JP6819216B2 - ジャイロセンサー、ジャイロセンサーの製造方法、電子機器および移動体 - Google Patents

Description

本発明は、ジャイロセンサー、ジャイロセンサーの製造方法、電子機器および移動体に関するものである。

近年、シリコンＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いたジャイロセンサー素子が開発されている。物理量センサーのなかでも角速度を検出するジャイロセンサーは、例えば、ゲーム機のモーションセンシング機能などの用途で急速に広がりつつある。

このようなジャイロセンサーとして、例えば、特許文献１に、角速度センサーを構成するセンサー素子が開示されている。このセンサー素子は、支持基板と、支持基板に固定された固定部と、固定部に対して支持梁を介して支持されている振動体と、振動体に設けられた櫛歯状の可動電極と、この可動電極と間隔を介して噛み合う固定櫛歯電極とを有する。このような構成の角速度センサーでは、固定櫛歯電極に電圧が印加されると、可動電極と固定櫛歯電極との間に発生する静電力により振動体がＸ軸方向に振動（駆動振動）する。この振動した状態で、Ｚ軸（またはＹ軸）回りの角速度が作用すると、コリオリ力によりＹ軸（またはＺ軸）方向に振動（検出振動）する。このコリオリ力による振動体のＹ軸（またはＺ軸）方向の振動振幅の大きさに対応する電気信号を検出することで、回転の角速度を検出することができる。

特開２００１−７３４６号公報

また、特許文献１に記載のセンサー素子は、ドライエッチングにより製造している。ここで、支持梁の断面形状は、例えば理想的には矩形となるべきところ、加工誤差により理想の形状とならずに平行四辺形、台形になってしまう。そのため、振動体の駆動振動は、所望の駆動振動の方向であるＸ軸方向の振動成分だけでなく、Ｙ軸方向またはＺ軸方向の振動成分も含むこととなってしまう。これにより、不要な信号の一種であるクアドラチャ信号が増大して検出信号に影響が生じてしまい、その結果、検出精度が低下してしまうという問題があった。

本発明の目的は、クアドラチャ信号の増大を低減することができるジャイロセンサーおよびジャイロセンサーの製造方法を提供すること、また、かかるジャイロセンサーを備える電子機器および移動体を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のジャイロセンサーは、基板と、
前記基板に固定されている固定部と、
第１軸に沿った第１方向に駆動する駆動部と、
前記駆動部に接続され、前記第１方向に沿って変位する質量部と、
前記質量部に含まれ、作用するコリオリ力により前記第１軸に直交している第２軸に沿った第２方向に変位可能な検出部と、
前記質量部と前記固定部とを接続している弾性部と、を有し、
前記弾性部の外周面は、主面と、側面と、前記主面と前記側面とを繋ぐ接続面とを有し、
前記接続面は、曲面状の曲面部を有することを特徴とする。

このような本発明のジャイロセンサーによれば、例えば、弾性部の断面視形状が非対称な形状（例えば矩形以外の形状として平行四辺形や台形）であっても、接続面が曲面部を有することで、クアドラチャ信号の増大を低減することができる。そのため、検出精度の低下を低減することができる。

本発明のジャイロセンサーでは、前記弾性部は、前記第１軸と前記第２軸との双方に交差する方向に延びる部分を有し、
前記第１軸と前記第２軸との双方に平行な断面視で、前記部分の前記接続面によって繋がれた前記主面に沿う延長線および前記側面に沿う延長線同士のなす角度は、９０°未満であることが好ましい。

これにより、弾性部の断面視形状が非対称な形状であっても、クアドラチャ信号の増大を低減する効果をより顕著に発揮することができる。

本発明のジャイロセンサーでは、前記接続面は、前記曲面部で構成されていることが好ましい。

これにより、クアドラチャ信号の増大を低減する効果をより顕著に発揮することができる。

本発明のジャイロセンサーでは、前記接続面は、前記曲面部を複数有し、
複数の前記曲面部は、互いに離間していることが好ましい。

これにより、接続面の全域が曲面部である構成と同等程度にクアドラチャ信号の増大を低減する効果を発揮することができる。

本発明のジャイロセンサーでは、前記接続面は、前記弾性部の前記基板側に設けられていることが好ましい。

これにより、クアドラチャ信号の増大をより低減することができる。また、例えば、基板が透光性を有する場合には、基板の上方に弾性部が配置されている状態であっても基板側からレーザーを照射することにより、弾性部の基板側に曲面部を有する接続面を形成することができる。

本発明のジャイロセンサーでは、前記弾性部の外周面は、前記主面としての第１主面および第２主面と、前記側面としての第１側面および第２側面と、前記第１主面と前記第１側面とを繋ぎ、前記接続面としての第１接続面と、前記第２主面と前記第２側面とを繋ぎ、前記接続面としての第２接続面とを有することが好ましい。

これにより、クアドラチャ信号の増大を低減する効果をより顕著に発揮することができる。

本発明のジャイロセンサーでは、前記弾性部の前記外周面は、前記主面の前記接続面とは反対側に位置し、前記主面と繋がっている面を有し、
前記面の少なくとも一部は、前記接続面の前記曲面部よりも曲率半径が小さい曲面を有することが好ましい。

これにより、曲面部の曲率半径が大き過ぎることによってクアドラチャ信号の増大を招くことを低減することができる。

本発明のジャイロセンサーの製造方法は、基板を用意する工程と、
前記基板に対して固定された固定部と、第１軸に沿った第１方向に駆動する駆動部と、前記駆動部に作用するコリオリ力により前記第１軸に直交している第２軸に沿った第２方向に変位可能な検出部と、前記駆動部と前記固定部とを接続している質量部と、主面と側面とを有し、前記質量部と前記固定部とを接続している弾性部と、を形成する工程と、
前記弾性部を加工する工程と、を有し、
前記加工する工程において、前記弾性部の少なくとも一部にレーザー光を照射することで、前記主面と前記側面とを繋ぎ、曲面状をなす曲面部を有する接続面を形成することを特徴とする。

このような本発明のジャイロセンサーの製造方法によれば、接続面の少なくとも一部に簡単かつ高精度に曲面部を形成することができる。そのため、クアドラチャ信号の増大を低減することができるジャイロセンサーを簡単に製造することができる。

本発明のジャイロセンサーの製造方法では、前記加工する工程においては、クアドラチャ信号を測定することが好ましい。

これにより、例えば、測定（検出）したクアドラチャ信号を基にして曲面部を形成することで、クアドラチャ信号の増大を低減することができるジャイロセンサーをより高精度に得ることができる。

本発明のジャイロセンサーの製造方法では、前記加工する工程においては、前記クアドラチャ信号の測定結果を基にして、前記弾性部の加工量を調整することが好ましい。

これにより、クアドラチャ信号の増大を低減することができる効果を好適に発揮することができる曲面部をより高精度に形成することができる。

本発明の電子機器は、本発明のジャイロセンサーを有することを特徴とする。
これにより、クアドラチャ信号の増大を低減することができ、検出精度の低下が低減されたジャイロセンサーを備えているため、信頼性の高い電子機器が得られる。

本発明の移動体は、本発明のジャイロセンサーを有することを特徴とする。
これにより、クアドラチャ信号の増大を低減することができ、検出精度の低下が低減されたジャイロセンサーを備えているため、信頼性の高い移動体が得られる。

