JP2003276000A

JP2003276000A - 接合型マイクロ構造体

Info

Publication number: JP2003276000A
Application number: JP2002083659A
Authority: JP
Inventors: Masaya Tamura; 昌弥田村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2003-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】通電用のランドから独立した他のランドにも
電圧を容易に印加できる構成とし、陽極接合部位の信頼
性や接合作業の効率を高める。【解決手段】基板２には、可動部４を変位可能に支持
する外枠ランド３と、振動発生部１２及び接続片１９を
有する駆動側ランド９と、角速度検出部１７，１８を有
する検出側ランド１３とを設ける。また、電極１４，１
５と電極１６との対向面積を左，右非対称に形成する。
そして、他の基板２０をランド３，９，１３に陽極接合
するときには、外枠ランド３に電圧を印加することによ
り、接続片１９を静電力により撓み変形させてランド
３，９間を接続すると共に、振動子６を左，右非対称な
静電力によりＺ軸周りで傾くように変位させてランド
３，１３間を接続する。これにより、電源に接続し難い
位置にあるランド９，１３も確実に陽極接合することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシリコン材
料等からなる構造物の両側にガラス基板等を接合するこ
とにより形成され、各種のセンサ、アクチュエータ等と
して好適に用いられる接合型マイクロ構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、接合型マイクロ構造体として
は、例えばシリコン材料等からなる微細な構造物の両側
にガラス基板等を接合したものがあり、例えば角速度セ
ンサ、加速度センサ等を含めた各種の半導体センサや静
電駆動型のアクチュエータ等が知られている（例えば特
開平１１−３２６３６６号、特開２０００−１８６９３
１号公報等）。

【０００３】この種の従来技術による接合型マイクロ構
造体は、例えば陽極接合等の手段によってガラス基板の
表面に導電性のシリコン板を接合し、このシリコン板に
エッチング加工等を施してセンサやアクチュエータの各
部位を形成した後に、これらの部位の表面側に他のガラ
ス基板を接合することによって形成されている。

【０００４】ここで、図１１及び図１２を参照しつつ、
従来技術の接合型マイクロ構造体について述べる。

【０００５】図中、１００は例えば絶縁性のガラス材料
等により形成された基板で、該基板１００の表面側に
は、例えば導電性のシリコン材料にエッチング加工等を
施すことによってセンサやアクチュエータの各部位が設
けられている。そして、これらの部位は、例えば陽極接
合等の手段によって基板１００に接合された通電ランド
としての外枠ランド１０１と、該外枠ランド１０１に取
囲まれる位置で基板１００に接合され、外枠ランド１０
１と絶縁された独立ランドとしての複数の内側ランド１
０２（１個のみ図示）と、例えば外枠ランド１０１に支
持梁１０３Ａ等を介して変位可能に支持された可動部１
０３とを含んで構成されている。

【０００６】また、外枠ランド１０１と各内側ランド１
０２の表面側には、ガラス材料等からなる他の基板１０
４が接合され、これによって可動部１０３等は基板１０
０，１０４間に密閉状態で配置されている。

【０００７】そして、このように構成されるマイクロ構
造体を用いたセンサにおいては、例えば角速度や加速度
等の外力によって可動部１０３を変位させ、このとき可
動部１０３と内側ランド１０２との間の静電容量の変化
を外力として検出する。また、静電駆動型のアクチュエ
ータにおいては、例えば内側ランド１０２と可動部１０
３との間に駆動信号を印加して静電力を発生させること
により、可動部１０３を静電力によって変位させるもの
である。

【０００８】また、マイクロ構造体の製造時には、図１
１に示す如く、まず基板１００の表面側にランド１０
１，１０２、可動部１０３等を形成する。次に、他の基
板１０４を全てのランド１０１，１０２に当接させて所
定の接合位置に配設し、これらの加熱処理を行う。

【０００９】そして、図１２に示すように、例えば陽極
接合用の接合装置等に設けられた電極板（陰極）１０５
を基板１０４に接触させ、電極ピン（陽極）１０６を外
枠ランド１０１の側面等に接触させると共に、この状態
で電源１０７によって電極板１０５と電極ピン１０６と
の間に直流電圧を印加することにより、複数のランド１
０１，１０２と基板１０４との間を陽極接合するもので
ある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によるマイクロ構造体は、外枠ランド１０１内に
複数の内側ランド１０２が絶縁状態で配置されている。
このため、基板１０４を陽極接合するときには、例えば
電極ピン１０６を外枠ランド１０１に接触させて大きな
電圧を印加しても、内側ランド１０２に十分な電圧が印
加されないことがあるため、内側ランド１０２と基板１
０４との間で陽極接合の反応が十分に進行せず、例えば
図１２中の部位Ａ等で両者の接合状態が不良となる場合
がある。

