JP6137451B2 - 物理量センサー、電子機器、及び移動体 - Google Patents
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Description
本発明は、物理量センサー、電子機器、及び移動体に関するものである。
従来から、加速度等の物理量を検出する物理量センサーとして、支持部で揺動可能に支持された可動部に設けられた可動電極と、可動電極に対向する位置に配置された固定電極と、を有するものが知られている。この様な物理量センサーは、可動部が傾倒することで可動電極と、固定電極と、の間の距離が変化し、その電極間に生じる静電容量の変化によって当該物理量センサーに加えられる加速度等の検出が行われている。例えば、特許文献１には、基板上に電気的に分離された複数の固定電極と、支持された可動電極を有する構造の物理量センサーが開示されている。
しかしながら、固定電極が設けられた基板が帯電した場合に、静電引力（吸引力）により可動部が固定電極側に吸引され、可動部と固定電極とが貼り付くスティッキングが生じ、加速度等の検出に影響を及ぼす虞があった。
本発明は、上述した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、又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本適用例に係る物理量センサーは、シールド電極と、シールド電極上に絶縁部を介して設けられた、第１の固定電極及び第２の固定電極と、第１の固定電極及び第２の固定電極に対向して配置された可動電極を含み、シールド電極上に支持部で支持された可動部と、を備え、第１の固定電極及び第２の固定電極は、電気的に分離して設けられていることを特徴とする。
本適用例に係る物理量センサーは、シールド電極と、シールド電極上に絶縁部を介して設けられた、第１の固定電極及び第２の固定電極と、第１の固定電極及び第２の固定電極に対向して配置された可動電極を含み、シールド電極上に支持部で支持された可動部と、を備え、第１の固定電極及び第２の固定電極は、電気的に分離して設けられていることを特徴とする。
この様な物理量センサーによれば、可動部の下にシールド電極を配置することで、例えば、可動部の下にある基板が電荷を帯びていても、可動部に対する静電引力をシールド電極で遮蔽することができる。従って、静電引力によって可動部が固定電極側に吸引されることによって、固定電極と可動部との間に生じる静電容量への影響を抑制することができ、計測精度を高めることができる。
［適用例２］
上記適用例に係る物理量センサーの可動部は、導電性を有する材料で構成され、シールド電極及び可動部は、電気的に接続され同電位であることが好ましい。
上記適用例に係る物理量センサーの可動部は、導電性を有する材料で構成され、シールド電極及び可動部は、電気的に接続され同電位であることが好ましい。
この様な物理量センサーによれば、シールド電極と可動部とを互いに電気的に接続し同電位とすることで、可動部が固定電極側に吸引されることを更に抑制することができる。
［適用例３］
上記適用例に係る物理量センサーの支持部は、第１軸に沿って設けられ、第１軸を境にして、可動部の質量が両側で異なることが好ましい。
上記適用例に係る物理量センサーの支持部は、第１軸に沿って設けられ、第１軸を境にして、可動部の質量が両側で異なることが好ましい。
この様な物理量センサーによれば、第１軸を境にして可動部の両側で互いに質量を異ならせることで、加速度等が物理量センサーに加えられていない時に、質量の大きい可動部側に当該可動部を傾倒させることができる。これにより、可動部の質量差を上回る加速度等が加えられなければ可動部が傾倒されないため、計測の下限値を可動部の質量の差によって設定することができる。また、物理量センサーに加速度等が加えられていない際の計測オフセットを抑制することができ、計測精度を高めることができる。
［適用例４］
上記適用例に係る物理量センサーの可動部には、錘部が設けられていることが好ましい。
上記適用例に係る物理量センサーの可動部には、錘部が設けられていることが好ましい。
この様な物理量センサーによれば、可動部に錘部が設けられていることで、加速度等が当該物理量センサーに加えられていない場合にも錘部に重力が作用することで、当該錘部が設けられた側に傾倒させることができる。これにより、錘部に作用する重力を超える加速度等が加えられなければ可動部が傾倒されないため、計測の下限値を錘部の質量によって設定することができる。また、物理量センサーに加速度等が加えられていない時の計測オフセットを抑制することができ、計測精度を高めることができる。
［適用例５］
上記適用例に係る物理量センサーの可動部には、凹部及び貫通孔の少なくとも一つが設けられていることが好ましい。
上記適用例に係る物理量センサーの可動部には、凹部及び貫通孔の少なくとも一つが設けられていることが好ましい。
この様な物理量センサーによれば、可動部に凹部や貫通孔を設けることで、加速度等が物理量センサーに加えられていない時に、質量の大きい可動部側に当該可動部を傾倒させることができる。これにより、可動部の質量差を上回る加速度等が加えられなければ可動部が傾倒されないため、計測の下限値を可動部の質量の差によって設定することができる。また、物理量センサーに加速度等が加えられていない際の計測オフセットを抑制することができ、計測精度を高めることができる。
［適用例６］
本適用例に係る電子機器は、上述したいずれかの物理量センサーを搭載していることを特徴とする。
本適用例に係る電子機器は、上述したいずれかの物理量センサーを搭載していることを特徴とする。
この様な電子機器によれば、上述したいずれかの物理量センサーを搭載することで、計測オフセットを抑制し、計測精度の高い物理量センサーが搭載されるため、信頼度の高い電子機器を得ることができる。
［適用例７］
本適用例に係る移動体は、上述したいずれかの物理量センサーを搭載していることを特徴とする。
本適用例に係る移動体は、上述したいずれかの物理量センサーを搭載していることを特徴とする。
この様な移動体によれば、上述したいずれかの物理量センサーを搭載することで、計測オフセットを抑制し、計測精度の高い物理量センサーが搭載されるため、信頼度の高い移動体を得ることができる。
本適用例に係る物理量センサーは、第１凹部が設けられた基板と、前記第１凹部の底面上に設けられたシールド電極と、前記シールド電極上に絶縁部を介して設けられた、第１の固定電極及び第２の固定電極と、前記第１の固定電極及び前記第２の固定電極に対向して配置された可動電極を含み、前記シールド電極上に支持部で支持された可動部と、を備え、前記第１の固定電極及び前記第２の固定電極は、電気的に分離して設けられ、前記第１凹部は、平面視した場合に、前記可動部、前記第１の固定電極、及び前記第２の固定電極と重なる様に設けられ、前記支持部は、第１軸に沿って設けられ、前記第１軸を境にして、前記可動部の質量が両側で異なり、前記第１軸と交差する方向の前記可動部の一方側の端部には、錘部が設けられ、前記第１凹部の前記底面には、第２凹部が設けられ、前記第２凹部は、平面視した場合に、前記錘部と重なる様に設けられていることを特徴とする。
また、本適用例に係る物理量センサーにおいて、前記可動部は、導電性を有する材料で構成され、前記シールド電極及び前記可動部は、電気的に接続され同電位であることが好ましい。
また、本適用例に係る物理量センサーにおいて、前記可動部には、凹部及び貫通孔の少なくとも一つが設けられていることが好ましい。
本適用例に係る電子機器は、上述したいずれかの物理量センサーを搭載したことを特徴とする。
本適用例に係る移動体は、上述したいずれかの物理量センサーを搭載したことを特徴とする。
本適用例に係る物理量センサーは、第１凹部が設けられた基板と、前記第１凹部の底面上に設けられたシールド電極と、前記シールド電極上に絶縁部を介して設けられた、第１の固定電極及び第２の固定電極と、前記第１の固定電極及び前記第２の固定電極に対向して配置された可動電極を含み、前記シールド電極上に支持部で支持された可動部と、を備え、前記第１の固定電極及び前記第２の固定電極は、電気的に分離して設けられ、前記第１凹部は、平面視した場合に、前記可動部、前記第１の固定電極、及び前記第２の固定電極と重なる様に設けられ、前記支持部は、第１軸に沿って設けられ、前記第１軸を境にして、前記可動部の質量が両側で異なり、前記第１軸と交差する方向の前記可動部の一方側の端部には、錘部が設けられ、前記第１凹部の前記底面には、第２凹部が設けられ、前記第２凹部は、平面視した場合に、前記錘部と重なる様に設けられていることを特徴とする。
また、本適用例に係る物理量センサーにおいて、前記可動部は、導電性を有する材料で構成され、前記シールド電極及び前記可動部は、電気的に接続され同電位であることが好ましい。
また、本適用例に係る物理量センサーにおいて、前記可動部には、凹部及び貫通孔の少なくとも一つが設けられていることが好ましい。
本適用例に係る電子機器は、上述したいずれかの物理量センサーを搭載したことを特徴とする。
本適用例に係る移動体は、上述したいずれかの物理量センサーを搭載したことを特徴とする。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。
