CN110553634B - 物理量传感器及其制造方法、复合传感器及惯性测量单元 - Google Patents

物理量传感器及其制造方法、复合传感器及惯性测量单元 Download PDF

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Abstract

一种物理量传感器及其制造方法、复合传感器及惯性测量单元,能够通过粘合剂提高传感器元件和电路元件之间的胶黏性,并减少偏压输出信号的波动的物理量传感器。所述物理量传感器包括:物理量传感器元件,包括与基板接合以在内部构成收容空间的盖、以及收容在所述收容空间的物理量传感器元件片;以及电路元件,经由粘合剂粘合在所述盖的外表面上,在所述盖上,从贯通所述收容空间和所述相反侧的表面之间并由密封部件密封的贯通孔的内壁,遍及所述相反侧的表面的所述贯通孔的周缘设置有电极,在剖视下,所述电极的所述周缘区域的厚度相比于所述开口侧在与所述开口侧相反一侧更薄。

Description

物理量传感器及其制造方法、复合传感器及惯性测量单元
技术领域
本发明涉及一种物理量传感器、复合传感器、惯性测量单元、移动体定位装置、便携式电子设备、电子设备、移动体、行驶支持系统、显示装置以及物理量传感器的制造方法。
背景技术
以往,作为物理量传感器,已经公开了一种Si-MEMS(Micro Electro MechanicalSystems,微机电系统)加速度传感器(例如,参照专利文献1),通过使用密封材料密封设置在盖上的贯通孔,使得容器的内部成为密闭空间。另外,公开了一种构造(例如,参照专利文献2),作为设置在Si-MEMS加速度传感器的盖上的控制电路元件的IC(integratedcircuit,集成电路)被层叠以覆盖贯通孔并通过环氧类粘合剂粘合固定。
专利文献1:日本特开2015-052456号公报
专利文献2:日本特开2015-203584号公报
然而,在上述构造中,由于设置在盖表面贯通孔周边的电极的厚度导致的台阶,盖和IC的胶黏性可能会变得部分不稳定并且在粘合部产生应力。
发明内容
本申请的物理量传感器的特征在于,包括基板、盖以及物理量传感器元件片,所述盖以在内部构成收容空间的方式与所述基板接合,所述物理量传感器元件片收容在所述收容空间且能够检测物理量;以及电路元件,经由粘合剂粘合在所述盖的表面且所述物理量传感器元件片一侧的相反侧的表面上,在所述盖上,从贯通所述收容空间和所述相反侧的表面之间并由密封部件密封的贯通孔的内壁,遍及所述相反侧的表面的所述贯通孔的周缘设置有电极,在剖视下,所述电极的所述周缘区域的厚度相比于所述开口侧在与所述开口侧相反一侧更薄。
在上述物理量传感器中,所述电极的所述周缘区域的厚度优选为随着远离所述贯通孔而逐渐减少。
在上述物理量传感器中,所述电极的所述周缘区域的外边缘优选为包括倾斜面。
在上述物理量传感器中,所述电极的所述周缘区域的表面优选为曲面状。
在上述物理量传感器中,所述电极的所述周缘区域的表面优选为阶梯状。
在上述物理量传感器中,所述盖的与所述电路元件重合的区域优选为包括所述电极的形成区域以及所述电极的未形成区域。
在上述物理量传感器中,所述物理量优选为加速度。
本申请的复合传感器的特征在于,包括上述物理量传感器和角速度传感器。
本申请的惯性测量单元的特征在于具备上述物理量传感器、角速度传感器、以及控制所述物理量传感器以及所述角速度传感器的控制部。
本申请的移动体定位装置的特征在于,包括:上述惯性测量单元;接收部,从定位卫星接收叠加了位置信息的卫星信号;获取部,基于接收到的所述卫星信号来获取所述接收部的位置信息;运算部,基于从所述惯性测量单元输出的惯性数据来运算移动体的姿势;以及计算部,通过基于算出的所述姿势校正所述位置信息,从而算出所述移动体的位置。
本申请的便携式电子设备的特征在于,包括:上述物理量传感器;壳体,收容所述物理量传感器;处理部,收容在所述壳体中并处理从所述物理量传感器发出的输出数据;显示部,收容在所述壳体中;以及透光性盖,封闭所述壳体的开口。
在上述便携式电子设备中,优选为包括卫星定位系统,用于测量用户的移动距离和移动轨迹。
本申请的电子设备的特征在于,包括上述任意一项所述的物理量传感器和基于从所述物理量传感器输出的检测信号执行控制的控制部。
本申请的移动体的特征在于,包括上述任意一项所述的物理量传感器和基于从所述物理量传感器输出的检测信号执行控制的控制部。
在上述移动体中,优选为包括发动机系统、制动系统以及无匙进入系统中至少一个系统,所述控制部基于所述检测信号控制所述系统。
本申请的行驶支持系统的特征在于,包括:上述任意一项所述的物理量传感器;以及控制部,基于由所述物理量传感器检测到的检测信号来控制加速、制动、以及转向中至少一个,根据来自所述物理量传感器的检测信号的变化切换自动驾驶的实施与否。
本申请的显示装置的特征在于,包括:显示部,佩戴在用户的头部并向所述用户的眼睛照射图像光;以及上述任意一项所述的物理量传感器,所述物理量传感器包括在佩戴状态下位于所述头部中心的一侧的第一传感器单元以及位于所述头部中心的另一侧的第二传感器单元而构成。
本申请的物理量传感器的制造方法的特征在于,包括以下工序:准备物理量传感器元件的工序,所述物理量传感器元件包括基板、盖以及物理量传感器元件片,所述盖以在内部构成收容空间的方式与所述基板接合并且所述盖设置有贯通所述收容空间和所述收容空间的相反侧的表面之间的贯通孔,所述物理量传感器元件片收容在所述收容空间;将用于在所述贯通孔的内部以及所述相反侧的表面的所述贯通孔的周缘上形成电极的掩膜放置到所述盖上的工序;经由所述掩膜在所述贯通孔的内部以及所述周缘上形成电极的工序;除去所述掩膜的工序;密封所述贯通孔的工序;以及在所述盖的所述相反侧的表面上经由粘合剂粘合电路元件的工序,在所述掩膜上,以与所述贯通孔相对的方式形成有贯通部,沿着所述贯通部的与所述盖对应的一侧的周缘形成有切口部。在上述物理量传感器的制造方法中,所述形成电极的工序优选为使用溅射方法或真空蒸镀法来形成电极。
附图说明
图1是示意性示出作为物理量传感器的一个示例的加速度传感器的示意性构成的剖视图。
图2是示意性示出检测X轴加速度的加速度传感器的示意性构成的俯视图。
图3是图1的D部的放大剖视图。
图4是从Z轴方向观察的图3的俯视图,是图1的D部的放大视图。
图5是示意性示出贯通孔的开口的外边缘处的金属层的构成的剖视图,是图3的P部的放大视图。
图6是表示贯通孔的开口的外边缘处的金属层的现有构成示例的局部放大图(剖视图)。
图7是表示贯通孔的密封构造的剖视图,是图1的D部的放大视图。
图8是表示加速度传感器的主要制造工序的流程图。
图9A是说明加速度传感器的制造工序的示意性剖视图。
图9B是说明加速度传感器的制造工序的示意性剖视图。
图9C是说明加速度传感器的制造工序的示意性剖视图。
图9D是说明加速度传感器的制造工序的示意性剖视图。
图9E是说明加速度传感器的制造工序的示意性剖视图。
图10A是表示掩膜的示意性构成的剖视图。
图10B是表示掩膜的示意性构成的俯视图。
图11是表示贯通孔的开口的外边缘处的金属层的构成的变形示例1的局部放大图(剖视图)。
图12是表示贯通孔的开口的外边缘处的金属层的构成的变形示例2的局部放大图(剖视图)。
图13是举例示出贯通孔的开口的外边缘处的金属层和电路元件的粘合区域的俯视图。
图14是示意性示出检测Z轴加速度的加速度传感器的示意性构成的俯视图。
图15是表示物理量传感器设备(加速度传感器设备)的示意性构成的剖视图。
图16是表示复合传感器的示意性构成的功能框图。
图17是表示惯性测量单元的示意性构成的分解立体图。
图18表示惯性测量单元的惯性传感器元件的配置示例的立体图。
图19是表示移动体定位装置的系统整体的框图。
图20是示意性示出移动体定位装置的作用的图。
图21是示意性示出便携式电子设备的构成的俯视图。
图22是表示便携式电子设备的示意性构成的功能框图。
图23是示意性示出作为电子设备的一个示例的移动式个人电脑的构成的立体图。
图24是示意性示出作为电子设备的一个示例的智能手机(手机)的构成的立体图。
图25是表示作为电子设备的一个示例的数字静态照相机的构成的立体图。
图26是表示作为移动体的一个示例的机动车的构成的立体图。
图27是表示行驶支持系统的示意性构成的图。
图28是表示行驶支持系统的示意性构成的功能框图。
图29是表示头戴式显示装置的示意性构成的说明图。
附图标记说明
1…作为物理量传感器的加速度传感器,2…Z轴加速度传感器,10…传感器单元,12…基板,16…主表面,20…端子部,22…凹部,24…第一凹槽,26…第二凹槽,28…第三凹槽,30…第一布线,34…第一端子电极,36…第二布线,40…第二端子电极,42…第三布线,46…第三端子电极,63…接合部件,64…盖,64a…凹部,64b…外表面,64c…内壁面,64d…接合面,64e…顶面,90…作为贯通孔的孔部,91…凹陷部,91a…倾斜壁面,92…连通孔部,92a…内壁面,93…金属层,94…密封部件,95…底面,103…功能元件,104…固定电极部,106…可移动电极部,120…电路元件,121…粘合剂,141…第一固定电极部,142…第二固定电极部,150…掩膜,150b…基材,150f…上表面,150r…下表面,151…固定部,152…可移动部,153…弹簧部,161…第一可移动电极部,162…第二可移动电极部,180…开口,181…贯通部,182…切口部,411…第一主干部分,412…第一固定电极指,421…第二主干部分,422…第二固定电极指,700…物理量传感器设备,900…复合传感器,1000…腕式设备,1100…个人电脑,1200…智能手机,1300…数字静态照相机,1500…机动车,2000…惯性测量单元,3000…移动体定位装置,4000…行驶支持系统,5000…头戴式显示装置,F…平面,AL1…区域,H…倾斜面,AL2…逐渐减少区域,S…空腔(收容空间)。
具体实施方式
以下将参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。需要说明的是,以下说明的实施方式不会不当地限制权利要求书中描述的本发明的内容。另外,本实施方式中描述的所有配置不一定是本发明必不可少的构成要求。此外,在每个附图中,为了便于解释,可以省略一些组成元件。此外,在每个图中,为了易于理解,每个部件的尺寸比例与实际尺寸不同。在以下描述中,为了便于说明,X轴、Y轴和Z轴在每个图中示出为彼此正交的三个轴,并且与X轴平行的方向被称为“X轴方向”,Y轴被称为“Y轴方向”,并且与Z轴平行的方向被称为“Z轴方向”。另外,作为Z轴箭头方向的+Z轴侧被称为“上方”或“上方”,-Z轴侧也被称为“下方”或“下方”。而且,关于X轴和Y轴,箭头的方向也是“+”方向。
<加速度传感器>
(加速度传感器的构成)
首先,参照图1、图2、图3以及图4对作为物理量传感器的一个示例的加速度传感器进行说明。图1是示意性示出作为物理量传感器的一个示例的加速度传感器的示意性构成的剖视图。图2是示意性示出X轴加速度传感器的示意性构成的俯视图。需要说明的是,为了方便起见,在图2中,透明的示出了盖。图3是图1的D部的放大剖视图。图4是从Z轴方向观察的图3的俯视图,是图1的D部的放大视图。
如图1所示的作为物理量传感器的一个示例的加速度传感器1具备作为物理量传感器元件的传感器单元10和构成为IC(integrated circuit,集成电路)的电路元件120,所述作为物理量传感器元件的传感器单元10包括:大致呈矩形的板状基板12、面向基板12的一侧设置有凹部64a并在基板12上经由接合部件63接合的盖64、以及设置在基板12和盖64之间的作为物理量传感器元件片的功能元件103,所述IC(integrated circuit,集成电路)被粘合到外表面64b,该外表面64b是盖64的表面并且是与功能元件103相反的表面。
功能元件103通过使用光刻法以及蚀刻法,形成于接合在基板12上的未图示的半导体基板(硅基板)。需要说明的是,如图2所示,功能元件103包括固定电极部104、可移动电极部106、固定部151以及可移动部152,所述固定电极部104包括第一固定电极指412以及第二固定电极指422,所述可移动电极部106包括第一可移动电极指611以及第二可移动电极指621。功能元件103作为物理量传感器元件片,用作用于检测加速度的加速度传感器元件片。
基板12具有与多个固定电极部104等接合的主表面16,该主表面16也是与Z轴正交的平面。在主表面16的-(负)X方向的端部上设置有端子部20,端子部20以外的区域被盖64覆盖,该盖64在主表面16侧具有凹部64a。主表面16的大致中央部处设置有平面形状大致为矩形的凹部22,该凹部22用于避免可移动电极部106和基板12之间的干涉。由此,可移动电极部106的可移动区域(位移区域)在俯视下收在凹部22内。
