JP2010014442A

JP2010014442A - Angular velocity sensor

Info

Publication number: JP2010014442A
Application number: JP2008172652A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Fujita; 藤田　　淳; Nobuaki Konno; 伸顕紺野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-07-01
Filing date: 2008-07-01
Publication date: 2010-01-21

Abstract

【課題】漏れ振動を抑制することができる角速度センサを提供する。
【解決手段】変位部Ｂ１、Ｂ２は、第１の方向に振動することができるように支持され、振動質量体１、２と、検出質量体３、４とを有し、平面視において第１の方向に沿った対称軸ＡＸを有する。検出質量体３、４は、第１の方向に直交する第２の方向に沿って振動することができるように振動質量体１、２に支持されている。振動質量体１、２および検出質量体３、４は、第１の領域Ｒ１と、第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂとを有する。第１の領域Ｒ１は、平面視において対称軸ＡＸに貫かれている。第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂは、平面視において第１の領域Ｒ１によって第２の方向に互いに分離されている。第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂは、第１の領域Ｒ１の平均密度に比して小さい平均密度を有する。
【選択図】図１An angular velocity sensor capable of suppressing leakage vibration is provided.
Displacement parts B1 and B2 are supported so as to be able to vibrate in a first direction, have vibration mass bodies 1 and 2 and detection mass bodies 3 and 4, and are first in plan view. Has an axis of symmetry AX along the direction of. The detection mass bodies 3 and 4 are supported by the vibration mass bodies 1 and 2 so as to vibrate along a second direction orthogonal to the first direction. The vibration mass bodies 1 and 2 and the detection mass bodies 3 and 4 have a first region R1 and second regions R2a and R2b. The first region R1 penetrates the symmetry axis AX in plan view. The second regions R2a and R2b are separated from each other in the second direction by the first region R1 in plan view. The second regions R2a and R2b have an average density that is smaller than the average density of the first region R1.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、角速度センサに関するものである。 The present invention relates to an angular velocity sensor.

角速度を検出する方法のひとつとして、振動する物体に加わるコリオリ力を検出する方法がある。この検出原理による角速度センサとしては、たとえば、主な構成部分としてフレームと、振動質量体と、質量体（以下、検出質量体と称する）とを有する角速度センサが知られている（たとえば、特許文献１参照）。 One method for detecting angular velocity is a method for detecting Coriolis force applied to a vibrating object. As an angular velocity sensor based on this detection principle, for example, an angular velocity sensor having a frame, a vibration mass body, and a mass body (hereinafter referred to as a detection mass body) as main components is known (for example, Patent Documents). 1).

この特許文献１においては、振動質量体は４つのウェブを介してフレームに一定の方向（第１の方向：素子が形成された面内の一方向）で変位可能に結合されている。検出質量体は、振動質量体に不動に結合されたブロックに可撓ビームを介して結合されており、これによりブロックに対して第２の方向（素子が形成された面内において、第１の方向に直交する方向）に変位可能に配置されている。そして、検出質量体の変位により生じる櫛歯電極間の静電容量の変化を測定することにより、作用するコリオリ力の検出が行われる。 In this Patent Document 1, the vibration mass body is coupled to the frame via four webs so as to be displaceable in a certain direction (first direction: one direction in the plane on which the element is formed). The detection mass body is coupled to the block immovably coupled to the vibration mass body via a flexible beam, whereby the first mass (in the plane on which the element is formed) In a direction perpendicular to the direction). And the Coriolis force which acts is measured by measuring the change of the electrostatic capacitance between the comb-tooth electrodes which arises by the displacement of a detection mass body.

また、特許文献１には、１つのフレーム内に、上記の振動質量体と検出質量体とが２個配置された構成も開示されている。これら２個の振動質量体に互いに逆相の振動が与えられ、双方の測定信号の差形成が行なわれることにより、外乱がフィルタリング除去される。 Patent Document 1 also discloses a configuration in which two vibration mass bodies and two detection mass bodies are arranged in one frame. These two oscillating masses are subjected to vibrations of opposite phases, and the difference between the two measurement signals is formed, whereby the disturbance is filtered out.

振動質量体を振動駆動させる方式としては、たとえば電磁駆動方式（たとえば、特許文献２参照）や静電駆動方式（たとえば、特許文献３参照）がある。電磁駆動方式は、磁界の下での電流に作用するローレンツ力を振動の駆動力に用いる方式である。静電駆動方式は、電極間に電圧が印加された場合に電極間に作用する静電力を振動の駆動力に用いる方式である。その具体的な機構としては、たとえば２個の櫛歯電極を有し電極同士が噛み合うように対向して配置された櫛歯型静電駆動機構などがある。２個の櫛歯電極の間に電圧が印加され、それにより電極間に作用する静電力が駆動力として用いられる。 As a method of driving the vibration mass body by vibration, for example, there is an electromagnetic drive method (for example, see Patent Document 2) and an electrostatic drive method (for example, see Patent Document 3). The electromagnetic driving method is a method in which Lorentz force acting on a current under a magnetic field is used as a driving force for vibration. The electrostatic drive method is a method in which an electrostatic force acting between electrodes when a voltage is applied between the electrodes is used as a driving force for vibration. As a specific mechanism, for example, there is a comb-shaped electrostatic drive mechanism that has two comb-shaped electrodes and is arranged to face each other so that the electrodes are engaged with each other. A voltage is applied between the two comb electrodes, and an electrostatic force acting between the electrodes is used as a driving force.

近年、これら角速度センサの小型化のために、その製造に半導体プロセス技術が用いられてきている（たとえば、特許文献３参照）。精度のよい角速度センサを製造するためには、角速度センサの各構成部分が精度よく加工される必要がある。しかしながら、半導体プロセス技術による加工、すなわち写真製版技術やエッチング技術などを用いた加工は、一般的には寸法精度として±１０％程度の製造ばらつきを有する。この製造ばらつきにより、たとえば振動質量体が設計通りに加工されないと、設計上想定されていた振動質量体の質量分布にアンバランスが生じ、設計上の駆動振動方向と実際のそれとが一致しなくなる。すなわち、駆動振動軸からずれた振動成分である漏れ振動が生じてしまう。 In recent years, in order to reduce the size of these angular velocity sensors, semiconductor process technology has been used for the manufacture thereof (for example, see Patent Document 3). In order to manufacture an angular velocity sensor with high accuracy, each component of the angular velocity sensor needs to be processed with high accuracy. However, processing using semiconductor process technology, that is, processing using photoengraving technology or etching technology, generally has a manufacturing variation of about ± 10% in terms of dimensional accuracy. Due to this manufacturing variation, if the vibrating mass is not processed as designed, for example, the mass distribution of the vibrating mass assumed in the design is unbalanced, and the designed driving vibration direction does not match the actual direction. That is, leakage vibration that is a vibration component deviated from the drive vibration axis occurs.

また、振動質量体とこれに連結される検出振動体とが同時に第１の方向に駆動される構成が用いられる場合、検出振動体の質量分布のアンバランスによっても、設計上の駆動振動方向と実際のそれとが一致しなくなる。すなわち、駆動振動軸からずれた振動成分である漏れ振動が生じてしまう。 Further, when the configuration in which the vibration mass body and the detection vibration body connected to the vibration mass body are simultaneously driven in the first direction is used, the design drive vibration direction is also determined by the imbalance of the mass distribution of the detection vibration body. The actual one will not match. That is, leakage vibration that is a vibration component deviated from the drive vibration axis occurs.

上記の漏れ振動は、角速度センサの誤差の原因となる。検出されるべきコリオリ力の方向と同一方向の成分を有する漏れ振動が特に問題である。たとえば、角速度がゼロの時、すなわちコリオリ力が存在しない時は、理想的には検出質量体は単純に第１の方向に振動するべきものである。しかし、漏れ振動がある場合、その影響によりコリオリ力が存在しなくても検出質量体が第２の方向に沿って変位することになる。この変位は角速度センサの検出誤差の原因となる。よって角速度センサの精度を向上させるためには、この漏れ振動を抑制することが必要である。 The above leakage vibration causes an error of the angular velocity sensor. Of particular concern is leakage vibration having a component in the same direction as the direction of the Coriolis force to be detected. For example, when the angular velocity is zero, that is, when there is no Coriolis force, ideally the detected mass should simply vibrate in the first direction. However, when there is leakage vibration, the detection mass body is displaced along the second direction even if there is no Coriolis force due to the influence. This displacement causes a detection error of the angular velocity sensor. Therefore, in order to improve the accuracy of the angular velocity sensor, it is necessary to suppress this leakage vibration.

この抑制手段として、特許文献３には、（１）固定電極と可動電極とが追加された構成、（２）吸振ビームと吸振マスとからなる吸振器が追加された構成、（３）空気抵抗により漏れ振動を抑制するための複数枚の羽根が追加された構成、（４）気体の粘性抵抗により漏れ振動を抑制するための制振子が追加された構成が開示されている。 As this suppression means, Patent Document 3 includes (1) a configuration in which a fixed electrode and a movable electrode are added, (2) a configuration in which a vibration absorber made up of a vibration absorbing beam and a vibration absorbing mass is added, and (3) air resistance. (4) A configuration in which a damper for suppressing leakage vibration due to the viscous resistance of gas is added is disclosed.

また、特許文献４には、半導体プロセスにおける加工ばらつきが生じても、デバイス特性、特に、リング型振動子の固有振動数への影響を軽減することが、後加工により可能であることが提示されている。 Furthermore, Patent Document 4 suggests that post-processing can reduce the influence on device characteristics, particularly the natural frequency of a ring-type vibrator, even if processing variations occur in the semiconductor process. ing.

