JP6330530B2 - 物理量センサー、物理量センサー装置、電子機器および移動体 - Google Patents

Description

本発明は、物理量センサー、物理量センサー装置、電子機器および移動体に関するものである。

例えば、特許文献１には、絶縁基板と、絶縁基板に接合されている素子片と、を有する機能素子（物理量センサー）が開示されている。また、絶縁基板には凹部が形成されており、この凹部内に配線が配置されている。そして、この配線と素子片とが導電性のバンプを介して接続されている。しかし、このような構成では、例えば、絶縁基板と素子片の熱膨張差から、これらの接合部にストレスがかかったり、バンプが収縮したりすることにより、バンプを介した配線と素子片との電気的接続が弱まったり、断線したりする。そのため、電気的な接続の安定を図ることができないという問題がある。

特開２０１２−９８２０８号公報

本発明の目的は、電気的な接続の安定を図ることのできる物理量センサー、物理量センサー装置、電子機器および移動体を提供することにある。

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、以下の適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例の物理量センサーは、基板と、
前記基板に配置されている配線と、
前記基板に接合している接合部と、前記接合部に応力緩和部を介して接続し、かつ前記配線と電気的に接続されている接続部と、を有する素子片と、
を備えていることを特徴とする。
これにより、基板と素子片との熱膨張差によるストレスが応力緩和部で緩和されるため、配線と素子片との電気的な接続の安定を図ることができる。

［適用例２］
本適用例の物理量センサーでは、前記応力緩和部は、前記素子片の面内方向に弾性変形可能であることが好ましい。
これにより、応力緩和部によって、基板と素子片との熱膨張差によるストレスを効果的に吸収・緩和することができる。

［適用例３］
本適用例の物理量センサーでは、前記応力緩和部は、前記素子片の厚さ方向に弾性変形可能であることが好ましい。
これにより、応力緩和部によって、基板と素子片との熱膨張差によるストレスを効果的に吸収・緩和することができる。

［適用例４］
本適用例の物理量センサーでは、前記接続部と前記配線とを接続している導電性部材を有することが好ましい。
これにより、素子片の意図しない箇所での配線との電気的な接続を低減することができる。

［適用例５］
本適用例の物理量センサーでは、前記素子片は、
離間して配置されている一対の前記接合部と、
前記一対の接合部の間に配置されている前記接続部と、
前記一対の接合部と前記接続部とを連結している一対の前記連結部と、
を有していることが好ましい。
これにより、接続部を安定して支持することができる。そのため、配線と素子片との電気的な接続がより安定する。

［適用例６］
本適用例の物理量センサーでは、前記素子片は、前記基板に対して変位可能な可動電極部を有する第１構造体と、前記可動電極部に対向する対向部を有する第２構造体と、を有し、
前記第１構造体および前記第２構造体が、それぞれ、前記接合部、前記応力緩和部および前記接続部を備えていることが好ましい。
これにより、第１構造体と配線との電気的な接続の安定を図りつつ、第２構造体と配線との電気的な接続の安定を図ることができる。

［適用例７］
本適用例の物理量センサー装置は、上記適用例の物理量センサーと、
前記物理量センサーと電気的に接続されている電子部品と、を有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い物理量センサー装置が得られる。

［適用例８］
本適用例の電子機器は、上記適用例の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。

［適用例９］
本適用例の移動体は、上記適用例の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。

本発明の第１実施形態に係る物理量センサーの平面図（上面図）である。 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）が図１に示す物理量センサーの部分拡大平面図、（ｂ）が同図（ａ）中のＢ−Ｂ線断面図である。 図１に示す物理量センサーの部分拡大平面図である。 （ａ）が図４中Ｃ−Ｃ線断面図、（ｂ）が図４中Ｄ−Ｄ線断面図である。 本発明の第２実施形態に係る物理量センサーの平面図（上面図）である。 図６中のＥ−Ｅ線断面図である。 本発明の物理量センサー装置の一例を示す断面図である。 本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用した携帯電話機（スマートフォン、ＰＨＳ等も含む）の構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。 本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。

