JP6451076B2 - 機能素子、物理量センサー、電子機器及び移動体 - Google Patents

機能素子、物理量センサー、電子機器及び移動体 Download PDF

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Description

本発明は、機能素子、この機能素子を備えている物理量センサー、電子機器及び移動体に関する。
従来、例えば、加速度、角速度などの物理量を検出する機能素子を備えた物理量センサーとして、基板と、基板上に固定された固定電極と、固定電極の上面に対向するように配置された可動電極と、可動電極を基板上面に直交する方向に変位可能に基板上に弾性支持する弾性支持部と、を備えている静電容量型加速度センサー（以下、加速度センサーという）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記、加速度センサーは、弾性支持部が、基板上に固定された下層支持部と、下層支持部上に固定された上層支持部と、基板上面に沿って長い形状を有し、且つ一端部が上層支持部に結合され、他端部が可動電極に結合された梁部と、を有している。
特開２０１２−１８１０３０号公報
図１４は、上述した従来の加速度センサーの要部の構成を示す模式平面図である。図１４（ａ）は、静止時の状態を示し、図１４（ｂ）は、衝撃時の状態を示す。なお、図中のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する座標軸を示す。
図１４に示すように、従来の加速度センサー５００は、弾性支持部５０１が、基板５０２上に固定された下層支持部５０３と、下層支持部５０３上に固定された上層支持部５０４と、基板５０２の上面に沿ってＹ軸方向に長い形状を有し、且つ一端部が上層支持部５０４に結合され、他端部が可動電極５０５に結合された梁部５０６と、を有している。
加速度センサー５００は、Ｚ軸方向（紙面と直交する方向）からの加速度印加時に、可動電極５０５が梁部５０６を軸にして（梁部５０６が捩れることにより）、Ｚ軸方向へシーソー状に揺動することによる可動電極５０５と、基板５０２上の２つの固定電極５０７，５０８との間の静電容量の変化の差分を検出することによって、加速度を導出する構成となっている。
特許文献１の「図３」、「図７」などによれば、加速度センサー５００は、静止時において図１４（ａ）に示すように、Ｘ軸方向における梁部５０６と、上層支持部５０４との隙間をＬ１とし、上層支持部５０４と、可動電極５０５との隙間をＬ２としたとき、Ｌ１＜Ｌ２の関係になっている。
この状態で、図１４（ｂ）に示すように、加速度センサー５００は、外部からＸ軸に沿って衝撃が加わった時、例えば、＋（プラス）Ｘ方向の衝撃が加わった時（破線矢印）、慣性により可動電極５０５が−（マイナス）Ｘ方向へ急激に移動する（実線矢印）。
この際、加速度センサー５００は、Ｌ１＜Ｌ２の関係になっていることから、可動電極５０５が上層支持部５０４に接触する前に、−Ｘ方向へ撓んだ梁部５０６が上層支持部５０４の隅部に衝突する。
ここで、梁部５０６は、捩れることにより可動電極５０５をＺ軸方向へシーソー状に揺動させる必要があることから、剛性に一定の制約がある。
この結果、加速度センサー５００は、上記衝突によって梁部５０６を損傷する虞があり、耐衝撃性に改善の余地がある。
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］本適用例にかかる機能素子は、第１固定電極部および第２固定電極部が並んで設けられている基板と、
前記第１固定電極部と間隙を介して対向している第１質量部、前記第２固定電極部と間隙を介して対向している第２質量部および前記第１質量部と前記第２質量部との間に配置されている固定部を含む質量体と、
前記固定部に設けられ、前記基板に固定されている係止部と、
前記第１固定電極部と前記第２固定電極部とが並んでいる方向と直交する第１方向に長手方向が沿い、前記質量体と前記固定部とを接続している支持梁と、
を含み、
前記質量体は、前記基板と前記質量体とが重なる第２方向に、前記支持梁を軸として揺動可能であり、
前記係止部は、前記第２方向からの平面視で、
前記支持梁と前記第１質量部との間に位置し、長手方向が前記第１方向に沿い、前記固定部に接続されている第１部分と、
前記支持梁と前記第２質量部との間に位置し、長手方向が前記第１方向に沿い、前記固定部に接続されている第２部分と、
を含み、
前記第１部分および前記第２部分は、それぞれ、平面視で、前記第１方向と直交する第３方向に沿った幅が前記支持梁よりも大きく、前記基板に固定され、
前記第３方向に沿って、前記第１部分と前記支持梁との距離、および前記第２部分と前記支持梁との距離をそれぞれＬ１、