また、非特許文献１には、櫛歯電極の隣り合う櫛歯の間に電圧を印加することで生じる静電力により漏れ振動を抑制することが提案されている。
特開平８−２２０１２５号公報（第４頁、図２、図３）特開平１１−２６４７３０号公報（第７頁、図５）特開平１１−１３２７７０号公報特開２００４−２７９３８４号公報 W. A. Clark et al., "Surface Micromachined Z-Axis Vibratory Rate Gyroscope", Sensor and Actuator Workshop, 1996, pp.283−287 Further, Non-Patent Document 1 proposes that leakage vibration is suppressed by an electrostatic force generated by applying a voltage between adjacent comb teeth of the comb electrode.
JP-A-8-220125 (Page 4, FIGS. 2 and 3) Japanese Patent Laid-Open No. 11-264730 (7th page, FIG. 5) Japanese Patent Laid-Open No. 11-132770 JP 2004-279384 A WA Clark et al., "Surface Micromachined Z-Axis Vibratory Rate Gyroscope", Sensor and Actuator Workshop, 1996, pp.283-287

しかし、上記の特許文献３に記載の漏れ振動抑制手段が用いられると、以下に示すように、構造が複雑になるという問題があった。 However, when the leakage vibration suppressing means described in Patent Document 3 is used, there is a problem that the structure becomes complicated as shown below.

まず、漏れ振動抑制のための固定電極と可動電極とが追加される場合、漏れ振動が抑制されるように電位が制御される電極が角速度センサに付加される。このため角速度センサの構造が複雑になる。また、吸振ビームや吸振マスが設けられる構成、複数枚の羽根が設けられる構成、および気体の粘性抵抗を利用する制振子が設けられる構成のいずれの場合も、複雑な構造物が必要となるので、角速度センサの構造が複雑となる。 First, when a fixed electrode and a movable electrode for suppressing leakage vibration are added, an electrode whose potential is controlled so as to suppress leakage vibration is added to the angular velocity sensor. This complicates the structure of the angular velocity sensor. In addition, a complicated structure is required in any of a configuration in which a vibration absorbing beam and a mass are provided, a configuration in which a plurality of blades are provided, and a configuration in which a vibration damper that uses the viscous resistance of gas is provided. The structure of the angular velocity sensor becomes complicated.

さらに、上記の特許文献３に記載の漏れ振動抑制手段は、角速度センサの厚み方向の漏れ振動を抑制する手段であって、面内方向の漏れ振動を直接抑制することはできないという問題があった。 Further, the leakage vibration suppressing means described in Patent Document 3 is a means for suppressing leakage vibration in the thickness direction of the angular velocity sensor, and there is a problem that leakage vibration in the in-plane direction cannot be directly suppressed. .

また、上記の特許文献４に記載の方法では、固有振動数のずれを小さくすることはできても、漏れ振動を抑制することはできないという問題があった。 In addition, the method described in Patent Document 4 has a problem that leakage vibration cannot be suppressed even though the deviation of the natural frequency can be reduced.

また、上述した非特許文献１記載の漏れ振動抑制手段は、隣り合う櫛歯電極の櫛歯を電気的に独立して制御できるように形成する必要がある。このため、角速度センサの構造が複雑となるという問題があった。 Further, the leakage vibration suppressing means described in Non-Patent Document 1 described above needs to be formed so that the comb teeth of adjacent comb electrodes can be controlled electrically independently. For this reason, there has been a problem that the structure of the angular velocity sensor is complicated.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、構造が簡易で、かつ製造ばらつきに起因して生じる漏れ振動を抑制することができる角速度センサを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an angular velocity sensor that has a simple structure and can suppress leakage vibration caused by manufacturing variations. .

本発明の角速度センサは、基板と、少なくとも１つの変位部と、駆動部とを有する。少なくとも１つの変位部は、第１の方向に沿って基板に対して振動することができるように基板に支持され、平面視において第１の方向に沿った対称軸を有する。駆動部は、少なくとも１つの変位部の各々を第１の方向に沿って駆動するためのものである。少なくとも１つの変位部の各々は、振動質量体と、検出質量体とを有する。振動質量体は、駆動部によって駆動される。検出質量体は、第１の方向に直交する第２の方向に沿って振動することができるように振動質量体に支持されている。振動質量体および検出質量体の少なくともいずれかは、第１の領域と、一対の第２の領域とを有する。第１の領域は、平面視において対称軸に貫かれている。一対の第２の領域は、平面視において第１の領域によって第２の方向に互いに分離されている。一対の第２の領域の各々は、第１の領域の平均密度に比して小さい平均密度を有する。 The angular velocity sensor of the present invention includes a substrate, at least one displacement unit, and a drive unit. The at least one displacement portion is supported by the substrate so as to be able to vibrate relative to the substrate along the first direction, and has an axis of symmetry along the first direction in plan view. The drive unit is for driving each of the at least one displacement unit along the first direction. Each of the at least one displacement part has a vibration mass body and a detection mass body. The vibration mass body is driven by the drive unit. The detection mass body is supported by the vibration mass body so as to vibrate along a second direction orthogonal to the first direction. At least one of the vibration mass body and the detection mass body has a first region and a pair of second regions. The first region penetrates the axis of symmetry in plan view. The pair of second regions are separated from each other in the second direction by the first region in plan view. Each of the pair of second regions has an average density that is smaller than the average density of the first region.

本発明の角速度センサによれば、第１の領域に比して第２の方向に広い範囲に分布するために形状ばらつきが生じやすい一対の第２の領域が、第１の領域の平均密度に比して小さい平均密度を有する。すなわち形状ばらつきが生じ易い領域の密度が、形状ばらつきが生じ難い領域の密度よりも小さくされている。これにより、製造ばらつきに起因して角速度センサの質量分布が対称軸に対して対称な分布からずれる程度を小さくすることができる。よって変位部が駆動部によって対称軸に沿って駆動される際に、この質量分布のずれに起因して生じる変位部の回転を抑制することができる。これにより、変位部の回転により誘起される漏れ振動が抑制される。 According to the angular velocity sensor of the present invention, a pair of second regions that are likely to have a shape variation because they are distributed in a wider range in the second direction than the first region have an average density of the first region. Compared with a smaller average density. That is, the density of the region where the shape variation is likely to occur is set smaller than the density of the region where the shape variation is difficult to occur. Thereby, it is possible to reduce the extent to which the mass distribution of the angular velocity sensor deviates from the distribution symmetrical with respect to the symmetry axis due to manufacturing variations. Therefore, when the displacement part is driven along the axis of symmetry by the drive part, it is possible to suppress the rotation of the displacement part caused by the deviation of the mass distribution. Thereby, the leakage vibration induced by the rotation of the displacement part is suppressed.

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
はじめに本実施の形態の角速度センサの構成について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of the angular velocity sensor of the present embodiment will be described.

図１は、本発明の一実施の形態における角速度センサの構成を概略的に示す平面図である。なお図１において、図を見易くするために、一部の領域にハッチングが付されている。 FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, hatching is given to a part of the region for easy understanding of the drawing.

図２は、本発明の一実施の形態における角速度センサの概略的な平面レイアウトを示す図である。なお図２は図１で示される領域を示している。また図２においては、概略的な構成を見易くするために、図１に示された部材の一部が図示されていない。また図を見易くするためにハッチングが付されている。 FIG. 2 is a diagram showing a schematic plan layout of the angular velocity sensor according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the area shown in FIG. Further, in FIG. 2, a part of the members shown in FIG. 1 is not shown in order to make the schematic configuration easy to see. In addition, hatching is added for easy viewing of the figure.

図３〜図９のそれぞれは、図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩ〜線ＩＸ−ＩＸに沿う概略的な断面図である。 3 to 9 are schematic cross-sectional views taken along line III-III to line IX-IX in FIG.

図１〜図９を参照して、本実施の形態の角速度センサは、第１の変位部Ｂ１と、第２の変位部Ｂ２と、支持ばね５と、連結ばね６と、検出ばね７と、検出固定電極９と、駆動配線１０（駆動部）と、駆動モニタ配線１１と、シリコン基板１２（基板）と、埋込質量体１３ａ、１３ｂと、ガラス基板１４と、絶縁膜１５と、駆動配線電極パッド１７と、駆動モニタ配線パッド１８と、検出可動電極パッド１９と、検出固定電極取出パッド２０と、検出固定電極パッド２１と、貫通孔２２と、熱酸化膜２４とを有する。 With reference to FIGS. 1-9, the angular velocity sensor of this Embodiment is 1st displacement part B1, 2nd displacement part B2, the support spring 5, the connection spring 6, the detection spring 7, Detection fixed electrode 9, drive wiring 10 (drive unit), drive monitor wiring 11, silicon substrate 12 (substrate), embedded mass bodies 13a and 13b, glass substrate 14, insulating film 15, and drive wiring The electrode pad 17, the drive monitor wiring pad 18, the detection movable electrode pad 19, the detection fixed electrode extraction pad 20, the detection fixed electrode pad 21, the through hole 22, and the thermal oxide film 24 are included.

