(57)【要約】【課題】駆動錘と検出錘とを有する振動子を２つ備えた振動型角速度センサにおいて、外部衝撃に対する各駆動錘の同調性および各検出錘の同調性を高める。【解決手段】駆動錘１５０、２５０は、当該駆動錘１５０、２５０がそれぞれ対向する部分に開口部１５２、２５２をそれぞれ備えている。また、検出錘１４０、２４０は、駆動錘１５０、２５０の内側にそれぞれ配置されている。そして、駆動連成梁４００は、第１振動子１００の駆動錘１５０と第２振動子２００の駆動錘２５０とを直接連結している。一方、検出連成梁５００は、駆動錘１５０、２５０の開口部１５２、２５２を介して第１振動子１００の検出錘１４０と第２振動子２００の検出錘２４０とを直接連結している。これにより、外部からの衝撃に対する各駆動錘１５０、２５０の同調性および各検出錘１４０、２４０の同調性の両方を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１０）の一面側に形成され、この基板（１０）の一部に支持された検出固定電極（１３０、１３１、２３０、２３１）と、前記検出固定電極（１３０、１３１、２３０、２３１）に対向配置されると共に前記検出固定電極（１３０、１３１、２３０、２３１）に対して変位可能とされた検出可動電極（１４１、２４１）を備えた検出錘（１４０、２４０）と、を有する検出部（１１０、２１０）と、
前記基板（１０）の一面側に形成され、前記検出可動電極（１４１、２４１）の移動方向に対して直角の駆動方向に前記検出部（１１０、２１０）を振動させる駆動可動電極（１５１、２５１）を備えた駆動錘（１５０、２５０）と、前記駆動可動電極（１５１、２５１）に対向配置された駆動固定電極（１６０、２６０）と、を有する駆動部（１２０、２２０）と、
をそれぞれ備えた第１振動子（１００）および第２振動子（２００）を含んでおり、
前記検出部（１１０、２１０）の駆動振動中に角速度が発生したとき、前記検出部（１１０、２１０）に対して作用するコリオリ力で変位する前記検出可動電極（１４１、２４１）と前記検出固定電極（１３０、１３１、２３０、２３１）との間隔の変化に伴う容量変化に基づいて前記角速度を検出するようにした振動型角速度センサであって、
前記第１振動子（１００）の前記駆動錘（１５０）と前記第２振動子（２００）の前記駆動錘（２５０）とが駆動連成梁（４００）により直接連結され、かつ、前記第１振動子（１００）の前記検出錘（１４０）と前記第２振動子（２００）の前記検出錘（２４０）とが検出連成梁（５００）により直接連結されていることを特徴とする振動型角速度センサ。
【請求項２】
前記駆動連成梁（４００）は、当該駆動連成梁（４００）の一部が当該駆動連成梁（４００）の延設方向に伸縮するばね部（６００）を有し、
前記検出連成梁（５００）は、当該検出連成梁（５００）の一部が折れ曲がった検出連成部（５１０）と、当該検出連成部（５１０）の一部に設けられると共に前記第１振動子（１００）の前記検出錘（１４０）と前記第２振動子（２００）の前記検出錘（２４０）とが前記検出連成梁（５００）の延設方向および当該延設方向に対して直角の方向に移動するように伸縮するばね部（６００）と、を有していることを特徴とする請求項１に記載の振動型角速度センサ。
【請求項３】
前記検出連成部（５１０）は、前記検出連成梁（５００）の一部が当該検出連成梁（５００）の延設方向に対して直角に折り曲げられたコの字状になっており、
前記検出連成梁（５００）のばね部（６００）は、前記コの字状の検出連成部（５１０）のうち、前記検出連成梁（５００）の延設方向に平行な部分と、前記検出連成梁（５００）の延設方向に直角の方向に平行な部分と、にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項２に記載の振動型角速度センサ。
【請求項４】
前記ばね部（６００）は、少なくとも、波状に折り返された形状、Ｖ字状、円弧状のうちのいずれかの形状であることを特徴とする請求項２または３に記載の振動型角速度センサ。
【請求項５】
前記検出錘（１４０、２４０）のうち前記基板（１０）の一面に垂直な側面（１４３、２４３）と、前記検出連成梁（５００）のうち前記基板（１０）の一面に垂直な側面（５２０）との接続部が面取りされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の振動型角速度センサ。
【請求項６】
前記検出連成梁（５００）は、少なくとも２本備えられており、
前記第１振動子（１００）の前記検出錘（１４０）と前記第２振動子（２００）の前記検出錘（２４０）とは、前記少なくとも２本の検出連成梁（５００）により直接連結されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の振動型角速度センサ。
【請求項７】
前記駆動錘（１５０、２５０）は、それぞれ矩形枠状をなしており、前記駆動錘（１５０、２５０）のうち当該駆動錘（１５０、２５０）がそれぞれ対向する部分に開口部（１５２、２５２）をそれぞれ備え、
前記検出錘（１４０、２４０）は、前記駆動錘（１５０、２５０）の内側にそれぞれ配置されており、
前記検出連成梁（５００）は、前記駆動錘（１５０、２５０）の開口部（１５２、２５２）を介して前記第１振動子（１００）の前記検出錘（１４０）と前記第２振動子（２００）の前記検出錘（２４０）とを直接連結していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の振動型角速度センサ。
【請求項８】
前記検出錘（１４０、２４０）は、それぞれ矩形枠状をなしており、前記検出錘（１４０、２４０）のうち当該検出錘（１４０、２４０）がそれぞれ対向する部分に開口部（１４２、２４２）をそれぞれ備え、
前記駆動錘（１５０、２５０）は、前記検出錘（１４０、２４０）の内側にそれぞれ配置されており、
前記駆動連成梁（４００）は、前記検出錘（１４０、２４０）の開口部（１４２、２４２）を介して前記第１振動子（１００）の前記駆動錘（１５０）と前記第２振動子（２００）の前記駆動錘（２５０）とを直接連結していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の振動型角速度センサ。
【請求項９】
前記駆動錘（１５０、２５０）は、それぞれ矩形枠状をなしており、
前記検出錘（１４０、２４０）は、前記駆動錘（１５０、２５０）の内側にそれぞれ配置されていると共に、前記基板（１０）の一面とは反対側の他面（１１ａ）を基準として前記駆動錘（１５０、２５０）よりも高くなっており、
前記検出連成梁（５００）は、前記駆動錘（１５０、２５０）よりも上の階層に位置していると共に前記駆動錘（１５０、２５０）をまたぐことにより、前記第１振動子（１００）の前記検出錘（１４０）と前記第２振動子（２００）の前記検出錘（２４０）とを直接連結し、
前記駆動連成梁（４００）は、前記駆動錘（１５０、２５０）と同じ階層に位置していると共に、前記第１振動子（１００）の前記駆動錘（１５０）と前記第２振動子（２００）の前記駆動錘（２５０）とを直接連結していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の振動型角速度センサ。
【請求項１０】
前記検出錘（１４０、２４０）は、それぞれ矩形枠状をなしており、
前記駆動錘（１５０、２５０）は、前記検出錘（１４０、２４０）の内側にそれぞれ配置されていると共に、前記基板（１０）の一面とは反対側の他面（１１ａ）を基準として前記検出錘（１４０、２４０）よりも高くなっており、
前記駆動連成梁（４００）は、前記検出錘（１４０、２４０）よりも上の階層に位置していると共に前記検出錘（１４０、２４０）をまたぐことにより、前記第１振動子（１００）の前記検出錘（１４０）と前記第２振動子（２００）の前記検出錘（２４０）とを直接連結し、
前記検出連成梁（５００）は、前記検出錘（１４０、２４０）と同じ階層に位置していると共に、前記第１振動子（１００）の前記検出錘（１４０）と前記第２振動子（２００）の前記検出錘（２４０）とを直接連結していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の振動型角速度センサ。
