CN111735990B - 惯性传感器、电子设备以及移动体 - Google Patents

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Abstract

一种惯性传感器、电子设备以及移动体。在将相互正交的三轴作为X轴、Y轴以及Z轴时，惯性传感器具有：基板；可动体，绕沿着所述Y轴的摇动轴而摇动；固定部，固定于所述基板，用于支承所述可动体；以及止动件，固定于所述基板，通过与所述可动体接触来限制所述可动体的绕所述Z轴的旋转位移，在沿所述Z轴方向的俯视观察下，所述止动件与所述基板相接合的止动件接合区域位于将所述可动体在沿所述Y轴的方向上延长而得第一区域内，所述止动件的位于所述第一区域外的部分从所述基板分离。

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
例如，专利文献1所记载的惯性传感器是能够检测Z轴方向的加速度的传感器，具有：基板；可动体，相对于基板绕沿Y轴方向的摇动轴上下摇动；以及固定检测电极，设置于基板处。另外，可动体具有设置为夹着摇动轴、且绕摇动轴的转矩相互不同的第一可动部以及第二可动部。另外，固定检测电极具有：第一固定检测电极，与可动部的第一可动部相对地配置于基板；第二固定检测电极，与可动部的第二可动部相对地配置于基板。
在这种结构的惯性传感器中，若施加Z轴方向的加速度，则可动体绕摇动轴上下摇动，伴随于此，第一可动部与第一固定检测电极之间的静电容量以及第二可动部与第二固定检测电极之间的静电容量相互以反相变化。因此，能够基于该静电容量的变化来检测Z轴方向的加速度。
另外，专利文献1所记载的惯性传感器具有固定于基板，并用于抑制可动体的旋转位移的止动件。
专利文献1：日本特开2015-017886号公报
然而，在专利文献1所记载的惯性传感器中，止动件在比可动体更远离摇动轴的位置处固定于基板。因此，例如，若由于热膨胀等在基板上产生翘曲，则由于该翘曲，相对于可动体，止动件易于位移，其位移量也易于变大。因此，例如，若止动件过于接近可动体，则存在阻碍可动体的绕摇动轴的摇动的风险。另外，相反地，若止动件过于从可动体分离，则即使可动体旋转位移也不接触止动件，存在不能发挥作为止动件的作用的风险。
发明内容
一种惯性传感器，其特征在于，在将相互正交的三轴设为X轴、Y轴以及Z轴时，所述惯性传感器具有：基板；可动体，绕沿着所述Y轴的摇动轴而摇动；固定部，固定于所述基板，用于支承所述可动体；以及止动件，固定于所述基板，通过与所述可动体接触来限制所述可动体的绕所述Z轴的旋转位移，在沿所述Z轴方向的俯视观察下，所述止动件与所述基板相接合的止动件接合区域位于将所述可动体在沿所述Y轴的方向上延长而得的第一区域内，所述止动件的位于所述第一区域外的部分从所述基板分离。
一种电子设备，其特征在于，具有：上述的惯性传感器；以及控制电路，基于从惯性传感器输出的检测信号来进行控制。
一种移动体，其特征在于，具有：上述的惯性传感器；以及控制电路，基于从惯性传感器输出的检测信号来进行控制。
附图说明
图1是表示第一实施方式涉及的惯性传感器的俯视图。
图2是图1中的A-A线断面图。
图3是图1中的B-B线断面图。
图4是表示传感器元件以及止动件的与基板之间的固定部的俯视图。
图5是用于说明现有结构的问题的断面图。
图6是用于说明本实施方式的效果的断面图。
图7是表示图1所示的惯性传感器的变形例的俯视图。
图8是表示图1所示的惯性传感器的变形例的俯视图。
图9是表示图1所示的惯性传感器的变形例的俯视图。
图10是表示图1所示的惯性传感器的变形例的俯视图。
图11是表示图1所示的惯性传感器的变形例的俯视图。
图12是表示图1所示的惯性传感器的变形例的俯视图。
图13是表示第二实施方式涉及的惯性传感器的俯视图。
图14是图13中的C-C线断面图。
图15是表示第三实施方式涉及的作为电子设备的智能手机的俯视图。
图16是表示第四实施方式涉及的作为电子设备的惯性测量装置的分解立体图。
图17是具有图16所示的惯性测量装置的基板的立体图。
图18是表示第五实施方式涉及的作为电子设备的移动体定位装置的整体系统的框图。
图19是表示图18所示的移动体定位装置的作用的图。
图20是表示第六实施方式涉及的移动体的立体图。
符号的说明
