JP7403069B2 - 物理量センサ - Google Patents
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Description
本開示は、一般に物理量センサに関し、より詳細には、アンカー部と可動部とを有する物理量センサに関する。
従来、物理量センサとして、例えば、アンカー部と可動部とを有する角速度センサ、加速度センサ等が知られている。
この種の物理量センサとしては、例えば、一対の固定部と、駆動アームと、支持部（基板）と、錘部と、を備える角速度センサ素子が知られている（特許文献１）。
物理量センサでは、外部からの応力が基板を通じて可動部に伝達され、センサ特性が変化することがあった。また、物理量センサでは、例えば、パッケージ又は回路基板に実装して用いる場合、物理量センサとパッケージ又は回路基板との線膨張係数の違いに起因してパッケージ又は回路基板から固定部を介して可動部へ応力が伝達されてセンサ特性が変化することがあった。
本開示の目的は、センサ特性の変化を抑制することが可能な物理量センサを提供することにある。
本開示の一態様に係る物理量センサは、基板と、アンカー部と、囲繞部と、検出部と、可動部と、梁部と、を備える。前記アンカー部は、前記基板の主面側に位置しており、前記基板に固定されている。前記囲繞部は、前記基板の前記主面側に位置しており、前記アンカー部を囲んでいる。前記検出部は、検出対象の物理量を検出する。前記可動部は、前記検出部の少なくとも一部が設けられており、前記基板の前記主面側に位置し前記囲繞部につながっている。前記梁部は、前記基板の前記主面側に位置しており、前記アンカー部と前記囲繞部とをつないでいる。前記囲繞部は、前記基板に固定されている。
下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
（実施形態１）
以下では、実施形態１に係る物理量センサ１について、図１～７に基づいて説明する。
以下では、実施形態１に係る物理量センサ１について、図１～７に基づいて説明する。
（１．１）概要
実施形態１に係る物理量センサ１は、図１～５に示すように、基板２と、アンカー部３（図４Ａ及び４Ｂ参照）と、囲繞部４（図４Ａ及び４Ｂ参照）と、検出部５（図２及び３参照）と、可動部６と、梁部７（図４Ａ及び４Ｂ参照）と、を備える。なお、図２、６及び７では基板２の図示を省略してある。
実施形態１に係る物理量センサ１は、図１～５に示すように、基板２と、アンカー部３（図４Ａ及び４Ｂ参照）と、囲繞部４（図４Ａ及び４Ｂ参照）と、検出部５（図２及び３参照）と、可動部６と、梁部７（図４Ａ及び４Ｂ参照）と、を備える。なお、図２、６及び７では基板２の図示を省略してある。
アンカー部３は、基板２の主面２１側に位置しており、基板２に固定されている。囲繞部４は、基板２の主面２１側に位置しており、アンカー部３を囲んでいる。検出部５は、検出対象の物理量を検出する。可動部６は、検出部５の少なくとも一部が設けられており、基板２の主面２１側に位置し囲繞部４につながっている。梁部７は、基板２の主面２１側に位置しており、アンカー部３と囲繞部４とをつないでいる。なお、基板２の主面２１は、基板２において基板２の厚さ方向Ｄ１に交差する２つの面のうち、アンカー部３側の面である。
実施形態１に係る物理量センサ１では、検出対象の物理量が角速度である。したがって、実施形態１に係る物理量センサ１は、角速度センサである。
実施形態１に係る物理量センサ１は、例えば、角速度を電気信号に変換する。すなわち、実施形態１に係る物理量センサ１は、角速度を電気信号に変換するトランスデューサとして機能する。物理量センサ１は、例えば、家電機器、携帯端末、カメラ、ウェアラブル端末、ゲーム機、車両（自動車及び二輪車等を含む）、ロボット、建設機械、ドローン、航空機及び船舶等に用いることができる。
実施形態１に係る物理量センサ１では、図１及び２に示すように、可動部６が、駆動アーム６１と、錘部６２と、を含んでいる。また、実施形態１に係る物理量センサ１は、駆動アーム６１を駆動する駆動部１２（図２参照）を更に備えている。駆動部１２は、可動部６の駆動アーム６１に設けられている。駆動部１２は、圧電素子（以下、第１圧電素子ともいう）である。上述の検出部５は、可動部６の駆動アーム６１に設けられている。検出部５は、圧電素子（以下、第２圧電素子ともいう）である。検出部５は、角速度に応じたコリオリ力に基づく電気信号を出力する。
（１．２）詳細
実施形態１に係る物理量センサ１の構成について、図１～５を参照して詳細に説明する。
実施形態１に係る物理量センサ１の構成について、図１～５を参照して詳細に説明する。
以下では一例として、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸を有する直交座標を規定し、特に、基板２の厚さ方向Ｄ１に沿った軸を「Ｚ軸」とし、錘部６２を振動させる方向に沿った軸を「Ｘ軸」とする。「Ｙ軸」は、これらＺ軸及びＸ軸のいずれとも直交する。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、いずれも仮想的な軸であり、図面中の「Ｘ」、「Ｙ」、「Ｚ」を示す矢印は、説明のために表記しているに過ぎず、いずれも実体を伴わない。また、これらの方向は物理量センサ１の使用時の方向を限定する趣旨ではない。
実施形態１に係る物理量センサ１は、一例として、Ｚ軸周りの角速度を検出対象とする。Ｚ軸は、基板２の厚さ方向Ｄ１に沿った軸であるので、結果的に、物理量センサ１は、基板２の厚さ方向Ｄ１に沿った中心軸周り（Ｚ軸周り）の角速度に応じた電気信号を出力する。よって、物理量センサ１の出力に基づいて、基板２の中心軸周り（Ｚ軸周り）の角速度の大きさを計測することが可能である。
（１．２．１）物理量センサの全体構成
実施形態１に係る物理量センサ１は、図１に示すように、基板２と、支持部３０と、検出部５（図２及び３参照）と、可動部６と、を備える。支持部３０は、図４Ａ及び４Ｂに示すように、アンカー部３と、囲繞部４と、梁部７と、を含む。可動部６は、図１及び２に示すように、駆動アーム６１と、錘部６２と、を含む。また、物理量センサ１は、駆動部１２（図２参照）を更に備える。
実施形態１に係る物理量センサ１は、図１に示すように、基板２と、支持部３０と、検出部５（図２及び３参照）と、可動部６と、を備える。支持部３０は、図４Ａ及び４Ｂに示すように、アンカー部３と、囲繞部４と、梁部７と、を含む。可動部６は、図１及び２に示すように、駆動アーム６１と、錘部６２と、を含む。また、物理量センサ１は、駆動部１２（図２参照）を更に備える。
実施形態１に係る物理量センサ１の検出対象は、Ｚ軸（基板２の厚さ方向Ｄ１に沿った中心軸）周りの角速度である。したがって、物理量センサ１は、Ｚ軸周りの角速度に応じた電気信号を出力する。物理量センサ１は、振動式のジャイロセンサであって、コリオリ力（転向力）を利用して、Ｚ軸周りの角速度を検出する。つまり、物理量センサ１は、駆動アーム６１（及び錘部６２）を振動させた状態（図６参照）で、駆動アーム６１（及び錘部６２）に外部から回転力が作用することによって生じるコリオリ力を検出することで、物理量センサ１の駆動アーム６１に作用した角速度を検出する。
基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視での基板２の外周形状は矩形状である。基板２は、例えば、シリコン基板である。基板２は、シリコンウェハから形成されている。基板２は、シリコン基板に限らず、例えば、ガラス基板であってもよい。基板２としてガラス基板を用いる場合には、シリコンとの線膨張係数差の小さな硼珪酸ガラスを用いるのが好ましい。
実施形態１に係る物理量センサ１では、支持部３０と可動部６とを有する構造体Ｓ１は、例えば、シリコンウェハをＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の製造技術等を利用して加工することにより形成されている。したがって、構造体Ｓ１の材料は、シリコンを含む。支持部３０は、上述のように、アンカー部３と囲繞部４と梁部７とを含む。
実施形態１に係る物理量センサ１は、図１～３に示すように、支持部３０を２つ備えている。ここにおいて、２つの支持部３０は、基板２の主面２１側に位置している。実施形態１に係る物理量センサ１では、支持部３０のうちアンカー部３及び囲繞部４が基板２に固定されている。実施形態１に係る物理量センサ１では、支持部３０のうち梁部７は、基板２に固定されていない。
２つの支持部３０は、Ｙ軸方向において離れており、互いに対向している。２つの支持部３０の各々は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、長尺状である（図２参照）。２つの支持部３０の各々は、基板２の短辺に沿って配置された長尺の基部３０１である。これに対して、可動部６は、支持部３０（基部３０１）の長手方向の中央部から他方の支持部３０に向かって延びている延出部３０２を含んでいる。支持部３０は、Ｘ軸方向に沿って配置され、延出部３０２は、Ｙ軸方向に沿って配置されている。以下では、２つの支持部３０を区別する場合に、２つの支持部３０のうち図２における下側の支持部３０を第１支持部３１と称し、図２における上側の支持部３０を第２支持部３２と称することもある。
実施形態１に係る物理量センサ１の可動部６は、駆動アーム６１及び錘部６２の各々を２つずつ含んでいる。２つの駆動アーム６１の各々は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、Ｃ字状である（図２参照）。２つの駆動アーム６１の一端は、第１支持部３１から延びている延出部３０２の先端とつながっており、２つの駆動アーム６１の他端は、第２支持部３２から延びている延出部３０２の先端とつながっている。
２つの駆動アーム６１の各々は、図２に示すように、第１可動片６１１と、第２可動片６１２と、第１連結片６１６と、第２連結片６１７と、駆動片６１３と、第１屈曲部６１４と、第２屈曲部６１５と、第３連結片６１８と、を有する。第１可動片６１１は、第１支持部３１から延びている延出部３０２にＸ軸方向において対向している。第１連結片６１６は、第１支持部３１から延びている延出部３０２の先端と第１可動片６１１の一端とをつないでいる。第２可動片６１２は、第２支持部３２から延びている延出部３０２にＸ軸方向において対向している。第２連結片６１７は、第２支持部３２から延びている延出部３０２の先端と第２可動片６１２の一端とをつないでいる。駆動片６１３は、Ｘ軸方向において第１可動片６１１及び第２可動片６１２と対向している。第１屈曲部６１４は、第１可動片６１１の他端と駆動片６１３の第１支持部３１側の端とをつないでいる。第２屈曲部６１５は、第２可動片６１２の他端と駆動片６１３の第２支持部３２側の端とをつないでいる。第３連結片６１８は、駆動片６１３と錘部６２とをつないでいる。
