CN109682993A - 物理量传感器、电子设备以及移动体 - Google Patents

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Abstract

提供具有较高的检测精度的物理量传感器、电子设备以及移动体。物理量传感器(1)具备：作为支承基板的基部(2)，设置有在一侧开口的腔室(21a)；可动部(52)，形成于腔室(21a)的开口侧，并能够沿第一方向位移；以及弹簧部(53、54)，形成于腔室(21a)的开口侧，并与可动部(52)连接，弹簧部(53、54)的沿与第一方向交叉且基部(2)和可动部(52)重叠的方向即第二方向的长度(H1)小于可动部(52)的沿第二方向的长度(H2)，并且大于弹簧部(53、54)的沿第一方向的长度(W)。

Description

物理量传感器、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及物理量传感器、电子设备以及移动体。
背景技术
近年来，正在开发使用硅MEMS(Micro Electro Mechanical System)技术而制造的物理量传感器。作为这样的物理量传感器，例如专利文献1记载有静电电容型的加速度传感器，其具有：具备成为梳齿状而对置配置的可动电极以及固定电极的元件，通过在可动电极施加加速度(物理量)，从而可动电极与固定电极的间隔改变，基于这两个电极间的静电电容来检测加速度。该加速度传感器取代由现有的硅薄膜制成的可动电极、固定电极，通过硅基板制成可动电极、固定电极。因此，能够使可动电极、固定电极的梳齿的厚度变厚，因此两个电极间的静电电容值变大，能够提高检测灵敏度。
专利文献1：日本特开2008-39595号公报
然而，对于专利文献1所记载的加速度传感器(物理量传感器)而言，由于是使用了硅基板的散装型的可动电极以及固定电极，所以板厚能够变厚，能够使对置面积变大，但由于成为噪声的重要因素的可动电极与固定电极的间隔狭窄而产生的挤压膜阻尼(电极间的气体的流动阻力)显著增加。因此，存在难以提高检测灵敏度并且减少噪声的问题。
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，能够作为以下的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的特征在于，具备：支承基板，设置有在一侧开口的凹部；可动部，形成于所述凹部的开口侧，并能够沿第一方向位移；以及弹簧部，形成于所述凹部的开口侧，并与所述可动部连接，所述弹簧部的沿第二方向的长度小于所述可动部的沿所述第二方向的长度，并且大于所述弹簧部的沿所述第一方向的长度，所述第二方向与所述第一方向交叉并且是所述支承基板和所述可动部重叠的方向。
根据本应用例，连接于可动部的弹簧部的沿第二方向的长度小于可动部的沿第二方向的长度，并且大于弹簧部的沿第一方向的长度，因此与弹簧部的沿第二方向的长度同可动部的沿第二方向的长度相同的情况相比，能够保持弹簧部的第一方向的弹性而使弹簧部的刚性变弱。因此，能够使可动部的沿第一方向的位移量变大，能够使电极间的静电电容的变化量变大，因此能够获得较高的检测灵敏度。另外，可动部的位移量变大，因此能够使电极间的间隔变大，因此能够使挤压膜阻尼变小，能够减少以挤压膜阻尼为起因的噪声。因此，能够获得具有较高的检测灵敏度，并且减少以阻尼效果为起因的噪声的、S/N特性优秀的物理量传感器。
应用例2
在所述应用例所记载的物理量传感器中，优选：所述弹簧部与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度大于所述可动部与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度。
根据本应用例，弹簧部与支承基板的沿第二方向的长度大于可动部与支承基板的沿第二方向的长度，因此能够使弹簧部与支承基板之间产生的滑膜阻尼变小，能够减少以滑膜阻尼为起因的噪声。
应用例3
在所述应用例所记载的物理量传感器中，优选：所述弹簧部的同所述支承基板侧的面相反一侧的面与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度小于所述可动部的同所述支承基板侧的面相反一侧的面与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度。
根据本应用例，弹簧部的同支承基板侧的面相反一侧的面与支承基板之间沿第二方向的长度小于可动部的同支承基板侧的面相反一侧的面与支承基板的沿第二方向的长度，因此在形成弹簧部和可动部时，能够通过利用光刻技术从与支承基板侧的面相反一侧的面进行蚀刻加工而形成，制造变容易。
应用例4
在所述应用例所记载的物理量传感器中，优选：所述弹簧部的重心与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度和所述可动部的重心与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度相等。
根据本应用例，弹簧部的重心与支承基板之间沿第二方向的长度和所述可动部的重心与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度相等，因此在弹簧部挠曲时，在弹簧部与可动部的各自的对置的面平行的状态下，能够使可动部沿第一方向位移。
应用例5
在所述应用例所记载的物理量传感器中，优选：所述弹簧部的同所述支承基板侧的面相反一侧的面与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度和所述可动部的同所述支承基板侧的面相反一侧的面与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度相等。
根据本应用例，弹簧部的同支承基板侧的面相反一侧的面与支承基板之间沿第二方向的长度和可动部的同支承基板侧的面相反一侧的面与支承基板之间沿第二方向的长度相等，因此在形成弹簧部和可动部时，与支承基板侧的面相反一侧的面成为平坦，能够提高基于光刻技术的图案化精度，从而能够提高弹簧部、可动部的尺寸精度。
应用例6
在所述应用例所记载的物理量传感器中，优选在所述弹簧部的一部分中，所述弹簧部的沿所述第二方向的长度小于所述可动部的沿所述第二方向的长度。
根据本应用例，在弹簧部的一部分中，弹簧部的沿第二方向的长度小于可动部的沿第二方向的长度，因此与弹簧部的沿第二方向的长度同可动部的沿第二方向的长度相同的情况相比，能够使弹簧部的刚性变弱。因此，能够使可动部的沿第一方向的位移量变大，能够使电极间的静电电容的变化量变大，因此能够获得较高的检测灵敏度。
应用例7
本应用例的电子设备的特征在于，具备上述应用例所记载的物理量传感器。
根据本应用例，能够享受上述那样的物理量传感器的效果，并能够获得可靠性高的电子设备。
应用例8
本应用例的移动体的特征在于，具备上述应用例所记载的物理量传感器。
根据本应用例，能够享受上述那样的物理量传感器的效果，并能够获得可靠性高的移动体。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的物理量传感器的俯视图。
图2是图1中的A-A线剖视图。
图3是图1中的B-B线剖视图。
图4是图1中的C-C线剖视图。
图5是图4中的D部放大剖视图。
图6是表示本发明的第一实施方式的物理量传感器的制造工序的流程图。
图7A是对本发明的第一实施方式的物理量传感器的制造工序进行说明的剖视图。
图7B是对本发明的第一实施方式的物理量传感器的制造工序进行说明的剖视图。
图7C是对本发明的第一实施方式的物理量传感器的制造工序进行说明的剖视图。
图7D是对本发明的第一实施方式的物理量传感器的制造工序进行说明的剖视图。
图7E是对本发明的第一实施方式的物理量传感器的制造工序进行说明的剖视图。
图8是表示本发明的第二实施方式的物理量传感器所具有的弹簧部与可动部的一部分的剖视图。
