CN104280570A - 物理量传感器、电子设备、以及移动体 - Google Patents

物理量传感器、电子设备、以及移动体 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种物理量传感器、电子设备、以及移动体。本发明抑制了由被轴支承的可动体的水平以及旋转轴方向上的位移所造成的物理量传感器的损坏。本发明的物理量传感器具备：固定电极部；可动体，其以使主面与固定电极部对置的方式被支承部支承在所述固定电极部之上，所述物理量传感器备阻挡部，所述阻挡部以与可动体的外形的边缘的至少一部分对置的方式而被设置，并对可动体的主面的面内旋转位移进行限制。

Description

物理量传感器、电子设备、以及移动体
技术领域
本发明涉及一种物理量传感器、电子设备、以及移动体。
背景技术
一直以来，作为对加速度等的物理量进行检测的物理量传感器，而已知有一种如下的物理量传感器，其具备：以可摆动的方式通过支承部而被支承的作为可动体的可动电极部、和以具有间隙的方式被配置于与可动体对置的位置上的作为固定电极部的检测电极部。这种物理量传感器是通过可动体根据被施加于该物理量传感器上的加速度等的物理量进行摆动，而使该可动体与检测电极部之间的间隙发生变化的。根据随着该间隙的变化而在两个电极部之间产生的静电电容的变化，来实施被施加于物理量传感器上的加速度等的物理量的检测。例如，在专利文献1中，公开了一种电容型的物理量传感器，其具备可动电极部和检测电极部，所述检测电极部相对于该可动电极而具有间隙，且以分离的方式被设置。该物理量传感器的结构为，设置有从与检测电极部对置的可动电极部的一侧的面朝向检测电极部突出的突起部，且限制了该突出的方向上的可动电极部的位移的结构。
但是，在上述的物理量传感器中，在被施加了朝向与突起部突出的第一方向交叉的第二方向的加速度的情况下，由于无法对相对于第二方向的可动体的位移进行限制，因此存在可动体等发生损坏的可能性。
专利文献1：日本特表2008-529001号公报
发明内容
本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而完成的发明，并且能够作为以下方式或应用例而实现。
应用例一
本应用例所涉及的物理量传感器的特征在于，具备：固定电极部；可动体，其以使主面与固定电极部对置的方式被支承部支承在固定电极部之上，所述物理量传感器具备阻挡部，所述阻挡部以与可动体的外形的边缘的至少一部分对置的方式而被设置，并对可动体的主面的面内旋转位移进行限制。
根据这种物理量传感器，具备固定电极部、和以使主面与固定电极部对置的方式被支承部支承在固定电极部之上的可动体，由此能够通过根据加速度等的物理量而使固定电极部与可动体之间的间隙变化所产生的静电电容的变化，从而实施加速度等的物理量的计测。在物理量传感器中，以与该可动体的外形的边缘的至少一部对置的方式而设置有，对可动体的主面的面内旋转位移进行限制的阻挡部。
由此，能够对可动体的面内旋转位移进行限制。因此，能够减少由于可动体的过度位移而产生的可动体的损坏、或对可动体进行支承的支承部的损坏。此外，随着可动体的主面的面内旋转位移而产生的、可动体与固定电极部的对置面积的变动将减少，从而能够减少根据加速度等而变化的静电电容的特性的偏差。
因此，能够获得如下的物理量传感器，其在抑制了由于可动体的过度位移而产生的支承部等的损坏的同时，降低了根据加速度等而变化的可动体与固定电极部之间的静电电容的特性的偏差。
应用例二
在上述应用例所涉及的物理量传感器中，优选为，阻挡部以与可动体的角部对置的方式而被设置。
根据这种物量传感器，以与可动体的外边缘交叉而成的角部对置的方式设置有阻挡部。
由此，能够对以第一方向为旋转轴的可动体向主面的面内旋转方向的位移进行限制，其中，所述第一方向为，可动体与固定电极部之间的间隙发生变化的方向。此外，随着可动体的主面的面内旋转位移而产生的、可动体与固定电极部的对置面积的变动将减少，从而能够减少根据加速度等而变化的静电电容的特性的偏差。因此，能够获得如下的物理量传感器，其在降低由于可动体的过度位移而产生的支承部等的损坏的同时，降低了根据加速度等而变化的可动体与固定电极部之间的静电电容的特性的偏差的物理量传感器。
应用例三
在上述应用例所涉及的物理量传感器中，优选为，阻挡部以与构成可动体的角部的、第一边和与第一边成角度的第二边分别对置的方式而被配置。
根据这种物量传感器，以与构成可动体的角部的、第一边和与第一边成角度的第二边分别对置的方式设置有阻挡部。
由此，能够进一步对以第一方向为旋转轴的可动体向主面的面内旋转方向的位移进行限制，其中，所述第一方向为，可动体与固定电极部之间的间隙发生变化的方向。另外，可动体与固定电极部的对置面积的变动将减少，从而能够降低根据加速度等而变化的静电电容的特性的偏差。因此，能够获得如下的物理量传感器，其在降低由于可动体过度位移而产生的支承部等的损坏的同时，进一步降低了根据加速度等而变化的可动体与固定电极部之间的静电电容的特性的偏差。
应用例四
在上述应用例所涉及的物理量传感器中，优选为，阻挡部沿着可动体的角部而被设置。
根据这种物理量传感器，通过在可动体的内侧和外侧的两方配置档块或突起，从而能够提高对于在可动体上产生的面内旋转方向的位移的限制力。
应用例五
在上述应用例所涉及的物理量传感器中，优选为，在可动体上设置有空洞部，在俯视观察可动体的情况下，在空洞部中设置有固定部，可动体通过从固定部延伸设置的支承部而被悬架。
根据这种物理量传感器，在被设置于可动体上的空洞部中设置有固定部，并且该可动体通过从固定部延伸设置的支承部而被悬架。
由此，能够获得如下的物理量传感器，其在抑制由于可动体的过度位移而产生的支承部等的损坏的同时，抑制了根据加速度等而变化的可动体与固定电极部之间的静电电容的特性的偏差。此外，通过将固定部配置在一点处，从而能够降低固定时的应力对可动体造成的影响。
应用例六
在上述应用例所涉及的物理量传感器中，优选为，在可动体的空洞部的边缘以及固定部的至少一方上，设置有突起。
