JP2021032819A - センサ - Google Patents

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Abstract

【課題】感度を向上できるセンサを提供する。
【解決手段】一実施形態によれば、センサは、基体、第1、第2構造体を含む。第1構造体は、第1固定部、第1導電部、及び、複数の第1電極を含む。第1固定部は、基体に固定される。第1導電部は、第1固定部に保持される。第1導電部は、第1方向において基体から離れる。複数の第1電極は、第1導電部に保持される。複数の第1電極の1つから複数の第1電極の別の1つへの方向は、第1方向と交差する第2方向に沿う。第2構造体は、第2導電部、及び、複数の第2電極を含む。第2導電部は、基体に固定される。複数の第2電極は、第2導電部に保持される。複数の第2電極の1つは、複数の第1電極の1つと複数の第1電極の別の1つとの間にある。複数の第1電極の1つの第1方向に沿う第1電極長さは、第1導電部の第1方向に沿う第1導電部長さよりも短い。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、センサに関する。
例えば、MEMS構造を利用したセンサがある。センサにおいて、感度の向上が望まれる。相対的な感度を向上することで、例えば、出力電圧のSNRを高くすることができる。
特開2016−197060号公報
実施形態は、感度を向上できるセンサを提供する。
実施形態によれば、センサは、基体、第1構造体及び第2構造体を含む。前記第1構造体は、第1固定部、第1導電部、及び、複数の第1電極を含む。前記第1固定部は、前記基体に固定される。前記第1導電部は、前記第1固定部に保持される。前記第1導電部は、第1方向において前記基体から離れる。前記複数の第1電極は、前記第1導電部に保持される。前記複数の第1電極と前記基体との間の距離は可変である。前記複数の第1電極の1つから前記複数の第1電極の別の1つへの方向は、前記第1方向と交差する第2方向に沿う。前記第2構造体は、第2導電部、及び、複数の第2電極を含む。前記第2導電部は、前記基体に固定される。前記複数の第2電極は、前記第2導電部に保持される。前記複数の第2電極の1つは、前記複数の第1電極の前記1つと前記複数の第1電極の前記別の1つとの間にある。前記複数の第1電極の前記1つの前記第1方向に沿う第1電極長さは、前記第1導電部の前記第1方向に沿う第1導電部長さよりも短い。
図1(a)〜図1(c)は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図2は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図3(a)〜図3(c)は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図4(a)及び図4(b)は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(第1実施形態)
図1(a)〜図1(c)、及び、図2は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図1(a)は、図1(b)及び図1(c)の矢印AAからみた平面図である。図1(b)は、図1(a)のA1−A2線断面図である。図1(c)は、図1(a)のB1−B2線断面図である。図2は、図1(a)のC1−C2線断面図である。
図1(a)に示すように、実施形態に係るセンサ110は、基体50、第1構造体11及び第2構造体12を含む。第1構造体11は、第1固定部11f、第1導電部11c、及び、複数の第1電極11eを含む。図2に示すように、この例では、センサ110は、第1絶縁部51及び第2絶縁部52さらに含む。
図2に示すように、第1固定部11fは、基体50に固定される。この例では、第1絶縁部51は、基体50と第1固定部11fとの間に設けられる。第1固定部11fは、第1絶縁部51を介して、基体50に固定される。
図1(a)に示すように、第1導電部11cは、第1固定部11fに保持される。例えば、第1導電部11cは、第1固定部11fと接続される。この例では、第1構造体11は、第1接続部11nをさらに含む。第1接続部11nにより、第1固定部11fと第1導電部11cとが互いに接続される。第1接続部11nは、例えば、ばねである。
図1(b)に示すように、第1導電部11cは、第1方向において基体50から離れる。図1(b)に示すように、第1導電部11cと基体50との間にギャップgc1が設けられる。例えば、第1導電部11cは、変形可能である。
第1方向をZ軸方向とする。Z軸方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向及びX軸方向に対して垂直な方向をY軸方向とする。基体50は、例えば、X−Y平面に対して実質的に平行である。
図1(a)に示すように、複数の第1電極11eは、第1導電部11cに保持される。例えば、複数の第1電極11eは、第1導電部11cと接続される。図1(b)に示すように、複数の第1電極11eと基体50との間にギャップge1が設けられる。複数の第1電極11eと基体50との間の距離de1(図1(b)参照)は、可変である。図1(a)に示すように、複数の第1電極11eの1つから複数の第1電極11eの別の1つへの方向は、第2方向に沿う。第2方向は、第1方向(Z軸方向)と交差する。この例では、第2方向は、Y軸方向である。
図1(a)に示すように、第2構造体12は、第2導電部12c、及び、複数の第2電極12eを含む。図1(c)に示すように、第2導電部12cは、基体50に固定される。例えば、第2絶縁部52が、基体50と第2導電部12cとの間に設けられる。第2導電部12cは、第2絶縁部52を介して、基体50に固定される。図1(a)に示すように、複数の第2電極12eは、第2導電部12cに保持される。例えば、複数の第2電極12eは、第2導電部12cと接続される。複数の第2電極12eの1つは、複数の第1電極11eの1つと、複数の第1電極11eの別の1つとの間にある。例えば、複数の第1電極11eの1つは、複数の第2電極12eの1つと、複数の第2電極12eの別の1つとの間にある。
図1(a)に示すように、第1電極11eと第2電極12eとは、Y軸方向に沿って交互に並ぶ。例えば、複数の第1電極11e及び複数の第2電極12eは、櫛歯電極を形成する。
複数の第1電極11e及び複数の第2電極12eにより、キャパシタンスが形成される。キャパシタンスの静電容量は、複数の第1電極11eと複数の第2電極12eとが対向する面積に依存する。
例えば、センサ110に外力などの加速度が加わる。加速度により、第1構造体11の一部が変形し、複数の第1電極11eと基体50との間の距離de1が変化する。一方、複数の第2電極12eと基体50との間の距離de2は実質的に変化しない。このため、加速度などの外力がセンサ110に加わったときの静電容量は、加速度などの外力がセンサ110に加わらないときの静電容量から変化する。静電容量の変化を検出することで、センサ110に加わる外力などを検出できる。センサ110は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)型のセンサである。
