JP2010281789A - Electrostatic device - Google Patents

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Masaya Tamura
昌弥 田村
Tadayuki Okawa
忠行 大川
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent bonding of a movable part and a glass substrate during bonding of a positive electrode. <P>SOLUTION: A silicon substrate 4 having the movable part 6 displaceable in the thickness direction is sandwiched between the first and second glass substrates 2 and 3. The inside of a cavity 3A of the second glass substrate 3 includes a fixed electrode 9 facing the movable part 6, and the same-potential electrode 10 that is electrically connected to the movable part 6 and surrounds the fixed electrode 9. The bottom surface of the cavity 3A includes a substrate electrode 12 facing the fixed electrode 9 and same-potential electrode 10 with respect to an interlayer dielectric 11. The substrate electrode 12 includes a first electrode 12A connected to the fixed electrode 9, and a second electrode 12B connected to the same-potential electrode 10. The second electrode 12B covers the gap G between the fixed electrode 9 and the same-potential electrode 10, and a section facing the gap G forms a shield 13. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば加速度センサ、角速度センサ等に好適に用いられる静電型デバイスに関する。   The present invention relates to an electrostatic device suitably used for an acceleration sensor, an angular velocity sensor and the like, for example.

一般に、静電型デバイスとして、ガラス基板の表面にシリコン基板を設け、該シリコン基板に厚さ方向に変位可能な可動部を形成すると共に、ガラス基板に該可動部と対向した固定電極を設けた加速度センサが知られている(例えば、特許文献1参照)。この加速度センサでは、可動部と固定電極との間の静電容量を検出することによって、センサに作用した加速度を検出する構成となっている。   In general, as an electrostatic device, a silicon substrate is provided on the surface of a glass substrate, a movable part that can be displaced in the thickness direction is formed on the silicon substrate, and a fixed electrode facing the movable part is provided on the glass substrate. An acceleration sensor is known (see, for example, Patent Document 1). This acceleration sensor is configured to detect the acceleration acting on the sensor by detecting the capacitance between the movable part and the fixed electrode.

また、特許文献1による加速度センサでは、ガラス基板には固定電極の周囲に位置して可動部と同電位となる同電位電極を設けている。これにより、ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合するときに、可動部がガラス基板に接合するのを防止している。   In the acceleration sensor according to Patent Document 1, the glass substrate is provided with the same potential electrode that is located around the fixed electrode and has the same potential as the movable portion. This prevents the movable part from being bonded to the glass substrate when anodically bonding the glass substrate and the silicon substrate.

特開平5−172846号公報JP-A-5-172846

ところで、上述した特許文献1に記載された加速度センサでは、陽極接合時に可動部とガラス基板との間に生じる静電力を、同電位電極を用いて遮断している。しかし、固定電極と同電位電極とは、互いに絶縁する必要があるから、固定電極と同電位電極との間には隙間が生じると共に、該隙間にはガラス基板が露出する。このため、ガラス基板の露出している箇所と可動部との間には静電力が作用するから、陽極接合時にガラス基板の露出している箇所に可動部が接触して、可動部とガラス基板とが接合される虞れがある。   By the way, in the acceleration sensor described in Patent Document 1 described above, the electrostatic force generated between the movable part and the glass substrate at the time of anodic bonding is cut off using the same potential electrode. However, since the fixed electrode and the same potential electrode need to be insulated from each other, a gap is formed between the fixed electrode and the same potential electrode, and the glass substrate is exposed in the gap. For this reason, since an electrostatic force acts between the exposed part of the glass substrate and the movable part, the movable part comes into contact with the exposed part of the glass substrate during anodic bonding, and the movable part and the glass substrate And may be joined.

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、陽極接合時に可動部とガラス基板とが接合するのを防止することができる静電型デバイスを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an electrostatic device capable of preventing the movable portion and the glass substrate from being joined at the time of anodic bonding. is there.

上述した課題を解決するために、本発明は、ガラス基板と、該ガラス基板に設けられ厚さ方向に変位可能な可動部を有するシリコン基板と、前記ガラス基板に設けられ前記可動部と対向した位置に配置された固定電極と、該固定電極と絶縁されて前記ガラス基板に設けられ前記可動部と同電位となる同電位電極とを備えた静電型デバイスに適用される。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a glass substrate, a silicon substrate having a movable portion provided on the glass substrate and displaceable in a thickness direction, and provided on the glass substrate and facing the movable portion. The present invention is applied to an electrostatic device including a fixed electrode arranged at a position and an equipotential electrode that is insulated from the fixed electrode and provided on the glass substrate and has the same potential as the movable portion.

そして、請求項1の発明が採用する構成の特徴は、前記固定電極と同電位電極との間には水平方向の隙間を形成し、前記固定電極および同電位電極のうち厚さ方向に対して前記可動部と反対側となる位置には、層間絶縁膜を挟んで前記固定電極および同電位電極と対向した下地電極を設け、該下地電極は、前記固定電極と同電位電極との間の隙間を覆い、前記固定電極および同電位電極のうちいずれか一方に電気的に接続されたシールド部を備える構成としたことにある。   A feature of the configuration adopted by the invention of claim 1 is that a horizontal gap is formed between the fixed electrode and the same potential electrode, and the thickness direction of the fixed electrode and the same potential electrode is relative to the thickness direction. A base electrode opposite to the fixed electrode and the same potential electrode is provided at a position opposite to the movable portion with an interlayer insulating film interposed therebetween, and the base electrode has a gap between the fixed electrode and the same potential electrode. And having a shield part electrically connected to one of the fixed electrode and the same potential electrode.

請求項2の発明では、前記下地電極は、前記固定電極に電気的に接続された第1の電極部と、前記同電位電極に接続された第2の電極部とからなり、前記シールド部は、前記第1の電極部を用いて形成している。   In the invention of claim 2, the base electrode comprises a first electrode portion electrically connected to the fixed electrode and a second electrode portion connected to the same potential electrode, and the shield portion is , Using the first electrode portion.

請求項3の発明では、前記下地電極は、前記シールド部を含めた全体が前記同電位電極に接続されている。   According to a third aspect of the present invention, the entire base electrode including the shield portion is connected to the same potential electrode.

また、請求項4の発明が採用する構成の特徴は、前記固定電極は、少なくともその周縁部分が絶縁膜を挟んで前記同電位電極と厚さ方向で重なり合う構成としたことにある。   According to a fourth aspect of the present invention, the fixed electrode has a configuration in which at least a peripheral portion thereof overlaps with the same potential electrode in a thickness direction with an insulating film interposed therebetween.

請求項1の発明によれば、固定電極および同電位電極のうち厚さ方向に対して可動部と反対側となる位置には層間絶縁膜を挟んで対向した下地電極を設けると共に、該下地電極には、固定電極と同電位電極との間の隙間を覆うシールド部を形成した。このため、シールド部を固定電極および同電位電極のうちいずれか一方に電気的に接続することによって、シールド部を用いて陽極接合時に固定電極と同電位電極との間の隙間で生じる静電力を確実に遮断することができる。これにより、可動部とガラス基板との接合を防止して、製造時の歩留まりを向上することができる。   According to the first aspect of the present invention, the base electrode opposed to the movable portion in the thickness direction is provided between the fixed electrode and the same potential electrode with the interlayer insulating film interposed therebetween, and the base electrode The shield part which covers the clearance gap between a fixed electrode and an equipotential electrode was formed. For this reason, the electrostatic force generated in the gap between the fixed electrode and the same potential electrode at the time of anodic bonding using the shield portion by electrically connecting the shield portion to one of the fixed electrode and the same potential electrode. It can be reliably shut off. Thereby, joining of a movable part and a glass substrate can be prevented, and the yield at the time of manufacture can be improved.

請求項2の発明によれば、固定電極に電気的に接続された第1の電極部を用いてシールド部を形成したから、固定電極の面積を実質的に大きくすることができる。これにより、固定電極およびシールド部と可動部との間の静電容量を大きくすることができ、可動部の変位の検出感度を高めることができる。   According to the invention of claim 2, since the shield part is formed using the first electrode part electrically connected to the fixed electrode, the area of the fixed electrode can be substantially increased. Thereby, the electrostatic capacitance between a fixed electrode and a shield part, and a movable part can be enlarged, and the detection sensitivity of the displacement of a movable part can be improved.

請求項3の発明によれば、下地電極はシールド部を含めた全体が同電位電極に接続される構成としたから、外部からのノイズを下地電極全体で遮断することができ、耐ノイズ性能を高めることができる。   According to the invention of claim 3, since the entire base electrode including the shield portion is connected to the same potential electrode, noise from the outside can be blocked by the entire base electrode, and the noise resistance performance is improved. Can be increased.

また、請求項4の発明によれば、固定電極は少なくともその周縁部分が絶縁膜を挟んで同電位電極と厚さ方向で重なり合う構成としたから、固定電極および同電位電極でガラス基板を隙間なく覆うことができる。このため、陽極接合時にガラス基板と可動部との間に生じる電界を、固定電極および同電位電極で確実に遮断することができ、可動部とガラス基板との接合を防止して、製造時の歩留まりを向上することができる。   According to the invention of claim 4, since the fixed electrode has a configuration in which at least a peripheral portion thereof overlaps with the same potential electrode in the thickness direction with an insulating film interposed therebetween, the glass substrate is not spaced between the fixed electrode and the same potential electrode. Can be covered. For this reason, the electric field generated between the glass substrate and the movable part at the time of anodic bonding can be reliably blocked by the fixed electrode and the same potential electrode, and the bonding between the movable part and the glass substrate can be prevented. Yield can be improved.

本発明の第1の実施の形態による加速度センサを示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention. 図1中の加速度センサを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the acceleration sensor in FIG. 加速度センサを図2中の矢示III−III方向からみた断面図である。It is sectional drawing which looked at the acceleration sensor from the arrow III-III direction in FIG. 固定電極、同電位電極等を図2中の矢示IV−IV方向からみた断面図である。It is sectional drawing which looked at the fixed electrode, the same potential electrode, etc. from the arrow IV-IV direction in FIG. 第1のガラス基板接合工程により第1のガラス基板にシリコン基板を接合した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which joined the silicon substrate to the 1st glass substrate by the 1st glass substrate joining process. 表面研磨工程によりシリコン基板の表面を研磨した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which grind | polished the surface of the silicon substrate by the surface grinding | polishing process. 可動部形成工程によりシリコン基板に支持部、可動部、支持梁等を形成した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which formed the support part, the movable part, the support beam, etc. in the silicon substrate by the movable part formation process. 第2のガラス基板形成工程により第2のガラス基板に固定電極、同電位電極、下地電極等を形成した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which formed the fixed electrode, the same potential electrode, the base electrode, etc. in the 2nd glass substrate by the 2nd glass substrate formation process. 第2のガラス基板接合工程によりシリコン基板に第2のガラス基板を接合する状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which joins a 2nd glass substrate to a silicon substrate by a 2nd glass substrate joining process. 本発明の第2の実施の形態による加速度センサを示す図2と同様な位置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the same position as FIG. 2 which shows the acceleration sensor by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態による加速度センサを示す図2と同様な位置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the same position as FIG. 2 which shows the acceleration sensor by the 3rd Embodiment of this invention. 第4の実施の形態による角速度センサを第2のガラス基板を除いた状態で示す平面図である。It is a top view which shows the angular velocity sensor by 4th Embodiment in the state which remove | excluded the 2nd glass substrate. 図12中の角速度センサの要部を拡大して示す平面図である。It is a top view which expands and shows the principal part of the angular velocity sensor in FIG. 角速度センサを図12中の矢示XIV−XIV方向からみた断面図である。It is sectional drawing which looked at the angular velocity sensor from the arrow XIV-XIV direction in FIG. 角速度センサを検出質量部がZ軸方向に振動した状態で示す図14と同様位置の断面図である。It is sectional drawing of the same position as FIG. 14 which shows an angular velocity sensor in the state which the detection mass part vibrated to Z-axis direction. 第2のガラス基板を図14中の矢示XVI−XVI方向からみた断面図である。It is sectional drawing which looked at the 2nd glass substrate from the arrow XVI-XVI direction in FIG. 固定側検出電極および層間絶縁膜を省いた状態で第2のガラス基板を示す図16と同様位置の断面図である。It is sectional drawing of the same position as FIG. 16 which shows a 2nd glass substrate in the state which excluded the fixed side detection electrode and the interlayer insulation film. 角速度センサを示す模式的な説明図である。It is typical explanatory drawing which shows an angular velocity sensor. 角速度センサを駆動質量部が振動した状態で示す模式的な説明図である。It is typical explanatory drawing which shows an angular velocity sensor in the state which the drive mass part vibrated. 角速度センサの振動制御回路および角速度検出回路を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the vibration control circuit and angular velocity detection circuit of an angular velocity sensor. 本発明の第5の実施の形態による加速度センサを示す図2と同様な位置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the same position as FIG. 2 which shows the acceleration sensor by the 5th Embodiment of this invention. 変形例による加速度センサを示す図2と同様な位置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the same position as FIG. 2 which shows the acceleration sensor by a modification.

以下、本発明の実施の形態による静電型デバイスを、添付図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, an electrostatic device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

まず、図1ないし図9は第1の実施の形態を示し、本実施の形態では、静電型デバイスとして加速度センサを例に挙げて述べる。   First, FIGS. 1 to 9 show a first embodiment. In this embodiment, an acceleration sensor will be described as an example of an electrostatic device.

図中、加速度センサ1は、第1,第2のガラス基板2,3と、これらのガラス基板2,3に挟まれたシリコン基板4によって形成されている。ここで、ガラス基板2,3は、例えば絶縁性を有するガラス材料等からなり、数ミリ程度の大きさの四角形状に形成されている。   In the figure, the acceleration sensor 1 is formed by first and second glass substrates 2 and 3 and a silicon substrate 4 sandwiched between the glass substrates 2 and 3. Here, the glass substrates 2 and 3 are made of, for example, an insulating glass material, and are formed in a square shape having a size of about several millimeters.

また、第2のガラス基板3のうちシリコン基板4と対向した裏面(対向面)側には、その中央部分に位置して厚さ方向に窪んだ四角形状のキャビティ3Aが形成されている。そして、ガラス基板2,3の間には、キャビティ3Aと対応した位置に後述の可動部6を収容する収容空間Sが画成されている。このとき、第2のガラス基板3は、収容空間Sを施蓋する蓋体を構成している。また、ガラス基板2,3およびシリコン基板4は、互いに直交する3軸方向をX軸,Y軸およびZ軸としたときに、例えばX軸およびY軸に沿って水平方向に広がっている。   Further, on the back surface (facing surface) facing the silicon substrate 4 in the second glass substrate 3, a rectangular cavity 3A is formed that is located in the center portion and is recessed in the thickness direction. And between the glass substrates 2 and 3, the accommodation space S which accommodates the below-mentioned movable part 6 in the position corresponding to the cavity 3A is defined. At this time, the second glass substrate 3 constitutes a lid that covers the accommodation space S. Further, the glass substrates 2 and 3 and the silicon substrate 4 spread in the horizontal direction along the X axis and the Y axis, for example, when the three axis directions orthogonal to each other are taken as the X axis, the Y axis, and the Z axis.

一方、シリコン基板4は、例えば導電性を有する低抵抗なシリコン材料を用いて形成されている。そして、シリコン基板4には、後述する支持部5、可動部6、支持梁7、電極支持部8が形成されている。   On the other hand, the silicon substrate 4 is formed using, for example, a low-resistance silicon material having conductivity. The silicon substrate 4 is provided with a support part 5, a movable part 6, a support beam 7, and an electrode support part 8 which will be described later.

支持部5は、シリコン基板4に形成され、第1,第2のガラス基板2,3に接合されて固定されている。また、支持部5は、例えばガラス基板2,3の周縁に沿って延びる四角形の枠状に形成された支持枠部5Aと、該支持枠部5Aから中央側に向けて突出した連結固定部5Bとによって構成されている。   The support portion 5 is formed on the silicon substrate 4 and is bonded and fixed to the first and second glass substrates 2 and 3. The support portion 5 includes, for example, a support frame portion 5A formed in a rectangular frame shape extending along the periphery of the glass substrates 2 and 3, and a connection fixing portion 5B protruding from the support frame portion 5A toward the center side. And is composed of.

ここで、支持枠部5Aは、可動部6、支持梁7等を取囲んでいる。そして、支持枠部5Aは、数十μm程度の厚さ寸法を有し、ガラス基板2,3に接合されている。これにより、支持枠部5Aは、ガラス基板2,3の間に可動部6等を収容する気密状態の収容空間Sを保持している。一方、連結固定部5Bは、例えばX軸方向の一側に配置されると共に、支持枠部5Aに接続されている。   Here, the support frame portion 5A surrounds the movable portion 6, the support beam 7, and the like. The support frame 5A has a thickness dimension of about several tens of μm and is bonded to the glass substrates 2 and 3. Thus, the support frame portion 5A holds an airtight accommodation space S for accommodating the movable portion 6 and the like between the glass substrates 2 and 3. On the other hand, the connection fixing portion 5B is disposed on one side in the X-axis direction, for example, and is connected to the support frame portion 5A.