根据这种物理量传感器，在被设置于可动体上的空洞部中设置有固定部，并且该可动体通过从固定部延伸设置的支承部而被悬架。此外，在作为可动体的内边缘的空洞部的边缘、以及被设置于空洞部中的固定部的至少一方上，设置有突起。
由此，通过设置有空洞部的可动体的内边缘、与被设置于空洞部中的固定部接触，从而能够对以第一方向为旋转轴的可动体向主面的面内旋转方向的位移进行限制。此外，由于在空洞部的边缘、或者固定部上设置有突起，因此将固定部与可动体之间的接触设为了点接触，从而能够缓和接触的冲击。此外，由于是点接触，因此能够降低固定部与可动部的粘贴。
因此，能够进一步降低由于可动体过度位移而使可动体损坏、或使对可动体进行支承的支承部损坏的情况。此外，通过限制可动体向主面的面内旋转方向的位移，从而可动体与固定电极部的对置面积的变动将减少，由此能够降低根据加速度等而变化的静电电容的特性的偏差。
因此，能够获得如下的物理量传感器，其在降低由于可动体的过度位移而产生的支承部等的损坏的同时，降低了根据加速度等而变化的可动体与固定电极部之间的静电电容的特性的偏差。
应用例七
本应用例所涉及的物理量传感器的特征在于，具备：固定电极部；可动体，其以使主面与固定电极部对置的方式被支承部支承在所述固定电极部之上，且具备空洞部；固定部，在俯视观察可动体的情况下，所述固定部被设置于空洞部中；支承部，其从固定部朝向所述可动体延伸设置，并将可动体悬架于固定部上，所述物理量传感器中设置有阻挡部，所述阻挡部以与可动体的外形的边缘的至少一部分对置的方式而被设置，并对可动体的主面的面内旋转位移进行限制。
根据这种物理量传感器，设置有固定电极部、和与固定电极部对置并具备空洞部的可动体。此外，以被内包于空洞部中的方式而设置有固定部，并且可动体通过从固定部延伸设置的支承部而被悬架。此外，沿着可动体的外形的边缘的至少一部分而设置有挡块。
由此，通过设置有空洞部的可动体的内边缘、与被设置于空洞部中的固定部接触，从而能够对以第一方向为旋转轴的可动体向主面的面内旋转方向的位移进行限制。因此，能够降低由于可动体的过度位移，而使可动体损坏、或使对可动体进行支承的支承部损坏的情况。此外，通过对可动体向主面的面内旋转方向的位移进行限制，从而可动体与固定电极部的对置面积的变动将减少，由此能够降低根据加速度等而变化的静电电容的特性偏差。
因此，能够获得如下的物理量传感器，其在抑制由于可动体的过度位移而产生的支承部等的损坏的同时，降低了根据加速度等而变化的可动体与固定电极部之间的静电电容的特性的偏差。通过将固定部配置在一点上，从而能够降低固定时的应力对可动体造成的影响。
应用例八
在上述应用例所涉及的物理量传感器中，优选为，阻挡部为突起状。
根据这种物理量传感器，由于阻挡部为突起状，因此能够将阻挡部与可动体的接触设为点接触。因此，能够缓和可动体与阻挡部接触时的冲击。
应用例九
在上述应用例所涉及的物理量传感器中，优选为，阻挡部与可动体被设为相同电位。
根据这种物理量传感器，通过将阻挡部与可动体设为相同电位，从而在两部分接触时，能够降低在可动体与固定电极部之间产生的静电电容的变动以及丧失。因此，能够获得如下的物理量传感器，即，能够在可动体与阻挡部接触时，持续地实施加速度等的物理量的计测的物理量传感器。
应用例十
本应用例所涉及的电子设备的特征在于，搭载了上文所述的任一种物理量传感器。
根据这种电子设备，搭载了如下的物理量传感器，即，朝向与可动体和固定电极部之间的间隙发生变化的第一方向交叉的第二方向的可动体的位移、和以第一方向为旋转轴的可动体的主面的面内旋转位移受到限制，并且即使在被施加了过度的加速度等的情况下，也能够持续对加速度等进行检测的物理量传感器。因此，能够提高搭载有上文所述的物理量传感器的电子设备的可靠性。
应用例十一
本应用例所涉及的移动体的特征在于，搭载了上文所述的任一种物理量传感器。
根据这种移动体，搭载了如下的物理量传感器，即，朝向与可动体和固定电极部之间的间隙发生变化的第一方向交叉的第二方向的可动体的位移、和以第一方向为旋转轴的可动体的主面的面内旋转位移受到限制，并且即使在被施加了过度的加速度等的情况下，也能够持续对加速度等进行检测。因此，能够提高搭载有上文所述的物理量传感器的移动体的可靠性。
附图说明
图1为模式化地表示第一实施方式所涉及的物理量传感器的俯视图。
图2为模式化地表示第一实施方式所涉及的物理量传感器的剖视图。
图3为模式化地表示第一实施方式所涉及的物理量传感器的剖视图。
图4为对第一实施方式所涉及的物理量传感器的动作进行说明的模式图。
图5为模式化地表示第二实施方式所涉及的物理量传感器的俯视图。
图6为模式化地表示第二实施方式所涉及的物理量传感器的剖视图。
图7为模式化地表示改变例一所涉及的物理量传感器的俯视图。
图8为模式化地表示改变例二所涉及的物理量传感器的俯视图。
图9为放大并模式化地表示改变例三所涉及的物理量传感器的一部分的放大图。
图10为模式化地表示作为实施例所涉及的电子设备的个人计算机的图。
图11为模式化地表示作为实施例所涉及的电子设备的便携式电话机的图。
图12为模式化地表示作为实施例所涉及的电子设备的数码照相机的图。
图13为模式化地表示作为实施例所涉及的移动体的汽车的图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下所示的各个图中，由于将各个结构要素设为了在图面上能够识别的程度的大小，因此存在以适当地使各个结构要素的尺寸或比率与实际的结构要素不同的方式进行记载的情况。
第一实施方式
使用图1至图4，对第一实施方式所涉及的物理量传感器进行说明。
图1为，表示第一实施方式所涉及的物理量传感器的概要的俯视图。图2为，模式化地表示图1中的线段A-A’所示的部分的物理量传感器的截面的剖视图。图3为，模式化地表示图1中的线段B-B’所示的部分的物理量传感器的截面的剖视图。图4为，对第一实施方式所涉及的物理量传感器的动作进行说明的模式图。
