(57)【要約】【課題】Ｑ値を向上させ、消費電力に優れた振動特性を発揮することのできる物理量センサー、物理量センサーデバイス、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】本発明の物理量センサーは、駆動振動モードに応じて振動する駆動部と、前記駆動部を第１方向に変位可能に支持する懸架ばね部と、前記駆動部を前記第１方向に変位可能に支持する駆動ばね部と、を有し、前記駆動ばね部は、前記懸架ばね部よりも前記駆動振動モードの周波数に対して作用し、前記駆動ばね部の最小幅は、前記懸架ばね部の最小幅よりも大きい。【選択図】図３
2018155501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動振動モードに応じて振動する駆動部と、
前記駆動部を第１方向に変位可能に支持する懸架ばね部と、
前記駆動部を前記第１方向に変位可能に支持する駆動ばね部と、を有し、
前記駆動ばね部は、前記懸架ばね部よりも前記駆動振動モードの周波数に対して作用し、
前記駆動ばね部の最小幅は、前記懸架ばね部の最小幅よりも大きいことを特徴とする物理量センサー。
【請求項２】
前記懸架ばね部および前記駆動ばね部は、それぞれ、前記第１方向に交差する第２方向に延在する梁部を有し、
前記駆動ばね部の前記梁部の前記第１方向の最小幅は、前記第１懸架ばね部の前記梁部の前記第１方向の最小幅よりも大きい請求項１に記載の物理量センサー。
【請求項３】
前記駆動ばね部の前記第１方向のばね定数は、前記懸架ばね部の前記第１方向のばね定数よりも大きい請求項１または２に記載の物理量センサー。
【請求項４】
前記懸架ばね部は、前記第２方向に離間して複数設けられており、
１つの前記懸架ばね部と他の前記懸架ばね部との間に、前記駆動ばね部が設けられている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項５】
第１駆動部と、
前記第１駆動部を第１方向に変位可能に支持する第１懸架ばね部と、
第２駆動部と、
前記第２駆動部を前記第１方向に変位可能に支持する第２懸架ばね部と、
前記第１駆動部と前記第２駆動部とを連結する駆動ばね部と、を有し、
前記駆動ばね部の最小幅は、前記第１懸架ばね部の最小幅および前記第２懸架ばね部の最小幅よりも大きいことを特徴とする物理量センサー。
【請求項６】
前記第１懸架ばね部、前記第２懸架ばね部および前記駆動ばね部は、それぞれ、前記第１方向に交差する第２方向に延在する梁部を有し、
前記駆動ばね部の前記梁部の前記第１方向の最小幅は、前記第１懸架ばね部の前記梁部の前記第１方向の最小幅および前記第２懸架ばね部の前記梁部の前記第１方向の最小幅よりも大きい請求項５に記載の物理量センサー。
【請求項７】
前記駆動ばね部の前記第１方向のばね定数は、前記第１懸架ばね部の前記第１方向のばね定数および前記第２懸架ばね部の前記第１方向のばね定数よりも大きい請求項５または６に記載の物理量センサー。
【請求項８】
前記駆動ばね部は、前記第１駆動部と前記第２駆動部との間に設けられている請求項５ないし７のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項９】
可動部と、
前記可動部が前記駆動部に対して前記第１方向に交差する第２方向に変位可能なように、前記可動部と前記駆動部とを連結する検出ばね部と、を有し、
前記検出ばね部の最小幅は、前記駆動ばね部の最小幅よりも小さい請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項１０】
前記検出ばね部は、前記第１方向に延在する梁部を有し、
前記検出ばね部の前記梁部の前記第２方向の最小幅は、前記駆動ばね部の前記梁部の前記第１方向の最小幅よりも小さい請求項９に記載の物理量センサー。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の物理量センサーを有することを特徴とする物理量センサーデバイス。
【請求項１２】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の物理量センサーを有することを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の物理量センサーを有することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサー、物理量センサーデバイス、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ジャイロセンサー（角速度センサー）として、特許文献１に記載の構成が知られている。この特許文献１に記載のジャイロセンサーは、枠状のフレームと、フレームをＸ軸方向に変位可能に支持する懸架ばねと、フレーム内に設けられた第１、第２振動質量体と、第１、第２振動質量体とフレームとを連結する振動ばねと、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平９−５１２１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のジャイロセンサーでは、懸架ばねが柔らかく設計されているため、振動系のＱ値が低下し、消費電力が増えるなど振動特性が悪化するおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、Ｑ値を向上させ、消費電力に優れた振動特性を発揮することのできる物理量センサー、物理量センサーデバイス、電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
【０００７】
本発明の物理量センサーは、駆動振動モードに応じて振動する駆動部と、
前記駆動部を第１方向に変位可能に支持する懸架ばね部と、
前記駆動部を前記第１方向に変位可能に支持する駆動ばね部と、を有し、
前記駆動ばね部は、前記懸架ばね部よりも前記駆動振動モードの周波数に対して作用し、
前記駆動ばね部の最小幅は、前記懸架ばね部の最小幅よりも大きいことを特徴とする。
これにより、駆動部を第１方向にスムーズに振動させることができる。さらに、駆動振動モード（駆動部を第１方向に振動させるモード）のＱ値を効果的に高めることができる。すなわち、Ｑ値を向上させ、消費電力に優れた振動特性を発揮することのできる物理量センサーが得られる。
【０００８】
本発明の物理量センサーでは、前記懸架ばね部および前記駆動ばね部は、それぞれ、前記第１方向に交差する第２方向に延在する梁部を有し、
前記駆動ばね部の前記梁部の前記第１方向の最小幅は、前記第１懸架ばね部の前記梁部の前記第１方向の最小幅よりも大きいことが好ましい。
これにより、簡単な構成で、駆動ばね部を懸架ばね部よりも硬くすることができ、より効果的に、駆動振動モードのＱ値を高めることができる。
【０００９】
本発明の物理量センサーでは、前記駆動ばね部の前記第１方向のばね定数は、前記懸架ばね部の前記第１方向のばね定数よりも大きいことが好ましい。
これにより、より効果的に、駆動振動モードのＱ値を高めることができる。
【００１０】
本発明の物理量センサーでは、前記懸架ばね部は、前記第２方向に離間して複数設けられており、
１つの前記懸架ばね部と他の前記懸架ばね部との間に、前記駆動ばね部が設けられていることが好ましい。
これにより、懸架ばね部および駆動ばね部によって駆動部をバランスよく支持することができ、駆動部をよりスムーズに第１方向に振動させることができる。
【００１１】
本発明の物理量センサーは、第１駆動部と、
前記第１駆動部を第１方向に変位可能に支持する第１懸架ばね部と、
第２駆動部と、
前記第２駆動部を前記第１方向に変位可能に支持する第２懸架ばね部と、
前記第１駆動部と前記第２駆動部とを連結する駆動ばね部と、を有し、