例えば、複数の第1電極11eと、複数の第2電極12eと、の間の静電容量は、複数の第1電極11eと基体50との間の距離de1の変化に応じて変化する。センサ110において、例えば、Z軸方向に沿う加速度が検出される。
加速度などの外力がセンサ110に加わらないときのセンサ110の静電容量(初期容量C0)は、複数の第1電極11eと複数の第2電極12eとが対向する面積に依存する。加速度などの外力がセンサ110に加わると、複数の第1電極11eと複数の第2電極12eとが対向する面積が変化する。このときの静電容量について、面積の変化後の容量感度をC1とする。一般的に、センサの容量感度C1は、C−V変換回路により電圧変換されて、出力電圧として検出される。出力電圧のSNR(Signal−to−Noise Ratio)を高くするには、容量感度C1の初期容量C0に対する比を高くすればよい。センサ110において、検出の容量感度C1は、初期容量C0に依存せず、外力による変位分に依存する。そのため、初期容量C0を小さくすれば、容量感度C1の初期容量C0に対する比を高くすることが可能となり、SNRを高くすることが可能となる。結果として、高い感度が得られる。
実施形態においては、図1(b)に示すように、例えば、複数の第1電極11eの高さ方向の長さを短くする。図1(c)に示すように、例えば、複数の第2電極12eの高さ方向の長さを短くする。これにより、初期容量C0を小さくすることができる。一方、容量感度C1は変化しない。これにより、高い感度が得られる。
例えば、図1(b)に示すように、複数の第1電極11eの1つの第1方向(Z軸方向)に沿う長さを第1電極長さLe1とする。第1導電部11cの第1方向に沿う長さを第1導電部長さLc1とする。実施形態においては、第1電極長さLe1は、第1導電部長さLc1よりも短い。これにより、第1電極長さLe1が第1導電部長さLc1と同じ場合に比べて、複数の第1電極11eと複数の第2電極12eとが対向する面積を小さくできる。
例えば、図1(c)に示すように、複数の第2電極12eの1つの第1方向(Z軸方向)に沿う長さを第2電極長さLe2とする。第2導電部12cの第1方向に沿う長さを第2導電部長さLc2とする。実施形態においては、第2電極長さLe2は、第2導電部長さLc2よりも短い。これにより、第2電極長さLe2が第2導電部長さLc2と同じ場合に比べて、複数の第1電極11eと複数の第2電極12eとが対向する面積を小さくできる。
実施形態においては、初期容量C0を小さくすることができる。一方、容量感度C1は変化しない。これにより、感度を向上できるセンサを提供できる。
このように、実施形態においては、第1電極長さLe1は、第1導電部長さLc1よりも短い。または、第2電極長さLe2は、第2導電部長さLc2よりも短い。このような構造を形成する場合、例えば、製造プロセスが複雑になる。このため、一般に、第1電極長さLe1は、第1導電部長さLc1と同じであり。第2電極長さLe2は、第2導電部長さLc2と同じである。
実施形態においては、製造プロセスの複雑化などを考慮しても、電極長さを導電部長さよりも短くする。これにより、初期容量C0を小さくし、高い感度を得る。
実施形態において、例えば、第1電極長さLe1は、第2導電部長さLc1よりも短い。例えば、第2電極長さLe2は、第1導電部長さLc1よりも短い。
例えば、第1電極長さLe1は、第2電極長さLe2と実質的に同じでも良い。第1電極長さLe1は、第2電極長さLe2の0.9倍以上1.1倍以下でも良い。これらの長さが実質的に同じ場合、製造プロセスは簡単になる。
例えば、第1導電部長さLc1は、第2導電部長さLc2と実質的に同じでも良い。第1導電部長さLc1は、第2導電部長さLc2の0.9倍以上1.1倍以下でも良い。これらの長さが実質的に同じ場合、製造プロセスは簡単になる。
実施形態において、第1電極長さLe1は、第1導電部長さLc1の1/10以上9/10以下である。第1電極長さLe1が、第1導電部長さLc1の1/10以上であることにより、例えば、初期容量C0のばらつきの影響などを抑制し易い。第1電極長さLe1が、第1導電部長さLc1の9/10以下であることにより、例えば、感度を向上しやすい。例えば、初期容量C0を安定して小さくでき、高い感度を安定して得やすい。
実施形態において、第2電極長さLe2は、第2導電部長さLc2の1/10以上9/10以下である。第2電極長さLe2が、第2導電部長さLc2の1/10以上であることにより、例えば、初期容量C0のばらつきの影響などを抑制し易い。第2電極長さLe2が、第2導電部長さLc2の9/10以下であることにより、例えば、感度を向上しやすい。例えば、初期容量C0を安定して小さくでき、高い感度を安定して得やすい。
既に説明したように、図1(a)に示すように、第1構造体11は、第1接続部11nを含む。第1接続部11nは、第1固定部11fと第1導電部11cとを接続する。図1(b)及び図1(c)に示すように、第1接続部11nは、第1方向(Z軸方向)において、基体50から離れる。図1(b)に示すように、第1接続部11nと基体50との間にギャップgn1が設けられる。例えば、第1接続部11nは、変形可能である。図1(a)に示すように、第1接続部11n及び第1導電部11cは、第2方向(例えば、Y軸方向)に沿って延びる。第1接続部11nの1つの端部11neは、第1固定部11fに固定される。第1接続部11nの別の端部11nfは、第1導電部11cの1つの端部11ceと接続される。センサ110において、第1接続部11nは、トーション型のばねである。
図1(a)に示すように、センサ110は、第3構造体13をさらに含んでも良い。第3構造体13は、第3導電部13c、及び、複数の第3電極13eを含む。図1(b)及び図1(c)に示すように、第3導電部13cは、基体50に固定される。この例では、第3絶縁部53が設けられている。第3絶縁部53は、基体50と第3導電部13cとの間にある。第3導電部13cは、第3絶縁部53を介して、基体50に固定される。図1(a)に示すように、複数の第3電極13eは、第3導電部13cに保持される。例えば、複数の第3電極13eは、第3導電部13cと接続される。
図1(a)に示すように、第1構造体11は、第4導電部14c、及び、複数の第4電極14eを含む。第4導電部14cは、第1固定部11fに保持される。第4導電部14cは、第1固定部11fと接続される。図1(b)に示すように、第4導電部14cは、第1方向(Z軸方向)において、基体50から離れる。例えば、第4導電部14cと基体50との間にギャップgc4が形成される。例えば、第4導電部14cは、変形可能である。
