CN102483426A - 物理量传感器 - Google Patents

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宫武亨
小林俊宏
高桥亨
佐藤清
菊入胜也
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Abstract

本发明的目的在于提供一种尤其是耐冲击性及耐粘附性优良的物理量传感器。该物理量传感器具有在高度方向上位移的可动部(50)和在高度方向上与可动部(50)对置配置且限制可动部(50)的位移的突起状的限动部(51)。在限动部(51)的与可动部(50)对置的对置面(51a)的外周(51b)设有第一接触端部(53)和第二接触端部(54)，第一接触端部(53)为可动部(50)向接近限动部(51)的方向位移而首先与对置面(51a)接触的部分，第二接触端部(54)为可动部从与所述限动部(51)抵接的抵接状态向离开的方向位移时首先从对置面(51a)分离的部分。第一接触端部(53)的与可动部接触的接触长度比第二接触端部(54)的与可动部接触的接触长度长。

Description

物理量传感器
技术领域
本发明涉及物理量传感器，其具有在高度方向上位移的可动部和限制所述可动部的位移的限动部。
背景技术
在专利文献1所记载的发明中，公开有一种形成有防止相对于可动部的粘附用的突起部的MEMS传感器。
另外，在专利文献2所记载的发明中，公开有一种设有用于防止可动部与固定部直接接触的突起部的MEMS传感器。
在这样的现有技术中，为了降低与可动部的接触面积来提高耐粘附性，而形成为设有突起部的结构，但对用于使可动部与突起部接触时的耐冲击性和耐粘附性一起提高的平面形状未进行考虑。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表平10-512675号公报
专利文献2：日本特开平5-172846号公报
发明内容
因此，本发明用于解决上述现有的课题，其目的在于提供一种尤其是耐冲击性及耐粘附性优良的物理量传感器。
本发明中的物理量传感器的特征在于，
具有在高度方向上位移的可动部和在高度方向上与所述可动部对置配置且限制所述可动部的位移的突起状的限动部，
在所述限动部的与所述可动部对置的对置面的外周设有第一接触端部和第二接触端部，所述第一接触端部为可动部向接近所述限动部的方向位移而首先与所述对置面接触的部分，所述第二接触端部为可动部从与所述限动部抵接的抵接状态向离开的方向位移时首先从所述对置面分离的部分，
所述第一接触端部的与所述可动部接触的接触长度比所述第二接触端部的与所述可动部接触的接触长度长。
这样，在本发明中，由于可动部在与限动部的对置面接触时，首先与第一接触端部接触，因此在接触瞬间，应力施加在第一接触端部上。另外，由于可动部在从限动部的对置面离开时，首先从第二接触端部剥下，因此在剥下瞬间，应力施加在第二接触端部上。在本发明中，第一接触端部的与所述可动部接触的接触长度比所述第二接触端部的与所述可动部接触的接触长度长。因此，在接触瞬间能够使施加在限动部上的应力分散，在剥下瞬间能够使施加在限动部上的应力集中。通过以上，在本发明中，能够构成耐冲击性及耐粘附性优良的限动部。
在本发明中，优选所述第一接触端部由直线状或曲线状形成，所述第二接触端部由两根直线部或曲线部、或者所述直线部与所述曲线部相交的交点形成。由此，能够更有效地促进接触瞬间的应力分散，并且，能够促进剥下瞬间的应力集中。
另外，在本发明中，可以构成为，所述第一接触端部由直线状形成，所述第二接触端部由曲线状形成。
另外，在本发明中，可以构成为，在所述对置面的外周形成有第一曲线部及第二曲线部，所述第一接触端部包含于所述第一曲线部，所述第二接触端部包含于所述第二曲线部，所述第一曲线部的曲率半径比所述第二曲线部的曲率半径大。
另外，优选在所述对置面的比第一接触端部及所述第二接触端部靠内侧的位置形成有开口部。由此，能够使可动部与限动部之间的接触面积更小，从而能够进一步有效地提高耐粘附性。