前記駆動ばね部の最小幅は、前記第１懸架ばね部の最小幅および前記第２懸架ばね部の最小幅よりも大きいことを特徴とする。
これにより、第１駆動部および第２駆動部をそれぞれＸ軸方向にスムーズに振動させることができる。さらに、駆動振動モードのＱ値をそれぞれ効果的に高めることができる。すなわち、Ｑ値を向上させ、消費電力に優れた振動特性を発揮することのできる物理量センサーが得られる。
【００１２】
本発明の物理量センサーでは、前記第１懸架ばね部、前記第２懸架ばね部および前記駆動ばね部は、それぞれ、前記第１方向に交差する第２方向に延在する梁部を有し、
前記駆動ばね部の前記梁部の前記第１方向の最小幅は、前記第１懸架ばね部の前記梁部の前記第１方向の最小幅および前記第２懸架ばね部の前記梁部の前記第１方向の最小幅よりも大きいことが好ましい。
これにより、簡単な構成で、駆動ばね部を第１、第２懸架ばね部よりも硬くすることができ、より効果的に、駆動振動モードのＱ値を高めることができる。
【００１３】
本発明の物理量センサーでは、前記駆動ばね部の前記第１方向のばね定数は、前記第１懸架ばね部の前記第１方向のばね定数および前記第２懸架ばね部の前記第１方向のばね定数よりも大きいことが好ましい。
これにより、より効果的に、駆動振動モードのＱ値を高めることができる。
【００１４】
本発明の物理量センサーでは、前記駆動ばね部は、前記第１駆動部と前記第２駆動部との間に設けられていることが好ましい。
これにより、第１駆動部と第２駆動部の間のスペースを有効利用することができ、物理量センサーの大型化を伴うことなく、駆動ばね部を配置することができる。
【００１５】
本発明の物理量センサーでは、可動部と、
前記可動部が前記駆動部に対して前記第１方向に交差する第２方向に変位可能なように、前記可動部と前記駆動部とを連結する検出ばね部と、を有し、
前記検出ばね部の最小幅は、前記駆動ばね部の最小幅よりも小さいことが好ましい。
これにより、検出ばね部の小型化を図ることができる。また、検出振動モード（可動部が第２方向に振動するモード）のＱ値を低下させることができ、例えば、外乱等によって検出振動モードが励振されてしまうことを効果的に抑制することができる。そのため、物理量センサーの物理量の検出精度が向上する。
【００１６】
本発明の物理量センサーでは、前記検出ばね部は、前記第１方向に延在する梁部を有し、
前記検出ばね部の前記梁部の前記第２方向の最小幅は、前記駆動ばね部の前記梁部の前記第１方向の最小幅よりも小さいことが好ましい。
これにより、検出ばね部の構成が簡単なものとなる。また、検出ばね部の第２方向の全長を短くすることができ、より効果的に、物理量センサーを小型化することができる。
【００１７】
本発明の物理量センサーデバイスは、本発明の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い物理量センサーデバイスが得られる。
【００１８】
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。
【００１９】
本発明の移動体は、本発明の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】素子部の拡大平面図である。
【図４】駆動ばね部と懸架ばね部のばね定数の比とＱ値との関係を示すグラフである。
【図５】素子部の拡大平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す平面図である。
【図７】素子部の拡大平面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す平面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る物理量センサーデバイスを示す断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第７実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第８実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の物理量センサー、物理量センサーデバイス、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は、素子部の拡大平面図である。図４は、駆動ばね部と懸架ばね部のばね定数の比とＱ値との関係を示すグラフである。図５は、素子部の拡大平面図である。
【００２４】
なお、以下では、説明の便宜上、図１中の紙面手前側および図２中の上側を「上」、図１中の紙面奥側および図２中の下側を「下」とも言う。また、各図には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が図示されている。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、各軸の矢印先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。
【００２５】
図１に示す物理量センサー１は、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出することのできるジャイロセンサーである。この物理量センサー１は、基板２と、蓋体３と、素子部４と、を有している。
【００２６】
図１に示すように、基板２は、矩形の平面視形状を有する板状をなしている。また、基板２は、上面側に開放する凹部２１を有している。また、Ｚ軸方向からの平面視で、凹部２１は、素子部４を内側に内包するように、素子部４よりも大きく形成されている。このような凹部２１は、素子部４と基板２との接触を防止（抑制）するための逃げ部として機能する。また、凹部２１内には、マウント部２７１、２７２、２７３、２７４が設けられている。そして、このような基板２の上面およびマウント部２７１、２７２、２７３、２７４に素子部４が接合されている。また、基板２は、上面に開放する溝部２２、２３、２４、２５、２６を有している。
【００２７】
このような基板２としては、例えば、アルカリ金属イオン（Ｎａ＋等の可動イオン）を含むガラス材料（例えば、パイレックスガラス（登録商標）のような硼珪酸ガラス）で構成されたガラス基板を用いることができる。これにより、例えば、後述するように、基板２と素子部４とを陽極接合することができ、これらを強固に接合することができる。また、光透過性を有する基板２が得られるため、物理量センサー１の外側から、基板２を介して素子部４の状態を視認することができる。
【００２８】
ただし、基板２としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板やセラミックス基板を用いてもよい。なお、基板２としてシリコン基板を用いる場合は、短絡を防止する観点から、高抵抗のシリコン基板を用いるか、表面に熱酸化等によってシリコン酸化膜（絶縁性酸化物）を形成したシリコン基板を用いることが好ましい。
【００２９】
また、図１に示すように、溝部２２、２３、２４、２５、２６には、それぞれ、配線７２、７３、７４、７５、７６が設けられている。また、配線７２、７３、７４、７５、７６の一端部は、それぞれ、蓋体３の外側に露出しており、外部装置との電気的な接続を行う電極パッドＰとして機能する。
【００３０】
配線７２、７３、７４、７５、７６の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）等の金属材料、これら金属材料を含む合金、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＩＧＺＯ等の酸化物系の透明導電性材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。
