JP6575129B2 - 振動型角速度センサ - Google Patents

Description

本発明は、振動型角速度センサに関するものである。

従来、特許文献１において、振動型角速度センサが提案されている。この振動型角速度センサでは、固定部を中心としてｙ軸方向の両側に検出梁が延設されていると共に、固定部からｘ軸方向に伸びる支持部を介して検出梁と平行に駆動梁が延設されている。各検出梁のうち固定部とは反対側の先端位置には検出錘が配置され、各駆動梁のうち支持部との連結部と反対側の先端には駆動錘が配置されている。

このような構成とされた振動型角速度センサは、検出錘の両側に位置している駆動錘を検出錘を中心としてｘ軸方向に対称的に駆動振動させるという動作を行い、この際に角速度が印加されると、固定部を中心とした回転方向に検出梁が変位する。このときの検出梁の変位を検出素子によって検出することで、角速度検出を行っている。

特開２０１１−５９０４０号公報

上記した振動型角速度センサでは、基本的には、角速度が印加されていない状態であれば駆動錘がｘ軸方向に振動し、角速度が印加されると固定部を中心とした回転方向の力に基づいて振動錘および検出錘がｙ軸方向にも振動することになる。つまり、振動型角速度センサでは、駆動錘の駆動振動や検出錘の検出振動方向がｘｙ平面上となる。

しかしながら、何らかの要因、例えば振動型角速度センサ以外の部分から伝わる振動（車両振動など）、軸配向ズレ、加工の非対称性、結晶欠陥の存在の有無などに起因して、ｚ軸方向への不要振動が発生することがある。具体的には、振動型角速度センサは多数の不要振動モードを有しており、例えば検出錘は不要振動しておらず駆動錘が不要振動しているモードや、検出錘と駆動錘の両方が不要振動しているモード等がある。このような不要振動に起因する不要信号が検出素子が出力する検出信号に含まれることになり、正確な角速度検出が行えなくなる。したがって、不要振動を抑制し、不要振動モードを低減することが角速度の検出精度を高めるのに重要である。

本発明は上記点に鑑みて、可動部の不要振動を抑制し、検出精度を向上させることが可能な振動型角速度センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明における振動型角速度センサでは、 基板（１０）に対して固定された固定部（２０）と、固定部を中心として基板の平面上における一方向の両側に配置され、駆動錘および検出錘の役割を果たす駆動兼検出用錘（３１、３２）を有する可動部（３０）と、固定部に対して支持され、固定部を中心として基板の平面上における一方向と垂直な方向の両側に延設された検出梁（４１）と、検出梁のうち固定部と反対側の先端に配置されると共に検出梁に対して交差させられた支持部材（４３）、および、支持部材に支持されると共に検出梁を挟んだ一方向の両側に配置され、駆動兼検出用錘を両持ちする駆動梁（４２）を有し、駆動梁と支持部材および駆動兼検出用錘にて枠体構造を形成する梁部（４０）と、を備え、固定部の両側に配置された駆動兼検出用錘を、固定部を中心として、一方向において互いに逆方向に駆動振動させ、角速度の印加に伴って駆動兼検出用錘が基板の平面上において一方向に対する垂直方向にも振動することに基づき角速度検出を行う。そして、このような構成において、検出梁と固定部との間に、一方向および一方向と垂直な方向において変形可能に構成された防振バネ構造（２５）を配置していることを特徴としている。

このように、固定部と可動部および梁部とを連結する部分に防振バネ構造を備えるようにしている。このような構造により、例えば外部衝撃などに起因する駆動振動や検出振動の共振周波数（駆動周波数や検出周波数）よりも共振周波数が小さな不要振動モードの際に、梁部よりも防振バネ構造が主に変形し、梁部の変形を抑制することが可能となる。これにより、検出精度の向上を図ることが可能となり、検出精度を低下させるような不要振動モードを減らすことが可能となる。

