JP2020030067A - 物理量センサー、センサーデバイス、電子機器、および移動体 - Google Patents

物理量センサー、センサーデバイス、電子機器、および移動体 Download PDF

Info

Publication number
JP2020030067A
JP2020030067A JP2018154485A JP2018154485A JP2020030067A JP 2020030067 A JP2020030067 A JP 2020030067A JP 2018154485 A JP2018154485 A JP 2018154485A JP 2018154485 A JP2018154485 A JP 2018154485A JP 2020030067 A JP2020030067 A JP 2020030067A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
physical quantity
movable body
substrate
quantity sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018154485A
Other languages
English (en)
Inventor
永田　和幸
Kazuyuki Nagata
和幸 永田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2018154485A priority Critical patent/JP2020030067A/ja
Priority to US16/542,568 priority patent/US11085947B2/en
Publication of JP2020030067A publication Critical patent/JP2020030067A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/027—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising intertial navigation means, e.g. azimuth detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0831—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type having the pivot axis between the longitudinal ends of the mass, e.g. see-saw configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

【課題】物理量が加わったときの可動体の変位を効率よく検出することのできる物理量センサーを提供する。【解決手段】物理量センサーは、基板と、前記基板に対して変位可能に配置されている可動体と、前記基板の前記可動体と対向する位置に設けられている電極と、前記可動体を前記基板に固定しているアンカー部と、前記可動体の回転軸であり、前記アンカー部と前記可動体とを連結している梁部と、を含み、前記可動体は、前記梁部の一方側に設けられている第１質量部、および前記梁部の他方側に設けられている第２質量部と、前記第１質量部と前記梁部との間に設けられている第１バネと、前記第２質量部と前記梁部との間に設けられている第２バネと、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、物理量センサー、センサーデバイス、電子機器、および移動体に関する。
従来、加速度等の慣性力を検出する物理量センサーとして、揺動可能に支持された可動部（可動体）と、可動部に対向する位置に間隙を有して配置された支持基板と、を備えたＭＥＭＳ装置が知られている。例えば、特許文献１には、支持基板から離間して配置され、該支持基板の法線方向（該支持基板と交差する方向）に加速度に応じて回転可能とされた可動部と、支持基板に可動部と対向する状態で配置された下部電極と、を備え、可動部は、回転する際の回転軸となると共に支持基板にアンカー部を介して支持されたトーション梁を有し、下部電極と対向する第１部位と下部電極と対向する第２部位とを有している加速度センサーが記載されている。
このような加速度センサーは、可動部に慣性力が印加され、トーション梁がねじれることにより、可動部がトーション梁を軸に面外方向にシーソーのように動くことで可動部と下部電極との容量が変動し、その容量変化を検出することによって加速度を求めることができる。このような可動部の変位は、可動部においてトーション梁から最も離れた位置（先端位置）が大きく、トーション梁に近い位置では、可動部の変位が小さくなる。トーション梁の両側に配置された第１部位および第２部位に対向する下部電極は、容量変化の線形性の異なりを防止するため、可動部の第１部位側と第２部位側とで、トーション梁に対して同じ位置とすることが望まれる。したがって、下部電極は、第１部位側および第２部位側共に、トーション梁に近い位置に配置されている。
特開２０１４−２０９０８２号公報
しかしながら、上述のように、可動部（可動体）の第１部位側および第２部位側共に、トーション梁に近い位置に下部電極が配置されている場合、下部電極が配置される位置の可動部の変位は、先端位置に対して小さくなってしまい、可動部の変位を効率よく検出することができないという課題があった。
本願の物理量センサーは、基板と、前記基板に対して変位可能に配置されている可動体と、前記基板の前記可動体と対向する位置に設けられている電極と、前記可動体を前記基板に固定しているアンカー部と、前記可動体の回転軸であり、前記アンカー部と前記可動体とを連結している梁部と、を含み、前記可動体は、前記梁部の一方側に設けられている第１質量部、および前記梁部の他方側に設けられている第２質量部と、前記第１質量部と前記梁部との間に設けられている第１バネと、前記第２質量部と前記梁部との間に設けられている第２バネと、を備えていることを特徴とする。
上述の物理量センサーにおいて、前記基板に固定され、前記第１質量部が連結されている第２梁部と、前記基板に固定され、前記第２質量部が連結されている第３梁部と、を備えていてもよい。
上述の物理量センサーにおいて、前記可動体の外周に位置し、前記可動体と間隙を有して設けられている枠部と、前記枠部と前記第１質量部とを連結している第２梁部と、前記枠部と前記第２質量部とを連結している第３梁部と、を備えていてもよい。
上述の物理量センサーにおいて、前記第２質量部の質量は、前記第１質量部の質量よりも大きいこととしてもよい。
上述の物理量センサーにおいて、前記電極は、前記第１質量部と対向する第１電極と、前記第２質量部と対向する第２電極とを含むこととしてもよい。
上述の物理量センサーにおいて、前記第１バネと前記梁部とは、第１連結部によって連結され、前記第２バネと前記梁部とは、第２連結部によって連結されており、前記梁部の剛性は、前記第１連結部および前記第２連結部の剛性よりも低いこととしてもよい。
本願のセンサーデバイスは、上記いずれかの物理量センサーと、前記物理量センサーと電気的に接続されている電子部品と、を備えていることを特徴とする。
本願の電子機器は、上記いずれか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、を備えていることを特徴とする。
本願の移動体は、上記いずれか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、を備えていることを特徴とする。
本発明の第１実施形態に係る物理量センサーを示す平面図（上面図）。 図１中のＡ−Ａ線断面図。 図１中のＢ−Ｂ線断面図。 図１に示す物理量センサーが備える可動体の揺動を模式的に示す斜視図。 従来の物理量センサーの可動体の動作状態を示す断面図。 第１実施形態に係る物理量センサーの可動体の動作状態を示す断面図。 第１実施形態に係る物理量センサーの効果を説明するグラフ。 本発明の第２実施形態に係る物理量センサーを示す平面図（上面図）。 図７中のＣ−Ｃ線断面図。 揺動構造体の変形例を示す平面図（上面図）。 揺動構造体を基板に固定するアンカー部の変形例１を示す平面図。 アンカー部の変形例２を示す平面図。 アンカー部の変形例３を示す平面図。 本発明のセンサーデバイスの一例を示す断面図。 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。 移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図。 走行支援システムの概略的な構成を示す図。 走行支援システムの概略的な構成を示す機能ブロック図。
以下、本発明の物理量センサー、センサーデバイス、電子機器、および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。また、各図面において、説明の便宜上、一部の構成要素を省略することがある。また、各図面において、分かり易くするために各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
１．物理量センサー
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る物理量センサーを、図１、図２、図３、および図４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センサーを示す平面図（上面図）である。なお、図１では、便宜上、蓋体を透視して図示している。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図である。図４は、図１に示す物理量センサーが備える可動体の揺動を模式的に示す斜視図である。なお、各図には、説明の便宜上、互いに直交する三つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が図示されており、各軸を表す矢印の先端側を「＋」、基端側を「−」とする。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」と言う。また、＋Ｚ軸方向側を「上」もしくは「上方」、−Ｚ軸方向側を「下」もしくは「下方」とも言う。
図１、図２、および図３に示す物理量センサー１は、例えば、慣性センサーとして用いられ、具体的には、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを測定することのできる加速度センサーとして用いられる。このような物理量センサー１は、基板２と、基板２上に配置された揺動構造体（素子部）３と、揺動構造体３を覆うように基板２に接合された蓋体５と、を有する。以下、これら各部について、順次詳細に説明する。
（基板）
基板２は、基板２の上方側の面である上面に開口する凹部２１を有する。また、Ｚ軸方向からの平面視で、凹部２１は、揺動構造体３を内側に内包するように、揺動構造体３よりも大きく形成されている。凹部２１は、揺動構造体３と基板２との接触を防止するための逃げ部として機能する。また、図２に示すように、基板２は、凹部２１の底面に設けられた突起状のマウント部２２、および第２マウント部２３を有する。そして、マウント部２２、第２マウント部２３の上面には、揺動構造体３が接合されている。これにより、揺動構造体３を、凹部２１の底面と離間させた状態で基板２に固定することができる。また、図１に示すように、基板２は、上面に開放する溝部２５，２６，２７を有している。
基板２としては、絶縁性を有していることが好ましく、例えばアルカリ金属イオン（Ｎａ+等の可動イオン）を含むガラス材料（例えば、パイレックス（登録商標）ガラス、テンパックス（登録商標）ガラスのような硼珪酸ガラス）で構成されたガラス基板を用いることができる。ここで、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ていると、蓋体５や揺動構造体３がシリコンを用いて構成されている場合、これらと基板２との接合を陽極接合により行うことができる。ただし、基板２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板やセラミックス基板を用いてもよい。なお、基板２の表面には、必要に応じて、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜が形成されていてもよい。