可動部6は、シリコン基板4に形成され、後述の支持梁7を用いて連結固定部5Bに支持されている。この可動部6は、ガラス基板2,3の中央側に配置され、厚さ方向(Z軸方向)に変位可能な状態となっている。ここで、可動部6は、例えば四角形の平板状に形成され、支持部5よりも小さい厚さ寸法を有している。   The movable portion 6 is formed on the silicon substrate 4 and is supported by the connecting and fixing portion 5B using a support beam 7 described later. The movable portion 6 is disposed on the center side of the glass substrates 2 and 3 and can be displaced in the thickness direction (Z-axis direction). Here, the movable part 6 is formed in, for example, a rectangular flat plate shape and has a thickness dimension smaller than that of the support part 5.

そして、可動部6はガラス基板2,3と間隔をもって対面し、可動部6とガラス基板2,3との間にはそれぞれ隙間が形成されている。これにより、可動部6は、加速度による慣性力に応じて厚さ方向に変位する。また、可動部6は、支持部5等と一緒に低抵抗なシリコン材料を用いて形成され、後述の支持梁7を通じて連結固定部5Bに電気的に接続されている。これにより、可動部6は、厚さ方向の位置に応じて後述の固定電極9との間の静電容量が変化する可動側の検出電極を構成している。また、可動部6には、厚さ方向に貫通した複数の貫通孔6Aが形成されている。   The movable part 6 faces the glass substrates 2 and 3 with a gap, and a gap is formed between the movable part 6 and the glass substrates 2 and 3. Thereby, the movable part 6 is displaced in the thickness direction according to the inertial force due to the acceleration. The movable portion 6 is formed using a low-resistance silicon material together with the support portion 5 and the like, and is electrically connected to the connecting and fixing portion 5B through a support beam 7 described later. Thereby, the movable part 6 constitutes a movable detection electrode in which the capacitance between the movable part 6 and the fixed electrode 9 described later changes according to the position in the thickness direction. Further, the movable portion 6 is formed with a plurality of through holes 6A penetrating in the thickness direction.

支持梁7は、可動部6と支持部5との間に例えば2本設けられ、厚さ方向に変位可能となるように可動部6を片持ち状態で支持している。これらの支持梁7は、例えばクランク状に屈曲した梁として形成され、ガラス基板2,3の間に位置して水平方向に延びると共に、これらのガラス基板2,3から垂直方向(厚さ方向)に離間している。   For example, two support beams 7 are provided between the movable portion 6 and the support portion 5, and support the movable portion 6 in a cantilever state so as to be displaceable in the thickness direction. These support beams 7 are formed, for example, as beams bent in a crank shape, are positioned between the glass substrates 2 and 3 and extend in the horizontal direction, and are perpendicular to the glass substrates 2 and 3 (thickness direction). Are separated.

また、各支持梁7は、基端側が連結固定部5Bに連結され、先端側が可動部6に連結されている。そして、支持梁7は、可動部6がガラス基板2,3に向けて変位するときに、垂直方向に対して捩れ変形または撓み変形するものである。さらに、支持梁7は、例えば可動部6と同じ厚さ寸法を有している。これにより、支持梁7は、垂直方向に向けて容易に変形できる構成となっている。   Each support beam 7 has a proximal end connected to the connection fixing portion 5 </ b> B and a distal end connected to the movable portion 6. The support beam 7 is twisted or bent in the vertical direction when the movable part 6 is displaced toward the glass substrates 2 and 3. Further, the support beam 7 has, for example, the same thickness as the movable part 6. As a result, the support beam 7 can be easily deformed in the vertical direction.

電極支持部8は、シリコン基板4に形成され、支持部5と同様にガラス基板2,3に接合されて固定されている。但し、電極支持部8は、支持部5から離間し、支持部5と絶縁されている。また、電極支持部8は、例えば四角形の島状に形成され、X軸方向の他側に配置されている。そして、電極支持部8は、後述する固定電極9に電気的に接続されている。   The electrode support portion 8 is formed on the silicon substrate 4 and is bonded and fixed to the glass substrates 2 and 3 similarly to the support portion 5. However, the electrode support portion 8 is separated from the support portion 5 and insulated from the support portion 5. Moreover, the electrode support part 8 is formed in, for example, a rectangular island shape, and is disposed on the other side in the X-axis direction. The electrode support portion 8 is electrically connected to a fixed electrode 9 described later.

固定電極9は、可動部6と対向する位置で第2のガラス基板3の裏面側に設けられている。この固定電極9は、ガラス基板3のキャビティ3A内に配置されると共に、後述の下地電極12および層間絶縁膜11を挟んでガラス基板3のキャビティ3Aの底面と対面している。また、固定電極9は、例えばプラチナ/クロム(Pt/Cr)、金/クロム(Au/Cr)、プラチナ/チタン(Pt/Ti)等の導電性の金属薄膜によって形成されている。   The fixed electrode 9 is provided on the back side of the second glass substrate 3 at a position facing the movable portion 6. The fixed electrode 9 is disposed in the cavity 3A of the glass substrate 3 and faces the bottom surface of the cavity 3A of the glass substrate 3 with a base electrode 12 and an interlayer insulating film 11 described later interposed therebetween. The fixed electrode 9 is formed of a conductive metal thin film such as platinum / chromium (Pt / Cr), gold / chromium (Au / Cr), or platinum / titanium (Pt / Ti).

一方、固定電極9は、ほぼ全面に亘って可動部6と対面すると共に、X軸方向の他側に向けて延びる配線部9Aを備えている。この配線部9Aの先端は、電極支持部8に接触している。これにより、固定電極9は、電極支持部8を通じて後述する固定側引出電極16に接続されている。そして、固定電極9は、厚さ方向に対する可動部6の変位を検出する固定側の検出電極を構成している。   On the other hand, the fixed electrode 9 includes a wiring portion 9A that faces the movable portion 6 over substantially the entire surface and extends toward the other side in the X-axis direction. The tip of the wiring portion 9A is in contact with the electrode support portion 8. Thereby, the fixed electrode 9 is connected to the fixed extraction electrode 16 to be described later through the electrode support portion 8. The fixed electrode 9 constitutes a fixed detection electrode that detects the displacement of the movable portion 6 with respect to the thickness direction.

同電位電極10は、第2のガラス基板3の裏面側に設けられ、固定電極9と同様に層間絶縁膜11の裏面に設けられている。この同電位電極10は、例えば固定電極9と同じ導電性の金属薄膜を用いて形成され、後述の下地電極12および層間絶縁膜11を挟んでガラス基板3のキャビティ3Aの底面と対面している。また、同電位電極10は、固定電極9を取囲むC字状に形成されると共に、固定電極9との間には水平方向の隙間Gが形成されている。このため、同電位電極10と固定電極9とは、互いに絶縁されている。   The equipotential electrode 10 is provided on the back surface side of the second glass substrate 3, and is provided on the back surface of the interlayer insulating film 11 in the same manner as the fixed electrode 9. The equipotential electrode 10 is formed using, for example, the same conductive metal thin film as the fixed electrode 9, and faces the bottom surface of the cavity 3A of the glass substrate 3 with a base electrode 12 and an interlayer insulating film 11 described later interposed therebetween. . The equipotential electrode 10 is formed in a C shape surrounding the fixed electrode 9, and a horizontal gap G is formed between the same electrode 10 and the fixed electrode 9. For this reason, the equipotential electrode 10 and the fixed electrode 9 are insulated from each other.

一方、同電位電極10は、X軸方向の一側に向けて延びる配線部10Aを備えている。この配線部10Aの先端は、支持部5の連結固定部5Bに接触している。即ち、同電位電極10は、支持部5、支持梁7を通じて可動部6に電気的に接続され、可動部6と同電位となっている。これにより、同電位電極10は、陽極接合時に可動部6とガラス基板3との間に静電力が作用するのを防止し、可動部6がガラス基板3に付着して固定させるのを防止するスティッキング防止電極を構成している。また、同電位電極10は、固定電極9と厚さ方向の同じ位置に配置され、固定電極9と一緒に可動部6側に露出した最表層電極層を形成している。   On the other hand, the equipotential electrode 10 includes a wiring portion 10A extending toward one side in the X-axis direction. The leading end of the wiring portion 10 </ b> A is in contact with the connection fixing portion 5 </ b> B of the support portion 5. That is, the equipotential electrode 10 is electrically connected to the movable portion 6 through the support portion 5 and the support beam 7 and has the same potential as the movable portion 6. Thereby, the equipotential electrode 10 prevents an electrostatic force from acting between the movable part 6 and the glass substrate 3 during anodic bonding, and prevents the movable part 6 from adhering to the glass substrate 3 and being fixed. An anti-sticking electrode is formed. The equipotential electrode 10 is disposed at the same position in the thickness direction as the fixed electrode 9, and forms the outermost surface electrode layer exposed to the movable part 6 side together with the fixed electrode 9.

層間絶縁膜11は、例えば酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)等の絶縁材料によって形成され、固定電極9と同電位電極10からなる最表層電極層と後述の下地電極12(下地電極層)との間に設けられている。ここで、層間絶縁膜11は、ガラス基板3のキャビティ3A内に設けられると共に、下地電極12を全面に亘って覆っている。また、層間絶縁膜11には、固定電極9と対向した位置に第1の貫通孔11Aが形成されると共に、同電位電極10と対向した位置に第2の貫通孔11Bが形成されている。 The interlayer insulating film 11 is formed of, for example, an insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN). The outermost layer electrode layer including the fixed electrode 9 and the same potential electrode 10 and a base electrode 12 (base electrode) described later. Layer). Here, the interlayer insulating film 11 is provided in the cavity 3A of the glass substrate 3 and covers the base electrode 12 over the entire surface. In the interlayer insulating film 11, a first through hole 11 </ b> A is formed at a position facing the fixed electrode 9, and a second through hole 11 </ b> B is formed at a position facing the same potential electrode 10.

下地電極12は、ガラス基板3のキャビティ3Aの底面に設けられ、層間絶縁膜11によって覆われている。この下地電極12は、相互の間が絶縁された第1,第2の電極部12A,12Bによって下地電極層を構成している。ここで、第1の電極部12Aは、固定電極9と対向した位置に配置され、例えば固定電極9よりも小さい面積をもって形成されている。そして、第1の電極部12Aは、第1の貫通孔11Aを通じて固定電極9に対して電気的に接続されている。   The base electrode 12 is provided on the bottom surface of the cavity 3 </ b> A of the glass substrate 3 and is covered with the interlayer insulating film 11. The base electrode 12 forms a base electrode layer by the first and second electrode portions 12A and 12B that are insulated from each other. Here, the first electrode portion 12 </ b> A is disposed at a position facing the fixed electrode 9, and is formed with an area smaller than that of the fixed electrode 9, for example. The first electrode portion 12A is electrically connected to the fixed electrode 9 through the first through hole 11A.

一方、第2の電極部12Bは、同電位電極10と対向した位置に配置され、同電位電極10と同様にC字状に形成されている。また、第2の電極部12Bは、第2の貫通孔11Bを通じて同電位電極10に対して電気的に接続されている。   On the other hand, the second electrode portion 12 </ b> B is disposed at a position facing the same potential electrode 10, and is formed in a C shape like the same potential electrode 10. The second electrode portion 12B is electrically connected to the same potential electrode 10 through the second through hole 11B.

そして、第2の電極部12Bは、固定電極9と同電位電極10との間の隙間Gを覆っている。これにより、第2の電極部12Bのうち隙間Gと対向した部分はシールド部13を構成し、該シールド部13は、陽極接合時にガラス基板3と可動部6との間で発生する静電力を遮断し、可動部6がガラス基板3側に引き寄せられて付着するのを防止している。   The second electrode portion 12 </ b> B covers the gap G between the fixed electrode 9 and the same potential electrode 10. As a result, the portion of the second electrode portion 12B facing the gap G constitutes the shield portion 13, and the shield portion 13 generates the electrostatic force generated between the glass substrate 3 and the movable portion 6 during anodic bonding. The movable part 6 is attracted to the glass substrate 3 side and is prevented from adhering to the glass substrate 3 side.

ストッパ14は、例えば酸化シリコン、窒化シリコン等の絶縁材料によって形成され、固定電極9および同電位電極10の裏面(露出面)にそれぞれ複数個設けられている。そして、ストッパ14は、可動部6に向けて突出し、可動部6と固定電極9および同電位電極10とが接触するのを防止し、これらが電気的に短絡するのを防止している。   The stoppers 14 are formed of an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride, and a plurality of stoppers 14 are provided on the back surfaces (exposed surfaces) of the fixed electrode 9 and the same potential electrode 10. And the stopper 14 protrudes toward the movable part 6, prevents the movable part 6, the fixed electrode 9, and the same potential electrode 10 from contacting each other, and prevents them from being electrically short-circuited.

可動側引出電極15は、第2のガラス基板3のうち連結固定部5Bと対応した位置に配置され、連結固定部5Bおよび支持梁7を通じて可動部6に電気的に接続されている。そして、可動部用引出電極15は、例えばレーザー加工、サンドブラスト法、マイクロブラスト法等を用いることによってガラス基板3に厚さ方向に貫通した信号用のビアホール(スルーホール)を穿設し、このスルーホール内に銅(Cu)、アルミニウム(Al)等の導電性の金属膜を設けることによって形成されている。   The movable-side extraction electrode 15 is disposed at a position corresponding to the connection fixing portion 5B in the second glass substrate 3, and is electrically connected to the movable portion 6 through the connection fixing portion 5B and the support beam 7. The movable part extraction electrode 15 is formed by forming a signal via hole (through hole) penetrating in the thickness direction in the glass substrate 3 by using, for example, laser processing, sandblasting, microblasting, or the like. It is formed by providing a conductive metal film such as copper (Cu) or aluminum (Al) in the hole.

固定側引出電極16は、第2のガラス基板3のうち電極支持部8と対応した位置に配置され、電極支持部8を通じて固定電極9に電気的に接続されている。そして、固定側引出電極16は、可動側引出電極15と同様に、基板2,3を貫通したスルーホール内に銅(Cu)等の導電性の金属膜を設けることによって形成されている。   The fixed-side extraction electrode 16 is disposed at a position corresponding to the electrode support portion 8 in the second glass substrate 3, and is electrically connected to the fixed electrode 9 through the electrode support portion 8. The fixed-side extraction electrode 16 is formed by providing a conductive metal film such as copper (Cu) in a through hole penetrating the substrates 2 and 3, similarly to the movable-side extraction electrode 15.

また、引出電極15,16は、外部の検出回路等に接続される。そして、検出回路は、引出電極15,16間の静電容量に応じた信号を検出する。この検出信号の出力は可動部6の変位に応じて変化するから、検出回路は、この検出信号の出力を用いて、加速度センサ1に作用する加速度を検出することができる。   The extraction electrodes 15 and 16 are connected to an external detection circuit or the like. The detection circuit detects a signal corresponding to the capacitance between the extraction electrodes 15 and 16. Since the output of this detection signal changes according to the displacement of the movable part 6, the detection circuit can detect the acceleration acting on the acceleration sensor 1 using the output of this detection signal.

本実施の形態による加速度センサ1は上述のように構成されるもので、次にその作動について説明する。   The acceleration sensor 1 according to the present embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described next.

まず、加速度センサ1に加速度が作用すると、可動部6は慣性力によってガラス基板2,3の厚さ方向に変位する。このとき、可動部6と固定電極9との間の静電容量C1が増加または減少する。このため、外部の検出回路は、引出電極15,16を用いて可動部6と固定電極9との間の静電容量C1に応じた信号を検出し、この検出信号を用いて、加速度センサ1に作用する加速度を検出する。   First, when acceleration acts on the acceleration sensor 1, the movable part 6 is displaced in the thickness direction of the glass substrates 2 and 3 by inertial force. At this time, the capacitance C1 between the movable part 6 and the fixed electrode 9 increases or decreases. For this reason, the external detection circuit detects a signal corresponding to the capacitance C1 between the movable portion 6 and the fixed electrode 9 using the extraction electrodes 15 and 16, and uses this detection signal to detect the acceleration sensor 1. Acceleration acting on the is detected.

次に、図5ないし図9を参照しつつ、加速度センサ1の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the acceleration sensor 1 will be described with reference to FIGS.

まず、図5に示す第1のガラス基板接合工程では、加工前のシリコン基板21を用意する。そして、シリコン基板21の裏面側にエッチング処理等を施して、凹陥部21Aを形成する。このとき、凹陥部21Aの露出面には、保護膜として例えばアルミニウム等からなる薄い金属膜を設ける構成としてもよい。そして、この状態で、例えば陽極接合法等を用いて、シリコン基板21の裏面側を第1のガラス基板2に接合する。   First, in the first glass substrate bonding step shown in FIG. 5, a silicon substrate 21 before processing is prepared. Then, an etching process or the like is performed on the back surface side of the silicon substrate 21 to form the recessed portion 21A. At this time, a thin metal film made of, for example, aluminum may be provided as a protective film on the exposed surface of the recessed portion 21A. In this state, the back side of the silicon substrate 21 is bonded to the first glass substrate 2 by using, for example, an anodic bonding method or the like.

