JP5867631B2 - 加速度検出器、加速度検出デバイス及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、加速度検出器、この加速度検出器を備えた加速度検出デバイス及び電子機器に関する。

特許文献１には、ベースと、ベースにヒンジ継ぎ手によって接続され、このヒンジ継ぎ手を回転軸として回動できる振り子型回動質量と、この回動質量をベースに橋渡しするセンサー手段と、を備えた振り子型加速度計（以下、加速度検出器という）が開示されている。

特開平１−３０２１６６号公報

上記加速度検出器は、加わる加速度に応じて回動質量（以下、可動部という）が回動（以下、変位という）することで、センサー手段（以下、加速度検出素子という）に引っ張り応力や圧縮応力が加わることによる、加速度検出素子の共振周波数の変化によって加速度を検出する構成となっている。

ところで、上記加速度検出器は、可動部の変位の規制が、加速度検出器を収容する容器（以下、パッケージという）によって行われている。つまり、加速度検出器は、自身には可動部の変位を規制する構成要素が一切ないことから、可動部や加速度検出素子がパッケージの内面に衝突するまで変位可能な構成となっている。
このように、上記加速度検出器は、可動部の変位の規制が外部部材であるパッケージに依存することから、可動部（加速度検出素子）とパッケージの内面との隙間に関わる数々の寸法公差要因（例えば、パッケージを構成する各部品の寸法ばらつきや、パッケージへの加速度検出器の固定位置のばらつきなど）によって、可動部とパッケージの内面との隙間が、設定値に対して大きくばらつく虞がある。

このことから、上記加速度検出器は、可動部とパッケージの内面との隙間が設定値より大きい場合、加わる加速度の大きさによっては、可動部や加速度検出素子がパッケージの内面に激しく衝突して破損する虞がある。
また、上記加速度検出器は、可動部とパッケージの内面との隙間が設定値より更に大きい場合、加わる加速度の大きさによっては、可動部や加速度検出素子がパッケージの内面に衝突しなくても、強度の限界を超える変位により破損する虞がある。
一方、上記加速度検出器は、可動部とパッケージの内面との隙間が設定値より小さい場合、可動部の変位範囲が設定より小さくなることから、設定された加速度検出範囲を満足できない虞がある。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる加速度検出器は、ベース部と、該ベース部に接続された可動部と、前記可動部に少なくとも一部が配置された加速度検出素子と、前記ベース部から前記可動部の方向に延びる支持部と、を備え、前記可動部は、平面視において、前記支持部と重なる領域を備えた質量部が主面に配置され、且つ、前記主面と交差する方向に変位可能であり、前記質量部と前記支持部とが重なる領域では、前記質量部と前記支持部との間に隙間が設けられていることを特徴とする。

これによれば、加速度検出器は、可動部の両主面の少なくとも一方に、平面視において、一部が支持部と重なる質量部が配置され、可動部が、加わる加速度に応じて継ぎ手部を支点にして主面と交差する方向に変位可能であり、質量部と支持部とが重なる領域の両者間に隙間が設けられている。
このことから、加速度検出器は、加速度に応じて変位する可動部の変位を、可動部の主面に配置された質量部が隙間分変位したところで支持部と接触することによって、所定の範囲内に規制することができる。
この結果、加速度検出器は、自身に可動部の変位を規制する構成要素（以下、ストッパーという）を設けたことから、外部部材であるパッケージに依存することなく、可動部の変位を自身で規制することが可能となる。
したがって、加速度検出器は、例えば、パッケージの内面と加速度検出器との隙間を、質量部と支持部との隙間よりも十分に大きく設定することが可能となり、従来のような、パッケージの内面との衝突や強度の限界を超える変位による、可動部や加速度検出素子の破損を回避することができる。

加えて、加速度検出器は、質量部と支持部との間の隙間のばらつきに、例えば、パッケージなどの外部部材の寸法ばらつき（寸法公差）が、ばらつき要因として加わることがない。
このとから、加速度検出器は、質量部と支持部との隙間のばらつきを、従来のパッケージの内面と加速度検出器との隙間のばらつきよりも小さくすることが可能となる。
これにより、加速度検出器は、従来のような、可動部の変位が設定より狭い範囲に規制され、設定された加速度検出範囲を満足できないという不具合を回避することができる。

また、加速度検出器は、自身に可動部の変位を規制するストッパーを設けたことから、前述の従来構成では不可能であった、可動部の変位の規制具合を、例えば、パッケージなどの外部部材に収容する前に確認することができる。
これにより、加速度検出器は、従来と比較して、良品率が格段に向上し、実使用時における破損などの不具合を低減することができる。