在图1至图4中，为了便于说明而省略了与各个电极部连接的配线部等的图示。此外，在图1中省略了盖体的图示。而且，在图4中，省略了除可动体以及检测电极部以外的图示。另外，在图1至图4中，作为互相正交的三个轴而图示了X轴、Y轴、Z轴。另外，Z轴为表示基板与盖体重叠的厚度方向的轴。
物理量传感器1的结构
本实施方式的物理量传感器1，例如能够作为惯性传感器来使用。具体而言，能够作为用于对铅直方向(Z轴方向)上的加速度的物理量进行测定的传感器(电容型加速度传感器、电容型MEMS加速度传感器)来使用。
如图1至图3所示，在物理量传感器1中，设置有：基板10；作为固定电极部的检测电极部21，其被设置在基板10上；可动体50，其相对于检测电极部21而具有间隙，且经由支承部42而被支承在框部40上。此外，在从作为与基板10垂直的方向的Z轴方向俯视观察时，沿着可动体50的外形的边缘(以下，称为“外边缘”。)而在可动体50的外形的边缘与框部40之间，于基板10上设置有阻挡部70，并且设置有对这些可动体50等进行覆盖的盖体60。
基板10
基板10为，设置有阻挡部70、检测电极部21等的基材。在基板10上，于设置有阻挡部70、检测电极部21等的一个面上设置有第一凹部12。在从作为与基板10垂直的方向的Z轴方向俯视观察时，在第一凹部12中，具备第一底面12a，第一底面12a内包了检测电极部21以及可动体50，并以重叠的方式而被设置。
作为基板10的材料，可以使用绝缘性的材料。在本实施方式的物理量传感器1中，基板10使用了包含硼硅酸玻璃的基材。
在以下说明中，将基板10的设置有第一凹部12、且连接有后文所述的盖体60的一个面称为主面10a。
检测电极部21
作为固定电极部的检测电极部21，以在从与上述的第一底面12a垂直的方向、即Z轴方向俯视观察时至少一部分与可动体50重叠的方式，与可动体50之间隔开间隙13而被设置于第一底面12a上。检测电极部21被构成为，包括第一检测电极部21a和第二检测电极部21b。另外，第一检测电极部21a以及第二检测电极部21b相互电绝缘。
在从与可动体50垂直的方向、即Z轴方向俯视观察时，检测电极部21被设置于，以可动体50倾倒时的支轴Q为中心的第一底面12a的两侧处。
在第一底面12a上，在以支轴Q为中心的两侧中的一侧设置有第一检测电极部21a，并在以支轴Q为中心的两侧中的另一侧设置有第二检测电极部21b。
另外，支轴Q为，在后文所述的对可动体50进行支承的支承部42所延伸设置的方向上延伸的假想线。
检测电极部21以支轴Q为中心在图1所示的-X轴方向上，以一部分与后文所述的第一可动体50a(可动体50)重叠的方式设置有第一检测电极部21a。此外，检测电极部21以支轴Q为中心在图1所示的+X轴方向上，以一部分与后文所述的第二可动体50b(可动体50)重叠的方式设置有第二检测电极部21b。
另外，优选为，第一检测电极部21a以及第二检测电极部21b的表面积彼此相等。此外，优选为，第一可动体50a(可动体50)与第一检测电极部21a重叠的面积、以及第二可动体50b(可动体50)与第二检测电极部21b重叠的面积分别相等。这是为了根据第一可动体50a以及第二可动体50b、与第一检测电极部21a以及第二检测电极部21b之间产生的静电电容之差，来对被施加于物理量传感器1上的加速度等的物理量的大小或方向进行检测。
作为检测电极部21的材料，可以使用导电性的材料。在本实施方式的物理量传感器1中，作为检测电极部21材料，例如，可以使用包含金(Au)、铜(Cu)、铝(Al)、铟(I)、钛(Ti)、铂(Pt)、钨(W)、锡(Sn)、硅(Si)等在内的导电性的材料。
框部40、支承部42、可动体50
可动体50相对于检测电极部21而具有间隙13，且被设置于第一底面12a上。可动体50通过支承部42而被支承在框部40上。框部40沿着第一凹部12的外边缘而被设置在基板10的主面10a上。
可动体50
可动体50被构成为，以支轴Q为中心而包括第一可动体50a和第二可动体50b。由于可动体50经由支承部42而被支承在被设置于主面10a上的框部40上，因此能够以与测电极部21之间具有间隙13的方式而设置。由于可动体50与检测电极部21之间具有间隙13、且以分离的方式被设置，因此能够以支承部42为支轴Q而朝向设置有检测电极部21的第一底面12a倾倒(杠杆式摆动)。另外，将可动体50的面向检测电极部21的面称为可动体50中的主面。
此外，可动体50通过以支承部42为支轴Q而进行杠杆式摆动，从而使其与检测电极部21之间的间隙13(距离)发生变化。根据可动体50与检测电极部21之间的间隙13的变化，而能够使可动体50与检测电极部21之间产生的静电电容发生变化。
当在可动体50上施加有铅直方向的加速度(例如重力加速度)时，第一可动体50a与第二可动体50b分别产生转矩(力矩)。在此，在第一可动体50a的转矩(例如逆时针方向的转矩)与第二可动体50b的转矩(例如顺时针方向的转矩)平衡的情况下，可动体50的倾斜度将不发生变化，从而无法对加速度进行检测。因此，以如下方式设置可动体50，即，在施加了铅直方向上的加速度时，第一可动体50a的转矩与第二可动体50b的转矩不平衡而在可动体50上产生预定的倾斜度。
在物理量传感器1中，通过将支轴Q配置在从可动体50的中心(重心)偏离了的位置上(通过使从支轴Q至第一可动体50a、第二可动体50b的顶端为止的距离有所不同)，从而使第一可动体50a、第二可动体50b具有互不相同的质量。即，以支轴Q为界，可动体50的一侧(第一可动体50a)与另一侧(第二可动体50b)质量是不同的。在图示的示例中，从支轴Q至第一可动体50a的端面为止的距离小于从支轴Q至第二可动体50b的端面为止的距离。此外，第一可动体50a的厚度与第二可动体50b的厚度大致相等。因此，第一可动体50a的质量小于第二可动体50b的质量。如此，通过使第一可动体50a、第二可动体50b具有互不相同的质量，从而在施加了铅直方向上的加速度时，能够使第一可动体50a的转矩与第二可动体50b的转矩不平衡。因此，在施加了铅直方向上的加速度时，能够在可动体50上产生预定的倾斜度。
