JP2022099488A - 物理量センサー、慣性計測装置、及び物理量センサーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】過度な衝撃に対する可動体のスティッキングを防止する物理量センサー、慣性計測装置、及び物理量センサーの製造方法を提供する。【解決手段】物理量センサー１０は、基板１１と、基板１１に設けられた固定部１３に固定され、所定方向に変位可能な可動体３３と、可動体３３に設けられた可動電極３４，３５，３６と、基板１１に設けられ、金属、前記金属の合金、又は窒化物からなる表面を有する固定電極３７，３８，３９と、基板１１とともに可動体３３を収容する蓋体２１と、基板１１、又は蓋体２１における、可動体３３が接触可能な位置に設けられ、固定電極３７，３８，３９の表面には設けられないように、選択的に配置されたアンチスティクション層５３と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、物理量センサー、慣性計測装置、及び物理量センサーの製造方法に関する。

近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて製造された物理量センサーが開発されている。このような物理量センサーとして、例えば特許文献１には、基板と、基板上に配置され、第１、第２質量部を有し、回転軸の周りにシーソー揺動する可動体と、基板上に設けられ、第１、第２質量部と対向する第１、第２固定電極と、を有し、可動体の互いに回転軸の周りの回転モーメントが異なる第１、第２質量部と、夫々に対向する位置に配置された第１、第２固定電極と、の間の静電容量の変化に基づいて鉛直方向の加速度を検出することができる物理量センサーが記載されている。
また、この物理量センサーは、可動体が過度にシーソー揺動した際に、可動体と第１、第２固定電極とが接触することを防ぐために、第１、第２質量部に向かって突出する突起部が基板に設けられている。

特開２０２０－２４０９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された物理量センサーは、外部から強い振動や衝撃を受けると、過度のシーソー揺動によって可動体と突起部とが衝突し、可動体が１つの剛体として一定のエネルギーで衝突を繰り返すと、可動体と突起部との間で、スティクションと呼ばれる貼り付き現象が生じる虞があった。

物理量センサーは、基板と、前記基板に設けられた固定部に固定され、所定方向に変位可能な可動体と、前記可動体に設けられた可動電極と、前記基板に設けられ、金属、前記金属の合金、又は窒化物からなる表面を有する固定電極と、前記基板とともに前記可動体を収容する蓋体と、前記基板又は前記蓋体における、前記可動体が接触可能な位置に設けられ、前記固定電極の前記表面には設けられないように、選択的に配置されたアンチスティクション層と、を備える。

慣性計測装置は、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、を備える。

物理量センサーの製造方法は、基板上に、前記基板に設けられた固定部に固定され、所定方向に変位可能な可動体と、前記可動体に設けられた可動電極と、前記基板に設けられ、金属、前記金属の合金、又は窒化物からなる表面を有する固定電極と、を形成する工程と、貫通孔を有する蓋体を準備する工程と、前記蓋体を前記基板に接合して、前記蓋体と前記基板との間に前記可動体を収容する工程と、前記貫通孔を介して、前記蓋体、前記可動体、及び前記基板の面にアンチスティクション層を形成する工程と、前記蓋体、前記可動体、前記基板を加熱して、前記固定電極上の前記アンチスティクション層を除去する工程と、前記貫通孔を塞ぐ工程と、を有する。

第１実施形態に係る物理量センサーの概略構造を示す平面図。 図１中のＡ－Ａ線における断面図。 基板の概略構造を示す平面図。 シランカップリング剤を説明する図。 シランカップリング剤を説明する図。 シランカップリング剤を説明する図。 第１実施形態に係る物理量センサーの製造方法を示すフローチャート図。 物理量センサーの製造方法を示す断面図。 物理量センサーの製造方法を示す断面図。 物理量センサーの製造方法を示す断面図。 物理量センサーの製造方法を示す断面図。 物理量センサーの製造方法を示す断面図。 物理量センサーの製造方法を示す断面図。 物理量センサーの製造方法を示す断面図。 物理量センサーの製造方法を示す断面図。 第２実施形態に係る物理量センサーの概略構造を示す平面図。 図１６中のＢ－Ｂ線における断面図。 基板の概略構造を示す平面図。 第３実施形態に係る物理量センサーの概略構造を示す平面図。 図１９中のＣ－Ｃ線における断面図。 基板の概略構造を示す平面図。 第４実施形態に係る物理量センサーの概略構造を示す断面図。 第５実施形態に係る物理量センサーを備える慣性計測装置の概略構成を示す分解斜視図。 図２３の基板の斜視図。

１．第１実施形態
１．１．物理量センサー
先ず、第１実施形態に係る物理量センサー１０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、及び図３を参照して説明する。
尚、図１において、物理量センサー１０の内部の構成を説明する便宜上、蓋体２１を取り外した状態を図示し、物理量センサー１０の内部に設けられているアンチスティクション層５３の図示を省略している。また、図１、図２、及び図３において、基板１１に設けられている配線の図示を省略している。

また、説明の便宜上、以降の平面図、断面図、及び斜視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。また、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。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。

図１及び図２に示す物理量センサー１０は、センサー素子３０の鉛直方向である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１０は、基板１１と、基板１１上に配置されたセンサー素子３０と、基板１１に接合され、センサー素子３０を覆う蓋体２１と、を有する。

基板１１は、図１及び図３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１１は、図２に示すように、下方に窪む凹部１４が形成されている。この凹部１４は、Ｚ方向からの平面視で、センサー素子３０を内側に内包し、センサー素子３０よりも大きく形成されている。凹部１４は、センサー素子３０を揺動するための逃げ部として機能する。また、基板１１は、凹部１４の内底面１５からセンサー素子３０側に突出している固定部１３を有し、固定部１３の上にセンサー素子３０が接合されている。これにより、センサー素子３０を、凹部１４の内底面１５と離間させた状態で基板１１に固定することができる。

