CN104864862A - 功能元件、电子设备以及移动体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种功能元件、电子设备以及移动体。功能元件包括：基板；可动体，其具备可动电极部；支承部，其对可动体以能够围绕第一轴进行位移的方式进行支承；第一固定电极部，其至少一部分与以第一轴为边界而划分出的作为可动体的一方的第一部分对置地被配置于基板上；第二固定电极部，其至少一部分与以第一轴为边界而划分出的作为可动体的另一方的第二部分对置地被配置于基板上；第三固定电极部，其至少一部分与第一部分对置地被配置于基板上，在俯视观察时，在可动体上设置有开口部，所述开口部与第一固定电极部与第三固定电极部之间的基板的区域对置，开口部的宽度为区域的宽度以上。

Description

功能元件、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及一种功能元件、电子设备以及移动体。
背景技术
近年来，开发有一种例如使用硅MEMS(Micro Electro MechanicalSystems:微机电系统)技术来对加速度等物理量进行检测的功能元件(物理量传感器)。
例如，在专利文献1中，公开了一种将第一可动电极与第一固定电极以相互隔开间隙的方式而对置配置，并基于根据第一可动电极与第一固定电极之间的间隙的大小而检测出的静电电容来对物理量进行检测的电容型传感器，其中，所述第一可动电极经由梁部而以成为非对称的质量平衡的方式被可动支承于半导体层的固定部分上，并根据该半导体层的厚度方向上的物理量的位移而进行动作，所述第一固定电极被形成于对该半导体层进行支承的支承基板上。
在这种功能元件中存在如下情况，即，例如在制造功能元件时，在可动电极与支承基板间会产生电位差，可动电极通过静电力而被拉向支承基板侧，从而使可动电极粘贴在支承基板上。特别是，在对用于密封可动电极的盖体(盖)与支承基板进行阳极接合时，由于在可动电极与支承基板之间产生较大的电位差，因此出现问题。
在专利文献1所记载的电容型传感器中，为了防止可动电极贴在基板上的情况，而在可动电极的与支承基板的对置面上设置有用于避免与支承基板直接接触的阻挡件。
但是，在专利文献1所记载的静电电容式传感器中，由于支承基板的与可动电极对置的面露出的区域较大，因此存在因在该露出的区域与可动电极之间的静电力而使可动电极粘贴在支承基板上的情况。
专利文献1：日本特开2007-298405号公报
发明内容
本发明的若干方式所涉及的目的之一在于，提供一种能够减少可动体粘贴在基板上的情况的功能元件。此外，本发明的若干方式所涉及的目的之一在于，提供一种包含上述功能元件的电子设备以及移动体。
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，并且能够作为以下的方式或应用例而实现。
应用例一
本应用例所涉及的功能元件，包括：基板；可动体，其具备可动电极部；支承部，其对可动体以能够围绕第一轴进行位移的方式进行支承，第一固定电极部，其至少一部分与以所述第一轴为边界而被划分出的作为所述可动体的一方的第一部分对置地被配置于所述基板上；第二固定电极部，至少一部分与以所述第一轴为边界而被划分出的作为所述可动体的另一方的第二部分对置地被配置于所述基板上；第三固定电极部，其至少一部分与所述第一部分对置地被配置于所述基板上，在俯视观察时，所述第一固定电极部被配置于所述第二固定电极部与所述第三固定电极部之间，在所述可动体上设置有开口部，所述开口部与所述第一固定电极部和所述第三固定电极部之间的所述基板的区域对置，所述开口部的宽度为所述区域的宽度以上。
在这种功能元件中，通过被设置于可动体上的开口部，而能够抑制在可动体与基板之间产生的静电力，从而减少可动体粘贴在基板上的情况。因此，在这种功能元件中，能够减少如下问题，即，例如在制造功能元件时，在可动体与基板上产生电位差，可动体因静电力而被拉向基板侧从而可动体粘贴在基板上的问题。
应用例二
在本应用例所涉及的功能元件中，可以为，所述第三固定电极部与所述可动体电连接。
在这种功能元件中，能够较容易地减小第三固定电极部与可动体间的电位差。因此，能够抑制在可动体与基板之间产生的静电力从而减少可动体贴在基板上的情况。
应用例三
在本应用例所涉及的功能元件中，可以为，在俯视观察时，所述开口部与所述第一固定电极部、所述区域以及所述第三固定电极部重叠。
在这种功能元件中，能够更切实地抑制在可动体与基板之间产生的静电力从而减少可动体贴在基板上的情况。
应用例四
在本应用例所涉及的功能元件中，可以采用如下方式，即，在所述可动体上设置有贯穿所述可动体的狭缝部，在俯视观察时，所述狭缝部与所述第一轴之间的距离大于所述开口部的一部分与所述第一轴之间的距离，所述狭缝部的宽度小于所述开口部的宽度。
在这种功能元件中，能够在可动体中在减少阻尼的同时获得扭矩。因此，在这种功能元件中，例如能够提高检测灵敏度。
应用例五
在本应用例所涉及的功能元件中，可以为，所述狭缝部的长度小于所述开口部的长度。
在这种功能元件中，能够在减少阻尼的影响的同时增大可动体的质量。
应用例六
在本应用例所涉及的功能元件中，可以为，所述狭缝部被设置有多个，且在所述第一轴的方向上排列。
在这种功能元件中，能够在减少阻尼的影响的同时增大可动体的质量。
应用例七
在本应用例所涉及的功能元件中，可以为，所述开口部贯穿所述可动体。
