以下、本発明の実施形態のセンサ装置につ� ��て図面を参照にしつつ詳細に説明する。な� ��、以下に説明する図面において同一構成に� ��同一符号を付すものとし、重複する説明を� ��略する。
 〔第1の実施形態〕
 図1Aは、本発明の第1の実施形態にかかるセ� ��サ装置を示す断面図である。
 図1Aにおいて、1は基体、2は重り部、3は乗� �体、4はIC、5は封止樹脂、6は変位検出部、7� �基体側電極、8は乗載体側電極、9は接続配線 である。
 乗載体3は、少なくとも一部が基体1の主面� �間隔を空けて設けられ、基体1に対して変位� ��生じるように構成されている。この乗載体3 には、重り部2が設けられる。重り部2は、変� ��検出部6からの信号を処理するIC4を含んでい る。変位検出部6は、基体1に対し乗載体3が変 位したときに、その変位に応じた電気信号を 発生させるためのものである。
 このように重り部2にIC4が含まれた構造を有 しているので、従来のICと重り部とを別個に� ��けたセンサ装置の構造に比して重り部の分� ��け体積を減らすことができセンサ装置を小� ��化することができる。また、図1Aに示すセ� �サ装置のように乗載部3aの上面にIC4を配置し た場合は、基体1の上面と乗載部3aの下面との 間に空きスペースができるため、センサ装置 を駆動させるのに必要な他の素子を基体1の� �面に配置することも可能となる。このよう� �基体1の上面と乗載部3aの下面との間に形成� �れる空きスペースを有効利用すれば、セン� �装置をより小型化することができる。さら� �従来のセンサ装置では、重り部とICとを別個 に設けているため重り部を形成するための複 雑な工程が必要となるが、本実施形態にかか るセンサ装置は、重り部2にIC4が含まれた構� �であるため、乗載体3にIC4を取り付けるのと� ��時に重り部2が形成されることとなり、セン サ装置の生産性向上にも供することができる 。
 具体的には、基体1上に、片持ち梁状の乗載 体3が形成されている。乗載体3は乗載部3aと� �部3bとからなる。この乗載部3a上にIC4とそれ� ��保護する封止樹脂5からなる重り部2が設け� �れている。乗載部3aは可撓性を有し、通常は 基体1と一定間隔を保ち、衝撃、加速度、角� �度等による力が加わったときには基体1に対� ��て変位を生じる。IC4は導電性材料や樹脂材� ��などからなる接着剤26により乗載部3aに固定 されている。IC4は、乗載体3が動いた場合で� �乗載体3から剥がれないようにするため、そ� ��下面全体が接着剤26により乗載部3aに固定さ れていることが好ましい。この変位を検出す るための変位検出部6は、乗載部3aの基体1と� �向する面に形成された乗載体側電極8と、こ� ��乗載体側電極8に対向するように基体1上に� �けられた基体側電極7とで構成される。両電� ��間の静電容量の変化により、乗載体3の変位 を検出することができる。これら電極7,8の配 置位置は、特に限定されないが、乗載部3aの� ��位の大きい箇所に設けることが好ましい。
 そして、この基体側および乗載体側電極7,8� ��形成される静電容量の値(信号)を、IC4で処� �する。なおIC4は、変位検出部からの信号を� �幅する増幅回路、センサ装置の温度特性を� �正する温度補償回路、ノイズを除去するノ� �ズ除去回路などが集積化されたものであり� �これらの回路により変位検出部6で発生した� ��気信号に基づき、加速度の大きさや方向な� ��に対応した電気信号が出力される。
 乗載体側電極8とIC4とはIC側パッド10、金属� �線19、乗載体側パッド24、接続配線9、貫通導 体25などを介して電気的に接続されている。� ��のIC4は重り部2としても機能するものである 。このIC4を覆うように封止樹脂5が設けられ� �いる。封止樹脂5によりIC4を保護できる。ま� ��封止樹脂5の樹脂量を変えることで、重り部 2の重さを調整することができ、さらに重心� �樹脂の搭載位置および樹脂量で調整するこ� �ができるので、所望の重量と重心を有する� �り部2を作製することができる。その結果、� ��度に優れたセンサ装置を提供することがで� ��る。
