JP2020101484A - 慣性センサー、電子機器および移動体 - Google Patents

慣性センサー、電子機器および移動体 Download PDF

Info

Publication number
JP2020101484A
JP2020101484A JP2018240838A JP2018240838A JP2020101484A JP 2020101484 A JP2020101484 A JP 2020101484A JP 2018240838 A JP2018240838 A JP 2018240838A JP 2018240838 A JP2018240838 A JP 2018240838A JP 2020101484 A JP2020101484 A JP 2020101484A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
detection element
inertial sensor
fixed
movable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018240838A
Other languages
English (en)
Inventor
郁哉 伊藤
Fumiya Ito
郁哉 伊藤
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 JP2018240838A priority Critical patent/JP2020101484A/ja
Priority to US16/723,490 priority patent/US11231438B2/en
Priority to CN201911338555.6A priority patent/CN111398630B/zh
Publication of JP2020101484A publication Critical patent/JP2020101484A/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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B81B7/007—Interconnections between the MEMS and external electrical signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00—Details of instruments
    • G01P1/02—Housings
    • G01P1/023—Housings for acceleration measuring devices
    • 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
    • G01P15/0802—Details
    • 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
    • G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0228—Inertial sensors
    • B81B2201/0235—Accelerometers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/09—Packages
    • B81B2207/091—Arrangements for connecting external electrical signals to mechanical structures inside the package
    • B81B2207/092—Buried interconnects in the substrate or in the lid
    • 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
    • G01P2015/0808—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 in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
    • G01P2015/0811—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 in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0814—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 in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for translational movement of the mass, e.g. shuttle type
    • 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

