JP6642044B2 - 物理量センサー、電子機器および移動体 - Google Patents

Description

本発明は、物理量センサー、電子機器および移動体に関する。

従来より、基板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変位可能に設けられた可動電極と、基板に支持される支持部と、を有するセンサー素子を備え、固定電極と可動電極との間の静電容量に基づいて、加速度、角速度等の物理量を検出する静電容量型の物理量センサーが知られている。

例えば、特許文献１に係る物理量センサーのセンサー素子は、１対の固定電極部とそれらの間に挟まれるように配置された可動電極部とを有する。この物理量センサーにおいて、各固定電極部は、一端が基板表面に固定され、連結部によって繋がった櫛歯状の複数の固定電極を有する。一方、可動電極部は、各固定電極部と対向する側に櫛歯状の複数の可動電極を有し、その両端がビーム部を介して基板表面に固定された２つの支持部のそれぞれに支持されている。

例えば、センサー素子を支持する基板が接着剤を介してパッケージに固定された物理量センサーでは、外部応力によりパッケージが変形すると、接着剤を介して基板も変形してしまう。また、周辺温度が変化すると、基板と接着剤との熱膨張係数差から基板が変形して、物理量センサーの温度特性が悪化する。これらの結果、物理量センサーの測定精度が低下するという課題があった。そこで、特許文献１に係る物理量センサーでは、基板（ガラス基板）にザグリを設けて、パッケージと基板との間で接着剤が塗布される面積を減らすことで、外部応力や熱膨張係数差に起因する基板の変形を抑えて、検出精度低下に対する改善を図っている。

特開２００６−２５０７０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の物理量センサーでは、センサー素子の固定電極部と、可動電極部を支持する支持部とが、基板をパッケージに固定する接着剤が塗布されている領域に対して平面的に重なる位置にある。そのため、外部応力によりパッケージが変形した場合や、周辺温度が変化して基板と接着剤との熱膨張係数差によりガラス基板が変形した場合に、ガラス基板のうち固定電極部と支持部とが固定された部分も変形するため、センサー素子の精度が低下してしまう。従って、外部応力や周辺温度の変化に対してより高精度に物理量を検出できる物理量センサーが求められている。

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］本適用例に係る物理量センサーは、第１基板と、接着剤を介して前記第１基板上に固定された第２基板と、前記第２基板上に配置されたセンサー素子と、を備え、前記センサー素子は、前記第２基板に固定された固定電極部と、可動電極部を可動可能に支持し前記第２基板に固定された支持部と、を有し、前記接着剤は、前記第２基板の外周部の１辺部に、前記固定電極部および前記支持部と平面的に重ならないように配置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、第２基板を第１基板上に固定する接着剤が、第２基板の外周部の１辺部に配置されているので、外部応力による第１基板の変形が接着剤を介して第２基板に伝達された場合や、接着剤と第２基板との熱膨張係数の違いに起因して第２基板が変形した場合に、第２基板の変形は外周部の１辺部以外では緩和される。そして、接着剤が第２基板上に配置されたセンサー素子の固定電極部および支持部と平面的に重ならないように配置されているので、第２基板が変形してもセンサー素子の固定電極部および支持部は変形の影響を受けにくい。したがって、外部応力や周辺温度の変化に対してより高精度に物理量を検出できる物理量センサーを提供できる。

［適用例２］上記適用例に記載された物理量センサーであって、前記第２基板の前記１辺部には、外部と接続するための端子部が設けられ、前記端子部は、前記接着剤と平面的に重なるように配置されていることが好ましい。

本適用例によれば、第２基板の１辺部に設けられた端子部が接着剤と平面的に重なるように配置されている。端子部はセンサー素子の測定精度を左右する部分ではないので、第２基板の１辺部が変形しても、センサー素子の測定精度にほとんど影響しない。また、端子部が第２基板の外周部の１辺部に配置されることで、センサー素子の固定電極部および支持部を、接着剤が塗布される領域からより離れた位置に配置することが可能となる。これにより、物理量センサーの精度を向上することができる。

［適用例３］上記適用例に記載された物理量センサーであって、前記センサー素子として、前記第２基板の主面に沿った第１方向を検出方向とする第１センサー素子と、前記第２基板の前記主面に沿い前記第１方向と交差する第２方向を検出方向とする第２センサー素子と、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向を検出方向とする第３センサー素子と、を有し、前記第３センサー素子は、前記第１センサー素子および前記第２センサー素子よりも前記１辺部から離れた領域に配置されていることが好ましい。

本適用例によれば、物理量センサーは、互いに異なる３つの方向を検出する３つのセンサー素子を有し、第２基板の主面と交差する第３方向を検出する第３センサー素子は、第２基板の主面に沿った方向を検出方向とする第１センサー素子および第２センサー素子よりも第２基板の１辺部から離れた領域に配置されている。第３センサー素子は、固定電極部が固定された第２基板の主面と交差する第３方向、すなわち第２基板の厚み方向を検出方向とする。外部応力による第１基板の変形が接着剤を介して第２基板に伝達された場合や、接着剤と第２基板との熱膨張係数の違いに起因して第２基板が変形する場合には、第２基板はその厚み方向に変形する。そのため、第２基板の厚み方向を検出方向とする第３センサー素子は、第２基板の主面に沿った方向を検出方向とする第１センサー素子および第２センサー素子と比べて、第２基板の変形によりセンサーの精度低下を招きやすい。そこで、第３センサー素子を他のセンサー素子よりも接着剤が配置される第２基板の１辺部から離すことで、第２基板の変形に起因する第３センサー素子の精度低下が抑えられる。その結果、物理量センサーの精度を向上することができる。