前記第１部分と前記第１質量部との距離および前記第２部分と前記第２質量部との距離をそれぞれＬ２としたとき、
Ｌ１＞Ｌ２
の関係を満たしていることを特徴とする。
［適用例２］上記適用例にかかる機能素子において、前記係止部、前記固定部および前記支持梁は、前記第２方向からの平面視で、前記質量体の内側に配置されていることが好ましい。
［適用例３］上記適用例にかかる機能素子において、前記基板の前記第１固定電極部と前記第２固定電極部との間に設けられている凸部を含み、
前記係止部は、前記凸部に固定されていることが好ましい。
これによれば、機能素子は、平面視で前記第１方向と交差する第３方向において、前記係止部と前記支持梁との距離をＬ１とし、前記係止部と前記質量部との距離をＬ２としたとき、Ｌ１＞Ｌ２の関係を満たしている。
これにより、機能素子は、例えば、外部から第３方向の衝撃が加わった時、質量部が、支持梁より先に係止部に接触することから、支持梁の損傷を抑制することができる。
この結果、機能素子は、従来技術である特許文献１の構成と比較して、耐衝撃性を向上させることができる。
［適用例４］上記適用例にかかる機能素子において、前記係止部の前記支持梁側の隅部は、平面視で角が隅切されている、または丸められていることが好ましい。
これによれば、機能素子は、係止部の隅部が平面視で角が隅切されている、または丸められていることから、仮に支持梁が係止部の隅部に接触しても、衝撃力が分散し、支持梁の損傷を抑制することができる。
［適用例５］上記適用例にかかる機能素子において、前記支持梁の前記一端側での前記支持梁と前記第１部分との距離は、前記支持梁の前記他端側での前記支持梁と前記第１部分との距離よりも大きく、
前記支持梁の前記一端側での前記支持梁と前記第２部分との距離は、前記支持梁の前記他端側での前記支持梁と前記第２部分との距離よりも大きいことが好ましい。
［適用例６］上記適用例にかかる機能素子において、前記係止部または前記質量体には、対向する相手側に突出する突起部が設けられ、前記突起部の先端と、対向する相手との距離が、Ｌ２であることが好ましい。
これによれば、機能素子は、係止部または質量体に、対向する相手側に突出する突起部が設けられ、突起部の先端と、対向する相手との距離が、Ｌ２であることから、突起部が設けられている側は、突起部以外の形状公差を広くすることができる。
この結果、機能素子は、突起部がない場合と比較して、生産性を向上させることができる。
また、機能素子は、突起部によって係止部と質量体との貼り付きを回避することができる。
［適用例７］本適用例にかかる物理量センサーは、上記適用例のいずれか一例に記載の機能素子を備えていることを特徴とする。
これによれば、本構成の物理量センサーは、上記適用例のいずれか一例に記載の機能素子を備えていることから、上記適用例のいずれか一例に記載の効果を奏する物理量センサーを提供することができる。
［適用例８］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の機能素子を備えていることを特徴とする。
これによれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の機能素子を備えていることから、上記適用例のいずれか一例に記載の効果を奏する電子機器を提供することができる。
［適用例９］本適用例にかかる移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の機能素子を備えていることを特徴とする。
これによれば、本構成の移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の機能素子を備えていることから、上記適用例のいずれか一例に記載の効果を奏する移動体を提供することができる。
第１実施形態の加速度センサーの概略構成を示す模式図であり、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での模式断面図。 図１（ａ）の２点鎖線で囲まれたＢ部の模式拡大図。 加速度センサーの動作について説明する模式断面図。 加速度センサーに外部から衝撃が加わった状態を示す要部模式平面図。 第１実施形態の第１変形例の加速度センサーの要部模式平面図。 第１実施形態の第２変形例の加速度センサーの要部模式平面図。 第１実施形態の第３変形例の加速度センサーの要部模式平面図。 第２実施形態の加速度センサーの概略構成を示す模式図であり、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線での模式断面図。 図８（ａ）の２点鎖線で囲まれたＥ部の模式拡大図。 機能素子を備えてい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を示す模式斜視図。 機能素子を備えている電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す模式斜視図。 機能素子を備えている電子機器としてのデジタルスチルカメラの構成を示す模式斜視図。 機能素子を備えている移動体の一例としての自動車を示す模式斜視図。 従来の加速度センサーの要部の構成を示す模式平面図であり、（ａ）は静止時の状態を示し、（ｂ）は衝撃時の状態を示す。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
