JP2016176835A - 慣性センサー、電子機器、および移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】正確に角速度を検出することができる慣性センサーを提供する。
【解決手段】本発明に係る慣性センサー100は、基板と、質量部34と、固定部30と、質量部34と固定部30とを接続している梁部33と、を含み、梁部33は、質量部34の互いに異なる2つの位置から延出している2つの質量部側梁部3a,3bと、固定部30の互いに異なる2つの位置から延出している2つの固定部側梁部4a,4bと、を有し、一方の質量部側梁部3aの第4部分334の第3部分333側とは反対側の端部54、および他方の質量部側梁部3bの第4部分334の第3部分333側とは反対側の端部54は、第1の接続部で互い接続され、一方の固定部側梁部4aの第8部分338の第7部分337側とは反対側の端部58、および他方の固定部側梁部4bの第8部分338の第7部分337側とは反対側の端部58は、第2の接続部で互い接続されている。
【選択図】図2
【解決手段】本発明に係る慣性センサー100は、基板と、質量部34と、固定部30と、質量部34と固定部30とを接続している梁部33と、を含み、梁部33は、質量部34の互いに異なる2つの位置から延出している2つの質量部側梁部3a,3bと、固定部30の互いに異なる2つの位置から延出している2つの固定部側梁部4a,4bと、を有し、一方の質量部側梁部3aの第4部分334の第3部分333側とは反対側の端部54、および他方の質量部側梁部3bの第4部分334の第3部分333側とは反対側の端部54は、第1の接続部で互い接続され、一方の固定部側梁部4aの第8部分338の第7部分337側とは反対側の端部58、および他方の固定部側梁部4bの第8部分338の第7部分337側とは反対側の端部58は、第2の接続部で互い接続されている。
【選択図】図2
Description
本発明は、慣性センサー、電子機器、および移動体に関する。
近年、シリコンMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を用いて物理量を検出する慣性センサーが開発されている。特に、加速度を検出する加速度センサーや角速度を検出するジャイロセンサーは、例えば、デジタルスチルカメラ(DSC)の手振れ補正機能、自動車のナビゲーションシステム、ゲーム機のモーションセンシング機能などの用途が急速に広がりつつある。
例えば特許文献1には、支持ばねを介して支持された振動質量体と、検出質量体から延出している検出可動電極と、検出固定電極と、を備え、検出可動電極と検出固定電極との間の静電容量の変動に基づいて、角速度を検出するジャイロセンサーが記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載されたジャイロセンサーでは、振動質量体(質量部)を振動させるための支持ばね(梁部)が、捩れてしまう場合がある。そのため、正確に角速度を検出することができない場合がある。
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、正確に角速度を検出することができる慣性センサーを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記の慣性センサーを含む、電子機器および移動体を提供することにある。
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
[適用例1]
本適用例に係る慣性センサーは、
基板と、
前記基板と離間し、第1方向に振動する質量部と、
前記基板に固定されている固定部と、
前記質量部と前記固定部とを接続している梁部と、
を含み、
前記梁部は、
前記質量部の互いに異なる2つの位置から延出している2つの質量部側梁部と、
前記固定部の互いに異なる2つの位置から延出している2つの固定部側梁部と、
を有し、
2つの前記質量部側梁部の各々は、
前記質量部から前記第1方向に延出している第1部分と、
前記第1部分の前記質量部側とは反対側の端部から前記第1方向と直交する第2方向に延出している第2部分と、
前記第2部分の前記第1部分側とは反対側の端部から前記第1方向に延出している第3部分と、
前記第3部分の前記第2部分側とは反対側の端部から前記第2方向に延出している第4部分と、
を有し、
一方の前記質量部側梁部の前記第4部分の前記第3部分側とは反対側の端部、および他方の前記質量部側梁部の前記第4部分の前記第3部分側とは反対側の端部は、第1の接続部で互い接続され、
2つの前記固定部側梁部の各々は、
前記固定部から前記第1方向に延出している第5部分と、
前記第5部分の前記固定部側とは反対側の端部から前記第2方向に延出している第6部分と、
前記第6部分の前記第5部分側とは反対側の端部から前記第1方向に延出している第7部分と、
前記第7部分の前記第6部分側とは反対側の端部から前記第2方向に延出している第8部分と、
を有し、
一方の前記固定部側梁部の前記第8部分の前記第7部分側とは反対側の端部、および他方の前記固定部側梁部の前記第8部分の前記第7部分側とは反対側の端部は、第2の接続部で互い接続されている。
本適用例に係る慣性センサーは、
基板と、
前記基板と離間し、第1方向に振動する質量部と、
前記基板に固定されている固定部と、
前記質量部と前記固定部とを接続している梁部と、
を含み、
前記梁部は、
前記質量部の互いに異なる2つの位置から延出している2つの質量部側梁部と、
前記固定部の互いに異なる2つの位置から延出している2つの固定部側梁部と、
を有し、
2つの前記質量部側梁部の各々は、
前記質量部から前記第1方向に延出している第1部分と、
前記第1部分の前記質量部側とは反対側の端部から前記第1方向と直交する第2方向に延出している第2部分と、
前記第2部分の前記第1部分側とは反対側の端部から前記第1方向に延出している第3部分と、
前記第3部分の前記第2部分側とは反対側の端部から前記第2方向に延出している第4部分と、
を有し、
一方の前記質量部側梁部の前記第4部分の前記第3部分側とは反対側の端部、および他方の前記質量部側梁部の前記第4部分の前記第3部分側とは反対側の端部は、第1の接続部で互い接続され、
2つの前記固定部側梁部の各々は、
前記固定部から前記第1方向に延出している第5部分と、
前記第5部分の前記固定部側とは反対側の端部から前記第2方向に延出している第6部分と、
前記第6部分の前記第5部分側とは反対側の端部から前記第1方向に延出している第7部分と、
前記第7部分の前記第6部分側とは反対側の端部から前記第2方向に延出している第8部分と、
を有し、
一方の前記固定部側梁部の前記第8部分の前記第7部分側とは反対側の端部、および他方の前記固定部側梁部の前記第8部分の前記第7部分側とは反対側の端部は、第2の接続部で互い接続されている。
このような慣性センサーでは、梁部が捩れることを抑制することができる(詳細は後述する「実験例」参照)。したがって、このような慣性センサーは、正確に角速度を検出することができる。
[適用例2]
本適用例に係る慣性センサーにおいて、
前記質量部側梁部は、平面視において、前記質量部から前記第4部分の前記第3部分側とは反対側の端部に向けて、階段状の形状を有し、
前記固定部側梁部は、平面視において、前記固定部から前記第8部分の前記第7部分側とは反対側の端部に向けて、階段状の形状を有してもよい。
本適用例に係る慣性センサーにおいて、
前記質量部側梁部は、平面視において、前記質量部から前記第4部分の前記第3部分側とは反対側の端部に向けて、階段状の形状を有し、
前記固定部側梁部は、平面視において、前記固定部から前記第8部分の前記第7部分側とは反対側の端部に向けて、階段状の形状を有してもよい。
このような慣性センサーは、正確に角速度を検出することができる。
[適用例3]
本適用例に係る慣性センサーにおいて、
