CN111751575A - 惯性传感器、电子设备以及移动体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供惯性传感器、电子设备以及移动体。惯性传感器具有：基板；可动体，相对于所述基板绕所述摆动轴摆动；检测电极，设置于所述基板，在俯视观察下与所述可动体重叠；虚设电极，设置于所述基板，在俯视观察下与所述可动体重叠，与所述可动体同电位；以及突起，设置于所述基板，在俯视观察下与所述第一可动部重叠，在所述可动体侧突出并限制所述可动体的绕所述摆动轴的位移，所述虚设电极位于所述突起与所述检测电极之间并且被设置为包围所述突起的周围的至少一部分，所述突起的与所述可动体的接触部分由绝缘材料构成。

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具有：可动体，绕摆动轴进行杠杆式摆动；以及第一检测电极以及第二检测电极，配置于可动体的正下方处。
在该惯性传感器中，若施加Z轴方向的加速度，则可动体绕摆动轴进行杠杆式摆动，由此，可动体与第一检测电极之间的静电容量以及可动体与第二检测电极之间的静电容量以反相变化。因此，能够基于静电容量的位移量来检测Z轴方向的加速度。
另外，在第一、第二检测电极分别形成有突起，通过使可动体与突起接触来限制可动体超过突起的位移。
然而，在专利文献1的惯性传感器中，检测电极围绕突起的周围，在可动体与检测电极之间产生电位差。在这种情况下，若可动体粘贴在突起上，则由于可动体与检测电极之间的电位差所导致的静电引力，存在粘贴变得难以被解除的可能。
专利文献1：日本特开2017-146312号公报
发明内容
本实施方式所记载的惯性传感器具有：基板；可动体，具备隔着摆动轴而配置并且绕所述摆动轴的旋转力矩相互不同的第一可动部和第二可动部，所述可动体相对于所述基板绕所述摆动轴摆动；检测电极，设置于所述基板，在俯视观察下与所述第一可动部重叠；虚设电极，设置于所述基板，在俯视观察下与所述第一可动部重叠，与所述可动体同电位；以及突起，设置于所述基板，在俯视观察下与所述第一可动部重叠，在所述可动体侧突出并限制所述可动体的绕所述摆动轴的位移，所述虚设电极位于所述突起与所述检测电极之间并且被设置为包围所述突起的周围的至少一部分，所述突起的与所述可动体的接触部分由绝缘材料构成。
附图说明
图1表示根据第一实施方式的惯性传感器的俯视图。
图2是图1中的A-A线剖面图。
图3是图1中的B-B线剖面图。
图4是图1中的C-C线剖面图。
图5是图1的惯性传感器的俯视图。
图6是表示图1的惯性传感器的变形例的俯视图。
图7是表示根据第二实施方式的惯性传感器的剖面图。
图8是表示根据第二实施方式的惯性传感器的剖面图。
图9是表示根据第三实施方式的惯性传感器的剖面图。
图10是表示根据第三实施方式的惯性传感器的剖面图。
图11是表示根据第四实施方式的惯性传感器的剖面图。
图12是表示根据第四实施方式的惯性传感器的剖面图。
图13是表示根据第五实施方式的惯性传感器的俯视图。
图14是表示根据第六实施方式的智能手机的俯视图。
图15是表示根据第七实施方式的惯性测量装置的分解立体图。
图16是表示具有图15所示的惯性测量装置的基板的立体图。
图17是表示根据第八实施方式的移动体定位装置的整体系统的框图。
图18是表示图17所示的移动体定位装置的作用的图。
图19是表示根据第九实施方式的移动体的立体图。
附图标记说明
1…惯性传感器；2…基板；21…凹部；211…第一凹部；212…第二凹部；22…基台；23…突起；231…顶面；232…侧面；24…突起；241…顶面；242…侧面；3…传感器元件；31…固定部；32…可动体；321…第一可动部；322…第二可动部；324…贯通孔；325…阻尼孔；326…贯通孔；327…贯通孔；33…梁；5…盖；51…凹部；52…贯通孔；53…密封材料；59…接合部件；75、76、77…布线；8…电极；81…第一检测电极；82…第二检测电极；83…虚设电极；9…绝缘膜；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…角速度传感器；2340y…角速度传感器；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…位置信息获取部；3600…位置合成部；3700…处理部；3800…通信部；3900…显示部；Az…加速度；Ca、Cb…静电容量；D1；D2…分离距离；J…摆动轴；S…收纳空间；W1、W2…宽度；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是表示根据第一实施方式的惯性传感器的俯视图。图2是图1中的A-A线剖面图。图3是图1中的B-B线剖面图。图4是图1中的C-C线剖面图。图5是图1的惯性传感器的俯视图。图6是表示图1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，将与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，将沿Z轴方向观察的俯视观察简称为“俯视观察”。
