JP4929489B2 - 角速度センサ - Google Patents

Description

本発明は、例えば１つの振動体で２軸方向の角速度を検出するのに好適に用いられる角速度センサに関する。

一般に、角速度センサとして、基板上に複数の質量部を備えたものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。特許文献１には、基板上の中心点を取囲む円周に沿って４つの質量部を設けると共に、これら４つの質量部を直交する２軸に沿って対称となる位置に配置した構成が開示されている。この場合、４つの質量部は円周方向に駆動振動する。この状態で基板の垂直軸周りの角速度が作用したときには、４つの質量部がコリオリ力によって径方向に変位する。このため、特許文献１の角速度センサは、４つの質量部の径方向の変位を検出することによって、１軸周りの角速度を検出するものである。

特許文献２には、基板上の中心点を取囲む円周に沿って４つの質量部を設けると共に、これら４つの質量部を中心点から延びる梁の先端に取付けた構成が開示されている。この場合、４つの質量部は円周方向に駆動振動すると共に、周方向で隣合う質量部は互いに逆方向に振動する。この状態で基板の表面と平行な２軸周りの角速度が作用したときには、４つの質量部がコリオリ力によって基板の垂直方向（厚さ方向）に変位する。このため、特許文献２の角速度センサは、４つの質量部の垂直方向の変位を検出することによって、２軸周りの角速度を検出するものである。

特許文献３には、２つの質量部を基板上の横方向に並んで配置すると共に、これら２つの質量部を取囲んで円環状のフレームを設けた構成が開示されている。この場合、フレームは２つの質量部に接続されている。また、２つの質量部はリンク装置を用いて連結されると共に、基板の垂直方向で互いに逆方向に振動する。この状態で質量部が並んだ方向の軸周りに角速度が作用したときには、質量部に作用したコリオリ力によってフレームが周方向に回転振動する。このため、特許文献３の角速度センサは、フレームの周方向の変位を検出することによって、１軸周りの角速度を検出するものである。

特開２０００−１８０１７４号公報 特開平１１−１８３１７９号公報 特表２００７−５０９３４６号公報

ところで、特許文献１の角速度センサは、１軸周りの角速度を検出する構成となっている。このため、２軸周りの角速度を検出するために、２つの角速度センサを使用する必要があり、製造コストが増大するという問題がある。

一方、特許文献２の角速度センサは、２軸周りの角速度を検出する構成となっている。しかし、この角速度センサは、コリオリ力による質量部の変位を検出するものの、この質量部自体が駆動振動している。このため、例えば質量部の加工ばらつき等によって駆動振動の変位が検出方向にぶれた場合には、角速度が作用していないとき（静止時）でも、変位の検出部分に大きな信号（ノイズ信号）が発生する。静止時にも発生するこのノイズ信号は、コリオリ力による信号との位相の違いを利用することによって分離することも可能である。しかし、ノイズ信号によって同期検波前の増幅率が制限されてしまい、信号処理の後半で大きな増幅が必要になり、相対的にノイズが大きくなる。また、同期検波による位相誤差によって、ノイズ信号に伴う大きなオフセット出力が発生する。さらに、このオフセット出力が温度変化することによるドリフトを引き起こし、角速度の検出精度が低下するという問題がある。

また、特許文献３の角速度センサは、駆動振動に検出部であるフレームが動かない構成となっているから、静止時に駆動振動による信号が発生することはない。しかし、質量部は基板の垂直方向に対して駆動振動する構成となっているから、大きな駆動振幅を確保することが難しく、角速度の検出感度が低くなる傾向がある。また、１軸周りの角速度を検出する構成となっているから、２軸周りの角速度を検出するために、２つの角速度センサを使用する必要があり、製造コストが増大するという問題もある。

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、２軸周りの角速度を高精度かつ高感度に検出することができる角速度センサを提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明による角速度センサは、Ｘ軸と前記Ｘ軸と直交したＹ軸の方向に沿って延びている基板と、前記基板の表面に設けられた枠状の支持部と、前記基板と隙間をもって対向し、中心部に対して点対称な位置に、前記中心部を取囲む周方向に対して互いに等間隔に配置され、前記中心部に向けて突出した接続部をそれぞれ有する、４つの駆動質量部と、前記４つの駆動質量部の前記周方向の両側にそれぞれ配置され、前記中心部から放射状に延びていると共に、長さ方向の途中位置で折り返した形状を有し、前記基板と平行な状態で中心部側に位置する支点周りに該各駆動質量部を振動可能に支持する駆動梁と、前記接続部において前記４つの駆動質量部を互いに連結する連結梁と、前記中心部側に設けられ、前記４つの駆動質量部を前記中心部を取囲む周方向に向けて振動させる駆動手段と、前記駆動梁を用いて前記４つの駆動質量部に接続され、前記４つの駆動質量部の間にそれぞれ配置されている４つの突出部と、前記４つの突出部と一体として形成され、前記４つの駆動質量部の外周側を取囲んでいる部分とを有し、駆動振動しないように構成された検出質量部と、前記検出質量部と前記支持部との間に接続され、隣合う２つの駆動質量部の間に位置し、前記検出質量部が基板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、前記Ｘ軸に対して傾斜した第１の検出軸または前記第１の検出軸と直交する第２の検出軸周りに前記検出質量部を振動可能に支持する第１および第２の検出梁と、隣合う２つの駆動質量部の間に位置し、前記中心部に対して点対称な位置に配置され、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸と直交したＺ軸の方向に前記突出部と対向して設けられた４つの検出電極からなり、前記検出質量部が第１または第２の検出軸周りに振動したときに、前記検出質量部が前記基板の厚さ方向に変位するのを検出する変位検出手段と、前記４つの駆動質量部に取囲まれるように前記中心部に位置し、前記基板に固定されている電極支持部とによって構成され、前記４つの駆動質量部は、前記Ｘ軸に沿って配置され、前記中心部を挟んで互いに対向し、前記Ｙ軸方向に振動する２つのＸ軸側駆動質量部と、前記基板と隙間をもって対向し、前記Ｙ軸に沿って配置され、前記中心部を挟んで互いに対向し、前記Ｘ軸方向に振動する２つのＹ軸側駆動質量部とからなり、前記駆動手段は、前記駆動質量部の前記接続部の先端に設けられた可動側駆動電極と、前記電極支持部に設けられた固定側駆動電極とからなり、前記第１の検出梁は、前記突出部の内部に設けられ、前記第１の検出軸に沿って延びており、前記第２の検出梁は、前記突出部の内部に設けられ、前記第２の検出軸に沿って延びている。

請求項１の発明によれば、４つの駆動質量部は中心部に対して点対称な位置に配置されているから、２つのＸ軸側駆動質量部は中心部を挟んで互いに対向すると共に、残余の２つのＹ軸側駆動質量部も中心部を挟んで互いに対向する。このとき、２つのＸ軸側駆動質量部と残余の２つのＹ軸側駆動質量部とは、互いに異なる位置に配置される。このため、例えば基板がＸ軸およびＹ軸に平行なＸ−Ｙ平面に沿って広がっているときには、２つのＸ軸側駆動質量部は中心部を通るＸ軸に沿って配置されると共に、残余の２つのＹ軸側駆動質量部は中心部を通るＹ軸に沿って配置される。また、４つの駆動質量部は中心部を取囲む周方向に沿って振動するから、例えばＸ軸に沿って配置された２つのＸ軸側駆動質量部はＹ軸方向に振動し、Ｙ軸に沿って配置された２つのＹ軸側駆動質量部はＸ軸方向に振動する。

一方、４つの駆動質量部には駆動梁を用いて検出質量部が接続されると共に、該検出質量部は基板と平行な２つの軸（検出軸Ａ，Ｂ）周りに振動可能となっている。このとき、検出質量部の２つの軸は、Ｘ軸とＹ軸の間に位置する２つの軸（傾斜軸）であり、Ｘ軸に対して傾斜した第１の検出軸と、第１の検出軸と直交する第２の検出軸となっている。

そして、第１の検出軸Ａ周りの角速度が作用すると、Ｙ軸方向に振動するＸ軸側駆動質量部には、第１の検出軸Ａ周りの角速度のうちＸ軸方向周りの成分が作用し、この成分に応じてＺ軸方向（基板の厚さ方向）に向かうコリオリ力が発生する。同様に、Ｘ軸方向に振動するＹ軸側駆動質量部には、第１の検出軸Ａ周りの角速度のうちＹ軸方向周りの成分が作用し、この成分に応じてＺ軸方向（基板の厚さ方向）に向かうコリオリ力が発生する。

また、第２の検出軸Ｂ周りの角速度が作用すると、Ｙ軸方向に振動するＸ軸側駆動質量部には、第２の検出軸Ｂ周りの角速度のうちＸ軸方向周りの成分が作用し、この成分に応じてＺ軸方向（基板の厚さ方向）に向かうコリオリ力が発生する。同様に、Ｘ軸方向に振動するＹ軸側駆動質量部には、第２の検出軸Ｂ周りの角速度のうちＹ軸方向周りの成分が作用し、この成分に応じてＺ軸方向（基板の厚さ方向）に向かうコリオリ力が発生する。

そして、４つの駆動質量部に作用したコリオリ力は駆動梁を介して検出質量部に伝わるから、検出質量部は２つの検出軸を中心として揺動する。また、周方向で隣合う駆動質量部を互いに逆方向に振動させることによって、検出質量部には中心部を挟んでＺ軸方向に逆向きの力が作用する。この結果、Ｘ−Ｙ平面上の２つの検出軸周りに作用する角速度に応じて、検出質量部は２つの検出軸周りに振動する。従って、変位検出手段を用いて検出質量部が基板の厚さ方向に変位するのを検出することによって、２つの検出軸周りに作用する角速度を検出することができる。これにより、１つの軸周りのセンサを２個用いた場合に比べて、製造コストを低減することができる。

また、４つの駆動質量部は中心部に対して点対称な位置に配置されているから、周方向で互いに隣合う駆動質量部を逆方向（逆位相）に振動させることによって、４つの駆動質量部全体の重心位置を固定することができると共に、４つの駆動質量部全体に生じる周方向の回転トルクを相殺することができる。このとき、連結梁は４つの駆動質量部の支点近傍を互いに連結するから、例えば４つの駆動質量部に加工ばらつきが生じたときでも、各駆動質量部は、駆動振幅および位相が揃った状態で振動する。この結果、４つの駆動質量部全体の重心位置の変動や回転トルクを確実に小さくすることができ、駆動質量部の駆動振動が基板に漏れるのを抑制することができる。

