(57)【要約】  本発明の変位量モニタ電極の構造は、固定電極と可動電極との相対的な関係が変化しても、検出マスの振幅を一定の目標振幅に保つうえで、可動電極の所定軸方向への変位に伴って、固定電極と可動電極との間の静電容量の変化量が直線的に変化する直線変化領域と、静電容量の変化量が非直線的に変化する非直線変化領域と、が少なくとも一つずつ存在し、非直線変化領域における可動電極の所定軸方向への変位量に対する静電容量の変化量の変化感度が、直線変化領域における変化感度に比べて大きくなる特性を含み、かつ、可動電極の所定軸方向への変位が検出マスの目標振幅に対応する目標変位量に達するときの静電容量の目標容量変化量が非直線変化領域に設定されるようにする。
2013030907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ基部及び該基部から基板に対して平行な所定軸方向に延びる電極指からなる櫛歯状の、前記基板に対して固定される固定電極と、前記所定軸方向に変位し得る可動電極と、が互いの前記電極指同士が噛み合うように配置され、前記固定電極と前記可動電極との間の静電容量の変化量に基づいて目標振幅で駆動させるべき検出マスの変位量をモニタする変位量モニタ電極の構造であって、
前記可動電極の前記所定軸方向への変位に伴って、前記静電容量の変化量が直線的に変化する直線変化領域と、前記静電容量の変化量が非直線的に変化する非直線変化領域と、が少なくとも一つずつ存在し、
前記非直線変化領域における前記可動電極の前記所定軸方向への変位量に対する前記静電容量の変化量の変化感度が、前記直線変化領域における前記変化感度に比べて大きくなる特性を含み、かつ、
前記可動電極の前記所定軸方向への変位が前記目標振幅に対応する目標変位量に達するときの前記静電容量の目標容量変化量が前記非直線変化領域に設定されることを特徴とする変位量モニタ電極の構造。
【請求項２】
前記目標変位量をＡ０とし、前記固定電極の前記電極指と前記可動電極の前記電極指とが前記所定軸方向に直交する垂直方向において離間する離間距離をｄｍ１，ｄｍ２とし、前記固定電極と前記可動電極との前記電極指同士が離間して対向する部位における厚さをＴｍ１，Ｔｍ２とし、一の前記固定電極当たりの前記電極指が前記可動電極の前記基部に面する面積をＳ１とし、一の前記可動電極当たりの前記電極指が前記固定電極の前記基部に面する面積をＳ２とし、前記可動電極の前記基部と前記固定電極の前記電極指の先端との距離をｄ１とし、かつ、前記固定電極の前記基部と前記可動電極の前記電極指の先端との距離をｄ２とした場合、以下に示す条件式（Ａ）を満たすことを特徴とする請求項１記載の変位量モニタ電極の構造。
2013030907.tif 000011
【請求項３】
前記固定電極の前記電極指の厚さと前記可動電極の前記電極指の厚さとが部位によらず一定値であり、前記Ｔｍ１，Ｔｍ２が該電極指自体の厚さに一致し、前記固定電極の前記電極指が前記可動電極の前記基部に面する幅の長さをｗ１とし、かつ、前記可動電極の前記電極指が前記固定電極の前記基部に面する幅の長さをｗ２とした場合、以下に示す条件式（Ｂ）を満たすことを特徴とする請求項２記載の変位量モニタ電極の構造。
2013030907.tif 000012
【請求項４】
前記固定電極と前記可動電極とが前記所定軸方向に直交する垂直方向において前記電極指同士が対向しないように配置された場合、以下に示す条件式（Ｃ）を満たすことを特徴とする請求項２記載の変位量モニタ電極の構造。
2013030907.tif 000013
【請求項５】
前記固定電極及び前記可動電極の少なくとも一方の前記電極指は、前記可動電極又は前記固定電極の前記基部に面する先端の面積が該先端以外の部位の断面積に比べて大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１、２、及び４の何れか一項記載の変位量モニタ電極の構造。
【請求項６】
前記固定電極及び前記可動電極の少なくとも一方の、前記電極指の先端及び前記基部の少なくとも一方の表面に誘電材料を配置したことを特徴とする請求項１又は５記載の変位量モニタ電極の構造。
【請求項７】
前記目標変位量をＡ０とし、前記固定電極の前記電極指と前記可動電極の前記電極指とが前記所定軸方向に直交する垂直方向において離間する離間距離をｄｍ１，ｄｍ２とし、前記固定電極と前記可動電極との前記電極指同士が離間して対向する部位における厚さをＴｍ１，Ｔｍ２とし、一の前記固定電極当たりの前記電極指が前記可動電極の前記基部に面する面積をＳ１とし、一の前記可動電極当たりの前記電極指が前記固定電極の前記基部に面する面積をＳ２とし、前記可動電極の前記基部と前記固定電極の前記電極指の先端との距離をｄ１とし、前記固定電極の前記基部と前記可動電極の前記電極指の先端との距離をｄ２とし、かつ、前記固定電極及び前記可動電極それぞれの前記電極指の先端及び前記基部それぞれの表面に厚さｄεかつ比誘電率εｒの誘電材料を配置した場合、以下に示す条件式（Ｄ）を満たすことを特徴とする請求項６記載の変位量モニタ電極の構造。
2013030907.tif 000014
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位量モニタ電極の構造に係り、特に、基板に対して固定される固定電極と、基板に対して平行な所定軸方向に変位し得る可動電極と、が互いの電極指同士が噛み合うように対向配置され、固定電極と可動電極との間の静電容量の変化量に基づいて目標振幅で駆動させるべき検出マスの変位量をモニタする変位量モニタ電極の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、角速度センサなどを構成し、検出マスを一定の目標振幅で駆動振動させるべくその変位量をモニタする変位量モニタ電極の構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。変位量モニタ電極は、櫛歯状の固定電極と櫛歯状の可動電極とを備えている。固定電極は、基部及び該基部から基板に対して平行な所定軸方向に延びる電極指からなり、基板に対して固定されている。また、可動電極は、基部及び該基部から基板に対して平行な所定軸方向に延びる電極指からなり、基板に対して所定軸方向に変位し得る。かかる変位量モニタ電極において、可動電極が基板に対して所定軸方向に変位すると、固定電極と可動電極との間の静電容量が変化する。この際、静電容量の変化量は、可動電極の変位量に応じたものとなる。そして、この静電容量の変化量に基づいて検出マスの変位量（振幅）がモニタされ、その検出マスが目標振幅で駆動するように制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７０４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、固定電極と可動電極との間の静電容量の変化量は、一般的に検出マスの振幅に応じて直線的に変化するが、その検出マスの振幅だけでなく、固定電極と可動電極とのギャップや対向面積によっても変化する。