(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロマシニング型の回転角加速度センサにおいて、
基板（１００）が設けられていて、該基板（１００）が、該基板（１００）上に設けられた固定装置（２０）を有しており、
リング状のはずみ質量体（１０；１０′）が設けられていて、該はずみ質量体（１０；１０′）が、撓みばね装置（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）を介して前記固定装置（２０）に結合されており、前記固定装置（２０）が、ほぼリング中央に位置していて、リング状のはずみ質量体（１０；１０′）が、少なくとも１つの回転軸線（ｚ，ｙ）を中心にして、検出したい回転角加速度によって弾性的に静止位置から変位可能であり、
リング状のはずみ質量体（１０；１０′）に取り付けられた、変位可能な第１のコンデンサプレート装置（１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６）と、基板（１００）上に取り付けられた、固定の第２のコンデンサプレート装置（２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８，２０９，２１０，２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６，２１７，２１８）とが設けられており、
第１のコンデンサプレート装置（１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６）と、第２のコンデンサプレート装置（２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８，２０９，２１０，２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６，２１７，２１８）とが、回転軸線（ｚ，ｙ）を中心とした回転角加速度を表すパラメータ（ｘ）を検出するための差動コンデンサ装置（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）として形成されており、
はずみ質量体（１０′）が、二重円形リング構造体を有していて、基板表面に対して垂直に位置する回転軸線（ｚ）を中心にして変位可能であり、両円形リングの間に差動コンデンサ装置（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）および／またはスチフネス・チューニング装置（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６）が配置されている
ことを特徴とする、マイクロマシニング型の回転角加速度センサ。
【請求項２】
リング状のはずみ質量体（１０′）に取り付けられた、変位可能な第３のコンデンサプレート装置（１１１，１１２，１１３）と、基板（１００）上に取り付けられた、固定の第４のコンデンサプレート装置（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）とが設けられており、
第３のコンデンサプレート装置（１１１，１１２，１１３）と、第４のコンデンサプレート装置（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）とが、撓みばね装置（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）のばね剛性を静電気的にチューニングするためのスチフネス・チューニング装置（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６）として形成されている、
請求項１記載のマイクロマシニング型の回転角加速度センサ。
【請求項３】
撓みばね装置（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）が、内側の円形リングに設けられた中断部を通じて外側の円形リングにまで案内されている、請求項１記載のマイクロマシニング型の回転角加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロマシニング型（ｍｉｋｒｏｍｅｃｈａｎｉｓｃｈ．）の回転角加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転角加速度（Ｄｒｅｈｂｅｓｃｈｌｅｕｎｉｇｕｎｇ）を測定するためには、通常、ヨーレートセンサ（ジャイロスコープ、回転角速度センサ）が使用される。この場合、ヨーレートから時間的な微分によって回転角加速度が推量される。
【０００３】