また、基板２は、電極を有する。電極は、凹部２１の底面に配置された第１電極としての第１固定電極８１、第２電極としての第２固定電極８２、およびダミー電極８３を含んで構成されている。また、基板２は、溝部２５，２６，２７の内側に配置された配線７５，７６，７７を有している。配線７５，７６，７７の一端部は、それぞれ、蓋体５の外側に露出し、外部装置との電気的な接続を行う電極パッドＰとして機能する。また、図２に示すように、配線７５は、マウント部２２まで引き回され、マウント部２２上で揺動構造体３と電気的に接続されている。また、配線７５は、ダミー電極８３とも電気的に接続されている。また、配線７６は、第１固定電極８１と電気的に接続され、配線７７は、第２固定電極８２と電気的に接続されている。
このような第１固定電極８１、第２固定電極８２、ダミー電極８３、および配線７５，７６，７７の構成材料としては、導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ3Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｓｂ含有ＳｎＯ2、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物（透明電極材料）、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、またはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
（揺動構造体）
揺動構造体３は、図１、図２、および図３に示すように、基板２の上方に設けられている。この揺動構造体３は、基板２に設けられているマウント部２２の上面に接合されているアンカー部としての固定部３１と、基板２から離間し、基板２に対向して設けられ、固定部３１に対して変位可能な可動体３２と、固定部３１と可動体３２とを接続する梁部としての支持梁３３と、を有している。そして、Ｚ軸方向に沿った加速度Ａｚが作用すると、図４に示すように、可動体３２が支持梁３３を回転軸（揺動中心軸）ａＹとして、支持梁３３を捩り変形させながら揺動する。換言すれば、可動体３２は、固定部３１に対して、回転軸（揺動中心軸）ａＹを中心軸として、例えばＸ軸方向マイナス側がＺ軸方向マイナス側に変位し、Ｘ軸方向プラス側がＺ軸方向プラス側に変位する、所謂シーソー揺動可能に構成されている。即ち、可動体３２は、支持梁３３を回転軸（揺動中心軸）ａＹとして、基板２と交差する方向に回転変位することが可能に設けられている。
可動体３２は、Ｚ軸方向からの平面視で、Ｘ軸方向を長辺とする長方形状をなしている。そして、可動体３２は、回転軸ａＹに対してＸ軸方向のマイナス側に位置する第１質量部３２１と、回転軸ａＹに対してＸ軸方向のプラス側に位置する第２質量部３２２と、第１質量部３２１と第２質量部３２２とを変位可能に連結する連結部３４と、を有している。即ち、第１質量部３２１および第２質量部３２２は、支持梁３３のＸ軸方向の両側に設けられている。言い換えると、支持梁３３の一方側に第１質量部３２１が設けられ、支持梁３３の他方側に第２質量部３２２が設けられている。
そして、可動体３２は、連結部３４において、支持梁３３と接続されている。また、第２質量部３２２は、第１質量部３２１よりもＸ軸方向に長く、加速度Ａｚが加わったときの回転モーメント（トルク）が第１質量部３２１よりも大きい。この回転モーメントの差によって、加速度Ａｚが加わると、可動体３２が回転軸ａＹまわりに揺動する。
連結部３４は、回転軸ａＹに対して第１質量部３２１側に設けられている第１バネ３２６ａ、および第１連結部３２５ａと、回転軸ａＹに対して第２質量部３２２側に設けられている第２バネ３２６ｂ、および第２連結部３２５ｂと、を含み構成されている。
第１バネ３２６ａは、第１質量部３２１のＹ軸方向のプラス側およびマイナス側の両端部に接続されている二つの第１接続部３２９ａの間にあって、第１質量部３２１と間隙を有しＹ軸方向に沿って延設されている。第１連結部３２５ａは、第１バネ３２６ａのＹ軸方向中央部に接続されている第２接続部３２８ａによって第１バネ３２６ａと連結されている。第１連結部３２５ａは、固定部３１の外周に沿って間隙を有して延設されて第２連結部３２５ｂと連結され、その連結部分において、梁部としての支持梁３３と連結されている。つまり、第１バネ３２６ａと梁部としての支持梁３３とは、第１連結部３２５ａによって連結されている。
第２バネ３２６ｂは、第２質量部３２２のＹ軸方向のプラス側およびマイナス側の両端部に接続されている二つの第１接続部３２９ｂの間にあって、第２質量部３２２と間隙を有しＹ軸方向に沿って延設されている。第２連結部３２５ｂは、第２バネ３２６ｂのＹ軸方向中央部に接続されている第２接続部３２８ｂによって第２バネ３２６ｂと連結されている。第２連結部３２５ｂは、固定部３１の外周に沿って間隙を有して延設されて第１連結部３２５ａと連結され、その連結部分において、梁部としての支持梁３３と連結されている。つまり、第２バネ３２６ｂと梁部としての支持梁３３とは、第２連結部３２５ｂによって連結されている。
ここで、支持梁３３の剛性は、第１連結部３２５ａおよび第２連結部３２５ｂの剛性よりも低くなるように構成される。このような構成とすることにより、第１連結部３２５ａおよび第２連結部３２５ｂが、支持梁３３よりも変形し難いため、支持梁３３が回転軸として基板２と交差する方向に回転するような力（物理量）が可動体３２に加わったときの支持梁３３の回転を、第１連結部３２５ａおよび第２連結部３２５ｂの回転変位によって第１バネ３２６ａ、および第２バネ３２６ｂに伝えることができる。
上述のように、可動体３２は、連結部３４における第１連結部３２５ａと第２連結部３２５ｂとの連結部分において、梁部としての支持梁３３と連結されている。そして、第１連結部３２５ａと第２連結部３２５ｂとの連結部分は、Ｚ軸方向からの平面視で、回転軸（揺動中心軸）ａＹと重なる位置に設けられる。つまり、可動体３２は、Ｚ軸方向からの平面視で、回転軸（揺動中心軸）ａＹを境界として第１質量部３２１と、第２質量部３２２とに区分されている。
また、第２質量部３２２は、第１質量部３２１よりもＸ軸方向に長く構成されている。したがって、第２質量部３２２は、平面視で第１質量部３２１よりも面積が大きくなり、質量が大きくなることから、加速度Ａｚが加わったときの回転モーメント（トルク）が第１質量部３２１よりも大きい。この回転モーメントの差によって、加速度Ａｚが加わると、可動体３２が回転軸ａＹまわりに揺動する。なお、以下では、第２質量部３２２の基端部であって、回転軸ａＹに対して第１質量部３２１と対称な部分を「基部３２２ａ」とも言い、第２質量部３２２の先端部であって、回転軸ａＹに対して第１質量部３２１と非対称な部分を「トルク発生部３２２ｂ」とも言う。このような構成により、第１質量部３２１および第２質量部３２２の揺動中心軸まわりのモーメントを容易に異ならせることができる。
また、可動体３２は、第１質量部３２１と第２質量部３２２との間に、第１連結部３２５ａと第２連結部３２５ｂとで囲まれた開口３２４を有し、開口３２４内に固定部３１、支持梁３３、および二つの固定部３１間を繋ぎ支持梁３３と連結されている接続梁３２７が配置されている。このような形状とすることにより、揺動構造体３の小型化を図ることができる。また、支持梁３３は、Ｙ軸方向に沿って延在し、回転軸ａＹを形成している。ただし、固定部３１や支持梁３３の配置は、特に限定されず、例えば、可動体３２の外側に位置していてもよい。
また、可動体３２は、第１質量部３２１のＸ方向マイナス側の端から、接続部４０ａを介してＹ軸方向プラス側およびマイナス側の両方向に延設され、基板２に設けられている第２マウント部２３に、それぞれの固定端４２ａで固定されている第２梁部４１ａを有している。即ち、第２梁部４１ａは、基板２に固定端４２ａが固定され、第１質量部３２１に連結されている。そして、第２梁部４１ａは、第２マウント部２３に対して捩りおよび撓み変形可能であり、第１質量部３２１のＺ軸方向への変位に伴って、第２マウント部２３に対して捩りおよび撓み変形することができる。即ち、第２梁部４１ａは、第１質量部３２１のＺ軸方向への変位に対する支えのサポート機能を有している。
また、可動体３２は、第２質量部３２２のＸ方向プラス側の端から、接続部４０ｂを介してＹ軸方向プラス側およびマイナス側の両方向に延設され、基板２に設けられている第２マウント部２３に、それぞれの固定端４２ｂで固定されている第３梁部４１ｂを有している。即ち、第３梁部４１ｂは、基板２に固定端４２ｂが固定され、第２質量部３２２に連結されている。そして、第３梁部４１ｂは、第２マウント部２３に対して捩りおよび撓み変形可能であり、第２質量部３２２のＺ軸方向への変位に伴って、第２マウント部２３に対して捩りおよび撓み変形することができる。即ち、第３梁部４１ｂは、第２質量部３２２のＺ軸方向への変位に対する支えのサポート機能を有している。
このように、第１質量部３２１が第２梁部４１ａにより基板２（第２マウント部２３）に固定され、第２質量部３２２が第３梁部４１ｂにより基板２（第２マウント部２３）に固定されている。したがって、第１質量部３２１は、支持梁３３および第２梁部４１ａの複数の梁部によって、第２質量部３２２は、支持梁３３および第３梁部４１ｂの複数の梁部によって、変位をサポートすることができる。これにより、力（物理量）に対する第１質量部３２１および第２質量部３２２の変位が安定し、検出の精度を向上させることができる。
ここで、電極（第１固定電極８１、第２固定電極８２、ダミー電極８３）の説明に戻る。Ｚ軸方向からの平面視で、第１電極としての第１固定電極８１は、第１質量部３２１と対向して配置されている。また、第２電極としての第２固定電極８２は、第２質量部３２２の基部３２２ａと対向して配置されている。また、ダミー電極８３は、第２質量部３２２のトルク発生部３２２ｂと対向して配置されている。物理量センサー１の駆動時には、所定電圧が揺動構造体３に印加され、第１固定電極８１と第１質量部３２１との間には静電容量Ｃａが形成され、第２固定電極８２と第２質量部３２２の基部３２２ａとの間には静電容量Ｃｂが形成される。
ここで、物理量センサー１に加速度Ａｚが加わった場合の、可動体３２の揺動について、図４を参照して説明する。物理量センサー１に加速度Ａｚが加わると、第１質量部３２１および第２質量部３２２の回転モーメントの異なりから、可動体３２が支持梁３３を捩り変形させながら回転軸ａＹを中心にして揺動する。ここで、支持梁３３の回転を受けた第１連結部３２５ａおよび第２連結部３２５ｂは、支持梁３３よりも剛性が高く変形し難いため、回転軸ａＹを中心にして全体が傾くように回転変位する。これに伴って、第１質量部３２１および第２質量部３２２もＺ軸方向に回転変位しようとするが、第１質量部３２１と第１連結部３２５ａとの間、および第２質量部３２２と第２連結部３２５ｂとの間に配置されている第１バネ３２６ａ、および第２バネ３２６ｂが、自身のバネ性によって基板２と交差する方向へ撓み、この撓みによって、回転変位が吸収される。これにより、第１質量部３２１および第２質量部３２２は、第１固定電極８１または第２固定電極８２に対して略直交するＺ軸方向に変位することができる。換言すれば、第１質量部３２１および第２質量部３２２は、第１固定電極８１または第２固定電極８２の設けられている基板２と交差する方向に変位することができる。
このような可動体３２の揺動（変位）により、第１質量部３２１と第１固定電極８１のギャップおよび第２質量部３２２の基部３２２ａと第２固定電極８２のギャップがそれぞれ変化し、これに応じて静電容量Ｃａ，Ｃｂがそれぞれ変化する。そのため、物理量センサー１は、これら静電容量Ｃａ，Ｃｂの変化量に基づいて加速度Ａｚを検出することができる。
なお、可動体３２の揺動（変位）が、第１固定電極８１または第２固定電極８２に対して略直交するＺ軸方向（基板２と交差する方向）に変位することにより、第１質量部３２１および第２質量部３２２の変位を広い面積の電極によって効率よく検出することができる。このことについて、図５Ａ、図５Ｂ、および図６を参照して説明する。図５Ａは、比較例として、従来の物理量センサーの可動体の動作状態を示す断面図である。図５Ｂは、第１実施形態に係る物理量センサーの可動体の動作状態を示す断面図である。図６は、第１実施形態に係る物理量センサーの効果を説明するグラフである。
