JP2012202768A - 角速度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】内圧変動による振動子の出力信号の変動が補正された角速度センサを提供する。
【解決手段】直交の関係にあるｘ方向とｙ方向それぞれに変位可能な振動子（１９）と、振動子（１９）をｘ方向に振動させる駆動部（３７，５５）と、振動子（１９）のｘ方向の振動振幅を検出する振幅検出部（３６，５４）と、振動子（１９）のｙ方向への変位量を検出する変位検出部（３８，５６）と、振動子（１９）を密閉空間に収納するパッケージ（７０）と、を有する角速度センサであって、振幅検出部（３６，５４）の出力信号に基づいて、変位検出部（３８，５６）の出力信号を補正する補正部（５７）を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、振動子と、振動子をｘ方向に振動させる駆動部と、振動子のｘ方向の振動振幅を検出する振幅検出部と、振動子のｙ方向への変位量を検出する変位検出部と、振動子を密閉空間に収納するパッケージと、を有する角速度センサに関するものである。

従来、例えば特許文献１に示されるように、振動子と、振動子を収納するケースと、振動子を駆動する駆動回路及び振動子の出力信号を処理する検出回路が設けられたＩＣと、検出回路の出力信号を補正する補正データが記憶された記憶手段と、を有する角速度センサが提案されている。この角速度センサは、上記構成要素の他に、ケースの外側に設けられた外側温度センサと、ケースの内側に設けられた内側温度センサと、ケースの内側に設けられた温度可変素子と、を有する。

温度可変素子は、上記した二つの温度センサの温度測定データに基づいて、ケースの内側の温度を所定の温度に変化させる。これにより、角速度センサの周囲温度（ケースの内部温度）が変化したとしても、振動子の周囲温度が安定化され、温度変化による振動子の出力信号の変動が抑制される。

特開２００９−１６８５４２号公報

ところで、上記したように、特許文献１に示される角速度センサは、振動子の周囲温度の変化を抑制することで、振動子の出力信号の変動が抑制された構成となっている。しかしながら、振動子の出力信号は、温度だけではなく、ケース内の圧力（内力）によっても変動する。

振動子がｘ方向に振動した状態で、ｚ方向に角速度が印加されると、ｙ方向にコリオリ力が生じる。このコリオリ力によって、振動子はｙ方向に変位（振動）し、その変位量（振動振幅）はコリオリ力（角速度）に依存する。したがって、振動振幅を検出することで、コリオリ力（角速度）を検出することができる。ｙ方向への振動状態を表すＱｓ値は圧力に依存し、振動子の出力信号はＱｓ値に依存する。そのため、特許文献１に示される角速度センサでは、内圧の変動による振動子の出力信号の変動を抑制することができない。

なお、もちろんではあるが、内圧は温度に応じて変動するので、温度変化に起因する、内圧変動による振動子の出力信号の変動は、特許文献１に記載の角速度センサでも抑制される。しかしながら、内圧は、温度だけではなくケース内の粒子数によっても変動する。そのため、特許文献１に記載の角速度センサでは、粒子数変化に起因する、内圧変動による振動子の出力信号の変動を抑制できなかった。また、特許文献１では、粒子数変化に起因する、内圧変動による振動子の出力信号の変動を補正する構成とはなっていない。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、内圧変動による振動子の出力信号の変動が補正された角速度センサを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、直交の関係にあるｘ方向とｙ方向それぞれに変位可能な振動子（１９）と、振動子（１９）をｘ方向に振動させる駆動部（３７，５５）と、振動子（１９）のｘ方向の振動振幅を検出する振幅検出部（３６，５４）と、振動子（１９）のｙ方向への変位量を検出する変位検出部（３８，５６）と、振動子（１９）を密閉空間に収納するパッケージ（７０）と、を有する角速度センサであって、振幅検出部（３６，５４）の出力信号に基づいて、変位検出部（３８，５６）の出力信号を補正する補正部（５７）を有することを特徴とする。