２つの錘部６２の各々は、２つの駆動アーム６１のうち対応する駆動アーム６１の駆動片６１３に対してＸ軸方向において対向しており、長手方向の中央部が第３連結片６１８を介して駆動片６１３の長手方向の中央部とつながっている。
実施形態１に係る物理量センサ１は、検出部５（図２及び３参照）を２つ備えている。２つの検出部５は、２つの駆動アーム６１の各々において第２支持部３２から延びている延出部３０２に対向している第２可動片６１２上に１つずつ設けられている。２つの検出部５の各々は、上述のように圧電素子であり、例えば、第２可動片６１２上の下部電極５１と、下部電極５１上の圧電層５２と、圧電層５２上の上部電極５３と、を有する。下部電極５１の材料は、例えば、白金である。圧電層５２の材料は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）である。上部電極５３の材料は、例えば、金である。なお、下部電極５１、圧電層５２及び上部電極５３それぞれの材料は、一例であり、特に限定されない。
また、物理量センサ１は、４つのモニタ素子８（図２参照）を更に備える。４つのモニタ素子８は、２つの駆動アーム６１に２つずつ設けられている。２つの駆動アーム６１の各々において、２つのモニタ素子８のうち一方のモニタ素子８は、第１可動片６１１上に設けられ、他方のモニタ素子８は、第２可動片６１２上に設けられている。モニタ素子８は、検出部５の圧電素子と同じ積層構造を有する。すなわち、モニタ素子８は、第２可動片６１２上の下部電極と、下部電極上の圧電層と、圧電層上の上部電極８３と、を有する。
実施形態１に係る物理量センサ１は、第２支持部３２上に設けられた４つの外部接続電極１６～１９を更に備えている。４つの外部接続電極１６～１９は、第２支持部３２上でＸ軸方向に並んでいる。
また、物理量センサ１は、図２における２つの検出部５のうち左側の検出部５の上部電極５３と外部接続電極１６とを電気的に接続している配線部２６と、右側の検出部５の上部電極５３と外部接続電極１８とを電気的に接続している配線部２８と、を更に備える。また、物理量センサ１は、２つの第２可動片６１２上のモニタ素子８の上部電極８３と外部接続電極１７（モニタ電極）とを電気的に接続している配線部２７を更に備える。また、物理量センサ１は、２つの検出部５の下部電極５１と外部接続電極１９（グランド電極）とを電気的に接続している配線部と、を備えている。
実施形態１に係る物理量センサ１は、駆動部１２を４つ備えている。４つの駆動部１２は、２つの駆動アーム６１の各々において錘部６２に対向している駆動片６１３上に２つずつ設けられている。駆動片６１３上に設けられている２つの駆動部１２のうち１つの駆動部１２は、駆動片６１３のうち第１可動片６１１に対向する部分の上に設けられており、残りの１つの駆動部１２は、駆動片６１３のうち第２可動片６１２に対向する部分の上に設けられている。基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、４の駆動部１２の各々は、クランク形状である。
４つの駆動部１２の各々は、上述のように圧電素子であり、例えば、駆動片６１３上の下部電極と、下部電極上の圧電層と、圧電層上の上部電極１２３と、を有する。
実施形態１に係る物理量センサ１は、第１支持部３１上に設けられた３つの外部接続電極１３～１５を更に備えている。３つの外部接続電極１３～１５は、第１支持部３１上でＸ軸方向に並んでいる。
物理量センサ１は、図２における左側の一対の駆動部１２の上部電極１２３と外部接続電極１３とを電気的に接続している配線部２３と、右側の一対の駆動部１２の上部電極１２３と外部接続電極１５とを電気的に接続している配線部２５と、を更に備える。また、物理量センサ１は、２つの第１可動片６１１上のモニタ素子８の上部電極８３と外部接続電極１４（モニタ電極）とを電気的に接続している配線部２４を更に備える。また、物理量センサ１は、駆動部１２の下部電極と第２支持部３２上の外部接続電極１９（グランド電極）と電気的に接続している配線部を更に備えている。
また、図３に示すように、基板２の主面２１には、凹部５０が形成されている。凹部５０は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、第１支持部３１及び第２支持部３２に重複せず、かつ、可動部６に重複するように設けられている。これにより、可動部６は、基板２の厚さ方向Ｄ１において基板２から離れている。凹部５０は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で矩形状であるが、これに限らず、例えば、Ｈ字状であってもよい。
物理量センサ１は、基板２と支持部３０との間に介在する接合部８０を更に備える。ここにおいて、接合部８０は、図４Ｂに示すように、基板２と支持部３０におけるアンカー部３及び囲繞部４との間に介在している。接合部８０は、基板２とアンカー部３との間に介在している第１接合部８１と、基板２と囲繞部４との間に介在している第２接合部８２と、を有する。接合部８０は、例えば、樹脂層である。接合部８０は、樹脂層に限らず、例えば、酸化シリコン層、金属層、共晶金属層等であってもよい。
物理量センサ１は、例えば、図５に示すように、パッケージ１００に収容して使用される。パッケージ１００は、パッケージ本体１０１と、パッケージ蓋１０２と、を含んでいる。パッケージ本体１０１は、例えば、一面に開口を有する箱状である。パッケージ蓋１０２は、パッケージ本体１０１の開口を塞ぐようにパッケージ本体１０１に接合されている。パッケージ本体１０１は、セラミックパッケージ本体でもよいし、プラスチックパッケージ本体でもよい。パッケージ蓋１０２の材料は、例えば、金属、ステンレス鋼等である。物理量センサ１とパッケージ１００とを備えるセンサ装置では、例えば、物理量センサ１が接合部１１１によりパッケージ本体１０１に接合されている（ダイボンドされている）。接合部１１１の材料は、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂等である。また、物理量センサ１の複数の外部接続電極１３～１９とパッケージ本体１０１の複数の導体部とがボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。なお、図５では、複数の外部接続電極１３～１９のうち２つの外部接続電極１３、１６とパッケージ本体１０１の２つの導体部１１３、１１６とを一対一に接続している２つのボンディングワイヤＷ１３、Ｗ１６を図示してある。なお、パッケージ本体１０１がプラスパッケージ本体の場合、導体部は、リード端子のインナーリード部である。
センサ装置におけるパッケージ１００の内部空間は、例えば、窒素ガス雰囲気又は減圧雰囲気（真空）であり、可動部６と基板２との間の空間も窒素ガス雰囲気又は減圧雰囲気（真空）である。物理量センサ１は、パッケージ本体１０１に実装されて使用される場合に限らず、例えば、プリント配線板等に実装して使用されてもよい。
（１．２．２）物理量センサの動作
実施形態１に係る物理量センサ１は、例えば、錘部６２をＸ軸方向に振動させた状態で、錘部６２に作用するコリオリ力（転向力）を利用して、Ｚ軸周りの角速度を検出する。
実施形態１に係る物理量センサ１は、例えば、錘部６２をＸ軸方向に振動させた状態で、錘部６２に作用するコリオリ力（転向力）を利用して、Ｚ軸周りの角速度を検出する。
物理量センサ１では、例えば、駆動部１２に駆動回路等から駆動用の交流電圧が印加された場合、上部電極１２３の電位が下部電極の電位よりも高いときには、圧電層に引張応力が発生する。一方、上部電極１２３の電位が下部電極の電位よりも低いときには、圧電層に圧縮応力が発生する。したがって、物理量センサ１では、交流電圧の位相に応じて、図６に示すように、一対の駆動アーム６１及び一対の錘部６２がＸ軸方向において振動する。物理量センサ１では、２つの錘部６２を互いに反対の位相で同期して振動させることが可能となる。
２つの錘部６２がＸ軸方向に振動している状態で、錘部６２にＺ軸周りの角速度が作用すると、錘部６２にはコリオリ力（転向力）が作用することにより、錘部６２にＹ軸方向の振動が発生し、一対の駆動アーム６１の各々が図７に矢印で示すようにＹ軸方向に振動する。これにより、物理量センサ１では、角速度に応じた電気信号が検出部５から出力されることになる。
物理量センサ１は、例えば、信号処理装置と電気的に接続して使用される。信号処理装置は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）である。信号処理装置は、例えば、駆動回路と、処理回路と、を含む。駆動回路は、物理量センサ１に対して、駆動用の電圧信号を与える。処理回路は、物理量センサ１の検出部５から出力される電気信号を信号処理する。例えば、処理回路は、物理量センサ１の検出部５から出力されるアナログの電気信号（アナログ信号）を、デジタル信号に変換して、適宜の演算処理を行うことにより、Ｚ軸周りの角速度を求めることが可能である。なお、上述のセンサ装置では、パッケージ１００に物理量センサ１とＡＳＩＣとが収納されていてもよい。
（１．２．３）物理量センサにおけるアンカー部及び梁部の詳細
実施形態１に係る物理量センサ１では、図４Ａ及び４Ｂに示すように、梁部７によりアンカー部３と囲繞部４とがつながれている。これにより、物理量センサ１は、アンカー部３と囲繞部４と梁部７とで囲まれた空間を有するので、支持部３０と基板２との接合面積を小さくできる。実施形態１に係る物理量センサ１では、アンカー部３は、例えば、２つの支持部３０の各々の一部により構成される。
実施形態１に係る物理量センサ１では、図４Ａ及び４Ｂに示すように、梁部７によりアンカー部３と囲繞部４とがつながれている。これにより、物理量センサ１は、アンカー部３と囲繞部４と梁部７とで囲まれた空間を有するので、支持部３０と基板２との接合面積を小さくできる。実施形態１に係る物理量センサ１では、アンカー部３は、例えば、２つの支持部３０の各々の一部により構成される。
実施形態１に係る物理量センサ１では、アンカー部３は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で正方形状である。また、実施形態１に係る物理量センサ１では、２つの梁部７の各々は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で直線状である。実施形態１に係る物理量センサ１では、２つの梁部７は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視でアンカー部３の中心を挟んで一直線上に並んでいる。
