(57)【要約】【課題】配線を単純化する。【解決手段】導電材料からなる重錘体２５０を、可撓性をもった橋梁部２６１，２６２で宙づり状態に保持する。導電材料からなるブロック２１０，２２０を左右に配置し、重錘体２５０との間で容量素子を形成する。各ブロックは、上方基板本体１１０と下方基板本体３１０との間に挟まれて固定されるが、重錘体２５０は所定の自由度で変位する。重錘体２５０の上方および下方にも、電極Ｅ５，Ｅ６が設けられ、容量素子が形成される。重錘体２５０の変位を容量素子の静電容量値に基づいて検出する。ブロック２１０に対する配線は、上方基板本体１１０を貫通する配線用端子Ｔ１により行い、ブロック２２０に対する配線も所定箇所で同様に行う。電極Ｅ５，Ｅ６に対する配線は、ブロック２２５，２１５を利用して同様の方法で行う。重錘体２５０に対する配線は、導電性の橋梁部２６２を介して行う。【選択図】　　　　図１０
2004144598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔をおいて配置された上方基板および下方基板と、
前記上方基板および前記下方基板に挟まれた空間内で所定の自由度をもって変位可能となるように支持され、それぞれ電極として機能する４つの側面を有する重錘体と、
前記重錘体の側面の電極に対向する対向電極として機能する対向面を有し、前記上方基板および前記下方基板によって挟まれた位置に配置された第１〜第４のブロックと、
前記上方基板に形成した貫通孔を介して前記４組のブロックの上面に接触する配線用端子と、
を備え、
前記重錘体の４つの側面に形成された電極とその対向電極とによって４組の容量素子を構成し、この容量素子を利用して前記重錘体に作用した加速度もしくは角速度を検出できるようにし、
前記４組のブロックにおける、少なくとも、前記対向電極の部分およびこの対向電極とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分を導電性材料から構成したことを特徴とする加速度センサまたは角速度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサにおいて、
重錘体の上面および下面がそれぞれ電極として機能し、これらの電極に対向する上方電極および下方電極がそれぞれ上方基板および下方基板に設けられており、前記重錘体の上面と前記上方電極とによって第５の容量素子が形成され、前記重錘体の下面と前記下方電極とによって第６の容量素子が形成され、これら容量素子を利用して前記重錘体に作用した加速度もしくは角速度が検出できるように構成され、
前記上方基板および前記下方基板によって挟まれた位置に配置された第５のブロックおよび第６のブロックと、前記上方基板に形成した貫通孔を介して前記第５のブロックおよび前記第６のブロックの上面に接触する配線用端子と、前記上方電極と前記第５のブロックとを電気的に接続する配線と、前記下方電極と前記第６のブロックとを電気的に接続する配線と、が更に設けられており、
前記第５のブロックのうち、少なくとも、前記上方電極からの配線とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
前記第６のブロックのうち、少なくとも、前記下方電極からの配線とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されていることを特徴とする加速度センサまたは角速度センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のセンサにおいて、
上方基板および下方基板によって挟まれた位置に配置され、重錘体を可撓性を有する橋梁部を介して支持する支持ブロックと、前記上方基板に形成した貫通孔を介して前記支持ブロックの上面に接触する配線用端子と、が更に設けられており、
重錘体側の複数の電極は相互に導通しており、前記橋梁部および前記支持ブロックのうち、少なくとも、前記重錘体側の電極とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されていることを特徴とする加速度センサまたは角速度センサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のセンサにおいて、
第１〜第４のブロックのうちの一部もしくは全部を、物理的に分離された複数の副ブロックによって構成し、この第１〜第４のブロックを利用して構成される４組の容量素子のうちの一部もしくは全部を、電気的に独立した複数の副容量素子によって構成し、各副ブロックごとにそれぞれ配線用端子を設けたことを特徴とする加速度センサまたは角速度センサ。
【請求項５】
請求項２に記載のセンサにおいて、
上方電極および下方電極のうちのいずれか一方もしくは双方を、物理的に分離された複数の副電極によって構成し、第５の容量素子および第６の容量素子のうちのいずれか一方もしくは双方を、電気的に独立した複数の副容量素子によって構成し、第５のブロックおよび第６のブロックのうちのいずれか一方もしくは双方を、物理的に分離された複数の副ブロックによって構成し、各副電極と各副ブロックとの間をそれぞれ配線によって電気的に接続し、各副ブロックごとにそれぞれ配線用端子を設けたことを特徴とする加速度センサまたは角速度センサ。
【請求項６】
ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各座標軸方向の加速度成分を検出する加速度センサであって、
前記座標系の原点位置に配置された重錘体と、
前記重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｘ軸正方向上に配置された第１のブロックと、
前記重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｘ軸負方向上に配置された第２のブロックと、
前記重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｙ軸正方向上に配置された第３のブロックと、
前記重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｙ軸負方向上に配置された第４のブロックと、
配線用の第５のブロックと、
配線用の第６のブロックと、
前記重錘体を支持するための支持ブロックと、
前記重錘体と前記支持ブロックとの間に接続され、可撓性を有する橋梁部と、
前記重錘体の上面に対しては所定間隔を維持しつつ、前記第１〜第６のブロックの上面に接合された上方基板と、
前記重錘体の下面に対しては所定間隔を維持しつつ、前記第１〜第６のブロックの下面に接合された下方基板と、
前記上方基板の下面の前記重錘体の上面に対向する部分に形成された上方電極と、
前記下方基板の上面の前記重錘体の下面に対向する部分に形成された下方電極と、
検出対象となる加速度を電気信号として取り出す検出回路と、
を備え、
前記重錘体のうち、少なくとも表面の主要部は、電極層を形成することができるように導電性材料から構成されており、
前記第１〜第４のブロックのうち、少なくとも、前記重錘体側の電極層に対向する対向電極層を形成するのに必要な部分、およびこの対向電極層とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
前記重錘体の前記第１のブロックに対向する面に形成された電極層と、前記第１のブロックの前記重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第１の容量素子が構成され、
前記重錘体の前記第２のブロックに対向する面に形成された電極層と、前記第２のブロックの前記重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第２の容量素子が構成され、
前記重錘体の前記第３のブロックに対向する面に形成された電極層と、前記第３のブロックの前記重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第３の容量素子が構成され、
前記重錘体の前記第４のブロックに対向する面に形成された電極層と、前記第４のブロックの前記重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第４の容量素子が構成され、
前記重錘体の前記上方電極に対向する面に形成された電極層と、前記上方電極とにより第５の容量素子が構成され、
前記重錘体の前記下方電極に対向する面に形成された電極層と、前記下方電極とにより第６の容量素子が構成され、
前記上方電極と前記第５のブロックとの間には配線が施され、前記下方電極と前記第６のブロックとの間には配線が施され、
前記第５のブロックのうち、少なくとも、前記上方電極からの配線とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
前記第６のブロックのうち、少なくとも、前記下方電極からの配線とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
前記橋梁部および前記支持ブロックのうち、少なくとも、前記重錘体側の電極層とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
前記上方基板は絶縁性材料からなり、その厚み方向に形成された貫通孔内にそれぞれ第１の配線用端子〜第６の配線用端子および重錘体配線用端子が設けられており、各配線用端子の上端には、前記検出回路に対する配線が施されており、
第１の配線用端子の下端は前記第１のブロックの上面に電気的に接続され、第２の配線用端子の下端は前記第２のブロックの上面に電気的に接続され、第３の配線用端子の下端は前記第３のブロックの上面に電気的に接続され、第４の配線用端子の下端は前記第４のブロックの上面に電気的に接続され、第５の配線用端子の下端は前記第５のブロックの上面に電気的に接続され、第６の配線用端子の下端は前記第６のブロックの上面に電気的に接続され、重錘体配線用端子の下端は前記支持ブロックの上面に電気的に接続されており、
前記検出回路は、前記第１〜第６の容量素子の静電容量値に基づいて、各座標軸方向の加速度成分を検出することを特徴とする加速度センサ。
【請求項７】
ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各座標軸まわりの角速度成分、または所定の二座標軸まわりの角速度成分を検出する角速度センサであって、
前記座標系の原点位置に配置された重錘体と、
前記重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｘ軸正方向上に配置された第１のブロックと、
前記重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｘ軸負方向上に配置された第２のブロックと、
前記重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｙ軸正方向上に配置された第３のブロックと、
前記重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｙ軸負方向上に配置された第４のブロックと、
配線用の第５のブロックと、
配線用の第６のブロックと、
前記重錘体を支持するための支持ブロックと、
前記重錘体と前記支持ブロックとの間に接続され、可撓性を有する橋梁部と、
前記重錘体の上面に対しては所定間隔を維持しつつ、前記第１〜第６のブロックの上面に接合された上方基板と、
前記重錘体の下面に対しては所定間隔を維持しつつ、前記第１〜第６のブロックの下面に接合された下方基板と、
前記上方基板の下面の前記重錘体の上面に対向する部分に形成された上方電極と、
前記下方基板の上面の前記重錘体の下面に対向する部分に形成された下方電極と、
所定の電気信号により前記重錘体を運動させ、検出対象となる角速度を電気信号として取り出す検出回路と、
を備え、
前記重錘体のうち、少なくとも表面の主要部は、電極層を形成することができるように導電性材料から構成されており、
前記第１〜第４のブロックのうち、少なくとも、前記重錘体側の電極層に対向する対向電極層を形成するのに必要な部分、およびこの対向電極層とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
前記重錘体の前記第１のブロックに対向する面に形成された電極層と、前記第１のブロックの前記重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第１の容量素子が構成され、
前記重錘体の前記第２のブロックに対向する面に形成された電極層と、前記第２のブロックの前記重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第２の容量素子が構成され、
前記重錘体の前記第３のブロックに対向する面に形成された電極層と、前記第３のブロックの前記重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第３の容量素子が構成され、
前記重錘体の前記第４のブロックに対向する面に形成された電極層と、前記第４のブロックの前記重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第４の容量素子が構成され、
前記重錘体の前記上方電極に対向する面に形成された電極層と、前記上方電極とにより第５の容量素子が構成され、
前記重錘体の前記下方電極に対向する面に形成された電極層と、前記下方電極とにより第６の容量素子が構成され、
前記上方電極と前記第５のブロックとの間には配線が施され、前記下方電極と前記第６のブロックとの間には配線が施され、
