JP2019117099A - Physical quantity sensor, manufacturing method of physical quantity sensor, composite sensor, inertial measurement unit, portable electronic device, electronic device, and mobile device - Google Patents
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Abstract
【課題】クアドラチャ信号の増大を低減することができるジャイロセンサーを提供する。【解決手段】基板と、前記基板に固定されている固定部と、前記基板に設けられている固定電極部と、駆動部と、前記駆動部に接続され、前記駆動部の駆動方向に変位可能な質量部と、前記質量部と接続され、前記固定電極部と対向し、前記対向している方向に変位可能な可動部と、平面視で、前記駆動方向に沿って前記質量部の重心を通る線分に対して両側に設けられ、前記質量部と前記固定部とを接続している弾性部と、を含み、前記弾性部のそれぞれには、平面視で、前記線分に対して、線対称に切欠き部が設けられているジャイロセンサー。【選択図】図4PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gyro sensor capable of reducing an increase in a quadrature signal. SOLUTION: A substrate, a fixed portion fixed to the substrate, a fixed electrode portion provided on the substrate, a drive unit, and the drive unit are connected to each other and can be displaced in the drive direction of the drive unit. A movable portion that is connected to the mass portion, faces the fixed electrode portion, and can be displaced in the facing direction, and a center of gravity of the mass portion along the drive direction in a plan view. It includes an elastic portion provided on both sides of the line segment to pass through and connecting the mass portion and the fixed portion, and each of the elastic portions has a plan view of the line segment. A gyro sensor with a line-symmetrical notch. [Selection diagram] FIG. 4
Description
本発明は、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、および移動体に関するものである。 The present invention relates to a physical quantity sensor, a method of manufacturing a physical quantity sensor, a combined sensor, an inertial measurement unit, a portable electronic device, an electronic device, and a moving body.
近年、物理量センサーの一例として、シリコンMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を用いたジャイロセンサー素子を用いたジャイロセンサーが開発されている。物理量センサーのなかでも角速度を検出するジャイロセンサーは、例えば、ゲーム機のモーションセンシング機能や移動機器の姿勢制御などの用途で急速に広がりつつある。 In recent years, as an example of a physical quantity sensor, a gyro sensor using a gyro sensor element using a silicon MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology has been developed. Among physical quantity sensors, gyro sensors that detect angular velocity are rapidly expanding, for example, in applications such as motion sensing functions of game machines and attitude control of mobile devices.
このようなジャイロセンサーとして、例えば、特許文献1に、角速度センサーを構成するセンサー素子が開示されている。このセンサー素子は、支持基板と、支持基板に固定された固定部と、固定部に対して弾性梁(支持梁)を介して支持されている振動体と、振動体に設けられた櫛歯状の可動電極と、この可動電極と間隔を介して噛み合う固定櫛歯電極とを有する。このような構成の角速度センサーでは、固定櫛歯電極に電圧が印加されると、可動電極と固定櫛歯電極との間に発生する静電力により振動体がX軸方向に振動(駆動振動)する。このように振動している状態の振動体にZ軸(またはY軸)回りの角速度が作用すると、コリオリ力により、振動体がY軸(またはZ軸)方向に振動(検出振動)する。このコリオリ力による振動体のY軸(またはZ軸)方向の振動振幅の大きさに対応する電気信号を検出することで、回転の角速度を検出することができる。
As such a gyro sensor, for example,
このようなセンサー素子は、ドライエッチングにより製造することができ、例えば、特許文献2には、SF6(エッチング用ガス)と、C4F8(体積用ガス)の二つの系統の反応性プラズマガスを交互に切り替えて、エッチングと側壁保護膜体積の工程を繰り返す、Siの深溝エッチング技術(Deep Reactive ion Etching)、所謂、ボッシュ・プロセス(Bosch process)が記載されている。
Such a sensor element can be manufactured by dry etching. For example,
しかしながら、特許文献1に記載のセンサー素子を、特許文献2に記載されているドライエッチングにより製造しようとした場合、エッチング用ガスに密度分布が存在し、エッチング用ガスがシリコンウェーハに対して垂直に入射できず、エッチング用ガスの入射角度により加工壁が理想的な垂直からずれた角度で加工されてしまうことがあった。このように、センサー素子の断面形状、特に弾性梁(支持梁)の断面形状が、例えば理想的には矩形(長方形もしくは正方形)となるべきところ、加工誤差により理想の形状とならずに平行四辺形、もしくは台形などになってしまうことにより、振動体の駆動振動が、所望の駆動振動の方向であるX軸方向の振動成分だけでなく、Y軸方向またはZ軸方向の振動成分も含むこととなってしまう。これにより、不要な信号の一種であるクアドラチャ信号(不要モードの信号)が増大して検出信号に悪影響を生じてしまい、その結果、検出精度が低下してしまうという問題があった。
However, when the sensor element described in
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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-described problems, and can be realized as the following modes or application examples.
[適用例1]本適用例に係る物理量センサーは、物理量を検出し、基板と、前記基板に固定されている固定部と、前記基板に設けられている固定電極部と、駆動部と、前記駆動部に接続され、前記駆動部の駆動方向に変位可能な質量部と、前記質量部と接続され、前記固定電極部と対向し、前記対向している方向に変位可能な可動部と、平面視で、前記駆動方向に沿って前記質量部の重心を通る線分に対して両側に設けられ、前記質量部と前記固定部とを接続している弾性部と、を含み、前記弾性部のそれぞれには、平面視で、前記線分に対して、線対称に切欠き部が設けられている。 Application Example 1 A physical quantity sensor according to this application example detects a physical quantity and detects a substrate, a fixing unit fixed to the substrate, a fixed electrode unit provided on the substrate, a driving unit, and A mass unit which is connected to a drive unit and is displaceable in the drive direction of the drive unit, and a movable unit which is connected to the mass unit and which is opposed to the fixed electrode unit and which is displaceable in the opposing direction And a resilient portion provided on both sides of a line segment passing the center of gravity of the mass portion along the driving direction, and connecting the mass portion and the fixing portion; Each has a cutout in line symmetry with respect to the line segment in plan view.
本適用例に係る物理量センサーによれば、平面視で駆動方向に沿って質量部の重心を通る線分に対して、両側に設けられた弾性部のそれぞれに、該線分に対して線対称に切欠き部(形状調整部)が設けられている。このように、弾性部に設けられた切欠き部(形状調整部)に対称性を持たせることによって、弾性部において、質量部の重心を通る線分に対して両側のバランスが取れるため、駆動方向以外の弾性部の振動成分、即ち駆動方向以外の方向の弾性部の振動によって生じる不要振動成分が減少する。その結果、不要な信号の一種であるクアドラチャ信号が低減され、物理量センサーの検出精度の低下を低減することができる。
なお、本明細書における「切欠き部」とは、弾性部の不要振動成分を減少させるために、弾性部を調整加工することによって形状を変えた部分、例えば面取り形状や凹み形状のことをいう。
According to the physical quantity sensor according to the application example, with respect to a line segment passing the center of gravity of the mass portion along the driving direction in plan view, each elastic portion provided on both sides is line symmetric with respect to the line segment The notch part (shape adjustment part) is provided in. As described above, by providing symmetry in the notched portion (shape adjusting portion) provided in the elastic portion, in the elastic portion, a balance is achieved on both sides with respect to a line passing through the center of gravity of the mass portion. The vibration component of the elastic portion other than the direction, that is, the unnecessary vibration component generated by the vibration of the elastic portion in the direction other than the drive direction is reduced. As a result, a quadrature signal, which is a type of unnecessary signal, can be reduced, and a decrease in detection accuracy of the physical quantity sensor can be reduced.
In the present specification, the “notched portion” refers to a portion whose shape is changed by adjusting the elastic portion in order to reduce the unnecessary vibration component of the elastic portion, for example, a chamfered shape or a recessed shape. .
[適用例2]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記切欠き部は、前記基板側、および前記基板と反対側の少なくともいずれかに設けられていることが好ましい。 Application Example 2 In the physical quantity sensor described in the application example, it is preferable that the notch portion is provided on at least one of the substrate side and the side opposite to the substrate.
本適用例によれば、切欠き部を、弾性部の基板側、および基板と反対側の少なくともいずれかに設けることにより、駆動振動の振動方向以外の弾性部の振動成分を減少させることができ、クアドラチャ信号を低減することができる。 According to this application example, the vibration component of the elastic portion other than the vibration direction of the drive vibration can be reduced by providing the notch portion on at least one of the substrate side of the elastic portion and the side opposite to the substrate. , Quadrature signal can be reduced.
[適用例3]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記弾性部は、長手形状の複数の梁部、および前記梁部間を折り返すように連結する連結部を含む蛇行形状をなし、前記梁部は、前記対向している方向に向き、互いに表裏の関係にある第1主面および第2主面と、前記第1主面の一方端と前記第2主面の一方端とに接続している第1側面と、前記第1主面の他方端と前記第2主面の他方端とに接続している第2側面と、を含み、前記第1側面および前記第2側面は、前記対向している方向に対して傾斜していることが好ましい。 Application Example 3 In the physical quantity sensor according to the application example described above, the elastic portion has a serpentine shape including a plurality of long beam portions and a connecting portion that connects the beam portions so as to turn back; The portions are directed in the opposite directions, and are connected to the first main surface and the second main surface which are in a relationship of front and back, and one end of the first main surface and one end of the second main surface. And a second side surface connected to the other end of the first main surface and the other end of the second main surface, wherein the first side surface and the second side surface It is preferable to be inclined with respect to the opposing direction.
本適用例によれば、このような梁部であることにより、駆動方向以外の弾性部の振動成分が生じ易くなるため、対称性を持たせて設けられた切欠き部を弾性部に設けることによって、より顕著にクアドラチャ信号の低減を実現することが出来る。 According to this application example, since the vibration component of the elastic portion other than the driving direction is easily generated by such a beam portion, providing the cutout portion provided with symmetry in the elastic portion Thus, the reduction of the quadrature signal can be realized more remarkably.
[適用例4]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記切欠き部は、前記梁部の前記第1主面側もしくは前記第2主面側の少なくともいずれかから凹んでいる凹部であることが好ましい。 Application Example 4 In the physical quantity sensor according to the application example described above, the notch portion is a concave portion recessed from at least one of the first main surface side or the second main surface side of the beam portion. Is preferred.
本適用例によれば、弾性部に切欠き部としての凹部を設けることで、弾性部の駆動方向以外の振動成分が減少し、駆動部における振動方向以外への変位を低減することができる。すなわち、駆動部の不要な振動モード(クアドラチャ)を低減することができる。 According to this application example, by providing the recess as the notch in the elastic portion, vibration components other than the drive direction of the elastic portion can be reduced, and displacement in the drive portion other than the vibration direction can be reduced. That is, unnecessary vibration modes (quadrature) of the drive unit can be reduced.
[適用例5]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記凹部を複数有し、複数の前記凹部は、互いに離間していることが好ましい。 Application Example 5 In the physical quantity sensor described in the application example, it is preferable that a plurality of the concave portions be provided, and the plurality of concave portions be separated from each other.
本適用例によれば、駆動方向以外の弾性部の振動成分を、より減少させることができ、不要な信号の一種であるクアドラチャ信号を効果的に減少させることができる。 According to this application example, the vibration component of the elastic portion other than the drive direction can be further reduced, and the quadrature signal, which is a type of unnecessary signal, can be effectively reduced.
[適用例6]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記切欠き部は、前記梁部の、前記第1主面および前記第2主面と、前記第1側面および前記第2側面との接続領域に設けられ、且つ、曲面状の曲面部を含むことが好ましい。 Application Example 6 In the physical quantity sensor according to the application example, the notch portion is formed by the first main surface and the second main surface, and the first side surface and the second side surface of the beam portion. It is preferable to provide a curved surface portion provided in the connection region and having a curved surface shape.
本適用例によれば、曲面状の曲面部を含む切欠き部が、梁部の第1主面および第2主面と第1側面および第2側面との接続領域に設けられていることから、弾性部の駆動方向以外の振動成分が減少し、駆動部における振動方向以外への変位を低減することができる。すなわち、駆動部の不要な振動モード(クアドラチャ)を低減することができる。 According to this application example, since the notches including the curved surface portion are provided in the connection region between the first main surface and the second main surface of the beam and the first side surface and the second side surface. Vibration components other than the drive direction of the elastic portion can be reduced, and displacement of the drive portion in the other direction than the vibration direction can be reduced. That is, unnecessary vibration modes (quadrature) of the drive unit can be reduced.
[適用例7]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記曲面部を複数有し、複数の前記曲面部は、互いに離間していることが好ましい。 Application Example 7 In the physical quantity sensor according to the application example described above, it is preferable that a plurality of the curved surface portions be provided, and the plurality of curved surface portions be separated from each other.
本適用例によれば、クアドラチャ信号の増大を低減する効果をより顕著に発揮することができる。 According to this application example, the effect of reducing the increase of the quadrature signal can be more significantly exhibited.
[適用例8]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記切欠き部は、前記梁部の前記長手形状の一部に設けられていることが好ましい。 Application Example 8 In the physical quantity sensor described in the application example, it is preferable that the notch portion be provided in a part of the longitudinal shape of the beam portion.
本適用例によれば、クアドラチャ信号を低減させるために必要な、適度な大きさの切欠き部を設けることができる。 According to this application example, it is possible to provide a notch of an appropriate size necessary to reduce the quadrature signal.
[適用例9]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記切欠き部は、加工変質層であることが好ましい。 Application Example 9 In the physical quantity sensor described in the application example, it is preferable that the notch portion is a process-altered layer.
本適用例によれば、弾性部の駆動方向以外の振動成分が減少し、駆動部における振動方向以外への変位を低減することができる。すなわち、駆動部の不要振動(クアドラチャ)を抑制することができる。 According to this application example, it is possible to reduce vibration components other than the drive direction of the elastic portion, and to reduce displacement of the drive portion in the other than the vibration direction. That is, unnecessary vibration (quadrature) of the drive unit can be suppressed.
[適用例10]上記適用例に記載の物理量センサーにおいて、前記物理量は、角速度であることが好ましい。 Application Example 10 In the physical quantity sensor described in the application example, the physical quantity is preferably an angular velocity.
本適用例によれば、不要な信号の一種であるクアドラチャ信号が低減された高い検出精度で角速度を検出することができる。 According to this application example, the angular velocity can be detected with high detection accuracy in which the quadrature signal, which is a type of unnecessary signal, is reduced.
[適用例11]本適用例に係る複合センサーは、上記適用例10に記載の物理量センサーと、加速度センサーと、を含む。 Application Example 11 A composite sensor according to this application example includes the physical quantity sensor according to Application Example 10 and an acceleration sensor.
本適用例の複合センサーによれば、複数の梁部の共振周波数のばらつきによる検出精度の低下を低減させた角速度センサーと加速度センサーを含む複合センサーを容易に構成することができ、安定した角速度データや加速度データを取得することができる。 According to the composite sensor of this application example, it is possible to easily configure a composite sensor including an angular velocity sensor and an acceleration sensor in which a decrease in detection accuracy due to variations in resonant frequencies of a plurality of beam portions is reduced, stable angular velocity data And acceleration data can be acquired.
[適用例12]本適用例に係る慣性計測ユニットは、上記適用例10に記載の物理量センサーと、加速度センサーと、前記物理量センサーおよび前記加速度センサーを制御する制御部と、を備えている。 Application Example 12 An inertial measurement unit according to this application example includes the physical quantity sensor described in the application example 10, an acceleration sensor, and a control unit that controls the physical quantity sensor and the acceleration sensor.
