(57)【要約】【課題】パッケージにひずみが発生した場合であれ、当該装置に作用する力学量の変化に係る検出精度の低下を防止することのできる力学量センサ装置を提供する。【解決手段】まず、回路チップ３０を構成するひずみ特定部３１は、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄから出力されるひずみ検出信号に基づいて、センサチップ２０のひずみの大きさや方向を特定する。次に、回路チップ３０を構成するひずみ補正部３２は、ひずみ特定部３１にて特定されたひずみに基づきひずみ補正信号を算出し、これを各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄに出力し、センサチップ２０のひずみを物理的に補正する。このように、センサチップ２０のひずみを物理的に補正した上で、センサチップ２０に作用する角速度の検出を実行する。【選択図】図４
2008241470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ内部の収容空間に面する前記パッケージ内表面に接着されることで該パッケージに収容されて、当該センサチップに作用する力学量の変化を検出するセンサチップと、
前記センサチップにひずみが生じたとき、そのひずみに相当するひずみ検出信号を出力するひずみ検出手段と、
前記センサチップのひずみを物理的に補正するためのひずみ補正信号を受けて、このひずみ補正信号に応じて前記センサチップに外力を加えるひずみ補正手段と、
前記センサチップのひずみの大きさ及び方向を前記ひずみ検出信号に基づき特定するひずみ特定部、及び、この特定されたひずみに基づいて前記ひずみ補正信号を算出し、前記ひずみ補正手段に出力するひずみ補正部を有する回路チップとを備え、
前記センサチップのひずみを物理的に補正した状態で、前記力学量の変化を検出することを特徴とする力学量センサ装置。
【請求項２】
前記センサチップ及び前記回路チップは、前記パッケージ内表面に積層された状態で接着収容されることを特徴とする請求項１に記載の力学量センサ装置。
【請求項３】
前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、前記回路チップの表面に備えられていることを特徴とする請求項２に記載の力学量センサ装置。
【請求項４】
前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、前記センサチップの表面に備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の力学量センサ装置。
【請求項５】
前記パッケージの一面には、前記センサチップを前記収容空間に収容する際に利用される開口面が形成されており、
前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、前記パッケージ外表面のうち、前記パッケージの開口面と対向する前記パッケージの裏面に備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の力学量センサ装置。
【請求項６】
前記パッケージの一面には、前記センサチップを前記収容空間に収容する際に利用される開口面が形成されており、
前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、前記パッケージ外表面のうち、前記パッケージの開口面の端部から伸びる前記パッケージの外側面に備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の力学量センサ装置。
【請求項７】
前記パッケージの一面には、前記センサチップを前記収容空間に収容する際に利用される開口面が形成されており、
前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、前記パッケージ内表面のうち、前記センサチップが接着された面の端部から伸びる前記パッケージの内側面に備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の力学量センサ装置。
【請求項８】
前記パッケージの一面には、前記センサチップを前記収容空間に収容する際に利用される開口面が形成されており、
前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、前記パッケージの開口面の端部から伸びる前記パッケージの側壁に埋設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の力学量センサ装置。
【請求項９】
前記パッケージ開口面を介して埃を含む異物が前記収容空間に進入することを防止するためのリッドが前記パッケージ開口面を覆うように形成されることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の力学量センサ装置。
【請求項１０】
前記パッケージの一面には、前記センサチップを前記収容空間に収容する際に利用される開口面が形成されるとともに、前記パッケージ開口面を介して埃を含む異物が前記収容空間に進入することを防止するためのリッドが前記パッケージ開口面を覆うように形成され、
前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、前記リッドの表面に備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の力学量センサ装置。
【請求項１１】
前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、これら手段が備えられる面の周縁部に配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の力学量センサ装置。
【請求項１２】
前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、これら手段が備えられる面に円環状に配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の力学量センサ装置。
【請求項１３】
前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、これら手段が備えられる面に放射状に配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の力学量センサ装置。
【請求項１４】
前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、これら手段が備えられる面と前記センサチップの力学量検出面とが互いに平行になるように備えられていることを特徴とする請求項１〜４及び７〜１３のいずれか一項に記載の力学量センサ装置
【請求項１５】
前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の一方は、圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の力学量センサ装置。
【請求項１６】
前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段は、同一の圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の力学量センサ装置。
【請求項１７】
前記圧電アクチュエータは、平板状の圧電素子１枚からなるユニモルフ構造を有することを特徴とする請求項１５または１６に記載の力学量センサ装置。
【請求項１８】
前記圧電アクチュエータは、平板状の圧電素子を２枚貼り合わせた構造であるバイモルフ構造を有することを特徴とする請求項１５または１６に記載の力学量センサ装置。
【請求項１９】
前記力学量の変化は、前記センサチップに作用する角速度の変化であり、
前記センサチップは、ジャイロセンサチップであることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の力学量センサ装置。
【請求項２０】
前記力学量の変化は、前記センサチップに作用する加速度の変化であり、
前記センサチップは、加速度センサチップであることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の力学量センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば角速度の変化や加速度の変化など、当該力学量センサ装置に作用する力学量の変化を検出する力学量センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載の技術のように、力学量センサ装置として当該装置に作用する加速度の変化を検出する装置が知られている。この文献に記載の技術では、可動電極、固定電極、及び可動電極部を可動とするビームが形成されたセンサチップを、上下からそれぞれ上ガラスとガラス台座にて封止する。そして、このガラス台座の裏面に少なくとも外周部の一部を残して座ぐりを設け、残された外周部の一部において凹型パッケージの底面に接着剤を用いて接合し、外部からのセンサチップへの応力を座ぐりで吸収している。