前記第５のブロックのうち、少なくとも、前記上方電極からの配線とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
前記第６のブロックのうち、少なくとも、前記下方電極からの配線とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
前記橋梁部および前記支持ブロックのうち、少なくとも、前記重錘体側の電極層とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
前記上方基板は絶縁性材料からなり、その厚み方向に形成された貫通孔内にそれぞれ第１の配線用端子〜第６の配線用端子および重錘体配線用端子が設けられており、各配線用端子の上端には、前記検出回路に対する配線が施されており、
第１の配線用端子の下端は前記第１のブロックの上面に電気的に接続され、第２の配線用端子の下端は前記第２のブロックの上面に電気的に接続され、第３の配線用端子の下端は前記第３のブロックの上面に電気的に接続され、第４の配線用端子の下端は前記第４のブロックの上面に電気的に接続され、第５の配線用端子の下端は前記第５のブロックの上面に電気的に接続され、第６の配線用端子の下端は前記第６のブロックの上面に電気的に接続され、重錘体配線用端子の下端は前記支持ブロックの上面に電気的に接続されており、
前記検出回路は、前記第１〜第６の容量素子の一部に対して交流信号を与えることにより前記重錘体を運動させ、この運動させた状態において、前記第１〜第６の容量素子の一部の静電容量値に基づいて、検出対象となる角速度成分を検出することを特徴とする角速度センサ。
【請求項８】
請求項７に記載のセンサにおいて、
第１〜第４のブロックのうちの一部もしくは全部を、物理的に分離された複数の副ブロックによって構成し、第１〜第４の容量素子のうちの一部もしくは全部を、電気的に独立した複数の副容量素子によって構成し、各副ブロックごとにそれぞれ配線用端子を設け、複数の副容量素子の一部に対して交流信号を与えることにより重錘体を運動させ、複数の副容量素子の別な一部の静電容量値に基づいて、検出対象となる角速度成分を検出することを特徴とする角速度センサ。
【請求項９】
請求項７または８に記載のセンサにおいて、
上方電極および下方電極のうちのいずれか一方もしくは双方を、物理的に分離された複数の副電極によって構成し、第５の容量素子および第６の容量素子のうちのいずれか一方もしくは双方を、電気的に独立した複数の副容量素子によって構成し、第５のブロックおよび第６のブロックのうちのいずれか一方もしくは双方を、物理的に分離された複数の副ブロックによって構成し、各副電極と各副ブロックとの間をそれぞれ配線によって電気的に接続し、各副ブロックごとにそれぞれ配線用端子を設け、複数の副容量素子の一部に対して交流信号を与えることにより重錘体を運動させ、複数の副容量素子の別な一部の静電容量値に基づいて、検出対象となる角速度成分を検出することを特徴とする角速度センサ。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載のセンサにおいて、
重錘体が直方体からなり、その各面がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかに直交するように配置されており、第１のブロック〜第４のブロックの前記重錘体に対する対向面が、前記重錘体の各面に対して平行面をなすように構成されていることを特徴とする加速度センサまたは角速度センサ。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれかに記載のセンサにおいて、
ＸＹ平面における第１象限〜第４象限にそれぞれ配置された４組の支持ブロックを有し、重錘体が、これら４組の支持ブロックのそれぞれから伸びた４本の橋梁部によって支持されており、少なくとも１組の支持ブロックについて配線用端子が設けられていることを特徴とする加速度センサまたは角速度センサ。
【請求項１２】
請求項６〜１１のいずれかに記載のセンサにおいて、
重錘体と第５のブロックとの間および重錘体と第６のブロックとの間に、第１のブロック〜第４のブロックのいずれかのブロックが介在するように構成され、この介在するブロックに、上方電極と第５のブロックとを接続する配線および下方電極と第６のブロックとを接続する配線を非接触状態で挿通させるためのトンネルが形成されていることを特徴とする加速度センサまたは角速度センサ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載のセンサにおいて、
配線用端子が、上方基板に設けられた上広の錐状貫通孔の壁面に形成された金属層によって構成されていることを特徴とする加速度センサまたは角速度センサ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載のセンサにおいて、
所定幅をもった橋梁部として利用した場合に可撓性を与えるのに適した厚みを有する第１の導電層と、重錘体として利用した場合に検出に必要な質量を与えるのに適した厚みを有する第２の導電層と、これら両導電層の間に形成された絶縁層と、によって構成される三層構造をもった基板の一部により、各ブロックおよび重錘体が構成されており、橋梁部が前記第１の導電層を利用して形成されていることを特徴とする加速度センサまたは角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加速度センサおよび角速度センサに関し、特に、加速度や角速度を容量素子を用いて検出するタイプのセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型で単純な構造を有する加速度センサあるいは角速度センサとして、静電容量素子を利用したタイプのセンサが実用化されている。これらのタイプのセンサでは、通常、所定の自由度をもって変位可能となるように支持された重錘体を用意し、この重錘体に対して作用する加速度や角速度を、重錘体の変位として検出する機能を有している。変位の検出は、容量素子の静電容量値に基づいて行われる。
【０００３】
たとえば、下記の特許文献１〜３には、重錘体側に形成された変位電極と、装置筐体側に形成された固定電極とによって容量素子を構成し、この容量素子の静電容量値の変化に基づいて、重錘体の変位を検出し、作用した加速度を電気的に検出することができる加速度センサが開示されている。複数の容量素子を工夫して配置することにより、ＸＹＺ三次元座標系における各座標軸方向の変位が独立して検出可能になるため、比較的単純な構成にもかかわらず、多次元加速度センサを実現することが可能になる。
【０００４】
また、下記の特許文献４には、ほぼ同様の構造体を用いて角速度を検出するセンサが開示されている。角速度の検出は、所定の容量素子に交流信号を供給して、クーロン力により重錘体を運動させ、この運動中の重錘体に対して角速度が作用することにより生じるコリオリ力を、所定の容量素子の静電容量の変化として検出することにより行われる。やはり複数の容量素子を工夫して配置することにより、重錘体に、単振動、円運動、歳差運動など、所定の軌道に沿ったくり返し運動を行わせることができ、かつ、ＸＹＺ三次元座標系における所望の座標軸方向の変位が独立して検出可能になるため、比較的単純な構成にもかかわらず、複数の座標軸まわりの角速度を検出可能な多次元角速度センサを実現することが可能になる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２９９２２７号公報
【特許文献２】
特開平５−２６７５４号公報
【特許文献３】
特開平５−２１５６２７号公報
【特許文献４】
特開平１０−２２７６４４号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、静電容量素子を利用した加速度センサや角速度センサは、比較的単純な構成にもかかわらず、多次元成分の加速度や角速度を検出することができる特徴を有しており、半導体基板などを材料に用いることにより、量産化が行われている。しかしながら、容量素子を利用して力の検出や重錘体の駆動が行われるため、容量素子を構成する個々の電極に対する配線が不可欠になる。半導体基板などを利用して構成したセンサの場合、基板上に配線パターンを形成することにより個々の電極に対する配線を行うことが可能になるが、容量素子の数が増えれば増えるほど、配線パターンも複雑にならざるを得ない。特に、多次元の加速度センサや角速度センサでは、用いる容量素子の数も多くなり、配線が繁雑になるのは避けられない。
【０００７】
また、角速度センサでは、重錘体を駆動するための駆動用容量素子と、重錘体の変位を検出するための変位検出用容量素子とが必要になる。検出回路を工夫すれば、同一の容量素子によって、駆動用容量素子と変位検出用容量素子とを兼務させることも可能であるが、両者を物理的に別々の容量素子によって構成した場合、容量素子の数はそれだけ増えることになり、個々の容量素子を構成する電極に対する配線は、非常に繁雑になる。
【０００８】
そこで本発明は、配線をより単純化することが可能な加速度センサおよび角速度センサを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）　　本発明の第１の態様は、
所定間隔をおいて配置された上方基板および下方基板と、
上方基板および下方基板に挟まれた空間内で所定の自由度をもって変位可能となるように支持され、それぞれ電極として機能する４つの側面を有する重錘体と、
重錘体の側面の電極に対向する対向電極として機能する対向面を有し、上方基板および下方基板によって挟まれた位置に配置された第１〜第４のブロックと、上方基板に形成した貫通孔を介して４組のブロックの上面に接触する配線用端子と、
によって加速度センサまたは角速度センサを構成し、
重錘体の４つの側面に形成された電極とその対向電極とによって４組の容量素子が形成されるようにし、この容量素子を利用して重錘体に作用した加速度もしくは角速度を検出できるようにし、
４組のブロックにおける、少なくとも、対向電極の部分およびこの対向電極とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分を導電性材料から構成したものである。
【００１０】
（２）　　本発明の第２の態様は、上述の第１の態様に係るセンサにおいて、
重錘体の上面および下面がそれぞれ電極として機能し、これらの電極に対向する上方電極および下方電極がそれぞれ上方基板および下方基板に設けられており、重錘体の上面と上方電極とによって第５の容量素子が形成され、重錘体の下面と下方電極とによって第６の容量素子が形成され、これら容量素子を利用して重錘体に作用した加速度もしくは角速度が検出できるように構成され、
上方基板および下方基板によって挟まれた位置に配置された第５のブロックおよび第６のブロックと、上方基板に形成した貫通孔を介して第５のブロックおよび第６のブロックの上面に接触する配線用端子と、上方電極と第５のブロックとを電気的に接続する配線と、下方電極と第６のブロックとを電気的に接続する配線と、を更に設け、
第５のブロックのうち、少なくとも、上方電極からの配線とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
第６のブロックのうち、少なくとも、下方電極からの配線とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されているようにしたものである。
【００１１】
（３）　　本発明の第３の態様は、上述の第１または第２の態様に係るセンサにおいて、
上方基板および下方基板によって挟まれた位置に配置され、重錘体を可撓性を有する橋梁部を介して支持する支持ブロックと、上方基板に形成した貫通孔を介して支持ブロックの上面に接触する配線用端子と、を更に設け、
重錘体側の複数の電極は相互に導通しており、橋梁部および支持ブロックのうち、少なくとも、重錘体側の電極とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されているようにしたものである。
【００１２】
（４）　　本発明の第４の態様は、上述の第１〜第３の態様に係るセンサにおいて、
第１〜第４のブロックのうちの一部もしくは全部を、物理的に分離された複数の副ブロックによって構成し、この第１〜第４のブロックを利用して構成される４組の容量素子のうちの一部もしくは全部を、電気的に独立した複数の副容量素子によって構成し、各副ブロックごとにそれぞれ配線用端子を設けるようにしたものである。
【００１３】
（５）　　本発明の第５の態様は、上述の第２の態様に係るセンサにおいて、
上方電極および下方電極のうちのいずれか一方もしくは双方を、物理的に分離された複数の副電極によって構成し、第５の容量素子および第６の容量素子のうちのいずれか一方もしくは双方を、電気的に独立した複数の副容量素子によって構成し、第５のブロックおよび第６のブロックのうちのいずれか一方もしくは双方を、物理的に分離された複数の副ブロックによって構成し、各副電極と各副ブロックとの間をそれぞれ配線によって電気的に接続し、各副ブロックごとにそれぞれ配線用端子を設けるようにしたものである。
【００１４】
（６）　　本発明の第６の態様は、ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各座標軸方向の加速度成分を検出する加速度センサにおいて、
座標系の原点位置に配置された重錘体と、
重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｘ軸正方向上に配置された第１のブロックと、
重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｘ軸負方向上に配置された第２のブロックと、