また、凹部１４の内底面１５に、第１固定電極３７と、第２固定電極３８と、ダミー電極となる第３固定電極３９と、が配置されている。第１固定電極３７と第２固定電極３８とは、略等しい面積を有する。また、第１固定電極３７と第２固定電極３８とは、図示しない外部装置の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固定電極３７と第２固定電極３８とは、等しい面積であることが望ましい。

また、基板１１は、凹部１４が設けられてない領域の上面１２に外部装置と、固定電極３７，３８，３９と、を電気的に接続する接続端子１６が設けられている。

基板１１としては、例えば、Ｎａ⁺等の可動イオンである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、テンパックス（登録商標）ガラスのような硼珪酸ガラスで構成されたガラス基板を用いることができる。ただし、基板１１としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板や石英基板を用いてもよい。

また、固定電極３７，３８，３９は、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ等の金属、これらの金属を含む合金、又はＴｉＮ、ＧａＮ、ＺｎＮ、ＩｎＮ等の窒化物等からなる表面を有する。特に、金属としては、表面張力や表面エネルギーが低いものが適しており、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｇ等の貴金属が好ましい。例えば、Ｐｔは、表面張力１．８ｍＪ／ｍ²程度であり、純水の接触角は、９６°である。他の貴金属と純水との接触角は、例えば、Ａｕ、Ｐｄでは、それぞれ９５°、１０５°である。

蓋体２１は、図２に示すように、上方に窪む凹部２２が基板１１の凹部１４と重なる位置に形成されている。蓋体２１は、凹部２２内にセンサー素子３０を収容して基板１１の上に接合されている。そして、蓋体２１及び基板１１によって、その内側に、センサー素子３０を収容する内部空間Ｓが形成されている。

蓋体２１には、上面２４と凹部２２の内底面２３とを厚み方向に連通する貫通孔２５が設けられている。貫通孔２５の側面に金属層２６が設けられており、貫通孔２５は、金属層２６と接する封止部材５２によって塞がれ封止されている。尚、金属層２６は、貫通孔２５と封止部材５２との密着性を高めるために設けられている。また、金属層２６の構成材料としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｇ等の貴金属又はそれらを含んだ合金であることが好ましい。本実施形態においては、封止部材５２としてＡｕＧｅ合金、金属層２６として貫通孔２５との密着層としてＴｉと、封止部材５２と合金を形成するためのＡｕのＡｕ／Ｔｉ積層膜とした。

貫通孔２５を封止部材５２によって塞がれた内部空間Ｓは、気密空間であり、窒素、ヘリウム、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、内部空間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。

尚、本実施形態では、封止部材５２を溶融して貫通孔２５を封止しているが、これに限定することはなく、封止部材５２を用いず、レーザーによって貫通孔２５を直接溶融し貫通孔２５を封止しても構わない。

また、図２及び図３に示すように、内部空間Ｓにアンチスティクション層５３が設けられている。アンチスティクション層５３は、基板１１又は蓋体２１における、可動体３３と接触可能な位置に選択的に設けられ、固定電極３７，３８，３９、及び貫通孔２５に設けられた金属層２６の表面には、選択的に配置されていない。また、アンチスティクション層５３は、基板１１に設けられた凹部１４の内底面１５及び内側壁と、基板１１に設けられた固定部１３の側壁と、蓋体２１に設けられた凹部２２の可動体３３側の面である内底面２３及び内側壁と、に設けられている。また、アンチスティクション層５３は、センサー素子３０の固定部１３との接合面及び蓋体２１と基板１１との接合部５０には設けられないように、配置されている。

アンチスティクション層５３は、オルガノシリコン化合物等の有機シリコン化合物のカップリング剤からなり、オルガノシリコン化合物は、アルキルシラン、フェニルシラン、フェニルアルキルシラン、アルコキシシラノール、アルキルシラノール、フェニルシラノール、フェニルアルキルシラノール、アルコキシシロキサン、アルキルシロキサン、フェニルシロキサン、フェニルアルキルシロキサン、ヘキサメチルジシラザン等である。これらの有機シリコン化合物のカップリング剤は、表面エネルギーを低下させるため、スティクションの発生確率を低下させる効果がある。例えば、ヘキサメチルジシランを用いた場合は、表面エネルギーが２０ｍＪ／ｍ²以下となり好適である。この時、表面状態は、疎水状態となり、純水との接触角は、約８５°以上となる。また、本実施形態では、固定電極３７，３８，３９の表面を除く、可動体３３と接触する可能性のある全ての表面にアンチスティクション層５３が形成されているので、接触する２つの表面の吸着力を小さくし、可動体３３とのスティクションの発生を低減させることができる。

尚、アンチスティクション層５３が固定電極３７，３８，３９の表面に選択的に配置されていないのは、固定電極３７，３８，３９と可動電極３４，３５，３６との間に不要な容量を増やさないためである。また、アンチスティクション層５３が貫通孔２５に設けられた金属層２６の表面に選択的に配置されていないのは、金属層２６と封止部材５２との密着性を高めるためである。

蓋体２１としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。ただし、これに特に限定されず、例えば、ガラス基板や石英基板を用いてもよい。また、基板１１と蓋体２１との接合方法としては、特に限定されず、基板１１や蓋体２１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１１の上面及び蓋体２１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。

センサー素子３０は、例えば、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、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される。

センサー素子３０は、図１に示すように、固定部１３の上に接合されている保持部３１と、基板１１に対向して設けられ、保持部３１に対して所定方向に変位可能な可動体３３と、保持部３１と可動体３３とを接続し、Ｙ方向に延在する支持梁３２と、を有する。そして、Ｚ方向に沿った加速度が作用すると、可動体３３が支持梁３２を回転軸Ｊ１として、支持梁３２を捩り変形させながら揺動する。換言すれば、回転軸Ｊ１を中心軸として、可動体３３が保持部３１に対して、シーソー揺動可能に構成されている。

