JP2016194467A - 物理量センサーの検査方法及び物理量センサーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】時間が掛からず、効率が良い物理量センサーの検査方法及び製造方法を提供する。【解決手段】本発明の物理量センサーの検査方法は、物理量に応じて検出振動を行う検出部１２を有する物理量センサーとしての加速度センサー１に、電圧レベルＶｄを変化させながら試験駆動信号を印加し、試験駆動信号に応じた検出部１２からの出力信号を試験検出信号として検出し、電圧レベルＶｄの変化に対する試験検出信号の変化に基づいて良否判定を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、物理量センサーの検査方法及び物理量センサーの製造方法に関する。

従来、例えば、特許文献１に記載されているように、出荷する前の物理量センサーをバーンイン試験により検査する方法が知られていた。特許文献１に記載されている方法では、高温度下でセンサー素子をオーバードライブしてセンサー素子にストレスを掛けていた。これにより、クラックなどの不良を有するセンサー素子の不具合を増大させ、バーンイン試験前後での電気特性の変化を調べることで不良品を発見していた。

特開２０１４−１９０９４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の検査方法では、例えば使用温度の上限で数時間に渡って試験を行う必要があり、検査に時間が掛かっていた。このため、検査効率が悪いという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る物理量センサーの検査方法は、物理量に応じて検出振動を行う検出部を有する物理量検出素子に、電圧レベルを変化させながら試験駆動信号を印加し、前記試験駆動信号に応じた前記検出部からの出力信号を試験検出信号として検出し、前記電圧レベルの変化に対する前記試験検出信号の変化に基づいて良否判定を行うことを特徴とする。

本適用例によれば、試験駆動信号の電圧レベルの変化に対する試験検出信号の変化に基づいて良否判定を行うため、バーンイン試験を行う場合に比べて、短時間で検査を行うことができる。従って、効率が良い検査方法を提供することができる。

［適用例２］上記適用例に記載の物理量センサーの検査方法は、前記物理量検出素子が、前記試験用駆動信号が印加されて駆動振動を行う駆動部をさらに有しており、前記試験検出信号は、前記駆動部の前記駆動振動に基づいて前記検出部から出力される漏れ信号であることが好ましい。

本適用例によれば、試験駆動信号を駆動部に印加し、検出部からの漏れ信号出力を試験検出信号として検出することにより、駆動部及び検出部の両方を検査することができる。このため、より一層効率が良い検査方法を提供することができる。

［適用例３］上記適用例に記載の物理量センサーの検査方法は、前記電圧レベルを、第１レベルから、前記第１レベルより大きい第２レベルに上昇させたときの、前記電圧レベルに対する前記試験検出信号の電圧の変化率に基づいて良否判定を行うことが好ましい。

本適用例によれば、試験検出信号の電圧の変化率に基づいて良否判定を行うことで、駆動部や検出部に異物が付着するなどして振動状態が異常となった物理量センサーを不良品と判定することができる。このため、簡易な方法で良否判定を行える検査方法を提供することができる。

［適用例４］上記適用例に記載の物理量センサーの検査方法は、前記電圧レベルを、第１レベルから、前記第１レベルより大きい第２レベルに上昇させ、前記電圧レベルを、前記第２レベルから、前記第１レベルに下降させ、前記電圧レベルが前記第１レベルから上昇するときの前記試験検出信号の電圧と、前記電圧レベルが前記第１レベルまで下降したときの前記試験検出信号の電圧と、の差に基づいて良否判定を行うことが好ましい。

本適用例によれば、電圧レベルの上昇を開始したときの試験検出信号の電圧と、電圧レベルの下降が終了したときの試験検出信号の電圧と、の差に基づいて良否判定を行うことで、駆動部や検出部にクラックなどの欠陥を有し、潜在的に不良品になる可能性があるものを除去することができる。このため、簡易な方法で良否判定を行える検査方法を提供することができる。

［適用例５］上記適用例に記載の物理量センサーの検査方法は、前記物理量センサーが、前記駆動部に前記駆動振動を行わせる駆動回路をさらに備えており、前記駆動回路は、外部から入力される可変の外部電圧に基づいて前記試験駆動信号を生成することが好ましい。

本適用例によれば、外部から入力される可変の外部電圧に基づいて試験駆動信号を生成するため、印加する試験駆動信号の値を自由に設定できるという効果を得ることができる。

［適用例６］上記適用例に記載の物理量センサーの検査方法は、前記物理量センサーが、前記駆動部に前記駆動振動を行わせる駆動回路をさらに備えており、前記駆動回路は、第１基準電圧から第ｎ基準電圧（ｎは２以上の整数）の異なるｎ種類の基準電圧を生成可能な基準電圧回路を備え、前記試験駆動信号の前記電圧レベルは、前記基準電圧に基づくことが好ましい。

本適用例によれば、基準電圧回路が生成するｎ種類の基準電圧に基づいて試験駆動信号の電圧レベルを変化させることができるため、外部の入力装置を必要とせず、簡易な構成で検査を行うことができるという効果を得ることができる。

［適用例７］本適用例に係る物理量センサーの製造方法は、物理量に応じて検出振動を行う検出部を有する物理量検出素子に、電圧レベルを変化させながら試験駆動信号を印加し、前記試験駆動信号に応じた前記検出部からの出力信号を試験検出信号として検出し、前記電圧レベルの変化に対する前記試験検出信号の変化に基づいて良否判定を行う検査工程を含んでいることを特徴とする。

本適用例によれば、試験駆動信号の電圧レベルの変化に対する試験検出信号の変化に基づいて良否判定を行うため、バーンイン試験を行う場合に比べて、短時間で検査を行うことができる。従って、効率が良い製造方法を提供することができる。

［適用例８］上記適用例に記載の物理量センサーの製造方法は、前記物理量検出素子が、前記試験用駆動信号が印加されて駆動振動を行う駆動部をさらに有しており、前記試験検出信号は、前記駆動部の前記駆動振動に基づいて前記検出部から出力される漏れ信号であることが好ましい。