次に、図6に示す表面研磨工程では、例えば図5中に二点鎖線で示す位置までシリコン基板21の表面側に研削、研磨処理を施し、シリコン基板21を薄く加工する。これにより、例えば数十μm程度の厚さ寸法をもったシリコン基板22が形成される。その後、シリコン基板22の表面には、連結固定部5Bおよび電極支持部8となる位置に導電性の金属薄膜からなるコンタクト部23を形成する。具体的には、コンタクト部23は、例えば厚さが80nmのプラチナと厚さが20nmのクロムを積層したプラチナ/クロムの金属薄膜によって形成されている。そして、コンタクト部23は、固定電極9および連結固定部5Bに強く密着した密着層を形成し、同電位電極10と電極支持部8との電気的な接続を高めるものである。   Next, in the surface polishing step shown in FIG. 6, for example, the surface of the silicon substrate 21 is ground and polished to the position indicated by the two-dot chain line in FIG. Thereby, for example, a silicon substrate 22 having a thickness of about several tens of μm is formed. Thereafter, a contact portion 23 made of a conductive metal thin film is formed on the surface of the silicon substrate 22 at positions where the connection fixing portion 5B and the electrode support portion 8 are to be formed. Specifically, the contact portion 23 is formed of, for example, a platinum / chrome metal thin film in which platinum having a thickness of 80 nm and chromium having a thickness of 20 nm are stacked. And the contact part 23 forms the contact | adherence layer closely_contact | adhered to the fixed electrode 9 and the connection fixing | fixed part 5B, and raises the electrical connection of the same potential electrode 10 and the electrode support part 8. FIG.

次に、図7に示す可動部形成工程では、シリコン基板22の表面にフォトレジスト等を塗布して、所定のパターニングを行い、支持部5、可動部6、支持梁7等に対応した位置にマスクを形成する。この状態で、シリコン基板22が貫通するまでシリコン基板22の表面からエッチング処理を施し、シリコン基板22のうち不要な部分を除去する。これにより、支持部5、可動部6および支持梁7を備えたシリコン基板4が形成される。なお、シリコン基板22の凹陥部21Aに保護膜を形成した場合には、シリコン基板22のエッチング処理の後に、保護膜を除去するための他のエッチング処理を行う。そして、可動部形成工程が終了すると、可動部6は厚さ方向に変位可能な状態となる。   Next, in the movable part forming step shown in FIG. 7, a photoresist or the like is applied to the surface of the silicon substrate 22, and predetermined patterning is performed, so that the position corresponding to the support part 5, the movable part 6, the support beam 7, etc. A mask is formed. In this state, etching is performed from the surface of the silicon substrate 22 until the silicon substrate 22 penetrates, and unnecessary portions of the silicon substrate 22 are removed. Thereby, the silicon substrate 4 provided with the support part 5, the movable part 6, and the support beam 7 is formed. When a protective film is formed on the recessed portion 21A of the silicon substrate 22, another etching process for removing the protective film is performed after the etching process of the silicon substrate 22. And when a movable part formation process is complete | finished, the movable part 6 will be in the state which can be displaced to thickness direction.

一方、図8に示す第2のガラス基板形成工程では、加速度センサ1の第2のガラス基板3となる絶縁性のガラス基板24を用意する。そして、ガラス基板24の裏面には、例えばクロム(Cr)、金(Au)等の金属マスクを通じてバッファードフッ酸(BHF)を用いたエッチング処理を行う。これにより、ガラス基板24の裏面には、キャビティ3Aが形成される。次に、キャビティ3Aの底面に、例えばスパッタ、蒸着法等を用いてクロム、チタン等の導電性の金属薄膜を形成し、該金属薄膜にパターニングを施して下地電極12を形成する。   On the other hand, in the second glass substrate forming step shown in FIG. 8, an insulating glass substrate 24 that becomes the second glass substrate 3 of the acceleration sensor 1 is prepared. Then, the back surface of the glass substrate 24 is subjected to an etching process using buffered hydrofluoric acid (BHF) through a metal mask such as chromium (Cr) or gold (Au). As a result, a cavity 3 </ b> A is formed on the back surface of the glass substrate 24. Next, a conductive metal thin film such as chromium or titanium is formed on the bottom surface of the cavity 3A by using, for example, sputtering or vapor deposition, and the base electrode 12 is formed by patterning the metal thin film.

その後、下地電極12を覆って例えば酸化シリコン、窒化シリコン等の絶縁材料からなる層間絶縁膜11を形成する。このとき、層間絶縁膜11にも、パターニングを施して下地電極12の第1,第2の電極部12A,12Bと対応した位置に貫通孔11A,11Bをそれぞれ形成する。さらに、層間絶縁膜11の裏面には、プラチナ/クロム等の導電性の金属薄膜を形成し、該金属薄膜にパターニングを施すことによって固定電極9および同電位電極10を形成する。このとき、固定電極9は貫通孔11Aを通じて第1の電極部12Aに電気的に接続され、同電位電極10は貫通孔11Bを通じて第2の電極部12Bに電気的に接続される。以上の工程によって、固定電極9、同電位電極10、下地電極12等を備えた第2のガラス基板3が形成される。   Thereafter, an interlayer insulating film 11 made of an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride is formed so as to cover the base electrode 12. At this time, the interlayer insulating film 11 is also patterned to form through holes 11A and 11B at positions corresponding to the first and second electrode portions 12A and 12B of the base electrode 12, respectively. Further, a conductive metal thin film such as platinum / chrome is formed on the back surface of the interlayer insulating film 11, and the fixed electrode 9 and the equipotential electrode 10 are formed by patterning the metal thin film. At this time, the fixed electrode 9 is electrically connected to the first electrode portion 12A through the through hole 11A, and the equipotential electrode 10 is electrically connected to the second electrode portion 12B through the through hole 11B. Through the above steps, the second glass substrate 3 including the fixed electrode 9, the same potential electrode 10, the base electrode 12, and the like is formed.

次に、図9に示す第2のガラス基板接合工程では、シリコン基板4に第2のガラス基板3を積み重ねた状態で、これらを陽極接合法を用いて接合する。具体的には、シリコン基板4の表面に第2のガラス基板3の裏面側を接触させた状態で、これらの第1,第2のガラス基板2,3およびシリコン基板4を例えば導電性金属材料からなる一対の電極治具25A,25Bの間に挟む。   Next, in the second glass substrate bonding step shown in FIG. 9, with the second glass substrate 3 stacked on the silicon substrate 4, these are bonded using an anodic bonding method. Specifically, the first and second glass substrates 2 and 3 and the silicon substrate 4 are made of, for example, a conductive metal material in a state where the back surface side of the second glass substrate 3 is in contact with the surface of the silicon substrate 4. Is sandwiched between a pair of electrode jigs 25A and 25B.

このとき、第1のガラス基板2の裏面には電極治具25Aによって電圧源26から正側の電圧V+が印加されるから、この電圧V+は第1のガラス基板2内の抵抗Rを通じてシリコン基板4に供給される。このため、シリコン基板4は、抵抗R分だけ電位が下がるが、シリコン(Si)全体に亘って正の電位で、かつ同電位となる。一方、第2のガラス基板3の表面には電極治具25Bによって電圧源26から負側の電圧V−(例えばグランド電圧)が印加されるから、これにより、シリコン基板4と第2のガラス基板3との間に静電力が作用して強く引き付け合い、支持部5および電極支持部8は第2のガラス基板3に接合される。   At this time, since the positive voltage V + is applied from the voltage source 26 to the back surface of the first glass substrate 2 by the electrode jig 25A, the voltage V + is applied to the silicon substrate through the resistance R in the first glass substrate 2. 4 is supplied. For this reason, although the potential of the silicon substrate 4 is lowered by the resistance R, it is a positive potential and the same potential over the entire silicon (Si). On the other hand, since a negative voltage V− (for example, ground voltage) is applied from the voltage source 26 to the surface of the second glass substrate 3 by the electrode jig 25B, the silicon substrate 4 and the second glass substrate are thereby obtained. 3 and the electrostatic force acts between the two glass substrates 3 and strongly attracts each other, and the support portion 5 and the electrode support portion 8 are bonded to the second glass substrate 3.

この結果、第1,第2のガラス基板2,3間には気密状態の収容空間Sが画成されると共に、収容空間S内には可動部6が配置される。そして、可動部6は、厚さ方向に変位可能な状態でガラス基板2,3の固定電極9と対向した位置に配置される。また、固定電極9、同電位電極10とコンタクト部23とは、陽極接合時の静電力によって例えば互いのプラチナが強く押付けられて接触する。これにより、固定電極9は電極支持部8に電気的に接続され、同電位電極10は連結固定部5Bに電気的に接続される。   As a result, an airtight storage space S is defined between the first and second glass substrates 2 and 3, and the movable portion 6 is disposed in the storage space S. And the movable part 6 is arrange | positioned in the position facing the fixed electrode 9 of the glass substrates 2 and 3 in the state which can be displaced to thickness direction. In addition, the fixed electrode 9, the equipotential electrode 10, and the contact portion 23 come into contact with each other, for example, by strongly pressing each other's platinum by an electrostatic force during anodic bonding. Thereby, the fixed electrode 9 is electrically connected to the electrode support portion 8, and the same potential electrode 10 is electrically connected to the connection fixing portion 5B.

最後に、第2のガラス基板2のうち連結固定部5Bおよび電極支持部8と対応した位置にスルーホールを形成し、このスルーホール内に銅(Cu)、アルミニウム(Al)等の導電性の金属膜を設ける。これにより、可動部6に接続された可動側引出電極15と、固定電極9に接続された固定側引出電極16とがそれぞれ形成され、加速度センサ1が完成する(図2参照)。   Finally, a through hole is formed in the second glass substrate 2 at a position corresponding to the connection fixing portion 5B and the electrode support portion 8, and conductive such as copper (Cu) or aluminum (Al) is formed in the through hole. A metal film is provided. Thereby, the movable-side extraction electrode 15 connected to the movable portion 6 and the fixed-side extraction electrode 16 connected to the fixed electrode 9 are formed, and the acceleration sensor 1 is completed (see FIG. 2).

然るに、固定電極9はシリコン基板4の電極支持部8に接続され、同電位電極10はシリコン基板4の連結固定部5Bに接続されている。このため、シリコン基板4に第2のガラス基板3を接合する陽極接合時(第2のガラス基板接合工程)に、シリコン基板4と第2のガラス基板3との間に電位差が生じても、固定電極9および同電位電極10は可動部6と同じ電位となる。この結果、可動部6と固定電極9との間の静電容量C1に静電力が作用することはないのに加え、可動部6と同電位電極10との間の静電容量C2に静電力が作用することもない。   However, the fixed electrode 9 is connected to the electrode support portion 8 of the silicon substrate 4, and the same potential electrode 10 is connected to the connection fixing portion 5 </ b> B of the silicon substrate 4. For this reason, even when a potential difference occurs between the silicon substrate 4 and the second glass substrate 3 during anodic bonding (second glass substrate bonding step) in which the second glass substrate 3 is bonded to the silicon substrate 4, The fixed electrode 9 and the same potential electrode 10 have the same potential as the movable part 6. As a result, an electrostatic force does not act on the electrostatic capacitance C1 between the movable portion 6 and the fixed electrode 9, and an electrostatic force is applied to the electrostatic capacitance C2 between the movable portion 6 and the same potential electrode 10. Does not work.

一方、従来技術のように、下地電極12を設けない場合には、固定電極9と同電位電極10との間の隙間Gでガラス基板3が露出するから、陽極接合時にこの隙間Gの部分と可動部6との間の静電容量C3には静電力が作用する。このとき、可動部6はその厚さ方向に変位可能に形成されるので、僅かな力が作用したときでも容易に変形する傾向がある。さらに、電極治具25Bを下側に配置した状態、即ち第2のガラス基板3を裏返した状態で陽極接合を行うこともあり、この場合には可動部6はその重さによってガラス基板3側に近付く。このため、従来技術では、可動部6がガラス基板3側に変位して隙間Gの部分でガラス基板3に接合される虞れがあった。   On the other hand, when the base electrode 12 is not provided as in the prior art, the glass substrate 3 is exposed in the gap G between the fixed electrode 9 and the same potential electrode 10, so that the gap G portion and An electrostatic force acts on the capacitance C3 between the movable portion 6 and the movable portion 6. At this time, since the movable part 6 is formed to be displaceable in the thickness direction, it tends to be easily deformed even when a slight force is applied. Furthermore, anodic bonding may be performed in a state where the electrode jig 25B is arranged on the lower side, that is, in a state where the second glass substrate 3 is turned over. In this case, the movable portion 6 is moved to the glass substrate 3 side by its weight. Get closer to. For this reason, in the prior art, the movable part 6 may be displaced to the glass substrate 3 side and may be joined to the glass substrate 3 at the gap G.

これに対し、本実施の形態では、固定電極9および同電位電極10と層間絶縁膜11を介して対向した下地電極12を設け、該下地電極12によって隙間Gを覆う構成とした。このとき、下地電極12は固定電極9および同電位電極10のいずれかに電気的に接続されているから、下地電極12も可動部6と同じ電位となっている。このため、下地電極12によって隙間Gの部分での陽極接合時の電界を遮断することができるから、可動部6とガラス基板3との接合を防止することができる。   On the other hand, in the present embodiment, the base electrode 12 facing the fixed electrode 9 and the equipotential electrode 10 via the interlayer insulating film 11 is provided, and the gap G is covered by the base electrode 12. At this time, since the base electrode 12 is electrically connected to either the fixed electrode 9 or the same potential electrode 10, the base electrode 12 is also at the same potential as the movable portion 6. For this reason, since the electric field at the time of anodic bonding in the gap G can be blocked by the base electrode 12, the bonding between the movable portion 6 and the glass substrate 3 can be prevented.

かくして、本実施の形態では、第2のガラス基板3には固定電極9および同電位電極10と層間絶縁膜11を挟んで対向した下地電極12を設けると共に、該下地電極12には、固定電極9と同電位電極10との間の隙間Gを覆うシールド部13を形成した。このため、シールド部13を同電位電極10に電気的に接続することによって、シールド部13を用いて陽極接合時に固定電極9と同電位電極10との間の隙間Gで生じる静電力を確実に遮断することができる。これにより、可動部6とガラス基板3との接合を防止して、製造時の歩留まりを向上することができる。   Thus, in the present embodiment, the second glass substrate 3 is provided with the fixed electrode 9 and the base electrode 12 opposed to the same potential electrode 10 with the interlayer insulating film 11 interposed therebetween, and the base electrode 12 has a fixed electrode. The shield part 13 which covers the clearance gap G between 9 and the same potential electrode 10 was formed. For this reason, by electrically connecting the shield part 13 to the equipotential electrode 10, the electrostatic force generated in the gap G between the fixed electrode 9 and the equipotential electrode 10 during the anodic bonding can be ensured using the shield part 13. Can be blocked. Thereby, joining with the movable part 6 and the glass substrate 3 can be prevented, and the yield at the time of manufacture can be improved.

次に、図10は本発明による第2の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、下地電極のうち固定電極に電気的に接続された第1の電極部を用いてシールド部を形成したことにある。なお、本実施の形態では、第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。   Next, FIG. 10 shows a second embodiment according to the present invention. The feature of this embodiment is that the shield portion is formed by using the first electrode portion electrically connected to the fixed electrode among the base electrodes. It is in forming. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第2の実施の形態による加速度センサ31は、第1の実施の形態による加速度センサ1とほぼ同様に、第1,第2のガラス基板2,3と、これらのガラス基板2,3に挟まれたシリコン基板4とによって形成されている。そして、シリコン基板4には、支持部5、可動部6、支持梁7等が形成されると共に、第2のガラス基板3には、固定電極9および同電位電極10が設けられている。   The acceleration sensor 31 according to the second embodiment is sandwiched between the first and second glass substrates 2 and 3 and the glass substrates 2 and 3 in substantially the same manner as the acceleration sensor 1 according to the first embodiment. The silicon substrate 4 is formed. The silicon substrate 4 is provided with a support portion 5, a movable portion 6, a support beam 7 and the like, and the second glass substrate 3 is provided with a fixed electrode 9 and an equipotential electrode 10.

下地電極32は、ガラス基板3のキャビティ3Aの底面に設けられ、層間絶縁膜11によって覆われている。この下地電極32は、相互の間が絶縁された第1,第2の電極部32A,32Bによって下地電極層を構成している。ここで、第1の電極部32Aは、固定電極9と対向した位置に配置され、例えば固定電極9よりも大きい面積をもって形成されている。そして、第1の電極部32Aは、第1の貫通孔11Aを通じて固定電極9に対して電気的に接続されている。   The base electrode 32 is provided on the bottom surface of the cavity 3 </ b> A of the glass substrate 3 and is covered with the interlayer insulating film 11. The base electrode 32 constitutes a base electrode layer by the first and second electrode portions 32A and 32B that are insulated from each other. Here, the first electrode portion 32 </ b> A is disposed at a position facing the fixed electrode 9, and is formed to have a larger area than the fixed electrode 9, for example. The first electrode portion 32A is electrically connected to the fixed electrode 9 through the first through hole 11A.

一方、第2の電極部32Bは、同電位電極10と対向した位置に配置され、同電位電極10と同様にC字状に形成されている。また、第2の電極部32Bは、第2の貫通孔11Bを通じて同電位電極10に対して電気的に接続されている。   On the other hand, the second electrode portion 32 </ b> B is disposed at a position facing the same potential electrode 10, and is formed in a C shape like the same potential electrode 10. The second electrode portion 32B is electrically connected to the same potential electrode 10 through the second through hole 11B.

