CN105372450B - 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，其耐冲击且具有优异的机械强度。物理量传感器(1)具有：底基板(2)；可动部(33)；设置在可动部(33)上的多个可动电极指(361～365)；设置在底基板(2)上的固定电极指(381～388)；将可动部(33)固定于底基板(2)的固定部(31、32)，在可动电极指(361～365)中包含有在X轴方向上与固定部(31、32)对置的可动电极指(361、365)，可动电极指(361、365)与固定部(31、32)之间的分离距离小于可动电极指(361～365)与固定电极指(381～388)之间的分离距离，可动电极指(361、365)的宽度大于其他的可动电极指(362、363、364)。

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
作为物理量传感器，已知一种如下的物理量传感器元件，所述物理量传感器元件具有：固定电极，其被固定配置；可动电极，其以隔开间隔的方式与固定电极对置，并以能够位移的方式被设置，所述物理量传感器元件根据固定电极与可动电极之间的静电电容来对加速度、角速度等的物理量进行检测(例如，参照专利文献1)
例如，专利文献1所记载的物理量传感器元件具有底板部和被底板部所支承的梁结构体。梁结构体具有锚部、质量部、对锚部和质量部进行连结的梁部、设置在质量部上的多个可动电极。此外，专利文献1所记载的物理量传感器元件具有以位于各个可动电极的两侧的方式被设置的多个固定电极。这样的物理量传感器能够对可动电极与固定电极之间的静电电容进行测定，并根据其测定结果来对物理量进行检测。
然而，在专利文献1所记载的物理量传感器元件中，由于可动电极细长且强度较低，因此当施加有较强的应力(冲击)时，存在可动电极与锚部接触而破损的可能性。
专利文献1：日本专利第4238437号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种耐冲击且具有优异的机械强度的物理量传感器、以及具备该物理量传感器的电子设备以及移动体。
本发明是为了解决上述课题中的至少一部分而被实施的发明，且能够作为以下方式或者应用例而实现。
应用例1
本应用例的物理量传感器具有：底基板；可动部，其能够相对于所述底基板而在第一方向上进行位移；多个可动电极指，所述可动电极指被设置在所述可动部上，且多个所述所述可动电极指沿着所述第一方向被配置；固定电极指，其被设置在所述底基板上，并在所述第一方向上与所述可动电极指对置配置；固定部，其使所述可动部以能够在所述第一方向上进行位移的方式固定于所述底基板，在多个所述可动电极指中包含在所述第一方向上与所述固定部对置的可动电极指，所述对置的可动电极指与所述固定部在所述第一方向上的分离距离小于所述可动电极指与所述固定电极指在所述第一方向上的分离距离，多个所述可动电极指中所述对置的可动电极指的宽度大于其他的可动电极指的宽度。
由此，能够提供一种耐冲击且具有优异的机械强度的物理量传感器。
应用例2
在本应用例的物理量传感器中，优选为，在所述固定部的、在所述第一方向上与所述可动电极指对置的部位中的至少一部分上，设置有截面面积朝向所述可动电极指而逐渐减少的渐减部。
由此，能够制造一种有效地对固定部与可动电极指之间的贴合进行抑制、并具有优异的机械强度的物理量传感器。
应用例3
在本应用例的物理量传感器中，优选为，多个所述可动电极指越远离所述可动部的与所述固定部之间的连接部，宽度变得越小。
由此，能够制造一种有效地对制造时的可动部向底基板的贴合(粘着)进行抑制并具有优异的机械强度的物理量传感器。
应用例4
在本应用例的物理量传感器中，优选为，所述固定部以隔着所述可动部在所述第一方向上对置的方式被设置有一对，所述可动部的所述第一方向的两端部处被固定在一对所述固定部上。
由此，可动部以更加稳定的状态被固定于固定部。
应用例5
在本应用例的物理量传感器中，优选为，多个所述可动电极指中位于所述可动部的所述第一方向上的最端部侧的可动电极指为，所述对置的可动电极指。
由此，固定部的结构(形状)变得简单。
应用例6
在本应用例的物理量传感器中，优选为，所述固定电极指的宽度小于所述可动电极指的宽度。
由此，能够缩小由可动部和固定电极指构成的检测单元。其结果为，能够设置较多的检测单元，并能够实现物理量传感器的高灵敏度化。
应用例7
在本应用例的物理量传感器中，优选为，在所述固定部的、在所述可动电极指的长度方向上与所述可动电极指对置的部位中的至少一部分上，设置有截面面积朝向所述可动电极指而逐渐减少的渐减部。
由此，能够使机械强度进一步得到提高。
应用例8
本应用例的电子设备的特征在于，具备上述应用例的物理量传感器。
由此，能够实现具备上述效果的电子设备。
应用例9
本应用例的移动体的特征在于，具备上述应用例的物理量传感器。
由此，能够实现具备上述效果的移动体。
附图说明
图1为表示本发明的第一实施方式所涉及的物理量传感器的立体图。
图2为表示图1所示的物理量传感器的俯视图。
图3为图2中的A－A线剖视图。
图4为图2中的B－B线剖视图。
图5为图4的局部放大图(局部放大剖视图)。
图6为图2中的C－C线剖视图。
图7为图6的局部放大图(局部放大剖视图)。
图8为表示本发明的第二实施方式所涉及的物理量传感器的俯视图。
图9为表示应用了本发明的物理量传感器的传感器装置的模式图。
图10为本发明的电子设备(笔记本型个人计算机)。
图11为本发明的电子设备(移动电话)。
图12为本发明的电子设备(数码照相机)。
图13为本发明的移动体(汽车)。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的物理量传感器、电子设备以及移动体的优选实施方式进行说明。
第一实施方式
图1为表示本发明的第一实施方式所涉及的物理量传感器的立体图，图2为表示图1所示的物理量传感器的俯视图，图3为图2中的A－A线剖视图，图4为图2中的B－B线剖视图，图5为图4的局部放大图(局部放大剖视图)，图6为图2中的C－C线剖视图。图7为图6的局部放大图(局部放大剖视图)。
