JP2016161451A - ジャイロセンサー、電子機器、移動体およびジャイロセンサーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制しつつ感度調整が可能な、ジャイロセンサー、電子機器、移動体およびジャイロセンサーの製造方法等を提供すること。
【解決手段】ジャイロセンサー１は、基板１０と、振動体１１２と、振動体１１２を振動させる固定駆動電極１３０，１３２および可動駆動電極１１６と、振動体１１２の振動に応じて変化する信号を検出するための固定検出電極１３０，１３２および可動検出電極１１６と、振動体１１２にバイアス電圧Ｖｒを印加するバイアス電圧印加部６１０と、記憶部６２０と、を含み、バイアス電圧印加部６２０は、記憶部６１０に記憶される情報に基づいてバイアス電圧Ｖｒの値を設定する。
【選択図】図７

Description

本発明は、ジャイロセンサー、電子機器、移動体およびジャイロセンサーの製造方法に関する。

近年、例えばシリコンＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて角速度を検出する角速度センサー（ジャイロセンサー）が開発されている。

特許文献１には、ゲインを可変に制御して感度調整を行う感度調整回路を有するジャイロセンサーが開示されている。

特開２００７−３２７９４５号公報

特許文献１のジャイロセンサーにおいて、出力感度を上げるために感度調整回路のゲインを上げると、ノイズも増幅されてしまう。したがって、特許文献１のジャイロセンサーではＳ／Ｎ比を改善することが難しかった。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制しつつ感度調整が可能な、ジャイロセンサー、電子機器、移動体およびジャイロセンサーの製造方法等を提供することができる。

本発明は前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、以下の態様または適用例として実現することができる。

［適用例１］
本適用例に係るジャイロセンサーは、
基板と、
振動体と、
前記基板上に固定され、前記振動体を振動させる固定駆動電極と、
前記振動体から延出し、前記振動体を振動させる可動駆動電極と、
前記基板上に固定され、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための固定検出電極と、
前記振動体から延出し、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための可動検出電極と、
前記振動体にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部と、
記憶部と、
を含み、
前記バイアス電圧印加部は、前記記憶部に記憶される情報に基づいて前記バイアス電圧の値を設定する、ジャイロセンサーである。

［適用例２］
本適用例に係るジャイロセンサーは、
基板と、
振動体と、
前記基板上に固定され、前記振動体を振動させる固定駆動電極と、
前記振動体に設けられ、前記振動体を振動させる可動駆動電極と、
前記基板上に固定され、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための固定検出電極と、
前記振動体に設けられ、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための可動検出電極と、
前記可動検出電極にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部と、
記憶部と、
を含み、
前記バイアス電圧印加部は、前記記憶部に記憶される情報に基づいて前記バイアス電圧の値を設定する、ジャイロセンサーである。

［適用例３］
上述のジャイロセンサーにおいて、
前記固定検出電極と前記可動検出電極とは、対向して設けられていてもよい。

これらの適用例によれば、バイアス電圧を変えると、ジャイロセンサーの出力感度が変わるので、記憶部に記憶される情報を書き換えることによって、ジャイロセンサーの出力感度を調整できる。したがって、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制しつつ感度調整が可能なジャイロセンサーを実現できる。

［適用例４］
上述のジャイロセンサーにおいて、
前記可動検出電極の往復運動端の両側の領域に、前記固定検出電極が設けられていてもよい。

本適用例によれば、バイアス電圧が変化しても往復動の中心が変化しにくいので、バイアス電圧の変更に伴う特性への悪影響を低減できる。

［適用例５］
上述のジャイロセンサーにおいて、
前記可動検出電極の往復運動端の片側の領域に、前記固定検出電極が設けられていてもよい。

本適用例によれば、バイアス電圧を大きくすると、距離が縮まりつつ電位差が大きくなるので、バイアス電圧の変化幅が小さくても、ジャイロセンサーの出力感度を大きく変更できる。

［適用例６］
上述のジャイロセンサーにおいて、
前記記憶部に記憶される情報は、固定検出電極からの信号に基づいて設定される情報であってもよい。

本適用例によれば、所望の出力感度に適切に調整できる。

［適用例７］
本適用例に係る電子機器は、
上述のいずれかのジャイロセンサーを含む、電子機器である。

［適用例８］
本適用例に係る移動体は、
上述のいずれかのジャイロセンサーを含む、移動体である。

これらの適用例によれば、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制しつつ感度調整が可能なジャイロセンサーを含んでいるので、動作の信頼性が高い電子機器および移動体を実現できる。

［適用例９］
本適用例に係るジャイロセンサーの製造方法は、
基板と、
振動体と、
前記基板上に固定され、前記振動体を振動させる固定駆動電極と、
前記振動体から延出し、前記振動体を振動させる可動駆動電極と、
前記基板上に固定され、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための固定検出電極と、
前記振動体から延出し、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための可動検出電極と、
前記振動体にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部と、
記憶部と、
を含み、
前記バイアス電圧印加部は、前記記憶部に記憶される情報に基づいて前記バイアス電圧の値を設定する、ジャイロセンサーの製造方法であって、
前記固定検出電極からの信号を測定する工程と、
前記信号に基づいて、前記記憶部に前記情報を書き込む工程と、
を含む、ジャイロセンサーの製造方法である。

