物理量センサー素子、物理量センサーおよび電子機器
【課題】小型化を図りつつ、優れた検出精度を発揮することのできる物理量センサー素子、また、この物理量センサー素子を備える信頼性に優れた物理量センサーおよび電子機器を提供すること。
【解決手段】物理量センサー素子１は、Ｘ軸方向に振動可能な駆動部３１と、駆動部３１と共にＸ軸方向に振動可能で、かつ、駆動部３１に対してＺ軸方向に振動可能な検出部３４と、駆動部３１に設けられたＹ軸方向延在部３１１、３１２と、Ｙ軸方向延在部３１１、３１２とＺ軸方向に配置された駆動用電極４１と、検出部３４とＺ軸方向に離間して配置された検出用電極５１とを有している。
【解決手段】物理量センサー素子１は、Ｘ軸方向に振動可能な駆動部３１と、駆動部３１と共にＸ軸方向に振動可能で、かつ、駆動部３１に対してＺ軸方向に振動可能な検出部３４と、駆動部３１に設けられたＹ軸方向延在部３１１、３１２と、Ｙ軸方向延在部３１１、３１２とＺ軸方向に配置された駆動用電極４１と、検出部３４とＺ軸方向に離間して配置された検出用電極５１とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサー素子、物理量センサーおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラ等の撮像機器の手ぶれ補正や、ＧＰＳ信号を用いた車両等の移動体ナビゲーションシステムなどの姿勢制御として、角速度を検出する角速度センサーが多く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の角速度センサーは、Ｘ軸方向に振動する駆動部と、駆動部に梁を介して連結されＸ軸方向と直交するＹ軸方向に振動する検出部とを有している。また、特許文献１の角速度センサーは、櫛歯電極を有しており、この櫛歯電極と駆動部との間に発生する静電力によって駆動部をＸ軸方向に振動させる。
【０００４】
また、特許文献１の角速度センサーでは、検出部にＸ軸方向に延在するＸ軸方向延在部が複数形成されており、さらに、この部分が一対の固定電極の間に非接触で設けられている。
【０００５】
櫛歯電極に電圧を印加して駆動部をＸ軸方向に振動させた状態でＺ軸まわりの角速度が加わると、Ｙ軸方向にコリオリの力が作用して検出部がＹ軸方向に振動する。検出部がＹ軸方向に振動すると、各固定電極間とＸ軸方向延在部とのギャップ（離間距離）が変化して、各固定電極とＸ軸方向延在部の間の静電容量が変化する。特許文献１の角速度センサーは、このような静電容量の変化に基づいてＺ軸まわりの角速度を検知するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１０５１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の物理量センサー（角速度センサー）では、駆動部を振動させるために駆動部の外側に櫛歯電極を設けているため、装置の大型化を招いている。なお、実際に、駆動部を充分に振動させるためには、図示されているものよりも多くの櫛歯電極が必要であり、装置の大型化が顕著となる。
【０００８】
また、特許文献１の物理量センサーでは、静電容量の変化を検知するために、一対の固定電極の間にＸ軸方向延在部を位置させているが、固定電極とＸ軸方向延在部との間に発生する静電力（吸引力）による固定電極とＸ軸方向延在部との吸着（ｐｕｌｌ−ｉｎ）を防止するために、各固定電極とＸ軸方向延在部の離間距離を比較的大きく確保しなければならず、検出精度が低下する。
【０００９】
また、固定電極とＸ軸方向延在部との間に発生する静電力（静電バネ）によって、検知部のＹ軸方向への振動を可能とするように駆動部と検知部とを連結する梁の実効的なバネ定数が機械的なバネ定数からずれてしまう。言い換えれば、梁の機械的なバネ定数に前記静電力を加味したものが梁の実効的なバネ定数となる。これにより、予め設定されている検知部の変位量と角速度の大きさとの関係がずれてしまい、この点からも角速度の検出精度が低下する。
【００１０】
特に、検出部が変位したときに発生する梁の引張力は、検出部の変位量に対して線形の関係を有しているのに対して、固定電極とＸ軸方向延在部との間に形成される静電バネの引張力は、検出部の変位量に対して非線形の関係を有している。そのため、これら引張力を合成したもの、すなわち梁の実効的なバネ定数が検出部の変位量に対して非線形の関係を有することとなる。これにより、「検出部の変位量」と「角速度の大きさ」の関係を直線的な比例式で示すことができなくなり、角速度の検出精度が低下するか、または、装置構成（回路構成）が複雑化する。
【００１１】
以上のように、特許文献１の物理量センサーでは、装置の大型化を招き、かつ検知精度が低下するという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、小型化を図りつつ、優れた検出精度を発揮することのできる物理量センサー素子、また、この物理量センサー素子を備える信頼性に優れた物理量センサーおよび電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の物理量センサー素子は、互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線と平行な軸を第３軸としたとき、
基板と、
前記第１軸方向に振動可能な駆動用バネ部と、
前記駆動用バネ部に接続された駆動部と、
前記駆動部に一端が接続され、且つ、前記第３軸方向に振動可能な検出用バネ部と、
前記検出用バネ部の他端に接続された検出部と、
前記駆動部に設けられた少なくとも１つの駆動用導電部と、
前記検出部に設けられた少なくとも１つの検出用導電部と、
前記駆動用導電部に対して前記第３軸方向に離間して前記基板上に配置され、前記駆動用導電部との間に発生する静電力により、前記駆動部を前記第１軸方向に振動させる駆動用電極と、
前記検出部の前記第３軸方向への変位によって、前記検出用導電部との間の静電容量が変化するように前記基板上に設けられた検出用電極と、を有することを特徴とする。
これにより、小型化を図りつつ、優れた検出精度を発揮することのできる物理量センサー素子を提供することができる。
【００１４】
本発明の物理量センサー素子では、前記駆動用導電部と前記駆動用電極との間に発生する前記静電力によって前記駆動部を前記第１軸方向に振動させた状態で、前記第２軸まわりの角速度が加わると、コリオリ力を受けて前記検出部が前記駆動部に対して前記第３軸方向に振動し、該振動によって生じる前記検出用導電部と前記検出用電極の間の静電容量の変化に基づいて、前記角速度を検出することが好ましい。
これにより、物理量センサー素子を角速度センサー素子として用いることができる。
【００１５】
本発明の物理量センサー素子では、前記駆動用導電部および前記駆動用電極は、それぞれ、前記第２軸方向に延在して設けられていることが好ましい。
これにより、効率的に（大きな力で）駆動部を第１方向に振動させることができる。
本発明の物理量センサー素子では、前記駆動用電極は、前記第１方向に対向配置された一対の駆動用電極片を有し、
前記駆動用電極片の少なくとも一方は、前記第３軸を法線とする平面視にて、一部が前記駆動用電極部と重なるように配置されたことが好ましい。
これにより、駆動部を第１方向に振動させるための静電力を効率的に発生させることができる。
【００１６】
本発明の物理量センサー素子では、前記駆動用電極片の少なくとも一方は、前記第１軸方向の幅が前記駆動部の振幅の最大値よりも大きいことが好ましい。
これにより、駆動部をよりスムーズに第１方向に振動させることができる。
本発明の物理量センサー素子では、前記検出用導電部および前記検出用電極は、前記第３軸を法線とする平面視にて、一方が他方を覆って配置されたことが好ましい。
これにより、駆動部の第１方向の振動に伴う検出部の第１方向の振動によって、検出用導電部と検出用電極の間の静電容量が変化するのを防止または抑制することができる。
本発明の物理量センサー素子では、前記駆動部は枠状であり、前記駆動部の内側に前記検出部が配置されていることが好ましい。
これにより、各部の配置が最適化され（スペースを有効的に活用することができ）、物理量センサー素子の小型化を図ることができる。
【００１７】
本発明の物理量センサー素子は、互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線と平行な軸を第３軸としたとき、
基板と、
前記第３軸方向に振動可能な検出用バネ部と、
前記検出用バネ部に接続された検出部と、
前記検出部に一端が接続され、且つ、前記第１軸方向に振動可能な駆動用バネ部と、
前記駆動用バネ部の他端に接続された駆動部と、
前記駆動部に設けられた少なくとも１つの駆動用導電部と、
前記検出部に設けられた少なくとも１つの検出用導電部と、
前記駆動用導電部に対して前記第３軸方向に離間して前記基板上に配置され、前記駆動用導電部との間に発生する静電力により、前記駆動部を前記第１軸方向に振動させる駆動用電極と、
前記検出部の前記第３軸方向への変位によって、前記検出用導電部との間の静電容量が変化するように前記基板上に設けられた検出用電極と、を有することを特徴とする。
これにより、小型化を図りつつ、優れた検出精度を発揮することのできる物理量センサー素子を提供することができる。
【００１８】
本発明の物理量センサーは、本発明の物理量センサー素子と、前記物理量センサー素子を収容したパッケージと、を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた物理量センサーを提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた携帯電話、パーソナルコンピューター、デジタルカメラ等の電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の物理量センサー素子の第１実施形態を示す平面図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示す物理量センサー素子が有する駆動手段を説明するための断面図である。
【図４】物理量センサーを駆動する際に印加する電圧の一例を示す図である。
【図５】駆動手段の作用を説明するための断面図である。
【図６】検出手段の作用を説明するための平面図である。
【図７】図１に示す物理量センサー素子を備えた物理量センサー（本発明の物理量センサー）を示す断面図である。
【図８】本発明の物理量センサー素子の第２実施形態を示す平面図である。
【図９】本発明の物理量センサー素子の第３実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明の物理量センサー素子の第４実施形態を示す平面図である。
【図１１】図１０に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【図１２】本発明の物理量センサー素子の第５実施形態を示す平面図である。
【図１３】本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の物理量センサー素子、物理量センサーおよび電子機器を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の物理量センサー素子の第１実施形態を示す平面図、図２は、図１中Ａ−Ａ線断面図、図３は、図１に示す物理量センサー素子が有する駆動手段を説明するための断面図、図４は、物理量センサーを駆動する際に印加する電圧の一例を示す図、図５は、駆動手段の作用を説明するための断面図、図６は、検出手段の作用を説明するための平面図、図８は、図１に示す物理量センサー素子を備えた物理量センサー（本発明の物理量センサー）を示す断面図である。
【００２１】
なお、各図では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。また、以下では、Ｘ軸（第１軸）に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸（第２軸）に平行な方向をＹ軸方向、Ｚ軸（第３軸）に平行な方向を「Ｚ軸方向」と言う。また、以下の説明では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図３、図５および図６中の右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００２２】
１．物理量センサー素子
まず、物理量センサー素子１について説明する。
本実施形態の物理量センサー素子１は、Ｙ軸まわりの角速度を検出する角速度センサーである。
図１に示すように、物理量センサー素子１は、Ｘ−Ｙ面内に設けられた振動系構造体３と、振動系構造体３を支持する基板２と、振動系構造体３を振動させる駆動手段４と、Ｚ軸まわりの角速度を検出する検出手段５とを有している。以下、これら各部について順次詳細に説明する。
【００２３】
−振動系構造体−
振動系構造体３は、枠状の駆動部３１と、駆動部３１を支持する支持部３２１、３２２、３２３、３２４と、駆動部３１と各支持部３２１、３２２、３２３、３２４とを連結する駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４と、駆動部３１の内側に設けられた検出部３４と、検出部３４と駆動部３１とを連結する検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４とで構成されている。
【００２４】
本実施形態の振動系構造体３は、シリコンを主材料として構成されていて、１枚のシリコン基板（シリコンウエハ）を各種加工技術（例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング等のエッチング技術）を用いて所望の外形形状に加工することにより、駆動部３１、支持部３２１、３２２、３２３、３２４、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４、検出部３４および検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４が一体的に形成されている。
【００２５】
振動系構造体３の主材料をシリコンとすることにより、優れた振動特性を実現できるとともに、優れた耐久性を発揮することができる。また、微細な加工が可能となり、物理量センサー素子１の小型化を図ることができる。また、振動系構造体３の主材料をシリコンとすることにより、後述するように、振動系構造体３に電極を形成しなくても、物理量センサー素子１を駆動することができるため、装置の構造をより簡単なものとすることができる。
【００２６】
駆動部３１は、Ｚ軸を法線とする平面視にて、枠状をなしている。具体的には、駆動部３１は、Ｘ軸方向に延在する一対のＸ軸方向延在部３１３、３１４と、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向延在部３１３、３１４を連結する一対のＹ軸方向延在部（駆動用導部）３１１、３１２とで構成されている。
なお、駆動部３１の形状は、これに限定されず、例えば、円形の枠状をなしていてもよいし、枠の一部が欠損した形状をなしていてもよい。
【００２７】
支持部３２１、３２２、３２３、３２４は、Ｚ軸を法線とする平面視にて、駆動部３１の周囲に沿って互いに離間して配置されている。本実施形態では、支持部３２１、３２２、３２３、３２４は、それぞれ、駆動部３１の角部に対応して配置されている。このような支持部３２１、３２２、３２３、３２４は、それぞれ、基板２に接合されており、これにより、振動系構造体３が基板２に支持される。
駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４は、支持部３２１、３２２、３２３、３２４に対して駆動部３１をＸ軸方向に振動可能とするように駆動部３１と支持部３２１、３２２、３２３、３２４とを連結する。
【００２８】
図１に示すように、駆動用バネ部３３１は、駆動部３１の左上の角部と支持部３２１とを連結し、駆動用バネ部３３２は、駆動部３１の左下の角部と支持部３２２とを連結し、駆動用バネ部３３３は、駆動部３１の右下の角部と支持部３２３とを連結し、駆動用バネ部３３４は、駆動部３１の右上の角部と支持部３２４とを連結する。
