JP5954531B2 - 物理量検出デバイス、物理量検出器、および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、物理量検出デバイス、物理量検出器、および電子機器に関する。

従来から、振動子などの物理量検出素子を用いた物理量検出デバイス（例えば、加速度センサー）が知られている。このような物理量検出デバイスは、検出軸方向へ力が作用することによって物理量検出素子の共振周波数が変化したときに、当該共振周波数の変化から物理量検出デバイスに印加される力を検出するように構成されている。

例えば、特許文献１には、外枠部材と、双音叉型圧電振動素子と、を備え、外枠部材の一部が溝部より可撓するように形成して、Ｚ軸方向の低背化を図った物理量センサーが開示されている。特許文献１の物理量センサーでは、加速度が加わると、溝部の中央部が支点となり外枠部材が折れ曲がる。その結果、双音叉型圧電振動素子に生じる応力が変化して、双音叉型圧電振動素子の共振周波数が変化する。この共振周波数の変化から、印加された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では、てこの原理から、双音叉型圧電振動素子と支点との間の距離が小さいほど、双音叉型圧電振動素子に付加する力（張力や圧縮力）を得るために必要となる力（加速度）が小さくなる。すなわち、双音叉型圧電振動素子と支点との間の距離が小さいほど、検出感度が向上する。特許文献１の物理量センサーは、双音叉型圧電振動素子と溝部の中央部（支点）との間の距離が小さいため、高い検出感度を有することができる。

特開２００８−３０９７３１号公報

しかしながら、特許文献１の物理量センサーのように、幅の小さい外枠部材が可撓するような強度が低い構造では、主振動以外の振動モードに起因するスプリアスが発生しやすい。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、スプリアスの発生を抑制し、かつ検出感度を高めることが可能な物理量検出デバイスを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記物理量検出デバイスを有する物理量検出器および電子機器を提供することにある。

本発明は前述の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、以下の態様または適用例として実現することができる。

［適用例１］
本適用例に係る物理量検出デバイスは、
基部と、
前記基部に継ぎ手部を介して設けられており、物理量の変化に応じて変位する可動部と、
前記変位方向の平面視において前記基部から前記可動部に掛け渡されている物理量検出素子と、
を含み、
前記物理量検出素子は、前記基部と前記可動部とに設けられている溝部内に配置されている。

このような物理量検出デバイスによれば、物理量検出素子が溝部内に配置されているため、物理量検出素子と継ぎ手部（支点）との間の距離を小さくすることができる。てこの原理から、物理量検出素子と継ぎ手部（支点）との間の距離が小さいほど、物理量検出素子に付加する力（張力や圧縮力）を得るために必要となる力（加速度）が小さくなる。すなわち、物理量検出素子と継ぎ手部との間の距離が小さいほど、検出感度が高くなる。したがって、このような物理量検出デバイスによれば、高い検出感度を有することができる。

さらに、このような物理量検出デバイスによれば、物理量検出素子が溝部内に配置されているため、可動部の強度の低下を抑制しつつ、検出感度を高めることができる。したがって、スプリアスの発生を抑制し、かつ、検出感度を高めることができる。例えば可動部全体の厚さを小さくすることによって物理量検出素子と支点との間の距離を小さくした場合、可動部の強度が低下して、スプリアスが発生してしまう場合がある。

［適用例２］
本適用例に係る物理量検出デバイスにおいて、
前記溝部の深さは、前記物理量検出素子の厚さ以上であってもよい。

このような物理量検出デバイスによれば、物理量検出素子を、可動部の主面から突出させないことができる。したがって、例えば、質量体を、物理量検出素子に重ねて配置することができるため、小型化を図りつつ、質量体の質量を大きくすることができる。

［適用例３］
本適用例に係る物理量検出デバイスにおいて、
前記変位方向の平面視で前記可動部の前記溝部に重なる部分を有して前記可動部と固定されている質量体を含み、
前記物理量検出素子は、前記質量体の前記溝部に重なる部分と前記可動部との間に位置していてもよい。