振動子（１９）がｘ方向に振動した状態で、ｘ方向とｙ方向とによって規定されるｘ−ｙ平面に垂直なｚ方向に角速度が印加されると、ｙ方向にコリオリ力が生じる。このコリオリ力によって振動子（１９）はｙ方向に振動（変位）することとなるが、その変位量はコリオリ力（角速度）に依存する。したがって、請求項１に記載のように、振動子（１９）のｙ方向への変位量を検出することで、角速度を検出することができる。しかしながら、ｙ方向への変位量と位相は、ｙ方向への振動状態を表すＱｓ値に依存し、Ｑｓ値はパッケージ（７０）内の圧力（内圧）に依存する。したがって、内圧が変動すると、ｙ方向の変位量だけではなく位相も変動し、オフセットや感度がずれる虞がある。

ところで、ｘ方向への振動状態を表すＱｄ値は内圧に依存し、ｘ方向への振動子（１９）の振動振幅ＡはＱｄ値に依存する。したがって、請求項１に記載のように、ｘ方向の振動振幅Ａを検出する振幅検出部（３６，５４）の出力信号に基づいて、変位検出部（３８，５６）の出力信号を補正することで、内圧変動による変位検出部（３８，５６）（振動子１９）の出力信号の変動（オフセットや感度のずれ）が補正される。

請求項２に記載のように、駆動部（３７，５５）は、振幅検出部（３６，５４）の出力信号に基づいて、ｘ方向の振動振幅を一定に調整し、補正部（５７）は、振幅検出部（３６，５４）の出力信号に基づく駆動部（３７，５５）の出力信号を用いて、変位検出部（３８，５６）の出力信号を補正する構成が好適である。

振動振幅Ａは、Ｑｄ値だけではなく、駆動部（３７，５５）が振動子（１９）を振動させる駆動力Ｆｄにも依存する。内圧変動によってＱｄ値が変動した場合、駆動部（３７，５５）は、振動振幅Ａを一定に保つために、駆動力Ｆｄを変動させる。駆動力Ｆｄの値は、駆動部（３７，５５）の出力信号によって決定される。したがって、請求項２に記載のように、振幅検出部（３６，５４）の出力信号に基づく駆動部の出力信号を用いて、変位検出部（３８，５６）の出力信号を補正部によって補正することで、内圧変動による変位検出部（３８，５６）の出力信号の変動（オフセットや感度のずれ）が補正される。

なお、もちろんではあるが、請求項２に記載のように、振幅検出部（３６，５４）の出力信号を間接的に用いるのではなく、請求項３に記載のように、補正部（５７）は、振幅検出部（３６，５４）の出力信号を直接的に用いて、変位検出部（３８，５６）の出力信号を補正する構成を採用することもできる。

請求項４に記載のように、密閉空間の圧力は、１気圧よりも低い低圧状態である構成が好適である。この場合、Ｑｓ値及びＱｄ値の変動が、内圧が１気圧の場合と比べて大きくなる。したがって、請求項１に記載のように、内圧変動による変位検出部（３８，５６）の出力信号の変動を補正する構成が好ましい。

請求項５に記載のように、密閉空間の温度を検出する検温部（９０）を有し、補正部（５７）は、駆動部（３７，５５）の出力信号だけではなく、検温部（９０）の出力信号にも基づいて、変位検出部（３８，５６）の出力信号を補正する構成が良い。これによれば、変位検出部（３８，５６）の出力信号の温度特性も補正することができる。

