JP6969696B2 - Physical quantity sensors, inertial measurement units, electronics, and mobiles - Google Patents

Physical quantity sensors, inertial measurement units, electronics, and mobiles Download PDF

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Description

本発明は、物理量センサー、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器、および移動体に関するものである。 The present invention relates to physical quantity sensors, composite sensors, inertial measurement units, portable electronic devices, electronic devices, and mobile objects.

近年、物理量センサーの一例として、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を用いたジャイロセンサーが開発されている。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。 In recent years, as an example of a physical quantity sensor, a gyro sensor using a gyro sensor element using silicon MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology has been developed. Among physical quantity sensors, gyro sensors that detect angular velocities are rapidly expanding in applications such as motion sensing functions of game machines.

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、固定部に対して弾性梁(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。このように振動している状態の振動体に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、振動体が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。 As such a gyro sensor, for example, Patent Document 1 discloses a sensor element constituting an angular velocity sensor. This sensor element has a support substrate, a fixed portion fixed to the support substrate, a vibrating body supported by the fixed portion via an elastic beam (support beam), and a comb-teeth shape provided on the vibrating body. It has a movable electrode of the above and a fixed comb tooth electrode that meshes with the movable electrode via an interval. In the angular velocity sensor having such a configuration, when a voltage is applied to the fixed comb tooth electrode, the vibrating body vibrates (drive vibration) in the X-axis direction due to the electrostatic force generated between the movable electrode and the fixed comb tooth electrode. .. When an angular velocity around the Z-axis (or Y-axis) acts on the vibrating body in such a vibrating state, the vibrating body vibrates (detected vibration) in the Y-axis (or Z-axis) direction due to the Coriolis force. The angular velocity of rotation can be detected by detecting an electric signal corresponding to the magnitude of the vibration amplitude in the Y-axis (or Z-axis) direction of the vibrating body due to this Coriolis force.

このようなセンサー素子は、ドライエッチングにより製造することができ、例えば、特許文献2には、SF6(エッチング用ガス)と、C48(堆積用ガス)の二つの系統の反応性プラズマガスを交互に切り替えて、エッチングと側壁保護膜体積の工程を繰り返す、Siの深溝エッチング技術(Deep Reactive ion Etching)、所謂、ボッシュ・プロセス(Bosch process)が記載されている。なお、深溝エッチングは、深掘りエッチングとも言う。 Such a sensor element can be manufactured by dry etching. For example, in Patent Document 2, two systems of reactive plasmas, SF 6 (etching gas) and C 4 F 8 (depositing gas), are described. A Si deep reactive ion etching technique, a so-called Bosch process, in which the steps of etching and the volume of the side wall protective film are repeated by alternately switching the gas is described. Deep groove etching is also referred to as deep digging etching.

特開2009−175079号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-175079 特表平7−503815号公報Special Table No. 7-503815 Gazette

しかしながら、特許文献1に記載のセンサー素子を、特許文献2に記載されているドライエッチングにより製造しようとした場合に、センサー素子の各部位の形状パターンに粗密があると、エッチング用ガスの回り込みにばらつきを生じ、各部位の断面形状がばらついてしまう。具体的には、開口率の大きな部位(パターン)ほど、エッチング用ガスの回り込みによるサイドエッチングが進み、断面形状の変化が大きくなり、逆に、開口率の小さな部位(パターン)は、断面形状の変化が小さくなる。そして、このような断面形状のばらつきが振動体を支持する弾性部に生じると、弾性部の各部位の共振周波数がばらつき、センサー素子における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。 However, when the sensor element described in Patent Document 1 is to be manufactured by the dry etching described in Patent Document 2, if the shape pattern of each part of the sensor element is rough and dense, the etching gas wraps around. Variation occurs, and the cross-sectional shape of each part varies. Specifically, the larger the aperture ratio (pattern), the more the side etching progresses due to the wraparound of the etching gas, and the change in the cross-sectional shape becomes larger. The change is small. When such variation in cross-sectional shape occurs in the elastic portion supporting the vibrating body, the resonance frequency of each portion of the elastic portion varies, which affects the detection signal in the sensor element, and as a result, the detection accuracy is improved. There was a problem that it would drop.

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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-mentioned problems, and can be realized as the following form or application example.

[適用例1]本適用例に係る物理量センサーは、折り返し部を介して接続されている複数の梁部を有する弾性部と、前記複数の梁部のうちの、外側に位置する外側梁部と対向している構造体と、を備え、前記外側梁部と前記構造体との間隔をT1、前記複数の梁部の互いの間隔をT2としたとき、T2<T1の場合、前記外側梁部の前記構造体側には、前記外側梁部に対向する第1梁部が設けられている。 [Application Example 1] The physical quantity sensor according to this application example includes an elastic portion having a plurality of beam portions connected via a folded portion, and an outer beam portion located on the outer side of the plurality of beam portions. When T2 <T1, the outer beam portion is provided with facing structures, the distance between the outer beam portion and the structure is T1, and the distance between the plurality of beam portions is T2. A first beam portion facing the outer beam portion is provided on the structure side of the above.

本適用例に係る物理量センサーによれば、外側梁部と構造体との間隔T1と、複数の梁部の互いの間隔T2とが、T2<T1の場合、換言すれば、外側梁部と構造体との間の開口率が大きい場合、外側梁部の構造体側に、外側梁部に対向する第1梁部を設ける。この第1梁部により、外側梁部と構造体との間の開口率を小さくすることができ、互いの梁部の開口率に近付けることができる。これにより、エッチング用ガスの回り込みによる断面形状のばらつきを小さくすることができ、その結果断面形状のばらつきによって生じる複数の梁部を含む弾性部の共振周波数のばらつきによる検出精度の低下を低減することができる。 According to the physical quantity sensor according to this application example, when the distance T1 between the outer beam portion and the structure and the mutual distance T2 between the plurality of beam portions are T2 <T1, in other words, the outer beam portion and the structure. When the aperture ratio between the body and the body is large, the first beam portion facing the outer beam portion is provided on the structure side of the outer beam portion. With this first beam portion, the opening ratio between the outer beam portion and the structure can be reduced, and the opening ratio of each beam portion can be approached. As a result, it is possible to reduce the variation in the cross-sectional shape due to the wraparound of the etching gas, and as a result, it is possible to reduce the decrease in the detection accuracy due to the variation in the resonance frequency of the elastic portion including the plurality of beam portions caused by the variation in the cross-sectional shape. Can be done.

[適用例2]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記外側梁部と前記第1梁部との間隔をT3としたとき、0.8<T3/T2<3.0を満たすことが好ましい。 [Application Example 2] In the physical quantity sensor described in the above application example, it is preferable that 0.8 <T3 / T2 <3.0 is satisfied when the distance between the outer beam portion and the first beam portion is T3. ..

本適用例によれば、第1梁部と外側梁部との間隔(開口率)と、複数の梁部の互いの間隔(開口率)とのばらつきを小さくすることができる。換言すれば、複数の梁部の断面形状のばらつきを、共振周波数に対する影響が軽微な領域内に縮小することができ、複数の梁部の断面形状のばらつきによって生じる、弾性部の共振周波数のばらつきを低減することができる。 According to this application example, it is possible to reduce the variation between the distance between the first beam portion and the outer beam portion (aperture ratio) and the distance between the plurality of beam portions (aperture ratio). In other words, the variation in the cross-sectional shape of the plurality of beams can be reduced within the region where the influence on the resonance frequency is minor, and the variation in the resonance frequency of the elastic portion caused by the variation in the cross-sectional shape of the plurality of beams. Can be reduced.

[適用例3]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、0.8<T3/T2≦2.0を満たすことが好ましい。 [Application Example 3] In the physical quantity sensor described in the above application example, it is preferable that 0.8 <T3 / T2 ≦ 2.0 is satisfied.

本適用例によれば、第1梁部と外側梁部との間隔(開口率)と、複数の梁部の互いの間隔(開口率)とのばらつきを、共振周波数に対する影響が殆んど生じない領域内に、さらに小さくすることができ、複数の梁部の断面形状のばらつきによって生じる、梁部の共振周波数のばらつきを、さらに低減することができる。 According to this application example, the variation between the distance between the first beam portion and the outer beam portion (aperture ratio) and the distance between the plurality of beam portions (aperture ratio) has almost an influence on the resonance frequency. The variation in the resonance frequency of the beam portion caused by the variation in the cross-sectional shape of the plurality of beam portions can be further reduced.

[適用例4]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、0.9≦T3/T2≦1.1を満たすことが好ましい。 [Application Example 4] In the physical quantity sensor described in the above application example, it is preferable to satisfy 0.9 ≦ T3 / T2 ≦ 1.1.

本適用例によれば、第1梁部と外側梁部との間隔(開口率)と、複数の梁部の互いの間隔(開口率)とのばらつきを、共振周波数に対する影響の出現しない領域に、殊更小さくすることができ、複数の梁部の断面形状のばらつきによって生じる、梁部の共振周波数のばらつきを著しく低減することができる。 According to this application example, the variation between the distance between the first beam portion and the outer beam portion (aperture ratio) and the distance between the plurality of beam portions (aperture ratio) is set in a region where the influence on the resonance frequency does not appear. It can be made particularly small, and the variation in the resonance frequency of the beam portion caused by the variation in the cross-sectional shape of the plurality of beam portions can be remarkably reduced.

[適用例5]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、T1≦10μmを満たすことが好ましい。 [Application Example 5] In the physical quantity sensor described in the above application example, it is preferable to satisfy T1 ≦ 10 μm.

本適用例によれば、このように外側梁部と構造体との間隔を設定することにより、より小型の物理量センサーとすることができる。 According to this application example, by setting the distance between the outer beam portion and the structure in this way, a smaller physical quantity sensor can be obtained.

[適用例6]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、梁部の深さをD1としたとき、20μm≦D1≦30μmを満たすことが好ましい。 [Application Example 6] In the physical quantity sensor described in the above application example, it is preferable to satisfy 20 μm ≦ D1 ≦ 30 μm when the depth of the beam portion is D1.

本適用例によれば、梁部の深さをD1が、20μm≦D1≦30μmである場合、エッチング用ガスの回り込みによる断面形状のばらつきを小さくすることができ、その結果断面形状のばらつきによって生じる複数の梁部の共振周波数のばらつきによる検出精度の低下を低減することができる。 According to this application example, when the depth of the beam portion D1 is 20 μm ≦ D1 ≦ 30 μm, the variation in the cross-sectional shape due to the wraparound of the etching gas can be reduced, and as a result, the variation in the cross-sectional shape occurs. It is possible to reduce a decrease in detection accuracy due to variations in the resonance frequencies of a plurality of beams.

[適用例7]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、梁部の幅をW1としたとき、0<W1≦10μmを満たすことが好ましい。 [Application Example 7] In the physical quantity sensor described in the above application example, it is preferable that 0 <W1 ≦ 10 μm is satisfied when the width of the beam portion is W1.

本適用例によれば、梁部の深さをD1が、20μm≦D1≦30μmである場合、梁部のアスペクト比(幅/深さ)が1/2以下になるため、小型、且つ断面形状のばらつきによって生じる複数の梁部の共振周波数のばらつきによる検出精度を向上させた物理量センサーとすることができる。 According to this application example, when the depth of the beam portion is 20 μm ≦ D1 ≦ 30 μm, the aspect ratio (width / depth) of the beam portion is 1/2 or less, so that the beam portion is compact and has a cross-sectional shape. It is possible to obtain a physical quantity sensor with improved detection accuracy due to variations in the resonance frequencies of a plurality of beams caused by variations in the beam.

[適用例8]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記弾性部、および前記構造体は、センサー素子に設けられ、前記センサー素子は、角速度を検出可能な角速度センサー素子であることが好ましい。 [Application Example 8] In the physical quantity sensor described in the above application example, it is preferable that the elastic portion and the structure are provided in the sensor element, and the sensor element is an angular velocity sensor element capable of detecting an angular velocity.

本適用例によれば、複数の梁部の共振周波数のばらつきによる検出精度の低下を低減させ、出力特性の安定した角速度センサーとすることができる。 According to this application example, it is possible to reduce the decrease in detection accuracy due to the variation in the resonance frequency of a plurality of beam portions, and to obtain an angular velocity sensor with stable output characteristics.

[適用例9]本適用例に係る複合センサーは、上記適用例8に記載の物理量センサーと、加速度センサーと、を含む。 [Application Example 9] The composite sensor according to this application example includes the physical quantity sensor and the acceleration sensor according to the above application example 8.

本適用例の複合センサーによれば、複数の梁部の共振周波数のばらつきによる検出精度の低下を低減させた角速度センサーと加速度センサーを含む複合センサーを容易に構成することができ、安定した角速度データや加速度データを取得することができる。 According to the composite sensor of this application example, it is possible to easily configure a composite sensor including an angular velocity sensor and an acceleration sensor that reduces a decrease in detection accuracy due to variations in the resonance frequencies of a plurality of beams, and stable angular velocity data. And acceleration data can be acquired.

[適用例10]本適用例に係る慣性計測ユニットは、上記適用例8に記載の物理量センサーと、加速度センサーと、前記物理量センサーおよび前記加速度センサーを制御する制御部と、を備えている。 [Application Example 10] The inertial measurement unit according to the present application example includes the physical quantity sensor according to the above application example 8, an acceleration sensor, and a control unit for controlling the physical quantity sensor and the acceleration sensor.

本適用例に係る慣性計測ユニットによれば、複数の梁部の共振周波数のばらつきによる検出精度の低下を低減させた物理量センサー(角速度センサー)、および加速度センサーを、制御部によって制御することによって、高信頼の物理量データを出力可能な慣性計測ユニットを得ることができる。 According to the inertial measurement unit according to this application example, the physical quantity sensor (angular velocity sensor) and the acceleration sensor, which reduce the decrease in detection accuracy due to the variation in the resonance frequency of a plurality of beam portions, are controlled by the control unit. It is possible to obtain an inertial measurement unit that can output highly reliable physical quantity data.

[適用例11]本適用例に係る携帯型電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーが収容されているケースと、前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、前記ケースに収容されている表示部と、前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、を含む。 [Application Example 11] The portable electronic device according to this application example includes the physical quantity sensor according to any one of the above application examples, a case in which the physical quantity sensor is housed, and a case in which the physical quantity sensor is housed in the physical quantity sensor. A processing unit that processes output data from the case, a display unit housed in the case, and a translucent cover that closes an opening of the case are included.

本適用例に係る携帯型電子機器によれば、処理部が、上述の物理量センサーから出力された出力データに基づいて制御を行うことから、上述した物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い携帯型電子機器を得ることができる。 According to the portable electronic device according to this application example, since the processing unit controls based on the output data output from the physical quantity sensor described above, the effect of the physical quantity sensor described above can be enjoyed and the reliability is high. A portable electronic device can be obtained.

[適用例12]上記適用例に記載の携帯型電子機器において、衛星測位システムを含み、ユーザーの移動距離や移動軌跡を計測することが好ましい。 [Application Example 12] In the portable electronic device described in the above application example, it is preferable to include a satellite positioning system and measure a user's movement distance and movement trajectory.

本適用例によれば、衛星測位システムによってユーザーの移動距離や移動軌跡を計測することができる信頼性の高い携帯型電子機器を得ることができる。 According to this application example, it is possible to obtain a highly reliable portable electronic device capable of measuring a user's movement distance and movement trajectory by a satellite positioning system.

[適用例13]本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を備えている。 [Application Example 13] The electronic device according to this application example includes a physical quantity sensor according to any one of the above application examples, and a control unit that controls based on a detection signal output from the physical quantity sensor. There is.

本適用例に係る電子機器によれば、制御部が、上述の物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行うことから、上述した物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器を得ることができる。 According to the electronic device according to this application example, since the control unit controls based on the detection signal output from the physical quantity sensor described above, the effect of the physical quantity sensor described above can be enjoyed and the electronic device is highly reliable. Can be obtained.

[適用例14]本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて姿勢の制御を行う姿勢制御部と、を備えている。 [Application Example 14] The moving body according to this application example includes a physical quantity sensor according to any one of the above application examples, an attitude control unit that controls a posture based on a detection signal output from the physical quantity sensor, and a posture control unit. It is equipped with.

本適用例に係る移動体によれば、姿勢制御部が、上述の物理量センサーから出力された検出信号に基づいて姿勢の制御を行うことから、上述した物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体を得ることができる。 According to the moving body according to this application example, since the attitude control unit controls the posture based on the detection signal output from the physical quantity sensor described above, the effect of the physical quantity sensor described above can be enjoyed and the reliability is high. You can get a high moving object.

[適用例15]上記適用例に記載の移動体において、エンジンシステム、ブレーキシステム、およびキーレスエントリーシステムの少なくとも何れかのシステムを含み、前記姿勢制御部は、前記検出信号に基づいて、前記システムを制御することが好ましい。 [Application Example 15] In the moving body according to the above application example, at least one of an engine system, a brake system, and a keyless entry system is included, and the attitude control unit uses the system based on the detection signal. It is preferable to control.

本適用例によれば、姿勢制御部が、上述の物理量センサーから出力された検出信号に基づいて、エンジンシステム、ブレーキシステム、およびキーレスエントリーシステムの少なくとも何れかのシステムの制御を行うことから、上述した物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体を得ることができる。 According to this application example, the attitude control unit controls at least one of the engine system, the brake system, and the keyless entry system based on the detection signal output from the physical quantity sensor described above. You can enjoy the effect of the physical quantity sensor, and you can obtain a highly reliable moving object.