［適用例１０］
本適用例に係るジャイロセンサーの製造方法は、
基板と、
振動体と、
前記基板上に固定され、前記振動体を振動させる固定駆動電極と、
前記振動体に設けられ、前記振動体を振動させる可動駆動電極と、
前記基板上に固定され、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための固定検出電極と、
前記振動体に設けられ、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための可動検出電極と、
前記可動検出電極にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部と、
記憶部と、
を含み、
前記バイアス電圧印加部は、前記記憶部に記憶される情報に基づいて前記バイアス電圧の値を設定する、ジャイロセンサーの製造方法であって、
前記固定検出電極からの信号を測定する工程と、
前記信号に基づいて、前記記憶部に前記情報を書き込む工程と、
を含む、ジャイロセンサーの製造方法である。

これらの適用例によれば、バイアス電圧を変えると、ジャイロセンサーの出力感度が変わるので、固定検出電極からの信号に基づいて記憶部に情報を書き込むことによって、ジャイロセンサーを所望の出力感度に調整できる。したがって、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制しつ
つ感度調整が可能なジャイロセンサーを製造できるジャイロセンサーの製造方法を実現できる。

本実施形態に係るセンサーデバイスに含まれる機能素子を模式的に示す平面図である。 本実施形態に係るセンサーデバイスに含まれる機能素子を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係るセンサーデバイスの動作を説明するための図である。 本実施形態に係るセンサーデバイスの動作を説明するための図である。 本実施形態に係るセンサーデバイスの動作を説明するための図である。 本実施形態に係るセンサーデバイスの動作を説明するための図である。 本実施形態に係るジャイロセンサーの回路図である。 本実施形態に係るジャイロセンサーの製造方法を示すフローチャートである。 本実施形態に係る電子機器の機能ブロック図である。 図１０（Ａ）は、電子機器の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図、図１０（Ｂ）は、電子機器の一例としての腕装着型の携帯機器の外観の一例を示す図である。 本実施形態に係る移動体の一例を示す図（上面図）。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．ジャイロセンサー
１−１．センサーデバイス
まず、本実施形態に係るジャイロセンサー１に含まれるセンサーデバイス１００について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るセンサーデバイス１００に含まれる機能素子１０２を模式的に示す平面図である。図２は、本実施形態に係るセンサーデバイス１００に含まれる機能素子１０２を模式的に示す断面図である。なお、図１では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。

以下で詳述されるように、本実施形態におけるセンサーデバイス１００は、基板１０と、振動体１１２と、固定駆動電極１３０および固定駆動電極１３２と、可動駆動電極１１６と、固定モニター電極１６０および固定モニター電極１６２と、可動モニター電極１１８と、固定検出電極１４０および固定検出電極１４２と、可動検出電極１２６と、を含むことができる。

センサーデバイス１００は、図１〜図２に示すように、基板１０と、機能素子１０２と、蓋体６０と、を含むことができる。なお、便宜上、図１では、基板１０および蓋体６０を省略して図示している。

基板１０の材質は、例えば、ガラス、シリコンである。基板１０は、図２に示すように、第１面１１と、第１面１１と反対側の第２面１２と、を有している。図示の例では、第１面１１および第２面１２は、ＸＹ平面と平行な面である。

機能素子１０２は、基板１０上に（基板１０の第１面１１に）設けられている。以下で
は、機能素子１０２が、Ｚ軸回りの角速度を検出するジャイロセンサー素子（静電容量型ＭＥＭＳジャイロセンサー素子）である例について説明する。

機能素子１０２は、図１に示すように、第１構造体１０６および第２構造体１０８を有している。第１構造体１０６および第２構造体１０８は、Ｘ軸に沿って互いに連結されている。第１構造体１０６は、第２構造体１０８よりも−Ｘ方向側に位置している。構造体１０６，１０８は、図１に示すように、例えば、両者の境界線Ｂ（Ｙ軸に沿った直線）に対して、対称となる形状を有している。なお、図示はしないが、機能素子１０２は、第２構造体１０８を有しておらず、第１構造体１０６によって構成されていてもよい。

各構造体１０６，１０８は、図１に示すように、振動体１１２と、第１バネ部１１４と、可動駆動電極１１６と、変位部１２２と、第２バネ部１２４と、固定駆動電極１３０，１３２と、可動振動検出電極１１８，１２６と、固定振動検出電極１４０，１４２，１６０，１６２と、固定部１５０と、を有することができる。可動振動検出電極１１８，１２６は、可動モニター電極１１８と、可動検出電極１２６と、に分類される。固定振動検出電極１４０，１４２，１６０，１６２は、固定検出電極１４０，１４２と、固定モニター電極１６０，１６２と、に分類される。