複数の第4電極14eは、第4導電部14cに保持される。例えば、複数の第4電極14eは、第4導電部14cと接続される。複数の第4電極14eと基体50との間の距離de4(図1(b)参照)は可変である。図1(a)に示すように、複数の第4電極14eの1つから複数の第4電極14eの別の1つへの方向は、第2方向(Y軸方向)に沿う。複数の第4電極14eと基体50との間にギャップge4が形成される。
図1(a)に示すように、複数の第3電極13eの1つは、複数の第4電極14eの1つと複数の第4電極14eの別の1つとの間にある。例えば、複数の第4電極14eの1つは、複数の第3電極13eの1つと複数の第3電極13eの別の1つとの間にある。複数の第3電極13eと複数の第4電極14eとは、例えば、櫛歯電極を形成する。複数の第3電極13e及び複数の第4電極14eによりキャパシタンスが形成される。このキャパシタンスの静電容量は、複数の第3電極13eと複数の第4電極14eとが対向する面積に依存する。
例えば、センサ110に外力などの加速度が加わると、距離de4が変化する。例えば、距離de1が長くなるときに、距離de4が短くなる。例えば、距離de1が短くなるときに、距離de4が長くなる。
図1(c)に示すように、複数の第3電極13eの1つの第1方向(Z軸方向)に沿う長さを第3電極長さLe3とする。第3導電部13cの第1方向に沿う長さを第3導電部長さLc3とする。実施形態において、例えば、第3電極長さLe3は、第3導電部長さLc3よりも短い。これにより、複数の第3電極13e及び複数の第4電極14eにより形成される静電容量(初期容量)を小さくできる。これにより、高い感度が得られる。
例えば、図1(b)に示すように、複数の第4電極14eの1つの第1方向(Z軸方向)に沿う長さを第4電極長さLe4とする。第4導電部14cの第1方向に沿う長さを第4導電部長さLc4とする。実施形態において、第4電極長さLe4は、第4導電部長さLc4よりも短い。これにより、複数の第3電極13e及び複数の第4電極14eにより形成される静電容量(初期容量)を小さくできる。これにより、高い感度が得られる。
図1(a)に示すように、例えば、第3方向をX軸方向とする。第3方向は、第1方向及び第2方向を含む平面と交差する。第3方向において、第1導電部11cは、第2導電部12cと第3導電部13cとの間にある。第3方向において、第4導電部14cは、第1導電部11cと第3導電部13cとの間にある。
図1(a)に示すように、第3方向(例えば、X軸方向であり、第1方向及び第2方向を含む平面と交差する方向)に沿う、第1導電部11cの長さを第1導電部幅Lx1とする。第3方向に沿う第4導電部14cの長さを第4導電部幅Lx4とする。第1導電部幅Lx1は、第4導電部幅Lx4とは異なる。この例では、第1導電部幅Lx1は、第4導電部幅Lx4よりも狭い。実施形態において、第1導電部幅Lx1は、第4導電部幅Lx4よりも広くても良い。第1導電部11cと第4導電部14cとを非対称にすることで、外力が加わったときに、これらの導電部が効率良く変位する。これにより、静電容量の変化が大きくできる。高い感度が得やすくなる。
図1(a)に示すように、例えば、第1接続部11n、第1導電部11c及び第4導電部14cは、第2方向(例えば、Y軸方向)に沿って延びる。第1接続部11nの1つの端部11neは、第1固定部11fに固定される。第1接続部11nの別の端部11nfは、第1導電部11cの1つの端部11ce及び第4導電部14cの1つの端部14ceと接続される。センサ110は、例えば、トーション型のMEMSセンサである。
図2に示すように、センサ110は、第1電極パッド11E、第2電極パッド12E、及び、第3電極パッド13Eを含んでも良い。第1電極パッド11Eは、例えば、第1導電部11cと電気的に接続される。この例では、第1電極パッド11Eは、第1固定部11fを介して、第1導電部11cと電気的に接続される。第2電極パッド12Eは、例えば、第2導電部12cと電気的に接続される。第3電極パッド13Eは、例えば、第3導電部13cと電気的に接続される。
例えば、第1電極パッド11Eと第2電極パッド12Eとの間の電気的特性(例えば電圧など)を検出することで、複数の第1電極11eと複数の第2電極12eとの間の静電容量の変化を知ることができる。例えば、第1電極パッド11Eと第3電極パッド13Eとの間の電気的特性(例えば電圧など)を検出することで、複数の第4電極14eと複数の第3電極13eとの間の静電容量の変化を知ることができる。
(第2実施形態)
図3(a)〜図3(c)、図4(a)及び図4(b)は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図3(a)は、図3(b)及び図3(c)の矢印AAからみた平面図である。図3(b)は、図3(a)のD1−D2線断面図である。図3(c)は、図3(a)のE1−E2線断面図である。図4(a)は、図3(a)のF1−F2線断面図である。図4(b)は、図3(a)のG1−G2線断面図である。
図3(a)に示すように、センサ120も、基体50、第1構造体11及び第2構造体12を含む。
第1構造体11は、第1固定部11f、第1導電部11c、及び、複数の第1電極11eを含む。図4(a)に示すように、第1固定部11fは、基体50に固定される。この例では、第1固定部11fは、第1絶縁部51を介して、基体50に固定される。図3(a)に示すように、第1導電部11cは、第1固定部11fに保持される。図3(b)に示すように、第1導電部11cは、第1方向(例えば、Z軸方向)において、基体50から離れる。第1導電部11cと基体50との間にギャップgc1が形成される。図3(a)に示すように、複数の第1電極11eは、第1導電部11cに保持される。例えば、第1導電部11cは、第1固定部11fと接続される。図3(b)に示すように、複数の第1電極11eと基体50との間にギャップge1が形成される。複数の第1電極11eと基体50との間の距離de1は可変である。図3(a)に示すように、複数の第1電極11eの1つから複数の第1電極11eの別の1つへの方向は、第2方向に沿う。第2方向は、第1方向と交差する。第2方向は、例えば、Y軸方向である。
図3(a)に示すように、第2構造体12は、第2導電部12c、及び、複数の第2電極12eを含む。図3(c)に示すように、第2導電部12cは、基体50に固定される。この例では、第2導電部12cは、第2絶縁部52を介して、基体50に固定される。図3(a)に示すように、複数の第2電極12eは、第2導電部12cに保持される。例えば、複数の第2電極12eは、第2導電部12cと接続される。複数の第2電極12eの1つは、複数の第1電極11eの1つと複数の第1電極11eの前記別の1つとの間にある。
この例においても、図3(a)に示すように、複数の第1電極11eの1つの第1方向(Z軸方向)に沿う第1電極長さLe1は、第1導電部11cの第1方向に沿う第1導電部長さLc1よりも短い。これにより、初期容量C0を小さくすることができる。これにより、高い感度が得られる。
例えば、図3(c)に示すように、複数の第2電極12eの1つの第1方向に沿う第2電極長さLe2は、第2導電部12cの第1方向に沿う第2導電部長さLc2よりも短い。これにより、初期容量C0を小さくすることができる。これにより、高い感度が得られる。