物理量センサーの第1実施形態に係るジャイロセンサー(角速度センサー)の概略構成を示す斜視図。The perspective view which shows the schematic structure of the gyro sensor (angular velocity sensor) which concerns on 1st Embodiment of a physical quantity sensor. 図1に示すジャイロセンサーの概略構成を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the gyro sensor shown in FIG. 1. 図1に示すジャイロセンサー素子を模式的に示す平面図。The plan view which shows typically the gyro sensor element shown in FIG. 図3に示す弾性部の一部(A部)を模式的に示す平面図。FIG. 3 is a plan view schematically showing a part (part A) of the elastic portion shown in FIG. 図4のB−B断面図。BB sectional view of FIG. ドライエッチング法において、開口率の違いによって生じる形状ばらつきを説明する断面図。A cross-sectional view illustrating a shape variation caused by a difference in aperture ratio in a dry etching method. 間隔T1/間隔T2と梁部の幅W1(深部幅W2)の変化率との相関を示すグラフ。The graph which shows the correlation between the interval T1 / interval T2 and the rate of change of the beam width W1 (deep part width W2). 物理量センサーの第2実施形態に係るジャイロセンサーの概略構成を示す平面図。The plan view which shows the schematic structure of the gyro sensor which concerns on the 2nd Embodiment of a physical quantity sensor. 図7に示す弾性部の一部(C部)を模式的に示す平面図。FIG. 6 is a plan view schematically showing a part (C part) of the elastic part shown in FIG. 7. 物理量センサーの第3実施形態に係るジャイロセンサーの概略構成を示す平面図。The plan view which shows the schematic structure of the gyro sensor which concerns on 3rd Embodiment of a physical quantity sensor. 図9に示す弾性部の一部(F部)を模式的に示す平面図。FIG. 3 is a plan view schematically showing a part (F portion) of the elastic portion shown in FIG. 複合センサーの概略構成を示す機能ブロック図。A functional block diagram showing a schematic configuration of a composite sensor. 慣性計測ユニットの概略構成を示す分解斜視図。An exploded perspective view showing a schematic configuration of an inertial measurement unit. 慣性計測ユニットの慣性センサー素子の配置例を示す斜視図。The perspective view which shows the arrangement example of the inertia sensor element of an inertial measurement unit. 携帯型電子機器の構成を模式的に示す平面図。The plan view which shows the structure of the portable electronic device schematically. 携帯型電子機器の概略構成を示す機能ブロック図。A functional block diagram showing a schematic configuration of a portable electronic device. 電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the structure of the mobile type personal computer which is an example of an electronic device. 電子機器の一例であるスマートフォン(携帯電話機)の構成を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the structure of the smartphone (mobile phone) which is an example of an electronic device. 電子機器の一例であるディジタルスチールカメラの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the digital still camera which is an example of an electronic device. 移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the automobile which is an example of a moving body.

以下、本発明の物理量センサー、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、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。 Hereinafter, the physical quantity sensor, the composite sensor, the inertial measurement unit, the portable electronic device, the electronic device, and the moving body of the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings.

1.物理量センサー
<第1実施形態>
先ず、物理量センサーの実施形態として、ジャイロセンサー(角速度センサー)を例示し、図1、図2、および図3を参照して説明する。図1は、本発明の物理量センサーの第1実施形態に係るジャイロセンサー(角速度センサー)の概略構成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概略構成を示す断面図である。図3は、図1に示すジャイロセンサー素子を模式的に示す平面図である。なお、図1では、基板(ベース)を概略的に図示し、また、蓋部材の図示を省略している。また、以下、物理量センサーの各実施形態の説明では、互いに直交する三つの軸を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、Z軸は基板と蓋部材とが重なる厚み方向を示す軸であり、Y軸はジャイロセンサー素子の駆動方向に沿った軸である。さらに、説明の便宜上、Z軸方向から視たときの平面視において、蓋部材側である+Z軸方向側を「上方」もしくは+Z軸方向側の面を「上面」、これと反対側となる−Z軸方向側を「下方」もしくは−Z軸方向側の面を「下面」として説明することがある。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。
1. 1. Physical quantity sensor <First embodiment>
First, as an embodiment of the physical quantity sensor, a gyro sensor (angular velocity sensor) will be illustrated and described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a gyro sensor (angular velocity sensor) according to the first embodiment of the physical quantity sensor of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the gyro sensor shown in FIG. FIG. 3 is a plan view schematically showing the gyro sensor element shown in FIG. In FIG. 1, the substrate (base) is schematically shown, and the lid member is not shown. Further, in the description of each embodiment of the physical quantity sensor, the three axes orthogonal to each other will be referred to as an X-axis (third axis), a Y-axis (first axis), and a Z-axis (second axis). Further, the direction along the X-axis is also referred to as "X-axis direction", the direction along the Y-axis direction is also referred to as "Y-axis direction", and the direction along the Z-axis is also referred to as "Z-axis direction". Further, the Z-axis is an axis indicating the thickness direction in which the substrate and the lid member overlap, and the Y-axis is an axis along the driving direction of the gyro sensor element. Further, for convenience of explanation, in a plan view when viewed from the Z-axis direction, the + Z-axis direction side, which is the lid member side, is "upper" or the + Z-axis direction side is the "upper surface", which is the opposite side. The Z-axis direction side may be described as "downward" or the -Z-axis direction side surface may be described as "lower surface". Further, in each drawing, for convenience of explanation, the dimensions of each part are exaggerated as necessary, and the dimensional ratio between the parts does not always match the actual dimensional ratio.

[ジャイロセンサー]
図1に示すように、物理量センサーの第1実施形態に係るジャイロセンサー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、センサー素子としてのジャイロセンサー素子(角速度センサー素子)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。
[Gyro sensor]
As shown in FIG. 1, the gyro sensor 1 according to the first embodiment of the physical quantity sensor is an angular velocity sensor capable of detecting an angular velocity around the X-axis. As shown in FIG. 2, the gyro sensor 1 has a gyro sensor element (angular velocity sensor element) 4 as a sensor element and a package 10 containing the gyro sensor element 4.

(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、を有している。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。
(package)
The package 10 has a substrate 2 (base) that supports the gyro sensor element 4, and a lid member 3 that is joined to the substrate 2. A space S for accommodating the gyro sensor element 4 is formed between the substrate 2 and the lid member 3. The substrate 2 and the lid member 3 each have a plate shape and are arranged along an XY plane (reference plane) which is a plane including the X-axis and the Y-axis.

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。 The substrate 2 is provided with a recess 21 that opens upward (on the gyro sensor element 4 side). At the center of the recess 21, a protrusion 22 protruding from the bottom surface 212 of the recess 21 is provided. Further, a part of the gyro sensor element 4 (fixed portion 42 and fixed drive portions 45, 46 described later) is fixed to the upper surface 23 excluding the recess 21 of the substrate 2.

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。 The lid member 3 is provided with a recess 31 that opens downward (on the substrate 2 side). The lid member 3 is provided on the substrate 2 so as to cover the gyro sensor element 4 in a non-contact manner, and the lower surface 33 excluding the recess 31 is joined to the upper surface 23 of the substrate 2.

また、キャビティーとして機能する空間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、1×102〜1×10-2Pa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。 Further, the space S that functions as a cavity is an airtight space formed by the recess 21 and the recess 31, and is in a depressurized state (for example, about 1 × 10 2 to 1 × 10 −2 Pa). This makes it possible to improve the detection sensitivity of the angular velocity.

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(登録商標)ガラス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。 The constituent material of the substrate 2 is not particularly limited, but it is preferable to use a material having insulating properties, and specifically, it is preferable to use a high resistance silicon material or a glass material, for example, an alkali metal ion (movable). It is preferable to use a glass material containing a certain amount of ions (eg, borosilicate glass such as Pyrex® glass). As a result, when the gyro sensor element 4 is made of silicon as the main material, the substrate 2 and the gyro sensor element 4 can be anodically bonded. Other than that, it may be a quartz substrate, a crystal substrate, or an SOI (Silicon on Insulator) substrate.

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。 Further, the constituent material of the lid member 3 is not particularly limited, and for example, the same material as the substrate 2 described above can be used.

このような基板2と蓋部材3との接合方法としては、特に限定されず、基板2および蓋部材3の構成材料によっても異なる。基板2と蓋部材3との接合方法としては、例えば、接着剤、ロウ材等の接合材を用いた接合法、直接接合法、陽極接合等の固体接合法等を用いることができる。 The method of joining the substrate 2 and the lid member 3 is not particularly limited, and varies depending on the constituent materials of the substrate 2 and the lid member 3. As a method of joining the substrate 2 and the lid member 3, for example, a joining method using a joining material such as an adhesive or a brazing material, a direct joining method, a solid joining method such as an anode joining, or the like can be used.

(ジャイロセンサー素子)
図3に示すように、センサー素子としてのジャイロセンサー素子(角速度センサー素子)4は、Y軸方向に並んだ二つの素子体40(40a,40b)と、二つの固定検出部49(49a,49b)と、を有している。二つの素子体40a,40bは、図3において、+(プラス)Y軸方向および−(マイナス)Y軸方向の上下対称に構成されており、互いに同様の構成を有する。
(Gyro sensor element)
As shown in FIG. 3, the gyro sensor element (angular velocity sensor element) 4 as a sensor element consists of two element bodies 40 (40a, 40b) arranged in the Y-axis direction and two fixed detection units 49 (49a, 49b). ) And. In FIG. 3, the two element bodies 40a and 40b are vertically symmetrically configured in the + (plus) Y-axis direction and the − (minus) Y-axis direction, and have similar configurations to each other.

各素子体40a,40b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、複数の支持梁部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および支持梁部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。 Each element body 40a, 40b has a mass portion 41, a plurality of fixed portions 42, a plurality of elastic portions 43, a plurality of drive portions 44 (movable drive electrodes), and a plurality of fixed drive portions 45, 46 (fixed drive). It has an electrode), a detection unit 471, 472 (movable detection electrode), and a plurality of support beam portions 48. The mass portion 41 is integrally formed with the drive portion 44, the frame 473, the detection portions 471, 472, and the support beam portion 48. That is, the detection units 471 and 472 have a shape included in the mass unit 41.

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、前述のように、駆動部44、フレーム473、および検出部471,472を含んで構成されている。質量部41の外形は、具体的には、互いに平行にY軸方向に沿って延びている一対の部分と、この一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一対の部分と、で構成されている。 The outer shape of the mass portion 41 has a quadrangular frame shape in a plan view seen from the Z-axis direction (hereinafter, simply referred to as “plan view”), and as described above, the drive unit 44, the frame 473, and the detection It is configured to include parts 471 and 472. Specifically, the outer shape of the mass portion 41 is such that a pair of portions extending in parallel with each other along the Y-axis direction and the ends of the pair of portions are connected to each other and parallel to each other along the X-axis direction. It is composed of a pair of extending parts.

固定部42は、一つの素子体40に対して四つ設けられており、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、素子体40aの−Y軸側に位置する固定部42と素子体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。 Four fixing portions 42 are provided for one element body 40, and each fixing portion 42 is fixed to the upper surface 23 of the substrate 2 described above. Further, each fixing portion 42 is arranged outside the mass portion 41 in a plan view, and in the present embodiment, is arranged at a position corresponding to each corner portion of the mass portion 41. In the figure, the fixing portion 42 located on the −Y axis side of the element body 40a and the fixing portion 42 located on the + Y axis side of the element body 40b are common fixing portions.

弾性部43は、一つの素子体40に対して本実施例では四つ設けられており、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複数の梁部としての第1部分4301a,4301b,4301c,4301dと、折り返し部430を構成し、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、弾性部43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。 Four elastic portions 43 are provided for one element body 40 in this embodiment, and each elastic portion 43 connects a part of the mass portion 41 and the fixed portion 42 in a plan view. .. In the present embodiment, the elastic portion 43 is connected to the corner portion of the frame 473 in the mass portion 41, but the present invention is not limited to this, as long as the mass portion 41 can be displaced with respect to the fixed portion 42. In FIG. 3, the mass portion 41 is configured to be able to be displaced in the Y-axis direction. Further, in the figure, each elastic portion 43 has a meandering shape in a plan view, and constitutes a first portion 4301a, 4301b, 4301c, 4301d and a folded portion 430 as a plurality of beam portions extending along the X-axis direction. It also has a second portion 4302 extending along the Y-axis direction (see FIG. 4). The shape of the elastic portion 43 is not limited to the shape shown in the figure as long as it can be elastically deformed in a desired driving direction (Y-axis direction in this embodiment).

駆動部44は、一つの素子体40に対して八つ設けられており、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、四つの駆動部44が質量部41の+X側に位置し、残りの四つの駆動部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。 Eight drive units 44 are provided for one element body 40, and each drive unit 44 is connected to a portion of the mass unit 41 extending along the Y-axis direction. Specifically, the four drive units 44 are located on the + X side of the mass unit 41, and the remaining four drive units 44 are located on the −X side of the mass unit 41. Each drive unit 44 has a comb-teeth shape including a trunk portion extending in the X-axis direction from the mass portion 41 and a plurality of branch portions extending in the Y-axis direction from the trunk portion.

固定駆動部45,46は、それぞれ、一つの素子体40に対して八つ設けられており、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。 Eight fixed drive units 45 and 46 are provided for each element body 40, and each of the fixed drive units 45 and 46 is fixed to the upper surface 23 of the substrate 2 described above. Further, the fixed drive units 45 and 46 have a comb tooth shape corresponding to the drive unit 44, and are provided with the drive unit 44 interposed therebetween.

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、支持梁部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。 Each of the detection units 471 and 472 is a plate-shaped member having a rectangular shape in a plan view, is arranged inside the mass portion 41, and is connected to the mass portion 41 by the support beam portion 48. The detection units 471 and 472 can rotate (displace) around the rotation shaft J4, respectively.

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。 Further, the fixed detection unit 49 (fixed detection electrode) is provided on the protruding portion 22 located in the recess 21 of the substrate 2 (see FIG. 2). The fixed detection units 49 each have a rectangular shape in a plan view and face the detection units 471 and 472. Further, the fixed detection unit 49 is separated from the detection units 471 and 472.

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、支持梁部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。 Further, the mass part 41, the elastic part 43, the drive part 44, a part of the fixed drive part 45, a part of the fixed drive part 46, the detection part 471, 472, and the support beam part 48 having the above-described configuration are also included. Is provided above the recess 21 of the substrate 2 and is separated from the substrate 2.

上述したような素子体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、例えば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ボッシュ法(Bosch process)を用いることによってパターニングすることで一括形成されている。 The element body 40 as described above is a Bosch method in which a conductive silicon substrate doped with impurities such as phosphorus and boron is combined with, for example, an etching process using a reactive plasma gas and a deposition process (deposition). It is collectively formed by patterning by using Bosch process).

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)、或いはそれらの組み合わせ、等を用いることができる。 Further, as the constituent material of the fixed detection unit 49, for example, aluminum, gold, platinum, ITO (Indium Tin Oxide), ZnO (zinc oxide), or a combination thereof can be used.

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。 Although not shown, the fixed unit 42, the fixed drive unit 45, the fixed drive unit 46, the fixed detection unit 49a, and the fixed detection unit 49b are electrically connected to wirings and terminals (not shown), respectively. ing. These wirings and terminals are provided, for example, on the substrate 2.

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。 The configuration of the gyro sensor 1 has been briefly described above. The gyro sensor 1 having such a configuration can detect the angular velocity ωx as follows.

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、素子体40aが有する複数の駆動部44と、素子体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。 First, when a drive voltage is applied between the drive unit 44 of the gyro sensor 1 and the fixed drive units 45, 46, the electrostatic strength changes periodically between the fixed drive units 45, 46 and the drive unit 44. An attractive force is generated. As a result, each drive unit 44 vibrates in the Y-axis direction with elastic deformation of each elastic unit 43. At this time, the plurality of drive units 44 included in the element body 40a and the plurality of drive units 44 included in the element body 40b vibrate (drive vibration) in opposite phases in the Y-axis direction.

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、素子体40aが備える検出部471,472と、素子体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、素子体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、素子体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、素子体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、素子体40bが備える検出部471,472が、それぞれ+Z軸方向に変位する。 When the angular velocity ωx is applied to the gyro sensor 1 in the state where the drive unit 44 is vibrating in the Y-axis direction, the Coriolis force acts and the detection units 471 and 472 are displaced around the rotation shaft J4. At this time, the detection units 471 and 472 included in the element body 40a and the detection units 471 and 472 included in the element body 40b are displaced in opposite directions. For example, when the detection units 471 and 472 included in the element body 40a are displaced in the + Z axis direction, the detection units 471 and 472 included in the element body 40b are displaced in the −Z axis direction, respectively. Further, when the detection units 471 and 472 included in the element body 40a are displaced in the −Z axis direction, the detection units 471 and 472 included in the element body 40b are displaced in the + Z axis direction, respectively.

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。 As the detection units 471 and 472 are displaced (detection vibration) in this way, the distance between the detection units 471 and 472 and the fixed detection unit 49 changes. With this change in distance, the capacitance between the detection units 471 and 472 and the fixed detection unit 49 changes. Then, based on the amount of change in the capacitance, the angular velocity ωx applied to the gyro sensor 1 can be detected.

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、ジャイロセンサー素子4の形状は、加工誤差等により理想的な形状にならないことがある。特に、弾性部43を構成する梁部(第1部分4301a,4301b,4301c,4301d)の形状では、例えば、梁部の幅W1(図4参照)がばらついてしまったり、梁部の断面形状が理想的な矩形形状にならなかったりするなどの事象が生じる。このように、梁部の幅W1(図4参照)がばらつくと、弾性部43の共振周波数がばらついてしまう。また、梁部の断面形状が矩形でないと、弾性部43に質量部41を介して接続されている駆動部44の振動が、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。 As described above, when the drive unit 44 vibrates in the Y-axis direction (drive vibration), ideally, it is preferable that the drive unit 44 vibrates substantially parallel to the Y-axis direction from the non-drive state. However, the shape of the gyro sensor element 4 may not be an ideal shape due to a processing error or the like. In particular, in the shape of the beam portion (first portion 4301a, 4301b, 4301c, 4301d) constituting the elastic portion 43, for example, the width W1 of the beam portion (see FIG. 4) may vary, or the cross-sectional shape of the beam portion may change. Events such as not having the ideal rectangular shape occur. In this way, if the width W1 of the beam portion (see FIG. 4) varies, the resonance frequency of the elastic portion 43 also varies. Further, if the cross-sectional shape of the beam portion is not rectangular, the vibration of the drive portion 44 connected to the elastic portion 43 via the mass portion 41 is not only the vibration component in the Y-axis direction, which is the desired drive vibration direction, but also the vibration component. The so-called quadrature signal, which also includes vibration components (unnecessary vibration components) in the X-axis direction or the Z-axis direction, which are other vibration directions, increases.

