JP7365647B2 - 角速度センサ - Google Patents

Description

本開示は、一般に角速度センサに関し、より詳細には、錘部を有する角速度センサに関する。

従来、角速度センサとして、ＳＯＩウェハに対してバルクマイクロマシニングプロセスを利用して製造されたジャイロスコープが知られている（特許文献１）。

特許文献１に記載されたジャイロスコープは、４つの構造体（tines 40）を備えている。構造体は、錘部（proof mass 24）と、アンカー部（anchor 20）と、錘部を囲んでいる４つの枠状部（drive-mode shuttles 26, sense mode shuttles 22）と、駆動部（differential lateral comb or parallel plate electrode 34）と、検出部（differential parallel plate electrode 36）と、を備えている。

角速度センサでは、小型化を図りつつ高感度化を図ることが望まれる場合がある。

米国特許第８３２２２１３号明細書

本開示の目的は、小型化を図りつつ高感度化を図ることが可能な角速度センサを提供することにある。

本開示の一態様に係る角速度センサは、基板と、構造体と、を備える。前記構造体は、前記基板の主面側に設けられている。前記構造体は、錘部と、枠状部と、弾性部と、アンカー部と、第１入力電極と、第２入力電極と、第１参照電極と、第２参照電極と、を有する。前記枠状部は、前記基板の厚さ方向に直交する規定方向において前記錘部と並んでおり、前記規定方向に変位可能である。前記弾性部は、前記錘部と前記枠状部とをつないでおり、前記基板の前記厚さ方向と前記規定方向とに直交する方向に弾性変形可能である。前記アンカー部は、前記枠状部を支持しており、前記基板に固定されている。前記第１入力電極は、前記枠状部の外側に位置して前記枠状部から離れており、前記基板に固定されている。前記第２入力電極は、前記枠状部の外側に位置して前記枠状部とつながっている電極部分を含み、前記第１入力電極に対向しており、前記規定方向に変位可能である。前記第１参照電極は、前記枠状部の内側に位置しており、前記基板に固定されている。前記第２参照電極は、前記枠状部の内側に位置して前記枠状部とつながっている電極部分を含み、前記第１参照電極に対向しており、前記規定方向に変位可能である。前記構造体では、前記基板の前記厚さ方向からの平面視で、前記規定方向において前記枠状部と前記錘部との間に前記第１入力電極と前記第２入力電極の前記電極部分とが位置している。

本開示の一態様に係る角速度センサは、基板と、構造体と、を備える。前記構造体は、前記基板の主面側に設けられている。前記構造体は、錘部と、一対の枠状部と、一対の第１弾性部と、一対のアンカー部と、一対の第１入力電極と、一対の第２入力電極と、一対の第１参照電極と、一対の第２参照電極と、を有する。前記錘部は、前記基板の厚さ方向からの平面視での外周形状が多角形状である。前記一対の枠状部は、前記基板の前記厚さ方向に直交する規定方向において前記錘部の一方側及び他方側に位置しており、前記規定方向に変位可能である。前記一対の第１弾性部は、前記錘部と前記一対の枠状部との各々をつないでおり、前記基板の厚さ方向と前記規定方向とに直交する方向に弾性変形可能である。前記一対のアンカー部は、前記一対の枠状部の各々を支持しており、前記基板に固定されている。前記一対の第１入力電極は、前記一対の枠状部に一対一に対応し対応する枠状部の外側に位置して枠状部から離れており、前記基板に固定されている。前記一対の第２入力電極は、前記一対の枠状部に一対一に対応し対応する枠状部の外側に位置して枠状部とつながっている電極部分を含み、前記第１入力電極に対向しており、前記規定方向に変位可能である。前記一対の第１参照電極は、前記一対の枠状部に一対一に対応し対応する枠状部の内側に位置しており、前記基板に固定されている。前記一対の第２参照電極は、前記一対の枠状部に一対一に対応し対応する枠状部の内側に位置して枠状部とつながっている電極部分を含み、前記第１参照電極に対向しており、前記規定方向に変位可能である。前記構造体では、前記基板の前記厚さ方向からの平面視で、前記規定方向において前記一対の枠状部の各々と前記錘部との間に前記第１入力電極と前記第２入力電極の前記電極部分とが位置している。

図１は、実施形態１に係る角速度センサの平面図である。 図２は、同上の角速度センサを示し、図１のＡ－Ａ線断面図である。 図３は、同上の角速度センサを示し、図１のＢ－Ｂ線断面図である。 図４は、同上の角速度センサを示し、図１の平面図をさらに模式化した図である。 図５は、実施形態２に係る角速度センサの平面図である。 図６は、同上の角速度センサを示し、図５の平面図をさらに模式化した図である。 図７は、実施形態２の変形例に係る角速度センサの概略図である。

下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

（実施形態１）
以下では、実施形態１に係る角速度センサ１について、図１～４に基づいて説明する。

（１）概要
実施形態１に係る角速度センサ１は、図１～４に示すように、基板２と、構造体３と、を備える。構造体３は、基板２の主面２１側に設けられている。なお、基板２の主面２１は、基板２において基板２の厚さ方向Ｄ１に交差する２つの面のうち、構造体３側の面である。

構造体３は、錘部４と、枠状部６と、弾性部５と、アンカー部７と、第１入力電極８１と、第２入力電極８２と、第１参照電極９１と、第２参照電極９２と、を有する。

角速度センサ１では、第１入力電極８１と第２入力電極８２とで、錘部４を駆動（振動）させるための駆動部８を構成している。駆動部８は、第１入力電極８１と第２入力電極８２との間に発生させる静電力により錘部４を駆動する静電駆動式の駆動部である。

角速度センサ１では、第１参照電極９１と第２参照電極９２とで、角速度を検出するための検出部９を構成している。検出部９では、角速度に応じて第１参照電極９１と第２参照電極９２とを含むキャパシタの容量が変化する。

角速度センサ１は、例えば、角速度を電気信号に変換する。すなわち、角速度センサ１は、角速度を電気信号に変換するトランスデューサとして機能する。角速度センサ１は、例えば、家電機器、携帯端末、カメラ、ウェアラブル端末、ゲーム機、車両（自動車及び二輪車等を含む）、ロボット、建設機械、ドローン、航空機及び船舶等に用いることができる。

（２）詳細
実施形態１に係る角速度センサ１の構成について、図１～４を参照して詳細に説明する。

以下では一例として、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸を有する直交座標を規定し、特に、基板２の厚さ方向Ｄ１（及び錘部４の厚さ方向）に沿った軸を「Ｚ軸」とし、錘部４の振動（駆動）方向に沿った軸を「Ｘ軸」とする。「Ｙ軸」は、これらＺ軸及びＸ軸のいずれとも直交する。錘部４の振動（駆動）方向に沿った軸は、Ｘ軸に限らず、Ｙ軸であってもよい。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、いずれも仮想的な軸であり、図面中の「Ｘ」、「Ｙ」、「Ｚ」を示す矢印は、説明のために表記しているに過ぎず、いずれも実体を伴わない。また、これらの方向は角速度センサ１の使用時の方向を限定する趣旨ではない。なお、上記直交座標の原点は、例えば、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で構造体３の中心（図１の例では、錘部４の中心）に規定することができる。