在可动体50与检测电极部21之间将产生静电电容(可变静电电容)。具体而言，在可动体50(第一可动体50a)与第一检测电极部21a之间构成了静电电容(可变静电电容)C1。此外，在可动体50(第二可动体50b)与第二检测电极部21b之间构成了静电电容(可变静电电容)C2。
静电电容C1、C2为，静电电容根据检测电极部21与可动体50之间的间隙13(距离)而发生变化的电容。
例如，静电电容C1、C2在可动体50相对于基板10而处于水平状态下，成为彼此大致相等的静电电容值。由于可动体50与第一检测电极部21a之间的间隙13(距离)、和可动体50与第二检测电极部21b之间的间隙13(距离)变为相等，因此静电电容C1、C2的静电电容值也相等。
此外，例如，静电电容C1、C2在可动体50以支轴Q为支点而倾倒了的状态下，静电电容C1、C2的静电电容值随着可动体50的倾倒而变化。由于随着可动体50的倾倒，可动体50与第一检测电极部21a之间的间隙13(距离)、和可动体50与第二检测电极部21b之间的间隙13(距离)有所不同，因此根据间隙13(距离)，静电电容C1、C2的静电电容值也有所不同。
支承部42
支承部42从可动体50朝向框部40被延伸设置。支承部42作为可动体50倾倒时的支轴Q而被设置。
支承部42能够作为扭转弹簧(扭簧)而发挥功能。支承部42能够在支轴Q的旋转轴方向上扭转。通过支承部42作为扭转弹簧而发挥功能，从而可动体50能够根据加速度等的物理量而发生倾倒(杠杆式摆动)。支承部42相对于由可动体50的倾倒所产生的“扭转变形”而具有韧性，从而能够抑制该支承部42的损坏。
框部40
在从与基板10垂直的方向、即Z轴方向俯视观察时，框部40沿着第一凹部12的外边缘而被设置于基板10的主面10a上。框部40在与可动体50之间具有间隙43，并且所述框部40被设置在主面10a上。
如图1所示，可动体50通过支承部42而被支承在框部40上。
由于在框部40与可动体50之间具有间隙43、在检测电极部21与可动体50之间具有间隙13，因此可动体50能够以支承部42为支轴Q而进行杠杆式摆动。
在本实施方式的物理量传感器1中，框部40、支承部42以及可动体50能够作为一体而通过对一个基材进行图案化来设置。
作为可动体50的材料，优选使用导电性的材料。可动体50是为了作为电极而发挥功能的。另外，可动体50在与框部40以及支承部42作为一体而形成的情况下，优选使用例如通过光刻法而容易加工的含硅的基材。
关于框部40材料，在未被特别限定的条件下能够使用各种材料。另外，框部40在与可动体50以及支承部42作为一体而形成的情况下，优选使用例如通过光刻法而容易加工的含硅的基材。
支承部42只要采用具有韧性的材料，则不被特别限定，而能够使用各种材料。另外，支承部42在与可动体50以及框部40作为一体而形成的情况下，优选使用例如通过光刻法而容易加工的含硅的基材。
另外，框部40、支承部42以及可动体50也可以使用绝缘性的材料。在通过绝缘性的材料来形成可动体50的情况下，只要在与检测电极部21对置的可动体50的标面上设置电极膜即可。由此，能够在使检测电极部21与可动体50之间产生静电电容的同时，通过可动体50根据加速度等的物理量而倾倒从而得到对应于检测电极部21与可动体50之间的间隙13的变化的、静电电容的变化。
阻挡部70
如图1以及图3所示，阻挡部70在从与基板10垂直的方向、即Z轴方向俯视观察时被配置于可动体50与框部40之间的间隙43中，并且被设置为，沿着可动体50而从第一凹部12的第一底面12a立起。
阻挡部70为了对可动体50的位移进行限制而被设置。
更详细而言，阻挡部70在不妨碍可动体50因被施加于物理量传感器1上的加速度等的物理量而在作为第一方向的Z轴方向上倾倒的条件下，为了对可动体50朝向与第一方向交叉的第二方向(Y轴方向)的位移进行限制而被设置。此外，阻挡部70也为了对以作为第一方向的Z轴为旋转轴的可动体50的主面的面内旋转位移进行限制而被设置。
在本实施方式的物理量传感器1中，在可动体50产生向-Y轴方向的过度的位移的情况下，通过与阻挡部70接触，从而限制了所述可动体50的位移。此外，在可动体50产生了以Z轴为旋转轴的可动体50的主面的面内旋转位移的情况下，通过与阻挡部70接触，从而限制了所述可动体50的位移。另外，阻挡部70的配置在未被特别限定的条件下，能够沿着欲限制可动体50的位移的方向上的可动体50的外边缘而设置。
虽然省略了图示，但例如在对可动体50的向+Y轴方向的位移进行限制的情况下，只要在+Y轴方向侧沿着与支承部42交叉的可动体50的外边缘而设置阻挡部70即可。另外，也可以设置多个阻挡部70。
在物理量传感器1中，阻挡部70被构成为，包括基部72和顶部74。在阻挡部70中，基部72被设置为从第一底面12a立起至主面10a，顶部74被设置为与基部72重叠。
作为基部72的材料，例如，能够使用与基板10相同的包括硼硅酸玻璃在内的材料。基部72通过使用与基板10相同的材料从而能够与第一凹部12作为一体而设置。
作为顶部74的材料，例如，能够使用包括与可动体50、支承部42、框部40相同的硅在内的基材。顶部74通过使用与可动体50等相同的材料从而能够与可动体50、支承部42、框部40作为一体而设置。
但是，优选为，阻挡部70被设为与可动体50相同电位。
阻挡部70通过被设为与可动体50为相同电位，从而在与可动体50接触的情况下，能够因静电力不发挥作用而抑制粘贴。
因此，顶部74通过与可动体50等作为一体而被设置从而被设为与可动体50相同电位。此外，在基部72与可动体50接触的端面72s上设置有导电膜(未图示)，并且通过顶部74与导电膜的电连接而使基部72被设为与可动体50相同的电位。
盖体60
盖体60以与基板10连接的方式而被设置。在盖体60中，设置有第二凹部62。盖体60将第二凹部62的顶面作为接合面62a而与基板10的主面10a连接。在盖体60上，通过与基板10连接而构成了空腔65，所述空腔65为，由设置于基板10上的第一凹部12和设置于盖体60上的第二凹部62所包围成的空间。通过在由基板10以及盖体60构成的空腔65中收纳可动体50等，从而能够从对于物理量传感器1的干扰中对可动体50等进行保护。