本発明の第１実施形態に係るジャイロセンサーを示す斜視図である。 図１に示すジャイロセンサーの断面図である。 図１に示すジャイロセンサー素子の平面図である。 図３に示す弾性部の一部を模式的に示す平面図である。 図４に示す弾性部の一部を模式的に示す斜視図である。 図４に示す弾性部の横断面図である。 シミュレーションに用いた弾性部のモデルを示す斜視図である。 シミュレーションに用いた曲面部を有さない弾性部のモデルを示す拡大斜視図である。 シミュレーションに用いた曲面部を有する弾性部のモデルを示す拡大斜視図である。 図８に示す弾性部のモデルにおけるｙ軸方向の変位量の分布を示す図である。 図９に示す弾性部のモデルにおけるｙ軸方向の変位量の分布を示す図である。 図１に示すジャイロセンサーの製造方法を説明するフローチャートである。 図１２に示す基板を用意する工程を説明するための図である。 図１２に示す素子を形成する工程を説明するための図である。 図１２に示す素子を形成する工程を説明するための図である。 図４に示す弾性部の一部の加工前の横断面図である。 図１７（Ａ）が図４に示す弾性部の一部のＳＥＭ写真であり、図１７（Ｂ）が弾性部の一部の拡大横断面図である。 本発明の第２実施形態に係るジャイロセンサーが有する弾性部の一部を模式的に示す斜視図である。 図１８に示す弾性部の横断面図である。 図１８に示す弾性部を加工する工程を説明するための図である。 図１８に示す弾性部の加工前の横断面図である。 本発明の第３実施形態に係るジャイロセンサーが有する弾性部の一部を模式的に示す横断面図である。 図２２に示す弾性部の加工前の横断面図である。 シミュレーションに用いた弾性部のモデルが有する曲面部を説明するための図である。 図２４において第１頂部を曲面にした場合のＹ軸方向の変位量を示すグラフである。 図２４において第３頂部を曲面にした場合のＹ軸方向の変位量を示すグラフである。 本発明の第４実施形態に係るジャイロセンサーの製造方法を説明するためのフローチャートである。 クアドラチャ信号の測定について説明するための概念図である。 本発明の第５実施形態に係るジャイロセンサーが有する弾性部の一部を模式的に示す横断面図である。 図２９に示す弾性部の一部のＳＥＭ写真である。 本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用した携帯電話機（スマートフォン、ＰＨＳ等も含む）の構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。 本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。

以下、本発明のジャイロセンサー、ジャイロセンサーの製造方法、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

１．ジャイロセンサーおよびジャイロセンサーの製造方法
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るジャイロセンサーを示す斜視図である。図２は、図１に示すジャイロセンサーの断面図である。図３は、図１に示すジャイロセンサー素子の平面図である。なお、図１では、基板（ベース）は概略的に図示し、また、蓋部材の図示を省略している。また、以下の説明では、互いに直交する３つの軸をＸ軸（第３軸）、Ｙ軸（第１軸）およびＺ軸（第２軸）とする。また、Ｘ軸に沿う方向を「Ｘ軸方向」とも言い、Ｙ軸方向に沿う方向を「Ｙ軸方向」とも言い、Ｚ軸に沿う方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、各図では、説明の便宜上、必要に応じて各部の寸法を適宜誇張して図示しており、各部間の寸法比は実際の寸法比とは必ずしも一致しない。

［ジャイロセンサー］
図１に示すジャイロセンサー１は、Ｘ軸まわりの角速度を検知することのできる角速度センサーである。このジャイロセンサー１は、図２に示すように、ジャイロセンサー素子４と、ジャイロセンサー素子４を収納しているパッケージ１０と、を有している。

（パッケージ）
パッケージ１０は、ジャイロセンサー素子４を支持している基板２（ベース）と、基板２に接合されている蓋部材３と、を有し、基板２と蓋部材３との間には、ジャイロセンサー素子４を収納している空間Ｓが形成されている。

基板２および蓋部材３は、それぞれ、板状をなし、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面であるＸＹ平面（基準面）に沿って配置されている。

基板２には、上方（ジャイロセンサー素子４側）に開放する凹部２１が設けられている。凹部２１の中央部には、凹部２１の底面２１２から突出した突出部２２が設けられている。また、基板２の凹部２１を除く上面２３には、ジャイロセンサー素子４の一部（後述する固定部４２および固定駆動部４５、４６）が固定されている。

蓋部材３には、下方（基板２側）に開放する凹部３１が設けられている。蓋部材３は、ジャイロセンサー素子４を非接触で覆うようにして基板２上に設けられており、凹部３１を除く下面３３が基板２の上面２３に接合している。

また、空間Ｓは、凹部２１と凹部３１とで形成された気密空間であり、減圧状態（例えば、１×１０^＋２〜１×１０^−２Ｐａ程度）となっている。これにより、角速度の検出感度を向上させることができる。

基板２の構成材料としては、特に限定されないが、絶縁性を有する材料を用いることが好ましく、具体的には、高抵抗なシリコン材料、ガラス材料を用いるのが好ましく、例えば、アルカリ金属イオン（可動イオン）を一定量含むガラス材料（例えば、パイレックスガラス（登録商標）のような硼珪酸ガラス）を用いるのが好ましい。これにより、ジャイロセンサー素子４がシリコンを主材料として構成されている場合、基板２とジャイロセンサー素子４とを陽極接合することができる。それ以外であっても石英基板、水晶基板、或いはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であっても良い。

また、蓋部材３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、前述した基板２と同様の材料を用いることができる。

このような基板２と蓋部材３との接合方法としては、基板２および蓋部材３の構成材料によっても異なり、特に限定されず、例えば、接着剤、ロウ材等の接合材を用いた接合法、直接接合、陽極接合等の固体接合法等を用いることができる。

（ジャイロセンサー素子）
図３に示すジャイロセンサー素子４は、Ｙ軸方向に並んだ２つの構造体４０（４０ａ、４０ｂ）と、２つの固定検出部４９（４９ａ、４９ｂ）と、を有している。２つの構造体４０ａ、４０ｂは、図３において、上下対称に構成されており、互いに同様の構成を有する。

各構造体４０は、質量部４１と、複数の固定部４２と、複数の弾性部４３と、複数の駆動部４４（可動駆動電極）と、複数の固定駆動部４５、４６（固定駆動電極）と、検出部４７１、４７２（可動検出電極）と、複数の梁部４８と、を有している。質量部４１は、駆動部４４と、フレーム４７３、検出部４７１、４７２および梁部４８を含んで一体的に形成されている。即ち、検出部４７１、４７２は質量部４１に含まれる形状となっている。

質量部４１の外形は、Ｚ軸方向から見た平面視（以下、単に「平面視」という）において、四角形の枠状をなしており、前述の通り駆動部４４、フレーム４７３、検出部４７１、４７２を内包している。具体的には、互いに平行にＹ軸方向に沿って延びている１対の部分と、この１対の部分の端部同士を接続していて互いに平行にＸ軸方向に沿って延びている１対の部分と、で構成されている。

固定部４２は、１つの構造体４０に対して４つ設けられており、各固定部４２は、前述した基板２の上面２３に固定されている。また、各固定部４２は、平面視において、質量部４１の外側に配置されており、本実施形態では、質量部４１の各角部に対応した位置に配置されている。なお、図示では、構造体４０ａの−Ｙ軸側に位置する固定部４２と構造体４０ｂの＋Ｙ軸側に位置する固定部４２とを共通の固定部としている。

弾性部４３は、１つの構造体４０に対して本実施例では４つ設けられており、各弾性部４３は、平面視において、質量部４１の一部と固定部４２とを接続している。本実施形態では弾性部４３は、質量部４１におけるフレーム４７３の角部に接続されているが、これに限らず質量部４１を固定部４２に対して変位可能な位置であれば良い。図３では、Ｙ軸方向に質量部４１を変位し得るように構成されている。また、各弾性部４３は、図示では、平面視において、蛇行形状をなし、Ｘ軸方向に沿って延びる第１部分４３０１と、Ｙ軸方向に沿って延びている第２部分４３０２とを有する（図４参照）。なお、駆動部４４の形状は、所望の駆動方向（本実施形態ではＹ軸方向）に弾性変形することが可能な構成であれば図示の形状に限定されない。

駆動部４４は、１つの構造体４０に対して８つ設けられており、各駆動部４４は、質量部４１のＹ軸方向に沿って延びている部分に接続されている。具体的には、４つの駆動部４４が質量部４１の＋Ｘ側に位置し、残りの４つの駆動部４４が質量部４１の−Ｘ側に位置している。各駆動部４４は、質量部４１からＸ軸方向に延出している幹部と、該幹部からＹ軸方向に延出している複数の枝部と、を備えた櫛歯形状をなしている。

固定駆動部４５、４６は、それぞれ、１つの構造体４０に対して８つ設けられており、各固定駆動部４５、４６は、前述した基板２の上面２３に固定されている。また、各固定駆動部４５、４６は、駆動部４４に対応した櫛歯形状をなし、駆動部４４を間に挟んで設けられている。