（第１実施形態）
第１実施形態に係る物理量センサーについて、図１から図４を用いて説明する。
図１は、第１実施形態に係る物理量センサーの概略を示す平面図である。図２は、図１中の線分Ａ−Ａ’で示す部分の物理量センサーの断面を模式的に示す断面図である。図３は、図１中の線分Ｂ−Ｂ’で示す部分の物理量センサーの断面を模式的に示す断面図である。図４は、第１実施形態に係る物理量センサーの動作を説明する模式図である。
説明の便宜のため、図１及び図４では、蓋体の図示を省略している。また、図１から図４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。なお、Ｚ軸は基板と蓋体とが重なる厚み方向を示す軸である。
第１実施形態に係る物理量センサーについて、図１から図４を用いて説明する。
図１は、第１実施形態に係る物理量センサーの概略を示す平面図である。図２は、図１中の線分Ａ−Ａ’で示す部分の物理量センサーの断面を模式的に示す断面図である。図３は、図１中の線分Ｂ−Ｂ’で示す部分の物理量センサーの断面を模式的に示す断面図である。図４は、第１実施形態に係る物理量センサーの動作を説明する模式図である。
説明の便宜のため、図１及び図４では、蓋体の図示を省略している。また、図１から図４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。なお、Ｚ軸は基板と蓋体とが重なる厚み方向を示す軸である。
（物理量センサーの構造）
本実施形態の物理量センサー１００は、例えば、慣性センサーとして用いることができる。具体的には、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度を測定するための加速度センサー（静電容量型加速度センサー、静電容量型ＭＥＭＳ加速度センサー）として用いることができる。
本実施形態の物理量センサー１００は、例えば、慣性センサーとして用いることができる。具体的には、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度を測定するための加速度センサー（静電容量型加速度センサー、静電容量型ＭＥＭＳ加速度センサー）として用いることができる。
物理量センサー１００は、図１から図３に示すように、基板１０と、基板１０上に設けられたシールド電極２３と、シールド電極２３上に設けられた絶縁部２２と、絶縁部２２上に設けられた固定電極部２１と、支持部３０と、支持部３０を介して枠部４０に支持された可動部５０と、それらを覆う蓋体６０と、を備えている。
固定電極部２１には、第１の固定電極としての固定電極２１ａ、及び第２の固定電極としての固定電極２１ｂを備えている。また、絶縁部２２は、固定電極２１ａに対応して設けられている絶縁部２２ａ、及び固定電極２１ｂに対応して設けられている絶縁部２２ｂを備えている。
さらに、物理量センサー１００は、可動部５０を枠部４０に支持する支持部３０を備えている。また、支持部３０には、第１の支持部としての支持部３０ａ、及び第２の支持部としての支持部３０ｂを備えている。また、可動部５０は、支持部３０ａと支持部３０ｂとを結ぶ仮想線としての第１軸Ｑを中心とする両側にそれぞれ可動領域５１ａ、可動領域５１ｂを有している。
なお、以下の説明において、固定電極２１ａ及び固定電極２１ｂは、総括して固定電極部２１として説明する場合がある。また、絶縁部２２ａ及び絶縁部２２ｂは、総括して絶縁部２２として説明する場合がある。また、支持部３０ａ及び支持部３０ｂは、総括して支持部３０として説明する場合がある。また、可動領域５１ａ及び可動領域５１ｂは、総括して可動領域５１として説明する場合がある。
固定電極部２１には、第１の固定電極としての固定電極２１ａ、及び第２の固定電極としての固定電極２１ｂを備えている。また、絶縁部２２は、固定電極２１ａに対応して設けられている絶縁部２２ａ、及び固定電極２１ｂに対応して設けられている絶縁部２２ｂを備えている。
さらに、物理量センサー１００は、可動部５０を枠部４０に支持する支持部３０を備えている。また、支持部３０には、第１の支持部としての支持部３０ａ、及び第２の支持部としての支持部３０ｂを備えている。また、可動部５０は、支持部３０ａと支持部３０ｂとを結ぶ仮想線としての第１軸Ｑを中心とする両側にそれぞれ可動領域５１ａ、可動領域５１ｂを有している。
なお、以下の説明において、固定電極２１ａ及び固定電極２１ｂは、総括して固定電極部２１として説明する場合がある。また、絶縁部２２ａ及び絶縁部２２ｂは、総括して絶縁部２２として説明する場合がある。また、支持部３０ａ及び支持部３０ｂは、総括して支持部３０として説明する場合がある。また、可動領域５１ａ及び可動領域５１ｂは、総括して可動領域５１として説明する場合がある。
基板１０には、第１凹部１２が設けられている。
第１凹部１２は、物理量センサー１００をＺ軸方向から平面視した場合に、固定電極部２１及び可動部５０を内包し、重なる様に配設された第１底面１２ａを有する。第１底面１２ａ上には、固定電極部２１が設けられている。
基板１０の材料は特に限定されないが、例えば、ホウ珪酸ガラス等を用いることができる。
第１凹部１２は、物理量センサー１００をＺ軸方向から平面視した場合に、固定電極部２１及び可動部５０を内包し、重なる様に配設された第１底面１２ａを有する。第１底面１２ａ上には、固定電極部２１が設けられている。
基板１０の材料は特に限定されないが、例えば、ホウ珪酸ガラス等を用いることができる。
固定電極部２１は、前述の通り基板１０に設けられた第１凹部１２の第１底面１２ａ上に設けられている。また、固定電極部２１は、可動部５０に対し間隙２を介し対向する様に第１凹部１２の第１底面１２ａに設けられている。固定電極部２１は、物理量センサー１００をＺ軸方向から平面視した場合に、可動部５０を内包し、重なる様に第１底面１２ａに設けられている。換言すると、物理量センサー１００をＺ軸方向から平面視した場合に可動部５０の外周縁を囲む様に固定電極部２１が配設され、さらに、固定電極部２０の外周縁を囲む様に第１底面１２ａが配設されている。
第１底面１２ａ上には、シールド電極２３、絶縁部２２、固定電極部２１、の順に設けられている。シールド電極２３は、第１底面１２ａ上に設けられるとともに、物理量センサー１００をＺ軸方向から平面視した場合に可動部５０を内包するように設けられている。また、シールド電極２３上には、絶縁部２２aを介して固定電極２１ａが設けられ、絶縁部２２ｂを介して固定電極２１ｂが設けられている。なお、本実施形態の物理量センサー１００において、絶縁部２２aと絶縁部２２ｂとを分離して形成しているが、絶縁部２２aと絶縁部２２ｂとを一体に形成しても良い。
固定電極部２１は、シールド電極２３及び可動部５０をＺ軸方向から平面視した場合において、第１軸Ｑを中心とした両側のシールド電極２３上の領域に設けられている。第１軸Ｑから−Ｘ軸方向側のシールド電極２３上の領域には、固定電極２１ａが設けられている。また、第１軸Ｑから＋Ｘ軸方向側のシールド電極２３上の領域には、固定電極２１ｂが設けられている。固定電極２１ａ，２１ｂは、物理量センサー１００をＺ軸方向から平面視した場合に可動部５０と重なる様にそれぞれ設けられている。固定電極２１ａは、物理量センサー１００をＺ軸方向から平面視した場合に、可動部５０の可動領域５１ａと少なくとも一部が重なる様に対向して設けられている。また、固定電極２１ｂは、物理量センサー１００をＺ軸方向から平面視した場合に、可動部５０の可動領域５１ｂと少なくとも一部が重なる様に対向して設けられている。
さらに、固定電極部２１には、シールド電極２３と固定電極２１ａ，２１ｂとの間に、絶縁部２２ａ，２２ｂが設けられている。絶縁部２２ａは、固定電極２１ａに対応して、シールド電極２３と固定電極２１ａとの間に設けられている。また、絶縁部２２ｂは、固定電極２１ａに対応して、シールド電極２３と固定電極２１ａとの間に設けられている。
なお、固定電極２１ａ，２１ｂは、絶縁部２２ａ，２２ｂによって相互に絶縁されている。
なお、固定電極２１ａ，２１ｂは、絶縁部２２ａ，２２ｂによって相互に絶縁されている。
固定電極部２１は、導電性を有する材料によって設けられている。固定電極部２１は、その材料として、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の導電性部材を用いることができる。また、絶縁部２２は、その材料として、例えば、シリコン酸化物（ＳｉＯ2）などの絶縁性部材を用いることができる。
支持部３０は、上述の通り可動部５０から延設され枠部４０に接続されている支持部３０ａと、可動部５０から延設され枠部４０に接続されている支持部３０ｂと、を備えている。可動部５０は、支持部３０ａ及び支持部３０ｂによって、枠部４０に支持されている。また、支持部３０は、可動部５０の第１軸Ｑの回転軸方向に捻れることができる。
物理量センサー１００には、固定電極部２１と対向して可動部５０が設けられている。可動部５０は、例えば、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度が加わると、第１軸Ｑとしての支持部３０を回転軸（揺動軸）として、シーソー揺動（シーソー動作）することができる。換言すると、支持部３０がトーションバネ（捻りバネ）として機能することで、可動部５０は、固定電極２１ａと対向する可動領域５１ａ側や、固定電極２１ｂと対向する可動領域５１ｂ側に傾倒することが許容される。