以下、本発明の物理量センサー、物理量センサー装置、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
まず、本発明の物理量センサーの第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る物理量センサーの平面図（上面図）である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、（ａ）が図１に示す物理量センサーの部分拡大平面図、（ｂ）が同図（ａ）中のＢ−Ｂ線断面図である。図４は、図１に示す物理量センサーの部分拡大平面図である。図５は、（ａ）が図４中Ｃ−Ｃ線断面図、（ｂ）が図４中Ｄ−Ｄ線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の紙面手前側（図２中の上側）を「上」、紙面奥側（図２中の下側）を「下」とも言う。また、各図には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が図示されている。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、Ｘ軸とＹ軸とを含む面を「ＸＹ面」とも言う。

図１および図２に示す物理量センサー１は、Ｘ軸方向（面内方向）の加速度を測定するための加速度センサーとして利用可能である。このような物理量センサー１は、ベース基板（基板）２と、蓋体３と、これらによって形成された内部空間Ｓに配置されている素子片４と、を有している。

−ベース基板−
ベース基板２には上面に開口する凹部２１が形成されている。この凹部２１は、素子片４とベース基板２との接触を防止するための逃げ部として機能する。また、ベース基板２には上面に開口し、凹部２１の外周に沿うように配置されている凹部２２、２３、２４が形成されている。そして、凹部２２には配線５１１および端子５１２が形成され、凹部２３には配線５２１および端子５２２が形成され、凹部２４には配線５３１および端子５３２が形成されている。また、各端子５１２、５２２、５３２は、蓋体３から露出するように配置されており、これにより、外部（例えば後述するＩＣチップ１０２）との電気的な接続が可能となっている。

このようなベース基板２は、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、パイレックスガラス（登録商標）のような硼珪酸ガラス）から形成されている。これにより、シリコン基板から形成されている素子片４をベース基板２に対して陽極接合により強固に接合することができる。ただし、ベース基板２の構成材料としては、ガラス材料に限定されず、例えば、高抵抗なシリコン材料を用いることができる。この場合、素子片４との接合は、例えば、樹脂系接着剤、ガラスペースト、金属層等を介して行うことができる。

また、配線５１１、５２１、５３１および端子５１２、５２２、５３２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。例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属単体またはこれらを含む合金等の金属が好適に用いられる。

−素子片−
素子片４は、図１および図２に示すように、ベース基板２の上面に接合されている。この素子片４は、ベース基板２に対して変位可能な部分を有する第１構造体４Ａと、ベース基板２に対して位置が固定されている第２構造体４Ｂと、を有している。このような素子片４は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされたシリコン基板から形成されている。具体的には、例えば、ベース基板２の上面にシリコン基板を陽極接合によって接合し、次に、シリコン基板にリン、ボロン等の不純物をドープして導電性を付与し、次に、シリコン基板をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングすることで、素子片４を形成することができる。ただし、素子片４の構成材料としては、シリコンに限定されず、その他の半導体等を用いることができる。

まず、第１構造体４Ａについて説明する。第１構造体４Ａは、支持部４１、４２と、可動部４３と、連結部４４、４５と、を備えている。支持部４１、４２は、凹部２１を介してＸ軸方向に対向するように配置されており、それぞれ、ベース基板２に接合されている。そして、これら支持部４１、４２の間に可動部４３が位置し、この可動部４３は、−Ｘ軸側において連結部４４を介して支持部４１に連結され、＋Ｘ軸側において連結部４５を介して支持部４２に連結されている。これにより、可動部４３は、連結部４４、４５を弾性変形させつつ、支持部４１、４２に対して矢印ａで示すようにＸ軸方向に変位可能となる。また、このような可動部４３は、Ｘ軸方向に延在する基部４３１と、基部４３１からＹ軸方向両側に突出し、櫛歯状に配列されている複数の可動電極指（可動電極部）４３２と、を有している。

次に、物理量センサー１の特徴でもある支持部４１の構成について詳細に説明する。支持部４１は、図３に示すように、一対の接合部４１１、４１２と、接続部４１３と、一対の連結部（応力緩和部）４１４、４１５と、を有している。接合部４１１、４１２は、Ｙ軸方向に離間して対向配置されており、それぞれ、ベース基板２の上面に接合されている。そして、これら接合部４１１、４１２の間に接続部４１３が位置し、この接続部４１３は、＋Ｙ軸側において連結部４１４を介して接合部４１１に連結され、−Ｙ軸側において連結部４１５を介して接合部４１２に連結されている。連結部４１４、４１５は、それぞれ、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に弾性変形可能に構成されており、これにより、接続部４１３は、連結部４１４、４１５を弾性変形させつつ、接合部４１１、４１２に対してＸＹ面内方向およびＺ軸方向に変位可能となる。