【００１１】しかし、基板１０４の接合部位Ａには、例
えば内側ランド１０２を外部の回路等に接続するための
貫通孔Ｂ等を形成することが多い。このため、従来技術
では、基板１００，１０４間の密閉空間が不良な接合部
位Ａと貫通孔Ｂとを介して外部に連通し、外部から水
分、ダスト等の異物が基板１００，１０４間に侵入する
虞れがあり、信頼性が低下するという問題がある。

【００１２】これに対し、図１２中に仮想線で示すよう
に、例えば上側の基板１０４を接合する前に、下側の基
板１００のうち各内側ランド１０２が接合された部位に
複数の貫通孔Ｃを予め穿設しておき、上側の基板１０４
を接合するときには、これらの貫通孔Ｃを介して他の電
極ピン１０６′を各内側ランド１０２に接触させる方法
も考えられる。

【００１３】しかし、この場合には、各貫通孔Ｃの穿孔
作業に余分な手間がかかるばかりでなく、接合装置等に
は、複数の電極ピン１０６′を各貫通孔Ｃと正確に位置
合わせした状態で取付ける必要があるため、接合装置の
大型化、複雑化やコストアップを招くという問題があ
る。しかも、例えば複数種類のマイクロ構造体を製造す
る場合には、その種類に対応して接合装置に取付ける電
極ピン１０６′の本数、取付位置等を個別に変更しなけ
ればならず、生産性が低下する。

【００１４】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明の目的は、接合装置等を複雑化す
ることなく、基板に全てのランドを確実に接合でき、そ
の接合作業を効率よく実行できると共に、信頼性や生産
性を向上できるようにした接合型マイクロ構造体を提供
することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、絶縁性の材料により形成された第１の
基板と、導電性の材料によって該第１の基板に接合して
設けられ外部から通電可能な通電ランドと、導電性の材
料により形成され該通電ランドと絶縁して前記第１の基
板に接合された１個または複数個の独立ランドと、絶縁
性の材料により形成され前記通電ランドと独立ランドと
を挟んで前記第１の基板と反対側で接合される第２の基
板とを備えてなる接合型マイクロ構造体に適用される。

【００１６】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、通電ランドと独立ランドのうちいずれか一方の
ランドには、前記通電ランドに電圧を印加したときに静
電力により他方のランドと接続される接続片を設ける構
成としたことにある。

【００１７】このように構成することにより、第１の基
板に接合した通電ランドと独立ランドとに対して、さら
に第２の基板を接合するときには、通電ランドに電圧を
印加することにより、接続片を静電力によって変位させ
ることができ、通電ランドと独立ランドとの間を接続片
によって接続することができる。これにより、例えば独
立ランドが電源と接続し難い位置に配設されていたとし
ても、通電ランドと独立ランドの両方に電圧を印加で
き、これらを基板と接合することができる。

【００１８】また、請求項２の発明によると、接続片は
基端側が一方のランドに固着され先端側が前記他方のラ
ンドに向けて延びる構成としている。

【００１９】これにより、通電ランドに電圧を印加した
ときには、例えば接続片の自由端側を静電力により撓み
変形させて他方のランドに接触させることができ、接続
片を介して独立ランドにも電圧を印加することができ
る。

【００２０】また、請求項３の発明によると、通電ラン
ドと独立ランドのうち一方のランドには２つの固定電極
を互いに間隔をもって設け、他方のランドには該各固定
電極と対向面積を異にして対向し該各固定電極と近接，
離間する方向に変位する２つの可動電極を設け、前記通
電ランドに電圧を印加したときに、前記２つの可動電極
のうち一側の可動電極が固定電極から離間し他側の可動
電極が固定電極に近接する構成としている。

【００２１】これにより、接合型マイクロ構造体は、例
えば角速度、加速度等の外力を固定電極と可動電極との
間の静電容量により検出するセンサを構成したり、可動
電極を静電力により変位させる静電駆動型のアクチュエ
ータを構成することができる。また、第２の基板を接合
するときには、通電ランドに電圧を印加することによ
り、一側，他側の可動電極と固定電極との間に静電力を
発生でき、このとき一側の可動電極に加わる静電力と他
側の可動電極に加わる静電力とは個々の対向面積に応じ
て非対称となる。このため、例えば一側，他側の可動電
極を固定電極に対して傾くように変位させ、一側の可動
電極を固定電極に接触させることができるので、これら
の電極により通電ランドと独立ランドとの間を接続で
き、両方のランドに電圧を印加して各ランドを基板と接
合することができる。