另外，在本发明中，所述物理量传感器优选适用于如下方式，即，所述可动部具有：重物部；与被固定支承的锚定部和所述重物部连结成转动自如的支承部；在所述支承部转动而使所述重物部向高度方向位移时，相对于所述重物部的位移方向向反方向位移的腿部，
在高度方向上与所述腿部对置的位置形成有所述限动部。
在上述结构中，优选所述第一接触端部设置在所述腿部延伸方向的自由端侧，所述第二接触端部设置在基端侧。由于腿部从自由端侧与限动部接触，并从基端侧剥下，因此通过上述那样将第一接触端部设置在自由端侧，将第二接触端部设置在基端侧，从而能够适当地实现接触瞬间的应力分散和剥下瞬间的应力集中。
或者，本发明中的物理量传感器的特征在于，具有在高度方向上位移的可动部和在高度方向上与所述可动部对置配置且限制所述可动部的位移的限动部，
在所述限动部的与所述可动部对置的对置面上的比外周靠内侧的位置形成有第一开口部。
由此，能够减小可动部与限动部的接触面积。尤其是通过设置第一开口部，不仅能够通过蚀刻削减外周侧的侧壁，还能够通过蚀刻削减第一开口部侧的侧壁，从而能够有效地减小位于外周与第一开口部之间的限动部的宽度尺寸。因此，能够使限动部的对置面积比以往形成得小。另外，在将未设置开口部，具备与本发明的限动部的外周大致相似形状的外周，且具有与本发明的限动部大致相同的对置面积的限动部作为比较例时，能够使可动部与本发明的限动部的外周接触的瞬间的接触长度比可动部与比较例的限动部的外周接触的瞬间的接触长度长。因此，通过使用本发明的限动部，与比较例相比，能够有效地促进接触瞬间的应力分散。通过以上，在本发明中，能够构成耐冲击性及耐粘附性优良的限动部。
在本发明中，优选所述限动部的对置面的外周构成圆周状或圆周的一部分。
另外，在本发明中，优选形成有从所述第一开口部连续而向外周相连的一个以上的第二开口部。由此，在可动部与限动部的对置面的整面抵接时，第一开口部不会成为密闭状态，从而能够提高耐粘附性。
另外，在本发明中，优选形成为，在所述可动部的与所述限动部对置的对置面上形成有蚀刻用孔，在所述可动部与所述限动部抵接时，所述限动部不会嵌入所述蚀刻用孔。
发明效果
根据本发明，能够形成耐冲击性及耐粘附性优良的物理量传感器。
附图说明
图1是第一实施方式中的物理量传感器的简图，(a)是俯视图，(b)(c)是侧视图。
图2是另一实施方式中的限动部的俯视图。
图3是可动部的局部背面图。
图4是第二实施方式的物理量传感器中使用的限动部的俯视图。
图5是第二实施方式中的物理量传感器的侧视图。
图6是表示第二实施方式的限动部的制造方法的局部放大纵向剖视图。
图7是比较例中的限动部的俯视图。
图8是表示比较例的限动部的制造方法的局部放大纵向剖视图。
图9是在图10的模拟实验中假定为可动部倾斜而与限动部接触时的物理量传感器的侧视图。
图10是表示图9所示那样可动部相对于限动部倾斜接触时的限动部的外径与内径之差(实施例)和反力的关系的模拟实验结果(也表示比较例中的模拟实验结果)的图。
图11是使用了本实施方式中的限动部的具体的物理量传感器的俯视图。
图12是表示静止状态的物理量传感器的立体图。
图13是表示重物部及腿部在高度方向上位移的状态的物理量传感器的立体图。
图14是图13所示的物理量传感器的侧视图。
具体实施方式
图1是第一实施方式中的物理量传感器的简图，(a)表示俯视图，(b)(c)表示侧视图。
如图1所示，本实施方式中的物理量传感器S具有可动部50和突起状的限动部51而构成。限动部51是用于限制可动部50的向高度方向的位移的构件。
可动部50被支承为在高度方向(Z方向)上能够位移。另外，如图1(b)(c)所示，限动部51设置在基板52上。限动部51既可以与基板52形成为一体，也可以形成为不同体。
限动部51的上表面(与可动部50对置的对置面)51a为平坦化面。