［適用例４］本適用例の電子機器であって、上記適用例の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、高精度の物理量センサーを備えているため、信頼性の高い電子機器を提供できる。

［適用例５］本適用例の移動体であって、上記適用例の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、高精度の物理量センサーを備えているため、信頼性の高い移動体を提供できる。

実施形態１に係る物理量センサーの概略断面図。 実施形態１に係る物理量センサーの平面図。 図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図。 図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図。 第１センサー素子の平面図。 第３センサー素子の平面図。 実施形態２に係る物理量センサーの平面図。 実施形態３に係る電子機器を模式的に示す斜視図。 実施形態３に係る電子機器を模式的に示す斜視図。 実施形態３に係る電子機器を模式的に示す斜視図。 実施形態４に係る移動体を模式的に示す斜視図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。

（実施形態１）
まず、実施形態１に係る物理量センサーの概略構成を説明する。図１は、実施形態１に係る物理量センサーの概略断面図である。図２は、実施形態１に係る物理量センサーの平面図である。図１は、図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図に相当する。図２では、第１基板（パッケージ７０）の図示を省略しており、また、蓋部材６０を透視している。

なお、各図では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸であるＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を矢印で図示しており、その矢印の先端側を「＋」、基端側を「−」としている。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向（第１方向）を「Ｘ軸方向」、Ｘ軸と直交するＹ軸に平行な方向（第２方向）を「Ｙ軸方向」、Ｘ軸およびＹ軸と直交するＺ軸に平行な方向（第３方向）を「Ｚ軸方向」という。

図１に示すように、実施形態１に係る物理量センサー１は、第１基板としてのパッケージ７０と、第２基板４０と、第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０（図２参照）と、２つの第３センサー素子３０と、蓋部材６０と、接着剤５０と、を備えている。第１センサー素子１０はＸ軸方向を検出方向とし、第２センサー素子２０はＹ軸方向を検出方向とし、第３センサー素子３０はＺ軸方向を検出方向とする。

第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、２つの第３センサー素子３０とは、第２基板４０の主面４１上に配置されている。蓋部材６０は、第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、２つの第３センサー素子３０とを覆うようにして、第２基板４０の主面４１に接合されている。第２基板４０は、接着剤５０を用いて、第１基板であるパッケージ７０に接合されている。

＜パッケージ＞
パッケージ７０は、第１センサー素子１０と第２センサー素子２０と第３センサー素子３０とが配置された第２基板４０と、これらのセンサー素子を覆う蓋部材６０とを収納する機能を有する。パッケージ７０は、凹型の形状をなし、その底部はＸＹ平面に沿って配置されている。このパッケージ７０の構成材料としては、特に限定されないが、外部応力に強い材料、例えば、セラミック等が好ましい。

＜接着剤＞
接着剤５０は、パッケージ７０と第２基板４０との間に塗布され、パッケージ７０と第２基板４０とを接合し、第２基板４０を固定する機能を有する。接着剤５０は、平面視で端子部８０と重なるように配置されている。接着剤５０の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂等がある。

＜蓋部材＞
蓋部材６０は、第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、第３センサー素子３０とを保護する機能を有する。蓋部材６０は、第２基板４０の主面４１に接合され、第２基板４０との間に第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、第３センサー素子３０とを収納する空間Ｓを形成する。

蓋部材６０は、板状をなし、第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、第３センサー素子３０とに対向する面に凹部が設けられている。この凹部は、第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、第３センサー素子３０との可動部分の変位を許容するように形成されている。そして、蓋部材６０における凹部よりも外側の下面の部分は、前述した第２基板４０の主面４１に接合されている。

蓋部材６０と第２基板４０との接合方法としては、例えば、接着剤を用いた接合方法、陽極接合方法、直接接合方法等を用いることができる。また、蓋部材６０の構成材料としては、前述したような機能を発揮し得るものであれば、特に限定されないが、シリコン材料、ガラス材料等を好適に用いることができる。

＜第２基板＞
図２に示すように、第２基板４０は、板状をなし、Ｘ軸方向（第１方向）およびＹ軸方向（第２方向）を含む平面である主面４１を有している。第２基板４０の厚み方向がＺ軸方向（第３方向）である。図２には、第２基板４０の主面４１における蓋部材６０が接合される領域６１に斜線を付している。

第２基板４０の構成材料としては、絶縁性を有する基板材料を用いることが好ましく、具体的には、石英基板、サファイヤ基板、ガラス基板を用いるのが好ましく、特に、アルカリ金属イオンを含むガラス材料を用いるのが好ましい。これにより、第１センサー素子１０や蓋部材６０がシリコンを主材料として構成されている場合、これらを第２基板４０に対して陽極接合することができる。

