JP6160823B2 - 物理量センサー、振動デバイス、電子機器および移動体 - Google Patents
物理量センサー、振動デバイス、電子機器および移動体 Download PDFInfo
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Description
本発明は、物理量センサー、振動デバイス、電子機器および移動体に関する。
一般に、機械的に可動な構造体を備えた電気機械系構造体としての物理量センサーや振動デバイスが知られている。物理量センサーとしては、例えば、基板上に固定配置された固定電極と、固定電極に対して間隔を隔てて対向するとともに、物理量（加速度、角速度など）の作用に応じて変位可能に設けられた可動電極とを備え、固定電極と可動電極との間の静電容量に基づいて物理量を検出する容量型センサーが知られている。
このような容量型センサーは、例えば、可動電極および固定電極を櫛歯状に形成し、可動電極の一方の側あるいは両側にそれぞれの櫛歯が対向し噛み合うように固定電極を配置して配線することにより、比較的大きな静電容量が形成されるように構成されている。
特許文献１には、このような構造の物理量センサーにおいて、可動電極の固定部（アンカー部）と可動電極との間に応力遮断用のスリットを設けることにより、外部応力に起因する可動電極の変形を防止する技術が提案されている。外部応力がスリットにおいて緩衝され、可動電極の変形が防止できることから、センサーとしての検出精度の低下が防止できるとしている。
特許文献１には、このような構造の物理量センサーにおいて、可動電極の固定部（アンカー部）と可動電極との間に応力遮断用のスリットを設けることにより、外部応力に起因する可動電極の変形を防止する技術が提案されている。外部応力がスリットにおいて緩衝され、可動電極の変形が防止できることから、センサーとしての検出精度の低下が防止できるとしている。
しかしながら、特許文献１の技術では、固定部に生ずる外部応力が吸収しきれない場合があるという課題があった。具体的には、特許文献１に示されるようにスリットを備えた場合であっても、スリットが形成されていない領域（対向するスリットの狭間の領域）が、固定部から可動電極に応力が直接伝達され得る領域として残されており、また、その領域が、可動電極の基部（固定部に支えられ、櫛歯状の電極部分をまとめる部分）の変位方向（可動方向）の延長上の近傍にあるために、固定部に発生する応力によっては、可動電極が変形してしまったり、可動電極の変位に影響を与えてしまったりする場合があるという課題であった。特に、固定部に接続する電気配線を固定部の下層に設け、固定部の下層からコンタクトさせる構成の場合には、コンタクト部に発生する下層からの突き上げ応力が応力遮断用のスリットによって吸収しきれない場合があるという課題があった。
本発明は、上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、以下の適用例または形態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、基板と、前記基板の主面上に設けられた固定部によって前記基板に遊離して支えられた可動電極と、前記基板の主面上に設けられた固定電極と、配線と、を備え、前記固定部と前記配線とは、前記配線の一部が前記固定部に当接するコンタクト部によって電気的に接続され、前記可動電極は、前記固定部を介して、前記配線と電気的に接続され、前記コンタクト部は、前記可動電極と前記固定部とが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域を、前記可動電極の変位方向に仮想延長した第１領域の外の第２領域の前記固定部に設けられていることを特徴とする。
本適用例によれば、物理量センサーは、基板と、基板の主面上に設けられた固定部によって基板に遊離して支えられた可動電極と、基板の主面上に設けられた固定電極と、配線とを備えている。固定部と配線とは、配線の一部が固定部に当接するコンタクト部によって電気的に接続され、可動電極は、固定部を介して、配線と電気的に接続されている。また、コンタクト部は、可動電極と固定部とが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域を可動電極の変位方向に仮想延長した第１領域の外の第２領域の固定部に設けられている。
一般に、異なる材料により形成された部材や、材料は同一であっても異なる独立した形状に形成された部材を当接するコンタクト部は、材料の熱膨張係数の差や、部材の形状、当接させる構造などにより、被当接部（固定部）に対して応力（機械的な応力や、熱応力）を発生させる場合がある。本適用例によれば、コンタクト部は、第１領域の外の第２領域の固定部に設けられている。つまり、コンタクト部において発生する応力は、固定支点領域（つまりは、可動電極と固定部とが連接する部分を含む領域）に直接伝達されることはなく、第２領域から第１領域の固定部を介して固定支点領域に伝達されることになる。従って、例えば、固定部に接続する電気配線を固定部の下層に設け、固定部の下層からコンタクトさせる構成の場合であっても、その応力（固定部の下層からコンタクト部に突き上げる応力）が可動電極に伝達される度合いを低減させることができる。その結果、可動電極が受ける応力によって可動電極が変形することや、可動電極の変位に影響を与えてしまったりすることが抑制され、センサーとしての検出精度の低下を防止することができる。
［適用例２］ 本適用例に係る物理量センサーは、基板と、前記基板の主面上に設けられた固定部によって前記基板に遊離して支えられた可動電極と、前記基板の主面上に設けられた固定電極と、配線と、を備え、前記固定部と前記配線とは、前記配線の一部が前記固定部に当接するコンタクト部によって電気的に接続され、前記可動電極は、前記固定部を介して、前記配線と電気的に接続され、前記コンタクト部は、前記可動電極と前記固定部とが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域を、前記可動電極の変位方向に仮想延長した第１領域の外の第２領域の前記固定部を介して連設された前記固定部に設けられていることを特徴とする。
本適用例によれば、物理量センサーは、基板と、基板の主面上に設けられた固定部によって基板に遊離して支えられた可動電極と、基板の主面上に設けられた固定電極と、配線とを備えている。固定部と配線とは、配線の一部が固定部に当接するコンタクト部によって電気的に接続され、可動電極は、固定部を介して、配線と電気的に接続されている。また、コンタクト部は、可動電極と固定部とが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域を、可動電極の変位方向に仮想延長した第１領域の外の第２領域の固定部を介して連設された固定部に設けられている。
本適用例によれば、コンタクト部は、第１領域の外の第２領域の固定部を介して連設された固定部に設けられている。つまり、コンタクト部において発生する応力は、固定支点領域（つまりは、可動電極と固定部とが連接する部分を含む領域）に直接伝達されることはなく、第１領域の外の第２領域の固定部および第１領域の固定部を介して固定支点領域に伝達されることになる。従って、例えば、固定部に接続する電気配線を固定部の下層に設け、固定部の下層からコンタクトさせる構成の場合であっても、その応力（固定部の下層からコンタクト部に突き上げる応力）が可動電極に伝達される度合いを低減させることができる。その結果、可動電極が受ける応力によって可動電極が変形することや、可動電極の変位に影響を与えてしまったりすることが抑制され、センサーとしての検出精度の低下を防止することができる。
［適用例３］ 上記適用例に係る物理量センサーにおいて、前記固定部と前記配線とは、前記基板の主面上において、前記配線の一部を覆うように前記固定部が積層して当接するコンタクト部によって電気的に接続されていることを特徴とする。
本適用例のように、基板の主面上において配線の一部を覆うように固定部が積層して当接する構成であっても、つまり、固定部に接続する電気配線を固定部の下層に設け、固定部の下層からコンタクトさせる構成であっても、コンタクト部において発生する応力が可動電極に伝達される度合いが低減されるため、可動電極が変形することや、可動電極の変位に影響を与えてしまったりすることが抑制され、センサーとしての検出精度の低下を防止することができる。
［適用例４］ 上記適用例に係る物理量センサーにおいて、前記可動電極は、連結部を含み、前記固定部との間に前記連結部を介して前記基板に遊離して支えられており、前記固定支点領域が、前記連結部と前記固定部とが連接する領域の縁部に挟まれた領域であることを特徴とする。
本適用例によれば、可動電極は連結部を含み、固定部との間に連結部を介して基板に遊離して支えられている。また、固定支点領域が、連結部と固定部とが連接する領域の縁部に挟まれた領域である。連結部は、例えば、可動電極をより容易に変位させることができる屈曲部として構成することができる。このような構成においては、コンタクト部から固定支点領域、つまりは、連結部と固定部とが連接する部分を含む領域に伝達される応力が低減されるため、同様に、可動電極が受ける応力によって可動電極が変形することや、可動電極の変位に影響を与えてしまったりすることが抑制され、センサーとしての検出精度の低下を防止することができる。