［適用例２］上記適用例にかかる加速度検出器において、前記支持部および前記ベース部は、平面視において、前記可動部を囲む枠状に設けられていることが好ましい。

これによれば、加速度検出器は、平面視において、支持部がベース部とによって可動部を囲む枠状に形成されていることから、例えば、支持部が可動部の両側に分割されている場合と比較して、支持部における質量部の接触時（衝突時）の強度（耐衝撃性）を向上させることができる。
加えて、加速度検出器は、平面視において、支持部がベース部とによって可動部を囲む枠状に形成されていることから、例えば、支持部が可動部の両側に分割されている場合と比較して、形状がゆがむことなく安定した状態で、例えば、パッケージなどの外部部材に固定することができる。
これにより、加速度検出器は、例えば、パッケージなどの外部部材に固定する際の質量部と支持部との隙間のばらつきの変化を抑制することができる。

［適用例３］上記適用例にかかる加速度検出器において、前記支持部は、複数の固定部を有し、平面視において、隣り合う前記固定部同士を結んで囲んだ範囲内、または隣り合う前記固定部同士を結んだ直線上に、前記加速度検出器の重心が位置することが好ましい。

これによれば、加速度検出器は、支持部が複数の固定部を有し、平面視において、隣り合う固定部同士を結んで囲んだ範囲内、または隣り合う固定部同士を結んだ直線上に、加速度検出器の重心が位置する。
このことから、加速度検出器は、いずれかの方向へ傾くことなく安定した姿勢で、例えば、パッケージなどの外部部材に固定することができる。

［適用例４］上記適用例にかかる加速度検出器において、前記加速度検出素子は、前記ベース部と前記可動部とを結ぶ方向に沿って延びる振動梁を有する加速度検出部と、該加速度検出部の両端に接続された基部と、を備え、前記基部の一方が前記ベース部に固定され、前記基部の他方が前記可動部に固定されていることが好ましい。

これによれば、加速度検出器は、加速度検出素子が少なくとも一以上の振動梁を有する加速度検出部と、加速度検出部の両端に接続された一対の基部と、を備え、基部の一方がベース部に固定され、基部の他方が可動部に固定されている。
このことから、加速度検出器は、例えば、加わる加速度による可動部の変位に応じて振動梁が伸縮し、この際に生じる引っ張り応力、圧縮応力による振動梁の振動周波数の変化を加速度に変換するという構成が可能となる。
加速度検出器の可動部の変位を自身で規制する本構成は、この振動梁を備えた加速度検出素子に対する衝撃を緩和し、加速度検出素子の破損を回避するという観点において、より効果的であるといえる。

［適用例５］本適用例にかかる加速度検出デバイスは、上記適用例のいずれか一項に記載の加速度検出器と、前記加速度検出器を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする。

これによれば、加速度検出デバイスは、上記適用例のいずれか一項に記載の加速度検出器と、加速度検出器を収容するパッケージと、を備えたことから、上記適用例のいずれか一項に記載の効果を奏する加速度検出デバイスを提供することができる。

［適用例６］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれか一項に記載の加速度検出器を備えたことを特徴とする。

これによれば、電子機器は、上記適用例のいずれか一項に記載の加速度検出器を備えたことから、上記適用例のいずれか一項に記載の効果を奏する電子機器を提供することができる。

第１実施形態の加速度検出器の部分展開模式斜視図。 第１実施形態の加速度検出器の概略構成を示す模式平断面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。 加速度検出器の動作について説明する模式断面図であり、（ａ）は可動部が−Ｚ方向に変位した状態を示し、（ｂ）は可動部が＋Ｚ方向に変位した状態を示す。 変形例の加速度検出器の概略構成を示す模式平断面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ線での断面図。 第２実施形態の加速度検出デバイスの概略構成を示す模式平断面図であり、（ａ）はリッド（蓋体）側から俯瞰した平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線での断面図。 第３実施形態の傾斜計を示す模式斜視図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
最初に、加速度検出器の一例について説明する。
図１は、第１実施形態の加速度検出器の部分展開模式斜視図である。図２は、第１実施形態の加速度検出器の概略構成を示す模式平断面図である。図２（ａ）は、平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、各配線は省略してあり、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。

図１、図２に示すように、加速度検出器１は、平板状のベース部１０と、ベース部１０に継ぎ手部１１を介して接続された矩形平板状の可動部１２と、ベース部１０と可動部１２とに掛け渡された加速度検出素子１３とを備えている。
そして、加速度検出器１は、平面視において、ベース部１０から可動部１２の両側に沿って延び、ベース部１０とによって可動部１２を囲む略矩形の枠状に形成されている平板状の支持部１４、を備えている。

可動部１２は、平板の表裏面に相当する両主面１２ａ，１２ｂに、平面視において、一部が支持部１４と重なる一対の質量部（錘部）１５が配置されている。質量部１５は、接着剤１６を介して主面１２ａ，１２ｂに固定されている。
ベース部１０、継ぎ手部１１、可動部１２、支持部１４は、例えば、水晶の原石などから所定の角度で切り出された水晶基板を用いて一体で略平板状に形成されている。なお、可動部１２と支持部１４との間には、両者を分割するスリット状の孔が設けられている。
ベース部１０、継ぎ手部１１、可動部１２、支持部１４の外形形状は、フォトリソグラフィー、エッチングなどの技術を用いて精度よく形成されている。