また、枠部４０と、可動部５０と、の間には、間隙４が設けられている。第１凹部１２と間隙４とを有することで支持部３０を支点として可動部５０がシーソー揺動することができる。支持部３０は、可動部５０がシーソー揺動することにより生じる「ねじり変形」に対して復元力を有し、当該支持部３０が破損することを防止することができる。
また、枠部４０と、可動部５０と、の間には、間隙４が設けられている。第１凹部１２と間隙４とを有することで支持部３０を支点として可動部５０がシーソー揺動することができる。支持部３０は、可動部５０がシーソー揺動することにより生じる「ねじり変形」に対して復元力を有し、当該支持部３０が破損することを防止することができる。
可動部５０は、固定電極部２１に設けられたシールド電極２３に対向して間隙２を介して第１底面１２ａ上に設けられている。また、可動部５０は、当該物理量センサー１００をＺ軸方向から平面視した場合に、上述した固定電極部２１を内包し、重なる様に設けられている。
可動部５０は、可動電極として機能するため導電性を有する材料で形成されている。本実施形態の可動部５０は、シリコン基板を用いて支持部３０及び枠部４０と一体として形成されている。なお、可動部５０は、その形成される材料は特に限定されることなく導電性を有する材料で形成されていれば良い。また、可動部５０は、絶縁性を有する材料で形成することもできる。絶縁性を有する材料で可動部５０を形成する場合には、固定電極部２１と対向する面に導電性を有する電極膜を形成すれば良い。
可動部５０は、可動電極として機能するため導電性を有する材料で形成されている。本実施形態の可動部５０は、シリコン基板を用いて支持部３０及び枠部４０と一体として形成されている。なお、可動部５０は、その形成される材料は特に限定されることなく導電性を有する材料で形成されていれば良い。また、可動部５０は、絶縁性を有する材料で形成することもできる。絶縁性を有する材料で可動部５０を形成する場合には、固定電極部２１と対向する面に導電性を有する電極膜を形成すれば良い。
可動部５０は、小さな加速度の変化をも捉えることができる様に、加速度に応じて容易にシーソー揺動可能に設けられていることが好ましい。
この様な可動部５０は、容易にシーソー揺動可能とした場合に、基板１０が帯電することで静電引力（吸引）によって基板１０側に吸引される場合がある。例えば、後述する蓋体６０と、ホウ珪酸ガラスを用いた基板１０と、を接合する際に陽極接合を用いた場合に、接合面とは反対側の面に向かって基板１０に内包されるＮａ（ナトリウム）イオンの移動が生じる。Ｎａイオンの移動が生じることで、接合面側（第１底面１２ａ）には空乏層が生成され、第１底面１２ａ側（上）が帯電しやすくなる。
また、フォトリソグラフィー技術によってシリコン基板をエッチングすることで、支持部３０、枠部４０、可動部５０を一体として形成する場合に、ドライエッチング技術を用いることが一般的である。この様なドライエッチング技術を用いる場合には、プラズマを発生させ、その内部で生成されたイオン（ラジカル）を被加工物であるシリコン基板に衝突させるため、形成される可動部５０等に帯電が生じやすい。また、基板１０にホウ珪酸ガラスを用いた場合には、絶縁体である基板１０にも帯電が生じやすく、基板１０とシリコン基板との間に静電引力が作用し、当該シリコン基板（可動部５０など）が基板１０に吸引されることがある。
そこで本発明の物理量センサー１００には、基板１０と対向する可動部５０を内包する様に固定電極部２１を設けることで、基板１０が帯電した場合でもシールド電極２３がシールドとして機能し、可動部５０が基板１０に吸引されることを抑制することができる。
この様な可動部５０は、容易にシーソー揺動可能とした場合に、基板１０が帯電することで静電引力（吸引）によって基板１０側に吸引される場合がある。例えば、後述する蓋体６０と、ホウ珪酸ガラスを用いた基板１０と、を接合する際に陽極接合を用いた場合に、接合面とは反対側の面に向かって基板１０に内包されるＮａ（ナトリウム）イオンの移動が生じる。Ｎａイオンの移動が生じることで、接合面側（第１底面１２ａ）には空乏層が生成され、第１底面１２ａ側（上）が帯電しやすくなる。
また、フォトリソグラフィー技術によってシリコン基板をエッチングすることで、支持部３０、枠部４０、可動部５０を一体として形成する場合に、ドライエッチング技術を用いることが一般的である。この様なドライエッチング技術を用いる場合には、プラズマを発生させ、その内部で生成されたイオン（ラジカル）を被加工物であるシリコン基板に衝突させるため、形成される可動部５０等に帯電が生じやすい。また、基板１０にホウ珪酸ガラスを用いた場合には、絶縁体である基板１０にも帯電が生じやすく、基板１０とシリコン基板との間に静電引力が作用し、当該シリコン基板（可動部５０など）が基板１０に吸引されることがある。
そこで本発明の物理量センサー１００には、基板１０と対向する可動部５０を内包する様に固定電極部２１を設けることで、基板１０が帯電した場合でもシールド電極２３がシールドとして機能し、可動部５０が基板１０に吸引されることを抑制することができる。
また、基板１０に設けられたシールド電極２３と、可動部５０と、を同電位とすることで、可動部５０が基板１０側に吸引されることを抑制することができる。
例えば、支持部３０、枠部４０、可動部５０が一体としてシリコン等の導電性材料で形成されている場合、シールド電極２３と枠部４０とを接続する図示を省略する配線を設けることで、シールド電極２３と可動部５０とが電気的に接続される。シールド電極２３と可動部５０とが電気的に接続されることで同電位となるため、これらシールド電極２３と可動部５０との間には静電引力が作用しないことから、可動部５０が基板１０側に吸引されることを抑制することができる。
例えば、支持部３０、枠部４０、可動部５０が一体としてシリコン等の導電性材料で形成されている場合、シールド電極２３と枠部４０とを接続する図示を省略する配線を設けることで、シールド電極２３と可動部５０とが電気的に接続される。シールド電極２３と可動部５０とが電気的に接続されることで同電位となるため、これらシールド電極２３と可動部５０との間には静電引力が作用しないことから、可動部５０が基板１０側に吸引されることを抑制することができる。
可動部５０は、固定電極部２１に対向する位置に間隙２を介して可動電極として設けられている。間隙２を介して配設されている固定電極２１ａ（固定電極部２１）と、可動領域５１ａ（可動部５０）と、の間には、静電容量（可変容量）Ｃ１が構成されている。また、間隙２を介して配設されている固定電極２１ｂ（固定電極部２１）と、可動領域５１ｂ（可動部５０）と、の間には、静電容量（可変容量）Ｃ２が構成されている。
静電容量Ｃ１，Ｃ２は、可動部５０と、固定電極２１（２１ａ，２１ｂ）と、の間の間隙２（距離）に応じて容量が変化するものである。
例えば、静電容量Ｃ１，Ｃ２は、傾倒可能な可動部５０が水平である状態、即ち、第１軸Ｑを中心に可動領域５１ａ，５１ｂの両側に対して均等に加速度等が加えられている状態では同じ容量値となる。換言すると、可動部５０と固定電極２１ａとの間隙２の距離（大きさ）と、可動部５０と固定電極２１ｂとの間隙２の距離（大きさ）と、が等しくなるため、静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値も等しくなる。
また、静電容量Ｃ１，Ｃ２は、可動部５０が第１軸Ｑを支点に傾倒した状態、即ち、第１軸Ｑを中心に可動領域５１ａ，５１ｂに対して不均等に加速度が加えられている状態では、可動部５０の傾倒に応じて、静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値が変化する。換言すると、可動部５０と固定電極２１ａとの間隙２の距離（大きさ）と、可動部５０と固定電極２１ｂとの間隙２の距離（大きさ）と、が異なるため、静電容量Ｃ１，Ｃ２も間隙２の距離（大きさ）に応じて容量値が異なる。
例えば、静電容量Ｃ１，Ｃ２は、傾倒可能な可動部５０が水平である状態、即ち、第１軸Ｑを中心に可動領域５１ａ，５１ｂの両側に対して均等に加速度等が加えられている状態では同じ容量値となる。換言すると、可動部５０と固定電極２１ａとの間隙２の距離（大きさ）と、可動部５０と固定電極２１ｂとの間隙２の距離（大きさ）と、が等しくなるため、静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値も等しくなる。
また、静電容量Ｃ１，Ｃ２は、可動部５０が第１軸Ｑを支点に傾倒した状態、即ち、第１軸Ｑを中心に可動領域５１ａ，５１ｂに対して不均等に加速度が加えられている状態では、可動部５０の傾倒に応じて、静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値が変化する。換言すると、可動部５０と固定電極２１ａとの間隙２の距離（大きさ）と、可動部５０と固定電極２１ｂとの間隙２の距離（大きさ）と、が異なるため、静電容量Ｃ１，Ｃ２も間隙２の距離（大きさ）に応じて容量値が異なる。