另外，在下文中，为了便于说明，将图2中的纸面近前侧称为“上”，将纸面纵深测称为“下”，将右侧称为“右”，将左侧称为“左”。此外，在图1～图4、图6中，示出了X轴、Y轴以及Z轴，以作为相互正交的三个轴。此外，在下文中，将与X轴平行的方向(左右方向)称为“X轴方向”，将与Y轴平行的方向称为“Y轴方向”，将与Z轴平行的方向(上下方向)称为“Z轴方向”。此外，在图1～图4、图6中，为了便于说明，省略了后文所述的绝缘膜9的图示。另外，在本实施方式中，对将物理量传感器用作用于对加速度、角速度等的物理量进行测定的物理量传感器元件时的示例进行说明。
物理量传感器
图1以及图2所示的物理量传感器1具有：底基板2；元件片(基体)3，其被接合且支承于该底基板2；导体图案4，其被电连接于元件片3；盖部件5，其以覆盖元件片3的方式被设置；突起状的渐减部6，其形成于元件片3上。
以下，依次对构成物理量传感器1的各个部分进行详细说明。
底基板
底基板2具有对元件片3进行支承的功能。这样的底基板2为具有绝缘性的基板(绝缘基板)。
底基板2呈板状，且在其上表面(一个面)上设置有空洞部21。该空洞部21以在俯视观察底基板2时包含后文所述的元件片3的可动部33、可动电极部36、37以及连结部34、35的方式形成，并具有内底。这样的空洞部21构成退避部，所述退避部防止元件片3的可动部33、可动电极部36、37以及连结部34、35与底基板2发生接触。由此，能够允许元件片3的可动部33的位移。
另外，该退避部也可以取代空洞部21(凹部)，而作为在底基板2的厚度方向上贯穿底基板2的开口部。此外，虽然在本实施方式中，俯视观察时的空洞部21的形状呈四边形(具体而言为长方形)，但是并不限定于此。
此外，在底基板2的上表面上，于前文所述的空洞部21的外侧，沿着其外周设置有凹部22、23、24。在俯视观察时，该凹部22、23、24呈与导体图案4对应的形状。具体而言，凹部22呈与后文所述的导体图案4的配线41以及电极44对应的形状，凹部23呈与后文所述的导体图案4的配线42以及电极45对应的形状，凹部24呈与后文所述的导体图案4的配线43以及电极46对应的形状。
此外，凹部22的设置有电极44的部位的深度与凹部22的设置有配线41的部位相比而较深。同样，凹部23的设置有电极45的部位的深度与凹部23的设置有配线42的部位相比而较深。此外，凹部24的设置有电极46的部位的深度与凹部24的设置有配线43的部位相比而较深。
作为这样的底基板2的结构材料，具体而言，优选使用高阻力的硅材料，玻璃材料，尤其是，当以硅材料为主要材料而构成元件片3时，优选使用包含碱金属离子(可动离子)的玻璃材料(例如，派热克斯(パイレックス)玻璃(注册商标)这样的硼硅酸玻璃)。由此，当以硅为主要材料构成元件片3时，能够对底基板2和元件片3进行阳极接合。
此外，对于底基板2的结构材料，优选为，与元件片3的结构材料之间的热膨胀系数差尽可能小的结构材料，具体而言，优选为，底基板2的结构材料与元件片3的结构材料之间的热膨胀系数差小于等于3ppm/℃的结构材料。由此，即使在底基板2和元件片3的接合等时暴露在高温下的情况下，也能够降低底基板2与元件片3之间的残留应力。
元件片
元件片3由固定部31、32、可动部33、连结部34、35、可动电极部36、37、和固定电极部38、39构成。另外，连结部34、35和可动电极部36、37包含于可动部33中。此外，在这些部分之中，固定部31、32、可动部33、连结部34、35以及可动电极部36、37被一体地形成。
对于这样的元件片3，可动部33以及可动电极部36、37与例如加速度、角速度等的物理量的变化相应地，在使连结部34、35发生弹性变形的同时，在X轴方向(+X方向或者－X方向)上进行位移。随着这样的位移，可动电极部36与固定电极部38之间的间隙以及可动电极部37与固定电极部39之间的间隙的大小分别发生变化。即，随着这样的位移，可动电极部36与固定电极部38之间的静电电容以及可动电极部37与固定电极部39之间的静电电容的大小分别发生变化。因此，能够根据这些静电电容，来对加速度、角速度等的物理量进行检测。
固定部31、32分别与前文所述的底基板2的上表面相接合。具体而言，对于固定部31，在相对于底基板2的上表面的空洞部21的－X方向侧(图中左侧)的部分处，固定部31的至少一部分与底基板2的上表面相接合，此外，对于固定部32，在相对于底基板2的上表面的空洞部21的+X方向侧(图中右侧)的部分处，固定部32的至少一部分与底基板2的上表面相接合。此外，固定部31、32以在俯视观察时分别横跨空洞部21的外周缘的方式被设置。
此外，固定部31、32具有在俯视观察时分别绕后文所述的连结部34、35而迂回的形状。而且，在迂回的顶端处，固定部31、32以在X轴方向(可动电极的宽度方向)上与后文所述的可动电极指361、365、371、375对置的方式被构成。
此外，在固定部31、32的上述迂回的顶端处，设置有截面面积朝向各个可动电极指而逐渐减少的渐减部(突起)6。另外，渐减部6的形状并不限定于突起状。
更加具体地说，固定部31具有基部311、突出部312、和突出部313，其中，所述基部311在Y轴方向上延伸，并与底基板2相接合，所述突出部312位于连结部34的+Y轴侧，并从基部311的+Y轴侧的端部起向可动部33侧(+X轴侧)突出，所述突出部313位于连结部34的－Y轴侧，并从基部311的－Y轴侧的端部起向可动部33侧(+X轴侧)突出。此外，突出部312、313的顶端部与可动电极指361、371对置，并且在这些顶端部处以朝向可动电极指361、371突出的方式设置有渐减部6。此外，虽然渐减部6与底基板2分离，但是其配置并不特别限定于此。
同样，固定部32具有基部321、突出部322、和突出部323，其中，所述基部321在Y轴方向上延伸，并与底基板2的上表面相接合，所述突出部322位于连结部35的+Y轴侧，并从基部321的+Y轴侧的端部起向可动部33侧(－X轴侧)突出，所述突出部323位于连结部35的－Y轴侧，并从基部321的－Y轴侧的端部起向可动部33侧(－X轴侧)突出。此外，突出部322、323的顶端部与可动电极指365、375对置，并且在这些顶端部处以朝向可动电极指365、375突出的方式设置有渐减部6。此外，虽然渐减部6与底基板2分离，但是其配置并不特别限定于此。
另外，固定部31、32的位置以及形状等根据连结部34、35和导体图案4等的位置以及形状等而被决定，并不限定于上文所述的位置以及形状。
