JP2017067540A - 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、センサーデバイス、電子機器および移動体 - Google Patents

物理量センサー、物理量センサーの製造方法、センサーデバイス、電子機器および移動体 Download PDF

Info

Publication number
JP2017067540A
JP2017067540A JP2015191434A JP2015191434A JP2017067540A JP 2017067540 A JP2017067540 A JP 2017067540A JP 2015191434 A JP2015191434 A JP 2015191434A JP 2015191434 A JP2015191434 A JP 2015191434A JP 2017067540 A JP2017067540 A JP 2017067540A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
physical quantity
quantity sensor
electrode
movable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015191434A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6661941B2 (ja
Inventor
田中 悟
Satoru Tanaka
悟 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2015191434A priority Critical patent/JP6661941B2/ja
Priority to CN201610846981.0A priority patent/CN107010588B/zh
Priority to US15/275,831 priority patent/US10035697B2/en
Publication of JP2017067540A publication Critical patent/JP2017067540A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6661941B2 publication Critical patent/JP6661941B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0002Arrangements for avoiding sticking of the flexible or moving parts
    • B81B3/001Structures having a reduced contact area, e.g. with bumps or with a textured surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0067Mechanical properties
    • B81B3/0072For controlling internal stress or strain in moving or flexible elements, e.g. stress compensating layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0002Arrangements for avoiding sticking of the flexible or moving parts
    • B81B3/0008Structures for avoiding electrostatic attraction, e.g. avoiding charge accumulation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00134Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems comprising flexible or deformable structures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00642Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for improving the physical properties of a device
    • B81C1/0065Mechanical properties
    • B81C1/00666Treatments for controlling internal stress or strain in MEMS structures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00912Treatments or methods for avoiding stiction of flexible or moving parts of MEMS
    • B81C1/0092For avoiding stiction during the manufacturing process of the device, e.g. during wet etching
    • B81C1/00952Treatments or methods for avoiding stiction during the manufacturing process not provided for in groups B81C1/00928 - B81C1/00944
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0228Inertial sensors
    • B81B2201/0235Accelerometers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0228Inertial sensors
    • B81B2201/0242Gyroscopes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0181See-saws
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00Forming microstructural systems
    • B81C2203/01Packaging MEMS
    • B81C2203/0118Bonding a wafer on the substrate, i.e. where the cap consists of another wafer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00Forming microstructural systems
    • B81C2203/03Bonding two components
    • B81C2203/031Anodic bondings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

【課題】可動体と基板との張り付きを良好に防止または低減することができる物理量センサーおよびその製造方法を提供すること、また、かかる物理量センサーを備えるセンサーデバイス、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】物理量センサー1は、ベース基板2と、ベース基板2に対して対向して変位可能に設けられている可動部42と、可動部42に対向してベース基板2に配置されている第1固定電極51および第2固定電極52と、ベース基板2の可動部42側に平面視で可動部42と重なる位置に配置されている複数の突起部6と、を備え、突起部6は、第1固定電極51および第2固定電極位52と同電位の導体層と、導体層に対してベース基板2とは反対側に設けられている絶縁層と、を有する。【選択図】図1