物理量センサー１００は、静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値を出力するための配線７１〜配線７３と、電極８１〜電極８３と、を備えている。
配線７１は、電極８１から固定電極部２１に向かって延設して、固定電極２１ａに接続されている。また、配線７２は、電極８２から固定電極部２１に向かって延設して、固定電極２１ｂに接続されている。また、配線７３は、電極８３から支持部３０を介して可動部５０に向かって延設して、その可動部５０に接続されている。
これにより、静電容量Ｃ１の容量値（容量変化）は、固定電極２１ａに接続されている配線７１及び電極８１と、可動部５０に接続されている配線７３及び電極８３と、によって出力することができる。また、静電容量Ｃ２の容量値（容量変化）は、固定電極２１ｂに接続されている配線７２及び電極８２と、可動部５０に接続されている配線７３及び電極８３と、によって出力することができる。
なお、配線７１〜配線７３と、電極８１〜電極８３とは、例えば、クロム（Ｃｒ）を下地膜とし、下地膜に金（Ａｕ）などを積層して設けることができる。また、配線７１〜７３と枠部４０とは、電気的に絶縁分離されていることが好ましい。例えば、枠部４０の上に酸化シリコン（ＳｉＯ2）等からなる絶縁層を設け、絶縁層の上に配線７１〜７３を設けることができる。これによって、配線７１〜７３と枠部４０とを電気的に絶縁分離することができる。
配線７１は、電極８１から固定電極部２１に向かって延設して、固定電極２１ａに接続されている。また、配線７２は、電極８２から固定電極部２１に向かって延設して、固定電極２１ｂに接続されている。また、配線７３は、電極８３から支持部３０を介して可動部５０に向かって延設して、その可動部５０に接続されている。
これにより、静電容量Ｃ１の容量値（容量変化）は、固定電極２１ａに接続されている配線７１及び電極８１と、可動部５０に接続されている配線７３及び電極８３と、によって出力することができる。また、静電容量Ｃ２の容量値（容量変化）は、固定電極２１ｂに接続されている配線７２及び電極８２と、可動部５０に接続されている配線７３及び電極８３と、によって出力することができる。
なお、配線７１〜配線７３と、電極８１〜電極８３とは、例えば、クロム（Ｃｒ）を下地膜とし、下地膜に金（Ａｕ）などを積層して設けることができる。また、配線７１〜７３と枠部４０とは、電気的に絶縁分離されていることが好ましい。例えば、枠部４０の上に酸化シリコン（ＳｉＯ2）等からなる絶縁層を設け、絶縁層の上に配線７１〜７３を設けることができる。これによって、配線７１〜７３と枠部４０とを電気的に絶縁分離することができる。
物理量センサー１００は、可動部５０を支持する枠部４０を備えている。
枠部４０は、平面視において、可動部５０の周囲に設けられている。枠部４０は、可動部５０と間隙４を介して基板１０に設けられている。枠部４０には、図１及び図３で示す様に上述した可動部５０が支持部３０によって支持されている。物理量センサー１００をＺ軸方向から平面視した場合に枠部４０は、可動部５０を内包し、当該枠部４０と可動部５０との間に間隙４を介して重なる様に配設されている。また、可動部５０から延設されている支持部３０が枠部４０に支持され、枠部４０と可動部５０との間に間隙４を有することから、支持部３０を支点として可動部５０がシーソー揺動することができる。
枠部４０は、平面視において、可動部５０の周囲に設けられている。枠部４０は、可動部５０と間隙４を介して基板１０に設けられている。枠部４０には、図１及び図３で示す様に上述した可動部５０が支持部３０によって支持されている。物理量センサー１００をＺ軸方向から平面視した場合に枠部４０は、可動部５０を内包し、当該枠部４０と可動部５０との間に間隙４を介して重なる様に配設されている。また、可動部５０から延設されている支持部３０が枠部４０に支持され、枠部４０と可動部５０との間に間隙４を有することから、支持部３０を支点として可動部５０がシーソー揺動することができる。
本実施形態の物理量センサー１００において支持部３０、枠部４０，及び可動部５０は、一体に設けられている。支持部３０、枠部４０、及び可動部５０は、１つの基材（例えばシリコン基板）をパターニングすることによって一体的に設けることができる。
物理量センサー１００は、可動部５０を保護する蓋体６０を備えている。蓋体６０は、第３凹部６２を有し、第３凹部６２の第３底面６２ａと、基板１０に設けられている第１凹部１２の第１底面１２ａと、を対向させて基板１０に載置して接続されている。蓋体６０としては、例えば、シリコン基板（シリコン製の基板）を用いることができる。基板１０としてガラス基板を用いた場合、基板１０と、シリコン基板を用いた蓋体６０とは、陽極接合によって接続（接合）することができる。
（物理量センサー１００の動作）
本実施形態の物理量センサー１００の動作について説明する。
本実施形態の物理量センサー１００は、例えば、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度（例えば重力加速度）が可動部５０に加えられた場合、第１軸Ｑを中心とする可動部５０の可動領域５１ａと、可動領域５１ｂと、の各々に回転モーメント（力のモーメント）が生じる。物理量センサー１００は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に加えられる加速度によって、可動部５０の可動領域５１ａ、及び可動領域５１ｂに生じる回転モーメントに応じて、可動部５０が傾倒する様に設けられている。なお、可動領域５１ａ側の回転モーメント（例えば時計回りの回転モーメント）と、可動領域５１ｂ側の回転モーメント（例えば反時計回りの回転モーメント）とが均衡した場合には、可動部５０の動き（傾き）も均衡する。
本実施形態の物理量センサー１００の動作について説明する。
本実施形態の物理量センサー１００は、例えば、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度（例えば重力加速度）が可動部５０に加えられた場合、第１軸Ｑを中心とする可動部５０の可動領域５１ａと、可動領域５１ｂと、の各々に回転モーメント（力のモーメント）が生じる。物理量センサー１００は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に加えられる加速度によって、可動部５０の可動領域５１ａ、及び可動領域５１ｂに生じる回転モーメントに応じて、可動部５０が傾倒する様に設けられている。なお、可動領域５１ａ側の回転モーメント（例えば時計回りの回転モーメント）と、可動領域５１ｂ側の回転モーメント（例えば反時計回りの回転モーメント）とが均衡した場合には、可動部５０の動き（傾き）も均衡する。
次に、可動部５０の動作と、その動作に伴う静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値の変化について説明する。図４は、物理量センサー１００に加速度等が加えられた際に生じる可動部５０の動作、及び静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値の変化について説明するための図である。
図４（ａ）は、物理量センサー１００に加速度が加えられていない、もしくは第１軸Ｑを中心とする可動部５０の両側（可動領域５１ａ，５１ｂ）に均等に加速度が加えられている状態を示している。この状態では、可動部５０は、水平状態を維持している。なお、この状態は、重力加速度が加えられていない状態（無重力状態）にも相当する。
図４（ａ）に示す状態において、可動部５０と固定電極２１ａとの間の距離（間隙２）、及び可動部５０と固定電極２１ｂとの間の距離（間隙２）が互いに等しくなる。これによって、静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値も等しくなる。
図４（ａ）に示す状態において、可動部５０と固定電極２１ａとの間の距離（間隙２）、及び可動部５０と固定電極２１ｂとの間の距離（間隙２）が互いに等しくなる。これによって、静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値も等しくなる。
図４（ｂ）は、物理量センサー１００に−Ｘ軸方向に偏心する−Ｚ軸方向に向かう加速度Ｇ１が加えられた状態を示している。
これに伴い可動部５０は、第１軸Ｑを回転軸とする時計回りの力が作用することで、その可動部５０の傾きが生じる。換言すると、可動部５０は、第１軸Ｑを支点とするシーソー揺動によって可動領域５１ｂ側が−Ｚ軸方向に傾倒する。
これにより、固定電極２１ｂと可動部５０（可動領域５１ｂ）との間隙２が小さく（短く）なり、その結果、図４（ａ）に示す静電容量Ｃ２の容量値が上述の可動部５０が均衡している場合と比較して増加する。
他方、固定電極２１ａと可動部５０（可動領域５１ａ）との間隙２が大きく（長く）なり、その結果、図４（ａ）に示す静電容量Ｃ１の容量値が上述の可動部５０が均衡している場合と比較して減少する。