このような物理量検出デバイスによれば、質量体を、物理量検出素子に重ねて配置することができるため、小型化を図りつつ、質量体の質量を大きくすることができる。

［適用例４］
本適用例に係る物理量検出デバイスにおいて、
前記基部の前記溝部内に設けられている第１接合部材を含み、
前記第１接合部材は、前記物理量検出素子と前記基部とを接合していてもよい。

このような物理量検出デバイスによれば、物理量検出素子と基部との間の接合強度を高めることができる。

［適用例５］
本適用例に係る物理量検出デバイスにおいて、
前記可動部の前記溝部内に設けられている第２接合部材を含み、
前記第２接合部材は、前記物理量検出素子と前記可動部とを接合していてもよい。

このような物理量検出デバイスによれば、物理量検出素子と可動部との間の接合強度を高めることができる。

［適用例６］
本適用例に係る物理量検出デバイスにおいて、
前記物理量検出素子は、双音叉型振動素子であってもよい。

このような物理量検出デバイスによれば、スプリアスの発生を抑制し、かつ、検出感度を高めることができる。

［適用例７］
本適用例に係る物理量検出器は、
本適用例に係る物理量検出デバイスと、
前記物理量検出デバイスを収容しているパッケージと、
を含む。

このような物理量検出器は、スプリアスの発生を抑制し、かつ、検出感度を高めることができる。

［適用例８］
本適用例に係る電子機器は、
本適用例に係る物理量検出デバイスを含む。

このような電子機器は、スプリアスの発生を抑制し、かつ、検出感度を高めることができる。

本実施形態に係る物理量検出デバイスを模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る物理量検出デバイスを模式的に示す平面図。 本実施形態に係る物理量検出デバイスを模式的に示す断面図。 本実施形態に係る物理量検出デバイスの動作を説明するための断面図。 本実施形態に係る物理量検出デバイスの動作を説明するための断面図。 本実施形態に係る物理量検出器を模式的に示す平面図。 本実施形態に係る物理量検出器を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る電子機器を模式的に示す斜視図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 物理量検出デバイス
まず、本実施形態に係る物理量検出デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る物理量検出デバイス１００を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る物理量検出デバイス１００を模式的に示す平面図である。図３は、本実施形態に係る物理量検出デバイス１００を模式的に示す断面図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。なお、図１および図２では、便宜上、第１質量体５０を透視して図示している。また、図１〜図３では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。

物理量検出デバイス１００は、図１〜図３に示すように、基部１０と、継ぎ手部１２と、可動部１４と、物理量検出素子２０と、を含む。物理量検出デバイス１００は、さらに、第１質量体５０と、第２質量体５２と、を含むことができる。

基部１０は、継ぎ手部１２を介して、可動部１４を支持している。継ぎ手部１２は、基部１０と可動部１４との間に設けられ、基部１０および可動部１４に接続されている。継ぎ手部１２の厚さは、基部１０の厚さ、および可動部１４の厚さよりも小さい。例えば、水晶基板の両主面１０ａ，１０ｂ側からハーフエッチングによって窪み１２ａ，１２ｂ（図３参照）を形成して、継ぎ手部１２（窪み１２ａの底と窪み１２ｂの底との間の部分）を形成することができる。図示の例では、窪み１２ａ，１２ｂは、Ｘ軸に沿って形成されている。継ぎ手部１２は、可動部１４が基部１０に対して変位（回動）する際に、支点となり、Ｘ軸に沿った回転軸となることができる。すなわち、継ぎ手部１２は、可動部１４および継ぎ手部１２を含んで構成される片持ち梁の撓みの基点となることができる。

可動部１４は、基部１０に継ぎ手部１２を介して設けられている。図示の例では、可動部１４は、基部１０から継ぎ手部１２を介して、Ｙ軸に沿って（＋Ｙ軸方向に）延出されている。可動部１４は、板状である。可動部１４は、主面１４ａ，１４ｂ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１２を支点（回転軸）として主面１４ａ，１４ｂと交差する方向（Ｚ軸方向）に変位可能である。