Description

本発明は、物理量センサー、物理量センサーの製造方法、センサーデバイス、電子機器および移動体に関するものである。
加速度、角速度等の物理量を検出する物理量センサーとして、基板に対向して変位可能な可動体を設けた構成のセンサーが知られている(例えば、特許文献1参照)。例えば、特許文献1に記載の物理量センサーは、基板と、基板の上方に設けられている揺動体と、揺動体を揺動可能に支持する支持部と、基板に設けられ揺動体に対向配置されている検出電極と、を含む。このような物理量センサーでは、揺動体と検出電極との間の静電容量に基づいて、加速度を検出する。
また、特許文献1に記載の物理量センサーでは、揺動体の揺動中心軸と交差する方向での両端の側面に突起部が設けられている。これにより、揺動体の過度の変位を抑制することができる。
特開2013−156121号公報
前述したような特許文献1に記載の物理量センサーでは、基板の検出電極から露出した部分に突起部が接触するため、揺動体と基板との張り付きが生じやすいという問題があった。また、突起部が揺動体と一体で構成されているため、突起部が基板に接触した際に損傷しやすいという問題があった。
本発明の目的は、可動体と基板との張り付きを良好に防止または低減することができる物理量センサーおよびその製造方法を提供すること、また、かかる物理量センサーを備えるセンサーデバイス、電子機器および移動体を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の物理量センサーは、基板と、
前記基板に対して対向して変位可能に設けられている可動体と、
前記可動体に対向して前記基板に配置されている電極と、
前記基板の前記可動体側に平面視で前記可動体と重なる位置に配置されている突起部と、を備え、
前記突起部は、
前記電極と同電位の導体層と、
前記導体層に対して前記基板とは反対側に設けられている絶縁層と、を有することを特徴とする。
このような物理量センサーによれば、基板の可動体側に平面視で可動体と重なる位置に突起部が配置されているため、可動体が基板に張り付くのを突起部により防止または低減することができる。ここで、突起部が可動体側ではなく基板側に設けられているため、突起部の靱性を高めて、突起部の損傷を低減することができる。また、突起部の導体層が電極と同電位であるため、物理量センサーの製造時において、例えば、基板と他の基板とを陽極接合する際、可動体と電極とを電気的に接続することにより、可動体と基板との張り付きを防止または低減することができる。
また、突起部の絶縁層が導体層に対して突起部の先端側に設けられているため、可動体が突起部に接触しても、可動体と電極との短絡を防止することができる。
さらに、可動体の過剰な変位を突起部により規制して、可動体の損傷等を防止または低減することもできる。
本発明の物理量センサーでは、前記突起部は、前記平面視で前記電極と重なる位置に配置され、
前記導体層は、前記電極と一体で構成されていることが好ましい。
これにより、突起部の導体層を電極と一括して形成することができる。そのため、突起部の形成に伴う物理量センサーの製造工程の複雑化を低減することができる。
本発明の物理量センサーでは、前記突起部は、前記導体層に対して前記基板側にて前記基板と一体で構成されている凸部を有することが好ましい。
これにより、突起部の高さを容易に高くすることができる。
本発明の物理量センサーでは、前記絶縁層は、シリコン酸化膜であることが好ましい。
これにより、優れた絶縁性を有する絶縁層を成膜法により簡単かつ高精度に形成することができる。
本発明の物理量センサーでは、前記可動体は、揺動中心軸まわりに揺動可能に設けられ、前記第1基板の厚さ方向から見た平面視で前記揺動中心軸を境界として第1可動部と第2可動部とに区分され、
前記電極は、
前記第1可動部に対向して前記基板に配置されている第1電極と、
前記第2可動部に対向して前記基板に配置されている第2電極と、を有することが好ましい。
これにより、いわゆるシーソー型の静電容量方式の加速度センサーを実現することができる。
本発明の物理量センサーでは、前記平面視で前記第2可動部の面積が前記第1可動部の面積よりも大きいことが好ましい。
これにより、第1可動部および第2可動部の揺動中心軸まわりのモーメントを容易に異ならせることができる。また、このような第1可動部および第2可動部を有する可動体は、第2可動部が基板に接触しやすい。そのため、このような場合に、本発明を適用することにより、その効果が顕著となる。
本発明の物理量センサーの製造方法は、第1基板上に、前記第1基板に対して対向して変位可能な可動体と、前記可動体に対向する電極と、を形成するとともに、前記第1基板の前記可動体側に平面視で前記可動体と重なる突起部を形成する工程と、
前記可動体と前記電極とを電気的に接続する工程と、
前記可動体と前記電極とを電気的に接続した状態で、前記可動体を収納する空間を前記第1基板とともに形成する第2基板を前記第1基板に接合する工程と、
前記可動体と前記電極との電気的接続を解除する工程と、を有し、
前記突起部は、
前記電極と同電位の導体層と、
前記導体層に対して前記基板とは反対側に設けられている絶縁層と、を有することを特徴とする。
このような物理量センサーの製造方法によれば、第1基板と第2基板とを陽極接合する場合においても、可動体が第1基板に張り付くのを防止または低減することができる。
本発明のセンサーデバイスは、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーに電気的に接続されている電子部品と、を有していることを特徴とする。
このようなセンサーデバイスによれば、可動体が基板に張り付くのを防止または低減することにより、信頼性を高めることができる。
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーを備えていることを特徴とする。
このような電子機器によれば、可動体が基板に張り付くのを防止または低減することにより、信頼性を高めることができる。
本発明の移動体は、本発明の物理量センサーを備えていることを特徴とする。
このような移動体によれば、可動体が基板に張り付くのを防止または低減することにより、信頼性を高めることができる。
本発明の第1実施形態に係る物理量センサーを示す平面図(上面図)である。 図1中のA−A線断面図である。 図1に示す物理量センサーが備える突起部を説明するための拡大断面図である。 図1に示す物理量センサーの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図4に示す可動体と電極との接続工程を説明するための平面図(上面図)である。 図4に示す陽極接合工程を説明するための断面図である。 本発明の第2実施形態に係る物理量センサーを示す平面図(上面図)である。 図7中のB−B線断面図である。 本発明のセンサーデバイスの一例を示す断面図である。 本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。 本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
以下、本発明の物理量センサー、物理量センサーの製造方法、センサーデバイス、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
1.物理量センサー
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る物理量センサーを示す平面図(上面図)である。図2は、図1中のA−A線断面図である。なお、各図には、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸が図示されており、各軸を表す矢印の先端側を「+」、基端側を「−」とする。また、以下では、X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」と言う。また、+Z軸方向側を「上」、−Z軸方向側を「下」とも言う。
図1および図2に示す物理量センサー1は、例えば、慣性センサーとして用いられ、具体的には、Z軸方向の加速度を測定するための加速度センサーとして用いられる。この物理量センサー1は、ベース基板2(第1基板)と、蓋体3(第2基板)と、これらによって形成されている内部空間Sに配置されている揺動構造体4(可動電極)と、ベース基板2上に配置されている導体パターン5と、ベース基板2と揺動構造体4との張り付きを防止する機能を有する複数の突起部6と、を有している。以下、物理量センサー1の各部を順次説明する。
(ベース基板)
ベース基板2は、板状をなし、このベース基板2の上面には、凹部21が形成されている。この凹部21は、後述する揺動構造体4の可動部42および連結部43、44がベース基板2に接触を防止する逃げ部として機能する。また、凹部21の底面は、後に詳述するが、深さの異なる2つの部分211、212を有する。また、凹部21の底面(部分211)の中央部には、突出した凸部213が設けられている。この凸部213には、後述する揺動構造体4の支持部41が固定されている。また、凹部21の側面および凸部213の側面は、傾斜面で構成されている。これにより、凹部21の底面からベース基板2の上面への配線の引き回しを容易とするとともに、配線の形成不良や断線等を低減している。また、ベース基板2には、凹部21の周囲に配置された凹部23、24、25が形成されている。これら凹部23、24、25内には、後述する導体パターン5の配線53、54、55の一部および端子56、57、58が配置されている。