图9是表示本发明的第三实施方式的物理量传感器所具有的弹簧部与可动部的一部分的剖视图。
图10是表示本发明的第四实施方式的物理量传感器所具有的弹簧部与可动部的一部分的剖视图。
图11是表示作为电子设备的一个例子的惯性测量装置的简要结构的分解立体图。
图12是表示惯性测量装置的惯性传感器元件的配置例的立体图。
图13是表示作为电子设备的一个例子的移动体定位装置的整体系统的框图。
图14是示意性地示出移动体定位装置的作用的图。
图15是示意性地示出作为电子设备的一个例子的便携式电子设备的结构的俯视图。
图16是表示便携式电子设备的简要结构的功能框图。
图17是示意性地示出作为电子设备的一个例子的移动型的个人计算机的结构的立体图。
图18是示意性地示出作为电子设备的一个例子的智能手机(手机)的结构的立体图。
图19是表示作为电子设备的一个例子的数码相机的结构的立体图。
图20是表示作为移动体的一个例子的汽车的结构的立体图。
附图标记说明
1、1a、1b、1c…物理量传感器；2…基部；21…凹部；21a…腔室；22、23、24…安装部；25、26、27…槽部；3…元件部；31…凹部；4…固定电极部；41…第一固定电极部；411…第一干部；412、412a、412b…第一固定电极指；413…第一干部支承部；413a…接合部；42…第二固定电极部；421…第二干部；422、422a、422b…第二固定电极指；423…第二干部支承部；423a…接合部；51…可动部支承部；511…接合部；52…可动部；521…框部；522…第一Y轴延伸部；523…第一X轴延伸部；524…第二Y轴延伸部；525…第二X轴延伸部；526…第一突出部；527…第二突出部；528…第一开口部；529…第二开口部；53、54…弹簧部；53x、53y…部分；531、532…弹簧片；6…可动电极部；61…第一可动电极部；611、611a、611b…第一可动电极指；62…第二可动电极部；621、621a、621b…第二可动电极指；71、72、73…布线；8…盖部；81…凹部；81a…腔室；82…连通孔；83…密封部件；89…玻璃熔块；1000…腕部设备；1100…个人计算机；1200…智能手机(手机)；1300…数码相机；1500…汽车；2000…惯性测量装置；3000…移动体定位装置；Ax…加速度；G1、G2、G3、G4、G5、G6…长度；H1、H2、H3…长度；L…中心轴；L411、L421…轴；L52、L53…重心轴；S…容纳空间；W…长度。
具体实施方式
以下，基于附图所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详细地进行说明。此外，以下所说明的实施方式不会不当地限定权利要求的范围所记载的本发明的内容。另外，本实施方式所说明的所有的结构不一定是本发明所必需的构成要件。
物理量传感器
第一实施方式
首先，参照图1～图5对本发明的第一实施方式的物理量传感器1进行说明。图1是表示本发明的第一实施方式的物理量传感器的俯视图。图2是图1中的A-A线剖视图。图3是图1中的B-B线剖视图。图4是图1中的C-C线剖视图。图5是图4中的D部放大剖视图。此外，以下，为了方便说明，也将图1中的纸面近前侧以及图2～图5中的上侧称为“上”，将图1中的纸面进深侧以及图2～图5中的下侧称为“下”。另外，在图1～图5、以及以下的图7A～图10中，使相互正交的三个轴作为X轴、Y轴以及Z轴，也将与X轴平行的方向称为“X轴方向”或者“第一方向”，将与Y轴平行的方向称为“Y轴方向”，将与Z轴平行的方向称为“Z轴方向”或者“第二方向”。另外，也将各轴的箭头方向前端侧称为“正侧”，将相反一侧称为“负侧”。
图1所示的物理量传感器1是能够检测作为第一方向的X轴方向的加速度Ax的加速度传感器。这样的物理量传感器1具有：基部2；和设置于基部2并对X轴方向的加速度Ax(物理量)进行检测的元件部3。另外，元件部3具有：固定于基部2的固定电极部4；相对于基部2能够沿X轴方向(作为物理量的检测轴向的第一方向)位移的可动部52；以及设置于可动部52的可动电极部6。另外，固定电极部4具有：沿Y轴方向排列配置的第一固定电极部41以及第二固定电极部42。另外，第一固定电极部41具有：第一干部411和从第一干部411向Y轴方向的两侧延展的多个第一固定电极指412。另外，第二固定电极部42具有第二干部421和从第二干部421向Y轴方向的两侧延展的多个第二固定电极指422。另外，可动电极部6具有：沿Y轴方向排列配置的第一可动电极部61以及第二可动电极部62。另外，第一可动电极部61的至少一部分具有多个第一可动电极指611，该多个第一可动电极指611位于第一干部411的Y轴方向的两侧，并在X轴方向上与第一固定电极指412对置。另外，第二可动电极部62的至少一部分具有多个第二可动电极指621，该多个第二可动电极指621位于第二干部421的Y轴方向的两侧，并在X轴方向上与第二固定电极指422对置。通过成为这样的结构，能够充分大地保证第一可动电极指611与第一固定电极指412间的静电电容以及第二可动电极指621与第二固定电极指422间的静电电容，并且能够使第一固定电极指412、第二固定电极指422、第一可动电极指611以及第二可动电极指621分别较短。因此，电极指412、422、611、621难以破损，成为具有优秀的耐冲击性的物理量传感器1。以下，对这样的物理量传感器1详细地进行说明。
如图1所示，物理量传感器1具有基部2、配置在基部2上的元件部3以及以覆盖元件部3的方式与基部2接合的盖部8。
基部
如图1所示，基部2成为具有矩形的俯视形状的板状。另外，基部2具有：在上表面侧敞开的凹部21。另外，在从Z轴方向的俯视时，凹部21形成为比元件部3大，以便在内侧内置元件部3。该凹部21作为用于防止元件部3与基部2的接触的避让部发挥功能。
另外，如图2所示，基部2具有由凹部21构成的腔室21a以及设置于凹部21的底面的三个突起状的安装部22、23、24。另外，在安装部22接合有第一固定电极部41，在安装部23接合有第二固定电极部42，在安装部24接合有可动部支承部51。
另外，如图1所示，基部2具有在上表面侧敞开的槽部25、26、27。另外，槽部25、26、27的一端部分别位于盖部8的外侧，另一端部分别与凹部21连接。
作为以上那样的基部2，例如，能够使用由包含碱金属离子(可动离子)的玻璃材料(例如，派热克斯(注册商标)玻璃那样的硼硅酸盐玻璃)构成的玻璃基板。由此，例如，根据盖部8的构成材料，能够通过阳极接合将基部2与盖部8接合，能够使它们牢固地接合。另外，由于获得具有透光性的基部2，所以能够从物理量传感器1的外侧经由基部2视觉确认元件部3的状态。
但是，作为基部2，并不限定于玻璃基板，例如，也可以使用硅基板、陶瓷基板。此外，在使用硅基板的情况下，从防止短路的观点考虑，优选使用高电阻的硅基板或使用在表面通过热氧化等形成了硅氧化膜(绝缘性氧化物)的硅基板。
另外，如图1所示，在槽部25、26、27设置有布线71、72、73。另外，槽部25内的布线71的一端部在盖部8的外侧露出，作为进行与外部装置的电连接的端子而发挥功能。另外，如图2所示，布线71的另一端部经由凹部21而被牵引至安装部22。而且，布线71在安装部22上与第一固定电极部41电连接。
另外，如图1所示，槽部26内的布线72的一端部在盖部8的外侧露出，作为进行与外部装置的电连接的端子而发挥功能。另外，如图2所示，布线72的另一端部经由凹部21而被牵引至安装部23。而且，布线72在安装部23上与第二固定电极部42电连接。
另外，如图1所示，槽部27内的布线73的一端部在盖部8的外侧露出，作为进行与外部装置的电连接的端子而发挥功能。另外，如图2所示，布线73的另一端部经由凹部21而被牵引至安装部24。而且，布线73在安装部24上与可动部支承部51电连接。
作为布线71、72、73的构成材料，并无特别限定，例如可举出：金(Au)、银(Ag)、白金(Pt)、钯(Pd)、铱(Ir)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、Ti(钛)、钨(W)等金属材料、包含这些金属材料的合金、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ZnO、IGZO等氧化物系的透明导电性材料，能够将它们中的一种或者两种以上组合(例如作为两层以上的层叠体)而使用。