具体的には、応力変化や寸法バラツキなどに起因してそのギャップ又は対向面積が変化すると、その変化に応じた分だけ可動電極の変位量に対する静電容量の変化量の感度（傾き）が変化する。この場合、検出マスが目標振幅で駆動されるとき（すなわち可動電極の変位がその目標振幅に対応する目標変位量に達するとき）の上記の静電容量の目標容量変化量が、静電容量の変化量が可動電極の変位量に対して直線的に変化する直線変化領域に設定されている構成では、モニタ電極の組み立て時に加わる応力や温度変化，寸法バラツキなどに起因して固定電極と可動電極とのギャップや対向面積が所望のものに一致していないと、静電容量の変化量が目標容量変化量に達したときに可動電極の変位量が目標変位量に合致しない事態が生じるため、検出マスの振幅を一定の目標振幅に保つことが困難となる。【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、固定電極と可動電極との相対的な関係が変化しても、検出マスの振幅を一定の目標振幅に保つことが可能な変位量モニタ電極の構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的は、それぞれ基部及び該基部から基板に対して平行な所定軸方向に延びる電極指からなる櫛歯状の、前記基板に対して固定される固定電極と、前記所定軸方向に変位し得る可動電極と、が互いの前記電極指同士が噛み合うように対向配置され、前記固定電極と前記可動電極との間の静電容量の変化量に基づいて目標振幅で駆動させるべき検出マスの変位量をモニタする変位量モニタ電極の構造であって、前記可動電極の前記所定軸方向への変位に伴って、前記静電容量の変化量が直線的に変化する直線変化領域と、前記静電容量の変化量が非直線的に変化する非直線変化領域と、が少なくとも一つずつ存在し、前記非直線変化領域における前記可動電極の前記所定軸方向への変位量に対する前記静電容量の変化量の変化感度が、前記直線変化領域における前記変化感度に比べて大きくなる特性を含み、かつ、前記可動電極の前記所定軸方向への変位が前記目標振幅に対応する目標変位量に達するときの前記静電容量の目標容量変化量が前記非直線変化領域に設定される変位量モニタ電極の構造により達成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、固定電極と可動電極との相対的な関係が変化しても、検出マスの振幅を一定の目標振幅に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施例である変位量モニタ電極の構造を採用するセンサの構成図である。
【図２】本実施例の変位量モニタ電極の上面図である。
【図３】本実施例の変位量モニタ電極の断面図である。
【図４】応力変化により変形した場合の変位量モニタ電極の断面図である。
【図５】変位量モニタ電極の寸法バラツキなどに応じて変化する、可動電極の駆動変位量ｘと固定電極と可動電極との間の静電容量変化量ΔＣとの関係を表した図である。
【図６】本実施例の変位量モニタ電極における、可動電極の駆動変位量ｘと固定電極と可動電極との間の静電容量変化量ΔＣとの関係を表した図である。
【図７】本発明の変形例の変位量モニタ電極の上面図である。
【図８】本発明の変形例の変位量モニタ電極の上面図である。
【図９】本発明の変形例の変位量モニタ電極の上面図である。
【図１０】本発明の変形例の変位量モニタ電極の上面図である。
【図１１】本発明の変形例の変位量モニタ電極の斜視図である。
【図１２Ａ】図１１に示す変位量モニタ電極の側面図である。
【図１２Ｂ】図１１に示す変位量モニタ電極の上面図である。
【図１３】本発明の変形例の変位量モニタ電極の斜視図である。
【図１４Ａ】図１３に示す変位量モニタ電極の側面図である。
【図１４Ｂ】図１３に示す変位量モニタ電極の上面図である。
【図１５】本発明の変形例の変位量モニタ電極の斜視図である。
【図１６】本発明の変形例の変位量モニタ電極の斜視図である。
【図１７】本発明の変形例の変位量モニタ電極の斜視図である。
【図１８Ａ】図１７に示す変位量モニタ電極の側面図である。
【図１８Ｂ】図１７に示す変位量モニタ電極の上面図である。
【図１９】図１７に示す変位量モニタ電極における、可動電極の駆動変位量ｘと固定電極と可動電極との間の静電容量変化量ΔＣとの関係を表した図である。
【図２０】本発明の第２実施例である変位量モニタ電極の上面図である。
【図２１】本実施例の変位量モニタ電極における、可動電極の駆動変位量ｘと固定電極と可動電極との間の静電容量変化量ΔＣとの関係を表した図である。
【図２２】本発明の変形例の変位量モニタ電極の上面図である。
【図２３】本発明の変形例の変位量モニタ電極の上面図である。
【図２４】本発明の変形例の変位量モニタ電極の上面図である。
【図２５】本発明の変形例の変位量モニタ電極の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて、本発明に係る変位量モニタ電極の構造の具体的な実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の第１実施例である変位量モニタ電極１０の構造を採用するセンサ１２の構成図を示す。本実施例のセンサ１２は、例えば車両などに搭載されるＸ−Ｙ平面に垂直なＺ軸回りに生じる角速度を検出するための角速度センサである。センサ１２は、シリコンなどの半導体基板１４上に形成されており、半導体基板１４の表面に微細加工によるエッチングを施すことにより形成される。【００１１】
センサ１２は、互いに等しい質量を有する一対の構造体１６，１８と、半導体基板１４上で構造体１６，１８をＸ軸方向に励振駆動するための駆動電極２０−１，２０−２，２２−１，２２−２と、半導体基板１４上で構造体１６，１８に生じるＹ軸方向の振動（振幅）を検出するための検出電極２４−１，２４−２，２６−１，２６−２と、半導体基板１４上で構造体１６，１８のＸ軸方向への駆動変位量をモニタするための変位量モニタ電極２８−１，２８−２，３０−１，３０−２と、を有している。構造体１６，１８は、絶縁層を形成する半導体基板１４の表面から所定距離だけ浮いた状態でその半導体基板１４上で互いに対称位置に配置されている。以下、変位量モニタ電極２８−１，２８−２，３０−１，３０−２を纏める場合は、変位量モニタ電極１０とする。【００１２】
駆動電極２０−１，２０−２，２２−１，２２−２及び検出電極２４−１，２４−２，２６−１，２６−２はそれぞれ、半導体基板１４に対して固定される固定電極と、半導体基板１４に対してＸ軸方向又はＹ軸方向に可動する可動電極と、からなる。これらの固定電極は、パッドを介して信号処理部に接続されている。また、これらの可動電極は、構造体１６，１８の一部を構成している。【００１３】
駆動電極２０−１，２０−２，２２−１，２２−２はそれぞれ、固定電極への駆動電圧の印加によって固定電極と可動電極との間に静電引力を作用させることにより構造体１６，１８を半導体基板１４に対してＸ軸方向に駆動させるための電極である。また、検出電極部２４−１，２４−２，２６−１，２６−２はそれぞれ、構造体１６，１８のＹ軸方向の変位に伴う固定電極と可動電極との間の静電容量の変化を検出することにより構造体１６，１８の半導体基板１４に対するＹ軸方向の振動を検出するための電極である。【００１４】
