JP7419202B2 - sensor - Google Patents

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JP7419202B2
JP7419202B2 JP2020154952A JP2020154952A JP7419202B2 JP 7419202 B2 JP7419202 B2 JP 7419202B2 JP 2020154952 A JP2020154952 A JP 2020154952A JP 2020154952 A JP2020154952 A JP 2020154952A JP 7419202 B2 JP7419202 B2 JP 7419202B2
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本発明の実施形態は、センサに関する。 Embodiments of the invention relate to sensors.

例えば、MEMS構造を利用したセンサがある。センサにおいて、検出能力の向上が望まれる。 For example, there are sensors that utilize a MEMS structure. It is desired that the detection capability of sensors be improved.

特開2016-197060号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-197060

本発明の実施形態は、検出能力の向上が可能なセンサを提供する。 Embodiments of the present invention provide sensors capable of improved detection capabilities.

本発明の実施形態によれば、センサは、基体と第1支持部と第1構造体とを含む。前記第1支持部は、前記基体に固定される。前記第1構造体は、可動部と、前記第1支持部に支持された複数の第1梁部と、を含む。前記可動部は、第1領域及び第2領域を含む。前記第1領域から前記第2領域への方向は、第1方向に沿う。前記複数の第1梁部は、前記第1方向と交差する第2方向に延びる。前記複数の第1梁部は、前記第1領域と接続される。前記第2領域と前記基体との間の、前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差する第3方向に沿う距離が可変である。前記複数の第1梁部の数は、3以上である。 According to an embodiment of the invention, a sensor includes a base, a first support, and a first structure. The first support part is fixed to the base body. The first structure includes a movable part and a plurality of first beam parts supported by the first support part. The movable part includes a first region and a second region. The direction from the first region to the second region is along the first direction. The plurality of first beam portions extend in a second direction intersecting the first direction. The plurality of first beam parts are connected to the first region. A distance between the second region and the base body along a third direction intersecting a plane including the first direction and the second direction is variable. The number of the plurality of first beam parts is three or more.

図1は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating a sensor according to a first embodiment. 図2は、第1実施形態に係るセンサの特性を例示するグラフ図である。FIG. 2 is a graph diagram illustrating the characteristics of the sensor according to the first embodiment. 図3(a)~図3(c)は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式図である。FIGS. 3(a) to 3(c) are schematic diagrams illustrating a sensor according to the second embodiment. 図4は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a sensor according to the second embodiment. 図5は、センサの特性を例示するグラフ図である。FIG. 5 is a graph diagram illustrating the characteristics of the sensor. 図6(a)~図6(c)は、第3実施形態に係る電子装置を例示する模式図である。FIGS. 6(a) to 6(c) are schematic diagrams illustrating an electronic device according to a third embodiment. 図7(a)~図7(h)は、電子装置の応用を例示する模式図である。FIGS. 7(a) to 7(h) are schematic diagrams illustrating applications of the electronic device.

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Each embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between parts, etc. are not necessarily the same as the reality. Even when the same part is shown, the dimensions and ratios may be shown differently depending on the drawing.
In the specification of this application and each figure, the same elements as those described above with respect to the existing figures are given the same reference numerals, and detailed explanations are omitted as appropriate.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るセンサを例示する模式的斜視図である。
図1に示すように、実施形態に係るセンサ110は、基体50、第1支持部51f及び第1構造体11を含む。第1支持部51fは、基体50に固定される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating a sensor according to a first embodiment.
As shown in FIG. 1, the sensor 110 according to the embodiment includes a base 50, a first support portion 51f, and a first structure 11. The first support portion 51f is fixed to the base body 50.