 このような、図1Aに示すセンサ装置におい� �は、基体1は、特に限定はなく、アルミナ等� ��セラミックス基板や、Si基板、サファイヤ� �の単結晶基板や、ガラス、二酸化ケイ素、� �たは樹脂、金属基板等を用いることができ� �。乗載体3は、シリコン、ガラス、石英、二� ��化ケイ素、または樹脂などから選ばれる。� ��載部3aは、例えば、厚み0.5μm~200μm、幅およ� ��長さ0.1mm~10mmの薄い直方体形状を有している 。また、梁部3bは、厚みとして0.5μm~200μm、幅 0.1μm~200μm、長さ1μm~10mmの範囲で選択するこ� �ができる。基体側電極7及び乗載体側電極8は 、導電性を有する材料であれば特に限定はな く、Au、Cu、Al、Ni、それらの合金等を用いる� ��とができる。基体側電極7及び乗載体側電極 8の厚みは、例えば、0.1μm~50μmとすればよい� �封止樹脂5は、IC4が発する熱に耐え、IC4を衝� ��、薬品等から保護する材料を用いることが� ��ましく、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミ� ��樹脂、BCB樹脂等を用いることができる。こ� ��でIC4の寸法は、特に規定はないが、例えば� ��厚み0.01mm~5mmを選択することができ、幅およ び長さとしては乗載部3aの平面寸法である、0 .1mm~10mmの範囲で選択することができる。
 図1Aに示すような構造のセンサ装置を作製� �るには、例えば、基体1と乗載体3との間に除 去層を設けるようにすればよい。具体的には 、基体1から順に、基体側電極7、除去層、乗� ��体側電極8、乗載体3および重り部2を積上げ� ��後、除去層を除去することで、同図に示す� ��造のセンサ装置を作製することができる。
 図1Aに示す実施形態では、乗載体3が片持ち� ��状であったが、図1Bに示すように、両持ち� �状であってもよい。この場合には、乗載部3a をより安定して保持することができるので、 信頼性の高いものとすることができる。この ような両持ち梁状の形状の場合には、重り部 2は、乗載部3aの重心部に形成されることが好 ましい。また、平面視で、乗載部3aの重り部2 を挟んで両側に変位検出部6を配置すること� �好ましい。変位検出部6は測定用電極として� ��いられるが、測定用電極が1つの場合は一方 向のショック及び加速度が測定可能な1軸セ� �サとして機能し、2つの場合は2軸センサとし て機能する。
 図1Bに示すように、IC4を乗載部3aの基体1と� �対する側の面に設けておけば、センサ装置� �より低背化することができる。したがって� �ンサ装置を低背化させたい場合には、IC4を� �載部3aの基体1と相対する側の面に設けるこ� �が好ましい。
 図1Aでは、変位検出部6として静電容量を用� ��る実施形態について説明したが、図1Bでは� �エゾ抵抗11を用いている。
 図1Aおよび図1Bでは、変位検出部6を乗載体3� ��基体1と相対する面に配置しているが、図1C� ��示すよう に、基体1と相対する面とは反対� ��の面に配置すれば、変位検出部6が図の上側 に露出することとなり、センサ装置を組み立 てた後でもトリミングなどを行うことによっ て変位検出部6を調整することができる。
 また、図1A~図1Cに示す実施形態では、乗載� �3aが可撓性を有する実施形態について説明し たが、梁部3bにその機能をもたせてもよい。� ��た、変位検出部6として、弾性表面波の位相 差を検出するようにしてもよい。この場合に は、乗載体3として圧電性を有する材料を用� �、平面視で重り部2の配置位置に近い部位と� ��梁部3bに近い位置とに対となる櫛歯状電極� �設ければよい。
〔第2の実施形態〕
 次に、図2を用いて本発明の第2の実施形態� �センサ装置について説明する。
 図2Aは本発明の第2の実施形態のセンサ装置� ��示す平面図であり、図2Bは、図2AのA-A’線断 面図である。なお図2Aは、センサ装置を上面� ��から見た平面図であり、下面側に位置するI C4および封止樹脂5の配置関係を示すため、図 ではIC4を点線で、封止樹脂5を二点鎖線で示� �ている。