また、駆動質量部に作用するコリオリ力は駆動梁を通じて検出質量部に伝わる構成としたから、検出質量部は、駆動振動せず、コリオリ力によってのみ変位する。このため、例えば加工ばらつきによって駆動質量部が基板の垂直方向（厚さ方向）にぶれた（傾いた）状態で振動した場合でも、検出質量部はぶれない。従って、変位検出手段は、駆動質量部のぶれの影響を受けることなく、検出質量部の変位を検出することができる。これにより、変位検出手段が変位の検出信号を出力したときには、この検出信号に対するノイズ、オフセット出力および出力の温度変化を小さくすることができ、センサの検出精度を向上することができる。

また、駆動質量部は基板と平行な状態で振動するから、基板と垂直な方向に振動させる場合に比べて、駆動振幅を大きくすることができる。このため、駆動質量部に作用するコリオリ力を大きくすることができるから、コリオリ力による検出質量部の変位も大きくすることができ、角速度の検出感度を高めることができる。

また、請求項１の発明によれば、４つの駆動質量部は中心部を取囲む周方向に対して互いに等間隔で配置し、第１の検出梁は隣合う２つの駆動質量部の間に位置して第１の検出軸に沿って延び、第２の検出梁は隣合う２つの駆動質量部の間に位置して第２の検出軸に沿って延びる構成とした。このため、第１の検出軸に沿って延びる第１の検出梁は、この第１の検出梁を中心（支点）として検出質量部を基板の厚さ方向に変位可能に支持することができる。同様に、第２の検出軸に沿って延びる第２の検出梁も、この第２の検出梁を中心として検出質量部を基板の厚さ方向に変位可能に支持することができる。この結果、第１および第２の検出梁は、基板と平行な２つの検出軸周りに検出質量部を振動可能に支持することができる。

また、第１および第２の検出梁は隣合う２つの駆動質量部の間に位置して第１および第２の検出軸に沿って延びる構成とした。このため、駆動質量部よりも外周側に検出梁を設けた場合に比べて、センサ全体を小型化することができる。
さらに、第１および第２の検出梁は、検出質量部が基板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した。このため、例えばシリコン材料等を基板の垂直方向に加工することによって捩れ支持梁を形成することができ、容易に加工することができる。また、捩れ支持梁のばね定数は幅寸法の３乗に比例して変動するが、これは駆動梁、連結梁と同じである。従って、幅寸法の加工ばらつきが駆動モードと検出モードの共振周波数差に与える影響を小さくすることができ、センサの感度ばらつきを小さくすることができる。

また、変位検出手段は、隣合う２つの駆動質量部の間に位置して、中心部に対して点対称な位置に配置され、Ｘ軸およびＹ軸と直交したＺ軸の方向に検出質量部の突出部と対向して設けられた４つの検出電極によって構成した。

基板と平行な第１または第２の検出軸周りに角速度が作用したときには、検出質量部は、基板と平行な第１または第２の検出軸周りに振動し、基板の厚さ方向に変位する。このため、角速度に応じて検出質量部と４つの検出電極との間の距離が変化するから、４つの検出電極と検出質量部との間の静電容量を検出することによって、２つの検出軸周りの角速度を検出することができる。

請求項２の発明は、Ｘ軸と前記Ｘ軸と直交したＹ軸の方向に沿って延びている基板と、前記基板の表面に設けられた枠状の支持部と、前記基板と隙間をもって対向し、中心部に対して点対称な位置に、前記中心部を取囲む周方向に対して互いに等間隔に配置され、前記中心部に向けて突出した接続部をそれぞれ有する、４つの駆動質量部と、前記４つの駆動質量部の前記周方向の両側にそれぞれ配置され、前記中心部から放射状に延びていると共に、長さ方向の途中位置で折り返した形状を有し、前記基板と平行な状態で中心部側に位置する支点周りに該各駆動質量部を振動可能に支持する駆動梁と、前記接続部において前記４つの駆動質量部を互いに連結する連結梁と、前記中心部側に設けられ、前記４つの駆動質量部を前記中心部を取囲む周方向に向けて振動させる駆動手段と、前記駆動梁を用いて前記４つの駆動質量部に接続され、前記４つの駆動質量部の間にそれぞれ配置されている４つの突出部と、前記４つの突出部と一体として形成され、前記４つの駆動質量部の外周側を取囲んでいる部分とを有し、駆動振動しないように構成された検出質量部と、前記検出質量部と前記支持部との間に接続され、隣合う２つの駆動質量部の間に位置し、前記検出質量部が基板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、前記Ｘ軸に対して傾斜した第１の検出軸または前記第１の検出軸と直交する第２の検出軸周りに前記検出質量部を振動可能に支持する第１および第２の検出梁と、前記検出質量部が第１または第２の検出軸周りに振動したときに、前記検出質量部が前記基板の厚さ方向に変位するのを検出する変位検出手段と、前記４つの駆動質量部に取囲まれるように前記中心部に位置し、前記基板に固定されている電極支持部とによって構成され、前記４つの駆動質量部は、前記Ｘ軸に沿って配置され、前記中心部を挟んで互いに対向し、前記Ｙ軸方向に振動する２つのＸ軸側駆動質量部と、前記基板と隙間をもって対向し、前記Ｙ軸に沿って配置され、前記中心部を挟んで互いに対向し、前記Ｘ軸方向に振動する２つのＹ軸側駆動質量部とからなり、前記駆動手段は、前記駆動質量部の前記接続部の先端に設けられた可動側駆動電極と、前記電極支持部に設けられた固定側駆動電極とからなり、前記第１の検出梁は、前記突出部の内部に設けられ、前記第１の検出軸に沿って延びており、前記第２の検出梁は、前記突出部の内部に設けられ、前記第２の検出軸に沿って延び、前記検出質量部には、前記４つの駆動質量部と隙間をもって当該検出質量部を覆うカバー板を設け、前記変位検出手段は、前記中心部に対して点対称な位置に配置され、該カバー板と対向して設けられた４つの検出電極によって構成している。

このように構成した請求項２の発明でも、請求項１の発明とほぼ同様な作用効果を得ることができる。これに加え、カバー板は検出質量部と一緒に変位するから、カバー板と検出電極との間の静電容量を検出することによって、２つの検出軸周りの角速度を検出することができる。また、駆動質量部と検出電極との間にカバー板を配置することができる。これにより、カバー板によって駆動質量部の影響を遮断することができるから、駆動質量部と対向する位置まで検出電極を広げることができる。この結果、検出電極の面積を大きくすることができ、角速度の検出感度を高めることができる。

請求項３の発明では、前記検出質量部は、全部または一部が前記駆動質量部、駆動梁、連結梁、検出梁よりも厚さ寸法が薄い構成としている。

このように構成したことにより、検出質量部の質量を小さくして、コリオリ力による検出質量部の変位量を大きくすることができる。これにより、角速度の検出感度を向上することができる。

請求項４の発明では、前記駆動質量部の振動方向の変位をモニタするモニタ手段を設けている。

このように構成したことにより、モニタ手段を用いて駆動質量部の振動振幅および位相を検出することができる。このため、駆動振動の発振回路はモニタ手段の出力信号を参照信号として利用することができ、共振状態の安定化を図ることができる。また、角速度の検出回路もモニタ手段の出力信号を参照信号として利用することができ、駆動質量部の振動状態に応じて正確な同期検波を行うことができる。

請求項５の発明では、前記第１および第２の検出梁は、捩れ変形するときに前記第１および第２の検出梁の端部側に作用する応力を低減する応力低減接続部を用いて前記検出質量部と前記基板とにそれぞれ接続する構成としている。

ここで、例えば１枚の細長い板形状をなす捩れ支持梁を用いて検出梁を構成すると共に、この検出梁の両端を固定した場合には、固定部分に作用する応力によって検出梁の捩れ変形が阻害される。このため、検出梁の厚さ寸法が変化したときには、この厚さ寸法の変化分に対する共振周波数の変化が大きくなる。この結果、加工ばらつきが駆動モードと検出モードの共振周波数差に与える影響が大きくなる傾向がある。

これに対し、本発明では、第１および第２の検出梁は、検出梁の長さ方向に対して自由度を与える応力低減接続部を用いて検出質量部と基板とにそれぞれ接続した。このため、第１および第２の検出梁が捩れ変形するときには、検出梁の端部側はその長さ方向に変位することができるから、検出梁の両端側に作用する歪みや応力を低減することができる。これにより、厚さ寸法の加工ばらつきが駆動モードと検出モードの共振周波数差に与える影響を小さくすることができ、センサの感度ばらつきを小さくすることができる。
請求項６の発明では、前記支持部および前記電極支持部と接合されており、前記駆動質量部、前記駆動梁、前記連結梁、前記検出質量部および前記第１および第２の検出梁と対向した位置に設けられているキャビティを有する蓋体をさらに有し、前記検出電極が前記キャビティ内に設けられる構成としている。

図１は本発明の第１の実施の形態による角速度センサを蓋板を除いた状態で示す平面図である。 図２は図１中の角速度センサの要部を拡大して示す平面図である。 図３は図１中の振動発生部を拡大して示す平面図である。 図４は図１中の角速度センサに固定側検出電極を重ねた状態で示す平面図である。 図５は角速度センサを図１中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた断面図である。 図６は角速度センサを図１中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。 図７は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６と同様位置の断面図である。 図８は角速度センサを示す模式的な説明図である。 図９は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。 図１０は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。 図１１は基板接合工程を示す図５と同様な位置の断面図である。 図１２は薄膜化工程を示す図５と同様な位置の断面図である。 図１３は機能部形成工程を示す図５と同様な位置の断面図である。 図１４は蓋板接合工程を示す図５と同様な位置の断面図である。 図１５は第１の変形例による角速度センサの振動発生部を示す図３と同様位置の平面図である。 図１６は第２の実施の形態による角速度センサを蓋板を除いた状態で示す平面図である。 図１７は図１６中の角速度センサに固定側検出電極を重ねた状態で示す平面図である。 図１８は角速度センサを図１６中の矢示XVIII−XVIII方向からみた断面図である。 図１９は第３の実施の形態による角速度センサを蓋板を除いた状態で示す平面図である。 図２０は角速度センサを図１９中の矢示XX−XX方向からみた断面図である。 図２１は角速度センサを図１９中の矢示XXI−XXI方向からみた断面図である。 図２２は第４の実施の形態による角速度センサを蓋板を除いた状態で示す平面図である。 図２３は図２２中の角速度センサの要部を拡大して示す平面図である。 図２４は応力低減接続部の周囲を拡大して示す平面図である。 図２５は第２の変形例による応力低減接続部の周囲を拡大して示す平面図である。 図２６は第３の変形例による応力低減接続部の周囲を拡大して示す平面図である。

