081.tif 000015
【図２２】
2014157081.tif 000016
【図２３】
2014157081.tif 000017
【図２４】
2014157081.tif 000018
【図２５】
2014157081.tif 000019
【図２６】
2014157081.tif 000020
【図１】
2014157081.tif 000021
【図４】
2014157081.tif 000022
【図５】
2014157081.tif 000023
【図７】
2014157081.tif 000024
【図８】
2014157081.tif 000025
【図９】
2014157081.tif 000026
【図１０】
2014157081.tif 000027
【図１１】
2014157081.tif 000028
【図１２】
2014157081.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月8日(2013.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
第１固定部１５や第２固定部１６の第１面１１（基体１０）と、後述されるバネ部３０、駆動用固定電極部４２、検出用固定電極部５４等と、の固定（接合）方法は、特に限定されないが、例えば、基体１０の材質がガラスであり、振動体２０等の材質がシリコンである場合は、陽極接合を適用することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
弾性体２８（以下、「第１弾性体２８」とも言う。）は、連結バネ部２６から、Ｙ軸に沿う方向（振動体２０が振動する方向と直交する方向）に延出し、第２固定部１６に固定（接合）されている。具体的には、図１及び図３に示すように、弾性体２８の一端は、延出位置２７において、連結バネ２６に接続されている。また、弾性体２８の他端（先端部２９）は、第２固定部１６（基体１０の第１面１１）に接合（固定）されている。弾性体２８の構成は、Ｘ軸に沿う方向（振動体２０が振動する方向）に所定のバネ定数でもって弾性変形することができる限り限定されない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２９】
図１７は、第４実施例に係るシミュレーション結果を示す図である。図１７に示されるように、同相モードと逆相モードの周波数の差Δｆは０．７５ｋＨｚであった。したがって、第１実施例よりも長さＬを長く設定することができる弾性体２２８を設けることにより、逆相モードの周波数から同相モードの周波数を離すことができた。したがって、本発明によれば、駆動系の振動モードに対する同相モードの影響を抑制することが確認された。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３５】
図１９に示されるように、比較例に係る形態のジャイロセンサーにおいては、同相モード側において、逆相モードに近接するねじれモードが発生することが確認された。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３９】
図２１に示すように、基体１０の第１面１１に、凹部１４を形成する。このとき、凹部１４の周囲に溝部（図示せず）を形成することができる。凹部１４、溝部は、例えば、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術により形成される。これにより、第１面１１に凹部１４が設けられている基体１０を用意することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４０】
次に、図示はされないが、凹部１４内を含む基体１０上に駆動部４０や検出部５０を構成するための配線を形成することができる。配線は、例えば、スパッタ法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって成膜された後、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によってパターニングされることによって形成される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４１】
図２２に示すように、基体１０上に振動体２０、バネ部３０等を形成する。より具体的には、シリコン基板（図示せず）を基体１０の第１面１１に載置（接合）し、該シリコン基板を薄膜化させた後にパターニングすることにより形成される。パターニングは、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によって行われる。シリコン基板と基体１０の接合は、例えば、陽極接合によって行われる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４３】
図２に示すように、基体１０及び蓋体８０を接合して、基体１０及び蓋体８０によって囲まれるキャビティー８２に振動体２０を収容する。基体１０と蓋体８０との接合は、例えば、陽極接合によって行われる。