在这种功能元件中，与例如开口部未贯穿可动体的情况相比，能够抑制在可动体与基板之间产生的静电力。因此，在这种功能元件中，能够进一步减少可动体粘贴在基板上的情况。
应用例八
在本应用例所涉及的功能元件中，可以为，所述开口部为，被设置于所述可动体的所述基板侧的面上的凹部。
在这种功能元件中，通过被设置于可动体上的开口部，而能够抑制可动体与基板之间产生的静电力从而减少可动体粘贴在基板上的情况。
应用例九
在本应用例所涉及的功能元件中，可以为，所述基板的材质为玻璃，所述可动体的材质为硅。
在这种功能元件中，能够很容易地使基板与可动体电绝缘，并能够简化功能元件的结构。
应用例十
在本应用例所涉及的功能元件中，可以为，所述开口部的宽度为，与所述第一轴正交的第二轴的方向上的所述开口部的大小，所述区域的宽度为，所述第二轴的方向上的所述区域的大小。
在这种功能元件中，通过被设置于可动体上的开口部，而能够抑制在可动体与基板之间产生的静电力从而减少可动体贴在基板上的情况。
应用例十一
本应用例所涉及的电子设备为，包括上述任一种功能元件。
在这种电子设备中，由于包括上述任一种功能元件，因此能够具有较高的可靠性。
应用例十二
本应用例所涉及的移动体为，包括上述任一种功能元件。
在这种移动体中，由于包括上述任一种功能元件，因此能够具有较高的可靠性。
附图说明
图1为模式化地表示第一实施方式所涉及的功能元件的俯视图。
图2为模式化地表示第一实施方式所涉及的功能元件的剖视图。
图3为模式化地表示第一实施方式所涉及的功能元件的制造工序的剖视图。
图4为模式化地表示第一实施方式所涉及的功能元件的制造工序的剖视图。
图5为模式化地表示第一实施方式所涉及的功能元件的制造工序的剖视图。
图6为模式化地表示第一实施方式的改变例所涉及的功能元件的俯视图。
图7为模式化地表示第一实施方式的改变例所涉及的功能元件的剖视图。
图8为模式化地表示第二实施方式所涉及的功能元件的俯视图。
图9为模式化地表示第二实施方式所涉及的功能元件的剖视图。
图10为模式化地表示第三实施方式所涉及的电子设备的立体图。
图11为模式化地表示第三实施方式所涉及的电子设备的立体图。
图12为模式化地表示第三实施方式所涉及的电子设备的立体图。
图13为模式化地表示第四实施方式所涉及的移动体的立体图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的优选的实施方式进行详细说明。另外，以下所说明的实施方式并非对权利要求所记载的本发明的内容进行不当限定。此外，在下文中所说明结构的全部内容不一定为本发明的必需结构要件。
1.第一实施方式
1.1.功能元件
首先，参照附图对第一实施方式所涉及的功能元件进行说明。图1为模式化地表示第一实施方式所涉及的功能元件100的俯视图。图2为模式化地表示第一实施方式所涉及的功能元件100的图1的II-II线剖视图。另外，在图1以及图2中，作为相互正交的三个轴而图示了X轴、Y轴、以及Z轴，在以下所示的各附图中，也同样图示了X轴、Y轴以及Z轴。
如图1以及图2所示，功能元件100包括：基板10、可动体20、支承部30、32、固定部40、第一固定电极部50、第二固定电极部52、第三固定电极部(以下也称“第一虚拟电极部”)60、第四固定电极部(以下也称“第二虚拟电极部”)62、盖体70。另外，为了便于说明，在图1中省略了盖体70的图示。
在下文中，对功能元件100为检测铅直方向(Z轴方向)上的加速度的加速度传感器(电容型MEMS加速度传感器)的示例进行说明。
基板10的材质为例如玻璃等的绝缘材料。通过例如将基板10设为玻璃等的绝缘材料并将包括可动体20、支承部30、32以及固定部40在内的结构体2设为硅等的半导体材料，从而能够很容易地使双方电绝缘并能够简化功能元件100的结构。
在基板10上形成有凹部12。凹部12的平面形状为(从Z轴方向观察时的形状)例如长方形。在凹部12的底面(规定凹部12的基板10的面)14上，设置有支柱部16。支柱部16与底面14相比向上方(+Z轴方向)突起。支柱部16的高度与凹部12的深度的关系例如为相等。
可动体20被设置于凹部12上。在可动体20与基板10之间设置有间隙。即，可动体20与基板10隔开间隔。可动体20经由支承部30、32而与被固定在基板10上的固定部40连接。
可动体20能够围绕支承轴(第一轴)Q进行位移。具体而言，当被施加了铅直方向(Z轴方向)的加速度时，可动体20以由支承部30、32确定的支承轴Q为旋转轴(摆动轴)而进行杠杆式摆动。支承轴Q在图示的示例中与Y轴平行。可动体20的平面形状为例如长方形。可动体20的厚度(Z轴方向的大小)例如是固定的。
可动体20具有第一杠杆片(第一部分)20a和第二杠杆片(第二部分)20b。第一杠杆片20a为，在俯视观察时(从基板10的厚度方向观察、从Z轴方向观察)，通过支承轴Q而划分成的可动体20的两个部分的中的一个部分(在图示的示例中，位于支承轴Q的-X轴方向侧的部分)。第二杠杆片20b为，在俯视观察时，通过支承轴Q而划分成的可动体20的两个部分的中的另一个部分(在图示的示例中，位于支承轴Q的+X轴方向侧的部分)。即，可动体20以支承轴Q为边界而划分成第一杠杆片20a以及第二杠杆片20b。