溝部３０は、基部１０と可動部１４とに設けられている。溝部３０は、基部１０と可動部１４とのそれぞれ継ぎ手部１２側にある側面から基部１０の中央部および可動部１４の中央に向かって切り欠いたような構成の溝部の組み合わせであり、基部１０から可動部１４まで延出している。溝部３０は、Ｙ軸方向に沿って延出し、窪み１２ａと交差（図示の例では、直交）している。溝部３０の深さは、例えば、窪み１２ａの深さよりも小さい。溝部３０は、Ｙ軸と平行であって可動部１４の中心を通る軸（図示せず）上に設けられている。溝部３０は、基部１０の主面１０ａに設けられた第１部分３２、および可動部１４に設けられた第２部分３４を含んで構成されている。溝部３０の第１部分３２および第２部分３４は、窪み１２ａを介して、連通している。

溝部３０内には、物理量検出素子２０が設けられている。図示の例では、溝部３０の第１部分３２内に物理量検出素子２０の第１ベース部２２が配置され、溝部３０の第２部分３４内に物理量検出素子２０の第２ベース部２３が配置されている。溝部３０内において、基部１０と第１ベース部２２が接合部材（第１接合部材）６０を介して接合され、可動部１４と第２ベース部２３が接合部材（第２接合部材）６２を介して接合されている。溝部３０内において、基部１０と第１ベース部２２が接合部材６０を介して接合されることにより、図示の例では、溝部３０の底面および側面を規定する基部１０の面と、第１ベース部２２の底面および側面とが、接合部材６０を介して接合される。すなわち、基部１０は、Ｚ軸方向に沿った平面視において、物理量検出素子２０と対面している配置面の周縁から基部１０の外縁までの範囲に配置面よりも突出している突出部を備えている。可動部１４は、Ｚ軸方向に沿った平面視において、物理量検出素子２０と対面している配置面の周縁から可動部１４の外縁までの範囲に配置面よりも突出している突出部を備えている。
このように、溝部３０内において、基部１０と第１ベース部２２とを接合部材６０を介して接合することにより、接合面を大きくすることができ、接合強度を高めることができる。また、溝部３０内において、可動部１４と第２ベース部２３が接合部材６２を介して接合されることにより、図示の例では、溝部３０の底面および側面を規定する可動部１４の面と、第２ベース部２３の底面および側面とが、接合部材６２を介して接合される。このように、溝部３０内において、可動部１４と第２ベース部２３とを接合部材６０を介して接合することにより、接合面を大きくすることができ、接合強度を高めることができる。

溝部３０の深さＤは、物理量検出素子２０の厚さ以上である。また、さらに継ぎ手部１２の面よりも浅いことが望ましい。ここで、溝部３０の深さＤとは、基部１０の主面１０ａ（可動部１４の主面１４ａ）と溝部３０の底面との間の距離（Ｚ軸方向の距離）である。図示の例では、溝部３０の深さＤは、物理量検出素子２０の厚さと接合部材６０，６２の厚さとの和と同じである。溝部３０の深さＤは、例えば物理量検出素子２０が可動部１４の主面１４ａから突出しないような深さである。溝部３０の深さＤは、例えば、可動部１４の厚さの１／４程度である。溝部３０の深さＤは、例えば、０．１μｍ程度であり、可動部１４の厚さは、例えば、０．４μｍ程度である。なお、溝部３０は、可動部１４を貫通していない有底であることが望ましい。溝部３０が可動部１４を貫通している場合、主振動とは別の振動モードが発生しやすくなり、スプリアスが発生する場合があるためである。本実施形態の場合であれば、基部１０、可動部１４はそれぞれ溝部３０の周辺が底面部分より剛性が高い。したがって基部１０、可動部１４とも強度を十分に確保された構成となるので上述したスプリアスの発生を抑制することができる。

