JP6704126B2 - 接続構造体 - Google Patents

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Description

本発明は、加速度センサなど各種センサに適用できる接続構造体に関する。
半導体基板とガラス基板との間に配線を挟みこむことで半導体基板と配線間の電気的接続を形成する接続構造体が、例えば、特許文献１〜３に開示されている。
ガラスとシリコン基板とを積層した構造を有する従来のセンサが例えば、特許文献２、特許文献４、特許文献５に開示されている。これらのセンサでは、ガラスとシリコン基板とを積層する際の陽極接合によって基板に反りが生じ、センサの精度が低下する場合がある。
質量体に設けられた電極と固定電極との間の静電容量の変化から質量体の変位を検出し、この質量体の変位に基づいて加速度を検出するＭＥＭＳセンサが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
また、加速度を櫛歯状のセンサを用いて検出するＭＥＭＳセンサは、例えば、特許文献１〜３に開示されている。
他軸方向出力で主軸方向感度を補正する補正回路を備える加速度センサが、例えば、特許文献７、８に開示されている。
特許第４６９２３７３号公報 特開２０１３−７９８９５号公報 特開２０１４−２３８２８０号公報 特開２０００−１６４７４１号公報 特開平７−１１３７０８号公報 特許第５７００６５５号公報 特開２０１５−１０８５６号公報 特開平１１−２３６１０号公報
接続構造体は、センサ基板と、センサ基板の上面に対向してセンサ基板に接続された基板と、センサ基板と基板との間に接続された配線とを備える。センサ基板は、センサ基板の上面に沿って延伸方向に延びる第１の凸部と、センサ基板の上面に沿って延伸方向に延びる第２の凸部とを有する。配線は、基板と第１の凸部との間に挟まれた第１の端部と、基板と第２の凸部との間に挟まれた第２の端部とを有する。
この接続構造体は、接続の高い信頼性を有する。
図１は実施の形態１におけるセンサの分解斜視図である。 図２は実施の形態１におけるセンサの断面図である。 図３は実施の形態１におけるセンサのセンサチップの分解斜視図である。 図４は実施の形態１におけるセンサチップのセンサ基板の上面斜視図である。 図５は実施の形態１におけるセンサチップのセンサ基板の上面斜視図である。 図６は実施の形態１におけるセンサチップのセンサ基板の下面斜視図である。 図７は実施の形態１におけるセンサチップのセンサ基板の下面斜視図である。 図８Ａは図５に示すセンサの拡大図である。 図８Ｂは図８Ａに示すセンサの線８Ｂ−８Ｂにおける断面図である。 図９は実施の形態２におけるセンサのセンサチップの上面図である。 図１０は実施の形態２におけるセンサチップの上面図である。 図１１は実施の形態２におけるセンサチップの上面図である。 図１２は実施の形態２におけるセンサチップの上面図である。 図１３は実施の形態４におけるセンサの拡大図である。 図１４は図１３に示すセンサの拡大図である。 図１５は実施の形態５におけるセンサの斜視図である。 図１６は実施の形態５におけるセンサのセンサチップの分解斜視図である。 図１７Ａは実施の形態５におけるセンサチップのＸ検出部の断面図である。 図１７Ｂは実施の形態５におけるセンサチップのＺ検出部の断面図である。 図１８はＸ方向の加速度が印加されていない状態におけるＸ検出部の断面図である。 図１９は図１８に示すＸ検出部の回路図である。 図２０はＸ方向に加速度が印加された状態におけるＸ検出部の断面図である。 図２１は図２０に示すＸ検出部の回路図である。 図２２はＺ軸の方向に加速度が印加された状態におけるＺ検出部の断面図である。 図２３は図２２に示すＺ検出部の回路図である。 図２４Ａは実施の形態５におけるセンサの主軸の方向の加速度を示す出力を示す図である。 図２４Ｂは実施の形態５におけるセンサの他軸の方向の加速度を示す出力を示す図である。 図２４Ｃは実施の形態５におけるセンサのＸ検出部の模式的断面図である。 図２５Ａは実施の形態５におけるセンサの主軸の方向の加速度を示す出力特性を示す図である。 図２５Ｂは実施の形態５におけるセンサの他軸の方向の加速度を示す出力特性を示す図である。 図２５Ｃは実施の形態５におけるセンサのＸ検出部の模式的断面図である。 図２６は実施の形態５におけるセンサの機能ブロック図である。 図２７は実施の形態５におけるセンサのＸ検出部の出力を示す図である。 図２８Ａは比較例のセンサの補正回路でＸ検出部の出力を補正して得られた出力を示す図である。 図２８Ｂは比較例のセンサの補正回路でＸ検出部の出力を補正して得られた出力を示す図である。 図２９Ａは実施の形態におけるセンサの他の補正回路を用いてＸ検出部の出力を補正して得られた出力を示す図である。 図２９Ｂは図２９Ａに示す補正回路を用いてＸ検出部の出力を補正して得られた出力を示す図である。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１におけるセンサ７０１の分解斜視図である。実施の形態１におけるセンサ７０１は印加された加速度を検出する加速度センサである。センサ７０１は、センサチップ４１００と、センサチップ４１００からの出力に基づいて各種の演算を行う集積回路４２００と、センサチップ４１００と集積回路４２００とを配置するためのパッケージ４３００と、パッケージ４３００から引き出される端子４４００と、パッケージ４３００から引き出されるリード４４０２と、パッケージ４３００の上面を覆う蓋４６００とを備える。実施の形態１では集積回路４２００は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。
集積回路４２００は、例えば金属のワイヤを介してセンサチップ４１００と電気的に接続され、センサチップ４１００から出力される電気信号、例えば加速度を示す信号を処理し、処理された信号をパッケージ４３００の外部に出力する。
蓋４６００は、例えばステンレスなどの金属材料で構成され、パッケージ４３００の開口部を覆う位置に配置される。別の表現では、蓋４６００は、センサチップ４１００と集積回路４２００とを覆う位置に配置される。
パッケージ４３００は、例えば液晶ポリマー等の樹脂材料で構成されている。パッケージ４３００の、リード４４０２に対向する側面は、蓋４６００に近いほど内側へ傾斜している。ここで「内側」は、「集積回路４２００とセンサチップ４１００とを収容する側」を意味する。これにより、リード４４０２とパッケージ４３００との間に空間を大きく形成することができ、リード４４０２を容易に折り曲げることができ、リード４４０２のバネとしての機能を妨げない。
パッケージ４３００は、センサチップ４１００と集積回路４２００とを内側に収容する。パッケージ４３００から端子４４００とリード４４０２が延出する。
端子４４００はセンサ７０１の外部の基板に電気的に接続される。リード４４０２は蓋４６００と電気的に接続される。
図２はセンサ７０１の断面図である。リード４４０２は、部分４４０２ａと、部分４４０２ａに繋がっている部分４４０２ｂとを有する。部分４４０２ａはパッケージ４３００から延出し、パッケージ４３００の側面に沿って延びる。なお、図２では、部分４４０２ａが垂直方向に伸びるよう図示しているが、これに限定されない。例えば、パッケージ４３００の側面の内側への傾斜に沿って延びていてもよい。
部分４４０２ａはグランド４４０４に電気的に接続されている。これにより。部分４４０２ｂに接続すされた蓋４６００の電位をグランドに落とすことができる。