优选为，在基板10与盖体60连接的第一方向上，第二凹部62被设置为，在可动体50倾倒了的情况下可动体50不会与盖体60抵接的深度。此外，优选为，至少在可动体50倾倒的第一方向上，第二凹部62被设置为，与可动体50的厚度相比而较深。
另外，盖体60通过省略了图示的配线而被接地。
作为盖体60的材料，优选使用导电性的材料。本实施方式的盖体60例如使用容易加工的含硅的基材。盖体60通过使用含硅的基材，从而能够与使用了硼硅酸玻璃的基板10之间通过阳极接合法而连接(接合)。
配线部
在物理量传感器1上设置有配线部(未图示)，所述配线部将在上文所述的检测电极部21与可动体50之间产生的静电电容(C1、C2)作为电信号而取出。通过配线部而能够将根据可动体50的倾倒而产生的静电电容向物理量传感器1的外部输出。
物理量传感器1的动作
对本实施方式的物理量传感器1的动作进行说明。
图4为对物理量传感器1的动作进行说明的模式图，并且省略了检测电极部21以及可动体50以外的结构的图示。
在物理量传感器1例如被施加了第一方向(Z轴方向)的加速度(例如重力加速度)时，将在可动体50中产生以支轴Q为中心的转矩(力矩)。
图4(a)例示了相对于物理量传感器1而从-Z轴方向朝向+Z轴方向的加速度G11被施加于可动体50上的状态。
在该状态下，在可动体50上，与第一可动体50a侧相比，在第二可动体50b侧作用有较多的加速度。因此，在可动体50上作用有以支轴Q为旋转轴的顺时针旋转的力。因此，可动体50(第二可动体50b)以支轴Q为旋转轴而向第二检测电极部21b侧倾倒。
由此，可动体50(第二可动体50b)与第二检测电极部21b之间的间隙13变小(变短)，可动体50与第二检测电极部21b之间的静电电容C2的静电电容值增加。另一方面，可动体50(第一可动体50a)与第一检测电极部21a之间的间隙13变大(长)，可动体50与第一检测电极部21a之间的静电电容C1的静电电容值减少。
在图4(b)中，例示了物理量传感器1未被施加加速度的状态。在该状态下，由于第一可动体50a侧以及第二可动体50b侧均未被施加有加速度G11，因此在可动体50上未作用有力。因此，可动体50均未倾倒。即，可动体50相对于基板10而成为大致水平。
由此，可动体50(第一可动体50a)与第一检测电极部21a之间的间隙13、和可动体50(第二可动体50b)与第二检测电极部21b之间的间隙13大致相等。因此，可动体50与第一检测电极部21a之间的静电电容C1、和可动体50与第二检测电极部21b之间的静电电容C2的静电电容值大致相等。
此外，与在图4(a)中所示的物理量传感器1的状态相比，可动体50(第一可动体50a)与第一检测电极部21a之间的间隙13变小，而在两个部之间产生的静电电容C1增加。此外，可动体50(第二可动体50b)与第二检测电极部21b之间的间隙13增加，而在两个部之间产生的静电电容C2减少。
在图4(c)中，例示了相对于物理量传感器1而从+Z轴方向朝向-Z轴方向的加速度G21被施加于可动体50上的状态。
在该状态下，由于加速度G21被施加于第一可动体50a侧，因此在可动体50上作用有以支轴Q为旋转轴的逆时针方向的力。因此，可动体50向第一检测电极部21a侧倾倒。在图4(c)中，图示了与作用于第二可动体50b上的重力加速度相比，加速度G21较大的状态。因此，可动体50向第二可动体50b侧倾倒。
由此，可动体50(第一可动体50a)与第一检测电极部21a之间的间隙13变小(短)，可动体50与第一检测电极部21a之间的静电电容C1的静电电容值增加。另一方面，可动体50(第二可动体50b)与第二检测电极部21b之间的间隙13变大(长)，可动体50与第二检测电极部21b之间的静电电容C2的静电电容值减少。
此外，与在图4(b)中所示的在物理量传感器1上未被施加有加速度的状态相比，可动体50(第一可动体50a)与第一检测电极部21a之间的间隙13变小，在两个部之间所产生的静电电容C1增加。此外，可动体50(第二可动体50b)与第二检测电极部21b之间的间隙13变大，在两个部之间所产生的静电电容C2的静电电容值减少。
本实施方式的物理量传感器1能够根据两个静电电容值的变化来对加速度(例如，G11、G21)的值进行检测。例如，将在图4(b)的状态下所获得的电容值作为基准，通过对图4(a)的状态下的电容值的变化进行判断，从而能够对加速度G11所作用的方向以及力进行检测。此外，通过对图4(c)的状态下的电容值的变化进行判断，从而能够对加速度G21所作用的方向及力进行检测。
根据上述的第一实施方式，能够获得以下的效果。
根据这种物理量传感器，能够对可动体50向Y轴方向的位移、和可动体50的主面的面内旋转位移进行限制。因此，能够抑制由于可动体50的过度位移而造成的可动体50的损坏、或对可动体50进行支承的支承部42的损坏。此外，随着前文所述的可动体50的位移而产生的可动体与固定电极部21之间的对置面积的变动将减少，从而能够抑制根据加速度等而发生变化的静电电容的特性的偏差。因此，能够获得如下的物理量传感器1，其在抑制由于可动体50的过度位移而产生的支承部42等的损坏的同时，抑制了根据加速度等而发生变化的可动体50与固定电极部21之间的静电电容C1、C2的特性。
第二实施方式
使用图5以及图6，对第二实施方式所涉及的物理量传感器进行说明。
图5为，模式化地表示第二实施方式所涉及的物理量传感器的俯视图。图6为，模式化地表示图5中的线段A1-A1’所示的部分的物理量传感器的截面的图。
在图5以及图6中，作为互相正交的三个轴而图示了X轴、Y轴、Z轴。另外，Z轴为，表示基板与盖体重叠的厚度方向的轴。
第二实施方式所涉及的物理量传感器1a与在第一实施方式中说明了的物理量传感器1相比，将可动体50支承于基板10上的结构、和阻挡部90的结构有所不同。由于其他结构等与物理量传感器1大致相同，因此对于相同的结构标记相同的符号以及符号顺序，并部分省略说明。