このようなベース基板2は、絶縁性を有していることが好ましく、例えば、ガラス材料で構成されている。特に、ベース基板2が硼珪酸ガラスのようなアルカリ金属イオンを含むガラス材料で構成されていると、蓋体3や揺動構造体4がシリコンを用いて構成されている場合、これらとベース基板2との接合を陽極接合により行うことができる。なお、ベース基板2の構成材料としては、ガラス材料に限定されず、例えば、高抵抗なシリコン材料を用いてもよい。また、ベース基板2の表面には、必要に応じて、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜が形成されていてもよい。
(導体パターン)
導体パターン5は、ベース基板2の上面に設けられている。この導体パターン5は、電極として、凹部21の底面に配置されている第1固定電極51(第1電極)および第2固定電極52(第2電極)を有している。また、導体パターン5は、配線として、凹部21内で第1固定電極51と接続され、凹部22内に引き回されている配線53と、凹部21内で第2固定電極52と接続され、凹部23内に引き回されている配線54と、凸部213で揺動構造体4と接続され、凹部24内に引き回されている配線55と、を有している。ここで、配線55は、凸部213の上面(頂面)に形成された溝内において、導電性のバンプ59を介して揺動構造体4に接続されている。また、導体パターン5は、端子として、凹部22内に配置され、配線53と接続されている端子56と、凹部23内に配置され、配線54と接続されている端子57と、凹部24内に配置され、配線55と接続されている端子58と、を有している。ここで、端子56、57、58は、内部空間Sの外側に配置されている。これにより、導体パターン5と外部(例えば後述するICチップ102)とのコンタクトが可能となっている。
このような導体パターン5の構成材料としては、導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、In、SnO、Sb含有SnO、Al含有ZnO等の酸化物(透明電極材料)、Au、Pt、Ag、Cu、Alまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
(揺動構造体)
揺動構造体4は、図1および図2に示すように、ベース基板2の上方に設けられている。この揺動構造体4は、支持部41と、ベース基板2に対して対向して配置された板状の可動部42(可動体)と、可動部42を支持部41に対して揺動可能とするように可動部42と支持部41とを連結する1対の連結部43、44と、を有している。そして、連結部43、44に沿った軸aYを揺動中心軸として、可動部42が支持部41に対してシーソー揺動可能に構成されている。
可動部42は、X軸方向に延びる長手形状(略長方形状)をなしている。この可動部42は、ベース基板2または可動部42の厚さ方向から見た平面視(以下、単に「平面視」という)で、揺動中心軸である軸aYを境界として、−X軸方向(一方)側に位置する第1可動部421と、+X軸方向(他方)側に位置する第2可動部422と、区分される。
ここで、平面視で、第1可動部421が第1固定電極51に重なっており、一方、第2可動部422が第2固定電極52に重なっている。すなわち、第1固定電極51は、第1可動部421と対向してベース基板2に配置されていて、第1可動部421との間に静電容量Caを形成している。また、第2固定電極52は、第2可動部422と対向してベース基板2に配置されていて、第2可動部422との間に静電容量Cbを形成している。
また、第1可動部421には、Y軸方向に延在している複数のスリット423がX軸方向に並んで形成され、同様に、第2可動部422には、複数のスリット424が形成されている。これにより、可動部42とベース基板2および蓋体3との間のガスダンピングを低減することができる。また、可動部42の第1可動部421と第2可動部422との間には、開口425が形成されている。この開口425の内側には、支持部41および連結部43、44が配置されている。
また、第1可動部421および第2可動部422は、Z軸方向の加速度が加わったときの軸aYまわりの回転モーメント(慣性モーメント)が互いに異なっている。これにより、Z軸方向の加速度を受けると、可動部42が軸aYまわりにシーソー揺動し、加えられた加速度に応じて可動部42に所定の傾きが生じる。本実施形態では、第1可動部421および第2可動部422のZ軸方向での厚さおよびY軸方向の幅が互いに等しいが、第2可動部422のX軸方向での長さが第1可動部421のX軸方向での長さよりも長くなっている。これにより、第1可動部421の回転モーメントよりも第2可動部422の回転モーメントが大きくなっている。このような設計とすることにより、比較的簡単に、第1可動部421および第2可動部422の回転モーメントを互いに異ならせることができる。
また、前述したように、第1可動部421および第2可動部422のY軸方向の幅が互いに等しいが、第2可動部422のX軸方向での長さが第1可動部421のX軸方向での長さよりも長くなっていることから、平面視で、第1可動部421の面積よりも第2可動部422の面積が大きくなっている。
なお、第1可動部421および第2可動部422の形状としては、前述したように、軸aYまわりの回転モーメントが互いに異なれば、前述したものに限定されず、例えば、第1可動部421および第2可動部422の厚さが互いに異なっていれば、平面視形状が同じ(軸aYに対して対称な形状)であってもよい。また、第1可動部421および第2可動部422の形状が同じであっても、第1可動部421または第2可動部422のいずれかに錘部を配置することで、第1可動部421および第2可動部422の軸aYまわりの回転モーメントを互いに異ならせることができる。かかる錘部は、例えば、タングステン、モリブテン等の錘材料を別体として配置してもよいし、可動部42と一体的に形成されていてもよい。
また、前述したように開口部413内に配置された支持部41のY軸方向での中央部は、ベース基板2の凸部213に接合されている。また、支持部41とともに開口部413内に配置された連結部43、44によって、支持部41と可動部42とが連結されている。また、連結部43、44は、支持部41の両側に同軸的に設けられている。そして、連結部43、44は、可動部42が軸aYまわりにシーソー揺動する際、捩りバネとして機能する。
また、支持部41のY軸方向での両端側の部分は、ベース基板2に対して離間しており、当該部分には、貫通孔411、412が形成されている。これら貫通孔411、412は、軸aY上に配置されている。これにより、例えば、ベース基板2と揺動構造体4との線膨張係数差に起因して生じる応力が連結部43、44に与える影響を低減することができる。なお、支持部41の形状は、前述したものに限定されず、例えば、貫通孔411、412を省略してもよい。
このような揺動構造体4は、例えば、リン、ボロン等の不純物をドープしたシリコンで構成されている。これにより、シリコン基板をエッチングによって加工することにより、優れた寸法精度の揺動構造体4を実現することができる。また、ベース基板2がガラス材料で構成されている場合、揺動構造体4とベース基板2との接合を陽極接合により行うことができる。なお、揺動構造体4の構成材料としては、シリコンに限定されない。また、揺動構造体4の母材自体が導電性を有していなくてもよく、この場合、例えば、可動部42の表面に金属等の導体層を形成すればよい。
(蓋体)
蓋体3は、前述した揺動構造体4の可動部42に対してベース基板2とは反対側に配置されている。そして、蓋体3は、ベース基板2に接合されている。蓋体3は、板状をなし、この蓋体3の下面(ベース基板2側の面)には、凹部31が形成されている。この凹部31は、前述したベース基板2の凹部21とともに内部空間Sを形成している。また、凹部31の底面は、深さの異なる2つの部分311、312を有する。
このような蓋体3は、例えば、シリコンで構成されている。これにより、ベース基板2がガラス材料で構成されている場合、蓋体3とベース基板2との接合を陽極接合により行うことができる。前述したように、ベース基板2の上面には、内部空間Sの内外を跨る凹部22、23、24が形成されているため、蓋体3をベース基板2に接合しただけの状態では、凹部22、23、24を介して内部空間Sの内外が連通されてしまう。そこで、本実施形態では、図2に示すように、TEOSCVD法等で形成されたSiO膜のような封止部11によって凹部22、23、24を塞いで、内部空間Sを気密封止している。
以上、物理量センサー1の構成について簡単に説明した。このように構成された物理量センサー1では、以下のようにしてZ軸方向の加速度を検出する。
物理量センサー1にZ軸方向の加速度が加わると、第1可動部421および第2可動部422の軸aYまわりの回転モーメントが互いに異なることから、可動部42は、軸aYを揺動中心軸としてシーソー揺動する。このとき、第1可動部421の回転モーメントよりも第2可動部422の回転モーメントが大きいことから、物理量センサー1に加わった加速度の方向が−Z軸方向である場合、第1可動部421が第1固定電極51から遠ざかるとともに第2可動部422が第2固定電極52に近づくように、可動部42が軸aYまわりにシーソー揺動する。一方、物理量センサー1に加わった加速度の方向が+Z軸方向である場合、第1可動部421が第1固定電極51に近づくとともに第2可動部422が第2固定電極52から遠ざかるように、可動部42が軸aYまわりにシーソー揺動する。
このように、物理量センサー1に加わった加速度の方向および大きさに応じて、第1可動部421と第1固定電極51との離間距離、および、第2可動部422と第2固定電極52との離間距離がそれぞれ変化し、これに伴って、静電容量Ca、Cbが変化する。そのため、これら静電容量Ca、Cbの変化量(例えば静電容量Ca、Cbの差動信号)に基づいて加速度の値を検出することができる。
