(実施の形態1)
 図1は本発明の実施の形態1における加速度� �ンサの検出素子の分解斜視図である。図1に� ��いて、加速度センサは、加速度検出部とと� ��に角速度検出部を有する検出素子1を備えて いる。二種類の測定をするので、やや複雑な 構造となっている。この検出素子1は、可撓� �を介して錘部2を連結した固定部4を備えた主 基板5と、それと対向させて合わせる対向基� �6とを有している。ここで、可撓部とは、後� ��する固定部4と錘部2とを連結する部分を指� �ており、主に第1アーム8、更に第2アーム10が 可撓部に相当する。主基板5の錘部2と対向基� ��6の各々の対向面に配置した対向電極14、16,1 8,20を有している。

 この検出素子1は、主基板5内で、第1アー� ��8を第2アーム10に略直交方向に連結している 。第1アーム8の一端を支持する支持部12と、2� ��の第1アーム8の他端を接続した枠体形状の� �定部4とを有している。第1アーム8の厚みは� �2アーム10の厚みよりも非常に薄く形成して� �る。第2アーム10は第2アーム10自身と対向す� �まで折れ曲がった屈曲形状をしている。屈� �した第2アーム10の先端部に錘部2を連結して� ��る。二つの第1アーム8と支持部12とは略同一 直線上に配置し、第1アーム8および第2アーム 10は検出素子1の中心に対して対称配置してい る。即ち、第1アーム8の中央を通り主基板5に 垂直な平面に対して、左右面対称である。ま た、第2アーム10の中央を通り主基板5に垂直� �平面に対して、左右対称である。

 図6は図1における主基板5と対向基板6とを 合わせたときの2-2断面図である。主基板5に� �向して対向基板6を合わせている。この対向� ��板6は、一定のギャップGを介して錘部2と対� ��させている。図4は図1における主基板5と対� ��基板6とを合わせたときの3-3断面図である。 ギャップGは数μmのオーダーなので、主基板5� ��対向基板6との表面は非常に平面度が良くし かも平滑な平面でなくてはならない。また、 その数μmを精度良く設定するのに、図4に示� �ような突起部13をスペーサとして用いる。こ の際、突起部13の所定の位置に接着剤を薄く� ��布しておけば、主基板5の固定部4と対向基� �6とを容易に固定できる。

 図1に示すように、本実施の形態では、角 速度センサ用として、互いに対向する一方の 2つの第2アーム10には錘部2を駆動振動させる� ��動電極22および検知電極24を配置し、互いに 対向する他方の2つの第2アーム10には、第2電� ��として第2アーム10の歪を感知する第1感知電 極26、第2感知電極28を配置している。

 加速度センサ用として、錘部2と対向基板 6の各々の対向面には、対向電極14、16、18、20 を配置している。錘部2に配置した対向電極14 、16、18、20を延長して引き出した信号線21を� ��第2アーム10および第1アーム8を通過して固� �部4に設けた電極パッド23に電気的に接続配� �している。

 図2は図1における主基板の2-2断面図であ� �。図3は図1における主基板の3-3断面図である 。錘部2に配置した対向電極14、16、18、20、駆 動電極22、検知電極24、第1感知電極26、第2感� ��電極28は、図2、図3に示すように、圧電層30� ��介在させた上部電極32と下部電極34とを有し 、信号線21も同様の構成である。

 図5Aは図1における主基板と対向基板とを� ��わせたときの4-4断面図である。対向基板6に 配置した対向電極14、16、18、20から引き出し� ��信号線21を、主基板5の固定部4の上方にまで 引き出し、電気的に導通のある接続パッド15� ��介して、主基板5の固定部4に設けた延長信� �線21aに接続し、引き出している。このとき� �接続パッド15は導電性ペーストで形成されて いる。なお、接続パッド15は、導電性ペース� ��に限るものではなく、導電性樹脂、金属、� ��方性導電接着フィルムなどでも形成するこ� ��が出来る。

 上記のような構造であり、全ての信号線2 1の端部を電極パッド23として、主基板5の固� �部4の上面側に配置している。図9は実施の形 態1における加速度センサの外部配線接続を� �す斜視図である。電極パッド23の上にフレキ シブル基板38の電極が接合され、外部の電子� ��器と接続される。電極パッド23および延長� �号線21aは、全て主基板5の上に形成されてい� ��ので、フレキシブル基板38の接続が非常に� �易なものになっている。