継ぎ手部１１は、両主面１２ａ，１２ｂ側からのハーフエッチングによって、ベース部１０と可動部１２とを区切るように、ベース部１０と可動部１２とを結ぶ方向（Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向）に沿って溝部１１ａが形成されている。
溝部１１ａにより、継ぎ手部１１のＹ軸方向に沿った断面形状（図２（ｂ）の形状）は、略Ｈ字状に形成されている。
この継ぎ手部１１により、可動部１２は、主面１２ａ（１２ｂ）と交差する方向（Ｚ軸方向）に加わる加速度に応じて、継ぎ手部１１を支点（回転軸）にして主面１２ａと交差する方向（Ｚ軸方向）に変位（回動）可能となっている。

質量部１５には、例えば、Ｃｕ、Ａｕなどの金属に代表される比較的比重の大きい材料が用いられている。
そして、質量部１５は、平面サイズを極力大きくするために、可動部１２における継ぎ手部１１側とは反対側の自由端側から、加速度検出素子１３を避けて二股状で継ぎ手部１１近傍まで延び、平面視において、略Ｕ字状に形成されている。
接着剤１６には、例えば、シリコーン樹脂系の熱硬化型接着剤が用いられている。接着剤１６は、熱応力の抑制の観点から可動部１２及び質量部１５の一部の範囲を接着するように塗布されるのが好ましい。

加速度検出器１は、質量部１５と支持部１４とが重なる領域Ｂ（図２（ａ）のハッチング部分）では、図２（ｂ）に示すように、質量部１５と支持部１４との間に隙間Ｃが設けられている。本実施形態では、隙間Ｃを接着剤１６の厚さで管理している。
具体的には、例えば、可動部１２と質量部１５との間に、隙間Ｃに相当する所定の厚さに形成されたスペーサーを挟んだ状態で、可動部１２と質量部１５とを接着剤１６によって固定することで、隙間Ｃを所定の範囲内に管理することができる。

加速度検出素子１３は、ベース部１０と可動部１２とを結ぶ方向（Ｙ軸方向）に沿って延びる少なくとも一以上（ここでは２本）の角柱状であって、Ｘ軸方向に屈曲振動をする振動梁１３ａ，１３ｂを有する加速度検出部１３ｃと、加速度検出部１３ｃの両端に接続された一対の基部１３ｄ，１３ｅと、を備えている。
加速度検出素子１３は、２本の振動梁１３ａ，１３ｂと一対の基部１３ｄ，１３ｅとで二組の音叉を構成することから、双音叉素子（双音叉型振動片）とも呼ばれている。
加速度検出素子１３は、例えば、水晶の原石などから所定の角度で切り出された水晶基板を用いて、加速度検出部１３ｃと基部１３ｄ，１３ｅとが一体で略平板状に形成されている。また、加速度検出素子１３の外形形状は、フォトリソグラフィー、エッチングなどの技術を用いて精度よく形成されている。

加速度検出素子１３は、一方の基部１３ｄが可動部１２の主面１２ａ側に、例えば、低融点ガラス、共晶接合可能なＡｕ／Ｓｎ合金被膜などの接合部材１７を介して固定され、他方の基部１３ｅがベース部１０の主面１０ａ側（可動部１２の主面１２ａと同じ側）に接合部材１７を介して固定されている。
なお、加速度検出素子１３と、ベース部１０の主面１０ａ及び可動部１２の主面１２ａとの間には、可動部１２の変位時に加速度検出素子１３とベース部１０及び可動部１２とが互いに接触しないように、所定の隙間が設けられている。この隙間は、本実施形態では、接合部材１７の厚さで管理されている。管理方法は、上記隙間Ｃと同様の方法を用いることができる。

加速度検出素子１３は、振動梁１３ａ，１３ｂの図示しない励振電極（駆動電極）から基部１３ｅに引き出された引き出し電極１３ｆ，１３ｇが、例えば、Ａｕ、Ａｌなどの金属ワイヤー１８によって、ベース部１０の主面１０ａに設けられた接続端子１０ｂ，１０ｃと接続されている。
詳述すると、引き出し電極１３ｆは、接続端子１０ｂと接続され、引き出し電極１３ｇは、接続端子１０ｃと接続されている。
ベース部１０の接続端子１０ｂ，１０ｃは、図示しない配線によって支持部１４の外部接続端子１４ｅ，１４ｆと接続されている。詳述すると、接続端子１０ｂは、外部接続端子１４ｅと接続され、接続端子１０ｃは、外部接続端子１４ｆと接続されている。
なお、励振電極、引き出し電極１３ｆ，１３ｇ、接続端子１０ｂ，１０ｃ、外部接続端子１４ｅ，１４ｆは、例えば、Ｃｒを下地層とし、その上にＡｕが積層された構成となっている。

