JP2017020888A - 物理量センサー、物理量センサー装置、電子機器および移動体 - Google Patents
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Abstract
Description
本適用例の物理量センサーは、基板と、
前記基板に接合されている素子片と、を有し、
前記素子片は、
第1支持部と、前記第1支持部と第1方向に離間して配置されている第2支持部と、前記第1支持部と前記第2支持部とを連結している第3支持部と、を備え、前記第3支持部で前記基板に接続されている支持部と、
前記第1支持部と前記第2支持部との間に位置し、前記第3支持部と前記第1方向に直交する第2方向に並んで配置されており、可動電極指を有する可動電極部と、
前記可動電極部と前記第1支持部との間に位置し、前記可動電極部と前記第1支持部とを連結する第1弾性部と、前記可動電極部と前記第2支持部との間に位置し、前記可動電極部と前記第2支持部とを連結する第2弾性部と、を有し、前記可動電極部を前記支持部に対して前記第1方向に変位可能とする弾性部と、
前記基板に接続され、前記可動電極指に対向配置されている固定電極指を有する固定電極部と、を有することを特徴とする。
このように、第3支持部を介して基板に接続することで、熱や外部応力による基板の反りに対する影響(特に、固定電極指と可動電極指との離間距離の変化および固定電極指と可動電極指の対向面積の変化)を低減することができる。また、第1弾性部および第2弾性部が可動電極部の外側に位置しているため、可動電極部の第1方向への変位以外の不要な変位(第2方向への変位、高さ方向への変位、回転方向の変位等)を低減することができる。そのため、物理量の検知精度に優れた物理量センサーとなる。
本適用例の物理量センサーでは、前記支持部は、さらに、前記可動電極部を挟んで前記第3支持部と反対側に位置し、前記第1支持部と前記第2支持部とを連結している第4支持部を有していることが好ましい。
これにより、支持部の剛性が高まり、可動電極部をより安定して支持することができる。
本適用例の物理量センサーでは、前記基板の平面視で、前記第3支持部は、前記第4支持部よりも前記基板の中心側に位置していることが好ましい。
基板の中心に近い部分で接続する程、熱や外部応力により基板の反りに対する影響(特に、固定電極指と可動電極指との離間距離の変化および固定電極指と可動電極指の対向面積の変化)をより低減することができる。
本適用例の物理量センサーでは、前記支持部は、前記第3固定部の前記第1方向の両端部を除く中央部で前記基板に接続されていることが好ましい。
これにより、支持部の基板との固定部を可動電極部からより離間させることができるため、熱や外部応力による基板の反りに対する影響(特に、固定電極指と可動電極指との離間距離の変化および固定電極指と可動電極指の対向面積の変化)をより低減することができる。
本適用例の物理量センサーでは、前記素子片の平面視で、前記可動電極部の中心を通り、かつ、前記第2方向に沿う方向に延在する第1仮想直線を設定したとき、
前記支持部は、前記第3固定部の前記第1仮想直線と重なる領域で前記基板に接続されていることが好ましい。
これにより、支持部の基板との固定部を可動電極部からより離間させることができるため、熱や外部応力による基板の反りに対する影響(特に、固定電極指と可動電極指との離間距離の変化および固定電極指と可動電極指の対向面積の変化)をより低減することができる。また、可動電極部をより安定して支持することができる。
本適用例の物理量センサーでは、前記素子片の平面視で、前記可動電極部の中心を通り、かつ、前記第1方向に沿う方向に延在する第2仮想直線を設定したとき、
前記固定電極部の前記基板との接続部は、前記第2仮想直線よりも前記第3支持部側に位置していることが好ましい。
これにより、第3支持部と基板との接続部と、固定電極部と基板との接続部と、を近づけることができる。そのため、熱や外部応力による基板の反りに対する影響(特に、固定電極指と可動電極指との離間距離の変化および固定電極指と可動電極指の対向面積の変化)をより低減することができる。
本適用例の物理量センサー装置は、上記適用例の物理量センサーと、
前記物理量センサーと電気的に接続されている電子部品と、を有することを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた物理量センサー装置が得られる。
本適用例の電子機器は、上記適用例の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた電子機器が得られる。
本適用例の移動体は、上記適用例の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた移動体が得られる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る物理量センサーの平面図である。図2は、図1中のA−A線断面図である。図3は、不要振動を示す平面図である。図4は、弾性部の変形例を示す平面図である。図5は、図1の物理量センサーが有する素子片の拡大平面図である。図6は、図5に示す素子片の断面図である。図7は、図1の物理量センサーが有するベース基板の凹部を示す平面図である。
[ベース基板]