接合部４１１、４１２の間には凹部２１が位置しているため、接続部４１３および連結部４１４、４１５は、平面視で凹部２１に重なって配置されている。そのため、接続部４１３は、凹部２１上で宙に浮くように、連結部４１４、４１５によって接合部４１１、４１２に吊り下げ支持された状態となっている。これにより、前述した接続部４１３のＹ軸方向への変位やＺ軸方向への変位がベース基板２に阻害されない。

なお、連結部４１４、４１５の形状としては、弾性変形可能であれば、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、それぞれ、途中で２回、ほぼ直角に屈曲した略Ｓ字状の平面視形状をなしている。具体的には、連結部４１４は、接合部４１１から−Ｙ軸方向へ延出している第１部分と、第１部分の先端部から−Ｘ軸方向に延出している第２部分と、第２部分の先端部から−Ｙ軸方向に延出し、先端部が接続部４１３と接続されている第３部分と、を有している。同様に、連結部４１５は、接合部４１２から＋Ｙ軸方向へ延出している第１部分と、第１部分の先端部から＋Ｘ軸方向に延出している第２部分と、第２部分の先端部から＋Ｙ軸方向に延出し、先端部が接続部４１３と接続されている第３部分と、を有している。このような形状によれば、比較的簡単な形状で、十分な弾性を発揮することができる連結部４１４、４１５となる。特に、本実施形態では、連結部４１４、４１５が平面視で接続部４１３の中心Ｏに対して回転対称に配置されているため、接続部４１３のＸＹ平面に対する傾斜が抑えられ、接続部４１３を安定した姿勢で支持することができる。

このような構成の支持部４１では、接続部４１３が導電性のバンプ（導電性部材）Ｂ１を介して配線５１１と電気的に接続されている。具体的には、配線５１１は、平面視で接続部４１３と重なる領域５１１ａを有し、この領域５１１ａ上にはバンプＢ１が配置されている。さらに、このバンプＢ１の上部が接続部４１３の下面に接合されている。これにより、バンプＢ１を介して配線５１１と接続部４１３とが電気的に接続される。このように、接続部４１３と配線５１１とをバンプＢ１を介して接続することで、配線５２１を素子片４からＺ軸方向に離間させて配置することができる。そのため、配線５１１と第１、第２固定電極指４８、４９との意図しない電気的な接続が防止される。また、素子片４と重なるようにして配線５２１を引き回してもよくなるので、配線５２１の配置自由度が増す。

バンプＢ１の構成材料としては、導電性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、前述した配線５１１、５２１、５３１および端子５１２、５２２、５３２と同様の材料を用いることができる。これにより、バンプＢ１と接続部４１３との接触抵抗を十分に低くすることができる。なお、バンプＢ１は、例えば、ベース基板２と素子片４との陽極接合時に接続部４１３と合金化されることで接続部４１３に接合されている。このように、バンプＢ１を接続部４１３に接合することにより、これらを安定して電気的に接続することができる。

支持部４１を以上のような構成とすることで、配線５１１と第１構造体４Ａとの電気的な接続の安定化を図ることができる。この効果について詳細に説明する。前述したように、ベース基板２はガラス基板から形成されており、素子片４は、シリコン基板から形成されている。これら材料は、熱膨張率が異なるため、使用温度（環境温度）によってベース基板２と素子片４との間に熱応力が発生する。また、使用温度が低温の場合には、接続部４１３やバンプＢ１の収縮が起こる場合もある。そして、従来のような構成であれば、この熱応力や部材の収縮によって、バンプＢ１と支持部４１との接続状態が安定せず、これらの間の接触抵抗が不安定となって温度依存性が著しく悪化する。また、ひどい場合には、断線してしまう場合もある。これに対して、本実施形態では、連結部４１４、４１５の弾性変形や接続部４１３のベース基板２に対する変位により、前述のような熱応力や部材の収縮を吸収・緩和することができる。そのため、使用温度（環境温度）に影響されることなく、バンプＢ１と接続部４１３との接続状態が安定する。よって、これらの間の接触抵抗が安定し、優れた温度依存性を発揮することができる。また、断線の発生も低減することができる。特に、本実施形態では、連結部４１４、４１５がそれぞれＸＹ平面内およびＺ軸方向に弾性変形可能となっているため、上記効果をより効果的に発揮することができる。