第２基板４０の主面４１には第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、第３センサー素子３０と、が配置され、第２基板４０の−Ｘ軸方向側に第１センサー素子１０および第２センサー素子２０、第２基板４０の＋Ｘ軸方向側に第３センサー素子３０が配置されている。また、第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、の配置は第２基板の＋Ｙ軸方向側に第２センサー素子２０、−Ｙ軸方向側に第１センサー素子１０が配置されている。

第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、２つの第３センサー素子３０とは、第２基板４０の主面４１上の蓋部材６０が接合される領域６１よりも内側に配置されている。第１センサー素子１０と第２センサー素子２０とは、Ｙ軸方向に沿って並ぶように配置されている。２つの第３センサー素子３０も、Ｙ軸方向に沿って並ぶように配置されている。

第２基板４０の主面４１の−Ｘ軸方向側の１辺部であって、蓋部材６０が接合される領域６１の外側には、Ｙ軸方向に沿って、外部と接続するための複数の端子部８０が配置されている。複数の端子部８０は、第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、２つの第３センサー素子３０とに、第２基板４０の主面４１上に設けられた配線パターン（図示しない）を介して電気的に接続されている。

複数の端子部８０は、平面視で接着剤５０が塗布される領域５１と重なるように配置されている。２つの第３センサー素子３０は、複数の端子部８０に対して、第１センサー素子１０および第２センサー素子２０よりも＋Ｘ軸方向側に離れた位置に配置されている。すなわち、２つの第３センサー素子３０は、第１センサー素子１０および第２センサー素子２０よりも、接着剤５０が配置された１辺部から離れた領域に配置されている。

図３は、図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。図３および図４に示すように、第２基板４０は、第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、第３センサー素子３０と、蓋部材６０とを支持している。この第２基板４０の主面４１には、複数の凹部４２が設けられている。凹部４２は、第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、第３センサー素子３０と、の可動部分が第２基板４０に接触するのを防止する機能を有する。

また、第２基板４０の主面４１には、凹部４２の底面から突出している突起部４３が複数設けられている。これらの突起部４３は、第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、第３センサー素子３０と、を支持する機能を有する。第２基板４０の凹部４２および突起部４３は、例えば、フォトリソグラフィー法およびエッチング法等を用いて形成することができる。

なお、図４に示すように、本実施形態に係る物理量センサー１は、Ｚ軸方向を検出方向とする第３センサー素子３０を２つ備えている。これは、第３センサー素子３０の検出方向ではないＸ軸方向およびＹ軸方向の感度を抑え、本来の検出方向であるＺ軸方向の検出精度を上げるためである。物理量センサー１が第３センサー素子３０を１つ備える構成であってもよい。

以下、本実施形態に係る物理量センサー１が備える各センサー素子の構成を順次説明する。

＜第１センサー素子＞
第１センサー素子１０の構成を説明する。図５は、第１センサー素子１０の平面図である。第１センサー素子１０は、Ｘ軸方向を検出方向とするセンサー素子である。図５に示すように、第１センサー素子１０は、第１固定電極側支持部１４０と、第２固定電極側支持部１６０と、第１可動電極側支持部１３０と、第２可動電極側支持部１５０と、可動質量部１７０と、一対の第１弾性部１１０および一対の第２弾性部１１２と、を有している。

第１固定電極側支持部１４０、第２固定電極側支持部１６０、第１可動電極側支持部１３０、および第２可動電極側支持部１５０は、第２基板４０の主面４１（図２参照）に固定されている。可動質量部１７０は、第１固定電極側支持部１４０と第２固定電極側支持部１６０とを平面視で囲むように配置されている。一対の第１弾性部１１０および一対の第２弾性部１１２は、第１可動電極側支持部１３０および第２可動電極側支持部１５０と可動質量部１７０とを接続している。本実施形態では、第１可動電極側支持部１３０、第２可動電極側支持部１５０、可動質量部１７０、一対の第１弾性部１１０および一対の第２弾性部１１２は、一体的に形成されており、可動電極部１２０を構成している。

第１固定電極側支持部１４０および第２固定電極側支持部１６０は、Ｘ軸方向に沿って延在し、Ｙ軸方向に沿って並んで配置されている。第１固定電極側支持部１４０は、第１センサー素子１０の平面的な中心に対して＋Ｙ軸方向側に配置され、一方、第２固定電極側支持部１６０は第１センサー素子１０の平面的な中心に対して−Ｙ軸方向側に配置されている。

第１固定電極側支持部１４０は、第２基板４０の突起部４３に接続されている支持部１４４と、支持部１４４から＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向のそれぞれの方向に沿って延出している第１延出部１４１と、第１延出部１４１に接続されている第１固定電極部１４２と、を有している。第１固定電極部１４２は、第１延出部１４１に一端が支持されている複数の第１固定電極指１４３で構成されている。複数の第１固定電極指１４３は、第１延出部１４１から＋Ｙ軸方向に延出するとともにＸ軸方向に沿って間隔を隔てて並んで配置されており、櫛歯状をなす第１固定電極部１４２を構成している。