 図2Aおよび図2Bにおいて、基体1は枠状の形� �をしており、その基体1の内部に乗載体3が配 置されている。乗載体3は、基体1の内側の領� ��に配置された乗載部3aと、この乗載部3aを基 体1に取り付ける、可撓性を有する梁部3bとか らなる。平面視で、枠状の基体1の内部のう� �、乗載部3a、梁部3bが配置されていない部位� ��空洞となっており、変位が生じやすい構成� ��なっている。図2Aおよび図2Bに示す実施形態 では、基体1、乗載部3a、梁部3bは例えばシリ� ��ン基板を加工することで一体的に形成され� ��いる。また乗載体3aの周囲に等間隔に(図で� ��4つの)梁部3bが設けられている。梁部3bの形� ��は、可撓性を有するとともに、乗載部3aを� �定して保持することのできる範囲で感度を� �みて設定する。基体1と乗載部3aとの大きさ� �の比率によっても異なるが、具体的には、� �部3bは、厚み0.5μm~200μm、幅0.1μm~200μm、長さ1 μm~10mmの範囲で選択することができる。
 この梁部3bのそれぞれには、ピエゾ抵抗11が 配置されている。これにより、乗載部3bの変� ��を検出することができる。また、乗載部3a� �はIC4及びそれを保護する封止樹脂5とからな� ��重り部2が設けられている。重り部2は、枠� �の基体1の内側の領域において、その中央部� ��と重り部2の重心部分が一致するように形成 されることが望ましい。
 このような、基体1、乗載体3はSi基板やSOI基 板をエッチングすることで、一体的に形成す ることが好ましい。なお、同一のSi基板を用� ��て、基体1や乗載体3のみならずIC4を一体的� �形成することも可能である。
 図2に示すセンサ装置において、基体1が従� �の支持部に相当する部分である。本実施形� �にかかるセンサ装置の場合、IC4が乗載部3aに 実装されているため、基体1にIC4の実装領域� �確保する必要がなく、基体1の幅を狭くする� ��とができる。その結果、センサ装置の全体� ��造を小型化することができる。
 なお、図2Aおよび図2Bに示す実施形態では、 変位検出部として、ピエゾ抵抗11を用いたが� ��図1Aに示すような静電容量や、弾性表面波� �位相変化から検出してもよい。例えば、静� �容量で検出する場合には、乗載部3aと基体1� �の対向する部分(側面)に、それぞれ乗載体側 電極、基体側電極を設ければよい。
 図11は、図2に示すセンサ装置を保護パッケ� ��ジ30に収容した状態を示す図である。保護� �ッケージ30は、例えば、セラミックなどから なる複数の絶縁層を積層することにより形成 される。保護パッケージ30は、センサ装置を� ��容できるように、センサ装置より一回り大� ��いキャビティを有している。
 センサ装置は、基体1の下面とキャビティ底 面となる絶縁層の主面との間に介在された実 装用接着剤29により保護パッケージ30に固定� �れている。
 保護パッケージ30の下面には外部端子35が設 けられており、外部端子35とセンサ装置とは� ��装置側パッド31、金属細線32、パッケージ側 パッド33、ビア導体34などを介して電気的に� �続されている。
 キャビティの開口面は封止蓋27で塞がれて� �り、これによってセンサ装置が保護パッケ� �ジ30の内部に封止された状態で収容されるこ ととなる。なお封止蓋27は、エポキシ樹脂な� ��の封止用接着剤28により保護パッケージ30に 接合されている。
 〔第3の実施形態〕
 次に図3を用いて、本発明の第3の実施形態� �かかるセンサ装置について説明する。
 図3Aは、本発明の第3の実施形態にかかるセ� ��サ装置を示す断面図である。図3Aに示すセ� �サ装置として、静電サーボ式の加速度セン� �を例に説明する。
 図3Aにおいて、12は、乗載体3と基体1とを間� ��を空けて対向配置させるためのスペーサで� ��り、13は、重り部2を封止するための筐体で� ��る。なお、本実施形態にかかる乗載体3は、 平板状の可撓性を有する部材により構成され ている。
 乗載体3の基体1と対向する面と反対側の面� �は、IC4が配置されており、このIC4をIC封止部 材14で封止している。このIC4とIC封止部材14と で重り部2を構成する。