次に、第２構造体４Ｂについて説明する。第２構造体４Ｂは、複数の第１固定電極指４８と、複数の第２固定電極指４９と、を有している。

複数の第１固定電極指４８は、各可動電極指４３２のＸ軸方向一方側に配置され、対応する可動電極指４３２に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並んでいる。このような第１固定電極指４８は、図４および図５（ａ）に示すように、一対の接合部４８１、４８２と、接続部４８３と、一対の連結部（応力緩和部）４８４、４８５と、可動電極指４３２と対向する対向部４８６と、を有している。

接合部４８１、４８２は、凹部２３を介してＹ軸方向に対向配置され、それぞれ、ベース基板２の上面に接合されている。そして、接合部４８２から凹部２１上へ延出するように対向部４８６が配置されている。一方、接合部４８１、４８２の間には接続部４８３が位置し、接続部４８３は、＋Ｙ軸側において連結部４８４を介して接合部４８１に連結され、−Ｙ軸側において連結部４８５を介して接合部４８２に連結されている。連結部４８４、４８５は、それぞれ、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に弾性変形可能に構成され、これにより、接続部４８３は、連結部４８４、４８５を弾性変形させつつ、接合部４８１、４８２に対してＸＹ面内方向およびＺ軸方向に変位可能となる。

前述したように、接合部４８１、４８２の間に凹部２２が位置しているため、接続部４８３は、凹部２２上で宙に浮くように、連結部４８４、４８５によって接合部４８１、４８２に吊り下げ支持された状態となっている。これにより、前述した接続部４８３のＹ軸方向への変位やＺ軸方向への変位がベース基板２に阻害されない。

なお、連結部４８４、４８５の形状としては、弾性変形可能であれば、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、それぞれ、一対の梁部で構成されている。具体的には、連結部４８４は、Ｘ軸方向に離間して配置されている一対の梁部４８４ａ、４８４ｂを有し、これら梁部４８４ａ、４８４ｂは、それぞれ、Ｙ軸方向に沿って延在している。また、梁部４８４ａ、４８４ｂは、それぞれ、弾性変形可能なように十分に幅が狭くなっている。同様に、連結部４８５は、Ｘ軸方向に離間して配置されている一対の梁部４８５ａ、４８５ｂを有し、これら梁部４８５ａ、４８５ｂは、それぞれ、Ｙ軸方向に沿って延在している。また、梁部４８５ａ、４８５ｂは、それぞれ、弾性変形可能なように十分に幅が狭くなっている。このような形状の連結部４８４、４８５によれば、接続部４８３をその外周の４箇所で支持することができるので、接続部４８３のＸＹ平面に対する傾斜が抑えられ、接続部４８３を安定した姿勢で支持することができる。また、連結部４８４、４８５を省スペースに収まる形状とすることができ、物理量センサー１の大型化を抑えることができる。

このような構成の第１固定電極指４８では、接続部４８３が導電性のバンプ（導電性部材）Ｂ２を介して配線５２１と電気的に接続されている。具体的には、配線５２１は、平面視で接続部４８３と重なる領域５２１ａを有し、この領域５２１ａ上にはバンプＢ２が配置されている。そして、バンプＢ２の上部が接続部４８３の下面に接合されている。これにより、バンプＢ２を介して配線５２１と接続部４８３とが電気的に接続される。このように、接続部４８３と配線５２１とをバンプＢ２を介して接続することで、配線５２１と第１構造体４Ａや第２固定電極指４９との意図しない電気的な接続が防止される。バンプＢ２の構成材料としては、前述したバンプＢ１と同様である。

第１固定電極指４８を以上のような構成とすることで、配線５２１と第１固定電極指４８との電気的な接続の安定化を図ることができる。この効果や原理については、前述した接続部４１３と配線５１１との電気的な接続の安定化を図ることができることと同様であるため、その説明を省略する。