1…惯性传感器；2…基板；21…凹部；211…底面；22…第一安装部；23…第二安装部；25…槽；26…槽；27…槽；3…传感器元件；31…固定部；310…固定部接合区域；311…第一固定部；312…第二固定部；32…可动体；321…第一可动部；322…第二可动部；323…角部；324…开口；325…贯通孔；33…梁；4…止动件；40…止动件接合区域；41…支承部；411、412、413…部分；42…止动件主体；421…X位移限制部；422…Y位移限制部；5…盖部；51…凹部；59…玻璃料；75、76、77…布线；8…电极；81…第一固定检测电极；82…第二固定检测电极；83…虚设电极；1200…智能手机；1208…显示部；1210…控制电路；1500…汽车；1502…控制电路；1510…系统；2000…惯性测量装置；2100…外壳；2110…螺纹孔；2200…接合部件；2300…传感器模块；2310…内壳；2311…凹部；2312…开口；2320…基板；2330…连接器；2340x、2340y、2340z…角速度传感器；2350…加速度传感器；2360…控制IC；3000…移动体定位装置；3100…惯性测量装置；3110…加速度传感器；3120…角速度传感器；3200…运算处理部；3300…GPS接收部；3400…接收天线；3500…位置信息取得部；3600…位置合成部；3700…处理部；3800…通信部；3900…显示部；Az…加速度；G、G1…间隙；J…摇动轴；L1…第一虚拟线；L2…第二虚拟线；L3…第三虚拟线；L4…第四虚拟线；L5…第五虚拟线；L6…第六虚拟线；P…电极焊盘；Q1…第一区域；Q2…第二区域；Q3…第三区域；S…收纳空间；θ…倾斜。
具体实施方式
以下，基于附图所示的实施方式详细地说明本发明的惯性传感器、电子设备以及移动体。
第一实施方式
图1是表示第一实施方式涉及的惯性传感器的俯视图。图2是图1中的A-A线断面图。图3是图1中的B-B线断面图。图4是表示传感器元件以及止动件的与基板之间的固定部的俯视图。图5是用于说明现有结构的问题的断面图。图6是用于说明本实施方式的效果的断面图。图7至图12分别是表示图1所示的惯性传感器的变形例的俯视图。
在下文中，为了便于说明，将相互正交的三个轴设为X轴、Y轴以及Z轴。另外，将沿X轴的方向即与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”。另外，将各轴的箭头方向前端侧称为“正侧”，将相反侧称为“负侧”。另外，将Z轴方向正侧称为“上”，将Z轴方向负侧称为“下”。另外，在本说明书中，“正交”除了以90°相交的情况外，还包含从90°稍微倾斜的角度，例如在90°±5°以内范围的情况。同样地，关于“平行”，除了两者所成的角度是0°的情况外，还包括具有±5°以内的范围的差的情况。
图1所示的惯性传感器1是检测Z轴方向的加速度Az的加速度传感器。这种惯性传感器1具有：基板2；传感器元件3，配置于基板2；止动件4，抑制传感器元件3的不必要的位移；以及盖部5，与基板2接合，并用于覆盖传感器元件3以及止动件4。
如图1所示，基板2具有于上表面侧开口的凹部21。另外，在沿所述Z轴方向的俯视观察下，凹部21形成为比传感器元件3以及止动件4大，从而在内侧内包传感器元件3以及止动件4。另外，如图2以及图3所示，基板2具有从凹部21的底面211突出设置的突起状的第一安装部22以及第二安装部23。并且，传感器元件3与第一安装部22的上表面接合，止动件4与第二安装部23的上表面接合。另外，如图1所示，基板2具有于上表面侧开放的槽25、26、27。
作为基板2，能够使用例如含有作为Na+等可动离子的碱金属离子的玻璃材料，例如由派热克斯玻璃、TEMPAX玻璃(均为注册商标)那样的硼硅酸盐玻璃构成的玻璃基板。但是，作为基板2，无特别限定，例如也可以使用硅基板或陶瓷基板。
另外，如图1所示，基板2上设置有电极8。电极8具有：第一固定检测电极81，配置于凹部21的底面211；第二固定检测电极82；以及虚设电极83。另外，基板2具有配置于槽25、26、27的布线75、76、77。
各布线75、76、77的一端暴露在盖部5外，作为与外部装置进行电连接的电极焊盘P而发挥作用。另外，布线75与传感器元件3、止动件4、以及虚设电极83电连接，布线76与第一固定检测电极81电连接，布线77与第二固定检测电极82电连接。
如图2所示，盖部5具有在下表面侧开口的凹部51。盖部5与基板2的上表面接合，从而在凹部51内收纳传感器元件3以及止动件4。并且，通过盖部5以及基板2，在其内侧形成收纳传感器元件3以及止动件4的收纳空间S。收纳空间S是气密空间，优选封入氮气、氦气、氩气等惰性气体，在使用温度(-40℃～120℃程度)下，空间气压约为大气压。但是，收纳空间S的气氛无特别限定，例如，可以是减压状态，也可以是加压状态。