具体的には、駆動電極２０−１，２０−２，２２−１，２２−２はそれぞれ、固定電極に構造体１６，１８の共振周波数にほぼ等しい周波数の駆動電圧が印加されることで固定電極と可動電極との間に静電引力を作用させて、その構造体１６，１８をその構造体１６，１８の共振周波数にほぼ等しい周波数でＸ軸方向に一定振幅で励振駆動する駆動力を発生させる。尚、駆動電極２０−１と駆動電極２０−２とは互いに同相で駆動力を発生させかつ駆動電極２２−１と駆動電極２２−２とは互いに同相で駆動力を発生させる一方、駆動電極２０−１，２０−２と駆動電極２２−１，２２−２とは互いに逆相で駆動力を発生させる。【００１５】
また、検出電極２４−１，２４−２，２６−１，２６−２ではそれぞれ、構造体１６，１８に半導体基板１４に対してＹ軸方向に加わる振動変位に応じて、固定電極と可動電極との間で静電容量変化が生じる。尚、検出電極２４−１，２４−２での静電容量変化と検出電極２６−１，２６−２での静電容量変化とは、互いに逆相である。検出電極２４−１，２４−２，２６−１，２６−２の静電容量変化は、構造体１６，１８のＹ軸方向への振動変位量がゼロである場合は略ゼロであって、構造体１６，１８のＹ軸方向への振動変位量が大きいほど大きくなる。検出電極２４−１，２４−２，２６−１，２６−２の固定電極はそれぞれ、固定電極と可動電極との間の静電容量変化を検出変位信号として信号処理回路へ出力する。この信号処理回路は、各検出電極２４−１，２４−２，２６−１，２６−２からの検出変位信号を処理することにより、構造体１６，１８のＹ軸方向への振動変位量を検出し、そして、その振動変位量に基づいてＺ軸回りに生じる角速度を検出する。【００１６】
次に、本実施例のセンサ１２の動作について説明する。【００１７】
Ｘ軸及びＹ軸の双方に直交するＺ軸回りの角速度の検出が行われる場合、センサ１２において、駆動電極２０−１，２０−２，２２−１，２２−２が励振駆動される。具体的には、構造体１６，１８の共振周波数にほぼ等しい周波数を有する駆動電圧が駆動電極２０−１，２０−２，２２−１，２２−２の固定電極に印加される。かかる駆動電圧が印加されると、駆動電極２０−１，２０−２，２２−１，２２−２それぞれにおいて固定電極と可動電極との間に構造体１６，１８をＸ軸方向に励振駆動する駆動力が発生することで、構造体１６，１８が互いに逆相で共振周波数にほぼ等しい周波数でＸ軸方向に一定振幅で励振駆動される。【００１８】
構造体１６，１８が上記の如くＸ軸方向に励振駆動されている状態でＺ軸回りの角速度が発生していない場合は、構造体１６，１８にコリオリ力が作用しない。この場合は、検出電極２４−１，２４−２，２６−１，２６−２がＹ軸方向に振動変位せず、検出電極２４−１，２４−２，２６−１，２６−２の固定電極と可動電極との間に静電容量変化が生じないので、検出電極２４−１，２４−２，２６−１，２６−２から出力される検出変位信号は、構造体１６，１８のＹ軸方向の振幅が略ゼロであることを表す信号となる。【００１９】
一方、構造体１６，１８が上記の如くＸ軸方向に励振駆動されている状態でＺ軸回りの角速度が発生した場合は、構造体１６，１８にコリオリ力が作用する。この場合は、かかるコリオリ力の作用により検出電極２４−１，２４−２，２６−１，２６−２がＹ軸方向に振動変位して、検出電極２４−１，２４−２，２６−１，２６−２の固定電極と可動電極との間に静電容量変化が生じる。かかる静電容量変化が生じると、検出電極２４−１，２４−２，２６−１，２６−２から出力される検出変位信号は、構造体１６，１８のＹ軸方向の振幅が発生している角速度の大きさを表す信号となる。構造体１６，１８は、コリオリ力が作用した際にＹ軸方向に関し互いに逆相で振動変位する。従って、センサ１２によれば、対象にＺ軸周りに生じている角速度を検出することができる。【００２０】
図２は、本実施例の変位量モニタ電極１０の上面図を示す。また、図３は、本実施例の変位量モニタ電極１０の断面図を示す。【００２１】
変位量モニタ電極１０は、半導体基板１４に対して固定される固定電極３２と、半導体基板１４に対してＸ軸方向に可動する可動電極３４と、からなる。固定電極３２は、パッドを介して信号処理部に接続されている。また、可動電極３４は、構造体１６，１８の一部を構成している。変位量モニタ電極１０は、構造体１６，１８のＸ軸方向の変位に伴う固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量の変化を検出することにより構造体１６，１８の半導体基板１４に対するＸ軸方向の駆動変位量をモニタするための電極である。【００２２】
固定電極３２及び可動電極３４はそれぞれ、櫛歯状に形成されており、比較的幅広に延設された基部３２−１，３４−１、及び、基部３２−１，３４−１から半導体基板１４に対して平行なＸ軸方向に延びる電極指３２−２，３４−２からなる。電極指３２−２，３４−２はそれぞれ、断面四角状に形成されており、基部３２−１，３４−１との接続部から先端まで同じ断面積（Ｙ軸方向において同じ幅ｗ１，ｗ２かつＺ軸方向において同じ厚さＴ１，Ｔ２）を有している。電極指３２−２，３４−２は、一つの基部３２−１，３４−１に対して互いに平行に等間隔を空けてＹ軸方向に複数本並んで設けられている。固定電極３２及び可動電極３４は、基部３２−１，３４−１同士がＸ軸方向において対向し、かつ、電極指３２−２，３４−２同士がＹ軸方向において対向して噛み合うように配置されている。【００２３】
固定電極３２のすべての電極指３２−２は、Ｙ軸方向において同一幅ｗ１を有し、Ｚ軸方向において同一厚さＴ１を有し、かつＸ軸方向において同一長さを有するように形成されている。また、可動電極３４のすべての電極指３４−２は、Ｙ軸方向において同一幅ｗ２を有し、Ｚ軸方向において同一厚さＴ２を有し、かつＸ軸方向において同一長さを有するように形成されている。【００２４】
可動電極３４がＸ軸方向に可動していない場合は、固定電極３２の電極指３２−２の先端と可動電極３４の基部３４−１との間に、Ｘ軸方向においてギャップｄ１が空いていると共に、固定電極３２の基部３２−１と可動電極３４の電極指３４−２の先端との間に、Ｘ軸方向においてギャップｄ２が空いている。【００２５】
可動電極３４の各電極指３４−２は、固定電極３２の２つの電極指３２−２の間に進入するように配置されている。固定電極３２の電極指３２−２と可動電極３４の電極指３４−２との間には、Ｙ軸方向においてギャップｄｍが空いている。尚、電極指３４−２は、２つの電極指３２−２の間の中央位置に配置されるようにしてもよいが、何れかの電極指３２−２に偏って配置されるようにしてもよい。電極指３４−２が何れかの電極指３２−２に偏って配置される場合は、電極指３４−２のＹ軸方向両側に、互いに異なるギャップｄｍ１，ｄｍ２が形成される。一方、電極指３４−２が２つの電極指３２−２の間の中央位置に配置される場合は、電極指３４−２のＹ軸方向両側に互いに同じギャップｄｍ１，ｄｍ２が形成される。【００２６】