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

【課題】小型化できる慣性センサー、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】慣性センサーは、基板と、前記基板の第１面に設けられ、前記基板に対して変位可能な第１可動部と、前記第１可動部に連結され前記基板に固定される第１固定部とを有する第１検出素子と、前記第１面と表裏の関係にある第２面に設けられ、前記基板に対して変位可能な第２可動部と、前記第２可動部に連結され前記基板に固定される第２固定部とを有する第２検出素子と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、慣性センサー、電子機器および移動体に関するものである。
特許文献１に記載されている加速度センサーは、アンカー部と、アンカー部にばね部を介して揺動自在に支持される可動電極部と、可動電極部に対向する固定電極部と、を備えている。このような構成では、加速度が加わると可動電極部が揺動し、これにより、可動電極部と固定電極部とのギャップが変化し、これらの間の静電容量が変化するため、当該静電容量の変化に基づいて加速度を検出することができる。
国際公開第Ｗ０１７／１０４１０３号
しかしながら、特許文献１に記載の加速度センサーでは、複数のセンサー素子が、１つの基板の片面に形成される構成であるため、センサー素子の個数・面積に比例してＸＹ平面の接地面積が増大する。つまり、特許文献１に記載の加速度センサーでは、装置の小型化を図ることが困難であった。
本願の慣性センサーは、基板と、前記基板の第１面に設けられ、前記基板に対して変位可能な第１可動部と、前記第１可動部に連結され前記基板に固定されている第１固定部とを有している第１検出素子と、前記第１面と表裏の関係にある第２面に設けられ、前記基板に対して変位可能な第２可動部と、前記第２可動部に連結され前記基板に固定されている第２固定部とを有している第２検出素子と、を備えていることを特徴とする。
上記の慣性センサーは、前記第１面との間で第１の空間を構成している第１の蓋体と、前記第２面との間で第２の空間を構成している第２の蓋体と、を備え、前記第１検出素子は、前記第１の空間に収容され、前記第２検出素子は、前記第２の空間に収容され、前記第１の蓋体には、封止材で封止されている第１の孔が設けられ、前記基板には、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通している第２の孔が設けられていることが好ましい。
上記の慣性センサーは、前記第１面の前記第１の空間の外側に設けられている複数の第１端子と、前記第２面に設けられ、前記第２の空間に設けられている複数の第２端子と、前記基板に設けられ、前記複数の第１端子のいずれかと前記複数の第２端子のいずれかと、を電気的に接続している貫通電極と、を備え、前記複数の第１端子のいずれかが前記第１検出素子と電気的に接続され、前記複数の第２端子のいずれかが前記第２検出素子と電気的に接続されていることが好ましい。
上記の慣性センサーは、前記複数の第１端子のうちの１つの第１端子と、前記１つの第１端子とは異なる他の第１端子との間に、前記第１の蓋体が設けられていることが好ましい。
上記の慣性センサーは、前記第１面に設けられ、前記基板に対して変位可能な第３可動部と、前記第３可動部に連結され前記基板に固定されている第３固定部とを有している第３検出素子を備え、前記基板の平面視において、前記基板を矩形とした場合に、前記第１検出素子と前記第３検出素子とは、前記第１面に対して平行かつ前記基板の対角線の交点を通る線に対して線対称の位置に設けられていることが好ましい。
上記の慣性センサーは、前記第１面に設けられ、前記基板に対して変位可能な第３可動部と、前記第３可動部に連結され前記基板に固定されている第３固定部とを有している第３検出素子を備え、前記基板の平面視において、前記基板を矩形とした場合に、前記第１検出素子と前記第３検出素子とは、前記基板の対角線の交点に対して点対称の位置に設けられていることが好ましい。
上記の慣性センサーは、前記基板の平面視において、前記基板を矩形とした場合に、前記第２の孔は、前記基板の対角線の交点と重なる位置に設けられていることが好ましい。
上記の慣性センサーにおいて、前記第２の孔は、前記基板の平面視において、前記第１検出素子と重ならない位置に設けられていることが好ましい。
上記の慣性センサーにおいて、前記第１固定部と前記第２固定部とは、前記基板の平面視において、重ならない位置に設けられていることが好ましい。
本願の電子機器は、上述の慣性センサーと前記慣性センサーからの出力を処理する処理部とを備えていることを特徴とする。
本願の移動体は、上述の慣性センサーと前記慣性センサーからの出力を処理する処理部とを備えていることを特徴とする。
実施形態１に係る慣性センサーを有する慣性センサーモジュールの断面図。 図１に示す慣性センサーモジュールの平面図。 図１に示す慣性センサーが有する基板の第１面の平面図。 図１に示す慣性センサーが有する基板の第２面の平面図。 図１に示す慣性センサーが有する第１検出素子、第３検出素子の平面図。 図１に示す慣性センサーが有する第２検出素子の平面図。 図５に示すＡ−Ａ’線の断面図。 図５と図６に示す第１〜４固定部を基板の第１面に模式的に重ね合わせた平面図。 図３に示すＢ−Ｂ’線の断面図。 図３に示すＣ−Ｃ’線の断面図。 図１に示す慣性センサーの製造工程を示すプロセスフロー図。 図１に示す慣性センサーの製造工程を示すプロセスフロー図。 図１に示す慣性センサーの製造工程を示すプロセスフロー図。 図１に示す慣性センサーの製造工程を示すプロセスフロー図。 図１に示す慣性センサーの製造工程を示すプロセスフロー図。 図１に示す慣性センサーの製造工程を示すプロセスフロー図。 図１に示す慣性センサーの製造工程を示すプロセスフロー図。 図１に示す慣性センサーの製造工程を示すプロセスフロー図。 図１に示す慣性センサーの製造工程を示すプロセスフロー図。 図１に示す慣性センサーの製造工程を示すプロセスフロー図。 図１に示す慣性センサーの製造工程を示すプロセスフロー図。 図１に示す慣性センサーの製造工程を示すプロセスフロー図。 実施形態２に係る電子機器としてのスマートフォンを示す平面図。 実施形態３に係る電子機器としての慣性計測装置を示す分解斜視図。 図１３に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図。 実施形態４に係る電子機器としての移動体測位装置の全体システムを示すブロック図。 図１５に示す移動体測位装置の作用を示す図。 実施形態５に係る移動体としての自動車を示す斜視図。 変形例１に係る慣性センサーが有する基板の第１面の平面図。
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る慣性センサー、電子機器および移動体を説明する。なお、以下で説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を以下に限定するものではない。本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。図面は模式的であり、実際の寸法および寸法の相対的比率、配置、構造、材料等と異なる場合が含まれ得る。図面相互間における寸法、配置、構造等の関係も厳密に整合しているとは限らない。図面に付記する座標においては、互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。また、Ｘ軸に沿うすなわち平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に沿うすなわち平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に沿うすなわち平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、各軸の矢印先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸方向プラス側を「上」とも言い、Ｚ軸方向マイナス側を「下」とも言う。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る慣性センサーを有する慣性センサーモジュール１の断面図である。図２は、図１に示す慣性センサーモジュール１の平面図である。
まず、慣性センサーモジュール１の概略構成について説明する。
慣性センサーモジュール１は、Ｘ軸方向の加速度Ａｘ、Ｙ軸方向の加速度Ａｙ、Ｚ軸方向の加速度Ａｚ、を検出することのできる加速度センサーモジュールである。この慣性センサーモジュール１は、慣性センサー３０と、慣性センサー３０から出力された信号を処理するＩＣ２０と、を筐体１０の内部に有し、蓋１８によって気密封止されている。
筐体１０は、図１に示すように、概略として矩形平板状の底部１１と、底部１１の周縁部から底部１１に対して垂直に設けられた枠状の側壁１２と、を有し、側壁１２は、底部１１に連結する肉厚部１３と、肉厚部１３より厚さが薄く、肉厚部１３の上端に連結する肉薄部１４と、を有する。側壁１２の外側の表面は、肉厚部１３から肉薄部１４までそれぞれ連続する４つの平坦な面から構成される。側壁１２の内側の表面は、肉厚部１３の上面である段差部１５を有する。
筐体１０は、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、べリリア（ＢｅＯ）等を含む種々のセラミックス材料から形成可能である。その他、筐体１０の材料として、樹脂、金属、ガラス等、設計上必要な剛性および熱膨張係数の条件を満たす種々の材料が採用され得る。
筐体１０は、図１または図２に示すように、互いに離間して底部１１の下面に配置された複数の外部端子１６と、互いに離間して段差部１５の上面に配置された複数の内部端子１７と、をさらに有する。
外部端子１６および内部端子１７のそれぞれは、例えば、スクリーン印刷等によりパターニングされたタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の第１金属を焼成し、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等の第２金属のめっきを施すことにより形成され得る。
複数の外部端子１６のうちの一部は、筐体１０に設けられた図示しない内部配線を介して、内部端子１７に電気的に接続される。その他、筐体１０に設けられた配線、端子等の一部の図示は、説明の簡略化のため省略されている。なお、「電気的に接続」の意味は、２つの対象が同電位の状態に限るものでなく、２つの対象が電気回路を介して接続された状態を含む。
蓋１８は、封止材１９を介して肉薄部１４の上面、即ち側壁１２の上面に接合される。蓋１８は、筐体１０のキャビティーの開口を塞ぐことにより、筐体１０と共に慣性センサー３０およびＩＣ２０を収容する収容空間Ｓ０を定義する。収容空間Ｓ０は、底部１１の上面、側壁１２の内側の表面および蓋１８の下面に囲まれた気密封止されている空間として定義される。
蓋１８の材料として、コバール等の金属材料、ガラス、シリコン、樹脂材料、セラミックス等の種々の材料が採用可能である。また、蓋１８は、互いに異なる種類の材料からなる複数の平板を貼り合わせた積層構造を有していてもよい。封止材１９として、例えば、金属材料、樹脂材料、低融点ガラス等からなるシールリングが採用可能である。収容空間Ｓ０は、大気圧よりも低い減圧雰囲気、または窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）等の不活性気体の雰囲気である。
慣性センサー３０は、例えば半導体製造技術を発展させた微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を用いて製造されたＭＥＭＳセンサーである。慣性センサー３０は、第１接着層２７を介して底部１１の上面に取り付けられている。慣性センサー３０は、収容空間Ｓ０に露出された後述する基板４０の上面に配置された複数の第１端子４３を備える。
慣性センサー３０は、第１検出素子１００および第２検出素子２００を有するが、図１では概略として直方体状で図示されている。第１検出素子１００および第２検出素子２００を含め、慣性センサー３０のより具体的な構成については、後述する。また、慣性センサー３０の製造方法についても、その一例を後述する。
ＩＣ２０は、慣性センサー３０から出力される信号を処理することにより加速度を示すデータを出力する集積回路である。ＩＣ２０は、概略として直方体状である。ＩＣ２０は、第２接着層２８を介して、慣性センサー３０の上面、即ち第１接着層２７に接する下面と反対側の面に取り付けられ、筐体１０に収容されている。ＩＣ２０は、収容空間Ｓ０に露出された上面にそれぞれ配置された複数の第１接続端子２１、複数の第２接続端子２２、を備える。
第１接着層２７および第２接着層２８の材料として、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂系接着剤であるダイアタッチ材が採用可能である。その他、第１接着層２７および第２接着層２８として、はんだやナノ銀ペーストが採用され得る。
慣性センサーモジュール１は、慣性センサー３０、ＩＣ２０、および筐体１０のそれぞれに設けられた端子を電気的に接続するボンディングワイヤーである複数のワイヤーをさらに備える。ワイヤーは、図２に示すように、筐体１０の内部端子１７とＩＣ２０の第１接続端子２１との間をそれぞれ電気的に接続する複数の第１ワイヤー２３と、慣性センサー３０の第１端子４３とＩＣ２０の第２接続端子２２との間をそれぞれ電気的に接続する複数の第２ワイヤー２４と、に分類される。
ＩＣ２０は、慣性センサー３０の加速度に応じて第１端子４３から出力された信号を、第２ワイヤー２４を介して、第２接続端子２２から入力する。ＩＣ２０は、第２接続端子２２から入力した信号を処理し、加速度を示す信号に変換して第１接続端子２１から出力する。第１接続端子２１から出力された信号は、第１ワイヤー２３を介して、内部端子１７に伝達される。
図３は、慣性センサー３０が有する基板４０の第１面４１の平面図である。図４は、慣性センサー３０が有する基板４０の第２面４２の平面図である。図５は、慣性センサー３０が有する第１検出素子１００、第３検出素子３００の平面図である。図６は、慣性センサー３０が有する第２検出素子２００、第４検出素子４００の平面図である。図７は、図５に示すＡ−Ａ’線の断面図である。
