(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
少なくとも一部が前記フレームに固定された可撓性を有する梁と、
前記梁と接合し、電着された金属により形成され、前記梁との接合面と平行するいずれかの箇所の断面積が前記接合面の面積より大きい錘と、
前記錘の姿勢変化を検出する姿勢検出手段と、
前記姿勢検出手段により検出された前記錘の姿勢変化に基づいて力学量の変化を出力する出力手段と、
を備え、
前記梁は、前記錘と接合される側の面が全面にわたって電鋳用電極で覆われてなり、
前記錘は、前記電鋳用電極を介して前記梁と接合されていることを特徴とする力学量センサ。
【請求項２】
前記錘は、フォトリソグラフィ技術を用いて形成された母型内に電着された金属により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の力学量センサ。
【請求項３】
前記錘と対向して配設された固定電極を備え、
前記姿勢検出手段は、前記錘と前記固定電極間の静電容量の変化に基づいて前記錘の姿勢変化を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の力学量センサ。
【請求項４】
前記梁に配設された圧電素子を備え、
前記姿勢検出手段は、前記圧電素子の回路定数の変化に基づいて前記錘の姿勢変化を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の力学量センサ。
【請求項５】
前記フレームは、前記錘と同様の電着された金属により形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一の請求項に記載の力学量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば加速度や角速度などの力学量を検出する力学量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラの手ぶれ補正装置や車載用のエアバッグ装置、ロボットの姿勢制御装置などの広い分野において、物体に作用する力学量を検出するための力学量センサが用いられている。
力学量センサの１つに半導体型加速度センサがある。これは、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）技術等のシリコン微細加工技術によって、可撓性を有する梁（バネ）と錘体（マス）を作製し、加速度が加わる錘体の慣性力による梁の変位を検出して加速度を検出するセンサである。
なお、梁の変位を電気的に検出する方法としては、例えば、一方の電極を梁に設定した静電容量素子の静電容量の変化を検出する方法や、梁に固定した圧電体の抵抗値の変化を検出する方法がある。
【０００３】
従来、このような加速度センサにおける感度を向上させ、個体間の精度や形状のばらつきを抑制する技術が下記の特許文献に提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２１１７４８号公報
【０００４】
特許文献１には、梁を構成する圧電体上にメッキにより金属層を形成し、この金属層上に電鋳法を用いて錘体やフレーム（支持体）を形成する技術が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような力学量センサは、錘体を厚メッキ（電鋳）により形成する際に、錘体と梁との接合部に応力が作用する。
そのため、特許文献１に示すような、錘体を厚メッキによって形成したセンサにおいては、応力の作用により、梁に変形（反りや撓みなど）が生じるおそれがあった。また、過度の応力が作用した場合には、錘体と梁との接合面における密着強度が確保できず、錘体の剥離が生じるおそれがあった。
また、外力により錘体の姿勢が変化し、梁に撓みや歪みが生じる際には、さらに錘が剥離するおそれがあった。
このような梁の変形や錘の剥離等は、検出誤差の要因となり、センサの検出感度（検出精度）の低下を招くおそれがあった。
【０００６】