例如，在向可动体20施加了铅直方向的加速度(例如重力加速度)时，第一杠杆片20a与第二杠杆片20b分别产生转矩(力矩)。在此，在第一杠杆片20a的转矩(例如逆时针方向的转矩)与第二杠杆片20b的转矩(例如顺时针方向的转矩)平衡时，可动体20的倾斜度不会发生变化，从而无法对加速度进行检测。因此，可动体20被设计为，当施加了铅直方向的加速度时，第一杠杆片20a的转矩与第二杠杆片20b的转矩将不平衡，从而使可动体20产生预定的倾斜。
在功能元件100中，通过使第一杠杆片20a的质量与第二杠杆片20b的质量不同，从而在施加了铅直方向的加速度时，使第一杠杆片20a的转矩与第二杠杆片20b的转矩不平衡，由此使可动体20产生预定的倾斜度。即，在功能元件100中，支承轴Q被配置于偏离了可动体20的重心的位置上。在图示的示例中，在俯视观察时，将第一杠杆片20a的端面23a与支承轴Q之间的距离设定为大于第二杠杆片20b的端面23b与支承轴Q之间的距离，且将第一杠杆片20a的厚度设为与第二杠杆片20b的厚度相等。由此，将第一杠杆片20a的质量设为大于第二杠杆片20b的质量，从而使第一杠杆片20a的质量与第二杠杆片20b的质量不同。
另外，虽然未图示，但也可以采用如下方式，即，通过在俯视观察时将第一杠杆片20a的端面23a与支承轴Q之间的距离和第二杠杆片20b的端面23b与支承轴Q之间的距离设为相等，且使杠杆片20a、20b的厚度互不相同，从而使杠杆片20a、20b具有互不相同的质量。在这种情况下也能够在施加了铅直方向的加速度时使可动体20产生预定的倾斜度。
可动体20具备以支承轴Q为边界而被设置的第一可动电极部21以及第二可动电极部22。第一可动电极部21被设置于第一杠杆片20a上。第二可动电极部22被设置于第二杠杆片20b上。
第一可动电极部21为，在可动体20中的、在俯视观察时与第一固定电极部50重叠的部分。第二可动电极部22为，在可动体20中的、在俯视观察时与第二固定电极部52重叠的部分。在功能元件100中，通过由导电性材料(掺杂了杂质的硅)构成可动体20，来设置可动电极部21、22。即，第一杠杆片20a作为第一可动电极部21而发挥功能，第二杠杆片20b作为第二可动电极部22而发挥功能。在第一可动电极部21以及第二可动电极部22(可动体20)上施加有预定的电位。
在可动体20上设置有开口部24。开口部24与第一固定电极部50和第一虚拟电极部(第三固定电极部)60之间的基板10的区域13对置。即，在俯视观察时，基板10的区域13与开口部24重叠。开口部24在Z轴方向上贯穿可动体20。
在此，基板10的区域13为，基板10的凹部12的底面14的一部分。在俯视观察时，基板10的区域13为第一固定电极部50与第一虚拟电极部60之间的区域。在基板10的区域13上并未设置第一固定电极部50、第二固定电极部52、第一虚拟电极部60以及第二虚拟电极部62，基板10的区域13露出。
开口部24的平面形状为，例如具有与Y轴平行的长边以及与X轴平行的短边的长方形。开口部24的宽度W24在基板10的区域13的宽度W13以上。在图示的示例中，开口部24的宽度W24与基板10的区域13的宽度W13相比而较大。在此，开口部24的宽度W24为，与支承轴Q正交的轴(第二轴、未图示)的方向、即X轴方向上的开口部24的大小。在图示的示例中，开口部24的宽度W24与开口部24的短边的长度相等。此外，区域13的宽度W13为，与支承轴Q正交的轴的方向(X轴方向)上的区域13的大小。
如图1所示，在俯视观察时，开口部24与第一固定电极部50、基板10的区域13以及第一虚拟电极部60重叠。换言之，在俯视观察时，第一固定电极部50的一部分、基板10的区域13的一部分以及第一虚拟电极部60的一部分位于开口部24的外边缘的内侧。
另外，虽然未图示，但开口部24也可以在俯视观察时与第一固定电极部50以及基板10的区域13重叠，而不与第一虚拟电极部60重叠。此外，虽然未图示，但开口部24也可以在俯视观察时与第一虚拟电极部60以及基板10的区域13重叠，而不与第一固定电极部50重叠。
在可动体20上设置有贯穿可动体20的狭缝部26。通过在可动体20上设置狭缝部26，从而能够减少因气体的粘性而产生的阻尼(欲阻止质量体的移动的作用、流动阻力)。
狭缝部26被设置于第一杠杆片20a以及第二杠杆片20b双方上。在图示的示例中，狭缝部26被设置于如下两处，即，在第一杠杆片20a中与第一杠杆片20a的开口部24相比靠端面23a侧的区域20a-1、以及与第一杠杆片20a的开口部24相比靠支承轴Q侧的区域20a-2。在第一杠杆片20a的区域20a-1中，在俯视观察时，狭缝部26与支承轴Q之间的距离大于开口部24与支承轴Q之间的距离。在第一杠杆片20a的区域20a-2中，在俯视观察时，狭缝部26与支承轴Q之间的距离小于开口部24与支承轴Q之间的距离。在第二杠杆片20b中，在俯视观察时，狭缝部26与支承轴Q之间的距离小于开口部24与支承轴Q之间的距离。
狭缝部26的平面形状为，例如具有与Y轴平行的长边以及与X轴平行的短边的长方形。狭缝部26的宽度W26小于开口部24的宽度W24。狭缝部26的宽度W26为，与支承轴Q正交的轴的方向(X轴方向)上的狭缝部26的大小。在图示的示例中，狭缝部26的宽度W26与狭缝部26的短边的长度相等。
此外，狭缝部26的长度L26小于开口部24的长度L24。狭缝部26的长度L26为，在支承轴Q的方向(Y轴方向)上的狭缝部26的大小。在图示的示例中，狭缝部26的长度L26与狭缝部26的长边的长度相等。开口部24的长度L24为，在支承轴Q的方向(Y轴方向)上的开口部24的大小。在图示的示例中，开口部24的长度L24与开口部24的长边的长度相等。