 図3Aに示すセンサ装置は、第1駆動部を少な� ��とも2つ備えている。この第1駆動部は、基� �1に配置された第1駆動電極20(以下、電極20と� ��いう)と、これに対向するように乗載体2に� �置された第2駆動電極21(以下、電極21ともい� �)とで構成されるものである。第1駆動部は、 センサ装置を平面視したときに、少なくとも 重り部2の両側に位置するように配される。� �の第1駆動部により変位を測定することがで� ��る。すなわち、図3Aに示すセンサ装置では� �第1駆動電極20と第2駆動電極21とで変位検出� �が構成される。例えば、加速度の測定は以� �のようにして行う。まずセンサ装置に加速� �が印加されると、重り部2に加速度に応じた� ��が作用し、重り部2が動くことによって乗載 体3が変形する。乗載体3の変形に伴って、第1 駆動部の容量が変化する。その容量変化をIC2 で検出して、乗載体3が初期の位置に保持さ� �るような電圧を第1駆動部にフィードバック� ��る。これにより乗載体3が、初期位置に保持 されるように制御され、その際の制御電圧か ら加速度を求めることができる。この方式は 、ピエゾ抵抗型の加速度センサに比べて加速 度検出時の周辺温度の影響が少ないため、温 度特性に優れたセンサ装置となすことができ る。
 図3Bは、図3Aに示したセンサ装置の変形例を 示す断面図である。図3Aに示すセンサ装置で� ��、変位検出部がピエゾ抵抗11からなり、図3A に示すセンサ装置で用いていた第1駆動電極20 と第2駆動電極21とからなる第1駆動部は、乗� �体3の位置を補正するために使用される。
 乗載体3を筐体13に収容した際、乗載体3が基 体1に対して傾いた状態で固定される場合が� �る。このように乗載体3が傾いた状態で固定� ��れると、重り部2の自重などにより加速度が 印加されていない状態でも乗載体3が変形し� �それに伴ってピエゾ抵抗11も変形してしまう 。そうすると、初期状態における加速度の検 出電圧(ゼロG電圧)が、大きくなり検出感度の 低下を招くこととなる。そこでゼロG電圧が� �きるだけ小さくなるように第1駆動部に所定� ��電圧を印加することで、検出感度の良いセ� ��サ装置となすことができる。またIC4を樹脂� ��らなるIC封止部材14により封止した場合、IC� ��止樹脂部材14が水分を吸収して重り部2の重� ��が変化し、これによってもゼロG電圧が大き くなる場合がある。このような場合にも、図 3Bに示す第1駆動部を設けて補正を行うことに より、検出感度の良いセンサ装置となすこと ができる。
 乗載体3および重り部2を筐体13に収容した後 で、所望の周波数特性、同調性を得るように 調整を行なうためには、例えば、以下のよう な第1~第3工程によりセンサ装置を作製すれば よい。
第1工程:乗載体3および重り部2を筐体13に収容 する前の状態でセンサ装置に加速度を印加し てIC4から出力される信号を測定する。
第2工程:乗載体3および重り部2を筐体13に収容 した後に、IC4から出力される信号を測定する 。
第3工程:第1駆動部に駆動信号を印加して乗載 体3を変位させることにより、第2工程で測定� ��た値が第1工程で測定した値と略同等となる ように調整する。
 以上の工程により、乗載体3および重り部2� �筐体13に収容した後においても、センサ装置 としての機能を設計値(第1工程で測定される� ��)に調整することができ、特性の安定したセ ンサ装置が得られる。
 図3に示すセンサ装置の場合、IC4からの発熱 を、乗載体3を介して筐体13に放熱することも できる。さらに、IC4と乗載体3とが接続され� �一体となっている構造を有しており、IC4と� �載体3に設けられた変位検出部6との温度差を 低く抑えることができるので、温度補償に優 れた信頼性の高いセンサ装置を実現すること ができる。
 なお、IC封止部材14は、セラミックス、ガラ ス、シリコン、金属および樹脂などからなる 。
 スペーサ12は、例えば、樹脂材料で形成す� �。スペーサ12の厚みは、0.1μm~200μmの範囲で� �択することができるが、電極20,21への電圧印 加による静電引力をより大きくするには、0.1 μm~20μmの範囲で選択することが望ましい。
 また、図面には記載していないが、IC4から� ��筐体13の外側あるいは基体1の外側まで導出� ��れる信号線を設けることで、センサ装置を� ��部回路に接続することができる。このよう� ��信号線は、例えば、基体1およびスペーサ12� ��貫通する貫通導体を設け、貫通導体を介し� ��基体1の表面(図の上面)まで導出すればよい� ��
 なお、図3に示す実施形態では、変位検出部 6としてピエゾ抵抗を用いた例について説明� �たが、図1Aに示すように静電容量で検出して もよいし、弾性表面波の位相差で検出しても よい。
