(57)【要約】【課題】製造が容易で、不要振動を効果的に低減することのできる物理量センサーの製造方法、物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、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、振動体と、前記振動体を第１方向に振動可能に支持するばねと、を有し、前記ばねは、前記第１方向と直交する第２方向に沿って延在するアームと、前記アームに対して前記第１方向の一方側に隣り合って配置され、前記第２方向に沿って延在する保護梁と、を有する。【選択図】図１７
2019078609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクを介して前記基板をドライエッチングすることで、前記基板から素子部を形成する素子部形成工程と、を有し、
前記素子部は、
振動体と、
前記振動体を第１方向に振動可能に支持するばねと、を有し、
前記ばねは、
前記第１方向と直交する第２方向に沿って延在するアームと、
前記アームに対して前記第１方向の一方側に隣り合って配置され、前記第２方向に沿って延在する保護梁と、を有することを特徴とする物理量センサーの製造方法。
【請求項２】
前記素子部形成工程では、前記基板から複数の前記素子部が形成され、
少なくとも２つの前記素子部において、前記アームと前記保護梁との離間距離が互いに異なっている請求項１に記載の物理量センサーの製造方法。
【請求項３】
振動体と、
前記振動体を第１方向に振動可能に支持するばねと、を有し、
前記ばねは、
前記第１方向と直交する第２方向に沿って延在するアームと、
前記アームに対して前記第１方向の一方側に隣り合って配置され、前記第２方向に沿って延在する保護梁と、を有することを特徴とする物理量センサー。
【請求項４】
前記ばねは、前記第１方向に並んで配置されている複数の前記アームを有し、
前記保護梁は、隣り合う一対の前記アームの間に配置されている請求項３に記載の物理量センサー。
【請求項５】
前記ばねは、隣り合う一対の前記アームを接続する接続部を有し、
前記保護梁は、前記接続部に接続されている請求項４に記載の物理量センサー。
【請求項６】
前記保護梁は、前記アームに接続されている請求項３または４に記載の物理量センサー。
【請求項７】
前記保護梁は、前記第２方向に沿って複数配置されている請求項３ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項８】
隣り合う一対の前記アームの一方と前記保護梁との離間距離と、他方と前記保護梁との離間距離と、が異なっている請求項４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】
請求項３ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーの駆動を制御する制御回路と、を含むことを特徴とする慣性計測装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の慣性計測装置と、
測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信する受信部と、
受信した前記衛星信号に基づいて、前記受信部の位置情報を取得する取得部と、
前記慣性計測装置から出力された慣性データに基づいて、移動体の姿勢を演算する演算部と、
算出された前記姿勢に基づいて前記位置情報を補正することにより、前記移動体の位置を算出する算出部と、を含むことを特徴とする移動体測位装置。
【請求項１１】
請求項３ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーが収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、を含むことを特徴とする携帯型電子機器。
【請求項１２】
請求項３ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項３ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含む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、物理量センサーの製造方法、物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、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（物理量センサー）として、特許文献１に記載の構成が知られている。特許文献１に記載されているジャイロセンサーは、Ｘ軸方向に振動可能なフレームと、フレームの内側に配置されたプルーフ質量と、プルーフ質量がフレームに対してＹ軸方向に変位可能となるようにプルーフ質量およびフレームを連結するビームと、プルーフ質量に対向配置されたセンス電極と、を有している。このようなジャイロセンサーでは、フレームをプルーフ質量と共にＸ軸方向に振動させた状態（この状態を以下「駆動振動モード」と言う。）でＺ軸（Ｘ軸およびＹ軸の両軸に直交する軸）まわりの角速度が加わると、コリオリ力によってプルーフ質量がＹ軸方向に変位し、プルーフ質量とセンス電極との間の静電容量が変化する。そのため、静電容量の変化に基づいて、角速度を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５４０４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、特許文献１では、ビームの断面形状が平行四辺形のように矩形からずれてしまうと、駆動振動モードにおいてフレームおよびプルーフ質量がＸ軸方向のみならずＹ軸方向にも振動してしまい、角速度の検出特性が低下する問題を指摘している。特許文献１では、レーザー照射によってビームの一部を加工（除去）することで、前述のようなＹ軸方向への不要な振動（この振動を「クアドラチャ」とも言う）を低減している。
【０００５】
しかしながら、レーザーをビームに照射するためには、高い位置合わせ精度が必要である。また、レーザー照射では、ビームの複数個所を同時に加工することが困難である。このように、レーザー照射によってビームを加工する方法では、生産性（効率）が悪いという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、製造が容易で、不要振動を効果的に低減することのできる物理量センサーの製造方法、物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、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】
【０００７】
本発明は、上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、以下の発明として実現することが可能である。
【０００８】
本発明の物理量センサーの製造方法は、基板にマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクを介して前記基板をドライエッチングすることで、前記基板から素子部を形成する素子部形成工程と、を有し、
前記素子部は、
振動体と、
前記振動体を第１方向に振動可能に支持するばねと、を有し、
前記ばねは、
前記第１方向と直交する第２方向に沿って延在するアームと、
前記アームに対して前記第１方向の一方側に隣り合って配置され、前記第２方向に沿って延在する保護梁と、を有することを特徴とする。
これにより、保護梁によってアームの横断面形状を制御することができ、クアドラチャが効果的に抑制された物理量センサーを製造することができる。
【０００９】
本発明の物理量センサーの製造方法では、前記素子部形成工程では、前記基板から複数の前記素子部が形成され、
少なくとも２つの前記素子部において、前記アームと前記保護梁との離間距離が互いに異なっていることが好ましい。
これにより、基板内での位置に影響されることなく、各素子部のアームの横断面形状を所望の形状とすることができる。
【００１０】
本発明の物理量センサーは、振動体と、
前記振動体を第１方向に振動可能に支持するばねと、を有し、
前記ばねは、
前記第１方向と直交する第２方向に沿って延在するアームと、
前記アームに対して前記第１方向の一方側に隣り合って配置され、前記第２方向に沿って延在する保護梁と、を有することを特徴とする。
これにより、保護梁によってアームの横断面形状を制御することができ、クアドラチャが効果的に抑制された物理量センサーが得られる。
【００１１】
本発明の物理量センサーでは、前記ばねは、前記第１方向に並んで配置されている複数の前記アームを有し、
前記保護梁は、隣り合う一対の前記アームの間に配置されていることが好ましい。
これにより、アーム同士が直接接触することを防止することができる。また、保護梁によって、接触時の衝撃を緩和することもできる。そのため、アームの破損を効果的に抑制することができる。
【００１２】
本発明の物理量センサーでは、前記ばねは、隣り合う一対の前記アームを接続する接続部を有し、
前記保護梁は、前記接続部に接続されていることが好ましい。
接続部は、アームと比較して、ばねの特性に影響を与え難い箇所である。そのため、接続部に保護梁を接続することで、ばねの特性の変動を効果的に抑制することができる。また、保護梁を含めたばね全体の設計が、アームに保護梁が接続されている場合と比べて容易となる。
【００１３】
本発明の物理量センサーでは、前記保護梁は、前記アームに接続されていることが好ましい。
これにより、保護梁をアームと共に変位させることができ、保護梁とアームとの意図しない接触を効果的に抑制することができる。
【００１４】
本発明の物理量センサーでは、前記保護梁は、前記第２方向に沿って複数配置されていることが好ましい。
これにより、保護梁を短くすることができ、その分、保護梁の機械的強度が向上する。
【００１５】
本発明の物理量センサーでは、隣り合う一対の前記アームの一方と前記保護梁との離間距離と、他方と前記保護梁との離間距離と、が異なっていることが好ましい。
これにより、アーム同士の離間距離を十分に離しつつ、アームと保護梁とを十分に接近させることができる。そのため、駆動時のアーム同士の接触を抑制することができると共に、アームの横断面形状をより効果的に制御することができる。
【００１６】
本発明の慣性計測装置は、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーの駆動を制御する制御回路と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測装置が得られる。
【００１７】
本発明の移動体測位装置は、本発明の慣性計測装置と、
測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信する受信部と、
受信した前記衛星信号に基づいて、前記受信部の位置情報を取得する取得部と、
前記慣性計測装置から出力された慣性データに基づいて、移動体の姿勢を演算する演算部と、
算出された前記姿勢に基づいて前記位置情報を補正することにより、前記移動体の位置を算出する算出部と、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の慣性計測装置の効果を享受でき、信頼性の高い移動体測位装置が得られる。
【００１８】
本発明の携帯型電子機器は、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーが収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い携帯型電子機器が得られる。
【００１９】
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含むことを特徴とする。
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。
【００２０】
本発明の移動体は、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含むことを特徴とする。
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】
【００２１】
【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中のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の物理量センサーが有する素子部を示す平面図である。
【図４】図１の物理量センサーに印加する電圧を示す図である。
【図５】図３に示す素子部の振動モードを説明するための模式図である。