慣性センサー３０は、図１、または図３、または図４に示すように、基板４０と、基板４０の第１面４１に配置された第１検出素子１００および第３検出素子３００、基板４０の第２面４２に配置された第２検出素子２００および第４検出素子４００、第１検出素子１００および第３検出素子３００を覆うように基板４０に接合された第１の蓋体６１、第２検出素子２００および第４検出素子４００を覆うように基板４０に接合された第２の蓋体６４、などから構成されている。ここで、基板４０の第１面４１とは、Ｚ軸に対して垂直である基板４０の２つの表面のうち上側の面を言い、基板４０の第２面４２とは、Ｚ軸に対して垂直である基板４０の２つの表面のうち下側の面を言う。なお、断りがない限り、基板４０は平面視において矩形として取り扱う。
第１検出素子１００は、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを検出するセンサー素子である。第１検出素子１００は、図３または図５に示すように、基板４０の第１面４１に形成された第１固定電極１１０と、基板４０の第１面４１に固定された第１固定部１２４と、第１固定部１２４に対して変位する第１可動部１２３と、第１固定部１２４と第１可動部１２３とを連結する第１ばね部１２５と、第１可動部１２３に設けられた第１可動電極１２０と、を有している。
第１可動部１２３の輪郭は、Ｚ軸方向からの平面視で矩形であり、輪郭の内部に第１固定部１２４および第１ばね部１２５が設けられている。第１可動部１２３は、Ｘ―Ｙ面内において長手方向がＸ軸方向となるように延在し、Ｘ軸のプラス側よりもマイナス側の方が長くなるように構成されている。
第１可動部１２３は、可動部１２６、１２７、で構成されている。可動部１２６は、第１固定部１２４を基準として、Ｘ軸のマイナス側に位置する第１可動部１２３の長手部分である。また、可動部１２７は、第１固定部１２４を基準として、Ｘ軸のプラス側に位置する第１可動部１２３の短手部分である。
第１可動電極１２０は、第１可動部１２３と一体であり、第１可動部１２３の裏面、すなわち第１固定電極１１０と対向する面に設けられている。第１可動電極１２０は、可動電極１２１、１２２、で構成され、可動電極１２１は、可動部１２６に設けられ、可動電極１２２は、可動部１２７に設けられている。
第１固定電極１１０は、固定電極１１１、１１２、で構成されている。固定電極１１１は、可動電極１２１とギャップを介して対向するように設けられ、固定電極１１２は、可動電極１２２とギャップを介して対向するように設けられている。
第３検出素子３００は、第１検出素子１００と相似な形状で、第１検出素子１００と同様に、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを検出するセンサー素子である。第３検出素子３００は、図５に示すように、基板４０の第１面４１に形成された第３固定電極３１０と、基板４０の第１面４１に固定された第３固定部３２４と、第３固定部３２４に対して変位する第３可動部３２３と、第３固定部３２４と第３可動部３２３とを連結する第３ばね部３２５と、第３可動部３２３に設けられた第３可動電極３２０と、を有している。
第３可動部３２３の輪郭は、Ｚ軸方向からの平面視で矩形であり、輪郭の内部に第３固定部３２４および第３ばね部３２５が設けられている。第３可動部３２３は、Ｘ軸方向に延在し、Ｘ軸のプラス側よりもマイナス側の方が長くなるように構成されている。
第３可動部３２３は、可動部３２６、３２７、で構成されている。可動部３２６は、第３固定部３２４を基準として、Ｘ軸のマイナス側に位置する第３可動部３２３の長手部分である。また、可動部３２７は、第３固定部３２４を基準として、Ｘ軸のプラス側に位置する第３可動部３２３の短手部分である。
第３可動電極３２０は、第３可動部３２３と一体であり、第３可動部３２３の裏面、すなわち第３固定電極３１０と対向する面に設けられている。第３可動電極３２０は、可動電極３２１、３２２、で構成され、可動電極３２１は、可動部３２６に設けられ、可動電極３２２は、可動部３２７に設けられている。
第３固定電極３１０は、固定電極３１１、３１２、で構成されている。固定電極３１１は、可動電極３２１とギャップを介して対向するように設けられ、固定電極３１２は、可動電極３２２とギャップを介して対向するように設けられている。
慣性センサー３０は、第１検出素子１００の第１固定電極１１０と第１可動電極１２０の間のギャップの変化と、第３検出素子３００の第３固定電極３１０と第３可動電極３２０の間のギャップの変化と、を静電容量の変化として検出することで、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを検出する。
第２検出素子２００は、Ｘ軸方向の加速度Ａｘを検出するセンサー素子である。第２検出素子２００は、図４または図６に示すように、基板４０の第２面４２に固定された第２固定部２２４と、第２固定部２２４に固定された第２固定電極２１０と、第２固定部２２４に対して変位する第２可動部２２３と、第２固定部２２４と第２可動部２２３とを連結する第２ばね部２２５と、第２可動部２２３に設けられた第２可動電極２２０と、を有している。
第２固定電極２１０は、固定電極２１１、２１２、で構成されている。第２固定部２２４は、固定部２１３、２１４、２２６、で構成されている。
第２可動部２２３の輪郭は、Ｚ軸方向からの平面視で矩形であり、輪郭の内部に、第２固定部２２４、第２ばね部２２５、第２固定電極２１０が設けられている。また、第２可動部２２３は、固定部２２６に対してＹ軸方向プラス側に位置し、かつ内側に固定電極２１１および第１可動電極指２２１が配置された第１の開口部２３１と、固定部２２６に対してＹ軸方向マイナス側に位置し、かつ内側に固定電極２１２および第２可動電極指２２２が配置された第２の開口部２３２と、を有している。
固定部２１３は、固定部２２６を基準として、Ｙ軸プラス側に設けられている。固定部２１４は、固定部２２６を基準として、Ｙ軸マイナス側に設けられている。
固定電極２１１は、固定部２１３に固定されている。固定電極２１１は、固定部２１３に支持された第１幹部２１５と、第１幹部２１５からＹ軸方向両側に延出した複数の第１固定電極指２１６と、を有している。第１固定電極指２１６は、Ｘ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。
第１幹部２１５は、棒状をなし、その一端が固定部２１３に接続され、他端が自由端となっている。また、第１幹部２１５は、Ｚ軸方向からの平面視で、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれに対して傾斜した軸Ｑ１に沿って延在している。なお、軸Ｑ１は、図６に示すように、Ｘ軸方向プラス側ほど中心軸Ｃ１との離間距離が大きくなるように傾斜している。
固定電極２１２は、固定部２１４に固定されている。固定電極２１２は、固定部２１４に支持された第２幹部２１７と、第２幹部２１７からＹ軸方向両側に延出した複数の第２固定電極指２１８と、を有している。第２固定電極指２１８は、Ｘ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。
第２幹部２１７は、棒状をなし、その一端が固定部２１４に接続され、他端が自由端となっている。また、第２幹部２１７は、Ｚ軸方向からの平面視で、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれに対して傾斜した軸Ｑ２に沿って延在している。なお、軸Ｑ２は、Ｘ軸方向プラス側ほど中心軸Ｃ１との離間距離が大きくなるように傾斜している。
第２可動電極２２０は、第１の開口部２３１内に位置し、かつ第２可動部２２３に支持された第１可動電極指２２１と、第２の開口部２３２内に位置し、かつ第２可動部２２３に支持された第２可動電極指２２２と、を有している。
第１可動電極指２２１は、Ｘ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられ、複数の第１固定電極指２１６と櫛歯状にかみ合っている。各第１可動電極指２２１は、対をなす第１固定電極指２１６に対してＸ軸方向マイナス側に位置し、第１固定電極指２１６とギャップを介して対向している。
第２可動電極指２２２は、Ｘ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられ、複数の第２固定電極指２１８と櫛歯状にかみ合っている。各第２可動電極指２２２は、対をなす第２固定電極指２１８に対してＸ軸方向マイナス側に位置し、第２固定電極指２１８とギャップを介して対向している。
慣性センサー３０は、第２検出素子２００の第１固定電極指２１６と第１可動電極指２２１の間のギャップの変化と、第２固定電極指２１８と第２可動電極指２２２の間のギャップの変化と、を静電容量の変化として検出することで、Ｘ軸方向の加速度Ａｘを検出する。
第４検出素子４００は、第２検出素子２００を、Ｚ軸を中心に時計回りに９０度だけ回転した形状で、Ｙ軸方向の加速度Ａｙを検出するセンサー素子である。第４検出素子４００は、図６に示すように、基板４０の第２面４２に固定された第４固定部４２４と、第４固定部４２４に固定された第４固定電極４１０と、第４固定部４２４に対して変位する第４可動部４２３と、第４固定部４２４と第４可動部４２３とを連結する第４ばね部４２５と、第４可動部４２３に設けられた第４可動電極４２０と、を有している。
第４固定電極４１０は、固定電極４１１、４１２、で構成されている。第４固定部４２４は、固定部４１３、４１４、４２６、で構成されている。
第４可動部４２３の輪郭は、Ｚ軸方向からの平面視で矩形であり、輪郭の内部に、第４固定部４２４、第４ばね部４２５、第４固定電極４１０が設けられている。また、第４可動部４２３は、固定部４２６に対してＸ軸方向マイナス側に位置し、かつ内側に固定電極４１１および第３可動電極指４２１が配置された第３の開口部４３１と、固定部４２６に対してＸ軸方向プラス側に位置し、かつ内側に固定電極４１２および第４可動電極指４２２が配置された第４の開口部４３２と、を有している。
固定部４１３は、固定部４２６を基準として、Ｘ軸マイナス側に設けられている。固定部４１４は、固定部４２６を基準として、Ｘ軸プラス側に設けられている。
固定電極４１１は、固定部４１３に固定されている。固定電極４１１は、固定部４１３に支持された第３幹部４１５と、第３幹部４１５からＸ軸方向両側に延出した複数の第３固定電極指４１６と、を有している。第３固定電極指４１６は、Ｙ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。
第３幹部４１５は、棒状をなし、その一端が固定部４１３に接続され、他端が自由端となっている。また、第３幹部４１５は、Ｚ軸方向からの平面視で、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれに対して傾斜した軸Ｑ３に沿って延在している。なお、軸Ｑ３は、Ｙ軸方向プラス側ほど中心軸Ｃ２との離間距離が大きくなるように傾斜している。
固定電極４１２は、固定部４１４に固定されている。固定電極４１２は、固定部４１４に支持された第４幹部４１７と、第４幹部４１７からＸ軸方向両側に延出した複数の第４固定電極指４１８と、を有している。第４固定電極指４１８は、Ｙ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。
第４幹部４１７は、棒状をなし、その一端が固定部４１４に接続され、他端が自由端となっている。また、第４幹部４１７は、Ｚ軸方向からの平面視で、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれに対して傾斜した軸Ｑ４に沿って延在している。なお、軸Ｑ４は、Ｙ軸方向プラス側ほど中心軸Ｃ２との離間距離が大きくなるように傾斜している。
第４可動電極４２０は、第３の開口部４３１内に位置し、かつ第４可動部４２３に支持された第３可動電極指４２１と、第４の開口部４３２内に位置し、かつ第４可動部４２３に支持された第４可動電極指４２２と、を有している。
第３可動電極指４２１は、Ｙ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられ、複数の第３固定電極指４１６と櫛歯状にかみ合っている。各第３可動電極指４２１は、対をなす第３固定電極指４１６に対してＹ軸方向マイナス側に位置し、第３固定電極指４１６とギャップを介して対向している。
第４可動電極指４２２は、Ｙ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられ、複数の第４固定電極指４１８と櫛歯状にかみ合っている。各第４可動電極指４２２は、対をなす第４固定電極指４１８に対してＹ軸方向マイナス側に位置し、第４固定電極指４１８とギャップを介して対向している。
慣性センサー３０は、第４検出素子４００の第３固定電極指４１６と第３可動電極指４２１の間のギャップの変化と、第４固定電極指４１８と第４可動電極指４２２の間のギャップの変化と、を静電容量の変化として検出することで、Ｙ軸方向の加速度Ａｙを検出する。
第１検出素子１００、第２検出素子２００、第３検出素子３００、および第４検出素子４００は、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等の不純物がドープされたシリコン基板を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。ただし、材料としては、特に限定されない。
基板４０は、図７に示すように、第１検出素子１００の第１可動部１２３が可動する空間Ｍ１を確保するために、第１面４１側に開放する凹部６６を有している。また、第２検出素子２００の第２可動部２２３が可動する空間Ｍ２を確保するために、第２面４２側に開放する凹部６７を有している。第３検出素子３００の第３可動部３２３および第４検出素子４００の第４可動部４２３についても同様に、それぞれ基板４０の第１面４１および第２面４２に、可動するための空間としての凹部が設けられているが、図示はせずに省略する。
基板４０としては、アルカリ金属イオンを含むガラス材料、例えば、テンパックス（登録商標）ガラス、パイレックス（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。これにより、基板４０の加工が容易となる。さらには、基板４０と第１検出素子１００、第２検出素子２００、第３検出素子３００、および第４検出素子４００と、を陽極接合により接合することができ、これらを強固に接合することができる。ただし、基板４０としては、ガラス基板に限定されず、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。