第1構造体11は、可動部20と、複数の第1梁部31と、を含む。可動部20は、第1領域21と、第2領域22と、を含む。可動部20は、第3領域23をさらに含んでも良い。第1領域21から第2領域22への方向は、第1方向に沿う。第1領域21は、第1方向(X軸方向)において、第2領域22と第3領域23との間である。 The first structure 11 includes a movable part 20 and a plurality of first beam parts 31. The movable part 20 includes a first region 21 and a second region 22. The movable part 20 may further include a third region 23. The direction from the first region 21 to the second region 22 is along the first direction. The first region 21 is between the second region 22 and the third region 23 in the first direction (X-axis direction).

第1方向をX軸方向とする。X軸方向に対して垂直な1つの方向をY軸方向とする。X軸方向及びY軸方向に対して垂直な方向をZ軸方向とする。 The first direction is the X-axis direction. One direction perpendicular to the X-axis direction is defined as the Y-axis direction. The direction perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction is defined as the Z-axis direction.

複数の第1梁部31は、第1支持部51fに接続される。複数の第1梁部31は、第1支持部51fに支持される。実施形態において、複数の第1梁部31の数は3以上である。この例では、複数の第1梁部31の数は3である。複数の第1梁部31は、梁部31a、梁部31b、及び、梁部31cなどを含む。この例では、複数の第1梁部31は、第1方向(X軸方向)に沿って並ぶ。複数の第1梁部31は、第1方向と交差する第2方向(例えばY軸方向)に延びる。複数の第1梁部31は、第1領域21と接続される。例えば、複数の第1梁部31は、弾性変形可能である。 The plurality of first beam parts 31 are connected to the first support part 51f. The plurality of first beam parts 31 are supported by the first support part 51f. In the embodiment, the number of the plurality of first beam parts 31 is three or more. In this example, the number of the plurality of first beam parts 31 is three. The plurality of first beam sections 31 include a beam section 31a, a beam section 31b, a beam section 31c, and the like. In this example, the plurality of first beam parts 31 are lined up along the first direction (X-axis direction). The plurality of first beam portions 31 extend in a second direction (for example, the Y-axis direction) that intersects the first direction. The plurality of first beam parts 31 are connected to the first region 21. For example, the plurality of first beam parts 31 can be elastically deformed.

基体50は、例えば、X-Y平面に対して実質的に平行に広がる。可動部20(第1~第3領域21~23)は、Z軸方向において、基体50から離れる。可動部20と基体50との間には、空隙g1が設けられる。 Substrate 50, for example, extends substantially parallel to the XY plane. The movable portion 20 (first to third regions 21 to 23) is separated from the base body 50 in the Z-axis direction. A gap g1 is provided between the movable part 20 and the base body 50.

例えば、可動部20は、X-Y平面に沿って広がる板状(膜状)である。可動部20(第1~第3領域21~23)は、変形可能である。第1方向及び第2方向を含む平面と交差する第3方向(例えばZ軸方向)における第2領域22の位置は、可変である。第2領域22と基体50との間の第3方向に沿う距離d1は、可変である。第3領域23と基体50との間の第3方向に沿う距離は、可変である。 For example, the movable portion 20 has a plate shape (film shape) that extends along the XY plane. The movable portion 20 (first to third regions 21 to 23) is deformable. The position of the second region 22 in the third direction (for example, the Z-axis direction) intersecting the plane including the first direction and the second direction is variable. The distance d1 along the third direction between the second region 22 and the base 50 is variable. The distance between the third region 23 and the base 50 along the third direction is variable.

例えば、センサ110に外力などの加速度が加わると、第1構造体11の一部が変形する。例えば、可動部20(第2領域22及び第3領域23など)の基体50に対する位置が相対的に変化する。例えば、加速度により、第2領域22と基体50との間の距離d1が変化する。例えば、1つの例において、可動部20の位置の変化に応じた値(例えば電気容量)を検出することで、センサ110に加わる外力などを検出できる。例えば、加速度に応じて生じる、可動部20の共振周波数の変化を検出することで、加速度が検出されても良い。センサ110は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子である。 For example, when acceleration such as an external force is applied to the sensor 110, a portion of the first structure 11 deforms. For example, the position of the movable portion 20 (second region 22, third region 23, etc.) relative to the base body 50 changes. For example, the distance d1 between the second region 22 and the base 50 changes due to acceleration. For example, in one example, an external force applied to the sensor 110 can be detected by detecting a value (for example, capacitance) corresponding to a change in the position of the movable part 20. For example, the acceleration may be detected by detecting a change in the resonant frequency of the movable part 20 that occurs in response to the acceleration. The sensor 110 is, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) element.