支持部１４は、パッケージ、基板などの外部部材に固定される部分である複数（ここでは４箇所）の固定部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを有し、平面視において、隣り合う固定部同士を結んで囲んだ範囲内（例えば、図２（ａ）の２点鎖線で囲んだ範囲内のように隣り合う固定部同士を結ぶ互いに交差しあわない線にて囲まれた範囲内）に、加速度検出器１の重心Ｇが位置するように固定部１４ａ〜１４ｄが配置されている。
なお、固定部が２箇所の場合には、固定部同士を結んだ直線上に重心Ｇが位置するように２箇所の固定部が配置されていればよい。

ここで、加速度検出器１の動作について説明する。
図３は、加速度検出器の動作について説明する模式断面図である。図３（ａ）は、可動部が紙面下方（−Ｚ方向）に変位した状態を示し、図３（ｂ）は、可動部が紙面上方（＋Ｚ方向）に変位した状態を示す。

図３（ａ）に示すように、加速度検出器１は、Ｚ軸方向に加わる加速度−ｇに応じて、可動部１２が、継ぎ手部１１を支点にして−Ｚ方向に変位した場合、加速度検出素子１３には、Ｙ軸方向に基部１３ｄと基部１３ｅとが互いに離れる方向の引っ張り力が加わり、加速度検出部１３ｃの振動梁１３ａ，１３ｂに引っ張り応力が生じる。
これにより、加速度検出器１は、例えば、巻き上げられた弦楽器の弦のように、加速度検出部１３ｃの振動梁１３ａ，１３ｂの振動周波数（以下、共振周波数ともいう）が高くなる方に変化する。

一方、図３（ｂ）に示すように、加速度検出器１は、Ｚ軸方向に加わる加速度＋ｇに応じて、可動部１２が、継ぎ手部１１を支点にして＋Ｚ方向に変位した場合、加速度検出素子１３には、Ｙ軸方向に基部１３ｄと基部１３ｅとが互いに近づく方向の圧縮力が加わり、加速度検出部１３ｃの振動梁１３ａ，１３ｂに圧縮応力が生じる。
これにより、加速度検出器１は、例えば、巻き戻された弦楽器の弦のように、加速度検出部１３ｃの振動梁１３ａ，１３ｂの共振周波数が低くなる方に変化する。

加速度検出器１は、この共振周波数の変化を検出している。Ｚ軸方向に加わる加速度（＋ｇ、−ｇ）は、この検出された共振周波数の変化の割合に応じて、ルックアップテーブルなどによって定められた数値に変換することで導出される。

ここで、図３（ａ）に示すように、加速度検出器１は、Ｚ軸方向に加わる加速度−ｇが所定の大きさより大きい場合、可動部１２の主面１２ａに固定された質量部１５の、平面視において支持部１４と重なる部分が支持部１４に接触する。
これにより、加速度検出器１は、加速度−ｇに応じて−Ｚ方向に変位する可動部１２の変位を、所定の範囲（隙間Ｃに相当、図２（ｂ）参照）内に規制する。

一方、図３（ｂ）に示すように、加速度検出器１は、Ｚ軸方向に加わる加速度＋ｇが所定の大きさより大きい場合、可動部１２の主面１２ｂに固定された質量部１５の、平面視において支持部１４と重なる部分が支持部１４に接触する。
これにより、加速度検出器１は、加速度＋ｇに応じて＋Ｚ方向に変位する可動部１２の変位を、所定の範囲（隙間Ｃに相当、図２（ｂ）参照）内に規制する。

上述したように、第１実施形態の加速度検出器１は、可動部１２の両主面１２ａ，１２ｂに、平面視において、一部が支持部１４と重なる質量部１５が配置され、可動部１２がＺ軸方向に加わる加速度（＋ｇ、−ｇ）に応じて継ぎ手部１１を支点にしてＺ軸方向に変位可能であり、質量部１５と支持部１４とが重なる領域Ｂにおける質量部１５と支持部１４との間に隙間Ｃが設けられている。
このことから、加速度検出器１は、加速度に応じてＺ軸方向に変位する可動部１２の変位を、可動部１２の両主面１２ａ，１２ｂに固定された質量部１５が隙間Ｃ分変位して支持部１４と接触することによって、所定の範囲内に規制することができる。

この結果、加速度検出器１は、自身に可動部１２の変位を規制するストッパーを設けたことから、例えば、外部部材であるパッケージに依存することなく可動部１２の変位を自身で規制することが可能となる。
したがって、加速度検出器１は、例えば、外部部材であるパッケージの内面と加速度検出器１との隙間を、質量部１５と支持部１４との隙間Ｃよりも十分に大きく設定することが可能となり、従来のような、パッケージの内面との衝突や強度の限界を超える変位による、可動部１２や加速度検出素子１３の破損を回避することができる。