【特許文献１】特開２００６−２５０７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の技術によれば、例えばパッケージでひずみ（反り）が発生した場合であっても、ガラス台座とパッケージとの接着面積が座ぐりによって小さくされているため、パッケージで発生したひずみがガラス台座に伝達される度合、ひいてはセンサチップに伝達される度合を小さくすることができる。したがって、当該装置に作用する加速度の変化の検出精度にパッケージのひずみが与える影響が抑制されてはいる。
【０００４】
しかしながら、ガラス台座とパッケージ底面との接着面積が小さくされたことに起因して、その接着力が不足することが懸念される。こうした接着力不足は、接着後あるいは当該装置の完成後に、パッケージ内でガラス台座が傾く、あるいは、パッケージからガラス台座が剥離することを引き起こしかねない。こうなると、ガラス台座にガラス封止されたセンサチップが傾く、あるいは、パッケージ内で転がるなど、加速度の変化の検出精度が悪化するどころか、そもそも加速度の変化を検出することができなくなってしまうことすら起こり得る。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、パッケージにひずみが発生した場合であれ、当該装置に作用する力学量の変化に係る検出精度の低下を防止することのできる力学量センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、パッケージ内部の収容空間に面する前記パッケージ内表面に接着されることで該パッケージに収容されて、当該センサチップに作用する力学量の変化を検出するセンサチップと、前記センサチップにひずみが生じたとき、そのひずみに相当するひずみ検出信号を出力するひずみ検出手段と、前記センサチップのひずみを物理的に補正するためのひずみ補正信号を受けて、このひずみ補正信号に応じて前記センサチップに外力を加えるひずみ補正手段と、前記センサチップのひずみの大きさ及び方向を前記ひずみ検出信号に基づき特定するひずみ特定部、及び、この特定されたひずみに基づいて前記ひずみ補正信号を算出し、前記ひずみ補正手段に出力するひずみ補正部を有する回路チップとを備え、前記センサチップのひずみを物理的に補正した状態で、前記力学量の変化を検出することとした。
【０００７】
力学量センサ装置としてのこのような構成では、例えば当該装置を取り巻く雰囲気の温度が上昇するなど、熱などに起因してパッケージが伸縮すると、線膨張係数の相違によって、このパッケージ内に接着収容されているセンサチップがひずみ、ひずみ検出手段はこのセンサチップのひずみに相当するひずみ検出信号を出力する。こうしたひずみ検出信号に基づいて、センサチップのひずみの大きさや方向が回路チップを構成するひずみ特定部によって特定される。同じく回路チップを構成するひずみ補正部は、センサチップのひずみを物理的に補正するためのひずみ補正信号をこうして特定されたひずみに基づき算出し、これをひずみ補正手段に出力する。このひずみ補正手段を受けたひずみ補正手段は、このひずみ補正信号に応じてセンサチップに外力を加え、センサチップのひずみを物理的に補正する。このように、センサチップは、該センサチップのひずみが物理的に補正された状態で、センサチップに作用する力学量の変化を検出する。したがって、パッケージにひずみが発生した場合、ひいてはセンサチップにひずみが発生した場合であっても、当該センサチップ、ひいては当該装置に作用する力学量の変化に係る検出精度の低下を防止することができるようになる。
【０００８】
なお、上記構成においては、例えば請求項２に記載の発明のように、前記センサチップ及び前記回路チップは、前記パッケージ内表面に積層された状態で接着収容されることとしてもよい。これにより、パッケージ内表面に占める配置面積を小さくすることができるため、力学量センサ装置の体格の小型化を図ることができるようになる。
【０００９】
また、こうした構成において、例えば請求項３に記載の発明のように、前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、前記回路チップの表面に備えられていることとしてもよい。本来、センサチップのひずみを物理的に補正するには、センサチップのひずみの大きさや方向を正確に特定するべく、あるいは、直接、センサチップのひずみを物理的に補正するべく、ひずみ検出手段やひずみ補正手段を当該センサチップに備えることが最も望ましい。しかしながら、ひずみ検出手段やひずみ補正手段を回路チップに備える上記構成であっても、センサチップ及び回路チップは積層された状態でパッケージに接着収容されているため、回路チップのひずみはセンサチップのひずみと大きく関係することになる。したがって、上記構成であっても、センサチップのひずみの大きさや方向を特定することができ、センサチップのひずみを物理的に補正することができるようになる。
【００１０】
もっとも、例えば請求項４に記載の発明のように、前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方を、前記センサチップの表面に備えることが最も望ましい。こうした構成によれば、既述したように、ひずみ検出手段やひずみ補正手段を当該センサチップの表面に備えているため、センサチップのひずみの大きさや方向をより正確に特定することができ、あるいは、直接、センサチップのひずみを物理的に補正することができるようになる。
【００１１】
また、上記請求項１または２に記載の構成において、例えば請求項５に記載の発明のように、前記パッケージの一面には、前記センサチップを前記収容空間に収容する際に利用される開口面が形成されており、前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、前記パッケージ外表面のうち、前記パッケージの開口面と対向する前記パッケージの裏面に備えられていることとしてもよい。これも既述したように、本来、ひずみ検出手段やひずみ補正手段を当該センサチップに備えることがセンサチップのひずみを物理的に補正する上で最も望ましい。しかしながら、ひずみ検出手段やひずみ補正手段をパッケージの裏面に備える上記構成であっても、センサチップはパッケージに接着収容されているため、パッケージのひずみはセンサチップのひずみと大きく関係する。したがって、上記構成であっても、センサチップのひずみの大きさや方向を特定することができ、センサチップのひずみを物理的に補正することができるようになる。
【００１２】
同様に、例えば請求項６に記載の発明のように、前記パッケージの一面には、前記センサチップを前記収容空間に収容する際に利用される開口面が形成されており、前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、前記パッケージ外表面のうち、前記パッケージの開口面の端部から伸びる前記パッケージの外側面に備えられていることとしてもよい。また、例えば請求項７に記載の発明のように、前記パッケージの一面には、前記センサチップを前記収容空間に収容する際に利用される開口面が形成されており、前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、前記パッケージ内表面のうち、前記センサチップが接着された面の端部から伸びる前記パッケージの内側面に備えられていることとしてもよい。さらには、例えば請求項８に記載の発明のように、前記パッケージの一面には、前記センサチップを前記収容空間に収容する際に利用される開口面が形成されており、前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、前記パッケージの開口面の端部から伸びる前記パッケージの側壁に埋設されていることとしてもよい。こうした構成によっても、上記請求項５に記載の発明に準じた効果を得ることができるようになる。なお、上記請求項５〜８のいずれかに記載の構成において、例えば請求項９に記載の発明のように、前記パッケージ開口面を介して埃を含む異物が前記収容空間に進入することを防止するためのリッドが前記パッケージ開口面を覆うように形成されることが望ましい。
【００１３】
また、上記請求項１または２に記載の構成において、例えば請求項１０に記載の発明では、前記パッケージの一面には、前記センサチップを前記収容空間に収容する際に利用される開口面が形成されるとともに、前記パッケージ開口面を介して埃を含む異物が前記収容空間に進入することを防止するためのリッドが前記パッケージ開口面を覆うように形成され、前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、前記リッドの表面に備えられていることとした。本来、ひずみ検出手段やひずみ補正手段を当該センサチップに備えることがセンサチップのひずみを物理的に補正する上で最も望ましいことは既述の通りである。しかしながら、ひずみ検出手段やひずみ補正手段をリッドの表面に備える上記構成であっても、センサチップはパッケージに接着収容されているため、パッケージのひずみはセンサチップのひずみと関係する。したがって、上記構成であっても、センサチップのひずみの大きさや方向を特定することは可能であり、センサチップのひずみを物理的に補正することは可能である。さらに、パッケージ内部に異物が進入することを防止することができるようにもなる。