符号の説明

１，７１，８１，９１ 角速度センサ
２ 基板
４〜７ 駆動質量部
４Ｂ〜７Ｂ 支点
８ 駆動梁
９ 連結梁
１０〜１３，１３′ 振動発生部（駆動手段）
１５，８２ 検出質量部
１６，１７，９２，９４ 検出梁
１８〜２１，７６〜７９ 変位検出部（変位検出手段）
２２，２３ 振動モニタ部（モニタ手段）
７２〜７５ カバー板
９３，９５，９３′，９３″ 応力低減接続梁（応力低減接続部）

以下、本発明の実施の形態による角速度センサについて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、図１ないし図９は第１の実施の形態による角速度センサ１を示している。図において、角速度センサ１は、基板２、駆動質量部４〜７、駆動梁８、連結梁９、振動発生部１０〜１３、検出質量部１５、検出梁１６，１７、変位検出部１８〜２１、振動モニタ部２２，２３等によって構成されている。

基板２は、角速度センサ１のベース部分を構成している。そして、基板２は、例えばガラス材料等により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。

また、基板２上には、例えば導電性を有する低抵抗なシリコン材料等にエッチング加工を施すことによって、支持部３、駆動質量部４〜７、駆動梁８、連結梁９、検出質量部１５、検出梁１６，１７等が形成されている。

支持部３は、基板２の表面に設けられている。また、支持部３は、基板２の外縁側に位置して枠状に形成されている。そして、支持部３の内部には、駆動質量部４〜７、駆動梁８、連結梁９、検出質量部１５および検出梁１６，１７が基板２から浮いた状態で設けられ、支持部３を介してグランドに接続されている。このとき、後述する振動発生部１０〜１３の可動側駆動電極１０Ａ〜１３Ａ、変位検出部１８〜２１の可動側検出電極１８Ａ〜２１Ａ等も、支持部３を介してグランドに接続されている。一方、振動発生部１０〜１３の固定側駆動電極１０Ｂ〜１３Ｂは電極支持部１４に接続され、変位検出部１８〜２１の固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂは、基板２上の配線を介して検出用引出部２４に接続されている。

駆動質量部４〜７は、基板２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４〜７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４，５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６，７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。

また、駆動質量部４〜７は、例えば略三角形状に形成されている。そして、駆動質量部４〜７のうち三角形の頂点部分は、径方向に対して中心点Ｏ側（内径側）に位置している。また、駆動質量部４〜７の頂点部分（内径側部分）には、内径側に向けて突出した接続部４Ａ〜７Ａが設けられている。そして、接続部４Ａ〜７Ａの長さ方向の途中部分は、駆動質量部４〜７が駆動振動するときの支点４Ｂ〜７Ｂとなっている。

駆動梁８は、各駆動質量部４〜７の周方向両側にそれぞれ配置されると共に、駆動質量部４〜７と後述する検出質量部１５との間を接続している。このため、駆動梁８は、各駆動質量部４〜７に対して２個ずつ、合計８個設けられている。また、各駆動梁８は、駆動質量部４〜７の周方向両側の辺に沿って延びている。このとき、駆動質量部４の周方向両側に位置する２つの駆動梁８は、支点４Ｂを中心として放射状に延びている。同様に、他の駆動梁８も、支点５Ｂ〜７Ｂを中心として放射状に延びている。これにより、駆動梁８は、周方向に対して撓み変形可能となっている。

さらに、駆動梁８は、長さ方向の途中位置で折り返した状態で形成され、周方向に対して拡開、縮小可能に形成されている。これにより、駆動梁８は、基板２と平行な状態で中心点Ｏ側に位置する支点４Ｂ〜７Ｂの周りに駆動質量部４〜７を振動可能に支持している。

連結梁９は、駆動質量部４〜７の支点４Ｂ〜７Ｂの近傍を互いに連結する。具体的には、連結梁９は、例えば略八角形の細長い枠状に形成され、９０°間隔で配置された４辺の途中位置が接続部４Ａ〜７Ａの途中位置に接続されている。このとき、接続部４Ａ〜７Ａのうち連結梁９と交差した部位が、駆動質量部４〜７の支点４Ｂ〜７Ｂとなっている。そして、駆動質量部４〜７が駆動振動したときに、連結梁９全体が撓み変形する。これにより、連結梁９は、各駆動質量部４〜７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９は、八角形状に限らず、他の多角形状に形成してもよい。この場合、連結梁９は、例えば四角形状や十二角形状等のように、４の倍数の角を有する多角形状に形成するのが好ましい。また、連結梁９は、角形状に限らず、円形状でもよい。

振動発生部１０〜１３は、駆動質量部４〜７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１０〜１３は、駆動質量部４〜７の接続部４Ａ〜７Ａの先端に取付けられた可動側駆動電極１０Ａ〜１３Ａと、基板２上の電極支持部１４に取付けられた固定側駆動電極１０Ｂ〜１３Ｂとによって構成されている。

このとき、電極支持部１４は、中心点Ｏ付近に位置して、駆動質量部４〜７に取囲まれている。そして、電極支持部１４は、基板２に固定され、その周囲には駆動質量部４〜７に向けて突出した固定側駆動電極１０Ｂ〜１３Ｂが設けられている。

また、可動側駆動電極１０Ａ，１１Ａは、例えばＹ軸方向に間隔をもって配置された複数の電極板からなる櫛歯状電極によって構成され、これらの電極板はＸ軸方向に沿って互いに平行に延びている。固定側駆動電極１０Ｂ，１１Ｂも、例えばＹ軸方向に間隔をもって配置された複数の電極板からなる櫛歯状電極によって構成され、これらの電極板はＸ軸方向に沿って互いに平行に延びている。

そして、可動側駆動電極１０Ａ，１１Ａの電極板と固定側駆動電極１０Ｂ，１１Ｂの電極板とは、互いに隙間をもって噛合し、平行平板電極を構成している。これにより、固定側駆動電極１０Ｂ，１１Ｂ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１０Ａ，１１Ａと固定側駆動電極１０Ｂ，１１Ｂとの間には、Ｙ軸方向に向けて駆動力Ｆ1，Ｆ2（静電力）が発生する。

また、可動側駆動電極１０Ａの電極板は、固定側駆動電極１０Ｂの電極板に対してＹ軸方向の一側に配置されている。これに対し、可動側駆動電極１１Ａの電極板は、固定側駆動電極１１Ｂの電極板に対してＹ軸方向の他側（反対側）に配置されている。このため、駆動力Ｆ1と駆動力Ｆ2は、Ｙ軸方向に沿って互いに逆方向（逆位相）に作用する。

一方、可動側駆動電極１２Ａ，１３Ａは、例えばＸ軸方向に間隔をもって配置された複数の電極板からなる櫛歯状電極によって構成され、これらの電極板はＹ軸方向に沿って互いに平行に延びている。固定側駆動電極１２Ｂ，１３Ｂも、例えばＸ軸方向に間隔をもって配置された複数の電極板からなる櫛歯状電極によって構成され、これらの電極板はＹ軸方向に沿って互いに平行に延びている。

そして、可動側駆動電極１２Ａ，１３Ａの電極板と固定側駆動電極１２Ｂ，１３Ｂの電極板とは、互いに隙間をもって噛合し、平行平板電極を構成している。これにより、固定側駆動電極１２Ｂ，１３Ｂに同じ駆動信号を印加すると、可動側駆動電極１２Ａ，１３Ａと固定側駆動電極１２Ｂ，１３Ｂとの間には、Ｘ軸方向に向けて駆動力Ｆ3，Ｆ4となる静電力が発生する。

また、可動側駆動電極１２Ａの電極板は、固定側駆動電極１２Ｂの電極板に対してＸ軸方向の一側に配置されている。これに対し、可動側駆動電極１３Ａの電極板は、固定側駆動電極１３Ｂの電極板に対してＸ軸方向の他側（反対側）に配置されている。このため、駆動力Ｆ3と駆動力Ｆ4は、Ｘ軸方向に沿って互いに逆方向（逆位相）に作用する。

さらに、固定側駆動電極１０Ｂ，１１Ｂの電極板を基準としたときには、可動側駆動電極１０Ａ，１１Ａの電極板は、中心点Ｏを中心とした周方向に対して例えば時計回りとなる位置に配置されている。これに対して、固定側駆動電極１２Ｂ，１３Ｂの電極板を基準としたときには、可動側駆動電極１２Ａ，１３Ａの電極板は、中心点Ｏを中心とした周方向に対して例えば反時計回りとなる位置に配置されている。これにより、互いに隣合う振動発生部１０，１１と振動発生部１２，１３が駆動力Ｆ1，Ｆ2と駆動力Ｆ3，Ｆ4を発生したときには、駆動力Ｆ1，Ｆ2と駆動力Ｆ3，Ｆ4は、周方向に対して互いに逆向きとなる。

また、可動側駆動電極１０Ａ〜１３Ａは、接続部４Ａ〜７Ａの両端のうち支点４Ｂ〜７Ｂを挟んで駆動質量部４〜７とは反対側となる位置に配置されている。このため、駆動質量部４〜７には、可動側駆動電極１０Ａ〜１３Ａが変位する方向とは逆方向に向けて駆動力Ｆ1〜Ｆ4が作用する。

検出質量部１５は、駆動梁８を用いて駆動質量部４〜７に接続されている。また、検出質量部１５（振動体）は、例えば四角形の枠状に形成され、駆動質量部４〜７の外周側を取囲んでいる。さらに、検出質量部１５は、その対角線に沿って内周側に向けて突出した４つの内側突出部１５Ａ〜１５Ｄを備えている。ここで、内側突出部１５Ａ〜１５Ｄは、例えば四角形の板状に形成され、駆動質量部４〜７の間にそれぞれ配置されている。このため、内側突出部１５Ａは駆動質量部４，６の間に配置され、内側突出部１５Ｂは駆動質量部５，７の間に配置されている。同様に、内側突出部１５Ｃは駆動質量部４，７の間に配置され、内側突出部１５Ｄは駆動質量部５，６の間に配置されている。また、検出質量部１５は、中心点Ｏを中心として点対称な形状となっている。そして、検出質量部１５は、１枚の剛体として形成され、基板２の表面と隙間をもって対向している。