如图1(a)(b)(c)所示，在限动部51的上表面51a的外周51b形成有：沿Y方向平行地延伸的直线状的第一接触端部53；从第一接触端部53的Y方向的两端向X方向及Y方向之间倾斜延伸的直线部55、56；所述直线部55、56的交点即第二接触端部54。
在图1所示的实施方式中，所述限动部51的上表面51a的外周51b由等边三角形或等腰三角形形成。
如图1(a)所示，第一接触端部53和第二接触端部54在X方向上对置。
如图1(a)(b)所示，第一接触端部53为可动部50以接近限动部51的方式向下方位移而首先与所述上表面51a接触的部分。第一接触端部53的直线长度为与可动部50接触的接触长度。
另外，如图1(a)(c)所示，第二接触端部54是可动部50在复原力的作用下，从可动部50的下表面50a与限动部51的上表面51a的大致整面抵接的状态向上方位移时，首先从所述上表面51a离开的部分。在该实施方式中，第二接触端部54为交点，与第一接触端部53的与可动部50接触的接触长度相比，所述第二接触端部54的与可动部50接触的接触长度极其小。
这样，在本实施方式中，如图1(a)(b)所示，在可动部50与限动部51的对置面51a接触时，由于首先与第一接触端部53接触，因此在接触瞬间，应力施加在第一接触端部53上。另外，如图1(a)(c)所示，在可动部50从限动部51的对置面51a离开时，由于首先从第二接触端部54剥下，因此在剥下瞬间，应力施加在第二接触端部54上。并且，在本实施方式中，第一接触端部53的与可动部50接触的接触长度比第二接触端部54的与可动部50接触的接触长度长。因此，在接触瞬间能够使施加在限动部51上的应力分散，另一方面，在剥下瞬间能够使施加在限动部51上的应力集中。需要说明的是，“分散”、“集中”为相对地评价。即，意味着，根据本实施方式，在接触瞬间，通过使可动部50与接触长度长的第一接触端部53接触，能够比与接触长度短的第二接触端部54接触更使应力分散，在剥下瞬间，通过将可动部50从接触长度短的第二接触端部54剥下，能够比从接触长度长的第一接触端部53剥下更使应力集中。
通过以上，在本实施方式中，通过接触瞬间的应力分散能够提高耐冲击性，并且，通过剥下瞬间的应力集中，能够使可动部50容易从限动部51剥下，即，能够提高耐粘附性。
在图1所示的物理量传感器S中，在附图上清楚可知可动部50以向高度方向倾斜的状态位移，但可动部50也可以适用于如下这样的形态，即，可动部50在高度方向上大致平行移动，在可动部50与限动部51抵接时，略微先与第一接触端部53接触，在从限动部51离开时，略微先从第二接触端部54离开。可动部50相对于水平方向的倾斜角度例如为0.02～1.5(deg)左右。另外，可动部50的可动范围为0.15μm～11μm左右。
图2所示的限动部的上表面(对置面)与图1所示的限动部51的上表面(对置面)51a不同。
在图2(a)所示的限动部57的上表面(对置面)的外周57a设有第一曲线部58和第二曲线部59。第一曲线部58以向纸面左方鼓出的方式弯曲，第二曲线部59以向纸面右方鼓出的方式弯曲。并且，第一曲线部58与第二曲线部59的Y方向的两端分别连接。
如图2(a)所示，第一曲线部58的曲率半径比第二曲线部59的曲率半径大。
图2(a)所示的第一曲线部58的Y方向上的大致中心位置为第一接触端部60，第二曲线部59的Y方向上的大致中心位置为第二接触端部61。即，在图1中说明的可动部50与图2(a)所示的限动部57接触时，首先与第一曲线部58的大致中心位置(第一接触端部60)接触。另外，在图1中说明的可动部50从图2(a)所示的限动部57离开时，首先从第二曲线部59的大致中心位置(第二接触端部61)剥下。
如上所述，由于第一曲线部58和第二曲线部59的曲率半径不同，因此微观观察时，接触瞬间的第一接触端部60的与可动部50接触的接触长度比剥下瞬间的第二接触端部61的与可动部50接触的接触长度长。
因此，即使使用图2(a)所示的形状的限动部57，也能够使耐冲击性及耐粘附性这双方提高。