これに伴い可動部５０は、第１軸Ｑを回転軸とする時計回りの力が作用することで、その可動部５０の傾きが生じる。換言すると、可動部５０は、第１軸Ｑを支点とするシーソー揺動によって可動領域５１ｂ側が−Ｚ軸方向に傾倒する。
これにより、固定電極２１ｂと可動部５０（可動領域５１ｂ）との間隙２が小さく（短く）なり、その結果、図４（ａ）に示す静電容量Ｃ２の容量値が上述の可動部５０が均衡している場合と比較して増加する。
他方、固定電極２１ａと可動部５０（可動領域５１ａ）との間隙２が大きく（長く）なり、その結果、図４（ａ）に示す静電容量Ｃ１の容量値が上述の可動部５０が均衡している場合と比較して減少する。
図４（ｃ）は、物理量センサー１００に−Ｘ軸方向に偏心する＋Ｚ軸方向に向かう加速度Ｇ２が加えられた状態を示している。
これに伴い可動部５０は、第１軸Ｑを回転軸とする反時計回りの力が作用することで、その可動部５０の傾きが生じる。換言すると、可動部５０は第１軸Ｑを支点とするシーソー揺動によって可動領域５１ａ側が−Ｚ軸方向に傾倒する。
これにより、固定電極２１ａと可動部５０（可動領域５１ａ）との間隙２が小さく（短く）なり、その結果、図４（ａ）に示す静電容量Ｃ１の容量値が上述の可動部５０が均衡している場合と比較して増加する。
他方、固定電極２１ｂと可動部５０（可動領域５１ｂ）との間隙２が大きく（長く）なり、その結果、図４（ａ）に示す静電容量Ｃ２の容量値が上述の可動部５０が均衡している場合と比較して減少する。
これに伴い可動部５０は、第１軸Ｑを回転軸とする反時計回りの力が作用することで、その可動部５０の傾きが生じる。換言すると、可動部５０は第１軸Ｑを支点とするシーソー揺動によって可動領域５１ａ側が−Ｚ軸方向に傾倒する。
これにより、固定電極２１ａと可動部５０（可動領域５１ａ）との間隙２が小さく（短く）なり、その結果、図４（ａ）に示す静電容量Ｃ１の容量値が上述の可動部５０が均衡している場合と比較して増加する。
他方、固定電極２１ｂと可動部５０（可動領域５１ｂ）との間隙２が大きく（長く）なり、その結果、図４（ａ）に示す静電容量Ｃ２の容量値が上述の可動部５０が均衡している場合と比較して減少する。
本実施形態の物理量センサー１００は、この静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値の変化（差動）によって、加速度の大きさと方向を検出することができる。具体的には、２つの容量値の変化の程度から、加速度（Ｇ１，Ｇ２）の値を検出することができる。
例えば、図４（ｂ）の状態で得られる容量値の変化（加速度Ｇ１の大きさと方向）を基準として、図４（ｃ）の状態における容量値の変化を判定することによって、図４（ｃ）の状態で、どの方向に、どの程度の加速度Ｇ２が作用しているかを検出することができる。即ち、図４（ｃ）の状態で得られる静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値の変化に基づいて、その変化の程度から、加わった加速度Ｇ２の値を検出することができる。
例えば、図４（ｂ）の状態で得られる容量値の変化（加速度Ｇ１の大きさと方向）を基準として、図４（ｃ）の状態における容量値の変化を判定することによって、図４（ｃ）の状態で、どの方向に、どの程度の加速度Ｇ２が作用しているかを検出することができる。即ち、図４（ｃ）の状態で得られる静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値の変化に基づいて、その変化の程度から、加わった加速度Ｇ２の値を検出することができる。
上述のように、物理量センサー１００は、加速度センサーやジャイロセンサー等の慣性センサーとして使用することができ、例えば、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度を測定するための静電容量型加速度センサーとして使用することができる。
上述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な物理量センサー１００によれば、可動部５０を包含する様に固定電極部２１が基板１０に設けられているため、基板１０に電荷を帯びた場合でも可動部５０に対する静電引力を固定電極部２１に設けられたシールド電極２３で遮蔽（シールド）することができる。
従って、静電引力によって可動部５０が固定電極部２１側に吸引されることと、静電引力による可動部５０と固定電極２１との間に生じる静電容量への影響とを抑制することができ、物理量センサー１００の計測精度を高めることができる。
この様な物理量センサー１００によれば、可動部５０を包含する様に固定電極部２１が基板１０に設けられているため、基板１０に電荷を帯びた場合でも可動部５０に対する静電引力を固定電極部２１に設けられたシールド電極２３で遮蔽（シールド）することができる。
従って、静電引力によって可動部５０が固定電極部２１側に吸引されることと、静電引力による可動部５０と固定電極２１との間に生じる静電容量への影響とを抑制することができ、物理量センサー１００の計測精度を高めることができる。
（第２実施形態）
第２実施形態に係る物理量センサーについて、図５及び図６を用いて説明する。
図５は、第２実施形態に係る物理量センサーを模式的に示す平面図である。図６は、図５中の線分Ａ１−Ａ１’で示す部分の物理量センサーの断面を模式的に示す断面図である。
図５では、蓋体６０の図示を省略している。また、図５及び図６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、Ｚ軸は、基板と蓋体とが重なる厚み方向を示す軸である。
第２実施形態に係る物理量センサー２００は、可動部５０に錘部５３が設けられている点が第１実施形態で説明した物理量センサー１００とは異なる。その他の構成は、第１実施形態と同様のため、相違点を説明し、同様の部分には同様の符号を付して説明は一部省略する。
第２実施形態に係る物理量センサーについて、図５及び図６を用いて説明する。
図５は、第２実施形態に係る物理量センサーを模式的に示す平面図である。図６は、図５中の線分Ａ１−Ａ１’で示す部分の物理量センサーの断面を模式的に示す断面図である。
図５では、蓋体６０の図示を省略している。また、図５及び図６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、Ｚ軸は、基板と蓋体とが重なる厚み方向を示す軸である。
第２実施形態に係る物理量センサー２００は、可動部５０に錘部５３が設けられている点が第１実施形態で説明した物理量センサー１００とは異なる。その他の構成は、第１実施形態と同様のため、相違点を説明し、同様の部分には同様の符号を付して説明は一部省略する。
図５及び図６に示す物理量センサー２００は、上述した物理量センサー１００と同様に、基板１０と、固定電極部２１と、支持部３０と、枠部４０と、可動部５０と、蓋体６０と、を備えている。
物理量センサー２００の固定電極部２１には、固定電極２１と、絶縁部２２と、シールド電極２３と、を備えている。また、固定電極２１には、第１の可動電極としての固定電極２１ａ、及び第２の可動電極としての固定電極２１ｂを備えている。また、絶縁部２２は、固定電極２１ａに対応して設けられている絶縁部２２ａ、及び固定電極２１ｂに対応して設けられている絶縁部２２ｂを備えることができる。
さらに、物理量センサー２００は、可動部５０を枠部４０に支持する支持部３０を備えている。また、支持部３０には、第１の支持部としての支持部３０ａ、及び第２の支持部としての支持部３０ｂを備えることができる。
また、可動部５０は、支持部３０ａと支持部３０ｂとを結ぶ仮想線である第１軸Ｑを中心とする両側にそれぞれ可動領域５１ａ、可動領域５１ｂを有している。
物理量センサー２００の固定電極部２１には、固定電極２１と、絶縁部２２と、シールド電極２３と、を備えている。また、固定電極２１には、第１の可動電極としての固定電極２１ａ、及び第２の可動電極としての固定電極２１ｂを備えている。また、絶縁部２２は、固定電極２１ａに対応して設けられている絶縁部２２ａ、及び固定電極２１ｂに対応して設けられている絶縁部２２ｂを備えることができる。
さらに、物理量センサー２００は、可動部５０を枠部４０に支持する支持部３０を備えている。また、支持部３０には、第１の支持部としての支持部３０ａ、及び第２の支持部としての支持部３０ｂを備えることができる。
また、可動部５０は、支持部３０ａと支持部３０ｂとを結ぶ仮想線である第１軸Ｑを中心とする両側にそれぞれ可動領域５１ａ、可動領域５１ｂを有している。
可動部５０は、第１軸Ｑを中心とした両側にそれぞれ可動領域５１ａ、５１ｂが設けられている。また、可動部５０には、可動領域５１ａもしくは可動領域５１ｂと連接して錘部５３を備えている。
例えば、図５及び図６に示す様に物理量センサー２００には、可動部５０の可動領域５１ｂと連接する様に錘部５３が設けられている。この様な物理量センサー２００の可動部５０は、加速度が加えられない状態（定常状態）において、錘部５３の設けられた側が重力の作用する方向、即ち、−Ｚ軸方向に傾倒する様に構成されている。