振動体１１２，バネ部１１４，１２４，可動駆動電極１１６、可動モニター電極１１８、変位部１２２、可動検出電極１２６、および固定部１５０は、例えば、基板１０に接合されたシリコン基板（図示せず）を加工することにより、一体に形成されている。これにより、シリコン半導体デバイスの製造に用いられる微細な加工技術の適用が可能となり、機能素子１０２の小型化を図ることができる。機能素子１０２の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。なお、可動駆動電極１１６、可動モニター電極１１８および可動検出電極１２６は、振動体１１２とは別部材として振動体１１２の表面等に設けられていてもよい。

振動体１１２は、例えば、枠状（フレーム状）の形状を有している。振動体１１２の内側には、変位部１２２、可動検出電極１２６、および固定検出電極１４０，１４２が設けられている。

第１バネ部１１４は、一端が振動体１１２に接続され、他端が固定部１５０に接続されている。固定部１５０は、基板１０上に（基板１０の第１面１１に）固定されている。すなわち、固定部１５０の下方には、凹部１４が設けられていない。振動体１１２は、第１バネ部１１４を介して、固定部１５０により支持されている。図示の例では、第１バネ部１１４は、第１構造体１０６および第２構造体１０８において、４つずつ設けられている。なお、第１構造体１０６と第２構造体１０８との境界線Ｂ上の固定部１５０は、設けられていなくてもよい。

第１バネ部１１４は、Ｘ軸方向に振動体１１２を変位し得るように構成されている。より具体的には、第１バネ部１１４は、Ｙ軸方向に（Ｙ軸に沿って）往復しながらＸ軸方向に（Ｘ軸に沿って）延出する形状を有している。なお、第１バネ部１１４は、振動体１１２をＸ軸に沿って振動させることができれば、その数は特に限定されない。

可動駆動電極１１６は、振動体１１２に接続されている。可動駆動電極１１６は、振動体１１２から＋Ｙ方向および−Ｙ方向に延出している。可動駆動電極１１６は、複数設けられ、複数の可動駆動電極１１６は、Ｘ軸方向に配列されていてもよい。可動駆動電極１１６は、振動体１１２の振動に伴い、Ｘ軸に沿って振動することができる。

固定駆動電極１３０，１３２は、基板１０上に（基板１０の第１面１１に）固定され、
振動体１１２の＋Ｙ方向側、および振動体１１２の−Ｙ方向側に設けられている。

固定駆動電極１３０，１３２は、可動駆動電極１１６と対向し、可動駆動電極１１６を挟んで設けられている。より具体的には、可動駆動電極１１６を挟む固定駆動電極１３０，１３２において、第１構造体１０６では、可動駆動電極１１６の−Ｘ方向側に固定駆動電極１３０が設けられ、可動駆動電極１１６の＋Ｘ方向側に固定駆動電極１３２が設けられている。第２構造体１０８では、可動駆動電極１１６の＋Ｘ方向側に固定駆動電極１３０が設けられ、可動駆動電極１１６の−Ｘ方向側に固定駆動電極１３２が設けられている。

図１に示す例では、固定駆動電極１３０，１３２は、櫛歯状の形状を有しており、可動駆動電極１１６は、固定駆動電極１３０，１３２の櫛歯の間に挿入可能な形状を有している。固定駆動電極１３０，１３２は、可動駆動電極１１６の数に応じて、複数設けられ、Ｘ軸方向に配列されていてもよい。固定駆動電極１３０，１３２および可動駆動電極１１６は、振動体１１２を振動させるための電極である。

可動モニター電極１１８は、振動体１１２に接続されている。可動モニター電極１１８は、振動体１１２から＋Ｙ方向および−Ｙ方向に延出している。図１に示す例では、可動モニター電極１１８は、第１構造体１０６の振動体１１２の＋Ｙ方向側、および第２構造体１０８の振動体１１２の＋Ｙ方向側に、１つずつ設けられ、可動モニター電極１１８の間に、複数の可動駆動電極１１６が配列されている。さらに、可動モニター電極１１８は、第１構造体１０６の振動体１１２の−Ｙ方向側、および第２構造体１０８の振動体１１２の−Ｙ方向側に、１つずつ設けられ、可動モニター電極１１８の間に、複数の可動駆動電極１１６が配列されている。可動モニター電極１１８の平面形状は、例えば、可動駆動電極１１６の平面形状と同じである。可動モニター電極１１８は、振動体１１２の振動に伴い、Ｘ軸に沿って振動する、すなわち、往復運動することができる。

固定モニター電極１６０，１６２は、基板１０上に（基板１０の第１面１１に）固定され、振動体１１２の＋Ｙ方向側、および振動体１１２の−Ｙ方向側に設けられている。

固定モニター電極１６０，１６２は、可動モニター電極１１８と対向し、可動モニター電極１１８を挟んで設けられている。より具体的には、可動モニター電極１１８を挟む固定モニター電極１６０，１６２において、第１構造体１０６では、可動モニター電極１１８の−Ｘ方向側に固定モニター電極１６０が設けられ、可動モニター電極１１８の＋Ｘ方向側に固定モニター電極１６２が設けられている。第２構造体１０８では、可動モニター電極１１８の＋Ｘ方向側に固定モニター電極１６０が設けられ、可動モニター電極１１８の−Ｘ方向側に固定モニター電極１６２が設けられている。

