CN111398630B - 惯性传感器、电子设备以及移动体 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及惯性传感器、电子设备以及移动体。惯性传感器具备:基板;第一检测元件,设于所述基板的第一面,并具有第一可动部和第一固定部,所述第一可动部能够相对于所述基板进行位移,所述第一固定部与所述第一可动部连结,并固定于所述基板;以及第二检测元件,设于与所述第一面为表里关系的第二面,并具有第二可动部和第二固定部,所述第二可动部能够相对于所述基板进行位移,所述第二固定部与所述第二可动部连结,并固定于所述基板。

Description

惯性传感器、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及惯性传感器、电子设备以及移动体。
背景技术
专利文献1所记载的加速度传感器具备:锚固部;可动电极部,通过弹簧部而被锚固部支承为摆动自如;以及固定电极部,与可动电极部相对。在这样的结构中,若施加加速度,则可动电极部进行摆动,由此,可动电极部与固定电极部的间隙发生变化,它们之间的静电电容发生变化,因此能够基于该静电电容的变化来检测加速度。
专利文献1:国际公开第W017/104103号
然而,在专利文献1所记载的加速度传感器中,由于是多个传感器元件形成于一个基板的单面的结构,因此XY平面的接地面积与传感器元件的个数、面积成比例地增大。也就是说,在专利文献1所记载的加速度传感器中,难以实现装置的小型化。
发明内容
本申请的惯性传感器其特征在于,具备:基板;第一检测元件,设于所述基板的第一面,并具有第一可动部和第一固定部,所述第一可动部能够相对于所述基板进行位移,所述第一固定部与所述第一可动部连结,并固定于所述基板;以及第二检测元件,设于与所述第一面为表里关系的第二面,并具有第二可动部和第二固定部,所述第二可动部能够相对于所述基板进行位移,所述第二固定部与所述第二可动部连结,并固定于所述基板。
优选地,上述惯性传感器还具备:第一盖体,在所述第一盖体与所述第一面之间构成有第一空间;以及第二盖体,在所述第二盖体与所述第二面之间构成有第二空间,所述第一检测元件收容于所述第一空间,所述第二检测元件收容于所述第二空间,在所述第一盖体上设有用密封材料密封的第一孔,在所述基板上设有连通所述第一空间与所述第二空间的第二孔。
优选地,上述惯性传感器还具备:多个第一端子,设于所述第一面的所述第一空间的外侧;多个第二端子,设于所述第二面且设置于所述第二空间;以及贯通电极,设于所述基板,并电连接所述多个第一端子中任一第一端子与所述多个第二端子中任一第二端子,所述多个第一端子中任意个第一端子与所述第一检测元件电连接,所述多个第二端子中任意个第二端子与所述第二检测元件电连接。
在上述惯性传感器中,优选地,在所述多个第一端子中的一个第一端子与不同于所述一个第一端子的其它第一端子之间设有所述第一盖体。
优选地,上述惯性传感器还具备第三检测元件,所述第三检测元件设于所述第一面,并具有第三可动部和第三固定部,所述第三可动部能够相对于所述基板进行位移,所述第三固定部与所述第三可动部连结,并固定于所述基板,当俯视观察所述基板时,在所述基板为矩形的情况下,所述第一检测元件与所述第三检测元件设置在相对于与所述第一面平行且通过所述基板的对角线的交点的线成线对称的位置。
优选地,上述惯性传感器还具备第三检测元件,所述第三检测元件设于所述第一面,并具有第三可动部和第三固定部,所述第三可动部能够相对于所述基板进行位移,所述第三固定部与所述第三可动部连结,并固定于所述基板,当俯视观察所述基板时,在所述基板为矩形的情况下,所述第一检测元件与所述第三检测元件设置在相对于所述基板的对角线的交点成点对称的位置。
在上述惯性传感器中,优选地,当俯视观察所述基板时,在所述基板为矩形的情况下,所述第二孔设于与所述基板的对角线的交点重叠的位置。
在上述惯性传感器中,优选地,在俯视观察所述基板时,所述第二孔设于不与所述第一检测元件重叠的位置。
在上述惯性传感器中,优选地,在俯视观察所述基板时,所述第一固定部与所述第二固定部设于不重叠的位置。
本申请的电子设备其特征在于,具备上述惯性传感器和对来自所述惯性传感器的输出进行处理的处理部。
本申请的移动体其特征在于,具备上述惯性传感器和对来自所述惯性传感器的输出进行处理的处理部。
附图说明
图1是具有实施方式1所涉及的惯性传感器的惯性传感器模块的剖视图。
图2是图1所示的惯性传感器模块的俯视图。
图3是图1所示的惯性传感器所具有的基板的第一面的俯视图。
图4是图1所示的惯性传感器所具有的基板的第二面的俯视图。
图5是图1所示的惯性传感器所具有的第一检测元件、第三检测元件的俯视图。
图6是图1所示的惯性传感器所具有的第二检测元件的俯视图。
图7是图5所示的A-A’线的剖视图。
图8是使图5和图6所示的第一固定部~第四固定部示意性地重叠于基板的第一面后的俯视图。
图9是图3所示的B-B’线的剖视图。
图10是图3所示的C-C’线的剖视图。
图11A是表示图1所示的惯性传感器的制造工序的工艺流程图。
图11B是表示图1所示的惯性传感器的制造工序的工艺流程图。
图11C是表示图1所示的惯性传感器的制造工序的工艺流程图。
图11D是表示图1所示的惯性传感器的制造工序的工艺流程图。
图11E是表示图1所示的惯性传感器的制造工序的工艺流程图。
图11F是表示图1所示的惯性传感器的制造工序的工艺流程图。
图11G是表示图1所示的惯性传感器的制造工序的工艺流程图。
图11H是表示图1所示的惯性传感器的制造工序的工艺流程图。
图11I是表示图1所示的惯性传感器的制造工序的工艺流程图。
图11J是表示图1所示的惯性传感器的制造工序的工艺流程图。
图11K是表示图1所示的惯性传感器的制造工序的工艺流程图。
图11L是表示图1所示的惯性传感器的制造工序的工艺流程图。
图12是表示作为实施方式2所涉及的电子设备的智能电话的俯视图。
图13是表示作为实施方式3所涉及的电子设备的惯性测量装置的分解立体图。
图14是图13所示的惯性测量装置所具有的基板的立体图。
图15是表示作为实施方式4所涉及的电子设备的移动体定位装置的整体系统的框图。
图16是表示图15所示的移动体定位装置的作用的图。
图17是表示作为实施方式5所涉及的移动体的汽车的立体图。
图18是变形例1所涉及的惯性传感器所具有的基板的第一面的俯视图。
附图标记说明
1、惯性传感器模块;10、壳体;16、外部端子;17、内部端子;18、盖;20、IC;30、惯性传感器;40、基板;41、第一面;42、第二面;43、多个第一端子;44、多个第二端子;53、多条第一布线;54、多条第二布线;60、第一孔;61、第一盖体;63、密封材料;64、第二盖体;70、第二孔;71、多个贯通电极;100、第一检测元件;110、第一固定电极;120、第一可动电极;123、第一可动部;124、第一固定部;200、第二检测元件;210、第二固定电极;220、第二可动电极;223、第二可动部;224、第二固定部;300、第三检测元件;310、第三固定电极;320、第三可动电极;323、第三可动部;324、第三固定部;400、第四检测元件;410、第四固定电极;420、第四可动电极;423、第四可动部;424、第四固定部;1200、作为电子设备的智能电话;1500、作为移动体的汽车;2000、作为电子设备的惯性测量装置;3000、作为电子设备的移动体定位装置;S0、收容空间;O、基板的对角线的交点;S1、第一空间;S2、第二空间。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式所涉及的惯性传感器、电子设备以及移动体。需要指出,以下说明的实施方式并不将权利要求书所记载的本发明的内容局限于以下所述的内容。本实施方式中说明的结构并非全部都是本发明的必要结构要素。附图是示意性的,有可能包含与实际的尺寸以及尺寸的相对比率、配置、构造、材料等不同的情况。附图相互之间的尺寸、配置、构造等的关系也不一定严格地匹配。在附图所标注的坐标中图示出相互正交的三个轴即X轴、Y轴以及Z轴。另外,也将沿X轴、即与X轴平行的方向称为“X轴方向”,将沿Y轴、即与Y轴平行的方向称为“Y轴方向”,将沿Z轴、即与Z轴平行的方向称为“Z轴方向”。另外,也将各轴的箭头顶端侧称为“正侧”,也将相反侧称为“负侧”。另外,也将Z轴方向正侧称为“上”,也将Z轴方向负侧称为“下”。