一方、複数の第２固定電極指４９は、各可動電極指４３２のＸ軸方向他方側に配置され、対応する可動電極指４３２に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並んでいる。このような第２固定電極指４９は、第１固定電極指４８と同様の構成であり、図４および図５（ｂ）に示すように、一対の接合部４９１、４９２と、接続部４９３と、一対の連結部（応力緩和部）４９４、４９５と、可動電極指４３２と対向する対向部４９６と、を有している。

接合部４９１、４９２は、凹部２４を介してＹ軸方向に対向配置され、それぞれ、ベース基板２の上面に接合されている。そして、接合部４９２から凹部２１上へ延出するように対向部４９６が配置されている。一方、接合部４９１、４９２の間には接続部４９３が位置し、接続部４９３は、＋Ｙ軸側において連結部４９４を介して接合部４９１に連結され、−Ｙ軸側において連結部４９５を介して接合部４９２に連結されている。連結部４９４、４９５は、それぞれ、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に弾性変形可能に構成され、これにより、接続部４９３は、連結部４９４、４９５を弾性変形させつつ、接合部４９１、４９２に対してＸＹ面内方向およびＺ軸方向に変位可能となる。

前述したように、接合部４９１、４９２の間に凹部２４が位置しているため、接続部４９３は、凹部２４上で宙に浮くように、連結部４９４、４９５によって接合部４９１、４９２に吊り下げ支持された状態となっている。これにより、前述した接続部４９３のＹ軸方向への変位やＺ軸方向への変位がベース基板２に阻害されない。

なお、連結部４９４、４９５の形状としては、弾性変形可能であれば、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、連結部４８４、４８５と同様の構成となっている。すなわち、連結部４９４は、一対の梁部４９４ａ、４９４ｂで構成されており、連結部４９５は、一対の梁部４９５ａ、４９５ｂで構成されている。

このような構成の第２固定電極指４９では、接続部４９３が導電性のバンプ（導電性部材）Ｂ３を介して配線５３１と電気的に接続されている。具体的には、配線５３１は、平面視で接続部４９３と重なる領域５３１ａを有し、この領域５３１ａ上にはバンプＢ３が配置されている。そして、バンプＢ３の上部が接続部４９３の下面に接合されている。これにより、バンプＢ３を介して配線５３１と接続部４９３とが電気的に接続される。このように、接続部４９３と配線５３１とをバンプＢ３を介して接続することで、配線５３１と第１構造体４Ａや第１固定電極指４８との意図しない電気的な接続が防止される。バンプＢ３の構成材料は、前述したバンプＢ１と同様である。

第２固定電極指４９を以上のような構成とすることで、配線５３１と第２固定電極指４９との電気的な接続の安定化を図ることができる。この効果や原理については、前述した接続部４１３と配線５１１との電気的な接続の安定化を図ることができることと同様であるため、その説明を省略する。

−蓋体−
蓋体３は、下面に開口する凹部３１を有しており、この凹部３１が凹部２１とで内部空間Ｓを形成するように、ベース基板２に接合されている。このような蓋体３は、本実施形態では、シリコン基板で形成されている。これにより、蓋体３とベース基板２とを陽極接合によって接合することができる。なお、蓋体３をベース基板２に接合しただけの状態では、ベース基板２に形成されている凹部２２、２３、２４を介して内部空間Ｓの内外が連通されている。そのため、本実施形態では、図２に示すように、ＴＥＯＳＣＶＤ法等で形成されたＳｉＯ_２膜７によって凹部２２、２３、２４を塞いで、内部空間Ｓを気密封止している。

以上のような構成の物理量センサー１は、次のようにして加速度を検出する。すなわち、Ｘ軸方向の加速度が物理量センサー１に加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動部４３が、連結部４４、４５を弾性変形させながら、Ｘ軸方向に変位する。このような変位に伴って、可動電極指４３２と第１固定電極指４８との隙間および可動電極指４３２と第２固定電極指４９との隙間がそれぞれ変化する。このような変位に伴って、可動電極指４３２と第１固定電極指４８との間の静電容量Ｃ１および可動電極指４３２と第２固定電極指４９との間の静電容量Ｃ２の大きさがそれぞれ変化する。そのため、これら静電容量Ｃ１、Ｃ２の変化（差動信号）に基づいて加速度を検出することができる。