シリコン基板１２は、熱酸化膜２４を介して、ガラス基板１４に支持されている。ガラス基板１４は、第１および第２の変位部Ｂ１およびＢ２、支持ばね５、連結ばね６、および検出ばね７がガラス基板１４の上方の中空に保持されるようにするために、溝部２３を有している。熱酸化膜２４の厚さは、たとえば２００〜３００ｎｍである。溝部２３の深さは、たとえば１０〜４０μｍである。 The silicon substrate 12 is supported on the glass substrate 14 via a thermal oxide film 24. The glass substrate 14 is provided with a groove portion 23 so that the first and second displacement portions B1 and B2, the support spring 5, the coupling spring 6, and the detection spring 7 are held in the hollow above the glass substrate 14. Have. The thickness of the thermal oxide film 24 is, for example, 200 to 300 nm. The depth of the groove 23 is, for example, 10 to 40 μm.

第１の変位部Ｂ１と、第２の変位部Ｂ２との各々は、支持ばね５を介してシリコン基板１２に支持されている。支持ばね５は第１の方向に沿って伸縮することができるばねである。この構成により、第１の変位部Ｂ１と、第２の変位部Ｂ２との各々は、第１の方向に沿ってシリコン基板１２に対して振動することができる。 Each of the first displacement portion B1 and the second displacement portion B2 is supported by the silicon substrate 12 via the support spring 5. The support spring 5 is a spring that can expand and contract along the first direction. With this configuration, each of the first displacement portion B1 and the second displacement portion B2 can vibrate relative to the silicon substrate 12 along the first direction.

また第１の変位部Ｂ１と、第２の変位部Ｂ２との各々は、平面視において第１の方向に沿った対称軸ＡＸを有する。この対称軸ＡＸを、駆動振動軸ＡＸと称する。また第１の変位部Ｂ１と、第２の変位部Ｂ２とは、平面視において、点Ｏに関して点対象な形状を有している。 Each of the first displacement part B1 and the second displacement part B2 has an axis of symmetry AX along the first direction in plan view. This symmetry axis AX is referred to as drive vibration axis AX. Further, the first displacement portion B1 and the second displacement portion B2 have a point target shape with respect to the point O in plan view.

第１の変位部Ｂ１は、振動質量体１と、検出質量体３とを有する。また第２の変位部Ｂ２は、振動質量体２と、検出質量体４とを有する。振動質量体１および２は、連結ばね６によって互いに連結されている。連結ばね６は第１の方向に沿って伸縮することができるばねである。この構成により、振動質量体１および２は、第１の方向に沿って相対的に振動することができる。 The first displacement part B <b> 1 has a vibration mass body 1 and a detection mass body 3. Further, the second displacement part B <b> 2 includes the vibration mass body 2 and the detection mass body 4. The vibrating mass bodies 1 and 2 are connected to each other by a connecting spring 6. The connection spring 6 is a spring that can expand and contract along the first direction. With this configuration, the vibrating mass bodies 1 and 2 can relatively vibrate along the first direction.

駆動配線１０は、振動質量体１および２の各々の上に設けられ、第１の方向に直交する第２の方向に沿って延びている。また駆動配線電極パッド１７に電流が入力されることにより、振動質量体１上の駆動配線１０と、振動質量体２上の駆動配線１０との各々には、逆向きの電流が流れるように駆動配線１０が配線されている。またたとえば永久磁石を用いることで、第１および第２の方向の各々に垂直な方向に磁場が印加されている。この構成により、駆動配線電極パッド１７に電流を入力することで、振動質量体１および２の各々が、互いに逆向きで、かつ第１の方向に沿ったローレンツ力により駆動される。よって振動質量体１を含む第１の変位部Ｂ１と、振動質量体２を含む第２の変位部Ｂ２とを、第１の方向に沿った音叉振動が生じるように駆動することができる。 The drive wiring 10 is provided on each of the vibration mass bodies 1 and 2 and extends along a second direction orthogonal to the first direction. Further, when a current is input to the drive wiring electrode pad 17, the drive wiring 10 on the vibration mass body 1 and the drive wiring 10 on the vibration mass body 2 are driven so that currents in opposite directions flow through the drive wiring electrode pad 17. The wiring 10 is wired. For example, by using a permanent magnet, a magnetic field is applied in a direction perpendicular to each of the first and second directions. With this configuration, when a current is input to the drive wiring electrode pad 17, each of the vibrating mass bodies 1 and 2 is driven by a Lorentz force in opposite directions and along the first direction. Therefore, the first displacement part B1 including the vibration mass body 1 and the second displacement part B2 including the vibration mass body 2 can be driven so as to generate tuning fork vibration along the first direction.

検出質量体３および４のそれぞれは、検出ばね７を介して、振動質量体１および２に支持されている。検出ばね７は第２の方向に沿って伸縮することができるばねである。この構成により、検出質量体３および４のそれぞれは、第２の方向に沿って、振動質量体１および２に対して振動することができる。 Each of the detection mass bodies 3 and 4 is supported by the vibration mass bodies 1 and 2 via the detection spring 7. The detection spring 7 is a spring that can expand and contract along the second direction. With this configuration, each of the detection mass bodies 3 and 4 can vibrate with respect to the vibration mass bodies 1 and 2 along the second direction.

振動質量体１、２、および検出質量体３、４の各々は、第１の領域Ｒ１（図中の破線部Ｒ１に含まれる領域）と、一対の第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ（図中の破線部Ｒ２ａ、Ｒ２ｂに含まれる一対の領域）とを有する。第１の領域Ｒ１は、平面視において駆動振動軸ＡＸに貫かれている。一対の第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂは、平面視において第１の領域Ｒ１によって第２の方向に互いに分離されている。 Each of the vibrating mass bodies 1 and 2 and the detection mass bodies 3 and 4 includes a first region R1 (a region included in the broken line portion R1 in the drawing) and a pair of second regions R2a and R2b (in the drawing). A pair of regions included in the broken line portions R2a and R2b). The first region R1 penetrates the drive vibration axis AX in plan view. The pair of second regions R2a and R2b are separated from each other in the second direction by the first region R1 in plan view.

振動質量体１および２の各々は、第１の領域Ｒ１において、母材部と、埋込質量体１３ｂとを有する。母材部は、シリコン基板１２と一体となっており、シリコン（母材）からなる。埋込質量体１３ｂは、母材部に埋め込まれている。埋込質量体１３ｂは、たとえばタングステンのようにシリコンの密度よりも大きな密度を有する材質からなる。この構成により、振動質量体１および２の各々は、第１の領域Ｒ１において、シリコンの密度に比して大きい平均密度を有する。 Each of the vibrating mass bodies 1 and 2 has a base material portion and an embedded mass body 13b in the first region R1. The base material portion is integrated with the silicon substrate 12 and is made of silicon (base material). The embedded mass body 13b is embedded in the base material portion. The embedded mass 13b is made of a material having a density higher than that of silicon, such as tungsten. With this configuration, each of the vibrating masses 1 and 2 has an average density larger than the density of silicon in the first region R1.

好ましくは平面視において母材部は埋込質量体１３ｂの周囲を完全に取り囲んでいる。
検出質量体３および４の各々は、第１の領域Ｒ１において、母材部と、埋込質量体１３ａとを有する。母材部は、シリコン基板１２と一体となっており、シリコン（母材）からなる。埋込質量体１３ａは母材部に埋め込まれている。埋込質量体１３ａの材質は、たとえばタングステンのようにシリコンの密度よりも大きな密度を有する材質からなる。この構成により、検出質量体３および４の各々は、第１の領域Ｒ１において、シリコンの密度に比して大きい平均密度を有する。 Preferably, the base material part completely surrounds the embedded mass 13b in plan view.
Each of detection mass bodies 3 and 4 has a base material portion and embedded mass body 13a in first region R1. The base material portion is integrated with the silicon substrate 12 and is made of silicon (base material). The embedded mass 13a is embedded in the base material portion. The material of the embedded mass 13a is made of a material having a density larger than that of silicon, such as tungsten. With this configuration, each of the detection mass bodies 3 and 4 has an average density larger than the density of silicon in the first region R1.

好ましくは平面視において母材部は埋込質量体１３ａの周囲を完全に取り囲んでいる。
振動質量体１および２の各々は、一対の第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂの各々において、母材部と、貫通孔２２とを有する。母材部は、シリコン基板１２と一体となっており、シリコン（母材）からなる。貫通孔２２は、母材部に形成されており、気体で満たされているか、または真空とされている。この気体の密度または真空の密度は、シリコンの密度よりも小さい。よって振動質量体１および２の各々は、一対の第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂにおいて、シリコンの密度に比して小さい平均密度を有する。 Preferably, the base material part completely surrounds the embedded mass 13a in plan view.
Each of the vibrating mass bodies 1 and 2 has a base material portion and a through hole 22 in each of the pair of second regions R2a and R2b. The base material portion is integrated with the silicon substrate 12 and is made of silicon (base material). The through-hole 22 is formed in the base material part and is filled with a gas or is evacuated. The density of the gas or vacuum is smaller than that of silicon. Therefore, each of the vibrating mass bodies 1 and 2 has an average density smaller than that of silicon in the pair of second regions R2a and R2b.

なお本明細書における「平均密度」とは、貫通孔２２が形成された領域を含む領域について、総質量が総体積によって除されることにより算出される値である。 The “average density” in the present specification is a value calculated by dividing the total mass by the total volume for the region including the region where the through holes 22 are formed.

好ましくは平面視において複数の貫通孔２２が第１の方向に沿って形成されている。このためには、第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂに多数の貫通孔２２が形成された構造（いわゆるハニカム構造）が用いられればよい。 Preferably, the plurality of through holes 22 are formed along the first direction in plan view. For this purpose, a structure in which a large number of through holes 22 are formed in the second regions R2a and R2b (so-called honeycomb structure) may be used.

