JP2021001828A

JP2021001828A - 慣性センサー、慣性センサーの製造方法、電子機器及び移動体

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Publication number: JP2021001828A
Application number: JP2019116208A
Authority: JP
Inventors: 照夫瀧澤; Teruo Takizawa
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2019-06-24
Publication date: 2021-01-07
Anticipated expiration: 2039-06-24
Also published as: JP7331488B2

Abstract

【課題】電極指の加工精度を向上させ、高性能な慣性センサーを提供すること。【解決手段】慣性センサーは、Ｙ軸に延在する第１固定電極指４１２ａ及び第２固定電極指４１２ｂと、第１固定電極指４１２ａと第２固定電極指４１２ｂとの間に位置し、Ｘ軸に変位可能な可動電極指６１１と、を備え、可動電極指６１１は、第１固定電極指４１２ａと対向する第１部分６１１ａと、第１部分６１１ａと第２固定電極指４１２ｂとの間に位置する第２部分６１１ｂと、を有し、第１部分６１１ａと第１固定電極指４１２ａとの間隔をＤ１、第２部分６１１ｂと第２固定電極指４１２ｂとの間隔をＤ２、第１部分６１１ａと第２部分６１１ｂとの間隔をＤ３とした時、Ｄ１＜Ｄ２、且つＤ３＜Ｄ２を満たすことを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、慣性センサー、慣性センサーの製造方法、電子機器及び移動体に関する。

従来から、シリコンＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）技術を用いて製造された慣性センサーが開発されている。例えば、特許文献１には、固定電極指と、固定電極指に挟まれて第１方向に変位可能な可動電極指とを有し、第１方向に加わる加速度を検出する加速度センサーが開示されている。このような加速度センサーは、一方の固定電極指と可動電極指との間に生じる静電容量の変化によって加速度を検出させるために、一方の固定電極指と可動電極指との間隔よりも、他方の固定電極指と可動電極指との間隔を広くする必要がある。

特開２０１８−９１８２０号公報

特許文献１の慣性センサーは、一方の固定電極指と可動電極指との間隔と、他方の固定電極指と可動電極指との間隔と、の間隔差が大きいので、シリコン基板をドライエッチングにて固定電極指と可動電極指とを形成するためのマスクパターンが著しく粗密になる。パターンの粗密によるマイクロローディング効果によって、加速度を検出するための電極指間の加工精度が低下する恐れがあった。

慣性センサーは、第１方向に延在する第１固定電極指及び第２固定電極指と、前記第１固定電極指と前記第２固定電極指との間に位置し、前記第１方向と交差する第２方向に変位可能な可動電極指と、を備え、前記可動電極指は、前記第１固定電極指と対向する第１部分と、前記第１部分と前記第２固定電極指との間に位置する第２部分と、を有し、前記第１部分と前記第１固定電極指との間隔をＤ１、前記第２部分と前記第２固定電極指との間隔をＤ２、前記第１部分と前記第２部分との間隔をＤ３とした時、Ｄ１＜Ｄ２、且つＤ３＜Ｄ２を満たすことを特徴とする。

上記の慣性センサーは、前記第１部分と前記第２部分とを接続する接続部を有し、Ｄ１＝Ｄ３を満たすことが好ましい。

上記の慣性センサーにおいて、前記第２方向における前記第２部分の幅は、前記第１部分の幅より狭いことが好ましい。

慣性センサーの製造方法であって、第１方向に延在する第１固定電極指及び第２固定電極指と、前記第１固定電極指と前記第２固定電極指との間に位置し、前記第１方向と交差する第２方向に変位可能な可動電極指とをエッチングにて加工する第１の工程、を備え、前記第１の工程は、前記可動電極指を前記第１固定電極指と対向する第１部分と、前記第１部分と前記第２固定電極指との間に位置する第２部分と、に加工する第２の工程を有し、前記第２の工程では、前記第１部分と前記第１固定電極指との間隔をＤ１、前記第２部分と前記第２固定電極指との間隔をＤ２、前記第１部分と前記第２部分との間隔をＤ３とした時、Ｄ１＜Ｄ２、且つＤ３＜Ｄ２に加工することを特徴とする。

電子機器は、上記のいずれかに記載の慣性センサーと、前記慣性センサーから出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を有することを特徴とする。

移動体は、上記のいずれかに記載の慣性センサーと、前記慣性センサーから出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を有することを特徴とする。

実施形態１に係る慣性センサーを示す平面図。図１におけるＡ−Ａ線での断面図。図１におけるＢ部の拡大斜視図。図１におけるＢ部の拡大平面図。図１におけるＣ部の拡大平面図。慣性センサーの製造工程を示すフローチャート。慣性センサーの製造工程を説明する断面図。慣性センサーの製造工程を説明する断面図。慣性センサーの製造工程を説明する断面図。慣性センサーの製造工程を説明する断面図。慣性センサーの製造工程を説明する断面図。変形例１に係るＰ側可動電極指の構成を示す平面図。変形例３に係るＰ側可動電極指の構成を示す平面図。変形例４に係るＰ側可動電極指の構成を示す平面図。実施形態２に係るスマートフォンを示す斜視図。実施形態３に係る慣性計測装置を示す分解斜視図。慣性計測装置が有する基板の斜視図。実施形態４に係る移動体測位装置の全体システムを示すブロック図。移動体測位装置の作用を示す図。実施形態５に係る移動体を示す斜視図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各部材等を認識可能な程度の大きさにするため、各部材等の尺度を実際とは異ならせて示している。また、図面に付記する座標においては、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の矢印方向を「プラス側」とする。また、Ｚ軸に沿う両方向は上下方向であり矢印方向を「上」とする。また、Ｙ軸に沿う方向は、第１方向に相当し、Ｘ軸に沿う方向は、第２方向に相当する。

１．実施形態１
まず、本発明の慣性センサーについて説明する。図１は、実施形態１に係る慣性センサーを示す平面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。

図１及び図２に示す慣性センサー１は、Ｘ軸に沿う物理量としての加速度Ａｘを検出することのできる加速度センサーである。慣性センサー１は、基部２と、基部２上に配置された素子部３と、素子部３を覆うように基部２に接合された蓋部８と、を有している。

１−１．基部
基部２は、矩形の平面視形状を有する板状をなし、上面側に開放する凹部２１を有している。また、Ｚ軸方向の平面視で、凹部２１は、素子部３を内側に内包するように、素子部３よりも大きく形成されている。この凹部２１は、素子部３と基部２との接触を防止するための逃げ部として機能する。