このように駆動部３１の四隅に駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４を連結することにより、駆動部３１を支持部３２１、３２２、３２３、３２４に対して安定した状態で支持することができる。
【００２９】
これら駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４は、それぞれ、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びる蛇行状をなしている。駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４をこのような形状とすることにより、各駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４がＸ軸方向に変形（伸縮）し易く、Ｙ軸方向に変形し難いものとなる。このような駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４によれば、駆動部３１をＸ軸方向に正確に振動させることができる。
【００３０】
特に、本実施形態のように、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４のＸ軸方向の長さＬ’を短くしつつ、Ｙ軸方向の幅Ｗ’を長くすること、すなわち、Ｌ’＜Ｗ’とすることにより、上記効果をより顕著なものとすることができる。
さらに、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）を比較的厚くすることにより、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４のＺ軸方向への変形を防止または抑制し、これにより、駆動部３１のＺ軸方向の変位を防止または抑制することができる。駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４の厚さは、振動系構造体３の大きさ（質量）等によって適宜設定することができる。
【００３１】
検出部３４は、板状をなしている。また、検出部３４は、駆動部３１の内側に設けられている。このように、駆動部３１の内側に検出部３４を配置することにより、言い換えれば、検出部３４の周囲を囲むように駆動部３１を設けることにより、駆動部３１と検出部３４の配置が最適化され（スペースを有効的に活用することができ）、物理量センサー素子１の小型化を図ることができる。
【００３２】
本実施形態の検出部３４は、前述したように導電性を有するシリコンを主材料として構成されている。そのため、本実施形態の検出部３４は、後述する検出手段５の検出用電極５１との間に静電容量を形成する検出用導電部を兼ねている。
検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４は、駆動部３１に対して検出部３４をＺ軸方向に振動可能とするように検出部３４と駆動部３１とを連結する。
【００３３】
図１に示すように、検出用バネ部３５１は、検出部３４の左上の角部と駆動部３１とを連結し、検出用バネ部３５２は、検出部３４の左下の角部と駆動部３１とを連結し、検出用バネ部３５３は、検出部３４の右下の角部と駆動部３１とを連結し、検出用バネ部３５４は、検出部３４の右上の角部と駆動部３１とを連結している。
このように検出部３４の四隅に検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４を連結することにより、検出部３４を駆動部３１に対して安定した状態で支持（連結）することができる。
【００３４】
検出用バネ部３５１、３５３は、それぞれ、Ｘ軸方向に往復しながらＹ軸方向に延びる蛇行状をなしている。検出用バネ部３５１、３５３をこのような形状とすることにより、検出用バネ部３５１、３５３のＸ軸方向への変形を防止または抑制することができる。また、検出用バネ部３５１、３５３の全長を長くすることができるので、検出用バネ部３５１、３５３がＺ軸方向に変形し易いものとなる。
【００３５】
検出用バネ部３５２、３５４は、それぞれ、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びる蛇行状をなしている。検出用バネ部３５２、３５４をこのような形状とすることにより、検出用バネ部３５２、３５４のＹ軸方向への変形を防止または抑制することができる。また、検出用バネ部３５２、３５４の全長を長くすることができるので、検出用バネ部３５２、３５４がＺ軸方向に変形し易いものとなる。
検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４をこのような構成とすることにより、検出部３４の駆動部３１に対するＸ軸方向およびＹ軸方向への振動を防止または抑制しつつ、検出部３４を駆動部３１に対してＺ軸方向に振動させることができる。そのため、優れた検出特性を有する物理量センサー素子１となる。
【００３６】
−基板−
基板２は、振動系構造体３を支持するものである。図２に示すように、基板２は、板状をなしており、Ｘ−Ｙ面内に設けられている。そして、基板２の上面に、振動系構造体３の支持部３２１、３２２、３２３、３２４を接合することにより、振動系構造体３が基板２に固定・支持される。
【００３７】
基板２と支持部３２１、３２２、３２３、３２４の接合方法は、特に限定されず、接着剤等の支持部材を用いて接合してもよしい、振動系構造体３および基板２の構成材料によっては、直接接合や陽極接合等の各種接合方法を用いて接合してもよい。
このような基板２の上面（振動系構造体３と対向する側の面）には、凹部２１が形成されている。この凹部２１は、基板２と振動系構造体３の実際に振動する部位（駆動部３１、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４、検出部３４および検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４）との接触を防止する機能を有している。
【００３８】
このような構成の基板２は、例えば、各種ガラスを主材料として構成されていて、１枚のガラス板を各種加工技術を用いて所望の外形形状に加工することにより形成されている。なお、基板２は、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックス材料、ポリイミド等の各種樹脂材料などの絶縁性材料を主材料として構成されていてもよいし、シリコンを主材料として構成されていてもよい。シリコンを主材料として構成する場合には、必要な絶縁処理を行うことが好ましい。
【００３９】
−駆動手段−
図１に示すように、駆動手段４は、駆動部３１を検出部３４と共にＸ軸方向に振動させる機能を有している。このような駆動手段４は、一対の駆動用電極片４１１、４１２を備える駆動用電極４１を複数（本実施形態では２つ）有している。２つの駆動用電極４１のうちの一方は、駆動部３１のＹ軸方向延在部３１１に対応して設けられ、他方は、Ｙ軸方向延在部３１２に対応して設けられている。
【００４０】
以下、各駆動用電極４１について説明するが、これらは互いに同様の構成であるため、以下では、Ｙ軸方向延在部３１１に対応して設けられた駆動用電極４１について代表して説明し、Ｙ軸方向延在部３１２に対応して設けられた駆動用電極４１については、その説明を省略する。
一対の駆動用電極片４１１、４１２は、基板２の上面に互いにＸ軸方向に離間して形成されている。
【００４１】
また、駆動用電極片４１１、４１２は、Ｙ軸方向延在部３１１の下方に位置し、Ｙ軸方向延在部３１１と駆動用電極片４１１、４１２との間には空隙が形成されている。すなわち、駆動用電極片４１１、４１２は、Ｙ軸方向延在部３１１とＺ軸方向に離間にて配置されている。
また、駆動用電極片４１１、４１２は、Ｚ軸を法線とする平面視にて、Ｙ軸方向延在部３１１の軸Ｙ’に対してＸ軸方向に対向して設けられている。本実施形態では、駆動用電極片４１１、４１２は、軸Ｙ’に対して対称的に設けられている。
【００４２】
このような駆動用電極片４１１、４１２は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在する帯状（長尺状）をなしている。駆動用電極片４１１、４１２は、Ｙ軸方向延在部３１１の長さとほぼ同じ長さに形成されており、Ｚ軸を法線とする平面視にて、Ｙ軸方向延在部３１１のＹ軸方向全域に対応して設けられている。
また、図３に示すように、駆動用電極片４１１は、Ｚ軸を法線とする平面視にて、その一部がＹ軸方向延在部３１１と重なるように設けられている。具体的には、駆動用電極片４１１の図２中右側の部位４１１ａがＹ軸方向延在部３１１と重なっており、左側の部位４１１ｂがＹ軸方向延在部３１１から露出している。
【００４３】
同様に、駆動用電極片４１２も、Ｚ軸を法線とする平面視にて、その一部がＹ軸方向延在部３１１と重なるように設けられている。具体的には、駆動用電極片４１２の図３中左側の部位４１２ａがＹ軸方向延在部３１１と重なっており、右側の部位４１２ｂがＹ軸方向延在部３１１から露出している。
駆動用電極片４１１、４１２をこのように配置することにより、後述するように、より確実に図５中矢印Ａ、Ｂで示す静電力を発生させることができ、駆動部３１を安定してＸ軸方向に振動させることができる。
【００４４】
駆動用電極片４１１、４１２の幅（Ｘ軸方向の長さ）ａは、特に限定されないが、駆動部３１の振幅の最大値（図３中の実線で示す非駆動状態と、鎖線で示す振動方向が切り替わる時刻の状態との移動距離）ｂよりも大きいことが好ましい。これにより、駆動部３１を振動させても、駆動用電極片４１１、４１２の少なくとも一部が駆動部３１と重なった状態を維持できるため、後述する静電力を効率的に駆動部３１に作用させることができる。
【００４５】
駆動用電極４１１、４１２の構成材料としては、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料や、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の電極材料により形成することができる。
このような駆動手段４は、例えば、下記のようにして駆動部３１をＸ軸方向に振動させる。
【００４６】
例えば、図示しない電圧印加手段によって、振動系構造体３（Ｙ軸方向延在部３１１、３１２）に図４（ａ）に示す電圧Ｖ１を印加し、各駆動用電極片４１１に同図（ｂ）に示す正弦波状の第１交番電圧Ｖ２を印加し、各駆動用電極片４１２に同図（ｃ）に示す正弦波状の第２交番電圧Ｖ３を印加する。なお、第２交番電圧Ｖ３は、第１交番電圧Ｖ２の位相を１８０℃ずらしたものである。
【００４７】
図５に示すように、このような電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が物理量センサー素子１に印加されると、Ｙ軸方向延在部３１１、３１２に矢印Ａで示す静電力が発生する状態と、矢印Ｂで示す静電力が発生する状態とが交互に切り替わり、これにより、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４が弾性変形しつつ、駆動部３１が検出部３４と共にＸ軸方向に正弦波で振動する。
なお、前述したように、駆動部３１の内側に位置する検出部３４は、検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４によって駆動部３１に対するＸ軸方向およびＹ軸方向の変位が規制されているため、駆動部３１がＸ軸方向に振動しているとき、駆動部３１と検出部３４の位置関係は実質的に一定に保たれている。
【００４８】
このような駆動方法によれば、Ｙ軸方向延在部３１１と駆動用電極４１１、４１２との間に発生する静電力（吸着力）によって形成され得る静電バネのバネ定数を０とすることができるため、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４の実効的なバネ定数を機械的なバネ定数と等しくすることができる。すなわち、物理量センサー素子１によれば、Ｙ軸方向延在部３１１と駆動用電極片４１１、４１２との間に発生する静電力の影響を受けずに駆動部３１を振動させることができる。そのため、角速度の検出精度の低下を防止することができる。
【００４９】
本実施形態では、前述したように、Ｙ軸方向延在部３１１、３１２および駆動用電極片４１１、４１２が共にＹ軸方向に延在して設けられているため、矢印Ａ、Ｂで示す静電力をより大きくすることができる。その結果、効率的に駆動部３１をＸ軸方向に振動させることができる。
第１交番電圧Ｖ２および第２交番電圧Ｖ３の周波数としては、特に限定されないが、駆動部３１（駆動部３１と一体的に振動する検出部３４、検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４を含む）と駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４とで構成される振動係の共振周波数とほぼ等しい周波数であることが好ましい。これにより、駆動部３１をＸ軸方向に大きくかつスムーズに振動させることができる。
【００５０】
ここで、振動系構造体３および駆動用電極片４１１、４１２に印加される電圧が同じ場合、Ｙ軸方向延在部３１１と駆動用電極片４１１、４１２とのギャップｇを小さくするほど矢印Ａ、Ｂで示す静電力を大きくすることができる。しかしながら、ギャップｇを小さくするとＹ軸方向延在部３１１と駆動用電極片４１１、４１２との間に発生する静電力（吸着力）によって、Ｙ軸方向延在部３１１が駆動用電極片４１１、４１２に吸着（ｐｕｌｌ−ｉｎ）してしまうおそれがある。
【００５１】
そこで、物理量センサー素子１では、前述したように、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４の厚さを比較的厚くし、駆動部３１のＺ軸方向の変位を規制（防止）することにより、前述のようなＹ軸方向延在部３１１の駆動用電極片４１１、４１２への吸着を効果的に防止または抑制し、ギャップｇをより小さくすることができるように構成されている。その結果、物理量センサー素子１は、効率的に駆動部３１をＸ軸方向に振動させることができ、装置の小型化および省電力化を図ることができる。
ギャップｇとしては、特に限定されないが、０．１μｍ以上０．５μｍ以下程度であるのが好ましい。このような範囲によれば、矢印Ａ、Ｂで示す静電力を大きくしつつ、Ｙ軸方向延在部３１１の駆動用電極片４１１、４１２への吸着をより確実に防止することができる。
【００５２】
−検出手段−
検出手段５は、物理量センサー素子１に加わるＺ軸まわりの角速度を検出する機能を有している。検出手段５は、検出部３４とＺ軸方向に離間して設けられた検出用電極５１を有している。
検出用電極５１は、Ｚ軸を法線とする平面視にて、検出部３４の縁部を除く中央部と重なるように設けられている。検出用電極５１の縁部と、検出用電極の縁部のＸ軸方向ｂにおける離間距離ｄは、特に限定されないが、駆動部３１の振幅の最大値（図３中の実線で示す非駆動状態と、鎖線で示す振動方向が切り替わる時刻の状態との移動距離）ｂよりも大きいことが好ましい。
これにより、駆動部３１のＸ軸方向への振動に伴って検出部３４がＸ軸方向に振動しても、検出用電極５１の検出部３４に重なり合っている部分の面積が変化しない。そのため、検出部３４のＸ軸方向の振動に起因して、検出部３４と検出用電極５１との間で静電容量の変化が起こるのを防止することができる。
【００５３】
検出用電極５１の構成材料としては、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料や、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の電極材料により形成することができる。
【００５４】
このような検出手段５は、例えば、下記のようにして物理量センサー素子１にＺ軸周りに加わる角速度を検出する。
まず、前述したように、駆動手段４によって、駆動部３１を検出部３４と共にＸ軸方向に振動させる。この状態で、Ｙ軸まわりの角速度が加わると、Ｘ軸およびＹ軸に直交するＺ軸方向にコリオリ力が発生し、Ｚ軸方向の振動が励起される。これにより、検出部３４が検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４をＺ軸方向に弾性変形させつつ、駆動部３１に対してＺ軸方向に振動（変位）する。