センサ120は、例えば、ビームばね型である。図3(a)に示すように、第1構造体11は、第1接続部11nを含む。第1接続部11nは、第1固定部11fと第1導電部11cとを接続する。この例では、第1構造体11は、第2固定部11g及び第2接続部11oをさらに含む。図4(b)に示すように、第2固定部11gは、基体50に固定される。第2固定部11gと基体50との間にギャップgo1が設けられる。図3(a)に示すように、第2接続部11oは、第2固定部11gと第1導電部11cとを接続する。第1接続部11n及び第2接続部11oは、例えば、ビームばねである。
図4(a)に示すように、第1接続部11nは、第1方向(Z軸方向)において基体50から離れる。図3(a)に示すように、第1導電部11cは、第2方向(例えばY軸方向)に沿って延びる。第1接続部11nの1つの端部11neは、第1固定部11fに固定される。第1接続部11nの別の端部11nfは、第1導電部11cの1つの端部11ceと接続される。
同様に、図4(b)に示すように、第2接続部11oは、第1方向(Z軸方向)において基体50から離れる。第2接続部11oの1つの端部は、第1固定部11fに固定される。第2接続部11oの別の端部は、第1導電部11cの別の端部と接続される。
図3(a)に示すように、センサ120は、第3構造体13を含んでも良い。第3構造体13は、第3導電部13c、及び、複数の第3電極13eを含む。図3(c)に示すように、第3導電部13cは、基体50に固定される。この例では、第3導電部13cは、第3絶縁部53を介して、基体50に固定される。図3(a)に示すように、複数の第3電極13eは、第3導電部13cに保持される。例えば、複数の第3電極13eは、第3導電部13cと接続される。
図3(a)に示すように、第1構造体11は、複数の第4電極14eを含む。複数の第4電極14eは、第1導電部11cに保持される。例えば、複数の第4電極14eは、第1導電部11cと接続される。図3(b)に示すように、複数の第4電極14eと基体50との間の間にギャップge4が設けられる。複数の第4電極14eと基体50との間の距離de4は可変である。図3(a)に示すように、複数の第4電極14eの1つから複数の第4電極14eの別の1つへの方向は、第2方向(例えばY軸方向)に沿う。
第1方向及び第2方向を含む平面と交差する第3方向(例えば、X軸方向)において、第1導電部11cは、第2導電部12cと第3導電部13cとの間にある。第3方向(例えば、X軸方向)において、第1導電部11cは、複数の第1電極11eと、複数の第4電極14eと、の間にある。図3(a)に示すように、複数の第3電極13eの1つは、複数の第4電極14eの1つと複数の第4電極14eの別の1つとの間にある。複数の第4電極14eの1つは、複数の第3電極13eの1つと複数の第3電極13eの別の1つとの間にある。複数の第3電極13e及び複数の第4電極14eにより、櫛歯電極が形成される。
図3(c)に示すように、複数の第3電極13eの1つの第1方向(Z軸方向)に沿う第3電極長さLe3は、第3導電部13cの第1方向に沿う第3導電部長さLc3よりも短い。これにより、初期容量C0を小さくすることができる。これにより、高い感度が得られる。
図3(b)に示すように、複数の第4電極14eの1つの第1方向に沿う第4電極長さLe4は、第1導電部長さLc1よりも短い。これにより、初期容量C0を小さくすることができる。これにより、高い感度が得られる。
例えば、第1電極長さLe1は、第1導電部長さLc1の1/10以上9/10以下である。例えば、第2電極長さLe2は、第2導電部長さLc2の1/10以上9/10以下である。
図3(a)に示すように、センサ120は、第1固定構造体21をさらに含んでも良い。第1固定構造体21は、第1固定導電部21c、及び、複数の第1固定電極21eを含む。図3(b)に示すように、第1固定導電部21cは、基体50に固定される。図3(a)に示すように、複数の第1固定電極21eは、第1固定導電部21cに保持される。例えば、複数の第1固定電極21eは、第1固定導電部21cと接続される。
図3(a)に示すように、第2構造体12は、複数の第5電極12eを含む。複数の第5電極15eは、第2導電部12cに保持される。例えば、複数の第5電極15eは、第2導電部12cと接続される。複数の第5電極15eの1つから複数の第5電極15eの別の1つへの方向は、第2方向(例えば、Y軸方向)に沿う。
第1方向及び第2方向を含む平面と交差する第3方向(例えば、X軸方向)において、第2導電部12cは、第1固定導電部21cと第1導電部11cとの間にある。第3方向において、第2導電部12cは、複数の第5電極15eと、複数の第2電極12eと、の間にある。複数の第1固定電極21eの1つは、複数の第5電極15eの1つと複数の第5電極15eの別の1つとの間にある。複数の第5電極15eの1つは、複数の第1固定電極21eの1つと複数の第1固定電極21eの別の1つとの間にある。複数の第1固定電極21e及び複数の第5電極15eにより櫛歯電極が形成される。
例えば、複数の第1固定電極21eと基体50との間の距離dex1(図3(b)参照)は、実質的に固定される。例えば、複数の第5電極15eと基体50との間の距離de5(図3(c)参照)は、実質的に固定される。複数の第1固定電極21e及び複数の第5電極15eにより形成されるキャパシタンスの静電容量は、外力が加わった場合にも実質的に変化しない。
複数の第1固定電極21eと複数の第5電極15eとの間の静電容量は、例えば、参照値として使用されても良い。例えば、複数の第1固定電極21eと複数の第5電極15eとの間の静電容量と、複数の第1電極11eと複数の第2電極12eとの間の静電容量と、の差を用いた検出が行われる。これにより、より高精度の検出を行うことができる。
第2固定構造体22は、第1固定構造体21と同様の構成を有することができる。第2固定構造体22に設けられる複数の電極と、第3構造体13に設けられる複数の電極と、により、櫛歯電極が形成される。例えば、この櫛歯電極の静電容量と、複数の第4電極14eと複数の第3電極13eとの間の静電容量と、の差を用いた検出が行われる。これにより、より高精度の検出を行うことができる。
例えば、センサ120は、第1電極パッド11E、第2電極パッド12E、第3電極パッド13E、電極パッド11F、電極パッド21E及び電極パッド22Eを含んでも良い。第1電極パッド11Eは、例えば、第1導電部11cと電気的に接続される。この例では、第1電極パッド11E及び電極パッド11Fは、第1導電部11cと電気的に接続される。第2電極パッド12Eは、例えば、第2導電部12cと電気的に接続される。第3電極パッド13Eは、例えば、第3導電部13cと電気的に接続される。電極パッド21Eは、複数の第1固定電極21eと電気的に接続される。電極パッド22Eは、第2固定構造体22に含まれる複数の電極と電気的に接続される。これらの電極パッドの間の電気的特性を検出することで、外力などを検出できる。