【請求項１１】
前記駆動錘（１５０、２５０）は、前記第１振動子（１００）の前記検出錘（１４０）と前記第２振動子（２００）の前記検出錘（２４０）とが互いに逆位相となるように前記駆動方向に前記検出錘（１４０、２４０）をそれぞれ駆動するようになっていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の振動型角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型角速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、物体の回転（角速度）を検出するセンサが、例えば特許文献１、２で提案されている。
【０００３】
具体的に、特許文献１では、錘としてのコリオリ要素が検出錘としての検出要素の周囲に位置する部分構造体を２つ有する回転角度センサが提案されている。各コリオリ要素はスプリングにより直接連結され、コリオリ要素は駆動錘にそれぞれ連結されている。
【０００４】
特許文献２では、駆動錘としての外側質量部が検出錘としての中央質量部の周囲に位置する構造を２つ有する角速度センサが提案されている。各外側質量部は外側支持梁により直接連結されている。
【０００５】
これによると、センサが外部から衝撃を受けたとき、スプリングで直接連結されたコリオリ要素同士や外側支持梁で直接連結された外側質量部同士が当該衝撃の方向に同調して動くので、検出された角速度の成分から当該衝撃の成分を相殺して除去できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００５−５１４６０９号公報
【特許文献２】特開２００４−１６３３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１、２では、駆動を担うコリオリ要素同士がスプリングにより直接連結されており、駆動を担う外側質量部は外側支持梁により直接連結されているが、検出要素同士や中央質量部同士は連結されていない。このため、衝撃に対する各コリオリ要素の同調性や各外側質量部の同調性は向上するが、各検出要素の同調性や各中央質量部の同調性が低下してしまう。このことについて、図１１および図１２を参照して説明する。
【０００８】
図１１は特許文献１に示された回転角度センサの構造モデル図である。この図に示されるように、検出要素７００（ｍｓ）は固定部７１０に支持されていると共に、コリオリ要素７２０（ｍｌ）にそれぞれ連結されている。コリオリ要素７２０同士はスプリング７３０で直接連結されている。そして、コリオリ要素７２０は駆動錘７４０（ｍｄ）を介して固定部７１０に支持されている。
【０００９】
これによると、コリオリ要素７２０同士はスプリング７３０により直接連結されているので各コリオリ要素７２０の同調性は向上する。一方、検出要素７００同士はコリオリ要素７２０およびスプリング７３０を介することによって間接的に繋がっている。このため、各検出要素７００はコリオリ要素７２０やスプリング７３０の動きの影響を受けるので、各検出要素７００の同調性が低下してしまう。
【００１０】
また、図１２は特許文献２に示された角速度センサの構造モデル図である。この図に示されるように、中央質量部８００（ｍｓ）が外側質量部８１０（ｍｄ１）に接続され、各外側質量部８１０（ｍｄ１、ｍｄ２）が外側支持梁８２０により接続されている。そして、外側支持梁８２０は固定部８３０に支持されている。
【００１１】
これによると、各外側質量部８１０は外側支持梁８２０により直接連結されているので各外側質量部８１０の同調性は向上する。一方、各中央質量部８００は外側質量部８１０および外側支持梁８２０を介することによって間接的に繋がっている。このため、各中央質量部８００は外側質量部８１０や外側支持梁８２０の動きの影響を受けるので、各中央質量部８００の同調性が低下してしまう。
【００１２】
以上のように、センサに外部衝撃が印加された際、各検出要素７００の同調性や各中央質量部８００の同調性の低下により、検出された角速度の成分から当該衝撃の成分を相殺する効果が弱まってしまうという問題がある。
【００１３】
本発明は上記点に鑑み、駆動錘と検出錘とを有する振動子を２つ備えた振動型角速度センサにおいて、外部衝撃に対する各駆動錘の同調性および各検出錘の同調性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１振動子（１００）の駆動錘（１５０）と第２振動子（２００）の駆動錘（２５０）とが駆動連成梁（４００）により直接連結され、かつ、第１振動子（１００）の検出錘（１４０）と第２振動子（２００）の検出錘（２４０）とが検出連成梁（５００）により直接連結されていることを特徴とする。
【００１５】
これによると、各振動子（１００、２００）の駆動錘（１５０、２５０）が駆動連成梁（４００）により一体化されると共に、各振動子（１００、２００）の検出錘（１４０、２４０）が検出連成梁（５００）により一体化されているので、外部からの衝撃に対する各駆動錘（１５０、２５０）の同調性および各検出錘（１４０、２４０）の同調性の両方を高めることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、駆動連成梁（４００）は、当該駆動連成梁（４００）の一部が当該駆動連成梁（４００）の延設方向に伸縮するばね部（６００）を有し、検出連成梁（５００）は、当該検出連成梁（５００）の一部が折れ曲がった検出連成部（５１０）と、当該検出連成部（５１０）の一部に設けられると共に第１振動子（１００）の検出錘（１４０）と第２振動子（２００）の検出錘（２４０）とが検出連成梁（５００）の延設方向および当該延設方向に対して直角の方向に移動するように伸縮するばね部（６００）と、を有していることを特徴とする。
【００１７】
これによると、駆動連成梁（４００）により連結された第１振動子（１００）の駆動錘（１５０）と第２振動子（２００）の駆動錘（２５０）とが、駆動連成梁（４００）の延設方向において互いに逆方向に移動できるようにすることができる。
【００１８】
また、検出連成梁（５００）により連結された第１振動子（１００）の検出錘（１４０）と第２振動子（２００）の検出錘（２４０）とが検出連成梁（５００）の延設方向および当該延設方向に垂直な方向において互いに逆方向に移動できるようにすることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明では、検出連成部（５１０）は、検出連成梁（５００）の一部が当該検出連成梁（５００）の延設方向に対して直角に折り曲げられたコの字状になっており、検出連成梁（５００）のばね部（６００）は、コの字状の検出連成部（５１０）のうち、検出連成梁（５００）の延設方向に平行な部分と、検出連成梁（５００）の延設方向に直角の方向に平行な部分と、にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００２０】
これによると、検出連成部（５１０）の一部が、検出連成梁（５００）の延設方向に平行な方向と、検出連成梁（５００）の延設方向に直角の方向とに、それぞれ伸縮するので、検出連成梁（５００）により連結された第１振動子（１００）の検出錘（１４０）と第２振動子（２００）の検出錘（２４０）とが検出連成部（５１０）の延設方向および当該延設方向に直角の方向において互いに逆方向に移動できるようにすることができる。
【００２１】
また、請求項４に記載の発明のように、ばね部（６００）は、少なくとも、波状に折り返された形状、Ｖ字状、円弧状のうちのいずれかの形状とすることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明では、検出錘（１４０、２４０）のうち基板（１０）の一面に垂直な側面（１４３、２４３）と、検出連成梁（５００）のうち基板（１０）の一面に垂直な側面（５２０）との接続部が面取りされていることを特徴とする。
【００２３】