最初に、機能素子を備えている物理量センサーの一例としての加速度センサーについて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の加速度センサーの概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は、模式平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での模式断面図である。図２は、図１（ａ）の２点鎖線で囲まれたＢ部の模式拡大図である。
なお、図１を含む以降の各図において、分かり易くするために、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。また、図中のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する座標軸であり、矢印の方向が＋方向である。
図１に示すように、加速度センサー１が備えている機能素子は、略矩形平板状の基板１０と、一対の支持梁２０と、略矩形平板状の質量体３０と、固定部４０と、係止部５０と、を備えている。（ここでは、便宜上、機能素子＝加速度センサーとして説明する。以下の実施形態でも同様とする。）
詳述すると、加速度センサー１は、Ｘ軸方向に延在する基板１０と、基板１０の、Ｘ軸とＹ軸とで規定されるＸ−Ｙ平面に沿う主面１１に沿った第１方向としてのＹ軸方向に延びる一対の支持梁２０と、基板１０の上方（＋Ｚ側）に配置されるとともに、支持梁２０の一端部２１に接続され、一対の支持梁２０により主面１１と交差する第２方向としてのＺ軸方向にシーソー状に揺動可能に支持された質量体３０と、支持梁２０の他端部２２に接続されるとともに、基板１０に固定された固定部４０と、を備えている。
更に、加速度センサー１は、平面視で（Ｚ軸方向から見て）、支持梁２０を両側から挟むようにして、質量体３０と固定部４０との間に配置され、基板１０に固定された係止部５０と、を備えている。
図１（ａ）に示すように、支持梁２０、固定部４０及び係止部５０は、平面視で、質量体３０の中央から若干−Ｘ側に寄った位置に、略矩形状に開口された開口部３０ａの内側に配置されている。
詳述すると、略矩形状の固定部４０は、開口部３０ａの中央部に配置されている。一対の梁状の支持梁２０は、開口部３０ａの中心を通りＹ軸に沿って延びる軸線Ｃと重なり合うようにして、一方が固定部４０の＋Ｙ側に配置され、他方が固定部４０の−Ｙ側に配置されている。これにより、開口部３０ａは、固定部４０と一対の支持梁２０とによって、＋Ｘ側と−Ｘ側とに二分されていることになる。
係止部５０は、固定部４０から、支持梁２０を−Ｘ側及び＋Ｘ側の両側から挟むようにして、Ｙ軸に沿って＋Ｙ側及び−Ｙ側に略矩形状に延出している。これにより、固定部４０及び係止部５０は、互いに一体化され平面視でＨ字状に形成されていることになる。係止部５０は、固定部４０とともに基板１０に固定されている。
なお、固定部４０と係止部５０とは、互いに分離され、島状に形成されていてもよい。
質量体３０は、支持梁２０（軸線Ｃ）を境にして、互いに質量が異なる−Ｘ側の第１質量部３１と、＋Ｘ側の第２質量部３２とに区分されている。ここでは、第２質量部３２の方が、第１質量部３１よりＸ軸方向に長く形成され、質量が大きくなっている。
第１質量部３１及び第２質量部３２は、開口部３０ａの周縁部であって、係止部５０の支持梁２０側とは反対側に対向する対向部３３をそれぞれ有している。
質量体３０は、一対の支持梁２０を通る軸線Ｃを回転中心にして、支持梁２０が弾性変形範囲内で捩れる（トーションバネ作用）ことにより、Ｚ軸方向にシーソー状に揺動（回動）可能な構成となっている。
図２に示すように、加速度センサー１は、平面視でＹ軸方向と交差する（ここでは直交する）第３方向としてのＸ軸方向において、係止部５０における一端部２１寄りであって支持梁２０側の隅部５１と、支持梁２０との距離をＬ１とし、係止部５０と対向部３３との距離をＬ２としたとき、Ｌ１＞Ｌ２の関係を満たしている。
図１に戻って、質量体３０は、第１質量部３１及び第２質量部３２に可動電極部３４を有している。ここでは、後述するように、質量体３０がシリコンなどの半導体基板で形成されていることから、質量体３０全体が可動電極部３４となっている。