加えて、加速度検出器１は、質量部１５と支持部１４との間の隙間Ｃのばらつきに、例えば、パッケージなどの外部部材の寸法ばらつき（寸法公差）が、ばらつき要因として加わることがない。
このことから、加速度検出器１は、質量部１５と支持部１４との隙間Ｃのばらつきを、従来のパッケージ内面と加速度検出器との隙間のばらつきよりも小さくすることが可能となる。
これにより、加速度検出器１は、従来のような、可動部１２の変位が設定より狭い範囲に規制され、設定された加速度検出範囲を満足できないという不具合を回避することができる。

また、加速度検出器１は、自身に可動部１２の変位を規制するストッパーを設けたことから、前述の従来構成では不可能であった、可動部１２の変位の規制具合を、例えば、パッケージなどの外部部材に収容する前に確認することができる。
これにより、加速度検出器１は、従来と比較して、良品率が格段に向上し、実使用時における破損などの不具合を低減することができる。

また、加速度検出器１は、平面視において、支持部１４がベース部１０とによって可動部１２を囲む略矩形の枠状に形成されていることから、例えば、後述する変形例のような、支持部１４が可動部１２の両側に分割されている場合と比較して、支持部１４における質量部１５の接触時（衝突時）の強度（耐衝撃性）を向上させることができる。

加えて、加速度検出器１は、平面視において、支持部１４がベース部１０とによって可動部１２を囲む略矩形の枠状に形成されていることから、例えば、支持部１４が可動部１２の両側に分割されている場合と比較して、形状がゆがむことなく安定した状態で、例えば、パッケージなどの外部部材に固定することができる。
これにより、加速度検出器１は、例えば、パッケージなどの外部部材への固定時における質量部１５と支持部１４との隙間Ｃの変化を抑制することができる。換言すれば、加速度検出器１は、可動部１２の変位を規制する規制範囲の変化を抑制することができる。

また、加速度検出器１は、支持部１４が４箇所に固定部１４ａ〜１４ｄを有し、平面視において、隣り合う固定部同士を結んで囲んだ範囲内に、加速度検出器の重心Ｇが位置するように固定部１４ａ〜１４ｄが配置されている。
このことから、加速度検出器１は、いずれかの方向へ傾くことなく安定した姿勢で、例えば、パッケージなどの外部部材に固定することができる。
なお、加速度検出器１は、固定部が２箇所の場合には、固定部同士を結んだ直線上に重心Ｇが位置するように２箇所の固定部が配置されていれば、同様の効果を奏することができる。

また、加速度検出器１は、加速度検出素子１３が、Ｙ軸方向に沿って延びる２本の振動梁１３ａ，１３ｂを有する加速度検出部１３ｃと、加速度検出部１３ｃの両端に接続された一対の基部１３ｄ，１３ｅと、を備え、一方の基部１３ｄが可動部１２に固定され、他方の基部１３ｅがベース部１０に固定されている。
これによって、加速度検出器１は、Ｚ軸方向に加わる加速度による可動部１２のＺ軸方向の変位に応じて振動梁１３ａ，１３ｂがＹ軸方向に伸縮し、この際に生じる引っ張り応力、圧縮応力による共振周波数の変化を加速度に変換するという検出感度の高い構成が可能となっている。
加速度検出器１の可動部１２のＺ軸方向の変位を自身で規制する本構成は、この振動梁１３ａ，１３ｂを備えた加速度検出素子１３に対する衝撃を緩和し、加速度検出素子１３の破損を回避するという観点において、より効果的であるといえる。

なお、加速度検出器１は、Ｚ軸方向に加わる加速度が一方向のみ（＋ｇのみ、または−ｇのみ）の場合には、支持部１４に接触しない方の質量部１５は、平面視において支持部１４と重ならない形状としてもよく、質量部１５そのものを除去してもよい。
また、加速度検出器１は、加速度検出素子１３を可動部１２の主面１２ａ側に代えて、主面１２ｂ側に備えてもよく、主面１２ａ側及び主面１２ｂ側の両方に備えてもよい。
また、加速度検出器１は、接着剤１６に加えて、質量部１５の側面から可動部１２の主面１２ａ（１２ｂ）にかけて接着剤を塗布し、質量部１５と可動部１２との接着固定強度を補強してもよい。
また、加速度検出器１は、加速度検出素子１３の引き出し電極１３ｆ，１３ｇが、ベース部１０の接続端子１０ｂ，１０ｃと、金属ワイヤー１８に代えて導電性接着剤で接続されていてもよい。
なお、これらの付帯事項は、以下の変形例にも適用可能である。