実施形態１に係る物理量センサ１では、基板２の厚さ方向Ｄ１においてアンカー部３の寸法と囲繞部４の寸法と梁部７の寸法とが同じである。実施形態１に係る物理量センサ１では、例えば、アンカー部３、囲繞部４及び梁部７それぞれにおける基板２側とは反対側の主面が面一である。また、実施形態１に係る物理量センサ１では、梁部７は、アンカー部３及び囲繞部４と一体である。また、実施形態１に係る物理量センサ１では、囲繞部４は、可動部６と一体である。なお、基板２の厚さ方向Ｄ１におけるアンカー部３の寸法及び梁部７の寸法は、例えば、数μｍ～数百μｍである。また、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視での梁部７の幅は、例えば、数μｍ～数十μｍである。
また、実施形態１に係る物理量センサ１では、囲繞部４は、基板２に固定されている。実施形態１に係る物理量センサ１は、基板２とアンカー部３との間に介在している第１接合部８１と、基板２と囲繞部４との間に介在している第２接合部８２と、を有する。第１接合部８１と第２接合部８２とは、基板２の主面２１に沿った方向において離れている。２つの梁部７の各々と基板２の主面２１との間には隙間がある。また、２つの梁部７の各々では、梁部７の幅方向（図４Ａにおける上下方向）における剛性が、梁部７の長さ方向（図４Ａにおける左右方向）における剛性及び基板２の厚さ方向Ｄ１（図４Ｂ参照）における剛性よりも低い。これにより、２つの梁部７の各々は、幅方向に弾性変形可能なばねを構成している。
実施形態１に係る物理量センサ１では、アンカー部３に２つの梁部７がつながっている。２つの梁部７は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視でアンカー部３と２つの梁部７とで構成される構造では、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、アンカー部３の中心軸を回転軸として回転対称性を有するように２つの梁部７が配置されている。
（１．３）利点
実施形態１に係る物理量センサ１は、基板２と、アンカー部３と、囲繞部４と、検出部５と、可動部６と、梁部７と、を備える。アンカー部３は、基板２の主面２１側に位置しており、基板２に固定されている。囲繞部４は、基板２の主面２１側に位置しており、アンカー部３を囲んでいる。検出部５は、検出対象の物理量を検出する。可動部６は、検出部５の少なくとも一部が設けられており、基板２の主面２１側に位置し囲繞部４につながっている。梁部７は、基板２の主面２１側に位置しており、アンカー部３と囲繞部４とをつないでいる。これにより、実施形態１に係る物理量センサ１では、例えば、外部から基板２を伝達してアンカー部３へ伝達された応力が可動部６へ伝達されるのを抑制でき、センサ特性の変化を抑制することが可能となる。実施形態１に係る物理量センサ１では、可動部６及び検出部５への応力の伝達が抑制されることにより、例えば、オフセット電圧の温度特性を改善することが可能となる。実施形態１に係る物理量センサ１では、温度変化によるセンサ特性の変化を抑制することが可能となる。
実施形態１に係る物理量センサ１は、基板２と、アンカー部３と、囲繞部４と、検出部５と、可動部６と、梁部７と、を備える。アンカー部３は、基板２の主面２１側に位置しており、基板２に固定されている。囲繞部４は、基板２の主面２１側に位置しており、アンカー部３を囲んでいる。検出部５は、検出対象の物理量を検出する。可動部６は、検出部５の少なくとも一部が設けられており、基板２の主面２１側に位置し囲繞部４につながっている。梁部７は、基板２の主面２１側に位置しており、アンカー部３と囲繞部４とをつないでいる。これにより、実施形態１に係る物理量センサ１では、例えば、外部から基板２を伝達してアンカー部３へ伝達された応力が可動部６へ伝達されるのを抑制でき、センサ特性の変化を抑制することが可能となる。実施形態１に係る物理量センサ１では、可動部６及び検出部５への応力の伝達が抑制されることにより、例えば、オフセット電圧の温度特性を改善することが可能となる。実施形態１に係る物理量センサ１では、温度変化によるセンサ特性の変化を抑制することが可能となる。
（実施形態１の変形例１）
変形例１に係る物理量センサ１は、図８Ａ及び８Ｂに示すように、囲繞部４が基板２に固定されていない点で、実施形態１に係る物理量センサ１と相違する。変形例１に係る物理量センサ１は、実施形態１に係る物理量センサ１と比べて、基板２から可動部６及び検出部５への応力の伝達をより抑制することが可能となる。
変形例１に係る物理量センサ１は、図８Ａ及び８Ｂに示すように、囲繞部４が基板２に固定されていない点で、実施形態１に係る物理量センサ１と相違する。変形例１に係る物理量センサ１は、実施形態１に係る物理量センサ１と比べて、基板２から可動部６及び検出部５への応力の伝達をより抑制することが可能となる。
（実施形態１の変形例２）
変形例２に係る物理量センサ１では、図９Ａ及び９Ｂに示すように、アンカー部３につながっている梁部７の形状及び数が、実施形態１に係る物理量センサ１においてアンカー部３につながっている梁部７の形状及び数と相違する。
変形例２に係る物理量センサ１では、図９Ａ及び９Ｂに示すように、アンカー部３につながっている梁部７の形状及び数が、実施形態１に係る物理量センサ１においてアンカー部３につながっている梁部７の形状及び数と相違する。
変形例２に係る物理量センサ１では、アンカー部３に４つの梁部７がつながっている。変形例２に係る物理量センサ１では、４つの梁部７の各々は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で屈曲部７３を有する。変形例２に係る物理量センサ１では、４つの梁部７の各々は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視でＬ字状である。変形例２に係る物理量センサ１では、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、４つ梁部７が、アンカー部３を中心として回転対称性を有するように配置されている。４つの梁部７は、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視でアンカー部３の４辺のうち対応する辺の中央部につながっている。したがって、基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視で、４つの梁部７におけるアンカー部３側の端は、アンカー部３の外周に沿う方向において等間隔で位置している。変形例２に係る物理量センサ１では、実施形態１に係る物理量センサ１と比べて、アンカー部３と囲繞部４との間隔を変えることなく、梁部７の長さを長くすることができる。
（実施形態１の変形例３）
変形例３に係る物理量センサ１は、図１０Ａ及び１０Ｂに示すように、囲繞部４が基板２に固定されていない点で、実施形態１の変形例２に係る物理量センサ１と相違する。変形例３に係る物理量センサ１は、変形例２に係る物理量センサ１と比べて、基板２から可動部６及び検出部５への応力の伝達をより抑制することが可能となる。
変形例３に係る物理量センサ１は、図１０Ａ及び１０Ｂに示すように、囲繞部４が基板２に固定されていない点で、実施形態１の変形例２に係る物理量センサ１と相違する。変形例３に係る物理量センサ１は、変形例２に係る物理量センサ１と比べて、基板２から可動部６及び検出部５への応力の伝達をより抑制することが可能となる。
（実施形態１の変形例４）
変形例４に係る物理量センサ１は、図１１Ａ及び１１Ｂに示すように、アンカー部３に１つの梁部７のみがつながっている点で、実施形態１に係る物理量センサ１と相違する。変形例４に係る物理量センサ１は、実施形態１に係る物理量センサ１と比べて、基板２から可動部６及び検出部５への応力の伝達をより抑制することが可能となる。
変形例４に係る物理量センサ１は、図１１Ａ及び１１Ｂに示すように、アンカー部３に１つの梁部７のみがつながっている点で、実施形態１に係る物理量センサ１と相違する。変形例４に係る物理量センサ１は、実施形態１に係る物理量センサ１と比べて、基板２から可動部６及び検出部５への応力の伝達をより抑制することが可能となる。
変形例４に係る物理量センサ１では、アンカー部３が支持部３０における基部３０１の一部を構成していてもよく、この場合、アンカー部３上に外部接続電極が設けられていてもよい。この場合、外部接続電極に接続される配線部の一部は梁部７上に形成されることになる。
（実施形態１の変形例５）
変形例５に係る物理量センサ１は、図１２Ａ及び１２Ｂに示すように、支持部３０が接合部８０を介さずに基板２と接合されている点で、実施形態１に係る物理量センサ１と相違する。変形例５に係る物理量センサ１では、支持部３０のアンカー部３及び囲繞部４と基板２とが直接接合されている。
変形例５に係る物理量センサ１は、図１２Ａ及び１２Ｂに示すように、支持部３０が接合部８０を介さずに基板２と接合されている点で、実施形態１に係る物理量センサ１と相違する。変形例５に係る物理量センサ１では、支持部３０のアンカー部３及び囲繞部４と基板２とが直接接合されている。
変形例５に係る物理量センサ１では、梁部７は、基板２に固定されていない。また、変形例５に係る物理量センサ１では、基板２の厚さ方向Ｄ１において梁部７と基板２とが離れており、梁部７と基板２との間に隙間がある。変形例５に係る物理量センサ１では、例えば、アンカー部３、囲繞部４及び梁部７それぞれにおける基板２側とは反対側の主面が面一であり、基板２の厚さ方向Ｄ１における梁部７の寸法がアンカー部３の寸法よりも小さい。
変形例５に係る物理量センサ１は、支持部３０のアンカー部３及び囲繞部４と基板２とが直接接合されている構成であっても、基板２から可動部６及び検出部５への応力の伝達を抑制することが可能となる。
（実施形態２）
以下では、実施形態２に係る物理量センサ１について、図１３～１６に基づいて説明する。
以下では、実施形態２に係る物理量センサ１について、図１３～１６に基づいて説明する。
（２．１）概要