ベース基板2には上面に開口する凹部21が形成されている。この凹部21は、素子片4とベース基板2との接触を防止するための逃げ部として機能する。また、ベース基板2には上面に開口し、凹部21の外周に沿うように配置されている凹部211、212、213が形成されている。そして、凹部211には配線711および端子712が形成され、凹部212には配線721および端子722が形成され、凹部213には配線731および端子732が形成されている。また、各端子712、722、732は、蓋体3から露出するように配置されており、外部(例えば後述するICチップ102)との電気的な接続が可能となっている。
素子片4は、図1および図2に示すように、ベース基板2の上面に接合(接続)されている。この素子片4は、ベース基板2に対して変位可能な部分を有する第1構造体4Aと、ベース基板2に対して位置が固定されている第2構造体4Bと、を有している。このような素子片4は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされたシリコン基板から形成されている。具体的には、例えば、ベース基板2の上面に予め不純物がドープされたシリコン基板を陽極接合によって接合し、次に、必要に応じてシリコン基板をCMP(Chemical Mechanical Polishing)等によって薄肉化し、次に、シリコン基板をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングすることで、素子片4を形成することができる。ただし、素子片4の構成材料としては、シリコンに限定されず、その他の半導体等を用いることができる。
蓋体3は、図2に示すように、下面に開口する凹部31を有しており、この凹部31が凹部21とで内部空間Sを形成するように、ベース基板2に接合されている。このような蓋体3は、本実施形態では、シリコン基板で形成されている。これにより、蓋体3とベース基板2とを陽極接合によって接合することができる。なお、蓋体3をベース基板2に接合しただけの状態では、ベース基板2に形成されている凹部211、212、213を介して内部空間Sの内外が連通されている。そのため、本実施形態では、TEOS(テトラエトキシシラン)を用いたCVD法等で形成されたSiO2膜8によって凹部211、212、213を塞いで、内部空間Sを気密封止している。
次に、本発明の第2実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
本実施形態にかかる物理量センサーでは、主に、素子片の構成が異なっていること以外は、前述した第1実施形態にかかる物理量センサーと同様である。
次に、本発明の第3実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
本実施形態にかかる物理量センサーでは、主に、素子片が複数設けられていること以外は、前述した第1実施形態にかかる物理量センサーと同様である。
ベース基板2には上面に開口する凹部21、22、23が形成されている。これらのうち、凹部21は、その上方に配置されている素子片4とベース基板2との接触を防止するための逃げ部として機能する。同様に、凹部22は、その上方に配置されている素子片5とベース基板2との接触を防止するための逃げ部として機能する。また、凹部23は、その上方に配置されている素子片6とベース基板2との接触を防止するための逃げ部として機能する。
素子片4は、X軸方向の加速度を検出するための加速度センサー素子である。このような素子片4は、前述した第1実施形態と同様の構成である。また、素子片4では、第3支持部413が第4支持部414よりもベース基板2の中心側に位置している。
素子片5は、Y軸方向の加速度を検出するための加速度センサー素子である。このような素子片5は、素子片4に対して+X軸側に並んで配置されており、平面視で90°回転した状態で配置されている以外は、素子片4と同様の構成である。すなわち、素子片5は、支持部51、可動電極部52および弾性部53を備えた第1構造体5Aと、第1、第2固定電極部58、59を備えた第2構造体5Bと、を有している。そして、支持部51が有する第3支持部513に設けられた固定領域513aにおいて、第1構造体5Aがベース基板2に接合・固定されている。また、素子片5では、第3支持部513が第4支持部514よりもベース基板2の中心側に位置している。
素子片6は、Z軸方向(鉛直方向)の加速度を検出するための加速度センサー素子である。このような素子片6は、一対の支持部61、62と、可動部63と、可動部63を支持部61、62に対して揺動可能とするように可動部63と支持部61、62とを連結する連結部64、65と、を有している。そして、連結部64、65を軸Jとして、可動部63が支持部61、62に対してシーソー揺動するように構成されている。このような素子片6は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされたシリコン基板から形成されている。
次に、本発明の第4実施形態に係る物理量センサー装置について説明する。