実施形態１に係る角速度センサ１は、一例として、Ｚ軸周りの角速度を検知対象とする。Ｚ軸は、基板２の厚さ方向Ｄ１及び錘部４の厚さ方向に沿った軸であるので、結果的に、角速度センサ１は、錘部４の中心軸周りで角速度センサ１が回転することに伴い角速度センサ１に作用する角速度を、検知対象として検知することになる。つまり、角速度センサ１は、錘部４の中心軸周りの角速度に応じた電気信号を出力する。よって、角速度センサ１の出力に基づいて、錘部４の中心軸周り（Ｚ軸周り）の角速度の大きさを計測することが可能である。

（２．１）角速度センサの全体構成
実施形態１に係る角速度センサ１は、上述のように、基板２と、構造体３と、を備える。構造体３は、基板２の主面２１側に設けられている。

構造体３は、上述のように、錘部４と、枠状部６と、弾性部５（以下、第１弾性部５１ともいう）と、アンカー部７（以下、第１アンカー部７１ともいう）と、第１入力電極８１と、第２入力電極８２と、第１参照電極９１と、第２参照電極９２と、を有する。また、構造体３は、第２弾性部５２を更に有する。また、構造体３は、第２アンカー部７２を更に有する。また、構造体３は、第３アンカー部７３を更に有する。

図４は、角速度センサ１の構成を模式的に表す模式図であって、図４では、各構成要素の形状等が実際の形状等と異なる場合がある。例えば、図４では、第１弾性部５１及び第２弾性部５２を「ばね」の記号にて模式的に表しており、実際の第１弾性部５１及び第２弾性部５２の形状を反映していない。ただし、「ばね」の記号において一端と他端との並んでいる方向が、弾性変形しやすい方向に対応している。例えば、図４において錘部４の上側の第１弾性部５１は、Ｘ軸方向に弾性変形しやすく、図４において上の枠状部６につながっている第２弾性部５２は、Ｙ軸方向に弾性変形しやすい。

実施形態１に係る角速度センサ１の検知対象は、Ｚ軸（錘部４の中心軸）周りの角速度である。したがって、角速度センサ１は、Ｚ軸周りの角速度に応じた電気信号を出力する。角速度センサ１は、振動式のジャイロセンサであって、コリオリ力（転向力）を利用して、Ｚ軸周りの角速度を検知する。つまり、角速度センサ１は、錘部４を振動させた状態で、錘部４に外部から回転力が作用することによって生じるコリオリ力を検知することで、角速度センサ１の錘部４に作用した角速度を検知する。例えば、実施形態１に係る角速度センサ１は、駆動部８（第１入力電極８１、第２入力電極８２）に発生する静電力により錘部４がＸ軸方向に駆動振動しているときは、Ｚ軸回りの角速度が入力された場合、Ｙ軸方向の検出部９（第１参照電極９１と第２参照電極９２）で、角速度を検出することができる。

実施形態１に係る角速度センサ１では、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、錘部４の外周形状が多角形状（例えば、略正方形状）である。構造体３は、２つの弾性部５と枠状部６と第１入力電極８１と第２入力電極８２と第１参照電極９１と第２参照電極９２とを含むセットを複数（４つ）有する。複数のセットは、錘部４の外側において多角形状の各辺に第２入力電極８２が一対一で対向するように配置されている。複数のセットは、基板２の厚さ方向Ｄ１に沿った錘部４の中心軸を回転軸として回転対称性を有するように配置されているのが好ましい。実施形態１に係る角速度センサ１では、複数のセットの各々は、２つの第２弾性部５２を含む。なお、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視における基板２の外周形状は、正方形状であるが、これに限らず、例えば、長方形状であってもよい。

実施形態１に係る角速度センサ１では、構造体３が、複数（ここでは４つ）の枠状部６を有している。４つの枠状部６は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で１つの錘部４を囲むように、配置されている。具体的には、錘部４のＹ軸方向の両側及びＸ軸方向の両側それぞれに枠状部６が１つずつ位置している。錘部４と各枠状部６とは離間している。

枠状部６は、基板２の厚さ方向Ｄ１に直交する規定方向において錘部４と並んでおり、規定方向に変位可能である。実施形態１に係る角速度センサ１では、上述のように構造体３が複数の枠状部６を有しており、複数の枠状部６それぞれについて錘部４と並ぶ規定方向が規定されるので、規定方向を、以下では、枠状部６に対応する規定方向とも称する。つまり、図１の上の枠状部６と左の枠状部６とでは、枠状部６に対応する規定方向が互いに異なる。

４つの枠状部６の各々は、矩形枠状であり、４つの枠片６１～６４を含んでいる。４つの枠片６１～６４のうち枠状部６と錘部４との並んでいる規定方向に直交する方向を長さ方向とする２つの枠片６１、６２の長さは、規定方向を長さ方向とする２つの枠片６３、６４の長さよりも長い。つまり、４つの枠状部６の各々では、規定方向に直交する方向における長さが、規定方向における長さよりも長い。また、４つの枠状部６の各々では、枠片６１の長さ方向の長さが、錘部４において枠状部６に対向する辺（正方形状の錘部４の一辺）の長さよりも長い。

角速度センサ１では、錘部４と４つの枠状部６の各々とが、一対の第１弾性部５１によりつながっている。一対の第１弾性部５１の一端は、錘部４の一対の角部とつながっており、他端は、枠状部６において４つの枠片６１～６４のうち錘部４に最も近い枠片６１とつながっている。

第１弾性部５１は、錘部４と枠状部６とをつないでおり、基板２の厚さ方向Ｄ１と枠状部６に対応する規定方向とに直交する方向に弾性変形可能である。例えば、図１における４つの枠状部６のうち上の枠状部６につながっている第１弾性部５１は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とに比べてＸ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、図１における４つの枠状部６のうち左の枠状部６につながっている第１弾性部５１は、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに比べてＹ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、図１における４つの枠状部６のうち下の枠状部６につながっている第１弾性部５１は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とに比べてＸ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、図１における４つの枠状部６のうち右の枠状部６につながっている第１弾性部５１は、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに比べてＹ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。Ｘ軸方向に弾性変形しやすい構造の第１弾性部５１では、Ｘ軸方向における剛性がＹ軸方向における剛性及びＺ軸方向における剛性よりも低い。Ｙ軸方向に弾性変形しやすい構造の第１弾性部５１では、Ｙ軸方向における剛性がＸ軸方向における剛性及びＺ軸方向における剛性よりも低い。

複数の第１弾性部５１の各々は、ばねである。複数の第１弾性部５１の各々は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で第１折り返し部５１３を有する。第１折り返し部５１３は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視でＵ字状である。複数の第１弾性部５１の各々は、２つの第１折り返し部５１３を有しており、つづら折れ状の形状となっている。

複数の第１弾性部５１の各々は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で錘部４の外側に位置している。

４つの第１アンカー部７１の各々は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で略四角形状である。４つの第１アンカー部７１は、基板２に固定されている。

４つの第１アンカー部７１は、４つの枠状部６とともに錘部４を取り囲むように配置されている。構造体３では、錘部４の外周方向に沿った方向において４つの第１アンカー部７１と４つの枠状部６とが１つずつ交互に並んでいる。ここにおいて、４つの第１アンカー部７１のうち２つの第１アンカー部７１は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、正方形状の錘部４の一方の対角線を含む直線上に並んでおり、残りの２つの第１アンカー部７１は、他方の対角線を含む直線上に並んでいる。実施形態１に係る角速度センサ１では、４つの第１アンカー部７１は、基板２の四隅に１つずつ配置されている。