第１質量部３１及び第２質量部３２には、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔３５が複数形成されている。貫通孔３５は、平面視でＹ軸方向に延びる略矩形状に形成され、Ｘ軸方向に並んでいる。
この貫通孔３５により、加速度センサー１は、質量体３０と基板１０との間に存在する気体の流動抵抗（スクイーズフィルムダンピング）を抑制し、加速度印加時における質量体３０のＺ軸方向へのスムーズな揺動を可能としている。
基板１０には、質量体３０のＺ軸方向への揺動が可能なように、主面１１に凹部１２が設けられている。
基板１０は、凹部１２の底面１３の、第１質量部３１の可動電極部３４と平面視で重なり合う位置に第１固定電極部１４を備え、第２質量部３２の可動電極部３４と平面視で重なり合う位置に第２固定電極部１５を備えている。
第１固定電極部１４及び第２固定電極部１５は、平面形状が略矩形形状であって互いに等面積であり、平面視で、支持梁２０（軸線Ｃ）に対して線対称形状となっている。
これにより、加速度センサー１は、第１質量部３１の可動電極部３４と第１固定電極部１４との対向面積、及び第２質量部３２の可動電極部３４と第２固定電極部１５との対向面積が、互いに等しくなるように構成されている。
基板１０の主面１１の−Ｘ側の端部には、端子部６０が設けられている。
端子部６０には、Ｙ軸に沿って−Ｙ側から＋Ｙ側へ、共通端子６１と、第１端子６２と、第２端子６３と、がこの順で並んで設けられている。
図示しない配線により、共通端子６１は、固定部４０、支持梁２０を経由して質量体３０（可動電極部３４）と電気的に接続され、第１端子６２は、第１固定電極部１４と電気的に接続され、第２端子６３は、第２固定電極部１５と電気的に接続されている。
質量体３０（第１質量部３１、第２質量部３２及び対向部３３）、支持梁２０、固定部４０及び係止部５０は、基板１０の主面１１側に積層された、例えば、シリコンなどの半導体材料を主材料とする一枚の半導体基板から、フォトリソグラフィー及びエッチングなどの技術を用いて精度よく形成されている。
基板１０の材料としては、ガラス、高抵抗シリコンなどの絶縁材料を用いるのが好ましい。特に、質量体３０、支持梁２０、固定部４０及び係止部５０となる半導体基板が、シリコンなどの半導体材料を主材料としている場合には、基板１０の材料として、アルカリ金属イオン（可動イオン）を含むガラス（例えば、パイレックス（登録商標）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、加速度センサー１は、基板１０と半導体基板とを陽極接合することができる。また、加速度センサー１は、基板１０にアルカリ金属イオンを含むガラスを用いることにより、基板１０と半導体基板とを容易に絶縁分離することができる。
なお、基板１０は、必ずしも絶縁性を有さなくてもよく、例えば低抵抗シリコンからなる導電性基板であってもよい。この場合は、基板１０と半導体基板、各固定電極及び配線などとの間に絶縁膜を挟んで双方を絶縁分離することになる。
また、基板１０の材料は、半導体基板の材料との熱膨張係数差ができるだけ小さいことが好ましく、具体的には、基板１０の材料と半導体基板の材料との熱膨張係数差が３ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。これにより、加速度センサー１は、基板１０と半導体基板との間の残留応力を低減することができる。
なお、加速度センサー１は、基板１０、質量体３０、支持梁２０、固定部４０及び係止部５０の形状形成において、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）などを用いて垂直エッチング加工をすることにより、例えば、基板１０の凹部１２の壁面や、質量体３０、支持梁２０、固定部４０及び係止部５０の側面、貫通孔３５の内面が、基板１０の主面１１や質量体３０の主面（基板１０の主面１１に沿っている面）と直角になるように形成される。
反応性イオンエッチングとしては、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）を備えたエッチング装置による加工方法を用いることができる。
第１固定電極部１４、第２固定電極部１５及び配線の材料としては、導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができる。具体的には、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ3Ｏ3、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。