基部２は、凹部２１の底面に設けられた３つの突起状のマウント部２２，２３，２４を有している。基部２は、上面側に開放する溝部２５，２６，２７を有している。また、溝部２５，２６，２７は、それぞれ、凹部２１の底面に接続され、更にその他端部は、蓋部８の外側にまで引き出されている。

基部２としては、例えば、アルカリ金属イオンを含むパイレックス（登録商標）のような硼珪酸ガラスなどのガラス材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、蓋部８の構成材料によっては、基部２と蓋部８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。また、光透過性を有する基部２が得られるため、慣性センサー１の外側から、基部２を介して素子部３の状態を視認することができる。なお、基部２としては、ガラス基板に限定されず、例えば、シリコン基板、石英基板、或いはセラミックス基板を用いてもよい。シリコン基板を用いる場合は、短絡を防止する観点から、高抵抗のシリコン基板を用いるか、表面に熱酸化等によって絶縁性酸化物であるシリコン酸化膜を形成したシリコン基板を用いることが好ましい。

溝部２５には配線７１が、溝部２６には配線７２が、溝部２７には配線７３が設けられている。図１に示す配線７１，７２，７３の一端部は、平面視で蓋部８の外側に露出しており、外部装置との電気的な接続を行う端子として機能する。
図１に示す配線７１の他端部は、図２に示すマウント部２２の上面側に開放する溝部２５に設けられている。すなわち、配線７１は、凹部２１の側壁、底面及びマウント部２２の側壁にも形成され、凹部２１を介してマウント部２２まで引き回されている。
図１に示す配線７２の他端部は、図２に示すマウント部２３の上面側に開放する溝部２６に設けられている。すなわち、配線７２は、凹部２１の側壁、底面及びマウント部２３の側壁にも形成され、凹部２１を介してマウント部２３まで引き回されている。
図１に示す配線７３の他端部は、図２に示すマウント部２４の上面側に開放する溝部２６に設けられている。すなわち、配線７３は、凹部２１の側壁、底面及びマウント部２４の側壁にも形成され、凹部２１を介してマウント部２４まで引き回されている。

配線７１，７２，７３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料、これら金属材料を含む合金、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＩＧＺＯ等の酸化物系の透明導電性材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を積層して用いることができる。

１−２．蓋部
蓋部８は、矩形の平面視形状を有する板状をなし、下面側に開放する凹部８１を有している。蓋部８は、平面視で凹部８１内に素子部３を収納するようにして、基部２に接合されている。そして、蓋部８および基部２によって、素子部３を収納する収納空間Ｓが形成されている。蓋部８は、収納空間Ｓの内外を連通する連通孔８２を有しており、この連通孔８２を介して収納空間Ｓを所望の雰囲気に置換することができる。また、連通孔８２には、封止部材８３が配置され、封止部材８３によって、連通孔８２が封止されている。

封止部材８３としては、連通孔８２を封止できれば、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）／錫（Ｓｎ）系合金、金（Ａｕ）／ゲルマニウム（Ｇｅ）系合金、金（Ａｕ）／アルミニウム（Ａｌ）系合金等の各種合金、低融点ガラス等のガラス材料等を用いることができる。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、−４０℃〜８５℃程度の使用温度で、ほぼ大気圧となっていることが好ましい。収納空間Ｓを大気圧とすることで、粘性抵抗が増してダンピング効果が発揮され、可動部５２の振動を速やかに収束させることができる。そのため、慣性センサー１の加速度Ａｘの検出精度が向上する。

本実施形態の蓋部８は、シリコン基板で構成されている。ただし、蓋部８としては、シリコン基板に限定されず、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、基部２と蓋部８との接合方法としては、特に限定されず、基部２や蓋部８の材料によって適宜選択すればよいが、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、基部２の上面および蓋部８の下面に成膜した金属膜同士を接合する金属共晶接合等が挙げられる。

本実施形態では、接合材の一例である低融点ガラスのガラスフリット８９を介して基部２と蓋部８とが接合されている。基部２と蓋部８とを重ね合わせた状態では、溝部２５，２６，２７を介して収納空間Ｓの内外が連通してしまうが、ガラスフリット８９を用いることで、基部２と蓋部８とを接合すると共に、溝部２５，２６，２７を封止することができ、より容易に、収納空間Ｓを気密封止することができる。なお、基部２と蓋部８とを溝部２５，２６，２７を封止できない接合方法である陽極接合等で接合した場合には、例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を用いたＣＶＤ法等で形成されたＳｉＯ₂膜によって溝部２５，２６，２７を塞ぐことができる。

１−３．素子部
図１に示すように、素子部３は、基部２に固定されている固定電極部４と、基部２に固定されている可動部支持部５１と、可動部支持部５１に対してＸ軸に沿う両方向に変位可能な可動部５２と、可動部支持部５１と可動部５２とを連結するバネ部５３，５４と、を有している。可動部５２には、可動部５２の外周を形成する枠部５２１及び可動電極部６が構成されている。可動部支持部５１、可動部５２、バネ部５３，５４および可動電極部６は、一体的に形成されている。素子部３は、例えば、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パターニングすることで形成することができる。なお、素子部３の材料は、導電性を備えていれば特に限定されない。

可動部支持部５１は、Ｘ軸に沿って延在する長手形状をなし、Ｘ軸に沿うマイナス側にマウント部２４と接合している接合部５１１を有している。なお、本実施形態では、可動部支持部５１は、Ｘ軸に沿って延在する長手形状となっているが、可動部支持部５１の形状としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。また、以下では、Ｚ軸から見た平面視で、可動部支持部５１をＹ軸方向に二等分する仮想軸を中心軸Ｌとする。

固定電極部４及び可動電極部６を構成する領域はＹ軸に沿って２つ並んでおり、可動部支持部５１はその間に位置している。これにより、可動部支持部５１を、可動部５２の中心部に配置することができ、可動部５２をより安定して支持することができる。なお、以下の説明では、可動部支持部５１に対して、Ｙ軸に沿うプラス側の領域を「Ｐ側」、Ｙ軸に沿うマイナス側の領域を「Ｎ側」という。

固定電極部４は、Ｐ側固定電極部４１とＮ側固定電極部４２とを有している。Ｐ側固定電極部４１は、陽極接合によって基部２のマウント部２２に接合され、配線７１と電気的に接続されている。Ｎ側固定電極部４２は、陽極接合によって基部２のマウント部２３に接合され、配線７２と電気的に接合されている。可動電極部６は、Ｐ側可動電極部６１とＮ側可動電極部６２とを有している。可動部支持部５１は、陽極接合によって基部２のマウント部２４に接合され、Ｐ側可動電極部６１及びＮ側可動電極部６２は、枠部５２１、バネ部５３，５４及び可動部支持部５１を介して配線７３と電気的に接合されている。なお、電気的な接合方法は、特に限定されない。