また、電極指３２−２と電極指３４−２とが厚さ方向すなわちＺ軸方向において重なる部位における厚さ（すなわち電極指３２−２の側壁と電極指３４−２の側壁とがＺ軸方向において対向する部位における高さ）はＴｍである。尚、この厚さＴｍは、上記したギャップｄｍ１側の値（Ｔｍ１）とｄｍ２側の値（Ｔｍ２）とで異なるものであってもよい。ただ、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔｍ（すなわち、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔｍ１＝Ｔｍ２）が成立するものとするのが好適である。【００２７】
上記した構造を有する変位量モニタ電極１０においては、構造体１６，１８がＸ軸方向に励振駆動されると、その励振駆動に伴って可動電極３４がＸ軸方向に変位する。この場合、可動電極３４の変位に応じて、固定電極３２と可動電極３４との間で静電容量変化が生じる。尚、変位量モニタ電極２８−１，２８−２での静電容量変化と変位量モニタ電極３０−１，３０−２の静電容量変化とは、互いに逆相である。変位量モニタ電極１０の静電容量変化は、構造体１６，１８のＸ軸方向への駆動変位量が大きいほど大きくなる。【００２８】
変位量モニタ電極１０の固定電極はそれぞれ、固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量変化を駆動変位量モニタ信号として信号処理回路へ出力する。この信号処理回路は、各変位量モニタ電極１０からの駆動変位量モニタ信号を処理することにより、構造体１６，１８のＸ軸方向への駆動変位量をモニタする。そして、その駆動変位量に基づいて構造体１６，１８がＸ軸方向に一定振幅で励振駆動されるように駆動電極２０−１，２０−２への印加駆動電圧を制御する。【００２９】
ところで、センサ１２においてＺ軸回りの角速度を精度良く検出するためには、検出マスとしての構造体１６，１８をＸ軸方向に励振駆動する振幅を常に一定に保つことが必要である。そして、構造体１６，１８のＸ軸方向への駆動振幅を一定に保つためには、変位量モニタ電極１０の固定電極３２と可動電極３４との間の容量変化量を一定に維持することが一般的であり、その容量変化量が一定に維持されるように駆動電極２０−１，２０−２への印加駆動電圧を制御すること、具体的には、上記の容量変化量が目標の容量変化量に達した時点で構造体１６，１８の駆動変位量が目標変位量（目標振幅）に達したとして駆動制御を行うことが適切である。【００３０】
図４は、応力変化により変形した場合の変位量モニタ電極１０の断面図を示す。また、図５は、変位量モニタ電極１０の応力変化や寸法バラツキなどに応じて変化する、構造体１６，１８すなわち可動電極３４の駆動変位量ｘと固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量変化量ΔＣとの関係（傾き）を表した図を示す。尚、可動電極３４がＸ軸方向に可動していない場合に可動電極３４の電極指３４−２の先端が位置する駆動変位量ｘを“０”とし、その電極指３４−２の先端が固定電極３２の基部３２−１に近づく側をｘ＞０とし、その電極指３４−２の先端が固定電極３２の基部３２−１に遠ざかる側をｘ＜０とする。【００３１】
しかし、固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量変化量ΔＣは、構造体１６，１８の駆動変位量ｘだけでなく、固定電極３２と可動電極３４とのギャップや対向面積によっても変化する。すなわち、上記した駆動変位量ｘと静電容量変化量ΔＣとの関係が上記のギャップや対向面積に応じて変化する。【００３２】
可動電極３４の電極指３４−２が固定電極３２の２つの電極指３２−２間に進入しているが、その進入量があまり多くない場合は、固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量変化は、電極指３２−２，３４−２同士の間でのみ生ずる。この場合、固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量変化量ΔＣは、可動電極３４の駆動変位量ｘに対して直線的に変化する（直線変化領域）。一方、可動電極３４の電極指３４−２が固定電極３２の２つの電極指３２−２間に進入する進入量が多くなると、固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量変化は、電極指３２−２，３４−２同士の間だけでなく、基部３２−１と電極指３４−２の先端との間及び電極指３２−２の先端と基部３４−１との間でも生ずる。この場合、固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量変化量ΔＣは、可動電極３４の駆動変位量ｘに対して非直線的に変化する（非直線変化領域）。【００３３】
図５に示す如く、可動電極３４が構造体１６，１８の目標振幅に対応する目標変位量Ａ０に達するときの固定電極３２と可動電極３４との間の目標容量変化量Ｃ０が上記の直線変化領域に設定されている構成では、変位量モニタ電極１０の応力変化や寸法バラツキなどに起因して固定電極３２と可動電極３４とのギャップや対向面積が所望のものから大きく乖離すると、静電容量変化量ΔＣが目標容量変化量Ｃ０に達したときに可動電極３４の駆動変位量ｘが目標変位量Ａ０から大きく乖離する事態が生じるため、構造体１６，１８の振幅を一定の目標振幅に保つことが困難となる。【００３４】
図６は、本実施例の変位量モニタ電極１０における、構造体１６，１８すなわち可動電極３４の駆動変位量ｘと固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量変化量ΔＣとの関係を表した図を示す。【００３５】
固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量変化量ΔＣは、次式（１）に従って算出される。但し、固定電極３２と可動電極３４との間の誘電率をεとし、変位量モニタ電極１０の電極対向数（具体的には、可動電極３４における電極指３４−２の本数）をＮとする。尚、（１）式の右辺は、第１項及び第２項が直線変化領域を表し、第３項及び第４項が非直線変化領域を表すものとなる。【００３６】
【数１】
2013030907.tif 000003
本実施例において、変位量モニタ電極１０は、下記の条件が満たされるように構成されている。すなわち、変位量モニタ電極１０において、可動電極３４が構造体１６，１８の目標振幅に対応する目標変位量Ａ０で駆動変位される過程で、可動電極３４の駆動変位量ｘと静電容量変化量ΔＣとの関係は、その静電容量変化量ΔＣが可動電極３４の駆動変位に伴って直線的に変化する直線変化領域と、非直線的に変化する非直線変化領域と、を有する。また、この非直線変化領域における可動電極３４の駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度（傾き）は、直線変化領域における可動電極３４の駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度（傾き）に比べて大きくなる特性を含むように設定されている。更に、可動電極３４が上記の目標変位量Ａ０に達するときの固定電極３２と可動電極３４との間の目標容量変化量Ｃ０は、変化感度が直線変化領域のものよりも大きい上記の非直線変化領域に設定されている。【００３７】