前記梁部は、前記第1の接続部と前記第2の接続部とを接続している接続梁部を有し、
2つの前記質量部側梁部は、平面視において、前記接続梁部の中心を通り前記第1方向に延出する仮想直線に関して対称に設けられ、
2つの前記固定部側梁部は、平面視において、前記仮想直線に関して対称に設けられていてもよい。
本適用例に係る慣性センサーにおいて、
前記梁部は、前記第1の接続部と前記第2の接続部とを接続している接続梁部を有し、
2つの前記質量部側梁部は、平面視において、前記接続梁部の中心を通り前記第1方向に延出する仮想直線に関して対称に設けられ、
2つの前記固定部側梁部は、平面視において、前記仮想直線に関して対称に設けられていてもよい。
このような慣性センサーは、正確に角速度を検出することができる。
[適用例4]
本適用例に係る慣性センサーは、
基板と、
前記基板と離間している質量部と、
前記基板に固定されている固定部と、
前記質量部と前記固定部とを接続している梁部と、
を含み、
前記梁部は、
前記質量部の互いに異なる2つの位置から延出している2つの質量部側梁部と、
前記固定部の互いに異なる2つの位置から延出している2つの固定部側梁部と、
前記梁部の途中で分岐している2つの分岐梁部と、
を有し、
2つの前記質量部側梁部の前記質量部側とは反対側の端部同士は、互いに接続され、
2つの前記固定部側梁部の前記固定部側とは反対側の端部同士は、互いに接続され、
2つの前記分岐梁部の前記質量部側の端部同士は、互いに接続され、
2つの前記分岐梁部の前記固定部側の端部同士は、互いに接続されている。
本適用例に係る慣性センサーは、
基板と、
前記基板と離間している質量部と、
前記基板に固定されている固定部と、
前記質量部と前記固定部とを接続している梁部と、
を含み、
前記梁部は、
前記質量部の互いに異なる2つの位置から延出している2つの質量部側梁部と、
前記固定部の互いに異なる2つの位置から延出している2つの固定部側梁部と、
前記梁部の途中で分岐している2つの分岐梁部と、
を有し、
2つの前記質量部側梁部の前記質量部側とは反対側の端部同士は、互いに接続され、
2つの前記固定部側梁部の前記固定部側とは反対側の端部同士は、互いに接続され、
2つの前記分岐梁部の前記質量部側の端部同士は、互いに接続され、
2つの前記分岐梁部の前記固定部側の端部同士は、互いに接続されている。
このような慣性センサーでは、梁部が捩れることを抑制することができる(詳細は後述する「実験例」参照)。したがって、このような慣性センサーは、正確に角速度を検出することができる。
[適用例5]
本適用例に係る慣性センサーにおいて、
前記梁部の幅をW(μm)とし、前記質量部の共振周波数をf(kHz)とすると、
0.06<W/f
の関係を満たしてもよい。
本適用例に係る慣性センサーにおいて、
前記梁部の幅をW(μm)とし、前記質量部の共振周波数をf(kHz)とすると、
0.06<W/f
の関係を満たしてもよい。
このような慣性センサーでは、梁部が捩れることを、より確実に抑制することができる(詳細は後述する「実験例」参照)。
[適用例6]
本適用例に係る慣性センサーにおいて、
0.06<W/f<0.11
の関係を満たしてもよい。
本適用例に係る慣性センサーにおいて、
0.06<W/f<0.11
の関係を満たしてもよい。
このような慣性センサーでは、梁部が捩れることを、より確実に抑制することができる(詳細は後述する「実験例」参照)。
[適用例7]
本適用例に係る電子機器は、
本適用例に係る慣性センサーを含む。
本適用例に係る電子機器は、
本適用例に係る慣性センサーを含む。
このような電子機器では、正確に角速度を検出することができる慣性センサーを含むことができる。
[適用例8]
本適用例に係る移動体は、
本適用例に係る慣性センサーを含む。
本適用例に係る移動体は、
本適用例に係る慣性センサーを含む。
このような移動体では、正確に角速度を検出することができる慣性センサーを含むことができる。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1. 第1実施形態
1.1. 慣性センサー
まず、第1実施形態に係る慣性センサーについて、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る慣性センサー100を模式的に示す平面図である。図2は、第1実施形態に係る慣性センサー100の梁部33を説明するための図1の拡大図である。図3は、第1実施形態に係る慣性センサー100を模式的に示す図1のIII−III線断面図である。なお、図1〜図3および以下に示す図7〜図14,16では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、およびZ軸を図示している。
1.1. 慣性センサー
まず、第1実施形態に係る慣性センサーについて、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る慣性センサー100を模式的に示す平面図である。図2は、第1実施形態に係る慣性センサー100の梁部33を説明するための図1の拡大図である。図3は、第1実施形態に係る慣性センサー100を模式的に示す図1のIII−III線断面図である。なお、図1〜図3および以下に示す図7〜図14,16では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、およびZ軸を図示している。
慣性センサー100は、図1〜図3に示すように、基板10と、蓋体20と、機能素子102と、を含む。なお、便宜上、図1および図2では、基板10および蓋体20を省略している。
基板10の材質は、例えば、ガラス、シリコンである。基板10は、第1面12と、第1面12と反対方向を向く第2面14と、を有している。第1面12には、凹部16が設けられている。凹部16は、キャビティー2を構成している。凹部16の底面(凹部16を規定する基板10の面)17には、ポスト部18が設けられている。ポスト部18は、機能素子102を支持するための部材である。
蓋体20は、基板10上に(蓋体20の+Z軸方向側に)設けられている。蓋体20の材質は、例えば、シリコンである。蓋体20は、基板10の第1面12に接合されている。基板10と蓋体20とは、陽極接合によって接合されていてもよい。図示の例では、蓋
体20に凹部が形成されており、該凹部は、キャビティー2を構成している。
体20に凹部が形成されており、該凹部は、キャビティー2を構成している。
なお、基板10と蓋体20との接合方法は、特に限定されず、例えば、低融点ガラス(ガラスペースト)による接合でもよいし、半田による接合でもよい。または、基板10および蓋体20の各々の接合部分に金属薄膜(図示せず)を形成し、該金属薄膜同士を共晶接合させることにより、基板10と蓋体20とを接合させてもよい。
機能素子102は、基板10の第1面12側に設けられている。機能素子102は、例えば、陽極接合や直接接合によって、基板10に接合されている。機能素子102は、基板10と蓋体20とによって形成されるキャビティー2に収容されている。キャビティー2は、減圧状態であることが望ましい。これにより、機能素子102の振動が空気粘性によって減衰することを抑制することができる。
機能素子102は、2つの構造体112(第1構造体112a、第2構造体112b)を有している。2つの構造体112は、図1に示すように、固定部30a、30bの中心を通るY軸に平行な仮想直線αに関して対称となるように、X軸方向に並んで設けられている。
構造体112は、固定部30と、駆動バネ部32と、質量部(振動体)34と、可動駆動電極36と、固定駆動電極38,39と、可動体40と、検出バネ部42と、可動検出電極44と、固定検出電極46と、を有している。駆動バネ部32、質量部34、可動駆動電極36、可動体40、検出バネ部42、および可動検出電極44は、基板10と離間している。