上記の埋込質量体１３ａによって、一対の第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂの各々における検出質量体３の平均密度は、第１の領域Ｒ１における検出質量体３の平均密度に比して小さく、また一対の第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂの各々における検出質量体４の平均密度は、第１の領域Ｒ１における検出質量体４の平均密度に比して小さくされている。 With the embedded mass body 13a, the average density of the detection mass body 3 in each of the pair of second regions R2a and R2b is smaller than the average density of the detection mass body 3 in the first region R1, and The average density of the detection mass body 4 in each of the pair of second regions R2a and R2b is smaller than the average density of the detection mass body 4 in the first region R1.

また上記の埋込質量体１３ｂによって、一対の第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂの各々における振動質量体１の平均密度は、第１の領域Ｒ１における振動質量体１の平均密度に比して小さく、また一対の第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂの各々における振動質量体２の平均密度は、第１の領域Ｒ１における振動質量体２の平均密度に比して小さくされている。 Further, due to the embedded mass body 13b, the average density of the vibrating mass body 1 in each of the pair of second regions R2a and R2b is smaller than the average density of the vibrating mass body 1 in the first region R1, The average density of the vibrating mass 2 in each of the pair of second regions R2a and R2b is smaller than the average density of the vibrating mass 2 in the first region R1.

また上記の貫通孔２２によって、一対の第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂの各々における振動質量体１の平均密度は、第１の領域Ｒ１における振動質量体１の平均密度に比して小さく、また一対の第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂの各々における振動質量体２の平均密度は、第１の領域Ｒ１における振動質量体２の平均密度に比して小さくされている。 Further, due to the through hole 22, the average density of the vibrating mass 1 in each of the pair of second regions R2a and R2b is smaller than the average density of the vibrating mass 1 in the first region R1. The average density of the vibrating mass 2 in each of the second regions R2a, R2b is smaller than the average density of the vibrating mass 2 in the first region R1.

検出質量体３および４のそれぞれは、検出可動電極８を有する。また検出固定電極９は、熱酸化膜２４を介してガラス基板１４に固定されている。また検出固定電極９は櫛歯を有する。よって、この櫛歯はガラス基板１４に固定されている。この固定された櫛歯と、検出可動電極８とは、第２の方向に沿って対向している。この構成により、検出可動電極８と検出固定電極９との間の静電容量が測定されることで、第２の方向に沿った検出質量体３および４の振動を検出することができる。 Each of the detection mass bodies 3 and 4 has a detection movable electrode 8. The detection fixed electrode 9 is fixed to the glass substrate 14 via the thermal oxide film 24. The detection fixed electrode 9 has comb teeth. Therefore, the comb teeth are fixed to the glass substrate 14. The fixed comb teeth and the detection movable electrode 8 face each other along the second direction. With this configuration, the capacitance between the detection movable electrode 8 and the detection fixed electrode 9 is measured, so that the vibrations of the detection mass bodies 3 and 4 along the second direction can be detected.

この静電容量の測定は、具体的には、検出可動電極パッド１９と、検出固定電極パッド２１との間の静電容量の測定により行なうことができる。この目的のために、検出可動電極パッド１９は、シリコン基板１２上に直接形成されることで、検出質量体３および４と電気的に接続されている。また検出固定電極パッド２１は、絶縁膜１５によりシリコン基板１２から絶縁され、かつ、アルミニウムまたは金からなるワイヤボンディングにより検出固定電極取出パッド２０と接続されている。検出固定電極取出パッド２０は検出固定電極９の上に直接形成されている。よって検出固定電極パッド２１は検出固定電極９と電気的に接続されている。この構成により、検出可動電極パッド１９と検出固定電極パッド２１との間の静電容量を測定することで、検出可動電極８と検出固定電極９との間の静電容量が測定される。 Specifically, the capacitance can be measured by measuring the capacitance between the detection movable electrode pad 19 and the detection fixed electrode pad 21. For this purpose, the detection movable electrode pad 19 is electrically connected to the detection mass bodies 3 and 4 by being formed directly on the silicon substrate 12. The detection fixed electrode pad 21 is insulated from the silicon substrate 12 by the insulating film 15 and connected to the detection fixed electrode extraction pad 20 by wire bonding made of aluminum or gold. The detection fixed electrode extraction pad 20 is formed directly on the detection fixed electrode 9. Therefore, the detection fixed electrode pad 21 is electrically connected to the detection fixed electrode 9. With this configuration, the capacitance between the detection movable electrode 8 and the detection fixed electrode 9 is measured by measuring the capacitance between the detection movable electrode pad 19 and the detection fixed electrode pad 21.

検出可動電極８は、第１の領域Ｒ１に設けられた第１の櫛歯８１と、一対の第２の領域Ｒ２ａおよびＲ２ｂの各々に設けられた第２の櫛歯８２とを有する。第２の櫛歯８２の歯の長さは、第１の櫛歯８１の歯の長さよりも大きい。 The detection movable electrode 8 has a first comb tooth 81 provided in the first region R1 and a second comb tooth 82 provided in each of the pair of second regions R2a and R2b. The tooth length of the second comb tooth 82 is larger than the tooth length of the first comb tooth 81.

なお、後述するダンピング効果が必要な場合は、検出可動電極８と検出固定電極９との間に気体が満たされている。 When a damping effect described later is necessary, the gas is filled between the detection movable electrode 8 and the detection fixed electrode 9.

駆動モニタ配線１１は、振動質量体１および２の各々の上に設けられ、第２の方向に沿って延びている。駆動モニタ配線パッド１８は駆動モニタ配線１１の両端に設けられている。またたとえば永久磁石を用いることで、駆動モニタ配線１１には第１および第２の方向の各々に垂直な方向に磁場が印加されている。この構成により、振動質量体１および２の各々が第１の方向に沿って振動すると、誘導起電力によって駆動モニタ配線パッド１８に振動電圧が発生する。よってこの振動電圧をモニタすることで、振動質量体１および２の各々の振動をモニタすることができる。 The drive monitor wiring 11 is provided on each of the vibrating mass bodies 1 and 2 and extends along the second direction. The drive monitor wiring pads 18 are provided at both ends of the drive monitor wiring 11. For example, by using a permanent magnet, a magnetic field is applied to the drive monitor wiring 11 in a direction perpendicular to each of the first and second directions. With this configuration, when each of the vibrating mass bodies 1 and 2 vibrates along the first direction, an oscillating voltage is generated in the drive monitor wiring pad 18 by the induced electromotive force. Therefore, by monitoring this vibration voltage, the vibration of each of the vibrating mass bodies 1 and 2 can be monitored.

次に本実施の形態の角速度センサの使用方法について説明する。
図１を参照して、駆動配線電極パッド１７を介して、駆動配線１０に交流電流が印加される。すると、第１および第２の方向に直交する方向に磁界が印加されているため、駆動配線１０には第１の方向のローレンツ力が作用する。ローレンツ力は、交流電流に応じて時間的に振動する。よって、駆動配線１０が付された振動質量体１および２の各々には、第１の方向に振動する力が加わる。ここで、振動質量体１および２の各々は支持ばね５によって第１の方向に変位可能に懸架されているため、振動質量体１および２の各々は、第１の方向に振動的に変位する。この変位に応じて、振動質量体１および２の各々の上に設けられた駆動モニタ配線１１には誘導起電力が生じる。 Next, a method for using the angular velocity sensor of the present embodiment will be described.
Referring to FIG. 1, an alternating current is applied to drive wiring 10 through drive wiring electrode pad 17. Then, since the magnetic field is applied in a direction orthogonal to the first and second directions, Lorentz force in the first direction acts on the drive wiring 10. The Lorentz force vibrates in time according to the alternating current. Therefore, a force that vibrates in the first direction is applied to each of the vibrating mass bodies 1 and 2 to which the drive wiring 10 is attached. Here, since each of the vibration mass bodies 1 and 2 is suspended by the support spring 5 so as to be displaceable in the first direction, each of the vibration mass bodies 1 and 2 is vibrationally displaced in the first direction. . In response to this displacement, an induced electromotive force is generated in the drive monitor wiring 11 provided on each of the vibrating mass bodies 1 and 2.

この誘導起電力が駆動モニタ配線パッド１８を介してモニタされることで、振動質量体１および２の各々の振動の振幅が検知される。この検知結果を参照して駆動配線１０の電流値が調整されることにより、振動質量体１および２の各々を所望の振幅で振動させることができる。 This induced electromotive force is monitored via the drive monitor wiring pad 18 so that the vibration amplitude of each of the vibrating mass bodies 1 and 2 is detected. By adjusting the current value of the drive wiring 10 with reference to the detection result, each of the vibrating mass bodies 1 and 2 can be vibrated with a desired amplitude.

振動質量体１および２の各々に設けられた駆動配線１０は、互いに逆向きの電流が流されるように配線されている。よって、振動質量体１および２の各々に作用するローレンツ力は、互いに方向が逆になる。この結果、振動質量体１および２の各々には、第１の方向に沿って逆向きの力が作用する。振動質量体１および２の各々は支持ばね５により第１の方向に沿って振動変位が可能なように支持されているため、振動質量体１および２の各々は第１の方向に沿って逆位相で振動する。 The drive wiring 10 provided in each of the vibrating mass bodies 1 and 2 is wired so that currents in opposite directions flow. Therefore, the Lorentz forces acting on each of the vibrating mass bodies 1 and 2 are opposite in direction. As a result, a reverse force is applied to each of the vibrating mass bodies 1 and 2 along the first direction. Since each of the vibration mass bodies 1 and 2 is supported by the support spring 5 so as to be capable of vibration displacement along the first direction, each of the vibration mass bodies 1 and 2 is reversed along the first direction. Vibrates in phase.