このように、物理量センサー1では、いわゆるシーソー型の静電容量方式の加速度センサーを実現することができる。
(突起部)
物理量センサー1は、可動部42がベース基板2に張り付くのを防止または低減する複数の突起部6を有する。ここで、平面視で第2可動部422の面積が第1可動部421の面積よりも大きいため、第2可動部422がベース基板2に接触しやすい。
複数(本実施形態では4つ)の突起部6は、図1に示すように、ベース基板2の可動部42側に平面視で可動部42と重なる位置に配置されている。これにより、可動部42がベース基板2に張り付くのを突起部6により防止または低減することができる。ここで、突起部6が可動部42側ではなくベース基板2側に設けられているため、突起部6の靱性を高めて、突起部6の損傷を低減することができる。また、可動部42の過剰な変位を突起部6により規制して、可動部42を含む構造体である揺動構造体4の損傷等を防止または低減することもできる。
また、複数の突起部6は、平面視で、可動部42のY軸方向での端部に重なって配置されている。また、複数の突起部6は、平面視で軸aYに対して対称となるように配置されている。ここで、4つの突起部のうち、2つの突起部6が平面視で第1可動部421および第1固定電極51に重なって配置され、残りの2つの突起部6が第2可動部422および第2固定電極52に重なって配置されている。以下、平面視で第1可動部421および第1固定電極51に重なって配置された突起部6について詳述する。なお、平面視で第2可動部422および第2固定電極52に重なって配置された突起部6は、平面視で第1可動部421および第1固定電極51に重なって配置された突起部6と同様であるため、その説明を省略する。
図3は、図1に示す物理量センサーが備える突起部を説明するための拡大断面図である。
各突起部6は、図3に示すように、ベース基板2に形成された凸部61と、凸部61を覆う導体層62と、導体層62の凸部61とは反対側に設けられた絶縁層63と、を有している。
ここで、導体層62は、第1固定電極51と同電位である。これにより、後に詳述するような物理量センサー1の製造時において、例えば、ベース基板2と蓋体(他の基板)とを陽極接合する際、可動部42と第1固定電極51および第2固定電極52とを電気的に接続することにより、可動部42とベース基板2との張り付きを防止または低減することができる。
また、絶縁層63は、導体層62に対してベース基板2とは反対側(より具体的には突起部6の先端側)に設けられている。これにより、可動部42が突起部6に接触しても、可動部42と第1固定電極51および第2固定電極52との短絡を防止することができる。
また、導体層62は、第1固定電極51と一体で構成されている。これにより、突起部6の導体層62を第1固定電極51と一括して形成することができる。そのため、突起部6の形成に伴う物理量センサー1の製造工程の複雑化を低減することができる。
また、凸部61は、導体層62に対してベース基板2側にてベース基板2と一体で構成されている。これにより、ベース基板2をエッチングを用いて形成する際に比較的高さのある凸部61を容易に形成することができ、その結果、突起部6の高さを容易に高くすることができる。
また、絶縁層63は、絶縁性を有していればよく、樹脂材料、金属酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化物等の各種絶縁性材料で構成することができるが、シリコン酸化膜であることが好ましい。これにより、優れた絶縁性を有する絶縁層63を成膜法により簡単かつ高精度に形成することができる。
以上説明したように構成された物理量センサー1によれば、ベース基板2の可動部42側に平面視で可動部42と重なる位置に複数の突起部6が配置されているため、可動部42がベース基板2に張り付くのを突起部6により防止または低減することができる。ここで、突起部6が可動部42側ではなくベース基板2側に設けられているため、突起部6の靱性を高めて、突起部6の損傷を低減することができる。また、突起部6の導体層62が第1固定電極51および第2固定電極52と同電位であるため、物理量センサー1の製造時において、例えば、ベース基板2と蓋体3とを陽極接合する際、可動部42と第1固定電極51および第2固定電極52とを電気的に接続することにより、可動部42とベース基板2との張り付きを防止または低減することができる。
また、突起部6の絶縁層63が導体層62に対して突起部6の先端側に設けられているため、可動部42の突起部6に接触しても、可動部42と第1固定電極51および第2固定電極52との短絡を防止することができる。
さらに、可動部42の過剰な変位を突起部6により規制して、揺動構造体4の損傷等を防止または低減することもできる。
(物理量センサーの製造方法)
以下、本発明の物理量センサーの製造方法について、前述した物理量センサー1を製造する場合を例に説明する。
図4は、図1に示す物理量センサーの製造方法を説明するためのフローチャートである。図5は、図4に示す可動体と電極との接続工程を説明するための平面図(上面図)である。図6は、図4に示す陽極接合工程を説明するための断面図である。
物理量センサー1の製造方法は、[1]ベース基板2上に揺動構造体4および導体パターン5を形成する工程(ステップS1)と、[2]導体パターン5の各部同士を電気的に接続する工程(ステップS2)と、[3]ベース基板2と蓋体3とを接合する工程(ステップS3)と、[4]工程[2]での電気的接続を解除する工程(ステップS4)と、を有する。以下、各工程を順次説明する。
[1]
まず、ベース基板2上に揺動構造体4および導体パターン5を形成する。これにより、ベース基板2上に可動部42、第1固定電極51および第2固定電極52が形成される(ステップS1)。
具体的に説明すると、本工程では、例えば、まず、ガラス基板をエッチングすることによりベース基板2を形成する。このとき、ベース基板2の形成に伴って突起部6の凸部61が形成される。そして、ベース基板2上に金属膜を形成し、その金属膜をエッチングすることにより、導体パターン5を形成する。このとき、導体パターン5の形成に伴って突起部6の導体層62が形成される。その後、CVD法等により絶縁層63を形成して突起部6を形成した後、ベース基板2の導体パターン5側の面にシリコン基板を陽極接合により接合し、そのシリコン基板をエッチングするとともに不純物をイオン注入することにより、揺動構造体4を形成する。
以上のようにして、本工程[1]では、ベース基板2(第1基板)上に、ベース基板2に対して対向して変位可能な可動部42と、可動部42に対向する第1固定電極51および第2固定電極52(電極)と、を形成するとともに、ベース基板2の可動部42側に平面視で可動部42と重なる突起部6を形成する。
[2]
次に、導体パターン5の各部同士を電気的に接続する。これにより、可動部42と第1固定電極51および第2固定電極52とを電気的に接続する(ステップS2)。
具体的に説明すると、例えば、図5に示すように、端子56、57と端子58とを配線Wで電気的に接続する。この配線Wは、ボンディングワイヤーのようにベース基板2に対して離間した部分を有するものであってもよいし、ベース基板2上に導体パターン5と一体で形成されていてもよい。
以上のようにして、本工程[2]では、可動部42と第1固定電極51および第2固定電極52とを電気的に接続する。なお、本工程は、前述した工程[1]と同時に行うことができる。例えば、配線Wを導体パターン5と一体で形成する場合には、前述した工程[1]の導体パターン5の形成と一括して(同時に)行われる。
[3]
次に、前述した工程[2]での電気的接続状態を維持したまま、ベース基板2と蓋体3とを接合する(ステップS3)。より具体的に説明すると、例えば、ガラスで構成されたベース基板2と、シリコンで構成された蓋体3とを陽極接合する。このとき、図6に示すように、ベース基板2と蓋体3との間には、電界が印加される。前述したように、可動部42と第1固定電極51および第2固定電極52とが電気的に接続されているため、可動部42と第1固定電極51および第2固定電極52とが同電位となる。そのため、可動部42と第1固定電極51および第2固定電極52との間では、前述した電界が低減される。その結果、可動部42がベース基板2に張り付くのを防止または低減することができる。
以上のようにして、本工程[3]では、可動部42と第1固定電極51および第2固定電極52とを電気的に接続した状態で、蓋体3をベース基板2に接合する。
[4]
次に、工程[2]での電気的接続を解除する。これにより、可動部42と第1固定電極51および第2固定電極との電気的接続が解除され(ステップS4)。
本工程[4]では、例えば、前述した配線Wを工具、レーザー等を用いて切断または除去する。
以上のようにして、本工程[4]では、可動部42と第1固定電極51および第2固定電極との電気的接続を解除する。その後、封止部11を形成する。なお、封止部11の形成は、工程[3]と工程[4]との間であってもよい。
以上説明したような工程[1]〜[4]を経ることで、物理量センサー1を得ることができる。
以上説明したような物理量センサー1の製造方法によれば、ベース基板2と蓋体3とを陽極接合する場合においても、可動部42がベース基板2に張り付くのを防止または低減することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図7は、本発明の第2実施形態に係る物理量センサーを示す平面図(上面図)である。図8は、図7中のB−B線断面図である。
