JP2023080597A - 物理量センサー及び慣性計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過度の衝撃による不具合を回避できる物理量センサー等の提供。
【解決手段】物理量センサー１は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２の少なくとも一方の方向での物理量を検出する。そして基板２に設けられた固定電極部２０と、固定電極部１０の固定電極１６に可動電極２６が対向するように設けられる可動電極部２０を有する可動体６０と、基板２に固定された固定部４０と、一端が固定部４０に接続され、他端が可動体６０に接続された支持梁４２と、可動体６０の変位を規制する規制部５０と、を含む。そして規制部５０は、一端が可動体６０に接続され、第１方向ＤＲ１に延在する第１部分５１と、一端が第１部分５１の他端に接続され、第２方向ＤＲ２に延在する第２部分５２を含む。
【選択図】 図１１

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。

特許文献１には、加速度等の物理量を検出する物理量センサーが開示されている。当該物理量センサーは、Ｘ軸及びＹ軸方向の加速度を検出し、Ｘ軸、Ｙ軸のそれぞれにＸＹ平面内の変位を制限するストッパーを有している。

特開２０１１－２４７７１４号公報

特許文献１に開示された物理量センサーによると、当該物理量センサーに過度の衝撃が加わった場合、物理量センサーの不具合を生じさせるという問題がある。

本開示の一態様は、基板に平行で互いに直交する２つの方向を第１方向及び第２方向としたとき、前記第１方向及び前記第２方向の少なくとも一方の方向での物理量を検出する物理量センサーであって、基板に設けられた固定電極部と、前記固定電極部の固定電極に可動電極が対向するように設けられる可動電極部を有する可動体と、前記基板に固定された固定部と、一端が前記固定部に接続され、他端が前記可動体に接続された支持梁と、前記可動体の変位を規制する規制部と、を含み、前記規制部は、一端が前記可動体に接続され、前記第１方向に延在する第１部分と、一端が前記第１部分の他端に接続され、前記第２方向に延在する第２部分と、を含む物理量センサーに関係する。

また本開示の他の態様は、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。

本実施形態の物理量センサーの構成例。 本実施形態の物理量センサーの断面視での概略図。 本実施形態の物理量センサーの断面視での概略図。 本実施形態の物理量センサーの断面視での概略図。 検出部の平面図。 検出部の平面図。 検出部の平面図。 検出部の平面図。 検出部の動作説明図。 検出部の動作説明図。 本実施形態の物理量センサーの規制部の平面図。 本実施形態の物理量センサーの変形例。 本実施形態の物理量センサーの変形例の規制部の平面図。 本実施形態の物理量センサーの第１詳細例。 規制部の応力分布の例。 規制部の応力分布の例。 本実施形態の物理量センサーの第１詳細例の変形例。 本実施形態の物理量センサーの第２詳細例。 本実施形態の物理量センサーの第３詳細例。 本実施形態の物理量センサーの第４詳細例。 物理量センサーを有する慣性計測装置の概略構成を示す分解斜視図。 物理量センサーの回路基板の斜視図。

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。

１．物理量センサー
本実施形態の物理量センサー１の構成例について、水平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を参照して説明する。図１は、本実施形態の物理量センサー１の基板２に直交する方向での平面視における平面図である。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。

なお、図１や後述の図２～図２０では、説明の便宜のために各部材の寸法や部材間の間隔等は模式的に示されており、また、全ての構成要素を示してはいない。例えば電極配線、電極端子等については図示を省略している。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、速度、圧力、変位、角速度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。また図１において互いに直交する方向を第１方向ＤＲ１、第２方向ＤＲ２、第３方向ＤＲ３としている。第１方向ＤＲ１、第２方向ＤＲ２、第３方向ＤＲ３は、各々、例えばＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向であるが、これに限定されない。例えば、Ｚ軸方向に対応する第３方向ＤＲ３は、物理量センサー１の基板２に直交する方向であり、例えば鉛直方向である。例えば、Ｘ軸方向に対応する第１方向ＤＲ１、Ｙ軸方向に対応する第２方向ＤＲ２は、第３方向ＤＲ３に直交する方向であり、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に沿った面であるＸＹ平面は例えば水平面に沿っている。また第４方向ＤＲ４は第３方向ＤＲ３の反対方向であり、例えば、Ｚ軸方向の反対方向側の方向である。なお「直交」は、９０°で交わっているものの他、９０°から若干傾いた角度で交わっている場合も含むものとする。またＸＹ平面をＺ軸方向から見た場合を平面視とする。

図１に示すように本実施形態の物理量センサー１は、基板２と、可動体６０と、固定部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄと、固定電極部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄと、支持梁４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄと、規制部５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄと、を含む。また可動体６０は、質量部６２、可動電極部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを含む。そして、物理量センサー１は検出部ＺＡ、ＺＢ、ＺＣ、ＺＤにおいて、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２の少なくも一方での物理量、例えば加速度を検出する。検出部ＺＡは第１検出素子ＺＡ１と第２検出素子ＺＡ２を含む。同様に、検出部ＺＢは第１検出素子ＺＢ１と第２検出素子ＺＢ２を含み、検出部ＺＣは第１検出素子ＺＣ１と第２検出素子ＺＣ２を含み、検出部ＺＤは第１検出素子ＺＤ１と第２検出素子ＺＤ２を含む。

基板２は、例えば半導体シリコンで構成されたシリコン基板又はホウケイ酸ガラスなどのガラス材料で構成されたガラス基板などである。但し、基板２の構成材料としては、特に限定されず、石英基板又はＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板等を用いてもよい。

固定電極部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、検出部ＺＡ、ＺＢ、ＺＣ、ＺＤのそれぞれにおいて、プローブとして設けられている。固定電極部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、後述の図５等に示すように、それぞれ、複数の固定電極１１、複数の固定電極１２、複数の固定電極１３、複数の固定電極１４を含む。そして、これらの電極は固定電極群を構成している。図２は、第２方向ＤＲ２での固定電極部１０Ａ、１０Ｃ、固定電極支持部３Ａ、３Ｃ、可動体６０、基板２の配置関係を概略的に示す図である。固定電極部１０Ａ、１０Ｃは、基板２に、それぞれ固定電極支持部３Ａ、固定電極支持部３Ｃにより固定されている。そして、可動体６０は後述の図４で説明するように、支持梁４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄを介して基板２に連結されている。また図３は、第１方向ＤＲ１での固定電極部１０Ｂ、１０Ｄ、固定電極支持部３Ｂ、３Ｄ、可動体６０、基板２の配置関係を概略的に示す図である。固定電極部１０Ｂ、１０Ｄは、基板２に、それぞれ固定電極支持部３Ｂ、固定電極支持部３Ｄにより固定されている。なお、以下の説明では、適宜、固定電極１１、１２、１３、１４を、総称して固定電極１６と記載する。