【００１４】
なお、上記請求項１〜１０のいずれかに記載の構成において、例えば請求項１１に記載の発明のように、前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方をこれら手段が備えられる面の周縁部に配置することができ、例えば請求項１２に記載の発明のように、前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方をこれら手段が備えられる面に円環状に配置することができ、例えば請求項１３に記載の発明のように、前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方をこれら手段が備えられる面に放射状に配置することもできる。
【００１５】
上記請求項１〜４及び７〜１３のいずれかに記載の構成において、例えば請求項１４に記載の発明のように、前記ひずみ検出手段及び前記ひずみ補正手段の少なくとも一方は、これら手段が備えられる面と前記センサチップの力学量検出面とが互いに平行になるように備えられていることが望ましい。これにより、力学量の変化をより高い精度をもって検出することができるようになる。
【００１６】
また、こうしたひずみ検出手段及びひずみ補正手段としては、例えば請求項１５に記載の発明のように、圧電アクチュエータを採用することとしてもよい。さらには、例えば請求項１６に記載の発明のように、同一の圧電アクチュエータを採用することとしてもよい。特に請求項１６に記載の構成によれば、ひずみ検出手段及びひずみ補正手段を同一部材で兼ねることができるようになり、当該力学量センサ装置のさらなる小型化を図ることができるようにもなる。また、そうした圧電アクチュエータも、例えば請求項１７に記載の発明のように、平板状の圧電素子１枚からなるユニモルフ構造を有することとしてもよく、例えば請求項１８に記載の発明のように、平板状の圧電素子を２枚張り合わせた構造であるバイモルフ構造を有することとしてもよい。
【００１７】
さらに、こうした力学量センサ装置としては、例えば請求項１９に記載の発明のように、前記力学量の変化は、前記センサチップに作用する角速度の変化であり、前記センサチップは、ジャイロセンサチップであることとしてもよく、例えば請求項２０に記載の発明のように、前記力学量の変化は、前記センサチップに作用する加速度の変化であり、前記センサチップは、加速度センサチップであることとしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明に係る力学量センサ装置の第１の実施の形態について、図１〜図６を参照して説明する。はじめに、図１〜図４を併せ参照して、本実施の形態の力学量センサ装置の構成について説明する。なお、本実施の形態の力学量センサ装置は、当該装置に作用する力学量の変化として角速度の変化を検出するものであり、静電駆動・容量検出型のマイクロジャイロセンサ（以下、ジャイロセンサとも記載する）として具体化されている。ここで、図１は、そのようなジャイロセンサを構成するセンサチップ及び回路チップの斜視図であり、図２は、センサチップの内部構造を示す平面図である。また、図３は、本実施の形態のジャイロセンサの側面断面図であり、図４は、圧電アクチュエータのセンサチップ上表面における配置例と回路チップを模式的に示した図である。
【００１９】
図１に示されるように、本実施の形態のジャイロセンサ（力学量センサ装置）１は、例えばセラミックなどを用いて形成される直方体状のパッケージ１０（一部のみ図示）を有している。このパッケージ１０は、直方体状の収容空間１２（図３に図示）を内部に有しているとともに、一面（本実施の形態では上面）に開口面が形成されている。また、この収容空間１２は、開口面を介して雰囲気に露出されている。すなわち、パッケージ１０内表面が雰囲気に露出している。
【００２０】
ジャイロセンサ１は、そうした収容空間１２に、当該センサチップ２０に作用する角速度の変化を検出するセンサチップ２０や、角速度検出用の駆動電圧をこのセンサチップ２０に印加したりセンサチップ２０の出力信号を処理したりする回路チップ３０等々を有している。
【００２１】
詳しくは、これらセンサチップ２０及び回路チップ３０は、図１に示されるように、パッケージ１０の内底面の上表面に積層された状態で収容されている。そして、パッケージ１０の内底面の上表面と回路チップ３０の下表面との間には、接着シート４０が介在しており、パッケージ１０及び回路チップ３０は、この接着シート４０によって接着・固定されている。同様に、回路チップ３０の上表面とセンサチップ２０の下表面との間には、接着シート４０が介在しており、回路チップ３０及びセンサチップ２０は、この接着シート４０によって接着・固定されている。したがって、例えば当該ジャイロセンサ１を取り巻く雰囲気の温度が上昇するなど、熱に起因してパッケージ１０がひずむことがあると、該パッケージ１０に接着・固定された回路チップ３０も、パッケージ１０のひずみに応じてひずむこととなり、回路チップ３０がひずむと、該回路チップ３０に接着・固定されたセンサチップ２０も、回路チップ３０のひずみに応じてひずむこととなる。
【００２２】
センサチップ２０は、図１に示されるように、支持基板２２の上表面において、互いに対応するように可動電極及び固定電極を有しており、当該センサチップ２０に角速度が作用することに伴う可動電極と固定電極との間の容量変化に基づき、作用した角速度を検出するものである。
【００２３】
詳しくは、図１に示されるように、センサチップ２０は、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる支持基板２２上表面に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる埋め込み絶縁膜２１を介して形成された、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる半導体層内部に、一対の振動子を備えている。なお、図２中の左方に位置する左側振動子２３及び図２中の右方の位置する右側振動子２４は、左右対称となっているだけで構造が同一であるため、ここでは、左側振動子２３の構造についてのみ説明し、右側振動子２４についての説明を割愛する。
【００２４】
左側振動子２３は、駆動用の固定電極２３０及び可動電極２３１、振動検出用の固定電極２３２及び可動電極２３３、内部錘部２３４、検出梁２３５、駆動梁２３６、角速度検出用の固定電極２３７および可動電極２３８を有し、これら各構成要素が枠部２３９によって囲まれている。なお、これら各構成要素のうち、駆動用の固定電極２３０、駆動振動検出用の固定電極２３２、角速度検出用の固定電極２３７及び枠部２３９は、支持基板２２に対して固定されている。また、駆動用の可動電極２３１、駆動振動検出用の可動電極２３３、内部錘部２３４、検出梁２３５、駆動梁２３６及び角速度検出用の可動電極２３８は、支持基板２２の基板面に平行な方向に対して動くことができる。
【００２５】
駆動用の固定電極２３０は、図２に示されるように、左側振動子２３の略中央位置において、上下２つずつ合計４つ備えられており、各固定電極２３０は、二股に別れた形状に形成されている。そして、二股に別れた各部に、基体部２３０ａ及び櫛歯部２３０ｂを備えている。ここで、基体部２３０ａは、図２で上下方向を長手方向として左側振動子２３の中央部に向けて延設されており、櫛歯部２３０ｂは、基体部２３０ａの一側面において基体部２３０ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。また、各固定電極２３０は、枠部２３９に備えられた駆動用パッド２３０ｃに電気的に接続されており、この駆動用パッド２３０ｃは、ボンディングワイヤにて回路チップ３０にワイヤボンディングされている。なお、回路チップ３０は、ボンディングワイヤ及び駆動用パッド２３０ｃを通じて、各固定電極２３０に駆動用電圧を印加する。
【００２６】
駆動用の可動電極２３１は、図２に示されるように、左側振動子２３の略中央位置において、駆動用の固定電極２３０の各基体部２３０ａと対向するように、上下４つずつ合計８つ備えられている。この駆動用の可動電極２３１は、支持基板２２に対してフローティング（浮いた）状態とされ、図２に示されるように、内部錘部２３４と一体化されている。各可動電極２３１も、各固定電極２３０と同様に、基体部２３１ａ及び櫛歯部２３１ｂを備えている。ここで、基体部２３１ａは、図２で上下方向を長手方向として内部錘部２３４から左側振動子２３の上下に向けて延設されており、櫛歯部２３１ｂは、基体部２３１ａの一側面、具体的には固定電極２３０における櫛歯部２３０ｂと対向する面において基体部２３１ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。このため、各可動電極２３１の櫛歯部２３１ｂ及び各固定電極２３０の櫛歯部２３０ｂは、所定間隔を空けて交互に配置された状態となっている。
【００２７】