本実施形態は、ジャイロセンサーに本発明を適用した以外は、前述した第1実施形態と同様である。
なお、以下の説明では、第2実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。
図7に示す物理量センサー1Aは、Y軸まわりの角速度を検出するジャイロセンサーである。この物理量センサー1Aは、図7および図8に示すように、ベース基板2A(第1基板)と、蓋体3A(第2基板)と、振動構造体4A(可動電極)と、振動構造体4Aを駆動振動させる駆動電極51Aと、振動構造体4Aの検出振動を検出する1対の検出電極7と、振動構造体4Aの駆動状態を検出するモニター電極52Aと、ベース基板2Aと振動構造体4Aとの張り付きを防止する機能を有する複数の突起部6Aと、を有している。
ベース基板2Aおよび蓋体3Aは、互いに接合されており、ベース基板2Aと蓋体3Aとの間には、振動構造体4Aおよび1対の検出電極7を収納している空間が形成されている。
ベース基板2Aおよび蓋体3Aは、それぞれ、板状をなし、X軸およびY軸を含む平面であるXY平面(基準面)に沿って配置されている。また、ベース基板2Aの上面には、振動構造体4Aの可動部分がベース基板2Aに接触するのを防止する機能を有する凹部21Aが設けられている。また、蓋体3Aの下面には、振動構造体4Aおよび1対の検出電極7を非接触で覆うように形成されている凹部31Aが設けられている。
振動構造体4Aは、検出部42A(可動体)と、ベース基板2Aに固定された4つの固定部41Aと、検出部42Aと4つの固定部41Aとを接続している4つの梁部43A(第2梁部)と、駆動部45(可動体)と、検出部42Aと駆動部45とを接続している4つの梁部46(第1梁部)と、を有し、これらが一体で形成されている。
検出部42Aは、平面視で枠状をなすフレーム部と、そのフレーム部から外側にY軸方向に沿って延出している複数の電極指で構成された検出用可動電極部と、を有している。
4つの固定部41Aは、前述したベース基板2Aの凹部21Aの外側にてベース基板2Aの上面に接合・固定されている。4つの固定部41Aは、平面視において、それぞれ、検出部42Aの外側で互いに離間して配置されている。
4つの梁部43Aは、4つの固定部41Aに対応して設けられ、それぞれ、対応する固定部41Aと検出部42Aとを連結している。各梁部43Aは、平面視において、Y軸方向に往復しながらX軸方向に沿って延びている蛇行形状をなしている。これにより、小型化を図りつつ、各梁部43Aの長さを長くすることができる。また、各梁部43Aの長さを長くすることにより、各梁部43Aの曲げ変形を伴う検出部42AのX軸方向の変位を容易なものとすることができる。なお、各梁部43Aは、前述したように蛇行形状をなしていなくてもよく、例えば、平面視においてY軸方向に沿って延びている形状であってもよい。
駆動部45は、平面視で、前述した検出部42Aの内側に配置されている。駆動部45は、前述したベース基板2Aの上面を基準面として、当該基準面に沿った板状をなしている。
4つの梁部46は、それぞれ、検出部42Aと駆動部45とを連結している。各梁部46は、X軸方向に往復しながらY軸方向に延びている蛇行形状をなしている。これにより、小型化を図りつつ、各梁部46の長さを長くすることができる。また、各梁部46の長さを長くすることにより、各梁部46の曲げ変形を伴う駆動部45のZ軸方向の変位を容易なものとすることができる。
駆動電極51Aは、前述したベース基板2Aに形成された凹部21Aの底面に固定されている。この駆動電極51Aは、駆動部45に対して間隔を隔てて対向して配置されている。ここで、駆動電極51Aは、平面視において、駆動部45に重なる位置に配置されている。このような駆動電極51Aは、配線53Aを介して、ベース基板2Aの上面の凹部21Aの外側に設けられた端子56Aに電気的に接続されている。
1対の検出電極7は、それぞれ、前述したベース基板2Aの凹部21Aの外側にてベース基板2Aの上面に接合・固定されている。この1対の検出電極7は、振動構造体4Aを挟むようにして、Y軸方向に並んで配置されている。このような1対の検出電極7は、1つの基板(例えばシリコン基板)を加工(例えばエッチング加工)することにより、振動構造体4Aとともに一括して形成される。
各検出電極7は、X軸方向に沿って交互に並んで配置されている複数の電極指と、複数の電極指の振動構造体4Aとは反対側の端部同士を1つおきに接続している接続部と、で構成されている。各電極指は、Y軸方向に沿って延びている。そして、接続部で接続された各電極指は、前述した検出部42Aの電極指の一方の側面に対向しており、一方、接続部で接続されていない各電極指は、検出部42Aの電極指の他方の側面に対向している。
このような検出電極7は、配線55Aを介して、ベース基板2Aの上面の凹部21Aの外側に設けられた端子58Aに電気的に接続されている。
モニター電極52Aは、前述したベース基板2Aに形成された21Aの底面に接合・固定されている。このモニター電極52Aは、平面視において、駆動部45に重なる位置に配置されている。このようなモニター電極52Aは、配線54Aを介して、ベース基板2Aの上面の凹部21Aの外側に設けられた端子57Aに電気的に接続されている。
以上のようにして構成された物理量センサー1Aは、以下のようにして動作する。
互いに対向している駆動電極51Aと駆動部45との間に周期的に変化する電圧(例えば交番電圧)を駆動電圧として印加する。すると、駆動電極51Aと駆動部45との間に周期的に強度が変化する静電引力が生じ、これにより、梁部46の弾性変形を伴って、駆動部45がZ軸方向に振動する。このとき、モニター電極52Aと駆動部45との間の静電容量を検出し、その検出結果に基づき、必要に応じて、駆動電圧を制御する。これにより、駆動部45の振動が所望の振動となるように制御することができる。
このように駆動部45を振動させた状態で、Y軸まわりの角速度が物理量センサー1Aに加わると、駆動部45にX軸方向のコリオリ力が生じ、そのコリオリ力の作用により、検出部42AがX軸方向に振動する。これにより、検出電極7と検出部42Aとの間の静電容量が変化する。したがって、かかる静電容量に基づいて、物理量センサー1Aに加わった角速度を検出することができる。
複数(本実施形態では4つ)の突起部6Aは、図7に示すように、ベース基板2Aの駆動部45側に平面視で駆動部45と重なる位置に配置されている。これにより、駆動部45がベース基板2Aに張り付くのを突起部6Aにより防止または低減することができる。
ここで、突起部6Aが駆動部45側ではなくベース基板2A側に設けられているため、突起部6Aの靱性を高めて、突起部6Aの損傷を低減することができる。また、駆動部45の過剰な変位を突起部6Aにより規制して、駆動部45を含む構造体である振動構造体4Aの損傷等を防止または低減することもできる。
また、複数の突起部6Aは、平面視で、駆動部45の外周部に重なって配置されている。
2.センサーデバイス
次に、本発明のセンサーデバイスを説明する。
図9は、本発明のセンサーデバイスの一例を示す断面図である。
図9に示すセンサーデバイス100は、基板101と、接着層103を介して基板101の上面に固定されている物理量センサー1と、接着層104を介して物理量センサー1の上面に固定されている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109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109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。
また、基板101の上面には複数の端子107が配置されており、下面には図示しない内部配線やキャスタレーションを介して端子107に接続されている複数の実装端子108が配置されている。このような基板101としては、特に限定されないが、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。
また、ICチップ102には、例えば、物理量センサー1を駆動する駆動回路や、静電容量Ca、Cbの差動信号を補正する補正回路や、静電容量Ca、Cbの差動信号から加速度を検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が含まれている。このようなICチップ102は、ボンディングワイヤー105を介して物理量センサー1の端子56、57、58と電気的に接続されており、ボンディングワイヤー106を介して基板101の端子107に電気的に接続されている。
このようなセンサーデバイス100は、物理量センサー1を備えているので、優れた信頼性を有している。
3.電子機器
次に、本発明の電子機器を説明する。
図10は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1108を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測する物理量センサー1が搭載されている。このように、上述した物理量センサー1を搭載することで、信頼性の高いパーソナルコンピューター1100を得ることができる。
図11は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機1200は、アンテナ(図示せず)、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1208が配置されている。このような携帯電話機1200には、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測する物理量センサー1が搭載されている。このように、上述した物理量センサー1を搭載することで、信頼性の高い携帯電話機1200を得ることができる。