如图2所示,在主表面16的端子部20一侧的Y轴方向中央部,面向凹部22沿X轴设置有第一凹槽24。另外,在主表面16的端子部20一侧上的第一凹槽24的Y轴方向一侧,沿第一凹槽24的外周设置有第二凹槽26。进一步地,在主表面16的端子部20一侧的第二凹槽26的相反侧上隔着第一凹槽24设置有第三凹槽28。第一凹槽24、第二凹槽26以及第三凹槽28设置在与第一固定电极指412以及第二固定电极指422的连接部38、44、48(参照图1)上。需要说明的是,连接部38、44、48具有导电性。
基板12的构成材料优选为玻璃、高阻硅等绝缘材料。特别是,用作固定电极部104、可移动电极部106、固定部151以及可移动部152的半导体基板由硅等半导体材料作为主材料构成的情况下,用作基板12的构成材料优选为使用包括碱金属离子(可移动离子)的玻璃(例如,诸如耐热玻璃(注册商标)的硼硅酸盐玻璃)。由此,加速度传感器1能够阳极接合基板12和半导体基板。另外,加速度传感器1通过在基板12上使用包括碱金属离子的玻璃,能够轻易地将基板12和半导体基板绝缘分离。
需要说明的是,基板12不一定具有绝缘性,也可以是由例如低阻硅组成的导电性基板。这种情况下,基板12和半导体基板之间隔着绝缘膜使双方绝缘分离。另外,基板12的构成材料于半导体基板的构成材料的热膨胀系数差优选为尽量小,具体来说,基板12的构成材料与半导体基板的构成材料的热膨胀系数差优选为小于等于3ppm/℃。由此,加速度传感器1能够减少基板12和半导体基板之间的残余应力。在本实施方式中,假设使用玻璃作为基板12的主材料。
在第一凹槽24的底面上沿第一凹槽24设置有第一布线30。第一布线30是与第一固定电极指412电连接的布线。另外,在第二凹槽26的底面上沿第二凹槽26设置有第二布线36。第二布线36是与第二固定电极指422电连接的布线。另外,在第三凹槽28的底面上沿第三凹槽28设置有第三布线42。第三布线42是与后述的固定部151电连接的布线。需要说明的是,第一布线30、第二布线36、第三布线42的各端部(配置在端子部20的端部)分别为第一端子电极34、第二端子电极40、第三端子电极46。
第一布线30、第二布线36、第三布线42的构成材料没有特别限定,只要分别具有导电性,并且能够使用各种电极材料,例如ITO(Indim Tin Oxide),IZO(Indium ZincOxide)、In3O3、SnO2、含有Sb的SnO2、含有Al的ZnO等氧化物(透明电极材料)、Au、Pt、Ag、Cu、Al,或者是包括这些材料的合金,能够使用这些中的一种或两种以上的组合。
另外,连接部38、44、48的构成材料没有特别限定,只要具有导电性,并且能够使用各种电极材料,优选使用例如Au、Pt、Ag、Cu、Al等金属单体或者是包括这些的合金等金属。需要说明的是,连接部38、44、48可以构成为使得例如从基板12的各凹槽的底面突出的突起被各布线覆盖。此外,除去第一端子电极34、第二端子电极40、第三端子电极46以及连接部38、44、48的第一布线30、第二布线36、第三布线42的区域优选为被例如包括SiO2的绝缘膜(未图示)覆盖,以避免与其他构成元素短路。
需要说明的是,如果各布线的构成材料是透明电极材料(尤其是ITO),则当基板12是透明的情况下,加速度传感器1能够从与基板12的主表面16侧相反侧的表面很容易的视觉辨认在第一固定电极指412以及第二固定电极指422的表面上存在的异物等,能够高效的进行检查。
在此,参照图2对能够检测作为物理量的X轴的加速度的功能元件103的构成进行说明。功能元件103作为加速度传感器元件具有检测X轴方向上的加速度Ax(物理量)的功能。
如图2所示,功能元件103具有安装在基板12上的固定电极部104、能够通过弹簧部153相对于基板12在X轴方向(物理量的检测轴方向)上位移的可移动部152、以及设置在可移动部152上的可移动电极部106。需要说明的是,弹簧部153通过固定部151固定在基板12上。
固定电极部104具有沿Y轴方向(在检测轴上相交(在本实施方式中是正交)的方向)排列配置的第一固定电极部141以及第二固定电极部142。第一固定电极部141具有第一主干部分411和多个第一固定电极指412,所述第一固定电极指412设置在第一主干部分411的Y轴方向的两侧并且长边方向与第二方向一致。第二固定电极部142具有第二主干部分421和多个第二固定电极指422,所述第二固定电极指422从第二主干部分421起设置在Y轴方向的两侧并且长边方向与第二方向一致。
可移动电极部106具有沿Y轴方向排列配置的第一可移动电极部161以及第二可移动电极部162。第一可移动电极部161的至少一部分具有多个第一可移动电极指611,所述多个第一可移动电极指611位于第一主干部分411的Y轴方向的两侧且长度方向与第一固定电极指412沿Y轴方向与X轴方向相对。第二可移动电极部162的至少一部分具有多个第二可移动电极指621,所述第二可移动电极指621位于第二主干部分421的Y轴方向的两侧且长度方向与第二固定电极指422沿第二方向与X轴方向相对。
在加速度传感器1中,在第一固定电极指412和在X轴方向上与第一固定电极指412相对的第一可移动电极指611之间、以及在第二固定电极指422和在X轴方向上与第二固定电极指422相对的第二可移动电极指621之间形成有电容器。在这种状态下,例如,当沿X轴方向的加速度施加到加速度传感器1时,第一可移动电极部161的第一可移动电极指611、以及第二可移动电极部162的第二可移动电极指621由于惯性在X轴方向上位移。加速度传感器1通过检测由于这种位移产生的电容器的电容的变化,能够检测到X轴方向的加速度Ax。
利用这样的构成,在加速度传感器1中,在保持第一可移动电极指611和第一固定电极指412之间的电容、第二可移动电极指621和第二固定电极指422之间的电容足够大的同时,能够分别缩短第一固定电极指412和第二固定电极指422、以及第一可移动电极指611和第二可移动电极指621。因此,在加速度传感器1中,第一固定电极指412、第二固定电极指422、第一可移动电极指611、以及第二可移动电极指621比较不容易破损,并且具有良好的抗冲击性。
需要说明的是,虽然未图示,但是如图2所示的能够检测X轴的加速度Ax的加速度传感器1可以是以下的加速度传感器:通过把基板12和设置在基板12上的功能元件103配置在沿Y轴方向排列的方向上,能够检测Y轴方向上的加速度Ay。
如图1、图3、以及图4所示,盖64具有在凹部64a(作为空腔(收容空间)S侧的内表面的顶面64e)和作为与空腔(收容空间)S相对的表面的外表面64b之间贯通的作为贯通孔的孔部90。作为贯通孔的孔部90包括设置在外表面64b处的凹陷部91、与凹陷部91连通并设置在凹部64a处的连通孔部92。
凹陷部91具有底部95和从外表面64b以预定角度向内侧倾斜的四个内壁,换句话说,使得外表面64b的平面区域大于底部95侧的平面区域的四个内壁。另外,四个内壁构成为相对于外表面64b以预定角度倾斜的倾斜壁面91a。也就是说,凹陷部91被设置为具备倾斜壁面91a和底部95且剖面形状大致呈梯形的大致四棱锥状。
此外,如图3以及图4所示,凹陷部91的倾斜壁面91a以及底部95上设置有作为电极的金属层93。换句话说,倾斜壁面91a以及底部95被金属层93覆盖。
就这样,在凹陷部91中,通过在倾斜壁面91a以及底部95设置金属层93,能够提高使倾斜壁面91a以及底部95和后述的密封部件94之间的接合强度。需要说明的是,由于凹陷部91呈现外表面64b侧的开口面积逐渐变大的四棱锥状,所以能够很容易地形成金属层9。
在此,一并参照图5、图6以及图7对金属层93的构成进行说明。图5是示意性示出贯通孔的开口的外边缘处的金属层的构成的剖视图,是图3的P部的放大视图。图6是表示贯通孔的开口的外边缘处的金属层的现有构成示例的局部放大图(剖视图)。图7是表示贯通孔的密封构造的剖视图,是图1的D部的放大视图。
本申请发明人专注于传感器单元10和电路元件120的层叠状态,确定了从加速度传感器1输出的偏压输出信号发生波动的原因,所述电路元件120通过粘合剂121粘合在传感器单元10的盖64的表面上。
如图6所示,如稍后详细描述的那样,本申请发明人发现,在作为现有贯通孔的孔部90a的开口的外边缘处的金属层93a中,因为周缘的端部93s的一部分上存在由于金属层93a的厚度产生的台阶,所以粘合剂121a和金属层93a的周缘的端部93s之间容易滞留气泡(空隙)Bd。
并且,当加速度传感器1在工作温度的范围(例如,-40℃~+85°)内工作时,由于在该气泡Bd周边产生的热应力的不均等而引起的变形被传递到由基板12和盖64构成的容器,通过将传递的变形传递到功能元件(物理量传感器元件片)103上,从而对偏压输出信号产生影响。为了减少由于在该气泡Bd周边产生的热应力的不均等而引起的变形,本申请发明人不断地模拟、实验以及验证,使贯通孔的开口的外边缘处的金属层93成为不容易变形的结构。
如图4和图5所示,本实施方式的金属层93设置在从构成凹陷部91内侧壁的倾斜壁面91a到凹陷部91的外表面64b处的开口的周缘。并且,设置在外表面64b上的金属层93的凹陷部91的开口周缘的区域具备区域AL1和逐渐减少区域AL2,所述区域AL1是靠近凹陷部91的区域,并具有在从Y轴方向观察时的剖视下厚度t1基本相同的平面F;所述逐渐减少区域AL2在区域AL1的凹陷部91侧的相反一侧上具有倾斜面H,所述倾斜面H的作为电极的金属层93的厚度随着与凹陷部91的距离的增加而逐渐减少。换句话说,设置在外表面64b上的金属层93的凹陷部91的开口周缘的区域具有以下区域:与凹陷部91的开口侧处的金属层93的厚度t1相比,凹陷部91的开口侧的相反侧(位置)上的金属层93的厚度t2更薄。由此,在逐渐减少区域AL2中,金属层93的厚度t2随着远离凹陷部91而逐渐减少。即,设置在外表面64b上的金属层93的凹陷部91的开口周缘的区域具有逐渐减少区域AL2,其中金属层93的厚度随着远离孔部90而逐渐减少。通过这样的构成,盖64的外表面64b上的金属层93具有不会因为凹陷部91相反侧的周缘端部的厚度而引起台阶的构成。
连通孔部92具有圆形的平面形状。此外,连通孔部92形成为使得平面区域小于底部95的平面区域。此外,连通孔部92形成为使得内壁面92a的至少一部分(这里为整个部分)相对于底部95呈大致直角(±7度左右的倾斜在许可范围内)。换句话说,连通孔部92形成为使得内壁面92a为圆筒状。需要说明的是,从后述的密封的可靠性的观点出发,连通孔部92优选为设置在底部95的大致中央部。
由此,通过使连通孔部92在俯视下呈圆形,能够抑制应力集中。连通孔部92位于底部95和凹部64a一侧的顶面64e之间,所述底部为盖64的厚度比较薄的部分。因此,容易受到由于应力引起的裂缝发生的影响,并且由于抑制应力集中而导致的防损效果变得显著。
作为贯通孔的孔部90由密封部件94密封。更具体地,如图7所示,例如,通过使用粘合剂的接合法、阳极接合法、直接接合法等方法将盖64气密接合(固定)到基板12的主表面16上后,密封部件94的一部分被放置在连通孔部92上以便收容在凹陷部91内。之后,激光束或电子束等照射到密封部件94上,使融化的密封部件94浸透凹陷部91内并扩散,并且连通孔部92被密封(闭塞)。这里使用的密封部件94由球体构成,该球体比连通孔部92的直径大且能够收容在凹陷部91。
需要说明的是,盖64通过接合部件63接合在基板12上,并且包括基板12的凹部22和盖64的凹部64a的空间被定义为空腔(收容空间)S。通过孔部90的密封而气密密封的加速度传感器1的空腔(收容空间)S内填充有氮、氦、氩等惰性气体,从而处于接近大气压的状态或减压状态(真空度高的状态)。
盖64的凹部64a的内壁面64c相对于基板12的接合面64d形成为大致直角(±7度左右的倾斜在许可范围内)。盖64的构成材料没有特别限定,例如可以适当地使用硅、玻璃等。在此,假设使用硅作为盖64的主材料。此外,在可靠地形成本实施方式的形状的方面优选的是盖64的硅(100)表面沿着外表面64b。通过使用这样的硅基板,能够在俯视下容易地构成具有矩形形状(大致四棱锥状)的上述凹陷部91。
需要说明的是,密封部件94的构成材料没有特别限定,可以适当地使用Au-Ge合金、Au-Sn合金、Sn-Pb合金、Pb-Ag合金等。此外,金属层93的构成没有特别限定,可以适当地使用Au层叠在Ti-W合金的底层的构成、Au层叠在Cr的底层的构成等。
此外,在以上描述中,孔部90的构成是凹陷部91的1段构成,但是不限于此。作为孔部90的构成,可以采用多段构成,例如将凹陷部91分割的2段构成、或形成3段构成的凹部等。
电路元件120经由粘合剂121粘合在传感器单元10的上表面。即,电路元件120经由粘合剂121粘合在与孔部90重叠的区域的盖64的外表面64b上。需要说明的是,粘合剂121没有特别限定,只要能把电路元件120固定在传感器单元10上即可,例如,可以使用焊料、银膏、树脂粘合剂(管芯粘接材料)等。
电路元件120包括例如驱动加速度传感器1的驱动电路、基于从加速度传感器1发出的信号来检测加速度Ax的检测电路、将从检测电路发出的信号转换为预定信号并输出的输出电路等。此外,电路元件120的上表面具有多个电极垫片(未图示),各电极垫片经由接合线(未图示)与基板12的第一端子电极34、第二端子电极40、第三端子电极46电连接。由此,能够控制包括传感器单元10的加速度传感器1。