 対向基板6は絶縁基板である。あるいは高 抵抗のシリコンやポリシリコンを主成分とす る基板であってもよい。主基板5は、下部電� �34よりも高い抵抗値のシリコン等からなる半 導体基板あるいは絶縁基板からなる。

 次に、角速度検出部および加速度検出部� ��ついて説明する。まず、角速度検出部につ� ��て説明する。図1に示すように、互いに直交 したX軸、Y軸、Z軸において、検出素子1の第1� ��ーム8をX軸方向に配置して、第2アーム10をY� ��方向に配置し、駆動電極22に共振周波数の� �流電圧を印加する。すると、駆動電極22が配 置された第2アーム10を起点に第2アーム10が駆 動振動し、それに伴って錘部2も第2アーム10� �対向方向に駆動振動する。また、4つの第2ア ーム10および4つの錘部2の全てが同調して第2� ��ーム10の対向方向に駆動振動する。この検� �素子1における駆動振動方向はX軸方向となる 。

 このとき、例えば、Z軸の左周りに角速度 が生じた場合は、錘部2の駆動振動と同調し� �、錘部2に対して駆動振動方向と直交した方� ��にコリオリ力が発生するので、第2アーム10� ��Z軸の左周りの角速度に起因した歪を発生さ せることができる。すなわち、コリオリ力に 起因して撓むこの第2アーム10の状態変化(第2� ��ーム10に発生した歪)によって、第1、第2感� �電極28から電圧が出力され、この出力電圧に 基づき角速度が検出される。

 次に、加速度検出部について説明する。� ��6は図1における主基板5と対向基板6とを合わ せたときの2-2断面図である。図6に示すよう� �、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸において、� �向基板6をXY平面に配置した場合、加速度が� �生していなければ、対向基板6と錘部2との対 向電極14間のギャップGと、対向基板6と錘部2� ��の対向電極16間のギャップGとは等しい。図� ��していないが、対向電極18間の対向距離も� �向電極20間のギャップも等しくなる。

 このとき、例えば、X軸方向に加速度が生 じた場合、図7に示すように、錘部2は支持部1 2を中心にしてY軸周りに回転しようとする。� ��1アーム8の厚みが薄いため、外力の応力が� �基板5の電極形成面側に主に印加され、可撓� ��の錘部2の総合的な重心からずれて応力がか かるために、Y軸まわりのモーメントが発生� �るからである。この結果、対向電極14間のギ ャップGが小さくなり、対向電極16間のギャッ プGが大きくなる。同様に対向電極18間のギャ ップGも狭くなり、対向電極20間のギャップも 広くなる。この変位は、第1アーム8の厚みが� ��ければ薄いほど助長される。

 一方、Y軸方向に加速度が生じた場合も同 様に、錘部2は支持部12を中心にしてX軸周り� �回転しようとするため、例えば、対向電極18 間、対向電極20間のギャップが大きくなると� ��に、対向電極14間、対向電極16間のギャップ が小さくなる。すなわち、各々の電極間の静 電容量が変化するので、この静電容量の変化 に基づいてX軸方向またはY軸方向の加速度が� ��出できる。

 上記構成により、錘部2と対向基板6の各� �の対向面に配置した第1対向電極~第4対向電� �14、16、18、20の静電容量を検出して加速度を 検出し、コリオリ力に起因して撓む可撓部の 状態変化を第1感知電極26、第2感知電極28で角 速度を検出できる。すなわち、一つの検出素 子1で加速度と角速度を検出できる。

 また、対向基板6の対向電極14、16、18、20� ��ら引き出された信号線21は、端部で接続パ� �ド15と接続し、接続パッド15は、主基板5の延 長信号線21aと接続している。そこで、主基板 5側の外部配線接続端子(図示せず)も、対向基 板6側の外部配線接続も全て、主基板5の上面� ��配置されているので、フレキシブル基板38� �の接続が容易に行える。なお、外部配線接� �は、フレキシブル基板に限らず、ワイヤー� �ンディングであっても、同一方向から全て� �ワイヤーボンディングが行えるので、接続� �容易になる。

 なお、本実施の形態では、全ての外部配� ��接続端子(図示せず)を主基板5側に持ってく� ��例を説明したが、反対に、全ての外部配線� ��続端子を対向基板6に配置することも容易に 可能である。その場合は、対向基板6は、主� �板5よりも大きな面積のものとし、全ての電� ��パッド23を対向基板6上に設置する。信号線2 1と延長信号線21aとの配線の仕方は、丁度逆� �関係となる。ここまでの説明により、容易� �具体的に実現できるので、ここでは更に詳� �をしない。