可動部５２は、平面視で内側にＰ側固定電極部４１が配置されているＰ側開口部５２８と、内側にＮ側固定電極部４２が配置されているＮ側開口部５２９と、を有している。Ｐ側、Ｎ側開口部５２８，５２９は、Ｙ軸に沿って並んで配置されている。可動部５２は、可動部支持部５１、バネ部５３，５４およびＰ側、Ｎ側固定電極部４１，４２を囲む枠部５２１を有している。可動部５２のＰ側には、枠部５２１からＹ軸に沿うマイナス側へ延出するＰ側Ｙ軸延在部５２２と、Ｐ側Ｙ軸延在部５２２の先端部からＸ軸に沿うマイナス側へ延出するＰ側Ｘ軸延在部５２３と、が構成されている。可動部５２のＮ側には、枠部５２１からＹ軸に沿うプラス側へ延出するＮ側Ｙ軸延在部５２４と、Ｎ側Ｙ軸延在部５２４の先端部からＸ軸に沿うマイナス側へ延出するＮ側Ｘ軸延在部５２５と、が構成されている。可動部５２の各部は、中心軸Ｌに対して対称に配置されている。

Ｐ側、Ｎ側Ｙ軸延在部５２２，５２４は、それぞれ、バネ部５３の近くに設けられ、バネ部５３のバネ片５３１，５３２が延在するＹ軸に沿うように配置されている。Ｐ側、Ｎ側Ｘ軸延在部５２３，５２５は、それぞれ、可動部支持部５１の近くに設けられ、可動部支持部５１に沿って配置されている。Ｐ側Ｙ軸延在部５２２およびＰ側Ｘ軸延在部５２３は、Ｐ側可動電極指６１１を支持する支持部として機能し、Ｎ側Ｙ軸延在部５２４およびＮ側Ｘ軸延在部５２５は、Ｎ側可動電極指６２１を支持する支持部として機能する。

バネ部５３，５４は、弾性変形可能であり、バネ部５３，５４が弾性変形することで、可動部５２が可動部支持部５１に対してＸ軸に沿って変位することができる。バネ部５３は、中心軸Ｌにおいて、枠部５２１のＸ軸方向プラス側の内壁と可動部支持部５１のＸ軸方向プラス側の端部とを連結している。バネ部５４は、中心軸Ｌにおいて、枠部５２１のＸ軸方向マイナス側の内壁と可動部支持部５１のＸ軸方向マイナス側の端部とを連結している。これにより、可動部５２をＸ軸に沿う中心軸Ｌの両側で支持することができため、可動部５２の姿勢および挙動が安定する。そのため、不要な振動を低減させ、より高い精度で、加速度Ａｘを検出することができる。

バネ部５３は、Ｙ軸に沿って並んで配置された一対のバネ片５３１，５３２を有している。また、一対のバネ片５３１，５３２は、それぞれ、Ｙ軸に沿って蛇行した形状をなし、中心軸Ｌに対して対称に形成されている。バネ部５３は、Ｙ軸方向に長く延在した部分５３ｙと、Ｘ軸方向に短く延在した部分５３ｘと、を有している。なお、バネ部５４の構成は、バネ部５３の構成と同様である。

このように、バネ部５３，５４を、Ｘ軸よりもＹ軸に長い形状とすることで、加速度Ａｘが加わった際に、可動部５２がＺ軸まわりの回転変位などのＸ軸以外に変位することを抑制することができる。そのため、不要な振動を低減させ、より高い精度で加速度Ａｘを検出することができる。ただし、バネ部５３，５４の構成としては、その機能を発揮することができる限り、特に限定されない。

固定電極部４は、Ｐ側開口部５２８内に位置するＰ側固定電極部４１と、Ｎ側開口部５２９に位置するＮ側固定電極部４２と、を有している。Ｐ側、Ｎ側固定電極部４１，４２は、Ｙ軸に沿って並んで配置されている。

Ｐ側固定電極部４１は、基部２に固定されたＰ側幹部支持部４１３と、Ｐ側幹部支持部４１３に支持されたＰ側幹部４１１と、Ｙ軸に沿って延在する複数のＰ側固定電極指４１２と、を有している。

Ｐ側幹部支持部４１３は、マウント部２２の上面と接合された接合部４１３ａを有している。なお、接合部４１３ａは、Ｐ側幹部支持部４１３のＸ軸方向でマイナス側に偏って配置されている。

Ｐ側幹部４１１は、棒状の長手形状をなし、その基端がＰ側幹部支持部４１３に接続されている。Ｐ側幹部４１１は、その先端側に向けて中心軸Ｌとの離間距離が大きくなるように傾斜している。このような配置とすることで、Ｐ側幹部支持部４１３を可動部支持部５１の近くに配置することができる。

なお、Ｐ側幹部４１１の軸Ｌ４１１と中心軸Ｌとが成す角度は、特に限定されないが、１０°以上、４５°以下であること好ましく、１０°以上、３０°以下であることがより好ましい。これにより、Ｐ側固定電極部４１のＹ軸方向への広がりを抑制することができ、素子部３の小型化を図ることができる。

Ｐ側固定電極指４１２は、Ｐ側幹部４１１からＹ軸に沿う両側に延出し、Ｘ軸に沿って互いに離間して設けられている。複数のＰ側固定電極指４１２の一方の先端は、枠部５２１と離間して位置し、複数のＰ側固定電極指４１２の他方の先端は、Ｐ側Ｘ軸延在部５２３と離間して位置している。Ｐ側固定電極指４１２の総長さは、それぞれ、ほぼ同じである。

Ｎ側固定電極部４２は、基部２に固定されたＮ側幹部支持部４２３と、Ｎ側幹部支持部４２３に支持されたＮ側幹部４２１と、Ｎ側幹部４２１に支持された複数のＮ側固定電極指４２２と、を有している。なお、Ｎ側幹部支持部４２３、Ｎ側幹部４２１および各Ｎ側固定電極指４２２は、一体形成されている。

Ｎ側幹部支持部４２３は、マウント部２３の上面と接合された接合部４２３ａを有している。なお、接合部４２３ａは、Ｎ側幹部支持部４２３のＸ軸方向でマイナス側に偏って配置されている。