固定モニター電極１６０，１６２は、櫛歯状の形状を有しており、可動モニター電極１１８は、固定モニター電極１６０，１６２の櫛歯の間に挿入可能な形状を有している。

固定モニター電極１６０，１６２および可動モニター電極１１８は、振動体１１２の振動に応じて変化する信号を検出するため電極であり、振動体１１２の振動状態を検出するための電極である。より具体的には、可動モニター電極１１８がＸ軸に沿って変位することにより、可動モニター電極１１８と固定モニター電極１６０との間の静電容量、および可動モニター電極１１８と固定モニター電極１６２との間の静電容量、が変化する。これにより、固定モニター電極１６０，１６２の電流が変化する。この電流の変化を検出することにより、振動体１１２の振動状態を検出することができる。

変位部１２２は、第２バネ部１２４を介して、振動体１１２に接続されている。図示の
例では、変位部１２２の平面形状は、Ｙ軸に沿った長辺を有する長方形である。なお、図示はしないが、変位部１２２は、振動体１１２の外側に設けられていてもよい。

第２バネ部１２４は、Ｙ軸方向に変位部１２２を変位し得るように構成されている。より具体的には、第２バネ部１２４は、Ｘ軸方向に往復しながらＹ軸方向に延出する形状を有している。なお、第２バネ部１２４は、変位部１２２をＹ軸に沿って変位させることができれば、その数は特に限定されない。

可動検出電極１２６は、変位部１２２に接続されている。可動検出電極１２６は、例えば、複数設けられている。可動検出電極１２６は、変位部１２２から＋Ｘ方向および−Ｘ方向に延出している。

固定検出電極１４０，１４２は、基板１０上に（基板１０の第１面１１に）固定されている。より具体的には、固定検出電極１４０，１４２は、一端が基板１０上に固定され、他端が自由端として変位部１２２側に延出している。

固定検出電極１４０，１４２は、可動検出電極１２６と対向し、可動検出電極１２６を挟んで設けられている。より具体的には、可動検出電極１２６を挟む固定検出電極１４０，１４２において、第１構造体１０６では、可動検出電極１２６の−Ｙ方向側に固定検出電極１４０が設けられ、可動検出電極１２６の＋Ｙ方向側に固定検出電極１４２が設けられている。第２構造体１０８では、可動検出電極１２６の＋Ｙ方向側に固定検出電極１４０が設けられ、可動検出電極１２６の−Ｙ方向側に固定検出電極１４２が設けられている。

図１に示す例では、固定検出電極１４０，１４２は、複数設けられ、Ｙ軸に沿って交互に配列されている。固定検出電極１４０，１４２および可動検出電極１２６は、振動体１１２の振動に応じて変化する信号（静電容量）を検出するための電極である。

蓋体６０は、図２に示すように、基板１０上に設けられている。基板１０および蓋体６０は、パッケージを構成することができる。基板１０および蓋体６０は、キャビティー６２を形成することができ、キャビティー６２に機能素子１０２を収容することができる。キャビティー６２は、例えば、真空で密閉されている。蓋体６０の材質は、例えば、シリコン、ガラスである。

次に、センサーデバイス１００の動作について説明する。図３〜図６は、センサーデバイス１００の動作を説明するための図である。なお、図３〜図６では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。また、便宜上、図３〜図６では、機能素子１０２以外の部材の図示を省略し、さらに、可動駆動電極１１６、可動モニター電極１１８、可動検出電極１２６、固定駆動電極１３０，１３２、固定検出電極１４０，１４２、および固定モニター電極１６０，１６２の図示を省略し、機能素子１０２を簡略化して図示している。

可動駆動電極１１６と固定駆動電極１３０，１３２との間に、図示しない電源によって、電圧を印加すると、可動駆動電極１１６と固定駆動電極１３０，１３２との間に、静電力を発生させることができる（図１参照）。これにより、図３および図４に示すように、第１バネ部１１４をＸ軸に沿って伸縮させることができ、振動体１１２をＸ軸に沿って振動させることができる。

より具体的には、可動駆動電極１１６に、一定のバイアス電圧Ｖｒを与える。さらに、図示しない駆動配線を介して固定駆動電極１３０に、所定の電圧を基準として第１交流電
圧を印加する。また、図示しない駆動配線を介して固定駆動電極１３２に、所定の電圧を基準として、第１交流電圧と位相が１８０度ずれた第２交流電圧を印加する。

