JP2022052997A - Physical quantity sensor and inertial measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物理量センサー及び慣性計測装置等に関する。 The present invention relates to a physical quantity sensor, an inertial measurement unit, and the like.
従来より加速度等の物理量を検出する物理量センサーが知られている。例えば特許文献1には、基板と、基板に対して対向して変位可能に設けられ、貫通孔が設けられている可動体と、基板の可動体側に基板と一体で構成されている突起部とを有する物理量センサーが開示されている。この特許文献1の物理量センサーでは、突起部を、平面視において貫通孔及び可動体と重なる位置に設けることで、突起部の靱性を確保し、可動体と基板との張り付きを抑制している。
Conventionally, physical quantity sensors that detect physical quantities such as acceleration have been known. For example, in
しかしながら、このような突起部を設けた場合に、物理量センサーが例えば外部から強い衝撃や振動等を受けたときに、突起部による可動体の回転の規制に起因する不具合が発生するおそれがあることが判明した。例えば突起部の頂部に対応した軸を中心とする回転運動が原因で、種々の不具合が発生するおそれがある。 However, when such a protrusion is provided, when the physical quantity sensor receives a strong impact or vibration from the outside, for example, there is a possibility that a problem may occur due to the regulation of rotation of the movable body by the protrusion. There was found. For example, various problems may occur due to the rotational movement around the axis corresponding to the top of the protrusion.
本開示の一態様は、基板と、回転軸を中心として前記基板に対して揺動可能に設けられる可動体と、前記回転軸を中心とする前記可動体の回転を規制する第1ストッパーと、前記第1ストッパーにより前記回転軸を中心とする前記可動体の回転が規制された以降に、前記第1ストッパーに対応した軸を中心とする前記可動体の回転を規制する第2ストッパーと、を含む物理量センサーに関係する。 One aspect of the present disclosure includes a substrate, a movable body that is swingably provided with respect to the substrate about the rotation axis, and a first stopper that regulates the rotation of the movable body about the rotation axis. After the rotation of the movable body around the rotation axis is restricted by the first stopper, a second stopper that regulates the rotation of the movable body around the axis corresponding to the first stopper is used. Related to physical quantity sensors including.
また本開示の一態様は、上記に記載の物理量センサーと、前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含む慣性計測装置に関係する。 Further, one aspect of the present disclosure relates to an inertial measurement unit including the physical quantity sensor described above and a control unit that controls based on a detection signal output from the physical quantity sensor.
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲の記載内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが必須構成要件であるとは限らない。また以下の各図面において、説明の便宜上、一部の構成要素を省略することがある。また各図面において、分かり易くするために各構成要素の寸法比率は実際とは異なっている。 Hereinafter, this embodiment will be described. It should be noted that the present embodiment described below does not unreasonably limit the description of the scope of claims. Moreover, not all of the configurations described in this embodiment are essential configuration requirements. Further, in each of the following drawings, some components may be omitted for convenience of explanation. Further, in each drawing, the dimensional ratio of each component is different from the actual one for the sake of clarity.
1.第1実施形態
まず第1実施形態の物理量センサー1について、鉛直方向の加速度を検出する加速度センサーを一例として挙げ、図1、図2を参照して説明する。図1は第1実施形態の物理量センサー1の平面図であり、図2は図1のA-A線における断面図である。物理量センサー1は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスであり、例えば慣性センサーである。
1. 1. First Embodiment First, the
なお図1では、物理量センサー1の内部の構成を説明する便宜上、図2の蓋部5を取り外した状態を図示している。また図1において、基板2の配線は省略している。また以下では、物理量センサー1が検出する物理量が加速度である場合を主に例にとり説明するが、物理量は加速度に限定されず、角速度、速度、圧力又は重力等の他の物理量であってもよく、物理量センサー1はジャイロセンサー、圧力センサー又はMEMSスイッチ等として用いられるものであってもよい。また説明の便宜上、各図には互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、及びZ軸を図示している。X軸に沿った方向を「X方向」、Y軸に沿った方向を「Y方向」、Z軸に沿った方向を「Z方向」と言う。ここで、例えばX方向は第1方向であり、Y方向は第2方向であり、Z方向は第3方向である。また各軸方向の矢印先端側を「プラス側」、基端側を「マイナス側」、Z方向プラス側を「上」、Z方向マイナス側を「下」とも言う。またZ方向は鉛直方向に沿い、XY平面は水平面に沿っている。
Note that FIG. 1 illustrates a state in which the
図1、図2に示す物理量センサー1は、鉛直方向であるZ方向の加速度を検出することができる。このような物理量センサー1は、基板2と、基板2に対向して設けられた可動体3と、基板2に接合され、可動体3を覆う蓋部5を有する。可動体3は揺動構造体又はセンサー素子と言うこともできる。
The
基板2は、図1に示すように、X方向及びY方向に広がりを有し、Z方向を厚さとする。また基板2には、図2に示すように、下面側に窪んでおり深さが異なる凹部21及び凹部21aが形成されている。凹部21aの上面からの深さは、凹部21よりも深い。凹部21及び凹部21aは、Z方向からの平面視において、可動体3を内側に内包し、可動体3よりも大きく形成されている。凹部21及び凹部21aは、可動体3と基板2との接触を抑制する逃げ部として機能する。また基板2は、凹部21の底面となる面8から可動体3側に突出している固定部22と第1ストッパー11及び第2ストッパー12を有する。また基板2には、凹部21の底面に第1検出電極24と第2検出電極25とが配置され、凹部21aの底面にダミー電極26が配置されている。第1検出電極24と第2検出電極25は、不図示のQVアンプにそれぞれ接続され、その静電容量差を差動検出方式により電気信号として検出する。従って、第1検出電極24と第2検出電極25とは、等しい面積であることが望ましい。そして基板2の固定部22の上面に可動体3が接合されている。
As shown in FIG. 1, the
第1突起部である第1ストッパー11は、可動体3に過度なシーソー揺動が生じた際に、その頂部が可動体3と接触することにより、可動体3のそれ以上のシーソー揺動を規制する。このような第1ストッパー11を設けることにより、互いに電位が異なる可動体3と第1検出電極24及び第2検出電極25との過度な近接を防ぐことができる。一般に、電位が異なる電極間には静電引力が発生するため、過度な近接が起こると、可動体3と第1検出電極24及び第2検出電極25との間に生じる静電引力によって可動体3が第1検出電極24や第2検出電極25に引き付けられたまま戻らなくなる「プルイン」の発生を引き起こす。このような状態では物理量センサー1は、正常な動作をしなくなってしまうため、第1ストッパー11を設け、過度な近接をさせないことが重要である。第2ストッパー12も第1ストッパー11と同様の機能を有することができる。そして第2ストッパー12は、後述するように、第1ストッパー11により回転軸AYを中心とする可動体3の回転が規制された以降に、第1ストッパー11に対応した軸を中心とする可動体3の回転を規制する。なお、前述の通り可動体3と第1検出電極24及び第2検出電極25とは異なる電位を有しているため、図2に示すように、第1ストッパー11及び第2ストッパー12の頂部には、短絡を防ぐための保護膜としての絶縁層13、14が設けられている。絶縁層13、14の材質としては、酸化シリコン、窒化シリコン等が用いられる。なお絶縁層13、14の代わりに、第1検出電極24及び第2検出電極25とは電気的に分離された電極を、例えば第1ストッパー11、第2ストッパー12の頂部を覆うように形成してもよい。
The
基板2としては、例えばアルカリ金属イオンを含むガラス材料、例えばパイレックス(登録商標)ガラス又はテンパックス(登録商標)ガラスのようなホウケイ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。但し基板2の構成材料としては、特に限定されず、例えばシリコン基板、石英基板又はSOI(Silicon On Insulator)基板等を用いてもよい。
As the
蓋部5には、図2に示すように、上面側に窪む凹部51が形成されている。蓋部5は、凹部51内に可動体3を収納して基板2の上面に接合されている。そして、蓋部5及び基板2によって、その内側に、可動体3を収納する収納空間Sが形成されている。収納空間Sは、気密空間であり、窒素、ヘリウム又はアルゴン等の不活性ガスが封入され、使用温度が-40℃~125℃程度で、ほぼ大気圧となっていることが好ましい。ただし、収納空間Sの雰囲気は、特に限定されず、例えば、減圧状態であってもよいし、加圧状態であってもよい。
As shown in FIG. 2, the
蓋部5としては、例えばシリコン基板を用いることができる。但し、これに特に限定されず、例えば蓋部5としてガラス基板又は石英基板などを用いてもよい。また基板2と蓋部5との接合方法としては、特に限定されず、基板2や蓋部5の材料によって適宜選択すればよく、例えば陽極接合、プラズマ照射によって活性化させた接合面同士を接合させる活性化接合、ガラスフリット等の接合材による接合、基板2の上面及び蓋部5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を用いることができる。