そこで本発明は、梁の変形や錘の剥離等が生じにくい力学量センサおよび力学量センサの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明では、フレームと、少なくとも一部が前記フレームに固定された可撓性を有する梁と、前記梁と接合し、電着された金属により形成され、前記梁との接合面と平行するいずれかの箇所の断面積が前記接合面の面積より大きい錘と、前記錘の姿勢変化を検出する姿勢検出手段と、前記姿勢検出手段により検出された前記錘の姿勢変化に基づいて力学量の変化を出力する出力手段と、を備え、前記梁は、前記錘と接合される側の面が全面にわたって電鋳用電極で覆われてなり、前記錘は、前記電鋳用電極を介して前記梁と接合されていることにより前記目的を達成する。
請求項２記載の発明では、請求項１に記載の力学量センサにおいて、前記錘は、フォトリソグラフィ技術を用いて形成された母型内に電着された金属により形成されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の力学量センサにおいて、前記錘と対向して配設された固定電極を備え、前記姿勢検出手段は、前記錘と前記固定電極間の静電容量の変化に基づいて前記錘の姿勢変化を検出することを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の力学量センサにおいて、前記梁に配設された圧電素子を備え、前記姿勢検出手段は、前記圧電素子の回路定数の変化に基づいて前記錘の姿勢変化を検出することを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項１から請求項４のいずれか一の請求項に記載の力学量センサにおいて、前記フレームは、前記錘と同様の電着された金属により形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、錘を、梁との接合面と平行するいずれかの箇所の断面積が接合面の面積より大きい形状の厚メッキで形成することにより、梁と錘との接合面積が小さくなるため、梁と錘との接合部に作用する応力を低減させることができる。これにより、梁の変形や錘の剥離等が生じにくい力学量センサを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１〜図８を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
本実施の形態では、可撓性を有する梁よってフレームに支持された錘の姿勢状態の変位量に基づいて錘に作用する角速度を測定する角速度センサについて説明する。
角速度センサは、可動部構造体が上部ガラス基板および下部ガラス基板によって上下方向から挟み込まれた３層構造となっている。
可動部構造体は、可撓基板、フレームおよび錘を備えている。
フレームおよび錘は、ｘ−ｙ平面方向に沿って形成される可撓基板に設けられた電鋳用電極を用いて（介して）電着された金属製の厚メッキ（電鋳）からなる。
錘は、ｘ−ｙ平面における切断面の面積が一様ではなく、錘を支持する可撓基板（梁）との接合面が極力小さくなるように構成されている。
本実施の形態によれば、錘との接合面を小さくすることにより、梁の長さを十分に長く確保できるため、即ち、錘の可動範囲を広く確保できるため、また、錘の重量をより大きく構成することができるため、角速度センサの検出感度（精度）をより向上させることができる。
また、錘の電鋳面積、即ち、錘と梁（可撓基板）との接合面積を拡大させることなく錘の重量を大きくすることができるため、錘と梁との接合部に作用する応力により生じるメッキの剥離等を低減（抑制）することができる。これにより、梁と錘との密着強度（接合強度）を適切に保つことができる。
【００１０】
（２）実施形態の詳細
本実施の形態に係る角速度センサは、半導体基板を加工して形成された半導体センサ素子である。なお、半導体基板の加工は、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）技術を用いて行うことができる。
角速度センサを構成する基板における各層の積層方向と同一方向を上下方向、即ちｚ軸（方向）と定義する。そして、このｚ軸と直交し、かつ互いの軸と直交する軸をｘ軸（方向）及びｙ軸（方向）と定義する。つまり、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、それぞれ互いに直交する３軸となる。
また、本実施の形態に係る角速度センサは、錘の姿勢変化を電気信号として検出するセンサ部と、検出された電気信号を処理する信号処理部（制御部）を備えている。
【００１１】
図１は、本実施の形態に係る角速度センサの概略構造を示した斜視図である。