狭缝部26被设置有多个。狭缝部26被排列在支承轴Q的方向(Y轴方向)上。在图示的示例中被构成为，在Y轴方向上一个列排列七个狭缝部26。在此，例如，虽然未图示，但如果将在可动体上设置一个预定的长度的狭缝部的情况与在可动体上以该预定的长度而设置排成一列的多个狭缝部的情况相比较，则减少阻尼的效果是相同的。相对于此，可动体的质量显然是排列多个狭缝部的情况时较大。因此，能够通过在支承轴Q的方向上排列多个狭缝部26，从而在减少阻尼的同时增大可动体的质量。在图示的示例中，狭缝部26被设置有多列。即，狭缝部26被排列了多行多列。
在可动体20上，设置有供支承部30、32以及固定部40配置的贯穿孔28。
支承部30、32对可动体20以能够围绕支承轴Q进行位移的方式进行支承。支承部30、32作为扭转弹簧(扭簧)而发挥功能。因此，通过可动体20进行杠杆式摆动从而能够相对于在支承部30、32中产生的扭转变形而具有较强的恢复力。
支承部30、32在俯视观察时被配置于支承轴Q上。支承部30、32沿着支承轴Q而延伸。支承部30在+Y轴方向上从固定部40延伸到可动体20。支承部32在-Y轴方向从固定部40延伸到可动体20。支承部30、32将固定部40与可动体20连接在一起。
固定部40被配置于贯穿孔28内。固定部40在俯视观察时被设置于支承轴Q上。固定部40与基板10的支柱部16接合。
可动体20、支承部30、32以及固定部40被一体设置。可动体20、支承部30、32以及固定部40例如通过对一块基板(硅基板4、参照图4)进行图案形成而被一体设置。因此，可动体20、支承部30、32以及固定部40构成了一个结构体(硅结构体)2。结构体2的材质为，例如通过掺杂磷、硼等的杂质而被赋予了导电性的硅。在基板10的材质为玻璃、结构体2的材质为硅的情况下，基板10与固定部40(结构体2)例如通过阳极接合而被接合。
结构体2通过一个固定部40而被固定在基板10上。即，结构体2通过一点而被支承在基板10上。因此，与例如结构体2通过两点而被支承在基板10上的情况(通过两个固定部而被固定于基板上的情况)相比，能够降低因基板10的热膨胀率与结构体2的热膨胀率之差而产生的应力、或在安装时施加于装置上的应力等给支承部30、32带来的影响。
第一固定电极部50被设置在基板10上。第一固定电极部50被设置在凹部12的底面14上。第一固定电极部50在俯视观察时被设置在第二固定电极部52与第一虚拟电极部60之间。第一固定电极部50与第一杠杆片20a(第一可动电极部21)至少一部分对置地配置。即，在俯视观察时，第一固定电极部50与第一杠杆片20a(第一可动电极部21)重叠。在第一固定电极部50与第一杠杆片20a(第一可动电极部21)之间设置有间隙。
第二固定电极部52被设置在基板10上。第二固定电极部52被设置在凹部12的底面14上。第二固定电极部52被设置在第一固定电极部50的+X轴方向侧。在第二固定电极部52与第一固定电极部50之间设置有第二虚拟电极部62。第二固定电极部52与第二杠杆片20b(第二可动电极部22)至少一部分对置地配置。即，在俯视观察时，第二固定电极部52与第二杠杆片20b(第二可动电极部22)重叠。在第二固定电极部52与第二杠杆片20b(第二可动电极部22)之间设置有间隙。
在功能元件100中，例如在俯视观察时第一固定电极部50与可动体20重叠的部分的形状与在俯视观察时第二固定电极部52与可动体20重叠的部分的形状关于支承轴Q对称。即，在俯视观察时第一固定电极部50与可动体20重叠的部分的面积与在俯视观察时第二固定电极部52与可动体20重叠的部分的面积相等。
通过第一固定电极部50与第一可动电极部21形成了静电电容C1。此外，通过第二固定电极部52与第二可动电极部22形成了静电电容C2。静电电容C1以及静电电容C2被构成为，例如在图2所示的可动体20处于水平的状态下相等。可动电极部21、22根据可动体20的动作而改变位置，并且静电电容C1、C2根据该可动电极部21、22的位置而改变。
第一虚拟电极部60被设置在基板10上。第一虚拟电极部60被设置在基板10的凹部12的底面14上。第一虚拟电极部60被设置在第一固定电极部50的-X轴方向侧。第一虚拟电极部60与第一杠杆片20a对置配置。即，在俯视观察时，第一虚拟电极部60与第一杠杆片20a重叠。
第一虚拟电极部60与可动体20(结构体2)电连接。第一虚拟电极部60例如通过被设置在基板10上的配线(未图示)并经由第二虚拟电极部62而与可动体20(结构体2)电连接。第一虚拟电极部60也可以通过例如接合线(未图示)等而与可动体20(结构体2)电连接。
第二虚拟电极部62被设置在基板10上。第二虚拟电极部62被设置在基板10的凹部12的底面14上。第二虚拟电极部62被设置在第一固定电极部50与第二固定电极部52之间。第二虚拟电极部62与第一杠杆片20a的一部分、第二杠杆片20b的一部分以及支承部30、32对置地配置。即，在俯视观察时，第二虚拟电极部62与第一杠杆片20a的一部分、第二杠杆片20b的一部分以及支承部30、32重叠。
第二虚拟电极部62与可动体20(结构体2)电连接。第二虚拟电极部62例如经由被设置于支柱部16的表面上的配线(未图示)、固定部40以及支承部30、32而与可动体20电连接。