第１固定電極部１４、第２固定電極部１５及び配線の形成方法（成膜方法）としては、特に限定されないが、例えば、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティングなどの乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキなどの湿式メッキ法、溶射法、薄膜の接合などが挙げられる。
ここで、加速度センサー１の動作について説明する。
図３は、加速度センサーの動作について説明する模式断面図であり、Ｚ軸方向に物理量としての加速度が印加された状態を示している。なお、断面位置は図１（ｂ）と同様である。
図３に示すように、加速度センサー１は、例えば、基板１０の主面１１と直交する＋Ｚ方向に加速度Ｇが印加されると、慣性によって、質量体３０が軸線Ｃ回りにシーソー状に揺動（回動）し、基板１０に対して傾斜する。ここでは、質量が大きい第２質量部３２側が−Ｚ方向に下がり、質量が小さい第１質量部３１側が＋Ｚ方向に上がるように傾斜する。
換言すると、加速度センサー１は、質量体３０の第１質量部３１が第１固定電極部１４から離れるとともに、質量体３０の第２質量部３２が第２固定電極部１５に近づく。
このとき、第１固定電極部１４と第１質量部３１（可動電極部３４）との空隙Ｓ１は大きくなり、第２固定電極部１５と第２質量部３２（可動電極部３４）との空隙Ｓ２は小さくなることから、第１質量部３１及び第１固定電極部１４間の静電容量は小さくなり、第２質量部３２及び第２固定電極部１５間の静電容量は大きくなる。
したがって、加速度センサー１は、第１質量部３１と第１固定電極部１４との空隙Ｓ１で発生する静電容量と、第２質量部３２と第２固定電極部１５との空隙Ｓ２で発生する静電容量との違い（差動容量）から、Ｃ−Ｖ変換することで得られる電圧波形を求めることにより、加速度センサー１に加わる加速度Ｇを検出することができる。
上述したように、第１実施形態の加速度センサー１は、質量体３０の第１質量部３１及び第２質量部３２が、係止部５０の支持梁２０側とは反対側に対向する対向部３３をそれぞれ有している。
そして、加速度センサー１は、平面視でＹ軸方向と交差するＸ軸方向において、係止部５０（詳細には係止部５０の支持梁２０側の隅部５１）と、支持梁２０との距離をＬ１とし、係止部５０と対向部３３（質量体３０）との距離をＬ２としたとき、Ｌ１＞Ｌ２の関係を満たしている。
図４は、加速度センサーに外部から衝撃が加わった状態を示す要部模式平面図である。
図４に示すように、加速度センサー１は、例えば、外部から破線矢印で示す＋Ｘ方向の衝撃が加わったとき、慣性により質量体３０が実線矢印で示す−Ｘ方向に急激に移動する。
この際、加速度センサー１は、Ｌ１＞Ｌ２の関係を満たしていることから、第１質量部３１及び第２質量部３２の対向部３３が、支持梁２０が係止部５０の隅部５１に接触する前に、係止部５０に接触することになる。
これにより、加速度センサー１は、支持梁２０の係止部５０への衝突を回避し易くなることから、支持梁２０の損傷を抑制することができる。
この結果、加速度センサー１は、従来技術である特許文献１の構成と比較して、耐衝撃性を向上させることができる。
また、加速度センサー１は、質量体３０が第１質量部３１及び第２質量部３２に可動電極部３４を有し、基板１０が第１質量部３１及び第２質量部３２の可動電極部３４と平面視で重なり合う位置に、第１固定電極部１４及び第２固定電極部１５を備えている。
このことから、加速度センサー１は、Ｚ軸方向から印加される加速度Ｇを、揺動（回動）した第１質量部３１及び第２質量部３２の可動電極部３４と、第１固定電極部１４及び第２固定電極部１５との間の静電容量の変化として検出することができる。
また、加速度センサー１は、支持梁２０、固定部４０及び係止部５０が、平面視で質量体３０の内側に配置されている（換言すれば、一箇所にまとまって配置されている）ことから、これらが後述する第２実施形態のような、質量体３０の外側に互いに離れて配置されている場合と比較して、周囲の温度変化の影響（例えば、場所による熱応力の大きさの違いによる加速度検出特性への影響など）を受けにくい。
この結果、加速度センサー１は、温度特性（温度変化に伴う加速度検出特性などの変化の程度）を向上させることができる。
次に、第１実施形態の変形例について説明する。
（第１変形例）
図５は、第１実施形態の第１変形例の加速度センサーの要部模式平面図である。
図５に示すように、第１変形例の加速度センサー２は、平面視で係止部５０の隅部５１の角が、円弧状に丸められている。なお、加速度センサー２は、図示しない−Ｙ側の係止部５０についても同様の形状に形成されている。
これによれば、加速度センサー２は、平面視で係止部５０の隅部５１の角が丸められていることから、仮に支持梁２０が係止部５０の隅部５１に接触しても、角が丸められていることによって衝撃力が分散し、支持梁２０の損傷を抑制することができる。