すなわち、本実施形態の慣性センサー３０は、基板４０と、基板４０の第１面４１に設けられ、基板４０に対して変位可能な第１可動部１２３と、第１可動部１２３に連結され基板４０に固定される第１固定部１２４とを有する第１検出素子１００と、第１面４１と表裏の関係にある第２面４２に設けられ、基板４０に対して変位可能な第２可動部２２３と、第２可動部２２３に連結され基板４０に固定される第２固定部２２４とを有する第２検出素子２００と、を備えている。
第１検出素子１００と第３検出素子３００は、図３に示すように、基板４０の第１面４１に対して平行で、なおかつ基板４０の第１面４１の対角線の交点Ｏを通る線Ｌ１に対して、線対称の位置に設けられている。
すなわち、本実施形態の慣性センサー３０は、第１面４１に設けられ、基板４０に対して変位可能な第３可動部３２３と、第３可動部３２３に連結され基板４０に固定される第３固定部３２４とを有する第３検出素子３００を備え、基板４０の平面視において、基板４０を矩形とした場合に、第１検出素子１００と第３検出素子３００とは、第１面４１に対して平行かつ基板４０の対角線の交点Ｏを通る線Ｌ１に対して線対称の位置に設けられている。
図８は、図５と図６に示す第１固定部１２４、第２固定部２２４、第３固定部３２４、および第４固定部４２４を、基板４０の第１面４１に模式的に重ね合わせた平面図である。ここで、簡略化のため、複数の第１配線５３は図示していない。
図８に示すように、第１検出素子１００の第１固定部１２４および第３検出素子３００の第３固定部３２４は、第２検出素子２００の第２固定部２２４および第４検出素子４００の第４固定部４２４と重ならない位置に設けられている。
すなわち、第１固定部１２４と第２固定部２２４とは、基板４０の平面視において、重ならない位置に設けられている。
図１および図３を参照して分かるように、慣性センサー３０の第１の蓋体６１は、下面側に開放する凹部６２を有し、凹部６２に第１検出素子１００および第３検出素子３００を収納するようにして、基板４０の第１面４１に接合されている。第１の蓋体６１および基板４０によって、第１検出素子１００および第３検出素子３００を気密的に収納する第１の空間Ｓ１が形成されている。さらに、第１の蓋体６１は、封止材６３で気密封止された第１の孔６０を有している。
図１および図４を参照して分かるように、第２の蓋体６４は、上面側に開放する凹部６５を有し、凹部６５に第２検出素子２００および第４検出素子４００を収納するようにして、基板４０の第２面４２に接合されている。第２の蓋体６４および基板４０によって、第２検出素子２００および第４検出素子４００を気密的に収納する第２の空間Ｓ２が形成されている。また、第２の蓋体６４のＺ軸マイナス側の面は、第１接着層２７を介して、筐体１０の収容空間Ｓ０に接する底面２９と接着されている。
第１の蓋体６１および第２の蓋体６４は、シリコン基板で構成され、ガラスフリットを介して基板４０と接合されている。ただし、第１の蓋体６１および第２の蓋体６４の構成材料や第１の蓋体６１および第２の蓋体６４と基板４０との接合方法については、特に限定されない。
図９は、図３に示すＢ−Ｂ’線の断面図である。図１０は、図３に示すＣ−Ｃ’線の断面図である。
基板４０は、図１、または図３、または図４に示すように、第２の孔７０と、複数の第１端子４３と、複数の第２端子４４と、複数の第１配線５３と、複数の第２配線５４と、を有している。また、基板４０は、図９および図１０に示すように、複数の貫通電極７１を有する。
第２の孔７０は、図１に示すように、第１の蓋体６１と第２の蓋体６４が基板４０に接合されている状態において、第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２を接続している。
すなわち、本実施形態の慣性センサー３０は、第１面４１との間で密閉された第１の空間Ｓ１を構成する第１の蓋体６１と、第２面４２との間で密閉された第２の空間Ｓ２を構成する第２の蓋体６４と、を備え、第１検出素子１００は、第１の空間Ｓ１に収容され、第２検出素子２００は、第２の空間Ｓ２に収容され、第１の蓋体６１には、封止材６３で封止された第１の孔６０が設けられ、基板４０には、第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２とを連通させる第２の孔７０が設けられている。
第２の孔７０は、図３に示すように、基板４０の第１面４１の対角線の交点Ｏと重なる位置に設けられている。また、第２の孔７０は、図４に示すように、基板４０の第２面４２の対角線の交点Ｏと重なる位置に設けられている。
すなわち、基板４０の平面視において、基板４０を矩形とした場合に、第２の孔７０は、基板４０の対角線の交点Ｏと重なる位置に設けられている。
第２の孔７０は、図３に示すように、第１検出素子１００および第３検出素子３００と独立し、互いに重ならない位置に設けられている。また、第２の孔７０は、図４に示すように、第２検出素子２００および第４検出素子４００と独立し、互いに重ならない位置に設けられている。
すなわち、第２の孔７０は、基板４０の平面視において、第１検出素子１００と重ならない位置に設けられている。
複数の第１端子４３は、図３に示すように、基板４０の第１面４１に配置され、かつ第１の蓋体６１で収容される第１の空間Ｓ１の外側に設けられている。複数の第１端子４３は、端子４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂ、４８ａ、４８ｂ、４９、で構成されている。
複数の第１配線５３は、図３に示すように、基板４０の第１面４１に配置されている。複数の第１配線５３は、配線８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、で構成されている。
端子４５ａは、配線８１ａを介して第１検出素子１００の固定電極１１１に電気的に接続されている。端子４５ｂは、配線８１ｂを介して第１検出素子１００の固定電極１１２に電気的に接続されている。端子４５ａおよび端子４５ｂは、第１の蓋体６１を間に挟むように配置されている。
端子４７ａは、配線８２ａを介して第３検出素子３００の固定電極３１１に電気的に接続されている。端子４７ｂは、配線８２ｂを介して第３検出素子３００の固定電極３１２に電気的に接続されている。端子４７ａおよび端子４７ｂは、第１の蓋体６１を間に挟むように配置されている。
端子４９は、配線８３ａ、８３ｂを介して第１検出素子１００の第１固定部１２４に電気的に接続されている。第１検出素子１００の第１可動電極１２０、第１固定部１２４、第１可動部１２３は同一の材料で構成され、かつ一体である。つまり、端子４９は、第１検出素子１００の第１可動電極１２０に電気的に接続されている。
端子４９は、配線８３ａ、８３ｃを介して第３検出素子３００の第３固定部３２４に電気的に接続されている。第３検出素子３００の第３可動電極３２０、第３固定部３２４、第３可動部３２３は同一の材料で構成され、かつ一体である。つまり、端子４９は、第３検出素子３００の第３可動電極３２０に電気的に接続されている。
配線８３ａは、第１の空間Ｓ１に面した、基板４０の第１面４１において、配線８３ｂおよび配線８３ｃに分岐している。
端子４６ａおよび端子４６ｂは、第１の蓋体６１を間に挟むように配置されている。
端子４８ａおよび端子４８ｂは、第１の蓋体６１を間に挟むように配置されている。
すなわち、本実施形態の慣性センサー３０は、複数の第１端子４３のうちの１つの端子４５ａと、１つの端子４５ａとは異なる端子４５ｂとの間に、第１の蓋体６１が配置されている。
複数の第２端子４４は、図１または図４に示すように、基板４０の第２面４２に配置され、かつ第２の蓋体６４で収容される第２の空間Ｓ２に設けられている。複数の第２端子４４は、図４に示すように、端子５０、５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ、で構成されている。
複数の第２配線５４は、図４に示すように、基板４０の第２面４２に配置され、かつ第２の蓋体６４で収容される第２の空間Ｓ２に設けられている。複数の第２配線５４は、配線８４ａ、８４ｂ、８５ａ、８５ｂ、８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、で構成されている。
端子５１ａは、配線８４ａを介して第２検出素子２００の固定電極２１１に電気的に接続されている。端子５１ｂは、配線８４ｂを介して第２検出素子２００の固定電極２１２に電気的に接続されている。
端子５２ａは、配線８５ａを介して第４検出素子４００の固定電極４１１に電気的に接続されている。端子５２ｂは、配線８５ｂを介して第４検出素子４００の固定電極４１２に電気的に接続されている。
端子５０は、配線８６ａ、８６ｂを介して第２検出素子２００の固定部２２６に電気的に接続されている。第２検出素子２００の第２可動電極２２０、固定部２２６、第２可動部２２３は同一の材料で構成され、かつ一体である。つまり、端子５０は、第２検出素子２００の第２可動電極２２０に電気的に接続されている。
端子５０は、配線８６ａ、８６ｃを介して第４検出素子４００の固定部４２６に電気的に接続されている。第４検出素子４００の第４可動電極４２０、固定部４２６、第４可動部４２３は同一の材料で構成され、かつ一体である。つまり、端子５０は、第４検出素子４００の第４可動電極４２０に電気的に接続されている。
配線８６ａは、第２の空間Ｓ２に面した、基板４０の第２面４２において、配線８６ｂおよび配線８６ｃに分岐している。
複数の貫通電極７１は、図９または図１０に示すように、貫通電極７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂ、７４、で構成されている。
貫通電極７２ａは、図１０に示すように、基板４０の第１面４１から第２面４２へ貫通するように設けられ、端子４６ａと端子５１ａとを電気的に接続している。つまり、端子４６ａは、第２検出素子２００の固定電極２１１に電気的に接続されている。
貫通電極７２ｂは、図９に示すように、基板４０の第１面４１から第２面４２へ貫通するように設けられ、端子４６ｂと端子５１ｂとを電気的に接続している。つまり、端子４６ｂは、第２検出素子２００の固定電極２１２に電気的に接続されている。
貫通電極７３ａは、図９に示すように、基板４０の第１面４１から第２面４２へ貫通するように設けられ、端子４８ａと端子５２ａとを電気的に接続している。つまり、端子４８ａは、第４検出素子４００の固定電極４１１に電気的に接続されている。
貫通電極７３ｂは、図１０に示すように、基板４０の第１面４１から第２面４２へ貫通するように設けられ、端子４８ｂと端子５２ｂとを電気的に接続している。つまり、端子４８ｂは、第４検出素子４００の固定電極４１２に電気的に接続されている。
貫通電極７４は、図９に示すように、基板４０の第１面４１から第２面４２へ貫通するように設けられ、端子４９と端子５０とを電気的に接続している。つまり、端子４９は、第１検出素子１００の第１可動電極１２０、第２検出素子２００の第２可動電極２２０、第３検出素子３００の第３可動電極３２０、および第４検出素子４００の第４可動電極４２０に電気的に接続されている。
すなわち、本実施形態の慣性センサー３０は、第１面４１であり、かつ、第１の空間Ｓ１の外側に設けられた複数の第１端子４３と、第２面４２であり、かつ、第２の空間Ｓ２に設けられた複数の第２端子４４と、基板４０に設けられ、複数の第１端子４３のいずれかの第１端子と複数の第２端子４４のいずれかの第２端子と、を電気的に接続する複数の貫通電極７１と、を備え、複数の第１端子４３のいずれかの第１端子が第１検出素子１００と電気的に接続され、複数の第２端子４４のいずれかの第２端子が第２検出素子２００と電気的に接続されている。
図１１Ａ〜図１１Ｌは、図１に示す慣性センサー３０の製造工程を示すプロセスフロー図である。なお、図１１Ａ〜図１１Ｅに対して、図１１Ｆ〜図１１Ｌは、上下を反転して示している。
慣性センサー３０の製造方法には、例えば図１１Ａ〜図１１Ｌに示す方法が挙げられる。簡略のため、図１１Ａ〜図１１Ｌでは、第１検出素子１００および第２検出素子２００は、概略として直方体状である。また、基板４０は、ガラス基板で構成され、第１検出素子１００、第２検出素子２００、第１の蓋体６１、および第２の蓋体６４は、シリコン基板で構成されていることとする。なお、簡略化のため、第３検出素子３００および第４検出素子４００は省略する。
まず、図１１Ａに示すように、レーザー加工、めっき、エッチングなどにより、ウエハ状の基板４０の第２面４２から第１面４１に貫通するように、複数の貫通電極７１を形成する。また、エッチングなどにより、基板４０の第２面４２に凹部６７と、基板４０の第２面４２から第１面４１に貫通するように第２の孔７０と、を形成する。
次に、図１１Ｂに示すように、基板４０の第２面４２にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）などにより、複数の第２端子４４および複数の第２配線５４を形成する。
次に、図１１Ｃに示すように、基板４０の第２面４２に、第２検出素子２００を構成する、ウエハ状のシリコン基板を、陽極接合、プラズマ接合などで接合する。
次に、図１１Ｄに示すように、接合したシリコン基板を、エッチングなどによってパターニングし、第２検出素子２００を形成する。
次に、図１１Ｅに示すように、エッチングなどにより第２の蓋体６４の凹部６５が形成されたウエハ状のシリコン基板と、基板４０の第２面４２とを、ガラスフリット接合、プラズマ接合などで接合する。
次に、図１１Ｆに示すように、エッチングなどにより、基板４０の第１面４１に凹部６６を形成する。
次に、図１１Ｇに示すように、基板４０の第１面４１に、ＣＶＤ、ＰＶＤなどにより、複数の第１端子４３および複数の第１配線５３を形成する。
次に、図１１Ｈに示すように、基板４０の第１面４１に、第１検出素子１００を構成するシリコン基板を、陽極接合、プラズマ接合などで接合する。
次に、図１１Ｉに示すように、接合したシリコン基板を、エッチングなどによってパターニングし、第１検出素子１００を形成する。
次に、図１１Ｊに示すように、エッチングなどにより第１の蓋体６１の凹部６２および第１の孔６０が形成されたウエハ状のシリコン基板と、基板４０の第１面４１とを、ガラスフリット接合、プラズマ接合などで接合する。
次に、図１１Ｋに示すように、第１の孔６０に、ＡｕＧｅに代表されるような、レーザーで溶融する材料で構成される封止材６３を充填し、レーザー照射などにより、任意の気体および圧力で気密封止する。
次に、図１１Ｌに示すように、ブレードダイシング、ステルスダイシングなどにより、ウエハ状の接合基板から慣性センサー３０を切り出す。
以上述べたように、本実施形態に係る慣性センサーによれば、以下の効果を得ることができる。
第１検出素子１００および第３検出素子３００を基板４０の第１面４１に形成し、かつ第２検出素子２００および第４検出素子４００を基板４０の第２面４２に形成することで、第２検出素子２００および第４検出素子４００を第１面４１に形成する場合と比較して、第１面４１に形成される検出素子の個数が減少する。これにより、基板４０のＸＹ平面の面積を減少できるため、慣性センサーの小型化を実現することができる。