【００２２】また、請求項４の発明によると、通電ラン
ドは独立ランドを取囲んで枠状に形成する構成としてい
る。

【００２３】これにより、通電ランドは、第１，第２の
基板間に位置して独立ランド等を含めたマイクロ構造体
の各部位を外側から取囲むことができ、マイクロ構造体
の外枠を構成することができる。また、基板の接合時に
は、外側の通電ランドに電圧を印加することにより、内
側の独立ランドにも電圧を加えることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
接合型マイクロ構造体として、角速度センサを例に挙
げ、図１ないし図１０を参照しつつ詳細に説明する。

【００２５】図中、１は本実施の形態に適用される角速
度センサ、２は該角速度センサ１の下部側を構成する第
１の基板で、該第１の基板２は、例えば絶縁性のガラス
材料等によって四角形状に形成され、例えば互いに直交
するＸ軸とＹ軸とに沿って水平に延びている。

【００２６】また、基板２の表面側には、図１、図２に
示す如く、例えば単結晶または多結晶をなす低抵抗なシ
リコン材料にエッチング加工を施すことにより、導電性
を有する後述のランド３，９，１３、可動部４、支持梁
７，８、電極１０，１１，１４，１５，１６、接続片１
９等が形成されている。そして、これらの部位のうちラ
ンド３，９，１３は基板２，２０の両方に接合され、ラ
ンド３，９，１３を除いた部位は基板２，２０の両方と
離間して配置されている。

【００２７】３は基板２に接合された通電ランドとして
の外枠ランドで、該外枠ランド３は、基板２，２０の外
縁側に沿って延びる四角形の枠状に形成され、その内側
には、外側支持梁７を介して可動部４をＸ軸方向に変位
（振動）可能に支持する左，右の支持部３Ａ，３Ａが設
けられている。また、外枠ランド３内には、各駆動側ラ
ンド９と検出側ランド１３とが離間して配置され、これ
らのランド３，９，１３は互いに絶縁されている。

【００２８】４は外枠ランド３内に変位可能に配置され
た２重枠状の可動部で、該可動部４は、四角形の枠状に
形成された枠体５と、該枠体５内に配置され略「日」の
字をなす枠状体として一体に形成された振動子６とを含
んで構成されている。

【００２９】そして、枠体５は、Ｘ軸方向に延びた前，
後の横枠部５Ａと、Ｙ軸方向に延びた左，右の縦枠部５
Ｂとにより構成され、各縦枠部５Ｂは、可動部４の両側
に配置された左，右の外側支持梁７を介して外枠ランド
３の支持部３Ａ，３Ａにそれぞれ連結されている。この
場合、外側支持梁７は、Ｙ軸方向に延びてＸ軸方向に撓
み変形可能に形成されている。

【００３０】また、振動子６は、前，後の横枠部６Ａ
と、左，右の縦枠部６Ｂと、各横枠部６Ａ間に位置して
Ｘ軸方向に延びた中間枠部６Ｃとにより構成され、各横
枠部６Ａは、例えばＸ軸方向に延びてＹ軸方向に撓み変
形可能に形成された４本の内側支持梁８を介して枠体５
内に連結されている。これにより、振動子６は、枠体５
内に各内側支持梁８を介してＹ軸方向に変位可能に支持
されている。

【００３１】９は外枠ランド３内に位置して基板２に接
合された独立ランドとしての例えば４個の駆動側ランド
で、該各駆動側ランド９は四角形の島状体として形成さ
れ、可動部４の外側に位置してＹ軸方向の両側に配置さ
れている。

【００３２】１０は各駆動側ランド９にそれぞれ設けら
れた固定側駆動電極で、該各固定側駆動電極１０は、Ｘ
軸方向に突出しＹ軸方向に間隔をもって櫛歯状に配置さ
れた複数の電極板１０Ａを有している。

【００３３】１１は各駆動側ランド９に対応する位置で
可動部４（枠体５）の横枠部５Ａに設けられた例えば４
個の可動側駆動電極で、該各可動側駆動電極１１は、固
定側駆動電極１０の各電極板１０ＡとＹ軸方向の隙間を
挟んで噛合する複数の電極板１１Ａを有している。