駆動振動検出用の固定電極２３２は、駆動用の固定電極２３０および可動電極２３１よりも外側の位置において、上下２つずつ合計４つ備えられており、各固定電極２３２は、基体部２３２ａ及び櫛歯部２３２ｂを備えている。ここで、基体部２３２ａは、図２で上下方向を長手方向として左側振動子２３の中央部に向けて延設されており、櫛歯部２３２ｂは、基体部２３２ａの先端部の一側面において基体部２３２ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。また、各固定電極２３２は、枠部２３９に備えられた振動検出用パッド２３２ｃに電気的に接続されており、この振動検出用パッド２３２ｃは、図示しないボンディングワイヤにて回路チップ３０にワイヤボンディングされている。なお、回路チップ３０は、ボンディングワイヤ及び振動検出用パッド２３２ｃを通じて、固定電極２３２の電圧を測定する。
【００２８】
駆動振動検出用の可動電極２３３は、内部錘部２３４の両側に配置され、駆動振動検出用の固定電極２３２の各基体部２３２ａと対向するように、上下２つずつ合計４つ備えられている。各可動電極２３３は、先の駆動用の可動電極２３１と同様に、支持基板２２に対してフローティング（浮いた）状態とされ、図２に示されるように内部錘部２３４と一体化されている。各可動電極２３３も、先の各固定電極２３２と同様に、基体部２３３ａ及び櫛歯部２３３ｂを備えている。基体部２３３ａは、図２で上下方向を長手方向として内部錘部２３４から左側振動子２３の上下に向けて延設されており、櫛歯部２３３ｂは、基体部２３３ａの一側面、具体的には固定電極２３２における櫛歯部２３２ｂと対向する面において基体部２３３ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。このため、各可動電極２３３の櫛歯部２３３ｂ及び各固定電極２３２の櫛歯部２３２ｂは、所定間隔を空けて交互に配置された状態となっている。
【００２９】
内部錘部２３４は、駆動用の各固定電極２３０の間に配置されている。この内部錘部２３４は、図２中左右方向を長手方向として延設されており、支持基板２２に対してフローティング（浮いた）状態とされている。検出梁２３５は、左側振動子２３における略四隅に配置されている。この検出梁２３５は、支持基板２２に対する片持梁とされ、枠部２３９側から延設された支持部２３５ｂによって支持基板２２に支持されている。これにより、駆動用の可動電極２３１、振動検出用の可動電極２３３、内部錘部２３４、検出梁２３５、駆動梁２３６及び角速度検出用の可動電極２３８は、支持基板２２に対して支持されている。この検出梁２３５は、支持部２３５ｂを介して角速度検出用のパッド２３５ａと電気的に接続されており、この角速度検出用のパッド２３５ａは、ボンディングワイヤにて回路チップ３０にワイヤボンディングされている。なお、回路チップ３０は、この角速度検出用のパッド２３５ａを通じて、駆動用の可動電極２３１、駆動振動検出用の可動電極２３３、及び、角速度検出用の可動電極２３８に対して所定電圧を印加することができる。
【００３０】
駆動梁２３６は、振動検出用の可動電極２３３と角速度検出用の可動電極２３８とを接続するもので、図２で上下方向を長手方向とする複数本の梁部を備えている。そして、複数本の梁部によって図２で左右方向に振動検出用の可動電極２３３を移動させられるようになっている。このため、振動検出用の可動電極２３３と一体化された内部錘部２３４、さらにはこの内部錘部２３４と一体化された駆動用の可動電極２３１が図２で左右方向に移動できるようになっている。
【００３１】
角速度検出用の固定電極２３７は、左側振動子２３における左右両側において、上下２つずつ合計４つ備えられており、各固定電極２３７は、基体部２３７ａ及び櫛歯部２３７ｂを備えている。ここで、基体部２３７ａは、図１で上下方向を長手方向として左側振動子２３の中央部に向けて延設されており、櫛歯部２３７ｂは、基体部２３７ａの一側面において基体部２３７ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。また、各固定電極２３７は、枠部２３９に備えられた角速度検出用パッド２３７ｃに電気的に接続されており、この角速度検出用のパッド２３７ｃは、図示しないボンディングワイヤにて回路チップ３０にワイヤボンディングされている。なお、回路チップは、ボンディングワイヤ及び角速度検出用パッド２３７ｃを通じて、固定電極２３７の電圧を測定する。
【００３２】
角速度検出用の可動電極２３８は、内部錘部２３４の両側において、角速度検出用の各固定電極２３７と対向するように１つずつ配置され、合計２つ備えられている。各可動電極２３８は、支持基板２２に対してフローティング（浮いた）状態とされ、図２に示されるように内部錘部２３４や駆動梁２３６等と一体化されている。各可動電極２３８は、基体部２３８ａ及び櫛歯部２３８ｂを備えている。基体部２３８ａは、図２で上下方向を長手方向として枠部２３９における上側位置から下側位置に至るように延設されており、櫛歯部２３８ｂは、基体部２３８ａの一側面、具体的には固定電極２３７における櫛歯部２３７ｂと対向する面において基体部２３８ａの長手方向と垂直な方向に複数本突き出した状態で設けられている。このため、各可動電極２３８の櫛歯部２３８ｂ及び各固定電極２３７の櫛歯部２３７ｂは、所定間隔を空けて交互に配置された状態となっている。
【００３３】
枠部２３９は、左右振動子２３、２４を囲むように構成されたものであり、支持基板２２に固定されている。この枠部２３９は、パッド２３９ａを介して一定電圧に保持されるようになっている。
【００３４】
なお、右側振動子２４については、左側振動子２３と全く同じ構成となっており、それぞれ、以下の対応関係となっている。すなわち、駆動用の固定電極２３０および可動電極２３１は、固定電極２４０および可動電極２４１に対応する。振動検出用の固定電極２３２および可動電極２３３は、固定電極２４２および可動電極２４３に対応する。内部錘部２３４は、内部錘部２４４に対応し、検出梁２３５は、検出梁２４５に対応する。駆動梁２３６は、駆動梁２４６に対応し、角速度検出用の固定電極２３７および可動電極２３８は、固定電極２４７および可動電極２４８に対応する。そして、枠部２３９は、枠部２４９に対応する。また、右側振動子２４の各部を構成する基体部２４０ａや櫛歯部２４０ｂなどの詳細構成に関しても、図２中において、左側振動子２３に関して付した参照符号の２３０番台のものを２４０番台に変更したものとして示してある。
【００３５】
また、ジャイロセンサ１は、上記構造を有するセンサチップ２０に角速度検出用の駆動電圧を印加したり、センサチップ２０の出力信号を処理したりする回路チップ３０を備えることは上述した通りである。
【００３６】
詳しくは、図４に示されるように、回路チップ３０は、基本的に、センサチップ２０のひずみの大きさや方向を後述するひずみ検出信号に基づき特定するひずみ特定部３１と、ひずみ特定部３１にて特定されたひずみに基づき後述するひずみ補正信号を算出するひずみ補正部３２とを有している。なお、こうしたひずみ特定部３１及びひずみ補正部３２が実行する処理については後述する。
【００３７】
一方、ジャイロセンサ１は、図３に示すように、センサチップ２０がひずんだときそのひずみに相当するひずみ検出信号を回路チップ３０に出力するひずみ検出手段として、さらには、センサチップ２０のひずみを物理的に補正するためのひずみ補正信号を回路チップ３０から受けてこのひずみ補正信号に応じてセンサチップ２０に外力を加えるひずみ補正手段として、複数（本実施の形態では４つ）の圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄを備えており、これら各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄをパッケージ１０内に収容している。なお、本実施の形態では、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄそれぞれを、ひずみ検出手段及びひずみ補正手段として用いているが、これに限らず、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄのうちの例えば２つをひずみ検出手段として用いるとともに、他の２つをひずみ補正手段として用いるなど、適宜変更してもよい。
【００３８】
詳しくは、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄは、図３に示されるように、例えば水晶やロッシェル塩等の圧電効果を有する圧電材料を用いて、側面断面視矩形状かつ平面視矩形状の平板状に形成されており、センサチップ２０上表面の周縁部の各角部にそれぞれ備えられている。実際には、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄは、その上表面側及び下表面側に上部電極６１及び下部電極６２をそれぞれ有しており、これら上部電極６１及び下部電極６２に挟まれたユニモルフ構造に形成されている。なお、このユニモルフ構造については、第２の実施の形態において説明する。上部電極６１は、図４に示されるように、ボンディングワイヤ７０を通じて回路チップ３０に電気的に接続されている。下部電極６２は、図４に示されるように、平面視正方形状の電極パッド６３と一体となっており、この電極パッド６３及びボンディングワイヤ７１を通じて回路チップ３０に電気的に接続されている。また、センサチップ２０の上表面と圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄ（正確には下部電極）の下表面との間には、図示しない接着シートが介在しており、センサチップ２０及び各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄは、接着シートによって接着・固定されている。