固定部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄは、支持梁４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄを介して、可動体６０を基板２に連結させている。固定部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄはそれぞれ基板２に設けられている。

図４は、第２方向ＤＲ２での可動体６０、支持梁４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、固定部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄの配置、接続関係を概略的に示す図である。図４に示すように、物理量センサー１の可動体６０は、支持梁４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄを介して、それぞれ、固定部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄに連結され、基板２に対してＸＹ平面の一定範囲内で動くことができるようになっている。

質量部６２は、可動体６０が後述の図９、図１０で説明するＸＹ方向での運動をする際のマスとして機能する。図１に示すように、質量部６２は、第３方向ＤＲ３からの平面視で、矩形の形状になっており、可動体６０の質量の主要部分である。そして、質量部６２を可動体６０の基部として、Ｘ方向側、Ｙ方向側、－Ｘ方向側、－Ｙ方向側に、可動電極部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄがそれぞれ設けられている。

可動電極部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、それぞれ検出部ＺＡ、ＺＢ、ＺＣ、ＺＤのプローブとして設けられている。図５、図６、図７、図８は、検出部ＺＡ、ＺＢ、ＺＣ、ＺＤを、それぞれ第３方向ＤＲ３の平面視で見た場合の構成を概略的に示す図である。可動電極部２０Ａは、図５に示すように複数の可動電極２１を有しており、これらは可動電極群を構成している。可動電極部２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄも図６、図７、図８に示すように、それぞれ複数の可動電極２２、複数の可動電極２３、複数の可動電極２４を有している。そして複数の可動電極２２、複数の可動電極２３、複数の可動電極２４は、それぞれ可動電極群を構成している。また検出部ＺＡにおいては、可動電極２１が基部にあたる質量部６２から第１方向ＤＲ１に延出して設けられ、固定電極部１０Ａから－Ｘ方向に延出して設けられる固定電極１１と第２方向ＤＲ２で交互に対向するように設けられている。そして、検出部ＺＡの第１検出素子ＺＡ１と第２検出素子ＺＡ２は、固定電極１１と可動電極２１の配置が異なっている。図５に示すように、第１検出素子ＺＡ１では可動電極２１が固定電極１１の－Ｙ方向側に近接するように配置され、第２検出素子ＺＡ２では可動電極２１が固定電極１１の＋Ｙ方向側に近接するように配置されている。また図６、図７、図８に示すように、検出部ＺＢでは固定電極１２と可動電極２２が、検出部ＺＣでは固定電極１３と可動電極２３が、検出部ＺＤでは固定電極１４と可動電極２４が、それぞれ交互に対向するように設けられている。そして、図６に示すように検出部ＺＢの第１検出素子ＺＢ１と第２検出素子ＺＢ２は、検出部ＺＡの場合と同様に、固定電極１２と可動電極２２の配置が異なっている。具体的には、第１検出素子ＺＢ１では、可動電極２２が固定電極１２の－Ｘ方向側に近接するように配置され、第２検出素子ＺＢ２では可動電極２２が固定電極１２の＋Ｘ方向側に近接するように配置されている。また図７に示すように検出部ＺＣの第１検出素子ＺＣ１と第２検出素子ＺＣ２についても、固定電極１３と可動電極２３の配置が異なっており、図８に示すように検出部ＺＤの第１検出素子ＺＤ１と第２検出素子ＺＤ２についても、固定電極１４と可動電極２４の配置が異なっている。なお、以下においては、適宜、可動電極２１、可動電極２２、可動電極２３、可動電極２４を、総称して可動電極２６と記載する。

次に本実施形態の物理量センサー１の基本的な動作について説明する。可動体６０は、可動体６０の各コーナー部で支持梁４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄを介して、それぞれ固定部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄに連結されている。そして、可動体６０は、外部から力を受けていない状態では、平衡位置で静止しているが、外部から力を受けるとＸＹ平面内で自由に動くことができるようになっている。

図９、図１０は、本実施形態の物理量センサー１の第３方向ＤＲ３の平面視における動作を静止状態と加速度を受けた状態のそれぞれについて説明する図である。図９は、検出部ＺＡの動作を説明する図である。まず、初期状態では可動体６０は、支持梁４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄに連結されており、平衡位置において静止した状態にある。そして、検出部ＺＡでは、固定電極１１と可動電極２１は、所定の対向距離を隔てて、第２方向ＤＲ２に沿って並んで配置されている。ここで第１検出素子ＺＡ１では、前述した通り固定電極１１と可動電極２１は、可動電極２１が固定電極１１の－Ｙ方向側に近接するように、第３方向ＤＲ３の平面視で第２方向ＤＲ２に沿って並んで配置されている。また第２検出素子ＺＡ２では、固定電極１１と可動電極２１は、可動電極２１が固定電極１１の＋Ｙ方向側に近接するように、第３方向ＤＲ３の平面視で第２方向ＤＲ２に沿って並んで配置されている。そして、第２方向ＤＲ２と反対方向の加速度が生じると、可動電極２１が第２方向ＤＲ２に変位する。これにより、検出部ＺＡの第１検出素子ＺＡ１では前述した近接して配置されている固定電極１１と可動電極２１の対向距離はさらに小さくなり、第２検出素子ＺＡ２では近接して配置されている固定電極１１と可動電極２１の対向距離は引き離されて大きくなる。一方、第２方向ＤＲ２の加速度が生じると、可動電極２１が第２方向ＤＲ２と反対方向側に変位する。このため、第１検出素子ＺＡ１では近接して配置されている固定電極１１と可動電極２１の対向距離は引き離されて大きくなり、第２検出素子ＺＡ２では近接して配置されている固定電極１１と可動電極２１の対向距離はさらに小さくなる。検出部ＺＣにおいても同様に、第２方向ＤＲ２の加速度が生じた場合、第１検出素子ＺＣ１における固定電極１３と可動電極２３の対向距離が例えば増加すると、第２検出素子ＺＣ２における固定電極１３と可動電極２３の対向距離は減少する。