固定部30は、基板10に固定されている。固定部30は、例えば、陽極接合によって基板10の第1面12に接合されている。固定部30は、例えば、1つの構造体112に対して、2つ設けられている。図示の例では、固定部30は、1つの構造体112において、質量部34の+X軸方向側に1つ設けられ、質量部34の−X軸方向側に1つ設けられている。固定部30は、+Y軸方向側の第1固定部分30aと、−Y軸方向側の第2固定部分30bと、を有している。図示の例では、固定部分30a,30bは、互いに離間している。図示はしないが、固定部分30a,30bは、互いに接続していてもよい。固定部分30a,30bの平面形状(Z軸方向からみた形状)は、例えば、矩形である。図示の例では、構造体112a,112bは、第1構造体112aの+X軸方向側の固定部30と第2構造体112bの−X軸側の固定部30とを、共通の固定部としている。共通の固定部30は、例えば、ポスト部18上に設けられている。
駆動バネ部32は、複数の梁部33によって構成されている。梁部33は、例えば、1つの構造体112に対して、2つ設けられている。梁部33は、質量部34と固定部30とを接続している。梁部33は、質量部34の振動方向であるX軸方向に円滑に伸縮することができる。梁部33は、図2に示すように、質量部34の互いに異なる2つの位置から延出している2つの(一対の)質量部側梁部3a,3bと、固定部30の互いに異なる2つの位置から延出している2つの(一対の)固定部側梁部4a,4bと、接続梁部5と、を有している。
質量部側梁部3a,3bは、互いに向かい合うように、質量部34から固定部30側に向けて(図2に示す例では−X軸方向側に向けて)延出している。質量部側梁部3a,3bは、質量部34のX軸方向の側面(例えばX軸に平行な垂線を持つ側面)から延出している。質量部側梁部3a,3bの質量部34側とは反対側の端部は、互いに接続されている。質量部側梁部3a,3bは、例えば、平面視において(Z軸方向からみて)、接続梁部5の中心を通りX軸平行な(第1方向に延出する)仮想直線βに関して対称に設けられ
ている。図示の例では、質量部側梁部3aは、+Y軸方向側に設けられ、質量部側梁部3bは、−Y軸方向側に設けられている。
ている。図示の例では、質量部側梁部3aは、+Y軸方向側に設けられ、質量部側梁部3bは、−Y軸方向側に設けられている。
質量部側梁部3a,3bの各々は、質量部34からX軸方向に延出している第1部分331と、第1部分331の質量部34側とは反対側の端部51からY軸方向(第1方向と直交する第2方向)に延出している第2部分332と、第2部分332の第1部分331側とは反対側の端部52からX軸方向に延出している第3部分333と、第3部分333の第2部分332側とは反対側の端部53からY軸方向に延出している第4部分334と、を有している。質量部側梁部3aの第4部分334の第3部分333側とは反対側の端部54、および質量部側梁部3bの第4部分334の第3部分333側とは反対側の端部54は、第1の接続部で互いに接続されている。質量部側梁部3a,3bは、平面視において、質量部34から第4部分334の端部54に向けて、階段状の形状を有している。
質量部側梁部3a,3bの第1部分331および第3部分333の長さ(X軸方向の大きさ)は、例えば、第2部分332および第4部分334の長さ(Y軸方向の大きさ)よりも小さい。第1部分331および第3部分333の幅(Y軸方向の大きさ)は、例えば、第2部分332および第4部分334の幅(X軸方向の大きさ)と同じである。
固定部側梁部4a,4bは、互いに向かい合うように、固定部30から質量部34側に向けて(図2に示す例では+X軸方向側に向けて)延出している。固定部側梁部4a,4bは、固定部30のX軸方向の側面(例えばX軸に平行な垂線を持つ側面)から延出している。固定部側梁部4a,4bの固定部30側とは反対側の端部は、互いに接続されている。固定部側梁部4a,4bは、例えば、平面視において、仮想直線βに関して対称に設けられている。図示の例では、固定部側梁部4aは、第1固定部分30aに接続され、固定部側梁部4bは、第2固定部分30bに接続されている。質量部側梁部3aおよび固定部側梁部4aは、例えば、平面視において、接続梁部5の中心を通りY軸に平行な仮想直線γに関して対称に設けられている。質量部側梁部3bおよび固定部側梁部4bは、例えば、平面視において、仮想直線γに関して対称に設けられている。
固定部側梁部4a,4bの各々は、固定部30からX軸方向に延出している第5部分335と、第5部分335の固定部30側とは反対側の端部55からY軸方向に延出している第6部分336と、第6部分336の第5部分335側とは反対側の端部56からX軸方向に延出している第7部分337と、第7部分337の第6部分336側とは反対側の端部57からY軸方向に延出している第8部分338と、を有している。固定部側梁部4aの第8部分338の第7部分337側とは反対側の端部58、および固定部側梁部4bの第8部分338の第7部分337側とは反対側の端部58は、第2の接続部で互いに接続されている。固定部側梁部4a,4bは、平面視において、固定部30から第8部分338の端部58に向けて、階段状の形状を有している。
固定部側梁部4a,4bの第5部分335および第7部分337の長さ(X軸方向の大きさ)は、例えば、第6部分336および第8部分338の長さ(Y軸方向の大きさ)よりも小さい。第5部分335および第7部分337の幅(Y軸方向の大きさ)は、例えば、第6部分336および第8部分338の幅(X軸方向の大きさ)と同じである。
接続梁部5は、質量部側梁部3a,3bと固定部側梁部4a,4bとを接続している。具体的には、接続梁部5は、質量部側梁部3a,3bの互いに接続されている部分(第1の接続部)と、固定部側梁部4a,4bの互いに接続されている部分(第2の接続部)と、を接続している。接続梁部5は、質量部側梁部3a,3bから固定部側梁部4a,4bまでX軸方向に延出している。平面視において、接続梁部5の中心の位置は、梁部33の中心の位置と同じであってもよい。梁部33は、接続梁部5から質量部34側に一対の質
量部側梁部3a,3bに分岐しているとともに、接続梁部5から固定部30側に一対の固定部側梁部4a,4bに分岐しているといえる。図示の例では、接続梁部5の幅(Y軸方向の大きさ)、質量部側梁部3a,3bの幅、および固定部側梁部4a,4bの幅は、互いに同じである。すなわち、梁部33の幅は、一定である。
量部側梁部3a,3bに分岐しているとともに、接続梁部5から固定部30側に一対の固定部側梁部4a,4bに分岐しているといえる。図示の例では、接続梁部5の幅(Y軸方向の大きさ)、質量部側梁部3a,3bの幅、および固定部側梁部4a,4bの幅は、互いに同じである。すなわち、梁部33の幅は、一定である。
ここで、梁部33の幅W(μm)とし、質量部34の共振周波数(駆動周波数)をf(kHz)とすると、下記式(1)の関係を満たし、好ましくは下記式(2)の関係を満たす。
0.06<W/f ・・・ (1)
0.06<W/f<0.11 ・・・ (2)
0.06<W/f<0.11 ・・・ (2)
質量部34は、例えば、平面視において、矩形の枠体である。質量部34は、可動駆動電極36および固定駆動電極38,39によって、X軸方向に振動することができる。
可動駆動電極36は、質量部34に設けられている。図示の例では、可動駆動電極36は、1つの構造体112に対して4つ設けられ、2つの可動駆動電極36は、質量部34の+Y軸方向側に位置し、他の2つの可動駆動電極36は、質量部34の−Y軸方向側に位置している。可動駆動電極36は、図1に示すように、質量部34からY軸方向に延出している幹部と、該幹部からX軸方向に延出している複数の枝部と、を備えた櫛歯状の形状を有していてもよい。