なお、本実施形態では、支持部４１および第１、第２固定電極指４８、４９が、それぞれ、接合部、接続部および連結部から構成される応力緩和機構を有しているが、応力緩和機構は、上記３つの構造体のうちの少なくとも１つに設けられていればよい。また、応力緩和機構の構成としては、接合部および連結部がそれぞれ一対でなくてもよく、それぞれ１つであってもよい。すなわち、接続部が片側で支持されているような構成であってもよい。また、本実施形態では、連結部４１４、４１５がＸＹ面内方向およびＺ軸方向に弾性変形可能であるが、連結部４１４、４１５は、少なくとも１つの方向に弾性変形可能であればよい。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の物理量センサーの第２実施形態について説明する。

図６は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーの平面図（上面図）である。図７は、図５中のＥ−Ｅ線断面図である。

本実施形態にかかる物理量センサーでは、主に、素子片の構成が異なっていること以外は、前述した第１実施形態にかかる物理量センサーと同様である。

なお、以下の説明では、第２実施形態の物理量センサーに関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図６および図７では前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

図６および図７に示す物理量センサー１は、Ｚ軸方向（鉛直方向）の加速度を測定する加速度センサーとして利用可能である。このような物理量センサー１は、ベース基板２と、蓋体３と、これらによって形成された内部空間Ｓに配置されている素子片６と、を有している。

ベース基板２では、凹部２２、２３、２４のうちの凹部２３、２４が凹部２１に接続されている。また、凹部２１の底面には第１検出電極５２４および第２検出電極５３４が配置されている。そして、第１検出電極５２４は、配線５２１と電気的に接続され、第２検出電極５３４は、配線５３１と電気的に接続されている。

素子片６は、一対の支持部６１、６２と、可動部６３と、可動部６３を支持部６１、６２に対して揺動可能とするように可動部６３と支持部６１、６２とを連結する一対の連結部６４、６５と、を有し、連結部６４、６５を軸Ｊとして、可動部６３が支持部６１、６２に対してシーソー揺動するように構成されている。また、可動部６３は、軸Ｊよりも−Ｘ方向側に位置する第１可動部６３１と、軸Ｊよりも＋Ｘ方向側に位置する第２可動部６３２とを有している。また、第１可動部６３１は、第１検出電極５２４と対向配置されており、第１検出電極５２４との間に静電容量Ｃａを形成し、第２可動部６３２は、第２検出電極５３４と対向配置されており、第２検出電極５３４との間に静電容量Ｃｂを形成している。このような素子片６は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされたシリコン基板から形成されている。

第１、第２可動部６３１、６３２は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度が加わったときの回転モーメントが互いに異なっており、前記加速度に応じて可動部６３に所定の傾きが生じるように設計されている。これにより、鉛直方向の加速度が生じると、可動部６３が軸Ｊまわりにシーソー揺動する。具体的には、本実施形態では、平面視で、第１可動部６３１の面積（長さ）よりも第２可動部６３２の面積（長さ）を大きくすることで、第１可動部６３１の回転モーメントよりも第２可動部６３２の回転モーメントが大きくなるように設計されている。

また、支持部６１、６２は、可動部６３を介してＹ軸方向に対向配置されており、それぞれ、ベース基板２の上面に接合されている。特に、支持部６１は、ベース基板２に接合されている接合部６１１と、凹部２２上に位置している接続部６１３と、接合部６１１と接続部６１３とを連結している連結部（応力緩和部）６１４と、を有している。連結部６１４は、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に弾性変形可能に構成されており、これにより、接続部６１３は、連結部６１４を弾性変形させつつ、ＸＹ面内方向およびＺ軸方向に変位可能となる。なお、連結部６１４の形状としては、弾性変形可能であれば、特に限定されないが、本実施形態では、途中でほぼ直角に屈曲した略Ｌ字状をなす一対の梁部６１４ａ、６１４ｂで構成されている。

このような構成の支持部６１では、接続部６１３が導電性のバンプＢ１を介して配線５１１と電気的に接続されている。具体的には、配線５１１は、平面視で接続部６１３と重なる領域５１１ａを有し、この領域５１１ａ上にはバンプＢ１が配置されている。さらに、このバンプＢ１の上部が接続部６１３の下面に接合されている。これにより、バンプＢ１を介して配線５１１と接続部６１３とが電気的に接続される。