部分４４０２ｂは、パッケージ４３００の内側に向かって延び、蓋４６００とパッケージ４３００との間に挟まれている。これにより、蓋４６００と電気的に接続されている。
以上の構成により、折り曲げられたリード４４０２の先端の部分４４０２ｂはリード４４０２自体のバネの力で蓋４６００に押し当てられる。これにより、リード４４０２を蓋４６００と安定に電気的に接続することができる。
部分４４０２ｂは、パッケージ４３００の上縁に設けられた凹部４３００ｐに配置される。凹部４３００ｐの深さは、部分４４０２ｂの厚みより大きくすることが好ましい。これにより、蓋４６００を取り付けた後の状態において、パッケージ４３００と蓋４６００との間に間隔４３０２を設けることができる。これにより、例えば、横方向からのＸ線検査により、リード４４０２が蓋４６００と適切に接触しているか確認することができ、検査を簡単化することができる。ただし、凹部４３００ｐの深さを部分４４０２ｂの厚みより大きくしなくてもよい。例えば、凹部４３００ｐの深さを部分４４０２ｂの厚みと略等しくしてもよい。この場合、パッケージ４３００の上縁と部分４４０２ｂとを略一致させることができるので、パッケージ４３００を小型化することができる。
部分４４０２ｂの先端４４０２ｃは、パッケージ４３００の直線Ｌに沿った内壁面４３００ｔより内側に突出する。これにより、例えば、上方向からのＸ線検査により、リード４４０２が適切に配置されているか確認することができ、検査を簡単化することができる。
なお、パッケージ４３００からは外部基板と接続される複数の端子４４００が延出する。
図３はセンサチップ４１００の分解斜視図である。センサチップ４１００は、センサ基板４０１と、センサ基板４０１に接続された基板４０２ａと、センサ基板４０１に接続された基板４０２ｂとを備えた接続構造体である。基板４０２ａはセンサ基板４０１の上方に位置し、基板４０２ｂはセンサ基板４０１の下方に位置する。センサ基板４０１は基板４０２ａと基板４０２ｂとの間に挟まれる。センサ基板４０１は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などにより形成される。基板４０２ａと基板４０２ｂとはガラス等の絶縁体により形成される。別の表現では、基板４０２ａはガラス基板であり、基板４０２ｂはガラス基板である。
図３において、互いに直角のＸ軸とＹ軸とＺ軸とを定義する。センサチップ４１００は、Ｘ軸の方向の加速度を検出するＸ検出部４１０と、Ｙ軸の方向の加速度を検出するＹ検出部４２０と、Ｚ軸の方向の加速度を検出するＺ検出部４３０とを含む。Ｘ軸はＸＹ平面に含まれている。Ｙ軸はＸＹ平面に含まれており、かつＸ軸と直交する。Ｚ軸はＸＹ平面に直角である。
Ｘ検出部４１０は、矩形枠４１０ａと、矩形枠４１０ａに接続されたビーム部４１２ａ、４１２ｂと、ビーム部４１２ａ、４１２ｂに支持された可動電極４１１と、固定電極４１３ａ、４１３ｂとを有する。ビーム部４１２ａ、４１２ｂはＹ軸に平行な軸Ａ４１０上に配列されており、可動電極４１１について互いに反対側に配置されている。可動電極４１１はビーム部４１２ａ、４１２ｂを介して矩形枠４１０ａに接続されて支持されている。軸Ａ４１０を中心に可動電極４１１を揺動させることによりＸ軸の方向の加速度を検出する。軸Ａ４１０は可動電極４１１の上面を２つの部分に分割する。可動電極４１１の上面の上記２つの部分のうちの一方の部分に固定電極４１３ａがＺ軸の方向で間隔を空けて対向し、他方の部分に固定電極４１３ｂがＺ軸の方向で間隔を空けて対向する。これにより、固定電極４１３ａ、４１３ｂのそれぞれと可動電極４１１との間の静電容量の変化に基づいてＸ軸の方向の加速度を検出することができる。
Ｙ検出部４２０は、矩形枠４２０ａと、矩形枠４２０ａに接続されたビーム部４２２ａ、４２２ｂと、ビーム部４２２ａ、４２２ｂに支持された可動電極４２１と、固定電極４２３ａ、４２３ｂとを有する。ビーム部４２２ａ、４２２ｂはＸ軸に平行な軸Ａ４２０上に配列されており、可動電極４２１について互いに反対側に配置されている。可動電極４２１はビーム部４２２ａ、４２２ｂを介して矩形枠４２０ａに接続されて支持されている。軸Ａ４２０を中心に可動電極４２１を揺動させることによりＹ軸の方向の加速度を検出する。軸Ａ４２０は可動電極４２１の上面を２つの部分に分割する。可動電極４２１の上面の上記２つの部分のうちの一方の部分は固定電極４２３ａとＺ軸の方向で間隔を空けて対向する。可動電極４２１の上面の上記２つの部分のうちの他方の部分は固定電極４２３ｂにＺ軸の方向で間隔を空けて対向する。これにより、固定電極４２３ａ、４２３ｂのそれぞれと可動電極４２１の間の静電容量の変化に基づいてＹ軸の方向の加速度を検出することができる。
Ｚ検出部４３０は、矩形枠４３０ａと、矩形枠４３０ａに接続されたビーム部４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄと、ビーム部４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄに支持された可動電極４３１と、固定電極４３３ａ、４３３ｂとを有する。可動電極４３１はビーム部４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄを介して矩形枠４３０ａに接続されて支持されている。ビーム部４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄにより保持された可動電極４３１をＺ軸の方向に平行移動させることによりＺ軸の方向の加速度を検出する。可動電極４３１の上面は固定電極４３３ａにＺ軸の方向で間隔を空けて対向し、可動電極４３１の下面は固定電極４３３ｂにＺ軸の方向で間隔を空けて対向する。これにより、固定電極４３３ａ、４３３ｂのそれぞれと可動電極４３１の間の静電容量の変化に基づいてＺ軸の方向の加速度を検出することができる。
Ｘ検出部４１０とＹ検出部４２０は互いに同じ形状を有し、互いに９０°回転させて配置されている。Ｚ検出部４３０がＸ検出部４１０とＹ検出部４２０との間に配置されてＸ検出部４１０とＹ検出部４２０とＺ検出部４３０とは１チップ内に配置される。すなわち、図３に示すように、矩形枠４１０ａ、４２０ａ、４３０ａがＹ軸の方向で直線上に配列されている。矩形枠４１０ａ内には可動電極４１１が配置され、矩形枠４２０ａ内には可動電極４２１が配置され、矩形枠４３０ａ内には可動電極４３１が配置されている。上方から見て、可動電極４１１、可動電極４２１、可動電極４３１はいずれも略矩形状を有する。可動電極４１１、可動電極４２１、可動電極４３１と矩形枠４１０ａ、４２０ａ、４３０ａの側壁部との間には所定の幅の隙間がそれぞれ空いている。なお、枠４１０ａ、４２０ａ、４３０ａの形状は矩形状に限らず、円形状など種々の形状であってもよい。センサ基板４０１は接続部４０３で基板４０２ａと接合している。
Ｚ検出部４３０においては、可動電極４３１の四隅と矩形枠４３０ａの側壁部とを二対のＬ字形状を有するビーム部４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄで連結することにより、可動電極４３１がＺ軸に平行に移動できる。ビーム部４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄの形状は特に限定されるものではないが、Ｌ字形状にすれば、ビーム部４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄを長くすることができる。基板４０２ａの下面には可動電極４３１と対向する固定電極４３３ａが設けられ、基板４０２ｂの上面には可動電極４３１と対向する固定電極４３３ｂが設けられている。固定電極４３３ａは、貫通電極４３４ａを通して用いて基板４０２ａの上面に引き出される。固定電極４３３ｂは、可動電極４３１とは分離された柱状電極４３５ｂに接続され、柱状電極４３５ｂは、基板４０２ａに設けられた貫通電極４３４ｂに接続される。これにより、柱状電極４３５ｂ及び貫通電極４３４ｂを介して固定電極４３３ｂを基板４０２ａの上面に引き出すことができる。貫通電極４３４ａ、４３４ｂの材質は、シリコンやタングステン、銅等の導体であり、基板４０２ａ、４０２ｂの、貫通電極４３４ａ、４３４ｂを保持する周囲の部分の材質は、ガラス等の絶縁体である。