图2(b)所示的限动部65由三个分离的突起部71、72、73构成。如图2(b)所示，在突起部71的外周形成有沿Y方向直线状地延伸的第一接触端部66，在突起部72、73的外周形成有两根直线部相交的交点的第二接触端部67、68。
在图2(b)所示的实施方式中，在比第一接触端部66及第二接触端部67、68靠内侧(由各突起部71、72、73包围的内部区域)的位置设有开口部69。因此，在图2(b)所示的形态中，能够更有效地缩小与可动部50接触的接触面积，且能够更有效地提高耐粘附性。
图2(c)所示的限动部70的上表面(对置面)的外周70a为具备图2(a)所示的第一曲线部58、图1所示的直线部55、56的扇形形状，在第一曲线部58中包含第一接触端部60，所述直线部55、56的交点构成第二接触端部54。
需要说明的是，与图2(c)所示的限动部70的形状相比，图1所示那样将第一接触端部53呈直线状地延伸形成的情况能够将接触瞬间的与可动部50接触的接触长度形成得长，能够提高耐冲击性，从而优选。
需要说明的是，也可以形成为图1、图2以外的限动部的形状。例如，也可以由图1(a)所示的直线状的第一接触端部53和包含图2(a)所示的第二接触端部61的第二曲线部59构成限动部的外周。
图3是表示可动部50的下表面(对置面)50a的形状的背面图。如图3(a)所示，在可动部50的下表面50a形成有多个蚀刻用孔75。可动部50例如由SOI基板通过蚀刻而形成。SOI基板为在两片硅基板间隔有氧化绝缘层(牺牲层)的层叠结构。可动部50从一方的硅基板切出，但为了除去此时夹在可动部50与另一方的硅基板之间的所述氧化绝缘层而使所述可动部50能够在高度方向上位移，而在可动部50上形成多个蚀刻用孔75，从各蚀刻用孔75注入蚀刻液或蚀刻气体，来除去不需要的所述氧化绝缘层。
在本实施方式中，如图3所示，将限动部51形成在与蚀刻用孔75不对置的非对置区域，从而使限动部51与蚀刻用孔75不重叠。由此，限动部51不会嵌入蚀刻用孔75内。
但是，由于蚀刻用孔75存在多个，存在以与这些蚀刻用孔75不重叠的方式形成限动部51在制造上或控制上有困难的情况，因此优选将限动部51的上表面(对置面)51a形成得比蚀刻用孔75大，由此即使存在限动部51与蚀刻用孔75重叠的部分，限动部51也不会嵌入蚀刻用孔75内。
图4表示第二实施方式中的限动部的平面形状。
图4(a)所示的限动部80的上表面(与可动部对置的对置面)80a为在比外周80b靠内侧的位置形成有第一开口部81的环状。外周80b及第一开口部81为圆周状。
图5是第二实施方式中的物理量传感器的侧视图。如图5所示，在限动部80的上方将可动部82支承为能够在高度方向(Z方向)上位移。限动部80设置成一体地位于基板83上或与基板83不同体。
图6是表示限动部80的形成方法的局部放大纵向剖视图。在图6(a)的工序中，在基板83上设置掩模90。掩模90例如为抗蚀剂，平面形状为环状。在图6(b)所示的工序中，通过蚀刻除去未被掩模90覆盖的基板83的表面，在掩模90下突出形成环状的限动部80。之后，除去掩模90。
在本实施方式中，在图5所示的可动部82向下方移动，而与限动部80的上表面80a抵接时，由于在限动部80设有第一开口部81，因此能够有效地减小与可动部82接触的接触面积，从而能够提高耐粘附性。
在本实施方式中，与未设置第一开口部81的限动部(参照以下说明的图7)相比，能够有效地实现接触面积的降低。
图7是作为比较例的限动部85的俯视图。在图7中，与图4不同而未形成第一开口部8。在图7中限动部85的上表面(与可动部对置的对置面)85a的外周85b由圆形形状形成。
图8是用于说明图7所示的限动部85的形成方法的局部放大纵向剖视图。在图8(a)的工序中，在基板86上设置掩模87。掩模87例如为抗蚀剂，平面形状为圆形形状。在图8(b)所示的工序中，通过蚀刻除去未被掩模87覆盖的基板86的表面，在掩模87下形成突起状的限动部85。
图6(a)的工序、图8(b)的工序都进行各向同性蚀刻，由此在横向上也被蚀刻，从而能够形成具备比掩模90、87的外周90b、87b小的外周80b、85b的限动部80、85。