可動体３３は、Ｚ方向からの平面視で、Ｘ方向を長辺とする長方形状をなしている。そして、可動体３３は、回転軸Ｊ１に対してＸ方向のマイナス側に位置する第１可動電極３４と、回転軸Ｊ１に対してＸ方向のプラス側に位置する第２可動電極３５と、第２可動電極３５と連結する第３可動電極３６と、を有する。第１可動電極３４、第２可動電極３５、及び第３可動電極３６は、Ｚ方向からの平面視で、基板１１の内底面１５に設けられた第１固定電極３７、第２固定電極３８、及び第３固定電極３９とそれぞれ重なって配置されている。

また、回転軸Ｊ１に対してＸ方向のプラス側に位置する可動体３３は、第２可動電極３５と第３可動電極３６とが連結しているため、回転軸Ｊ１に対してＸ方向のマイナス側に位置する可動体３３である第１可動電極３４よりもＸ方向に長く構成されている。従って、回転軸Ｊ１に対してＸ方向のプラス側に位置する可動体３３は、平面視で回転軸Ｊ１に対してＸ方向のマイナス側に位置する可動体３３よりも面積が大きくなり、質量が大きくなることから、加速度が加わったときの回転モーメントがＸ方向のマイナス側に位置する可動体３３よりも大きい。この回転モーメントの差によって、加速度が加わると、可動体３３が回転軸Ｊ１まわりにシーソー揺動する。尚、シーソー揺動とは、第１可動電極３４がＺ方向プラス側に変位すると、第２可動電極３５がＺ方向マイナス側に変位し、反対に、第１可動電極３４がＺ方向マイナス側に変位すると、第２可動電極３５がＺ方向プラス側に変位することを意味する。

また、可動体３３は、第１可動電極３４と第２可動電極３５との間に開口を有し、開口内に保持部３１及び支持梁３２が配置されている。このような形状とすることにより、センサー素子３０の小型化を図ることができる。

物理量センサー１０の駆動時、センサー素子３０に駆動信号が印加されることにより、第１可動電極３４と第１固定電極３７との間に静電容量Ｃａが形成される。同様に、第２可動電極３５と第２固定電極３８との間に静電容量Ｃｂが形成される。加速度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。

物理量センサー１０に加速度が加わると、可動体３３が回転軸Ｊ１を中心にしてシーソー揺動する。この可動体３３のシーソー揺動により、第１可動電極３４と第１固定電極３７とのギャップと、第２可動電極３５と第２固定電極３８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。そのため、物理量センサー１０は、静電容量Ｃａ，Ｃｂの容量値の差に基づいてＺ方向の加速度を検出することができる。

次に、本実施形態の物理量センサー１０に用いられたアンチスティクション層５３について、図４、図５、及び図６を参照して説明する。
アンチスティクション層５３を構成する有機シリコン化合物Ｇは、一般的にシランカップリング剤といわれ、ガラスや金属の無機基板の表面に撥水性・撥油性を有する有機薄膜を形成する際に用いられる。

シランカップリング剤の化学構造は、図４に示すように、Ｙ－Ｓｉ（ＯＲ）₃であり、１つのケイ素（Ｓｉ）原子が１つの有機官能基（Ｙ）と３つの加水分解基（ＯＲ）と結合している。これを加水分解すると、加水分解基（ＯＲ）から生ずるＯＨとケイ素がシラノール（Ｓｉ－ＯＨ）基を生成する。

生成されたシラノール（Ｓｉ－ＯＨ）基は、他のシランカップリング剤のシラノール（Ｓｉ－ＯＨ）基と脱水縮合し、連鎖状となる。この連鎖状となったシランカップリング剤のシラノール（Ｓｉ－ＯＨ）基は、図５に示すように、無機材料のヒドロキシ（－ＯＨ）基と水素結合して無機材料の表面に定着する。その後、脱水縮合することで、強固な共有結合で無機物表面に密着する。

また、図６に示すように、ガラスやガラス上に形成した金属にも同様に、共有結合で表面に密着する。しかし、加熱すると、ガラス表面に密着したシランカップリング剤は、そのまま密着しているが、金属の種類によっては、金属表面上のシランカップリング剤が剥がれてしまう場合がある。加熱により表面上のシランカップリング剤が剥がれる金属としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属又はこれらの金属を含む合金である。また、ＴｉＮ、ＧａＮ、ＺｎＮ、ＩｎＮ等の窒化物についても同様に、加熱により表面上のシランカップリング剤を容易に剥がすことができる。特に、加熱により表面上のシランカップリング剤を剥がし易い金属としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｇ等の貴金属である。
従って、本実施形態の物理量センサー１０は、貫通孔２５の封止前に、加熱することで、基板１１に設けられた固定電極３７，３８，３９の表面や蓋体２１に設けられた金属層２６の表面に設けられたアンチスティクション層５３を取り除くことができる。尚、本実施形態のアンチスティクション層５３では、シラノール（Ｓｉ－ＯＨ）基を備えたシランカップリング剤を用いたが、金属の表面から脱離するような材料であれば良く、その他にフッ化シラン、フッ化エーテル、フッ化アクリル、等の材料であっても良い。

尚、アンチスティクション層５３の厚さは、０．１ｎｍ以上１０．０ｎｍ以下が好ましい。０．１ｎｍ未満の場合は、接触する２つの表面の吸着力を十分低減することができなくなり、１０．０ｎｍより厚い場合は、成膜時間が長いことや加熱による金属表面からの除去がし難くなるためである。

本実施形態の物理量センサー１０は、基板１１又は蓋体２１における、可動体３３が接触可能な位置に設けられ、固定電極３７，３８，３９の表面には設けられないように、選択的にアンチスティクション層５３を配置しているので、基板１１又は蓋体２１と可動体３３とが接触してスティクションが生じるのを低減することができる。