なお、円弧の曲率は、Ｌ１とＬ２との比や、支持梁２０の撓み具合などにより、適宜設定される。また、係止部５０の隅部５１の角は、複数の円弧の組み合わせや、円弧に替えて任意の曲線で丸められてもよい。
（第２変形例）
図６は、第１実施形態の第２変形例の加速度センサーの要部模式平面図である。
図６に示すように、第２変形例の加速度センサー３は、平面視で係止部５０の隅部５１の角が、隅切されている。なお、加速度センサー３は、図示しない−Ｙ側の係止部５０についても同様の形状に形成されている。
これによれば、加速度センサー３は、平面視で係止部５０の隅部５１の角が隅切されていることから、仮に支持梁２０が係止部５０の隅部５１に接触しても、角が隅切されていることによって衝撃力が分散し、支持梁２０の損傷を抑制することができる。
なお、隅切の大きさや角度は、Ｌ１とＬ２との比や、支持梁２０の撓み具合などにより、適宜設定される。
（第３変形例）
図７は、第１実施形態の第３変形例の加速度センサーの要部模式平面図である。
図７に示すように、第３変形例の加速度センサー４は、係止部５０または対向部３３に（ここでは係止部５０に）、対向する相手側に突出する平面形状が略半円状の突起部５２が設けられ、突起部５２の先端と、対向する相手（ここでは対向部３３）との隙間が、Ｌ２となっている。なお、加速度センサー４は、図示しない−Ｙ側の係止部５０についても同様の突起部５２が設けられている。
これによれば、加速度センサー４は、係止部５０または対向部３３に（ここでは係止部５０に）、対向する相手側に突出する突起部５２が設けられ、突起部５２の先端と、対向する相手（ここでは対向部３３）との隙間が、Ｌ２であることから、突起部５２が設けられている側（ここでは係止部５０側）は、突起部５２以外（但し、Ｌ１に関係する部分を除く）の形状公差を広くすることができる。
この結果、加速度センサー４は、突起部５２がない場合と比較して、形状公差が部分的に広くなることから、生産性を向上させることができる。
また、加速度センサー４は、突起部５２によって係止部５０と対向部３３との貼り付きを回避することができる。これにより、加速度センサー４は、加速度検出の信頼性を向上させることができる。
なお、突起部５２は、係止部５０に替えて対向部３３に設けられてもよい。また、この突起部５２を有する構成は、上述した第１変形例、第２変形例及び後述する第２実施形態にも適用可能である。
また、上述した第１変形例、第２変形例の構成は、後述する第２実施形態にも適用可能である。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の加速度センサーについて説明する。
図８は、第２実施形態の加速度センサーの概略構成を示す模式図である。図８（ａ）は、模式平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＤ−Ｄ線での模式断面図である。図９は、図８（ａ）の２点鎖線で囲まれたＥ部の模式拡大図である。なお、第１実施形態との共通部分には、同一の符号を付して詳細な説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図８、図９に示すように、第２実施形態の加速度センサー５は、一対の支持梁２０、固定部４０及び係止部５０が、平面視で質量体３０の外側に配置されている。
詳述すると、加速度センサー５は、固定部４０が質量体３０をＹ軸方向から挟むように、質量体３０の＋Ｙ側と−Ｙ側とにそれぞれ配置され、質量体３０の周縁部と一対の固定部４０とが一対の支持梁２０によって接続されている。
係止部５０は、各固定部４０から、支持梁２０を−Ｘ側及び＋Ｘ側の両側から挟むようにして、Ｙ軸に沿って略矩形状に延出している。
第１質量部３１及び第２質量部３２は、係止部５０の支持梁２０側とは反対側に対向するようにＹ軸に沿って略矩形状に延出した対向部３３をそれぞれ有している。
このように構成された加速度センサー５は、第１実施形態と同様に、Ｌ１＞Ｌ２の関係を満たしている。
上述したように、第２実施形態の加速度センサー５は、一対の支持梁２０、一対の固定部４０及び係止部５０が、平面視で質量体３０の外側に配置されていることから、これらが質量体３０の内側に配置されている第１実施形態と比較して、質量体３０の開口部３０ａ（図１参照）が不要となる。
これにより、加速度センサー５は、質量体３０の外形サイズが他の構成と同じ場合であっても、質量体３０の質量を大きくできることから、耐衝撃性を向上させつつ、Ｚ軸方向の加速度の検出感度を向上させることができる。
上述したように、各加速度センサーに代表される物理量センサーは、上述した機能素子を備えていることから、上記各実施形態及び各変形例で説明した効果を奏する物理量センサーを提供することができる。