根据上述加速度传感器1,金属层93的周缘区域构成为在从Y轴方向观察的剖视下厚度随着远离孔部90的开口而逐渐减少,所述金属层93的周缘区域遍及作为贯通孔的孔部90的开口周缘而设置,所述作为贯通孔的孔部90设置在盖64的表面且物理量传感器元件片一侧的相反侧的外表面64b上。即,金属层93的周缘区域的厚度在与该开口侧相反的一侧比孔部90的开口侧更薄。由此,在金属层93的周缘端部上,由于金属层93的厚度引起的台阶变小,能够通过粘合剂121提高盖64和电路元件120之间的粘合稳定性,并且能够减少粘合剂121中产生的变形(应力)。结果是,能够减少由于粘合剂121中产生的变形(应力)而引起的偏压输出信号的波动。
另外,金属层93的周缘区域的厚度可以是在远离该开口的位置处比孔部90的开口侧更薄,或者可以是随着远离孔部90的开口而厚度变小的倾斜面。根据这样的构成,与孔部90的开口侧相比,由远离孔部90开口区域的金属层93的厚度即金属层93的周缘端部的厚度引起的台阶变小,并且能够提高盖64和电路元件120之间通过粘合剂121粘合的稳定性。
(加速度传感器的制造方法)
接着,参照图8、图9A~图9E、图10A以及图10B,对作为物理量传感器一个示例的上述加速度传感器1的制造方法进行说明。图8是表示加速度传感器的主要制造工序的流程图。图9A~图9E是说明加速度传感器的制造工序的示意性剖视图。需要说明的是,图9A~图9E的各图的剖面位置与图1相同。另外,上述加速度传感器1的组成部分用相同的附图标记表示。此外,图10A是表示掩膜的示意性构成的剖视图。图10B是表示掩膜的示意性构成的俯视图。
如图8所示,根据本实施方式的加速度传感器1的制造方法包括:准备物理量传感器元件的工序S101、将掩膜放置到盖上的工序S103、形成电极的工序S105、除去掩膜的工序S107、密封贯通孔的工序S109以及粘合电路元件的工序S111。
[准备物理量传感器元件的工序S101]
首先,在工序S101中,如图9A所示,准备作为物理量传感器元件的传感器单元10。传感器单元10包括:大致呈矩形的板状基板12、面向基板12的一侧设置有凹部64a并接合在基板12上的盖64、以及设置在基板12和盖64之间的收容空间S中作为物理量传感器元件片的功能元件103。需要说明的是,在盖64上设置有孔部90作为贯通凹部64a和外表面64b之间的贯通孔,所述外表面64b是与功能元件103侧相反的表面。
[将掩膜放置到盖上的工序S103]
接着,在工序S103中,如图9B所示,在盖64的外表面64b一侧,将用于形成作为电极的金属层93的掩膜150放置到盖64的孔部90的内部以及外表面64b处的孔部90的开口周缘区域中。
如图10A以及图10B所示,掩膜150是所谓的开口掩膜,其具备基材150b以及设置在基材150b上的开口180。并且,以开口180与周缘区域相对的方式,将掩膜150放置到盖64上,所述周缘区域是作为金属层93的成形区域的盖64的孔部90的内部以及外表面64b处的孔部90的开口的周缘区域。需要说明的是,掩膜150可以与盖64的外表面64b抵接。
开口180具有贯通部181和切口部182,所述贯通部181与周缘区域相对设置,所述周缘区域是盖64的孔部90以及外表面64b处的孔部90的开口周缘中的开口侧的区域,所述切口部182是在作为对置面的下表面150r上从贯通部181的外边缘起沿远离贯通部181的方向延伸的凹状部,所述下表面150r是与掩膜150的盖64抵接的表面。开口180通过贯通部181和切口部182贯通掩膜150的下表面150r和上表面150f,所示上表面150f是与下表面150r相反一侧的表面。
需要说明的是,倾向于使切口部182的外边缘设置为位于盖64的外表面64b上形成的金属层93的外边缘端部的外侧。
通过使用如上所述的设置有切口部182的掩膜150,在将在稍后描述的工序S105中详细说明的金属层93的形成中,能够容易地在设置在盖64的外表面64b上的金属层93的凹陷部91的开口周缘区域中形成厚度随着远离孔部90而逐渐减少的逐渐减少区域AL2。
需要说明的是,掩膜150能够适合使用在例如不锈钢等金属板或硅基板等基材150b上设置有图案化的开口180的掩膜,所述图案化的开口180用于形成金属层93。特别地,在掩膜150的基材150b上使用硅基板时,能够提高将掩膜150放置到盖64上时的盖64和掩膜150之间的紧贴性,并且能够提高后述的金属层93的形成精度。
[形成电极的工序S105]
接着,在工序S105中,如图9C所示,使用例如溅射方法,在盖64的孔部90的内部以及外表面64b处的孔部90的开口周缘区域中形成作为电极的金属层93。在溅射方法中,作为金属层93原料的从目标金属弹出的金属粒子Sp通过掩膜150的开口180选择性地黏贴·沉积在盖64的孔部90的内部以及外表面64b处的孔部90外边缘区域中,然后形成金属层93。金属层93的构成没有特别限定,可以适当地使用Au层叠在Ti-W合金的底层的构成、Au层叠在Cr的底层的构成等。需要说明的是,在金属层93的形成中,能够使用真空蒸镀法来代替溅射方法。
由此,使用上述掩膜150,通过使用溅射方法或真空蒸镀法,能够容易地在盖64的孔部90的内部以及外表面64b处的孔部90的开口周缘区域中形成金属层93,所述金属层93具有随厚度随着远离孔部90而逐渐减少的逐渐减少区域AL2。
更具体地说,从目标金属弹出的金属粒子Sp向掩膜150的开口180飞行。这时,在开口180内的贯通部181中,金属粒子Sp到达盖64而未被屏蔽。并且,在贯通部181的周围区域中,侵入的金属粒子Sp到达切口部182,所述切口部182是设置在贯通部181周围的凹状部。由此,由于侵入到切口部182的金属粒子Sp随着远离贯通部181侵入量在减少因此沉积的金属粒子也在逐渐减少。因此,能够容易地在盖64的孔部90的内部以及外表面64b处的孔部90的开口周缘区域中形成金属层93,所述金属层93具有厚度随着远离孔部90而逐渐减少的逐渐减少区域AL2。
[除去掩膜的工序S107]
接着,在工序S107中,如图9D所示,除去盖64上的掩膜150。由此,形成有金属层93的盖64露出在孔部90的内部以及外表面64b处的孔部90的开口周缘区域中。
[密封贯通孔的工序S109]
接着,在工序S109中,如图9D所示,通过密封部件94密封孔部90。在该工序S109中,在收容空间S内填充有氮、氦、氩等惰性气体并且处于接近大气压的状态或减压状态(真空度高的状态)下,将球形密封部件94放置在孔部90的凹陷部91内以覆盖连通孔部92。并且,用未图示的激光束或电子束等照射球形密封部件94并融化密封部件94,使融化的密封部件94浸透凹陷部91内并扩散,并且密封(闭塞)连通孔部92。此时,由于凹陷部91被设置成具有大致梯形剖面形状大致四棱锥状,因此在球形密封部件94和凹陷部91的四个角之间形成间隙,在设置球形密封部件94的状态下,当调节空腔(收容空间)S的气氛时,能够容易地进行废气之类的空气的吸入和排出。需要说明的是,密封部件94的构成材料没有特别限定,能够适当地使用Au-Ge合金、Au-Sn合金、Sn-Pb合金、Pb-Ag合金等。
[粘合电路元件的工序S111]
接着,在工序S111中,如图9E所示,经由粘合剂121将电路元件120粘合在盖64的外表面64b上。电路元件120以如下方式粘合在与孔部90重合的区域的盖64的外表面64b上:将未图示的设置有多个电极垫片的活动表面作为上侧,与该活动表面相对的下表面置于盖64一侧。需要说明的是,粘合剂121没有特别限定,例如能够使用焊料、银膏、树脂粘合剂(管芯粘接材料)等,只要能把电路元件120固定到传感器单元10上即可。作为树脂粘合剂(管芯粘接材料),例如,能够适合使用将诸如环氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯等树脂作为基材的导电性粘合剂或非导电性粘合剂。
通过上述说明的工序S101~工序S111,如上所述,能够获取具有逐渐减少区域AL2的加速度传感器1,所述逐渐减少区域AL2的厚度在盖64的外表面64b上设置的金属层93的凹陷部91的开口周缘区域中随着远离孔部90而逐渐减少。因此,在获取的加速度传感器1中,金属层93的周缘区域构成为在从Y轴方向观察的剖视下厚度随着远离孔部90而逐渐减少,所述金属层93的周缘区域遍及作为贯通孔的孔部90的开口周缘而设置,所述作为贯通孔的孔部90设置在盖64的表面且物理量传感器元件片一侧的相反侧的外表面64b上。由此,在金属层93的周缘端部上,由于金属层93的厚度引起的台阶变小,能够提高通过粘合剂121粘合盖64和电路元件120之间的稳定性,并且能够减少由于粘合的不稳定性引起的偏压输出信号的波动。
更具体地说,如图6所示并且如上所述,在作为现有贯通孔的孔部90a的开口的外边缘处的金属层93a中,因为周缘的端部93s的一部分上存在由于金属层93a的厚度产生的台阶,所以粘合剂121a和金属层93a的周缘的端部93s之间容易滞留气泡(空隙)Bd。
对此,在通过上述制造方法获取的加速度传感器1中,金属层93的周缘区域构成为在从Y轴方向观察的剖视下厚度随着远离孔部90的开口而逐渐减少,从而不产生台阶,所述金属层93的周缘区域遍及作为贯通孔的孔部90的开口周缘而设置,所述作为贯通孔的孔部90设置在盖64的表面且物理量传感器元件片一侧的相反侧的外表面64b上。由此,能够使粘合剂121和金属层93的周缘端部之间难以滞留气泡,并且能够抑制由于气泡周边产生的热应力的不均等引起的变形而导致的偏压输出信号的波动。
(金属层的构成有关的变形示例)
需要说明的是,设置在盖64上的金属层93的构成不限于上述构成,并且能够进行各种变形。以下将参照图11以及图12对金属层93的构成有关的变形示例进行说明。图11以及图12是表示贯通孔的开口外边缘处的金属层的构成的变形示例的局部放大图(剖视图),图11示出了变形示例1的构成,图12示出了变形示例2的构成。需要说明的是,所述与实施方式相同的构成由相同的附图标记表示,省略对其的说明。
[金属层的变形示例1]
如图11所示,变形示例1有关的金属层931从作为贯通孔的孔部90的凹陷部91的内壁起,遍及盖64的外表面64b的凹陷部91的开口周缘而设置。并且,设置在外表面64b上的金属层931处的凹陷部91的开口周缘的区域具备区域AL1和金属层931的逐渐减少区域AL2,所述区域AL1是靠近凹陷部91的区域,具有在从Y轴方向观察时的剖视下厚度t1基本相同的平面F,所述金属层931的逐渐减少区域AL2从区域AL1的平面F起面向凹陷部91的相反侧连续设置。需要说明的是,逐渐减少区域AL2由曲面R构成,所述曲面R是从平面F的区域AL1起金属层931的厚度随着远离凹陷部91而逐渐减少的曲面。即,盖64的外表面64b处的金属层931是如下构成:在设置在外表面64b上的金属层931的凹陷部91的开口的周缘区域中,通过金属层931的厚度随着远离孔部90而逐渐减少的曲面R,几乎不会产生由与凹陷部91相反一侧的周缘端部的厚度导致的台阶。
根据这样的变形示例1有关的金属层931,由于金属层931的周缘区域的表面由曲面状的曲面R构成,几乎不会产生由金属层931的与凹陷部91相反一侧的周缘端部的厚度导致的台阶,因此能够提高盖64和电路元件120之间通过粘合剂121粘合的稳定性,并且能够减少由于粘合的不稳定性引起的偏压输出信号的波动。
[金属层的变形示例2]
如图12所示,与变形示例2有关的金属层932从作为贯通孔的孔部90的凹陷部91的内壁起,遍及盖64的外表面64b的凹陷部91的开口周缘而设置,并且,设置在外表面64b上的金属层932处的凹陷部91的开口周缘的区域具备区域AL1和金属层931的逐渐减少区域AL2,所述区域AL1是靠近凹陷部91的区域,具有在从Y轴方向观察时的剖视下金属层932的厚度基本相同的平面F,金属层931的逐渐减少区域AL2从区域AL1的平面F起面向凹陷部91一侧的相反侧连续设置。需要说明的是,逐渐减少区域AL2由阶梯状的表面K构成,所述阶梯状的表面K是从平面F的区域AL1起金属层932的厚度随着远离凹陷部91而逐渐减少的表面。即,设置在外表面64b的金属层932的凹陷部91的开口周缘的区域是如下构成:通过金属层932的厚度随着远离凹陷部91而逐渐减少的阶梯状的表面K,盖64的外表面64b处的金属层932几乎不会因为与凹陷部91相反一侧的周缘端部的厚度而产生台阶。
根据这样的变形示例2有关的金属层932,因为金属层932的周缘区域的表面由阶梯状的表面K构成,几乎不会因为金属层932的与凹陷部91相反一侧的周缘端部的厚度而产生台阶,因此能够提高盖64和电路元件120之间通过粘合剂121粘合的稳定性,并且能够减少由于粘合的不稳定性引起的偏压输出信号的波动。
需要说明的是,在金属层93、931、932的构成中,可以是不设置具有上述平面F的区域AL1的构成,也可以是具备倾斜面H、曲面R、阶梯状的表面K的构成,所述倾斜面H、曲面R、阶梯状的表面K的厚度从孔部90的开口起向金属层93、931、932的外边缘端部逐渐减少。
(金属层和电路元件的粘合区域)