そして、第1の電極部32Aは、固定電極9と同電位電極10との間の隙間Gを覆っている。これにより、第1の電極部32Aのうち隙間Gと対向した部分は、隙間Gの位置でガラス基板3と可動部6との間の電界を遮断するシールド部33を構成している。   The first electrode portion 32 </ b> A covers the gap G between the fixed electrode 9 and the same potential electrode 10. As a result, the portion of the first electrode portion 32 </ b> A that faces the gap G constitutes a shield portion 33 that blocks the electric field between the glass substrate 3 and the movable portion 6 at the position of the gap G.

かくして、このように構成される本実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、固定電極9に電気的に接続された第1の電極部32Aを用いてシールド部33を形成したから、固定電極9の面積を実質的に大きくすることができる。これにより、固定電極9およびシールド部33と可動部6との間の静電容量を大きくすることができ、可動部6の変位の検出感度を高めることができる。   Thus, in the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment. In particular, in the present embodiment, since the shield part 33 is formed using the first electrode part 32A electrically connected to the fixed electrode 9, the area of the fixed electrode 9 can be substantially increased. Thereby, the electrostatic capacitance between the fixed electrode 9 and the shield part 33 and the movable part 6 can be increased, and the detection sensitivity of the displacement of the movable part 6 can be increased.

次に、図11は本発明による第3の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、下地電極は、シールド部を含めた全体が同電位電極に接続される構成としたことにある。なお、本実施の形態では、第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。   Next, FIG. 11 shows a third embodiment according to the present invention. The feature of this embodiment is that the base electrode is configured to be connected to the same potential electrode as a whole including the shield portion. . In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第3の実施の形態による加速度センサ41は、第1の実施の形態による加速度センサ1とほぼ同様に、第1,第2のガラス基板2,3と、これらのガラス基板2,3に挟まれたシリコン基板4とによって形成されている。そして、シリコン基板4には、支持部5、可動部6、支持梁7等が形成されると共に、第2のガラス基板3には、固定電極9および同電位電極10が設けられている。   The acceleration sensor 41 according to the third embodiment is sandwiched between the first and second glass substrates 2 and 3 and these glass substrates 2 and 3 in substantially the same manner as the acceleration sensor 1 according to the first embodiment. The silicon substrate 4 is formed. The silicon substrate 4 is provided with a support portion 5, a movable portion 6, a support beam 7 and the like, and the second glass substrate 3 is provided with a fixed electrode 9 and an equipotential electrode 10.

層間絶縁膜42は、第1の実施の形態による層間絶縁膜11とほぼ同様に形成され、後述の下地電極43を覆ってガラス基板3のキャビティ3A内に設けられている。そして、層間絶縁膜42は固定電極9と同電位電極10と下地電極43との間に位置すると共に、層間絶縁膜42には、同電位電極10と対応した位置に貫通孔42Aが形成されている。   The interlayer insulating film 42 is formed in substantially the same manner as the interlayer insulating film 11 according to the first embodiment, and is provided in the cavity 3A of the glass substrate 3 so as to cover a base electrode 43 described later. The interlayer insulating film 42 is located between the fixed electrode 9, the same potential electrode 10, and the base electrode 43, and the interlayer insulating film 42 has a through hole 42 </ b> A formed at a position corresponding to the same potential electrode 10. Yes.

下地電極43は、ガラス基板3のキャビティ3Aの底面に設けられ、層間絶縁膜11によって覆われている。この下地電極43は、例えばキャビティ3Aの底面全体を覆う単一の金属薄膜によって形成されている。そして、下地電極43は、固定電極9よりも大きい面積をもって形成され、固定電極9および同電位電極10と対向している。また、下地電極43は、その全体が貫通孔42Aを通じて同電位電極10に対して電気的に接続されている。そして、下地電極43は、固定電極9と同電位電極10との間の隙間Gを覆っている。これにより、下地電極43のうち隙間Gと対向した部分はシールド部44を構成している。   The base electrode 43 is provided on the bottom surface of the cavity 3 </ b> A of the glass substrate 3 and is covered with the interlayer insulating film 11. The base electrode 43 is formed of, for example, a single metal thin film that covers the entire bottom surface of the cavity 3A. The base electrode 43 is formed with a larger area than the fixed electrode 9 and faces the fixed electrode 9 and the same potential electrode 10. Further, the entire base electrode 43 is electrically connected to the same potential electrode 10 through the through hole 42A. The base electrode 43 covers the gap G between the fixed electrode 9 and the same potential electrode 10. As a result, the portion of the base electrode 43 that faces the gap G constitutes a shield portion 44.

かくして、このように構成される本実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、下地電極43はシールド部44を含めた全体が同電位電極10に接続される構成としたから、外部からのノイズを下地電極43全体で遮断することができ、固定電極9にノイズが混入するのを防止して、耐ノイズ性能を高めることができる。   Thus, in the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment. In particular, in the present embodiment, since the entire base electrode 43 including the shield portion 44 is connected to the same potential electrode 10, external noise can be blocked by the entire base electrode 43 and fixed. It is possible to prevent noise from entering the electrode 9 and improve noise resistance.

次に、図12ないし図20は本発明による第4の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、静電型デバイスとして2軸周りの角速度を検出することができる角速度センサに適用する構成としたことにある。   Next, FIGS. 12 to 20 show a fourth embodiment according to the present invention, and the features of this embodiment are applied to an angular velocity sensor capable of detecting angular velocities around two axes as an electrostatic device. It is in the configuration.

図において、角速度センサ51は、第1,第2のガラス基板52,53と、これらのガラス基板52,53に挟まれたシリコン基板54によって形成されている。そして、角速度センサ51は、後述する駆動質量部56〜59、連結梁60、接続部61〜64、駆動梁65〜68、振動発生部69〜72、検出質量部74〜77、検出梁78〜81、変位検出部82〜85、振動モニタ部91〜94等によって構成されている。   In the figure, an angular velocity sensor 51 is formed by first and second glass substrates 52 and 53 and a silicon substrate 54 sandwiched between these glass substrates 52 and 53. The angular velocity sensor 51 includes drive mass units 56 to 59, connection beams 60, connection units 61 to 64, drive beams 65 to 68, vibration generation units 69 to 72, detection mass units 74 to 77, and detection beams 78 to 77, which will be described later. 81, displacement detectors 82 to 85, vibration monitor units 91 to 94, and the like.

第1のガラス基板52は、角速度センサ51のベース部分を構成している。そして、ガラス基板52は、ガラス材料を用いて四角形の平板状に形成され、互いに直交するX軸,Y軸およびZ軸方向のうち、例えばX軸およびY軸方向に沿って水平に延びている。   The first glass substrate 52 constitutes a base portion of the angular velocity sensor 51. The glass substrate 52 is formed into a rectangular flat plate shape using a glass material, and extends horizontally, for example, along the X-axis and Y-axis directions among the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions orthogonal to each other. .

第2のガラス基板53は、ガラス材料を用いて四角形の板状に形成され、陽極接合によってシリコン基板54に接合されている。このガラス基板53は、駆動質量部56〜59、連結梁60、接続部61〜64、駆動梁65〜68等を施蓋する蓋体を構成している。また、ガラス基板53には、検出質量部74〜77等との対向面(裏面)側に、略円形状に凹陥したキャビティ53Aが形成されている。そして、キャビティ53Aは、駆動質量部56〜59、連結梁60、接続部61〜64、駆動梁65〜68、検出質量部74〜77、検出梁78〜81、振動発生部69〜72および振動モニタ部91〜94と対向した位置に設けられている。これにより、駆動質量部56〜59、検出質量部74〜77は、ガラス基板53に接触することなく、振動変位することができる。   The second glass substrate 53 is formed in a square plate shape using a glass material, and is bonded to the silicon substrate 54 by anodic bonding. The glass substrate 53 constitutes a lid that covers the driving mass portions 56 to 59, the connecting beam 60, the connection portions 61 to 64, the driving beams 65 to 68, and the like. Further, the glass substrate 53 is formed with a cavity 53 </ b> A that is recessed in a substantially circular shape on the side (back surface) facing the detection mass units 74 to 77. The cavity 53A includes a driving mass unit 56 to 59, a connecting beam 60, a connection unit 61 to 64, a driving beam 65 to 68, a detection mass unit 74 to 77, a detection beam 78 to 81, a vibration generating unit 69 to 72, and a vibration. It is provided at a position facing the monitor units 91-94. Thereby, the drive mass units 56 to 59 and the detection mass units 74 to 77 can be displaced by vibration without contacting the glass substrate 53.

シリコン基板54は、例えば導電性を有する低抵抗なシリコン材料を用いて形成されている。また、シリコン基板54には、エッチング加工を施すことによって、支持部55、駆動質量部56〜59、連結梁60、接続部61〜64、駆動梁65〜68、駆動用ランド73、検出質量部74〜77、検出梁78〜81、検出用ランド86、振動モニタ部91〜94、モニタ用ランド95、シールドランド96等が形成されている。そして、シリコン基板54は、例えば陽極接合によって第1,第2のガラス基板52,53に接合されている。   The silicon substrate 54 is formed using, for example, a low-resistance silicon material having conductivity. Further, by etching the silicon substrate 54, the support portion 55, the drive mass portions 56 to 59, the connection beam 60, the connection portions 61 to 64, the drive beams 65 to 68, the drive land 73, and the detection mass portion. 74 to 77, detection beams 78 to 81, detection lands 86, vibration monitor portions 91 to 94, monitor lands 95, shield lands 96, and the like are formed. The silicon substrate 54 is bonded to the first and second glass substrates 52 and 53 by, for example, anodic bonding.

なお、シリコン基板54に角速度センサ51全体を取囲む封止枠を形成し、該封止枠を用いて可動部分となる支持部55、駆動質量部56〜59、連結梁60、接続部61〜64、駆動梁65〜68等を減圧雰囲気中に封止する構成としてもよい。   A sealing frame that surrounds the entire angular velocity sensor 51 is formed on the silicon substrate 54, and using the sealing frame, a support portion 55 that becomes a movable portion, drive mass portions 56 to 59, a connecting beam 60, and connection portions 61 to 61 are provided. 64, driving beams 65 to 68, and the like may be sealed in a reduced-pressure atmosphere.

支持部55は、ガラス基板52の表面に設けられている。また、支持部55は、ガラス基板52のうち角隅側の4箇所にそれぞれ配置されている。そして、4つの支持部55に取囲まれたガラス基板52の中央側部分には、駆動質量部56〜59、検出質量部74〜77等が第1のガラス基板52から浮いた状態で設けられている。また、後述する振動発生部69〜72の可動側駆動電極69A〜72A、変位検出部82〜85の可動側検出電極となる検出質量部74〜77等は、支持部55を介してグランドに接続されている。   The support part 55 is provided on the surface of the glass substrate 52. Further, the support portions 55 are arranged at four positions on the corner side of the glass substrate 52, respectively. In addition, driving mass units 56 to 59, detection mass units 74 to 77, and the like are provided in a state of being floated from the first glass substrate 52 at a central side portion of the glass substrate 52 surrounded by the four support units 55. ing. In addition, movable drive electrodes 69A to 72A of vibration generating sections 69 to 72, which will be described later, detection mass sections 74 to 77 serving as movable detection electrodes of the displacement detection sections 82 to 85, and the like are connected to the ground via the support section 55. Has been.

駆動質量部56〜59は、ガラス基板52の表面と隙間をもって対向し、中心部(中心点O)に対して点対称な位置に配置されている。また、駆動質量部56〜59は、中心点Oを取囲む周方向に対して90°毎に互いに等間隔で配置されている。このため、X軸側駆動質量部56,57は、X軸に沿って配置され、中心点Oを挟んで互いに対向している。一方、Y軸側駆動質量部58,59は、X軸と直交したY軸に沿って配置され、中心点Oを挟んで互いに対向している。   The driving mass units 56 to 59 are opposed to the surface of the glass substrate 52 with a gap, and are disposed at positions that are point-symmetric with respect to the center (center point O). The drive mass units 56 to 59 are arranged at equal intervals from each other every 90 ° with respect to the circumferential direction surrounding the center point O. For this reason, the X-axis side drive mass units 56 and 57 are disposed along the X-axis and face each other with the center point O interposed therebetween. On the other hand, the Y-axis side drive mass units 58 and 59 are disposed along the Y axis orthogonal to the X axis, and face each other with the center point O interposed therebetween.

また、駆動質量部56〜59は、例えば略五角形の枠状に形成されている。ここで、X軸側駆動質量部56,57は、X軸方向の内側部位が中心点Oに向けて突出し、中心点Oに近付くに従って幅寸法(Y軸方向寸法)が徐々に小さくなっている。同様に、Y軸側駆動質量部58,59は、Y軸方向の内側部位が中心点Oに向けて突出し、中心点Oに近付くに従って幅寸法(X軸方向寸法)が徐々に小さくなっている。また、駆動質量部56〜59の内径側の突出部分(頂点部分)には、中心点Oに向けて突出した接続用腕部56A〜59Aが設けられている。このとき、接続用腕部56A〜59Aは、X軸、Y軸およびZ軸のいずれの方向にも撓み変形しないように、高い剛性を有している。そして、接続用腕部56A〜59Aの先端部位が、例えば駆動質量部56〜59がX−Y平面上で振動するときの支点となっている。   Moreover, the drive mass parts 56-59 are formed in the substantially pentagonal frame shape, for example. Here, the X-axis-side drive mass units 56 and 57 have inner portions protruding in the X-axis direction toward the center point O, and the width dimension (Y-axis direction dimension) gradually decreases as the center point O approaches. . Similarly, in the Y-axis side driving mass portions 58 and 59, the inner part in the Y-axis direction protrudes toward the center point O, and the width dimension (X-axis direction dimension) gradually decreases as the center point O approaches. . In addition, connecting arm portions 56 </ b> A to 59 </ b> A that protrude toward the center point O are provided at protruding portions (vertex portions) on the inner diameter side of the driving mass portions 56 to 59. At this time, the connecting arm portions 56A to 59A have high rigidity so as not to bend and deform in any of the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. And the tip part of connecting arm parts 56A-59A serves as a fulcrum when drive mass parts 56-59 vibrate on an XY plane, for example.

連結梁60は、中心点Oを取囲む環状に形成され、駆動質量部56〜59を互いに連結する。具体的には、連結梁60は、例えば略円形の細長い枠状に形成され、X軸方向の両端側部位およびY軸方向の両端側部位がそれぞれ接続用腕部56A〜59Aの先端に接続されている。そして、駆動質量部56〜59がガラス基板52と水平な状態で中心点Oを取囲む周方向に駆動振動したときに、連結梁60全体が楕円形状となるように撓み変形する(図19参照)。これにより、連結梁60は、各駆動質量部56〜59の駆動振幅および位相が一致するように調整する。なお、連結梁60は、円形に限らず、例えば四角形、8角形等の多角形状に形成してもよい。   The connection beam 60 is formed in an annular shape that surrounds the center point O, and connects the drive mass portions 56 to 59 to each other. Specifically, the connecting beam 60 is formed in, for example, a substantially circular elongated frame shape, and both end portions in the X-axis direction and both end portions in the Y-axis direction are connected to the ends of the connecting arm portions 56A to 59A, respectively. ing. When the driving mass units 56 to 59 drive and vibrate in the circumferential direction surrounding the center point O in a state of being horizontal with the glass substrate 52, the entire connecting beam 60 is bent and deformed so as to have an elliptical shape (see FIG. 19). ). Thereby, the connection beam 60 is adjusted so that the drive amplitude and phase of each drive mass part 56-59 may correspond. The connecting beam 60 is not limited to a circle, and may be formed in a polygonal shape such as a quadrangle or an octagon.

接続部61〜64は、図12および図13に示すように、中心点Oを中心として放射状に延び、連結梁60に接続されている。また、接続部61〜64は、周方向で隣合う2つの駆動質量部56〜59の間にそれぞれ位置して、中心点Oに対して点対称な位置に配置されている。このため、接続部61は駆動質量部56,58の間に配置されると共に、接続部62は駆動質量部57,59の間に配置され、これらの接続部61,62は、X軸に対して45°傾斜した軸線上に位置して互いに対向している。同様に、接続部63は駆動質量部56,59の間に配置されると共に、接続部64は駆動質量部57,58の間に配置され、これらの接続部63,64は、X軸に対して−45°傾斜した軸線上に位置して互いに対向している。これにより、接続部61,62と接続部63,64とは、互いに直交している。そして、接続部61〜64は、X軸、Y軸およびZ軸のいずれの方向にも撓み変形しないように、高い剛性を有している。   As shown in FIGS. 12 and 13, the connecting portions 61 to 64 extend radially from the center point O and are connected to the connecting beam 60. In addition, the connection parts 61 to 64 are respectively positioned between two drive mass parts 56 to 59 adjacent in the circumferential direction, and are arranged at point-symmetrical positions with respect to the center point O. For this reason, the connecting portion 61 is disposed between the driving mass portions 56 and 58, and the connecting portion 62 is disposed between the driving mass portions 57 and 59. These connecting portions 61 and 62 are connected to the X axis. Are positioned on an axis inclined by 45 ° and face each other. Similarly, the connecting portion 63 is disposed between the driving mass portions 56 and 59, and the connecting portion 64 is disposed between the driving mass portions 57 and 58. These connecting portions 63 and 64 are connected to the X axis. Are positioned on an axis inclined by −45 ° and face each other. Thereby, the connection parts 61 and 62 and the connection parts 63 and 64 are orthogonal to each other. And the connection parts 61-64 have high rigidity so that it may not bend in any direction of an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis.