【００３９】
したがって、例えば当該ジャイロセンサ１を取り巻く雰囲気の温度が上昇するなど、熱に起因してパッケージ１０がひずむことがあると、既述したように、このパッケージ１０のひずみに応じて回路チップ及びセンサチップが順次ひずみ、さらには、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄもひずむことになる。そして、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄは、自身のひずみ（ひいてはセンサチップ２０のひずみ）に応じて、電極パッド６３並びにボンディングワイヤ７０及び７１を介して、ひずみ検出信号を回路チップ３０に出力する。なお、後述するが、こうしたひずみ検出信号を受けた回路チップ３０は、まず、センサチップ２０のひずみの大きさ及び方向を特定し、この特定したひずみに基づきひずみ補正信号を算出する。そして、回路チップ３０は、ボンディングワイヤ７０及び７１並びに電極パッド６３を介して各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄにひずみ補正信号を出力する。回路チップ３０からひずみ補正信号を受けた圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄは、ひずみ補正信号を受けて、このひずみ補正信号に応じて変形し、センサチップ２０に外力を加える。このようにして、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄは、センサチップ２０のひずみを物理的に補正する。
【００４０】
なお、センサチップ２０、回路チップ３０及び各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄは、ボンディングワイヤ８０を介して図示しない外部電源から駆動電圧の供給を受けている。詳しくは、図３に示されるように、回路チップ３０は、パッケージ１０内側壁の特定箇所とボンディングワイヤ８０によって電気的に接続されている。パッケージ１０は、外部電源に電気的に接続されており、パッケージ１０内側壁の上記特定箇所に駆動電圧が供給されている。そして、回路チップ３０がボンディングワイヤ８０によってこの特定箇所に電気的に接続されることで、回路チップ３０は駆動電圧の供給を受けることになる。また、駆動電圧の供給を受けた回路チップ３０は、該回路チップ３０上表面に積層されたセンサチップ２０にも図示しないボンディングワイヤを介して駆動電圧を供給しており、センサチップ２０上表面にさらに積層された各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄの上部電極６１及び下部電極６２にもボンディングワイヤ７０及び７１（図３参照、図１では図示略）を介して駆動電圧を供給している。
【００４１】
また、ジャイロセンサ１は、図３に示されるように、例えば埃や水滴等の異物がパッケージ１０開口面を介して収容空間１２に進入することを防止するためのリッド９０を、パッケージ１０開口面を覆うように備えている。
【００４２】
詳しくは、既述したように、パッケージ１０は、センサチップ２０を始めとして、回路チップ３０や圧電アクチュエータ６０等々をその収容空間１２に収容する。そうしたパッケージ１０の収容空間１２に例えば埃や水滴等の異物が進入すると、例えば各構成要素の意図しない部分に電流が流れてしまうなど、センサチップ２０にて検出される角速度の検出精度が低下することが懸念される。
【００４３】
その点、本実施の形態では、適宜の材料で形成されたリッド９０でパッケージ１０の開口面を覆うことにより、収容空間１２を密封するため、そうした懸念を払拭することができるようになる。
【００４４】
以上のように構成されたセンサチップ２０は、当該センサチップ２０に作用する角速度を次のようにして検出する。
【００４５】
まず、回路チップ３０が駆動用パッド２３０ｃに対して所望の駆動電圧を印加することにより、センサチップ２０が駆動される。具体的には、図２に示すように、回路チップ３０は、左側振動子２３における４つの駆動用の固定電極２３０のうち紙面左半分側に位置する２つと、右側振動子２４における４つの駆動用の固定電極２４０のうち紙面右半分側に位置する２つに対して、「Ａ＋Ｂ［Ｖ］」の電圧を印加する。また、回路チップ３０は、左側振動子２３における４つの駆動用の固定電極２３０のうち紙面右半分側に位置する２つと、右側振動子２４における４つの駆動用の固定電極２４０のうち紙面左半分側に位置する２つに対して、「Ａ−Ｂ［Ｖ］」の電圧を印加する。ここで、「電圧Ａ±Ｂ［Ｖ］」とは、一定電圧Ａに対して周期的に変化する交流成分となる電圧Ｂをそれぞれ加算もしくは減算した電圧値である。すなわち、これら電圧は相反の関係となっており、周期が１８０度ずれた互いに逆相の電圧となっている。
【００４６】
このような駆動電圧が駆動用パッド２３０ｃ及び２４０ｃに印加されると、駆動電圧の交流成分の周期的な変動に伴って、駆動用の固定電極２３０及び２４０と可動電極２３１及び２４１との間に形成される容量による静電引力が発生する。これにより、駆動梁２３６及び２４６が撓み、内部錘部２３４及び２４４とともに駆動用の可動電極２３１及び２４１等が紙面左方向もしくは右方向に振動する。そして、駆動電圧の交流成分の周期変化に伴って内部錘部２３４及び２４４とともに駆動用の可動電極２３１及び２４１等が紙面左右方向に周期的に振動する。駆動電圧の交流成分が互いに逆相となっているため、左右の振動子２３及び２４は互いに逆方向へと振動する。
【００４７】
このとき、この周期的な振動に応じて振動検出用の固定電極２３２及び２４２における櫛歯部２３２ｂ及び２４２ｂと可動電極２３１及び２４１における櫛歯部２３１ｂ及び２４１ｂとのオーバラップ量が変動することから、これらによって形成される容量が変化する。回路チップ３０は、この容量変化を固定電極２３２及び２４２が接続された振動検出用パッド２３２ｃ及び２４２ｃの電圧から測定することで、周期的な振動の大きさを計測することが可能となる。このため、回路チップ３０は、周期的な振動の大きさが所望の値となるように、周期的な振動の大きさに合わせて駆動電圧をフィードバック制御する。
【００４８】
こうした駆動状態において、センサチップ２０に角速度が作用すると、コリオリ力が発生し、検出梁２３５及び２４５の撓みにより、内部錘部２３４及び２４４並びに角速度検出用の可動電極２３８及び２４８等が紙面上下方向に振動する。これにより、角速度検出用の可動電極２３８及び２４８に備えられた櫛歯部２３８ｂ及び２４８ｂと角速度検出用の固定電極２３７及び２４７に備えられた櫛歯部２３７ｂ及び２４７ｂとの間の間隔が変化し、これらによって形成される容量も変化する。この容量の変化に伴って角速度検出用の固定電極２３７及び２４７の電圧も変化するため、回路チップ３０は、この電圧を測定することにより、センサチップ２０に作用した角速度を検出することができる。
【００４９】
ただし、本実施の形態では、上記コリオリ力に起因する容量変化は極めて小さく、例えばａ（アト）レベルの極めて小さな容量変化を捉える必要がある（ちなみに、「１ａＦ＝１×１０＾（−１８）Ｆ」である）。したがって、例えば当該ジャイロセンサ１を取り巻く雰囲気の温度が上昇するなど、熱などに起因してパッケージ１０が僅かに伸縮すると、せん膨張係数の相違によってセンサチップ２０もひずみ、そうしたひずみが極僅かであっても、センサチップ２０に作用する角速度の検出精度に大きな影響を与えてしまう。
【００５０】
そこで、本実施の形態では、まず、回路チップ３０を構成するひずみ特定部３１が、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄから出力されるひずみ検出信号に基づいて、センサチップ２０のひずみの大きさや方向を特定する。次に、回路チップ３０を構成するひずみ補正部３２が、ひずみ特定部３１にて特定されたひずみに基づきひずみ補正信号を算出し、これを各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄに出力し、センサチップ２０のひずみを物理的に補正する。センサチップ２０のひずみを物理的に補正した状態で、センサチップ２０に作用する角速度を検出するようにしている。
【００５１】
以下、ひずみ特定部３１及びひずみ補正部３２にて行われる処理について、図５（ａ）〜（ｄ）を併せ参照して説明する。なお、図５（ａ）は、センサチップ２０のひずみ度合を示す平面図であり、図５（ｂ）は、センサチップ２０のひずみの態様を示す側面図である。また、図５（ｃ）は、センサチップ２０のひずみの態様を示す斜視図であり、図５（ｄ）は、センサチップ２０の補正態様を示す模式図である。
【００５２】