［適用例５］ 上記適用例に係る物理量センサーにおいて、前記基板はガラス基板であり、前記固定部、前記固定電極および前記可動電極は、前記ガラス基板の主面上に積層されたシリコン基板から構成されていることを特徴とする。
本適用例によれば、固定部、固定電極および可動電極は、ガラス基板の主面上に積層されたシリコン基板をフォトリソグラフィーによるパターニングおよびフォトエッチングすることにより、より簡便に形成することができる。また、ガラス基板とシリコン基板との熱膨張係数が異なることにより、コンタクト部に熱応力が発生する場合であっても、コンタクト部から固定支点領域に伝達される応力が低減される構成であるため、可動電極が受ける応力によって可動電極が変形することや、可動電極の変位に影響を与えてしまったりすることが抑制され、センサーとしての検出精度の低下を防止することができる。
［適用例６］ 本適用例に係る振動デバイスは、基板と、前記基板の主面上に設けられた固定部によって前記基板に遊離して支えられた可動電極と、前記基板の主面上に設けられた固定電極と、配線と、を備え、前記固定部と前記配線とは、前記配線の一部が前記固定部に当接するコンタクト部によって電気的に接続され、前記可動電極は、前記固定部を介して、前記配線と電気的に接続され、前記コンタクト部は、前記可動電極と前記固定部とが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域を、前記可動電極の振動面方向に仮想延長した第１領域の外の第２領域の前記固定部に設けられていることを特徴とする。
本適用例によれば、振動デバイスは、基板と、基板の主面上に設けられた固定部によって基板に遊離して支えられた可動電極（振動部）と、基板の主面上に設けられた固定電極と、配線とを備えている。固定部と配線とは、配線の一部が固定部に当接するコンタクト部によって電気的に接続され、可動電極は、固定部を介して、配線と電気的に接続されている。また、コンタクト部は、可動電極と固定部とが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域を可動電極の振動面方向に仮想延長した第１領域の外の第２領域の固定部に設けられている。
一般に、異なる材料により形成された部材や、材料は同一であっても異なる独立した形状に形成された部材を当接するコンタクト部は、材料の熱膨張係数の差や、部材の形状、当接させる構造などにより、被当接部（固定部）に対して応力（機械的な応力や、熱応力）を発生させる場合がある。本適用例によれば、コンタクト部は、第１領域の外の第２領域の固定部に設けられている。つまり、コンタクト部において発生する応力は、固定支点領域（つまりは、可動電極と固定部とが連接する部分を含む領域）に直接伝達されることはなく、第２領域から第１領域の固定部を介して固定支点領域に伝達されることになる。従って、例えば、固定部に接続する電気配線を固定部の下層に設け、固定部の下層からコンタクトさせる構成の場合であっても、その応力（固定部の下層からコンタクト部に突き上げる応力）が可動電極に伝達される度合いを低減させることができる。その結果、可動電極が受ける応力によって可動電極が変形することや、可動電極の変位（振動）に影響を与えてしまったりすることが抑制され、振動デバイスとしての精度の低下を防止することができる。
［適用例７］ 本適用例に係る振動デバイスは、基板と、前記基板の主面上に設けられた固定部によって前記基板に遊離して支えられた可動電極と、前記基板の主面上に設けられた固定電極と、配線と、を備え、前記固定部と前記配線とは、前記配線の一部が前記固定部に当接するコンタクト部によって電気的に接続され、前記可動電極は、前記固定部を介して、前記配線と電気的に接続され、前記コンタクト部は、前記可動電極と前記固定部とが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域を、前記可動電極の振動面方向に仮想延長した第１領域の外の第２領域の前記固定部を介して連設された前記固定部に設けられていることを特徴とする。
本適用例によれば、振動デバイスは、基板と、基板の主面上に設けられた固定部によって基板に遊離して支えられた可動電極（振動部）と、基板の主面上に設けられた固定電極と、配線とを備えている。固定部と配線とは、配線の一部が固定部に当接するコンタクト部によって電気的に接続され、可動電極は、固定部を介して、配線と電気的に接続されている。また、コンタクト部は、可動電極と固定部とが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域を、可動電極の振動面方向に仮想延長した第１領域の外の第２領域の固定部を介して連設された固定部に設けられている。
本適用例によれば、コンタクト部は、第１領域の外の第２領域の固定部を介して連設された固定部に設けられている。つまり、コンタクト部において発生する応力は、固定支点領域（つまりは、可動電極と固定部とが連接する部分を含む領域）に直接伝達されることはなく、第１領域の外の第２領域の固定部および第１領域の固定部を介して固定支点領域に伝達されることになる。従って、例えば、固定部に接続する電気配線を固定部の下層に設け、固定部の下層からコンタクトさせる構成の場合であっても、その応力（固定部の下層からコンタクト部に突き上げる応力）が可動電極に伝達される度合いを低減させることができる。その結果、可動電極が受ける応力によって可動電極が変形することや、可動電極の変位（振動）に影響を与えてしまったりすることが抑制され、振動デバイスとしての精度の低下を防止することができる。
［適用例８］ 上記適用例に係る振動デバイスにおいて、前記固定部と前記配線とは、前記基板の主面上において、前記配線の一部を覆うように前記固定部が積層して当接するコンタクト部によって電気的に接続されていることを特徴とする。
本適用例のように、基板の主面上において配線の一部を覆うように固定部が積層して当接する構成であっても、つまり、固定部に接続する電気配線を固定部の下層に設け、固定部の下層からコンタクトさせる構成であっても、コンタクト部において発生する応力が可動電極に伝達される度合いが低減されるため、可動電極が変形することや、可動電極の変位（振動）に影響を与えてしまったりすることが抑制され、振動デバイスとしての精度の低下を防止することができる。
［適用例９］ 本適用例に係る電子機器は、上記適用例に係る物理量センサーを備えていることを特徴とする。
本適用例によれば、電子機器として、検出精度の低下がより抑制された物理量センサーを備えることにより、より動作精度の高い電子機器を提供することができる。
［適用例１０］ 本適用例に係る移動体は、上記適用例に係る物理量センサーを備えていることを特徴とする。
本適用例によれば、移動体として、検出精度の低下がより抑制された物理量センサーを備えることにより、より動作精度の高い移動体を提供することができる。
［適用例１１］ 本適用例に係る電子機器は、上記適用例に係る振動デバイスを備えていることを特徴とする。
本適用例によれば、電子機器として、精度の低下がより抑制された振動デバイスを備えることにより、より動作精度の高い電子機器を提供することができる。
［適用例１２］ 本適用例に係る移動体は、上記適用例に係る振動デバイスを備えていることを特徴とする。
本適用例によれば、移動体として、精度の低下がより抑制された振動デバイスを備えることにより、より動作精度の高い移動体を提供することができる。
以下に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。以下は、本発明の一実施形態であって、本発明を限定するものではない。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。
（実施形態１）
まず、実施形態１に係る物理量センサーについて説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）は、実施形態１に係る物理量センサー１００を示す模式図であり、図１（ａ）は、平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＥ部の拡大図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、図１（ｄ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図に付記するＸＹＺ軸において、Ｘ方向を右方向、Ｘ軸方向（±Ｘ方向）を横方向、Ｙ方向を奥行方向、Ｙ軸方向（±Ｙ方向）を前後方向、Ｚ方向を上方向、Ｚ軸方向（±Ｚ方向）を上下方向、あるいは、後述する基板１０の厚さ方向として説明する。