基板４０に第２の孔７０を形成することで、第２の孔７０を形成しない場合と比較して、第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２を、第１の蓋体６１でまとめて気密封止することができる。これにより、第２の蓋体６４での気密封止を省略できるため、製造工程を簡略化することができる。
第２の孔７０が、基板４０の平面視において、第１検出素子１００および第３検出素子３００と重ならない位置に設けられていることで、重なる位置に設けられている場合と比較して、第１固定電極１１０および第３固定電極３１０の面積の減少を抑制できる。これにより、第１可動電極１２０と対向する第１固定電極１１０の面積、および第３可動電極３２０と対向する第３固定電極３１０の面積が減少しないため、検出する静電容量も減少しない。したがって、慣性センサーの検出感度を維持することができる。
さらに、第２の孔７０が、基板４０の平面視において、第１検出素子１００および第３検出素子３００と重ならない位置に設けられていることで、重なる位置に設けられている場合と比較して、第１可動部１２３および第３可動部３２３が可動することによって生じる気流が、第２の孔７０を通じて第２の空間Ｓ２へ流入することを抑制できる。これにより、第２可動部２２３および第４可動部４２３が、第１可動部１２３および第３可動部３２３が可動することによって生じた気流によって変位され難く、所望の検出精度を発揮できる。したがって、慣性センサーの検出精度を維持することができる。
第２の蓋体６４を基板４０の第２面４２に接合することで、第２の蓋体６４を第２面４２に接合しない場合と比較して、基板４０と筐体１０の底面２９との距離が増大する。より具体的には、第２の蓋体６４を基板４０の第２面４２に接合し、第２の蓋体６４を筐体１０の底面２９に接着する構成とすることにより、第２面４２に第２検出素子２００および第４検出素子４００を形成せず、また、第２の蓋体６４を第２面４２に接合せずに、第２面４２を筐体１０の底面２９に接着する構成とした場合と比較して、基板４０と筐体１０の底面２９の距離が増大する。これにより、筐体１０の底面２９から受ける応力が、基板４０に働き難く、応力による歪みを抑制することができ、基板４０が歪むことによる各検出素子の固定電極と可動電極のギャップの変動を抑えることができるため、検出素子から出力される信号が安定する。したがって、出力安定性に優れた慣性センサーを実現することができる。
基板４０の平面視において、第１検出素子１００と第３検出素子３００が、基板４０の第１面４１に対して平行かつ基板４０の対角線の交点を通る線に対して線対称の位置に設けられていることで、線対称の位置に設けられていない場合と比較して、基板４０が歪むことによる各検出素子の固定電極と可動電極のギャップの変動差異を低減することができる。つまり、線対称の対称軸を中心に基板４０が歪む場合において、第１検出素子１００の第１固定電極１１０と第１可動電極１２０のギャップと、第３検出素子３００の第３固定電極３１０と第３可動電極３２０のギャップと、が略同じになるため、検出素子から出力される信号が安定する。したがって、前述した効果に加え、より出力安定性に優れた慣性センサーを実現することができる。
基板４０の第１面４１において、複数の第１端子４３が、第１の蓋体６１を間に挟む位置に配置されていることで、複数の第１端子４３が、第１の蓋体６１を間に挟まない位置に配置されている場合と比較して、第１の蓋体６１から受ける応力が、基板４０の一部分に集中することなく、より均等に働く。これにより、基板４０において、応力による歪みの偏りを抑制することができ、基板４０が歪むことによる各検出素子の固定電極と可動電極のギャップの変動差異を低減することができるため、検出素子から出力される信号が安定する。したがって、前述した効果に加え、より出力安定性に優れた慣性センサーを実現することができる。
基板４０の平面視において、第２の孔７０が、基板４０の第１面４１の対角線の交点と重なる位置に設けられていることで、対角線の交点と重ならない位置に設けられている場合と比較して、第１の蓋体６１、第２の蓋体６４、および筐体１０などから基板４０が受ける応力が、基板４０の一部分に集中することなく、より均等に働く。これにより、基板４０において、応力による歪みの偏りを抑制することができ、基板４０が歪むことによる各検出素子の固定電極と可動電極のギャップの変動差異を低減することができるため、検出素子から出力される信号が安定する。したがって、前述した効果に加え、より出力安定性に優れた慣性センサーを実現することができる。
基板４０に複数の貫通電極７１を形成することで、複数の貫通電極７１を形成しない場合と比較して、第１の蓋体６１、第２の蓋体６４、および筐体１０などから基板４０が受ける応力の影響を緩和できる。つまり、複数の貫通電極７１が緩衝材として機能し、外部応力によって生じる基板４０の歪みを抑制することができる。これにより、過度な応力が基板４０に働いた場合においても、基板４０は歪み難く、基板４０が歪むことによる各検出素子の固定電極と可動電極のギャップの変動を抑えることができるため、検出素子から出力される信号が安定する。したがって、前述した効果に加え、より出力安定性に優れた慣性センサーを実現することができる。
第１固定部１２４および第３固定部３２４と、第２固定部２２４および第４固定部４２４と、が基板４０の平面視において互いに重ならない位置に設けられていることで、重なって設けられている場合と比較して、第１可動部１２３および第３可動部３２３が可動することで発生する物理的な振動が、基板４０を介して第２可動部２２３および第４可動部４２３へ伝達され難く、振動によって変位され難い。これにより、第１可動部１２３および第３可動部３２３が過度に可動した場合においても、振動による第２可動部２２３および第４可動部４２３の固定電極と可動電極のギャップの変動を抑えることができるため、検出素子から出力される信号が安定する。したがって、前述した効果に加え、より出力安定性に優れた慣性センサーを実現することができる。
複数の第１端子４３と、複数の第２端子４４と、を複数の貫通電極７１を介して電気的に接続することで、電気的に接続しない場合と比較して、第２検出素子２００および第４検出素子４００で検出される信号を、複数の第１端子４３から出力することができる。これにより、複数の第１端子４３とＩＣ２０の第２接続端子２２を、第２ワイヤー２４で電気的に接続することで、慣性センサー３０から出力される信号を全て取得できるため、電気接続が容易である。
（実施形態２）
図１２は、実施形態２に係る電子機器としてのスマートフォン１２００を示す平面図である。
電子機器としてのスマートフォン１２００には、慣性センサー３０と、慣性センサー３０から出力された検出信号に基づいて制御を行う処理部としての制御回路１２１０と、が内蔵されている。慣性センサー３０によって検出された検出データは、制御回路１２１０に送信され、制御回路１２１０は、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。
すなわち、電子機器としてのスマートフォン１２００は、慣性センサー３０と慣性センサー３０からの出力を処理する処理部とを備えている。
以上述べたように、本実施形態に係る電子機器によれば、以下の効果を得ることができる。
電子機器としてのスマートフォン１２００が、慣性センサー３０を有しているため、前述した慣性センサー３０の効果を享受できる。つまり、小型化された慣性センサー３０を備えることにより、例えば、スマートフォン１２００の面積を小さくして小型化を実現したり、増加した収容スペースに他の要素を追加して性能を向上したりすることができる。
なお、本発明の電子機器は、前述したスマートフォン１２００の他にも、例えば、パーソナルコンピューター、デジタルスチールカメラ、タブレット端末、時計、スマートウォッチ、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、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、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、電子手帳、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、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、車両、航空機、船舶等の各種計器類、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。
（実施形態３）
図１３は、実施形態３に係る電子機器としての慣性計測装置２０００を示す分解斜視図である。図１４は、図１３に示す慣性計測装置２０００が有する基板の斜視図である。
電子機器としての慣性計測装置２０００（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）は、自動車や、ロボットなどの被装着装置の姿勢や、挙動を検出する慣性計測装置である。慣性計測装置２０００は、３軸加速度センサーおよび３軸角速度センサーを備えた６軸モーションセンサーとして機能する。
慣性計測装置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ヶ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ヶ所のネジ穴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装置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。
慣性計測装置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。アウターケース２１００の外形は、前述した慣性計測装置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ヶ所の頂点近傍に、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。
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。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との接触を抑制するための凹部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。
図１４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。これら各センサー２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３４０ｚ、２３５０として、本願の慣性センサー３０を用いることができる。
また、基板２３２０の下面には、各センサー２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３４０ｚ、２３５０からの出力を処理する処理部としての制御ＩＣ２３６０が実装されている。制御ＩＣ２３６０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、慣性計測装置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。
以上述べたように、本実施形態に係る電子機器によれば、以下の効果を得ることができる。
電子機器としての慣性計測装置２０００が、慣性センサー３０を有しているため、前述した慣性センサー３０の効果を享受できる。つまり、小型化された慣性センサー３０を備えることにより、例えば、慣性計測装置２０００の面積を小さくして小型化を実現したり、増加した収容スペースに他の要素を追加して性能を向上したりすることができる。
（実施形態４）
図１５は、実施形態４に係る電子機器としての移動体測位装置３０００の全体システムを示すブロック図である。図１６は、図１５に示す移動体測位装置３０００の作用を示す図である。
移動体測位装置３０００は、移動体に装着して用い、当該移動体の測位を行うための装置である。なお、移動体としては、特に限定されず、自転車、自動車、自動二輪車、電車、飛行機、船等のいずれでもよいが、本実施形態では移動体として四輪自動車を用いた場合について説明する。
移動体測位装置３０００は、慣性計測装置３１００（ＩＭＵ）と、演算処理部３２００と、ＧＰＳ受信部３３００と、受信アンテナ３４００と、位置情報取得部３５００と、位置合成部３６００と、処理部３７００と、通信部３８００と、表示部３９００と、を有している。
慣性計測装置３１００は、３軸の加速度センサー３１１０と、３軸の角速度センサー３１２０と、を有している。演算処理部３２００は、加速度センサー３１１０からの加速度データおよび角速度センサー３１２０からの角速度データを受け、これらデータに対して慣性航法演算処理を行い、移動体の加速度および姿勢を含む慣性航法測位データを出力する。慣性計測装置３１００としては、例えば、前述した慣性計測装置２０００を用いることができる。また、３軸の加速度センサー３１１０、３軸の角速度センサー３１２０として、本願の慣性センサー３０を用いることができる。
また、ＧＰＳ受信部３３００は、受信アンテナ３４００を介してＧＰＳ衛星からの信号を受信する。また、位置情報取得部３５００は、ＧＰＳ受信部３３００が受信した信号に基づいて、移動体測位装置３０００の位置（緯度、経度、高度）、速度、方位を表すＧＰＳ測位データを出力する。このＧＰＳ測位データには、受信状態や受信時刻等を示すステータスデータも含まれている。
位置合成部３６００は、演算処理部３２００から出力された慣性航法測位データおよび位置情報取得部３５００から出力されたＧＰＳ測位データに基づいて、移動体の位置、具体的には移動体が地面のどの位置を走行しているかを算出する。例えば、ＧＰＳ測位データに含まれている移動体の位置が同じであっても、図１５に示すように、地面の傾斜θ等の影響によって移動体の姿勢が異なっていれば、地面の異なる位置を移動体が走行していることになる。そのため、ＧＰＳ測位データだけでは移動体の正確な位置を算出することができない。そこで、位置合成部３６００は、慣性航法測位データを用いて、移動体が地面のどの位置を走行しているのかを算出する。
位置合成部３６００から出力された位置データは、処理部３７００によって所定の処理が行われ、測位結果として表示部３９００に表示される。また、位置データは、通信部３８００によって外部装置に送信されるようになっていてもよい。
（実施形態５）