検出梁１６，１７は、検出質量部１５と基板２との間に設けられ、基板２（Ｘ−Ｙ平面）と平行な２つの検出軸（検出軸Ａおよび検出軸Ｂ）に沿って延びている。そして、検出梁１６，１７は、幅寸法δをもった薄い板体状に形成され、検出質量部１５が基板２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、第１の検出梁１６は、例えば駆動質量部４，７と駆動質量部５，６との間に位置して、Ｘ軸に対して４５°傾斜した検出軸Ａに沿って延びている。また、第１の検出梁１６は、内側突出部１５Ａ，１５Ｂの内部にそれぞれ設けられている。さらに、検出梁１６の両端側には、検出梁１６と直交した方向（検出軸Ｂ方向）に延びる接続梁１６Ａがそれぞれ設けられている。このため、検出梁１６の一端側は、接続梁１６Ａを介して検出質量部１５に接続されると共に、検出梁１６の他端側は、接続梁１６Ａを介して支持部３に接続されている。

一方、第２の検出梁１７は、例えば駆動質量部４，６と駆動質量部５，７との間に位置して、Ｘ軸に対して−４５°傾斜した検出軸Ｂに沿って延びている。また、第２の検出梁１７は、内側突出部１５Ｃ，１５Ｄの内部にそれぞれ設けられている。さらに、検出梁１７の両端側には、検出梁１７と直交した方向（検出軸Ａ方向）に延びる接続梁１７Ａがそれぞれ設けられている。このため、検出梁１７の一端側は、接続梁１７Ａを介して検出質量部１５に接続されると共に、検出梁１７の他端側は、接続梁１７Ａを介して支持部３に接続されている。

そして、検出質量部１５が検出軸Ａを中心として振動（揺動）するときには、第１の検出梁１６は捩れ変形（捩れ振動）する。一方、第２の検出梁１７は、接続梁１７Ａを用いて検出質量部１５および支持部３に接続されている。このため、接続梁１７Ａが撓み変形することによって、検出質量部１５が検出軸Ａを中心として振動するのを許容する。

同様に、検出質量部１５が検出軸Ｂを中心として振動（揺動）するときには、第２の検出梁１７は捩れ変形（捩れ振動）する。一方、第１の検出梁１６は、接続梁１６Ａを用いて検出質量部１５および支持部３に接続されている。このため、接続梁１６Ａが撓み変形することによって、検出質量部１５が検出軸Ｂを中心として振動するのを許容する。これにより、検出梁１６，１７は、互いに直交した検出軸Ａおよび検出軸Ｂ周りに振動可能な状態で検出質量部１５を支持している。

そして、検出軸Ａ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４，５には、角速度Ω1のうちＸ軸方向周りの成分が作用し、この成分に応じてＺ軸方向（基板の厚さ方向）に向かうコリオリ力Ｆaxが発生する。このとき、Ｘ軸方向に振動する駆動質量部６，７には、角速度Ω1のうちＹ軸方向周りの成分が作用し、この成分に応じてＺ軸方向（基板の厚さ方向）に向かうコリオリ力Ｆayが発生する。これにより、検出質量部１５は、例えば検出軸Ａを中心として検出軸Ｂ方向の両端側がＺ軸方向に振動する。

一方、検出軸Ｂ周りの角速度Ω2が作用したときには、Ｙ軸方向に振動する駆動質量部４，５には、角速度Ω2のうちＸ軸方向周りの成分が作用し、この成分に応じてＺ軸方向（基板の厚さ方向）に向かうコリオリ力Ｆbxが発生する。このとき、Ｘ軸方向に振動する駆動質量部６，７には、角速度Ω2のうちＹ軸方向周りの成分が作用し、この成分に応じてＺ軸方向（基板の厚さ方向）に向かうコリオリ力Ｆbyが発生する。これにより、検出質量部１５は、例えば検出軸Ｂを中心として検出軸Ａ方向の両端側がＺ軸方向に振動する。

変位検出部１８〜２１は、検出質量部１５が基板２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１８〜２１は、内側突出部１５Ａ〜１５Ｄからなる可動側検出電極１８Ａ〜２１Ａと、後述する蓋板２６に設けられた固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂとによって構成されている。ここで、可動側検出電極１８Ａ〜２１Ａと固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂとは、Ｚ軸方向で互いに対向している。このため、固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂは、内側突出部１５Ａ〜１５Ｄと対向し、中心点Ｏに対して点対称な位置に配置されている。

そして、検出質量部１５が検出軸Ｂ周りで振動したときには、内側突出部１５Ａ，１５Ｂが基板２の厚さ方向に変位する。このとき、可動側検出電極１８Ａ，１９Ａと固定側検出電極１８Ｂ，１９Ｂとの間の距離が変化するから、可動側検出電極１８Ａ，１９Ａと固定側検出電極１８Ｂ，１９Ｂとの間の静電容量Ｃs1，Ｃs2も変化する。

一方、検出質量部１５が検出軸Ａ周りで振動したときには、内側突出部１５Ｃ，１５Ｄが基板２の厚さ方向に変位する。このとき、可動側検出電極２０Ａ，２１Ａと固定側検出電極２０Ｂ，２１Ｂとの間の距離が変化するから、可動側検出電極２０Ａ，２１Ａと固定側検出電極２０Ｂ，２１Ｂとの間の静電容量Ｃs3，Ｃs4も変化する。

このため、変位検出部１８〜２１は、検出質量部１５が検出軸Ａ，Ｂ周りの角速度Ω1，Ω2によってＺ軸方向に変位するときに、その変位量を可動側検出電極１８Ａ〜２１Ａと固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂとの間の静電容量Ｃs1〜Ｃs4の変化により角速度Ω1，Ω2として検出する。

振動モニタ部２２，２３は、例えば駆動質量部４，５の振動方向（Ｙ軸方向）の変位を検出するモニタ手段を構成している。また、振動モニタ部２２，２３は、駆動質量部４，５に形成されたＸ軸方向に延びるスリット２２Ａ，２３Ａと、該スリット２２Ａ，２３Ａと対向して蓋板２６に取付けられたＸ軸方向に延びる固定側モニタ電極２２Ｂ，２３Ｂとによって構成されている。そして、固定側モニタ電極２２Ｂ，２３Ｂは、駆動質量部４，５の駆動振動に応じて、駆動質量部４，５との対向面積が変化する。

ここで、駆動質量部４，５が静止した状態では、固定側モニタ電極２２Ｂ，２３Ｂは、スリット２２Ａ，２３Ａに対してＹ軸方向に位置ずれして配置され、スリット２２Ａ，２３Ａと部分的に対向している。そして、駆動質量部４，５がＹ軸方向に変位したときには、スリット２２Ａ，２３Ａと固定側モニタ電極２２Ｂ，２３Ｂとの対向面積が増加、減少する。このため、駆動質量部４，５の駆動振動に応じて固定側モニタ電極２２Ｂ，２３Ｂと駆動質量部４，５との間の静電容量Ｃm1，Ｃm2が変化するから、振動モニタ部２２，２３は、この静電容量Ｃm1，Ｃm2の変化によって駆動質量部４，５の振動状態をモニタする。

検出用引出部２４は、検出質量部１５の外側に位置して、固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂに対応して４個設けられている。また、検出用引出部２４は、例えば検出質量部１５を挟んでＸ軸方向の両側に配置されている。さらに、検出用引出部２４は、支持部３等と同様に低抵抗なシリコン材料等を用いて島状に形成されている。そして、検出用引出部２４には、固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂがそれぞれ接続されている。

モニタ用引出部２５は、検出質量部１５の外側に位置して、固定側モニタ電極２２Ｂ，２３Ｂに対応して２個設けられている。また、モニタ用引出部２５は、検出用引出部２４と同様に低抵抗なシリコン材料等を用いて島状に形成されている。そして、モニタ用引出部２５には、固定側モニタ電極２２Ｂ，２３Ｂがそれぞれ接続されている。

蓋板２６は、例えばガラス材料等によって四角形の板状に形成され、陽極接合等の手段を用いて支持部３、電極支持部１４、検出用引出部２４およびモニタ用引出部２５に接合されている。また、蓋板２６は、検出質量部１５等との対向面（裏面）側に、四角形状に凹陥したキャビティ２６Ａが形成されている。そして、キャビティ２６Ａは、駆動質量部４〜７、駆動梁８、連結梁９、検出質量部１５および検出梁１６，１７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４〜７および検出質量部１５は、蓋板２６に接触することなく、振動変位することができる。

また、蓋板２６のキャビティ２６Ａ内は、変位検出部１８〜２１の固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂが設けられると共に、振動モニタ部２２，２３の固定側モニタ電極２２Ｂ，２３Ｂが設けられている。さらに、キャビティ２６Ａの中心部分には、電極支持部１４と接合するための突出部２６Ｂが形成されている。

そして、蓋板２６には、複数のビアホール２７が厚さ方向に貫通して形成されている。このとき、ビアホール２７は、支持部３、電極支持部１４および検出用引出部２４と対応した位置にそれぞれ形成されている。これにより、支持部３等は、ビアホール２７を通じて蓋板２６上に設けられた外部電極（図示せず）に接続される。このため、振動発生部１０〜１３、変位検出部１８〜２１および振動モニタ部２２，２３は、外部電極を通じて後述する振動制御回路３１および角速度検出回路４１等に接続することができる。

次に、図１０を参照しつつ、駆動質量部４〜７の振動状態を制御する振動制御回路３１について説明する。振動制御回路３１は、振動モニタ部２２，２３によるモニタ信号Ｖmを用いて振動発生部１０〜１３に出力する駆動信号Ｖdを制御する。そして、振動制御回路３１は、Ｃ−Ｖ変換回路３２，３３、差動増幅器３４、自動利得制御回路３５（以下、ＡＧＣ回路３５という）、駆動信号発生回路３６等によって構成されている。

Ｃ−Ｖ変換回路３２，３３は振動モニタ部２２，２３の出力側にそれぞれ接続されている。そして、Ｃ−Ｖ変換回路３２，３３は、振動モニタ部２２，２３の静電容量Ｃm1，Ｃm2の変化を電圧変化に変換し、これらの電圧変化を予備モニタ信号Ｖm1，Ｖm2としてそれぞれ出力する。また、Ｃ−Ｖ変換回路３２，３３の出力側には、差動増幅器３４が接続されている。

ここで、駆動質量部４，５とが互いに逆位相で振動しているときには、２つの予備モニタ信号Ｖm1，Ｖm2が互いに逆位相となるように、振動モニタ部２２，２３は構成されている。このため、２つの予備モニタ信号Ｖm1，Ｖm2は差動増幅器３４によって差動増幅され、最終的なモニタ信号ＶmとしてＡＧＣ回路３５に出力される。