此外,设置在盖64上的金属层93和电路元件120的粘合区域优选为如图13所示配置。以下参照图13对该粘合区域进行说明。图13是举例示出贯通孔的开口的外边缘处的金属层和电路元件的粘合区域的俯视图。需要说明的是,所述与实施方式相同的构成由相同的附图标记表示,省略对其的说明。
如图13所示,盖64的与电路元件120重合的区域99优选为包括金属层93的成形区域97以及金属层93的未成形区域98,所述金属层93的成形区域97在图中用阴影表示,是指从盖64的孔部90的凹陷部91的内壁起,遍及凹陷部91的开口的周缘而设置的金属层93与粘合在盖64上的电路元件120重合的区域。更具体地说,电路元件120通过粘合剂121(参照图1)粘合在盖64上,粘合剂121遍及设置有金属层93的成形区域97和没有设置金属层93的未成形区域98而设置,金属层93配置在成形区域97的与凹陷部91相反一侧的外侧上。
由此,通过在粘合区域中设置金属层93的未成形区域98,能够提高电路元件120和盖64之间的粘合剂121(参照图1)的粘合强度,所述粘合区域是盖64的与电路元件120重合的区域99。
(Z轴加速度传感器)
需要说明的是,上述加速度传感器1可以是能够通过改变设置在基板12上的功能元件103的构成来检测Z轴方向的加速度Az的加速度传感器。以下参照图14,对当加速度传感器1是Z轴加速度传感器2时的构成进行说明。
如图14所示,Z轴加速度传感器2具备可移动体220。进一步地,可移动体220具有第一可移动部220a和第二可移动部220b。可移动体220具备俯视下以支承轴Q是边界时与支承轴Q正交的方向一侧的第一可移动部220a和正交方向的另一侧的第二可移动部220b。可移动体220进一步包括连接第一可移动部220a和第二可移动部220b的第三梁部243以及第四梁部244、连结第一固定部232以及第二固定部234和第三梁部243的第一梁部241、连结第一固定部232以及第二固定部234和第四梁部244的第二梁部242、以及在俯视下配置在第三梁部243和第四梁部244之间的开口226。第一可移动部220a在俯视下(从Z轴方向观察)位于支承轴Q一侧(图示为-X轴方向一侧)。第二可移动部220b在俯视下位于支承轴Q的另一侧(图示为+X轴方向一侧)。
可移动体220被施加了垂直方向的加速度(例如重力加速度)时,第一可移动部220a和第二可移动部220b的每一个分别产生旋转力矩(力矩)。在此,第一可移动部220a的旋转力矩(例如逆时针的旋转力矩)和第二可移动部220b的旋转力矩(例如顺时针的旋转力矩)均衡时,可移动体220的倾斜度没有发生变化,不能检测出加速度。因此,可移动体220被设计为当被施加垂直方向的加速度时,第一可移动部220a的旋转力矩和第二可移动部220b的旋转力矩不均衡,并在可移动体220上产生预定的倾斜度。
在Z轴加速度传感器2中,通过将支承轴Q配置在偏离可移动体220的中心(重心)的位置(使从支承轴Q到第一可移动部220a、第二可移动部220b前端的距离不同),第一可移动部220a、第二可移动部220b具有彼此不同的质量。即,以支承轴Q为边界,可移动体220的一侧(第一可移动部220a)和另一侧(第二可移动部220b)的质量不同。在图示的例子中,从支承轴Q到第一可移动部220a的端面223的距离比从支承轴Q到第二可移动部220b的端面224的距离大。此外,第一可移动部220a的厚度和第二可移动部220b的厚度相等。因此,第一可移动部220a的质量比第二可移动部220b的质量大。
由此,由于第一可移动部220a以及第二可移动部220b彼此具有不同的质量,当施加了垂直方向的加速度时,能够使第一可移动部220a的旋转力矩和第二可移动部220b的旋转力矩不均衡。因此,当施加了垂直方向的加速度时,能够使可移动体220上产生预定的倾斜度。
需要说明的是,虽然未图示,但是可以通过将支承轴Q配置在可移动体220的中心并且使第一可移动部220a以及第二可移动部220b的厚度互不相同,来使第一可移动部220a以及第二可移动部220b彼此具有不同的质量。即使在这样的情况下,当施加了垂直方向的加速度时,也能够使可移动体220上产生预定的倾斜度。
可移动体220与基板210分开设置。可移动体220设置在凹部211的上方。可移动体220和基板210之间设置有间隙。由此,可移动体220能够摆动。
可移动体220具有以支承轴Q为边界设置的第一可移动电极221以及第二可移动电极222。第一可移动电极221设置在第一可移动部220a上。第二可移动电极222设置在第二可移动部220b上。
第一可移动电极221是可移动体220中在俯视下与第一固定电极250重合的部分。第一可移动电极221与第一固定电极250之间形成静电电容C1。也就是说,静电电容C1由第一可移动电极221和第一固定电极250形成。
第二可移动电极222是可移动体220中在俯视下与第二固定电极252重合的部分。第二可移动电极222与第二固定电极252之间形成静电电容C2。也就是说,静电电容C2由第二可移动电极222和第二固定电极252形成。可移动体220由导电性材料(掺杂有杂质的硅)构成,因此在Z轴加速度传感器2中设有第一可移动电极221以及第二可移动电极222。也就是说,第一可移动部220a作为第一可移动电极221发挥功能,第二可移动部220b作为第二可移动电极222发挥功能。
静电电容C1以及静电电容C2构成为例如在可移动体220水平的状态下彼此相等。第一可移动电极221以及第二可移动电极222的位置根据可移动体220的移动而变化。静电电容C1、C2根据该第一可移动电极221以及第二可移动电极222的位置变化而变化。经由支承部230将预定电位施加到可移动体220。
在可移动体220形成有贯通可移动体220的贯通孔225。由此,能够减少可移动体220在摆动时来自空气的影响(空气的阻力)。贯通孔225形成有多个。在图示的例子中,贯通孔225的平面形状为正方形。
可移动体220上设置有贯通可移动体220的开口226。在俯视下,开口226设置在支承轴Q上。在图示的例子中,开口226的平面形状为长方形。
在基板210上设置有支承部230。支承部230位于开口226上。支承部230支承可移动体220。支承部230具有第一固定部232、第二固定部234、第一梁部241、第二梁部242、第三梁部243以及第四梁部244。
第一固定部232以及第二固定部234固定在基板210上。在俯视下,第一固定部232以及第二固定部234夹着支承轴Q设置。在图示的例子中,第一固定部232设置在支承轴Q的+X轴方向一侧,第二固定部234设置在支承轴Q的-X轴方向一侧。
综上所述,具备可移动体220的Z轴加速度传感器2能够检测Z轴方向的加速度Az。
需要说明的是,在上面的描述中,举例说明了作为物理量传感器的能够检测1个轴的加速度的加速度传感器1和Z轴加速度传感器2,作为物理量传感器,也能够应用于例如能够检测3个轴的加速度的三轴加速度传感器、能够检测角速度的陀螺传感器等其他的传感器。
<物理量传感器设备>
接着,参照图15对具备作为物理量传感器示例的加速度传感器1的物理量传感器设备(加速度传感器设备)进行说明。图15是表示物理量传感器设备(加速度传感器设备)的示意性构成的剖视图。需要说明的是,在图15中,为了方便描述,图示了彼此正交的三个轴即X轴、Y轴以及Z轴,与X轴平行的方向称为“X轴方向”,与Y轴平行的方向称为“Y轴方向”,与Z轴平行的方向称为“Z轴方向”。此外,作为盖一侧的+(正)Z轴侧称为“上”或者“上方”,与此相反的一侧-(负)Z轴侧称为“下”或者“下方”。
如图15所示,具备作为上述说明的物理量传感器示例的加速度传感器1的物理量传感器设备700可以用作能够独立感测一个方向的加速度的单轴加速度传感器。这样的物理量传感器设备700包括封装720和加速度传感器1,所述加速度传感器1由收容在封装720内的传感器单元10以及传感器单元10上粘合的电路元件120构成,加速度传感器1的下表面1r通过树脂粘合剂788接合到封装720的内侧(收容空间717)。
封装720包括基部710和盖715,所述基部710由第一基材711、第二基材712以及第三基材713构成,所述盖715经由密封部件714连接第三基材713。需要说明的是,第一基材711、第二基材712以及第三基材713按照该顺序层叠构成基部710。第一基材711是平板状,第二基材712以及第三基材713是除去中央部的环状体,第三基材713的上表面周缘上形成有密封圈和低融点玻璃等密封部件714。
在封装720中,用于收容加速度传感器1的凹部(空腔)由第二基材712和第三基材713形成,所述第二基材712和第三基材713为除去了中央部的环状体。并且,这些凹部(空腔)的开口由盖715密封从而形成作为密闭空间的收容空间(内部空间)717,封装720能够将加速度传感器1收容到该收容空间717中。由此,由于设置在封装720和盖715之间的收容空间717中收容有加速度传感器1,因此能够获取紧凑的物理量传感器设备700。需要说明的是,图中省略了包括第一基材711或第二基材712的基部710上形成的布线图案或电极垫片(端子电极)的一部分。
第一基材711、第二基材712以及第三基材713的构成材料适合使用陶瓷等。需要说明的是,第一基材711、第二基材712以及第三基材713的构成材料除了陶瓷以外也可以使用玻璃、树脂、金属等。此外,盖715的构成材料例如可以使用可伐合金等金属材料、玻璃材料、硅材料、陶瓷材料、树脂材料等。
此外,第二基材712的上表面上配置有多个内部端子719,封装720的外底面710r上配置有多个外部端子716,所述外底面710r是第一基材711的下表面。此外,各内部端子719经由在基部710上形成的未图示的内部布线等与对应的外部端子716电连接。此外,内部端子719以及外部端子716能够通过在预定位置丝网印刷并烧制例如钨(W)、钼(Mo)等金属布线材料,在其上电镀镍(Ni)、金(Au)等方法形成。
下表面1r通过树脂粘合剂788连接到构成基部710的第一基材711的上表面710f的连接垫片789上,并且加速度传感器1收容在封装720的收容空间717内。封装720的收容空间717气密密封在低于大气压的减压气氛或氮、氩、氦等惰性气体气氛中。
电路元件120经由粘合剂121粘合在传感器单元10的上表面上。电路元件120包括例如驱动传感器单元10的驱动电路、基于从传感器单元10发出的信号来检测加速度的检测电路、将从检测电路发出的信号转换为预定信号并输出的输出电路等。此外,电路元件120的上表面具有多个电极垫片(未图示),各电极垫片经由接合线742与第二基材712的内部端子719电连接,其他各电极垫片经由接合线743与传感器单元10的第一端子电极34、第二端子电极40、第三端子电极46等连接电极电连接。由此,能够控制传感器单元10。
根据以上描述的物理量传感器设备700,由于上述加速度传感器1收容在具有气密性的封装720中,具有与加速度传感器1相关的效果,因此能够获取紧凑的物理量传感器设备700。
需要说明的是,物理量传感器设备700的构成不限于上述构成,例如,传感器单元10以及电路元件120可以用例如环氧模塑树脂等封装。
<复合传感器>
接着,参照图16对作为上述物理量传感器示例的具备加速度传感器1以及Z轴加速度传感器2的复合传感器的构成例进行说明。图16是表示复合传感器的示意性构成的功能框图。
如图16所示,复合传感器900具备使用能够检测上述加速度的加速度传感器1的X轴加速度传感器950x、Y轴加速度传感器950y、使用Z轴加速度传感器2的Z轴加速度传感器950z以及包括角速度传感器元件的角速度传感器920。X轴加速度传感器950x、Y轴加速度传感器950y、以及Z轴加速度传感器950z分别能够高精度测量一个轴方向的加速度。角速度传感器920具备三个角速度传感器元件来分别测定三个轴方向的角速度。此外,复合传感器900可以具备控制电路部(IC:Integrated Circuit),所述控制电路部包括驱动电路、检测电路以及输出电路等,所述驱动电路驱动例如X轴加速度传感器950x、Y轴加速度传感器950y、以及Z轴加速度传感器950z,所述检测电路基于从X轴加速度传感器950x、Y轴加速度传感器950y、以及Z轴加速度传感器950z发出的信号来检测X轴、Y轴以及Z轴的各个轴方向的加速度,所述输出电路将从检测电路发出的信号转换为预定信号并输出。
根据这样的复合传感器900,复合传感器900能够很容易地通过由能够检测上述加速度的加速度传感器1构成的X轴加速度传感器950x、Y轴加速度传感器950y、由Z轴加速度传感器2构成的Z轴加速度传感器950z以及角速度传感器920构成,能够获取例如加速度数据或角速度数据。
<惯性测量单元>
接着,参照图17以及图18,对惯性测量单元(IMU:Inertial Measurement Unit)进行说明。图17是表示惯性测量单元的示意性构成的分解立体图。图18是表示惯性测量单元的惯性传感器元件的配置例的立体图。需要说明的是,以下将对使用所述加速度传感器1的示例进行说明,所述加速度传感器1能够检测加速度Ax。