〔第4の実施形態〕
 図4に本発明の第4の実施形態にかかるセン� �装置を示す。図4Aに示すセンサ装置は、図2A� ��よび図2Bに示したセンサ装置と同様の構造� �らなる乗載部3aと可撓性を有する梁部3bとか� ��なる乗載体3を備えている。また、乗載部3a� ��囲み、乗載部3aと同程度の厚みからなる基� �1が筐体13の上面とスペーサ12の下面とで挟持 された構造となっている。スペーサ12は枠状� ��なっており、スペーサ12の開口面を塞ぐよ� �に蓋体17が設けられている。
 乗載体3の蓋体17と相対する面には、第1駆動 電極21が設けられており、蓋体17の乗載体3と� ��対する面には、第1駆動電極21と対向配置さ� ��るように第3駆動電極18(以下、電極18ともい� ��)が設けられている。
 図4Bは、図4Aに示したセンサ装置の変形例を 示す図である。図4Bに示すセンサ装置は、筐� ��13の底面に図2Aおよび図2Bに示すセンサ装置� ��実装し、筐体13の開放部側(上部)を蓋体17で� ��止したものである。
〔第3、第4の実施形態の変形例〕
 図3および図4A、図4Bに示す実施形態では、� �1駆動部として厚み方向(Z軸方向:図4A、図4Bの 上下方向)に乗載体3を変位させる場合につい� ��説明したが、平面視で縦横方向(X軸方向、Y� ��方向:図4Cの左右方向、上下方向)に変位させ るように電極を配置してもよい。図4Cに、X軸 方向、Y軸方向に変位させる第1変位検出部を� ��けた場合の一例を平面図で示す。この図で� ��第1変位検出部は、X軸方向に乗載体3を変位� ��せるための基体側第1駆動電極20X及び乗載体 側第1駆動電極21Xと、Y軸方向に乗載体3を変位 させるための基体側第1駆動電極20Y及び乗載� �側第1駆動電極21Yと、を含んで構成される。
〔第5の実施形態〕
 図5は、本発明の第5の実施形態にかかるセ� �サ装置を示す断面図である。図5に示すセン� ��装置は、図3に示すセンサ装置とは変位検出 部6の構成が異なっている。図5に示すセンサ� ��置は、第1駆動部を圧電方式で実現したもの である。
 図5において、3A,3Bは圧電体、10は電極層で� �り、圧電体3A,3Bと電極層10とで乗載体3が構成 されている。より具体的には、図面の下側か ら順に電極層10c、圧電体3B、電極層10b、圧電� ��3A、電極層10aが積層された構造となってい� �。この電極層10a~10cは、圧電体3A,3Bの全面を� �覆する必要はない。また、圧電体3Aの基体1� �対向する側の面に配置される乗載体側電極8� ��電極層10aは互いに絶縁されるように個別に� ��置してもよいし、電気的に接続された状態� ��すなわち両者の役割を有する1つの電極で共 用してもよい。ただし、電極層10aと乗載体側 電極8とが電気的に接続されている場合には� �電極層10bに高電位を、電極層10a,10cに基準電� ��を印加することが必要である。
 図5に示す実施形態では、圧電体3A,3Bの分極� ��向が反対となるように積層している。そし� ��、外部から力が加わったときに乗載体3が変 位できるように、例えば、圧電体3A,3Bの厚さ� ��10μmとする。変位検出部6は、基体1に形成さ れた基体側電極7と、乗載体3に形成され、基� ��側電極7と対向するように配置された乗載体 側電極8と、からなる。そして、IC4で、変位� �出部6により検出される容量を測定し、乗載� ��3の変位による容量の変動を補償するように 、電極層10に電圧を印加することができる。
 このように、乗載体3の変位による容量変動 (乗載体3と基体1とのギャップが変位すること による容量変動)を補償するように、乗載体3� ��電極層10に電圧を印加しているので、変位� �検出を高分解能で行なうことができる。ま� �、乗載体3と基体1とが接触するような過度変 位を防止することもできる。さらに、初期の 乗載体3と基体1との貼合わせ精度が低く、例� ��ば、重り部2の両側で(図の左右方向で)乗載� ��3と基体1との距離が異なる場合でも、電極� �10への電圧印加により圧電体3A,3Bに歪みを発� ��させて重り部2の両側における容量バランス を調整することができる。そのため、貼り合 わせ工程を簡略化することができる。