ＡＧＣ回路３５の出力側は、駆動信号Ｖdを出力する駆動信号発生回路３６に接続されている。そして、ＡＧＣ回路３５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３６は、増幅器３７を介して振動発生部１０〜１３に接続される。これにより、駆動信号発生回路３６は、振動発生部１０〜１３に対して互いに駆動信号Ｖdを入力し、振動発生部１０〜１３は、駆動質量部４，６と駆動質量部５，７とを互いに逆位相で振動させる。

次に、２軸周り（検出軸Ａ，Ｂ周り）の角速度Ω1，Ω2を検出する角速度検出回路４１（角速度検出手段）について説明する。角速度検出回路４１は、変位検出部１８〜２１による変位検出信号Ｖa，Ｖbを振動モニタ部２２，２３によるモニタ信号Ｖmを用いて同期検波し、駆動質量部４〜７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４１は、例えばＣ−Ｖ変換回路４２〜４５、差動増幅器４６，５０、同期検波回路４７，５１等によって構成されている。

Ｃ−Ｖ変換回路４２〜４５は、変位検出部１８〜２１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。

ここで、隣合う駆動質量部４〜７が互いに逆位相で振動している状態で、検出軸Ａ周りの角速度Ω1が作用したときには、検出質量部１５は検出軸Ａを中心として検出軸Ｂ方向の両端側が交互に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。一方、予備的な変位検出信号Ｖs1と変位検出信号Ｖs2は互いに同位相となる。

このため、差動増幅器４６は、Ｃ−Ｖ変換回路４４，４５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Ｖaを演算する。

同期検波回路４７の入力側は、差動増幅器４６に接続されると共に、位相シフト回路３８を介してＡＧＣ回路３５に接続されている。また、同期検波回路４７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４８（以下、ＬＰＦ４８という）が接続されると共に、ＬＰＦ４８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４９が接続されている。ここで、位相シフト回路３８は、ＡＧＣ回路３５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４７は、変位検出信号Ｖaから位相シフト信号Ｖm′を用いて同期検波し、ＬＰＦ４８、調整回路４９を介して検出軸Ａ周りの角速度Ω1に応じた角速度信号を出力する。

一方、隣合う駆動質量部４〜７が互いに逆位相で振動している状態で、検出軸Ｂ周りの角速度Ω2が作用したときには、検出質量部１５は検出軸Ｂを中心として検出軸Ａ方向の両端側が交互に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。一方、予備的な変位検出信号Ｖs3と変位検出信号Ｖs4は互いに同位相となる。

このため、差動増幅器５０は、Ｃ−Ｖ変換回路４２，４３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Ｖbを演算する。これにより、同期検波回路５１は、同期検波回路４７と同様に、変位検出信号Ｖbから位相シフト信号Ｖm′を用いて同期検波し、低域通過フィルタ５２（以下、ＬＰＦ５２という）、調整回路５３を介して検出軸Ｂ周りの角速度Ω2に応じた角速度信号を出力する。

次に、図１１ないし図１４に基づいて、本実施の形態による角速度センサ１の製造方法について説明する。

図１１に示す基板接合工程では、予めシリコン基板６１の裏面にエッチング処理を施して、略四角形の凹陥部６２を形成すると共に、凹陥部６２の中央位置には突起部６３を形成する。その後、例えば陽極接合等の接合手段を用いて、基板２となるガラス基板６４の表面に、シリコン基板６１の裏面を接合する。

次に、図１２に示す薄膜化工程では、シリコン基板６１の表面側を研磨して、厚さ寸法の薄いシリコン層６５を形成する。このとき、シリコン層６５の外縁側および中央の突起部６３は、ガラス基板６４に接合されている。また、シリコン層６５のうち凹陥部６２と対応した薄肉部６５Ａは、ガラス基板６４と隙間をもって離間している。次に、シリコン層６５の表面に、例えば導電性金属材料を用いてコンタクト部６６を形成する。このとき、コンタクト部６６は、シリコン層６５のうち薄肉部６５Ａよりも外縁側に配置される。

次に、図１３に示す機能部形成工程では、エッチング処理を施して、シリコン層６５のうち薄肉部６５Ａに対応した位置に、駆動質量部４〜７、駆動梁８、連結梁９、検出質量部１５、検出梁１６，１７を形成する。シリコン層６５のうちコンタクト部６６と対応した位置には、検出用引出部２４およびモニタ用引出部２５を形成する。シリコン層６５のうち突起部６３と対応した位置には、電極支持部１４を形成すると共に、電極支持部１４の周囲には可動側駆動電極１０Ａ〜１３Ａおよび固定側駆動電極１０Ｂ〜１３Ｂからなる振動発生部１０〜１３を形成する。シリコン層６５のうち外縁側には、駆動質量部４〜７、検出質量部１５等を取囲んで支持部３を形成する。

次に、図１４に示す蓋板接合工程では、蓋板２６となるガラス板６７の裏面側に、予めキャビティ２６Ａとなる凹陥部６８を形成する。このとき、凹陥部６８は、駆動質量部４〜７、駆動梁８、連結梁９、検出質量部１５、検出梁１６，１７等と対向した位置に形成される。また、凹陥部６８の中央位置には、電極支持部１４と接触可能な突起部６９を形成する。さらに、凹陥部６８の内部には、固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂを設けると共に、固定側モニタ電極２２Ｂ，２３Ｂを設ける。

そして、例えば陽極接合等の接合手段を用いて、シリコン層６５の表面に、ガラス板６７の裏面を接合する。これにより、ガラス基板６７の外縁側は支持部３に接合され、突起部６９は電極支持部１４に接合される。

また、固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂは、変位検出部１８〜２１を構成するために、検出質量部１５と対向した位置に固定される。さらに、固定側モニタ電極２２Ｂ，２３Ｂは、振動モニタ部２２，２３を構成するために、スリット２２Ａ，２３Ａと対向した位置に固定される。

次に、電極形成工程では、蓋板２６にサンドブラスト等の穴あけ加工処理を施して、ビアホール２７を形成する。このとき、ビアホール２７は、支持部３、電極支持部１４および検出用引出部２４と対応した位置にそれぞれ形成されている。最後に、蓋板２６の表面には、外部の回路と接続するための外部電極（図示せず）を設ける。そして、外部電極は、ビアホール２７の内面に設けられた導体膜を通じて、支持部３、電極支持部１４および検出用引出部２４に対して電気的に接続する。これにより、図１ないし図９に示す角速度センサ１が完成する。そして、振動発生部１０〜１３、変位検出部１８〜２１および振動モニタ部２２，２３は、外部電極を通じて振動制御回路３１および角速度検出回路４１等に接続する。

第１の実施の形態による角速度センサ１は上述の如き構成を有するもので、次にその動作について説明する。

まず、検出軸Ａ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３１から電極支持部１４に駆動信号Ｖdを入力すると、駆動信号Ｖdは振動発生部１０〜１３の固定側駆動電極１０Ｂ〜１３Ｂに印加される。これにより、駆動質量部４，５にはＹ軸方向の静電引力が作用し、駆動質量部４，５はＹ軸方向に振動する。一方、駆動質量部６，７にはＸ軸方向の静電引力が作用し、駆動質量部６，７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４〜７は、互いに逆位相で振動する。

駆動質量部４〜７が振動している状態で検出軸Ａ周りの角速度Ω1が作用すると、駆動質量部４，５には、角速度Ω1のうちＸ軸周りの成分に応じて、以下の数１に示すコリオリ力Ｆaxが作用する。一方、駆動質量部６，７には、角速度Ω1のうちＹ軸周りの成分に応じて、以下の数２に示すコリオリ力Ｆayが作用する。そして、駆動質量部４〜７に発生したコリオリ力Ｆax，Ｆayは、駆動梁８を介して検出質量部１５に伝わる。これにより、検出質量部１５は、コリオリ力Ｆax，Ｆayの合力によって検出軸Ａを中心として検出軸Ｂ方向の両端が交互にＺ軸方向に変位し、角速度Ω1に応じて振動する。

このため、変位検出部１８〜２１は、検出質量部１５のＺ軸方向の変位に応じて可動側検出電極１８Ａ〜２１Ａと固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂとの間の静電容量Ｃs1〜Ｃs4が変化する。このとき、角速度検出回路４１のＣ−Ｖ変換回路４２〜４５は、静電容量Ｃs1〜Ｃs4の変化を予備的な変位検出信号Ｖs1〜Ｖs4に変換する。そして、差動増幅器４６は、変位検出信号Ｖs3，Ｖs4の差に基づいて、検出軸Ａ周りの角速度Ω1に応じた最終的な変位検出信号Ｖaを出力する。同期検波回路４７は、変位検出信号Ｖa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４１は、検出軸Ａ周りの角速度Ω1に応じた角速度信号を出力する。

なお、検出軸Ａ周りの角速度Ω1が作用したときには、予備的な変位検出信号Ｖs1，Ｖs2は互いに同位相となる。このとき、変位検出信号Ｖbは、変位検出信号Ｖs1，Ｖs2の差を用いて演算する。このため、検出軸Ａ周りの角速度Ω1が作用したときに、同期検波回路５１が変位検出信号Ｖbを同期検波しても、角速度Ω2に応じた角速度信号は出力されない。

次に、検出軸Ｂ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３１から電極支持部１４に駆動信号Ｖdを入力し、駆動質量部４〜７を振動させる。この振動状態で検出軸Ｂ周りの角速度Ω2が作用すると、駆動質量部４，５には以下の数３に示すコリオリ力Ｆbxが作用すると共に、駆動質量部６，７には以下の数４に示すコリオリ力Ｆbyが作用する。そして、駆動質量部４〜７に発生したコリオリ力Ｆbx，Ｆbyは、駆動梁８を介して検出質量部１５に伝わる。このため、検出質量部１５は、コリオリ力Ｆbx，Ｆbyの合力によって検出軸Ｂを中心として検出軸Ａ方向の両端が交互にＺ軸方向に変位し、角速度Ω2に応じて振動する。

このため、変位検出部１８〜２１は、検出質量部１５のＺ軸方向の変位に応じて可動側検出電極１８Ａ〜２１Ａと固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂとの間の静電容量Ｃs1〜Ｃs4が変化する。このとき、角速度検出回路４１のＣ−Ｖ変換回路４２〜４５は、静電容量Ｃs1〜Ｃs4の変化を変位検出信号Ｖs1〜Ｖs4に変換する。そして、差動増幅器５０は、変位検出信号Ｖs1，Ｖs2の差に基づいて、検出軸Ｂ周りの角速度Ω2に応じた変位検出信号Ｖbを出力する。同期検波回路５１は、変位検出信号Ｖb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４１は、検出軸Ｂ周りの角速度Ω2に応じた角速度信号を出力する。