Ｘ検出部４１０では、可動電極４１１の表面の対向する２辺の略中央部と矩形枠４１０ａの側壁部とを一対のビーム部４１２ａ、４１２ｂで連結することにより、可動電極４１１が揺動自在に支持される。基板４０２ａの可動電極４１１と対向する側には、ビーム部４１２ａとビーム部４１２ｂを結ぶ軸Ａ４１０を境界線として固定電極４１３ａ、４１３ｂが設けられる。固定電極４１３ａ、４１３ｂは、貫通電極４１４ａ、４１４ｂを用いて基板４０２ａの上面に引き出される。貫通電極４１４ａ、４１４ｂの材質は、シリコンやタングステン、銅等の導体であり、貫通電極４１４ａ、４１４ｂを保持する周囲の材質は、ガラス等の絶縁体である。
Ｙ検出部４２０についてもＸ検出部４１０と同様に、可動電極４２１の表面の対向する２辺の略中央部と矩形枠４２０ａの側壁部とを一対のビーム部４２２ａ、４２２ｂで連結することにより、可動電極４２１が揺動自在に支持される。基板４０２ａの可動電極４２１と対向する側には、ビーム部４２２ａとビーム部４２２ｂを結ぶ軸Ａ４２０を境界線として固定電極４２３ａ、４２３ｂが設けられる。固定電極４２３ａ、４２３ｂは、貫通電極４２４ａ、４２４ｂを用いて基板４０２ａの上面に引き出される。貫通電極４２４ａ、４２４ｂの材質は、シリコンやタングステン、銅等の導体であり、貫通電極４２４ａ、４２４ｂを保持する周囲の材質は、ガラス等の絶縁体である。
Ｚ検出部４３０は、可動電極４３１の四隅と矩形枠４３０ａの側壁部とを二対のＬ字形状を有するビーム部４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄで連結することにより、可動電極４３１がＺ軸に平行に移動できる。ビーム部４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄの形状は特に限定されるものではないが、Ｌ字形状にすれば、ビーム部４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄを長くすることができる。基板４０２ａの下面には可動電極４３１と対向する固定電極４３３ａが設けられ、基板４０２ｂの下面には可動電極４３１と対向する固定電極４３３ｂが設けられている。固定電極４３３ａは、貫通電極４３４ａを通して用いて基板４０２ａの上面に引き出される。固定電極４３３ｂは、可動電極４３１とは分離された柱状電極４３５ｂに接続され、柱状電極４３５ｂは、基板４０２ａに設けられた貫通電極４３４ｂに接続される。これにより、柱状電極４３５ｂ及び貫通電極４３４ｂを介して固定電極４３３ｂを基板４０２ａの上面に引き出すことができる。貫通電極４３４ａ、４３４ｂの材質は、シリコンやタングステン、銅等の導体であり、基板４０２ａ、４０２ｂの、貫通電極４３４ａ、４３４ｂを保持する周囲の部分の材質は、ガラス等の絶縁体である。
図４と図５はセンサ基板４０１の上面斜視図である。図４では、説明の便宜のため、いくつかの電極が省略される。
柱状電極４３５ａ、柱状電極４３５ｂ、柱状電極４３５ｃ、柱状電極４３５ｄはそれぞれ、各可動電極、および各ビーム部から電気的に絶縁されている。実施の形態１では、センサ基板４０１の一部に貫通孔を設けることで各柱状電極が形成される。
柱状電極４３５ａは、固定電極４３３ａと電気的に接続されている。柱状電極４３５ｂは、固定電極４３３ｂと電気的に接続されている。
センサ基板４０１は基板４０２ａと接続部４０３で接合している。
センサ基板４０１は基板４０２ａに向けて突出する接続部４４１ａ、接続部４４１ｂを有する。接続部４４１ａ、４４１ｂは、基板４０２ａに接合する。接続部４４１ａの近傍には、凸部４４２ａと凸部４４２ｂとが設けられている。別の表現では、接続部４４１ａと凸部４４２ａと凸部４４２ｂとは、センサ基板４０１の上面に平行な仮想直線Ｌ４０１を通る位置に設けられる。凸部４４２ａと凸部４４２ｂの近傍に、凸部４４２ｃと凸部４４２ｄが設けられている。各凸部の材料、構造、大きさ、位置関係などについては後述する。センサ基板４０１は、基板４０２ｂに向けて突出する接続部４４１ｄを有する。接続部４４１ｄは、接続部４４１ｂと同様に、基板４０２ｂに接合する。
上方から見て、電極４３８ａは、ビーム部４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄと重なる位置に設けられる。電極４３８ａは、柱状電極４３５ｃと、柱状電極４３５ｄと貫通電極４３４ｂとに電気的に接続されている。
電極４３８ｂは、柱状電極４３５ｂと貫通電極４３４ｂとに電気的に接続されている。電極４３８ａの役割について説明する。センサ基板４０１を基板４０２ａ、４０２ｂのそれぞれと陽極接合で接合することができる。陽極接合は、センサ基板４０１と基板４０２ａ、４０２ｂに電位を印加しつつ加熱する接合方法である。電極４３８ａを設けない場合では、陽極接合の際にセンサ基板４０１と基板４０２ａに印加される電位に起因して、各可動電極と基板４０２ａとの間に引力が発生し、各可動電極が基板４０２ａと接触してスティッキング等の不良を起こす場合がある。一方、電極４３８ａを備えた実施の形態１におけるセンサ７０１では、陽極接合を行う間に電極４３８ａの電位をセンサ基板４０１の電位と実質的に等しくすることで、各可動電極が基板４０２ａに接触してスティッキング等の不良を起こすことを抑制している。
柱状電極４３５ａと柱状電極４３５ｂとは可動電極４３１を挟んで互いに対向する位置に設けられる。柱状電極４３５ｃと柱状電極４３５ｄとは可動電極４３１を挟んで互いに対向する位置に設けられる。
図６と図７はセンサ基板４０１の下面図である。図６では、説明の便宜のため、いくつかの電極が省略される。
電極４３８ｃは固定電極４３３ｂの周囲に設けられる。電極４３８ｃは柱状電極４３５ｃと、柱状電極４３５ｄとに電気的に接続される。
センサ基板４０１は、基板４０２ｂに向けて突出する接続部４４１ｃ、４４１ｄを有する。接続部４４１ｃ、４４１ｄは、基板４０２ｂに接合する。
図８Ａは、図５に示すセンサ基板４０１の拡大図であり、柱状電極４３５ａの上面１４３５ａを示す。図８Ｂは、図８Ａに示すセンサ基板４０１の線８Ｂ−８Ｂにおける断面図である。
凸部４４２ａ、凸部４４２ｂ、凸部４４２ｃ、及び凸部４４２ｄは、センサ基板４０１の上面の一部である、柱状電極４３５ａの上面１４３５ａ上に設けられている。凸部４４２ｃと凸部４４２ｄとは、柱状電極４３５ａと同じ部材で構成することが好ましいが、別の部材を用いて構成しても構わない。凸部４４２ａと凸部４４２ｂとは、センサ基板４０１の上面に設けられた酸化膜４４４の上面上に設けられた金属よりなる。酸化膜４４４の厚みを調整することで、凸部４４２ａと凸部４４２ｂの高さを調整することができる。凸部４４２ａ〜凸部４４２ｄは延伸方向Ａ４０２に沿って細長く延びている。
配線４３９ａ、配線４３９ｂ、配線４３９ｃ、配線４３９ｄは、電極４３８ｃの間を電気的に接続する。