図12は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部1310が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1310は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリ1308に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニタ1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリ1308に格納された撮像信号が、テレビモニタ1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ1300には、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測する物理量センサー1が搭載されている。このように、上述した物理量センサー1を搭載することで、信頼性の高いディジタルスチルカメラ1300を得ることができる。
なお、本発明の電子機器は、図10のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図11の携帯電話機、図12のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計、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)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、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、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、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等に適用することができる。
4.移動体
次に、本発明の移動体を説明する。
図13は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
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。
以上、本発明の物理量センサー、物理量センサーの製造方法、センサーデバイス、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
前述した実施形態では、シーソー型の物理量センサーおよび平行平板型のジャイロセンサーに本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明の物理量センサーは、基板に対して可動体が変位可能に設けられているものであればよく、前述した実施形態の構造に限定されるものではなく、例えば、フラップ型の物理量センサーにも適用可能である。
1…物理量センサー、1A…物理量センサー、2…ベース基板、2A…ベース基板、3…蓋体、3A…蓋体、4…揺動構造体、4A…振動構造体、5…導体パターン、6…突起部、6A…突起部、7…検出電極、11…封止部、21…凹部、21A…凹部、22…凹部、23…凹部、24…凹部、31…凹部、31A…凹部、41…支持部、41A…固定部、42…可動部、42A…検出部、43…連結部、44…連結部、43A…梁部、45…駆動部、46…梁部、51…第1固定電極、51A…駆動電極、52…第2固定電極、52A…モニター電極、53…配線、53A…配線、54…配線、54A…配線、55…配線、55A…配線、56…端子、56A…端子、57…端子、57A…端子、58…端子、58A…端子、59…バンプ、61…凸部、62…導体層、63…絶縁層、100…センサーデバイス、101…基板、102…ICチップ、103…接着層、104…接着層、105…ボンディングワイヤー、106…ボンディングワイヤー、107…端子、108…実装端子、109…モールド材、211…部分、212…部分、213…凸部、311…部分、312…部分、411…貫通孔、412…貫通孔、413…開口部、421…第1可動部、422…第2可動部、423…スリット、424…スリット、425…開口、1100…パーソナルコンピューター、1102…キーボード、1104…本体部、1106…表示ユニット、1108…表示部、1200…携帯電話機、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1208…表示部、1300…ディジタルスチルカメラ、1302…ケース、1304…受光ユニット、1306…シャッタボタン、1308…メモリ、1310…表示部、1312…ビデオ信号出力端子、1314…入出力端子、1430…テレビモニタ、1440…パーソナルコンピューター、1500…自動車、1501…車体、1502…車体姿勢制御装置、1503…車輪、aY…軸(揺動中心軸)、S…内部空間、W…配線、S1…ステップ、S2…ステップ、S3…ステップ、S4…ステップ
本発明の物理量センサーでは、前記可動体は、揺動中心軸まわりに揺動可能に設けられ、前記基板の厚さ方向から見た平面視で前記揺動中心軸を境界として第1可動部と第2可動部とに区分され、
前記電極は、
前記第1可動部に対向して前記基板に配置されている第1電極と、
前記第2可動部に対向して前記基板に配置されている第2電極と、を有することが好ましい。
本発明の物理量センサーの製造方法は、第1基板上に、前記第1基板に対して対向して変位可能な可動体と、前記可動体に対向する電極と、を形成するとともに、前記第1基板の前記可動体側に平面視で前記可動体と重なる突起部を形成する工程と、
前記可動体と前記電極とを電気的に接続する工程と、
前記可動体と前記電極とを電気的に接続した状態で、前記可動体を収納する空間を前記第1基板とともに形成する第2基板を前記第1基板に接合する工程と、
前記可動体と前記電極との電気的接続を解除する工程と、を有し、
前記突起部は、
前記電極と同電位の導体層と、
前記導体層に対して前記第1基板とは反対側に設けられている絶縁層と、を有することを特徴とする。
(ベース基板)
ベース基板2は、板状をなし、このベース基板2の上面には、凹部21が形成されている。この凹部21は、後述する揺動構造体4の可動部42および連結部43、44がベース基板2に接触を防止する逃げ部として機能する。また、凹部21の底面は、後に詳述するが、深さの異なる2つの部分211、212を有する。また、凹部21の底面(部分211)の中央部には、突出した凸部213が設けられている。この凸部213には、後述する揺動構造体4の支持部41が固定されている。また、凹部21の側面および凸部213の側面は、傾斜面で構成されている。これにより、凹部21の底面からベース基板2の上面への配線の引き回しを容易とするとともに、配線の形成不良や断線等を低減している。また、ベース基板2には、凹部21の周囲に配置された凹部22、23、24が形成されている。これら凹部22、23、24内には、後述する導体パターン5の配線53、54、55の一部および端子56、57、58が配置されている。
また、第1可動部421には、Y軸方向に延在している複数のスリット423がX軸方向に並んで形成され、同様に、第2可動部422には、複数のスリット424が形成されている。これにより、可動部42とベース基板2および蓋体3との間のガスダンピングを低減することができる。また、可動部42の第1可動部421と第2可動部422との間には、開口部413が形成されている。この開口部413の内側には、支持部41および連結部43、44が配置されている。
[4]
次に、工程[2]での電気的接続を解除する。これにより、可動部42と第1固定電極51および第2固定電極52との電気的接続が解除され(ステップS4)。
以上のようにして、本工程[4]では、可動部42と第1固定電極51および第2固定電極52との電気的接続を解除する。その後、封止部11を形成する。なお、封止部11の形成は、工程[3]と工程[4]との間であってもよい。
モニター電極52Aは、前述したベース基板2Aに形成された凹部21Aの底面に接合・固定されている。このモニター電極52Aは、平面視において、駆動部45に重なる位置に配置されている。このようなモニター電極52Aは、配線54Aを介して、ベース基板2Aの上面の凹部21Aの外側に設けられた端子57Aに電気的に接続されている。
以上のようにして構成された物理量センサー1Aは、以下のようにして動作する。
撮影者が表示部1310に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリ1308に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニタ1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリ1308に格納された撮像信号が、テレビモニタ1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ1300には、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測する物理量センサー1が搭載されている。このように、上述した物理量センサー1を搭載することで、信頼性の高いディジタルスチルカメラ1300を得ることができる。