 次に、信号線21について説明する。本実� �の形態では、主基板5がシリコン基板からな� ��、シリコン層上に酸化シリコン層が形成さ� ��た基板なので、固定部4上における信号線21� ��シリコン層との間において不要な静電容量� ��発生する。しかし、本発明では、不要な静� ��容量を抑制する抑制手段を設けている。即� ��、静電容量を抑制する手段として、対向基� ��6を絶縁性基板としている。さらに、対向基 板6の対向面上における信号線21の引き出し距 離を主基板5の固定部4上における延長信号線2 1aの引き出し距離よりも長くしている。引き� ��し距離とは、対向電極14等から接続パッド15 までの信号線21の長さ、および接続パッド15� �ら外部配線接続までの延長信号線21aの長さ� �ことである。対向基板6側は主基板5側よりも 不要な静電容量の発生が少ないので、そちら の配線を長くすることにより、不要な静電容 量の発生を抑制できる。

 本実施の形態のような加速度センサは、� ��電容量の微妙な変化量を検出しなければな� ��ないので、先述のような不要なノイズとな� ��静電容量を抑制する必要もあるが、対向電� ��14、16、18、20のそれぞれの間で形成される� �電容量自身も精確でなければならない。そ� �には、ギャップGの寸法が精確にコントロー� ��されていなければならない。特に、数μmの� ��常に狭いギャップを形成するので、非常に� ��密な寸法制度が要求される。

 このギャップの形成方法を中心に、この� ��速度センサに用いる検出素子の製造方法に� ��いて説明する。本実施の形態のセンサの製� ��方法では、加速度検出部と角速度検出部を� ��成する素子形成ステップがある。この素子� ��成ステップは、可撓部を介して錘部2を連結 した固定部4を形成するステップと、ギャッ� �間隔を規定しながらギャップを介して錘部2� ��対向基板6を対向させるステップと、主基板 5と対向基板6の各々の対向面に対向電極14、16 、18、20を配置するステップとを有する。

 ギャップ間隔を規定するのに、固定部4に 感光性樹脂(フォトレジスト)からなる突起部1 3を形成するとともに、この突起部13に対向基 板6を載置して形成している。感光性樹脂は� �スピンコート方式で固定部4に塗布して形成� ��ている。具体的には、主基板5上に感光性樹 脂をスピンコート方式で塗布しておき、マス クを用いて露光、現像し、所定の場所で所定 の形状に選択的に形成する。これによって、 スピンコート方式で塗布された感光性樹脂か らなる突起部13が固定部4に形成される。感光 性樹脂は1μm程度まで非常に精度よく形成で� �るので、所定の形状の突起部13を固定部4に� �成すれば、錘部2と対向基板6とのギャップを 数μm程度に精度よく形成できる。また、各電 極等は、基板ウエハ上に導体層や圧電層30を� ��面に形成しておき、ドライまたはウェット� ��エッチング等によって、所定の形状に形成� ��ればよい。

 なお、この突起部13の形成場所は、主基� �5上に限定するものではなく、対向基板6上に 形成しても良い。対向基板6上に突起部13を形 成する利点は、対向基板6上には対向電極14、 16、18、20のみしか形成されず、基板に穴など も存在しないので、これら電極の形成後に、 突起部13を配置すればよく、工法ならびに材� ��選択が簡便となることである。

 主基板5側に突起部13を形成する場合には� ��工法ならびに材料選択が複雑になるという� ��所がある一方、突起部13を検出素子1側のシ� ��コンウエハーに形成するので位置精度を向� ��させられるという長所も存在する。

 さらに、主基板5と対向基板6の両方に突� �部13を形成すれば、ギャップの精度をより向 上できる。一般に、感光性樹脂をスピンコー トで厚い膜にするには、スピンコートの回転 速度を遅くするか、感光性樹脂の粘度を大き くする必要があり、厚い膜を塗布する際には 、材料の選択肢を狭めるとともに厚み精度を 低下させてしまう。しかし、主基板5と対向� �板6との両方に所定の約半分の薄い厚みの突� ��部13を形成し、突起と突起とを重ねて張り� �わせることにより、厚い膜を塗布する必要� �なく、材料の選択肢も狭めることなく、精� �よく、塗布できる。