As the
可動体3は、例えば、リン(P)、ボロン(B)又は砒素(As)等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチング、特に深堀エッチング技術であるボッシュ・プロセスによって垂直加工することにより形成できる。
The
可動体3は、Y方向に沿う回転軸AYの周りに揺動可能になっている。可動体3は、保持部32と、支持梁33と、第1質量部34、第2質量部35及び第3質量部36を有している。保持部32は、基板2の固定部22の上面に接合されている。支持梁33は、回転軸AYとして可動体3を支持する。基板2の固定部22と可動体3の保持部32とは、例えば陽極接合されており、支持梁33は、保持部32を介して可動体3と基板2の固定部22とを接続していることとなる。
The
可動体3は、Z方向からの平面視において、X方向を長手方向とする長方形形状となっている。そして可動体3の第1質量部34と第2質量部35は、Z方向からの平面視において、Y方向に沿う回転軸AYを間に挟んで配置されている。具体的には可動体3は、第1質量部34と第2質量部35とが第1連結部41によって連結され、第1質量部34と第2質量部35との間に第1開口部45を有する。そして第1開口部45内に保持部32及び支持梁33が配置されている。このように、可動体3の内側に保持部32及び支持梁33を配置することにより、可動体3の小型化を図ることができる。また第3質量部36は、第2質量部35のY方向の両端で第2連結部42によって連結されている。そして第2質量部35と第3質量部36との間には、第1質量部34の面積と第2質量部35の面積とを等しくするために第2開口部46が設けられている。第1質量部34は、回転軸AYに対してX方向プラス側に位置し、第2質量部35及び第3質量部36は、回転軸AYに対してX方向マイナス側に位置する。また、第2質量部35及び第3質量部36は、第1質量部34よりもX方向に長く、Z方向の加速度azが加わったときの回転軸AY周りの回転モーメントが第1質量部34よりも大きい。
The
この回転モーメントの差によって、Z方向の加速度azが加わった際に、可動体3が回転軸AYの周りにシーソー揺動する。なお、シーソー揺動とは、第1質量部34がZ方向プラス側に変位すると、第2質量部35がZ方向マイナス側に変位し、反対に、第1質量部34がZ方向マイナス側に変位すると、第2質量部35がZ方向プラス側に変位することを意味する。
Due to this difference in rotational moment, the
また可動体3は、その全域に均一に形成されている複数の貫通孔を有する。これにより、粘性によるダンピングを最適にすることができる。即ち、通常の動作において加速度が印加された時に、ダンピング効果により容易にシーソー揺動を収束させることができる。ダンピングの効果は、高すぎても低すぎても検出動作に悪影響を及ぼす。なお、必要十分なダンピング効果が得られていれば、貫通孔は省略してもよいし、その配置が均一でなくてもよい。
Further, the
また可動体3では、Y方向に並んだ第1連結部41と保持部32とが、Y方向に延在する支持梁33によって接続されている。そのため、支持梁33を回転軸AYとして、可動体3を回転軸AYの周りにシーソー揺動で変位させることができる。
Further, in the
次に、基板2の凹部21の底面に配置された第1検出電極24及び第2検出電極25と、凹部21aの底面に配置されたダミー電極26について説明する。
Next, the
図1及び図2に示すように、Z方向からの平面視で、第1検出電極24は、第1質量部34と重なって配置され、第2検出電極25は、第2質量部35と重なって配置されている。これら第1検出電極24及び第2検出電極25は、Z方向の加速度azが加わっていない自然状態で、図1に示す静電容量Ca、Cbが等しくなるように、Z方向からの平面視で、回転軸AYに対して略対称に設けられている。なお、第1検出電極24及び第2検出電極25と第1ストッパー11、第2ストッパー12とが重なる部分には、各々、絶縁層13、14が設けられている。絶縁層13、14は、可動体3と第1検出電極24及び第2検出電極25との短絡を防ぐ。なお第2ストッパー12の方には絶縁層14を設けない構成としてもよい。また第1検出電極24及び第2検出電極25と電気的に非接続の電極を、保護膜として第1ストッパー11等の頂部を覆うように形成してもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, in a plan view from the Z direction, the
またダミー電極26は、第2検出電極25よりもX方向マイナス側に位置し、第3質量部36と重なって設けられている。このように、凹部21aの底面をダミー電極26で覆うことにより、基板2中のアルカリ金属イオンの移動に伴う凹部21aの底面の帯電を抑制することができる。そのため、凹部21の底面と第2質量部35との間に可動体3の誤作動に繋がるような意図しない静電引力が生じることを効果的に抑制することができる。これにより、加速度azをより精度良く検出できる物理量センサー1を実現できる。
Further, the
第1検出電極24と第2検出電極25は、不図示の差動式のQVアンプに電気的に接続されている。物理量センサー1の駆動時において、可動体3に駆動信号が印加されることにより、第1質量部34と第1検出電極24との間に静電容量Caが形成される。同様に、第2質量部35と第2検出電極25との間に静電容量Cbが形成される。Z方向の加速度azが加わっていない自然状態では静電容量Ca、Cbが互いにほぼ等しい。
The
物理量センサー1に加速度azが加わると、可動体3が回転軸AYを中心にしてシーソー揺動する。この可動体3のシーソー揺動により、第1質量部34と第1検出電極24とのギャップと、第2質量部35と第2検出電極25とのギャップと、が逆相で変化し、これに応じて静電容量Ca、Cbが互いに逆相で変化する。これにより、物理量センサー1は、静電容量Ca、Cbの容量値の差に基づいて加速度azを検出することができる。
When the acceleration az is applied to the
次に本実施形態の特徴について説明する。図3は物理量センサー1の概略構成図であり、図4、図5は、下向きの加速度が作用したときの物理量センサーの動作説明図である。
Next, the features of this embodiment will be described. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the
物理量センサー1は、基板2と、可動体3と、第1ストッパー11と、第2ストッパー12を有する。可動体3は、回転軸AYを中心として基板2に対して揺動可能に設けられている。例えば前述のように可動体3は、回転軸AYを中心としてシーソー揺動する。第1ストッパー11は、回転軸AYを中心とする可動体3の回転を規制する。そして第2ストッパー12は、第1ストッパー11により回転軸AYを中心とする可動体3の回転が規制された以降に、第1ストッパー11に対応した軸を中心とする可動体3の回転を規制する。
The
例えば図4に示すように鉛直方向の向きである下向きの加速度が作用すると、同図の紙面において時計回りに可動体3が回転軸AYを中心として回転する。そして第1ストッパー11の頂部に可動体3の基板2側の面6が接触すると、第1ストッパー11により、回転軸AYを中心とする可動体3の回転が規制される。例えば可動体3の回転が第1ストッパー11により規制されて停止する。すると図5に示すように、第1ストッパー11に対応した軸を中心として可動体3が回転する。例えば可動体3の基板2側の面6に第1ストッパー11の頂部が接触すると、第1ストッパー11の頂部を支点FCとして可動体3が回転する。即ち、第1ストッパー11に対応した軸である支点FCを通る軸を中心として、可動体3が回転する。支点FCを通る軸は例えばY方向に沿った軸である。そして、このようにして可動体3が、支点FCを通る軸を中心として時計回りに回転し、第2ストッパー12の頂部に可動体3の基板2側の面6に接触すると、図5に示すように第2ストッパー12により、支点FCを通る軸を中心とする可動体3の回転が規制される。例えば、可動体3の基板2側の面6が第2ストッパー12の頂部に接触することで、支点FCを通る軸での可動体3の時計軸回りの回転が、第2ストッパー12により規制されて停止する。
For example, as shown in FIG. 4, when a downward acceleration in the vertical direction acts, the
例えば前述の特許文献1のように第2ストッパー12を設けずに第1ストッパー11だけを設ける構成では、強い衝撃力等が物理量センサー1に加わった際に、第1ストッパー11に可動体3が衝突した後、第1ストッパー11に対応した軸を中心に回転運動が発生してしまう。そして、この回転運動が起因となって、バネ体である図1、図2の支持梁33に対して応力が集中して破損等に至るおそれがある。物理量センサー1に高感度が要求される場合には、トーションバネとして機能する支持梁33の幅を細くする必要があるため、応力の集中により破損等が発生する可能性が高くなる。
For example, in the configuration in which only the
この点、本実施形態の物理量センサー1では、第1ストッパー11に加えて第2ストッパー12が更に設けられる。従って、第1ストッパー11により回転軸AYを中心とする可動体3の回転が規制された以降において、第1ストッパー11に対応した軸を中心とする可動体3の回転が発生した場合に、この回転が第2ストッパー12により規制されて停止するようになる。従って、バネ体である支持梁33に応力が集中して破損等が発生するのを効果的に抑制できる。
In this respect, in the
また第1実施形態の物理量センサー1では、図3に示すように、第1ストッパー11及び第2ストッパー12は、基板2の可動体3側に設けられる。例えば第1ストッパー11及び第2ストッパー12は、基板2の可動体3側の面8に設けられる。そして第2ストッパー12は、回転軸AYに平行な方向から見た側面視において、第1ストッパー11よりも回転軸AYから遠い位置に設けられる。例えば図3に示すように、回転軸AYに沿った方向であるY方向から見た側面視において、回転軸AYから第1ストッパー11までの距離をL1とし、回転軸AYから第2ストッパー12までの距離をL2とする。この場合に、距離L1と距離L2は異なっており、例えばL2>L1になっている。また可動体3の基板2側の面6から第1ストッパー11の頂部までの距離をt1とし、面6から第2ストッパー12の頂部までの距離をt2とする。この場合に本実施形態の物理量センサー1では、可動体3の基板2側の面6から第2ストッパー12の頂部までの距離t2は、面6から第1ストッパー11の頂部までの距離t1よりも大きい。即ち、距離t1と距離t2は異なっており、例えばt2>t1となっている。別の言い方をすれば、基板2の可動体3側の面8から突出する第2ストッパー12の高さは、面8から突出する第1ストッパー11の高さよりも低くなっている。このようにL2>L1、t2>t1の関係が成り立つように第1ストッパー11及び第2ストッパー12を設けることで、図4に示すように、強い衝撃等が加わることで、第1ストッパー11に対応した軸を中心として可動体3が回転した場合にも、図5に示すように、可動体3の面6から遠い距離t2に頂部がある第2ストッパー12により、当該回転を規制できるようになる。従って、第2ストッパー12により当該回転を規制して停止させることで、強い衝撃等が加わった際における物理量センサー1の支持梁33の破損等の不具合の発生を抑制できる。
Further, in the
また第1実施形態の物理量センサー1では、図3に示すように、第1ストッパー11は、基板2から可動体3側に突出する第1突起部であり、第2ストッパー12は、基板2から可動体3側に突出する第2突起部である。即ち第1ストッパー11、第2ストッパー12は、各々、基板2の可動体3側の面8から突出するように形成された第1突起部、第2突起部である。そして第2ストッパー12である第2突起部の頂部から可動体3の基板2側の面6までの距離t2は、第1ストッパー11である第1突起部の頂部から面6までの距離t1よりも大きい。このようにすれば、第1ストッパー11である第1突起部により、回転軸AYを中心とする可動体3の回転が規制された以降に、第2ストッパー12である第2突起部により、第1突起部に対応した軸を中心とする可動体3の回転を規制できるようになる。即ち第1突起部の頂部である支点FCを通る軸を中心とする可動体3の回転を規制して停止させることが可能になり、強い衝撃等が加わったことによる物理量センサー1の不具合の発生を抑制できる。