 なお、図5では、重り部2として、IC4とそれ� �空隙を介して封止するIC封止部材14とで構成� ��た実施形態について説明したが、図6に示す ように、重り部2は、IC4と、それを保護する� �止樹脂5と、からなるものとしてもよい。
 なお、図5または図6に示すセンサ装置にお� �て、乗載体3は、好ましくはチタン酸ジルコ� ��酸鉛やチタン酸鉛等の圧電セラミック材料� ��使用する。また、基体1の材料としてはSiや� ��ラス、樹脂等を使用する。
 以下に、図6に示すセンサ装置を例に、本発 明のセンサの製造方法について説明する。
 各圧電体3A,3Bの作製には、圧電材料の原料� �末にバインダを加えてプレスする方法等に� �って形成した材料を、焼成炉により焼成後� �ワイヤーカット等によりシート状に成形す� �。その後、表面を研磨機でラッピングする� �
 次に、真空蒸着法またはスパッタリング法� ��たは印刷法等を用いて、乗載体側電極8、電 極層10a等の各電極を圧電体の表面に成膜する 。これら電極の材料としては、例えばアルミ ニウム、金、銀、銅、クロム、ニッケル、錫 、鉛等の良導電性の金属を用いる。真空蒸着 法またはスパッタリング法等により乗載体側 電極8を成膜する場合には、乗載体側電極8を� ��定の形状に加工するため、レジストを印刷� ��置で印刷する方法で形成するか、または、� ��ピンコート法により、レジストを圧電体3A� �表面に塗布した後、フォトリソグラフィ法� �よりパターン形成する。次に、ウェットエ� �チング法により、所定の電極パターンを形� �した後、レジストを有機溶剤で剥離し、洗� �・乾燥する。
 次に、圧電体3A,3Bに、3kV/mm~15kV/mmの電圧を印 加して分極処理する。
 次に、シート状の接合樹脂を圧電体3A,3B間� �挟み圧電体3A,3Bを仮接合し、真空オーブンに て加熱することで両者を接合する。
 このようにして、圧電体3A,3B、電極層10から なる乗載体3が形成される。
 次に、乗載体3の乗載体側電極8が形成され� �面と反対側の面(裏面)に接着材をポッティン グ等により塗布した後、IC4を乗載体3に搭載� �て接着材により接着固定する。続いて、Auワ イヤおよび圧電体3A,3Bに設けられた貫通電極� ��介して乗載体側電極8とIC4を接続する。
 以上の製造方法により形成した基体1と、重 り部2が配置された乗載体3とを、基体側電極7 と乗載体側電極8とが対向するようにアライ� �ントして、スペーサ12を介して貼り合わせる 。スペーサ12としては、樹脂材料を用いるこ� ��ができる。
 次に、乗載体3に、筐体13を接着材にて接続� ��て、図6に示すセンサ装置が完成する。
〔第6の実施形態〕
 図7は、本発明の第6の実施形態にかかるセ� �サ装置を示す断面図である。図7に示す構成� ��、図3に示す構成とほぼ同様の構成であるが 、第2駆動部をさらに備える点が異なる。
 図7に示したセンサ装置は、電極20,21からな� ��第1駆動部に加え、乗載体3設けられた第3駆� ��電極22(以下、電極22ともいう)および筐体13� �設けられた第4駆動電極23(以下、電極23とも� �う)で構成される第2駆動部を備えている。こ のような構造によって、乗載体3と基体1との� ��、乗載体3と筐体13との間にそれぞれ静電引� ��を発生させることができる。より具体的に� ��、電極20、21に所定の電圧を印加することに より両者の間に静電引力による第1引力を発� �させる。一方、電極22,23に所定の電圧を印加 することにより、筐体13と乗載体3との間に第 1引力とつりあうように静電引力による第2引� ��を発生させる。
 このような構成とすることで、実装等を経� ��後にセンサ装置として周波数特性等の調整� ��必要性が生じたときに、この第1引力と第2� �力とを調整して乗載体3を駆動することによ� ��、周波数特性等の調整が可能となる。また� ��乗載体3の変位を補償するように、第1引力� �第2引力とを調整することも可能である。す� ��わち電極20,21間、電極22,23間に電圧印加でき る。これにより、変位の検出を高分解能で行 なうことができる。
 さらに、第1引力と第2引力とを一定とした� �合においても、基体1と乗載体3との間隔が、 外力が加わらない状態では常に初期値を保持 できるので、本発明のセンサを実装しても周 波数特性等が安定したものとすることができ る。