（変形例）
次に、第１実施形態の変形例について説明する。
図４は、第１実施形態の変形例の加速度検出器の概略構成を示す模式平断面図である。図４（ａ）は、平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＤ−Ｄ線での断面図、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＥ−Ｅ線での断面図である。なお、各配線は省略してあり、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
また、上記第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図４に示すように、加速度検出器２は、支持部１１４における可動部１１２の自由端側（−Ｙ側）の、第１実施形態ではＸ軸方向に延びて繋がっていた部分が、Ｙ軸方向からＸ軸方向に屈曲した根元部分を残して切り取られ、支持部１１４が可動部１１２の＋Ｘ側と−Ｘ側との２つに分割されている。
また、加速度検出器２は、支持部１１４の切り取られたスペースに可動部１１２の自由端側が延在している。

加速度検出器２は、可動部１１２の上記延在した部分に加速度検出素子１１３が配置可能なように、質量部１１５が＋Ｘ側と−Ｘ側との２つに分割されている。そして、可動部１１２の主面１１２ａ側では、２つに分割され質量部１１５が、加速度検出素子１１３を＋Ｘ側と−Ｘ側とから挟むように配置されている。
なお、質量部１１５は、可動部１１２の主面１１２ｂ側でも２つに分割され、平面視において、主面１１２ａ側と重なるように配置されている。

質量部１１５の一部は、平面視において、支持部１１４における可動部１１２の自由端側のＹ軸方向からＸ軸方向に屈曲した部分（先端部分）と重なっている（図４（ａ）のハッチング部分、領域Ｂ）。
質量部１１５と支持部１１４とが重なる領域Ｂでは、図４（ｃ）に示すように、質量部１１５と支持部１１４との間に隙間Ｃが設けられている。
なお、加速度検出器２の動作については、第１実施形態に準じるので説明を省略する。

上記構成により、加速度検出器２は、加速度検出素子１１３の基部１３ｅを第１実施形態と同じ位置に、基部１３ｄを可動部１１２の自由端側の端部に移動させて配置することができる。
このことから、加速度検出器２は、第１実施形態と比較して、Ｙ軸方向のサイズを大きくすることなく、加速度検出素子１１３の加速度検出部１１３ｃの振動梁１１３ａ，１１３ｂを第１実施形態よりも長くすることが可能となる。

上述したように、変形例の加速度検出器２は、第１実施形態と比較して、Ｙ軸方向のサイズを大きくすることなく、加速度検出素子１１３の振動梁１１３ａ，１１３ｂを第１実施形態よりも長くすることが可能なことから、加速度による可動部１１２の僅かな変位でも振動梁１１３ａ，１１３ｂが伸縮しやすくなり、共振周波数の変化が発生しやすくなる。
この結果、加速度検出器２は、第１実施形態と比較して、Ｙ軸方向のサイズを大きくすることなく、加速度の検出感度を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、上記第１実施形態及び変形例で述べた加速度検出器を備えた加速度検出デバイスについて説明する。
図５は、第２実施形態の加速度検出デバイスの概略構成を示す模式平断面図である。図５（ａ）は、リッド（蓋体）側から俯瞰した平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＦ−Ｆ線での断面図である。なお、平面図では、リッドを省略してある。また、各配線は省略してある。
なお、上記第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図５に示すように、加速度検出デバイス３は、上記第１実施形態で述べた加速度検出器１と、加速度検出器１を収容するパッケージ２０と、を備えている。
パッケージ２０は、平面形状が略矩形で凹部を有したパッケージベース２１と、パッケージベース２１の凹部を覆う平面形状が略矩形で平板状のリッド２２と、を有し、略直方体形状に形成されている。
パッケージベース２１には、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、水晶、ガラス、シリコンなどが用いられている。
リッド２２には、パッケージベース２１と同材料、または、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属が用いられている。

パッケージベース２１には、内底面（凹部の内側の底面）２３の外周部分から凹部の内壁に沿って突出した２箇所の段差部２３ａに、内部端子２４，２５が設けられている。
内部端子２４，２５は、加速度検出器１の支持部１４に設けられた外部接続端子１４ｅ，１４ｆと対向する位置（平面視において重なる位置）に設けられている。なお、外部接続端子１４ｅは、ベース部１０の接続端子１０ｂと接続され、外部接続端子１４ｆは、ベース部１０の接続端子１０ｃと接続されている。
なお、外部接続端子１４ｅ，１４ｆは、支持部１４の固定部１４ｂ，１４ｃと平面視において重なる位置に設けられているのが好ましい。