本適用例によれば、試験駆動信号を駆動部に印加し、検出部からの漏れ信号出力を試験検出信号として検出することにより、駆動部及び検出部の両方を検査することができる。このため、より一層効率が良い製造方法を提供することができる。

［適用例９］上記適用例に記載の物理量センサーの製造方法は、前記電圧レベルを、第１レベルから、前記第１レベルより大きい第２レベルに上昇させたときの、前記電圧レベルに対する前記試験検出信号の電圧の変化率に基づいて良否判定を行うことが好ましい。

本適用例によれば、試験検出信号の電圧の変化率に基づいて良否判定を行うことで、駆動部や検出部に異物が付着するなどして振動状態が異常となった物理量センサーを不良品と判定することができる。このため、簡易な方法で振動状態の異常がわかる製造方法を提供することができる。

［適用例１０］上記適用例に記載の物理量センサーの製造方法は、前記電圧レベルを、第１レベルから、前記第１レベルより大きい第２レベルに上昇させ、前記電圧レベルを、前記第２レベルから、前記第１レベルに下降させ、前記電圧レベルが前記第１レベルから上昇するときの前記試験検出信号の電圧と、前記電圧レベルが前記第１レベルまで下降したときの前記試験検出信号の電圧と、の差に基づいて良否判定を行うことが好ましい。

本適用例によれば、電圧レベルの上昇を開始したときの試験検出信号の電圧と、電圧レベルの下降が終了したときの試験検出信号の電圧と、の差に基づいて良否判定を行うことで、駆動部や検出部にクラックなどの欠陥を有し、試験検出信号の変化にヒステリシスがある物理量センサーを不良品と判定することができる。このため、簡易な方法で駆動部や検出部の異常がわかる製造方法を提供することができる。

［適用例１１］上記適用例に記載の物理量センサーの製造方法は、前記物理量センサーが、前記駆動部に前記駆動振動を行わせる駆動回路をさらに備えており、前記駆動回路は、外部から入力される可変の外部電圧に基づいて前記試験駆動信号を生成することが好ましい。

本適用例によれば、外部から入力される可変の外部電圧に基づいて試験駆動信号を生成するため、印加する試験駆動信号を自由に設定できるという効果を得ることができる。

［適用例１２］上記適用例に記載の物理量センサーの製造方法において、前記物理量センサーが、前記駆動部に前記駆動振動を行わせる駆動回路をさらに備えており、前記駆動回路は、第１基準電圧から第ｎ基準電圧（ｎは２以上の整数）の異なるｎ種類の基準電圧を生成可能な基準電圧回路を備え、前記試験駆動信号の前記電圧レベルは、前記基準電圧に基づくことが好ましい。

本適用例によれば、基準電圧回路が生成するｎ種類の基準電圧に基づいて試験駆動信号の電圧レベルを変化させることができるため、外部の入力装置を必要とせず、簡易な構成で検査を行えるという効果を得ることができる。

物理量センサーの概略図。 物理量センサーが備えるＡＧＣ回路の回路図。 物理量センサーが備える検出回路の回路図。 物理量センサーが備える検出回路における漏れ信号の波形図。 電圧レベルの変化に対する漏れ信号出力の変化を表すグラフの一例。 電圧レベルの変化に対する漏れ信号出力の変化を表すグラフの一例。 変形例１に係る物理量センサーの概略図。 変形例２に係る物理量センサーの概略図。 物理量センサーの製造工程を表す工程図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせている。

（実施形態１）
＜物理量センサーの概略構成＞
まず、物理量センサーの好適例としての角速度センサー１の概略構成について説明する。角速度センサー１は、与えられた回転の角速度を検出するセンサーである。
図１は、角速度センサー１の概略図である。角速度センサー１は、角速度検出素子１０、駆動回路２０、及び検出回路３０などによって構成されている。

角速度検出素子１０は、回転に伴って発生するコリオリ力に応じて検出振動し、この検出振動に応じた電気信号を出力する。好適例では、角速度検出素子１０は、いわゆるダブルＴ型と呼ばれる振動子であり、基部１０１、駆動部１１、検出部１２、第１連結腕１３１、及び第２連結腕１３２などによって構成されている。また、角速度検出素子１０は、水晶（ＳｉＯ₂結晶）を材料として形成されている。

検出部１２は、第１検出腕１２１及び第２検出腕１２２を備えている。第１検出腕１２１及び第２検出腕１２２は、基部１０１から互いに逆向きに延出している。
第１連結腕１３１及び第２連結腕１３２は、基部１０１から、第１検出腕１２１及び第２検出腕１２２が延出している方向と交差する方向に沿って、互いに逆向きに延出している。
駆動部１１は、第１駆動腕１１１、第２駆動腕１１２、第３駆動腕１１３、及び第４駆動腕１１４を備えている。第１駆動腕１１１及び第２駆動腕１１２は、第１検出腕１２１及び第２検出腕１２２が延出している方向に沿って、第１連結腕１３１から互いに逆向きに延出している。第３駆動腕１１３及び第４駆動腕１１４は、第１検出腕１２１及び第２検出腕１２２が延出している方向に沿って、第２連結腕１３２から互いに逆向きに延出している。

駆動回路２０は、駆動信号を生成し、角速度検出素子１０を駆動振動させる回路である。駆動回路２０は、ＡＧＣ回路２１、基準電圧回路２２、電流電圧変換回路２３、第１駆動電極Ｄ１、第２駆動電極Ｄ２、及び外部端子ＶＲなどによって構成されている。

第１駆動電極Ｄ１は、駆動部１１である第１駆動腕１１１〜第４駆動腕１１４に設けられている駆動電極（図示せず）と電気的に接続されている。発振起動信号が入力されると、駆動部１１は駆動振動を開始し、駆動部１１からの交流電流は第１駆動電極Ｄ１に入力される。入力された電流は、電流電圧変換回路２３によって電圧信号に変換され、ＡＧＣ回路２１に入力される。ＡＧＣ回路２１は、外部端子ＶＲと電気的に接続された外部電圧入力電極２１５と、基準電圧回路２２と電気的に接続された基準電圧入力電極２１６と、を備えている。ＡＧＣ回路２１は、外部端子ＶＲから入力された外部電圧Ｖｅｘに基づき、又は基準電圧回路２２から入力された基準電圧ＶＲＥＦに基づき、一定レベルの駆動信号を生成して第２駆動電極Ｄ２に出力する。第２駆動電極Ｄ２は、駆動部１１である第１駆動腕１１１〜第４駆動腕１１４に設けられており、第１駆動電極Ｄ１と電気的に接続されている駆動電極とは異なる駆動電極（図示せず）と電気的に接続されており、第１駆動電極Ｄ１に入力される交流信号とは逆相の信号を出力する。これにより、角速度検出素子１０及び駆動回路２０によって発振ループが形成される。

角速度検出素子１０は、駆動回路２０からの駆動信号に応じて駆動振動を行う。具体的には、第１駆動腕１１１と、第３駆動腕１１３と、が互いに離間と接近とを繰り返す屈曲振動を行うとともに、第２駆動腕１１２と、第４駆動腕１１４と、が互いに離間と接近とを繰り返す屈曲振動を行う。

ここで、角速度センサー１に紙面と垂直な軸周りの角速度が与えられると、駆動振動と直交する方向のコリオリ力が駆動部１１に働く。すると、第１連結腕１３１及び第２連結腕１３２が、第１駆動腕１１１〜第４駆動腕１１４が延出している方向に沿った振動を始める。これに伴い、検出部１２が検出振動を行う。具体的には、第１検出腕１２１及び第２検出腕１２２が、第１検出腕１２１及び第２検出腕１２２と交差する方向に振動する。

一方、角速度センサー１が静止している場合（角速度が与えられていない場合）にはコリオリ力は発生しない。従って、駆動部１１の駆動振動が完全に対称な屈曲振動であれば、第１検出腕１２１及び第２検出腕１２２は振動しない。しかし、実際には駆動振動はわずかに非対称であるので、第１検出腕１２１及び第２検出腕１２２にも駆動振動に連動した定常的な振動が発生する。以下では、この振動のことを漏れ振動と称し、漏れ振動に応じて検出部１２から出力される信号のことを漏れ信号と称する。

検出回路３０は、検出部１２である第１検出腕１２１及び第２検出腕１２２に設けられた検出電極（図示せず）からの交流信号を処理する回路である。検出回路３０は、第１検出電極Ｓ１、第２検出電極Ｓ２、角速度信号出力端子Ｖｏｕｔ、漏れ信号出力端子Ｖｍｏｎ、及び故障診断信号出力端子ＤＩＡＧなどを備えている。第１検出電極Ｓ１は、第１検出腕１２１に設けられている検出電極（図示せず）と電気的に接続されている。また、第２検出電極Ｓ２は、第２検出腕１２２に設けられており、第１検出電極Ｓ１と電気的に接続されている検出電極とは逆相の信号を出力する検出電極（図示せず）と電気的に接続されている。

角速度信号出力端子Ｖｏｕｔは、第１検出電極Ｓ１及び第２検出電極Ｓ２に入力された信号に基づいて、角速度に対応する角速度信号を出力する。漏れ信号出力端子Ｖｍｏｎは、上述した漏れ信号を出力する。また、検出回路３０は、角速度センサー１の使用時に角速度検出素子１０の破損や配線の断線などの故障が発生した場合、故障診断信号を生成し、故障診断信号出力端子ＤＩＡＧから出力する。

＜ＡＧＣ回路２１の構成と動作＞
図２は、駆動回路２０が備えるＡＧＣ回路２１の回路図である。ＡＧＣ回路２１は、ハイパスフィルター２１１、全波整流回路２１２、比較調整回路２１３、切替回路２１４、外部電圧入力電極２１５、基準電圧入力電極２１６、及び駆動信号生成回路２１７などによって構成されている。

電流電圧変換回路２３からの信号は、分岐してハイパスフィルター２１１及び全波整流回路２１２に入力される。
ハイパスフィルター２１１は、電流電圧変換回路２３の出力信号に含まれるオフセット電圧を低減するとともに、駆動回路２０及び角速度検出素子１０が発振ループを形成するための位相調整の機能を果たす。ハイパスフィルター２１１の出力信号は、駆動信号生成回路２１７に入力される。
全波整流回路２１２は、電流電圧変換回路２３から入力された交流電圧信号を全波整流する。全波整流回路２１２の出力信号は、比較調整回路２１３に入力される。

切替回路２１４は、外部から印加される切替回路制御信号に基づいて、外部電圧入力電極２１５からの入力信号、又は基準電圧入力電極２１６からの入力信号のいずれかを比較調整回路２１３に入力する。
比較調整回路２１３は、全波整流回路２１２からの信号と、切替回路２１４からの信号と、の差を積分する。これにより、電流電圧変換回路２３からの入力信号と、外部電圧Ｖｅｘ又は基準電圧ＶＲＥＦと、の比較に基づいた信号を駆動信号生成回路２１７に入力する。

駆動信号生成回路２１７は、コンパレータ２１７０を備えており、ハイパスフィルター２１１からの信号を基準と比較し、二値化した信号を矩形波の駆動信号として出力する。また、コンパレータ２１７０の電源電圧には、比較調整回路２１３の出力信号が入力される。これにより、電流電圧変換回路２３からの電圧レベルＶｄと、外部電圧Ｖｅｘ又は基準電圧ＶＲＥＦと、の差がゲインに反映されることで、駆動部１１を流れる励振電流が外部電圧Ｖｅｘ又は基準電圧ＶＲＥＦに基づいた一定レベルに保たれる。

＜検出回路の構成＞
図３は、角速度センサー１が備える検出回路３０の回路図である。
検出回路３０は、第１検出電極Ｓ１、第２検出電極Ｓ２、第１チャージアンプ３０１、第２チャージアンプ３０２、差動増幅回路３０３、交流増幅回路３０４、第１同期検波回路３１１、第１ローパスフィルター３１２、第１−１直流増幅回路３１３、第１スイッチトキャパシターフィルター３１４、第１−２直流増幅回路３１５、レシオメトリックアンプ３１６、第２同期検波回路３２１、第２ローパスフィルター３２２、第２−１直流増幅回路３２３、第２スイッチトキャパシターフィルター３２４、第２−２直流増幅回路３２５、閾値回路３２６、角速度信号出力端子Ｖｏｕｔ、漏れ信号出力端子Ｖｍｏｎ、及び故障診断信号出力端子ＤＩＡＧなどによって構成されている。

第１チャージアンプ３０１には、第１検出腕１２１の振動に対応する電流信号が入力される。第１チャージアンプ３０１は、この電流信号を電圧信号に変換する。第２チャージアンプ３０２には、第２検出腕１２２の振動に対応する電流信号が入力される。第２チャージアンプ３０２は、この電流信号を電圧信号に変換する。差動増幅回路３０３は、第１チャージアンプ３０１からの信号と、第２チャージアンプ３０２からの信号と、を差動増幅する。交流増幅回路３０４は、差動増幅回路３０３からの信号を交流増幅する。交流増幅回路３０４からの出力信号は、第１同期検波回路３１１及び第２同期検波回路３２１に入力される。

第１同期検波回路３１１は、周波数が駆動信号と等しく、位相が駆動信号と略９０°ずれている検波信号に基づいて、交流増幅回路３０４からの信号を同期検波する。第１ローパスフィルター３１２は、第１同期検波回路３１１からの信号を平滑化するとともに、高周波成分のノイズを低減する。第１−１直流増幅回路３１３は、第１ローパスフィルター３１２からの出力信号を直流増幅する。第１スイッチトキャパシターフィルター３１４は、第１−１直流増幅回路３１３からの出力信号に含まれる高周波成分のノイズをさらに低減し、出力信号の周波数帯域を制限する。

第１−２直流増幅回路３１５は、第１スイッチトキャパシターフィルター３１４からの出力信号を増幅し、最終的なゲインを決定する。レシオメトリックアンプ３１６は、第１−２直流増幅回路３１５からの出力信号を電源電圧に応じたゲインでレベル調整することで、電源電圧が変動した場合にも、検出回路３０からの出力信号が変動しないようにする機能を果たす。レシオメトリックアンプ３１６からの出力信号は、角速度信号として、角速度信号出力端子Ｖｏｕｔから出力される。

第２同期検波回路３２１は、周波数が駆動信号と等しく、位相が駆動信号と略等しい検波信号に基づいて、交流増幅回路３０４からの信号を同期検波する。第２ローパスフィルター３２２は、第２同期検波回路３２１からの信号を平滑化するとともに、高周波成分のノイズを低減する。第２−１直流増幅回路３２３は、第２ローパスフィルター３２２からの出力信号を直流増幅する。第２スイッチトキャパシターフィルター３２４は、第２−１直流増幅回路３２３からの出力信号に含まれる高周波成分のノイズをさらに低減し、出力信号の周波数帯域を制限する。

第２−２直流増幅回路３２５は、第２スイッチトキャパシターフィルター３２４からの出力信号を増幅し、最終的なゲインを決定する。第２−２直流増幅回路３２５からの出力信号は、漏れ信号として漏れ信号出力端子Ｖｍｏｎから出力されるとともに、閾値回路３２６に入力される。閾値回路３２６は、第２スイッチトキャパシターフィルター３２４からの出力信号を閾値と比較した結果に基づき、角速度センサー１に故障が発生しているか否かを示す故障診断信号を、故障診断信号出力端子ＤＩＡＧから出力する。

＜検出回路における漏れ信号成分の信号処理＞
図４は、検出回路３０における漏れ信号成分の波形を表す波形図である。図４には、図３に示すＡ〜Ｉの各点における漏れ信号の変化を示しており、横軸は時間を、縦軸は電圧を示す。図４では角速度信号成分は省略しており、漏れ信号成分のみを図示している。

Ａ点（第１チャージアンプ３０１の出力）には、第１検出腕１２１の漏れ振動に対応する漏れ信号成分が出力される。Ｂ点（第２チャージアンプ３０２の出力）には、第２検出腕１２２の漏れ振動に対応する漏れ信号成分が出力される。これらの漏れ信号成分は、駆動回路２０から出力される駆動信号と同相又は逆相の交流信号である。
Ｃ点（交流増幅回路３０４の出力）には、Ａ点の出力信号とＢ点の出力信号とが差動増幅回路３０３によって差動増幅されたのち、交流増幅回路３０４によって増幅された信号が出力されている。
Ｄ点（第１同期検波回路３１１の検波入力）には、第１同期検波回路３１１が同期検波を行うための第１検波信号が入力される。第１検波信号の位相は、駆動信号の位相及びＣ点における漏れ信号成分の位相と略９０°ずれている。

Ｅ点（第１同期検波回路３１１の出力）には、Ｃ点の漏れ信号成分と、Ｄ点の第１検波信号と、を乗算した信号が出力されている。このため、Ｅ点の出力信号は、図示したような鋸刃状になっている。
Ｆ点（レシオメトリックアンプ３１６の出力）には、Ｅ点の出力信号を第１ローパスフィルター３１２によって積分し、第１−１直流増幅回路３１３、第１スイッチトキャパシターフィルター３１４、第１−２直流増幅回路３１５、及びレシオメトリックアンプ３１６を介した信号が出力されている。Ｅ点の出力信号を積分すると、漏れ信号は相殺されるため、Ｆ点における出力信号に漏れ信号成分は寄与しない。すなわち、角速度信号出力端子Ｖｏｕｔからの出力信号には、漏れ信号成分は含まれない。

Ｇ点（第２同期検波回路３２１の検波入力）には、第２同期検波回路３２１が同期検波を行うための第２検波信号が入力される。第２検波信号の位相は、駆動信号の位相及びＣ点における漏れ信号成分の位相と略等しい。
Ｈ点（第２同期検波回路３２１の出力）には、Ｃ点の漏れ信号成分と、Ｇ点の第２検波信号と、を乗算した信号が出力されている。このため、Ｈ点の出力信号は図示の通り、Ｃ点の漏れ信号成分が全波整流された形となっている。
Ｉ点（第２−２直流増幅回路３２５の出力）には、Ｈ点の出力信号を第２ローパスフィルター３２２によって積分し、第２−１直流増幅回路３２３、第２スイッチトキャパシターフィルター３２４、及び第２−２直流増幅回路３２５を介した信号が出力される。従って、漏れ信号出力端子Ｖｍｏｎからは、漏れ振動の大きさに対応した漏れ信号出力Ｖｍが出力される。

＜物理量センサーの検査方法＞
次に、本実施形態に係る物理量センサーとしての角速度センサー１の検査方法について説明する。
角速度センサー１の検査は、駆動信号の電圧レベルＶｄを可変にして、試験駆動信号として角速度検出素子１０の駆動部１１に印加し、電圧レベルＶｄを変化させながら、漏れ信号出力端子Ｖｍｏｎから出力される漏れ信号出力Ｖｍを試験検出信号として測定することによって行われる。電圧レベルＶｄの変化に対する漏れ信号出力Ｖｍの変化により、角速度検出素子１０が良品であるか、不良品であるかの良否判定がなされる。

以下では、具体的な検査の手順について説明する。
角速度センサー１の通常使用時には、ＡＧＣ回路２１は、基準電圧回路２２から基準電圧入力電極２１６を介して入力される基準電圧ＶＲＥＦに基づいて駆動信号を生成している。
検査を行うに当たり、まず、切替回路制御信号によって、ＡＧＣ回路２１が備える切替回路２１４の接続を切り替える。これにより、基準電圧入力電極２１６からの信号でなく、外部電圧入力電極２１５からの信号が比較調整回路２１３に印加される状態とする。

次に、外部の電圧源を外部端子ＶＲに接続し、可変の外部電圧Ｖｅｘを印加する。外部電圧Ｖｅｘを変化させると、それに応じてＡＧＣ回路２１から出力される駆動信号の電圧レベルＶｄも変化する。本実施形態では、電圧レベルＶｄを第１レベルＶｄ１から第２レベルＶｄ２まで上昇させると同時に、漏れ信号出力端子Ｖｍｏｎからの漏れ信号出力Ｖｍを測定し、その変化を記録する。

図５は、本実施形態に係る検査方法によって得られたデータの一例である。縦軸は漏れ信号出力Ｖｍを示し、横軸は電圧レベルＶｄを示す。図５には、駆動信号の電圧レベルＶｄを第１レベルＶｄ１から第２レベルＶｄ２まで上昇させたときの漏れ信号出力Ｖｍの変化を示している。“ＧＯＯＤ”と示したのが良品のデータの例であり、“ＢＡＤ”と示したのが角速度検出素子１０に異物が付着している不良品のデータの例である。

良品の場合、電圧レベルＶｄが上昇すると、駆動部１１の振動振幅が大きくなるため、振動の非対称性に由来する漏れ信号出力Ｖｍも上昇する。図５に示した例では、漏れ信号出力Ｖｍは電圧レベルＶｄの増加に略比例して増加している。
一方、不良品は良品とは異なる挙動を示す。図５に示した例では、電圧レベルＶｄが上昇しても、異物によって駆動部１１の振動振幅の増加が妨げられるため、漏れ信号出力Ｖｍには大きな変化が見られない。
従って、電圧レベルＶｄに対する漏れ信号出力の変化率を算出し、その値が許容範囲に収まっているものを良品と判断し、許容範囲から外れているものを不良品と判断することにより、良品と不良品とを区別することができる。例えば、基準となる変化率を定めておき、変化率が基準の９５％〜１０５％の範囲内に収まっているものを良品と判断し、それ以外を不良品と判断すればよい。

なお、上述の検査方法は、異物が付着している不良品を区別する場合に限定されない。例えば汚れ等によって駆動電極同士が短絡している場合や、配線に断線が生じている場合にも、漏れ信号出力の挙動が良品とは異なるため、不良品と判定することができる。
また、外部電圧Ｖｅｘは、連続的に変化させてもよく、第１レベルＶｄ１に対応する電圧値と第２レベルＶｄ２に対応する電圧値との間を離散的に変化させてもよい。なお、外部電圧Ｖｅｘの値としては、例えば１Ｖから２Ｖまで上昇させる構成を用いることができる。
また、上述の検査方法では電圧レベルＶｄを上昇させる構成として説明したが、電圧レベルＶｄを単調に変化させる構成であればよく、例えば第２レベルＶｄ２から第１レベルＶｄ１まで下降させたときの漏れ信号出力Ｖｍの変化率に基づいて良否判定を行う構成であってもよい。

以上述べたように、本実施形態に係る物理量センサーの検査方法によれば、以下の効果を得ることができる。
すなわち、駆動信号の電圧レベルＶｄの変化に対する漏れ信号出力Ｖｍの変化によって良否判定を行うことで、バーンイン試験を行う場合などに比べて短時間で検査を行うことができる。また、駆動部１１に印加する駆動信号の変化に対する検出部１２からの出力信号の変化を調べるので、駆動部１１及び検出部１２のいずれに問題がある場合でも不良品と判断できる。従って、駆動部１１及び検出部１２の両方を同時に検査することができ、効率的な検査を行うことができる。

また、図４に示したように、角速度が与えられていない状況においては、角速度検出素子１０の振動状態に対応する信号は、角速度信号出力端子Ｖｏｕｔからはほぼ出力されない。一方、漏れ信号出力Ｖｍは、駆動信号の電圧レベルＶｄの変化に対して、角速度信号出力端子Ｖｏｕｔからの出力信号より高い感度で変化する。このため、漏れ信号出力Ｖｍの方が、角速度信号出力端子Ｖｏｕｔからの出力信号より、振動状態の異常をより強く反映する。従って、漏れ信号出力Ｖｍの変化を調べることで、角速度信号出力端子Ｖｏｕｔからの出力信号の変化を調べた場合に比べて、高い精度で良否判定を行うことができる。
また、バーンイン試験を行う場合には、長時間に渡って高温度下に置く必要があったため、物理量検出素子以外の部品にダメージが残ってしまう可能性があった。これに対し、本実施形態に係る物理量センサーの検査方法によれば、他の部品にダメージを与えることなく物理量検出素子の良否判定を行うことができる。

また、外部から可変の外部電圧Ｖｅｘを入力することで駆動信号の電圧レベルＶｄを可変にするため、電圧レベルＶｄを自由に設定できる。これにより、電圧レベルＶｄの値や変化のさせ方を角速度センサー１の種類に応じて変更することができ、より効率的な検査を行うことが可能である。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る物理量センサーの検査方法について説明する。
なお、物理量センサーの好適例としての角速度センサー１の構成は実施形態１と同様である。また、電圧レベルＶｄの変化に対する漏れ信号出力Ｖｍの変化により、角速度検出素子１０が良品であるか、不良品であるかの良否判定がなされる点も実施形態１と同様である。

以下では、本実施形態に係る検査方法の具体的な手順について説明する。
まず、実施形態１と同様に、切替回路制御信号によって切替回路２１４の接続を切り替える。これにより、外部電圧入力電極２１５からの信号が比較調整回路２１３に印加される状態とする。そして、外部の電圧源から外部端子ＶＲに、可変の外部電圧Ｖｅｘを印加する。

次に、外部電圧Ｖｅｘを上昇させ、ＡＧＣ回路２１から出力される駆動信号の電圧レベルＶｄを第１レベルＶｄ１から第２レベルＶｄ２まで上昇させる。同時に、漏れ信号出力端子Ｖｍｏｎからの漏れ信号出力Ｖｍを測定し、電圧レベルＶｄの上昇に対する漏れ信号出力Ｖｍの変化を記録する。
続いて、外部電圧Ｖｅｘを下降させ、駆動信号の電圧レベルＶｄを第２レベルＶｄ２から第１レベルＶｄ１まで下降させる。同時に、漏れ信号出力Ｖｍを測定し、電圧レベルＶｄの下降に対する漏れ信号出力Ｖｍの変化を記録する。

図６は、本実施形態に係る検査方法によって得られるデータのイメージ図である。縦軸は漏れ信号出力Ｖｍを示し、横軸は電圧レベルＶｄを示す。“ＧＯＯＤ”と示したのが良品の漏れ信号出力の例であり、“ＢＡＤ”と示したのが角速度検出素子１０にクラック等の欠陥がある不良品の漏れ信号出力の例である。

良品の場合、電圧レベルＶｄを上昇させたときと、電圧レベルＶｄを下降させたときとで、同一の電圧レベルＶｄに対する漏れ信号出力Ｖｍは略等しい。
一方、角速度検出素子１０にクラック等の欠陥が存在する場合、良品とは異なる挙動を示す。すなわち、電圧レベルＶｄを第１レベルＶｄ１から第２レベルＶｄ２まで上昇させる過程において、角速度検出素子１０の欠陥が拡大し、駆動部１１の駆動振動の非対称性が増大する。このため、欠陥が拡大したときに、漏れ信号出力Ｖｍがそれまでの変化率より大きい割合で変化する。その後、電圧レベルＶｄを第２レベルＶｄ２から下降させても拡大した欠陥は元に戻らないため、漏れ信号出力Ｖｍの変化にはヒステリシスが生じる。このため、電圧レベルＶｄを第１レベルＶｄ１から上昇させ始めたときの漏れ信号出力Ｖｍ１と、電圧レベルＶｄを第２レベルＶｄ２まで上昇させた後、第１レベルＶｄ１まで下降させ終えたときの漏れ信号出力Ｖｍ２と、が異なる値となる。

従って、Ｖｍ１とＶｍ２との差に基づいて角速度検出素子１０の良否判定を行うことができる。具体的には、Ｖｍ１とＶｍ２との差が許容範囲内に収まっているものを良品と判定し、許容範囲外にあるものを不良品と判定することができる。例えば、Ｖｍ２の値がＶｍ１の値の９５％〜１０５％の範囲にある場合に良品と判定し、それ以外の場合に不良品と判定することができる。

以上述べたように、本実施形態に係る物理量センサーの検査方法によれば、以下の効果を得ることができる。
すなわち、漏れ信号出力Ｖｍの変化を調べることで、角速度検出素子１０にクラック等の欠陥を有して潜在的に不良品となる可能性があるものを除去することができる。

なお、漏れ信号出力Ｖｍ１及びＶｍ２は、電圧レベルＶｄの変化の開始時と終了時の漏れ信号出力に限定されない。例えば、Ｖｄ１より小さいＶｄ０から電圧レベルＶｄの上昇を開始し、Ｖｄ１に達した時点で漏れ信号出力Ｖｍ１を測定し、更に上昇させて電圧レベルＶｄがＶｄ２に達した後、電圧レベルＶｄを下降させ、Ｖｄ１まで下降した時点で漏れ信号出力Ｖｍ２を測定し、更にＶｄ０まで下降させて検査を終了するような方法であってもよい。
また、上記の説明では電圧レベルＶｄを上昇させてから下降させる構成としたが、例えば電圧レベルＶｄを第２レベルＶｄ２から第１レベルＶｄ１まで下降させた後に第２レベルＶｄ２まで上昇させ、下降を開始したときの漏れ信号出力Ｖｍと、上昇を終了したときの漏れ信号出力Ｖｍと、を比較するような構成であってもよい。

（変形例１）
図７は、変形例１に係る物理量センサーの検査方法によって検査される、角速度センサー１ａの概略図である。なお、角速度センサー１と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
角速度センサー１ａは、駆動回路２０ａを備えている。駆動回路２０ａは、ＡＧＣ回路２１、基準電圧回路２２ａ、及び電流電圧変換回路２３などによって構成されている。

基準電圧回路２２ａは、第１基準電圧ＶＲＥＦ１から第ｎ基準電圧ＶＲＥＦｎ（ｎは２以上の整数）の異なるｎ種類の基準電圧を生成可能である。基準電圧回路２２ａによって生成されたｎ種類の基準電圧は、ＡＧＣ回路２１が備える基準電圧入力電極２１６に入力される。第１基準電圧ＶＲＥＦ１が基準電圧入力電極２１６に入力されると、ＡＧＣ回路２１から出力される駆動信号の電圧レベルＶｄは第１レベルＶｄ１となる。また、第ｎ基準電圧ＶＲＥＦｎが基準電圧入力電極２１６に入力されると、ＡＧＣ回路２１から出力される駆動信号の電圧レベルＶｄは第２レベルＶｄ２となる。また、第２基準電圧ＶＲＥＦ２〜第ｎ−１基準電圧ＶＲＥＦｎ−１が基準電圧入力電極２１６に入力されると、第１レベルＶｄ１より大きく、第２レベルＶｄ２より小さい、ｎ−２種類の電圧レベルＶｄの駆動信号がＡＧＣ回路２１から出力される。

検査を行うときは、例えば外部からトリガーとなる信号を入力し、第１基準電圧ＶＲＥＦ１から第ｎ基準電圧ＶＲＥＦｎまでのｎ種類の基準電圧を基準電圧回路２２からＡＧＣ回路２１に順次入力する。そして、各基準電圧が入力されたときの漏れ信号出力Ｖｍの値を測定することにより、電圧レベルＶｄの変化に対する漏れ信号出力Ｖｍの変化を調べることができる。

以上述べたように、本変形例に係る物理量センサーの検査方法によれば、以下の効果を得ることができる。
すなわち、基準電圧回路からｎ種類の基準電圧を入力することで駆動信号の電圧レベルＶｄを可変にすることができるので、外部の電圧源を必要とせず、簡易な構成で検査を行うことができる。

（変形例２）
図８は、変形例２に係る物理量センサーの検査方法によって検査される、角速度センサー１ｂの概略図である。なお、角速度センサー１と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
角速度センサー１ｂは、検出回路３０ｂを備えている。検出回路３０ｂは、第１検出電極Ｓ１、第２検出電極Ｓ２、第１チャージアンプ３０１、第２チャージアンプ３０２、差動増幅回路３０３、交流増幅回路３０４、第１同期検波回路３１１、第１ローパスフィルター３１２、第１−１直流増幅回路３１３、第１スイッチトキャパシターフィルター３１４、第１−２直流増幅回路３１５、レシオメトリックアンプ３１６、角速度信号出力端子Ｖｏｕｔ、及び漏れ信号出力端子Ｖｍｏｎｂなどによって構成されている。

漏れ信号出力端子Ｖｍｏｎｂからは、交流増幅回路３０４からの信号が出力される。本変形例では、漏れ信号成分を検出するために、ロックインアンプ４を用いる。駆動信号から生成した参照信号に基づいて、Ｖｍｏｎｂからの出力信号をロックイン検出することにより、漏れ信号成分Ｖｍを検出することができる。これにより、電圧レベルＶｄの変化に対する漏れ信号成分Ｖｍの変化を調べることができる。

以上述べたように、本変形例に係る物理量センサーの検査方法によれば、以下の効果を得ることができる。
すなわち、検出回路３０ｂに漏れ信号成分を検出する回路構成を設けず、ロックインアンプ４によって漏れ信号成分を検出するため、角速度センサー１ｂの構成を簡易にすることができ、製造コストを抑えることができる。

（実施形態３）
＜物理量センサーの製造方法＞
図９は、物理量センサーの製造工程を表す工程図である。
ステップＳ１０は、物理量検出素子やＩＣチップを収容するためのパッケージを用意する工程である。パッケージは略直方体形状であり、セラミック材料で形成された本体部及び蓋部などによって構成されている。本体部には物理量検出素子やＩＣチップを収容するための凹部が設けられており、蓋部は本体部を封止するためのロウ材などを備えている。
ステップＳ２０は、ＩＣチップを用意する工程である。ＩＣチップはシリコン等の半導体基板から形成されており、駆動回路２０（２０ａ）及び検出回路３０（３０ｂ）などを備えている。
ステップＳ３０はＩＣチップを実装する工程である。ＩＣチップは、パッケージの本体部に載置され、好適例ではワイヤボンディングによって本体部に設けられた電極と電気的に接続される。

ステップＳ４０は、物理量検出素子を用意する工程である。物理量検出素子は好適例では角速度検出素子１０であり、水晶基板にフォトリソグラフィーやウェットエッチングのプロセスを施すことにより、外形及び電極が形成される。
ステップＳ５０は、物理量検出素子を実装する工程である。物理量検出素子は、ＩＣチップの上方に配置されたタブテープの上に配置され、タブテープによって支持されるとともにＩＣチップと電気的に接続される。
ステップＳ６０は調整工程であり、物理量検出素子にレーザーを照射して振動部の重さを調整し、共振周波数や漏れ信号出力の調整が行われる。
ステップＳ７０は封止工程であり、パッケージの本体部が蓋部によって封止される。
ステップＳ８０は検査工程であり、実施形態１，２及び変形例１，２で説明した検査によって物理量検出素子の良否判定が行われる。

以上述べたように、本実施形態に係る物理量センサーの製造方法によれば、以下の効果を得ることができる。
すなわち、ステップＳ８０において、駆動信号の電圧レベルＶｄの変化に対する漏れ信号出力Ｖｍの変化に基づいた検査を行うので、バーンイン試験を行う場合より短時間で検査工程を終わらせることができる。従って、効率が良い製造方法を提供することができる。

以上、好適な実施形態及び変形例について説明したが、本発明はその技術的範囲において、上記実施形態及び変形例に種々の変形又は変更を加えて実施することができる。
上記実施形態及び変形例では物理量センサーとして角速度センサー１（１ａ，１ｂ）を例にとって説明したが、本発明に係る物理量センサーは検出部の振動に基づいて物理量を検出するセンサーであればよい。例えば、振動子を用いた加速度センサーや圧力センサーであってもよい。

また、上記実施形態及び変形例では、角速度検出素子１０はいわゆるダブルＴ型であるとしたが、例えば基部から並行して延出している２本の振動腕を有する音叉型の振動子であってもよい。また、基部から並行して延出している２本の駆動腕と、駆動腕と逆向きに基部から並行して延出している２本の検出腕と、を備えている、いわゆるＨ型の振動子であってもよい。また、櫛歯型の電極を備えた容量検出型の振動子であってもよい。
また、上記実施形態及び変形例では、角速度検出素子１０は水晶を材料として形成されているとしたが、例えばシリコンの単結晶によって形成されていてもよい。

１，１ａ，１ｂ…物理量センサーとして角速度センサー、１０…角速度検出素子、１０１…基部、１１…駆動部、１１１…第１駆動腕、１１２…第２駆動腕、１１３…第３駆動腕、１１４…第４駆動腕、１２…検出部、１２１…第１検出腕、１２２…第２検出腕、１３１…第１連結腕、１３２…第２連結腕、２０，２０ａ…駆動回路、Ｄ１…第１駆動電極、Ｄ２…第２駆動電極、ＶＲ…外部端子、２１…ＡＧＣ回路、２１１…ハイパスフィルター、２１２…全波整流回路、２１３…比較調整回路、２１４…切替回路、２１５…外部電圧入力電極、２１６…基準電圧入力電極、２１７…駆動信号生成回路、２２，２２ａ…基準電圧回路、２３…電流電圧変換回路、３０，３０ｂ…検出回路、３０１…第１チャージアンプ、３０２…第２チャージアンプ、３０３…差動増幅回路、３０４…交流増幅回路、３１１…第１同期検波回路、３１２…第１ローパスフィルター、３１３…第１−１直流増幅回路、３１４…第１スイッチトキャパシターフィルター、３１５…第１−２直流増幅回路、３１６…レシオメトリックアンプ、３２１…第２同期検波回路、３２２…第２ローパスフィルター、３２３…第２−１直流増幅回路、３２４…第２スイッチトキャパシターフィルター、３２５…第２−２直流増幅回路、３２６…閾値回路、Ｓ１…第１検出電極、Ｓ２…第２検出電極、Ｖｏｕｔ…角速度信号出力端子、Ｖｍｏｎ，Ｖｍｏｎｂ…漏れ信号出力端子、ＤＩＡＧ…故障診断信号出力端子、４…ロックインアンプ、Ｖｄ…電圧レベル、Ｖｍ…漏れ信号出力。

Claims (12)

1. 物理量に応じて検出振動を行う検出部を有する物理量検出素子に、電圧レベルを変化させながら試験駆動信号を印加し、
   前記試験駆動信号に応じた前記検出部からの出力信号を試験検出信号として検出し、
   前記電圧レベルの変化に対する前記試験検出信号の変化に基づいて良否判定を行う、物理量センサーの検査方法。
2. 前記物理量検出素子が、前記試験駆動信号が印加されて駆動振動を行う駆動部をさらに有しており、
   前記試験検出信号は、前記駆動部の前記駆動振動に基づいて前記検出部から出力される漏れ信号であることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサーの検査方法。
3. 前記電圧レベルを、第１レベルから、前記第１レベルより大きい第２レベルに上昇させたときの、前記電圧レベルに対する前記試験検出信号の電圧の変化率に基づいて良否判定を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の物理量センサーの検査方法。
4. 前記電圧レベルを、第１レベルから、前記第１レベルより大きい第２レベルに上昇させ、
   前記電圧レベルを、前記第２レベルから、前記第１レベルに下降させ、
   前記電圧レベルが前記第１レベルから上昇するときの前記試験検出信号の電圧と、前記電圧レベルが前記第１レベルまで下降したときの前記試験検出信号の電圧と、の差に基づいて良否判定を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の物理量センサーの検査方法。
5. 前記物理量センサーが、前記駆動部に前記駆動振動を行わせる駆動回路をさらに備えており、
   前記駆動回路は、外部から入力される可変の外部電圧に基づいて前記試験駆動信号を生成することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の物理量センサーの検査方法。
6. 前記物理量センサーが、前記駆動部に前記駆動振動を行わせる駆動回路をさらに備えており、
   前記駆動回路は、第１基準電圧から第ｎ基準電圧（ｎは２以上の整数）の異なるｎ種類の基準電圧を生成可能な基準電圧回路を備え、
   前記試験駆動信号の前記電圧レベルは、前記基準電圧に基づくことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の物理量センサーの検査方法。
7. 物理量に応じて検出振動を行う検出部を有する物理量検出素子に、電圧レベルを変化させながら試験駆動信号を印加し、
   前記試験駆動信号に応じた前記検出部からの出力信号を試験検出信号として検出し、
   前記電圧レベルの変化に対する前記試験検出信号の変化に基づいて良否判定を行う検査工程を含んでいる、物理量センサーの製造方法。
8. 前記物理量検出素子が、前記試験駆動信号が印加されて駆動振動を行う駆動部をさらに有しており、
   前記試験検出信号は、前記駆動部の前記駆動振動に基づいて前記検出部から出力される漏れ信号であることを特徴とする請求項７に記載の物理量センサーの製造方法。
9. 前記電圧レベルを、第１レベルから、前記第１レベルより大きい第２レベルに上昇させたときの、前記電圧レベルに対する前記試験検出信号の電圧の変化率に基づいて良否判定を行うことを特徴とする請求項７又は８に記載の物理量センサーの製造方法。
10. 前記電圧レベルを、第１レベルから、前記第１レベルより大きい第２レベルに上昇させ、
    前記電圧レベルを、前記第２レベルから、前記第１レベルに下降させ、
    前記電圧レベルが前記第１レベルから上昇するときの前記試験検出信号の電圧と、前記電圧レベルが前記第１レベルまで下降したときの前記試験検出信号の電圧と、の差に基づいて良否判定を行うことを特徴とする請求項７又は８に記載の物理量センサーの製造方法。
11. 前記物理量センサーが、前記駆動部に前記駆動振動を行わせる駆動回路をさらに備えており、
    前記駆動回路は、外部から入力される可変の外部電圧に基づいて前記試験駆動信号を生成することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の物理量センサーの製造方法。
12. 前記物理量センサーが、前記駆動部に前記駆動振動を行わせる駆動回路をさらに備えており、
    前記駆動回路は、第１基準電圧から第ｎ基準電圧（ｎは２以上の整数）の異なるｎ種類の基準電圧を生成可能な基準電圧回路を備え、
    前記試験駆動信号の前記電圧レベルは、前記基準電圧に基づくことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の物理量センサーの製造方法。

Images