さらに、枠体構造とされた可動部および梁部の中心支持部に防振バネ構造を配置すると、検出梁を固定部に直接固定する場合と比べ、防振バネ構造が変位することで検出梁と防振バネ構造との連結場所の変位が大きくなる。このため、角速度印加時には、振動検出部で検出梁のより大きな変形に基づいて角速度検出を行うことが可能になり、より検出精度を向上させることが可能となる。

また、請求項５に記載の発明における振動型角速度センサでは、基板（１０）に対して固定された固定部（２０）と、固定部を中心として基板の平面上における一方向の両側に配置された駆動錘（３３）および基板の平面上における一方向に対する垂直方向の両側に配置された検出錘（３４）を有する可動部（３０）と、固定部を中心として、一方向の両側それぞれに配置されて駆動錘を両持ち支持する駆動梁（４２）と、他方向の両側それぞれに配置されると共に駆動梁が連結される支持部材（４３）と、支持部材の中央位置に連結されると共に検出錘を支持する検出梁（４１）と、を有し、支持部材と駆動梁および駆動錘によって枠体構造を構成した梁部（４０）と、梁部と固定部とを連結し、一方向および他方向において変形可能に構成された防振バネ構造（２５）と、を有した構成としている。このような構造としても、請求項１と同様の効果を得ることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかる振動型角速度センサの上面図である。 図１に示す振動型角速度センサの斜視図である。 図１におけるIII−III’断面図である。 図１におけるIV−IV’断面図である。 図１に示す振動型角速度センサの駆動振動時の様子を示した上面図である。 図１に示す振動型角速度センサの角速度印加時の様子を示した上面図である。 不要振動モードの一例を示した斜視図である。 不要振動モードの一例を示した斜視図である。 本発明の第２実施形態にかかる振動型角速度センサの上面図である。 第２実施形態の変形例で説明する振動型角速度センサの上面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態で説明する振動型角速度センサ（ジャイロセンサ）は、物理量として角速度を検出するためのセンサであり、例えば車両の上下方向に平行な中心線周りの回転角速度の検出に用いられるが、勿論、振動型角速度センサを車両用以外に適用することもできる。

以下、図１〜図８を参照して、本実施形態にかかる振動型角速度センサについて説明する。

振動型角速度センサは、図１中のｘｙ平面が車両水平方向に向けられ、ｚ軸方向が車両の上下方向と一致するようにして車両に搭載される。振動型角速度センサは、板状の基板１０を用いて形成されている。本実施形態では、基板１０は、支持基板１１と半導体層１２とで犠牲層となる埋込酸化膜１３を挟み込んだ構造とされたＳＯＩ（Silicon on insulator）基板にて構成されている。この基板１０の平面の一方向がｘ軸、この平面上におけるｘ軸に対する垂直方向がｙ軸、この平面の法線方向かつｘ軸およびｙ軸に対する垂直方向がｚ軸となり、この基板１０の平面がｘｙ平面と平行な平面をなしている。このような基板１０を用いて振動型角速度センサが構成されており、図２に示すように、例えば半導体層１２側をセンサ構造体のパターンにエッチングしたのち埋込酸化膜１３を部分的に除去し、センサ構造体の一部をリリースすることで構成されている。なお、図中では支持基板１１を簡略化して記載してあるが、実際には平面板状で構成されている。また、図２は断面図ではないが、図を見やすくするために、支持基板１１および埋込酸化膜１３にハッチングを示してある。