このようなセンサ110において、複数の第1梁部31は、例えば、トーション型のばねである。複数の第1梁部31によって、可動部20の振動の周波数特性が変化し、センサの共振周波数が変化する。本願発明者らは、複数の第1梁部31の数が3以上である場合に、センサの共振周波数を高くできることを見出した。これにより、例えば高周波数帯域においても加速度を検出することができる。センサの検出能力を高めることができる。 In such a sensor 110, the plurality of first beam portions 31 are, for example, torsion type springs. The plurality of first beam parts 31 change the vibration frequency characteristics of the movable part 20, and the resonance frequency of the sensor changes. The inventors of the present invention have discovered that the resonant frequency of the sensor can be increased when the number of the plurality of first beam parts 31 is three or more. Thereby, acceleration can be detected even in a high frequency band, for example. The detection ability of the sensor can be improved.

図1に示すように、この例では、センサ110は、第2支持部51gをさらに含む。第2支持部51gは、基体50に固定される。第1構造体11は、複数の第2梁部32をさらに含む。複数の第2梁部32は、第2支持部51gに接続される。複数の第2梁部32は、第2支持部51gに支持される。この例では、複数の第2梁部32は、第1方向(X軸方向)に沿って並ぶ。複数の第2梁部32は、第1方向と交差する第2方向(例えばY軸方向)に延びる。複数の第2梁部32は、第1領域21と接続される。例えば、複数の第2梁部32は、弾性変形可能である。 As shown in FIG. 1, in this example, the sensor 110 further includes a second support portion 51g. The second support portion 51g is fixed to the base 50. The first structure 11 further includes a plurality of second beam parts 32. The plurality of second beam parts 32 are connected to the second support part 51g. The plurality of second beam parts 32 are supported by the second support part 51g. In this example, the plurality of second beam parts 32 are lined up along the first direction (X-axis direction). The plurality of second beam portions 32 extend in a second direction (for example, the Y-axis direction) that intersects the first direction. The plurality of second beam portions 32 are connected to the first region 21 . For example, the plurality of second beam parts 32 can be elastically deformed.

第1領域21の少なくとも一部は、第2方向において、第1支持部51fと第2支持部51gとの間にある。複数の第1梁部31は、第2方向において、第1支持部51fと第1領域21との間にある。複数の第2梁部32は、第2方向において、第2支持部51gと第1領域21との間にある。 At least a portion of the first region 21 is located between the first support portion 51f and the second support portion 51g in the second direction. The plurality of first beam parts 31 are located between the first support part 51f and the first region 21 in the second direction. The plurality of second beam parts 32 are located between the second support part 51g and the first region 21 in the second direction.

例えば、複数の第2梁部32の数は、複数の第1梁部31の数と同じである。この例では、複数の第2梁部32の数は3である。複数の第2梁部32は、梁部32a、梁部32b、及び梁部32cを含む。複数の第1梁部31の1つ(例えば梁部31a)から複数の第2梁部32の1つ(例えば梁部32a)への方向は、Y軸方向に実質的に平行である。 For example, the number of the plurality of second beam parts 32 is the same as the number of the plurality of first beam parts 31. In this example, the number of the plurality of second beam parts 32 is three. The plurality of second beam sections 32 include a beam section 32a, a beam section 32b, and a beam section 32c. The direction from one of the plurality of first beam parts 31 (for example, beam part 31a) to one of the plurality of second beam parts 32 (for example, beam part 32a) is substantially parallel to the Y-axis direction.