また、基板１１に設けられたＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｇ等の貴金属からなる固定電極３７，３８，３９の表面にアンチスティクション層５３が配置されていないので、可動体３３の可動電極３４，３５，３６と固定電極３７，３８，３９との間に不要な容量が生じない。そのため、加速度の検出精度の劣化を低減することができる。その一方で、凹部２２、凹部１４、センサー素子３０の全ての表面を、表面エネルギーの低いアンチスティクション層５３と、表面張力や表面エネルギーの低い金属である固定電極３７，３８，３９と、で覆いつくすことができる。つまり、センサー素子３０及びそれを覆う外周の空間を全て疎水状態の材料で取り囲むことができる。従って、一定のエネルギーで繰り返す衝突を起因とするスティクション現象を低減することができる。

１．２．物理量センサーの製造方法
次に、本実施形態の物理量センサー１０の製造方法について、図７～図１５を参照して説明する。
本実施形態の物理量センサー１０の製造方法は、図７に示すように、基板準備工程、センサー素子用基板接合工程、センサー素子形成工程、蓋体準備工程、蓋体接合工程、アンチスティクション層形成工程、アンチスティクション層除去工程、及び封止工程を有する。

１．２．１．基板準備工程
先ず、ステップＳ１０１において、平板状の、例えば、アルカリ金属イオンを含むガラスを準備し、ガラスにフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術により凹部１４と固定部１３とを形成する。その後、凹部１４の内底面１５や基板１１の上面１２にＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｇ等の貴金属をスパッタリング法で成膜し、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術により凹部１４の内底面１５に固定電極３７，３８，３９、及び図示しない配線を形成し、基板１１の上面１２に接続端子１６と図示しない配線を形成する。但し、Ｐｔでは、リフトオフ技術によってパターニングしても良い。これにより、図８に示すような基板１１の準備を完了する。

１．２．２．センサー素子用基板接合工程
ステップＳ１０２において、図８に示すように、基板１１の固定部１３の上にシリコンであるセンサー素子用基板５５を、例えば、陽極接合等で接合する。尚、センサー素子用基板５５には、接続端子１６とセンサー素子用基板５５とが干渉しないように、凹部５６を形成しておく。

１．２．３．センサー素子形成工程
ステップＳ１０３において、図９に示すように、センサー素子用基板５５を薄板化した後に、センサー素子用基板５５を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、可動電極３４，３５，３６が形成された可動体３３を有するセンサー素子３０を形成する。

１．２．４．蓋体準備工程
ステップＳ１０４において、平板状のシリコン基板を準備し、シリコン基板にフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術により凹部２２と貫通孔２５を形成する。その後、貫通孔２５の側面や蓋体２１の上面２４にＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｇ等の貴金属をスパッタリング法で成膜し、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術により貫通孔２５の側面や蓋体２１の上面２４の一部に金属層２６を形成する。これにより、図１０に示すような蓋体２１の準備を完了する。蓋体２１に予め貫通孔２５を形成しておくことで、後述する蓋体接合工程において発生する余分なガスを効率的に排出することができる。

１．２．５．蓋体接合工程
ステップＳ１０５において、図１０に示すように、基板１１の凹部１４の内底面１５と蓋体２１の凹部２２の内底面２３とが対向し、基板１１の凹部１４と蓋体２１の凹部２２とが重なるように、基板１１上に蓋体２１を配置し、基板１１と蓋体２１とを、例えば、陽極接合等で接合する。この工程により、基板１１と蓋体２１との間に、可動体３３を有するセンサー素子３０を収容する。基板１１と蓋体２１との接合は、個片化する際に剥がれない強度を確保すれば良く、陽極接合の他に低融点ガラスフリット接合、金属共晶接合、直接接合等であって良い。但し、この接合過程において、基板１１、蓋体２１、或いは図示しない接合材から発生する脱離ガスを、貫通孔２５から効率的に排出することができる。

１．２．６．アンチスティクション層形成工程
ステップＳ１０６において、図１１に示すように、気相状態とした有機シリコン化合物Ｇを貫通孔２５から基板１１の凹部１４と蓋体２１の凹部２２とで構成される内部空間Ｓに挿入する。気相状態とした有機シリコン化合物Ｇを内部空間Ｓに挿入することで、図１２に示すように、基板１１に設けられた凹部１４の内底面１５及び内側壁と、基板１１に設けられた固定部１３の側壁と、基板１１に設けられた固定電極３７，３８，３９の表面と、蓋体２１に設けられた凹部２２の内底面２３及び内側壁と、センサー素子３０の固定部１３との接合面を除く可動体３３の表面と、にアンチスティクション層５３が形成される。また、貫通孔２５に設けられた金属層２６の表面にもアンチスティクション層５３が形成される。尚、アンチスティクション層５３は、蓋体２１と基板１１とを接合後に設けられるので、蓋体２１と基板１１との接合部５０には配置されない。本実施形態においては、有機シリコン化合物Ｇとして、ヘキサメチルジシラザンを用いた。

１．２．７．アンチスティクション層除去工程
ステップＳ１０７において、例えば、恒温槽等の中にアンチスティクション層５３が形成され、可動体３３と蓋体２１とが接合された基板１１を設置し、加熱することで、図１３に示すように、固定電極３７，３８，３９及び金属層２６の表面に付着したアンチスティクション層５３のみを選択的に除去することができる。また、この時、内部空間Ｓ以外の蓋体２１の外周に付着した有機シリコン化合物Ｇは、外気に晒されて脱離・昇華する。

１．２．８．封止工程
ステップＳ１０８において、図１４に示すように、封止部材５２を貫通孔２５に配置し、その後、レーザー光Ｌを封止部材５２に照射し、封止部材５２を溶融することで、図１５に示すように、貫通孔２５を塞ぎ封止することができる。

本実施形態の物理量センサー１０の製造方法は、センサー素子３０及び蓋体２１と基板１１とを接合した後に、貫通孔２５から有機シリコン化合物Ｇのカップリング剤を挿入し、可動体３３の表面、基板１１に設けられた凹部１４の内底面１５の表面、及び蓋体２１に設けられた凹部２２の内底面２３の表面にアンチスティクション層５３を形成しているので、基板１１又は蓋体２１と可動体３３とが接触してスティクションが生じるのを低減することができる。即ち、センサー素子３０及びそれを覆う外周の空間を全て疎水状態の材料で取り囲むことができる。従って、一定のエネルギーで繰り返す衝突を起因とするスティクション現象を低減することができる。