図１７は、実施形態５に係る移動体としての自動車１５００を示す斜視図である。
図１７に示す自動車１５００は、本実施形態の移動体を適用した自動車である。この図において、自動車１５００は、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１５１０を含んでいる。また、自動車１５００には、慣性センサー３０が内蔵されており、慣性センサー３０によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。慣性センサー３０の検出信号は、処理部としての制御装置１５０２に供給され、制御装置１５０２は、その信号に基づいてシステム１５１０を制御することができる。
すなわち、移動体としての自動車１５００は、慣性センサー３０と慣性センサー３０からの出力を処理する処理部とを備えている。
以上述べたように、本実施形態に係る移動体によれば、以下の効果を得ることができる。
移動体としての自動車１５００が、慣性センサー３０を有しているため、前述した慣性センサー３０の効果を享受できる。つまり、小型化された慣性センサー３０を備えることにより、例えば、慣性センサー３０が収容されるスペースに他の要素を追加して性能を向上したり、車体サイズを低減または車室スペースを増加したりすることが可能となる。
なお、本開示の内容は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
図１８は、変形例１に係る慣性センサー３０が有する基板４０の第１面４１の平面図である。
以下、変形例１に係る慣性センサー３０について説明する。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
上記実施形態１では、図３のように、第１検出素子１００と第３検出素子３００は、基板４０の第１面４１に対して平行で、なおかつ基板４０の第１面４１の対角線の交点Ｏを通る線Ｌ１に対して、線対称の位置に設けられている構成であるものとして説明したが、この構成に限定するものではない。
本変形例に係る慣性センサー３０では、第１検出素子１００と第３検出素子３００が、図１８に示すように、基板４０の第１面４１の対角線の交点Ｏに対して、点対称の位置に設けられている。
すなわち、本変形例の慣性センサー３０は、第１面４１に設けられ、基板４０に対して変位可能な第３可動部３２３と、第３可動部３２３に連結され基板４０に固定される第３固定部３２４とを有する第３検出素子３００を備え、基板４０の平面視において、基板４０を矩形とした場合に、第１検出素子１００と第３検出素子３００とは、基板４０の対角線の交点Ｏに対して点対称の位置に設けられている。
以上述べたように、本変形例に係る慣性センサーによれば、以下の効果を得ることができる。
基板４０の平面視において、第１検出素子１００と第３検出素子３００が、基板４０の対角線の交点に対して点対称の位置に設けられていることで、点対称の位置に設けられていない場合と比較して、基板４０が歪むことによる各検出素子の固定電極と可動電極のギャップの変動差異をさらに低減することができる。つまり、点対称の対称点を中心に基板４０が歪む場合において、第１検出素子１００の第１固定電極１１０と第１可動電極１２０のギャップと、第３検出素子３００の第３固定電極３１０と第３可動電極３２０のギャップと、が略同じになるため、検出素子から出力される信号が安定する。したがって、実施形態１での効果に加え、より出力安定性に優れた慣性センサーを実現することができる。
なお、実施形態１で説明した慣性センサーモジュール１は、他にも、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。また、移動体としては、自動車１５００に限定されず、例えば、飛行機、ロケット、人工衛星、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。
以上、本開示の慣性センサー、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、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、本開示に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、慣性センサーとして加速度を検出する加速度センサーについて説明したが、慣性センサーとしては、加速度センサーに限定されず、例えば、角速度センサー、またはこれらを組み合わせた複合センサーであってもよい。
以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。
慣性センサーは、基板と、前記基板の第１面に設けられ、前記基板に対して変位可能な第１可動部と、前記第１可動部に連結され前記基板に固定されている第１固定部とを有している第１検出素子と、前記第１面と表裏の関係にある第２面に設けられ、前記基板に対して変位可能な第２可動部と、前記第２可動部に連結され前記基板に固定されている第２固定部とを有している第２検出素子と、を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、基板の第１面に形成される検出素子の個数が減少するため、基板のＸＹ平面の面積を減少できる。したがって、小型可能な慣性センサーを提供できる。
上記の慣性センサーは、前記第１面との間で第１の空間を構成している第１の蓋体と、前記第２面との間で第２の空間を構成している第２の蓋体と、を備え、前記第１検出素子は、前記第１の空間に収容され、前記第２検出素子は、前記第２の空間に収容され、前記第１の蓋体には、封止材で封止されている第１の孔が設けられ、前記基板には、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通している第２の孔が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、慣性センサーが接着される筐体の底面と基板の距離が増大するため、筐体の底面から受ける応力が、基板に働き難く、応力による歪みを抑制することができる。つまり、基板が歪むことによる各検出素子の固定電極と可動電極のギャップの変動を抑えることができるため、検出素子から出力される信号が安定する。したがって、出力安定性に優れた慣性センサーを提供できる。
さらに、この構成によれば、第１の空間と第２の空間を、第１の蓋体でまとめて気密封止することができる。これにより、第２の蓋体での気密封止を省略できるため、製造工程を簡略化することができる。
上記の慣性センサーは、前記第１面の前記第１の空間の外側に設けられている複数の第１端子と、前記第２面に設けられ、前記第２の空間に設けられている複数の第２端子と、前記基板に設けられ、前記複数の第１端子のいずれかと前記複数の第２端子のいずれかと、を電気的に接続している貫通電極と、を備え、前記複数の第１端子のいずれかが前記第１検出素子と電気的に接続され、前記複数の第２端子のいずれかが前記第２検出素子と電気的に接続されていることが好ましい。
この構成によれば、第１の蓋体、第２の蓋体、および筐体などから基板が受ける応力の影響を、複数の貫通電極により緩和できる。つまり、複数の貫通電極が緩衝材として機能し、外部応力によって生じる基板の歪みを抑制することができる。これにより、過度な応力が基板に働いた場合においても、基板は歪み難く、基板が歪むことによる各検出素子の固定電極と可動電極のギャップの変動を抑えることができるため、検出素子から出力される信号が安定する。したがって、より出力安定性に優れた慣性センサーを提供できる。
さらに、この構成によれば、第２検出素子および第４検出素子で検出される信号を、複数の第１端子から出力することができる。これにより、複数の第１端子とＩＣの第２接続端子を、第２ワイヤーで電気的に接続することで、慣性センサーから出力される信号を全て取得できるため、電気接続が容易である。
上記の慣性センサーは、前記複数の第１端子のうちの１つの第１端子と、前記１つの第１端子とは異なる他の第１端子との間に、前記第１の蓋体が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、第１の蓋体から受ける応力が、基板の一部分に集中することなく、より均等に働く。これにより、基板において、応力による歪みの偏りを抑制することができ、基板が歪むことによる各検出素子の固定電極と可動電極のギャップの変動差異を低減することができるため、検出素子から出力される信号が安定する。したがって、より出力安定性に優れた慣性センサーを提供できる。
上記の慣性センサーは、前記第１面に設けられ、前記基板に対して変位可能な第３可動部と、前記第３可動部に連結され前記基板に固定されている第３固定部とを有している第３検出素子を備え、前記基板の平面視において、前記基板を矩形とした場合に、前記第１検出素子と前記第３検出素子とは、前記第１面に対して平行かつ前記基板の対角線の交点を通る線に対して線対称の位置に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、基板が歪むことによる各検出素子の固定電極と可動電極のギャップの変動差異を低減することができる。つまり、線対称の対称軸を中心に基板が歪む場合において、第１検出素子の第１固定電極と第１可動電極のギャップと、第３検出素子の第３固定電極と第３可動電極のギャップと、が略同じになるため、検出素子から出力される信号が安定する。したがって、より出力安定性に優れた慣性センサーを提供できる。
上記の慣性センサーは、前記第１面に設けられ、前記基板に対して変位可能な第３可動部と、前記第３可動部に連結され前記基板に固定されている第３固定部とを有している第３検出素子を備え、前記基板の平面視において、前記基板を矩形とした場合に、前記第１検出素子と前記第３検出素子とは、前記基板の対角線の交点に対して点対称の位置に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、基板が歪むことによる各検出素子の固定電極と可動電極のギャップの変動差異をさらに低減することができる。つまり、点対称の対称点を中心に基板が歪む場合において、第１検出素子の第１固定電極と第１可動電極のギャップと、第３検出素子の第３固定電極と第３可動電極のギャップと、が略同じになるため、検出素子から出力される信号が安定する。したがって、より出力安定性に優れた慣性センサーを提供できる。
上記の慣性センサーは、前記基板の平面視において、前記基板を矩形とした場合に、前記第２の孔は、前記基板の対角線の交点と重なる位置に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、第１の蓋体、第２の蓋体、および筐体などから基板が受ける応力が、基板の一部分に集中することなく、より均等に働く。これにより、基板において、応力による歪みの偏りを抑制することができ、基板が歪むことによる各検出素子の固定電極と可動電極のギャップの変動差異を低減することができるため、検出素子から出力される信号が安定する。したがって、より出力安定性に優れた慣性センサーを提供できる。
上記の慣性センサーにおいて、前記第２の孔は、前記基板の平面視において、前記第１検出素子と重ならない位置に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、第１固定電極および第３固定電極の面積の減少を抑制できる。これにより、第１可動電極と対向する第１固定電極の面積、および第３可動電極と対向する第３固定電極の面積が減少しないため、検出する静電容量も減少しない。したがって、慣性センサーの検出感度を維持することができる。
さらに、この構成によれば、第１可動部および第３可動部が可動することによって生じる気流が、第２の孔を通じて第２の空間へ流入することを抑制できる。これにより、第２可動部および第４可動部が、第１可動部および第３可動部が可動することによって生じた気流によって変位され難く、所望の検出精度を発揮できる。したがって、慣性センサーの検出精度を維持することができる。
上記の慣性センサーにおいて、前記第１固定部と前記第２固定部とは、前記基板の平面視において、重ならない位置に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、第１可動部および第３可動部が可動することで発生する物理的な振動が、基板を介して第２可動部および第４可動部へ伝達され難く、振動によって変位され難い。これにより、第１可動部および第３可動部が過度に可動した場合においても、振動による第２可動部および第４可動部の固定電極と可動電極のギャップの変動を抑えることができるため、検出素子から出力される信号が安定する。したがって、より出力安定性に優れた慣性センサーを提供できる。
電子機器は、上述の慣性センサーと前記慣性センサーからの出力を処理する処理部とを備えていることを特徴とする。
この構成によれば、電子機器は、上述の慣性センサーの効果を享受できる。つまり、小型化された慣性センサーを備えることにより、例えば、電子機器の面積を小さくして小型化を実現したり、増加した収容スペースに他の要素を追加して性能を向上したりすることができる。
移動体は、上述の慣性センサーと前記慣性センサーからの出力を処理する処理部とを備えていることを特徴とする。
この構成によれば、移動体は、上述の慣性センサーの効果を享受できる。つまり、小型化された慣性センサーを備えることにより、例えば、慣性センサーが収容されるスペースに他の要素を追加して性能を向上したり、移動体サイズを低減または移動体内スペースを増加したりすることが可能となる。
１…慣性センサーモジュール、１０…筐体、１６…外部端子、１７…内部端子、１８…蓋、２０…ＩＣ、３０…慣性センサー、４０…基板、４１…第１面、４２…第２面、４３…複数の第１端子、４４…複数の第２端子、５３…複数の第１配線、５４…複数の第２配線、６０…第１の孔、６１…第１の蓋体、６３…封止材、６４…第２の蓋体、７０…第２の孔、７１…複数の貫通電極、１００…第１検出素子、１１０…第１固定電極、１２０…第１可動電極、１２３…第１可動部、１２４…第１固定部、２００…第２検出素子、２１０…第２固定電極、２２０…第２可動電極、２２３…第２可動部、２２４…第２固定部、３００…第３検出素子、３１０…第３固定電極、３２０…第３可動電極、３２３…第３可動部、３２４…第３固定部、４００…第４検出素子、４１０…第４固定電極、４２０…第４可動電極、４２３…第４可動部、４２４…第４固定部、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、２０００…電子機器としての慣性計測装置、３０００…電子機器としての移動体測位装置、Ｓ０…収容空間、Ｏ…基板の対角線の交点、Ｓ１…第１の空間、Ｓ２…第２の空間。