支持部６１を以上のような構成とすることで、配線５１１と素子片６との電気的な接続の安定化を図ることができる。

以上、物理量センサー１の構成について簡単に説明した。このような物理量センサー１は、次のようにしてＺ軸方向（鉛直方向）の加速度を検知することができる。物理量センサー１に鉛直方向の加速度が加わっていない場合、可動部６３は、水平状態を維持している。そして、物理量センサー１に鉛直方向の加速度が加わると、可動部６３は、軸Ｊまわりにシーソー揺動する。このような可動部６３のシーソー揺動によって、第１可動部６３１と第１検出電極５２４の離間距離および第２可動部６３２と第２検出電極５３４の離間距離が変化し、これに応じて静電容量Ｃａ、Ｃｂが変化する。そのため、これら静電容量Ｃａ、Ｃｂの変化量（静電容量Ｃａ、Ｃｂの差動信号）に基づいて加速度の値を検出することができる。また、静電容量Ｃａ、Ｃｂの変化の方向から加速度の方向を特定することができる。このようにして、物理量センサー１を用いてＺ軸方向の加速度を検出することができる。

以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

（物理量センサー装置）
次に、本発明の物理量センサー装置を説明する。

図８は、本発明の物理量センサー装置の一例を示す断面図である。
図８に示す物理量センサー装置１００は、基板１０１と、接着層１０３を介して基板１０１の上面に固定されている物理量センサー１と、接着層１０４を介して物理量センサー１の上面に固定されているＩＣチップ（電子部品）１０２と、を有している。そして、物理量センサー１およびＩＣチップ１０２が基板１０１の下面を露出させた状態で、モールド材Ｍによってモールドされている。なお、接着層１０３、１０４としては、例えば、半田、銀ペースト、樹脂系接着剤（ダイアタッチ剤）等を用いることができる。また、モールド材Ｍとしては、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、例えば、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。

また、基板１０１の上面には複数の端子１０１ａが配置されており、下面には図示しない内部配線やキャスタレーションを介して端子１０１ａに接続されている複数の実装端子１０１ｂが配置されている。このような基板１０１としては、特に限定されないが、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。

また、ＩＣチップ１０２には、例えば、物理量センサー１を駆動する駆動回路や、差動信号から加速度を検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が含まれている。このようなＩＣチップ１０２は、ボンディングワイヤー１０５を介して物理量センサー１の端子５１２、５２２、５３２と電気的に接続されており、ボンディングワイヤー１０６を介して基板１０１の端子１０１ａに電気的に接続されている。

このような物理量センサー装置１００は、物理量センサー１を備えているので、優れた信頼性を有している。

（電子機器）
次に、本発明の電子機器を説明する。

図９は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（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１１０８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、加速度センサー等として機能する物理量センサー１が内蔵されている。

図１０は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（スマートフォン、ＰＨＳ等も含む）の構成を示す斜視図である。

この図において、携帯電話機１２００は、アンテナ（図示せず）、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。このような携帯電話機１２００には、加速度センサー等として機能する物理量センサー１が内蔵されている。

図１１は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成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。

ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３１０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１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。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などを含む受光ユニット１３０４が設けられている。

撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン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１３０８に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ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１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニタ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。このようなディジタルスチルカメラ１３００には、例えば、加速度センサーとして手振れ補正に用いられる物理量センサー１が内蔵されている。

このような電子機器は、物理量センサー１を備えているので、優れた信頼性を有している。

なお、本発明の電子機器は、図９のパーソナルコンピューター、図１０の携帯電話機、図１１のディジタルスチルカメラの他にも、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）、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、ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、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、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、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）、フライトシュミレータ等に適用することができる。

（移動体）
次に、本発明の移動体を説明する。

図１２は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
図１２に示すように、自動車１５００には物理量センサー１が内蔵されており、例えば、物理量センサー１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。物理量センサー１の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。また、物理量センサー１は、他にも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等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。