実施形態２に係る物理量センサ１Ａは、図１３～１５Ｂに示すように、基板２Ａと、アンカー部３Ａと、囲繞部４Ａと、検出部５Ａと、可動部６Ａと、梁部７Ａと、を備える。アンカー部３Ａは、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置しており、基板２Ａに固定されている。囲繞部４Ａは、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置しており、アンカー部３Ａを囲んでいる。検出部５Ａは、検出対象の物理量を検出する。可動部６Ａは、検出部５Ａの少なくとも一部が設けられており、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置し囲繞部４Ａにつながっている。梁部７Ａは、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置しており、アンカー部３Ａと囲繞部４Ａとをつないでいる。なお、基板２Ａの主面２１Ａは、基板２Ａにおいて基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａに交差する２つの面のうち、アンカー部３Ａ側の面である。
実施形態２に係る物理量センサ１Ａは、図１３～１５Ｂに示すように、基板２Ａと、アンカー部３Ａと、囲繞部４Ａと、検出部５Ａと、可動部６Ａと、梁部７Ａと、を備える。アンカー部３Ａは、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置しており、基板２Ａに固定されている。囲繞部４Ａは、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置しており、アンカー部３Ａを囲んでいる。検出部５Ａは、検出対象の物理量を検出する。可動部６Ａは、検出部５Ａの少なくとも一部が設けられており、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置し囲繞部４Ａにつながっている。梁部７Ａは、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置しており、アンカー部３Ａと囲繞部４Ａとをつないでいる。なお、基板２Ａの主面２１Ａは、基板２Ａにおいて基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａに交差する２つの面のうち、アンカー部３Ａ側の面である。
実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、検出対象の物理量が加速度である。したがって、実施形態２に係る物理量センサ１Ａは、加速度センサである。
実施形態２に係る物理量センサ１Ａは、例えば、加速度を電気信号に変換する。すなわち、実施形態２に係る物理量センサ１Ａは、加速度を電気信号に変換するトランスデューサとして機能する。物理量センサ１Ａは、例えば、家電機器、携帯端末、カメラ、ウェアラブル端末、ゲーム機、車両（自動車及び二輪車等を含む）、ロボット、建設機械、ドローン、航空機及び船舶等に用いることができる。
実施形態２に係る物理量センサ１Ａは、ピエゾ抵抗式の３軸加速度センサであり、検出部５Ａは、図１３に示すように、複数のピエゾ抵抗Ｒｘ１～Ｒｘ４、Ｒｙ１～Ｒｙ４、Ｒｚ１～Ｒｚ４を含んでいる。
（２．２）詳細
実施形態２に係る物理量センサ１Ａの構成について、図１３～１６を参照して詳細に説明する。
実施形態２に係る物理量センサ１Ａの構成について、図１３～１６を参照して詳細に説明する。
（２．２．１）物理量センサの全体構成
物理量センサ１Ａは、基板２Ａと、構造体Ｓ１Ａと、カバー１１と、を備える。構造体Ｓ１Ａは、例えば、シリコンウェハをＭＥＭＳの製造技術等を利用して加工することにより形成されている。したがって、構造体Ｓ１Ａの材料は、シリコンを含む。
物理量センサ１Ａは、基板２Ａと、構造体Ｓ１Ａと、カバー１１と、を備える。構造体Ｓ１Ａは、例えば、シリコンウェハをＭＥＭＳの製造技術等を利用して加工することにより形成されている。したがって、構造体Ｓ１Ａの材料は、シリコンを含む。
構造体Ｓ１Ａは、枠状（図１３の例では、方形枠状）の支持部３０Ａと、支持部３０Ａの内側に配置されている可動部６Ａと、を有する。基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視で、支持部３０Ａの内周形状は、正方形状である。
以下では一例として、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸を有する直交座標を規定し、特に、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａに沿った軸を「Ｚ軸」とする。なお、直交座標では、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視における可動部６Ａの中心位置を原点としている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、いずれも仮想的な軸であり、図面中の「Ｘ」、「Ｙ」、「Ｚ」を示す矢印は、説明のために表記しているに過ぎず、いずれも実体を伴わない。また、これらの方向は物理量センサ１Ａの使用時の方向を限定する趣旨ではない。
可動部６Ａは、図１３に示すように、４つの撓み部６３と、１つの錘部６４と、４つの補助錘部６５と、を有する。基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視で、錘部６４は、正方形状である。基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視で、錘部６４は支持部３０Ａから離れている。Ｘ軸の正方向における錘部６４と支持部３０Ａとの距離と、Ｙ軸方向における錘部６４と支持部３０Ａとの距離とは、同じである。
基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視で、４つの撓み部６３は、錘部６４から四方へ延びている。より詳細には、４つの撓み部６３は、錘部６４の４辺の中央部から１つずつ延びている。４つの撓み部６３の一端は、錘部６４とつながっており、４つの撓み部６３の他端は、支持部３０Ａとつながっている。ここにおいて、４つの撓み部６３のうち２つの撓み部６３は、Ｘ軸の正側及び負側に延びており、残りの２つの撓み部６３は、Ｙ軸の正側及び負側に延びている。
また、４つの補助錘部６５は、錘部６４の四隅に１つずつつながっている。補助錘部６５は、錘部６４と支持部３０Ａと２つの撓み部６３とで囲まれた領域に位置し、支持部３０Ａ及び２つの撓み部６３とは離れている。
４つの撓み部６３は、支持部３０Ａ、錘部６４及び補助錘部６５よりも基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａにおける厚さが薄い。ここにおいて、構造体Ｓ１Ａでは、基板２Ａ側とは反対側において、撓み部６３、支持部３０Ａ、錘部６４及び補助錘部６５の主面が面一である。構造体Ｓ１Ａでは、支持部３０Ａと錘部６４と補助錘部６５とは、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａにおける寸法が互いに同じであるが、これに限らない。
検出部５Ａは、上述のように、複数のピエゾ抵抗Ｒｘ１～Ｒｘ４、Ｒｙ１～Ｒｙ４、Ｒｚ１～Ｒｚ４を含んでいる。物理量センサ１Ａでは、錘部６４から見てＸ軸の負側に位置している撓み部６３において、支持部３０Ａ側の端にピエゾ抵抗Ｒｘ１、Ｒｚ４が設けられ、錘部６４側の端にピエゾ抵抗Ｒｘ２、Ｒｚ３が設けられている。また、物理量センサ１Ａでは、錘部６４から見てＸ軸の正側に位置している撓み部６３において、支持部３０Ａ側の端にピエゾ抵抗Ｒｘ４、Ｒｚ２が設けられ、錘部６４側の端にピエゾ抵抗Ｒｘ３、Ｒｚ１が設けられている。また、物理量センサ１Ａでは、錘部６４から見てＹ軸の正側に設けられた撓み部６３において、支持部３０Ａ側の端にピエゾ抵抗Ｒｙ１が設けられ、錘部６４側の端にピエゾ抵抗Ｒｙ２が設けられている。また、物理量センサ１Ａでは、錘部６４から見てＹ軸の負側に設けられた撓み部６３において、支持部３０Ａ側の端にピエゾ抵抗Ｒｙ４が設けられ、錘部６４側の端にピエゾ抵抗Ｒｙ３が設けられている。
物理量センサ１Ａは、図１６に示すように、４つのピエゾ抵抗Ｒｘ１～Ｒｘ４をブリッジ接続して構成されたブリッジ回路Ｂｘを有する。ブリッジ回路Ｂｘは、Ｘ軸方向の加速度を検出するための回路である。
また、物理量センサ１Ａは、図１６に示すように、４つのピエゾ抵抗Ｒｙ１～Ｒｙ４をブリッジ接続して構成されたブリッジ回路Ｂｙを有する。ブリッジ回路Ｂｙは、Ｙ軸方向の加速度を検出するための回路である。
また、物理量センサ１Ａは、図１６に示すように、４つのピエゾ抵抗Ｒｚ１～Ｒｚ４をブリッジ接続して構成されたブリッジ回路Ｂｚを有する。ブリッジ回路Ｂｚは、Ｚ軸方向の加速度を検出するための回路である。
また、物理量センサ１Ａは、複数の外部接続電極（外部接続端子）を備える。複数の外部接続電極は、図１６に示すように、ブリッジ回路Ｂｘ～Ｂｚに外部電源から電圧（例えば、一定の直流電圧）を印加するための一対の入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤと、ブリッジ回路Ｂｘの一対の出力端子Ｘ１，Ｘ２と、ブリッジ回路Ｂｙの一対の出力端子Ｙ１，Ｙ２と、ブリッジ回路Ｂｚの一対の出力端子Ｚ１，Ｚ２と、を含む。複数の外部接続電極は、例えば、支持部３０Ａ上に設けられており、カバー１１に設けられた複数の貫通孔により露出しているが、これに限らない。例えば、複数の外部接続電極は、カバー１１上に設けられてもよい。この場合、例えば、カバー１１に、複数の外部接続電極と複数の電極とを一対一に接続する複数の貫通配線が設けられていればよい。
物理量センサ１Ａでは、図１４に示すように、基板２Ａと構造体Ｓ１Ａとカバー１１とが基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａに並んでいる。なお、基板２Ａ及びカバー１１は、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａにおいて空間を介して可動部６Ａと離れており、可動部６ＡのＺ軸方向への過度な変位を抑制するストッパとしての機能も有する。
基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視で、基板２Ａの外周形状と構造体Ｓ１Ａの外周形状とカバー１１の外周形状とは略同じである。
基板２Ａは、例えば、シリコン基板である。物理量センサ１Ａは、基板２Ａと構造体Ｓ１Ａにおける支持部３０Ａとの間に介在している接合部８０を有する。接合部８０は、基板２Ａと構造体Ｓ１Ａとを接合している。接合部８０は、例えば、樹脂層である。
なお、基板２Ａは、構造体Ｓ１Ａとの対向面に、可動部６ＡのＺ軸方向の変位量を大きくするための凹部５０Ａ（図１５Ｂ参照）が形成されていてもよい。