ここで、可動駆動電極１１６を挟む固定駆動電極１３０，１３２において、第１構造体１０６では、可動駆動電極１１６の−Ｘ方向側に固定駆動電極１３０が設けられ、可動駆動電極１１６の＋Ｘ方向側に固定駆動電極１３２が設けられている（図１参照）。第２構造体１０８では、可動駆動電極１１６の＋Ｘ方向側に固定駆動電極１３０が設けられ、可動駆動電極１１６の−Ｘ方向側に固定駆動電極１３２が設けられている（図１参照）。そのため、第１交流電圧および第２交流電圧によって、第１構造体１０６の振動体１１２ａ、および第２構造体１０８の振動体１１２ｂを、互いに逆位相でかつ所定の周波数で、Ｘ軸に沿って振動させることができる。図３に示す例では、振動体１１２ａは、α１方向に変位し、振動体１１２ｂは、α１方向と反対のα２方向に変位している。図４に示す例では、振動体１１２ａは、α２方向に変位し、振動体１１２ｂは、α１方向に変位している。

なお、変位部１２２は、振動体１１２の振動に伴い、Ｘ軸に沿って変位する。同様に、可動検出電極１２６（図１参照）は、振動体１１２の振動に伴い、Ｘ軸に沿って変位する。

図５および図６に示すように、振動体１１２ａ，１１２ｂがＸ軸に沿って振動を行っている状態で、機能素子１０２にＺ軸回りの角速度ωが加わると、コリオリの力が働き、変位部１２２は、Ｙ軸に沿って変位する。すなわち、振動体１１２ａに接続された変位部１２２ａ、および振動体１１２ｂに接続された変位部１２２ｂは、Ｙ軸に沿って、互いに反対方向に変位する。図５に示す例では、変位部１２２ａは、β１方向に変位し、変位部１２２ｂは、β１方向と反対のβ２方向に変位している。図６に示す例では、変位部１２２ａは、β２方向に変位し、第２変位部１２２ｂは、β１方向に変位している。

変位部１２２ａ，１２２ｂがＹ軸に沿って変位することにより、可動検出電極１２６と固定検出電極１４０との間の距離は、変化する（図１参照）。同様に、可動検出電極１２６と固定検出電極１４２との間の距離は、変化する（図１参照）。そのため、可動検出電極１２６と固定検出電極１４０との間の静電容量は、変化する。同様に、可動検出電極１２６と固定検出電極１４２との間の静電容量は、変化する。

センサーデバイス１００では、可動検出電極１２６と固定検出電極１４０との間に電圧を印加することにより、可動検出電極１２６と固定検出電極１４０との間の静電容量の変化量を検出することができる（図１参照）。さらに、可動検出電極１２６と固定検出電極１４２との間に電圧を印加することにより、可動検出電極１２６と固定検出電極１４２との間の静電容量の変化量を検出することができる（図１参照）。このようにして、センサーデバイス１００は、可動検出電極１２６と固定検出電極１４０，１４２との間の静電容量の変化量により、Ｚ軸回りの角速度ωを求めることができる。

さらに、センサーデバイス１００では、振動体１１２ａ，１１２ｂがＸ軸に沿って振動することにより、可動モニター電極１１８と固定モニター電極１６０との間の距離は、変化する（図１参照）。同様に、可動モニター電極１１８と固定モニター電極１６２との間の距離は、変化する（図１参照）。そのため、可動モニター電極１１８と固定モニター電極１６０との間の静電容量は、変化する。同様に、可動モニター電極１１８と固定モニター電極１６２との間の静電容量は、変化する。これに伴い、固定モニター電極１６０，１６２に流れる電流は変化する。この電流の変化によって、振動体１１２ａ，１１２ｂの振動状態を検出する（モニターする）ことができる。

本実施形態のジャイロセンサー１において、図１に示される例のように、可動検出電極１２６の往復運動端の両側の領域に、固定検出電極１４０，１４２が設けられていてもよい。

本実施形態によれば、後述されるバイアス電圧印加部６１０によってバイアス電圧Ｖｒが変化しても往復動の中心が変化しにくいので、バイアス電圧Ｖｒの変更に伴う特性への悪影響を低減できる。

本実施形態のジャイロセンサー１において、可動検出電極１２６の往復運動端の片側の領域にのみ、固定検出電極（固定検出電極１４０または固定検出電極１４２）が設けられていてもよい。

本実施形態によれば、後述されるバイアス電圧印加部６１０によってバイアス電圧Ｖｒを大きくすると、距離が縮まりつつ電位差が大きくなるので、バイアス電圧Ｖｒの変化幅が小さくても、ジャイロセンサー１の出力感度を大きく変更できる。

１−２．駆動回路および検出回路
図７は、本実施形態に係るジャイロセンサー１の回路図である。ジャイロセンサー１は、上述のセンサーデバイス１００と、駆動回路２００と、検出回路３００と、バイアス電圧印加部６１０と、記憶部６２０と、を含んで構成されている。

駆動回路２００は、固定モニター電極１６０，１６２および可動モニター電極１１８の少なくとも一方からの信号に基づいて駆動信号を生成し、固定駆動電極１３０，１３２および可動駆動電極１１６の少なくとも一方に駆動信号を出力する。本実施形態においては、駆動回路２００は、固定モニター電極１６０，１６２からの信号に基づいて駆動信号を生成し、固定駆動電極１３０，１３２に駆動信号を出力する。