如图17所示,惯性测量单元2000由包括外壳301、接合部件310、惯性传感器元件的传感器模块325等构成。换句话说,在外壳301的内部303隔着接合部件310嵌合(插入)有传感器模块325。传感器模块325由内壳320和基板315构成。需要说明的是,为了便于说明,部位名虽然叫外壳、内壳,但也可以称作第一壳体、第二壳体。
外壳301是将铝切削成盒状的基座。材质不仅限于铝,也可以使用锌或不锈钢等其他金属或树脂、或者是金属和树脂的复合材料等。外壳301的外形与所述惯性测量单元2000的整体形状相同,是平面形状呈大致正方形的长方体,在位于正方形的对角线方向上的两个顶点附近分别形成有通孔(松孔)302。需要说明的是,不仅限于通孔(松孔)302,例如,可以是形成能够通过螺钉拧紧的缺口(在通孔(松孔)302所在的外壳301的角落部形成缺口的构造)并拧紧的构成,或者也可以是在外壳301的侧面形成凸缘(耳)并将凸缘部分拧紧的构成。
外壳301是外形为长方体且没有盖的盒状,其内部303(内侧)是由底壁305和侧壁304围成的内部空间(容器)。换句话说,外壳301呈盒状,将与底壁305相对的一面作为开口面,以几乎覆盖其开口面的大部分开口的方式(阻塞开口的方式)收容有传感器模块325,并且传感器模块325从开口露出(未图示)。在此,与底壁305相对的开口面和外壳301的上表面307是同一平面。此外,外壳301的内部303的平面形状是对正方形的两个顶点部分的角进行倒角而形成的六边形,并且倒角的两个顶点部分对应于通孔(松孔)302的位置。此外,从内部303的剖面形状(厚度方向)上看,在底壁305上,内部303即内部空间的周缘部上形成有高于中央部的作为底壁的第一接合面306。即,第一接合面306是底壁305的一部分,是在俯视下围绕底壁305的中央部形成为环状的单层的阶梯状的部分,是相比于底壁305距离开口面(与上表面307为同一面)的距离较小的面。
需要说明的是,虽然对外壳301的外形是平面形状呈大致正方形的长方体且没有盖的盒状的一例进行了说明,但不仅限于此,外壳301的外形的平面形状可以是例如六边形或八边形等多边形,也可以是多边形的顶点部分的角被倒角,或者各个边为曲线的平面形状。此外,外壳301的内部303(内侧)的平面形状也不仅限于上述的六边形,也可以是正方形等方形(四边形)或者八边形等其他的多边形状。另外,外壳301的外形可以与内部303的平面形状相似,也可以不相似。
内壳320是支承基板315的部件,为容纳在外壳301的内部303的形状。具体地,是在俯视下对正方形的两个顶点部分的角进行倒角而形成的六边形,其中形成有作为长方形贯通孔的开口321和设置在支承基板315一侧的表面上的凹部331。被倒角的两个顶点部分与外壳301的通孔(松孔)302的位置对应。厚度方向(Z轴方向)的高度低于从外壳301的上表面307到第一接合面306的高度。在优选的例子中,虽然内壳320也通过切削铝而形成,但是可以与外壳301相同使用其他的材质。
内壳320的背面(外壳301一侧的表面)形成有用于定位基板315的引导销和支承面(均未图示)。基板315设置在该引导销和支承面(定位搭载)上并粘合在内壳320的背面。需要说明的是,后面将对基板315进行详细描述。内壳320的背面的周缘部为由环状平面组成的第二接合面322。第二接合面322在俯视下是与外壳301的第一接合面306大致相同的形状,当内壳320设置在外壳301上时,在夹持接合部件310的状态下,两个表面彼此相对。需要说明的是,外壳301以及内壳320的构造是一实施例,并不限于该构造。
参照图18,对安装有惯性传感器的基板315的构成进行说明。如图18所示,基板315是形成有多个通孔的多层基板,使用玻璃环氧树脂基板(玻璃环氧基板)。需要说明的是,不仅限于玻璃环氧基板,只要是能够安装多个惯性传感器、电子零件、连接器等的刚性基板即可。例如,可以使用复合基板或陶瓷基板。
基板315的表面(内壳320一侧的表面)上安装有连接器316、角速度传感器317z以及作为物理量传感器的所述加速度传感器1等。连接器316是插头型(公)连接器,具备沿X轴方向等间距配置的两列连接端子。优选地,它是具有总共20个引脚的连接端子,一列10个引脚总共两列,端子数可以根据设计规范适当改变。
角速度传感器317z是检测一个轴在Z轴方向上的角速度的陀螺传感器。作为优选的例子,使用振动陀螺传感器,该振动陀螺传感器使用晶体作为振荡器,根据施加到振动物体上的科里奥利力检测角速度。需要说明的是,不仅限于振动陀螺传感器,只要是能够检测角速度的传感器即可。例如,可以使用将陶瓷或硅作为振荡器使用的传感器。
此外,在基板315的X轴方向的侧面上,以安装面(搭载面)与X轴正交的方式安装有检测一个轴在X轴方向上的角速度的角速度传感器317x。同样,在基板315的Y轴方向的侧面上,以安装面(搭载面)与Y轴正交的方式安装有检测一个轴在Y轴方向上的角速度的角速度传感器317y。
需要说明的是,角速度传感器317x、317y、317z不仅限于每个轴使用三个角速度传感器的构成,只要是能够检测三个轴的角速度的传感器即可,也可以使用在一个设备(封装)上能够检测(感测)三个轴的角速度的传感器设备。
上述加速度传感器1使用能够检测(感测)一个轴方向的加速度的、例如利用MEMS技术对硅基板进行加工而成的静电电容型的功能元件103(参照图2)。需要说明的是,加速度传感器1根据需要可以是使用能够检测X轴、Y轴两个轴方向的加速度的加速度传感器元件,或者是能够检测三个轴方向的加速度的加速度传感器元件的加速度传感器。
基板315的背面(外壳301一侧的表面)上安装有作为控制部的控制IC319。控制IC319是MCU(Micro Controller Unit,微控制单元),内置有包括非易失性存储器的存储部、A/D转换器等,控制惯性测量单元2000的各个部分。在存储部中存储有规定了用于检测加速度以及角速度的顺序和内容的程序、将检测数据数字化并将其合并到数据包中的程序、附带的数据等。需要说明的是,在基板315上,除此之外还安装有多个电子零件。
根据这样的惯性测量单元2000,因为使用了上述加速度传感器1,所以能够提供已经享受了加速度传感器1的效果的惯性测量单元2000。
<移动体定位装置>
接着,参照图19以及图20,对移动体定位装置进行说明。图19是表示移动体定位装置的系统整体的框图。图20是示意性示出移动体定位装置的作用的图。
图19所示的移动体定位装置3000是安装在移动体上并对该移动体进行定位的装置。移动体没有特别限定,可以是自行车、机动车(包括汽车以及摩托车)、电车、飞机、船等任何一个,在本实施方式中对汽车进行说明。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,惯性测量装置3100具有应用加速度传感器1的三轴加速度传感器3110以及三轴角速度传感器3120。需要说明的是,惯性测量装置3100能够使用包括所述加速度传感器1的惯性测量单元2000。运算处理部3200接收从加速度传感器3110发出的加速度数据以及从角速度传感器3120发出的角速度数据,并对这些数据进行惯性导航运算处理,然后输出惯性导航定位数据(包括移动体的加速度以及姿势的数据)。
此外,GPS接收部3300经由接收天线3400接收从GPS卫星发出的信号(GPS载波,位置信息重叠的卫星信号)。另外,位置信息获取部3500基于GPS接收部3300接收到的信号,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和接收时间等的状态数据。
位置合成部3600基于从运算处理部3200输出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,计算移动体的位置,具体来说是计算移动体在地面的哪个位置上行驶。例如,即使包括在GPS定位数据中的移动体的位置相同,如图20所示,如果移动体的姿势受地面倾斜等影响而不同,则移动体在地面的不同位置上行驶。因此,仅仅利用GPS定位数据不能计算移动体的准确位置。因此,位置合成部3600通过使用惯性导航定位数据(特别是移动体的姿势相关的数据),计算移动体在地面的哪个位置上行驶。需要说明的是,通过使用三角函数(相对于垂直方向的倾斜度θ)进行运算,能够比较简单地进行该计算。
从位置合成部3600输出的位置数据由处理部3700执行预定处理,并作为定位结果显示在显示部3900上。此外,位置数据也可以通过通信部3800被发送到外部装置。
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如上所述包括应用加速度传感器1的惯性测量装置3100、从定位卫星接收叠加了位置信息的卫星信号的GPS接收部3300(接收部)、基于接收到的卫星信号获取GPS接收部3300的位置信息的位置信息获取部3500(获取部)、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)运算移动体的姿势的运算处理部3200(运算部)、以及通过基于计算的姿势校正位置信息来计算移动体位置的位置合成部3600(计算部)。由此,能够享受具备上述加速度传感器1的惯性测量单元2000的效果,并获取可靠性高的移动体定位装置3000。
<便携式电子设备>
接着,将基于图21以及图22详细描述作为物理量传感器的一个示例的使用加速度传感器1的便携式电子设备。图21是示意性示出便携式电子设备的构成的俯视图。图22是表示便携式电子设备的示意性构成的功能框图。以下,作为便携式电子设备的一个示例,对手表型活动量计(有源跟踪器)进行描述。
如图21所示,作为手表型活动量计(有源跟踪器)的腕式设备1000通过表带1032、1037等佩戴在用户的手腕等部位(检测对象)上,具备用于数字显示的显示部1023的同时能够进行无线通信。上述与本发明有关的作为物理量传感器的加速度传感器1作为测定加速度的加速度传感器1013(参照图22)与测量角速度的角速度传感器1014(参照图22)一起被组装到腕式设备1000中。
腕式设备1000具备壳体1030、处理部1050、显示部1023以及透光性盖1071,所述壳体1030至少收容有加速度传感器1013和角速度传感器1014(参照图22),所述处理部1050(参照图22)收容在壳体1030中并处理从加速度传感器1013或角速度传感器1014发来的输出数据,所述显示部1023收容在壳体1030中,所述透光性盖1071封闭壳体1030的开口。壳体1030的透光性盖1071的壳体1030的外侧上设有端框1078。壳体1030的侧面设有多个操作键1080、1081。以下将一并参照图22详细说明。
加速度传感器1013检测彼此相交的(理想状态下相交的)三个轴方向的各自的加速度,并根据检测到的三个轴的加速度的大小以及方向输出信号(加速度信号)。另外,角速度传感器1014检测彼此相交的(理想状态下相交的)三个轴方向的各自的角速度,并根据检测到的三个轴的角速度的大小以及方向输出信号(角速度信号)。
腕式设备1000具备GPS(Global Positioning System)传感器1010。GPS也称为全球定位系统,是基于多个卫星信号测定在地球上的即时位置的卫星定位系统。GPS具备使用GPS时间信息和轨道信息执行定位计算并获取用户的位置信息的功能、测量用户的移动距离和移动轨迹的功能以及时钟功能的时间校正功能。GPS传感器1010能够基于从GPS卫星发来的卫星信号测定在地球上的即时位置。
在构成显示部1023的液晶显示屏(LCD)中,根据各种检测模式显示例如使用GPS传感器1010或地磁传感器1011的位置信息、使用移动量、加速度传感器1013或角速度传感器1014等的运动量等运动信息、使用脉搏传感器1015等的脉搏数等生物信息、或者当前时间等时间信息等。需要说明的是也能够显示使用温度传感器1016的环境温度。
通信部1025执行使用户终端与未图示的信息终端之间建立通信的各种控制。通信部1025包括例如与Bluetooth(注册商标)(包括BTLE:Bluetooth Low Energy,低功耗蓝牙)、Wi-Fi(注册商标)(Wireless Fidelity,无线保真)、Zigbee(注册商标)、NFC(Nearfield 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或与USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)等通讯总线标准对应的连接器而构成。
处理部1050(处理器)由例如MPU(Micro Processing Unit,微处理单元)、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1050基于存储部1022内存储的程序和从操作部1020(例如操作键1080、1081)输入的信号来执行各种处理。处理部1050的处理包括以下处理:GPS传感器1010、地磁传感器1011、压力传感器1012、加速度传感器1013、角速度传感器1014、脉搏传感器1015、温度传感器1016、计时部1021的各个输出信号的数据处理、使显示部1023显示图像的显示处理、使声音输出部1024输出声音的声音输出处理、经由通信部1025与信息终端进行通信的通信处理、以及电池1026向各部提供电力的电力控制处理等。