さらに振動質量体１および２は連結ばね６により第１の方向に相対的に変位可能なように連結されているため、上記の振動が安定化される。また点Ｏに関する点対称性により、振動質量体１および２の各々の振動は、互いにほぼ同じ周波数で、かつ逆位相で安定化される。 Furthermore, since the vibration mass bodies 1 and 2 are connected by the connection spring 6 so as to be relatively displaceable in the first direction, the vibration described above is stabilized. Further, due to the point symmetry with respect to the point O, the vibrations of the vibrating masses 1 and 2 are stabilized at substantially the same frequency and in opposite phases.

検出質量体３および４のそれぞれは、ガラス基板１４からは独立していて、検出ばね７を介して振動質量体１および２により懸架されている。検出ばね７は第１の方向には高い剛性を有するため、振動質量体１および２の第１の方向の振動にともない、検出質量体３および４も第１の方向に振動する。 Each of the detection mass bodies 3 and 4 is independent of the glass substrate 14 and is suspended by the vibration mass bodies 1 and 2 via the detection spring 7. Since the detection spring 7 has high rigidity in the first direction, the detection mass bodies 3 and 4 also vibrate in the first direction as the vibration mass bodies 1 and 2 vibrate in the first direction.

第１および第２の方向の各々に直交する方向周りの角速度が角速度センサに加わると、第１の方向に振動する検出質量体３および４には、この角速度に応じて第２の方向のコリオリ力が加わる。検出ばね７は、第２の方向には全体として容易に弾性的に変形するため、検出質量体３、４は第２の方向のコリオリ力に応じて振動的に変位する。これにともない検出可動電極８も第２の方向に振動する。 When an angular velocity around a direction orthogonal to each of the first and second directions is applied to the angular velocity sensor, the detection mass bodies 3 and 4 that vibrate in the first direction have Coriolis in the second direction according to the angular velocity. Power is added. Since the detection spring 7 is easily elastically deformed as a whole in the second direction, the detection mass bodies 3 and 4 are oscillatingly displaced according to the Coriolis force in the second direction. Accordingly, the detection movable electrode 8 also vibrates in the second direction.

一方、検出固定電極９はガラス基板１４に固定されている。よって検出可動電極８と検出固定電極９との間の静電容量が変動する。したがって、この静電容量を検出可動電極パッド１９および検出固定電極パッド２１の各々を介して測定することにより、検出質量体３および４の各々の振動的な変位を知ることができる。 On the other hand, the detection fixed electrode 9 is fixed to the glass substrate 14. Therefore, the capacitance between the detection movable electrode 8 and the detection fixed electrode 9 varies. Therefore, by measuring this capacitance through each of the detection movable electrode pad 19 and the detection fixed electrode pad 21, the vibrational displacement of each of the detection mass bodies 3 and 4 can be known.

この変位は、上記の角速度に起因した第２の方向のコリオリ力に対応している。よって、この振動的な変位に基づいて、第１および第２の方向の各々に直交する方向周りの角速度を知ることができる。 This displacement corresponds to the Coriolis force in the second direction caused by the angular velocity. Therefore, the angular velocity around the direction orthogonal to each of the first and second directions can be known based on this vibrational displacement.

上述した角速度センサの説明は、理想的な状態についてのものである。実際の角速度センサにおいては、製造ばらつきの存在により、振動質量体１、２、および検出質量体３、４の駆動振動軸ＡＸに関する線対称性を完全に確保することは困難である。この線対称性の不完全さは、角速度センサの精度に悪影響を及ぼす漏れ振動の発生原因のひとつとなる。 The above description of the angular velocity sensor is for an ideal state. In an actual angular velocity sensor, it is difficult to completely ensure the line symmetry of the vibration mass bodies 1 and 2 and the detection mass bodies 3 and 4 with respect to the drive vibration axis AX due to the existence of manufacturing variations. This imperfection of line symmetry is one of the causes of leakage vibration that adversely affects the accuracy of the angular velocity sensor.

以下、この線対称性の不完全さによる漏れ振動の発生について説明する。図３１は、角速度センサの質量分布の質点系モデルを示す図である。 Hereinafter, the occurrence of leakage vibration due to the imperfection of the line symmetry will be described. FIG. 31 is a diagram showing a mass system model of the mass distribution of the angular velocity sensor.

主に図３１を参照して、第１の変位部Ｂ１（図３１の左側）は、振動質量体１および検出質量体３の質量分布に対応している。第２の変位部Ｂ２（図３１の右側）は、振動質量体２および検出質量体４の質量分布に対応している。軸Ｐ１は、第１および第２の方向の各々に直交し、かつ変位部Ｂ１の重心を通る軸である。軸Ｐ２は、第１および第２の方向の各々に直交し、かつ変位部Ｂ２の重心を通る軸である。複数の質点Ｍ１の質量の合計は、第１の領域Ｒ１（図１）内の質量に対応する。また複数の質点Ｍ２の質量の合計は、一対の第２の領域Ｒ２ａおよびＲ２ｂ内の質量に対応する。 Referring mainly to FIG. 31, the first displacement portion B <b> 1 (left side of FIG. 31) corresponds to the mass distribution of the vibration mass body 1 and the detection mass body 3. The second displacement part B2 (on the right side in FIG. 31) corresponds to the mass distribution of the vibration mass body 2 and the detection mass body 4. The axis P1 is an axis that is orthogonal to each of the first and second directions and passes through the center of gravity of the displacement part B1. The axis P2 is an axis that is orthogonal to each of the first and second directions and passes through the center of gravity of the displacement part B2. The sum of the masses of the plurality of mass points M1 corresponds to the mass in the first region R1 (FIG. 1). The total mass of the plurality of mass points M2 corresponds to the mass in the pair of second regions R2a and R2b.

距離Ｌ１は、本モデルにおける質点Ｍ１の駆動振動軸ＡＸからの距離である。距離Ｌ１は、第１の領域Ｒ１における第１および第２の変位部Ｂ１、Ｂ２のそれぞれの軸Ｐ１およびＰ２周りの慣性モーメントが、モデルの対象となる角速度センサ（図１）と一致するように定められる。 The distance L1 is the distance from the driving vibration axis AX of the mass point M1 in this model. The distance L1 is set so that the moments of inertia around the axes P1 and P2 of the first and second displacement portions B1 and B2 in the first region R1 coincide with the angular velocity sensor (FIG. 1) to be modeled. Determined.

距離Ｌ２は、本モデルにおける質点Ｍ２の駆動振動軸ＡＸからの距離である。距離Ｌ２は、一対の第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂにおける第１および第２の変位部Ｂ１、Ｂ２のそれぞれの軸Ｐ１およびＰ２周りの慣性モーメントが、モデルの対象となる角速度センサ（図１）と一致するように定められる。 The distance L2 is the distance from the driving vibration axis AX of the mass point M2 in this model. The distance L2 corresponds to the angular velocity sensor (FIG. 1) in which the moments of inertia around the axes P1 and P2 of the first and second displacement portions B1 and B2 in the pair of second regions R2a and R2b are models. It is determined to match.

角速度センサが設計通りに製造されれば、対応する質点系モデルは駆動振動軸ＡＸに関して完全な線対称性を有する。この場合、駆動配線１０により第１の変位部Ｂ１が加速度ａで駆動されると、第１の変位部Ｂ１の駆動振動軸ＡＸにより隔てられた一方側と他方側との各々に対して、互いに相殺されるような軸Ｐ１周りのトルクが作用する。この結果、第１の変位部Ｂ１の軸Ｐ１周りの回転は生じない。 If the angular velocity sensor is manufactured as designed, the corresponding mass system model has complete line symmetry with respect to the drive vibration axis AX. In this case, when the first displacement part B1 is driven with the acceleration a by the drive wiring 10, each of the one side and the other side separated by the drive vibration axis AX of the first displacement part B1 is mutually connected. A torque around the axis P <b> 1 that cancels out acts. As a result, the first displacement portion B1 does not rotate around the axis P1.

しかし実際の角速度センサは製造誤差を有する。よって実際の角速度センサに対応する質点系モデルは、駆動振動軸ＡＸに関して完全な線対称性を有しない。このため、上述したトルクの相殺が不完全になるので、第１の変位部Ｂ１は、設計上意図された運動である第１の方向に沿った振動運動に加えて、軸Ｐ１周りの回転運動を行なう。このように意図されていない運動が発生する結果、角速度センサの漏れ振動が発生する。第２の変位部Ｂ２についても同様であり、製造誤差により軸Ｐ２周りの回転運動が生じる結果、角速度センサの漏れ振動が発生する。 However, an actual angular velocity sensor has a manufacturing error. Therefore, the mass point system model corresponding to the actual angular velocity sensor does not have perfect line symmetry with respect to the drive vibration axis AX. For this reason, since the above-described torque cancellation becomes incomplete, the first displacement portion B1 is rotated around the axis P1 in addition to the vibration motion along the first direction, which is the motion intended by design. To do. As a result of such unintended movement, leakage vibration of the angular velocity sensor occurs. The same applies to the second displacement portion B2, and as a result of rotational movement around the axis P2 due to manufacturing errors, leakage vibration of the angular velocity sensor occurs.