まず、実施形態１に係る物理量センサーについて説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）は、実施形態１に係る物理量センサー１００を示す模式図であり、図１（ａ）は、平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＥ部の拡大図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、図１（ｄ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図に付記するＸＹＺ軸において、Ｘ方向を右方向、Ｘ軸方向（±Ｘ方向）を横方向、Ｙ方向を奥行方向、Ｙ軸方向（±Ｙ方向）を前後方向、Ｚ方向を上方向、Ｚ軸方向（±Ｚ方向）を上下方向、あるいは、後述する基板１０の厚さ方向として説明する。
物理量センサー１００は、基板１０、センサー素子２０、配線３０などを備えている。
センサー素子２０は、固定部４１，４２、可動電極５０、固定電極６０などを備えている。
可動電極５０は、連結部５１，５２、可動電極指５３，５４、可動基部５５などを備えている。
センサー素子２０は、固定部４１，４２、可動電極５０、固定電極６０などを備えている。
可動電極５０は、連結部５１，５２、可動電極指５３，５４、可動基部５５などを備えている。
基板１０は、ベース基板としてセンサー素子２０を支持する板状体である。
基板１０は、主面としての上面に、凹部７０が設けられている。この凹部７０は、基板１０を平面視したときに、センサー素子２０の可動電極５０（連結部５１，５２、可動電極指５３，５４、可動基部５５）が収まる領域に形成されている。
基板１０は、主面としての上面に、凹部７０が設けられている。この凹部７０は、基板１０を平面視したときに、センサー素子２０の可動電極５０（連結部５１，５２、可動電極指５３，５４、可動基部５５）が収まる領域に形成されている。
固定部４１，４２は、基板１０を平面視したときに、凹部７０の領域の外側の領域に、基板１０の主面に接合し設けられている。具体的には、固定部４１は、基板１０の主面の凹部７０に対して−Ｘ方向側（図中左側）の部分に接合され、固定部４２は、凹部７０に対して＋Ｘ方向側（図中右側）の部分に接合されている。また、固定部４１，４２は、平面視したときに、それぞれ、凹部７０の外周縁部に跨るように設けられている。
可動基部５５は、長手方向がＸ方向を向く長方形の板状体であり、固定部４１，４２との間に連結部５１，５２を介して基板１０に遊離して支えられている。より具体的には、可動基部５５の左側の端部が連結部５１を介して固定部４１に連結されるとともに、可動基部５５の右側の端部が連結部５２を介して固定部４２に連結されている。
可動基部５５の＋Ｙ側の長辺部分からは、複数の（本実施形態では３つの）梁状の可動電極指５３が＋Ｙ方向に、可動基部５５の−Ｙ側の長辺部分からは、複数の（本実施形態では３つの）梁状の可動電極指５４が−Ｙ方向に延出している。
凹部７０は、可動電極５０（連結部５１，５２、可動電極指５３，５４、可動基部５５）を基板１０から遊離させるための逃げ部として形成されている。なお、この逃げ部は、凹部７０に代えて、基板１０をその厚さ方向に貫通する貫通孔であってもよい。また、本実施形態では、凹部７０の平面視形状は、矩形を呈しているが、これに限定されるものではない。
可動基部５５の＋Ｙ側の長辺部分からは、複数の（本実施形態では３つの）梁状の可動電極指５３が＋Ｙ方向に、可動基部５５の−Ｙ側の長辺部分からは、複数の（本実施形態では３つの）梁状の可動電極指５４が−Ｙ方向に延出している。
凹部７０は、可動電極５０（連結部５１，５２、可動電極指５３，５４、可動基部５５）を基板１０から遊離させるための逃げ部として形成されている。なお、この逃げ部は、凹部７０に代えて、基板１０をその厚さ方向に貫通する貫通孔であってもよい。また、本実施形態では、凹部７０の平面視形状は、矩形を呈しているが、これに限定されるものではない。
連結部５１，５２は、可動基部５５を固定部４１，４２に対して変位可能に連結している。本実施形態では、連結部５１，５２は、図１にて矢印ａで示すように、Ｘ軸方向に可動基部５５を変位し得るように構成されている。
Ｙ軸方向に延出する複数の可動電極指５３および複数の可動電極指５４は、それぞれ、可動電極５０の変位するＸ軸方向に並んで設けられている。
Ｙ軸方向に延出する複数の可動電極指５３および複数の可動電極指５４は、それぞれ、可動電極５０の変位するＸ軸方向に並んで設けられている。
連結部５１は、具体的には、２つ（一対）の梁で構成されており、それぞれ、Ｙ軸方向に蛇行しながら＋Ｘ方向に延びる形状をなしている。換言すると、それぞれの梁は、Ｙ軸方向に複数回（本実施形態では３回）折り返された形状をなしている。なお、各梁の折り返し回数は、１回または２回であってもよいし、４回以上であってもよい。
連結部５２も同様に、Ｙ軸方向に蛇行しながら−Ｘ方向に延びる形状をなす一対の梁で構成されている。
連結部５２も同様に、Ｙ軸方向に蛇行しながら−Ｘ方向に延びる形状をなす一対の梁で構成されている。
固定電極６０は、可動電極５０の複数の可動電極指５３，５４に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並ぶ複数の固定電極指６１，６２を備えている。
固定電極指６１は、１つの可動電極指５３を、間隔を隔てて挟むように、Ｘ軸方向の両側に対向して一対ずつ（従って、２つ×３か所）配置されている。また、同様に、固定電極指６２は、１つの可動電極指５４を、間隔を隔てて挟むように、Ｘ軸方向の両側に一対ずつ（従って、２つ×３か所）対向して配置されている。
固定電極指６１は、１つの可動電極指５３を、間隔を隔てて挟むように、Ｘ軸方向の両側に対向して一対ずつ（従って、２つ×３か所）配置されている。また、同様に、固定電極指６２は、１つの可動電極指５４を、間隔を隔てて挟むように、Ｘ軸方向の両側に一対ずつ（従って、２つ×３か所）対向して配置されている。
固定電極指６１，６２は、基板１０の主面上において、基板１０を平面視したときに、凹部７０の領域の外側の領域に、それぞれ一方の端部が主面に接合し設けられている。具体的には、固定電極指６１は、可動電極５０側とは反対側（可動電極５０に対して＋Ｙ側）の端部が、それぞれ、基板１０の上面の凹部７０に対して＋Ｙ方向側の部分に接合されている。また、各固定電極指６１は、その固定された側の端を固定端とし、自由端が−Ｙ方向へ延出している。同様に、固定電極指６２は、可動電極５０側とは反対側（可動電極５０に対して−Ｙ側）の端部が、それぞれ、基板１０の上面の凹部７０に対して−Ｙ方向側の部分に接合されており、その固定された側の端を固定端とし、自由端が＋Ｙ方向へ延出している。
このような構成とすることにより、固定電極指６１の内の可動電極指５３の＋Ｘ側に位置する固定電極指６１（以下第１固定電極指と言う。）と可動電極指５３との間の静電容量、および、固定電極指６１の内の可動電極指５３の−Ｘ側に位置する固定電極指６１（以下第２固定電極指と言う。）と可動電極指５３との間の静電容量を可動電極５０の変位に応じて変化させることができる。
同様に、固定電極指６２の内の可動電極指５４の＋Ｘ側に位置する固定電極指６２（以下、同様に第１固定電極指と言う。）と可動電極指５４との間の静電容量、および、固定電極指６２の内の可動電極指５４の−Ｘ側に位置する固定電極指６２（以下、同様に第２固定電極指と言う。）と可動電極指５４との間の静電容量を可動電極５０の変位に応じて変化させることができる。
同様に、固定電極指６２の内の可動電極指５４の＋Ｘ側に位置する固定電極指６２（以下、同様に第１固定電極指と言う。）と可動電極指５４との間の静電容量、および、固定電極指６２の内の可動電極指５４の−Ｘ側に位置する固定電極指６２（以下、同様に第２固定電極指と言う。）と可動電極指５４との間の静電容量を可動電極５０の変位に応じて変化させることができる。
第１固定電極指と第２固定電極指とは、基板１０上で互いに分離しており、電気的に絶縁されている。そのため、第１固定電極指と可動電極５０（可動電極指５３，５４）との間の静電容量、および第２固定電極指と可動電極５０（可動電極指５３，５４）との間の静電容量を別々に測定し、それらの測定結果に基づいて、高精度に物理量を検出することができる。
つまり、センサー素子２０は、例えば、加速度や角速度などの物理量の変化に応じて、可動電極５０（可動電極指５３，５４）が、連結部５１，５２を弾性変形させながら、Ｘ軸方向（＋Ｘ方向または−Ｘ方向）に変位する。物理量センサー１００は、このような変位に伴って変化する静電容量に基づいて、加速度や角速度などの物理量を検出することができる。
なお、可動電極５０および固定電極６０の形状は、センサー素子２０を構成する各部の形状、大きさなどに応じて決められるものであり、上述した構成に限定されない。
つまり、センサー素子２０は、例えば、加速度や角速度などの物理量の変化に応じて、可動電極５０（可動電極指５３，５４）が、連結部５１，５２を弾性変形させながら、Ｘ軸方向（＋Ｘ方向または−Ｘ方向）に変位する。物理量センサー１００は、このような変位に伴って変化する静電容量に基づいて、加速度や角速度などの物理量を検出することができる。
なお、可動電極５０および固定電極６０の形状は、センサー素子２０を構成する各部の形状、大きさなどに応じて決められるものであり、上述した構成に限定されない。