本実施形態では、このような弾性部43の共振周波数のばらつきを低減させたり、クアドラチャ信号の増大を低減させたりすることができるよう、弾性部43の構成に特徴を持たせている。以下、図4、図5、図6A、および図6Bを参照して、弾性部43について、詳細に説明する。 In the present embodiment, the configuration of the elastic portion 43 is characterized so that the variation in the resonance frequency of the elastic portion 43 can be reduced and the increase in the quadrature signal can be reduced. Hereinafter, the elastic portion 43 will be described in detail with reference to FIGS. 4, 5, 6A, and 6B.

(弾性部)
図4は、図3に示す弾性部の一部(A部)を模式的に示す平面図である。なお、図4には、図3に示す一点鎖線で囲まれたA部にある弾性部43を代表して図示している。図5は、弾性部の一部を模式的に示す図4のB−B断面図である。図6Aは、ドライエッチング法において、開口率の違いによって生じる形状ばらつきを説明する断面図である。図6Bは、間隔T1/間隔T2と梁部の幅W1(深部幅W2)の変化率との相関を示すグラフである。なお、図6Bにおける間隔T1は梁部と構造体との間隔であり、間隔T2は梁部と隣の梁部との間隔である。
(Elastic part)
FIG. 4 is a plan view schematically showing a part (part A) of the elastic portion shown in FIG. Note that FIG. 4 is shown on behalf of the elastic portion 43 in the portion A surrounded by the alternate long and short dash line shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 4 schematically showing a part of the elastic portion. FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating the shape variation caused by the difference in aperture ratio in the dry etching method. FIG. 6B is a graph showing the correlation between the interval T1 / interval T2 and the rate of change of the beam width W1 (deep width W2). The interval T1 in FIG. 6B is the interval between the beam portion and the structure, and the interval T2 is the interval between the beam portion and the adjacent beam portion.

図4に示すように、弾性部43は、平面視において、蛇行形状をなしている。弾性部43は、X軸方向(長手方向)に沿って延びる長手形状の複数の梁部としての第1部分4301a,4301b,4301c,4301dと、Y軸方向(短手方向)に沿って延びる複数の第2部分4302と、二つの第1部分4301a,4301dのそれぞれに連結された複数の第1梁部4303と、を有する。なお、第1部分4301a,4301b,4301c,4301dは、第2部分4302よりも長い。また、第1部分4301a,4301b,4301c,4301dは、概ねの境界線として、それぞれ図中に示す破線QL1,QL2,QL3,QL4,QL5,QL6,QL7,QL8によって区切られた部分をいう。第2部分4302は、隣同士の第1部分4301a,4301b,4301c,4301dを接続して折り返す、所謂折り返し部430を構成している。複数の第1部分4301a,4301b,4301c,4301dは、第2部分4302を含む折り返し部430によって折り返されて蛇行形状を成している。また、弾性部43は、その一端が図中破線QL7で示す質量部41の端部に接続され、他端が図中破線QL1で示す固定部42の端部に接続されている。 As shown in FIG. 4, the elastic portion 43 has a meandering shape in a plan view. The elastic portion 43 includes first portions 4301a, 4301b, 4301c, 4301d as a plurality of long beam portions extending along the X-axis direction (longitudinal direction), and a plurality of extending along the Y-axis direction (shortward direction). It has a second portion 4302 of the above and a plurality of first beam portions 4303 connected to each of the two first portions 4301a and 4301d. The first portion 4301a, 4301b, 4301c, 4301d is longer than the second portion 4302. Further, the first portions 4301a, 4301b, 4301c, and 4301d refer to portions separated by broken lines QL1, QL2, QL3, QL4, QL5, QL6, QL7, and QL8, respectively, as general boundary lines. The second portion 4302 constitutes a so-called folded portion 430 in which the adjacent first portions 4301a, 4301b, 4301c, 4301d are connected and folded back. The plurality of first portions 4301a, 4301b, 4301c, 4301d are folded back by the folded-back portion 430 including the second portion 4302 to form a meandering shape. Further, one end of the elastic portion 43 is connected to the end portion of the mass portion 41 indicated by the broken line QL7 in the figure, and the other end thereof is connected to the end portion of the fixed portion 42 indicated by the broken line QL1 in the figure.

本形態の弾性部43は、四つの第1部分4301a,4301b,4301c,4301dを備えている。四つの第1部分4301a,4301b,4301c,4301dは、互いに間隔T2を有して並列するように配置されている。第1部分4301a,4301b,4301c,4301dは、外側に位置する二つの外側梁部としての第1部分4301a,第1部分4301dと、外側梁部としての第1部分4301aと第1部分4301dとの間に位置する二つの内側梁部としての第1部分4301b,第1部分4301cと、に区分することができる。第1部分4301a,4301b,4301c,4301dは、第2部分4302を含む折り返し部430によって折り返されて蛇行形状を成している。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。 The elastic portion 43 of the present embodiment includes four first portions 4301a, 4301b, 4301c, 4301d. The four first portions 4301a, 4301b, 4301c, 4301d are arranged in parallel with a distance T2 from each other. The first portion 4301a, 4301b, 4301c, 4301d includes a first portion 4301a and a first portion 4301d as two outer beam portions located on the outer side, and a first portion 4301a and a first portion 4301d as outer beam portions. It can be divided into a first portion 4301b and a first portion 4301c as two inner beam portions located between them. The first portion 4301a, 4301b, 4301c, 4301d is folded back by the folded-back portion 430 including the second portion 4302 to form a meandering shape. Further, one end of the elastic portion 43 is connected to the mass portion 41, and the other end thereof is connected to the fixed portion 42.

一方の外側梁部としての第1部分4301aは、一端が質量部41と接続され、構造体としての固定駆動部45に対向して配置されている。第1部分4301aは、固定駆動部45との間に間隔T1を有し、固定駆動部45の外縁に沿って延設されている。他方の外側梁部としての第1部分4301dは、一端が固定部42と接続され、固定駆動部45と反対側に配置されている。 One end of the first portion 4301a as the outer beam portion is connected to the mass portion 41 and is arranged so as to face the fixed drive portion 45 as a structure. The first portion 4301a has a distance T1 from the fixed drive unit 45 and extends along the outer edge of the fixed drive unit 45. One end of the first portion 4301d as the other outer beam portion is connected to the fixed portion 42 and is arranged on the opposite side to the fixed drive portion 45.

一方の内側梁部としての第1部分4301bは、第2部分4302を介して一方端が第1部分4301aと連結され、他方端が他の第2部分4302を介して第1部分4301cと連結されている。他方端において第2部分4302を介して第1部分4301bと連結された他方の内側梁部としての第1部分4301cは、一方端において他の第2部分4302を介して第1部分4301dと連結されている。 One end of the first portion 4301b as one inner beam portion is connected to the first portion 4301a via the second portion 4302, and the other end is connected to the first portion 4301c via the other second portion 4302. ing. The first portion 4301c as the other inner beam portion connected to the first portion 4301b via the second portion 4302 at the other end is connected to the first portion 4301d via the other second portion 4302 at one end. ing.

なお、四つの第1部分4301a,4301b,4301c,4301dは、長手方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)における幅W1を、0<W1≦10(μm)を満たすように構成することが好ましい。このような、第1部分4301a,4301b,4301c,4301dに構成することにより、深さD1(図6A参照)が、20μm≦D1≦30μmである場合、第1部分4301a,4301b,4301c,4301dのアスペクト比(幅/深さ)が1/2以下になるため、ジャイロセンサー1は、小型、且つ断面形状のばらつきによって生じる複数の第1部分4301a,4301b,4301c,4301dの共振周波数のばらつきによる検出精度を向上させることができる。 The four first portions 4301a, 4301b, 4301c, and 4301d are configured to satisfy the width W1 in the direction orthogonal to the longitudinal direction (X-axis direction) (Y-axis direction) to 0 <W1 ≦ 10 (μm). It is preferable to do so. When the depth D1 (see FIG. 6A) is 20 μm ≦ D1 ≦ 30 μm by configuring the first part 4301a, 4301b, 4301c, 4301d as described above, the first part 4301a, 4301b, 4301c, 4301d Since the aspect ratio (width / depth) is halved or less, the gyro sensor 1 is compact and detects due to the variation in the resonance frequency of the plurality of first portions 4301a, 4301b, 4301c, 4301d caused by the variation in the cross-sectional shape. The accuracy can be improved.

第2部分4302は、第1部分4301a,4301b,4301c,4301dの長手方向でありX軸方向と交差するY軸方向(短手方向)に沿って延びるように設けられている。第2部分4302は、第1部分4301aと隣の第1部分4301bとを、+X軸側の端部にて接続して折り返す、所謂折り返し部430を構成している。第2部分4302は、同様に、第1部分4301bと隣の第1部分4301cとを、−X軸側の端部にて接続して折り返す折り返し部430、および第1部分4301cと隣の第1部分4301dとを+X軸側の端部にて接続して折り返す折り返し部430を構成している。 The second portion 4302 is provided so as to extend in the longitudinal direction of the first portions 4301a, 4301b, 4301c, 4301d and along the Y-axis direction (short direction) intersecting the X-axis direction. The second portion 4302 constitutes a so-called folded portion 430 in which the first portion 4301a and the adjacent first portion 4301b are connected at the end on the + X axis side and folded back. Similarly, the second portion 4302 connects the first portion 4301b and the adjacent first portion 4301c at the end on the −X axis side and folds back, and the first portion 4301c and the adjacent first portion 4302. A folded-back portion 430 is configured by connecting the portion 4301d at the end on the + X-axis side and folding back.

第1梁部4303は、第1部分4301aと構造体としての固定駆動部45との間に配置されている。第1梁部4303は、第1部分4301aとの間に間隔T3を有し、連結部4304を介して第1部分4301aに連結されている。本形態では、二つの第1梁部4303が設けられている。二つの第1梁部4303は、第1部分4301aの長手方向の中央部分に対向する位置に間隙Qを有し、第1部分4301aの長手方向に沿って延在している。なお、第1梁部4303は、概形状として、図中ハッチングで示す部分をいう。 The first beam portion 4303 is arranged between the first portion 4301a and the fixed drive portion 45 as a structure. The first beam portion 4303 has an interval T3 between the first beam portion 4301a and the first beam portion 4301a, and is connected to the first portion 4301a via the connecting portion 4304. In this embodiment, two first beam portions 4303 are provided. The two first beam portions 4303 have a gap Q at a position facing the central portion in the longitudinal direction of the first portion 4301a, and extend along the longitudinal direction of the first portion 4301a. The first beam portion 4303 refers to a portion shown by hatching in the drawing as an approximate shape.

第1梁部4303は、ジャイロセンサー素子4の形成に用いられるボッシュ法(Bosch process)などのドライエッチング時における、特に第1部分4301aの断面形状のばらつきを減少させるために設けられる。なお、この断面形状のばらつきは、ジャイロセンサー素子4の各部位の形状パターンの粗密によって生じる、ドライエッチング時のエッチング用ガスの回り込みの違いに起因するものである。以下、ドライエッチングにおいて、形状パターンの粗密によって生じる各部位の断面形状のばらつきについて、図6Aおよび図6Bを参照して説明する。 The first beam portion 4303 is provided in order to reduce variations in the cross-sectional shape of the first portion 4301a particularly during dry etching such as the Bosch process used for forming the gyro sensor element 4. It should be noted that this variation in the cross-sectional shape is caused by the difference in the wraparound of the etching gas during dry etching, which is caused by the density of the shape pattern of each portion of the gyro sensor element 4. Hereinafter, in dry etching, variations in the cross-sectional shape of each portion caused by the density of the shape pattern will be described with reference to FIGS. 6A and 6B.

ボッシュ法などのドライエッチングでは、開口率の大きな部位、換言すれば、隣に位置する部位との間隔が大きい部位(パターン)ほど、エッチング用ガスが回り込み易く、回り込んだエッチングガスによるサイドエッチングが進み、断面形状の変化が大きくなる。これに対し、開口率の小さな部位、換言すれば、隣に位置する部位との間隔が小さい部位(パターン)は、断面形状の変化が小さくなる(マイクロローディング効果)。 In dry etching such as the Bosch method, the larger the aperture ratio, in other words, the larger the distance (pattern) from the adjacent part, the easier it is for the etching gas to wrap around, and the side etching by the wraparound etching gas is performed. As it progresses, the change in cross-sectional shape becomes large. On the other hand, in the part where the aperture ratio is small, in other words, the part (pattern) where the distance from the adjacent part is small, the change in the cross-sectional shape becomes small (microloading effect).

具体的に、図6Aに示す弾性部43を模擬したパターンの加工例を例示して説明する。図6Aでは、ボッシュ法により、深さD1を20μm〜30μm(20μm≦D1≦30μm)の深掘りエッチングを行った時の断面を示している。図6Aに示すように、固定駆動部45との間の間隔T1を有して配置された外側梁部としての第1部分4301aと、第1部分4301aとの間の間隔T2を有して配置された内側梁部としての第1部分4301bとをボッシュ法を用いてドライエッチングする。本例では、第1部分4301aと固定駆動部45との間の間隔T1は、第1部分4301aと第1部分4301bとの間の間隔T2に対して、T2<T1の関係を満たしている。即ち、第1部分4301aと固定駆動部45との間の方が、第1部分4301aと第1部分4301bとの間よりも開口率が大きいパターンとなっている。このようなパターンにおいてドライエッチングを行うと、図6Aに示すように、大きな開口率(間隔T1)となっている第1部分4301aと固定駆動部45との間では、サイドエッチングが進み易く、小さな開口率(間隔T2)となっている第1部分4301aと第1部分4301bとの間では、サイドエッチングが進み難い。 Specifically, a processing example of a pattern simulating the elastic portion 43 shown in FIG. 6A will be illustrated and described. FIG. 6A shows a cross section when deep etching is performed at a depth D1 of 20 μm to 30 μm (20 μm ≦ D1 ≦ 30 μm) by the Bosch method. As shown in FIG. 6A, the first portion 4301a as the outer beam portion arranged with the spacing T1 between the fixed drive portion 45 and the first portion 4301a are arranged with the spacing T2. The first portion 4301b as the inner beam portion is dry-etched using the Bosch method. In this example, the distance T1 between the first portion 4301a and the fixed drive unit 45 satisfies the relationship T2 <T1 with respect to the distance T2 between the first portion 4301a and the first portion 4301b. That is, the pattern is such that the aperture ratio between the first portion 4301a and the fixed drive unit 45 is larger than that between the first portion 4301a and the first portion 4301b. When dry etching is performed in such a pattern, as shown in FIG. 6A, side etching easily proceeds between the first portion 4301a and the fixed drive portion 45, which have a large aperture ratio (interval T1), and the size is small. Side etching is difficult to proceed between the first portion 4301a and the first portion 4301b having an aperture ratio (interval T2).

なお、第1部分4301aと固定駆動部45との間の間隔T1は、T1≦10(μm)を満たすことが好ましい。このように外側梁部としての第1部分4301aと構造体としての固定駆動部45との間隔T1を設定することにより、より小型のジャイロセンサー1とすることができる。 The distance T1 between the first portion 4301a and the fixed drive unit 45 preferably satisfies T1 ≦ 10 (μm). By setting the distance T1 between the first portion 4301a as the outer beam portion and the fixed drive portion 45 as the structure in this way, the gyro sensor 1 can be made smaller.

上述により、第1部分4301aは、固定駆動部45側の側面にサイドエッチングを生じ、エッチングの開始される第1主面431における第1部分4301aの幅W1よりも、深掘りされた底部の第1部分4301aの深部幅W2の方が小さくなってしまう。これに対し、第1部分4301bは、第1部分4301a側も第1部分4301c側も、それぞれ間隔T2であるため、殆んどサイドエッチングが生じることなく形成され、エッチングの開始される第1主面431における第1部分4301bの幅W1と、深掘りされた底部の第1部分4301bの深部幅W3とが略等しくなる。 As described above, the first portion 4301a causes side etching on the side surface on the side of the fixed drive portion 45, and the bottom portion dug deeper than the width W1 of the first portion 4301a on the first main surface 431 where etching is started. The deep width W2 of the 1st portion 4301a becomes smaller. On the other hand, since the first portion 4301b has an interval T2 on both the first portion 4301a side and the first portion 4301c side, the first main portion 4301b is formed with almost no side etching and the etching is started. The width W1 of the first portion 4301b on the surface 431 and the deep width W3 of the first portion 4301b of the deeply dug bottom portion are substantially equal to each other.

このように、一方に開口率が大きいパターンを有する第1部分4301aと、開口率が大きいパターンの無い第1部分4301bとの断面形状に差を生じる、つまり断面形状がばらつくことになる。そして、この断面形状のばらつきにより、質量部41を支持している弾性部43(第1部分4301aや他の第1部分4301b,第1部分4301c,4301d)の共振周波数がばらついてしまう。換言すれば、弾性部43に支持されている質量部41の共振周波数がばらついてしまい、ジャイロセンサー素子4における検出信号に影響を生じてしまう。 As described above, there is a difference in the cross-sectional shape between the first portion 4301a having a pattern having a large aperture ratio and the first portion 4301b having no pattern having a large aperture ratio, that is, the cross-sectional shapes vary. Then, due to this variation in the cross-sectional shape, the resonance frequency of the elastic portion 43 (first portion 4301a, other first portion 4301b, first portion 4301c, 4301d) supporting the mass portion 41 varies. In other words, the resonance frequency of the mass portion 41 supported by the elastic portion 43 varies, which affects the detection signal in the gyro sensor element 4.