検出部４７１、４７２は、それぞれ、平面視形状が四角形状なす板状部材であり、質量部４１の内側に配置され、梁部４８によって質量部４１に接続されている。検出部４７１、４７２は、それぞれ、回動軸Ｊ４まわりに回動（変位）可能となっている。

また、固定検出部４９（固定検出電極）は、基板２の凹部２１内に位置する突出部２２上に設けられている（図２参照）。この固定検出部４９は、それぞれ、平面視で四角形状をなし、検出部４７１、４７２に対向している。また、固定検出部４９は、検出部４７１、４７２と離間している。

また、上述した構成の質量部４１と、弾性部４３と、駆動部４４と、固定駆動部４５の一部と、固定駆動部４６の一部と、検出部４７１、４７２と、梁部４８とは、基板２の凹部２１の上方に設けられ、基板２と離間している。

上述したような構造体４０は、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成されている。

また、固定検出部４９の構成材料としては、例えば、アルミニウム、金、白金、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等を用いることができる。

なお、図示はしないが、固定部４２と、固定駆動部４５と、固定駆動部４６と、固定検出部４９ａと、固定検出部４９ｂとは、それぞれ、図示しない配線および端子に電気的に接続されている。これら配線および端子は、例えば基板２上に設けられている。

以上、ジャイロセンサー１の構成について簡単に説明した。このような構成のジャイロセンサー１は、次のようにして角速度ωｘを検出することができる。

まず、ジャイロセンサー１が有する駆動部４４と固定駆動部４５、４６との間に駆動電圧を印加すると、固定駆動部４５、４６と駆動部４４との間に周期的に強度が変化する静電引力が生じる。これにより、各弾性部４３の弾性変形を伴って各駆動部４４がＹ軸方向に振動する。このとき、構造体４０ａが有する複数の駆動部４４と、構造体４０ｂが有する複数の駆動部４４とは、Ｙ軸方向に互いに逆位相で振動（駆動振動）する。

このように駆動部４４がＹ軸方向に振動している状態で、ジャイロセンサー１に角速度ωｘが加わると、コリオリ力が働き、検出部４７１、４７２が回動軸Ｊ４まわりに変位する。このとき、構造体４０ａが備える検出部４７１、４７２と、構造体４０ｂが備える検出部４７１、４７２とは、互いに反対方向に変位する。例えば、構造体４０ａが備える検出部４７１、４７２が、それぞれ＋Ｚ軸方向に変位したとき、構造体４０ｂが備える検出部４７１、４７２が、それぞれ−Ｚ軸方向に変位する。また、構造体４０ａが備える検出部４７１、４７２が、それぞれ−Ｚ軸方向に変位したとき、構造体４０ｂが備える検出部４７１、４７２が、それぞれ＋Ｚ軸方向に変位する。

このように検出部４７１、４７２が変位（検出振動）することにより、検出部４７１、４７２と固定検出部４９との間の距離が変化する。この距離の変化に伴って、検出部４７１、４７２と固定検出部４９との間の静電容量が変化する。そして、この静電容量の変化量に基づいて、ジャイロセンサー１に加わった角速度ωｘを検出することができる。

上述のように、駆動部４４がＹ軸方向に振動（駆動振動）するにあたり、理想的には、駆動部４４は、非駆動時の状態からＹ軸方向にほぼ平行に振動することが好ましい。しかし、加工誤差等によりジャイロセンサー素子４の形状、特に弾性部４３の形状が理想的な形状にならず、そのため、弾性部４３に質量部４１を介して接続されている駆動部４４の振動は、所望の駆動振動の方向であるＹ軸方向の振動成分だけでなく、それ以外の振動方向であるＸ軸方向またはＺ軸方向の振動成分（不要振動成分）も含んでしまう、いわゆるクアドラチャ信号が増大してしまうことがある。

本実施形態では、このようなクアドラチャ信号の増大を低減できるよう、弾性部４３に特徴を持たせている。以下、弾性部４３について、詳細に説明する。

（弾性部）
図４は、図３に示す弾性部の一部を模式的に示す平面図である。図５は、図４に示す弾性部の一部を模式的に示す斜視図である。図６は、図４に示す弾性部の横断面図である。なお、図４には、図３に示す一点鎖線で囲まれた領域Ａ内にある弾性部４３を代表して図示している。

図４に示すように、弾性部４３は、平面視で、蛇行形状をなし、Ｘ軸方向に沿って延びる複数の長手形状の第１部分４３０１と、Ｙ軸方向に沿って延びる複数の第２部分４３０２とを有する。第１部分４３０１は、第２部分４３０２よりも長い。また、弾性部４３は、その一端が質量部４１に接続され、他端が固定部４２に接続されている。

図５および図６に示すように、弾性部４３は、Ｙ軸方向に沿う断面視で（Ｙ軸およびＺ軸を含む平面であるＹＺ平面に平行な横断面形状が）、ほぼ平行四辺形状をなす。この弾性部４３の外周面４３０は、１対の主面としての第１主面４３１および第２主面４３２と、１対の側面としての第１側面４３３および第２側面４３４と、接続面４３５と、を有する。

第１主面４３１および第２主面４３２は、それぞれ、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面であるＸＹ平面に沿った平坦面である。第１主面４３１が、＋Ｚ軸側の面であり、第２主面４３２が−Ｚ軸側の面である。本実施形態では、第１主面４３１および第２主面４３２は、それぞれ、蛇行形状をなし、Ｘ軸方向に沿って延びる部分と、Ｙ軸方向に沿って延びている部分とを有する。

第１側面４３３は、−Ｙ軸側の面であり、第２側面４３４は、＋Ｙ軸側の面である。本実施形態では、第１側面４３３および第２側面４３４は、それぞれ、１つの弾性部４３に対して４つ設けられている（図４参照）。また、図５および図６に示すように、第１側面４３３および第２側面４３４は、それぞれ、Ｘ軸およびＺ軸を含む平面であるＸＺ平面に対して傾斜した平坦面である。具体的には、第１側面４３３とＸＺ平面とのなす角度（傾斜角度）は、例えば加工誤差により理想形状からずれておりθ１でみたとき、０°＜θ１＜３°（または−３°＜θ１＜０°）程度である。なお、第２側面４３４についても同様に−３°＜θ１＜０°（または０°＜θ１＜３°）である。また、第１側面４３３は、その＋Ｚ軸側の辺が接続面４３５に繋がり、−Ｚ軸側の辺が第２主面４３２に繋がっている。一方、第２側面４３４の＋Ｚ軸側の辺は、第１主面４３１に繋がり、第２側面４３４の−Ｚ軸側の辺は、第２主面４３２に繋がっている。

接続面４３５は、第１主面４３１の−Ｙ軸側の辺と第１側面４３３の＋Ｚ軸側の辺とを繋いでいる。この接続面４３５は、図５に示すように、凸状の曲面である曲面部４０１を有している。言い換えると、曲面部４０１は、丸み付けされた面であり、また、曲率を有する面であるとも言える。また、本実施形態では、接続面４３５の全域が曲面部４０１で構成されているが、全域でなく一部であっても良い。また、曲面部４０１の曲率半径は、弾性部４３の構成や形状等によって適宜設定され、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上２０μｍ以下程度である。

このような構成の外周面４３０を有する弾性部４３の横断面形状は、前述したように、ほぼ平行四辺形状である。そして、本実施形態では、第１主面４３１を延出させた仮想面４３１ｃと第１側面４３３を延出させた仮想面４３３ｃとのなす角度θ１は、９０°未満である。すなわち、角度θ１は、鋭角である。また、第２主面４３２と第２側面４３４とのなす角度θ２も、鋭角である。一方、第１主面４３１と第２側面４３４とのなす角度θ３と、第２主面４３２と第１側面４３３とのなす角度θ４とは、９０°を超える。すなわち、角度θ３、θ４は、それぞれ、鈍角である。