在这样的两个固定部31、32之间，设置有可动部33。在本实施方式中，可动部33呈在X轴方向上延伸的长方形形状。另外，可动部33的形状根据构成元件片3的各个部分的形状、大小等而被决定，并不限定于上文所述的形状、大小。
这样的可动部33在固定部31侧(－X轴侧)的端部处，经由连结部34而与固定部31相连结，并且在固定部32侧(+X轴侧)的端部处，经由连结部35而与固定部32相连结。如此，通过将可动部33的两端部连结于固定部31、32，从而使可动部33稳定地在X轴方向上进行位移。
该连结部34、35使可动部33以能够相对于固定部31、32进行位移的方式与固定部31、32进行连结。在本实施方式中，连结部34、35以能够如图2中箭头标记a所示那样，使可动部33在X轴方向(第一方向)上进行位移的方式被构成。
具体地说明，连结部34由在Y轴方向上并排配置的两个梁341、342构成。而且，梁341、342分别呈在Y轴方向上蜿蜒的同时在X轴方向上延伸的形状。换言之，梁341、342分别呈在Y轴方向上多次(在本实施方式中为三次)折回的形状。另外，各梁341、342的折回次数可以为一次或者两次，也可以为四次以上。
同样，连结部35由两个梁351、352构成，所述两个梁351、352在Y轴方向上并排配置，并且呈在Y轴方向上蜿蜒的同时在X轴方向上延伸的形状。
另外，只要连结部34、35对可动部33以能够相对于底基板2而位移的方式进行支承，则并不限定于上文所述，例如，也可以由从可动部33的两端部起向+Y方向以及－Y方向分别延伸的一对梁构成。
在以像这样能够相对于底基板2而在X轴方向上进行位移的方式被支承的可动部33的宽度方向上の一侧(+Y方向侧)，设置有可动电极部36，而在另一侧(－Y方向侧)设置有可动电极部37，
可动电极部36具备从可动部33起向+Y方向突出并且以呈梳齿状的方式排列的多个可动电极指361、362、363、364、365。这些可动电极指361、362、363、364、365从－X方向侧起向+X方向侧依次排列。同样，可动电极部37具备从可动部33起向－Y方向突出并且以呈梳齿状的方式排列的多个可动电极指371、372、373、374、375。这些可动电极指371、372、373、374、375从－X方向侧起向+X方向侧依次排列。
如此，多个可动电极指361～365以及多个可动电极指371～375分别在可动部33的位移的方向(即X轴方向)上排列设置。由此，能够根据可动部33的位移而使后文所述的固定电极指382、384、386、388与可动电极部36之间的静电电容、以及、固定电极指381、383、385、387与可动电极部36之间的静电电容有效地进行变化。同样，能够使后文所述的固定电极指392、394、396、398与可动电极部37之间的静电电容、以及固定电极指391、393、395、397与可动电极部37之间的静电电容根据可动部33的位移而有效地进行变化。因此，当将物理量传感器1作为物理量传感器元件而使用时，能够使检测精度变得优异。
此外，可动电极指361～365、371～375中位于最－X轴侧且在X轴方向上与固定部31对置的可动电极指361、371、和位于最+X轴侧且在X轴方向上与固定部32对置的可动电极指365、375分别成为如下结构，即，与其他的可动电极指(即，位于可动电极指361、365之间的可动电极指362、363、364以及位于可动电极指371、375之间的可动电极指372、373、374)相比而宽度(X轴方向上的长度)较大。
此外，固定部31与可动电极指361、371的分离距离D1以及固定部32与可动电极指365、375的分离距离D2均小于相邻的可动电极指与固定电极指的分离距离(例如，可动电极指362与固定电极指383的分离距离)D3。即，满足D1、D2＜D3的这一关系。另外，分离距离D1是指，渐减部6的顶端到可动电极指361、371为止的距离，分离距离D2是指，渐减部6的顶端到可动电极指365、375为止的距离。
如此，由于满足D1、D2＜D3的这一关系，因此能够发挥出如下的效果。例如，当对物理量传感器1施加X轴方向的加速度(冲击)，且可动部33在X轴方向上过度进行位移时，在各个可动电极指361～365、371～375与相邻的固定电极指发生碰撞之前，可动电极指361、371与固定部31(渐减部6)发生碰撞，或者可动电极指365、375与固定部32(渐减部6)发生碰撞。即，通过使可动电极361、365、371、375成为止动件，以对可动部33向X轴方向的进一步的位移进行限制，从而防止了可动电极指361～365、371～375与相邻的固定电极指发生碰撞。由此，能够防止可动电极指和固定电极指的破损。另外，由于如前文所述的那样，可动电极指361、365、371、375与其他的可动电极指362、363、364、372、373、374相比而较粗，且刚性(机械强度)较高，因此充分地防止了因与固定部31、32(渐减部6)发生碰撞而引起的破损等。此外，优选为，渐减部6被设置在可动电极指361、365、371、375的远离可动部33的部分上。换言之，优选为，渐减部6以能够与可动电极指361、365、371、375的顶端侧接触的方式被配置。通过采用此方式，从而能够有效地对因以Z轴为中心的可动部33的旋转而引起的过度的位移进行抑制。
如此，根据本实施方式，能够实现耐冲击且具有优异的机械强度的物理量传感器1。
尤其是，在本实施方式中，对于在X轴方向上排列的五个可动电极指361～365的宽度，越位于可动部33的延伸方向的两端部则越大，越位于中央部(中心部)则越小。即，在X轴方向上排列的五个可动电极指361～365越远离可动部33的与连结部34、35(固定部31、32)之间的连接部，则宽度变得越小。具体而言，位于可动部33的中央部(X轴方向的中央部)的可动电极指363的宽度W1最小，与可动电极指363相比位于可动部33的端部侧的可动电极指362、364的宽度W2大于宽度W1，与可动电极指362、364相比位于可动部33的端部侧的可动电极指361、365的宽度W3大于宽度W2。即，满足W1＜W2＜W3的这一关系。另外，对于在X轴方向上排列的五个可动电极指371～375的宽度也一样。