カバー１１は、例えば、シリコン基板である。物理量センサ１Ａは、カバー１１と構造体Ｓ１Ａにおける支持部３０Ａとの間に介在している接合部９０を有する。接合部９０は、カバー１１と構造体Ｓ１Ａとを接合している。接合部９０は、例えば、樹脂層である。樹脂層の材料は、例えば、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂等である。
なお、カバー１１は、構造体Ｓ１Ａとの対向面に可動部６ＡのＺ軸方向の変位量を大きくするための凹部１１０（図１５Ｂ参照）が形成されていてもよい。
（２．２．２）物理量センサの動作
実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、物理量センサ１Ａにかかった加速度によって錘部６４及び各補助錘部６５が変位し、これにより各撓み部６３に歪が生じる。この歪を検出することにより、物理量センサ１Ａにかかった加速度を検出することができる。
実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、物理量センサ１Ａにかかった加速度によって錘部６４及び各補助錘部６５が変位し、これにより各撓み部６３に歪が生じる。この歪を検出することにより、物理量センサ１Ａにかかった加速度を検出することができる。
物理量センサ１Ａでは、一対の入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤ間に一定の直流電圧が印加されている状態で、Ｘ軸方向の加速度がかかると一対の出力端子Ｘ１，Ｘ２間の電位差がＸ軸方向の加速度の大きさに応じて変化する。同様に、物理量センサ１Ａでは、Ｙ軸方向の加速度がかかるとブリッジ回路Ｂｙの出力端子Ｙ１，Ｙ２間の電位差がＹ軸方向の加速度の大きさに応じて変化する。同様に、物理量センサ１Ａでは、Ｚ軸方向の加速度がかかるとブリッジ回路Ｂｚの出力端子Ｚ１，Ｚ２間の電位差がＺ軸方向の加速度の大きさに応じて変化する。しかして、物理量センサ１Ａは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向それぞれの加速度を検出することができる。
物理量センサ１Ａは、例えば、信号処理装置と電気的に接続して使用される。信号処理装置は、例えば、ＡＳＩＣである。信号処理装置は、例えば、駆動回路と、処理回路と、を含む。駆動回路は、物理量センサ１Ａの入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤ間に一定の直流電圧を与える。処理回路は、物理量センサ１Ａの検出部５Ａから出力される電気信号を信号処理する。例えば、処理回路は、物理量センサ１Ａの検出部５Ａから出力されるアナログの電気信号（アナログ信号）を、デジタル信号に変換して、適宜の演算処理を行うことにより、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向それぞれの加速度を求めることが可能である。なお、物理量センサ１Ａは、パッケージに収納されて使用されてもよいし、プリント配線板に実装されて使用されてもよい。
（２．２．３）物理量センサにおけるアンカー部及び梁部の詳細
実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、図１５Ａ及び１５Ｂに示すように、梁部７Ａによりアンカー部３Ａと囲繞部４Ａとがつながれている。これにより、物理量センサ１Ａは、アンカー部３Ａと囲繞部４Ａと梁部７Ａとで囲まれた空間を有するので、支持部３０Ａと基板２Ａとの接合面積を小さくできる。実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、アンカー部３Ａは、例えば、支持部３０Ａにおいて撓み部６３の近くの一部により構成される。
実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、図１５Ａ及び１５Ｂに示すように、梁部７Ａによりアンカー部３Ａと囲繞部４Ａとがつながれている。これにより、物理量センサ１Ａは、アンカー部３Ａと囲繞部４Ａと梁部７Ａとで囲まれた空間を有するので、支持部３０Ａと基板２Ａとの接合面積を小さくできる。実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、アンカー部３Ａは、例えば、支持部３０Ａにおいて撓み部６３の近くの一部により構成される。
実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、アンカー部３Ａは、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視で正方形状である。また、実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、２つの梁部７Ａの各々は、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視で直線状である。実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、２つの梁部７Ａは、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視でアンカー部３Ａの中心を挟んで一直線上に並んでいる。
実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａにおいてアンカー部３Ａの最大寸法と囲繞部４Ａの寸法と梁部７Ａの寸法とが同じである。実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、例えば、アンカー部３Ａ、囲繞部４Ａ及び梁部７Ａそれぞれにおける基板２Ａ側とは反対側の主面が面一である。また、実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、梁部７Ａは、アンカー部３Ａ及び囲繞部４Ａと一体である。また、実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、囲繞部４Ａは、可動部６Ａと一体である。なお、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａにおけるアンカー部３Ａの最大寸法及び梁部７Ａの寸法は、例えば、数十μｍ～数百μｍである。また、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視での梁部７Ａの幅は、例えば、数μｍ～数十μｍである。
また、実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、囲繞部４Ａは、基板２Ａに固定されている。実施形態２に係る物理量センサ１Ａは、基板２Ａとアンカー部３Ａとの間に介在している第１接合部８１と、基板２Ａと囲繞部４Ａとの間に介在している第２接合部８２と、を有する。第１接合部８１と第２接合部８２とは、基板２Ａの主面２１Ａに沿った方向において離れている。２つの梁部７Ａの各々と基板２Ａの主面２１Ａとの間には隙間がある。また、２つの梁部７Ａの各々では、梁部７Ａの幅方向（図１５Ａにおける上下方向）における剛性が、梁部７Ａの長さ方向（図１５Ａにおける左右方向）における剛性及び基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａ（図１５Ｂ参照）における剛性よりも低い。これにより、２つの梁部７Ａの各々は、幅方向に弾性変形可能なばねを構成している。
実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、アンカー部３Ａに２つの梁部７Ａがつながっている。基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視でアンカー部３Ａと２つの梁部７Ａとで構成される構造では、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視で、２つの梁部７Ａが、アンカー部３Ａの中心軸を回転軸として回転対称性を有するように配置されている。
また、実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、囲繞部４Ａは、基板２Ａ側とは反対側においてカバー１１に固定されている。実施形態２に係る物理量センサ１Ａの接合部９０は、カバー１１とアンカー部３Ａとの間に介在している第１接合部９１と、カバー１１と囲繞部４Ａとの間に介在している第２接合部９２と、を有する。第１接合部９１と第２接合部９２とは、離れている。２つの梁部７Ａの各々とカバー１１との間には隙間がある。
アンカー部３Ａは、カバー１１側の主面に形成された環状の凹部３３を有する。これにより、アンカー部３Ａでは、凹部３３を有していない場合と比べて、第１接合部９１との接合面積が小さくなっている。
物理量センサ１Ａは、例えば、支持部３０Ａが少なくとも撓み部６３と同じ数のアンカー部３Ａを備えているのが好ましい。この場合、例えば、４つの撓み部６３それぞれの近傍にアンカー部３Ａが１つずつ位置しているのが好ましい。
物理量センサ１Ａでは、支持部３０Ａが撓み部６３の数よりも多い複数のアンカー部３Ａを備えていてもよい。この場合において、囲繞部４Ａは、複数のアンカー部３Ａのうち少なくとも１つのアンカー部３Ａを囲んでいればよく、複数のアンカー部３Ａのうち２以上のアンカー部３Ａを囲んでいてもよい。
（２．３）利点
実施形態２に係る物理量センサ１Ａは、基板２Ａと、アンカー部３Ａと、囲繞部４Ａと、検出部５Ａと、可動部６Ａと、梁部７Ａと、を備える。アンカー部３Ａは、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置しており、基板２Ａに固定されている。囲繞部４Ａは、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置しており、アンカー部３Ａを囲んでいる。検出部５Ａは、検出対象の物理量を検出する。可動部６Ａは、検出部５Ａの少なくとも一部が設けられており、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置し囲繞部４Ａにつながっている。梁部７Ａは、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置しており、アンカー部３Ａと囲繞部４Ａとをつないでいる。これにより、実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、例えば、外部から基板２Ａを伝達してアンカー部３Ａへ伝達された応力が可動部６Ａへ伝達されるのを抑制でき、センサ特性の変化を抑制することが可能となる。実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、可動部６Ａ及び検出部５Ａへの応力の伝達が抑制されることにより、例えば、オフセット電圧の温度特性を改善することが可能となる。実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、温度変化によるセンサ特性の変化を抑制することが可能となる。