なお、図示はしないが、物理量検出素子２０が、直接、基部１０および可動部１４に接合される場合、溝部３０の深さＤと、物理量検出素子２０の厚さが同じであってもよい。

基部１０、継ぎ手部１２、および可動部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、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングすることにより、一体に形成されている。また、水晶基板をパターニングすることにより、溝部３０を形成してもよい。なお、基部１０、継ぎ手部１２、および可動部１４の材質は、水晶に限定されるものではなく、ガラスや、シリコンなどの半導体材料であってもよい。

物理量検出素子２０は、平面視において（Ｚ軸方向の平面視において）、基部１０と可動部１４とに掛け渡されている。物理量検出素子２０は、溝部３０内に設けられている。物理量検出素子２０は、振動梁部２１ａ，２１ｂと、第１ベース部２２と、第２ベース部２３と、を含んで構成されている。例えば、可動部１４が変位することで、振動梁部２１ａ，２１ｂに力が生じ、振動梁部２１ａ，２１ｂに発生する物理量検出情報が変化する。

振動梁部２１ａ，２１ｂは、可動部１４の延出方向に沿って（Ｙ軸に沿って）、第１ベース部２２から第２ベース部２３まで延出している。振動梁部２１ａ，２１ｂの形状は、例えば、角柱状である。振動梁部２１ａ，２１ｂは、振動梁部２１ａ，２１ｂに設けられた励振電極（図示せず）に駆動信号（交番電圧）が印加されると、Ｘ軸に沿って、互いに離間または近接するように屈曲振動することができる。

ベース部２２，２３は、振動梁部２１ａ，２１ｂの両端に接続されている。第１ベース部２２は、溝部３０の第１部分３２内において、基部１０に接合部材６０を介して固定されている。第１ベース部２２は、溝部３０内において、接合部材６０によって、底面および側面を覆われている。また、第２ベース部２３は、溝部３０の第２部分３４内において、可動部１４に接合部材６２を介して固定されている。第２ベース部２３は、溝部３０内において、接合部材６２によって、底面および側面を覆われている。第２ベース部２３は、図３に示すように、可動部１４と第１質量体５０との間に位置している。すなわち、第２ベース部２３は、平面視で（Ｚ軸方向からみて）、第１質量体５０と重なっている。図示の例では、第２ベース部２３の上方（＋Ｚ軸方向）には、第１質量体５０が位置している。このように、溝部３０内に物理量検出素子２０を設けることにより、第１質量体５０を、物理量検出素子２０に重ねて配置することができるため、装置の小型化を図ることができる。

接合部材６０，６２としては、例えば低融点ガラス、共晶接合可能なＡｕ／Ｓｎ合金被膜を用いることができる。

なお、振動梁部２１ａ，２１ｂと、基部１０および可動部１４と、の間には、可動部１４の変位時に、振動梁部２１ａ，２１ｂと、基部１０および可動部１４と、が接触しないように、所定の間隙が設けられている。この間隙は、例えば、接合部材６０，６２の厚みで管理されていてもよい。

物理量検出素子２０は、上記のように、２本の振動梁部２１ａ，２１ｂと、一対のベース部２２，２３と、を有している。すなわち、物理量検出素子２０は、双音叉素子（双音叉型振動素子）である。物理量検出素子２０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、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングすることにより形成される。これにより、振動梁部２１ａ，２１ｂ、およびベース部２２，２３を、一体的に形成することができる。

なお、物理量検出素子２０の材質は、水晶に限定されるものではなく、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、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）などの圧電体を皮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。ただし、物理量検出素子２０は、基部１０、可動部１４との線膨張係数との差を小さくすることを考慮すれば、基部１０、可動部１４の材質と同じであることが望ましい。

物理量検出素子２０の第１ベース部２２上には、引き出し電極４４ａ，４４ｂが設けられている。引き出し電極４４ａ，４４ｂは、振動梁部２１ａ，２１ｂに設けられた励振電極（図示せず）と電気的に接続されている。