固定駆動電極38,39は、基板10に固定されている。固定駆動電極38,39は、例えば、陽極接合によって基板10の第1面12に接合されている。固定駆動電極38,39は、可動駆動電極36と対向して設けられ、固定駆動電極38,39間に可動駆動電極36が配置されている。図1に示すように、可動駆動電極36が櫛歯状の形状を有する場合、固定駆動電極38,39は、可動駆動電極36に対応した櫛歯状の形状を有していてもよい。
可動体40は、検出バネ部42を介して、質量部34に支持されている。可動体40は、平面視において、枠状の質量部34の内側に設けられている。図示の例では、可動体40は、平面視において、矩形の枠体である。可動体40は、X軸方向に延出する第1延出部1aと、Y軸方向に延出する第2延出部1bと、を有している。可動体40のY軸方向の側面(例えばY軸に平行な垂線を持つ側面)は、検出バネ部42と接続されている。
検出バネ部42は、可動体40と質量部34とを連結している。検出バネ部42は、複数の梁部43によって構成されている。梁部43は、X軸方向に往復しながらY軸方向に延出している。梁部43は、可動体40の変位方向であるY軸方向に円滑に伸縮することができる。
可動検出電極44は、可動体40に設けられている。可動検出電極44は、例えば、可動体40の一方の第2延出部1bから他方の第2延出部1bまで、X軸方向に延出している。図示の例では、可動検出電極44は、1つの構造体112に対して、2つ設けられている。
固定検出電極46は、基板10に固定され、可動検出電極44と対向して設けられている。固定検出電極46は、凹部16の底面17に設けられたポスト部(図示せず)に、例えば陽極接合によって接合されている。固定検出電極46は、平面視において、枠状の可動体40の内側に設けられている。図示の例では、固定検出電極46は、可動検出電極44を挟んで設けられている。
固定部30、駆動バネ部32、質量部34、可動駆動電極36、可動体40、検出バネ部42、および可動検出電極44は、一体に設けられている。固定部30、駆動バネ部32、質量部34、可動駆動電極36、固定駆動電極38,39、可動体40、検出バネ部42、可動検出電極44、および固定検出電極46の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。
次に、慣性センサー100の動作について説明する。
可動駆動電極36と固定駆動電極38,39との間に、図示しない電源によって、電圧を印加すると、可動駆動電極36と固定駆動電極38,39との間に静電力を発生させることができる。これにより、駆動バネ部32をX軸方向に伸縮させつつ、質量部34をX軸方向に振動させることができる。
図1に示すように、第1構造体112aでは、第1固定駆動電極38は、可動駆動電極36の−X軸方向側に配置され、第2固定駆動電極39は、可動駆動電極36の+X軸方向側に配置されている。第2構造体112bでは、第1固定駆動電極38は、可動駆動電極36の+X軸方向側に配置され、第2固定駆動電極39は、可動駆動電極36の−X軸方向側に配置されている。そのため、可動駆動電極36と第1固定駆動電極38との間に第1交番電圧を印加し、可動駆動電極36と第2固定駆動電極39との間に第1交番電圧と位相が180度ずれた第2交番電圧を印加することにより、第1構造体112aの質量部34と、第2構造体112bの質量部34と、を互いに逆位相でかつ所定の周波数で、X軸方向に振動させる(音叉型振動させる)ことができる。
質量部34が上記の振動を行っている状態で、慣性センサー100にZ軸まわりの角速度ωzが加わると、コリオリ力が働き、第1構造体112aの可動体40と、第2構造体112bの可動体40とは、Y軸方向に(Y軸に沿って)互いに反対方向に変位する。可動体40は、コリオリ力を受けている間、この動作を繰り返す。
可動体40がY軸方向に変位することにより、可動検出電極44と固定検出電極46との間の距離は、変化する。そのため、可動検出電極44と固定検出電極46との間の静電容量は、変化する。この電極44,46間の静電容量の変化量を検出することにより、Z軸まわりの角速度ωzを求めることができる。
なお、上記では、静電力によって、質量部34を駆動させる形態(静電駆動方式)について説明したが、質量部34を駆動させる方法は、特に限定されず、圧電駆動方式や、磁場のローレンツ力を利用した電磁駆動方式等を適用することができる。
慣性センサー100は、例えば、以下の特徴を有する。
慣性センサー100では、梁部33は、質量部34の互いに異なる2つの位置から延出している2つの質量部側梁部3a,3bを有し、質量部側梁部3a,3bは、部分331,332,333,334を有し、質量部側梁部3aの第4部分334の端部54、および質量部側梁部3bの第4部分334の端部54は、互いに接続されている。さらに、梁部33は、固定部30の互いに異なる2つの位置から延出している2つの固定部側梁部4a,4bを有し、固定部側梁部4a,4bは、部分335,336,337,338を有し、固定部側梁部4aの第8部分338の端部58、および固定部側梁部4bの第8部分338の端部58は、互いに接続されている。そのため、慣性センサー100では、梁部33が捩れること(例えばZ軸に平行な軸を中心に梁部が回転すること)を抑制することができる(詳細は後述する「実験例」参照)。したがって、慣性センサー100は、正確
に角速度を検出することができる。
に角速度を検出することができる。
例えば、駆動バネ部を構成する梁部が捩れると、角速度が加わっていないにもかかわらず、可動体が変位することがある。例えば、角速度が加わった状態で駆動バネ部を構成する梁部が捩れると、可動体の振動モードに質量部の振動モードが結合する場合がある。その結果、慣性センサーの感度特性が悪化し、正確に角速度を検出することができない場合がある。
慣性センサー100では、式(1),(2)の関係を満たす。そのため、慣性センサー100では、梁部33が捩れることを、より確実に抑制することができる(詳細は後述する「実験例」参照)。
慣性センサー100では、部分332,334,336,338の長さは、部分331,333,335,337の長さよりも大きい。そのため、慣性センサー100では、例えば、梁部33のY軸方向の変形(曲げ変形)を低減し、その結果、梁部33の曲げ変形をともなう質量部34のY軸方向の変位を低減することができる。
さらに、慣性センサー100では、部分331,333,335,337の長さを部分332,334,336,338の長さよりも小さくすることにより、部分332,334間の間隔、部分334,338間の間隔、部分335,338の間隔、質量部34と第2部分332との間隔、および固定部30と第6部分336との間隔を小さくすることができる。これにより、慣性センサー100では、例えば、梁部33のX軸方向での曲げ変形を規制または制限し、その結果、質量部34のY軸方向の変位を低減することができる。
なお、上記では、慣性センサー100がZ軸まわりの角速度ωzを検出可能なジャイロセンサーである場合について説明したが、本発明に係る慣性センサーは、X軸まわりの角速度を検出可能なジャイロセンサーであってもよいし、Y軸まわりの角速度を検出可能なジャイロセンサーであってもよい。
1.2. 慣性センサーの製造方法
次に、第1実施形態に係る慣性センサー100の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図4は、第1実施形態に係る慣性センサー100の製造方法の一例を示すフローチャートである。図5および図6は、第1実施形態に係る慣性センサー100の製造工程を模式的に示す断面図である。
次に、第1実施形態に係る慣性センサー100の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図4は、第1実施形態に係る慣性センサー100の製造方法の一例を示すフローチャートである。図5および図6は、第1実施形態に係る慣性センサー100の製造工程を模式的に示す断面図である。