第1梁部4303は、開口率の大きな(間隔T1)第1部分4301aと固定駆動部45との間に配置され、固定駆動部45側の第1部分4301aの開口率を小さくすることができる。第1梁部4303は、第1部分4301aとの間隔T3が、0.8<T3/T2<3を満たすように、第1部分4301aの固定駆動部45側に配置される。 The first beam portion 4303 is arranged between the first portion 4301a having a large aperture ratio (interval T1) and the fixed drive portion 45, and the opening ratio of the first portion 4301a on the fixed drive portion 45 side can be reduced. .. The first beam portion 4303 is arranged on the fixed drive portion 45 side of the first portion 4301a so that the distance T3 from the first portion 4301a satisfies 0.8 <T3 / T2 <3.

図6Bのグラフには、図6Aに示した事例における第1部分4301aと固定駆動部45との間の間隔T1と、第1部分4301aと隣の第1部分4301bとの間の間隔T2との比率(T1/T2比)と、第1部分4301aの幅W1に対する深部幅W2の変化率との相関を示している。図6Bのグラフに示されているように、T1/T2比が、3.0以上となる領域では、第1部分4301aの第1主面431の幅W1に対して、深部における深部幅W2の変化率が4%を超えている。そして、このような4%を超える幅W1の変化率では、弾性部43の共振周波数にばらつきを発生させることがある。したがって、T1/T2比が、3.0を超えるような関係となるように設定することは好ましくない。換言すれば、第1梁部4303は、第1部分4301aとの間の間隔T3と、第1部分4301aと隣の第1部分4301bとの間の間隔T2との比率であるT3/T2比を、3.0未満(T3/T2<3)とするように、第1部分4301aに対向して配置することが好ましい。 In the graph of FIG. 6B, the distance T1 between the first portion 4301a and the fixed drive unit 45 in the example shown in FIG. 6A and the distance T2 between the first portion 4301a and the adjacent first portion 4301b are shown. The correlation between the ratio (T1 / T2 ratio) and the rate of change of the deep width W2 with respect to the width W1 of the first portion 4301a is shown. As shown in the graph of FIG. 6B, in the region where the T1 / T2 ratio is 3.0 or more, the deep portion width W2 in the deep portion is relative to the width W1 of the first main surface 431 of the first portion 4301a. The rate of change exceeds 4%. Then, at such a rate of change of the width W1 exceeding 4%, the resonance frequency of the elastic portion 43 may vary. Therefore, it is not preferable to set the T1 / T2 ratio so that it exceeds 3.0. In other words, the first beam portion 4303 has a T3 / T2 ratio which is the ratio of the distance T3 between the first portion 4301a and the distance T2 between the first portion 4301a and the adjacent first portion 4301b. , 3.0 or less (T3 / T2 <3), preferably facing the first portion 4301a.

なお、図6Bのグラフに示されているように、T1/T2比が、0.8以下、つまり間隔(ギャップ)が狭いとマイクロローディング効果により第1部分4301aの幅W1が大きくなり、これより狭い間隔(ギャップ)設定ではエッチングが貫通しなくなる。したがって、第1梁部4303は、第1部分4301aとの間の間隔T3と、第1部分4301aと隣の第1部分4301bとの間の間隔T2との比率であるT3/T2比は、0.8<T3/T2<3を満たすように設定することが好ましい。 As shown in the graph of FIG. 6B, when the T1 / T2 ratio is 0.8 or less, that is, when the interval (gap) is narrow, the width W1 of the first portion 4301a becomes large due to the microloading effect. Etching does not penetrate at narrow gap settings. Therefore, in the first beam portion 4303, the T3 / T2 ratio, which is the ratio of the distance T3 between the first portion 4301a and the distance T2 between the first portion 4301a and the adjacent first portion 4301b, is 0. It is preferable to set so as to satisfy .8 <T3 / T2 <3.

このように、弾性部43は、T3/T2比を、0.8<T3/T2<3とするように、第1部分4301aに対して第1梁部4303を配置させることにより、第1部分4301aと他の第1部分4301b,4301c,4301dとの断面形状のばらつきを小さくして、貫通させることができ、弾性部43(質量部41)の共振周波数のばらつきを低減させることができる。 In this way, the elastic portion 43 has the first portion by arranging the first beam portion 4303 with respect to the first portion 4301a so that the T3 / T2 ratio is 0.8 <T3 / T2 <3. The variation in the cross-sectional shape between the 4301a and the other first portions 4301b, 4301c, 4301d can be reduced and penetrated, and the variation in the resonance frequency of the elastic portion 43 (mass portion 41) can be reduced.

なお、第1梁部4303と第1部分4301aとの間の間隔T3は、0.8<T3/T2≦2.0を満たすことがさらに好ましい。このようにT3/T2比を設定すれば、図6Bのグラフに示されているように、第1部分4301aの幅W1に対する深部幅W2の変化率が2%程度と軽微になり、第1部分4301aと他の第1部分4301b,第1部分4301c,4301dとの断面形状のばらつきをさらに小さくして、貫通させることができ、弾性部43(質量部41)の共振周波数のばらつきをより低減させることができる。 It is more preferable that the distance T3 between the first beam portion 4303 and the first portion 4301a satisfies 0.8 <T3 / T2 ≦ 2.0. When the T3 / T2 ratio is set in this way, as shown in the graph of FIG. 6B, the rate of change of the deep portion width W2 with respect to the width W1 of the first portion 4301a becomes as slight as about 2%, and the first portion The variation in the cross-sectional shape between the 4301a and the other first portion 4301b, the first portion 4301c, and 4301d can be further reduced and penetrated, and the variation in the resonance frequency of the elastic portion 43 (mass portion 41) is further reduced. be able to.

また、第1梁部4303と第1部分4301aとの間の間隔T3は、0.9≦T3/T2≦1.1を満たすことがより好ましい。このようにT3/T2比を設定すれば、図6Bのグラフに示されているように、第1部分4301aの幅W1に対する深部幅W2の変化は、10%以内となり、幅W1の変化が殆んど出現しなくなり、第1部分4301aと他の第1部分4301b,第1部分4301c,4301dとの断面形状のばらつきを殊更小さくして、貫通させることができる。これにより、複数の第1部分4301a,4301b,4301c,4301dの断面形状のばらつきによって生じる弾性部43(質量部41)の共振周波数のばらつきを著しく低減させることができる。 Further, it is more preferable that the distance T3 between the first beam portion 4303 and the first portion 4301a satisfies 0.9 ≦ T3 / T2 ≦ 1.1. When the T3 / T2 ratio is set in this way, as shown in the graph of FIG. 6B, the change in the deep width W2 with respect to the width W1 in the first portion 4301a is within 10%, and the change in the width W1 is almost the same. It disappears and can be penetrated by making the variation in the cross-sectional shape between the first portion 4301a and the other first portion 4301b, the first portion 4301c, and 4301d particularly small. As a result, it is possible to significantly reduce the variation in the resonance frequency of the elastic portion 43 (mass portion 41) caused by the variation in the cross-sectional shape of the plurality of first portions 4301a, 4301b, 4301c, 4301d.

なお、第1梁部4303は、固定駆動部45側の第1部分4301aに限らず、固定駆動部45側と反対側に位置する第1部分4301dに設けてもよい。この場合、第1部分4301cと反対側の第1部分4301dに対向するように、連結部4304aを介して第1梁部4303aを配置する。ここで、第1部分4301dと第1梁部4303aとの間の間隔などの配置パターン(配置構成)は、上述した固定駆動部45側の第1梁部4303と同様にすればよい。 The first beam portion 4303 is not limited to the first portion 4301a on the fixed drive portion 45 side, but may be provided on the first portion 4301d located on the opposite side to the fixed drive portion 45 side. In this case, the first beam portion 4303a is arranged via the connecting portion 4304a so as to face the first portion 4301d on the opposite side of the first portion 4301c. Here, the arrangement pattern (arrangement configuration) such as the distance between the first portion 4301d and the first beam portion 4303a may be the same as that of the first beam portion 4303 on the fixed drive portion 45 side described above.

弾性部43を構成する第1部分4301a,4301b,4301c,4301dは、X軸方向に沿った方向からの形状が(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)矩形形状をなす。この第1部分4301a,4301b,4301c,4301dの外周面は、一対の主面としての第1主面431および第2主面432(図5参照)と、一対の側面としての第1側面433および第2側面434と、を有している。 The first portions 4301a, 4301b, 4301c, 4301d constituting the elastic portion 43 have a shape from the direction along the X-axis direction (a cross-sectional shape parallel to the YZ plane which is a plane including the Y-axis and the Z-axis). It has a rectangular shape. The outer peripheral surfaces of the first portion 4301a, 4301b, 4301c, 4301d include a first main surface 431 and a second main surface 432 (see FIG. 5) as a pair of main surfaces, and a first side surface 433 and a pair of side surfaces. It has a second side surface 434 and.

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(上面)であり、第2主面432が−Z軸側の面(下面)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。 The first main surface 431 and the second main surface 432 are flat surfaces along the XY plane, which are planes including the X-axis and the Y-axis, respectively. The first main surface 431 is a surface (upper surface) on the + Z axis side, and the second main surface 432 is a surface (lower surface) on the −Z axis side. In the present embodiment, the first main surface 431 and the second main surface 432 each have a meandering shape and have a portion extending along the X-axis direction and a portion extending along the Y-axis direction.

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、一つの弾性部43に対して四つ設けられている(図4参照)。第1側面433は、その+Z軸側の辺が第1主面431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。 The first side surface 433 is a surface on the −Y axis side, and the second side surface 434 is a surface on the + Y axis side. In the present embodiment, four first side surfaces 433 and four second side surfaces 434 are provided for one elastic portion 43 (see FIG. 4). The + Z-axis side side of the first side surface 433 is connected to the first main surface 431, and the −Z-axis side side is connected to the second main surface 432. On the other hand, the + Z-axis side side of the second side surface 434 is connected to the first main surface 431, and the −Z-axis side side of the second side surface 434 is connected to the second main surface 432.

ここで、上述したように、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、を有する。 Here, as described above, the gyro sensor 1 has a substrate 2, a fixing portion 42 fixed to the substrate 2, and a driving portion 44 that drives in the first direction along the Y axis as the "first axis". And the detection unit 471, 472 that can be displaced in the second direction along the Z axis as the "second axis" orthogonal to the Y axis due to the Coriolis force acting on the drive unit 44, and the drive unit 44 and the fixed unit. It has a mass portion 41 connecting the mass portion 41 and an elastic portion 43 connecting the mass portion 41 and the fixing portion 42. Further, the outer peripheral surface of the elastic portion 43 has a first main surface 431 and a second main surface 432 as a "main surface", and a first side surface 433 and a second side surface 434 as a "side surface".

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支持梁部48とを有するため、弾性部43の加工による支持梁部48への影響が少ない特徴がある。支持梁部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)、折り返し状のばね、Z方向に薄い板状のばねであってもよい。 Further, in the present embodiment, since it has an elastic portion 43 that is displaced by the vibration of the drive portion 44 and a support beam portion 48 that is not displaced relative to the vibration of the drive portion 44 and is displaced according to the collior force, the elastic portion is provided. There is a feature that the processing of 43 has little influence on the support beam portion 48. The support beam portion 48 may be any as long as it can be displaced in the Z-axis direction, and may be, for example, a twisting spring (torsion spring), a folded spring, or a thin plate-shaped spring in the Z direction.

以上、説明した第1実施形態に係るジャイロセンサー1によれば、外側梁部としての第1部分4301aと構造体としての固定駆動部45との間隔T1と、複数の梁部としての第1部分4301a,4301b,4301c,4301dの互いの間隔T2とが、T2<T1の関係である場合に、第1梁部4303を設ける。換言すれば、第1部分4301aと固定駆動部45との間の開口率が大きい場合、第1部分4301aの固定駆動部45側に、第1部分4301aに対向する第1梁部4303を設ける。この第1梁部4303により、第1部分4301aと固定駆動部45との間の開口率を小さくすることができ、複数の第1部分4301a,4301b,4301c,4301dの互いの開口率に近付けることができる。これにより、深さD1を20μm〜30μm(20μm≦D1≦30μm)の深掘りエッチング(深溝エッチング)を行った場合においても、エッチング用ガスの回り込みによる断面形状のばらつきを小さくすることができ、断面形状のばらつきによって生じる複数の第1部分4301a,4301b,4301c,4301dを含む弾性部43の共振周波数のばらつきを減少させ、検出精度の低下を低減することができる。 According to the gyro sensor 1 according to the first embodiment described above, the distance T1 between the first portion 4301a as the outer beam portion and the fixed drive portion 45 as the structure, and the first portion as a plurality of beam portions. The first beam portion 4303 is provided when the distance T2 between the 4301a, 4301b, 4301c, and 4301d is T2 <T1. In other words, when the aperture ratio between the first portion 4301a and the fixed drive portion 45 is large, the first beam portion 4303 facing the first portion 4301a is provided on the fixed drive portion 45 side of the first portion 4301a. With this first beam portion 4303, the aperture ratio between the first portion 4301a and the fixed drive portion 45 can be reduced, and the opening ratios of the plurality of first portions 4301a, 4301b, 4301c, 4301d can be brought closer to each other. Can be done. As a result, even when deep etching (deep groove etching) with a depth D1 of 20 μm to 30 μm (20 μm ≦ D1 ≦ 30 μm) is performed, the variation in the cross-sectional shape due to the wraparound of the etching gas can be reduced, and the cross-sectional shape can be reduced. It is possible to reduce the variation in the resonance frequency of the elastic portion 43 including the plurality of first portions 4301a, 4301b, 4301c, 4301d caused by the variation in shape, and reduce the decrease in detection accuracy.

なお、間隔T1は、上述の構成のように、一つのジャイロセンサー素子4の内で第1部分4301aと構造体としての固定駆動部45との間の距離とすることができるがこれに限らない。間隔T1は、例えば、複数のジャイロセンサー素子4がウェーハ上に配置された状態でエッチングを行う場合などでは、隣に位置するジャイロセンサー素子4の部位を構造体としてみなし、この構造体と当該第1部分4301aとの間の距離(間隔)としたり、フレーム(支持枠)と当該第1部分4301aとの間の距離(間隔)としたりすることができる。 The interval T1 can be the distance between the first portion 4301a and the fixed drive portion 45 as a structure in one gyro sensor element 4, but is not limited to this, as described above. .. For the interval T1, for example, when etching is performed in a state where a plurality of gyro sensor elements 4 are arranged on a wafer, the portion of the gyro sensor element 4 located adjacent to the gyro sensor element 4 is regarded as a structure, and this structure and the first gyro sensor element 4 are regarded as a structure. It can be a distance (interval) between the 1st portion 4301a or a distance (interval) between the frame (support frame) and the 1st portion 4301a.

<第2実施形態>
次に、物理量センサーの第2実施形態について、図7、および図8を参照して説明する。図7は、物理量センサーの第2実施形態に係るジャイロセンサーの概略構成を示す平面図である。図8は、図7に示す弾性部の一部(C部)を模式的に示す平面図である。なお、以下では、第1実施形態と同様の、互いに直交する三つの軸をX軸、Y軸およびZ軸を用いて説明する。また、以下の説明では、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the physical quantity sensor will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a plan view showing a schematic configuration of the gyro sensor according to the second embodiment of the physical quantity sensor. FIG. 8 is a plan view schematically showing a part (C portion) of the elastic portion shown in FIG. 7. In the following, the three axes orthogonal to each other will be described using the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis as in the first embodiment. Further, in the following description, the differences from the first embodiment described above will be mainly described, and the description thereof will be omitted for the same matters.

図7および図8に示すように、第2実施形態に係るジャイロセンサー1Aは、第1実施形態と同様に、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1Aは、図7に示すように、センサー素子としてのジャイロセンサー素子(角速度センサー素子)505と、ジャイロセンサー素子(角速度センサー素子)505を収容するパッケージ(不図示)と、を備えている。なお、パッケージは、前述の第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。 As shown in FIGS. 7 and 8, the gyro sensor 1A according to the second embodiment is an angular velocity sensor capable of detecting an angular velocity around the X-axis, as in the first embodiment. As shown in FIG. 7, the gyro sensor 1A includes a gyro sensor element (angular velocity sensor element) 505 as a sensor element and a package (not shown) containing the gyro sensor element (angular velocity sensor element) 505. There is. Since the package is the same as that of the first embodiment described above, the description thereof will be omitted.

ジャイロセンサー素子505は、X軸方向に並んだ二つの質量部501,502と、二つの固定検出部507,508と、支持梁を含む複数の固定部510,540と、連結梁520と、複数の弾性部530と、複数の駆動部551,552と、を有している。二つの質量部501,502は、+(プラス)X軸方向および−(マイナス)X軸方向に対して、対称に構成されており、互いに同様の構成を有する。 The gyro sensor element 505 includes two mass parts 501 and 502 arranged in the X-axis direction, two fixed detection parts 507 and 508, a plurality of fixed parts 510 and 540 including a support beam, and a plurality of connecting beams 520. It has an elastic portion 530 and a plurality of drive portions 551 and 552. The two mass parts 501 and 502 are configured symmetrically with respect to the + (plus) X-axis direction and the- (minus) X-axis direction, and have similar configurations to each other.

質量部501,502は、支持梁を含む固定部510と、支持梁を含む複数の固定部540と、駆動部551,552とに連結されている。また、質量部501と質量部502とは、それぞれの間を、固定部510を挟んで+Y軸側と−Y軸側のそれぞれに設けられた連結梁520によって連結されている。質量部501,502は、固定部510,540、連結梁520、複数の弾性部530、および駆動部551,552を含んで一体的に形成されている。 The mass portions 501 and 502 are connected to a fixing portion 510 including a support beam, a plurality of fixing portions 540 including the support beam, and a drive portion 551 and 552. Further, the mass portion 501 and the mass portion 502 are connected to each other by connecting beams 520 provided on the + Y-axis side and the −Y-axis side with the fixing portion 510 interposed therebetween. The mass portions 501 and 502 are integrally formed including a fixing portion 510 and 540, a connecting beam 520, a plurality of elastic portions 530, and a driving portion 551 and 552.