（電子機器）
次に、上述した機能素子を備えている電子機器について説明する。
図１０は、機能素子を備えてい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を示す模式斜視図である。
図１０に示すように、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１１０１を有する表示ユニット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、機能素子を備えている物理量センサーとしての加速度センサー１（または２〜５のいずれか）が内蔵されている。
図１１は、機能素子を備えている電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す模式斜視図である。
図１１に示すように、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１２０１が配置されている。
このような携帯電話機１２００には、機能素子を備えている物理量センサーとしての加速度センサー１（または２〜５のいずれか）が内蔵されている。
図１２は、機能素子を備えている電子機器としてのデジタルスチルカメラの構成を示す模式斜視図である。なお、この図１２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、デジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）など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。
デジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面（図中手前側）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ーとして機能する。
また、ケース１３０２の正面側（図中奥側）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１３１０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、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。さらに、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ルカメラ１３００には、機能素子を備えている物理量センサーとしての加速度センサー１（または２〜５のいずれか）が内蔵されている。
このような電子機器は、上述した機能素子を備えている物理量センサーを備えていることから、上記各実施形態及び各変形例で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
なお、上述した機能素子を備えている電子機器としては、これら以外に、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、ビデオテープレコーダー、各種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、フライトシミュレーターなどが挙げられる。
いずれの場合にも、これらの電子機器は、上述した機能素子を備えていることから、上記各実施形態及び各変形例で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
（移動体）
次に、上述した機能素子を備えている移動体について説明する。
図１３は、機能素子を備えている移動体の一例としての自動車を示す模式斜視図である。
自動車１５００は、機能素子を備えている物理量センサーとしての加速度センサー１（または２〜５のいずれか）を、例えば、搭載されているナビゲーション装置、姿勢制御装置などの姿勢検出センサーとして用いている。
これによれば、自動車１５００は、上述した機能素子を備えている物理量センサーを備えていることから、上記各実施形態及び各変形例で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
上述した機能素子は、上記自動車１５００に限らず、自走式ロボット、自走式搬送機器、列車、船舶、飛行機、人工衛星などを含む移動体の姿勢検出センサーの主要な構成要素などとして好適に用いることができ、いずれの場合にも、上記各実施形態及び各変形例で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮する移動体を提供することができる。
なお、本構成の機能素子は、加速度センサーの他に、角速度センサーなどにも適用可能である。