上述の４つの枠状部６の各々は、隣接している２つの第１アンカー部７１それぞれに第２弾性部５２を介して支持されている。角速度センサ１では、４つの枠状部６の各々が、２つの第２弾性部５２の一端とつながっている。ここで、２つの第２弾性部５２の他端は、互いに異なるアンカー部７とつながっている。

４つの枠状部６の各々は、その枠状部６と錘部４との並んでいる規定方向に変位可能であり、この規定方向と基板２の厚さ方向Ｄ１とに直交する方向にも変位可能である。

第２弾性部５２は、基板２には固定されておらず、基板２の主面２１から分離されている。第２弾性部５２は、互いに隣り合うアンカー部７と枠状部６とをつないでいる。つまり、アンカー部７は第２弾性部５２を介して枠状部６を支持している。第２弾性部５２は、この第２弾性部５２とつながっている枠状部６に対応する規定方向に弾性変形可能である。例えば、図１における４つの枠状部６のうち上の枠状部６につながっている２つの第２弾性部５２は、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに比べてＹ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、図１における４つの枠状部６のうち左の枠状部６につながっている２つの第２弾性部５２は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とに比べてＸ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、図１における４つの枠状部６のうち下の枠状部６につながっている２つの第２弾性部５２は、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに比べてＹ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、図１における４つの枠状部６のうち右の枠状部６につながっている２つの第２弾性部５２は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とに比べてＸ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。Ｙ軸方向に弾性変形しやすい構造の第２弾性部５２では、Ｙ軸方向における剛性がＸ軸方向における剛性及びＺ軸方向における剛性よりも低い。Ｘ軸方向に弾性変形しやすい構造の第２弾性部５２では、Ｘ軸方向における剛性がＹ軸方向における剛性及びＺ軸方向における剛性よりも低い。

複数の第２弾性部５２の各々は、撓み（弾性変形）可能である。ここにおいて、複数の第２弾性部５２の各々は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で第２折り返し部５２３を有する。第２折り返し部５２３は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視でＵ字状である。複数の第２弾性部５２の各々は、１つの第２折り返し部５２３を有している。

第２アンカー部７２は、基板２に固定されており、かつ、隣り合う第１アンカー部７１とつながっている。第３アンカー部７３は、基板２に固定されており、かつ、隣り合う第２アンカー部７２とつながっている。

上述の第１アンカー部７１は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、錘部４と枠状部６との並んでいる規定方向に直交する方向において枠状部６と隣接している。第２アンカー部７２は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で第１アンカー部７１と錘部４との間に位置して第１アンカー部７１とつながっている。また、第３アンカー部７３は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で第２アンカー部７２と錘部４との間に位置して第２アンカー部７２とつながっている。

第１入力電極８１は、枠状部６の外側に位置して枠状部６から離れており、基板２に固定されている。

第２入力電極８２は、枠状部６の外側に位置して枠状部６とつながっている電極部分（第２櫛歯部８２２）を含み、第１入力電極８１に対向している。第２入力電極８２は、この第２入力電極８２のつながっている枠状部６に対応する規定方向に変位可能である。例えば、図１における４つの枠状部６のうち上の枠状部６につながっている第２櫛歯部８２２はＹ軸方向に変位可能であり、左の枠状部６につながっている第２櫛歯部８２２はＸ軸方向に変位可能であり、下の枠状部６につながっている第２櫛歯部８２２はＹ軸方向に変位可能であり、右の枠状部６につながっている第２櫛歯部８２２はＸ軸方向に変位可能である。

駆動部８は、錘部４を振動させるように錘部４を駆動する。駆動部８は、第１入力電極８１と、第２入力電極８２と、を有する。なお、駆動部８は、第１入力電極８１と第２入力電極８２との間に入力された電気信号（電気量）を第２入力電極８２の変位（機械量）に変換する機能を有する。

第１入力電極８１は、櫛状電極であり、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、枠状部６に対向している第１櫛骨部８１１と、第１櫛骨部８１１から枠状部６に近づく向きに延びる複数の第１櫛歯部８１２と、を含む。

第２入力電極８２は、櫛状電極であり、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、枠状部６のうち第１櫛骨部８１１に対向している部分（枠片６１の一部）により構成される第２櫛骨部８２１と、第２櫛骨部８２１から第１櫛骨部８１１に近づく向きに延びている複数の第２櫛歯部８２２（電極部分）と、を含む。

駆動部８では、複数の第１櫛歯部８１２と複数の第２櫛歯部８２２とが、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、第１櫛骨部８１１と第２櫛骨部８２１との対向する方向に直交する方向において１つずつ交互に離隔して並んでいる。つまり、隣り合う第１櫛歯部８１２と第２櫛歯部８２２とは、ギャップを介して対向している。

検出部９は、錘部４に外部から回転力（角速度）が作用した際の錘部４の動きに関連する電気信号を出力することで、検知対象としての角速度に応じた電気信号を出力する。検出部９は、上述のように、第１参照電極９１と、第２参照電極９２と、を有する。なお、検出部９は、第１参照電極９１に対する第２参照電極９２の変位（機械量）を第１参照電極９１と第２参照電極９２との間の電気信号（電気量）に変換する機能を有する。

第１参照電極９１は、枠状部６の内側に位置しており、基板２に固定されている。

第２参照電極９２は、枠状部６の内側に位置して枠状部６とつながっている電極部分（第２櫛歯部９２２）を含み、第１参照電極９１に対向している。第２参照電極９２は、この第２参照電極９２のつながっている枠状部６に対応する規定方向に変位可能である。例えば、図１における４つの枠状部６のうち上の枠状部６につながっている電極部分（第２櫛歯部９２２）はＹ軸方向に変位可能である。また、図１における４つの枠状部６のうち左の枠状部６につながっている電極部分（第２櫛歯部９２２）はＸ軸方向に変位可能である。また、図１における４つの枠状部６のうち下の枠状部６につながっている第２櫛歯部９２２はＹ軸方向に変位可能である。また、図１における４つの枠状部６のうち右の枠状部６につながっている第２櫛歯部９２２はＸ軸方向に変位可能である。

第１参照電極９１は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、櫛状である。第１参照電極９１は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、錘部４と枠状部６との並んでいる方向に沿って配置されている第１櫛骨部９１１と、第１櫛骨部９１１から枠状部６のうち第１櫛骨部９１１に対向している部分（枠片６３、６４）に近づく向きに延びている複数（図示例では、６つ）の第１櫛歯部９１２と、を有する。６つの第１櫛歯部９１２は、枠状部６の４つの枠片６１～６４のうち１つの枠片６３に近づく向きに延びている３つの第１櫛歯部９１２と、枠片６４に近づく向きに延びている３つの第１櫛歯部９１２と、を含む。

第２参照電極９２は、枠状部６により構成される基部９２１と、基部９２１から第１参照電極９１の第１櫛骨部９１１に近づく向きに延びている複数（図示例では、４つ）の第２櫛歯部９２２と、を有する。つまり、角速度センサ１では、枠状部６が第２参照電極９２の一部（基部９２１）を兼ねている。ここにおいて、第２参照電極９２では、枠状部６の２つの枠片６３、６４の各々から２つの第２櫛歯部９２２が第１櫛骨部９１１に近づく向きに延びている。また、第２参照電極９２では、２つの枠片６１、６２の各々が、２つの枠片６３、６４それぞれから延びる第２櫛歯部を兼ねている。