例えば、梁部31aと梁部32aとが、一対のばねである。梁部31bと梁部32bとが、一対のばねである。梁部31cと梁部32cとが、一対のばねである。実施形態においては、3つ以上の対の梁部(トーション型のばね)が設けられる。これにより、センサの共振周波数を高くすることができる。 For example, the beam portion 31a and the beam portion 32a are a pair of springs. The beam portion 31b and the beam portion 32b are a pair of springs. The beam portion 31c and the beam portion 32c are a pair of springs. In embodiments, three or more pairs of beams (torsion type springs) are provided. Thereby, the resonant frequency of the sensor can be increased.

例えば、第1構造体11は、Z-X平面に対して対称な構造で良い。例えば、複数の第1梁部31及び複数の第2梁部32は、互いに同じ形状である。例えば、複数の第1梁部31は、等間隔で並んでいる。例えば、複数の第2梁部32は、等間隔で並んでいる。 For example, the first structure 11 may have a structure symmetrical with respect to the ZX plane. For example, the plurality of first beam parts 31 and the plurality of second beam parts 32 have the same shape. For example, the plurality of first beam portions 31 are arranged at equal intervals. For example, the plurality of second beam portions 32 are arranged at equal intervals.

例えば、梁部31aの長さ(Y軸方向の長さ)は、梁部32aの長さと実質的に同じである。複数の第1梁部31の1つの第2方向に沿った長さL1aは、複数の第2梁部32の1つの第2方向に沿った長さL2aと実質的に同じである。例えば、長さL1aは、長さL2aの0.8倍以上1.2倍以下である。 For example, the length of the beam portion 31a (length in the Y-axis direction) is substantially the same as the length of the beam portion 32a. The length L1a of one of the plurality of first beam parts 31 along the second direction is substantially the same as the length L2a of one of the plurality of second beam parts 32 along the second direction. For example, the length L1a is 0.8 times or more and 1.2 times or less than the length L2a.

例えば、梁部31aの長さは、梁部31bの長さと実質的に同じである。複数の第1梁部31の1つの第2方向に沿った長さL1aは、複数の第1梁部の別の1つの第2方向に沿った長さL1bと実質的に同じある。例えば、長さL1aは、長さL1bの0.8倍以上1.2倍以下である。 For example, the length of the beam portion 31a is substantially the same as the length of the beam portion 31b. The length L1a of one of the plurality of first beam parts 31 along the second direction is substantially the same as the length L1b of another one of the plurality of first beam parts along the second direction. For example, the length L1a is greater than or equal to 0.8 times and less than or equal to 1.2 times the length L1b.

例えば、梁部31aの厚さ(Z軸方向の長さ)は、梁部32aの厚さと実質的に同じである。複数の第1梁部31の1つの第3方向に沿った長さT1aは、複数の第2梁部32の1つの第3方向に沿った長さT2aと実質的に同じである。例えば、長さT1aは、長さT2aの0.8倍以上1.2倍以下である。 For example, the thickness (length in the Z-axis direction) of the beam portion 31a is substantially the same as the thickness of the beam portion 32a. The length T1a of one of the plurality of first beam parts 31 along the third direction is substantially the same as the length T2a of one of the plurality of second beam parts 32 along the third direction. For example, the length T1a is 0.8 times or more and 1.2 times or less than the length T2a.

例えば、梁部31aの厚さは、梁部31bの厚さと実質的に同じである。複数の第1梁部31の1つの第3方向に沿った長さT1aは、複数の第1梁部31の別の1つの第3方向に沿った長さT1bと実質的に同じである。例えば、長さT1aは、長さT1bの0.8倍以上1.2倍以下である。 For example, the thickness of the beam portion 31a is substantially the same as the thickness of the beam portion 31b. The length T1a of one of the plurality of first beam parts 31 along the third direction is substantially the same as the length T1b of another one of the plurality of first beam parts 31 along the third direction. For example, the length T1a is 0.8 times or more and 1.2 times or less than the length T1b.