图1以及图2所示的惯性传感器1是能够检测Z轴方向的加速度Az的传感器。这种惯性传感器1具有：基板2；传感器元件3，设置于基板2的上侧；以及盖5，覆盖传感器元件3并且接合于基板2的上表面。
基板2具有在上表面开口的凹部21。在俯视观察下，凹部21形成为比传感器元件3大，从而内包传感器元件3。另外，凹部21具有于基板2的上表面开口的第一凹部211与于第一凹部211的底面开口的第二凹部212。第二凹部212于第一凹部211的X轴方向负侧的端部开口。换言之，凹部21具有第一深度的第一凹部211与比第一深度深的第二深度的第二凹部212。然后，第二凹部212位于第一凹部211的X轴方向负侧处。
另外，基板2具有从第一凹部211的底面朝向上侧突出的基台22。然后，基台22的上表面处接合有传感器元件3。另外，基板2具有从第二凹部212的底面朝向上侧突出的两个突起23、24。即，突起23、24与基板2为一体。另外，在俯视观察下，突起23、24被设置为与传感器元件3所具有的后述的可动体32重叠。当可动体32过度地位移即摆动时，这些突起23、24与可动体32接触，并且作为限制可动体32超过它们的位移的止挡件而发挥作用。当可动体32的摆动停止或者在适当范围内进行时，可动体32不与突起23、24接触。此外，将在后面对突起23、24进行详细的说明。
另外，在基板2设置有电极8。电极8具有配置于第一凹部211的底面的第一检测电极81以及第二检测电极82与配置于第二凹部212的底面的虚设电极83。另外，基板2具有在上表面开口的凹槽部，在凹槽部设置有布线75、76、77。另外，布线75与传感器元件3以及虚设电极83电连接，布线76与第一检测电极81电连接，布线77与第二检测电极82电连接。另外，各布线75、76、77的一端部露出到盖5外，作为进行与外部装置的电连接的电极焊盘而发挥作用。
作为这种基板2的构成材料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，例如能够使用派热克斯玻璃、TEMPAX玻璃(均为注册商标)那样的硼硅酸盐玻璃。这样，由于基板2由玻璃材料构成，所以基板2的加工变得容易。另外，由于能够通过阳极接合将作为传感器元件3的母材的硅基板接合于基板2，所以传感器元件3的形成变得容易。另外，由于能够得到透明的基板2，所以能够经由基板2视觉确认收纳空间S内。但是，作为基板2的构成材料无特别限定，例如可以使用硅、水晶，石英等。
另外，盖5具有在下表面开口的凹部51。盖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。然后，通过盖5以及基板2，在其内侧形成收纳传感器元件3的收纳空间S。另外，如图2所示，盖5具有连通收纳空间S内外的贯通孔52，贯通孔52被密封材料53密封。经由该贯通孔52，能够将收纳空间S的气氛置换为希望的气氛。收纳空间S为气密空间，优选封入氮气、氦气、氩气等惰性气体，在使用温度例如为-40℃～125℃左右，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。
作为这种盖5的构成材料例如能够使用硅。但是，作为盖5的构成材料无特别限定，例如还可以使用玻璃材料、水晶、石英等。另外，作为基板2和盖5的接合方法无特别限定，可以根据基板2、盖5的材料来适宜地选择，例如，能够使用阳极接合、使由于等离子照射而活性化的接合面彼此接合的活性化接合、通过玻璃熔料材料等接合材料的接合、使在基板2的上表面以及盖5的下表面上成膜的金属膜彼此接合的金属共晶结合等。在本实施方式中，通过形成于盖5的下表面的整个周围的接合部件59而接合。作为接合部件59能够使用例如作为低融点玻璃的玻璃熔料材料。
例如，传感器元件3通过干式蚀刻掺杂有磷(P)、硼(B)、砷(As)等杂质的导电性的硅基板，尤其是博世(Bosch)工艺而进行图案化来形成。这种传感器元件3具有：固定部31，阳极接合于基台22的上表面；可动体32，能够相对于固定部31位移；以及梁33，连接固定部31与可动体32。此外，基台22与固定部31的接合方法并不限定于阳极接合。