なお、図１では、角速度センサの構造をわかりやすく表現するために、各層の構造を離して表現しているが、実際は、各層が積層した状態で構成されている。
図１に示すように、角速度センサは、可動部構造体１が上部ガラス基板２および下部ガラス基板３によって上下方向から挟み込まれた３層構造となっている。
【００１２】
可動部構造体１は、可撓基板１０、フレーム１１および錘１２を備えている。
可撓基板１０は、可撓性を有する板状の部材であり、この可撓基板１０をエッチングすることによって、梁１３および錘形成部１４が形成されている。
可撓基板１０は、例えば、Ｓｉ（シリコン）、ＳＵＳ（ステンレス鋼）材、燐青銅などの弾性（バネ性）を有する部材を用いて形成されている。
錘形成部１４は、角速度センサの中央部に設けられた正方形の部位であり、梁１３は、錘形成部１４から放射方向に（フレーム１１の方向に）十字方向に延びる４つの帯状の部材である。
可撓基板１０の下面（下部ガラス基板３との対向面）には、フレーム１１および錘１２を電鋳形成（電着形成）するための電鋳用電極１５が設けられている。
なお、電鋳用電極１５は、例えば、Ｃｒ／Ａｕ（クロム／金）を用いて形成されている。
後述する錘１２やフレーム１１を形成する際の電圧の印加は、電鋳用電極１５の外縁部（周縁部）から行う。
なお、可撓基板１０が金属などの導体であり、かつ電鋳形成した際の接合強度が十分に確保できる場合には、電鋳用電極１５を設けずに構成するようにしてもよい。
【００１３】
フレーム１１は、錘１２を囲むように可動部構造体１の周縁部に設けられた中空状の固定部であり、可動部構造体１の枠組みを構成する。このフレーム１１、上部ガラス基板２および下部ガラス基板３によって、角速度センサのハウジング（外装体）が構成されている。
錘１２は、大小の直方体からなる錘部１２０ａおよび錘部１２０ｂを重ね合わせた、ｚ軸方向の断面が凸字（逆Ｔ字）状の部材である。
錘部１２０ｂは、錘部１２０ａより大きい端面を有し、その端面の中央部に錘部１２０ａが連続形成されている。
錘１２の上端面（小さい方の端面）は、電鋳用電極１５を介して錘形成部１４に接合されている。
【００１４】
図２（ａ）は、可動部構造体１におけるフレーム１１および錘１２を上部ガラス基板２側から見た平面図を示す。
錘１２の底端面、即ち錘部１２０ｂの底面の面積は、少なくとも錘１２の上端面、即ち、錘部１２０ａにおける梁１３との接合面の面積より大きくなるように構成されている。
このように錘１２は、４つの梁１３によってフレーム１１の中空部に固定（支持）された質量体であり、梁１３の作用により、外部より加わる力により振動させたり、捩れる動きが可能となっている。錘１２は、導電性を有し、その底面は可動電極として機能する。
【００１５】
下部ガラス基板３には、錘１２を振動駆動させるための駆動電極３０が中央部に配設されている。
また、下部ガラス基板３には、錘１２の姿勢を検出するための固定電極３１〜３４が駆動電極３０を取り囲むように配設されている。
固定電極３１〜３４は、台形形状をしており、平行をなす辺の短い方が、駆動電極３０の中心方向に向くように配設されている。
これらの固定電極３１〜３４における、対向する固定電極同士、即ち中央を挟んで反対側に位置する電極同士が対となり、錘１２の姿勢状態の各軸方向成分を検出し、検出結果に基づいてｘ軸およびｙ軸回りに作用する角速度が検出される。
詳しくは、固定電極３２および固定電極３４を用いることにより第１検出軸（ｘ軸）回りの角速度が検出され、固定電極３１および固定電極３３を用いることにより第２検出軸（ｙ軸）回りの角速度が検出される。
【００１６】
図２（ｂ）は、角速度センサにおける中心を通るｘ軸に沿った断面を示した図である。
図に示すように、可撓基板１０の上面（上部ガラス基板２との対向面）と上部ガラス基板２との間には、錘１２を可動にするための可動隙間１６が形成されている。上部ガラス基板２は、この可動隙間１６を封止するように接合されている。
なお、上部ガラス基板２と可動部構造体１、下部ガラス基板３と可動部構造体１の接合は、例えば、接合面にＣｒ（クロム）などのアンカーメタル（下地金属）とＡｕ（金）を積層させて接合する共晶接合等を用いて行う。
可撓基板１０の下面（下部ガラス基板３との対向面）および錘１２の底面即ち下面（下部ガラス基板３との対向面）と下部ガラス基板３との間、さらに錘１２の周部においても、錘１２を可動にするための可動隙間１７が形成されている。下部ガラス基板３は、この可動隙間１７を封止するように接合されている。なお、可動隙間１６、１７は、真空状態とすることで、錘１２が動作する際の空気抵抗を低減することが可能である。