同様に、第２固定電極側支持部１６０は、第２基板４０の突起部４３に接続されている支持部１６４と、支持部１６４から＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向のそれぞれの方向に沿って延出している第２延出部１６１と、第２延出部１６１に接続されている第２固定電極部１６２と、を有している。第２固定電極部１６２は、第２延出部１６１に一端が支持されている複数の第２固定電極指１６３で構成されている。複数の第２固定電極指１６３は、第２延出部１６１から−Ｙ軸方向に延出するとともにＸ軸方向に沿って間隔を隔てて並んで配置されており、櫛歯状をなす第２固定電極部１６２を構成している。

一方、第１可動電極側支持部１３０および第２可動電極側支持部１５０は、Ｙ軸方向に沿って延在し、Ｘ軸方向に沿って可動質量部１７０を挟むように配置されている。第１可動電極側支持部１３０は、第１センサー素子１０の平面的な中心に対して＋Ｘ軸方向に配置され、一方、第２可動電極側支持部１５０は、第１センサー素子１０の平面的な中心に対して−Ｘ軸方向に配置されている。可動質量部１７０は、平面視で枠状をなす枠部と、枠部に接続されている第１可動電極部１３１および第２可動電極部１５１と、を有している。

第１可動電極部１３１は、前述した第１固定電極部１４２に対向している部分を有する。具体的には、第１可動電極部１３１は、可動質量部１７０の枠部に一端が支持されており、前述した第１固定電極部１４２の複数の第１固定電極指１４３に対して間隔ｇを隔ててかみ合うように枠部の内側へ延出して配置されている複数の第１可動電極指１３２で構成されている。複数の第１可動電極指１３２は、枠部から−Ｙ軸方向に延出するとともにＸ軸方向に沿って間隔を隔てて並んで配置されていて、櫛歯状をなす第１可動電極部１３１を構成している。

同様に、第２可動電極部１５１は、前述した第２固定電極部１６２に対向している部分を有する。具体的には、第２可動電極部１５１は、可動質量部１７０の枠部に一端が支持されており、前述した第２固定電極部１６２の複数の第２固定電極指１６３に対して間隔ｇを隔ててかみ合うように枠部の内側へ延出して配置されている複数の第２可動電極指１５２で構成されている。複数の第２可動電極指１５２は、枠部から＋Ｙ軸方向に延出するとともにＸ軸方向に沿って間隔を隔てて並んで配置されており、櫛歯状をなす第２可動電極部１５１を構成している。

可動質量部１７０は、前述した第１可動電極側支持部１３０に対して２つの第１弾性部１１０を介して支持されているとともに、前述した第２可動電極側支持部１５０に対して一対の第２弾性部１１２を介して支持されている。

一対の第１弾性部１１０は、それぞれ可動質量部１７０をＸ軸方向に変位可能に第１可動電極側支持部１３０と可動質量部１７０とを接続している。同様に、一対の第２弾性部１１２は、それぞれ、可動質量部１７０をＸ軸方向に変位可能に第２可動電極側支持部１５０と可動質量部１７０とを接続している。より具体的には、一対の第１弾性部１１０および一対の第２弾性部１１２は、Ｙ軸方向に沿って延びている梁で構成されている。

なお、第１弾性部１１０および第２弾性部１１２の形状は、可動質量部１７０をＸ軸方向に変位可能とすることができれば、前述したものに限定されず、例えば、３本以上の梁とこれらの梁を連結する２つ以上の連結部とで構成されていてもよい。また、一対の第１弾性部１１０が第１可動電極側支持部１３０の−Ｘ軸方向側の端部からＹ軸方向に互いに接近と離間とを繰り返すように蛇行しながら−Ｘ軸方向に延びている形状をなし、一対の第２弾性部１１２が第２可動電極側支持部１５０の＋Ｘ軸方向側の端部からＹ軸方向に互いに接近と離間とを繰り返すように蛇行しながら＋Ｘ軸方向に延びている形状をなしていてもよい。

第１固定電極側支持部１４０、第２固定電極側支持部１６０および、可動質量部１７０の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、リン、ボロン等の不純物をドープされることにより導電性が付与されたシリコン材料（単結晶シリコン、ポリシリコン等）を用いるのが好ましい。

続いて、第１センサー素子１０の動作を説明する。第１センサー素子１０が検出方向であるＸ軸方向の加速度を受けると、第１弾性部１１０および第２弾性部１１２の弾性変形を伴って、可動質量部１７０がＸ軸方向に変位する。すると、第１固定電極部１４２の第１固定電極指１４３と第１可動電極部１３１の第１可動電極指１３２との間の間隔、および第２固定電極部１６２の第２固定電極指１６３と第２可動電極部１５１の第２可動電極指１５２との間の間隔がそれぞれ変化する。この距離の変化に伴ってこれらの間の静電容量が変化するので、静電容量の変化に基づいて第１センサー素子１０が受けた加速度の大きさを検出することができる。

本実施形態では、第１固定電極指１４３の−Ｘ軸方向側に第１可動電極指１３２が配置され、第２固定電極指１６３の＋Ｘ軸方向側に第２可動電極指１５２が配置されているので、第１固定電極指１４３と第１可動電極指１３２との距離および第２固定電極指１６３と第２可動電極指１５２との間の距離は、一方の距離が大きくなると他方の距離が小さくなる。そのため、第１固定電極指１４３と第１可動電極指１３２との間の静電容量、および、第２固定電極指１６３と第２可動電極指１５２との間の静電容量も、一方の静電容量が大きくなると、他方の静電容量が小さくなる。