Further, in the
また前述のように、可動体3の面6から第1ストッパー11、第2ストッパー12の頂部までの距離を、各々、t1、t2とし、回転軸AYから第1ストッパー11、第2ストッパー12までの距離を、各々、L1、L2とする。この場合に本実施形態では、t1/L1≦t2/L2の関係が成り立つ。例えば図6に距離L1、L2、t1、t2の関係を模式的に示す。可動体3の厚さは実際には非常に薄いため、図6では、側面視での可動体3の断面を線分で表している。またP1、P2は、各々、第1ストッパー11、第2ストッパー12の頂部である。
Further, as described above, the distances from the
可動体3が回転軸AYを中心として回転し、図6のように可動体3と第1ストッパー11の頂部P1及び第2ストッパー12の頂部P2が同時に接触するという条件は、t1/L1=t2/L2である。従って、可動体3が第1ストッパー11の頂部P1に接触した以降に、可動体3が第2ストッパー12の頂部P2に接触するという条件は、t1/L1≦t2/L2という条件になる。即ち、t2≧(L2/L1)×t1が成立すれば、可動体3が第1ストッパー11の頂部P1に接触した以降に、可動体3が第2ストッパー12の頂部P2に接触するようになる。このようにすれば、第1ストッパー11により回転軸AYを中心とする可動体3の回転が規制された以降に、第2ストッパー12により、第1ストッパー11に対応した軸を中心とする可動体3の回転を規制できるようになる。従って、強い衝撃等が加わったことによる物理量センサー1の不具合の発生を抑制できる。
The condition that the
図7、図8、図9は、上向きの加速度が作用したときの物理量センサーの動作説明図である。この場合には、第2質量部35及び第3質量部36側の方が第1質量部34側よりも回転モーメントが大きいため、可動体3は同図の紙面において回転軸AYを中心に反時計回りに回転する。そして図8に示すように、第2質量部35側の第1ストッパー11が可動体3に接触すると、第1ストッパー11の頂部の支点FCを中心として可動体3が時計回りに回転し、図9に示すように、第1質量部34側の第1ストッパー11が可動体3に接触する。従って、図4、図5のように下向きの加速度が作用した場合に比べて、支持梁33に応力が集中して破損等してしまう可能性は低い。即ち物理量センサー1では、図4、図5のように下向きの加速度が作用した場合に破損等の不具合が発生しやすい。
FIGS. 7, 8 and 9 are explanatory views of the operation of the physical quantity sensor when an upward acceleration is applied. In this case, since the rotation moment of the second
図10、図11は、第2ストッパー12の高さの方が第1ストッパー11の高さよりも高い場合の例である。この場合に、例えば上向きに加速度が作用すると、まず、第2質量部35側の第2ストッパー12が可動体3に接触する。そして第2ストッパー12の頂部の支点FC2を中心として可動体3が時計回りに回転する。このときに、強い衝撃を受けることで上向きに強い加速度が作用すると、図11に示すように可動体3の回転軸AY付近に対して下向きの大きな力F1が働く。例えば第2ストッパー12の支点FC2により面外軸方向に拘束され、且つ、両側の2つの第2ストッパー12の2つの支点FC2間の距離が長いため、回転軸AY付近を中心とし可動体3が撓む。従って、バネ体である支持梁33を連結する部分や支持梁33の根元の部分で破損が発生しやすい。また回転軸AYから遠い第2ストッパー12が先に接触するため、可動範囲が狭くなるという不利点もある。従って、第1ストッパー11よりも第2ストッパー12の高さが低いことが望ましい。即ち、図3、図4、図5で説明したように、可動体3の面6から第2ストッパー12の頂部までの距離t2は、面6から第1ストッパー11の頂部までの距離t1よりも大きいことが望ましい。
10 and 11 are examples in which the height of the
以上のように本実施形態の物理量センサー1では、回転軸AYから近い第1ストッパー11と、回転軸AYから遠い第2ストッパー12とが段階的に機能し、且つ、第1ストッパー11と第2ストッパー12の位置や高さを適切に管理することで、強い衝撃等に対しても破損しづらい物理量センサー1を実現することが可能になる。
As described above, in the
また第1ストッパー11及び第2ストッパー12は、基板2に直交する方向から見た平面視において、回転軸AYと可動体3の端部との間に設けられる。例えば図1において、第1質量部34側の第1ストッパー11及び第2ストッパー12は、基板2に直交する方向であるZ方向から見た平面視において、回転軸AYと可動体3の右側の端部との間に設けられる。即ち第2ストッパー12は、可動体3の右側の端部に位置するストッパーではなく、可動体3の右側の端部と回転軸AYとの間に位置するストッパーである。ここで右側とはX方向のプラス側である。また第2質量部35側の第1ストッパー11及び第2ストッパー12は、平面視において、回転軸AYと可動体3の左側の端部との間に設けられる。即ち第2ストッパー12は、可動体3の左側の端部に位置するストッパーではなく、可動体3の左側の端部と回転軸AYとの間に位置するストッパーである。ここで左側とはX方向のマイナス側である。このような位置に第2ストッパー12を設けることで、第1ストッパーに対応した軸を中心とする可動体の回転が発生した場合にも、当該回転を適切に規制できるようになる。
Further, the
また図1、図2に示すように、可動体3は、回転軸AYの方向に沿って設けられ、一端が基板2に固定されたバネ体である支持梁33を有する。例えば支持梁33は、その長手方向が回転軸AYの方向に沿っている。そして支持梁33の一端は、保持部32を介して基板2の固定部22に固定されている。そして回転軸AYに沿った方向での支持梁33の長さをLSとする。また第1ストッパー11に対応した軸を中心とする可動体3の回転に起因する回転軸AYの変位をX1とする。具体的には、図4に示すように第1ストッパー11により回転軸AYを中心とする可動体3の回転が規制されてから、図5に示すように第1ストッパー11に対応した軸を中心とする可動体3の回転が第2ストッパー12により規制されるまでの間における、第1ストッパー11に対応した軸を中心とする可動体3の回転に起因する回転軸AYの変位をX1とする。例えば図5では、第1ストッパー11の頂部を支点FCとする回転により、可動体3の回転軸AYが上方向にX1だけ変位している。ここで上方向は例えばZ方向のプラス方向である。このときに、回転軸AYの変位X1は、バネ体である支持梁33の長さLSの10%未満であることが望ましい。即ちX1<LS×0.1であることが望ましい。このように、回転軸AYの変位X1を、支持梁33の長さLSの10%未満に抑えることで、図5に示すような支点FCを中心とする回転が原因で、バネ体である支持梁33が破損してしまうのを効果的に抑制できる。なお、更に好ましくは、回転軸AYの変位X1は長さLSの2%未満であることが望ましい。即ちX1<LS×0.02であることが望ましい。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
図12は、距離L1、L2、t1、t2及び変位X1の関係を図6と同様に模式的に示す図である。図12では、第1ストッパー11の頂部P1の軸を中心とする回転により、回転軸AYが上方向にX1だけ変位している。この変位X1は、図12から明らかなように、X1=(t2ーt1)/(L2-L1)×L1-t1と表すことができる。従って、回転軸AYの変位X1により支持梁33が破損してしまうのを抑制するためには、X1=(t2ーt1)/(L2-L1)×L1-t1<LS×0.1の関係が成り立つことが望ましく、更に好ましくは、X1=(t2ーt1)/(L2-L1)×L1-t1<LS×0.02の関係が成り立つことが望ましい。
FIG. 12 is a diagram schematically showing the relationship between the distances L1, L2, t1, t2 and the displacement X1 in the same manner as in FIG. In FIG. 12, the rotation axis AY is displaced upward by X1 due to the rotation about the axis of the top P1 of the
図13は回転軸AYの付近を模式的に示す図である。図13の左側はZ方向から見た模式な平面図であり、図13の右側はX方向から見た模式的な側面図である。支持梁33は、その一端が保持部32を介して基板2の固定部22に固定されている。そして図12に示すように、第1ストッパー11の頂部P1の軸を中心とした回転により、回転軸AYが上方向であるZ方向のプラス側に変位すると、支持梁33の他端も上方向に変位し、支持梁33が図13に示すように変形する。このようなバネ体である支持梁33の変形により、例えば支持梁33の根元の部分などの応力集中ポイントに応力がかかり、支持梁33の破損等が発生するおそれがある。特に支持梁33は、物理量センサー1の感度を高めるために、X方向での幅が細い形状になっているため、このように応力集中ポイントへの応力の集中により支持梁33の破損等が生じやすい。そして、回転軸AYが上に持ち上がる量である変位X1が同じであると仮定した場合には、バネ体の長さである支持梁33の長さLSが長いほど応力集中ポイントにかかる応力が小さい。そこで本実施形態では、バネ体の長さLSに対する回転軸AYの変位X1の比であるX1/LSに対して、例えば10%というような閾値を設定する。即ちX1/LSを10%未満に抑え、X1<LS×0.10とすることで、応力集中による支持梁33の破損等の発生を抑制できる。
FIG. 13 is a diagram schematically showing the vicinity of the rotation axis AY. The left side of FIG. 13 is a schematic plan view seen from the Z direction, and the right side of FIG. 13 is a schematic side view seen from the X direction. One end of the
なお本実施形態の物理量センサー1は、基板形成工程と、固定電極形成工程と、基板接合工程と、可動体形成工程と、封止工程を含む製造方法により製造できる。基板形成工程では、例えばガラス基板をフォトリソグラフィー技法及びエッチング技法を用いてパターニングすることで、第1ストッパー11、第2ストッパー12となる第1突起部、第2突起部や、可動体3を支持するための固定部22等が形成された基板2を形成する。固定電極形成工程では、基板2上に導電膜を形成して、導電膜をフォトリソグラフィー技法及びエッチング技法によりパターニングして、第1検出電極24、第2検出電極25などの固定電極を形成する。基板接合工程では、基板2とシリコン基板を陽極接合等により接合する。可動体形成工程では、シリコン基板を所定の厚さに薄膜化し、シリコン基板をフォトリソグラフィー技法及びエッチング技法を用いてパターニングすることで、可動体3を形成する。この場合に深堀エッチング技術であるボッシュ・プロセスなどを用いる。封止工程では、基板2に蓋部5を接合し、基板2と蓋部5により形成される空間に可動体3を収容する。なお本実施形態における物理量センサー1の製造方法は、上記のような製造方法には限定されず、例えば後述するように犠牲層を用いる製造方法などの種々の製造方法を採用できる。
The
2.第2実施形態
図14に第2実施形態の物理量センサー1の概略的な構成例を示す。第2実施形態の物理量センサー1では、第2ストッパー12が段差の角部により実現されている。例えば図14に示すように、基板2は、可動体3側に、第1上面8aと第2上面8bを有する。即ち基板2は、可動体3側の面8として第1上面8aと第2上面8b、8cを有する。そして第2上面8b、8cは、基板2に直交する方向での高さが第1上面8aよりも低い。即ち第1上面8aと第2上面8bの境界が段差になっており、第1上面8aと第2上面8cの境界が段差になっている。具体的には基板2のザグリによって、これらの段差を形成している。