Ｍ．ルッツ（Ｍ．Ｌｕｔｚ）、Ｗ．ゴルデラ（Ｗ．Ｇｏｌｄｅｒｅｒ）、Ｊ．ゲルステンマイヤ（Ｊ．Ｇｅｒｓｔｅｎｍｅｉｅｒ）、Ｊ．マレーク（Ｊ．Ｍａｒｅｋ）、Ｂ．マイヘーファ（Ｂ．Ｍａｉｈｏｅｆｅｒ）およびＤ．シューベルト（Ｄ．Ｓｃｈｕｂｅｒｔ）著の「Ａ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｙａｗ  ＲａｔｅＳｅｎｓｏｒ  ｉｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ」；ＳＡＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒ、９８０２６７およびＫ．フンク（Ｋ．Ｆｕｎｋ）、Ａ．シルプ（Ａ．Ｓｃｈｉｌｐ）、Ｍ．オッフェンベルク（Ｍ．Ｏｆｆｅｎｂｅｒｇ）、Ｂ．エルスナ（Ｂ．Ｅｌｓｎｅｒ）およびＦ．ラルマ（Ｆ．Ｌａｅｒｍｅｒ）著の「Ｓｕｒｆａｃｅ−ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ  ｏｆ  Ｒｅｓｏｎａｎｔ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」；Ｔｈｅ  ８ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｓｏｎｓｏｒ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ，Ｅｕｒｏｓｅｎｓｏｒｓ  ＩＸ，ストックホルム（Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ）、スェーデン国（Ｓｃｈｗｅｄｅｎ）、１９９５年６月２５日〜２９日、第５０頁〜第５２頁の記載に基づき、通常、比較的複雑な電子評価装置を必要とするヨーレートセンサが知られている。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許第１９６３２３６３号明細書に基づき、回転角加速度検出装置が公知であり、この場合、複数の加速度センサが電気的に評価され、そして各加速度センサの信号の結合を介して、つまり信号の差値形成、総和値形成もしくは平均値形成を介して、回転角加速度が推量される。
【０００５】
ミズノ  Ｊ．（Ｍｉｚｕｎｏ  Ｊ．）、ノットマイヤ  Ｋ．（Ｎｏｔｔｍｅｙｅｒ．Ｋ）、カナイ  Ｙ．（Ｋａｎａｉ  Ｙ．）、ベルベリヒ  Ｏ．（Ｂｅｒｂｅｒｉｇ  Ｏ．）、コバヤシ  Ｔ．（Ｋｏｂａｙａｓｈｉ  Ｔ．）、エサシ  Ｍ．著の「Ｐｒｏｃ．  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ  ′９９」、仙台、日本国、１９９９年６月７日〜１０日、第１３０２頁〜第１３０５頁には、複雑な組み合わされた線状加速度・回転角加速度センサが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、比較的単純な電子評価装置しか必要としないマイクロマシニング型の回転角加速度センサを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、
基板が設けられていて、該基板が、該基板上に設けられた固定装置を有しており、
リング状の回転質量体もしくははずみ質量体が設けられていて、該はずみ質量体が、撓みばね装置を介して前記固定装置に結合されており、前記固定装置が、ほぼリング中央に位置していて、リング状のはずみ質量体が、少なくとも１つの回転軸線を中心にして、検出したい回転角加速度によって弾性的に静止位置から変位可能であり、
リング状のはずみ質量体に取り付けられた、変位可能な第１のコンデンサプレート装置と、基板上に取り付けられた、固定の第２のコンデンサプレート装置とが設けられており、
第１のコンデンサプレート装置と、第２のコンデンサプレート装置とが、回転軸線を中心とした回転角加速度を表すパラメータを検出するための差動コンデンサ装置として形成されている
ようにした。
【０００８】
【発明の効果】
本発明の根底を成す思想は、特定のセンサ構造体の使用により、回転角速度の時間的な導出なしに回転角加速度を測定することができるようにする点にある。このためには、公知の容量型の加速度センサをほとんど変更することなしに引き取ることのできる単純な容量型の差動容量測定装置を利用することができる。
【０００９】
本発明によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサは公知の解決手段に比べて、次のような特別な利点を有している。すなわち、本発明によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサは小さな構成寸法しか有しておらず、そしてたとえば標準の表面マイクロマシニング製作プロセスにおいて廉価に製造可能となる。
【００１０】