したがって、第１固定電極部１４２の第１固定電極指１４３と第１可動電極部１３１の第１可動電極指１３２との間の静電容量に基づく信号と、第２固定電極部１６２の第２固定電極指１６３と第２可動電極部１５１の第２可動電極指１５２との間の静電容量に基づく信号とを差動演算する。これにより、検出方向以外の可動質量部１７０の変位に伴う信号成分を除去してノイズを低減しつつ、第１センサー素子１０が受けた加速度に応じた信号を出力することができる。

＜第２センサー素子＞
第２センサー素子２０は、Ｙ軸方向を検出方向とするセンサー素子である。第１センサー素子１０と第２センサー素子２０とは同一の構成を有し、図５に示す第１センサー素子１０をＺ軸を中心に９０°回転させると第２センサー素子２０となるので、第２センサー素子２０の構成の説明は省略する。

＜第３センサー素子＞
図６は、第３センサー素子の平面図である。第３センサー素子３０は、Ｚ軸方向を検出方向とするセンサー素子である。図６に示すように、第３センサー素子３０は、可動体３１０と、第１固定電極部３４０と、第２固定電極部３６０と、を有している。第１固定電極部３４０と、第２固定電極部３６０と、は平面視において、少なくとも一部が可動体３１０と重なるように、第２基板４０の凹部４２の底面に設けられている（図４参照）。

可動体３１０は、第１可動電極部３３０と、第２可動電極部３５０と、第１弾性部３２１と、第２弾性部３２２と、第２基板４０の突起部４３（図４参照）に接続された支持部３２０と、を有する。可動体３１０は平板状に形成され、ＸＹ平面において支持軸Ｑに沿った位置には厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通する開口部３７０が形成され、開口部３７０の内側には第１弾性部３２１と、第２弾性部３２２と、支持部３２０と、が備えられている。

第１弾性部３２１と、第２弾性部３２２と、はＹ軸方向に沿った仮想線である支持軸Ｑに沿って形成されている。第１弾性部３２１は支持部３２０から＋Ｙ軸方向に延出しており、第２弾性部３２２は支持部３２０から−Ｙ軸方向に延出している。支持部３２０は、第１弾性部３２１と、第２弾性部３２２と、に挟まれるように設けられている。支持部３２０は支持軸Ｑに沿って、線対称になるように形成されている。

支持部３２０は、第２基板４０の突起部４３に固定され支持されている。可動体３１０と、第１固定電極部３４０および第２固定電極部３６０とは、Ｚ軸方向において間隙を有し対向するように設けられ、第１弾性部３２１と、第２弾性部３２２と、が支持軸Ｑを中心軸として回転する回転方向に捻れることができるため、可動体３１０は支持軸Ｑを中心軸としてシーソーのように回転可能となる。

可動体３１０は、平面視において、支持軸Ｑから−Ｘ軸方向の領域である第１可動電極部３３０と、支持軸Ｑから＋Ｘ軸方向の領域である第２可動電極部３５０と、を有しており、第１可動電極部３３０と、第２可動電極部３５０と、は支持軸Ｑを基準に非対称に設けられている。可動体３１０の第１可動電極部３３０と平面視で重なるように、第１固定電極部３４０が第２基板４０の凹部４２（図４参照）に設けられ、可動体３１０の第２可動電極部３５０と平面視で重なるように、第２固定電極部３６０が第２基板４０の凹部４２に設けられている。

続いて、第３センサー素子３０の動作について説明する。本実施形態の第３センサー素子３０に検出方向であるＺ軸方向の加速度が加えられた場合、第１弾性部３２１と、第２弾性部３２２と、の変形を伴って、可動体３１０の第１可動電極部３３０と、第２可動電極部３５０と、に支持軸Ｑを中心軸とする回転モーメントが生じ、回転モーメントに応じて、可動体３１０が傾倒する。第１可動電極部３３０と第２可動電極部３５０とが非対称であるため、回転モーメントが生じた際に可動体３１０が傾倒する方向が規定される。

可動体３１０が傾倒すると、凹部４２の底面に設けられた第１固定電極部３４０と、第１可動電極部３３０との間のＺ軸方向における距離、および第２固定電極部３６０と、第２可動電極部３５０との間のＺ軸方向における距離がそれぞれ変化する。この距離の変化に伴ってこれらの間の静電容量が変化するので、これらの間の静電容量に基づいて、第３センサー素子３０が受けた加速度の大きさを検出することができる。

本実施形態では、第１固定電極部３４０と第１可動電極部３３０との距離、および、第２固定電極部３６０と第２可動電極部３５０との間の距離は、一方の距離が大きくなると、他方の距離が小さくなる。そのため、第１固定電極部３４０と第１可動電極部３３０との間の静電容量、および、第２固定電極部３６０と第２可動電極部３５０との間の静電容量も、一方の静電容量が大きくなると、他方の静電容量が小さくなる。

したがって、第１固定電極部３４０と第１可動電極部３３０との間の静電容量に基づく信号と、第２固定電極部３６０と第２可動電極部３５０との間の静電容量に基づく信号とを差動演算する。これにより、検出方向であるＺ軸方向以外の可動体３１０の変位に伴う信号成分を除去してノイズを低減しつつ、第１センサー素子１０が受けた加速度に応じた信号を出力することができる。