これによると、検出錘（１４０、２４０）に対する検出連成梁（５００）の接続部が肉厚になるので、当該接続部に加わる応力を緩和することができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明では、検出連成梁（５００）は、少なくとも２本備えられており、第１振動子（１００）の検出錘（１４０）と第２振動子（２００）の検出錘（２４０）とは、少なくとも２本の検出連成梁（５００）により直接連結されていることを特徴とする。
【００２５】
これによると、検出連成梁（５００）が少なくとも２本備えられているので、各検出連成梁（５００）が各検出錘（１４０、２４０）から受ける応力を分散することができる。また、検出連成梁（５００）が少なくとも２本備えられているので、各検出錘（１４０、２４０）が基板（１０）の一面に垂直な軸回りに回転しにくくなる。このため、各検出錘（１４０、２４０）から各検出連成梁（５００）にかかる回転の応力を小さくすることができる。したがって、各検出連成梁（５００）に直接接続された検出錘（１４０、２４０）や各検出連成梁（５００）に間接的に接続された駆動錘（１５０、２５０）にかかる回転の応力を緩和することができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明では、駆動錘（１５０、２５０）は、それぞれ矩形枠状をなしており、駆動錘（１５０、２５０）のうち当該駆動錘（１５０、２５０）がそれぞれ対向する部分に開口部（１５２、２５２）をそれぞれ備え、検出錘（１４０、２４０）は、駆動錘（１５０、２５０）の内側にそれぞれ配置されており、検出連成梁（５００）は、駆動錘（１５０、２５０）の開口部（１５２、２５２）を介して第１振動子（１００）の検出錘（１４０）と第２振動子（２００）の検出錘（２４０）とを直接連結していることを特徴とする。
【００２７】
このように、検出錘（１４０、２４０）の外側に駆動錘（１５０、２５０）を配置した外部駆動内部検出の構造では、検出錘（１４０、２４０）が駆動錘（１５０、２５０）に囲まれるので、駆動錘（１５０、２５０）に開口部（１５２、２５２）を設けることにより、検出錘（１４０、２４０）同士を検出連成梁（５００）により直接連結することができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明では、検出錘（１４０、２４０）は、それぞれ矩形枠状をなしており、検出錘（１４０、２４０）のうち当該検出錘（１４０、２４０）がそれぞれ対向する部分に開口部（１４２、２４２）をそれぞれ備え、駆動錘（１５０、２５０）は、検出錘（１４０、２４０）の内側にそれぞれ配置されており、駆動連成梁（４００）は、検出錘（１４０、２４０）の開口部（１４２、２４２）を介して第１振動子（１００）の駆動錘（１５０）と第２振動子（２００）の駆動錘（２５０）とを直接連結していることを特徴とする。
【００２９】
このように、駆動錘（１５０、２５０）の外側に検出錘（１４０、２４０）を配置した内部駆動外部検出の構造では、駆動錘（１５０、２５０）が検出錘（１４０、２４０）に囲まれるので、検出錘（１４０、２４０）に開口部（１４２、２４２）を設けることにより、駆動錘（１５０、２５０）同士を駆動連成梁（４００）により直接連結することができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明では、駆動錘（１５０、２５０）は、それぞれ矩形枠状をなしており、検出錘（１４０、２４０）は、駆動錘（１５０、２５０）の内側にそれぞれ配置されていると共に、基板（１０）の一面とは反対側の他面（１１ａ）を基準として駆動錘（１５０、２５０）よりも高くなっており、検出連成梁（５００）は、駆動錘（１５０、２５０）よりも上の階層に位置していると共に駆動錘（１５０、２５０）をまたぐことにより、第１振動子（１００）の検出錘（１４０）と第２振動子（２００）の検出錘（２４０）とを直接連結し、駆動連成梁（４００）は、駆動錘（１５０、２５０）と同じ階層に位置していると共に、第１振動子（１００）の駆動錘（１５０）と第２振動子（２００）の駆動錘（２５０）とを直接連結していることを特徴とする。
【００３１】
このように、検出錘（１４０、２４０）の外側に駆動錘（１５０、２５０）を配置した外部駆動内部検出の構造では、検出錘（１４０、２４０）が駆動錘（１５０、２５０）に囲まれるが、検出錘（１４０、２４０）が駆動錘（１５０、２５０）よりも高くなっていると共に検出連成梁（５００）が駆動錘（１５０、２５０）よりも上の階層に配置されているので、検出錘（１４０、２４０）同士を検出連成梁（５００）により直接連結することができる。
【００３２】
また、駆動錘（１５０、２５０）は閉じた矩形枠状をなしているので、駆動錘（１５０、２５０）の剛性を高くすることができる。
【００３３】
請求項１０に記載の発明では、検出錘（１４０、２４０）は、それぞれ矩形枠状をなしており、駆動錘（１５０、２５０）は、検出錘（１４０、２４０）の内側にそれぞれ配置されていると共に、基板（１０）の一面とは反対側の他面（１１ａ）を基準として検出錘（１４０、２４０）よりも高くなっており、駆動連成梁（４００）は、検出錘（１４０、２４０）よりも上の階層に位置していると共に検出錘（１４０、２４０）をまたぐことにより、第１振動子（１００）の検出錘（１４０）と第２振動子（２００）の検出錘（２４０）とを直接連結し、検出連成梁（５００）は、検出錘（１４０、２４０）と同じ階層に位置していると共に、第１振動子（１００）の検出錘（１４０）と第２振動子（２００）の検出錘（２４０）とを直接連結していることを特徴とする。
【００３４】
このように、駆動錘（１５０、２５０）の外側に検出錘（１４０、２４０）を配置した内部駆動外部検出の構造では、駆動錘（１５０、２５０）が検出錘（１４０、２４０）に囲まれるが、駆動錘（１５０、２５０）が検出錘（１４０、２４０）よりも高くなっていると共に駆動連成梁（４００）が検出錘（１４０、２４０）よりも上の階層に配置されているので、駆動錘（１５０、２５０）同士を駆動連成梁（４００）により直接連結することができる。
【００３５】
また、検出錘（１４０、２４０）は閉じた矩形枠状をなしているので、検出錘（１４０、２４０）の剛性を高くすることができる。
【００３６】
請求項１１に記載の発明では、駆動錘（１５０、２５０）は、第１振動子（１００）の検出錘（１４０）と第２振動子（２００）の検出錘（２４０）とが互いに逆位相となるように駆動方向に検出錘（１４０、２４０）をそれぞれ駆動するようになっていることを特徴とする。
【００３７】
これによると、各振動子（１００、２００）の各検出可動電極（１４１、２４１）は互いに逆位相で振動するので、これら各検出可動電極（１４１、２４１）は、基板（１０）の一面に垂直な軸周りの角速度が加わるときにコリオリ力によって互いに逆方向に変位し、振動型角速度センサに衝撃が加わるときには慣性力によって互いに同じ衝撃の方向に変位する。これにより、各検出可動電極（１４１、２４１）の変位量の減算を行うことにより、当該変位量に含まれる衝撃の成分を相殺して除去することができる。
【００３８】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振動型角速度センサの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】応力緩和部の平面図である。
【図４】図１に示される振動型角速度センサの等価モデル図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る振動型角速度センサの平面図である。
【図６】図５に示される振動型角速度センサの等価モデル図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る振動型角速度センサの平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】第５実施形態に係る検出連成梁と検出錘との接続部の斜視図である。
【図１０】他の実施形態において、検出錘と駆動錘との間にリンク部を設けた構造のモデル図である。