作为盖部5，例如，能够使用硅基板。但是，作为盖部5无特别限定，例如，也可以使用玻璃基板或陶瓷基板。另外，作为基板2和盖部5的接合方法无特别限定，可以根据基板2或盖部5的材料适宜地选择，例如，能够使用阳极接合、使通过等离子照射而活性化的接合面彼此接合的活性化接合、通过玻璃料等接合材料的接合、使在基板2的上表面以及盖部5的下表面上成膜的金属膜彼此接合的扩散接合等。在本实施方式中，通过由低熔点玻璃制成的玻璃料59接合基板2和盖部5。
例如，传感器元件3通过利用作为深槽蚀刻技术的博世(Bosch)工艺蚀刻掺杂有磷(P)、硼(B)、砷(As)等杂质的导电性的硅基板进行图案化而形成。如图1所示，该传感器元件3具有：固定部31，接合于第一安装部22的上表面；可动体32，相对于固定部31能够绕沿着Y轴的摇动轴J而摇动；以及梁33，连接固定部31和可动体32。例如，第一安装部22和固定部31被阳极接合。
在沿所述Z轴方向的俯视观察下，可动体32成为将X轴方向作为长边的长方形形状。另外，在沿所述Z轴方向的俯视观察下，可动体32具有配置为在间隙夹着摇动轴J的第一可动部321以及第二可动部322。第一可动部321相对于摇动轴J位于X轴方向正侧，第二可动部322相对于摇动轴J位于X轴方向负侧。另外，第一可动部321在X轴方向上长于第二可动部322，在施加了加速度Az时的绕摇动轴J的转矩大于第二可动部322。在施加了加速度Az时可动体32由于该转矩的差而绕摇动轴J进行上下摇动。需要说明的是，上下摇动是指若第一可动部321向Z轴方向正侧位移则第二可动部322向Z轴方向负侧位移，相反地，若第一可动部321向Z轴方向负侧位移则第二可动部322向Z轴方向正侧位移。
另外，可动体32具有贯通厚度方向的多个贯通孔325。另外，可动体32具有位于第一可动部321和第二可动部322之间的开口324。并且，固定部31以及梁33配置于开口324内。这样，通过将固定部31以及梁33配置于可动体32的内侧，能够实现传感器元件3的小型化。但是，也可以省略贯通孔325。另外，固定部31或梁33的配置无特别限定，例如，可以如后述的其他实施方式那样，位于可动体32的外侧。
若返回配置于基板2的底面211的电极8的说明，则如图1以及图2所示，第一固定检测电极81配置为与第一可动部321的基端部相对，第二固定检测电极82配置为与第二可动部322相对，虚设电极83配置为与第一可动部321的前端部相对。换言之，在沿所述Z轴方向的俯视观察下，第一固定检测电极81配置为与第一可动部321的基端部重合，第二固定检测电极82配置为与第二可动部322重合，虚设电极83配置为与第一可动部321的前端部重合。
在驱动惯性传感器1时，经由布线75在传感器元件3上施加驱动电压，第一固定检测电极81通过布线76和QV放大器连接，第二固定检测电极82通过布线77和其他的QV放大器连接。由此，在第一可动部321和第一固定检测电极81之间形成静电容量Ca、在第二可动部322和第二固定检测电极82之间形成静电容量Cb。
若将加速度Az施加于惯性传感器1，则可动体32进行以摇动轴J为中心的上下摇动。通过该可动体32的上下摇动，第一可动部321和第一固定检测电极81的间隙与第二可动部322和第二固定检测电极82的间隙以反相变化，与此相对，静电容量Ca、Cb相互地以反相变化。因此，惯性传感器1能够基于静电容量Ca、Cb的差值(变化量)检测加速度Az。
止动件4具有抑制上述那样的绕可动体32的摇动轴J上下摇动以外的不必要的位移，特别是向X轴方向的位移、向Y轴方向的位移、绕以固定部31为中心的Z轴的旋转位移等向X-Y面内方向的位移的作用。通过设置这样的止动件4，能够有效地抑制可动体32的向不必要的方向的过度位移，能够有效地抑制传感器元件3的破损。例如，这样的止动件4通过利用作为深槽蚀刻技术的博世工艺蚀刻掺杂了磷(P)、硼(B)、砷(As)等杂质的导电性的硅基板进行图案化而形成。特别地，在本实施方式中，由相同的硅基板一并形成传感器元件3和止动件4。由此，易于形成止动件4。
另外，如前所述，与传感器元件3同样地，止动件4与布线75电连接。因此，止动件4和传感器元件3同电位，在它们之间几乎没有产生寄生容量或静电引力的可能性。因此，能够有效地抑制由止动件引起的加速度Az的检测特性的低下。但是，不限于此，止动件4可以不与传感器元件3同电位。例如，止动件4可以是接地电位，也可以是悬浮电位。
另外，如图1所示，在沿所述Z轴方向的俯视观察下，止动件4具有：框状的支承部41，围绕传感器元件3的周围；以及止动件主体42，位于支承部41的内侧，被支承部41支承。在沿所述Z轴方向的俯视观察下，这样的止动件4形成为比凹部21小，从而被内包于凹部21的内侧。