Ｎ側幹部４２１は、棒状の長手形状をなし、その基端がＮ側幹部支持部４２３に接続されている。Ｎ側幹部４２１は、その先端側に向けて中心軸Ｌとの離間距離が大きくなるように傾斜している。このような配置とすることで、Ｎ側幹部支持部４２３を可動部支持部５１の近くに配置することができる。

なお、Ｎ側幹部４２１の軸Ｌ４２１と中心軸Ｌとが成す角度は、特に限定されないが、１０°以上、４５°以下であること好ましく、１０°以上、３０°以下であることがより好ましい。これにより、Ｎ側固定電極部４２のＹ軸方向への広がりを抑制することができ、素子部３の小型化を図ることができる。

Ｎ側固定電極指４２２は、Ｎ側幹部４２１からＹ軸に沿う両側に延出し、Ｘ軸に沿って互いに離間して設けられている。複数のＮ側固定電極指４２２の一方の先端は、Ｎ側Ｘ軸延在部５２５と離間して位置し、複数のＮ側固定電極指４２２の他方の先端は、枠部５２１と離間して位置している。Ｎ側固定電極指４２２の総長さは、それぞれ、ほぼ同じである。

可動電極部６は、Ｐ側可動電極部６１と、Ｎ側可動電極部６２と、を有している。これらＰ側、Ｎ側可動電極部６１，６２は、Ｙ軸に沿って並んで配置されている。

Ｐ側可動電極部６１は、Ｙ軸に沿って延在する複数のＰ側可動電極指６１１を有している。Ｐ側可動電極指６１１は、枠部５２１とＰ側Ｘ軸延在部５２３とからＰ側幹部４１１に向けてＹ軸に沿って延出し、Ｘ軸に沿って互いに離間して設けられている。複数のＰ側可動電極指６１１のそれぞれの先端は、Ｐ側幹部４１１と離間して位置している。Ｐ側可動電極指６１１の総長さは、それぞれ、ほぼ同じである。

Ｎ側可動電極部６２は、Ｙ軸に沿って延在する複数のＮ側可動電極指６２１を有している。Ｎ側可動電極指６２１は、Ｎ側Ｘ軸延在部５２５と枠部５２１とからＮ側幹部４２１に向けてＹ軸に沿って延出し、Ｘ軸に沿って互いに離間して設けられている。複数のＮ側可動電極指６２１のそれぞれの先端は、Ｎ側幹部４２１と離間して位置している。Ｎ側可動電極指６２１の総長さは、それぞれ、ほぼ同じである。

次に、周期的に並ぶ各電極指の電極パターンについて詳述する。図３は、図１におけるＢ部の拡大斜視図である。図４は、図１におけるＢ部の拡大平面図である。図５は、図１におけるＣ部の拡大平面図である。

Ｐ側の電極パターンは、Ｐ側固定電極指４１２とＰ側可動電極指６１１とがＸ軸に沿って周期的に配置されている。Ｐ側固定電極指４１２は、Ｐ側幹部４１１から伸びてＹ軸に沿って延在し、Ｘ軸に沿うプラス側に向って順に並ぶ第１固定電極指としてのＰ側第１固定電極指４１２ａ、第２固定電極指としてのＰ側第２固定電極指４１２ｂを含んでいる。

Ｘ軸に沿う両方向に変位可能な可動電極指としてのＰ側可動電極指６１１は、Ｐ側第１固定電極指４１２ａとＰ側第２固定電極指４１２ｂとの間に位置している。Ｐ側可動電極指６１１は、Ｐ側第１固定電極指４１２ａと対向する第１部分６１１ａと、第１部分６１１ａとＰ側第２固定電極指４１２ｂとの間に位置する第２部分６１１ｂと、第１部分６１１ａと第２部分６１１ｂとを接続する接続部６１１ｃとを有している。

Ｐ側第１固定電極指４１２ａ、Ｐ側第２固定電極指４１２ｂ、第１部分６１１ａ及び第２部分６１１ｂは、Ｚ軸に沿い短冊状の直方体を成している。Ｐ側可動電極指６１１は、対をなすＰ側第１固定電極指４１２ａに対してＸ軸に沿うプラス側に位置し、第１部分６１１ａは、Ｐ側第１固定電極指４１２ａと間隔Ｄ１で対向している。第２部分６１１ｂは、第１部分６１１ａと間隔Ｄ３を保って接続部６１１ｃで接続され、Ｐ側第２固定電極指４１２ｂと間隔Ｄ２で離間している。

Ｎ側の電極パターンは、Ｎ側固定電極指４２２とＮ側可動電極指６２１とがＸ軸に沿って周期的に配置されている。
Ｎ側固定電極指４２２は、Ｎ側幹部４２１から伸びてＹ軸に沿って延在し、Ｘ軸に沿うマイナス側に向って順に並ぶ第１固定電極指としてのＮ側第１固定電極指４２２ａ、第２固定電極指としてのＮ側第２固定電極指４２２ｂを含んでいる。

Ｘ軸に沿う両方向に変位可能な可動電極指としてのＮ側可動電極指６２１は、Ｎ側第１固定電極指４２２ａとＮ側第２固定電極指４２２ｂとの間に位置している。Ｎ側可動電極指６２１は、Ｎ側第１固定電極指４２２ａと対向する第１部分６２１ａと、第１部分６２１ａとＮ側第２固定電極指４２２ｂとの間に位置する第２部分６２１ｂと、第１部分６２１ａと第２部分６２１ｂとを接続する接続部６２１ｃとを有している。

Ｎ側第１固定電極指４２２ａ、Ｎ側第２固定電極指４２２ｂ、第１部分６２１ａ及び第２部分６２１ｂは、Ｚ軸に広い短冊状の直方体を成している。Ｎ側可動電極指６２１は、対をなすＮ側第１固定電極指４２２ａに対してＸ軸に沿うマイナス側に位置し、第１部分６２１ａは、Ｎ側第１固定電極指４２２ａと間隔Ｄ１で対向している。第２部分６２１ｂは、第１部分６２１ａと間隔Ｄ３を保って接続部６２１ｃで接続され、Ｎ側第２固定電極指４２２ｂと間隔Ｄ２で離間している。