在此，在本实施方式中，如图6(b)所示，由于在限动部80的比外周80b靠内侧的位置设置第一开口部81，因此通过各向同性蚀刻，不仅外周80b，内周80c也被沿横向蚀刻。因此，与仅外周85b被沿横向蚀刻的比较例的限动部85相比，本实施方式的限动部80形状能够更加有效地减少接触面积。
如图9所示，可动部82向下方移动而与限动部80的上表面80a接触，此时，可动部82在高度方向上略微倾斜而与限动部80接触，在该情况下，可动部82首先与限动部80的上表面80a的外周80b抵接。此时，与比较例的限动部85相比，本实施方式的限动部80能够得到更优良的耐冲击性。
关于耐冲击性，进行以下的实验。
如以下的表1所示，将图7所示的比较例的限动部85的上表面85a的面积设定为固定，如表2所示，以图4所示的本实施方式的限动部80的上表面80a的面积与比较例相同的方式，使从限动部80的中心到外周80b的半径(外径)R1、从中心到内周80c的半径(内径)R2分别变化。
[表1]
  半径(μm)   2.5
  面积(μm2)   19.63
[表2]
R1-R2   1   1.2   1.4   1.6   1.8   2.0
R1(μm)   3.62   3.20   2.93   2.75   2.64   2.56
R2(μm)   2.62   2.00   1.53   1.15   0.84   0.56
面积(μm2)   19.63   19.63   19.63   19.63   19.63   19.63
在使可动部82如图9所示那样向高度方向倾斜的状态下，使可动部82与各限动部80、85的上表面80a、85a的外周80b、85b接触，并计算出压入2.2nm时的反力(被支承的惯性力)。其模拟结果如图10所示。
如图10所示，可知半径差(R1-R2)越小，反力越大。如表2所示，半径差(R1-R2)越小，外径R1越大。这样，外径R1越大反力越大是由于可动部82所接触的外周80b处的接触区域宽的缘故。通过使反力大，能够提高耐冲击性。因此，通过如图4(a)所示那样形成在比外周80b靠内侧的位置设有第一开口部81的限动部80，并且如表2所示那样对外径及内径进行调整，从而能够有效地提高耐粘附性及耐冲击性。
在本实施方式中，图4(b)所示的限动部92由互相分离的两个突起部93、94构成，图4(c)所示的限动部95由互相分离的三个突起部96、97、98构成。各突起部的外周构成圆周的一部分。如图4(b)(c)所示，在各限动部92、95中比各突起部的外周靠内侧的位置形成有第一开口部81。并且，在各突起部之间形成有与第一开口部81连续而相连的第二开口部99。
这样，通过设置从第一开口部81向外周相连的第二开口部99，在可动部82与限动部92、95的各突起部的上表面抵接的状态下，第一开口部81不成为密闭状态，第一开口部81内的气压与周围的气压始终固定，因此可动部82不会紧紧地张贴在限动部的上表面，从而能够维持良好的耐粘附性。
如图4(b)(c)所示，设置与外周连通的第二开口部99的结构在图2(b)中也能够适用。
另外，第二开口部99个数没有限定，但优选以使构成限动部的分离的各突起部形成为二等分宽度尺寸的中心线的长度尺寸比宽度尺寸(相对于外周的法线方向上的长度尺寸)长的形状的方式设置所述第二开口部99。并且，优选各突起部的二等分宽度尺寸的中心线的长度尺寸比第二开口部99的长度尺寸(沿所述中心线延长的延长线上的长度尺寸)长。
本实施方式中的各限动部例如能够适用于以下说明的物理量传感器1。
对于图11～图14的各图所示的物理量传感器而言，Y方向为左右方向，Y1方向为左方向，Y2方向为右方向，X方向为前后方向，X1方向为前方，X2方向为后方。另外，与Y方向和X方向这两方都正交的方向为上下方向(Z方向：高度方向)。