具体的には、変位量モニタ電極１０の構造は、次式（２）に示す条件式を満たす寸法に設定されている。但し、固定電極３２の電極指３２−２の厚さＴ１と可動電極３４の電極指３４−２の厚さＴ２とが部位によらず一定値であり、かつ、電極指３２−２と電極指３４−２とがＺ軸方向において重なる部位における厚さＴｍ１，Ｔｍ２がそれらのＴ１，Ｔ２に一致する場合は、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔｍ１＝Ｔｍ２が成立するので、次式（３）に示す条件式を満たす寸法に設定されていればよい。【００３８】
【数２】
2013030907.tif 000004
【００３９】
【数３】
2013030907.tif 000005
かかる変位量モニタ電極１０の構造においては、目標容量変化量Ｃ０が直線変化領域に設定される構造などに比べて、可動電極３４が目標変位量Ａ０近傍に達したときのその駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度が高くなると共に、また、可動電極３４が目標変位量Ａ０に達した後、その可動電極３４の電極指３４−２の先端が更に固定電極３２の基部３２−１に近づく側へ変位しようとすると、その変位に従って、その駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度が高くなる。このため、変位量モニタ電極１０の応力変化や寸法バラツキなどに応じて固定電極３２と可動電極３４とのギャップや対向面積が変化しても、固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量変化量ΔＣが目標容量変化量Ｃ０に達するときの可動電極３４の駆動変位量ｘのバラツキが低減される。【００４０】
従って、本実施例の変位量モニタ電極１０の構造によれば、静電容量変化量ΔＣが目標容量変化量Ｃ０に達したときに可動電極３４の駆動変位量ｘが目標変位量Ａ０から大きく乖離するのを抑制することができるので、固定電極３２と可動電極３４との相対的な関係が変化しても、構造体１６，１８の振幅を一定の目標振幅にできるだけ保つことが可能となっている。この点、組み立て応力や温度変化などの外乱要因や寸法バラツキなどの製造要因に対するロバスト性を向上させることができ、歩留まり率の改善や良品率の向上を図ることができる。【００４１】
尚、上記の第１実施例においては、構造体１６，１８が請求の範囲に記載した「検出マス」に、Ｘ軸方向が請求の範囲に記載した「所定軸方向」に、Ｙ軸方向が請求の範囲に記載した「垂直方向」に、ｗ１・Ｔ１が請求の範囲に記載した「一の前記固定電極当たりの前記電極指が前記可動電極の前記基部に面する面積」及び「Ｓ１」に、ｗ２・Ｔ２が請求の範囲に記載した「一の前記可動電極当たりの前記電極指が前記固定電極の前記基部に面する面積」及び「Ｓ２」に、それぞれ相当している。【００４２】
ところで、上記の第１実施例においては、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２，３４−２がそれぞれ、断面四角状に形成されており、基部３２−１，３４−１との接続部から先端まで同じ断面積を有するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２，３４−２をＺ軸方向から見て図７に示す如くＴ字型に形成し又は図８に示す如くＬ字型に形成することとしてもよい。すなわち、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２，３４−２の先端のＹ軸方向における幅ｗ１，ｗ２を他の部位のＹ軸方向における幅よりも大きくすることとしてもよい。尚、この場合、電極指３２−２，３４−２の先端の幅ｗ１及び幅ｗ２のうち少なくとも何れか一方を大きくすることとすればよい。【００４３】
かかる変形例の構造においては、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２，３４−２の先端が可動電極３４及び固定電極３２の基部３４−１，３２−１に面する面積を拡大することができるので、上記（２）及び（３）の条件式を成立させ易くすることができると共に、非直線変化領域における可動電極３４の駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度を高めることができる。【００４４】
また、上記の変形例に代えて、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２，３４−２をＺ軸方向から見て棒状とし、基部３２−１，３４−１との接続部から先端近傍までは同じ断面積を有するものとしたうえで、それらの電極指３２−２，３４−２の先端の形状及びその先端に対向する基部３４−１，３２−１の形状を図９に示す如く傾斜したもの又は図１０に示す如く丸型にしたものとしてもよい。【００４５】
すなわち、電極指３２−２，３４−２の先端と基部３４−１，３２−１とが互いに面する面積（すなわち、Ｘ−Ｙ平面内において両者が面する全長）を、電極指３２−２，３４−２の他の部位の断面積（すなわち、Ｙ軸方向の幅）よりも大きくすることとしてもよい。尚、この場合、電極指３２−２の先端と基部３４−１との対向面積及び基部３２−１と電極指３４−２の先端との対向面積のうち少なくとも何れか一方を大きくすることとすればよい。また、図９に示す如く電極指３２−２，３４−２の先端の形状を凸状としかつ基部３４−１，３２−１の形状を凹状とすることとしてもよいが、逆に、電極指３２−２，３４−２の先端の形状を凹状としかつ基部３４−１，３２−１の形状を凸状とすることとしてもよい。【００４６】
かかる変形例の構造においては、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２，３４−２の先端が可動電極３４及び固定電極３２の基部３４−１，３２−１に面する面積を拡大することができるので、上記（２）及び（３）の条件式を成立させ易くすることができると共に、非直線変化領域における可動電極３４の駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度を高めることができる。また、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２，３４−２間のＹ軸方向におけるギャップ距離ｄｍが大きくなるのを回避することができるので、半導体基板１４上において変位量モニタ電極１０が占有する面積が増大するのを防止することができる。【００４７】