例えば、図５及び図６に示す様に物理量センサー２００には、可動部５０の可動領域５１ｂと連接する様に錘部５３が設けられている。この様な物理量センサー２００の可動部５０は、加速度が加えられない状態（定常状態）において、錘部５３の設けられた側が重力の作用する方向、即ち、−Ｚ軸方向に傾倒する様に構成されている。
図５及び図６に示す様に物理量センサー２００には、可動部５０と錘部５３との間に中間部５２が設けられている。例えば、錘部５３が導電性を有する材料で形成されている場合には、中間部５２は絶縁性を有する材料で形成されていることが好ましい。また、錘部５３を形成する材料として絶縁性を有する材料を用いることができる。この場合には、中間部５２と、錘部５３と、を一体として設けても良い。
なお、錘部５３の材料は特に限定されること無く、加速度等が加えられていない可動部５０を傾倒させる質量を有する材料であれば良い。
なお、錘部５３の材料は特に限定されること無く、加速度等が加えられていない可動部５０を傾倒させる質量を有する材料であれば良い。
（物理量センサー２００の動作）
本実施形態の物理量センサー２００の動作について説明する。
本実施形態の物理量センサー２００は、物理量センサー１００と同様に、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度（例えば重力加速度）が可動部５０に加えられた場合、可動部５０（可動領域５１ａ、可動領域５１ｂ）の各々に回転モーメント（力のモーメント）が生じる。物理量センサー２００は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に加えられる加速度によって、可動領域５１ａ、及び可動領域５１ｂに生じる回転モーメントに応じて、可動部５０が傾倒する様に設けられている。
なお、物理量センサー２００は、錘部５３が設けられているため、加速度が加えられていない初期的な状態においては当該錘部５３が設けられている可動部５０側が−Ｚ軸方向に傾倒する様に構成されている。
本実施形態の物理量センサー２００の動作について説明する。
本実施形態の物理量センサー２００は、物理量センサー１００と同様に、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度（例えば重力加速度）が可動部５０に加えられた場合、可動部５０（可動領域５１ａ、可動領域５１ｂ）の各々に回転モーメント（力のモーメント）が生じる。物理量センサー２００は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に加えられる加速度によって、可動領域５１ａ、及び可動領域５１ｂに生じる回転モーメントに応じて、可動部５０が傾倒する様に設けられている。
なお、物理量センサー２００は、錘部５３が設けられているため、加速度が加えられていない初期的な状態においては当該錘部５３が設けられている可動部５０側が−Ｚ軸方向に傾倒する様に構成されている。
次に、可動部５０の動作と、その動作に伴う静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値の変化について説明する。図７は、物理量センサー２００に加速度等が加えられた際に生じる可動部５０の動作、及び静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値の変化について説明するための図である。
図７（ａ）は、物理量センサー２００に加速度が加えられていない、もしくは第１軸Ｑを中心とする可動部５０の両側（可動領域５１ａ，５１ｂ）に均等に加速度が加えられている状態を示している。この状態では、可動部５０は、錘部５３が設けられた側である可動領域５１ｂ側が−Ｚ軸方向に傾倒する。
図７（ａ）に示す状態において、固定電極２１ｂと可動部５０（可動領域５１ｂ）との間隙２が小さく（短く）なり、その結果、加速度に応じて可動部５０が傾くことによって変化する静電容量Ｃ２の容量値が最大となる。他方、固定電極２１ａと可動部５０（可動領域５１ａ）との間隙２が大きく（長く）なり、その結果、加速度に応じて可動部５０が傾くことによって変化する静電容量Ｃ１の容量値が最小となる。
図７（ａ）に示す状態において、固定電極２１ｂと可動部５０（可動領域５１ｂ）との間隙２が小さく（短く）なり、その結果、加速度に応じて可動部５０が傾くことによって変化する静電容量Ｃ２の容量値が最大となる。他方、固定電極２１ａと可動部５０（可動領域５１ａ）との間隙２が大きく（長く）なり、その結果、加速度に応じて可動部５０が傾くことによって変化する静電容量Ｃ１の容量値が最小となる。
図７（ｂ）は、物理量センサー２００に＋Ｚ軸方向に向かう加速度Ｇ１１が加えられた状態を示している。
例えば、錘部５３に作用する重力（−Ｚ軸方向）と、＋Ｚ軸方向に作用する加速度Ｇ１１が均衡した場合には、可動部５０の傾きも均衡する。
これにより、可動部５０（可動領域５１ａ）と固定電極２１ａとの間の距離（間隙２）、及び可動部５０（可動領域５１ｂ）と固定電極２１ｂとの間の距離（間隙２）が等しくなる。これによって、静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量も等しくなる。
例えば、錘部５３に作用する重力（−Ｚ軸方向）と、＋Ｚ軸方向に作用する加速度Ｇ１１が均衡した場合には、可動部５０の傾きも均衡する。
これにより、可動部５０（可動領域５１ａ）と固定電極２１ａとの間の距離（間隙２）、及び可動部５０（可動領域５１ｂ）と固定電極２１ｂとの間の距離（間隙２）が等しくなる。これによって、静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量も等しくなる。
図７（ｃ）は、物理量センサー２００に−Ｚ軸方向に向かう加速度Ｇ２１が加えられた状態を示している。
例えば、可動部５０は、当該−Ｚ軸方向に作用する加速度Ｇ２１が、可動領域５１ｂ及び錘部５３に作用する重力（−Ｚ軸方向）よりも大きい場合には、可動領域５１ａ側が−Ｚ軸方向に傾倒する。
これにより、可動部５０（可動領域５１ａ）と固定電極２１ａとの間隙２が小さく（短く）なり、その結果、静電容量Ｃ１の容量値が図７（ａ）に示した加速度が加えられていない初期状態と比べて増加する。他方、可動部５０（可動領域５１ｂ）と固定電極２１ｂとの間隙２が大きく（長く）なり、その結果、静電容量Ｃ２の容量値が図７（ａ）に示した加速度が加えられていない初期状態と比べて減少する。
例えば、可動部５０は、当該−Ｚ軸方向に作用する加速度Ｇ２１が、可動領域５１ｂ及び錘部５３に作用する重力（−Ｚ軸方向）よりも大きい場合には、可動領域５１ａ側が−Ｚ軸方向に傾倒する。
これにより、可動部５０（可動領域５１ａ）と固定電極２１ａとの間隙２が小さく（短く）なり、その結果、静電容量Ｃ１の容量値が図７（ａ）に示した加速度が加えられていない初期状態と比べて増加する。他方、可動部５０（可動領域５１ｂ）と固定電極２１ｂとの間隙２が大きく（長く）なり、その結果、静電容量Ｃ２の容量値が図７（ａ）に示した加速度が加えられていない初期状態と比べて減少する。
本実施形態の物理量センサー２００は、上述した物理量センサー１００と同様に、静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値の変化（差動）によって、加速度の大きさと方向を検出することができる。
本実施形態の物理量センサー２００には、可動部５０（可動領域５１ｂ）と中間部５２を介して錘部５３を設ける形態を説明したが、これに限定されることなく、例えば、可動部５０は、第１軸Ｑを中心に設けられる可動領域５１ａを構成する部分と、可動領域５１ｂを構成する部分と、を互いに異なる質量として設けても良い。また、可動部５０の重心を外した部位から支持部３０を設けることで、可動部５０の重心から偏心した第１軸Ｑとすることで可動領域５１ａ，５１ｂの質量を異ならせても良い。
可動領域５１ａ，５１ｂのいずれかの質量を異ならせることで、可動部５０は、加速度が加えられていない場合に質量の大きい可動領域５１側に傾倒することができる。これにより、可動部５０が静電引力で基板１０に吸引されることを抑制するとともに、加速度が加えられていない時の静電容量Ｃ１，Ｃ２のオフセットを抑制することができる。
可動領域５１ａ，５１ｂのいずれかの質量を異ならせることで、可動部５０は、加速度が加えられていない場合に質量の大きい可動領域５１側に傾倒することができる。これにより、可動部５０が静電引力で基板１０に吸引されることを抑制するとともに、加速度が加えられていない時の静電容量Ｃ１，Ｃ２のオフセットを抑制することができる。
その他の点は、第１実施形態で説明した物理量センサー１００と同様であるため、説明を省略する。
なお、錘部５３を設けずに、可動部５０に有底の凹部、または表裏を貫通する貫通孔を設けることにより、可動部５０の第１軸を境にした一方の領域と他方の領域のどちらかの質量を軽くすることで、可動部５０に質量偏移を与えても良い。また、錘部５３、凹部、貫通孔を組み合わせて可動部５０に質量偏移を与えても良い。
なお、錘部５３を設けずに、可動部５０に有底の凹部、または表裏を貫通する貫通孔を設けることにより、可動部５０の第１軸を境にした一方の領域と他方の領域のどちらかの質量を軽くすることで、可動部５０に質量偏移を与えても良い。また、錘部５３、凹部、貫通孔を組み合わせて可動部５０に質量偏移を与えても良い。