实施方式1
图1是具有实施方式1所涉及的惯性传感器的惯性传感器模块1的剖视图。图2是图1所示的惯性传感器模块1的俯视图。
首先,说明惯性传感器模块1的简要结构。
惯性传感器模块1是能够检测X轴方向的加速度Ax、Y轴方向的加速度Ay、Z轴方向的加速度Az的加速度传感器模块。该惯性传感器模块1在壳体10的内部具有惯性传感器30和对从惯性传感器30输出的信号进行处理的IC20,并由盖18气密密封。
如图1所示,壳体10具有大致为矩形平板状的底部11和从底部11的周缘部起设置为与底部11垂直的框状的侧壁12,侧壁12具有与底部11连结的厚壁部13和厚度比厚壁部13薄且与厚壁部13的上端连结的薄壁部14。侧壁12的外侧的表面从厚壁部13至薄壁部14由分别连续的四个平坦的面构成。侧壁12的内侧的表面具有作为厚壁部13的上表面的台阶部15。
壳体10例如能够由包括氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)、氧化铍(BeO)等的各种陶瓷材料形成。此外,作为壳体10的材料,还能够采用树脂、金属、玻璃等满足设计上所需的刚性以及热膨胀系数的条件的各种材料。
如图1或图2所示,壳体10还具有相互分离地配置于底部11的下表面的多个外部端子16以及相互分离地配置于台阶部15的上表面的多个内部端子17。
外部端子16以及内部端子17各自例如能够通过如下方式来形成:对通过丝网印刷等形成图案的钨(W)、钼(Mo)等第一金属进行烧成并实施镍(Ni)、金(Au)等第二金属的镀覆。
多个外部端子16中的一部分经由设于壳体10的未图示的内部布线而与内部端子17电连接。此外,为了简化说明而省略了设于壳体10的一部分布线、端子等的图示。需要指出,“电连接”的意思并不局限于两个对象为相同电位的状态,还包括两个对象经由电路而连接的状态。
盖18通过密封材料19而与薄壁部14的上表面即侧壁12的上表面接合。盖18通过堵住壳体10的腔室的开口而与壳体10一起定义收容惯性传感器30以及IC20的收容空间S0。收容空间S0定义为被底部11的上表面、侧壁12的内侧的表面以及盖18的下表面包围的气密密封的空间。
作为盖18的材料,能够采用柯伐(Kovar)等金属材料、玻璃、硅、树脂材料、陶瓷等各种材料。另外,盖18也可以具有将由种类互不相同的材料形成的多个平板贴合而成的层叠构造。作为密封材料19,例如能够采用由金属材料、树脂材料、低熔点玻璃等形成的密封环。收容空间S0是比大气压低的减压气氛、或者氮(N2)、氩(Ar)、氦(He)等不活泼气体的气氛。
惯性传感器30例如是采用使半导体制造技术发展后的微机电系统(MEMS)制造而得的MEMS传感器。惯性传感器30通过第一粘接层27而安装于底部11的上表面。惯性传感器30具备配置于在收容空间S0中露出的后述的基板40的上表面的多个第一端子43。
惯性传感器30具有第一检测元件100以及第二检测元件200,在图1中大致以长方体状示出。包括第一检测元件100以及第二检测元件200在内的惯性传感器30的更具体的结构见后述。另外,关于惯性传感器30的制造方法,也将在后文中对其一个示例进行描述。
IC20是通过对从惯性传感器30输出的信号进行处理而输出表示加速度的数据的集成电路。IC20大致为长方体状。IC20通过第二粘接层28而安装于惯性传感器30的上表面、即与和第一粘接层27接触的下表面相反一侧的面,收容在壳体10中。IC20具备分别配置于在收容空间S0中露出的上表面的多个第一连接端子21以及多个第二连接端子22。
作为第一粘接层27和第二粘接层28的材料,例如能够采用环氧树脂、硅酮树脂等树脂系粘接剂、即芯片粘接(die-attach)材料。此外,作为第一粘接层27和第二粘接层28,能够采用焊料、纳米银浆。
惯性传感器模块1还具备多根线材,该多根线材是将分别设于惯性传感器30、IC20以及壳体10的端子电连接的接合线。如图2所示,线材被分类为分别将壳体10的内部端子17与IC20的第一连接端子21之间电连接的多根第一线材23以及分别将惯性传感器30的第一端子43与IC20的第二连接端子22之间电连接的多根第二线材24。
IC20经由第二线材24从第二连接端子22输入根据惯性传感器30的加速度从第一端子43输出的信号。IC20对从第二连接端子22输入的信号进行处理,将其转换为表示加速度的信号并从第一连接端子21输出。从第一连接端子21输出的信号经由第一线材23传递到内部端子17。
图3是惯性传感器30所具有的基板40的第一面41的俯视图。图4是惯性传感器30所具有的基板40的第二面42的俯视图。图5是惯性传感器30所具有的第一检测元件100、第三检测元件300的俯视图。图6是惯性传感器30所具有的第二检测元件200、第四检测元件400的俯视图。图7是图5所示的A-A’线的剖视图。
如图1、图3或图4所示,惯性传感器30由基板40、配置于基板40的第一面41的第一检测元件100和第三检测元件300、配置于基板40的第二面42的第二检测元件200和第四检测元件400、以覆盖第一检测元件100和第三检测元件300的方式与基板40接合的第一盖体61、以覆盖第二检测元件200和第四检测元件400的方式与基板40接合的第二盖体64等构成。在此,基板40的第一面41是指与Z轴垂直的基板40的两个表面中的上侧的面,基板40的第二面42是指与Z轴垂直的基板40的两个表面中的下侧的面。需要指出,只要没有特别说明,基板40在俯视观察时被视为矩形。
第一检测元件100是检测Z轴方向的加速度Az的传感器元件。如图3或者图5所示,第一检测元件100具有:第一固定电极110,形成于基板40的第一面41;第一固定部124,固定于基板40的第一面41;第一可动部123,相对于第一固定部124进行位移;第一弹簧部125,连结第一固定部124和第一可动部123;以及第一可动电极120,设于第一可动部123。
在从Z轴方向俯视观察时,第一可动部123的轮廓为矩形,在轮廓的内部设有第一固定部124以及第一弹簧部125。第一可动部123构成为,在X-Y面内以长边方向沿着X轴方向的方式延伸,且X轴的负侧比X轴的正侧更长。
第一可动部123由可动部126、127构成。可动部126是以第一固定部124为基准位于X轴的负侧的第一可动部123的长边部分。另外,可动部127是以第一固定部124为基准位于X轴的正侧的第一可动部123的短边部分。
第一可动电极120与第一可动部123为一体,设于第一可动部123的背面、即与第一固定电极110相对的面。第一可动电极120由可动电极121、122构成,可动电极121设于可动部126,可动电极122设于可动部127。
第一固定电极110由固定电极111、112构成。固定电极111设置为隔着间隙与可动电极121相对,固定电极112设置为隔着间隙与可动电极122相对。
第三检测元件300为与第一检测元件100相似的形状,是与第一检测元件100同样地检测Z轴方向的加速度Az的传感器元件。如图5所示,第三检测元件300具有:第三固定电极310,形成于基板40的第一面41;第三固定部324,固定于基板40的第一面41;第三可动部323,相对于第三固定部324进行位移;第三弹簧部325,连结第三固定部324与第三可动部323;以及第三可动电极320,设于第三可动部323。