配線３０は、上記の静電容量を検出するための電気接続配線であり、基板１０の主面に形成された凹部７１に沿って敷設されている。配線３０は、第１固定電極指を結線し外部回路と接続するための電極３１ａに接続する配線と、第２固定電極指を結線し外部回路と接続するための電極３１ｂに接続する配線と、可動電極５０と外部回路と接続するための電極３１ｃに接続する配線とがそれぞれ設けられている。
凹部７１は、凹部７０の外側の領域において、配線３０が敷設される領域として設けられている。すなわち、凹部７１は、基板１０を平面視したときに、配線３０の敷設されている領域が凹部７１の領域に収まるように形成されている。
凹部７１の深さ寸法（基板１０の厚み方向の寸法）は、後述するコンタクト部を除き、配線３０の厚さ寸法よりも大きく、凹部７０の深さ寸法より小さくなっている。
凹部７１の深さ寸法（基板１０の厚み方向の寸法）は、後述するコンタクト部を除き、配線３０の厚さ寸法よりも大きく、凹部７０の深さ寸法より小さくなっている。
センサー素子２０（固定部４１，４２、連結部５１，５２、可動電極指５３，５４、可動基部５５、固定電極指６１，６２）は、例えば、一枚のシリコン基板をパターニング加工することにより形成されている。
シリコン基板は、エッチングにより高精度に加工することができる。そのため、センサー素子２０を、シリコン基板を主材料として構成することにより、センサー素子２０の寸法精度を優れたものとし、その結果、物理量センサー１００の高感度化を図ることができる。また、センサー素子２０を構成するシリコン材料には、リン、ボロンなどの不純物がドープされていることが好ましい。これにより、物理量センサー１００は、センサー素子２０の導電性を優れたものとすることができる。
なお、センサー素子２０の構成材料としては、シリコン基板に限定するものではなく、静電容量の変化に基づく物理量の検出が可能な材料であれば良い。
シリコン基板は、エッチングにより高精度に加工することができる。そのため、センサー素子２０を、シリコン基板を主材料として構成することにより、センサー素子２０の寸法精度を優れたものとし、その結果、物理量センサー１００の高感度化を図ることができる。また、センサー素子２０を構成するシリコン材料には、リン、ボロンなどの不純物がドープされていることが好ましい。これにより、物理量センサー１００は、センサー素子２０の導電性を優れたものとすることができる。
なお、センサー素子２０の構成材料としては、シリコン基板に限定するものではなく、静電容量の変化に基づく物理量の検出が可能な材料であれば良い。
基板１０の構成材料には、好適例として、絶縁性を有するガラス材料を用いている。また、特に、センサー素子２０がシリコン基板で構成されている場合、アルカリ金属イオン（可動イオン）を含むガラス材料（例えば、パイレックス（登録商標）ガラスのような硼珪酸ガラス）を用いるのが好ましい。これにより、物理量センサー１００は、基板１０（ガラス基板）とセンサー素子２０（シリコン基板）とを陽極接合することにより構成することができる。
上述したように、基板１０の主面上に凹部７１を形成し、凹部７１の領域内に凹部７１の深さより薄い配線３０を敷設する構成とすることで、所定の電気接続部以外の領域における配線３０と基板１０の上層に積層されるセンサー素子２０との接触が回避される。
所定の電気接続部とは、配線３０の一部を覆うようにセンサー素子２０を構成する上層が積層して配線３０とその上層とが当接し、電気的に接続されるコンタクト部である。
図１（ａ）に示すように、配線３０による第１，第２固定電極指の結線や、配線３０と固定部４１との接続は、コンタクト部８１によって行われる。可動電極５０は、固定部４１を介して、配線３０と電気的に接続されている。
所定の電気接続部とは、配線３０の一部を覆うようにセンサー素子２０を構成する上層が積層して配線３０とその上層とが当接し、電気的に接続されるコンタクト部である。
図１（ａ）に示すように、配線３０による第１，第２固定電極指の結線や、配線３０と固定部４１との接続は、コンタクト部８１によって行われる。可動電極５０は、固定部４１を介して、配線３０と電気的に接続されている。
配線３０の構成材料としては、それぞれ、導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができるが、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium zinc oxide）、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｓｂ含有ＳｎＯ2、Ａｌ含有ＺｎＯなどの酸化物（透明電極材料）、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌまたはこれらを含む合金などが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
図１（ｂ），（ｃ）にコンタクト部８１を含む固定部４１の拡大図および断面図を示す。
凹部７１の領域において、コンタクト部８１には、配線３０と、その上層（固定部４１）とが当接するように、隆起部８２（凹部７１の深さ寸法が、配線３０の厚さより小さい部分）が形成されている。具体的には、物理量センサー１００の製造工程において、基板１０の主面に凹部７１を形成する際に、コンタクト部８１に対応する部分に隆起部８２が残るように凹部７１を形成する。配線３０は、少なくとも隆起部８２の一部と重なるように積層しパターン形成する。次にセンサー素子２０を構成する上層が積層されることで、隆起部８２の配線３０が上層に当接し、電気的に接続される。
凹部７１の領域において、コンタクト部８１には、配線３０と、その上層（固定部４１）とが当接するように、隆起部８２（凹部７１の深さ寸法が、配線３０の厚さより小さい部分）が形成されている。具体的には、物理量センサー１００の製造工程において、基板１０の主面に凹部７１を形成する際に、コンタクト部８１に対応する部分に隆起部８２が残るように凹部７１を形成する。配線３０は、少なくとも隆起部８２の一部と重なるように積層しパターン形成する。次にセンサー素子２０を構成する上層が積層されることで、隆起部８２の配線３０が上層に当接し、電気的に接続される。
なお、コンタクト部８１の構成はこれに限定するものではなく、隆起部８２に代わり、導電性の隆起物を設ける構成であっても良い。すなわち、基板１０を平面視したとき、コンタクト部８１が形成される部分の配線３０の上部に導電性の隆起物を配置し、配線３０と、導電性の隆起物の上に積層するセンサー素子２０を構成する上層とで挟むように当接させ、導電性の隆起物を介して導通させる方法であっても良い。
また、配線３０とセンサー素子２０を構成する上層とが当接するコンタクト部を除き、配線３０上には、絶縁膜を設けても良い。この絶縁膜は、配線３０とセンサー素子２０の非接続部との電気的接続（短絡）を回避する機能を有する。絶縁膜の構成材料としては、特に限定されず、絶縁性を有する各種材料を用いることができるが、基板１０がガラス材料（特に、アルカリ金属イオンが添加されたガラス材料）で構成されている場合、二酸化珪素（ＳｉＯ2）を用いることが好ましい。
なお、本実施形態のコンタクト部８１のように、センサー素子２０の下層から配線３０をコンタクトさせる構造とした場合に、物理量センサー１００の使用環境によっては、検出精度に影響を与える温度ストレス（熱膨張係数の違いなどにより発生する図１（ｃ）に矢印で示すような下層からの突き上げ応力）が発生する場合がある。そこで、本実施形態では、基板１０の主面上において、固定部４１におけるコンタクト部８１を、連結部５１と固定部４１とが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域Ｆを可動電極５０の変位方向（Ｘ軸方向）に仮想延長した第１領域Ｄの外の第２領域Ｇに延出する固定部４１（固定部４１Ｇ）に設けている。
以下に具体的に説明する。
以下に具体的に説明する。
連結部５１と固定部４１とが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域Ｆとは、図１（ｂ）に示すＦ１とＦ２に挟まれた領域である。Ｆ１は、固定部４１と連結部５１とが連接する＋Ｙ側の縁部であり、Ｆ２は、固定部４１と連結部５１とが連接する−Ｙ側の縁部である。つまり、Ｆ１とＦ２に挟まれた固定支点領域Ｆとは、一対の連結梁として設けられた連結部５１が、固定部４１を挟持するように連接する領域であり、可動電極５０を固定部４１が支える支点となる領域である。つまり、この固定支点領域Ｆは、固定部４１と可動電極５０との間で応力が伝達される領域である。
物理量センサー１００は、上述したように、可動電極５０がＸ軸方向に変位することを基本としているため、この固定支点領域Ｆに検出対象とする物理量以外の応力（特にＸ軸方向の応力）が作用した場合には、可動電極５０の変位に影響を与えてしまう場合がある。
そこで、本実施形態では、少なくとも物理量センサー１００の構成において、固定支点領域Ｆに伝達される応力が低減されるようにするため、固定部４１にコンタクト部８１を設ける場合のコンタクト部８１の位置を、固定支点領域Ｆから構造的に離れた位置にしている。具体的には、図１（ｂ）に示すように、固定支点領域Ｆを可動電極５０の変位方向（Ｘ軸方向）に仮想延長した第１領域Ｄの外の第２領域Ｇに固定部４１Ｇとして固定部４１を延出させ、第２領域Ｇにおいてコンタクト部８１が構成されるようにしている。