半導体層１２は、固定部２０と防振バネ構造２５と可動部３０および梁部４０にパターニングされている。固定部２０は、図２に示すように、少なくともその裏面の一部に埋込酸化膜１３が残されており、支持基板１１からリリースされることなく、埋込酸化膜１３を介して支持基板１１に固定された状態とされている。防振バネ構造２５は、固定部２０の周囲に配置され、固定部２０と可動部３０および梁部４０との間を連結するものであり、その裏面において埋込酸化膜１３が除去されており、支持基板１１からリリースされている。可動部３０および梁部４０は、振動型角速度センサにおける振動子を構成するものである。可動部３０は、その裏面側において埋込酸化膜１３が除去されており、支持基板１１からリリースされている。梁部４０は、可動部３０を支持すると共に角速度検出を行うために可動部３０をｘ軸方向およびｙ軸方向において変位させるものである。これら固定部２０と可動部３０および梁部４０の具体的な構造を説明する。

固定部２０は、可動部３０を支持すると共に、図示しないが駆動用電圧の印加用のパッドや角速度検出に用いられる検出信号の取り出し用のパッドが形成される部分である。本実施形態では、これら各機能を１つの固定部２０によって実現しているが、例えば可動部３０を支持するための支持用固定部、駆動用電圧が印加される駆動用固定部、角速度検出に用いられる検出用固定部に分割した構成とされても良い。その場合、例えば図１に示した固定部２０を支持固定部とし、支持固定部に連結されるように駆動用固定部と検出用固定部を備え、駆動用固定部に駆動用電圧の印加用のパッドを備えると共に検出用固定部に検出信号取り出し用のパッドを備えればよい。

具体的には、固定部２０は、例えば上面形状が四角形で構成されており、各角部に防振バネ構造２５の後述するバネ部２５ａが連結された構造とされている。固定部２０の下方には埋込酸化膜１３が残されており、埋込酸化膜１３を介して固定部２０が支持基板１１に固定されている。

防振バネ構造２５は、バネ部２５ａと枠体部２５ｂとを有した構成とされている。バネ部２５ａは、固定部２０を中心とした四方向、具体的には固定部２０の四隅から放射状、換言すればｘ軸およびｙ軸に対して斜めの方向に向けて延設されている。各バネ部２５ａの幅（各バネ部２５ａの長手方向に対する垂直方向の寸法）はｚ軸方向の寸法よりも小さくされており、各バネ部２５ａがｘｙ平面上において変位し易くされている。枠体部２５ｂは、固定部２０を中心として固定部２０の周囲を囲む四角形の枠体形状とされ、四隅の内側において各バネ部２５ａと連結されている。四角形状とされた枠体部２５ｂの各辺の幅（各辺の長手方向に対する垂直方向の寸法）がｚ軸方向の寸法よりも小さくされており、各辺がｘｙ平面上において変位し易くされている。

可動部３０は、角速度印加に応じて変位する部分であり、駆動用電圧の印加によって駆動振動させられる駆動用錘と駆動振動時に角速度が印加されたときにその角速度に応じて振動させられる検出用錘とを有した構成とされる。本実施形態の場合、可動部３０として、駆動用錘と検出用錘の役割を同じ錘によって担う駆動兼検出用錘３１、３２が備えられている。駆動兼検出用錘３１、３２は、ｘ軸方向において、固定部２０を挟んだ両側に配置されており、固定部２０から等間隔の場所に配置されている。各駆動兼検出用錘３１、３２は、同寸法（同質量）で構成され、本実施形態の場合、上面形状が四角形で構成されている。そして、各駆動兼検出用錘３１、３２は、それぞれ相対する二辺において梁部４０に備えられる後述する駆動梁４２に連結させられることで、両持ち支持されている。各駆動兼検出用錘３１、３２の下方においては、埋込酸化膜１３が除去されており、支持基板１１から各駆動兼検出用錘３１、３２がリリースされている。このため、各駆動兼検出用錘３１、３２は、駆動梁４２の変形によってｘ軸方向に駆動振動可能とされ、角速度印加の際には駆動梁４２などの変形によってｙ軸方向を含む固定部２０を中心とした回転方向へも振動可能とされている。

