図1Aは本発明の一実施の形態における複� �センサの検出素子の基板6の斜視図である。� ��1Aに示す基板6と図1Bに示す可撓体3とが重ね� ��わさり、後述する図4に示す検出素子1とな� �。図1Aに示すように、基板6は、第1基板電極1 4a、第2基板電極16a、第3基板電極18a、第4基板� ��極20aを有する。これらの電極を総称して基� ��電極と呼ぶことにする。これらの基板電極� ��ら、それぞれ外部接続用の引出線(図示せず )が導出されている。

 図1Bは本発明の一実施の形態における複� �センサの検出素子の可撓体3の斜視図である� ��図1Bに示すように、可撓体3は、幅が細くな� ��て撓み易い可撓部を介して錘部2を連結した 固定部4を有する。ここで、可撓部とは固定� �4と錘部2との中間部分を指している。即ち、 第1アーム8、第2アーム10が可撓部に相当する� ��可撓体3上の錘部2の上に、第1対向電極14、� �2対向電極16、第3対向電極18、第4対向電極20� �有する。これらの電極を総称して、対向電� �と呼ぶことにする。基板6と可撓体3とが対向 して合わさった時には、この基板電極と対向 電極のそれぞれが一定の僅かな距離をおいて 、対向して配置される。

 更に図1Bに示すように、検出素子1は、複� ��の直交アームを有し、第1アーム8が第2アー� ��10に略直交方向に連結して形成されている� �第1アーム8を中央で支持する支持部12と、第1 アーム8の他端を接続した枠体形状の固定部4� ��を有する。第2アーム10は第2アーム10自身と� ��向するまで折れ曲がった形状であり、第2ア ーム10の先端部に錘部2がある。第1アーム8と� ��持部12とは略同一直線上に配置している。� �1アーム8および第2アーム10は検出素子1の中� �に対して対称配置している。第1アーム8の厚 みは第2アーム10や錘部2の厚みよりも薄く形� �している。

 また、錘部2に対向させて基板6を配置し� �錘部2と基板6の各々の対向面には、対向電極 として第1対向電極~第4対向電極14、16、18、20� ��配置している。互いに対向する第2アーム10� ��一方には錘部2を駆動振動させる駆動電極22� ��よび検知電極24を設けている。第2アーム10� �他方には、第2アーム10の歪を感知する第1感� ��電極26、第2感知電極28を設けている。第1感� ��電極26と第2感知電極28とを総称して感知電� �と呼ぶことにする。さらに、錘部2に配置し� ��第1対向電極~第4対向電極14、16、18、20を延� �して第2アーム10および第1アーム8を経由して 固定部4に引き出した信号線(図示せず)とその 最終端の電極パッド(図示せず)を配置してい� ��。

 図2は図1Bの2-2断面図である。上記の錘部2 に配置した第1対向電極~第4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感知電極28は、図2に示すように、圧電� �30を介在させた上部電極32と下部電極34とを� �している。信号線も同様の構成である。基� �6は高抵抗のシリコン等からなる非金属材料� ��らなる。固定部4と第1アーム8と第2アーム10� ��錘部2とからなる可撓体3も高抵抗のシリコ� �等からなる非金属材料からなる。この非金� �材料は下部電極34よりも高抵抗となっている 。固定部4と第1アーム8と第2アーム10と錘部2� �を一体成形して、基板6と固定部4とを接合し て互いに固定している。

 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3は角速度発生時における検 出素子の動作状態を説明するための可撓体3� �斜視図である。図3に示すように、互いに直� ��したX軸、Y軸、Z軸において、第1アーム8をX� ��方向に配置して、第2アーム10をY軸方向に配 置する。このとき、駆動電極22に共振周波数� ��交流電圧を印加すると、駆動電極22が配置� �れた第2アーム10の支持部12を起点に第2アー� �10が駆動振動し、それに伴って錘部2も第2ア� ��ム10の対向方向(実線の矢印と点線の矢印で� ��した駆動振動方向D)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� �調して駆動振動する。このときの駆動振動� �向はX軸方向となる。