上記の実施形態において、例えば、基体50はシリコンを含む。複数の電極(複数の第1電極11e、複数の第2電極12e、複数の第3電極13e、複数の第4電極14e、複数の第5電極15e、及び、複数の第1固定電極21eなど)は、例えば、シリコン及び第1元素を含む。第1元素は、例えば、ゲルマニウム、リン、ヒ素、アンチモン、ホウ素、ガリウム及びインジウムよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第1元素は、例えば、不純物である。
実施形態は、以下の構成(例えば、技術案)を含んでも良い。
(構成1)
基体と、
第1構造体であって、前記第1構造体は、第1固定部、第1導電部、及び、複数の第1電極を含み、前記第1固定部は、前記基体に固定され、前記第1導電部は、前記第1固定部に保持され、前記第1導電部は、第1方向において前記基体から離れ、前記複数の第1電極は、前記第1導電部に保持され、前記複数の第1電極と前記基体との間の距離は可変であり、前記複数の第1電極の1つから前記複数の第1電極の別の1つへの方向は、前記第1方向と交差する第2方向に沿う、前記第1構造体と、
第2構造体であって、前記第2構造体は、第2導電部、及び、複数の第2電極を含み、前記第2導電部は、前記基体に固定され、前記複数の第2電極は、前記第2導電部に保持され、前記複数の第2電極の1つは、前記複数の第1電極の前記1つと前記複数の第1電極の前記別の1つとの間にある、前記第2構造体と、
を備え、
前記複数の第1電極の前記1つの前記第1方向に沿う第1電極長さは、前記第1導電部の前記第1方向に沿う第1導電部長さよりも短い、センサ。
(構成2)
前記複数の第2電極の前記1つの前記第1方向に沿う第2電極長さは、前記第2導電部の前記第1方向に沿う第2導電部長さよりも短い、構成1記載のセンサ。
(構成3)
前記第1電極長さは、前記第2導電部長さよりも短く、
前記第2電極長さは、前記第1導電部長さよりも短い、構成2記載のセンサ。
(構成4)
前記第1電極長さは、前記第1導電部長さの1/10以上9/10以下である、構成1〜3のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成5)
基体と、
第1構造体であって、前記第1構造体は、第1固定部、第1導電部、及び、複数の第1電極を含み、前記第1固定部は、前記基体に固定され、前記第1導電部は、前記第1固定部に保持され、前記第1導電部は、第1方向において前記基体から離れ、前記複数の第1電極は、前記第1導電部に保持され、前記複数の第1電極と前記基体との間の距離は可変であり、前記複数の第1電極の1つから前記複数の第1電極の別の1つへの方向は、前記第1方向と交差する第2方向に沿う、前記第1構造体と、
第2構造体であって、前記第2構造体は、第2導電部、及び、複数の第2電極を含み、前記第2導電部は、前記基体に固定され、前記複数の第2電極は、前記第2導電部に保持され、前記複数の第2電極の1つは、前記複数の第1電極の前記1つと前記複数の第1電極の前記別の1つとの間にある、前記第2構造体と、
を備え、
前記複数の第2電極の前記1つの前記第1方向に沿う第2電極長さは、前記第2導電部の前記第1方向に沿う前記第2導電部長さよりも短い、センサ。
(構成6)
前記第2電極長さは、前記第2導電部長さの1/10以上9/10以下である、構成2〜4のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成7)
前記第1構造体は、前記第1固定部と前記第1導電部とを接続する第1接続部をさらに含み、
前記第1接続部は、前記第1方向において前記基体から離れ、
前記第1接続部及び前記第1導電部は、前記第2方向に沿って延び、
前記第1接続部の1つの端部は、前記第1固定部に固定され、
前記第1接続部の別の端部は、前記第1導電部の1つの端部と接続された、構成1〜6のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成8)
第3構造体をさらに備え、前記第3構造体は、第3導電部、及び、複数の第3電極を含み、前記第3導電部は、前記基体に固定され、前記複数の第3電極は、前記第3導電部に保持され、
前記第1構造体は、第4導電部、及び、複数の第4電極を含み、前記第4導電部は、前記第1固定部に保持され、前記第4導電部は、前記第1方向において前記基体から離れ、前記複数の第4電極は、前記第4導電部に保持され、前記複数の第4電極と前記基体との間の距離は可変であり、前記複数の第4電極の1つから前記複数の第4電極の別の1つへの方向は、前記第2方向に沿い、
前記複数の第3電極の1つは、前記複数の第4電極の前記1つと前記複数の第4電極の前記別の1つとの間にあり、
前記複数の第3電極の前記1つの前記第1方向に沿う第3電極長さは、前記第3導電部の前記第1方向に沿う第3導電部長さよりも短い、構成1〜6のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成9)
前記複数の第4電極の前記1つの前記第1方向に沿う第4電極長さは、前記第4導電部の前記第1方向に沿う第4導電部長さよりも短い、構成8記載のセンサ。
(構成10)
前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差する第3方向において、前記第1導電部は、前記第2導電部と前記第3導電部との間にあり、
前記第3方向において、前記第4導電部は、前記第1導電部と前記第3導電部との間にある、構成8または9に記載のセンサ。
(構成11)
前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差する第3方向に沿う前記第1導電部の第1導電部幅は、前記第3方向に沿う前記第4導電部の第4導電部幅とは異なる、構成8または9に記載のセンサ。
(構成12)
前記第1構造体は、前記第1固定部と前記第1導電部とを接続する第1接続部をさらに含み、
前記第1接続部は、前記第1方向において前記基体から離れ、
前記第1接続部、前記第1導電部及び前記第4導電部は、前記第2方向に沿って延び、
前記第1接続部の1つの端部は、前記第1固定部に固定され、
前記第1接続部の別の端部は、前記第1導電部の1つの端部及び前記第4導電部の1つの端部と接続された、構成8〜11のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成13)
前記第1構造体は、前記第1固定部と前記第1導電部とを接続する第1接続部をさらに含み、
前記第1接続部は、前記第1方向において前記基体から離れ、
前記第1導電部は、前記第2方向に沿って延び、
前記第1接続部の1つの端部は、前記第1固定部に固定され、
前記第1接続部の別の端部は、前記第1導電部の1つの端部と接続された、構成1〜6のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成14)