这样的腕式设备1000至少能够具有以下的功能。
1.距离:由高精度的GPS功能测量从测量开始的总距离。
2.步速:根据步速距离测量值显示当前的行驶步速。
3.平均速度:计算并显示从行驶开始到当前的平均速度。
4.标高:使用GPS功能测量并显示标高。
5.步幅:即使在GPS无线电波无法到达的隧道内等也能测量并显示步幅。
6.间距:测量并显示每分钟的步数。
7.心率:使用脉搏传感器测量并显示心率。
8.梯度:测量并显示在山间进行训练或越野跑时的地面梯度。
9.自动计圈:当已经跑了预先设定的一定距离或一定时间时自动计圈。
10.运动消耗卡路里:显示消耗的卡路里。
11.步数:显示从开始运动的总步数。
需要说明的是,腕式设备1000广泛应用于跑步手表、运动手表、铁人双项和铁人三项等多项运动对应的运动手表、户外手表、以及卫星定位系统例如搭载GPS的GPS手表等。
此外,在以上描述中,对使用GPS(Global Positioning System,全球定位系统)作为卫星定位系统进行了说明,但是也可以利用其他的全球导航卫星系统(GNSS:GlobalNavigation Satellite System)。例如,可以使用EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service,欧洲同步卫星导航覆盖服务)、QZSS(QuasiZenith Satellite System,准天顶卫星系统)、GLONASS(GLObal NAvigation SatelliteSystem,全球导航卫星系统)、GALILEO、BeiDou(BeiDou Navigation Satellite System,北斗导航卫星系统)等卫星定位系统中的一个或两个以上。此外,诸如WAAS(Wide AreaAugmentation System,广域增强系统)、EGNOS(European Geostationary-SatelliteNavigation Overlay Service,欧洲同步卫星导航覆盖服务)等静止卫星式卫星导航加固系统(SBAS:Satellite-based Augmentation System,卫星加固系统)可用于至少一个卫星定位系统。
因为这样的便携式电子设备具备作为所述物理量传感器的加速度传感器1、以及处理部1050,因此紧凑并具有优异的可靠性。
<电子设备>
接着,根据图23~图25对使用作为物理量传感器的加速度传感器1的电子设备进行详细说明。
首先,参照图23对作为电子设备的一个示例的移动式个人电脑进行说明。图23是示意性示出作为电子设备的一个示例的移动式个人电脑的构成的立体图。
在该图中,个人电脑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经由铰链构造部可转动地支承于主体部1104。在这样的个人电脑1100中,作为物理量传感器的一个示例,内置有作为加速度传感器发挥功能的加速度传感器1,控制部1110能够基于加速度传感器1的检测数据执行例如姿势控制等控制。
接着,参照图24对作为电子设备的一个示例的智能手机(手机)进行说明。图24是示意性示出作为电子设备的一个示例的智能手机(手机)的构成的立体图。
在该图中,智能手机1200内组装有作为上述物理量传感器的一个示例的加速度传感器1。由加速度传感器1检测到的检测数据(加速度数据)被发送到智能手机1200的控制部1201。控制部1201包括CPU(Central Processing Unit,中央处理单元)而构成,能够从接收到的检测数据中识别智能手机1200的姿势和行为,改变显示在显示部1208中的显示图像,或者发出警告声音或效果声音,以驱动振动电机使主体振动。换句话说,能够执行智能手机1200的运动感测,根据测量的姿势、行为改变显示内容,或者发出声音、振动等。特别是,在运行游戏应用的情况下,能够体验接近现实的现场感。
接着,参照图25对作为电子设备的一个示例的数字静态照相机进行说明。图25是表示作为电子设备的一个示例的数字静态照相机的构成的立体图。需要说明的是,在该图中还简要示出了与外部设备的连接。
在该图中,在数字静态照相机1300的壳体(主体)1302的背面设置有显示部1310,该显示部1310构成为基于CCD的成像信号执行显示,显示部1310作为将被摄体显示为电子图像的取景器发挥功能。此外,在壳体1302的正面一侧(图中的背面一侧)设置有包括光学透镜(成像光学系统)和CCD等的光接收单元1304。
摄影师确认显示在显示部1310的被摄体图像,按下快门按钮1306时,当下时间点的CCD的成像信号被发送·存储到存储器1308中。此外,在该数字静态照相机1300中,视频信号输出端子1312和数据通信用的输入输出端子1314设置在壳体1302的侧面上。并且,如图所示,根据需要,视频信号输出端子1312上连接有电视监视器1430,数据通信用的输入输出端子1314上连接有个人电脑1440。进一步地,存储器1308内存储的成像信号根据预定的操作被输出给电视监视器1430或个人电脑1440。作为物理量传感器的一个示例,该数字静态照相机1300中内置有作为加速度传感器发挥功能的加速度传感器1,控制部1316能够基于加速度传感器1的检测数据执行例如抖动矫正等控制。
因为这样的电子设备具备所述作为物理量传感器的加速度传感器1以及控制部1110、1201、1316,因此紧凑并具有优异的可靠性。
需要说明的是,具备作为物理量传感器的加速度传感器1的电子设备除了应用于图23的个人电脑、图24的智能手机(手机)、图25的数字静态照相机,还能应用于例如平板终端、时钟、喷墨式喷出装置(例如喷墨打印机)、手提式个人电脑、电视、摄像机、录像机、汽车导航装置、呼叫器、电子笔记本(也包括通信功能)、电子词典、计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、视频电话、安全监视器、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、心电图测量装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼探仪、各种测定设备、仪表类(例如车辆、飞机、船舶的仪表类)、飞行模拟器、地震仪、计步器、倾角仪、测量硬盘振动的振动计、机器人和无人机等飞行物体的姿势控制装置、用于机动车的自动驾驶惯性导航的控制设备等。
<移动体>
接着,参照图26对作为物理量传感器的一个示例的加速度传感器1进行详细说明。图26是表示作为移动体的一个示例的机动车的构成的立体图。
如图26所示,机动车1500内置有作为物理量传感器的一个示例的加速度传感器1,例如,能够通过加速度传感器1检测车身1501的移动(位置)和姿势。加速度传感器1的检测信号被发送到控制车身的移动和姿势的车身姿势控制装置1502中,车身姿势控制装置1502能够基于该信号检测该车身1501的姿势,根据检测结果控制悬架的硬度,并且能够控制每个车轮1503的制动。
需要说明的是,加速度传感器1另外能够广泛应用于无匙进入系统、防盗器、汽车导航系统、汽车空调、防抱死制动系统(ABS)、安全气囊、轮胎压力监测系统(TPMS:TirePressure Monitoring System)、发动机控制系统(发动机系统)、自动驾驶惯性导航的控制设备、混合动力车辆或电动车辆的电池监控器等电子控制单元(ECU:electronic controlunit)。
此外,应用于移动体的作为物理量传感器的加速度传感器1除了上述示例,还可以用于以下控制:例如双足步行机器人或火车等的移动和姿势控制、遥控飞机、无线电控制直升机、以及无人机等远程操作或自主飞行物体的移动和姿势控制、农业机械(农机)、或者建设机械(建机)等移动和姿势控制、火箭、人造卫星、船舶、以及AGV(自动导引车)等的控制。如上所述,实现各种移动体的移动(位置)和姿势控制时,装入加速度传感器1以及各自的控制部(未图示)或姿势控制部。
因为这样的移动体具备作为物理量传感器的一个示例的加速度传感器1以及控制部(例如,作为姿势控制部的车身姿势控制装置1502),因此紧凑并具有优异的可靠性。
<行驶支持系统>
以下将参照图27以及图28对使用加速度传感器1的行驶支持系统进行说明。图27是表示行驶支持系统的示意性构成的图。图28是表示行驶支持系统的示意性构成的功能框图。
《行驶支持系统的示意性构成》
如图27所示,行驶支持系统4000包括搭载在多辆车的每一辆上的控制装置4100以及信息处理装置4200。
控制装置4100搭载在执行自动驾驶的车辆(以下称为自动驾驶车辆)中,并且与信息处理装置4200进行通信,该自动驾驶自动控制加速、制动以及转向中至少一个。信息处理装置4200例如是服务器装置,收集从搭载在多辆自动驾驶车辆中的各控制装置4100发送的车辆信息,并将基于收集的车辆信息而获取的信息发送到各个控制装置4100。需要说明的是,信息处理装置4200可以由一个服务器装置组成,也可以由多个服务器装置组成。
[控制装置的示意性构成]
接着,利用图28对控制装置4100的示意性构成进行说明。控制装置4100搭载在自动驾驶车辆中,如图28所示,包括自动驾驶单元4010、通信设备4020、ADAS(AdvancedDriver Assistance Systems,高级驾驶辅助系统)定位器4030、HMI(HumanMachineInterface,人机界面)系统4040、周边监视传感器4050以及车辆控制单元4060。作为控制部的自动驾驶单元4010、通信设备4020、ADAS定位器4030、HMI系统4040以及车辆控制单元4060与例如车载LAN连接,能够通过通信互相交换信息。
通信设备4020与本车辆的外部通信。通信设备4020能够在例如本车辆的周边车辆上搭载的车载通信设备和设置在路边的路边设备中至少一个之间进行无线通信。例如通信设备4020能够通过与车载通信设备的车辆间通信以及与路边设备的路边车辆通信来获取本车辆的周边车辆的位置信息以及行驶速度信息等。
通信设备4020与信息处理装置4200进行通信。在与信息处理装置4200进行通信时,用于诸如DCM(Data Communication Module)的远程信息通信的车载通信模块经由远程信息通信中使用的通信网与信息处理装置4200进行通信。需要说明的是,也可以经由路边设备以及其路边设备和信息处理装置4200之间的通信网与信息处理装置4200进行通信。通信设备4020将从信息处理装置4200获取的信息输出给车载LAN,或者经由车载LAN发送从自动驾驶单元4010发出的车辆信息。
需要说明的是,在搭载在周边车辆的车载通信设备和设置在路边的路边设备中至少一个之间进行无线通信的车载通信模块,和用于远程信息通信的车载通信模块可以分别设置,也可以整体设置。
ADAS定位器4030具备GNSS(Global Navigation Satellite System)接收器4031、包括上述加速度传感器1的传感器单元4032、以及存储地图数据的地图数据库(以下称为DB)4033。GNSS接收器4031接收从多个人造卫星发出的定位信号。包括加速度传感器1的传感器单元4032具备例如三轴陀螺传感器以及三轴加速度传感器。地图DB4033是非易失性存储器,用于存储连接数据、节点数据、道路形状以及构造物等地图数据。
ADAS定位器4030通过组合GNSS接收器4031接收到的定位信号和包括加速度传感器1的传感器单元4032的测量结果,逐个定位搭载有ADAS定位器4030的本车辆的车辆位置。需要说明的是,为了定位车辆位置,也可以使用根据从搭载在本车辆上的轮速传感器(未图示)逐个输出的脉冲信号求得的行驶距离。并且,将定位的车辆位置输出给车载LAN。此外,ADAS定位器4030还从地图DB4033读取地图数据并将其输出给车载LAN。需要说明的是,可以使用搭载在本车辆上的诸如DCM的车载通信模块(未图示)从本车辆的外部获取地图数据。
如图28所示,HMI系统4040具备HCU(Human Machine Interface Control Unit,人机界面控制单元)4041、操作部4042、转向传感器4043、显示装置4044、以及声音输出装置4045,并接受本车辆的驾驶员的输入操作,或向本车辆的驾驶员提示信息,或检测本车辆的驾驶员的状态。
操作部4042是由本车辆的驾驶员操作的一组开关。操作部4042用于执行各种设定。例如,作为操作部4042,有在本车辆的方向盘的辐条部中设置的转向开关、与显示装置4044集成的触摸开关等。
转向传感器4043是用于检测乘员接触本车辆的方向盘的传感器。作为转向传感器4043的一个示例,可以举出设置在方向盘的触摸传感器、检测本车辆的方向盘的转向扭矩的转向扭矩传感器等。转向传感器4043的检测结果被输出给HCU4041。