図10に示す物理量センサー装置100は、基板101と、接着層103を介して基板101の上面に固定された物理量センサー1と、接着層104を介して物理量センサー1の上面に固定されたICチップ(電子部品)102と、を有している。そして、物理量センサー1およびICチップ102が基板101の下面を露出させた状態で、モールド材Mによってモールドされている。なお、接着層103、104としては、例えば、半田、銀ペースト、樹脂系接着剤(ダイアタッチ剤)等を用いることができる。また、モールド材Mとしては、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、例えば、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。
次に、本発明の第5実施形態に係る電子機器について説明する。
次に、本発明の第6実施形態に係る移動体について説明する。
図14に示すように、自動車1500には物理量センサー1が内蔵されており、例えば、物理量センサー1によって車体1501の姿勢を検出することができる。物理量センサー1の検出信号は、車体姿勢制御装置1502に供給され、車体姿勢制御装置1502は、その信号に基づいて車体1501の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪1503のブレーキを制御したりすることができる。また、物理量センサー1は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
本適用例の物理量センサーでは、前記支持部は、前記第3支持部の前記第1方向の両端部を除く中央部で前記基板に接続されていることが好ましい。
これにより、支持部の基板との固定部を可動電極部からより離間させることができるため、熱や外部応力による基板の反りに対する影響(特に、固定電極指と可動電極指との離間距離の変化および固定電極指と可動電極指の対向面積の変化)をより低減することができる。
本適用例の物理量センサーでは、前記素子片の平面視で、前記可動電極部の中心を通り、かつ、前記第2方向に沿う方向に延在する第1仮想直線を設定したとき、
前記支持部は、前記第3支持部の前記第1仮想直線と重なる領域で前記基板に接続されていることが好ましい。
これにより、支持部の基板との固定部を可動電極部からより離間させることができるため、熱や外部応力による基板の反りに対する影響(特に、固定電極指と可動電極指との離間距離の変化および固定電極指と可動電極指の対向面積の変化)をより低減することができる。また、可動電極部をより安定して支持することができる。
Claims (9)
- 基板と、
前記基板に接合されている素子片と、を有し、
前記素子片は、
第1支持部と、前記第1支持部と第1方向に離間して配置されている第2支持部と、前記第1支持部と前記第2支持部とを連結している第3支持部と、を備え、前記第3支持部で前記基板に接続されている支持部と、
前記第1支持部と前記第2支持部との間に位置し、前記第3支持部と前記第1方向に直交する第2方向に並んで配置されており、可動電極指を有する可動電極部と、
前記可動電極部と前記第1支持部との間に位置し、前記可動電極部と前記第1支持部とを連結する第1弾性部と、前記可動電極部と前記第2支持部との間に位置し、前記可動電極部と前記第2支持部とを連結する第2弾性部と、を有し、前記可動電極部を前記支持部に対して前記第1方向に変位可能とする弾性部と、
前記基板に接続され、前記可動電極指に対向配置されている固定電極指を有する固定電極部と、を有することを特徴とする物理量センサー。 - 前記支持部は、さらに、前記可動電極部を挟んで前記第3支持部と反対側に位置し、前記第1支持部と前記第2支持部とを連結している第4支持部を有している請求項1に記載の物理量センサー。
- 前記基板の平面視で、前記第3支持部は、前記第4支持部よりも前記基板の中心側に位置している請求項2に記載の物理量センサー。
- 前記支持部は、前記第3固定部の前記第1方向の両端部を除く中央部で前記基板に接続されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の物理量センサー。
- 前記素子片の平面視で、前記可動電極部の中心を通り、かつ、前記第2方向に沿う方向に延在する第1仮想直線を設定したとき、
前記支持部は、前記第3固定部の前記第1仮想直線と重なる領域で前記基板に接続されている請求項1ないし4のいずれか1項に記載の物理量センサー。 - 前記素子片の平面視で、前記可動電極部の中心を通り、かつ、前記第1方向に沿う方向に延在する第2仮想直線を設定したとき、
前記固定電極部の前記基板との接続部は、前記第2仮想直線よりも前記第3支持部側に位置している請求項1ないし5のいずれか1項に記載の物理量センサー。 - 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーと電気的に接続されている電子部品と、を有することを特徴とする物理量センサー装置。 - 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の物理量センサーを有することを特徴とする電子機器。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の物理量センサーを有することを特徴とする移動体。
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