盖部
如图1所示，盖部8成为具有矩形的俯视形状的板状。另外，如图2所示，盖部8具有：在下表面侧敞开的凹部81。而且，盖部8以在由凹部81构成的腔室81a内容纳元件部3的方式与基部2接合。而且，通过由盖部8的凹部81构成的腔室81a和由基部2的凹部21构成的腔室21a，形成容纳元件部3的容纳空间S。
另外，如图2所示，盖部8具有将容纳空间S的内外连通的连通孔82，并能够经由该连通孔82将容纳空间S置换为所希望的氛围。另外，在连通孔82内配置有密封部件83，通过密封部件83将连通孔82密封。
作为密封部件83，若能够密封连通孔82即可，并无特别限定，例如，能够使用金(Au)/锡(Sn)系合金、金(Au)/锗(Ge)系合金、金(Au)/铝(Al)系合金等各种合金、低熔点玻璃等玻璃材料等。
优选容纳空间S封入有氮气、氦气、氩气等惰性气体，且在使用温度(-40℃～80℃左右)下，几乎成为大气压。通过使容纳空间S成为大气压，以增加粘性阻力从而发挥阻尼效果，能够使可动部52的振动迅速收敛(停止)。因此，物理量传感器1的加速度Ax的检测精度提高。
在本实施方式中，这样的盖部8由硅基板构成。但是，作为盖部8，并不限定于硅基板，例如也可以使用玻璃基板、陶瓷基板。另外，作为基部2与盖部8的接合方法，并无特别限定，根据基部2、盖部8的材料而适当地选择即可，例如可举出：使利用阳极接合、等离子体照射而被活性化的接合面彼此接合的活性化接合、基于玻璃熔块等接合材料的接合以及对在基部2的上表面以及盖部8的下表面成膜的金属膜彼此进行接合的扩散接合等。
在本实施方式中，如图2所示，经由作为接合材料的一个例子的玻璃熔块89(低熔点玻璃)而将基部2与盖部8接合。在使基部2与盖部8重叠的状态下，经由槽部25、26、27而将容纳空间S的内外连通，但通过使用玻璃熔块89，能够将基部2与盖部8接合，并且能够对槽部25、26、27进行密封，从而更容易地对容纳空间S进行气密密封。此外，在利用阳极接合等(无法密封槽部25、26、27的接合方法)将基部2与盖部8接合的情况下，例如能够通过由使用了TEOS(四乙氧基硅烷)的CVD法等形成的SiO2膜来堵塞槽部25、26、27。
元件部
如图1所示，元件部3具有：固定电极部4，固定于基部2；可动部支承部51，固定于基部2；可动部52，能够相对于可动部支承部51在X轴方向位移；弹簧部53、54，将可动部支承部51与可动部52连结；以及可动电极部6，设置于可动部52。其中，可动部支承部51、可动部52、弹簧部53、54以及可动电极部6一体形成，并配置于由设置在基部2的凹部21构成的一侧开口的腔室21a的开口侧。这样的元件部3能够通过例如对掺杂有磷(P)、硼(B)等杂质的硅基板进行图案化而形成。另外，元件部3通过阳极接合与基部2(安装部22、23、24)接合。但是，对元件部3的材料及元件部3向基部2接合的接合方法并无特别限定。
如图1所示，可动部支承部51成为沿X轴方向延伸的长边形状。而且，可动部支承部51在X轴方向的负侧的端部具有与安装部24接合的接合部511。此外，在本实施方式中，可动部支承部51成为沿X轴方向延伸的长边形状，但作为可动部支承部51的形状，只要能够发挥其功能，并无特别限定。另外，以下，在从Z轴方向俯视观察时，使在Y轴方向上将可动部支承部51二等分的假想轴作为中心轴L。
这样的可动部支承部51位于第一固定电极部41以及第二固定电极部42之间。由此，能够将可动部支承部51配置于可动部52的中心部，能够更稳定地支承可动部52。
如图1所示，可动部52在从Z轴方向俯视观察时，成为框状，并包围可动部支承部51、弹簧部53、54、第一固定电极部41以及第二固定电极部42。即，可动部52成为包围固定电极部4的框状。由此，能够使可动部52的质量进一步变大。因此，能够进一步提高灵敏度，并高精度地检测物理量。
另外，可动部52具有：第一开口部528(第一缺口部)，内侧配置有第一固定电极部41；以及第二开口部529(第二缺口部)，内侧配置有第二固定电极部42。另外，第一开口部528以及第二开口部529沿Y轴方向排列配置。这样的可动部52相对于中心轴L对称。
若对可动部52的形状进行更具体地说明，则可动部52具有：框部521，包围可动部支承部51、弹簧部53、54、第一固定电极部41以及第二固定电极部42；第一Y轴延伸部522，位于第一开口部528的X轴方向正侧并从框部521向Y轴方向负侧延展；第一X轴延伸部523，从第一Y轴延伸部522的前端部向X轴方向负侧延展；第二Y轴延伸部524，位于第二开口部529的X轴方向正侧并从框部521向Y轴方向正侧延展；以及第二X轴延伸部525，从第二Y轴延伸部524的前端部向X轴方向负侧延展。另外，第一Y轴延伸部522以及第二Y轴延伸部524分别配置于弹簧部53的附近，以沿弹簧部53的Y轴方向(弹簧片531的延伸方向)的方式配置，第一X轴延伸部523以及第二X轴延伸部525分别设置于可动部支承部51的附近，并沿可动部支承部51配置。
在这样的结构中，第一Y轴延伸部522以及第一X轴延伸部523作为支承第一可动电极指611的支承部发挥功能，第二Y轴延伸部524以及第二X轴延伸部525作为支承第二可动电极指621的支承部发挥功能。
另外，可动部52具有：第一突出部526，以填埋第一开口部528的剩余空间的方式从框部521向第一开口部528内突出；以及第二突出部527，以填埋第二开口部529的剩余空间的方式从框部521向第二开口部529内突出。这样，通过设置第一突出部526以及第二突出部527，不会导致可动部52的大型化，能够使可动部52的质量进一步变大。因此，进一步提高灵敏度，成为灵敏度高的物理量传感器1。
接下来，弹簧部53、54能够弹性变形，通过弹簧部53、54弹性变形，可动部52能够相对于可动部支承部51沿X轴方向位移。如图1所示，弹簧部53将可动部52的X轴方向正侧的端部与可动部支承部51的X轴方向正侧的端部连结，弹簧部54将可动部52的X轴方向负侧的端部与可动部支承部51的X轴方向负侧的端部连结。由此，能够在X轴方向的两侧支承可动部52，从而使可动部52的姿态以及行为稳定。因此，能够减少不必要的振动，以更高的精度检测加速度Ax。
另外，弹簧部53具有沿Y轴方向排列配置的一对弹簧片531、532。另外，一对弹簧片531、532分别成为在Y轴方向蛇形的形状，并形成为相对于中心轴L对称。这样的弹簧部53具有沿Y轴方向较长地延伸的部分53y和沿X轴方向较短地延伸的部分53x。此外，弹簧部54的结构与弹簧部53的结构相同。
这样，通过使弹簧部53、54成为沿与X轴正交的Y轴方向的长度比沿作为检测轴的X轴的长度更长的形状，从而能够抑制在施加有加速度Ax时可动部52向沿X轴方向(检测轴向)以外的位移(特别是，绕Z轴的旋转位移)。因此，能够减少不必要的振动，以更高的精度检测加速度Ax。
另外，如图3～图5所示，弹簧部53比包括框部521、可动电极指621等在内的可动部52板厚(沿Z轴方向(在与第一方向交叉的方向上，基部2与可动部52重叠的方向即第二方向)的长度)更小。换句话说，弹簧部53的沿Z轴方向的长度H1小于可动部52的沿Z轴方向的长度H2。因此，同弹簧部53与可动部52的板厚相等的情况相比，能够使弹簧部53的刚性更弱。因此，能够使可动部52沿X轴方向的位移量更大，能够使固定电极指422与可动电极指621之间的静电电容的变化量更大，因此能够获得更高的检测灵敏度。另外，可动部52的位移量变大，因此能够使电极间的间隔变大，因此能够使挤压膜阻尼(电极间的气体的流动阻力)较小，从而能够减少以挤压膜阻尼为起因的噪声。
另外，弹簧部53的沿Z轴方向的长度H1大于弹簧部53的沿X轴方向的长度W。因此，能够维持Z轴方向的刚性并保证X轴方向的弹性。