【００５５】
これにより、検出部３４と検出用電極５１との離間距離が変化し、検出部３４と検出用電極５１との間の静電容量が変化する。具体的には、図６（ａ）に示すように、物理量センサー素子１にＹ軸まわりの角速度が加わっておらず、検出部３４が駆動部３１に対してＺ軸方向に振動していないときの検出部３４と検出用電極５１との間の静電容量がＣであるとする。
【００５６】
これに対して、図６（ｂ）に示すように、前述のコリオリ力に起因する検出部３４の振動によって、検出部３４が検出用電極５１から離間する方向へ変位すると、これらの離間距離が長くなることによって、検出部３４と検出用電極５１との間の静電容量が（Ｃ−ΔＣ）に減少する。反対に、図６（ｃ）に示すように、検出部３４が検出用電極５１に接近する方向に変位すると、検出部３４と検出用電極５１との間の静電容量が（Ｃ＋ΔＣ）に減少する。
このような検出部３４と検出用電極５１との間の静電容量の変化を図示しない検出回路によって検出することにより、物理量センサー素子１に加わったＹ軸まわりの角速度を検出する。
【００５７】
以上のような構成の物理量センサー素子１では、駆動用電極４１を振動系構造体３に対してＺ軸方向にずれた位置でかつ振動系構造体３と重なるようにして設けることができ、同様に、検出用電極５１も振動系構造体３に対してＺ軸方向にずれた位置でかつ振動系構造体３と重なるようにして設けることができる。そのため、物理量センサー素子１によれば、装置の小型化を図ることができる。また、前述したように、静電バネの影響を受けずに振動系構造体３を振動させることができるため、優れた検出精度を発揮することができる。
【００５８】
２．物理量センサー
次に、物理量センサー１０について説明する。
図７に示すように、物理量センサー１０は、パッケージ６と、パッケージ６に収容された２つの物理量センサー素子１とを有している。
パッケージ６は、各物理量センサー素子１の基板２を兼ねるベース基板６１と、枠状の枠部材６２と、板状の蓋部材６３とを有している。ベース基板６１と枠部材６２、枠部材６２と蓋部材６３は、接着剤あるいはろう材等により接合されている。
【００５９】
ベース基板６１は、前述した基板２と同様の構成材料で構成されている。また、枠部材６２および蓋部材６３は、例えば、ベース基板６１と同様の構成材料、Ａｌ、Ｃｕのような各種金属材料、各種ガラス材料等で構成されている。
物理量センサー１０では、２つの物理量センサー素子１がＸ軸方向に並んで設けられている。このような物理量センサー１０では、一方の物理量センサー素子１が有する駆動部３１と、他方の物理量センサー素子１が有する駆動部３１とが互いにＸ軸方向に逆相で振動するように駆動する。すなわち、２つの駆動部３１が互いにＸ軸方向に互いに接近する方向に変位する状態と、Ｘ軸方向に互いに離間する方向に変位する状態とを交互に繰り返すように駆動する。このような駆動によれば、２つの駆動部３１により生じる漏れ振動を互いに相殺することができる。その結果、振動漏れを防止することができ、優れた振動特性を有する物理量センサー１０となる。
【００６０】
＜第２実施形態＞
図８は、本発明の物理量センサー素子の第２実施形態を示す平面図である。
なお、以下の説明では、説明の便宜上、図８中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
本実施形態の物理量センサー素子について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の物理量センサー素子１Ａは、駆動部と検出部の位置関係が逆であること以外は、前述した第１実施形態の物理量センサー素子と同様である。なお、図８にて、前述した第１実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００６１】
１．物理量センサー素子
−振動系構造体−
図８に示すように、振動系構造体３Ａは、枠状の検出部３４Ａと、検出部３４Ａを支持する支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａと、検出部３４Ａと各支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａとを連結する検出用バネ部３５１Ａ、３５２Ａ、３５３Ａ、３５４Ａと、検出部３４Ａの内側に設けられた駆動部３１Ａと、駆動部３１Ａと検出部３４Ａとを連結する駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４Ａとで構成されている。
【００６２】
検出部３４Ａは、Ｚ軸を法線とする平面視にて、枠状をなしている。
支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａは、Ｚ軸を法線とする平面視にて、検出部３４Ａの周囲に沿って互いに離間して配置されている。本実施形態では、支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａは、それぞれ、検出部３４Ａの角部に対応して配置されている。支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａは、それぞれ、基板２に接合されており、これにより、振動系構造体３が基板２に支持される。
検出用バネ部３５１Ａ、３５２Ａ、３５３Ａ、３５４Ａは、支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａに対して検出部３４ＡをＺ軸方向に振動可能とするように、検出部３４Ａと支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａとを連結する。
【００６３】
図８に示すように、検出用バネ部３５１Ａは、検出部３４Ａの左上の角部と支持部３２１Ａとを連結し、検出用バネ部３５２Ａは、検出部３４Ａの左下の角部と支持部３２２とを連結し、検出用バネ部３５３Ａは、検出部３４Ａの右下の角部と支持部３２３Ａとを連結し、検出用バネ部３５４Ａは、検出部３４Ａの右上の角部と支持部３２４Ａとを連結している。このように検出部３４Ａの四隅に検出用バネ部３５１Ａ、３５２Ａ、３５３Ａ、３５４Ａを連結することにより、検出部３４Ａを支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａに対して安定した状態で支持することができる。
【００６４】
検出用バネ部３５１Ａ、３５３Ａは、それぞれ、Ｘ軸方向に往復しながらＹ軸方向に延びる蛇行状をなしている。検出用バネ部３５１Ａ、３５３Ａをこのような形状とすることにより、検出用バネ部３５１Ａ、３５３ＡのＸ軸方向への変形を防止または抑制することができる。また、検出用バネ部３５１Ａ、３５３Ａの全長を長くすることができるので、検出用バネ部３５１Ａ、３５３ＡがＺ軸方向に変形し易いものとなる。
【００６５】
検出用バネ部３５２Ａ、３５４Ａは、それぞれ、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びる蛇行状をなしている。検出用バネ部３５２Ａ、３５４Ａをこのような形状とすることにより、検出用バネ部３５２Ａ、３５４ＡのＹ軸方向への変形を防止または抑制することができる。また、検出用バネ部３５２Ａ、３５４Ａの全長を長くすることができるので、検出用バネ部３５２Ａ、３５４ＡがＺ軸方向に変形し易いものとなる。
【００６６】
検出用バネ部３５１Ａ、３５２Ａ、３５３Ａ、３５４Ａをこのような構成とすることにより、検出部３４Ａの支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａに対するＸ軸方向およびＹ軸方向への振動を防止または抑制しつつ、検出部３４Ａを支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａに対してＺ軸方向に振動させることができる。そのため、優れた検出特性を有する物理量センサー素子１Ａとなる。
【００６７】
駆動部３１Ａは、検出部３４Ａの内側に設けられている。このように、検出部３４Ａの内側に駆動部３１Ａを配置することにより、言い換えれば、駆動部３１Ａの周囲を囲むように検出部３４Ａを設けることにより、駆動部３１Ａと検出部３４Ａの配置が最適化され（スペースを有効的に活用することができ）、物理量センサー素子１Ａの小型化を図ることができる。
【００６８】
このような駆動部３１Ａは、枠状の基部３１１Ａと、基部３１１Ａの内側に設けられた複数のＹ軸方向延在部（駆動用導電部）３１２Ａとで構成されている。複数のＹ軸方向延在部３１２は、間隔を隔ててＸ軸方向に並んで設けられている。
駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４Ａは、検出部３４Ａに対して駆動部３１ＡをＸ軸方向に振動可能とするように駆動部３１Ａと検出部３４Ａとを連結する。
【００６９】
図８に示すように、駆動用バネ部３３１Ａは、駆動部３１の左上の角部と検出部３４Ａとを連結し、駆動用バネ部３３２Ａは、駆動部３１の左下の角部と検出部３４Ａとを連結し、駆動用バネ部３３３Ａは、駆動部３１Ａの右下の角部と検出部３４Ａとを連結し、駆動用バネ部３３４Ａは、駆動部３１の右上の角部と検出部３４Ａとを連結する。このように駆動部３１Ａの四隅に駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４Ａを連結することにより、駆動部３１Ａを検出部３４Ａに対して安定した状態で支持することができる。
【００７０】
これら駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４Ａは、それぞれ、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びる蛇行状をなしている。駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４Ａをこのような形状とすることにより、各駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４ＡがＸ軸方向に変形し易く、Ｙ軸方向に変形し難いものとなる。このような駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４Ａによれば、駆動部３１ＡをＸ軸方向に正確に振動させることができる。
【００７１】
−駆動手段−
駆動手段４Ａは、一対の駆動用電極片４１１Ａ、４１２Ａを備える駆動用電極４１Ａを複数有している。駆動用電極４１Ａは、駆動部３１Ａが有するＹ軸方向延在部３１２Ａに対応して、すなわち、Ｙ軸方向延在部３１２Ａと同数設けられている。
以下、複数の駆動用電極４１Ａについて説明するが、これらは互いに同様の構成であるため、以下では、１つの駆動用電極４１Ａについて代表して説明し、その他の駆動用電極４１Ａについては、その説明を省略する。
【００７２】
駆動用電極片４１１Ａ、４１２Ａは、基板２の上面に互いにＸ軸方向に離間して設けられている。また、駆動用電極片４１１Ａ、４１２Ａは、Ｙ軸方向延在部３１２Ａの下方に位置し、Ｙ軸方向延在部３１２Ａと駆動用電極片４１１Ａ、４１２Ａとの間には、空隙が形成されている。また、駆動用電極片４１１Ａ、４１２Ａは、Ｚ軸を法線とする平面視にて、Ｙ軸方向延在部３１２Ａの軸Ｙ”に対してＸ軸方向に対向して設けられている。
また、駆動用電極片４１１Ａは、Ｚ軸を法線とする平面視にて、その一部がＹ軸方向延在部３１２Ａと重なるように設けられている。具体的には、Ｚ軸を法線とする平面視にて、駆動用電極片４１１Ａの右側の部位がＹ軸方向延在部３１２Ａと重なっており、左側の部位がＹ軸方向延在部３１２Ａから露出している。
【００７３】
同様に、駆動用電極片４１２Ａも、Ｚ軸を法線とする平面視にて、その一部がＹ軸方向延在部３１２Ａと重なるように設けられている。具体的には、Ｚ軸を法線とする平面視にて、駆動用電極片４１２Ａの左側の部位がＹ軸方向延在部３１２Ａと重なっており、右側の部位がＹ軸方向延在部３１２Ａから露出している。
このような駆動手段４Ａは、前述した第１実施形態と同様にして、駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４ＡをＸ軸方向に弾性変形させつつ、駆動部３１Ａを検出部３４Ａに対してＸ軸方向に振動させる。
【００７４】
−検出手段−
検出手段５Ａは、検出部３４ＡとＺ軸方向に離間して設けられた枠状の検出用電極５１Ａを有している。この検出用電極５１Ａは、Ｚ軸を法線とする平面視にて、検出部３４Ａと重なるように設けられている。
このような検出手段５Ａは、前述した第１実施形態と同様にして、物理量センサー素子１Ａに加わるＹ軸まわりの角速度を検出する。
【００７５】
＜第３実施形態＞
図９は、本発明の物理量センサー素子の第３実施形態を示す断面図である。
本実施形態の物理量センサー素子について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の物理量センサー素子１Ｂは、駆動手段および検出手段の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の物理量センサー素子と同様である。なお、図９にて、前述した第１実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００７６】
図９に示すように、物理量センサー素子１Ｂは、振動系構造体３と、振動系構造体３を介してＺ軸方向に対向配置された一対の基板２、７を有している。基板７は、基板２と同じ構成である。
駆動手段４が有する駆動用電極４１（駆動用電極片４１１、４１２）は、各基板２、７に設けられている。すなわち、図９に示すように、一対の駆動用電極４１がＹ軸方向延在部３１１を介してＺ軸方向に対向配置されている。同様に、Ｙ軸方向延在部３１２を介して一対の駆動用電極４１がＺ軸方向に対向配置されている。
【００７７】
駆動手段４をこのような構成とすることにより、駆動手段４によって駆動部３１をＸ軸方向に振動させる際、基板２に設けられた駆動用電極４１とＹ軸方向延在部３１１の間に作用するＺ軸方向の静電力（吸着力）と、基板７に設けられた駆動用電極４１とＹ軸方向延在部３１１の間に作用するＺ軸方向の静電力（吸着力）とを相殺することができ、Ｙ軸方向延在部３１１の駆動用電極４１との吸着をより確実に防止または抑制することができる。Ｙ軸方向延在部３１２についても同様である。
【００７８】
また、Ｙ軸方向延在部３１１をＺ軸方向へ移動させる静電力（図５中の矢印Ａ、Ｂで示す力）を、Ｙ軸方向延在部３１１のＺ軸方向の両側（基板２側および基板７側）で作用させることができるため、駆動部３１をより安定してかつスムーズにＸ軸方向に振動させることができる。
また、図９に示すように、検出手段５が有する検出用電極５１は、各基板２、７に設けられている。すなわち、一対の検出用電極５１が検出部３４を介してＺ軸方向に対向配置されている。
【００７９】
検出手段５をこのような構成とすることにより、基板２側の検出用電極５１と検出部３４の間の静電容量の変化と、基板７側の検出用電極５１と検出部３４の間の静電容量の変化とに基づいて、より高精度に、Ｙ軸まわりの角速度を検出することができる。
以上のような構成の物理量センサー素子１Ｂを組み込んだ物理量センサーは、前述した第１実施形態で説明した物理量センサー１０のベース基板６１が基板２を兼ね、蓋部材６３が基板７を兼ねるように構成するのが好ましい。これにより、物理量センサーの構成が簡単なものとなる。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８０】
＜第４実施形態＞
図１０は、本発明の物理量センサー素子の第４実施形態を示す平面図、図１１は、図１０に示すＢ−Ｂ線断面図である。
本実施形態の物理量センサー素子について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の物理量センサー素子１Ｃは、検出部および検出手段の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の物理量センサー素子と同様である。なお、図１０および図１１にて、前述した第１実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００８１】