機能素子102を形成する(S1)。具体的には、まず、図5に示すように、ガラス基板を準備し、当該ガラス基板をパターニングして凹部16およびポスト部18を形成する。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより行われる。本工程により、凹部16およびポスト部18が設けられた基板10を得ることができる。
図6に示すように、基板10の第1面12に、シリコン基板110を接合する。基板10とシリコン基板110との接合は、例えば、陽極接合によって行われる。これにより、基板10とシリコン基板110とを強固に接合することができる。
図3に示すように、シリコン基板110を、例えば研削機によって研削して薄膜化した後、所定の形状にパターニングして、機能素子102を形成する。パターニングは、フォトリソグラフィーおよびエッチング(ドライエッチング)によって行われ、具体的なエッチングとして、ボッシュ(Bosch)法を用いることができる。
以上の工程により、固定部30、駆動バネ部32、質量部34、可動駆動電極36、固定駆動電極38,39、可動体40、検出バネ部42、可動検出電極44、および固定検出電極46を有する機能素子102を形成することができる。
次に、基板10と蓋体20とを接合して、基板10と蓋体20とによって形成されるキャビティー2に、機能素子102を収容する(S2)。基板10と蓋体20との接合は、例えば、陽極接合によって行われる。これにより、基板10と蓋体20とを強固に接合することができる。
以上の工程により、慣性センサー100を製造することができる。
1.3. 慣性センサーの変形例
次に、第1実施形態の変形例に係る慣性センサーについて、図面を参照しながら説明する。図7は、第1実施形態の変形例に係る慣性センサー200を模式的に示す平面図であって、図2に対応する拡大図である。以下、第1実施形態の変形例に係る慣性センサー200において、第1実施形態に係る慣性センサー100の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
次に、第1実施形態の変形例に係る慣性センサーについて、図面を参照しながら説明する。図7は、第1実施形態の変形例に係る慣性センサー200を模式的に示す平面図であって、図2に対応する拡大図である。以下、第1実施形態の変形例に係る慣性センサー200において、第1実施形態に係る慣性センサー100の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
上述した慣性センサー100では、図2に示すように、質量部側梁部3a,3bの第1部分331および第3部分333の幅は、第2部分332および第4部分334の幅と同じであった。さらに、固定部側梁部4a,4bの第5部分335および第7部分337の幅は、第6部分336および第8部分338の幅と同じであった。
これに対し、慣性センサー200では、図7に示すように、質量部側梁部3a,3bの第1部分331および第3部分333の幅は、第2部分332および第4部分334の幅よりも大きい。さらに、固定部側梁部4a,4bの第5部分335および第7部分337の幅は、第6部分336および第8部分338の幅よりも大きい。図示の例では、接続梁部5の幅は、部分331,333,335,337の幅と同じである。
慣性センサー200では、部分331,333,335,337の幅は、部分332,334,336,338の幅よりも大きい。そのため、慣性センサー200では、例えば慣性センサー100に比べて、梁部33のY軸方向の曲げ変形を低減することができる。
2. 第2実施形態
2.1. 慣性センサー
次に、第2実施形態に係る慣性センサーについて、図面を参照しながら説明する。図8は、第2実施形態に係る慣性センサー300を模式的に示す平面図である。図9は、第2実施形態に係る慣性センサー300の梁部33を説明するための図8の拡大図である。なお、便宜上、図8および図9では、基板10および蓋体20を省略している。以下、第2実施形態に係る慣性センサー300において、第1実施形態に係る慣性センサー100の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
2.1. 慣性センサー
次に、第2実施形態に係る慣性センサーについて、図面を参照しながら説明する。図8は、第2実施形態に係る慣性センサー300を模式的に示す平面図である。図9は、第2実施形態に係る慣性センサー300の梁部33を説明するための図8の拡大図である。なお、便宜上、図8および図9では、基板10および蓋体20を省略している。以下、第2実施形態に係る慣性センサー300において、第1実施形態に係る慣性センサー100の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
慣性センサー300では、図8および図9に示すように、梁部33が2つの(一対の)分岐梁部6a,6bを有している点において、上述した慣性センサー100と異なる。具体的には、慣性センサー300では、図9に示すように、梁部33は、2つの質量部側梁部3a,3bと、2つの固定部側梁部4a,4bと、2つの接続梁部5a,5bと、2つの分岐梁部6a,6bと、を有している。
質量部側梁部3a,3bの質量部34と接続する側とは反対側の端部同士は、互い接続されている。具体的には、質量部側梁部3a,3bは、第1部分331および第2部分3
32を有し、質量部側梁部3aの第2部分332の第1部分331側とは反対側の端部52、および質量部側梁部3bの第2部分332の第1部分331側とは反対側の端部52は、互いに接続されている。
32を有し、質量部側梁部3aの第2部分332の第1部分331側とは反対側の端部52、および質量部側梁部3bの第2部分332の第1部分331側とは反対側の端部52は、互いに接続されている。
固定部側梁部4a,4bの固定部30と接続する側とは反対側の端部同士は、互い接続されている。具体的には、固定部側梁部4a,4bは、第5部分335および第6部分336を有し、固定部側梁部4aの第6部分336の第5部分335側とは反対側の端部56、および固定部側梁部4bの第6部分336の第5部分335側とは反対側の端部56は、互いに接続されている。
分岐梁部6a,6bは、梁部33の途中で分岐している。具体的には、分岐梁部6a,6bは、接続梁部5aと接続梁部5bから分岐している構造である。接続梁部5aは、質量部34側(+X軸方向側)に設けられ、接続梁部5bは、固定部30側(−X軸方向側)に設けられている。分岐梁部6a,6bは、例えば、平面視において、接続梁部5a、5bの中心を通りX軸方向に延出する仮想直線βに関して対称に設けられている。図示の例では、分岐梁部6aは、+Y軸方向側に設けられ、分岐梁部6bは、−Y軸方向側に設けられている。分岐梁部6a,6bの質量部34側の端部同士は、互いに接続梁部5aで接続されている。分岐梁部6a,6bの固定部30側の端部同士は、互いに接続梁部5bで接続されている。
具体的には、分岐梁部6a,6bの各々は、接続梁部5aの質量部側梁部3a,3b側とは反対側の端部からY軸方向に延出している第9部分339と、第9部分339の接続梁部5aとは反対側の端部59からX軸方向に延出している第10部分340と、第10部分340の第9部分339側とは反対側の端部60からY軸方向に延出している第11部分341と、を有している。第11部分341は、接続梁部5bに接続されている。分岐梁部6aの第9部分339の接続梁部5a側の端部69、および分岐梁部6bの第9部分339の接続梁部5a側の端部69は、互いに接続梁部5aで接続されている。分岐梁部6aの第11部分341の接続梁部5b側の端部61、および分岐梁部6bの第11部分341の接続梁部5b側の端部61は、互いに接続梁部5bで接続されている。