另外，弹簧部53与基部2(凹部21的底面)的间隔(沿Z轴方向的长度)大于可动部52与基部2的间隔。换句话说，弹簧部53与基部2的沿Z轴方向的长度G1大于可动部52与基部2的沿Z轴方向的长度G2。因此，弹簧部53与基部2分离，因此能够使在弹簧部53与基部2之间产生的滑膜阻尼更小，能够减少以滑膜阻尼为起因的噪声。
另外，弹簧部53的同基部2相反一侧的面与基部2(凹部21的底面)的间隔(沿Z轴方向的长度)和可动部52的同基部2相反一侧的面与基部2的间隔相等。换句话说，弹簧部53的盖部8侧的面与基部2的沿Z轴方向的长度(H1+G1)和可动部52的盖部8侧的面与基部2的沿Z轴方向的长度(H2+G2)相等。因此，弹簧部53与可动部52的盖部8侧的面平坦，因此在形成元件部3时，能够提高基于光刻技术的图案化精度，能够提高元件部3的尺寸精度。
以上，对弹簧部53的结构进行说明，但弹簧部54的结构也与弹簧部53的结构相同。
接下来，如图1所示，固定电极部4具有：位于第一开口部528内的第一固定电极部41、和位于第二开口部529内的第二固定电极部42。上述第一固定电极部41以及第二固定电极部42沿Y轴方向排列配置。
另外，第一固定电极部41具有：第一干部支承部413，固定于基部2；第一干部411，被第一干部支承部413支承；以及多个第一固定电极指412，从第一干部411向Y轴方向两侧延展。此外，第一干部支承部413、第一干部411以及各第一固定电极指412形成为一体。
另外，第一干部支承部413具有与安装部22接合的接合部413a。此外，接合部413a配置为偏向第一干部支承部413的X轴方向负侧。
另外，第一干部411成为棒状的长边形状，其一端与第一干部支承部413连接，由此，被第一干部支承部413支承。另外，在从Z轴方向俯视观察时，第一干部411分别沿相对于X轴以及Y轴而倾斜的方向延伸。更具体而言，第一干部411以朝向其前端侧并按照与中心轴L的分离距离变大的方式倾斜。通过成为这样的配置，容易地将第一干部支承部413配置于可动部支承部51的附近。
此外，作为第一干部411的轴L411相对于X轴的倾斜并无特别限定，但优选为10°以上且45°以下，更优选为10°以上且30°以下。由此，能够抑制第一固定电极部41的在Y轴方向上的扩张，能够实现元件部3的小型化。
另外，第一固定电极指412从第一干部411向Y轴方向两侧延展。即，第一固定电极指412具有：第一固定电极指412a，位于第一干部411的Y轴方向正侧；以及第一固定电极指412b，位于Y轴方向负侧。另外，第一固定电极指412a、412b分别沿X轴方向彼此分离地设置有多个。
另外，多个第一固定电极指412a的长度(Y轴方向的长度)朝向X轴方向正侧渐减。另外，多个第一固定电极指412a的前端分别位于沿X轴方向的相同直线上。另一方面，多个第一固定电极指412b的长度(Y轴方向的长度)朝向X轴方向正侧渐增。另外，多个第一固定电极指412b的前端分别位于沿X轴方向的相同直线上。另外，沿Y轴方向排列的第一固定电极指412a与第一固定电极指412b的总长度分别几乎相同。
另外，第二固定电极部42具有：第二干部支承部423，固定于基部2；第二干部421，被第二干部支承部423支承；以及多个第二固定电极指422，从第二干部421向Y轴方向两侧延展。此外，第二干部支承部423、第二干部421以及各第二固定电极指422形成为一体。
另外，第二干部支承部423具有与安装部23的上表面接合的接合部423a。此外，接合部423a配置为偏向第二干部支承部423的X轴方向负侧。
另外，第二干部421成为棒状的长边形状，其一端与第二干部支承部423连接，由此，被第二干部支承部423支承。另外，在从Z轴方向俯视观察时，第二干部421沿分别相对于X轴以及Y轴而倾斜的方向延伸。更具体而言，第二干部421以朝向其前端侧并按照与中心轴L的分离距离变大的方式倾斜。通过成为这样的配置，容易使第二干部支承部423配置于可动部支承部51的附近。
此外，作为第二干部421的轴L421相对于X轴的倾斜，并无特别限定，但优选为10°以上且45°以下，更优选为10°以上且30°以下。由此，能够抑制第二固定电极部42的沿Y轴方向的扩张，能够实现元件部3的小型化。
另外，第二固定电极指422从第二干部421向Y轴方向两侧延展。即，第二固定电极指422具有：位于第二干部421的Y轴方向正侧的第二固定电极指422a；和位于Y轴方向负侧的第二固定电极指422b。另外，第二固定电极指422a、422b分别沿X轴方向而彼此分离地设置有多个。
另外，多个第二固定电极指422a的长度(Y轴方向的长度)朝向X轴方向正侧渐增。另外，多个第二固定电极指422a的前端分别位于沿X轴方向的相同直线上。另一方面，多个第二固定电极指422b的长度(Y轴方向的长度)朝向X轴方向正侧渐减。另外，多个第二固定电极指422b的前端分别位于沿X轴方向的相同直线上。另外，沿Y轴方向排列的第二固定电极指422a与第二固定电极指422b的总长度分别几乎相同。
接下来，如图1所示，可动电极部6具有：第一可动电极部61，位于第一开口部528内；以及第二可动电极部62，位于第二开口部529内。上述第一可动电极部61以及第二可动电极部62沿Y轴方向排列配置。
另外，第一可动电极部61具有多个第一可动电极指611，该多个第一可动电极指611位于第一干部411的Y轴方向两侧，并沿Y轴方向延伸。即，第一可动电极指611具有：第一可动电极指611a，位于第一干部411的Y轴方向正侧；以及第一可动电极指611b，位于Y轴方向负侧。另外，第一可动电极指611a、611b分别沿X轴方向彼此分离而设置有多个。另外，第一可动电极指611a从框部521朝向Y轴方向负侧延展，第一可动电极指611b从第一X轴延伸部523朝向Y轴方向正侧延展。
另外，各第一可动电极指611相对于对应的第一固定电极指412而位于X轴方向正侧，并经由间隙而与该第一固定电极指412对置。
另外，多个第一可动电极指611a的长度(Y轴方向的长度)朝向X轴方向正侧渐减。另外，多个第一可动电极指611a的前端分别位于沿第一干部411的延伸方向的相同直线上。另一方面，多个第一可动电极指611b的长度(Y轴方向的长度)朝向X轴方向正侧渐增。另外，多个第一可动电极指611b的前端分别位于沿第一干部411的延伸方向的相同直线上。另外，沿Y轴方向排列的第一可动电极指611a与第一可动电极指611b的总长度分别几乎相同。
另外，第二可动电极部62具有多个第二可动电极指621，该多个第二可动电极指621位于第二干部421的Y轴方向两侧，并沿Y轴方向延伸。即，第二可动电极指621具有：第二可动电极指621a，位于第二干部421的Y轴方向正侧；以及第二可动电极指621b，位于Y轴方向负侧。另外，第二可动电极指621a、621b分别沿X轴方向而彼此分离地设置有多个。另外，第二可动电极指621a从第二X轴延伸部525朝向Y轴方向负侧延展，第二可动电极指621b从框部521朝向Y轴方向正侧延展。
另外，各第二可动电极指621相对于对应的第二固定电极指422而位于X轴方向负侧，并经由间隙而与该第二固定电极指422对置。
另外，多个第二可动电极指621a的长度(Y轴方向的长度)朝向X轴方向正侧渐增。另外，多个第二可动电极指621a的前端分别位于沿第二干部421的延伸方向的相同直线上。另一方面，多个第二可动电极指621b的长度(Y轴方向的长度)朝向X轴方向正侧渐减。另外，多个第二可动电极指621b的前端分别位于沿第二干部421的延伸方向的相同直线上。另外，沿Y轴方向排列的第二可动电极指621a与第二可动电极指621b的总长度分别几乎相同。
以上，作为本发明的物理量传感器1，将能够检测第一方向即X轴方向的加速度Ax的加速度传感器列举为一个例子进行了说明，但不限定于此，也可以是对绕Z轴的角速度进行检测的角速度传感器。
如以上所述那样，根据第一实施方式的物理量传感器1，具有以下的特征。
弹簧部53的沿Z轴方向的长度H1小于可动部52的沿Z轴方向的长度H2，因此同弹簧部53与可动部52的板厚(沿Z轴方向的长度)相等的情况相比，能够使弹簧部53的刚性变弱。因此，能够使可动部52的沿X轴方向的位移量变大，能够使固定电极指422与可动电极指621之间的静电电容的变化量变大，因此能够获得较高的检测灵敏度。另外，可动部52的位移量变大，因此能够使电极间的间隔变大，因此能够使挤压膜阻尼(电极间的气体的流动阻力)变小，从而能够减少以挤压膜阻尼为起因的噪声。