実施形態２に係る物理量センサ１Ａは、基板２Ａと、アンカー部３Ａと、囲繞部４Ａと、検出部５Ａと、可動部６Ａと、梁部７Ａと、を備える。アンカー部３Ａは、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置しており、基板２Ａに固定されている。囲繞部４Ａは、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置しており、アンカー部３Ａを囲んでいる。検出部５Ａは、検出対象の物理量を検出する。可動部６Ａは、検出部５Ａの少なくとも一部が設けられており、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置し囲繞部４Ａにつながっている。梁部７Ａは、基板２Ａの主面２１Ａ側に位置しており、アンカー部３Ａと囲繞部４Ａとをつないでいる。これにより、実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、例えば、外部から基板２Ａを伝達してアンカー部３Ａへ伝達された応力が可動部６Ａへ伝達されるのを抑制でき、センサ特性の変化を抑制することが可能となる。実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、可動部６Ａ及び検出部５Ａへの応力の伝達が抑制されることにより、例えば、オフセット電圧の温度特性を改善することが可能となる。実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、温度変化によるセンサ特性の変化を抑制することが可能となる。
（実施形態２の変形例１）
変形例１に係る物理量センサ１Ａは、図１７Ａ及び１７Ｂに示すように、囲繞部４Ａが基板２Ａに固定されていない点で、実施形態２に係る物理量センサ１Ａと相違する。変形例１に係る物理量センサ１Ａは、実施形態２に係る物理量センサ１Ａと比べて、基板２Ａから可動部６Ａ及び検出部５Ａへの応力の伝達をより抑制することが可能となる。なお、変形例１に係る物理量センサ１Ａでは、囲繞部４Ａが、カバー１１に固定されているが、これに限らず、カバー１１に固定されていなくてもよい。
変形例１に係る物理量センサ１Ａは、図１７Ａ及び１７Ｂに示すように、囲繞部４Ａが基板２Ａに固定されていない点で、実施形態２に係る物理量センサ１Ａと相違する。変形例１に係る物理量センサ１Ａは、実施形態２に係る物理量センサ１Ａと比べて、基板２Ａから可動部６Ａ及び検出部５Ａへの応力の伝達をより抑制することが可能となる。なお、変形例１に係る物理量センサ１Ａでは、囲繞部４Ａが、カバー１１に固定されているが、これに限らず、カバー１１に固定されていなくてもよい。
（実施形態２の変形例２）
変形例２に係る物理量センサ１Ａでは、図１８Ａ及び１８Ｂに示すように、アンカー部３Ａにつながっている梁部７Ａの形状及び数が、実施形態２に係る物理量センサ１Ａにおいてアンカー部３Ａにつながっている梁部７Ａの形状及び数と相違する。
変形例２に係る物理量センサ１Ａでは、図１８Ａ及び１８Ｂに示すように、アンカー部３Ａにつながっている梁部７Ａの形状及び数が、実施形態２に係る物理量センサ１Ａにおいてアンカー部３Ａにつながっている梁部７Ａの形状及び数と相違する。
変形例２に係る物理量センサ１Ａでは、アンカー部３Ａに４つの梁部７Ａがつながっている。変形例２に係る物理量センサ１Ａでは、４つの梁部７Ａの各々は、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視で屈曲部７３を有する。変形例２に係る物理量センサ１Ａでは、４つの梁部７Ａの各々は、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視でＬ字状である。変形例２に係る物理量センサ１Ａでは、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視で、４つ梁部７Ａが、アンカー部３Ａを中心として回転対称性を有するように配置されている。４つの梁部７Ａは、基板２Ａの厚さ方向Ｄ１Ａからの平面視でアンカー部３Ａの４辺のうち対応する辺の中央部につながっている。したがって、４つの梁部７Ａにおけるアンカー部３Ａ側の端は、アンカー部３Ａの外周に沿う方向において等間隔で位置している。変形例２に係る物理量センサ１Ａでは、実施形態２に係る物理量センサ１Ａと比べて、アンカー部３Ａと囲繞部４Ａとの間隔を変えることなく、梁部７Ａの長さを長くすることができる。
（実施形態２の変形例３）
変形例３に係る物理量センサ１Ａは、図１９Ａ及び１９Ｂに示すように、囲繞部４Ａが基板２Ａに固定されていない点で、実施形態２の変形例２に係る物理量センサ１Ａと相違する。変形例３に係る物理量センサ１Ａは、変形例２に係る物理量センサ１Ａと比べて、基板２Ａから可動部６Ａ及び検出部５Ａへの応力の伝達をより抑制することが可能となる。なお、変形例１に係る物理量センサ１Ａでは、囲繞部４Ａが、カバー１１に固定されているが、これに限らず、カバー１１に固定されていなくてもよい。
変形例３に係る物理量センサ１Ａは、図１９Ａ及び１９Ｂに示すように、囲繞部４Ａが基板２Ａに固定されていない点で、実施形態２の変形例２に係る物理量センサ１Ａと相違する。変形例３に係る物理量センサ１Ａは、変形例２に係る物理量センサ１Ａと比べて、基板２Ａから可動部６Ａ及び検出部５Ａへの応力の伝達をより抑制することが可能となる。なお、変形例１に係る物理量センサ１Ａでは、囲繞部４Ａが、カバー１１に固定されているが、これに限らず、カバー１１に固定されていなくてもよい。
（実施形態２のその他の変形例）
構造体Ｓ１Ａは、シリコンウェハに限らず、例えば、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウェハをＭＥＭＳの製造技術等を利用して加工することにより形成されていてもよい。ＳＯＩウェハは、シリコン基板と、シリコン基板上に形成された絶縁層（例えば、埋込酸化膜）と、絶縁層上に形成されたシリコン層と、を有する。ＳＯＩウェハを利用した場合、撓み部６３の厚さをシリコン層の厚さにより規定することができるので、撓み部６３の厚さの精度を向上できるという利点がある。
構造体Ｓ１Ａは、シリコンウェハに限らず、例えば、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウェハをＭＥＭＳの製造技術等を利用して加工することにより形成されていてもよい。ＳＯＩウェハは、シリコン基板と、シリコン基板上に形成された絶縁層（例えば、埋込酸化膜）と、絶縁層上に形成されたシリコン層と、を有する。ＳＯＩウェハを利用した場合、撓み部６３の厚さをシリコン層の厚さにより規定することができるので、撓み部６３の厚さの精度を向上できるという利点がある。
上記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
例えば、実施形態１に係る物理量センサ１における基板２の厚さ方向Ｄ１からの平面視でのアンカー部３の外周形状は、正方形状であるが、これに限らず、例えば、長方形状、円形状等であってもよい。また、実施形態２に係る物理量センサ１Ａにおけるアンカー部３Ａの外周形状は、アンカー部３と同様、正方形状であるが、これに限らず、例えば、長方形状、円形状等であってもよい。
また、実施形態１に係る物理量センサ１は、シリコンウェハを用いて製造される場合に限らず、ＳＯＩウェハを用い製造されてもよい。また、物理量センサ１及び１Ａは、シリコンウェハとガラスウェハとを用いてＭＥＭＳの製造技術及び陽極接合技術等を利用して製造されてもよい。ガラスウェハの材料は、例えば、硼珪酸ガラスである。
また、梁部７及び７Ａの材料は、シリコンに限らず、例えば、金属、合金、導電性樹脂等であってもよい。
また、実施形態１に係る物理量センサ１では、駆動部１２は、圧電素子（圧電駆動型アクチュエータ）であるが、これに限らず、第１駆動電極（駆動用固定電極）と第２駆動電極（駆動用可動電極）との間に発生させる静電力により駆動アーム６１を駆動する静電駆動型アクチュエータであってもよい。
また、実施形態１に係る物理量センサ１では、検出部５は、圧電素子であるが、これに限らず、第１検出電極（検出用固定電極）と第２検出電極（検出用可動電極）とを有するキャパシタであってもよい。
また、実施形態２に係る物理量センサ１Ａは、３軸加速度センサであるが、これに限らず、例えば、６軸加速度センサ、２軸加速度センサ、１軸加速度センサであってもよい。１軸加速度センサの場合、構造体は、例えば、錘部が一方向において１又は複数の撓み部（梁）を介して支持部に支持された片持ち梁型の構造体である。
また、角速度センサ又は加速度センサでは、検出部は、可動部に設けられた第１検出電極と、支持部に設けられた第２検出電極とを含むキャパシタであってもよいし、可動部に設けられた第１検出電極と、基板に設けられた第２検出電極とを含むキャパシタであってもよい。
また、検出対象の物理量は、角速度、加速度に限らず、例えば、圧力、音波、超音波等であってもよい。検出対象の物理量が圧力の場合、物理用センサは、例えば、ダイヤフラム式の圧力センサである。検出対象の物理量が音波の場合、物理量センサは、例えば、音波センサ（マイクロホンを含む）である。検出対象の物理量が超音波の場合、物理量センサは、例えば、超音波センサである。
また、実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、基板２Ａは、シリコン基板に限らず、例えば、ガラス基板であってもよい。この場合、ガラス基板の材料は、例えば、硼珪酸ガラスである。基板２Ａがガラス基板の場合、基板２Ａと構造体Ｓ１Ａとは、例えば、陽極接合により直接接合されていてもよい。
また、実施形態２に係る物理量センサ１Ａでは、カバー１１は、シリコン基板に限らず、例えば、ガラス基板であってもよい。この場合、ガラス基板の材料は、例えば、硼珪酸ガラスである。カバー１１がガラス基板の場合、カバー１１と構造体Ｓ１Ａとは、例えば、陽極接合により直接接合されていてもよい。
また、基板２及び２Ａは、シリコン基板、ＳＯＩ基板、ガラス基板等に限らず、例えば、プリント配線板又はパッケージ本体等であってよい。
（態様）