另外，止动件主体42配置为与位于可动体32的第一可动部321的前端部的一侧的角部323相对。另外，可动体32和止动件主体42之间形成有能够允许绕可动体32的摇动轴J的上下摇动的程度的间隙G。角部323位于在可动体32内离固定部31最远的位置处，从而产生绕上述的Z轴的旋转位移时的位移量最大。因此，通过与角部323相对地形成止动件主体42，可动体32易于与止动件主体42接触，从而能够更准确地发挥作为止动件的作用。另外，由于能够将间隙G形成的相对大，易于进行止动件4的形成或间隙管理。需要说明的是，作为间隙G大小无特别限定，根据传感器元件3的尺寸等而不同，例如，能够是1～5μm的程度。
另外，止动件主体42具有在X轴方向上与角部323相对的X位移限制部421以及在Y轴方向上与角部323相对的Y位移限制部422。例如，若可动体32向X轴方向位移，则角部323与X位移限制部421接触，从而限制可动体32的在其以上的位移，若可动体32向Y轴方向位移，则角部323与Y位移限制部422接触，从而限制可动体32的在其以上的位移。另外，即使可动体32绕Z轴旋转位移，角部323与X位移限制部421或Y位移限制部422接触，从而限制可动体32的在其以上的位移。需要说明的是，X位移限制部421和可动体32的间隙G与Y位移限制部422和可动体32的间隙可以相等，也可以不相等。需要说明的是，X位移限制部421和Y位移限制部422无如图1所示的相互连接的必要，可以是各自分别设置的突起。
如图1以及图3所示，在支承部41中，这种结构的止动件4与第二安装部23的上表面接合。以下，对作为止动件4和第二安装部23的接合区域的止动件接合区域40进行详细地说明。需要说明的是，止动件4的止动件接合区域40外的部分是从基板2分离地游离状态。
可动体32的Y轴方向两侧分别设置一个止动件接合区域40。即，一个止动件接合区域40位于可动体32的Y轴方向正侧，一个止动件接合区域40位于可动体32的Y轴方向负侧。这样，通过设置两个止动件接合区域40，能够以稳定的姿态支承止动件4。但是，止动件接合区域的数量无特别限定，可以是后述的实施方式那样的一个，也可以是三个以上。
另外，如图4所示，在沿所述Z轴方向的俯视观察下，若将可动体32在Y轴方向上延长而得的区域设为第一区域Q1，则各止动件接合区域40位于第一区域Q1内。并且，止动件4的止动件接合区域40以外的部分，特别是第一区域Q1外的部分从基板2分离。即，如图2所示，在止动件4的下表面和凹部21的底面之间形有成间隙G1。需要说明的是，换言之，第一区域Q1可以说是通过可动体32的X轴方向正侧的端部且与Y轴平行的第一虚拟线L1和通过可动体32的X轴方向负侧的端部且与Y轴平行的第二虚拟线L2之间的区域。并且，位于第一区域Q1外的部分是比第一虚拟线L1更靠X轴方向正侧以及比第二虚拟线L2更靠X轴方向负侧的部分。
通过这样地配置止动件接合区域40，例如，即使因基板2和盖部5的热膨胀系数差而在基板2产生翘曲，也难以产生可动体32与止动件主体42间的位置偏差。因此，无论基板2的翘曲状态如何，都能够准确地发挥作为止动件4的作用。
以下，进行具体地说明，例如，如图5所示，在止动件4固定于第一区域Q1外的基板2的情况下，若基板2翘曲，则止动件主体42随之位移，可动体32和止动件主体42的位置关系产生较大偏差。若止动件主体42接近可动体32，则存在止动件主体42阻碍绕可动体32的摇动轴J的上下摇动的风险，相反地，若止动件主体42从可动体32分离，则存在可动体32在X-Y面内进行不必要的位移时不能与止动件主体42接触的风险。即，不能够发挥作为止动件4的作用。与此相对，如图6所示，在止动件4固定于第一区域Q1内的基板2的情况下，与图5相比，更加抑制止动件主体42的伴随基板2翘曲的位移，从而，能够抑制可动体32与止动件主体42间的位置偏差。因此，根据本实施方式的惯性传感器1，能够无关基板2的翘曲，而准确地发挥作为止动件4的作用。
另外，如图4所示，在沿所述Z轴方向的俯视观察下，各止动件接合区域40与摇动轴J重合地配置。由此，能够使止动件接合区域40更接近固定部31。这样，通过使作为传感器元件3和基板2的接合区域的固定部接合区域310接近止动件接合区域40，固定部接合区域310与止动件接合区域40间的伴随基板2的翘曲的位置偏差变得更小。因此，能够更有效地抑制止动件4相对于传感器元件3的位置偏差，从而无关基板2的翘曲而更准确地发挥作为止动件4的作用。