大量製造プロセスとは、やはりコーム（櫛）構造体を備えた加速度センサの製作から知られているプロセスである。表面マイクロマシニング技術の使用、特に典型的に１０μｍの厚さの厚いエピポリ層（Ｅｐｉｐｏｌｙｓｃｈｉｃｈｔ）を用いた大量製造プロセスの使用に基づき、僅かな横方向感度を達成させる剛性的なセンサ構造体の形成が可能となる。
【００１１】
請求項２以下には、請求項１に記載のマイクロマシニング型の回転角加速度センサの有利な改良形が記載されている。
【００１２】
本発明の有利な改良形では、リング状のはずみ質量体に取り付けられた、変位可能な第３のコンデンサプレート装置と、基板上に取り付けられた、固定の第４のコンデンサプレート装置とが設けられている。第３のコンデンサプレート装置と、第４のコンデンサプレート装置とが、撓みばね装置のばね剛性を静電気的にチューニングするためのスチフネス・チューニング装置として形成されている。これによって、プロセス技術的な限界を超えて、測定感度を調節することができる。
【００１３】
本発明の別の有利な改良形では、はずみ質量体が円形リング構造体を有していて、基板表面に対して垂直に位置する回転軸線を中心にして変位可能である。
【００１４】
本発明のさらに別の有利な改良形では、第１のコンデンサプレート装置と、第３のコンデンサプレート装置とが、円形リング構造体に設けられた切欠き内に形成されている。このことは高価なレイアウトスペースを節約する。
【００１５】
本発明のさらに別の有利な改良形では、第２のコンデンサプレート装置と、第４のコンデンサプレート装置とが、円形リング構造体に設けられた切欠き内に突入している。このことは、外部の回転角加速度に基づく角度変化をできるだけ大きな距離変化に変換するために、回転点から大きく遠ざけられた質量（最大の慣性モーメント）と、同じく大きく外側に位置する電極との間での妥協を提供する。
【００１６】
本発明のさらに別の有利な改良形では、はずみ質量体が、二重円形リング構造体を有していて、基板表面に対して直角に位置する回転軸線を中心にして変位可能である。この場合には、両円形リングの間に差動コンデンサ装置および／またはスチフネス・チューニング装置が配置されている。
【００１７】
本発明のさらに別の有利な改良形では、撓みばね装置が、内側の円形リングに設けられた中断部を通じて、外側の円形リングにまで案内されている。これによって、曲げ剛性を減少させ、ひいては感度を高めることができる。
【００１８】
本発明のさらに別の有利な改良形では、はずみ質量体が方形リング構造体を有していて、基板表面に対して平行に延びる回転軸線を中心にして変位可能である。このことから、このような回転軸線に関しても、はずみ質量体の回転対称的な構造体が得られる。
【００１９】
本発明のさらに別の有利な改良形では、第１のコンデンサプレート装置が、回転軸線に対して平行に延びる方形体辺に沿って設けられており、第２のコンデンサプレート装置が、その下に位置する基板範囲に設けられている。こうして、シーソ原理（Ｗｉｐｐｅｎｐｒｉｎｚｉｐ）に基づく差動コンデンサを実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。図面中、同一の構成部分または同一機能を有する構成部分は同じ符号で示されている。
【００２１】
図１には、本発明によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサの第１実施例が概略的な平面図で示されている。
【００２２】
この第１実施例によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサでは、基板（図示しない）、たとえばＳｉウェーハが設けられており、この基板は、この基板上に設けられた固定装置２０、たとえばポスト（柱体）を有している。
【００２３】
この固定装置２０には、３つの撓みばね１５ａ，１５ｂ，１５ｃから成る撓みばね装置を介して、リング状の回転質量体もしくははずみ質量体１０が結合されており、この場合、固定装置２０はほぼリング中央に位置していて、これによりリング状のはずみ質量体１０はｚ軸を中心として、検出したい回転角加速度によって弾性的にその静止位置から変位可能となる。ｘ方向もしくはｙ方向における加速度に対する感度を小さく保持するためには、少なくとも３つの撓みばねを設けることが有利である。
【００２４】
リング状のはずみ質量体１０には、６つのコンデンサプレート１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６から成る変位可能な第１のコンデンサプレート装置が設けられている。また、隣接したリング材料も、コンデンサの一部として働く。基板には、１８個のコンデンサプレート２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８，２０９，２１０，２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６，２１７，２１８から成る位置不動の、つまり固定の第２のコンデンサプレート装置が設けられている。