図５Ａに示す従来の可動体３２ｒを構成する第１質量部３２１ｒは、加速度Ａｚが加わると、回転軸ａＹを中心にして回転し、図中二点鎖線で示す変位後の第１質量部３２１ｎのように、回転軸ａＹから離れるにしたがって第１固定電極８１との距離が近づくように傾斜する。したがって、回転軸ａＹ（図１に示す支持梁３３）に近い位置では、第１質量部３２１ｒの変位量が小さく、つまり第１質量部３２１ｒと第１固定電極８１との間の距離が大きくなり、第１質量部３２１ｒの変位を効率よく検出することができない。
これに対し、図５Ｂに示す第１実施形態に係る可動体３２を構成する第１質量部３２１は、加速度Ａｚが加わると、回転軸ａＹを中心にする回転が第１バネ３２６ａ（図１参照）の撓みによって吸収され、図中二点鎖線で示す変位後の第１質量部３２１ｍのように、第１固定電極８１に対して略直交するＺ軸方向に変位する。したがって、回転軸ａＹとの距離にかかわらず、第１質量部３２１ｍと第１固定電極８１との距離が小さくなることから、第１質量部３２１の変位を広い面積によって効率よく検出することができる。
図６には、比較例として図５Ａに示した従来の第１質量部３２１ｒと、図５Ｂに示した第１実施形態の第１質量部３２１とに関し、加速度の大きさと検出感度との相関を示している。図６にグラフに示されているように、第１実施形態の第１質量部３２１（第１質量部３２１ｍ）を用いた検出感度は、従来の第１質量部３２１ｒ（第１質量部３２１ｎ）を用いた検出感度と比較して、ほぼ２倍の検出感度となっている。このように、第１実施形態の第１質量部３２１（第１質量部３２１ｍ）では、第１質量部３２１の変位を効率よく検出することができる。つまり、可動体３２（図１参照）の構成では、物理量としての加速度に対する検出感度を向上させることができる。
なお、上述の図５Ａ、図５Ｂ、および図６を用いた説明では、第１質量部３２１および第１固定電極８１との組み合わせを例示したが、可動体３２を構成する第２質量部３２２および第２固定電極８２との組み合わせにおいても同様な効果を奏することができる。
また、図１に示す第１質量部３２１および第２質量部３２２には、それぞれ、可動体３２をそのＺ軸に沿った厚さ方向に貫通する複数のダンピング孔３０が形成されている。複数のダンピング孔３０は、第１質量部３２１および第２質量部３２２の全域に亘って均一に配置され、特に、本実施形態ではＸ軸方向とＹ軸方向とに並ぶ行列状に配置されている。また、複数のダンピング孔３０は、それぞれ、横断面形状が正方形であり、互いに同じ形状および大きさとなっている。また、第１質量部３２１、基部３２２ａおよびトルク発生部３２２ｂで、複数のダンピング孔３０の占有率が等しくなっている。
なお、前記「均一」とは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に隣り合うダンピング孔３０同士の離間距離が、全てのダンピング孔３０で等しいことの他、製造上生じ得る誤差等を加味して、一部の離間距離が他の離間距離から若干（例えば、１０％以内程度）ずれている場合も含まれる意味である。同様に、前記「正方形」とは、正方形と一致する場合の他、正方形から若干くずれた形状、例えば、製造上生じ得る誤差等を加味して、四隅が角となっておらず面取りやＲ付け（丸まっている）がなされていたり、少なくとも一つの角部が９０°からずれていたり、少なくとも一つの辺の長さが他の辺の長さと異なっていたりする場合も含む意味である。また、前記「占有率が等しい」とは、第１質量部３２１、基部３２２ａおよびトルク発生部３２２ｂで複数のダンピング孔３０の占有率が一致している場合の他、例えば、製造上生じ得る誤差等を加味して、占有率が若干（例えば、±５％以内程度）ずれている場合も含む意味である。
このような揺動構造体３は、例えば、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、砒素（Ａｓ）等の不純物をドープされた導電性のシリコン基板をエッチング（特にドライエッチング）によってパターニングすることで形成することができる。また、基板２がガラス材料で構成されている場合、揺動構造体３と基板２との接合を陽極接合により行うことができ、本形態における揺動構造体３は、陽極接合によって基板２の上面に接合されている。ただし、揺動構造体３の材料や、揺動構造体３と基板２との接合方法は、特に限定されない。また、揺動構造体３の母材自体が導電性を有していなくてもよく、この場合、例えば、可動体３２の表面に金属等の導体層を形成すればよい。
（蓋体）
図２に示すように、蓋体５は、下面側に開口する凹部５１を有している。蓋体５は、凹部５１内に揺動構造体３を収納するようにして、基板２の上面に接合されている。そして、蓋体５および基板２によって、その内側に、揺動構造体３を収納する収納空間Ｓが形成されている。
収納空間Ｓは、気密空間である。また、収納空間Ｓは、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されて、使用温度（−４０℃〜１２０℃程度）で、ほぼ大気圧となっていることが好ましい。ただし、収納空間Ｓの雰囲気は、特に限定されず、例えば、減圧状態であってもよいし、加圧状態であってもよい。
なお、前述したように、基板２の上面には、収納空間Ｓの内外を跨る溝部２５，２６，２７が設けられているため、蓋体５を基板２に接合しただけの状態では、溝部２５，２６，２７を介して収納空間Ｓの内外が連通されてしまう。そこで、例えば、ＴＥＯＳ‐ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法等で形成されたＳｉＯ2膜のような封止部を、溝部２５，２６，２７の配置部分（蓋体５と基板２との接合部分）に設けることによって溝部２５，２６，２７を塞ぎ収納空間Ｓを気密封止することができる。
蓋体５としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。ただし、蓋体５の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ガラス基板やセラミックス基板を用いてもよい。また、基板２と蓋体５との接合方法としては、特に限定されず、基板２や蓋体５の材料によって適宜選択すればよく、例えば、陽極接合、プラズマ照射によって活性化させた接合面同士を接合させる活性化接合、ガラスフリット等の接合材による接合、基板２の上面および蓋体５の下面に成膜した金属膜同士を接合する拡散接合等を用いることができる。本実施形態では、陽極接合を用いることによって基板２と蓋体５とが接合されている。
なお、蓋体５は、グランドに接続されていることが好ましい。これにより、蓋体５の電位を一定に保つことができ、例えば、蓋体５と揺動構造体３との間の静電容量の変動を低減することができる。
以上説明した第１実施形態に係る物理量センサー１によれば、該物理量センサー１に加速度Ａｚが加わった場合、支持梁３３の回転を受けた第１連結部３２５ａおよび第２連結部３２５ｂは、回転軸ａＹを中心にして全体が傾くように回転変位する。これに伴って、第１質量部３２１および第２質量部３２２もＺ軸方向に回転変位しようとするが、第１質量部３２１および第２質量部３２２の間と、第１連結部３２５ａおよび第２連結部３２５ｂの間とに配置されている第１バネ３２６ａ、および第２バネ３２６ｂが、自身のバネ性によって基板２と交差する方向へ撓み、この撓みによって、回転変位が吸収される。これにより、第１質量部３２１および第２質量部３２２は、第１固定電極８１または第２固定電極８２に対して略直交するＺ軸方向（基板２と交差する方向）に変位する。このように、第１質量部３２１および第２質量部３２２が変位することにより、第１固定電極８１および第２固定電極８２との間の静電容量Ｃａ，Ｃｂの変化を効率よく検出することができる。つまり、可動体３２の構成を備えることにより、物理量としての加速度に対する検出感度を向上させることができ、検出感度を向上させた物理量センサー１とすることができる。
また、第１質量部３２１が第２梁部４１ａにより基板２（第２マウント部２３）に固定され、第２質量部３２２が第３梁部４１ｂにより基板２（第２マウント部２３）に固定されている。したがって、第１質量部３２１は、支持梁３３および第２梁部４１ａの複数の梁部によって、第２質量部３２２は、支持梁３３および第３梁部４１ｂの複数の梁部によって、変位をサポートすることができる。これにより、力（物理量）に対する第１質量部３２１および第２質量部３２２の変位が安定し、検出の精度を向上させることができる。
＜第２実施形態＞
次に、図７、および図８を参照して、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーについて説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーを示す平面図（上面図）である。図８は、図７中のＣ−Ｃ線断面図である。なお、本第２実施形態の物理量センサー１ｂは、前述した第１実施形態と可動体の構成が異なり、それ以外は同様である。以下の説明では、第２実施形態に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関しては同符号を付し、その説明を省略することがある。
図７、および図８に示す物理量センサー１ｂは、例えば、慣性センサーとして用いられ、具体的には、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを測定することのできる加速度センサーとして用いられる。このような物理量センサー１ｂは、基板２と、基板２上に配置された揺動構造体（素子部）３ｂと、揺動構造体３ｂを覆うように基板２に接合された蓋体５と、を有する。
（基板）
基板２は、上面側に開口する凹部２１を有する。また、Ｚ軸方向からの平面視で、凹部２１は、揺動構造体３ｂを内側に内包するように、揺動構造体３ｂよりも大きく形成されている。凹部２１は、揺動構造体３ｂと基板２との接触を防止するための逃げ部として機能する。また、基板２は、凹部２１の底面に設けられた突起状のマウント部２２を有する。そして、マウント部２２の上面に揺動構造体３ｂが接合されている。これにより、揺動構造体３ｂを、凹部２１の底面と離間させた状態で基板２に固定することができる。また、図７に示すように、基板２は、上面に開放する溝部２５，２６，２７を有している。
また、基板２は、電極を有する。電極は、凹部２１の底面に配置された第１固定電極８１、第２固定電極８２、およびダミー電極８３を含んで構成されている。また、基板２は、溝部２５，２６，２７に配置された配線７５，７６，７７を有する。配線７５，７６，７７の一端部は、それぞれ、蓋体５の外側に露出し、外部装置との電気的な接続を行う電極パッドＰとして機能する。配線７５は、マウント部２２まで引き回され、マウント部２２上で揺動構造体３ｂと電気的に接続されている。また、配線７５は、ダミー電極８３と電気的に接続されている。また、配線７６は、第１固定電極８１と電気的に接続され、配線７７は、第２固定電極８２と電気的に接続されている。
（揺動構造体）
揺動構造体３ｂは、基板２の上方に設けられている。この揺動構造体３ｂは、基板２に設けられているマウント部２２の上面に接合されているアンカー部としての固定部３１と、基板２に対向して設けられ、固定部３１に対して変位可能な可動体３２ｂと、固定部３１と可動体３２ｂとを接続する梁部としての支持梁３３と、を有している。そして、Ｚ軸方向に沿った加速度Ａｚが作用すると、第１実施形態と同様に、可動体３２ｂが支持梁３３を回転軸（揺動中心軸）ａＹとして、支持梁３３を捩り変形させながら揺動する。換言すれば、可動体３２ｂは、固定部３１に対して、回転軸（揺動中心軸）ａＹを中心軸として、例えばＸ軸方向マイナス側がＺ軸方向マイナス側に変位し、Ｘ軸方向プラス側がＺ軸方向プラス側に変位する、所謂シーソー揺動可能に構成されている。
可動体３２ｂは、Ｚ軸方向からの平面視で、Ｘ軸方向を長辺とする長方形状をなしている。そして、可動体３２ｂは、回転軸ａＹに対してＸ軸方向のマイナス側に位置する第１質量部３２１ｂと、回転軸ａＹに対してＸ軸方向のプラス側に位置する第２質量部３３２と、第１質量部３２１ｂと第２質量部３３２とを変位可能に連結する連結部３４と、を有している。そして、可動体３２ｂは、連結部３４において、支持梁３３と接続されている。また、第２質量部３３２は、第１質量部３２１ｂよりもＸ軸方向に長く、加速度Ａｚが加わったときの回転モーメント（トルク）が第１質量部３２１ｂよりも大きい。この回転モーメントの差によって、加速度Ａｚが加わると、可動体３２ｂが回転軸ａＹまわりに揺動する。なお、以下では、第２質量部３３２の基端部であって、回転軸ａＹに対して第１質量部３２１ｂと対称な部分を「基部３３２ａ」とも言い、第２質量部３３２の先端部であって、回転軸ａＹに対して第１質量部３２１ｂと非対称な部分を「トルク発生部３３２ｂ」とも言う。また、可動体３２ｂは、第１質量部３２１ｂのＸ方向マイナス側の端、および第２質量部３３２のＸ方向プラス側の端を開放端としている。