物理量传感器1a的结构
图5以及图6所示的物理量传感器1a与第一实施方式中的上文所述的物理量传感器1相同，例如，能够作为用于对铅直方向(Z轴方向)上的加速度等的物理量测定的传感器来使用。
如图5以及图6所示，在物理量传感器1a中，设置有：基板10；作为固定电极部检测电极部21，其被设置在基板10上；固定部80，其被设置在基板10上；可动体50，其经由支承部45而被支承在固定部80上。此外，以与固定部80连接的方式而设置有阻挡部90。
可动体50
在可动体50中，在根据加速度等的物理量而倾倒时的支轴Q的延伸线上、且在与支轴Q交叉的第二方向上延伸的假想线(图5所示的线段A1-A1’)上，设置有空洞部55。
在空洞部55中，在从与基板10垂直的方向俯视观察可动体50时，以内包的方式设置有固定部80和支承部45，所述支承部45从固定部80朝向可动体50延伸设置。
固定部80
如图5以及图6所示，固定部80被构成为，包括基部82和顶部84。
在固定部80中，基部82被设置为从第一底面12a立起至主面10a，顶部84被设置为与基部82重叠。
作为基部82材料，例如，能够使用与基板10相同的包含硼硅酸玻璃的材料。基部82能够通过使用与基板10相同的材料而与第一凹部12作为一体而设置。
作为顶部84的材料，例如，能够使用与可动体50、支承部45、框部40相同的包含硅的基材。顶部84通过使用与可动体50等相同的材料而与可动体50、支承部45、框部40作为一体而设置。
支承部45
支承部45沿着支轴Q从固定部80朝向可动体50而延伸设置。具体而言，支承部45以从固定部80的顶部84朝向可动体50的方式在+Y轴方向以及-Y轴方向上延伸设置。由此，可动体50通过支承部45而架设于固定部80上，从而能够以支承部45为支轴Q而倾倒。
与第一实施方式中的上文所述的物理量传感器1相同，支承部45使用与可动体50、框部40、以及上文所述的固定部80的顶部84相同的材料作为一体而被设置。
阻挡部90
如图5以及图6所示，阻挡部90以被内包于设置在可动体50上的空洞部55中的方式从固定部80延伸设置。阻挡部90沿着可动体50的面向空洞部55的内边缘而与支承部45并行设置。阻挡部90从固定部80(顶部84)起向与支承部45延伸的与第一方向交叉的第二方向延伸，而且在固定部80的向第二方向延伸的顶端处朝向交叉的第一方向的两侧(+Y轴方向、-Y轴方向)延伸设置。阻挡部90具有可动体50和间隙57且以分离的方式而被设置。
此外，阻挡部90以将支承部45作为中心的线对称的方式被设置于图5所示的+X轴方向侧以及-X轴方向侧。
阻挡部90是为了对可动体50的主面上的面内旋转位移进行限制而被设置的。更详细而言，阻挡部90在不妨碍可动体50因被施加于物理量传感器1a上的加速度等的物理量而在作为第一方向的Z轴方向上倾倒的条件下，为了对可动体50向与第一方向交叉的第二方向(Y轴方向)以及第三方向(X轴方向)的位移进行限制而被设置。
在本实施方式的物理量传感器1a中，在可动体50中产生了向X轴方向或Y轴方向、或者X轴、Y轴的两个方向的过度位移的情况下，通过可动体50与阻挡部90接触，从而能够对可动体50的位移进行限制。
但是，优选为，阻挡部90被设为与可动体50相同电位。
阻挡部90通过被设为与可动体50相同电位，从而在可动体50与阻挡部90接触的情况下，能够抑制在可动体50与检测电极部21之间产生的静电电容的变动或接地。
因此，阻挡部90从固定部80的顶部84起延伸设置且作为一体而被设置。由此，阻挡部90经由从顶部84朝向可动体50延伸设置的支承部45而与可动体50电连接，并被设为与可动体50相同电位。
由于其他结构与物理量传感器1相同，因此省略说明。
根据上述的第二实施方式，能够获得以下的效果。
根据这种物理量传感器1a，通过使设置有空洞部55的可动体50的内边缘、与被设置于空洞部55中的固定部80接触，从而能够对以第一方向为旋转轴的可动体50向主面的面内旋转方向的位移进行限制。因此，能够抑制由于可动体50的过度位移而造成的可动体50的损坏、或对可动体50进行支承的支承部45的损坏。此外，通过限制可动体50主面的面内旋转方向的位移，从而能够减少可动体50与检测电极部21的对置面积的变动，由此能够抑制根据加速度等而发生变化的静电电容C1、C2的特性的偏差。
因此，能够获得如下的物理量传感器1a，其在抑制由于可动体50的过度位移而产生的支承部45等的损坏的同时，抑制了根据加速度等而发生变化的可动体50与检测电极部21之间的静电电容C1、C2的特性的偏差。此外，通过将固定部80配置于一点上，从而能够降低固定时的应力对可动体50造成的影响。
另外，本发明并不被限定于上文所述的第一实施方式以及第二实施方式，能够对上文所述的各个实施方式实施各种变更或改进。在下文中，对改变例进行叙述。
改变例
图7至图9为，模式化地表示改变例所涉及的物理量传感器的俯视图以及局部放大图。
在改变例所涉及的物理量传感器中，阻挡部的形状或配置有所不同。以下，对不同点进行说明，并对于相同的结构省略部分说明。
改变例一
图7为，模式化地表示改变例一所涉及的物理量传感器的俯视图。
改变例一所涉及的物理量传感器1b与第一实施方式中的上文所述的物理量传感器1相比，阻挡部170的形状以及配置有所不同。
如图7所示，在改变例一所涉及的物理量传感器1b中，沿着可动体50的外边缘处与支承轴Q并行的第一边51、和在顶部P处与第一边51交叉的第二边52而设置有阻挡部170。阻挡部170以沿着第一边51以及第二边52而弯折的方式被设置于间隙43中。
物理量传感器1b通过沿着可动体50的第一边51以及第二边52而被设置有阻挡部170，从而能够对向支轴Q所延伸的作为第二方向的-Y轴方向的位移、和向与第二方向交叉的作为第三方向的+X轴方向的位移进行限制。另外，在物理量传感器1b中，阻挡部170的设置数量并未被特别限定，且阻挡部170也可以设置在顶部P与对角线上的间隙43中。此外，阻挡部170也可以设置在每个可动体50的外边缘交叉的顶部P处。此外，阻挡部170的沿着可动体50的外边缘而与可动体50对置的端面也可以为曲面。