１，２，３，４，５…機能素子を備えている物理量センサーとしての加速度センサー、１０…基板、１１…主面、１２…凹部、１３…底面、１４…第１固定電極部、１５…第２固定電極部、２０…支持梁、２１…一端部、２２…他端部、３０…質量体、３０ａ…開口部、３１…第１質量部、３２…第２質量部、３３…対向部、３４…可動電極部、３５…貫通孔、４０…固定部、５０…係止部、５１…隅部、５２…突起部、６０…端子部、６１…共通端子、６２…第１端子、６３…第２端子、１１００…電子機器としてのパーソナルコンピューター、１１０１…表示部、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１２００…電子機器としての携帯電話機、１２０１…表示部、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１３００…電子機器としてのデジタルスチルカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１３１２…ビデオ信号出力端子、１３１４…入出力端子、１４３０…テレビモニター、１４４０…パーソナルコンピューター、１５００…移動体としての自動車、Ｃ…軸線。

Claims (9)

  1. 第１固定電極部および第２固定電極部が並んで設けられている基板と、
    前記第１固定電極部と間隙を介して対向している第１質量部、前記第２固定電極部と間隙を介して対向している第２質量部および前記第１質量部と前記第２質量部との間に配置されている固定部を含む質量体と、
    前記固定部に設けられ、前記基板に固定されている係止部と、
    前記第１固定電極部と前記第２固定電極部とが並んでいる方向と直交する第１方向に長手方向が沿い、前記質量体と前記固定部とを接続している支持梁と、
    を含み、
    前記質量体は、前記基板と前記質量体とが重なる第２方向に、前記支持梁を軸として揺動可能であり、
    前記係止部は、前記第２方向からの平面視で、
    前記支持梁と前記第１質量部との間に位置し、長手方向が前記第１方向に沿い、前記固定部に接続されている第１部分と、
    前記支持梁と前記第２質量部との間に位置し、長手方向が前記第１方向に沿い、前記固定部に接続されている第２部分と、
    を含み、
    前記第１部分および前記第２部分は、それぞれ、平面視で、前記第１方向と直交する第３方向に沿った幅が前記支持梁よりも大きく、前記基板に固定され、
    前記第３方向に沿って、前記第１部分と前記支持梁との距離および前記第２部分と前記支持梁との距離をそれぞれＬ１、
    前記第１部分と前記第１質量部との距離および前記第２部分と前記第２質量部との距離をそれぞれＬ２としたとき、
    Ｌ１＞Ｌ２
    の関係を満たしていることを特徴とする機能素子。
  2. 請求項１において、
    前記係止部、前記固定部および前記支持梁は、前記第２方向からの平面視で、前記質量体の内側に配置されていることを特徴とする機能素子。
  3. 請求項１または２において、
    前記基板の前記第１固定電極部と前記第２固定電極部との間に設けられている凸部を含み、
    前記係止部は、前記凸部に固定されていることを特徴とする機能素子。
  4. 請求項１ないし３のいずれか一項において、
    前記係止部の前記支持梁側の隅部は、平面視で角が隅切されている、または丸められていることを特徴とする機能素子。
  5. 請求項４において、
    前記支持梁の一端側での前記支持梁と前記第１部分との距離は、前記支持梁の他端側での前記支持梁と前記第１部分との距離よりも大きく、
    前記支持梁の前記一端側での前記支持梁と前記第２部分との距離は、前記支持梁の前記他端側での前記支持梁と前記第２部分との距離よりも大きい機能素子。
  6. 請求項１ないし５のいずれか一項において、
    前記係止部または前記質量体には、対向する相手側に突出する突起部が設けられ、
    前記突起部の先端と、対向する相手との距離が、Ｌ２であることを特徴とする機能素子。
  7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の機能素子を備えていることを特徴とする物理量センサー。
  8. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の機能素子を備えていることを特徴とする電子機器。
  9. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の機能素子を備えていることを特徴とする移動体。
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