【００３１】
図１に示すように、蓋体３は、矩形の平面視形状を有する板状をなしている。また、図２に示すように、蓋体３は、下面側（基板２側）に開放する凹部３１を有している。このような蓋体３は、凹部３１内に素子部４を収納するようにして、基板２の上面に接合されている。そして、蓋体３および基板２によって、その内側に、素子部４を収納する収納空間Ｓが形成されている。
【００３２】
また、図２に示すように、蓋体３は、収納空間Ｓの内外を連通する連通孔３２を有している。この連通孔３２を介して、収納空間Ｓを所望の雰囲気に置換することができる。また、連通孔３２内には封止部材３３が配置され、封止部材３３によって連通孔３２が気密封止されている。なお、収納空間Ｓは、減圧状態（好ましくは、１０Ｐａ以下程度）であることが好ましい。これにより、粘性抵抗が減り、素子部４を効率的に振動（駆動）させることができる。
【００３３】
封止部材３３としては、連通孔３２を封止できれば、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）／錫（Ｓｎ）系合金、金（Ａｕ）／ゲルマニウム（Ｇｅ）系合金、金（Ａｕ）／アルミニウム（Ａｌ）系合金等の各種合金、低融点ガラス等のガラス材料等を用いることができる。
【００３４】
このような蓋体３としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。ただし、蓋体３としては、特に限定されず、例えば、ガラス基板やセラミックス基板を用いてもよい。また、基板２と蓋体３との接合方法としては、特に限定されず、基板２や蓋体３の材料によって適宜選択すればよいが、例えば、陽極接合、プラズマ照射によって活性化させた接合面同士を接合させる活性化接合、ガラスフリット等の接合材による接合、基板２の上面および蓋体３の下面に成膜した金属膜同士を接合する拡散接合等が挙げられる。
【００３５】
本実施形態では、図２に示すように、接合材の一例であるガラスフリット３９（低融点ガラス）を介して基板２と蓋体３とが接合されている。基板２と蓋体３とを重ね合わせた状態では、溝部２２、２３、２４、２５、２６を介して収納空間Ｓの内外が連通してしまうが、ガラスフリット３９を用いることで、基板２と蓋体３とを接合すると共に、溝部２２、２３、２４、２５、２６を封止することができる。そのため、より容易に、収納空間Ｓを気密封止することができる。なお、基板２と蓋体３とを陽極接合等（溝部２２、２３、２４、２５、２６を封止できない接合方法）で接合した場合には、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたＣＶＤ法等で形成されたＳｉＯ２膜によって、溝部２２、２３、２４、２５、２６を塞ぐことができる。
【００３６】
図１に示すように、素子部４は、収納空間Ｓに配置され、基板２の上面に接合されている。また、素子部４は、２つの構造体４０（４０ａ、４０ｂ）と構造体４０ａ、４０ｂを連結する駆動ばね部４００と、を有している。このような素子部４は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をドライエッチング法（特に、ボッシュ法）によってパターニングすることで一体的に形成することができる。また、素子部４の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、１０μｍ以上５００μｍ以下程度とすることができる。
【００３７】
２つの構造体４０ａ、４０ｂは、Ｘ軸方向に並んで設けられており、Ｙ軸に沿う仮想直線αに対して対称となっている。また、構造体４０ａ、４０ｂの間に駆動ばね部４００が設けられており、駆動ばね部４００は、構造体４０ａ、４０ｂの後述する駆動部４１同士を連結している。
【００３８】
構造体４０は、駆動部４１と、懸架ばね部４２と、固定部４３１と、可動駆動電極４４と、固定駆動電極４５１、４５２と、可動部４６と、検出ばね部４７と、可動検出電極４８と、固定検出電極４９１、４９２と、を有している。
【００３９】
駆動部４１は、矩形の枠体である。そして、駆動部４１の４隅にそれぞれ懸架ばね部４２の一端部が接続されている。懸架ばね部４２は、Ｘ軸方向に弾性を有し、駆動部４１をＸ軸方向に変位可能に支持している。このような懸架ばね部４２は、蛇行形状をなしており、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びている。懸架ばね部４２の他端部は、固定部４３１に接続されており、固定部４３１は、基板２の上面に接合されている。
【００４０】
これにより、駆動部４１および懸架ばね部４２が基板２から浮いた状態で支持された状態となる。なお、固定部４３１と基板２の接合方法としては、特に限定されないが、例えば、陽極接合を用いることができる。また、複数の固定部４３１の少なくとも１つは、図示しない導電性のバンプを介して、配線７４と電気的に接続されている。
【００４１】
可動駆動電極４４は、駆動部４１に設けられており、本実施形態では、駆動部４１のＹ軸方向プラス側に４つ、Ｙ軸方向マイナス側に４つ、計８つ設けられている。これら可動駆動電極４４は、それぞれ、駆動部４１からＹ軸方向に延出する支持部と、支持部からＸ軸方向両側に延出する複数の電極指とを備えた櫛歯形状となっている。なお、可動駆動電極４４の配置や数は、特に限定されない。
【００４２】
固定駆動電極４５１、４５２は、基板２に接合（固定）されている。そして、１組の固定駆動電極４５１、４５２の間に１つの可動駆動電極４４が位置している。すなわち、可動駆動電極４４のＸ軸方向一方側に固定駆動電極４５１が位置しており、他方側に固定駆動電極４５２が位置している。これら固定駆動電極４５１、４５２は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在する支持部と、支持部からＸ軸方向片側（可動駆動電極４４側）に延出する複数の電極指と、を備えた櫛歯形状となっている。
【００４３】
また、各固定駆動電極４５１は、導電性バンプ（図示せず）を介して配線７２と電気的に接続されており、各固定駆動電極４５２は、導電性バンプ（図示せず）を介して配線７３と電気的に接続されている。
【００４４】
可動駆動電極４４と固定駆動電極４５１、４５２との間に駆動電圧を印加し、可動駆動電極４４と固定駆動電極４５１との間に静電引力が生じる状態と、可動駆動電極４４と固定駆動電極４５２との間に静電引力が生じる状態とを繰り返すことで、懸架ばね部４２をＸ軸方向に伸縮（弾性変形）させつつ、駆動部４１をＸ軸方向に振動させることができる。以下では、この振動モードを「駆動振動モード」とも言う。ここで、構造体４０ａと構造体４０ｂとでは、固定駆動電極４５１、４５２の配置が対称である。そのため、構造体４０ａでは、可動駆動電極４４に対してＸ軸方向マイナス側に固定駆動電極４５１が位置し、Ｘ軸方向プラス側に固定駆動電極４５２が位置しているのに対して、構造体４０ｂでは、可動駆動電極４４に対してＸ軸方向プラス側に固定駆動電極４５１が位置し、Ｘ軸方向マイナス側に固定駆動電極４５２が位置している。そのため、２つの駆動部４１は、互いに接近、離間するようにＸ軸方向に逆位相で振動する。これにより、２つの駆動部４１の振動をキャンセルすることができ、振動漏れを低減することができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、静電力によって駆動部４１をＸ軸方向に振動させる方式（静電駆動方式）となっているが、駆動部４１をＸ軸方向に振動させる方法は、特に限定されず、圧電駆動方式や、磁場のローレンツ力を利用した電磁駆動方式等を適用することもできる。
【００４６】