Claims (11)

  1. 基板と、
    前記基板の第１面に設けられ、前記基板に対して変位可能な第１可動部と、前記第１可動部に連結され前記基板に固定されている第１固定部とを有している第１検出素子と、
    前記第１面と表裏の関係にある第２面に設けられ、前記基板に対して変位可能な第２可動部と、前記第２可動部に連結され前記基板に固定されている第２固定部とを有している第２検出素子と、を備えていることを特徴とする慣性センサー。
  2. 前記第１面との間で第１の空間を構成している第１の蓋体と、
    前記第２面との間で第２の空間を構成している第２の蓋体と、を備え、
    前記第１検出素子は、前記第１の空間に収容され、
    前記第２検出素子は、前記第２の空間に収容され、
    前記第１の蓋体には、封止材で封止されている第１の孔が設けられ、
    前記基板には、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通している第２の孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の慣性センサー。
  3. 前記第１面の前記第１の空間の外側に設けられている複数の第１端子と、
    前記第２面に設けられ、前記第２の空間に設けられている複数の第２端子と、
    前記基板に設けられ、前記複数の第１端子のいずれかと前記複数の第２端子のいずれかと、を電気的に接続している貫通電極と、を備え、
    前記複数の第１端子のいずれかが前記第１検出素子と電気的に接続され、
    前記複数の第２端子のいずれかが前記第２検出素子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の慣性センサー。
  4. 前記複数の第１端子のうちの１つの第１端子と、前記１つの第１端子とは異なる他の第１端子との間に、前記第１の蓋体が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の慣性センサー。
  5. 前記第１面に設けられ、前記基板に対して変位可能な第３可動部と、前記第３可動部に連結され前記基板に固定されている第３固定部とを有している第３検出素子を備え、
    前記基板の平面視において、前記基板を矩形とした場合に、
    前記第１検出素子と前記第３検出素子とは、前記第１面に対して平行かつ前記基板の対角線の交点を通る線に対して線対称の位置に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の慣性センサー。
  6. 前記第１面に設けられ、前記基板に対して変位可能な第３可動部と、前記第３可動部に連結され前記基板に固定されている第３固定部とを有している第３検出素子を備え、
    前記基板の平面視において、前記基板を矩形とした場合に、
    前記第１検出素子と前記第３検出素子とは、前記基板の対角線の交点に対して点対称の位置に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の慣性センサー。
  7. 前記基板の平面視において、前記基板を矩形とした場合に、
    前記第２の孔は、前記基板の対角線の交点と重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の慣性センサー。
  8. 前記第２の孔は、前記基板の平面視において、前記第１検出素子と重ならない位置に設けられていることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の慣性センサー。
  9. 前記第１固定部と前記第２固定部とは、前記基板の平面視において、重ならない位置に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の慣性センサー。
  10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の慣性センサーと前記慣性センサーからの出力を処理する処理部とを備えていることを特徴とする電子機器。
  11. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の慣性センサーと前記慣性センサーからの出力を処理する処理部とを備えていることを特徴とする移動体。
JP2018240838A 2018-12-25 2018-12-25 慣性センサー、電子機器および移動体 Pending JP2020101484A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018240838A JP2020101484A (ja) 2018-12-25 2018-12-25 慣性センサー、電子機器および移動体
US16/723,490 US11231438B2 (en) 2018-12-25 2019-12-20 Inertial sensor, electronic device, and vehicle
CN201911338555.6A CN111398630B (zh) 2018-12-25 2019-12-23 惯性传感器、电子设备以及移动体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018240838A JP2020101484A (ja) 2018-12-25 2018-12-25 慣性センサー、電子機器および移動体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020101484A true JP2020101484A (ja) 2020-07-02