ここで、上述したように、本発明のジャイロセンサーの一例としてのジャイロセンサー１は、基板２と、基板２に固定されている固定部４２と、「第１軸」としてのＹ軸に沿った第１方向に駆動する駆動部４４と、駆動部４４に作用するコリオリ力によりＹ軸に直交している「第２軸」としてのＺ軸に沿った第２方向に変位可能な検出部４７１、４７２と、駆動部４４と固定部４２とを接続している質量部４１と、質量部４１と固定部４２とを接続している弾性部４３と、を有する。また、弾性部４３の外周面４３０は、「主面」としての第１主面４３１および第２主面４３２と、「側面」としての第１側面４３３および第２側面４３４と、第１主面４３１と第１側面４３３とを繋ぐ接続面４３５とを有する。そして、接続面４３５は、曲面状の曲面部４０１を有する。このようなジャイロセンサー１によれば、Ｘ軸方向から見た弾性部４３の断面視形状が、本実施形態のようにほぼ平行四辺形状や、その他、台形等の非対称な形状であっても、曲面部４０１を有する接続面４３５を備えることで、クアドラチャ信号の増大を低減することができる。そのため、検出精度の低下を低減することができる。

特に、ジャイロセンサー素子４のうち弾性部４３は、基板２に固定された固定部４２に接続された部分であり、加工誤差により理想の形状でないことで、駆動振動成分以外の成分を含む振動が生じ易い。そのため、弾性部４３を曲面部４０１を有する接続面４３５を備える構成とすることは、ジャイロセンサー１においてクアドラチャ信号の増大を低減する上で特に有効である。これは弾性部４３が駆動振幅の方向を決めているからであり、弾性部４３の理想形状からのずれがクアドラチャ信号を生じさせる主要因となっているからである。したがって、本実施形態のように固定部４２に接続された弾性部４３を加工することがクアドラチャ信号抑制に効果的である。また、本実施形態では、駆動部４４の振動により変位する弾性部４３と、駆動部４４の振動と相対的に変位せずコリオリ力に応じて変位する梁部４８とを有するため、弾性部４３の加工による梁部４８への影響が少ない特徴がある。梁部４８は、Ｚ軸方向に変位可能とするものであればよく、例えば、捻ればね（トーションバネ）、折返し状のばね、Ｚ方向に薄い板状のばねであってもよい。

また、前述したように、弾性部４３は、「第１軸」としてのＹ軸と「第２軸」としてのＺ軸との双方に交差する方向（本実施形態ではＸ軸）に延びる部分である第１部分４３０１を有する。そして、Ｙ軸とＺ軸との双方に平行な断面視で、第１部分４３０１の接続面４３５によって繋がれた「主面」としての第１主面４３１および「側面」としての第１側面４３３の各延長線同士のなす角度θ１は、９０°未満である。すなわち、前述したように、仮想面４３１ｃと仮想面４３３ｃとのなす角度θ１は、９０°未満である。このように、角度θ１が鋭角である箇所（頂部）に接続面４３５が設けられている。これにより、弾性部４３の断面視形状が非対称な形状であっても、クアドラチャ信号の増大を低減する効果をより顕著に発揮することができる。

また、本実施形態では、接続面４３５は、曲面部４０１で構成されている。すなわち、接続面４３５の全域が曲面状をなす。これにより、クアドラチャ信号の増大を低減する効果をより顕著に発揮することができる。

次に、上述したように、ジャイロセンサー１の弾性部４３が、曲面部４０１を有する接続面４３５を備えることにより、クアドラチャ信号の増大を低減できることについて、以下のようなシミュレーション結果を基に説明する。

図７は、シミュレーションに用いた弾性部のモデルを示す斜視図である。図８は、シミュレーションに用いた曲面部を有さない弾性部のモデルを示す拡大斜視図である。図９は、シミュレーションに用いた曲面部を有する弾性部のモデルを示す拡大斜視図である。図１０は、図８に示す弾性部のモデルにおけるｙ軸方向の変位量の分布を示す図である。図１１は、図９に示す弾性部のモデルにおけるｙ軸方向の変位量の分布を示す図である。また、図７〜図１１では、互いに直交する３つの軸をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とする。また、ｘ軸に沿う方向を「ｘ軸方向」とも言い、ｙ軸方向に沿う方向を「ｙ軸方向」とも言い、ｚ軸に沿う方向を「ｚ軸方向」とも言う。

シミュレーションで用いるモデルとして、図７に示す平板状をなす弾性部９（９ａ、９ｂ）を用いた。弾性部９の外周面９０は、一対の第１主面９１および第２主面９２と、一対の第１側面９３および第２側面９４と、−Ｚ軸側に位置する基端面９７と、＋Ｚ軸側に位置する先端面９８とを有する。また、弾性部９は、ｘ軸方向の幅が３μｍで、ｙ軸方向の幅が２５μｍで、ｚ軸方向の幅が１００μｍである。また、弾性部９は、その断面形状がほぼ平行四辺形であり、ｙ軸およびｚ軸を含む平面であるｙｚ平面に対して０．３°傾いている。

また、弾性部９として、図８に示すような弾性部９ａと、図９に示すような弾性部９ｂとを用いた。弾性部９ｂは、曲面状の曲面部９０１で構成された接続面９５を有する。すなわち、弾性部９ａは、「曲面部」を有さず、弾性部９ｂは、曲面部９０１を有する。

このような構成の弾性部９（９ａ、９ｂ）を＋Ｘ軸方向に変位（振動）させた際の、弾性部９のＹ軸方向の変位（振動）をシミュレーションした。具体的には、図７に示すように、弾性部９の基端面９７を所望の固定箇所（上述の弾性部４３であれば固定部４２）に支持された接続面とし、基端面９７がその固定箇所に支持された状態で、弾性部９の先端面９８側を＋ｘ軸方向に変位させたときの、先端面９８のｙ軸方向の変位をシミュレーションした。＋ｘ軸方向の変位量は、１０μｍとした。

図１０および図１１に示すように、弾性部９ａ、９ｂは、それぞれ、基端面９７側が＋ｙ軸方向に変位し、先端面９８が−ｙ軸方向に変位している。そして、図１０および図１１に示すように、弾性部９ａの先端面９８の方が、弾性部９ｂの先端面９８よりも、−ｙ軸方向に大きく変位している。このように、弾性部９ａの方が、弾性部９ｂよりも、変位させた方向であるｘ軸方向とは異なる方向であるｙ軸方向に大きく変位している。具体的には、弾性部９ａの先端面９８の−ｙ軸方向の変位量は、１６．８ｎｍであり、弾性部９ｂの先端面９８の−Ｙ軸方向の変位量は、８．０ｎｍであった。

このようなシミュレーション結果からも分かるように、弾性部９ｂが、曲面部９０１を有する接続面９５を備えることで、所望の駆動振動の方向であるｘ軸方向以外の方向であるｙ軸方向の振動成分を低減することができる。また、「曲面部」を備えてない弾性部９ａに比べて、不要振動成分を半分程度に大きく低減することができる。このため、弾性部９ｂによれば、弾性部９ａに比べてクアドラチャ信号の増大を効果的に低減することができる。

なお、本実施形態におけるジャイロセンサー素子４が有する弾性部４３の構成（形状）であっても、上述の弾性部９ｂと同様の作用、効果を得ることができる。

［ジャイロセンサーの製造方法］
次に、本発明のジャイロセンサーの製造方法を説明する。なお、以下では、上述したジャイロセンサー１を製造する場合の一例を説明する。

図１２は、図１に示すジャイロセンサーの製造方法を説明するフローチャートである。図１３は、図１２に示す基板を用意する工程を説明するための図である。図１４および図１５は、それぞれ、図１２に示す素子を形成する工程を説明するための図である。図１６は、図４に示す弾性部の一部の加工前の横断面図である。図１７は、図１７（Ａ）が図４に示す弾性部の一部のＳＥＭ写真であり、図１７（Ｂ）が弾性部の一部の拡大横断面図である。

図１２に示すように、ジャイロセンサー１の製造方法は、［１］基板２を用意する工程（ステップＳ１１）と、［２］素子４Ｎを形成する工程（ステップＳ１２）と、［３］弾性部４３Ｎを加工する工程（ステップＳ１３）と、［４］基板２に蓋部材３を接合する工程（ステップＳ１４）とを有する。以下、各工程を順次説明する。

なお、以下では、基板２がアルカリ金属イオンを含むガラス材料で構成され、ジャイロセンサー素子４となる部材４０Ｎがシリコン材料で構成され、蓋部材３がシリコン材料で構成されている場合を例に説明する。