改变例二
图8为，模式化地表示改变例二所涉及的物理量传感器的俯视图。
改变例二所涉及的物理量传感器1c与改变例一中的上文所述的物理量传感器1b相比，在阻挡部170上设置有突起部175这一点上有所不同。
如图8所示，在改变例二所涉及的物理量传感器1c中，沿着可动体50的第一边51以及第二边52而设置有阻挡部170，并且在与第一边51以及第二边52对置的阻挡部170的端面170s上设置有突起部175。
物理量传感器1c通过在阻挡部170的端面170s上设置有突起部175，从而能够使可动体50与突起部175以点接触的方式接触，而对可动体50的位移进行限制。因此，能够缓和由可动体50与突起部175的接触而产生的冲击，并抑制可动体50等的损坏。另外，突起部175的形状并未被特别限定，除球形形状之外，也可以为多边形形状。
改变例三
图9为，模式化地表示改变例3所涉及的物理量传感器的俯视图。
改变例3所涉及的物理量传感器1d与第二实施方式中的上文所述的物理量传感器1a相比，在阻挡部90上设置有突起部95这一点上有所不同。
如图9所示，在改变例3所涉及的物理量传感器1d中，在与可动体50(可动体50的面向空洞部55的内边缘)对置的阻挡部90的端面90s上设置有突起部95。
物理量传感器1d通过在阻挡部90的端面90s上设置有突起部95，从而能够使可动体50与突起部95以点接触的方式接触，而对可动体50的位移进行限制。因此，能够缓和由可动体50与突起部95接触而产生的冲击，并抑制可动体50或固定部80等的损坏。另外，突起部95的形状并未被特别限定，除球形形状以外，也可以为多边形形状。
实施例
参照图10至图13，对应用了本发明的一个实施方式所涉及的物理量传感器1、以及物理量传感器1a至1d(以下，统一作为物理量传感器1来进行说明。)中的任意一个传感器的实施例进行说明。
电子设备
参照从图10至图12，对应用了本发明的一个实施方式所涉及的物理量传感器1的电子设备进行说明。
图10为，表示作为具备本发明的一个实施方式所涉及的物理量传感器的电子设备的、膝上型(或者移动型)的个人计算机的结构的概要的立体图。在该图中，膝上型个人计算机1100由具备了键盘1102的主体部1104、和具备了显示部1008的显示单元1106构成，并且显示单元1106通过铰链结构部而被支承为能够相对于主体部1104进行转动。在这种膝上型个人计算机1100中，内置有电容型的物理量传感器1，所述物理量传感器1作为用于对被施加于该膝上型个人计算机1100上的加速度等进行检测并将加速度等显示在显示单元1106上的加速度传感器等而发挥功能。在这种物理量传感器1中，可动体50朝向与第一方向交叉的第二方向的位移、和以第一方向为旋转轴的可动体50向主面的面内旋转方向的位移受到限制，其中，所述第一方向为，可动体50与检测电极部21之间的间隙13发生变化的方向。因此，即使在被施加了由膝上型个人计算机1100的下落等而产生的过度的加速度等的情况下，也能够持续地对加速度等进行检测。因此，通过搭载前文所述的物理量传感器1，从而能够获得可靠性较高的膝上型个人计算机1100。
图11为，表示作为本发明的一个实施方式所涉及的物理量传感器的电子设备的便携式电话机(也包括PHS：Personal Handy-phone System，个人手持式电话系统)的结构的概要的立体图。在该图中，便携式电话机1200具备多个操作按钮1202、听筒1204以及话筒1206，并且在操作按钮1202与听筒1204之间配置有显示部1208。在这种便携式电话机1200中，内置有电容型的物理量传感器1，所述物理量传感器1作为用于对被施加于便携式电话机1200上的加速度等进行检测并辅助该便携式电话机1200的操作的加速度传感器等而发挥功能。在这种物理量传感器1中，可动体50朝向与第一方向交叉的第二方向的位移、和以第一方向为旋转轴的可动体50向主面的面内旋转方向的位移受到限制，其中，所述第一方向为，可动体50与检测电极部21之间的间隙13发生变化的方向。因此，即使在被施加了由便携式电话机1200的下落等而产生的过度的加速度等的情况下，也能够持续地对加速度等进行检测。因此，通过搭载前文所述的物理量传感器1，从而能够获得可靠性较高的便携式电话机1200。
图12为，表示作为具备本发明的一个实施方式所涉及的物理量传感器振动子的电子设备的数码照相机的结构的概要的立体图。另外，在该图中，也简单地图示了与外部设备之间的连接。在此，通常的照相机通过被摄物体的光像而使氯化银照片胶卷感光，与此相对，数码照相机1300则通过CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合装置)等的摄像元件而对被摄物体的光像进行光电转换，从而生成摄像信号(图像信号)。
在数码照相机1300的壳体(机身)1302的背面上设置有显示部1308，并且成为了根据由CCD发出的摄像信号而进行显示的结构，显示部1308作为将被摄物体显示为电子图像的取景器而发挥功能。此外，在壳体1302的正面侧(图中背面侧)，设置有包括光学透镜(摄像光学系统)与CCD等在内的受光单元1304。