そこで、本実施形態では、少なくとも物理量センサー１００の構成において、固定支点領域Ｆに伝達される応力が低減されるようにするため、固定部４１にコンタクト部８１を設ける場合のコンタクト部８１の位置を、固定支点領域Ｆから構造的に離れた位置にしている。具体的には、図１（ｂ）に示すように、固定支点領域Ｆを可動電極５０の変位方向（Ｘ軸方向）に仮想延長した第１領域Ｄの外の第２領域Ｇに固定部４１Ｇとして固定部４１を延出させ、第２領域Ｇにおいてコンタクト部８１が構成されるようにしている。
図２（ａ）〜（ｄ）には、従来技術による物理量センサー９９を示す。図２（ａ）は、物理量センサー９９の平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＥ部の拡大図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図、図２（ｄ）は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
物理量センサー９９は、固定部４１に代わり固定部９４１を備える点を除き、物理量センサー１００と同じである。
物理量センサー９９は、固定部４１に代わり固定部９４１を備える点を除き、物理量センサー１００と同じである。
物理量センサー９９の場合、固定部９４１におけるコンタクト部８１は、連結部５１と固定部９４１とが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域Ｆを、可動電極５０の変位方向（Ｘ軸方向）に仮想延長した第１領域Ｄに設けられている。このような場合、応力緩和を目的としたスリット９９９を備えた場合であっても、図２（ｄ）の矢印で示すように、隆起部８２からコンタクト部８１を介し固定部９４１に伝わる突き上げ応力は、近傍の固定支点領域Ｆに直接伝達されやすく、よって、可動電極５０が変形することや、可動電極５０の変位に影響を与えてしまったりする場合があった。
以上述べたように、本実施形態による物理量センサーによれば、以下の効果を得ることができる。
コンタクト部８１は、固定支点領域Ｆを可動電極５０の変位方向（Ｘ軸方向）に仮想延長した第１領域Ｄの外の第２領域Ｇの固定部４１（固定部４１Ｇ）に設けられている。つまり、コンタクト部８１において発生する応力は、第２領域Ｇから第１領域Ｄの固定部４１（固定部４１Ｄ）を介する経路で固定支点領域Ｆ（可動電極５０（連結部５１）と固定部４１とが連接する部分を含む領域）に伝達されることになる。従って、基板１０の主面上において配線３０の一部を覆うように固定部４１が積層して当接する構成であっても（つまりは、固定部４１に接続する配線３０を固定部４１の下層に設け、固定部４１の下層からコンタクトさせる構成の場合であっても）、その応力（固定部４１の下層からコンタクト部８１に突き上げる応力）が可動電極５０に伝達される度合いを低減させることができる。その結果、可動電極５０が受ける応力によって可動電極５０が変形することや、可動電極５０の変位に影響を与えてしまったりすることが抑制され、センサーとしての検出精度の低下を防止することができる。
コンタクト部８１は、固定支点領域Ｆを可動電極５０の変位方向（Ｘ軸方向）に仮想延長した第１領域Ｄの外の第２領域Ｇの固定部４１（固定部４１Ｇ）に設けられている。つまり、コンタクト部８１において発生する応力は、第２領域Ｇから第１領域Ｄの固定部４１（固定部４１Ｄ）を介する経路で固定支点領域Ｆ（可動電極５０（連結部５１）と固定部４１とが連接する部分を含む領域）に伝達されることになる。従って、基板１０の主面上において配線３０の一部を覆うように固定部４１が積層して当接する構成であっても（つまりは、固定部４１に接続する配線３０を固定部４１の下層に設け、固定部４１の下層からコンタクトさせる構成の場合であっても）、その応力（固定部４１の下層からコンタクト部８１に突き上げる応力）が可動電極５０に伝達される度合いを低減させることができる。その結果、可動電極５０が受ける応力によって可動電極５０が変形することや、可動電極５０の変位に影響を与えてしまったりすることが抑制され、センサーとしての検出精度の低下を防止することができる。
また、固定部４１，４２、固定電極６０および可動電極５０は、基板１０（ガラス基板）の主面上に積層されたシリコン基板をフォトリソグラフィーによるパターニングおよびフォトエッチングすることにより、より簡便に形成することができる。また、ガラス基板とシリコン基板との熱膨張係数が異なることにより、コンタクト部８１に熱応力が発生する場合であっても、コンタクト部８１から固定支点領域Ｆに伝達される応力が低減される構成であるため、可動電極５０が受ける応力によって可動電極５０が変形することや、可動電極５０の変位に影響を与えてしまったりすることが抑制され、センサーとしての検出精度の低下を防止することができる。
（実施形態２）
次に、実施形態２に係る振動デバイスについて説明する。なお、説明にあたり、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
図３（ａ），（ｂ）は、実施形態２に係る振動デバイス２００を示す模式図であり、図３（ａ）は、斜視図、図３（ｂ）は、平面図である。
実施形態１では、可動電極５０がＸ軸方向に変位する可動電極であったのに対して、実施形態２は、可動電極がＺ軸方向に変位、または振動する片持ち梁構造であることを特徴としている。
次に、実施形態２に係る振動デバイスについて説明する。なお、説明にあたり、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
図３（ａ），（ｂ）は、実施形態２に係る振動デバイス２００を示す模式図であり、図３（ａ）は、斜視図、図３（ｂ）は、平面図である。
実施形態１では、可動電極５０がＸ軸方向に変位する可動電極であったのに対して、実施形態２は、可動電極がＺ軸方向に変位、または振動する片持ち梁構造であることを特徴としている。
振動デバイス２００は、片持ち梁型の振動デバイスであって、基板１０Ｖ、振動素子２０Ｖ、配線３０Ｖなどを備えている。
振動素子２０Ｖは、固定部４０Ｖ、可動電極５０Ｖ、固定電極６０Ｖなどを備えている。
振動素子２０Ｖは、固定部４０Ｖ、可動電極５０Ｖ、固定電極６０Ｖなどを備えている。
基板１０Ｖは、ベース基板として振動素子２０Ｖを支持する板状体である。
基板１０Ｖは、主面としての上面に、凹部７０Ｖが設けられている。この凹部７０Ｖは、基板１０Ｖを平面視したときに、可動電極５０Ｖ、および固定電極６０が収まる領域に形成されている。
基板１０Ｖは、主面としての上面に、凹部７０Ｖが設けられている。この凹部７０Ｖは、基板１０Ｖを平面視したときに、可動電極５０Ｖ、および固定電極６０が収まる領域に形成されている。
固定部４０Ｖは、基板１０Ｖを平面視したときに、凹部７０Ｖの領域の外側の領域に、基板１０Ｖの主面に接合し設けられている。具体的には、固定部４０Ｖは、基板１０Ｖの主面の凹部７０Ｖに対して−Ｘ方向側（図中左側）の部分に接合されている。
可動電極５０Ｖは、長手方向がＸ方向を向く長方形の板状体であり、固定部４０Ｖに支持され、凹部７０Ｖにおいて基板１０Ｖの主面から遊離して支えられている。具体的には、固定部４０Ｖと可動電極５０Ｖとが一体となった板状体の左側の端部が基板１０Ｖの主面に接合されることで固定部４０Ｖを構成し、凹部７０Ｖによって遊離した部分が可動電極５０Ｖとして構成されている。
固定電極６０Ｖは、凹部７０Ｖの領域内の主面上に設けられた、平面視において矩形状の電極である。固定電極６０Ｖは、基板１０Ｖを平面視したときに、可動電極５０Ｖの少なくとも一部と固定電極６０Ｖの少なくとも一部とが重なる位置に配置されている。凹部７０ＶのＺ軸方向の深さは、固定電極６０Ｖの厚さより大きく、従って、可動電極５０Ｖと固定電極６０Ｖとは、間隙を有して重なっている。
このような構造の振動デバイス２００は、電極間（可動電極５０Ｖと固定電極６０Ｖとの間）に印加される交流電圧に伴い発生する電荷の静電力により、可動電極５０Ｖが振動する。電極間には、振動デバイス２００に固有の共振周波数信号が出力される。
配線３０Ｖは、可動電極５０Ｖと固定電極６０Ｖとの間に、この交流電圧を印加するための電気接続配線であり、固定部４０Ｖと外部回路とを接続するための電極（図示省略）に接続する配線３０Ｖと、固定電極６０Ｖと外部回路と接続するための電極に接続する配線（図示省略）とがそれぞれ設けられている。
なお、図３（ａ）の斜視図では、配線３０Ｖの図示を省略している。
配線３０Ｖは、可動電極５０Ｖと固定電極６０Ｖとの間に、この交流電圧を印加するための電気接続配線であり、固定部４０Ｖと外部回路とを接続するための電極（図示省略）に接続する配線３０Ｖと、固定電極６０Ｖと外部回路と接続するための電極に接続する配線（図示省略）とがそれぞれ設けられている。
なお、図３（ａ）の斜視図では、配線３０Ｖの図示を省略している。