請求項６に記載のように、変位検出部（３８，５６）としては、振動子（１９）のｙ方向への変位量を静電容量に変換して検出する構成を採用することができる。

なお、請求項７に記載のように、振動子（１９）のｘ方向の振動周波数を検出する周波数検出部（３６，５４）を有し、駆動部（３７，５５）は、周波数検出部（３６，５４）の出力信号に基づいて、ｘ方向の振動周波数を一定に調整する構成が良い。ｙ方向への変位量は、ｘ方向の振動周波数に依存する。したがって、請求項７に記載の発明によれば、変位検出部（３８，５６）の出力信号の変動が抑制される。

第１実施形態に係る角速度センサの概略構成を示す断面図である。 センサ基板の概略構成を示す上面図である。 角速度センサの回路構成を示すブロック図である。 Ｑ値の圧力特性を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る角速度センサの概略構成を示す断面図である。図２は、センサ基板の概略構成を示す上面図である。図３は、角速度センサの回路構成を示すブロック図である。図４は、Ｑ値の圧力特性を示すグラフである。

なお、以下においては、半導体基板１１の対向面１１ａに沿う一方向をｘ方向と示し、対向面１１ａに沿い、且つ、ｘ方向と直交する方向をｙ方向と示し、ｘ，ｙ方向によって規定されるｘ−ｙ平面に垂直な方向をｚ方向と示す。また、図２に示すように、センサチップ１０をｘ方向において２等分する、ｙ方向に沿う仮想直線ｓを一点鎖線で示す。そして、後述する浮遊部１６と固定部１７とを区別するために、図２では、これらにハッチを入れている。

角速度センサ１００は、図１に示すように、要部として、センサチップ１０と、回路チップ５０と、パッケージ７０と、を有する。センサチップ１０と回路チップ５０とが、バンプ９１を介して機械的及び電気的に接続され、回路チップ５０とパッケージ７０とが、接着剤９２を介して機械的に接続されている。そして、回路チップ５０とパッケージ７０とが、配線９３を介して電気的に接続され、センサチップ１０と回路チップ５０とが、パッケージ７０の密閉空間に収納されている。本実施形態では、密閉空間は１気圧よりも低い低圧状態となっている。

センサチップ１０は、第１半導体層１２、絶縁層１３、及び、第２半導体層１４が順次積層されて成る半導体基板１１と、該半導体基板１１における回路チップ５０との対向面１１ａ側に周知の露光技術を用いて形成されたセンサ部１５と、を有する。本実施形態に係るセンサチップ１０は、図３に示すように、検温部９０も有する。

図２に示すように、センサチップ１０は、仮想直線ｓを介して対称な構造を成している。したがって、以下においては、説明が煩雑となることを避けるために、センサチップ１０における仮想直線ｓによって分断された紙面左側若しくは紙面右側の部位のみを説明する。

センサ部１５は、図１に示すように、絶縁層１３を介さずに第１半導体層１２に対して第２半導体層１４が浮遊した浮遊部１６と、絶縁層１３を介して第１半導体層１２に第２半導体層１４が固定された固定部１７と、該固定部１７に形成されたセンサパッド１８と、を有する。浮遊部１６は、第１半導体層１２に対してｘ方向及びｙ方向に変位（振動）可能だが、固定部１７及びセンサパッド１８は、第１半導体層１２に対して変位不可能となっている。

浮遊部１６は、図２に示すように、振動子１９と、変位部２０と、振動子１９と変位部２０とを連結する第１連結部２１と、変位部２０を固定部１７に連結する第２連結部２２と、を有する。このように、振動子１９は、第１連結部２１、変位部２０、及び、第２連結部２２を介して固定部１７に連結されている。

振動子１９は、ｘ方向に伸びた錘部２３と、錘部２３からｙ方向に延びた梁２４，２５と、梁２４，２５からｘ方向に延びた電極２６，２７と、を有する。第１モニター梁２４は、錘部２３の両端に形成され、第１駆動梁２５は、錘部２３における２つの第１モニター梁２４によって挟まれた部位に形成されている。第１モニター電極２６は、第１モニター梁２４における錘部２３の中央Ｐ（図２にバツ印で示す部位）側の側面から櫛歯状に複数延び、第１駆動電極２７は、第１駆動梁２５における中央Ｐ側の側面から櫛歯状に複数延びている。振動子１９の構成要素２３〜２７はそれぞれ平面矩形状を成している。