図１０は、検出部ＺＢの動作を説明する図である。図９の場合と同様に、初期状態では可動体６０は平衡位置において静止した状態にある。そして、検出部ＺＢでは、固定電極１２と可動電極２２は、所定の対向距離を隔てて、第１方向ＤＲ１に沿って並んで配置されている。ここで第１検出素子ＺＢ１では、前述した通り固定電極１２と可動電極２２は、可動電極２２が固定電極１２の－Ｘ方向側に近接するように、第３方向ＤＲ３の平面視で第１方向ＤＲ１に沿って並んで配置されている。また第２検出素子ＺＢ２では、固定電極１２と可動電極２２は、可動電極２２が固定電極１２の＋Ｘ方向側に近接するように、第３方向ＤＲ３の平面視で第２方向ＤＲ２に沿って並んで配置されている。そして、第１方向ＤＲ１側の加速度が生じると、可動電極２２が第１方向ＤＲ１と反対方向側に変位する。これにより、検出部ＺＢの第１検出素子ＺＢ１では、前述した近接して配置されている固定電極１２と可動電極２２の対向距離は引き離されて大きくなり、第２検出素子ＺＢ２では近接して配置されている固定電極１２と可動電極２２の対向距離はさらに接近して小さくなる。一方、第１方向ＤＲ１と反対方向側の加速度が生じると、可動電極２２が第１方向ＤＲ１側に変位する。このため、第１検出素子ＺＢ１では近接して配置されている固定電極１２と可動電極２２の対向距離はさらに接近して小さくなり、第２検出素子ＺＢ２では近接して配置されている固定電極１２と可動電極２２の対向距離は引き離されて大きくなる。検出部ＺＤにおいても同様に、第１方向ＤＲ１の加速度が生じた場合、第１検出素子ＺＤ１における固定電極１４と可動電極２４の対向距離が例えば増加すると、第２検出素子ＺＤ２における固定電極１４と可動電極２４の対向距離は減少する。従って、例えば第１方向ＤＲ１側の加速度が生じた場合、第１検出素子ＺＢ１、ＺＤ１での静電容量Ｃの減少ΔＣ１と、第２検出素子ＺＢ２、ＺＤ２での静電容量Ｃの増加ΔＣ２の差分ΔＣ１－ΔＣ２を検出することで、第１方向ＤＲ１の加速度を検出できる。また各検出部における静電容量の変化の検出は、例えば不図示の差動増幅回路ＱＶに、固定電極部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、可動電極部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが接続されることで実現できる。

次に、物理量センサー１の各コーナー部付近の詳細な構成について図１１等を用いて説明する。以下の説明では、第３方向ＤＲ３の平面視において、可動体６０の固定部４０Ａに近いコーナー部を第１コーナー部とする。同様に、固定部４０Ｂに近いコーナー部を第２コーナー部、固定部４０Ｃに近いコーナー部を第３コーナー部、固定部４０Ｄに近いコーナー部を第４コーナー部とする。そして、物理量センサー１の第１コーナー部付近の配置構成を例に説明をするが、第２コーナー部、第３コーナー部及び第４コーナー部についても同様のことがいえる。また、以下においては適宜、第１コーナー部、第２コーナー部、第３コーナー部、第４コーナー部での固定電極部１０Ａ～１０Ｄ、可動電極部２０Ａ～２０Ｄ、固定部４０Ａ～４０Ｄ、検出部ＺＡ～ＺＤ、支持梁４２Ａ～４２Ｄ、規制部５０Ａ～５０Ｄを、各々、固定電極部１０、可動電極部２０、固定部４０、検出部Ｚ、支持梁４２、規制部５０と総称する。また、第１コーナー部、第２コーナー部、第３コーナー部、第４コーナー部での第１部分、第２部分、第３部分等も、各々、第１部分５１、第２部分５２、第３部分５３等と総称する。

図１１は、物理量センサー１の第１コーナー部付近の平面図である。物理量センサー１の支持梁４２は、可動体６０を固定部４０を介して基板２に連結する。支持梁４２は、第３方向ＤＲ３の平面視で、基板２の各コーナー部付近に設けられている。支持梁４２は、第３方向ＤＲ３の平面視において、例えば細線状になっており、その一端が可動体６０の質量部６２に接続され、他端が固定部４０に接続されている。そして、例えば図１１に示すような細線が蛇腹状に折り重ねられた形状により、支持梁４２は、ＸＹ平面内で歪み、変形することができるようになっている。

規制部５０は、可動体６０の動きを一定の範囲内に制限する。規制部５０は、図１１に示すように可動体６０の質量部６２の各コーナー部付近に設けられている。規制部５０は、第１部分５１、第２部分５２、第３部分５３を含む。第１部分５１は、一端が可動体６０の質量部６２の平面視におけるコーナー部付近に接続され、質量部６２のコーナー部から第１方向ＤＲ１に沿って延在するように設けられている。第２部分５２は、一端が第１部分５１の質量部６２と接続されていない他端に接続され、第２方向ＤＲ２に沿って延在するように設けられている。第３部分５３は、図１１に示すように、平面視において例えば凹６角形の形状になっている。そして、凸角のコーナー部の１つが第２部分５２の他端に接続され、凹角のコーナー部を構成する２辺が、固定部４０に対向するように配置されている。

以上のように、本実施形態の物理量センサー１は、基板２に平行で互いに直交する２つの方向を第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２としたとき、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２の少なくとも一方の方向での物理量を検出する。そして、基板２に設けられた固定電極部１０と、固定電極部１０の固定電極１６に可動電極２６が対向するように設けられる可動電極部２０を有する可動体６０と、基板２に固定された固定部４０と、一端が固定部４０に接続され、他端が可動体６０に接続された支持梁４２と、可動体６０の変位を規制する規制部５０と、を含む。そして、規制部５０は、一端が可動体６０に接続され、第１方向ＤＲ１に延在する第１部分５１と、一端が第１部分５１の他端に接続され、第２方向ＤＲ２に延在する第２部分５２と、を含む。

本実施形態によれば、固定電極部１０と、固定電極部１０の固定電極１１、１２に可動電極２１、２２が対向する可動電極部２０を有する可動体６０と、基板２に固定された固定部４０が一端に接続され、他端に可動体６０に接続される支持梁４２とが設けられることで、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２の少なくとも一方の方向での加速度等の物理量を検出できるようになる。そして本実施形態では、可動体６０の変位を規制する規制部５０が設けられる。この規制部５０は、例えば可動体６０の変位に伴い変位し、物理量センサー１の他の部分に規制部５０が接触することで、可動体６０の変位を規制する部材である。そしてこの規制部５０が、一端が可動体６０に接続され、第１方向ＤＲ１に延在する第１部分５１と、一端が第１部分５１の他端に接続され、第２方向ＤＲ２に延在する第２部分５２を含む。このようにすれば、外部からの衝撃や振動により、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２を含む面内方向において可動体６０が大きく変位し、規制部５０が、ストッパー等の物理量センサー１の他の部分にぶつかって衝撃を受けた場合にも、規制部５０の第１部分５１や第２部分５２による弾性機能により、この衝撃を吸収できるようになる。従って、面内方向の衝撃の向きに関係なく衝撃を吸収できるようになり、耐衝撃に対して強い物理量センサー１を提供することが可能になる。