引き出し電極４４ａ，４４ｂは、例えばＡｕ、Ａｌなどの金属ワイヤー４８によって、基部１０の主面１０ａに設けられた接続端子４６ａ，４６ｂと電気的に接続されている。より具体的には、引き出し電極４４ａは、接続端子４６ａと電気的に接続され、引き出し電極４４ｂは、接続端子４６ｂと電気的に接続されている。接続端子４６ａ，４６ｂは、配線（図示せず）によって、外部接続端子（図示せず）と電気的に接続されている。

励振電極、引き出し電極４４ａ，４４ｂ、接続端子４６ａ，４６ｂ、および外部接続端子としては、例えば、Ｃｒ層を下地として、その上にＡｕ層を積層した積層体を用いる。励振電極、引き出し電極４４ａ，４４ｂ、接続端子４６ａ，４６ｂ、および外部接続端子は、例えば、スパッタ法などによって導電層（図示せず）を成膜し、該導電層をパターニングすることによって形成される。

第１質量体５０は、可動部１４の主面１４ａに、接合部材６４を介して、固定されている。第１質量体５０は、平面視で（Ｚ軸方向からみて）溝部３０に重なる部分を有している。図示の例では、第１質量体５０の溝部３０に重なる部分と、可動部１４との間に物理量検出素子２０が位置している。すなわち、第１質量体５０は、物理量検出素子２０と重なるように配置されている。そのため、小型化を図りつつ、第１質量体５０の質量を大きくすることができる。

第２質量体５２は、可動部１４の主面１４ｂに、接合部材６６を介して、固定されている。質量体５０，５２の材質としては、例えば、Ｃｕ、Ａｕなどの金属が挙げられる。質量体５０，５２によって、物理量検出デバイス１００に加わる加速度の検出感度を向上させることができる。

接合部材６４，６６としては、例えば、シリコーン樹脂系の熱硬化型接着剤を用いることができる。

なお、図示はしないが、質量体の数は、限定されず、例えば、可動部１４の１つの主面１４ａ，１４ｂに対して複数の質量体が設けられてもよい。

次に、物理量検出デバイス１００の動作について説明する。図４および図５は、物理量検出デバイス１００の動作を説明するための断面図である。

図４に示すように、物理量検出デバイス１００では、−Ｚ軸方向に測定すべき物理量である加速度α１（例えば重力加速度）が加わると、加速度α１に応じて、可動部１４が継ぎ手部１２を支点にして−Ｚ軸方向に変位する。これにより、物理量検出素子２０には、Ｙ軸に沿って第１ベース部２２と第２ベース部２３とが互いに離れる方向の力（張力）が加わり、振動梁部２１ａ，２１ｂには引っ張り応力が生じる。そのため、振動梁部２１ａ，２１ｂの振動周波数（共振周波数）は、高くなる。

一方、図５に示すように、物理量検出デバイス１００では、＋Ｚ軸方向に加速度α２が加わると、加速度α２に応じて、可動部１４が継ぎ手部１２を支点にして＋Ｚ軸方向に変位する。これにより、物理量検出素子２０には、Ｙ軸に沿って第１ベース部２２と第２ベース部２３とが互いに近づく方向の力（圧縮力）が加わり、振動梁部２１ａ，２１ｂには圧縮応力が生じる。そのため、振動梁部２１ａ，２１ｂの振動周波数（共振周波数）は、低くなる。

物理量検出デバイス１００では、上記のような物理量検出素子２０の共振周波数の変化を検出している。具体的には、物理量検出デバイス１００に加わる加速度は、上記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。

なお、物理量検出デバイス１００を傾斜計に用いた場合には、傾斜の姿勢の変化に応じて、傾斜計に対する重力加速度が加わる方向が変化し、振動梁部２１ａ，２１ｂに引っ張り応力や圧縮応力が生じる。そして、振動梁部２１ａ，２１ｂの共振周波数が変化する。