また、貫通孔２５の封止前に、基板１１に設けられたＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｇ等の貴金属からなる固定電極３７，３８，３９の表面に形成されたアンチスティクション層５３を加熱により取り除いているので、可動体３３の可動電極３４，３５，３６と固定電極３７，３８，３９との間に不要な容量が生じない。そのため、加速度の検出精度の劣化を低減することができる。

２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係る物理量センサー１０ａについて、図１６、図１７、及び図１８を参照して説明する。尚、図１６は、説明する便宜上、蓋体２１を取り外した状態を図示し、物理量センサー１０ａの内部に設けられているアンチスティクション層５３の図示を省略している。また、図１６、図１７、及び図１８において、基板１１ａに設けられている配線の図示を省略している。

本実施形態の物理量センサー１０ａは、第１実施形態の物理量センサー１０に比べ、基板１１ａに設けられた固定部１３ａの構造とセンサー素子３０ａの構造とが異なること以外は、第１実施形態の物理量センサー１０と同様である。尚、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

物理量センサー１０ａの基板１１ａは、図１６及び図１８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１１ａは、図１７に示すように、下方に窪む凹部１４が形成され、凹部１４の内底面１５からセンサー素子３０ａ側に突出している３つの固定部１３ａを有し、固定部１３ａの上にセンサー素子３０ａが接合されている。また、基板１１ａは、凹部１４の内底面１５に、Ｚ方向からの平面視で、センサー素子３０ａと重なる位置に、３つの固定部１３ａを取り囲む固定電極４７が配置されている。

基板１１ａは、凹部２２を有する蓋体２１と接合され、その内側に、センサー素子３０ａを収容する内部空間Ｓが形成されている。

センサー素子３０ａは、図１６に示すように、基板１１ａに設けられた３つの固定部１３ａの上にそれぞれ接合されているＸ方向に並ぶ３つの保持部４１と、保持部４１を挟みＹ方向に並ぶ２つの連結部４２と、を有し、２つの連結部４２の間に３つの保持部４１が配置され、中央の保持部４１と連結部４２とが連結している。また、Ｙ方向プラス側に位置する連結部４２と保持部４１との間隔は、Ｙ方向マイナス側に位置する連結部４２と保持部４１との間隔より長い。

２つの連結部４２は、保持部４１側とは反対側で、２つの連結部４２と３つの保持部４１とを囲む可動体４３に連結している。可動体４３は、Ｙ方向プラス側に位置する連結部４２と保持部４１との間にＸ方向プラス側及びマイナス側にそれぞれ延在する複数の可動電極４４を有している。尚、連結部４２は、バネのようにＹ方向に弾性変形可能であるため、可動体４３がＹ方向に変位可能となる。

中央の保持部４１のＸ方向プラス側及びマイナス側に位置する２つの保持部４１は、それぞれ、斜めＹ方向に延在する固定梁４５と、固定梁４５からＸ方向プラス側及びマイナス側にそれぞれ延在する複数の固定電極４６と、を有している。尚、複数の固定電極４６は、可動電極４４のＹ方向プラス側又はＹ方向マイナス側に配置され、対応する可動電極４４に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなして並んでいる。

このようなセンサー素子３０ａは、Ｙ方向の加速度が加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動体４３が、Ｙ方向に変位する。この変位に伴って、可動電極４４と固定電極４６との間の静電容量の容量値が変化する。そのため、物理量センサー１０ａは、静電容量の容量値の差に基づいてＹ方向の加速度を検出することができる。尚、物理量センサー１０ａ又はセンサー素子３０ａを平面視で９０°回転した状態で配置することにより、Ｘ方向の加速度を検出することができる。

本実施形態の物理量センサー１０ａは、基板１１ａと蓋体２１とにより構成され、センサー素子３０ａを収容する内部空間Ｓにおいて、図１７及び図１８に示すように、基板１１ａに設けられた凹部１４の内底面１５及び内側壁と、基板１１ａに設けられた固定部１３ａの側壁と、蓋体２１に設けられた凹部２２の可動体４３側の面である内底面２３及び内側壁と、センサー素子３０ａの固定部１３ａとの接合面を除く表面と、にアンチスティクション層５３が設けられている。しかし、固定電極４７の表面には、アンチスティクション層５３が選択的に設けられていない。また、基板１１ａと蓋体２１との接合部５０ａにもアンチスティクション層５３は、設けられていない。

このような構成とすることで、Ｙ方向の過度な加速度やＺ方向からの衝撃に対して、可動体４３と蓋体２１との接触によるスティクションを低減することができる。また、可動電極４４の表面と固定電極４６の表面とにアンチスティクション層５３が設けられているので、Ｙ方向の過度な加速度による可動電極４４と固定電極４６とのスティクションを低減することができる。

３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係る物理量センサー１０ｂについて、図１９、図２０、及び図２１を参照して説明する。尚、図１９は、説明する便宜上、蓋体２１を取り外した状態を図示し、物理量センサー１０ｂの内部に設けられているアンチスティクション層５３の図示を省略している。また、図１９、図２０、及び図２１において、基板１１ｂに設けられている配線の図示を省略している。

本実施形態の物理量センサー１０ｂは、第１実施形態の物理量センサー１０に比べ、基板１１ｂに設けられた固定部１０１，１０２，１０３の構造とセンサー素子３０ｂの構造とが異なり、センサー素子３０ｂがＺ軸回りの角速度を検出する角速度センサー素子であること以外は、第１実施形態の物理量センサー１０と同様である。尚、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