本実施形態では、間隔Ｄ１は間隔Ｄ２よりも狭く、間隔Ｄ３は間隔Ｄ２よりも狭い。一般に、間隔Ｄ１を間隔Ｄ２より狭くすると、慣性センサー１の感度が高まる。これは可動電極指の第１部分６１１ａ、６２２aがＸ軸に沿うプラス側、マイナス側の両方向に移動した際に、静電容量が非対称的に変化する原理を利用しているからである。更に本実施形態に示すように可動電極指の第２部分６１１ｂ、６２２ｂを設けることにより、Ｐ側可動電極指６１１の第１部分６１１ａ、及びＮ側可動電極指６２１の第１部分６２１ａに対するＸ軸沿う両方向における電極パターンの粗密差が小さくなる。また、間隔Ｄ１は、間隔Ｄ３と等しいことが好ましい。これにより、電極パターンの粗密差がさらに小さくなる。なお、等しいとは、厳密な一致を意味するのではなく、慣性センサー１の製造における加工誤差を含むことを意味する。

なお、本実施形態では、図１に示すように、Ｐ側固定電極指４１２とＮ側固定電極指４２２とは、Ｘ軸において互いにずれており、Ｐ側可動電極指６１１とＮ側可動電極指６２１とは、Ｘ軸において互いにずれている。詳しくは、Ｐ側可動電極指６１１は、Ｘ軸において、対をなすＰ側第１固定電極指４１２ａ側に偏って配置され、Ｐ側可動電極指６１１の第１部分６１１ａとＮ側固定電極指４２２とは、Ｙ軸に沿う同じ直線上に位置している。Ｎ側可動電極指６２１は、Ｘ軸において、対をなすＮ側第１固定電極指４２２ａ側に偏って配置され、Ｎ側可動電極指６２１の第１部分６２１ａとＰ側固定電極指４１２とは、Ｙ軸に沿う同じ直線上に位置している。また、周期的に並ぶ電極パターン以外の部分では、適宜、バランスを考慮してダミーとなる電極を配置している。従って、Ｐ側とＮ側の寄生容量差を低減し、検出信号を良好に検出することが出来る。

また、各固定電極指４１２，４２２は、Ｚ軸に沿って貫通する空隙部を有さない構成である。空隙部を設けた構成に比べ、空隙部を設けない構成は、各固定電極指４１２，４２２の電極指幅が狭いので、慣性センサー１を小型化することができる。また、第２部分６１１ｂ，６２１ｂは、１つで構成されていてもよいし、Ｙ軸に沿って複数に分割されていてもよい。第１部分６１１ａと第２部分６１１ｂとの接続位置は、特に限定されない。

上述した慣性センサー１に加速度Ａｘが加わると、その加速度Ａｘの大きさに基づいて、可動部５２がバネ部５３，５４を弾性変形させながらＸ軸に沿って変位する。この変位に伴って、Ｐ側可動電極指６１１の第１部分６１１ａとＰ側第１固定電極指４１２ａとの間隔Ｄ１およびＮ側可動電極指６２１の第１部分６２１ａとＮ側第１固定電極指４２２ａとの間隔Ｄ１がそれぞれ変化する。この変位に伴って、Ｐ側可動電極指６１１の第１部分６１１ａとＰ側第１固定電極指４１２ａとの間の静電容量およびＮ側可動電極指６２１の第１部分６２１ａとＮ側第１固定電極指４２２ａとの間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そのため、これら静電容量の変化に基づいて加速度Ａｘを検出することができる。

Ｘ軸に沿うプラス側に向って加速度Ａｘが加わると、Ｐ側可動電極指６１１の第１部分６１１ａとＰ側第１固定電極指４１２ａとの間隔Ｄ１が縮まり、Ｎ側可動電極指６２１の第１部分６２１ａとＮ側第１固定電極指４２２ａとの間隔Ｄ１が広がる。逆に、Ｘ軸に沿うマイナス側に向って加速度Ａｘが加わると、Ｐ側可動電極指６１１の第１部分６１１ａとＰ側第１固定電極指４１２ａとの間隔Ｄ１が広がり、Ｎ側可動電極指６２１の第１部分６２１ａとＮ側第１固定電極指４２２ａとの間隔Ｄ１が縮まる。よって、Ｐ側固定電極指４１２およびＰ側可動電極指６１１の間から得られるＰ側検出信号と、Ｎ側固定電極指４２２およびＮ側可動電極指６２１の間から得られるＮ側検出信号と、を差動演算することで、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく、加速度Ａｘを検出することができる。

１−４．製造方法
次に、慣性センサー１の製造方法について説明する。図６は、慣性センサーの製造工程を示すフローチャートである。図７から図１１は、慣性センサーの製造工程を説明する断面図である。なお、図７から図９及び図１１は、図１におけるＡ−Ａ線での断面図であり、図１０は、図４におけるＥ−Ｅ線での断面図である。

ステップＳ１０１は、基部基板２００に複数の基部２を一体形成する基部基板形成工程である。
図７に示すように、この基部基板形成工程では、基部基板２００の上面をエッチングすることにより、凹部２１、溝部２５，２６，２７を形成する。凹部２１、溝部２５，２６，２７のエッチング方法としては、特に限定されないが、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチングなどの物理的エッチング法、ウェットエッチングなどの化学的エッチング法などのうちの１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、以下の各工程におけるエッチングにおいても、同様のエッチング方法を用いることができる。

また、上述したようなエッチングに際しては、例えば、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを好適に用いることができる。また、マスク形成、エッチング、マスク除去を複数回繰り返し、凹部２１と溝部２５，２６，２７とを順に形成することができる。そして、このマスクは、エッチング後に、除去される。このマスクの除去方法としては、例えば、マスクがレジスト材料で構成される場合には、レジスト剥離液、マスクが金属材料で構成される場合には、リン酸溶液のようなメタル剥離液などを用いることができる。
なお、マスクとして、例えば、グレースケールマスクを用いることにより、凹部２１と溝部２５，２６，２７とを一括形成してもよい。

次に、基部基板形成工程では、基部基板２００の溝部２５内に配線７１を、溝部２６内に配線７２を、溝部２７内に配線７３を、一括して形成する。この際、配線７１，７２，７３の厚さ寸法が、溝部２５，２６，２７の深さ寸法よりも小さくなるように形成する。配線７１，７２，７３の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの乾式、メッキ法、電解メッキ、無電解メッキなどの湿式メッキ法、溶射法、薄膜接合法などが挙げられる。なお、以下の各工程における成膜においても、同様の方法を用いることができる。本実施形態では、基部基板２００にガラス基板を用い、配線７１から配線７３の構成材料にスパッタリング法を用いた金属薄膜を用いた。より具体的にはＤＣスパッタリング法でチタン（Ｔｉ）と白金（Ｐｔ）とを連続的に形成し、積層構造とした。この時の厚さはチタン（Ｔｉ）が２００ｎｍ、白金（Ｐｔ）が１００ｎｍであった。白金（Ｐｔ）を配線７３の上層部に形成することで、後述するステップＳ１０３に於いて、不純物ドープされたシリコン材の素子部基板３００と配線７３の接合部に白金シリサイド金属膜を形成することが出来る。これによりオーミック接触を得ることが可能となり、高精度な慣性センサー１を良好に動作させることが出来る。