本適用例に係る慣性計測ユニットによれば、複数の梁部の共振周波数のばらつきによる検出精度の低下を低減させた物理量センサー(角速度センサー)、および加速度センサーを、制御部によって制御することによって、高信頼の物理量データを出力可能な慣性計測ユニットを得ることができる。 According to the inertial measurement unit according to the application example, the control unit controls the physical quantity sensor (angular velocity sensor) and the acceleration sensor in which the decrease in the detection accuracy due to the dispersion of the resonant frequencies of the plurality of beam portions is reduced. It is possible to obtain an inertial measurement unit capable of outputting highly reliable physical quantity data.
[適用例13]本適用例に係る携帯型電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーが収容されているケースと、前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、前記ケースに収容されている表示部と、前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、を含む。 Application Example 13 A portable electronic device according to this application example includes the physical quantity sensor according to any one of the above application examples, a case containing the physical quantity sensor, and the case containing the physical quantity sensor. A processing unit configured to process output data from the display unit, a display unit accommodated in the case, and a translucent cover closing an opening of the case.
本適用例に係る携帯型電子機器によれば、処理部が、上述の物理量センサーから出力された出力データに基づいて制御を行うことから、上述した物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い携帯型電子機器を得ることができる。 According to the portable electronic device according to the application example, the processing unit performs control based on the output data output from the physical quantity sensor described above, so that the effect of the physical quantity sensor described above can be obtained, and the reliability is high. A portable electronic device can be obtained.
[適用例14]上記適用例に記載の携帯型電子機器において、衛星測位システムを含み、ユーザーの移動距離や移動軌跡を計測することが好ましい。 Application Example 14 In the portable electronic device described in the application example, it is preferable to include a satellite positioning system and to measure the movement distance and movement locus of the user.
本適用例によれば、衛星測位システムによって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信頼性の高い携帯型電子機器を得ることができる。 According to this application example, it is possible to obtain a highly reliable portable electronic device capable of measuring the movement distance and movement trajectory of the user by the satellite positioning system.
[適用例15]本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を備えている。 Application Example 15 The electronic device according to this application example includes the physical quantity sensor according to any one of the above application examples, and a control unit that performs control based on a detection signal output from the physical quantity sensor. There is.
本適用例に係る電子機器によれば、制御部が、上述の物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行うことから、上述した物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器を得ることができる。 According to the electronic device according to the application example, the control unit performs control based on the detection signal output from the physical quantity sensor described above, so that the effect of the physical quantity sensor described above can be achieved, and the electronic apparatus has high reliability. You can get
[適用例16]本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて姿勢の制御を行う姿勢制御部と、を備えている。 Application Example 16 The mobile unit according to this application example includes the physical quantity sensor according to any one of the above application examples, and an attitude control unit that controls an attitude based on a detection signal output from the physical quantity sensor; Is equipped.
本適用例に係る移動体によれば、姿勢制御部が、上述の物理量センサーから出力された検出信号に基づいて姿勢の制御を行うことから、上述した物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体を得ることができる。 According to the mobile object of the application example, since the attitude control unit controls the attitude based on the detection signal output from the physical quantity sensor described above, the effect of the physical quantity sensor described above can be achieved, and reliability can be improved. A high moving body can be obtained.
[適用例17]上記適用例に記載の移動体において、エンジンシステム、ブレーキシステム、およびキーレスエントリーシステムの少なくとも何れかのシステムを含み、前記姿勢制御部は、前記検出信号に基づいて、前記システムを制御することが好ましい。 In the mobile unit according to the application example described above, the mobile unit includes at least one of an engine system, a brake system, and a keyless entry system, and the posture control unit performs the system based on the detection signal. It is preferable to control.
本適用例によれば、姿勢制御部が、上述の物理量センサーから出力された検出信号に基づいて、エンジンシステム、ブレーキシステム、およびキーレスエントリーシステムの少なくとも何れかのシステムの制御を行うことから、上述した物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体を得ることができる。 According to this application example, the attitude control unit controls at least one of the engine system, the brake system, and the keyless entry system based on the detection signal output from the physical quantity sensor described above. It is possible to obtain the effect of the physical quantity sensor and to obtain a highly reliable moving body.
[適用例18]本適用例に係る物理量センサーの製造方法は、基板を用意する工程と、前記基板に固定されている固定部と、前記基板に設けられている固定電極部と、駆動部と、前記駆動部に接続され、前記駆動部の駆動方向に変位可能な質量部と、前記固定電極部と対向し、前記対向している方向に変位可能な可動部と、前記質量部と前記固定部とを接続している弾性部と、を形成する工程と、前記弾性部を加工し、平面視で、前記駆動方向に沿って、前記質量部の重心を通る線分に対して、線対称に切欠き部を形成する第1加工工程と、前記第1加工工程での加工結果に基づいて、さらに前記弾性部を加工し、前記切欠き部に加えて、前記質量部の重心を通る線分に対して、線対称に第2の切欠き部を形成する第2加工工程と、を含んでいる。 Application Example 18 In the method of manufacturing a physical quantity sensor according to this application example, a step of preparing a substrate, a fixing portion fixed to the substrate, a fixed electrode portion provided on the substrate, and a driving portion A mass portion which is connected to the drive portion and which is displaceable in the drive direction of the drive portion, a movable portion which faces the fixed electrode portion and which is displaceable in the opposite direction, the mass portion and the fixation Forming an elastic part connecting the part, processing the elastic part, and line symmetry with respect to a line segment passing through the center of gravity of the mass part along the drive direction in plan view The elastic portion is further processed based on the first processing step of forming the notched portion and the processing result of the first processing step, and a line passing through the center of gravity of the mass portion in addition to the notched portion And second processing steps of forming second notches in line symmetry with respect to That.
本適用例に係る物理量センサーの製造方法によれば、第1加工工程において、弾性部を加工し、平面視で、駆動方向に沿って、質量部の重心を通る線分に対して線対称に加工された切欠き部を形成する。そして、第2加工工程において、第1加工工程での加工結果に基づいて、さらに弾性部を加工し、第1加工工程で形成した切欠き部に加えて、質量部の重心を通る線分に対して線対称に形成する第2の切欠き部により、両側のバランスやクアドラチャ信号の低減量などの微調整を行うことができる。これにより、クアドラチャ信号の出現量を詳細にコントロールすることができ、より高い検出精度の物理量センサーを製造することができる。 According to the method of manufacturing a physical quantity sensor according to the application example, the elastic portion is processed in the first processing step, and in plan view, along the driving direction, in line symmetry with respect to a line passing through the center of gravity of the mass portion. Form a processed notch. Then, in the second processing step, the elastic portion is further processed based on the processing result in the first processing step, and in addition to the notch portion formed in the first processing step, a line segment passing through the center of gravity of the mass portion On the other hand, fine adjustments such as the balance on both sides and the reduction amount of the quadrature signal can be performed by the second notches formed in line symmetry. Thereby, the appearance amount of the quadrature signal can be controlled in detail, and a physical quantity sensor with higher detection accuracy can be manufactured.
[適用例19]上記適用例に記載の物理量センサーの製造方法において、前記弾性部は、蛇行形状をなし、複数の梁部と、前記梁部間を折り返すように連結する連結部と、を備えており、前記第1加工工程では、前記切欠き部を、前記梁部の一部に形成することが好ましい。 Application Example 19 In the method of manufacturing a physical quantity sensor according to the application example, the elastic part has a serpentine shape, and includes a plurality of beams and a connecting part that connects the beams so as to turn back. Preferably, in the first processing step, the notch portion is formed in a part of the beam portion.
本適用例によれば、第1加工工程において、切欠き部を梁部の一部に形成することにより、クアドラチャ信号を低減させるために必要な、適度な大きさの切欠き部を形成することができる。 According to this application example, in the first processing step, the notch portion is formed in a part of the beam portion, thereby forming the notch portion of an appropriate size necessary to reduce the quadrature signal. Can.
[適用例20]上記適用例に記載の物理量センサーの製造方法において、前記切欠き部は、前記弾性部にレーザー光を照射すること、または前記弾性部をエッチングすることにより形成されていることが好ましい。 Application Example 20 In the method of manufacturing a physical quantity sensor according to the application example, the notch may be formed by irradiating the elastic portion with laser light or etching the elastic portion. preferable.
本適用例によれば、第1加工工程において、切欠き部を梁部の一部に容易に形成することができる。 According to this application example, the notch portion can be easily formed in a part of the beam portion in the first processing step.
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、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、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。 Hereinafter, a physical quantity sensor, a method of manufacturing a physical quantity sensor, a composite sensor, an inertial measurement unit, a portable electronic device, an electronic apparatus, and a moving body according to the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the attached drawings.
1.物理量センサー、および物理量センサーの製造方法
<第1実施形態>
先ず、物理量センサーの第1実施形態として、ジャイロセンサー(角速度センサー)を例示し、図1、図2、および図3を参照して説明する。図1は、本発明の物理量センサーの第1実施形態に係るジャイロセンサー(角速度センサー)の概略構成を示す斜視図である。図2は、図1に示すジャイロセンサーの概略構成を示す断面図である。図3は、図1に示すジャイロセンサー素子を模式的に示す平面図である。なお、図1では、基板(ベース)を概略的に図示し、また、蓋部材の図示を省略している。
1. Physical Quantity Sensor, and Method of Manufacturing Physical Quantity Sensor <First Embodiment>
First, a gyro sensor (angular velocity sensor) is illustrated as a first embodiment of the physical quantity sensor, and will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a gyro sensor (angular velocity sensor) according to a first embodiment of a physical quantity sensor of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the gyro sensor shown in FIG. FIG. 3 is a plan view schematically showing the gyro sensor element shown in FIG. In FIG. 1, the substrate (base) is schematically illustrated, and the lid member is omitted.
また、以下の説明(第1実施形態、第2実施形態、および変形例を含む)では、特に指示の無い限り、互いに直交する三つの軸をX軸、Y軸およびZ軸とする。また、X軸に沿う方向を「X軸方向」とも言い、Y軸方向に沿う方向を「Y軸方向」とも言い、Z軸に沿う方向を「Z軸方向」とも言う。また、Z軸は基板と蓋部材とが重なる厚み方向(固定電極部としての固定検出部と可動部とが対向している方向)を示す軸であり、Y軸はジャイロセンサー素子の駆動方向に沿った軸である。さらに、説明の便宜上、Z軸方向から視たときの平面視において、蓋部材側である+Z軸方向側を「上方」もしくは+Z軸方向側の面を「上面」、これと反対側となる−Z軸方向側を「下方」もしくは−Z軸方向側の面を「下面」として説明することがある。また、各図では、説明の便宜上、必要に応じて各部の寸法を適宜誇張して図示しており、各部間の寸法比は実際の寸法比とは必ずしも一致しない。 Further, in the following description (including the first embodiment, the second embodiment, and the modification), three axes orthogonal to one another are taken as an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis unless otherwise specified. Further, a direction along the X axis is also referred to as "X axis direction", a direction along the Y axis direction is also referred to as "Y axis direction", and a direction along the Z axis is also referred to as "Z axis direction". Further, the Z axis is an axis showing a thickness direction in which the substrate and the lid member overlap (the direction in which the fixed detection portion as the fixed electrode portion and the movable portion are opposed), and the Y axis is in the driving direction of the gyro sensor element It is an axis along. Furthermore, for convenience of explanation, in plan view when viewed from the Z-axis direction, the + Z-axis direction side that is the lid member side is “upper” or the surface on the + Z-axis direction side is the “upper surface”, which is the opposite side − The Z-axis direction side may be described as the "lower side" or the surface on the -Z-axis direction side as the "lower surface". Further, in the respective drawings, for convenience of explanation, the dimensions of each part are appropriately exaggerated and shown as needed, and the dimensional ratio between the parts does not necessarily coincide with the actual dimensional ratio.