次に、本実施の形態の角速度センサによって上記の漏れ振動が低減される原理について、トルクの大きさの観点、および製造ばらつきの大きさの観点の２つの観点から説明する。 Next, the principle by which the above-described leakage vibration is reduced by the angular velocity sensor of the present embodiment will be described from two viewpoints, that is, the viewpoint of the magnitude of torque and the viewpoint of the magnitude of manufacturing variation.

第１に、トルクの大きさの観点から、漏れ振動が低減される原理について説明する。
第１の変位部Ｂ１について検討すると、複数の質点Ｍ１のいずれかの質量が製造誤差によりｄＭだけ変動した場合、トルクの相殺が不完全となり、加速度ａのもとでは軸Ｐ１周りの回転に寄与する実効的なトルクＴ１＝ｄＭ×Ｌ１×ａが生じる。同様に、複数の質点Ｍ２のいずれかの質量が製造誤差によりｄＭだけ変動した場合、実効的なトルクＴ２＝ｄＭ×Ｌ２×ａが生じる。ここで距離Ｌ２＞Ｌ１であるため、トルクＴ２＞Ｔ１である。すなわち、第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂにおける質量の変動ｄＭの方が、第１の領域Ｒ１における質量の変動ｄＭに比して、より大きなトルクを発生させてしまう。 First, the principle of reducing leakage vibration from the viewpoint of the magnitude of torque will be described.
Considering the first displacement portion B1, if the mass of any of the plurality of mass points M1 fluctuates by dM due to a manufacturing error, torque cancellation becomes incomplete and contributes to rotation around the axis P1 under the acceleration a. An effective torque T1 = dM × L1 × a is generated. Similarly, when the mass of any of the plurality of mass points M2 varies by dM due to a manufacturing error, an effective torque T2 = dM × L2 × a is generated. Here, since distance L2> L1, torque T2> T1. That is, the mass variation dM in the second regions R2a and R2b generates a larger torque than the mass variation dM in the first region R1.

本実施の形態によれば、第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂにおける平均密度が、第１の領域Ｒ１における平均密度に比して小さくされている。このように平均密度が小さいので、第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂにおける製造ばらつきにより形状が変動しても、質量の変動が抑制される。すなわち質量の変動にともない大きなトルクを発生させてしまう第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂにおいて、質量の変動が抑制される。よってトルクの発生が抑制されるので、回転運動にともなう漏れ振動の発生を抑制することができる。 According to the present embodiment, the average density in the second regions R2a and R2b is made smaller than the average density in the first region R1. Since the average density is small in this way, even if the shape varies due to manufacturing variations in the second regions R2a and R2b, variation in mass is suppressed. That is, the mass variation is suppressed in the second regions R2a and R2b that generate a large torque with the mass variation. Therefore, since generation | occurrence | production of a torque is suppressed, generation | occurrence | production of the leakage vibration accompanying a rotational motion can be suppressed.

第２に、製造ばらつきの大きさの観点から、漏れ振動が低減される原理について説明する。 Second, the principle of reducing leakage vibration from the viewpoint of the magnitude of manufacturing variation will be described.

質点Ｍ１は、第１の領域Ｒ１を含む範囲Ａ１内の質量を代表している。また質点Ｍ２は、第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂを含む範囲Ａ２の質量を代表している。一対の第２の領域Ｒ２ａおよびＲ２ｂは互いに第１の領域Ｒ１により分離されているので、範囲Ａ２は範囲Ａ１よりも広い。一般に、より広い範囲に渡って製造ばらつきを抑制することは困難である。すなわち範囲Ａ２における製造ばらつきは、範囲Ａ１における製造ばらつきよりも大きくなる。 The mass point M1 represents the mass within the range A1 including the first region R1. The mass point M2 represents the mass of the range A2 including the second regions R2a and R2b. Since the pair of second regions R2a and R2b are separated from each other by the first region R1, the range A2 is wider than the range A1. In general, it is difficult to suppress manufacturing variations over a wider range. That is, the manufacturing variation in the range A2 is larger than the manufacturing variation in the range A1.

言い換えると、第２の領域Ｒ２ａとＲ２ｂとが離れていることから、第２の領域Ｒ２ａとＲ２ｂとの間での製造ばらつきが大きい。このため、第２の領域Ｒ２ａにおける質点Ｍ２と、第２の領域Ｒ２ｂにおける質点Ｍ２との間で、質量の差異が生じやすい。この結果、上述したトルクの相殺の不完全性が生じやすい。 In other words, since the second regions R2a and R2b are separated from each other, manufacturing variations between the second regions R2a and R2b are large. For this reason, a difference in mass is likely to occur between the mass point M2 in the second region R2a and the mass point M2 in the second region R2b. As a result, the above-described torque canceling imperfection tends to occur.

本実施の形態によれば、第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂにおける平均密度が、第１の領域Ｒ１における平均密度に比して小さくされている。このように特に製造ばらつきが生じやすい第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂにおいて平均密度が小さくされているので、質量の変動が抑制される。よって質量の変動にともなうトルクの発生が抑制されるので、回転運動にともなう漏れ振動の発生を抑制することができる。 According to the present embodiment, the average density in the second regions R2a and R2b is made smaller than the average density in the first region R1. In this way, since the average density is reduced in the second regions R2a and R2b that are particularly prone to manufacturing variations, mass fluctuations are suppressed. Therefore, the generation of torque due to mass fluctuations is suppressed, so that the generation of leakage vibrations associated with rotational movement can be suppressed.

以上、２つの観点から説明したように、本実施の形態によれば、第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂにおける平均密度が第１の領域Ｒ１における平均密度に比して小さくされているので、漏れ振動を抑制することができる。これにより角速度センサの精度を高めることができる。よって角速度センサの精度について所定の公差が定められている場合、製造工程の歩留まりを向上させることができる。 As described above from the two viewpoints, according to the present embodiment, since the average density in the second regions R2a and R2b is smaller than the average density in the first region R1, leakage vibration Can be suppressed. Thereby, the accuracy of the angular velocity sensor can be increased. Therefore, when a predetermined tolerance is set for the accuracy of the angular velocity sensor, the yield of the manufacturing process can be improved.

また本実施の形態によれば、平均密度を調整するために設けられている貫通孔２２は、振動質量体１、２を貫通して設けられている。これにより、振動質量体１、２の密度を厚さ方向全体に渡って調整することができる。 Moreover, according to this Embodiment, the through-hole 22 provided in order to adjust an average density is provided through the vibration mass bodies 1 and 2. As shown in FIG. Thereby, the density of the vibration mass bodies 1 and 2 can be adjusted over the whole thickness direction.

なお貫通孔２２の代わりに貫通していない孔が用いられる場合、この孔の形成によって振動質量体１、２の各々の厚み方向（第１および第２の方向に直交する方向）における重心位置が変動することで、漏れ振動が生じることがある。 When a hole that does not penetrate is used instead of the through hole 22, the position of the center of gravity in the thickness direction (direction orthogonal to the first and second directions) of each of the vibrating mass bodies 1 and 2 is formed by the formation of this hole. Fluctuation may cause leakage vibration.

また本実施の形態によれば、平均密度を調整するために設けられている埋込質量体１３ａ、１３ｂは、振動質量体１、２を貫通して設けられている。これにより、振動質量体１、２の密度を厚さ方向全体に渡って調整することができる。 Further, according to the present embodiment, the embedded mass bodies 13a and 13b provided for adjusting the average density are provided through the vibrating mass bodies 1 and 2. Thereby, the density of the vibration mass bodies 1 and 2 can be adjusted over the whole thickness direction.

なお埋込質量体１３ａ、１３ｂの代わりに貫通していない質量体が用いられる場合、この質量体によって振動質量体１、２の各々の厚み方向における重心位置が変動することで漏れ振動が生じることがある。 In addition, when a mass body that does not penetrate is used instead of the embedded mass bodies 13a and 13b, a leakage vibration is caused by a change in the center of gravity position in the thickness direction of each of the vibration mass bodies 1 and 2 due to this mass body. There is.

また本実施の形態によれば、検出可動電極８は、第１の領域Ｒ１に設けられた第１の櫛歯８１と、第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂに設けられ、第１の櫛歯８１の歯の長さよりも大きい歯の長さを有する第２の櫛歯８２とを有する。すなわち、検出固定電極９の櫛歯（固定櫛歯）と対向する櫛歯の対向長さが第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂにおいて長くされている。この構成により、検出質量体３、４のそれぞれが軸Ｐ１およびＰ２の周りを回転した際に、第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂにおいて第２の櫛歯８２と固定櫛歯との間の隙間に、大きなダンピング効果が生じる。これにより、検出質量体３、４の回転を抑制することで、角速度センサの漏れ振動を抑制することができる。 In addition, according to the present embodiment, the detection movable electrode 8 is provided in the first comb teeth 81 provided in the first region R1 and the second regions R2a and R2b. And a second comb tooth 82 having a tooth length larger than the tooth length. That is, the opposing length of the comb teeth facing the comb teeth (fixed comb teeth) of the detection fixed electrode 9 is increased in the second regions R2a and R2b. With this configuration, when each of the detection mass bodies 3 and 4 rotates around the axes P1 and P2, in the gaps between the second comb teeth 82 and the fixed comb teeth in the second regions R2a and R2b, A large damping effect occurs. Thereby, the leakage vibration of the angular velocity sensor can be suppressed by suppressing the rotation of the detection mass bodies 3 and 4.