駆動梁65〜68は、接続部61〜64の先端にそれぞれ設けられ、接続部61〜64と支持部55との間を接続している。ここで、駆動梁65〜68は、例えば2本の折返した梁を互いに対向して配置することによって構成され、接続部61〜64と直交した方向に延びた細長い枠状に形成されている。そして、駆動梁65〜68は、接続部61〜64が長さ方向に変位したときに、枠内の空間が拡大、縮小するように撓み変形する。これにより、駆動梁65〜68は、連結梁60が撓み変形するときに、各接続部61〜64を長さ方向に変位可能に支持する。   The driving beams 65 to 68 are provided at the distal ends of the connection portions 61 to 64, respectively, and connect between the connection portions 61 to 64 and the support portion 55. Here, the driving beams 65 to 68 are configured by, for example, arranging two folded beams facing each other, and are formed in an elongated frame shape extending in a direction orthogonal to the connection portions 61 to 64. And when the connection parts 61-64 are displaced to a length direction, the drive beams 65-68 bend and deform | transform so that the space in a frame may expand and contract. Thereby, the drive beams 65-68 support each connection part 61-64 so that a displacement in a length direction is possible, when the connection beam 60 bends and deforms.

振動発生部69〜72は、駆動質量部56〜59をそれぞれ駆動振動する駆動手段を構成している。そして、振動発生部69〜72は、駆動質量部56〜59の外径側に取付けられた可動側駆動電極69A〜72Aと、ガラス基板52上の駆動用ランド73に取付けられた固定側駆動電極69B〜72Bとによって構成されている。   The vibration generating units 69 to 72 constitute driving means for driving and vibrating the driving mass units 56 to 59, respectively. The vibration generators 69 to 72 include movable drive electrodes 69A to 72A attached to the outer diameter side of the drive mass units 56 to 59 and fixed drive electrodes attached to the drive lands 73 on the glass substrate 52. 69B to 72B.

ここで、可動側駆動電極69Aは、例えば駆動質量部56から中心点Oを中心とする径方向外側に向けて放射状に延びた3つの櫛歯状電極によって構成され、該櫛歯状電極には長さ方向に間隔をもって複数の電極板が配置されている。そして、可動側駆動電極69Aは、駆動質量部56のうちY軸方向の一側に配置されている。   Here, the movable-side drive electrode 69A is composed of, for example, three comb-like electrodes extending radially outward from the drive mass unit 56 around the center point O, and the comb-like electrodes include A plurality of electrode plates are arranged at intervals in the length direction. The movable drive electrode 69A is disposed on one side of the drive mass unit 56 in the Y-axis direction.

また、可動側駆動電極70Aも、可動側駆動電極69Aと同様に、例えば駆動質量部57から中心点Oを中心とする径方向外側に向けて放射状に延びた3つの櫛歯状電極によって構成されている。但し、可動側駆動電極70Aは、駆動質量部57のうちY軸方向の他側に配置されている。これにより、可動側駆動電極69Aと可動側駆動電極70Aとは、中心点Oに対して点対称な位置に配置されている。   Similarly to the movable side drive electrode 69A, the movable side drive electrode 70A is also composed of, for example, three comb-like electrodes extending radially outward from the drive mass unit 57 around the center point O in the radial direction. ing. However, the movable drive electrode 70A is arranged on the other side of the drive mass unit 57 in the Y-axis direction. As a result, the movable drive electrode 69A and the movable drive electrode 70A are disposed at point symmetry with respect to the center point O.

一方、可動側駆動電極71Aは、例えば駆動質量部58から中心点Oを中心とする径方向外側に向けて放射状に延びた2つの櫛歯状電極によって構成され、該櫛歯状電極には長さ方向に間隔をもって複数の電極板が配置されている。そして、可動側駆動電極71Aは、駆動質量部58のうちX軸方向の一側に配置されている。   On the other hand, the movable drive electrode 71A is constituted by, for example, two comb-like electrodes extending radially outward from the drive mass unit 58 around the center point O, and the comb-like electrode has a long length. A plurality of electrode plates are arranged at intervals in the vertical direction. The movable drive electrode 71A is arranged on one side of the drive mass unit 58 in the X-axis direction.

また、可動側駆動電極72Aも、可動側駆動電極71Aと同様に、例えば駆動質量部59から中心点Oを中心とする径方向外側に向けて放射状に延びた2つの櫛歯状電極によって構成されている。但し、可動側駆動電極72Aは、駆動質量部59のうちX軸方向の他側に配置されている。これにより、可動側駆動電極71Aと可動側駆動電極72Aとは、中心点Oに対して点対称な位置に配置されている。   Similarly to the movable drive electrode 71A, the movable drive electrode 72A is composed of, for example, two comb-like electrodes that extend radially from the drive mass unit 59 toward the radially outer side centered on the center point O. ing. However, the movable drive electrode 72A is disposed on the other side of the drive mass unit 59 in the X-axis direction. As a result, the movable drive electrode 71A and the movable drive electrode 72A are disposed at point symmetry with respect to the center point O.

また、固定側駆動電極69B〜72Bは、可動側駆動電極69A〜72Aと平行な状態で径方向外側に向けて延びた櫛歯状電極によって構成されている。そして、可動側駆動電極69A〜72Aの電極板と固定側駆動電極69B〜72Bの電極板とは、互いに隙間をもって噛合している。   The fixed drive electrodes 69B to 72B are configured by comb-like electrodes extending outward in the radial direction in a state parallel to the movable drive electrodes 69A to 72A. The electrode plates of the movable drive electrodes 69A to 72A and the electrode plates of the fixed drive electrodes 69B to 72B are engaged with each other with a gap.

また、固定側駆動電極69B〜72Bは、それぞれガラス基板52に固定された4つの駆動用ランド73に取付けられ、電気的に接続されている。このとき、4つの駆動用ランド73は、例えば駆動梁67,68に接続された支持部55を挟んだ位置に設けられ、支持部55の幅方向(周方向)の両側に配置されている。これにより、固定側駆動電極69B〜72Bおよび駆動用ランド73も、可動側駆動電極69A〜72Aと同様に、中心点Oに対して点対称な位置に配置されている。   The fixed drive electrodes 69B to 72B are respectively attached to and electrically connected to four drive lands 73 fixed to the glass substrate 52. At this time, the four drive lands 73 are provided, for example, at positions sandwiching the support portion 55 connected to the drive beams 67 and 68, and are disposed on both sides in the width direction (circumferential direction) of the support portion 55. Thereby, the fixed side drive electrodes 69B to 72B and the drive land 73 are also arranged at point-symmetrical positions with respect to the center point O, similarly to the movable side drive electrodes 69A to 72A.

そして、固定側駆動電極69B,70Bに同じ駆動信号(電圧信号等)を印加すると、可動側駆動電極69A,70Aと固定側駆動電極69B,70Bとの間には、Y軸に沿って互いに逆方向の駆動力F1,F2(静電力)が発生する。これにより、駆動質量部56,57は、互いに逆位相でY軸方向に振動する。   When the same drive signal (voltage signal or the like) is applied to the fixed drive electrodes 69B and 70B, the movable drive electrodes 69A and 70A and the fixed drive electrodes 69B and 70B are opposite to each other along the Y axis. Directional driving force F1, F2 (electrostatic force) is generated. As a result, the drive mass units 56 and 57 vibrate in the Y-axis direction in opposite phases.

一方、固定側駆動電極71B,72Bに同じ駆動信号(電圧信号等)を印加すると、可動側駆動電極71A,72Aと固定側駆動電極71B,72Bとの間には、X軸に沿って互いに逆方向の駆動力F3,F4(静電力)が発生する。これにより、駆動質量部58,59は、互いに逆位相でX軸方向に振動する。   On the other hand, when the same drive signal (voltage signal or the like) is applied to the fixed drive electrodes 71B and 72B, the movable drive electrodes 71A and 72A and the fixed drive electrodes 71B and 72B are opposite to each other along the X axis. Directional driving force F3, F4 (electrostatic force) is generated. As a result, the drive mass units 58 and 59 vibrate in the X-axis direction with phases opposite to each other.

さらに、振動発生部69〜72は、周方向で隣合う駆動質量部56〜59が逆位相となる状態で、4つの駆動質量部56〜59を中心部を取囲む周方向に向けて振動させる。このため、駆動質量部56,58が近付くときには、残余の駆動質量部57,59は互いに近付き、駆動質量部56,58と駆動質量部57,59とは互いに遠ざかる。一方、駆動質量部56,59が近付くときには、残余の駆動質量部57,58は互いに近付き、駆動質量部56,59と駆動質量部57,58とは互いに遠ざかる。   Furthermore, the vibration generating units 69 to 72 vibrate the four driving mass units 56 to 59 in the circumferential direction surrounding the central portion in a state where the driving mass units 56 to 59 adjacent in the circumferential direction are in opposite phases. . Therefore, when the drive mass units 56 and 58 approach each other, the remaining drive mass units 57 and 59 approach each other, and the drive mass units 56 and 58 and the drive mass units 57 and 59 move away from each other. On the other hand, when the drive mass units 56 and 59 approach each other, the remaining drive mass units 57 and 58 approach each other, and the drive mass units 56 and 59 and the drive mass units 57 and 58 move away from each other.

検出質量部74〜77は、駆動質量部56〜59の内部に位置して駆動質量部56〜59にそれぞれ設けられている。また、検出質量部74〜77は、駆動質量部56〜59と相似な略五角形の板状に形成されている。さらに、検出質量部74〜77は、径方向外側に向けて突出した接続用突出部74A〜77Aを備えている。そして、検出質量部74〜77は、接続用突出部74A〜77Aおよび後述の検出梁78〜81を介して駆動質量部56〜59に接続され、ガラス基板52の表面と隙間をもって対向している。そして、検出質量部74〜77は、厚さ方向に変位可能な可動部を構成している。   The detection mass units 74 to 77 are located inside the drive mass units 56 to 59 and provided in the drive mass units 56 to 59, respectively. The detection mass units 74 to 77 are formed in a substantially pentagonal plate shape similar to the drive mass units 56 to 59. Furthermore, the detection mass units 74 to 77 include connection protrusions 74A to 77A that protrude outward in the radial direction. And the detection mass parts 74-77 are connected to the drive mass parts 56-59 via the connection protrusion parts 74A-77A and the detection beams 78-81 described later, and face the surface of the glass substrate 52 with a gap. . And the detection mass parts 74-77 comprise the movable part which can be displaced to thickness direction.

検出梁78〜81は、検出質量部74〜77よりも径方向外側に位置して検出質量部74〜77と駆動質量部56〜59との間に設けられ、検出質量部74〜77をガラス基板52の厚さ方向に変位可能に支持している。また、検出梁78〜81は、中心点Oを取囲む周方向に向けて延び、検出質量部74〜77がガラス基板52の厚さ方向に変位するときに、捩れ変形する捩れ支持梁を用いて形成されている。具体的には、検出梁78〜81は、折返し状態でU字状に折れ曲がった細長い板状の梁によって形成されている。   The detection beams 78 to 81 are located radially outside the detection mass units 74 to 77 and are provided between the detection mass units 74 to 77 and the drive mass units 56 to 59. The detection mass units 74 to 77 are made of glass. The substrate 52 is supported so as to be displaceable in the thickness direction. Further, the detection beams 78 to 81 extend in the circumferential direction surrounding the center point O, and use the torsion support beams that are torsionally deformed when the detection mass portions 74 to 77 are displaced in the thickness direction of the glass substrate 52. Is formed. Specifically, the detection beams 78 to 81 are formed by elongated plate-like beams bent in a U shape in a folded state.

そして、検出梁78,79は、駆動質量部56,57内に位置してY軸方向に延び、長さ方向の中央部分に検出質量部74,75の接続用突出部74A,75Aが取付けられている。また、検出梁80,81は、駆動質量部58,59内に位置してX軸方向に延び、長さ方向の中央部分に検出質量部76,77の接続用突出部76A,77Aが取付けられている。これにより、検出質量部74〜77は中心点Oに近い径方向内側部分が自由端となるから、検出梁78〜81は片持ち状態で検出質量部74〜77を支持する。   The detection beams 78 and 79 are positioned in the drive mass portions 56 and 57 and extend in the Y-axis direction, and connecting projections 74A and 75A for the detection mass portions 74 and 75 are attached to the center portion in the length direction. ing. The detection beams 80 and 81 are positioned in the drive mass portions 58 and 59 and extend in the X-axis direction, and connecting projections 76A and 77A for the detection mass portions 76 and 77 are attached to the central portion in the length direction. ing. Thereby, since the detection mass parts 74 to 77 have a radially inner portion near the center point O as a free end, the detection beams 78 to 81 support the detection mass parts 74 to 77 in a cantilever state.

そして、X軸周りの角速度Ω1が作用したときには、Y軸方向に振動する駆動質量部56,57には、角速度Ω1に応じてZ軸方向(ガラス基板52の厚さ方向)に向かうコリオリ力Fxが発生する。このとき、検出梁78,79は検出質量部74,75をZ軸方向に変位可能に支持しているから、検出質量部74,75は、角速度Ω1に応じてZ軸方向に振動する。   When the angular velocity Ω1 around the X-axis acts, the driving mass units 56 and 57 that vibrate in the Y-axis direction have a Coriolis force Fx directed in the Z-axis direction (the thickness direction of the glass substrate 52) according to the angular velocity Ω1. Will occur. At this time, since the detection beams 78 and 79 support the detection mass portions 74 and 75 so as to be displaceable in the Z-axis direction, the detection mass portions 74 and 75 vibrate in the Z-axis direction according to the angular velocity Ω1.

一方、Y軸周りの角速度Ω2が作用したときには、X軸方向に振動する駆動質量部58,59には、角速度Ω2に応じてZ軸方向(基板の厚さ方向)に向かうコリオリ力Fyが発生する。このとき、検出梁80,81は検出質量部76,77をZ軸方向に変位可能に支持しているから、検出質量部76,77は、角速度Ω2に応じてZ軸方向に振動する。   On the other hand, when the angular velocity Ω2 around the Y-axis is applied, the Coriolis force Fy in the Z-axis direction (the substrate thickness direction) is generated in the drive mass units 58 and 59 that vibrate in the X-axis direction according to the angular velocity Ω2. To do. At this time, since the detection beams 80 and 81 support the detection mass units 76 and 77 so as to be displaceable in the Z-axis direction, the detection mass units 76 and 77 vibrate in the Z-axis direction according to the angular velocity Ω2.

変位検出部82〜85は、検出質量部74〜77が第2のガラス基板53の厚さ方向に変位するのを検出する変位検出手段を構成している。また、変位検出部82〜85は、可動側検出電極としての検出質量部74〜77と、第2のガラス基板53に設けられた例えば導体薄膜からなる固定側検出電極82A〜85Aとによって構成されている。ここで、検出質量部74〜77と固定側検出電極82A〜85Aとは、Z軸方向で互いに対向している。   The displacement detection units 82 to 85 constitute displacement detection means for detecting that the detection mass units 74 to 77 are displaced in the thickness direction of the second glass substrate 53. Moreover, the displacement detection parts 82-85 are comprised by the detection mass parts 74-77 as a movable side detection electrode, and the fixed side detection electrodes 82A-85A which consist of the conductor thin film provided in the 2nd glass substrate 53, for example. ing. Here, the detection mass units 74 to 77 and the fixed-side detection electrodes 82A to 85A face each other in the Z-axis direction.

また、固定側検出電極82A〜85Aは、ガラス基板53に固定された固定電極を構成すると共に、後述の下地電極89および層間絶縁膜88を挟んでガラス基板53のキャビティ53Aの底面と対面している。また、固定側検出電極82A〜85Aは、検出質量部74〜77と対面した位置にそれぞれ配置されると共に、ガラス基板52,53に固定された4つの検出用ランド86に電気的に接続されている。このとき、4つの検出用ランド86は、駆動質量部56〜59の径方向外側に配置されている。これにより、固定側検出電極82A〜85Aおよび検出用ランド86も、検出質量部74〜77と同様に、中心点Oに対して点対称な位置に配置されている。   The fixed-side detection electrodes 82A to 85A constitute a fixed electrode fixed to the glass substrate 53 and face the bottom surface of the cavity 53A of the glass substrate 53 with a base electrode 89 and an interlayer insulating film 88 described later interposed therebetween. Yes. The fixed detection electrodes 82A to 85A are arranged at positions facing the detection mass units 74 to 77, and are electrically connected to the four detection lands 86 fixed to the glass substrates 52 and 53. Yes. At this time, the four detection lands 86 are arranged on the radially outer side of the drive mass units 56 to 59. Accordingly, the fixed detection electrodes 82A to 85A and the detection land 86 are also arranged at point-symmetric positions with respect to the center point O, similarly to the detection mass units 74 to 77.