連結部３４は、回転軸ａＹに対して第１質量部３２１ｂ側に設けられている第１バネ３２６ａ、および第１連結部３２５ａと、回転軸ａＹに対して第２質量部３３２側に設けられている第２バネ３２６ｂ、および第２連結部３２５ｂと、を含み構成されている。なお、連結部３４を構成する各部位は、第１実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
また、可動体３２ｂは、第１質量部３２１ｂと第２質量部３３２との間に開口３２４を有し、開口３２４内に固定部３１および支持梁３３が配置されている。このような形状とすることにより、揺動構造体３ｂの小型化を図ることができる。また、支持梁３３は、Ｙ軸方向に沿って延在し、回転軸ａＹを形成している。ただし、固定部３１や支持梁３３の配置は、特に限定されず、例えば、可動体３２ｂの外側に位置していてもよい。
ここで、電極（第１固定電極８１、第２固定電極８２、ダミー電極８３）の説明に戻る。第１実施形態と同様に、Ｚ軸方向からの平面視で、第１固定電極８１は、第１質量部３２１ｂと対向して配置されている。また、第２固定電極８２は、第２質量部３３２の基部３３２ａと対向して配置されている。また、ダミー電極８３は、第２質量部３３２のトルク発生部３３２ｂと対向して配置されている。物理量センサー１ｂの駆動時には、所定電圧が揺動構造体３ｂに印加され、第１固定電極８１と第１質量部３２１ｂとの間には静電容量Ｃａが形成され、第２固定電極８２と第２質量部３３２の基部３３２ａとの間には静電容量Ｃｂが形成される。
ここで、物理量センサー１ｂに加速度Ａｚが加わると、第１質量部３２１ｂおよび第２質量部３３２の回転モーメントの異なりから、可動体３２ｂが支持梁３３を捩り変形させながら回転軸ａＹを中心にして揺動する。ここで、第１実施形態と同様に、支持梁３３の回転を受けた第１連結部３２５ａおよび第２連結部３２５ｂは、支持梁３３よりも剛性が高く変形し難いため、回転軸ａＹを中心にして全体が傾くように回転変位する。これに伴って、第１質量部３２１ｂおよび第２質量部３３２もＺ軸方向に回転変位しようとするが、第１質量部３２１ｂと第１連結部３２５ａとの間、および第２質量部３３２と第２連結部３２５ｂとの間に配置されている第１バネ３２６ａ、および第２バネ３２６ｂが、自身のバネ性によって基板２と交差する方向へ撓み、この撓みによって、回転変位が吸収される。これにより、第１質量部３２１ｂおよび第２質量部３３２は、第１固定電極８１または第２固定電極８２に対して略直交するＺ軸方向に変位することができる。換言すれば、第１質量部３２１ｂおよび第２質量部３３２は、第１固定電極８１または第２固定電極８２の設けられている基板２と交差する方向に変位することができる。
このような可動体３２ｂの揺動（変位）により、第１質量部３２１ｂと第１固定電極８１のギャップおよび第２質量部３３２の基部３３２ａと第２固定電極８２のギャップがそれぞれ変化し、これに応じて静電容量Ｃａ，Ｃｂがそれぞれ変化する。そのため、物理量センサー１ｂは、これら静電容量Ｃａ，Ｃｂの変化量に基づいて加速度Ａｚを検出することができる。
上述のように、可動体３２ｂの揺動（変位）が、第１固定電極８１または第２固定電極８２に対して略直交するＺ軸方向（基板２と交差する方向）に変位することにより、第１質量部３２１ｂおよび第２質量部３３２の変位を広い面積の電極によって効率よく検出することができる。
また、第１質量部３２１ｂおよび第２質量部３３２には、それぞれ、可動体３２ｂをそのＺ軸に沿った厚さ方向に貫通する複数のダンピング孔３０が形成されている。なお、複数のダンピング孔３０は、第１実施形態と同様な構成であるので、ここでの説明は省略する。
（蓋体）
蓋体５は、第１実施形態と同様に、下面側に開口する凹部５１を有している。蓋体５は、凹部５１内に揺動構造体３ｂを収納するようにして、基板２の上面に接合されている。そして、蓋体５および基板２によって、その内側に、揺動構造体３ｂを収納する収納空間Ｓが形成されている。なお、第２実施形態に係る蓋体５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。
以上説明した第２実施形態に係る物理量センサー１ｂによれば、可動体３２ｂの揺動（変位）が、第１固定電極８１または第２固定電極８２に対して略直交するＺ軸方向（基板２と交差する方向）に変位することにより、第１質量部３２１ｂおよび第２質量部３３２の変位を広い面積の電極によって効率よく検出することができる。
＜揺動構造体の変形例＞
次に、図９を参照して、揺動構造体の変形例について説明する。図９は、揺動構造体の変形例を示す平面図（上面図）である。なお、図９に示す本変形例に係る揺動構造体３ｃは、前述した第１実施形態の揺動構造体３と比べ、可動体３２ｃの外周に位置し、可動体３２ｃと間隙を有して設けられている枠部４５を有している構成、および可動体３２ｃと枠部４５との接続の構成が異なり、それ以外は同様である。以下の説明では、変形例に係る揺動構造体３ｃに関し、前述した第１実施形態の揺動構造体３との相違点を中心に説明し、同様の事項に関しては同符号を付し、その説明を省略することがある。
図９に示すように、変形例に係る揺動構造体３ｃは、アンカー部としての固定部３１と、基板２（図１参照）に対向して設けられ、固定部３１に対して変位可能な可動体３２ｃと、固定部３１と可動体３２ｃとを接続する梁部としての支持梁３３と、可動体３２ｃの外周に位置し、可動体３２ｃと間隙を有して設けられている枠部４５と、を有している。そして、Ｚ軸方向に沿った加速度Ａｚが作用すると、第１実施形態と同様に、可動体３２ｃが支持梁３３を回転軸（揺動中心軸）ａＹとして、支持梁３３を捩り変形させながら揺動する。換言すれば、可動体３２ｃは、固定部３１に対して、回転軸（揺動中心軸）ａＹを中心軸として、例えばＸ軸方向マイナス側がＺ軸方向マイナス側に変位し、Ｘ軸方向プラス側がＺ軸方向プラス側に変位する、所謂シーソー揺動可能に構成されている。なお、枠部４５は、図９のように可動体３２ｃの周囲を囲っていてもよいし、枠部４５の一部が切り欠かれていてもよい。
可動体３２ｃは、Ｚ軸方向からの平面視で、Ｘ軸方向を長辺とする長方形状をなしている。そして、可動体３２ｃは、回転軸ａＹに対してＸ軸方向のマイナス側に位置する第１質量部３２１ｃと、回転軸ａＹに対してＸ軸方向のプラス側に位置する第２質量部３３３と、第１質量部３２１ｃと第２質量部３３３とを変位可能に連結する連結部３４と、を有している。そして、可動体３２ｃは、連結部３４において、支持梁３３と接続されている。また、第２質量部３３３は、第１質量部３２１ｃよりもＸ軸方向に長く、加速度Ａｚが加わったときの回転モーメント（トルク）が第１質量部３２１ｃよりも大きい。この回転モーメントの差によって、加速度Ａｚが加わると、可動体３２ｃが回転軸ａＹまわりに揺動する。なお、以下では、第２質量部３３３の基端部であって、回転軸ａＹに対して第１質量部３２１ｃと対称な部分を「基部３３３ａ」とも言い、第２質量部３３３の先端部であって、回転軸ａＹに対して第１質量部３２１ｃと非対称な部分を「トルク発生部３３３ｂ」とも言う。
連結部３４は、回転軸ａＹに対して第１質量部３２１ｃ側に設けられている第１バネ３２６ａ、および第１連結部３２５ａと、回転軸ａＹに対して第２質量部３３３側に設けられている第２バネ３２６ｂ、および第２連結部３２５ｂと、を含み構成されている。なお、連結部３４を構成する各部位は、第１実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
また、可動体３２ｃは、第１質量部３２１ｃと第２質量部３３３との間に、第１連結部３２５ａと第２連結部３２５ｂとで囲まれた開口３２４を有し、開口３２４内に固定部３１および支持梁３３が配置されている。このような形状とすることにより、揺動構造体３ｃの小型化を図ることができる。また、支持梁３３は、Ｙ軸方向に沿って延在し、回転軸ａＹを形成している。ただし、固定部３１や支持梁３３の配置は、特に限定されず、例えば、可動体３２ｃの外側に位置していてもよい。
また、可動体３２ｃは、第１質量部３２１ｃのＸ方向マイナス側の端部の二隅において、接続部４６ａを介してＹ軸方向プラス側およびマイナス側の両方向に延設されている第２梁部としての延設梁４３ａを有する。二つの延設梁４３ａは、第１質量部３２１ｃのＸ方向マイナス側の端に沿って、第１質量部３２１ｃおよび枠部４５と間隙を有して延設され、Ｙ軸方向の中央部に設けられている支持部４４ａに連結されている。そして、支持部４４ａは、枠部４５に連結されている。つまり、延設梁４３ａは、枠部４５と第１質量部３２１ｃとを連結している。そして、延設梁４３ａは、捩りおよび撓み変形可能であり、第１質量部３２１ｃのＺ軸方向への変位に伴って、捩りおよび撓み変形することができる。
また、可動体３２ｃは、第２質量部３３３のＸ方向プラス側の端部の二隅において、接続部４６ｂを介してＹ軸方向プラス側およびマイナス側の両方向に延設されている第３梁部としての延設梁４３ｂを有する。二つの延設梁４３ｂは、第２質量部３３３のＸ方向プラス側の端に沿って、第２質量部３３３および枠部４５と間隙を有して延設され、Ｙ軸方向の中央部に設けられている支持部４４ｂに連結されている。そして、支持部４４ｂは、枠部４５に連結されている。つまり、延設梁４３ｂは、枠部４５と第２質量部３３３とを連結している。そして、延設梁４３ｂは、捩りおよび撓み変形可能であり、第２質量部３３３のＺ軸方向への変位に伴って、捩りおよび撓み変形することができる。
このように、第１質量部３２１ｃが延設梁４３ａにより枠部４５に連結され、枠部４５が図示しない基板（例えば、図１に示す基板２）に固定される。これにより、第１質量部３２１ｃは、支持梁３３および延設梁４３ａの複数の梁部によって変位をサポートされ、第２質量部３３３は、支持梁３３および延設梁４３ｂの複数の梁部によって変位をサポートされる。これにより、力（物理量）に対する第１質量部３２１ｃおよび第２質量部３３３の変位が安定し、検出の精度を向上させることができる。
変形例に係る揺動構造体３ｃによれば、支持梁３３に加えて、第１質量部３２１ｃが延設梁４３ａによって枠部４５に連結し、第２質量部３３３が延設梁４３ｂによって枠部４５に連結している。枠部４５は、可動体３２ｃの外周に位置することから、基板２（図１参照）への確実な固定が可能であるとともに、複数の梁部（支持梁３３および延設梁４３ａ、または支持梁３３および延設梁４３ｂ）によって第１質量部３２１ｃおよび第２質量部３３３の変位をサポートすることができる。これにより、力（加速度）に対する第１質量部３２１ｃおよび第２質量部３３３の変位が安定し、検出の精度を向上させることができる。
＜アンカー部の変形例＞
次に、揺動構造体を基板に固定するアンカー部の変形例１から変形例３を、図１０から図１２を参照して説明する。図１０は、揺動構造体を基板に固定するアンカー部の変形例１を示す平面図である。図１１は、アンカー部の変形例２を示す平面図である。図１２は、アンカー部の変形例３を示す平面図である。なお、上述した第１実施形態と同様な構成には、同符号を付してその説明を省略する。
（アンカー部の変形例１）
図１０に示すように、揺動構造体３ｄを構成する変形例１に係るアンカー部としての固定部３３ｃは、第１質量部３２１と第２質量部３２２との間に、第１連結部３２５ａと第２連結部３２５ｂとで囲まれた開口３２４の内側に配置されている。そして固定部３３ｃは、Ｙ軸方向プラス側およびマイナス側において支持梁３３によって第１連結部３２５ａと第２連結部３２５ｂとの接続部分の内側面に連結されている。なお、支持梁３３は、捩り変形することによって、第１質量部３２１および第２質量部３２２を回転揺動させる機能を有している。
（アンカー部の変形例２）