図１０に示すように、物理量センサー素子１Ｃの検出部３４Ｃは、枠状の基部３４１Ｃと、基部３４１Ｃの内側に設けられた複数のＸ軸方向延在部（検出用導電部）３４２Ｃとで構成されている。複数のＸ軸方向延在部３４２Ｃは、間隔を隔ててＹ軸方向に並んで設けられている。
図１１に示すように、検出手段５Ｃは、検出用電極５１Ｃを複数有している。検出用電極５１Ｃは、それぞれ、Ｘ軸方向に延在し、かつ、Ｚ軸方向に向けて突出して設けられている。そして、Ｚ軸を法線とする平面視にて、隣り合う一対の検出用電極５１Ｃの間に１つのＸ軸方向延在部３４２Ｃが設けられている。また、検出用電極５１Ｃは、検出部３４ＣがＺ軸方向に振動していない自然状態にて、その先端がＸ軸方向延在部３４２ＣのＺ軸方向のほぼ中央に位置するように設けられている。
【００８２】
このような検出手段５Ｃは、例えば、次のようにして、Ｙ軸まわりの角速度を検出する。
まず、駆動手段４によって、駆動部３１をＸ軸方向に振動させる。この状態で、物理量センサー素子１ＣにＹ軸まわりの角速度が加わると、Ｚ軸方向にコリオリ力が発生し、これにより、Ｚ軸方向の新たな振動が励起され、検出部３４Ｃが検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４をＺ軸方向に弾性変形させつつ、駆動部３１に対してＺ軸方向に振動する。
【００８３】
これにより、Ｘ軸方向延在部３４２ＣがＺ軸方向に振動し、検出用電極５１Ｃに対してＺ軸方向に変位する。すると、各検出用電極５１ＣとＸ軸方向延在部３４２ＣとがＹ軸方向に重なっている部分の面積が変化し、それに伴って、これらの間の静電容量も変化する。このような静電容量の変化に基づいて、Ｙ軸方向に加わった角速度を検出することができる。
【００８４】
特に、本実施形態では、検出部３４がＺ軸方向に振動していない自然状態にて、検出用電極５１Ｃの先端がＸ軸方向延在部３４２ＣのＺ軸方向のほぼ中央に位置しているため、検出部３４ＣがＺ軸方向のいずれの方向（基板２から離間する方向および基板２に接近する方向）に変位しても、各検出用電極５１ＣとＸ軸方向延在部３４２ＣとがＹ軸方向に重なり合っている状態をより確実に維持することができるため、前述のような静電容量の変化をより正確に検出することができる。
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８５】
＜第５実施形態＞
図１２は、本発明の物理量センサー素子の第５実施形態を示す平面図である。
本実施形態の物理量センサー素子について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の物理量センサー素子１Ｄは、検出用バネ部の構成と、それに伴う検出部の振動の仕方が異なること以外は、前述した第１実施形態の物理量センサー素子と同様である。なお、図１２にて、前述した第１実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００８６】
図１２に示すように、物理量センサー素子１Ｄは、検出部３４と駆動部３１とを連結する２つの検出用バネ部３５１Ｄ、３５２Ｄを有している。検出用バネ部３５１Ｄ、３５２Ｄは、それぞれ、Ｘ軸方向に延在している。また、検出用バネ部３５１Ｄ、３５２Ｄは、互いに同軸的に設けられている。検出用バネ部３５１Ｄ、３５２Ｄの軸Ｘ１は、Ｚ軸を法線とする平面視にて、検出部３４の重心（中心）Ｇと交わりＸ軸に平行な軸Ｘ２に対して、Ｙ軸方向に離間している。本実施形態では、検出用バネ部３５１Ｄは、検出部３４の左下の角部と駆動部３１とを連結し、検出用バネ部３５２Ｄは、検出部３４の右下の角部と駆動部３１とを連結している。
【００８７】
このような検出用バネ部３５１Ｄ、３５２Ｄにより駆動部３１に連結された検出部３４は、検出用バネ部３５１Ｄ、３５２Ｄを捩じり変形させながら、軸Ｘ１まわりに回動可能、すなわちＺ軸方向に振動可能となっている。駆動部３１をＸ軸方向に振動させた状態で物理力センサー素子１ＤにＹ軸まわりの角速度が加わると、検出部３４が検出用バネ部３５１Ｄ、３５２Ｄを捩じり変形させつつ軸Ｘ１まわりに回動し、これにより検出部３４と検出用電極５１との間の静電容量が変化する。このような静電容量の変化に基づいてもＹ軸まわりの角速度を検出することができる。
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
以上説明したような各実施形態の振動片は、各種の電子機器に適用することができ、得られる電子機器は、信頼性の高いものとなる。
【００８８】
ここで、本発明の物理量センサーを備える電子機器について、図１３〜図１５に基づき、詳細に説明する。
図１３は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このようなパーソナルコンピューター１１００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する物理量センサー１０が内蔵されている。
【００８９】
図１４は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。
このような携帯電話機１２００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する物理量センサー１０が内蔵されている。
【００９０】
図１５は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【００９１】
ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。
また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
【００９２】
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリ１３０８に転送・格納される。
また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、デ−タ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリ１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。
【００９３】
このようなディジタルスチルカメラ１３００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する物理量センサー１０が内蔵されている。
なお、本発明の物理量センサーを備える電子機器は、図１３のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１４の携帯電話機、図１５のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター等に適用することができる。
【００９４】
以上、本発明の物理量センサー、周波数調整方法、振動子、振動デバイスおよび電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、上記実施例においては、第１の質量部または第２の質量部にエネルギー線を照射させて周波数調整を行う例について説明したが、これに限らず、イオンエッチング、サンドブラスト、ウェットエッチングにより質量部の質量を減少させても良い。また、第１の質量部または第２の質量部にスパッタリングや蒸着で膜を付けて質量部の質量を増加させることにより周波数調整しても良い。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【００９５】
また、前述した実施形態では、振動系構造体がシリコンを主材料として構成されたものについて説明したが、振動系構造体の主材料は、シリコンに限定されず、例えば、各種ガラスであってもよい。振動系構造体をガラスを主材料として構成する場合、各Ｙ軸方向延在部の駆動用電極側の面に、導電性材料（例えば金属材料）で構成された薄膜状の駆動用導電部を形成し、各Ｘ軸方向延在部の検出用電極側の面に、導電性材料（例えば金属材料）で構成された薄膜状の検出用導電部を形成する必要がある。
【００９６】
また、前述した第１、第３実施形態では、Ｙ軸方向延在部が、検出部に対してＸ軸方向一方側と他方側とに、それぞれ、１つしか設けられていないが、Ｙ軸方向延在部（駆動用導電部）の設置数は、これに限定されず、例えば、検出部に対してＸ軸方向一方側と他方側とに、それぞれ、複数設けられていてもよい。Ｙ軸方向延在部の数が多くなるほど、より強い力で駆動部をＸ軸方向に振動させることができる。
【００９７】
また、前述した第２実施形態では、Ｘ軸方向延在部が、駆動部に対してＹ軸方向一方側と他方側とに、それぞれ、１つしか設けられていないが、Ｘ軸方向延在部（検出用導電部）の設置数は、これに限定されず、例えば、駆動部に対してＹ軸方向一方側と他方側とに、それぞれ、複数設けられていてもよい。Ｘ軸方向延在部の数が多くなるほど、静電容量の変化が大きくなるため、より正確に、角速度を検出することができる。
【００９８】
また、前述した実施形態では、駆動用電極片の一部がＹ軸方向延在部とＺ軸方向に重なり合っている構成について説明したが、前述のような静電力を発生させることができれば、これに限定されず、例えば、駆動用電極片がＹ軸方向延在部と重なり合っていなくてもよい。
また、前述した第１実施形態では、Ｚ軸を法線とする平面視にて、検出部の縁部を除く中央部と重なるように検出用電極を配置した構成について説明したが、検出部（検出用導電部）と検出用電極との間に静電容量が発生すれば、検出用電極の配置は、特に限定されない。例えば、Ｚ軸を法線とする平面視にて、検出用電極の外形（縁）と検出部の外形（縁）とが一致するように検出用電極を配置してもよい。また、検出用電極の縁部が検出部から露出（突出）するように検出電極を配置してもよい。
また、前述した実施形態では、物理量センサー素子を角速度を検出する角速度センサーとして用いたが、これに限定されず、例えば、加速度を検出する加速度センサーとして用いてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１‥‥物理量センサー素子 １Ａ‥‥物理量センサー素子 １Ｂ‥‥物理量センサー素子 １Ｃ‥‥物理量センサー素子 １Ｄ‥‥物理量センサー素子 １０‥‥物理量センサー ２‥‥基板 ２１‥‥凹部 ３‥‥振動系構造体 ３Ａ‥‥振動系構造体 ３１‥‥駆動部 ３１Ａ‥‥駆動部 ３１１‥‥Ｙ軸方向延在部 ３１１Ａ‥‥基部 ３１２‥‥Ｙ軸方向延在部 ３１２Ａ‥‥Ｙ軸方向延在部 ３１３‥‥Ｘ軸方向延在部 ３１４‥‥Ｘ軸方向延在部 ３２１‥‥支持部 ３２１Ａ‥‥支持部 ３２２‥‥支持部 ３２２Ａ‥‥支持部 ３２３‥‥支持部 ３２３Ａ‥‥支持部 ３２４‥‥支持部 ３２４Ａ‥‥支持部 ３３１‥‥駆動用バネ部 ３３１Ａ‥‥駆動用バネ部 ３３２‥‥駆動用バネ部 ３３２Ａ‥‥駆動用バネ部 ３３３‥‥駆動用バネ部 ３３３Ａ‥‥駆動用バネ部 ３３４‥‥駆動用バネ部 ３３４Ａ‥‥駆動用バネ部 ３４‥‥検出部 ３４Ａ‥‥検出部 ３４Ｃ‥‥検出部 ３４１Ｃ‥‥基部 ３４２Ｃ‥‥Ｘ軸方向延在部 ３５１‥‥検出用バネ部 ３５１Ａ‥‥検出用バネ部 ３５１Ｄ‥‥検出用バネ部 ３５２‥‥検出用バネ部 ３５２Ａ‥‥検出用バネ部 ３５２Ｄ‥‥検出用バネ部 ３５３‥‥検出用バネ部 ３５３Ａ‥‥検出用バネ部 ３５４‥‥検出用バネ部 ３５４Ａ‥‥検出用バネ部 ４‥‥駆動手段 ４Ａ‥‥駆動手段 ４１‥‥駆動用電極 ４１Ａ‥‥駆動用電極 ４１１‥‥駆動用電極片 ４１１ａ‥‥部位 ４１１ｂ‥‥部位 ４１１Ａ‥‥駆動用電極片 ４１２ａ‥‥部位 ４１２ｂ‥‥部位 ４１２‥‥駆動用電極片 ４１２Ａ‥‥駆動用電極片 ５‥‥検出手段 ５Ａ‥‥検出手段 ５Ｃ‥‥検出手段 ５１‥‥検出用電極 ５１Ａ‥‥検出用電極 ５１Ｃ‥‥検出用電極 ６‥‥パッケージ ６１‥‥ベース基板 ６２‥‥枠部材 ６３‥‥蓋部材 ７‥‥基板 １００‥‥表示部 １１００‥‥パーソナルコンピューター １１０２‥‥キーボード １１０４‥‥本体部 １１０６‥‥表示ユニット １２００‥‥携帯電話機 １２０２‥‥操作ボタン １２０４‥‥受話口 １２０６‥‥送話口 １３００‥‥ディジタルスチルカメラ １３０２‥‥ケース １３０４‥‥受光ユニット １３０６‥‥シャッターボタン １３０８‥‥メモリ １３１２‥‥ビデオ信号出力端子 １３１４‥‥入出力端子 １４３０‥‥テレビモニター １４４０‥‥パーソナルコンピューター Ｖ１‥‥電圧 Ｖ２‥‥第１交番電圧 Ｖ３‥‥第２交番電圧 Ｘ１‥‥軸 Ｘ２‥‥軸 Ｙ’‥‥軸 Ｙ”‥‥軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサー素子、物理量センサーおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラ等の撮像機器の手ぶれ補正や、ＧＰＳ信号を用いた車両等の移動体ナビゲーションシステムなどの姿勢制御として、角速度を検出する角速度センサーが多く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の角速度センサーは、Ｘ軸方向に振動する駆動部と、駆動部に梁を介して連結されＸ軸方向と直交するＹ軸方向に振動する検出部とを有している。また、特許文献１の角速度センサーは、櫛歯電極を有しており、この櫛歯電極と駆動部との間に発生する静電力によって駆動部をＸ軸方向に振動させる。
【０００４】
また、特許文献１の角速度センサーでは、検出部にＸ軸方向に延在するＸ軸方向延在部が複数形成されており、さらに、この部分が一対の固定電極の間に非接触で設けられている。
【０００５】
櫛歯電極に電圧を印加して駆動部をＸ軸方向に振動させた状態でＺ軸まわりの角速度が加わると、Ｙ軸方向にコリオリの力が作用して検出部がＹ軸方向に振動する。検出部がＹ軸方向に振動すると、各固定電極間とＸ軸方向延在部とのギャップ（離間距離）が変化して、各固定電極とＸ軸方向延在部の間の静電容量が変化する。特許文献１の角速度センサーは、このような静電容量の変化に基づいてＺ軸まわりの角速度を検知するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１０５１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の物理量センサー（角速度センサー）では、駆動部を振動させるために駆動部の外側に櫛歯電極を設けているため、装置の大型化を招いている。なお、実際に、駆動部を充分に振動させるためには、図示されているものよりも多くの櫛歯電極が必要であり、装置の大型化が顕著となる。
【０００８】
また、特許文献１の物理量センサーでは、静電容量の変化を検知するために、一対の固定電極の間にＸ軸方向延在部を位置させているが、固定電極とＸ軸方向延在部との間に発生する静電力（吸引力）による固定電極とＸ軸方向延在部との吸着（ｐｕｌｌ−ｉｎ）を防止するために、各固定電極とＸ軸方向延在部の離間距離を比較的大きく確保しなければならず、検出精度が低下する。
【０００９】
また、固定電極とＸ軸方向延在部との間に発生する静電力（静電バネ）によって、検知部のＹ軸方向への振動を可能とするように駆動部と検知部とを連結する梁の実効的なバネ定数が機械的なバネ定数からずれてしまう。言い換えれば、梁の機械的なバネ定数に前記静電力を加味したものが梁の実効的なバネ定数となる。これにより、予め設定されている検知部の変位量と角速度の大きさとの関係がずれてしまい、この点からも角速度の検出精度が低下する。
【００１０】
特に、検出部が変位したときに発生する梁の引張力は、検出部の変位量に対して線形の関係を有しているのに対して、固定電極とＸ軸方向延在部との間に形成される静電バネの引張力は、検出部の変位量に対して非線形の関係を有している。そのため、これら引張力を合成したもの、すなわち梁の実効的なバネ定数が検出部の変位量に対して非線形の関係を有することとなる。これにより、「検出部の変位量」と「角速度の大きさ」の関係を直線的な比例式で示すことができなくなり、角速度の検出精度が低下するか、または、装置構成（回路構成）が複雑化する。
【００１１】