重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｙ軸正方向上に配置された第３のブロックと、
重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｙ軸負方向上に配置された第４のブロックと、
配線用の第５のブロックと、
配線用の第６のブロックと、
重錘体を支持するための支持ブロックと、
重錘体と支持ブロックとの間に接続され、可撓性を有する橋梁部と、
重錘体の上面に対しては所定間隔を維持しつつ、第１〜第６のブロックの上面に接合された上方基板と、
重錘体の下面に対しては所定間隔を維持しつつ、第１〜第６のブロックの下面に接合された下方基板と、
上方基板の下面の重錘体の上面に対向する部分に形成された上方電極と、
下方基板の上面の重錘体の下面に対向する部分に形成された下方電極と、
検出対象となる加速度を電気信号として取り出す検出回路と、
を設け、
重錘体のうち、少なくとも表面の主要部は、電極層を形成することができるように導電性材料から構成されており、
第１〜第４のブロックのうち、少なくとも、重錘体側の電極層に対向する対向電極層を形成するのに必要な部分、およびこの対向電極層とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
重錘体の第１のブロックに対向する面に形成された電極層と、第１のブロックの重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第１の容量素子が構成され、
重錘体の第２のブロックに対向する面に形成された電極層と、第２のブロックの重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第２の容量素子が構成され、
重錘体の第３のブロックに対向する面に形成された電極層と、第３のブロックの重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第３の容量素子が構成され、
重錘体の第４のブロックに対向する面に形成された電極層と、第４のブロックの重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第４の容量素子が構成され、
重錘体の上方電極に対向する面に形成された電極層と、上方電極とにより第５の容量素子が構成され、
重錘体の下方電極に対向する面に形成された電極層と、下方電極とにより第６の容量素子が構成され、
上方電極と第５のブロックとの間には配線が施され、下方電極と第６のブロックとの間には配線が施され、
第５のブロックのうち、少なくとも、上方電極からの配線とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
第６のブロックのうち、少なくとも、下方電極からの配線とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
橋梁部および支持ブロックのうち、少なくとも、重錘体側の電極層とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
上方基板は絶縁性材料からなり、その厚み方向に形成された貫通孔内にそれぞれ第１の配線用端子〜第６の配線用端子および重錘体配線用端子が設けられており、各配線用端子の上端には、検出回路に対する配線が施されており、
第１の配線用端子の下端は第１のブロックの上面に電気的に接続され、第２の配線用端子の下端は第２のブロックの上面に電気的に接続され、第３の配線用端子の下端は第３のブロックの上面に電気的に接続され、第４の配線用端子の下端は第４のブロックの上面に電気的に接続され、第５の配線用端子の下端は第５のブロックの上面に電気的に接続され、第６の配線用端子の下端は第６のブロックの上面に電気的に接続され、重錘体配線用端子の下端は支持ブロックの上面に電気的に接続されており、
検出回路が、第１〜第６の容量素子の静電容量値に基づいて、各座標軸方向の加速度成分を検出するようにしたものである。
【００１５】
（７）　　本発明の第７の態様は、ＸＹＺ三次元直交座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各座標軸まわりの角速度成分、または所定の二座標軸まわりの角速度成分を検出する角速度センサにおいて、
座標系の原点位置に配置された重錘体と、
重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｘ軸正方向上に配置された第１のブロックと、
重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｘ軸負方向上に配置された第２のブロックと、
重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｙ軸正方向上に配置された第３のブロックと、
重錘体に対して所定間隔をおいて、Ｙ軸負方向上に配置された第４のブロックと、
配線用の第５のブロックと、
配線用の第６のブロックと、
重錘体を支持するための支持ブロックと、
重錘体と支持ブロックとの間に接続され、可撓性を有する橋梁部と、
重錘体の上面に対しては所定間隔を維持しつつ、第１〜第６のブロックの上面に接合された上方基板と、
重錘体の下面に対しては所定間隔を維持しつつ、第１〜第６のブロックの下面に接合された下方基板と、
上方基板の下面の重錘体の上面に対向する部分に形成された上方電極と、
下方基板の上面の重錘体の下面に対向する部分に形成された下方電極と、
所定の電気信号により重錘体を運動させ、検出対象となる角速度を電気信号として取り出す検出回路と、
を設け、
重錘体のうち、少なくとも表面の主要部は、電極層を形成することができるように導電性材料から構成されており、
第１〜第４のブロックのうち、少なくとも、重錘体側の電極層に対向する対向電極層を形成するのに必要な部分、およびこの対向電極層とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
重錘体の第１のブロックに対向する面に形成された電極層と、第１のブロックの重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第１の容量素子が構成され、
重錘体の第２のブロックに対向する面に形成された電極層と、第２のブロックの重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第２の容量素子が構成され、
重錘体の第３のブロックに対向する面に形成された電極層と、第３のブロックの重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第３の容量素子が構成され、
重錘体の第４のブロックに対向する面に形成された電極層と、第４のブロックの重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、により第４の容量素子が構成され、
重錘体の上方電極に対向する面に形成された電極層と、上方電極とにより第５の容量素子が構成され、
重錘体の下方電極に対向する面に形成された電極層と、下方電極とにより第６の容量素子が構成され、
上方電極と第５のブロックとの間には配線が施され、下方電極と第６のブロックとの間には配線が施され、
第５のブロックのうち、少なくとも、上方電極からの配線とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
第６のブロックのうち、少なくとも、下方電極からの配線とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
橋梁部および支持ブロックのうち、少なくとも、重錘体側の電極層とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分は、導電性材料から構成されており、
上方基板は絶縁性材料からなり、その厚み方向に形成された貫通孔内にそれぞれ第１の配線用端子〜第６の配線用端子および重錘体配線用端子が設けられており、各配線用端子の上端には、検出回路に対する配線が施されており、
第１の配線用端子の下端は第１のブロックの上面に電気的に接続され、第２の配線用端子の下端は第２のブロックの上面に電気的に接続され、第３の配線用端子の下端は第３のブロックの上面に電気的に接続され、第４の配線用端子の下端は第４のブロックの上面に電気的に接続され、第５の配線用端子の下端は第５のブロックの上面に電気的に接続され、第６の配線用端子の下端は第６のブロックの上面に電気的に接続され、重錘体配線用端子の下端は支持ブロックの上面に電気的に接続されており、
検出回路が、第１〜第６の容量素子の一部に対して交流信号を与えることにより重錘体を運動させ、この運動させた状態において、第１〜第６の容量素子の一部の静電容量値に基づいて、検出対象となる角速度成分を検出するようにしたものである。
【００１６】
（８）　　本発明の第８の態様は、上述の第７の態様に係るセンサにおいて、
第１〜第４のブロックのうちの一部もしくは全部を、物理的に分離された複数の副ブロックによって構成し、第１〜第４の容量素子のうちの一部もしくは全部を、電気的に独立した複数の副容量素子によって構成し、各副ブロックごとにそれぞれ配線用端子を設け、複数の副容量素子の一部に対して交流信号を与えることにより重錘体を運動させ、複数の副容量素子の別な一部の静電容量値に基づいて、検出対象となる角速度成分を検出するようにしたものである。
【００１７】
（９）　　本発明の第９の態様は、上述の第７または第８の態様に係るセンサにおいて、
上方電極および下方電極のうちのいずれか一方もしくは双方を、物理的に分離された複数の副電極によって構成し、第５の容量素子および第６の容量素子のうちのいずれか一方もしくは双方を、電気的に独立した複数の副容量素子によって構成し、第５のブロックおよび第６のブロックのうちのいずれか一方もしくは双方を、物理的に分離された複数の副ブロックによって構成し、各副電極と各副ブロックとの間をそれぞれ配線によって電気的に接続し、各副ブロックごとにそれぞれ配線用端子を設け、複数の副容量素子の一部に対して交流信号を与えることにより重錘体を運動させ、複数の副容量素子の別な一部の静電容量値に基づいて、検出対象となる角速度成分を検出するようにしたものである。
【００１８】
（１０）　本発明の第１０の態様は、上述の第６〜第９の態様に係るセンサにおいて、
重錘体を直方体の形状とし、その各面がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかに直交するように配置されるようにし、第１のブロック〜第４のブロックの重錘体に対する対向面が、重錘体の各面に対して平行面をなすように構成したものである。
【００１９】
（１１）　本発明の第１１の態様は、上述の第６〜第１０の態様に係るセンサにおいて、
ＸＹ平面における第１象限〜第４象限にそれぞれ配置された４組の支持ブロックを設け、重錘体が、これら４組の支持ブロックのそれぞれから伸びた４本の橋梁部によって支持されており、少なくとも１組の支持ブロックについて配線用端子が設けられているようにしたものである。
【００２０】
（１２）　本発明の第１２の態様は、上述の第６〜第１１の態様に係るセンサにおいて、
重錘体と第５のブロックとの間および重錘体と第６のブロックとの間に、第１のブロック〜第４のブロックのいずれかのブロックが介在するようにし、この介在するブロックに、上方電極と第５のブロックとを接続する配線および下方電極と第６のブロックとを接続する配線を非接触状態で挿通させるためのトンネルを形成するようにしたものである。
【００２１】
（１３）　本発明の第１３の態様は、上述の第１〜第１２の態様に係るセンサにおいて、
配線用端子を、上方基板に設けられた上広の錐状貫通孔の壁面に形成された金属層によって構成するようにしたものである。
【００２２】
（１４）　本発明の第１４の態様は、上述の第１〜第１３の態様に係るセンサにおいて、
所定幅をもった橋梁部として利用した場合に可撓性を与えるのに適した厚みを有する第１の導電層と、重錘体として利用した場合に検出に必要な質量を与えるのに適した厚みを有する第２の導電層と、これら両導電層の間に形成された絶縁層と、によって構成される三層構造をもった基板の一部により、各ブロックおよび重錘体を構成し、橋梁部を第１の導電層を利用して形成するようにしたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。
【００２４】
＜＜＜　§１．センサ構造体の物理的構造　＞＞＞
はじめに、本発明に係るセンサの基本構造を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るセンサの物理的な構造部分（以下、センサ構造体という）を示す分解側断面図である。このセンサ構造体は、加速度センサに利用することもできるし、角速度センサに利用することもできる。実際のセンサは、図１に示すセンサ構造体に、所定の検出回路を付加することにより実現される。このセンサ構造体を、加速度センサとして利用するか、角速度センサとして利用するかは、付加する検出回路によって決まることになる。具体的な検出回路についての説明は、§３において行うこととし、ここでは、このセンサ構造体の物理的な構造を以下に詳述する。
【００２５】
このセンサ構造体は、図１に分解図として描かれているように、上方基板１００、中間部材２００、下方基板３００の３つの層から構成されている。実際には、これら３つの層を上下に接合することにより、センサ構造体が構成されることになる（図７参照）。ここでは説明の便宜上、中間部材２００の中心位置（後述するように、重錘体２５０の重心Ｇの位置になる）に原点Ｏをとり、図の右方向にＸ軸、上方向にＺ軸、紙面に対して垂直方向にＹ軸をとることにより、ＸＹＺ三次元直交座標系を定義することとし、必要に応じて、この座標系を用いた説明を行うことにする。図１は、このセンサ構造体を、ＸＺ平面で切断した分解側断面図ということになる。