若加速度Az作用于传感器元件3，则可动体32相对于基板2绕梁33所形成得摆动轴J使梁33弯曲变形并且进行杠杆式摆动。在俯视观察下，可动体32是以X轴方向为长边的长条形状。另外，在俯视观察下，可动体32具有在其间夹着摆动轴J而配置的第一可动部321和第二可动部322。第一可动部321相对于摆动轴J位于X轴方向的负侧，第二可动部322相对于摆动轴J位于X轴方向的正侧。另外，第一可动部321在X轴方向上比第二可动部322长，施加加速度Az时第一可动部321的绕摆动轴J的旋转力矩比第二可动部322的旋转力矩大。
由于该旋转力矩的差，当被施加加速度Az时可动体32绕摆动轴J进行杠杆式摆动。此外，进行杠杆式摆动是指：以第一可动部321向Z轴方向正侧位移，第二可动部322向Z轴方向负侧位移，相反地，第一可动部321向Z轴方向负侧位移，第二可动部322向Z轴方向正侧位移的方式进行摆动。
另外，可动体32具有贯通其厚度方向的多个阻尼孔325。多个阻尼孔325遍及第一可动部321和第二可动部322的整个区域而均一地配置，特别地，在本实施方式中，被配置为与X轴方向与Y轴方向平行的行列状。另外，多个阻尼孔325各自的横剖面形状为正方形，成为相互相同的形状以及大小。
另外，可动体32具有位于第一可动部321与第二可动部322之间的贯通孔324。然后，固定部31以及梁33配置于贯通孔324内。通过这种结构，能够实现传感器元件3的小型化。但是，固定部31、梁33的配置无特别限定，例如可以如后述的实施方式所示，位于可动体32的外侧。
这里，返回设置于凹部21的电极8的说明。如图1以及图2所示，第一检测电极81配置为与第一可动部321的基端部相对，第二检测电极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Z轴方向的俯视观察下，第一检测电极81配置为与第一可动部321的基端部重叠，第二检测电极82配置为与第二可动部322重叠，虚设电极83配置为与第一可动部321的前端部重叠。
当驱动惯性传感器1时，经由布线75而在传感器元件3施加驱动电压，第一、第二检测电极81、82经由布线76、77与充电放大器连接。由此，在第一可动部321与第一检测电极81之间形成静电容量Ca，在第二可动部322与第二检测电极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而使可动体32进行杠杆式摆动，则第一可动部321与第一检测电极81的间隙和第二可动部322与第二检测电极82的间隙相互地以反相变化，与此相对，静电容量Ca、Cb相互地以反相变化。因此，能够基于这些静电容量Ca、Cb的变化来检测加速度Az。
此外，未用于加速度Az的检测的虚设电极83具有以下功能。例如，若基板2的表面从凹部21的底面露出，则由于基板2所包含的碱金属离子的移动而引起凹部21的底面带电，在凹部21的底面与可动体32之间产生静电引力。因此，存在可动体32由于作为该静电引力即检测对象的加速度Az以外的力而摆动，加速度Az的检测精度降低的可能。因此，将虚设电极83配置于第一、第二检测电极81、82以外的区域，以使基板2的表面尽量不从凹部21的底面露出。此外，由于虚设电极83与传感器元件3为同电位，所以虚设电极83与可动体32之间实质上没有作用静电引力。
另外，在第一检测电极81围绕突起23、24的周围的情况下，在可动体32与第一检测电极81之间产生电位差。在这种情况下，若可动体32粘贴在突起23、24上，则由于电位差导致的静电引力，粘贴变得难以被解除。因此，如上所述，为了使基板2的表面尽量不从凹部21的底面露出，将虚设电极83配置于第一、第二检测电极81、82以外的区域处。此外，由于虚设电极83与传感器元件3为同电位，所以虚设电极83与可动体32之间实质上没有作用静电引力。
这里，若施加冲击等的过度的加速度Az而使可动体32绕摆动轴J过度地摆动，则如图3以及图4所示，第一可动部321在与第一检测电极81接触之前，与突起23、24的顶面231、241接触，超过它们的摆动被限制。由此，可动体32与第一检测电极81的接触被阻止，能够抑制检测故障的产生。另外，能够抑制向梁33施加过度的压力，能够抑制传感器元件3的破损。另外，在第一可动部321与第一检测电极81之间的静电引力(将第一可动部321吸引到Z轴方向负侧的力)变得比梁33的恢复力(将第一可动部321吸引到Z轴方向正侧的力)更大之前，通过使可动体32与突起23、24接触，能够抑制可动体32的吸合(Pull-in)现象。需要说明的是，吸合现象是指由于第一可动部321与第一检测电极81之间的静电引力，第一可动部321被吸引到第一检测电极81侧的状态被维持的状态。