梁部４０は、検出梁４１と、駆動梁４２および支持部材４３を有した構成とされている。

検出梁４１は、固定部２０と支持部材４３とを連結するｙ軸方向に延設された直線状の梁とされ、本実施形態では防振バネ構造２５における枠体部２５ｂの相対する二辺に連結されることで、防振バネ構造２５を介して支持部材４３を固定部２０に連結させている。検出梁４１のｘ軸方向の寸法は、ｚ軸方向の寸法よりも薄くされており、ｘ軸方向に変形可能とされている。

駆動梁４２は、駆動兼検出用錘３１、３２と支持部材４３とを連結するｙ軸方向、つまり検出梁４１と平行な方向に延設された直線状の梁とされている。各駆動兼検出用錘３１、３２に備えられた駆動梁４２から検出梁４１までは等距離とされている。駆動梁４２のｘ軸方向の寸法も、ｚ軸方向の寸法よりも薄くされており、ｘ軸方向に変形可能とされている。これにより、駆動兼検出用錘３１、３２をｘｙ平面状において変位可能としている。

支持部材４３は、ｘ軸方向に延設された直線状の部材とされ、支持部材４３の中心位置において検出梁４１が連結されており、両端位置において各駆動梁４２が連結されている。支持部材４３は、ｙ軸方向の寸法が検出梁４１や駆動梁４２におけるｘ軸方向の寸法よりも大きくされている。このため、駆動振動時には駆動梁４２が主に変形し、角速度印加時には検出梁４１および駆動梁４２が主に変形するようになっている。

このような構造により、駆動梁４２と支持部材４３および駆動兼検出用錘３１、３２によって上面形状が四角形の枠体が構成され、その内側に検出梁４１および固定部２０が配置された振動型角速度センサが構成されている。

さらに、駆動梁４２には、図１および図３に示すように駆動部５１が形成されており、検出梁４１には、図４に示すように、振動検出部５３が形成されている。これら駆動部５１および振動検出部５３が外部に備えられた図示しない制御装置に電気的に接続されることで、振動型角速度センサの駆動が行われるようになっている。

駆動部５１は、図１に示すように、各駆動梁４２のうち支持部材４３との連結部近傍に備えられており、各場所に２本ずつ所定距離を空けて配置され、ｙ軸方向に延設されている。図３に示すように、駆動部５１は、駆動梁４２を構成する半導体層１２の表面に下層電極５１ａと駆動用薄膜５１ｂおよび上層電極５１ｃが順に積層された構造とされている。下層電極５１ａおよび上層電極５１ｃは、例えばＡｌ電極などによって構成されている。これら下層電極５１ａおよび上層電極５１ｃは、図１に示した支持部材４３および検出梁４１を経て固定部２０まで引き出された配線部５１ｄ、５１ｅを通じて、図示しない駆動用電圧の印加用のパッドやＧＮＤ接続用のパッドに接続されている。また、駆動用薄膜５１ｂは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）膜によって構成されている。

このような構成において、下層電極５１ａと上層電極５１ｃとの間に電位差を発生させることで、これらの間に挟まれた駆動用薄膜５１ｂを変位させ、駆動梁４２を強制振動させることで駆動兼検出用錘３１、３２をｘ軸方向に沿って駆動振動させる。例えば、各駆動梁４２のｘ軸方向の両端側に１本ずつ駆動部５１を備えるようにし、一方の駆動部５１の駆動用薄膜５１ｂを圧縮応力で変位させると共に他方の駆動部５１の駆動用薄膜５１ｂを引張応力で変位させる。このような電圧印加を各駆動部５１に対して交互に繰り返し行うことで、駆動兼検出用錘３１、３２をｘ軸方向に沿って駆動振動させている。