検出部９では、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、第１櫛歯部９１２の延びている方向に直交する方向において、複数の第１櫛歯部９１２と複数の第２櫛歯部９２２とが、１つずつ交互に離隔して並んでいる。ここにおいて、第２櫛歯部９２２は、この第２櫛歯部９２２に隣り合う２つの第１櫛歯部９１２のうち錘部４から遠い第１櫛歯部９１２との距離が錘部４に近い第１櫛歯部９１２との距離よりも長くなるように配置されている。また、第２参照電極９２では、２つの枠片６１、６２の各々が、２つの枠片６３、６４それぞれから延びる第２櫛歯部を兼ねている。

また、角速度センサ１では、構造体３は、突出部６５を更に有する。突出部６５は、枠状部６から、その枠状部６に隣り合う第１アンカー部７１に向かって突出している。第１アンカー部７１は、突出部６５が入り込んでいる凹部７５を有する。基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、突出部６５と凹部７５との間に隙間がある。突出部６５は、基板２に固定されていない。角速度センサ１は、錘部４の振動に伴って枠状部６が変位するときに突出部６５と凹部７５の内側面とが接触することにより、枠状部６の変位量が制限される。

図１では、構造体３のうち基板２に対して固定されている構成要素と、基板２に対して固定されていない構成要素と、をドットハッチングの種類によって区別している。すなわち、図１において相対的にドットの密度の高いドットハッチングを付した構成要素（第１アンカー部７１、第２アンカー部７２、第３アンカー部７３、第１入力電極８１、第１参照電極９１）は基板２に対して固定されており、相対的にドットの密度の低いドットハッチングを付した構成要素（錘部４、第１弾性部５１、第２弾性部５２、枠状部６、突出部６５、第２入力電極８２、第２参照電極９２）は基板２に対して固定されていない。

角速度センサ１では、錘部４と８つの第１弾性部５１と４つの枠状部６と４つの第２入力電極８２と４つの第２参照電極９２と８つの第２弾性部５２と４つの第１アンカー部７１と４つの第２アンカー部７２と４つの第３アンカー部７３とが一体である。また、角速度センサ１では、４つの第１入力電極８１、及び４つの第１参照電極９１が独立している。また、角速度センサ１では、錘部４と８つの第１弾性部５１と８つの第２弾性部５２と４つの枠状部６と８つの突出部６５と４つの第２入力電極８２と４つの第２参照電極９２とは、基板２の厚さ方向Ｄ１に沿ったＺ軸方向の寸法が同一である。また、角速度センサ１では、４つの第１アンカー部７１と４つの第２アンカー部７２と４つの第３アンカー部７３と４つの第１入力電極８１と４つの第１参照電極９１とは、基板２の厚さ方向Ｄ１に沿ったＺ軸方向の寸法が同一である。

実施形態１に係る角速度センサ１は、例えば、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウェハをＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の製造技術等を利用して加工することにより形成されている。ＳＯＩウェハは、シリコン基板と、シリコン基板上に形成された絶縁層（例えば、埋込酸化膜）と、絶縁層上に形成されたシリコン層と、を有する。実施形態１に係る角速度センサ１では、ＳＯＩウェハのシリコン基板の一部により基板２が構成され、シリコン層の一部により構造体３が構成されている。したがって、構造体３の材料は、シリコンを含む。上述のシリコン層は、不純物を含んでおり、構造体３は、導電性を有する。実施形態１に係る角速度センサ１では、構造体３のうち基板２に固定されている複数の構成要素（アンカー部７、第１入力電極８１、第１参照電極９１等）の各々と基板２の主面２１との間には、絶縁部２３が介在している。また、実施形態１に係る角速度センサ１では、基板２に固定されていない複数の構成要素（錘部４、弾性部５、枠状部６、第２入力電極８２、第２参照電極９２等）と基板２との間には、空間２４が存在している。各絶縁部２３は、ＳＯＩウェハの絶縁層の一部により構成される。構造体３のうち基板２に固定されている複数の構成要素は、絶縁部２３を介して、基板２と固定されている。

角速度センサ１は、例えば、パッケージに収容して使用されるが、これに限らず、例えば、ウェハレベルパッケージ技術等を利用して形成されたチップサイズパッケージを含んでいてもよい。パッケージの内部空間は、例えば、窒素ガス雰囲気又は減圧雰囲気（真空）であり、構造体３と基板２との間の空間２４も窒素ガス雰囲気又は減圧雰囲気（真空）である。

（２．２）角速度センサの動作
実施形態１に係る角速度センサ１は、例えば、錘部４をＸ軸方向に振動させた状態で、錘部４に作用するコリオリ力（転向力）を利用して、Ｚ軸周りの角速度を検知する。

具体的には、例えば、図１における左右の駆動部８の各々における第１入力電極８１と第２入力電極８２との間に、駆動回路から駆動用の電圧信号が印加されると、第１入力電極８１と第２入力電極８２との間に静電力が生じ、錘部４がＸ軸方向において振動する。

このようにして錘部４がＸ軸方向に振動している状態で、角速度センサ１の錘部４にＺ軸周りの角速度が作用する場合を想定する。この場合、錘部４にはコリオリ力（転向力）が作用することにより、錘部４にＹ軸方向の振動が発し、図１における上下の枠状部６の各々がＹ軸方向に振動する。

Ｙ軸方向に並んでいる２つの枠状部６がＹ軸方向において振動すると、この２つの枠状部６の各々に対応する検出部９における第１参照電極９１と第２参照電極９２との間のギャップ長が変化する。このギャップ長の変化は、静電容量の変化として、処理回路に出力される。その結果、角速度センサ１（錘部４）に作用したＺ軸周りの角速度に相当する電気信号が、検出部９（第１参照電極９１及び第２参照電極９２）から出力されることになる。なお、電圧を入力される駆動部８に隣り合う検出部９は、駆動時の変位をモニタするために利用できる。

角速度センサ１は、例えば、信号処理装置と電気的に接続して使用される。信号処理装置は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）である。信号処理装置は、例えば、駆動回路と、処理回路と、を含む。駆動回路は、角速度センサ１に対して、駆動用の電圧信号を与える。処理回路は、角速度センサ１から出力される電気信号を信号処理する。例えば、処理回路は、角速度センサ１から出力されるアナログの電気信号（アナログ信号）を、デジタル信号に変換して、適宜の演算処理を行うことにより、Ｚ軸周りの角加速度を求めることが可能である。

（２．３）角速度センサにおける構造体のレイアウト
構造体３では、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、規定方向において枠状部６と錘部４との間に第１入力電極８１と第２入力電極８２の電極部分（第２櫛歯部８２２）とが位置している。これにより、実施形態１に係る角速度センサ１は、第１参照電極９１及び第２参照電極９２が第１入力電極８１及び第２入力電極８２の電極部分（第２櫛歯部８２２）よりも錘部４から離れている。よって、実施形態１に係る角速度センサ１では、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視において第１参照電極９１及び第２参照電極９２の占める領域を大きくしやすくなり、第１参照電極９１と第２参照電極９２との対向面積をより大きくしやすくなる。したがって、実施形態１に係る角速度センサ１では、第１参照電極９１と第２参照電極９２とを含むキャパシタの容量を大きくしやすくなる。

（３）利点
実施形態１に係る角速度センサ１では、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、規定方向において枠状部６と錘部４との間に第１入力電極８１と第２入力電極８２の電極部分（第２櫛歯部８２２）とが位置しているので、小型化を図りつつ高感度化を図ることが可能となる。