 感光樹脂の材料の選択肢としては比較的� ��温まで加熱してよい対向基板6には、高温ま で加熱する感光樹脂を用い、逆に、低温まで の加熱しかできない機能膜等を有する素子側 の固定部4には、低温での加熱で乾燥する感� �樹脂を用いればよい。感光樹脂自体が接着� �能を有するものを用いれば接着とギャップ� �制の機能を実現することもできる。主基板5� ��対向基板6とを合わせるときに、突起部13の� ��に予め接着剤を塗布してから対向基板6を載 置すれば、対向基板6と主基板5との接着も容� ��である。

 また、突起部13は複数設け、対向電極14、 16、18、20を延長して引き出した信号線21およ� ��延長信号線21aの近傍に隣接させることが好� ��しい。信号線21や延長信号線21aを隣り合う� �起部13の間から引き出せば、容易に固定部4� �端部まで配置することができ、実装基板に� �置された外部配線との電気的接続も容易と� �る。

 (実施の形態2)
 図5Bは実施の形態2における加速度センサの� ��基板と対向基板とを合わせたときの4-4断面� ��である。基本的な構造は、先に図5Aにて説� �したものと同じである。図5Aと異なるところ は、導電性突起部15aが、基板間の電気接続を する接続パッド15の役割と、突起部13に代わ� �ギャップ間隔を規定する機能とを兼ね備え� �いるということである。導電性突起部15aは� �数μmの厚みに金属を蒸着して形成される。� �の導電性突起部15aを選択的に主基板5の上に� ��成するには、主基板5に孔空きマスクを被せ てマスク蒸着することで得ることができる。 あるいは、主基板5の全面に金属を蒸着し、� �の後で不要な部分をパターンエッチングす� �ことでも得ることができる。

 このように、基板間の電気接続と、基板� ��のギャップ規制とを一つの部位で行うこと� ��より、基板の小型化が可能になり、また、� ��造も容易となる。

 なお、導電性突起部15aは、上記のように� ��主基板5の上に形成してもよいし、対向基板 6の上に形成しても良い。

 (実施の形態3)
 図5Cは実施の形態3における主基板と対向基� ��とを合わせたときの4-4断面図である。これ� ��、基本的な構造は、先に図5Aにて説明した� �のと同じである。図5Aと異なるところは、絶 縁性突起部15bが、突起部13に代わりギャップ� ��隔を規定する機能を持っており、絶縁性突� ��部15bの表面に形成された導電膜15cが基板間� ��電気接続をする接続パッド15の役割をして� �るということである。絶縁性突起部15bは、� �述の突起部13と同様の工法にて作成する。即 ち、一例として、数μmの厚みに感光性樹脂に て形成する。その形成後に金などを蒸着して 、絶縁性突起部15bの表面に1μm以下の導電膜15 cを形成する。このとき、絶縁性突起部15bが� �細に見ると角が丸くダレていることと、導� �膜15cの蒸着が主基板5に垂直方向に限らず色� ��な方向から金属が付着することとで、導電� ��15cは、上面から側面、そして主基板5の面へ 連続して形成される。絶縁性突起部は主基板 5上の延長信号線21aの上に形成されている。� �に、絶縁性突起部15bの上面から延長信号線21 aへの電気的導通が確保される。この絶縁性� �起部15bの上面が、対向基板6上の信号線21と� �することにより、信号線21と延長信号線21aと の電気的導通が確保される。

 このように、基板間の電気接続と、基板� ��のギャップ規制とを一つの部位で行うこと� ��より、基板の小型化が可能になり、また、� ��造も容易となる。

 なお、導電性突起部15aは、上記のように� ��主基板5の上に形成してもよいし、対向基板 6の上に形成しても良い。

 (実施の形態4)
 図8は実施の形態4における加速度センサの� �基板と対向基板とを合わせたときの断面図� �ある。本実施例では、主基板5の対向基板6と は反対側に保護基板36を合わせている。この� ��きに、センサ自身をなるべく薄く小型にす� ��には、保護基板36を主基板5になるべく近接� ��せるほうが良いが、過度に近接させると、� ��部2が揺動したときに保護基板36に当たって� ��まう。即ち、保護基板36と主基板5との間隔( ギャップ)も、適切に設定する必要がある。� �こで、主基板5と対向基板6とのギャップを適 切に設定したときと同じ方法で、主基板5と� �護基板36との間隔も設定することが好ましい 。つまり、同様の方法、材料を用いて突起部 13を形成することが好ましい。