変位部２０は、第１検出電極２８と、第１検出梁２９と、を有する。第１検出梁２９は、ｙ方向に延びており、第１検出電極２８は、第１検出梁２９からｘ方向に延びている。第１検出電極２８及び第１検出梁２９はそれぞれ平面矩形状を成し、第１検出電極２８は、第１検出梁２９における振動子１９側の側面の裏面から櫛歯状に複数延びている。

第１連結部２１は、第１検出梁２９に連結された平面Ｌ字状の腕部３０と、腕部３０と第１検出梁２９との間に設けられたバネ部３１と、を有する。図２に示すように、腕部３０は、第１検出梁２９における振動子１９側の側面からｘ方向に延びた第１部位３０ａと、第１部位３０ａの先端から振動子１９に向ってｙ方向に伸びた第２部位３０ｂと、を有する。バネ部３１は、ｘ方向に沿う第３部位３１ａと、該第３部位３１ａの振動子１９側の側面からｙ方向に延びた第４部位３１ｂと、を有する。

本実施形態では、４つの第４部位３１ｂが第３部位３１ａから延びて、ｘ方向に並んでいる。ｘ方向に並ぶ４つの第４部位３１ｂの内、第１駆動梁２５側の第４部位３１ｂの先端が、第２部位３０ｂに連結され、第１検出梁２９側の第４部位３１ｂの先端が、第１検出梁２９に連結されている。そして、残り２つの第４部位３１ｂの先端が、第１モニター梁２４に連結されている。

上記構成により、バネ部３１は、ｘ方向に弾性変形し易く、ｙ方向に弾性変形し難くなっている。したがって、振動子１９のｘ方向の振動が、バネ部３１を介して変位部２０に伝達され難く、振動子１９のｙ方向への振動（変位）が、バネ部３１（連結部２１）を介して変位部２０に伝達され易くなっている。後述するように、振動子１９が、コリオリ力によってｙ方向に変位（振動）すると、変位部２０も、ｙ方向に変位（振動）する。

第２連結部２２は、第１検出梁２９における振動子１９側の側面から、固定部１７のアンカー３２へ向かって、ｘ方向に延びた形状を成している。第２連結部２２を除く浮遊部１６の他の構成要素１９〜２１は、第２連結部２２を介して、固定部１７に固定されている。

固定部１７は、アンカー３２と、主要部がｙ方向に延びた梁３３〜３５と、梁３３〜３５からｘ方向に延びた電極３６〜３８と、浮遊部１６、アンカー３２、梁３３〜３５、電極２６〜３８を囲む基部３９と、を有する。

第２モニター梁３３は、変位部２０側の第１駆動梁２５と第１モニター梁２４との間に設けられており、第２モニター電極３６は、第２モニター梁３３における第１モニター梁２４との対向面から、第１モニター梁２４に向かって、櫛歯状に複数延びている。そして、モニター電極２６，３６が噛み合わさってｙ方向で互いに対向し、モニターコンデンサを構成している。

第２駆動梁３４は、二つの第１駆動梁２５の間に設けられており、第２駆動電極３７は、第２駆動梁３４における中央Ｐから離れた側面から、この側面と対向する第１駆動梁２５に向かって、櫛歯状に複数延びている。そして、駆動電極２７，３７が噛み合わさってｙ方向で互いに対向し、駆動コンデンサを構成している。

第２検出梁３５は、第１検出梁２９とｙ方向に沿う基部３９の一部との間に設けられており、第２検出電極３８は、第２検出梁３５における第１検出梁２９側の側面から、第１検出梁２９に向かって、櫛歯状に複数延びている。そして、検出電極２８，３８が噛み合わさってｙ方向で互いに対向し、検出コンデンサを構成している。