また、上記の例では、物理量検出素子２０として、いわゆる双音叉素子を用いた例について説明したが、可動部１４の変位に基づいて物理量を検出することができれば、物理量検出素子２０の形態は、特に限定されない。

本実施形態に係る物理量検出デバイス１００は、例えば、以下の特徴を有する。

物理量検出デバイス１００では、物理量検出素子２０は、基部１０と可動部１４とに設けられている溝部３０内に配置されている。これにより、物理量検出素子２０と継ぎ手部１２（支点）との間の距離（Ｚ軸方向の距離）を小さくすることができる。てこの原理から、物理量検出素子と継ぎ手部（可動部が変位するときの支点）との間の距離が小さいほど、物理量検出素子に付加する力（張力や圧縮力）を得るために必要となる力（加速度）が小さくなる。すなわち、物理量検出素子と継ぎ手部との間の距離が小さいほど、検出感度が高くなる。したがって、物理量検出デバイス１００によれば、物理量検出素子２０と継ぎ手部１２（支点）との間の距離を小さくすることができるため、高い検出感度を有することができる。

さらに、物理量検出素子２０が溝部３０内に配置されているため、可動部１４の強度の低下を抑制しつつ、検出感度を高めることができる。したがって、スプリアスの発生を抑制し、かつ、検出感度を高めることができる。例えば可動部全体の厚さを小さくすることによって物理量検出素子と支点との間の距離を小さくした場合、可動部の強度が低下して、スプリアスが発生してしまう場合がある。これに対して、物理量検出デバイス１００では、可動部１４に設けられた溝部３０によって、物理量検出素子と支点との間の距離を小さくしているため、可動部全体の厚さを小さくした場合と比べて、強度の低下を抑制することができ、スプリアスの発生を抑制することができる。

物理量検出デバイス１００では、溝部３０の深さＤは、物理量検出素子２０の厚さ以上である。そのため、物理量検出素子２０を、可動部１４の主面１４ａから突出させないことができる。したがって、第１質量体５０を、物理量検出素子２０に重ねて配置することができるため、小型化を図りつつ、第１質量体５０の質量を大きくすることができる。したがって、小型化を図りつつ、検出感度を高めることができる。例えば物理量検出素子が可動部の主面上に配置されている場合、質量体は、可動部の主面上の物理量検出素子を避けた領域に設けなければならなかった。物理量検出デバイス１００では、質量体５０を、物理量検出素子２０に重ねて配置できるため、質量体を、可動部の主面上の物理量検出素子を避けた領域に設ける場合と比べて、装置の小型化を図りつつ、質量体の質量を大きくすることができる。

物理量検出デバイス１００では、第１質量体５０は、平面視で溝部３０に重なる部分を有して基部１０に固定されており、物理量検出素子２０は、第１質量体５０の溝部３０に重なる部分と、可動部１４と、の間に位置している。すなわち、物理量検出素子２０と第１質量体５０とがＺ軸方向に重なって配置されているため、小型化を図りつつ、第１質量体５０の質量を大きくすることができる。したがって、小型化を図りつつ、検出感度を高めることができる。

物理量検出デバイス１００では、接合部材６０は、溝部３０内において、物理量検出素子２０と基部１０とを接合している。これにより、物理量検出素子２０と基部１０との間の接合強度を高めることができる。さらに、接合部材６２は、溝部３０内において、物理量検出素子２０と可動部１４とを接合している。これにより、物理量検出素子２０と可動部１４との間の接合強度を高めることができる。

２． 物理量検出器
次に、本実施形態に係る物理量検出器について、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る物理量検出器３００を模式的に示す平面図である。図７は、本実施形態に係る物理量検出器３００を模式的に示す断面図である。なお、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。

物理量検出器３００は、図６および図７に示すように、本発明に係る物理量検出デバイスと、パッケージ３１０と、を含む。以下では、本発明に係る物理量検出デバイスとして、物理量検出デバイス１００を用いた例について説明する。