在从Z轴方向俯视观察时,第三可动部323的轮廓为矩形,在轮廓的内部设有第三固定部324以及第三弹簧部325。第三可动部323构成为在X轴方向上延伸,且X轴的负侧比X轴的正侧更长。
第三可动部323由可动部326、327构成。可动部326是以第三固定部324为基准位于X轴的负侧的第三可动部323的长边部分。另外,可动部327是以第三固定部324为基准位于X轴的正侧的第三可动部323的短边部分。
第三可动电极320与第三可动部323为一体,设于第三可动部323的背面、即与第三固定电极310相对的面。第三可动电极320由可动电极321、322构成,可动电极321设于可动部326,可动电极322设于可动部327。
第三固定电极310由固定电极311、312构成。固定电极311设置为隔着间隙与可动电极321相对,固定电极312设置为隔着间隙与可动电极322相对。
惯性传感器30将第一检测元件100的第一固定电极110与第一可动电极120之间的间隙变化、以及第三检测元件300的第三固定电极310与第三可动电极320之间的间隙变化作为静电电容的变化进行检测,从而检测Z轴方向的加速度Az。
第二检测元件200是检测X轴方向的加速度Ax的传感器元件。如图4或图6所示,第二检测元件200具有:第二固定部224,固定于基板40的第二面42;第二固定电极210,固定于第二固定部224;第二可动部223,相对于第二固定部224进行位移;第二弹簧部225,连结第二固定部224与第二可动部223;以及第二可动电极220,设于第二可动部223。
第二固定电极210由固定电极211、212构成。第二固定部224由固定部213、214、226构成。
在从Z轴方向俯视观察时,第二可动部223的轮廓为矩形,在轮廓的内部设有第二固定部224、第二弹簧部225、第二固定电极210。另外,第二可动部223具有:第一开口部231,相对于固定部226位于Y轴方向正侧,且在内侧配置有固定电极211和第一可动电极指221;以及第二开口部232,相对于固定部226位于Y轴方向负侧,且在内侧配置有固定电极212和第二可动电极指222。
固定部213以固定部226为基准设于Y轴正侧。固定部214以固定部226为基准设于Y轴负侧。
固定电极211固定于固定部213。固定电极211具有:第一主干部215,由固定部213支承;以及多个第一固定电极指216,从第一主干部215向Y轴方向两侧延伸。第一固定电极指216沿X轴方向相互分离地设置有多个。
第一主干部215呈棒状,其一端与固定部213连接,另一端为自由端。另外,在从Z轴方向俯视观察时,第一主干部215沿相对于X轴以及Y轴各自倾斜的轴Q1延伸。需要指出,如图6所示,轴Q1以越靠X轴方向正侧,与中心轴C1的分离距离越大的方式倾斜。
固定电极212固定于固定部214。固定电极212具有:第二主干部217,由固定部214支承;以及多个第二固定电极指218,从第二主干部217向Y轴方向两侧延伸。第二固定电极指218沿X轴方向相互分离地设置有多个。
第二主干部217呈棒状,其一端与固定部214连接,另一端为自由端。另外,在从Z轴方向俯视观察时,第二主干部217沿相对于X轴以及Y轴各自倾斜的轴Q2延伸。需要指出,轴Q2以越靠X轴方向正侧,与中心轴C1的分离距离越大的方式倾斜。
第二可动电极220具有:第一可动电极指221,位于第一开口部231内,且由第二可动部223支承;以及第二可动电极指222,位于第二开口部232内,且由第二可动部223支承。
第一可动电极指221沿X轴方向相互分离地设置有多个,且与多个第一固定电极指216呈梳齿状咬合。各第一可动电极指221相对于成对的第一固定电极指216位于X轴方向负侧,并隔着间隙与第一固定电极指216相对。
第二可动电极指222沿X轴方向相互分离地设置有多个,且与多个第二固定电极指218呈梳齿状咬合。各第二可动电极指222相对于成对的第二固定电极指218位于X轴方向负侧,并隔着间隙与第二固定电极指218相对。
惯性传感器30将第二检测元件200的第一固定电极指216与第一可动电极指221之间的间隙变化、以及第二固定电极指218与第二可动电极指222之间的间隙变化作为静电电容的变化进行检测,从而检测X轴方向的加速度Ax。
第四检测元件400为以Z轴为中心向顺时针方向将第二检测元件200旋转90度所得的形状,是检测Y轴方向的加速度Ay的传感器元件。如图6所示,第四检测元件400具有:第四固定部424,固定于基板40的第二面42;第四固定电极410,固定于第四固定部424;第四可动部423,相对于第四固定部424进行位移;第四弹簧部425,连结第四固定部424和第四可动部423;以及第四可动电极420,设于第四可动部423。
第四固定电极410由固定电极411、412构成。第四固定部424由固定部413、414、426构成。
在从Z轴方向俯视观察时,第四可动部423的轮廓为矩形,在轮廓的内部设有第四固定部424、第四弹簧部425、第四固定电极410。另外,第四可动部423具有:第三开口部431,相对于固定部426位于X轴方向负侧,且在内侧配置有固定电极411和第三可动电极指421;以及第四开口部432,相对于固定部426位于X轴方向正侧,且在内侧配置有固定电极412和第四可动电极指422。
固定部413以固定部426为基准设于X轴负侧。固定部414以固定部426为基准设于X轴正侧。
固定电极411固定于固定部413。固定电极411具有:第三主干部415,由固定部413支承;以及多个第三固定电极指416,从第三主干部415向X轴方向两侧延伸。第三固定电极指416沿Y轴方向相互分离地设置有多个。
第三主干部415呈棒状,其一端与固定部413连接,另一端为自由端。另外,在从Z轴方向俯视观察时,第三主干部415沿相对于X轴以及Y轴各自倾斜的轴Q3延伸。需要指出,轴Q3以越靠Y轴方向正侧,与中心轴C2的分离距离越大的方式倾斜。
固定电极412固定于固定部414。固定电极412具有:第四主干部417,由固定部414支承;以及多个第四固定电极指418,从第四主干部417向X轴方向两侧延伸。第四固定电极指418沿Y轴方向相互分离地设置有多个。
第四主干部417呈棒状,其一端与固定部414连接,另一端为自由端。另外,在从Z轴方向俯视观察时,第四主干部417沿相对于X轴以及Y轴各自倾斜的轴Q4延伸。需要指出,轴Q4以越靠Y轴方向正侧,与中心轴C2的分离距离越大的方式倾斜。
第四可动电极420具有:第三可动电极指421,位于第三开口部431内,且由第四可动部423支承;以及第四可动电极指422,位于第四开口部432内,且由第四可动部423支承。
第三可动电极指421沿Y轴方向相互分离地设置有多个,且与多个第三固定电极指416呈梳齿状咬合。各第三可动电极指421相对于成对的第三固定电极指416位于Y轴方向负侧,并隔着间隙与第三固定电极指416相对。
第四可动电极指422沿Y轴方向相互分离地设置有多个,且与多个第四固定电极指418呈梳齿状咬合。各第四可动电极指422相对于成对的第四固定电极指418位于Y轴方向负侧,并隔着间隙与第四固定电极指418相对。
惯性传感器30将第四检测元件400的第三固定电极指416与第三可动电极指421之间的间隙变化、以及第四固定电极指418与第四可动电极指422之间的间隙变化作为静电电容的变化进行检测,从而检测Y轴方向的加速度Ay。
第一检测元件100、第二检测元件200、第三检测元件300以及第四检测元件400能够通过对掺杂有磷(P)、硼(B)等杂质的硅基板进行蚀刻而进行图案化来形成。不过,作为材料,并没有特别限定。