センサパッド１８は、アンカー３２に形成された第１センサパッド４０と、第２モニター梁３３に形成された第２センサパッド４１と、第２駆動梁３４に形成された第３センサパッド４２と、第２検出梁３５に形成された第４センサパッド４３と、基部３９に形成された第５センサパッド４４と、を有する。図２に示すように、センサパッド４０〜４４は、ｘ方向に並んでおり、センサパッド４０〜４３がそれぞれ８つ固定部１７に形成され、第５センサパッド４４が２つ固定部１７に形成されている。

第１センサパッド４０にはＤＣ電圧が入力される。このＤＣ電圧は、アンカー３２を介して、浮遊部１６に入力される。これにより、浮遊部１６が、ＤＣ電圧と等電位となっている。

第２センサパッド４１からは、モニター電極２６，３６によって構成されるモニターコンデンサの静電容量変化が出力される。浮遊部１６の一部である第１モニター電極２６は、ＤＣ電圧と等電位となるので、第２センサパッド４１からは、ＤＣ電圧に依存する信号が出力されることが期待される。

第３センサパッド４２には極性が一定周期で変動する駆動電圧が入力される。浮遊部１６の一部である第１駆動電極２７はＤＣ電圧と等電位になっているので、駆動電極２７，３７によって構成される駆動コンデンサに、ＤＣ電圧と駆動電圧とに依存する静電気力（駆動力Ｆｄ）が生じる。この駆動力Ｆｄにおけるｘ方向に沿う力によって、第１駆動電極２７が形成された第１駆動梁２５（振動子１９）がｘ方向に変位する。駆動電圧は一定周期で極性が変動するので、第１駆動電極２７に作用する駆動力Ｆｄの作用方向もｘ方向にて一定周期で変動する。これにより、振動子１９がｘ方向にて一定周期で振動する。

第４センサパッド４３からは、検出電極２８，３８によって構成される検出コンデンサの静電容量変化が出力される。

第５センサパッド４４には、一定電圧が入力される。この一定電圧によって、基部３９（センサチップ１０）の電位が一定に保たれる。

回路チップ５０は、図１に示すように、半導体基板５１と、該半導体基板５１の一面５１ａに構成された、センサチップ１０の出力信号を処理する回路部５２と、該回路部５２と電気的に接続されたパッド５３と、を有する。

回路部５２は、図３に示すように、振動子１９のｘ方向の振動状態（振動振幅と振動周波数）を検出するモニター回路５４と、駆動電圧を生成する駆動回路５５と、振動子１９のｙ方向の変位量（振動振幅）を検出する変位検出回路５６と、変位検出回路５６の出力信号を補正する補正回路５７と、を有する。

モニター回路５４、モニター梁２４，３３、及び、モニター電極２６，３６によって、特許請求の範囲に記載の振幅検出部及び周波数検出部が構成され、駆動回路５５、駆動梁２５，３４、及び、駆動電極２７，３７によって、特許請求の範囲に記載の駆動部が構成されている。また、変位検出回路５６、検出梁２９，３５、及び、検出電極２８，３８によって、特許請求の範囲に記載の変位検出部が構成され、補正回路５７が、特許請求の範囲に記載の補正部に相当する。

モニター回路５４は、第２センサパッド４１から入力されるモニターコンデンサの静電容量変化に基づいて、振動子１９のｘ方向の振動状態（振動振幅と振動周波数）を検出する。

駆動回路５５は、モニター回路５４の出力信号に基づいて、ｘ方向の振動振幅と振動周波数とが一定となる駆動電圧（駆動力Ｆｄ）を生成し、生成した駆動電圧を第３センサパッド４２に入力する。このように、振動子１９の振動状態が、内圧や温度の変化などによって変化したとしても、振動子１９のｘ方向の振動状態は一定に保たれる。なお、駆動電圧は、補正回路５７にも出力される。