なお、検出軸Ｂ周りの角速度Ω2が作用したときには、予備的な変位検出信号Ｖs3，Ｖs4は互いに同位相となる。このとき、変位検出信号Ｖaは、変位検出信号Ｖs3，Ｖs4の差を用いて演算する。このため、検出軸Ｂ周りの角速度Ω2が作用したときに、同期検波回路４７が変位検出信号Ｖaを同期検波しても、角速度Ω1に応じた角速度信号は、出力されない。

かくして、本実施の形態では、４つの駆動質量部４〜７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４，５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６，７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４〜７は互いに逆位相で振動する。このため、検出軸Ａに駆動質量部４〜７が近付くときには、駆動質量部４〜７は検出軸Ｂから遠ざけることができる。また、検出軸Ａから駆動質量部４〜７が遠ざかるときには、駆動質量部４〜７は検出軸Ｂに近付けることができる。

これにより、検出軸Ａ周りの角速度Ω1が作用したときには、駆動質量部４〜７にはＺ軸方向に向かうコリオリ力Ｆax，Ｆay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１５は、検出軸Ａを中心として検出軸Ｂ方向の両端側が交互に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１８〜２１を用いて検出することによって、検出軸Ａ周りの角速度Ω1を検出することができる。

一方、検出軸Ｂ周りの角速度Ω2が作用したときには、駆動質量部４〜７にはＺ軸方向に向かうコリオリ力Ｆbx，Ｆby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１５は、検出軸Ｂを中心として検出軸Ａ方向の両端側が交互に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１８〜２１を用いて検出することによって、検出軸Ｂ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１を用いて２つの検出軸Ａ，Ｂ周りに作用する角速度Ω1，Ω2を検出することができるから、１つの軸周りのセンサを２個用いた場合に比べて、製造コストを低減することができる。

また、４つの駆動質量部４〜７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、周方向で互いに隣合う駆動質量部４〜７を逆方向（逆位相）に振動させることによって、４つの駆動質量部４〜７全体の重心位置を固定することができると共に、４つの駆動質量部４〜７全体に生じる周方向の回転トルク（回転モーメント）を相殺することができる。このとき、連結梁９は４つの駆動質量部４〜７の支点４Ｂ〜７Ｂ近傍を互いに連結するから、例えば４つの駆動質量部４〜７に加工ばらつきが生じたときでも、各駆動質量部４〜７は駆動振幅および位相が揃った状態で振動する。この結果、４つの駆動質量部４〜７全体の重心位置の変動や回転トルクを確実に小さくすることができ、駆動質量部４〜７の駆動振動が検出質量部１５、基板２等に漏れることがなくなる。これにより、角速度信号のオフセット出力が安定する。

さらに、検出梁１６，１７（検出軸Ａ，Ｂ）に対して可動部となる駆動質量部４〜７、駆動梁８、連結梁９および検出質量部１５は線対称な形状となっている。従って、基板２の垂直方向（Ｚ軸方向）に加速度が作用しても、可動部全体がＺ軸方向に変位することはあるが、この変位による変位検出部１８〜２１の静電容量の変化は同じ値になる。このため、変位検出部１８〜２１による変位検出信号Ｖs1〜Ｖs4を差動検出することによって、角速度信号から加速度による成分を除去することができる。

また、駆動質量部４〜７に作用するコリオリ力Ｆax，Ｆay，Ｆbx，Ｆbyは駆動梁８を通じて検出質量部１５に伝わる構成としたから、検出質量部１５自体は、駆動振動しない。このため、例えば加工ばらつきによって駆動質量部４〜７が基板２の垂直方向（Ｚ軸方向）にぶれた状態で振動した場合でも、検出質量部１５はぶれない。従って、変位検出部１８〜２１は、駆動質量部４〜７のぶれの影響を受けることなく、検出質量部１５のＺ軸方向の変位を検出することができる。即ち、変位検出部１８〜２１は、振動ぶれによる信号（ノイズ信号）を発生しないから、角速度センサ１の出力信号（角速度信号）の調整が容易となる。この結果、例えば変位検出信号Ｖs1〜Ｖs4を直接増幅するとき、または差動増幅器４６，５０を用いて差動増幅するときでも、ノイズ信号によって利得が飽和することがない。このため、同期検波前の初期段階の増幅率を高くすることができるから、角速度信号に含まれるノイズ信号を相対的に小さくすることができ、ＳＮ比が良い角速度信号を得ることができる。

また、変位検出部１８〜２１による変位検出信号Ｖs1〜Ｖs4には駆動振動のぶれによるオフセット電圧が加わることがない。このため、調整回路４９，５３を用いてオフセット電圧を調整するときでも、オフセット電圧の調整範囲が小さくなると共に、オフセット電圧の温度変化（温度ドリフト）が小さくなる。この結果、角速度Ω1，Ω2の検出精度を向上することができる。

また、駆動質量部４〜７は基板２と平行な状態で振動するから、基板２と垂直なＺ軸方向に振動させる場合に比べて、駆動振幅を大きくすることができる。このため、駆動質量部４〜７に作用するコリオリ力Ｆax，Ｆay，Ｆbx，Ｆbyを大きくすることができるから、コリオリ力Ｆax，Ｆay，Ｆbx，Ｆbyによる検出質量部１５の変位も大きくすることができ、角速度Ω1，Ω2の検出感度を高めることができる。

さらに、本実施の形態では、４つの駆動質量部４〜７は中心点Ｏを取囲む周方向に対して互いに等間隔で配置し、検出梁１６，１７は隣合う２つの駆動質量部４〜７の間に位置して２つの検出軸Ａ，Ｂに沿って延びる構成とした。このため、検出軸Ａに沿って延びる検出梁１６は、この検出梁１６を中心として検出質量部１５を基板２の厚さ方向に変位可能に支持することができる。同様に、検出軸Ｂに沿って延びる検出梁１７も、この検出梁１７を中心として検出質量部１５を基板２の厚さ方向に変位可能に支持することができる。この結果、検出梁１６，１７は、基板２と平行な検出軸Ａ，Ｂ周りに検出質量部１５を振動可能に支持することができる。

また、検出梁１６，１７は隣合う２つの駆動質量部４〜７の間に位置して２つの検出軸Ａ，Ｂに沿って延びる構成とした。このため、駆動質量部４〜７よりも外周側に検出梁を設けた場合に比べて、角速度センサ１全体を小型化することができる。

さらに、変位検出部１８〜２１は、隣合う２つの駆動質量部４〜７の間に位置して、中心点Ｏに対して点対称な位置に配置され、検出質量部１５と対向して設けられた４つの固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂによって構成している。ここで、角速度Ω1，Ω2に応じて検出質量部１５が中心点Ｏを中心にＺ軸方向に振動したときには、角速度Ω1，Ω2に応じて検出質量部１５（可動側検出電極１８Ａ〜２１Ａ）と固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂとの間の距離が変化する。このため、検出質量部１５と４つの固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂとの間の静電容量Ｃs1〜Ｃs4を検出することによって、２つの検出軸Ａ，Ｂ周りの角速度Ω1，Ω2を検出することができる。

また、駆動質量部４，５の振動方向の変位をモニタする振動モニタ部２２，２３を設けたから、振動モニタ部２２，２３を用いて駆動質量部４，５（駆動質量部６，７）の振動振幅および位相を検出することができる。このため、振動モニタ部２２，２３によるモニタ信号Ｖmは振動制御回路３１の参照信号として利用することができ、共振状態の安定化を図ることができる。また、振動モニタ部２２，２３によるモニタ信号Ｖmは角速度検出回路４１の参照信号（位相シフト信号Ｖm′）としても利用することができ、駆動質量部４〜７の振動状態に応じて正確な同期検波を行うことができる。

さらに、検出梁１６，１７は、検出質量部１５が基板２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したから、例えばシリコン材料等を基板２の垂直方向に加工することによって捩れ支持梁を形成することができ、容易に加工することができる。また、捩れ支持梁のばね定数は幅寸法の３乗に比例して変動するが、これは駆動梁８、連結梁９と同じである。従って、幅寸法の加工ばらつきが駆動モードと検出モードの共振周波数差に与える影響を小さくすることができ、角速度センサ１の感度ばらつきを小さくすることができる。

なお、第１の実施の形態では、振動発生部１０〜１３は、駆動信号によって可動側駆動電極１０Ａ〜１３Ａの電極板と固定側駆動電極１０Ｂ〜１３Ｂの電極板との距離を変化させて、静電力（駆動力Ｆ1〜Ｆ4）を発生させる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１５に示す第１の変形例による振動発生部１３′のように、互いに噛合した２つの櫛歯状電極を用いて可動側駆動電極１３Ａ′および固定側駆動電極１３Ｂ′を構成してもよい。この場合、振動発生部１３′は、可動側駆動電極１３Ａ′および固定側駆動電極１３Ｂ′との間の噛合い深さ（対向面積）を変化させて、静電力を発生させるものである。

また、第１の実施の形態では、振動モニタ部２２，２３は、駆動質量部４，５に設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば振動モニタ部を、駆動質量部６，７に設けて、駆動質量部６，７の振動方向（Ｘ軸方向）の変位を検出する構成としてもよい。また、振動モニタ部を、駆動質量部４と駆動質量部６に設ける構成としてもよく、駆動質量部４〜７のうちいずれか１つの駆動質量部にのみ設ける構成としてもよい。

また、第１の実施の形態では、駆動質量部４，５にスリット２２Ａ，２３Ａを設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、駆動質量部４，５にＸ軸方向に突出した突起を設け、該突起と駆動質量部４，５の駆動振動に応じて固定側モニタ電極２２Ｂ，２３Ｂとの対向面積を変化させる構成としてもよい。

さらに、第１の実施の形態では、振動モニタ部２２，２３はＺ軸方向で対向するスリット２２Ａ，２３Ａと固定側モニタ電極２２Ｂ，２３Ｂとによって構成した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば駆動質量部４，５のＹ軸方向の変位に応じて噛合い深さが変化する２つの櫛歯状電極を用いて振動モニタ部を構成してもよい。

次に、図１６ないし図１８は本発明による第２の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、検出質量部を覆うカバー板を設けると共に、変位検出部は、該カバー板と対向して設けられた４つの固定側検出電極を用いて構成したことにある。なお、本実施の形態では前記第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。

角速度センサ７１は、第１の実施の形態による角速度センサ１とほぼ同様に、基板２、駆動質量部４〜７、駆動梁８、連結梁９、振動発生部１０〜１３、検出質量部１５、検出梁１６，１７、変位検出部７６〜７９等によって構成されている。但し、検出質量部１５のうち蓋板２６との対向面（表面）には、カバー板７２〜７５が設けられている。