图11所示的物理量传感器1例如由作为长方形的平板的硅基板形成。即，在硅基板上形成与各构件的形状对应的平面形状的抗蚀剂层，在不存在抗蚀剂层的部分，通过深RIE(深反应离子蚀刻)等蚀刻工序切断硅基板，从而将各构件分离。因此，构成物理量传感器1的各构件在硅基板的表面和背面的厚度的范围内构成。如图12所示，物理量传感器在静止状态时，表面整体和背面整体彼此位于同一面上，没有从表面及背面突出的部分。
物理量传感器1微小，例如长方形的长边1a、1b的长度尺寸为1mm以下，短边1c、1d的长度尺寸为0.8mm以下。并且，厚度尺寸为0.1mm以下。
如图11和图12所示，物理量传感器1中，由长方形的长边1a、1b及短边1c、1d包围的外框部分为重物部2。长边1a、1b延伸的方向为前后方向，短边1c、1d延伸的方向为左右方向。
如图11、图12所示，在重物部2的内侧设有两根支承部3a、4a。
如图11所示，向前方(X1)延伸的第一支承部3a与向后方(X2)延伸的腿部3b一体形成。
另外，如图11所示，向后方(X2)延伸的第二支承部4a与向前方(X1)延伸的腿部4b一体形成。
如图11所示，在重物部2的内侧设有中央锚定部5、左侧锚定部6及右侧锚定部7。
例如，各锚定部5～7固定支承于图14所示的固定部(支承基板)10。该固定部10例如为硅基板，在各锚定部5～7与固定部10之间夹有未图示的氧化绝缘层(SiO2层)。构成固定部10、氧化绝缘层及图11所示的重物部2、支承部3a、4a、腿部3b、4b及锚定部5～7等的硅基板例如为SOI基板。
如图11、图12所示，重物部2、各支承部3a、4a、各腿部3b、4b及各锚定部5～7分别分离形成。其中，在各锚定部5～7与固定部10之间夹有上述的氧化绝缘层，各锚定部5～7形成为固定支承于固定部10的状态，在重物部2、各支承部3a、4a及各腿部3b、4b与固定部10之间不存在氧化绝缘层，重物部2、各支承部3a、4a及各腿部3b、4b与固定部10之间为空间。
如图11所示，第一支承部3a的前端部和重物部2在连结部11a被连结成转动自如，第二支承部4a的前端部和重物部2在连结部11b被连结成转动自如。
另外，如图11所示，第一支承部3a在支点连结部12a、12b被连结成转动自如。另外，如图11所示，第二支承部4a在支点连结部13a、13b被连结成转动自如。
另外，在图11所示的实施方式中，在左侧锚定部6的后方(X2)设有与重物部2及左侧锚定部6分离形成的左侧连结臂14，在右侧锚定部7的前方(X1)设有与重物部2及右侧锚定部7分离形成的右侧连结臂15。左侧连结臂14及右侧连结臂15都形成在重物部2的内侧。
并且，如图11所示，左侧连结臂14的前端部和重物部2在连结部16a被连结成转动自如。另外，右侧连结臂15的前端部和重物部2在连结部16b被连结成转动自如。另外，如图11所示，左侧连结臂14和左侧锚定部6在支点连结部17a被连结成转动自如。另外，右侧连结臂15和右侧锚定部7在支点连结部17b被连结成转动自如。
如图11所示，第一支承部3a及左侧连结臂14都在比左侧锚定部6靠左侧(Y1)的位置具备延伸出的后端部3c、14a，第一支承部3a的后端部3c和左侧连结臂14的后端部14a隔开规定的间隔而对置配置。并且，第一支承部3a的后端部3c与左侧连结臂14的后端部14a之间经由连结部18a连结。另外，如图11所示，第二支承部4a及右侧连结臂15都在比右侧锚定部7靠右侧(Y2)的位置具备延伸出的后端部4c、15a，第二支承部4a的后端部4c和右侧连结臂15的后端部15a隔开规定的间隔而对置配置。并且，第二支承部4a的后端部4c与右侧连结臂15的后端部15a之间经由连结部18b连结。
需要说明的是，各连结部通过膜厚形成得薄等，而成为具有弹性的形状。
在图11所示的实施方式中，由重物部2、支承部3a、4a、连结臂14、15及腿部3b、4b构成“可动部”。
如图14所示，在物理量传感器1中，在高度方向上与重物部2分离的一方设有固定部10，在另一方设有对置部(对置部：罩构件)30。
另外，在图14中虽然未图示，但在对置部30的表面30a设有固定电极。对置部30例如为硅基板，固定电极通过将导电性金属材料隔着绝缘层溅射或镀敷在对置部30的表面30a而形成。