第１の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）は、基板（２；２Ａ）と、アンカー部（３；３Ａ）と、囲繞部（４；４Ａ）と、検出部（５；５Ａ）と、可動部（６；６Ａ）と、梁部（７；７Ａ）と、を備える。アンカー部（３；３Ａ）は、基板（２；２Ａ）の主面（２１；２１Ａ）側に位置しており、基板（２；２Ａ）に固定されている。囲繞部（４；４Ａ）は、基板（２；２Ａ）の主面（２１；２１Ａ）側に位置しており、アンカー部（３；３Ａ）を囲んでいる。検出部（５；５Ａ）は、検出対象の物理量を検出する。可動部（６；６Ａ）は、検出部（５；５Ａ）の少なくとも一部が設けられており、基板（２；２Ａ）の主面（２１；２１Ａ）側に位置し囲繞部（４；４Ａ）につながっている。梁部（７；７Ａ）は、基板（２；２Ａ）の主面（２１；２１Ａ）側に位置しており、アンカー部（３；３Ａ）と囲繞部（４；４Ａ）とをつないでいる。
第１の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）は、基板（２；２Ａ）と、アンカー部（３；３Ａ）と、囲繞部（４；４Ａ）と、検出部（５；５Ａ）と、可動部（６；６Ａ）と、梁部（７；７Ａ）と、を備える。アンカー部（３；３Ａ）は、基板（２；２Ａ）の主面（２１；２１Ａ）側に位置しており、基板（２；２Ａ）に固定されている。囲繞部（４；４Ａ）は、基板（２；２Ａ）の主面（２１；２１Ａ）側に位置しており、アンカー部（３；３Ａ）を囲んでいる。検出部（５；５Ａ）は、検出対象の物理量を検出する。可動部（６；６Ａ）は、検出部（５；５Ａ）の少なくとも一部が設けられており、基板（２；２Ａ）の主面（２１；２１Ａ）側に位置し囲繞部（４；４Ａ）につながっている。梁部（７；７Ａ）は、基板（２；２Ａ）の主面（２１；２１Ａ）側に位置しており、アンカー部（３；３Ａ）と囲繞部（４；４Ａ）とをつないでいる。
第１の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、センサ特性の変化を抑制することが可能となる。
第２の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、第１の態様において、囲繞部（４；４Ａ）は、基板（２；２Ａ）に固定されている。
第２の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、可動部（６；６Ａ）をより安定して支持することが可能となる。
第３の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、第２の態様において、梁部（７；７Ａ）は、アンカー部（３；３Ａ）及び囲繞部（４；４Ａ）と一体である。
第３の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、製造工程の簡略化を図れる。
第４の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）は、第３の態様において、第１接合部（８１）と、第２接合部（８２）と、を更に備える。第１接合部（８１）は、アンカー部（３；３Ａ）と基板（２；２Ａ）との間に介在しており、アンカー部（３；３Ａ）と基板（２；２Ａ）とを接合している。第２接合部（８２）は、囲繞部（４；４Ａ）と基板（２；２Ａ）との間に介在しており、囲繞部（４；４Ａ）と基板（２；２Ａ）とを接合している。基板（２；２Ａ）の厚さ方向（Ｄ１；Ｄ１Ａ）においてアンカー部（３；３Ａ）の寸法と囲繞部（４；４Ａ）の寸法と梁部（７；７Ａ）の寸法とが同じである。
第４の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、製造工程の簡略化を図れる。
第５の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、第１の態様において、囲繞部（４；４Ａ）は、基板（２；２Ａ）に固定されていない。
第５の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、外部からの応力が基板（２；２Ａ）から囲繞部（４；４Ａ）を介して可動部（６；６Ａ）へ伝達されにくくなり、センサ特性の変化を抑制することが可能となる。
第６の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、第５の態様において、梁部（７；７Ａ）は、アンカー部（３；３Ａ）及び囲繞部（４；４Ａ）と一体である。
第６の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、製造工程の簡略化を図れる。
第７の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）は、第６の態様において、接合部（８０）を更に備える。接合部（８０）は、アンカー部（３；３Ａ）と基板（２；２Ａ）との間に介在しており、アンカー部（３；３Ａ）と基板（２；２Ａ）とを接合している。基板（２；２Ａ）の厚さ方向（Ｄ１；Ｄ１Ａ）においてアンカー部（３；３Ａ）の寸法と囲繞部（４；４Ａ）の寸法と梁部（７；７Ａ）の寸法とが同じである。
第７の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、製造工程の簡略化を図れる。
第８の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、第１～７の態様のいずれか一つにおいて、梁部（７；７Ａ）は、基板（２；２Ａ）の厚さ方向（Ｄ１；Ｄ１Ａ）からの平面視で直線状である。
第９の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、第１～７の態様のいずれか一つにおいて、梁部（７；７Ａ）は、基板（２；２Ａ）の厚さ方向（Ｄ１；Ｄ１Ａ）からの平面視で屈曲部（７３）を有する。
第９の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、梁部（７；７Ａ）が直線状である場合と比べて、梁部（７；７Ａ）の弾性変形する方向の自由度が高くなる。
第１０の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）は、第１～９の態様のいずれか一つにおいて、梁部（７；７Ａ）を複数備える。
第１０の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、梁部（７；７Ａ）に過度の応力がかかるのを抑制することが可能となる。
第１１の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、第１０の態様において、基板（２；２Ａ）の厚さ方向（Ｄ１；Ｄ１Ａ）からの平面視で、複数の梁部（７；７Ａ）が、アンカー部（３；３Ａ）を中心として回転対称性を有するように配置されている。
第１１の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）では、梁部（７；７Ａ）の弾性変形する方向の自由度が高くなり、より確実に基板（２；２Ａ）からの応力を緩和することが可能となる。
第１２の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）は、第１～７の態様のいずれか一つにおいて、梁部（７；７Ａ）を複数備える。複数の梁部（７；７Ａ）のうち少なくとも１つの梁部（７；７Ａ）は、基板（２；２Ａ）の厚さ方向（Ｄ１）からの平面視で直線状である。
第１３の態様に係る物理量センサ（１；１Ａ）は、第１～７の態様のいずれか一つにおいて、梁部（７；７Ａ）を複数備える。複数の梁部（７；７Ａ）のうち少なくとも１つの梁部（７；７Ａ）は、基板（２；２Ａ）の厚さ方向（Ｄ１；Ｄ１Ａ）からの平面視で屈曲部（７３）を有する。
第１４の態様に係る物理量センサ（１Ａ）は、第１～１３の態様のいずれか一つにおいて、カバー（１１）を更に備える。カバー（１１）は、基板（２Ａ）に対向しており、アンカー部（３Ａ）と囲繞部（４Ａ）と可動部（６Ａ）と梁部（７Ａ）とを覆っている。アンカー部（３Ａ）が、カバー（１１）に固定されている。
第１４の態様に係る物理量センサ（１Ａ）では、可動部（６Ａ）をより安定して支持することが可能となる。
第１５の態様に係る物理量センサ（１Ａ）では、第１４の態様において、囲繞部（４Ａ）が、カバー（１１）に固定されている。
第１５の態様に係る物理量センサ（１Ａ）では、可動部（６Ａ）をより安定して支持することが可能となる。
第１６の態様に係る物理量センサ（１Ａ）では、第１４の態様において、囲繞部（４Ａ）が、カバー（１１）に固定されていない。
第１６の態様に係る物理量センサ（Ａ）では、外部からの応力がカバー（１１）から囲繞部（４Ａ）を介して可動部（６Ａ）へ伝達されにくくなり、センサ特性の変化を抑制することが可能となる。
第１７の態様に係る物理量センサ（１Ａ）では、第１４～１６の態様のいずれか一つにおいて、アンカー部（３Ａ）は、カバー（１１）側の主面に形成された環状の凹部（３３）を有する。
第１７の態様に係る物理量センサ（１Ａ）では、外部からの応力がカバー（１１）から囲繞部（４Ａ）を介して可動部（６Ａ）へ伝達されにくくなり、センサ特性の変化を抑制することが可能となる。
１、１Ａ 物理量センサ
２、２Ａ 基板
２１、２１Ａ 主面
３、３Ａ アンカー部
３３ 凹部
４、４Ａ 囲繞部
５、５Ａ 検出部
６、６Ａ 可動部
７、７Ａ 梁部
７３ 屈曲部
８０ 接合部
８１ 第１接合部
８２ 第２接合部
１１ カバー
Ｄ１、Ｄ１Ａ 厚さ方向
２、２Ａ 基板
２１、２１Ａ 主面
３、３Ａ アンカー部
３３ 凹部
４、４Ａ 囲繞部
５、５Ａ 検出部
６、６Ａ 可動部
７、７Ａ 梁部
７３ 屈曲部
８０ 接合部
８１ 第１接合部
８２ 第２接合部
１１ カバー
Ｄ１、Ｄ１Ａ 厚さ方向
Claims (13)
- 基板と、
前記基板の主面側に位置しており、前記基板に固定されているアンカー部と、
前記基板の前記主面側に位置しており、前記アンカー部を囲んでいる囲繞部と、
検出対象の物理量を検出する検出部と、
前記検出部の少なくとも一部が設けられており、前記基板の前記主面側に位置し前記囲繞部につながっている可動部と、
前記基板の前記主面側に位置しており、前記アンカー部と前記囲繞部とをつないでいる梁部と、を備え、
前記囲繞部は、前記基板に固定されている、
物理量センサ。 - 前記梁部は、前記アンカー部及び前記囲繞部と一体である、
請求項１に記載の物理量センサ。 - 前記アンカー部と前記基板との間に介在しており、前記アンカー部と前記基板とを接合している第１接合部と、
前記囲繞部と前記基板との間に介在しており、前記囲繞部と前記基板とを接合している第２接合部と、を更に備え、