如上所述，由于第一虚拟电极部60以及第二虚拟电极部62与结构体2(可动体20)电连接，因此能够使各个虚拟电极部60、62与结构体2(可动体20)等电位。此外，第一虚拟电极部60以及第二虚拟电极部62只要与固定电位(固定电位或接地电位)连接即可，不一定必需与结构体2电连接。
固定电极部50、52以及虚拟电极部60、62的材质为，例如铝、金、ITO(Indium Tin Oxide:铟锡氧化物)等。固定电极部50、52以及虚拟电极部60、62的材质优选为，ITO等的透明电极材料。通过使用透明电极材料作为固定电极部50、52以及虚拟电极部60、62的材质，从而能够在基板10为透明基板(玻璃基板)的情况下，较容易地目视确认出存在于固定电极部50、52上以及虚拟电极部60、62上的异物等。
盖体70被设置在基板10上。盖体70与基板10接合。盖体70以及基板10形成了收纳可动体20的空腔72。空腔72为，例如惰性气体(例如氮气)环境。盖体70的材质为例如硅。在盖体70的材质为硅、基板10的材质为玻璃的情况下，盖体70与基板10通过例如阳极接合而被接合。
接下来，对功能元件100的动作进行说明。
在功能元件100中，可动体20根据加速度、角速度等的物理量而围绕支承轴Q进行摆动。第一可动电极部21与第一固定电极部50之间的距离以及第二可动电极部22与第二固定电极部52之间的距离伴随于该可动体20的动作而变化。
具体而言，当向功能元件100施加了铅直向上(+Z轴方向)的加速度时，可动体20将逆时针旋转，从而使第一可动电极部21与第一固定电极部50之间的距离变小，使第二可动电极部22与第二固定电极部52之间的距离变大。其结果为，静电电容C1变大、静电电容C2变小。
此外，当向功能元件100施加了铅直向下(-Z轴方向)的加速度时，可动体20将顺时针方向旋转，从而使第一可动电极部21与第一固定电极部50之间的距离变大，使第二可动电极部22与第二固定电极部52之间的距离变小。其结果为，静电电容C1变小、静电电容C2变大。
因此，在功能元件100中，能够根据静电电容C1与静电电容C2之差(根据所谓差动检测方式)，而对加速度或角速度等的朝向或大小等的物理量进行检测。
如上所述，功能元件100能够作为加速度传感器或陀螺传感器等的惯性传感器而使用，具体而言，例如，能够作为用于对铅直方向(Z轴方向)的加速度进行测定的电容型加速度传感器而使用。
功能元件100例如具有以下的特征。
在功能元件100中，在可动体20上设置有与第一固定电极部50和第一虚拟电极部60之间的基板10的区域13对置的开口部24，开口部24的宽度W24在基板10的区域13的宽度W13以上。因此，在功能元件100中，能够通过开口部24而使可动体20与基板10的区域13(基板10露出的区域)重叠的区域减小。由此，能够抑制在可动体20与基板10之间产生的静电力，从而减少可动体20贴在基板10上的情况。因此，能够不产生如下问题，即，在例如制造功能元件100时，在可动体20与基板10之产生电位差，可动体20通过静电力而被拉向基板10侧，从而可动体20贴在基板10上。
而且，在功能元件100中，包括以与第一杠杆片20a对置的方式被配置于基板10上、且与可动体20电连接的第一虚拟电极部60。因此，在功能元件100中，能够减小可动体20与第一虚拟电极部60之间的电位差(或者消除电位差)。因此，能够抑制在可动体20与基板10之间产生的静电力，从而减少可动体20贴在基板10上的情况。
而且，在功能元件100中，包括以与第一杠杆片20a、第二杠杆片20b以及支承部30、32对置的方式被配置于基板10上、且与可动体20电连接的第二虚拟电极部62。因此，在功能元件100中，能够使可动体20与第二虚拟电极部62之间的电位差、以及支承部30、32与第二虚拟电极部62之间的电位差减小(或者消除电位差)。因此，能够抑制在可动体20与基板10之间产生的静电力以及在支承部30、32与基板10之间产生的静电力，从而减少可动体20或支承部30贴在基板10上的情况。
以此方式，在功能元件100中，能够通过开口部24以及虚拟电极部60、62而减少可动体20粘贴在基板10上的情况。因此，和例如在可动体的与基板的对置面上设置阻挡件的情况相比，制造上较容易。
在功能元件100中，在俯视观察时，开口部24与第一固定电极部50、基板10的区域13以及第一虚拟电极部60重叠。因此，在功能元件100中，能够抑制在可动体20与基板10之间产生的静电力，从而减少可动体20粘贴在基板10上的情况。此外，例如，即使在因制造工序中的校准偏差等而产生了开口部24的位置偏差的情况下，在功能元件100中，也能够容许这种偏差。
在功能元件100中，在可动体20上设置有贯穿可动体20的狭缝部26，在俯视观察时，狭缝部26与支承轴Q之间的距离大于开口部24与支承轴Q之间的距离，狭缝部26的宽度W26小于开口部24的宽度W24。因此，在功能元件100中，在可动体20上能够在减少阻尼的同时获得扭矩(围绕支承轴Q的力矩)。因此，在功能元件100中，例如能够提高检测灵敏度。这是因为，虽然阻尼不依赖于距支承轴Q的距离(或距离的影响较小)，但扭矩受距支承轴Q的距离的影响较大。
在功能元件100中，狭缝部26的长度L26小于开口部24的长度L24。因此，在功能元件100中，能够在减少阻尼的影响的同时增大可动体20的质量。由此，例如能够提高检测灵敏度。