可動部４６は、駆動部４１の内側に配置されている。このような可動部４６は、検出ばね部４７を介して駆動部４１に連結されている。検出ばね部４７は、Ｙ軸方向に弾性を有し、可動部４６を駆動部４１に対してＹ軸方向に変位可能に支持している。また、検出ばね部４７は、蛇行形状をなしており、Ｘ軸方向に往復しながらＹ軸方向に延びている。このような検出ばね部４７は、可動部４６に対してＹ軸方向プラス側に２つ、Ｙ軸方向マイナス側に２つ、計４つ設けられており、可動部４６をＹ軸方向から挟み込むように両持ち支持している。また、可動部４６に対してＹ軸方向プラス側に位置する２つの検出ばね部４７は、可動部４６と駆動部４１のＸ軸方向中央部同士を連結している。同様に、可動部４６に対してＹ軸方向マイナス側に位置する２つの検出ばね部４７も、可動部４６と駆動部４１のＸ軸方向中央部同士を連結している。これにより、可動部４６のＹ軸方向以外への変位（特に、Ｘ軸方向およびＺ軸まわりの変位）を効果的に抑制することができ、角速度ωｚの検出感度が向上する。
【００４７】
駆動振動モードで駆動部４１を振動させた状態で、物理量センサー１にＺ軸まわりの角速度ωｚが加わると、可動部４６は、コリオリ力によって、検出ばね部４７をＹ軸方向に変形（弾性変形）させつつ、駆動部４１に対してＹ軸方向に変位する。なお、以下では、この振動モードを「検出振動モード」とも言う。
【００４８】
可動検出電極４８は、可動部４６からＸ軸方向両側に延出して複数設けられている。また、固定検出電極４９１は、基板２に固定され、各可動検出電極４８に対してＸ軸方向プラス側に対向して複数配置されており、可動検出電極４８との間に静電容量を形成している。一方、固定検出電極４９２は、基板２に固定され、各可動検出電極４８に対してＸ軸方向マイナス側に対向して複数配置されており、可動検出電極４８との間に静電容量を形成している。
【００４９】
なお、図１に示すように、構造体４０ａにおいて、可動部４６に対してＸ軸方向マイナス側に位置する固定検出電極４９１、４９２は、マウント部２７１に接合されており、可動部４６に対してＸ軸方向プラス側に位置する固定検出電極４９１、４９２は、マウント部２７２に接合されている。また、構造体４０ｂにおいて、可動部４６に対してＸ軸方向マイナス側に位置する固定検出電極４９１、４９２は、マウント部２７３に接合されており、可動部４６に対してＸ軸方向プラス側に位置する固定検出電極４９１、４９２は、マウント部２７４に接合されている。また、構造体４０ａの固定検出電極４９１および構造体４０ｂの固定検出電極４９２は、配線７５と電気的に接続されており、構造体４０ａの固定検出電極４９２および構造体４０ｂの固定検出電極４９１は、配線７６と電気的に接続されている。
【００５０】
次に、物理量センサー１の動作について説明する。まず、可動駆動電極４４と固定駆動電極４５１、４５２との間に駆動電圧を印加し、駆動部４１を駆動振動モードで振動させる。そして、この状態において、物理量センサー１に角速度ωｚが加わると、コリオリ力が働き、検出振動モードが励振され、可動部４６がＹ軸方向に振動する。これにより、可動検出電極４８と固定検出電極４９１とのギャップおよび可動検出電極４８と固定検出電極４９２とのギャップがそれぞれ変化し、これに伴って、可動検出電極４８と固定検出電極４９１との間の静電容量および可動検出電極４８と固定検出電極４９２との間の静電容量がそれぞれ変化する。そのため、この静電容量の変化量（差動信号）を検出することで、角速度ωｚを求めることができる。
【００５１】
ここで、物理量センサー１では、駆動振動モードのＱ値を高めることが好ましく、これにより、駆動振動モードを励振させ易くなる。また、それに伴って、省電力化および小型化を図ることもできる。そこで、物理量センサー１では、駆動振動モードのＱ値を高めるために、駆動ばね部４００の最小幅Ｗ１が懸架ばね部４２の最小幅Ｗ２よりも大きく設計されている。以下、このことについて具体的に説明する。
【００５２】
まず、駆動振動モードにおいて、駆動部４１をＸ軸方向にスムーズに振動させる、具体的には、Ｚ軸方向の不要な振動（クアドラチャ）を抑制するためには、懸架ばね部４２の幅をより細くして、懸架ばね部４２を柔らかくする（ばね定数を小さくする）ことが有効である。しかしながら、懸架ばね部４２の幅を細くすると、駆動振動モードのＱ値が低下してしまい、駆動振動モードを安定して励振することが難しくなる。そこで、本実施形態では、構造体４０ａ、４０ｂの駆動部４１同士を連結する駆動ばね部４００を設けて、駆動ばね部４００の最小幅Ｗ１を懸架ばね部４２の最小幅Ｗ２よりも大きくすることで、駆動振動モードのＱ値を高めている。換言すると、駆動ばね部４００よりも柔らかい懸架ばね部４２は、構造体４０ａおよび４０ｂの駆動部４１を基板２から離間してＸ軸方向に対して柔らかく浮上させる作用が駆動ばね部４００よりも大きく、駆動振動モードに対する作用は駆動ばね部４００よりも影響が小さい。駆動ばね部４００は、互いに逆相に振動する構造体４０ａおよび４０ｂの駆動部４１における駆動振動モードの周波数に対する作用が懸架ばね部４２よりも大きく支配的になっている。したがって、駆動ばね部４００の最小幅Ｗ２を懸架ばね部４２の最小幅Ｗ１よりも大きくすることで、駆動振動モードのＱ値を高めることができる。
【００５３】
図３は、素子部４の一部を拡大した平面図である。同図に示すように、懸架ばね部４２は、蛇行形状をなし、Ｙ軸方向に往復して配置されている。そのため、懸架ばね部４２は、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に沿って間欠的に並設された複数の梁部４２１と、これら複数の梁部４２１を連結する複数の連結部４２２とを有している。なお、各連結部４２２は、幅が大きく、実質的に弾性変形しない。したがって、実質的に梁部４２１のみが弾性変形する。また、複数の梁部４２１は、互いにほぼ同じ形状および大きさである。なお、懸架ばね部４２の形状としては、特に限定されず、例えば、後述する駆動ばね部４００のような形状となっていてもよい。
【００５４】
一方、駆動ばね部４００は、Ｘ軸方向に並ぶ複数の矩形の枠状部４０１と、これら枠状部４０１を連結する複数の連結部４０４とを有している。また、各枠状部４０１は、Ｙ軸方向に延在する２つの梁部４０２と、これら梁部４０２の端部同士を接続する２つの接続部４０３とを有している。なお、各連結部４０４および各接続部４０３は、それぞれ、幅が大きく、実質的に弾性変形しない。また、複数の梁部４０２は、互いにほぼ同じ形状および大きさである。なお、駆動ばね部４００の形状としては、特に限定されず、例えば、前述した懸架ばね部４２のような形状となっていてもよい。
【００５５】
そこで、物理量センサー１では、梁部４０２の最小幅Ｗ１（Ｘ軸方向の最小長さ）が梁部４２１の最小幅Ｗ２（Ｘ軸方向の最小長さ）よりも大きくなっている。これにより、より確実に、駆動ばね部４００を懸架ばね部４２よりも硬くすることができ、駆動振動モードのＱ値を高めることができる。なお、本実施形態では、梁部４０２は、その延在方向（Ｙ軸方向）に沿って幅がほぼ一定であるため、最小幅Ｗ１は、「梁部４０２の幅」とも言える。同様に、梁部４２１は、その延在方向（Ｙ軸方向）に沿って幅がほぼ一定であるため、最小幅Ｗ２は、「梁部４２１の幅」とも言える。
【００５６】
なお、最小幅Ｗ１、Ｗ２の比率は、特に限定されないが、例えば、１．１≦Ｗ１／Ｗ２≦１０であるのが好ましく、１．２≦Ｗ１／Ｗ２≦３であるのがより好ましい。これにより、上述した効果がより顕著なものとなると共に、梁部４０２が太くなり過ぎて、物理量センサー１が大型化してしまうことを抑制することができる。
【００５７】
ここで、駆動ばね部４００を懸架ばね部４２よりも硬くする方法として、例えば、梁部４０２の最小幅Ｗ１を梁部４２１の最小幅Ｗ２と等しくし、梁部４０２の長さを梁部４２１の長さよりも短くする方法も考えられる。しかしながら、このような方法では、駆動振動モードのＱ値を効果的に高めることができないことが発明者の鋭意研究の結果、明らかとなった。そのため、本実施形態のように、梁部４０２の最小幅Ｗ１を梁部４２１の最小幅Ｗ２よりも太くして、駆動ばね部４００を懸架ばね部４２よりも硬くしなければ、駆動振動モードのＱ値の向上を達成することが困難である。