駆動回路２００は、駆動信号を出力してセンサーデバイス１００を駆動し、センサーデバイス１００からフィードバック信号を受ける。これによりセンサーデバイス１００を励振させる。検出回路３００は、駆動信号により駆動されるセンサーデバイス１００からの検出信号を受け、検出信号からコリオリの力に基づく角速度成分を抽出する。

本実施形態における駆動回路２００は、増幅回路２０２、フィルター回路２０４、ＡＧＣ（自動利得制御回路）２０６および増幅回路２０８を含んで構成されている。

センサーデバイス１００の振動体１１２が振動すると、容量変化に基づく電流がフィードバック信号として固定モニター電極１６０，１６２から出力され、増幅回路２０２に入力される。増幅回路２０２は、振動体１１２の振動周波数と同一の周波数の交流電圧信号を出力する。

増幅回路２０２から出力された交流電圧信号は、フィルター回路２０４に入力される。フィルター回路２０４は、入力される交流電圧信号から不要な周波数成分を除去する。フィルター回路２０４としては、例えば、バンドパスフィルターを採用できる。

フィルター回路２０４から出力された交流電圧信号はＡＧＣ（自動利得制御回路）２０４に入力される。ＡＧＣ２０４は、入力された交流電圧信号の振幅を一定値に保持するように利得を制御し、利得制御後の交流電圧信号を増幅回路２０８と検出回路３００の同期検波回路３０６（後述）に出力する。

増幅回路２０８は、入力される交流電圧信号を増幅して駆動信号を生成し、固定駆動電
極１３０，１３２に出力する。この固定駆動電極１３０，１３２に入力される駆動信号（交流電圧信号）によりセンサーデバイス１００が駆動される。

本実施形態における検出回路３００は、増幅回路３０２、同期検波回路３０６、フィルター回路３０８および増幅回路３１０を含んで構成されている。

固定検出電極１４０，１４２から出力される信号は、センサーデバイス１００に働くコリオリの力に基づく角速度成分と、センサーデバイス１００の励振振動に基づく自己振動成分（漏れ信号成分）を含んでいる。検出回路３００は、固定検出電極１４０，１４２から出力される信号から角速度成分を抽出する。

センサーデバイス１００の振動体１１２が振動すると、容量変化に基づく電流が固定検出電極１４０，１４２から出力され、増幅回路３０２に入力される。増幅回路３０２は、交流電圧信号を同期検波回路３０６に出力する。

同期検波回路３０６は、固定検出電極１４０，１４２および可動検出電極１２６の少なくとも一方からの信号を、固定モニター電極１６０，１６２および可動モニター電極１１８の少なくとも一方からの信号に基づいて同期検波する。本実施形態においては、同期検波回路３０６は、固定検出電極１４０，１４２からの信号を、固定モニター電極１６０，１６２からの信号に基づいて同期検波する。図７に示される例では、同期検波回路３０６は、増幅回路３０２の出力信号をＡＧＣ２０６の出力信号に基づいて同期検波する。同期検波回路３０６で抽出された角速度成分信号は、フィルター回路３０８に入力される。

フィルター回路３０８は、角速度成分信号から高周波成分を除去して直流電圧信号に変換するローパスフィルターで構成されている。フィルター回路３０８は、出力信号を増幅回路３１０に出力する。

増幅回路３１０は、入力される信号を増幅して、角速度に基づく電圧信号出力する。

バイアス電圧印加部６１０は、センサーデバイス１００の振動体１１２にバイアス電圧Ｖｒを印加する。本実施形態においては、図１におけるアンカー部１５０を介して振動体１１２にバイアス電圧Ｖｒを印加するが、振動体１１２が可動駆動電極１１６、可動モニター電極１１８および可動検出電極１２６と一体構造であるため、可動駆動電極１１６、可動モニター電極１１８および可動検出電極１２６にもバイアス電圧Ｖｒが印加されることになる。なお、振動体１１２は可動駆動電極１１６、可動モニター電極１１８および可動検出電極１２６と少なくとも電気的に一体構造であってもよい。バイアス電圧印加部６１０は、記憶部６２０に記憶される情報に基づいてバイアス電圧Ｖｒの値を設定する。

記憶部６２０は、バイアス電圧印加部６１０によるバイアス電圧Ｖｒの値に関する情報を記憶する。記憶部６２０は、不揮発性のモリーで構成されることが好ましい。

本実施形態によれば、バイアス電圧Ｖｒを変えると、ジャイロセンサー１の出力感度が変わるので、記憶部６２０に記憶される情報を書き換えることによって、ジャイロセンサー１の出力感度を調整できる。したがって、例えば、増幅回路３１０の増幅率を変えることによってジャイロセンサー１の出力感度を調整する場合に比べて、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制しつつ感度調整が可能なジャイロセンサー１を実現できる。

本実施形態において、記憶部６２０に記憶される情報は、固定検出電極１４０，１４２からの信号に基づいて設定される情報であってもよい。記憶部６２０に記憶される情報は、例えば、固定検出電極１４０，１４２からの信号の経路にある増幅回路３０２の出力信
号が所望の振幅になるように設定されてもよいし、増幅回路３１０の出力信号が所望の値となるように設定されてもよい。