在功能元件100中，狭缝部26被设置有多个，并在支承轴Q的方向上排列。因此，在功能元件100中，能够在减少阻尼的影响的同时增大可动体20的质量。由此，例如能够提高检测灵敏度。
在功能元件100中，开口部24贯穿可动体20。因此，与例如开口部24未贯穿可动体20的情况相比，能够抑制在可动体20与基板10之间产生的静电力。因此，在功能元件100中，能够更可靠地减少可动体20贴在基板10上的情况。
在功能元件100中，基板10的材质为玻璃、可动体20的材质为硅。因此，在功能元件100中，能够较容易地使基板10与可动体20电绝缘，从而能够简化功能元件100的结构。
1.2.功能元件的制造方法
接下来，参照附图对第一实施方式所涉及的功能元件的制造方法进行说明。图3～图5为模式化地表示第一实施方式所涉及的功能元件100的制造工序的剖视图。另外，图3～图5对应于图2。
如图3所示，例如对玻璃基板进行图案形成，从而形成具有凹部12以及支柱部16的基板10。玻璃基板的图案形成通过例如光刻以及蚀刻而实施。
接下来，在凹部12的底面14上形成固定电极部50、52以及虚拟电极部60、62。固定电极部50、52以及虚拟电极部60、62为，在通过溅射法等而在凹部12的底面14上形成导电层(未图示)后，通过利用光刻以及蚀刻而对当该导电层进行图案形成从而被形成。
如图4所示，在基板10上接合硅基板4。基板10与硅基板4的接合例如通过阳极接合而被实施。
如图5所示，在例如通过研磨机而将硅基板4研磨并使其薄膜化之后，进行图案形成从而使可动体20、支承部30、32以及固定部40一体形成。由此，形成了结构体2。此外，在本工序中，在可动体20上形成了开口部24、狭缝部26、贯穿孔28。图案形成通过光刻以及蚀刻(干蚀刻)而被实施，作为更具体的蚀刻技术而能够使用博世(Bosch)法。
如图2所示，在基板10上接合盖体70，并将可动体20收纳于通过基板10以及盖体70而形成的空腔72中(结构体2)。基板10与盖体70的接合例如通过阳极接合而被实施。通过在惰性气体环境中实施本工序，从而能够在空腔72中充填惰性气体。
在本工序中，通过将盖体70接合在基板10上时的阳极接合，从而在结构体2与基板10之间产生较大的电位差。但是，通过虚拟电极部60、62以及开口部24，从而能够抑制在可动体20与基板10之间起作用的静电力、以及在支承部30、32与基板10之间起作用的静电力。因此，能够减少可动体20贴在基板10上的情况。
通过以上的工序，从而能够制造出功能元件100。
1.3.改变例
接下来，参照附图来对第一实施方式所涉及的功能元件的改变例进行说明。图6为模式化地表示第一实施方式的改变例所涉及的功能元件102的俯视图。图7为模式化地表示第一实施方式的改变例所涉及的功能元件102的图6的VII-VII线剖视图。另外，为了便于说明，在图6中省略了盖体70的图示。
以下，在第一实施方式的改变例所涉及的功能元件102中，对具有与上文所述的功能元件100的结构部件相同的功能的部件标记相同的符号，并省略其说明。
在功能元件100中，如图1以及图2所示，开口部24在俯视观察时与第一固定电极部50、基板10的区域13以及第一虚拟电极部60重叠。即，开口部24的宽度W24大于基板10的区域13的宽度W13。
相对于此，在功能元件102中，如图6以及图7所示，开口部24在俯视观察时仅与基板10的区域13重叠，且开口部24的宽度W24与基板10的区域13的宽度W13相等。
开口部24的平面形状、第一固定电极部50的平面形状以及第一虚拟电极部60的平面形状为，具有与Y轴平行的长边以及与X轴平行的短边的长方形。在俯视观察时，开口部24的一个(+X轴方向侧)长边与第一固定电极部50的长边重叠。此外，在俯视观察时，开口部24的另一个(-X轴方向侧)长边与第一虚拟电极部60的长边重叠。
在功能元件102中，在可动体20上设置有与第一固定电极部50和第一虚拟电极部60之间的基板10的区域13对置的开口部24，且开口部24的宽度W24与基板10的区域13的宽度W13相等。因此，与功能元件100相同，在功能元件102中，能够抑制在可动体20与基板10之间产生的静电力，从而减少可动体20粘贴在基板10上的情况。
另外，在此，对开口部24的宽度W24与基板10的区域13的宽度W13相等的情况进行说明。相对于此，虽然未图示，但如果开口部24的宽度W24在基板10的区域13的宽度W13以上，则也可以为，在俯视观察时开口部24的一个(+X轴方向侧)长边与第一固定电极部50的长边重叠，而开口部24的另一个(-X轴方向侧)长边不与第一虚拟电极部60的长边重叠。此外，虽然未图示，但也可以为，在俯视观察时开口部24的一个(+X轴方向侧)长边不与第一固定电极部50的长边重叠，而开口部24的另一个(-X轴方向侧)长边与第一虚拟电极部60的长边重叠。
2.第二实施方式
接下来，参照附图对第二实施方式所涉及的功能元件进行说明。图8为模式化地表示第二实施方式所涉及的功能元件200的俯视图。图9为模式化地表示第二实施方式所涉及的功能元件200的图8的IX-IX线剖视图。另外，为了便于说明，在图8中省略了盖体70的图示。
以下，在第二实施方式所涉及的功能元件200中，对具有与上文所述的功能元件100的结构部件相同的功能的部件标记相同的符号，并省略其说明。
在功能元件100中，如图1以及图2所示，开口部24贯穿可动体20。