上方から見て、配線４３９ｅは、端部４３９ｅ１から端部４３９ｅ２まで延びる直線部分１４３９ｅと、端部４３９ｅ１と端部４３９ｅ２との間で直線部分１４３９ｅの実質的に真中から直角に延びる直線部分２４３９ｅとからなるＴ字形状を有する部分を有する。端部４３９ｅ１は、基板４０２ａと凸部４４２ａとの間に挟まれ、端部４３９ｅ２は、基板４０２ａと凸部４４２ｂとの間に挟まれる。
配線４３９ｅと各凸部とを基板４０２ａとセンサ基板４０１との間で挟み込むことで配線４３９ｅが各凸部と電気的に接続される。
凸部４４２ｃと凸部４４２ｄとは凸部４４２ａと凸部４４２ｂとに平行に延伸方向Ａ４０２に延び、延伸方向Ａ４０２に直角の方向Ａ４０１に配列されている。配線４３９ｅの直線部分１４３９ｅは延伸方向Ａ４０１に細長く延び、直線部分２４３９ｅは方向Ａ４０２に細長く延びる。凸部４４２ｃの延伸方向Ａ４０２における長さは凸部４４２ａの延伸方向Ａ４０２における長さより大きく、凸部４４２ｄの延伸方向Ａ４０２における長さは凸部４４２ｂの延伸方向Ａ４０２における長さより大きい。凸部４４２ｃと凸部４４２ｄの方向Ａ４０１における幅は、凸部４４２ａと凸部４４２ｂの方向Ａ４０１における幅よりも大きい。また、凸部４４２ｃの方向Ａ４０１における幅は凸部４４２ｄの方向Ａ４０１における幅と実質的に等しく、凸部４４２ａの方向Ａ４０１における幅は凸部４４２ｂの方向Ａ４０１における幅と実質的に等しい。この様に、踏み潰しの近くに凸部４４２ｃと凸部４４２ｄとを配置することで、確実に配線４３９ｅと凸部４４２ａ、４４２ｂを潰すことができる。
なお、実施の形態１におけるセンサチップ４１００はＸ検出部４１０とＹ検出部４２０とＺ検出部４３０とを備えるがこれに限定されない。例えば、センサチップ４１００はＸ検出部４１０とＹ検出部４２０とＺ検出部４３０のうちのＸ検出部４１０のみ、あるいは、Ｘ検出部４１０とＹ検出部４２０とＺ検出部４３０のうちのＺ検出部４３０のみを備えてもよい。
なお、実施の形態１におけるセンサ基板４０１は４つの柱状電極４３５ａ〜４３５ｄを備えるがこれに限定されない。センサ基板４０１は４つの柱状電極４３５ａ〜４３５ｄのうち柱状電極４３５ｄのみを備えてもよい。
なお、実施の形態１におけるＺ検出部４３０は固定電極４３３ａ、４３３ｂを備えるがこれに限定されない。例えば、Ｚ検出部４３０は固定電極４３３ａ、４３３ｂのうち固定電極４３３ａのみを備える構成でもよい。なお、可動電極４３１が複数のビーム部４３２ａ〜４３２ｄによって支持されるが、これに限定されない。例えば、可動電極４３１は１本のビーム部のみで支持されていてもよい。
なお、実施の形態１では可動電極４３１は可動部と錘部としても機能する。
なお、実施の形態１におけるセンサ７０１は加速度を検出する加速度センサであるが、これに限らない。例えば、センサ７０１は圧力を検出する圧力センサや角速度を検出する角速度センサなどの他のセンサであってもよい。
なお、実施の形態１のセンサ７０１は、例えば、携帯電話などの電子機器に搭載して、その電子機器の動きを検出する目的で用いることができる。あるいは、センサ７０１は、車両に搭載して、その車両の動きを検出する目的で用いることができる。特に、実施の形態１のセンサ７０１は高精度であるので、高精度な電子機器の動き検知、あるいは高精度な車両の制御を行うことができる。
（実施の形態２）
実施の形態２におけるセンサは、図１から図７に示す実施の形態１におけるセンサ７０１と同様に、基板４０２ａ、４０２ｂとセンサ基板４０１とを有するセンサチップ４１００を備える。図９は実施の形態２におけるセンサチップ４１００の上面図である。
基板４０２ａはガラス基板であり光を透過する。したがって、上方から見て、センサ基板４０１と、センサ基板４０１と基板４０２ａとの間に設けられた固定電極４１３ａ、４１３ｂ等の電極が基板４０２ａを通して見られる。
センサ基板４０１は基板４０２ａに接合する接続部４０３を有する。接続部４０３は基板４０２ａから剥離した線形状を有する部分４８１を有する。センサ基板４０１の部分４８１は基板４０２ａには接合していない。詳細には、センサ基板４０１が部分４８１において窪むことで、センサ基板４０１は部分４８１において基板４０２ａと接していない。部分４８１を設けることにより、以下の理由で陽極接合によってセンサチップ４１００に生じる応力の分布を変更することができる。陽極接合は、ガラスとシリコン基板との研磨面を重ねて、加熱しながら電圧を加えることによりガラスとシリコン基板とを接合する接合方法である。加熱して接合した後、常温に戻した際に、ガラスよりなる基板４０２ａ、４０２ｂとシリコン基板であるＳＯＩ基板で構成されるセンサ基板４０１との線膨張係数の差により、センサチップ４１００は応力を受けた状態となる。このとき、センサチップ４１００の応力は主に各ビーム部に集中するように分布する。これは、接続部４０３を介して各ビーム部は陽極接合時の応力を受けた状態となるためである。ここで、センサチップ４１００での接続部を線状に剥離することで、線状に剥離した部分４８１で陽極接合時の応力が緩和されるため、応力の分布を変えることができる。つまり、各ビーム部が受ける応力を緩和することが可能となる。
また、線状に剥離した部分４８１は、直線Ｌ１０１、Ｌ１０２に沿って設けられる。
また、線状に剥離した部分４８１は、接続部４０３で（センサ基板４０１の内側の縁から距離Ｄ１０１だけ離れて設けられている。これにより、センサチップ４１００の応力の分布を全面に渡って変更することができ、各ビーム部に集中した応力を緩和できる。距離Ｄ１０１は５０μｍ以上であれば、センサチップ４１００の内部の気密性を保持することが可能である。望ましくは、１００μｍ以上とすることが好ましい。
また、線状に剥離した部分４８１は、少なくとも接続部４０３のセンサ基板４０１の内側の縁よりも大きく、接続部４０３のセンサ基板４０１の外側の縁までの長さで設けることで、センサチップ４１００の応力の分布を全面に渡って変更することができる。
また、このとき、センサチップ４１００の端面から線状に剥離を行うことで、陽極接合の応力がかからない位置が変わるため、大きな効果がえられる。線状に剥離した部分４８１は、接続部４０３の全長の１／３以上あればよく、線形状、或いは面形状を有することが望ましい。
また、本実施の形態では、センサチップ４１００の長辺の接続部４０３を線状に剥離しているがこれに限らない。例えば、可動電極４１１が応力により動作が不安定な場合、可動電極４１１に近い領域のみ剥離してもよい。また、可動電極４１１、可動電極４２１で動作が不安定な場合、可動電極４１１、可動電極４２１に近い領域のみ剥離してもよい。
図１０は実施の形態２におけるセンサチップ４１００Ｐの上面図である。センサチップ４１００Ｐは図９に示すセンサチップ４１００のセンサ基板４０１の代わりにセンサ基板４０１Ｐを備える。図１０において、図１から図９に示すセンサチップ４１００と同じ部分には同じ参照番号を付す。図９に示すセンサチップ４１００と異なり、図１０に示すセンサチップ４１００Ｐではセンサ基板４０１Ｐの上面に溝部４９１が設けられている。溝部４９１により、接続部４０３が複数の部分に分離される。溝部４９１は接続部４０３を接続部分４０３ａ、４０３ｂに分離する。接続部分４０３ａには、線状に剥離した部分４８１が設けられ、応力を調整する部分として機能する。接続部分４０３ｂには線状に剥離した部分４８１が設けられず、センサ基板４０１Ｐを基板４０２ａに接続することのみ用いられる。
接続部分４０３ａと接続部分４０３ｂが分離された構造となることで、剥離の際に、所望の領域以外が剥離されることを回避することができる。つまり、剥離を行った際においても、溝部４９１が緩衝となり、接続部分４０３ｂは接続が確保されて所望の領域以外の接続部が剥離されることを防ぐことができる。その結果、センサチップ４１００Ｐの気密性の低下等を防ぐことができる。