まず、センサチップ２０及び各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄは、ひずんでいない平坦な状態であったとし、例えば当該ジャイロセンサ１を取り巻く雰囲気の温度が上昇するなど、熱などに起因してパッケージ１０が僅かに伸縮し、線膨張係数の相違により、センサチップ２０が図５（ａ）〜（ｃ）に示すようにひずんだものとする。このとき、先の図４に示されるように、センサチップ２０の図中右上の角部に位置する圧電アクチュエータ６０ｂ及び図中左下の角部に位置する圧電アクチュエータ６０ｃは大きくひずむ一方、センサチップ２０の図中左上の角部に位置する圧電アクチュエータ６０ａ及び図中右下の角部に位置する圧電アクチュエータ６０ｄはほとんどひずまない。そのため、圧電アクチュエータ６０ｂ及び６０ｃからボンディングワイヤ７０及び７１を介してひずみ特定部３１に出力されるひずみ検出信号の電圧レベルは大きくなる一方、圧電アクチュエータ６０ａ及び６０ｄからボンディングワイヤ７０及び７１を介してひずみ特定部３１に出力されるひずみ検出信号の電圧レベルは小さくなる。したがって、ひずみ特定部３１は、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄから入力されたひずみ検出信号の電圧レベルに基づいて、図５（ｄ）に示すように、センサチップ２０のひずみ態様（方向及び大きさ）を特定することができる。なお、図５（ｄ）中の各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄに記載した矢印の矢じりの数がセンサチップ２０のひずみ量に相当する。
【００５３】
次に、このようにひずんだセンサチップ２０のひずみを物理的に補正して該センサチップ２０を平坦に戻すべく、ひずみ補正部３２は、パッケージ１０のひずみに起因して各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄがひずんだ量と同じ量だけ逆方向にひずむような電圧レベル（ひずみ補正信号）を算出し、これを各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄに印加する。これにより、ひずみ補正部３２から印加された電圧により生じた、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄからセンサチップ２０に加えられる外力は、センサチップ２０に生じたひずみに起因して生じた、センサチップ２０から各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄに加えられる外力に一致し、これを相殺するため、センサチップ２０及び各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄは、ひずんでいない平坦な状態に戻ることとなる。
【００５４】
そして、このようにセンサチップ２０のひずみが物理的に補正された状態で、センサチップ２０に作用する角速度を検出する。したがって、パッケージ１０にひずみが発生した場合、ひいてはセンサチップ２０にひずみが発生した場合であっても、当該センサチップ２０、ひいては当該ジャイロセンサ１に作用する角速度の変化に係る検出精度の低下を防止することができるようになる。
【００５５】
図６は、本実施の形態のジャイロセンサ１で実行される角速度検出処理の処理手順を示したものである。次に、この図６を併せ参照して、本実施の形態の作用を総括する。なお、この角速度検出処理は、所定の時間間隔毎に繰り返し実行される。
【００５６】
この角速度検出処理が開始されると、まず、ステップＳ１０２の処理として、センサチップ２０のひずみが検出される。詳しくは、回路チップ３０のひずみ特定部３１は、センサチップ２０上表面の各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０が出力するひずみ検出信号を取り込み、このひずみ検出信号に基づいて、センサチップ２０のひずみの大きさや方向を特定する。
【００５７】
こうしてセンサチップ２０のひずみの大きさや方向が特定されると、回路チップ３０のひずみ特定部３１は、続くステップＳ１０４の判断処理として、特定したひずみの大きさが所定範囲内に収まるか否かを判断する。ここで、特定したひずみの大きさが所定範囲に収まるとき、すなわち、ステップＳ１０４の判断処理において「Ｙｅｓ」であるとき、センサチップ２０はほとんどひずんでおらず、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄによりセンサチップ２０のひずみを物理的に補正する必要がない。したがって、センサチップ２０は、続くステップＳ１０６の処理として、当該センサチップ２０に作用する角速度を検出する。こうしてセンサチップ２０に作用する角速度が検出されると、続くステップＳ１０８の処理として、回路チップ３０は、センサチップ２０が異常状態にあることを示す異常フラグをリセットする。なお、この異常フラグについては後述する。そして、異常フラグがリセットされると、角速度検出処理が一旦終了される。
【００５８】
一方、特定されたひずみの大きさが所定範囲内に収まらないとき、すなわち、先のステップＳ１０４の判断処理において「Ｎｏ」であるとき、センサチップ２０のひずみが大きいため、そうした状態においてセンサチップ２０に作用する角速度を検出しても、高い検出精度を望めない。したがって、続くステップＳ１１０の判断処理にて「Ｎｏ」である、すなわち、そうした判断がなされた回数が所定回数（例えば３回）に達しないことを条件に、ひずみ補正部３２は、続くステップＳ１１２の処理として、ひずみ補正信号を算出するとともに、続くステップＳ１１４の処理として、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄにひずみ補正信号を出力して、センサチップ２０のひずみを物理的に補正する。そして、図６に示されるように、ステップＳ１０２の処理として、センサチップ２０のひずみが再び検出され、続くステップＳ１０４の判断処理として、センサチップ２０のひずみが所定範囲内に収まるか否かが判断される。ここで、センサチップ２０のひずみが所定範囲内に収まるとき（ステップＳ１０４の判断処理において「Ｙｅｓ」）、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄにより、センサチップ２０のひずみが物理的に補正されたことを意味する。このように、センサチップ２０のひずみが物理的に補正された状態で、続くステップＳ１０６の処理としてセンサチップ２０に作用する角速度が検出される。なお、以降の処理は既述の通りであるので、説明を割愛する。
【００５９】
他方、先のステップＳ１１０の判断処理において「Ｙｅｓ」であるとき、すなわち、センサチップ２０のひずみが所定範囲内に収まらないと判断されたことが所定回数を超えるときとは、例えば各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄによって外力を加えたところでセンサチップ２０のひずみを物理的に補正することができない（センサチップ２０が破壊されている）、あるいは、圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄに異常が生じている場合等々である可能性が高い。したがって、ステップＳ１１６の処理として、異常フラグをセットした上で、この角速度検出処理を終える。こうした異常フラグがセットされると、センサチップ２０、ひいてはジャイロセンサ１が異常状態にあることを意味するため、例えばユーザにその旨を報知する、あるいは、車両診断（ダイアグ）時にこのフラグ情報を参照するなど、様々な用途に活用することができる。
【００６０】
なお、本発明に係るジャイロセンサは、上記第１の実施の形態で例示した構成に限られるものではなく、適宜変更した例えば次の形態として実行することもできる。
【００６１】
上記第１の実施の形態では、先の図４に示されるように、ひずみ検出手段及びひずみ補正手段として、センサチップ２０上表面の周縁部のうちの各角部それぞれに、圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｄを計４つ備えていたが、圧電アクチュエータの数についてはこれに限らない。他に例えば、この図４に対応する図として図７に示すように、センサチップ２０上表面の周縁部のうちの向かい合う１組の対辺に沿って、圧電アクチュエータ６０ｅを２つ備えることとしてもよい。こうした構成によっても、センサチップ２０のひずみに応じたひずみ検出信号を回路チップ３０に出力することができるとともに、回路チップ３０からひずみ補正信号を受けて、このひずみ補正信号に応じてセンサチップ２０に外力を加えることができるようになる。すなわち、圧電アクチュエータの数を減らした簡素な構成ながらも、上記第１の実施の形態に準じた効果を得ることができる。なお、図４及び図７に示した各圧電アクチュエータの配置例では、例えばセンサチップ２０がこれら図中の上下方向にひずんだとき、各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｅによる、ひずみの検出及びひずみの物理的な補正を実行することは難しいようにも思われる。各圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｅの構造上、自身がひずむことによってセンサチップ２０のひずみを検出することができる方向、及び、自身に電圧が印加されることによってセンサチップ２０に外力を加えることができる方向は、図中の左右方向であるためである。ただし、そのようなセンサチップのひずみ態様は、図中の上下方向（各圧電アクチュエータによる検出可能な方向に垂直な方向）にのみひずんだ、極めて特殊な場合に限られる。もっとも、その場合、センサチップ２０上表面の周縁部に、各辺に沿って１つずつ、計４つの圧電アクチュエータを配置すればよい。あるいは、センサチップ２０上表面の周縁部に、各辺の隣り合う２つの辺に沿って１つずつ、計２つの圧電アクチュエータを配置すればよい。要は、検出可能な方向が互いに交差するように、２つの圧電アクチュエータをセンサチップ２０上表面に配置すればよい。