振動検出部５３は、図１および図４に示すように、検出梁４１のうちの固定部２０との連結部近傍に備えられており、検出梁４１におけるｘ軸方向の両側それぞれに設けられ、ｙ軸方向に延設されている。図４に示すように、振動検出部５３は、検出梁４１を構成する半導体層１２の表面に下層電極５３ａと検出用薄膜５３ｂおよび上層電極５３ｃが順に積層された構造とされている。下層電極５３ａおよび上層電極５３ｃや検出用薄膜５３ｂは、それぞれ、駆動部５１を構成する下層電極５１ａおよび上層電極５１ｃや駆動用薄膜５１ｂと同様の構成とされている。下層電極５３ａおよび上層電極５３ｃは、図１に示した固定部２０まで引き出された配線部５３ｄ、５３ｅを通じて、図示しない検出信号出力用のパッドに接続されている。

このような構成では、角速度の印加に伴って検出梁４１が変位すると、それに伴って検出用薄膜５３ｂが変形する。これにより、例えば下層電極５３ａと上層電極５３ｃとの間の電気信号（定電圧駆動の場合の電流値、定電流駆動の場合の電圧値）が変化することから、それを角速度を示す検出信号として図示しない検出信号出力用のパッドを通じて外部に出力している。

以上のようにして、本実施形態にかかる振動型角速度センサが構成されている。次に、このように構成される振動型角速度センサの作動について説明する。

まず、図３に示すように、駆動梁４２に備えられた駆動部５１に対して駆動用電圧の印加を行う。具体的には、下層電極５１ａと上層電極５１ｃとの間に電位差を発生させることで、これらの間に挟まれた駆動用薄膜５１ｂを変位させる。そして、２本並んで設けられた２つの駆動部５１のうち、一方の駆動部５１の駆動用薄膜５１ｂを圧縮応力で変位させると共に他方の駆動部５１の駆動用薄膜５１ｂを引張応力で変位させる。このような電圧印加を各駆動部５１に対して交互に繰り返し行うことで、駆動兼検出用錘３１、３２をｘ軸方向に沿って駆動振動させる。これにより、図５に示すように、駆動梁４２によって両持ち支持された駆動兼検出用錘３１、３２が固定部２０を挟んでｘ軸方向において互いに逆方向に移動させられる駆動モードとなる。つまり、駆動兼検出用錘３１、３２が共に固定部２０が近づく状態と遠ざかる状態とが繰り返されるモードとなる。

この駆動振動が行われているときに、振動型角速度センサに対して角速度、つまり固定部２０を中心軸としたｚ軸周りの振動が印加されると、図６に示すように駆動兼検出用錘３１、３２がｙ軸方向を含む固定部２０を中心とした回転方向へも振動する検出モードとなる。これにより、検出梁４１も変位し、この検出梁４１の変位に伴って、振動検出部５３に備えられた検出用薄膜５３ｂが変形する。これにより、例えば下層電極５３ａと上層電極５３ｃとの間の電気信号が変化し、この電気信号が外部に備えられる図示しない制御装置などに入力されることで、発生した角速度を検出することが可能となる。

このような動作を行うに際し、例えば振動型角速度センサ以外の部分から伝わる振動（車両振動など）、軸配向ズレ、加工の非対称性、結晶欠陥の存在の有無など、何らかの原因でｚ軸方向への不要振動が発生することがある。

しかしながら、本実施形態の場合、検出梁４１および駆動梁４２を支持部材４３によって連結し、駆動兼検出用錘３１、３２と共に枠体形状を構成している。このため、検出梁４１および駆動梁４２を両持ちするのと同様の構造となり、検出梁４１の先端と駆動梁４２の先端とが独立して振動する不要振動モードが発生することを抑制できる。例えば、検出梁４１がｚ軸方向において振動していない状態で両駆動梁４２のうち同じ支持部材４３に連結されている側の先端がｚ軸方向における同方向に移動する不要振動モードの発生を抑制できる。また、検出梁４１がｚ軸方向において振動していない状態で両駆動梁４２のうち同じ支持部材４３に連結されている側の先端がｘ軸方向における逆方向に移動する不要振動モードの発生も抑制できる。また、検出梁４１および両駆動梁４２のうち同じ支持部材４３に連結されている側の先端について、検出梁４１の先端と両駆動梁４２の先端とがｚ軸方向における異なる方向に移動する不要振動モードも抑制できる。さらに、駆動梁４２のうちの一方のみがｚ軸方向に移動する不要振動モードも抑制できる。