このとき、所望の接続部以外が剥離されることを防ぐために、溝部４９１は、１μｍ以上の深さと、１０μｍ以上の幅を有する。
図１１は実施の形態２におけるセンサチップ４１００Ｑの上面図である。センサチップ４１００Ｑは図１０に示すセンサチップ４１００Ｐのセンサ基板４０１Ｐの代わりにセンサ基板４０１Ｑを備える。図１１において、図１０に示すセンサチップ４１００Ｐと同じ部分には同じ参照番号を付す。図１０に示すセンサチップ４１００Ｐと異なり、図１１に示すセンサチップ４１００Ｑでは、センサ基板４０１Ｑの上面には溝部４９２が設けられている。溝部４９２を設けることにより、接続部４０３が更に多くの区画に分離される。
この構造により、以下の理由で、陽極接合により受ける応力を効果的に緩和することが可能となる。図４に示すように可動電極４１１はビーム部４１２ａ、４１２ｂにより保持され、可動電極４２１はビーム部４２２ａ、４２２ｂにより保持されている。つまり、陽極接合により、可動電極４１１はＹ軸の方向に応力を受け、可動電極４２１はＸ軸の方向に応力を受ける。図１１に示すように調整用の接続部をセンサチップ４１００の長辺だけでなく、短辺にも配置することで、可動電極４１１、可動電極４２１に対して効果的に応力の分布を変更することができる。
図１２は実施の形態２におけるセンサチップ４１００Ｒの上面図である。センサチップ４１００Ｒは図９に示すセンサチップ４１００のセンサ基板４０１の代わりにセンサ基板４０１Ｒを備える。図１２において、図１から図９に示すセンサチップ４１００と同じ部分には同じ参照番号を付す。図９のセンサチップ４１００と異なり、図１２に示すセンサチップ４１００Ｒは、センサ基板４０１Ｒの上面には、基板４０２ａから剥離した点形状をそれぞれ有する複数の部分４８２が設けられている。複数の部分４８２により、図９に示すセンサ基板４０１の線状に剥離した部分４８１と同じ効果を得ることが出来る。
また、複数の部分４８２は、直線Ｌ１０１、Ｌ１０２に沿って設けられている。
また、複数の部分４８２は、接続部４０３の縁からの距離Ｄ１０１だけ離れて設けられている。距離Ｄ１０１が５０μｍ以上であれば、センサチップ４１００の内部の気密性を保持することが可能である。望ましくは、距離Ｄ１０１は１００μｍ以上とすることが好ましい。
なお、上方から見て、図１２に示す複数の部分４８２は円形状を有するが、円形状に限らず矩形状を有していてもよい。複数の部分４８２は図９に示す部分４８１と同じ領域に設けられる。
センサ基板４０１の部分４８１とセンサ基板４０１Ｒの複数の部分４８２は、センサチップ４１００Ｒの上方からガラス基板である基板４０２ａを介して所望のエネルギーのレーザを接続部４０３に照射することで接続部４０３を基板４０２ａから剥離することで形成することができる。複数の部分４８２は、直線Ｌ１０１、Ｌ１０２に沿って所定の間隔でレーザを接続部４０３に照射することで形成する。センサ基板４０１の部分４８１は、照射されるレーザのスポットを一部重ねてレーザを照射することで形成することができる。
また、溝部４９１は、センサチップ４１００のギャップを形成する際に、同時に形成することができ、これにより、追加した工程が不要となる。
なお、直線Ｌ１０１、直線Ｌ１０２は、線状に剥離した部分４８１の厳密な中心を通る必要は無い。線状に剥離した部分の少なくとも一部を通過する直線が引ける場合に、これを直線Ｌ１０１、Ｌ１０２と定義することが出来る。同様に、直線Ｌ１０１、直線Ｌ１０２は、点状に剥離した複数の部分４８２のそれぞれの厳密な中心を通る必要は無い。点状に剥離した部分４８２のそれぞれの少なくとも一部を通過する直線が引ける場合に、これを直線Ｌ１０１、Ｌ１０２と定義することができる。
なお、点状に剥離した複数の部分４８２は、上方から見て互いに重なっていてもよい。
（実施の形態３）
実施の形態３におけるセンサ７０１では、固定電極４３３ａと柱状電極４３５ａが電気的に接続されている。
Ｚ検出部４３０において、Ｚ軸の方向の成分を有する加速度が外部から加わると可動電極４３１が変位する。この時、可動電極４３１と固定電極４３３ａとの間の距離と、及び可動電極４３１と固定電極４３３ｂ間の距離が変化する。このことで、可動電極４３１と固定電極４３３ａとの間の容量と、及び可動電極４３１と固定電極４３３ｂ間の容量が変動する。これらの容量の変化に基づいて加速度を検知できる。ここで、固定電極４３３ｂは、電位を外部に取り出す目的で柱状電極４３５ｂと電気的に接続されている。このため、可動電極４３１と固定電極４３３ｂとの間の容量は、柱状電極４３５ｂの容量を寄生容量として余分に含む。これに対して、可動電極４３１と固定電極４３３ａとの間の容量には、前述の寄生容量を生じさせる構造がない為、結果として、可動電極４３１と固定電極４３３ａとの間の容量と、可動電極４３１と固定電極４３３ｂとの間の容量に差が生じる。容量のこの差は、センサ７０１の温度特性など特性を悪化させる原因となる。センサ７０１では、固定電極４３３ａと柱状電極４３５ａを電気的に接続することで、寄生容量があえて生じる構造とし、可動電極４３１と固定電極４３３ａ間の容量を、可動電極４３１と固定電極４３３ｂ間の容量と実質的に同一にする。これにより容量の差に起因する特性の悪化が抑制される。
（実施の形態４）
図１３は、実施の形態１におけるセンサ７０１とほぼ同じ構造を有する実施の形態４におけるセンサ７０２の拡大図である。図１４は、図１３に示すセンサ７０２の拡大図であり、領域Ｒ４０９を示す。実施の形態４におけるセンサ７０２は図１から図７に示す実施の形態１におけるセンサ７０１と基本的に同じ構造を有する。
上方から見て、固定電極４３３ａは可動電極４３１の端よりも外側に配置された辺４４３１ａと、辺４４３１ａより内側に後退した辺４４３１ｂとを有する。
上方から見て、辺４４３１ａは、可動電極４３１の端よりも幅Ｗ３０１だけ外側に位置する。実施の形態４では幅Ｗ３０１は５μｍである。これにより、例えば、固定電極４３３ａと可動電極４３１と間に位置ずれがあったとしても、固定電極４３３ａと可動電極４３１との間の容量が変化しない。従って、センサ７０１の精度が向上する。
上方から見て、辺４４３１ｂは可動電極４３１の端と重なる位置に設けられている。なお、図１４では、直線Ｌ３０１が可動電極４３１の端の位置を示す。直線Ｌ３０１を境界として、可動電極４３１とビーム部４３２ｂとが区分される。ビーム部４３２ｂは外部から加えられる加速度に起因して撓みなどの変形を起こす。したがって、辺４４３１ｂが直線Ｌ３０１よりもビーム部４３２ｂに近い側に配置される、即ち、固定電極４３３ａが直線Ｌ３０１を越えてビーム部４３２ｂの上まで張り出す場合、ビーム部４３２ｂの変形によって固定電極４３３ａとの間の容量が変化するので、センサの精度が低くなる。実施の形態４におけるセンサ基板４０１では、上方から見て、辺４４３１ｂが可動電極４３１の端と重なる位置に設けられている、即ち、固定電極４３３ａが線Ｌ３０１を越えてビーム部４３２ｂの上まで延びていないので、このような精度の悪化を抑制することができる。
電極４３８ａは、固定電極４３３ａの辺４４３１ａと対向する辺４４８１ａと、固定電極４３３ａの辺４４３１ｂと対向する辺４４８１ｂとを有する。
固定電極４３３ａの辺４４３１ａと電極４３８ａの辺４４８１ａとの間の間隔Ｄ３０１は、固定電極４３３ａの辺４４３１ｂと電極４３８ａの辺４４８１ｂとの間の間隔Ｄ３０２と実質的に等しい。電極４３８ａを設けることで、上述したスティッキングの抑制の効果に加え、容量が安定するという効果が得られる。
（実施の形態５）