Family

ID=71098392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018240838A Pending JP2020101484A (ja) 2018-12-25 2018-12-25 慣性センサー、電子機器および移動体

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11231438B2 (ja)
JP (1) JP2020101484A (ja)
CN (1) CN111398630B (ja)

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01112468A (ja) 1987-10-27 1989-05-01 Komatsu Ltd プリント基板検査装置
DE59607420D1 (de) * 1995-05-31 2001-09-06 Litef Gmbh Mikromechanischer drehratensensor
JPH11248582A (ja) * 1998-03-02 1999-09-17 Omron Corp 静電容量型圧力センサ
JP2004093226A (ja) * 2002-08-29 2004-03-25 Alps Electric Co Ltd 静電容量式センサ
JP2005195423A (ja) * 2004-01-06 2005-07-21 Alps Electric Co Ltd 圧力センサ
JP4858547B2 (ja) 2009-01-09 2012-01-18 株式会社デンソー 半導体装置およびその製造方法
JP2011095010A (ja) 2009-10-27 2011-05-12 Panasonic Electric Works Co Ltd 静電容量型センサ
US8387464B2 (en) * 2009-11-30 2013-03-05 Freescale Semiconductor, Inc. Laterally integrated MEMS sensor device with multi-stimulus sensing
JP5527015B2 (ja) * 2010-05-26 2014-06-18 セイコーエプソン株式会社 素子構造体、慣性センサー、電子機器
DE112011103465B4 (de) * 2010-10-15 2015-07-09 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Detektor für physikalische Größe
JP2012242343A (ja) * 2011-05-24 2012-12-10 Seiko Epson Corp 加速度センサー及び加速度検出装置
JP5935244B2 (ja) * 2011-05-31 2016-06-15 セイコーエプソン株式会社 モジュールおよび電子機器
JP5845669B2 (ja) * 2011-07-11 2016-01-20 セイコーエプソン株式会社 センサーデバイスおよび電子機器
JP2013098686A (ja) * 2011-10-31 2013-05-20 Seiko Epson Corp 電子デバイスの製造方法、及び容器の加熱装置
JP5955024B2 (ja) * 2012-02-23 2016-07-20 新光電気工業株式会社 Ｍｅｍｓモジュール及びその製造方法
JP6125332B2 (ja) * 2013-05-31 2017-05-10 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
CN104880574B (zh) * 2013-07-30 2018-12-14 苏州固锝电子股份有限公司 三轴加速度传感芯片
JP2015034755A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 セイコーエプソン株式会社 センサーユニット、電子機器、および移動体
JP2015087280A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 セイコーエプソン株式会社 機能素子、機能素子の製造方法、センサーデバイス、電子機器、および移動体
JP2015152459A (ja) * 2014-02-14 2015-08-24 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、圧力センサー、高度計、電子機器および移動体
JP6241329B2 (ja) * 2014-03-10 2017-12-06 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、電子機器および移動体
CN110645970B (zh) * 2014-07-16 2022-12-27 精工爱普生株式会社 传感器单元、电子设备以及移动体
JP5911936B1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-27 ファナック株式会社 変位検出方式の６軸力センサ
JP2016090249A (ja) * 2014-10-30 2016-05-23 セイコーエプソン株式会社 慣性センサーの製造方法
JP6464749B2 (ja) * 2015-01-06 2019-02-06 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
JP2016161508A (ja) * 2015-03-04 2016-09-05 セイコーエプソン株式会社 圧力センサー、携帯機器、電子機器および移動体
JP2017003508A (ja) 2015-06-15 2017-01-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 慣性力センサ装置
JP6485260B2 (ja) * 2015-07-10 2019-03-20 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサー装置、電子機器および移動体
JP6575187B2 (ja) * 2015-07-10 2019-09-18 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサー装置、電子機器および移動体
WO2017010050A1 (ja) * 2015-07-15 2017-01-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 配線埋め込みガラス基板と、それを用いた慣性センサ素子および慣性センサ
JP6597069B2 (ja) * 2015-09-02 2019-10-30 セイコーエプソン株式会社 センサーユニット、電子機器、および移動体
JP6631108B2 (ja) 2015-09-15 2020-01-15 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、センサーデバイス、電子機器および移動体
JP6623634B2 (ja) * 2015-09-15 2019-12-25 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
JP6661941B2 (ja) * 2015-09-29 2020-03-11 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、センサーデバイス、電子機器および移動体
JP6641878B2 (ja) * 2015-10-21 2020-02-05 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
US10649000B2 (en) 2015-12-17 2020-05-12 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Connection assembly
JP2017125753A (ja) * 2016-01-13 2017-07-20 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、電子機器および移動体
JP2018004448A (ja) * 2016-07-01 2018-01-11 株式会社デンソー 半導体装置
JP2018072170A (ja) 2016-10-31 2018-05-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 慣性力センサ装置
IT201600121003A1 (it) * 2016-11-29 2018-05-29 St Microelectronics Srl Dispositivo integrato a semiconduttore con contatti elettrici tra piastrine impilate e relativo procedimento di realizzazione
JP2018091819A (ja) 2016-12-07 2018-06-14 セイコーエプソン株式会社 加速度センサー、加速度センサーデバイス、電子機器および移動体
JP2018148137A (ja) * 2017-03-08 2018-09-20 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、電子デバイスの製造方法、電子モジュール、電子機器および移動体
JP6957921B2 (ja) * 2017-03-23 2021-11-02 セイコーエプソン株式会社 振動デバイス、角速度センサー、電子機器および移動体
JP6926568B2 (ja) * 2017-03-24 2021-08-25 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
JP2018163137A (ja) * 2017-03-27 2018-10-18 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
JP2018165681A (ja) * 2017-03-28 2018-10-25 セイコーエプソン株式会社 圧力センサー、圧力センサーの製造方法、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体
CN207407893U (zh) * 2017-09-05 2018-05-25 广州极飞科技有限公司 惯性测量系统及无人机
JP6943130B2 (ja) * 2017-10-11 2021-09-29 セイコーエプソン株式会社 Ｍｅｍｓデバイス、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

Also Published As

Publication number Publication date
US20200200791A1 (en) 2020-06-25
CN111398630B (zh) 2022-04-19
US11231438B2 (en) 2022-01-25
CN111398630A (zh) 2020-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10900985B2 (en) Physical quantity sensor, inertia measurement device, vehicle positioning device, electronic apparatus, and vehicle
CN111751575A (zh) 惯性传感器、电子设备以及移动体
US11282808B2 (en) Inertial sensor, electronic instrument, vehicle, and method for manufacturing inertial sensor
US11320451B2 (en) Acceleration sensor, electronic device, and vehicle
CN111487438A (zh) 惯性传感器、电子设备及移动体
JP2020085725A (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体
CN112129972B (zh) 惯性传感器、电子设备以及移动体
CN111735990B (zh) 惯性传感器、电子设备以及移动体
CN112698054B (zh) 物理量传感器、电子设备和移动体
CN112147369B (zh) 惯性传感器、电子设备及移动体
CN111398630B (zh) 惯性传感器、电子设备以及移动体
JP2020139879A (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体
JP2021006794A (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体
JP2020183870A (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体
JP7331498B2 (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体
JP7206905B2 (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体
CN112305262B (zh) 惯性传感器、电子设备和移动体
JP7099284B2 (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体
JP7225817B2 (ja) 角速度センサー、慣性計測装置、電子機器および移動体
JP2020122739A (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体
JP2021051040A (ja) 慣性センサー、電子機器、及び移動体
JP2020021789A (ja) 電子デバイス、電子機器及び移動体
JP2020071075A (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体

Legal Events

Date Code Title Description
RD07 Notification of extinguishment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427

Effective date: 20200810