また、上記の第１実施例においては、固定電極３２の電極指３２−２のＺ軸方向における厚さＴ１及び可動電極３４の電極指３４−２のＺ軸方向における厚さＴ２をそれぞれ、基部３２−１，３４−１との接続部から先端まで同じものであるとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２，３４−２をＹ軸方向から見て図１１、図１２Ａ、及び図１２Ｂに示す如くＴ字型に形成し又は図１３、図１４Ａ、及び図１４Ｂに示す如くＬ字型に形成することとしてもよい。すなわち、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２，３４−２の先端のＺ軸方向における厚さＴ１，Ｔ２を他の部位のＺ軸方向における厚さよりも大きくすること、又は、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２と電極指３４−２とがＺ軸方向において重なる部位における厚さＴｍ（すなわち、Ｔｍ１及びＴｍ２）を小さくすることとしてもよい。尚、この場合、先端の厚さＴ１，Ｔ２のうち少なくとも何れか一方を大きくすることとすればよい。【００４８】
かかる変形例の構造においては、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２，３４−２の先端が可動電極３４及び固定電極３２の基部３４−１，３２−１に面する面積を拡大することができるので、上記（２）及び（３）の条件式を成立させ易くすることができると共に、非直線変化領域における可動電極３４の駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度を高めることができる。また、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２，３４−２同士が面する面積を縮小することができるので、直線変化領域における可動電極３４の駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度を下げることができる。従って、固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量変化量ΔＣが目標容量変化量Ｃ０に達するときの可動電極３４の駆動変位量ｘのバラツキを低減することができるので、組み立て応力や温度変化などの外乱要因や寸法バラツキなどの製造要因に対するロバスト性を向上させることができる。【００４９】
また、上記の変形例に代えて、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２，３４−２をＹ軸方向から見て棒状とし、基部３２−１，３４−１との接続部から先端近傍までは同じ断面積を有するものとしたうえで、それらの電極指３２−２，３４−２の先端の形状及びその先端に対向する基部３４−１，３２−１の形状を図１５に示す如く丸型にしたもの又は図１６に示す如く傾斜したものとしてもよい。【００５０】
すなわち、電極指３２−２，３４−２の先端と基部３４−１，３２−１とが互いに面する面積（すなわち、Ｘ−Ｚ平面内において両者が面する全長）を、電極指３２−２，３４−２の他の部位の断面積（すなわち、Ｚ軸方向の幅）よりも大きくすることとしてもよい。尚、この場合、電極指３２−２の先端と基部３４−１との対向面積及び基部３２−１と電極指３４−２の先端との対向面積のうち少なくとも何れか一方を大きくすることとすればよい。また、図１５及び図１６に示す如く電極指３２−２，３４−２の先端の形状を凸状としかつ基部３４−１，３２−１の形状を凹状とすることに限らず、電極指３２−２，３４−２の先端の形状を凹状としかつ基部３４−１，３２−１の形状を凸状とすることとしてもよい。【００５１】
かかる変形例の構造においては、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２，３４−２の先端が可動電極３４及び固定電極３２の基部３４−１，３２−１に面する面積を拡大することができるので、上記（２）及び（３）の条件式を成立させ易くすることができると共に、非直線変化領域における可動電極３４の駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度を高めることができる。また、固定電極３２及び可動電極３４のＺ軸方向における最大厚さが大きくなるのを回避することができるので、半導体基板１４上において変位量モニタ電極１０が占有する容積が増大するのを防止することができる。【００５２】
また、上記の第１実施例においては、固定電極３２及び可動電極３４の電極指３２−２と電極指３４−２とがＺ軸方向において重なる部位における厚さＴｍ（すなわち、Ｔｍ１及びＴｍ２）を、電極指３２−２，３４−２のＺ軸方向における厚さＴ１，Ｔ２に一致させるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その厚さＴｍ（すなわち、Ｔｍ１及びＴｍ２）を厚さＴ１，Ｔ２よりも小さくすることとしてもよいし、また、図１７、図１８Ａ、及び図１８Ｂに示す如く電極指３２−２と電極指３４−２とを先端以外で重ならないように配置することとしてもよい。尚、この変形例を、上記の第１実施例や上記の変形例に適用することとしてもよい。【００５３】
かかる変形例の構造においては、直線変化領域における可動電極３４の駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度を小さくすることができ、可動電極３４の駆動変位に対する静電容量変化量ΔＣの変化が抑えられるので、静電容量変化量ΔＣが目標容量変化量Ｃ０に達するときの可動電極３４の駆動変位量ｘのバラツキを低減することができる。この点、組み立て応力や温度変化などの外乱要因や寸法バラツキなどの製造要因に対するロバスト性を向上させることができ、歩留まり率の改善や良品率の向上を図ることができる。【００５４】
特に、固定電極３２と可動電極３４とがＸ軸方向に直交するＹ軸方向において電極指３２−２，３４−２同士が対向しないように配置された構造（具体的には、電極指３２−２と電極指３４−２とを先端以外で重ならないように配置した構造）においては、図１９に示す如く、直線変化領域における可動電極３４の駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度を略ゼロとすることができるので、上記の効果を顕著に得ることが可能である。尚、このように電極指３２−２と電極指３４−２とを先端以外で重ならないように配置した場合、変位量モニタ電極１０の構造は、次式（４）に示す条件式を満たす寸法に設定されていればよい。【００５５】
【数４】
2013030907.tif 000006
【実施例２】
【００５６】
図２０は、本発明の第２実施例である変位量モニタ電極１００の上面図を示す。尚、図２０において、上記図２に示す構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。また、図２１は、本実施例の変位量モニタ電極１００における、構造体１６，１８すなわち可動電極３４の駆動変位量ｘと固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量変化量ΔＣとの関係を表した図を示す。【００５７】