図１１に示すように、揺動構造体３ｅを構成する変形例２に係るアンカー部は、二つの第２固定部２２ｅを含む。二つの第２固定部２２ｅは、開口３２４と第１連結部３２５ａおよび第２連結部３２５ｂに対して反対側である外側に配置されている。そして、二つの第２固定部２２ｅは、それぞれＹ軸方向プラス側およびマイナス側において支持梁３３ｅによって第１連結部３２５ａと第２連結部３２５ｂとの接続部分の外側面に連結されている。なお、支持梁３３ｅは、捩り変形することによって、第１質量部３２１および第２質量部３２２を回転揺動させる機能を有している。
（アンカー部の変形例３）
図１２に示すように、揺動構造体３ｆを構成する変形例３に係るアンカー部は、第１固定部３３０と二つの第２固定部２２ｅとを含む。第１固定部３３０は、第１質量部３２１と第２質量部３２２との間にあって、第１連結部３２５ａと第２連結部３２５ｂとで囲まれた開口３２４の内側に配置されている。また、二つの第２固定部２２ｅは、開口３２４と第１連結部３２５ａおよび第２連結部３２５ｂに対して反対側である外側に配置されている。そして、第１固定部３３０は、Ｙ軸方向プラス側およびマイナス側において支持梁３３によって第１連結部３２５ａと第２連結部３２５ｂとの接続部分の内側面に連結されている。また、二つの第２固定部２２ｅは、それぞれＹ軸方向プラス側およびマイナス側において支持梁３３ｅによって第１連結部３２５ａと第２連結部３２５ｂとの接続部分の外側面に連結されている。なお、支持梁３３，３３ｅは、捩り変形することによって、第１質量部３２１および第２質量部３２２を回転揺動させる機能を有している。
上述した変形例１から変形例３によれば、前述の実施形態と同様に、第１質量部３２１および第２質量部３２２を、第１固定電極８１または第２固定電極８２（図１および図２参照）の設けられている基板２（図１および図２参照）と交差する方向に変位させることができる。したがって、前述の実施形態と同様な効果を奏することができる。
２．センサーデバイス
次に、図１３を参照して、本発明のセンサーデバイスを説明する。図１３は、本発明のセンサーデバイスの一例を示す断面図である。
図１３に示すように、センサーデバイス１００は、基板１０１と、接着層１０３を介して基板１０１の上面に固定されている物理量センサー１と、接着層１０４を介して物理量センサー１の上面に固定されている電子部品としてのＩＣチップ１０２と、を有している。そして、物理量センサー１、およびＩＣチップ１０２が基板１０１の下面を露出させた状態で、モールド材１０９によってモールドされている。なお、接着層１０３，１０４としては、例えば、半田、銀ペースト、樹脂系接着剤（ダイアタッチ剤）等を用いることができる。また、モールド材１０９としては、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、例えば、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。
また、基板１０１の上面には複数の端子１０７が配置されており、下面には図示しない内部配線やキャスタレーションを介して端子１０７に接続されている複数の実装端子１０８が配置されている。このような基板１０１としては、特に限定されないが、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。
また、ＩＣチップ１０２には、例えば、物理量センサー１を駆動する駆動回路や、静電容量Ｃａ，Ｃｂの差動信号を補正する補正回路や、静電容量Ｃａ，Ｃｂの差動信号から加速度を検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が含まれている。このようなＩＣチップ１０２は、ボンディングワイヤー１０５を介して物理量センサー１の配線７５，７６，７７（電極パッドＰ）と電気的に接続されており、ボンディングワイヤー１０６を介して基板１０１の端子１０７に電気的に接続されている。
このようなセンサーデバイス１００は、効率よく物理量を検出可能な物理量センサー１を備えているので、優れた信頼性を有している。
３．電子機器
次に、物理量センサー１を用いた電子機器として、スマートフォンを例示し、図１４に基づき、詳細に説明する。図１４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。
この図において、スマートフォン１２００は、上述した物理量センサー１が組込まれている。物理量センサー１によって検出された検出信号（加速度データ）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、受信した検出信号に基づいて、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たりするなどの制御を行うことができる。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。
このような電子機器の一例としてのスマートフォン１２００は、前述したような効率よく物理量を検出可能な物理量センサー１、および制御部１２０１を備えているので、優れた信頼性を有している。
なお、物理量センサー１を備える電子機器は、上述のスマートフォン１２００（携帯電話機）の他にも、例えば、パーソナルコンピューター、タブレット端末、ディジタルスチールカメラ、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。
４．移動体
次に、物理量センサー１を用いた移動体を図１５に示し、詳細に説明する。図１５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。
図１５に示すように、自動車１５００には物理量センサー１が内蔵されており、例えば、物理量センサー１によって車体１５０１の移動（位置）や姿勢を検出することができる。物理量センサー１の検出信号は、車体の移動や姿勢を制御する車体姿勢制御装置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。
なお、物理量センサー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。
また、移動体に適用される物理量センサー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移動や姿勢制御、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移動や姿勢制御、農業機械（農機）、もしくは建設機械（建機）などの移動や姿勢制御、ロケット、人工衛星、船舶、およびＡＧＶ（無人搬送車）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、各種移動体の移動（位置）や姿勢制御の実現にあたって、物理量センサー１、およびそれぞれの制御部（不図示）や姿勢制御部が組み込まれる。
このような移動体は、効率よく物理量を検出可能な物理量センサー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。
５．走行支援システム
以下、物理量センサー１を用いた走行支援システムについて、図１６および図１７を参照して説明する。図１６は、走行支援システムの概略的な構成を示す図である。図１７は、走行支援システムの概略的な構成を示す機能ブロック図である。
［走行支援システムの概略構成］
図１６に示すように、走行支援システム４０００は、複数台の車両（移動体）の各々に搭載された制御装置４１００および情報処理装置４２００を含んでいる。
制御装置４１００は、加速、制動、および操舵の少なくともいずれかを自動で制御する自動運転を行う車両（以下、自動運転車両）に搭載されて、情報処理装置４２００と通信を行う。情報処理装置４２００は、例えばサーバー装置であり、複数台の自動運転車両に搭載されている各制御装置４１００から送信される車両情報を収集したり、収集した車両情報をもとに得られた情報を各制御装置４１００に送信したりする。なお、情報処理装置４２００は、一つのサーバー装置からなるものであってもよいし、複数のサーバー装置からなっているものであってもよい。
［制御装置の概略構成］
続いて、図１７を用いて制御装置４１００の概略構成を説明する。制御装置４１００は、自動運転車両に搭載されるものであり、図１７に示すように、自動運転ユニット４０１０、通信機４０２０、ＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance Systems）ロケーター４０３０、ＨＭＩ（HumanMachine Interface）システム４０４０、周辺監視センサー４０５０、および車両制御ユニット４０６０を含んでいる。制御部としての自動運転ユニット４０１０、通信機４０２０、ＡＤＡＳロケーター４０３０、ＨＭＩシステム４０４０、および車両制御ユニット４０６０は、例えば車内ＬＡＮに接続されており、通信によって互いに情報をやり取りすることができる。
通信機４０２０は、自車の外部と通信を行う。通信機４０２０は、例えば自車の周辺車両に搭載された車載通信機、および路側に設置された路側機の少なくともいずれかとの間で、無線通信を行うことができる。例えば通信機４０２０は、車載通信機との車車間通信、路側機との路車間通信により、自車の周辺車両の位置情報および走行速度情報等を取得することができる。
通信機４０２０は、情報処理装置４２００との間で通信を行う。情報処理装置４２００との間で通信を行う場合には、例えばＤＣＭ（Data Communication Module）といったテレマティクス通信に用いられる車載通信モジュールによって、テレマティクス通信で用いる通信網を介して情報処理装置４２００と通信を行う構成とすればよい。なお、路側機およびその路側機と情報処理装置４２００との間の通信網を介して情報処理装置４２００と通信を行う構成としてもよい。通信機４０２０は、情報処理装置４２００から取得した情報を車内ＬＡＮへ出力したり、車内ＬＡＮを介して自動運転ユニット４０１０から送信されてきた車両情報を送信したりする。
なお、周辺車両に搭載された車載通信機、および路側に設置された路側機の少なくともいずれかとの間で、無線通信を行う車載通信モジュールと、テレマティクス通信に用いられる車載通信モジュールとが別体に設けられる構成としてもよいし、一体に設けられる構成としてもよい。
ＡＤＡＳロケーター４０３０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機４０３１、上述した物理量センサー１を含むセンサーユニット４０３２、および地図データを格納した地図データベース（以下、ＤＢ）４０３３を備えている。ＧＮＳＳ受信機４０３１は、複数の人工衛星からの測位信号を受信する。物理量センサー１を含むセンサーユニット４０３２は、他のセンサーとして、例えば３軸ジャイロセンサー、および３軸加速度センサーを備える。地図ＤＢ４０３３は、不揮発性メモリーであって、リンクデータ、ノードデータ、道路形状、および構造物等の地図データを格納している。
ＡＤＡＳロケーター４０３０は、ＧＮＳＳ受信機４０３１で受信する測位信号と、物理量センサー１を含むセンサーユニット４０３２の計測結果とを組み合わせることにより、ＡＤＡＳロケーター４０３０を搭載した自車の車両位置を逐次測位する。なお、車両位置の測位には、自車に搭載された車輪速センサー（不図示）から逐次出力されるパルス信号から求めた走行距離も用いる構成としてもよい。そして、測位した車両位置を車内ＬＡＮへ出力する。また、ＡＤＡＳロケーター４０３０は、地図ＤＢ４０３３から地図データを読み出し、車内ＬＡＮへ出力することも行う。なお、地図データは、自車に搭載された例えばＤＣＭといった車載通信モジュール（不図示）を用いて自車の外部から取得する構成としてもよい。
ＨＭＩシステム４０４０は、図１７に示すように、ＨＣＵ（Human Machine Interface Control Unit）４０４１、操作部４０４２、ステアリングセンサー４０４３、表示装置４０４４、および音声出力装置４０４５を備えており、自車の運転者からの入力操作を受け付けたり、自車の運転者に向けて情報を提示したり、自車の運転者の状態を検出したりする。
操作部４０４２は、自車の運転者が操作するスイッチ群である。操作部４０４２は、各種の設定を行うために用いられる。例えば、操作部４０４２としては、自車のステアリングのスポーク部に設けられたステアリングスイッチ、表示装置４０４４と一体となったタッチスイッチ等がある。