分岐梁部6a,6bの第9部分339および第11部分341の長さ(Y軸方向の大きさ)は、例えば、第10部分340の長さ(X軸方向の大きさ)よりも大きい。第9部分339および第11部分341の幅(X軸方向の大きさ)は、例えば、第10部分340の幅(Y軸方向の大きさ)と同じである。
接続梁部5aは、質量部側梁部3a,3bと分岐梁部6a,6bとを接続している。具体的には、接続梁部5aは、質量部側梁部3a,3bの互いに接続されている部分と、分岐梁部6a,6bの互いに接続されている部分と、を接続している。接続梁部5aは、質量部側梁部3a,3bから分岐梁部6a,6bまでX軸方向に延出している。
接続梁部5bは、固定部側梁部4a,4bと分岐梁部6a,6bとを接続している。具体的には、接続梁部5bは、固定部側梁部4a,4bの互いに接続されている部分と、分岐梁部6a,6bの互いに接続されている部分と、を接続している。接続梁部5bは、固定部側梁部4a,4bから分岐梁部6a,6bまでX軸方向に延出している。
接続梁部5a,5bの幅(Y軸方向の大きさ)および部分331,332,335,336,339,340,341の幅は、例えば、互いに同じである。なお、図示はしないが、部分331,335,340の幅は、部分332,336,339,341の幅より大きくてもよい。
慣性センサー300では、梁部33は、質量部34の互いに異なる2つの位置から延出している2つの質量部側梁部3a,3bを有し、質量部側梁部3a,3bの質量部34側とは反対側の端部同士は、互いに接続されている。さらに、梁部33は、固定部30の互いに異なる2つの位置から延出している2つの固定部側梁部4a,4bを有し、固定部側梁部4a,4bの固定部30側とは反対側の端部同士は、互いに接続されている。さらに、梁部33は、梁部33の途中で分岐している2つの分岐梁部6a,6bを有し、分岐梁部6a,6bの質量部34側の端部同士は、互いに接続され、分岐梁部6a,6bの固定部30側の端部同士は、互いに接続されている。そのため、慣性センサー300では、梁部33が捩れることを抑制することができる(詳細は後述する「実験例」参照)。したがって、慣性センサー300は、正確に角速度を検出することができる。
2.2. 慣性センサーの製造方法
次に、第2実施形態に係る慣性センサー300の製造方法について、説明する。第2実施形態に係る慣性センサー300の製造方法は、第1実施形態に係る慣性センサー100の製造方法と基本的に同じである。したがって、その説明を省略する。
次に、第2実施形態に係る慣性センサー300の製造方法について、説明する。第2実施形態に係る慣性センサー300の製造方法は、第1実施形態に係る慣性センサー100の製造方法と基本的に同じである。したがって、その説明を省略する。
2.3. 慣性センサーの変形例
次に、第2実施形態の変形例に係る慣性センサーについて、図面を参照しながら説明する。図10は、第1実施形態の変形例に係る慣性センサー200を模式的に示す平面図であって、図9に対応する拡大図である。以下、第2実施形態の変形例に係る慣性センサー400において、第2実施形態に係る慣性センサー300の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
次に、第2実施形態の変形例に係る慣性センサーについて、図面を参照しながら説明する。図10は、第1実施形態の変形例に係る慣性センサー200を模式的に示す平面図であって、図9に対応する拡大図である。以下、第2実施形態の変形例に係る慣性センサー400において、第2実施形態に係る慣性センサー300の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
上述した慣性センサー300では、図9に示すように、接続梁部5a,5bは、部分331,332,335,336,339,340,341の幅と同じであった。これに対し、慣性センサー400では、図10に示すように、接続梁部5a,5bの幅は、部分331,332,335,336,339,340,341の幅よりも大きい。接続梁部5a,5bの幅は、例えば、部分331,332,339,340,341の幅の1倍以上10倍以下である。
3. 実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によってなんら限定されるものではない。
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によってなんら限定されるものではない。
3.1. 第1実験例
第1実験例では、梁部の捩れ度合いを調べた。具体的には、第1部材と、第2部材と、第1部材と第2部材とを連結している梁部と、を含むモデルを用い、有限要素法によるシミュレーションを行って、梁部の捩れ度合いを調べた。
第1実験例では、梁部の捩れ度合いを調べた。具体的には、第1部材と、第2部材と、第1部材と第2部材とを連結している梁部と、を含むモデルを用い、有限要素法によるシミュレーションを行って、梁部の捩れ度合いを調べた。
図11〜図14は、シミュレーションに用いたモデルM1,M2,M3,M4を説明するための図である。
図11に示すモデルM1の梁部33は、図2に示す慣性センサー100の梁部33に対応している。図12に示すモデルM2の梁部33は、図9に示す慣性センサー300の梁部33に対応している。図13に示すモデルM3の梁部33は、図10に示す慣性センサー400の梁部33に対応している。図14に示すモデルM4の梁部1233は、X軸方向に往復しながらY軸方向に延出している。図14に示す例では、梁部1233は、+Y軸方向側の第1部分1233aと、−Y軸方向側の第2部分1233bと、を有している。モデルM1,M2,M3,M4において梁部33,1233のバネ定数は、同じになるように設計した。
第1実験例では、モデルM1,M2,M3,M4において、第1部材1200をX軸方向に変位量Δ1で変位させたときの、第1部材1200の変位にともない第2部材1202がX軸方向に変位する変位量Δ2を求めて、比(Δ2/Δ1)を求めた。比(Δ2/Δ1)が1に近いほど、梁部33,1233は、捩れが小さく、第1部材1200の変位に起因する力を、より第2部材1202に伝えることができる。すなわち、比(Δ2/Δ1)が1に近いほど、梁部の捩れが小さいということになる。
図15は、モデルM1,M2,M3,M4における比(Δ2/Δ1)を示す表である。図15に示すように、モデルM1,M2,M3の比(Δ2/Δ1)は、モデルM4の比(Δ2/Δ1)よりも大きかった。そのため、モデルM1,M2,M3の梁部33は、モデルM4の梁部1233よりも捩れが小さいということがわかった。したがって、上述した慣性センサー100,200,300,400では、梁部33が捩れることを抑制することができるといえる。
さらに、図15に示すように、モデルM1の比(Δ2/Δ1)は、モデルM2,M3の比(Δ2/Δ1)よりも大きかった。したがって、上述した慣性センサー100,200は、慣性センサー300,400に比べて、梁部33が捩れることを、より確実に抑制することができるといえる。
3.2. 第2実験例
第2実験例では、梁部の幅と可動体の周波数(検出周波数)との関係を、有限要素法によるシミュレーションを行って調べた。
第2実験例では、梁部の幅と可動体の周波数(検出周波数)との関係を、有限要素法によるシミュレーションを行って調べた。
図16は、シミュレーションに用いたモデルM5を説明するための図である。モデルM5の梁部1333以外の部分は、図1に示す慣性センサー100の梁部33以外の部分と同様の機能を有する。
図16に示すモデルM5では、梁部1333は、X軸方向に往復しながらY軸方向に延出している。梁部1333は、1つの構造体112に対して4つ設けられている。このようなモデルM5に対して、梁部1333の幅Wを2、3、4、5μmと変化させて可動体40の周波数(検出周波数)を求めた。質量部34の共振周波数fは、47kHzとした。