【００２５】
第１のコンデンサプレート装置および第２のコンデンサプレート装置は、公知の形式で、回転軸線を中心とした回転角加速度を表すパラメータ、つまりこの場合には変位量ａを検出するための差動コンデンサ装置として形成されており、この場合、ａは半径Ｒ×回転角ψにほぼ等しい。
【００２６】
簡単に言うと、測定信号が印加されると２つの容量（キャパシタンス）が互いに逆向きに変化するので、つまり一方の容量が増加すると、他方の容量が減少するので、加速度センサから知られている評価方法を変位量ａの評価のために使用することができる（差動コンデンサ原理）。単に静止容量の大きさ（センサデザイン）もしくは電子評価装置の増幅だけを評価ＩＣもしくは測定領域に適合させるだけで済む。
【００２７】
リング状のはずみ質量体１０に設けられた、３つのコンデンサプレート１１１，１１２，１１３を備えた変位可能な第３のコンデンサプレート装置および基板に設けられた、３つのコンデンサプレート対４０ａ，４０ｂ，４０ｃから成る固定の第４のコンデンサプレート装置は、撓みばね装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃのばね剛性を静電気的にチューニングするためのスチッフネス・チューニング装置（Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ−Ｔｕｎｉｎｇ−Ｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇ）として働く（さらに下で詳しく説明する）。
【００２８】
スペース節約の理由から、第１のコンデンサプレート装置１０１〜１０６と、第３のコンデンサプレート装置１１１〜１１３とは、円形リング構造体に設けられた複数の切欠き内に形成されており、この場合、第２のコンデンサプレート装置２０１〜２１８と、第４のコンデンサプレート装置４０ａ〜４０ｃとは、円形リング構造体に設けられたこれらの切欠き内に突入していて、対応する変位可能なコンデンサプレートと静電気的に協働する。
【００２９】
本実施例で説明する回転角加速度センサの機能は、以下に挙げる物理的な関係をベースとしている。
【００３０】
【外１】
0004705229.tif 000002
【００３１】
【数１】
0004705229.tif 000003
【００３２】
が成り立つ。
【００３３】
図２には、本発明によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサの第２実施例が概略的な平面図で示されている。
【００３４】
第２実施例によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサでは、回転質量体もしくははずみ質量体１０′が二重円形リング構造体を有していて、やはりｚ軸を中心として変位可能である。差動キャパシタ装置もしくは差動コンデンサ装置は、図面を見易くするという理由からそれぞれ一括して符号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３で示されており、スチフネス・チューニング装置は符号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６で示されている。
【００３５】
両コンデンサ装置は二重円形リング構造体の両円形リングの間に配置されている。変位可能なコンデンサプレートは内側の円形リングの外周面に設けられている（原理的には、変位可能なコンデンサプレートを外側の円形リングの内周面に配置することもできる）。撓みばね１５ａ，１５ｂ，１５ｃは内側の円形リングに設けられた中断部を通じて、外側の円形リングにまで案内されて、この外側の円形リングに作用している。
【００３６】
【外２】
0004705229.tif 000004
【００３７】
回転角加速度を測定しようとしているので、できるだけ大きな測定効果を得るためには、慣性モーメントが最大化され、方向モーメントが最小化され、そして変位半径、つまりばね懸吊部に対して相対的なコンデンサプレートの位置が最大化されなければならない。
【００３８】
慣性モーメントＪは質量（一次）と、この質量の、懸吊点に対して相対的な位置（二次；ｑｕａｄｒａｔｉｓｃｈ）とによって決定される。
【００３９】
方向モーメントはばね数（一次）と、ばね高さ（一次）と、ばね幅（三次；ｋｕｂｉｓｃｈ）と、ばね長さ（逆三次；ｉｎｖｅｒｓ  ｋｕｂｉｓｃｈ）とに関連している。このことは次のように示すことができる。
【００４０】
個々のビーム（梁）の形の撓みばねの、横方向におけるばね剛性ｋRは、次の式で表される：
【００４１】
【数２】
0004705229.tif 000005
【００４２】
【外３】
0004705229.tif 000006
【００４３】
【数３】