支持梁を含む固定部510は、質量部501と質量部502との間に配置され、湾曲形状の支持梁を介して質量部501および質量部502を変位可能に支持している。支持梁を含む複数の固定部540は、質量部501の駆動部551側と、質量部502の駆動部552側とに、それぞれ二つずつ設けられている。複数の固定部540は、支持梁を介して質量部501および質量部502を変位可能に支持している。 The fixing portion 510 including the support beam is arranged between the mass portion 501 and the mass portion 502, and supports the mass portion 501 and the mass portion 502 in a displaceable manner via the curved support beam. A plurality of fixing portions 540 including support beams are provided on the drive portion 551 side of the mass portion 501 and on the drive portion 552 side of the mass portion 502, respectively. The plurality of fixing portions 540 support the mass portion 501 and the mass portion 502 in a displaceable manner via a support beam.

駆動部551は、支持梁550を介して質量部501に連結されている。駆動部552は、質量部501,502に対して駆動部551と反対側に配置され、支持梁550を介して質量部502に連結されている。各駆動部551,552は、質量部501,502のY軸方向に沿って延びている部分に連結されている。各駆動部551,552は、質量部501,502に沿ってY軸方向に伸びる幹部と、該幹部からX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。各駆動部551,552は、図示しない固定駆動部に相対して配置される。 The drive unit 551 is connected to the mass unit 501 via a support beam 550. The drive unit 552 is arranged on the side opposite to the drive unit 551 with respect to the mass units 501 and 502, and is connected to the mass unit 502 via a support beam 550. Each drive unit 551, 552 is connected to a portion of the mass units 501, 502 extending along the Y-axis direction. Each drive unit 551, 552 has a comb tooth shape including a trunk portion extending in the Y-axis direction along the mass portions 501 and 502 and a plurality of branch portions extending in the X-axis direction from the trunk portion. There is. Each drive unit 551 and 552 are arranged relative to a fixed drive unit (not shown).

固定検出部507,508(固定検出電極)は、質量部501,502のそれぞれに対向して設けられている。この固定検出部507,508は、質量部501,502と離間している。 The fixed detection units 507 and 508 (fixed detection electrodes) are provided so as to face each of the mass parts 501 and 502. The fixed detection units 507 and 508 are separated from the mass parts 501 and 502.

複数の弾性部530は、駆動部551,552の幹部の両端部にそれぞれ連結されている。即ち、本形態では、四つの弾性部530が設けられている。複数の弾性部530は、駆動部551,552を介して質量部501,502に連結されている。複数の弾性部530は、XY平面内において駆動部551,552を変位し得るように構成されている。また、各弾性部530は、Z軸方向からの平面視において、蛇行形状をなし、Y軸方向に沿って延びる複数の梁部としての第1部分5301と、折り返し部533を構成し、X軸方向に沿って延びている第2部分5302とを有する(図8参照)。 The plurality of elastic portions 530 are connected to both ends of the trunk portion of the drive portions 551 and 552, respectively. That is, in this embodiment, four elastic portions 530 are provided. The plurality of elastic portions 530 are connected to the mass portions 501 and 502 via the driving portions 551 and 552. The plurality of elastic portions 530 are configured so that the driving portions 551 and 552 can be displaced in the XY plane. Further, each elastic portion 530 forms a meandering shape in a plan view from the Z-axis direction, and constitutes a first portion 5301 as a plurality of beam portions extending along the Y-axis direction and a folded portion 533, and constitutes an X-axis. It has a second portion 5302 extending along the direction (see FIG. 8).

図8に示すように、弾性部530は、Z軸方向からの平面視において、蛇行形状をなしている。弾性部530は、Y軸方向に沿って延びる長手形状の複数の梁部としての第1部分5301と、X軸方向に沿って延びる第2部分5302と、X軸方向に沿って延びる第3部分5306と、X軸方向に沿って延びる第4部分5305と、二つの第1部分5301のそれぞれに連結された複数の第1梁部5303と、を有する。なお、図8における間隔T1は梁部と構造体との間隔であり、間隔T2は梁部と隣の梁部との間隔である。また、第1部分5301は、第2部分5302よりも長い。また、第1部分5301は、概ねの境界線として、それぞれ図中に示す破線QL11,QL12,QL13,QL14によって区切られた部分をいう。 As shown in FIG. 8, the elastic portion 530 has a meandering shape in a plan view from the Z-axis direction. The elastic portion 530 includes a first portion 5301 as a plurality of long beam portions extending along the Y-axis direction, a second portion 5302 extending along the X-axis direction, and a third portion extending along the X-axis direction. It has a 5306, a fourth portion 5305 extending along the X-axis direction, and a plurality of first beam portions 5303 connected to each of the two first portions 5301. The interval T1 in FIG. 8 is the interval between the beam portion and the structure, and the interval T2 is the interval between the beam portion and the adjacent beam portion. Also, the first portion 5301 is longer than the second portion 5302. Further, the first portion 5301 means a portion separated by the broken lines QL11, QL12, QL13, and QL14 shown in the figure, respectively, as a general boundary line.

また、本形態の弾性部530は、二つの第1部分5301を備えている。二つの第1部分5301は、互いに間隔T2を有して並列するように配置されている。一方の第1部分5301は、一端が第3部分5306を介して駆動部551の幹部に接続されている。ここで、第1部分5301と駆動部551の幹部との間の間隔T1は、第1部分5301と第1部分5301との間の間隔T2に対して、T2<T1の関係を満たしている。他方の第1部分5301は、一端が第4部分5305を介して固定部531に接続されている。第2部分5302は、一方の第1部分5301の第3部分5306と反対側の他端と、他方の第1部分5301の第4部分5305と反対側の他端とを接続している。このように接続された第1部分5301は、第2部分5302を含む折り返し部533によって折り返されて蛇行形状を成している。なお、二つの第1部分5301は、長手方向(Y軸方向)と直交する方向(X軸方向)における幅W1を、0<W1≦2μmを満たすように構成することが好ましい。 Further, the elastic portion 530 of the present embodiment includes two first portions 5301. The two first portions 5301 are arranged in parallel with a distance T2 from each other. One end of the first portion 5301 is connected to the trunk of the drive unit 551 via the third portion 5306. Here, the distance T1 between the first portion 5301 and the trunk of the drive unit 551 satisfies the relationship T2 <T1 with respect to the distance T2 between the first portion 5301 and the first portion 5301. One end of the other first portion 5301 is connected to the fixing portion 531 via the fourth portion 5305. The second portion 5302 connects the other end of one first portion 5301 opposite to the third portion 5306 and the other end of the other first portion 5301 opposite to the fourth portion 5305. The first portion 5301 connected in this way is folded back by the folded-back portion 533 including the second portion 5302 to form a meandering shape. The two first portions 5301 are preferably configured so that the width W1 in the direction orthogonal to the longitudinal direction (Y-axis direction) (X-axis direction) satisfies 0 <W1 ≦ 2 μm.

第1梁部5303は、一方の第1部分5301と構造体としての駆動部551の幹部との間に配置されている。第1梁部5303は、第1部分5301との間に間隔T3を有し、連結部5304を介して第1部分5301に連結されている。本形態では、二つの第1梁部5303が設けられている。二つの第1梁部5303は、第1部分5301の長手方向の中央部分に対向する位置に間隙を有し、第1部分5301の長手方向に沿って延在している。なお、第1梁部5303は、概形状として、図中ハッチングで示す部分をいう。 The first beam portion 5303 is arranged between the first portion 5301 and the trunk of the drive portion 551 as a structure. The first beam portion 5303 has a distance T3 from the first portion 5301 and is connected to the first portion 5301 via the connecting portion 5304. In this embodiment, two first beam portions 5303 are provided. The two first beam portions 5303 have a gap at a position facing the central portion in the longitudinal direction of the first portion 5301, and extend along the longitudinal direction of the first portion 5301. The first beam portion 5303 refers to a portion shown by hatching in the drawing as an approximate shape.

第1梁部5303は、第1部分5301との間の間隔T3と、第1部分5301と隣の第1部分5301との間の間隔T2との比率であるT3/T2比を、0.8<T3/T2<3.0とするように、第1部分5301に対向して配置することが好ましい。また、第1梁部5303と第1部分5301との間の間隔T3は、さらに、0.8<T3/T2≦2.0を満たすことがさらに好ましい。また、第1梁部5303と第1部分5301との間の間隔T3は、0.9≦T3/T2≦1.1を満たすことが殊更好ましい。 The first beam portion 5303 has a T3 / T2 ratio of 0.8, which is the ratio of the distance T3 between the first portion 5301 and the distance T2 between the first portion 5301 and the adjacent first portion 5301. It is preferable to arrange them so as to face the first portion 5301 so that <T3 / T2 <3.0. Further, it is more preferable that the distance T3 between the first beam portion 5303 and the first portion 5301 further satisfies 0.8 <T3 / T2 ≦ 2.0. Further, it is particularly preferable that the distance T3 between the first beam portion 5303 and the first portion 5301 satisfies 0.9 ≦ T3 / T2 ≦ 1.1.

第1梁部5303は、第1実施形態と同様に、ジャイロセンサー素子505の形成に用いられるボッシュ法(Bosch process)などのドライエッチング時における、特に第1部分5301の断面形状のばらつきを減少させるために設けられる。なお、この断面形状のばらつきは、ジャイロセンサー素子505の各部位の形状パターンの粗密によって生じる、ドライエッチング時のエッチング用ガスの回り込みの違いに起因するものであるが、第1実施形態と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。 Similar to the first embodiment, the first beam portion 5303 reduces variations in the cross-sectional shape of the first portion 5301 during dry etching such as the Bosch process used for forming the gyro sensor element 505. It is provided for the purpose. It should be noted that this variation in the cross-sectional shape is caused by the difference in the wraparound of the etching gas during dry etching caused by the density of the shape pattern of each part of the gyro sensor element 505, but is the same as in the first embodiment. Therefore, the detailed description here is omitted.

なお、第1梁部5303は、駆動部551の幹部側の第1部分5301側に限らず、駆動部551の幹部の配置側と反対側(固定部531側)に位置する第1部分5301に設けてもよい。この場合、固定部531側の第1部分5301に対向するように、連結部5304を介して第1梁部5303を配置する。ここで、第1部分5301と第1梁部5303との間の間隔などの配置パターン(配置構成)は、上述した駆動部551の幹部側の第1梁部5303と同様にすればよい。 The first beam portion 5303 is not limited to the first portion 5301 side on the trunk side of the drive portion 551, but is located on the first portion 5301 located on the side opposite to the arrangement side (fixed portion 531 side) of the trunk portion of the drive unit 551. It may be provided. In this case, the first beam portion 5303 is arranged via the connecting portion 5304 so as to face the first portion 5301 on the fixed portion 531 side. Here, the arrangement pattern (arrangement configuration) such as the distance between the first portion 5301 and the first beam portion 5303 may be the same as that of the first beam portion 5303 on the trunk side of the drive unit 551 described above.

また、弾性部530の形状は、所望の駆動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。また、本実施形態の弾性部530は、駆動部551の幹部の両端部にそれぞれ接続されているが、これに限らず質量部501(駆動部551)を固定部531に対して変位可能に支持できる位置であれば良い。 Further, the shape of the elastic portion 530 is not limited to the shape shown in the figure as long as it can be elastically deformed in a desired driving direction. Further, the elastic portion 530 of the present embodiment is connected to both ends of the trunk portion of the drive portion 551, but is not limited to this, and the mass portion 501 (drive portion 551) is displaceably supported with respect to the fixed portion 531. Any position can be used.

このような第1梁部5303を含む第1部分5301を備えた弾性部530の構成、および利点については、前述の第1実施形態と同様であり、前述にて詳細に説明してあるので、ここでの説明は省略する。 The configuration and advantages of the elastic portion 530 including the first portion 5301 including the first beam portion 5303 are the same as those in the first embodiment described above, and have been described in detail above. The description here is omitted.

上述の第2実施形態に係るジャイロセンサー1Aによれば、第1実施形態に係るジャイロセンサー1と同様に、エッチング用ガスの回り込みによる断面形状のばらつきを小さくすることができ、断面形状のばらつきによって生じる複数の第1部分5301を含む弾性部530の共振周波数のばらつきを減少させ、検出精度の低下を低減することができる。 According to the gyro sensor 1A according to the second embodiment described above, the variation in the cross-sectional shape due to the wraparound of the etching gas can be reduced as in the gyro sensor 1 according to the first embodiment, and the variation in the cross-sectional shape causes the variation in the cross-sectional shape. It is possible to reduce the variation in the resonance frequency of the elastic portion 530 including the plurality of first portions 5301 and reduce the decrease in detection accuracy.

なお、間隔T1は、上述の構成のように、一つのジャイロセンサー素子505の内で第1部分5301と構造体としての駆動部551の幹部との間の距離とすることができるがこれに限らない。間隔T1は、例えば、複数のジャイロセンサー素子505がウェーハ上に配置された状態でエッチングを行う場合などでは、隣に位置するジャイロセンサー素子505の部位(構造体)と当該第1部分5301との間の距離(間隔)としたり、フレーム(支持枠)と当該第1部分5301との間の距離(間隔)としたりすることができる。 The interval T1 can be the distance between the first portion 5301 and the trunk of the drive unit 551 as a structure in one gyro sensor element 505, as described above, but is limited to this. No. The interval T1 is set between the portion (structure) of the gyro sensor element 505 located adjacent to the gyro sensor element 505 and the first portion 5301, for example, when etching is performed in a state where a plurality of gyro sensor elements 505 are arranged on the wafer. It can be a distance (distance) between them, or a distance (interval) between a frame (support frame) and the first portion 5301.

<第3実施形態>
次に、物理量センサーの第3実施形態について、図9、および図10を参照して説明する。図9は、物理量センサーの第3実施形態に係るジャイロセンサーの概略構成を示す平面図である。図10は、図9に示す弾性部の一部(F部)を模式的に示す平面図である。なお、以下では、第1実施形態と同様の、互いに直交する三つの軸をX軸、Y軸およびZ軸を用いて説明する。また、以下の説明では、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the physical quantity sensor will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a plan view showing a schematic configuration of the gyro sensor according to the third embodiment of the physical quantity sensor. FIG. 10 is a plan view schematically showing a part (F portion) of the elastic portion shown in FIG. 9. In the following, the three axes orthogonal to each other will be described using the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis as in the first embodiment. Further, in the following description, the differences from the first embodiment described above will be mainly described, and the description thereof will be omitted for the same matters.

図9および図10に示すように、第3実施形態に係るジャイロセンサー1Bは、X軸まわり、またはY軸回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1Bは、図9に示すように、センサー素子としてのジャイロセンサー素子(角速度センサー素子)605と、ジャイロセンサー素子(角速度センサー素子)605を収容するパッケージ(不図示)と、を備えている。なお、パッケージは、前述の第1実施形態と同様なものを用いることができるので、説明を省略する。 As shown in FIGS. 9 and 10, the gyro sensor 1B according to the third embodiment is an angular velocity sensor capable of detecting an angular velocity around the X-axis or the Y-axis. As shown in FIG. 9, the gyro sensor 1B includes a gyro sensor element (angular velocity sensor element) 605 as a sensor element and a package (not shown) containing the gyro sensor element (angular velocity sensor element) 605. There is. Since the same package as that of the first embodiment described above can be used, the description thereof will be omitted.

ジャイロセンサー素子605は、X軸およびY軸方向に並んだ四つの素子体605a,605b,605c,605dと、四つの固定検出部(不図示)と、を有している。四つの素子体605a,605b,605c,605dは、図9に示すように、+(プラス)X、+Y軸方向、+X、−(マイナス)Y軸方向、−X、+Y軸方向、および−X、−Y軸方向に在って、互いに同様の構成を有する。 The gyro sensor element 605 has four element bodies 605a, 605b, 605c, 605d arranged in the X-axis and Y-axis directions, and four fixed detection units (not shown). As shown in FIG. 9, the four element bodies 605a, 605b, 605c, and 605d have + (plus) X, + Y-axis directions, + X,-(minus) Y-axis directions, -X, + Y-axis directions, and -X. , -Y axis directions and have similar configurations to each other.

各素子体605a,605b,605c,605dは、質量部601a,601b,601c,601dを備えている。各素子体605a,605b,605c,605dは、素子体605aと素子体605bとを繋ぐ支持梁部640と、素子体605cと素子体605dとを繋ぐ支持梁部640と、二つの支持梁部640と固定部510と繋ぐ連結梁部620と、によって、変位可能に固定部510に支持されている。 Each element body 605a, 605b, 605c, 605d includes mass units 601a, 601b, 601c, 601d. Each element body 605a, 605b, 605c, 605d has a support beam portion 640 connecting the element body 605a and the element body 605b, a support beam portion 640 connecting the element body 605c and the element body 605d, and two support beam portions 640. And the connecting beam portion 620 connected to the fixing portion 510, and is supported by the fixing portion 510 in a displaceable manner.