そして、検出質量部74〜77がZ軸方向に振動したときには、検出質量部74〜77と固定側検出電極82A〜85Aとの間の距離が変化する。これにより、検出質量部74〜77と固定側検出電極82A〜85Aとの間の静電容量Cs1〜Cs4も変化する。このため、変位検出部82〜85は、検出質量部74〜77のZ軸方向の変位量を検出質量部74〜77と固定側検出電極82A〜85Aとの間の静電容量Cs1〜Cs4の変化によって検出する。   When the detection mass units 74 to 77 vibrate in the Z-axis direction, the distance between the detection mass units 74 to 77 and the fixed-side detection electrodes 82A to 85A changes. As a result, the capacitances Cs1 to Cs4 between the detection mass units 74 to 77 and the fixed-side detection electrodes 82A to 85A also change. For this reason, the displacement detectors 82 to 85 detect the amount of displacement of the detection mass units 74 to 77 in the Z-axis direction by the capacitances Cs1 to Cs4 between the detection mass units 74 to 77 and the fixed detection electrodes 82A to 85A. Detect by change.

同電位電極87は、第2のガラス基板53の裏面側に設けられ、固定側検出電極82A〜85Aと同様に層間絶縁膜88の裏面に設けられている。この同電位電極87は、例えば固定側検出電極82A〜85Aと同じ導体薄膜を用いて形成され、後述の下地電極89および層間絶縁膜88を挟んでガラス基板53のキャビティ53Aの底面と対面している。また、同電位電極87は、固定側検出電極82A〜85Aを取囲む略十字状に形成されると共に、固定側検出電極82A〜85Aとの間には隙間Gが形成されている。このため、同電位電極87と固定側検出電極82A〜85Aとは、互いに絶縁されている。   The equipotential electrode 87 is provided on the back surface side of the second glass substrate 53 and is provided on the back surface of the interlayer insulating film 88 in the same manner as the fixed-side detection electrodes 82A to 85A. The equipotential electrode 87 is formed using the same conductive thin film as the fixed-side detection electrodes 82A to 85A, for example, and faces the bottom surface of the cavity 53A of the glass substrate 53 with a base electrode 89 and an interlayer insulating film 88 described later interposed therebetween. Yes. The equipotential electrode 87 is formed in a substantially cross shape surrounding the fixed-side detection electrodes 82A to 85A, and a gap G is formed between the fixed-side detection electrodes 82A to 85A. For this reason, the equipotential electrode 87 and the stationary detection electrodes 82A to 85A are insulated from each other.

一方、同電位電極87は、径方向外側に位置して周方向に延びる配線部87Aを備えている。この配線部87Aの先端は、支持部55に接触している。即ち、同電位電極87は、支持部55、駆動梁65〜68、連結梁60、駆動質量部56〜59、検出梁78〜81等を通じて検出質量部74〜77に電気的に接続され、検出質量部74〜77と同電位となっている。これにより、同電位電極87は、陽極接合時に検出質量部74〜77とガラス基板53との間に静電力が作用するのを防止し、検出質量部74〜77がガラス基板53に固着するのを防止するスティッキング防止電極を構成している。また、同電位電極87は、固定側検出電極82A〜85Aと厚さ方向の同じ位置に配置され、固定側検出電極82A〜85Aと一緒に検出質量部74〜77側に露出した最表層電極層を形成している。   On the other hand, the equipotential electrode 87 includes a wiring portion 87A that is located on the outer side in the radial direction and extends in the circumferential direction. The tip of the wiring portion 87A is in contact with the support portion 55. That is, the equipotential electrode 87 is electrically connected to the detection mass units 74 to 77 through the support unit 55, the drive beams 65 to 68, the connection beam 60, the drive mass units 56 to 59, the detection beams 78 to 81, and the like. It has the same potential as the mass parts 74 to 77. Accordingly, the equipotential electrode 87 prevents an electrostatic force from acting between the detection mass units 74 to 77 and the glass substrate 53 during anodic bonding, and the detection mass units 74 to 77 are fixed to the glass substrate 53. An anti-sticking electrode for preventing the above is formed. The equipotential electrode 87 is disposed at the same position in the thickness direction as the fixed detection electrodes 82A to 85A, and is exposed on the detection mass portions 74 to 77 side together with the fixed detection electrodes 82A to 85A. Is forming.

層間絶縁膜88は、絶縁材料を用いて形成され、固定側検出電極82A〜85Aおよび同電位電極87と後述の下地電極89との間に設けられている。ここで、層間絶縁膜88は、ガラス基板53のキャビティ53A内に設けられると共に、下地電極89を全面に亘って覆っている。また、層間絶縁膜88には、固定側検出電極82A〜85Aと対向した位置に第1の貫通孔88Aが形成されると共に、同電位電極87と対向した位置に第2の貫通孔88Bが形成されている。   The interlayer insulating film 88 is formed using an insulating material, and is provided between the fixed-side detection electrodes 82A to 85A and the same potential electrode 87 and a base electrode 89 described later. Here, the interlayer insulating film 88 is provided in the cavity 53 </ b> A of the glass substrate 53 and covers the base electrode 89 over the entire surface. In the interlayer insulating film 88, a first through hole 88A is formed at a position facing the fixed detection electrodes 82A to 85A, and a second through hole 88B is formed at a position facing the same potential electrode 87. Has been.

下地電極89は、ガラス基板53のキャビティ53Aの底面に設けられ、層間絶縁膜88によって覆われている。この下地電極89は、相互の間が絶縁された第1,第2の電極部89A,89Bによって下地電極層を構成している。ここで、第1の電極部89Aは、固定側検出電極82A〜85Aと対向した位置にそれぞれ配置され、例えば固定側検出電極82A〜85Aよりも小さい面積をもって形成されている。そして、第1の電極部89Aは、第1の貫通孔88Aを通じて固定側検出電極82A〜85Aに対して電気的にそれぞれ接続されている。   The base electrode 89 is provided on the bottom surface of the cavity 53 </ b> A of the glass substrate 53 and is covered with an interlayer insulating film 88. The base electrode 89 forms a base electrode layer by the first and second electrode portions 89A and 89B that are insulated from each other. Here, the first electrode portion 89A is disposed at a position facing the fixed detection electrodes 82A to 85A, and has a smaller area than, for example, the fixed detection electrodes 82A to 85A. The first electrode portion 89A is electrically connected to the fixed detection electrodes 82A to 85A through the first through hole 88A.

一方、第2の電極部89Bは、同電位電極87と対向した位置に配置され、同電位電極87と同様に略十字状に形成されている。また、第2の電極部89Bは、第2の貫通孔88Bを通じて同電位電極87に対して電気的に接続されている。   On the other hand, the second electrode portion 89 </ b> B is disposed at a position facing the same potential electrode 87, and is formed in a substantially cross shape like the same potential electrode 87. The second electrode portion 89B is electrically connected to the same potential electrode 87 through the second through hole 88B.

そして、第2の電極部89Bは、固定側検出電極82A〜85Aと同電位電極87との間の隙間Gを覆っている。これにより、第2の電極部89Bのうち隙間Gと対向した部分はシールド部90を構成し、該シールド部90は、隙間Gの位置でガラス基板53と検出質量部74〜77との間の電界を遮断している。   The second electrode portion 89B covers the gap G between the fixed side detection electrodes 82A to 85A and the same potential electrode 87. Thereby, the part facing the gap G in the second electrode part 89B constitutes the shield part 90, and the shield part 90 is located between the glass substrate 53 and the detection mass parts 74 to 77 at the position of the gap G. The electric field is interrupted.

振動モニタ部91〜94は、駆動質量部56〜59の振動方向の変位を検出するモニタ手段を構成している。そして、振動モニタ部91〜94は、駆動質量部56〜59の外径側に取付けられた可動側モニタ電極91A〜94Aと、ガラス基板52上のモニタ用ランド95に取付けられた固定側モニタ電極91B〜94Bとによって構成されている。   The vibration monitoring units 91 to 94 constitute monitoring means for detecting displacement in the vibration direction of the drive mass units 56 to 59. The vibration monitor units 91 to 94 include movable monitor electrodes 91 </ b> A to 94 </ b> A attached to the outer diameter side of the drive mass units 56 to 59 and fixed monitor electrodes attached to the monitor lands 95 on the glass substrate 52. 91B to 94B.

ここで、可動側モニタ電極91A〜94Aは、振動発生部69〜72の可動側駆動電極69A〜72Aとほぼ同様に駆動質量部56〜59から径方向外側に向けて放射状に延びた3つの櫛歯状電極によって構成されている。但し、可動側モニタ電極91A,92Aは、駆動質量部56,57を挟んで可動側駆動電極69A,70AとはY軸方向の反対側に配置されている。同様に、可動側モニタ電極93A,94Aは、駆動質量部58,59を挟んで可動側駆動電極71A,72AとはX軸方向の反対側に配置されている。   Here, the movable monitor electrodes 91A to 94A have three combs extending radially outward from the drive mass portions 56 to 59 in substantially the same manner as the movable drive electrodes 69A to 72A of the vibration generating portions 69 to 72. It is comprised by the tooth-shaped electrode. However, the movable monitor electrodes 91A and 92A are arranged on the opposite side in the Y-axis direction from the movable drive electrodes 69A and 70A with the drive mass portions 56 and 57 interposed therebetween. Similarly, the movable monitor electrodes 93A and 94A are disposed on the opposite side in the X-axis direction from the movable drive electrodes 71A and 72A with the drive mass portions 58 and 59 interposed therebetween.

また、固定側モニタ電極91B〜94Bは、可動側モニタ電極91A〜94Aと平行な状態で径方向外側に向けて延びた櫛歯状電極によって構成されている。そして、可動側モニタ電極91A〜94Aの電極板と固定側モニタ電極91B〜94Bの電極板とは、互いに隙間をもって噛合している。   The fixed monitor electrodes 91B to 94B are configured by comb-like electrodes extending outward in the radial direction in parallel with the movable monitor electrodes 91A to 94A. The electrode plates of the movable monitor electrodes 91A to 94A and the electrode plates of the fixed monitor electrodes 91B to 94B are engaged with each other with a gap.

また、固定側モニタ電極91B〜94Bは、それぞれガラス基板52に固定された4つのモニタ用ランド95に取付けられ、電気的に接続されている。このとき、4つのモニタ用ランド95は、例えば駆動梁65,66に接続された支持部55を挟んだ位置に設けられ、支持部55の幅方向(周方向)の両側に配置されている。そして、可動側モニタ電極91A〜94A、固定側モニタ電極91B〜94Bおよびモニタ用ランド95は、中心点Oに対して点対称な位置に配置されている。   Further, the fixed monitor electrodes 91B to 94B are attached to and electrically connected to four monitor lands 95 fixed to the glass substrate 52, respectively. At this time, the four monitoring lands 95 are provided, for example, at positions sandwiching the support portion 55 connected to the drive beams 65 and 66, and are disposed on both sides in the width direction (circumferential direction) of the support portion 55. The movable monitor electrodes 91 </ b> A to 94 </ b> A, the fixed monitor electrodes 91 </ b> B to 94 </ b> B, and the monitor land 95 are arranged at point-symmetrical positions with respect to the center point O.

ここで、駆動質量部56,57がY軸方向に変位したときには、可動側モニタ電極91A,92Aと固定側モニタ電極91B,92Bとの間の静電容量Cm1,Cm2が変化する。また、駆動質量部58,59がX軸方向に変位したときには、可動側モニタ電極93A,94Aと固定側モニタ電極93B,94Bとの間の静電容量Cm3,Cm4が変化する。このため、振動モニタ部91〜94は、この静電容量Cm1〜Cm4の変化によって駆動質量部56〜59の振動状態をモニタする。   Here, when the drive mass units 56 and 57 are displaced in the Y-axis direction, the capacitances Cm1 and Cm2 between the movable monitor electrodes 91A and 92A and the fixed monitor electrodes 91B and 92B change. Further, when the drive mass units 58 and 59 are displaced in the X-axis direction, the capacitances Cm3 and Cm4 between the movable monitor electrodes 93A and 94A and the fixed monitor electrodes 93B and 94B change. For this reason, the vibration monitoring units 91 to 94 monitor the vibration states of the drive mass units 56 to 59 based on the changes in the capacitances Cm1 to Cm4.

なお、周方向で隣合う駆動質量部56〜59が逆位相となる状態で4つの駆動質量部56〜59が振動したときには、振動モニタ部91〜94の静電容量Cm1〜Cm4は、同期して変化する構成となっている。   When the four drive mass units 56 to 59 vibrate with the drive mass units 56 to 59 adjacent in the circumferential direction in reverse phase, the capacitances Cm1 to Cm4 of the vibration monitor units 91 to 94 are synchronized. The structure is changing.

シールドランド96は、4つの検出用ランド86の周方向の両側に位置して、ガラス基板52上に合計8個設けられている。ここで、各シールドランド96は、駆動用ランド73と検出用ランド86との間に配置されると共に、モニタ用ランド95と検出用ランド86との間に配置されている。また、8つのシールドランド96は、中心点Oに対して点対称な位置に配置されている。   A total of eight shield lands 96 are provided on the glass substrate 52 at both sides of the four detection lands 86 in the circumferential direction. Here, each shield land 96 is disposed between the drive land 73 and the detection land 86, and is disposed between the monitor land 95 and the detection land 86. Further, the eight shield lands 96 are arranged at point-symmetrical positions with respect to the center point O.

そして、シールドランド96は、ランド73,86,95と電気的に絶縁した状態で設けられ、例えばグランドに接続されている。これにより、シールドランド96は、検出用ランド86の周囲を電気的にシールド(遮断)し、検出用ランド86の変位検出信号に対して駆動用ランド73側の駆動信号およびモニタ用ランド95のモニタ信号が干渉するのを防止している。   The shield land 96 is provided in a state of being electrically insulated from the lands 73, 86, and 95, and is connected to, for example, the ground. Accordingly, the shield land 96 electrically shields (blocks) the periphery of the detection land 86, and the drive signal on the drive land 73 side and the monitor land 95 monitor the displacement detection signal of the detection land 86. The signal is prevented from interfering.

引出電極97は、例えばレーザー加工、サンドブラスト法、マイクロブラスト法等を用いることによってガラス基板53に厚さ方向に貫通した信号用のビアホール(スルーホール)を穿設し、このスルーホール内に導電性の金属膜を設けることによって形成されている。また、引出電極97は、支持部55および各ランド73,86,95,96と対応した位置にそれぞれ形成されている。これにより、振動発生部69〜72、変位検出部82〜85および振動モニタ部91〜94は、引出電極97を通じて後述する振動制御回路101および角速度検出回路111等に接続されている。   The extraction electrode 97 is formed with a signal via hole (through hole) penetrating in the thickness direction in the glass substrate 53 by using, for example, laser processing, sand blasting, micro blasting, or the like, and conductive in the through hole. The metal film is provided. The extraction electrode 97 is formed at a position corresponding to the support portion 55 and each land 73, 86, 95, 96. Thereby, the vibration generating units 69 to 72, the displacement detecting units 82 to 85, and the vibration monitoring units 91 to 94 are connected to the vibration control circuit 101 and the angular velocity detecting circuit 111, which will be described later, through the extraction electrode 97.

次に、図20を参照しつつ、駆動質量部56〜59の振動状態を制御する振動制御回路101について説明する。振動制御回路101は、振動モニタ部91〜94によるモニタ信号Vmを用いて振動発生部69〜72に出力する駆動信号Vdを制御する。そして、振動制御回路101は、C−V変換回路102、増幅器103、AGC回路104、駆動信号発生回路105等によって構成されている。   Next, the vibration control circuit 101 that controls the vibration state of the drive mass units 56 to 59 will be described with reference to FIG. The vibration control circuit 101 controls the drive signal Vd output to the vibration generators 69 to 72 using the monitor signal Vm from the vibration monitor units 91 to 94. The vibration control circuit 101 includes a CV conversion circuit 102, an amplifier 103, an AGC circuit 104, a drive signal generation circuit 105, and the like.

C−V変換回路102は振動モニタ部91〜94の出力側に接続されている。そして、C−V変換回路102は、振動モニタ部91〜94の静電容量Cm1〜Cm4の変化を電圧変化に変換し、これらの電圧変化をモニタ信号Vmとして出力する。そして、このモニタ信号Vmは、C−V変換回路102の出力側に接続された増幅器103によって増幅され、AGC回路104に向けて出力される。   The CV conversion circuit 102 is connected to the output side of the vibration monitoring units 91 to 94. The CV conversion circuit 102 converts changes in the capacitances Cm1 to Cm4 of the vibration monitoring units 91 to 94 into voltage changes, and outputs these voltage changes as monitor signals Vm. The monitor signal Vm is amplified by the amplifier 103 connected to the output side of the CV conversion circuit 102 and output to the AGC circuit 104.

AGC回路104の出力側は、駆動信号Vdを出力する駆動信号発生回路105に接続されている。そして、AGC回路104は、モニタ信号Vmが一定となるようにゲインを調整する。また、駆動信号発生回路105は、増幅器106を介して振動発生部69〜72に接続される。これにより、駆動信号発生回路105は、振動発生部69〜72に対して互いに駆動信号Vdを入力し、振動発生部69〜72は、周方向で隣合う駆動質量部56〜59が互いに逆位相となる状態で、駆動質量部56〜59を振動させる。   The output side of the AGC circuit 104 is connected to a drive signal generation circuit 105 that outputs a drive signal Vd. Then, the AGC circuit 104 adjusts the gain so that the monitor signal Vm becomes constant. The drive signal generation circuit 105 is connected to the vibration generation units 69 to 72 via the amplifier 106. As a result, the drive signal generation circuit 105 inputs the drive signal Vd to the vibration generators 69 to 72, and the vibration generators 69 to 72 have the drive mass units 56 to 59 adjacent to each other in the circumferential direction in opposite phases. In such a state, the drive mass units 56 to 59 are vibrated.