[ジャイロセンサー]
図1に示すように、物理量センサーの実施形態に係るジャイロセンサー1は、X軸まわりの角速度を検知することのできる角速度センサーである。このジャイロセンサー1は、図2に示すように、ジャイロセンサー素子(角速度センサー素子)4と、ジャイロセンサー素子4を収納しているパッケージ10と、を有している。
[Gyro sensor]
As shown in FIG. 1, the
(パッケージ)
パッケージ10は、ジャイロセンサー素子4を支持している基板2(ベース)と、基板2に接合されている蓋部材3と、を有している。基板2と蓋部材3との間には、ジャイロセンサー素子4を収納している空間Sが形成されている。基板2および蓋部材3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。
(package)
The
基板2には、上方(ジャイロセンサー素子4側)に開放する凹部21が設けられている。凹部21の中央部には、凹部21の底面212から突出した突出部22が設けられている。また、基板2の凹部21を除く上面23には、ジャイロセンサー素子4の一部(後述する固定部42および固定駆動部45,46)が固定されている。
The
蓋部材3には、下方(基板2側)に開放する凹部31が設けられている。蓋部材3は、ジャイロセンサー素子4を非接触で覆うようにして基板2上に設けられており、凹部31を除く下面33が基板2の上面23に接合している。
The
また、キャビティーとして機能する空間Sは、凹部21と凹部31とで形成された気密空間であり、減圧状態(例えば、1×102〜1×10-2Pa程度)となっている。これにより、角速度の検出感度を向上させることができる。
The space S functioning as a cavity is an airtight space formed by the
基板2の構成材料としては、特に限定されないが、絶縁性を有する材料を用いることが好ましく、具体的には、高抵抗なシリコン材料、ガラス材料を用いるのが好ましく、例えば、アルカリ金属イオン(可動イオン)を一定量含むガラス材料(例えば、パイレックス(登録商標)ガラスのような硼珪酸ガラス)を用いるのが好ましい。これにより、ジャイロセンサー素子4がシリコンを主材料として構成されている場合、基板2とジャイロセンサー素子4とを陽極接合することができる。それ以外であっても石英基板、水晶基板、或いはSOI(Silicon on Insulator)基板であっても良い。
The constituent material of the
また、蓋部材3の構成材料としては、特に限定されず、例えば、前述した基板2と同様の材料を用いることができる。
Moreover, it does not specifically limit as a constituent material of the
このような基板2と蓋部材3との接合方法としては、特に限定されず、基板2および蓋部材3の構成材料によっても異なる。基板2と蓋部材3との接合方法としては、例えば、接着剤、ロウ材等の接合材を用いた接合法、直接接合法、陽極接合等の固体接合法等を用いることができる。
The method of bonding the
(ジャイロセンサー素子)
図3に示すように、ジャイロセンサー素子(角速度センサー素子)4は、Y軸方向に並んだ二つの構造体40(40a,40b)と、二つの固定検出部49(49a,49b)と、を有している。二つの構造体40a,40bは、図3において、+(プラス)Y軸方向および−(マイナス)Y軸方向の上下対称に構成されており、互いに同様の構成を有する。
(Gyro sensor element)
As shown in FIG. 3, the gyro sensor element (angular velocity sensor element) 4 includes two structural bodies 40 (40a, 40b) aligned in the Y-axis direction and two fixed detection units 49 (49a, 49b). Have. The two
各構造体40a,40bは、質量部41と、複数の固定部42と、複数の弾性部43と、複数の駆動部44(可動駆動電極)と、複数の固定駆動部45,46(固定駆動電極)と、可動部としての検出部471,472(可動検出電極)と、複数の支持梁部48と、を有している。質量部41は、駆動部44と、フレーム473、検出部471,472および支持梁部48を含んで一体的に形成されている。即ち、検出部471,472は質量部41に含まれる形状となっている。
Each of the
質量部41の外形は、Z軸方向から見た平面視(以下、単に「平面視」という)において、四角形の枠状をなしており、前述のように、駆動部44、フレーム473、および検出部471,472を含んで構成されている。質量部41の外形は、具体的には、互いに平行にY軸方向に沿って延びている一対の部分と、この一対の部分の端部同士を接続していて互いに平行にX軸方向に沿って延びている一対の部分と、で構成されている。
The outer shape of the
固定部42は、一つの構造体40に対して四つ設けられており、各固定部42は、前述した基板2の上面23に固定されている。また、各固定部42は、平面視において、質量部41の外側に配置されており、本実施形態では、質量部41の各角部に対応した位置に配置されている。なお、図示では、構造体40aの−Y軸側に位置する固定部42と構造体40bの+Y軸側に位置する固定部42とを共通の固定部としている。
Four fixing
弾性部43は、一つの構造体40に対して本実施例では四つ設けられており、各弾性部43は、質量部41の一部と固定部42とを接続している。弾性部43は、駆動部44の駆動方向(Y軸方向)に沿って、平面視において、質量部41の重心Gを通る線分Jに対して両側に設けられている。弾性部43は、線分Jに対して線対称に設けられることが好ましい。このような弾性部43の配置により、線分Jに対する両側のバランスが取れるため、駆動部44の駆動方向以外の弾性部43の振動成分を減少させることができる。
Four
本実施形態において弾性部43は、質量部41におけるフレーム473の角部に接続されているが、これに限らず質量部41を固定部42に対して変位可能な位置であれば良い。図3に示す本形態では、Y軸方向に質量部41を変位し得るように構成されている。また、各弾性部43は、図示では、平面視において、蛇行形状をなし、X軸方向に沿って延びる複数の梁部としての第1部分4301と、Y軸方向に沿って延びている連結部としての第2部分4302とを有する(図4参照)。そして、各弾性部43は、複数の第1部分4301と、対向する第1部分4301間を折り返すように連結する第2部分4302とによって、平面視において、蛇行形状をなしている。なお、弾性部43の形状は、所望の駆動方向(本実施形態ではY軸方向)に弾性変形することが可能な構成であれば図示の形状に限定されない。
In the present embodiment, the
駆動部44は、一つの構造体40に対して八つ設けられており、各駆動部44は、質量部41のY軸方向に沿って延びている部分に接続されている。具体的には、四つの駆動部44が質量部41の+X側に位置し、残りの四つの駆動部44が質量部41の−X側に位置している。各駆動部44は、質量部41からX軸方向に延出している幹部と、該幹部からY軸方向に延出している複数の枝部と、を備えた櫛歯形状をなしている。
Eight driving
固定駆動部45,46は、それぞれ、一つの構造体40に対して八つ設けられており、各固定駆動部45,46は、前述した基板2の上面23に固定されている。また、各固定駆動部45,46は、駆動部44に対応した櫛歯形状をなし、駆動部44を間に挟んで設けられている。
The eight
可動部としての検出部471,472は、それぞれ、平面視形状が四角形状をなす板状部材であり、質量部41の内側に配置され、支持梁部48によって質量部41に接続されている。検出部471,472は、それぞれ、回動軸J4まわりに回動(変位)可能となっている。
The detecting
また、固定電極部としての固定検出部49(固定検出電極)は、基板2の凹部21内に位置する突出部22上に設けられている(図2参照)。この固定検出部49は、それぞれ、平面視で四角形状をなし、検出部471,472に対向している。また、固定検出部49は、検出部471,472と離間している。
Moreover, the fixed detection part 49 (fixed detection electrode) as a fixed electrode part is provided on the
また、上述した構成の質量部41と、弾性部43と、駆動部44と、固定駆動部45の一部と、固定駆動部46の一部と、検出部471,472と、支持梁部48とは、基板2の凹部21の上方に設けられ、基板2と離間している。
Further, the
上述したような構造体40は、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板を、例えば反応性プラズマガスを用いたエッチングプロセスとデポジション(堆積)プロセスとを組み合わせたボッシュ法(Bosch process)を用いることによってパターニングすることで一括形成されている。
The
また、固定検出部49の構成材料としては、例えば、アルミニウム、金、白金、ITO(Indium Tin Oxide)、ZnO(酸化亜鉛)等を用いることができる。
In addition, as a constituent material of the fixing
なお、図示はしないが、固定部42と、固定駆動部45と、固定駆動部46と、固定検出部49aと、固定検出部49bとは、それぞれ、図示しない配線および端子に電気的に接続されている。これら配線および端子は、例えば基板2上に設けられている。
Although not shown, the fixed
以上、ジャイロセンサー1の構成について簡単に説明した。このような構成のジャイロセンサー1は、次のようにして角速度ωxを検出することができる。
The configuration of the
まず、ジャイロセンサー1が有する駆動部44と固定駆動部45,46との間に駆動電圧を印加すると、固定駆動部45,46と駆動部44との間に周期的に強度が変化する静電引力が生じる。これにより、各弾性部43の弾性変形を伴って各駆動部44がY軸方向に振動する。このとき、構造体40aが有する複数の駆動部44と、構造体40bが有する複数の駆動部44とは、Y軸方向に互いに逆位相で振動(駆動振動)する。
First, when a drive voltage is applied between the
このように駆動部44がY軸方向に振動している状態で、ジャイロセンサー1に角速度ωxが加わると、コリオリ力が働き、検出部471,472が回動軸J4まわりに変位する。このとき、構造体40aが備える検出部471,472と、構造体40bが備える検出部471,472とは、互いに反対方向に変位する。例えば、構造体40aが備える検出部471,472が、それぞれ+Z軸方向に変位したとき、構造体40bが備える検出部471,472が、それぞれ−Z軸方向に変位する。また、構造体40aが備える検出部471,472が、それぞれ−Z軸方向に変位したとき、構造体40bが備える検出部471,472が、それぞれ+Z軸方向に変位する。
As described above, when the angular velocity ωx is applied to the
このように検出部471,472が変位(検出振動)することにより、検出部471,472と固定検出部49との間の距離が変化する。この距離の変化に伴って、検出部471,472と固定検出部49との間の静電容量が変化する。そして、この静電容量の変化量に基づいて、ジャイロセンサー1に加わった角速度ωxを検出することができる。
The displacement (detection vibration) of the
上述のように、駆動部44がY軸方向に振動(駆動振動)するにあたり、理想的には、駆動部44は、非駆動時の状態からY軸方向にほぼ平行に振動することが好ましい。しかし、加工誤差等によりジャイロセンサー素子4の形状、特に弾性部43の形状が理想的な矩形形状にならず、そのため、弾性部43に質量部41を介して接続されている駆動部44の振動は、所望の駆動振動の方向であるY軸方向の振動成分だけでなく、それ以外の振動方向であるX軸方向またはZ軸方向の振動成分(不要振動成分)も含んでしまう、いわゆるクアドラチャ信号が増大してしまうことがある。
As described above, when the
本実施形態では、このようなクアドラチャ信号の増大を低減できるよう、弾性部43に特徴を持たせている。以下、図4、図5、図6、図7、図8、図9、および図10を参照して、弾性部43について、詳細に説明する。
In the present embodiment, the
(弾性部)
図4は、図3に示す弾性部の一部(A部)を模式的に示す平面図である。図5は、図4に示す弾性部の一部を模式的に示す斜視断面図である。図6は、図4に示す弾性部を構成する梁部の横断面図である。図7は、弾性部における切欠き部としての形状調整部の配置例を示す平面図である。図8は、シミュレーションに用いた弾性部のモデルを示す斜視図である。図9は、シミュレーションに用いた形状調整部を有していない弾性部のモデルを示す拡大斜視図である。図10は、シミュレーションに用いた形状調整部を有する弾性部のモデルを示す拡大斜視図である。なお、図4には、図3に示す一点鎖線で囲まれた領域A内にある弾性部43を代表して図示している。
(Elastic part)
FIG. 4 is a plan view schematically showing a part (A part) of the elastic part shown in FIG. FIG. 5 is a perspective sectional view schematically showing a part of the elastic portion shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a beam portion constituting the elastic portion shown in FIG. FIG. 7 is a plan view showing an arrangement example of a shape adjusting portion as a notch in the elastic portion. FIG. 8 is a perspective view showing a model of an elastic part used in the simulation. FIG. 9 is an enlarged perspective view showing a model of an elastic part having no shape adjusting part used in the simulation. FIG. 10 is an enlarged perspective view showing a model of an elastic part having a shape adjustment part used in the simulation. In FIG. 4, the
図4に示すように、弾性部43は、平面視において、蛇行形状をなし、X軸方向(長手方向)に沿って延びる長手形状の複数の梁部としての第1部分4301と、Y軸方向(短手方向)に沿って延びる複数の連結部としての第2部分4302と、を有する。第1部分4301は、第2部分4302よりも長い。なお、第1部分4301は、概ねの境界線として、それぞれ図中に示す想像線QL1,QL2,QL3,QL4,QL5,QL6,QL7,QL8によって区切られた部分をいう。第2部分4302は、第1部分4301と隣の第1部分4301との二つの第1部分4301を連結して折り返す連結部を構成している。複数の第1部分4301は、第2部分4302を含む連結部によって折り返されて蛇行形状を成している。また、弾性部43は、その一端が図中想像線QL8および想像線QL9で示す第2部分4302を介して質量部41の端部に接続され、他端が図中想像線QL1で示す固定部42の端部に接続されている。
As shown in FIG. 4, the
図5および図6に示すように、弾性部43は、X軸方向に沿った方向からの断面形状が(Y軸およびZ軸を含む平面であるYZ平面に平行な横断面形状が)、ほぼ平行四辺形状をなす。この弾性部43の外周面430は、Z軸方向に向き、互いに表裏の関係にある第1主面431および第2主面432と、一対の側面としての第1側面433および第2側面434と、を有している。
As shown in FIGS. 5 and 6,
第1主面431および第2主面432は、それぞれ、X軸およびY軸を含む平面であるXY平面に沿った平坦面である。第1主面431が、+Z軸側の面(上面)であり、第2主面432が−Z軸側の面(基板2側の下面)である。本実施形態では、第1主面431および第2主面432は、それぞれ、蛇行形状をなし、X軸方向に沿って延びる部分と、Y軸方向に沿って延びている部分とを有する。
The first
第1側面433は、−Y軸側の面であり、第2側面434は、+Y軸側の面である。本実施形態では、第1側面433および第2側面434は、それぞれ、一つの弾性部43に対して四つ設けられている(図4参照)。第1側面433は、第1主面431の一方端と第2主面432の一方端とに接続している。また第2側面434は、第1主面431の他方端と第2主面432の他方端とに接続している。また、図5および図6に示すように、第1側面433および第2側面434は、それぞれ、X軸およびZ軸を含む平面であるXZ平面に対して傾斜した平坦面である。具体的には、第1側面433とXZ平面とのなす角度(傾斜角度)は、例えば加工誤差により理想形状からずれておりθ1でみたとき、0°<θ1<3°(または−3°<θ1<0°)程度である。なお、第2側面434についても同様に−3°<θ1<0°(または0°<θ1<3°)である。また、第1側面433は、その+Z軸側の辺が第1主面431に繋がり、−Z軸側の辺が第2主面432に繋がっている。一方、第2側面434の+Z軸側の辺は、第1主面431に繋がり、第2側面434の−Z軸側の辺は、第2主面432に繋がっている。
The
X軸方向(長手方向)に沿って延びる複数の梁部としての長手形状の第1部分4301は、上述のように配置された第1主面431および第2主面432と、一対の側面としての第1側面433および第2側面434とによって構成される外周面430を有している。このような構成の外周面430を有する弾性部43の横断面形状は、前述したように、ほぼ平行四辺形状である。そして、本実施形態では、第1主面431を延出させた仮想面431cと第1側面433を延出させた仮想面433cとのなす角度θ1は、90°未満である。すなわち、角度θ1は、鋭角である。また、第2主面432と第2側面434とのなす角度θ2も、鋭角である。一方、第1主面431と第2側面434とのなす角度θ3と、第2主面432と第1側面433とのなす角度θ4とは、90°を超える。すなわち、角度θ3、θ4は、それぞれ、鈍角である。
Longitudinal shaped
なお、梁部としての第1部分4301の数としては、二つ以上であればよく、四つに限定されない。また、設計段階から各梁部の横断面形状が例えば略平行四辺形となっていてもよいし、設計では矩形であったが、前述したような加工誤差や加工装置の特性等により各梁部の横断面形状が例えば略平行四辺形、台形、側面の幅が上面や下面よりも広い形状、側面の幅が上面や下面よりも薄いくびれた形状となってしまってもよい。
The number of
弾性部43を構成する第1部分4301には、図7に示すように、平面視で、質量部41の重心Gを通る線分Jに対して線対称に設けられた切欠き部としての形状調整部435が設けられている。本実施形態における切欠き部としての形状調整部435は、所謂面取り形状をなしている。なお、「切欠き部」とは、弾性部43の不要振動成分を減少させるために、弾性部43を後加工(調整加工)することによって形状を変えた部分のことであり、第1実施形態では、形状調整部435、後述する変形例の第1の形状調整部435aおよび第2の形状調整部435bが相当し、後述する第2実施形態では、凹部438、変形例の第1の凹部438aおよび第2の凹部438bが相当する。
In the