ステップＳ１０２は、蓋部基板８００に複数の蓋部８を一体形成する蓋部基板形成工程である。図１１に示すように、この蓋部基板形成工程では、蓋部基板８００の下面をエッチングすることにより、凹部８１を形成する。凹部８１を形成する際は、次のような工程を施すことにより実施することが出来る。即ち、シリコン材である蓋部基板８００を熱酸化し、蓋部基板８００の下面をレジスト保護する。素子部３に相当する領域をフォトリソグラフィー法により開口させ、熱酸化膜をフッ酸除去しレジスト剥離したのちに、ドライエッチング法で凹部８１を形成する。残った熱酸化膜を剥離させ、再度蓋部基板８００の両面を熱酸化し、今度は蓋部基板８００の上面をレジスト保護する。そして連通孔８２に相当する部分をフォトリソグラフィー法でパターニングして、開口する領域の熱酸化膜を除去したのちに、例えばＫＯＨ等のアルカリウェットエッチング法により連通孔８２を形成することが出来る。本実施形態のように、蓋部基板８００としてシリコン基板を用いることで高精度な加工を実現することが出来る。
なお、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２の順番は、入れ替わってもよいし、同時進行であってもよい。

ステップＳ１０３は、基部基板２００に素子部基板３００を接合する素子部基板接合工程である。図８に示すように、この素子部基板接合工程では、基部基板２００の凹部２１が設けられている側である上面に、素子部基板３００を配置し、基部基板２００と素子部基板３００とを接合する。本実施形態では、基部基板２００と素子部基板３００との接合に陽極接合法を用いている。次に、素子部基板接合工程では、必要に応じて、素子部基板３００を素子部３の厚さまで肉薄化する。肉薄化の方法は、特に限定されないが、例えば、ＣＭＰ法、ドライポリッシュ法を好適に用いることができる。そして、素子基板接合工程では、素子部基板３００にリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、砒素（Ａｓ）等の不純物をドープして導電性を付与する。ただし、不純物をドープする順序は、特に限定されず、素子部基板３００を薄肉化する前であってもよいし、素子部基板３００を接合する前であってもよい。

ステップＳ１０４は、電極パターンを含む素子部３を形成する素子部形成工程である。素子部形成工程は、第２の工程を含む第１の工程に相当する。
図９に示すように、この素子部形成工程では、図示しない素子部３の形状に倣ったマスクを介して素子部基板３００をドライエッチングすることにより、素子部基板３００から素子部３を形成する。ドライエッチング方法としては、特に限定されない。本実施形態では、例えば、図１０に示すような、Ｐ側可動電極指６１１の第１部分６１１ａとＰ側第１固定電極指４１２ａとの間隔Ｄ１と、素子部基板３００の厚さとの比が高い、高アスペクト比の加工を行うために、ＤｅｅｐＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）装置を使用したボッシュプロセスを用いている。ボッシュプロセスは、エッチングと側壁保護膜を形成するためのパシベーションとを繰り返しながら行う切り替えエッチング方式である。シリコン基板の場合は、例えば、ＳＦ₆のエッチングガスを用いてシリコンをエッチングし、Ｃ₄Ｆ₈などのフロン系のガスを用いて、側壁保護膜を形成することができる。これにより、第１の工程は、素子部基板３００を、Ｐ側第１固定電極指４１２ａ、Ｐ側第２固定電極指４１２ｂ、Ｐ側可動電極指６１１、及びＮ側第１固定電極指４２２ａ、Ｎ側第２固定電極指４２２ｂ、Ｎ側可動電極指６２１をエッチングにて加工する。第２の工程は、Ｐ側可動電極指６１１を第１部分６１１ａと第２部分６１１ｂとに加工し、Ｎ側可動電極指６２１を第１部分６２１ａと第２部分６２１ｂとに加工する。また、第２の工程は、間隔Ｄ１＜間隔Ｄ２、且つ間隔Ｄ３＜間隔Ｄ２に加工する。なお、第１の工程及び第２の工程は、素子部形成工程で同時に実施される。

電極パターンを含む素子部３を形成するためのマスクパターンに粗密があると、高アスペクト比となるパターン密の部分のエッチング速度が低下するマイクロローディング効果が起こる。例えば、図１０のＰ側可動電極指６１１において、第２部分６１１ｂを備えない従来構成の慣性センサーの場合、Ｐ側第１固定電極指４１２ａと第１部分６１１ａとの間隔Ｄ１に比べ、第１部分６１１ａとＰ側第２固定電極指４１２ｂとの間隔が広いため、マスクパターンが著しく粗密になる。これにより、加速度を検出するためのＰ側可動電極指６１１の第１部分６１１ａとＰ側第１固定電極指４１２ａとの間の加工精度が低下することがある。Ｐ側可動電極指６１１の第１部分６１１ａとＰ側第１固定電極指４１２ａとの組み合わせは、慣性センサー１の検出機能である平行平板型の静電容量を形成するため、慣性センサー１の検出精度に極めて重要である。このような加工精度の低下は、ノイズの増加による加速度Ａｘの検出精度の低下を招くおそれがある。

本実施形態の慣性センサー１は、第１部分６１１ａとＰ側第２固定電極指４１２ｂとの間に第２部分６１１ｂを備えているので、マスクパターンの粗密差が小さくなり、マイクロローディング効果が低減する。これにより、素子部３をドライエッチングで形成する際に平行平板型の静電容量の加工精度が向上し、加速度Ａｘの検出精度が向上する。特に第１固定電極指４１２ａと第１部分６１１ａとの間隔Ｄ１と、第１部分６１１ａと第２部分６１１ｂとの間隔Ｄ２が等しい場合、電極パターンの粗密差が小さくなり、マイクロローディング効果は極小となるため、より加工精度が増す。従って良好な検出機能を有する慣性センサー１を提供することが可能となる。

ステップＳ１０５は、基部基板２００に蓋部基板８００を接合する蓋部基板接合工程である。
図１１に示すように、この蓋部基板接合工程では、複数の蓋部８が一体形成されている蓋部基板８００を接合材の一例であるガラスフリット８９を介して基部基板２００の上面に接合する。そして、蓋部基板接合工程では、連通孔８２を介して各収納空間Ｓ内を所望の雰囲気に置換し、その後、各連通孔８２を封止部材８３で封止する。