如图7所示,为了确保第一检测元件100的第一可动部123可动的空间M1,基板40具有向第一面41侧开放的凹部66。另外,为了确保第二检测元件200的第二可动部223可动的空间M2,具有向第二面42侧开放的凹部67。对于第三检测元件300的第三可动部323以及第四检测元件400的第四可动部423也是同样,分别在基板40的第一面41以及第二面42设有作为用于可动的空间的凹部,但未图示而进行了省略。
作为基板40,可以使用由包含碱金属离子的玻璃材料、例如TEMPAX(注册商标)玻璃、Pyrex(注册商标)玻璃那样的硼硅酸玻璃构成的玻璃基板。由此,基板40的加工变得容易。进而,能够通过阳极接合来接合基板40与第一检测元件100、第二检测元件200、第三检测元件300以及第四检测元件400,能够将它们牢固地接合。不过,作为基板40,并不限定于玻璃基板,例如也可以使用硅基板、陶瓷基板。
即,本实施方式的惯性传感器30具备:基板40;第一检测元件100,设于基板40的第一面41,具有能够相对于基板40进行位移的第一可动部123和与第一可动部123连结且固定于基板40的第一固定部124;以及第二检测元件200,设于与第一面41为表里关系的第二面42,具有能够相对于基板40进行位移的第二可动部223和与第二可动部223连结且固定于基板40的第二固定部224。
如图3所示,第一检测元件100和第三检测元件300设置在相对于与基板40的第一面41平行且通过基板40的第一面41的对角线的交点O的线L1成线对称的位置。
即,本实施方式的惯性传感器30具备第三检测元件300,该第三检测元件300设于第一面41,具有能够相对于基板40进行位移的第三可动部323和与第三可动部323连结且固定于基板40的第三固定部324,当俯视观察基板40时,在基板40为矩形的情况下,第一检测元件100和第三检测元件300设置在相对于与第一面41平行且通过基板40的对角线的交点O的线L1成线对称的位置。
图8是示意性地使图5和图6所示的第一固定部124、第二固定部224、第三固定部324以及第四固定部424与基板40的第一面41相重叠后的俯视图。在此,为了简化,未图示多条第一布线53。
如图8所示,第一检测元件100的第一固定部124以及第三检测元件300的第三固定部324设于不与第二检测元件200的第二固定部224以及第四检测元件400的第四固定部424重叠的位置。
即,在俯视观察基板40时,第一固定部124与第二固定部224设于不重叠的位置。
参照图1以及图3可知,惯性传感器30的第一盖体61具有向下表面侧开放的凹部62,第一盖体61以将第一检测元件100以及第三检测元件300收纳于凹部62中的方式接合于基板40的第一面41。通过第一盖体61以及基板40形成气密地收纳第一检测元件100以及第三检测元件300的第一空间S1。进而,第一盖体61具有用密封材料63气密密封的第一孔60。
参照图1以及图4可知,第二盖体64具有向上表面侧开放的凹部65,第二盖体64以将第二检测元件200以及第四检测元件400收纳于凹部65中的方式接合于基板40的第二面42。通过第二盖体64以及基板40形成气密地收纳第二检测元件200以及第四检测元件400的第二空间S2。另外,第二盖体64的Z轴负侧的面通过第一粘接层27而同与壳体10的收容空间S0相接的底面29粘接。
第一盖体61以及第二盖体64由硅基板构成,通过玻璃料而与基板40接合。不过,对于第一盖体61以及第二盖体64的构成材料、第一盖体61以及第二盖体64与基板40的接合方法并没有特别限定。
图9是图3所示的B-B’线的剖视图。图10是图3所示的C-C’线的剖视图。
如图1、图3或图4所示,基板40具有第二孔70、多个第一端子43、多个第二端子44、多条第一布线53以及多条第二布线54。另外,如图9以及图10所示,基板40具有多个贯通电极71。
如图1所示,第二孔70在第一盖体61和第二盖体64已接合于基板40的状态下连接第一空间S1与第二空间S2。
即,本实施方式的惯性传感器30具备:第一盖体61,在与第一面41之间构成密闭的第一空间S1;以及第二盖体64,在与第二面42之间构成密闭的第二空间S2,第一检测元件100收容于第一空间S1,第二检测元件200收容于第二空间S2,在第一盖体61上设有由密封材料63密封的第一孔60,在基板40上设有使第一空间S1与第二空间S2连通的第二孔70。
如图3所示,第二孔70设于与基板40的第一面41的对角线的交点O重叠的位置。另外,如图4所示,第二孔70设于与基板40的第二面42的对角线的交点O重叠的位置。
即,当俯视观察基板40时,在基板40为矩形的情况下,第二孔70设于与基板40的对角线的交点O重叠的位置。
如图3所示,第二孔70与第一检测元件100以及第三检测元件300独立地设于互不重叠的位置。另外,如图4所示,第二孔70与第二检测元件200以及第四检测元件400独立地设于互不重叠的位置。
即,在俯视观察基板40时,第二孔70设于不与第一检测元件100重叠的位置。
如图3所示,多个第一端子43配置于基板40的第一面41,且设于由第一盖体61所收容的第一空间S1的外侧。多个第一端子43由端子45a、45b、46a、46b、47a、47b、48a、48b、49构成。
如图3所示,多条第一布线53配置于基板40的第一面41。多条第一布线53由布线81a、81b、82a、82b、83a、83b、83c构成。
端子45a经由布线81a与第一检测元件100的固定电极111电连接。端子45b经由布线81b与第一检测元件100的固定电极112电连接。端子45a以及端子45b配置成将第一盖体61夹在它们之间。
端子47a经由布线82a与第三检测元件300的固定电极311电连接。端子47b经由布线82b与第三检测元件300的固定电极312电连接。端子47a以及端子47b配置成将第一盖体61夹在它们之间。
端子49经由布线83a、83b与第一检测元件100的第一固定部124电连接。第一检测元件100的第一可动电极120、第一固定部124、第一可动部123由同一材料构成且为一体。也就是说,端子49与第一检测元件100的第一可动电极120电连接。
端子49经由布线83a、83c与第三检测元件300的第三固定部324电连接。第三检测元件300的第三可动电极320、第三固定部324、第三可动部323由同一材料构成且为一体。也就是说,端子49与第三检测元件300的第三可动电极320电连接。
布线83a在面向第一空间S1的基板40的第一面41处分支为布线83b以及布线83c。
端子46a以及端子46b配置成将第一盖体61夹在它们之间。
端子48a以及端子48b配置成将第一盖体61夹在它们之间。
即,本实施方式的惯性传感器30在多个第一端子43中的一个端子45a与不同于一个端子45a的端子45b之间配置有第一盖体61。
如图1或图4所示,多个第二端子44配置于基板40的第二面42且设于由第二盖体64所收容的第二空间S2。如图4所示,多个第二端子44由端子50、51a、51b、52a、52b构成。
如图4所示,多条第二布线54配置于基板40的第二面42,且设于由第二盖体64所收容的第二空间S2。多条第二布线54由布线84a、84b、85a、85b、86a、86b、86c构成。
端子51a经由布线84a与第二检测元件200的固定电极211电连接。端子51b经由布线84b与第二检测元件200的固定电极212电连接。
端子52a经由布线85a与第四检测元件400的固定电极411电连接。端子52b经由布线85b与第四检测元件400的固定电极412电连接。
端子50经由布线86a、86b与第二检测元件200的固定部226电连接。第二检测元件200的第二可动电极220、固定部226、第二可动部223由同一材料构成且为一体。也就是说,端子50与第二检测元件200的第二可动电极220电连接。