図１５は実施の形態５におけるセンサ１０００の斜視図である。センサ１０００はパッケージ５３００と、パッケージ５３００を覆う蓋とを備える。図１５では、パッケージ５３００の蓋は図示されていない。パッケージ５３００は、センサチップ５１００と、センサチップ５１００からの出力に基づいて各種の演算を行う集積回路５２００と、が搭載されている。実施の形態５では、センサ１０００は加速度を検出する加速度センサであり、集積回路５２００は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。
端子５４００は、パッケージ５３００から引き出され、外部の基板５５００に接続されている。
センサ１０００は静電容量型の加速度センサであり、ＭＥＭＳ技術で製造される。互いに直角のＸ軸とＹ軸とＺ軸の３軸の方向の加速度を検出するため、各軸の検出を行う３つの重り（可動電極）がセンサチップ５１００に配置されている。
図１６はセンサチップ５１００の分解斜視図である。
センサチップ５１００は、センサ部５０１と、センサ部５０１の上面に接合する基板５０２ａと、センサ部５０１の下面に接合する基板５０２ｂとを備える。センサ部５０１は、基板５０２ａと基板５０２ｂにより挟まれている。センサ部５０１は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板等により形成され、基板５０２ａと基板５０２ｂは、ガラス等の絶縁体により形成されている。
センサ部５０１はフレーム部５０３を備える。フレーム部５０３は、直線上に並ぶ矩形枠５１０ａ、矩形枠５２０ａ、矩形枠５３０ａを備える。
矩形枠５１０ａの内側には可動電極５１１が配置され、矩形枠５２０ａの内側には可動電極５２１が配置され、矩形枠５３０ａの内側には可動電極５３１が配置されている。
センサ部５０１は、Ｘ軸の方向の加速度を検出するＸ検出部５１０と、Ｙ軸の方向の加速度を検出するＹ検出部５２０と、Ｚ軸の方向の加速度を検出するＺ検出部５３０とを有する。Ｘ軸は、センサチップ５１００の上面と下面とに平行である。Ｙ軸は、センサチップ５１００の上面と下面とに平行でありかつＸ軸に直角である。Ｚ軸は、Ｘ軸とＹ軸とに直角すなわちセンサチップ５１００の上面と下面とに直角である。
Ｘ検出部５１０は、ビーム部５１２ａ、５１２ｂと、可動電極５１１と、固定電極５１３ａ、５１３ｂとを備える。
ビーム部５１２ａ、５１２ｂは矩形枠５１０ａに接続されて、可動電極５１１を支持する。
ビーム部５１２ａ、５１２ｂはＹ軸に平行な直線Ａ５１０に沿って配列されている。可動電極５１１の上面は直線Ａ５１０により２つの部分に分割されている。固定電極５１３ａは、直線Ａ５１０で分割された可動電極５１１の上面の２つの部分のうちの一方にＺ軸の方向に間隔をあけて対向しており、固定電極５１３ｂは、直線Ａ５１０で分割された可動電極５１１の上面の２つの部分のうちの他方にＺ軸の方向に間隔をあけて対向している。
Ｘ検出部５１０は、可動電極５１１と固定電極５１３ａとの間の静電容量の変化と、可動電極５１１と固定電極５１３ｂとの間の静電容量の変化とに基づいてＸ軸の方向の加速度を検出する。
Ｙ検出部５２０は、ビーム部５２２ａ、５２２ｂと、可動電極５２１と、固定電極５２３ａ、５２３ｂとを備える。Ｙ検出部５２０はＸ検出部５１０と同じ構造を有し、Ｘ検出部５１０を９０°回転したものと一致する。Ｙ検出部５２０の各構成部材の形状はＸ検出部５１０のそれと同じである。
すなわち、Ｙ検出部５２０は、ビーム部５２２ａ、５２２ｂと、可動電極５２１と、固定電極５２３ａ、５２３ｂとを備える。
ビーム部５２２ａ、５２２ｂは矩形枠５２０ａに接続されて、可動電極５２１を支持する。
ビーム部５２２ａ、５２２ｂはＸ軸に平行な直線Ａ５２０に沿って配列されている。可動電極５２１の上面は直線Ａ５２０により２つの部分に分割されている。固定電極５２３ａ直線Ａ５２０で分割された可動電極５２１の上面の２つの部分のうちの一方にＺ軸の方向に間隔をあけて対向し、固定電極５２３ｂ直線Ａ５２０で分割された可動電極５２１の上面の２つの部分のうちの他方にＺ軸の方向に間隔をあけて対向する。
Ｙ検出部５２０は、可動電極５２１と固定電極５２３ａとの間の静電容量の変化と、可動電極５２１と固定電極５２３ｂとの間の静電容量の変化とに基づいてＹ軸の方向の加速度を検出する。
Ｚ検出部５３０において、ビーム部５３２ａ、５３２ｂ、５３２ｃ、５３２ｄは矩形枠５３０ａに接続され、可動電極５３１を支持する。固定電極５３３ａは可動電極５３１の上面に間隔をあけてＺ軸の方向で対向し、固定電極５３３ｂは可動電極５３１の下面に間隔をあけてＺ軸の方向で対向する。
Ｚ検出部５３０は、可動電極５３１と固定電極５３３ａとの間の静電容量の変化と、可動電極５３１と固定電極５３３ｂとの間の静電容量の変化とに基づいてＺ軸の方向の加速度を検出する。
図１７ＡはＸ検出部５１０の断面図であり、図１７ＢはＺ検出部５３０の断面図である。Ｙ検出部５２０の断面はＸ検出部５１０と同様である。
固定電極５１３ａ、固定電極５１３ｂは、貫通電極５１４ａ、貫通電極５１４ｂを用いて基板５０２ａの上面に引き出されている。
基板５０２ａの可動電極５３１と対向する部分には固定電極５３３ａが設けられ、基板５０２ｂの可動電極５３１と対向する部分には固定電極５３３ｂが設けられる。これにより、固定電極５３３ａの電気信号は、貫通電極５３４ａから基板５０２ａの上面に引き出されている。
固定電極５３３ｂは、矩形領域５３３ｂ１から突き出した突出領域５３３ｂ２を備える（図１６参照）。突出領域５３３ｂ２は、可動電極５３１とは分離された柱状の固定電極５３４ｃに接続され、柱状の固定電極５３４ｃは、基板５０２ａに設けられた貫通電極５３４ｂに接続される。これにより、柱状の固定電極５３４ｃ及び貫通電極５３４ｂを用いて固定電極５３３ｂからの電気信号が基板５０２ａの上面に引き出される。
次に、センサ７０２のＸ軸の方向の加速度を検出する動作について説明する。可動電極と固定電極との間の部分の誘電率εと、可動電極と固定電極との対向面積Ｓと、可動電極と固定電極とが対向する部分のギャップｄにより、電極間の静電容量Ｃは、Ｃ＝εＳ／ｄにより算出できる。加速度により可動電極が回転もしくは変位するとギャップｄが変化するので、静電容量Ｃが変化する。そこで、集積回路５２００は静電容量ＣをＣＶ変換で電圧に変換する。集積回路５２００は、３つの軸のうちの加速度を検出する軸の他の軸の力の影響を緩和する。
図１８と図１９は、それぞれＸ軸の方向の加速度が印加されていない状態におけるＸ検出部５１０の断面図と回路図である。Ｘ軸の方向の加速度が印加されていない場合、図１９に示すように、可動電極５１１と固定電極５１３ａとの間の静電容量Ｃ５０１は、可動電極５１１と固定電極５１３ｂとの間の静電容量Ｃ５０２と等しく、ともに固定電極５１３ａ、５１３ｂのそれぞれと可動電極５１１との間の寄生容量Ｃｓ１である。集積回路５２００は、静電容量Ｃ５０１と静電容量Ｃ５０２の差分値（Ｃ５０１−Ｃ５０２＝０）を算出し、Ｘ軸の方向の加速度を示すＸ出力として出力する。
図２０と図２１は、それぞれＸ方向に１Ｇの加速度が印加された状態におけるＸ検出部５１０の断面図と回路図である。この場合、図２１に示すように、可動電極５１１と固定電極５１３ａとの間の静電容量Ｃ５０１は寄生容量Ｃｓ１と変化分ΔＣとの和（Ｃｓ１＋ΔＣ）となり、可動電極５１１と固定電極５１３ｂとの間の静電容量Ｃ５０２は寄生容量Ｃｓ１から変化分ΔＣを引いた差（Ｃｓ１−ΔＣ）となる。集積回路５２００は、静電容量Ｃ５０１と静電容量Ｃ５０２の差分値（Ｃ５０１−Ｃ５０２＝２×ΔＣ）を算出し、Ｘ出力として出力する。
このように、Ｘ検出部５１０は、静電容量の変化に基づいてＸ方向の加速度を検出する。Ｙ検出部５２０は、Ｘ検出部５１０と同様にＹ軸の方向の加速度を検出する。