（実施形態２）
以下、実施形態２に係る角速度センサ１Ａについて、図５及び６を参照して説明する。実施形態２に係る角速度センサ１Ａに関し、実施形態１に係る角速度センサ１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係る角速度センサ１Ａは、基板２の主面２１側に、実施形態１に係る角速度センサ１の構造体３を４つ備えている点等で、実施形態１に係る角速度センサ１と相違する。

実施形態２に係る角速度センサ１Ａでは、基板２の主面２１側において４つの構造体３が２×２の２次元アレイ状（マトリクス状）に配置されており、４つの構造体３が一体化されている。実施形態２に係る角速度センサ１Ａは、第３弾性部５３を更に備える。より詳細には、角速度センサ１Ａは、４つの第３弾性部５３を備える。４つの第３弾性部５３の各々は、基板２の厚さ方向Ｄ１（図２及び３参照）からの平面視で隣り合う２つの構造体３の最近接の枠状部６同士をつないでおり、最近接の枠状部６同士の並んでいる方向に弾性変形可能である。第３弾性部５３は、最近接の枠状部６同士の並んでいる方向に直交する方向に長いループ部を有する。

以下では、説明の便宜上、４つの構造体３を区別する場合、図５において、右上の構造体３を構造体３１、左上の構造体３を構造体３２、左下の構造体３を構造体３３、右下の構造体３を構造体３４と称することもある。同様に、４つの錘部４を区別する場合、図５において、右上の錘部４を錘部４１、左上の錘部４を錘部４２、左下の錘部４を錘部４３、右下の錘部４を錘部４４と称することもある。

角速度センサ１Ａでは、Ｘ軸方向に並んでいる構造体３１と構造体３２との最近接の枠状部６同士をつないでいる第３弾性部５３が、Ｙ軸方向とＺ軸方向とに比べてＸ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、角速度センサ１Ａでは、Ｘ軸方向に並んでいる構造体３３と構造体３４との最近接の枠状部６同士をつないでいる第３弾性部５３が、Ｙ軸方向とＺ軸方向とに比べてＸ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、角速度センサ１Ａでは、Ｙ軸方向に並んでいる構造体３１と構造体３４との最近接の枠状部６同士をつないでいる第３弾性部５３が、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに比べてＹ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、角速度センサ１Ａでは、Ｙ軸方向に並んでいる構造体３２と構造体３３との最近接の枠状部６同士をつないでいる第３弾性部５３が、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに比べてＹ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。

角速度センサ１Ａでは、隣り合う２つの構造体３の最近接の枠状部６同士をつないでいる第３弾性部５３を備えることにより、隣り合う２つの構造体３の錘部４を互いに反対の位相で同期して振動させることが可能となる。

また、実施形態２に係る角速度センサ１Ａは、棒状部１０と、一対の第４弾性部５４と、一対の第５弾性部５５と、を更に備える。角速度センサ１Ａとは、１つの棒状部１０と一対の第４弾性部５４と一対の第５弾性部５５とを含む同期用セットを、４つ備えている。

棒状部１０は、長尺である。棒状部１０は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で隣り合う２つの構造体３に並んでいる。一対の第４弾性部５４は、棒状部１０の長手方向の両端と２つの構造体３の各々において棒状部１０に最も近い枠状部６とをつないでおり、枠状部６に対応する規定方向に弾性変形しやすい構造になっている。一対の第５弾性部５５は、棒状部１０の長手方向の中央部と２つの構造体３の各々において棒状部１０の中央部に最も近いアンカー部７とをつないでおり、基板２の厚さ方向Ｄ１と規定方向とに直交する方向に弾性変形しやすい構造になっている。

一対の第４弾性部５４の各々は、つながっている枠状部６に対応する規定方向に弾性変形可能である。ここにおいて、図５における上の棒状部１０につながっている一対の第４弾性部５４の各々は、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに比べてＹ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、図５における下の棒状部１０につながっている一対の第４弾性部５４の各々は、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに比べてＹ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、図５における左の棒状部１０につながっている一対の第４弾性部５４の各々は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とに比べてＸ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、図５における右の棒状部１０につながっている一対の第４弾性部５４の各々は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とに比べてＸ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。Ｙ軸方向に弾性変形しやすい構造の第４弾性部５４では、Ｙ軸方向における剛性がＸ軸方向における剛性及びＺ軸方向における剛性よりも低い。Ｘ軸方向に弾性変形しやすい構造の第４弾性部５４では、Ｘ軸方向における剛性がＹ軸方向における剛性及びＺ軸方向における剛性よりも低い。

複数（８つ）の第４弾性部５４の各々は、ばねである。複数の第４弾性部５４の各々は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で折り返し部を有する。折り返し部は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視でＵ字状である。複数の第４弾性部５４の各々は、１つの折り返し部を有している。

一対の第５弾性部５５の各々は、棒状部１０を介してつながっている枠状部６に対応する規定方向と基板２の厚さ方向Ｄ１とに直交する方向に弾性変形可能である。ここにおいて、図５における上の棒状部１０につながっている一対の第５弾性部５５の各々は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とに比べてＸ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、図５における下の棒状部１０につながっている一対の第５弾性部５５の各々は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とに比べてＸ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、図５における左の棒状部１０につながっている一対の第５弾性部５５の各々は、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに比べてＹ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。また、図５における右の棒状部１０につながっている一対の第５弾性部５５の各々は、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに比べてＹ軸方向に弾性変形しやすい構造になっている。Ｘ軸方向に弾性変形しやすい構造の第５弾性部５５では、Ｘ軸方向における剛性がＹ軸方向における剛性及びＺ軸方向における剛性よりも低い。Ｙ軸方向に弾性変形しやすい構造の第５弾性部５５では、Ｙ軸方向における剛性がＸ軸方向における剛性及びＺ軸方向における剛性よりも低い。

複数（８つ）の第５弾性部５５の各々は、ばねである。複数の第５弾性部５５の各々は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で折り返し部を有する。折り返し部は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視でＵ字状である。複数の第５弾性部５５の各々は、１つの折り返し部を有している。

角速度センサ１Ａでは、４つの第３弾性部５３、４つの棒状部１０、８つの第４弾性部５４、及び８つの第５弾性部５５は、基板２に対して固定されていない構成要素であり、基板２の厚さ方向Ｄ１（図２及び３参照）において基板２の主面２１から離れている。

実施形態２に係る角速度センサ１Ａでは、４つの第３弾性部５３と４つの棒状部１０と８つの第４弾性部５４と８つの第５弾性部５５とは、基板２の厚さ方向Ｄ１に沿ったＺ軸方向の寸法が同一であり、基板２に対して固定されていない他の構成要素ともＺ軸方向の寸法が同一である。これにより、角速度センサ１Ａでは、その製造が容易になり、剛性等の設計も容易になる。角速度センサ１Ａでは、４つの構造体３と４つの第３弾性部５３と４つの棒状部１０と８つの第４弾性部５４と８つの第５弾性部５５とがＳＯＩウェハのシリコン層の互いに異なる一部により構成されている。

図６は、実施形態２に係る角速度センサ１Ａの構成を模式的に表す模式図であって、図６では、各構成要素の形状等が実際の形状等と異なる場合がある。例えば、図６では、第１弾性部５１、第２弾性部５２、第３弾性部５３、第４弾性部５４及び第５弾性部５５を「ばね」の記号にて模式的に表しており、実際の第１弾性部５１、第２弾性部５２、第３弾性部５３、第４弾性部５４及び第５弾性部５５の形状を反映していない。ただし、「ばね」の記号において一端と他端との並んでいる方向が、弾性変形しやすい方向に対応している。