上述した第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な物理量センサー２００によれば、可動部５０に設けられた錘部５３に作用する重力を超える加速度等が加えられなければ可動部５０が傾倒しないため、計測の下限値を錘部５３の重さによって設定することができる。また、物理量センサー２００に加速度等が加えられていない時の計測オフセットを抑制することができ、計測精度を高めることができる。
この様な物理量センサー２００によれば、可動部５０に設けられた錘部５３に作用する重力を超える加速度等が加えられなければ可動部５０が傾倒しないため、計測の下限値を錘部５３の重さによって設定することができる。また、物理量センサー２００に加速度等が加えられていない時の計測オフセットを抑制することができ、計測精度を高めることができる。
また、この様な物理量センサー２００によれば、可動部５０の可動領域５１ａを構成する部分、もしくは可動領域５１ｂを構成する部分のいずれかの質量を異ならせることで、加速度が加えられていない時に、質量の大きい、いずれかの可動領域５１側に可動部５０を傾倒させることができる。これにより、可動部５０（可動領域５１）の質量差を上回る加速度等が加えられなければ可動部５０が傾倒しないため、計測の下限値を可動電極の質量の差によって設定することができる。また、物理量センサーに加速度等が加えられていない時の計測オフセットを抑制することができ、計測精度を高めることができる。
（第３実施形態）
第３実施形態に係る物理量センサーについて、図８及び図９を用いて説明する。
図８は、第３実施形態に係る物理量センサーを模式的に示す平面図である。図９は、図８中の線分Ａ２−Ａ２’で示す部分の物理量センサーの断面を模式的に示す断面図である。図８では、蓋体６０の図示を省略している。また、図８及び図９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、Ｚ軸は、基板と蓋体とが重なる厚み方向を示す軸である。
第３実施形態に係る物理量センサー３００は、基板１０に設けられた第１凹部１２に第２凹部３１２を有する点が、上述した第１実施形態で説明をした物理量センサー１００、及び第２実施形態で説明した物理量センサー２００とは異なる。その他の構成は、第１実施形態及び第２実施形態と略同様のため、相違点を説明し、同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。
第３実施形態に係る物理量センサーについて、図８及び図９を用いて説明する。
図８は、第３実施形態に係る物理量センサーを模式的に示す平面図である。図９は、図８中の線分Ａ２−Ａ２’で示す部分の物理量センサーの断面を模式的に示す断面図である。図８では、蓋体６０の図示を省略している。また、図８及び図９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、Ｚ軸は、基板と蓋体とが重なる厚み方向を示す軸である。
第３実施形態に係る物理量センサー３００は、基板１０に設けられた第１凹部１２に第２凹部３１２を有する点が、上述した第１実施形態で説明をした物理量センサー１００、及び第２実施形態で説明した物理量センサー２００とは異なる。その他の構成は、第１実施形態及び第２実施形態と略同様のため、相違点を説明し、同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。
図８及び図９に示す物理量センサー３００は、上述した物理量センサー１００，２００と同様に、基板１０と、固定電極部２１と、支持部３０と、枠部４０と、可動部５０と、蓋体６０と、を備えている。
物理量センサー３００は、固定電極２１と、絶縁部２２と、シールド電極２３と、を備えている。また、固定電極２１には、第１の可動電極としての固定電極２１ａ、及び第２の可動電極としての固定電極２１ｂを備えている。また、絶縁部２２は、固定電極２１ａに対応して設けられている絶縁部２２ａ、及び固定電極２１ｂに対応して設けられている絶縁部２２ｂを備えている。
さらに、物理量センサー３００は、可動部５０を枠部４０に支持する支持部３０を備えている。また、支持部３０には、第１の支持部としての支持部３０ａ、及び第２の支持部としての支持部３０ｂを備えている。
また、可動部５０には、支持部３０ａと支持部３０ｂとを結ぶ仮想線である第１軸Ｑを中心とする両側にそれぞれ可動領域５１ａ、可動領域５１ｂを有している。また、可動部５０には上述した物理量センサー２００と同様に、可動領域５１ａもしくは可動領域５１ｂと連接して錘部５３を備えている。
なお、本実施形態の物理量センサー３００をＺ軸方向から平面視した場合に、可動部５０と、固定電極部２１とを内包し、重なる様に基板１０に第１凹部１２が設けられ、当該第１凹部１２には、さらに第２凹部３１２が設けられている。
物理量センサー３００は、固定電極２１と、絶縁部２２と、シールド電極２３と、を備えている。また、固定電極２１には、第１の可動電極としての固定電極２１ａ、及び第２の可動電極としての固定電極２１ｂを備えている。また、絶縁部２２は、固定電極２１ａに対応して設けられている絶縁部２２ａ、及び固定電極２１ｂに対応して設けられている絶縁部２２ｂを備えている。
さらに、物理量センサー３００は、可動部５０を枠部４０に支持する支持部３０を備えている。また、支持部３０には、第１の支持部としての支持部３０ａ、及び第２の支持部としての支持部３０ｂを備えている。
また、可動部５０には、支持部３０ａと支持部３０ｂとを結ぶ仮想線である第１軸Ｑを中心とする両側にそれぞれ可動領域５１ａ、可動領域５１ｂを有している。また、可動部５０には上述した物理量センサー２００と同様に、可動領域５１ａもしくは可動領域５１ｂと連接して錘部５３を備えている。
なお、本実施形態の物理量センサー３００をＺ軸方向から平面視した場合に、可動部５０と、固定電極部２１とを内包し、重なる様に基板１０に第１凹部１２が設けられ、当該第１凹部１２には、さらに第２凹部３１２が設けられている。
第２凹部３１２は、例えば、物理量センサー３００をＺ軸方向から平面視した場合に、錘部５３を内包し、重なる様に設けられていることが好ましい。換言すると、第２凹部３１２は、可動部５０を支持する第１軸Ｑと交差する方向の可動部５０の端部と重なる様に設けられていると好ましい。
第２凹部３１２が設けられていることで、基板１０と、可動部５０が傾倒した場合に最も基板１０と接近する錘部５３が設けられた可動領域５１ｂ側の端部と、の間隙５を広くすることができ、基板１０の帯電によって可動部５０が静電吸引されることを抑制することができる。
第２凹部３１２が設けられていることで、基板１０と、可動部５０が傾倒した場合に最も基板１０と接近する錘部５３が設けられた可動領域５１ｂ側の端部と、の間隙５を広くすることができ、基板１０の帯電によって可動部５０が静電吸引されることを抑制することができる。
なお、本実施形態の物理量センサー３００では、可動領域５１ｂに設けられた錘部５３側に第２凹部３１２が設けられているが、１箇所に限定されること無く、可動領域５１ａ側の端部と重なる様に設けても良い。また、第１実施形態で説明した物理量センサー１００にも第２凹部３１２を設けても良い。第２凹部３１２が設けられることで、微少な加速度の変化を検出するため錘部５３を設けていない物理量センサー１００において、可動部５０が静電引力で基板１０に吸引されることを、さらに抑制することができる。また、加速度が加えられていない時の静電容量Ｃ１，Ｃ２のオフセットを抑制することができる。
上述した第３実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様な物理量センサー３００によれば、第２凹部３１２が設けられていることで固定電極２１ａと可動領域５１ａ側の可動部５０との間隙２と比べて、固定電極２１ｂと錘部５３が設けられた可動領域５１ｂ側の可動部５０との間隙５を広く（大きく）設けることができる。
これにより、加速度等が加えられていない状態で、錘部５３が固定電極部２１側に傾倒した場合でも、間隙５が広く設けられているため、静電引力によって可動部５０が固定電極部２１側に吸引されることを抑制し、計測精度を高めることができる。
この様な物理量センサー３００によれば、第２凹部３１２が設けられていることで固定電極２１ａと可動領域５１ａ側の可動部５０との間隙２と比べて、固定電極２１ｂと錘部５３が設けられた可動領域５１ｂ側の可動部５０との間隙５を広く（大きく）設けることができる。
これにより、加速度等が加えられていない状態で、錘部５３が固定電極部２１側に傾倒した場合でも、間隙５が広く設けられているため、静電引力によって可動部５０が固定電極部２１側に吸引されることを抑制し、計測精度を高めることができる。
（実施例）
次いで、本発明の一実施形態に係る物理量センサー１００から３００（以下、総括して物理量センサー１００として説明する。）のいずれかを適用した実施例について、図１０から図１３を参照しながら説明する。
次いで、本発明の一実施形態に係る物理量センサー１００から３００（以下、総括して物理量センサー１００として説明する。）のいずれかを適用した実施例について、図１０から図１３を参照しながら説明する。