另外，弹簧部53的沿Z轴方向的长度H1大于弹簧部53的沿X轴方向的长度W，因此能够维持Z轴方向的刚性，并保持X轴方向的弹性。
另外，弹簧部53与基部2的沿Z轴方向的长度G1大于可动部52与基部2的沿Z轴方向的长度G2，因此弹簧部53与基部2间隔(沿Z轴方向的长度)远离，能够使弹簧部53与基部2之间产生的滑膜阻尼变小，从而能够减少以滑膜阻尼为起因的噪声。
因此，具有较高的检测灵敏度，能够获得减少以阻尼效果为起因的、噪声的、S/N特性优秀的物理量传感器1。
物理量传感器的制造方法
接下来，参照图6～图7E对物理量传感器1的制造方法的一个例子进行说明。
图6是表示物理量传感器的主要的制造工序的流程图，图7A～图7E是分别对物理量传感器的制造工序进行说明的剖视图。此外，图7A～图7E相当于图1中的B-B线剖视图即图3。
如图6所示，物理量传感器1的制造方法包括如下步骤：步骤一，基板准备工序；步骤二，元件部基板接合工序；步骤三，元件部形成工序；步骤四，盖部基板接合工序；以及步骤五，分割工序。
此外，此处，以获取多个为前提进行说明，但也可以分别独立地制造。
步骤一，基板准备工序
首先，如图7A所示，通过之后进行单片化，从而准备成为作为支承基板的基部2的晶圆状的基部基板102、成为元件部3的晶圆状的元件部基板103以及如图7D所示成为盖部8的晶圆状的盖部基板108。此处，各基板是已经实施了基部基板凹部/布线形成工序、元件部基板凹部形成工序以及盖部基板凹部/连通孔形成工序的状态。以下对这三个工序进行说明。
基部基板凹部/布线形成工序
通过对基部基板102的上表面进行蚀刻，从而形成凹部21。此时，图7A中虽未图示，但也一并形成槽部25、26、27。作为凹部21、槽部25～27的形成方法(蚀刻方法)，并无特别限定，能够使用例如等离子体蚀刻、反应离子蚀刻、束蚀刻、光辅助蚀刻等物理的蚀刻法或湿式蚀刻等化学的蚀刻法等中的一种或者将两种以上组合使用。此外，在以下的各工序的蚀刻中，也能够使用相同的方法。
另外，在进行上述那样的蚀刻时，例如能够适当地使用通过光刻法而形成的掩模。另外，多次反复掩模形成、蚀刻、掩模除去，能够依次形成凹部21和槽部25～27。而且，该掩模在蚀刻后被除去。作为该掩模的除去方法，例如，在掩模由抗蚀材料构成的情况下，能够使用抗蚀剂剥离液，在掩模由金属材料构成的情况下，能够使用磷酸溶液那样的金属剥离液等。
此外，作为掩模，例如也可以通过使用灰阶掩模，一并形成凹部21与槽部25～27(深度不同的多个凹部)。
接下来，图7A中虽未图示，但一并在基部基板102的槽部25内形成布线71，在槽部26内形成布线72，在槽部27内形成布线73。
此时，布线71、72、73的厚度尺寸(Z轴方向的长度)形成为比槽部25、26、27的深度尺寸(Z轴方向的长度)小。
作为布线71、72、73的形成方法(成膜方法)，并无特别限定，但例如可举出：真空蒸镀、溅射(低温溅射)、离子镀等干式、电镀法、电解电镀、无电解电镀等湿式电镀法以及溶射法、薄膜接合法等。此外，在以下的各工序的成膜中，也能够使用相同的方法。
此外，基部基板102优选使用具有绝缘性的非晶质，更优选使用透明基板作为非晶质的基板。具体而言，基部基板102优选使用利用了包含碱金属离子(可动离子)的玻璃材料(例如，硼硅酸盐玻璃)的玻璃基板。
另外，作为布线71～73的构成材料，优选使用透明电极材料(特别是ITO)。
元件部基板凹部形成工序
接下来，如图7A所示，然后预先对成为多个元件部3的晶圆状的元件部基板103的表面，通过例如反溅射法等进行清洁，将氧化膜等异物除去。
接着，通过对元件部基板103的一侧的主面的形成弹簧部53、54的区域进行蚀刻，从而形成凹部31。凹部31的形成方法也可以与在基部基板102形成凹部21或槽部25～27的方法相同。
此外，元件部基板103优选比元件部3的厚度厚。由此，能够提高元件部基板103的操作性(例如，减少搬运时、布置时等的破损等)。
另外，元件部基板103的厚度也可以与元件部3的厚度相同，元件部基板103优选使用作为半导体基板的硅基板。
盖部基板凹部/连通孔形成工序
接下来，如图7D所示，预先对成为用于保护元件部3的盖部8的晶圆状的盖部基板108的表面通过例如反溅射法等进行清洁，将氧化膜等异物除去。
接着，通过对盖部基板108的下表面进行蚀刻，从而形成凹部81。
其后，图7D中虽未图示，但通过在形成有凹部81的区域进行蚀刻而形成连通孔82。
凹部81以及连通孔82的形成方法也可以与在基部基板102形成凹部21或槽部25～27的方法相同。
作为盖部基板108的构成材料，优选硅基板作为半导体基板。
此外，基板准备工序步骤一的基部基板凹部/布线形成工序、元件部基板凹部形成工序以及盖部基板凹部/连通孔形成工序能够使用其他的线同时进行。
步骤二，元件部基板接合工序
接下来，如图7A所示，在基部基板102的设置有凹部21的一侧的上表面配置元件部基板103，将基部基板102与元件部基板103接合。此外，基部基板102与元件部基板103的接合优选使用阳极接合法。
接下来，如图7B所示，使元件部基板103薄壁化至元件部3的厚度(Z轴方向的长度)。薄壁化的方法并无特别限定，但例如能够适当地使用CMP法、干式抛光法。
此外，若元件部基板103的厚度(Z轴方向的长度)从开始就与元件部3的厚度(Z轴方向的长度)相同，则不需要该薄壁化。
步骤三，元件部形成工序
接下来，如图7C所示，通过对元件部基板103进行蚀刻而形成元件部3。
步骤四，盖部基板接合工序
接下来，如图7D所示，在基部基板102的上表面经由接合材料的一个例子即玻璃熔块89(低熔点玻璃)接合有具有多个凹部81且通过单片化成为盖部8的晶圆状的盖部基板108。由此，通过基部基板102和盖部基板108将各元件部3收容于各凹部81内。
此外，作为基部基板102与盖部基板108的接合方法，并无特别限定，例如也可以为阳极接合法、直接接合法等。
步骤五，分割工序
接下来，如图7E所示，使用未图示的分割装置(例如，切割装置)等将收容元件部3并成为一体的基部基板102以及盖部基板108分割为每个元件部3的单片，由此获得物理量传感器1。
此外，通过分割，使基部基板102成为基部2，盖部基板108成为盖部8。
第二实施方式
接下来，参照图8对本发明的第二实施方式的物理量传感器1a进行说明。图8是表示本发明的第二实施方式的物理量传感器所具有的弹簧部和可动部的一部分的剖视图。此外，图8相当于图4的C-C线剖面部。
对于本实施方式的物理量传感器1a而言，除了主要弹簧部53a的结构不同以外，其他与前文所述的第一实施方式的物理量传感器1相同。
此外，在以下的说明中，关于第二实施方式的物理量传感器1a，以与前文所述的实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项省略其说明。另外，在图8中，对与前文所述的实施方式相同的结构，标注相同符号。
如图8所示，对于第二实施方式的物理量传感器1a的弹簧部53a而言，板厚(沿Z轴方向的长度)小于可动部52a的板厚，弹簧部53a的同基部2相反一侧的面与基部2(凹部21的底面)的沿Z轴方向的长度G3小于可动部52a的同基部2相反一侧的面与基部2的沿Z轴方向的长度G4。因此，弹簧部53a的板厚小于可动部52a的板厚，因此能够获得与第一实施方式相同的效果。另外，弹簧部53a的同基部2相反一侧的面与基部2的沿Z轴方向的长度G3小于可动部52a的同基部2相反一侧的面与基部2的沿Z轴方向的长度G4。因此，在形成元件部3a时，能够通过利用光刻技术从与基部2侧的面相反一侧的面进行蚀刻加工从而形成，在图6所示的基板准备工序(步骤一)中，能够省略元件部基板凹部形成工序，因此制造变容易。
第三实施方式
接下来，参照图9对本发明的第三实施方式的物理量传感器1b进行说明。图9是表示本发明的第三实施方式的物理量传感器所具有的弹簧部与可动部的一部分的剖视图。此外，图9相当于图4的C-C线剖面部。