［１］基板２を用意する工程（ステップＳ１１）
まず、平板状の母材をフォトリソグラフィーおよびエッチングによりパターニングすることにより、図１３に示すように、凹部２１を有する基板２を用意する。

［２］素子４Ｎを形成する工程（ステップＳ１２）
次に、質量部４１と、複数の固定部４２と、複数の弾性部４３Ｎと、複数の駆動部４４と、複数の固定駆動部４５、４６と、検出部４７１、４７２と、複数の梁部４８とを有する素子４Ｎを形成する。素子４Ｎは、後述する工程を経てジャイロセンサー素子４となるものであり、また、弾性部４３Ｎは、後述する工程を経て弾性部４３となるものである。

具体的には、まず、板状の部材４０Ｎを用意し、基板２上に部材４０Ｎを例えば陽極接合法により接合する（図１４参照）。次いで、部材４０Ｎを例えば研磨することにより薄肉化した後、その薄肉化した部材４０Ｎをフォトリソグラフィーおよびエッチングによりパターニングすることで素子４Ｎを形成する（図１５参照）。本実施系形態では、部材４０Ｎのエッチングとして、反応性プラズマガスを用いたエッチングプロセスとデポジション（堆積）プロセスとを組み合わせたドライボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）法を好適に用いている。なお、部材４０Ｎの薄肉化は、適宜省略してもよい。

［３］弾性部４３Ｎを加工する工程（ステップＳ１３）
次に、図１６に示すような弾性部４３Ｎを加工して、図６に示すような曲面部４０１を有する接続面４３５を有する弾性部４３を形成する。

ここで、本実施形態では、前述したように反応性プラズマガスを用いたエッチングプロセスにより部材４０Ｎを加工している。反応性プラズマガスによる部材４０Ｎの加工は、部材４０Ｎを配置したチャンバー内にエッチングガスを導入し、反応性プラズマを発生させるが、反応性プラズマは部材４０Ｎに対して同心円状の密度分布を持つため、部材４０Ｎの位置によって入射角度が異なる。そのため、部材４０Ｎ内で垂直加工精度に分布が生じる。その結果、得られた素子４Ｎには、反応性プラズマガスによる加工誤差が生じる。なお、本実施形態は、反応性プラズマガスによる加工誤差を例に挙げているが、他の方法によっても加工誤差等は生じ得る。

このように前述した工程を経て得られた素子４Ｎには、ある程度の加工誤差等が生じる。本実施形態では、前述した工程を経て得られた弾性部４３Ｎの横断面形状は、本来理想的には横断面形状が長方形状をなすところ、図１６に示すように、平行四辺形状をなす。弾性部４３Ｎの外周面４３０Ｎは、互いに平行な１対の第１主面４３１Ｎおよび第２主面４３２Ｎと、これらの端部同士を接続していて互いに平行な１対の第１側面４３３Ｎおよび第２側面４３４Ｎとを有する。

本工程では、このような形状の弾性部４３Ｎの図１６中右上に位置する第１頂部４３５Ｎ（第１主面４３１Ｎと第１側面４３３Ｎとの境界部分）を加工する。これにより、曲面部４０１を形成する。なお、弾性部４３Ｎを加工することは、弾性部４３Ｎの一部を除去または変形させることを含む。

また、本実施形態では、第１頂部４３５Ｎの全域を加工する。これにより、曲面部４０１で構成された接続面４３５を形成することができる。ここで、第１頂部４３５Ｎの角度θ（内角）は、９０°未満であり、すなわち鋭角である。弾性部４３Ｎを加工する箇所としては、第１頂部４３５Ｎの角度θのように鋭角をなす部分であることが好ましい。これにより、不要振動成分を低減する効果を高めることができる。

また、本実施形態における第１頂部４３５Ｎの加工は、弾性部４３Ｎの上方から第１頂部４３５Ｎに対してレーザー光Ｌを照射することにより行う（図１６参照）。特に第１側面４３３Ｎの傾斜方向側から照射することが好ましい。これにより、曲面部４０１で構成された接続面４３５を高精度に形成することができる。

レーザー光Ｌの波長は、例えば、２００ｎｍ以上１．１１μｍ以下であることが好ましく、２６０ｎｍ以上１１００ｎｍ以下であることがより好ましい。このような範囲内であると、ドロスやデブリ等が多くなり過ぎることを低減することができる。また、レーザー光Ｌとしては、ＹＡＧレーザーを用いることが好ましい。特に、本実施形態では、基本波長が１０６４ｎｍあるＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）のレーザー光Ｌを好適に用いている。ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）以上の波長をシリコン材から成る弾性部４３Ｎに適用するとアブレーション（蒸散）現象が発生し適度な加工を施すことができる。

また、照射される箇所におけるレーザー光Ｌの形状（断面形状）および大きさは、特に限定されず、例えば、１辺の長さが１μｍ〜２００μｍの正方形や、直径が１μｍ〜３００μｍの円形とすることができる。ただし、本実施形態のように、第１頂部４３５Ｎの全域にレーザー光Ｌを照射する場合、レーザー光Ｌの形状および大きさは、１辺の長さが１μｍ〜１００μｍ程度の正方形または直径が１μｍ〜１００μｍ程度の円形であることが好ましい。特に、本実施形態では、直径が３μｍ程度の円形をなすレーザー光Ｌを好適に用いている。

また、レーザー光を用いることで、弾性部４３の曲面部４０１における部分（第１頂部）には、レーザー光が照射されることにより材質が変化した変質部４１１（変質層）が形成される。

本実施形態では、単結晶シリコン材により形成された弾性部４３に、ＹＡＧレーザーの第２高調波である波長５３２ｎｍのレーザー光を、第１主面４３１Ｎの垂線に対して２０°〜４５°と成るように、約０．５ｍＪの強度で数回照射したところ、弾性部４３の曲面部４０１における部分（第１頂部）には、丸みを帯び、第１側面４３３よりも−Ｙ軸方向に突出した変質部４１１が形成された（図６および図１７参照）。この変質部４１１は、レーザー光Ｌにより、結晶性が変化していると考えられ、具体的には、溶融して再結晶化していると考えられる。このような変質部４１１を備えることで、不要振動成分を低減する効果を高めることができる。

また、第１頂部４３５Ｎを加工する方法としては、前述したレーザー光Ｌを照射する方法に限定されず、ハロゲンヒーター等によりランプ加熱する方法、集束イオンビーム（ＦＩＢ）等で物理的に除去する方法等を用いることも可能である。

［４］基板２に蓋部材３を接合する工程（ステップＳ１４）
次に、基板２の上面に、凹部３１を有する蓋部材３を接合する。これにより、基板２の凹部２１と蓋部材３の凹部３１とによりジャイロセンサー素子４を収納する空間Ｓが形成され、よって、図２に示すジャイロセンサー１を得ることができる。

なお、図示はしないが、蓋部材３に空間Ｓの内外を連通する貫通孔を有する場合、空間Ｓを形成した後に、当該貫通孔を用いて空間Ｓを真空引きした後に貫通孔を封止することで、空間Ｓを減圧（真空）状態とする。

また、複数のジャイロセンサー１を製造する場合には、加工する工程（ステップＳ１４）の後に個片化する工程を設けてもよい。

以上説明した本発明のジャイロセンサーの製造方法の一例であるジャイロセンサー１の製造方法は、前述したように、基板２を用意する工程（ステップＳ１１）と、基板２に対して固定された固定部４２と、「第１軸」としてのＹ軸に沿った第１方向に駆動する駆動部４４と、駆動部４４に作用するコリオリ力によりＹ軸に直交している「第２軸」としてのＺ軸に沿った第２方向に変位可能な検出部４７１、４７２と、駆動部４４と固定部４２とを接続している質量部４１と、外周面４３０Ｎが、「主面」としての第１主面４３１Ｎおよび第２主面４３２Ｎと、「側面」としての第１側面４３３Ｎおよび第２側面４３４Ｎとを有し、質量部４１と固定部４２とを接続している弾性部４３Ｎと、を形成する工程（本実施形態では、素子４Ｎを形成する工程（ステップＳ１２））と、弾性部４３Ｎを加工する工程（ステップＳ１３）と、を有する。そして、加工する工程（ステップＳ１３）において、弾性部４３Ｎの少なくとも一部にレーザー光Ｌを照射することで、第１主面４３１と第１側面４３３とを繋ぎ、曲面状をなす曲面部４０１を有する接続面４３５を形成する。このようなジャイロセンサー１の製造方法によれば、接続面４３５の少なくとも一部に簡単かつ高精度に曲面部４０１を形成することができる。そのため、クアドラチャ信号の増大を低減することができるジャイロセンサー１を簡単に製造することができる。また、本実施形態のように、接続面４３５の全域が曲面部４０１となるように弾性部４３Ｎを加工することは、前述した効果を顕著に発揮するために好適である。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図１８は、本発明の第２実施形態に係るジャイロセンサーが有する弾性部の一部を模式的に示す斜視図である。図１９は、図１８に示す弾性部の横断面図である。図２０は、図１８に示す弾性部を加工する工程を説明するための図である。図２１は、図１８に示す弾性部の加工前の横断面図である。

なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。

［ジャイロセンサー］
本実施形態では、図１８に示すように、弾性部４３Ａは、２つの「接続面」として、第１接続面４３６と第２接続面４３７とを有する。なお、第１接続面４３６は、第１実施形態における接続面４３５と同様である。

第２接続面４３７は、第２主面４３２の＋Ｙ軸側の辺と第２側面４３４の−Ｚ軸側の辺とを繋いでいる。また、第２接続面４３７は、第１接続面４３６（接続面４３５）と同様の構成である。具体的には、第２接続面４３７も、曲面部４０１と同様の、凸状の曲面である曲面部４０２を有している。また、本実施形態では、第２接続面４３７の全域が曲面部４０２で構成されている。また、第２主面４３２を延出させた仮想面４３２ｃと第２側面４３４を延出させた仮想面４３４ｃとのなす角度θ２Ａは、９０°未満である。

また、このような第２接続面４３７は、−Ｚ軸側、すなわち前述した基板２側に位置している。なお、第１接続面４３６は、＋Ｚ軸側、すなわち蓋部材３側に位置している。

このような弾性部４３Ａの外周面４３０Ａは、「主面」としての第１主面４３１および第２主面４３２と、「側面」としての第１側面４３３および第２側面４３４と、第１主面４３１と第１側面４３３とを繋ぎ、「接続面」としての第１接続面４３６と、第２主面４３２と第２側面４３４とを繋ぎ、「接続面」としての第２接続面４３７とを有する。このように、本実施形態では、横断面形状がほぼ平行四辺形をなす弾性部４３Ａの対向する２つの頂部が曲面状をなす部分を有する。これにより、クアドラチャ信号の増大を低減する効果をより顕著に発揮することができる。特に、本実施形態では、第１接続面４３６の全域が曲面部４０１で構成され、第２接続面４３７の全域が曲面部４０２で構成されている。そのため、クアドラチャ信号の増大を低減する効果を特に顕著に発揮することができる。

［ジャイロセンサーの製造方法］
［３］弾性部４３Ｎを加工する工程（ステップＳ１３）
本実施形態では、基板２上に素子４Ｎが配置されている状態で、基板２の下面（−Ｚ軸）側から基板２を介して素子４Ｎに対してレーザー光Ｌを照射することにより、素子４Ｎが有する弾性部４３Ｎを加工する（図２０参照）。そのため、基板２としては、レーザー光Ｌに対する透過性を有するものを用いる。本実施形態では、ガラス材料で構成された基板２を用いている。また、レーザー光の波長は、基板２の種類等に応じて決定すればよいが、基板２がガラス材料で構成されている場合には、波長が３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下（即ち可視光領域）の範囲内であるレーザー光Ｌを用いるのが好ましい。

また、図２１に示すように、本工程では、第１頂部４３６Ｎ（角部）と、図２１中左下（第２主面４３２Ｎと第２側面４３４Ｎと境界部分）に位置する第２頂部４３７Ｎとを加工する。これにより、図１９に示すような、第１接続面４３６とともに、第２主面４３２と第２側面４３４とを繋ぎ、曲面部４０２を有する第２接続面４３７を形成する。

特に、本実施形態では、弾性部４３Ｎの上方から第１頂部４３６Ｎの全域に対してレーザー光Ｌを照射するとともに、基板２の下面側から第２頂部４３７Ｎの全域に対してレーザー光Ｌを照射する。

また、第２頂部４３７Ｎの角度θ（内角）は、第１頂部４３６Ｎの角度θ（内角）と同様に、９０°未満であり、すなわち鋭角である。このように、互いに対向し、鋭角をなす第１頂部４３６Ｎおよび第２頂部４３７Ｎの双方を除去することで、不要振動成分を低減する効果を特に高めることができる。

また、本実施形態では、前述したように、「接続面」としての第２接続面４３７は、弾性部４３Ａの基板２側に設けられている。これにより、レーザー光Ｌに対する透過性を有する基板２の上方に素子４Ｎが配置されている状態であっても、基板２側からレーザー光Ｌを照射して、弾性部４３Ｎの基板２側の所望の箇所（本実施形態では、第２頂部４３７Ｎ）を加工することにより、曲面部４０２を有する第２接続面４３７を形成することができる。また、前述したように、弾性部４３Ａが、基板２側に位置している第２接続面４３７と、それとは反対側（蓋部材３側）に位置している第１接続面４３６とを有することで、クアドラチャ信号の増大をより低減することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。

図２２は、本発明の第３実施形態に係るジャイロセンサーが有する弾性部の一部を模式的に示す横断面図である。図２３は、図２２に示す弾性部の加工前の横断面図である。図２４は、シミュレーションに用いた弾性部のモデルが有する曲面部を説明するための図である。図２５は、図２４において第１頂部を曲面にした場合のＹ軸方向の変位量を示すグラフである。図２６は、図２４において第３頂部を曲面にした場合のＹ軸方向の変位量を示すグラフである。

なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。

本実施形態では、図２２に示すように、弾性部４３Ｂは、調整用接続面４０５を有する。調整用接続面４０５は、第１主面４３１の＋Ｙ軸側の辺と第２側面４３４の＋Ｚ軸側の辺とを繋いでいる。また、調整用接続面４０５は、凸状の曲面である調整用曲面部４０６を有している。また、本実施形態では、調整用接続面４０５の全域が調整用曲面部４０６で構成されている。また、調整用曲面部４０６の曲率半径は、曲面部４０１の曲率半径よりも小さい。具体的には、調整用曲面部４０６の曲率半径は、弾性部４３Ｂの構成や形状等によって適宜設定され、特に限定されないが、例えば、０．０５μｍ以上１０μｍ以下程度である。

このような調整用曲面部４０６を有する調整用接続面４０５は、曲面部４０１の曲率半径が大き過ぎることによってクアドラチャ信号の増大を招くことを低減（調製）するために用いられる微調整用の面である。

また、第１主面４３１を延出させた仮想面４３１ｃと第２側面４３４を延出させた仮想面４３４ｃとのなす角度θ３Ｂは、９０°を超える。すなわち、角度θ３Ｂは、鈍角である。

このように、本実施形態では、弾性部４３Ｂの外周面４３０Ｂは、「主面」としての第１主面４３１の接続面４３５とは反対側に位置し、第１主面４３１と繋がっている面である調整用接続面４０５を有し、調整用接続面４０５の少なくとも一部は、接続面４３５の曲面部４０１よりも曲率半径が小さい曲面である調整用曲面部４０６を有する。これにより、曲面部４０１の曲率半径が大き過ぎることによってクアドラチャ信号の増大を招くことを低減することができる。特に、本実施形態のように、調整用接続面４０５の全域が調整用曲面部４０６で構成されていることで、前述の効果をより顕著に発揮することができる。

また、弾性部４３Ｂは、図２３に示すように、弾性部４３Ｎの第１頂部４３５Ｎと、図２３中左上（第１主面４３１Ｎと第２側面４３４Ｎと境界部分）に位置する第３頂部４３８Ｎとを加工することにより得ることができる。加工方法として、前述した第１実施形態と同様に、レーザー光Ｌを用いた方法が挙げられ、例えば、第３頂部４３８Ｎに対するレーザー光Ｌの照射回数を第１頂部４３５Ｎよりも少なくする方法が挙げられる。