另外，突起23、24被设置为与第一可动部321的前端部接触。因此，能够不受突起23、24影响地配置第一检测电极81，能够确保第一检测电极81的面积足够大。另外，如后所述，在突起23、24的周围配置虚设电极83也变得容易。另外，如图5所示，突起23、24沿着Y轴方向相互分离而配置。然后，突起23与第一可动部321的Y轴方向正侧的角部接触，突起24与第一可动部321的Y轴方向负侧的角部接触。由此，能够通过突起23、24而平衡性良好地承接可动体32，能够有效地抑制当与突起23、24接触时的可动体32的姿态的变化、变形。
另外，在突起23、24的表面未设置电极8。即，突起23、24的顶面231、241露出基板2，而成为裸露。因此，顶面231、241直接与可动体32接触。例如，如现有技术所示，若顶面231、241处设置有膜，则存在与可动体32接触时该膜被剥落的可能，由于剥落的膜与其他部分接触、粘连，存在招致惯性传感器1的故障、性能劣化的可能。与此相对，如本实施方式所示，通过不在顶面231、241处设置膜而使基板2露出，能够不产生上述的问题，长时间地维持高性能。
由于突起23、24的顶面231、241露出，基板所包含的碱金属离子的移动而导致顶面231、241带电，顶面231、241与可动体32之间产生静电引力而使可动体32意料之外地摆动，进一步存在可动体32粘贴在突起23、24上的可能。另外，即使反复进行可动体32与突起23、24的接触，也使突起23、24带电，顶面231、241与可动体32之间产生静电引力而使可动体32意料之外地摆动，进一步存在可动体32粘贴在突起23、24上的可能。因此，在惯性传感器1中，通过与可动体32同电位的虚设电极83来包围突起23、24的整个周围。由此，突起23、24的带电被抑制，能够有效地抑制上述的可动体32的意料之外的摆动。另外，由于通过虚设电极83而使突起23、24的带电被抑制，所以能够抑制可动体32的向突起23、24粘贴。另外，由于虚设电极83围绕在突起23、24的周围，所以能够抑制吸引可动体32与突起23、24的静电引力，能够抑制可动体32的向突起23、24粘贴。
特别地，在本实施方式中，由于突起23、24与第一检测电极81之间设置有虚设电极83，所以能够抑制来自第一检测电极81的静电引力。由于虚设电极83被供给与可动体32相同的电位，能够使虚设电极83靠近突起23、24而设置。因此，能够更显著地发挥上述效果。此外，在俯视观察下，虚设电极83只要包围突起23、24的周围至少一部分即可，例如，可以是图6所示的结构。
此外，在惯性传感器1被要求具有振动、冲击等高的耐环境性能的情况下，第一凹部211可以设置突起23、24。由此，能够在较早阶段限制可动体32绕摆动轴J的摆动，能够抑制传感器元件3的破损。此时，通过延长虚设电极83的虚设电极83，突起23、24的整个周围被虚设电极83包围。由此，突起23、24的带电被抑制，能够有效地抑制上述可动体32的意料之外的摆动。另外，由于虚设电极83而使突起23、24的带电被抑制，所以能够抑制可动体32的向突起23、24的粘贴。
另外，如图2所示，突起23、24的顶面231、241与可动体32的分离距离D1比第一检测电极81与可动体32的分离距离D2大。即，D1＞D2。由此，能够使顶面231、241与可动体32充分地分离。因此，假设，即使由于上述那种原因而使突起23、24带电，也能够使突起23、24与可动体32之间产生的静电引力变得充分地小。因此，能够更有效地抑制可动体32的意料之外的摆动。
特别地，在本实施方式中，突起23、24的顶面231、241与第一凹部211的底面为同一个面。换言之，顶面231、241构成为第一凹部211的底面的一部分。由此，突起23、24的形成变得容易。但是，突起23、24的高度无特别限定，可以是D1≤D2。另外，突起23、24的顶面231、241与第一凹部211的底面相比可以位于上侧处也可以位于下侧处。
另外，如上所述，突起23、24与基板2为一体。因此，突起23、24的形成变得容易。另外，能够提高突起23、24的韧性，还能够有效地抑制突起23、24的损伤。但是，突起23、24可以形成为与基板2不同的个体，通过粘着剂等而接合于基板2。