物理量センサー１０ｂの基板１１ｂは、図１９及び図２１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１１ｂは、図２０に示すように、下方に窪む凹部１４が形成され、凹部１４の内底面１５からセンサー素子３０ｂ側に突出している複数の固定部１０１，１０２，１０３を有し、固定部１０１，１０２，１０３の上にセンサー素子３０ｂが接合されている。また、基板１１ｂは、凹部１４の内底面１５に、Ｚ方向からの平面視で、センサー素子３０ｂと重なる位置に、固定部１０１，１０２，１０３を取り囲む固定電極１６０が配置されている。

基板１１ｂは、凹部２２を有する蓋体２１と接合され、その内側に、センサー素子３０ｂを収容する内部空間Ｓが形成されている。尚、内部空間Ｓは、真空状態で保持されている。

センサー素子３０ｂは、図１９に示すように、可動体１０４と、駆動用固定電極１３０と、検出用固定電極１４０と、保持部１５０と、を有する。

可動体１０４は、基板１１ｂに設けられた固定部１０３の上に固定された保持部１５０によって、支持されており、基板１１ｂと離間して配置されている。可動体１０４は、第１可動体１０６と、第２可動体１０８と、を有する。第１可動体１０６及び第２可動体１０８は、Ｘ軸に沿って互いに連結されている。

第１可動体１０６及び第２可動体１０８は、両者の境界線Ｔ１に対して、対称となる形状を有する。境界線Ｔ１は、Ｙ軸に沿った直線である。第１可動体１０６の構成について説明し、第２可動体１０８の構成の説明を省略する。

第１可動体１０６は、駆動部１１０と、検出部１２０と、を有する。駆動部１１０は、駆動用支持部１１２と、駆動用バネ部１１４と、駆動用可動電極１１６と、を有する。

駆動用支持部１１２は、例えば、フレーム状の形状を有し、駆動用支持部１１２の内側には、検出部１２０が配置されている。駆動用支持部１１２は、Ｘ方向に延在する第１延在部１１２ａと、Ｙ方向に延在する第２延在部１１２ｂと、により構成される。

駆動用バネ部１１４は、駆動用支持部１１２の外側に配置される。駆動用バネ部１１４の一端は、駆動用支持部１１２の角部の近傍に接続される。駆動用支持部１１２の角部は第１延在部１１２ａと第２延在部１１２ｂとの接続部である。駆動用バネ部１１４の他端は、保持部１５０に接続される。

第１可動体１０６において、駆動用バネ部１１４は４つ設けられている。第１可動体１０６は４つの保持部１５０によって支持されている。

駆動用バネ部１１４は、Ｙ方向に往復しながらＸ方向に延在する形状を有している。複数の駆動用バネ部１１４は、駆動用支持部１１２の中心を通るＸ軸に沿った図示しない仮想線、及び駆動用支持部１１２の中心を通るＹ軸に沿った図示しない仮想線に対して、対称に設けられている。駆動用バネ部１１４を上記のような形状とすることにより、駆動用バネ部１１４が、Ｙ方向及びＺ方向に変形することを抑制し、駆動用バネ部１１４を、駆動部１１０の振動方向であるＸ方向にスムーズに伸縮させることができる。そして、駆動用バネ部１１４の伸縮に伴い、駆動用支持部１１２をＸ方向に振動させることができる。

駆動用可動電極１１６は、駆動用支持部１１２の外側において駆動用支持部１１２の第１延在部１１２ａに接続されて配置される。

駆動用固定電極１３０は、駆動用支持部１１２の外側に配置される。駆動用固定電極１３０の一部は、基板１１ｂに設けられた固定部１０１の上に固定される。駆動用固定電極１３０は、複数設けられ、駆動用可動電極１１６と対向配置される。駆動用固定電極１３０は、櫛歯状の形状を有している。駆動用可動電極１１６は、駆動用固定電極１３０の櫛歯の間に挿入可能な突出部１１６ａを有している。駆動用固定電極１３０と突出部１１６ａとの距離を小さくすることにより、駆動用固定電極１３０と駆動用可動電極１１６との間に作用する静電力を大きくすることができる。

駆動用固定電極１３０及び駆動用可動電極１１６に電圧を印加すると、駆動用固定電極１３０と駆動用可動電極１１６との間に静電力を発生させることができる。これにより、駆動用バネ部１１４がＸ方向に伸縮し、駆動部１１０の駆動用支持部１１２をＸ方向に振動させることができる。

検出部１２０は、駆動部１１０に連結されている。図示の例では、検出部１２０は、駆動用支持部１１２の内側に配置されている。検出部１２０は、検出用支持部１２２と、検出用バネ部１２４と、検出用可動電極１２６と、を有する。

検出用支持部１２２は、例えば、フレーム状の形状を有している。図示の例では、検出用支持部１２２は、Ｘ方向に延在する第３延在部１２２ａと、Ｙ方向に延在する第４延在部１２２ｂと、によって構成されている。

検出用バネ部１２４は、検出用支持部１２２の外側に配置されている。検出用バネ部１２４は、検出用支持部１２２と駆動用支持部１１２とを接続している。より具体的には、検出用バネ部１２４の一端は、検出用支持部１２２の角部の近傍に接続されている。検出用支持部１２２の角部は第３延在部１２２ａと第４延在部１２２ｂとの接続部である。検出用バネ部１２４の他端は、駆動用支持部１１２の第１延在部１１２ａに接続されている。

検出用バネ部１２４は、Ｘ方向に往復しながらＹ方向に延在する形状を有している。図示の例では、検出用バネ部１２４は、第１可動体１０６において、４つ設けられている。複数の検出用バネ部１２４は、検出用支持部１２２の中心を通るＸ軸に沿った図示しない仮想線、及び検出用支持部１２２の中心を通るＹ軸に沿った図示しない仮想線に対して、対称に設けられている。検出用バネ部１２４を上記のような形状とすることにより、検出用バネ部１２４が、Ｘ方向及びＺ方向に変形することを抑制し、検出用バネ部１２４を、検出部１２０の振動方向であるＹ方向にスムーズに伸縮させることができる。そして、検出用バネ部１２４の伸縮に伴い、検出部１２０の検出用支持部１２２をＹ方向に振動させることができる。