特に、ジャイロセンサー素子4のうち弾性部43は、基板2に固定された固定部42に接続された部分であり、加工誤差により理想の形状でないことで、駆動振動成分以外の成分を含む振動(不要振動)が生じ易い。そのため、弾性部43に曲面部401を有する形状調整部435を備える構成とすることは、ジャイロセンサー1においてクアドラチャ信号の増大を低減する上で特に有効である。これは弾性部43が駆動振幅の方向を決めているからであり、弾性部43の理想形状からのずれがクアドラチャ信号を生じさせる主要因となっているからである。したがって、本実施形態のように固定部42に接続された弾性部43に、切欠き部としての形状調整部435を設けることがクアドラチャ信号抑制に効果的である。
In particular, the
前述したように、弾性部43は、Y軸とZ軸との双方に交差する方向(本実施形態ではX軸)に延びる部分である第1部分4301を有する。そして、Y軸とZ軸との双方に平行な断面視で、第1主面431および第1側面433の各延長線同士のなす角度θ1は、90°未満である。すなわち、前述したように、仮想面431cと仮想面433cとのなす角度θ1は、90°未満である。このように、角度θ1が鋭角である箇所(頂部)に切欠き部としての形状調整部435が設けられている。これにより、弾性部43の断面視形状が非対称な形状であっても、クアドラチャ信号の増大を低減する効果をより顕著に発揮することができる。
As described above, the
切欠き部としての形状調整部435は、長手形状の第1部分4301の第1主面431と第1側面433との接続領域、つまり基板2と反対側の接続領域に設けられ、且つ、曲面状の曲面部401を含んでいる。このような構成の形状調整部435は、第1部分4301の第1主面431と第1側面433との接続領域に設けられた面取り部分であるということができる。曲面部401は、丸み付けされた面であり、また、曲率を有する面であるとも言える。なお、曲面部401の曲率半径は、弾性部43の構成や形状等によって適宜設定され、特に限定されないが、例えば、0.1μm以上20μm以下程度である。このような、形状調整部435を第1部分4301に設けることにより、X軸方向から見た弾性部43の断面視形状が、本実施形態のようにほぼ平行四辺形状や、その他、台形等の非対称な形状であっても、クアドラチャ信号の増大を低減することができる。そのため、検出精度の低下を低減することができる。
The
なお、形状調整部435は、レーザー光を照射する方法、もしくはエッチング法などによって設けることができる。特に、曲面部401を含む形状調整部435は、レーザー光を照射する方法によって設けることができる。なお、形状調整部435は、レーザー光を照射することにより形成された加工変質層を含んでいてもてもよい。一般に、レーザー光を単結晶シリコンに照射すると、レーザー光の波長によりシリコン表面(例えば1〜100nmの深さ)にアモルファスシリコン層、或いはポリシリコン層、が形成される。特に図示はしないが形状調整部435の表層、或いは表面から所定の深さに亘ってそのようなシリコンの変質層が含有されている。
The
上述のように、弾性部43に設けられている形状調整部435に質量部41の重心Gを通る線分Jに対する対称性を持たせることによって、弾性部43において、線分Jに対して両側のバランスが取れるため、駆動方向以外の弾性部43の振動成分が減少する。その結果、不要な信号の一種であるクアドラチャ信号を低減することができる。
As described above, by providing the
その一方で、図7において、質量部41の重心Gを通る線分Jに対し、後加工となる形状調整部435を線対称でなく、線分Jの片側のみに形成した場合、後加工となる形状調整部435を線対称となるように形成した場合と比べて、クアドラチャ信号の低減効果は、半分以下であった。即ち、形状調整部435が線分Jに対し対称性がないと、線分Jを中心としたときの両側のバランスが崩れ、駆動振動の振動方向以外の振動成分が発生の十分に低減しきれていない。よって、切り欠き部として形状調整部435を、質量部41の重心Gを通る線分Jに対し線対称に設けることにより、より効率的にクアドラチャ信号を低減することができる。
On the other hand, in FIG. 7, with respect to the line segment J passing the center of gravity G of the
また、本実施形態では、梁部としての第1部分4301の長手方向に配置されている接続領域の一部(長手形状の一部)に切欠き部としての形状調整部435(曲面部401)が設けられている。このように、接続領域の一部に形状調整部435(曲面部401)を設けることにより、クアドラチャ信号を低減するために、過度の形状変化をさせてしまうなどの調整過多を防ぐことができ、クアドラチャ信号を低減する効果をより顕著に発揮させることができる。
Further, in the present embodiment, a shape adjustment portion 435 (curved surface portion 401) as a notch portion in a part (a part of the longitudinal shape) of the connection region arranged in the longitudinal direction of the
なお、本実施形態では、形状調整部435を基板2と反対側の接続領域に設けている例を示したがこれに限らず、形状調整部435は、基板2側、および基板2と反対側の少なくともいずれかに設けられていることが好ましい。このように、形状調整部435を、基板2側、および基板2と反対側の少なくともいずれかに設けることにより、駆動方向以外の弾性部43の振動成分を減少させることができ、クアドラチャ信号を低減することができる。
In the present embodiment, an example in which the
次に、上述したように、ジャイロセンサー1の弾性部43が、曲面部401を有する形状調整部435を備えることにより、クアドラチャ信号の増大を低減できることについて、以下のようなシミュレーション結果を基に説明する。なお、図8〜図10では、互いに直交する3つの軸をx軸、y軸およびz軸とする。また、x軸に沿う方向を「x軸方向」とも言い、y軸方向に沿う方向を「y軸方向」とも言い、z軸に沿う方向を「z軸方向」とも言う。
Next, as described above, the
シミュレーションで用いるモデルとして、図8に示す平板状をなす弾性部9(9a,9b)を用いた。弾性部9の外周面90は、一対の第1主面91および第2主面92と、一対の第1側面93および第2側面94と、−y軸側に位置する基端面97と、+y軸側に位置する先端面98とを有する。また、弾性部9は、x軸方向の幅が3μmで、z軸方向の幅が25μmで、y軸方向の幅が100μmである。また、弾性部9は、その断面形状がほぼ平行四辺形であり、y軸およびz軸を含む平面であるyz平面に対して0.3°傾いている。
As a model used in the simulation, a flat elastic portion 9 (9a, 9b) shown in FIG. 8 was used. The outer
また、弾性部9として、図9に示すような弾性部9aと、図10に示すような弾性部9bとを用いた。弾性部9bは、曲面状の曲面部901で構成された形状調整部95を有する。すなわち、弾性部9aは、「曲面部」を有さず、弾性部9bは、曲面部901を有する。
Further, as the
このような構成の弾性部9(9a,9b)を+x軸方向に変位(振動)させた際の、弾性部9のz軸方向の変位(振動)をシミュレーションした。具体的には、図8に示すように、弾性部9の基端面97を所望の固定箇所(上述の弾性部43であれば固定部42)に支持された接続面とし、基端面97がその固定箇所に支持された状態で、弾性部9の先端面98側を+x軸方向に変位させたときの、先端面98のz軸方向の変位をシミュレーションした。+x軸方向の変位量は、10μmとした。
The displacement (vibration) of the
その結果、弾性部9a,9bは、それぞれ、基端面97側が+z軸方向に変位し、先端面98が−z軸方向に変位し、弾性部9aの先端面98の方が、弾性部9bの先端面98よりも、−z軸方向に大きく変位することが解った。このように、弾性部9aの方が、弾性部9bよりも、変位させた方向であるx軸方向とは異なる方向であるz軸方向に大きく変位する。
As a result, the
したがって、弾性部9bのように、曲面部901を有する形状調整部95を接続領域に備えることで、所望の駆動振動の方向であるx軸方向以外の方向であるz軸方向の振動成分を低減することができる。また、「曲面部901」を備えていない弾性部9aに比べて、不要振動成分を半分程度に大きく低減することができる。このため、弾性部9bによれば、弾性部9aに比べてクアドラチャ信号の増大を効果的に低減することができる。
Therefore, as in the
ここで、上述したように、ジャイロセンサー1は、基板2と、基板2に固定されている固定部42と、Y軸に沿って駆動する駆動部44と、駆動部44に作用するコリオリ力によりY軸およびX軸に直交しているZ軸に沿って変位可能な検出部471,472と、駆動部44と固定部42とを接続している質量部41と、質量部41と固定部42とを接続している弾性部43と、を有する。
Here, as described above, the
ジャイロセンサー素子4のうち弾性部43は、基板2に固定された固定部42に接続された部分であり、加工誤差により理想の形状でない、例えば、平行四辺形状や台形などとなることで、駆動振動成分以外の成分を含む振動が生じ易い。そのため、弾性部43に上述した形状調整部435(曲面部401)を備えることは、ジャイロセンサー1においてクアドラチャ信号の増大を低減する上で特に有効である。これは弾性部43が駆動振幅の方向を決めているからであり、弾性部43の理想形状からのずれがクアドラチャ信号を生じさせる主要因となっているからである。つまり、本実施形態のように、弾性部43を構成する第1部分4301に形状調整部435(曲面部401)を備えることにより、弾性部43のZ軸方向の振動成分を減少させることができ、クアドラチャ信号の抑制に効果的である。なお、形状調整部435(曲面部401)のX軸方向(長手方向)の長さを変えたり、形状調整部435(曲面部401)を設ける第1部分4301の本数を変えたり(形状調整部435(曲面部401)の数を変える)することによって、弾性部43のZ軸方向の振動成分をさらに減少させることができる(好ましくは0とすることができる)。
The
ここで、図11、図12、および図13A〜図13Cを参照して、確認することができたクアドラチャ信号の抑制効果について説明する。図11は、形状調整部の長さ(割合)と不要信号との相関を示すグラフである。図12は、角速度を検出する検出回路の一例を示す回路図である。図13Aは、形状調整部形成前のチャージアンプ出力の波形図である。図13Bは、形状調整部形成後のチャージアンプ出力(帰還容量1000fF)の波形図である。図13Cは、形状調整部形成後のチャージアンプ出力(帰還容量2400fF)の波形図である。
Here, the suppression effect of the quadrature signal which could be confirmed will be described with reference to FIGS. 11, 12 and 13A to 13C. FIG. 11 is a graph showing the correlation between the length (ratio) of the shape adjustment unit and the unnecessary signal. FIG. 12 is a circuit diagram showing an example of a detection circuit that detects an angular velocity. FIG. 13A is a waveform diagram of the charge amplifier output before the formation of the shape adjustment unit. FIG. 13B is a waveform diagram of the charge amplifier output (
図11に示すグラフは、第1部分4301の長手方向の長さに対する形状調整部435(曲面部401)の長さの割合[%]と、不要振動であるクアドラチャ信号の大ききさとの相関をプロットした図である。なお、図11に示すグラフでは、横軸に、形状調整部435の長さ(加工長)と、第1部分4301の長さとの割合を、「加工長/ばね長(割合)[%]」で示し、縦軸に、クアドラチャ信号の大きさを「Quad信号」で示している。また、同グラフの横軸「0%」は、形状調整部435が設けられていない状態を示す。図11に示すように、複数のサンプル(図では四つのサンプルAD,BD,ED,FDを示す)に対して、所定の割合の長さで形状調整部435を設けた結果、サンプルごとの挙動にばらつきがあるものの、全てのサンプルAD,BD,ED,FDにおいてクアドラチャ信号が「0(ゼロ)」に近づいている。即ち、全てのサンプルAD,BD,ED,FDにおいて、不要信号であるクアドラチャ信号の絶対値が低減した。この時、各サンプルが持つ8箇所の弾性部43は全て線分Jに線対称となるように加工した。前述したように弾性部43の加工を線分Jに対して片側の1箇所のみにすると、その低減効果は1/8以下であった。また、後述する変形例(図14参照)において詳述するが、サンプルEDのように、1回目の形状調整部435の形成(図中線分ED1で示す)に加えて、更に追加の形状調整部435の形成(図中線分ED2で示す)を行った所、クアドラチャ信号をほぼゼロに近い状態までに消滅させることができた。つまり、第1部分4301に対する形状調整部435の加工面積(加工長さ)を調整することによって、クアドラチャ信号の大きさを調整することができる。
The graph shown in FIG. 11 shows the correlation between the ratio [%] of the length of the shape adjustment portion 435 (curved surface portion 401) to the length in the longitudinal direction of the
このときの検出信号について、図12および図13A〜図13Cを参照して説明する。図12に示すような検出回路を用いたチャージアンプ後(図12中のポイントS10P,S20P)の検出信号(チャージアンプ出力信号)は、以下のような出力波形を呈する。 Detection signals at this time will be described with reference to FIGS. 12 and 13A to 13C. The detection signal (charge amplifier output signal) after charge amplification (points S10P and S20P in FIG. 12) using a detection circuit as shown in FIG. 12 exhibits the following output waveform.
先ず、第1部分4301に対して形状調整部435を設けていない場合、図13Aに示すように、二つのチャージアンプ出力信号S10,S20は、不要振動により、位相の異なるアンバランスな波形状態を示している。
First, when the
これに対し、第1部分4301に対して形状調整部435を設けた場合のチャージアンプ出力信号S10a,S20a(帰還容量1000fF)は、図13Bに示すように、略フラットに重なった波形となり、安定した波形状態を示している。即ち、殆んどクアドラチャ信号が見られない状態を示している。但し、チャージアンプの帰還容量の値を、例えば2400fFに増加させると、図13Cに示すように、同相の波形信号S10b,S20bが出現する。このとき、二つの信号強度差は5%以下であり、位相差は2.7°であった。しかしながら、ジャイロ特性としては、信号強度差は10%以内、位相差は10°以内が望まれていることから、帰還容量の値を2400fFに増加させた場合においても、ジャイロ特性に悪影響を与えることの無いレベルである。
On the other hand, the charge amplifier output signals S10a and S20a (
また、本実施形態では、駆動部44の振動により変位する弾性部43と、駆動部44の振動と相対的に変位せずコリオリ力に応じて変位する支持梁部48とを有するため、弾性部43の加工による支持梁部48への影響が少ない特徴がある。支持梁部48は、Z軸方向に変位可能とするものであればよく、例えば、捻ればね(トーションバネ)、折返し状のばね、Z方向に薄い板状のばねであってもよい。
Further, in the present embodiment, since the
以上、説明したジャイロセンサー1によれば、平面視で駆動部44の駆動方向(Y軸方向)に沿って、且つ質量部41の重心Gを通る線分Jに対して両側に設けられた弾性部43のそれぞれに、当該線分Jに対して線対称に設けられた切欠き部(形状調整部435)が設けられている。このように、弾性部43に設けられた切欠き部(形状調整部435)に対称性を持たせることによって、弾性部43において、質量部41の重心Gを通る線分Jに対して両側のバランスが取れるため、駆動方向以外の弾性部43の振動成分が減少する。その結果、不要な信号の一種であるクアドラチャ信号が低減され、ジャイロセンサー1の検出精度の低下を低減させることができる。
As described above, according to the
また、切欠き部(形状調整部435)は、第1主面431と第1側面433との接続領域、つまり第1主面431および第1側面433の各延長線同士のなす角度θ1が鋭角である箇所(頂部)に設けられている。これにより、弾性部43の断面視形状が非対称な形状であっても、クアドラチャ信号の増大を低減する効果をより顕著に発揮することができる。
In addition, the notch (shape adjusting portion 435) is a connection region between the first
なお、上述した第1実施形態では、全ての第1部分4301に形状調整部435(曲面部401)が備えられている例を示したが、これに限らない。切欠き部としての形状調整部435(曲面部401)は、必要(調整量)に応じて、1または2以上の第1部分4301に設けられていればよい。
In the first embodiment described above, an example is illustrated in which all the
[切欠き部(形状調整部)の変形例]
次に、第1実施形態に係る切欠き部の変形例について、図14を参照して説明する。図14は、第1実施形態の形状調整部の変形例を示す平面図である。なお、以下の説明では、前述した第1実施形態と異なる構成を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成については、同符号を付し、説明を省略することがある。
[Modification of Notch (Shape Adjustment Unit)]
Next, a modification of the notch portion according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a plan view showing a modification of the shape adjusting unit of the first embodiment. In the following description, components different from the first embodiment described above will be mainly described, and the same components as those in the first embodiment may be denoted by the same reference numerals and descriptions thereof may be omitted.