ここで、図１に示す物理量センサー１において、接着剤５０が第２基板４０の全領域（パッケージ７０と対向する全面）に塗布されている場合を想定する。このような構成の場合、例えば外部応力が加わること等によりパッケージ７０が変形すると、接着剤５０を介して第２基板４０も変形してしまう。また、物理量センサー１の周辺温度が変化すると、第２基板４０と接着剤５０との熱膨張係数差から第２基板４０が変形してしまう。第２基板４０は、例えば、凸状や凹状に、すなわち第２基板４０の厚み方向に変形する。

第２基板４０が変形すると、第１センサー素子１０および第２センサー素子２０において、第１固定電極指１４３と第１可動電極指１３２との間の距離、および第２固定電極指１６３と第２可動電極指１５２との間の距離が変化するため、Ｘ軸方向やＹ軸方向における加速度の検出精度が低下する。

また、第３センサー素子３０においては、第１固定電極部３４０と第１可動電極部３３０との間の距離、および第２固定電極部３６０と第２可動電極部３５０との間の距離が変化するため、Ｚ軸方向における加速度の検出精度が低下する。第３センサー素子３０では、第１固定電極部３４０と第２固定電極部３６０とが第２基板４０の凹部４２の底面に形成されているため、第１センサー素子１０および第２センサー素子２０に比べて第２基板４０の変形の影響を受けやすい。

特許文献１に係る物理量センサーでは、基板にザグリを設けて、パッケージと基板との間で接着剤が塗布される面積を減らすことにより、外部応力や熱膨張係数差に起因する基板の変形を抑えて、基板の変形に起因する検出精度低下に対する改善を図っている。しかしながら、基板の外周（４辺）、２辺、または４隅が接着剤でパッケージに固定されるため、外部応力や熱膨張係数差により基板の対辺同士の間や対角同士の間である程度の変形が生じてしまう。

また、特許文献１に記載の物理量センサーでは、センサー素子の固定電極部と、可動電極部を支持する支持部とが、基板をパッケージに固定する接着剤が塗布されている領域に対して平面的に重なる位置にある。そのため、外部応力によりパッケージが変形した場合や、周辺温度が変化して基板と接着剤との熱膨張係数差によりガラス基板が変形した場合に、ガラス基板のうち固定電極と支持部とが固定された部分も変形するため、センサー素子の精度の低下を招く。

これに対して、本実施形態に係る物理量センサー１では、接着剤５０は、平面視で、複数の端子部８０と重なるように配置されている。換言すれば、接着剤５０が塗布されている領域５１は、平面視で、第２基板４０上に配置された第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、第３センサー素子３０と、に重ならない領域であり、第２基板４０上で第３センサー素子３０から離れた−Ｘ軸方向の１辺部に位置している。

そのため、外部応力によりパッケージ７０が変形した場合に、接着剤５０を介して第２基板４０に伝達されても、パッケージ７０の変形は第２基板４０のうち第１センサー素子１０と第２センサー素子２０と第３センサー素子３０とが配置された領域には伝わりにくい。また、周辺温度の変化により接着剤５０と第２基板４０との熱膨張係数の違いに起因して第２基板４０が変形した場合にも、第２基板４０のうち接着剤５０が塗布された領域５１が変形しても、第１センサー素子１０と第２センサー素子２０と第３センサー素子３０とが配置された領域は変形しにくい。

そして、第１センサー素子１０および第２センサー素子２０において、第１固定電極部１４２の第１固定電極指１４３および第２固定電極部１６２の第２固定電極指１６３と、可動電極部１２０を支持する第１可動電極側支持部１３０および第２可動電極側支持部１５０とは、接着剤５０が塗布されている領域５１と平面視で重ならないので、第２基板４０の変形の影響を受けにくい。また、第３センサー素子３０も、第１固定電極部３４０および第２固定電極部３６０と、第１可動電極部３３０および第２可動電極部３５０を含む可動体３１０を支持する支持部３２０とが、接着剤５０が塗布されている領域５１と平面視で重ならないので、第２基板４０の変形の影響を受けにくい。

さらに、第１センサー素子１０および第２センサー素子２０に比べて第２基板４０の変形の影響を受けやすい第３センサー素子３０が、第１センサー素子１０および第２センサー素子２０よりも、接着剤５０が配置された領域５１から離れて配置されているので、第２基板４０の変形は２つの第３センサー素子３０に伝わりにくい。これらの結果、本実施形態に係る物理量センサー１では、より高精度に物理量を検出することができる。

以上述べたように、本実施形態に係る物理量センサー１によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態に係る物理量センサー１では、第２基板４０をパッケージ７０上に固定する接着剤５０が、第２基板４０の外周部の１辺部に配置されている。そのため、外部応力によるパッケージ７０の変形が接着剤５０を介して第２基板４０に伝達された場合や、接着剤５０と第２基板４０との熱膨張係数の違いに起因して第２基板４０が変形した場合に、第２基板４０の変形は外周部の１辺部以外では緩和される。そして、接着剤５０が第２基板４０上に配置された第１センサー素子１０、第２センサー素子２０、および第３センサー素子３０と平面的に重ならないように配置されている。そのため、第２基板４０が変形しても、第１センサー素子１０および第２センサー素子２０の第１固定電極指１４３および第２固定電極指１６３と第１可動電極側支持部１３０および第２可動電極側支持部１５０と、第３センサー素子３０の第１固定電極部３４０および第２固定電極部３６０と支持部３２０とは変形の影響を受けにくい。したがって、外部応力や周辺温度の変化に対してより高精度に物理量を検出できる物理量センサー１を提供できる。