本実施形態によれば、ジャイロセンサー１の出力感度を所望の出力感度に適切に調整できる。

２．ジャイロセンサーの製造方法
図８は、本実施形態に係るジャイロセンサー１の製造方法を示すフローチャートである。なお、上述したように、可動駆動電極１１６、可動モニター電極１１８および可動検出電極１２６は、振動体１１２と一体として構成されていてもよいし、振動体１１２とは別部材として振動体１１２の表面等に設けられていてもよい。

本実施形態に係るジャイロセンサー１の製造方法は、固定検出電極１４０，１４２からの信号を測定する工程と、測定された信号に基づいて、記憶部６２０にバイアス電圧Ｖｒの値を設定するための情報を書き込む工程と、を含む。

まず、固定検出電極１４０，１４２からの信号を測定する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００においては、例えば、固定検出電極１４０，１４２からの信号の経路にある増幅回路３０２の出力信号の振幅を検出してもよいし、増幅回路３１０の出力信号の値を検出してもよい。

ステップＳ１００の後に、ステップＳ１００で測定された信号に基づいて、記憶部６２０にバイアス電圧Ｖｒの値を設定するための情報を書き込む（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２においては、例えば、固定検出電極１４０，１４２からの信号の経路にある増幅回路３０２の出力信号が所望の振幅になるようにバイアス電圧Ｖｒが設定されてもよいし、増幅回路３１０の出力信号が所望の値となるようにバイアス電圧Ｖｒが設定されてもよい。

本実施形態によれば、バイアス電圧Ｖｒを変えると、ジャイロセンサー１の出力感度が変わるので、固定検出電極１４０，１４２からの信号に基づいて記憶部６２０に情報を書き込むことによって、ジャイロセンサー１を所望の出力感度に調整できる。したがって、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制しつつ感度調整が可能なジャイロセンサー１を製造できるジャイロセンサー１の製造方法を実現できる。

３．電子機器
図９は、本実施形態に係る電子機器５００の機能ブロック図である。なお、上述された各実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態に係る電子機器５００は、ジャイロセンサー１を含む電子機器５００である。図９に示される例では、電子機器５００は、ジャイロセンサー１、演算処理装置５１０、操作部５３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）５４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）５５０、通信部５６０、表示部５７０、音出力部５８０を含んで構成されている。なお、本実施形態に係る電子機器５００は、図９に示される構成要素（各部）の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

演算処理装置５１０は、ＲＯＭ５４０等に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、演算処理装置５１０は、ジャイロセンサー１の出力信号や、操作部５３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部とデータ通信を行うために通信部５６０を制御する処理、表示部５７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、音出力部５８０に各種の音を出力させる処理等を行う。

操作部５３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を演算処理装置５１０に出力する。

ＲＯＭ５４０は、演算処理装置５１０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。

ＲＡＭ５５０は、演算処理装置５１０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ５４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部５３０から入力されたデータ、演算処理装置５１０が各種プログラムにしたがって実行した演算結果等を一時的に記憶する。

通信部５６０は、演算処理装置５１０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。

表示部５７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や電気泳動ディスプレイ等により構成される表示装置であり、演算処理装置５１０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。

そして、音出力部５８０は、スピーカー等の音を出力する装置である。

本実施形態に係る電子機器５００によれば、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制しつつ感度調整が可能なジャイロセンサー１を含んで構成されているので、動作の信頼性の高い電子機器５００を実現できる。

電子機器５００としては種々の電子機器が考えられる。例えば、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター）、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルカメラ、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）、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネ
ットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、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、ゲーム用コントローラー、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（point of sale）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、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。

図１０（Ａ）は、電子機器５００の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図、図１０（Ｂ）は、電子機器５００の一例としての腕装着型の携帯機器の外観の一例を示す図である。図１０（Ａ）に示される電子機器５００であるスマートフォンは、操作部５３０としてボタンを、表示部５７０としてＬＣＤを備えている。図１０（Ｂ）に示される電子機器５００である腕装着型の携帯機器は、操作部５３０としてボタンおよび竜頭を、表示部５７０としてＬＣＤを備えている。これらの電子機器５００は、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制しつつ感度調整が可能なジャイロセンサー１を含んで構成されているので、動作の信頼性の高い電子機器５００を実現できる。

４．移動体
図１１は、本実施形態に係る移動体４００の一例を示す図（上面図）である。なお、上
述された各実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態に係る移動体４００は、ジャイロセンサー１を含む移動体４００である。図１１に示される例では、移動体４００は、エンジンシステム、ブレーキシステム、キーレスエントリーシステム等の各種の制御を行うコントローラー４２０、コントローラー４３０、コントローラー４４０、バッテリー４５０およびバックアップ用バッテリー４６０を含んで構成されている。なお、本実施形態に係る移動体４００は、図１１に示される構成要素（各部）の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