次に、上述したように、弾性部４３Ｂが、調整用曲面部４０６を有する調整用接続面４０５を備えることにより、曲面部４０１の曲率半径が大き過ぎることによってクアドラチャ信号の増大を招くことを低減（調製）できることについて、以下のようなシミュレーション結果を基に説明する。

シミュレーションで用いるモデルとして、第１実施形態と同様の弾性部９と同様の構成の弾性部９ｃを用いた。図２４に、弾性部９ｃの先端面９８の＋Ｙ軸側を示す。

図２４に示すように、弾性部９ｃの図中右上に位置する第１頂部９１０の曲率半径［μｍ］を線分Ｃ１（実線）で示す状態から線分Ｃ２（２点鎖線）で示す状態に変化させると、図２５に示すように、先端面９８の−ｙ軸方向（所望の変位する方向以外の方向）の変位量［μｍ］が小さくなっていく。このように、第１頂部９１０の曲率半径が大きくなるほど、−ｙ軸方向の変位量が０（ゼロ）に近づくように小さくなっていく。しかし、図２５に示すように、第１頂部９１０の曲率半径が大きくなり過ぎると、＋ｙ軸方向の変位が生じ、第１頂部９１０の曲率半径が大きくなるにつれて＋ｙ軸方向の変位が大きくなっている。

そこで、第１頂部９１０の曲率半径が２．０［μｍ］である状態のまま、図２４に示すように、弾性部９ｃの図中左上に位置する第３頂部９３０の曲率半径［μｍ］を線分Ｃ１（実線）で示す状態から線分Ｃ３（破線）で示す状態に変化させると、図２６に示すように、先端面９８の＋ｙ軸方向の変位量［μｍ］が小さくなっていく。このように、第３頂部９３０の曲率半径が大きくなるほど、＋ｙ軸方向の変位量が０（ゼロ）に近づくように小さくなっていく。

このようなシミュレーション結果からも分かるように、弾性部９ｃが有する第３頂部９３０を曲面状に加工することで、第１頂部９１０の曲率半径が大き過ぎることによってクアドラチャ信号の増大を招くことを低減（調製）することができる。したがって、前述した曲面部４０１の曲率半径が大きくなり過ぎることによって、所望の駆動振動の方向以外の方向の振動成分（不要振動成分）が増大する場合には、調整用曲面部４０６を形成することで、その不要振動成分の増大を低減できることが分かる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。

図２７は、本発明の第４実施形態に係るジャイロセンサーの製造方法を説明するためのフローチャートである。図２８は、クアドラチャ信号の測定について説明するための概念図である。

なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。

［ジャイロセンサーの製造方法］
［３］弾性部４３Ｎを加工する工程（ステップＳ１３）
本実施形態では、クアドラチャ信号（クアドラチャ信号成分）の測定を行いつつ、弾性部４３Ｎを加工する。本実施形態では、弾性部４３Ｎを加工して、前述した第３実施形態における弾性部４３Ｂを製造する場合を例に説明する。

具体的には、まず、素子４Ｎを形成する工程（図２７：ステップＳ１２）において、素子４Ｎを形成した後、加工する工程（ステップＳ１３）において、まず、クアドラチャ信号を測定する（図２７：ステップＳ１３１）。クアドラチャ信号の測定は、ジャイロセンサー１に駆動電圧を印加して、駆動部４４を駆動振動させ、ジャイロセンサー１に角速度ωｘが加わっていない状態（基準状態）における検出部４７１、４７２の変位（検出振動）を検出することにより行う（図３参照）。ステップＳ１３１における測定は、弾性部４３Ｎを加工する前であり、図２８中の線分Ａ１に示すように、比較的高いクアドラチャ信号を含む検出信号が得られる。

次いで、第１頂部４３５Ｎを加工する（図２７：ステップＳ１３２、図２３参照）。その後、クアドラチャ信号を測定する（図２７：ステップＳ１３３）。そして、クアドラチャ信号が既定上限値以下であるか否かを判断する（図２７：ステップＳ１３４）。

ステップＳ１３４において既定上限値以下で無いと判断したら、第１頂部４３５Ｎを再度加工する（図２７：ステップＳ１３２）。ここで、既定上限値以下で無い状態とは、図２８中の線分Ａ２に示すように、クアドラチャ信号を含む検出信号が既定上限値（VquadMAX）を超えている状態である。

一方、ステップＳ１３４において既定上限値以下であると判断したら、次いで、既定下限値以上であるか否かを判断する（図２７：ステップＳ１３５）。ここで、既定上限値以下である状態とは、図２８の線分Ａ３に示すように、クアドラチャ信号を含む検出信号が既定上限値（VquadMAX）以下の状態である。

ステップＳ１３５において既定下限値以上で無いと判断したら、第３頂部４３８Ｎを加工する（図２７：ステップＳ１３６、図２３参照）。ここで、既定下限値以上で無い状態とは、図２８の線分Ａ４に示すように、クアドラチャ信号を含む検出信号が既定下限値（VquadMIN）未満の状態である。これは、第１頂部４３５Ｎを加工しすぎて曲面部４０１の曲率半径が大きくなることに起因している。

次いで、ステップＳ１３６において第３頂部４３８Ｎを加工した後、クアドラチャ信号を測定する（図２７：ステップＳ１３７）。そして、クアドラチャ信号が既定下限値以上であるか否かを再度判断する（図２７：ステップＳ１３５）。

一方、ステップＳ１３５において既定下限値以上であると判断したら、弾性部４３Ｎの加工を終了する（図２７：ステップＳ１３８）。これにより、前述した第３実施形態における弾性部４３Ｂが得られる（図２２参照）。ここで、既定下限値以上である状態とは、図２８の線分Ａ５に示すように、クアドラチャ信号を含む検出信号が既定下限値（VquadMIN）以上の状態である。

このようにして、本実施形態におけるジャイロセンサー１の製造方法では、加工する工程（ステップＳ１３）において、クアドラチャ信号を測定（検出）する。このように、同工程内において、クアドラチャ信号を測定（検出）しつつ弾性部４３Ｎの加工を行う。これにより、測定（検出）したクアドラチャ信号を基にして曲面部４０１を形成し、また、必要に応じて調整用曲面部４０６を形成することで、クアドラチャ信号の増大を低減することができるジャイロセンサー１をより高精度に得ることができる。

また、加工する工程（ステップＳ１３）においては、クアドラチャ信号の測定結果を基にして、弾性部４３Ｎの加工量を調整する。具体的には、例えば、上述のように、ステップＳ１３３においてクアドラチャ信号を測定し、その測定結果を基に、ステップＳ１３４において再度加工を行うか否かを判断する。これにより、クアドラチャ信号の増大を低減することができる効果を好適に発揮することができる曲面部４０１をより高精度に形成することができる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。

図２９は、本発明の第５実施形態に係るジャイロセンサーが有する弾性部の一部を模式的に示す横断面図である。図３０は、図２９に示す弾性部の一部のＳＥＭ写真である。

なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。

本実施形態では、図２９よび図３０に示すように、弾性部４３Ｄが有する接続面４３５Ｄは、複数の曲面部４０３を有する。各曲面部４０３は、凹状の曲面であり、互いに離間して設けられている。

このように、本実施形態では、接続面４３５Ｄは、曲面部４０３を複数有し、複数の曲面部４０３は、互いに離間している。このような構成によっても、前述した第１実施形態における接続面４３５の全域が曲面部４０１である構成と同等程度にクアドラチャ信号の増大を低減する効果を顕著に発揮することができる。また、特に、曲面部４０３の曲率半径は、前述した第１実施形態における曲面部４０１の曲率半径よりも大きいことが好ましい。これにより、前述の効果をより顕著に発揮することができる。

また、ジャイロセンサー１の製造における加工する工程（ステップＳ１３）にて、レーザー光Ｌを用いる場合、レーザー光Ｌの大きさは、前述した第１実施形態における曲面部４０１を形成する際のレーザー光Ｌの大きさよりも小さいことが好ましい。具体的には、１辺の長さが１μｍ〜１０μｍ程度の正方形または直径が１μｍ〜１０μｍ程度の円形であることが好ましい。特に、本実施形態では、直径が８μｍ程度の円形をなすレーザー光Ｌを好適に用いている。これにより、第１実施形態における曲面部４０１の曲率半径よりも小さい曲率半径を有する曲面部４０３を容易かつ適切に形成することができる。