通过采用这样的结构，从而能够有效地对制造时(底基板2与元件片3阳极接合时)的可动部33向底基板2的贴合(粘着)进行抑制。具体而言，由于可动部33的两端部经由连结部34、35而与固定部31、32相连结，因此通过减轻可动部33的中央部的质量，从而能够降低因自重而引起的可动部33的弯曲。此外，由于可动电极指的宽度越小，则与阳极接合时所发生的底基板2之间的静电力变得越小，因此通过减小位于可动部33的中央部的可动电极指的宽度，从而能够降低因静电力而引起的可动部33的弯曲。由于这样的情况，因此根据本实施方式，能够有效地降低因可动部33的自重而引起的弯曲以及因静电力而引起的弯曲，并且能够如前文所述的那样，有效地对可动部33向底基板2的贴合(粘着)进行抑制。
这样的可动电极部36以隔着间隔的方式与固定电极部38对置。此外，可动电极部37以隔着间隔的方式与固定电极部39对置。
固定电极部38具备以呈隔开间隔与前文所述的可动电极部36的多个可动电极指361～365啮合的梳齿状的方式排列的多个固定电极指381～388。这样的多个固定电极指381～388的与可动部33相反侧的端部分别相对于底基板2的上表面的空洞部21而与+Y方向侧的部分相接合。而且，对于各个固定电极指381～388，将其被固定的一侧的端设为固定端，而自由端向－Y方向延伸。
该固定电极指381～388从－X方向侧向+X方向侧依次排列。而且，以如下方式设置，即，固定电极指381、382成对，并面对前文所述的可动电极指361、362之间，固定电极指393、384成对，并面对可动电极指362、363之间，固定电极指385、386成对，并面对可动电极指363、364之间，固定电极指387、388成对，并面对可动电极指364、365之间。
此外，固定电极指381～388被构成为，小于上述各个可动电极指的宽度。通过采用这样的结构，从而能够减小由可动部33和固定电极指381～388构成的检测单元。其结果为，能够设置较多的检测单元，进而能够实现物理量传感器的高灵敏度化。
在此，固定电极指382、384、386、388分别为第一固定电极指，固定电极指381、383、385、387分别为在底基板2上与该第一固定电极指隔开空隙(间隙)而分离的第二固定电极指。如此，多个固定电极指381～388由交替排列的多个第一固定电极指以及多个第二固定电极指构成。换言之，在可动电极指的一侧配置第一固定电极指，而在另一侧配置第二固定电极指。
这样的第一固定电极指382、384、386、388和第二固定电极指381、383、385、387在底基板2上相互分离。换言之，第一固定电极指382、384、386、388、第二固定电极指381、383、385、387在底基板2上不会相互连结，而是以岛状孤立。由此，能够对第一固定电极指382、384、386、388和第二固定电极指381、383、385、387进行电绝缘。因此，能够分别对第一固定电极指382、384、386、388和可动电极部36之间的静电电容、以及、第二固定电极指381、383、385、387和可动电极部36之间的静电电容进行测定，并根据这些测定结果，而高精度地对物理量进行检测。
在本实施方式中，固定电极指381～388在底基板2上相互分离。换言之，固定电极指381～388在底基板2上彼此间互不连结，而是以岛状孤立。由此，能够使固定电极指381～388的Y轴方向上的长度一致。因此，能够确保为了获得各个固定电极指381～388与底基板2之间的各个接合部的充分的接合强度而所需的面积，并且能够实现固定电极指381～388的小型化。因此，能够使物理量传感器1的耐冲击性变得优异，并且能够实现物理量传感器1的小型化。
同样，固定电极部39具备以呈隔开间隔与前文所述的可动电极部37的多个可动电极指371～375啮合的梳齿状的方式排列的多个固定电极指391～398。这样的多个固定电极指391～398的与可动部33相反侧的端部分别相对于底基板2的上表面的空洞部21而与－Y方向侧的部分相接合。而且，对于各个固定电极指391～398，将其被固定的一侧的端设为固定端，而自由端向+Y方向延伸。
该固定电极指391～398从－X方向侧向+X方向侧依次排列。而且，以如下方式设置，即，固定电极指391、392成对，并面对前文所述的可动电极指371、372之间，固定电极指393、394成对，并面对可动电极指372、373之间，固定电极指395、396成对，并面对可动电极指373、374之间，固定电极指397、398成对，并面对可动电极指374、375之间。
在此，固定电极指392、394、396、398分别为第一固定电极指，固定电极指391、393、395、397分别为在底基板2上与该第一固定电极指隔开空隙(间隙)而分离的第二固定电极指。如此，由交替排列的多个第一固定电极指以及多个第二固定电极指构成。换言之，在可动电极指的一侧配置第一固定电极指，而在另一侧配置第二固定电极指。
这样的第一固定电极指392、394、396、398和第二固定电极指391、393、395、397与前文所述的固定电极部38同样地在底基板2上相互分离。由此，能够分别对第一固定电极指392、394、396、398和可动电极部37之间的静电电容、以及、第二固定电极指391、393、395、397和可动电极部37之间的静电电容进行测定，并根据这些测定结果，而高精度地对物理量进行检测。
在本实施方式中，多个固定电极指391～398与前文所述的固定电极部38同样地在底基板2上相互分离。由此，能够使各个固定电极指391～398与底基板2之间的各个接合部的面积充分，并且能够实现固定电极指391～398的小型化。因此，能够使物理量传感器1的耐冲击性变得优异，并且能够实现物理量传感器1的小型化。
这样的元件片3(即，固定部31、32、可动部33、连结部34、35、多个固定电极指381～388、391～398以及多个可动电极指361～365、371～375)通过对一个基板进行蚀刻从而被形成。
由此，能够使固定部31、32、可动部33、连结部34、35、多个固定电极指381～388、391～398以及多个可动电极指361～365、371～375的厚度变厚。此外，能够简单且高精度地使它们的厚度一致。根据这样的情况，能够实现物理量传感器1的高灵敏度化，并能够提高物理量传感器1的耐冲击性。
此外，作为元件片3的结构材料，只要能够根据前文所述的那样的静电电容的变化而实现对物理量的检测，则不被特别限定，但是优选为半导体，具体而言，优选使用例如单晶硅、多晶硅等的硅材料。