またＸ軸、Ｙ軸のそれぞれにストッパーを設けて、それに対して弾性機構を設けた場合、別途スペースが必要になるが、本実施形態では、弾性機構がＬ字型になっており、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向それぞれの弾性機能を有するため、物理量センサー１の小型化に有効である。

また前述した通り、本実施形態では、規制部５０は第１部分５１、第２部分５２に加えて、第３部分５３を含んでいてもよい。即ち、本実施形態において、規制部５０は固定部４０に対向する第３部分５３を含んでいる。

ＸＹ平面内の加速度を検出する物理量センサーとして、特許文献１に開示される物理量センサーがある。当該物理量センサーにおいても、可動体にあたる部分が動く範囲を一定の範囲に制限するストッパーがＸ軸とＹ軸にそれぞれ設けられている。これにより、物理量センサーに過度の衝撃が加わった場合において、可動体の可動範囲を一定の範囲に制限することができる。しかし、当該物理量センサーのストッパーには弾性機能がないため、過度の衝撃により、特定の場所に応力が集中し、破断するおそれがある。また、このような過度の衝撃により、可動電極が勢いよく固定電極に接触し、くっ付いてしまうスティッキングの問題を生ずるおそれもある。このように、ＸＹ平面内の加速度を検出する物理量センサーにおいて、過度の衝撃に伴う破断やスティッキング等の不具合を回避しつつ、可動体の可動範囲を一定範囲に制限する必要がある。

この点、本実施形態では、規制部５０は固定部４０に対向する第３部分５３を含んでいるため、物理量センサー１に第１方向ＤＲ１の過度の衝撃が加わった場合、可動体６０は第１方向ＤＲ１と反対方向側に変位し、第３部分５３の第１面Ｓ１が、固定部４０の対向する面にぶつかり、過度の変位を抑制できる。また、この場合、第３方向ＤＲ３の平面視でＬ字形状である規制部５０が撓むことで、物理量センサー１に加わった過度の衝撃を吸収することができる。同様に、物理量センサー１に第２方向ＤＲ２と反対方向側の過度の衝撃が加わった場合、可動体６０は第２方向ＤＲ２に変位し、第３部分５３の第２面Ｓ２が、固定部４０の対向する面にぶつかり、過度の変位を抑制できる。また、この場合も、規制部５０のＬ字形状が撓むことで、物理量センサー１に加わった過度の衝撃を吸収することができる。

また図１１に示すように、本実施形態の物理量センサー１の固定部４０は、第１方向ＤＲ１側に第１凸部７１を有し、第２方向ＤＲ２と反対方向側に第２凸部７２を有していてもよい。そして、第１凸部７１は、規制部５０の第３部分５３の第１面Ｓ１に向かって、延出するように設けられている。また第２凸部７２は、第３部分５３の第２面Ｓ２に向かって延出するように設けられている。そして、固定電極１１と可動電極２１の対向距離に対して、第２凸部７２と第２面Ｓ２の距離は小さくなっている。

即ち、本実施形態の物理量センサー１において、固定部４０は、第３部分５３の第１面Ｓ１に第１方向ＤＲ１において対向する第１凸部７１と、第３部分５３の第２面Ｓ２に第２方向ＤＲ２において対向する第２凸部７２と、を含んでいる。

このようにすれば、衝撃等の大きな加速度が印加されたときに第２凸部７２と第２面Ｓ２に接触し、それ以上の変位が抑制される。よって、固定電極１１と可動電極２１が直接接触することが避けられ、固定電極１１と可動電極２１が接触することによる破損が防がれる。また、第２凸部７２が凸形状となっているのは、第２凸部７２と第２面Ｓ２の接触面積が大きいと、スティッキングによる貼りつきが発生する恐れがあるためである。なお、上記では、固定電極１１と可動電極２１と第２凸部７２と第２面Ｓ２の関係の例を説明したが、固定電極１２と可動電極２２と第１凸部７１と第１面Ｓ１の関係についても同様のことがいえる。

また本実施形態では、可動体６０は、固定電極部１０に対し、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に変位可能に構成されていてもよい。

前述したように、このようにすればＸＹ平面内の加速度に応じて、可動体６０が第１方向ＤＲ１又は第２方向ＤＲ２に変位することができる。そして、これに伴い固定電極１６と可動電極２６の対向距離が増減する。従って、検出部Ｚにおける静電容量の変化を検出することで、ＸＹ平面内での加速度が検出できる。

また本実施形態では、図１１に示すように、支持梁４２は、規制部５０の第１部分５１と第２部分５２とに囲まれた領域に配置してもよい。

このようにすれば、物理量センサー１のコーナー部に固定部４０と、弾性機能を持つ規制部５０、支持梁４２を、デッドスペースを作らず、コンパクトに配置することができる。従って、物理量センサー１の小型化が可能になる。

また本実施形態では、支持梁４２は、第１方向ＤＲ１に延在する第１支持梁部４３と、一端が第１支持梁部４３に接続され、第２方向ＤＲ２に延在する第２支持梁部４４と、を含んでいてもよい。

支持梁４２に、第１支持梁部４３と第２支持梁部４４を設けることで、第１方向ＤＲ１での可動体６０の変位に対しては、第２支持梁部４４がバネとして機能し、第２方向ＤＲ２での可動体６０の変位に対しては、第１支持梁部４３がバネとして機能するようになる。このため、物理量センサー１の各コーナー部に１つの支持梁４２を設ければ、可動体６０の第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２を含む平面内での可動性を確保できる。

また本実施形態では、質量部６２は、第３方向ＤＲ３からの平面視で、例えば矩形の形状になっている。そして、質量部６２は、例えば第１コーナー部の頂点付近で、規制部５０の第１部分５１の一端と接続されていてもよい。即ち、本実施形態では、規制部５０の第１部分５１の一端が接続される質量部６２を含んでもよい。

このようにすれば、規制部５０は、加速度を受けてＸＹ平面内を動く可動体６０と一体となって動くことができる。このため、質量部６２を有する可動体６０が過度に動いた場合、第１部分５１、第２部分５２に連結された第３部分５３が、固定部４０にぶつかり、規制部５０全体が撓むようになる。従って、物理量センサー１に加わった過度の衝撃を規制部５０で吸収できるようになる。