パッケージ３１０は、物理量検出デバイス１００を収容している。パッケージ３１０は、パッケージベース３２０と、リッド３３０と、を有することができる。なお、図６では、便宜上、リッド３３０の図示を省略している。

パッケージベース３２０には、凹部３２１が形成され、凹部３２１内に物理量検出デバイス１００が配置されている。パッケージベース３２０の平面形状は、凹部３２１内に物理量検出デバイス１００を配置することができれば、特に限定されない。パッケージベース３２０としては、例えば、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、シリコンなどの材料を用いる。

パッケージベース３２０は、パッケージベース３２０の内底面（凹部の底面）３２２から、リッド３３０側に突出した段差部３２３を有することができる。段差部３２３は、例えば、凹部３２１の内壁に沿って設けられている。段差部３２３には、内部端子３４０，３４２が設けられている。

内部端子３４０，３４２は、例えば、物理量検出デバイス１００に設けられた外部接続端子４９ａ，４９ｂ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。例えば、外部接続端子４９ａは、内部端子３４０と電気的に接続され、外部接続端子４９ｂは、内部端子３４２と電気的に接続されている。

パッケージベース３２０の外底面（内底面３２２と反対側の面）３２４には、外部部材に実装される際に用いられる外部端子３４４，３４６が設けられている。外部端子３４４，３４６は、図示しない内部配線を介して内部端子３４０，３４２と電気的に接続されている。例えば、外部端子３４４は、内部端子３４０と電気的に接続され、外部端子３４６は、内部端子３４２と電気的に接続されている。

内部端子３４０，３４２および外部端子３４４，３４６は、例えば、Ｗなどのメタライス層に、Ｎｉ、Ａｕなどの皮膜をめっきなどにより積層した金属膜からなる。

パッケージベース３２０には、凹部３２１の底部にパッケージ３１０の内部（キャビティー）を封止する封止部３５０が設けられている。封止部３５０は、パッケージベース３２０に形成された貫通孔３２５内に配置されている。貫通孔３２５は、外底面３２４から内底面３２２まで貫通している。図示の例では、貫通孔３２５は、外底面３２４側の孔径が内底面３２２側の孔径より大きい段付きの形状を有している。封止部３５０は、貫通孔３２５に、例えば、Ａｕ／Ｇｅ合金、はんだなどからなる封止材を配置し、加熱溶融後、固化させることで形成される。封止部３５０は、パッケージ３１０の内部を気密に封止する構成である。

物理量検出デバイス１００は、接合部材３４１を介して、パッケージベース３２０の段差部３２３に固定されている。これにより、物理量検出デバイス１００は、パッケージベース３２０に実装され、パッケージ３１０内に収容される。

物理量検出デバイス１００が段差部３２３に固定されることにより、物理量検出デバイス１００に設けられた外部接続端子４９ａ，４９ｂと、段差部３２３に設けられた内部端子３４０，３４２とは、接合部材３４１を介して、電気的に接続される。接合部材３４１としては、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を用いることができる。

リッド３３０は、パッケージベース３２０の凹部３２１を覆って設けられている。リッド３３０の形状は、例えば、板状である。リッド３３０としては、例えば、パッケージベース３２０と同じ材料や、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属を用いる。リッド３３０は、例えば、シームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材３３２を介して、パッケージベース３２０に接合されている。

リッド３３０をパッケージベース３２０に接合した後、パッケージ３１０の内部が減圧された状態（真空度の高い状態）で、貫通孔３２５内に封止材を配置し、加熱溶融後、固化させて封止部３５０を形成することにより、パッケージ３１０内を気密に封止することができる。パッケージ３１０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。

物理量検出器３００において、外部端子３４４，３４６、内部端子３４０，３４２、外部接続端子４９ａ，４９ｂ、接続端子４６ａ，４６ｂなどを経由して、物理量検出素子２０の励振電極に駆動信号が入力されると、物理量検出素子２０の振動梁部２１ａ，２１ｂは、所定の周波数で振動（共振）する。そして、物理量検出器３００は、印加される加速度に応じて変化する物理量検出素子２０の共振周波数を出力信号として、出力することができる。