【００１７】
なお、下部ガラス基板３には、図示されていないが、駆動電極３０および固定電極３１〜３の電位、即ち角速度センサのセンサ部（検出部）で検出される信号をセンサ部の外部へ引き出すための電極パッドが設けられている。
電極パッドは、下部ガラス基板３の厚み方向に貫通するスルーホールの内周壁に設けられた引き出し線を介して各電極と接続されている。
また、可撓基板１０の外縁部には、可動電極として機能する錘１２の電位（検出信号）をセンサの外部へ引き出すための電極パッドが設けられている。
そして、これらの電極パッドは、図示しない信号処理部（制御部）内のＣ／Ｖ変換回路へ接続されている。
【００１８】
次に、このように構成される角速度センサのセンサ部における動作を説明する。
本実施の形態に係る角速度センサは、図１に示すように、錘１２を上下方向（ｚ軸方向）に一次振動させ、この振動運動をしている錘１２にコリオリ力を生じさせることによって、第１検出軸（ｘ軸）および第２検出軸（ｙ軸）回りに加わる角速度を検出する方式を用いている。
詳しくは、駆動電極３０と可動電極（錘１２）との間に交流電圧を印加し、これらの電極間に働く静電力の作用を用いて錘１２を上下方向（ｚ軸方向）に振動させる。
【００１９】
錘１２を上下振動させるために印加する交流電圧の周波数、即ち錘１２の振動周波数は、例えば、錘１２が共振振動する３ｋＨｚ程度の共振周波数ｆに設定されている。このように、錘１２を共振周波数ｆで振動させることにより錘１２の大きな変位量を得ることができる。
この速度ｖで振動している質量ｍの錘１２の周りに角速度Ωが加わると、錘１２の中心には、“Ｆ＝２ｍｖΩ”のコリオリ力が錘１２の運動方向に対し直交する方向に発生する。
このコリオリ力Ｆが発生すると、錘１２にねじれが加わり錘１２の姿勢が変化する。即ち、錘１２の振動の運動方向と直交する面に対して、錘１２が傾く。この錘１２の姿勢の変化（傾き、ねじれ量）を検出することによって、作用する角速度の向きや大きさを検出するようになっている。
【００２０】
図２（ｃ）は、錘１２の姿勢が変化した状態を示した図である。
例えば、錘１２の第２検出軸（ｙ軸）回りに角速度が作用してコリオリ力が発生し、図２（ｃ）に示すように、錘１２の姿勢がｘ軸に対して傾くと、固定電極３１、３３と可動電極（錘１２）との距離が変化する。
詳しくは、固定電極３３と可動電極との間の距離が小さくなり、一方、固定電極３１と可動電極との間の距離が大きくなる。
このような、電極間の距離の変化は、電極間の静電容量の変化として現れるため、固定電極３１、３３と可動電極との間の静電容量の変化に基づいて、錘１２の姿勢変化を電気的に検出することができる。
【００２１】
電極間の距離の変化、即ち電極間の静電容量の変化は、図示しない信号処理部（制御部）におけるＣ／Ｖ変換回路を用いて電気的に検出することができる。
信号処理部では、検出された錘１２の姿勢の変化（傾斜方向、傾斜度合い等）に基づいて、発生したコリオリ力Ｆを検出する。そして、検出されたコリオリ力Ｆに基づいて、角速度Ωを算出（導出）する。つまり、この信号処理部において、錘１２の姿勢の変化量が角速度に変換される。
ここでは、錘１２の第２検出軸（ｙ軸）回りに角速度が作用した場合について説明したが、錘１２の第１検出軸（ｘ軸）回りに角速度が作用した場合についても同様に、固定電極３２、３４と可動電極間の距離の変化に基づいて錘１２の姿勢変化を検出することにより、作用する角速度を測定することができる。
【００２２】
次に、本実施の形態に係る角速度センサにおける可動部構造体１の製造方法について説明する。
図３〜５は、本実施の形態に係る角速度センサにおける可動部構造体１の製造工程を示した図である。なお、図３〜５では、各工程における正面図、および正面図のＡ−Ａ部における断面図を示す。
はじめに、図３（ａ）に示すように、可撓基板１０に補強基板２０を固着させ、可動部構造体１製造時における可撓基板１０の強度を確保する。
【００２３】
補強基板２０は、形成する可動部構造体１と同等または大きいサイズの、例えば、シリコン基板、ガラス基板、ＳＵＳ基板など表面が平滑で剛性の高い部材によって構成されている。