パッケージベース２１の外底面（内底面２３の反対側の面、外側の底面）２６には、電子機器などの外部部材に実装される際に用いられる一対の外部端子２７，２８が形成されている。
外部端子２７，２８は、図示しない内部配線によって内部端子２４，２５と接続されている。例えば、外部端子２７は、内部端子２４と接続され、外部端子２８は、内部端子２５と接続されている。
内部端子２４，２５及び外部端子２７，２８は、Ｗなどのメタライズ層にＮｉ、Ａｕなどの各被膜をメッキなどの方法により積層した金属膜からなる。

パッケージベース２１には、凹部の底部にパッケージ２０の内部を封止する封止部２９が設けられている。
封止部２９は、パッケージベース２１に形成された、外底面２６側の孔径が内底面２３側の孔径より大きい段付きの貫通孔２９ａに、Ａｕ／Ｇｅ合金、はんだなどからなる封止材２９ｂを投入し、加熱溶融後、固化させることでパッケージ２０の内部を気密に封止する構成となっている。

加速度検出デバイス３は、加速度検出器１の支持部１４の固定部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが、接着剤３０を介して、パッケージベース２１の段差部２３ａに固定されている。
ここで、固定部１４ｂ，１４ｃが外部接続端子１４ｅ，１４ｆと内部端子２４，２５とを接続する部分であることから、接着剤３０には、例えば、金属フィラーなどの導電性物質が混合されたシリコーン樹脂系の導電性接着剤が用いられている。なお、固定部１４ａ，１４ｄの固定には、金属フィラーなどの導電性物質を含まないシリコーン樹脂系の接着剤を用いてもよい。

加速度検出デバイス３は、加速度検出器１がパッケージベース２１の内部端子２４，２５と接続された状態で、パッケージベース２１の凹部がリッド２２により覆われ、パッケージベース２１とリッド２２とがシームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材２０ａで接合される。
加速度検出デバイス３は、リッド２２の接合後、パッケージ２０の内部が減圧された状態（真空度の高い状態）で、封止部２９の貫通孔２９ａに封止材２９ｂが投入され、加熱溶融後、固化されることにより、パッケージ２０の内部が気密に封止される。
なお、パッケージ２０の内部は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填されていてもよい。
なお、パッケージは、パッケージベース及びリッドの両方に凹部を有していてもよい。

加速度検出デバイス３は、外部端子２７，２８、内部端子２４，２５、外部接続端子１４ｅ，１４ｆ、接続端子１０ｂ，１０ｃなどを経由して加速度検出器１の励振電極に印加される駆動信号によって、加速度検出器１の振動梁１３ａ，１３ｂが所定の周波数で発振（共振）する。
そして、加速度検出デバイス３は、加わる加速度に応じて変化する加速度検出器１の共振周波数を出力信号として出力する。

上述したように、第２実施形態の加速度検出デバイス３は、加速度検出器１を備えたことから、上記第１実施形態に記載された効果を奏する加速度検出デバイス（例えば、パッケージ２０の内面との衝突や、強度の限界を超える変位による加速度検出器１の破損を回避することができる加速度検出デバイス）を提供することができる。
なお、加速度検出デバイス３は、加速度検出器１に代えて加速度検出器２を備えた場合においても、上記と同様の効果及び加速度検出器２の特有の効果を奏する加速度検出デバイスを提供することができる。

（第３実施形態）
次に、上記実施形態及び変形例で述べた加速度検出器を備えた電子機器としての傾斜計について説明する。
図６は、第３実施形態の傾斜計を示す模式斜視図である。
図６に示す傾斜計４は、上記第１実施形態で述べた加速度検出器１を、傾斜センサーとして備えている。
傾斜計４は、例えば、山の斜面、道路の法面、盛土の擁壁面などの被計測場所に設置される。傾斜計４は、外部からケーブル４０を介して電源が供給され、または電源を内蔵し、図示しない駆動回路によって加速度検出器１に駆動信号が送られている。
そして、傾斜計４は、図示しない検出回路によって、加速度検出器１に加わる重力加速度に応じて変化する共振周波数から、傾斜計４の姿勢の変化（傾斜計４に対する重力加速度が加わる方向の変化）を検出し、それを角度に換算して、例えば、無線などで基地局にデータ転送する。これにより、傾斜計４は、異常の早期発見に貢献することができる。
なお、傾斜計４は、加速度検出器１に代えて加速度検出器２を傾斜センサーとして備えていてもよい。

上述した加速度検出器１，２は、上記傾斜計に限らず、地震計、ナビゲーション装置、姿勢制御装置、ゲームコントローラー、携帯電話などの加速度センサー、傾斜センサーなどとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記実施形態及び変形例で説明した効果を奏する電子機器を提供することができる。

なお、上記各実施形態及び変形例において、ベース部、継ぎ手部、可動部、支持部の材料は、水晶に限定するものではなく、ガラス、またはシリコンなどの半導体材料であってもよい。
また、加速度検出素子の基材は、水晶に限定するものではなく、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電材料、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体を被膜として備えたシリコンなどの半導体材料であってもよい。