以下、素子体605aを代表例として構成を説明する。素子体605aは、質量部601aと、質量部601aの+X軸方向側の端部と−X軸方向側の端部とを円弧状に繋ぐ外枠部613a,614aと、外枠部613a,614aに接続された駆動部610と、駆動部610に対向する固定駆動電極部618と、質量部601aを固定部633に対して変位可能に支持する弾性部630と、を有している。素子体605aを構成する質量部601a、外枠部613a,614a、駆動部610、および弾性部630は、各素子体605a,605b,605c,605dを固定部510に繋ぐ支持梁部640と連結梁部620を含み一体的に形成されている。 Hereinafter, the configuration will be described with the element body 605a as a representative example. The element body 605a includes an outer frame portion 613a, 614a, and an outer frame portion 613a, 614a, which connect the mass portion 601a, the end portion of the mass portion 601a on the + X-axis direction side, and the end portion on the −X-axis direction side in an arc shape. It has a drive unit 610 connected to the drive unit 610, a fixed drive electrode unit 618 facing the drive unit 610, and an elastic unit 630 that displaceably supports the mass unit 601a with respect to the fixed unit 633. The mass part 601a, the outer frame part 613a, 614a, the driving part 610, and the elastic part 630 constituting the element body 605a are connected to the support beam part 640 connecting the element bodies 605a, 605b, 605c, 605d to the fixing part 510. It is integrally formed including the portion 620.

質量部601a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、円状の中央部と、X軸方向に沿って該中央部から+X軸方向および−X軸方向の両方向に延びる概扇形状の延在部と、を含む形状をなしている。 The outer shape of the mass portion 601a is a circular central portion and the + X-axis direction and −X from the central portion along the X-axis direction in a plan view (hereinafter, simply referred to as “planar view”) viewed from the Z-axis direction. It has a shape including a general fan-shaped extending portion extending in both axial directions.

外枠部614aは、質量部601aの+X軸方向側の外縁部と−X軸方向側の外縁部とを、+Y軸方向で円弧状に繋いでいる。外枠部613aは、質量部601aの+X軸方向側の外縁部と−X軸方向側の外縁部とを、−Y軸方向で円弧状に繋いでいる。 The outer frame portion 614a connects the outer edge portion of the mass portion 601a on the + X-axis direction side and the outer edge portion on the −X-axis direction side in an arc shape in the + Y-axis direction. The outer frame portion 613a connects the outer edge portion of the mass portion 601a on the + X-axis direction side and the outer edge portion on the −X-axis direction side in an arc shape in the −Y-axis direction.

駆動部610は、外枠部613aと質量部601aとの間、および外枠部614aと質量部601aとの間のそれぞれに、二構成ずつ設けられている。駆動部610は、外枠部613a,614aと質量部601aとを繋ぐ複数の幹部611と、幹部611から両側に円弧状に延びている複数の枝部612とを含む。複数の枝部612は、質量部601aの中央部の外縁と略同心円をなした円弧状に配列されている。 The drive unit 610 is provided with two configurations each between the outer frame portion 613a and the mass portion 601a and between the outer frame portion 614a and the mass portion 601a. The drive unit 610 includes a plurality of trunk portions 611 connecting the outer frame portions 613a and 614a and the mass portion 601a, and a plurality of branch portions 612 extending in an arc shape on both sides from the trunk portion 611. The plurality of branch portions 612 are arranged in an arc shape substantially concentric with the outer edge of the central portion of the mass portion 601a.

固定駆動電極部618は、駆動部610の幹部611の両側に配置された枝部612のそれぞれに対して対向するように、質量部601aの中央部の外縁と略同心円をなした円弧状の櫛歯状に配列されている。 The fixed drive electrode portion 618 is an arcuate comb having a substantially concentric circle with the outer edge of the central portion of the mass portion 601a so as to face each of the branch portions 612 arranged on both sides of the trunk portion 611 of the drive portion 610. They are arranged in a tooth pattern.

複数の弾性部630は、質量部601a,601b,601c,601dのそれぞれの四隅部分に連結されている。即ち、本形態では、弾性部630が16箇所に設けられている。以下、素子体605aを代表例として構成を説明する。複数の弾性部630は、一端が固定部633に接続され、他端が質量部601aに接続されている。複数の弾性部630は、質量部601aを変位し得るように構成されている。図10に示すように、各弾性部630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複数の梁部としての第1部分6301と、折り返し部631を構成し、Y軸方向に沿って延びている第2部分6302とを有する。 The plurality of elastic portions 630 are connected to the four corner portions of the mass portions 601a, 601b, 601c, and 601d. That is, in this embodiment, elastic portions 630 are provided at 16 locations. Hereinafter, the configuration will be described with the element body 605a as a representative example. One end of the plurality of elastic portions 630 is connected to the fixed portion 633, and the other end is connected to the mass portion 601a. The plurality of elastic portions 630 are configured so that the mass portion 601a can be displaced. As shown in FIG. 10, each elastic portion 630 has a meandering shape in a plan view, and constitutes a first portion 6301 as a plurality of beam portions extending along the X-axis direction and a folded portion 631 and constitutes a Y-axis. It has a second portion 6302 extending along the direction.

図10に示すように、弾性部630は、X軸方向に沿って延びる長手形状の複数の梁部としての第1部分6301と、Y軸方向に沿って延びる第2部分6302と、Y軸方向に沿って延びる第3部分6306と、二つの第1部分6301のそれぞれに連結された複数の第1梁部6303a,6303bと、を有する。なお、図10における間隔T1は梁部(第1部分6301)と構造体(質量部601a)との間隔であり、間隔T2は梁部(第1部分6301)と隣の梁部(第1部分6301)との間隔である。また、第1部分6301は、第2部分6302よりも長い。また、第1部分6301は、概ねの境界線として、それぞれ図中に示す破線QL21,QL22,QL23,QL24,QL25,QL26,QL27によって区切られた部分をいう。第2部分6302は、第1部分6301と隣の第1部分6301との二つの端部を接続して折り返す、所謂折り返し部631を構成している。複数の第1部分6301は、第2部分6302を含む折り返し部631によって折り返されて蛇行形状を成している。また、弾性部630は、その一端が第3部分6306を介して質量部601aに接続され、他端が固定部633に接続されている。 As shown in FIG. 10, the elastic portion 630 has a first portion 6301 as a plurality of long beam portions extending along the X-axis direction, a second portion 6302 extending along the Y-axis direction, and a Y-axis direction. It has a third portion 6306 extending along the line and a plurality of first beam portions 6303a, 6303b connected to each of the two first portions 6301. The interval T1 in FIG. 10 is the interval between the beam portion (first portion 6301) and the structure (mass portion 601a), and the interval T2 is the interval T2 between the beam portion (first portion 6301) and the adjacent beam portion (first portion). It is an interval with 6301). Also, the first portion 6301 is longer than the second portion 6302. Further, the first portion 6301 means a portion separated by the broken lines QL21, QL22, QL23, QL24, QL25, QL26, and QL27, respectively, as a general boundary line. The second portion 6302 constitutes a so-called folded portion 631 in which two ends of the first portion 6301 and the adjacent first portion 6301 are connected and folded back. The plurality of first portions 6301 are folded back by the folded-back portion 631 including the second portion 6302 to form a meandering shape. Further, one end of the elastic portion 630 is connected to the mass portion 601a via the third portion 6306, and the other end thereof is connected to the fixed portion 633.

また、本形態の弾性部630は、複数の第1部分6301を備えている。複数の第1部分6301は、互いに間隔T2を有して並列するように配置されている。質量部601a側(−Y軸方向側)の第1部分6301は、折り返し部631と反対側の端が第3部分6306を介して質量部601aに接続されている。ここで、第1部分6301と構造体としての質量部601aとの間の間隔T1は、第1部分6301と第1部分6301との間の間隔T2に対して、T2<T1の関係を満たしている。固定部633側(+Y軸方向側)の第1部分6301は、折り返し部631と反対側の端が固定部633に接続されている。第2部分6302は、隣り合う第1部分6301同士の端を接続し、折り返し部631を構成している。このように接続された複数の第1部分6301は、第2部分6302を含む折り返し部631によって折り返されて蛇行形状を成している。なお、複数の第1部分6301は、長手方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)における幅W1を、0<W1≦2(μm)を満たすように構成することが好ましい。 Further, the elastic portion 630 of the present embodiment includes a plurality of first portions 6301. The plurality of first portions 6301 are arranged so as to be parallel to each other with an interval T2. The first portion 6301 on the mass portion 601a side (−Y axis direction side) has an end opposite to the folded portion 631 connected to the mass portion 601a via the third portion 6306. Here, the distance T1 between the first portion 6301 and the mass portion 601a as a structure satisfies the relationship of T2 <T1 with respect to the distance T2 between the first portion 6301 and the first portion 6301. There is. The end of the first portion 6301 on the fixed portion 633 side (+ Y-axis direction side) opposite to the folded portion 631 is connected to the fixed portion 633. The second portion 6302 connects the ends of the adjacent first portions 6301 to each other to form the folded-back portion 631. The plurality of first portions 6301 connected in this way are folded back by the folded-back portion 631 including the second portion 6302 to form a meandering shape. The plurality of first portions 6301 are preferably configured so that the width W1 in the direction orthogonal to the longitudinal direction (X-axis direction) (Y-axis direction) satisfies 0 <W1 ≦ 2 (μm).

第1梁部6303aは、質量部601a側(−Y軸方向側)の第1部分6301と構造体としての質量部601aとの間に配置されている。第1梁部6303aは、第1部分6301との間に間隔T3を有し、連結部6304aを介して第1部分6301に連結されている。第1梁部6303aは、第1部分6301の長手方向に沿って延在している。 The first beam portion 6303a is arranged between the first portion 6301 on the mass portion 601a side (−Y axis direction side) and the mass portion 601a as a structure. The first beam portion 6303a has an interval T3 between the first beam portion 6301 and the first beam portion 6301, and is connected to the first portion 6301 via the connecting portion 6304a. The first beam portion 6303a extends along the longitudinal direction of the first portion 6301.

第1梁部6303aは、第1部分6301との間の間隔T3と、隣り合う第1部分6301同士の間隔T2との比率であるT3/T2比が、0.8<T3/T2<3.0となるように、第1部分6301に対向して配置することが好ましい。また、第1梁部6303aと第1部分6301との間の間隔T3は、さらに、0.8<T3/T2≦2.0を満たすことがさらに好ましい。また、第1梁部6303aと第1部分6301との間の間隔T3は、0.9≦T3/T2≦1.1を満たすことが殊更好ましい。 The first beam portion 6303a has a T3 / T2 ratio of 0.8 <T3 / T2 <3. It is preferable to arrange it so as to face the first portion 6301 so that it becomes 0. Further, it is more preferable that the distance T3 between the first beam portion 6303a and the first portion 6301 further satisfies 0.8 <T3 / T2 ≦ 2.0. Further, it is particularly preferable that the distance T3 between the first beam portion 6303a and the first portion 6301 satisfies 0.9 ≦ T3 / T2 ≦ 1.1.

第1梁部6303aは、第1実施形態と同様に、ジャイロセンサー素子605の形成に用いられるボッシュ法(Bosch process)などのドライエッチング時における、特に第1部分6301の断面形状のばらつきを減少させるために設けられる。なお、この断面形状のばらつきは、ジャイロセンサー素子605の各部位の形状パターンの粗密によって生じる、ドライエッチング時のエッチング用ガスの回り込みの違いに起因するものであるが、第1実施形態と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。 Similar to the first embodiment, the first beam portion 6303a reduces variations in the cross-sectional shape of the first portion 6301 during dry etching such as the Bosch process used for forming the gyro sensor element 605. It is provided for the purpose. It should be noted that this variation in the cross-sectional shape is caused by the difference in the wraparound of the etching gas during dry etching caused by the density of the shape pattern of each part of the gyro sensor element 605, but is the same as in the first embodiment. Therefore, the detailed description here is omitted.

なお、第1梁部6303aは、質量部601a側の第1部分6301側に限らず、質量部601aの配置側と反対側(固定部633側)に位置する第1部分6301に設けてもよい。この場合、図10に示されているように、固定部633側の第1部分6301に対向するように、連結部6304bを介して第1梁部6303bを配置する。ここで、第1部分6301と第1梁部6303bとの間の間隔などの配置パターン(配置構成)は、上述した質量部601a側の第1梁部6303aと同様にすればよい。 The first beam portion 6303a is not limited to the first portion 6301 side on the mass portion 601a side, but may be provided on the first portion 6301 located on the opposite side (fixed portion 633 side) to the arrangement side of the mass portion 601a. .. In this case, as shown in FIG. 10, the first beam portion 6303b is arranged via the connecting portion 6304b so as to face the first portion 6301 on the fixing portion 633 side. Here, the arrangement pattern (arrangement configuration) such as the distance between the first portion 6301 and the first beam portion 6303b may be the same as that of the first beam portion 6303a on the mass portion 601a side described above.

また、弾性部630の形状は、所望の駆動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。また、本実施形態の弾性部630は、質量部601aの両脇にそれぞれ接続されているが、これに限らず、例えば質量部601aのX軸方向の両端の辺など、質量部601aを固定部633に対して変位可能に支持できる位置であれば良い。 Further, the shape of the elastic portion 630 is not limited to the shape shown in the figure as long as it can be elastically deformed in a desired driving direction. Further, the elastic portions 630 of the present embodiment are connected to both sides of the mass portion 601a, but the present invention is not limited to this, and the mass portion 601a is fixed to, for example, both sides of the mass portion 601a in the X-axis direction. Any position may be used as long as it can be displaceably supported with respect to 633.

このような第1梁部6303a,6303bを含む第1部分6301を備えた弾性部630の構成、および利点については、前述の第1実施形態と同様であり、前述にて詳細に説明してあるので、ここでの説明は省略する。 The configuration and advantages of the elastic portion 630 including the first portion 6301 including the first beam portions 6303a and 6303b are the same as those in the first embodiment described above, and are described in detail above. Therefore, the explanation here is omitted.

上述の第3実施形態に係るジャイロセンサー1Bによれば、第1実施形態に係るジャイロセンサー1と同様に、エッチング用ガスの回り込みによる断面形状のばらつきを小さくすることができ、断面形状のばらつきによって生じる複数の第1部分6301を含む弾性部630の共振周波数のばらつきを減少させ、検出精度の低下を低減することができる。 According to the gyro sensor 1B according to the third embodiment described above, the variation in the cross-sectional shape due to the wraparound of the etching gas can be reduced as in the gyro sensor 1 according to the first embodiment, and the variation in the cross-sectional shape causes the variation in the cross-sectional shape. It is possible to reduce the variation in the resonance frequency of the elastic portion 630 including the plurality of first portions 6301, and to reduce the deterioration of the detection accuracy.

なお、間隔T1は、上述の構成のように、一つのジャイロセンサー素子605の内で第1部分6301と構造体としての質量部601aとの間の距離とすることができるがこれに限らない。間隔T1は、例えば、複数のジャイロセンサー素子605がウェーハ上に配置された状態でエッチングを行う場合などでは、隣に位置するジャイロセンサー素子605の構造体と当該第1部分6301との間の距離(間隔)としたり、フレーム(支持枠)と当該第1部分6301との間の距離(間隔)としたりすることができる。 The interval T1 can be the distance between the first portion 6301 and the mass portion 601a as a structure in one gyro sensor element 605, as described above, but is not limited to this. The interval T1 is, for example, the distance between the structure of the gyro sensor element 605 located adjacent to the gyro sensor element 605 and the first portion 6301 when etching is performed in a state where a plurality of gyro sensor elements 605 are arranged on the wafer. It can be (spacing) or the distance (spacing) between the frame (support frame) and the first portion 6301.

(複合センサー)
次に、図11を参照して、前述のジャイロセンサー1,1A,1Bのいずれかを備えた複合センサーの構成例について説明する。図11は、複合センサーの概略構成を示す機能ブロック図である。
(Composite sensor)
Next, with reference to FIG. 11, a configuration example of a composite sensor including any of the above-mentioned gyro sensors 1, 1A and 1B will be described. FIG. 11 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the composite sensor.

図11に示す複合センサー900は、例えば、自動車、ロボットなどの運動体(被装着装置)の姿勢や挙動(慣性運動量)を検出する、3軸の角速度センサーと、3軸の加速度センサーと、を備えた、いわゆる6軸モーションセンサーとして機能する。 The composite sensor 900 shown in FIG. 11 includes, for example, a 3-axis angular velocity sensor and a 3-axis acceleration sensor that detect the posture and behavior (inertial momentum) of a moving body (attached device) such as an automobile or a robot. It functions as a so-called 6-axis motion sensor.

図11に示すように、複合センサー900は、1軸の角速度を検出可能な三つの角速度センサー920x,920y,920zと、3軸の加速度を検出可能な加速度センサー950と、を備えている。角速度センサー920x,920y,920zとしては、特に限定されず、コリオリの力を利用した前述のジャイロセンサー1,1A,1Bのいずれかを用いることができる。角速度センサー920x,920y,920zは、それぞれ上述した実施形態のように、検出精度の低下を低減させたセンサーであり、安定した高精度の角速度検出が可能である。加速度センサー950は、3軸方向の加速度をそれぞれ測定するために、独立したセンサーを備えることもできる。 As shown in FIG. 11, the composite sensor 900 includes three angular velocity sensors 920x, 920y, 920z capable of detecting the angular velocity of one axis, and an acceleration sensor 950 capable of detecting the acceleration of three axes. The angular velocity sensors 920x, 920y, and 920z are not particularly limited, and any of the above-mentioned gyro sensors 1, 1A, and 1B using the Coriolis force can be used. The angular velocity sensors 920x, 920y, and 920z are sensors that reduce the decrease in detection accuracy, respectively, as in the above-described embodiment, and can perform stable and highly accurate angular velocity detection. The accelerometer 950 may also be equipped with an independent sensor for measuring acceleration in each of the three axes.

このような複合センサー900によれば、上述の実施形態に係るジャイロセンサー1,1A,1Bのいずれかを適用した角速度センサー920x,920y,920zと、3軸の加速度を検出可能な加速度センサー950とによって容易に複合センサー900を構成することができ、例えば角速度データや加速度データを容易に取得することができる。 According to such a composite sensor 900, an angular velocity sensor 920x, 920y, 920z to which any of the gyro sensors 1, 1A and 1B according to the above-described embodiment is applied, and an acceleration sensor 950 capable of detecting acceleration of three axes. The composite sensor 900 can be easily configured by the above method, and for example, angular velocity data and acceleration data can be easily acquired.