ここでは、補強基板２０を接合することによって可撓基板１０に強度を持たせるようにしているが、ＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレータ）基板を用いて可撓基板１０と補強基板２０を構成するようにしてもよい。詳しくは、ＳＯＩ基板における活性層を可撓基板１０として用い、支持層を補強基板２０として用いる。
なお、このようにＳＯＩ基板を用いた場合には、可撓基板１と補強基板２０との間（境界）に接着層（ＢＯＸ酸化膜層）が配設される。
【００２４】
次に、図３（ｂ）に示すように、可撓基板１０にエッチング等で抜き加工を施すことによって、梁１３および錘形成部１４を形成する。
なお、可撓基板１０に接合する補強基板２０は、可撓基板１０に梁１３および錘形成部１４を形成した後に接合するようにしてもよい。
続いて、図３（ｃ）に示すように、可撓基板１０の片面に１層目の電極、即ち、電鋳用電極１５を形成する。
この電鋳用電極１５は、可動部構造体１におけるフレーム１１および錘１２を電鋳法により形成する際の導電層として機能する部位であり、例えば、表面活性化後に無電解メッキ膜を形成したり、ＣｒとＡｕを真空蒸着（積層）やスパッタリングなどの手法を用いることによって形成することができる。なお、Ａｕの蒸着前に成膜されるＣｒは、密着性を向上するための下地として機能する。
【００２５】
次に、図３（ｄ）に示すように、電鋳用電極１５の表面にフォトレジスト（感光性樹脂）を均一の厚さに塗布して１層目レジスト２２を形成する。
なお、フォトレジスト材（レジスト材）としては、ここでは、ネガ型レジストを用いた例を示している。また、実際には、このレジスト塗布後にレジストを効果させるための加熱処理（ベーク処理）などを実施するが、ここではその説明を省略する。
液体のレジスト材を用いて１層目レジスト２２を形成する場合、可撓基板１０の抜き部分においてレジスト表面に段差か生じる可能性がある。このようにレジスト表面に段差が生じる場合には、ドライフィルム型のレジスト材を貼り付けて１層目レジスト２２を形成するようにしてもよい。
【００２６】
１層目レジスト２２を形成した後、図３（ｅ）に示すように、１層目マスク２３を合わせた状態で紫外線を照射して１層目の露光処理を施し、１層目マスク２３のパターンを転写する。
なお、１層目マスク２３のパターンは、フレーム１１の形成領域に配置されたパターンと錘部１２０ａの形成領域に配置されたパターンからなる。
１層目マスク２３のパターンの転写が終了した後、図４（ａ）に示すように、前工程において紫外線に感光した領域（露光領域）に２層目電極２４を形成する。
２層目電極２４も電鋳用電極１５と同様に、例えば、表面活性化後の無電解メッキ膜を形成したり、ＣｒとＡｕを真空蒸着（積層）やスパッタリングなどの手法を用いることによって形成することができる。
【００２７】
次に、図４（ｂ）に示すように、２層目電極２４および１層目レジスト２２の表面にフォトレジストを塗布して２層目レジスト２５を形成する。
なお、２層目レジスト２５は、フォトレジスト塗布後の表面の高さが均一（平坦）になるように形成する。
２層目レジスト２５を形成した後、図４（ｃ）に示すように、２層目マスク２６を合わせた状態で紫外線を照射して２層目の露光処理を施し、２層目マスク２６のパターンを転写する。
なお、２層目マスク２６のパターンは、フレーム１１の形成領域に配置されたパターンと錘部１２０ｂの形成領域に配置されたパターンからなる。
【００２８】
２層目マスク２６のパターンの転写が終了した後、図４（ｄ）に示すように、１層目マスク２３および２層目マスク２６により感光しなかった部位（未露光部）のレジストを溶剤で溶かし、現像処理を施す。
現像処理が終了した後、図５（ａ）に示すように、露光部の残ったレジスト領域を母型として電鋳処理を施す。
ここでは、母型の内部に電鋳用電極１５および２層目電極２４を陰極として、金属を厚く電着させる。即ち、母型の内部に厚メッキ２７を形成する。
【００２９】
詳しくは、電着開始時には、電鋳用電極１５の表面から、母型内に金属が電着される。なお、この時点では２層目電極２４は通電されていないため、その表面には電着されない。
その後、電鋳用電極１５の領域のみ電着が進み、２層目電極２４の高さまで達すると、電着された金属を介して、電鋳用電極１５と２層目電極２４が導通される。すると、２層目電極２４の表面からも電着される。
その結果、電鋳用電極１５と２層目電極２４部分での金属の厚み（高さ）がほぼ揃った状態で電着が進められる。