前記基板の厚さ方向において前記アンカー部の寸法と前記囲繞部の寸法と前記梁部の寸法とが同じである、
請求項２に記載の物理量センサ。 - 前記梁部は、前記基板の厚さ方向からの平面視で直線状である、
請求項１～３のいずれか一項に記載の物理量センサ。 - 前記梁部は、前記基板の厚さ方向からの平面視で屈曲部を有する、
請求項１～３のいずれか一項に記載の物理量センサ。 - 前記梁部を複数備える、
請求項１～５のいずれか一項に記載の物理量センサ。 - 前記基板の厚さ方向からの平面視で、前記複数の梁部が、前記アンカー部を中心として回転対称性を有するように配置されている、
請求項６に記載の物理量センサ。 - 前記梁部を複数備え、
前記複数の梁部のうち少なくとも１つの梁部は、前記基板の厚さ方向からの平面視で直線状である、
請求項１～３のいずれか一項に記載の物理量センサ。 - 前記梁部を複数備え、
前記複数の梁部のうち少なくとも１つの梁部は、前記基板の厚さ方向からの平面視で屈曲部を有する、
請求項１～３のいずれか一項に記載の物理量センサ。 - 基板と、
前記基板の主面側に位置しており、前記基板に固定されているアンカー部と、
前記基板の前記主面側に位置しており、前記アンカー部を囲んでいる囲繞部と、
検出対象の物理量を検出する検出部と、
前記検出部の少なくとも一部が設けられており、前記基板の前記主面側に位置し前記囲繞部につながっている可動部と、
前記基板の前記主面側に位置しており、前記アンカー部と前記囲繞部とをつないでいる梁部と、
前記基板に対向しており、前記アンカー部と前記囲繞部と前記可動部と前記梁部とを覆っているカバーと、を備え、
前記アンカー部が、前記カバーに固定されており、
前記囲繞部が、前記カバーに固定されている、
物理量センサ。 - 前記基板に対向しており、前記アンカー部と前記囲繞部と前記可動部と前記梁部とを覆っているカバーを更に備え、
前記アンカー部が、前記カバーに固定されており、
前記囲繞部が、前記カバーに固定されている、
請求項１に記載の物理量センサ。 - 前記基板に対向しており、前記アンカー部と前記囲繞部と前記可動部と前記梁部とを覆っているカバーを更に備え、
前記アンカー部が、前記カバーに固定されており、
前記囲繞部が、前記カバーに固定されていない、
請求項１に記載の物理量センサ。 - 前記アンカー部は、前記カバー側の主面に形成された環状の凹部を有する、
請求項１０～１２のいずれか一項に記載の物理量センサ。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010523954A (ja) | 2007-04-05 | 2010-07-15 | フラウンホーファー・ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デア・アンゲヴァンテン・フォルシュング・エー・ファウ | 回転速度を測定するためのマイクロメカニクス上の慣性センサー |
| JP2013145231A (ja) | 2011-12-28 | 2013-07-25 | Maxim Integrated Products Inc | マイクロ回転速度センサおよびその操作方法 |
| JP2017533646A (ja) | 2014-10-22 | 2017-11-09 | マイクロチップ・テクノロジー・インコーポレーテッド | 発振器およびリアルタイムクロック用途のための複数コイルバネｍｅｍｓ共振器 |
| WO2018135211A1 (ja) | 2017-01-17 | 2018-07-26 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | センサ |
| JP2019023618A (ja) | 2017-05-24 | 2019-02-14 | 株式会社村田製作所 | 横駆動変換器を備える圧電ジャイロスコープ |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101203766A (zh) * | 2004-11-20 | 2008-06-18 | 森特拉公司 | 用于检测高频信号的传感器 |
| JP3992059B2 (ja) * | 2005-11-21 | 2007-10-17 | 松下電工株式会社 | 発光装置の製造方法 |
| CN102654409A (zh) * | 2006-04-28 | 2012-09-05 | 松下电器产业株式会社 | 电容式传感器 |
| US8245388B2 (en) * | 2008-06-16 | 2012-08-21 | Data I/O Corporation | Programmer actuator system and method of operation thereof |
| US8039912B2 (en) * | 2008-06-25 | 2011-10-18 | Honeywell International Inc. | Systems and methods for reduced stress anchors |
| US20110185829A1 (en) * | 2008-08-06 | 2011-08-04 | Pioneer Corporation | Rotational vibration gyro |
| JP2010256054A (ja) | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Panasonic Corp | 角速度センサ素子 |
| FR2946479A1 (fr) * | 2009-06-09 | 2010-12-10 | Commissariat Energie Atomique | Resonateur electromecanique a ancrage resonant. |
| JP5341807B2 (ja) * | 2010-03-26 | 2013-11-13 | 株式会社東芝 | 加速度センサ |
| JP5906394B2 (ja) | 2010-06-25 | 2016-04-20 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 慣性力検出素子とそれを用いた慣性力センサ |
| JP5708535B2 (ja) * | 2012-03-13 | 2015-04-30 | 株式会社デンソー | 角速度センサ |
| JP2014178218A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Panasonic Corp | 半導体物理量センサ |
| CN103528577B (zh) * | 2013-10-12 | 2016-06-01 | 深迪半导体(上海)有限公司 | 一种z轴mems电容式陀螺仪 |
| CN103645342B (zh) * | 2013-12-06 | 2016-08-17 | 杭州士兰微电子股份有限公司 | 多轴电容式加速度计及加速度检测方法 |
| CN105043370B (zh) * | 2014-04-29 | 2019-01-22 | 财团法人工业技术研究院 | 具有支点元件的微型电机装置 |
| JP6655281B2 (ja) * | 2014-08-19 | 2020-02-26 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量センサー、電子機器および移動体 |
| JP6481294B2 (ja) * | 2014-09-05 | 2019-03-13 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量センサー素子、物理量センサー、電子機器および移動体 |
| JP6572603B2 (ja) * | 2015-04-13 | 2019-09-11 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量センサー、電子機器および移動体 |
| US10760909B2 (en) * | 2018-06-18 | 2020-09-01 | Nxp Usa, Inc. | Angular rate sensor with in-phase drive and sense motion suppression |
| US20210215735A1 (en) * | 2018-12-05 | 2021-07-15 | Miramems Sensing Technology Co., Ltd | Three-axis accelerometer |
-
2020
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010523954A (ja) | 2007-04-05 | 2010-07-15 | フラウンホーファー・ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デア・アンゲヴァンテン・フォルシュング・エー・ファウ | 回転速度を測定するためのマイクロメカニクス上の慣性センサー |
| JP2013145231A (ja) | 2011-12-28 | 2013-07-25 | Maxim Integrated Products Inc | マイクロ回転速度センサおよびその操作方法 |
| JP2017533646A (ja) | 2014-10-22 | 2017-11-09 | マイクロチップ・テクノロジー・インコーポレーテッド | 発振器およびリアルタイムクロック用途のための複数コイルバネｍｅｍｓ共振器 |
| WO2018135211A1 (ja) | 2017-01-17 | 2018-07-26 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | センサ |
| JP2019023618A (ja) | 2017-05-24 | 2019-02-14 | 株式会社村田製作所 | 横駆動変換器を備える圧電ジャイロスコープ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US11680797B2 (en) | 2023-06-20 |
| CN113678000A (zh) | 2021-11-19 |
| CN113678000B (zh) | 2024-04-09 |
| WO2020195386A1 (ja) | 2020-10-01 |
| US20220155072A1 (en) | 2022-05-19 |
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