端子50经由布线86a、86c与第四检测元件400的固定部426电连接。第四检测元件400的第四可动电极420、固定部426、第四可动部423由同一材料构成且为一体。也就是说,端子50与第四检测元件400的第四可动电极420电连接。
布线86a在面向第二空间S2的基板40的第二面42处分支为布线86b以及布线86c。
如图9或图10所示,多个贯通电极71由贯通电极72a、72b、73a、73b、74构成。
如图10所示,贯通电极72a设置为从基板40的第一面41朝向第二面42贯通,将端子46a与端子51a电连接。也就是说,端子46a与第二检测元件200的固定电极211电连接。
如图9所示,贯通电极72b设置为从基板40的第一面41朝向第二面42贯通,将端子46b与端子51b电连接。也就是说,端子46b与第二检测元件200的固定电极212电连接。
如图9所示,贯通电极73a设置为从基板40的第一面41朝向第二面42贯通,将端子48a与端子52a电连接。也就是说,端子48a与第四检测元件400的固定电极411电连接。
如图10所示,贯通电极73b设置为从基板40的第一面41朝向第二面42贯通,将端子48b与端子52b电连接。也就是说,端子48b与第四检测元件400的固定电极412电连接。
如图9所示,贯通电极74设置为从基板40的第一面41朝向第二面42贯通,将端子49与端子50电连接。也就是说,端子49与第一检测元件100的第一可动电极120、第二检测元件200的第二可动电极220、第三检测元件300的第三可动电极320以及第四检测元件400的第四可动电极420电连接。
即,本实施方式的惯性传感器30具备:多个第一端子43,设于第一面41且设于第一空间S1的外侧;多个第二端子44,设于第二面42且设置于第二空间S2;以及多个贯通电极71,设于基板40,并电连接多个第一端子43中任一第一端子与多个第二端子44中任一第二端子,多个第一端子43中任意个第一端子与第一检测元件100电连接,多个第二端子44中任意个第二端子与第二检测元件200电连接。
图11A~图11L是表示图1所示的惯性传感器30的制造工序的工艺流程图。需要指出,相对于图11A~图11E,图11F~图11L将上下翻转加以示出。
在惯性传感器30的制造方法中,例如可以列举出图11A~图11L所示的方法。为了简化,在图11A~图11L中,第一检测元件100以及第二检测元件200大致为长方体状。另外,设基板40由玻璃基板构成,设第一检测元件100、第二检测元件200、第一盖体61以及第二盖体64由硅基板构成。需要指出,为了简化,省略第三检测元件300以及第四检测元件400。
首先,如图11A所示,通过激光加工、镀覆、蚀刻等,以从晶片状的基板40的第二面42贯通至第一面41的方式形成多个贯通电极71。另外,通过蚀刻等,在基板40的第二面42上形成凹部67以及以从基板40的第二面42贯通至第一面41的方式形成的第二孔70。
接下来,如图11B所示,通过CVD(Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积)、PVD(Physical Vapor Deposition:物理气相沉积)等在基板40的第二面42形成多个第二端子44以及多条第二布线54。
接着,如图11C所示,通过阳极接合、等离子体接合等将构成第二检测元件200的晶片状的硅基板接合于基板40的第二面42。
接着,如图11D所示,通过蚀刻等对接合后的硅基板进行图案化,形成第二检测元件200。
接着,如图11E所示,通过玻璃料接合、等离子体接合等将通过蚀刻等形成有第二盖体64的凹部65的晶片状的硅基板与基板40的第二面42接合。
接下来,如图11F所示,通过蚀刻等在基板40的第一面41形成凹部66。
接下来,如图11G所示,通过CVD、PVD等在基板40的第一面41形成多个第一端子43以及多条第一布线53。
接下来,如图11H所示,通过阳极接合、等离子体接合等将构成第一检测元件100的硅基板接合于基板40的第一面41。
接着,如图11I所示,通过蚀刻等对接合后的硅基板进行图案化,形成第一检测元件100。
接着,如图11J所示,通过玻璃料接合、等离子体接合等将通过蚀刻等形成有第一盖体61的凹部62以及第一孔60的晶片状的硅基板与基板40的第一面41接合。
接着,如图11K所示,在第一孔60中填充由以AuGe为代表的、通过激光熔融的材料构成的密封材料63,并利用激光照射等以任意的气体以及压力进行气密密封。
接着,如图11L所示,通过刀片切割、隐形切割等从晶片状的接合基板切割出惯性传感器30。
如上所述,根据本实施方式所涉及的惯性传感器,能够获得以下效果。
通过将第一检测元件100以及第三检测元件300形成于基板40的第一面41且将第二检测元件200以及第四检测元件400形成于基板40的第二面42,从而与将第二检测元件200以及第四检测元件400形成于第一面41的情况相比,形成于第一面41的检测元件的个数减少。由此,能够减少基板40的XY平面的面积,因此能够实现惯性传感器的小型化。
通过在基板40上形成第二孔70,从而与未形成第二孔70的情况相比,能够利用第一盖体61一并地对第一空间S1和第二空间S2进行气密密封。由此,能够省略通过第二盖体64进行气密密封,因此能够简化制造工序。
在俯视观察基板40时,第二孔70设于不与第一检测元件100以及第三检测元件300重叠的位置,从而与设于重叠的位置的情况相比,能够抑制第一固定电极110以及第三固定电极310的面积减少。由此,与第一可动电极120相对的第一固定电极110的面积以及与第三可动电极320相对的第三固定电极310的面积并未减少,所以检测出的静电电容也不会减少。因此,能够维持惯性传感器的检测灵敏度。
进而,在俯视观察基板40时,第二孔70设于不与第一检测元件100以及第三检测元件300重叠的位置,从而与设于重叠的位置的情况相比,能够抑制因第一可动部123以及第三可动部323可动而产生的气流通过第二孔70流入第二空间S2。由此,第二可动部223以及第四可动部423不易因第一可动部123及第三可动部323可动而产生的气流发生位移,能够发挥期望的检测精度。因而,能够维持惯性传感器的检测精度。
通过将第二盖体64接合于基板40的第二面42,从而与不将第二盖体64接合于第二面42的情况相比,基板40与壳体10的底面29的距离增大。更加具体地,通过构成为将第二盖体64接合于基板40的第二面42,并将第二盖体64粘接于壳体10的底面29,从而与构成为不在第二面42形成第二检测元件200以及第四检测元件400,另外,不将第二盖体64接合于第二面42而将第二面42粘接于壳体10的底面29的情况相比,基板40与壳体10的底面29的距离增大。由此,从壳体10的底面29受到的应力不易作用于基板40,能够抑制因应力而导致的变形,能够抑制因基板40变形而导致各检测元件的固定电极与可动电极的间隙变动,因此从检测元件输出的信号稳定。因而,能够实现输出稳定性优异的惯性传感器。
在俯视观察基板40时,第一检测元件100和第三检测元件300设置在相对于与基板40的第一面41平行且通过基板40的对角线的交点的线成线对称的位置,从而与未设置于线对称的位置的情况相比,能够减少因基板40变形而导致的各检测元件的固定电极与可动电极的间隙的变动差异。也就是说,在基板40以线对称的对称轴为中心变形的情况下,第一检测元件100的第一固定电极110与第一可动电极120的间隙和第三检测元件300的第三固定电极310与第三可动电极320的间隙大致相同,因此从检测元件输出的信号稳定。因而,除了上述效果之外,还能够实现输出稳定性更优异的惯性传感器。