第3構造体をさらに備え、前記第3構造体は、第3導電部、及び、複数の第3電極を含み、前記第3導電部は、前記基体に固定され、前記複数の第3電極は、前記第3導電部に保持され、
前記第1構造体は、複数の第4電極を含み、前記複数の第4電極は、前記第1導電部に保持され、前記複数の第4電極と前記基体との間の距離は可変であり、前記複数の第4電極の1つから前記複数の第4電極の別の1つへの方向は、前記第2方向に沿い、
前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差する第3方向において、前記第1導電部は、前記第2導電部と前記第3導電部との間にあり、
前記第3方向において、前記第1導電部は、前記複数の第1電極と、前記複数の第4電極と、の間にあり、
前記複数の第3電極の1つは、前記複数の第4電極の前記1つと前記複数の第4電極の前記別の1つとの間にあり、
前記複数の第3電極の前記1つの前記第1方向に沿う第3電極長さは、前記第3導電部の前記第1方向に沿う第3導電部長さよりも短い、構成1〜6のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成15)
前記複数の第4電極の前記1つの前記第1方向に沿う第4電極長さは、前記第1導電部長さよりも短い、構成14記載のセンサ。
(構成16)
第1固定構造体をさらに備え、
前記第1固定構造体は、第1固定導電部、及び、複数の第1固定電極を含み、前記第1固定導電部は、前記基体に固定され、前記複数の第1固定電極は、前記第1固定導電部に保持され、
前記第2構造体は、複数の第5電極を含み、前記複数の第5電極は、前記第2導電部に保持され、前記複数の第5電極の1つから前記複数の第5電極の別の1つへの方向は、前記第2方向に沿い、
前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差する第3方向において、前記第2導電部は、前記第1固定導電部と前記第1導電部との間にあり、
前記第3方向において、前記第2導電部は、前記複数の第5電極と、前記複数の第2電極と、の間にあり、
前記複数の第1固定電極の1つは、前記複数の第5電極の前記1つと前記複数の第5電極の前記別の1つとの間にある、構成8〜15のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成17)
前記複数の第1固定電極と前記基体との間の距離は、実質的に固定され、
前記複数の第5電極と前記基体との間の距離は、実質的に固定された、構成16記載のセンサ。
(構成18)
第1絶縁部及び第2絶縁部をさらに備え、
前記第1絶縁部は、前記基体と前記第1固定部との間に設けられ、
前記第2絶縁部は、前記基体と前記第2導電部との間に設けられた、構成1〜17のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成19)
前記基体はシリコンを含み、
前記複数の第1電極及び前記複数の第2電極は、シリコン及び第1元素を含み、
前記第1元素は、ゲルマニウム、リン、ヒ素、アンチモン、ホウ素、ガリウム及びインジウムよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、構成1〜18のいずれか1つに記載のセンサ。
(構成20)
前記複数の第1電極と、前記複数の第2電極と、の間の静電容量は、前記複数の第1電極と前記基体との間の前記距離の変化に応じて変化する、構成1〜19のいずれか1つに記載のセンサ。
実施形態によれば、感度を向上できるセンサが提供できる。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、センサに含まれる基体、構造体、導電部及び電極などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述したセンサを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
11〜13…第1〜第3構造体、 11E〜13E…第1〜第3電極パッド、 11c〜14c…第1〜第4導電部、 11ce…端部、 11e〜15e…第1〜第5電極、 11f、11g…第1、第2固定部、 11f、11g…第1、第2固定部、 11n、11o…第1、第2接続部、 11ne、11nf…端部、 14ce…端部、 21、22…第1、第2固定構造体、 21E、22E…電極パッド、 21c…第1固定導電部、 21e…第1固定電極、 50…基体、 51〜53…第1〜第3絶縁部、 110、120…センサ、 AA…矢印、 Lc1〜Lc4…第1〜第4導電部長さ、 Le1〜Le4…第1〜第4電極長さ、 Lx1…第1導電部幅、 Lx4…第4導電部幅、 de1、de2、de4、de5、dex1…距離、 gc1、gc4、ge1、ge4、gn1、go1…ギャップ

Claims (7)

  1. 基体と、
    第1構造体であって、前記第1構造体は、第1固定部、第1導電部、及び、複数の第1電極を含み、前記第1固定部は、前記基体に固定され、前記第1導電部は、前記第1固定部に保持され、前記第1導電部は、第1方向において前記基体から離れ、前記複数の第1電極は、前記第1導電部に保持され、前記複数の第1電極と前記基体との間の距離は可変であり、前記複数の第1電極の1つから前記複数の第1電極の別の1つへの方向は、前記第1方向と交差する第2方向に沿う、前記第1構造体と、
    第2構造体であって、前記第2構造体は、第2導電部、及び、複数の第2電極を含み、前記第2導電部は、前記基体に固定され、前記複数の第2電極は、前記第2導電部に保持され、前記複数の第2電極の1つは、前記複数の第1電極の前記1つと前記複数の第1電極の前記別の1つとの間にある、前記第2構造体と、
    を備え、
    前記複数の第1電極の前記1つの前記第1方向に沿う第1電極長さは、前記第1導電部の前記第1方向に沿う第1導電部長さよりも短い、センサ。
  2. 基体と、
    第1構造体であって、前記第1構造体は、第1固定部、第1導電部、及び、複数の第1電極を含み、前記第1固定部は、前記基体に固定され、前記第1導電部は、前記第1固定部に保持され、前記第1導電部は、第1方向において前記基体から離れ、前記複数の第1電極は、前記第1導電部に保持され、前記複数の第1電極と前記基体との間の距離は可変であり、前記複数の第1電極の1つから前記複数の第1電極の別の1つへの方向は、前記第1方向と交差する第2方向に沿う、前記第1構造体と、
    第2構造体であって、前記第2構造体は、第2導電部、及び、複数の第2電極を含み、前記第2導電部は、前記基体に固定され、前記複数の第2電極は、前記第2導電部に保持され、前記複数の第2電極の1つは、前記複数の第1電極の前記1つと前記複数の第1電極の前記別の1つとの間にある、前記第2構造体と、
    を備え、
    前記複数の第2電極の前記1つの前記第1方向に沿う第2電極長さは、前記第2導電部の前記第1方向に沿う前記第2導電部長さよりも短い、センサ。
  3. 前記第1構造体は、前記第1固定部と前記第1導電部とを接続する第1接続部をさらに含み、