另外，将与形成在对置部30上的固定电极面对的可动电极(未图示)经由绝缘层通过溅射或镀敷工序形成在重物部2的表面(下表面)2a上。或者，在重物部2由低电阻硅基板等导电性材料形成的情况下，也可以将重物部2自身作为可动电极使用。
在未从外部作用有力(加速度等)时，该物理量传感器1在各支点连结部及连结部的弹性复原力的作用下，如图12所示，维持整个部分的表面成为同一平面的状态。
当从外部对物理量传感器1施加例如加速度时，加速度作用于重物部2及各锚定部5～7。此时，重物部2在惯性力的作用下要在绝对空间内停止，其结果是，重物部2相对于各锚定部5～7向与加速度的作用方向相反的方向相对地移动。
图13及图15表示对锚定部5～7、固定部10及对置部30作用向下的加速度时的动作。此时，重物部2为了在惯性力的作用下从图2的静止状态的位置朝向上方位移，而使第一支承部3a以支点连结部12a、12b为中心而向高度方向转动，使第二支承部4a以支点连结部13a、13b为中心而向高度方向转动，使左侧连结臂14以支点连结部17a为中心而向高度方向转动，使右侧连结臂15以支点连结部17b为中心而向高度方向转动。
通过本实施方式的重物部2的支承机构，能够使重物部2在高度方向上大致平行移动。
在本实施方式中，如图13及图14所示，在第一支承部3a以支点连结部12a、12b为中心而向高度方向转动，且第二支承部4a以支点连结部13a、13b为中心而向高度方向转动时，腿部3b、4b的前端部向下方位移，腿部3b、4b与设置在对置部30上的限动部51接触。由此，重物部2无法从图14的状态进一步向上方位移，重物部2及腿部3b、4b的位移被抑制。
图11、图14所示的限动部51与图1所示的限动部相同。如图11所示，各腿部3b、4b沿X1-X2方向延伸而形成，腿部3b中，X2侧为自由端侧，X1侧为与支承部3a连结的基端侧。另外，腿部4b中，X1侧为自由端侧，X2侧为与支承部4a连结的基端侧。
如图11所示，各限动部51的第一接触端部53设置在各腿部3b、4b的自由端侧，各限动部51的第二接触端部54设置在各腿部3b、4b的基端侧。
因此，如图14所示，腿部3b、4b在向下方位移而与各限动部51、51接触时，首先与各限动部51、51的第一接触端部53接触。需要说明的是，在图14中，腿部3b、4b以相对于限动部51、51倾斜的状态接触，但实际上，重物部2及腿部3b、4b向高度方向的位移量为几μm左右，腿部3b、4b相对于限动部51、51的倾斜角度非常小，并且，通过被限动部51按压而腿部3b、4b发生少许变形，从而腿部3b、4b的下表面(对置面)成为与限动部51、51的上表面(对置面)大致抵接的状态。之后，在各腿部3b、4b从与限动部51、51的上表面抵接的状态向离开的方向位移时，各腿部3b、4b首先从各限动部51、51的第二接触端部54、54离开。
因此，在图11所示的物理量传感器1中，在腿部3b、4b向限动部51接触的接触瞬间，能够使施加在限动部51上的应力分散，在剥下瞬间，能够使施加在限动部51上的应力集中。因此，在本实施方式中，能够构成耐冲击性及耐粘附性优良的物理量传感器1。
需要说明的是，图11所示的物理量传感器1中使用的限动部的形状可以为图2或图4所示的形状。
另外，也可以在重物部2与对置部30之间设置限动部，例如可以设置图4(c)所示的限动部95。由此，在重物部2向高度方向平行移动而与限动部95抵接时，能够减少重物部2与限动部95的接触面积，使耐粘附性提高，并且即使在重物部2以倾斜的状态与所述限动部95接触的情况下，也能够提高耐冲击性。
需要说明的是，在图11所示的物理量传感器1中，通过重物部2与设置在对置部30上的固定电极之间的静电电容变化，能够检测出加速度等的物理量，但检测部的结构没有限定为静电电容式。但是，通过形成为静电电容式，能够实现简单且高精度的检测部的结构。
本实施方式不仅能够适用于加速度传感器，对角速度传感器、冲击传感器等、物理量传感器也都能够适用。