当摄影者对被显示在显示部1308上的被摄物体图像进行确认，并按下快门按钮1306时，该时间点的CCD的摄像信号将被传送并存储于存储器1310中。此外，在该数码照相机1300中，于壳体1302的侧面上设置有视频信号输出端子1312、和数据通信用的输入输出端子1314。而且，如图所示，分别根据需要，而在视频信号输出端子1312上连接液晶显示器1430，在数据通信用的输入输出端子1314上连接个人计算机1440。而且，成为如下的结构，即，通过预定的操作而使被存储于存储器1310中的撮像信号向液晶显示器1430或个人计算机1440输出。在这种数码照相机1300中，内置有电容型的物理量传感器1，所述物理量传感器1为了使从数码照相机1300的下落中对数码照相机1300进行保护的功能工作，而作为对由数码照相机1300的下落而产生的加速度进行检测的加速度传感器来发挥功能。在这种物理量传感器1中，可动体50朝向与第一方向交叉的第二方向的位移、和以第一方向为旋转轴的可动体50的向主面的面内旋转方向的位移受到限制，其中，所述第一方向为，可动体50与检测电极部21之间的间隙13发生变化的方向。因此，即使在被施加有由数码照相机1300的下落等而产生的过度的加速度等的情况下，也能够持续对加速度等进行检测。因此，通过搭载前文所述的物理量传感器1，从而能够获得可靠性较高的数码照相机1300。
另外，本发明的一个实施方式所涉及的物理量传感器1，除了能够应用于图10的膝上型个人计算机(移动型个人计算机)、图11的便携式电话机、图12的数码照相机之外，还能够应用于如下的电子设备中，例如，喷墨式喷出装置(例如，喷墨式打印机)、电视机、摄像机、录像机、车辆导航装置、寻呼机、电子记事本(也包括带有通信功能的产品)、电子词典、台式电子计算机、电子游戏机设备、文字处理器、工作站、可视电话、防盗用视频监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备(例如，电子体温计、血压计、血糖仪、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测量设备、计量设备类(例如，车辆、飞机、船舶的计量设备类)、飞行模拟器等。
移动体
图13为，概要地表示作为移动体的一个示例的汽车的立体图。在汽车1500中，作为加速度传感器而发挥功能的物理量传感器1被搭载于各种控制单元中。例如，如该图所示，在作为移动体的汽车1500中，内置了对该汽车1500的加速度进行检测的物理量传感器1并对发动机的输出进行控制的电子控制单元(ECU：electronic Control Unit)1508被搭载于车身1507上。通过对加速度进行检测而将发动机控制为与车身1507的姿态相对应的适当的输出，从而能够获得抑制了燃料等的消耗的高效的作为移动体的汽车1500。
此外，物理量传感器1还能够广泛地应用于其他的车身姿态控制单元、防抱死制动系统(ABS)、安全气囊、轮胎压力监测系统(TPMS：Tire PressureMonitoring System)中。
在这种物理量传感器1中，可动体50向与第一方向交叉的第二方向的位移、和以第一方向为旋转轴的可动体50的向主面的面内旋转方向的位移受到限制，其中，所述第一方向为，可动体50与检测电极部21之间的间隙13发生变化的方向。因此，即使在被施加了由汽车1500的振动等而产生的过度的加速度等的情况下，也能够持续对加速度等进行检测。因此，能够通过搭载前文所述的物理量传感器1从而获得具有可靠性的汽车1500。
符号说明
1…物理量传感器；10…基板；10a…主面；12…第一凹部；12a…第一底面；13…间隙；21…检测电极部；21a…第一检测电极部；21b…第二检测电极部；40…框部；42…支承部；43…间隙；45…支承部；50…可动体；50a…第一可动体；50b…第二可动体；51…第一边；52…第二边；55…空洞部；57…间隙；60…盖体；65…空腔；70…阻挡部；80…固定部；90、170、190…阻挡部；1100…膝上型个人计算机；1200…便携式电话机；1300…数码照相机；1500…汽车。

Claims (12)

1.一种物理量传感器，其特征在于，具备：
固定电极部；
可动体，其以使主面与所述固定电极部对置的方式被支承部支承在所述固定电极部之上，
所述物理量传感器具备阻挡部，所述阻挡部以与所述可动体的外形的边缘的至少一部分对置的方式而被设置，并对所述可动体的所述主面的面内旋转位移进行限制。
2.如权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述阻挡部以与所述可动体的角部对置的方式而被设置。
3.如权利要求2所述的物理量传感器，其特征在于，
所述阻挡部以与构成所述可动体的所述角部的、第一边和与所述第一边成角度的第二边分别对置的方式而被设置。
4.如权利要求2所述的物理量传感器，其特征在于，
所述阻挡部沿着所述可动体的所述角部而被设置。
5.如权利要求3所述的物理量传感器，其特征在于，
所述阻挡部沿着所述可动体的所述角部而被设置。
6.如权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
在所述可动体上设置有空洞部，
在俯视观察所述可动体的情况下，在所述空洞部中设置有固定部，
所述可动体通过从所述固定部延伸设置的所述支承部而被悬架。
7.如权利要求6所述的物理量传感器，其特征在于，
在所述可动体的所述空洞部的边缘以及所述固定部的至少一方上，设置有突起。
8.一种物理量传感器，其特征在于，具备：
固定电极部；
可动体，其以使主面与所述固定电极部对置的方式被支承部支承在所述固定电极部之上，且具备空洞部，
固定部，在俯视观察所述可动体的情况下，所述固定部被设置于所述空洞部中；
支承部，其从所述固定部朝向所述可动体延伸设置，并将所述可动体悬架于所述固定部上，
所述物理量传感器中设置有阻挡部，所述阻挡部以与所述可动体的外形的边缘的至少一部分对置的方式而被设置，并对所述可动体的主面的面内旋转位移进行限制。
9.如权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述阻挡部为突起状。
10.如权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述阻挡部与所述可动体被设为相同电位。
11.一种电子设备，其特征在于，
搭载了权利要求1所述的物理量传感器。
12.一种移动体，其特征在于，
搭载了权利要求1所述的物理量传感器。
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