以上、本発明の物理量センサー、物理量センサー装置、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、前述した実施形態では、物理量センサーが内部空間内に１つの素子片を有している構成について説明したが、内部空間内に配置されている素子片の数は、特に限定されない。例えば、Ｘ軸およびＹ軸の加速度を検出するために、前述した第２実施形態の素子片６を２つ配置し、さらに、Ｚ軸の加速度を検出するために、前述した第１実施形態の素子片を１つ配置すれば、３軸の加速度を検出することのできる物理量センサーとなる。また、さらに、素子片として、角速度を検出することができるものを加えれば、加速度と角速度とを検出することのできる複合センサーとして利用することができる。

１……物理量センサー
２……ベース基板
２１、２２、２３、２４……凹部
３……蓋体
３１……凹部
４……素子片
４Ａ……第１構造体
４Ｂ……第２構造体
４１、４２……支持部
４１１、４１２……接合部
４１３……接続部
４１４、４１５……連結部
４３……可動部
４３１……基部
４３２……可動電極指
４４、４５……連結部
４８……第１固定電極指
４８１、４８２……接合部
４８３……接続部
４８４、４８５……連結部
４８４ａ、４８４ｂ、４８５ａ、４８５ｂ……梁部
４８６……対向部
４９……第２固定電極指
４９１、４９２……接合部
４９３……接続部
４９４、４９５……連結部
４９４ａ、４９４ｂ、４９５ａ、４９５ｂ……梁部
４９６……対向部
５１１、５２１、５３１……配線
５１１ａ、５２１ａ、５３１ａ……領域
５１２、５２２、５３２……端子
５２４……第１検出電極
５３４……第２検出電極
６……素子片
６１、６２……支持部
６１１……接合部
６１３……接続部
６１４……連結部
６１４ａ、６１４ｂ……梁部
６３……可動部
６３１……第１可動部
６３２……第２可動部
６４、６５……連結部
７……ＳｉＯ_２膜
１００……物理量センサー装置
１０１……基板
１０１ａ……端子
１０１ｂ……実装端子
１０２……ＩＣチップ
１０３、１０４……接着層
１０５、１０６……ボンディングワイヤー
１１００……パーソナルコンピューター
１１０２……キーボード
１１０４……本体部
１１０６……表示ユニット
１１０８……表示部
１２００……携帯電話機
１２０２……操作ボタン
１２０４……受話口
１２０６……送話口
１２０８……表示部
１３００……ディジタルスチルカメラ
１３０２……ケース
１３０４……受光ユニット
１３０６……シャッタボタン
１３０８……メモリ
１３１０……表示部
１３１２……ビデオ信号出力端子
１３１４……入出力端子
１４３０……テレビモニタ
１４４０……パーソナルコンピューター
１５００……自動車
１５０１……車体
１５０２……車体姿勢制御装置
１５０３……車輪
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３……バンプ
Ｊ……軸
Ｍ……モールド材
Ｏ……中心
Ｓ……内部空間

Claims (9)

1. 基板と、
   前記基板に配置されている配線と、
   前記基板に接合している接合部と、前記接合部に応力緩和部を介して接続し、かつ前記配線と電気的に接続されている接続部と、を有する素子片と、
   を備えていることを特徴とする物理量センサー。
2. 前記応力緩和部は、前記素子片の面内方向に弾性変形可能である請求項１に記載の物理量センサー。
3. 前記応力緩和部は、前記素子片の厚さ方向に弾性変形可能である請求項１または２に記載の物理量センサー。
4. 前記接続部と前記配線とを接続している導電性部材を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の物理量センサー。
5. 前記素子片は、
   離間して配置されている一対の前記接合部と、
   前記一対の接合部の間に配置されている前記接続部と、
   前記一対の接合部と前記接続部とを連結している一対の前記連結部と、
   を有している請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物理量センサー。
6. 前記素子片は、前記基板に対して変位可能な可動電極部を有する第１構造体と、前記可動電極部に対向する対向部を有する第２構造体と、を有し、
   前記第１構造体および前記第２構造体が、それぞれ、前記接合部、前記応力緩和部および前記接続部を備えている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量センサー。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサーと、
   前記物理量センサーと電気的に接続されている電子部品と、を有することを特徴とする物理量センサー装置。
8. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサーを有することを特徴とする電子機器。
9. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサーを有することを特徴とする移動体。

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