また本実施の形態によれば、好ましくは、平面視において母材部は埋込質量体１３ａおよび１３ｂの各々周囲を完全に取り囲んでいる。これにより、振動質量体１、２、および検出質量体３、４の端面において、埋込質量体１３ａ、埋込質量体１３ｂが露出しない。よって振動質量体１、２、および検出質量体３、４の端面において母材が分断されないので、熱膨張収縮による変形が駆動振動におよぼす悪影響を抑制することができる。 In addition, according to the present embodiment, preferably, the base material portion completely surrounds each of the embedded mass bodies 13a and 13b in a plan view. Thereby, the embedded mass body 13a and the embedded mass body 13b are not exposed at the end surfaces of the vibration mass bodies 1 and 2 and the detection mass bodies 3 and 4. Therefore, since the base material is not divided at the end surfaces of the vibration mass bodies 1 and 2 and the detection mass bodies 3 and 4, it is possible to suppress the adverse effect of deformation due to thermal expansion and contraction on the drive vibration.

なお仮に振動質量体１、２、および検出質量体３、４の端面において、埋込質量体１３ａ、埋込質量体１３ｂが露出する部分があるとする。すると、その部分において母材と異なる熱膨張係数を有する物質によって母材が分断されていることになる。この場合、温度変化に対する構造体の変形が、駆動振動に悪影響をおよぼし、漏れ振動を増大させる懸念がある。 It is assumed that there are portions where the embedded mass bodies 13a and 13b are exposed at the end surfaces of the vibrating mass bodies 1 and 2 and the detection mass bodies 3 and 4. Then, the base material is divided by a substance having a thermal expansion coefficient different from that of the base material at that portion. In this case, there is a concern that the deformation of the structure with respect to the temperature change adversely affects the driving vibration and increases the leakage vibration.

また本実施の形態によれば、好ましくは、平面視において第１の方向に沿って複数の貫通孔２２が形成されている。これにより、第１の方向に沿って多数の貫通孔２２を形成することができるので、第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂにおける平均密度をより小さくすることで、本発明の効果を高めることができる。 Further, according to the present embodiment, preferably, the plurality of through holes 22 are formed along the first direction in plan view. Thereby, since many through-holes 22 can be formed along a 1st direction, the effect of this invention can be heightened by making the average density in 2nd area | region R2a, R2b smaller.

なお第１の方向に沿って複数の貫通孔２２が形成されていなくても、一の貫通孔２２の第１の方向に沿った幅が十分に広くされれば、上記と同様に第２の領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂにおける平均密度を小さくすることはできる。しかしながら、この場合、振動質量体１、２の第２の方向に沿った剛性が低下するので、振動質量体１、２が外乱やコリオリ力によって第２の方向に容易に変形してしまう。この結果、漏れ振動を十分に抑制することができないことがある。 Even if the plurality of through holes 22 are not formed along the first direction, as long as the width along the first direction of one through hole 22 is sufficiently wide, The average density in the regions R2a and R2b can be reduced. However, in this case, since the rigidity along the second direction of the vibrating mass bodies 1 and 2 is lowered, the vibrating mass bodies 1 and 2 are easily deformed in the second direction due to disturbance and Coriolis force. As a result, the leakage vibration may not be sufficiently suppressed.

次に、本実施の形態の角速度センサの製造方法について、図１０〜図３０を用いて説明する。 Next, the manufacturing method of the angular velocity sensor of this Embodiment is demonstrated using FIGS.

図１０は、本発明の一実施の形態における角速度センサの製造方法の第１工程を示す概略的な平面図である。図１１は、図１０のガラス基板のみが図示された概略的な平面図である。図１２〜図１５のそれぞれは、図１０の線ＸＩＩ−ＸＩＩ〜線ＸＶ〜ＸＶに沿う概略的な断面図である。 FIG. 10 is a schematic plan view showing a first step in the method of manufacturing the angular velocity sensor according to one embodiment of the present invention. FIG. 11 is a schematic plan view illustrating only the glass substrate of FIG. 12 to 15 are schematic cross-sectional views taken along lines XII-XII to XV to XV in FIG.

主に図１０〜図１５を参照して、初期段階では、ガラス基板１４とシリコン基板１２とが別個に扱われる。 Referring mainly to FIGS. 10 to 15, in the initial stage, glass substrate 14 and silicon substrate 12 are handled separately.

ガラス基板１４には、振動質量体１、２、および検出質量体３、４を中空支持できるようにするための空隙となる溝部２３が形成される。 The glass substrate 14 is provided with a groove 23 serving as a gap for enabling the vibration mass bodies 1 and 2 and the detection mass bodies 3 and 4 to be supported hollow.

シリコン基板１２には、両主面に熱酸化膜２４が形成される。次に、第１の領域Ｒ１（図１）における一方の主面側に、埋込質量体１３ａ、１３ｂが形成される。より具体的には、たとえば以下の工程が行なわれる。 A thermal oxide film 24 is formed on both main surfaces of the silicon substrate 12. Next, embedded mass bodies 13a and 13b are formed on one main surface side in the first region R1 (FIG. 1). More specifically, for example, the following steps are performed.

まず異方性深堀加工技術によりシリコン基板１２に所定の深さの孔が形成される。この孔の深さは、ＣＭＰの研磨代を確保するために、振動質量体１、２の厚さよりも大きくされる。この孔が埋め込まれるように、シリコン基板１２上にタングステンの成膜が行なわれる。次にＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)によって平坦化研磨が行なわれる。これによりシリコン基板１２に設けられた孔内にのみタングステンが残される。次にシリコン基板１２の全面の熱酸化により熱酸化膜２４が形成される。 First, a hole having a predetermined depth is formed in the silicon substrate 12 by an anisotropic deep drilling technique. The depth of the hole is made larger than the thickness of the vibrating mass bodies 1 and 2 in order to ensure a CMP polishing allowance. Tungsten is deposited on the silicon substrate 12 so as to fill the holes. Next, planarization polishing is performed by CMP (Chemical Mechanical Polishing). Thereby, tungsten is left only in the hole provided in the silicon substrate 12. Next, a thermal oxide film 24 is formed by thermal oxidation of the entire surface of the silicon substrate 12.

次に、埋込質量体１３ａ、１３ｂがガラス基板１４に面するように、シリコン基板１２とガラス基板１４とが貼り合わされる。貼り合わせは、たとえば陽極接合により行うことができる。その後、振動質量体１、２、検出質量体３、４などの厚さにまで、シリコン基板１２が研削、研磨加工される。 Next, the silicon substrate 12 and the glass substrate 14 are bonded so that the embedded mass bodies 13 a and 13 b face the glass substrate 14. Bonding can be performed, for example, by anodic bonding. Thereafter, the silicon substrate 12 is ground and polished to the thickness of the vibrating mass bodies 1 and 2 and the detection mass bodies 3 and 4.

なお陽極接合の代わりに、表面活性化による低温接合が用いられてもよい。またガラス基板１４の代わりにシリコン基板を用い、このシリコン基板と、シリコン基板１２とが表面活性化による低温接合により接合されてもよい。 In place of anodic bonding, low-temperature bonding by surface activation may be used. Further, a silicon substrate may be used instead of the glass substrate 14, and the silicon substrate and the silicon substrate 12 may be bonded by low-temperature bonding by surface activation.

図１６は、本発明の一実施の形態における角速度センサの製造方法の第２工程を示す概略的な平面図である。図１７〜図２０のそれぞれは、図１６の線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ〜線ＸＸ〜ＸＸに沿う概略的な断面図である。 FIG. 16 is a schematic plan view showing a second step of the method of manufacturing the angular velocity sensor according to one embodiment of the present invention. 17 to 20 are schematic cross-sectional views taken along line XVII-XVII to line XX to XX in FIG.

図１６〜図２０を参照して、上記の加工により、埋込質量体１３ａ、１３ｂが外部側に露出される。 With reference to FIGS. 16 to 20, the embedded mass bodies 13 a and 13 b are exposed to the outside by the above processing.

図２１は、本発明の一実施の形態における角速度センサの製造方法の第３工程を示す概略的な平面図である。図２２〜図２５のそれぞれは、図２１の線ＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ〜線ＸＸＶ〜ＸＸＶに沿う概略的な断面図である。 FIG. 21 is a schematic plan view showing a third step of the method of manufacturing the angular velocity sensor according to one embodiment of the present invention. 22 to 25 are schematic cross-sectional views taken along line XXII-XXII to line XXV to XXV in FIG.

図２１〜図２５を参照して、シリコン基板１２上に、絶縁膜１５が形成される。具体的には、まず低温で成膜することができるシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜が成膜され、この膜のパターニングがレジストマスクを用いたドライエッチングにより行なわれる。なお絶縁膜１５は、駆動配線１０、駆動モニタ配線１１、駆動配線電極パッド１７、駆動モニタ配線パッド１８、および検出固定電極パッド２１の各々と、シリコン基板１２との間の絶縁のために設けられる。 Referring to FIGS. 21 to 25, insulating film 15 is formed on silicon substrate 12. Specifically, a silicon oxide film or silicon nitride film that can be formed at a low temperature is first formed, and patterning of this film is performed by dry etching using a resist mask. The insulating film 15 is provided for insulation between the silicon substrate 12 and each of the drive wiring 10, the drive monitor wiring 11, the drive wiring electrode pad 17, the drive monitor wiring pad 18, and the detection fixed electrode pad 21. .

図２６は、本発明の一実施の形態における角速度センサの製造方法の第４工程を示す概略的な平面図である。図２７〜図３０のそれぞれは、図２６の線ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ〜線ＸＸＸ〜ＸＸＸに沿う概略的な断面図である。 FIG. 26 is a schematic plan view showing a fourth step of the method of manufacturing the angular velocity sensor according to one embodiment of the present invention. Each of FIG. 27 to FIG. 30 is a schematic cross-sectional view taken along line XXVII-XXVII to line XXX to XXX in FIG.