例えば、梁部31aの幅(X軸方向の長さ)は、梁部32aの幅と実質的に同じである。複数の第1梁部31の1つの第1方向に沿った長さW1aは、複数の第2梁部32の1つの第1方向に沿った長さW2aと実質的に同じである。例えば、長さW1aは、長さW2aの0.8倍以上1.2倍以下である。 For example, the width of the beam portion 31a (length in the X-axis direction) is substantially the same as the width of the beam portion 32a. The length W1a of one of the plurality of first beam parts 31 along the first direction is substantially the same as the length W2a of one of the plurality of second beam parts 32 along the first direction. For example, the length W1a is greater than or equal to 0.8 times and less than or equal to 1.2 times the length W2a.

例えば、梁部31aの幅は、梁部31bの幅と実質的に同じである。複数の第1梁部31の1つの第1方向に沿った長さW1aは、複数の第1梁部31の別の1つの第1方向に沿った長さW1bと実質的に同じである。例えば、長さW1aは、長さW1bの0.8倍以上1.2倍以下である。 For example, the width of the beam portion 31a is substantially the same as the width of the beam portion 31b. The length W1a of one of the plurality of first beam parts 31 along the first direction is substantially the same as the length W1b of another one of the plurality of first beam parts 31 along the first direction. For example, the length W1a is greater than or equal to 0.8 times and less than or equal to 1.2 times the length W1b.

例えば、第1梁部31の形状は、Y軸方向に細長い。例えば、長さL1aは、長さW1aよりも長く、長さT1aよりも長い。複数の第1梁部31同士の間隔は、複数の第1梁部31の幅(長さW1a)よりも短くても良い。 For example, the shape of the first beam portion 31 is elongated in the Y-axis direction. For example, length L1a is longer than length W1a and longer than length T1a. The interval between the plurality of first beam parts 31 may be shorter than the width (length W1a) of the plurality of first beam parts 31.

例えば、第2領域22の第1方向に沿った長さL22は、第1領域21の第1方向に沿った長さL21よりも長い。例えば、長さL22は、第3領域23の第1方向に沿った長さL23よりも長い。 For example, the length L22 of the second region 22 along the first direction is longer than the length L21 of the first region 21 along the first direction. For example, the length L22 is longer than the length L23 of the third region 23 along the first direction.

以上説明した、複数の第1梁部31の形状、複数の第2梁部32の形状及び可動部20の形状により、例えば、可動部20がより適切に振動しやすい。 The shapes of the plurality of first beam parts 31, the shapes of the plurality of second beam parts 32, and the shape of the movable part 20 described above, for example, make it easier for the movable part 20 to vibrate more appropriately.

以下、複数の第1梁部31の数と複数の第1梁部31の幅とを変化させた実験試料の評価結果を示す。実験試料においては、複数の第1梁部31の1つの幅W1と、複数の第1梁部31の数と、が変更される。 Below, evaluation results of experimental samples in which the number of the plurality of first beam parts 31 and the width of the plurality of first beam parts 31 were changed will be shown. In the experimental sample, the width W1 of one of the plurality of first beam parts 31 and the number of the plurality of first beam parts 31 are changed.

図2は、第1実施形態に係るセンサの特性を例示するグラフ図である。
図2の横軸は、複数の第1梁部31の1つの幅W1である。縦軸は、共振周波数f1である。幅W1は、図1に示した長さW1aに対応する。特性C4においては、複数の第1梁部31の数は4である。特性C5においては、複数の第1梁部31の数は5である。特性C6においては、複数の第1梁部31の数は6である。
FIG. 2 is a graph diagram illustrating the characteristics of the sensor according to the first embodiment.
The horizontal axis in FIG. 2 is the width W1 of one of the plurality of first beam parts 31. The vertical axis is the resonance frequency f1. The width W1 corresponds to the length W1a shown in FIG. In characteristic C4, the number of the plurality of first beam portions 31 is four. In characteristic C5, the number of the plurality of first beam portions 31 is five. In characteristic C6, the number of the plurality of first beam portions 31 is six.