对于本实施方式的物理量传感器1b而言，除了主要弹簧部53b的结构不同以外，其他与前文所述的第一实施方式的物理量传感器1相同。
此外，在以下的说明中，关于第三实施方式的物理量传感器1b，以与前文所述的实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项省略其说明。另外，在图9中，对与前文所述的实施方式相同的结构标注相同符号。
如图9所示，对于第三实施方式的物理量传感器1b的弹簧部53b而言，板厚(沿Z轴方向的长度)小于可动部52b的板厚，弹簧部53b的重心(重心轴L53)与基部2(凹部21的底面)的沿Z轴方向的长度G5同包括可动电极指621的可动部52b的重心(重心轴L52)与基部2的沿Z轴方向的长度G6相等。因此，弹簧部53b的板厚小于可动部52b的板厚，因此能够获得与第一实施方式相同的效果。另外，弹簧部53b的重心与基部2的沿Z轴方向的长度G5同可动部52b的重心与基部2的沿Z轴方向的长度G6相等，因此在弹簧部53b挠曲时，在弹簧部53b与可动部52b的各个对置的面平行的状态下，能够使可动部52b沿X轴方向位移。
第四实施方式
接下来，参照图10对本发明的第四实施方式的物理量传感器1c进行说明。图10是表示本发明的第四实施方式的物理量传感器所具有的弹簧部与可动部的一部分的剖视图。此外，图10相当于图3的B-B线剖面部。
在本实施方式的物理量传感器1c中，除了主要弹簧部53c的结构不同以外，其他与前文所述的第一实施方式的物理量传感器1相同。
此外，在以下的说明中，关于第四实施方式的物理量传感器1c，以与前文所述的实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项省略其说明。另外，在图10中，对与前文所述的实施方式相同的结构标注相同符号。
如图10所示，对于第四实施方式的物理量传感器1c的弹簧部53c而言，在弹簧部53c的一部分中，板厚(沿Z轴方向的长度)小于可动部52c的板厚。换句话说，弹簧部53c的沿Y轴方向较长地延伸的部分53y的沿Z轴方向的长度H3小于可动部52c的沿Z轴方向的长度H2，弹簧部53c的沿X轴方向较短地延伸的部分53x的板厚同可动部52c的沿Z轴方向的长度H2相等。因此，弹簧部53c的一部分的板厚小于可动部52c的板厚，因此能够获得与第一实施方式相同的效果。
电子设备
接下来，参照图11以及图12对应用了本发明的一实施方式的物理量传感器1的电子设备的一个例子即惯性测量装置(IMU：Inertial Measurement Unit)2000进行说明。图11是表示惯性测量装置的简要结构的分解立体图。图12是表示惯性测量装置的惯性传感器元件的配置例的立体图。
图11所示的惯性测量装置2000(IMU：Inertial Measurement Unit)是检测汽车、机器人等运动体(被安装装置)的姿态、行为(惯性运动量)的装置。惯性测量装置2000作为具备三轴加速度传感器和三轴角速度传感器的所谓六轴运动传感器发挥功能。
惯性测量装置2000是平面形状为近似正方形的立方体。另外，在位于正方形的对角线方向的两处的顶点附近形成有作为固定部的螺孔2110。能够在该两处螺孔2110穿过两根螺钉从而将惯性测量装置2000固定在汽车等被安装体的被安装面。此外，通过部件的选定、设计变更，例如，也能够小型化为搭载于智能手机、数字照相机的尺寸。
惯性测量装置2000具有外壳2100、接合部件2200以及传感器模块2300，并构成为传感器模块2300经由接合部件2200插入外壳2100的内部。另外，传感器模块2300具有内壳2310和基板2320。
外壳2100的外形与惯性测量装置2000的整体形状同样，是平面形状近似正方形的立方体，在位于正方形的对角线方向的两处的顶点附近分别形成有螺孔2110。另外，外壳2100为箱状，在其内部容纳有传感器模块2300。
内壳2310是支承基板2320的部件，成为纳入外壳2100的内部的形状。另外，在内壳2310形成有用于防止与基板2320的接触的凹部2311及用于使后述的连接器2330露出的开口2312。这样的内壳2310经由接合部件2200(例如，浸入有粘合剂的填料)而与外壳2100接合。另外，在内壳2310的下表面经由粘合剂而接合有基板2320。
如图12所示，在基板2320的上表面安装有连接器2330、对绕Z轴的角速度进行检测的角速度传感器2340z、以及对X轴、Y轴及Z轴的各轴向的加速度进行检测的加速度传感器2350等。另外，在基板2320的侧表面安装有对绕X轴的角速度进行检测的角速度传感器2340x以及对绕Y轴的角速度进行检测的角速度传感器2340y。此外，作为角速度传感器2340z、2340x、2340y，虽并无特别限定，但例如能够使用前文所述的物理量传感器1等，利用了科里奥利力的振动陀螺传感器。另外，作为加速度传感器2350，并无特别限定，例如能够使用静电电容型的加速度传感器。
另外，在基板2320的下表面安装有控制电路作为的控制IC2360。控制IC2360是MCU(Micro Controller Unit，微控制器)，内置有包括非易失性存储器的存储部、A/D转换器等，并对惯性测量装置2000的各部进行控制。存储部存储有对用于检测加速度以及角速度的顺序和内容进行规定的程序、将检测数据数字化并装入分组数据的程序以及附随的数据等。此外，在基板2320除此之外还安装有多个电子部件。
以上，对惯性测量装置2000进行了说明。这样的惯性测量装置2000包括：作为物理量传感器1的角速度传感器2340z、2340x、2340y以及加速度传感器2350；和对上述各传感器2340z、2340x、2340y、2350的驱动进行控制的控制IC2360(控制电路)。由此，能够享受上述的物理量传感器1的效果，并获得可靠性高的惯性测量装置2000。
接下来，参照图13以及图14对应用了本发明的一实施方式的物理量传感器1的电子设备的一个例子即移动体定位装置3000进行说明。图13是表示移动体定位装置的整体系统的框图。图14是示意性地示出移动体定位装置的作用的图。
图13所示的移动体定位装置3000是用于安装于移动体而使用，并对该移动体进行定位的装置。作为移动体，并无特别限定，可以是自行车、汽车(包括四轮汽车以及摩托车)、电车、飞机、船等的任一个，但在本实施方式中作为四轮汽车进行说明。移动体定位装置3000具有惯性测量装置3100(IMU)、运算处理部3200、GPS接收部3300、接收天线3400、位置信息获取部3500、位置合成部3600、处理部3700、通信部3800以及显示部3900。此外，作为惯性测量装置3100，例如能够使用前文所述的惯性测量装置2000。
另外，惯性测量装置3100具有三轴加速度传感器3110和三轴角速度传感器3120。对于作为运算部的运算处理部3200而言，接受来自加速度传感器3110的加速度数据以及来自角速度传感器3120的角速度数据，相对于这些数据进行惯性导航运算处理，输出惯性导航定位数据(包括移动体的加速度以及姿态的数据)。
另外，作为接收部的GPS接收部3300经由接收天线3400而接收来自GPS卫星的信号(GPS载波。重叠有位置信息的卫星信号)。另外，作为获取部的位置信息获取部3500基于GPS接收部3300所接收的信号，输出表示移动体定位装置3000(移动体)的位置(纬度、经度、高度)、速度、方位的GPS定位数据。该GPS定位数据也包括表示接收状态、接收时刻等的状态数据。
作为计算部的位置合成部3600基于从运算处理部3200输出的作为惯性数据的惯性导航定位数据以及从位置信息获取部3500输出的GPS定位数据，对移动体的位置，具体而言对移动体在地面哪个位置行进进行计算。例如，如图14所示，即使GPS定位数据所包含的移动体的位置相同，若由于地面的倾斜等的影响而使移动体的姿态不同，则移动体成为在地面的不同位置行进。因此，仅通过GPS定位数据无法计算移动体的正确的位置。因此，位置合成部3600使用惯性导航定位数据(特别是，与移动体的姿态相关的数据)，对移动体在地面的哪个位置行进进行计算。此外，该判定能够通过使用了三角函数(相对于铅垂方向的倾斜θ)的运算而比较简单地进行。
对于从位置合成部3600输出的位置数据而言，通过处理部3700进行预定的处理，并作为定位结果显示于显示部3900。另外，位置数据也可以通过通信部3800向外部装置发送。
以上，对移动体定位装置3000进行了说明。这样的移动体定位装置3000如前文所述那样，包括：惯性测量装置3100；GPS接收部3300(接收部)，其从定位用卫星接收重叠有位置信息的卫星信号；位置信息获取部3500(获取部)，其基于接收的卫星信号，获取GPS接收部3300的位置信息；运算处理部3200(运算部)，其基于从惯性测量装置3100输出的惯性导航定位数据(惯性数据)，对移动体的姿态进行运算；以及位置合成部3600(计算部)，其通过基于计算出的姿态而修正位置信息，从而计算移动体的位置。由此，能够享受上述的物理量传感器1(惯性测量装置2000)的效果，获得可靠性高的移动体定位装置3000。
接下来，参照图15以及图16对应用了本发明的一实施方式的物理量传感器1的电子设备的一个例子即便携式电子设备进行说明。图15是示意性地示出便携式电子设备的结构的俯视图。图16是表示便携式电子设备的简要结构的功能框图。
以下，作为便携式电子设备的一个例子，示出手表型的活动计量器(主动跟踪器)而进行说明。
如图15所示，对于作为手表型的活动计量器(主动跟踪器)的腕部设备1000而言，通过带1032、1037等而佩戴于用户的手臂等部位(被检体)，具备数字显示的显示部150并且能够无线通信。上述的本发明的物理量传感器1作为检测角速度的传感器嵌入腕部设备1000。
腕部设备1000具备：至少收容有物理量传感器1的壳体1030、收容于壳体1030并对来自物理量传感器1的输出数据进行处理的处理部100(参照图16)、收容于壳体1030的显示部150以及堵塞壳体1030的开口部的透光性罩1071。在壳体1030的透光性罩1071的外侧设置有边框1078。在壳体1030的侧表面设置有多个操作按钮1080、1081。以下，也一并参照图16进一步详细地进行说明。
加速度传感器113对彼此交叉的(理想而言正交的)三个轴向的各个加速度进行检测，并将与检测到的三轴加速度的大小以及方向对应的信号(加速度信号)输出。另外，作为物理量传感器1的角速度传感器114对彼此交叉的(理想而言正交的)三个轴向的各个角速度进行检测，将与检测到的三轴角速度的大小以及方向对应的信号(角速度信号)输出。
在构成显示部150的液晶显示器(LCD)中，根据各种检测模式，例如显示有使用了GPS传感器110或地磁传感器111而获得的位置信息、移动量或使用了物理量传感器1所包含的角速度传感器114而获得的运动量等运动信息、使用了脉搏拍传感器115等而获得的脉率等生物体信息、或现在时刻等时刻信息等。此外，也能够显示使用了温度传感器116而获得的环境温度。
通信部170进行用于使用户终端与未图示的信息终端之间的通信建立的各种控制。通信部170构成为包括例如与Bluetooth(注册商标)(包括BTLE：Bluetooth LowEnergy，低功耗蓝牙)、Wi-Fi(注册商标)(Wireless Fidelity，无线保真)、Zigbee(注册商标)、NFC(Near field communication，近场通信)、ANT+(注册商标)等近距离无线通信标准对应的收发器、通信部170与USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)等通信总线标准对应的连接器而构成。
处理部100(处理器)例如由MPU(Micro Processing Unit，微处理器)、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)等构成。处理部100基于储存于存储部140的程序和从操作部120(例如操作按钮1080、1081)输入的信号，执行各种处理。由处理部100进行的处理包括：对GPS传感器110、地磁传感器111、压力传感器112、加速度传感器113、角速度传感器114、脉搏传感器115、温度传感器116、计时部130的各输出信号而进行的数据处理；使图像显示于显示部150的显示处理；使声音输出部160输出声音的声音输出处理；经由通信部170与信息终端进行通信的通信处理；以及将来自电池180的电力向各部供给的电力控制处理等。
在这样的腕部设备1000中，能够至少具有以下那样的功能。
1.距离：通过高精度的GPS功能对从测量开始的合计距离进行测量。
2.步速：根据步速距离测量，显示现在的行进步速。
3.平均速度：计算并显示从行进开始直至现在的平均速度。
4.海拔：通过GPS功能，测量并显示海拔。
5.跨距：在GPS电波无法到达的隧道内等也测量并显示步幅。
6.步频：测量并显示每一分钟的步数。
7.心率：由脉搏传感器测量并显示心率。
8.坡度：在山间部的训练、越野跑中，测量并显示地面的坡度。
9.自动计圈：在跑过了预先设定的恒定距离或恒定时间时，自动计算圈数。
10.运动消耗卡路里：显示消耗卡路里。
11.步数：显示从运动开始的步数的合计。
此外，腕部设备1000能够在跑步手表、运动员手表、与铁人两项或铁人三项等多项运动对应的运动员手表、户外手表、以及搭载了卫星定位系统例如GPS的GPS手表等中广泛地应用。
另外，上述中，作为卫星定位系统使用GPS(Global Positioning System)进行了说明，但也可以利用其他的全球导航卫星系统(GNSS：Global Navigation SatelliteSystem)。例如，也可以使用EGNOS(European Geostationary-Satellite NavigationOverlay Service，欧洲地球静止导航重叠服务)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System，准天顶卫星系统)、GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System，全球卫星导航系统)、GALILEO(伽利略卫星导航系统)、BeiDou(BeiDou Navigation Satellite System，北斗卫星导航系统)等卫星定位系统中的一个或者两个以上。另外，也可以卫星定位系统的至少一个使用WAAS(Wide Area Augmentation System，广域扩充系统)、EGNOS(EuropeanGeostationary-Satellite Navigation Overlay Service，欧洲地球静止导航重叠服务)等对地静止卫星型卫星导航增强系统(SBAS：Satellite-based Augmentation System)。
这样的便携式电子设备具备物理量传感器1和处理部100，因此具有优秀的可靠性。
接下来，参照图17对应用了本发明的一实施方式的物理量传感器1的电子设备的一个例子即移动型的个人计算机1100进行说明。图17是示意性地示出作为电子设备的一个例子的移动型的个人计算机的结构的立体图。
在该图中，个人计算机1100由具备键盘1102的主体部1104和具备显示部1108的显示单元1106构成，显示单元1106经由铰接构造部被支承为相对于主体部1104能够转动。在这样的个人计算机1100内置有作为角速度传感器发挥功能的物理量传感器1，控制部1110能够基于物理量传感器1的检测数据进行例如姿态控制等控制。
这样的个人计算机1100具备物理量传感器1和控制部1110，因此具有优秀的可靠性。
接下来，参照图18对应用了本发明的一实施方式的物理量传感器1的电子设备的一个例子即智能手机(手机)1200进行说明。图18是示意性地示出智能手机(手机)的结构的立体图。
在该图中，智能手机1200装入有上述的物理量传感器1。将由物理量传感器1检测到的检测数据(角速度数据)向智能手机1200的控制部1201发送。控制部1201构成为包括CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，根据接收的检测数据来识别智能手机1200的姿态、行为，从而使显示于显示部1208的显示图像变化，发出警告音、效果音，并能够驱动振动马达而使主体振动。换言之，进行智能手机1200的运动传感检测，能够根据测量出的姿态、行为，改变显示内容，发出声音、振动等。特别是，在执行游戏的应用程序的情况下，能够享受接近现实的逼真感。
这样的智能手机1200具备物理量传感器1和控制部1201，因此具有优秀的可靠性。
接下来，参照图19对应用了本发明的一实施方式的物理量传感器1的电子设备的一个例子即数码相机1300进行说明。图19是表示数码相机的结构的立体图。此外，该图也简单地示出与外部设备的连接。
在数码相机1300的壳体(主体)1302的背面设置有显示部1310，且构成为根据基于CCD的拍摄信号进行显示，显示部1310也作为将被拍摄体作为电子图像而显示的取景器发挥功能。另外，在壳体1302的正面侧(图中背面侧)设置有包括光学透镜(拍摄光学系统)、CCD等的受光单元1304。
若拍摄者确认显示于显示部1310的被拍摄体像，并按下快门按钮1306，则将该时刻的CCD的拍摄信号转送/储存于存储器1308。另外，在该数码相机1300中，在壳体1302的侧表面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，如图示那样，分别根据需要而在视频信号输出端子1312连接电视监视器1430，在数据通信用的输入输出端子1314连接个人计算机1440。进一步构成为通过预定的操作，将存储于存储器1308的拍摄信号向电视监视器1430、个人计算机1440输出。在这样的数码相机1300内置有作为角速度传感器发挥功能的物理量传感器1，控制部1316能够基于物理量传感器1的检测数据进行例如抖动修正等控制。
这样的数码相机1300具备物理量传感器1和控制部1316，因此具有优秀的可靠性。
此外，具备物理量传感器1的电子设备除了图11的惯性测量装置2000、图13的移动体定位装置3000、图15的便携式电子设备(腕部设备1000)、图17的个人计算机1100、图18的智能手机(手机)1200、图19的数码相机1300之外，例如，还可以应用于平板终端，时钟(包括智能手表)、喷墨式排出装置(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、车辆导航装置、寻呼器、电子记事本(也包括附有通信功能的电子记事本)、电子词典、台式计算器、电子游戏设备、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、血糖计、心电图测量装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测定设备、计量设备类(例如，车辆、飞机、船舶的计量设备类)、飞行模拟器、地震仪、计步器、测斜仪、测量硬盘的振动的振动计、机器人或无人机等飞行体的姿态控制装置、用于汽车的自动运转用惯性导航的控制设备等。
移动体
接下来，参照图20对应用了本发明的一实施方式的物理量传感器1的移动体的一个例子即汽车1500进行说明。图20是表示汽车的结构的立体图。
如图20所示，在作为移动体的汽车1500内置有物理量传感器1，例如，能够通过物理量传感器1来检测车身1501的姿态。物理量传感器1的检测信号供给至作为控制车身的姿态的姿态控制部的车身姿态控制装置1502，车身姿态控制装置1502基于该信号来检测车身1501的姿态，能够根据检测结果控制悬架的硬软，控制各个车轮1503的制动器。另外，物理量传感器1除此以外还能够在无钥匙进入、防盗器、汽车导航系统、汽车空调、防抱死制动系统(ABS)、气囊、轮胎压力监控系统(TPMS：Tire Pressure Monitoring System)、发动机控制、混合动力车或电动车的电池监视器等电子控制单元(ECU：electronic control unit)中广泛地应用。
另外，应用于移动体的物理量传感器1除了上述的例示之外，例如还能够在双足步行机器人、电车等的姿态控制、无线电控制飞机、无线电控制直升机以及无人机等的远程操纵或者自主式飞行体的姿态控制、农业机械(农机)或建设机械(建机)等的姿态控制、火箭、人工卫星、船舶、AGV(无人搬运车)以及双足步行机器人等的控制中利用。如以上那样，在实现各种移动体的姿态控制时，装入有物理量传感器1以及各自的控制部(未图示)。
这样的移动体(汽车1500)具备物理量传感器1以及控制部(例如，作为姿态控制部的车身姿态控制装置1502)，因此具有优秀的可靠性。
以上，基于图示的实施方式对物理量传感器1、1a、1b、1c、电子设备(1000、1100、1200、1300、2000、3000)以及移动体(1500)进行了说明，但本发明不限定于此，各部的结构能够置换为具有相同的功能的任意的结构。另外，本发明也可以附加有其他的任意的构成物。
另外，在前文所述的实施方式中，X轴、Y轴以及Z轴彼此正交，但只要彼此交叉即可，并不限定于此，例如，X轴可以相对于YZ平面的法线方向稍微倾斜，Y轴可以相对于XZ平面的法线方向稍微倾斜，Z轴也可以相对于XY平面的法线方向稍微倾斜。此外，稍微是指物理量传感器1、1a、1b、1c能够发挥其效果的范围，具体的倾斜角度(数值)根据结构等而不同。

Claims (8)

1.一种物理量传感器，其特征在于，具备：
支承基板，设置有在一侧开口的凹部；
可动部，形成于所述凹部的开口侧，并能够沿第一方向位移；
以及
弹簧部，形成于所述凹部的开口侧，并与所述可动部连接，
所述弹簧部的沿第二方向的长度小于所述可动部的沿所述第二方向的长度，并且大于所述弹簧部的沿所述第一方向的长度，所述第二方向与所述第一方向交叉并且是所述支承基板和所述可动部重叠的方向。
2.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述弹簧部与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度大于所述可动部与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度。
3.根据权利要求1或2所述的物理量传感器，其特征在于，
所述弹簧部的同所述支承基板侧的面相反一侧的面与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度小于所述可动部的同所述支承基板侧的面相反一侧的面与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度。
4.根据权利要求3所述的物理量传感器，其特征在于，
所述弹簧部的重心与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度和所述可动部的重心与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度相等。
5.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述弹簧部的同所述支承基板侧的面相反一侧的面与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度和所述可动部的同所述支承基板侧的面相反一侧的面与所述支承基板之间沿所述第二方向的长度相等。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的物理量传感器，其特征在于，在所述弹簧部的一部分中，所述弹簧部的沿所述第二方向的长度小于所述可动部的沿所述第二方向的长度。
7.一种电子设备，其特征在于，具备：
权利要求1至6中任一项所述的物理量传感器。
8.一种移动体，其特征在于，具备：
权利要求1至6中任一项所述的物理量传感器。
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