通过在基板40的第一面41处,多个第一端子43配置在将第一盖体61夹在它们之间的位置,从而与多个第一端子43配置在未将第一盖体61夹在它们之间的位置的情况相比,自第一盖体61受到的应力不会集中于基板40的局部而更均等地发挥作用。由此,在基板40中,能够抑制因应力引起的变形的偏颇,能够减少因基板40变形而导致的各检测元件的固定电极与可动电极的间隙的变动差异,因此从检测元件输出的信号稳定。因而,除了上述效果之外,还能够实现输出稳定性更为优异的惯性传感器。
在俯视观察基板40时,第二孔70设于与基板40的第一面41的对角线的交点重叠的位置,从而与设于不与对角线的交点重叠的位置的情况相比,基板40从第一盖体61、第二盖体64以及壳体10等受到的应力不会集中于基板40的局部而更均等地发挥作用。由此,在基板40中,能够抑制因应力引起的变形的偏颇,能够减少因基板40变形而导致的各检测元件的固定电极与可动电极的间隙的变动差异,因此从检测元件输出的信号稳定。因而,除了上述效果之外,还能够实现输出稳定性更为优异的惯性传感器。
通过在基板40上形成多个贯通电极71,从而与未形成多个贯通电极71的情况相比,能够缓和基板40从第一盖体61、第二盖体64以及壳体10等受到的应力的影响。也就是说,多个贯通电极71作为缓冲件发挥功能,能够抑制因外部应力而产生的基板40的变形。由此,即使在过度的应力作用于基板40的情况下,基板40也不易变形,能够抑制因基板40变形而导致的各检测元件的固定电极与可动电极的间隙的变动,因此从检测元件输出的信号稳定。因而,除了上述效果之外,还能够实现输出稳定性更为优异的惯性传感器。
通过在俯视观察基板40时,第一固定部124及第三固定部324与第二固定部224及第四固定部424设于互不重叠的位置,从而与重叠设置的情况相比,因第一可动部123以及第三可动部323可动而产生的物理性振动不易经由基板40传递到第二可动部223以及第四可动部423,不易因振动而发生位移。由此,即使在第一可动部123以及第三可动部323过度可动的情况下,也能够抑制因振动引起的第二可动部223以及第四可动部423的固定电极与可动电极的间隙的变动,因此从检测元件输出的信号稳定。因而,除了上述效果之外,还能够实现输出稳定性更为优异的惯性传感器。
通过多个第一端子43与多个第二端子44经由多个贯通电极71而电连接,从而与不进行电连接的情况相比,能够将由第二检测元件200以及第四检测元件400检测出的信号从多个第一端子43输出。由此,通过利用第二线材24将多个第一端子43与IC20的第二连接端子22电连接,从而能够获取从惯性传感器30输出的全部信号,因此电连接较为容易。
实施方式2
图12是表示作为实施方式2所涉及的电子设备的智能电话1200的俯视图。
在作为电子设备的智能电话1200中内置有惯性传感器30和基于从惯性传感器30输出的检测信号进行控制的作为处理部的控制电路1210。由惯性传感器30检测出的检测数据被发送至控制电路1210,控制电路1210能够根据接收到的检测数据识别智能电话1200的姿势、举动,并使显示于显示部1208的显示图像发生变化、或者鸣响警告音、效果音、或者驱动振动电机而使主体振动。
即,作为电子设备的智能电话1200具备惯性传感器30和对来自惯性传感器30的输出进行处理的处理部。
如上所述,根据本实施方式所涉及的电子设备,能够获得以下效果。
由于作为电子设备的智能电话1200具有惯性传感器30,因此能够享有上述惯性传感器30的效果。也就是说,通过具备小型化的惯性传感器30,例如能够缩小智能电话1200的面积而实现小型化、或者能够在增加的收容空间中追加其它构成部分而提高性能。
需要指出,本发明的电子设备除了上述智能电话1200之外,例如还能够应用于个人计算机、数码相机、平板终端、钟表、智能手表、喷墨打印机、膝上型个人计算机、电视机、HMD(头戴式显示器)等可穿戴终端、摄像机、录像机、汽车导航装置、传呼机、电子记事本、电子词典、计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、可视电话、防盗用电视监视器、电子双筒镜、POS终端、医疗设备、鱼群探测器、各种测量设备、移动体终端基站用设备、车辆、飞机、船舶等的各种计量仪器类、飞行模拟器、网络服务器等。
实施方式3
图13是表示作为实施方式3所涉及的电子设备的惯性测量装置2000的分解立体图。图14是图13所示的惯性测量装置2000所具有的基板的立体图。
作为电子设备的惯性测量装置2000(IMU:Inertial Measurement Unit)是检测汽车、机器人等被装配装置的姿势、举动的惯性测量装置。惯性测量装置2000作为具备三轴加速度传感器以及三轴角速度传感器的六轴运动传感器发挥功能。
惯性测量装置2000是平面形状为大致正方形的长方体。另外,在正方形的位于对角线方向上的两处顶点附近形成有作为固定部的螺纹孔2110。使两根螺钉通过该两处螺纹孔2110而能够将惯性测量装置2000固定于汽车等被装配体的被装配面。需要指出,通过零部件的选择、设计变更,也能够小型化为能够搭载于例如智能电话、数码相机的尺寸。
惯性测量装置2000构成为具有外壳2100、接合构件2200以及传感器模块2300,并且传感器模块2300隔着接合构件2200插入外壳2100的内部。外壳2100的外形与上述惯性测量装置2000的整体形状相同,是平面形状为大致正方形的长方体,在正方形的位于对角线方向上的两处顶点附近分别形成有螺纹孔2110。另外,外壳2100为箱形,在其内部收纳有传感器模块2300。
传感器模块2300具有内壳2310和基板2320。内壳2310是支承基板2320的构件,形成为收纳于外壳2100内部的形状。另外,在内壳2310上形成有用于抑制与基板2320的接触的凹部2311、用于使后述的连接器2330露出的开口2312。这样的内壳2310通过接合构件2200而接合于外壳2100。另外,在内壳2310的下表面通过粘接剂而接合有基板2320。
如图14所示,在基板2320的上表面安装有连接器2330、检测绕Z轴的角速度的角速度传感器2340z、检测X轴、Y轴以及Z轴各轴向的加速度的加速度传感器2350等。另外,在基板2320的侧面安装有检测绕X轴的角速度的角速度传感器2340x以及检测绕Y轴的角速度的角速度传感器2340y。作为这些各传感器2340x、2340y、2340z、2350,能够使用本申请的惯性传感器30。
另外,在基板2320的下表面安装有对来自各传感器2340x、2340y、2340z、2350的输出进行处理的作为处理部的控制IC2360。控制IC2360是MCU(Micro Controller Unit:微控制器),对惯性测量装置2000的各部进行控制。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嵌入分组数据中的程序、附带的数据等。需要指出,在基板2320上还安装有其它的多个电子元器件。
如上所述,根据本实施方式涉及的电子设备,能够获得以下效果。
由于作为电子设备的惯性测量装置2000具有惯性传感器30,因此能够享有上述惯性传感器30的效果。也就是说,通过具备小型化的惯性传感器30,例如能够缩小惯性测量装置2000的面积而实现小型化、或者能够在增加的收容空间中追加其它构成部分而提高性能。
实施方式4
图15是表示作为实施方式4所涉及的电子设备的移动体定位装置3000的整体系统的框图。图16是表示图15所示的移动体定位装置3000的作用的图。
移动体定位装置3000是装配于移动体进行使用来用于进行该移动体的定位的装置。需要指出,作为移动体,并没有特别限定,自行车、汽车、机动二轮车、电车、飞机、船等均可,在本实施方式中,说明使用四轮汽车作为移动体的情况。
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。