図2に示すように、複数の第1梁部31の数を増やすことで、センサの共振周波数を高くすることができる。本願発明者らの検討によれば、複数の第1梁部31の数を3以上とした場合に、共振周波数が顕著に高くなることが分かった。 As shown in FIG. 2, by increasing the number of the plurality of first beam parts 31, the resonant frequency of the sensor can be increased. According to studies by the inventors of the present application, it has been found that when the number of the plurality of first beam portions 31 is three or more, the resonant frequency becomes significantly higher.

例えば、幅W1が6μmであり複数の第1梁部31の数が1の場合、共振周波数f1は、4.8kHz程度である。これに比べて、複数の第1梁部31の数が3以上の場合は、共振周波数を高くすることができる。例えば、幅W1が広い梁部が1つの場合に比べて、幅W1が狭い梁部が3つ以上の場合の方が、共振周波数が高くなる。 For example, when the width W1 is 6 μm and the number of the plurality of first beam portions 31 is 1, the resonance frequency f1 is about 4.8 kHz. In contrast, when the number of the plurality of first beam portions 31 is three or more, the resonance frequency can be increased. For example, the resonant frequency is higher when there are three or more beam portions with narrow width W1 than when there is one beam portion with wide width W1.

(第2実施形態)
図3(a)~図3(c)及び図4は、第2実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図3(a)は、図3(b)及び図3(c)の矢印AAからみた平面図である。図3(b)は、図3(a)のA1-A2線断面図である。図3(c)は、図3(a)のB1-B2線断面図である。図4は、図3(a)のC1-C2線断面図である。
(Second embodiment)
3(a) to 3(c) and FIG. 4 are schematic diagrams illustrating a sensor according to the second embodiment.
FIG. 3(a) is a plan view seen from arrow AA in FIGS. 3(b) and 3(c). FIG. 3(b) is a sectional view taken along line A1-A2 in FIG. 3(a). FIG. 3(c) is a sectional view taken along the line B1-B2 in FIG. 3(a). FIG. 4 is a sectional view taken along the line C1-C2 in FIG. 3(a).

図3(a)に示すように、センサ120も、基体50、第1支持部51f、第2支持部51g、及び、第1構造体11を含む。第1構造体11は、可動部20と、複数の第1梁部31と、複数の第2梁部32と、を含む。この例では、複数の第1梁部31の数は4であり、複数の第2梁部32の数は4である。 As shown in FIG. 3A, the sensor 120 also includes a base 50, a first support portion 51f, a second support portion 51g, and a first structure 11. The first structure 11 includes a movable part 20, a plurality of first beam parts 31, and a plurality of second beam parts 32. In this example, the number of the plurality of first beam parts 31 is four, and the number of the plurality of second beam parts 32 is four.

第1支持部51f及び第2支持部51gが基体50に固定される。例えば、第1支持部51f及び第2支持部51gは、絶縁部(例えば図3(b)に示す絶縁部53など)を介して基体50に固定される。可動部20は、第1~第3領域21~23を含む。可動部20は、例えば、導電性である。可動部20は、例えば、第1導電部に対応する。 The first support section 51f and the second support section 51g are fixed to the base body 50. For example, the first support part 51f and the second support part 51g are fixed to the base 50 via an insulating part (for example, the insulating part 53 shown in FIG. 3(b), etc.). The movable part 20 includes first to third regions 21 to 23. The movable part 20 is, for example, electrically conductive. The movable part 20 corresponds to, for example, a first conductive part.