以上のように、特許文献１の物理量センサーでは、装置の大型化を招き、かつ検知精度が低下するという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、小型化を図りつつ、優れた検出精度を発揮することのできる物理量センサー素子、また、この物理量センサー素子を備える信頼性に優れた物理量センサーおよび電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の物理量センサー素子は、互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線と平行な軸を第３軸としたとき、
基板と、
前記第１軸方向に振動可能な駆動用バネ部と、
前記駆動用バネ部に接続された駆動部と、
前記駆動部に一端が接続され、且つ、前記第３軸方向に振動可能な検出用バネ部と、
前記検出用バネ部の他端に接続された検出部と、
前記駆動部に設けられた少なくとも１つの駆動用導電部と、
前記検出部に設けられた少なくとも１つの検出用導電部と、
前記駆動用導電部に対して前記第３軸方向に離間して前記基板上に配置され、前記駆動用導電部との間に発生する静電力により、前記駆動部を前記第１軸方向に振動させる駆動用電極と、
前記検出部の前記第３軸方向への変位によって、前記検出用導電部との間の静電容量が変化するように前記基板上に設けられた検出用電極と、を有することを特徴とする。
これにより、小型化を図りつつ、優れた検出精度を発揮することのできる物理量センサー素子を提供することができる。
【００１４】
本発明の物理量センサー素子では、前記駆動用導電部と前記駆動用電極との間に発生する前記静電力によって前記駆動部を前記第１軸方向に振動させた状態で、前記第２軸まわりの角速度が加わると、コリオリ力を受けて前記検出部が前記駆動部に対して前記第３軸方向に振動し、該振動によって生じる前記検出用導電部と前記検出用電極の間の静電容量の変化に基づいて、前記角速度を検出することが好ましい。
これにより、物理量センサー素子を角速度センサー素子として用いることができる。
【００１５】
本発明の物理量センサー素子では、前記駆動用導電部および前記駆動用電極は、それぞれ、前記第２軸方向に延在して設けられていることが好ましい。
これにより、効率的に（大きな力で）駆動部を第１方向に振動させることができる。
本発明の物理量センサー素子では、前記駆動用電極は、前記第１方向に対向配置された一対の駆動用電極片を有し、
前記駆動用電極片の少なくとも一方は、前記第３軸を法線とする平面視にて、一部が前記駆動用電極部と重なるように配置されたことが好ましい。
これにより、駆動部を第１方向に振動させるための静電力を効率的に発生させることができる。
【００１６】
本発明の物理量センサー素子では、前記駆動用電極片の少なくとも一方は、前記第１軸方向の幅が前記駆動部の振幅の最大値よりも大きいことが好ましい。
これにより、駆動部をよりスムーズに第１方向に振動させることができる。
本発明の物理量センサー素子では、前記検出用導電部および前記検出用電極は、前記第３軸を法線とする平面視にて、一方が他方を覆って配置されたことが好ましい。
これにより、駆動部の第１方向の振動に伴う検出部の第１方向の振動によって、検出用導電部と検出用電極の間の静電容量が変化するのを防止または抑制することができる。
本発明の物理量センサー素子では、前記駆動部は枠状であり、前記駆動部の内側に前記検出部が配置されていることが好ましい。
これにより、各部の配置が最適化され（スペースを有効的に活用することができ）、物理量センサー素子の小型化を図ることができる。
【００１７】
本発明の物理量センサー素子は、互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線と平行な軸を第３軸としたとき、
基板と、
前記第３軸方向に振動可能な検出用バネ部と、
前記検出用バネ部に接続された検出部と、
前記検出部に一端が接続され、且つ、前記第１軸方向に振動可能な駆動用バネ部と、
前記駆動用バネ部の他端に接続された駆動部と、
前記駆動部に設けられた少なくとも１つの駆動用導電部と、
前記検出部に設けられた少なくとも１つの検出用導電部と、
前記駆動用導電部に対して前記第３軸方向に離間して前記基板上に配置され、前記駆動用導電部との間に発生する静電力により、前記駆動部を前記第１軸方向に振動させる駆動用電極と、
前記検出部の前記第３軸方向への変位によって、前記検出用導電部との間の静電容量が変化するように前記基板上に設けられた検出用電極と、を有することを特徴とする。
これにより、小型化を図りつつ、優れた検出精度を発揮することのできる物理量センサー素子を提供することができる。
【００１８】
本発明の物理量センサーは、本発明の物理量センサー素子と、前記物理量センサー素子を収容したパッケージと、を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた物理量センサーを提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた携帯電話、パーソナルコンピューター、デジタルカメラ等の電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の物理量センサー素子の第１実施形態を示す平面図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示す物理量センサー素子が有する駆動手段を説明するための断面図である。
【図４】物理量センサーを駆動する際に印加する電圧の一例を示す図である。
【図５】駆動手段の作用を説明するための断面図である。
【図６】検出手段の作用を説明するための平面図である。
【図７】図１に示す物理量センサー素子を備えた物理量センサー（本発明の物理量センサー）を示す断面図である。
【図８】本発明の物理量センサー素子の第２実施形態を示す平面図である。
【図９】本発明の物理量センサー素子の第３実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明の物理量センサー素子の第４実施形態を示す平面図である。
【図１１】図１０に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【図１２】本発明の物理量センサー素子の第５実施形態を示す平面図である。
【図１３】本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の物理量センサー素子、物理量センサーおよび電子機器を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の物理量センサー素子の第１実施形態を示す平面図、図２は、図１中Ａ−Ａ線断面図、図３は、図１に示す物理量センサー素子が有する駆動手段を説明するための断面図、図４は、物理量センサーを駆動する際に印加する電圧の一例を示す図、図５は、駆動手段の作用を説明するための断面図、図６は、検出手段の作用を説明するための平面図、図８は、図１に示す物理量センサー素子を備えた物理量センサー（本発明の物理量センサー）を示す断面図である。
【００２１】
なお、各図では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。また、以下では、Ｘ軸（第１軸）に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸（第２軸）に平行な方向をＹ軸方向、Ｚ軸（第３軸）に平行な方向を「Ｚ軸方向」と言う。また、以下の説明では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図３、図５および図６中の右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００２２】
１．物理量センサー素子
まず、物理量センサー素子１について説明する。
本実施形態の物理量センサー素子１は、Ｙ軸まわりの角速度を検出する角速度センサーである。
図１に示すように、物理量センサー素子１は、Ｘ−Ｙ面内に設けられた振動系構造体３と、振動系構造体３を支持する基板２と、振動系構造体３を振動させる駆動手段４と、Ｚ軸まわりの角速度を検出する検出手段５とを有している。以下、これら各部について順次詳細に説明する。
【００２３】
−振動系構造体−
振動系構造体３は、枠状の駆動部３１と、駆動部３１を支持する支持部３２１、３２２、３２３、３２４と、駆動部３１と各支持部３２１、３２２、３２３、３２４とを連結する駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４と、駆動部３１の内側に設けられた検出部３４と、検出部３４と駆動部３１とを連結する検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４とで構成されている。
【００２４】
本実施形態の振動系構造体３は、シリコンを主材料として構成されていて、１枚のシリコン基板（シリコンウエハ）を各種加工技術（例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング等のエッチング技術）を用いて所望の外形形状に加工することにより、駆動部３１、支持部３２１、３２２、３２３、３２４、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４、検出部３４および検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４が一体的に形成されている。
【００２５】
振動系構造体３の主材料をシリコンとすることにより、優れた振動特性を実現できるとともに、優れた耐久性を発揮することができる。また、微細な加工が可能となり、物理量センサー素子１の小型化を図ることができる。また、振動系構造体３の主材料をシリコンとすることにより、後述するように、振動系構造体３に電極を形成しなくても、物理量センサー素子１を駆動することができるため、装置の構造をより簡単なものとすることができる。
【００２６】
駆動部３１は、Ｚ軸を法線とする平面視にて、枠状をなしている。具体的には、駆動部３１は、Ｘ軸方向に延在する一対のＸ軸方向延在部３１３、３１４と、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向延在部３１３、３１４を連結する一対のＹ軸方向延在部（駆動用導部）３１１、３１２とで構成されている。
なお、駆動部３１の形状は、これに限定されず、例えば、円形の枠状をなしていてもよいし、枠の一部が欠損した形状をなしていてもよい。
【００２７】
支持部３２１、３２２、３２３、３２４は、Ｚ軸を法線とする平面視にて、駆動部３１の周囲に沿って互いに離間して配置されている。本実施形態では、支持部３２１、３２２、３２３、３２４は、それぞれ、駆動部３１の角部に対応して配置されている。このような支持部３２１、３２２、３２３、３２４は、それぞれ、基板２に接合されており、これにより、振動系構造体３が基板２に支持される。
駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４は、支持部３２１、３２２、３２３、３２４に対して駆動部３１をＸ軸方向に振動可能とするように駆動部３１と支持部３２１、３２２、３２３、３２４とを連結する。
【００２８】
図１に示すように、駆動用バネ部３３１は、駆動部３１の左上の角部と支持部３２１とを連結し、駆動用バネ部３３２は、駆動部３１の左下の角部と支持部３２２とを連結し、駆動用バネ部３３３は、駆動部３１の右下の角部と支持部３２３とを連結し、駆動用バネ部３３４は、駆動部３１の右上の角部と支持部３２４とを連結する。
このように駆動部３１の四隅に駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４を連結することにより、駆動部３１を支持部３２１、３２２、３２３、３２４に対して安定した状態で支持することができる。
【００２９】
これら駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４は、それぞれ、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びる蛇行状をなしている。駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４をこのような形状とすることにより、各駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４がＸ軸方向に変形（伸縮）し易く、Ｙ軸方向に変形し難いものとなる。このような駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４によれば、駆動部３１をＸ軸方向に正確に振動させることができる。
【００３０】
特に、本実施形態のように、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４のＸ軸方向の長さＬ’を短くしつつ、Ｙ軸方向の幅Ｗ’を長くすること、すなわち、Ｌ’＜Ｗ’とすることにより、上記効果をより顕著なものとすることができる。
さらに、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）を比較的厚くすることにより、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４のＺ軸方向への変形を防止または抑制し、これにより、駆動部３１のＺ軸方向の変位を防止または抑制することができる。駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４の厚さは、振動系構造体３の大きさ（質量）等によって適宜設定することができる。
【００３１】
検出部３４は、板状をなしている。また、検出部３４は、駆動部３１の内側に設けられている。このように、駆動部３１の内側に検出部３４を配置することにより、言い換えれば、検出部３４の周囲を囲むように駆動部３１を設けることにより、駆動部３１と検出部３４の配置が最適化され（スペースを有効的に活用することができ）、物理量センサー素子１の小型化を図ることができる。
【００３２】
本実施形態の検出部３４は、前述したように導電性を有するシリコンを主材料として構成されている。そのため、本実施形態の検出部３４は、後述する検出手段５の検出用電極５１との間に静電容量を形成する検出用導電部を兼ねている。
検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４は、駆動部３１に対して検出部３４をＺ軸方向に振動可能とするように検出部３４と駆動部３１とを連結する。
【００３３】
図１に示すように、検出用バネ部３５１は、検出部３４の左上の角部と駆動部３１とを連結し、検出用バネ部３５２は、検出部３４の左下の角部と駆動部３１とを連結し、検出用バネ部３５３は、検出部３４の右下の角部と駆動部３１とを連結し、検出用バネ部３５４は、検出部３４の右上の角部と駆動部３１とを連結している。
このように検出部３４の四隅に検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４を連結することにより、検出部３４を駆動部３１に対して安定した状態で支持（連結）することができる。
【００３４】
検出用バネ部３５１、３５３は、それぞれ、Ｘ軸方向に往復しながらＹ軸方向に延びる蛇行状をなしている。検出用バネ部３５１、３５３をこのような形状とすることにより、検出用バネ部３５１、３５３のＸ軸方向への変形を防止または抑制することができる。また、検出用バネ部３５１、３５３の全長を長くすることができるので、検出用バネ部３５１、３５３がＺ軸方向に変形し易いものとなる。
【００３５】
検出用バネ部３５２、３５４は、それぞれ、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びる蛇行状をなしている。検出用バネ部３５２、３５４をこのような形状とすることにより、検出用バネ部３５２、３５４のＹ軸方向への変形を防止または抑制することができる。また、検出用バネ部３５２、３５４の全長を長くすることができるので、検出用バネ部３５２、３５４がＺ軸方向に変形し易いものとなる。