作为显示装置4044,例如有组合仪表、CID(Center Information Display,中央信息显示器)、HUD(Head-Up Display,平视显示器)等。组合仪表配置在本车辆的驾驶座的前方。CID配置在本车辆室内的中心组的上方。组合仪表以及CID基于从HCU4041获取的图像数据,将用于信息提示的各种图像显示到显示器的显示屏上。HUD基于从HCU4041获取的图像数据将图像的光投影到本车辆的风挡玻璃上限定的投影区域。通过风挡玻璃反射到乘客舱内部的图像的光被坐在驾驶席的驾驶员感知。驾驶员能够视觉辨认与本车辆前方的外景重叠的由HUD投影的图像的虚拟影像。
作为声音输出装置4045例如有音频扬声器等。音频扬声器例如配置在本车辆的车门内衬里。音频扬声器通过播放的声音向驾驶员等乘员提示信息。
HCU4041具备CPU、ROM以及RAM等存储器、I/O以及连接这些的总线,并且通过执行存储器中存储的控制程序来执行各种处理。例如,HCU4041根据自动驾驶单元4010的指示,向显示装置4044以及声音输出装置4045中至少一个提示信息。需要说明的是,HCU4041执行的一部分或全部功能可以硬件构成为一个或多个IC等。
周边监视传感器4050检测行人、人以外的动物、自行车、摩托车以及其他车辆等移动物体、甚至道路上的下落物体、护栏、路缘石以及树木等静止物体之类的障碍物。另外,检测诸如车道标记、停止线等道路标志。周边监视传感器4050是例如对本车辆周围的预定范围进行成像的周边监视相机、向本车辆周围的预定范围发送探测波的毫米波雷达、声呐、LIDAR(Light Detection and Ranging/Laser Imaging Detect ion and Ranging,光探测和测距/激光成像探测和测距)等传感器。
周边监视相机可以是立体相机、单目相机等。周边监视相机将逐个成像的成像图像作为感知信息逐个输出给自动驾驶单元4010。发送声呐、毫米波雷达、LIDAR等探测波的传感器将基于接收到由障碍物反射的反射波时获取的接收信号的扫描结果作为感知信息逐个输出给自动驾驶单元4010。需要说明的是,多个类型的周边监视传感器4050可以具有重叠的感知范围,例如组合使用周边监视相机和毫米波雷达来执行本车辆前方的感知。
车辆控制单元4060是执行本车辆的加减速控制以及转向控制中至少一个的电子控制装置。作为车辆控制单元4060有执行转向控制的转向ECU、执行加减速控制的动力单元控制ECU以及制动ECU等。车辆控制单元4060获取从搭载在本车辆上的诸如加速器位置传感器、制动踏板力传感器、转向角传感器、车速传感器等各个传感器输出的检测信号,向电子控制节气门、制动执行器、EPS(Electric Power Steering,电动助力转向)电机等各行驶控制设备输出控制信号。此外,车辆控制单元4060能够向车载LAN输出上述各传感器的检测信号。
作为控制部的自动驾驶单元4010具备CPU、易失性存储器、非易失性存储器、I/O以及连接这些的总线,通过执行非易失性存储器中存储的控制程序执行各种处理。例如,自动驾驶单元4010根据周边监视传感器4050的感知结果识别本车辆的行驶环境。另外,自动驾驶单元4010通过控制车辆控制单元4060来代替驾驶员的驾驶操作。这种自动驾驶单元4010相当于行驶支持装置。
需要说明的是,自动驾驶单元4010执行的一部分或全部功能可以硬件构成为一个或多个IC。
作为控制部的自动驾驶单元4010能够基于传感器单元4032检测到的检测信号指示车辆控制单元4060,并控制加速、制动、以及转向中至少一个。此外,自动驾驶单元4010根据传感器单元4032检测到的检测信号的变化来切换自动驾驶的实施与否。这样,用于控制加速、制动以及转向中至少一个的作为控制部的自动驾驶单元4010可以根据传感器单元检测到的检测信号的变化来精确切换自动驾驶的实施与否。
因为这样的行驶支持系统4000具备包括上述加速度传感器1的传感器单元4032以及包括传感器单元4032的作为行驶支持装置的自动驾驶单元4010,因此具有优异的可靠性。
<头戴式显示装置>
以下参照图29对作为使用加速度传感器1的显示装置的一个示例的头戴式显示装置进行说明。图29是表示头戴式显示装置的示意性构成的说明图。
如图29所示,作为显示装置的一个示例的头戴式显示装置5000具备用于在佩戴在用户(使用者)的头部的状态下使用户视觉辨认虚拟影像的图像显示部520以及控制图像显示部520的控制装置510。控制装置510也作为用户操作头戴式显示装置5000的控制器发挥功能。
图像显示部520是佩戴在用户头部的佩戴物,在本实施方式中具有眼镜形状的框架502(主体)。框架502具有右保持部521以及左保持部523。右保持部521是从作为右光学图像显示部526的另一端的端部ER起延伸设置到用户佩戴图像显示部520时用户的侧头部对应的位置上的部件。同样,左保持部523是从作为左光学图像显示部528的另一端的端部EL起延伸设置到用户佩戴图像显示部520时的用户的侧头部对应的位置上的部件。右保持部521抵接在用户头部上的右耳或其附近,左保持部523抵接在用户头部上的左耳或其附近,在用户的头部保持图像显示部520。
框架502上设有右显示驱动部522、左显示驱动部524、右光学图像显示部526、左光学图像显示部528、以及麦克风563。在本实施方式中作为主体的一个示例举例示出眼镜型框架502。主体的形状不仅限于眼镜型,只要佩戴并固定在用户的头部即可,更优选为横跨在用户的左右眼睛前佩戴的形状。例如,这里说明的眼镜型之外,也可以是覆盖在用户面部上面的类似雪地镜的形状,也可以是配置在用户的左右眼中的每一个眼前的双目镜的形状。
眼镜型框架502具有位于用户的右眼睛前方的右部502A以及位于左眼睛前方的左部502B,右部502A和左部502B是由桥接部502C(连结部)连结的形状。用户佩戴图像显示部520时桥接部502C在用户的眉间对应的位置处将右部502A和左部502B互相连结。
右部502A以及左部502B分别连结到镜腿部502D、502E。镜腿部502D、502E像眼镜腿一样在用户头部支承框架502。本实施方式的镜腿部502D由右保持部521构成,镜腿部502E由左保持部523构成。
右光学图像显示部526配置在右部502A,左光学图像显示部528配置在左部502B,用户佩戴图像显示部520时分别位于用户的右眼睛和左眼睛前面。
右显示驱动部522和左显示驱动部524配置在用户佩戴图像显示部520时与用户的头部相对的一侧。需要说明的是,可以将右显示驱动部522以及左显示驱动部524统称为“显示驱动部”,也可以将右光学图像显示部526以及左光学图像显示部528统称为“光学影像显示部”。此外,显示驱动部522、524包括未图示的液晶显示屏(Liquid Crystal Display)和投影光学系统等。
右光学图像显示部526以及左光学图像显示部528具备未图示的导光板和调光板。导光板由透光树脂等形成,将显示驱动部522、524输出的图像光引导到用户的眼睛。调光板是薄板状的光学元件,并且配置成覆盖图像显示部520的与用户眼睛相反一侧的表面侧。可以使用各种类型的调光板,例如基本上没有透光性的调光板、接近透明的调光板、减弱光量并透射光的调光板、衰减或反射特定波长的光的调光板等。通过适当选择调光板的光学特性(透光率等),能够调整从外部入射到右光学图像显示部526以及左光学图像显示部528的外部光量,调整虚拟影像的视觉辨认容易度。在本实施方式中,至少对佩戴有图像显示部520的用户使用调光板的情况进行说明,所述调光板具有能够视觉辨认外部场景的程度的透光性。调光板保护作为光学元件的右导光板以及左导光板,并抑制右导光板以及左导光板的破损和污垢附着等。需要说明的是,调光板能够从右光学图像显示部526以及左光学图像显示部528拆装,也可以通过交换多个类型的调光板来佩戴,或者可以省略。
此外,框架502上设有相机单元503。相机单元503具有供上部相机561配置的相机基座部503C以及支承相机基座部503C的臂部503A、503B。臂部503A通过设置在右保持部521的前端部AP上的铰链521A可转动地连结在右保持部521上。臂部503B通过设置在左保持部523的前端部AP上的铰链523A可转动地连结在左保持部523上。因此,相机单元503整体能够在图中箭头K所示的方向即在佩戴状态下上下转动。相机单元503在转动范围的下端与框架502相接。另外,相机单元503的转动范围的上端由铰链521A、523A的规格等确定。
相机基座部503C是横跨右部502A、左部502B以及桥接部502C的上部的板状或杆状部件,上部相机561嵌入设置在相当于桥接部502C的上方的位置。上部相机561是具备CCD和CMOS等成像元件以及成像透镜等的数码相机,可以是单目相机也可以是立体相机。
上部相机561捕获在头戴式显示装置5000的表面侧方向上的外景,换句话说,捕获用户在佩戴了图像显示部520的状态下的视野方向上的至少一部分的外景。上部相机561的视角的大小可以适当设置,但是例如在相机单元503的转动范围的下端,优选上部相机561的成像范围包括用户通过右光学图像显示部526、左光学图像显示部528视觉辨认的外界。另外,更优选地,上部相机561的成像范围被设定为能够捕获用户通过调光板看到的整个视野范围。
图像显示部520经由连接部540连接控制装置510。连接部540具备与控制装置510连接的主体挠性线548、右挠性线542、左挠性线544以及连结部件546。右挠性线542以及左挠性线544是由主体挠性线548分支的两根挠性线。右挠性线542从右保持部521的延伸方向的前端部AP被插到右保持部521的壳体内,并与右显示驱动部522连接。同样,左挠性线544从左保持部523的延伸方向的前端部AP被插到左保持部523的壳体内,并与左显示驱动部524连接。
连结部件546设置在主体挠性线548与右挠性线542以及左挠性线544之间的分支点,并且具有用于连接耳机插头530的插孔。右耳机532以及左耳机534从耳机插头530起延伸。耳机插头530的附近设置有麦克风563。从耳机插头530到麦克风563组成一根挠性线,挠性线从麦克风563处开始分支,并分别连接到右耳机532和左耳机534。
麦克风563配置为使得麦克风563的音频收集部朝向用户的视线方向,用于收集声音并将声音信号输出给声音处理部(未图示)。麦克风563可以是例如单声道麦克风或立体声麦克风,也可以是定向麦克风或非定向麦克风。
右挠性线542、左挠性线544以及主体挠性线548只要是能够传输数字数据的部件即可,例如能够由金属电缆或光纤构成。此外,右挠性线542和左挠性线544也可以组成一根挠性线。
图像显示部520和控制装置510经由连接部540传输各种信号。在与主体挠性线548的连结部件546相反一侧的端部以及控制装置510上设有相互嵌合的连接器(未图示)。通过将主体挠性线548的连接器和控制装置510的连接器嵌合,或者解除该嵌合,能够使控制装置510和图像显示部520彼此接触或分离。
控制装置510控制头戴式显示装置5000。控制装置510具备包括决定键511、发光部512、显示切换键513、亮度切换键515、方向键516、菜单键517以及电源开关518的开关类。此外,控制装置510具备用户用手指操作的触控板514。
决定键511检测按压操作并输出信号,该信号确定在控制装置510上操作的内容。发光部512具备LED(Light Emitting Diode,发光二极管)等光源,根据光源的发光状态,通知头戴式显示装置5000的操作状态(例如,电源的开/关)。显示切换键513输出例如指示根据按压操作来切换图像的显示模式的信号。
触控板514具有检测触摸操作的操作面,并根据在操作面上的操作输出操作信号。操作面上的检测方式不限于此,可以采用静电型、压力检测型、光学型等。亮度切换键515根据按压操作输出指示增大或减小图像显示部520的亮度的信号。方向键516根据对与上下左右方向对应的键的按压操作输出操作信号。电源开关518是用于打开/关闭头戴式显示装置5000的电源的开关。
此外,框架502上安装有两个运动传感器。本实施方式的运动传感器是惯性传感器,具体来说是作为第一传感器单元的第一传感器566以及作为第二传感器单元的第二传感器568。需要说明的是,第一传感器566以及第二传感器568能够应用上述加速度传感器1。第一传感器566设置在右部502A中的镜腿部502D侧的端部,第二传感器568设置在左部502B中的镜腿部502E侧的端部。即,在头戴式显示装置5000的佩戴状态下,第一传感器566以及第二传感器568位于头部中心的一侧。第一传感器566以及第二传感器568是诸如加速度传感器或角速度传感器(陀螺传感器)等惯性传感器,在本实施方式中,使用具有三轴陀螺传感器以及三轴加速度传感器的上述传感器单元。需要说明的是,上述加速度传感器1用于该传感器单元。第一传感器566以及第二传感器568在内置的检测机构的测定参考点上分别检测例如围绕X轴的旋转(间距)、围绕Y轴的旋转(偏转)以及围绕Z轴的旋转(滚动)。
第一传感器566以及第二传感器568的任意一个传感器在用户的头部中心的一侧,另一个传感器在用户的头部中心的另一侧。具体来说,第一传感器566在用户的头部的右侧,第二传感器568在左侧。需要说明的是,在本实施方式中,头部的中心指的是垂直于使用者身高的水平面中的头部中心。第一传感器566以及第二传感器568在水平面中的位置隔着该水平面中的头部中心位于右侧和左侧。