図3(a)及び図4に示すように、第1構造体11は、複数の第1電極11eをさらに含む。複数の第1電極11eは、可動部20の第2領域22に保持される。例えば、複数の第1電極11eは、第2領域22と接続される。複数の第1電極11eは、第2領域22と連続しても良い。図4に示すように、複数の第1電極11eと基体50との間に空隙g2が設けられる。基体50に対する複数の第1電極11eの第3方向(Z軸方向)における位置は、可変である。例えば、複数の第1電極11eと基体50との間の第3方向に沿う距離de1(図4参照)は、可変である。図3(a)に示すように、複数の第1電極11eの1つから複数の第1電極11eの別の1つへの方向は、第2方向(Y軸方向)に沿う。 As shown in FIGS. 3A and 4, the first structure 11 further includes a plurality of first electrodes 11e. The plurality of first electrodes 11e are held in the second region 22 of the movable part 20. For example, the plurality of first electrodes 11e are connected to the second region 22. The plurality of first electrodes 11e may be continuous with the second region 22. As shown in FIG. 4, a gap g2 is provided between the plurality of first electrodes 11e and the base 50. The positions of the plurality of first electrodes 11e in the third direction (Z-axis direction) with respect to the base body 50 are variable. For example, the distance de1 (see FIG. 4) along the third direction between the plurality of first electrodes 11e and the base 50 is variable. As shown in FIG. 3A, the direction from one of the plurality of first electrodes 11e to another one of the plurality of first electrodes 11e is along the second direction (Y-axis direction).

この例では、センサ120は、第2構造体12及び第3構造体13を含む。図3(a)~図3(c)に示すように、第2構造体12は、第2導電部12c、及び、複数の第2電極12eを含む。図3(b)に示すように、第2導電部12cは、基体50に固定される。例えば、基体50と第2導電部12cとの間に、絶縁部52が設けられる。第2導電部12cは、絶縁部52に固定される。複数の第2電極12eは、第2導電部12cに保持される。例えば、複数の第2電極12eは、第2導電部12cと接続される。 In this example, sensor 120 includes second structure 12 and third structure 13. As shown in FIGS. 3(a) to 3(c), the second structure 12 includes a second conductive portion 12c and a plurality of second electrodes 12e. As shown in FIG. 3(b), the second conductive portion 12c is fixed to the base body 50. For example, an insulating section 52 is provided between the base 50 and the second conductive section 12c. The second conductive part 12c is fixed to the insulating part 52. The plurality of second electrodes 12e are held by the second conductive portion 12c. For example, the plurality of second electrodes 12e are connected to the second conductive portion 12c.

図3(a)に示すように、複数の第2電極12eの1つは、複数の第1電極11eの1つと、複数の第1電極11eの別の1つとの間にある。例えば、複数の第1電極11eの1つは、複数の第2電極12eの1つと、複数の第2電極12eの別の1つとの間にある。複数の第1電極11eと複数の第2電極12eとは、Y軸方向に沿って交互に並ぶ。例えば、複数の第1電極11e及び複数の第2電極12eは、櫛歯電極を形成する。 As shown in FIG. 3A, one of the plurality of second electrodes 12e is between one of the plurality of first electrodes 11e and another one of the plurality of first electrodes 11e. For example, one of the plurality of first electrodes 11e is between one of the plurality of second electrodes 12e and another one of the plurality of second electrodes 12e. The plurality of first electrodes 11e and the plurality of second electrodes 12e are arranged alternately along the Y-axis direction. For example, the plurality of first electrodes 11e and the plurality of second electrodes 12e form a comb-teeth electrode.

複数の第1電極11e及び複数の第2電極12eにより、キャパシタンスが形成される。キャパシタンスの静電容量は、複数の第1電極11eと複数の第2電極12eとが対向する面積に依存する。 Capacitance is formed by the plurality of first electrodes 11e and the plurality of second electrodes 12e. The capacitance of the capacitance depends on the area where the plurality of first electrodes 11e and the plurality of second electrodes 12e face each other.