【００５８】
また、駆動ばね部４００のＸ軸方向（伸縮方向）のばね定数ｋ’は、懸架ばね部４２のＸ軸方向（伸縮方向）のばね定数ｋ”よりも大きい。これにより、より確実に、駆動ばね部４００を懸架ばね部４２よりも硬くすることができ、駆動振動モードのＱ値を高めることができる。ここで、懸架ばね部４２のばね定数ｋ”とは、１つの駆動部４１を支持している全て（本実施形態では４つ）の懸架ばね部４２を並列に接続した状態でのばね定数であり、各懸架ばね部４２のばね定数の和である。すなわち、４つの懸架ばね部４２のばね定数を、それぞれ、ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４としたとき、ｋ”＝ｋ１＋ｋ２＋ｋ３＋ｋ４である。
【００５９】
駆動ばね部４００のばね定数ｋ’と懸架ばね部４２のばね定数ｋ”の比率は、特に限定されないが、２≦ｋ’／ｋ”であることが好ましく、４≦ｋ’／ｋ”であることがより好ましい。すなわち、駆動ばね部４００のばね定数ｋ’は、懸架ばね部４２のばね定数ｋ”の２倍以上であることが好ましく、４倍以上であることがより好ましい。これにより、図４に示すように、ばね定数ｋ’＝ばね定数ｋ”の場合と比較して、Ｑ値をより高めることができる。
【００６０】
また、駆動ばね部４００の梁部４０２の最小幅Ｗ１としては、駆動振動モードの周波数によっても異なるが、例えば、駆動振動モードの周波数が１０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の場合には、１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。これにより、梁部４０２の機械的強度を保ちつつ、適度な硬さとすることができ、より効果的に、駆動振動モードのＱ値を高めることができる。
【００６１】
一方、懸架ばね部４２の梁部４２１の最小幅Ｗ２としては、梁部４０２の最小幅Ｗ１よりも小さければ、特に限定されないが、例えば、０．５μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。これにより、梁部４２１の機械的強度を保ちつつ、十分に柔らかい懸架ばね部４２が得られる。
【００６２】
また、駆動振動モードの周波数としては、特に限定されないが、例えば、１０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下であることが好ましい。これにより、物理量センサー１を等温的領域で駆動させることができ、熱弾性損失によるＱ値の低下を効果的に抑制することができる。
【００６３】
以上、駆動振動モードのＱ値を高める観点から、駆動ばね部４００と懸架ばね部４２との最小幅の関係について説明した。次に、駆動ばね部４００と検出ばね部４７との最小幅の関係について説明する。
【００６４】
検出ばね部４７の硬さ（ばね定数）は、駆動振動モードのＱ値に影響を与えない。そのため、検出ばね部４７の最小幅Ｗ３と駆動ばね部４００の最小幅Ｗ１との関係は、特に限定されない。しかしながら、検出ばね部４７の最小幅Ｗ３は、駆動ばね部４００の最小幅Ｗ１よりも小さいことが好ましい。これにより、検出ばね部４７の小型化を図ることができる。また、検出ばね部４７が柔らかくなり、検出振動モードのＱ値を低下させることができる。これにより、例えば、角速度ωｚ以外の外乱等によって検出振動モードが励振されてしまうことを効果的に抑制することができる。そのため、物理量センサー１の角速度ωｚの検出精度が向上する。
【００６５】
図５は、素子部４の一部を拡大した平面図である。同図に示すように、検出ばね部４７は、蛇行形状をなし、Ｘ軸方向に往復して配置されている。そのため、検出ばね部４７は、Ｘ軸方向に延在し、Ｙ軸方向に沿って間欠的に並設された複数の梁部４７１と、これら複数の梁部４７１を連結する複数の連結部４７２とを有している。なお、連結部４７２は、幅が大きく、実質的に弾性変形しない。また、複数の梁部４７１は、互いにほぼ同じ形状および大きさである。
【００６６】
物理量センサー１では、梁部４７１の最小幅Ｗ３（Ｙ軸方向の最小長さ）が梁部４０２の最小幅Ｗ１（Ｘ軸方向の最小長さ）よりも小さくなっている。これにより、検出ばね部４７のＹ軸方向の全長が短くなり、それに伴って物理量センサー１の小型化を図ることができる。また、検出ばね部４７が十分に柔らかくなり、より効果的に、検出振動モードのＱ値を低下させることができる。なお、本実施形態では、梁部４７１は、その延在方向（Ｘ軸方向）に沿って幅がほぼ一定であるため、最小幅Ｗ３は、「梁部４７１の幅」とも言える。
【００６７】
なお、最小幅Ｗ１、Ｗ３の比率は、特に限定されないが、例えば、０．１≦Ｗ３／Ｗ１≦０．９であるのが好ましく、０．４≦Ｗ１／Ｗ２≦０．７であるのがより好ましい。これにより、上述した効果がより顕著なものとなると共に、梁部４７１が細くなり過ぎて、破損し易くなってしまうことを抑制することができる。
【００６８】
以上、物理量センサー１の構成について説明した。なお、以下では、構造体４０ａの駆動部４１、懸架ばね部４２および梁部４２１を、それぞれ、第１駆動部４１’、第１懸架ばね部４２’および梁部４２１’とも言い、構造体４０ｂの駆動部４１、懸架ばね部４２および梁部４２１を、それぞれ、第２駆動部４１”、第２懸架ばね部４２”および梁部４２１”とも言う。
【００６９】
前述したように、物理量センサー１は、第１駆動部４１’と、第１駆動部４１’をＸ軸方向（第１方向）に変位可能に支持する第１懸架ばね部４２’と、第２駆動部４１”と、第２駆動部４１”をＸ軸方向に変位可能に支持する第２懸架ばね部４２”と、第１駆動部４１’と第２駆動部４１”とを連結する駆動ばね部４００と、を有している。そして、駆動ばね部４００の最小幅Ｗ１は、第１懸架ばね部４２’の最小幅Ｗ２および第２懸架ばね部４２”の最小幅Ｗ２よりも大きくなっている。このような構成とすることで、駆動振動モードにおいて、第１駆動部４１’および第２駆動部４１”をそれぞれＸ軸方向にスムーズに振動させることができると共に、駆動振動モードのＱ値を効果的に高めることができる。これにより、駆動振動モードがより励振され易くなると共に、駆動振動モードがより安定する。すなわち、Ｑ値が向上し、消費電力に優れた振動特性を発揮することのできる物理量センサー１が得られる。
【００７０】
また、駆動振動モードが安定することで、ロバスト性が高まり、角速度ωｚの検出感度のばらつきが減少する。また、同じ駆動電圧であれば、駆動振動モードのＱ値が高い程、駆動振動モードの振幅が大きくなる。そのため、駆動振動モードの振幅が同じ場合には、省電力駆動が可能となる。また、駆動電圧が同じであれば、可動駆動電極４４および固定駆動電極４５１、４５２の数を減らすことができ、物理量センサー１の小型化を図ることもできる。
【００７１】
また、前述したように、第１懸架ばね部４２’、第２懸架ばね部４２”および駆動ばね部４００は、それぞれ、Ｙ軸方向（第１方向に交差する第２方向）に延在する梁部４２１’、４２１”および梁部４０２を有している。そして、駆動ばね部４００の梁部４０２のＸ軸方向の最小幅Ｗ１は、第１懸架ばね部４２’の梁部４２１’のＸ軸方向の最小幅Ｗ２および第２懸架ばね部４２”の梁部４２１”のＸ軸方向の最小幅Ｗ２よりも大きくなっている。これにより、簡単な構成で、駆動ばね部４００を第１、第２懸架ばね部４２’、４２”よりも硬くすることができ、より効果的に、駆動振動モードのＱ値を高めることができる。
【００７２】
また、前述したように、駆動ばね部４００のＸ軸方向のばね定数ｋ’は、第１懸架ばね部４２’のＸ軸方向のばね定数ｋ”および第２懸架ばね部４２”のＸ軸方向のばね定数ｋ”よりも大きくなっている。これにより、より効果的に、駆動振動モードのＱ値を高めることができる。