2. 2. 2nd Embodiment FIG. 14 shows a schematic configuration example of the
そして図14に示すように、第1ストッパー11は、第1上面8aから可動体3側に突出する第1突起部である。即ち、第1ストッパー11は、基板2の可動体3側の第1上面8aから突出するように形成された第1突起部である。一方、第2ストッパー12は、第1上面8aの第2上面8b側の端部にある角部である。即ち可動体3の第1質量部34側に設けられる第2ストッパー12は、第1上面8aと第2上面8bの境界における段差となる角部である。また第2ストッパー12は、第1上面8aの第2上面8c側の端部にある角部である。即ち第2質量部35側の第2ストッパー12は、第1上面8aと第2上面8cの境界における段差となる角部である。このように図14では、基板2のザグリによって形成された段差の角部を第2ストッパー12として用いている。
As shown in FIG. 14, the
このようにすれば、第1ストッパー11である第1突起部により、回転軸AYを中心とする可動体3の回転が規制された以降に、第2ストッパー12である角部により、第1突起部に対応した軸を中心とする可動体3の回転を規制できるようになる。即ち第1突起部の頂部を通る軸を中心とする可動体3の回転を規制して停止させることが可能になり、強い衝撃等が加わったことによる物理量センサー1の不具合の発生を抑制できる。また図14に示すように角部を第2ストッパー12として用いる手法によれば、第2ストッパー12として第2突起部を形成する工程が不要になり、基板2の面8に段差を設けるだけで第2ストッパー12を実現できるという利点がある。即ち突起部の形成は、小面積の加工であるためプロセス難易度が高いが、ザグリにより形成された段差の角部を第2ストッパー12として用いる手法は、大面積加工であるためプロセスが容易であるという利点がある。
By doing so, after the rotation of the
また本実施形態では、可動体3は、基板2に直交する方向から見た平面視において回転軸AYの第1方向側に設けられる第1質量部34と、平面視において回転軸AYの第1方向の反対方向側に設けられる第2質量部35及び第3質量部36を有する。第1方向は、回転軸AYに直交する方向であり、X方向であり、具体的にはX方向のプラス側の方向である。一方、第1方向の反対方向は、X方向のマイナス側の方向である。そして図14では、基板2に直交する方向から見た平面視において、第1質量部34側にある角部を、第2ストッパー12として設けているのが特徴である。例えば前述の図3~図5で説明したように、図7~図9のように上方向の加速度が作用しているときよりも、下方向の加速度が作用しているときのほうが、物理量センサー1の破損等の不具合が発生する可能性が高い。図14に示すように第1質量部34側に、段差による角部の第2ストッパー12を設けることで、強い衝撃等による下方向の加速度が作用した場合にも、物理量センサー1の破損等の不具合が発生するのを効果的に抑制できるようになる。
Further, in the present embodiment, the
3.第3実施形態
図15に第3実施形態の物理量センサー1の概略的な構成例を示す。第3実施形態の物理量センサー1では、第1ストッパー11及び第2ストッパー12が可動体3に設けられている。具体的には第1ストッパー11及び第2ストッパー12は、可動体3の基板2側に設けられる。即ち、第1ストッパー11及び第2ストッパー12は、可動体3の基板2側の面6に設けられる。また第2ストッパー12は、回転軸AYに平行な方向から見た側面視において、第1ストッパー11よりも回転軸AYから遠い位置に設けられる。例えば図15に示すように、回転軸AYに沿った方向から見た側面視において、回転軸AYから第1ストッパー11までの距離をL1とし、回転軸AYから第2ストッパー12までの距離をL2とすると、L2>L1になっている。また基板2の可動体3側の面8から第1ストッパー11の頂部までの距離をt1とし、面8から第2ストッパー12の頂部までの距離をt2とする。この場合に図15では、基板2の可動体3側の面8から第2ストッパー12の頂部までの距離t2は、面8から第1ストッパー11の頂部までの距離t1よりも大きい。即ち、距離t1と距離t2は異なっており、例えばt2>t1となっている。別の言い方をすれば、可動体3の基板2側の面6から突出する第2ストッパー12の高さは、面6から突出する第1ストッパー11の高さよりも低くなっている。このようにL2>L1、t2>t1の関係が成り立つように第1ストッパー11及び第2ストッパー12を設けることで、強い衝撃等が加わることで、第1ストッパー11に対応した軸を中心として可動体3が回転した場合にも、基板2の面8から遠い距離t2に頂部がある第2ストッパー12により、当該回転を規制できるようになる。従って、第2ストッパー12が面8に接触することにより、当該回転を規制して停止させることで、強い衝撃等が加わった際における物理量センサー1の破損等の不具合の発生を抑制できる。
3. 3. Third Embodiment FIG. 15 shows a schematic configuration example of the
また第3実施形態の物理量センサー1では、図15に示すように、第1ストッパー11は、可動体3から基板2側に突出する第1突起部であり、第2ストッパー12は、可動体3から基板2側に突出する第2突起部である。即ち第1ストッパー11、第2ストッパー12は、各々、可動体3の基板2側の面6から突出するように形成された第1突起部、第2突起部である。そして第2ストッパー12である第2突起部の頂部から基板2の可動体3側の面8までの距離t2は、第1ストッパー11である第1突起部の頂部から面8までの距離t1よりも大きい。このようにすれば、第1ストッパー11である第1突起部により、回転軸AYを中心とする可動体3の回転が規制された以降に、第2ストッパー12である第2突起部により、第1突起部に対応した軸を中心とする可動体3の回転を規制できるようになる。
Further, in the
また図15に示すように、基板2の面8から第1ストッパー11、第2ストッパー12の頂部までの距離を、各々、t1、t2とし、回転軸AYから第1ストッパー11、第2ストッパー12までの距離を、各々、L1、L2とする。この場合に、t1/L1≦t2/L2の関係が成り立つ。即ち、基板2と第1ストッパー11の頂部及び第2ストッパー12の頂部が同時に接触するという条件は、t1/L1=t2/L2である。従って、基板2が第1ストッパー11の頂部に接触した以降に、基板2が第2ストッパー12の頂部に接触するという条件は、t1/L1≦t2/L2という条件になる。即ち、t2≧(L2/L1)×t1が成立すれば、基板2が第1ストッパー11の頂部に接触した以降に、基板2が第2ストッパー12の頂部に接触するようになる。このようにすれば、第1ストッパー11により回転軸AYを中心とする可動体3の回転が規制された以降に、第2ストッパー12により、第1ストッパー11に対応した軸を中心とする可動体3の回転を規制できるようになる。従って、強い衝撃等が加わったことによる物理量センサー1の不具合の発生を抑制できる。
Further, as shown in FIG. 15, the distances from the
4.第4実施形態
図16に第4実施形態の物理量センサー1の概略的な構成例を示す。第4実施形態の物理量センサー1では、第1ストッパー11及び第2ストッパー12が蓋部5に設けられている。例えば物理量センサー1は、基板2に対向して設けられ、可動体3を覆う蓋部5を含む。そして第1ストッパー11及び第2ストッパー12は、蓋部5の可動体3側に設けられる。即ち、第1ストッパー11及び第2ストッパー12は、蓋部5の可動体3側の面9に設けられる。また第2ストッパー12は、回転軸AYに平行な方向から見た側面視において、第1ストッパー11よりも回転軸AYから遠い位置に設けられる。例えば図16に示すように、回転軸AYに沿った方向から見た側面視において、回転軸AYから第1ストッパー11までの距離をL1とし、回転軸AYから第2ストッパー12までの距離をL2とすると、L2>L1になっている。また可動体3の蓋部5側の面7から第1ストッパー11の頂部までの距離をt1とし、面7から第2ストッパー12の頂部までの距離をt2とする。この場合に図16では、可動体3の蓋部5側の面7から第2ストッパー12の頂部までの距離t2は、面7から第1ストッパー11の頂部までの距離t1よりも大きい。即ち、距離t1と距離t2は異なっており、例えばt2>t1となっている。別の言い方をすれば、蓋部5の可動体3側の面9から突出する第2ストッパー12の高さは、面9から突出する第1ストッパー11の高さよりも低くなっている。このようにL2>L1、t2>t1の関係が成り立つように第1ストッパー11及び第2ストッパー12を設けることで、強い衝撃等が加わることで、第1ストッパー11に対応した軸を中心として可動体3が回転した場合にも、可動体3の面7から遠い距離t2に頂部がある第2ストッパー12により、当該回転を規制できるようになる。従って、第2ストッパー12が面7に接触することにより、当該回転を規制して停止させることで、強い衝撃等が加わった際における物理量センサー1の破損等の不具合の発生を抑制できる。
4. Fourth Embodiment FIG. 16 shows a schematic configuration example of the
また第4実施形態の物理量センサー1では、図16に示すように、第1ストッパー11は、蓋部5から可動体3側に突出する第1突起部であり、第2ストッパー12は、蓋部5から可動体3側に突出する第2突起部である。即ち第1ストッパー11、第2ストッパー12は、各々、蓋部5の可動体3側の面9から突出するように形成された第1突起部、第2突起部である。そして第2ストッパー12である第2突起部の頂部から可動体3の蓋部5側の面7までの距離t2は、第1ストッパー11である第1突起部の頂部から面7までの距離t1よりも大きい。このようにすれば、第1ストッパー11である第1突起部により、回転軸AYを中心とする可動体3の回転が規制された以降に、第2ストッパー12である第2突起部により、第1突起部に対応した軸を中心とする可動体3の回転を規制できるようになる。
Further, in the
また図16に示すように、可動体3の面7から第1ストッパー11、第2ストッパー12の頂部までの距離を、各々、t1、t2とし、回転軸AYから第1ストッパー11、第2ストッパー12までの距離を、各々、L1、L2とする。この場合に、t1/L1≦t2/L2の関係が成り立つ。即ち、可動体3と第1ストッパー11の頂部及び第2ストッパー12の頂部が同時に接触するという条件は、t1/L1=t2/L2である。従って、可動体3が第1ストッパー11の頂部に接触した以降に、可動体3が第2ストッパー12の頂部に接触するという条件は、t1/L1≦t2/L2という条件になる。即ち、t2≧(L2/L1)×t1が成立すれば、可動体3が第1ストッパー11の頂部に接触した以降に、可動体3が第2ストッパー12の頂部に接触するようになる。このようにすれば、第1ストッパー11により回転軸AYを中心とする可動体3の回転が規制された以降に、第2ストッパー12により、第1ストッパー11に対応した軸を中心とする可動体3の回転を規制できるようになる。従って、強い衝撃等が加わったことによる物理量センサー1の不具合の発生を抑制できる。
Further, as shown in FIG. 16, the distances from the
なお図16では、犠牲層28を用いた製造方法により物理量センサー1を形成している。この製造方法では、犠牲層28を形成させたシリコン基板と、支持基板である基板2とを、犠牲層28を介して接合し、犠牲層28に可動体3が揺動可能なキャビティーを形成する。具体的には、シリコン基板に可動体3を形成させた後、シリコン基板と基板2とに挟まれた犠牲層28をエッチングして除去することでキャビティーを形成して、基板2から可動体3をリリースする。本実施形態では、このような製造方法により、基板2と可動体3を有する物理量センサー1を形成してもよい。
In FIG. 16, the
5.第5実施形態
図17に第5実施形態の物理量センサー1の概略的な構成例を示す。図17では基板2の上面及び検出電極が階段状に形成されている。このように基板2の上面及び検出電極を階段状に形成とすることで、可動体3の可動範囲を広げることが可能になり、物理量センサー1の感度の向上等を図れるようになる。
5. Fifth Embodiment FIG. 17 shows a schematic configuration example of the