１，２…加速度検出器、３…加速度検出デバイス、４…電子機器としての傾斜計、１０…ベース部、１０ａ…主面、１０ｂ，１０ｃ…接続端子、１１…継ぎ手部、１１ａ…溝部、１２…可動部、１２ａ，１２ｂ…主面、１３…加速度検出素子、１３ａ，１３ｂ…振動梁、１３ｃ…加速度検出部、１３ｄ，１３ｅ…基部、１３ｆ，１３ｇ…引き出し電極、１４…支持部、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…固定部、１４ｅ，１４ｆ…外部接続端子、１５…質量部、１６…接着剤、１７…接合部材、１８…金属ワイヤー、２０…パッケージ、２０ａ…接合部材、２１…パッケージベース、２２…リッド、２３…内底面、２３ａ…段差部、２４，２５…内部端子、２６…外底面、２７，２８…外部端子、２９…封止部、２９ａ…貫通孔、２９ｂ…封止材、３０…接着剤、４０…ケーブル、１１２…可動部、１１２ａ，１１２ｂ…主面、１１３…加速度検出素子、１１３ａ，１１３ｂ…振動梁、１１３ｃ…加速度検出部、１１４…支持部、１１５…質量部、Ｂ…質量部と支持部とが重なる領域。

Claims (5)

1. ベース部と、
   該ベース部に接続された可動部と、
   前記ベース部と前記可動部とを結ぶ方向に沿って延びる振動梁を有する加速度検出部と、該加速度検出部の両端に接続された基部と、を備え、前記基部の一方が前記ベース部に固定され、前記基部の他方が前記可動部に固定された加速度検出素子と、
   前記ベース部から前記可動部の方向に延びる支持部と、
   前記可動部の主面に配置された質量部と、
   を備え、
   前記可動部は、前記主面と交差する方向に変位可能であり、
   前記支持部は、前記主面の法線方向の平面視において前記可動部を挟む位置に配置される第１の支持部と第２の支持部とを備え、
   前記第１の支持部および前記第２の支持部は、前記ベース部と前記可動部とを結ぶ方向に沿って延在する部分から前記可動部に向かう方向に屈曲した部分を有し、
   前記質量部は、前記平面視において、前記第１の支持部の前記屈曲した部分と重なる領域と、前記第２の支持部の前記屈曲した部分と重なる領域と、を備え、
   前記質量部と前記第１の支持部とが重なる領域および前記質量部と前記第２の支持部とが重なる領域では、前記質量部と前記第１の支持部との間および前記質量部と前記第２の支持部との間に隙間が設けられていることを特徴とする加速度検出器。
2. 請求項１に記載の加速度検出器において、
   前記支持部は、複数の固定部を有し、
   前記平面視において、隣り合う前記固定部同士を結んで囲んだ範囲内、または隣り合う前記固定部同士を結んだ直線上に、前記加速度検出器の重心が位置することを特徴とする加速度検出器。
3. 請求項１または請求項２に記載の加速度検出器と、
   前記加速度検出器を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする加速度検出デバイス。
4. ベース部と、
   該ベース部に接続された可動部と、
   前記ベース部と前記可動部とを結ぶ方向に沿って延びる振動梁を有する加速度検出部と、該加速度検出部の両端に接続された基部と、を備え、前記基部の一方が前記ベース部に固定され、前記基部の他方が前記可動部に固定された加速度検出素子と、
   前記ベース部から前記可動部の方向に延びる支持部と、
   前記可動部の主面に配置された質量部と、
   を備え、
   前記可動部は、前記主面と交差する方向に変位可能であり、
   前記支持部は、前記主面の法線方向の平面視において前記可動部を挟む位置に配置される第１の支持部と第２の支持部とを備え、
   前記第１の支持部および前記第２の支持部は、前記ベース部と前記可動部とを結ぶ方向に沿って延在する部分から前記可動部に向かう方向に屈曲した部分を有し、
   前記質量部は、前記平面視において、前記第１の支持部の前記屈曲した部分と重なる領域と、前記第２の支持部の前記屈曲した部分と重なる領域と、を備え、
   前記質量部と前記第１の支持部とが重なる領域および前記質量部と前記第２の支持部とが重なる領域では、前記質量部と前記第１の支持部との間および前記質量部と前記第２の支持部との間に隙間が設けられている加速度検出器と、
   前記加速度検出器を収容する凹部を備えたパッケージベースを含むパッケージと、
   を備えた加速度検出デバイスであって、
   前記パッケージベースは、前記凹部の内壁に２か所の段差部を備え、
   前記第１の支持部は前記２か所の段差部の一方に固定され、前記第２の支持部は前記２か所の段差部の他方に固定されていることを特徴とする加速度検出デバイス。
5. 請求項１または請求項２に記載の加速度検出器を備えたことを特徴とする電子機器。

Images