【図１１】課題を説明するための図であり、従来の回転角度センサの構造モデル図である。
【図１２】課題を説明するための図であり、従来の角速度センサの構造モデル図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００４１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。以下で示される振動型角速度センサは、物理量として角速度を検出するためのセンサであり、例えば車両の角速度の検出に用いられるものである。もちろん、振動型角速度センサは車両用に限定されるものではない。
【００４２】
図１は、本実施形態に係る振動型角速度センサの平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。以下、図１および図２を参照して、振動型角速度センサについて説明する。
【００４３】
振動型角速度センサは、図２に示されるように、板状の基板１０の一面側に形成されている。基板１０は、支持基板１１と半導体層１２とで犠牲層１３を挟み込んだ構造をなしており、いわゆるＳＯＩ基板として構成されている。このような積層構造によると、半導体層１２のうち犠牲層１３側の面とは反対側の面が基板１０の一面に相当する。
【００４４】
なお、本実施形態では、半導体層１２の一面の面方向のうちの任意の方向をｘ軸方向とし、このｘ軸方向に直角の方向をｙ軸方向とし、さらに半導体層１２の一面に垂直な方向をｚ軸方向と定義する。
【００４５】
支持基板１１の材料は例えば単結晶シリコンであり、半導体層１２の材料は例えばポリシリコンである。犠牲層１３の材料は例えばＳｉＯ２である。また、支持基板１１の厚さは例えば４５０μｍ〜６００μｍ、犠牲層１３の厚さは例えば数μｍ、半導体層１２の厚さは例えば２５μｍである。
【００４６】
そして、半導体層１２には、第１振動子１００と第２振動子２００との２つの振動子が形成されている。具体的には、半導体層１２には、検出部１１０、２１０、駆動部１２０、２２０、および周辺部３００がそれぞれ形成されている。このうち、検出部１１０と駆動部１２０とで第１振動子１００が構成され、検出部２１０と駆動部２２０とで第２振動子２００が構成されている。
【００４７】
以下、各振動子１００、２００の構造について説明する。各振動子１００、２００の構造はまったく同じ構造になっているので、まとめて説明する。
【００４８】
検出部１１０、２１０は、角速度に伴うコリオリ力を検出するためのものであり、検出固定電極１３０、２３０と、サーボ電極１３１、２３１と、矩形枠状の検出錘１４０、２４０とを備えている。
【００４９】
検出固定電極１３０、２３０およびサーボ電極１３１、２３１は、犠牲層１３を介して支持基板１１に固定された電極である。また、検出固定電極１３０、２３０およびサーボ電極１３１、２３１は、検出錘１４０、２４０の内側に配置されている。検出固定電極１３０、２３０は静電容量を検出するための電極であり、サーボ電極１３１、２３１は静電容量を検出する際に検出錘１４０、２４０の動きを制御するための電極である。
【００５０】
検出固定電極１３０、２３０およびサーボ電極１３１、２３１の上部には検出用パッド１３２、２３２およびサーボ用パッド１３３、２３３が形成されている。これら検出用パッド１３２、２３２およびサーボ用パッド１３３、２３３にワイヤ等が接続されることにより、検出固定電極１３０、２３０の電位を外部に取り出すことができると共に、サーボ電極１３１、２３１に外部からサーボ力に相当する電圧を印加できるようになっている。
【００５１】
検出錘１４０、２４０は、振動型角速度センサに角速度が印加されたときにコリオリ力を受けて変位する錘として機能するものである。この検出錘１４０、２４０は、検出固定電極１３０、２３０に対向配置されると共に検出固定電極１３０、２３０に対して変位可能とされた検出可動電極１４１、２４１を備えている。
【００５２】
検出可動電極１４１、２４１は、ｙ軸方向に変位するように、検出錘１４０、２４０の内側に櫛歯状に延設されている。これにより、検出可動電極１４１、２４１と検出固定電極１３０、２３０とが櫛歯状に配置された櫛歯電極、すなわちコンデンサがそれぞれ構成されている。
【００５３】
駆動部１２０、２２０は、検出可動電極１４１、２４１の移動方向（ｙ軸方向）に対して直角の駆動方向（ｘ軸方向）に検出部１１０、２１０を振動させるものであり、検出部１１０、２１０の周囲に配置されたものである。
【００５４】
このような駆動部１２０、２２０は、矩形枠状の駆動錘１５０、２５０と、駆動固定電極１６０、２６０と、固定部１７０、２７０と、駆動梁１７１、２７１と、支持梁１７２、２７２とを備えている。
【００５５】
駆動錘１５０、２５０は、支持梁１７２、２７２により支持基板１１に対して検出部１１０、２１０を浮かせて支持すると共に、検出部１１０、２１０を駆動方向（ｘ軸方向）に振動可能とするための錘として機能するものである。すなわち、駆動錘１５０、２５０は、ｘ軸方向に駆動振動することにより、検出錘１４０、２４０をｘ軸方向に振動させる。
【００５６】
また、駆動錘１５０、２５０は、検出錘１４０、２４０の周囲にそれぞれ位置している。言い換えると、矩形枠状の駆動錘１５０、２５０の内側に検出錘１４０、２４０が位置している。
【００５７】
この駆動錘１５０、２５０は、検出可動電極１４１、２４１の移動方向に対して直角の駆動方向に検出部１１０、２１０を振動させる駆動可動電極１５１、２５１を備えている。この駆動可動電極１５１、２５１は、駆動錘１５０、２５０の外周部に櫛歯状に複数設けられている。本実施形態では、検出部１１０、２１０をｘ軸方向に振動させるべく、各駆動可動電極１５１、２５１はｘ軸に平行にそれぞれ設けられている。
【００５８】
駆動固定電極１６０、２６０は、犠牲層１３を介して支持基板１１に固定された電極である。この駆動固定電極１６０、２６０は、駆動錘１５０、２５０の周囲に位置すると共に、駆動可動電極１５１、２５１に対向配置されている。各駆動固定電極１６０、２６０はｘ軸に平行にそれぞれ設けられている。なお、駆動固定電極１６０、２６０は、各振動子１００、２００で共通化されているものもある。
【００５９】
固定部１７０、２７０は、犠牲層１３を介して支持基板１１に固定された部分である。本実施形態では、駆動錘１５０、２５０の周囲に４つの固定部１７０、２７０が設けられている。
【００６０】
駆動梁１７１、２７１は、駆動錘１５０、２５０と固定部１７０、２７０とを連結するものであり、バネ性を有するものである。
【００６１】
支持梁１７２、２７２は、駆動錘１５０、２５０と、当該駆動錘１５０、２５０の内側に配置された検出錘１４０、２４０とを連結するものであり、バネ性を有するものである。本実施形態では、４つの支持梁１７２、２７２により検出錘１４０、２４０と駆動錘１５０、２５０とが連結されている。
【００６２】
これによると、固定部１７０、２７０、駆動梁１７１、２７１、および支持梁１７２、２７２により検出錘１４０、２４０および駆動錘１５０、２５０が一体的に連結されて支持されている。したがって、検出錘１４０、２４０および駆動錘１５０、２５０は、図２に示されるように、支持基板１１の上に一定の間隔で浮遊した状態になっている。もちろん、検出錘１４０、２４０に形成された検出可動電極１４１、２４１や駆動錘１５０、２５０に形成された駆動可動電極１５１、２５１も支持基板１１に対して一定の間隔で浮遊している。
【００６３】
各固定部１７０、２７０のうちの１つは、各振動子１００、２００の間に引き伸ばされると共に、上部に固定部用パッド１７３、２７３が形成されている。この固定部用パッド１７３、２７３にワイヤ等が接続されることにより、外部から固定部１７０、２７０、駆動梁１７１、２７１、および駆動錘１５０、２５０を介して駆動可動電極１５１、２５１に所定の電圧を印加できるようになっている。
【００６４】
同様に、駆動錘１５０、２５０の周囲に位置する駆動固定電極１６０、２６０も各振動子１００、２００の間に引き伸ばされると共に、上部に駆動用パッド１６１、２６１が形成されている。この駆動用パッド１６１、２６１にワイヤ等が接続されることにより、駆動固定電極１６０、２６０の電位を外部に取り出すことができるようになっている。なお、駆動固定電極１６０、２６０が各振動子１００、２００で共通化されたものについては、駆動用パッド１６１が設けられている。
【００６５】
周辺部３００は、各振動子１００、２００の周囲に配置されたものである。本実施形態では、第１振動子１００および第２振動子２００を２つまとめて一周して囲むように形成されている。また、周辺部３００には、周辺部用パッド３１０が形成されている。そして、この周辺部用パッド３１０にワイヤ等が接続されることにより、周辺部３００に所定の電圧を印加できるようになっている。
【００６６】
以上が、各振動子１００、２００の構成である。各振動子１００、２００においては、第１振動子１００の駆動錘１５０と第２振動子２００の駆動錘２５０とが駆動連成梁４００により直接連結され、かつ、第１振動子１００の検出錘１４０と第２振動子２００の検出錘２４０とが検出連成梁５００により直接連結されている。以下、このような連結構造について説明する。
【００６７】
上述のように、駆動錘１５０、２５０は、それぞれ矩形枠状をなしているが、図１に示されるように、駆動錘１５０、２５０のうち当該駆動錘１５０、２５０がそれぞれ対向する部分に開口部１５２、２５２をそれぞれ備えている。
【００６８】
そして、開口部１５２の開口端の一方と開口部２５２の開口端の一方とが駆動連成梁４００により連結されている。また、開口部１５２の開口端の他方と開口部２５２の開口端の他方とが駆動連成梁４００により連結されている。このように、駆動錘１５０、２５０は２本の駆動連成梁４００により直接連結されている。
【００６９】
また、駆動錘１５０、２５０の内側にそれぞれ配置された検出錘１４０、２４０は、駆動錘１５０、２５０に開口部１５２、２５２が設けられたことにより、開口部１５２、２５２を介して対向している。これにより、検出連成梁５００による検出錘１４０、２４０の連結が可能となっている。
【００７０】
本実施形態では、検出錘１４０、２４０は、駆動錘１５０、２５０の開口部１５２、２５２を介して、２本の検出連成梁５００により直接連結されている。このように、検出錘１４０、２４０の外側に駆動錘１５０、２５０を配置した外部駆動内部検出の構造では、検出錘１４０、２４０が駆動錘１５０、２５０に囲まれるので、駆動錘１５０、２５０に開口部１５２、２５２を設けることにより、検出錘１４０、２４０同士を検出連成梁５００により直接連結することが可能となる。
【００７１】
ここで、駆動連成梁４００は駆動錘１５０、２５０の開口部１５２、２５２の開口端に接続され、検出連成梁５００は、駆動錘１５０、２５０の開口部１５２、２５２の範囲内に位置している。このため、検出連成梁５００は駆動連成梁４００に挟まれた状態になっている。
【００７２】
さらに、検出連成梁５００は、図１に示されるように、当該検出連成梁５００の一部が折れ曲がった検出連成部５１０を有している。この検出連成部５１０は、検出連成梁５００の延設方向（ｘ軸方向）とは異なる方向（本実施形態ではｙ軸方向）に延びる部分を有している。
【００７３】
ここで、「検出連成梁５００の延設方向」とは、検出連成梁５００が延びる方向を指す。すなわち、検出連成梁５００の延設方向は各振動子１００、２００が並んだ方向であり、検出連成梁５００の長手方向である。なお、駆動連成梁４００の延設方向についても同様に、駆動連成梁４００の延設方向は各振動子１００、２００が並んだ方向であり、駆動連成梁４００の長手方向である。
【００７４】
そして、検出連成部５１０は、検出連成梁５００の一部が当該検出連成梁５００の延設方向に対して直角に折り曲げられたコの字状になっている。具体的には、検出連成部５１０は、駆動錘１５０、２５０の駆動方向（ｘ軸方向）に平行な直線状の枝部と、コリオリ力を受ける検出錘１４０、２４０の移動方向（ｙ軸方向）に平行な直線状の枝部とから構成されている。
【００７５】
上述のように、半導体層１２の厚さは例えば２５μｍなので、駆動連成梁４００および検出連成梁５００の厚さは例えば２５μｍである。また、駆動連成梁４００および検出連成梁５００の幅は、例えば５μｍである。
【００７６】
また、駆動連成梁４００は、当該駆動連成梁４００の一部が当該駆動連成梁４００の延設方向に伸縮するばね部６００を有している。同様に、検出連成梁５００は、検出連成部５１０の一部に設けられると共に第１振動子１００の検出錘１４０と第２振動子２００の検出錘２４０とが検出連成梁５００の延設方向および当該延設方向に対して直角の方向に移動するように伸縮するばね部６００を有している。このばね部６００は、駆動連成梁４００や検出連成梁５００（検出連成部５１０）の一部が波状に折り返された形状になっている。
【００７７】
１本の駆動連成梁４００には、１つのばね部６００が設けられている。一方、１本の検出連成梁５００には、検出連成部５１０のコの字状を構成する各枝部に１つずつばね部６００が設けられている。すなわち、１本の検出連成梁５００には３つのばね部６００が設けられている。
【００７８】
図３は、ばね部６００の平面図である。この図に示されるように、ばね部６００は全体的には波状の折り返し形状になっている。また、折り返し形状を構成する各直線部６１０は、２本の棒部６２０が平行に配置されて構成されている。このような直線部６１０が波状に繰り返し接続されたことによりばね部６００が構成されている。
【００７９】
ばね部６００をこのような構造とすると、ばね部６００を構成する直線部６１０すなわち棒部６２０の延設方向（長手方向）に当該棒部６２０が伸縮しないので、ばね部６００は各直線部６１０が波状に折り返された折り返し方向に伸縮する。したがって、駆動連成梁４００は、ばね部６００により当該駆動連成梁４００の延設方向（ｘ軸方向）に伸縮する。
【００８０】
一方、検出連成梁５００では、検出連成部５１０の各枝部にばね部６００がそれぞれ設けられているので、検出連成梁５００は各枝部の延設方向（長手方向）にそれぞれ伸縮する。つまり、検出連成梁５００は、ｘ軸方向にもｙ軸方向にも伸縮可能になっている。以上が、本実施形態に係る振動型角速度センサの全体構成である。
【００８１】
次に、上記振動型角速度センサの製造方法について説明する。まず、支持基板１１の上に犠牲層１３が形成され、この犠牲層１３の上に半導体層１２が形成された基板１０を用意する。また、半導体層１２の上にＡｌ等の金属膜を形成し、フォトリソグラフィ・エッチング工程により金属膜に固定部用パッド１７３、２７３、駆動用パッド１６１、２６１、および周辺部用パッド３１０を形成する。
【００８２】
続いて、フォトリソグラフィ・エッチング工程により半導体層１２に検出部１１０、２１０、駆動部１２０、２２０、周辺部３００、駆動連成梁４００、および検出連成梁５００のパターンを形成する。このとき、検出連成梁５００に検出連成部５１０が設けられるように、また、駆動連成梁４００および検出連成梁５００（検出連成部５１０）にばね部６００が設けられるように半導体層１２をパターニングする。
【００８３】
そして、半導体層１２に形成されたパターンのうち、検出可動電極１４１、２４１、検出錘１４０、２４０、駆動可動電極１５１、２５１、駆動錘１５０、２５０、支持梁１７２、２７２、駆動梁１７１、２７１、駆動連成梁４００、および検出連成梁５００の下部の犠牲層１３をＨＦ（フッ化水素）の気相または液相のエッチング媒体で除去する。これにより、検出可動電極１４１、２４１、検出錘１４０、２４０、駆動可動電極１５１、２５１、駆動錘１５０、２５０、支持梁１７２、２７２、駆動梁１７１、２７１、駆動連成梁４００、および検出連成梁５００を支持基板１１からリリースする。こうして、振動型角速度センサが完成する。
【００８４】
なお、上記では１つの振動型角速度センサの製造方法について説明したが、実際には１枚のウェハに多数のセンサを形成し、最終的にウェハをダイシングカットすることにより、個々のセンサに分割する方法が採用される。
【００８５】
上記のようにして製造された振動型角速度センサの角速度検出方法について説明する。振動型角速度センサでは、駆動部１２０、２２０による検出部１１０、２１０の駆動振動中に角速度が発生したとき、検出錘１４０、２４０および検出可動電極１４１、２４１に対して作用するコリオリ力によって検出固定電極１３０、２３０と検出可動電極１４１、２４１との間隔が変化するので、この電極間の容量変化量に基づいて角速度が検出される。
【００８６】
具体的には、駆動固定電極１６０、２６０と駆動可動電極１５１、２５１との間に電位差を与えると駆動錘１５０、２５０はｘ軸方向に変位する。したがって、駆動固定電極１６０、２６０に駆動錘１５０、２５０を振動させたい周波数（通常は各振動子１００、２００の固有振動数）の交流電圧を加えるとその周波数で各駆動錘１５０、２５０は振動を始める。
【００８７】
このとき、駆動錘１５０、２５０は、第１振動子１００の検出錘１４０と第２振動子２００の検出錘２４０とが互いに逆位相（位相差１８０°）となるように駆動方向（ｘ軸方向）に検出錘１４０、２４０をそれぞれ駆動する。これにより、検出錘１４０、２４０が駆動錘１５０、２５０と同様にｘ軸方向に振動する。
【００８８】
このように、検出錘１４０、２４０がｘ軸方向に振動しているときに、ｘ軸およびｙ軸に垂直なｚ軸を中心とする角速度が印加された場合、ｙ軸方向にコリオリ力が発生する。その力によって検出錘１４０、２４０は駆動錘１５０、２５０に対して相対的にｙ軸方向へ変位する。各検出錘１４０、２４０は互いに逆位相で振動するので、各検出可動電極１４１、２４１は基板１０の一面に垂直なｚ軸周りの角速度が加わるときにコリオリ力によって互いに逆方向に変位することとなる。
【００８９】
各検出錘１４０、２４０の変位量は、検出可動電極１４１、２４１と検出固定電極１３０、２３０との距離が変化することにより生じる容量の変化を検出することで測定する。すなわち、検出可動電極１４１、２４１と検出固定電極１３０、２３０との間の容量変化を検知し、この容量変化を抑えるように、サーボ電極１３１、２３１にサーボ力に相当する電圧を印加する。このサーボ力に相当する電圧から角速度を得る。
【００９０】
上記のように、角速度を検出するセンサに対して外部から衝撃が加わると、各駆動錘１５０、２５０はペアで動き、各検出錘１４０、２４０はペアで動く。このことについて、図４を参照して説明する。
【００９１】
図４は、図１に示される振動型角速度センサの等価モデル図である。この図に示されるように、第１振動子１００の駆動錘１５０（ｍｄ）と第２振動子２００の駆動錘２５０（ｍｄ）とが駆動連成梁４００により直接連結されている。これにより、各振動子１００、２００の各駆動錘１５０、２５０は一体化されるので、外部から振動型角速度センサに大きな衝撃が加わったときには、各駆動錘１５０、２５０は同じ動きをする。つまり、駆動連成梁４００により直接懸架された駆動錘１５０、２５０のうちの一方の動きに他方の動きが同調する。
【００９２】
さらに、第１振動子１００の検出錘１４０（ｍｓ）と第２振動子２００の検出錘２４０（ｍｓ）とが検出連成梁５００により直接連結されている。これにより、各振動子１００、２００の各検出錘１４０、２４０は一体化されるので、外部から振動型角速度センサに大きな衝撃が加わったときには、検出連成梁５００により直接懸架された検出錘１４０、２４０のうちの一方の動きに他方の動きが同調する。
【００９３】
このように、振動型角速度センサに衝撃が加わるときには慣性力によって駆動錘１５０、２５０同士および検出錘１４０、２４０同士が互いに同じ衝撃の方向に変位する。すなわち、外部からの衝撃により各振動子１００、２００が同じ動きをする。したがって、各検出可動電極１４１、２４１の変位量の減算、つまり各サーボ電極１３１、２３１に印加する電圧の減算を行うことにより、当該変位量に含まれる衝撃の成分を相殺して除去することができる。このため、衝撃によらない角速度の出力を安定して行うことができる。
【００９４】
以上説明したように、本実施形態では、各駆動錘１５０、２５０を駆動連成梁４００により直接懸架して一体化し、かつ、各検出錘１４０、２４０を検出連成梁５００により直接懸架して一体化したことが特徴となっている。
【００９５】
これによると、各駆動錘１５０、２５０がペアで動き、また、各検出錘１４０、２４０がペアで動くので、振動型角速度センサが外部から受けた衝撃に対する各駆動錘１５０、２５０の同調性および各検出錘１４０、２４０の同調性の両方を高めることができる。
【００９６】
このため、振動型角速度センサが外部から衝撃を受けたとき、各振動子１００、２００の検出錘１４０、２４０同士および駆動錘１５０、２５０同士が当該衝撃の方向に一体となってそれぞれ移動するので、当該衝撃によって変位した第１振動子１００の検出可動電極１４１の変位量と第２振動子２００の検出可動電極２４１の変位量とを相殺することができる。つまり、各サーボ電極１３１、２３１に印加する電圧を相殺することができる。したがって、角速度から当該衝撃の成分を除去することができる。
【００９７】
また、本実施形態では、検出連成梁５００や駆動連成梁４００にばね部６００を設けたことが特徴となっている。これにより、駆動連成梁４００の一部が伸縮するので、駆動連成梁４００により連結された各振動子１００、２００の各駆動錘１５０、２５０が、駆動連成梁４００の延設方向（ｘ軸方向）において互いに逆方向に移動できるようにすることができる。また、検出連成梁５００の一部が伸縮するので、検出連成梁５００により連結された各振動子１００、２００の各検出錘１４０、２４０が検出連成梁５００の延設方向（ｘ軸方向）および当該延設方向に直角の方向（ｙ軸方向）において互いに逆方向に移動できるようにすることができる。
【００９８】
特に、検出連成梁５００については、当該検出連成梁５００に設けられた検出連成部５１０がコの字状になっているので、当該コの字を構成する各部にばね部６００が設けられることにより、検出連成梁５００がｘ軸方向およびｙ軸方向に伸縮することができる。したがって、各検出錘１４０、２４０を逆位相で駆動したときに、各検出錘１４０、２４０に作用するコリオリ力により各検出錘１４０、２４０がｙ軸方向において互いに逆方向に移動することができる。
【００９９】
そして、本実施形態では、２本の検出連成梁５００により各検出錘１４０、２４０を直接懸架しているので、各検出連成梁５００が各検出錘１４０、２４０から受ける応力を各検出連成梁５００に分散することができる。さらに、各検出錘１４０、２４０がｚ軸周りに回転しようとすると、各検出錘１４０、２４０から受ける回転の応力が２本の検出連成梁５００に分散されるので、各検出連成梁５００にかかる回転の応力を小さくすることができる。したがって、各検出錘１４０、２４０や各検出連成梁５００に各検出錘１４０、２４０を介して間接的に接続された駆動錘１５０、２５０にかかる回転の応力を緩和することができる。
【０１００】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、検出固定電極１３０、２３０およびサーボ電極１３１、２３１が特許請求の範囲の検出固定電極に対応する。
【０１０１】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第１実施形態では、振動型角速度センサとして、検出錘１４０、２４０の外側に駆動錘１５０、２５０が位置する外部駆動内部検出の構造が示されているが、本実施形態では、内部駆動外部検出の構造になっていることが特徴となっている。
【０１０２】
図５は、本実施形態に係る振動型角速度センサの平面図である。なお、図５では、周辺部３００や各電極の一部を省略してある。また、各振動子１００、２００の構造はまったく同じ構造になっているので、まとめて説明する。
【０１０３】
図５に示されるように、検出錘１４０、２４０はそれぞれ矩形枠状をなしており、検出錘１４０、２４０の外周部にｘ軸に平行な検出可動電極１４１、２４１を備えている。また、検出固定電極１３０、２３０およびサーボ電極１３１、２３１が検出錘１４０、２４０の周囲に配置されると共に、各検出可動電極１４１、２４１にそれぞれ対向配置されている。
【０１０４】
一方、駆動錘１５０、２５０は、矩形枠状の検出錘１４０、２４０の内側にそれぞれ配置されている。本実施形態では、駆動錘１５０、２５０はブロック状になっており、各駆動錘１５０、２５０の外周部にｘ軸に平行な駆動可動電極１５１、２５１が設けられている。また、駆動固定電極１６０、２６０が駆動錘１５０、２５０の周囲すなわち検出錘１４０、２４０と駆動錘１５０、２５０との間に配置されると共に、駆動可動電極１５１、２５１に対向配置されている。
【０１０５】
そして、支持梁１７２、２７２が検出錘１４０、２４０と駆動錘１５０、２５０との間に配置されると共に、検出錘１４０、２４０と駆動錘１５０、２５０とを連結している。また、固定部１７０、２７０が検出錘１４０、２４０と駆動錘１５０、２５０との間に配置されると共に、駆動梁１７１、２７１が固定部１７０、２７０と駆動錘１５０、２５０とを連結している。これにより、検出錘１４０、２４０および駆動錘１５０、２５０が、固定部１７０、２７０、駆動梁１７１、２７１、および支持梁１７２、２７２により、支持基板１１の上に一定の間隔で浮遊した状態で支持されている。
【０１０６】
上記のような構造において、検出錘１４０、２４０のうち当該検出錘１４０、２４０がそれぞれ対向する部分に開口部１４２、２４２がそれぞれ備えられている。これにより、検出錘１４０、２４０の内側に配置された各駆動錘１５０、２５０が開口部１４２、２４２を介して対向している。そして、駆動連成梁４００は、検出錘１４０、２４０の開口部１４２、２４２を介して第１振動子１００の駆動錘１５０と第２振動子２００の駆動錘２５０とを直接連結している。
【０１０７】
このように、駆動錘１５０、２５０の外側に検出錘１４０、２４０を配置した内部駆動外部検出の構造では、駆動錘１５０、２５０が検出錘１４０、２４０に囲まれるので、検出錘１４０、２４０に開口部１４２、２４２を設けることにより、駆動錘１５０、２５０同士を駆動連成梁４００により直接連結することが可能となる。
【０１０８】
また、検出連成梁５００は、第１振動子１００の検出錘１４０と第２振動子２００の検出錘２４０との間に配置されると共に、これら検出錘１４０、２４０を直接連結している。そして、各検出錘１４０、２４０が対向する部分のうち、開口部１４２の一方の開口端側と開口部２４２の一方の開口端側とが１本の検出連成梁５００により直接連結され、開口部１４２の他方の開口端側と開口部２４２の他方の開口端側とが１本の検出連成梁５００により直接連結されている。このため、駆動連成梁４００は検出連成梁５００に挟まれた状態になっている。
【０１０９】
本実施形態においても、検出連成梁５００に検出連成部５１０が設けられていると共に、検出連成部５１０にばね部６００が設けられている。また、駆動連成梁４００にばね部６００が設けられている。
【０１１０】
図６は、図５に示される振動型角速度センサの等価モデル図である。この図に示されるように、内部駆動外部検出の構造においても、第１実施形態と同様に、第１振動子１００の駆動錘１５０（ｍｄ）と第２振動子２００の駆動錘２５０（ｍｄ）とが駆動連成梁４００により直接連結され、第１振動子１００の検出錘１４０（ｍｓ）と第２振動子２００の検出錘２４０（ｍｓ）とが検出連成梁５００により直接連結されている。
【０１１１】
これにより、外部から振動型角速度センサに大きな衝撃が加わったときには、駆動連成梁４００により直接懸架された駆動錘１５０、２５０のうちの一方の動きに他方の動きが同調し、検出連成梁５００により直接懸架された検出錘１４０、２４０のうちの一方の動きに他方の動きが同調する。このように、外部からの衝撃により各振動子１００、２００が同じ動きをするので、各振動子１００、２００で得られた角速度から衝撃の成分を相殺して除去することができる。
【０１１２】
以上説明したように、駆動錘１５０、２５０の外側に検出錘１４０、２４０を配置した内部駆動外部検出の構造の場合、検出錘１４０、２４０に開口部１４２、２４２を設けることにより、駆動錘１５０、２５０同士を駆動連成梁４００により直接連結することが可能となる。したがって、駆動錘１５０、２５０同士を駆動連成梁４００により直接連結し、かつ、検出錘１４０、２４０同士を検出連成梁５００により直接連結することができる。
【０１１３】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記各実施形態では、検出錘１４０、２４０、駆動錘１５０、２５０、検出連成梁５００、および駆動連成梁４００は、それぞれ半導体層１２に形成され、同じ階層に形成されたものであった。本実施形態では、検出連成梁５００が、検出錘１４０、２４０、駆動錘１５０、２５０、および駆動連成梁４００が配置された階層とは異なる階層に配置された多層構造になっていることが特徴となっている。
【０１１４】
図７は、本実施形態に係る振動型角速度センサの平面図である。また、図８は、図７のＢ−Ｂ断面図である。
【０１１５】
本実施形態では、基板１０のうちの半導体層１２が複数の層により構成された多層構造になっている。そして、この多層構造のうち最も犠牲層１３側に位置する最下層に、検出部１１０、２１０、駆動部１２０、２２０、および周辺部３００が形成されている。
【０１１６】
また、図７に示されるように、駆動錘１５０、２５０は、第１実施形態と同様にそれぞれ矩形枠状をなしている。本実施形態では、駆動錘１５０、２５０には開口部１５２、２５２が形成されていないので、各駆動錘１５０、２５０は閉じた構造になっている。図８に示されるように、各駆動錘１５０、２５０は、多層構造の半導体層１２のうちの最下層に位置している。
【０１１７】
そして、駆動連成梁４００は、駆動錘１５０、２５０と同じ階層、つまり多層構造のうちの最下層に位置していると共に、第１振動子１００の駆動錘１５０と第２振動子２００の駆動錘２５０とを直接連結している。
【０１１８】
一方、検出錘１４０、２４０は、駆動錘１５０、２５０の内側にそれぞれ配置されている。また、図８に示されるように、検出錘１４０、２４０は、基板１０の一面とは反対側の他面１１ａを基準として駆動錘１５０、２５０よりも高くなっている。ここで、「基板１０の一面とは反対側の他面１１ａ」とは、支持基板１１のうちの犠牲層１３側の面とは反対側の面に相当する。
【０１１９】
すなわち、検出錘１４０、２４０は、多層構造の半導体層１２のうちの最下層だけでなく、この最下層の上に位置する層と共に形成されている。このように、検出錘１４０、２４０は、多層構造の半導体層１２のうちの複数の層で構成されたことにより、多層構造のうちの最下層に形成された駆動錘１５０、２５０よりも厚みがある。このため、基板１０の他面１１ａを基準とすると、検出錘１４０、２４０は駆動錘１５０、２５０から突出した状態になっている。
【０１２０】
そして、検出連成梁５００は、駆動錘１５０、２５０よりも上の階層に位置している。すなわち、検出連成梁５００は、駆動錘１５０、２５０に接触しないように駆動錘１５０、２５０よりも上の階層に位置する層に形成されている。これにより、検出連成梁５００が駆動錘１５０、２５０をまたぐ構造となり、検出連成梁５００により第１振動子１００の検出錘１４０と第２振動子２００の検出錘２４０とが直接連結されている。
【０１２１】
以上説明したように、外部駆動内部検出の構造では、検出錘１４０、２４０が駆動錘１５０、２５０に囲まれるが、半導体層１２が複数の層で構成された多層構造とすることで、検出連成梁５００を駆動錘１５０、２５０や駆動連成梁４００とは異なる階層に位置させることができる。すなわち、検出錘１４０、２４０を駆動錘１５０、２５０よりも高くすると共に検出連成梁５００を駆動錘１５０、２５０よりも上の階層に配置しているので、駆動錘１５０、２５０に開口部１５２、２５２を設けなくても、検出錘１４０、２４０同士を検出連成梁５００により直接連結することができる。
【０１２２】
また、駆動錘１５０、２５０に開口部１５２、２５２が不要となり、駆動錘１５０、２５０は閉じた矩形枠状となるので、駆動錘１５０、２５０の剛性を高くすることができる。
【０１２３】
（第４実施形態）