実施形態２に係る角速度センサ１Ａは、４つの錘部４１～４４を個別に振動させることができる。角速度センサ１Ａでは、例えば、錘部４１と錘部４２とが互いに近づく向きに動いているときには、錘部４３と錘部４４とが互いに離れる向きに動き、錘部４１と錘部４２とが互いに離れる向きに動いているときには、錘部４３と錘部４４とが互いに近づく向きに動く。また、角速度センサ１Ａでは、例えば、錘部４１と錘部４４とが互いに近づく向きに動いているときには、錘部４２と錘部４３とが互いに離れる向きに動き、錘部４１と錘部４４とが互いに離れる向きに動いているときには、錘部４２と錘部４３とが互いに近づく向きに動く。要するに、実施形態２に係る角速度センサ１Ａでは、２×２の２次元アレイ状に並んでいる４つの構造体３のうち行方向（Ｘ軸方向）に並んでいる２つの構造体３の錘部４が同期して逆位相で動き、列方向（Ｙ軸方向）に並んでいる２つの構造体３の錘部４が同期して逆位相で動き、対角方向に並んでいる２つの構造体３の錘部４が同期して同位相で動く。上述の棒状部１０と一対の第４弾性部５４と一対の第５弾性部５５とを含む同期用セットは、隣り合う２つの構造体３の錘部４を逆位相で駆動させかつ同期させるためのレバー機構部を構成する。これにより、角速度センサ１Ａでは、信号処理装置によって隣り合う２つの構造体３の錘部４を逆位相で振動させかつ同期させることが可能となる。ここにおいて、信号処理装置は、４つの構造体３の駆動部８を個別に制御可能に構成され、処理回路は、互いに位相の異なる錘部４に対応する検出部９の出力を用いた差動検出が可能となるように構成される。

実施形態２に係る角速度センサ１Ａでは、実施形態１に係る角速度センサ１と同様、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、規定方向において枠状部６と錘部４との間に第１入力電極８１と第２入力電極８２の電極部分（第２櫛歯部８２２）とが位置しているので、小型化を図りつつ高感度化を図ることが可能となる。

図７は、実施形態２の変形例１に係る角速度センサ１Ｂの構成を模式的に示す模式図である。変形例１に係る角速度センサ１Ｂは、４つの構造体３ではなく２つの構造体３が一体化されている点で実施形態２に係る角速度センサ１Ａと相違する。実施形態２の変形例１に係る角速度センサ１Ｂに関し、実施形態２に係る角速度センサ１Ａと同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。なお、図７は、角速度センサ１Ｂの構成を模式的に表す模式図であって、図７では、各構成要素の形状等が実際の形状等と異なる場合がある。

実施形態２の変形例１に係る角速度センサ１Ｂでは、実施形態１に係る角速度センサ１と同様、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、規定方向において枠状部６と錘部４との間に第１入力電極８１と第２入力電極８２の電極部分（第２櫛歯部８２２）とが位置しているので、小型化を図りつつ高感度化を図ることが可能となる。

（変形例）
上記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視における錘部４の外周形状は、多角形状であれば、正方形状に限らず、例えば、六角形状でもよい。また、錘部４の外周形状は、多角形状に限らず、例えば、円形状でもよい。

また、角速度センサ１、１Ａ及び１Ｂは、ＳＯＩウェハを用いて製造される場合に限らず、例えば、シリコンウェハとガラスウェハとを用いてＭＥＭＳの製造技術及び陽極接合技術等を利用して製造されてもよい。ガラスウェハの材料は、例えば、硼珪酸ガラスである。

また、構造体３では、第１弾性部５１の第１折り返し部５１３の数と第２弾性部５２の第２折り返し部５２３の数とが異なるが、これに限らず、同じであってもよい。

また、第１弾性部５１は、平面視において蛇行した形状であればつづら折れ状の形状に限らず、波状（例えば、正弦波状）であってもよい。また、第１弾性部５１は、蛇行した形状に限らず、例えば、１又は複数のループ部を有する形状であってもよい。ループ部の開口形状は、矩形状に限らず、例えば、楕円状、菱形状、六角形状等であってもよい。

また、第２弾性部５２～第５弾性部５５についても、蛇行した形状に限らず、例えば、１又は複数のループ部を有する形状であってもよい。また、第１弾性部５１、第２弾性部５２、第３弾性部５３、第４弾性部５４及び第５弾性部５５は、ばねに限らず、弾性体であればよい。また、第１弾性部５１、第２弾性部５２、第３弾性部５３、第４弾性部５４及び第５弾性部５５それぞれの数は、適宜変更してもよい。

また、第１弾性部５１、第２弾性部５２、第３弾性部５３、第４弾性部５４及び第５弾性部５５の材料は、シリコンに限らず、例えば、金属、合金、導電性樹脂等であってもよい。

また、枠状部６は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で完全に閉じた枠に限らず、一部が切れた枠状であってもよく、例えば、Ｃ字状又はＵ字状であってもよい。また、複数の枠状部６は、互いに同じ形状である場合に限らず、異なっていてもよい。

（態様）
第１の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）は、基板（２）と、構造体（３）と、を備える。構造体（３）は、基板（２）の主面（２１）側に設けられている。構造体（３）は、錘部（４）と、枠状部（６）と、弾性部（５）と、アンカー部（７）と、第１入力電極（８１）と、第２入力電極（８２）と、第１参照電極（９１）と、第２参照電極（９２）と、を有する。枠状部（６）は、基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）に直交する規定方向において錘部（４）と並んでおり、規定方向に変位可能である。弾性部（５）は、錘部（４）と枠状部（６）とをつないでおり、基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）と規定方向とに直交する方向に弾性変形可能である。アンカー部（７）は、枠状部（６）を支持しており、基板（２）に固定されている。第１入力電極（８１）は、枠状部（６）の外側に位置して枠状部（６）から離れており、基板（２）に固定されている。第２入力電極（８２）は、枠状部（６）の外側に位置して枠状部（６）とつながっている電極部分（第２櫛歯部８２２）を含み、第１入力電極（８１）に対向しており、規定方向に変位可能である。第１参照電極（９１）は、枠状部（６）の内側に位置しており、基板（２）に固定されている。第２参照電極（９２）は、枠状部（６）の内側に位置して枠状部（６）とつながっている電極部分（第２櫛歯部９２２）を含み、第１参照電極（９１）に対向しており、規定方向に変位可能である。構造体（３）では、基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）からの平面視で、規定方向において枠状部（６）と錘部（４）との間に第１入力電極（８１）と第２入力電極（８２）の電極部分（第２櫛歯部８２２）とが位置している。

第１の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）では、小型化を図りつつ高感度化を図ることが可能となる。

第２の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）では、第１の態様において、基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）からの平面視で錘部（４）の外周形状が多角形状である。構造体（３）は、弾性部（５）と枠状部（６）と第１入力電極（８１）と第２入力電極（８２）と第１参照電極（９１）と第２参照電極（９２）とのセットを複数有する。複数のセットは、錘部（４）の外側において多角形状の各辺に第２入力電極（８２）が一対一で対向するように配置されている。

第２の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）では、錘部（４）に角速度が作用していない状態での錘部（４）の振動を安定化することが可能となり、特性の向上を図ることが可能となる。