［電子機器］
先ず、本発明の一実施形態に係る物理量センサー１００を適用した電子機器について、図１０から図１２を参照しながら説明する。
先ず、本発明の一実施形態に係る物理量センサー１００を適用した電子機器について、図１０から図１２を参照しながら説明する。
図１０は、本発明の一実施形態に係る物理量センサーを備える電子機器としてのノート型（又はモバイル型）のパーソナルコンピューターの構成の概略を示す斜視図である。この図において、ノート型パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００８を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。この様なノート型パーソナルコンピューター１１００には、そのノート型パーソナルコンピューター１１００に加えられる加速度等を検知して表示ユニット１１０６に加速度等を表示するための加速度センサー等として機能する物理量センサー１００が内蔵されている。
図１１は、本発明の一実施形態に係る物理量センサーを備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成の概略を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。この様な携帯電話機１２００には、携帯電話機１２００に加えられる加速度等を検知して、当該携帯電話機１２００の操作を補助するための加速度センサー等として機能する物理量センサー１００が内蔵されている。
図１２は、本発明の一実施形態に係る物理量センサーを備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成の概略を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチールカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３０８が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３０８は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤ等を含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部１３０８に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３１０に転送・格納される。また、このデジタルスチールカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示される様に、ビデオ信号出力端子１３１２には液晶ディスプレイ１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３１０に格納された撮像信号が、液晶ディスプレイ１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。この様なデジタルスチールカメラ１３００には、その落下からデジタルスチールカメラ１３００を保護する機能を動作させるため、落下による加速度を検知する加速度センサーとして機能する物理量センサー１００が内蔵されている。
デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３０８が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３０８は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤ等を含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部１３０８に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３１０に転送・格納される。また、このデジタルスチールカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示される様に、ビデオ信号出力端子１３１２には液晶ディスプレイ１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３１０に格納された撮像信号が、液晶ディスプレイ１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。この様なデジタルスチールカメラ１３００には、その落下からデジタルスチールカメラ１３００を保護する機能を動作させるため、落下による加速度を検知する加速度センサーとして機能する物理量センサー１００が内蔵されている。
なお、本発明の一実施形態に係る物理量センサー１００は、図１０のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１１の携帯電話機、図１２のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。
［移動体］
図１３は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００は本発明に係る物理量センサー１００を備える。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１５００の車体１５０７には、当該自動車１５００の加速度を検知する物理量センサー１００を内蔵してエンジンの出力を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic Control Unit）１５０８が搭載されている。また、物理量センサー１００は、他にも、車体姿勢制御ユニット、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、に広く適用できる。
図１３は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００は本発明に係る物理量センサー１００を備える。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１５００の車体１５０７には、当該自動車１５００の加速度を検知する物理量センサー１００を内蔵してエンジンの出力を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic Control Unit）１５０８が搭載されている。また、物理量センサー１００は、他にも、車体姿勢制御ユニット、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、に広く適用できる。
２，４，５…間隙、１０…基板、１２…第１凹部、１２ａ…第１底面、２１…固定電極部、２１a…第１の固定電極、２１ｂ…第２の固定電極、２２…絶縁部、２３…シールド電極、３０…支持部、４０…枠部、５０…可動部、５１…可動領域、５２…中間部、５３…錘部、６０…蓋体、６２…第３凹部、６２ａ…底面、７１〜７３…配線、８１〜８３…電極、１００，２００，３００…物理量センサー、Ｃ１，Ｃ２…静電容量、３１２…第２凹部、１１００…ノート型パーソナルコンピューター、１２００…携帯電話機、１３００…デジタルスチールカメラ、１５００…自動車。
Claims (5)
- 第１凹部が設けられた基板と、
前記第１凹部の底面上に設けられたシールド電極と、
前記シールド電極上に絶縁部を介して設けられた、第１の固定電極及び第２の固定電極と、
前記第１の固定電極及び前記第２の固定電極に対向して配置された可動電極を含み、前記シールド電極上に支持部で支持された可動部と、を備え、
前記第１の固定電極及び前記第２の固定電極は、電気的に分離して設けられ、
前記第１凹部は、平面視した場合に、前記可動部、前記第１の固定電極、及び前記第２の固定電極と重なる様に設けられ、
前記支持部は、第１軸に沿って設けられ、
前記第１軸を境にして、前記可動部の質量が両側で異なり、
前記第１軸と交差する方向の前記可動部の一方側の端部には、錘部が設けられ、
前記第１凹部の前記底面には、第２凹部が設けられ、
前記第２凹部は、平面視した場合に、前記錘部と重なる様に設けられていることを特徴とする物理量センサー。 - 請求項１に記載の物理量センサーにおいて、
前記可動部は、導電性を有する材料で構成され、
前記シールド電極及び前記可動部は、電気的に接続され同電位であることを特徴とする物理量センサー。 - 請求項１または２に記載の物理量センサーにおいて、
前記可動部には、凹部及び貫通孔の少なくとも一つが設けられていることを特徴とする物理量センサー。 - 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載した物理量センサーを搭載したことを特徴とする電子機器。
- 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載した物理量センサーを搭載したことを特徴とする移動体。
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