なお、電着させる金属（電鋳材）は、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｆｅ（鉄）、Ａｕ（金）やこれらの合金などを用いる。
【００３０】
次に、図５（ｂ）に示すように、厚メッキ２７の母型からはみ出した部位を削り、表面の凹凸を平坦化する研磨処理を行う。この厚メッキ２７の研磨処理には、例えば、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）法を用いて行う。
ＣＭＰ法とは、シリカ粒子を含む液状のスラリ（研磨液）を流しながら、スピンドルに張り付けた基板の表面を、回転テーブルに表面の研磨パッドを接触させて研磨する研磨方法である。
そして、厚メッキ２７の研磨処理が終了した後、図５（ｃ）に示すように、母型、即ち露光部の残ったレジスト領域を溶剤で溶かし除去する。
【００３１】
最後に図５（ｄ）に示すように、補強基板２０を可撓基板１０から除去する。
補強基板２０がＷＡＸ等で可撓基板１０に固定（接合）されている場合には、加熱処理や有機溶剤等を用いて除去する。
また、補強基板２０がＳＯＩ基板の支持層で形成されている場合には、支持層をエッチング処理により除去する。
なお、補強基板２０を除去する際に、厚メッキ２７（構造体）に対して応力などによるダメージが懸念される場合には、母型を除去処理の前に補強基板２０の除去処理を行うようにしてもよい。
本実施の形態では、レジストは全てネガ型のものを使用したが、ポジ型のものを使用するようにしてもよい。この場合は、マスクは全て、図示したものと反転したパターンとなる。ネガ型、あるいはポジ型レジストのどちらかを使用するかは、レジストの成膜条件や転写の精度などに起因するが、それぞれ最適なものを選択することが可能である。
【００３２】
また、実際の角速度センサの製造時には、１枚の大きな基板を用いて多数個取り（バッチ処理）を施すため、個々のセンサを切り出すダイシング処理の工程が必要となる。
なお、個々のチップに分割するためのダイシング処理は、最初の可撓基板１０のパターニング時に行うようにしても、また、母型の内部に厚メッキ２７を形成した後や、母型（レジスト領域）を除去した後に行うようにしてもよい。
本実施の形態に係る角速度センサでは、はじめに可撓基板１０に梁１３を形成するように構成されているが、梁１３を形成するタイミング（時期）は、これに限定されるものではない。
例えば、梁１３の形成（可撓基板１０の抜き加工）は、補強基板２０を除去した後に、電鋳構造体、即ち、錘１２およびフレーム１１の形成面の裏面から行うようにしてもよい。この場合には、梁１３を形成した後に、母型（レジスト領域）を除去することが好ましい。
【００３３】
このように、本実施の形態によれば、梁１３の長さを十分に確保しつつ、錘１２の重量をより大きく構成することができるため、角速度センサの検出感度（精度）をより向上させることができる。
錘１２と梁１３との接合部に作用する応力は、接合面積、即ち、電鋳面積が広いほど大きくなる傾向にある。これは、可撓性を有する梁１３との接触面積が大きいほど、接触（接合）領域における梁１３の変形量も大きくなるためである。その結果、梁１３全体が大きく変形し、梁１３の剛性や、各電極間の静電容量値（あるいは圧電抵抗値）が、本来必要とされる設計値に対する差となって現れ、角速度センサ出力に対する検出誤差やばらつきの要因となってしまう。また、過度の応力が作用する場合、錘１２が梁１３から剥離する可能性もある。
【００３４】
しかしながら、本実施の形態によれば、錘１２の電鋳面積、即ち、錘１２と梁１３（可撓基板１０）との接合面積を拡大させることなく錘１２の重量を大きくすることができるため、錘１２と梁１３との接合部に作用する応力により生じる梁１３の変形や錘１２（メッキ）の剥離が生じる可能性を低減（抑制）することができる。
即ち、錘１２と梁１３（可撓基板１０）との接合部を小さく構成することにより、従来のセンサより、錘１２と梁１３との接合部に作用する応力の影響を抑えることができるため、梁１３の変形や錘１２（メッキ）の剥離を低減（抑制）することができる。
さらに、検出用の可動電極として機能する錘１２の底面（錘部１２０ｂの底部）の面積を大きくすることができるため、角速度センサの検出感度（精度）をより向上させることができる。
【００３５】
（変形例）
変形例では、錘１２の姿勢変化の検出を圧電抵抗素子を用いて行う角速度センサについて説明する。