具体的には図17では、基板2の上面として面10a、10b、10c、10dが形成されている。基板2に直交する方向において、面10b、10cの高さは面10aよりも低く、面10dの高さは面10b、10cよりも低い。面10aには、第1検出電極24a及び第2検出電極25aが形成されている。面10bには第1検出電極24bが形成され、面10cには第2検出電極25bが形成されている。面10dにはダミー電極26が形成されている。そして面10b、10cにおいては、第1ストッパー11の頂部を覆うように、短絡を防ぐための保護膜としての電極29が形成されている。電極29は、第1検出電極24a、24bや第2検出電極25a、25bとは非接続となっており、図17に示すように第1ストッパー11が可動体3の面6に接触している状態では、電極29の電位は可動体3と同電位になる。従って、電極29により第1ストッパー11の頂部を保護すると共に、第1ストッパー11の接触時における短絡を防止できる。例えば前述の図2のように第1ストッパー11の保護膜として絶縁層13を設けると、絶縁層13が帯電することによる静電引力によって、可動体3が第1検出電極24や第2検出電極25に引き付けられたまま戻らなくなってしまう事態が発生するおそれがある。この点、図17のように第1ストッパー11の頂部を覆うように電極29を形成すれば、このような事態の発生を抑制できる。
Specifically, in FIG. 17, the
なお図17では、第2ストッパー12については、その頂部を覆うように第1検出電極24bや第2検出電極25bを形成している。第1ストッパー11については、物理量センサー1の実動作時において、可動体3の面6が第1ストッパー11の頂部に接近して、上記のような静電引力を原因とする問題が発生するおそれがある。しかしながら、第2ストッパー12の頂部に可動体3の面6が接触する状況は、物理量センサー1に強い衝撃がかかるような状況であり、実動作時の状況ではない。このため図17では、第2ストッパー12の頂部については第1検出電極24bや第2検出電極25bを保護膜として設けている。
In FIG. 17, the
6.第6実施形態
図18に第6実施形態の物理量センサー1の概略的な構成例を示す。図18では、可動体3は、第1ストッパー11に対応する位置に弾性部38を有している。例えば基板2に直交する方向から見た平面視において、第1ストッパー11の位置に対応する位置に弾性部38が設けられている。具体的には可動体3の揺動により可動体3が第1ストッパー11と接触する場所に弾性部38が設けられている。この弾性部38は、図18のA1に示すように、例えば可動体3の主面に交差する方向において可動するバネ体である。
6. 6th Embodiment FIG. 18 shows a schematic configuration example of the
例えば可動体3のシーソー揺動によって可動体3と第1ストッパー11とが衝突した場合に、可動体3や第1ストッパー11の剛性が高いため、その衝撃を吸収できず、可動体3や第1ストッパー11が破損等する問題が発生するおそれがある。この点、図18では、第1ストッパー11に対応する位置に弾性部38が設けられている。従って、可動体3と第1ストッパー11とが衝突した場合にも、例えばA1に示すように可動体3に交差する方向で弾性部38が可動することで、衝突の衝撃が吸収されるようになり、可動体3や第1ストッパー11が破損等するのを抑制できるようになる。
For example, when the
図19に弾性部38の具体例を示す。図19では、弾性部38は、X方向に沿った回転軸AXを中心として可動する捻れバネにより実現されている。具体的には、弾性部38は、Y方向を長辺方向とする可動部62と、X方向を長辺方向とし、可動部62の一端を支持する支持梁64を有する。そして平面視において可動部62の他端側の場所に第1ストッパー11が位置している。そして例えば物理量センサー1に加速度が作用して、可動体3が回転軸AYを中心にシーソー揺動することで、可動体3の弾性部38が第1ストッパー11の頂部に接触したとする。このときに、弾性部38の支持梁64が変形し、弾性部38が、Z方向のプラス側である上方向に変位することで、接触の際の衝撃エネルギーが吸収される。ここで、弾性部38は、捻れバネである支持梁64を回転軸AXとして変位する。これにより可動体3と第1ストッパー11との衝撃を軽減でき、可動体3や第1ストッパー11が破損等するのを抑制できるようになる。
FIG. 19 shows a specific example of the
図20に弾性部38の他の具体例を示す。図20では、弾性部38は、渦巻きバネにより実現されている。具体的には、弾性部38は、平面視において第1ストッパー11の場所に位置する可動部66と、その一端において可動部66を支持し、他端が可動体3に固定される螺旋形状の支持梁68を有する。そして例えば物理量センサー1に加速度が作用して、可動体3が回転軸AYを中心にシーソー揺動することで、可動体3の弾性部38が第1ストッパー11の頂部に接触したとする。このとき、渦巻きバネである弾性部38の支持梁68が変形し、可動部66が、Z方向のプラス側である上方向に変位することで、接触の際の衝撃エネルギーが吸収される。これにより可動体3と第1ストッパー11との衝撃を軽減でき、可動体3や第1ストッパー11が破損等するのを抑制できるようになる。
FIG. 20 shows another specific example of the
以上のように本実施形態の物理量センサー1として第1実施形態~第6実施形態の物理量センサー1を説明したが、本実施形態の物理量センサー1はこれに限定されるものではない。例えば本実施形態の物理量センサー1は、第1実施形態~第6実施形態の少なくとも2つの実施形態を組み合わせた構成の物理量センサー1であってもよい。また、以上では、物理量センサー1が加速度センサーである場合を主に説明したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば物理量センサー1は、角速度センサーであるジャイロセンサーであってもよい。この場合にはジャイロセンサーの振動子は可動体3により実現される。そして振動子である可動体3を所与の駆動信号により振動させて、コリオリ力を利用した振動ジャイロセンサーを実現する。そして、振動子である可動体3の破損等を防止するために第1ストッパー11、第2ストッパー12が設けられる。或いは本実施形態の物理量センサー1はMEMSスイッチとして用いてもよい。この場合には第1ストッパー11がMEMSスイッチのスイッチ接点として機能する。そして第2ストッパー12等を設けることでMEMSスイッチの可動体3の破損等を防止する。
As described above, the
7.慣性計測装置
次に、本実施形態の慣性計測装置2000について図21、図22を用いて説明する。図21に示す慣性計測装置2000(IMU:Inertial Measurement Unit)は、自動車やロボットなどの運動体の姿勢や挙動などの慣性運動量を検出する装置である。慣性計測装置2000は、3軸に沿った方向の加速度ax、ay、azを検出する加速度センサーと、3軸周りの角速度ωx,ωy,ωzを検出する角速度センサーと、を備えた、いわゆる6軸モーションセンサーである。
7. Inertial measurement unit Next, the
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。
The
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を有し、アウターケース2100の内部に、接合部材2200を介在させて、センサーモジュール2300を挿入した構成となっている。またセンサーモジュール2300は、インナーケース2310と回路基板2320を有している。
The
アウターケース2100の外形は、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。
The outer shape of the
インナーケース2310は、回路基板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、回路基板2320との接触を防止するための凹部2311や、後述するコネクター2330を露出させるための開口2312が形成されている。このようなインナーケース2310は、接合部材2200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回路基板2320が接合されている。
The
図22に示すように、回路基板2320の上面には、コネクター2330、Z軸周りの角速度を検出する角速度センサー2340z、X軸、Y軸及びZ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサーユニット2350などが実装されている。また回路基板2320の側面には、X軸周りの角速度を検出する角速度センサー2340x及びY軸周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。
As shown in FIG. 22, on the upper surface of the
加速度センサーユニット2350は、前述したZ方向の加速度を測定するための物理量センサー1を少なくとも含み、必要に応じて、一軸方向の加速度を検出したり、二軸方向や三軸方向の加速度を検出したりすることができる。なお角速度センサー2340x、2340y、2340zとしては、特に限定されないが、例えばコリオリの力を利用した振動ジャイロセンサーを用いることができる。
The
また回路基板2320の下面には、制御IC2360が実装されている。物理量センサー1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部としての制御IC2360は、例えばMCU(Micro Controller Unit)であり、不揮発性メモリーを含む記憶部や、A/Dコンバーターなどを内蔵しており、慣性計測装置2000の各部を制御する。記憶部には、加速度及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、回路基板2320には、その他にも複数の電子部品が実装されている。
A
以上のように本実施形態の慣性計測装置2000は、物理量センサー1と、物理量センサー1から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部としての制御IC2360を含む。この慣性計測装置2000によれば、物理量センサー1を含む加速度センサーユニット2350を用いているため、耐衝撃性に優れ、信頼性の高い慣性計測装置2000が得られる。
As described above, the
以上に説明したように、本実施形態の物理量センサーは、基板と、回転軸を中心として基板に対して揺動可能に設けられる可動体と、回転軸を中心とする可動体の回転を規制する第1ストッパーと、第1ストッパーにより回転軸を中心とする可動体の回転が規制された以降に、第1ストッパーに対応した軸を中心とする可動体の回転を規制する第2ストッパーとを含む。 As described above, the physical quantity sensor of the present embodiment regulates the rotation of the substrate, the movable body provided so as to be swingable with respect to the substrate about the rotation axis, and the rotation of the movable body around the rotation axis. It includes a first stopper and a second stopper that regulates the rotation of the movable body around the axis corresponding to the first stopper after the rotation of the movable body around the rotation axis is restricted by the first stopper. ..