    前記第1接続部は、前記第1方向において前記基体から離れ、
    前記第1接続部及び前記第1導電部は、前記第2方向に沿って延び、
    前記第1接続部の1つの端部は、前記第1固定部に固定され、
    前記第1接続部の別の端部は、前記第1導電部の1つの端部と接続された、請求項1または2に記載のセンサ。
  4. 第3構造体をさらに備え、前記第3構造体は、第3導電部、及び、複数の第3電極を含み、前記第3導電部は、前記基体に固定され、前記複数の第3電極は、前記第3導電部に保持され、
    前記第1構造体は、第4導電部、及び、複数の第4電極を含み、前記第4導電部は、前記第1固定部に保持され、前記第4導電部は、前記第1方向において前記基体から離れ、前記複数の第4電極は、前記第4導電部に保持され、前記複数の第4電極と前記基体との間の距離は可変であり、前記複数の第4電極の1つから前記複数の第4電極の別の1つへの方向は、前記第2方向に沿い、
    前記複数の第3電極の1つは、前記複数の第4電極の前記1つと前記複数の第4電極の前記別の1つとの間にあり、
    前記複数の第3電極の前記1つの前記第1方向に沿う第3電極長さは、前記第3導電部の前記第1方向に沿う第3導電部長さよりも短い、請求項1〜3のいずれか1つに記載のセンサ。
  5. 前記第1構造体は、前記第1固定部と前記第1導電部とを接続する第1接続部をさらに含み、
    前記第1接続部は、前記第1方向において前記基体から離れ、
    前記第1導電部は、前記第2方向に沿って延び、
    前記第1接続部の1つの端部は、前記第1固定部に固定され、
    前記第1接続部の別の端部は、前記第1導電部の1つの端部と接続された、請求項1または2に記載のセンサ。
  6. 第3構造体をさらに備え、前記第3構造体は、第3導電部、及び、複数の第3電極を含み、前記第3導電部は、前記基体に固定され、前記複数の第3電極は、前記第3導電部に保持され、
    前記第1構造体は、複数の第4電極を含み、前記複数の第4電極は、前記第1導電部に保持され、前記複数の第4電極と前記基体との間の距離は可変であり、前記複数の第4電極の1つから前記複数の第4電極の別の1つへの方向は、前記第2方向に沿い、
    前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差する第3方向において、前記第1導電部は、前記第2導電部と前記第3導電部との間にあり、
    前記第3方向において、前記第1導電部は、前記複数の第1電極と、前記複数の第4電極と、の間にあり、
    前記複数の第3電極の1つは、前記複数の第4電極の前記1つと前記複数の第4電極の前記別の1つとの間にあり、
    前記複数の第3電極の前記1つの前記第1方向に沿う第3電極長さは、前記第3導電部の前記第1方向に沿う第3導電部長さよりも短い、請求項1または2に記載のセンサ。
  7. 第1固定構造体をさらに備え、
    前記第1固定構造体は、第1固定導電部、及び、複数の第1固定電極を含み、前記第1固定導電部は、前記基体に固定され、前記複数の第1固定電極は、前記第1固定導電部に保持され、
    前記第2構造体は、複数の第5電極を含み、前記複数の第5電極は、前記第2導電部に保持され、前記複数の第5電極の1つから前記複数の第5電極の別の1つへの方向は、前記第2方向に沿い、
    前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差する第3方向において、前記第2導電部は、前記第1固定導電部と前記第1導電部との間にあり、
    前記第3方向において、前記第2導電部は、前記複数の第5電極と、前記複数の第2電極と、の間にあり、
    前記複数の第1固定電極の1つは、前記複数の第5電極の前記1つと前記複数の第5電極の前記別の1つとの間にある、請求項4〜6のいずれか1つに記載のセンサ。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011163967A (ja) * 2010-02-10 2011-08-25 Mitsubishi Electric Corp 加速度センサ

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3400179B2 (ja) * 1995-04-17 2003-04-28 マルヤス工業株式会社 弾性表面波フィルタ
JPH09199984A (ja) * 1996-01-18 1997-07-31 Hitachi Ltd 弾性表面波フィルタ
US6739189B2 (en) * 2001-04-26 2004-05-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Micro structure for vertical displacement detection and fabricating method thereof
JP2003166999A (ja) * 2001-12-03 2003-06-13 Denso Corp 半導体力学量センサ
EP1343190A3 (en) * 2002-03-08 2005-04-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. Variable capacitance element
JP2006084327A (ja) * 2004-09-16 2006-03-30 Denso Corp 容量式力学量センサ装置
JP4453587B2 (ja) * 2005-03-24 2010-04-21 株式会社デンソー 加速度センサ
JP4379421B2 (ja) * 2006-01-27 2009-12-09 セイコーエプソン株式会社 静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び静電駆動デバイスの製造方法
FR2898683B1 (fr) 2006-03-14 2008-05-23 Commissariat Energie Atomique Accelerometre triaxial a membrane
JP2008193638A (ja) * 2007-02-08 2008-08-21 Seiko Epson Corp Mems振動子
EP2216288A4 (en) * 2007-10-31 2013-07-03 Fujitsu Ltd MICROMOVABLE ELEMENT AND MICROMANUAL ELEMENT ARRAY
CN101187674A (zh) * 2007-12-14 2008-05-28 紫光通讯科技有限公司 一种差动电容式微机械加速度计
JP5079527B2 (ja) * 2008-01-08 2012-11-21 株式会社デンソー 加速度センサの製造方法
WO2010032818A1 (ja) * 2008-09-22 2010-03-25 アルプス電気株式会社 Memsセンサ及び検出装置