【００２６】
上方基板本体１１０は、上方基板１００の主たる部分を占める構成要素であり、絶縁性材料から構成されている。この実施形態の場合、ガラス基板を上方基板本体１１０として用いている。この上方基板本体１１０の上面には、第１の配線用端子Ｔ１〜第６の配線用端子Ｔ６と、重錘体配線用端子Ｔ０とが配置されている（図１には、このうちのＴ１，Ｔ３，Ｔ５のみが現れている）。図２は、上方基板１００の上面図であり、各配線用端子Ｔ１〜Ｔ７，Ｔ０の配置が明瞭に示されている。図１に示す上方基板１００の断面は、この図２に示す上方基板１００をＸ軸に沿って切断した断面に相当する。各配線用端子Ｔ１〜Ｔ７，Ｔ０は、検出回路に対する配線に用いられる端子であり、後述するように、第１〜第６の配線用端子Ｔ１〜Ｔ６の下端は、それぞれ第１〜第６のブロックに接続され、重錘体配線用端子Ｔ０の下端は、支持ブロックに接続される。
【００２７】
一方、図１に示されているとおり、上方基板本体１１０の下面中央部には、上方基板溝部１２０が形成されており、空隙部ＳＰ５が確保されている。また、この上方基板溝部１２０の底には、上方電極Ｅ５が形成されており、配線層Ｌ５が接続されている。図３は、上方基板１００の下面図である。図示のとおり、上方基板本体１１０の下面に形成された上方基板溝部１２０は正方形状をしており、その底部に設けられた上方電極Ｅ５も正方形状をしている。もちろん、上方電極Ｅ５の形状は正方形状に限定されるものではなく、任意の形状でかまわない。配線層Ｌ５は、上方電極Ｅ５から図の左方へと伸びる配線パターンであり、上方基板溝部１２０の段差を越えて、上方基板本体１１０の下面へと連なっている。上方電極Ｅ５および配線層Ｌ５は、たとえば、アルミニウムなどの金属からなるパターンによって形成することができる。なお、図３の下面図には、各配線用端子Ｔ１〜Ｔ７，Ｔ０の下端が露出した状態が示されている。後述するように、各配線用端子は、上広の円錐形状（コーン状）をしており、図２の上面図に現れている上端に比べて、図３の下面図に現れている下端の方が半径が小さくなっている。また、図２と図３は上面図と下面図の関係なので、各配線用端子Ｔ１〜Ｔ７，Ｔ０の配置は、これらの図では表裏の関係となっている。
【００２８】
続いて、中間部材２００の構成を説明する。中間部材２００は、導電性材料からなる基板（たとえば、全体に不純物をドープしたシリコン基板）を加工することにより得ることができる。図４は、この中間部材２００の上面図である。図示のとおり、中間部材２００は複数のブロックから構成されている。まず、Ｘ軸の正方向上には、２つのブロック２１０，２１５が配置されており、Ｘ軸の負方向上には、２つのブロック２２０，２２５が配置されている。同様に、Ｙ軸の正方向上には、１つのブロック２３０が配置されており、Ｙ軸の負方向上には、１つのブロック２４０が配置されている。また、中央部にはブロック２５０が配置されており、このブロック２５０は、橋梁部２６１〜２６４によって、４隅に配置された４個のブロック２７１〜２７４に接続されている。橋梁部２６１〜２６４は、図１の側断面図にも一部が示されているとおり、ブロック２５０の上部のみに接続されたビーム状の構造部である。上述した各ブロックは、いずれも同じ厚み（図１に示す中間部材２００としての厚み）を有しているが、橋梁部２６１〜２６４は、これらのブロックに比べてかなり厚みが小さく設計されており、また、図４に示すように、幅も比較的小さいので、可撓性を有している。結局、中央のブロック２５０は、４本の橋梁部２６１〜２６４を介して、４つのブロック２７１〜２７４によって支持されることになるが、橋梁部２６１〜２６４が可撓性を有しているため、ある程度の自由度をもって変位可能な状態で支持される。
【００２９】
図５は、中間部材２００をＸＹ平面で切断した状態を示す横断面図である。この位置で切断すると、橋梁部２６１〜２６４は現れず、合計１１個のブロックのみが示されている。以下、説明の便宜上、これらの各ブロックを、第１のブロック２１０、第２のブロック２２０、第３のブロック２３０、第４のブロック２４０、第５のブロック２２５、第６のブロック２１５、重錘体２５０、支持ブロック２７１〜２７４と呼ぶことにする。第１のブロック２１０と第２のブロック２２０は、重錘体２５０のＸ軸方向への変位に関する駆動や検出に利用され、第３のブロック２３０と第４のブロック２４０は、重錘体２５０のＹ軸方向への変位に関する駆動や検出に利用される。また、第５のブロック２２５と第６のブロック２１５は、重錘体２５０のＺ軸方向への変位に関する駆動や検出を行うための配線の用途で利用される。支持ブロック２７１〜２７４は、前述したように、重錘体２５０を支持するための支持部材として利用されるとともに、重錘体２５０に対する配線の用途にも利用される。
【００３０】
なお、図４には、第２のブロック２２０の上面に、配線用トンネル２２０Ｔ（実際には、トンネルを形成するためにブロック上面に形成された溝）が形成されている状態が示されているが、この溝は、図１の側断面図に示されている程度の深さをもち、上方基板１００に形成された配線層Ｌ５を非接触状態で挿通させるためのトンネルを形成するためのものである。同様に、第１のブロック２１０の下面には、下方基板３００に形成された配線層Ｌ６を非接触状態で挿通させるための配線用トンネル２１０Ｔ（実際には、トンネルを形成するためにブロック下面に形成された溝）が形成されている。
【００３１】
一方、図１に示すとおり、下方基板３００の主たる構成要素は下方基板本体３１０である。この実施形態では、下方基板本体３１０は上方基板本体１１０と同様にガラス基板によって構成されている。もっとも、下方基板本体３１０は、配線用端子を設ける必要がないため、必ずしもガラスのような絶縁性材料で構成する必要はない。ただ、下方基板本体３１０を導電性材料で構成した場合には、後述する動作上、絶縁させることが必要な箇所については、部分的に絶縁層を形成するなどの処置が必要になるため、実用上は、上方基板本体１１０と同様に絶縁性材料で構成するのが好ましい。
【００３２】
下方基板本体３１０の上面中央部には、下方基板溝部３２０が形成されており、空隙部ＳＰ６が確保されている。また、この下方基板溝部３２０の底には、下方電極Ｅ６が形成されており、配線層Ｌ６が接続されている。図６は、下方基板３００の上面図である。図示のとおり、下方基板本体３１０の上面に形成された下方基板溝部３２０は正方形状をしており、その底部に設けられた下方電極Ｅ６も正方形状をしている。もちろん、下方電極Ｅ６の形状は正方形状に限定されるものではなく、任意の形状でかまわない。配線層Ｌ６は、下方電極Ｅ６から図の右方へと伸びる配線パターンであり、下方基板溝部３２０の段差を越えて、下方基板本体３１０の上面へと連なっている。下方電極Ｅ６および配線層Ｌ６は、たとえば、アルミニウムなどの金属からなるパターンによって形成することができる。
【００３３】
以上、図１に示す上方基板１００、中間部材２００、下方基板３００のそれぞれについての構造を別個に説明したが、本発明に係るセンサ構造体は、これら３層からなる構成要素を上下に積層して接合することにより構成される。図７は、図１に示す３層からなる各構成要素を接合することにより、センサ構造体を構成した状態を示す側断面図である。この図も、ＸＺ平面での切断面に相当する。ここに示す実施形態の場合、上方基板１００および下方基板３００はガラス基板から構成され、中間部材２００はシリコン基板から構成されているため、相互の接合は陽極接合の手法を利用して行われている。
【００３４】
図４および図５に示されているとおり、中間部材２００を構成する各ブロックは、物理的に分離されたものになっているが、重錘体２５０以外の各ブロックは、いずれも上方基板本体１１０と下方基板本体３１０とによって上下から挟まれることにより固定される。これに対して、重錘体２５０の上方および下方には、図７に示すとおり、空隙部ＳＰ５，ＳＰ６が形成されているため、上方基板本体１１０および下方基板本体３１０により重錘体２５０が直接的には固定されることはないが、図４に示すとおり、重錘体２５０は、４本の橋梁部２６１〜２６４によって、支持ブロック２７１〜２７４に接続されているため、所定の自由度をもって変位が可能な状態で、上方基板本体１１０および下方基板本体３１０によって間接的に支持されることになる。
【００３５】
＜＜＜　§２．センサ構造体の基本動作および配線　＞＞＞
さて、ここで、図７に示すセンサ構造体の基本動作を考えてみる。この図７に示すセンサ構造体は、結局、上方基板１００と下方基板３００とを所定間隔をおいて配置し、これら両基板に挟まれる位置に各ブロックを配置し、中央部に重錘体２５０を配置した構造を有している。ここで、各ブロックと重錘体は、いずれも直方体の形状をなしている。各ブロックは、上方基板１００および下方基板３００によって固定されているが、重錘体２５０は、上方基板１００および下方基板３００に挟まれた空間内で所定の自由度をもって変位可能となるように、４本の橋梁部２６１〜２６４によって支持されている。すなわち、重錘体２５０と第１のブロック２１０〜第４のブロック２４０との間には、図５に示すとおり、それぞれ空隙部ＳＰ１〜ＳＰ４が確保されており、重錘体２５０と上方電極Ｅ５および下方電極Ｅ６との間には、図７に示すとおり、それぞれ空隙部ＳＰ５，ＳＰ６が確保されている。したがって、重錘体２５０は、これら空隙部の範囲内において、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各座標軸方向に自由に変位することができる。別言すれば、橋梁部２６１〜２６４は、このような重錘体２５０の変位を可能にするために適した可撓性を有している。
【００３６】
このセンサ構造体を加速度センサとして用いる場合は、加速度の作用に起因して生じる重錘体の変位を検出すればよい。たとえば、重錘体２５０に対して、Ｘ軸正方向（図７における右方向）の加速度が作用したとすると、この加速度に応じた外力により、重錘体２５０はＸ軸正方向に変位することになる。このときの変位量は作用した加速度の大きさに依存する。したがって、重錘体２５０のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の変位をそれぞれ検出することができれば、作用した加速度の各座標軸方向成分を求めることができる。
【００３７】
一方、このセンサ構造体を角速度センサとして用いる場合は、重錘体２５０を運動させる必要がある。一般に、三次元直交座標系において、第１の座標軸方向に運動中の物体に、第２の座標軸まわりの角速度が作用すると、この物体には第３の座標軸方向へのコリオリ力が作用することになる。したがって、たとえば、重錘体２５０をＸ軸方向に単振動させておき、その状態で、Ｙ軸方向に作用するコリオリ力を検出すればＺ軸まわりの角速度の検出が可能になり、Ｚ軸方向に作用するコリオリ力を検出すればＹ軸まわりの角速度の検出が可能になる。もちろん、座標軸の組み合わせを変えれば、任意の座標軸まわりの角速度検出が可能である。ここで、コリオリ力の検出は、上述した加速度に応じた外力の検出と同様に、重錘体２５０の変位を検出することにより行うことができる。たとえば、重錘体２５０をＸ軸方向に単振動させる駆動を行っているときに、Ｙ軸方向にコリオリ力が作用すると、重錘体２５０がＹ軸方向に変位することになるので、この変位を検出することにより、Ｚ軸まわりの角速度を求めることができる。
【００３８】
このように、重錘体を有するセンサ構造体を加速度センサとして利用する場合には、重錘体２５０の変位を検出する機構が必要になり、角速度センサとして利用する場合には、更に、重錘体２５０を運動させる機構が必要になる。本発明に係るセンサ構造体の場合、これらの機構として容量素子を用いている。特に、図７に示す実施形態に係るセンサ構造体の場合、合計６組の容量素子により、重錘体２５０のＸ軸方向の変位、Ｙ軸方向の変位、Ｚ軸方向の変位をそれぞれ独立して検出することが可能であり、また、必要に応じて、重錘体２５０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に運動させることが可能である。
【００３９】
図７に示すセンサ構造体に組み込まれた６組の容量素子の一方の電極の役割は、第１のブロック２１０〜第４のブロック２４０および上方電極Ｅ５，Ｅ６が果たすことになり、もう一方の電極の役割は、重錘体２５０が果たすことになる（重錘体２５０は、６組の容量素子についての共通電極として機能する）。前述したとおり、この実施形態における中間部材２００は、導電性材料（不純物をドープしたシリコン）によって構成されており、重錘体２５０および各ブロックは、それぞれが電極としての機能を果たすことができる。
【００４０】
図８は、図７に示すセンサ構造体における４組の容量素子の所在を示す側面投影図である。ここでは、容量素子を構成する電極として機能する部分をハッチングを施して示してある。一般に、容量素子に固有の電磁気学現象は、導電性ブロックの表層部分で生じるものと考えられるので、ここでは、重錘体や各ブロックの表層部分に仮想電極（ハッチング部分）があるものと仮定して、以下の説明を行うことにする。上述したように、中間部材２００を構成する重錘体２５０や個々のブロックは、物理的にはいずれも導電体の塊であり、別体としての電極が表面に形成されているわけではない。ただ、容量素子としての動作を考慮した説明の便宜上、ここでは、個々の部分の表層部分を電極Ｅ０〜Ｅ４として捉えることにする。
【００４１】