另外，突起23、24的构成材料为玻璃材料，其杨氏弹性模量为80GPa左右。另一方面，可动体32的构成材料为硅，其杨氏弹性模量为185GPa左右。即，突起23、24的构成材料的杨氏弹性模量比可动体32的构成材料的杨氏弹性模量小。因此，能够使突起23、24相对于可动体32变得柔软，能够缓和接触时的冲击，能够抑制可动体32的破损。但是，并不限定于此，突起23、24的构成材料的杨氏弹性模量可以与可动体32的构成材料的杨氏弹性模量相等，也可以比可动体32的构成材料的杨氏弹性模量大。此外，突起23、24的形状、尺寸、配置、形成数量、构成材料等的诸多条件不限定于上述内容。例如，突起23、24的俯视观察形状也可以是沿X轴方向或者Y轴方向延伸的长条形状。
返回可动体32的说明，如图3以及图4所示，第一可动部321具有贯通其厚度方向的两个贯通孔326、327。另外，在俯视观察下，贯通孔326被设置为与突起23重叠，在俯视观察下，贯通孔327被设置为与突起24重叠。另外，贯通孔326、327的下侧开口的宽度W1比突起23、24的顶面231、241的宽度W2小。即，W1＜W2。由于成为这种关系，在俯视观察下，顶面231、241的中央部与贯通孔326、327重叠，顶面231、241的外缘部与第一可动部321的下表面重叠。因此，能够不降低突起23、24的韧性而使突起23、24与可动体32以小面积接触。其结果，能够更有效地抑制突起23、24与可动体32的粘贴。
此外，在本实施方式中，由于贯通孔326、327为圆形，所以宽度W1与直径相等。同样地，在本实施方式中，由于顶面231、241为圆形，所以宽度W2与直径相等。但是，贯通孔326、327的形状不限定于圆形，例如也可以是椭圆形、长圆形、三角形、四边形、五边形以上的多角形、异形等。同样地，顶面231、241的形状不限定于圆形，例如也可以是椭圆形、长圆形、三角形、四边形、五边形以上的多角形、异形等。另外，贯通孔326、327与顶面231、241的形状可以相互不同。
以上，对惯性传感器1进行说明。如上所述，这种惯性传感器1具有：基板2；可动体32，具备夹着摆动轴J而配置并绕摆动轴J的旋转力矩相互不同的第一可动部321和第二可动部322，相对于基板2绕摆动轴J摆动；第一检测电极81，设置于基板2，在俯视观察下作为检测电极与第一可动部321重叠；虚设电极83，设置于基板2，在俯视观察下与第一可动部321重叠，与可动体32同电位；以及突起23、24，设置于基板2，在俯视观察下与第一可动部321重叠，在可动体32侧突出，限制可动体32的绕摆动轴J的位移，然后，虚设电极83位于突起23、24与第一检测电极81之间，并且被设置为包围突起23、24的周围的至少一部分，在本实施方式中设置为包围整个周围。另外，作为突起23、24的与可动体32的接触部分的顶面231、241为绝缘材料，在本实施方式中以玻璃材料构成。
根据这种结构，由于通过虚设电极83来抑制突起23、24的带电，所以能够抑制突起23、24与可动体32之间产生静电引力。另外，由于通过虚设电极83来抑制突起23、24的带电，所以能够抑制可动体32的向突起23、24的粘贴。另外，由于虚设电极83围绕突起23、24的周围，所以能够抑制吸引可动体32与突起23、24的静电引力，能够抑制可动体32的向突起23、24的粘贴。因此，能够作为抑制检测对象的加速度Az以外的力引起的可动体32的摆动，提高加速度Az的检测精度。
另外，如上所述，基板2具有于作为可动体32侧的主面的上表面开口的第一凹部211与于第一凹部211的底面开口的第二凹部212。换言之，基板2具有于可动体32侧开口的凹部，该凹部具有比第一凹部211与第一凹部211深的第二凹部212。然后，在第一凹部211的底面处设置有第一检测电极81，在第二凹部212的底面处设置有虚设电极83，突起23、24从第二凹部212的底面突出。由此，基板2的结构变得简单。
另外，如上所述，可动体32与突起23、24的分离距离D1比可动体32与第一检测电极81的分离距离D2大。即，D1＞D2。由此，能够使突起23、24与可动体32充分地分离。因此，假设，即使突起23、24带电，也能够充分的减小突起23、24与可动体32之间产生的静电引力。因此，能够更有效地抑制可动体32的意料之外的摆动。
另外，如上所述，突起23、24与基板2为一体。由此，突起23、24的形成变得容易。另外，能够提高突起23、24的韧性，能够有效地抑制突起23、24的损伤。
另外，如上所述，突起23、24以及基板2的构成材料为玻璃。由此，易于将突起23、24与基板2一体形成。
另外，如上所述，突起23、24的构成材料的杨氏弹性模量比可动体32的构成材料的杨氏弹性模量小。由此，能够使突起23、24相对于可动体32变得柔软。因此，能够有效地抑制与突起23、24的接触所引起的可动体32的破损。
第二实施方式
图7以及图8是表示根据第二实施方式的惯性传感器的剖面图。