此外，如图4所示，若将固定部31在Y轴方向上延长而得的区域设为第二区域Q2，则各止动件接合区域40位于第二区域Q2内。并且，针对止动件4的止动件接合区域40外的部分，该全部区域，特别是位于第二区域Q2外的部分从基板2分离。需要说明的是，换言之，第二区域Q2可以说是通过固定部31的X轴方向正侧的端部并与Y轴平行的第三虚拟线L3和通过固定部31的X轴方向负侧的端部并与Y轴平行的第四虚拟线L4之间的区域。并且，位于第二区域Q2外位置的部分是比第三虚拟线L3更靠X轴方向正侧以及比第四虚拟线L4更靠X轴方向负侧的部分。根据该结构，能够使止动件接合区域40更接近固定部接合区域310，并使止动件接合区域40的面积变得更小。因此，能够更有效地抑制止动件主体42与可动体32间的伴随基板2的翘曲的位置偏差，从而无关基板2的翘曲而更准确地发挥作为止动件4的作用。
此外，如图4所示，若将梁33在Y轴方向上延长而得的区域设为第三区域Q3，则各止动件接合区域40位于第三区域Q3内。并且，针对止动件4的止动件接合区域40以外的部分，该全部区域，特别是位于第三区域Q3侧的部分从基板2分离。需要说明的是，换言之，第三区域Q3可以说是通过梁33的X轴方向正侧的端部并与Y轴平行的第五虚拟线L5与通过梁33的X轴方向负侧的端部并与Y轴平行的第六虚拟线L6之间的区域。并且，位于第三区域Q3外的部分是比第五虚拟线L5更靠X轴方向正侧以及比第六虚拟线L6更靠X轴方向负侧的部分。根据该结构，能够使止动件接合区域40更接近固定部接合区域310，并使止动件接合区域40的面积变得更小。因此，能够更加有效地抑制止动件主体42与可动体32间的伴随基板2的翘曲的位置偏差，从而无关基板2的翘曲而更加准确地发挥作为止动件4的作用。
以上对惯性传感器1进行了说明。如前所述，当将相互正交的三轴作为X轴、Y轴以及Z轴时，惯性传感器1具有：基板2；可动体32，绕沿着Y轴的摇动轴J而摇动；固定部31，固定于基板2，用于支承可动体32；以及止动件4，固定于基板2，通过与可动体32接触来限制绕可动体32的Z轴的旋转位移。并且，在从沿Z轴方向的俯视观察下，止动件4与基板2相接合的止动件接合区域40位于将可动体32在沿Y轴的方向上延长而得第一区域Q1内，位于止动件4的第一区域Q1外的部分从基板2分离。通过将止动件4形成为这样的结构，能够抑制止动件4的伴随基板2的翘曲的位移，从而，抑制可动体32与止动件4间的位置偏差。因此，止动件4能够不被基板2的翘曲影响而更准确地发挥该作用。
另外，如前所述，在从沿Z轴方向的俯视观察下，止动件接合区域40位于将固定部31在沿Y轴的方向上延长而得第二区域Q2内，位于止动件4的第二区域Q2外的部分从基板2分离。通过将止动件4形成这样的结构，更有效地抑制止动件4的伴随基板2的翘曲的位移，从而，能够更有效地抑制可动体32与止动件4间的位置偏差。
另外，如前所述，在从沿Z轴方向的俯视观察下，止动件接合区域40与摇动轴J重合。因此，能够使止动件接合区域40更接近固定部31，固定部接合区域310与止动件接合区域40间的伴随基板2的翘曲的位置偏差变得更小。因此，能够更有效地抑制相对于传感器元件3的止动件4的位置偏差，从而与基板2的翘曲无关而更准确地发挥作为止动件4的作用。
另外，如前所述，止动件4具有连接可动体32和固定部31的梁33，在从沿Z轴方向的俯视观察下，止动件接合区域40位于将梁33在沿Y轴的方向上延长而得第三区域Q3内，位于止动件4的第三区域Q3外的部分从基板2分离。通过将止动件4形成这样的结构，更加有效地抑制止动件4的伴随基板2的翘曲的位移，从而，能够更加有效地抑制可动体32与止动件4间的位置偏差。
另外，如前所述，止动件4与固定部31分开，止动件接合区域40位于不同于固定部31与基板2相接合的固定部接合区域310的位置处。根据该结构，传感器元件3以及止动件4的设计自由度较高。
另外，如前所述，在俯视观察下，固定部31位于可动体32的内侧。因此，能够实现传感器元件3的小型化。
另外，如前所述，可动体32具备配置为夹着摇动轴J的第一可动部321和第二可动部322，其中，所述第二可动部322绕摇动轴J的转矩与第一可动部321不同。另外，惯性传感器1具有配置于基板2并与第一可动部321相对的第一固定检测电极81、以及配置于基板2并与第二可动部322相对的第二固定检测电极82。根据该结构，成为能够检测Z轴方向的加速度Az的惯性传感器1。具体而言，若加上Z轴方向的加速度Az，则可动体32绕摇动轴摇动，伴随于此，由于第一可动部321和第一固定检测电极81之间的静电容量Ca以及第二可动部322和第二固定检测电极82之间的静电容量Cb变化，能够基于这些静电容量Ca、Cb的变化检测加速度Az。
需要说明的是，在本实施方式中，对止动件接合区域40的全域位于第三区域Q3内的结构进行说明，但并不限定于此。例如，如图7所示，也可以位于从第三区域Q3延伸至第二区域Q2内，如图8所示，可以位于第二区域Q2内且第三区域Q3外，如图9所示，可以位于第一区域Q1内且第二区域Q2外。即使根据这样的结构，也能够发挥与本实施方式相同的效果。