固定部４０Ｖと配線３０Ｖとを電気的に接続する構成は、実施形態１の場合と同様に、固定部４０Ｖの下層から配線３０Ｖをコンタクトさせる構造としている。すなわち、配線３０Ｖが敷設される基板１０Ｖの主面には、凹部７１Ｖが設けられ、固定部４０Ｖと配線３０Ｖとの接続部（コンタクト部８０Ｖ）には、隆起部８２Ｖ（凹部７１Ｖの深さ寸法が、配線３０Ｖの厚さより小さい部分）が形成され、配線３０Ｖが、少なくとも隆起部８２Ｖの一部と重なるように積層しパターン形成され、その上部に固定部４０Ｖが積層されることで、隆起部８２Ｖの配線３０Ｖが固定部４０Ｖに当接し、電気的に接続される構成になっている。
また、このように、固定部４０Ｖの下層から配線３０Ｖをコンタクトさせる構造において、 コンタクト部８０Ｖは、可動電極５０Ｖと固定部４０Ｖとが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域ＦＶを、可動電極５０Ｖの振動面方向に仮想延長した第１領域ＤＶの外の第２領域ＧＶの固定部４０Ｖに設けられている。
以下に具体的に説明する。
以下に具体的に説明する。
可動電極５０Ｖと固定部４０Ｖとが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域ＦＶとは、可動電極５０Ｖと固定部４０Ｖとが連接する領域の両端部Ｆ１Ｖ，Ｆ２Ｖに挟まれた領域であり、可動電極５０Ｖを固定部４０Ｖが支える支点となる領域である。つまり、この固定支点領域ＦＶは、固定部４０Ｖと可動電極５０Ｖとの間で応力が伝達される領域である。
振動デバイス２００は、上述したように、可動電極５０ＶがＺ軸方向に変位（振動）することを基本としているため、この固定支点領域ＦＶに応力（特にＺ軸方向の応力）が作用した場合には、可動電極５０Ｖの変位（振動）に影響を与えてしまう場合がある。
そこで、本実施形態では、少なくとも振動デバイス２００の構成において、固定支点領域ＦＶに伝達される応力が低減されるようにするため、固定部４０Ｖにコンタクト部８０Ｖを設ける場合のコンタクト部８０Ｖの位置を、固定支点領域ＦＶから構造的に離れた位置にしている。具体的には、図３（ｂ）に示すように、固定支点領域ＦＶを可動電極５０Ｖの変位方向（振動面方向）に仮想延長した第１領域ＤＶの外の第２領域ＧＶに含まれる位置に固定部４０Ｖを延出させ、第２領域ＧＶにおいてコンタクト部８０Ｖが構成されるようにしている。
そこで、本実施形態では、少なくとも振動デバイス２００の構成において、固定支点領域ＦＶに伝達される応力が低減されるようにするため、固定部４０Ｖにコンタクト部８０Ｖを設ける場合のコンタクト部８０Ｖの位置を、固定支点領域ＦＶから構造的に離れた位置にしている。具体的には、図３（ｂ）に示すように、固定支点領域ＦＶを可動電極５０Ｖの変位方向（振動面方向）に仮想延長した第１領域ＤＶの外の第２領域ＧＶに含まれる位置に固定部４０Ｖを延出させ、第２領域ＧＶにおいてコンタクト部８０Ｖが構成されるようにしている。
以上述べたように、本実施形態による振動デバイスによれば、以下の効果を得ることができる。
コンタクト部８０Ｖは、第１領域ＤＶの外の第２領域ＧＶの固定部４０Ｖに設けられている。つまり、コンタクト部８０Ｖにおいて発生する応力は、第２領域ＧＶから第１領域ＤＶの固定部４０Ｖを介する経路で固定支点領域ＦＶ（つまりは、可動電極５０Ｖと固定部４０Ｖとが連接する部分を含む領域）に伝達されることになる。従って、固定部４０Ｖに接続する配線３０Ｖを固定部４０Ｖの下層に設け、固定部４０Ｖの下層からコンタクトさせる構成であっても（つまりは、固定部４０Ｖに接続する配線３０Ｖを固定部４０Ｖの下層に設け、固定部４０Ｖの下層からコンタクトさせる構成の場合であっても）、その応力（固定部４０Ｖの下層からコンタクト部８０Ｖに突き上げる応力）が可動電極５０Ｖに伝達される度合いを低減させることができる。その結果、可動電極５０Ｖが受ける応力によって可動電極５０Ｖが変形することや、可動電極５０Ｖの変位（振動）に影響を与えてしまったりすることが抑制され、振動デバイスとしての精度の低下を防止することができる。
コンタクト部８０Ｖは、第１領域ＤＶの外の第２領域ＧＶの固定部４０Ｖに設けられている。つまり、コンタクト部８０Ｖにおいて発生する応力は、第２領域ＧＶから第１領域ＤＶの固定部４０Ｖを介する経路で固定支点領域ＦＶ（つまりは、可動電極５０Ｖと固定部４０Ｖとが連接する部分を含む領域）に伝達されることになる。従って、固定部４０Ｖに接続する配線３０Ｖを固定部４０Ｖの下層に設け、固定部４０Ｖの下層からコンタクトさせる構成であっても（つまりは、固定部４０Ｖに接続する配線３０Ｖを固定部４０Ｖの下層に設け、固定部４０Ｖの下層からコンタクトさせる構成の場合であっても）、その応力（固定部４０Ｖの下層からコンタクト部８０Ｖに突き上げる応力）が可動電極５０Ｖに伝達される度合いを低減させることができる。その結果、可動電極５０Ｖが受ける応力によって可動電極５０Ｖが変形することや、可動電極５０Ｖの変位（振動）に影響を与えてしまったりすることが抑制され、振動デバイスとしての精度の低下を防止することができる。
なお、可動電極５０Ｖを基板１０Ｖから遊離させるための構成は、上述したように凹部７０Ｖを設けることによるものに限定しない。例えば、図３（ｃ）に示す可動電極５０Ｗを備える振動素子２０Ｗのように、可動電極５０Ｗを固定部４０Ｖとの連接部から徐々に＋Ｚ方向に湾曲させるように持ち上げて基板１０Ｗおよび固定電極６０Ｖから遊離させる構成であってもよい。
また、振動素子としては、振動素子２０Ｖ，２０Ｗのような片持ち梁（clamped‐free beam）型の振動素子に限定するものではなく、両持ち梁（clamped‐clamped beam）型であっても良い。
また、振動素子としては、振動素子２０Ｖ，２０Ｗのような片持ち梁（clamped‐free beam）型の振動素子に限定するものではなく、両持ち梁（clamped‐clamped beam）型であっても良い。
［電子機器］
次いで、本発明の一実施形態に係る電子部品としての物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００を適用した電子機器について、図４（ａ），（ｂ）、図５に基づき説明する。
次いで、本発明の一実施形態に係る電子部品としての物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００を適用した電子機器について、図４（ａ），（ｂ）、図５に基づき説明する。
図４（ａ）は、本発明の一実施形態に係る電子部品を備える電子機器としてのモバイル型（またはノート型）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、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１０００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。このようなパーソナルコンピューター１１００には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する電子部品としての物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００が内蔵されている。
図４（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電子部品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１０００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、フィルター、共振器、角速度センサー等として機能する電子部品（タイミングデバイス）としての物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００が内蔵されている。