惯性测量装置3100具有三轴的加速度传感器3110和三轴的角速度传感器3120。运算处理部3200接收来自加速度传感器3110的加速度数据以及来自角速度传感器3120的角速度数据,对这些数据进行惯性导航运算处理,并输出包含移动体的加速度以及姿势的惯性导航定位数据。作为惯性测量装置3100,例如能够使用上述惯性测量装置2000。另外,作为三轴的加速度传感器3110、三轴的角速度传感器3120,能够使用本申请的惯性传感器30。
另外,GPS接收部3300经由接收天线3400接收来自GPS卫星的信号。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定位数据中还包括表示接收状态、接收时刻等的状态数据。
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,具体是移动体行驶在地面上的哪个位置。例如,即使GPS定位数据中包含的移动体的位置相同,如图16所示,若移动体的姿势因地面的倾斜θ等的影响而不同,则移动体也是在地面的不同位置进行行驶。因此,仅靠GPS定位数据无法计算出移动体的准确位置。在此,位置合成部3600使用惯性导航定位数据来计算移动体行驶于地面的哪个位置。
从位置合成部3600输出的位置数据被处理部3700进行规定的处理,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。
实施方式5
图17是表示作为实施方式5所涉及的移动体的汽车1500的立体图。
图17所示的汽车1500是应用了本实施方式的移动体的汽车。在该图中,汽车1500包括发动机系统、制动系统以及无钥匙进入系统中至少任一系统1510。另外,在汽车1500中内置有惯性传感器30,能够通过惯性传感器30来检测车身1501的姿势。惯性传感器30的检测信号被供给至作为处理部的控制装置1502,控制装置1502能够基于该信号对系统1510进行控制。
即,作为移动体的汽车1500具备惯性传感器30和对来自惯性传感器30的输出进行处理的处理部。
如上所述,根据本实施方式涉及的移动体,能够获得以下效果。
由于作为移动体的汽车1500具有惯性传感器30,因此能够享有上述惯性传感器30的效果。也就是说,通过具备小型化的惯性传感器30,例如能够在收纳惯性传感器30的空间中追加其它构成部分而提高性能、或者能够减小车身尺寸或增加车厢空间。
需要指出,本公开的内容并不局限于上述实施方式,能够对上述实施方式施加各种变更、改良等。变形例如下所述。
变形例1
图18是变形例1涉及的惯性传感器30所具有的基板40的第一面41的俯视图。
以下,说明变形例1所涉及的惯性传感器30。需要指出,对与实施方式1相同的构成部位标注相同的附图标记,并省略重复的说明。
在上述实施方式1中,如图3所示,说明了第一检测元件100和第三检测元件300设置在相对于与基板40的第一面41平行且通过基板40的第一面41的对角线的交点O的线L1成线对称的位置的结构,但并不局限于该结构。
在本变形例所涉及的惯性传感器30中,如图18所示,第一检测元件100和第三检测元件300设置在相对于基板40的第一面41的对角线的交点O成点对称的位置。
即,本变形例的惯性传感器30具备第三检测元件300,该第三检测元件300设于第一面41,具有能够相对于基板40进行位移的第三可动部323和与第三可动部323连结且固定于基板40的第三固定部324,当俯视观察基板40时,在基板40为矩形的情况下,第一检测元件100和第三检测元件300设于相对于基板40的对角线的交点O成点对称的位置。
如上所述,根据本变形例所涉及的惯性传感器,能够获得以下效果。
通过在俯视观察基板40时,第一检测元件100和第三检测元件300设置在相对于基板40的对角线的交点成点对称的位置,从而与未设于点对称的位置的情况相比,能够进一步减少因基板40变形而导致的各检测元件的固定电极与可动电极的间隙的变动差异。也就是说,在基板40以点对称的对称点为中心发生变形的情况下,第一检测元件100的第一固定电极110与第一可动电极120的间隙和第三检测元件300的第三固定电极310与第三可动电极320的间隙大致相同,因此从检测元件输出的信号稳定。因而,除了实施方式1中的效果之外,还能够实现输出稳定性更为优异的惯性传感器。
需要指出,在实施方式1中说明的惯性传感器模块1除此之外还能够广泛应用于汽车导航系统、汽车空调器、防抱死制动系统(ABS)、安全气囊、胎压监测系统(TPMS:TirePressure Monitoring System)、发动机控制器、混合动力汽车或电动汽车的电池监视器等电子控制单元(ECU:electronic control unit)。另外,作为移动体,并不局限于汽车1500,例如也能够应用于飞机、火箭、人造卫星、船舶、AGV(无人输送车)、双足步行机器人、无人机等无人飞行器等。
以上,基于图示的实施方式说明了本公开的惯性传感器、电子设备以及移动体,但并不局限于此,各部的结构能够置换为具有同样功能的任意结构。另外,也可以在本公开中附加其它任意的结构物。另外,也可以适当组合前述实施方式。
另外,在上述实施方式中,作为惯性传感器,说明了检测加速度的加速度传感器,但作为惯性传感器,并不局限于加速度传感器,例如也可以是角速度传感器、或者将它们组合而得的复合传感器。
以下记载从实施方式导出的内容。
一种惯性传感器,其特征在于,具备:基板;第一检测元件,设于所述基板的第一面,并具有第一可动部和第一固定部,所述第一可动部能够相对于所述基板进行位移,所述第一固定部与所述第一可动部连结,并固定于所述基板;以及第二检测元件,设于与所述第一面为表里关系的第二面,并具有第二可动部和第二固定部,所述第二可动部能够相对于所述基板进行位移,所述第二固定部与所述第二可动部连结,并固定于所述基板。
根据该结构,由于形成于基板的第一面的检测元件的个数减少,因此能够减少基板的XY平面的面积。因而,能够提供可小型化的惯性传感器。
优选地,上述惯性传感器还具备:第一盖体,在所述第一盖体与所述第一面之间构成有第一空间;以及第二盖体,在所述第二盖体与所述第二面之间构成有第二空间,所述第一检测元件收容于所述第一空间,所述第二检测元件收容于所述第二空间,在所述第一盖体上设有用密封材料密封的第一孔,在所述基板上设有连通所述第一空间与所述第二空间的第二孔。
根据该结构,由于惯性传感器所粘接于的壳体的底面与基板的距离增大,因此从壳体的底面受到的应力不易作用于基板,能够抑制因应力引起的变形。也就是说,能够抑制因基板变形而导致的各检测元件的固定电极与可动电极的间隙的变动,因此从检测元件输出的信号稳定。因而,能够提供输出稳定性优异的惯性传感器。
进而,根据该结构,能够以第一盖体一并对第一空间和第二空间进行气密密封。由此,能够省略以第二盖体进行气密密封,因此能够简化制造工序。
优选地,上述惯性传感器还具备:多个第一端子,设于所述第一面的所述第一空间的外侧;多个第二端子,设于所述第二面且设置于所述第二空间;以及贯通电极,设于所述基板,并电连接所述多个第一端子中任一第一端子与所述多个第二端子中任一第二端子,所述多个第一端子中任意个第一端子与所述第一检测元件电连接,所述多个第二端子中任意个第二端子与所述第二检测元件电连接。
根据该结构,能够通过多个贯通电极缓和基板从第一盖体、第二盖体以及壳体等受到的应力的影响。也就是说,多个贯通电极作为缓冲件发挥功能,能够抑制因外部应力而产生的基板的变形。由此,即使在过度的应力作用于基板的情况下,基板也难以变形,能够抑制因基板变形而导致的各检测元件的固定电极与可动电极的间隙的变动,因此从检测元件输出的信号稳定。因而,能够提供输出稳定性更为优异的惯性传感器。
进而,根据该结构,能够从多个第一端子输出由第二检测元件以及第四检测元件检测出的信号。由此,通过以第二线材电连接多个第一端子与IC的第二连接端子,从而能够获取从惯性传感器输出的全部信号,因此电连接较为容易。