図２２と図２３は、それぞれＺ軸の方向に１Ｇの加速度が印加された状態におけるＺ検出部５３０の断面図と回路図である。この場合、図２３に示すように、可動電極５３１と固定電極５３３ａとの間の静電容量Ｃ５０５は寄生容量Ｃｓ２と変化分ΔＣとの和（Ｃｓ２＋ΔＣ）となり、可動電極５３１と固定電極５３３ｂとの間の静電容量Ｃ５０６は寄生容量Ｃｓ２から変化分ΔＣを引いた差（Ｃｓ２−ΔＣ）となる。集積回路５２００は、静電容量Ｃ５０５と静電容量Ｃ５０６の差分値（Ｃ５０５−Ｃ５０６＝２×ΔＣ）を算出し、Ｚ軸の方向の加速度を示すＺ出力として出力する。このように、Ｚ検出部５３０は、静電容量の変化に基づいてＺ方向の加速度を検出する。
３つの軸のうちの加速度を検出する軸を主軸と定義し、主軸の他の軸を他軸と定義する。加速度センサでは、主軸の方向の加速度が印加されている状態で、他軸の方向の加速度が加わると、主軸の方向の出力が実際の主軸の方向の加速度と異なる場合がある。このような検出誤差を低減するため、集積回路５２００が補正回路を備える。これにより、他軸の方向の加速度による主軸の方向の加速度を示す出力への影響が緩和される。
センサ１０００のこの動作について基準状態と補正状態とに分けて記載される。基準状態は、他軸の方向の加速度が印加されていない状態である。補正状態は、他軸の方向の加速度が印加されており、補正が必要な状態である。以下に、主軸がＸ軸であり、他軸がＺ軸である場合のセンサ１０００の動作を説明する。
（１）基準状態
図２４Ａは、基準状態でのセンサ１０００の主軸であるＸ軸の方向の加速度を示すＸ検出部５１０の出力を示し、図２４Ｂは他軸であるＺ軸の方向の加速度を示すＺ検出部５３０の出力を示す。図２４Ｃは主軸であるＸ軸の方向の加速度を検出するＸ検出部５１０の断面図である。図中に示される直線Ｏ５１１、Ｏ５２１は理想的な出力を示し、曲線Ｏ５１２、Ｏ５２２は実際の出力を示している。すなわち、理想的なセンサでは、印加する加速度に対して出力が比例するが、実際の出力には誤差が含まれる。そのため、印加する加速度に対して出力が比例する線形領域Ｅ５０１内の出力だけを使用してもよく、線形領域Ｅ５０１の外の出力を集積回路５２００で補正してもよい。
（２）補正状態
図２５Ａは補正状態での主軸であるＸ軸の加速度を示すＸ検出部５１０の出力を示し、図２５Ｂは補正状態での他軸であるＺ軸の加速度を示すＺ検出部５３０の出力を示す。図２５Ｃは補正状態でのＸ検出部５１０の断面図である。補正状態では、図２５Ｂに示すように、他軸からの影響が比較的大きい。そのため、図２５Ａに示すように、主軸の出力を示す曲線Ｏ５１３と理想的な出力を示す直線Ｏ５１１との差が基準状態の場合に比べて大きい。
この場合、図２５Ｃに示すように、可動電極５１１の傾きが大きくなり、ギャップｄが狭くなる。ギャップｄが狭くなると、静電容量の変化分ΔＣが大きくなり、感度が大きくなる。
図２６は、実施の形態５にかかるセンサ１０００の機能ブロック図である。集積回路５２００は、ギャップｄの変化による各軸の感度を補正する補正回路５２１０を備える。補正回路５２１０の動作について説明する。
まず、比較例の補正回路の動作について説明する。比較例の補正回路は、主軸であるＸ軸の方向の加速度によって生じるＸ検出部５１０からの出力Ｘｏｕｔ１を補正して出力Ｘｏｕｔ２を得る。出力Ｘｏｕｔ２は、出力Ｘｏｕｔ１から他軸であるＺ軸の方向の加速度に起因してＸｏｕｔ１に含まれるオフセットである他軸感度を除いた信号である。比較例の補正回路は補正係数ＡＧＣｃｏｄｅと、他軸であるＺ軸の方向の加速度にＺ検出部５３０から出力される出力Ｚｏｕｔとを用いて式１により出力Ｘｏｕｔ２を得る。
Ｘｏｕｔ２＝ Ｘｏｕｔ１／（１−ＡＧＣｃｏｄｅ×Ｚｏｕｔ）・・・（式１）
比較例の補正回路は、補正係数（１／（１−ＡＧＣｃｏｄｅ×Ｚｏｕｔ））を変更することで出力Ｘｏｕｔ１を補正する。具体的には、出力Ｚｏｕｔが正のとき出力Ｘｏｕｔ１が増幅され、出力Ｚｏｕｔが負のとき出力Ｘｏｕｔ１が減衰されるように、出力Ｘｏｕｔ１を線形に補正する。
図２７は、他軸であるＺ軸の方向の加速度に対する主軸であるＸ軸の方向の加速度に対するＸ検出部５１０の感度を示す。図２７に示すように、Ｚ軸に平行に印加される加速度の正負に応じてＸ検出部５１０の感度の変化が異なることが実験の結果判明した。感度の変化はＺ軸の方向に加速度がかかることでＸ検出部５１０のギャップｄが変化したことに起因する。静電容量ＣはＣ＝εＳ／ｄで求まることから、ギャップｄに反比例する。そのため、Ｚ軸の負の加速度すなわちＺ軸の負方向の加速度が印加されるとギャップｄが小さくなるため、Ｘ軸の方向の加速度に対する感度の変化が大きくなる。逆にＺ軸に正の加速度すなわちＺ軸の負方向の反対の正方向の加速度が印加されるとギャップｄが大きくなるので、Ｘ軸の方向の加速度に対する感度の変化が小さくなる。これによりＺ軸部平行な加速度の方向でＸ検出部５１０の感度の変化が異なっている。
図２８Ａと図２８Ｂは比較例のセンサの補正回路でＸ検出部５１０の出力を補正して得られた出力を示す。比較例のセンサの補正回路で用いている式１では、Ｚ軸の正方向の加速度に合わせてＸ軸の方向の加速度に対する感度の変化を零にするように補正係数ＡＧＣｃｏｄｅを算出すると、図２８Ａに示すように、Ｚ軸の負方向の加速度に対してＸ軸の方向の加速度に対する感度が変化して、出力Ｘｏｕｔ１を正しく補正できない。一方、Ｚ軸の負方向の加速度に合わせてＸ軸の方向の加速度に対する感度の変化を零にするように補正係数ＡＧＣｃｏｄｅを算出すると、図２８Ｂに示すように、Ｚ軸の正方向の加速度の加速度に対する感度が変化して、出力Ｘｏｕｔ１を正しく補正できない。
実施の形態５におけるセンサ１０００の補正回路５２１０は、Ｚ軸に平行な加速度の方向に応じて補正に用いる式を変えるように構成される。具体的には、補正回路５２１０は、Ｚ軸に平行な加速度の方向がＺ軸の正方向である場合（Ｚｏｕｔ＞０）には、重み付け変数Ｗ５０１を用いて以下の式２でＸ検出部５１０の出力Ｘｏｕｔ１を補正して出力Ｘｏｕｔ２を得て、加速度の方向がＺ軸の正方向ではないすなわち負方向である（Ｚｏｕｔ≦０）場合には、重み付け変数Ｗ５０２を用いて以下の式３により、Ｘ検出部５１０の出力Ｘｏｕｔ１を補正して出力Ｘｏｕｔ２を得る。
Ｘｏｕｔ２＝Ｘｏｕｔ１／（１−ＡＧＣｃｏｄｅ×Ｚｏｕｔ×Ｗ５０１） （Ｚｏｕｔ＞０） ・・・（式２）
Ｘｏｕｔ２＝Ｘｏｕｔ１／（１−ＡＧＣｃｏｄｅ×Ｚｏｕｔ×Ｗ５０２） （Ｚｏｕｔ≦０） ・・・（式３）
重み付けするための変数Ｗ５０１、Ｗ５０２は補正係数を重み付けするための変数であり、以下のように決定される。
図２７において、Ｚ軸の正方向の或る大きさの加速度が印加されている場合での、Ｘ検出部５１０のＸ軸の方向の加速度に対する感度である正側感度Ｓｐを求める。同様に、Ｚ軸の負方向の上記大きさの加速度が印加されている場合での、Ｘ検出部５１０のＸ軸の方向の加速度に対する感度である負側感度Ｓｎを求める。
Ｚ軸の正方向の加速度が印加されているときでの補正後の出力Ｘｏｕｔ２がＸ軸の方向の加速度を示すと決めた場合は、重み付け変数Ｗ５０１、Ｗ５０２は、Ｗ５０１＝１、Ｗ５０２＝Ｓｐ／Ｓｎと決定して、すなわち、重み付け変数Ｗ５０１に重みはつけず重み付け変数Ｗ５０２のみ重みをつける。
Ｚ軸の負方向の加速度が印加されているときでの補正後の出力Ｘｏｕｔ２がＸ軸の方向の加速度を示すと決めた場合は、重み付け変数Ｗ５０１、Ｗ５０２は、Ｗ５０１＝Ｓｐ／Ｓｎ、Ｗ５０２＝１と決定し、すなわち、重み付け変数Ｗ５０１に重みをつけ重み付け変数Ｗ５０２には重みをつけない。
なお、「Ｚ軸方向の加速度の正負（方向）に応じて補正式を変える」との文言は、「Ｚ軸方向の加速度が正の場合と負の場合とに対応する少なくとも２種の数式が存在する」ということを意味し、「Ｚ軸方向の加速度＝０を境界に、正の場合に使う数式と負の場合に使う数式との２種類だけ存在する」ということは意味しない。