另外，在本实施方式中，止动件4的支承部41是围绕传感器元件3的框状，并不限定于此。例如，如图10所示，支承部41配置为仅围绕第一可动部321的“U”字状，具体而言，成为具有位于第一可动部321的X轴方向正侧且在Y轴方向上延伸的部分411、从部分411的一端部向X轴方向负侧延出的部分412、以及从部分411的其他端部向X轴方向负侧延出的部分413的形状，也可以是位于该两端部的止动件接合区域40的结构。根据该结构，与本实施方式相比，能够实现止动件4的小型化。另外，例如，如图11所示，支承部41配置为仅围绕第一可动部321的一半的“L”字状，具体而言，成为具有位于第一可动部321的X轴方向正侧且在Y轴方向上延伸的部分411、以及从部分411的一端部向X轴方向负侧延出的部分412的形状，也可以是止动件接合区域40位于该一端部的结构。根据该结构，与本实施方式相比，能够实现止动件4的小型化。另外，由于止动件接合区域40是一个，止动件4更难以受到基板2的翘曲的影响。
另外，作为固定部31，无特别限定，例如，如图12所示，具有相对于摇动轴J位于一侧的第一固定部311、以及位于其他侧的第二固定部312，也可以是第一、第二固定部311、312分别与第一安装部22接合的结构。通过形成这样的形状，固定部接合区域310的面积能够变得更大，从而增强传感器元件3和基板2和的接合强度。
第二实施方式
图13表示第二实施方式涉及的惯性传感器的俯视图。图14是图13中的C-C线断面图。
除了与传感器元件3的结构不同外，本实施方式与上述的第一实施方式相同。需要说明的是，在以下的说明中，以与本实施方式相关且与上述的实施方式不同的点为中心进行说明，省略与相同的事项相关的该说明。另外，在图13中，对与上述的实施方式同样的结构赋予同一符号。
如图13以及图14所示，在本实施方式的惯性传感器1中，传感器元件3和止动件4一体地形成。另外，固定部31位于可动体32的外侧，设置为成对地夹着可动体32。另外，各固定部31与止动件4的支承部41共通化。换言之，由支承部41的一部分构成固定部31。另外，作为各固定部31和基板2的接合区域的固定部接合区域310兼为作为止动件4与基板2间的接合区域的止动件接合区域40。即，固定部接合区域310和止动件接合区域40位于相同位置处。因此，能够使止动件接合区域40更接近固定部接合区域310，更有效地抑制止动件主体42与可动体32间的位置偏差。因此，能够无关基板2的翘曲而更准确地发挥作为止动件4的功能。另外，能够实现惯性传感器1的小型化。
这样，在本实施方式的惯性传感器1中，止动件4和固定部31是一体的，固定部31与基板2相接合的固定部接合区域310兼为止动件接合区域40。因此，能够使止动件接合区域40更接近固定部接合区域310，更有效地抑制止动件主体42与可动体32间的位置偏差。因此，与基板2的翘曲无关，能够更准确地发挥作为止动件4的作用。另外，能够实现惯性传感器1的小型化。
另外，如前所述，在俯视观察下，固定部31位于可动体32的外侧。由此，易于一体化固定部31和止动件4。
通过这样的第二实施方式，能够发挥与上述的第一实施方式相同的结构。
第三实施方式
图15是表示作为本发明的第三实施方式涉及的作为电子设备的智能手机的俯视图。
图15所示的智能手机1200使用本发明的电子设备。在智能手机1200中内置有惯性传感器1以及基于从惯性传感器1输出的检测信号来进行控制的控制电路1210。由惯性传感器1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手机1200的姿态或行为，从而使显示部1208所显示的显示画像发生变化、发出警告音或效果音、驱动振动电机而使主体振动。
作为这样的电子设备的智能手机1200具有惯性传感器1以及基于由惯性传感器1输出的检测信号来进行控制的控制电路1210。因此，能够享受上述的惯性传感器1的效果，能够发挥较高的可靠性。
需要说明的是，电子设备除了上述的智能手机1200以外，例如还能够应用于：个人计算机、数字静态照相机、平板终端、钟表、智能手表、喷墨打印机、笔记本电脑、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、寻呼机、电子记事本、电子词典、电子计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、电视电话、防盗用电视监视器、电子双筒望远镜、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。
第四实施方式
图16是表示作为本发明的第四实施方式涉及的电子设备的惯性测量装置的分解立体图。图17是具有图16所示的惯性测量装置的基板的立体图。