即，优选为，固定部31、32、可动部33、连结部34、35、多个固定电极指381～388、391～398以及多个可动电极指361～365、371～375分别以硅为主要材料被构成。
通过蚀刻，从而能够对硅进行高精度加工。因此，通过以硅为主要材料构成元件片3，从而能够使元件片3的尺寸精度变得优异，其结果为，能够实现物理量传感器元件即物理量传感器1的高灵敏度化。此外，由于对于硅而言，疲劳较少，因此能够使物理量传感器1的耐久性得到提高。
此外，优选为，在构成元件片3的硅材料中，掺杂有磷、硼等的杂质。由此，能够使元件片3的导电性变得优异。
此外，通过如前文所述的那样，将固定部31、32以及固定电极部38、39接合于底基板2的上表面，从而使元件片3被底基板2所支承。在本实施方式中，底基板2和元件片3通过后文所述的绝缘膜9而接合在一起。
虽然这样的元件片3(具体而言，为前文所述的固定部31、32以及各个固定电极指381～388、391～398)与底基板2的接合方法未被特别限定，但是优选使用阳极接合法。由此，能够将固定部31、32以及固定电极部38、39(各个固定电极指381～388、391～398)牢固地接合在底基板2上。因此，能够使物理量传感器1的耐冲击性得到提高。此外，能够将固定部31、32以及固定电极部38、39(各个固定电极指381～388、391～398)高精度地接合于底基板2的所需的位置处。因此，能够实现物理量传感器元件即物理量传感器1的高灵敏度化。此时，如前文所述的那样以硅为主要材料构成元件片3，且由包含碱金属离子在内的玻璃材料构成底基板2。
导体图案
导体图案4被设置在前文所述的底基板2的上表面(固定电极部38、39侧的面)上。
如图4～图6所示，该导体图案4由配线41、42、43和电极44、45、46构成。
配线41被设置于前文所述的底基板2的空洞部21的外侧，并以沿着空洞部21的外周的方式形成。而且，配线41的一端部在底基板2的上表面的外周部(底基板2上的盖部件5的外侧的部分)上与电极44相连接。
这样的配线41与前文所述的元件片3的第一固定电极指即各个固定电极指382、384、386、388以及各个固定电极指392、394、396、398电连接。在此，配线41为与各个第一固定电极指电连接的第一配线。
此外，配线42在前文所述的配线41的内侧且前文所述的底基板2的空洞部21的外侧，沿着其外周缘被设置。而且，配线42的一端部以相对于前文所述的电极44而隔开间隔排列的方式在底基板2的上表面的外周部(底基板2上的盖部件5的外侧的部分)上与电极45相连接。
配线43以从底基板2上的与固定部31之间的接合部起延伸到底基板2的上表面的外周部(底基板2上的盖部件5的外侧的部分)上的方式被设置。而且，配线43的与固定部31相反侧的端部以相对于前文所述的电极44、45而隔开间隔排列的方式在底基板2的上表面的外周部(底基板2上的盖部件5的外侧的部分)上，与电极46相连接。
作为这样的配线41～43的结构材料，只要分别为具有导电性的结构材料，则不被特别限定，虽然能够使用各种电极材料，但是可以例举例如ITO(Indiun Tin Oxide：氧化锡)、IZO(Indiun Zinc Oxide：氧化锌)、In3O3、SnO2、含有Sb的SnO2、含有Al的ZnO等的氧化物(透明电极材料)、Au、Pt、Ag、Cu、Al或者包含这些物质在内的合金等，并且能够将这些物质中的一种或者两种以上进行组合使用。
其中，作为配线41～43的结构材料，优选使用透明电极材料(尤其是ITO)。当配线41、42分别由透明电极材料构成时，在底基板2为透明基板的情况下，能够从底基板2的与固定电极部38、39相反的面侧容易地对存在于底基板2的固定电极部38、39侧的面上的异物等进行目视确认。因此，能够更加切实地提供物理量传感器1，以作为高灵敏度的物理量传感器元件。
此外，作为电极44～46的结构材料，只要与前文所述的配线41～43同样，分别为具有导电性的结构材料，则不被特别限定，能够使用各种电极材料。在本实施方式中，作为电极44～46的结构材料，使用了与后文所述的突起471、472、481、482的结构材料相同的结构材料。
通过将这样的配线41、42(第一配线以及第二配线)设置在底基板2的上表面上，从而能够经由配线41来对第一固定电极指382、384、386、388与可动电极部36之间的静电电容以及第一固定电极指392、394、396、398与可动电极部37之间的静电电容进行测定，并能够经由配线42来对第二固定电极指381、383、385、387与可动电极部36之间的静电电容以及第二固定电极指391、393、395、397与可动电极部37之间的静电电容进行测定。
在本实施方式中，通过使用电极44以及电极46，从而能够对第一固定电极指382、384、386、388与可动电极部36之间的静电电容以及第一固定电极指392、394、396、398与可动电极部37之间的静电电容进行测定。此外，通过使用电极45以及电极46，从而能够对第二固定电极指381、383、385、387与可动电极部36之间的静电电容以及第二固定电极指391、393、395、397与可动电极部37之间的静电电容进行测定。
此外，由于这样的配线41、42被设置在底基板2的上表面上(即固定电极部38、39侧的面上)，因此相对于固定电极部38、39的电连接以及其定位较为容易。因此，能够提高物理量传感器1的可靠性(尤其是耐冲击性以及检测精度)。
此外，配线41以及电极44被设置在前文所述的底基板2的凹部(第一凹部)22内，配线42以及电极45被设置在前文所述的底基板2的凹部(第二凹部)23内，配线43以及电极46被设置在前文所述的底基板2的凹部(第三凹部)24内。由此，能够防止配线41～43从底基板2的板面突出的情况。因此，能够在切实地实现各个固定电极指381～388、391～398与底基板2之间的接合(固定)的同时，实施固定电极指382、384、386、388、392、394、396、398与配线41之间的电连接以及固定电极指381、383、385、387、391、393、395、397与配线42之间的电连接。同样，能够在切实地实现固定部31与底基板2之间的接合(固定)的同时，实施固定部31与配线43之间的电连接。在此，当将配线41～43的厚度分别设为t，并将设置有前文所述的凹部22～24的配线41的部分的深度分别设为d时，满足t＜d的这一关系。