ステアリングセンサー４０４３は、自車のステアリングホイールに乗員が触れていることを検出するためのセンサーである。ステアリングセンサー４０４３の一例としては、ステアリングホイールに設けられたタッチセンサー、自車のステアリングの操舵トルクを検出する操舵トルクセンサー等が挙げられる。ステアリングセンサー４０４３での検出結果は、ＨＣＵ４０４１に出力される。
表示装置４０４４としては、例えばコンビネーションメーター、ＣＩＤ（Center Information Display）、ＨＵＤ（Head-Up Display）等がある。コンビネーションメーターは、自車の運転席前方に配置される。ＣＩＤは、自車室内にてセンタークラスターの上方に配置される。コンビネーションメーター、およびＣＩＤは、ＨＣＵ４０４１から取得した画像データに基づいて、情報提示のための種々の画像をディスプレイの表示画面に表示する。ＨＵＤは、ＨＣＵ４０４１から取得した画像データに基づく画像の光を、自車のウインドシールドに規定された投影領域に投影する。ウインドシールドによって車室内側に反射された画像の光は、運転席に着座する運転者によって知覚される。運転者は、ＨＵＤによって投影された画像の虚像を、自車の前方の外界風景と重ねて視認可能となる。
音声出力装置４０４５としては、例えばオーディオスピーカー等がある。オーディオスピーカーは、例えば自車のドアの内張り内に配置される。オーディオスピーカーは、再生する音声によって運転者などの乗員への情報提示を行う。
ＨＣＵ４０４１は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等のメモリー、Ｉ／Ｏ、これらを接続するバスを備え、メモリーに記憶された制御プログラムを実行することで各種の処理を実行する。例えば、ＨＣＵ４０４１は、自動運転ユニット４０１０からの指示に従って、表示装置４０４４および音声出力装置４０４５の少なくともいずれかに情報提示を行わせる。なお、ＨＣＵ４０４１が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。
周辺監視センサー４０５０は、歩行者、人間以外の動物、自転車、オートバイ、および他車等の移動物体、さらに路上の落下物、ガードレール、縁石、および樹木等の静止物体といった障害物を検出する。他にも、走行区画線、停止線等の路面標示を検出する。周辺監視センサー４０５０は、例えば、自車周囲の所定範囲を撮像する周辺監視カメラ、自車周囲の所定範囲に探査波を送信するミリ波レーダー、ソナー、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging/Laser Imaging Detect ion and Ranging）等のセンサーである。
周辺監視カメラとしてはステレオカメラを用いる構成であっても、単眼カメラを用いる構成であってもよい。周辺監視カメラは、逐次撮像する撮像画像をセンシング情報として自動運転ユニット４０１０へ逐次出力する。ソナー、ミリ波レーダー、ＬＩＤＡＲ等の探査波を送信するセンサーは、障害物によって反射された反射波を受信した場合に得られる受信信号に基づく走査結果をセンシング情報として自動運転ユニット４０１０へ逐次出力する。なお、自車前方のセンシングを周辺監視カメラとミリ波レーダーとを併用して行う等、複数種類の周辺監視センサー４０５０が重複したセンシング範囲を有する構成としてもよい。
車両制御ユニット４０６０は、自車の加減速制御および操舵制御の少なくともいずれかを行う電子制御装置である。車両制御ユニット４０６０としては、操舵制御を行う操舵ＥＣＵ、加減速制御を行うパワーユニット制御ＥＣＵおよびブレーキＥＣＵ等がある。車両制御ユニット４０６０は、自車に搭載されたアクセルポジションセンサー、ブレーキ踏力センサー、舵角センサー、車輪速センサー等の各センサーから出力される検出信号を取得し、電子制御スロットル、ブレーキアクチュエーター、ＥＰＳ（Electric Power Steering）モーター等の各走行制御デバイスへ制御信号を出力する。また、車両制御ユニット４０６０は、上述の各センサーの検出信号を車内ＬＡＮへ出力可能である。
制御部としての自動運転ユニット４０１０は、ＣＰＵ、揮発性メモリー、不揮発性メモリー、Ｉ／Ｏ、これらを接続するバスを備え、不揮発性メモリーに記憶された制御プログラムを実行することで各種の処理を実行する。例えば、自動運転ユニット４０１０は、周辺監視センサー４０５０でのセンシング結果から自車の走行環境を認識する。他にも、自動運転ユニット４０１０は、車両制御ユニット４０６０を制御することにより、運転者による運転操作の代行を行う。この自動運転ユニット４０１０が走行支援装置に相当する。なお、自動運転ユニット４０１０が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。
制御部としての自動運転ユニット４０１０は、センサーユニット４０３２で検出された検出信号に基づいて、車両制御ユニット４０６０に指示し、加速、制動、および操舵の少なくともいずれかを制御することができる。また、自動運転ユニット４０１０は、センサーユニット４０３２で検出された検出信号の変化に応じて、自動運転の実施、或いは不実施を切り替えることができる。このように、加速、制動、および操舵の少なくともいずれかを制御する制御部としての自動運転ユニット４０１０によって、自動運転の実施、或いは不実施をセンサーユニットで検出された検出信号の変化に応じて精度よく切り替えることができる。
このような車両（移動体）の走行支援システム４０００は、上述した物理量センサー１を含むセンサーユニット４０３２、およびセンサーユニット４０３２を含む走行支援装置としての自動運転ユニット４０１０を備えているので、優れた信頼性を有している。
以上、本発明の物理量センサー、センサーデバイス、電子機器、および移動体（走行支援システム）を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
前述した実施形態では、シーソー型の物理量センサー（加速度センサー）に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明の物理量センサーは、基板に対して可動体が変位可能に設けられているものであればよい。したがって、本発明の物理量センサーは、前述した実施形態の構造に限定されるものではなく、例えば、フラップ型の物理量センサーにも適用可能である。
以下に、上述した実施形態から導き出される内容を、各態様として記載する。
［態様１］本態様に係る物理量センサーは、基板と、前記基板に対して変位可能に配置されている可動体と、前記基板の前記可動体と対向する位置に設けられている電極と、前記可動体を前記基板に固定しているアンカー部と、前記可動体の回転軸であり、前記アンカー部と前記可動体とを連結している梁部と、を含み、前記可動体は、前記梁部の一方側に設けられている第１質量部、および前記梁部の他方側に設けられている第２質量部と、前記第１質量部と前記梁部との間に設けられている第１バネと、前記第２質量部と前記梁部との間に設けられている第２バネと、を備えていることを特徴とする。
本態様によれば、梁部を回転軸として基板と交差する方向に回転するような力（物理量）が可動体に加わったとき、第１質量部と梁部との間に設けられている第１バネ、および第２質量部と梁部との間に設けられている第２バネの、基板と交差する方向への撓みによって、第１質量部または第２質量部の全体が基板と交差する方向に変位する。したがって、基板に設けられている電極が、第１質量部および第２質量部に対向していれば、第１質量部および第２質量部の大きな変位を第１質量部または第２質量部の先端位置だけでなく、梁部に近い部分でも検出することができる。即ち、第１質量部および第２質量部の変位を広い面積の電極によって効率よく検出することができる。これにより、力（物理量）に対する検出感度を向上させた物理量センサーとすることができる。
［態様２］上記態様に記載の物理量センサーにおいて、前記基板に固定され、前記第１質量部が連結されている第２梁部と、前記基板に固定され、前記第２質量部が連結されている第３梁部と、を備えていてもよい。
本態様によれば、梁部に加えて、第１質量部が第２梁部により基板に固定され、第２質量部が第３梁部により基板に固定されていることから、複数の梁部によって第１質量部および第２質量部の変位をサポートすることができる。これにより、力（物理量）に対する第１質量部および第２質量部の変位が安定し、検出の精度を向上させることができる。
［態様３］上記態様に記載の物理量センサーにおいて、前記可動体の外周に位置し、前記可動体と間隙を有して設けられている枠部と、前記枠部と前記第１質量部とを連結している第２梁部と、前記枠部と前記第２質量部とを連結している第３梁部と、を備えていてもよい。
本態様によれば、梁部に加えて、第１質量部が第２梁部でつながる枠部によって基板に固定され、第２質量部が第３梁部でつながる枠部によって基板に固定されている。枠部は、可動体の外周に位置することから、基板への確実な固定が可能であるとともに、複数の梁部によって第１質量部および第２質量部の変位をサポートすることができる。これにより、力（物理量）に対する第１質量部および第２質量部の変位が安定し、検出の精度を向上させることができる。
［態様４］上記態様に記載の物理量センサーにおいて、前記第２質量部の質量は、前記第１質量部の質量よりも大きいこととしてもよい。
本態様によれば、第１質量部および第２質量部の揺動中心軸まわりのモーメントを容易に異ならせることができる。
［態様５］上記態様に記載の物理量センサーにおいて、前記電極は、前記第１質量部と対向する第１電極と、前記第２質量部と対向する第２電極とを含むこととしてもよい。
本態様によれば、いわゆるシーソー型の静電容量方式の加速度センサーを実現することができる。
［態様６］上記態様に記載の物理量センサーにおいて、前記第１バネと前記梁部とは、第１連結部によって連結され、前記第２バネと前記梁部とは、第２連結部によって連結されており、前記梁部の剛性は、前記第１連結部および前記第２連結部の剛性よりも低いこととしてもよい。
本態様によれば、第１連結部および第２連結部は、梁部よりも変形し難いため、梁部が回転軸として基板と交差する方向に回転するような力（物理量）が可動体に加わったときの梁部の回転を、第１連結部および第２連結部の回転変位によって第１バネ、および第２バネに伝えることができる。
［態様７］本態様に係るセンサーデバイスは、上記のいずれか一つに記載の物理量センサーと、前記物理量センサーに電気的に接続されている電子部品と、を備えていることを特徴とする。
本態様によれば、力（物理量）に対する検出感度を向上させた物理量センサーを備えていることから、力（物理量）に対する検出感度を向上させたセンサーデバイスとすることができる。
［態様８］本態様に係る電子機器は、上記のいずれか一つ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、を備えていることを特徴とする。
本態様によれば、力（物理量）に対する検出感度を向上させた物理量センサーを備えていることから、力（物理量）に対する検出感度を向上させた電子機器を提供することができる。
［態様９］本態様に係る移動体は、上記のいずれか一つ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、を備えていることを特徴とする。
本態様によれば、力（物理量）に対する検出感度を向上させた物理量センサーを備えていることから、力（物理量）に対する検出感度を向上させた移動体を提供することができる。
１…物理量センサー、２…基板、３…揺動構造体、５…蓋体、２１…凹部、２２…マウント部、２３…第２マウント部、２５，２６，２７…溝部、３０…ダンピング孔、３１…固定部、３２…可動体、３３…梁部としての支持梁、３４…連結部、４０ａ，４０ｂ…接続部、４１ａ…第２梁部、４１ｂ…第３梁部、４２ａ，４２ｂ…固定端、５１…凹部、７５，７６，７７…配線、８１…第１電極としての第１固定電極、８２…第２電極としての第２固定電極、８３…ダミー電極、１００…センサーデバイス、３２１…第１質量部、３２２…第２質量部、３２２ａ…基部、３２２ｂ…トルク発生部、３２４…開口、３２５ａ…第１連結部、３２５ｂ…第２連結部、３２６ａ…第１バネ、３２６ｂ…第２バネ、３２７…接続梁、３２８ａ，３２８ｂ…第２接続部、３２９ａ，３２９ｂ…第１接続部、１２００…電子機器としてのスマートフォン、１５００…移動体としての自動車、４０００…走行支援システム、ａＹ…回転軸（揺動中心軸）、Ｐ…電極パッド、Ｓ…収納空間。