図５は、本発明の一実施形態に係る電子部品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。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１０００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１０００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１０００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１３０８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、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター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。更に、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター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。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、フィルター、共振器、角速度センサー等として機能する電子部品としての物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００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１０００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１０００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１０００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１３０８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、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター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。更に、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター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。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、フィルター、共振器、角速度センサー等として機能する電子部品としての物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００が内蔵されている。
上述したように、電子機器として、検出精度の低下がより抑制された物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００を備えることにより、より動作精度の高い電子機器を提供することができる。
なお、本発明の一実施形態に係る物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００は、図４（ａ）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４（ｂ）の携帯電話機、図５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）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、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］
次いで、本発明の一実施形態に係る物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００を適用した移動体について、図６に基づき説明する。
図６は、物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００を備える移動体としての自動車１４００を概略的に示す斜視図である。自動車１４００には本発明に係る物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００を含んで構成されたジャイロセンサーが搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１４００には、タイヤ１４０１を制御する該ジャイロセンサーを内蔵した電子制御ユニット１４０２が搭載されている。また、他の例としては、物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００は、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、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)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
次いで、本発明の一実施形態に係る物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００を適用した移動体について、図６に基づき説明する。
図６は、物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００を備える移動体としての自動車１４００を概略的に示す斜視図である。自動車１４００には本発明に係る物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００を含んで構成されたジャイロセンサーが搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１４００には、タイヤ１４０１を制御する該ジャイロセンサーを内蔵した電子制御ユニット１４０２が搭載されている。また、他の例としては、物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００は、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、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)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
上述したように、移動体として、精度の低下がより抑制された物理量センサー１００あるいは振動デバイス２００を備えることにより、より動作精度の高い移動体を提供することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。ここで、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略している。
図７（ａ）〜（ｃ）は、変形例１〜３に係る物理量センサーの固定部およびコンタクト部を示す平面図である。
実施形態１では、図１（ｂ）に示すように、固定支点領域Ｆを可動電極５０の変位方向（Ｘ軸方向）に仮想延長した第１領域Ｄの外の第２領域Ｇに固定部４１Ｇとして固定部４１を延出させ、第２領域Ｇにおいてコンタクト部８１が構成されるようにしているとして説明した。変形例１〜３は、第２領域Ｇの固定部４１Ｇから更に固定部４１を延出させた領域にコンタクト部８１を設けている。コンタクト部８１で発生する応力は、固定部４１Ｇを介してから固定部４１Ｄ、更には可動電極５０に伝達されるようにしている。
実施形態１では、図１（ｂ）に示すように、固定支点領域Ｆを可動電極５０の変位方向（Ｘ軸方向）に仮想延長した第１領域Ｄの外の第２領域Ｇに固定部４１Ｇとして固定部４１を延出させ、第２領域Ｇにおいてコンタクト部８１が構成されるようにしているとして説明した。変形例１〜３は、第２領域Ｇの固定部４１Ｇから更に固定部４１を延出させた領域にコンタクト部８１を設けている。コンタクト部８１で発生する応力は、固定部４１Ｇを介してから固定部４１Ｄ、更には可動電極５０に伝達されるようにしている。
（変形例１）
図７（ａ）に示す変形例１は、第２領域Ｇの固定部４１Ｇから更に固定部４１を−Ｘ方向に延出させ、更に＋Ｙ方向に延出させることで、第１領域Ｄに戻った領域にコンタクト部８１を設けている。
図７（ａ）に示す変形例１は、第２領域Ｇの固定部４１Ｇから更に固定部４１を−Ｘ方向に延出させ、更に＋Ｙ方向に延出させることで、第１領域Ｄに戻った領域にコンタクト部８１を設けている。
本変形例によると、コンタクト部８１は、固定支点領域Ｆを含む固定部４１Ｄと同じ第１領域Ｄに設けられているが、コンタクト部８１で発生する応力は、固定部４１Ｄに直接伝達されることは無く、あるいは抑制され、固定部４１Ｇを介してから固定部４１Ｄ、更には可動電極５０に伝達される。その結果、実施形態１と同様に、可動電極５０が受ける応力によって可動電極５０が変形することや、可動電極５０の変位に影響を与えてしまったりすることが抑制され、センサーとしての検出精度の低下を防止することができる。
（変形例２）
図７（ｂ）に示す変形例２は、固定部４１Ｄの前後（±Ｙ方向）の２か所に設けた固定部４１Ｇからそれぞれ更に固定部４１を−Ｘ方向に延出させ、更に＋Ｙ方向側の固定部４１からは−Ｙ方向に延出させ、また、更に−Ｙ方向側の固定部４１からは＋Ｙ方向に延出させることで、第１領域Ｄに戻り合った領域にコンタクト部８１を設けている。
図７（ｂ）に示す変形例２は、固定部４１Ｄの前後（±Ｙ方向）の２か所に設けた固定部４１Ｇからそれぞれ更に固定部４１を−Ｘ方向に延出させ、更に＋Ｙ方向側の固定部４１からは−Ｙ方向に延出させ、また、更に−Ｙ方向側の固定部４１からは＋Ｙ方向に延出させることで、第１領域Ｄに戻り合った領域にコンタクト部８１を設けている。