次に、2軸周り(X軸およびY軸周り)の角速度Ω1,Ω2を検出する角速度検出回路111(角速度検出手段)について説明する。角速度検出回路111は、変位検出部82〜85による変位検出信号Vx,Vyを振動モニタ部91〜94によるモニタ信号Vmを用いて同期検波し、駆動質量部56〜59に作用する角速度Ω1,Ω2を検出する。そして、角速度検出回路111は、例えばC−V変換回路112〜115、差動増幅器116,120、同期検波回路117,121等によって構成されている。   Next, an angular velocity detection circuit 111 (angular velocity detection means) that detects angular velocities Ω1, Ω2 around two axes (around the X axis and the Y axis) will be described. The angular velocity detection circuit 111 synchronously detects the displacement detection signals Vx and Vy from the displacement detection units 82 to 85 using the monitor signals Vm from the vibration monitoring units 91 to 94, and the angular velocities Ω1, Ω2 acting on the drive mass units 56-59. Is detected. The angular velocity detection circuit 111 includes, for example, CV conversion circuits 112 to 115, differential amplifiers 116 and 120, synchronous detection circuits 117 and 121, and the like.

C−V変換回路112〜115は、変位検出部82〜85の静電容量Cs1,Cs2,Cs3,Cs4の変化を電圧変化に変換し、これらの電圧変化を予備的な変位検出信号Vs1,Vs2,Vs3,Vs4としてそれぞれ出力する。   The CV conversion circuits 112 to 115 convert changes in the capacitances Cs1, Cs2, Cs3, and Cs4 of the displacement detectors 82 to 85 into voltage changes, and these voltage changes are converted into preliminary displacement detection signals Vs1 and Vs2. , Vs3, and Vs4, respectively.

ここで、隣合う駆動質量部56〜59が互いに逆位相で振動している状態で、X軸周りの角速度Ω1が作用したときには、検出質量部74,75は互いに逆位相でZ軸方向に変位する。このとき、予備的な変位検出信号Vs1と変位検出信号Vs2は互いに逆位相となる。   Here, when the angular velocity Ω1 around the X axis acts while the adjacent drive mass units 56 to 59 vibrate in mutually opposite phases, the detected mass units 74 and 75 are displaced in the Z axis direction in mutually opposite phases. To do. At this time, the preliminary displacement detection signal Vs1 and the displacement detection signal Vs2 are in opposite phases.

このため、差動増幅器116は、C−V変換回路112,113の出力側に接続され、これらの予備的な変位検出信号Vs1,Vs2の差から最終的な変位検出信号Vxを演算する。   Therefore, the differential amplifier 116 is connected to the output side of the CV conversion circuits 112 and 113, and calculates a final displacement detection signal Vx from the difference between these preliminary displacement detection signals Vs1 and Vs2.

同期検波回路117の入力側は、差動増幅器116に接続されると共に、位相シフト回路107を介してAGC回路104に接続されている。また、同期検波回路117の出力側には、角速度信号を取り出すための低域通過フィルタ(LPF)118が接続されると共に、LPF118の出力側にはゲインおよびオフセットを調整するための調整回路119が接続されている。ここで、位相シフト回路107は、AGC回路104を介して出力されるモニタ信号Vmの位相を90°シフトさせた位相シフト信号Vm′を出力する。これにより、同期検波回路117は、変位検出信号Vxから位相シフト信号Vm′を用いて同期検波し、LPF118、調整回路119を介してX軸周りの角速度Ω1に応じた角速度信号を出力する。   The input side of the synchronous detection circuit 117 is connected to the differential amplifier 116 and to the AGC circuit 104 via the phase shift circuit 107. A low-pass filter (LPF) 118 for extracting an angular velocity signal is connected to the output side of the synchronous detection circuit 117, and an adjustment circuit 119 for adjusting gain and offset is connected to the output side of the LPF 118. It is connected. Here, the phase shift circuit 107 outputs a phase shift signal Vm ′ obtained by shifting the phase of the monitor signal Vm output via the AGC circuit 104 by 90 °. Thus, the synchronous detection circuit 117 performs synchronous detection using the phase shift signal Vm ′ from the displacement detection signal Vx, and outputs an angular velocity signal corresponding to the angular velocity Ω1 around the X axis via the LPF 118 and the adjustment circuit 119.

一方、隣合う駆動質量部56〜59が互いに逆位相で振動している状態で、Y軸周りの角速度Ω2が作用したときには、検出質量部76,77は互いに逆位相でZ軸方向に変位する。このとき、予備的な変位検出信号Vs3と変位検出信号Vs4は互いに逆位相となる。   On the other hand, when the adjacent driving mass units 56 to 59 vibrate in mutually opposite phases and the angular velocity Ω2 around the Y axis acts, the detection mass units 76 and 77 are displaced in the Z axis direction in mutually opposite phases. . At this time, the preliminary displacement detection signal Vs3 and the displacement detection signal Vs4 are in opposite phases.

このため、差動増幅器120は、C−V変換回路114,115の出力側に接続され、これらの予備的な変位検出信号Vs3,Vs4の差から最終的な変位検出信号Vyを演算する。これにより、同期検波回路121は、同期検波回路117と同様に、変位検出信号Vyから位相シフト信号Vm′を用いて同期検波し、LPF122、調整回路123を介してY軸周りの角速度Ω2に応じた角速度信号を出力する。   Therefore, the differential amplifier 120 is connected to the output side of the CV conversion circuits 114 and 115, and calculates a final displacement detection signal Vy from the difference between these preliminary displacement detection signals Vs3 and Vs4. As a result, the synchronous detection circuit 121 performs synchronous detection from the displacement detection signal Vy using the phase shift signal Vm ′ in the same manner as the synchronous detection circuit 117, and responds to the angular velocity Ω 2 around the Y axis via the LPF 122 and the adjustment circuit 123. Outputs an angular velocity signal.

第4の実施の形態による角速度センサ51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。   The angular velocity sensor 51 according to the fourth embodiment has the above-described configuration, and the operation thereof will be described next.

まず、X軸周りの角速度Ω1を検出する場合について説明する。外部の振動制御回路101から駆動用ランド73に駆動信号Vdを入力すると、駆動信号Vdは振動発生部69〜72の固定側駆動電極69B〜72Bに印加される。これにより、駆動質量部56,57にはY軸方向の静電引力が作用し、駆動質量部56,57はY軸方向に振動する。一方、駆動質量部58,59にはX軸方向の静電引力が作用し、駆動質量部58,59はX軸方向に振動する。そして、周方向で隣合う駆動質量部56〜59は、互いに逆位相で振動する。   First, the case where the angular velocity Ω1 around the X axis is detected will be described. When the drive signal Vd is input from the external vibration control circuit 101 to the drive land 73, the drive signal Vd is applied to the fixed drive electrodes 69B to 72B of the vibration generators 69 to 72. As a result, electrostatic attraction in the Y-axis direction acts on the drive mass units 56 and 57, and the drive mass units 56 and 57 vibrate in the Y-axis direction. On the other hand, electrostatic attraction in the X-axis direction acts on the drive mass units 58 and 59, and the drive mass units 58 and 59 vibrate in the X-axis direction. And the drive mass parts 56-59 adjacent in the circumferential direction vibrate in mutually opposite phases.

駆動質量部56〜59が振動している状態でX軸周りの角速度Ω1が作用すると、Y軸方向に振動する駆動質量部56,57には、角速度Ω1に応じて、以下の数1に示すコリオリ力Fxが作用する。一方、X軸方向に振動する駆動質量部58,59には、コリオリ力は作用しない。これにより、検出質量部74,75は、コリオリ力FxによってZ軸方向に変位し、角速度Ω1に応じて振動する。   When the angular velocity Ω1 around the X-axis acts when the driving mass units 56 to 59 are oscillating, the driving mass units 56 and 57 that vibrate in the Y-axis direction are shown in the following formula 1 according to the angular velocity Ω1. Coriolis force Fx acts. On the other hand, Coriolis force does not act on the driving mass portions 58 and 59 that vibrate in the X-axis direction. Thereby, the detection mass units 74 and 75 are displaced in the Z-axis direction by the Coriolis force Fx, and vibrate according to the angular velocity Ω1.

Figure 2010281789
Figure 2010281789

このため、変位検出部82,83は、検出質量部74,75のZ軸方向の変位に応じて検出質量部74,75と固定側検出電極82A,83Aとの間の静電容量Cs1,Cs2が変化する。このとき、角速度検出回路111のC−V変換回路112,113は、静電容量Cs1,Cs2の変化を予備的な変位検出信号Vs1,Vs2に変換する。そして、差動増幅器116は、変位検出信号Vs1,Vs2の差に基づいて、X軸周りの角速度Ω1に応じた最終的な変位検出信号Vxを出力する。同期検波回路117は、変位検出信号Vxから位相シフト信号Vm′と同期した信号を検波する。これにより、角速度検出回路111は、X軸周りの角速度Ω1に応じた角速度信号を出力する。   For this reason, the displacement detectors 82 and 83 have capacitances Cs1 and Cs2 between the detection masses 74 and 75 and the fixed detection electrodes 82A and 83A according to the displacement of the detection masses 74 and 75 in the Z-axis direction. Changes. At this time, the CV conversion circuits 112 and 113 of the angular velocity detection circuit 111 convert changes in the capacitances Cs1 and Cs2 into preliminary displacement detection signals Vs1 and Vs2. Then, the differential amplifier 116 outputs a final displacement detection signal Vx corresponding to the angular velocity Ω1 around the X axis based on the difference between the displacement detection signals Vs1 and Vs2. The synchronous detection circuit 117 detects a signal synchronized with the phase shift signal Vm ′ from the displacement detection signal Vx. Thereby, the angular velocity detection circuit 111 outputs an angular velocity signal corresponding to the angular velocity Ω1 around the X axis.

次に、Y軸周りの角速度Ω2を検出する場合について説明する。外部の振動制御回路101から駆動用ランド73に駆動信号Vdを入力し、駆動質量部56〜59を振動させる。この振動状態でY軸周りの角速度Ω2が作用すると、X軸方向に振動する駆動質量部58,59には、角速度Ω2に応じて、以下の数2に示すコリオリ力Fyが作用する。一方、Y軸方向に振動する駆動質量部56,57には、コリオリ力は作用しない。これにより、検出質量部76,77は、コリオリ力FyによってZ軸方向に変位し、角速度Ω2に応じて振動する。   Next, the case where the angular velocity Ω2 around the Y axis is detected will be described. The drive signal Vd is input from the external vibration control circuit 101 to the drive land 73, and the drive mass units 56 to 59 are vibrated. When the angular velocity Ω2 around the Y axis acts in this vibration state, the Coriolis force Fy shown in the following equation 2 acts on the drive mass portions 58 and 59 that vibrate in the X-axis direction according to the angular velocity Ω2. On the other hand, Coriolis force does not act on the drive mass units 56 and 57 that vibrate in the Y-axis direction. Thereby, the detection mass units 76 and 77 are displaced in the Z-axis direction by the Coriolis force Fy, and vibrate according to the angular velocity Ω2.

Figure 2010281789
Figure 2010281789

このため、変位検出部84,85は、検出質量部76,77のZ軸方向の変位に応じて検出質量部76,77と固定側検出電極84A,85Aとの間の静電容量Cs3,Cs4が変化する。このとき、角速度検出回路111のC−V変換回路114,115は、静電容量Cs3,Cs4の変化を変位検出信号Vs3,Vs4に変換する。そして、差動増幅器120は、変位検出信号Vs3,Vs4の差に基づいて、Y軸周りの角速度Ω2に応じた変位検出信号Vyを出力する。同期検波回路121は、変位検出信号Vyから位相シフト信号Vm′と同期した信号を検波する。これにより、角速度検出回路111は、Y軸周りの角速度Ω2に応じた角速度信号を出力する。   For this reason, the displacement detectors 84 and 85 have capacitances Cs3 and Cs4 between the detection mass units 76 and 77 and the fixed detection electrodes 84A and 85A according to the displacement of the detection mass units 76 and 77 in the Z-axis direction. Changes. At this time, the CV conversion circuits 114 and 115 of the angular velocity detection circuit 111 convert changes in the capacitances Cs3 and Cs4 into displacement detection signals Vs3 and Vs4. Then, the differential amplifier 120 outputs a displacement detection signal Vy corresponding to the angular velocity Ω2 around the Y axis based on the difference between the displacement detection signals Vs3 and Vs4. The synchronous detection circuit 121 detects a signal synchronized with the phase shift signal Vm ′ from the displacement detection signal Vy. Accordingly, the angular velocity detection circuit 111 outputs an angular velocity signal corresponding to the angular velocity Ω2 around the Y axis.

かくして、このように構成される本実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、4つの駆動質量部56〜59は中心点Oに対して点対称な位置に配置されているから、2つの駆動質量部56,57は中心点Oを挟んでX軸方向の両側に配置することができ、2つの駆動質量部58,59は中心点Oを挟んでY軸方向の両側に配置することができる。また、周方向で隣合う駆動質量部56〜59は互いに逆位相で振動する。   Thus, in the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment. In particular, in the present embodiment, since the four driving mass portions 56 to 59 are arranged at positions that are point-symmetric with respect to the center point O, the two driving mass portions 56 and 57 are arranged with the center point O in between. The two drive mass parts 58 and 59 can be arranged on both sides in the Y-axis direction with the center point O interposed therebetween. Further, the drive mass units 56 to 59 adjacent in the circumferential direction vibrate in mutually opposite phases.

これにより、X軸周りの角速度Ω1が作用したときには、Y軸方向に振動する駆動質量部56,57にはZ軸方向に向かうコリオリ力Fxを発生させることができる。このため、角速度Ω1が作用したときには、検出質量部74,75はZ軸方向に変位して振動する。従って、この振動を変位検出部82,83を用いて検出することによって、X軸周りの角速度Ω1を検出することができる。   Thereby, when the angular velocity Ω1 around the X axis acts, the Coriolis force Fx in the Z-axis direction can be generated in the drive mass units 56 and 57 that vibrate in the Y-axis direction. For this reason, when the angular velocity Ω1 acts, the detection mass units 74 and 75 are displaced in the Z-axis direction and vibrate. Therefore, by detecting this vibration using the displacement detectors 82 and 83, the angular velocity Ω1 around the X axis can be detected.

一方、Y軸周りの角速度Ω2が作用したときには、X軸方向に振動する駆動質量部58,59にはZ軸方向に向かうコリオリ力Fyを発生させることができる。このため、角速度Ω2が作用したときには、検出質量部76,77はZ軸方向に変位して振動する。従って、この振動を変位検出部84,85を用いて検出することによって、Y軸周りの角速度Ω2を検出することができる。これにより、単一の角速度センサ51を用いて、ガラス基板52と水平な2つの軸(X軸およびY軸)周りに作用する角速度Ω1,Ω2を検出することができる。   On the other hand, when the angular velocity Ω2 around the Y axis acts, the driving mass portions 58 and 59 that vibrate in the X axis direction can generate a Coriolis force Fy in the Z axis direction. Therefore, when the angular velocity Ω2 is applied, the detection mass units 76 and 77 are displaced in the Z-axis direction and vibrate. Therefore, the angular velocity Ω2 around the Y axis can be detected by detecting this vibration using the displacement detectors 84 and 85. Thus, the angular velocities Ω1 and Ω2 acting around the glass substrate 52 and the two horizontal axes (X axis and Y axis) can be detected using the single angular velocity sensor 51.

また、角速度センサ51は、2軸周りの角速度Ω1,Ω2を検出するため、水平方向(X軸、Y軸方向)および垂直方向(Z軸方向)に対する検出質量部74〜77等の自由度が大きく、検出質量部74〜77等を含めた可動部分全体が厚さ方向に変位し易い。このため、第2のガラス基板53をシリコン基板54に陽極接合するときには、検出質量部74〜77等がガラス基板53に付着して接合され易い傾向がある。これに対し、本実施の形態では、ガラス基板53には、同電位電極87に加えて下地電極89を設けたから、同電位電極87や下地電極89のシールド部90等によってガラス基板53と検出質量部74〜77との間の電界を確実に遮断することができ、検出質量部74〜77の接合を防止して生産時の歩留まりを向上することができる。   Further, since the angular velocity sensor 51 detects angular velocities Ω1, Ω2 around two axes, the degree of freedom of the detection mass units 74 to 77 in the horizontal direction (X-axis and Y-axis directions) and the vertical direction (Z-axis direction) is increased. It is large and the entire movable part including the detection mass units 74 to 77 is easily displaced in the thickness direction. For this reason, when the second glass substrate 53 is anodically bonded to the silicon substrate 54, the detection mass portions 74 to 77 and the like tend to adhere to the glass substrate 53 and be bonded easily. On the other hand, in the present embodiment, the glass substrate 53 is provided with the base electrode 89 in addition to the equipotential electrode 87, so that the glass substrate 53 and the detected mass are detected by the equipotential electrode 87, the shield portion 90 of the base electrode 89, and the like. The electric field between the parts 74 to 77 can be reliably cut off, and the joining of the detection mass parts 74 to 77 can be prevented to improve the production yield.