 また、同様に第1引力と第2引力とを一定と� �た場合において、感度の高いセンサ装置と� �ることができる。なぜならば、通常、乗載� �3を変位させるためには、乗載体3の弾性によ る復元力に打ち勝つ力が必要となる。これに 対して、図7に示す構成の場合には、変位量� �発生したときに、乗載体3の弾性による復元� ��が、変位量に対して一次関数的に変位量と� ��方向に働くのに対して、静電引力は変位量� ��ゼロのときの基体1と乗載体3との距離から� �位量を引いた値、すなわち基体1と乗載体3と の距離の二乗に反比例して変位量と同じ方向 に働く。このため、静電引力は変位量が大き くなるほど強くなり、弾性による復元力に打 ち勝ち、乗載体3の変位に対する抵抗を少な� �する効果(以下、アシスト効果という)を有す るものとなり、乗載体3を変位させるために� �要な力が小さくても、所望の変位量を実現� �きるものとなる。
 ここで、図8によりアシスト効果について説 明する。図8は、本発明の第4の実施形態のセ� ��サ装置における乗載体3の変位量に対する弾 性による復元力(弾性力)と静電引力との関係� ��示す線図である。図中において点線は弾性� ��よる復元力を、細い実線は静電引力を示す� ��図8からも明らかなように、変位量が大きく なると、弾性による復元力はこれに比例して 大きくなる。この弾性による復元力が変位に 対する抵抗となる。これに対して、静電引力 は、弾性による復元力と反対の向きに働き、 変位量が大きくなるにつれてその絶対値は大 きくなる。図7に示すセンサは、乗載体3にこ� ��ら2つの力が加わっているので、乗載体3を� �位させるために必要な力は、これらの力を� �し合わせたものとなり、太い実線で示すも� �となる。太い実線に示す関係からも明らか� �ように、図7に示すセンサによれば、変位に� ��する抵抗は殆どなくなり、容易に変位でき� ��ようアシスト効果を有するものとなってい� ��ことが確認できる。
 なお、図7に示す実施形態では、第1引力、� �2引力を静電引力により実現させた場合につ� ��て説明したが、磁力により実現してもよい� ��この場合には、磁力を発生させる永久磁石� ��電磁石等を所定位置に配置すればよい。
 〔第7の実施形態〕
 次に、乗載体3に圧電体を用いたさらに他の 例について図9を用いて説明する。図9は、本� ��明の第7の実施形態のセンサ装置を示す断面 図である。
 図9に示すセンサ装置は、変位検出部が圧電 方式からなり圧電体3A,3Bと、それを挟持する� ��極層10とで構成される。
 すなわち、外部から加速度に応じた力が加� ��り、乗載体3が変位すると圧電体3A,3Bに歪み� ��生じる。この圧電体3A,3Bに生じた歪みによ� �電荷を電極層10a~10cで検出して、乗載体3の変 位量を検出することができる。
 電極層10a~10cには乗載体3を駆動させるため� �電極としての機能も併せて持たせることも� �きる。すなわち、電極層10a~10cに常時交流電� ��を印加して、上部に位置する圧電体3Aの伸� �と下部に位置する圧電体3Bの伸縮とが逆位相 となるようにすれば、乗載体3は図の上下方� �に周期的に振動することとなる。この状態� �、外部からの力による変位を検出すること� �、一定加速度を検出できるようになり、よ� �汎用性の高いセンサとすることができる。� �お、一定加速度を検出できるメカニズムは� �下の通りである。通常、変位検出部として� �電方式を用いた場合には、加速度により発� �する力を受けたときのみ電荷が発生し、そ� �電荷はすぐなくなるので、一定加速度の場� �には加速度が印加され続けていることを検� �できなくなる。しかしながら、圧電体3A,3Bを 振動させ続けることで、継続して電荷が発生 することとなり、一定加速度の場合であって も感知可能となる。
 なお、上記の実施形態では圧電体3A,3Bの2枚� ��貼り合せた構成となっているが、各圧電体� ��間にそれぞれ電極層を設けるとともに、上� ��に隣接する圧電体間で分極方向を反対とな� ��ように配置すれば、3枚以上積層した構成と してもよい。この場合には、各圧電体の厚み を薄くすることができるので、可撓性を向上 させることができ変位量の大きい、高感度な センサ装置とすることができる。
〔第8の実施形態〕