ステップＳ１０６は、接合された基部基板２００及び蓋部基板８００を分割する分割工程である。この分割工程では、素子部３を収容し一体となった基部基板２００および蓋部基板８００を、図示しない分割装置を用いて素子部３毎の個片に分割することにより、図２に示す慣性センサー１を得る。分割装置の一例としては、ダイシング装置などが挙げられる。なお、分割により、基部基板２００は基部２となり、蓋部基板８００は蓋部８となる。

以上説明した慣性センサー１の製造方法によれば、慣性センサー１の電極パターンをドライエッチングで形成する際の加工精度を向上させることができる。

なお、本発明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。

以下に述べる変形例は、上記実施形態におけるＰ側可動電極指６１１及びＮ側可動電極指６２１の構成が異なっていること以外は、実施形態で説明した慣性センサー１と同じである。なお、Ｐ側可動電極指とＮ側可動電極指とは、同一の構成であるので、Ｎ側可動電極指の説明は省略する。また、以下の説明で使用する図では、実施形態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。

２．変形例１
図１２は、変形例１に係るＰ側可動電極指の構成を示す平面図である。図１２は、図１におけるＢ部に相当する位置のＰ側可動電極指６５１を拡大して示している。
Ｐ側可動電極指６５１は、Ｐ側第１固定電極指４１２ａとＰ側第２固定電極指４１２ｂとの間に位置している。Ｐ側可動電極指６５１は、Ｐ側第１固定電極指４１２ａと対向する第１部分６５１ａと、第１部分６５１ａとＰ側第２固定電極指４１２ｂとの間に位置する第２部分６５１ｂと、第１部分６５１ａと第２部分６５１ｂとを接続する接続部６５１ｃとを有している。

第１部分６５１ａは、Ｐ側第１固定電極指４１２ａと間隔Ｄ１で対向している。第２部分６５１ｂは、第１部分６５１ａと間隔Ｄ３で対向し、Ｐ側第２固定電極指４１２ｂと間隔Ｄ２で離間している。間隔Ｄ１は間隔Ｄ２よりも狭く、間隔Ｄ３は間隔Ｄ２よりも狭い。

図１２に示すＰ側可動電極指６５１は、第１部分６５１ａと第２部分６５１ｂとが枠部５２１から平行に延出している。
接続部６５１ｃは、第１部分６５１ａの先端と第２部分６５１ｂの先端とを接続している。また、Ｚ軸からの平面視にて、接続部６５１ｃは、枠部５２１と先端との間において、複数の四角形を形成するように、第１部分６５１ａと第２部分６５１ｂとを接続している。枠部５２１と先端との間を接続する接続部６５１ｃの数は、１つであっても複数であってもよい。図１２に示すように、Ｐ側可動電極指６５１は、四角形をＹ軸に沿って組み合わせたラーメン構造であるので、実施形態１の効果に加え、慣性センサー１の機械的強度が向上し、高い信頼性を発揮することができる。

３．変形例２
図１２に示すＰ側可動電極指６５１において、第２部分６５１ｂのＹ軸に沿う幅Ｗ２は、第１部分６５１ａのＹ軸に沿う幅Ｗ１よりも狭い構成であってもよい。これにより、間隔Ｄ１及び間隔Ｄ３を維持したまま、間隔Ｄ１に対する間隔Ｄ２を広げることができるので、加速度の検出精度が向上する。

４．変形例３
図１３は、変形例３に係るＰ側可動電極指の構成を示す平面図である。図１３は、図１におけるＢ部に相当する位置のＰ側可動電極指６６１を拡大して示している。
Ｐ側可動電極指６６１は、Ｐ側第１固定電極指４１２ａとＰ側第２固定電極指４１２ｂとの間に位置している。Ｐ側可動電極指６６１は、Ｐ側第１固定電極指４１２ａと対向する第１部分６６１ａと、第１部分６６１ａとＰ側第２固定電極指４１２ｂとの間に位置する第２部分６６１ｂと、第１部分６６１ａと第２部分６６１ｂとを接続する接続部６６１ｃとを有している。

第１部分６６１ａは、Ｐ側第１固定電極指４１２ａと間隔Ｄ１で対向している。第２部分６６１ｂは、第１部分６６１ａと間隔Ｄ３で対向し、Ｐ側第２固定電極指４１２ｂと間隔Ｄ２で離間している。間隔Ｄ１は間隔Ｄ２よりも狭く、間隔Ｄ３は間隔Ｄ２よりも狭い。

図１３に示すＰ側可動電極指６６１は、第１部分６６１ａと第２部分６６１ｂとが枠部５２１から平行に延出している。
接続部６６１ｃは、第１部分６６１ａの先端と第２部分６６１ｂの先端とを接続している。また、Ｚ軸からの平面視にて、接続部６６１ｃは、枠部５２１と先端との間において、複数の三角形を形成するように、第１部分６６１ａと第２部分６６１ｂとを斜めに接続している。枠部５２１と先端との間を接続する接続部６６１ｃの数は、１つであっても複数であってもよい。図１３に示すように、Ｐ側可動電極指６６１は、三角形をＹ軸に沿って組み合わせたトラス構造であるので、実施形態１の効果に加え、慣性センサー１の機械的強度が向上し、高い信頼性を発揮することができる。なお、変形例３に上述した変形例２を適用してもよい。

５．変形例４
図１４は、変形例４に係るＰ側可動電極指の構成を示す平面図である。図１４は、図１におけるＢ部に相当する位置のＰ側可動電極指６７１を拡大して示している。
Ｐ側可動電極指６７１は、Ｐ側第１固定電極指４１２ａとＰ側第２固定電極指４１２ｂとの間に位置している。Ｐ側可動電極指６７１は、Ｐ側第１固定電極指４１２ａと対向する第１部分６７１ａと、第１部分６７１ａとＰ側第２固定電極指４１２ｂとの間に位置する第２部分６７１ｂとを有している。

第１部分６７１ａは、Ｐ側第１固定電極指４１２ａと間隔Ｄ１で対向している。第２部分６７１ｂは、第１部分６７１ａと間隔Ｄ３で対向し、Ｐ側第２固定電極指４１２ｂと間隔Ｄ２で離間している。

図１４に示すＰ側可動電極指６７１は、第１部分６７１ａと第２部分６７１ｂとが枠部５２１から平行に延出している。Ｐ側可動電極指６７１が、第１部分６７１ａと第２部分６７１ｂとを接続する接続部を備えない構成であっても、実施形態１と同様の効果を奏する。