図６は、変形例に係る角速度センサの概略構成を示した断面図である。
なお、ここでは、上述した実施形態に示す角速度センサと同様の構成を有する部位には同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。
図７は、変形例に係る角速度センサにおける可撓基板１０の平面図を示す。
図７（ａ）に示すように、可撓基板１０における梁１３の形成部位の表面（下部ガラス基板３との対向面）には、梁１３自身の変形を検出する検出素子である圧電抵抗Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１、Ｒｙ２、Ｒｚ１、Ｒｚ２が所定の向きに形成されている。
なお、可撓基板１０をシリコン基板で構成した場合、これらの圧電抵抗Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１、Ｒｙ２、Ｒｚ１、Ｒｚ２は、可撓基板１０にイオン注入等の処理を施すことにより直接作り込むことができる。
【００３６】
また、図７（ａ）に示すように、圧電抵抗Ｒｘ１とＲｘ２、Ｒｙ１とＲｙ２、Ｒｚ１とＲｚ２は、それぞれ対になるように、対置する梁１３上に設けられている。
上述した角速度センサと同様に、速度ｖで振動している質量ｍの錘１２の周りに角速度Ωが加わると、錘１２の中心には、“Ｆ＝２ｍｖΩ”のコリオリ力が錘１２の運動方向に対し直交する方向に発生する。
このコリオリ力Ｆが発生すると、錘１２にねじれが加わり錘１２の姿勢が変化する。即ち、錘１２の振動の運動方向と直交する面に対して、錘１２が傾く。
【００３７】
この錘１２の姿勢に伴い、錘１２を支持する梁１３に機械的変形が生じる。梁１３に変形が生じると、圧電抵抗Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１、Ｒｙ２、Ｒｚ１、Ｒｚ２の抵抗値に変化が生じる。
そして、各軸方向における圧電抵抗の抵抗値の変化に基づいて、錘１２の姿勢の変化（傾き、ねじれ量）を検出し、これらの検出結果に基づいて、作用する角速度の向きや大きさを出力する。
なお、図６に示す変形例では、上述したセンサと異なり、ｚ軸方向の錘１２の変位（梁１３の撓み）を検出するためのＲｚ１およびＲｚ２が設けられている。これは、錘１２のｚ軸方向に対する振動状態（振幅）を一定に保つ制御を行う際に用いられる。上述したセンサにおいても、錘１２のｚ軸方向の変位を検出するための電極を設けることにより、同様の機能を付加することができる。
【００３８】
錘１２に作用する外力のｘ軸方向成分は、圧電抵抗Ｒｘ１、Ｒｘ２の抵抗値の変化に基づいて算出される。同様に、錘１２に作用する外力のｙ軸方向成分は、圧電抵抗Ｒｙ１、Ｒｙ２の抵抗値の変化に基づいて算出され、ｚ軸方向成分は、圧電抵抗Ｒｚ１、Ｒｚ２の抵抗値の変化に基づいて算出される。
また、図７（ａ）に示すように、可撓基板１０の外縁部には、圧電抵抗Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１、Ｒｙ２、Ｒｚ１、Ｒｚ２をセンサの外部に設けられた信号処理部（制御部）に接続するための、即ち、検出信号をセンサの外部へ引き出すための電極パッド４１が設けられている。
なお、電極パッド４１は、Ａｌ（アルミニウム）等の金属からなる。
【００３９】
そして、図７（ｂ）に示すように、圧電抵抗Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１、Ｒｙ２、Ｒｚ１、Ｒｚ２、配線パターンおよび電極パッド４１が形成された可撓基板１０の表面（下部ガラス基板３との対向面）には、圧電抵抗Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｙ１、Ｒｙ２、Ｒｚ１、Ｒｚ２を絶縁保護するための絶縁層４０が形成されている。
絶縁層４０は、電極パッド４１の形成領域を避けた部分に、表面が平坦に成るように形成されている。
なお、絶縁層４０は、例えば、ＳｉＯ２（酸化シリコン）等の絶縁物からなる。
さらに、図７（ｃ）に示すように、絶縁層４０の表面（下部ガラス基板３との対向面）には、フレーム１１および錘１２を電鋳形成（電着形成）するための電鋳用電極１５’が設けられている。
なお、電鋳用電極１５を介してフレーム１１および錘１２を電鋳形成（電着形成）する方法は、上述した角速度センサと同様であるため説明を省略する。