本実施例の変位量モニタ電極１００は、固定電極３２と可動電極３４とからなる。固定電極３２及び可動電極３４はそれぞれ、櫛歯状に形成されており、比較的幅広に延設された基部３２−１，３４−１、及び、基部３２−１，３４−１から半導体基板１４に対して平行なＸ軸方向に延びる電極指３２−２，３４−２からなる。電極指３２−２，３４−２はそれぞれ、断面四角状に形成されており、基部３２−１，３４−１との接続部から先端まで同じ断面積（Ｙ軸方向において同じ幅ｗ１，ｗ２かつＺ軸方向において同じ厚さＴ１，Ｔ２）を有している。【００５８】
固定電極３２において、可動電極３４の電極指３４−２の先端にＸ軸方向において対向する基部３２−１の表面には誘電材料１０２−１が、また、各電極指３２−２の先端の表面には誘電材料１０２−２が、それぞれ配設されている。また、可動電極３４において、固定電極３２の電極指３２−２の先端にＸ軸方向において対向する基部３４−１の表面には誘電材料１０４−１が、また、各電極指３４−２の先端の表面には誘電材料１０４−２が、それぞれ配設されている。【００５９】
誘電材料１０２−１，１０２−２，１０４−１，１０４−２はそれぞれ、絶縁性の高い材料又は低ヤング率若しくは粘性を有する材料により構成されており、例えばシリコンを熱酸化することで容易に堆積可能なＳｉＯ２膜（酸化絶縁膜）やレジスト材料などの有機材料などを利用して製造されるものとしてもよい。尚、誘電材料１０２−１，１０２−２，１０４−１，１０４−２はそれぞれ、空気（厳密には真空）の比誘電率“１”よりも大きい比誘電率εｒを有し、かつ、Ｘ軸方向において所定厚さｄεを有している。【００６０】
可動電極３４がＸ軸方向に可動していない場合は、固定電極３２の電極指３２−２の先端に取り付けられた誘電材料１０２−２と可動電極３４の基部３４−１に取り付けられた誘電材料１０４−１との間に、Ｘ軸方向においてギャップｄ１が空いていると共に、固定電極３２の基部３２−１に取り付けられた誘電材料１０２−１と可動電極３４の電極指３４−２の先端に取り付けられた誘電材料１０４−２との間に、Ｘ軸方向においてギャップｄ２が空いている。尚、固定電極３２の電極指３２−２と可動電極３４の電極指３４−２との間には、Ｙ軸方向においてギャップｄｍ１，ｄｍ２が空いている。【００６１】
また、電極指３２−２と電極指３４−２とが厚さ方向すなわちＺ軸方向において重なる部位における厚さ（すなわち電極指３２−２の側壁と電極指３４−２の側壁とがＺ軸方向において対向する部位における高さ）はＴｍである。尚、この厚さＴｍは、上記したギャップｄｍ１側（Ｔｍ１）とｄｍ２側（Ｔｍ２）とで異なるものであってもよい。ただ、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔｍ（＝Ｔｍ１＝Ｔｍ２）が成立するものとするのが好適である。【００６２】
本実施例において、変位量モニタ電極１００は、下記の条件が満たされるように構成されている。すなわち、変位量モニタ電極１００において、可動電極３４が構造体１６，１８の目標振幅に対応する目標変位量Ａ０で駆動変位される過程で、可動電極３４の駆動変位量ｘと静電容量変化量ΔＣとの関係は、その静電容量変化量ΔＣが可動電極３４の駆動変位に伴って直線的に変化する直線変化領域と、非直線的に変化する非直線変化領域と、を有する。また、この非直線変化領域における可動電極３４の駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度（傾き）は、直線変化領域における可動電極３４の駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度（傾き）に比べて大きくなる特性を含むように設定されている。更に、可動電極３４が上記の目標変位量Ａ０に達するときの固定電極３２と可動電極３４との間の目標容量変化量Ｃ０は、変化感度が直線変化領域のものよりも大きい上記の非直線変化領域に設定されている。【００６３】
具体的には、変位量モニタ電極１００の構造は、次式（５）に示す条件式を満たす寸法に設定されている。但し、固定電極３２の電極指３２−２の厚さＴ１と可動電極３４の電極指３４−２の厚さＴ２とが部位によらず一定値であり、かつ、電極指３２−２と電極指３４−２とがＺ軸方向において重なる部位における厚さＴｍ１，Ｔｍ２がそれらのＴ１，Ｔ２に一致する場合は、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔｍ１＝Ｔｍ２が成立するので、次式（６）に示す条件式を満たす寸法に設定されていればよい。【００６４】
【数５】
2013030907.tif 000007
【００６５】
【数６】
2013030907.tif 000008
かかる変位量モニタ電極１００の構造においては、目標容量変化量Ｃ０が直線変化領域に設定される構造などに比べて、可動電極３４が目標変位量Ａ０近傍に達したときのその駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度が高くなると共に、また、可動電極３４が目標変位量Ａ０に達した後、その可動電極３４の電極指３４−２の先端が更に固定電極３２の基部３２−１に近づく側へ変位しようとすると、その変位に従って、その駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度が高くなる。更に、誘電材料１０２−１，１０２−２，１０４−１，１０４−２がそれぞれ空気（厳密には真空）の比誘電率“１”よりも大きい比誘電率εｒを有するので、その誘電材料１０２−１，１０２−２，１０４−１，１０４−２の分だけ駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度が高くなる。【００６６】
このため、変位量モニタ電極１００の応力変化や寸法バラツキなどに応じて固定電極３２と可動電極３４とのギャップや対向面積が変化しても、固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量変化量ΔＣが目標容量変化量Ｃ０に達するときの可動電極３４の駆動変位量ｘのバラツキが更に低減される。従って、本実施例の変位量モニタ電極１００の構造によれば、上記第１実施例の変位量モニタ電極１００の構造に比べて更に顕著な効果を得ることができる。【００６７】
また、変位量モニタ電極１００において、誘電材料１０２−１，１０２−２，１０４−１，１０４−２がそれぞれ絶縁性の高い材料により構成されている場合は、製造バラツキや制御バラツキ，外部からの過大応力印加などに起因して可動電極３４が固定電極３２に衝突したときに、誘電材料１０２−１，１０２−２，１０４−１，１０４−２の存在により両電極３２，３４が導通することは回避されるので、固定電極３２と可動電極３４との間の静電容量の変化を精度よく検出することができ、構造体１６，１８を半導体基板１４に対してＸ軸方向へ励振駆動させるうえでの誤動作を防止することができる。【００６８】
更に、変位量モニタ電極１００において、誘電材料１０２−１，１０２−２，１０４−１，１０４−２がそれぞれ低ヤング率若しくは粘性を有する材料により構成されている場合は、製造バラツキや制御バラツキ，外部からの過大応力印加などに起因して可動電極３４が固定電極３２に衝突したときに、誘電材料１０２−１，１０２−２，１０４−１，１０４−２の存在により両電極３２，３４に加わる衝撃は吸収されるので、固定電極３２及び可動電極３４の破損を防止することができる。【００６９】