 このとき、例えば、Z軸の左回りに角速度 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� ��(実線の矢印と点線の矢印で記したコリオリ 方向C)にコリオリ力が発生する。そこで、第2 アーム10にZ軸の左回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 態変化が、第2アーム10に発生した歪として圧 電層30を歪ませる。歪むということは応力が� ��わるということであり、圧電物質に応力が� ��わると、その表面に電荷が発生する。また� ��逆の応力なら、その表面の電荷が奪われる� ��即ち、圧電層30を挟む第1、第2感知電極26、2 8の電荷が変化し、結果として電圧が出力さ� �、この出力電圧に基づき角速度が検出され� �。

 次に、加速度検出部について説明する。� ��4は検出素子の断面図である。図4に示すよ� �に、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸において� �図3と同じように、基板6をXY平面に配置する� ��その場合、加速度が発生していなければ、� ��板6の基板電極14aと錘部2の対向面の第1対向� ��極14との距離(H1)と、基板6の基板電極16aと錘 部2との対向面の第2対向電極16との距離(H2)と� ��等しい。図示していないが、同様に、第3基 板電極18aと第3対向電極18との距離も等しくな る。同様に、第4基板電極20aと第4対向電極20� �の距離も等しくなる。

 このとき、例えば、X軸方向に加速度が生 じた場合、図5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� �撓体3の電極形成面側に主に印加され、可撓� ��3の錘部2の総合的な重心からずれて応力が� �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、基板6の基板電極 14aと対向面の錘部2の第1対向電極14との距離(H 1)が小さくなる。第3基板電極18aと第3対向電� �18の距離も同様である。同時に、基板6の第2� ��板電極16aと対向面の錘部2の第2対向電極16と の距離(H2)が大きくなる。第4基板電極20aと第4 対向電極20の対向距離も同様である。

 一方、Y軸方向に加速度が生じた場合も上 記メカニズムと同様に、錘部2は支持部12を中 心にしてX軸周りに回転しようとする。第1ア� ��ム8の厚みが薄いため、外力の応力が可撓体 3の電極形成面側に主に印加され、可撓体3の� ��部2の総合的な重心からずれて応力がかかる ために、X軸まわりのモーメントが発生する� �らである。このため、例えば、第3基板電極1 8aと第3対向電極18の対向距離、並びに、第4基 板電極20aと第4対向電極20の距離が大きくなり 、同時に、第1基板電極14aと第1対向電極14と� �距離、並びに、第2基板電極16aと第2対向電極 16との距離が小さくなる。電極間の距離が小� ��くなると、その静電容量が増大する。また� ��逆に電極間の距離が大きくなると、その静� ��容量が減少する。すなわち、各々の電極間� ��静電容量が変化するので、この静電容量の� ��化に基づいてX軸方向またはY軸方向の加速� �を検出できる。

 上記構成により、加速度検出に関しては� ��錘部2と基板6の各々の対向面に配置した対� �電極と基板電極とで静電容量を検出して加� �度を検出する。角速度検出に関しては、コ� �オリ力に起因して撓む可撓部の状態変化を� �知電極で検出する。即ち、一つの検出素子1� ��加速度と角速度を検出できる複合センサと� ��る。ゆえに、実装面積を低減して小型化を� ��れる。また、加速度検出部の対向電極と角� ��度検出部の感知電極とは、圧電層30を介在� �せた上部電極32と下部電極34とを有している� ��じ構造なので、同一工程で形成でき、生産� ��を向上する。同時に、小型化を図れる。

 本実施の形態では、更に、下部電極34間� �生じる不要静電容量による検出精度のばら� �きを抑制する構成となっていて、不要静電� �量に起因したS/N比の劣化を抑制できる。故� �、信号線が長くなったとしても、S/N比の劣� �を抑制でき、検出精度を向上できる。この� �要静電容量が下部電極34間に発生することに よる検出精度のばらつきを抑制する構成は、 次のようになっている。その構成とは、可撓 部と錘部2と固定部4とを下部電極34よりも高� �抗の非金属材料で形成することである。更� �、他の手段としては、錘部2に配置した第1対 向電極~第4対向電極14、16、18、20およびそれ� �を延長して形成した信号線の下部電極34を同 電位にする方法も有効である。また、隣接す る信号線の間にアース線を配置するのも、ば らつきの抑制に効果がある。