本変形例の切欠き部は、梁部としての第1部分4301の長手方向に配置されている接続領域に、第1の形状調整部435aと、第2の形状調整部435bとを含んでいる。つまり、本変形例の切欠き部は、第1の形状調整部435a、および第2の形状調整部435bが相当する。切欠き部としての第1の形状調整部435aは、長手形状の第1部分4301の第1主面431と第1側面433との接続領域に設けられ、且つ、第1実施形態と同様な曲面状の曲面部(不図示)を含んでいる。また、切欠き部としての第2の形状調整部435bは、長手形状の第1部分4301の第1主面431と第1側面433との接続領域に設けられている。第2の形状調整部435bは、第1の形状調整部435aと僅かな隙間を有して並んで設けられ、且つ、第1の形状調整部435aと同様な曲面状の曲面部(不図示)を含んでいる。換言すれば、曲面部は、互いに離間して配置されている。
The notch portion of this modification includes a first
本変形例によれば、接続領域の一部に複数の切欠き部として、第1の形状調整部435a、および第2の形状調整部435bを設ける。これにより、例えば、第1の形状調整部435aを設けた後にクアドラチャ信号の状態を確認し、その結果に基づいて第2の形状調整部435bの長さを設定し、第2の形状調整部435bを設けることができる。このように、クアドラチャ信号を低減するために、過度の形状変化をさせてしまうなどの調整過多を防ぐことができ、クアドラチャ信号を低減する効果をより顕著に発揮させることができる。
According to this modification, the first
また、第2の形状調整部435bを設けることにより、弾性部43のZ軸方向の振動成分の微調を行うことができる。前述したように、第1の形状調整部435aを設けることで、Z軸方向の振動成分を粗調し、第2の形状調整部435bを設けることで、Z軸方向の振動成分を微調することができる。これにより、より精度よく、弾性部43のZ軸方向の振動成分を減少させることができる。
Further, by providing the second
なお、上述では、切欠き部として、第1の形状調整部435a、および第2の形状調整部435bの二つの形状調整部での構成例を示したがこれに限らない。切欠き部としては、三つ以上の形状調整部で構成されてもよい。
In addition, although the example of a structure in two shape adjustment parts of the 1st
<第2実施形態>
次に、物理量センサーの第2実施形態として、ジャイロセンサー(角速度センサー)を例示し、図15、図16、図17、および図18を参照して説明する。第2実施形態としてのジャイロセンサー(角速度センサー)は、第1実施形態と比し、弾性部に設けられる切欠き部としての形状調整部(凹部)の構成が異なる。したがって、以下の説明では、異なる構成の形状調整部(凹部)を中心に説明する。なお、第1実施形態と同様な構成については同符号を付し、その説明を省略することが有る。
Second Embodiment
Next, a gyro sensor (angular velocity sensor) is illustrated as a second embodiment of the physical quantity sensor, and will be described with reference to FIG. 15, FIG. 16, FIG. 17, and FIG. The gyro sensor (angular velocity sensor) as the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the shape adjusting portion (recess) as a notch provided in the elastic portion. Therefore, in the following description, it demonstrates focusing on the shape adjustment part (recessed part) of a different structure. The same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
図15は、本発明の物理量センサーの第2実施形態に係るジャイロセンサー(角速度センサー)の弾性部における切欠き部としての凹部の配置例を示す平面図である。図16は、図15に示す弾性部の一部を模式的に示す平面図である。図17は、図16に示す弾性部の一部を模式的に示す斜視断面図である。図18は、弾性部の一部を模式的に示す断面図である。 FIG. 15 is a plan view showing an arrangement example of recesses as notches in an elastic part of a gyro sensor (angular velocity sensor) according to a second embodiment of the physical quantity sensor of the present invention. FIG. 16 is a plan view schematically showing a part of the elastic portion shown in FIG. FIG. 17 is a perspective sectional view schematically showing a part of the elastic portion shown in FIG. FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a part of the elastic portion.
[ジャイロセンサー]
第2実施形態に係るジャイロセンサー(角速度センサー)は、図1〜図3を参照して説明した第1実施形態のジャイロセンサー1と同様に、X軸まわりの角速度を検知することのできる角速度センサーである。したがって、第2実施形態に係る説明では、ジャイロセンサー1に係る構成および部位の説明は省略する。
[Gyro sensor]
The gyro sensor (angular velocity sensor) according to the second embodiment is an angular velocity sensor capable of detecting an angular velocity around the X axis, similarly to the
(切欠き部としての凹部)
弾性部43は、第1実施形態と同様に、一つの構造体40(図2参照)に対して本実施形態では四つ設けられており、各弾性部43は、質量部41の一部と固定部42とを接続している。弾性部43は、図15に示すように、駆動部44の駆動方向(Y軸方向)に沿って、平面視において、質量部41の重心Gを通る線分Jに対して両側に設けられている。弾性部43は、線分Jに対して線対称に設けられることが好ましい。このような弾性部43の配置により、線分Jに対する両側のバランスが取れるため、駆動部44の駆動方向以外の弾性部43の振動成分を減少させることができる。
(Concave part as notch part)
Similar to the first embodiment, four
図16に示すように、弾性部43は、平面視において、蛇行形状をなし、X軸方向(長手方向)に沿って延びる長手形状の複数の梁部としての第1部分4301と、Y軸方向(短手方向)に沿って延びる複数の第2部分4302と、を有する。なお、この構成は、第1実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 16, the
弾性部43を構成する第1部分4301には、平面視で、質量部41の重心Gを通る線分Jに対して線対称に設けられた切欠き部としての凹部438が設けられている。第1部分4301の凹部438が設けられた部分は、図18に示すように、弾性部43の他の部分よりも厚さT(Z軸方向の長さ)が薄い薄肉部439となる。なお、本実施形態の凹部438は、第1部分4301の第1主面431側に設けられている。
The
弾性部43は、図1に示されているように、基板2に固定された固定部42に接続された部分であり、加工誤差により理想の形状でないことで、駆動振動成分以外の成分を含む振動が生じ易い。そのため、弾性部43に、切欠き部としての凹部438を備える構成とすることは、クアドラチャ信号の増大を低減する上で特に有効である。これは弾性部43が駆動振幅の方向を決めているからであり、弾性部43の理想形状からのずれがクアドラチャ信号を生じさせる主要因となっているからである。したがって、本実施形態のように固定部42に接続された弾性部43に、切欠き部としての凹部438を設けることがクアドラチャ信号抑制に効果的である。
The
また、本実施形態では、図16および図17に示すように、第1部分4301の長手方向の一部に凹部438が設けられている。このように、第1部分4301の長手方向の一部に凹部438を設けることにより、クアドラチャ信号を低減するために、過度の形状変化をさせてしまうなどの調整過多を防ぐことができ、クアドラチャ信号を低減する効果をより顕著に発揮させることができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 16 and FIG. 17, the
なお、切欠き部としての凹部438の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ドライエッチングにより形成することが好ましい。ドライエッチングでは、マスクを用いるため、より精度よくかつ微細に、凹部438(薄肉部439)を形成することができる。
The method for forming the
上述のように、弾性部43に設けられている凹部438に質量部41の重心Gを通る線分Jに対する対称性を持たせることによって、弾性部43において、線分Jに対して両側のバランスが取れるため、駆動方向以外の弾性部43の振動成分が減少する。その結果、不要な信号の一種であるクアドラチャ信号を低減することができる。
As described above, in the
具体的には、第1部分4301の傾き方向(−Y軸方向側)の先端側(中央よりも先端側)に位置する第1部分4301の少なくとも1つに凹部438(薄肉部439)を設けることで、弾性部43のZ軸方向の振動成分を減少させることができ、反対に、基端側(中央よりも基端側)に位置する第1部分4301の少なくとも1つに凹部438(薄肉部439)を設けることで、弾性部43のZ軸方向の振動成分を増大させることができる。なお、「第1部分4301の傾き方向」とは、本実施形態では、図18中の第1部分4301の下面(第2主面432)に対する上面(第1主面431)のずれ方向、すなわち、−Y軸方向を意味している。
Specifically, a recess 438 (thin-walled portion 439) is provided in at least one of the
これは、四つの第1部分4301を一体の梁部として捉えた場合、平行四辺形の角部のうちの鋭角部分を除去することで、弾性部43のZ軸方向の振動成分を減少させることができ、鈍角部分を除去することで、弾性部43のZ軸方向の振動成分を増大させることができるのと同じ理由であると考えられる。
This is to reduce the vibration component of the
ここで、本実施形態のように、複数の第1部分4301に凹部438(薄肉部439)が設けられている場合には、各薄肉部439の厚さT(または凹部438の深さ)は、互いに等しいことが好ましい。また、複数(四つ)の弾性部43に形成される全ての薄肉部439の厚さTは、互いに同じであることが好ましい。これにより、複数の凹部438(薄肉部439)を同じ工程で形成することができる。なお、前述した「厚さTが互いに等しい」とは、完全に一致する場合に限らず、例えば、製造上の不可避的な誤差を有する場合を含む意味である。
Here, as in the present embodiment, when the plurality of
なお、凹部438の深さによって規定される薄肉部439の厚さTとしては、特に限定されないが、弾性部43の他の部分の厚さの5/10以上、9/10以下であることが好ましい。薄肉部439の厚さTを薄くするほど弾性部43のZ軸方向の振動成分を大きく減少させることができる。そのため、弾性部43のZ軸方向の振動成分を効果的に減少させることができると共に、薄肉部439の機械的強度の過度な低下を防止することができる。
The thickness T of the
以上説明した第2実施形態によれば、平面視で駆動部44の駆動方向(Y軸方向)に沿って、且つ質量部41の重心Gを通る線分Jに対して両側に設けられた弾性部43のそれぞれに、当該線分Jに対して線対称に設けられた切欠き部(凹部438)が設けられている。このように、弾性部43に設けられた切欠き部(凹部438)に対称性を持たせることによって、弾性部43において、質量部41の重心Gを通る線分Jに対して両側のバランスが取れるため、駆動方向以外の弾性部43の振動成分が減少する。その結果、不要な信号の一種であるクアドラチャ信号が低減され、ジャイロセンサーの検出精度の低下を低減させることができる。
According to the second embodiment described above, elasticity is provided on both sides of the line segment J passing the center of gravity G of the
なお、上述した第2実施形態では、全ての第1部分4301に切欠き部としての凹部438(薄肉部439)が備えられている例を示したが、これに限らない。切欠き部として凹部438(薄肉部439)は、必要(調整量)に応じて、1または2以上の第1部分4301に設けられていればよい。
In the second embodiment described above, an example is shown in which all the
また、上述した第2実施形態では、凹部438を第1主面431側に設ける例を示して説明したが、凹部438を第2主面432側に設けてもよいし、第1主面431側と第2主面432側の双方に設けてもよい。
In the second embodiment described above, although the example in which the
[切欠き部(凹部)の変形例]
次に、第2実施形態に係る切欠き部の変形例について、図19を参照して説明する。図19は、第2実施形態の切欠き部としての凹部の変形例を示す平面図である。なお、以下の説明では、前述した第1実施形態と異なる構成を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成については、同符号を付し、説明を省略することがある。
[Modification of Notch (Concave Part)]
Next, a modification of the notch according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a plan view showing a modification of the recess as the notch in the second embodiment. In the following description, components different from the first embodiment described above will be mainly described, and the same components as those in the first embodiment may be denoted by the same reference numerals and descriptions thereof may be omitted.
本変形例の切欠き部は、梁部としての第1部分4301の長手方向に配置されている接続領域に、第1の凹部438aと、第2の凹部438bとを含んでいる。つまり、本変形例の切欠き部は、第1の凹部438a、および第2の凹部438bが相当する。切欠き部としての第1の凹部438aは、長手形状の第1部分4301の第1主面431側に設けられている。また、切欠き部としての第2の凹部438bは、長手形状の第1部分4301の第1主面431側に設けられている。第2の凹部438bは、第1の凹部438aと僅かな隙間を有して並んで設けられている。換言すれば、第2の凹部438b、および第1の凹部438aは、互いに離間して配置されている。
The notch of this modification includes a
本変形例によれば、接続領域の一部に複数の切欠き部として、第1の凹部438a、および第2の凹部438bを設ける。これにより、例えば、第1の凹部438aを設けた後にクアドラチャ信号の状態を確認し、その結果に基づいて第2の凹部438bの長さを設定し、第2の凹部438bを設けることができる。このように、クアドラチャ信号を低減するために、過度の形状変化をさせてしまうなどの調整過多を防ぐことができ、クアドラチャ信号を低減する効果をより顕著に発揮させることができる。
According to this modification, a
また、第1の凹部438aに加え第2の凹部438bを設けることにより、弾性部43のZ軸方向の振動成分の微調を行うことができる。前述したように、第1の凹部438aを設けることで、Z軸方向の振動成分を粗調し、第2の凹部438bを設けることで、Z軸方向の振動成分を微調することができる。これにより、より精度よく、弾性部43のZ軸方向の振動成分を減少させることができる。
Further, by providing the
また、上述では、切欠き部として、第1の凹部438a、および第2の凹部438bの二つの形状調整部での構成例を示したがこれに限らない。切欠き部としては、三つ以上の凹部(薄肉部)で構成されてもよい。
Further, although the configuration example of the two shape adjustment portions of the first
[ジャイロセンサーの製造方法]
次に、本発明のジャイロセンサーの製造方法について、図20を参照して説明する。図20は、第1実施形態および第2実施形態に係るジャイロセンサーの製造方法を示す工程フローチャートである。なお、以下の(製造方法1)では、上述した第1実施形態に係るジャイロセンサー1の製造方法を説明し、構成部位については第1実施形態と同様の構成名および符号を用いて説明する。また、(製造方法2)では、上述した第2実施形態に係るジャイロセンサーの製造方法を説明し、構成部位については第2実施形態と同様の構成名および符号を用いて説明する。
[Method of manufacturing gyro sensor]
Next, a method of manufacturing the gyro sensor of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a process flowchart showing a method of manufacturing the gyro sensor according to the first embodiment and the second embodiment. In the following (Manufacturing method 1), a method of manufacturing the
(製造方法1)
ここでの製造方法1は、前述した第1実施形態に係るジャイロセンサー1の製造方法を示している。図20のフローチャートに示すように、ジャイロセンサー1の製造方法は、[1]基板2を用意する工程(ステップS101)と、[2]素子を形成する工程(ステップS103)と、[3]切欠き部(第1の切欠き部)を形成する第1加工工程(ステップS105)と、[4]不要信号が規定値以上か否かを判定する工程(ステップS107)と、[5]該判定に基づいて第2の切欠き部の大きさを決定し、形成する第2加工工程(ステップS109)と、[6]基板に蓋部材を接合する工程(ステップS111)と、を有する。以下、各工程を順次説明する。
(Manufacturing method 1)
The
なお、以下では、基板2がアルカリ金属イオンを含むガラス材料で構成され、ジャイロセンサー素子4となる部材がシリコン材料で構成され、蓋部材3がシリコン材料で構成されている場合を例に説明する。なお、ウェーハの面内にジャイロセンサー素子4が、複数配置される構成とすることができる。
In the following description, the
[1]基板2を用意する工程(ステップS101)
先ず、基板2を用意する工程(ステップS101)では、平板状の母材をフォトリソグラフィーおよびエッチングによりパターニングすることにより、突出部22を有する凹部21を備えた基板2(図2参照)を用意する。
[1] Step of Preparing Substrate 2 (Step S101)
First, in the step of preparing the substrate 2 (step S101), the flat base material is patterned by photolithography and etching to prepare the substrate 2 (see FIG. 2) provided with the
[2]素子を形成する工程(ステップS103)
次に、素子を形成する工程(ステップS103)では、前述の図3で示したような質量部41と、複数の固定部42と、複数の弾性部43と、複数の駆動部44と、複数の固定駆動部45,46と、検出部471,472と、複数の支持梁部48とを有する素子を形成する。なお、ここでの素子とは、後述する工程を経てジャイロセンサー素子4となるものである。また、突出部22の上面に固定検出部49を形成することができる。
[2] Step of Forming Element (Step S103)
Next, in the step of forming the element (step S103), the
具体的には、まず、板状の部材を用意し、基板2上に部材を例えば陽極接合法により接合する。そして接合された部材上にハードマスクを形成し、部材をエッチングによりパターニングすることにより、素子を形成する。本実施形態では、部材のエッチングとして、反応性プラズマガスを用いたエッチングプロセスとデポジション(堆積)プロセスとを組み合わせた深掘りエッチング技術であるボッシュ法(Bosch process)を好適に用いている。なお、部材は、パターニングする前に、例えば研磨することにより薄肉化してもよい。
Specifically, first, a plate-like member is prepared, and the member is bonded onto the
[3]切欠き部(第1の切欠き部)を形成する第1加工工程(ステップS105)
次に、弾性部43に切欠き部(第1の切欠き部)としての形状調整部435(第1の形状調整部435a)を形成する第1加工工程(ステップS105)では、弾性部43の第1部分4301の第1主面431と第1側面433との接続領域を加工し、所定の長さの切欠き部(第1の切欠き部)としての形状調整部435(第1の形状調整部435a)を形成する(図4、図14参照)。形状調整部435(第1の形状調整部435a)は、弾性部43を加工し、Z軸方向からの平面視で、駆動方向(Y軸方向)に沿って、且つ質量部41の重心Gを通る線分Jに対して線対称に形成する。なお、弾性部43を加工することは、弾性部43の一部を除去または変形させることを含む。また、この加工により、切欠き部(第1の切欠き部)としての形状調整部435(第1の形状調整部435a)が形成される。
[3] First Machining Step (Step S105) of Forming Notches (First Notches)
Next, in the first processing step (step S105) of forming the shape adjustment portion 435 (first
また、本実施形態では、接続領域の一部を加工する。これにより、第1部分4301の第1主面431と第1側面433との接続領域の一部に曲面部401で構成された形状調整部435(第1の形状調整部435a)を形成することができる。ここで形成する形状調整部435(第1の形状調整部435a)の大きさ(長さ)は、ジャイロセンサー素子4ごとに、予め測定された弾性部43のZ軸方向の振動成分の大きさに基づいて設定される。形状調整部435(第1の形状調整部435a)を第1部分4301の一部に形成することにより、クアドラチャ信号を低減させるために必要な、適度な大きさの切欠き部として形状調整部435(第1の形状調整部435a)を形成することができる。
In the present embodiment, part of the connection area is processed. Thus, the shape adjustment portion 435 (first
また、第1部分4301の第1主面431と第1側面433とが接続する角度θ(内角)は、90°未満であり、すなわち鋭角である。弾性部43を加工する箇所としては、第1部分4301の第1主面431と第1側面433との接続領域の角度θのように鋭角をなす部分であることが好ましい。これにより、不要振動成分(不要信号)を低減する効果を高めることができる。
In addition, an angle θ (inner angle) at which the first
また、本第1加工工程(ステップS105)における加工は、弾性部43の上方から第1部分4301の第1主面431と第1側面433との接続領域に対してレーザー光を照射することにより行う。レーザー光は、特に第1側面433の傾斜方向側から照射することが好ましい。これにより、曲面部401で構成された形状調整部435(第1の形状調整部435a)を高精度に形成することができる。
Further, the processing in the first processing step (step S105) is performed by irradiating the connection region of the first
ここで用いるレーザー光の波長は、例えば、200nm以上1110nm以下であることが好ましく、260nm以上1100nm以下であることがより好ましい。このような範囲内であると、ドロスやデブリ等が多くなり過ぎることを低減することができる。また、レーザー光としては、YAGレーザーを用いることが好ましい。特に、本実施形態では、基本波長が1064nmあるYAGレーザーの第2高調波(532nm)のレーザー光を好適に用いている。YAGレーザーの第2高調波(532nm)よりも小さい波長をシリコン材から成る弾性部43に適用するとアブレーション(蒸散)現象が発生し適度な加工を施すことができる。
The wavelength of the laser beam used here is, for example, preferably 200 nm or more and 1110 nm or less, and more preferably 260 nm or more and 1100 nm or less. It can reduce that a dross, debris, etc. become too much that it is in such a range. Moreover, as a laser beam, it is preferable to use a YAG laser. In particular, in the present embodiment, laser light of the second harmonic (532 nm) of a YAG laser having a fundamental wavelength of 1064 nm is preferably used. When a wavelength smaller than the second harmonic (532 nm) of the YAG laser is applied to the
また、照射される箇所におけるレーザー光の形状(断面形状)および大きさは、特に限定されず、例えば、1辺の長さが1μm〜200μmの正方形や、直径が1μm〜300μmの円形とすることができる。ただし、本実施形態のようにレーザー光を照射する場合、レーザー光の形状および大きさは、1辺の長さが1μm〜100μm程度の正方形または直径が1μm〜100μm程度の円形であることが好ましい。特に、本実施形態では、直径が3μm程度の円形をなすレーザー光を好適に用いている。 In addition, the shape (cross-sectional shape) and size of the laser beam at the portion to be irradiated are not particularly limited, and for example, one side has a length of 1 μm to 200 μm and a diameter of 1 μm to 300 μm. Can. However, when irradiating a laser beam as in the present embodiment, the shape and size of the laser beam is preferably a square having a side length of about 1 μm to 100 μm or a circle having a diameter of about 1 μm to 100 μm. . In particular, in the present embodiment, a circular laser beam having a diameter of about 3 μm is preferably used.