Claims (10)

  1. 基板と、
    前記基板に対して対向して変位可能に設けられている可動体と、
    前記可動体に対向して前記基板に配置されている電極と、
    前記基板の前記可動体側に平面視で前記可動体と重なる位置に配置されている突起部と、を備え、
    前記突起部は、
    前記電極と同電位の導体層と、
    前記導体層に対して前記基板とは反対側に設けられている絶縁層と、を有することを特徴とする物理量センサー。
  2. 前記突起部は、前記平面視で前記電極と重なる位置に配置され、
    前記導体層は、前記電極と一体で構成されている請求項1に記載の物理量センサー。
  3. 前記突起部は、前記導体層に対して前記基板側にて前記基板と一体で構成されている凸部を有する請求項1または2に記載の物理量センサー。
  4. 前記絶縁層は、シリコン酸化膜である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の物理量センサー。
  5. 前記可動体は、揺動中心軸まわりに揺動可能に設けられ、前記第1基板の厚さ方向から見た平面視で前記揺動中心軸を境界として第1可動部と第2可動部とに区分され、
    前記電極は、
    前記第1可動部に対向して前記基板に配置されている第1電極と、
    前記第2可動部に対向して前記基板に配置されている第2電極と、を有する請求項1ないし4のいずれか1項に記載の物理量センサー。
  6. 前記平面視で前記第2可動部の面積が前記第1可動部の面積よりも大きい請求項5に記載の物理量センサー。
  7. 第1基板上に、前記第1基板に対して対向して変位可能な可動体と、前記可動体に対向する電極と、を形成するとともに、前記第1基板の前記可動体側に平面視で前記可動体と重なる突起部を形成する工程と、
    前記可動体と前記電極とを電気的に接続する工程と、
    前記可動体と前記電極とを電気的に接続した状態で、前記可動体を収納する空間を前記第1基板とともに形成する第2基板を前記第1基板に接合する工程と、
    前記可動体と前記電極との電気的接続を解除する工程と、を有し、
    前記突起部は、
    前記電極と同電位の導体層と、
    前記導体層に対して前記基板とは反対側に設けられている絶縁層と、を有することを特徴とする物理量センサーの製造方法。
  8. 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に電気的に接続されている電子部品と、を有していることを特徴とするセンサーデバイス。
  9. 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備えていることを特徴とする電子機器。
  10. 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備えていることを特徴とする移動体。
JP2015191434A 2015-09-29 2015-09-29 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、センサーデバイス、電子機器および移動体 Expired - Fee Related JP6661941B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015191434A JP6661941B2 (ja) 2015-09-29 2015-09-29 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、センサーデバイス、電子機器および移動体
CN201610846981.0A CN107010588B (zh) 2015-09-29 2016-09-23 物理量传感器以及物理量传感器的制造方法
US15/275,831 US10035697B2 (en) 2015-09-29 2016-09-26 Physical quantity sensor, manufacturing method of physical quantity sensor, sensor device, electronic apparatus, and moving object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015191434A JP6661941B2 (ja) 2015-09-29 2015-09-29 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、センサーデバイス、電子機器および移動体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017067540A true JP2017067540A (ja) 2017-04-06
JP6661941B2 JP6661941B2 (ja) 2020-03-11