<慣性計測ユニット>
次に、図12および図13を参照して、慣性計測ユニット(IMU:Inertial Measurement Unit)について説明する。図12は、慣性計測ユニットの概略構成を示す分解斜視図である。図13は、慣性計測ユニットの慣性センサー素子の配置例を示す斜視図である。
<Inertial measurement unit>
Next, an inertial measurement unit (IMU) will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. 12 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the inertial measurement unit. FIG. 13 is a perspective view showing an arrangement example of the inertial sensor element of the inertial measurement unit.

図12に示す慣性計測ユニット2000(IMU:Inertial Measurement Unit)は、自動車や、ロボットなどの運動体(被装着装置)の姿勢や、挙動(慣性運動量)を検出する装置である。慣性計測ユニット2000は、3軸の加速度センサーと、3軸の角速度センサーと、を備えた、いわゆる6軸モーションセンサーとして機能する。 The inertial measurement unit 2000 (IMU) shown in FIG. 12 is a device that detects the posture and behavior (inertial momentum) of a moving body (mounted device) such as an automobile or a robot. The inertial measurement unit 2000 functions as a so-called 6-axis motion sensor including a 3-axis acceleration sensor and a 3-axis angular velocity sensor.

慣性計測ユニット2000は、平面形状が略正方形の直方体である。また、正方形の対角線方向に位置する2箇所の頂点近傍に、固定部としてのネジ穴2110が形成されている。この2箇所のネジ穴2110に2本のネジを通して、自動車などの被装着体の被装着面に慣性計測ユニット2000を固定することができる。なお、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンや、デジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。 The inertial measurement unit 2000 is a rectangular parallelepiped having a substantially square plane shape. Further, screw holes 2110 as fixing portions are formed in the vicinity of two vertices located in the diagonal direction of the square. The inertial measurement unit 2000 can be fixed to the mounted surface of a mounted body such as an automobile by passing two screws through the two screw holes 2110. By selecting parts and changing the design, it is possible to reduce the size to a size that can be mounted on a smartphone or a digital camera, for example.

慣性計測ユニット2000は、アウターケース2100と、接合部材2200と、センサーモジュール2300と、を有し、アウターケース2100の内部に、接合部材2200を介在させて、センサーモジュール2300を挿入した構成となっている。また、センサーモジュール2300は、インナーケース2310と、基板2320と、を有している。 The inertial measurement unit 2000 has an outer case 2100, a joining member 2200, and a sensor module 2300, and has a configuration in which the sensor module 2300 is inserted by interposing the joining member 2200 inside the outer case 2100. There is. Further, the sensor module 2300 has an inner case 2310 and a substrate 2320.

アウターケース2100の外形は、慣性計測ユニット2000の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する2箇所の頂点近傍に、それぞれネジ穴2110が形成されている。また、アウターケース2100は、箱状であり、その内部にセンサーモジュール2300が収納されている。 The outer shape of the outer case 2100 is a rectangular parallelepiped whose plane shape is substantially square, similar to the overall shape of the inertial measurement unit 2000, and screw holes 2110 are formed in the vicinity of two vertices located in the diagonal direction of the square. There is. Further, the outer case 2100 has a box shape, and the sensor module 2300 is housed inside the outer case 2100.

インナーケース2310は、基板2320を支持する部材であり、アウターケース2100の内部に収まる形状となっている。また、インナーケース2310には、基板2320との接触を防止するための凹部2311や後述するコネクター2330を露出させるための開口2312が形成されている。このようなインナーケース2310は、接合部材2200(例えば、接着剤を含浸させたパッキン)を介してアウターケース2100に接合されている。また、インナーケース2310の下面には接着剤を介して基板2320が接合されている。 The inner case 2310 is a member that supports the substrate 2320, and has a shape that fits inside the outer case 2100. Further, the inner case 2310 is formed with a recess 2311 for preventing contact with the substrate 2320 and an opening 2312 for exposing the connector 2330 described later. Such an inner case 2310 is joined to the outer case 2100 via a joining member 2200 (for example, a packing impregnated with an adhesive). Further, the substrate 2320 is bonded to the lower surface of the inner case 2310 via an adhesive.

図13に示すように、基板2320の上面には、コネクター2330、Z軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340z、X軸、Y軸およびZ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサー2350などが実装されている。また、基板2320の側面には、X軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340xおよびY軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340yが実装されている。なお、角速度センサー2340z,2340x,2340yとしては、特に限定されず、コリオリの力を利用した前述のジャイロセンサー1,1A,1Bのいずれかを用いることができる。また、加速度センサー2350としては、特に限定されず、静電容量型の加速度センサーなどを用いることができる。 As shown in FIG. 13, on the upper surface of the substrate 2320, there are a connector 2330, an angular velocity sensor 2340z for detecting an angular velocity around the Z axis, an acceleration sensor 2350 for detecting acceleration in each axis of the X axis, the Y axis, and the Z axis. Is implemented. Further, on the side surface of the substrate 2320, an angular velocity sensor 2340x for detecting the angular velocity around the X axis and an angular velocity sensor 2340y for detecting the angular velocity around the Y axis are mounted. The angular velocity sensors 2340z, 2340x, and 2340y are not particularly limited, and any of the above-mentioned gyro sensors 1, 1A, and 1B using the Coriolis force can be used. Further, the acceleration sensor 2350 is not particularly limited, and a capacitance type acceleration sensor or the like can be used.

また、基板2320の下面には、制御IC2360が実装されている。制御IC2360は、MCU(Micro Controller Unit)であり、不揮発性メモリーを含む記憶部や、A/Dコンバーターなどを内蔵しており、慣性計測ユニット2000の各部を制御する。記憶部には、加速度、および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。なお、基板2320には、その他にも複数の電子部品が実装されている。 Further, a control IC 2360 is mounted on the lower surface of the substrate 2320. The control IC 2360 is an MCU (Micro Controller Unit), which has a built-in storage unit including a non-volatile memory, an A / D converter, and the like, and controls each unit of the inertial measurement unit 2000. The storage unit stores a program that defines the order and contents for detecting acceleration and angular velocity, a program that digitizes detection data and incorporates it into packet data, and accompanying data. In addition, a plurality of other electronic components are mounted on the substrate 2320.

以上、慣性計測ユニット2000について説明した。このような慣性計測ユニット2000は、角速度センサー2340z,2340x,2340yおよび加速度センサー2350と、これら各センサー2340z,2340x,2340y,2350の駆動を制御する制御IC2360(制御回路)と、を含んでいる。これにより、上述したジャイロセンサー1の効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測ユニット2000が得られる。 The inertial measurement unit 2000 has been described above. Such an inertial measurement unit 2000 includes an angular velocity sensor 2340z, 2340x, 2340y and an acceleration sensor 2350, and a control IC 2360 (control circuit) that controls the drive of each of these sensors 2340z, 2340x, 2340y, 2350. As a result, the effect of the gyro sensor 1 described above can be enjoyed, and a highly reliable inertial measurement unit 2000 can be obtained.

<携帯型電子機器>
次に、ジャイロセンサー1,1A,1Bのいずれかを用いた携帯型電子機器について、図14および図15に基づき、詳細に説明する。以下、携帯型電子機器の一例として、腕時計型の活動計(アクティブトラッカー)を示し、ジャイロセンサー1を適用した構成として説明する。
<Portable electronic device>
Next, a portable electronic device using any of the gyro sensors 1, 1A and 1B will be described in detail with reference to FIGS. 14 and 15. Hereinafter, as an example of a portable electronic device, a wristwatch-type activity meter (active tracker) will be shown, and a configuration to which the gyro sensor 1 is applied will be described.

腕時計型の活動計(アクティブトラッカー)であるリスト機器1000は、図14に示すように、バンド1032,1037等によってユーザーの手首等の部位(被検体)に装着され、デジタル表示の表示部150を備えるとともに無線通信が可能である。上述した実施形態に係るジャイロセンサー1は、角速度を測定する角速度センサー114(図15参照)として、加速度を計測するセンサーなどと共にリスト機器1000に組込まれている。 As shown in FIG. 14, the wristwatch-type activity meter (active tracker) wrist device 1000 is attached to a part (subject) such as a user's wrist by a band 1032, 1037 or the like, and displays a digital display unit 150. It is possible to prepare and wirelessly communicate. The gyro sensor 1 according to the above-described embodiment is incorporated in the wrist device 1000 together with a sensor for measuring acceleration and the like as an angular velocity sensor 114 (see FIG. 15) for measuring an angular velocity.

リスト機器1000は、少なくとも角速度センサー114(図15参照)が収容されているケース1030と、ケース1030に収容され、角速度センサー114からの出力データを処理する処理部100(図15参照)と、ケース1030に収容されている表示部150と、ケース1030の開口部を塞いでいる透光性カバー1071と、を備えている。ケース1030の透光性カバー1071のケース1030の外側には、ベゼル1078が設けられている。ケース1030の側面には、複数の操作ボタン1080,1081が設けられている。以下、図15も併せて参照しながら、さらに詳細に説明する。 The wrist device 1000 includes a case 1030 in which at least the angular velocity sensor 114 (see FIG. 15) is housed, a processing unit 100 (see FIG. 15) housed in the case 1030 and processing output data from the angular velocity sensor 114, and a case. It includes a display unit 150 housed in the 1030 and a translucent cover 1071 that closes the opening of the case 1030. A bezel 1078 is provided on the outside of the case 1030 of the translucent cover 1071 of the case 1030. A plurality of operation buttons 1080 and 1081 are provided on the side surface of the case 1030. Hereinafter, a more detailed description will be given with reference to FIG.

加速度センサー113は、互いに交差する(理想的には直交する)3軸方向の各々の加速度を検出し、検出した3軸加速度の大きさ、および向きに応じた信号(加速度信号)を出力する。また、角速度センサー114は、互いに交差する(理想的には直交する)3軸方向の各々の角速度を検出し、検出した3軸角速度の大きさ、および向きに応じた信号(角速度信号)を出力する。 The acceleration sensor 113 detects accelerations in the three-axis directions that intersect each other (ideally orthogonal to each other), and outputs a signal (acceleration signal) according to the magnitude and direction of the detected three-axis acceleration. Further, the angular velocity sensor 114 detects each angular velocity in the triaxial directions intersecting each other (ideally orthogonal to each other), and outputs a signal (angular velocity signal) according to the magnitude and direction of the detected triaxial angular velocity. do.

表示部150を構成する液晶ディスプレイ(LCD)では、種々の検出モードに応じて、例えば、GPSセンサー110や地磁気センサー111を用いた位置情報、移動量や加速度センサー113、もしくは角速度センサー114などを用いた運動量などの運動情報、脈拍センサー115などを用いた脈拍数などの生体情報、もしくは現在時刻などの時刻情報などが表示される。なお、温度センサー116を用いた環境温度を表示することもできる。 In the liquid crystal display (LCD) constituting the display unit 150, for example, position information using a GPS sensor 110 or a geomagnetic sensor 111, a movement amount or acceleration sensor 113, an angular velocity sensor 114, or the like is used according to various detection modes. Exercise information such as the amount of exercise that has been performed, biological information such as the pulse rate using the pulse sensor 115, or time information such as the current time is displayed. It is also possible to display the environmental temperature using the temperature sensor 116.

通信部170は、ユーザー端末と図示しない情報端末との間の通信を成立させるための各種制御を行う。通信部170は、例えば、Bluetooth(登録商標)(BTLE:Bluetooth Low Energyを含む)、Wi−Fi(登録商標)(Wireless Fidelity)、Zigbee(登録商標)、NFC(Near field communication)、ANT+(登録商標)等の近距離無線通信規格に対応した送受信機やUSB(Universal Serial Bus)等の通信バス規格に対応したコネクターを含んで構成される。 The communication unit 170 performs various controls for establishing communication between a user terminal and an information terminal (not shown). The communication unit 170 is, for example, Bluetooth (registered trademark) (BTLE: including Bluetooth Low Energy), Wi-Fi (registered trademark) (Wireless Fidelity), Zigbee (registered trademark), NFC (Near field communication), ANT + (registered). It includes a transmitter / receiver compatible with short-range wireless communication standards such as (trademark) and a connector compatible with communication bus standards such as USB (Universal Serial Bus).

処理部100(プロセッサー)は、例えば、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等により構成される。処理部100は、記憶部140に格納されたプログラムと、操作部120(例えば操作ボタン1080,1081)から入力された信号とに基づき、各種の処理を実行する。処理部100による処理には、GPSセンサー110、地磁気センサー111、圧力センサー112、加速度センサー113、角速度センサー114、脈拍センサー115、温度センサー116、計時部130の各出力信号に対するデータ処理、表示部150に画像を表示させる表示処理、音出力部160に音を出力させる音出力処理、通信部170を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー180からの電力を各部へ供給する電力制御処理などが含まれる。 The processing unit 100 (processor) is composed of, for example, an MPU (Micro Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or the like. The processing unit 100 executes various processes based on the program stored in the storage unit 140 and the signal input from the operation unit 120 (for example, the operation buttons 1080 and 1081). The processing by the processing unit 100 includes data processing for each output signal of the GPS sensor 110, the geomagnetic sensor 111, the pressure sensor 112, the acceleration sensor 113, the angular velocity sensor 114, the pulse sensor 115, the temperature sensor 116, and the timekeeping unit 130, and the display unit 150. Display processing to display an image on the sensor, sound output processing to output sound to the sound output unit 160, communication processing to communicate with an information terminal via the communication unit 170, power control processing to supply power from the battery 180 to each unit, etc. Is included.

このようなリスト機器1000では、少なくとも以下のような機能を有することができる。
1.距離:高精度のGPS機能により計測開始からの合計距離(移動距離)や移動軌跡を計測する。
2.ペース:ペース距離計測値から、現在の走行ペースを表示する。
3.平均スピード:走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。
4.標高:GPS機能により、標高を計測し表示する。
5.ストライド:GPS電波が届かないトンネル内などでも歩幅を計測し表示する。
6.ピッチ:1分あたりの歩数を計測し表示する。
7.心拍数:脈拍センサーにより心拍数を計測し表示する。
8.勾配:山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。
9.オートラップ:事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計測を行う。
10.運動消費カロリー:消費カロリーを表示する。
11.歩数:運動開始からの歩数の合計を表示する。
Such a wrist device 1000 can have at least the following functions.
1. 1. Distance: The total distance (movement distance) and movement trajectory from the start of measurement are measured by the high-precision GPS function.
2. 2. Pace: Displays the current running pace from the pace distance measurement value.
3. 3. Average speed: Calculates and displays the average speed from the start of driving to the present.
4. Elevation: The GPS function measures and displays the altitude.
5. Stride: Measures and displays stride length even in tunnels where GPS radio waves do not reach.
6. Pitch: Measures and displays the number of steps per minute.
7. Heart rate: The heart rate is measured and displayed by the pulse sensor.
8. Gradient: Measures and displays the slope of the ground during training and trail running in the mountains.
9. Auto lap: Automatically measures laps when running a preset fixed distance or a certain period of time.
10. Exercise calories burned: Shows calories burned.
11. Steps: Displays the total number of steps since the start of exercise.

なお、リスト機器1000は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、デュアスロンやトライアスロン等マルチスポーツ対応のランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、および衛星測位システム、例えばGPSを搭載したGPSウォッチ、等に広く適用できる。 The wrist device 1000 can be widely applied to a running watch, a runner's watch, a runner's watch compatible with multi-sports such as dual sports and a triathlon, an outdoor watch, and a satellite positioning system, for example, a GPS watch equipped with GPS.

また、上述では、衛星測位システムとしてGPS(Global Positioning System)を用いて説明したが、他の全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)を利用してもよい。例えば、EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System)、GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System)、GALILEO、BeiDou(BeiDou Navigation Satellite System)、等の衛星測位システムのうち1又は2以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも一つにWAAS(Wide Area Augmentation System)、EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)等の静止衛星型衛星航法補強システム(SBAS:Satellite-based Augmentation System)を利用してもよい。 Further, although the above description has been made using GPS (Global Positioning System) as the satellite positioning system, another global navigation satellite system (GNSS: Global Navigation Satellite System) may be used. For example, one or more of satellite positioning systems such as EGNOS (European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service), QZSS (Quasi Zenith Satellite System), GLONASS (GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System), GALIEO, BeiDou (BeiDou Navigation Satellite System), etc. May be used. In addition, at least one of the satellite positioning systems uses a geostationary satellite navigation augmentation system (SBAS: Satellite-based Augmentation System) such as WAAS (Wide Area Augmentation System) and EGNOS (European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service). May be good.

このような携帯型電子機器は、ジャイロセンサー1、および処理部100を備えているので、優れた信頼性を有している。 Since such a portable electronic device includes a gyro sensor 1 and a processing unit 100, it has excellent reliability.

<電子機器>
次に、ジャイロセンサー1,1A,1Bのいずれかを用いた電子機器について、図16〜図18に基づき、詳細に説明する。なお、以下の説明では、ジャイロセンサー1を適用した構成を例示して説明する。
<Electronic equipment>
Next, an electronic device using any of the gyro sensors 1, 1A and 1B will be described in detail with reference to FIGS. 16 to 18. In the following description, a configuration to which the gyro sensor 1 is applied will be illustrated and described.

先ず、図16を参照して、電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターについて説明する。図16は、電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を模式的に示す斜視図である。 First, a mobile personal computer, which is an example of an electronic device, will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a perspective view schematically showing the configuration of a mobile personal computer which is an example of an electronic device.

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、角速度センサーとして機能するジャイロセンサー1が内蔵されており、ジャイロセンサー1の検出データに基づいて制御部1110が、例えば姿勢制御などの制御を行なうことができる。 In this figure, the personal computer 1100 is composed of a main body portion 1104 provided with a keyboard 1102 and a display unit 1106 provided with a display unit 1108, and the display unit 1106 rotates with respect to the main body portion 1104 via a hinge structure portion. It is movably supported. Such a personal computer 1100 has a built-in gyro sensor 1 that functions as an angular velocity sensor, and the control unit 1110 can perform control such as attitude control based on the detection data of the gyro sensor 1.