【００４０】
また、上述した角速度センサ（変形例を含む）では、４つの梁１３を介して錘１２を支持するように構成されているが、錘１２の支持方法はこれに限定されるものではない。
例えば、錘１２を可動な状態に支持することができる程度に十分な可撓性を有する部材によって可撓基板１０が構成されている場合には、梁１３を設けないダイアフラム構造を用いるようにしてもよい。
さらに、本実施の形態では、力学量センサの一例として２軸検出型の角速度センサを用いて説明したが、力学量センサは、これに限定されるものではない。例えば、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向に働く加速度を検出することができる加速度センサや、ｘ軸方向に働く加速度のみを検出する１軸型センサやｘ軸およびｙ軸方向に働く加速度を検出する２軸型センサであってもよい。
なお、加速度センサを構成する場合、錘の一次振動のための駆動手段が不要となる。
【００４１】
また、上述した角速度センサ（変形例を含む）では、図３（ｃ）や図７（ｃ）に示すように、梁１３の領域にも電鋳用電極１５が形成されている。
電鋳用電極１５による可撓基板１０（梁１３）に作用する応力が十分に小さい場合には、このように可撓基板１０の全面に渡って電鋳用電極１５を形成するようにしてもよい。  しかしながら、電鋳用電極１５’の応力が大きい場合には、可撓基板１０（梁１３）の撓みを抑制（防止）するために、図８（ａ）および（ｂ）に示すようにパターニング処理（マスキング処理）を施すことが好ましい。
詳しくは、図８（ａ）および（ｂ）に示すように錘１２の形成領域（電鋳領域）、およびフレーム１１の形成領域（電鋳領域）にのみ電鋳用電極１５’を形成する。
なお、電鋳用電極１５は、錘１２を電鋳形成するための母型を形成する際のマスク（１層目マスク２３）のズレ量を考慮して、電鋳面積よりも若干大きめに形成することが好ましい。
【００４２】
また、可撓基板１０が半導体または不導体により構成されている場合には、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、電鋳用電極１５’における錘１２の形成領域とフレーム１１の形成領域とを配線パターン１８を介して電気的に接続するようにする。
なお、図８（ａ）および（ｂ）では、４つの梁１３の一部にのみ配線パターン１８を設けるように示してあるが、梁１３の可撓性バランスを考慮して、全ての梁１３に均等に配線パターン１８を設けるようにしてもよい。配線パターン１８の形成領域（配設面積）は、極力小さくすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施の形態に係る角速度センサの概略構造を示した斜視図である。
【図２】（ａ）は可動部構造体におけるフレームおよび錘を上部ガラス基板側から見た平面図を示し、（ｂ）は角速度センサにおける中心を通るｘ軸に沿った断面を示し、（ｃ）は錘の姿勢が変化した状態を示した図である。
【図３】本実施の形態に係る角速度センサにおける可動部構造体の製造工程を示した図である。
【図４】本実施の形態に係る角速度センサにおける可動部構造体の製造工程を示した図である。
【図５】本実施の形態に係る角速度センサにおける可動部構造体の製造工程を示した図である。
【図６】変形例に係る角速度センサの概略構成を示した断面図である。
【図７】変形例に係る角速度センサにおける可撓基板の平面図である。
【図８】電鋳用電極の形成例を示した図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  可動部構造体
２  上部ガラス基板
３  下部ガラス基板
１０  可撓基板
１１  フレーム
１２  錘
１３  梁
１４  錘形成部
１５  電鋳用電極
１６  可動隙間
１７  可動隙間
１８  配線パターン
２０  補強基板
２２  １層目レジスト
２３  １層目マスク
２４  ２層目電極
２５  ２層目レジスト
２６  ２層目マスク
２７  厚メッキ
３０  駆動電極
３１〜３４  固定電極
４０  絶縁層
４１  電極パッド
１２０ａ  錘部
１２０ｂ  錘部
【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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