另外，各图所示的可动部(在图11中为腿部3b、4b、重物部2)的与限动部对置的对置面可以为平坦化面，或者也可以为设有突起条部的结构等，该突起条部为设有多个点状突起的形状、线状或网眼状。
符号说明：
1 物理量传感器
2 重物部
3a、4a 支承部
3b、4b 腿部
5 中央锚定部
6 左侧锚定部
7 右侧锚定部
10 固定部
11a、11b、16a、16b、18a、18b 连结部
12a、12b、13a、13b、17a、17b 支点连结部
14、15 连结臂
30 对置部
50、82 可动部
51、57、65、80、85、92、95 限动部
51a、70a、80a、85a (限动部的)上表面(对置面)
51b、57a、80b、85b 外周
53、60、66 第一接触端部
54、61、67、68 第二接触端部
55、56 直线部
58 第一曲线部
59 第二曲线部
69 开口部
71～73、93、94、96～98 突起部
75 蚀刻用孔
81 第一开口部
87、90 掩模
99 第二开口部

Claims (11)

1.一种物理量传感器，其特征在于，
具有在高度方向上位移的可动部和在高度方向上与所述可动部对置配置且限制所述可动部的位移的突起状的限动部，
在所述限动部的与所述可动部对置的对置面的外周设有第一接触端部和第二接触端部，所述第一接触端部是可动部向接近所述限动部的方向位移而首先与所述对置面接触的部分，所述第二接触端部是可动部向从与所述限动部抵接的抵接状态离开的方向位移时首先从所述对置面分离的部分，
所述第一接触端部的与所述可动部接触的接触长度比所述第二接触端部的与所述可动部接触的接触长度长。
2.根据权利要求1所述的物理量传感器，其中，
所述第一接触端部由直线状或曲线状形成，所述第二接触端部由两个直线部或曲线部、或者所述直线部与所述曲线部相交的交点形成。
3.根据权利要求1所述的物理量传感器，其中，
所述第一接触端部由直线状形成，所述第二接触端部由曲线状形成。
4.根据权利要求1所述的物理量传感器，其中，
在所述对置面的外周形成有第一曲线部及第二曲线部，所述第一接触端部包含于所述第一曲线部，所述第二接触端部包含于所述第二曲线部，所述第一曲线部的曲率半径比所述第二曲线部的曲率半径大。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的物理量传感器，其中，
在所述对置面的比第一接触端部及所述第二接触端部靠内侧的位置形成有开口部。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的物理量传感器，其中，
所述可动部具有：重物部；以转动自如的方式与被固定支承的锚定部和所述重物部连结的支承部；在所述支承部转动而使所述重物部向高度方向位移时，向所述重物部的位移方向的反方向位移的腿部，
在高度方向上与所述腿部对置的位置上形成有所述限动部。
7.根据权利要求6所述的物理量传感器，其中，
所述第一接触端部设置在所述腿部的延伸方向的自由端侧，所述第二接触端部设置在基端侧。
8.一种物理量传感器，其特征在于，
具有在高度方向上位移的可动部和在高度方向上与所述可动部对置配置且限制所述可动部的位移的限动部，
在所述限动部的与所述可动部对置的对置面上的比外周靠内侧的位置形成有第一开口部。
9.根据权利要求8所述的物理量传感器，其中，
所述限动部的对置面的外周构成圆周状或圆周的一部分。
10.根据权利要求8或9所述的物理量传感器，其中，
形成有从所述第一开口部连续地与外周相连的一个以上的第二开口部。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的物理量传感器，其中，
在所述可动部的与所述限动部对置的对置面上形成有蚀刻用孔，在所述可动部与所述限动部抵接时，所述限动部不会嵌入所述蚀刻用孔。
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