なお、Ｚ軸の加速度が正方向または負方向のいずれかでの出力Ｘｏｕｔ２を正しく加速度に対応させるかは、どちらか一方を選択すればよい。これにより、Ｚ軸すなわち他軸の加速度の符号（方向が）が正負のいずれでも、他軸の影響を精度良く抑制する事ができる。別の表現では、他軸の方向の加速度による主軸の方向の加速度を示す出力への影響を緩和し、主軸の加速度を検出する検出部の出力特性を改善することができる。
なお、ここでまでの説明ではＺ軸の加速度の符号（方向）に応じて補正の数式を変える。補正回路５２１０は他の式を用いる以下の方法で出力Ｘｏｕｔ１を補正してもよい。
まずＺ軸の正方向と負方向とで同じ或る大きさの加速度が印加された時のＸ検出部５１０の感度を測定する。次に、得られたＸ検出部５１０の感度を平均して平均値を目標値として得る。次に、以下の式４で出力Ｘｏｕｔ２１がこの目標値となるように補正係数ＡＧＣｃｏｄｅ１を定める。
Ｘｏｕｔ２１＝Ｘｏｕｔ１／（１−ＡＧＣｃｏｄｅ１×Ｚｏｕｔ） ・・・（式４）
図２９Ａは式４で得られたＸ検出部５１０の出力特性を示す。
次に、補正係数ＡＧＣｃｏｄｅ２を用いて、数式４で補正された出力Ｘｏｕｔ２１を数式５で補正して出力Ｘｏｕｔ２２を得る。
Ｘｏｕｔ２２＝Ｘｏｕｔ２１／（１＋｜ＡＧＣｃｏｄｅ２×Ｚｏｕｔ｜） ・・・（式５）
式４、式５により、式３と同様に、他軸の方向の加速度による主軸の方向の加速度を示す出力への影響を緩和し、主軸の出力特性を改善することができる。図２９Ｂは式５を用いて補正した出力Ｘｏｕｔ２２の出力特性を示す。
なお、Ｙ検出部５２０の感度の補正はＸ検出部５１０の感度を補正する方法と同じ方法を用いることができる。
実施の形態５では、Ｘ軸（Ｙ軸）を主軸とし、Ｚ軸を他軸としているが、主軸や他軸は適宜変更することができる。
なお、実施の形態５では、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸との３つ軸の方向の加速度をそれぞれ検出する３つのＭＥＭＳ構造体（Ｘ検出部５１０、Ｙ検出部５２０、Ｚ検出部５３０）が１チップ内に配置されているが、１つのＭＥＭＳ構造体からＸ軸の方向の加速度を示す出力と、Ｙ軸の方向の加速度を示す出力と、Ｚ軸の方向の加速度を示す出力との３つの出力が得られる場合も同様に主軸の出力を他軸の出力で補正することができる。
なお、センサチップ５１００の形状、大きさ、レイアウト等も適宜変更することが可能である。
なお、各貫通電極の材質は、シリコンやタングステン、銅等の導体であり、各貫通電極を保持する周囲の材質は、ガラス等の絶縁体である。
なお、ビーム部５３２ａ、５３２ｂ、５３２ｃ、５３２ｄの形状はＬ字形状に限定されるものではないが、Ｌ字形状にすれば、ビーム部５３２ａ、５３２ｂ、５３２ｃ、５３２ｄを長くすることができるので好ましい。
なお、補正回路５２１０にデジタル回路による演算補正を用いることが好ましい。デジタル回路による用いれば、例えば、感度調整とオフセット調整などの各種補正を行うことが可能である。
実施の形態１〜５において、「上面」「下面」「上方」「下方」等の方向を示す用語はセンサ基板等のセンサの構成部材の相対的な位置関係のみで決まる相対的な方向を示し、鉛直方向等の絶対的な方向を示すものではない。
４０１ センサ基板
４０２ａ 基板（第１の基板）
４０２ｂ 基板（第２の基板）
４０３ 接続部
４１０ Ｘ検出部
４１０ａ 矩形枠
４１１ 可動電極
４１２ａ，４１２ｂ ビーム部
４１３ａ，４１３ｂ 固定電極
４１４ａ，４１４ｂ 貫通電極
４２０ Ｙ検出部
４２０ａ 矩形枠
４２１ 可動電極
４２２ａ，４２２ｂ ビーム部
４２３ａ，４２３ｂ 固定電極
４２４ａ，４２４ｂ 貫通電極
４３０ Ｚ検出部
４３０ａ 矩形枠
４３１ 可動電極
４３２ａ，４３２ｂ，４３２ｃ，４３２ｄ ビーム部
４３３ａ，４３３ｂ 固定電極
４３４ａ，４３４ｂ 貫通電極
４３５ａ 柱状電極
４３５ｂ 柱状電極
４３５ｃ 柱状電極
４３５ｄ 柱状電極
４３８ａ，４３８ｂ，４３８ｃ 電極
４３９ａ，４３９ｂ，４３９ｃ，４３９ｄ，４３９ｅ 配線
４４１ａ，４４１ｂ，４４１ｃ，４４１ｄ 接続部
４４２ａ，４４２ｂ，４４２ｃ，４４２ｄ 凸部
４４４ 酸化膜
４１００ センサチップ
４２００ 集積回路
４３００ パッケージ
４３０２ 間隔
４４００ 端子
４４０２ リード
４４０２ｃ 先端
４４０４ グランド
４６００ 蓋
４９１，４９２ 溝部
５０１ センサ部
５０２ａ 基板
５０２ｂ 基板
５０３ フレーム部
５１０ Ｘ検出部
５１０ａ 矩形枠
５１１ 可動電極
５１２ａ，５１２ｂ ビーム部
５１３ａ，５１３ｂ 固定電極
５１４ａ，５１４ｂ 貫通電極
５２０ Ｙ検出部
５２０ａ 矩形枠
５２１ 可動電極
５２２ａ，５２２ｂ ビーム部
５２３ａ，５２３ｂ 固定電極
５３０ Ｚ検出部
５３０ａ 矩形枠
５３１ 可動電極
５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃ，５３２ｄ ビーム部
５３３ａ，５３３ｂ 固定電極
５３３ｂ１ 矩形領域
５３３ｂ２ 突出領域
５３４ａ 貫通電極
５３４ｂ 貫通電極
５３４ｃ 固定電極
５２１０ 補正回路
５１００ センサチップ
５２００ 集積回路
５３００ パッケージ
５４００ 端子
５５００ 基板
１０００ センサ

Claims (6)

  1. センサ基板と、
    前記センサ基板の上面に対向して前記センサ基板に接続された基板と、
    前記センサ基板と前記基板との間に接続された配線と、
    を備え、
    前記センサ基板は、前記センサ基板の前記上面に沿って延伸方向に延びる第１の凸部と、前記センサ基板の前記上面に沿って前記延伸方向に延びる第２の凸部とを有し、
    前記配線は、
    前記基板と前記第１の凸部との間に挟まれた第１の端部と、
    前記基板と前記第２の凸部との間に挟まれた第２の端部と、
    を有する、接続構造体。
  2. 前記センサ基板は、
    前記センサ基板の前記上面に設けられて前記延伸方向に延びる第３の凸部と、
    前記センサ基板の前記上面に設けられて前記延伸方向に延びる第４の凸部と、
    をさらに有し、
    前記延伸方向における前記第３の凸部の長さは前記延伸方向における前記第１の凸部の長さより大きく、
    前記延伸方向における前記第４の凸部の長さは前記延伸方向における前記第２の凸部の長さより大きい、請求項１に記載の接続構造体。
  3. 前記センサ基板は柱状電極をさらに有し、
    前記第１の凸部と前記第２凸部と前記第３の凸部と前記第４の凸部とは前記柱状電極の上面に設けられている、請求項２に記載の接続構造体。
  4. 上方から見て、前記配線は、前記第１の端部から前記第２の端部まで延びる第１の直線部分と、前記第１の端部と前記第２の端部との間の前記第１の直線部分から直角に延びる第２の直線部分とを有して実質的にＴ字形状を有する部分を有する、請求項２に記載の接続構造体。
  5. 前記センサ基板は、前記基板に接続された接続部をさらに有し、
    前記第１の凸部と前記第２の凸部とは前記接続部の近傍に設けられている、請求項１に記載の接続構造体。
  6. 前記センサ基板は、前記基板に接続された接続部をさらに有し、
    前記接続部と前記第１の凸部と前記第２の凸部とは、前記センサ基板の前記上面に平行な直線に沿って配置されている、請求項１に記載の接続構造体。
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