また、図１、図１１で説明した通り、本実施形態では、第３方向ＤＲ３の平面視において、固定部４０と規制部５０は、例えば矩形形状の可動体６０の頂点のうち、第１コーナー部に近い頂点の外側に隣接するように配置されている。即ち、本実施形態では、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に直交する第３方向ＤＲ３の平面視において、固定部４０及び規制部５０は、基板２のコーナー部に配置されている。

このようにすれば、可動体６０の第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２を含む平面内での可動性を確保でき、また基板２のコーナー部に固定部４０と規制部５０をデッドスペースができないように配置できる。

また前述した通り、本実施形態では、固定電極部１０の固定電極群は、複数の固定電極１６を有しており、可動電極部２０の可動電極群は、複数の可動電極２６を有している。そして、検出部Ｚにおいて、固定電極１６と可動電極２６は、第１方向ＤＲ１或いは第２方向ＤＲ２で交互に対向するように配置されている。このように本実施形態の物理量センサー１は、固定電極部１０は、固定電極群を含み、可動電極部２０は、第１方向ＤＲ１又は第２方向ＤＲ２において、固定電極部１０の固定電極群の各固定電極１６に各可動電極２６が対向する可動電極群を含む。

本実施形態によれば、固定電極部１０が、複数の固定電極１６を有する固定電極群を有し、可動電極部２０が、複数の可動電極２６を有する可動電極群を有している。そして、例えば、質量部６２の各辺に沿って、固定電極１６と可動電極２６からなるキャパシターを多数設けることができる。従って、可動体６０のＸＹ平面内での変位を多数のキャパシターの静電容量の変化として検出することができるため、加速度の検出感度の向上が図られる。

図１２は、本実施形態の他の構成例である。図１２に示す構成例は、第２方向ＤＲ２に沿った単軸方向の加速度を検出する物理量センサー１である。このため、図１に示す構成例と異なり、検出部ＺＢ、ＺＤ、固定電極部１０Ｂ、１０Ｄは設けられていない。また可動体６０は、可動電極部２０Ｂ、２０Ｄを有していない。図１３は、図１２に示す構成例の第１コーナー部付近の平面視における図である。図１の構成例の第１コーナー部付近の平面視を示す図１１と比較して、支持梁４２は、第１支持梁部４３を有しており、第２支持梁部４４は有していない。そして、第１支持梁部４３は、第１方向ＤＲ１に沿った複数の細線が蛇腹状に繋がった形状になっている。また固定部４０の第２凸部７２は、図１１の場合と異なり、第２方向ＤＲ２側に方向に延在するように設けられている。

このような単軸の加速度を検出する物理量センサー１に対しても、本実施形態を適用することができ、上記と同様な効果を得ることができる。なお、図１２に示す構成例を変形すれば、第１方向ＤＲ１の加速度を検出する物理量センサー１にも適用できる。

２．詳細な構成例
次に本実施形態の物理量センサー１の詳細な構成例について説明する。図１４は本実施形態の物理量センサー１の第１詳細例である。図１４は、固定部４０等を含むコーナー部を第３方向ＤＲ３の平面視で見た図である。図１の構成例との違いは、規制部５０の第１部分５１と第２部分５２の接続部分に凸部７６を有している点である。凸部７６は、第３方向ＤＲ３の平面視において、例えば図１に示すような形状をしている。

図１５、図１６は、本実施形態の物理量センサー１の規制部５０に外部から力Ｆが加わった場合の応力分布を、第３方向ＤＲ３の平面視で示した図である。図１５は、図１の構成例における応力分布を示し、図１６は、第１詳細例における応力分布を示す。具体的には、図１５、図１６において、可動体６０の質量部６２はＸＹ平面上の特定の位置に固定されており、規制部５０は質量部６２と接続されている。そして、規制部５０の第３部分５３の三角の印で示した部分に－Ｙ方向の力Ｆが加えられている。ここで、図１５、図１６のＳＴ１、ＳＴ２のパターンで示す領域は伸張応力が発生して部分であることを示し、ＳＴ１のパターンは伸張応力は中程度の場合を、ＳＴ２のパターンは伸張応力が高い場合を示している。また図１５、図１６のＳＲ１、ＳＲ２のパターンで示す領域は収縮応力が発生している部分であることを示し、ＳＲ１のパターンは収縮応力が中程度の場合を、ＳＲ２のパターンは収縮応力が高い場合を示している。

まず、図１５に示す規制部５０に凸部７６が設けられていない構成例では、第３方向ＤＲ３の平面視において、主に第１部分５１と第２部分５２の接続部分と、規制部５０と質量部６２の接続部分と、第３部分５３の＋Ｘ方向側に応力が発生していることがわかる。具体的には、図１５においてｃ１で示す第１部分５１と第２部分５２の接続部分の角部の内側では、ＳＲ２のパターンで示される強い収縮応力が発生している。また、ｄ１で示す当該角部の外側では、ＳＴ１のパターンで示される中程度の伸張応力が生じている。また、規制部５０と質量部６２の接続部分においては、ａ１で示す第１部分５１の＋Ｙ方向側の部分では、ＳＴ１、ＳＴ２のパターンで示される中程度以上の伸張応力が、ｂ１で示す第１部分５１の－Ｙ方向側の部分では、ＳＲ１、ＳＲ２のパターンで示される中程度以上の収縮応力が生じている。

一方、図１６に示す規制部５０に凸部７６を設けた場合についても、概ね上記と同様の傾向で規制部５０に応力分布が生じていることがわかる。しかし、凸部７６を設けた構成では、図１６にｃ２、ｄ２、ｅ２で示した規制部５０の角部付近で応力が広範囲で分布していることがわかる。具体的には、ｃ２で示されるＬ字の角部の内側部分では、ＳＲ１、ＳＲ２のパターンで示される中程度以上の応力が、図１５に示す場合と比べて、より広範囲に分布している。また、図１６の構成例では、ＳＴ１、ＳＴ２のパターンで示される伸張応力が、ｄ２、ｅ２で示す部分に発生している。そして、図１５の構成例の場合と比べて、伸張応力の発生する領域は広範囲に及んでいる。また、規制部５０と質量部６２の接続部分においては、ｂ２で示す第１部分５１の－Ｙ方向側の部分で、ＳＲ２のパターンで示される高い収縮応力が発生した領域が増えている。

このように図１に示す単純なＬ字形状から、第１詳細例にようにＬ字形状の角部に凸部７６を設けた構造にした場合、応力が発生する領域は広範囲に及び、規制部５０は、より撓みやすくなることがわかる。即ち、規制部５０の一部に応力が集中して、規制部５０が破断することを防ぐ効果がある。このように本実施形態の物理量センサー１は、規制部５０は、第１部分５１と第２部分５２との接続部に設けられた凸部７６を含んでいてもよい。