カバー板７２〜７５は、例えば略台形状の薄い平板によって形成され、検出梁１６，１７の間に位置して駆動質量部４〜７と対応した位置にそれぞれ設けられている。ここで、カバー板７２〜７５は、検出質量部１５の表面に固着された薄い平板状の検出側板部７２Ａ〜７５Ａと、隙間をもって駆動質量部４〜７、駆動梁８および連結梁９の表面を覆う駆動側板部７２Ｂ〜７５Ｂとによって構成されている。そして、カバー板７２〜７５は、例えば低抵抗なポリシリコン材料等を用いて形成され、検出質量部１５、支持部３等を介してグランドに接続されている。

また、駆動側板部７２Ｂ〜７５Ｂと駆動質量部４〜７等との間には隙間が形成されている。このため、駆動質量部４〜７が駆動振動したときでも、駆動側板部７２Ｂ〜７５Ｂは、駆動質量部４〜７等に接触しない。

変位検出部７６〜７９は、検出質量部１５が基板２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７６〜７９は、カバー板７２〜７５と対向して蓋板２６に設けられた固定側検出電極７６Ａ〜７９Ａとによって構成されている。そして、固定側検出電極７６Ａ〜７９Ａは、内側突出部１５Ａ〜１５Ｄと対向し、中心点Ｏに対して点対称な位置に配置されている。但し、固定側検出電極７６Ａ〜７９Ａは、内側突出部１５Ａ〜１５Ｄに限らず、駆動質量部４〜７と対応した位置まで広がっている。このため、固定側検出電極７６Ａ〜７９Ａは、第１の実施の形態による固定側検出電極１８Ｂ〜２１Ｂよりも大きな面積を有している。

そして、検出質量部１５が検出軸Ｂ周りで振動したときには、内側突出部１５Ａ，１５Ｂが基板２の厚さ方向に変位する。このとき、カバー板７２〜７５のうち検出軸Ａ方向の両端側の部位と固定側検出電極７６Ａ，７７Ａとの間の距離が変化するから、カバー板７２〜７５と固定側検出電極７６Ａ，７７Ａとの間の静電容量Ｃs1，Ｃs2も変化する。

一方、検出質量部１５が検出軸Ａ周りで振動したときには、内側突出部１５Ｃ，１５Ｄが基板２の厚さ方向に変位する。このとき、カバー板７２〜７５のうち検出軸Ｂ方向の両端側の部位と固定側検出電極７８Ａ，７９Ａとの間の距離が変化するから、カバー板７２〜７５と固定側検出電極７８Ａ，７９Ａとの間の静電容量Ｃs3，Ｃs4も変化する。

このため、変位検出部７６〜７９は、検出質量部１５が検出軸Ａ，Ｂ周りの角速度Ω1，Ω2によってＺ軸方向に変位するときに、その変位量をカバー板７２〜７５と固定側検出電極７６Ａ〜７９Ａとの間の静電容量Ｃs1〜Ｃs4の変化により角速度Ω1，Ω2として検出する。

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。そして、特に本実施の形態では、検出質量部１５を覆うカバー板７２〜７５を設け、変位検出部７６〜７９は該カバー板７２〜７５と対向して設けられた４つの固定側検出電極７６Ａ〜７９Ａを用いて構成した。このため、カバー板７２〜７５は検出質量部１５と一体となって検出軸Ａ，Ｂ周りに振動するから、カバー板７２〜７５と固定側検出電極７６Ａ〜７９Ａとの間の静電容量Ｃs1〜Ｃs4を検出することによって、２つの検出軸Ａ，Ｂ周りの角速度Ω1，Ω2を検出することができる。また、駆動質量部４〜７と固定側検出電極７６Ａ〜７９Ａとの間にカバー板７２〜７５を配置することができる。これにより、カバー板７２〜７５によって駆動質量部４〜７等の影響を遮断することができるから、駆動質量部４〜７と対向する位置まで固定側検出電極７６Ａ〜７９Ａを広げることができる。この結果、固定側検出電極７６Ａ〜７９Ａの面積を大きくすることができるから、静電容量Ｃs1〜Ｃs4も大きく変化させることができ、角速度Ω1，Ω2の検出感度を高めることができる。

なお、第２の実施の形態では、４枚のカバー板７２〜７５は、検出梁１６，１７を除いた位置に設けた。しかし、本発明はこれに限らず、検出梁１６，１７と干渉しない程度の充分な隙間が確保できるのであれば、１枚のカバー板によって検出梁１６，１７も含めて覆う構成としてもよい。

また、第２の実施の形態では、振動モニタ部を省いた構成とした。しかし、例えば固定側モニタ電極を基板２側に形成すれば、第１の実施の形態と同様な振動モニタ部を取付けることもできる。

次に、図１９ないし図２１は本発明による第３の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、検出質量部の厚さ寸法が、駆動質量部、駆動梁、連結梁、検出梁の厚さ寸法よりも薄い構成としたことにある。なお、本実施の形態では前記第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。

角速度センサ８１は、第１の実施の形態による角速度センサ１とほぼ同様に、基板２、駆動質量部４〜７、駆動梁８、連結梁９、振動発生部１０〜１３、検出質量部８２、検出梁１６，１７、変位検出部１８〜２１、振動モニタ部２２，２３等によって構成されている。

検出質量部８２は、第１の実施の形態による検出質量部１５とほぼ同様に構成され、検出質量部８２は、その対角線に沿って内周側に向けて突出した４つの内側突出部８２Ａ〜８２Ｄを備えている。そして、内側突出部８２Ａ〜８２Ｄは、駆動質量部４〜７の間にそれぞれ配置されると共に、変位検出部１８〜２１の可動側検出電極１８Ａ〜２１Ａを構成している。

但し、検出質量部８２は、厚さ寸法が薄い薄肉部８３を有している点で、第１の実施の形態による検出質量部１５とは異なっている。このとき、薄肉部８３の厚さ寸法は、駆動質量部４〜７、駆動梁８、連結梁９、検出梁１６，１７の厚さ寸法に比べて薄い構成となっている。また、薄肉部８３は、中心点Ｏを中心として点対称な形状となっている。

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。そして、特に本実施の形態では、検出質量部８２は駆動質量部４〜７等の厚さ寸法よりも薄い薄肉部８３を備える構成としたから、検出質量部８２の質量を小さくして、コリオリ力による検出質量部８２の変位量を大きくすることができる。これにより、角速度Ω1，Ω2の検出感度を向上することができる。

なお、第３の実施の形態では、検出質量部８２は、その一部（薄肉部８３）の厚さ寸法が薄い構成としたが、検出質量部８２全体の厚さ寸法を薄くする構成としてもよい。

また、第３の実施の形態では、厚さ寸法の薄い検出質量部８２を第１の実施の形態と同様な構成に適用するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば厚さ寸法の薄い検出質量部を第２の実施の形態と同様な構成に適用してもよい。

次に、図２２ないし図２４は本発明による第４の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、検出梁の両端側を応力低減接続部を用いて検出質量部と基板とにそれぞれ接続する構成としたことにある。なお、本実施の形態では前記第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。

角速度センサ９１は、第１の実施の形態による角速度センサ１とほぼ同様に、基板２、駆動質量部４〜７、駆動梁８、連結梁９、振動発生部１０〜１３、検出質量部１５、検出梁９２，９４、変位検出部１８〜２１、振動モニタ部２２，２３等によって構成されている。

第１の検出梁９２は、第１の実施の形態による検出梁１６とほぼ同様に構成され、細長い板形状に形成されている。このため、検出梁９２は、検出質量部１５と基板２との間に設けられ、基板２（Ｘ−Ｙ平面）と平行な検出軸Ａに沿って延びている。そして、検出梁９２は、検出軸Ａを中心として検出質量部１５が基板２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、第１の検出梁９２は、例えば駆動質量部４，７と駆動質量部５，６との間に位置して、Ｘ軸に対して４５°傾斜した検出軸Ａに沿って延びている。また、第１の検出梁９２は、内側突出部１５Ａ，１５Ｂの内部にそれぞれ設けられている。

但し、検出梁９２の一端部側は、応力低減接続部としての応力低減接続梁９３を用いて検出質量部１５とに接続されている。また、検出梁９２の他端部側は、応力低減接続梁９３を用いて支持部３に接続されている。このように応力低減接続梁９３を用いる点で、検出梁９２と第１の実施の形態による検出梁１６とは異なっている。

このとき、応力低減接続梁９３は、例えば検出梁９２を挟んで検出梁９２と直交した方向（検出軸Ｂ方向）の両側にそれぞれ設けられた２つのＬ型梁９３Ａによって構成されている。また、各Ｌ型梁９３Ａは、検出軸Ｂ方向に延びると共に、その両端側がＬ字形状に屈曲している。そして、各Ｌ型梁９３Ａの一端側は検出梁９２の端部に接続され、各Ｌ型梁９３Ａの他端側は検出質量部１５または支持部３に接続されている。

これにより、第１の検出梁９２の両端側は、その長さ方向となる検出軸Ａ方向に対して自由度をもった状態で支持される。この結果、検出梁９２が捩れ変形するときには、検出梁９２の両端側が長さ方向に変位することができるから、検出梁９２の両端側に作用する歪みや応力が低減されている。

第２の検出梁９４は、第１の実施の形態による検出梁１７とほぼ同様に構成され、細長い板形状に形成されている。このため、検出梁９４は、検出質量部１５と基板２との間に設けられ、基板２（Ｘ−Ｙ平面）と平行な検出軸Ｂに沿って延びている。そして、検出梁９４は、検出軸Ｂを中心として検出質量部１５が基板２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、第２の検出梁９４は、例えば駆動質量部４，６と駆動質量部５，７との間に位置して、Ｘ軸に対して−４５°傾斜した検出軸Ｂに沿って延びている。また、第２の検出梁９４は、内側突出部１５Ｃ，１５Ｄの内部にそれぞれ設けられている。

但し、検出梁９４の一端部側は、応力低減接続部としての応力低減接続梁９５を用いて検出質量部１５に接続されている。また、検出梁９４の他端部側は、応力低減接続梁９５を用いて支持部３に接続されている。このように応力低減接続梁９５を用いる点で、検出梁９４と第１の実施の形態による検出梁１７とは異なっている。

このとき、応力低減接続梁９５は、例えば検出梁９４を挟んで検出梁９４と直交した方向（検出軸Ａ方向）の両側にそれぞれ設けられた２つのＬ型梁９５Ａによって構成されている。また、各Ｌ型梁９５Ａは、検出軸Ａ方向に延びると共に、その両端側がＬ字形状に屈曲している。そして、各Ｌ型梁９５Ａの一端側は検出梁９４の端部に接続され、各Ｌ型梁９５Ａの他端側は検出質量部１５または支持部３に接続されている。