また、レーザー光を用いることで、弾性部43の曲面部401における部分(頂部)には、レーザー光が照射されることにより材質が変化した変質部(変質層)411(図6参照)が形成される。
Further, by using a laser beam, an altered portion (deteriorated layer) 411 (see FIG. 6) whose material is changed by irradiating the laser beam is formed on a portion (top portion) of the
本実施形態では、シリコン材(単結晶シリコン材)により形成された弾性部43の第1部分4301の第1主面431と第1側面433との接続領域に、YAGレーザーの第2高調波である波長532nmのレーザー光を、第1主面431の垂線に対して20°〜45°と成るように、約0.5mJの強度で数回照射した。その結果、照射された部分(接続領域)には、丸みを帯び、第1側面433よりも−Y軸方向に突出した変質部411(切欠き部としての形状調整部435(第1の形状調整部435a)が形成された(図6参照)。この変質部411は、レーザー光により、結晶性が変化していると考えられ、具体的には、溶融して再結晶化していると考えられる。このような変質部411を備えることで、不要振動成分(不要信号)を低減する効果を高めることができる。
In the present embodiment, the second harmonic of the YAG laser is applied to the connection region between the first
なお、第1部分4301の第1主面431と第1側面433との接続領域を加工する方法としては、前述したレーザー光を照射する方法に限定されず、ハロゲンヒーター等によりランプ加熱する方法、集束イオンビーム(FIB)等で物理的に除去する方法等を用いることも可能である。
The method of processing the connection region between the first
[4]不要信号が規定値以上か否かを判定する工程(ステップS107)
次に、不要信号が規定値以上か否かを判定する工程(ステップS107)では、弾性部43の第1部分4301の第1主面431と第1側面433との接続領域に、所定の長さの曲面部401を含む形状調整部435(第1の形状調整部435a)を形成した結果、ジャイロセンサー1の不要信号が規定値以内となったかを判定する。この判定で、不要信号が規定値以上である場合(ステップS107:Yes)、即ち不要信号が規定値まで減少していない場合は、次の第2加工工程(ステップS109)に進み、追加する第2の切欠き部として第2の形状調整部435b(図14参照)を形成する。また、この判定で、不要信号が規定値以下である場合(ステップS107:No)、即ち不要信号が規定値以下にまで減少している場合は、次の基板2に蓋部材3を接合する工程(ステップS111)に進む。
[4] Step of Determining Whether the Unwanted Signal is Above the Specified Value (Step S107)
Next, in the step of determining whether the unnecessary signal is equal to or more than the specified value (step S107), a predetermined length is provided in the connection region between the first
[5]第2の切欠き部の大きさを決定し、形成する第2加工工程(ステップS109)
次に、第2の切欠き部の大きさを決定し、形成する第2加工工程(ステップS109)では、前段の工程(ステップS107)における不要信号の判定結果に基づいて、第2の切欠き部としての第2の形状調整部435b(曲面部401)の大きさ(長さ)を決定する。そして、決定された第2の形状調整部435bの大きさに基づいて、第2の形状調整部435bを形成する。
[5] A second processing step of determining and forming the size of the second notch (step S109)
Next, in the second processing step (step S109) of determining and forming the size of the second notch, the second notch is determined based on the determination result of the unnecessary signal in the previous step (step S107). The size (length) of the second
第2の形状調整部435bは、先の工程(ステップS105)において形成された形状調整部435(第1の形状調整部435a)と間隙を有して配置され、第1部分4301の第1主面431と第1側面433との接続領域の一部に形成する。第2の形状調整部435bは、Z軸方向からの平面視で、駆動方向(Y軸方向)に沿って、且つ質量部41の重心Gを通る線分Jに対して線対称に形成する。ここで、形状調整部435(第1の形状調整部435a)および第2の形状調整部435b、共に切欠き部を構成する。第2の形状調整部435bは、先の第1加工工程(ステップS105)における形状調整部435(第1の形状調整部435a)の形成と同様な加工で形成することができる。第2の形状調整部435bは、第1加工工程(ステップS105)と同様のレーザー光を照射することにより形成することが好適である。
The second
[6]基板に蓋部材を接合する工程(ステップS111)
次に、基板2に蓋部材3を接合する工程(ステップS111)では、図2に示して説明したように、基板2の上面23に、凹部31を有する蓋部材3を接合する。これにより、基板2の凹部21と蓋部材3の凹部31とによりジャイロセンサー素子4を収納する空間Sが形成される。以上の工程により、図2に示すようなジャイロセンサー1を得ることができる。
[6] A step of bonding the lid member to the substrate (step S111)
Next, in the step of bonding the
なお、図示しないが、ジャイロセンサー1は、後述する製造方法2も同様であるが、ウェーハWFの面内(ウェーハWF上)に、複数配置されて加工されてもよく、この場合、基板2に蓋部材3を接合する工程(ステップS111)の後に設けられる個片化する工程において、ダイシングブレード(不図示)などを用いて個片化されてもよい。この工程において、個片化されたジャイロセンサー1を得ることができる。
Although not shown, the
また、図示はしないが、蓋部材3に空間Sの内外を連通する貫通孔が設けられていてもよい。蓋部材3に当該貫通孔を有する場合は、空間Sを形成した後に、当該貫通孔を用いて空間Sを真空引きした後に貫通孔を封止することで、空間Sを減圧(真空)状態とすることができる。これは、後述する製造方法2も同様である。
Although not shown, a through hole may be provided in the
(製造方法2)
ここでの製造方法2は、前述した第2実施形態に係るジャイロセンサーの製造方法を示している。ジャイロセンサーの製造方法2は、前述の製造方法1と同様に、[1]基板2を用意する工程(ステップS101)と、[2]素子を形成する工程(ステップS103)と、[3]切欠き部(第1の切欠き部)を形成する第1加工工程(ステップS105)と、[4]不要信号が規定値以上か否かを判定する工程(ステップS107)と、[5]該判定に基づいて第2の切欠き部の大きさを決定し、形成する第2加工工程(ステップS109)と、[6]基板に蓋部材を接合する工程(ステップS111)と、を有する。
(Manufacturing method 2)
The
但し、製造方法2は、[3]切欠き部(第1の切欠き部)を形成する第1加工工程(ステップS105)と、[5]該判定に基づいて第2の切欠き部の大きさを決定し、形成する第2加工工程(ステップS109)とが、前述の製造方法1と異なり、他の工程は製造方法1と同様である。したがって、以下では、製造方法1と異なる工程である、[3]切欠き部(第1の切欠き部)を形成する第1加工工程(ステップS105)、および[5]該判定に基づいて第2の切欠き部の大きさを決定し、形成する第2加工工程(ステップS109)について説明し、製造方法1と同様の工程につては説明を省略する。以下、第1加工工程(ステップS105)、および第2加工工程(ステップS109)を順次説明する。
However, the
[3]切欠き部(第1の切欠き部)を形成する第1加工工程(ステップS105)
弾性部43に切欠き部(第1の切欠き部)としての凹部438、もしくは第1の凹部438aを形成する第1加工工程(ステップS105)では、製造方法1と同様な工程である、[1]基板2を用意する工程(ステップS101)と、[2]素子を形成する工程(ステップS103)とを経て形成された部材に加工を行う。
[3] First Machining Step (Step S105) of Forming Notches (First Notches)
In the first processing step (step S105) for forming the
弾性部43に切欠き部(第1の切欠き部)としての凹部438、もしくは第1の凹部438aを形成する第1加工工程(ステップS105)では、弾性部43の第1部分4301の第1主面431側を加工し、所定の長さの切欠き部としての凹部438(第1の凹部438a)を形成する(図16、図19参照)。
In the first processing step (step S105) of forming the
凹部438(第1の凹部438a)は、第1部分4301の一部を加工して設ける。ここで形成する凹部438(第1の凹部438a)の大きさ(長さ)、および配置は、ジャイロセンサー素子4ごとに、予め測定された弾性部43のZ軸方向の振動成分の大きさに基づいて設定される。また、凹部438(第1の凹部438a)は、弾性部43を加工し、Z軸方向からの平面視で、駆動方向(Y軸方向)に沿って、且つ質量部41の重心Gを通る線分Jに対して線対称に形成する。凹部438(第1の凹部438a)の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ドライエッチングにより形成することが好ましい。ドライエッチングでは、マスクを用いるため、より精度よくかつ微細に、凹部438(第1の凹部438a)を形成することができる。凹部438(第1の凹部438a)を第1部分4301の一部に形成することにより、クアドラチャ信号を低減させるために必要な、適度な大きさの切欠き部として凹部438(第1の凹部438a)を形成することができる。
The recess 438 (
[5]第2の切欠き部の大きさを決定し、形成する第2加工工程(ステップS109)
前段の工程である、[4]不要信号が規定値以上か否かを判定する工程(ステップS107)に続く、[5]第2の切欠き部の大きさを決定し、形成する第2加工工程(ステップS109)では、ステップS107における不要信号の判定結果に基づいて、第2の切欠き部としての第2の凹部438bの大きさ(長さ)を決定する。そして、決定された第2の凹部438bの大きさに基づいて、第2の凹部438bを形成する。
[5] A second processing step of determining and forming the size of the second notch (step S109)
[5] A second process of determining and forming the size of the second notch following the step (step S107) of determining whether or not the [4] unnecessary signal is a specified value or higher, which is the previous step. In the step (step S109), the size (length) of the
第2の凹部438bは、先の工程(ステップS105)において形成された凹部438(第1の凹部438a)と間隙を有して配置され、第1部分4301の第1主面431側の一部に追加して形成する。第2の凹部438bは、Z軸方向からの平面視で、駆動方向(Y軸方向)に沿って、且つ質量部41の重心Gを通る線分Jに対して線対称に形成する。ここで、凹部438(第1の凹部438a)および第2の凹部438b、共に切欠き部を構成する。第2の凹部438bは、先の第1加工工程(ステップS105)における凹部438(第1の凹部438a)の形成と同様な加工で形成することができる。第2の凹部438bは、第1加工工程(ステップS105)と同様のドライエッチングにより形成することが好適である。
The
そして、基板2に蓋部材3を接合する工程(ステップS111)において、基板2の上面23に、凹部31を有する蓋部材3を接合する。これにより、基板2の凹部21と蓋部材3の凹部31とによりジャイロセンサー素子4を収納する空間Sが形成される。以上の工程により、第2実施形態に係るジャイロセンサーを得ることができる。
Then, in the step of bonding the
以上説明した製造方法1および製造方法2によれば、第1加工工程(ステップS105)において、弾性部43を加工し、Z軸方向からの平面視で、駆動方向(Y軸方向)に沿って、且つ質量部41の重心Gを通る線分Jに対して線対称に加工された切欠き部(形状調整部435、第1の形状調整部435a、もしくは凹部438、第1の凹部438a)を設ける。そして、第2の加工工程(ステップS109)において、第1加工工程(ステップS105)での加工結果に基づいて、さらに弾性部43を加工し、第1加工工程(ステップS105)で形成した切欠き部(形状調整部435、第1の形状調整部435a、もしくは凹部438、第1の凹部438a)に加えて、質量部41の重心Gを通る線分Jに対して線対称に設ける第2の切欠き部(第2の形状調整部435b、第2の凹部438b)により、線分Jに対して両側のバランスやクアドラチャ信号の低減量などの微調整を行うことができる。これにより、クアドラチャ信号の出現量を詳細にコントロールすることができ、より高い検出精度の物理量センサー(ジャイロセンサー)を製造することができる。
According to
[物理量センサーデバイス]
次に、物理量センサーとしてのジャイロセンサー1を備えた物理量センサーデバイスについて、図21を参照して説明する。図21は、物理量センサーデバイスの概略構成を示す断面図である。
Physical quantity sensor device
Next, a physical quantity sensor device including the
物理量センサーデバイス800は、図21に示すように、ベース基板810と、ベース基板810上に設けられた物理量センサーとしてのジャイロセンサー1と、ジャイロセンサー1上に設けられた回路素子820(IC)と、ジャイロセンサー1と回路素子820とを電気的に接続するボンディングワイヤーBW1と、ベース基板810と回路素子820とを電気的に接続するボンディングワイヤーBW2と、ジャイロセンサー1および回路素子820をモールドするモールド部830と、を有している。ここで、ジャイロセンサー1としては、例えば、前述した第1実施形態もしくは第2実施形態のいずれかを用いることができる。
The physical
ベース基板810は、ジャイロセンサー1を支持する基板であり、例えば、インターポーザー基板である。このようなベース基板810の上面には複数の接続端子811が配置されており、下面には複数の実装端子812が配置されている。また、ベース基板810内には、図示しない内部配線が配置されており、この内部配線を介して、各接続端子811が、対応する実装端子812と電気的に接続されている。このようなベース基板810としては、特に限定されず、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。
The
また、ジャイロセンサー1は、基板2を下側(ベース基板810側)に向けてベース基板810上に配置されている。そして、ジャイロセンサー1は、接合部材を介してベース基板810に接合されている。
In addition, the
また、回路素子820は、ジャイロセンサー1上に配置されている。そして、回路素子820は、接合部材を介してジャイロセンサー1の蓋部材3に接合されている。また、回路素子820は、ボンディングワイヤーBW1を介してジャイロセンサー1の各電極パッド(不図示)と電気的に接続され、ボンディングワイヤーBW2を介してベース基板810の接続端子811と電気的に接続されている。このような回路素子820には、ジャイロセンサー1を駆動する駆動回路や、ジャイロセンサー1からの出力信号に基づいて角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、必要に応じて含まれている。
Also, the
また、モールド部830は、ジャイロセンサー1および回路素子820をモールドしている。これにより、ジャイロセンサー1や回路素子820を水分、埃、衝撃等から保護することができる。モールド部830としては、特に限定されないが、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。
In addition, the
以上のような物理量センサーデバイス800は、ジャイロセンサー1を有している。そのため、ジャイロセンサー1の効果を享受でき、高精度な物理量センサーデバイス800が得られる。
The physical
なお、物理量センサーデバイス800の構成としては、上記の構成に限定されず、例えば、ジャイロセンサー1がセラミックパッケージに収納された構成となっていてもよい。
The configuration of the physical
[複合センサー]
次に、図22を参照して、前述の物理量センサーとしてのジャイロセンサー1を備えた複合センサーの構成例について説明する。図22は、複合センサーの概略構成を示す機能ブロック図である。なお、以下では、第1実施形態に係るジャイロセンサー1を用いた例を示して説明する。
[Complex sensor]
Next, with reference to FIG. 22, a configuration example of a composite sensor provided with the
図22に示すように、複合センサー900は、上述したようなジャイロセンサー素子4を含むジャイロセンサー1を用いたX軸角速度センサー920x、Y軸角速度センサー920y、およびZ軸角速度センサー920zと、加速度センサー素子を含む加速度センサー950と、を備えている。X軸角速度センサー920x、Y軸角速度センサー920y、およびZ軸角速度センサー920zは、それぞれ一軸方向の角速度を高精度に計測することができる。加速度センサー950は、3軸方向の加速度をそれぞれ測定するために、三つの加速度センサー素子を備えている。また、複合センサー900は、例えば、ジャイロセンサー素子4を駆動する駆動回路や、ジャイロセンサー1からの信号に基づいてX軸、Y軸およびZ軸の各軸方向の角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を含む制御回路部(IC)を備えることができる。