除了虚设电极83的配置不同以外，本实施方式与上述的第一实施方式相同。此外，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7以及图8中，对与上述的实施方式同样的结构赋予相同的附图标记。另外，图7相当于图1中的B-B线剖面，图8相当于图1中的C-C线剖面。
如图7以及图8所示，虚设电极83设置于突起23、24的侧面232、242侧。即，作为突起23、24的与可动体32的接触部分的顶面231、241以外的区域也设置有虚设电极83。这样，通过将虚设电极83配置于突起23、24，能够更有效地抑制突起23、24的带电。
这样，在本实施方式的惯性传感器1中，不是作为突起23、24的接触部分的顶面231、241的区域的侧面232、242侧设置有虚设电极83。由此，能够更有效地抑制突起23、24的带电。
第三实施方式
图9以及图10是表示根据第三实施方式的惯性传感器的剖面图。
除了突起23、24的结构不同以外，本实施方式与上述的第一实施方式相同。此外，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9以及图10中，对与上述的实施方式同样的结构赋予相同的附图标记。另外，图9相当于图1中的B-B线剖面，图10相当于图1中的C-C线剖面。
如图9以及图10所示，突起23、24的顶面231、241为圆形、曲面具体而言构成为弯曲凸面。由此，例如，与上述的第一实施方式相比，顶面231、241与可动体32的接触面积减小，能够更有效地抑制突起23、24与可动体32的粘贴。
这样，在本实施方式的惯性传感器1中，作为接触部分的顶面231、241为圆形。由此，例如，与上述的第一实施方式相比，顶面231、241与可动体32的接触面积减小，能够有效地抑制突起23、24与可动体32的粘贴。
第四实施方式
图11以及图12是表示根据第四实施方式的惯性传感器的剖面图。
除了突起23、24的结构不同以外，本实施方式与上述的第三实施方式相同。此外，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11以及图12中，对与上述的实施方式同样的结构赋予相同的附图标记。另外，图11相当于图1中的B-B线剖面，图12相当于图1中的C-C线剖面。
如图11以及图12所示，惯性传感器1具有覆盖突起23、24的表面的绝缘膜9。由此，能够抑制基板2所包含的碱金属离子露出到表面，能够有效地抑制突起在23、24与可动体32之间产生静电引力。此外，绝缘膜9无特别限定，例如，能够由氧化硅、氮化硅构成。
第五实施方式
图13表示根据第五实施方式的惯性传感器的俯视图。
除了传感器元件3的结构不同以外，本实施方式与上述的第一实施方式相同。此外，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相同的附图标记。
如图13所示，在本实施方式的传感器元件3中，固定部31位于可动体32的外侧，成为包围可动体32的框状。然后，固定部31阳极接合于基板2的上表面。这样，由于固定部31接合于基板2的上表面，所以从基板2省略基台22。另外，梁33位于固定部31与可动体32之间。
第六实施方式
图14表示根据第六实施方式的智能手机的俯视图。
作为图14所示的电子设备的智能手机1200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到控制电路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所显示的显示图像发生变化、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。
第七实施方式
图15是表示根据第七实施方式的惯性测量装置的分解立体图。图16是具有图15所示的惯性测量装置的基板的立体图。
图15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。此外，通过部件的选定、设计变更，例如，也能够小型化为能够搭载于智能手机、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，成为在外壳2100的内部通过接合部件2200插入传感器模块2300的结构。外壳2100的外形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为箱状，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的部件，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、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16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。并且，能够使用本发明的惯性传感器来作为加速度传感器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与内容的程序、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。此外，在基板2320上安装有其他多个电子部件。