また、本実施形態の場合、固定部２０と可動部３０および梁部４０とを連結する部分に防振バネ構造２５を備えるようにしている。このような構造により、例えば外部衝撃などに起因する駆動振動や検出振動の共振周波数（駆動周波数や検出周波数）よりも共振周波数が小さな不要振動モードの際に、梁部４０よりも防振バネ構造２５が主に変形し、梁部４０の変形を抑制することが可能となる。

例えば図７に示すように、固定部２０を中心として一方の支持部材４３と他方の支持部材４３とが互いにｚ軸方向における反対方向にシーソー状に移動するような不要振動モードが発生する場合がある。この場合にも、主に防振バネ構造２５が変形し、検出梁４１はあまり変形しないようにできる。また、例えば図８に示すように、ｘｙ平面上において固定部２０を中心として可動部３０および梁部４０で構成される枠体構造が回転させられるような不要振動モードが発生する場合、主に防振バネ構造２５が変形し、検出梁４１はあまり変形しないようにできる。

このように、駆動モードにおいて駆動振動するときの駆動周波数や検出モードにおいて検出振動するときの検出周波数よりも低い不要振動が発生する不要振動モードにおいて、不要振動によって梁部４０が変形することを抑制することができる。これにより、検出精度の向上を図ることが可能となり、検出精度を低下させるような不要振動モードを減らすことが可能となる。

さらに、このように枠体構造とされた可動部３０および梁部４０の中心支持部に防振バネ構造２５を配置すると、検出梁４１を固定部２０に直接固定する場合と比べ、防振バネ構造２５が変位することで検出梁４１と防振バネ構造２５との連結場所の変位が大きくなる。このため、角速度印加時に振動検出部５３で検出梁４１のより大きな変形に基づいて角速度検出を行うことが可能になり、より検出精度を向上させることが可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して振動型角速度センサの形状を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図９に示すように、本実施形態では、例えば正方形にて構成された固定部２０の四隅から対角線に沿って防振バネ構造２５のバネ部２５ａを延設している。また、可動部３０を駆動錘３３と検出錘３４とが別々に設けられた構造とし、支持部材４３と駆動梁４２および駆動錘３３とによって四角形の枠体構造を構成し、支持部材４３の中央位置に検出梁４３を介して検出錘３４を接続している。そして、支持部材４３と駆動梁４２および駆動錘３３による四角形の枠体構造の内側の中央位置に固定部２０が配置され、四角形の枠体構造の四隅、つまり支持部材４３と駆動梁４２との連結位置にバネ部２５ａが接続され、枠体構造と固定部２０とが連結されている。バネ部２５ａは、ｘ軸およびｙ軸に対して斜めの方向に向けて延設されている。これにより、固定部２０に対して、バネ部２５ａを介して支持部材４３と駆動梁４２および駆動錘３３とによって構成される四角形の枠体構造が支持され、さらに支持部材４３に対して検出梁４１を介して検出錘３４が支持されている。

このような構造では、固定部２０を中心として基板１０の平面上における一方向の両側に駆動錘３３が配置されると共に、基板１０の平面上における駆動錘３３が配置された一方向に対する垂直方向の両側に検出錘３４が配置されている。また、固定部２０を中心として、基板１０の平面上における一方向の両側それぞれに駆動梁４２が配置されることで駆動錘３３が両持ち支持されている。そして、その一方向に対して垂直方向となる他方向の両側それぞれに支持部材４３が配置され、その支持部材４３の中央位置において検出梁４１が連結され、検出錘３４が支持された構造となる。