検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４をこのような構成とすることにより、検出部３４の駆動部３１に対するＸ軸方向およびＹ軸方向への振動を防止または抑制しつつ、検出部３４を駆動部３１に対してＺ軸方向に振動させることができる。そのため、優れた検出特性を有する物理量センサー素子１となる。
【００３６】
−基板−
基板２は、振動系構造体３を支持するものである。図２に示すように、基板２は、板状をなしており、Ｘ−Ｙ面内に設けられている。そして、基板２の上面に、振動系構造体３の支持部３２１、３２２、３２３、３２４を接合することにより、振動系構造体３が基板２に固定・支持される。
【００３７】
基板２と支持部３２１、３２２、３２３、３２４の接合方法は、特に限定されず、接着剤等の支持部材を用いて接合してもよしい、振動系構造体３および基板２の構成材料によっては、直接接合や陽極接合等の各種接合方法を用いて接合してもよい。
このような基板２の上面（振動系構造体３と対向する側の面）には、凹部２１が形成されている。この凹部２１は、基板２と振動系構造体３の実際に振動する部位（駆動部３１、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４、検出部３４および検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４）との接触を防止する機能を有している。
【００３８】
このような構成の基板２は、例えば、各種ガラスを主材料として構成されていて、１枚のガラス板を各種加工技術を用いて所望の外形形状に加工することにより形成されている。なお、基板２は、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックス材料、ポリイミド等の各種樹脂材料などの絶縁性材料を主材料として構成されていてもよいし、シリコンを主材料として構成されていてもよい。シリコンを主材料として構成する場合には、必要な絶縁処理を行うことが好ましい。
【００３９】
−駆動手段−
図１に示すように、駆動手段４は、駆動部３１を検出部３４と共にＸ軸方向に振動させる機能を有している。このような駆動手段４は、一対の駆動用電極片４１１、４１２を備える駆動用電極４１を複数（本実施形態では２つ）有している。２つの駆動用電極４１のうちの一方は、駆動部３１のＹ軸方向延在部３１１に対応して設けられ、他方は、Ｙ軸方向延在部３１２に対応して設けられている。
【００４０】
以下、各駆動用電極４１について説明するが、これらは互いに同様の構成であるため、以下では、Ｙ軸方向延在部３１１に対応して設けられた駆動用電極４１について代表して説明し、Ｙ軸方向延在部３１２に対応して設けられた駆動用電極４１については、その説明を省略する。
一対の駆動用電極片４１１、４１２は、基板２の上面に互いにＸ軸方向に離間して形成されている。
【００４１】
また、駆動用電極片４１１、４１２は、Ｙ軸方向延在部３１１の下方に位置し、Ｙ軸方向延在部３１１と駆動用電極片４１１、４１２との間には空隙が形成されている。すなわち、駆動用電極片４１１、４１２は、Ｙ軸方向延在部３１１とＺ軸方向に離間にて配置されている。
また、駆動用電極片４１１、４１２は、Ｚ軸を法線とする平面視にて、Ｙ軸方向延在部３１１の軸Ｙ’に対してＸ軸方向に対向して設けられている。本実施形態では、駆動用電極片４１１、４１２は、軸Ｙ’に対して対称的に設けられている。
【００４２】
このような駆動用電極片４１１、４１２は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在する帯状（長尺状）をなしている。駆動用電極片４１１、４１２は、Ｙ軸方向延在部３１１の長さとほぼ同じ長さに形成されており、Ｚ軸を法線とする平面視にて、Ｙ軸方向延在部３１１のＹ軸方向全域に対応して設けられている。
また、図３に示すように、駆動用電極片４１１は、Ｚ軸を法線とする平面視にて、その一部がＹ軸方向延在部３１１と重なるように設けられている。具体的には、駆動用電極片４１１の図２中右側の部位４１１ａがＹ軸方向延在部３１１と重なっており、左側の部位４１１ｂがＹ軸方向延在部３１１から露出している。
【００４３】
同様に、駆動用電極片４１２も、Ｚ軸を法線とする平面視にて、その一部がＹ軸方向延在部３１１と重なるように設けられている。具体的には、駆動用電極片４１２の図３中左側の部位４１２ａがＹ軸方向延在部３１１と重なっており、右側の部位４１２ｂがＹ軸方向延在部３１１から露出している。
駆動用電極片４１１、４１２をこのように配置することにより、後述するように、より確実に図５中矢印Ａ、Ｂで示す静電力を発生させることができ、駆動部３１を安定してＸ軸方向に振動させることができる。
【００４４】
駆動用電極片４１１、４１２の幅（Ｘ軸方向の長さ）ａは、特に限定されないが、駆動部３１の振幅の最大値（図３中の実線で示す非駆動状態と、鎖線で示す振動方向が切り替わる時刻の状態との移動距離）ｂよりも大きいことが好ましい。これにより、駆動部３１を振動させても、駆動用電極片４１１、４１２の少なくとも一部が駆動部３１と重なった状態を維持できるため、後述する静電力を効率的に駆動部３１に作用させることができる。
【００４５】
駆動用電極４１１、４１２の構成材料としては、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料や、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の電極材料により形成することができる。
このような駆動手段４は、例えば、下記のようにして駆動部３１をＸ軸方向に振動させる。
【００４６】
例えば、図示しない電圧印加手段によって、振動系構造体３（Ｙ軸方向延在部３１１、３１２）に図４（ａ）に示す電圧Ｖ１を印加し、各駆動用電極片４１１に同図（ｂ）に示す正弦波状の第１交番電圧Ｖ２を印加し、各駆動用電極片４１２に同図（ｃ）に示す正弦波状の第２交番電圧Ｖ３を印加する。なお、第２交番電圧Ｖ３は、第１交番電圧Ｖ２の位相を１８０℃ずらしたものである。
【００４７】
図５に示すように、このような電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が物理量センサー素子１に印加されると、Ｙ軸方向延在部３１１、３１２に矢印Ａで示す静電力が発生する状態と、矢印Ｂで示す静電力が発生する状態とが交互に切り替わり、これにより、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４が弾性変形しつつ、駆動部３１が検出部３４と共にＸ軸方向に正弦波で振動する。
なお、前述したように、駆動部３１の内側に位置する検出部３４は、検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４によって駆動部３１に対するＸ軸方向およびＹ軸方向の変位が規制されているため、駆動部３１がＸ軸方向に振動しているとき、駆動部３１と検出部３４の位置関係は実質的に一定に保たれている。
【００４８】
このような駆動方法によれば、Ｙ軸方向延在部３１１と駆動用電極４１１、４１２との間に発生する静電力（吸着力）によって形成され得る静電バネのバネ定数を０とすることができるため、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４の実効的なバネ定数を機械的なバネ定数と等しくすることができる。すなわち、物理量センサー素子１によれば、Ｙ軸方向延在部３１１と駆動用電極片４１１、４１２との間に発生する静電力の影響を受けずに駆動部３１を振動させることができる。そのため、角速度の検出精度の低下を防止することができる。
【００４９】
本実施形態では、前述したように、Ｙ軸方向延在部３１１、３１２および駆動用電極片４１１、４１２が共にＹ軸方向に延在して設けられているため、矢印Ａ、Ｂで示す静電力をより大きくすることができる。その結果、効率的に駆動部３１をＸ軸方向に振動させることができる。
第１交番電圧Ｖ２および第２交番電圧Ｖ３の周波数としては、特に限定されないが、駆動部３１（駆動部３１と一体的に振動する検出部３４、検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４を含む）と駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４とで構成される振動係の共振周波数とほぼ等しい周波数であることが好ましい。これにより、駆動部３１をＸ軸方向に大きくかつスムーズに振動させることができる。
【００５０】
ここで、振動系構造体３および駆動用電極片４１１、４１２に印加される電圧が同じ場合、Ｙ軸方向延在部３１１と駆動用電極片４１１、４１２とのギャップｇを小さくするほど矢印Ａ、Ｂで示す静電力を大きくすることができる。しかしながら、ギャップｇを小さくするとＹ軸方向延在部３１１と駆動用電極片４１１、４１２との間に発生する静電力（吸着力）によって、Ｙ軸方向延在部３１１が駆動用電極片４１１、４１２に吸着（ｐｕｌｌ−ｉｎ）してしまうおそれがある。
【００５１】
そこで、物理量センサー素子１では、前述したように、駆動用バネ部３３１、３３２、３３３、３３４の厚さを比較的厚くし、駆動部３１のＺ軸方向の変位を規制（防止）することにより、前述のようなＹ軸方向延在部３１１の駆動用電極片４１１、４１２への吸着を効果的に防止または抑制し、ギャップｇをより小さくすることができるように構成されている。その結果、物理量センサー素子１は、効率的に駆動部３１をＸ軸方向に振動させることができ、装置の小型化および省電力化を図ることができる。
ギャップｇとしては、特に限定されないが、０．１μｍ以上０．５μｍ以下程度であるのが好ましい。このような範囲によれば、矢印Ａ、Ｂで示す静電力を大きくしつつ、Ｙ軸方向延在部３１１の駆動用電極片４１１、４１２への吸着をより確実に防止することができる。
【００５２】
−検出手段−
検出手段５は、物理量センサー素子１に加わるＺ軸まわりの角速度を検出する機能を有している。検出手段５は、検出部３４とＺ軸方向に離間して設けられた検出用電極５１を有している。
検出用電極５１は、Ｚ軸を法線とする平面視にて、検出部３４の縁部を除く中央部と重なるように設けられている。検出用電極５１の縁部と、検出用電極の縁部のＸ軸方向ｂにおける離間距離ｄは、特に限定されないが、駆動部３１の振幅の最大値（図３中の実線で示す非駆動状態と、鎖線で示す振動方向が切り替わる時刻の状態との移動距離）ｂよりも大きいことが好ましい。
これにより、駆動部３１のＸ軸方向への振動に伴って検出部３４がＸ軸方向に振動しても、検出用電極５１の検出部３４に重なり合っている部分の面積が変化しない。そのため、検出部３４のＸ軸方向の振動に起因して、検出部３４と検出用電極５１との間で静電容量の変化が起こるのを防止することができる。
【００５３】
検出用電極５１の構成材料としては、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料や、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の電極材料により形成することができる。
【００５４】
このような検出手段５は、例えば、下記のようにして物理量センサー素子１にＺ軸周りに加わる角速度を検出する。
まず、前述したように、駆動手段４によって、駆動部３１を検出部３４と共にＸ軸方向に振動させる。この状態で、Ｙ軸まわりの角速度が加わると、Ｘ軸およびＹ軸に直交するＺ軸方向にコリオリ力が発生し、Ｚ軸方向の振動が励起される。これにより、検出部３４が検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４をＺ軸方向に弾性変形させつつ、駆動部３１に対してＺ軸方向に振動（変位）する。
【００５５】
これにより、検出部３４と検出用電極５１との離間距離が変化し、検出部３４と検出用電極５１との間の静電容量が変化する。具体的には、図６（ａ）に示すように、物理量センサー素子１にＹ軸まわりの角速度が加わっておらず、検出部３４が駆動部３１に対してＺ軸方向に振動していないときの検出部３４と検出用電極５１との間の静電容量がＣであるとする。
【００５６】
これに対して、図６（ｂ）に示すように、前述のコリオリ力に起因する検出部３４の振動によって、検出部３４が検出用電極５１から離間する方向へ変位すると、これらの離間距離が長くなることによって、検出部３４と検出用電極５１との間の静電容量が（Ｃ−ΔＣ）に減少する。反対に、図６（ｃ）に示すように、検出部３４が検出用電極５１に接近する方向に変位すると、検出部３４と検出用電極５１との間の静電容量が（Ｃ＋ΔＣ）に減少する。
このような検出部３４と検出用電極５１との間の静電容量の変化を図示しない検出回路によって検出することにより、物理量センサー素子１に加わったＹ軸まわりの角速度を検出する。
【００５７】
以上のような構成の物理量センサー素子１では、駆動用電極４１を振動系構造体３に対してＺ軸方向にずれた位置でかつ振動系構造体３と重なるようにして設けることができ、同様に、検出用電極５１も振動系構造体３に対してＺ軸方向にずれた位置でかつ振動系構造体３と重なるようにして設けることができる。そのため、物理量センサー素子１によれば、装置の小型化を図ることができる。また、前述したように、静電バネの影響を受けずに振動系構造体３を振動させることができるため、優れた検出精度を発揮することができる。
【００５８】
２．物理量センサー
次に、物理量センサー１０について説明する。
図７に示すように、物理量センサー１０は、パッケージ６と、パッケージ６に収容された２つの物理量センサー素子１とを有している。
パッケージ６は、各物理量センサー素子１の基板２を兼ねるベース基板６１と、枠状の枠部材６２と、板状の蓋部材６３とを有している。ベース基板６１と枠部材６２、枠部材６２と蓋部材６３は、接着剤あるいはろう材等により接合されている。
【００５９】
ベース基板６１は、前述した基板２と同様の構成材料で構成されている。また、枠部材６２および蓋部材６３は、例えば、ベース基板６１と同様の構成材料、Ａｌ、Ｃｕのような各種金属材料、各種ガラス材料等で構成されている。
物理量センサー１０では、２つの物理量センサー素子１がＸ軸方向に並んで設けられている。このような物理量センサー１０では、一方の物理量センサー素子１が有する駆動部３１と、他方の物理量センサー素子１が有する駆動部３１とが互いにＸ軸方向に逆相で振動するように駆動する。すなわち、２つの駆動部３１が互いにＸ軸方向に互いに接近する方向に変位する状態と、Ｘ軸方向に互いに離間する方向に変位する状態とを交互に繰り返すように駆動する。このような駆動によれば、２つの駆動部３１により生じる漏れ振動を互いに相殺することができる。その結果、振動漏れを防止することができ、優れた振動特性を有する物理量センサー１０となる。
【００６０】
＜第２実施形態＞
図８は、本発明の物理量センサー素子の第２実施形態を示す平面図である。
なお、以下の説明では、説明の便宜上、図８中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
本実施形態の物理量センサー素子について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の物理量センサー素子１Ａは、駆動部と検出部の位置関係が逆であること以外は、前述した第１実施形態の物理量センサー素子と同様である。なお、図８にて、前述した第１実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００６１】
１．物理量センサー素子
−振動系構造体−
図８に示すように、振動系構造体３Ａは、枠状の検出部３４Ａと、検出部３４Ａを支持する支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａと、検出部３４Ａと各支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａとを連結する検出用バネ部３５１Ａ、３５２Ａ、３５３Ａ、３５４Ａと、検出部３４Ａの内側に設けられた駆動部３１Ａと、駆動部３１Ａと検出部３４Ａとを連結する駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４Ａとで構成されている。
【００６２】