本実施形態によれば、回転軸を中心として基板に対して可動体が揺動した際に、回転軸を中心とする可動体の回転が第1ストッパーにより規制される。そして回転軸を中心とする可動体の回転が第1ストッパーにより規制された以降において、第1ストッパーに対応した軸を中心とする可動体の回転が発生すると、この回転が第2ストッパーにより規制されるようになる。このようにすれば、第1ストッパーによる可動体の回転の規制に起因する不具合の発生を、第2ストッパーを用いて効果的に抑制できるようになる。 According to the present embodiment, when the movable body swings with respect to the substrate about the rotation axis, the rotation of the movable body around the rotation axis is restricted by the first stopper. Then, after the rotation of the movable body around the rotation axis is regulated by the first stopper, when the rotation of the movable body around the axis corresponding to the first stopper occurs, this rotation is regulated by the second stopper. Become so. By doing so, it becomes possible to effectively suppress the occurrence of a defect caused by the regulation of the rotation of the movable body by the first stopper by using the second stopper.
また本実施形態では、第1ストッパー及び第2ストッパーは、基板の可動体側に設けられ、第2ストッパーは、回転軸に平行な方向から見た側面視において、第1ストッパーよりも回転軸から遠い位置に設けられてもよい。そして可動体の基板側の面から第2ストッパーの頂部までの距離は、可動体の基板側の面から第1ストッパーの頂部までの距離よりも大きくてもよい。 Further, in the present embodiment, the first stopper and the second stopper are provided on the movable body side of the substrate, and the second stopper is farther from the rotation axis than the first stopper in the side view seen from the direction parallel to the rotation axis. It may be provided at a position. The distance from the surface of the movable body on the substrate side to the top of the second stopper may be larger than the distance from the surface of the movable body on the substrate side to the top of the first stopper.
このようにすれば、第1ストッパーに対応した軸を中心として可動体が回転した場合にも、可動体の基板側の面から遠い距離に頂部がある第2ストッパーにより、当該回転を規制できるようになり、第1ストッパーによる可動体の回転の規制に起因する不具合の発生を効果的に抑制できるようになる。 By doing so, even when the movable body rotates around the axis corresponding to the first stopper, the rotation can be regulated by the second stopper having the top at a distance far from the surface of the movable body on the substrate side. Therefore, it becomes possible to effectively suppress the occurrence of problems caused by the regulation of the rotation of the movable body by the first stopper.
また本実施形態では、第1ストッパーは、基板から可動体側に突出する第1突起部であり、第2ストッパーは、基板から可動体側に突出する第2突起部であってもよい。 Further, in the present embodiment, the first stopper may be a first protrusion protruding from the substrate toward the movable body, and the second stopper may be a second protrusion protruding from the substrate toward the movable body.
このようにすれば、第1ストッパーである第1突起部により、回転軸を中心とする可動体の回転が規制された以降に、第2ストッパーである第2突起部により、第1突起部に対応した軸を中心とする可動体の回転を規制できるようになる。 By doing so, after the rotation of the movable body about the rotation axis is restricted by the first protrusion, which is the first stopper, the second protrusion, which is the second stopper, makes the first protrusion. It will be possible to regulate the rotation of the movable body around the corresponding axis.
また本実施形態では、基板は、可動体側に、第1上面と、基板に直交する方向での高さが第1上面よりも低い第2上面とを有し、第1ストッパーは、第1上面から可動体側に突出する第1突起部であり、第2ストッパーは、第1上面の第2上面側の端部にある角部であってもよい。 Further, in the present embodiment, the substrate has a first upper surface and a second upper surface having a height lower than the first upper surface in the direction orthogonal to the substrate on the movable body side, and the first stopper is the first upper surface. It is a first protrusion protruding from the movable body side, and the second stopper may be a corner portion at the end of the first upper surface on the second upper surface side.
このようにすれば、第1ストッパーである第1突起部により、回転軸を中心とする可動体の回転が規制された以降に、基板の第1上面の第2上面側の端部にある角部である第2ストッパーにより、第1突起部に対応した軸を中心とする可動体の回転を規制できるようになる。 By doing so, after the rotation of the movable body about the rotation axis is restricted by the first protrusion, which is the first stopper, the corner at the end on the second upper surface side of the first upper surface of the substrate. The second stopper, which is a portion, makes it possible to regulate the rotation of the movable body around the axis corresponding to the first protrusion.
また本実施形態では、可動体の基板側の面から第1ストッパーの頂部までの距離をt1とし、可動体の基板側の面から第2ストッパーの頂部までの距離をt2とし、側面視における回転軸から第1ストッパーまでの距離をL1とし、側面視における回転軸から第2ストッパーまでの距離をL2としたとき、t1/L1≦t2/L2であってもよい。 Further, in the present embodiment, the distance from the surface of the movable body on the substrate side to the top of the first stopper is t1, and the distance from the surface of the movable body on the substrate side to the top of the second stopper is t2. When the distance from the shaft to the first stopper is L1 and the distance from the rotation shaft to the second stopper in the side view is L2, t1 / L1 ≦ t2 / L2 may be satisfied.
このようにt2≧(L2/L1)×t1が成立すれば、可動体が、基板に設けられた第1ストッパーの頂部に接触した以降に、可動体が、基板に設けられた第2ストッパーの頂部に接触するようになる。従って、第1ストッパーにより回転軸を中心とする可動体の回転が規制された以降に、第2ストッパーにより、第1ストッパーに対応した軸を中心とする可動体の回転を規制できるようになる。 If t2 ≧ (L2 / L1) × t1 is established in this way, after the movable body comes into contact with the top of the first stopper provided on the substrate, the movable body is attached to the second stopper provided on the substrate. It comes into contact with the top. Therefore, after the rotation of the movable body around the rotation axis is restricted by the first stopper, the rotation of the movable body around the axis corresponding to the first stopper can be regulated by the second stopper.
また本実施形態では、第1ストッパー及び第2ストッパーは、可動体の基板側に設けられ、第2ストッパーは、回転軸に平行な方向から見た側面視において、第1ストッパーよりも回転軸から遠い位置に設けられ、基板の可動体側の面から第2ストッパーの頂部までの距離は、基板の可動体側の面から第1ストッパーの頂部までの距離よりも大きくてもよい。 Further, in the present embodiment, the first stopper and the second stopper are provided on the substrate side of the movable body, and the second stopper is from the rotation axis rather than the first stopper in the side view seen from the direction parallel to the rotation axis. The distance from the movable body side surface of the substrate to the top of the second stopper may be larger than the distance from the movable body side surface of the substrate to the top of the first stopper.