このようにすれば、第３方向ＤＲ３の平面視で、規制部５０を単純なＬ字形状にした構成と比較して、規制部５０はより撓みやすくなり、弾性機能の向上が図られる。従って、物理量センサー１に過度の衝撃が加わった場合に、規制部５０の一部に応力が集中して破断することを回避できる。なお、凸部７６は、図１４に示す形状に限られず、他の形状であっても同様な効果が得られる。

図１７は、第１詳細例の変形例を示す図である。第１詳細例との違いは、規制部５０のＬ字形状の角部の内側が、テーパー形状になっている点である。テーパー形状とは、図１７にｃ２で示す角部の内側部分を、例えば丸くした形状である。テーパー形状の構成例は、図１７に示す構成に限られない。例えば、当該角部の外側を丸くした形状でもよい。このように本実施形態の物理量センサー１は、規制部５０の第１部分５１と第２部分５２の接続部の角部が、テーパー形状を有していてもよい。

このようにしても、第１詳細例と同様に、規制部５０に生じる応力の分布は均一になり、撓みが発生しやすくなる。従って、弾性機能を向上させることができ、耐衝撃性に優れた構造を実現できる。

図１８は、本実施形態の物理量センサー１の第２詳細例である。図１の構成例と比較して規制部５０のＬ字形状が、第２部分５２の一端でさらに折れ曲がった形状になっている。具体的には、規制部５０は第４部分５４と第５部分５５を含んでいる。そして、第４部分５４は、第２部分５２の端部のうち、第１部分５１と接続されていない方の一端に接続され、第１方向ＤＲ１の反対方向側に延在している。また第５部分５５は、第４部分５４の端部のうち、第２部分５２と接続されていない方の一端に接続され、第２方向ＤＲ２と反対方向側に延在している。そして、第５部分５５の第４部分５４と接続されていない一端は、第３部分５３に接続されている。このように本実施形態では、規制部５０は、一端が第２部分５２に接続され、第１方向ＤＲ１の反対方向側に延在する第４部分５４と、一端が第４部分５４に接続され、第２方向ＤＲ２の反対方向側に延在する第５部分５５と、を含んでいてもよい。

このようにすれば、第３方向ＤＲ３の平面視で、規制部５０を単純なＬ字形状にした場合に比べて、折り返しが多い分だけＸＹ平面内での剛性が低くなる。このため、規制部５０の弾性機能を向上させることができ、物理量センサー１の耐衝撃性の向上が実現できる。

図１９は、本実施形態の第３詳細例の第１コーナー部の平面視における図である。図１の構成例における第１コーナー部と比較すると、規制部５０と固定部４０の構成が異なっている。具体的には、規制部５０は、図１の構成の場合に加えて第６部分５６、第７部分５７を含んでいる。第６部分５６は、可動体６０の質量部６２の第１コーナー部から第２方向ＤＲ２に延出するように設けられている。そして、第７部分５７は、第６部分５６の質量部６２に接続されていない他端と接続され、第１方向ＤＲ１側に延出するように設けられている。即ち、第３詳細例においては、規制部５０の弾性機構が、第１部分５１、第２部分、第３部分５３を含む部分と、第６部分５６、第７部分５７を含む部分とに分かれている。このように本実施形態では、質量部６２において第１部分５１の一端が接続される領域から、第２方向ＤＲ２に延在する第６部分５６と、一端が第６部分５６に接続され第１方向ＤＲ１に延在する第７部分５７と、を含んでいてもよい。

そして、第３詳細例では、固定部４０に、第３凸部７３と第４凸部７４を設けることができる。例えば、第３凸部７３は固定部４０から、第２方向ＤＲ２に延在するように設け、第４凸部７４は固定部４０から第１方向ＤＲ１と反対方向側に延在するように設ければよい。

前述した図１の構成例の場合、物理量センサー１の第１コーナー部において、第３部分５３が固定部４０の第１凸部７１と対向するように配置されることで、－Ｘ方向の弾性機能が、第３部分５３が固定部４０の第２凸部７２と対向するように配置されることで、＋Ｙ方向の弾性機能が備わるようになっている。一方、第３詳細例では、規制部５０は、さらに第６部分５６と第７部分５７を含む部分を有している。このため、第７部分５７が固定部４０の第３凸部７３と対向するように配置されることで、－Ｙ方向の弾性機能が、第７部分５７が固定部４０の第４凸部７４と対向するように配置されることで、＋Ｘ方向の弾性機能が備わっている。即ち、第３詳細例では、各コーナー部に、＋Ｘ方向、－Ｘ方向、＋Ｙ方向、－Ｙ方向のそれぞれの弾性機能が備わっている。従って、ある方向に加わった過度の衝撃を、４つのコーナー部のそれぞれの弾性機能で吸収できる。従って、１か所あたりにかかる応力を小さくすることができ、物理量センサー１の耐衝撃性を向上できる。

また第３詳細例では、規制部５０に設けた第６部分５６、第７部分５７により、第１部分５１、第２部分５２、第６部分５６及び第７部分５７に囲まれるスペースができる。そして、このスペースに支持梁４２を配置することができる。このように本実施形態では、支持梁４２は、規制部５０の第１部分５１と第２部分５２と第６部分５６と前記第７部分とに囲まれる領域に配置されていてもよい。

このようにしても、ある方向に加わった過度の衝撃を各コーナー部で吸収でき、１か所あたりにかかる応力を小さくできる。従って、物理量センサー１の耐衝撃性の向上が図られる。そして、各コーナー部で規制部５０に囲まれたスペースに支持梁４２を配置することができ、物理量センサー１の耐衝撃性の向上と小型化を両立できる。

図２０は、本実施形態の第４詳細例の第１コーナー部の平面視における図である。第４詳細例は、第３詳細例と規制部５０の形状が異なっている。具体的には、規制部５０の第３部分５３と第７部分５７が連結されている。即ち、第４構成例では、固定部４０と支持梁４２は、規制部５０の第１部分５１、第２部分５２、第３部分５３、第６部分５６及び第７部分５７で、その周囲を囲まれている。このように本実施形態では、第２部分５２と第６部分５６とが接続されていてもよい。

このようにしても、第３詳細例と同様に、ある方向に加わった過度の衝撃を各コーナー部で吸収でき、１か所あたりにかかる応力を小さくできる。そして、支持梁４２を規制部５０に囲まれるスペースに配置でき、物理量センサー１の耐衝撃性の向上と小型化を両立できる。

３．慣性計測装置
次に、本実施形態の慣性計測装置２０００の一例について図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軸回りの角速度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。