検出用可動電極１２６は、検出用支持部１２２の内側に、検出用支持部１２２に接続されて配置されている。図示の例では、検出用可動電極１２６は、Ｘ方向に延在しており、検出用支持部１２２の２つの第４延在部１２２ｂに、接続されている。

検出用固定電極１４０は、検出用支持部１２２の内側に配置されている。検出用固定電極１４０の一部は、基板１１ｂに設けられた固定部１０２の上に固定されている。図示の例では、検出用固定電極１４０は、複数設けられ、検出用可動電極１２６を介して、対向配置されている。

検出用可動電極１２６及び検出用固定電極１４０の数及び形状は、検出用可動電極１２６と検出用固定電極１４０との間の静電容量の変化を検出することができれば、特に限定されない。

次に、Ｚ軸回りの角速度を検出するセンサー素子３０ｂの動作について説明する。
駆動用固定電極１３０及び駆動用可動電極１１６に、電圧を印加すると、駆動用固定電極１３０と駆動用可動電極１１６との間に静電力を発生させることができる。これにより、駆動用バネ部１１４をＸ方向に伸縮させることができ、駆動部１１０をＸ方向に振動させることができる。尚、検出部１２０は、駆動部１１０に連結されているため、検出部１２０も駆動部１１０の振動に伴い、Ｘ方向に振動する。また、第１可動体１０６及び第２可動体１０８は、互いに逆位相で且つ所定の周波数で、Ｘ方向に振動する。

第１可動体１０６及び第２可動体１０８が互いに逆位相でＸ方向に振動している状態で、センサー素子３０ｂにＺ軸回りの角速度ωが加わると、コリオリの力が働き、検出部１２０は、Ｙ方向に変位する。例えば、第１可動体１０６の検出部１２０がＹ方向プラス側に変位すると、第２可動体１０８の検出部１２０は、Ｙ方向マイナス側に変位する。すなわち、第１可動体１０６の検出部１２０と第２可動体１０８の検出部１２０とは、コリオリ力によって、互いに反対方向に変位する。第１可動体１０６の検出部１２０と第２可動体１０８の検出部１２０とは、コリオリ力を受けている間、この動作を繰り返す。

検出部１２０がＹ方向に変位することにより、検出用可動電極１２６と検出用固定電極１４０との間の距離が変化し、検出用可動電極１２６と検出用固定電極１４０との間の静電容量が変化する。センサー素子３０ｂでは、検出用可動電極１２６及び検出用固定電極１４０に電圧を印加することにより、検出用可動電極１２６と検出用固定電極１４０との間の静電容量の変化量を検出し、Ｚ軸回りの角速度を求めることができる。

本実施形態の物理量センサー１０ｂは、基板１１ｂと蓋体２１とにより構成され、センサー素子３０ｂを収容する内部空間Ｓにおいて、図２０及び図２１に示すように、基板１１ｂに設けられた凹部１４の内底面１５及び内側壁と、基板１１ｂに設けられた固定部１０１，１０２，１０３の側壁と、蓋体２１に設けられた凹部２２の可動体４３側の面である内底面２３及び内側壁と、センサー素子３０ｂの固定部１０１，１０２，１０３との接合面を除く表面と、にアンチスティクション層５３が設けられている。しかし、固定電極１６０の表面には、アンチスティクション層５３が選択的に設けられていない。また、基板１１ｂと蓋体２１との接合部５０ｂにもアンチスティクション層５３は、設けられていない。

このような構成とすることで、Ｚ軸回りの過度な角速度やＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向からの衝撃に対して、可動体１０４と蓋体２１との接触によるスティクションを低減することができる。また、駆動用可動電極１１６、検出用可動電極１２６、駆動用固定電極１３０、及び検出用固定電極１４０の表面にアンチスティクション層５３が設けられているので、Ｘ方向やＹ方向からの衝撃に対して、駆動用可動電極１１６と駆動用固定電極１３０とのスティクションや、検出用可動電極１２６と検出用固定電極１４０とのスティクションを低減することができる。

４．第４実施形態
次に、第４実施形態に係る物理量センサー１０ｃについて、図２２を参照して説明する。尚、図２２は、基板１１ｃ及び固定基板２０１に設けられている配線の図示を省略している。

本実施形態の物理量センサー１０ｃは、第１実施形態の物理量センサー１０に比べ、基板１１ｃと蓋体２１ｃの構造が異なり、２つのセンサー素子３０ｃ１，３０ｃ２を有していること以外は、第１実施形態の物理量センサー１０と同様である。尚、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

物理量センサー１０ｃは、図２２に示すように、平板状の基板１１ｃと、２つの貫通部２２０を有する固定基板２０１と、加速度を検出するセンサー素子３０ｃ１と角速度を検出するセンサー素子３０ｃ２とが形成された素子基板２０２と、ガラスフリット５１で接合された蓋体２１ｃと、を有している。

基板１１ｃは、シリコン基板であり、固定基板２０１の２つの貫通部２２０の位置で、２つのセンサー素子３０ｃ１，３０ｃ２にそれぞれ対向する位置にＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｇ等の貴金属からなる２つの固定電極２１０が配置されている。また、基板１１ｃの上には、アルカリ金属イオンを含むガラス材料からなる固定基板２０１が陽極接合等で接合されている。

固定基板２０１は、センサー素子３０ｃ１の可動体３０１と対向する位置と、センサー素子３０ｃ２の可動体３０２と対向する位置と、に貫通部２２０が配置されている。また、固定基板２０１の上に２つのセンサー素子３０ｃ１，３０ｃ２が形成されたシリコン基板からなる素子基板２０２が陽極接合等で接合されている。

素子基板２０２のセンサー素子３０ｃ１，３０ｃ２のそれぞれの保持部３０３と、２つのセンサー素子３０ｃ１，３０ｃ２をそれぞれ囲む枠部３０４と、は固定基板２０１に接合されている。また、２つのセンサー素子３０ｃ１，３０ｃ２をそれぞれ囲む枠部３０４は、ガラスフリット５１によって蓋体２１ｃと接合されている。