【００６２】
（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る力学量センサ装置の第２の実施の形態について、図８〜図１０を参照しつつ説明する。ここで、図８は、先の図３に対応する図であって、本実施の形態のジャイロセンサの側面断面図であり、図９は、先の図４に対応する図であって、圧電アクチュエータのパッケージ裏面における配置例と回路チップを模式的に示した図である。また、図１０は、本実施の形態のジャイロセンサ２を構成する圧電アクチュエータの構造を示す三面図である。
【００６３】
これら図８及び図９に示すように、本実施の形態も、先の第１の実施の形態に準じて構成されている。ただし、本実施の形態では、図８に示すように、ジャイロセンサ２は、センサチップ２０がひずんだとき、そのひずみに相当するひずみ検出信号を回路チップ３０に出力するひずみ検出手段として、さらには、センサチップ２０のひずみを物理的に補正するためのひずみ補正信号を回路チップ３０から受けてこのひずみ補正信号に応じてセンサチップ２０に外力を加えるひずみ補正手段として、複数（本実施の形態では４つ）の圧電アクチュエータ６０ｆを、センサチップ２０上表面ではなく、パッケージ１０裏面に備えている。
【００６４】
詳しくは、図８に示されるように、また、既述したように、パッケージ１０は、その上面に開口面が形成されており、内部の収容空間１２は、この開口面を介して雰囲気に露出されている。圧電アクチュエータ６０ｆは、パッケージ１０外表面のうち、この開口面と対向するパッケージ１０の裏面に備えられている。
【００６５】
また、圧電アクチュエータ６０ｆは、既述したように、また、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、例えば水晶やロッシェル塩等の圧電効果を有する圧電材料を用いて、側面断面視矩形状かつ平面視矩形状の平板状に形成されている。また、各圧電アクチュエータ６０ｆは、その上表面側及び下表面側に上部電極６１ａ及び下部電極６２ａをそれぞれ有しており、これら上部電極６１ａ及び下部電極６２ａに挟まれたユニモルフ構造に形成されている。すなわち、上部電極６１ａは、図１０（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ６０ｆ上表面の大部分を覆うように、平面視台形状に形成されている。一方、下部電極６２ａは、図１０（ｃ）に示すように、圧電アクチュエータ６０ｆ下表面の全面を覆うだけでなく、左側面全面、上表面の一部（上部電極６１ａによって覆われていない部分）を覆うように形成されている。
【００６６】
このようなユニモルフ構造を有する圧電アクチュエータ６０ｆに上部電極６１ａ及び下部電極６２ａから電圧を印加すると、圧電アクチュエータ６０ｆは、印加された電圧の大きさに応じて、図中に矢印で示すように平板表面に平行な方向に伸縮する。しかしながら、上部電極６１ａ及び下部電極６２ａは、こうした圧電アクチュエータ６０ｆの伸縮に追従して伸縮することはできないため、上部電極６１ａ及び下部電極６２ａにはひずみ（反り）が生じることになる。こうした圧電アクチュエータ６０ｆ並びに上部電極６１ａ及び下部電極６２ａのひずみを利用して、パッケージ１０、ひいてはセンサチップ２０のひずみを物理的に補正しようとしている。また、逆に、圧電アクチュエータ６０ｆが物理的にひずむと、当該圧電アクチュエータ６０ｄにそのひずみの大きさに応じて電圧が生じる。そうした電圧を上部電極６１ａ及び下部電極６２ａにて検出することにより、パッケージ１０、ひいてはセンサチップ２０のひずみの大きさを検出しようとしている。
【００６７】
具体的には、圧電アクチュエータ６０ｆ並びに上部電極６１ａ及び下部電極６２ａは、図９に示されるように、パッケージ１０の裏面において、その中心部から各角部に向けて放射状に複数（例えば４つ）配置されている。そして、上部電極６１ａは、図９に示されるように、ボンディングワイヤ７０ａを通じて回路チップ３０に電気的に接続されている。実際には、ボンディングワイヤ７０ａは、パッケージ１０の底及び側壁を貫通して内部に到達し、図８に示すように、回路チップ３０とワイヤボンディングされている。なお、上部電極６１ａの上表面とパッケージ１０の裏面との間には、図示しない接着シートが介在しており、上部電極６１ａ（すなわち、圧電アクチュエータ６０ｆ）は、パッケージ１０の裏面に接着シートによって接着・固定されている。
【００６８】
同様に、下部電極６２ａは、図９に示されるように、ボンディングワイヤ７１ａを通じて回路チップ３０に電気的に接続されている。実際には、下部電極６２ａは、図８に示すように、パッケージ１０の外側壁表面に沿って上方に延設されており、パッケージ１０の側壁を貫通して内部に到達し、回路チップ３０とワイヤボンディングされている。なお、下部電極６２ａ下表面と、ジャイロセンサ２を支持する支持基板１１上表面との間には、接着シート４１が介在しており、下部電極６２ａ（すなわち、圧電アクチュエータ６０ｆ）は、支持基板１１の上表面に接着シートによって接着・固定されている。
【００６９】
このように構成されたジャイロセンサ２にあって、例えば当該ジャイロセンサ２を取り巻く雰囲気の温度が上昇するなど、熱に起因してパッケージ１０がひずむことがあると、このパッケージ１０のひずみに応じて回路チップ３０及びセンサチップ２０が順次ひずむことになる。同様に、パッケージ１０の裏面に配置された圧電アクチュエータ６０ｆもひずむことになる。そして、圧電アクチュエータ６０ｆは、自身のひずみ（ひいてはセンサチップ２０のひずみ）に応じて、ボンディングワイヤ７０ａ及び７１ａを介して、ひずみ検出信号を回路チップ３０に出力する。そして、既述したように、こうしたひずみ検出信号を受けた回路チップ３０は、まず、センサチップ２０のひずみの大きさ及び方向を特定し、この特定したひずみに基づきひずみ補正信号を算出する。そして、回路チップ３０は、ボンディングワイヤ７０ａ及び７１ａを介して各圧電アクチュエータ６０ｆにひずみ補正信号を出力する。回路チップ３０からひずみ補正信号を受けた圧電アクチュエータ６０ｆは、ひずみ補正信号を受けて、このひずみ補正信号に応じて変形し、パッケージ１０に、ひいてはセンサチップ２０に外力を加える。このようにして、圧電アクチュエータ６０ｆは、センサチップ２０のひずみを物理的に補正する。
【００７０】
以上説明した第２の実施の形態のジャイロセンサ２でも、先の第１の実施の形態のジャイロセンサ１に準じた効果を得ることができる。
【００７１】
なお、本発明に係るジャイロセンサは、上記第２の実施の形態で例示した構成に限られるものではなく、適宜変更した例えば次の形態として実行することもできる。
【００７２】
上記第２の実施の形態では、先の図９に示されるように、圧電アクチュエータ６０ｆ並びに上部電極６１ａ及び下部電極６２ａは、パッケージ１０の裏面において、その中心部から各角部に向けて放射状に複数（例えば４つ）配置されていたが、圧電アクチュエータ６０ｆのパッケージ１０の裏面における配置態様はこれに限らない。他に例えば、この図９に対応する図として図１１に示すように、圧電アクチュエータ６０ｇ並びに上部電極６１ｂ及び下部電極６２ｂを、パッケージ１０の裏面において、互いに所定の距離をおいて円環状に複数（例えば４つ）配置するようにしてもよい。圧電アクチュエータ６０ｇのこうした配置例を採用しても、上記第２の実施の形態に準じた効果を得ることはできる。なお、こうした配置例によれば、各圧電アクチュエータ６０ｆ及び６０ｇの検出方向が交差するように配置されているため、先の第１の実施の形態において極まれに起こりうる、センサチップ２０の特定方向へのひずみを検出することが難しくなるような事態がたとえ発生したとしても、これを検出することができ、かつ、補正することができるようになる。
【００７３】
上記第２の実施の形態（変形例を含む）では、先の図１０に示されるように、圧電アクチュエータ６０ｆは、その上表面側及び下表面側に上部電極６１ａ及び下部電極６２ａをそれぞれ有しており、これら上部電極６１ａ及び下部電極６２ａに挟まれたユニモルフ構造を採用していたが、このユニモルフ構造に限らない。他に例えば、図１０に対応する図として図１２に示すように、平板状の圧電素子を２枚貼り合わせた構造であるバイモルフ構造を採用してもよい。実際には、圧電アクチュエータ６０ｈは、図１２（ｃ）に示すように、２枚の平板状の圧電素子から構成されているのではなく、１枚の平板状の圧電素子が略中央で折りたたまれた、断面視コの字状に形成された圧電素子から構成されている。また、上部電極６１ｃは、図１２（ｃ）に示すように、先の圧電アクチュエータ６０ｈと同様に、断面視コの字状に形成されるとともに、図１２（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ６０ｈ上表面においては平面視台形状に形成されている。一方、下部電極６２ｃは、図１２（ｃ）に示すように、先の圧電アクチュエータ６０ｈに挟まれるように形成され、図１２（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ６０ｈ上表面の一部を覆うように形成されている。こうしたバイモルフ構造を採用しても、上記第２の実施の形態に準じた効果を得ることはできる。