As shown in FIG. 22, the
このような複合センサー900によれば、ジャイロセンサー1で構成されるX軸角速度センサー920x、Y軸角速度センサー920y、およびZ軸角速度センサー920zと加速度センサー950とによって容易に複合センサー900を構成することができ、例えば加速度データや角速度データを取得することができる。
According to such a
[慣性計測ユニット]
次に、図23および図24を参照して、慣性計測ユニット(IMU:Inertial Measurement Unit)について説明する。図23は、慣性計測ユニットの概略構成を示す分解斜視図である。図24は、慣性計測ユニットの慣性センサー素子の配置例を示す斜視図である。
[Inertial Measurement Unit]
Next, with reference to FIGS. 23 and 24, an inertial measurement unit (IMU) will be described. FIG. 23 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the inertial measurement unit. FIG. 24 is a perspective view showing an arrangement example of an inertial sensor element of the inertial measurement unit.
図23に示す慣性計測ユニット2000(IMU:Inertial Measurement Unit)は、自動車や、ロボットなどの運動体(被装着装置)の姿勢や、挙動(慣性運動量)を検出する装置である。慣性計測ユニット2000は、3軸の加速度センサーと、3軸の角速度センサーと、を備えた、いわゆる6軸モーションセンサーとして機能する。
An inertial measurement unit 2000 (IMU: Inertial Measurement Unit) shown in FIG. 23 is a device that detects the posture or behavior (inertial momentum) of a moving object (mounted device) such as a car or a robot. The
慣性計測ユニット2000は、平面形状が略正方形の直方体である。また、正方形の対角線方向に位置する2箇所の頂点近傍に、固定部としてのネジ穴2110が形成されている。この2箇所のネジ穴2110に2本のネジを通して、自動車などの被装着体の被装着面に慣性計測ユニット2000を固定することができる。なお、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンや、デジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。
The
慣性計測ユニット2000は、アウターケース2100と、接合部材2200と、センサーモジュール2300と、を有し、アウターケース2100の内部に、接合部材2200を介在させて、センサーモジュール2300を挿入した構成となっている。また、センサーモジュール2300は、インナーケース2310と、基板2320と、を有している。
アウターケース2100の外形は、慣性計測ユニット2000の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する2箇所の頂点近傍に、それぞれネジ穴2110が形成されている。また、アウターケース2100は、箱状であり、その内部にセンサーモジュール2300が収納されている。
The outer shape of the
インナーケース2310は、基板2320を支持する部材であり、アウターケース2100の内部に収まる形状となっている。また、インナーケース2310には、基板2320との接触を防止するための凹部2311や後述するコネクター2330を露出させるための開口2312が形成されている。このようなインナーケース2310は、接合部材2200(例えば、接着剤を含浸させたパッキン)を介してアウターケース2100に接合されている。また、インナーケース2310の下面には接着剤を介して基板2320が接合されている。
The
図24に示すように、基板2320の上面には、コネクター2330、Z軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340z、X軸、Y軸およびZ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサー2350などが実装されている。また、基板2320の側面には、X軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340xおよびY軸まわりの角速度を検出する角速度センサー2340yが実装されている。なお、角速度センサー2340z,2340x,2340yとしては、特に限定されず、コリオリの力を利用した前述のジャイロセンサー1を用いることができる。また、加速度センサー2350としては、特に限定されず、静電容量型の加速度センサーなどを用いることができる。
As shown in FIG. 24, on the upper surface of the
また、基板2320の下面には、制御IC2360が実装されている。制御IC2360は、MCU(Micro Controller Unit)であり、不揮発性メモリーを含む記憶部や、A/Dコンバーターなどを内蔵しており、慣性計測ユニット2000の各部を制御する。記憶部には、加速度、および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。なお、基板2320には、その他にも複数の電子部品が実装されている。
Further, a
以上、慣性計測ユニット2000について説明した。このような慣性計測ユニット2000は、角速度センサー2340z,2340x,2340yおよび加速度センサー2350と、これら各センサー2340z,2340x,2340y,2350の駆動を制御する制御部としての制御IC2360(制御回路)と、を含んでいる。これにより、上述したジャイロセンサー1の効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測ユニット2000が得られる。
The
[携帯型電子機器]
次に、ジャイロセンサー1を用いた携帯型電子機器について、図25および図26に基づき、詳細に説明する。以下、携帯型電子機器の一例として、腕時計型の活動計(アクティブトラッカー)を示して説明する。
[Portable Electronics]
Next, a portable electronic device using the
腕時計型の活動計(アクティブトラッカー)であるリスト機器1000は、図25に示すように、バンド1032,1037等によってユーザーの手首等の部位(被検体)に装着され、デジタル表示の表示部150を備えるとともに無線通信が可能である。上述した本発明に係るジャイロセンサー1は、角速度を測定する角速度センサー114(図26参照)として、加速度を計測するセンサーなどと共にリスト機器1000に組込まれている。
The
リスト機器1000は、少なくとも角速度センサー114(図26参照)が収容されているケース1030と、ケース1030に収容され、角速度センサー114からの出力データを処理する処理部100(図26参照)と、ケース1030に収容されている表示部150と、ケース1030の開口部を塞いでいる透光性カバー1071と、を備えている。ケース1030の透光性カバー1071のケース1030の外側には、ベゼル1078が設けられている。ケース1030の側面には、複数の操作ボタン1080,1081が設けられている。以下、図26も併せて参照しながら、さらに詳細に説明する。
The
加速度センサー113は、互いに交差する(理想的には直交する)3軸方向の各々の加速度を検出し、検出した3軸加速度の大きさ、および向きに応じた信号(加速度信号)を出力する。また、角速度センサー114は、互いに交差する(理想的には直交する)3軸方向の各々の角速度を検出し、検出した3軸角速度の大きさ、および向きに応じた信号(角速度信号)を出力する。
The
リスト機器1000は、GPS(Global Positioning System)センサー110を備えている。GPSは、全地球測位システムとも呼ばれ、複数の衛星信号に基づいて地球上の現在位置を測定するための衛星測位システムである。GPSは、GPS時刻情報と軌道情報とを使用して測位計算をおこないユーザーの位置情報を取得する機能やユーザーの移動距離や移動軌跡を計測する機能、および時計機能における時刻修正機能を備えている。GPSセンサー110は、GPS衛星からの衛星信号に基づいて地球上の現在位置を測定することができる。
The
表示部150を構成する液晶ディスプレイ(LCD)では、種々の検出モードに応じて、例えば、GPSセンサー110や地磁気センサー111を用いた位置情報、移動量や加速度センサー113、もしくは角速度センサー114などを用いた運動量などの運動情報、脈拍センサー115などを用いた脈拍数などの生体情報、もしくは現在時刻などの時刻情報などが表示される。なお、温度センサー116を用いた環境温度を表示することもできる。
The liquid crystal display (LCD) constituting the
通信部170は、ユーザー端末と図示しない情報端末との間の通信を成立させるための各種制御を行う。通信部170は、例えば、Bluetooth(登録商標)(BTLE:Bluetooth Low Energyを含む)、Wi−Fi(登録商標)(Wireless Fidelity)、Zigbee(登録商標)、NFC(Near field communication)、ANT+(登録商標)等の近距離無線通信規格に対応した送受信機やUSB(Universal Serial Bus)等の通信バス規格に対応したコネクターを含んで構成される。
The
処理部100(プロセッサー)は、例えば、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等により構成される。処理部100は、記憶部140に格納されたプログラムと、操作部120(例えば操作ボタン1080,1081)から入力された信号とに基づき、各種の処理を実行する。処理部100による処理には、GPSセンサー110、地磁気センサー111、圧力センサー112、加速度センサー113、角速度センサー114、脈拍センサー115、温度センサー116、計時部130の各出力信号に対するデータ処理、表示部150に画像を表示させる表示処理、音出力部160に音を出力させる音出力処理、通信部170を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー180からの電力を各部へ供給する電力制御処理などが含まれる。
The processing unit 100 (processor) is configured by, for example, a micro processing unit (MPU), a digital signal processor (DSP), an application specific integrated circuit (ASIC) or the like. The
このようなリスト機器1000では、少なくとも以下のような機能を有することができる。
1.距離:高精度のGPS機能により計測開始からの合計距離を計測する。
2.ペース:ペース距離計測値から、現在の走行ペースを表示する。
3.平均スピード:走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。
4.標高:GPS機能により、標高を計測し表示する。
5.ストライド:GPS電波が届かないトンネル内などでも歩幅を計測し表示する。
6.ピッチ:1分あたりの歩数を計測し表示する。
7.心拍数:脈拍センサーにより心拍数を計測し表示する。
8.勾配:山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。
9.オートラップ:事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計測を行う。
10.運動消費カロリー:消費カロリーを表示する。
11.歩数:運動開始からの歩数の合計を表示する。
Such a
1. Distance: Measure the total distance from the start of measurement by high precision GPS function.
2. Pace: Displays the current running pace from the pace distance measurement value.
3. Average Speed: Calculates and displays the average speed from the start of driving to the present.
4. Elevation: Measure and display elevation by GPS function.
5. Stride: Measures and displays stride even in a tunnel where GPS radio waves do not reach.
6. Pitch: Measure and display the number of steps per minute.
7. Heart rate: The heart rate is measured and displayed by the pulse sensor.
8. Slope: Measures and displays the slope of the ground during training and trail runs in mountainous areas.
9. Auto lap: Automatic lap measurement is performed when running a certain distance or certain time set in advance.
10. Exercise calories burned: Display calories burned.
11. Number of steps: Display the total number of steps from the start of exercise.
なお、リスト機器1000は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、デュアスロンやトライアスロン等マルチスポーツ対応のランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、および衛星測位システム、例えばGPSを搭載したGPSウォッチ、等に広く適用できる。
Note that the
また、上述では、衛星測位システムとしてGPS(Global Positioning System)を用いて説明したが、他の全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)を利用してもよい。例えば、EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System)、GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System)、GALILEO、BeiDou(BeiDou Navigation Satellite System)、等の衛星測位システムのうち1又は2以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも一つにWAAS(Wide Area Augmentation System)、EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)等の静止衛星型衛星航法補強システム(SBAS:Satellite-based Augmentation System)を利用してもよい。 Also, although the above description has been made using the GPS (Global Positioning System) as a satellite positioning system, another Global Navigation Satellite System (GNSS) may be used. For example, one or more of satellite positioning systems such as EGNOS (European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service), QZSS (Quasi Zenith Satellite System), GLONASS (GLO Bal NAvigation Satellite System), GALILEO, BeiDou (BeiDou Navigation Satellite System), etc. You may use In addition, using at least one of the satellite positioning systems, the Satellite-based Augmentation System (SBAS) such as Wide Area Augmentation System (WAAS), European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service (EGNOS), etc. It is also good.
このような携帯型電子機器は、ジャイロセンサー1、および処理部100を備えているので、優れた信頼性を有している。
Such a portable electronic device includes the
[電子機器]
次に、ジャイロセンサー1を用いた電子機器について、図27〜図29に基づき、詳細に説明する。
[Electronics]
Next, an electronic device using the
先ず、図27を参照して、電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターについて説明する。図27は、電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を模式的に示す斜視図である。 First, with reference to FIG. 27, a mobile personal computer which is an example of the electronic apparatus will be described. FIG. 27 is a perspective view schematically showing a configuration of a mobile personal computer which is an example of the electronic apparatus.