Family

ID=58409252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015191434A Expired - Fee Related JP6661941B2 (ja) 2015-09-29 2015-09-29 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、センサーデバイス、電子機器および移動体

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10035697B2 (ja)
JP (1) JP6661941B2 (ja)
CN (1) CN107010588B (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10974957B2 (en) 2017-08-30 2021-04-13 Seiko Epson Corporation Physical quantity sensor, complex sensor, inertial measurement unit, portable electronic device, electronic device, and vehicle
US11073392B2 (en) 2017-08-30 2021-07-27 Seiko Epson Corporation Physical quantity sensor, complex sensor, inertial measurement unit, portable electronic device, electronic device, and vehicle
JP2021173700A (ja) * 2020-04-28 2021-11-01 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体
US11204366B2 (en) 2017-08-30 2021-12-21 Seiko Epson Corporation Physical quantity sensor, complex sensor, inertial measurement unit, portable electronic device, electronic device, and vehicle

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6430355B2 (ja) * 2015-10-16 2018-11-28 株式会社東芝 センサ装置
JP6816603B2 (ja) 2017-03-27 2021-01-20 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器、および移動体
JP6911645B2 (ja) * 2017-08-30 2021-07-28 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器及び移動体
JP2019060675A (ja) * 2017-09-26 2019-04-18 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサー装置、電子機器、および移動体
JP2020024098A (ja) * 2018-08-06 2020-02-13 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、センサーデバイス、電子機器、および移動体
JP2020101484A (ja) * 2018-12-25 2020-07-02 セイコーエプソン株式会社 慣性センサー、電子機器および移動体
JP2020159917A (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 セイコーエプソン株式会社 慣性センサー、電子機器および移動体
JP2021004791A (ja) * 2019-06-26 2021-01-14 セイコーエプソン株式会社 慣性センサー、電子機器および移動体
JP2021021676A (ja) * 2019-07-30 2021-02-18 セイコーエプソン株式会社 慣性センサー、電子機器および移動体
JP7383978B2 (ja) * 2019-10-23 2023-11-21 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体
CN111606297B (zh) * 2020-04-28 2021-04-16 诺思(天津)微系统有限责任公司 器件结构及其制造方法、滤波器、电子设备
DE102020210121A1 (de) * 2020-08-11 2022-02-17 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Mikromechanisches System, Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen Systems
JP2022071262A (ja) * 2020-10-28 2022-05-16 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及び慣性計測装置
JP2022081956A (ja) * 2020-11-20 2022-06-01 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及び慣性計測装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009008438A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Dainippon Printing Co Ltd 角速度センサおよびその製造方法
US20100186508A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Sebastian Guenther Sensor device and method for manufacturing a sensor device
JP2012103112A (ja) * 2010-11-10 2012-05-31 Alps Electric Co Ltd 物理量センサ及びその製造方法
JP2014224739A (ja) * 2013-05-16 2014-12-04 セイコーエプソン株式会社 センサー素子、電子機器、および移動体
JP2015007559A (ja) * 2013-06-25 2015-01-15 セイコーエプソン株式会社 モジュール、モジュールの製造方法、電子機器及び移動体

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11230986A (ja) 1998-02-18 1999-08-27 Denso Corp 半導体力学量センサ
US6065341A (en) 1998-02-18 2000-05-23 Denso Corporation Semiconductor physical quantity sensor with stopper portion
JP3668935B2 (ja) * 2001-07-27 2005-07-06 日本航空電子工業株式会社 静電駆動デバイス
FI119527B (fi) * 2003-03-05 2008-12-15 Vti Technologies Oy Kapasitiivinen kiihtyvyysanturi
JP2012220262A (ja) 2011-04-05 2012-11-12 Panasonic Corp 半導体マイクロデバイス
CN103858199B (zh) * 2011-09-30 2017-04-05 富士通株式会社 具有可动部的电气设备及其制造方法
JP5979344B2 (ja) 2012-01-30 2016-08-24 セイコーエプソン株式会社 物理量センサーおよび電子機器
US9136165B2 (en) * 2013-06-04 2015-09-15 Invensense, Inc. Methods for stiction reduction in MEMS sensors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009008438A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Dainippon Printing Co Ltd 角速度センサおよびその製造方法
US20100186508A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Sebastian Guenther Sensor device and method for manufacturing a sensor device
JP2012103112A (ja) * 2010-11-10 2012-05-31 Alps Electric Co Ltd 物理量センサ及びその製造方法
JP2014224739A (ja) * 2013-05-16 2014-12-04 セイコーエプソン株式会社 センサー素子、電子機器、および移動体
JP2015007559A (ja) * 2013-06-25 2015-01-15 セイコーエプソン株式会社 モジュール、モジュールの製造方法、電子機器及び移動体

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10974957B2 (en) 2017-08-30 2021-04-13 Seiko Epson Corporation Physical quantity sensor, complex sensor, inertial measurement unit, portable electronic device, electronic device, and vehicle
US11073392B2 (en) 2017-08-30 2021-07-27 Seiko Epson Corporation Physical quantity sensor, complex sensor, inertial measurement unit, portable electronic device, electronic device, and vehicle
US11204366B2 (en) 2017-08-30 2021-12-21 Seiko Epson Corporation Physical quantity sensor, complex sensor, inertial measurement unit, portable electronic device, electronic device, and vehicle
JP2021173700A (ja) * 2020-04-28 2021-11-01 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体
JP7537124B2 (ja) 2020-04-28 2024-08-21 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体

Also Published As

Publication number Publication date
US10035697B2 (en) 2018-07-31
CN107010588A (zh) 2017-08-04
US20170088413A1 (en) 2017-03-30
CN107010588B (zh) 2021-10-01
JP6661941B2 (ja) 2020-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6661941B2 (ja) 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、センサーデバイス、電子機器および移動体
JP6631108B2 (ja) 物理量センサー、センサーデバイス、電子機器および移動体
US10641789B2 (en) Physical quantity sensor, physical quantity sensor device, electronic equipment, and moving body
CN106338619B (zh) 物理量传感器、物理量传感器装置、电子设备以及移动体
US9383383B2 (en) Physical quantity sensor, manufacturing method thereof, and electronic apparatus
JP6575187B2 (ja) 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
JP2013250133A (ja) 電子デバイス及びその製造方法、並びに電子機器
JP6572603B2 (ja) 物理量センサー、電子機器および移動体
JP2015087262A (ja) 振動素子、振動子、電子機器および移動体
JP6544157B2 (ja) 物理量センサー、センサーデバイス、電子機器および移動体
JP2014021037A (ja) Memsデバイス、電子モジュール、電子機器、及び移動体
US10073114B2 (en) Physical quantity sensor, physical quantity sensor apparatus, electronic device, and mobile body
US10384931B2 (en) Electronic device having a bonding wire connected to a terminal at an alloyed portion
JP6413463B2 (ja) 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
JP2015002314A (ja) 電子デバイス、電子機器、および移動体
JP6398730B2 (ja) 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、電子機器および移動体
JP2016176895A (ja) センサー、電子機器および移動体
JP2016017813A (ja) 物理量センサー装置、物理量センサー装置の製造方法、電子機器および移動体
JP6330530B2 (ja) 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
JP2014016182A (ja) 物理量センサーおよび電子機器
JP2018155501A (ja) 物理量センサー、物理量センサーデバイス、電子機器および移動体
JP2016180739A (ja) センサーの製造方法、センサー、電子機器および移動体

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160906

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180904

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190702

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190829

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200127

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6661941

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees