JP2018155531A - 物理量検出器、物理量検出デバイス、電子機器および移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】カンチレバーの周辺に設けられた支持部の破壊を抑制することができ、高感度を有する物理量検出器、この物理量検出器を備えている物理量検出デバイス、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】本発明の物理量検出器１は、基部１０と、基部１０に接続される可動部１３と、基部１０から延出している支持部３０ａ，３０ｂと、支持部３０ａ，３０ｂから延出する延出部３８ａ，３８ｂと、基部１０と可動部１３とに固定されている物理量検出素子４０と、を備える基板部５と、可動部１３に固定される錘５０，５２，５４，５６と、を備え、延出部３８ａ，３８ｂの厚み方向からの平面視で、延出部３８ａ，３８ｂと錘５０，５２，５４，５６とが重なる。【選択図】図１
Description
本発明は、物理量検出器、この物理量検出器を備えている物理量検出デバイス、電子機器および移動体に関する。
従来から、振動子等の物理量検出素子を用いた物理量検出デバイス（例えば、加速度センサー）が知られている。このような物理量検出デバイスは、検出軸方向へ力が作用することによって、物理量検出素子の共振数周波数が変化することで、物理量検出デバイスに印加される物理量（加速度）を検出するように構成されている。また、出力感度を高めるために、物理量検出素子をカンチレバーに固定し、カンチレバーの一端に錘を取り付けている。
しかしながら、特許文献１に記載の物理量検出デバイスは、カンチレバーの周辺に設けられた枠部（支持部）に錘を当接することで、カンチレバーの破壊を抑制する構造となっているが、許容値を超えた物理量が印加された場合や出力感度を更に高めるために錘を重くした場合には、錘の変位量が大きくなってしまいカンチレバーの周辺に設けられた枠部に錘が当接した際に、カンチレバーの周辺に設けられた枠部を破壊してしまうという課題があった。
本発明は、上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、以下の適用例又は形態として実現することが可能である。
［適用例１］本適用例に係る物理量検出器は、基部と、前記基部に接続される可動部と、前記基部から延出している支持部と、前記支持部から延出する延出部と、前記基部と前記可動部とに固定されている物理量検出素子と、を備える基板部と、前記可動部に固定される錘と、を備え、前記延出部の厚み方向からの平面視で、前記延出部と前記錘とが重なることを特徴とする。
本適用例によれば、支持部から延出した延出部が、平面視で錘と重なっているため、許容値を超えた物理量が印加された場合に、錘が大きく変位して延出部に当接する。しかし、延出部が片持ち構造であるため、錘が当接しても延出部が錘の変位方向に撓み、錘の変位量および錘による衝撃を抑制することができる。そのため、カンチレバーの周辺に設けられた支持部の破壊を抑制することができる。よって、高感度を有する物理量検出器を提供することができる。
［適用例２］上記適用例に記載の物理量検出器において、前記延出部の厚さは、前記支持部の厚さより厚いことが好ましい。
本適用例によれば、延出部の厚さが支持部の厚さより厚いので、延出部の強度が増し、錘が当接しても錘の変位量および錘による衝撃をより抑制することができ、カンチレバーの周辺に設けられた支持部の破壊を抑制することができる。
［適用例３］上記適用例に記載の物理量検出器において、前記延出部は、凹部を備えていることが好ましい。
本適用例によれば、延出部に凹部を備えているので、錘が延出部に当接した際に、凹部を起点として延出部の先端側が撓み易いので、錘の変位量および錘による衝撃を抑制することができ、カンチレバーの周辺に設けられた支持部の破壊を抑制することができる。
［適用例４］上記適用例に記載の物理量検出器において、前記平面視で、前記支持部と重なる前記錘の厚さは、前記可動部と重なる前記錘の厚さより薄いことが好ましい。
本適用例によれば、支持部と重なる錘の厚さが可動部と重なる錘の厚さより薄いので、支持部と重なる領域の錘が撓み易くなる。そのため、錘が支持部に当接した際に、錘が撓むことで錘の変位量および錘による衝撃を抑制することができ、カンチレバーの周辺に設けられた支持部の破壊を抑制することができる。
［適用例５］上記適用例に記載の物理量検出器において、前記平面視で、前記錘は、前記錘が前記可動部に固定される領域と、前記錘が前記延出部と重なる領域と、の間の一部に凹部が設けられていることが好ましい。
本適用例によれば、錘が可動部に固定される領域と、錘が延出部と重なる領域と、の間の一部に凹部が設けられているため、錘が延出部に当接した際に、凹部を起点として錘が撓み易いので、錘の変位量および錘による衝撃を抑制することができ、カンチレバーの周辺に設けられた支持部の破壊を抑制することができる。
［適用例６］上記適用例に記載の物理量検出器において、前記錘の接合面は、粗面であることが好ましい。
本適用例によれば、錘の接合面が粗面であるため、錘を可動部へ固定する際、接合面における接合面積が大きくなり、接合強度を向上させることができる。そのため、錘が取れ難くなりなり、高感度を有する物理量検出器を提供することができる。
［適用例７］本適用例に係る物理量検出デバイスは、上記適用例に記載の物理量検出器を備えていることを特徴とする。
本適用例によれば、カンチレバーの周辺に設けられた支持部の破壊を抑制することができ、高感度を有する物理量検出器を備えた物理量検出デバイスを提供することができる。
［適用例８］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の物理量検出器を備えていることを特徴とする。
本適用例によれば、カンチレバーの周辺に設けられた支持部の破壊を抑制することができ、高感度を有する物理量検出器を備えた電子機器を提供することができる。
［適用例９］本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の物理量検出器を備えていることを特徴とする。
本適用例によれば、カンチレバーの周辺に設けられた支持部の破壊を抑制することができ、高感度を有する物理量検出器を備えた移動体を提供することができる。
以下、本発明の物理量検出器、この物理量検出器を備えている物理量検出デバイス、電子機器および移動体について、その好適な構成例を添付図面に基づいて説明する。
［物理量検出器］
（第１実施形態）
先ず、本発明の第１実施形態に係る物理量検出器１について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る物理量検出器１の構成を示す斜視図であり、図２は、第１実施形態に係る物理量検出器１の構成を示す平面図であり、図３は、図２のＰ１−Ｐ１線における断面図である。なお、以降の各図には、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。また、以降の説明では、説明の便宜上、延出部３８ａ，３８ｂの厚み方向であるＺ軸方向から見たときの平面視を単に「平面視」とも謂う。
（第１実施形態）
先ず、本発明の第１実施形態に係る物理量検出器１について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る物理量検出器１の構成を示す斜視図であり、図２は、第１実施形態に係る物理量検出器１の構成を示す平面図であり、図３は、図２のＰ１−Ｐ１線における断面図である。なお、以降の各図には、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。また、以降の説明では、説明の便宜上、延出部３８ａ，３８ｂの厚み方向であるＺ軸方向から見たときの平面視を単に「平面視」とも謂う。
物理量検出器１は、図１〜図３に示すように、基板部５と、４つの錘５０，５２，５４，５６と、を含み構成されている。
基板部５は、Ｘ軸方向に延出し互いに反対を向く主面１０ａ，１０ｂを有している板状の基部１０と、基部１０からＹ軸方向へ延出している継ぎ手部１２と、継ぎ手部１２から基部１０と反対方向へ矩形状をなして延出している可動部１３と、基部１０のＸ軸方向の両端から可動部１３の外縁に沿って延出している２つの支持部３０ａ，３０ｂと、基部１０から可動部１３に掛け渡されて基部１０と可動部１３とに固定されている物理量検出素子４０と、を備えている。
基板部５は、Ｘ軸方向に延出し互いに反対を向く主面１０ａ，１０ｂを有している板状の基部１０と、基部１０からＹ軸方向へ延出している継ぎ手部１２と、継ぎ手部１２から基部１０と反対方向へ矩形状をなして延出している可動部１３と、基部１０のＸ軸方向の両端から可動部１３の外縁に沿って延出している２つの支持部３０ａ，３０ｂと、基部１０から可動部１３に掛け渡されて基部１０と可動部１３とに固定されている物理量検出素子４０と、を備えている。
２つの支持部３０ａ，３０ｂにおいて、支持部３０ａは、可動部１３と間隙３２ａを隔ててＹ軸に沿うように延出し、支持部３０ａを固定する固定部３６ａと、可動部１３と間隙３２ｃを隔ててＸ軸に沿うように延出する延出部３８ａと、が設けられている。換言すると、支持部３０ａは、可動部１３と間隙３２ａを隔ててＹ軸に沿うように延出し、可動部１３と間隙３２ｃを隔ててＸ軸に沿うように延出する延出部３８ａが設けられ、支持部３０ａから延出部３８ａ部分に固定部３６ａが設けられている。また、支持部３０ｂは、可動部１３と間隙３２ｂを隔ててＹ軸に沿うように延出し、支持部３０ｂを固定する固定部３６ｂと、可動部１３と間隙３２ｃを隔ててＸ軸に沿うように延出する延出部３８ｂと、が設けられている。換言すると、支持部３０ｂは、可動部１３と間隙３２ｂを隔ててＹ軸に沿うように延出し、可動部１３と間隙３２ｃを隔ててＸ軸に沿うように延出する延出部３８ｂが設けられ、支持部３０ｂから延出部３８ｂ部分に固定部３６ｂが設けられている。
なお、支持部３０ａ，３０ｂに設けられている固定部３６ａ，３６ｂは、物理量検出器１の基板部５をパッケージ等の外部部材に実装するためのものである。また、基部１０、継ぎ手部１２、可動部１３、支持部３０ａ，３０ｂおよび延出部３８ａ，３８ｂは一体に形成されている。
なお、支持部３０ａ，３０ｂに設けられている固定部３６ａ，３６ｂは、物理量検出器１の基板部５をパッケージ等の外部部材に実装するためのものである。また、基部１０、継ぎ手部１２、可動部１３、支持部３０ａ，３０ｂおよび延出部３８ａ，３８ｂは一体に形成されている。
可動部１３は、支持部３０ａ，３０ｂおよび基部１０によって囲まれていて、基部１０に継ぎ手部１２を介して接続され、片持ち支持された状態である。そして、可動部１３は、互いに反対を向く主面１３ａ，１３ｂと、平面視における主面１３ａ，１３ｂを形成する側面であり、支持部３０ａに沿う側面１３ｃおよび支持部３０ｂに沿う側面１３ｄと、を有している。主面１３ａは、基部１０の主面１０ａと同じ側を向いた面であり、主面１３ｂは、基部１０の主面１０ｂと同じ側を向いた面である。
継ぎ手部１２は、基部１０と可動部１３との間に設けられ、基部１０と可動部１３とを接続している。継ぎ手部１２の厚みは、基部１０や可動部１３の厚みよりも薄く形成されている。この場合、基部１０，支持部３０ａ，３０ｂおよび可動部１３は、水晶板で形成されていて、継ぎ手部１２は、水晶板の両面からハーフエッチングによって形成された溝部１２ａ，１２ｂを有している。この溝部１２ａ，１２ｂは、Ｘ軸に沿って形成されていて、継ぎ手部１２は、可動部１３が基部１０に対して変位（回動）する際に、溝部１２ａ，１２ｂが支点、即ち中間ヒンジとして機能する。このような継ぎ手部１２および可動部１３は、カンチレバーとして機能し、このカンチレバーは、物理量検出素子４０を備え、基部１０に片持ち支持されていると謂える。
また、基部１０の主面１０ａから可動部１３の主面１３ａにかけての面には、物理量検出素子４０が接合剤６０によって固定されている。物理量検出素子４０の固定位置は、主面１０ａおよび主面１３ａそれぞれのＸ軸方向における中央位置の２箇所である。
物理量検出素子４０は、基部１０の主面１０ａに接合剤６０で固定されているベース部４２ａと、可動部１３の主面１３ａに接合剤６０で固定されているベース部４２ｂと、ベース部４２ａとベース部４２ｂとの間にあって物理量を検出するための振動梁部４１ａ，４１ｂと、を有している。この場合、振動梁部４１ａ，４１ｂの形状は、角柱状であり、振動梁部４１ａ，４１ｂに設けられた励振電極（図示せず）に駆動信号（交流電圧）が印加されると、Ｘ軸に沿って、互いに離間または近接するように屈曲振動をする。即ち、物理量検出素子４０は、音叉型振動片である。なお、接合剤６０としては、例えば、低融点ガラス、共晶接合可能なＡｕ／Ｓｎ合金被膜等が用いられ、ここでは低融点ガラスを用いている。
物理量検出素子４０のベース部４２ａ上には、引き出し電極４４ａ，４４ｂが設けられている。これら引き出し電極４４ａ，４４ｂは、振動梁部４１ａ，４１ｂに設けられた励振電極（図示せず）と電気的に接続されている。引き出し電極４４ａ，４４ｂは、金属ワイヤー４８によって、基部１０の主面１０ａに設けられた接続端子４６ａ，４６ｂと電気的に接続されている。接続端子４６ａ，４６ｂは、図示しない配線によって、外部接続端子４９ａ，４９ｂと電気的に接続されている。外部接続端子４９ａ，４９ｂは、物理量検出器１がパッケージ等に実装される側の面（基部１０の主面１０ｂ側）に、平面視でパッケージ固定部３４と重なるように設けられている。パッケージ固定部３４は、物理量検出器１の基板部５をパッケージ等の外部部材に実装するためのものであり、基部１０のＸ軸方向の両端側の端部に２箇所設けられている。
物理量検出素子４０は、水晶の原石等から所定の角度で切り出された水晶基板を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングすることにより形成されている。この場合、物理量検出素子４０は、基部１０および可動部１３との線膨張係数との差を小さくすることを考慮すれば、基部１０および可動部１３の材質と同質にすることが望ましい。
錘５０，５２，５４，５６は、平面視で矩形状であり、可動部１３に設けられている。錘５０，５２が可動部１３の主面１３ａに接合部材６２で固定され、錘５４，５６が可動部１３の主面１３ｂに接合部材６２で固定されている。ここで、主面１３ａに固定される錘５０は、平面視において、矩形の縁辺である１辺と可動部１３の側面１３ｃとの方向が合っており、且つ他の１辺と延出部３８ａの側面３１ｄとの方向が合っており、このような方向合わせにより可動部１３の側面１３ｃの側に配置され、平面視で錘５０と延出部３８ａとが重なるように配置されている。同様に、主面１３ａに固定される錘５２は、平面視において、矩形の縁辺である１辺と可動部１３の側面１３ｄとの方向が合っており、且つ他の１辺と延出部３８ｂの側面３１ｅとの方向が合っており、これにより可動部１３の側面１３ｄの側に配置され、平面視で錘５２と延出部３８ｂとが重なるように配置されている。主面１３ｂに固定される錘５４は、平面視において、矩形の１辺と可動部１３の側面１３ｃとの方向が合っており、且つ他の１辺と延出部３８ａの側面３１ｄとの方向が合っており、これにより可動部１３の側面１３ｃの側に配置され、平面視で錘５４と延出部３８ａとが重なるように配置されている。同様に、主面１３ｂに固定される錘５６は、平面視において、矩形の１辺と可動部１３の側面１３ｄとの方向が合っており、且つ他の１辺と延出部３８ｂの側面３１ｅとの方向が合っており、これにより可動部１３の側面１３ｄの側に配置され、平面視で錘５６と延出部３８ｂとが重なるように配置されている。
このように配置された錘５０，５２，５４，５６は、錘５０，５２が物理量検出素子４０を中心にして左右対称に配置され、錘５４，５６は、平面視で、錘５０，５２にそれぞれ重なるように配置されている。これら錘５０，５２，５４，５６は、錘５０，５２，５４，５６の重心位置にそれぞれ設けられている接合部材６２によって、可動部１３に固定されている。また、平面視で、錘５０，５４と延出部３８ａおよび錘５２，５６と延出部３８ｂがそれぞれ重なっているので、過剰な物理量が印加された場合に、錘５０，５２，５４，５６が延出部３８ａ，３８ｂに当接し錘５０，５２，５４，５６の変位量を抑制することができる。
接合部材６２は、シリコーン樹脂系の熱硬化型接着剤等で構成されている。可動部１３の主面１３ａおよび主面１３ｂに、それぞれ２カ所ずつ、塗布され、錘５０，５２，５４，５６が載置された後、加熱により硬化して、錘５０，５２，５４，５６を可動部１３に固定する。なお、錘５０，５２，５４，５６の可動部１３の主面１３ａおよび主面１３ｂに対向する接合面は、粗面である。これにより、錘５０，５２，５４，５６を可動部１３へ固定する際、接合面における接合面積が大きくなり、接合強度を向上させることができる。
次に、物理量検出器１の動作について、図４および図５を参照して説明する。
図４および図５は、物理量検出器１の動作を示す断面図である。
図４に示すように、物理量検出器１に、矢印α１方向の（＋Ｚ方向の）加速度が印加されると、可動部１３には−Ｚ方向に力が作用し、可動部１３は継ぎ手部１２を支点として−Ｚ方向に変位する。これにより、物理量検出素子４０には、Ｙ軸に沿ってベース部４２ａとベース部４２ｂとが互いに離れる方向の力が加わり、振動梁部４１ａ，４１ｂには引っ張り応力が生じる。そのため、振動梁部４１ａ，４１ｂの振動する周波数である共振周波数は高くなる。
図４および図５は、物理量検出器１の動作を示す断面図である。
図４に示すように、物理量検出器１に、矢印α１方向の（＋Ｚ方向の）加速度が印加されると、可動部１３には−Ｚ方向に力が作用し、可動部１３は継ぎ手部１２を支点として−Ｚ方向に変位する。これにより、物理量検出素子４０には、Ｙ軸に沿ってベース部４２ａとベース部４２ｂとが互いに離れる方向の力が加わり、振動梁部４１ａ，４１ｂには引っ張り応力が生じる。そのため、振動梁部４１ａ，４１ｂの振動する周波数である共振周波数は高くなる。
一方、図５に示すように、物理量検出器１に、矢印α２方向の（−Ｚ方向の）加速度が印加されると、可動部１３には＋Ｚ方向に力が作用し、可動部１３は、継ぎ手部１２を支点として＋Ｚ方向に変位する。これにより、物理量検出素子４０には、Ｙ軸に沿ってベース部４２ａとベース部４２ｂとが互いに近づく方向の力が加わり、振動梁部４１ａ，４１ｂには圧縮応力が生じる。そのため、振動梁部４１ａ，４１ｂの共振周波数は、低くなる。
物理量検出器１では、上記のような物理量検出素子４０の共振周波数の変化を検出している。即ち、物理量検出器１に加わる加速度は、上記の検出された共振周波数の変化の割合に応じて、ルックアップテーブル等によって定められた数値に変換することで導出される。
なお、物理量検出器１は傾斜計としても用いることができる。傾斜計としての物理量検出器１は、傾斜による姿勢の変化に応じて、物理量検出器１に対する重力加速度が加わる方向が変化し、振動梁部４１ａ，４１ｂに引っ張り応力や圧縮応力が生じる。そして、振動梁部４１ａ，４１ｂの共振周波数が変化することになり、傾斜による姿勢の変化が導出される。
以上述べたように、第１実施形態に係る物理量検出器１によれば、以下の効果を得ることができる。
延出部３８ａ，３８ｂが、平面視で錘５０，５２，５４，５６と重なっているため、過剰な物理量が印加された場合に、錘５０，５２，５４，５６が大きく変位して延出部３８ａ，３８ｂに当接する。しかし、延出部３８ａ，３８ｂが片持ち構造であるため、錘５０，５２，５４，５６が当接しても延出部３８ａ，３８ｂが錘５０，５２，５４，５６の変位方向に撓み、錘５０，５２，５４，５６の変位量および錘５０，５２，５４，５６による衝撃を抑制することができる。そのため、カンチレバーの周辺に設けられた延出部３８ａ，３８ｂ（支持部３０ａ，３０ｂ）の破壊を抑制することができる。よって、高感度を有する物理量検出器１を提供することができる。
延出部３８ａ，３８ｂが、平面視で錘５０，５２，５４，５６と重なっているため、過剰な物理量が印加された場合に、錘５０，５２，５４，５６が大きく変位して延出部３８ａ，３８ｂに当接する。しかし、延出部３８ａ，３８ｂが片持ち構造であるため、錘５０，５２，５４，５６が当接しても延出部３８ａ，３８ｂが錘５０，５２，５４，５６の変位方向に撓み、錘５０，５２，５４，５６の変位量および錘５０，５２，５４，５６による衝撃を抑制することができる。そのため、カンチレバーの周辺に設けられた延出部３８ａ，３８ｂ（支持部３０ａ，３０ｂ）の破壊を抑制することができる。よって、高感度を有する物理量検出器１を提供することができる。
また、錘５０，５２，５４，５６の接合面が粗面であるため、錘５０，５２，５４，５６を可動部１３へ固定する際、接合面における接合面積が大きくなり、接合強度を向上させることができる。そのため、錘５０，５２，５４，５６が可動部１３から取れ難くなりなり、高感度を有する物理量検出器１を提供することができる。
なお、本実施形態では、基部１０、継ぎ手部１２、可動部１３、支持部３０ａ，３０ｂおよび物理量検出素子４０の材質は、水晶に限定されるものではなく、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電材料であっても良い。さらに、基部１０、継ぎ手部１２、可動部１３、支持部３０ａ，３０ｂは、シリコンやゲルマニウム等の非圧電材料等であっても良い。
また、本実施形態では、物理量検出素子４０として、音叉型振動片を用いた例について説明したが、可動部１３の変位に応じて周波数が変化すれば、物理量検出素子４０の形態は、特に音叉型振動片に限定されない。また、物理量検出素子４０が可動部１３の主面１３ａ側にのみ設けられているが、可動部１３の主面１３ｂ側にのみ設けられている構成や、主面１３ａ側および主面１３ｂ側の両面に設けられている構成であっても良い。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る物理量検出器１ａについて、図６および図７を参照して説明する。
図６は、第２実施形態に係る物理量検出器１ａの構成を示す平面図であり、図７は、図６のＰ２−Ｐ２線における断面図である。なお、上述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の構成には、同一の符号を附してあり、同様の事項については、その説明を省略する。
第２実施形態の物理量検出器１ａと第１実施形態の物理量検出器１とは、基板部５ａに設けられている延出部３８ａａ，３８ａｂの構成のみが異なっている。
次に、本発明の第２実施形態に係る物理量検出器１ａについて、図６および図７を参照して説明する。
図６は、第２実施形態に係る物理量検出器１ａの構成を示す平面図であり、図７は、図６のＰ２−Ｐ２線における断面図である。なお、上述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の構成には、同一の符号を附してあり、同様の事項については、その説明を省略する。
第２実施形態の物理量検出器１ａと第１実施形態の物理量検出器１とは、基板部５ａに設けられている延出部３８ａａ，３８ａｂの構成のみが異なっている。
物理量検出器１ａは、図６および図７に示すように、平面視で延出部３８ａａ，３８ａｂの厚みが支持部３０ａ，３０ｂの厚みより厚くなるように構成されている。
第２実施形態に係る物理量検出器１ａによれば、延出部３８ａａ，３８ａｂの厚さが支持部３０ａ，３０ｂの厚さより厚いので、延出部３８ａａ，３８ａｂの強度が増し、錘５０，５２，５４，５６が当接しても錘５０，５２，５４，５６の変位量および錘５０，５２，５４，５６による衝撃をより抑制することができ、カンチレバーの周辺に設けられた延出部３８ａａ，３８ａｂ（支持部３０ａ，３０ｂ）の破壊を抑制することができる。
第２実施形態に係る物理量検出器１ａによれば、延出部３８ａａ，３８ａｂの厚さが支持部３０ａ，３０ｂの厚さより厚いので、延出部３８ａａ，３８ａｂの強度が増し、錘５０，５２，５４，５６が当接しても錘５０，５２，５４，５６の変位量および錘５０，５２，５４，５６による衝撃をより抑制することができ、カンチレバーの周辺に設けられた延出部３８ａａ，３８ａｂ（支持部３０ａ，３０ｂ）の破壊を抑制することができる。
なお、延出部３８ａａ，３８ａｂの両主面が突出することで、延出部３８ａａ，３８ａｂの厚みが支持部３０ａ，３０ｂの厚みより厚くなっているが、延出部３８ａａ，３８ａｂの両主面の内どちらか一方の主面のみが突出し支持部３０ａ，３０ｂの厚みより厚くなっていても構わない。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る物理量検出器１ｂについて、図８および図９を参照して説明する。
図８は、第３実施形態に係る物理量検出器１ｂの構成を示す平面図であり、図９は、図８のＰ３−Ｐ３線における断面図である。なお、上述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の構成には、同一の符号を附してあり、同様の事項については、その説明を省略する。
第３実施形態の物理量検出器１ｂと第１実施形態の物理量検出器１とは、基板部５ｂに設けられている延出部３８ｂａ，３８ｂｂの構成のみが異なっている。
次に、本発明の第３実施形態に係る物理量検出器１ｂについて、図８および図９を参照して説明する。
図８は、第３実施形態に係る物理量検出器１ｂの構成を示す平面図であり、図９は、図８のＰ３−Ｐ３線における断面図である。なお、上述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の構成には、同一の符号を附してあり、同様の事項については、その説明を省略する。
第３実施形態の物理量検出器１ｂと第１実施形態の物理量検出器１とは、基板部５ｂに設けられている延出部３８ｂａ，３８ｂｂの構成のみが異なっている。
物理量検出器１ｂは、図８および図９に示すように、延出部３８ｂａの先端部と固定部３６ａとの間に凹部７０ａ，７０ｃが設けられており、延出部３８ｂｂの先端部と固定部３６ｂとの間に凹部７０ｂ，７０ｄが設けられている。
第３実施形態に係る物理量検出器１ｂによれば、延出部３８ｂａ，３８ｂｂに凹部７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを備えているので、錘５０，５２，５４，５６が延出部３８ｂａ，３８ｂｂに当接した際に、凹部７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを起点として延出部３８ｂａ，３８ｂｂの先端側が撓み易いので、錘５０，５２，５４，５６の変位量および錘５０，５２，５４，５６による衝撃を抑制することができ、カンチレバーの周辺に設けられた延出部３８ｂａ，３８ｂｂ（支持部３０ａ，３０ｂ）の破壊を抑制することができる。
第３実施形態に係る物理量検出器１ｂによれば、延出部３８ｂａ，３８ｂｂに凹部７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを備えているので、錘５０，５２，５４，５６が延出部３８ｂａ，３８ｂｂに当接した際に、凹部７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを起点として延出部３８ｂａ，３８ｂｂの先端側が撓み易いので、錘５０，５２，５４，５６の変位量および錘５０，５２，５４，５６による衝撃を抑制することができ、カンチレバーの周辺に設けられた延出部３８ｂａ，３８ｂｂ（支持部３０ａ，３０ｂ）の破壊を抑制することができる。
なお、凹部７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが延出部３８ｂａ，３８ｂｂの両主面に設けられているが、延出部３８ｂａ，３８ｂｂの両主面の内どちらか一方の主面のみに設けられていても構わない。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る物理量検出器１ｃについて、図１０および図１１を参照して説明する。
図１０は、第４実施形態に係る物理量検出器１ｃの構成を示す平面図であり、図１１は、図１０のＰ４−Ｐ４線における断面図である。なお、上述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の構成には、同一の符号を附してあり、同様の事項については、その説明を省略する。
第４実施形態の物理量検出器１ｃと第１実施形態の物理量検出器１とは、可動部１３に固定された錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの構成のみが異なっている。
次に、本発明の第４実施形態に係る物理量検出器１ｃについて、図１０および図１１を参照して説明する。
図１０は、第４実施形態に係る物理量検出器１ｃの構成を示す平面図であり、図１１は、図１０のＰ４−Ｐ４線における断面図である。なお、上述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の構成には、同一の符号を附してあり、同様の事項については、その説明を省略する。
第４実施形態の物理量検出器１ｃと第１実施形態の物理量検出器１とは、可動部１３に固定された錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの構成のみが異なっている。
物理量検出器１ｃは、図１０および図１１に示すように、平面視で、支持部３０ａ，３０ｂと重なる錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの厚さは、可動部１３と重なる錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの厚さより薄くなるように構成されている。つまり、錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの支持部３０ａ，３０ｂと重なる領域に薄肉部７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄが設けられている。
第４実施形態に係る物理量検出器１ｃによれば、支持部３０ａ，３０ｂと重なる錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの厚さが可動部１３と重なる錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの厚さより薄いので、支持部３０ａ，３０ｂと重なる領域の錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃが撓み易くなる。そのため、錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃが支持部３０ａ，３０ｂに当接した際に、薄肉部７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄが撓むことで錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの変位量および錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃによる衝撃を抑制することができ、カンチレバーの周辺に設けられた支持部３０ａ，３０ｂの破壊を抑制することができる。
第４実施形態に係る物理量検出器１ｃによれば、支持部３０ａ，３０ｂと重なる錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの厚さが可動部１３と重なる錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの厚さより薄いので、支持部３０ａ，３０ｂと重なる領域の錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃが撓み易くなる。そのため、錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃが支持部３０ａ，３０ｂに当接した際に、薄肉部７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄが撓むことで錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの変位量および錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃによる衝撃を抑制することができ、カンチレバーの周辺に設けられた支持部３０ａ，３０ｂの破壊を抑制することができる。
なお、錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの支持部３０ａ，３０ｂと対向する主面とは反対側の面を凹ますことで、支持部３０ａ，３０ｂと重なる錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの厚さを可動部１３と重なる錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの厚さより薄くしているが、支持部３０ａ，３０ｂと対向する主面を凹まして薄くしても構わないし、錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの両主面を凹まして薄くしても構わない。更に、錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの延出部３８ａ，３８ｂと対向する領域の厚さを可動部１３と重なる錘５０ｃ，５２ｃ，５４ｃ，５６ｃの厚さより薄くしても構わない。
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る物理量検出器１ｄについて、図１２および図１３を参照して説明する。
図１２は、第５実施形態に係る物理量検出器１ｄの構成を示す平面図であり、図１３は、図１２のＰ５−Ｐ５線における断面図である。なお、上述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の構成には、同一の符号を附してあり、同様の事項については、その説明を省略する。
第５実施形態の物理量検出器１ｄと第１実施形態の物理量検出器１とは、可動部１３に固定された錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄの構成のみが異なっている。
次に、本発明の第５実施形態に係る物理量検出器１ｄについて、図１２および図１３を参照して説明する。
図１２は、第５実施形態に係る物理量検出器１ｄの構成を示す平面図であり、図１３は、図１２のＰ５−Ｐ５線における断面図である。なお、上述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の構成には、同一の符号を附してあり、同様の事項については、その説明を省略する。
第５実施形態の物理量検出器１ｄと第１実施形態の物理量検出器１とは、可動部１３に固定された錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄの構成のみが異なっている。
物理量検出器１ｄは、図１２および図１３に示すように、平面視で、錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄが可動部１３に固定される領域と、錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄが延出部３８ａ，３８ｂと重なる領域と、の間の一部に凹部７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄが設けられている。
第５実施形態に係る物理量検出器１ｄによれば、錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄが可動部１３に固定される領域と、錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄが延出部３８ａ，３８ｂと重なる領域と、の間の一部に凹部７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄが設けられているため、錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄが延出部に当接した際に、凹部７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄを起点として錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄが撓み易いので、錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄの変位量および錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄによる衝撃を抑制することができ、カンチレバーの周辺に設けられた延出部３８ａ，３８ｂ（支持部３０ａ，３０ｂ）の破壊を抑制することができる。
第５実施形態に係る物理量検出器１ｄによれば、錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄが可動部１３に固定される領域と、錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄが延出部３８ａ，３８ｂと重なる領域と、の間の一部に凹部７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄが設けられているため、錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄが延出部に当接した際に、凹部７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄを起点として錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄが撓み易いので、錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄの変位量および錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄによる衝撃を抑制することができ、カンチレバーの周辺に設けられた延出部３８ａ，３８ｂ（支持部３０ａ，３０ｂ）の破壊を抑制することができる。
なお、凹部７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄが錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄの延出部３８ａ，３８ｂと対向する主面に設けられているが、延出部３８ａ，３８ｂと対向する主面の反対側の面に設けられていても構わないし、錘５０ｄ，５２ｄ，５４ｄ，５６ｄの両主面に設けられていても構わない。
［物理量検出デバイス］
次に、物理量検出器１〜１ｄを備えた物理量検出デバイス１００について、図１４および図１５を参照して説明する。
図１４は、物理量検出器１を備えた物理量検出デバイス１００を示す斜視図であり、図１５は、図１４のＰ６−Ｐ６線における断面図である。
物理量検出デバイス１００では、本発明の物理量検出器１〜１ｄを用いることができるが、この場合、図１４および図１５に示すように、物理量検出器１を備えている。なお、物理量検出デバイス１００としては、物理量検出器１を制御する電気回路等を備えている構成も可能である。
次に、物理量検出器１〜１ｄを備えた物理量検出デバイス１００について、図１４および図１５を参照して説明する。
図１４は、物理量検出器１を備えた物理量検出デバイス１００を示す斜視図であり、図１５は、図１４のＰ６−Ｐ６線における断面図である。
物理量検出デバイス１００では、本発明の物理量検出器１〜１ｄを用いることができるが、この場合、図１４および図１５に示すように、物理量検出器１を備えている。なお、物理量検出デバイス１００としては、物理量検出器１を制御する電気回路等を備えている構成も可能である。
物理量検出デバイス１００は、錘５０，５２，５４，５６を固定した基板部５とパッケージ４１０とを含み構成されている。パッケージ４１０はパッケージベース４２０およびリッド４３０から成っている。なお、図１４では、リッド４３０を省略してある。パッケージベース４２０には、凹部４２１が形成され、凹部４２１内に物理量検出器１が収容されている。パッケージベース４２０は、セラミックグリーンシートを積層して焼成した酸化アルミニウム焼結体で形成されているが、水晶、ガラスおよびシリコン等の材料を用いることもできる。
パッケージベース４２０は、内底面（凹部４２１の内側の底面）４２２から、リッド４３０側に突出した台座部４２６，４２７および段差部４２３を有し、台座部４２６には、支持部３０ａの固定部３６ａが、台座部４２７には、支持部３０ｂの固定部３６ｂが、それぞれ接着剤４６２を介して固定されている。また、段差部４２３には、内部端子４４０，４４２が設けられている。内部端子４４０，４４２は、物理量検出器１の基部１０に設けられた外部接続端子４９ａ，４９ｂと対向する位置に設けられている。パッケージベース４２０の外底面（内底面４２２と反対側の面）４２４には、電子機器等の外部部材に実装される際に用いられる外部端子４４４，４４６が設けられていて、外部端子４４４，４４６は、図示しない内部配線を介して内部端子４４０，４４２と電気的に接続されている。
パッケージベース４２０には、凹部４２１の底部に設けられ外底面４２４から内底面４２２まで貫通している貫通孔４２５と、貫通孔４２５を塞いでパッケージ４１０の内部を気密状態に封止するための封止部４５０と、が設けられている。なお、パッケージ４１０の内部は、略真空又は減圧雰囲気や窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが充填された雰囲気でも良い。
物理量検出器１は、基部１０のパッケージ固定部３４が、導電性接着剤４６０を介して、パッケージベース４２０の段差部４２３に固定されることにより、パッケージ４１０内に収容されている。これにより、パッケージ固定部３４に設けられた外部接続端子４９ａ，４９ｂと、段差部４２３に設けられた内部端子４４０，４４２とは、導電性接着剤４６０により電気的に接続される。
リッド４３０は、板状をなしていて、パッケージベース４２０の凹部４２１を覆って設けられている。このリッド４３０は、パッケージベース４２０と同じ材料や、コバール、ステンレス鋼等の金属等を用いることができ、この場合、コパールを用いている。リッド４３０は、シームリング４３２を介して、パッケージベース４２０に接合されている。
このような構成の物理量検出デバイス１００は、外部端子４４４，４４６、内部端子４４０，４４２、外部接続端子４９ａ，４９ｂ、接続端子４６ａ，４６ｂ等を経由して、物理量検出素子４０の励振電極に駆動信号がされると、物理量検出素子４０の振動梁部４１ａ，４１ｂが所定の周波数で振動する。物理量検出デバイス１００は、物理量検出素子４０が印加される加速度や傾斜等に応じて変化することにより、その振動の共振周波数を出力信号として出力することができ、高い検出感度を有する加速度センサーや傾斜センサー等として用いられる。
［電子機器］
次に、物理量検出器１〜１ｄを備えた電子機器について、図１６および図１７を参照して説明する。
図１６は、物理量検出器１を備えた電子機器であるビデオカメラを示す斜視図であり、図１７は、物理量検出器１を備えた電子機器である携帯電話を示す斜視図である。
これらの電子機器は、本発明にかかる物理量検出器１〜１ｄのうち、物理量検出器１を搭載している。先ず、図１６に示すビデオカメラ５００は、受像部５０１と、操作部５０２と、音声入力部５０３と、表示ユニット５０４と、を備えている。このビデオカメラ５００は、物理量検出器１を備えており、物理量検出器１の搭載数に応じて、それぞれ直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（不図示）の少なくとも１軸まわりの加速度あるいは傾斜等を検出して、手ぶれ補正機能を発揮できる。これにより、ビデオカメラ５００は、鮮明な動画映像を記録することができる。
次に、物理量検出器１〜１ｄを備えた電子機器について、図１６および図１７を参照して説明する。
図１６は、物理量検出器１を備えた電子機器であるビデオカメラを示す斜視図であり、図１７は、物理量検出器１を備えた電子機器である携帯電話を示す斜視図である。
これらの電子機器は、本発明にかかる物理量検出器１〜１ｄのうち、物理量検出器１を搭載している。先ず、図１６に示すビデオカメラ５００は、受像部５０１と、操作部５０２と、音声入力部５０３と、表示ユニット５０４と、を備えている。このビデオカメラ５００は、物理量検出器１を備えており、物理量検出器１の搭載数に応じて、それぞれ直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（不図示）の少なくとも１軸まわりの加速度あるいは傾斜等を検出して、手ぶれ補正機能を発揮できる。これにより、ビデオカメラ５００は、鮮明な動画映像を記録することができる。
また、図１７に示す携帯電話６００は、複数の操作ボタン６０１と、表示ユニット６０２と、カメラ機構６０３と、シャッターボタン６０４と、を備えている。この携帯電話６００は、物理量検出器１を備えており、物理量検出器１の搭載数に応じて、それぞれ直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（不図示）の少なくとも１軸回りの加速度あるいは傾斜等を検出して、カメラ機構６０３が手ぶれ補正機能を発揮できる。これにより、携帯電話６００は、カメラ機構６０３により鮮明な画像を記録することができる。
［移動体］
次に、物理量検出器１〜１ｄを備えた移動体について、図１８を参照して説明する。
図１８は、物理量検出器１を備えた移動体である自動車を示す斜視図である。
自動車（移動体）７００には、図１８に示すように、物理量検出器１が一例として用いられている。自動車７００において、物理量検出器１は、車体７０１に搭載されている電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）７０３に内蔵されている。電子制御ユニット７０３は、物理量検出器１が車体７０１の加速度や傾斜等を検出することにより、自動車７００の移動状態や姿勢等を把握し、タイヤ７０２等の制御を的確に行うことができる。これにより、自動車７００は、安全で安定した走行をすることが可能である。
次に、物理量検出器１〜１ｄを備えた移動体について、図１８を参照して説明する。
図１８は、物理量検出器１を備えた移動体である自動車を示す斜視図である。
自動車（移動体）７００には、図１８に示すように、物理量検出器１が一例として用いられている。自動車７００において、物理量検出器１は、車体７０１に搭載されている電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）７０３に内蔵されている。電子制御ユニット７０３は、物理量検出器１が車体７０１の加速度や傾斜等を検出することにより、自動車７００の移動状態や姿勢等を把握し、タイヤ７０２等の制御を的確に行うことができる。これにより、自動車７００は、安全で安定した走行をすることが可能である。
以上説明した物理量検出器１〜１ｄは、既述した電子器や移動体に搭載される以外に、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：Antilock Brake System）、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、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニットに搭載でき、広範な分野に適用可能である。
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…物理量検出器、５…基板部、１０…基部、１２…継ぎ手部、１３…可動部、３０ａ，３０ｂ…支持部、３６ａ，３６ｂ…固定部、３８ａ，３８ｂ…延出部、４０…物理量検出素子、５０，５２，５４，５６…錘、６２…接合部材、１００…物理量検出デバイス、５００…電子機器としてのビデオカメラ、６００…電子機器としての携帯電話、７００…移動体としての自動車。
Claims (9)
- 基部と、
前記基部に接続される可動部と、
前記基部から延出している支持部と、
前記支持部から延出する延出部と、
前記基部と前記可動部とに固定されている物理量検出素子と、を備える基板部と、
前記可動部に固定される錘と、を備え、
前記延出部の厚み方向からの平面視で、前記延出部と前記錘とが重なることを特徴とする物理量検出器。 - 前記延出部の厚さは、前記支持部の厚さより厚いことを特徴とする請求項１に記載の物理量検出器。
- 前記延出部は、凹部を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の物理量検出器。
- 前記平面視で、前記支持部と重なる前記錘の厚さは、前記可動部と重なる前記錘の厚さより薄いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の物理量検出器。
- 前記平面視で、前記錘は、前記錘が前記可動部に固定される領域と、前記錘が前記延出部と重なる領域と、の間の一部に凹部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の物理量検出器。
- 前記錘の接合面は、粗面であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の物理量検出器。
- 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の物理量検出器を備えていることを特徴とする物理量検出デバイス。
- 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の物理量検出器を備えていることを特徴とする電子機器。
- 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の物理量検出器を備えていることを特徴とする移動体。
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