【００３４】１２は可動部４の枠体５と各駆動側ランド
９との間に設けられた例えば４個の振動発生部で、該各
振動発生部１２は、駆動電極１０，１１によってそれぞ
れ構成されている。そして、振動発生部１２は、例えば
直流バイアス電圧と交流電圧からなる駆動信号が入力さ
れることにより、駆動電極１０，１１間に静電引力を発
生し、可動部４をＸ軸方向に振動させるものである。

【００３５】１３は可動部４の振動子６内に位置して基
板２に接合された独立ランドとしての例えば２個の検出
側ランドで、該各検出側ランド１３は、振動子６の中間
枠部６Ｃを挟んでＹ軸方向の両側に前，後配置されてい
る。

【００３６】１４，１５は個々の検出側ランド１３に
左，右方向に間隔をもって設けられた例えば２つの固定
電極としての固定側検出電極で、該固定側検出電極１
４，１５は、振動子６がＹ軸方向に変位するときに、後
述する可動側検出電極１６との間の静電容量の変化を角
速度Ωとして検出するものである。

【００３７】ここで、各検出側ランド１３のうち図１中
の上側に位置する検出側ランド１３においては、振動子
６の中心（例えば、振動子６の重心Ｇ等）を通ってＹ軸
方向に延びる直線を軸線Ｌ−Ｌとしたときに、この軸線
Ｌ−Ｌよりも左側に固定側検出電極１４が配置され、該
固定側検出電極１４は、Ｘ軸方向に突出しＹ軸方向に間
隔をもって櫛歯状に配置された複数の電極板１４Ａを有
している。また、固定側検出電極１５は軸線Ｌ−Ｌより
も右側に配置され、その各電極板１５Ａは、固定側検出
電極１４の電極板１４Ａよりも長尺に形成されている。

【００３８】この結果、固定側検出電極１５と可動側検
出電極１６との対向面積Ｓ1は、固定側検出電極１４と
可動側検出電極１６との対向面積Ｓ2よりも大きく形成
され（Ｓ1＞Ｓ2）、これらの対向面積Ｓ1，Ｓ2は、互い
に異なって左，右非対称な大きさに設定されている。

【００３９】一方、図１中の下側に位置する検出側ラン
ド１３においては、上側の検出側ランド１３の場合と逆
に、可動側検出電極１６に対して大きな対向面積Ｓ1を
もつ固定側検出電極１５が左側に配置され、小さな対向
面積Ｓ2をもつ固定側検出電極１４が右側に配置されて
いる。

【００４０】１６，１６は振動子６の中間枠部６Ｃに設
けられた例えば２つの可動電極としての可動側検出電極
で、該各可動側検出電極１６は、軸線Ｌ−Ｌを挟んで左
側と右側とに対称形状をもって配置され、中間枠部６Ｃ
からＹ軸方向の両側に突出している。また、可動側検出
電極１６は、固定側検出電極１４，１５の各電極板１４
Ａ，１５ＡとＹ軸方向の隙間を挟んでそれぞれ噛合する
複数の電極板１６Ａを有し、可動部４がＹ軸方向に変位
することにより固定側検出電極１４，１５に対して近
接，離間する構成となっている。

【００４１】そして、後述する第２の基板２０とランド
３，９，１３とを陽極接合するときには、図８、図９に
示す如く、外枠ランド３に電圧を印加すると、固定側検
出電極１４，１５と可動側検出電極１６との間には、こ
れらの対向面積Ｓ1，Ｓ2に応じて左，右非対称な静電引
力Ｆ1，Ｆ2が発生する。この結果、振動子６は、例えば
一側の可動側検出電極１６が固定側検出電極１４から離
間し他側の可動側検出電極１６が固定側検出電極１５に
近接するように、静電引力Ｆ1，Ｆ2による回転モーメン
トＭを受けてＺ軸周りで傾くように変位（揺動）し、一
側の可動側検出電極１６が固定側検出電極１５と接触す
るようになるため、外枠ランド３に印加される電圧は、
これらの検出電極１５，１６や可動部４等を介して各検
出側ランド１３にも加わる構成となっている。

【００４２】１７，１８は可動部４の振動子６と各検出
側ランド１３との間に設けられた例えば２個の角速度検
出部で、該角速度検出部１７，１８は、固定側検出電極
１４，１５と可動側検出電極１６とによりそれぞれ構成
され、平行平板型のコンデンサをなし、振動子６の中間
枠部６Ｃを挟んでＹ軸方向の両側に配置されている。

【００４３】そして、角速度検出部１７，１８は、振動
子６がＺ軸周りの角速度ΩによってＹ軸方向に変位する
ときに、その変位量を固定側検出電極１４，１５と可動
側検出電極１６との間の静電容量の変化により検出し、
角速度Ωに対応した検出信号をそれぞれ出力するもので
ある。

【００４４】１９は外枠ランド３と各駆動側ランド９と
の間にそれぞれ設けられた複数の接続片で、該各接続片
１９は、その基端側が駆動側ランド９に固着され、先端
側が自由端となって外枠ランド３に向けて撓み変形可能
に延びると共に、基板２，２０と離間して配置されてい
る。

【００４５】そして、第２の基板２０とランド３，９，
１３とを陽極接合するときには、図８に示す如く、外枠
ランド３に電圧を印加すると、外枠ランド３と接続片１
９との間に静電引力が発生することにより、接続片１９
が外枠ランド３に引付けられて撓み変形する。この結
果、接続片１９は、外枠ランド３に接触して外枠ランド
３と各駆動側ランド９との間を接続し、外枠ランド３の
電圧が各駆動側ランド９にも印加されるものである。

【００４６】一方、２０はランド３，９，１３に基板２
と反対側で接合される第２の基板で、該第２の基板２０
は、図２に示す如く、例えば絶縁性のガラス材料等によ
り四角形状に形成されている。また、基板２０には、可
動部４等を基板２０に対して離間させる凹窪部２０Ａ
と、該凹窪部２０Ａを取囲む枠状の接合突部２０Ｂと、
凹窪部２０Ａ内に位置した複数の接合突部２０Ｃと、接
合突部２０Ｂ，２０Ｃに対応する位置で基板２０を貫通
した複数の貫通孔２０Ｄとが設けられている。そして、
基板２０は、接合突部２０Ｂが外枠ランド３に接合さ
れ、各接合突部２０Ｃが駆動側ランド９と検出側ランド
１３とにそれぞれ接合されるものである。

【００４７】２１は基板２０の各貫通孔２０Ｄ等に設け
られた複数の電極パッドで、該各電極パッド２１は、図
１、図２に示す如く、例えば金属膜等により形成され、
外枠ランド３、駆動側ランド９及び検出側ランド１３に
それぞれ接続されている。そして、これらの電極パッド
２１は、各振動発生部１２に対する駆動信号の入力、角
速度検出部１７，１８による検出信号の出力等を行うも
のである。

【００４８】本実施の形態による角速度センサ１は上述
の如き構成を有するもので、次にその作動について説明
する。

【００４９】まず、左，右の振動発生部１２に対して、
互いに逆位相となる交流の駆動信号を直流バイアス電圧
と共に印加すると、左，右の固定側駆動電極１０と可動
側駆動電極１１との間に静電引力が交互に発生し、可動
部４の枠体５と振動子６とは、外側支持梁７が撓み変形
することによってＸ軸方向に振動する。

【００５０】そして、この状態で可動部４にＺ軸周りの
角速度Ωが加わると、振動子６は、その質量、Ｘ軸方向
の速度、角速度Ωの大きさ等に応じたコリオリ力をＹ軸
方向に受けるようになるため、振動子６は、内側支持梁
８が撓み変形することにより、コリオリ力に応じてＹ軸
方向に変位する。

【００５１】この結果、角速度検出部１７，１８は、固
定側検出電極１４，１５と可動側検出電極１６との間の
電極間隔（静電容量）が変化し、この静電容量の変化に
対応した検出信号をそれぞれ出力するので、これらの検
出信号に対して例えば差動増幅等の信号処理を行うこと
により、Ｚ軸周りの角速度Ωを高い精度で検出すること
ができる。

【００５２】次に、図４ないし図９を参照しつつ、角速
度センサ１の製造方法について説明する。

【００５３】まず、図４に示す第１の接合工程では、例
えば導電性のシリコン材料等からなるシリコン板２２の
裏面側に対して、基板２と可動部４等との間に隙間を形
成するための凹窪部２２Ａを予め形成しておき、このシ
リコン板２２を第１の基板２の表面側に配置すると共
に、陽極接合用の接合装置等に設けられた電極板（陰
極）２３を基板２に接触させる。そして、接合装置の電
極ピン（陽極）２４をシリコン板２２に接触させ、この
状態で電源２５によって電極板２３と電極ピン２４との
間に直流電圧を印加することにより、基板２とシリコン
板２２とを陽極接合する。

【００５４】次に、図５に示すエッチング工程では、例
えばレジスト膜等をマスクとしてシリコン板２２にエッ
チング加工を施すことにより、シリコン板２２を用いて
ランド３，９，１３、可動部４、支持梁７，８、電極１
０，１１，１４，１５，１６、接続片１９等を形成す
る。

【００５５】次に、図６ないし図９に示す第２の接合工
程では、まずランド３，９，１３の表面側に対して、第
２の基板２０の接合突部２０Ｂ,２０Ｃをそれぞれ当接
させる。そして、図７に示すように、接合装置の電極板
２３を基板２０に接触させ、電極ピン２４を外枠ランド
３の側面に接触させると共に、この状態で電源２５によ
って電極板２３と電極ピン２４との間に直流電圧を印加
する。

【００５６】この結果、図８に示すように、電極ピン２
４を介して外枠ランド３に電圧が印加されると、電圧が
加わっていない各駆動側ランド９と外枠ランド３との間
には電位差が生じるため、各接続片１９と外枠ランド３
との間には静電引力が発生する。このため、接続片１９
は、外枠ランド３に引付けられてこれと接触する位置ま
で撓み変形し、外枠ランド３と各駆動側ランド９との間
を接続するので、外枠ランド３の電圧を各駆動側ランド
９にも印加することができる。

【００５７】また、外枠ランド３に電圧を印加したとき
には、この電圧が加わる可動側検出電極１６と、電圧が
加わっていない検出側ランド１３の固定側検出電極１
４，１５との間にも、電位差による静電引力が発生す
る。

【００５８】この場合、検出電極１５,１６間に発生す
る静電引力Ｆ1は、図３,図９に示す如く、その対向面積
Ｓ1が検出電極１４,１６間の対向面積Ｓ2よりも大きく
形成されているため、検出電極１４,１６間に発生する
静電引力Ｆ2よりも大きくなる。そして、振動子６は、
大きな静電引力Ｆ1等により回転モーメントＭを受け、
内側支持梁８が撓み変形することによってＺ軸周りで傾
くように変位する。この結果、可動側検出電極１６の電
極板１６Ａが固定側検出電極１５の電極板１５Ａと接触
するようになるので、外枠ランド３の電圧を可動部４、
支持梁７，８、検出電極１５，１６等を介して各検出側
ランド１３にも印加することができる。

【００５９】これにより、第２の接合工程では、接合装
置の電極ピン２４を用いて外枠ランド３、各駆動側ラン
ド９及び各検出側ランド１３の全てに電圧を加えること
ができるから、これらのランド３，９，１３と第２の基
板２０の接合突部２０Ｂ，２０Ｃとをそれぞれ確実に陽
極接合することができる。そして、この接合工程後に
は、基板２０に各貫通孔２０Ｄを穿設し、各電極パッド
２１を設けることにより、角速度センサ１を製造するこ
とができる。

【００６０】かくして、本実施の形態によれば、各駆動
側ランド９には、外枠ランド３に接続される接続片１９
を設ける構成としたので、これらのランド３，９に第２
の基板２０を接合するときには、角速度センサ１の外面
側に露出した外枠ランド３に電圧を印加するだけで、各
接続片１９を静電力により撓み変形させて外枠ランド３
と接触させることができ、簡単な構造で外枠ランド３と
各駆動側ランド９との間を接続することができる。

【００６１】これにより、駆動側ランド９が外枠ランド
３に取囲まれて電源２５と接続し難い位置にある場合で
も、接続片１９を用いて駆動側ランド９にも電圧を容易
に印加でき、これらのランド３，９の両方を基板２０の
接合突部２０Ｂ，２０Ｃに確実に陽極接合することがで
きる。

【００６２】従って、従来技術のように内側ランド１０
２の接合状態が不良となったり、他の電極ピン１０６′
等を設けることによって接合装置の構造が複雑化するの
を防止でき、基板２０の接合作業を効率よく実行できる
と共に、可動部４等を基板２，２０と外枠ランド３との
内側に安定的に密閉でき、信頼性や生産性を向上させる
ことができる。

【００６３】また、本実施の形態では、各検出側ランド
１３を接合するにあたって、固定側検出電極１５と可動
側検出電極１６との対向面積Ｓ1を、固定側検出電極１
４と可動側検出電極１６との対向面積Ｓ2よりも大きく
形成し、これらの対向面積Ｓ1，Ｓ2を左，右非対称に設
定している。

【００６４】これにより、外枠ランド３に電圧を印加し
たときには、振動子６（可動側検出電極１６）を非対称
な静電引力Ｆ1，Ｆ2によりＺ軸周りで傾くように変位さ
せることができ、可動側検出電極１６を固定側検出電極
１５と確実に接触させることができる。この結果、これ
らの電極１５，１６等を介して外枠ランド３と検出側ラ
ンド１３との間を接続できるから、外枠ランド３と可動
部４の両方に取囲まれて電源２５と接続し難い位置にあ
る各検出側ランド１３に対しても、電圧を容易に印加す
ることができ、検出側ランド１３を基板２０の接合突部
２０Ｃに確実に陽極接合することができる。

【００６５】従って、本実施の形態によれば、例えば角
速度センサ１のように外枠ランド３内に複数の駆動側ラ
ンド９と検出側ランド１３とが配置されているマイクロ
構造体においても、外枠ランド３に電圧を供給するだけ
で、全てのランド３，９，１３と基板２０との陽極接合
を確実に行うことができ、角速度センサ１を効率よく製
造することができる。

【００６６】なお、実施の形態では、駆動側ランド９に
接続片１９を設ける構成としたが、本発明はこれに限ら
ず、例えば図１０に示す変形例のように構成してもよ
い。この場合、外枠ランド３には、電圧を印加したとき
に各駆動側ランド９にそれぞれ接触する複数の接続片１
９′（１個のみ図示）が設けられている。

【００６７】また、実施の形態では、外枠ランド３に可
動部４、可動側検出電極１６等を変位可能に設ける構成
としたが、本発明はこれに限らず、通電ランドに固定電
極を設け、独立ランドに可動部、可動電極等を変位可能
に設ける構成としてもよい。

【００６８】また、実施の形態では、固定側検出電極１
４，１５を異なる形状に形成することにより、これらの
電極１４，１５と電極１６との対向面積Ｓ1，Ｓ2に差異
を与える構成としたが、本発明はこれに限らず、例えば
２つの固定電極を同じ形状とし、２つの可動電極を互い
に異なる形状に構成してもよい。

【００６９】また、実施の形態では、角速度センサ１の
製造時に、基板２と可動部４等との間に隙間を形成する
為にシリコン板２２に凹窪部２２Ａを設ける構成とし
た。しかし、本発明はこれに限るものではなく、シリコ
ン板２２に凹窪部を形成せずに基板２の表面側に凹窪部
を形成する構成としてもよい。

【００７０】また、実施の形態では、接合型マイクロ構
造体として角速度センサ１を例に挙げて述べたが、本発
明はこれに限るものではなく、例えば加速度センサ、静
電駆動型のアクチュエータ等を含めて各種のセンサ、ア
クチュエータに適用できるのは勿論である。

【００７１】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、通電ランドと独立ランドのうちいずれか一方のラ
ンドには、通電ランドに電圧を印加したときに他方のラ
ンドと接続される接続片を設ける構成としたので、これ
らのランドに第２の基板を接合するときには、通電ラン
ドに電圧を印加するだけで、接続片を静電力により変位
させて通電ランドと独立ランドとの間を接続でき、例え
ば独立ランドが電源と接続し難い位置にある場合でも、
接続片を用いて独立ランドにも電圧を容易に加えること
ができる。これにより、通電ランドと独立ランドの両方
を第２の基板に確実に接合でき、従来技術のように独立
ランドの接合状態が不良となったり、接合装置の構造等
が複雑化するのを防止することができる。また、第２の
基板の接合作業を効率よく実行でき、信頼性や生産性を
向上させることができる。

【００７２】また、請求項２の発明によれば、接続片
は、基端側が一方のランドに固着され先端側が他方のラ
ンドに向けて延びる構成としたので、通電ランドに電圧
を印加したときには、例えば接続片を撓み変形させて通
電ランドと独立ランドとの間を容易に接続でき、簡単な
構造で接続片を介して独立ランドにも電圧を印加するこ
とができる。

【００７３】また、請求項３の発明によれば、通電ラン
ドと独立ランドのうち一方のランドに設けた２つの固定
電極に対して、他方のランドに設けた２つの可動電極を
異なる対向面積で対向させる構成としたので、通電ラン
ドに電圧を印加したときには、２つの可動電極に非対称
な静電力を付加でき、該各可動電極のうち一側の可動電
極を固定電極と接触させることができる。従って、これ
らの電極等を介して通電ランドと独立ランドとの間を接
続でき、例えば電源と接続し難い位置にある独立ランド
にも電圧を容易に印加できるから、通電ランドと独立ラ
ンドの両方を第２の基板に確実に接合でき、信頼性や生
産性を向上させることができる。