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、マウント部としてのネジ穴２１１０が形成されている。この２ヶ所のネジ穴２１１０に２本のネジを通して、自動車などの被装着体の被装着面に慣性計測装置２０００を固定することができる。なお、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンやデジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。

慣性計測装置２０００は、アウターケース２１００と、接合部材２２００と、センサーモジュール２３００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。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。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。そしてインナーケース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。

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軸回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軸回りの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｘ及びＹ軸回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軸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。

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。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。

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、物理量センサー１の効果を享受でき、高精度化等を実現できる慣性計測装置２０００を提供できる。

なお慣性計測装置２０００は図２１、図２２の構成には限定されない。例えば慣性計測装置２０００に、角速度センサー２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３４０ｚを設けずに、慣性センサーとして物理量センサー１だけを設ける構成としてもよい。この場合には、例えば物理量センサー１と、制御部を実現する制御ＩＣ２３６０を、収容容器であるパッケージに収容することで慣性計測装置２０００を実現すればよい。

以上に説明したように本実施形態の物理量センサーは、基板に平行で互いに直交する２つの方向を第１方向及び第２方向としたとき、第１方向及び第２方向の少なくとも一方の方向での物理量を検出する。そして、基板に設けられた固定電極部と、固定電極部の固定電極に可動電極が対向するように設けられる可動電極部を有する可動体と、基板に固定された固定部と、一端が固定部に接続され、他端が可動体に接続された支持梁と、可動体の変位を規制する規制部と、を含む。そして、規制部は、一端が可動体に接続され、第１方向に延在する第１部分と、一端が第１部分の他端に接続され、第２方向に延在する第２部分と、を含む物理量センサーに関係する。

本実施形態によれば、外部からの過度の衝撃や振動により、第１方向及び第２方向を含む面内方向において可動体が大きく変位し、規制部が、ストッパー等の物理量センサーの他の部分にぶつかった場合に、規制部の弾性機能により、当該衝撃を吸収できるようになる。従って、面内方向の衝撃の向きに関係なく衝撃を吸収でき、耐衝撃性に優れた物理量センサーを実現できる。

また本実施形態では、規制部は、固定部に対向する第３部分を含んでもよい。

このようにすれば、物理量センサーに過度の衝撃が加わった場合、第３部分の第１面がこれと対向する固定部の面に、第３部分の第２面がこれと対向する固定部の面にぶつかることで、過度の変位を抑制できる。

また本実施形態では、固定部は、第３部分の第１面に第１方向において対向する第１凸部と、第３部分の第２面に第２方向において対向する第２凸部と、を含んでもよい。

このようにすれば、物理量センサーが過度の衝撃を受けた際に、可動体と規制部の第３部分が面同士で直接接触することによる不具合を回避できる。

また本実施形態では、規制部は、第１部分と第２部分との接続部に設けられた凸部を含んでいてもよい。

このようにすれば、第３方向の平面視で、規制部を単純なＬ字形状にした構成と比較して、規制部はより撓みやすくなる。従って、物理量センサーに過度の衝撃が加わった場合に、規制部の一部に応力が集中して破断することを回避できる。

また本実施形態では、規制部の第１部分と第２部分の接続部の角部が、テーパー形状を有していてもよい。

このようにすれば、規制部が撓みやすくなり、弾性機能を向上させることができ、耐衝撃性に優れた構造を実現できる。

また本実施形態では、規制部は、一端が第２部分に接続され、第１方向の反対方向側に延在する第４部分と、一端が第４部分に接続され、第２方向の反対方向側に延在する第５部分と、を含んでいてもよい。

このようにすれば、第３方向の平面視で、規制部を単純なＬ字形状にした場合と比較して、折り返しが多い分だけ、第１方向及び第２方向を含む平面内での剛性が低くなる。従って、規制部の弾性機能を向上させることができ、物理量センサーの耐衝撃性の向上が実現できる。

また本実施形態では、可動体は、固定電極部に対し、第１方向及び第２方向に変位可能に構成されていてもよい。

このようにすれば、可動体が第１方向又は第２方向に変位したときの固定電極と可動電極の対向距離の増減等を検出することができる。従って、第１方向及び第２方向を含む平面内での物理量が検出できる。

また本実施形態では、支持梁は、規制部の第１部分と第２部分とに囲まれた領域に配置することができる。

このようにすれば、物理量センサーのコーナー部に固定部と、規制部、支持梁を、デッドスペースを作らずにコンパクトに配置できる。従って、物理量センサーの小型化が可能になる。

また本実施形態では、支持梁は、第１方向に延在する第１支持梁部と、一端が第１支持梁部に接続され、第２方向に延在する第２支持梁部と、を含んでいてもよい。

このようにすれば、可動体が第１方向の加速度を受けた場合に、第２支持梁部が変形し、第２方向の加速度を受けた場合に、第１支持梁部が変形することができる。従って、物理量センサーの各コーナー部に１つの支持梁を設ければ、可動体の第１方向及び第２方向を含む平面内での可動性を確保できる。

また本実施形態では、規制部の第１部分の一端が接続される質量部を含んでもよい。

このようにすれば、可動体が過度に動いた場合に第３部分が固定部にぶつかり、規制部が撓むようになる。従って、物理量センサーに加わった過度の衝撃を規制部で吸収できるようになる。

また本実施形態では、質量部において第１部分の一端が接続される領域から、第２方向に延在する第６部分と、一端が第６部分に接続され第１方向に延在する第７部分と、を含んでいてもよい。

このようにすれば、物理量センサーの各コーナー部に設けられた弾性機構で、第１方向、第１方向と反対方向、第２方向、第２方向と反対方向のそれぞれの衝撃を吸収できるようになる。従って、物理量センサーの耐衝撃性を向上できる。

また本実施形態では、支持梁は、規制部の第１部分と第２部分と第６部分と第７部分とに囲まれる領域に配置されていてもよい。

このようにすれば、物理量センサーの各コーナー部に、第１方向、第１方向と反対方向、第２方向、第２方向と反対方向のそれぞれの弾性機構を設けることができ、また支持梁を規制部に囲まれるスペースに配置できる。従って、物理量センサーの耐衝撃性の向上と小型化を両立できる。

また本実施形態では、第２部分と第６部分とが接続されていてもよい。

このようにすれば、物理量センサーの耐衝撃性の向上と小型化を両立できる。

また本実施形態では、第１方向及び第２方向に直交する第３方向の平面視において、固定部及び規制部は、基板のコーナー部に配置されていてもよい。

このようにすれば、可動体の第１方向及び第２方向を含む平面内での可動性を確保でき、また基板のコーナー部に固定部及び規制部をデッドスペースができないように配置できる。