0004705229.tif 000007
【００４４】
相応して、このことから所属のトルクＭRもしくは方向モーメントＤmechを撓み梁の数ｎBを考慮して求めることができる：
【００４５】
【数４】
0004705229.tif 000008
【００４６】
上記式から明らかであるように、小幅でかつ長尺の梁ばねを配置することによって軟らかいばねが得られる。梁ばねの高さはデザインパラメータとしてさしあたり利用され得ない。なぜならば、プロセス技術的な理由から、梁の高さを容易に変更することができないからである。
【００４７】
構造体の高さを減少させてしまうと、このことは構造体の、著しく増大された感度において外部のｚ加速度に作用してしまう。すなわち、個々の梁のｚ方向におけるばね剛性は：
【００４８】
【数５】
0004705229.tif 000009
【００４９】
で表される。
【００５０】
測定効果を制限する要因は、技術的に最小限に可能な構造体幅（ばね幅）と、センサ構造体の最大サイズ（チップ面）と、ｚ方向、つまりチップ表面に対して直角な方向における加速度に対する構造体の横方向感度とから生ぜしめられる。
【００５１】
図２に示したデザインは、これらの部分的に相矛盾して設定された条件、すなわち、長尺で小幅の撓みばね、できるだけ小さな質量（つまりＦ＝ｍ・ａに基づく線状加速度に対する小さな感度）ならびに固定点からの質量の大きな距離に基づく、最大化された慣性モーメントを考慮している。できるだけ大きな半径によって変位量のスケーリングを得るためには、差動コンデンサ装置Ｓ１〜Ｓ３の検出電極が、やはりできるだけ外側に設けられている。
【００５２】
図３には、本発明によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサの第３実施例が概略的な斜視図で示されている。
【００５３】
第３実施例によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサでは、回転質量体もしくははずみ質量体１０′′が方形リング構造体を有していて、基板表面に対して平行に延びる回転軸線、つまりｙ軸と呼ばれる回転軸線を中心にして変位可能である。第１のコンデンサプレート装置ＰＭは回転軸線に対して平行に延びる方形辺に沿って設けられており、第２のコンデンサプレート装置ＰＳはその下に位置する基板範囲に設けられている。すなわち、差動コンデンサＣ１，Ｃ２は可動のセンサ構造体と基板との間に形成される。
【００５４】
この第３実施例の場合でも、はずみ質量体１０′′は回転軸線からできるだけ大きく遠ざけられて設けられており、これによりできるだけ大きな慣性モーメントが得られると同時に、最小化された質量（横方向感度）も達成される。ばね戻しモーメントはこの場合、梁状の捩りばね１５ａ′，１５ｂ′によって付与される。これらの捩りばね１５ａ′，１５ｂ′は、薄くて、ただしできるだけ剛性的な保持部１８を介してはずみ質量体１０′′に結合されている。
【００５５】
このようなデザインに関しても、第１実施例および第２実施例の場合と同様に次のようなデザイン考察が当てはまる。センサ質量は横方向感度に基づき最小化されなければならないが、それに対して慣性モーメントは最大であることが望ましい。このことは、はずみ質量体１０′′を懸吊軸線に関して長尺のアームの端部に取り付けることによって達成される。
【００５６】
図４には、電気的なばね剛性の導出をイラスト説明するために、２つの固定電極の間に配置された１つの可動電極が概略的に示されている。
【００５７】
図４では、符号ＰＦ１，ＰＦ２が固定のコンデンサプレートを、符号ＰＢが可動のコンデンサプレートを、符号Ｕが電圧を、符号ｄがプレート間隔を、そして符号ａが変位量を、それぞれ示している。
【００５８】
比較的小さな回転角加速度を測定するか、もしくは測定量（回転角加速度）と横方向影響（ｚ加速度）との間の比較的大きな感度間隔を達成するためには、上で説明した第１実施例および第２実施例においては、たとえばＫ．Ｙ．パーク（Ｐａｒｋ）、Ｃ．Ｗ．リー（Ｌｅｅ）、Ｈ．Ｓ．ヤング（Ｊａｎｇ）、Ｙ．Ｓ．オウ（Ｏｈ）およびＢ．Ｊ．ハ（ｈａ）著の「Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｔｙｐｅ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ  ｗｉｔｈ  Ａ  Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ  Ｔｕｎｉｎｇ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ」（Ｐｒｏｃ．ＭＥＭＳ９８、１９９８年１月２５日〜２９日、Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ、ドイツ連邦共和国）第６３７頁〜第６４２頁に記載されているような「スチフネス・チューニング装置」が設けられている。