変位検出回路５６は、第４センサパッド４３から入力される検出コンデンサの静電容量変化に基づいて、振動子１９のｙ方向の変位量（振動振幅）を電気信号に変換する。

補正回路５７は、モニター回路５４の出力信号に基づいて、変位検出回路５６の出力信号を補正する。本実施形態に係る補正回路５７は、モニター回路５４の出力信号に基づいて生成された駆動電圧（モニター回路５４の出力信号に依存する駆動電圧）、及び、検温部９０の出力信号を用いて変位検出回路５６の出力信号を補正する。

補正回路５７は、パッケージ７０の密閉空間の圧力が設定値であり、且つ、温度が室温の時に駆動回路５５から出力される駆動電圧を閾値として記憶する記憶部５７ａと、駆動電圧と閾値との差分に基づいて、変位検出回路５６の出力信号を補正するための補正信号を演算して、演算した補正信号を変位検出回路５６の出力信号に畳乗する演算部５７ｂと、を有する。本実施形態に係る記憶部５７ａには、内圧を一定に保った状態で、温度を変化させた時の変位検出回路５６の出力信号（温度特性）が記憶されており、演算部５７ｂは、駆動電圧と閾値との差分だけではなく、検温部９０の出力信号（検出された温度）に対応する温度特性に基づいて、補正信号を演算する。

なお、回路部５２は、上記構成要素の他に、第１センサパッド４０にＤＣ電圧を入力するＤＣ電圧印加回路（図示略）と、第５センサパッド４４に一定電圧を入力する一定電圧生成回路（図示略）と、変位検出回路５６の出力信号に含まれるｘ方向の振動成分をキャンセルする同期検波回路５８と、を有する。同期検波回路５８は、モニター回路５４の出力信号に基づいて、変位検出回路５６の出力信号に含まれる、ｘ方向の振動成分のｙ方向への漏れ成分をキャンセルする。変位検出回路５６の出力信号は、同期検波回路５８を介して、補正回路５７に入力される。

パッド５３は、センサパッド１８に対応する回路パッド５９と、後述する内部端子７３と電気的に接続される外部パッド６０と、を有する。センサパッド１８と回路パッド５９とがバンプ９１を介して機械的及び電気的に接続され、内部端子７３と外部パッド６０とが配線９３を介して電気的に接続されている。

パッケージ７０は、図１に示すように、底部と側部とから成る凹状の収納部７１と、該収納部７１の開口部を閉塞する蓋部７２と、を有する。収納部７１の底部内面には、揮発性成分を含む接着剤９２が設けられており、該接着剤９２を介して収納部７１と回路チップ５０とが機械的に接続されている。収納部７１には、側部内面に設けられた内部端子７３と、側部内部に設けられた内部配線７４と、底部外面に設けられた外部端子７５と、が設けられている。上記したように、内部端子７３と外部パッド６０とが配線９３を介して電気的に接続されており、回路チップ５０の電気信号が、外部パッド６０、配線９３、内部端子７３、内部配線７４、及び、外部端子７５を介して、外部に出力される。なお、収納部７１と蓋部７２とは、機械的及び電気的に接続されている。

検温部９０は、パッケージ７０によって構成される密閉空間内の温度を検出するものである。本実施形態に係る検温部９０は、ＰＮ接合を有するダイオードであり、半導体基板１１に形成されている。検温部９０は、温度に応じた順方向電圧を出力する。

次に、角速度の検出原理について説明する。振動子１９が駆動力Ｆｄによってｘ方向に振動している状態で、ｚ方向に角速度が印加されると、振動子１９にコリオリ力Ｆｃがｙ方向に生じる。振動子１９が、コリオリ力Ｆｃによってｙ方向に変位すると、それに伴って、第１連結部２１を介して振動子１９と連結された変位部２０（第１検出電極２８）が、ｙ方向に変位する。この結果、検出電極２８，３８間の相対距離が変動し、検出コンデンサの静電容量が変化する。この静電容量変化が、第２検出電極３８に形成された第２センサパッド４１、バンプ９１、及び、パッド５３を介して、回路チップ５０に入力される。