図17は、梁部1333の幅Wと質量部34の共振周波数(駆動周波数)fとの比(W/f)と、検出周波数と、の関係を示すグラフである。図17に示すように、 0.06<W/f、好ましくは、0.06<W/f<0.11の関係を満たすことにより、幅Wに対する検出周波数の変動を小さくできることがわかった。これは、0.06<W/f、好ましくは、0.06<W/f<0.11の関係を満たすことにより、梁部1333の捩れを抑制することができたためである。幅Wに対する検出周波数の変動を小さくすることができると、駆動周波数と検出周波数との差である離調周波数を安定化させることができ、慣性センサーの感度特性を安定化させることができる。
図17に示すシミュレーション結果は、図1および図2に示すような慣性センサー100の梁部33や、図8および図9に示すような慣性センサー200の梁部33、さらに図10に示すような慣性センサー400の梁部33にも適用することができる。したがって、慣性センサー100,300,400では、上述した式(1),(2)の関係を満たすことにより、梁部33が捩れることを、より確実に抑制することができ、慣性センサーの感度特性を安定化させることができるといえる。なお、図10に示す慣性センサー400では、接続梁部5a,5b以外の梁部33の幅が式(1),(2)の関係を満たせば、慣
性センサーの感度特性を安定化させることができる。
性センサーの感度特性を安定化させることができる。
4. 第3実施形態
次に、第3実施形態に係る電子機器について図面を参照しながら説明する。図18は、第3実施形態に係る電子機器1000の機能ブロック図である。
次に、第3実施形態に係る電子機器について図面を参照しながら説明する。図18は、第3実施形態に係る電子機器1000の機能ブロック図である。
電子機器1000は、本発明に係る慣性センサーを含む。以下では、本発明に係る慣性センサーとして、慣性センサー100を含む場合について説明する。
電子機器1000は、さらに、演算処理装置(CPU)1020、操作部1030、ROM(Read Only Memory)1040、RAM(Random Access Memory)1050、通信部1060、表示部1070を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図18の構成要素(各部)の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
演算処理装置1020は、ROM1040等に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、演算処理装置1020は、慣性センサー100の出力信号や、操作部1030からの操作信号に応じた各種の処理、外部装置とデータ通信を行うために通信部1060を制御する処理、表示部1070に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理等を行う。
操作部1030は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を演算処理装置1020に出力する。
ROM1040は、演算処理装置1020が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。
RAM1050は、演算処理装置1020の作業領域として用いられ、ROM1040から読み出されたプログラムやデータ、慣性センサー100から入力されたデータ、操作部1030から入力されたデータ、演算処理装置1020が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
通信部1060は、演算処理装置1020と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
表示部1070は、LCD(Liquid Crystal Display)等により構成される表示装置であり、演算処理装置1020から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。表示部1070には操作部1030として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。
このような電子機器1000としては種々の電子機器が考えられ、例えば、パーソナルコンピューター(例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター)、スマートフォンや携帯電話機などの移動体端末、ディジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置(例えば、インクジェットプリンター)、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、リアルタイムクロック装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電
図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、PDR(歩行者位置方位計測)等が挙げられる。
図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、PDR(歩行者位置方位計測)等が挙げられる。
図19は、電子機器1000の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図である。電子機器1000であるスマートフォンは、操作部1030としてボタンを、表示部1070としてLCDを備えている。
図20は、電子機器1000の一例である腕装着型の携帯機器(ウェアラブル機器)の外観の一例を示す図である。電子機器1000であるウェアラブル機器は、表示部1070としてLCDを備えている。表示部1070には操作部1030として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。
また、電子機器1000である携帯機器は、例えば、GPS受信機(GPS:Global Positioning System)等の位置センサーを備え、ユーザーの移動距離や移動軌跡を計測することができる。
5. 第4実施形態
次に、第4実施形態に係る移動体について、図面を参照しながら説明する。図21は、第4実施形態に係る移動体1100として、自動車を模式的に示す斜視図である。
次に、第4実施形態に係る移動体について、図面を参照しながら説明する。図21は、第4実施形態に係る移動体1100として、自動車を模式的に示す斜視図である。
第4実施形態に係る移動体は、本発明に係る慣性センサーを含む。以下では、本発明に係る慣性センサーとして、慣性センサー100を含む移動体について説明する。
第4実施形態に係る移動体1100は、さらに、エンジンシステム、ブレーキシステム、キーレスエントリーシステム等の各種の制御を行うコントローラー1120、コントローラー1130、コントローラー1140、バッテリー1150およびバックアップ用バッテリー1160を含んで構成されている。なお、本実施形態に係る移動体1100は、図21に示される構成要素(各部)の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
このような移動体1100としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車(電気自動車も含む)、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
1a…第1延出部、1b…第2延出部、2…キャビティー、3a,3b…質量部側梁部、4a,4b…固定部側梁部、5,5a,5b…接続梁部、6a,6b…分岐梁部、10…基板、12…第1面、14…第2面、16…凹部、17…底面、18…ポスト部、20…