【図６】図３に示す素子部が有するばねを示す平面図である。
【図７】図６中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】図６に示すばねの変形例を示す断面図である。
【図９】図６に示すばねの変形例を示す断面図である。
【図１０】図６に示すばねの変形例を示す断面図である。
【図１１】図６に示すばねの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】図６に示すばねの製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】図６に示すばねの製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】図６に示すばねの製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】図３に示す素子部が有する駆動ばねを示す平面図である。
【図１６】図３に示す素子部が有する駆動ばねを示す平面図である。
【図１７】図３に示す素子部が有する検出ばねを示す平面図である。
【図１８】図３に示す素子部が有する接続ばねを示す平面図である。
【図１９】図１に示す物理量センサーの製造方法を示すフローチャートである。
【図２０】図１に示す物理量センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図２１】図１に示す物理量センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図２２】図１に示す物理量センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図２３】図１に示す物理量センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図２４】図１に示す物理量センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【図２５】本発明の第２実施形態に係る物理量センサーが有するばねを示す平面図である。
【図２６】本発明の第３実施形態に係る物理量センサーが有するばねを示す平面図である。
【図２７】本発明の第４実施形態に係る慣性計測装置の分解斜視図である。
【図２８】図２７に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。
【図２９】本発明の第５実施形態に係る移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。
【図３０】図２９に示す移動体測位装置の作用を示す図である。
【図３１】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３２】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３３】本発明の第８実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図３４】本発明の第９実施形態に係る携帯型電子機器を示す平面図である。
【図３５】図３４に示す携帯型電子機器の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３６】本発明の第１０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】
【００２２】
以下、本発明の物理量センサーの製造方法、物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯側電子機器、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。
【００２３】
＜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および物理量センサーの製造方法について説明する。
【００２４】
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中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１の物理量センサーが有する素子部を示す平面図である。図４は、図１の物理量センサーに印加する電圧を示す図である。図５は、図３に示す素子部の振動モードを説明するための模式図である。図６は、図３に示す素子部が有するばねを示す平面図である。図７は、図６中のＢ−Ｂ線断面図である。図８ないし図１０は、それぞれ、図６に示すばねの変形例を示す断面図である。図１１ないし図１４は、それぞれ、図６に示すばねの製造方法を説明するための断面図である。図１５および図１６は、それぞれ、図３に示す素子部が有する駆動ばねを示す平面図である。図１７は、図３に示す素子部が有する検出ばねを示す平面図である。図１８は、図３に示す素子部が有する接続ばねを示す平面図である。図１９は、図１に示す物理量センサーの製造方法を示すフローチャートである。図２０ないし図２４は、ぞれぞれ、図１に示す物理量センサーの製造方法を説明するための断面図である。
【００２５】
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、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。また、Ｚ軸方向プラス側を「上」とも言い、Ｚ軸方向マイナス側を「下」とも言う。
【００２６】
なお、本願明細書において、「直交」とは、９０°で交わっている場合の他、９０°から若干傾いた角度（例えば、９０°±５°）で交わっている場合も含むものである。具体的には、Ｘ軸がＹＺ平面の法線方向に対して±５°程度傾いている場合、Ｙ軸がＸＺ平面の法線方向に対して±５°程度傾いている場合、Ｚ軸がＸＹ平面の法線方向に対して±５°程度傾いている場合、についても「直交」に含まれる。
【００２７】
図１に示す物理量センサー１は、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出することのできる角速度センサーである。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。
【００２８】
図１に示すように、基板２は、矩形の平面視形状を有している。また、基板２は、上面に開放する凹部２１を有している。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、基板２は、凹部２１の底面から突出する複数のマウント２２（２２１、２２２、２２４、２２５）を有している。そして、これらマウント２２の上面に素子部４が接合されている。これにより、基板２との接触が防止された状態で、基板２に素子部４を固定することができる。また、基板２は、上面に開放する溝部２３、２４、２５、２６、２７、２８を有している。
【００２９】
基板２としては、例えば、アルカリ金属イオン（ナトリウムイオン：Ｎａ＋）を含むガラス材料、具体的にはテンパックスガラス（登録商標）、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。ただし、基板２の構成材料としては、特に限定されず、シリコン基板、セラミックス基板等を用いてもよい。
【００３０】
図１に示すように、凹部２１の底面には固定検出電極８１、８２が配置されている。また、溝部２３、２４、２５、２６、２７、２８には、配線７３、７４、７５、７６、７７、７８が配置されている。配線７３、７４、７７、７８は、それぞれ、素子部４と電気的に接続されており、配線７５、７６は、固定検出電極８１、８２と電気的に接続されている。また、配線７３、７４、７５、７６、７７、７８の一端部は、それぞれ、蓋体３の外側に露出し、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。
【００３１】
図１に示すように、蓋体３は、矩形の平面視形状を有している。また、図２に示すように、蓋体３は、下面に開放する凹部３１を有している。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。そのため、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、特に真空状態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を効率的に振動させることができる。
【００３３】
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。本実施形態では、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。
【００３４】
素子部４は、収納空間Ｓに配置されており、マウント２２の上面に接合されている。素子部４は、例えば、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、砒素（Ａｓ）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（シリコンディープエッチング。特にボッシュ法）によってパターニングすることで形成することができる。以下、素子部４の構成を図３に基づいて説明する。なお、以下では、Ｚ軸方向からの平面視で、素子部４の中心Ｏと交わり、Ｙ軸方向に延びる直線を「仮想直線α」とも言う。また、図３では、説明の便宜上、素子部４の詳細までは図示していない。素子部４の詳細については、図１５〜図１８に基づいて、別途説明する。
【００３５】
図３に示すように、素子部４の形状は、仮想直線αに対して対称である。また、素子部４は、仮想直線αの両側に配置された２つの駆動部４１Ａ、４１Ｂを有している。駆動部４１Ａは、櫛歯状の可動駆動電極４１１Ａと、櫛歯状をなし可動駆動電極４１１Ａと噛み合って配置された固定駆動電極４１２Ａと、を有している。同様に、駆動部４１Ｂは、櫛歯状の可動駆動電極４１１Ｂと、櫛歯状をなし可動駆動電極４１１Ｂと噛み合って配置された固定駆動電極４１２Ｂと、を有している。
【００３６】
また、固定駆動電極４１２Ａ、４１２Ｂは、それぞれ、マウント２２１の上面に接合され、基板２に固定されている。また、可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂは、それぞれ、配線７３と電気的に接続され、固定駆動電極４１２Ａ、４１２Ｂは、それぞれ、配線７４と電気的に接続されている。
【００３７】
また、素子部４は、駆動部４１Ａの周囲に配置された４つの固定部４２Ａと、駆動部４１Ｂの周囲に配置された４つの固定部４２Ｂと、を有している。そして、各固定部４２Ａ、４２Ｂは、マウント２２２の上面に接合され、基板２に固定されている。
【００３８】
また、素子部４は、各固定部４２Ａと可動駆動電極４１１Ａとを連結する４つの駆動ばね４３Ａと、各固定部４２Ｂと可動駆動電極４１１Ｂとを連結する４つの駆動ばね４３Ｂと、を有している。各駆動ばね４３ＡがＸ軸方向に弾性変形することで可動駆動電極４１１ＡのＸ軸方向への変位が許容され、各駆動ばね４３ＢがＸ軸方向に弾性変形することで可動駆動電極４１１ＢのＸ軸方向への変位が許容される。
【００３９】
可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂを振動させるには、例えば、配線７３を介して図４に示す電圧Ｖ１を可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂに印加し、配線７４を介して図４に示す電圧Ｖ２を固定駆動電極４１２Ａ、４１２Ｂに印加する。電圧Ｖ１は、ＧＮＤ基準（例えば、０．９Ｖ程度の電位）よりも大きい１５Ｖ程度の定電圧であり、電圧Ｖ２は、ＧＮＤ基準を中心とした矩形波である。
【００４０】
これにより、可動駆動電極４１１Ａと固定駆動電極４１２Ａとの間および可動駆動電極４１１Ｂと固定駆動電極４１２Ｂとの間にそれぞれ静電引力が発生し、可動駆動電極４１１Ａが駆動ばね４３ＡをＸ軸方向に弾性変形させつつＸ軸方向に振動すると共に、可動駆動電極４１１Ｂが駆動ばね４３ＢをＸ軸方向に弾性変形させつつＸ軸方向に振動する。前述したように、駆動部４１Ａ、４１Ｂは、仮想直線αに対して対称的に配置されているため、可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂは、互いに接近、離間するようにＸ軸方向に逆相で振動する。そのため、可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂの振動がキャンセルされ、振動漏れを低減することができる。以下では、この振動モードを「駆動振動モード」とも言う。
【００４１】