【００７３】
また、前述したように、駆動ばね部４００は、第１駆動部４１’と第２駆動部４１”との間に設けられている。これにより、第１駆動部４１’と第２駆動部４１”の間のスペースを有効利用することができ、物理量センサー１の大型化を伴うことなく、駆動ばね部４００を配置することができる。特に、駆動ばね部４００は、第１、第２駆動部４１’、４１”のＹ軸方向の中央部同士を連結している。そのため、駆動ばね部４００が突っ張りのように作用して、駆動振動モードの際に、第１、第２駆動部４１’、４１”のＸ軸方向以外の方向への振動（特に、Ｚ軸まわりの振動）を効果的に抑制することができる。
【００７４】
また、前述したように、物理量センサー１は、可動部４６と、可動部４６が駆動部４１（第１、第２駆動部４１’、４１”）に対してＹ軸方向（Ｘ軸方向に交差する方向）に変位可能なように、可動部４６と駆動部４１とを連結する検出ばね部４７と、を有している。そして、検出ばね部４７の最小幅Ｗ３は、駆動ばね部４００の最小幅Ｗ１よりも小さくなっている。これにより、検出ばね部４７の小型化を図ることができる。また、検出振動モードのＱ値を低下させることができ、例えば、角速度ωｚ以外の外乱等によって検出振動モードが励振されてしまうことを効果的に抑制することができる。そのため、物理量センサー１の角速度ωｚの検出精度が向上する。
【００７５】
また、前述したように、検出ばね部４７は、Ｘ軸方向に延在する梁部４７１を有している。そして、検出ばね部４７の梁部４７１のＹ軸方向（伸縮方向）の最小幅Ｗ３は、駆動ばね部４００の梁部４０２のＸ軸方向（伸縮方向）の最小幅Ｗ１よりも小さくなっている。これにより、検出ばね部４７の構成が簡単なものとなる。また、検出ばね部４７のＹ軸方向の全長を短くすることができ、より効果的に、物理量センサー１を小型化することができる。
【００７６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
【００７７】
図６は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す平面図である。図７は、素子部の拡大平面図である。
【００７８】
本実施形態に係る物理量センサーでは、主に、素子部の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態にかかる物理量センサーと同様である。
【００７９】
なお、以下の説明では、第２実施形態の物理量センサーに関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図６では、前述した第１実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【００８０】
図６に示すように、本実施形態の物理量センサー１では、素子部４は、２つの構造体４０ａ、４０ｂの間に位置し、基板２に接合（固定）された固定部４３２を有している。また、構造体４０ａ、４０ｂは、それぞれ、駆動部４１と固定部４３２とを連結し、駆動部４１をＸ軸方向に変位可能に支持する駆動ばね部４００を有している。
【００８１】
このように、物理量センサー１では、各構造体４０ａ、４０ｂが、駆動振動モードに応じて振動する駆動部４１と、駆動部４１をＸ軸方向（第１方向）に変位可能に支持する懸架ばね部４２と、駆動部４１をＸ軸方向に変位可能に支持する駆動ばね部４００と、を有している。また、駆動ばね部４００は、懸架ばね部４２よりも駆動振動モードの周波数に対して作用する。そして、前述した第１実施形態と同様に、駆動ばね部４００の最小幅Ｗ１は、懸架ばね部４２の最小幅Ｗ２よりも大きくなっている。このような構成とすることで、駆動振動モードにおいて、駆動部４１をＸ軸方向にスムーズに振動させることができると共に、駆動振動モードのＱ値を効果的に高めることができる。これにより、駆動振動モードがより励振され易くなると共に、駆動振動モードがより安定する。すなわち、Ｑ値が向上し、消費電力に優れた振動特性を発揮することのできる物理量センサー１が得られる。
【００８２】
また、駆動振動モードが安定することで、ロバスト性が高まり、角速度ωｚの検出感度のばらつきが減少する。また、同じ駆動電圧であれば、駆動振動モードのＱ値が高い程、駆動振動モードの振幅が大きくなる。そのため、駆動振動モードの振幅が同じ場合には、省電力駆動が可能となる。また、駆動電圧が同じであれば、可動駆動電極４４および固定駆動電極４５１、４５２の数を減らすことができ、物理量センサー１の小型化を図ることもできる。
【００８３】
また、図７に示すように、各構造体４０ａ、４０ｂにおいて、懸架ばね部４２および駆動ばね部４００は、それぞれ、Ｙ軸方向（第１方向に交差する第２方向）に延在する梁部４２１および梁部４０２を有している。そして、駆動ばね部４００の梁部４０２のＸ軸方向の最小幅Ｗ１は、懸架ばね部４２の梁部４２１のＸ軸方向の最小幅Ｗ２よりも大きくなっている。これにより、簡単な構成で、駆動ばね部４００を懸架ばね部４２よりも硬くすることができ、より効果的に、駆動振動モードのＱ値を高めることができる。
【００８４】
また、各構造体４０ａ、４０ｂにおいて、駆動ばね部４００のＸ軸方向のばね定数ｋ’は、懸架ばね部４２のＸ軸方向のばね定数ｋ”よりも大きくなっている。これにより、より効果的に、駆動振動モードのＱ値を高めることができる。
【００８５】
また、図６に示すように、各構造体４０ａ、４０ｂにおいて、懸架ばね部４２は、Ｙ軸方向に離間して複数設けられており、１つの懸架ばね部４２と他の懸架ばね部４２との間に、駆動ばね部４００が設けられている。これにより、懸架ばね部４２および駆動ばね部４００によって駆動部４１をバランスよく支持することができ、駆動振動モードにおいて、駆動部４１をよりスムーズにＸ軸方向に振動させることができる。
【００８６】
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、本実施形態では、素子部４が２つの構造体４０ａ、４０ｂを有しているが、これらのうちの一方を省略してもよい。
【００８７】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
【００８８】
図８は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーの素子部を示す平面図である。
本実施形態に係る物理量センサーでは、素子部の構成および検出軸が異なること以外は、前述した第１実施形態にかかる物理量センサーと同様である。
【００８９】
なお、以下の説明では、第３実施形態の物理量センサーに関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図８では、前述した第１実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【００９０】
本実施形態の物理量センサー１は、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出することのできるジャイロセンサーである。図８に示すように、各構造体４０（４０ａ、４０ｂ）は、駆動部４１と、懸架ばね部４２と、固定部４３１と、可動駆動電極４４と、固定駆動電極４５１、４５２と、検出用フラップ板６１と、梁部６２と、を有している。また、検出用フラップ板６１は、第１フラップ板６１１および第２フラップ板６１２を有し、梁部６２は、第１梁部６２１および第２梁部６２２を有している。なお、駆動部４１、懸架ばね部４２、固定部４３１、可動駆動電極４４および固定駆動電極４５１、４５２は、前述した第１実施形態と同様の構成でるため、以下では、検出用フラップ板６１および梁部６２について説明する。
【００９１】