また本実施形態では、固定電極部は、固定電極群を含み、可動電極部は、第１方向又は第２方向において、固定電極部の固定電極群の各固定電極に各可動電極が対向する可動電極群を含んでもよい。

このようにすれば、可動体の第１方向及び第２方向を含む平面内での変位を、多数の固定電極と可動電極で検出することができ、物理量センサーの検出感度の向上が図られる。

また本実施形態は、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。

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、本開示の新規事項及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。

１…物理量センサー、２…基板、３…固定電極支持部、１０…固定電極部、１０Ａ…固定電極部、１０Ｂ…固定電極部、１０Ｃ…固定電極部、１０Ｄ…固定電極部、１１…固定電極、１２…固定電極、１３…固定電極、１４…固定電極、１６…固定電極、２０…可動電極部、２０Ａ…可動電極部、２０Ｂ…可動電極部、２０Ｃ…可動電極部、２０Ｄ…可動電極部、２１…可動電極、２２…可動電極、２３…可動電極、２４…可動電極、２６…可動電極、４０…固定部、４０Ａ…固定部、４０Ｂ…固定部、４０Ｃ…固定部、４０Ｄ…固定部、４２…支持梁、４２Ａ…支持梁、４２Ｂ…支持梁、４２Ｃ…支持梁、４２Ｄ…支持梁、４３…第１支持梁部、４４…第２支持梁部、５０…規制部、５０Ａ…規制部、５０Ｂ…規制部、５０Ｃ…規制部、５０Ｄ…規制部、５１…第１部分、５２…第２部分、５３…第３部分、５４…第４部分、５５…第５部分、５６…第６部分、５７…第７部分、５７…第７部分、６０…可動体、６２…質量部、７１…第１凸部、７２…第２凸部、７３…第３凸部、７４…第４凸部、７６…凸部、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…角速度センサー、２３４０ｙ…角速度センサー、２３４０ｚ…角速度センサー、２３５０…加速度センサーユニット、ａｘ…加速度、ａｙ…加速度、ａｚ…加速度、ωｘ…角速度、ωｙ…角速度、ωｚ…角速度、Ｃ…静電容量、ＤＲ１…第１方向、ＤＲ２…第２方向、ＤＲ３…第３方向、ＤＲ４…第４方向、Ｆ…力、ＩＣ２３６０…制御、ＱＶ…差動増幅回路、Ｓ１…第１面、Ｓ２…第２面、Ｚ…検出部、ＺＡ…検出部、ＺＡ１…第１検出素子、ＺＡ２…第２検出素子、ＺＢ…検出部、ＺＢ１…第１検出素子、ＺＢ２…第２検出素子、ＺＣ…検出部、ＺＣ１…第１検出素子、ＺＣ２…第２検出素子、ＺＤ…検出部、ＺＤ１…第１検出素子、ＺＤ２…第２検出素子

Claims (16)

1. 基板に平行で互いに直交する２つの方向を第１方向及び第２方向としたとき、前記第１方向及び前記第２方向の少なくとも一方の方向での物理量を検出する物理量センサーであって、
   基板に設けられた固定電極部と、
   前記固定電極部の固定電極に可動電極が対向するように設けられる可動電極部を有する可動体と、
   前記基板に固定された固定部と、
   一端が前記固定部に接続され、他端が前記可動体に接続された支持梁と、
   前記可動体の変位を規制する規制部と、
   を含み、
   前記規制部は、
   一端が前記可動体に接続され、前記第１方向に延在する第１部分と、
   一端が前記第１部分の他端に接続され、前記第２方向に延在する第２部分と、
   を含むことを特徴とする物理量センサー。
2. 請求項１に記載の物理量センサーにおいて、
   前記規制部は、
   前記固定部に対向する第３部分を含むことを特徴とする物理量センサー。
3. 請求項２に記載の物理量センサーにおいて、
   前記固定部は、
   前記第３部分の第１面に前記第１方向において対向する第１凸部と、
   前記第３部分の第２面に前記第２方向において対向する第２凸部と、
   を含むことを特徴とする物理量センサー。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の物理量センサーにおいて、
   前記規制部は、
   前記第１部分と前記第２部分との接続部に設けられた凸部を含むことを物理量センサー。
5. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の物理量センサーにおいて、
   前記規制部の前記第１部分と前記第２部分の接続部の角部が、テーパー形状を有することを特徴とする物理量センサー。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の物理量センサーにおいて、
   前記規制部は、
   一端が前記第２部分に接続され、前記第１方向の反対方向側に延在する第４部分と、
   一端が前記第４部分に接続され、前記第２方向の反対方向側に延在する第５部分と、
   を含むことを特徴とする物理量センサー。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の物理量センサーにおいて、
   前記可動体は、
   前記固定電極部に対し、前記第１方向及び前記第２方向に変位可能に構成されていることを特徴とする物理量センサー。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の物理量センサーにおいて、
   前記支持梁は、
   前記規制部の前記第１部分と前記第２部分とに囲まれた領域に配置されること特徴とする物理量センサー。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の物理量センサーにおいて、
   前記支持梁は、
   前記第１方向に延在する第１支持梁部と、
   一端が前記第１支持梁部に接続され、前記第２方向に延在する第２支持梁部と、
   を含むことを特徴とする物理量センサー。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の物理量センサーにおいて、
    前記可動体は、前記規制部の前記第１部分の一端が接続される質量部を含むことを特徴とする物理量センサー。
11. 請求項１０に記載の物理量センサーにおいて、
    前記規制部は、
    前記質量部において前記第１部分の一端が接続される領域から、前記第２方向に延在する第６部分と、
    一端が前記第６部分に接続され前記第１方向に延在する第７部分と、
    を含むことを特徴とする物理量センサー。
12. 請求項１１に記載の物理量センサーにおいて、
    前記支持梁は、
    前記規制部の前記第１部分と前記第２部分と前記第６部分と前記第７部分とに囲まれる領域に配置されることを特徴とする物理量センサー。
13. 請求項１１又は１２に記載の物理量センサーにおいて、
    前記第２部分と前記第６部分とが接続されていることを特徴とする物理量センサー。
14. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の物理量センサーにおいて、
    前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向の平面視において、前記固定部及び前記規制部は、前記基板のコーナー部に配置されることを特徴とする物理量センサー。
15. 請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の物理量センサーにおいて、
    前記固定電極部は、固定電極群を含み、
    前記可動電極部は、前記第１方向又は前記第２方向において、前記固定電極部の前記固定電極群の各固定電極に各可動電極が対向する可動電極群を含むことを特徴とする物理量センサー。
16. 請求項１乃至１５のいず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、
    を含むことを特徴とする慣性計測装置。

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