图16所示的作为电子设备的惯性测量装置2000(IMU：Inertial MeasurementUnit，惯性测量单元)是检测汽车、机器人等被安装装置的姿态或动作的惯性测量装置。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而发挥作用。
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纹孔2110。将两根螺钉通过这两处螺纹孔2110，能够将惯性测量装置2000固定于汽车等被安装体的被安装面。需要说明的是，通过部件的选定或设计变更，例如，也能够小型化为能够搭载于智能手机或数码相机的尺寸。
惯性测量装置2000具有外壳2100、接合部件2200、传感器模块2300，在外壳2100的内部经由接合部件2200并插入传感器模块2300的结构。外壳2100的外形是与上述的惯性测量装置2000的整体形状相同，是平面形状为大致正方形的长方体，在位于正方形的对角线方向的两处顶点附近分别形成有螺纹孔2110。另外，外壳2100是箱状，其内部收纳有传感器模块2300。
传感器模块2300具有内壳2310以及基板2320。内壳2310是支承基板2320的部材，是收纳于外壳2100的内部的形状。另外，内壳2310形成有用于防止与基板2320的接触的凹部2311或用于使后述的连接器2330暴露的开口2312。这样的内壳2310经由接合部件2200与外壳2100接合。另外，内壳2310的下表面通过粘合剂与基板2320接合。
如图17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，X轴、检测Y轴以及Z轴的各轴方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。并且，能够使用本发明的惯性传感器作为加速度传感器2350。
另外，基板2320的下表面安装有控制IC2360。控制IC2360是MCU(MicroController Unit，微控制器单元)，控制惯性测量装置2000的各部分。存储部内存储有规定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到分组数据中的程序、附加数据等。需要说明的是，在基板2320上安装有其他多个电子部件。
第五实施方式
图18表示作为本发明的第五实施方式涉及的电子设备的移动体定位装置的整体系统的框图。图19是表示图18所示的移动体定位装置的作用的图。
图18所示的移动体定位装置3000安装在移动体上使用，用于进行该移动体的定位的装置。需要说明的是，作为移动体，无特别限定，可以是自行车、汽车、摩托车、电车、飞机、船等任何一种，对在本实施方式中使用作为移动体的四轮汽车的情况进行说明。
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、位置信息取得部3500、位置合成部3600、处理部3700、通信部3800以及显示部3900。需要说明的是，例如，能够使用上述的惯性测量装置2000作为惯性测量装置3100。
惯性测量装置3100具有三轴的加速度传感器3110以及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，并对这些这些数据进行惯性导航运算处理，从而输出包含移动体的加速度以及姿态的惯性导航定位数据。
另外，GPS接收部3300由接收天线3400接收来自GPS卫星的信号。另外，位置信息取得部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定位数据中包含表示接收状态或接收时刻等状态数据。
位置合成部3600基于由运算处理部3200输出的惯性导航定位数据以及由位置信息取得部3500输出的GPS定位数据，算出移动体的位置，具体而言，算出移动体在地面的哪个位置行使。例如，即使GPS定位数据所包含的移动体的位置相同，如图19所示，如果由于地面的倾斜θ等的影响移动体的姿态不同，则会计算出移动体在地面的不同的位置行驶。因此，仅通过GPS定位数据不能够算出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，算出移动体在地面的哪个位置行驶。
从位置合成部3600输出的位置数据通过处理部3700进行所定的处理，作为定位结果显示在显示部3900上。另外，位置数据也可以通过通信部3800发送到外部装置。
第六实施方式
图20是表示本发明的第六实施方式涉及的移动体的立体图。