２．電子機器
次に、本発明の電子機器を説明する。

図３１は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１１０８を備えた表示ユニット１１０６と、により構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００にはジャイロセンサー１が内蔵されている。

図３２は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（スマートフォン、ＰＨＳ等も含む）の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、アンテナ（図示せず）、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００にはジャイロセンサー１が内蔵されている。

図３３は、本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。この図において、デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。そして、撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。このようなデジタルスチールカメラ１３００にはジャイロセンサー１が内蔵されている。

このような電子機器は、上述したジャイロセンサー１を備えている。そのため、上述したジャイロセンサー１の作用、効果を享受することができ、信頼性が高い。

３．移動体
次に、本発明の移動体を説明する。

図３４は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。この図において、自動車１５００にはジャイロセンサー１が内蔵されており、例えば、ジャイロセンサー１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。ジャイロセンサー１の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。

このような移動体は、上述したジャイロセンサー１を備えている。そのため、上述したジャイロセンサー１の作用、効果を享受することができ、信頼性が高い。

なお、ジャイロセンサー１は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。

以上、本発明のジャイロセンサー、ジャイロセンサーの製造方法、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１…ジャイロセンサー、２…基板、３…蓋部材、４…ジャイロセンサー素子、４Ｎ…素子、９…弾性部、９ａ…弾性部、９ｂ…弾性部、９ｃ…弾性部、１０…パッケージ、２１…凹部、２２…突出部、２３…上面、３１…凹部、３３…下面、４０…構造体、４０Ｎ…部材、４０ａ…構造体、４０ｂ…構造体、４１…質量部、４２…固定部、４３…弾性部、４３Ａ…弾性部、４３Ｂ…弾性部、４３Ｄ…弾性部、４３Ｎ…弾性部、４４…駆動部、４５…固定駆動部、４６…固定駆動部、４８…梁部、４９…固定検出部、４９ａ…固定検出部、４９ｂ…固定検出部、９０…外周面、９１…第１主面、９２…第２主面、９３…第１側面、９４…第２側面、９５…接続面、９７…基端面、９８…先端面、２１２…底面、４０１…曲面部、４０２…曲面部、４０３…曲面部、４０５…調整用接続面、４０６…調整用曲面部、４１１…変質部、４３０…外周面、４３０Ａ…外周面、４３０Ｂ…外周面、４３０Ｎ…外周面、４３１…第１主面、４３１Ｎ…第１主面、４３１ｃ…仮想面、４３２…第２主面、４３２Ｎ…第２主面、４３２ｃ…仮想面、４３３…第１側面、４３３Ｎ…第１側面、４３３ｃ…仮想面、４３４…第２側面、４３４Ｎ…第２側面、４３４ｃ…仮想面、４３５…接続面、４３５Ｄ…接続面、４３５Ｎ…第１頂部、４３６…第１接続面、４３６Ｎ…第１頂部、４３７…第２接続面、４３７Ｎ…第２頂部、４３８Ｎ…第３頂部、４７１…検出部、４７２…検出部、４７３…フレーム、９０１…曲面部、９１０…第１頂部、９３０…第３頂部、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１１０８…表示部、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１３００…デジタルスチールカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…車体姿勢制御装置、１５０３…車輪、４３０１…第１部分、４３０２…第２部分、Ａ…領域、Ａ１…線分、Ａ２…線分、Ａ３…線分、Ａ４…線分、Ａ５…線分、Ｃ１…線分、Ｃ２…線分、Ｃ３…線分、Ｊ４…回動軸、Ｌ…レーザー光、Ｓ…空間、Ｓ１１…ステップ、Ｓ１２…ステップ、Ｓ１３…ステップ、Ｓ１３１…ステップ、Ｓ１３２…ステップ、Ｓ１３３…ステップ、Ｓ１３４…ステップ、Ｓ１３５…ステップ、Ｓ１３６…ステップ、Ｓ１３７…ステップ、Ｓ１３８…ステップ、Ｓ１４…ステップ、θ…角度、θ１…角度、θ２…角度、θ２Ａ…角度、θ３…角度、θ３Ｂ…角度、θ４…角度、ωｘ…角速度

Claims (12)

1. 基板に平行となる方向をＸ軸方向、それに直交し、前記基板に平行な方向をＹ軸方向、前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に直交し、前記基板の法線と一致する方向をＺ軸方向としたとき、
   前記基板と、
   前記基板に固定されている固定部と、
   前記Ｙ軸方向に駆動する駆動部と、
   前記駆動部に接続され、前記Ｙ軸方向に沿って変位する質量部と、
   前記質量部に作用するコリオリ力により前記Ｚ軸方向に変位可能な検出部と、
   前記質量部と前記固定部とを接続している弾性部と、を有し、
   前記弾性部は、前記Ｘ軸方向に延伸する第１梁部と前記Ｙ軸方向に延伸する第２梁部とを有し、
   前記第１梁部の外周面は、前記基板と水平な主面と、前記主面と交差する側面と、前記主面と前記側面とを繋ぐ接続面とを有し、
   前記接続面は、曲面状の曲面部を有することを特徴とするジャイロセンサー。
2. 前記第１梁部は、前記Ｘ軸と垂直な断面視で、前記部分の前記接続面によって繋がれた前記主面に沿う延長線および前記側面に沿う延長線同士のなす角度は、９０°未満である請求項１に記載のジャイロセンサー。
3. 前記接続面は、前記曲面部で構成されている請求項１または２に記載のジャイロセンサー。
4. 前記接続面は、前記曲面部を複数有し、
   複数の前記曲面部は、互いに離間している請求項１ないし３のいずれか１項に記載のジ
   ャイロセンサー。
5. 前記接続面は、前記第１梁部の前記基板側に設けられている請求項１ないし４のいずれか１項に記載のジャイロセンサー。
6. 前記第１梁部の外周面は、前記主面としての第１主面および第２主面と、前記側面としての第１側面および第２側面と、前記第１主面と前記第１側面とを繋ぎ、前記接続面としての第１接続面と、前記第２主面と前記第２側面とを繋ぎ、前記接続面としての第２接続面とを有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のジャイロセンサー。
7. 前記第１梁部の前記外周面は、前記主面の前記接続面とは反対側に位置し、前記主面と繋がっている面を有し、
   前記面の少なくとも一部は、前記接続面の前記曲面部よりも曲率半径が小さい曲面を有
   する請求項１ないし６のいずれか１項に記載のジャイロセンサー。
8. 基板に平行となる方向をＸ軸方向、それに直交し、前記基板に平行な方向をＹ軸方向、前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に直交し、前記基板の法線と一致する方向をＺ軸方向としたとき、
   前記基板を用意する工程と、
   前記基板に対して固定された固定部と、前記Ｙ軸方向に駆動する駆動部と、前記駆動部と前記固定部とを接続している質量部と、前記質量部に作用するコリオリ力により前記Ｚ軸方向に変位可能な検出部と、前記Ｘ軸方向に延伸する第１梁部と前記Ｙ軸方向に延伸する第２梁部とを備えるとともに、前記基板と水平な主面と前記主面と交差する側面とを有し、前記質量部と前記固定部とを接続している弾性部と、を形成する工程と、
   前記第１梁部を加工する工程と、を有し、
   前記加工する工程において、前記第１梁部の少なくとも一部にレーザー光を照射することで、前記主面と前記側面とを繋ぎ、曲面状をなす曲面部を有する接続面を形成することを特徴とするジャイロセンサーの製造方法。
9. 前記加工する工程においては、クアドラチャ信号を測定する請求項８に記載のジャイロ
   センサーの製造方法。
10. 前記加工する工程においては、前記クアドラチャ信号の測定結果を基にして、前記第１梁部の加工量を調整する請求項９に記載のジャイロセンサーの製造方法。
11. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載のジャイロセンサーを有することを特徴とする電子機器。
12. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載のジャイロセンサーを有することを特徴とする移動体。

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