検出部３４Ａは、Ｚ軸を法線とする平面視にて、枠状をなしている。
支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａは、Ｚ軸を法線とする平面視にて、検出部３４Ａの周囲に沿って互いに離間して配置されている。本実施形態では、支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａは、それぞれ、検出部３４Ａの角部に対応して配置されている。支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａは、それぞれ、基板２に接合されており、これにより、振動系構造体３が基板２に支持される。
検出用バネ部３５１Ａ、３５２Ａ、３５３Ａ、３５４Ａは、支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａに対して検出部３４ＡをＺ軸方向に振動可能とするように、検出部３４Ａと支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａとを連結する。
【００６３】
図８に示すように、検出用バネ部３５１Ａは、検出部３４Ａの左上の角部と支持部３２１Ａとを連結し、検出用バネ部３５２Ａは、検出部３４Ａの左下の角部と支持部３２２とを連結し、検出用バネ部３５３Ａは、検出部３４Ａの右下の角部と支持部３２３Ａとを連結し、検出用バネ部３５４Ａは、検出部３４Ａの右上の角部と支持部３２４Ａとを連結している。このように検出部３４Ａの四隅に検出用バネ部３５１Ａ、３５２Ａ、３５３Ａ、３５４Ａを連結することにより、検出部３４Ａを支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａに対して安定した状態で支持することができる。
【００６４】
検出用バネ部３５１Ａ、３５３Ａは、それぞれ、Ｘ軸方向に往復しながらＹ軸方向に延びる蛇行状をなしている。検出用バネ部３５１Ａ、３５３Ａをこのような形状とすることにより、検出用バネ部３５１Ａ、３５３ＡのＸ軸方向への変形を防止または抑制することができる。また、検出用バネ部３５１Ａ、３５３Ａの全長を長くすることができるので、検出用バネ部３５１Ａ、３５３ＡがＺ軸方向に変形し易いものとなる。
【００６５】
検出用バネ部３５２Ａ、３５４Ａは、それぞれ、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びる蛇行状をなしている。検出用バネ部３５２Ａ、３５４Ａをこのような形状とすることにより、検出用バネ部３５２Ａ、３５４ＡのＹ軸方向への変形を防止または抑制することができる。また、検出用バネ部３５２Ａ、３５４Ａの全長を長くすることができるので、検出用バネ部３５２Ａ、３５４ＡがＺ軸方向に変形し易いものとなる。
【００６６】
検出用バネ部３５１Ａ、３５２Ａ、３５３Ａ、３５４Ａをこのような構成とすることにより、検出部３４Ａの支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａに対するＸ軸方向およびＹ軸方向への振動を防止または抑制しつつ、検出部３４Ａを支持部３２１Ａ、３２２Ａ、３２３Ａ、３２４Ａに対してＺ軸方向に振動させることができる。そのため、優れた検出特性を有する物理量センサー素子１Ａとなる。
【００６７】
駆動部３１Ａは、検出部３４Ａの内側に設けられている。このように、検出部３４Ａの内側に駆動部３１Ａを配置することにより、言い換えれば、駆動部３１Ａの周囲を囲むように検出部３４Ａを設けることにより、駆動部３１Ａと検出部３４Ａの配置が最適化され（スペースを有効的に活用することができ）、物理量センサー素子１Ａの小型化を図ることができる。
【００６８】
このような駆動部３１Ａは、枠状の基部３１１Ａと、基部３１１Ａの内側に設けられた複数のＹ軸方向延在部（駆動用導電部）３１２Ａとで構成されている。複数のＹ軸方向延在部３１２は、間隔を隔ててＸ軸方向に並んで設けられている。
駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４Ａは、検出部３４Ａに対して駆動部３１ＡをＸ軸方向に振動可能とするように駆動部３１Ａと検出部３４Ａとを連結する。
【００６９】
図８に示すように、駆動用バネ部３３１Ａは、駆動部３１の左上の角部と検出部３４Ａとを連結し、駆動用バネ部３３２Ａは、駆動部３１の左下の角部と検出部３４Ａとを連結し、駆動用バネ部３３３Ａは、駆動部３１Ａの右下の角部と検出部３４Ａとを連結し、駆動用バネ部３３４Ａは、駆動部３１の右上の角部と検出部３４Ａとを連結する。このように駆動部３１Ａの四隅に駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４Ａを連結することにより、駆動部３１Ａを検出部３４Ａに対して安定した状態で支持することができる。
【００７０】
これら駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４Ａは、それぞれ、Ｙ軸方向に往復しながらＸ軸方向に延びる蛇行状をなしている。駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４Ａをこのような形状とすることにより、各駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４ＡがＸ軸方向に変形し易く、Ｙ軸方向に変形し難いものとなる。このような駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４Ａによれば、駆動部３１ＡをＸ軸方向に正確に振動させることができる。
【００７１】
−駆動手段−
駆動手段４Ａは、一対の駆動用電極片４１１Ａ、４１２Ａを備える駆動用電極４１Ａを複数有している。駆動用電極４１Ａは、駆動部３１Ａが有するＹ軸方向延在部３１２Ａに対応して、すなわち、Ｙ軸方向延在部３１２Ａと同数設けられている。
以下、複数の駆動用電極４１Ａについて説明するが、これらは互いに同様の構成であるため、以下では、１つの駆動用電極４１Ａについて代表して説明し、その他の駆動用電極４１Ａについては、その説明を省略する。
【００７２】
駆動用電極片４１１Ａ、４１２Ａは、基板２の上面に互いにＸ軸方向に離間して設けられている。また、駆動用電極片４１１Ａ、４１２Ａは、Ｙ軸方向延在部３１２Ａの下方に位置し、Ｙ軸方向延在部３１２Ａと駆動用電極片４１１Ａ、４１２Ａとの間には、空隙が形成されている。また、駆動用電極片４１１Ａ、４１２Ａは、Ｚ軸を法線とする平面視にて、Ｙ軸方向延在部３１２Ａの軸Ｙ”に対してＸ軸方向に対向して設けられている。
また、駆動用電極片４１１Ａは、Ｚ軸を法線とする平面視にて、その一部がＹ軸方向延在部３１２Ａと重なるように設けられている。具体的には、Ｚ軸を法線とする平面視にて、駆動用電極片４１１Ａの右側の部位がＹ軸方向延在部３１２Ａと重なっており、左側の部位がＹ軸方向延在部３１２Ａから露出している。
【００７３】
同様に、駆動用電極片４１２Ａも、Ｚ軸を法線とする平面視にて、その一部がＹ軸方向延在部３１２Ａと重なるように設けられている。具体的には、Ｚ軸を法線とする平面視にて、駆動用電極片４１２Ａの左側の部位がＹ軸方向延在部３１２Ａと重なっており、右側の部位がＹ軸方向延在部３１２Ａから露出している。
このような駆動手段４Ａは、前述した第１実施形態と同様にして、駆動用バネ部３３１Ａ、３３２Ａ、３３３Ａ、３３４ＡをＸ軸方向に弾性変形させつつ、駆動部３１Ａを検出部３４Ａに対してＸ軸方向に振動させる。
【００７４】
−検出手段−
検出手段５Ａは、検出部３４ＡとＺ軸方向に離間して設けられた枠状の検出用電極５１Ａを有している。この検出用電極５１Ａは、Ｚ軸を法線とする平面視にて、検出部３４Ａと重なるように設けられている。
このような検出手段５Ａは、前述した第１実施形態と同様にして、物理量センサー素子１Ａに加わるＹ軸まわりの角速度を検出する。
【００７５】
＜第３実施形態＞
図９は、本発明の物理量センサー素子の第３実施形態を示す断面図である。
本実施形態の物理量センサー素子について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の物理量センサー素子１Ｂは、駆動手段および検出手段の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の物理量センサー素子と同様である。なお、図９にて、前述した第１実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００７６】
図９に示すように、物理量センサー素子１Ｂは、振動系構造体３と、振動系構造体３を介してＺ軸方向に対向配置された一対の基板２、７を有している。基板７は、基板２と同じ構成である。
駆動手段４が有する駆動用電極４１（駆動用電極片４１１、４１２）は、各基板２、７に設けられている。すなわち、図９に示すように、一対の駆動用電極４１がＹ軸方向延在部３１１を介してＺ軸方向に対向配置されている。同様に、Ｙ軸方向延在部３１２を介して一対の駆動用電極４１がＺ軸方向に対向配置されている。
【００７７】
駆動手段４をこのような構成とすることにより、駆動手段４によって駆動部３１をＸ軸方向に振動させる際、基板２に設けられた駆動用電極４１とＹ軸方向延在部３１１の間に作用するＺ軸方向の静電力（吸着力）と、基板７に設けられた駆動用電極４１とＹ軸方向延在部３１１の間に作用するＺ軸方向の静電力（吸着力）とを相殺することができ、Ｙ軸方向延在部３１１の駆動用電極４１との吸着をより確実に防止または抑制することができる。Ｙ軸方向延在部３１２についても同様である。
【００７８】
また、Ｙ軸方向延在部３１１をＺ軸方向へ移動させる静電力（図５中の矢印Ａ、Ｂで示す力）を、Ｙ軸方向延在部３１１のＺ軸方向の両側（基板２側および基板７側）で作用させることができるため、駆動部３１をより安定してかつスムーズにＸ軸方向に振動させることができる。
また、図９に示すように、検出手段５が有する検出用電極５１は、各基板２、７に設けられている。すなわち、一対の検出用電極５１が検出部３４を介してＺ軸方向に対向配置されている。
【００７９】
検出手段５をこのような構成とすることにより、基板２側の検出用電極５１と検出部３４の間の静電容量の変化と、基板７側の検出用電極５１と検出部３４の間の静電容量の変化とに基づいて、より高精度に、Ｙ軸まわりの角速度を検出することができる。
以上のような構成の物理量センサー素子１Ｂを組み込んだ物理量センサーは、前述した第１実施形態で説明した物理量センサー１０のベース基板６１が基板２を兼ね、蓋部材６３が基板７を兼ねるように構成するのが好ましい。これにより、物理量センサーの構成が簡単なものとなる。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８０】
＜第４実施形態＞
図１０は、本発明の物理量センサー素子の第４実施形態を示す平面図、図１１は、図１０に示すＢ−Ｂ線断面図である。
本実施形態の物理量センサー素子について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の物理量センサー素子１Ｃは、検出部および検出手段の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の物理量センサー素子と同様である。なお、図１０および図１１にて、前述した第１実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００８１】
図１０に示すように、物理量センサー素子１Ｃの検出部３４Ｃは、枠状の基部３４１Ｃと、基部３４１Ｃの内側に設けられた複数のＸ軸方向延在部（検出用導電部）３４２Ｃとで構成されている。複数のＸ軸方向延在部３４２Ｃは、間隔を隔ててＹ軸方向に並んで設けられている。
図１１に示すように、検出手段５Ｃは、検出用電極５１Ｃを複数有している。検出用電極５１Ｃは、それぞれ、Ｘ軸方向に延在し、かつ、Ｚ軸方向に向けて突出して設けられている。そして、Ｚ軸を法線とする平面視にて、隣り合う一対の検出用電極５１Ｃの間に１つのＸ軸方向延在部３４２Ｃが設けられている。また、検出用電極５１Ｃは、検出部３４ＣがＺ軸方向に振動していない自然状態にて、その先端がＸ軸方向延在部３４２ＣのＺ軸方向のほぼ中央に位置するように設けられている。
【００８２】
このような検出手段５Ｃは、例えば、次のようにして、Ｙ軸まわりの角速度を検出する。
まず、駆動手段４によって、駆動部３１をＸ軸方向に振動させる。この状態で、物理量センサー素子１ＣにＹ軸まわりの角速度が加わると、Ｚ軸方向にコリオリ力が発生し、これにより、Ｚ軸方向の新たな振動が励起され、検出部３４Ｃが検出用バネ部３５１、３５２、３５３、３５４をＺ軸方向に弾性変形させつつ、駆動部３１に対してＺ軸方向に振動する。
【００８３】
これにより、Ｘ軸方向延在部３４２ＣがＺ軸方向に振動し、検出用電極５１Ｃに対してＺ軸方向に変位する。すると、各検出用電極５１ＣとＸ軸方向延在部３４２ＣとがＹ軸方向に重なっている部分の面積が変化し、それに伴って、これらの間の静電容量も変化する。このような静電容量の変化に基づいて、Ｙ軸方向に加わった角速度を検出することができる。
【００８４】
特に、本実施形態では、検出部３４がＺ軸方向に振動していない自然状態にて、検出用電極５１Ｃの先端がＸ軸方向延在部３４２ＣのＺ軸方向のほぼ中央に位置しているため、検出部３４ＣがＺ軸方向のいずれの方向（基板２から離間する方向および基板２に接近する方向）に変位しても、各検出用電極５１ＣとＸ軸方向延在部３４２ＣとがＹ軸方向に重なり合っている状態をより確実に維持することができるため、前述のような静電容量の変化をより正確に検出することができる。
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８５】
＜第５実施形態＞
図１２は、本発明の物理量センサー素子の第５実施形態を示す平面図である。
本実施形態の物理量センサー素子について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の物理量センサー素子１Ｄは、検出用バネ部の構成と、それに伴う検出部の振動の仕方が異なること以外は、前述した第１実施形態の物理量センサー素子と同様である。なお、図１２にて、前述した第１実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００８６】
図１２に示すように、物理量センサー素子１Ｄは、検出部３４と駆動部３１とを連結する２つの検出用バネ部３５１Ｄ、３５２Ｄを有している。検出用バネ部３５１Ｄ、３５２Ｄは、それぞれ、Ｘ軸方向に延在している。また、検出用バネ部３５１Ｄ、３５２Ｄは、互いに同軸的に設けられている。検出用バネ部３５１Ｄ、３５２Ｄの軸Ｘ１は、Ｚ軸を法線とする平面視にて、検出部３４の重心（中心）Ｇと交わりＸ軸に平行な軸Ｘ２に対して、Ｙ軸方向に離間している。本実施形態では、検出用バネ部３５１Ｄは、検出部３４の左下の角部と駆動部３１とを連結し、検出用バネ部３５２Ｄは、検出部３４の右下の角部と駆動部３１とを連結している。
【００８７】
このような検出用バネ部３５１Ｄ、３５２Ｄにより駆動部３１に連結された検出部３４は、検出用バネ部３５１Ｄ、３５２Ｄを捩じり変形させながら、軸Ｘ１まわりに回動可能、すなわちＺ軸方向に振動可能となっている。駆動部３１をＸ軸方向に振動させた状態で物理力センサー素子１ＤにＹ軸まわりの角速度が加わると、検出部３４が検出用バネ部３５１Ｄ、３５２Ｄを捩じり変形させつつ軸Ｘ１まわりに回動し、これにより検出部３４と検出用電極５１との間の静電容量が変化する。このような静電容量の変化に基づいてもＹ軸まわりの角速度を検出することができる。
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
以上説明したような各実施形態の振動片は、各種の電子機器に適用することができ、得られる電子機器は、信頼性の高いものとなる。
【００８８】
ここで、本発明の物理量センサーを備える電子機器について、図１３〜図１５に基づき、詳細に説明する。
図１３は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このようなパーソナルコンピューター１１００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する物理量センサー１０が内蔵されている。