物理量検出器３００によれば、スプリアスの発生を抑制し、かつ、検出感度を高めることが可能な物理量検出デバイス１００を含む。そのため、物理量検出器３００は、スプリアスの発生を抑制し、かつ、検出感度を高めることができる。

なお、図示はしないが、物理量検出デバイス１００が配置される凹部は、パッケージベース３２０およびリッド３３０の両方に形成されていてもよいし、リッド３３０にのみ形成されていてもよい。

３． 電子機器
次に、本実施形態に係る電子機器について説明する。以下では、本実施形態に係る電子機器として、本発明に係る物理検出デバイス（以下の例では物理量検出デバイス１００）を含む傾斜計について、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係る傾斜計４００を模式的に示す斜視図である。

傾斜計４００は、図８に示すように、物理量検出デバイス１００を、傾斜センサーとして含んでいる。

傾斜計４００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４００は、外部からケーブル４１０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物理量検出デバイス１００に駆動信号が送られている。

そして、傾斜計４００は、図示しない検出回路によって、物理量検出デバイス１００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４００の姿勢の変化（傾斜計４００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４００は、異常の早期発見に貢献することができる。

傾斜計４００によれば、スプリアスの発生を抑制し、かつ、検出感度を高めることが可能な物理量検出デバイス１００を含む。そのため、傾斜計４００は、スプリアスの発生を抑制し、かつ、検出感度を高めることができる。

本発明に係る物理量検出デバイスは、上記の傾斜計に限らず、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およ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。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

α１…加速度、α２…加速度、１０…基部、１０ａ…主面、１２…継ぎ手部、１４…可動部、１４ａ，１４ｂ…主面、２０…物理量検出素子、２１ａ…振動梁部、２２…第１ベース部、２３…第２ベース部、３０…溝部、３２…第１部分、３４…第２部分、４４ａ…電極、４４ｂ…電極、４６ａ，４６ｂ…接続端子、４８…金属ワイヤー、４９ａ…外部接続端子、４９ｂ…外部接続端子、５０…第１質量体、５２…第２質量体、６０，６２，６４，６６…接合部材、１００…物理量検出デバイス、３００…物理量検出器、３１０…パッケージ、３２０…パッケージベース、３２１…凹部、３２２…内底面、３２３…段差部、３２４…外底面、３２５…貫通孔、３３０…リッド、３３２…接合部材、３４０…内部端子、３４１…接合部材、３４２…内部端子、３４４…外部端子、３４６…外部端子、３５０…封止部、４００…傾斜計、４１０…ケーブル

Claims (7)

1. 第１の溝部を有する基部と、
   前記基部に継ぎ手部を介して接続され、第２の溝部を有する可動部と、
   前記可動部の厚み方向からの平面視において、前記第１の溝部の内部の前記基部と前記第２の溝部の内部の前記可動部とに固定されている物理量検出素子と、
   前記平面視で前記第２の溝部に重なる部分を有して前記可動部と固定されている質量体と、
   を含み、
   前記物理量検出素子は、前記質量体と前記可動部との間の前記第２の溝部内に位置している、物理量検出デバイス。
2. 請求項１において、
   前記第１の溝部および前記第２の溝部の深さは、前記物理量検出素子の厚さ以上である、物理量検出デバイス。
3. 請求項１または２において、
   前記第１の溝部内に設けられている第１接合部材を含み、
   前記第１接合部材は、前記物理量検出素子と前記基部とを接合している、物理量検出デバイス。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記第２の溝部内に設けられている第２接合部材を含み、
   前記第２接合部材は、前記物理量検出素子と前記可動部とを接合している、物理量検出デバイス。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記物理量検出素子は、双音叉型振動素子である、物理量検出デバイス。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量検出デバイスと、
   前記物理量検出デバイスを収容しているパッケージと、
   を含む、物理量検出器。
7. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量検出デバイスを含む、電子機器。

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