第八实施方式
图17是表示根据第八实施方式的移动体定位装置的整体系统的框图。图18是表示图17所示的移动体定位装置的作用的图。
图17所示的移动体定位装置3000是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，例如能够使用上述的惯性测量装置2000来作为惯性测量装置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通过接收天线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接收到的信号来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获取部3500输出的GPS定位数据来算出移动体的位置，具体而言，算出移动体在地面的哪个位置行驶。例如，即使GPS定位数据所包含的移动体的位置相同，如图18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来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发送到外部装置。
第九实施方式
图19是表示根据第九实施方式的移动体的立体图。
作为图19所示的移动体的汽车1500内置有发动机系统、制动系统以及无钥匙进入系统中的至少任意的系统1510、惯性传感器1以及控制电路1502，能够通过惯性传感器1检测汽车的姿态。惯性传感器1的检测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，汽车1500能够享受上述的惯性传感器1的效果，并且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 (10)

1.一种惯性传感器，其特征在于，具有：
基板；
可动体，具备隔着摆动轴而配置并且绕所述摆动轴的旋转力矩相互不同的第一可动部和第二可动部，所述可动体相对于所述基板绕所述摆动轴摆动；
检测电极，设置于所述基板，在俯视观察下与所述第一可动部重叠；
虚设电极，设置于所述基板，在俯视观察下与所述第一可动部重叠，与所述可动体同电位；以及
突起，设置于所述基板，在俯视观察下与所述第一可动部重叠，在所述可动体侧突出并限制所述可动体的绕所述摆动轴的位移，
所述虚设电极位于所述突起与所述检测电极之间并且被设置为包围所述突起的周围的至少一部分，
所述突起的与所述可动体的接触部分由绝缘材料构成。
2.根据权利要求1所述的惯性传感器，其特征在于，
所述基板具有在所述可动体侧开口的凹部，
所述凹部具有第一凹部和比第一凹部深的第二凹部，
所述检测电极设置于所述第一凹部的底面，
所述虚设电极设置于所述第二凹部的底面，
所述突起从所述第二凹部的底面突出。
3.根据权利要求1或2所述的惯性传感器，其特征在于，
在所述突起的不是所述接触部分的区域也设置有所述虚设电极。
4.根据权利要求1所述的惯性传感器，其特征在于，
所述可动体与所述突起的分离距离比所述可动体与所述检测电极的分离距离大。
5.根据权利要求1所述的惯性传感器，其特征在于，
所述接触部分被倒圆角。
6.根据权利要求1所述的惯性传感器，其特征在于，
所述突起与所述基板为一体。
7.根据权利要求6所述的惯性传感器，其特征在于，
所述突起以及所述基板的构成材料为玻璃。
8.根据权利要求1所述的惯性传感器，其特征在于
所述突起的构成材料的杨氏弹性模量比所述可动体的构成材料的杨氏弹性模量小。
9.一种电子设备，其特征在于，具有：
权利要求1至8中任一项所述的惯性传感器；以及
控制电路，基于由所述惯性传感器输出的检测信号来进行控制。
10.一种移动体，其特征在于，具有：
权利要求1至8中任一项所述的惯性传感器；以及
控制电路，基于由所述惯性传感器输出的检测信号来进行控制。
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