【００５９】
このスチフネス・チューニング装置は直流電圧によって電気的な吸引力を生ぜしめる。この吸引力の作用は、負のばね定数とみなすことができる。
【００６０】
機械的なばね剛性と電気的なばね剛性とを加算することにより、必要となるばね剛性は減少し、したがってセンサ質量を変位させるためには、一層僅かなモーメントだけしか必要とならない。全方向モーメントのためには、機械的な方向モーメントと電気的な方向モーメントとの総和を記載することもできる。
【００６１】
すなわち、ｋ＝ｋmech＋ｋelもしくはＤ＝Ｄmech＋Ｄelが成り立つ。
【００６２】
次に、物理的な背景を説明するために、まず図５に示したような、面積Ａを有するプレートコンデンサのエネルギ含量を利用する。電気的なエネルギに関しては：
【００６３】
【数６】
0004705229.tif 000010
【００６４】
が成り立つ。
【００６５】
変位後にエネルギを１回だけ導出することにより、ｘ方向における力作用を規定することができる。引き続き、もう一回ｘを求めて導出されると、電気的なばね剛性が得られる。
【００６６】
【数７】
0004705229.tif 000011
【００６７】
ばね剛性の負の前符号は、機械的な梁ばねとは逆向きの力作用により生じる。電気的なばね剛性は、上記式で表したように変位量に関連していて、かつ非線形である。推定のためには、静止位置、つまりｘ＝０を中心としたばね剛性を以下のように簡単にすることができる：
【００６８】
【数８】
0004705229.tif 000012
【００６９】
すなわち、電気的なばね剛性は、印加された電圧の変動と、ギャップ間隔ｄもしくはそのプロセス技術的な変動とに著しく関連している。したがって、このデザインでは、スチフネス・チューニング電極のギャップ間隔が、最大測定領域におけるセンサ構造体の変位量に比べて大きく設定される。
【００７０】
すなわち、このような手段は総合的に見て、測定軸線を中心としてセンサを意図的に軟化させ、それに対して横方向感度はこのような軟化の影響を全く受けないで済む。
【００７１】
スチフネス・チューニング電極を用いた電気的な正帰還（Ｍｉｔｋｏｐｐｌｕｎｇ）によって導入されたシステムの非線形性（Ｎｉｃｈｔ−Ｌｉｎｅａｒｉｔａｅｔ）は、公称変位量に比例して電極間隔を適当に設定することにより最小化することができる。
【００７２】
図５には、図１〜図３に示した本発明によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサの第１実施例〜第３実施例のための可能なカプセル封入体が横断面図で示されている。
【００７３】
図５では、既に使用された符号に対して付加的に、符号５０が図１〜図３に示したマイクロマシニング型の回転角加速度センサを、符号１００が基板を、符号１１０が二酸化ケイ素から成る第１の絶縁層を、符号１２０がアルミニウムから成る第１の導電層を、符号１３５がベースを、符号１４０が二酸化ケイ素から成る第２の絶縁層を、符号１５０がガラスはんだを、符号１６０がシリコンウェーハの形のキャップを、符号１７０がボンディングパッドのためのアルミニウムから成る第２の導電層を、符号１７５がボンディングパッドベースを、符号１８０がボンディングパッド開口を、それぞれ示している。
【００７４】
以下に、図５につき、本発明によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサをパッケージ化するための方法を詳しく説明する。
【００７５】
準備された基板１００において、まず表面マイクロマシニングの公知のプロセスステップを用いて、本発明によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサの製造が行われる（たとえば、表面マイクロマシニングプロセスが説明されている、Ｍ．Ｏｆｆｅｎｂｅｒｇ、Ｆ．Ｌａｅｒｍｅｒ、Ｂ．Ｅｌｓｎｅｒ、Ｈ．ＭｕｅｎｚｅｌおよびＷ．Ｒｉｅｔｈｍｕｅｌｌｅｒ著の「Ｎｏｖｅｌ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  ａ  ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ」、Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ９５参照）。特に、小さな回転角加速度を測定するためには、このようにして達成可能な小さな構造体幅と、大きな層厚さとが（高いアスペクト比）好都合となる。
【００７６】
とりわけ、二酸化ケイ素から成る第１の絶縁層１１０の析出もしくは成長と、パターン化とが行われる。
【００７７】
その後に、回転角加速度センサ５０とコンデンサ装置とのための電気的な接続部を形成するために、第１の導電層１２０が、（埋設したい）ＬＰＣＶＤポリシリコンから析出され、かつパターン化される。