本変形例によると、コンタクト部８１は、固定支点領域Ｆを含む固定部４１Ｄと同じ第１領域Ｄに設けられているが、コンタクト部８１で発生する応力は、固定部４１Ｄに直接伝達されることは無く、あるいは抑制され、固定部４１Ｄの前後（±Ｙ方向）の２か所に設けられた固定部４１Ｇを介してから固定部４１Ｄ、更には可動電極５０に伝達される。その結果、実施形態１と同様に、可動電極５０が受ける応力によって可動電極５０が変形することや、可動電極５０の変位に影響を与えてしまったりすることが抑制され、センサーとしての検出精度の低下を防止することができる。また、本変形例では、変形例１に比べて、コンタクト部８１と可動電極５０との間の電気抵抗をより低くすることができる。
（変形例３）
図７（ｃ）に示す変形例３は、変形例１に対して、更に固定部４１を延出させている。具体的には、固定部４１を更に＋Ｙ方向、−Ｘ方向、−Ｙ方向に屈曲して延出させている。
図７（ｃ）に示す変形例３は、変形例１に対して、更に固定部４１を延出させている。具体的には、固定部４１を更に＋Ｙ方向、−Ｘ方向、−Ｙ方向に屈曲して延出させている。
本変形例によると、コンタクト部８１で発生する応力は、固定部４１Ｄに直接伝達されることは無く、あるいは抑制され、屈曲した固定部４１を介してから固定部４１Ｄ、更には可動電極５０に伝達される。その結果、実施形態１と同様に、可動電極５０が受ける応力によって可動電極５０が変形することや、可動電極５０の変位に影響を与えてしまったりすることが抑制され、センサーとしての検出精度の低下を防止することができる。
（変形例４）
図８は、変形例４に係る振動デバイスを示す平面図である。
実施形態２では、図３（ｂ）に示すように、固定支点領域ＦＶを可動電極５０Ｖの変位方向（振動面方向）に仮想延長した第１領域ＤＶの外の第２領域ＧＶに含まれる位置に固定部４０Ｖを延出させ、第２領域ＧＶにおいてコンタクト部８０Ｖが構成されるようにしているとして説明した。本変形例は、第２領域ＧＶの固定部４０ＧＶから更に固定部４０Ｖを延出させた領域にコンタクト部８０Ｖを設けている。
具体的には、第２領域ＧＶの固定部４０ＧＶから更に固定部４０Ｖを−Ｘ方向に延出させ、更に−Ｙ方向に延出させることで、第１領域ＤＶに戻った領域にコンタクト部８０Ｖを設けている。
図８は、変形例４に係る振動デバイスを示す平面図である。
実施形態２では、図３（ｂ）に示すように、固定支点領域ＦＶを可動電極５０Ｖの変位方向（振動面方向）に仮想延長した第１領域ＤＶの外の第２領域ＧＶに含まれる位置に固定部４０Ｖを延出させ、第２領域ＧＶにおいてコンタクト部８０Ｖが構成されるようにしているとして説明した。本変形例は、第２領域ＧＶの固定部４０ＧＶから更に固定部４０Ｖを延出させた領域にコンタクト部８０Ｖを設けている。
具体的には、第２領域ＧＶの固定部４０ＧＶから更に固定部４０Ｖを−Ｘ方向に延出させ、更に−Ｙ方向に延出させることで、第１領域ＤＶに戻った領域にコンタクト部８０Ｖを設けている。
本変形例によると、コンタクト部８０Ｖは、固定支点領域ＦＶを含む固定部４０ＤＶと同じ第１領域ＤＶに設けられているが、コンタクト部８０Ｖで発生する応力は、固定部４０ＤＶに直接伝達されることは無く、あるいは抑制され、固定部４０ＧＶを介してから固定部４０ＤＶ、更には可動電極５０Ｖに伝達される。
その結果、実施形態２と同様に、可動電極５０Ｖが受ける応力によって可動電極５０Ｖが変形することや、可動電極５０Ｖの変位（振動）に影響を与えてしまったりすることが抑制され、振動デバイスとしての精度の低下を防止することができる。
その結果、実施形態２と同様に、可動電極５０Ｖが受ける応力によって可動電極５０Ｖが変形することや、可動電極５０Ｖの変位（振動）に影響を与えてしまったりすることが抑制され、振動デバイスとしての精度の低下を防止することができる。
また、図示していないが、第２領域ＧＶの固定部４０ＧＶから更に固定部４０Ｖを延出させた領域にコンタクト部８０Ｖを設ける構成としては、図７（ｂ），（ｃ）で説明した構成と同じようにしても良い。すなわち、固定部４０ＤＶの前後（±Ｙ方向）の２か所に設けた固定部４０ＧＶからそれぞれ更に固定部４０Ｖを−Ｘ方向に延出させ、更に＋Ｙ方向側の固定部４０Ｖからは−Ｙ方向に延出させ、また、更に−Ｙ方向側の固定部４０Ｖからは＋Ｙ方向に延出させることで、第１領域ＤＶに戻り合った領域にコンタクト部８０Ｖを設ける構成であっても良い。また、変形例４に対して、固定部４０Ｖを更に−Ｙ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向に屈曲して延出させる構成であっても良い。
１０…基板、１０Ｖ…基板、２０…センサー素子、２０Ｖ，２０Ｗ…振動素子、３０，３０Ｖ…配線、３１…電極、４０ＤＶ，４０ＧＶ，４０Ｖ，４１…固定部，４１Ｄ，４１Ｇ，４２…固定部、５０，５０Ｖ，５０Ｗ…可動電極、５１，５２…連結部、５３，５４…可動電極指、５５…可動基部、６０，６０Ｖ…固定電極、６１，６２…固定電極指、７０，７０Ｖ，７１，７１Ｖ…凹部、８０Ｖ，８１…コンタクト部、８２，８２Ｖ…隆起部、１００…物理量センサー、２００…振動デバイス。
Claims (10)
- 基板と、
前記基板の主面上に設けられた固定部によって前記基板に遊離して支えられた可動電極と、
前記基板の主面上に設けられた固定電極と、
配線と、を備え、
前記固定部と前記配線とは、前記配線の一部が前記固定部に当接するコンタクト部によって電気的に接続され、
前記可動電極は、前記固定部を介して、前記配線と電気的に接続され、
前記コンタクト部は、前記可動電極と前記固定部とが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域を、前記主面に沿った平面上で前記可動電極の変位方向に仮想延長した第１領域の外の第２領域の前記固定部を介して連設された前記固定部に設けられ、
前記コンタクト部は、
前記第１領域に設けられ前記固定支点領域を含む前記固定部から前記主面に沿った平面上で前記変位方向と直交し互いに反対方向である第１方向側および第２方向側に延出され、更にそれぞれ前記変位方向の前記可動電極側とは反対側に延出され、更に前記第１方向側の前記固定部は前記第２方向側に延出され、かつ、前記第２方向側の前記固定部は前記第１方向側に延出されて、前記第１領域に戻り合った前記固定部に設けられていることを特徴とする物理量センサー。 - 前記固定部と前記配線とは、前記基板の主面上において、前記配線の一部を覆うように前記固定部が積層して当接するコンタクト部によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサー。
- 前記可動電極は、連結部を含み、前記固定部との間に前記連結部を介して前記基板に遊離して支えられており、
前記固定支点領域が、前記連結部と前記固定部とが連接する領域の縁部に挟まれた領域であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の物理量センサー。 - 前記基板はガラス基板であり、前記固定部、前記固定電極および前記可動電極は、前記ガラス基板の主面上に積層されたシリコン基板から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の物理量センサー。
- 基板と、
前記基板の主面上に設けられた固定部によって前記基板に遊離して支えられた可動電極と、
前記基板の主面上に設けられた固定電極と、
配線と、を備え、
前記固定部と前記配線とは、前記配線の一部が前記固定部に当接するコンタクト部によって電気的に接続され、
前記可動電極は、前記固定部を介して、前記配線と電気的に接続され、
前記コンタクト部は、前記可動電極と前記固定部とが連接する領域の縁部に挟まれた固定支点領域を、前記主面に沿った平面上で前記可動電極の変位方向と直交する第１方向に仮想延長した第１領域の外の第２領域の前記固定部を介して連設された前記固定部に設けられ、
前記コンタクト部は、
前記第１領域に設けられ前記固定支点領域を含む前記固定部から前記主面に沿った平面上で前記変位方向および前記第１方向と直交し互いに反対方向である第２方向側および第３方向側に延出され、更にそれぞれ前記第１方向側に延出され、更に前記第２方向側の前記固定部は前記第３方向側に延出され、かつ、前記第３方向側の前記固定部は前記第２方向側に延出されて、前記第１領域に戻り合った前記固定部に設けられていることを特徴とする振動デバイス。 - 前記固定部と前記配線とは、前記基板の主面上において、前記配線の一部を覆うように前記固定部が積層して当接するコンタクト部によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の振動デバイス。
- 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の物理量センサーを備えていることを特徴とする電子機器。
- 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の物理量センサーを備えていることを特徴とする移動体。
- 請求項５または請求項６に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする電子機器。
- 請求項５または請求項６に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする移動体。
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