Claims (9)

  1. 基板と、
    前記基板に対して変位可能に配置されている可動体と、
    前記基板の前記可動体と対向する位置に設けられている電極と、
    前記可動体を前記基板に固定しているアンカー部と、
    前記可動体の回転軸であり、前記アンカー部と前記可動体とを連結している梁部と、を含み、
    前記可動体は、
    前記梁部の一方側に設けられている第１質量部、および前記梁部の他方側に設けられている第２質量部と、
    前記第１質量部と前記梁部との間に設けられている第１バネと、
    前記第２質量部と前記梁部との間に設けられている第２バネと、を備えていることを特徴とする物理量センサー。
  2. 請求項１において、
    前記基板に固定され、前記第１質量部が連結されている第２梁部と、
    前記基板に固定され、前記第２質量部が連結されている第３梁部と、を備えている物理量センサー。
  3. 請求項１において、
    前記可動体の外周に位置し、前記可動体と間隙を有して設けられている枠部と、
    前記枠部と前記第１質量部とを連結している第２梁部と、
    前記枠部と前記第２質量部とを連結している第３梁部と、を備えている物理量センサー。
  4. 請求項１ないし３のいずれか一項において、
    前記第２質量部の質量は、前記第１質量部の質量よりも大きい、物理量センサー。
  5. 請求項１ないし４のいずれか一項において、
    前記電極は、前記第１質量部と対向する第１電極と、前記第２質量部と対向する第２電極とを含む、物理量センサー。
  6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、
    前記第１バネと前記梁部とは、第１連結部によって連結され、
    前記第２バネと前記梁部とは、第２連結部によって連結されており、
    前記梁部の剛性は、前記第１連結部および前記第２連結部の剛性よりも低い、物理量センサー。
  7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
    前記物理量センサーに電気的に接続されている電子部品と、を備えていることを特徴とするセンサーデバイス。
  8. 請求項１ないし６のいずれか一項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、
    を備えていることを特徴とする電子機器。
  9. 請求項１ないし６のいずれか一項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、
    を備えていることを特徴とする移動体。
JP2018154485A 2018-08-21 2018-08-21 物理量センサー、センサーデバイス、電子機器、および移動体 Pending JP2020030067A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018154485A JP2020030067A (ja) 2018-08-21 2018-08-21 物理量センサー、センサーデバイス、電子機器、および移動体
US16/542,568 US11085947B2 (en) 2018-08-21 2019-08-16 Inertial sensor, sensor device, electronic device, and vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018154485A JP2020030067A (ja) 2018-08-21 2018-08-21 物理量センサー、センサーデバイス、電子機器、および移動体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020030067A true JP2020030067A (ja) 2020-02-27