在上述惯性传感器中,优选地,在所述多个第一端子中的一个第一端子与不同于所述一个第一端子的其它第一端子之间设有所述第一盖体。
根据该结构,从第一盖体受到的应力不会集中于基板的局部而更均等地发挥作用。由此,在基板中,能够抑制由应力引起的变形的偏颇,能够减少因基板变形而导致的各检测元件的固定电极与可动电极的间隙的变动差异,因此从检测元件输出的信号稳定。因而,能够提供输出稳定性更为优异的惯性传感器。
优选地,上述惯性传感器还具备第三检测元件,该第三检测元件设于所述第一面,并具有第三可动部和第三固定部,所述第三可动部能够相对于所述基板进行位移,所述第三固定部与所述第三可动部连结,并固定于所述基板,当俯视观察所述基板时,在所述基板为矩形的情况下,所述第一检测元件与所述第三检测元件设置在相对于与所述第一面平行且通过所述基板的对角线的交点的线成线对称的位置。
根据该结构,能够减少因基板变形而导致的各检测元件的固定电极与可动电极的间隙的变动差异。也就是说,在基板以线对称的对称轴为中心变形的情况下,第一检测元件的第一固定电极与第一可动电极的间隙和第三检测元件的第三固定电极与第三可动电极的间隙大致相同,因此从检测元件输出的信号稳定。因而,能够提供输出稳定性更为优异的惯性传感器。
优选地,上述惯性传感器还具备第三检测元件,该第三检测元件设于所述第一面,并具有第三可动部和第三固定部,所述第三可动部能够相对于所述基板进行位移,所述第三固定部与所述第三可动部连结,并固定于所述基板,当俯视观察所述基板时,在所述基板为矩形的情况下,所述第一检测元件与所述第三检测元件设置在相对于所述基板的对角线的交点成点对称的位置。
根据该结构,能够进一步减少因基板变形而导致的各检测元件的固定电极与可动电极的间隙的变动差异。也就是说,在基板以点对称的对称点为中心变形的情况下,第一检测元件的第一固定电极与第一可动电极的间隙和第三检测元件的第三固定电极与第三可动电极的间隙大致相同,因此从检测元件输出的信号稳定。因而,能够提供输出稳定性更为优异的惯性传感器。
在上述惯性传感器中,优选地,当俯视观察所述基板时,在所述基板为矩形的情况下,所述第二孔设于与所述基板的对角线的交点重叠的位置。
根据该结构,基板从第一盖体、第二盖体以及壳体等受到的应力不会集中于基板的局部而更均等地发挥作用。由此,在基板中,能够抑制由应力引起的变形的偏颇,能够减少因基板变形而导致的各检测元件的固定电极与可动电极的间隙的变动差异,因此从检测元件输出的信号稳定。因而,能够提供输出稳定性更为优异的惯性传感器。
在上述惯性传感器中,优选地,在俯视观察所述基板时,所述第二孔设于不与所述第一检测元件重叠的位置。
根据该结构,能够抑制第一固定电极以及第三固定电极的面积减少。由此,与第一可动电极相对的第一固定电极的面积以及与第三可动电极相对的第三固定电极的面积并未减少,因此检测出的静电电容也不会减少。因而,能够维持惯性传感器的检测灵敏度。
进而,根据该结构,能够抑制因第一可动部以及第三可动部可动而产生的气流通过第二孔流入第二空间。由此,第二可动部以及第四可动部不易因第一可动部及第三可动部可动而产生的气流发生位移,能够发挥期望的检测精度。因而,能够维持惯性传感器的检测精度。
在上述惯性传感器中,优选地,在俯视观察所述基板时,所述第一固定部与所述第二固定部设于不重叠的位置。
根据该结构,因第一可动部及第三可动部可动而产生的物理性振动不易经由基板传递到第二可动部以及第四可动部,不易因振动而发生位移。由此,即使在第一可动部以及第三可动部过度可动的情况下,也能够抑制因振动引起的第二可动部以及第四可动部的固定电极与可动电极的间隙的变动,因此从检测元件输出的信号稳定。因而,能够提供输出稳定性更为优异的惯性传感器。
一种电子设备,其特征在于,具备上述惯性传感器和对来自所述惯性传感器的输出进行处理的处理部。
根据该结构,电子设备能够享有上述惯性传感器的效果。也就是说,通过具备小型化的惯性传感器,从而例如能够缩小电子设备的面积而实现小型化、或者能够在增加的收容空间中追加其它构成部分而提高性能。
一种移动体,其特征在于,具备上述惯性传感器和对来自所述惯性传感器的输出进行处理的处理部。
根据该结构,移动体能够享有上述惯性传感器的效果。也就是说,通过具备小型化的惯性传感器,从而例如能够在收纳惯性传感器的空间中追加其它构成部分而提高性能、或者能够减小移动体尺寸或增加移动体内空间。

Claims (10)

1.一种惯性传感器,其特征在于,具备:
基板;
第一检测元件,设于所述基板的第一面,并具有第一可动部和第一固定部,所述第一可动部能够相对于所述基板进行位移,所述第一固定部与所述第一可动部连结,并固定于所述基板;
第二检测元件,设于与所述第一面为表里关系的第二面,并具有第二可动部和第二固定部,所述第二可动部能够相对于所述基板进行位移,所述第二固定部与所述第二可动部连结,并固定于所述基板;
第一盖体,在所述第一盖体与所述第一面之间构成有第一空间;以及
第二盖体,在所述第二盖体与所述第二面之间构成有第二空间,
所述第一检测元件收容于所述第一空间,
所述第二检测元件收容于所述第二空间,
在所述第一盖体上设有用密封材料密封的第一孔,
在所述基板上设有连通所述第一空间与所述第二空间的第二孔。
2.根据权利要求1所述的惯性传感器,其特征在于,
所述惯性传感器还具备:
多个第一端子,设于所述第一面的所述第一空间的外侧;
多个第二端子,设于所述第二面且设置于所述第二空间;以及
贯通电极,设于所述基板,并电连接所述多个第一端子中任一第一端子与所述多个第二端子中任一第二端子,
所述多个第一端子中任意个第一端子与所述第一检测元件电连接,
所述多个第二端子中任意个第二端子与所述第二检测元件电连接。
3.根据权利要求2所述的惯性传感器,其特征在于,
在所述多个第一端子中的一个第一端子与不同于所述一个第一端子的其它第一端子之间设有所述第一盖体。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的惯性传感器,其特征在于,
所述惯性传感器还具备第三检测元件,所述第三检测元件设于所述第一面,并具有第三可动部和第三固定部,所述第三可动部能够相对于所述基板进行位移,所述第三固定部与所述第三可动部连结,并固定于所述基板,
当俯视观察所述基板时,在所述基板为矩形的情况下,所述第一检测元件与所述第三检测元件设置在相对于与所述第一面平行且通过所述基板的对角线的交点的线成线对称的位置。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的惯性传感器,其特征在于,
所述惯性传感器还具备第三检测元件,所述第三检测元件设于所述第一面,并具有第三可动部和第三固定部,所述第三可动部能够相对于所述基板进行位移,所述第三固定部与所述第三可动部连结,并固定于所述基板,
当俯视观察所述基板时,在所述基板为矩形的情况下,所述第一检测元件与所述第三检测元件设置在相对于所述基板的对角线的交点成点对称的位置。
6.根据权利要求1所述的惯性传感器,其特征在于,
当俯视观察所述基板时,在所述基板为矩形的情况下,所述第二孔设于与所述基板的对角线的交点重叠的位置。
7.根据权利要求1所述的惯性传感器,其特征在于,
在俯视观察所述基板时,所述第二孔设于不与所述第一检测元件重叠的位置。
8.根据权利要求1所述的惯性传感器,其特征在于,
在俯视观察所述基板时,所述第一固定部与所述第二固定部设于不重叠的位置。
9.一种电子设备,其特征在于,具备:
权利要求1至8中任一项所述的惯性传感器;以及
对来自所述惯性传感器的输出进行处理的处理部。
10.一种移动体,其特征在于,具备:
权利要求1至8中任一项所述的惯性传感器;以及
对来自所述惯性传感器的输出进行处理的处理部。
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