このようにすれば、第1ストッパーに対応した軸を中心として可動体が回転した場合にも、基板の可動体側の面から遠い距離に頂部がある第2ストッパーにより、当該回転を規制できるようになり、第1ストッパーによる可動体の回転の規制に起因する不具合の発生を効果的に抑制できるようになる。 By doing so, even when the movable body rotates around the axis corresponding to the first stopper, the rotation can be regulated by the second stopper having the top at a distance far from the surface of the substrate on the movable body side. Therefore, it becomes possible to effectively suppress the occurrence of defects due to the restriction on the rotation of the movable body by the first stopper.
また本実施形態では、基板の可動体側の面から第1ストッパーの頂部までの距離をt1とし、基板の可動体側の面から第2ストッパーの頂部までの距離をt2とし、側面視における回転軸から第1ストッパーまでの距離をL1とし、側面視における回転軸から第2ストッパーまでの距離をL2としたとき、t1/L1≦t2/L2であってもよい。 Further, in the present embodiment, the distance from the movable body side surface of the substrate to the top of the first stopper is t1, and the distance from the movable body side surface of the substrate to the top of the second stopper is t2, from the rotation axis in the side view. When the distance to the first stopper is L1 and the distance from the rotation axis in the side view to the second stopper is L2, t1 / L1 ≦ t2 / L2 may be satisfied.
このようにt2≧(L2/L1)×t1が成立すれば、基板が、可動体に設けられた第1ストッパーの頂部に接触した以降に、基板が、可動体に設けられた第2ストッパーの頂部に接触するようになる。従って、第1ストッパーにより回転軸を中心とする可動体の回転が規制された以降に、第2ストッパーにより、第1ストッパーに対応した軸を中心とする可動体の回転を規制できるようになる。 If t2 ≧ (L2 / L1) × t1 is established in this way, after the substrate comes into contact with the top of the first stopper provided on the movable body, the substrate is attached to the second stopper provided on the movable body. It comes into contact with the top. Therefore, after the rotation of the movable body around the rotation axis is restricted by the first stopper, the rotation of the movable body around the axis corresponding to the first stopper can be regulated by the second stopper.
また本実施形態では、基板に対向して設けられ、可動体を覆う蓋部を含んでもよい。そして第1ストッパー及び第2ストッパーは、蓋部の可動体側に設けられ、第2ストッパーは、回転軸に平行な方向から見た側面視において、第1ストッパーよりも回転軸から遠い位置に設けられ、可動体の蓋部側の面から第2ストッパーの頂部までの距離は、可動体の蓋部側の面から第1ストッパーの頂部までの距離よりも大きくてもよい。 Further, in the present embodiment, a lid portion provided facing the substrate and covering the movable body may be included. The first stopper and the second stopper are provided on the movable body side of the lid portion, and the second stopper is provided at a position farther from the rotation axis than the first stopper in the side view seen from the direction parallel to the rotation axis. The distance from the surface of the movable body on the lid side to the top of the second stopper may be larger than the distance from the surface of the movable body on the lid side to the top of the first stopper.
このようにすれば、第1ストッパーに対応した軸を中心として可動体が回転した場合にも、可動体の蓋部側の面から遠い距離に頂部がある第2ストッパーにより、当該回転を規制できるようになり、第1ストッパーによる可動体の回転の規制に起因する不具合の発生を効果的に抑制できるようになる。 By doing so, even when the movable body rotates around the axis corresponding to the first stopper, the rotation can be regulated by the second stopper having the top at a distance far from the surface of the movable body on the lid side. Therefore, it becomes possible to effectively suppress the occurrence of defects due to the restriction on the rotation of the movable body by the first stopper.
また本実施形態では、可動体の蓋部側の面から第1ストッパーの頂部までの距離をt1とし、可動体の蓋部側の面から第2ストッパーの頂部までの距離をt2とし、側面視における回転軸から第1ストッパーまでの距離をL1とし、側面視における回転軸から第2ストッパーまでの距離をL2としたとき、t1/L1≦t2/L2であってもよい。 Further, in the present embodiment, the distance from the surface of the movable body on the lid side to the top of the first stopper is t1, and the distance from the surface of the movable body on the lid side to the top of the second stopper is t2. When the distance from the rotation axis to the first stopper is L1 and the distance from the rotation axis to the second stopper in the side view is L2, t1 / L1 ≦ t2 / L2 may be satisfied.
このようにt2≧(L2/L1)×t1が成立すれば、可動体が、蓋部に設けられた第1ストッパーの頂部に接触した以降に、可動体が、蓋部に設けられた第2ストッパーの頂部に接触するようになる。従って、第1ストッパーにより回転軸を中心とする可動体の回転が規制された以降に、第2ストッパーにより、第1ストッパーに対応した軸を中心とする可動体の回転を規制できるようになる。 If t2 ≧ (L2 / L1) × t1 is established in this way, the movable body is provided on the lid portion after the movable body comes into contact with the top of the first stopper provided on the lid portion. It comes into contact with the top of the stopper. Therefore, after the rotation of the movable body around the rotation axis is restricted by the first stopper, the rotation of the movable body around the axis corresponding to the first stopper can be regulated by the second stopper.
また本実施形態では、可動体は、回転軸の方向に沿って設けられ、一端が基板に固定されたバネ体を有し、回転軸に沿った方向でのバネ体の長さをLSとし、第1ストッパーに対応した軸を中心とする可動体の回転に起因する回転軸の変位をX1としたとき、X1<LS×0.1であってもよい。 Further, in the present embodiment, the movable body has a spring body provided along the direction of the rotation axis and one end thereof is fixed to the substrate, and the length of the spring body in the direction along the rotation axis is LS. When the displacement of the rotating shaft due to the rotation of the movable body about the axis corresponding to the first stopper is X1, X1 <LS × 0.1 may be used.
このように、回転軸の変位X1を、バネ体の長さLSの10%未満に抑えることで、第1ストッパーに対応した軸を中心とする回転が原因で、バネ体が破損等してしまう事態を効果的に抑制できる。 In this way, by suppressing the displacement X1 of the rotating shaft to less than 10% of the length LS of the spring body, the spring body is damaged due to the rotation around the shaft corresponding to the first stopper. The situation can be effectively suppressed.
また本実施形態では、可動体は、第1ストッパーに対応する位置に弾性部を有してもよい。 Further, in the present embodiment, the movable body may have an elastic portion at a position corresponding to the first stopper.
このようにすれば、第1ストッパーに対応する位置に設けられた弾性部により、衝突の衝撃を吸収できるようになり、可動体や第1ストッパーが破損等するのを抑制できるようになる。 By doing so, the elastic portion provided at the position corresponding to the first stopper can absorb the impact of the collision and suppress the damage to the movable body and the first stopper.
また本実施形態では、第1ストッパー及び第2ストッパーは、基板に直交する方向から見た平面視において、回転軸と可動体の端部との間に設けられてもよい。 Further, in the present embodiment, the first stopper and the second stopper may be provided between the rotation axis and the end portion of the movable body in a plan view viewed from a direction orthogonal to the substrate.
このような位置に第2ストッパーを設けることで、第1ストッパーに対応した軸を中心とする可動体の回転が発生した場合にも、当該回転を適切に規制できるようになる。 By providing the second stopper at such a position, even when the movable body rotates around the axis corresponding to the first stopper, the rotation can be appropriately regulated.
また本実施形態は、上記の物理量センサーと、物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含む慣性計測装置に関係する。 Further, the present embodiment relates to an inertial measurement unit including the above-mentioned physical quantity sensor and a control unit that controls based on a detection signal output from the physical quantity sensor.
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本開示の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本開示の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本開示の範囲に含まれる。また物理量センサー、慣性計測装置の構成・動作等も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 Although the present embodiment has been described in detail as described above, it will be easily understood by those skilled in the art that many modifications that do not substantially deviate from the novel matters and effects of the present disclosure are possible. Therefore, all such variations are included in the scope of the present disclosure. For example, a term described at least once in a specification or drawing with a different term in a broader or synonymous manner may be replaced by that different term anywhere in the specification or drawing. All combinations of the present embodiment and modifications are also included in the scope of the present disclosure. Further, the configuration and operation of the physical quantity sensor and the inertial measurement unit are not limited to those described in this embodiment, and various modifications can be carried out.
1…物理量センサー、2…基板、3…可動体、5…蓋部、6、7、8…面、
8a…第1上面、8b、8c…第2上面、9、10a、10b、10c、10d…面、
11…第1ストッパー、12…第2ストッパー、13、14…絶縁層、
21、21a…凹部、22…固定部、24、24a、24b…第1検出電極、
25、25a、25b…第2検出電極、26…ダミー電極、28…犠牲層、
29…電極、32…保持部、33…支持梁、38…弾性部、41…第1連結部、
42…第2連結部、45…第1開口部、46…第2開口部、51…凹部、
62…可動部、64…支持梁、66…可動部、68…支持梁
2000…慣性計測装置、2100…アウターケース、2110…ネジ穴、
2200…接合部材、2300…センサーモジュール、2310…インナーケース、
2311…凹部、2312…開口、2320…回路基板、2330…コネクター、
2340x、2340y、2340z…角速度センサー、2360…制御IC、
2350…加速度センサーユニット、
AX、AY…回転軸、Ca、Cb…静電容量、FC、FC2…支点、
L1、L2…距離、P1、P2…頂部、S…収納空間、X1…変位、t1、t2…距離
1 ... Physical quantity sensor, 2 ... Board, 3 ... Movable body, 5 ... Cover, 6, 7, 8 ... Surface,
8a ... 1st upper surface, 8b, 8c ... 2nd upper surface, 9, 10a, 10b, 10c, 10d ... surface,
11 ... 1st stopper, 12 ... 2nd stopper, 13, 14 ... Insulating layer,
21, 21a ... Recessed portion, 22 ... Fixed portion, 24, 24a, 24b ... First detection electrode,
25, 25a, 25b ... second detection electrode, 26 ... dummy electrode, 28 ... sacrificial layer,
29 ... Electrode, 32 ... Holding part, 33 ... Support beam, 38 ... Elastic part, 41 ... First connecting part,
42 ... 2nd connecting portion, 45 ... 1st opening, 46 ... 2nd opening, 51 ... concave,
62 ... Movable part, 64 ... Support beam, 66 ... Movable part, 68 ...