次に、本実施形態に係る角速度センサ１００の作用効果を説明する。上記したように、振動子１９がｘ方向に振動した状態で、ｚ方向に角速度が印加されると、ｙ方向にコリオリ力Ｆｃが生じる。このコリオリ力Ｆｃによって振動子１９はｙ方向に振動（変位）することとなるが、その変位量はコリオリ力Ｆｃ（角速度）に依存する。したがって、振動子１９のｙ方向への変位量を変位検出回路５６で検出することで、角速度を検出することができる。

しかしながら、ｙ方向への変位量δｙと位相θは、角速度をΩ、ｘ方向の振動振幅をＡ、ｘ方向の共振周波数をωｄ、ｙ方向の振動状態を表すＱ値をＱｓ、ωｄとωｓの比である離調度をδ、振動子１９のｙ方向の振動に関わる質量をｍｓ、バネ部３１及び第２連結部２２のｙ方向の合成バネ定数をｋｓ、ｙ方向のダンピング定数をｃｓとすると、下記式が成立する。

このように、ｙ方向の変位量δｙと位相θはＱｓ値に依存し、Ｑｓ値はダンピング定数ｃｓに依存する。ダンピング定数ｃｓは、パッケージ内の圧力（内圧）に依存するので、内圧が変動すると、ｙ方向の変位量δｙだけではなく位相θも変動し、オフセットや感度がずれる虞がある。

ところで、ｘ方向の振動状態を表すＱ値をＱｄ、振動子１９のｘ方向の振動に関わる質量をｍｄ、バネ部３１及び第２連結部２２のｘ方向の合成バネ定数をｋｄ、ｘ方向のダンピング定数をｃｄとすると、下記式が成立する。

このように、振動振幅ＡはＱｄ値に依存し、Ｑｄ値は、ダンピング定数ｃｄに依存する。ダンピング定数ｃｄは、内圧に依存するので、内圧が変動すると、振動振幅Ａが変動する。上記したように、駆動回路５５は、モニター回路５４の出力信号に基づいて、ｘ方向の振動振幅と振動周波数とが一定となる駆動電圧（駆動力Ｆｄ）を生成する。したがって、モニター回路５４の出力信号に基づく駆動電圧を用いて、変位検出回路５６の出力信号を補正することで、内圧変動による変位検出回路５６（センサ部１５）の出力信号の変動（オフセットや感度のずれ）が補正される。

なお、内圧の変動する要因としては、接着剤９２に含まれる揮発性成分の揮発による粒子数変化と、温度変化とがある。これに対して、本実施形態に係る角速度センサ１００では、内圧そのものに依存する駆動電圧に基づいて、センサ部１５の出力信号の補正を行っている。したがって、感温素子の出力信号に基づいて、センサ部の出力信号の補正を行う構成とは異なり、粒子数変化に起因する内圧変動においても、センサ部１５の出力信号が補正される。

密閉空間の圧力は、１気圧よりも低い低圧状態となっている。この場合、図４に示すように、Ｑｓ値及びＱｄ値の変動は、内圧が１気圧の場合と比べて大きくなる。したがって、上記したように、内圧変動による変位検出回路５６の出力信号の変動を補正する構成が好ましい。なお、図４は対数グラフであり、縦軸のＱ値、横軸の内圧それぞれを任意単位で示している。四角点がＱｄ値、丸点がＱｓ値を示しており、図４では、１気圧以下の値を示している。