まず、重錘体２５０側には、重錘体側電極Ｅ０が形成される。この実施形態の場合、重錘体２５０は直方体をしており、その６面にそれぞれ重錘体側電極Ｅ０が形成されることになる。図８の側断面図には、このうちの４面に形成された重錘体側電極Ｅ０が示されている。当然、これらはいずれも互いに導通した電極になる。一方、重錘体側電極Ｅ０に対向する位置には、各容量素子を形成するためのもう一方の電極が形成されている。すなわち、第１のブロック２１０の左側の面には対向電極Ｅ１が形成され、第２のブロック２２０の右側の面には対向電極Ｅ２が形成され、上方基板本体１１０の下面には上方電極Ｅ５が形成され、下方基板本体３１０の上面には下方電極Ｅ６が形成されている。
【００４２】
図８の側面投影図に対して、図９は、平面投影図であり、ここにもやはり図７に示すセンサ構造体における４組の容量素子の所在が示されている。すなわち、重錘体２５０の４つの側面には、それぞれ重錘体側電極Ｅ０が形成されている。このうち、重錘体２５０の右側面に形成された重錘体側電極Ｅ０は、図８に示したものと同一の電極であり、第１のブロック２１０の左側の面に対向電極Ｅ１が形成されている。同様に、重錘体２５０の左側面に形成された重錘体側電極Ｅ０は、図８に示したものと同一の電極であり、第２のブロック２２０の右側の面に対向電極Ｅ２が形成されている。更に、図９に示すように、重錘体２５０の図の上下の面にもそれぞれ重錘体側電極Ｅ０が形成されており、第３のブロック２３０および第４のブロック２４０にそれぞれ対向電極Ｅ３，Ｅ４が形成されている。
【００４３】
結局、図９の平面投影図を見ると、重錘体２５０を四方から囲む位置に、それぞれ第１のブロック２１０，第２のブロック２２０，第３のブロック２３０，第４のブロック２４０が配置され、その内側の面（原点Ｏを向く面）に、それぞれ対向電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が形成されていることになり、図８の側面投影図を見ると、更に、重錘体２５０の上方に上方電極Ｅ５が形成され、下方に下方電極Ｅ６が形成されていることになる。ここでは、対向電極Ｅ１とこれに対向する重錘体側電極Ｅ０とによって構成される容量素子を第１の容量素子Ｃ１と呼び、対向電極Ｅ２とこれに対向する重錘体側電極Ｅ０とによって構成される容量素子を第２の容量素子Ｃ２と呼び、対向電極Ｅ３とこれに対向する重錘体側電極Ｅ０とによって構成される容量素子を第３の容量素子Ｃ３と呼び、対向電極Ｅ４とこれに対向する重錘体側電極Ｅ０とによって構成される容量素子を第４の容量素子Ｃ４と呼び、上方電極Ｅ５とこれに対向する重錘体側電極Ｅ０とによって構成される容量素子を第５の容量素子Ｃ５と呼び、下方電極Ｅ６とこれに対向する重錘体側電極Ｅ０とによって構成される容量素子を第６の容量素子Ｃ６と呼ぶことにする。
【００４４】
ここで、この６組の容量素子の配置に着目すると、第１の容量素子Ｃ１（Ｅ１とＥ０）は、重錘体２５０のＸ軸正方向側に配置され、第２の容量素子Ｃ２（Ｅ２とＥ０）は、重錘体２５０のＸ軸負方向側に配置され、第３の容量素子Ｃ３（Ｅ３とＥ０）は、重錘体２５０のＹ軸正方向側に配置され、第４の容量素子Ｃ４（Ｅ４とＥ０）は、重錘体２５０のＹ軸負方向側に配置され、第５の容量素子Ｃ５（Ｅ５とＥ０）は、重錘体２５０のＺ軸正方向側に配置され、第６の容量素子Ｃ６（Ｅ６とＥ０）は、重錘体２５０のＺ軸負方向側に配置されていることがわかる。このように、重錘体２５０に対して、各座標軸の正負両方向にそれぞれ容量素子を配置しておくと、§３で述べるとおり、これら容量素子の静電容量値に基づいて、重錘体２５０の各座標軸方向への変位を正確に検出することができ、また、重錘体２５０を各座標軸に沿って駆動させることができるようになる。
【００４５】
本発明は、このような容量素子に対する配線を単純化することを目的とするものであり、その基本手法は、導電性のブロック自体を配線の用に供することにある。たとえば、図９の平面投影図に示されているように、対向電極Ｅ１〜Ｅ４は、第１のブロック２１０〜第４のブロック２４０の表層部分からなるため、これらの電極に対する配線は、第１のブロック２１０〜第４のブロック２４０の上面に対して行えばよいことがわかる。図９には、各配線用端子の平面的な位置も描かれているが、第１の配線用端子Ｔ１〜第４の配線用端子Ｔ４は、それぞれ第１のブロック２１０〜第４のブロック２４０の上面位置に配置されている。これは、第１の配線用端子Ｔ１〜第４の配線用端子Ｔ４が、それぞれ対向電極Ｅ１〜Ｅ４に対して電気的に接続されていることを意味する。
【００４６】
また、図８に示すとおり、上方電極Ｅ５は、配線層Ｌ５を介して第５のブロック２２５に電気的に接続されており、下方電極Ｅ６は、配線層Ｌ６を介して第６のブロック２１５に電気的に接続されているので、これらの電極に対する配線は、第５のブロック２２５および第６のブロック２１５の上面に対して行えばよいことがわかる。図９を見ると、第５の配線用端子Ｔ５および第６の配線用端子Ｔ６は、それぞれ第５のブロック２２５および第６のブロック２１５の上面位置に配置されている。これは、第５の配線用端子Ｔ５および第６の配線用端子Ｔ６が、それぞれ上方電極Ｅ５および下方電極Ｅ６に対して電気的に接続されていることを意味する。図８に示されている配線用トンネル２２０Ｔは、配線層Ｌ５と第２のブロック２２０とが接触しないようにするためのものであり、配線用トンネル２１０Ｔは、配線層Ｌ６と第１のブロック２１０とが接触しないようにするためのものである。
【００４７】
続いて、重錘体側電極Ｅ０に対する配線を説明しよう。重錘体側電極Ｅ０は、直方体状の重錘体２５０の各面の表層部分からなり、６組の容量素子の一方の共通電極として機能する電極である。ここで、重錘体２５０は導電性材料（不純物ドープシリコン）の塊であり、これを支持するための４本の橋梁部２６１〜２６４および４個の支持ブロック２７１〜２７４も同じく導電性材料（不純物ドープシリコン）によって構成されている。このため、重錘体２５０、橋梁部２６１〜２６４、支持ブロック２７１〜２７４は、電気的には互いに導通していることになる。したがって、重錘体側電極Ｅ０に対する配線は、支持ブロック２７１〜２７４のいずれかの上面に対して行えばよいことがわかる。図９を見ると、重錘体配線用端子Ｔ０は、支持ブロック２７２の上面位置に配置されている（もちろん、他の支持ブロック２７１，２７３，２７４の上面位置に配置してもかまわない）。これは、重錘体配線用端子Ｔ０が、重錘体２５０すなわち重錘体側電極Ｅ０に対して電気的に接続されていることを意味する。
【００４８】
結局、図８または図９に示されている電極Ｅ１〜Ｅ６は、上方基板１００に配置された第１の配線用端子Ｔ１〜第６の配線用端子と電気的に接続された状態となっており、重錘体側電極Ｅ０は、上方基板１００に配置された重錘体配線用端子Ｔ０と電気的に接続された状態となっている。したがって、このセンサ構造体に対して必要な電気的配線は、すべて図２の上面図に示されているように、上方基板１００の上面に露出している合計７個の配線用端子Ｔ０〜Ｔ６に対して行うことができる。しかも、センサ構造体の内部における実質的な配線としては、図８に示すとおり、配線層Ｌ５，Ｌ６を設けただけであり、配線構造は非常に単純化されている。
【００４９】
図２に上端部が示されている各配線用端子Ｔ０〜Ｔ６は、前述したように、上広の円錐形状（コーン状）をしている。ただ、ここに示す実施形態では、図２に示すように、Ｘ軸上に配置された配線用端子が１つも存在しないため、図１や図７などの側断面図（ＸＺ平面で切った断面図）には配線用端子の側断面は現れていない。そこで、参考のために、このセンサ構造体を、第１の配線用端子Ｔ１および第５の配線用端子Ｔ５の各中心軸を通る平面で切った側断面図を図１０に示し、第３の配線用端子Ｔ３および重錘体配線用端子Ｔ０の各中心軸を通る平面で切った側断面図を図１１に示しておく。この図１０または図１１に示されているように、配線用端子Ｔ０〜Ｔ６は、いずれも上方基板本体１１０に設けられた上広の錐状貫通孔の壁面に形成された金属層によって構成されており、中空のコーン状をしていることになる。
【００５０】
図１２は、このコーン状の配線用端子Ｔの製造工程を示す拡大側断面図（配線用端子Ｔの形成部分のみを拡大して示す）である。まず、図１２（ａ）　に示すように、上方基板本体１１０（この実施形態ではガラス基板）の所定箇所に、上広の円錐形状の貫通孔１１５を形成する。次に、中間部材２００の上に上方基板本体１１０を接合する。続いて、この上方基板本体１１０の上面に、アルミニウムなどの金属膜を蒸着法やスパッタ法などの方法で堆積させる。すると、上方基板本体１１０の上面が金属層で覆われるとともに、錐状貫通孔１１５の内側面および底部（中間部材２００の上面）にも金属が堆積し、図１２（ｂ）　に示すように、内部に円錐状の空洞部Ｋを有する中空コーン状の配線用端子Ｔが形成されることになる。この後、上方基板本体１１０上に堆積した金属層の不要な部分（図１２（ｂ）　に示す配線用端子Ｔの上端の縁の部分の外側に堆積した部分）をエッチングなどで除去すれば、最終的に、図１２（ｂ）　に示すような側断面をもった配線用端子Ｔを形成することができる。この配線用端子Ｔの上端の縁の部分は、上方基板本体１１０の上面に露出した状態となり、検出回路に対する配線部（ボンディングパッド）として機能することになり、下端のコーン先端部分は、中間部材２００を構成する各ブロックの上面に接触し、電気的なコンタクトをとる機能を果たす。
【００５１】
なお、図１２（ａ）　に示す貫通孔１１５を錐状にしてあるのは、アルミニウムなどの蒸着やスパッタの工程において、その壁面に効果的に堆積層を形成するための配慮である。もちろん、錐状貫通孔１１５は必ずしも円錐状にする必要はなく、角錐状にしてもかまわない。また、蒸着法やスパッタ法などの一般的な堆積工程を採らずに、別な工程で貫通孔１１５内に配線用端子Ｔを埋め込むことが可能であれば、貫通孔１１５は必ずしも上広の錐状にする必要はない。
【００５２】
＜＜＜　§３．検出回路　＞＞＞
これまで、本発明に係る加速度センサあるいは角速度センサに用いるセンサ構造体の構成、基本動作、配線を述べてきた。ここでは、このセンサ構造体に接続して用いる検出回路についての説明を行う。もっとも、これらの検出回路自体は、前掲の特許文献１〜４などに開示されている公知の回路であるので、ここでは代表的なの回路構成例について簡単な説明を行うことにする。本発明の特徴は、§１および§２で述べたセンサ構造体の構造および配線にあり、ここで述べる検出回路は、本発明にとって本質的な特徴ではない。
【００５３】
図１３は、図７に示すセンサ構造体を三次元加速度センサとして利用するための検出回路である。もっとも、図の左半分に記載されている容量素子Ｃ１〜Ｃ６と、配線用端子Ｔ０〜Ｔ６は、図７に示すセンサ構造体の構成要素であるので、実際の検出回路の部分は、図の右半分に記載されたＣ／Ｖ変換回路４０１〜４０６および減算器４０７〜４０９の部分ということになる。既に§２において述べたように、容量素子Ｃ１〜Ｃ６の一方の電極Ｅ１〜Ｅ６は、それぞれ第１の配線用端子Ｔ１〜第６の配線用端子Ｔ６に接続されており、容量素子Ｃ１〜Ｃ６の他方の共通電極Ｅ０（重錘体側電極）は、重錘体配線用端子Ｔ０に接続されているので、図におけるＣ／Ｖ変換回路４０１〜４０６に対する配線は、上方基板本体１１０上に露出した各配線用端子Ｔ０〜Ｔ６に対して行うことになる。この回路では、重錘体配線用端子Ｔ０は接地されており、重錘体側電極Ｅ０、すなわち、重錘体２５０全体の電位は接地レベルになる。
【００５４】
Ｃ／Ｖ変換回路４０１〜４０６は、それぞれ容量素子Ｃ１〜Ｃ６の静電容量値を電圧値Ｖ１〜Ｖ６に変換する機能をもった回路である。これらの電圧値Ｖ１〜Ｖ６に対しては、減算器４０７〜４０９による演算が行われ、演算結果として、出力端子Ｔｘには電圧値Ｖ１−Ｖ２が出力され、出力端子Ｔｙには電圧値Ｖ３−Ｖ４が出力され、出力端子Ｔｚには電圧値Ｖ５−Ｖ６が出力される。ここで、出力端子Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚに出力される電圧値は、それぞれ重錘体２５０に作用した加速度のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向成分になる。
【００５５】
その理由は、図７に示すセンサ構造体における重錘体２５０の変位を考えれば容易に理解できよう。たとえば、重錘体２５０に対して、Ｘ軸正方向の加速度αｘが作用したとすると、この加速度αｘに基づく力により、重錘体２５０は図７における右方へと移動することになり、容量素子Ｃ１の電極間距離（重錘体２５０と第１のブロック２１０との距離）は小さくなり、容量素子Ｃ２の電極間距離（重錘体２５０と第２のブロック２２０との距離）は大きくなる。よって、容量素子Ｃ１の静電容量値（電圧値Ｖ１）は大きくなり、容量素子Ｃ２の静電容量値（電圧値Ｖ２）は小さくなるので、出力端子Ｔｘに得られる電圧値Ｖ１−Ｖ２は、加速度αｘの大きさを示す値になる。加速度のＹ軸方向成分αｙが出力端子Ｔｙに得られ、加速度のＺ軸方向成分αｚが出力端子Ｔｚに得られる理由も同様である。このように、図１３に示す検出回路は、第１の容量素子Ｃ１〜第６の容量素子Ｃ６の静電容量値に基づいて、各座標軸方向の加速度成分を検出する機能を有しており、このような検出回路を用いることにより、三次元加速度センサを実現することができる。
【００５６】
続いて、角速度センサを実現するための検出回路の例を示す。角速度の検出を行うためには、前述したとおり、重錘体２５０を所定方向に運動させながら、運動中の重錘体２５０に作用するコリオリ力を検出する必要がある。このため、用いる検出回路は、容量素子に所定の電気信号（駆動信号）を与えることにより重錘体を運動させる機能と、この運動に同期した所定のタイミングで、重錘体の所定方向への変位量を容量素子の静電容量値に基づいて電気信号として取り出す機能と、が必要になる。具体的には、検出回路は、第１の容量素子Ｃ１〜第６の容量素子Ｃ６の一部に対して交流信号を与えることにより重錘体を運動させ、この運動させた状態において、第１の容量素子Ｃ１〜第６の容量素子Ｃ６の一部の静電容量値に基づいて、検出対象となる角速度成分を検出することになる。