 次に、本発明のセンサ装置を角速度センサ� ��して用いた第8の実施形態について説明する 。図10Aおよび図10Bは、本発明の第8の実施形� �のセンサ装置を示すものであり、図10Aは図10 BのB-B線断面図を、図10Bは基体部分の上面図� �ある。図10Bにおいて、破線部は乗載体3が配� ��される部分を示しており、2aは重り部2の重� ��軸を指すものとする。
 図10Aおよび図10Bに示されるセンサ装置の基� ��的な構成は、図1Aの片持ち梁状のセンサ装� �を両持ち梁状にしたものであり、図1Aの構成 に加え、第3駆動部として第5駆動電極15(以下� ��電極15ともいう)と第6駆動電極16(以下、電極 16ともいう)とを設けたものである。
 第3駆動部は、重り部2および乗載体3に周期� ��な運動を与えるものである。
 角速度の検出は、予め周期的な運動を与え� ��れている重り部2が、その運動の方向と異な る方向に延びる軸線まわりに回転するときに 生じるコリオリ力を検出することによって行 われる。コリオリ力は、重り部2の運動方向� �回転軸の軸線方向との両方に垂直な方向に� �じる。ここで、本実施形態の角速度センサ� �は、重り部2に周期的な運動を与えるために� ��電極15,16間に交流電圧を印加して、両第2駆� ��電極15,16間に発生するクーロン力を利用す� �。
 これら電極15,16が1組の場合は、重り部2を一 方向に励振させることができるので、その励 振方向と垂直な2方向の軸線まわりに回転す� �ときの角速度を検出できる。電極15,16が2組� �場合は、重り部2を2方向に励振させることが 可能であるので、励振方向を切替えれば、原 理的には3方向の軸線まわりの角速度の測定� �可能となる。電極15,16を3組以上の構成にし� �、かつこれら3組の電極15,16が所定の方向に� �直線状に並ばないように配置すると、重り� �2を連続的に周回運動させることができるの� ��、3軸の角速度を同時に測定できる。
 図10Aおよび図10Bにおいては、電極15と電極16 とを4組設けている。同様に、容量測定用の� �体側電極7と乗載体側電極8とも4組設けてい� �。具体的には、基体1上に、重り部2の重心軸 2aを中心にして対称な位置に(図では90度毎に) 配置されるように、また、電極15、基体側電� ��7が交互に並ぶように、電極15、基体側電極7 が設けられている。すなわち、重り部2の重� �軸2aまわりに90度の角度をもって放射状に配� ��される。この場合、90度ずつ位相の異なる4� ��の交流信号をそれぞれ与えることで、重り� ��2に首を回すような周回運動をさせることが できる。対向する電極間に印加される交流信 号の電圧として、たとえば0.01~100Vが選ばれ、 周波数として、たとえば2~10000Hzが選択される 。信号波形には矩形波または正弦波などが選 ばれる。
 電極16、乗載体側電極8についても同様の構� ��とする。なお、電極15,16は基体側電極7、乗� ��体側電極8と同様の材料を用いて、同様の工 程で作製することができる。
 このような構成とすることで、重り部2及び 乗載体3を周回運動させ、3軸の角速度を検出� ��きるようにすることができる。
 なお、図9のように変位検出部6を圧電方式� �したセンサにおいては、一定加速度の検知� �ために周期的な運動を加える必要があるが� �この周期的な運動を与える第3駆動部として� ��図10Aおよび図10Bに示すような第5駆動電極15� ��第6駆動電極16を用いてもよい。
 以上の実施形態で述べた本発明にかかるセ� ��サ装置によれば、全体構造が小型化された� ��ンサ装置を提供することができる。
 本発明は以上の実施の形態に限定されるも� ��ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲� ��種々の変更を加えることは何ら差し支えな� ��。
 本発明は、その精神または主要な特徴から� ��脱することなく、他のいろいろな形態で実� ��できる。したがって、前述の実施形態はあ� ��ゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範� ��は特許請求の範囲に示すものであって、明� ��書本文には何ら拘束されない。さらに、特� ��請求の範囲に属する変形や変更は全て本発� ��の範囲内のものである。