このようにして、基板１０に対して固定された固定部２０を中心として、可動部３０と梁部４０とが防振バネ構造２５を介して支持された本実施形態にかかる振動型角速度センサが構成されている。このような構成の振動型角速度センサでは、固定部２０の両側に配置された駆動錘３３を、固定部２０を中心として互いに逆方向に駆動振動させると、角速度の印加に伴って検出錘３４が基板１０の平面上において駆動錘３３の振動方向に対する垂直方向に振動する。これに基づいて角速度検出を行うことが可能となる。

このような構成としても、支持部材４３や駆動梁４２および検出梁４１によって構成される梁部４０や駆動錘３３および検出錘３４によって構成される可動部３０と固定部２０との間に配置される防振バネ構造２５により、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、例えば外部衝撃などに起因する駆動振動や検出振動の共振周波数（駆動周波数や検出周波数）よりも共振周波数が小さな不要振動モードの際に、梁部４０よりも防振バネ構造２５が主に変形し、梁部４０の変形を抑制することが可能となる。これにより、第１実施形態と同様の効果が得られる。

また、このような構成とされる場合、防振バネ構造２５の外側に可動部３０および梁部４０を備えた構造にでき、検出梁４１が防振バネ構造２５から離れた構造とされる。したがって、検出振動の共振周波数（検出共振周波数）が防振バネ構造２５の影響を受けないようにできる。これにより、例えば、防振モード共振周波数、つまり不要振動モードの共振周波数よりも検出共振周波数が大きく（防振モード共振周波数＜検出共振周波数）なる共振配置を取りやすくすることが可能となる。

（第２実施形態の変形例）
上記第２実施形態では、支持部材４３と駆動梁４２および駆動錘３３とによって四角形の枠体構造が構成されるようにした。これに対して、支持部材４３を外側の枠体構造、例えば図１０に示すように四角形の枠体構造とし、その内側に支持部材４３と駆動梁４２および駆動錘３３にて構成される内側の枠体構造を構成しても良い。すなわち、外側の枠体構造を構成する支持部材４３に対して、駆動梁４２を介して駆動錘３３が支持された構造としても良い。このような構成とすれば、支持部材４３によって振動型角速度センサの外郭を構成することができるため、より強度の高い振動型角速度センサとすることが可能となる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

（１）例えば、上記各実施形態では、振動検出部５３を構成する検出素子として、駆動部５１と同様の圧電膜を用いた構造のものを用いている。しかしながら、圧電膜を用いた構造以外にも、検出梁４１の変位を電気信号として取り出すことができる検出素子であれば、他の検出素子を用いても良い。例えば、検出梁４１を構成する半導体層１２にピエゾ抵抗（ゲージ抵抗）を構成し、このピエゾ抵抗を検出素子としても良い。例えば、半導体層１２の表層部にｐ⁺型層もしくはｎ⁺型層を形成することで、ピエゾ抵抗とすることができる。

（２）上記各実施形態では、下層電極５１ａと上層電極５１ｃとの間に電位差を発生させることで、これらの間に挟まれた駆動用薄膜５１ｂを変位させ、駆動梁４２を強制振動する圧電機能を用いた圧電駆動としてる。そして、角速度の印加に伴う検出梁４１の変位に基づく検出用薄膜５３ｂの変形を下層電極５３ａと上層電極５３ｃとの間の電気信号として取り出す圧電効果を用いた圧電検出としている。つまり、圧電駆動−圧電検出型の振動型角速度センサとしている。

これに対して、圧電駆動−静電検出型の振動型角速度センサとすることもできる。例えば、検出梁４１およびそれに隣接する場所に静電容量を構成する電極部を形成し、その静電容量の変化に基づいて角速度を検出する形態としても良い。なお、静電容量については、検出梁４１およびそれに隣接する場所に形成する以外の他の場所に形成することもできる。例えば、支持部材４３の両端とそれに隣接する場所に電極部を形成することで静電容量を構成することもできる。