相对于此，在功能元件200中，如图8以及图9所示，开口部24为被设置于可动体20的基板10侧的面(下表面)29上的凹部。由于开口部24为凹部，因此能够增大可动体20与基板10的区域13之间的距离。
在此，静电力的大小与距离的平方成反比例。因此，能够通过设置开口部24(凹部)，从而抑制作用在基板10与可动体20之间的静电力。另外，开口部24的深度只要为不会使基板10与可动体20因静电力而贴在一起的深度即可，并未被特别限定。
在功能元件200中，在可动体20上设置有与第一固定电极部50和第一虚拟电极部60之间的基板10的区域13对置的开口部24，开口部24的宽度W24大于基板10的区域13的宽度W13。因此，与功能元件100相同，在功能元件200中，能够抑制在可动体20与基板10之间产生的静电力，从而减少可动体20贴在基板10上的情况。
而且，在功能元件200中，开口部24为被设置在可动体20的下表面29上的凹部。因此，在功能元件200中，例如与开口部24贯穿可动体20的情况相比，能够增大可动体20的质量。
另外，第一实施方式的改变例也同样适用于本实施方式。
3.第三实施方式
接下来，参照附图来对第三实施方式所涉及的电子设备进行说明。第三实施方式所涉及的电子设备包含本发明所涉及的功能元件。在下文中，作为本发明所涉及的功能元件，而对包含功能元件100的电子设备进行说明。
图10为模式化地表示作为第三实施方式所涉及的电子设备的移动型(或笔记本型)的个人计算机1100的立体图。
如图10所示，个人计算机1100由具备键盘1102的主体部1104、和具有显示部1108的显示单元1106构成，并且显示单元1106经由铰链结构部而被支承为能够相对于主体部1104进行转动。
在这种个人计算机1100中，内置有功能元件100。
图11为模式化地表示作为第三实施方式所涉及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)1200的立体图。
如图11所示，便携式电话机1200具备多个操作按钮1202、听筒1204以及话筒1206，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，内置有功能元件100。
图12为，模式化地表示作为第三实施方式所涉及的电子设备的数码照相机1300的立体图。另外，在图12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1310，并且成为了根据CCD发出的摄像信号而进行显示的结构，显示部1310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1310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1308中。
此外，在该数码照相机1300中，在壳体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，根据需要，分别在视频信号输出端子1312上连接有电视监视器1430，在数据通信用的输入输出端子1314上连接有个人计算机1440。而且，成为如下的结构，即，通过预定的操作而使存储于存储器1308中的撮像信号向电视监视器1430或个人计算机1440输出。
在这种数码照相机1300中内置有功能元件100。
由于以上这种电子设备1100、1200、1300包含了能够减少可动体20贴在基板10上的情况的功能元件100，因此能够具有较高的可靠性。
另外，具备了功能元件100的电子设备，除了能够应用于图10所示的个人计算机(移动型个人计算机)、图11所示的便携式电话机、图12所示的数码照相机之外，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)、膝上型个人计算机、电视机、摄像机、录像机、各种车辆导航装置、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、头盔式显示器、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)、机器人或人体等的姿态控制、飞行模拟器等。
4.第四实施方式
接下来，参照附图来对第四实施方式所涉及的移动体进行说明。第四实施方式所涉及的移动体包含本发明所涉及的功能元件。在下文中，对包含作为本发明所涉及的功能元件的功能元件100的移动体进行说明。
图13为模式化地表示作为第四实施方式所涉及的移动体的车辆1500的立体图。
在汽车1500中，内置有功能元件100。具体而言，如图13所示，在汽车1500的车身1502中，搭载了电子控制单元(ECU：Electronic ControlUnit)1504，所述电子控制单元内置了对汽车1500的加速度进行检测的功能元件100并对发动机的输出进行控制。此外，功能元件100还能够广泛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 Pressure Monitoring System)中。
由于车辆1500包含了能够减少可动体20贴在基板10上的情况的功能元件100，因此能够具有较高的可靠性。
另外，本发明并不限定于上述的实施方式，在本发明的主旨的范围内能够实施各种变形。