ところで、上記の第２実施例においては、固定電極３２及び可動電極３４の双方それぞれにおいて、基部３２−１，３４−１の表面及び電極指３２−２，３４−２の先端の表面の双方に誘電材料１０２−１，１０２−２，１０４−１，１０４−２を配置することとした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、図２２に示す如く、固定電極３２及び可動電極３４の双方それぞれにおいて、電極指３２−２，３４−２の先端の表面にのみ誘電材料１０２−２，１０４−２を配置することとしてもよい。【００７０】
かかる変形例の変位量モニタ電極の構造は、次式（７）に示す条件式を満たす寸法に設定されている。但し、固定電極３２の電極指３２−２の厚さＴ１と可動電極３４の電極指３４−２の厚さＴ２とが部位によらず一定値であり、かつ、電極指３２−２と電極指３４−２とがＺ軸方向において重なる部位における厚さＴｍ１，Ｔｍ２がそれらのＴ１，Ｔ２に一致する場合は、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔｍ１＝Ｔｍ２が成立するので、次式（８）に示す条件式を満たす寸法に設定されていればよい。【００７１】
【数７】
2013030907.tif 000009
【００７２】
【数８】
2013030907.tif 000010
かかる変形例の変位量モニタ電極の構造においては、目標容量変化量Ｃ０が直線変化領域に設定される構造などに比べて、可動電極３４が目標変位量Ａ０近傍に達したときのその駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度が高くなると共に、また、可動電極３４が目標変位量Ａ０に達した後、その可動電極３４の電極指３４−２の先端が更に固定電極３２の基部３２−１に近づく側へ変位しようとすると、その変位に従って、その駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度が高くなる。更に、誘電材料１０２−２，１０４−２がそれぞれ空気（厳密には真空）の比誘電率“１”よりも大きい比誘電率εｒを有するので、その誘電材料１０２−２，１０４−２の分だけ駆動変位量ｘに対する静電容量変化量ΔＣの変化感度が高くなる。従って、かかる変形例の構造においても、上記第１実施例の変位量モニタ電極１００の構造に比べて更に顕著な効果を得ることができる。【００７３】
また、図２３に示す如く、固定電極３２及び可動電極３４の双方それぞれにおいて、基部３２−１，３４−１の表面にのみ誘電材料１０２−１，１０４−１を配置することとしてもよい。かかる変形例の変位量モニタ電極の構造も、次式（７）又は（８）に示す条件式を満たす寸法に設定されていればよい。【００７４】
また、図２４に示す如く、可動電極３４のみにおいて基部３４−１の表面及び電極指３４−２の先端の表面の双方に誘電材料１０４−１，１０４−２を配置することとしてもよいし、更に、図２５に示す如く、固定電極３２のみにおいて基部３２−１の表面及び電極指３２−２の先端の表面の双方に誘電材料１０２−１，１０２−２を配置することとしてもよい。これらの変形例の変位量モニタ電極の構造も、次式（７）又は（８）に示す条件式を満たす寸法に設定されていればよい。【００７５】
また、上記の第２実施例においては、固定電極３２の誘電材料１０２及び可動電極３４の誘電材料１０４が、Ｘ軸方向において互いに同じ所定厚さｄεを有するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、両誘電材料１０２，１０４がＸ軸方向において互いに異なる厚さｄε１，ｄε２を有するものとしてもよい。また同様に、固定電極３２の誘電材料１０２及び可動電極３４の誘電材料１０４が、互いに同じ比誘電率εｒを有するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、両誘電材料１０２，１０４が互いに異なる比誘電率εｒ１，εｒ２を有するものとしてもよい。【００７６】
また、上記の第２実施例においては、上記の第１実施例で示す構成に適用することとしているが、図７〜図１８に示す変形例で示す構成に適用することとしてもよい。【００７７】
更に、上記の第１及び第２実施例においては、変位量モニタ電極１０，１００を、角速度を検出するための角速度センサ１２に搭載するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、構造体の駆動変位量をモニタするものであれば他のセンサに搭載することとしてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０，２８−１，２８−２，３０−１，３０−２，１００  変位量モニタ電極
１４  半導体基板
１６，１８  構造体
３２  固定電極
３４  可動電極
３２−１，３４−１  基部
３２−２，３４−２  電極指
１０２−１，１０２−２，１０４−１，１０４−２  誘電材料
【図１】
2013030907.tif 000015
【図２】
2013030907.tif 000016
【図３】
2013030907.tif 000017
【図４】
2013030907.tif 000018
【図５】
2013030907.tif 000019
【図６】
2013030907.tif 000020
【図７】
2013030907.tif 000021
【図８】
2013030907.tif 000022
【図９】
2013030907.tif 000023
【図１０】
2013030907.tif 000024
【図１１】
2013030907.tif 000025
【図１２Ａ】
2013030907.tif 000026
【図１２Ｂ】
2013030907.tif 000027
【図１３】
2013030907.tif 000028
【図１４Ａ】
2013030907.tif 000029
【図１４Ｂ】
2013030907.tif 000030
【図１５】
2013030907.tif 000031
【図１６】
2013030907.tif 000032
【図１７】
2013030907.tif 000033
【図１８Ａ】
2013030907.tif 000034
【図１８Ｂ】
2013030907.tif 000035
【図１９】
2013030907.tif 000036
【図２０】
2013030907.tif 000037
【図２１】
2013030907.tif 000038
【図２２】
2013030907.tif 000039
【図２３】
2013030907.tif 000040
【図２４】
2013030907.tif 000041
【図２５】
2013030907.tif 000042
【国際調査報告】
2013030907.tif 000043
2013030907.tif 000044
2013030907.tif 000045
2013030907.tif 000046