【００７４】
（その他の実施の形態）
上記第１の実施の形態（変形例を含む）のジャイロセンサ１では、先の図３に示したように、圧電アクチュエータ６０ａ〜６０ｅをセンサチップ２０の上表面に備えることとしたが、これに限らない。他に例えば、圧電アクチュエータをセンサチップの下表面に備えることとしてもよい。そうした場合、ジャイロセンサは、パッケージ１０の内底面の上表面に「回路チップ→圧電アクチュエータ→センサチップ」と順次積層された構成となる。換言すれば、圧電アクチュエータを回路チップの上表面に備えることとしてもよい。また、先の図３に対応する図として図１３に示すように、圧電アクチュエータ６０（〜６０ｅ）を回路チップ３０の下表面に備えたジャイロセンサ１ａとしてもよい。要は、センサチップ２０、圧電アクチュエータ６０（〜６０ｅ）、及び回路チップ３０の、パッケージ１０内底面の上表面における積層順については任意である。どのような積層順であれ、上記第１の実施の形態に準じた効果を得ることはできる。
【００７５】
上記第２の実施の形態（変形例を含む）のジャイロセンサ２では、先の図８に示したように、圧電アクチュエータ６０ｆ（〜６０ｈ）をパッケージ１０の裏面に備えることとしたが、これに限らない。他に例えば、先の図８に対応する図として図１４に示すように、圧電アクチュエータ６０ｆ（〜６０ｈ）をパッケージ１０の外側面に備えたジャイロセンサ２ａとしてもよい。すなわち、パッケージ１０の外表面のうち、パッケージ１０の開口面（上面）と対向しない箇所に備えることとしてもよい。また、先の図８に対応する図として図１５に示すように、圧電アクチュエータ６０ｆ（〜６０ｈ）をパッケージ１０の内側面に備えたジャイロセンサ２ｂとしてもよい。すなわち、パッケージ１０の内表面のうち、パッケージ１０の開口面（上面）と対向しない箇所に備えることとしてもよい。こうした構成であっても、上記第２の実施の形態に準じた効果を得ることはできる。
【００７６】
上記各実施の形態（変形例を含む）のジャイロセンサ１〜２ｂでは、圧電アクチュエータ６０（〜６０ｈ）をパッケージ１０内表面（収容空間１２内）あるいはパッケージ１０外表面に備えていたが、こうした構成にも限らない。他に例えば、パッケージ１０の底壁に圧電アクチュエータを埋設することとしてもよい。この場合も、先の図３、図８及び図１３に示した構造と同様に、センサチップ２０の角速度検出面と圧電アクチュエータのひずみ検出面とが平行となるため、より高い精度をもってセンサチップ２０のひずみを検出することができるようになる。また他にも、センサチップ２０の角速度検出面と圧電アクチュエータのひずみ検出面とが必ずしも平行とならなくともよい。例えば、図１６に示すように、パッケージ１０の側壁のうちの薄肉部に圧電アクチュエータ６０ｉを埋設したジャイロセンサ３としてもよい。あるいは、図１７に示すように、パッケージ１０の側壁のうちの厚肉部に圧電アクチュエータ６０ｊを埋設したジャイロセンサ３ａとしてもよい。このように、センサチップ２０の角速度検出面と圧電アクチュエータのひずみ検出面とが垂直であったとしても、所期の目的を達成することはできる。さらには、図１８に示すように、パッケージ１０開口面を覆うように配設されたリッド９０の上表面に圧電アクチュエータ６０ｋを備えたジャイロセンサ４としてもよい。なお、リッド９０の上表面だけでなく、圧電アクチュエータをリッド９０の下表面に備えることとしてもよい。
【００７７】
上記各実施の形態（変形例を含む）では、例えば埃や水滴等の異物がパッケージ１０内部に進入することを防止するためのリッド９０をパッケージ１０上面に備えていたが、そうした埃や水滴等の異物の進入がないのであれば、リッド９０を割愛した構成としてもよい（そうした場合、圧電アクチュエータをリッド９０の表面（上表面あるいは下表面）に備えることはできない）。
【００７８】
上記各実施の形態（変形例を含む）では、センサチップ２０及び回路チップ３０を積層した状態でパッケージ１０内底面の上表面に接着収容していたが、これに限らない。回路チップ３０については、収容空間１２に収容する必要はなく、パッケージ１０該部に備えることとしてもよい。要は、パッケージ１０内部の収容空間１２に面するパッケージ１０内表面にセンサチップ２０が接着収容されていればよい。
【００７９】
上記各実施の形態では、ひずみ検出手段及びひずみ補正手段として圧電アクチュエータを採用していたが、これに限らない。他に例えば、ひずみ検出手段として圧電アクチュエータを採用するとともに、ひずみ補正手段として適宜の発熱素子を採用することとしてもよい。また他にも、ひずみ検出手段としてひずみゲージを採用するとともに、ひずみ補正手段として圧電アクチュエータを採用することとしてもよい。要は、ひずみ検出手段及びひずみ補正手段の一方のみを圧電アクチュエータで構成することとしてもよい。もっとも、ひずみ検出手段としてひずみゲージを採用するとともに、ひずみ補正手段として発熱素子を採用することとしてもよい。要は、ひずみ検出手段及びひずみ補正手段については、圧電アクチュエータに限らず、任意の手段を採ることができる。
【００８０】
上記各実施の形態では、センサチップに作用する力学量の変化として、センサチップに作用する角速度の変化を採用し、ジャイロセンサとして当該力学量センサ装置を構成した。力学量の変化としては、角速度の変化に限らない。他に例えば、センサチップに作用する加速度の変化を採用し、加速度センサとして当該力学量センサ装置を構成することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係る力学量センサ装置の第１の実施の形態について、パッケージ内に収容されるセンサチップ及び回路チップの斜視図。
【図２】同第１の実施の形態を構成するセンサチップについて、その内部構造を示す平面図。
【図３】同第１の実施の形態について、その側面構造を示す側面断面図。
【図４】同第１の実施の形態を構成する圧電アクチュエータのセンサチップ上表面における配置例を示す平面図と、回路チップのブロック図を併せ示す図。
【図５】同第１の実施の形態を構成するセンサチップについて、（ａ）は、そのひずみ度合を示す平面図。（ｂ）は、そのひずみの態様を示す側面図。（ｃ）は、そのひずみの態様を示す斜視図。（ｄ）は、そのひずみの補正態様を示す平面図。
【図６】同第１の実施の形態を構成する回路チップによって実行されるひずみ補正処理の処理手順を示すフローチャート。
【図７】センサチップ上表面における圧電アクチュエータの他の配置例を示す平面図。
【図８】本発明に係る力学量センサ装置の第２の実施の形態について、その側面構造を示す側面断面図。
【図９】同第２の実施の形態を構成する圧電アクチュエータのパッケージ裏面における配置例を示す平面図と、回路チップのブロック図を併せ示す図。
【図１０】同第２の実施の形態を構成するユニモルフ型の圧電アクチュエータについて、（ａ）は平面図。（ｂ）は右側面図。（ｃ）は正面図。
【図１１】パッケージ裏面における圧電アクチュエータの他の配置例を示す図。
【図１２】バイモルフ構造を有する圧電アクチュエータについて、（ａ）は平面図。（ｂ）は右側面図。（ｃ）は正面図。
【図１３】各実施の形態の変形例として、圧電アクチュエータの配置箇所の他の一例を示す側面断面図。
【図１４】各実施の形態の変形例として、圧電アクチュエータの配置箇所の他の一例を示す側面断面図。
【図１５】各実施の形態の変形例として、圧電アクチュエータの配置箇所の他の一例を示す側面断面図。
【図１６】各実施の形態の変形例として、圧電アクチュエータの配置箇所の他の一例を示す側面断面図。
【図１７】各実施の形態の変形例として、圧電アクチュエータの配置箇所の一例を示す側面断面図。
【図１８】各実施の形態の変形例として、圧電アクチュエータの配置箇所の一例を示す側面断面図。
【符号の説明】
【００８２】
１、１ａ、２、２ａ、２ｂ、３、３ａ、４…ジャイロセンサ（力学量センサ装置）、１０、１１…パッケージ、１２…収容空間、２０…センサチップ、３０…回路チップ、３１…ひずみ特定部、３２…ひずみ補正部、４０、４１…接着シート、５０、５１、７０、７１、８０…ボンディングワイヤ、６０ａ〜６０ｌ…圧電アクチュエータ（ひずみ検出手段、ひずみ補正手段）、６１、６１ａ…上部電極、６２、６２ａ…下部電極、６３…電極パッド、９０…リッド。
【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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【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】
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