例如，虽然在上述的实施方式中，对功能元件为对Z轴方向上的加速度进行检测的加速度传感器(物理量传感器)的情况进行了说明，但本发明所涉及的功能元件既可以为对Y轴方向上的加速度进行检测的加速度传感器，也可以为对X轴方向上的加速度进行检测的加速度传感器。此外，本发明所涉及的功能元件并不限定于加速度传感器，也可以为例如对角速度进行检测的陀螺传感器。此外，本发明所涉及的功能元件也可以为除了加速度传感器或角速度传感器等的传感器以外的元件，例如也可以为MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微机电系统)振子。
此外，例如在第一实施方式所涉及的功能元件100以及第二实施方式所涉及的功能元件200中，如图1或图8所示，可动体20通过一个固定部40而被固定在基板10上。本发明所涉及的功能元件并不限定于此，例如也可以通过两个固定部而被固定在基板上。例如，在俯视观察时，也可以通过在可动体的两侧设置固定部并通过支承部而将各个固定部与可动体连接在一起从而对可动体进行支承。即使这种功能元件，也能够起到与上文所述功能元件100以及功能元件200相同的作用效果。
上述的实施方式以及改变例为一个示例，且并不限定于这些示例。例如，也能够对各个实施方式以及各个改变例进行适当组合
本发明包括与在实施方式中说明了的结构实质相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构、或者目的以及效果相同的结构)。此外，本发明包括对在实施方式中说明了的结构的非本质部分进行置换的结构。此外，本发明包括与在实施方式中说明了的结构起到相同的作用效果的结构或者能够实现相同目的的结构。此外，本发明包括对在实施方式中说明了的结构附加公知技术的结构。
符号的说明
2…结构体；4…硅基板；10…基板；12…凹部；13…区域；14…底面；16…支柱部；20…可动体；20a…第一杠杆片；20a-1、20a-2…区域；20b…第二杠杆片；21…第一可动电极部；22…第二可动电极部；23a、23b…端面；24…开口部；26…狭缝部；28…贯穿孔；29…下表面；30、32…支承部；40…固定部；50…第一固定电极部；52…第二固定电极部；60…第一虚拟电极部(第三固定电极部)；62…第二虚拟电极部；70…盖体；72…空腔基板；100、102、200…功能元件；1100…个人计算机；1102…键盘；1104…本体部；1106…显示单元；1108…显示部；1200…便携式电话机；1202…操作按钮；1204…听筒；1206…话筒；1208…显示部；1300…数码照相机；1302…壳体；1304…受光单元；1306…快门按钮；1308…存储器；1310…显示部；1312…影像信号输出端子；1314…输入输出端子；1430…影像监视器；1440…个人计算机；1500…车辆；1502…车身。

Claims (12)

1.一种功能元件，包括：
基板；
可动体，其具备可动电极部；
支承部，其对可动体以能够围绕第一轴进行位移的方式进行支承；
第一固定电极部，其至少一部分与以所述第一轴为边界而被划分出的作为所述可动体的一方的第一部分对置地被配置于所述基板上；
第二固定电极部，其至少一部分与以所述第一轴为边界而被划分出的作为所述可动体的另一方的第二部分对置地被配置于所述基板上；
第三固定电极部，其至少一部分与所述第一部分对置地被配置于所述基板上，
在俯视观察时，所述第一固定电极部被配置于所述第二固定电极部与所述第三固定电极部之间，
在所述可动体上设置有开口部，所述开口部与所述第一固定电极部和所述第三固定电极部之间的所述基板的区域对置，
所述开口部的宽度为所述区域的宽度以上。
2.如权利要求1所述的功能元件，其中，
所述第三固定电极部与所述可动体电连接。
3.如权利要求1或2所述的功能元件，其中，
在俯视观察时，所述开口部与所述第一固定电极部、所述区域以及所述第三固定电极部重叠。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的功能元件，其中，
在所述可动体上设置有贯穿所述可动体的狭缝部，
在俯视观察时，所述狭缝部的一部分与所述第一轴之间的距离大于所述开口部与所述第一轴之间的距离，
所述狭缝部的宽度小于所述开口部的宽度。
5.如权利要求4所述的功能元件，其中，
所述狭缝部的长度小于所述开口部的长度。
6.如权利要求4或5所述的功能元件，其中，
所述狭缝部被设置有多个，且在所述第一轴的方向上排列。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的功能元件，其中，
所述开口部贯穿所述可动体。
8.如权利要求1至6中的任一项所述的功能元件，其中，
所述开口部为，被设置于所述可动体的所述基板侧的面上的凹部。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的功能元件，其中，
所述基板的材质为玻璃，
所述可动体的材质为硅。
10.如权利要求1至9中的任一项所述的功能元件，其中，
所述开口部的宽度为，与所述第一轴正交的第二轴的方向上的所述开口部的大小，
所述区域的宽度为，所述第二轴的方向上的所述区域的大小。
11.一种电子设备，其中，
包含权利要求1至10中的任一项所述的功能元件。
12.一种移动体，其中，
包含权利要求1至10中的任一项所述的功能元件。
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