【００５７】
図１４は、図７に示すセンサ構造体を二次元加速度センサとして利用するための検出回路である。ここでも、図の左半分に記載されている容量素子Ｃ１〜Ｃ６と、配線用端子Ｔ０〜Ｔ６は、図７に示すセンサ構造体の構成要素であるので、実際の検出回路の部分は、図の右半分に記載されたＣ／Ｖ変換回路４０１〜４０４、減算器４０７，４０８、交流電源４１１，４１２の部分ということになる。この検出回路を用いた場合、第５の容量素子Ｃ５および第６の容量素子Ｃ６は、重錘体２５０をＺ軸方向に駆動させる役割を果たすことになる。交流電源４１１，４１２としては、互いに逆位相の交流信号を発生させる電源を用いればよい。たとえば、交流電源４１１が前半周期にパルスを発生し、交流電源４１２が後半周期にパルスを発生すれば、重錘体側電極Ｅ０を接地レベルに維持したまま、上方電極Ｅ５と下方電極Ｅ６とに交互に電圧を印加することができるので、重錘体２５０をクーロン力により上下に交互に引き寄せることができるようになり、重錘体２５０をＺ軸方向に振動させることができるようになる。
【００５８】
このように、重錘体２５０をＺ軸方向に振動させた状態において、Ｙ軸まわりの角速度ωｙが作用すると、重錘体２５０にはＸ軸方向へのコリオリ力が作用し、Ｘ軸方向へ変位することになる。このＸ軸方向への変位は、前述したとおり、減算器４０７から出力される電圧値Ｖ１−Ｖ２として検出される。よって、図１４の回路では、出力端子Ｔｙに得られる電圧値は、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを示すものになる。同様に、出力端子Ｔｘに得られる電圧値は、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを示すものになる。かくして、図１４の検出回路を用いることにより、Ｘ軸まわりの角速度ωｘおよびＹ軸まわりの角速度ωｙを検出する機能をもった二次元角速度センサを実現することができる。
【００５９】
この図１４の検出回路は、重錘体２５０をＺ軸方向に振動させながら、Ｘ軸方向へのコリオリ力に基づく変位を検出してＹ軸まわりの角速度ωｙを検出し、Ｙ軸方向へのコリオリ力に基づく変位を検出してＸ軸まわりの角速度ωｘを検出することにより二次元角速度センサを実現する回路であるが、同様の原理に基づき、重錘体２５０をＸ軸方向に振動させながら、Ｙ軸まわりの角速度ωｙとＺ軸まわりの角速度ωｚとを検出する二次元角速度センサを実現することも可能であるし、重錘体２５０をＹ軸方向に振動させながら、Ｘ軸まわりの角速度ωｘとＺ軸まわりの角速度ωｚとを検出する二次元角速度センサを実現することも可能である。
【００６０】
二次元角速度センサを実現する場合は、上述の例のように、重錘体２５０を１つの座標軸方向に振動させれば十分であるが、３つの座標軸まわりの角速度ωｘ，ωｙ，ωｚのすべてを検出する三次元角速度センサを実現するためには、重錘体２５０を２つの座標軸方向に交互に運動させる必要がある。そのためには、重錘体２５０を円運動させると都合がよい。たとえば、図１５に示すように、ＸＹ平面内において、重錘体２５０の重心Ｇを円運動させたとする。
【００６１】
ここで、重心Ｇが図示の円軌道上を運動中にＹ軸との交差点Ｐ１を通過する瞬間を考えてみると、この瞬間における重心Ｇの運動方向ベクトルＵｘは、Ｘ軸方向に沿った方向を向いていることがわかる。したがって、重心Ｇの交差点Ｐ１を通過する瞬間に、Ｚ軸方向の変位（コリオリ力）を検出できれば、この検出値はＹ軸まわりの角速度ωｙを示すものになり、Ｙ軸方向の変位（コリオリ力）を検出できれば、この検出値はＺ軸まわりの角速度ωｚを示すものになる。したがって、交差点Ｐ１を通過する瞬間には、角速度ωｙおよびωｚの検出が可能になる。同様に、重心Ｇが図示の円軌道上を運動中にＸ軸との交差点Ｐ２を通過する瞬間を考えてみると、この瞬間における重心Ｇの運動方向ベクトルＵｙは、Ｙ軸方向に沿った方向を向いていることがわかる。したがって、重心Ｇの交差点Ｐ２を通過する瞬間に、Ｚ軸方向の変位（コリオリ力）を検出できれば、この検出値はＸ軸まわりの角速度ωｘを示すものになり、Ｘ軸方向の変位（コリオリ力）を検出できれば、この検出値はＺ軸まわりの角速度ωｚを示すものになる。したがって、交差点Ｐ２を通過する瞬間には、角速度ωｘおよびωｚの検出が可能になる。なお、角速度ωｚは、交差点Ｐ１，Ｐ２のいずれでも検出可能なので、どちらか一方で検出すれば十分である。
【００６２】
重錘体２５０の重心ＧをＸＹ平面上で円運動させるには、図９に示されている４組の容量素子Ｃ１（Ｅ１とＥ０），Ｃ２（Ｅ２とＥ０），Ｃ３（Ｅ３とＥ０），Ｃ４（Ｅ４とＥ０）に、それぞれ所定の位相をもった駆動信号を与えるようにすればよい。たとえば、図１６に示すような制御回路５００を用意し、図示のような４種類の駆動信号ＤＲ１〜ＤＲ４を発生させ、各容量素子Ｃ１〜Ｃ４に与えれば、重錘体２５０の重心ＧをＸＹ平面上で円運動させることができる。すなわち、駆動信号ＤＲ１とＤＲ２とは相互に位相φがπだけずれており、重錘体２５０をＸ軸方向に振動させることができ、駆動信号ＤＲ３とＤＲ４とは相互に位相φがπだけずれており、重錘体２５０をＹ軸方向に振動させることができる。しかも、駆動信号ＤＲ１とＤＲ３とは相互に位相φがπ／２だけずれているため、容量素子Ｃ１，Ｃ３，Ｃ２，Ｃ４にはそれぞれ移相φがπ／２だけ遅れた駆動信号が与えられることになり、重錘体２５０はＸＹ平面上で円運動することになる。
【００６３】
上述したように、このような円運動中の重錘体２５０を利用して、角速度を検出するには、重心Ｇが交差点Ｐ１，Ｐ２を通過する瞬間に変位検出を行う必要がある。そこで、制御回路５００からは、重錘体２５０の重心Ｇが、交差点Ｐ１を通過した瞬間を示す同期検波信号Ｓ（Ｐ１）と、交差点Ｐ２を通過した瞬間を示す同期検波信号Ｓ（Ｐ２）と、を出力させるようにし、この信号を利用して、変位検出を行うようにすればよい。
【００６４】
図１７は、図７に示すセンサ構造体を三次元加速度センサとして利用するための検出回路である。ここでも、図の左側に記載されている容量素子Ｃ１〜Ｃ６と、配線用端子Ｔ０〜Ｔ６は、図７に示すセンサ構造体の構成要素であるので、実際の検出回路の部分は、Ｃ／Ｖ変換回路４０３〜４０６、減算器４０８，４０９、同期検波回路４２１〜４２３、増幅器４３１〜４３３の部分ということになる。この他、図１６に示す制御回路５００も検出回路の一部に組み込まれる。図１７の回路図における信号ＤＲ１〜ＤＲ４および信号Ｓ（Ｐ１），Ｓ（Ｐ２）は、図１６に示す制御回路５００によって発生された各信号である。
【００６５】
ここでは、まず、この図１７に示す回路の中で、重錘体２５０の重心Ｇを円運動させる機能を果たす部分を説明する。図示のとおり、制御回路５００で発生された駆動信号ＤＲ１〜ＤＲ４は、配線用端子Ｔ１〜Ｔ４に供給される。これにより、各容量素子Ｃ１〜Ｃ４には、位相が互いにπ／２ずつずれた駆動信号が供給され、前述したとおり、重心ＧはＸＹ平面内で円運動を行うことになる。このように、容量素子Ｃ１〜Ｃ４は、重錘体２５０を円運動させる駆動機能を果たすために利用される。
【００６６】
続いて、重錘体２５０に作用するコリオリ力を検出する機能、すなわち、重錘体２５０の変位検出を行う部分を説明する。Ｃ／Ｖ変換回路４０３〜４０６は、それぞれ容量素子Ｃ３〜Ｃ６の静電容量値を電圧値Ｖ３〜Ｖ６に変換する回路であり、減算器４０８，４０９は、それぞれ電圧値の差Ｖ３−Ｖ４およびＶ５−Ｖ６を求める回路である。ここで、電圧差Ｖ３−Ｖ４が重錘体２５０のＹ軸方向の変位（すなわち、Ｙ軸方向のコリオリ力）を示す値であり、電圧差Ｖ５−Ｖ６が重錘体２５０のＺ軸方向の変位（すなわち、Ｚ軸方向のコリオリ力）を示す値であることは既に述べたとおりである。また、同期検波回路４２１〜４２３は、同期検波信号Ｓ（Ｐ１）またはＳ（Ｐ２）によって示されるタイミングで、減算器４０８，４０９からの信号を出力する回路であり、重錘体の重心Ｇが交差点Ｐ１を通過する瞬間または交差点Ｐ２を通過する瞬間のタイミングに合わせて信号出力を行う。各同期検波回路４２１〜４２３から出力された信号は、それぞれ増幅器４３１〜４３３で増幅された後、出力端子Ｔｚ，Ｔｙ，Ｔｘに出力される。
【００６７】
ここで、出力端子Ｔｚに出力される信号は、重錘体の重心Ｇが運動方向ベクトルＵｘをもって交差点Ｐ１を通過する瞬間におけるＹ軸方向に作用したコリオリ力を示すものであり、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを示す信号になる。また、出力端子Ｔｙに出力される信号は、重錘体の重心Ｇが運動方向ベクトルＵｘをもって交差点Ｐ１を通過する瞬間におけるＺ軸方向に作用したコリオリ力を示すものであり、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを示す信号になる。更に、出力端子Ｔｘに出力される信号は、重錘体の重心Ｇが運動方向ベクトルＵｙをもって交差点Ｐ２を通過する瞬間におけるＺ軸方向に作用したコリオリ力を示すものであり、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを示す信号になる。
【００６８】
かくして、図１６に示す回路と図１７に示す回路によって構成される検出回路を用いれば、各座標軸まわりの角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを検出することが可能な三次元角速度センサを実現することが可能になる。なお、図１７の回路図において、容量素子Ｃ３，Ｃ４に関する回路部分に抵抗Ｒが挿入されているのは、駆動系の信号と検出系の信号とが重畳しても支障が生じないようにするための配慮である。すなわち、容量素子Ｃ１〜Ｃ４は重錘体を駆動するために利用され、容量素子Ｃ３〜Ｃ６は重錘体の変位検出に利用されることになるので、容量素子Ｃ３，Ｃ４は、重錘体を駆動する役割と重錘体の変位を検出する役割とを兼務することになる。このため、容量素子Ｃ３，Ｃ４の静電容量値の検出は、駆動信号ＤＲ３，ＤＲ４を供給した状態で行う必要があるので、抵抗Ｒを挿入し、駆動信号と検出信号とを分離可能にしている。
【００６９】
以上、重錘体をＸＹ平面上で円運動させる例を述べたが、もちろん、重錘体をＹＺ平面上で円運動させたり、ＸＺ平面上で円運動させたりしても、三次元角速度センサは実現可能であり、その場合には、図１６および図１７に示す検出回路に準じた回路を用意すればよい。
【００７０】
＜＜＜　§４．副ブロックを設ける変形例　＞＞＞
上述した基本的な実施形態では、重錘体の側方に配置すべき電極Ｅ１〜Ｅ４を構成する役割と、その配線の用に供する役割とを兼務するために第１のブロック２１０〜第４のブロック２４０を配置し、上方電極Ｅ５，下方電極Ｅ６に対する配線の用に供する役割を果たすために第５のブロック２２５、第６のブロック２１６を配置した。ここで、三次元加速度センサや二次元角速度センサを実現する上では、これら６組のブロックを設けることで十分である。ただ、三次元角速度センサの場合には、これら６組のブロックだけで実現しようとすると、同一の容量素子に、重錘体を駆動する役割と重錘体の変位を検出する役割とを兼務させる必要が生じるため、１組のブロックを、物理的に分離された複数の副ブロックに分け、駆動用の容量素子と検出用の容量素子とを別個に設けた方が便利な場合もある。
【００７１】
たとえば、図１７に示す検出回路では、前述したとおり、容量素子Ｃ３，Ｃ４は、重錘体を駆動する役割と重錘体の変位を検出する役割とを兼務するため、抵抗Ｒを挿入し、駆動信号ＤＲ３，ＤＲ４が供給された状態で、静電容量値の検出を行うことができるようなＣ／Ｖ変換回路４０３，４０４を用意する必要がある。このように検出回路が複雑化するのを避けたい場合には、容量素子Ｃ３，Ｃ４をそれぞれ電気的に独立した複数の副容量素子によって構成しておくようにすればよい。たとえば、容量素子Ｃ３を、駆動用副容量素子Ｃ３Ａと検出用副容量素子Ｃ３Ｂとによって構成しておけば、駆動信号ＤＲ３は駆動用副容量素子Ｃ３Ａに供給するようにし、静電容量値の検出は検出用副容量素子Ｃ３Ｂを利用して行うようにすることができる。そうすれば、物理的に同一の容量素子が、重錘体を駆動する役割と重錘体の変位を検出する役割とを兼務することがなくなり、回路構成をより単純化することが可能になる。
【００７２】
１組の容量素子を複数の副容量素子に分けるには、容量素子を構成する１枚の電極を複数の副電極に分ける必要がある。図７に示すセンサ構造体では、６組の容量素子を構成するために、６枚の電極Ｅ１〜Ｅ６を設けている。ここでは、変形例として、この６枚の電極Ｅ１〜Ｅ６のすべてを複数の副電極に分けた例を以下に示しておく。
【００７３】
図１８は、この変形例に用いる上方基板１００′の下面図である。この上方基板１００′は、図３に示す上方基板１００の代わりに用いるものであり、上方基板溝部１２０の底部には、上方電極Ｅ５の代わりに副電極Ｅ５１，Ｅ５２が形成されており、それぞれについて配線Ｌ５１，Ｌ５２が設けられている。なお、この図１８におけるハッチングは、電極や配線の平面パターンを示すものであり、断面を示すものではない。このように一対の副電極Ｅ５１，Ｅ５２を設けておけば、副電極Ｅ５１と重錘体側電極Ｅ０とによって副容量素子Ｃ５１が形成され、副電極Ｅ５２と重錘体側電極Ｅ０とによって副容量素子Ｃ５２が形成されることになるので、一方を駆動専用、他方を検出専用に利用することができる。下方基板３００についても全く同様に、下方電極Ｅ６を２つの副電極に分けるようにすればよい。
【００７４】