補正回路５７は、検温部９０の出力信号を用いて変位検出回路５６の出力信号を補正する。これによれば、変位検出回路５６の出力信号の温度特性が補正される。

駆動回路５５は、モニター回路５４の出力信号に基づいて、ｘ方向の振動周波数（共振周波数ωｄ）を一定に調整する。数式１に示したように、ｙ方向への変位量δｙは、ｘ方向の共振周波数ωｄに依存する。したがって、上記構成によれば、変位検出回路５６の出力信号の変動が抑制される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態では、モニター回路５４の出力信号に基づく駆動電圧を用いて、変位検出回路５６の出力信号を補正する例を示した。しかしながら、モニター回路５４の出力信号を用いて、変位検出回路５６の出力信号を補正しても良い。この場合、記憶部５７ａには、パッケージ７０の密閉空間の圧力が設定値であり、且つ、温度が室温の時の変位検出回路５６の出力信号が閾値として記憶されている。そして、演算部５７ｂは、変位検出回路５６の出力信号と閾値との差分に基づいて、変位検出回路５６の出力信号を補正するための補正信号を演算して、演算した補正信号を変位検出回路５６の出力信号に畳乗する。

本実施形態では、検温部９０が半導体基板１１に形成された例を示した。しかしながら、検温部９０は半導体基板５１に形成されてもよく、パッケージ７０によって構成される密閉空間内に配置されればよい。なお、本実施形態では、検温部９０がＰＮ接合を有するダイオードである例を示したが、検温部９０として、パッケージ７０によって構成される密閉空間内の温度を検出するものであれば適宜採用することができる。

１０・・・センサチップ
１５・・・センサ部
１９・・・振動子
５０・・・回路チップ
５４・・・モニター回路
５５・・・駆動回路
５７・・・補正回路
７０・・・パッケージ
９０・・・検温部
１００・・・角速度センサ

Claims (7)

1. 直交の関係にあるｘ方向とｙ方向それぞれに変位可能な振動子（１９）と、
   前記振動子（１９）をｘ方向に振動させる駆動部（３７，５５）と、
   前記振動子（１９）のｘ方向の振動振幅を検出する振幅検出部（３６，５４）と、
   前記振動子（１９）のｙ方向への変位量を検出する変位検出部（３８，５６）と、
   前記振動子（１９）を密閉空間に収納するパッケージ（７０）と、を有する角速度センサであって、
   前記振幅検出部（３６，５４）の出力信号に基づいて、前記変位検出部（３８，５６）の出力信号を補正する補正部（５７）を有することを特徴とする角速度センサ。
2. 前記駆動部（３７，５５）は、前記振幅検出部（３６，５４）の出力信号に基づいて、前記ｘ方向の振動振幅を一定に調整し、
   前記補正部（５７）は、前記振幅検出部（３６，５４）の出力信号に基づく前記駆動部（３７，５５）の出力信号を用いて、前記変位検出部（３８，５６）の出力信号を補正することを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ。
3. 前記補正部（５７）は、前記振幅検出部（３６，５４）の出力信号を用いて、前記変位検出部（３８，５６）の出力信号を補正することを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ。
4. 前記密閉空間の圧力は、１気圧よりも低い低圧状態であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の角速度センサ。
5. 前記密閉空間の温度を検出する検温部（９０）を有し、
   前記補正部（５７）は、前記駆動部（３７，５５）の出力信号だけではなく、前記検温部（９０）の出力信号にも基づいて、前記変位検出部（３８，５６）の出力信号を補正することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の角速度センサ。
6. 前記変位検出部（３８，５６）は、前記振動子（１９）のｙ方向への変位量を静電容量に変換して検出することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の角速度センサ。
7. 前記振動子（１９）のｘ方向の振動周波数を検出する周波数検出部（３６，５４）を有し、
   前記駆動部（３７，５５）は、前記周波数検出部（３６，５４）の出力信号に基づいて、前記ｘ方向の振動周波数を一定に調整することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の角速度センサ。

Images