尤其，在第一配线即配线41上，设置有具有导电性的第一突起即多个突起481以及多个突起482。多个突起481以与多个第一固定电极指即固定电极指382、384、386、388相对应的方式被设置，多个突起482以与多个第一固定电极指即固定电极指392、394、396、398相对应的方式被设置。
而且，固定电极指382、384、386、388与配线41通过多个突起481而被电连接，并且固定电极指392、394、396、398与配线41通过多个突起482而被电连接。
由此，能够在防止配线41与其他部位之间的不经意的电连接(短路)的同时，实施各个固定电极指382、384、386、388、392、394、396、398与配线41之间的电连接。
同样，在第二配线即配线42上，设置有具有导电性的第二突起即多个突起471以及多个突起472(参照图2以及图4)。多个突起471以与多个第二固定电极指、即固定电极指381、383、385、387相对应的方式被设置，多个突起472以与多个第二固定电极指、即固定电极指391、393、395、397相对应的方式被设置。
而且，固定电极指381、383、385、387与配线42通过多个突起471而被电连接，并且固定电极指391、393、395、397与配线42通过多个突起472而被电连接。
由此，能够在防止配线42与其他部位之间的不经意的电连接(短路)的同时，实施各个固定电极指381、383、385、387、391、393、395、397与配线42之间的电连接。
作为这样的突起471、472、481、482的结构材料，只要分别为具有导电性的结构材料，则不被特别限定，虽然能够使用各种电极材料，但是，优选使用例如，Au、Pt、Ag、Cu、Al等的金属单体或者包含这些金属单体在内的合金等的金属。通过使用这样的金属来构成突起471、472、481、482，从而能够减小配线41、42与固定电极部38、39之间的接点电阻。
此外，当将配线41～43的厚度分别设为t，并将设置有前文所述的凹部22～24的配线41的部分的深度分别设为d，且将突起471、472、481、482的高度分别设为h时，满足d≈t+h的这一关系。
此外，如图5、7所示，在配线41～43上设置有绝缘膜9。而且，未形成前文所述的各个突起471、472、481、482、50上的绝缘膜9，而是露出突起的表面。该绝缘膜9具有防止导体图案4与元件片3之间的不经意的电连接(短路)的功能。由此，能够更加切实地防止配线41、42与其他部位之间的不经意的电连接(短路)，并且能够实施各个第一固定电极指382、384、386、388、392、394、396、398与配线41之间的电连接以及各个第二固定电极指381、383、385、385、387、391、393、395、397与配线42之间的电连接。此外，能够更加切实地防止配线43与其他部位之间的不经意的电连接(短路)，并且能够实施固定部31与配线43之间的电连接。
在本实施方式中，绝缘膜9以除了后文所述的突起471、472、481、482、50以及电极44～46的形成区域，横跨底基板2的上表面的大致整个区域的方式被形成。另外，如果绝缘膜9的形成区域能够覆盖配线41～43，则并不限定于此，例如，也可以呈除去底基板2的上表面的与元件片3之间的接合部位和与盖部件5之间的接合部位后的形状。
此外，当将配线41～43的厚度分别设为t，并将前文所述的凹部22～24的设置有配线41的部分的深度分别设为d时，满足d＞t的这一关系。由此，例如，如图5所示那样，在固定电极指391与配线41上的绝缘膜9之间形成有间隙221。虽然未进行图示，但是在其他的各个固定电极指与配线41、42上的绝缘膜9之间也形成有与该间隙221同样的间隙。
此外，如图7所示，在盖部件5与配线43上的绝缘膜9之间形成有间隙222。虽然未进行图示，但是在盖部件5与配线41、42上的绝缘膜9之间也形成有与该间隙222同样的间隙。这些间隙能够用于，对盖部件5内进行减压，或者填充惰性气体。另外，这些间隙也可以在通过粘合剂来对盖部件5和底基板2进行接合时，通过粘合剂而被塞住。
虽然作为这样的绝缘膜9的结构材料，不被特别限定，可以使用具有绝缘性的各种材料，但是当底基板2由玻璃材料(尤其是，添加了碱金属离子的玻璃材料)构成时，优选使用二氧化硅(SiO2)。由此，能够防止如前文所述的那样的不经意的电连接，并且即使在底基板2的上表面的与元件片3之间的接合部位处存在绝缘膜9，也能够对底基板2和元件片3进行阳极接合。
此外，虽然绝缘膜9的厚度(平均厚度)未被特别限定，但是优选为10～1000nm左右，更加优选为10～200nm左右。当在这样的厚度范围内形成绝缘膜9时，能够防止如前文所述的那样的不经意的电连接。此外，当底基板2由包含碱金属离子在内的玻璃材料构成，且元件片3以硅为主要材料构成时，即使在底基板2的上表面的与元件片3之间的接合部位处存在绝缘膜9，也能够通过绝缘膜9而对底基板2和元件片3进行阳极接合。
盖部件
盖部件5具有对前文所述的元件片3进行保护的功能。
该盖部件5呈板状，并且在其一个面(下表面)上设置有凹部51。该凹部51以允许元件片3的可动部33以及可动电极部36、37等的位移的方式被形成。
而且，盖部件5的下表面的与凹部51相比靠外侧的部分与前文所述的底基板2的上表面相接合。在本实施方式中，底基板2和盖部件5通过前文所述的绝缘膜9而被接合在一起。
作为盖部件5与底基板2的接合方法，未被特别限定，例如，可以利用使用了粘合剂的接合方法、阳极接合法、直接接合法等。
此外，作为盖部件5的结构材料，如果为能够发挥前文所述的那样的功能的结构材料，则不被特别限定，但是，例如，能够适当使用硅材料、玻璃材料等。
第二实施方式
接下来，对本发明的物理量传感器的第二实施方式进行说明。
图8为表示本发明的第二实施方式所涉及的物理量传感器的俯视图。
对于本实施方式所涉及的物理量传感器，除了固定部31、32的形状有所不同，且具有渐减部6’以外，与前文所述的第一实施方式所涉及的物理量传感器相同。
另外，在以下的说明中，关于第二实施方式的物理量传感器，以与前文所述的实施方式之间的不同点为中心进行说明，关于相同的事项则省略其说明。此外，在图8中，对与前文所述的第一实施方式相同的结构，标记相同的符号。
在本实施方式的物理量传感器1A中，固定部31、32具有向可动电极指361、365、371、375的Y轴方向侧迂回的形状。此外，在固定部31、32中，在Y轴方向上与可动电极指361、365、371、375对置的部位处设置有渐减部6’。
当进行具体说明时，固定部31的突出部312具有与可动电极指361的－X轴侧的侧面对置的面312a、和与可动电极指361的+Y轴侧的侧面对置的面312b，并且在面312a上设置有朝向可动电极指361突出的渐减部6，而在面312b上设置有朝向可动电极指361突出的渐减部6’。此外，突出部313具有与可动电极指371的－X轴侧的侧面对置的面313a、和与可动电极指371的－Y轴侧的侧面对置的面313b，并且在面313a上设置有朝向可动电极指371突出的渐减部6，而在面313b上设置有朝向可动电极指371突出的渐减部6’。
同样，固定部32的突出部322具有与可动电极指365的+X轴侧的侧面对置的面322a、和与可动电极指365的+Y轴侧的侧面对置的面322b，并且在面322a上设置有朝向可动电极指365突出的渐减部6，而在面322b上设置有朝向可动电极指365突出的渐减部6’。此外，突出部323具有与可动电极指375的+X轴侧的侧面对置的面323a、和与可动电极指375的－Y轴侧的侧面对置的面323b，并且在面323a上设置有朝向可动电极指375突出的渐减部6，而在面323b上设置有朝向可动电极指375突出的渐减部6’。
通过采用这样的结构，从而当对物理量传感器1施加有Y轴方向的加速度(冲击)，且可动部33在Y轴方向上过度地进行位移时，可动电极指361、365与突出部312、322的渐减部6’发生碰撞，或者可动电极指371、375与突出部313、323的渐减部6’发生碰撞。因此，可动部33的过度的位移被限制，进而成为机械强度优异的物理量传感器1A。
尤其，在本实施方式中，渐减部6’与可动电极指361、365、371、375之间的分离距离D4小于各个固定电极指的自由端与可动部33之间的分离距离D5。因此，在各个固定电极指与可动部33发生碰撞之前，可动电极指361、365与渐减部6’发生碰撞，或者可动电极指371、375与渐减部6’发生碰撞。由此，能够有效地防止固定电极指的破损。
即使对于以上所说明的那样的第二实施方式所涉及的物理量传感器1A，也能够发挥与前文所述的第一实施方式所涉及的物理量传感器1相同的效果。
传感器装置
接下来，根据图9，对使用了本发明的物理量传感器的传感器装置进行说明。
图9为表示应用了本发明的物理量传感器的传感器装置的模式图。
图9所示的传感器装置200具有前文所述的物理量传感器1、和与物理量传感器1电连接的电子部件201。
电子部件201例如为集成电路元件(IC)，并具有对物理量传感器1进行驱动的功能。通过在该电子部件201上形成角速度检测电路或加速度检测电路，从而能够将传感器装置200构成为陀螺仪传感器或加速度传感器。
另外，虽然在图9中，图示了传感器装置200具有一个物理量传感器1的情况，但是传感器装置200也可以具有多个物理量传感器1。此外，传感器装置200也可以具有物理量传感器1、和与物理量传感器1有所不同的结构的物理量传感器。
这样的传感器装置200由于具备灵敏度以及耐冲击性优异的物理量传感器1，因此具有优异的可靠性。
电子设备
接下来，对本发明的电子设备进行说明。
图10为本发明的电子设备(笔记本型个人计算机)。
在该图中，个人计算机1100通过具备键盘1102的主体部1104、和显示单元1106而构成，并且显示单元1106以能够通过铰链结构部而相对于主体部1104进行转动的方式被支承。
在这样的个人计算机1100中，内置有物理量传感器1。
图11为本发明的电子设备(移动电话)。
在该图中，移动电话1200具备天线(未图示)、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。
在这样的移动电话1200中，内置有物理量传感器1。
图12为本发明的电子设备(数码照相机)。另外，在该图中，简单地示出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学图像而使氯化银照片胶卷感光，与此相对，数码照相机1300通过CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合装置)等摄像元件而对被摄物体的光学图像进行光电转换，从而生成摄像信号(图像信号)。
在数码照相机1300的壳体(主体)1302的背面设置有显示部，并且成为根据CCD的摄像信号而进行显示的结构，显示部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)，设置有包括光学镜片(摄像光学系统)和CCD等在内的受光单元1304。
当摄影者对被显示在显示部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的侧面设置有影像信号输出端子1312、和数据通信用的输入输出端子1314。而且，如图所示，根据需要，而在影像信号输出端子1312上连接有影像监视器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，从而使存储于存储器1308中的摄像信号向影像监视器1430或个人计算机1440输出。
在这样的数码照相机1300中内置有物理量传感器1。
这样的电子设备具有灵敏度以及耐冲击性优异的物理量传感器1，因此具有优异的可靠性。
另外，本发明的电子设备除了能够应用于图10的个人计算机(便携式个人计算机)、图11的移动电话、图12的数码照相机中之外，还能够应用于如下的装置中，例如，智能手机、平板终端、时钟、车身姿态检测装置、定点设备、头戴式显示器、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、摄像机、录像机、汽车导航装置、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、游戏控制器、文字处理器、工作站、可视电话、防盗用视频监控器、电子双筒望远镜、POS(Point ofSale：销售点)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、计量仪器类(例如，车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器等。