（２）本実施形態に係る物理量センサー１では、第２基板４０の１辺部に設けられた端子部８０が接着剤５０と平面的に重なるように配置されている。端子部８０は第１センサー素子１０、第２センサー素子２０、および第３センサー素子３０の測定精度を左右する部分ではないので、第２基板４０うちの接着剤５０と重なる１辺部が変形しても、第１センサー素子１０、第２センサー素子２０、および第３センサー素子３０の測定精度にほとんど影響しない。また、端子部８０が第２基板４０の外周部の１辺部に配置されることで、第１センサー素子１０および第２センサー素子２０の第１固定電極指１４３および第２固定電極指１６３と第１可動電極側支持部１３０および第２可動電極側支持部１５０と、第３センサー素子３０の第１固定電極部３４０および第２固定電極部３６０と支持部３２０とを、接着剤５０が塗布される領域５１からより離れた位置に配置することが可能となる。これにより、物理量センサー１の精度を向上することができる。

（３）本実施形態に係る物理量センサー１は、互いに異なる３つの方向を検出する第１センサー素子１０、第２センサー素子２０、および第３センサー素子３０を有し、第２基板４０の主面４１と交差するＺ軸方向を検出する第３センサー素子３０は、第２基板４０の主面４１に平行なＸ軸方向を検出方向とする第１センサー素子１０およびＹ軸方向を検出方向とする第２センサー素子２０よりも第２基板４０の１辺部から離れた領域に配置されている。第３センサー素子３０は、第１固定電極部３４０および第２固定電極部３６０が固定された第２基板４０の主面４１（凹部４２）と交差するＺ軸方向、すなわち第２基板４０の厚み方向を検出方向とする。外部応力によるパッケージ７０の変形が接着剤５０を介して第２基板４０に伝達された場合や、接着剤５０と第２基板４０との熱膨張係数の違いに起因して第２基板４０が変形する場合には、第２基板４０はその厚み方向に変形する。そのため、第２基板４０の厚み方向を検出方向とする第３センサー素子３０は、第２基板４０の主面４１に平行な方向を検出方向とする第１センサー素子１０および第２センサー素子２０と比べて、第２基板４０の変形によりセンサーの精度低下を招きやすい。そこで、第３センサー素子３０を第１センサー素子１０および第２センサー素子２０よりも接着剤５０が配置される第２基板４０の１辺部から離すことで、第２基板４０の変形に起因する第３センサー素子３０の精度低下が抑えられる。その結果、物理量センサー１の精度を向上することができる。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る物理量センサー２を説明する。図７は、実施形態２に係る物理量センサーの平面図である。実施形態２に係る物理量センサー２は、実施形態１の構成に対して、接着剤５０がＹ軸方向に連続せず、少なくとも２か所以上に分断されて塗布されている点が異なる。それ以外の構成については、実施形態１と同様である。なお、実施形態１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７に示すように、実施形態２に係る物理量センサー２は、実施形態１に係る物理量センサー１と同様に、第１センサー素子１０と、第２センサー素子２０と、２つの第３センサー素子３０と、第２基板４０と、蓋部材６０（図１参照）と、パッケージ７０（図１参照）と、接着剤５０（図１参照）と、を備えている。

実施形態２に係る物理量センサー２では、第２基板４０において、接着剤５０が実施形態１に係る物理量センサー１と同じ１辺部に塗布されるが、接着剤５０が塗布される領域５２は少なくとも２か所以上に分断されている。したがって、実施形態２に係る物理量センサー２では、接着剤５０が塗布される領域５２の総面積は、実施形態１において接着剤５０が塗布される領域５１の面積よりも小さい。

そのため、外部応力によりパッケージ７０が変形した場合に、第２基板４０に接着剤５０を介してパッケージ７０の変形が伝達される面積が小さくなり、かつ、接着剤５０が分断されていることで変形の伝達が緩和されるので、実施形態１よりも第２基板４０の変形を抑えることができる。また、周辺温度の変化により接着剤５０と第２基板４０との熱膨張係数の違いに起因して第２基板４０が変形する場合にも、接着剤５０の塗布面積が小さく、かつ、分断されているので、実施形態１よりも第２基板４０の変形を抑えることができる。

実施形態２に係る物理量センサー２の構成によれば、実施形態１と同様の効果が得られる。さらに、実施形態１と比較して、接着剤５０の塗布面積が小さくなっているため、外部応力によるパッケージ７０の変形が接着剤５０を介して第２基板４０に伝達された場合や、接着剤５０と第２基板４０との熱膨張係数の違いに起因して第２基板４０が変形した場合に、第２基板４０の変形が第１センサー素子１０、第２センサー素子２０、および第３センサー素子３０に伝わりにくくなる。したがって、外部応力や周辺温度の変化に対してさらに高精度に物理量を検出できる物理量センサー２を提供できる。