第１、第２フラップ板６１１、６１２は、駆動部４１の内側に位置し、Ｙ軸方向に並んで配置されている。また、第１、第２フラップ板６１１、６１２は、それぞれ、矩形の板状をなしている。また、第１フラップ板６１１は、第１梁部６２１を介して駆動部４１に連結されており、第２フラップ板６１２は、第２梁部６２２を介して駆動部４１に連結されている。
【００９２】
駆動振動モードで駆動部４１を駆動させた状態で、物理量センサー１に角速度ωｙが加わると、第１、第２フラップ板６１１、６１２は、コリオリ力によって、第１、第２梁部６２１、６２２を捩り変形（弾性変形）させつつ、第１、第２梁部６２１、６２２で形成される回動軸Ｊ１、Ｊ２まわりに回動（変位）する。なお、以下では、この振動モードを「検出振動モード」とも言う。
【００９３】
なお、第１、第２フラップ板６１１、６１２の向きは、特に限定されず、例えば、互いの自由端同士を対向させて配置してもよいし、互いの自由端を同じ方向に向けて配置してもよい。また、第１、第２フラップ板６１１、６１２の一方を省略してもよい。
【００９４】
また、図８に示すように、基板２の第１、第２フラップ板６１１、６１２と対向する領域（Ｚ軸方向から見た平面視で重なる領域）にはそれぞれ固定検出電極５が設けられており、第１フラップ板６１１と固定検出電極５との間および第２フラップ板６１２と固定検出電極５との間に、それぞれ、静電容量が形成されている。
【００９５】
なお、図示しないが、構造体４０ａと対向する２つの固定検出電極５は、配線７２と電気的に接続されており、構造体４０ｂと対向する２つの固定検出電極５は、配線７３と電気的に接続されている。
【００９６】
次に、物理量センサー１の動作について説明する。まず、可動駆動電極４４と固定駆動電極４５１、４５２との間に駆動電圧を印加し、駆動部４１を駆動振動モードで振動させる。この状態において、物理量センサー１に角速度ωｙが加わると、コリオリ力が働き、検出振動モードが励振され、第１、第２フラップ板６１１、６１２が回動軸Ｊ１、Ｊ２まわりに回動する。これにより、第１、第２フラップ板６１１、６１２と固定検出電極５とのギャップが変化し、それに伴って、これらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量（差動信号）を検出することで、角速度ωｙを求めることができる。
【００９７】
以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００９８】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る物理量センサーデバイスについて説明する。
【００９９】
図９は、本発明の第４実施形態に係る物理量センサーデバイスを示す断面図である。
図９に示すように、物理量センサーデバイス１０００は、ベース基板１０１０と、ベース基板１０１０上に設けられた物理量センサー１と、物理量センサー１上に設けられた回路素子１０２０（ＩＣ）と、物理量センサー１と回路素子１０２０とを電気的に接続するボンディングワイヤーＢＷ１と、ベース基板１０１０と回路素子１０２０とを電気的に接続するボンディングワイヤーＢＷ２と、物理量センサー１および回路素子１０２０をモールドするモールド部１０３０と、を有している。ここで、物理量センサー１としては、例えば、前述した第１〜第３実施形態のいずれかを用いることができる。
【０１００】
ベース基板１０１０は、物理量センサー１を支持する基板であり、例えば、インターポーザー基板である。このようなベース基板１０１０の上面には複数の接続端子１０１１が配置されており、下面には複数の実装端子１０１２が配置されている。また、ベース基板１０１０内には、図示しない内部配線が配置されており、この内部配線を介して、各接続端子１０１１が対応する実装端子１０１２と電気的に接続されている。このようなベース基板１０１０としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。
【０１０１】
また、物理量センサー１は、基板２を下側（ベース基板１０１０側）に向けてベース基板１０１０上に配置されている。そして、物理量センサー１は、接合部材を介してベース基板１０１０に接合されている。
【０１０２】
また、回路素子１０２０は、物理量センサー１上に配置されている。そして、回路素子１０２０は、接合部材を介して物理量センサー１の蓋体３に接合されている。また、回路素子１０２０は、ボンディングワイヤーＢＷ１を介して物理量センサー１の各電極パッドＰと電気的に接続され、ボンディングワイヤーＢＷ２を介してベース基板１０１０の接続端子１０１１と電気的に接続されている。このような回路素子１０２０には、物理量センサー１を駆動する駆動回路や、物理量センサー１からの出力信号に基づいて角速度を検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が、必要に応じて含まれている。
【０１０３】
また、モールド部１０３０は、物理量センサー１および回路素子１０２０をモールドしている。これにより、物理量センサー１や回路素子１０２０を水分、埃、衝撃等から保護することができる。モールド部１０３０としては、特に限定されないが、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、例えば、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。
【０１０４】
以上のような物理量センサーデバイス１０００は、物理量センサー１を有している。そのため、物理量センサー１の効果を享受でき、信頼性の高い物理量センサーデバイス１０００が得られる。
【０１０５】
なお、物理量センサーデバイス１０００の構成としては、上記の構成に限定されず、例えば、物理量センサー１がセラミックパッケージに収納された構成となっていてもよい。
【０１０６】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る電子機器について説明する。
【０１０７】
図１０は、本発明の第５実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図１０に示すモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューター１１００は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したものである。この図において、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を備えた表示ユニット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。このようなパーソナルコンピューター１１００には、角速度センサーとして機能する物理量センサー１が内蔵されている。ここで、物理量センサー１としては、例えば、前述した第１〜第８実施形態のいずれかを用いることができる。
【０１０８】
このようなパーソナルコンピューター１１００（電子機器）は、物理量センサー１を有している。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１０９】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る電子機器について説明する。
【０１１０】
図１１は、本発明の第６実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図１１に示す携帯電話機１２００（ＰＨＳも含む）は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したものである。この図において、携帯電話機１２００は、アンテナ（図示せず）、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口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。このような携帯電話機１２００には、角速度センサーとして機能する物理量センサー１が内蔵されている。ここで、物理量センサー１としては、例えば、前述した第１〜第３実施形態のいずれかを用いることができる。