第３の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）は、第１又は２の態様において、弾性部（５）は、錘部（４）の外側に位置している。

第３の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）では、例えば、錘部（４）に切欠が設けられていて切欠の内側に弾性部（５）が入り込んでいる場合と比べて、錘部（４）の歪を抑制でき、特性の向上を図ることが可能となる。

第４の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）では、第１～３の態様のいずれか一つにおいて、構造体（３）は、突出部（６５）を更に有する。突出部（６５）は、枠状部（６）からアンカー部（７）に向かって突出している。アンカー部（７）は、突出部（６５）が入り込んでいる凹部（７５）を有する。基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）からの平面視で、突出部（６５）と凹部（７５）との間に隙間がある。

第４の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）では、突出部（６５）が凹部（７５）と接触することより枠状部（６）の変位が制限され、弾性部（５）等の破損を防止することが可能となる。また、第４の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）は、突出部（６５）がアンカー部（７）から突出されるとともに枠状部（６）に凹部（７５）が設けられている場合と比べて、枠状部（６）の歪を抑制でき、特性の向上を図ることが可能となる。

第５の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）では、第１～４の態様のいずれか一つにおいて、アンカー部（７）としての第１アンカー部（７１）は、基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）からの平面視で、規定方向に直交する方向において枠状部（６）と隣接している。構造体（３）は、第２アンカー部（７２）を更に有する。第２アンカー部（７２）は、基板（２）に固定されており、基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）からの平面視で第１アンカー部（７１）と錘部（４）との間に位置して第１アンカー部（７１）とつながっている。

第５の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）では、基板（２）において構造体（３）をより安定して支持することが可能となり、特性の向上を図ることが可能となる。

第６の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）では、第５の態様において、構造体（３）は、第３アンカー部（７３）を更に有する。第３アンカー部（７３）は、基板（２）に固定されており、基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）からの平面視で第２アンカー部（７２）と錘部（４）との間に位置して第２アンカー部（７２）とつながっている。

第６の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）では、基板（２）において構造体（３）をより安定して支持することが可能となり、特性の向上を図ることが可能となる。

第７の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）では、第１～６の態様のいずれか一つにおいて、第１参照電極（９１）は、複数の第１櫛歯部（９１２）を有する。第２参照電極（９２）は、基部（９２１）と、第２参照電極（９２）の電極部分として基部（９２１）から延びている複数の第２櫛歯部（９２２）と、を有する。複数の第１櫛歯部（９１２）と複数の第２櫛歯部（９２２）とが規定方向において１つずつ交互に離隔して並んでいる。枠状部（６）の一部が、第２参照電極（９２）の基部（９２１）を兼ねている。

第７の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）では、小型化を図りつつ高感度化を図ることが可能となる。

第８の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）では、第１～７の態様のいずれか一つにおいて、構造体（３）は、弾性部（５）としての第１弾性部（５１）とは別に枠状部（６）とアンカー部（７）とをつないでおり弾性変形可能な第２弾性部（５２）を更に有する。第１弾性部（５１）は、基板（２）からの厚さ方向（Ｄ１）からの平面視で少なくとも１つの第１折り返し部（５１３）を有する。第２弾性部（５２）は、規定方向に弾性変形可能であり、基板（２）からの厚さ方向（Ｄ１）からの平面視で少なくとも１つの第２折り返し部（５２３）を有する。第１弾性部（５１）の第１折り返し部（５１３）の数と第２弾性部（５２）の第２折り返し部（５２３）の数とが同じである。

第８の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）では、錘部（４）の振動をより安定させることが可能となり、特性の向上を図ることが可能となる。

第９の態様に係る角速度センサ（１Ａ；１Ｂ）は、第２の態様において、構造体（３）を複数備える。第９の態様に係る角速度センサ（１Ａ；１Ｂ）は、第３弾性部（５３）を更に備える。第３弾性部（５３）は、基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）からの平面視で隣り合う２つの構造体（３）の最近接の枠状部（６）同士をつないでおり、最近接の枠状部（６）同士の並んでいる方向に弾性変形可能である。

第９の態様に係る角速度センサ（１Ａ；１Ｂ）では、隣り合う２つの構造体（３）の錘部（４）の振動を逆相で同期させることが可能となり、特性の向上を図ることが可能となる。

第１０の態様に係る角速度センサ（１Ａ；１Ｂ）では、第９の態様において、棒状部と（１０）、一対の第４弾性部（５４）と、一対の第５弾性部（５５）と、を更に備える。棒状部（１０）は、長尺である。棒状部（１０）は、基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）からの平面視で隣り合う２つの構造体（３）に並んでいる。一対の第４弾性部（５４）は、棒状部（１０）の長手方向の両端と２つの構造体（３）の各々において棒状部（１０）に最も近い枠状部（６）とをつないでおり、規定方向に弾性変形可能である。一対の第５弾性部（５５）は、棒状部（１０）の長手方向の中央部と２つの構造体（３）の各々において棒状部（１０）の中央部に最も近いアンカー部（７）とをつないでおり、基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）と規定方向とに直交する方向に弾性変形可能である。

第１０の態様に係る角速度センサ（１Ａ；１Ｂ）では、隣り合う２つの構造体（３）の錘部（４）を逆位相で駆動させかつ同期させることが可能となる。

第２～１０の態様に係る構成については、角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

第１１の態様に係る角速度センサ（１；１Ａ；１Ｂ）は、基板（２）と、構造体（３）と、を備える。構造体（３）は、基板（２）の主面（２１）側に設けられている。構造体（３）は、錘部（４）と、一対の枠状部（６）と、一対の第１弾性部（５１）と、一対のアンカー部（７）と、一対の第１入力電極（８１）と、一対の第２入力電極（８２）と、一対の第１参照電極（９１）と、一対の第２参照電極（９２）と、を有する。錘部（４）は、基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）からの平面視での外周形状が多角形状である。一対の枠状部（６）は、基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）に直交する規定方向において錘部（４）の一方側及び他方側に位置しており、規定方向に変位可能である。一対の第１弾性部（５１）は、錘部（４）と一対の枠状部（６）との各々をつないでおり、基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）と規定方向とに直交する方向に弾性変形可能である。一対のアンカー部（７）は、一対の枠状部（６）の各々を支持しており、基板（２）に固定されている。一対の第１入力電極（８１）は、一対の枠状部（６）に一対一に対応し対応する枠状部（６）の外側に位置して枠状部（６）から離れており、基板（２）に固定されている。一対の第２入力電極（８２）は、一対の枠状部（６）に一対一に対応し対応する枠状部（６）の外側に位置して枠状部（６）とつながっている電極部分を含み、第１入力電極（８１）に対向しており、規定方向に変位可能である。一対の第１参照電極（９１）は、一対の枠状部（６）に一対一に対応し対応する枠状部（６）の内側に位置しており、基板（２）に固定されている。一対の第２参照電極（９２）は、一対の枠状部（６）に一対一に対応し対応する枠状部（６）の内側に位置して枠状部（６）とつながっている電極部分を含み、第１参照電極（９１）に対向しており、規定方向に変位可能である。構造体（３）では、基板（２）の厚さ方向（Ｄ１）からの平面視で、規定方向において一対の枠状部（６）の各々と錘部（４）との間に第１入力電極（８１）と第２入力電極（８２）の電極部分とが位置している。