图20所示的汽车1500是适用本发明的移动体的汽车。在该图中，汽车1500包含发动机系统，制动系统以及无钥匙进入系统中的至少任一的系统1510。另外，汽车1500中内置有惯性传感器1，能够通过惯性传感器1检测汽车的姿态。惯性传感器1的输出信号被供给到控制电路1502，控制电路1502能够基于该信号控制系统1510。
这样，作为移动体的汽车1500具有：惯性传感器1；控制电路1502，基于由惯性传感器1输出的检测信号来进行控制。因此，能够享受上述的惯性传感器1的效果，并能够发挥较高的可靠性。
需要说明的是，惯性传感器单元1除此之外也可以广泛适用于车载导航系统、汽车空调、防抱死制动系统(ABS)、安全气囊、轮胎气压监测系统(TPMS：Tire PressureMonitoring System)、引擎控制、混合动力汽车或电动汽车的电池监测器等的电子控制单元(ECU：electronic control unit)。此外，作为移动体并不限定于汽车1500，例如也可以适用于飞机、火箭、人造卫星、船舶、AGV(Automated Guided Vehicle，自动引导运输车)、双足步行机器人、无人机等的无人驾驶飞行器等。
以上，基于图示的实施方式对本发明的惯性传感器、电子设备以及移动体进行了说明，但是本发明并不限定于此，各部分的结构能够用具备相同功能的任意结构置换。另外，对本发明，也可以附加其他任意的结构物。另外，也可以是上述实施方式的适宜组合。

Claims (11)

1.一种惯性传感器，其特征在于，
在将相互正交的三轴设为X轴、Y轴以及Z轴时，所述惯性传感器具有：
基板，具有在所述Z轴正方向侧开口的凹部；
可动体，绕沿着所述Y轴的摇动轴而摇动；
固定部，固定于所述基板，用于支承所述可动体；以及
止动件，固定于所述基板，并具有在沿所述Z轴方向的俯视观察下围绕在所述可动体周围的框状的支承部、以及配置于所述支承部的所述可动体侧的止动件主体，通过所述止动件主体与所述可动体接触来限制所述可动体的绕所述Z轴的旋转位移，
在沿所述Z轴方向的俯视观察下，所述基板的所述凹部的开口以在内侧内包所述可动体及所述止动件的方式，形成为比所述可动体及所述止动件更大，
在沿所述Z轴方向的俯视观察下，所述止动件与所述基板相接合的止动件接合区域位于将所述可动体在沿所述Y轴的方向上延长而得的第一区域内，
所述止动件的位于所述第一区域外的部分从所述基板分离，在所述止动件的Z轴负方向侧的表面和所述凹部的底面之间形成有第一间隙，并且在沿所述Z轴方向的俯视观察下在所述止动件与所述凹部的开口之间形成在X轴方向上的第二间隙。
2.根据权利要求1所述的惯性传感器，其特征在于，
在沿所述Z轴方向的俯视观察下，所述止动件接合区域位于将所述固定部在沿所述Y轴的方向上延长而得的第二区域内，
所述止动件的位于所述第二区域外的部分从所述基板分离。
3.根据权利要求2所述的惯性传感器，其特征在于，
在沿所述Z轴方向的俯视观察下，所述止动件接合区域与所述摇动轴重合。
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，
所述惯性传感器具有连接所述可动体和所述固定部的梁，
在沿所述Z轴方向的俯视观察下，所述止动件接合区域位于将所述梁在沿所述Y轴的方向上延长而得的第三区域内，
所述止动件的位于所述第三区域外的部分从所述基板分离。
5.根据权利要求1所述的惯性传感器，其特征在于，
所述止动件和所述固定部是一体的，
所述固定部与所述基板相接合的固定部接合区域兼为所述止动件接合区域。
6.根据权利要求5所述的惯性传感器，其特征在于，
所述固定部位于所述可动体的外侧。
7.根据权利要求1所述的惯性传感器，其特征在于，
所述止动件与所述固定部是分开的，
所述止动件接合区域位于不同于所述固定部与所述基板相接合的固定部接合区域的位置处。
8.根据权利要求7所述的惯性传感器，其特征在于，
所述固定部位于所述可动体的内侧。
9.根据权利要求1所述的惯性传感器，其特征在于，
所述可动体具备配置为夹着所述摇动轴的第一可动部和第二可动部，所述第二可动部绕所述摇动轴的转矩与所述第一可动部不同，所述惯性传感器具有：
第一固定检测电极，配置于所述基板，并与所述第一可动部相对；以及
第二固定检测电极，配置于所述基板，并与所述第二可动部相对。
10.一种电子设备，其特征在于，具有：
权利要求1至9中的任一项所述的惯性传感器；以及
控制电路，基于从惯性传感器输出的检测信号来进行控制。
11.一种移动体，其特征在于，具有：
权利要求1至9中的任一项所述的惯性传感器；以及
控制电路，基于从惯性传感器输出的检测信号来进行控制。
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