【０１１１】
このような携帯電話機１２００（電子機器）は、物理量センサー１を有している。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１１２】
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係る電子機器について説明する。
【０１１３】
図１２は、本発明の第７実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図１２に示すデジタルスチールカメラ１３００は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したものである。この図において、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。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。そして、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を押すと、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。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、角速度センサーとして機能する物理量センサー１が内蔵されている。ここで、物理量センサー１としては、例えば、前述した第１〜第３実施形態のいずれかを用いることができる。
【０１１４】
このようなデジタルスチールカメラ１３００（電子機器）は、物理量センサー１を有している。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１１５】
なお、本発明の電子機器は、前述した実施形態のパーソナルコンピューターおよび携帯電話機、本実施形態のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、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）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、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、移動体端末基地局用機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。
【０１１６】
＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態に係る移動体について説明する。
【０１１７】
図１３は、本発明の第８実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
図１３に示す自動車１５００は、本発明の物理量センサーを備える移動体を適用した自動車である。この図において、自動車１５００には、角速度センサーとして機能する物理量センサー１が内蔵されており、物理量センサー１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。物理量センサー１の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。ここで、物理量センサー１としては、例えば、前述した第１〜第３実施形態のいずれかを用いることができる。
【０１１８】
このような自動車１５００（移動体）は、物理量センサー１を有している。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
【０１１９】
なお、物理量センサー１は、他にも、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
【０１２０】
また、移動体としては、自動車１５００に限定されず、例えば、飛行機、ロケット、人工衛星、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。
【０１２１】
以上、本発明の物理量センサー、物理量センサーデバイス、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。また、前述した実施形態では、Ｘ軸方向（第１方向）とＹ軸方向（第２方向）とが直交しているが、これに限定されず、交差していればよい。
【０１２２】
また、前述した実施形態では、素子部が１つの構成について説明したが、素子部が複数設けられていてもよい。この際に、複数の素子部を検出軸が互いに異なるように配置することで、複数の軸方向の加速度を検出することができる。
【０１２３】
また、前述した第１実施形態では、検出用フラップ板が回動軸まわりに回動する構成について説明したが、検出用フラップ板としては、Ｚ軸方向に変位することができれば、どのように変位してもよい。例えば、検出用フラップ板は、回動軸まわりにシーソー揺動してもよいし、姿勢を保ったままＺ軸方向に変位していてもよい。すなわち、シーソー揺動型の物理量センサーであってもよいし、平行平板型の物理量センサーであってもよい。
【０１２４】
また、前述した実施形態では、物理量センサーとして角速度を検出する角速度センサーについて説明したが、物理量センサーが検出する物理量としては、角速度に限定されず、例えば、加速度、圧力等であってもよい。
【符号の説明】
【０１２５】
１…物理量センサー、２…基板、２１…凹部、２２、２３、２４、２５、２６…溝部、２７１、２７２、２７３、２７４…マウント部、３…蓋体、３１…凹部、３２…連通孔、３３…封止部材、３９…ガラスフリット、４…素子部、４０、４０ａ、４０ｂ…構造体、４００…駆動ばね部、４０１…枠状部、４０２…梁部、４０３…接続部、４０４…連結部、４１…駆動部、４１’…第１駆動部、４１”…第２駆動部、４２…懸架ばね部、４２’…第１懸架ばね部、４２”…第２懸架ばね部、４２１、４２１’、４２１”…梁部、４２２…連結部、４３１、４３２…固定部、４４…可動駆動電極、４５１、４５２…固定駆動電極、４６…可動部、４７…検出ばね部、４７１…梁部、４７２…連結部、４８…可動検出電極、４９１、４９２…固定検出電極、５…固定検出電極、６１…検出用フラップ板、６１１…第１フラップ板、６１２…第２フラップ板、６２…梁部、６２１…第１梁部、６２２…第２梁部、７２、７３、７４、７５、７６…配線、１０００…物理量センサーデバイス、１０１０…ベース基板、１０１１…接続端子、１０１２…実装端子、１０２０…回路素子、１０３０…モールド部、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…デジタルスチールカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…車体姿勢制御装置、１５０３…車輪、ＢＷ１、ＢＷ２…ボンディングワイヤー、Ｊ１、Ｊ２…回動軸、Ｐ…電極パッド、Ｓ…収納空間、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３…最小幅、α…仮想直線、ωｙ、ωｚ…角速度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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