蓋体、30…固定部、30a…第1固定部分、30b…第2固定部分、32…駆動バネ部、33…梁部、34…質量部、36…可動駆動電極、38…第1固定駆動電極、39…第2固定駆動電極、40…可動体、42…検出バネ部、43…梁部、44…可動検出電極、46…固定検出電極、51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,69…端部、100…慣性センサー、102…機能素子、110…シリコン基板、112…構造体、112a…第1構造体、112b…第2構造体、200,300…慣性センサー、331…第1部分、332…第2部分、333…第3部分、334…第4部分、335…第5部分、336…第6部分、337…第7部分、338…第8部分、339…第9部分、340…第10部分、341…第11部分、400…慣性センサー、1000…電子機器、1020…演算処理装置、1030…操作部、1040…ROM、1050…RAM、1060…通信部、1070…表示部、1100…移動体、1120,1130,1140…コントローラー、1150…バッテリー、1160…バックアップ用バッテリー、1200…第1部材、1202…第2部材、1233…梁部、1233a…第1部分、1233b…第2部分、1333…梁部
蓋体、30…固定部、30a…第1固定部分、30b…第2固定部分、32…駆動バネ部、33…梁部、34…質量部、36…可動駆動電極、38…第1固定駆動電極、39…第2固定駆動電極、40…可動体、42…検出バネ部、43…梁部、44…可動検出電極、46…固定検出電極、51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,69…端部、100…慣性センサー、102…機能素子、110…シリコン基板、112…構造体、112a…第1構造体、112b…第2構造体、200,300…慣性センサー、331…第1部分、332…第2部分、333…第3部分、334…第4部分、335…第5部分、336…第6部分、337…第7部分、338…第8部分、339…第9部分、340…第10部分、341…第11部分、400…慣性センサー、1000…電子機器、1020…演算処理装置、1030…操作部、1040…ROM、1050…RAM、1060…通信部、1070…表示部、1100…移動体、1120,1130,1140…コントローラー、1150…バッテリー、1160…バックアップ用バッテリー、1200…第1部材、1202…第2部材、1233…梁部、1233a…第1部分、1233b…第2部分、1333…梁部
Claims (8)
- 基板と、
前記基板と離間し、第1方向に振動する質量部と、
前記基板に固定されている固定部と、
前記質量部と前記固定部とを接続している梁部と、
を含み、
前記梁部は、
前記質量部の互いに異なる2つの位置から延出している2つの質量部側梁部と、
前記固定部の互いに異なる2つの位置から延出している2つの固定部側梁部と、
を有し、
2つの前記質量部側梁部の各々は、
前記質量部から前記第1方向に延出している第1部分と、
前記第1部分の前記質量部側とは反対側の端部から前記第1方向と直交する第2方向に延出している第2部分と、
前記第2部分の前記第1部分側とは反対側の端部から前記第1方向に延出している第3部分と、
前記第3部分の前記第2部分側とは反対側の端部から前記第2方向に延出している第4部分と、
を有し、
一方の前記質量部側梁部の前記第4部分の前記第3部分側とは反対側の端部、および他方の前記質量部側梁部の前記第4部分の前記第3部分側とは反対側の端部は、第1の接続部で互い接続され、
2つの前記固定部側梁部の各々は、
前記固定部から前記第1方向に延出している第5部分と、
前記第5部分の前記固定部側とは反対側の端部から前記第2方向に延出している第6部分と、
前記第6部分の前記第5部分側とは反対側の端部から前記第1方向に延出している第7部分と、
前記第7部分の前記第6部分側とは反対側の端部から前記第2方向に延出している第8部分と、
を有し、
一方の前記固定部側梁部の前記第8部分の前記第7部分側とは反対側の端部、および他方の前記固定部側梁部の前記第8部分の前記第7部分側とは反対側の端部は、第2の接続部で互い接続されている、慣性センサー。 - 請求項1において、
前記質量部側梁部は、平面視において、前記質量部から前記第4部分の前記第3部分側とは反対側の端部に向けて、階段状の形状を有し、
前記固定部側梁部は、平面視において、前記固定部から前記第8部分の前記第7部分側とは反対側の端部に向けて、階段状の形状を有する、慣性センサー。 - 請求項1または2において、
前記梁部は、前記第1の接続部と前記第2の接続部とを接続している接続梁部を有し、
2つの前記質量部側梁部は、平面視において、前記接続梁部の中心を通り前記第1方向に延出する仮想直線に関して対称に設けられ、
2つの前記固定部側梁部は、平面視において、前記仮想直線に関して対称に設けられている、慣性センサー。 - 基板と、
前記基板と離間している質量部と、
前記基板に固定されている固定部と、
前記質量部と前記固定部とを接続している梁部と、
を含み、
前記梁部は、
前記質量部の互いに異なる2つの位置から延出している2つの質量部側梁部と、
前記固定部の互いに異なる2つの位置から延出している2つの固定部側梁部と、
前記梁部の途中で分岐している2つの分岐梁部と、
を有し、
2つの前記質量部側梁部の前記質量部側とは反対側の端部同士は、互いに接続され、
2つの前記固定部側梁部の前記固定部側とは反対側の端部同士は、互いに接続され、
2つの前記分岐梁部の前記質量部側の端部同士は、互いに接続され、
2つの前記分岐梁部の前記固定部側の端部同士は、互いに接続されている、慣性センサー。 - 請求項1ないし4のいずれか1項において、
前記梁部の幅をW(μm)とし、前記質量部の共振周波数をf(kHz)とすると、
0.06<W/f
の関係を満たす、慣性センサー。 - 請求項5において、
0.06<W/f<0.11
の関係を満たす、慣性センサー。 - 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の慣性センサーを含む、電子機器。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の慣性センサーを含む、移動体。
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JP2015057655A JP2016176835A (ja) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | 慣性センサー、電子機器、および移動体 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2019100727A (ja) * | 2017-11-28 | 2019-06-24 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器、移動体および物理量センサーの製造方法 |
JP2019100725A (ja) * | 2017-11-28 | 2019-06-24 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 |
JP2020530118A (ja) * | 2017-08-08 | 2020-10-15 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツングRobert Bosch Gmbh | ヨーレートセンサ、ヨーレートセンサの製造方法 |
-
2015
- 2015-03-20 JP JP2015057655A patent/JP2016176835A/ja active Pending
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