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、角速度センサーとして機能するジャイロセンサー1が内蔵されており、ジャイロセンサー1の検出データに基づいて制御部1110が、例えば姿勢制御などの制御を行なうことができる。
In this figure, the
図28は、電子機器の一例であるスマートフォン(携帯電話機)の構成を模式的に示す斜視図である。 FIG. 28 is a perspective view schematically showing a configuration of a smartphone (mobile phone) as an example of the electronic device.
この図において、スマートフォン1200は、上述したジャイロセンサー1が組込まれている。ジャイロセンサー1によって検出された検出データ(角速度データ)は、スマートフォン1200の制御部1201に送信される。制御部1201は、CPU(Central Processing Unit)を含んで構成されており、受信した検出データからスマートフォン1200の姿勢や、挙動を認識して、表示部1208に表示されている表示画像を変化させたり、警告音や、効果音を鳴らしたり、振動モーターを駆動して本体を振動させることができる。換言すれば、スマートフォン1200のモーションセンシングを行い、計測された姿勢や、挙動から、表示内容を変えたり、音や、振動などを発生させたりすることができる。特に、ゲームのアプリケーションを実行する場合には、現実に近い臨場感を味わうことができる。
In this figure, the
図29は、電子機器の一例であるディジタルスチー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。 FIG. 29 is a perspective view showing a configuration of a digital still camera as an example of the electronic apparatus. Note that in this figure, the connection to an external device is also shown in a simplified manner.
この図において、ディジタルスチールカメラ1300のケース(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ーとしても機能する。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。
In this figure, a
撮影者が表示部1310に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。また、このディジタルスチールカメラ1300では、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にはテレビモニター1430が、デー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、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター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ールカメラ1300には、角速度センサーとして機能するジャイロセンサー1が内蔵されており、ジャイロセンサー1の検出データに基づいて制御部1316が、例えば手振れ補正などの制御を行なうことができる。
When the photographer confirms the subject image displayed on the
このような電子機器は、ジャイロセンサー1、および制御部1110,1201,1316を備えているので、優れた信頼性を有している。
Such an electronic device includes the
なお、ジャイロセンサー1を備える電子機器は、図27のパーソナルコンピューター、図28のスマートフォン(携帯電話機)、図29のディジタルスチールカメラの他にも、例えば、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ー)、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ー、カーナビゲーション装置、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、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、地震計、歩数計、傾斜計、ハードディスクの振動を計測する振動計、ロボットやドローンなど飛行体の姿勢制御装置、自動車の自動運転用慣性航法に使用される制御機器等に適用することができる。 In addition to the personal computer of FIG. 27, the smartphone (mobile phone) of FIG. 28, the digital still camera of FIG. Inkjet printers), laptop personal computers, televisions, video cameras, video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic organizers (including communication functions), electronic dictionaries, calculators, electronic game machines, word processors, workstations, televisions Telephone, TV monitor for crime prevention, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (such as electronic thermometer, sphygmomanometer, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasound diagnostic device, electronic endoscope), fish finder, various measuring devices, instruments Class (for example, vehicles Used in aircraft and ship instruments), flight simulators, seismometers, pedometers, inclinometers, vibrometers that measure the vibration of hard disks, attitude control devices for flying objects such as robots and drones, and inertial navigation for autonomous driving of automobiles Can be applied to control devices, etc.
[移動体]
次に、ジャイロセンサー1を用いた移動体を図30に示し、詳細に説明する。図30は、移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。
[Mobile body]
Next, a moving body using the
図30に示すように、自動車1500にはジャイロセンサー1が内蔵されており、例えば、ジャイロセンサー1によって車体1501の姿勢を検出することができる。ジャイロセンサー1の検出信号は、車体の姿勢を制御する姿勢制御部としての車体姿勢制御装置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、ジャイロセンサー1は、他にもキーレスエントリーシステム、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システム(エンジンシステム)、自動運転用慣性航法の制御機器、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。
As shown in FIG. 30, the
また、移動体に適用されるジャイロセンサー1は、上記の例示の他にも、例えば、二足歩行ロボットや電車などの姿勢制御、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、およびドローンなどの遠隔操縦あるいは自律式の飛行体の姿勢制御、農業機械(農機)、もしくは建設機械(建機)などの姿勢制御、ロケット、人工衛星、船舶、AGV(無人搬送車)、および二足歩行ロボットなどの制御において利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、ジャイロセンサー1、およびそれぞれの制御部(不図示)が組み込まれる。
In addition to the above examples, the
このような移動体は、ジャイロセンサー1、および制御部(例えば、姿勢制御部としての車体姿勢制御装置1502)を備えているので、優れた信頼性を有している。
Such a moving body includes the
以上、物理量センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、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。 Although the physical quantity sensor, the inertial measurement unit, the portable electronic device, the electronic device, and the moving body have been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is the same. It can be replaced with any configuration having the function of In addition, any other component may be added to the present invention.
また、前述した実施形態では、X軸、Y軸およびZ軸が互いに直交しているが、互いに交差していれば、これに限定されず、例えば、X軸がYZ平面の法線方向に対して若干傾いていてもよいし、Y軸がXZ平面の法線方向に対して若干傾いていてもよいし、Z軸がXY平面の法線方向に対して若干傾いていてもよい。なお、若干とは、物理量センサー(ジャイロセンサー1)がその効果を発揮することができる範囲を意味し、具体的な傾き角度(数値)は、構成等によって異なる。 In the embodiment described above, the X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other, but the present invention is not limited to this as long as they intersect with each other. For example, the X axis is perpendicular to the YZ plane. The Y axis may be slightly inclined with respect to the normal direction of the XZ plane, or the Z axis may be slightly inclined with respect to the normal direction of the XY plane. Note that “slightly” means a range in which the physical quantity sensor (gyro sensor 1) can exhibit the effect, and the specific inclination angle (numerical value) differs depending on the configuration or the like.
1…物理量センサーとしてのジャイロセンサー、2…基板、3…蓋部材、4…センサー素子としてのジャイロセンサー素子(角速度センサー素子)、10…パッケージ、21…凹部、22…突出部、23…上面、31…凹部、33…下面、40,40a,40b…構造体、41…質量部、42…固定部、43…弾性部、44…駆動部、45…固定駆動部、46…固定駆動部、48…支持梁部、49,49a,49b…固定電極部としての固定検出部、212…底面、401…曲面部、411…変質部(変質層)、430…外周面、431…第1主面、432…第2主面、433…第1側面、434…第2側面、435…切欠き部としての形状調整部、435a…切欠き部としての第1の形状調整部、435b…切欠き部としての第2の形状調整部、438…切欠き部としての凹部、438a…切欠き部としての第1の凹部、438b…切欠き部としての第2の凹部、471…可動部としての検出部、472…可動部としての検出部、473…フレーム、800…物理量センサーデバイス、900…複合センサー、1000…携帯型電子機器としてのリスト機器、1100…電子機器としてのパーソナルコンピューター、1200…電子機器としてのスマートフォン、1300…電子機器としてのディジタルスチールカメラ、1500…移動体としての自動車、1501…車体、2000…慣性計測ユニット、4301…梁部としての第1部分、4302…連結部としての第2部分、QL1,QL2,QL3,QL4,QL5,QL6,QL7,QL8,QL9…概ねの境界を示す想像線、G…質量部の重心、J…重心Gを通る線分。
DESCRIPTION OF
Claims (20)
基板と、
前記基板に固定されている固定部と、
前記基板に設けられている固定電極部と、
駆動部と、
前記駆動部に接続され、前記駆動部の駆動方向に変位可能な質量部と、
前記質量部と接続され、前記固定電極部と対向し、前記対向している方向に変位可能な可動部と、
平面視で、前記駆動方向に沿って前記質量部の重心を通る線分に対して両側に設けられ、前記質量部と前記固定部とを接続している弾性部と、
を含み、
前記弾性部のそれぞれには、
平面視で、前記線分に対して線対称に切欠き部が設けられている、
ことを特徴とする物理量センサー。 Detect physical quantities,
A substrate,
A fixing portion fixed to the substrate;
A fixed electrode portion provided on the substrate;
A drive unit,
A mass unit connected to the drive unit and displaceable in the drive direction of the drive unit;
A movable portion connected to the mass portion, opposed to the fixed electrode portion, and displaceable in the opposite direction;
An elastic portion provided on both sides with respect to a line segment passing the center of gravity of the mass portion along the driving direction in plan view, and connecting the mass portion and the fixing portion;
Including
Each of the elastic parts is
In plan view, notches are provided in line symmetry with respect to the line segment,
Physical quantity sensor characterized by
前記切欠き部は、前記基板側、および前記基板と反対側の少なくともいずれかに設けられている、
ことを特徴とする物理量センサー。 In claim 1,
The notch portion is provided on at least one of the substrate side and the side opposite to the substrate.
Physical quantity sensor characterized by
前記弾性部は、長手形状の複数の梁部、および前記梁部間を折り返すように連結する連結部を含む蛇行形状をなし、
前記梁部は、
前記対向している方向に向き、互いに表裏の関係にある第1主面および第2主面と、
前記第1主面の一方端と前記第2主面の一方端とに接続している第1側面と、
前記第1主面の他方端と前記第2主面の他方端とに接続している第2側面と、
を含み、
前記第1側面および前記第2側面は、前記対向している方向に対して傾斜している、
ことを特徴とする物理量センサー。 In claim 1 or 2,
The elastic portion has a serpentine shape including a plurality of elongated beams and a connecting portion connecting the beams so as to turn back.
The beam portion is
First main surface and second main surface facing in the opposite direction and in a relationship of front and back,
A first side surface connected to one end of the first main surface and one end of the second main surface;
A second side surface connected to the other end of the first main surface and the other end of the second main surface;
Including
The first side surface and the second side surface are inclined with respect to the opposing direction,
Physical quantity sensor characterized by
前記切欠き部は、前記梁部の前記第1主面側もしくは前記第2主面側の少なくともいずれかから凹んでいる凹部である、
ことを特徴とする物理量センサー。 In claim 3,
The notch portion is a concave portion recessed from at least one of the first main surface side or the second main surface side of the beam portion.
Physical quantity sensor characterized by
前記凹部を複数有し、複数の前記凹部は、互いに離間している、
ことを特徴とする物理量センサー。 In claim 4,
A plurality of the recesses are provided, and the plurality of recesses are separated from each other,
Physical quantity sensor characterized by
前記切欠き部は、前記梁部の前記第1主面および前記第2主面と、前記第1側面および前記第2側面との接続領域に設けられ、且つ、曲面状の曲面部を含む、
ことを特徴とする物理量センサー。 In claim 3,
The notch portion is provided in a connection region between the first main surface and the second main surface of the beam portion, and the first side surface and the second side surface, and includes a curved surface portion having a curved shape.
Physical quantity sensor characterized by
前記曲面部を複数有し、複数の前記曲面部は、互いに離間している、
ことを特徴とする物理量センサー。 In claim 6,
A plurality of the curved surface portions are provided, and the plurality of curved surface portions are separated from each other,
Physical quantity sensor characterized by
前記切欠き部は、前記梁部の前記長手形状の一部に設けられている、
ことを特徴とする物理量センサー。 In any one of claims 3 to 7,
The notch portion is provided in a part of the longitudinal shape of the beam portion.
Physical quantity sensor characterized by
前記切欠き部は、加工変質層である、
ことを特徴とする物理量センサー。 In any one of claims 6 to 8,
The notched portion is a processing-altered layer,
Physical quantity sensor characterized by
前記物理量は、角速度である、物理量センサー。 In any one of claims 1 to 9,
The physical quantity sensor is an angular velocity.
加速度センサーと、
を含む、複合センサー。 A physical quantity sensor according to claim 10,
An acceleration sensor,
Including complex sensors.
加速度センサーと、
前記物理量センサーおよび前記加速度センサーを制御する制御部と、
を備えている、慣性計測ユニット。 A physical quantity sensor according to claim 10,
An acceleration sensor,
A control unit that controls the physical quantity sensor and the acceleration sensor;
, An inertial measurement unit.
前記物理量センサーが収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、
を含む、
携帯型電子機器。 A physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 10;
A case containing the physical quantity sensor;
A processing unit housed in the case and processing output data from the physical quantity sensor;
A display unit housed in the case;
A translucent cover closing the opening of the case;
including,
Portable electronic devices.
衛星測位システムを含み、
ユーザーの移動距離や移動軌跡を計測する、携帯型電子機器。 In claim 13,
Including satellite positioning systems,
A portable electronic device that measures the movement distance and movement trajectory of the user.
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、
を備えている、電子機器。 A physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 10;
A control unit that performs control based on a detection signal output from the physical quantity sensor;
Equipped with an electronic device.
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて姿勢の制御を行う姿勢制御部と、
を備えている、移動体。 A physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 10;
An attitude control unit that controls an attitude based on a detection signal output from the physical quantity sensor;
Equipped with a mobile.
エンジンシステム、ブレーキシステム、およびキーレスエントリーシステムの少なくとも何れかのシステムを含み、
前記姿勢制御部は、前記検出信号に基づいて、前記システムを制御する、移動体。 In claim 16,
Including at least one of an engine system, a brake system, and a keyless entry system,
The mobile station, wherein the attitude control unit controls the system based on the detection signal.
前記基板に固定されている固定部と、前記基板に設けられている固定電極部と、駆動部と、前記駆動部に接続され、前記駆動部の駆動方向に変位可能な質量部と、前記固定電極部と対向し、前記対向している方向に変位可能な可動部と、前記質量部と前記固定部とを接続している弾性部と、を形成する工程と、
前記弾性部を加工し、平面視で、前記駆動方向に沿って、前記質量部の重心を通る線分に対して、線対称に切欠き部を形成する第1加工工程と、
前記第1加工工程での加工結果に基づいて、さらに前記弾性部を加工し、前記切欠き部に加えて、前記質量部の重心を通る線分に対して、線対称に第2の切欠き部を形成する第2加工工程と、
を含んでいることを特徴とする物理量センサーの製造方法。 A step of preparing a substrate;
A fixed part fixed to the substrate, a fixed electrode part provided on the substrate, a drive part, a mass part connected to the drive part and displaceable in the drive direction of the drive part, and fixed Forming a movable portion facing the electrode portion and movable in the opposite direction, and an elastic portion connecting the mass portion and the fixed portion;
A first processing step of processing the elastic portion and forming notches in line symmetry with respect to a line segment passing through the center of gravity of the mass portion along the drive direction in plan view;
The elastic portion is further processed based on the processing result in the first processing step, and in addition to the notch portion, the second notch is axisymmetrically with respect to a line segment passing through the center of gravity of the mass portion. A second processing step of forming a portion;
A method of manufacturing a physical quantity sensor, comprising:
前記弾性部は、蛇行形状をなし、複数の梁部と、前記梁部間を折り返すように連結する連結部と、を備えており、
前記第1加工工程では、前記切欠き部を、前記梁部の一部に形成する、
ことを特徴とする物理量センサーの製造方法。 In claim 18,
The elastic portion has a serpentine shape, and includes a plurality of beam portions and a connecting portion that connects the beam portions so as to turn back.
In the first processing step, the notch portion is formed in a part of the beam portion.
A method of manufacturing a physical quantity sensor characterized by
前記切欠き部は、前記弾性部にレーザー光を照射すること、または前記弾性部をエッチングすることにより形成されている、
ことを特徴とする物理量センサーの製造方法。 In claim 18 or 19,
The notch portion is formed by irradiating the elastic portion with laser light or etching the elastic portion.
A method of manufacturing a physical quantity sensor characterized by
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