これにより、第２の検出梁９４の両端側は、その長さ方向となる検出軸Ｂ方向に対して自由度をもった状態で支持される。この結果、検出梁９４が捩れ変形するときには、検出梁９４の両端側が長さ方向に変位することができるから、検出梁９４の両端側に作用する歪みや応力が低減されている。

そして、検出質量部１５が検出軸Ａを中心として振動（揺動）するときには、第１の検出梁９２は捩れ変形（捩れ振動）する。一方、第２の検出梁９４は、応力低減接続梁９５を用いて検出質量部１５および支持部３に接続されている。このため、応力低減接続梁９５が撓み変形することによって、検出質量部１５が検出軸Ａを中心として振動するのを許容する。

同様に、検出質量部１５が検出軸Ｂを中心として振動（揺動）するときには、第２の検出梁９４は捩れ変形（捩れ振動）する。一方、第１の検出梁９２は、応力低減接続梁９３を用いて検出質量部１５および支持部３に接続されている。このため、応力低減接続梁９３が撓み変形することによって、検出質量部１５が検出軸Ｂを中心として振動するのを許容する。これにより、検出梁９２，９４は、互いに直交した検出軸Ａおよび検出軸Ｂ周りに振動可能な状態で検出質量部１５を支持している。

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。そして、特に本実施の形態では、検出梁９２，９４の両端側は応力低減接続梁９３，９５を用いて検出質量部１５と基板２に固定された支持部３とにそれぞれ接続したから、角速度センサ９１の感度ばらつきを小さくすることができる。

ここで、応力低減接続梁９３，９５と感度ばらつきとの関係を詳しく説明する。まず、検出梁９２，９４の両端を固定した場合には、固定部分に作用する応力によって検出梁９２，９４の捩れ変形が阻害される。このため、検出梁９２，９４の厚さ寸法が変化したときには、この厚さ寸法の変化分に対する共振周波数の変化が大きくなる。この結果、加工ばらつきが駆動モードと検出モードの共振周波数差に与える影響が大きくなる傾向がある。

これに対し、本実施の形態では、検出梁９２，９４の両端側は応力低減接続梁９３，９５を用いて検出質量部１５と支持部３とにそれぞれ接続したから、検出梁９２，９４が捩れ変形するときに検出梁９２，９４の両端側に作用する歪みや応力を低減することができる。これにより、厚さ寸法の加工ばらつきが駆動モードと検出モードの共振周波数差に与える影響を小さくすることができ、センサの感度ばらつきを小さくすることができる。

なお、第４の実施の形態では、応力低減接続梁９３，９５は、Ｌ型梁９３Ａ，９５Ａを用いて形成した。しかし、本発明はこれに限らず、応力低減接続部は、検出梁の長さ方向（捩れ軸方向）に対して自由度を与える構成であればよい。このため、例えば図２５に示す第２の変形例による応力低減接続梁９３′のように、検出質量部１５に接続された一端側がＴ形状となったＴ型梁９３Ａ′を用いて形成してもよい。また、例えば図２６に示す第３の変形例による応力低減接続梁９３″のように、検出梁９２と直交する方向に対して１回または複数回往復した折返し梁９３Ａ″を用いて形成してもよい。

また、前記各実施の形態では、検出梁１６，１７，９２，９４は、検出軸Ａ，Ｂに沿って直線状に延びる捩れ支持梁を用いて形成したが、例えば検出軸Ａ，Ｂに沿って１回または複数回往復した捩れ支持梁を用いて形成してもよい。

さらに、前記各実施の形態では、検出梁１６，１７は、検出質量部１５，８２の外周側に設けられた支持部３と検出質量部１５，８２の内周側との間を接続する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば検出質量部の内周側に支持部を設け、該支持部と検出質量部の外周側との間を検出梁を用いて接続する構成としてもよい。

Claims (6)

1. Ｘ軸と前記Ｘ軸と直交したＹ軸の方向に沿って延びている基板と、
   前記基板の表面に設けられた枠状の支持部と、
   前記基板と隙間をもって対向し、中心部に対して点対称な位置に、前記中心部を取囲む周方向に対して互いに等間隔に配置され、前記中心部に向けて突出した接続部をそれぞれ有する、４つの駆動質量部と、
   前記４つの駆動質量部の前記周方向の両側にそれぞれ配置され、前記中心部から放射状に延びていると共に、長さ方向の途中位置で折り返した形状を有し、前記基板と平行な状態で中心部側に位置する支点周りに該各駆動質量部を振動可能に支持する駆動梁と、
   前記接続部において前記４つの駆動質量部を互いに連結する連結梁と、
   前記中心部側に設けられ、前記４つの駆動質量部を前記中心部を取囲む周方向に向けて振動させる駆動手段と、
   前記駆動梁を用いて前記４つの駆動質量部に接続され、前記４つの駆動質量部の間にそれぞれ配置されている４つの突出部と、前記４つの突出部と一体として形成され、前記４つの駆動質量部の外周側を取囲んでいる部分とを有し、駆動振動しないように構成された検出質量部と、
   前記検出質量部と前記支持部との間に接続され、隣合う２つの駆動質量部の間に位置し、前記検出質量部が基板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、前記Ｘ軸に対して傾斜した第１の検出軸または前記第１の検出軸と直交する第２の検出軸周りに前記検出質量部を振動可能に支持する第１および第２の検出梁と、
   隣合う２つの駆動質量部の間に位置し、前記中心部に対して点対称な位置に配置され、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸と直交したＺ軸の方向に前記突出部と対向して設けられた４つの検出電極からなり、前記検出質量部が第１または第２の検出軸周りに振動したときに、前記検出質量部が前記基板の厚さ方向に変位するのを検出する変位検出手段と、
   前記４つの駆動質量部に取囲まれるように前記中心部に位置し、前記基板に固定されている電極支持部とによって構成され、
   前記４つの駆動質量部は、前記Ｘ軸に沿って配置され、前記中心部を挟んで互いに対向し、前記Ｙ軸方向に振動する２つのＸ軸側駆動質量部と、前記基板と隙間をもって対向し、前記Ｙ軸に沿って配置され、前記中心部を挟んで互いに対向し、前記Ｘ軸方向に振動する２つのＹ軸側駆動質量部とからなり、
   前記駆動手段は、前記駆動質量部の前記接続部の先端に設けられた可動側駆動電極と、前記電極支持部に設けられた固定側駆動電極とからなり、
   前記第１の検出梁は、前記突出部の内部に設けられ、前記第１の検出軸に沿って延びており、
   前記第２の検出梁は、前記突出部の内部に設けられ、前記第２の検出軸に沿って延びる構成とした角速度センサ。
2. Ｘ軸と前記Ｘ軸と直交したＹ軸の方向に沿って延びている基板と、
   前記基板の表面に設けられた枠状の支持部と、
   前記基板と隙間をもって対向し、中心部に対して点対称な位置に、前記中心部を取囲む周方向に対して互いに等間隔に配置され、前記中心部に向けて突出した接続部をそれぞれ有する、４つの駆動質量部と、
   前記４つの駆動質量部の前記周方向の両側にそれぞれ配置され、前記中心部から放射状に延びていると共に、長さ方向の途中位置で折り返した形状を有し、前記基板と平行な状態で中心部側に位置する支点周りに該各駆動質量部を振動可能に支持する駆動梁と、
   前記接続部において前記４つの駆動質量部を互いに連結する連結梁と、
   前記中心部側に設けられ、前記４つの駆動質量部を前記中心部を取囲む周方向に向けて振動させる駆動手段と、
   前記駆動梁を用いて前記４つの駆動質量部に接続され、前記４つの駆動質量部の間にそれぞれ配置されている４つの突出部と、前記４つの突出部と一体として形成され、前記４つの駆動質量部の外周側を取囲んでいる部分とを有し、駆動振動しないように構成された検出質量部と、
   前記検出質量部と前記支持部との間に接続され、隣合う２つの駆動質量部の間に位置し、前記検出質量部が基板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、前記Ｘ軸に対して傾斜した第１の検出軸または前記第１の検出軸と直交する第２の検出軸周りに前記検出質量部を振動可能に支持する第１および第２の検出梁と、
   前記検出質量部が第１または第２の検出軸周りに振動したときに、前記検出質量部が前記基板の厚さ方向に変位するのを検出する変位検出手段と、
   前記４つの駆動質量部に取囲まれるように前記中心部に位置し、前記基板に固定されている電極支持部とによって構成され、
   前記４つの駆動質量部は、前記Ｘ軸に沿って配置され、前記中心部を挟んで互いに対向し、前記Ｙ軸方向に振動する２つのＸ軸側駆動質量部と、前記基板と隙間をもって対向し、前記Ｙ軸に沿って配置され、前記中心部を挟んで互いに対向し、前記Ｘ軸方向に振動する２つのＹ軸側駆動質量部とからなり、
   前記駆動手段は、前記駆動質量部の前記接続部の先端に設けられた可動側駆動電極と、前記電極支持部に設けられた固定側駆動電極とからなり、
   前記第１の検出梁は、前記突出部の内部に設けられ、前記第１の検出軸に沿って延びており、
   前記第２の検出梁は、前記突出部の内部に設けられ、前記第２の検出軸に沿って延び、
   前記検出質量部には、前記４つの駆動質量部と隙間をもって当該検出質量部を覆うカバー板を設け、
   前記変位検出手段は、前記中心部に対して点対称な位置に配置され、該カバー板と対向して設けられた４つの検出電極によって構成した角速度センサ。
3. 前記検出質量部は、全部または一部が前記駆動質量部、駆動梁、連結梁、検出梁よりも厚さ寸法が薄い構成としてなる請求項１または２に記載の角速度センサ。
4. 前記駆動質量部の振動方向の変位をモニタするモニタ手段を設けてなる請求項１，２または３に記載の角速度センサ。
5. 前記第１および第２の検出梁は、捩れ変形するときに前記第１および第２の検出梁の端部側に作用する応力を低減する応力低減接続部を用いて前記検出質量部と前記基板とにそれぞれ接続する構成としてなる請求項１，２，３または４に記載の角速度センサ。
6. 前記支持部および前記電極支持部と接合されており、前記駆動質量部、前記駆動梁、前記連結梁、前記検出質量部および前記第１および第２の検出梁と対向した位置に設けられているキャビティを有する蓋体をさらに有し、
   前記検出電極が前記キャビティ内に設けられている、請求項１，２，３，４または５に記載の角速度センサ。

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