移动体
图13为本发明的移动体(汽车)。
在该图中，物理量传感器1内置于对轮胎2109进行控制的电子控制单元2108中，并搭载于车身2107上。
在汽车2106中，搭载有本发明所涉及的物理量传感器，并且，例如能够广泛应用于无钥匙进入系统、发动机防盗锁止系统、汽车导航系统、汽车空调、防抱死制动系统(ABS：Antilock Brake System)、安全气囊、轮胎压力监测系统(TPMS：Tire PressureMonitoring System)、发动机控制器、混合动力汽车和电动汽车的电池监视器、车身姿态控制系统等的电子控制单元(ECU：electronic control unit)2108。
以上所说明的那样的移动体由于具备灵敏度以及耐冲击性优异的物理量传感器1，因此具有优异的可靠性。
以上，虽然根据图示的实施方式，对本发明的物理量传感器、电子设备以及移动体进行了说明，但是本发明并不限定于这些方式。
例如，对于固定电极部而言，如果以呈梳齿状的方式排列的多个固定电极指中的至少一个固定电极指相对于其他的固定电极指在底基板上分离，则不限定于前文所述的实施方式。
此外，固定电极部的多个固定电极指、和以与其啮合的方式设置的可动电极部的多个可动电极指的个数、配置以及大小等的方式并不限定于前文所述的实施方式。
此外，可以以使可动部在Y轴方向上进行位移的方式构成，也可以以使可动部绕与X轴平行的轴线转动的方式构成。此时，只需根据因可动电极指与固定电极指的对置面积的变化而引起的静电电容变化，来对物理量进行检测即可。
符号说明
1…物理量传感器；
1A…物理量传感器；
2…底基板；
3…元件片；
4…导体图案；
5…盖部件；
6…渐减部(突起)；
6’…渐减部；
9…绝缘膜；
21…空洞部；
22…凹部；
221、222…间隙；
23、24…凹部；
31…固定部；
311…基部；
312、313…突出部；
312a、312b、313a、313b…面；
32…固定部；
321…基部；
322、323…突出部；
322a、322b、323a、323b…面；
33…可动部；
34…连结部；
341、342…梁；
35…连结部；
351、352…梁；
36…可动电极部；
361～365…可动电极指；
37…可动电极部；
371～375…可动电极指；
38…固定电极部；
381～388…固定电极指；
39…固定电极部；
391～398…固定电极指；
41、42、43…配线；
44、45、46…电极；
471、472、481、482…突起；
50…突起；
51…凹部；
200…传感器材料；
201…电子部件；
1100…个人计算机；
1102…键盘；
1104…主体部；
1106…显示单元；
1200…移动电话；
1202…操作按钮；
1204…听筒；
1206…话筒；
1300…数码照相机；
1302…壳体；
1304…受光单元；
1306…快门按钮；
1308…存储器；
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；
2106…汽车；
2107…车身；
2108…电子控制单元；
2109…车轮；
D1、D2、D3、D4、D5…分离距离；
W1、W2、W3…宽度。

Claims (9)

1.一种物理量传感器，其特征在于，在将X轴、Y轴以及Z轴设为相互正交的三个轴时,
所述物理量传感器包含：
底基板；
可动部，其能够相对于所述底基板而在所述X轴方向上进行位移；
多个可动电极指，所述可动电极指被设置在所述可动部上，且多个所述可动电极指沿着所述X轴方向被配置；
固定电极指，其被设置在所述底基板上，并在所述X轴方向上与所述可动电极指对置配置；
固定部，其以在所述Z轴方向上与所述底基板重叠的方式使所述可动部以能够在所述X轴方向上进行位移的方式固定于所述底基板，
多个所述可动电极指包含：
在从所述Z轴方向俯视观察时位于所述可动部的中央部的第一可动电极指；
与所述第一可动电极指相比位于所述可动部的所述X轴方向的端部侧的第二可动电极指；
与所述第二可动电极指相比位于所述可动部的所述X轴方向的端部侧的第三可动电极指，
在设所述第一可动电极指的沿所述X轴的宽度为W1、所述第二可动电极指的沿所述X轴的宽度为W2、所述第三可动电极指的沿所述X轴的宽度为W3时，
满足W1＜W2＜W3，
所述第三可动电极指沿所述X轴与所述固定部对置，
在设所述第三可动电极指与所述固定部的沿所述X轴的分离距离为D1、以所述第一可动电极指或所述第二可动电极指与所述固定电极指的沿所述X轴的分离距离为D3时，
满足D1＜D3。
2.如权利要求1所述的物理量传感器，其中，
在所述固定部的、在所述X轴方向上与所述第三可动电极指对置的部位上，设置有截面面积随着朝向所述第三可动电极指而逐渐减少的渐减部，
所述渐减部与所述第三可动电极指的沿所述X轴的分离距离为所述D1。
3.如权利要求2所述的物理量传感器，其中，
所述固定部包含沿所述X轴向所述可动部侧突出的突出部，
所述渐减部被设置在所述突出部的与所述第三可动电极指对置的顶端部。
4.如权利要求1所述的物理量传感器，其中，
在从所述Z轴方向俯视观察时，所述固定部沿所述X轴在所述可动部的两端部侧被设置有一对，
所述可动部的所述X轴方向的两端部处被固定在一对所述固定部上。
5.如权利要求4所述的物理量传感器，其中，
多个所述可动电极指中，所述第三可动电极指为位于所述可动部的所述X轴方向上的最端部侧的可动电极指。
6.如权利要求1所述的物理量传感器，其中，
所述固定电极指的沿所述X轴的宽度小于所述W1。
7.如权利要求3所述的物理量传感器，其中，
在所述突出部的、在所述Y轴方向上与所述第三可动电极指对置的部位中的至少一部分上，设置有截面面积随着朝向所述第三可动电极指而逐渐减少的渐减部。
8.一种电子设备，其特征在于，
具备权利要求1至7中任一项所述的物理量传感器。
9.一种移动体，其特征在于，
具备权利要求1至7中任一项所述的物理量传感器。
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