１、１Ａ、１Ｂ 角速度センサ
２ 基板
２１ 主面
３ 構造体
４ 錘部
５ 弾性部
５１ 第１弾性部
５１３ 第１折り返し部
５２ 第２弾性部
５２３ 第２折り返し部
５３ 第３弾性部
５４ 第４弾性部
５５ 第５弾性部
６ 枠状部
６５ 突出部
７ アンカー部
７１ 第１アンカー部
７２ 第２アンカー部
７３ 第３アンカー部
７５ 凹部
８ 駆動部
８１ 第１入力電極
８１１ 第１櫛骨部
８１２ 第１櫛歯部
８２ 第２入力電極
８２１ 第２櫛骨部
８２２ 第２櫛歯部
９ 検出部
９１ 第１参照電極
９１１ 第１櫛骨部
９１２ 第１櫛歯部
９２ 第２参照電極
９２１ 基部
９２２ 第２櫛歯部
１０ 棒状部
Ｄ１ 厚さ方向

Claims (11)

1. 基板と、
   基板の主面側に設けられている構造体と、を備え、
   前記構造体は、
   錘部と、
   前記基板の厚さ方向に直交する規定方向において前記錘部と並んでおり、前記規定方向に変位可能な枠状部と、
   前記錘部と前記枠状部とをつないでおり、前記基板の前記厚さ方向と前記規定方向とに直交する方向に弾性変形可能な弾性部と、
   前記枠状部を支持しており、前記基板に固定されているアンカー部と、
   前記枠状部の外側に位置して前記枠状部から離れており、前記基板に固定されている第１入力電極と、
   前記枠状部の外側に位置して前記枠状部とつながっている電極部分を含み、前記第１入力電極に対向しており、前記規定方向に変位可能な第２入力電極と、
   前記枠状部の内側に位置しており、前記基板に固定されている第１参照電極と、
   前記枠状部の内側に位置して前記枠状部とつながっている電極部分を含み、前記第１参照電極に対向しており、前記規定方向に変位可能な第２参照電極と、を有し、
   前記構造体では、前記基板の前記厚さ方向からの平面視で、前記規定方向において前記枠状部と前記錘部との間に前記第１入力電極と前記第２入力電極の前記電極部分とが位置している、
   角速度センサ。
2. 前記基板の前記厚さ方向からの平面視で前記錘部の外周形状が多角形状であり、
   前記構造体は、
   前記弾性部と前記枠状部と前記第１入力電極と前記第２入力電極と前記第１参照電極と前記第２参照電極とのセットを複数有し、
   前記複数のセットは、前記錘部の外側において前記多角形状の各辺に前記第２入力電極が一対一で対向するように配置されている、
   請求項１に記載の角速度センサ。
3. 前記弾性部は、前記錘部の外側に位置している、
   請求項１又は２に記載の角速度センサ。
4. 前記構造体は、前記枠状部から前記アンカー部に向かって突出した突出部を更に有し、
   前記アンカー部は、前記突出部が入り込んでいる凹部を有し、
   前記基板の前記厚さ方向からの平面視で、前記突出部と前記凹部との間に隙間がある、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の角速度センサ。
5. 前記アンカー部としての第１アンカー部は、前記基板の前記厚さ方向からの平面視で、前記規定方向に直交する方向において前記枠状部と隣接しており、
   前記構造体は、
   前記基板に固定されており、前記基板の前記厚さ方向からの平面視で前記第１アンカー部と前記錘部との間に位置して前記第１アンカー部とつながっている第２アンカー部を更に有する、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の角速度センサ。
6. 前記構造体は、
   前記基板に固定されており、前記基板の前記厚さ方向からの平面視で前記第２アンカー部と前記錘部との間に位置して前記第２アンカー部とつながっている第３アンカー部を更に有する、
   請求項５に記載の角速度センサ。
7. 前記第１参照電極は、複数の第１櫛歯部を有し、
   前記第２参照電極は、基部と、前記第２参照電極の前記電極部分として前記基部から延びている複数の第２櫛歯部と、を有し、
   前記複数の第１櫛歯部と前記複数の第２櫛歯部とが前記規定方向において１つずつ交互に離隔して並んでおり、
   前記枠状部の一部が、前記第２参照電極の前記基部を兼ねている、
   請求項１～６のいずれか一項に記載の角速度センサ。
8. 前記構造体は、
   前記弾性部としての第１弾性部とは別に前記枠状部と前記アンカー部とをつないでおり弾性変形可能な第２弾性部を更に有し、
   前記第１弾性部は、前記基板の前記厚さ方向からの平面視で少なくとも１つの第１折り返し部を有し、
   前記第２弾性部は、前記規定方向に弾性変形可能であり、前記基板の前記厚さ方向からの平面視で少なくとも１つの第２折り返し部を有し、
   前記第１弾性部の第１折り返し部の数と前記第２弾性部の第２折り返し部の数とが同じである、
   請求項１～７のいずれか一項に記載の角速度センサ。
9. 前記構造体を複数備え、
   前記基板の前記厚さ方向からの平面視で隣り合う２つの構造体の最近接の枠状部同士をつないでおり、前記最近接の枠状部同士の並んでいる方向に弾性変形可能な第３弾性部を更に備える、
   請求項２に記載の角速度センサ。
10. 前記基板の前記厚さ方向からの平面視で前記隣り合う２つの構造体に並んでいる長尺の棒状部と、
    前記棒状部の長手方向の両端と前記２つの構造体の各々において前記棒状部に最も近い枠状部とをつないでおり、前記規定方向に弾性変形可能な一対の第４弾性部と、
    前記棒状部の前記長手方向の中央部と前記２つの構造体の各々において前記中央部に最も近いアンカー部とをつないでおり、前記基板の前記厚さ方向と前記規定方向とに直交する方向に弾性変形可能な一対の第５弾性部と、を更に備える、
    請求項９に記載の角速度センサ。
11. 基板と、
    前記基板の主面側に設けられている構造体と、を備え、
    前記構造体は、
    前記基板の厚さ方向からの平面視での外周形状が多角形状である錘部と、
    前記基板の前記厚さ方向に直交する規定方向において前記錘部の一方側及び他方側に位置しており、前記規定方向に変位可能な一対の枠状部と、
    前記錘部と前記一対の枠状部との各々をつないでおり、前記基板の厚さ方向と前記規定方向とに直交する方向に弾性変形可能な一対の第１弾性部と、
    前記一対の枠状部の各々を支持しており、前記基板に固定されている一対のアンカー部と、
    前記一対の枠状部に一対一に対応し対応する枠状部の外側に位置して枠状部から離れており、前記基板に固定されている一対の第１入力電極と、
    前記一対の枠状部に一対一に対応し対応する枠状部の外側に位置して枠状部とつながっている電極部分を含み、前記第１入力電極に対向しており、前記規定方向に変位可能な一対の第２入力電極と、
    前記一対の枠状部に一対一に対応し対応する枠状部の内側に位置しており、前記基板に固定されている一対の第１参照電極と、
    前記一対の枠状部に一対一に対応し対応する枠状部の内側に位置して枠状部とつながっている電極部分を含み、前記第１参照電極に対向しており、前記規定方向に変位可能な一対の第２参照電極と、を有し、
    前記構造体では、前記基板の前記厚さ方向からの平面視で、前記規定方向において前記一対の枠状部の各々と前記錘部との間に前記第１入力電極と前記第２入力電極の前記電極部分とが位置している、
    角速度センサ。

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