（実施形態３）
＜電子機器＞
次に、実施形態３に係る電子機器について図８、図９、および図１０を参照して説明する。図８、図９、および図１０は、実施形態３に係る電子機器を模式的に示す斜視図である。

図８に、実施形態３に係る電子機器の一例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。図８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１１０８を備えた表示ユニット１１０６とを備えている。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。パーソナルコンピューター１１００には、上記実施形態の物理量センサー１，２のいずれかが内蔵されている。

図９に、実施形態３に係る電子機器の一例としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成の概略を示す。図９に示すように、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２と、受話口１２０４および送話口１２０６とを備え、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。携帯電話機１２００には、上記実施形態の物理量センサー１，２のいずれかが内蔵されている。

図１０に、実施形態３に係る電子機器の一例としてのデジタルスチルカメラの構成の概略を示す。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、通常のカメラが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。

図１０に示すように、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。

ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１３３０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１３４０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１３３０や、パーソナルコンピューター１３４０に出力される構成になっている。デジタルスチルカメラ１３００には、上記実施形態の物理量センサー１，２のいずれかが内蔵されている。

なお、上記実施形態の物理量センサー１，２は、実施形態３に係るパーソナルコンピューター１１００、携帯電話機１２００、デジタルスチルカメラ１３００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、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などの電子機器に適用することができる。

（実施形態４）
＜移動体＞
次に、実施形態４に係る移動体について図１１を参照して説明する。図１１は、実施形態４に係る移動体を模式的に示す斜視図である。

図１１に、実施形態４に係る移動体の一例としての自動車の構成の概略を示す。図１１に示すように、自動車１４００は車体１４０２とタイヤ１４０６とを備え、タイヤ１４０６などを制御する電子制御ユニット１４０４が車体１４０２に搭載されている。電子制御ユニット１４０４には、上記実施形態の物理量センサー１，２のいずれかが内蔵されている。

なお、上記実施形態の物理量センサー１，２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、車体姿勢制御システム、などの電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に適用することができる。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。変形例としては、例えば、以下のようなものが考えられる。

実施形態１に係る物理量センサー１および実施形態２に係る物理量センサー２は、第１センサー素子１０、第２センサー素子２０、および２つの第３センサー素子３０の４つのセンサー素子を有する複合センサーであったが、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、センサー素子として、上述の４つのセンサー素子のうち３つ以下のセンサー素子を有する複合センサーであってもよいし、４つのセンサー素子のいずれか一つを有する物理量センサーであってもよい。このような構成であっても、接着剤５０が、少なくともセンサー素子の固定電極部と、可動電極部を支持する支持部とが平面的に重ならないように配置されていれば上記実施形態と同様の効果が得られる。

１，２…物理量センサー、１０…第１センサー素子、２０…第２センサー素子、３０…第３センサー素子、４０…第２基板、５０…接着剤、６０…蓋部材、７０…パッケージ（第１基板）、１１０…第１弾性部、１１２…第２弾性部、１２０…第２弾性部、１３０…第１可動電極側支持部、１３１…第１可動電極部、１３２…第１可動電極指、１４０…第１固定電極側支持部、１４１…第１延出部、１４２…第１固定電極部、１４３…第１固定電極指、１４４…支持部、１５０…第２可動電極側支持部、１５１…第２可動電極部、１５２…第２可動電極指、１６０…第２固定電極側支持部、１６１…第２延出部、１６２…第２固定電極部、１６３…第２固定電極指、１６４…支持部、３１０…可動体、３２０…支持部、３２１…第１弾性部、３２２…第２弾性部、３３０…第１可動電極部、３４０…第１固定電極部、３５０…第２可動電極部、３６０…第２固定電極部。

Claims (3)

1. 第１基板と、
   接着剤を介して前記第１基板上に固定され、主面に複数の凹部を備えた第２基板と、
   前記第２基板上に配置された静電容量型のセンサー素子と、
   を備え、
   前記センサー素子は、
   前記第２基板に固定された固定電極部と、
   可動電極部を可動可能に支持し前記第２基板に固定された支持部と、
   を含み、
   前記接着剤は、前記第２基板の外周部の１辺部に、前記固定電極部および前記支持部と平面的に重ならないように配置され、
   前記支持部は、前記第２基板の主面の前記凹部の底面より突出している複数の突起を含み、
   前記凹部と前記突起は、前記センサー素子の可動部分が前記第２基板に接触するのを防止し、
   前記第２基板の前記１辺部には、外部と接続するための端子部が設けられ、
   前記端子部は、前記接着剤と平面的に重なるように配置され、
   前記センサー素子として、
   前記第２基板の主面に沿った第１方向を検出方向とする第１センサー素子と、
   前記第２基板の前記主面に沿い前記第１方向と交差する第２方向を検出方向とする第２センサー素子と、
   前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向を検出方向とする第３センサー素子と、
   を有し、
   前記第３センサー素子は、前記第１センサー素子および前記第２センサー素子よりも前記１辺部から離れた領域に配置されていることを特徴とする物理量センサー。
2. 請求項１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。
3. 請求項１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。

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