図２６〜図３０を参照して、シリコン基板１２上に、駆動配線１０、駆動モニタ配線１１、駆動配線電極パッド１７、駆動モニタ配線パッド１８、検出可動電極パッド１９、検出固定電極取出パッド２０、および検出固定電極パッド２１が形成される。具体的には、まずＡｌ−Ｓｉなどの配線材料がスパッタ法により成膜される。この膜のパターニングがレジストマスクを用いたドライエッチングにより行なわれる。 26 to 30, on the silicon substrate 12, the drive wiring 10, the drive monitor wiring 11, the drive wiring electrode pad 17, the drive monitor wiring pad 18, the detection movable electrode pad 19, the detection fixed electrode extraction pad 20, And the detection fixed electrode pad 21 is formed. Specifically, first, a wiring material such as Al—Si is formed by sputtering. This film is patterned by dry etching using a resist mask.

続いて、振動質量体１、２、検出質量体３、４、支持ばね５、連結ばね６、検出ばね７、検出固定電極９のパターンに対応するレジストパターンが形成される。このレジストパターンは、貫通孔２２に対応する位置に開口部を有する。次に、たとえばＩＣＰ−ＲＩＥ (Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching) によるシリコンの深堀加工技術により、シリコン基板１２が高い異方性でエッチングされる。このエッチングにおいて、熱酸化膜２４がエッチングストップ層として用いられる。次に、レジストパターンと、エッチングの際に形成された側壁保護膜とが除去される。次に、たとえば５０％濃度のＨＦによって、熱酸化膜２４のエッチングストップ層として機能した部分が除去される。次にワイヤボンディングが行なわれる。 Subsequently, resist patterns corresponding to the patterns of the vibration mass bodies 1 and 2, the detection mass bodies 3 and 4, the support spring 5, the connection spring 6, the detection spring 7, and the detection fixed electrode 9 are formed. This resist pattern has an opening at a position corresponding to the through hole 22. Next, the silicon substrate 12 is etched with high anisotropy by, for example, a silicon deep processing technique using ICP-RIE (Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching). In this etching, the thermal oxide film 24 is used as an etching stop layer. Next, the resist pattern and the sidewall protective film formed during the etching are removed. Next, a portion functioning as an etching stop layer of the thermal oxide film 24 is removed by, for example, HF having a concentration of 50%. Next, wire bonding is performed.

以上により、図１に示す本実施の形態の角速度センサが完成される。
なお本実施の形態においては、ローレンツ力による駆動方式、すなわち電磁駆動方式の角速度センサについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば静電駆動方式の角速度センサにも適用されることができる。 Thus, the angular velocity sensor according to the present embodiment shown in FIG. 1 is completed.
In the present embodiment, the driving method using Lorentz force, that is, the angular velocity sensor of the electromagnetic driving method has been described. Can.

今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。 Each embodiment disclosed this time must be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、角速度センサに特に有利に適用され得る。 The present invention can be applied particularly advantageously to angular velocity sensors.

本発明の一実施の形態における角速度センサの構成を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly the structure of the angular velocity sensor in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における角速度センサの概略的な平面レイアウトを示す図である。It is a figure which shows the schematic plane layout of the angular velocity sensor in one embodiment of this invention. 図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う概略的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1. 図１の線ＩＶ−ＩＶに沿う概略的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1. 図１の線Ｖ−Ｖに沿う概略的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line VV in FIG. 1. 図１の線ＶＩ−ＶＩに沿う概略的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 1. 図１の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿う概略的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 1. 図１の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿う概略的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 1. 図１の線ＩＸ−ＩＸに沿う概略的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. 1. 本発明の一実施の形態における角速度センサの製造方法の第１工程を示す概略的な平面図である。It is a schematic top view which shows the 1st process of the manufacturing method of the angular velocity sensor in one embodiment of this invention. 図１０のガラス基板のみが図示された概略的な平面図である。FIG. 11 is a schematic plan view illustrating only the glass substrate of FIG. 10. 図１０の線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿う概略的な断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG. 10. 図１０の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿う概略的な断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG. 10. 図１０の線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿う概略的な断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 10. 図１０の線ＸＶ−ＸＶに沿う概略的な断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along line XV-XV in FIG. 10. 本発明の一実施の形態における角速度センサの製造方法の第２工程を示す概略的な平面図である。It is a schematic top view which shows the 2nd process of the manufacturing method of the angular velocity sensor in one embodiment of this invention. 図１６の線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩに沿う概略的な断面図である。FIG. 17 is a schematic cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG. 16. 図１６の線ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩに沿う概略的な断面図である。FIG. 17 is a schematic cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG. 16. 図１６の線ＸＩＸ−ＸＩＸに沿う概略的な断面図である。FIG. 17 is a schematic cross-sectional view taken along line XIX-XIX in FIG. 16. 図１６の線ＸＸ−ＸＸに沿う概略的な断面図である。FIG. 17 is a schematic cross-sectional view taken along line XX-XX in FIG. 16. 本発明の一実施の形態における角速度センサの製造方法の第３工程を示す概略的な平面図である。It is a schematic top view which shows the 3rd process of the manufacturing method of the angular velocity sensor in one embodiment of this invention. 図２１の線ＸＸＩＩ−ＸＸＩＩに沿う概略的な断面図である。FIG. 22 is a schematic cross-sectional view taken along line XXII-XXII in FIG. 21. 図２１の線ＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩに沿う概略的な断面図である。FIG. 22 is a schematic cross-sectional view taken along line XXIII-XXIII in FIG. 21. 図２１の線ＸＸＩＶ−ＸＸＩＶに沿う概略的な断面図である。FIG. 22 is a schematic cross-sectional view taken along line XXIV-XXIV in FIG. 21. 図２１の線ＸＸＶ−ＸＸＶに沿う概略的な断面図である。FIG. 22 is a schematic cross-sectional view taken along line XXV-XXV in FIG. 21. 本発明の一実施の形態における角速度センサの製造方法の第４工程を示す概略的な平面図である。It is a schematic plan view which shows the 4th process of the manufacturing method of the angular velocity sensor in one embodiment of this invention. 図２６の線ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩに沿う概略的な断面図である。FIG. 27 is a schematic cross-sectional view taken along line XXVII-XXVII in FIG. 26. 図２６の線ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩに沿う概略的な断面図である。FIG. 27 is a schematic cross-sectional view taken along line XXVIII-XXVIII in FIG. 26. 図２６の線ＸＸＩＸ−ＸＸＩＸに沿う概略的な断面図である。FIG. 27 is a schematic cross-sectional view taken along line XXIX-XXIX in FIG. 26. 図２６の線ＸＸＸ−ＸＸＸに沿う概略的な断面図である。FIG. 27 is a schematic cross-sectional view taken along line XXX-XXX in FIG. 26. 角速度センサの質量分布の質点系モデルを示す図である。It is a figure which shows the mass point system model of mass distribution of an angular velocity sensor.

Explanation of symbols

１，２振動質量体、３，４検出質量体、５支持ばね、６連結ばね、７検出ばね、８検出可動電極、９検出固定電極、１０駆動配線、１１駆動モニタ配線、１２シリコン基板、１３ａ，１３ｂ埋込質量体、１４ガラス基板、１５絶縁膜、１７駆動配線電極パッド、１８駆動モニタ配線パッド、１９検出可動電極パッド、２０検出固定電極取出パッド、２１検出固定電極パッド、２２貫通孔、２３溝部、２４熱酸化膜。 1, 2 Vibration mass body, 3, 4 Detection mass body, 5 Support spring, 6 Connection spring, 7 Detection spring, 8 Detection movable electrode, 9 Detection fixed electrode, 10 Drive wiring, 11 Drive monitor wiring, 12 Silicon substrate, 13a , 13b Embedded mass body, 14 Glass substrate, 15 Insulating film, 17 Drive wiring electrode pad, 18 Drive monitor wiring pad, 19 Detection movable electrode pad, 20 Detection fixed electrode extraction pad, 21 Detection fixed electrode pad, 22 Through-hole, 23 groove part, 24 thermal oxide film.

Claims

A substrate,
At least one displacement part supported by the substrate so as to be able to vibrate relative to the substrate along a first direction and having an axis of symmetry along the first direction in plan view;
A drive unit for driving each of the at least one displacement unit along the first direction;
Each of the at least one displacement portion is
A vibrating mass driven by the drive unit;
A detection mass body supported by the vibration mass body so as to vibrate along a second direction orthogonal to the first direction;
At least one of the vibration mass body and the detection mass body is:
A first region penetrating the symmetry axis in plan view;
A pair of second regions separated from each other in the second direction by the first region in plan view;
Each of the pair of second regions is an angular velocity sensor having an average density smaller than the average density of the first region.

The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the second region has a through hole.

The first region is
A base material part made of a base material;
The angular velocity sensor according to claim 1, further comprising an embedded mass body embedded in the base material portion and having a density larger than a density of the base material.

A detection fixed electrode having a relative position fixed to the substrate;
The detection fixed electrode has fixed comb teeth;
The detection mass body has an electrode facing the fixed comb teeth through a gas,
The electrode is
First comb teeth provided in the first region;
The angular velocity sensor according to claim 1, further comprising: a second comb tooth provided in the second region and having a tooth length larger than a tooth length of the first comb tooth. .