図１９は、この変形例に用いる中間部材２００′の上面図である。この中間部材２００′は、図４に示す中間部材２００の代わりに用いるものである。両者を比較すると、第１のブロック２１０が３つの副ブロック２１１〜２１３に分けられ、第２のブロック２２０が３つの副ブロック２２１〜２２３に分けられ、第３のブロック２３０が３つの副ブロック２３１〜２３３に分けられ、第４のブロック２４０が３つの副ブロック２４１〜２４３に分けられ、第５のブロック２２５が２つの副ブロック２２６，２２７に分けられ、第６のブロック２１５が２つの副ブロック２１６，２１７に分けられていることがわかる。
【００７５】
第１のブロック２１０〜第４のブロック２４０を、２つの副ブロックではなく、３つの副ブロックに分けているのは、座標軸に関する対称性を確保するためである。すなわち、重錘体の駆動や変位は、力学的な作用であるため、駆動用に用いる副容量素子や、検出用に用いる副容量素子は、いずれも座標軸に関して対称性を有するような配置を行っておくのが好ましい。図１９に示す例の場合、３つに並んだ副ブロックのうち、中央の副ブロック２１２，２２２，２３２，２４２がそれぞれ駆動用に利用され、その両側に並んだ副ブロック対、すなわち、２１１／２１３の対、２２１／２２３の対、２３１／２３３の対、２４１／２４３の対が、それぞれ検出用に利用される。副ブロック２２６，２２７は、図１８に示す上方基板１００′に形成された配線Ｌ５１，Ｌ５２に接続され、副電極Ｅ５１，Ｅ５２に対する配線に利用される。同様に、副ブロック２１６，２１７は、下方基板に形成された２つの副電極に対する配線に利用される。
【００７６】
図２０は、図１９に示す中間部材２００′に形成される各仮想電極と各配線用端子との関係を示す平面投影図であり、ハッチング部分が仮想電極を示している。図示の各副電極Ｅ１１〜Ｅ４３と重錘体側電極Ｅ０とによって、それぞれ副容量素子Ｃ１１〜Ｃ４３が形成されることになる。上述したように、座標軸に関して対称性を有する安定した検出動作を可能にするためには、３つに並んだ副容量素子のうち、中央の副容量素子Ｃ１２，Ｃ２２，Ｃ３２，Ｃ４２をそれぞれ駆動用に利用し、その両側に並んだ副容量素子対、すなわち、Ｃ１１／Ｃ１３の対、Ｃ２１／Ｃ２３の対、Ｃ３１／Ｃ３３の対、Ｃ４１／Ｃ４３の対を、それぞれ検出用に利用すればよい。
【００７７】
このように各ブロックを副ブロックに分割した場合、当然、個々の副ブロックの上面に対して別個独立して配線を行うことになる。図２０に黒丸で示したＴ１１〜Ｔ６２は、各副ブロックについての配線用端子の位置を示すものである。これら各配線用端子は、図１２（ｂ）　に示すような中空のコーン状をしており、その上端は、いずれも上方基板１００′の上面に露出しており、下端は、各副ブロックの上面に電気的に接触していることになる。
【００７８】
結局、図２０に示すような中間部材２００′を有するセンサ構造体では、６組の容量素子のすべてが、複数の副容量素子に分けられており、駆動用副容量素子と検出用副容量素子とを独立して利用することができる。もっとも、実際に三次元角速度センサを構成する場合、６組の容量素子のすべてについて、駆動用副容量素子と検出用副容量素子と用意する必要はない。たとえば、図１５に示すように、重錘体２５０の重心ＧをＸＹ平面内で円運動させながら、交差点Ｐ１，Ｐ２を通過した瞬間に変位検出を行うタイプの三次元角速度センサの場合、第３の容量素子Ｃ３と第４の容量素子Ｃ４は駆動／検出を兼ねる必要があるので、副容量素子を利用することに意味があるが、その他の容量素子は、駆動もしくは検出のみを行えばよいため、副容量素子を利用する意味はない。したがって、図２０に示すような中間部材２００′を有するセンサ構造体は、必ずしもすべての機能が利用されるわけではなく、いくつかのブロックや配線が無駄になる。しかしながら、このようなセンサ構造体を、汎用のセンサ構造体として量産しておくようにすれば、これに接続する検出回路を種々変えることにより、様々なタイプのセンサを実現することができるようになる。
【００７９】
たとえば、この汎用のセンサ構造体を利用して、図２１および図２２に示す回路を構成し、更に図１６に示す制御回路５００を併せて利用すれば、三次元角速度センサを実現することが可能になる。図２１に示す回路は、重錘体を駆動するための回路であり、制御回路５００からの駆動信号ＤＲ１〜ＤＲ４が副容量素子Ｃ１２，Ｃ２２，Ｃ３２，Ｃ４２（駆動専用の副容量素子）に与えられている。これにより、図２０に示す各副電極Ｅ１２，Ｅ３２，Ｅ２２，Ｅ４２にπ／２ずつ位相がずれた交流信号が加えられることになり、重錘体をＸＹ平面上で円運動させることが可能になる。
【００８０】
一方、図２２の上段に示す回路では、変位検出専用の副容量素子Ｃ１１，Ｃ１３の静電容量値の合計をＣ／Ｖ変換回路４４１で電圧値に変換し、変位検出専用の副容量素子Ｃ２１，Ｃ２３の静電容量値の合計をＣ／Ｖ変換回路４４２で電圧値に変換し、減算器４５１で両者の差が演算される。この差は、重錘体のＸ軸方向の変位を示すものになる。同様に、図２２の下段に示す回路では、変位検出専用の副容量素子Ｃ５１の静電容量値をＣ／Ｖ変換回路４４３で電圧値に変換し、変位検出専用の副容量素子Ｃ６１の静電容量値をＣ／Ｖ変換回路４４４で電圧値に変換し、減算器４５２で両者の差が演算される。この差は、重錘体のＺ軸方向の変位を示すものになる。
【００８１】
同期検波回路４６１，４６２，４６３は、それぞれ同期検波信号Ｓ（Ｐ２），Ｓ（Ｐ１），Ｓ（Ｐ２）によって示されるタイミングで、減算器４５１，４５２からの信号を出力する回路である。各同期検波回路４６１〜４６３から出力された信号は、それぞれ増幅器４７１〜４７３で増幅された後、出力端子Ｔｚ，Ｔｙ，Ｔｘに出力される。
【００８２】
ここで、出力端子Ｔｚに出力される信号は、重錘体の重心Ｇが運動方向ベクトルＵｙをもって交差点Ｐ２を通過する瞬間におけるＸ軸方向に作用したコリオリ力を示すものであり、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを示す信号になる。また、出力端子Ｔｙに出力される信号は、重錘体の重心Ｇが運動方向ベクトルＵｘをもって交差点Ｐ１を通過する瞬間におけるＺ軸方向に作用したコリオリ力を示すものであり、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを示す信号になる。更に、出力端子Ｔｘに出力される信号は、重錘体の重心Ｇが運動方向ベクトルＵｙをもって交差点Ｐ２を通過する瞬間におけるＺ軸方向に作用したコリオリ力を示すものであり、Ｘ軸まわりの角速度ωｘを示す信号になる。
【００８３】
このように、図２１および図２２に示す回路を用いれば、各座標軸まわりの角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを検出することが可能な三次元角速度センサを実現することが可能になる。しかも、各副容量素子には、重錘体を駆動する役割か、重錘体の変位を検出する役割かのいずれか一方の役割のみが与えられることになるので、駆動信号と検出信号とを分離するような回路上の工夫は不要になる。
【００８４】
図１９に上面が示されている中間部材２００′では、図４に示す中間部材２００を構成する６つのブロックのすべてを副ブロックに分割しており、このような構成にしておけば、用途に応じて種々の検出回路が適用可能な汎用のセンサ構造体が量産できることは既に述べたとおりである。ただ、このような汎用のセンサ構造体では、実際には無用のブロックや配線が形成されることになるので、個々の検出回路に合わせたいわゆるオーダーメイドのセンサ構造体を作成する場合には、必要なブロックについてのみ副ブロックへの分割を行うようにすればよい。
【００８５】
要するに、この§４で述べる変形例は、図４に上面が示されている基本的な実施形態に係るセンサ構造体を構成する第１のブロック２１０〜第４のブロック２４０のうちの必要な一部もしくは全部を、物理的に分離された複数の副ブロックによって構成し、第１の容量素子Ｃ１〜第４の容量素子Ｃ４のうちの必要な一部もしくは全部を、電気的に独立した複数の副容量素子によって構成し、各副ブロックごとにそれぞれ配線用端子を設け、複数の副容量素子の一部に対して交流信号を与えることにより重錘体を運動させ、複数の副容量素子の別な一部の静電容量値に基づいて、検出対象となる角速度成分を検出するようにすればよい。また、上方電極Ｅ５および下方電極Ｅ６については、必要に応じて、いずれか一方もしくは双方を、物理的に分離された複数の副電極によって構成し、第５の容量素子および第６の容量素子のうちのいずれか一方もしくは双方を、電気的に独立した複数の副容量素子によって構成し、第５のブロックおよび第６のブロックのうちのいずれか一方もしくは双方を、物理的に分離された複数の副ブロックによって構成し、各副電極と各副ブロックとの間をそれぞれ配線によって電気的に接続し、各副ブロックごとにそれぞれ配線用端子を設け、複数の副容量素子の一部に対して交流信号を与えることにより重錘体を運動させ、複数の副容量素子の別な一部の静電容量値に基づいて、検出対象となる角速度成分を検出するようにすればよい。
【００８６】
＜＜＜　§５．その他の変形例　＞＞＞
これまで本発明に係るセンサの基本的な実施形態および副ブロックを用いる変形例を述べたが、ここでは、更にいくつかの変形例を紹介しておく。
【００８７】
まず、これまで述べた例では、重錘体を直方体の形状とし、その各面がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかに直交するように配置されるようにし、第１のブロック２１０〜第４のブロック２４０の重錘体２５０に対する対向面が、重錘体２５０の各面に対して平行面をなすように構成しているが、重錘体は必ずしも直方体にする必要はない。要するに、重錘体の第１〜第４のブロックに対向する面に形成された電極層と、第１〜第４のブロックの重錘体に対向する面に形成された対向電極層と、によりそれぞれ容量素子が構成され、重錘体の上面および下面と上方電極および下方電極とによりそれぞれ容量素子が構成されるようになっていれば、重錘体の形状は直方体に限定されるものではない。
【００８８】
また、上述の実施形態では、ＸＹ平面における第１象限〜第４象限にそれぞれ支持ブロック２７１〜２７４を設け、重錘体２５０が、これら４組の支持ブロック２７１〜２７４のそれぞれから伸びた４本の橋梁部２６１〜２６４によって支持されるようにし、少なくとも１組の支持ブロックについて重錘体配線用端子Ｔ０を接続するようにしているが、支持ブロックの数や位置は、このような例に限定されるものではなく、橋梁部によって重錘体を支持することが可能であれば、支持ブロックをどの位置にいくつ設けるようにしてもかまわない。ただ、センサ構造体のスペース効率を高めて小型化し、また、重錘体を安定して支持できるようにするためには、上述した実施形態のように、４隅の位置に支持ブロック２７１〜２７４を設け、重錘体を４方向から支持するようにするのが好ましい。また、橋梁部は、必ずしも重錘体２５０の上部を支持する構造にする必要はなく、たとえば、重錘体２５０の下部を支持する構造にしてもかまわない。
【００８９】
更に、上述の基本的な実施形態では、重錘体２５０に隣接するように、第１のブロック２１０〜第４のブロック２４０を配置し、第１のブロック２１０の外側に第６のブロック２１５を配置し、第２のブロック２２０の外側に第５のブロック２２５を配置するようにし、上方電極Ｅ５と第５のブロック２２５とを接続する配線Ｌ５および下方電極Ｅ６と第６のブロック２１５とを接続する配線Ｌ６を、非接触状態で挿通させるための配線用トンネル２１０Ｔ，２２０Ｔを形成するようにしたが、第５のブロック２２５や第６のブロック２１５は、配線の用に供するためのものであるから、どこに配置するようにしてもかまわない。もちろん、配置を変えた場合には、必要に応じて、配線用トンネルを適宜形成すればよい。
【００９０】
また、上述の実施形態では、重錘体の６面についてそれぞれ容量素子を形成し、合計６組の容量素子を設けているが、たとえば、一次元もしくは二次元加速度センサとして利用する場合や、一次元角速度センサとして利用する場合は、必ずしも６組の容量素子は必要ではないので、必要に応じた数の容量素子を必要な箇所に設けるようにすればよい。
【００９１】
上述の実施形態では、中間部材２００や中間部材２００′は、いずれも全体が導電性材料から構成されており、重錘体や各ブロックは、全体が導電性材料の塊として機能した。しかしながら、重錘体や各ブロックは、必ずしも全体がすべて導電性材料で構成されている必要はなく、少なくとも、それぞれの機能に必要な部分が導電性材料によって構成されていればよい。たとえば、重錘体は、重錘体側電極Ｅ０としての機能に必要な表面の主要部が導電性材料から構成されていればよい。ただし、配線の便宜を考慮すると、複数の重錘体側電極Ｅ０が互いに導通した状態になっているのが好ましい。また、橋梁部および支持ブロックに関しては、少なくとも、重錘体側電極Ｅ０と支持ブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分を導電性材料から構成すればよい。一方、第１のブロック〜第４のブロックに関しては、少なくとも、対向電極Ｅ１〜Ｅ４の部分およびこの対向電極Ｅ１〜Ｅ４とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分を導電性材料から構成すればよい。また、第５のブロック２２５に関しては、少なくとも、上方電極Ｅ５からの配線Ｌ５とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分を導電性材料から構成しておけばよく、第６のブロック２１５に関しては、少なくとも、下方電極Ｅ６からの配線Ｌ６とブロック上面とを電気的に導通させるために必要な部分を導電性材料から構成しておけばよい。
【００９２】
＜＜＜　§６．本発明に係るセンサ構造体の製造工程　＞＞＞
最後に、図７に示すセンサ構造体の量産に適した製造工程の一例、特に、中間部材２００の構造を得るために適した工程を、図２３〜図２５の側断面図（いずれも、ＸＺ平面で切断した断面）を参照しながら説明する。