６．実施形態２
図１５は、実施形態２に係るスマートフォンを示す斜視図である。

図１５に示す電子機器としてのスマートフォン１２００は、慣性センサー１と、慣性センサー１から出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路１２１０と、が内蔵されている。慣性センサー１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。

このような電子機器としてのスマートフォン１２００は、慣性センサー１と、慣性センサー１から出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路１２１０と、を有する。そのため、前述した慣性センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

なお、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、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）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、ページャー、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。

７．実施形態３
図１６は、実施形態３に係る慣性計測装置を示す分解斜視図である。図１７は、慣性計測装置が有する基板の斜視図である。

図１６に示す電子機器としての慣性計測装置２０００（ＩＭＵ：ＩｎｅｒｔｉａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＵｎｉｔ）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、デジタルスチー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１７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。そして、加速度センサー２３５０として、本発明の慣性センサー１を用いることができる。

また、基板２３２０の下面には、制御回路としての制御ＩＣ２３６０が実装されている。制御ＩＣ２３６０は、ＭＣＵ（ＭｉｃｒｏＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＵｎｉｔ）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。

８．実施形態４
図１８は、実施形態４に係る移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。図１９は、移動体測位装置の作用を示す図である。

図１８に示す移動体測位装置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。なお、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。

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。

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１９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。

９．実施形態５
図２０は、実施形態５に係る移動体を示す斜視図である。

図２０に示す移動体としての自動車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と、慣性センサー１と、制御回路１５０２と、が内蔵されており、慣性センサー１によって車体の姿勢を検出することができる。慣性センサー１の検出信号は、制御回路１５０２に供給され、制御回路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。

このように、移動体としての自動車１５００は、慣性センサー１と、慣性センサー１から出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路１５０２と、を有する。そのため、自動車１５００は、前述した慣性センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

なお、慣性センサー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：ＴｉｒｅＰｒｅｓｓｕｒｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）、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：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）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、無人搬送車（ＡＧＶ）、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、本発明の慣性センサー、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、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。また、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。

この構成によれば、各電極指をドライエッチングで形成する際のマスクパターンの粗密差が小さくなり、マイクロローディング効果が低減する。これにより、慣性センサーの各電極指をドライエッチングで形成する際の加工精度が向上するので、慣性の検出精度が高い慣性センサーを提供することができる。

この構成によれば、第１部分と第２部分とは接続部で接続されているので、可動電極指の機械的強度が向上し、高い信頼性を有する慣性センサーを提供することができる。また、Ｄ１＝Ｄ３を満たすことで、マスクパターンの粗密差がさらに小さくなり、マイクロローディング効果が低減する。

この構成によれば、間隔Ｄ１及び間隔Ｄ３を維持したまま、間隔Ｄ１に対する間隔Ｄ２を広げることができるので、慣性の検出精度が向上する。

この製造方法によれば、第１固定電極指、第２固定電極指及び可動電極指をドライエッチングで形成する際のマスクパターンの粗密差が小さくなり、マイクロローディング効果が低減する。これにより、慣性センサーをドライエッチングで形成する際の加工精度を向上させることができる。

この構成によれば、電子機器は、上記の慣性センサーの効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

この構成によれば、移動体は、上記の慣性センサーの効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

１…慣性センサー、２…基部、３…素子部、４…固定電極部、６…可動電極部、８…蓋部、４１…Ｐ側固定電極部、４２…Ｎ側固定電極部、６１…Ｐ側可動電極部、６２…Ｎ側可動電極部、４１１…Ｐ側幹部、４１２…Ｐ側固定電極指、４１２ａ…Ｐ側第１固定電極指、４１２ｂ…Ｐ側第２固定電極指、４２１…Ｎ側幹部、４２２…Ｎ側固定電極指、４２２ａ…Ｎ側第１固定電極指、４２２ｂ…Ｎ側第２固定電極指、５２１…枠部、６１１，６５１，６６１，６７１…Ｐ側可動電極指、６１１ａ，６２１ａ，６５１ａ，６６１ａ，６７１ａ…第１部分、６１１ｂ，６２１ｂ，６５１ｂ，６６１ｂ，６７１ｂ…第２部分、６１１ｃ，６２１ｃ，６５１ｃ，６６１ｃ…接続部、６２１…Ｎ側可動電極指、１２００…スマートフォン、１２１０，１５０２…制御回路、１５００…自動車、２０００，３１００…慣性計測装置、２３５０…加速度センサー、３０００…移動体測位装置。

Claims

第１方向に延在する第１固定電極指及び第２固定電極指と、
前記第１固定電極指と前記第２固定電極指との間に位置し、前記第１方向と交差する第２方向に変位可能な可動電極指と、を備え、
前記可動電極指は、前記第１固定電極指と対向する第１部分と、前記第１部分と前記第２固定電極指との間に位置する第２部分と、を有し、
前記第１部分と前記第１固定電極指との間隔をＤ１、前記第２部分と前記第２固定電極指との間隔をＤ２、前記第１部分と前記第２部分との間隔をＤ３とした時、
Ｄ１＜Ｄ２、且つＤ３＜Ｄ２を満たすこと、
を特徴とする慣性センサー。
前記第１部分と前記第２部分とを接続する接続部を有し、
Ｄ１＝Ｄ３を満たすこと、
を特徴とする請求項１に記載の慣性センサー。
前記第２方向における前記第２部分の幅は、前記第１部分の幅より狭いこと、
を特徴とする請求項２に記載の慣性センサー。
慣性センサーの製造方法であって、
第１方向に延在する第１固定電極指及び第２固定電極指と、
前記第１固定電極指と前記第２固定電極指との間に位置し、前記第１方向と交差する第２方向に変位可能な可動電極指とをエッチングにて加工する第１の工程、を備え、
前記第１の工程は、前記可動電極指を前記第１固定電極指と対向する第１部分と、前記第１部分と前記第２固定電極指との間に位置する第２部分と、に加工する第２の工程を有し、
前記第２の工程では、前記第１部分と前記第１固定電極指との間隔をＤ１、前記第２部分と前記第２固定電極指との間隔をＤ２、前記第１部分と前記第２部分との間隔をＤ３とした時、
Ｄ１＜Ｄ２、且つＤ３＜Ｄ２に加工する、
ことを特徴とする慣性センサーの製造方法。
請求項１から請求項３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出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を有すること、
を特徴とする電子機器。
請求項１から請求項３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出力される検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を有すること、
を特徴とする移動体。