本実施形態に係る移動体４００によれば、Ｓ／Ｎ比の悪化を抑制しつつ感度調整が可能なジャイロセンサー１を含んでいるので、動作の信頼性の高い移動体４００を実現できる。

このような移動体４００としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車（電気自動車も含む）、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。

以上、本実施形態あるいは変形例について説明したが、本発明はこれら本実施形態あるいは変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…ジャイロセンサー、１０…基板、１１…第１面、１２…第２面、１４…凹部、６０…蓋体、６２…キャビティー、１００…センサーデバイス、１０２…機能素子、１０６…第１構造体、１０８…第２構造体、１１２…振動体、１１２ａ…振動体、１１２ｂ…振動体、１１４…第１バネ部、１１６…可動駆動電極、１１８…可動モニター電極、１２２…変位部、１２２ａ…変位部、１２２ｂ…変位部、１２４…第２バネ部、１２６…可動検出電極、１３０，１３２…固定駆動電極、１４０，１４２…固定検出電極、１５０…固定部、１６０，１６２…固定モニター電極、２００…駆動回路、２０２…増幅回路、２０４…フィルター回路、２０６…ＡＧＣ、２０８…増幅回路、３００…検出回路、３０２…増幅回路、３０６…同期検波回路、３０８…フィルター回路、３１０…増幅回路、４００…移動体、４２０…コントローラー、４３０…コントローラー、４４０…コントローラー、４５０…バッテリー、４６０…バックアップ用バッテリー、５００…電子機器、５１０…演算処理装置、５３０…操作部、５４０…ＲＯＭ、５５０…ＲＡＭ、５６０…通信部、５７０…表示部、５８０…音声出力部、６１０…バイアス電圧印加部、６２０…記憶部

Claims (10)

1. 基板と、
   振動体と、
   前記基板上に固定され、前記振動体を振動させる固定駆動電極と、
   前記振動体から延出し、前記振動体を振動させる可動駆動電極と、
   前記基板上に固定され、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための固定検出電極と、
   前記振動体から延出し、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための可動検出電極と、
   前記振動体にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部と、
   記憶部と、
   を含み、
   前記バイアス電圧印加部は、前記記憶部に記憶される情報に基づいて前記バイアス電圧の値を設定する、ジャイロセンサー。
2. 基板と、
   振動体と、
   前記基板上に固定され、前記振動体を振動させる固定駆動電極と、
   前記振動体に設けられ、前記振動体を振動させる可動駆動電極と、
   前記基板上に固定され、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための固定検出電極と、
   前記振動体に設けられ、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための可動検出電極と、
   前記可動検出電極にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部と、
   記憶部と、
   を含み、
   前記バイアス電圧印加部は、前記記憶部に記憶される情報に基づいて前記バイアス電圧の値を設定する、ジャイロセンサー。
3. 請求項１または２に記載のジャイロセンサーにおいて、
   前記固定検出電極と前記可動検出電極とは、対向して設けられている、ジャイロセンサー。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のジャイロセンサーにおいて、
   前記可動検出電極の往復運動端の両側の領域に、前記固定検出電極が設けられている、ジャイロセンサー。
5. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のジャイロセンサーにおいて、
   前記可動検出電極の往復運動端の片側の領域に、前記固定検出電極が設けられている、ジャイロセンサー。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載のジャイロセンサーにおいて、
   前記記憶部に記憶される情報は、固定検出電極からの信号に基づいて設定される情報である、ジャイロセンサー。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のジャイロセンサーを含む、電子機器。
8. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のジャイロセンサーを含む、移動体。
9. 基板と、
   振動体と、
   前記基板上に固定され、前記振動体を振動させる固定駆動電極と、
   前記振動体から延出し、前記振動体を振動させる可動駆動電極と、
   前記基板上に固定され、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための固定検出電極と、
   前記振動体から延出し、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための可動検出電極と、
   前記振動体にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部と、
   記憶部と、
   を含み、
   前記バイアス電圧印加部は、前記記憶部に記憶される情報に基づいて前記バイアス電圧の値を設定する、ジャイロセンサーの製造方法であって、
   前記固定検出電極からの信号を測定する工程と、
   前記信号に基づいて、前記記憶部に前記情報を書き込む工程と、
   を含む、ジャイロセンサーの製造方法。
10. 基板と、
    振動体と、
    前記基板上に固定され、前記振動体を振動させる固定駆動電極と、
    前記振動体に設けられ、前記振動体を振動させる可動駆動電極と、
    前記基板上に固定され、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための固定検出電極と、
    前記振動体に設けられ、前記振動体の振動に応じて変化する信号を検出するための可動検出電極と、
    前記可動検出電極にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部と、
    記憶部と、
    を含み、
    前記バイアス電圧印加部は、前記記憶部に記憶される情報に基づいて前記バイアス電圧の値を設定する、ジャイロセンサーの製造方法であって、
    前記固定検出電極からの信号を測定する工程と、
    前記信号に基づいて、前記記憶部に前記情報を書き込む工程と、
    を含む、ジャイロセンサーの製造方法。