【００８９】
図１４は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。
このような携帯電話機１２００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する物理量センサー１０が内蔵されている。
【００９０】
図１５は、本発明の物理量センサーを備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【００９１】
ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。
また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
【００９２】
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリ１３０８に転送・格納される。
また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、デ−タ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリ１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。
【００９３】
このようなディジタルスチルカメラ１３００には、角速度検知手段（ジャイロセンサー）として機能する物理量センサー１０が内蔵されている。
なお、本発明の物理量センサーを備える電子機器は、図１３のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１４の携帯電話機、図１５のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター等に適用することができる。
【００９４】
以上、本発明の物理量センサー、周波数調整方法、振動子、振動デバイスおよび電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、上記実施例においては、第１の質量部または第２の質量部にエネルギー線を照射させて周波数調整を行う例について説明したが、これに限らず、イオンエッチング、サンドブラスト、ウェットエッチングにより質量部の質量を減少させても良い。また、第１の質量部または第２の質量部にスパッタリングや蒸着で膜を付けて質量部の質量を増加させることにより周波数調整しても良い。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【００９５】
また、前述した実施形態では、振動系構造体がシリコンを主材料として構成されたものについて説明したが、振動系構造体の主材料は、シリコンに限定されず、例えば、各種ガラスであってもよい。振動系構造体をガラスを主材料として構成する場合、各Ｙ軸方向延在部の駆動用電極側の面に、導電性材料（例えば金属材料）で構成された薄膜状の駆動用導電部を形成し、各Ｘ軸方向延在部の検出用電極側の面に、導電性材料（例えば金属材料）で構成された薄膜状の検出用導電部を形成する必要がある。
【００９６】
また、前述した第１、第３実施形態では、Ｙ軸方向延在部が、検出部に対してＸ軸方向一方側と他方側とに、それぞれ、１つしか設けられていないが、Ｙ軸方向延在部（駆動用導電部）の設置数は、これに限定されず、例えば、検出部に対してＸ軸方向一方側と他方側とに、それぞれ、複数設けられていてもよい。Ｙ軸方向延在部の数が多くなるほど、より強い力で駆動部をＸ軸方向に振動させることができる。
【００９７】
また、前述した第２実施形態では、Ｘ軸方向延在部が、駆動部に対してＹ軸方向一方側と他方側とに、それぞれ、１つしか設けられていないが、Ｘ軸方向延在部（検出用導電部）の設置数は、これに限定されず、例えば、駆動部に対してＹ軸方向一方側と他方側とに、それぞれ、複数設けられていてもよい。Ｘ軸方向延在部の数が多くなるほど、静電容量の変化が大きくなるため、より正確に、角速度を検出することができる。
【００９８】
また、前述した実施形態では、駆動用電極片の一部がＹ軸方向延在部とＺ軸方向に重なり合っている構成について説明したが、前述のような静電力を発生させることができれば、これに限定されず、例えば、駆動用電極片がＹ軸方向延在部と重なり合っていなくてもよい。
また、前述した第１実施形態では、Ｚ軸を法線とする平面視にて、検出部の縁部を除く中央部と重なるように検出用電極を配置した構成について説明したが、検出部（検出用導電部）と検出用電極との間に静電容量が発生すれば、検出用電極の配置は、特に限定されない。例えば、Ｚ軸を法線とする平面視にて、検出用電極の外形（縁）と検出部の外形（縁）とが一致するように検出用電極を配置してもよい。また、検出用電極の縁部が検出部から露出（突出）するように検出電極を配置してもよい。
また、前述した実施形態では、物理量センサー素子を角速度を検出する角速度センサーとして用いたが、これに限定されず、例えば、加速度を検出する加速度センサーとして用いてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１‥‥物理量センサー素子 １Ａ‥‥物理量センサー素子 １Ｂ‥‥物理量センサー素子 １Ｃ‥‥物理量センサー素子 １Ｄ‥‥物理量センサー素子 １０‥‥物理量センサー ２‥‥基板 ２１‥‥凹部 ３‥‥振動系構造体 ３Ａ‥‥振動系構造体 ３１‥‥駆動部 ３１Ａ‥‥駆動部 ３１１‥‥Ｙ軸方向延在部 ３１１Ａ‥‥基部 ３１２‥‥Ｙ軸方向延在部 ３１２Ａ‥‥Ｙ軸方向延在部 ３１３‥‥Ｘ軸方向延在部 ３１４‥‥Ｘ軸方向延在部 ３２１‥‥支持部 ３２１Ａ‥‥支持部 ３２２‥‥支持部 ３２２Ａ‥‥支持部 ３２３‥‥支持部 ３２３Ａ‥‥支持部 ３２４‥‥支持部 ３２４Ａ‥‥支持部 ３３１‥‥駆動用バネ部 ３３１Ａ‥‥駆動用バネ部 ３３２‥‥駆動用バネ部 ３３２Ａ‥‥駆動用バネ部 ３３３‥‥駆動用バネ部 ３３３Ａ‥‥駆動用バネ部 ３３４‥‥駆動用バネ部 ３３４Ａ‥‥駆動用バネ部 ３４‥‥検出部 ３４Ａ‥‥検出部 ３４Ｃ‥‥検出部 ３４１Ｃ‥‥基部 ３４２Ｃ‥‥Ｘ軸方向延在部 ３５１‥‥検出用バネ部 ３５１Ａ‥‥検出用バネ部 ３５１Ｄ‥‥検出用バネ部 ３５２‥‥検出用バネ部 ３５２Ａ‥‥検出用バネ部 ３５２Ｄ‥‥検出用バネ部 ３５３‥‥検出用バネ部 ３５３Ａ‥‥検出用バネ部 ３５４‥‥検出用バネ部 ３５４Ａ‥‥検出用バネ部 ４‥‥駆動手段 ４Ａ‥‥駆動手段 ４１‥‥駆動用電極 ４１Ａ‥‥駆動用電極 ４１１‥‥駆動用電極片 ４１１ａ‥‥部位 ４１１ｂ‥‥部位 ４１１Ａ‥‥駆動用電極片 ４１２ａ‥‥部位 ４１２ｂ‥‥部位 ４１２‥‥駆動用電極片 ４１２Ａ‥‥駆動用電極片 ５‥‥検出手段 ５Ａ‥‥検出手段 ５Ｃ‥‥検出手段 ５１‥‥検出用電極 ５１Ａ‥‥検出用電極 ５１Ｃ‥‥検出用電極 ６‥‥パッケージ ６１‥‥ベース基板 ６２‥‥枠部材 ６３‥‥蓋部材 ７‥‥基板 １００‥‥表示部 １１００‥‥パーソナルコンピューター １１０２‥‥キーボード １１０４‥‥本体部 １１０６‥‥表示ユニット １２００‥‥携帯電話機 １２０２‥‥操作ボタン １２０４‥‥受話口 １２０６‥‥送話口 １３００‥‥ディジタルスチルカメラ １３０２‥‥ケース １３０４‥‥受光ユニット １３０６‥‥シャッターボタン １３０８‥‥メモリ １３１２‥‥ビデオ信号出力端子 １３１４‥‥入出力端子 １４３０‥‥テレビモニター １４４０‥‥パーソナルコンピューター Ｖ１‥‥電圧 Ｖ２‥‥第１交番電圧 Ｖ３‥‥第２交番電圧 Ｘ１‥‥軸 Ｘ２‥‥軸 Ｙ’‥‥軸 Ｙ”‥‥軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線と平行な軸を第３軸としたとき、
基板と、
前記第１軸方向に振動可能な駆動用バネ部と、
前記駆動用バネ部に接続された駆動部と、
前記駆動部に一端が接続され、且つ、前記第３軸方向に振動可能な検出用バネ部と、
前記検出用バネ部の他端に接続された検出部と、
前記駆動部に設けられた少なくとも１つの駆動用導電部と、
前記検出部に設けられた少なくとも１つの検出用導電部と、
前記駆動用導電部に対して前記第３軸方向に離間して前記基板上に配置され、前記駆動用導電部との間に発生する静電力により、前記駆動部を前記第１軸方向に振動させる駆動用電極と、
前記検出部の前記第３軸方向への変位によって、前記検出用導電部との間の静電容量が変化するように前記基板上に設けられた検出用電極と、を有することを特徴とする物理量センサー素子。
【請求項２】
前記駆動用導電部と前記駆動用電極との間に発生する前記静電力によって前記駆動部を前記第１軸方向に振動させた状態で、前記第２軸まわりの角速度が加わると、コリオリ力を受けて前記検出部が前記駆動部に対して前記第３軸方向に振動し、該振動によって生じる前記検出用導電部と前記検出用電極の間の静電容量の変化に基づいて、前記角速度を検出することを特徴とする請求項１に記載の物理量センサー素子。
【請求項３】
前記駆動用導電部および前記駆動用電極は、それぞれ、前記第２軸方向に延在して設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の物理量センサー素子。
【請求項４】
前記駆動用電極は、前記第１方向に対向配置された一対の駆動用電極片を有し、
前記駆動用電極片の少なくとも一方は、前記第３軸を法線とする平面視にて、一部が前記駆動用電極部と重なるように配置されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の物理量センサー素子。
【請求項５】
前記駆動用電極片の少なくとも一方は、前記第１軸方向の幅が前記駆動部の振幅の最大値よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の物理量センサー素子。
【請求項６】
前記検出用導電部および前記検出用電極は、前記第３軸を法線とする平面視にて、一方が他方を覆って配置されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の物理量センサー素子。
【請求項７】
前記駆動部は枠状であり、前記駆動部の内側に前記検出部が配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の物理量センサー素子。
【請求項８】
互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線と平行な軸を第３軸としたとき、
基板と、
前記第３軸方向に振動可能な検出用バネ部と、
前記検出用バネ部に接続された検出部と、
前記検出部に一端が接続され、且つ、前記第１軸方向に振動可能な駆動用バネ部と、
前記駆動用バネ部の他端に接続された駆動部と、
前記駆動部に設けられた少なくとも１つの駆動用導電部と、
前記検出部に設けられた少なくとも１つの検出用導電部と、
前記駆動用導電部に対して前記第３軸方向に離間して前記基板上に配置され、前記駆動用導電部との間に発生する静電力により、前記駆動部を前記第１軸方向に振動させる駆動用電極と、
前記検出部の前記第３軸方向への変位によって、前記検出用導電部との間の静電容量が変化するように前記基板上に設けられた検出用電極と、を有することを特徴とする物理量センサー素子。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の物理量センサー素子と、前記物理量センサー素子を収容したパッケージと、を備えることを特徴とする物理量センサー。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の物理量センサーを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線と平行な軸を第３軸としたとき、
基板と、
前記第１軸方向に振動可能な駆動用バネ部と、
前記駆動用バネ部に接続された駆動部と、
前記駆動部に一端が接続され、且つ、前記第３軸方向に振動可能な検出用バネ部と、
前記検出用バネ部の他端に接続された検出部と、
前記駆動部に設けられた少なくとも１つの駆動用導電部と、
前記検出部に設けられた少なくとも１つの検出用導電部と、
前記駆動用導電部に対して前記第３軸方向に離間して前記基板上に配置され、前記駆動用導電部との間に発生する静電力により、前記駆動部を前記第１軸方向に振動させる駆動用電極と、
前記検出部の前記第３軸方向への変位によって、前記検出用導電部との間の静電容量が変化するように前記基板上に設けられた検出用電極と、を有することを特徴とする物理量センサー素子。
【請求項２】
前記駆動用導電部と前記駆動用電極との間に発生する前記静電力によって前記駆動部を前記第１軸方向に振動させた状態で、前記第２軸まわりの角速度が加わると、コリオリ力を受けて前記検出部が前記駆動部に対して前記第３軸方向に振動し、該振動によって生じる前記検出用導電部と前記検出用電極の間の静電容量の変化に基づいて、前記角速度を検出することを特徴とする請求項１に記載の物理量センサー素子。
【請求項３】
前記駆動用導電部および前記駆動用電極は、それぞれ、前記第２軸方向に延在して設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の物理量センサー素子。
【請求項４】
前記駆動用電極は、前記第１方向に対向配置された一対の駆動用電極片を有し、
前記駆動用電極片の少なくとも一方は、前記第３軸を法線とする平面視にて、一部が前記駆動用電極部と重なるように配置されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の物理量センサー素子。
【請求項５】
前記駆動用電極片の少なくとも一方は、前記第１軸方向の幅が前記駆動部の振幅の最大値よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の物理量センサー素子。
【請求項６】
前記検出用導電部および前記検出用電極は、前記第３軸を法線とする平面視にて、一方が他方を覆って配置されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の物理量センサー素子。
【請求項７】
前記駆動部は枠状であり、前記駆動部の内側に前記検出部が配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の物理量センサー素子。
【請求項８】
互いに直交する２つの軸を第１軸および第２軸とし、前記第１軸と前記第２軸とを含む面の法線と平行な軸を第３軸としたとき、
基板と、
前記第３軸方向に振動可能な検出用バネ部と、
前記検出用バネ部に接続された検出部と、
前記検出部に一端が接続され、且つ、前記第１軸方向に振動可能な駆動用バネ部と、
前記駆動用バネ部の他端に接続された駆動部と、
前記駆動部に設けられた少なくとも１つの駆動用導電部と、
前記検出部に設けられた少なくとも１つの検出用導電部と、
前記駆動用導電部に対して前記第３軸方向に離間して前記基板上に配置され、前記駆動用導電部との間に発生する静電力により、前記駆動部を前記第１軸方向に振動させる駆動用電極と、
前記検出部の前記第３軸方向への変位によって、前記検出用導電部との間の静電容量が変化するように前記基板上に設けられた検出用電極と、を有することを特徴とする物理量センサー素子。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の物理量センサー素子と、前記物理量センサー素子を収容したパッケージと、を備えることを特徴とする物理量センサー。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の物理量センサーを備えることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−８３１１２（Ｐ２０１２−８３１１２Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２６９２０（Ｐ２０１０−２２６９２０）
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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