JP2011058819A (ja) * 2009-09-07 2011-03-24 Seiko Epson Corp Memsセンサーおよびその製造方法
CN102062604A (zh) * 2009-11-17 2011-05-18 北京大学 一种电容式微机械音叉陀螺仪
CN102064021B (zh) * 2009-11-17 2013-03-20 北京大学 一种微机械梳齿电容器
DE102010029645B4 (de) * 2010-06-02 2018-03-29 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement mit einer Teststruktur zur Bestimmung der Schichtdicke einer Abstandsschicht und Verfahren zum Herstellen einer solchen Teststruktur
JP5664292B2 (ja) 2011-02-01 2015-02-04 株式会社豊田中央研究所 変位センサおよびその製造方法、半導体ウェハ
JP2012163507A (ja) * 2011-02-09 2012-08-30 Mitsubishi Electric Corp 加速度センサ
EP2492240A1 (en) * 2011-02-23 2012-08-29 Nxp B.V. IC with pressure sensor and manufacturing method thereof
JP5545410B2 (ja) * 2011-03-16 2014-07-09 富士通株式会社 可変容量素子を有する電子機器とその製造方法
JP5700655B2 (ja) * 2011-03-23 2015-04-15 旭化成エレクトロニクス株式会社 静電容量型加速度センサ
CN103717997B (zh) * 2011-08-09 2016-03-02 丰田自动车株式会社 位移量监视电极的构造
JP5790296B2 (ja) * 2011-08-17 2015-10-07 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー及び電子機器
EP2749841B1 (en) * 2011-08-26 2016-12-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Displacement monitoring electrode structure
CN103843089B (zh) * 2011-10-19 2016-09-21 富士通株式会社 具有可动电极的可动电气设备
JP5962900B2 (ja) * 2012-04-02 2016-08-03 セイコーエプソン株式会社 物理量センサーおよび電子機器
JP2013234904A (ja) * 2012-05-09 2013-11-21 Seiko Epson Corp ジャイロセンサーおよびその製造方法、並びに電子機器
US9316666B2 (en) * 2012-11-27 2016-04-19 Murata Manufacturing Co., Ltd. Acceleration sensor having a capacitor array located in the center of an inertial mass
JP6070113B2 (ja) * 2012-11-27 2017-02-01 株式会社村田製作所 加速度センサ
JP2014170997A (ja) * 2013-03-01 2014-09-18 Seiko Epson Corp Mems振動子、mems振動子の製造方法、電子機器、及び移動体
JP6150056B2 (ja) * 2013-07-24 2017-06-21 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
CN105453408B (zh) * 2013-08-08 2019-05-17 国立大学法人静冈大学 驱动器、开闭装置、流体控制装置、开关及传感器装置
US9150402B2 (en) * 2013-08-23 2015-10-06 Intel Corporation MEMS devices utilizing a thick metal layer of an interconnect metal film stack
CN105637405B (zh) * 2013-11-07 2018-06-12 住友精密工业株式会社 电子器件的制造方法
JP2015123526A (ja) * 2013-12-26 2015-07-06 ソニー株式会社 機能素子、加速度センサおよびスイッチ
JP2016059191A (ja) * 2014-09-11 2016-04-21 ソニー株式会社 静電型デバイス
JP6433842B2 (ja) 2015-04-03 2018-12-05 株式会社東芝 電子装置及びその製造方法
CN204848255U (zh) * 2015-05-24 2015-12-09 杭州洛凯科技有限公司 一种基于电磁感应的微惯性传感器
JP6657626B2 (ja) * 2015-07-10 2020-03-04 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
JP6558110B2 (ja) * 2015-07-10 2019-08-14 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
JP6866624B2 (ja) * 2016-12-07 2021-04-28 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、電子機器および移動体
JP6319610B2 (ja) * 2017-02-08 2018-05-09 セイコーエプソン株式会社 ジャイロセンサーおよびその製造方法、並びに電子機器
JP2018179575A (ja) * 2017-04-05 2018-11-15 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
CN109269531A (zh) * 2018-11-02 2019-01-25 杨荣彬 一种电容式微机械器件及其操作方法
JP6766861B2 (ja) * 2018-12-10 2020-10-14 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

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011163967A (ja) * 2010-02-10 2011-08-25 Mitsubishi Electric Corp 加速度センサ

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