Family

ID=69583456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018154485A Pending JP2020030067A (ja) 2018-08-21 2018-08-21 物理量センサー、センサーデバイス、電子機器、および移動体

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11085947B2 (ja)
JP (1) JP2020030067A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7383978B2 (ja) * 2019-10-23 2023-11-21 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体

Family Cites Families (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5473945A (en) * 1990-02-14 1995-12-12 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Micromechanical angular accelerometer with auxiliary linear accelerometer
ES2056580T3 (es) 1990-05-18 1994-10-01 British Aerospace Sensores inerciales.
US5635639A (en) * 1991-09-11 1997-06-03 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Micromechanical tuning fork angular rate sensor
US20020071169A1 (en) * 2000-02-01 2002-06-13 Bowers John Edward Micro-electro-mechanical-system (MEMS) mirror device
US6928872B2 (en) * 2001-04-27 2005-08-16 Stmicroelectronics S.R.L. Integrated gyroscope of semiconductor material with at least one sensitive axis in the sensor plane
US6990863B2 (en) * 2001-08-10 2006-01-31 The Boeing Company Isolated resonator gyroscope with isolation trimming using a secondary element
US7017410B2 (en) * 2001-08-10 2006-03-28 The Boeing Company Isolated resonator gyroscope with a drive and sense plate
US6629460B2 (en) * 2001-08-10 2003-10-07 The Boeing Company Isolated resonator gyroscope
US6823734B1 (en) * 2002-04-26 2004-11-30 California Institute Of Technology Electrostatic spring softening in redundant degree of freedom resonators
US6848304B2 (en) * 2003-04-28 2005-02-01 Analog Devices, Inc. Six degree-of-freedom micro-machined multi-sensor
US6767758B1 (en) * 2003-04-28 2004-07-27 Analog Devices, Inc. Micro-machined device structures having on and off-axis orientations
US6935175B2 (en) * 2003-11-20 2005-08-30 Honeywell International, Inc. Capacitive pick-off and electrostatic rebalance accelerometer having equalized gas damping
US7377167B2 (en) 2004-02-27 2008-05-27 The Regents Of The University Of California Nonresonant micromachined gyroscopes with structural mode-decoupling
US7140250B2 (en) * 2005-02-18 2006-11-28 Honeywell International Inc. MEMS teeter-totter accelerometer having reduced non-linearty
US7210352B2 (en) * 2005-06-14 2007-05-01 Innovative Micro Technology MEMS teeter-totter apparatus with curved beam and method of manufacture
US20070220973A1 (en) * 2005-08-12 2007-09-27 Cenk Acar Multi-axis micromachined accelerometer and rate sensor
US7461552B2 (en) * 2006-10-23 2008-12-09 Custom Sensors & Technologies, Inc. Dual axis rate sensor
US7624638B2 (en) * 2006-11-09 2009-12-01 Mitsubishi Electric Corporation Electrostatic capacitance type acceleration sensor
DE102006058747A1 (de) * 2006-12-12 2008-06-19 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer z-Sensor
US7578190B2 (en) * 2007-08-03 2009-08-25 Freescale Semiconductor, Inc. Symmetrical differential capacitive sensor and method of making same
US8136400B2 (en) * 2007-11-15 2012-03-20 Physical Logic Ag Accelerometer
US20090183570A1 (en) * 2008-01-18 2009-07-23 Custom Sensors & Technologies, Inc. Micromachined cross-differential dual-axis accelerometer
JP5175308B2 (ja) * 2008-02-07 2013-04-03 アルプス電気株式会社 物理量センサ
DE102008017156A1 (de) * 2008-04-03 2009-10-08 Continental Teves Ag & Co. Ohg Mikromechanischer Beschleunigungssensor
US8368387B2 (en) * 2008-04-11 2013-02-05 Mitsubishi Electric Corporation Acceleration sensor
DE102008001442A1 (de) * 2008-04-29 2009-11-05 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zum Betrieb eines mikromechanischen Bauelements
DE102008040855B4 (de) * 2008-07-30 2022-05-25 Robert Bosch Gmbh Dreiachsiger Beschleunigungssensor
US8683864B2 (en) * 2008-08-18 2014-04-01 Hitachi, Ltd. Micro electro mechanical system
TWI374268B (en) * 2008-09-05 2012-10-11 Ind Tech Res Inst Multi-axis capacitive accelerometer
US8739626B2 (en) * 2009-08-04 2014-06-03 Fairchild Semiconductor Corporation Micromachined inertial sensor devices
DE102010038809A1 (de) * 2010-08-03 2012-02-09 Robert Bosch Gmbh Inertialsensor und Verfahren zum Herstellen eines Inertialsensors
US8555720B2 (en) * 2011-02-24 2013-10-15 Freescale Semiconductor, Inc. MEMS device with enhanced resistance to stiction
DE102011076551B4 (de) * 2011-05-26 2024-02-22 Robert Bosch Gmbh Inertialsensor
US9069005B2 (en) * 2011-06-17 2015-06-30 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Capacitance detector for accelerometer and gyroscope and accelerometer and gyroscope with capacitance detector
DE102011083487B4 (de) * 2011-09-27 2023-12-21 Robert Bosch Gmbh Beschleunigungssensor und Verfahren zum Betrieb eines Beschleunigungssensors
WO2013104827A1 (en) * 2012-01-12 2013-07-18 Murata Electronics Oy Accelerator sensor structure and use thereof
US8925384B2 (en) * 2012-05-29 2015-01-06 Freescale Semiconductor, Inc. MEMS sensor with stress isolation and method of fabrication
JP6002481B2 (ja) * 2012-07-06 2016-10-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 慣性センサ
WO2014156119A1 (ja) 2013-03-27 2014-10-02 株式会社デンソー 物理量センサ
US20150268268A1 (en) * 2013-06-17 2015-09-24 Freescale Semiconductor, Inc. Inertial sensor with trim capacitance and method of trimming offset
JP6206650B2 (ja) * 2013-07-17 2017-10-04 セイコーエプソン株式会社 機能素子、電子機器、および移動体
JP2015072188A (ja) * 2013-10-03 2015-04-16 セイコーエプソン株式会社 物理量検出素子、および物理量検出装置、電子機器、移動体
JP6285541B2 (ja) * 2014-04-28 2018-02-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 加速度検出装置
US10031156B2 (en) * 2014-09-23 2018-07-24 Nxp Usa, Inc. Three-axis microelectromechanical systems devices
US10203351B2 (en) * 2014-10-03 2019-02-12 Analog Devices, Inc. MEMS accelerometer with Z axis anchor tracking
KR101929149B1 (ko) * 2014-12-25 2018-12-13 고어텍 인크 관성 측정 모듈 및 ３축 가속도계
US9702889B2 (en) * 2015-06-17 2017-07-11 Richtek Technology Corporation Micro-electro-mechanical system (MEMS) device
TWI570054B (zh) * 2015-12-28 2017-02-11 財團法人工業技術研究院 具中央固定座的微機電裝置
US10247753B2 (en) * 2017-02-14 2019-04-02 Nxp Usa, Inc. MEMS device with off-axis shock protection
US10429407B2 (en) * 2017-03-27 2019-10-01 Nxp Usa, Inc. Three-axis inertial sensor for detecting linear acceleration forces
JP2019045172A (ja) * 2017-08-30 2019-03-22 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器及び移動体
JP2019045170A (ja) * 2017-08-30 2019-03-22 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器及び移動体
JP2019045171A (ja) * 2017-08-30 2019-03-22 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器及び移動体
JP6943121B2 (ja) * 2017-09-29 2021-09-29 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体
JP6930396B2 (ja) * 2017-11-28 2021-09-01 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、携帯型電子機器および移動体

Also Published As

Publication number Publication date
US11085947B2 (en) 2021-08-10
US20200064368A1 (en) 2020-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110806497B (zh) 物理量传感器、电子设备以及移动体
JP7013991B2 (ja) センサーユニット、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器、移動体および表示装置
CN110553634B (zh) 物理量传感器及其制造方法、复合传感器及惯性测量单元
CN110595456B (zh) 物理量传感器、复合传感器、惯性测量单元、电子设备及移动体
JP6984342B2 (ja) 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、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
JP2019109140A (ja) 物理量センサー、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
CN111751575A (zh) 惯性传感器、电子设备以及移动体
US11085947B2 (en) Inertial sensor, sensor device, electronic device, and vehicle
CN111487438A (zh) 惯性传感器、电子设备及移动体
JP6950444B2 (ja) 物理量センサー、電子機器、および移動体
JP2019190926A (ja) センサーユニット、構造物監視装置、および移動体
US11460483B2 (en) Inertial sensor, electronic instrument, and vehicle
US11454645B2 (en) Inertial sensor, electronic instrument, and vehicle
CN112147370B (zh) 惯性传感器、电子设备以及移动体
CN113567708B (zh) 物理量传感器、电子设备以及移动体
CN112305262B (zh) 惯性传感器、电子设备和移动体
JP2019117099A (ja) 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
US20200271688A1 (en) Inertial sensor, electronic device, and vehicle
JP2020012718A (ja) 物理量センサー、電子機器、および移動体

Legal Events

Date Code Title Description
RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20180911

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20181120

RD07 Notification of extinguishment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427

Effective date: 20200810