なお、駆動振動モードを励振することができれば、電圧Ｖ１、Ｖ２としては、特に限定されない。また、本実施形態の物理量センサー１では、静電引力によって駆動振動モードを励振させる静電駆動方式となっているが、励振させる方式は、特に限定されず、例えば、圧電駆動方式、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。
【００４２】
また、素子部４は、駆動部４１Ａと仮想直線αとの間に位置する検出部４４Ａと、駆動部４１Ｂと仮想直線αとの間に位置する検出部４４Ｂと、を有している。検出部４４Ａは、板状の可動検出電極４４１Ａで構成されている。同様に、検出部４４Ｂは、板状の可動検出電極４４１Ｂで構成されている。また、可動検出電極４４１Ａは、固定検出電極８１と対向して配置され、可動検出電極４４１Ｂは、固定検出電極８２と対向して配置されている。
【００４３】
可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂは、それぞれ、配線７３と電気的に接続され、固定検出電極８１は、配線７５と電気的に接続され、固定検出電極８２は、配線７６と電気的に接続されている。そして、物理量センサー１の駆動時には、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極８１との間に静電容量Ｃａが形成され、可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極８２との間に静電容量Ｃｂが形成される。
【００４４】
また、素子部４は、検出部４４Ａ、４４Ｂの間に配置された２つの固定部４５１、４５２を有している。固定部４５１、４５２は、それぞれ、マウント２２４の上面に接合され、基板２に固定されている。なお、本実施形態では、固定部４５１、４５２を介して、可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂや可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂが配線７３と電気的に接続されている。
【００４５】
また、素子部４は、可動検出電極４４１Ａと固定部４２Ａ、４５１、４５２とを連結する４つの検出ばね４６Ａと、可動検出電極４４１Ｂと固定部４２Ｂ、４５１、４５２とを連結する４つの検出ばね４６Ｂと、を有している。各検出ばね４６ＡがＸ軸方向に弾性変形することで可動検出電極４４１ＡのＸ軸方向への変位が許容され、Ｚ軸方向に弾性変形することで可動検出電極４４１ＡのＺ軸方向への変位が許容される。同様に、各検出ばね４６ＢがＸ軸方向に弾性変形することで可動検出電極４４１ＢのＸ軸方向への変位が許容され、Ｚ軸方向に弾性変形することで可動検出電極４４１ＢのＺ軸方向への変位が許容される。
【００４６】
また、素子部４は、可動駆動電極４１１Ａと可動検出電極４４１Ａとの間に位置し、これらを接続する梁４７Ａと、可動駆動電極４１１Ｂと可動検出電極４４１Ｂとの間に位置し、これらを接続する梁４７Ｂと、を有している。そのため、図５に示すように、駆動振動モードでは、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂも、可動駆動電極４１１Ａ、４１１Ｂと一体となってＸ軸方向に逆相で振動する。言い換えると、駆動振動モードでは、可動駆動電極４１１Ａ、可動検出電極４４１Ａおよび梁４７Ａの集合体である可動体４Ａ（振動体）と、可動駆動電極４１１Ｂ、可動検出電極４４１Ｂおよび梁４７Ｂの集合体である可動体４Ｂ（振動体）と、がＸ軸方向に逆相で振動する。
【００４７】
このような駆動振動モードで駆動させている最中に物理量センサー１に角速度ωｙが加わると、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂは、コリオリの力によって、図５中の矢印Ａに示すように、検出ばね４６Ａ、４６ＢをＺ軸方向に弾性変形させつつＺ軸方向に逆相で振動する。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。検出振動モードでは、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢがＺ軸方向に振動するため、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極８１とのギャップおよび可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極８２とのギャップがそれぞれ変化し、それに伴って静電容量Ｃａ、Ｃｂがそれぞれ変化する。そのため、静電容量Ｃａ、Ｃｂの変化に基づいて、角速度ωｙを求めることができる。
【００４８】
検出振動モードでは、静電容量Ｃａが大きくなると静電容量Ｃｂが小さくなり、反対に、静電容量Ｃａが小さくなると静電容量Ｃｂが大きくなる。そのため、配線７５から出力される検出信号（静電容量Ｃａの大きさに応じた信号）と、配線７６から出力される検出信号（静電容量Ｃｂの大きさに応じた信号）とを差動演算（減算処理：Ｃａ−Ｃｂ）することで、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく角速度ωｙを検出することができる。
【００４９】
また、図３に示すように、素子部４は、その中央部（検出部４４Ａ、４４Ｂの間）に位置するフレーム４８を有している。フレーム４８は、「Ｈ」形状をなし、Ｙ軸方向マイナス側に位置する欠損部４８１（凹部）と、Ｙ軸方向プラス側に位置する欠損部４８２（凹部）と、を有している。そして、欠損部４８１の内外に亘って固定部４５１が配置されており、欠損部４８２の内外に亘って固定部４５２が配置されている。これにより、固定部４５１、４５２をそれぞれＹ軸方向に長く形成することができ、その分、基板２との接合面積が増え、基板２と素子部４との接合強度が増す。
【００５０】
また、素子部４は、固定部４５１とフレーム４８との間に位置し、これらを接続するフレームばね４８８と、固定部４５２とフレーム４８との間に位置し、これらを接続するフレームばね４８９と、を有している。フレームばね４８８、４８９は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在しており、Ｘ軸方向に弾性変形可能となっている。
【００５１】
また、素子部４は、フレーム４８と可動検出電極４４１Ａとの間に位置し、これらを接続する接続ばね４０Ａと、フレーム４８と可動検出電極４４１Ｂとの間に位置し、これらを接続する接続ばね４０Ｂと、を有している。接続ばね４０Ａは、検出ばね４６Ａと共に可動検出電極４４１Ａを支持し、接続ばね４０Ｂは、検出ばね４６Ｂと共に可動検出電極４４１Ｂを支持している。これにより、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂをより安定した姿勢で支持することができ、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂの不要振動（スプリアス）を低減することができる。
【００５２】
また、素子部４は、駆動振動モードでの可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂの振動状態を検出するためのモニター部４９Ａ、４９Ｂを有している。モニター部４９Ａは、可動検出電極４４１Ａに配置された櫛歯状の可動モニター電極４９１Ａと、櫛歯状をなし可動モニター電極４９１Ａと噛み合って配置された固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａと、を有している。同様に、モニター部４９Ｂは、可動検出電極４４１Ｂに配置された櫛歯状の可動モニター電極４９１Ｂと、櫛歯状をなし可動モニター電極４９１Ｂと噛み合って配置された固定モニター電極４９２Ｂ、４９３Ｂと、を有している。また、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ、４９２Ｂ、４９３Ｂは、それぞれ、マウント２２５の上面に接合され、基板２に固定されている。
【００５３】
モニター部４９Ａでは、可動モニター電極４９１ＡのＸ軸方向プラス側に固定モニター電極４９２Ａが位置し、Ｘ軸方向マイナス側に固定モニター電極４９３Ａが位置している。一方、モニター部４９Ｂでは、可動モニター電極４９１ＢのＸ軸方向マイナス側に固定モニター電極４９２Ｂが位置し、Ｘ軸方向プラス側に固定モニター電極４９３Ｂが位置している。
【００５４】
可動モニター電極４９１Ａ、４９１Ｂは、それぞれ、配線７３と電気的に接続され、固定モニター電極４９２Ａ、４９２Ｂは、配線７７と電気的に接続され、固定モニター電極４９３Ａ、４９３Ｂは、配線７８と電気的に接続されている。そして、物理量センサー１の駆動時には、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９２Ａとの間および可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９２Ｂとの間に静電容量Ｃｃが形成され、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９３Ａとの間および可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９３Ｂとの間に静電容量Ｃｄが形成されている。
【００５５】
前述したように、駆動振動モードでは、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢがＸ軸方向に振動するため、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａとのギャップおよび可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９２Ｂ、４９３Ｂとのギャップがそれぞれ変化し、それに伴って静電容量Ｃｃ、Ｃｄがそれぞれ変化する。そのため、静電容量Ｃｃ、Ｃｄの変化に基づいて、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂの振動状態を検出することができる。
【００５６】
以上、素子部４の構成について一通り説明した。次に、物理量センサー１の特徴の１つである駆動ばね４３Ａ、４３Ｂ、検出ばね４６Ａ、４６Ｂおよび接続ばね４０Ａ、４０Ｂの構成について詳細に説明する。なお、駆動ばね４３Ａ、４３Ｂ、検出ばね４６Ａ、４６Ｂおよび接続ばね４０Ａ、４０Ｂは、それぞれ、「アーム５１と並んで保護梁５３が設けられている」という特徴的な構造が同じであるため、以下では、これらを「ばね５」として説明する。
【００５７】
図６に示すように、ばね５は、Ｙ軸方向に往復する蛇行形状となっている。具体的には、ばね５は、Ｙ軸方向に延在しＸ軸方向に沿って並んで配置された２本のアーム５１（５１１、５１２）と、アーム５１１、５１２の一端部同士を接続する接続部５２と、を有している。そして、アーム５１１の他端部が固定部５８に接続され、アーム５１２の他端部が振動体５９に接続されている。このような構成のばね５では、アーム５１１、５１２がそれぞれＸ軸方向に弾性変形することで、固定部５８に対して振動体５９がＸ軸方向に変位する。なお、アーム５１の数としては、特に限定されず、１本でもよいし、３本以上であってもよい。
【００５８】
隣り合うアーム５１１、５１２の離間距離Ｄ３としては、特に限定されないが、例えば、５μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。これにより、ばね５の過度な大型化を抑制することができる。また、アーム５１１、５１２の変形を許容するスペースを十分に確保することができ、アーム５１１、５１２同士の接触を効果的に抑制することができる。
【００５９】
また、図７に示すように、アーム５１は、等脚台形の横断面形状を有している。すなわち、アーム５１の横断面形状は、上辺５１ａ（Ｚ軸方向プラス側の辺）と下辺５１ｂ（Ｚ軸方向プラス側の辺）の中点を共に通る直線Ｌに対して対称的な形状となっている。これにより、アーム５１が実質的にＺ軸方向の振動成分を含まず、駆動振動モードの際の不要振動、すなわち可動検出電極４４１ＡのＺ軸方向への振動を抑制することができる。ここで、等脚台形と言っても、通常は、例えば、アーム５１の高さＴが５０μｍ程度であって、上辺５１ａの幅Ｗ１が２．０μｍ〜２．５μｍ程度である場合、下辺５１ｂの幅Ｗ２が２．５μｍ〜３．０μｍ程度と、ほぼ矩形（長方形）と見做せる程度の等脚台形となる（説明の便宜上、図においては、誇張して示している）。
【００６０】
なお、アーム５１の横断面形状としては、特に限定されず、例えば、図８に示すように、本実施形態と上下逆転した等脚台形であってもよし、図９に示すように、上側から下側へ幅が漸増するテーパー部５１’と、このテーパー部５１’の下側に位置し、上側から下側へ幅が漸減するテーパー部５１”と、を有する樽形であってもよいし、図１０に示すように、矩形であってもよい。アーム５１の横断面形状は、ドライエッチングの環境に影響を受け易く、上述した形状のいずれかとなる場合が多い。
【００６１】
また、図６に示すように、ばね５は、さらに、各アーム５１のＸ軸方向の一方側に位置する保護梁５３を有している。具体的には、アーム５１１のＸ軸方向プラス側であって、アーム５１１、５１２の間には保護梁５３１（５３）が配置されており、アーム５１２のＸ軸方向プラス側には保護梁５３２（５３）が配置されている。保護梁５３１、５３２は、それぞれ、アーム５１１、５１２と平行となるように、Ｙ軸方向に沿って延在している。なお、保護梁５３１、５３２の幅（Ｘ軸方向の長さ）としては、特に限定されないが、例えば、２μｍ以上、５μｍ以下とすることができる。これにより、保護梁５３１、５３２の機械的強度を十分に確保しつつ、より細い保護梁５３１、５３２となる。また、保護梁５３１、５３２は、それぞれ、その一端部において接続部５２に接続されている。
【００６２】
このような保護梁５３を設けることで、アーム５１が過度に弾性変形した際に、アーム５１が保護梁５３を介して他の部分にぶつかるため、保護梁５３によって衝撃が吸収、緩和され、アーム５１に過度な衝撃が加わってしまうことを低減することができる。そのため、アーム５１の破損を効果的に抑制することができる。また、アーム５１が保護梁５３と接触することで、それ以上のアーム５１の弾性変形が抑制され、アーム５１の過度な弾性変形を抑制することもできる。
【００６３】
特に、本実施形態では、保護梁５３１が隣り合うアーム５１１、５１２の間に配置されている。そのため、アーム５１１、５１２が過度に変形した際は、保護梁５３１を介して互いに接触することになり、アーム５１１、５１２が直接接触する場合と比べて、その衝撃を小さく抑えることができる。アーム５１１、５１２は、機械的強度が低く、破損し易い箇所であるため、保護梁５３１を配置して、アーム５１１、５１２が直接接触することを防止することで、機械的強度の高いばね５となる。
【００６４】
ここで、アーム５１１と保護梁５３１との離間距離Ｄ１と、アーム５１２と保護梁５３１との離間距離Ｄ２と、の関係としては、特に限定されないが、Ｄ１≠Ｄ２であることが好ましく、Ｄ１＜Ｄ２であることが好ましい。Ｄ１≠Ｄ２とすることで、前述したようにアーム５１１、５１２が過度に弾性変形した際に、アーム５１１、５１２が保護梁５３１の両側から同時に接触することを抑制することができる。そのため、アーム５１１との接触時およびアーム５１２との接触時に保護梁５３１がそれぞれ弾性変形し、接触時の衝撃を効果的に吸収、緩和することができる。
【００６５】
また、前述したように、保護梁５３１、５３２は、それぞれ、接続部５２に接続されている。接続部５２は、アーム５１１、５１２と比較して、ばね５の特性に影響を与え難い箇所である。そのため、接続部５２に保護梁５３１、５３２を接続することで、ばね５の特性の変動を効果的に抑制することができる。また、保護梁５３１、５３２を含めたばね５全体の設計が、例えば、アーム５１に保護梁５３が接続されている場合と比べて容易となる。
【００６６】
このような保護梁５３は、ばね５の製造工程において、次のような効果を発揮することもできる。なお、説明の便宜上、上述した保護梁５３の効果を「構造体上の効果」とも言い、以下に説明する保護梁５３の効果を「製造方法上の効果」とも言う。
【００６７】
まず、ばね５の製造方法について簡単に説明する。ばね５は、図１１に示すように、シリコン基板５０の上面にハードマスクＨＭを形成し、図１２に示すように、このハードマスクＨＭを介してシリコン基板５０をドライエッチングすることで形成することができる。ドライエッチングとしては、反応性プラズマガスを用いたエッチングプロセスとデポジション（堆積）プロセスとを組み合わせたドライボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）法を用いることができる。
【００６８】
反応性プラズマガスによるシリコン基板５０の加工は、シリコン基板５０を配置したチャンバー内にエッチングガスを導入し、反応性プラズマを発生させるが、反応性プラズマは、シリコン基板５０に対して同心円状の密度分布を持つため、チャンバー内での位置によってその入射角度が異なる。したがって、シリコン基板５０内で垂直加工精度に分布が生じる。具体的には、チャンバーの中心部では、シリコン基板５０に対してほぼ垂直にエッチングが進むため、アーム５１の横断面形状は、等脚台形となる。これに対して、チャンバーの縁部では、シリコン基板５０に対して傾斜した方向にエッチングが進むため、アーム５１の横断面形状は、等脚台形から傾いた台形となる。この傾き度合は、チャンバーの中心部から縁部に向かうほど大きくなる傾向にある。
【００６９】
アーム５１の横断面形状が等脚台形から傾いてしまうと、アーム５１がＸ軸方向の振動成分に加えてＺ軸方向の振動成分を含んでしまうため、素子部４を駆動振動モードで振動させた際に、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢがＺ軸方向に振動してしまう。すると、物理量センサー１に角速度ωｙが加わっていないにも関わらず、静電容量Ｃａ、Ｃｂがそれぞれ変化してしまう。そのため、クアドラチャ信号（ノイズ信号）が生じ、角速度ωｙの検出精度が悪化してしまう。なお、以下では、駆動振動モードにおける可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢのＸ軸方向以外の振動（特に、Ｚ軸方向の振動）をクアドラチャとも言う。
【００７０】
物理量センサー１は、このような問題（クアドラチャの発生）を解消するために、アーム５１の隣に保護梁５３を配置している。すなわち、保護梁５３は、アーム５１の横断面形状が等脚台形から崩れてしまうことを抑制する機能を有している。ここで、ドライエッチングでは、隣り合う構造体（ドライエッチング後に残る部分）同士の離間距離が小さい程、側面の傾きが大きくなる傾向にある。これは、隣り合う構造体同士の離間距離が小さい程、エッチングが進むに連れて反応性ガスが隣り合う構造体の間に入り込み難くなってエッチングレートが低下するためと思われる。このような性質を利用すれば、アーム５１と保護梁５３との離間距離Ｄ１を調整することで、アーム５１の保護梁５３側の側面５１ｃの傾斜角θ１を調整することができる。そのため、ドライエッチングの結果、横断面形状が等脚台形から傾いてしまうと想定されるアーム５１について、その隣に保護梁５３を配置し、かつ、想定される傾きの度合いに応じてアーム５１と保護梁５３との離間距離Ｄ１を調整することで、ドライエッチング後のアーム５１の横断面形状をほぼ等脚台形とすることができる。
【００７１】
具体的には、図１３に示すように、保護梁５３を配置しなければアーム５１の横断面形状が等脚台形から傾いてしまうところ、図１４に示すように、アーム５１の隣に保護梁５３を所定の離間距離Ｄ１で配置して、アーム５１の保護梁５３側の側面５１ｃの傾斜角θ１を、反対側の側面５１ｄの傾斜角θ２と等しくすることで、アーム５１の横断面形状を等脚台形とすることができる。そのため、クアドラチャが効果的に抑制された物理量センサー１が得られる。なお、離間距離Ｄ１としては、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上、２μｍ以下程度であることが好ましい。これにより、傾斜角θ１を調整し易くなる。離間距離Ｄ１が０．１μｍ未満であると、反応性ガスが侵入し難くなり過ぎてしまい、シリコン基板５０の厚さ等によっては、エッチング不良等が生じるおそれがある。反対に、２μｍを超えると、傾斜角θ１の調整効果が飽和してしまい（すなわち、離間距離Ｄ１をこれ以上大きくしても傾斜角θ１はほとんど変わらず）、単にばね５の大型化を招くだけのおそれがある。
【００７２】
なお、前述したように、チャンバー内のどの位置にあるかで、アーム５１の横断面形状の等脚台形からの傾き方が異なるため、例えば、所定の領域（例えば、チャンバー内の中央部、縁部）毎、アーム５１毎に離間距離Ｄ１を設定して保護梁５３を配置することが好ましい。また、例えば、チャンバー内の中央部に位置するアーム５１では、横断面形状の等脚台形からのずれが生じ難いため、このようなアーム５１の隣には保護梁５３を配置しなくてもよい。
【００７３】
以上、保護梁５３の「製造方法上の効果」について説明した。なお、保護梁５３は、「構造体上の効果」および「製造方法上の効果」を共に発揮することができるのが好ましいが、これらのうちの一方だけを発揮することができるものであってもよい。
【００７４】
次に、このようなばね５を適用した本実施形態の駆動ばね４３Ａ、４３Ｂ、検出ばね４６Ａ、４６Ｂおよび接続ばね４０Ａ、４０Ｂについて説明する。
【００７５】
まず、４つの駆動ばね４３Ａを代表して、図３中の駆動ばね４３Ａ’について説明する。図１５に示すように、駆動ばね４３Ａ’は、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に並んで配置された２本のアーム５１１、５１２と、これら２本のアーム５１１、５１２のＹ軸方向プラス側の端部同士を接続する接続部５２１と、アーム５１２のＹ軸方向マイナス側の端部と可動駆動電極４１１Ａとを接続する接続部５２２と、を有している。
【００７６】
また、駆動ばね４３Ａ’は、アーム５１１のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３１と、アーム５１２のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３２と、を有している。そして、保護梁５３１は、そのＹ軸方向プラス側の端部が接続部５２１に接続され、保護梁５３２は、そのＹ軸方向マイナス側の端部が接続部５２２に接続されている。このような構成によれば、保護梁５３１によってアーム５１１の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３２によってアーム５１２の横断面形状のずれを抑制できる。
【００７７】
次に、４つの駆動ばね４３Ｂを代表して、図３中の駆動ばね４３Ｂ’について説明する。図１６に示すように、駆動ばね４３Ｂ’は、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に並んで配置された２本のアーム５１１、５１２と、これら２本のアーム５１１、５１２のＹ軸方向プラス側の端部同士を接続する接続部５２１と、アーム５１２のＹ軸方向マイナス側の端部と可動駆動電極４１１Ｂとを接続する接続部５２２と、を有している。
【００７８】
また、駆動ばね４３Ｂ’は、アーム５１１のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３１と、アーム５１２のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３２と、を有している。そして、保護梁５３１は、そのＹ軸方向マイナス側の端部が固定部４２Ｂに接続され、保護梁５３２は、そのＹ軸方向プラス側の端部が接続部５２１に接続されている。このような構成によれば、保護梁５３１によってアーム５１１の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３２によってアーム５１２の横断面形状のずれを抑制できる。
【００７９】
次に、４つの検出ばね４６Ａを代表して、図３中の検出ばね４６Ａ’について説明する。図１７に示すように、検出ばね４６Ａ’は、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に並んで配置された４本のアーム５１１、５１２、５１３、５１４と、アーム５１１のＹ軸方向マイナス側の端部と固定部４５１とを接続する接続部５２１と、アーム５１１、５１２のＹ軸方向プラス側の端部同士を接続する接続部５２２と、アーム５１２、５１３のＹ軸方向マイナス側の端部同士を接続する接続部５２３と、アーム５１３、５１４のＹ軸方向プラス側の端部同士を接続する接続部５２４と、アーム５１４のＹ軸方向マイナス側の端部と可動検出電極４４１Ａとを接続するアーム５５と、を有している。
【００８０】
また、検出ばね４６Ａ’は、アーム５１１のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３１と、アーム５１２のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３２と、アーム５１３のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３３と、アーム５１４のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３４と、を有している。そして、保護梁５３１は、そのＹ軸方向プラス側の端部が接続部５２２に接続され、保護梁５３２は、そのＹ軸方向マイナス側の端部が接続部５２３に接続され、保護梁５３３、５３４は、それぞれ、そのＹ軸方向プラス側の端部が接続部５２４に接続されている。
【００８１】
このような構成によれば、保護梁５３１によってアーム５１１の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３２によってアーム５１２の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３３によってアーム５１３の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３４によってアーム５１４の横断面形状のずれを抑制できる。
【００８２】
次に、４つの検出ばね４６Ｂを代表して、図３中の検出ばね４６Ｂ’について説明する。図１７に示すように、検出ばね４６Ｂ’は、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に並んで配置された４本のアーム５１１、５１２、５１３、５１４と、アーム５１１のＹ軸方向マイナス側の端部と固定部４５１とを接続する接続部５２１と、アーム５１１、５１２のＹ軸方向プラス側の端部同士を接続する接続部５２２と、アーム５１２、５１３のＹ軸方向マイナス側の端部同士を接続する接続部５２３と、アーム５１３、５１４のＹ軸方向プラス側の端部同士を接続する接続部５２４と、アーム５１４のＹ軸方向マイナス側の端部と可動検出電極４４１Ｂとを接続するアーム５５と、を有している。
【００８３】
また、検出ばね４６Ｂ’は、アーム５１１のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３１と、アーム５１２のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３２と、アーム５１３のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３３と、アーム５１４のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３４と、を有している。そして、保護梁５３１は、そのＹ軸方向マイナス側の端部が接続部５２１に接続され、保護梁５３２は、そのＹ軸方向プラス側の端部が接続部５２２に接続され、保護梁５３３は、そのＹ軸方向マイナス側の端部が接続部５２３に接続され、保護梁５３４は、そのＹ軸方向プラス側の端部が接続部５２４に接続されている。
【００８４】
このような構成によれば、保護梁５３１によってアーム５１１の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３２によってアーム５１２の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３３によってアーム５１３の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３４によってアーム５１４の横断面形状のずれを抑制できる。
【００８５】
次に、接続ばね４０Ａについて説明する。図１８に示すように、接続ばね４０Ａは、第１部分４０Ａ’と第２部分４０Ａ”とを有している。第１部分４０Ａ’は、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に並んで配置された３本のアーム５１１、５１２、５１３と、アーム５１１のＹ軸方向プラス側の端部とフレーム４８とを接続する接続部５２１と、アーム５１１、５１２のＹ軸方向マイナス側の端部同士を接続する接続部５２２と、アーム５１２、５１３のＹ軸方向プラス側の端部同士を接続する接続部５２３と、を有している。また、第２部分４０Ａ”は、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に並んで配置された３本のアーム５１４、５１５、５１６と、アーム５１４のＹ軸方向マイナス側の端部とフレーム４８とを接続する接続部５２４と、アーム５１４、５１５のＹ軸方向プラス側の端部同士を接続する接続部５２５と、アーム５１５、５１６のＹ軸方向マイナス側の端部同士を接続する接続部５２６と、を有している。また、接続ばね４０Ａは、アーム５１３、５１６の先端部同士と可動検出電極４４１Ａとを接続する接続部５７を有している。
【００８６】
また、第１部分４０Ａ’は、アーム５１１のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３１と、アーム５１２のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３２と、アーム５１３のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３３と、を有している。そして、保護梁５３１は、そのＹ軸方向マイナス側の端部が接続部５２２に接続され、保護梁５３２、５３３は、それぞれ、そのＹ軸方向プラス側の端部が接続部５２３に接続されている。
【００８７】
また、第２部分４０Ａ”は、アーム５１４のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３４と、アーム５１５のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３５と、アーム５１６のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３６と、を有している。そして、保護梁５３４は、そのＹ軸方向プラス側の端部が接続部５２５に接続され、保護梁５３５、５３６は、それぞれ、そのＹ軸方向マイナス側の端部が接続部５２６に接続されている。
【００８８】
このような構成によれば、保護梁５３１によってアーム５１１の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３２によってアーム５１２の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３３によってアーム５１３の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３４によってアーム５１４の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３５によってアーム５１５の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３６によってアーム５１６の横断面形状のずれを抑制できる。
【００８９】
次に、接続ばね４０Ｂについて説明する。図１８に示すように、接続ばね４０Ｂは、第１部分４０Ｂ’と第２部分４０Ｂ”とを有している。第１部分４０Ｂ’は、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に並んで配置された３本のアーム５１１、５１２、５１３と、アーム５１１のＹ軸方向プラス側の端部とフレーム４８とを接続する接続部５２１と、アーム５１１、５１２のＹ軸方向マイナス側の端部同士を接続する接続部５２２と、アーム５１２、５１３のＹ軸方向プラス側の端部同士を接続する接続部５２３と、を有している。また、第２部分４０Ｂ”は、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に並んで配置された３本のアーム５１４、５１５、５１６と、アーム５１４のＹ軸方向マイナス側の端部とフレーム４８とを接続する接続部５２４と、アーム５１４、５１５のＹ軸方向プラス側の端部同士を接続する接続部５２５と、アーム５１５、５１６のＹ軸方向マイナス側の端部同士を接続する接続部５２６と、を有している。また、接続ばね４０Ｂは、アーム５１３、５１６の先端部同士と可動検出電極４４１Ｂとを接続する接続部５７を有している。
【００９０】
また、第１部分４０Ｂ’は、アーム５１１のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３１と、アーム５１２のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３２と、アーム５１３のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３３と、を有している。そして、保護梁５３１は、そのＹ軸方向プラス側の端部が接続部５２１に接続され、保護梁５３２は、そのＹ軸方向マイナス側の端部が接続部５２２に接続され、保護梁５３３は、そのＹ軸方向プラス側の端部が接続部５２３に接続されている。
【００９１】
また、第２部分４０Ｂ”は、アーム５１４のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３４と、アーム５１５のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３５と、アーム５１６のＸ軸方向プラス側に隣り合って配置された保護梁５３６と、を有している。そして、保護梁５３４は、そのＹ軸方向マイナス側の端部が接続部５２４に接続され、保護梁５３５は、そのＹ軸方向プラス側の端部が接続部５２５に接続され、保護梁５３６は、そのＹ軸方向マイナス側の端部が接続部５２６に接続されている。
【００９２】
このような構成によれば、保護梁５３１によってアーム５１１の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３２によってアーム５１２の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３３によってアーム５１３の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３４によってアーム５１４の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３５によってアーム５１５の横断面形状のずれを抑制でき、保護梁５３６によってアーム５１６の横断面形状のずれを抑制できる。
【００９３】
以上、ばね５を適用した本実施形態の駆動ばね４３Ａ、４３Ｂ、検出ばね４６Ａ、４６Ｂおよび接続ばね４０Ａ、４０Ｂについて説明したが、これらの構成としては、それぞれ、特に限定されず、少なくとも、１本のアーム５１と、それに対応した１本の保護梁５３と、を有していればよい。また、駆動ばね４３Ａ、４３Ｂ、検出ばね４６Ａ、４６Ｂおよび接続ばね４０Ａ、４０Ｂの少なくとも１つが保護梁５３を有さない構成であってもよい。なお、横断面形状のずれがクアドラチャに最も影響するのが検出ばね４６Ａ、４６Ｂであり、次に影響するのが駆動ばね４３Ａ、４３Ｂであり、最も影響し難いのが接続ばね４０Ａ、４０Ｂである。そのため、例えば、検出ばね４６Ａ、４６Ｂおよび駆動ばね４３Ａ、４３Ｂについては、保護梁５３を有するばね５の構成を適用し、接続ばね４０Ａ、４０Ｂについては、保護梁５３を有しない構成としてもよい。
【００９４】
以上、物理量センサー１について説明した。このような物理量センサー１は、可動体４Ａ、４Ｂ（振動体）と、可動体４Ａ、４ＢをＸ軸方向（第１方向）に振動可能に支持するばね５（駆動ばね４３Ａ、４３Ｂ、検出ばね４６Ａ、４６Ａおよび接続ばね４０Ａ、４０Ｂ）と、を有している。また、ばね５は、Ｘ軸方向（第１方向）と直交するＹ軸方向（第２方向）に沿って延在するアーム５１と、このアーム５１に対してＸ軸方向の一方側に隣り合って配置され、Ｙ軸方向に沿って延在する保護梁５３と、を有している。このような構成によれば、前述したように、保護梁５３によってアーム５１の横断面形状を制御することができ、クアドラチャが効果的に抑制された物理量センサー１を得られる。また、保護梁５３によって、アーム５１が他の部分に直接接触することを防止することができ、アーム５１の破損を効果的に抑制することもできる。なお、本実施形態では、対象のアーム５１に対してＸ軸方向プラス側に保護梁５３が位置しているが、これに限定されず、アーム５１に対してＸ軸方向マイナス側に保護梁５３が位置していてもよく、ドライエッチングの条件等に応じて、適宜選択すればよい。
【００９５】
特に、本実施形態では、ばね５は、Ｘ軸方向に並んで配置されている複数のアーム５１を有し、保護梁５３は、隣り合う一対のアーム５１の間に配置されている。このような構成によれば、アーム５１同士が直接接触することを防止することができる。また、保護梁５３によって、接触時の衝撃を緩和することもできる。そのため、アーム５１の破損を効果的に抑制することができる。
【００９６】
また、前述したように、本実施形態の物理量センサー１では、ばね５は、隣り合う一対のアーム５１を接続する接続部５２を有している。そして、保護梁５３は、接続部５２に接続されている。接続部５２は、アーム５１と比較して、ばね５の特性に影響を与え難い箇所である。そのため、接続部５２に保護梁５３を接続することで、ばね５の特性の変動を効果的に抑制することができる。また、保護梁５３を含めたばね５全体の設計が、アーム５１に保護梁５３が接続されている場合と比べて容易となる。
【００９７】
また、前述したように、本実施形態の物理量センサー１では、隣り合う一対のアーム５１１、５１２の一方（アーム５１１）と保護梁５３１との離間距離Ｄ１と、他方（アーム５１２）と保護梁５３１との離間距離Ｄ２と、が異なっている。本実施形態では、Ｄ１＜Ｄ２となっている。これにより、アーム５１１、５１２同士の離間距離を十分に離しつつ、アーム５１１と保護梁５３１とを十分に接近させることができる。そのため、駆動時のアーム５１１、５１２の接触を抑制することができると共に、アーム５１１の横断面形状をより効果的に制御することができる。
【００９８】
次に、物理量センサー１の製造方法について説明する。図１９に示すように、物理量センサー１の製造方法は、基板２の母材となるガラス基板２０を準備する準備工程Ｓ１と、ガラス基板２０に素子部４の母材となるシリコン基板４０を接合する接合工程Ｓ２と、シリコン基板４０の上面にハードマスクＨＭを形成するマスク形成工程Ｓ３と、ハードマスクＨＭを介してシリコン基板４０をドライエッチングして素子部４を形成する素子部形成工程Ｓ４と、蓋体３の母材となるシリコン基板３０をガラス基板２０に接合する蓋体接合工程Ｓ５と、複数の物理量センサー１を個片化工程Ｓ６と、を有している。以下、各工程を順次説明する。
【００９９】
［準備工程Ｓ１］
まず、基板２の母材となるガラス基板２０を用意する。次に、ガラス基板２０に凹部２１、マウント２２（２２１、２２２、２２４、２２５）および溝部２３、２４、２５、２６、２７、２８を形成する。これらは、例えば、ウェットエッチングにより形成することができる。なお、ガラス基板２０には、後に個片化されて１つの基板２となる複数の個片化領域Ｑが行列状に設けられており、これら個片化領域Ｑ毎に、凹部２１、マウント２２および溝部２３、２４、２５、２６、２７、２８を形成する。次に、個片化領域Ｑ毎に配線７３、７４、７５、７６、７７、７８を形成する。
【０１００】
［接合工程Ｓ２］
図２０に示すように、素子部４の母材となるシリコン基板４０を用意し、このシリコン基板４０をガラス基板２０に接合する。シリコン基板４０とガラス基板２０との接合方法としては、特に限定されず、例えば、陽極接合法により接合することができる。次に、必要に応じてＣＭＰ（化学機械研磨）を用いてシリコン基板４０を薄肉化した後、シリコン基板４０にリン、ボロン、砒素等の不純物をドープ（拡散）して導電性を付与する。
【０１０１】
［マスク形成工程Ｓ３］
次に、図２１に示すように、シリコン基板４０の上面にドライエッチング耐性を有するハードマスクＨＭを素子部４の形状に対応させて形成する。例えば、シリコン基板４０の表面を熱酸化して形成した酸化シリコン膜をパターニングすることで形成することができる。ここで、前述したように、シリコン基板４０内での位置によって、アーム５１の横断面形状にずれが生じるため、当該ずれが発生しないように、素子部４毎に、アーム５１と保護梁５３との離間距離Ｄ１を設定し、設定した離間距離Ｄ１となるようにハードマスクＨＭを形成する。なお、離間距離Ｄ１は、例えば、チャンバー内の中心部、縁部と言った複数の素子部４を含む比較的広い領域毎に設定してもよいし、素子部４毎と言った比較的狭い領域毎に設定してもよいし、ばね５毎と言ったより狭い領域毎に設定してもよいし、アーム５１毎にと言ったさらに狭い領域毎に設定してもよい。また、チャンバー内の中央部に位置するアーム５１については、横断面形状にずれが生じないため、当該部分にあるアーム５１の隣には保護梁５３が形成されないようなマスク形状としてもよい。
【０１０２】
［素子部形成工程Ｓ４］
次に、ハードマスクＨＭを介してシリコン基板４０をドライエッチングする。ドライエッチング方法としては、特に限定されないが、本実施形態では、反応性プラズマガスを用いたエッチングプロセスとデポジション（堆積）プロセスとを組み合わせたドライボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）法を用いている。これにより、図２２に示すように、複数の素子部４が個片化領域Ｑ毎に形成される。前述したように、シリコン基板４０内での位置に応じて、素子部４毎に離間距離Ｄ１を設定しているため、各素子部４に、所望（等脚台形）の横断面形状を有するアーム５１を形成することができる。
【０１０３】
［蓋体接合工程Ｓ５］
次に、蓋体３の母材となるシリコン基板３０を用意し、このシリコン基板３０をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングすることで、個片化領域Ｑ毎に凹部３１を形成する。次に、図２３に示すように、ガラスフリット３９を介してシリコン基板３０をガラス基板２０に接合する。これにより、個片化領域毎に、素子部４を収納する収納空間Ｓが形成される。次に、連通孔３２を介して収納空間Ｓ内を所望の雰囲気にした後、連通孔３２を封止部材３３で封止する。これにより、複数の物理量センサー１が一体的に形成された積層体１０が得られる。
【０１０４】
［個片化工程Ｓ６］
次に、例えば、ダイシングブレード等を用いて積層体１０を個片化領域Ｑ毎に個片化する。これにより、図２４に示すように、複数の物理量センサー１が一括形成される。
【０１０５】
以上、物理量センサー１の製造方法について説明した。このような物理量センサー１の製造方法は、前述したように、シリコン基板４０（基板）にハードマスクＨＭ（マスク）を形成するマスク形成工程Ｓ３と、ハードマスクＨＭを介してシリコン基板４０をドライエッチングすることで、シリコン基板４０から素子部４を形成する素子部形成工程Ｓ４と、を有している。そして、素子部形成工程Ｓ４で得られる素子部４は、可動体４Ａ、４Ｂと、可動体４Ａ、４ＢをＸ軸方向に振動可能に支持するばね５と、を有している。さらに、ばね５は、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向（第２方向）に沿って延在するアーム５１と、アーム５１に対してＸ軸方向の一方側に隣り合って配置され、Ｙ軸方向に沿って延在する保護梁５３と、を有している。このような製造方法によれば、保護梁５３によってアーム５１の横断面形状を制御することができ、クアドラチャが効果的に抑制された物理量センサー１を製造することができる。また、保護梁５３によってアーム５１が他の部分に直接接触することを防止することができ、アーム５１の破損を効果的に抑制することができる。そのため、機械的強度の高い物理量センサー１が得られる。
【０１０６】
また、前述したように、素子部形成工程Ｓ４では、シリコン基板４０から複数の素子部４が形成される。そして、少なくとも２つの素子部４において、アーム５１と保護梁５３との離間距離Ｄ１が異なっている。これにより、シリコン基板４０内での位置に影響されることなく、各素子部４のアーム５１の横断面形状を所望の形状とすることができる。
【０１０７】
＜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。
【０１０８】
図２５は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーが有するばねを示す平面図である。
【０１０９】
本実施形態にかかる物理量センサーは、ばね５の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の物理量センサーと同様である。
【０１１０】
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２５では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【０１１１】
図２５に示すように、本実施形態のばね５では、１本のアーム５１に対して複数の保護梁５３が配置され、これら複数の保護梁５３がＹ軸方向に沿って配置されている。本実施形態では、２本の保護梁５３がＹ軸方向に沿って配置されている。そして、一方の保護梁５３は、アーム５１の一端部に接続された接続部５２１（５２）に接続されており、他方の保護梁５３は、アーム５１の他端部に接続された接続部５２２（５２）に接続されている。このような構成によれば、保護梁５３を前述した第１実施形態と比べて短くすることができ、その分、保護梁５３の機械的強度が向上する。また、一方の保護梁５３は、接続部５２１と共に変位し、他方の保護梁５３は、接続部５２２と共に変位する。そのため、２本の保護梁５３は、アーム５１の弾性変形に伴ってそれぞれ独立して変位し、駆動振動モードにおいて、保護梁５３とアーム５１との接触を効果的に抑制することができる。
【０１１２】
以上のように、本実施形態のばね５では、保護梁５３は、Ｙ軸方向に沿って複数配置されている。これにより、保護梁５３を、前述した第１実施形態と比べて短くすることができ、その分、保護梁５３の機械的強度が向上する。特に、本実施形態では、２本の保護梁５３がＹ軸方向に沿って配置されている。このように、保護梁５３を２本とすることで、一方を接続部５２１に接続することができ、他方を接続部５２２に接続することができる。すなわち、全ての保護梁５３を接続部５２に接続することができる。そのため、前述した第１実施形態でも述べたように、ばね５の特性の変動を効果的に抑制することができ、また、ばね５全体の設計が容易となる。
【０１１３】
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、保護梁５３は、Ｙ軸方向に沿って３本以上配置されていてもよい（例えば、後述する第３実施形態参照）。
【０１１４】
＜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。
【０１１５】
図２６は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーが有するばねを示す平面図である。
【０１１６】
本実施形態にかかる物理量センサーは、ばね５の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の物理量センサーと同様である。
【０１１７】
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２８では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【０１１８】
図２６に示すように、本実施形態のばね５では、１本のアーム５１に対して複数の保護梁５３が配置され、これら複数の保護梁５３がＹ軸方向に沿って配置されている。本実施形態では、４本の保護梁５３がＹ軸方向に沿って配置されている。そして、各保護梁５３は、連結梁５４を介してアーム５１に接続されている。このような構成によれば、保護梁５３を前述した第１実施形態と比べて短くすることができ、その分、保護梁５３の機械的強度が向上する。また、保護梁５３がアーム５１に接続されているため、保護梁５３をアーム５１と共に変位させることができる。そのため、駆動振動モードにおいて、保護梁５３とアーム５１との接触を効果的に抑制することができる。
【０１１９】
以上のように、本実施形態のばね５では、保護梁５３は、Ｙ軸方向に沿って複数配置されている。これにより、保護梁５３を、前述した第１実施形態と比べて短くすることができ、その分、保護梁５３の機械的強度が向上する。特に、本実施形態では、保護梁５３は、アーム５１に接続されている。そのため、保護梁５３をアーム５１と共に変位させることができ、保護梁５３とアーム５１との意図しない接触を効果的に抑制することができる。
【０１２０】
このような第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。
【０１２１】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る慣性計測装置について説明する。
【０１２２】
図２７は、本発明の第４実施形態に係る慣性計測装置の分解斜視図である。図２８は、図２７に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。
【０１２３】
図２７に示す慣性計測装置２０００（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）は、自動車や、ロボットなどの運動体（被装着装置）の姿勢や、挙動（慣性運動量）を検出する慣性計測装置である。慣性計測装置２０００は、３軸の加速度センサーと、３軸の角速度センサーと、を備えた、いわゆる６軸モーションセンサーとして機能する。
【０１２４】
慣性計測装置２０００は、平面形状が略正方形の直方体である。また、正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に固定部としてのネジ穴２１１０が形成されている。この２ヶ所のネジ穴２１１０に２本のネジを通して、自動車などの被装着体の被装着面に慣性計測装置２０００を固定することができる。なお、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンや、デジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。
【０１２５】
慣性計測装置２０００は、アウターケース２１００と、接合部材２２００と、センサーモジュール２３００と、を有し、アウターケース２１００の内部に、接合部材２２００を介在させて、センサーモジュール２３００を挿入した構成となっている。また、センサーモジュール２３００は、インナーケース２３１０と、基板２３２０と、を有している。
【０１２６】
アウターケース２１００の外形は、前述した慣性計測装置２０００の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に、それぞれネジ穴２１１０が形成されている。また、アウターケース２１００は、箱状であり、その内部にセンサーモジュール２３００が収納されている。
【０１２７】
インナーケース２３１０は、基板２３２０を支持する部材であり、アウターケース２１００の内部に収まる形状となっている。また、インナーケース２３１０には、基板２３２０との接触を防止するための凹部２３１１や後述するコネクター２３３０を露出させるための開口２３１２が形成されている。このようなインナーケース２３１０は、接合部材２２００（例えば、接着剤を含浸させたパッキン）を介してアウターケース２１００に接合されている。また、インナーケース２３１０の下面には接着剤を介して基板２３２０が接合されている。
【０１２８】
図２８に示すように、基板２３２０の上面には、コネクター２３３０、Ｚ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｚ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサー２３５０などが実装されている。また、基板２３２０の側面には、Ｘ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｘおよびＹ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｙが実装されている。なお、角速度センサー２３４０ｚ、２３４０ｘ、２３４０ｙとしては、特に限定されず、例えば、コリオリの力を利用した振動ジャイロセンサーを用いることができる。特に、Ｙ軸方向の角速度を検出するものとして、前述した実施形態の構成を用いることができる。また、加速度センサー２３５０としては、特に限定されず、例えば、静電容量型の加速度センサーを用いることができる。
【０１２９】
また、基板２３２０の下面には、制御ＩＣ２３６０が実装されている。制御ＩＣ２３６０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、不揮発性メモリーを含む記憶部や、Ａ／Ｄコンバーターなどを内蔵しており、慣性計測装置２０００の各部を制御する。記憶部には、加速度、および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。なお、基板２３２０には、その他にも複数の電子部品が実装されている。
【０１３０】
以上、慣性計測装置２０００について説明した。このような慣性計測装置２０００は、物理量センサーとしての角速度センサー２３４０ｚ、２３４０ｘ、２３４０ｙおよび加速度センサー２３５０と、これら各センサー２３４０ｚ、２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３５０の駆動を制御する制御ＩＣ２３６０（制御回路）と、を含んでいる。これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測装置２０００が得られる。
【０１３１】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る移動体測位装置について説明する。
【０１３２】
図２９は、本発明の第５実施形態に係る移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。図３０は、図２９に示す移動体測位装置の作用を示す図である。
【０１３３】
図２９に示す移動体測位装置３０００は、移動体に装着して用い、当該移動体の測位を行うための装置である。移動体としては、特に限定されず、自転車、自動車（四輪自動車およびバイクを含む）、電車、飛行機、船等のいずれでもよいが、本実施形態では四輪自動車として説明する。移動体測位装置３０００は、慣性計測装置３１００（ＩＭＵ）と、演算処理部３２００と、ＧＰＳ受信部３３００と、受信アンテナ３４００と、位置情報取得部３５００と、位置合成部３６００と、処理部３７００と、通信部３８００と、表示部３９００と、を有している。なお、慣性計測装置３１００としては、例えば、前述した慣性計測装置２０００を用いることができる。
【０１３４】
また、慣性計測装置３１００は、３軸の加速度センサー３１１０と、３軸の角速度センサー３１２０と、を有している。演算処理部３２００は、加速度センサー３１１０からの加速度データおよび角速度センサー３１２０からの角速度データを受け、これらデータに対して慣性航法演算処理を行い、慣性航法測位データ（移動体の加速度および姿勢を含むデータ）を出力する。
【０１３５】
また、ＧＰＳ受信部３３００は、受信アンテナ３４００を介してＧＰＳ衛星からの信号（ＧＰＳ搬送波。位置情報が重畳された衛星信号）を受信する。また、位置情報取得部３５００は、ＧＰＳ受信部３３００が受信した信号に基づいて、移動体測位装置３０００（移動体）の位置（緯度、経度、高度）、速度、方位を表すＧＰＳ測位データを出力する。このＧＰＳ測位データには、受信状態や受信時刻等を示すステータスデータも含まれている。
【０１３６】
位置合成部３６００は、演算処理部３２００から出力された慣性航法測位データおよび位置情報取得部３５００から出力されたＧＰＳ測位データに基づいて、移動体の位置、具体的には移動体が地面のどの位置を走行しているかを算出する。例えば、ＧＰＳ測位データに含まれている移動体の位置が同じであっても、図３０に示すように、地面の傾斜等の影響によって移動体の姿勢が異なっていれば、地面の異なる位置を移動体が走行していることになる。そのため、ＧＰＳ測位データだけでは移動体の正確な位置を算出することができない。そこで、位置合成部３６００は、慣性航法測位データ（特に、移動体の姿勢に関するデータ）を用いて、移動体が地面のどの位置を走行しているのかを算出する。なお、当該判定は、三角関数（鉛直方向に対する傾きθ）を用いた演算によって比較的簡単に行うことができる。
【０１３７】
位置合成部３６００から出力された位置データは、処理部３７００によって所定の処理が行われ、測位結果として、表示部３９００に表示されるようになっている。また、位置データは、通信部３８００によって外部装置に送信されるようになっていてもよい。
【０１３８】
以上、移動体測位装置３０００について説明した。このような移動体測位装置３０００は、前述したように、慣性計測装置３１００と、測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信するＧＰＳ受信部３３００（受信部）と、受信した衛星信号に基づいて、ＧＰＳ受信部３３００の位置情報を取得する位置情報取得部３５００（取得部）と、慣性計測装置３１００から出力された慣性航法測位データ（慣性データ）に基づいて、移動体の姿勢を演算する演算処理部３２００（演算部）と、算出された姿勢に基づいて位置情報を補正することにより、移動体の位置を算出する位置合成部３６００（算出部）と、を含んでいる。これにより、慣性計測装置３１００（２０００）の効果を享受でき、信頼性の高い移動体測位装置３０００が得られる。
【０１３９】
＜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。
図３１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。
【０１４０】
図３１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。
【０１４１】
このようなパーソナルコンピューター１１００には、物理量センサー１と、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１１１０（制御部）と、が内蔵されている。なお、物理量センサー１としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。
【０１４２】
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と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１１１０（制御部）と、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。
【０１４３】
＜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。
図３２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。
【０１４４】
図３２に示す携帯電話機１２００（ＰＨＳも含む）は、本発明の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。
【０１４５】
このような携帯電話機１２００には、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１２１０（制御部）と、が内蔵されている。なお、物理量センサー１としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。
【０１４６】
このような携帯電話機１２００（電子機器）は、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１２１０（制御部）と、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。
【０１４７】
＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態に係る電子機器について説明する。
図３３は、本発明の第８実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【０１４８】
図３３に示すデジタルスチールカメラ１３００は、本発明の電子機器を適用したものである。この図において、ケース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。
【０１４９】
このようなデジタルスチールカメラ１３００には、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１３２０（制御部）と、が内蔵されている。なお、物理量センサー１としては、特に限定されないが、例えば、前述した各実施形態のいずれのものも用いることができる。
【０１５０】
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と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１３２０（制御部）と、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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態に係る携帯型電子機器について説明する。
【０１５３】
図３４は、本発明の第９実施形態に係る携帯型電子機器を示す平面図である。図３５は、図３４に示す携帯型電子機器の概略構成を示す機能ブロック図である。
【０１５４】
図３４に示す腕時計型の活動計１４００（アクティブトラッカー）は、本発明の携帯型電子機器を適用したリスト機器である。活動計１４００は、バンド１４０１によってユーザーの手首等の部位（被検体）に装着される。また、活動計１４００は、デジタル表示の表示部１４０２を備えると共に、無線通信が可能である。上述した本発明に係る物理量センサー１は、加速度を測定する加速度センサー１４０８や角速度を計測する角速度センサー１４０９として活動計１４００に組込まれている。
【０１５５】
活動計１４００は、物理量センサー１が収容されているケース１４０３と、ケース１４０３に収容され、物理量センサー１からの出力データを処理する処理部１４１０と、ケース１４０３に収容されている表示部１４０２と、ケース１４０３の開口部を塞いでいる透光性カバー１４０４と、を備えている。また、透光性カバー１４０４の外側にはベゼル１４０５が設けられている。また、ケース１４０３の側面には複数の操作ボタン１４０６、１４０７が設けられている。
【０１５６】
図３５に示すように、加速度センサー１４０８は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の加速度を検出し、検出した３軸加速度の大きさおよび向きに応じた信号（加速度信号）を出力する。また、角速度センサー１４０９は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の角速度を検出し、検出した３軸角速度の大きさおよび向きに応じた信号（角速度信号）を出力する。
【０１５７】
表示部１４０２を構成する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）では、種々の検出モードに応じて、例えば、ＧＰＳセンサー１４１１や地磁気センサー１４１２を用いた位置情報、移動量や物理量センサー１に含まれる加速度センサー１４０８や角速度センサー１４０９などを用いた運動量などの運動情報、脈拍センサー１４１３などを用いた脈拍数などの生体情報、もしくは現在時刻などの時刻情報などが表示される。なお、温度センサー１４１４を用いた環境温度を表示することもできる。
【０１５８】
通信部１４１５は、ユーザー端末と図示しない情報端末との間の通信を成立させるための各種制御を行う。通信部１４１５は、例えば、Bluetooth（登録商標）（BTLE：Bluetooth Low Energyを含む）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）（Wireless Fidelity）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＮＦＣ（Near field communication）、ＡＮＴ＋（登録商標）等の近距離無線通信規格に対応した送受信機や、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の通信バス規格に対応したコネクターを含んで構成される。
【０１５９】
処理部１４１０（プロセッサー）は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により構成される。処理部１４１０は、記憶部１４１６に格納されたプログラムと、操作部１４１７（例えば操作ボタン１４０６、１４０７）から入力された信号とに基づき、各種の処理を実行する。処理部１４１０による処理には、ＧＰＳセンサー１４１１、地磁気センサー１４１２、圧力センサー１４１８、加速度センサー１４０８、角速度センサー１４０９、脈拍センサー１４１３、温度センサー１４１４、計時部１４１９の各出力信号に対するデータ処理、表示部１４０２に画像を表示させる表示処理、音出力部１４２０に音を出力させる音出力処理、通信部１４１５を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー１４２１からの電力を各部へ供給する電力制御処理などが含まれる。
【０１６０】
このような活動計１４００では、少なくとも以下のような機能を有することができる。
１．距離：高精度のＧＰＳ機能により計測開始からの合計距離を計測する。
２．ペース：ペース距離計測から、現在の走行ペースを表示する。
３．平均スピード：平均スピード走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。
４．標高：ＧＰＳ機能により、標高を計測し表示する。
５．ストライド：ＧＰＳ電波が届かないトンネル内などでも歩幅を計測し表示する。
６．ピッチ：１分あたりの歩数を計測し表示する。
７．心拍数：脈拍センサーにより心拍数を計測し表示する。
８．勾配：山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。
９．オートラップ：事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計
測を行う。
１０．運動消費カロリー：消費カロリーを表示する。
１１．歩数：運動開始からの歩数の合計を表示する。
【０１６１】
このような活動計１４００（携帯型電子機器）は、物理量センサー１と、物理量センサー１が収容されているケース１４０３と、ケース１４０３に収容され、物理量センサー１からの出力データを処理する処理部１４１０と、ケース１４０３に収容されている表示部１４０２と、ケース１４０３の開口部を塞いでいる透光性カバー１４０４と、を含んでいる。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。
【０１６２】
なお、活動計１４００は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、デュアスロンやトライアスロン等マルチスポーツ対応のランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、および衛星測位システム、例えばＧＰＳを搭載したＧＰＳウォッチ、等に広く適用できる。
【０１６３】
また、上述では、衛星測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて説明したが、他の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用してもよい。例えば、ＥＧＮＯＳ(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ、ＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）、等の衛星測位システムのうち１又は２以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも１つにＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＥＧＮＯＳ（European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service）等の静止衛星型衛星航法補強システム（ＳＢＡＳ：Satellite-based Augmentation System）を利用してもよい。
【０１６４】
＜第１０実施形態＞
次に、本発明の第１０実施形態に係る移動体について説明する。
図３６は、本発明の第１０実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
【０１６５】
図３６に示す自動車１５００は、本発明の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、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（姿勢制御部）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、前述した各実施形態と同様のものを用いることができる。
【０１６６】
このような自動車１５００（移動体）は、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う車体姿勢制御装置１５０２（制御部）と、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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
以上、本発明の物理量センサーの製造方法、物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、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。
【０１７０】
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ものについて説明したが、これに限定されず、例えば、加速度を検出するものであってもよい。また、加速度と角速度の両方を検出するものであってもよい。
【符号の説明】
【０１７１】
１…物理量センサー、１０…積層体、２…基板、２０…ガラス基板、２１…凹部、２２、２２１、２２２、２２４、２２５…マウント、２３、２４、２５、２６、２７、２８…溝部、３…蓋体、３０…シリコン基板、３１…凹部、３２…連通孔、３３…封止部材、３９…ガラスフリット、４…素子部、４Ａ、４Ｂ…可動体、４０…シリコン基板、４０Ａ、４０Ｂ…接続ばね、４０Ａ’、４０Ｂ’…第１部分、４０Ａ”、４０Ｂ”…第２部分、４１Ａ、４１Ｂ…駆動部、４１１Ａ、４１１Ｂ…可動駆動電極、４１２Ａ、４１２Ｂ…固定駆動電極、４２Ａ、４２Ｂ…固定部、４３Ａ、４３Ａ’、４３Ｂ、４３Ｂ’…駆動ばね、４４Ａ、４４Ｂ…検出部、４４１Ａ、４４１Ｂ…可動検出電極、４５１、４５２…固定部、４６Ａ、４６Ａ’、４６Ｂ、４６Ｂ’…検出ばね、４７Ａ、４７Ｂ…梁、４８…フレーム、４８１、４８２…欠損部、４８８、４８９…フレームばね、４９Ａ、４９Ｂ…モニター部、４９１Ａ、４９１Ｂ…可動モニター電極、４９２Ａ、４９２Ｂ、４９３Ａ、４９３Ｂ…固定モニター電極、５…ばね、５０…シリコン基板、５１、５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６…アーム、５１’、５１”…テーパー部、５１ａ…上辺、５１ｂ…下辺、５１ｃ…側面、５１ｄ…側面、５２、５２１、５２２、５２３、５２４、５２５、５２６…接続部、５３、５３１、５３２、５３３、５３４、５３５、５３６…保護梁、５４…連結梁、５５…アーム、５７…接続部、５８…固定部、５９…振動体、７３、７４、７５、７６、７７、７８…配線、８１、８２…固定検出電極、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、１１１０…制御回路、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１２１０…制御回路、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、１３２０…制御回路、１４００…活動計、１４０１…バンド、１４０２…表示部、１４０３…ケース、１４０４…透光性カバー、１４０５…ベゼル、１４０６…操作ボタン、１４０７…操作ボタン、１４０８…加速度センサー、１４０９…角速度センサー、１４１０…処理部、１４１１…ＧＰＳセンサー、１４１２…地磁気センサー、１４１３…脈拍センサー、１４１４…温度センサー、１４１５…通信部、１４１６…記憶部、１４１７…操作部、１４１８…圧力センサー、１４１９…計時部、１４２０…音出力部、１４２１…バッテリー、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…車体姿勢制御装置、１５０３…車輪、２０００…慣性計測装置、２１００…アウターケース、２１１０…ネジ穴、２２００…接合部材、２３００…センサーモジュール、２３１０…インナーケース、２３１１…凹部、２３１２…開口、２３２０…基板、２３３０…コネクター、２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３４０ｚ…角速度センサー、２３５０…加速度センサー、２３６０…制御ＩＣ、３０００…移動体測位装置、３１００…慣性計測装置、３１１０…加速度センサー、３１２０…角速度センサー、３２００…演算処理部、３３００…ＧＰＳ受信部、３４００…受信アンテナ、３５００…位置情報取得部、３６００…位置合成部、３７００…処理部、３８００…通信部、３９００…表示部、Ａ…矢印、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３…離間距離、ＨＭ…ハードマスク、Ｏ…中心、Ｐ…電極パッド、Ｑ…個片化領域、Ｓ…収納空間、Ｔ…高さ、Ｖ１、Ｖ２…電圧、α…仮想直線、θ…傾き、θ１、θ２…傾斜角、ωｙ…角速度
【図１】
2019078609.tif 000003
【図２】
2019078609.tif 000004
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2019078609.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
2019078609.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2019078609.tif 000031
【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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