2200 ... Joining member, 2300 ... Sensor module, 2310 ... Inner case,
2311 ... concave, 2312 ... opening, 2320 ... circuit board, 2330 ... connector,
2340x, 2340y, 2340z ... Angular velocity sensor, 2360 ... Control IC,
2350 ... Accelerometer unit,
AX, AY ... rotation axis, Ca, Cb ... capacitance, FC, FC2 ... fulcrum,
L1, L2 ... distance, P1, P2 ... top, S ... storage space, X1 ... displacement, t1, t2 ... distance
Claims (13)
回転軸を中心として前記基板に対して揺動可能に設けられる可動体と、
前記回転軸を中心とする前記可動体の回転を規制する第1ストッパーと、
前記第1ストッパーにより前記回転軸を中心とする前記可動体の回転が規制された以降に、前記第1ストッパーに対応した軸を中心とする前記可動体の回転を規制する第2ストッパーと、
を含むことを特徴とする物理量センサー。 With the board
A movable body that is swingably provided with respect to the substrate about the axis of rotation, and
A first stopper that regulates the rotation of the movable body about the axis of rotation,
After the rotation of the movable body around the rotation axis is restricted by the first stopper, a second stopper that regulates the rotation of the movable body around the axis corresponding to the first stopper, and
A physical quantity sensor characterized by containing.
前記第1ストッパー及び前記第2ストッパーは、前記基板の前記可動体側に設けられ、
前記第2ストッパーは、前記回転軸に平行な方向から見た側面視において、前記第1ストッパーよりも前記回転軸から遠い位置に設けられ、
前記可動体の前記基板側の面から前記第2ストッパーの頂部までの距離は、前記可動体の前記基板側の面から前記第1ストッパーの頂部までの距離よりも大きいことを特徴とする物理量センサー。 In the physical quantity sensor according to claim 1,
The first stopper and the second stopper are provided on the movable body side of the substrate.
The second stopper is provided at a position farther from the rotation axis than the first stopper in a side view seen from a direction parallel to the rotation axis.
A physical quantity sensor characterized in that the distance from the surface of the movable body on the substrate side to the top of the second stopper is larger than the distance from the surface of the movable body on the substrate side to the top of the first stopper. ..
前記第1ストッパーは、前記基板から前記可動体側に突出する第1突起部であり、
前記第2ストッパーは、前記基板から前記可動体側に突出する第2突起部であることを特徴とする物理量センサー。 In the physical quantity sensor according to claim 2,
The first stopper is a first protrusion protruding from the substrate toward the movable body.
The second stopper is a physical quantity sensor characterized by being a second protrusion protruding from the substrate toward the movable body.
前記基板は、前記可動体側に、第1上面と、前記基板に直交する方向での高さが前記第1上面よりも低い第2上面とを有し、
前記第1ストッパーは、前記第1上面から前記可動体側に突出する第1突起部であり、
前記第2ストッパーは、前記第1上面の前記第2上面側の端部にある角部であることを特徴とする物理量センサー。 In the physical quantity sensor according to claim 2,
The substrate has a first upper surface and a second upper surface having a height in a direction orthogonal to the substrate lower than the first upper surface on the movable body side.
The first stopper is a first protrusion protruding from the first upper surface toward the movable body.
The second stopper is a physical quantity sensor characterized by being a corner portion at an end portion of the first upper surface on the second upper surface side.
前記可動体の前記基板側の面から前記第1ストッパーの頂部までの距離をt1とし、前記可動体の前記基板側の面から前記第2ストッパーの頂部までの距離をt2とし、前記側面視における前記回転軸から前記第1ストッパーまでの距離をL1とし、前記側面視における前記回転軸から前記第2ストッパーまでの距離をL2としたとき、t1/L1≦t2/L2であることを特徴とする物理量センサー。 In the physical quantity sensor according to any one of claims 2 to 4.
The distance from the surface of the movable body on the substrate side to the top of the first stopper is t1, and the distance from the surface of the movable body on the substrate side to the top of the second stopper is t2. When the distance from the rotating shaft to the first stopper is L1 and the distance from the rotating shaft to the second stopper in the side view is L2, t1 / L1 ≦ t2 / L2. Physical quantity sensor.
前記第1ストッパー及び前記第2ストッパーは、前記可動体の前記基板側に設けられ、
前記第2ストッパーは、前記回転軸に平行な方向から見た側面視において、前記第1ストッパーよりも前記回転軸から遠い位置に設けられ、
前記基板の前記可動体側の面から前記第2ストッパーの頂部までの距離は、前記基板の前記可動体側の面から前記第1ストッパーの頂部までの距離よりも大きいことを特徴とする物理量センサー。 In the physical quantity sensor according to claim 1,
The first stopper and the second stopper are provided on the substrate side of the movable body.
The second stopper is provided at a position farther from the rotation axis than the first stopper in a side view seen from a direction parallel to the rotation axis.
A physical quantity sensor characterized in that the distance from the surface of the substrate on the movable body side to the top of the second stopper is larger than the distance from the surface of the substrate on the movable body side to the top of the first stopper.
前記基板の前記可動体側の面から前記第1ストッパーの頂部までの距離をt1とし、前記基板の前記可動体側の面から前記第2ストッパーの頂部までの距離をt2とし、前記側面視における前記回転軸から前記第1ストッパーまでの距離をL1とし、前記側面視における前記回転軸から前記第2ストッパーまでの距離をL2としたとき、t1/L1≦t2/L2であることを特徴とする物理量センサー。 In the physical quantity sensor according to claim 6,
The distance from the movable body side surface of the substrate to the top of the first stopper is t1, the distance from the movable body side surface of the substrate to the top of the second stopper is t2, and the rotation in the side view. When the distance from the shaft to the first stopper is L1 and the distance from the rotation shaft to the second stopper in the side view is L2, the physical quantity sensor is t1 / L1 ≦ t2 / L2. ..
前記基板に対向して設けられ、前記可動体を覆う蓋部を含み、
前記第1ストッパー及び前記第2ストッパーは、前記蓋部の前記可動体側に設けられ、
前記第2ストッパーは、前記回転軸に平行な方向から見た側面視において、前記第1ストッパーよりも前記回転軸から遠い位置に設けられ、
前記可動体の前記蓋部側の面から前記第2ストッパーの頂部までの距離は、前記可動体の前記蓋部側の面から前記第1ストッパーの頂部までの距離よりも大きいことを特徴とする物理量センサー。 In the physical quantity sensor according to claim 1,
A lid portion provided facing the substrate and covering the movable body is included.
The first stopper and the second stopper are provided on the movable body side of the lid portion.
The second stopper is provided at a position farther from the rotation axis than the first stopper in a side view seen from a direction parallel to the rotation axis.
The distance from the surface of the movable body on the lid side to the top of the second stopper is larger than the distance from the surface of the movable body on the lid side to the top of the first stopper. Physical quantity sensor.
前記可動体の前記蓋部側の面から前記第1ストッパーの頂部までの距離をt1とし、前記可動体の前記蓋部側の面から前記第2ストッパーの頂部までの距離をt2とし、前記側面視における前記回転軸から前記第1ストッパーまでの距離をL1とし、前記側面視における前記回転軸から前記第2ストッパーまでの距離をL2としたとき、
t1/L1≦t2/L2であることを特徴とする物理量センサー。 In the physical quantity sensor according to claim 8,
The distance from the surface of the movable body on the lid side to the top of the first stopper is t1, and the distance from the surface of the movable body on the lid side to the top of the second stopper is t2. When the distance from the rotation axis to the first stopper in the visual view is L1, and the distance from the rotation axis to the second stopper in the side view is L2.
A physical quantity sensor characterized in that t1 / L1 ≦ t2 / L2.
前記可動体は、前記回転軸の方向に沿って設けられ、一端が前記基板に固定されたバネ体を有し、
前記回転軸に沿った方向での前記バネ体の長さをLSとし、前記第1ストッパーに対応した前記軸を中心とする前記可動体の回転に起因する前記回転軸の変位をX1としたとき、X1<LS×0.1であることを特徴とする物理量センサー。 In the physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 9.
The movable body has a spring body provided along the direction of the rotation axis and one end thereof is fixed to the substrate.
When the length of the spring body in the direction along the rotation axis is LS, and the displacement of the rotation axis due to the rotation of the movable body around the axis corresponding to the first stopper is X1. , X1 <LS × 0.1 Physical quantity sensor.
前記可動体は、前記第1ストッパーに対応する位置に弾性部を有することを特徴とする物理量センサー。 In the physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 10.
The movable body is a physical quantity sensor characterized by having an elastic portion at a position corresponding to the first stopper.
前記第1ストッパー及び前記第2ストッパーは、前記基板に直交する方向から見た平面視において、前記回転軸と前記可動体の端部との間に設けられることを特徴とする物理量センサー。 In the physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 11.
The first stopper and the second stopper are physical quantity sensors provided between the rotation axis and the end portion of the movable body in a plan view viewed from a direction orthogonal to the substrate.
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、
を含むことを特徴とする慣性計測装置。 The physical quantity sensor according to any one of claims 1 to 12.
A control unit that controls based on the detection signal output from the physical quantity sensor, and
An inertial measurement unit characterized by including.
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