なお、前記第4の実施の形態では、第1の実施の形態と同様に、下地電極89のうち同電位電極87に接続された第2の電極部89Bを用いてシールド部90を形成した。しかし、本発明はこれに限らず、第2の実施の形態のように、第1の電極部89Aを用いてシールド部を形成してもよく、第3の実施の形態のように、下地電極89全体を同電位電極87に接続する構成としてもよい。   In the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, the shield part 90 is formed by using the second electrode part 89B connected to the same potential electrode 87 in the base electrode 89. However, the present invention is not limited to this, and the shield portion may be formed by using the first electrode portion 89A as in the second embodiment, and the base electrode as in the third embodiment. The whole 89 may be connected to the same potential electrode 87.

また、前記第4の実施の形態では、本発明を2軸周りの角速度Ω1,Ω2を検出する角速度センサ51に適用した場合について説明したが、1軸周りの角速度を検出する角速度センサに適用してもよい。   In the fourth embodiment, the case where the present invention is applied to the angular velocity sensor 51 that detects angular velocities Ω1 and Ω2 around two axes has been described. However, the present invention is applied to an angular velocity sensor that detects angular velocities around one axis. May be.

次に、図21は本発明による第5の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、固定電極の周縁部分が絶縁膜を挟んで同電位電極に重なり合う構成としたことにある。なお、本実施の形態では、第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。   Next, FIG. 21 shows a fifth embodiment according to the present invention. The feature of this embodiment is that the peripheral portion of the fixed electrode overlaps the same potential electrode with an insulating film interposed therebetween. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第5の実施の形態による加速度センサ131は、第1の実施の形態による加速度センサ1とほぼ同様に、第1,第2のガラス基板2,3と、これらのガラス基板2,3に挟まれたシリコン基板4とによって形成されている。そして、シリコン基板4には、支持部5、可動部6、支持梁7等が形成されると共に、第2のガラス基板3には、後述の固定電極132および同電位電極134が設けられている。   The acceleration sensor 131 according to the fifth embodiment is sandwiched between the first and second glass substrates 2 and 3 and these glass substrates 2 and 3 in substantially the same manner as the acceleration sensor 1 according to the first embodiment. The silicon substrate 4 is formed. The silicon substrate 4 is provided with a support portion 5, a movable portion 6, a support beam 7, and the like, and the second glass substrate 3 is provided with a fixed electrode 132 and an equipotential electrode 134 described later. .

固定電極132は、第1の実施の形態による固定電極9とほぼ同様に構成され、導電性の金属薄膜を用いて略四角形状に形成され、固定側の検出電極を構成している。この固定電極132は、可動部6と対向する位置で第2のガラス基板3のキャビティ3A内に配設されている。また、固定電極132は、X軸方向の他側に向けて延びる配線部132Aを備え、該配線部132Aを用いて電極支持部8に電気的に接続されている。   The fixed electrode 132 is configured in substantially the same manner as the fixed electrode 9 according to the first embodiment, is formed in a substantially rectangular shape using a conductive metal thin film, and constitutes a fixed detection electrode. The fixed electrode 132 is disposed in the cavity 3 </ b> A of the second glass substrate 3 at a position facing the movable portion 6. The fixed electrode 132 includes a wiring portion 132A extending toward the other side in the X-axis direction, and is electrically connected to the electrode support portion 8 using the wiring portion 132A.

ここで、固定電極132のうち可動部6との対面した裏面側は、ほぼ全面に亘って可動部6と対面している。一方、固定電極132のうち第2のガラス基板3と対向した表面側は、後述の絶縁膜133を挟んでキャビティ3Aの底面と対向している。そして、固定電極132は、その周縁部分が絶縁膜133を挟んで後述する同電位電極134と重なり合っている。   Here, the back side of the fixed electrode 132 facing the movable part 6 faces the movable part 6 over almost the entire surface. On the other hand, the surface side of the fixed electrode 132 that faces the second glass substrate 3 faces the bottom surface of the cavity 3A with an insulating film 133 described later interposed therebetween. The peripheral edge of the fixed electrode 132 overlaps the same potential electrode 134 described later with the insulating film 133 interposed therebetween.

絶縁膜133は、第1の実施の形態による層間絶縁膜11と同様に、絶縁材料を用いた薄膜によって形成され、第2のガラス基板3のキャビティ3A内に設けられている。また、絶縁膜133は、後述の同電位電極134を全面に亘って覆うと共に、その裏面側に固定電極132が設けられている。   The insulating film 133 is formed of a thin film using an insulating material, like the interlayer insulating film 11 according to the first embodiment, and is provided in the cavity 3 </ b> A of the second glass substrate 3. The insulating film 133 covers the same potential electrode 134 to be described later over the entire surface, and a fixed electrode 132 is provided on the back side thereof.

同電位電極134は、第2のガラス基板3の裏面側に設けられ、第2のガラス基板3のキャビティ3A内に配置されている。この同電位電極134は、X軸方向の一側に向けて延びる配線部134Aを備え、該配線部134Aを用いて連結固定部5Bに電気的に接続されている。そして、同電位電極134は、厚さ方向に対してキャビティ3Aの底面と絶縁膜133との間に配置されている。   The equipotential electrode 134 is provided on the back side of the second glass substrate 3 and is disposed in the cavity 3 </ b> A of the second glass substrate 3. The equipotential electrode 134 includes a wiring part 134A extending toward one side in the X-axis direction, and is electrically connected to the connecting and fixing part 5B using the wiring part 134A. The equipotential electrode 134 is disposed between the bottom surface of the cavity 3A and the insulating film 133 in the thickness direction.

また、同電位電極134は、例えば固定電極132を取囲むC字状または四角形の枠状に形成されると共に、その一部が固定電極132の周縁部分と重なり合った重複部134Bを構成している。このとき、同電位電極134と固定電極132との間には絶縁膜133が介在するから、同電位電極134と固定電極132とは、絶縁膜133によって互いに絶縁されている。そして、同電位電極134は、固定電極132と一緒にキャビティ3Aの底面を隙間なく覆っている。これにより、同電位電極134は、第2のガラス基板3と可動部6との間の電界を遮断している。   The equipotential electrode 134 is formed in, for example, a C-shaped or quadrangular frame shape surrounding the fixed electrode 132, and constitutes an overlapping portion 134 </ b> B part of which overlaps with the peripheral portion of the fixed electrode 132. . At this time, since the insulating film 133 is interposed between the equipotential electrode 134 and the fixed electrode 132, the equipotential electrode 134 and the fixed electrode 132 are insulated from each other by the insulating film 133. The equipotential electrode 134 covers the bottom surface of the cavity 3A together with the fixed electrode 132 without a gap. As a result, the equipotential electrode 134 blocks the electric field between the second glass substrate 3 and the movable portion 6.

かくして、このように構成される本実施の形態でも、第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、固定電極132と同電位電極134とを絶縁膜133を挟んで重ね合わせる構成としたから、第1の実施の形態のように下地電極を設けることなく、固定電極132と同電位電極134によってガラス基板3のうち可動部6との対向部分を全面に亘って隙間なく覆うことができる。   Thus, in the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment. In particular, in this embodiment, since the fixed electrode 132 and the same potential electrode 134 are overlapped with the insulating film 133 interposed therebetween, the fixed electrode 132 is not provided without providing a base electrode as in the first embodiment. The same potential electrode 134 can cover the entire surface of the glass substrate 3 facing the movable portion 6 without any gap.

なお、第5の実施の形態では、同電位電極134は、固定電極132の周縁部分だけに重なり合う構成としたが、例えば同電位電極134をキャビティ3Aの底面全体に設けることによって、固定電極132の全体に対して重なり合う構成としてもよい。この場合、第3の実施の形態と同様の効果を得ることができる。   In the fifth embodiment, the equipotential electrode 134 overlaps only the peripheral portion of the fixed electrode 132. However, for example, by providing the equipotential electrode 134 on the entire bottom surface of the cavity 3A, It is good also as a structure which overlaps with respect to the whole. In this case, the same effect as that of the third embodiment can be obtained.

また、第5の実施の形態では、絶縁膜133は、同電位電極134を全面に亘って覆う構成したが、例えば図22に示す変形例による加速度センサ131′のように、固定電極132′と同電位電極134′とが重なり合う部分にだけ絶縁膜133′を設ける構成としてもよい。この場合、同電位電極134′の重複部134B′は、固定電極132′よりも厚さ方向に対して可動部6側に配置する構成としてもよい。   In the fifth embodiment, the insulating film 133 is configured to cover the same potential electrode 134 over the entire surface. However, like the acceleration sensor 131 ′ according to the modification shown in FIG. An insulating film 133 ′ may be provided only in a portion where the same potential electrode 134 ′ overlaps. In this case, the overlapping part 134B ′ of the same potential electrode 134 ′ may be arranged on the movable part 6 side with respect to the thickness direction with respect to the fixed electrode 132 ′.

また、第5の実施の形態では、静電型デバイスとして加速度センサ131に適用した場合を例に挙げて説明したが、例えば第4の実施の形態による角速度センサ51に適用してもよい。   In the fifth embodiment, the case where the device is applied to the acceleration sensor 131 as an electrostatic device has been described as an example. However, for example, the device may be applied to the angular velocity sensor 51 according to the fourth embodiment.

また、前記各実施の形態では、第2のガラス基板3,53に固定電極9,132、固定側検出電極82A〜85A、同電位電極10,87,134等を設ける構成としたが、第1,第2のガラス基板の両方に固定電極を設ける構成としてもよい。また、前記各実施の形態では、シリコン基板4,54の厚さ方向の両側に第1のガラス基板2,52と第2のガラス電極3,53とを設ける構成としたが、固定電極が設けられない第1のガラス基板2,52はガラス材料を用いて形成する必要はなく、シリコン等の他の材料からなる基板を用いる構成としてもよい。   In each of the above embodiments, the second glass substrate 3, 53 is provided with the fixed electrodes 9, 132, the fixed detection electrodes 82A to 85A, the same potential electrodes 10, 87, 134, etc. The fixed electrodes may be provided on both of the second glass substrates. In each of the above embodiments, the first glass substrates 2 and 52 and the second glass electrodes 3 and 53 are provided on both sides in the thickness direction of the silicon substrates 4 and 54. However, a fixed electrode is provided. The first glass substrates 2 and 52 that are not required do not need to be formed using a glass material, and a substrate made of another material such as silicon may be used.

また、前記各実施の形態では、静電型デバイスとして、加速度センサ1,31,41,131および角速度センサ51を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、厚さ方向に変位可能な可動部と、該可動部と対向した固定電極を備える構成であれば、アクチュエータ、スイッチ等の各種の素子に適用することができる。   In each of the above embodiments, the acceleration sensors 1, 31, 41, 131 and the angular velocity sensor 51 are described as examples of the electrostatic device. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to various elements such as an actuator and a switch as long as the structure includes a movable part that can be displaced in the thickness direction and a fixed electrode that faces the movable part. .

1,31,41,131,131′ 加速度センサ(静電型デバイス)
2 第1のガラス基板
3 第2のガラス基板
5 支持部
6 可動部
7 支持梁
9,132,132′ 固定電極
10,87,134,134′ 同電位電極
11,42,88 層間絶縁膜
12,32,43,89 下地電極
12A,32A,89A 第1の電極部
12B,32B,89B 第2の電極部
13,33,44,90 シールド部
51 角速度センサ(静電型デバイス)
74〜77 検出質量部(可動部)
82A〜85A 固定側検出電極(固定電極)
133,133′ 絶縁膜
1,31,41,131,131 'Acceleration sensor (electrostatic device)
2 1st glass substrate 3 2nd glass substrate 5 Support part 6 Movable part 7 Support beam 9, 132, 132 'Fixed electrode 10, 87, 134, 134' Equipotential electrode 11, 42, 88 Interlayer insulation film 12, 32, 43, 89 Base electrode 12A, 32A, 89A First electrode part 12B, 32B, 89B Second electrode part 13, 33, 44, 90 Shield part 51 Angular velocity sensor (electrostatic device)
74-77 Detection mass part (movable part)
82A to 85A Fixed detection electrode (fixed electrode)
133, 133 'insulating film

Claims (4)

ガラス基板と、該ガラス基板に設けられ厚さ方向に変位可能な可動部を有するシリコン基板と、前記ガラス基板に設けられ前記可動部と対向した位置に配置された固定電極と、該固定電極と絶縁されて前記ガラス基板に設けられ前記可動部と同電位となる同電位電極とを備えた静電型デバイスにおいて、
前記固定電極と同電位電極との間には水平方向の隙間を形成し、
前記固定電極および同電位電極のうち厚さ方向に対して前記可動部と反対側となる位置には、層間絶縁膜を挟んで前記固定電極および同電位電極と対向した下地電極を設け、
該下地電極は、前記固定電極と同電位電極との間の隙間を覆い、前記固定電極および同電位電極のうちいずれか一方に電気的に接続されたシールド部を備える構成としたことを特徴とする静電型デバイス。
A glass substrate, a silicon substrate having a movable part provided on the glass substrate and displaceable in a thickness direction, a fixed electrode provided on the glass substrate and disposed at a position facing the movable part, and the fixed electrode, In an electrostatic device that is insulated and provided with the same potential electrode that is provided on the glass substrate and has the same potential as the movable part,
A horizontal gap is formed between the fixed electrode and the same potential electrode,
In the fixed electrode and the same potential electrode, a position opposite to the movable portion with respect to the thickness direction is provided with a base electrode facing the fixed electrode and the same potential electrode with an interlayer insulating film interposed therebetween,
The base electrode includes a shield portion that covers a gap between the fixed electrode and the same potential electrode and is electrically connected to either the fixed electrode or the same potential electrode. Electrostatic type device.
前記下地電極は、前記固定電極に電気的に接続された第1の電極部と、前記同電位電極に接続された第2の電極部とからなり、
前記シールド部は、前記第1の電極部を用いて形成してなる請求項1に記載の静電型デバイス。
The base electrode includes a first electrode part electrically connected to the fixed electrode and a second electrode part connected to the same potential electrode,
The electrostatic device according to claim 1, wherein the shield part is formed using the first electrode part.
前記下地電極は、前記シールド部を含めた全体が前記同電位電極に接続される構成としてなる請求項1に記載の静電型デバイス。   2. The electrostatic device according to claim 1, wherein the base electrode is configured to be connected to the same potential electrode as a whole including the shield portion. ガラス基板と、該ガラス基板に設けられ厚さ方向に変位可能な可動部を有するシリコン基板と、前記ガラス基板に設けられ前記可動部と対向した位置に配置された固定電極と、該固定電極と絶縁されて前記ガラス基板に設けられ前記可動部と同電位となる同電位電極とを備えた静電型デバイスにおいて、
前記固定電極は、少なくともその周縁部分が絶縁膜を挟んで前記同電位電極と厚さ方向で重なり合う構成としたことを特徴とする静電型デバイス。
A glass substrate, a silicon substrate having a movable part provided on the glass substrate and displaceable in a thickness direction, a fixed electrode provided on the glass substrate and disposed at a position facing the movable part, and the fixed electrode, In an electrostatic device that is insulated and provided with the same potential electrode that is provided on the glass substrate and has the same potential as the movable part,
The electrostatic device, wherein the fixed electrode has a configuration in which at least a peripheral portion thereof overlaps with the same potential electrode in a thickness direction with an insulating film interposed therebetween.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013040856A (en) * 2011-08-17 2013-02-28 Seiko Epson Corp Physical quantity sensor and electronic apparatus
WO2014122910A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-14 パナソニック株式会社 Mems device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9817020B2 (en) 2011-08-17 2017-11-14 Seiko Epson Corporation Physical quantity sensor and electronic apparatus
CN102955045A (en) * 2011-08-17 2013-03-06 精工爱普生株式会社 Physical quantity sensor and electronic apparatus
US9151775B2 (en) 2011-08-17 2015-10-06 Seiko Epson Corporation Physical quantity sensor and electronic apparatus
JP2013040856A (en) * 2011-08-17 2013-02-28 Seiko Epson Corp Physical quantity sensor and electronic apparatus
CN109406827A (en) * 2011-08-17 2019-03-01 精工爱普生株式会社 Physical quantity transducer and electronic equipment
US10338093B2 (en) 2011-08-17 2019-07-02 Seiko Epson Corporation Physical quantity sensor and electronic apparatus
US10557864B2 (en) 2011-08-17 2020-02-11 Seiko Epson Corporation Physical quantity sensor and electronic apparatus
US10768198B2 (en) 2011-08-17 2020-09-08 Seiko Epson Corporation Acceleration sensor and electronic apparatus
CN109406827B (en) * 2011-08-17 2021-01-19 精工爱普生株式会社 Physical quantity sensor and electronic device
US11307216B2 (en) 2011-08-17 2022-04-19 Seiko Epson Corporation Acceleration sensor and electronic apparatus
WO2014122910A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-14 パナソニック株式会社 Mems device
US9550663B2 (en) 2013-02-06 2017-01-24 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. MEMS device
JPWO2014122910A1 (en) * 2013-02-06 2017-01-26 パナソニックIpマネジメント株式会社 MEMS device

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