そのため、基板１１ｃ、固定基板２０１、素子基板２０２、及び蓋体２１ｃを積層し接合することで、センサー素子３０ｃ１を収容する内部空間Ｓ１とセンサー素子３０ｃ２を収容する内部空間Ｓ２とを形成することができる。センサー素子３０ｃ１の内部空間Ｓ１は、大気圧雰囲気、より具体的には１０，０００～１２０，０００Ｐａ、センサー素子３０ｃ２の内部空間Ｓ２は、真空雰囲気、より具体的には０．１～１０Ｐａの状態で封止されている。即ち、内部空間Ｓ１と内部空間Ｓ２の内部圧力は、異なっている。

尚、蓋体２１ｃには、２つのセンサー素子３０ｃ１，３０ｃ２とそれぞれ対向する位置に、内部空間Ｓ１と内部空間Ｓ２とにそれぞれ連通する２つの貫通孔２５が設けられている。貫通孔２５の側面にＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｇ等の貴金属からなる金属層２６が設けられており、貫通孔２５は、金属層２６と接する封止部材５２によって塞がれ封止されている。

内部空間Ｓ１及び内部空間Ｓ２の中の固定電極２１０、金属層２６、及び封止部材５２の表面を除き、内部空間Ｓ１及び内部空間Ｓ２に接する基板１１ｃ、固定基板２０１、素子基板２０２、及び蓋体２１ｃの表面には、アンチスティクション層５３が設けられている。

このような構成とすることで、過度な加速度や角速度、又はＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向からの衝撃に対して、可動体３０１，３０２と蓋体２１ｃとの接触によるスティクションや可動体３０１，３０２と保持部３０３との接触によるスティクションを低減することができる。

５．第５実施形態
次に、第５実施形態に係る物理量センサー１０～１０ｃを備えている慣性計測装置２０００について、図２３及び図２４を参照して説明する。尚、以下の説明では、物理量センサー１０を適用した構成を例示して説明する。

図２３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。尚、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンやデジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。

慣性計測装置２０００は、アウターケース２１００と、接合部材２２００と、センサーモジュール２３００と、を有し、アウターケース２１００の内部に、接合部材２２００を介在させて、センサーモジュール２３００を挿入した構成となっている。また、センサーモジュール２３００は、インナーケース２３１０と、基板２３２０と、を有する。

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が収容されている。

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基板２３２０が接合されている。

図２４に示すように、基板２３２０の上には、コネクター２３３０、Ｚ軸周りの角速度を検出す角速度センサー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ユニット２３５０などが実装されている。また、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。

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１０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。尚、角速度センサー２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３４０ｚとしては、特に限定されず、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。

また、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１０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、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、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。尚、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。

このような慣性計測装置２０００は、物理量センサー１０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。

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…物理量センサー、１１…基板、１２…上面、１３…固定部、１４…凹部、１５…内底面、１６…接続端子、２１…蓋体、２２…凹部、２３…内底面、２４…上面、２５…貫通孔、２６…金属層、３０…センサー素子、３１…保持部、３２…支持梁、３３…可動体、３４…第１可動電極、３５…第２可動電極、３６…第３可動電極、３７…第１固定電極、３８…第２固定電極、３９…第３固定電極、５０…接合部、５２…封止部材、５３…アンチスティクション層、５５…センサー素子用基板、５６…凹部、２０００…慣性計測装置、Ｇ…有機シリコン化合物、Ｊ１…回転軸、Ｌ…レーザー光、Ｓ…内部空間。

Claims (9)

1. 基板と、
   前記基板に設けられた固定部に固定され、所定方向に変位可能な可動体と、
   前記可動体に設けられた可動電極と、
   前記基板に設けられ、金属、前記金属の合金、又は窒化物からなる表面を有する固定電極と、
   前記基板とともに前記可動体を収容する蓋体と、
   前記基板又は前記蓋体における、前記可動体が接触可能な位置に設けられ、前記固定電極の前記表面には設けられないように、選択的に配置されたアンチスティクション層と、
   を備える、
   物理量センサー。
2. 前記蓋体を厚み方向に貫通する貫通孔と、前記貫通孔の側面に設けられた金属層と、前記金属層に接しており且つ前記貫通孔を塞ぐ封止部材と、を有し、
   前記アンチスティクション層は、前記蓋体の前記可動体側の面に設けられ、前記金属層と前記封止部材との間には設けられないように、配置されている、
   請求項１に記載の物理量センサー。
3. 前記アンチスティクション層は、前記蓋体と前記基板との接合部には設けられないように、配置されている、
   請求項１又は請求項２に記載の物理量センサー。
4. 前記金属は、貴金属である、
   請求項２に記載の物理量センサー。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の物理量センサーと、
   前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、
   を備える、
   慣性計測装置。
6. 基板上に、前記基板に設けられた固定部に固定され、所定方向に変位可能な可動体と、前記可動体に設けられた可動電極と、前記基板に設けられ、金属、前記金属の合金、又は窒化物からなる表面を有する固定電極と、を形成する工程と、
   貫通孔を有する蓋体を準備する工程と、
   前記蓋体を前記基板に接合して、前記蓋体と前記基板との間に前記可動体を収容する工程と、
   前記貫通孔を介して、前記蓋体、前記可動体、及び前記基板の表面にアンチスティクション層を形成する工程と、
   前記蓋体、前記可動体、前記基板を加熱して、前記固定電極上の前記アンチスティクション層を除去する工程と、
   前記貫通孔を塞ぐ工程と、
   を有する、
   物理量センサーの製造方法。
7. 前記金属は、貴金属である、
   請求項６に記載の物理量センサーの製造方法。
8. 前記蓋体を準備する工程において、前記貫通孔の側面に金属層を形成する工程をさらに有する、
   請求項６又は請求項７に記載の物理量センサーの製造方法。
9. 前記金属層は、貴金属である、
   請求項８に記載の物理量センサーの製造方法。

Images