（３）また、検出梁４１に櫛歯電極を設けると共に、検出用固定部として検出梁４１に設けた櫛歯電極と対向する櫛歯電極を備えた容量センサを検出素子とし、各櫛歯電極の間に構成される容量の変化を電気信号として取り出すようにしても良い。

（４）また、上記実施形態では、検出梁４１や駆動梁４２のうち支持部材４３の近傍にのみ、駆動部５１や振動検出部５３を備えた構造とした。これについても単なる一例を示したに過ぎず、例えば検出梁４１や駆動梁４２の全域にこれらを設けるようにしても良い。

（５）また、上記実施形態では、可動部３０および梁部４０によって構成される枠体構造の外形形状や防振バネ構造２５の外形形状を四角形状としたが、必ずしも四角形状でなくても良い。例えば、可動部３０および梁部４０によって構成される枠体構造は、検出梁４１を中心線とした線対称かつ固定部２０を中心とした点対称の構造であれば良い。このため、例えば、支持部材４３は、検出梁４１に対して垂直に交差するのではなく斜め交差した形状などであっても良い。傾斜した形状であっても良い。

１０ 基板
２０ 固定部
２５ 防振バネ構造
３０ 可動部
３１、３２ 駆動兼検出用錘
４０ 梁部
４１ 検出梁
４２ 駆動梁
５１ 駆動部
５３ 振動検出部

Claims (4)

1. 基板（１０）に対して固定された固定部（２０）と、
   前記固定部を中心として前記基板の平面上における一方向の両側に配置され、駆動錘および検出錘の役割を果たす駆動兼検出用錘（３１、３２）を有する可動部（３０）と、
   前記固定部に対して支持され、前記固定部を中心として前記基板の平面上における前記一方向と垂直な方向の両側に延設された検出梁（４１）と、前記検出梁のうち前記固定部と反対側の先端に配置されると共に前記検出梁に対して交差させられた支持部材（４３）、および、前記支持部材に支持されると共に前記検出梁を挟んだ前記一方向の両側に配置され、前記駆動兼検出用錘を両持ちする駆動梁（４２）を有し、前記駆動梁と前記支持部材および前記駆動兼検出用錘にて枠体構造を形成する梁部（４０）と、
   前記検出梁と前記固定部との間に配置され、前記一方向および前記一方向と垂直な方向において変形可能に構成された防振バネ構造（２５）と、を有し、
   前記固定部の両側に配置された前記駆動兼検出用錘を、前記固定部を中心として、前記一方向において互いに逆方向に駆動振動させ、角速度の印加に伴って前記駆動兼検出用錘が前記基板の平面上において前記一方向に対する垂直方向にも振動することに基づき角速度検出を行うことを特徴とする振動型角速度センサ。
2. 前記駆動梁に配置され、前記駆動錘を駆動振動させる圧電膜にて構成される駆動用薄膜（５１ｂ）を含む駆動部（５１）と、
   前記検出梁に配置され、前記角速度の印加に伴う前記検出梁の変位を検出する検出素子（５３）と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の振動型角速度センサ。
3. 前記防振バネ構造は、前記固定部を中心として前記一方向および前記一方向に対する垂直方向の双方に対して斜めの方向に向けた四方向に延設されたバネ部（２５ａ）と、前記固定部の周囲を囲む四角形の枠体形状とされ、四隅の内側において前記バネ部のそれぞれに連結された枠体部（２５ｂ）とを有し、前記検出梁が前記枠体部の相対する二辺に対して連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の振動型角速度センサ。
4. 前記防振バネ構造は、前記駆動兼検出用錘を駆動振動させるときの共振周波数となる駆動周波数および前記角速度の印加に伴って前記駆動兼検出用錘が検出振動するときの共振周波数となる検出周波数よりも小さな共振周波数において前記検出梁よりも変形し易いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の振動型角速度センサ。

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