作为这样的构成的显示装置的一个示例的头戴式显示装置5000具备向用户的眼睛照射图像光的图像显示部520以及作为多个运动传感器的第一传感器566以及第二传感器568。第一传感器566以及第二传感器568的任意一个位于佩戴状态下的头部中心的一侧,另一个运动传感器位于头部中心的另一侧。因此,当用户的头部移动时,能够迅速求出运动中心处的运动量和运动方向等。
此外,在头戴式显示装置5000中,第一传感器566以及第二传感器568的任意一个在佩戴状态下位于头部中心的左侧,另一个运动传感器位于头部中心的右侧。因此,基于运动传感器的检测结果,能够迅速求得头部运动中心处的运动。
作为该显示装置的一个示例的头戴式显示装置5000具备作为第一传感器566以及第二传感器568的上述加速度传感器1,因此具有优异的可靠性。
以上基于图示的实施方式描述了物理量传感器、物理量传感器设备、复合传感器、惯性测量单元、移动体定位装置、便携式电子设备、电子设备、移动体以及显示装置,本发明不限于此,并且可以用具有相同功能的任意构成替换每个部分的构成。此外,在本发明中可以附加其他任意的构成物。
此外,尽管在上述实施方式中X轴、Y轴和Z轴彼此正交,但是本发明不限于此,只要X轴、Y轴和Z轴彼此交差即可,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轴可以相对于XY平面的法线方向稍微倾斜。需要说明的是,稍微指的是加速度传感器1能够发挥其效果的范围,具体的倾斜度角度(数值)根据构成等而不同。
以下将从上述实施方式获得的内容描述为各个方式。
[方式1]本方式有关的物理量传感器的特征在于,包括:物理量传感器元件,包括基板、盖以及物理量传感器元件片,所述盖以在内部构成收容空间的方式与所述基板接合,所述物理量传感器元件片收容在所述收容空间且能够检测物理量;以及电路元件,经由粘合剂粘合在所述盖的表面且所述物理量传感器元件片一侧的相反侧的表面上,在所述盖上,从贯通所述收容空间和所述相反侧的表面之间并由密封部件密封的贯通孔的内壁,遍及所述相反侧的表面的所述贯通孔的周缘设置有电极,在剖视下,所述电极的所述周缘区域的厚度相比于所述开口侧在与所述开口侧相反一侧更薄。
根据本方式,电极的周缘区域构成为电极的厚度相比于开口侧在与开口侧相反一侧更薄,所述电极的周缘区域遍及贯通孔的开口周缘而设置,所述贯通孔设置在盖的表面且物理量传感器元件片一侧的相反侧的表面上。由此,由于电极的周缘端部的厚度引起的台阶变小,因此减少了盖和电路元件的胶黏性部分不稳定的情况,并且能够减少由于盖和电路元件通过粘合剂粘合的部分不稳定而导致的粘合剂的变形(应力)。结果是,能够减少由于粘合剂的变形引起的偏压输出信号的波动。更具体地说,能够使粘合剂和电极的周缘端部之间难以滞留气泡,并且能够抑制由于气泡周边产生的热应力的不均等引起的变形而导致的偏压输出信号的波动。
[方式2]在上述方式所述的物理量传感器中,所述电极的所述周缘区域的厚度优选为随着远离所述贯通孔而逐渐减少。
根据本方式,由于随着远离贯通口电极的厚度逐渐减少,因此相比于贯通孔的开口侧远离开口的位置处的电极即电极的周缘端部处的电极的厚度导致的台阶变小,能够提高盖和电路元件之间通过粘合剂粘合的稳定性,并且能够减少由于粘合的不稳定导致的偏压输出信号的波动。
[方式3]在上述方式所述的物理量传感器中,所述电极的所述周缘区域的外边缘优选为包括倾斜面。
根据本方式,即使电极的周缘区域的外边缘的电极包括倾斜面,也能够提高盖和电路元件之间通过粘合剂粘合的稳定性,并且能够减少由于粘合的不稳定导致的偏压输出信号的波动。
[方式4]在上述方式所述的物理量传感器中,所述电极的所述周缘区域的表面优选为曲面状。
根据本方式,即使周缘区域处的电极表面是曲面状,也能够提高盖和电路元件之间通过粘合剂粘合的稳定性,并且能够减少由于粘合的不稳定导致的偏压输出信号的波动。
[方式5]在上述方式所述的物理量传感器中,所述电极的所述周缘区域的表面优选为阶梯状。
根据本方式,即使周缘区域的电极的表面是阶梯状,也能够提高盖和电路元件之间通过粘合剂粘合的稳定性,并且能够减少由于粘合的不稳定导致的偏压输出信号的波动。
[方式6]在上述方式所述的物理量传感器中,所述盖的与所述电路元件重合的区域优选为包括所述电极的形成区域以及所述电极的未形成区域。
根据本方式,通过在盖的与电路元件重合的区域中设置电极的未形成区域,能够提高电路元件和盖之间的粘合剂的粘合强度。
[方式7]在上述方式所述的物理量传感器中,所述物理量优选为加速度。
根据本方式,能够检测高精度的加速度数据,所述加速度数据减少了由于粘合的不稳定导致的偏压输出信号的波动。
[方式8]本方式有关的复合传感器的特征在于包括上述方式7所述的物理量传感器和角速度传感器。
根据本方式,能够享受具备上述物理量传感器的效果,并获取惯性测量精度高的复合传感器。
[方式9]本方式有关的惯性测量单元的特征在于具备上述方式7所述的物理量传感器、角速度传感器以及控制所述物理量传感器和所述角速度传感器的控制部。
根据本方式,能够享受具备上述物理量传感器的效果,并获取惯性测量精度高的惯性测量单元。
[方式10]本方式有关的移动体定位装置的特征在于,包括:上述方式9所述的惯性测量单元;接收部,从定位卫星接收叠加了位置信息的卫星信号;获取部,基于接收到的所述卫星信号来获取所述接收部的位置信息;运算部,基于从所述惯性测量单元输出的惯性数据来运算移动体的姿势;以及计算部,通过基于算出的所述姿势校正所述位置信息,从而算出所述移动体的位置。
根据本方式,能够享受使用上述物理量传感器的惯性测量单元的效果,并获取惯性测量精度高的移动体定位装置。
[方式11]本方式有关的便携式电子设备的特征在于,包括:上述方式1至7中任一项所述的物理量传感器;壳体,收容所述物理量传感器;处理部,收容在所述壳体中并处理从所述物理量传感器发出的输出数据;显示部,收容在所述壳体中;以及透光性盖,封闭所述壳体的开口。
根据本方式,能够享受上述物理量传感器的效果,并获取惯性测量精度高的便携式电子设备。
[方式12]在上述方式所述的便携式电子设备中,优选为包括卫星定位系统,用于测量用户的移动距离和移动轨迹。
根据本方式,提高了便携式电子设备的便利性。
[方式13]本方式有关的电子设备的特征在于,包括上述方式1至7中任一项所述的物理量传感器和基于从所述物理量传感器输出的检测信号执行控制的控制部。
根据本方式,能够享受上述物理量传感器的效果,并获取惯性测量精度高的电子设备。
[方式14]本方式有关的移动体的特征在于,包括上述方式1至7中任一项所述的物理量传感器和基于从所述物理量传感器输出的检测信号执行控制的控制部。
根据本方式,能够享受上述物理量传感器的效果,并获取惯性测量精度高的移动体。
[方式15]在上述方式所述的移动体中,优选为包括发动机系统、制动系统以及无匙进入系统中至少一个系统,所述控制部基于所述检测信号控制所述系统。
根据本方式,能够精确地控制发动机系统、制动系统、以及无匙进入系统中至少一个系统。
[方式16]本方式有关的行驶支持系统的特征在于,包括:上述方式1至7中任一项所述的物理量传感器;以及控制部,基于由所述物理量传感器检测到的检测信号来控制加速、制动、以及转向中至少一方,根据来自所述物理量传感器的检测信号的变化切换自动驾驶的实施与否。
根据本方式,通过控制加速、制动、以及转向中至少一个的控制部,能够根据由物理量传感器检测到的检测信号的变化来高精度切换自动驾驶的实施与否。
[方式17]本方式有关的显示装置的特征在于,包括:显示部,佩戴在用户的头部并向所述用户的眼睛照射图像光;以及上述方式1至7中任一项所述的物理量传感器,所述物理量传感器包括在佩戴状态下位于所述头部中心的一侧的第一传感器单元以及位于所述头部的中心的另一侧的第二传感器单元而构成。
根据本方式,在物理量传感器的佩戴状态下,显示装置位于头部中心的一侧。因此,当用户的头部移动时,能够迅速求得运动中心处的运动量和运动方向等。并且,能够享受上述物理量传感器的效果,并获取惯性测量精度高的显示装置。
[方式18]本方式有关的物理量传感器的制造方法的特征在于,包括以下工序:准备物理量传感器元件的工序,所述物理量传感器元件包括基板、盖以及物理量传感器元件片,所述盖以在内部构成收容空间的方式与所述基板接合并且所述盖设置有贯通所述收容空间和所述收容空间的相反侧的表面之间的贯通孔,所述物理量传感器元件片收容在所述收容空间;将用于在所述贯通孔的内部以及所述相反侧的表面的所述贯通孔的周缘上形成电极的掩膜放置到所述盖上的工序;经由所述掩膜在所述贯通孔的内部以及所述周缘上形成电极的工序;除去所述掩膜的工序;密封所述贯通孔的工序;以及在所述盖的所述相反侧的表面上经由粘合剂粘合电路元件的工序,在所述掩膜上,以与所述贯通孔相对的方式形成有贯通部,沿着所述贯通部的与所述盖对应的一侧的周缘形成有切口部。
根据本方式,通过使用这样的掩膜在贯通孔的开口周缘上形成电极,在剖视下,能够容易地形成厚度随着远离开口而逐渐减少的电极。由此,由于电极的周缘端部的厚度引起的台阶变小,能够使粘合剂和电极的周缘端部之间难以滞留气泡,并且能够抑制由于气泡周边产生的热应力的不均等引起的变形而导致的偏压输出信号的波动。
[方式19]在上述方式所述的物理量传感器的制造方法中,所述形成电极的工序优选为使用溅射方法或真空蒸镀法来形成电极。
根据本方式,在形成电极的工序中,通过溅射方法或真空蒸镀法能够容易地在贯通孔的内表面以及贯通孔的开口周缘上形成电极。

Claims (12)

1.一种物理量传感器,其特征在于,包括:
物理量传感器元件,包括基板、盖以及物理量传感器元件片,所述盖以在内部构成收容空间的方式与所述基板接合,并且所述盖具有凹陷部,所述凹陷部具有平面形状,
所述物理量传感器元件片收容在所述收容空间且能够检测物理量;以及
电路元件,经由粘合剂粘合在所述盖的表面且所述物理量传感器元件片一侧的相反侧的表面上,
在所述盖上,在所述凹陷部的底部,从贯通所述收容空间和所述相反侧的表面之间并由密封部件密封的贯通孔的内壁,遍及所述相反侧的表面的所述贯通孔的周缘设置有电极,
所述凹陷部的底部的平面区域大于所述贯通孔在所述底部上的开口区域,
在剖视观察所述电极时,设置在所述贯通孔的开口的所述周缘的所述电极的区域厚度相比于开口侧在与所述开口侧相反一侧更薄。
2.根据权利要求1所述的物理量传感器,其特征在于,
所述电极的所述周缘区域的厚度随着远离所述贯通孔而逐渐减少。
3.根据权利要求1所述的物理量传感器,其特征在于,
所述电极的所述周缘区域的外边缘包括倾斜面。
4.根据权利要求1所述的物理量传感器,其特征在于,
所述电极的所述周缘区域的表面为曲面状。
5.根据权利要求1所述的物理量传感器,其特征在于,
所述盖的与所述电路元件重合的区域包括所述电极的形成区域以及所述电极的未形成区域。
6.根据权利要求1所述的物理量传感器,其特征在于,
所述物理量是加速度。
7.一种复合传感器,其特征在于,包括:
权利要求6所述的物理量传感器;以及
角速度传感器。
8.一种电子设备,其特征在于,具备:
权利要求1所述的物理量传感器;以及
控制部,基于从所述物理量传感器输出的检测信号执行控制。
9.一种移动体,其特征在于,包括:
权利要求1所述的物理量传感器;
控制部,基于从所述物理量传感器输出的检测信号执行控制;以及
发动机系统、制动系统以及无匙进入系统中至少一个系统,
所述控制部基于所述检测信号控制所述系统。
10.一种行驶支持系统,其特征在于,包括:
权利要求1所述的物理量传感器;以及
控制部,基于由所述物理量传感器检测到的检测信号,控制加速、制动以及转向中至少一个,
根据来自所述物理量传感器的检测信号的变化,切换自动驾驶的实施与否。
11.一种物理量传感器的制造方法,其特征在于,
所述物理量传感器为权利要求1所述的物理量传感器,
所述物理量传感器的制造方法包括:
准备物理量传感器元件的工序,所述物理量传感器元件包括基板、盖以及物理量传感器元件片,所述盖以在内部构成收容空间的方式与所述基板接合并且所述盖设置有贯通所述收容空间和所述收容空间的相反侧的表面之间的贯通孔,所述物理量传感器元件片收容在所述收容空间;
将掩膜放置到所述盖上的工序,所述掩膜用于在所述贯通孔的内部以及所述相反侧的表面的所述贯通孔的周缘上形成电极;
经由所述掩膜在所述贯通孔的内部以及所述周缘上形成电极的工序;
除去所述掩膜的工序;
密封所述贯通孔的工序;以及
在所述盖的所述相反侧的表面上经由粘合剂粘合电路元件的工序,
在所述掩膜上,
以与所述贯通孔相对的方式形成有贯通部,
沿着所述贯通部的与所述盖对应的一侧的周缘形成有切口部。
12.根据权利要求11所述的物理量传感器的制造方法,其特征在于,
在形成所述电极的工序中,使用溅射方法或真空蒸镀法来形成电极。
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GR01 Patent grant
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