【００７８】
その後に、形成された構造体上に、二酸化ケイ素から成る第２の絶縁層１４０が析出され、かつパターン化される。
【００７９】
次いで、コンデンサ装置を備えた回転角加速度センサ５０を形成するために、形成された構造体上に、エピタキシポリシリコン（エピタキシャル成長装置を用いて製造した多結晶シリコン）から成る第２の導電層１３０が析出され、かつパターン化される。また、この第２の導電層１３０からは、キャップウェーハ１６０のためのベース１３５と、ボンディングパッドベース１７５とが形成される。
【００８０】
酸化物のサイドエッチングにより、変位可能なコンポーネントが、基板１００の上で自由に運動可能にされる。
【００８１】
最後に、変位可能なコンポーネントのキャップ装着が行われる。キャップ装着プロセスのためには、例示的にガラスはんだ結合技術が示されている。このガラスはんだ結合技術を用いて、センサを密にカプセル封入すると同時に、真空を封入することができる（この真空を介してシステムの機械的な品質もしくは減衰を調節することができる）。しかし、別の技術、たとえば陽極ボンディングをキャップ装着のために使用することもできる。
【００８２】
本発明を上で有利な実施例につき説明してきたが、しかし本発明は上記実施例に限定されるものではなく、それどころか種々様々に改良可能である。
【００８３】
特に、はずみ質量体のジオメトリ（幾何学的形状）ならびに撓みばね装置およびコンデンサ装置のジオメトリは図示の例に限定されるものではない。しかし、外部加速度の線形成分が測定結果を誤める危険が存在する場合には、固定部を中心とした対称的な配置からの比較的大きなずれを回避することが望ましい。
【００８４】
上で説明したパッケージ化形式および製造方法は、やはり例示的なものであるに過ぎず、別の方法、たとえば電気メッキ法（ｇａｌｖａｎｉｓｃｈ．Ｖｅｒｆａｈｒｅｎ）を同じく回転角加速度センサの製造のために使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサの第１実施例を示す概略的な平面図である。
【図２】本発明によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサの第２実施例を示す概略的な平面図である。
【図３】本発明によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサの第３実施例を示す概略的な斜視図である。
【図４】電気的なばね剛性の導出をイラスト説明するための、２つの固定電極の間に配置された１つの可動電極を示す概略図である。
【図５】図１〜図３に示した本発明によるマイクロマシニング型の回転角加速度センサの第１実施例、第２実施例および第３実施例のためのカプセル封入体を示す横断面図である。
【符号の説明】
１０，１０′，１０′′  はずみ質量体、  １５ａ，１５ｂ，１５ｃ  撓みばね、  １５ａ′，１５ｂ′  捩りばね、  １８  保持部、  ２０  固定装置、  ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ  コンデンサプレート対、  ５０  回転角加速度センサ、  １００  基板、  １０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６  コンデンサプレート、  １１０  第１の絶縁層、  １１１，１１２，１１３  コンデンサプレート、  １２０  第１の導電層、  １３５  ベース、  １４０  第２の絶縁層、  １５０  ガラスはんだ、  １６０  キャップ、  １７０  第２の導電層、  １７５  ボンディングパッドベース、  １８０  ボンディングパッド開口、  ２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８，２０９，２１０，２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６，２１７，２１８  コンデンサプレート、  Ｃ１，Ｃ２  差動コンデンサ、  ＰＢ  可動のコンデンサプレート、  ＰＦ１，ＰＦ２  固定のコンデンサプレート、  ＰＭ  第１のコンデンサプレート装置、  ＰＳ  第２のコンデンサプレート装置、  Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  差動コンデンサ装置、  Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６  スチフネス・チューニング装置、
【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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