【００９３】
まず、図２３（ａ）　に示すように、シリコン導電層６１０、酸化シリコン絶縁層６２０、シリコン導電層６３０なる三層構造をもった三層基板６００を用意する。ここで、シリコン導電層６１０およびシリコン導電層６３０は、いずれもシリコンに不純物をドープすることにより導電性をもたせるようにした導電層であるが、図示のとおり、シリコン導電層６１０の厚みはシリコン導電層６３０の厚みに比べて小さくなっている。これは、シリコン導電層６１０は橋梁部２６１〜２６４を構成する部分であるため、所定幅をもった橋梁部として利用した場合に可撓性を与えるのに適した厚みを有しているのに対し、シリコン導電層６３０は重錘体２５０の主要部を構成する部分であるため、重錘体として利用した場合に検出に必要な質量を与えるのに適した厚みを有しているからである。
【００９４】
後述するように、この三層基板６００を加工することにより、図１に示す中間部材２００が構成されることになる。中間に酸化シリコン絶縁層６２０を挟んで三層構造にしたのは、シリコン導電層６１０を利用して橋梁部２６１〜２６４を構成する際に、この橋梁部の厚み制御を正確に行うための配慮である。このように、シリコン／酸化シリコン／シリコンという三層構造をもった材料基板は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板として種々のタイプのものが市販されており、この市販のＳＯＩ基板をそのまま利用して以下の工程を実行することが可能である。
【００９５】
まず、この三層基板６００のうちのシリコン導電層６３０に対して、基板下面側から、ちょうど図５におけるハッチング部分に対応するマスクを用いたエッチングを行う。その結果、図２３（ｂ）　に示すように、シリコン導電層６３０の一部分が除去され、シリコン導電層６３０がいくつかのブロック（図５に示すようなブロック）に分割される。このエッチング工程では、酸化シリコンに対しては腐食性がなく、シリコンに対して選択的に腐食性を有するエッチング方法を用いるようにする。そうすることにより、酸化シリコン絶縁層６２０がエッチングストッパとして機能することになる。続いて、前回とは逆に、シリコンに対しては腐食性がなく、酸化シリコンに対して選択的に腐食性を有するエッチング方法を用いて、基板下面側からエッチングを行うと、図２３（ｃ）　に示すように、酸化シリコン絶縁層６２０の露出部分がエッチング除去されることになる。このときは、シリコン導電層６１０がエッチングストッパとして機能する。
【００９６】
続いて、シリコン導電層６１０とシリコン導電層６３０とを必要な部分で導通させるための導通部６４０を形成する。たとえば、図２４（ａ）　の側断面図には、５か所に導通部６４０が形成され、シリコン導電層６１０とシリコン導電層６３０とを電気的に接続した例が示されている。実際には、導通部６４０を、配線上必要となる部分（すなわち、シリコン導電層６３０からなるブロックの下の部分と、シリコン導電層６１０からなるブロックの上の部分とを、配線上、導通させておく必要がある部分）に適宜形成しておけばよい。また、この時点で、配線用トンネル２１０Ｔをエッチングなどの方法で形成しておく。
【００９７】
なお、導通部６４０は、図２４（ａ）　では単純な太い垂直線で示してあるが、実際には、図２４（ｂ）　の拡大図に示すような中空コーン状の金属膜などによって構成することができる（これは、図１２に示した配線用端子と同様である）。この図２４（ｂ）　に示すような導通部６４０を形成するには、シリコン導電層６１０の上面の所定箇所に、エッチングにより酸化シリコン絶縁層６２０まで貫通するような錐状貫通孔を掘り、図１２に示した配線用端子Ｔの形成プロセスと同様に、アルミニウムなどの金属を蒸着法やスパッタ法で付着させて導通部６４０を形成し、シリコン導電層６１０の上面に堆積した不要なアルミニウム層をエッチングで除去する方法を採ればよい。
【００９８】
続いて、図１に示す下方基板３００を用意し、これを図２４（ａ）　に示すシリコン導電層６３０の下面に接合する。この接合には、たとえば陽極接合（Ａｎｏｄｉｃ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）を利用すればよい。図２４（ｃ）　は、この接合が完了した状態を示す。続いて、シリコン導電層６１０の上面側から、図４に示す各ブロックおよび橋梁部に相当する部分を覆うマスクを用いて、酸化シリコンに対しては腐食性がなく、シリコンに対して選択的に腐食性を有するエッチングを実行する。その結果、図２５（ａ）　に示すような構造体が得られる。図示のとおり、シリコン導電層６１０の一部には、橋梁部２６１〜２６４が形成されており、シリコン導電層６１０、酸化シリコン絶縁層６２０、シリコン導電層６３０からなる構造部分は、図１に示す中間部材２００と同等の構造を有することになる。たとえば、中央の重錘体２５０は、４本の橋梁部２６１〜２６４によって支持された状態となっており、その周囲には、ブロック２１０，２１５，２２０，２２５などが形成されている。
【００９９】
次に、必要に応じて、第２のブロック２２０の上面に、配線用トンネル２２０Ｔをエッチングなどの方法で形成する。続いて、図１に示す上方基板１００（但し、錐状貫通孔は所定位置に形成されているが、各配線用端子がまだ形成されていない状態のもの：たとえば、図１２（ａ）　に示す状態）を用意し、これを図２５（ａ）　に示すシリコン導電層６１０の上面に接合する。この接合には、やはり陽極接合を利用すればよい。この時点で、上方基板本体１１０には、いくつかの錐状貫通孔が形成されており、その底には、各ブロックの上面（シリコン導電層６１０の上面）が覗いて見えることになる。そこで、上方基板本体１１０の上面にアルミニウムなどの金属を蒸着し、錐状貫通孔の壁面に金属層を堆積させて各配線用端子を形成し（蒸着する代わりに、スパッタ法などで形成してもよい）、上方基板本体１１０上に堆積した不要な金属層をエッチング除去すれば、図２５（ｂ）　に示すようなセンサ構造体が得られる。
【０１００】
このセンサ構造体は、図７に示すセンサ構造体と、機械的な構造はほぼ同じであるが、中間部材２００を構成する重錘体２５０や個々のブロックが、シリコン／酸化シリコン／シリコンなる三層構造をもっている点が異なっている。酸化シリコンは絶縁層であるため、図２５（ｂ）　に示す重錘体２５０や個々のブロックは、中間に絶縁層を含んだものになるが、必要な箇所は、導通部６４０による導通が図られているので、センサとしての機能には何ら支障は生じない。
【０１０１】
なお、以上のエッチング工程では、たとえば、誘導結合型プラズマエッチング法（ＩＣＰエッチング法：Ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｃｏｕｐｌｉｎｇ　Ｐｌａｓｍａ　Ｅｔｃｈｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ）など、一般に、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ　Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）と呼ばれているエッチング方法を用いるのが有効である。
【０１０２】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る加速度センサおよび角速度センサでは、配線をより単純化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るセンサの物理的な構造部分（センサ構造体という）をＸＺ平面で切断した状態を示す分解側断面図である。
【図２】図１に示すセンサ構造体における上方基板１００の上面図である。
【図３】図１に示すセンサ構造体における上方基板１００の下面図である。
【図４】図１に示すセンサ構造体における中間部材２００の上面図である。
【図５】図１に示すセンサ構造体における中間部材２００をＸＹ平面で切断した状態を示す横断面図である。
【図６】図１に示すセンサ構造体における下方基板３００の上面図である。
【図７】図１に示す各構成要素を接合することにより、完成した状態のセンサ構造体を示す側断面図（ＸＺ平面で切断した断面を示す）である。
【図８】図７に示すセンサ構造体における４組の容量素子の所在を示す側面投影図である。
【図９】図７に示すセンサ構造体における４組の容量素子の所在を示す平面投影図である。
【図１０】図７に示すセンサ構造体を、第１の配線用端子Ｔ１および第５の配線用端子Ｔ５の各中心軸を通る平面で切った側断面図である。
【図１１】図７に示すセンサ構造体を、第３の配線用端子Ｔ３および重錘体配線用端子Ｔ０の各中心軸を通る平面で切った側断面図である。
【図１２】コーン状の配線用端子Ｔの製造工程を示す拡大側断面図（配線用端子Ｔの形成部分のみを拡大して示す）である。
【図１３】図７に示すセンサ構造体を三次元加速度センサとして利用するための検出回路図である。
【図１４】図７に示すセンサ構造体を二次元角速度センサとして利用するための検出回路図である。
【図１５】ＸＹ平面内で重錘体の重心Ｇを円運動させる様子を示す平面図である。
【図１６】重錘体を円運動させるための駆動信号および検出時点の同期をとるための同期検波信号を発生させる制御回路５００を示すブロック図である。
【図１７】図７に示すセンサ構造体を三次元角速度センサとして利用するための検出回路図である。
【図１８】図７に示すセンサ構造体の変形例に用いる上方基板１００′の下面図である（ハッチングは、電極や配線の平面パターンを示すものであり、断面を示すものではない）。
【図１９】図７に示すセンサ構造体の変形例に用いる中間部材２００′の上面図である。
【図２０】図１９に示す中間部材２００′に形成される各仮想電極と各配線用端子との関係を示す平面投影図である。
【図２１】図１９に示す中間部材２００′を有するセンサ構造体を三次元加速度センサとして利用するための重錘体駆動用回路を示す回路図である。
【図２２】図１９に示す中間部材２００′を有するセンサ構造体を三次元加速度センサとして利用するための変位検出用回路を示す回路図である。
【図２３】図７に示すセンサ構造体の製造工程の前段階のプロセスを示す側断面図である。
【図２４】図７に示すセンサ構造体の製造工程の中段階のプロセスを示す側断面図である。
【図２５】図７に示すセンサ構造体の製造工程の後段階のプロセスを示す側断面図である。
【符号の説明】
１００，１００′…上方基板
１１０…上方基板本体
１１５…錐状貫通孔
１２０…上方基板溝部
２００，２００′…中間部材
２１０…第１のブロック
２１０Ｔ…配線用トンネル
２１１〜２１３…第１の副ブロック
２１５…第６のブロック
２１６，２１７…第６の副ブロック
２２０…第２のブロック
２２０Ｔ…配線用トンネル
２２１〜２２３…第２の副ブロック
２２５…第５のブロック
２２６，２２７…第５の副ブロック
２３０…第３のブロック
２３１〜２３３…第３の副ブロック
２４０…第４のブロック
２４１〜２４３…第４の副ブロック
２５０…重錘体
２６１〜２６４…橋梁部
２７１〜２７４…支持ブロック
３００…下方基板
３１０…下方基板本体
３２０…下方基板溝部
４０１〜４０６…Ｃ／Ｖ変換回路
４０７〜４０９…減算器
４１１，４１２…交流電源
４２１〜４２３…同期検波回路
４３１〜４３３…増幅器
４４１〜４４４…Ｃ／Ｖ変換回路
４５１，４５２…減算器
４６１〜４６３…同期検波回路
４７１〜４７３…増幅器
５００…制御回路
６００…三層基板
６１０…シリコン導電層
６２０…酸化シリコン絶縁層
６３０…シリコン導電層
６４０…導通部
Ｃ１〜Ｃ６…容量素子
ＤＲ１〜ＤＲ４…駆動信号
Ｅ０…重錘体側電極
Ｅ１〜Ｅ４…対向電極
Ｅ５…上方電極
Ｅ６…下方電極
Ｅ１１〜Ｅ５２…副電極
Ｇ…重心
Ｋ…空洞部
Ｌ５…配線層
Ｌ６…配線層
Ｌ５１，Ｌ５２…配線層
Ｏ…座標系の原点
Ｐ１，Ｐ２…交差点
Ｒ…抵抗
Ｓ（Ｐ１），Ｓ（Ｐ２）…同期検波信号
ＳＰ１〜ＳＰ６…空隙部
Ｔ０…重錘体配線用端子
Ｔ，Ｔ１〜Ｔ６…配線用端子
Ｔ１１〜Ｔ６２…副ブロック用の配線用端子
Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ…出力端子
Ｕｘ，Ｕｙ…運動方向ベクトル
Ｖ１〜Ｖ６…電圧
【図１】
2004144598.tif 000003
【図２】
2004144598.tif 000004
【図３】
2004144598.tif 000005
【図４】
2004144598.tif 000006
【図５】
2004144598.tif 000007
【図６】
2004144598.tif 000008
【図７】
2004144598.tif 000009
【図８】
2004144598.tif 000010
【図９】
2004144598.tif 000011
【図１０】
2004144598.tif 000012
【図１１】
2004144598.tif 000013
【図１２】
2004144598.tif 000014
【図１３】
2004144598.tif 000015
【図１４】
2004144598.tif 000016
【図１５】
2004144598.tif 000017
【図１６】
2004144598.tif 000018
【図１７】
2004144598.tif 000019
【図１８】
2004144598.tif 000020
【図１９】
2004144598.tif 000021
【図２０】
2004144598.tif 000022
【図２１】
2004144598.tif 000023
【図２２】
2004144598.tif 000024
【図２３】
2004144598.tif 000025
【図２４】
2004144598.tif 000026
【図２５】
2004144598.tif 000027