本実施形態では、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。第３実施形態では、外部駆動内部検出の構造において、半導体層１２を多層構造とすることにより、検出連成梁５００を駆動錘１５０、２５０等よりも上部の階層に位置させていた。本実施形態では、内部駆動外部検出の構造において、半導体層１２を多層構造としたことが特徴となっている。
【０１２４】
図示しないが、検出錘１４０、２４０はそれぞれ矩形枠状をなしており、開口部１４２、２４２は設けられていない。すなわち、本実施形態では、各検出錘１４０、２４０は閉じた構造になっている。そして、検出連成梁５００は、駆動錘１５０、２５０と同じ階層、つまり多層構造である半導体層１２のうちの最下層に位置していると共に、第１振動子１００の検出錘１４０と第２振動子２００の検出錘２４０とを直接連結している。
【０１２５】
一方、駆動錘１５０、２５０は、駆動錘１５０、２５０の内側にそれぞれ配置されている。また、駆動錘１５０、２５０は、多層構造の半導体層１２のうちの複数の層で構成されたことにより、多層構造のうちの最下層に形成された検出錘１４０、２４０よりも厚みがある。このため、駆動錘１５０、２５０は、基板１０の他面１１ａを基準として検出錘１４０、２４０よりも高くなっている。
【０１２６】
そして、駆動連成梁４００は、検出錘１４０、２４０に接触しないように検出錘１４０、２４０よりも上の階層に位置している。これにより、駆動連成梁４００が検出錘１４０、２４０をまたぐ構造となり、検出連成梁５００により第１振動子１００の駆動錘１５０と第２振動子２００の駆動錘２５０とが直接連結されている。
【０１２７】
以上のように、内部駆動外部検出の構造の場合でも、駆動錘１５０、２５０を検出錘１４０、２４０よりも高く構成すると共に駆動連成梁４００を検出錘１４０、２４０よりも上の階層に配置しているので、駆動錘１５０、２５０同士を駆動連成梁４００により直接連結することができる。
【０１２８】
また、検出錘１４０、２４０に開口部１４２、２４２が不要となり、検出錘１４０、２４０は閉じた矩形枠状となるので、検出錘１４０、２４０の剛性を高くすることができる。
【０１２９】
（第５実施形態）
本実施形態では、第１〜第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図９は、本実施形態に係る検出連成梁５００と検出錘１４０、２４０との接続部の斜視図である。
【０１３０】
図９に示されるように、検出錘１４０、２４０のうち基板１０の一面に垂直な側面１４３、２４３と、検出連成梁５００のうち基板１０の一面に垂直な側面５２０との接続部が面取りされている。このため、検出錘１４０、２４０に対する検出連成梁５００の接続部が肉厚になる。これにより、検出連成梁５００と検出錘１４０、２４０との接続部の強度が向上し、検出錘１４０、２４０から検出連成梁５００に応力が加わる際に、当該接続部に加わる応力を緩和することができる。
【０１３１】
なお、検出連成梁５００と駆動錘１５０、２５０との接続部が、図９に示されるように面取りされていても良い。
【０１３２】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、基板１０としてＳＯＩ基板を用いていたが、これは基板１０の構成の一例を示したものであり、ＳＯＩ基板でなくても良い。
【０１３３】
上記第１実施形態では、駆動錘１５０、２５０の開口部１５２、２５２の開口端に駆動連成梁４００が接続されているが、このような駆動錘１５０、２５０に対する駆動連成梁４００の接続位置は一例である。したがって、駆動連成梁４００は駆動錘１５０、２５０の開口部１５２、２５２の開口端以外の部分に接続されていても良い。
【０１３４】
上記第２実施形態では、第１振動子１００の検出錘１４０と第２振動子２００の駆動錘２５０とに２本の検出連成梁５００が接続されているが、このような検出錘１４０、２４０に対する検出連成梁５００の接続位置は一例であり、他の接続位置でも良い。
【０１３５】
上記各実施形態では、ばね部６００は、図３に示されるように、駆動連成梁４００の一部や検出連成梁５００（検出連成部５１０）の一部が波状に折り返された形状になっていたが、図３に示されたばね部６００の構造は一例であり、他の構造でも良い。例えば、ばね部６００は、駆動連成梁４００の一部や検出連成梁５００（検出連成部５１０）の一部がＶ字状や円弧状になっているものでも良い。また、ばね部６００は、２本の平行な梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有するものでも良い。ばね部６００を配置するスペース等を考慮すると、ばね部６００は、少なくとも、波状に折り返された形状、Ｖ字状、円弧状のうちのいずれかの形状であることが好ましい。さらに、各ばね部６００がそれぞれ異なる形状のものでも良い。
【０１３６】
上記各実施形態では、１本の検出連成梁５００に３つのばね部６００が設けられ、１本の駆動連成梁４００に１つのばね部６００が設けられたものが示されているが、これらのばね部６００の数は一例である。したがって、ばね部６００は検出連成梁５００や駆動連成梁４００にいくつ設けられていても良い。
【０１３７】
上記各実施形態では、検出連成梁５００に１つの検出連成部５１０が設けられていたが、検出連成部５１０は検出連成梁５００に複数設けられていても良い。
【０１３８】
また、上記各実施形態では、検出連成梁５００にコの字状の検出連成部５１０を設けたものが示されているが、検出連成部５１０の形状はコの字状に限らず、他の形状でも良い。例えば、Ｖ字状や台形状、ひし形状等でも良い。
【０１３９】
上記各実施形態では、駆動錘１５０、２５０は２本の検出連成梁５００により直接連結されていたが、検出連成梁５００の数は一例であり、１本でも３本以上でも良い。もちろん、各駆動錘１５０、２５０や各検出錘１４０、２４０の変位の対称性を良くするためには、各駆動連成梁４００における各ばね部６００の位置や各検出連成梁５００における各ばね部６００の位置が例えばｘ軸方向を基準に対称（つまり線対称）に配置されていることが好ましい。
【０１４０】
上記各実施形態では、検出錘１４０、２４０と駆動錘１５０、２５０とが支持梁１７２、２７２により直接連結された構造が示されているが、検出錘１４０、２４０と駆動錘１５０、２５０との間に別の錘が接続された構造でも良い。例えば、図１０のモデル図に示されるように、検出錘１４０、２４０と駆動錘１５０、２５０と間に、別の錘としてリンク部１８０、２８０（ｍｌ）が配置され、各々が支持梁１７２、２７２により接続されている。このように、リンク部１８０、２８０を設けた構造としても、検出錘１４０、２４０同士を検出連成梁５００により直接連結し、駆動錘１５０、２５０同士を駆動連成梁４００により直接連結することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１０            基板
１００、２００  振動子
１１０、２１０  検出部
１２０、２２０  駆動部
１３０、２３０  検出固定電極
１３１、２３１  サーボ電極
１４０、２４０  検出錘
１４１、２４１  検出可動電極
１５０、２５０  駆動錘
１５１、２５１  駆動可動電極
１５２、２５２  開口部
１６０、２６０  駆動固定電極
４００          駆動連成梁
５００          検出連成梁
５１０          検出連成部
６００          ばね部
【図１】
2011053185.tif 000003
【図２】
2011053185.tif 000004
【図３】
2011053185.tif 000005
【図４】
2011053185.tif 000006
【図５】
2011053185.tif 000007
【図６】
2011053185.tif 000008
【図７】
2011053185.tif 000009
【図８】
2011053185.tif 000010
【図９】
2011053185.tif 000011
【図１０】
2011053185.tif 000012
【図１１】
2011053185.tif 000013
【図１２】
2011053185.tif 000014