図17は、電子機器の一例であるスマートフォン(携帯電話機)の構成を模式的に示す斜視図である。 FIG. 17 is a perspective view schematically showing the configuration of a smartphone (mobile phone) which is an example of an electronic device.

この図において、スマートフォン1200は、上述したジャイロセンサー1が組込まれている。ジャイロセンサー1によって検出された検出データ(角速度データ)は、スマートフォン1200の制御部1201に送信される。制御部1201は、CPU(Central Processing Unit)を含んで構成されており、受信した検出データからスマートフォン1200の姿勢や、挙動を認識して、表示部1208に表示されている表示画像を変化させたり、警告音や、効果音を鳴らしたり、振動モーターを駆動して本体を振動させることができる。換言すれば、スマートフォン1200のモーションセンシングを行い、計測された姿勢や、挙動から、表示内容を変えたり、音や、振動などを発生させたりすることができる。特に、ゲームのアプリケーションを実行する場合には、現実に近い臨場感を味わうことができる。 In this figure, the smartphone 1200 incorporates the gyro sensor 1 described above. The detection data (angular velocity data) detected by the gyro sensor 1 is transmitted to the control unit 1201 of the smartphone 1200. The control unit 1201 includes a CPU (Central Processing Unit), recognizes the posture and behavior of the smartphone 1200 from the received detection data, and changes the display image displayed on the display unit 1208. , You can make a warning sound, a sound effect, or drive a vibration motor to vibrate the main body. In other words, it is possible to perform motion sensing of the smartphone 1200 and change the display content, generate sound, vibration, or the like from the measured posture and behavior. In particular, when running a game application, you can experience a sense of reality that is close to reality.

図18は、電子機器の一例であるディジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。 FIG. 18 is a perspective view showing the configuration of a digital steel camera which is an example of an electronic device. It should be noted that this figure also briefly shows the connection with an external device.

この図において、ディジタルスチールカメラ1300のケース(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も機能する。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。 In this figure, a display unit 1310 is provided on the back surface of the case (body) 1302 of the digital still camera 1300, and is configured to display based on an image pickup signal by a CCD. The display unit 1310 displays a subject electronically. It also functions as a finder to display as an image. Further, on the front side (back side in the drawing) of the case 1302, a light receiving unit 1304 including an optical lens (imaging optical system), a CCD, and the like is provided.

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。また、このディジタルスチールカメラ1300では、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなディジタルスチールカメラ1300には、角速度センサーとして機能するジャイロセンサー1が内蔵されており、ジャイロセンサー1の検出データに基づいて制御部1316が、例えば手振れ補正などの制御を行なうことができる。 When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit 1310 and presses the shutter button 1306, the image pickup signal of the CCD at that time is transferred and stored in the memory 1308. Further, in the digital still camera 1300, a video signal output terminal 1312 and an input / output terminal 1314 for data communication are provided on the side surface of the case 1302. Then, as shown in the figure, a television monitor 1430 is connected to the video signal output terminal 1312, and a personal computer 1440 is connected to the input / output terminal 1314 for data communication, respectively, as needed. Further, the image pickup signal stored in the memory 1308 is output to the television monitor 1430 or the personal computer 1440 by a predetermined operation. Such a digital still camera 1300 has a built-in gyro sensor 1 that functions as an angular velocity sensor, and the control unit 1316 can perform control such as camera shake correction based on the detection data of the gyro sensor 1.

このような電子機器は、ジャイロセンサー1、および制御部1110,1201,1316を備えているので、優れた信頼性を有している。 Since such an electronic device includes a gyro sensor 1 and control units 1110, 1201, 1316, it has excellent reliability.

なお、ジャイロセンサー1を備える電子機器は、図16のパーソナルコンピューター、図17のスマートフォン(携帯電話機)、図18のディジタルスチールカメラの他にも、例えば、タブレット端末、時計、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター、地震計、歩数計、傾斜計、ハードディスクの振動を計測する振動計、ロボットやドローンなど飛行体の姿勢制御装置、自動車の自動運転用慣性航法に使用される制御機器等に適用することができる。 In addition to the personal computer of FIG. 16, the smartphone (mobile phone) of FIG. 17, and the digital still camera of FIG. 18, the electronic device provided with the gyro sensor 1 includes, for example, a tablet terminal, a clock, and an inkjet ejection device (for example,). Inkjet printer), laptop personal computer, TV, video camera, video tape recorder, car navigation device, pager, electronic notebook (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game equipment, word processor, workstation, TV Telephone, security TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (for example, electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish finder, various measuring devices, instruments Classes (for example, vehicle, aircraft, ship instruments), flight simulators, seismometers, pedometers, tilt meters, vibration meters that measure the vibration of hard disks, attitude control devices for flying objects such as robots and drones, and automatic driving of automobiles. It can be applied to control equipment used for inertial navigation.

<移動体>
次に、ジャイロセンサー1,1A,1Bのいずれかを用いた移動体を図19に示し、詳細に説明する。なお、以下の説明では、ジャイロセンサー1を適用した構成を例示して説明する。図19は、移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。
<Mobile>
Next, a moving body using any of the gyro sensors 1, 1A and 1B is shown in FIG. 19 and will be described in detail. In the following description, a configuration to which the gyro sensor 1 is applied will be illustrated and described. FIG. 19 is a perspective view showing the configuration of an automobile which is an example of a moving body.

図19に示すように、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、車体の姿勢を制御する姿勢制御部としての車体姿勢制御装置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。また、ジャイロセンサー1は、他にもキーレスエントリーシステム、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システム(エンジンシステム)、自動運転用慣性航法の制御機器、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。 As shown in FIG. 19, the automobile 1500 has a built-in gyro sensor 1, and for example, the posture of the vehicle body 1501 can be detected by the gyro sensor 1. The detection signal of the gyro sensor 1 is supplied to the vehicle body attitude control device 1502 as an attitude control unit for controlling the attitude of the vehicle body, and the vehicle body attitude control device 1502 detects the attitude of the vehicle body 1501 based on the signal, and the detection result. Depending on the situation, the hardness of the suspension can be controlled, and the brakes of the individual wheels 1503 can be controlled. In addition, the gyro sensor 1 also includes a keyless entry system, an immobilizer, a car navigation system, a car air conditioner, an anti-lock braking system (ABS), an airbag, a tire pressure monitoring system (TPMS), and a tire pressure monitoring system (TPMS). It can be widely applied to an engine control system (engine system), an inertial navigation control device for automatic driving, and an electronic control unit (ECU) such as a battery monitor of a hybrid vehicle or an electric vehicle.

また、移動体に適用されるジャイロセンサー1は、上記の例示の他にも、例えば、二足歩行ロボットや電車などの姿勢制御、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、およびドローンなどの遠隔操縦あるいは自律式の飛行体の姿勢制御、農業機械(農機)、もしくは建設機械(建機)などの姿勢制御、ロケット、人工衛星、船舶、AGV(無人搬送車)、および二足歩行ロボットなどの制御において利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、ジャイロセンサー1、およびそれぞれの制御部(不図示)が組み込まれる。 In addition to the above examples, the gyro sensor 1 applied to a moving body is, for example, posture control of a bipedal walking robot or a train, remote control of a radiocon airplane, a radiocon helicopter, and a drone, or an autonomous type. Used for attitude control of flying objects, attitude control of agricultural machinery (agricultural machinery) or construction machinery (construction machinery), control of rockets, artificial satellites, ships, AGVs (unmanned transport vehicles), bipedal walking robots, etc. Can be done. As described above, the gyro sensor 1 and each control unit (not shown) are incorporated in the realization of attitude control of various moving objects.

このような移動体は、ジャイロセンサー1、および制御部(例えば、姿勢制御部としての車体姿勢制御装置1502)を備えているので、優れた信頼性を有している。 Since such a moving body includes a gyro sensor 1 and a control unit (for example, a vehicle body attitude control device 1502 as an attitude control unit), such a moving body has excellent reliability.

以上、物理量センサー、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、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。 Although the physical quantity sensor, the composite sensor, the inertial measurement unit, the portable electronic device, the electronic device, and the moving body have been described above based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is not limited thereto. Can be replaced with any configuration having a similar function. Further, any other constituent may be added to the present invention.

また、前述した実施形態では、X軸、Y軸およびZ軸が互いに直交しているが、互いに交差していれば、これに限定されず、例えば、X軸がYZ平面の法線方向に対して若干傾いていてもよいし、Y軸がXZ平面の法線方向に対して若干傾いていてもよいし、Z軸がXY平面の法線方向に対して若干傾いていてもよい。なお、若干とは、物理量センサー(ジャイロセンサー1)がその効果を発揮することができる範囲を意味し、具体的な傾き角度(数値)は、構成等によって異なる。 Further, in the above-described embodiment, the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis are orthogonal to each other, but if they intersect each other, the present invention is not limited to this, and for example, the X-axis is relative to the normal direction of the YZ plane. The Y-axis may be slightly tilted with respect to the normal direction of the XY plane, or the Z-axis may be slightly tilted with respect to the normal direction of the XY plane. The term "slightly" means a range in which the physical quantity sensor (gyro sensor 1) can exert its effect, and the specific tilt angle (numerical value) differs depending on the configuration and the like.

1,1A,1B…物理量センサーとしてのジャイロセンサー、2…基板、3…蓋部材、4…センサー素子としてのジャイロセンサー素子(角速度センサー素子)、10…パッケージ、21…凹部、22…突出部、23…上面、31…凹部、33…下面、40,40a,40b…素子体、41…質量部、42…固定部、43…弾性部、44…駆動部、45…構造体としての固定駆動部、46…固定駆動部、48…支持梁部、49,49a,49b…固定検出部、212…底面、430…折り返し部、431…第1主面、432…第2主面、471…検出部、472…検出部、473…フレーム、900…複合センサー、1000…携帯型電子機器としてのリスト機器、1100…電子機器としてのパーソナルコンピューター、1200…電子機器としてのスマートフォン、1300…電子機器としてのディジタルスチールカメラ、1500…移動体としての自動車、2000…慣性計測ユニット、4301a,4301b,4301c,4301d…梁部としての第1部分、4302…梁部としての第2部分、4303…第1梁部、4304…連結部、T1…第1部分と固定駆動部との間隔、T2…隣同士の第1部分の間隔、T3…第1部分と第1梁部との間隔、W1…第1部分の幅、Q…第1梁部と第1梁部との間隙、QL1,QL2,QL3,QL4,QL5,QL6,QL7…第1部分の境界を示す破線。 1,1A, 1B ... Gyro sensor as a physical quantity sensor, 2 ... Substrate, 3 ... Lid member, 4 ... Gyro sensor element (angular velocity sensor element) as a sensor element, 10 ... Package, 21 ... Recessed part, 22 ... Protruding part, 23 ... upper surface, 31 ... concave, 33 ... lower surface, 40, 40a, 40b ... element body, 41 ... mass part, 42 ... fixed part, 43 ... elastic part, 44 ... drive part, 45 ... fixed drive part as a structure , 46 ... Fixed drive unit, 48 ... Support beam part, 49, 49a, 49b ... Fixed detection unit, 212 ... Bottom surface, 430 ... Folded part, 431 ... First main surface, 432 ... Second main surface, 471 ... Detection unit , 472 ... detector, 473 ... frame, 900 ... composite sensor, 1000 ... wrist device as portable electronic device, 1100 ... personal computer as electronic device, 1200 ... smartphone as electronic device, 1300 ... digital as electronic device Steel camera, 1500 ... Automobile as a moving body, 2000 ... Inertivity measuring unit, 4301a, 4301b, 4301c, 4301d ... First part as a beam part, 4302 ... Second part as a beam part, 4303 ... First beam part, 4304 ... Connection part, T1 ... Space between the first part and the fixed drive part, T2 ... Space between the first parts next to each other, T3 ... Space between the first part and the first beam part, W1 ... Width of the first part , Q ... The gap between the first beam portion and the first beam portion, QL1, QL2, QL3, QL4, QL5, QL6, QL7 ... A broken line indicating the boundary of the first portion.

Claims (16)

互いに直交する3つの軸をX軸、Y軸およびZ軸としたとき、
基板と、
前記Z軸のプラス側に位置している前記基板の上面に支持され、静電容量の変化を検知
するセンサー素子と、
を含み、
前記センサー素子は、
前記基板の上面に配置されている質量部と、
前記基板の上面に配置されている駆動部と、
前記基板の上面に配置され、前記駆動部及び前記質量部に接続されている弾性部と、
を含み、
前記質量部は、前記駆動部の駆動に基づいて変位し、
前記弾性部は、互いに平行に配置されている内側梁部と外側梁部とを含み、
前記外側梁部は、前記内側梁部と前記駆動部との間に配置され、
前記弾性部は、前記外側梁部と平行な第1梁部を含み、
前記Z軸に沿ったZ軸方向からの平面視で、前記第1梁部は、前記外側梁部と前記駆動
部との間に配置され、
前記外側梁部と前記駆動部との間隔をT1、
前記内側梁部と前記外側梁部との間隔をT2としたとき、
T2<T1
を満たす、物理量センサー。
When the three axes orthogonal to each other are the X-axis, Y-axis, and Z-axis,
With the board
A sensor element supported on the upper surface of the substrate located on the positive side of the Z axis and detecting a change in capacitance, and a sensor element.
Including
The sensor element is
The mass part arranged on the upper surface of the substrate and the mass part
A drive unit arranged on the upper surface of the substrate and
An elastic portion arranged on the upper surface of the substrate and connected to the driving portion and the mass portion, and
Including
The mass part is displaced based on the drive of the drive part,
The elastic portion includes an inner beam portion and an outer beam portion arranged in parallel with each other.
The outer beam portion is arranged between the inner beam portion and the drive portion.
The elastic portion includes a first beam portion parallel to the outer beam portion.
In a plan view from the Z-axis direction along the Z-axis, the first beam portion is arranged between the outer beam portion and the drive portion.
The distance between the outer beam portion and the drive portion is T1.
When the distance between the inner beam portion and the outer beam portion is T2,
T2 <T1
Meet, physical quantity sensor.
請求項1において、
前記外側梁部と前記第1梁部との間隔をT3としたとき、
0.8<T3/T2<3.0
を満たす、物理量センサー。
In claim 1,
When the distance between the outer beam portion and the first beam portion is T3,
0.8 <T3 / T2 <3.0
Meet, physical quantity sensor.
請求項2において、
0.8<T3/T2≦2.0
を満たす、物理量センサー。
In claim 2,
0.8 <T3 / T2≤2.0
Meet, physical quantity sensor.
請求項3において、
0.9≦T3/T2≦1.1
を満たす、物理量センサー。
In claim 3,
0.9 ≤ T3 / T2 ≤ 1.1
Meet, physical quantity sensor.
請求項1ないし請求項4のいずれか一項において、
T1≦10μm
を満たす、物理量センサー。
In any one of claims 1 to 4,
T1 ≤ 10 μm
Meet, physical quantity sensor.
請求項1ないし請求項5のいずれか一項において、
前記第1梁部は、連結部を介して、前記外側梁部に接続されている、物理量センサー。
In any one of claims 1 to 5,
The first beam portion is a physical quantity sensor connected to the outer beam portion via a connecting portion.
請求項6において、
前記連結部は、前記第1梁部の中間部に接続されている、物理量センサー。
In claim 6,
The connecting portion is a physical quantity sensor connected to an intermediate portion of the first beam portion.
請求項において、
前記Z軸方向からの平面視で、前記第1梁部と前記連結部とが一体的にT字形状になっ
ている、物理量センサー。
In claim 7 ,
A physical quantity sensor in which the first beam portion and the connecting portion are integrally T-shaped in a plan view from the Z-axis direction.
請求項1ないし請求項のいずれか一項において、
前記センサー素子は、前記基板の上面に固定されている固定部を含む、物理量センサー
In any one of claims 1 to 8 ,
The sensor element is a physical quantity sensor including a fixed portion fixed to the upper surface of the substrate.
請求項1ないし請求項9のいずれか一項において、
前記Z軸方向からの平面視で、前記弾性部は、蛇行形状をなしている、物理量センサー
In any one of claims 1 to 9,
A physical quantity sensor having a meandering shape in the elastic portion in a plan view from the Z-axis direction.
請求項1ないし請求項10のいずれか一項において、
前記内側梁部と前記外側梁部は、ドライエッチングにより形成されている、物理量セン
サー。
In any one of claims 1 to 10,
A physical quantity sensor in which the inner beam portion and the outer beam portion are formed by dry etching.
請求項1ないし請求項11のいずれか一項において、
前記基板の前記上面は凹部が設けられ、
前記凹部は、前記質量部、前記駆動部、及び前記弾性部と、ギャップを介して対向して
いる、物理量センサー。
In any one of claims 1 to 11.
The upper surface of the substrate is provided with a recess.
The recess is a physical quantity sensor that faces the mass part, the driving part, and the elastic part through a gap.
請求項1ないし請求項12のいずれか一項において、
前記センサー素子は、静電容量の変化に基づいて角速度を検知する検出部を含む、物理
量センサー。
In any one of claims 1 to 12,
The sensor element is a physical quantity sensor including a detection unit that detects an angular velocity based on a change in capacitance.
請求項1ないし請求項13のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーを制御する制御部と、
を含む、慣性計測ユニット。
The physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 13.
A control unit that controls the physical quantity sensor and
Inertial measurement unit, including.
請求項1ないし請求項13のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、
を含む、電子機器。
The physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 13.
A control unit that controls based on the detection signal output from the physical quantity sensor, and
Including electronic devices.
請求項1ないし請求項13のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて姿勢の制御を行う姿勢制御部と

を含む、移動体。
The physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 13.
An attitude control unit that controls the attitude based on the detection signal output from the physical quantity sensor, and
Including mobiles.
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