【００７４】また、請求項４の発明によれば、通電ラン
ドは、独立ランドを取囲んで枠状に構成したので、外側
の通電ランドに電圧を印加することにより、電源と接続
し難い位置にある内側の独立ランドにも電圧を容易に加
えることができる。従って、これらのランドを第２の基
板に確実に接合でき、例えば可動電極等を第１，第２の
基板と通電ランドとの内側に安定的に密閉することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による角速度センサを第２
の基板を省略して示す平面図である。

【図２】角速度センサを図１中の矢示II−II方向からみ
た断面図である。

【図３】角速度センサの可動部等を示す図１中の要部拡
大図である。

【図４】第１の接合工程により第１の基板とシリコン板
とを陽極接合する状態を示す断面図である。

【図５】エッチング工程によりシリコン板にエッチング
加工を施してランド等を形成した状態を示す断面図であ
る。

【図６】第２の接合工程において第２の基板を各ランド
に当接する状態を示す断面図である。

【図７】第２の基板と各ランドとを陽極接合する状態を
示す断面図である。

【図８】外枠ランドに電圧を印加することにより駆動側
ランドと検出側ランドとが外枠ランドと接続された状態
を示す平面図である。

【図９】可動部の振動子が傾くように変位した状態を示
す図８中の要部拡大図である。

【図１０】本発明の変形例による角速度センサの接続片
等を示す要部拡大図である。

【図１１】従来技術の接合型マイクロ構造体を示す断面
図である。

【図１２】従来技術のランドと第２の基板とを陽極接合
する状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１角速度センサ２第１の基板３外枠ランド（通電ランド）３Ａ支持部４可動部５枠体５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ枠部６振動子７外側支持梁８内側支持梁９駆動側ランド（独立ランド）１０固定側駆動電極１０Ａ，１１Ａ，１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ電極板１１可動側駆動電極１２振動発生部１３検出側ランド（独立ランド）１４，１５固定側検出電極（固定電極）１６可動側検出電極（可動電極）１７，１８角速度検出部１９，１９′ 接続片２０第２の基板２０Ａ凹窪部２０Ｂ，２０Ｃ接合突部２０Ｄ貫通孔２１電極パッド２２シリコン板２３電極板２４電極ピン２５電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｇ０１Ｐ 9/04 Ｇ０１Ｐ 9/04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性の材料により形成された第１の基
板と、導電性の材料によって該第１の基板に接合して設
けられ外部から通電可能な通電ランドと、導電性の材料
により形成され該通電ランドと絶縁して前記第１の基板
に接合された１個または複数個の独立ランドと、絶縁性
の材料により形成され前記通電ランドと独立ランドとを
挟んで前記第１の基板と反対側で接合される第２の基板
とを備えてなる接合型マイクロ構造体において、前記通電ランドと独立ランドのうちいずれか一方のラン
ドには、前記通電ランドに電圧を印加したときに静電力
により他方のランドと接続される接続片を設ける構成と
したことを特徴とする接合型マイクロ構造体。
【請求項２】前記接続片は基端側が前記一方のランド
に固着され先端側が前記他方のランドに向けて延びる構
成としてなる請求項１に記載の接合型マイクロ構造体。
【請求項３】絶縁性の材料により形成された第１の基
板と、導電性の材料によって該第１の基板に接合して設
けられ外部から通電可能な通電ランドと、導電性の材料
により形成され該通電ランドと絶縁して前記第１の基板
に接合された１個または複数個の独立ランドと、絶縁性
の材料により形成され前記通電ランドと独立ランドとを
挟んで前記第１の基板と反対側で接合される第２の基板
とを備えてなる接合型マイクロ構造体において、前記通電ランドと独立ランドのうち一方のランドには２
つの固定電極を互いに間隔をもって設け、他方のランド
には該各固定電極と対向面積を異にして対向し該各固定
電極と近接，離間する方向に変位する２つの可動電極を
設け、前記通電ランドに電圧を印加したときに、前記２
つの可動電極のうち一側の可動電極が固定電極から離間
し他側の可動電極が固定電極に近接する構成としたこと
を特徴とする接合型マイクロ構造体。
【請求項４】前記通電ランドは前記独立ランドを取囲
んで枠状に形成してなる請求項１，２または３に記載の
接合型マイクロ構造体。