センサ120に外力などの加速度が加わると、複数の第1電極11eと基体50との間の距離de1が変化する。一方、複数の第2電極12eと基体50との間の距離de2(図3(b)参照)は実質的に固定される。このため、加速度などの外力がセンサ120に加わったときの静電容量は、加速度などの外力がセンサ120に加わらないときの静電容量から変化する。 When acceleration such as an external force is applied to the sensor 120, the distance de1 between the plurality of first electrodes 11e and the base 50 changes. On the other hand, the distance de2 (see FIG. 3(b)) between the plurality of second electrodes 12e and the base 50 is substantially fixed. Therefore, the capacitance when an external force such as acceleration is applied to the sensor 120 changes from the capacitance when no external force such as acceleration is applied to the sensor 120.

複数の第1電極11eと、複数の第2電極12eと、の間の静電容量は、複数の第1電極11eと基体50との間の距離de1の変化に応じて変化する。センサ120において、例えば、Z軸方向に沿う加速度が検出される。 The capacitance between the plurality of first electrodes 11e and the plurality of second electrodes 12e changes according to a change in the distance de1 between the plurality of first electrodes 11e and the base 50. For example, the sensor 120 detects acceleration along the Z-axis direction.

図3(a)~図3(c)に示すように、第3構造体13は、第3導電部13c、及び、複数の第3電極13eを含む。図3(b)に示すように、第3導電部13cは、基体50に固定される。例えば、基体50と第3導電部13cとの間に、絶縁部53が設けられる。第3導電部13cは、絶縁部53に固定される。複数の第3電極13eは、第3導電部13cに保持される。例えば、複数の第3電極13eは、第3導電部13cと接続される。 As shown in FIGS. 3(a) to 3(c), the third structure 13 includes a third conductive portion 13c and a plurality of third electrodes 13e. As shown in FIG. 3(b), the third conductive portion 13c is fixed to the base body 50. For example, an insulating section 53 is provided between the base 50 and the third conductive section 13c. The third conductive part 13c is fixed to the insulating part 53. The plurality of third electrodes 13e are held by the third conductive portion 13c. For example, the plurality of third electrodes 13e are connected to the third conductive portion 13c.

図3(a)及び図4に示すように、第1構造体11は、複数の第4電極14eをさらに含む。複数の第4電極14eは、可動部20の第3領域23に保持される。例えば、複数の第4電極14eは、第3領域23と接続される。図4に示すように、複数の第4電極14eと基体50との間に空隙g3が設けられる。基体50に対する複数の第4電極14eの第3方向(Z軸方向)における位置は、可変である。例えば、複数の第4電極14eと基体50との間の第3方向(Z軸方向)に沿う距離de4(図4参照)は、可変である。図4(a)に示すように、複数の第4電極14eの1つから複数の第4電極14eの別の1つへの方向は、第2方向(Y軸方向)に沿う。 As shown in FIGS. 3A and 4, the first structure 11 further includes a plurality of fourth electrodes 14e. The plurality of fourth electrodes 14e are held in the third region 23 of the movable part 20. For example, the plurality of fourth electrodes 14e are connected to the third region 23. As shown in FIG. 4, a gap g3 is provided between the plurality of fourth electrodes 14e and the base 50. The positions of the plurality of fourth electrodes 14e in the third direction (Z-axis direction) with respect to the base body 50 are variable. For example, the distance de4 (see FIG. 4) along the third direction (Z-axis direction) between the plurality of fourth electrodes 14e and the base 50 is variable. As shown in FIG. 4A, the direction from one of the plurality of fourth electrodes 14e to another one of the plurality of fourth electrodes 14e is along the second direction (Y-axis direction).

図3(a)に示すように、複数の第3電極13eの1つは、複数の第4電極14eの1つと、複数の第4電極14eの別の1つとの間にある。例えば、複数の第4電極14eの1つは、複数の第3電極13eの1つと、複数の第3電極13eの別の1つとの間にある。複数の第3電極13eと複数の第4電極14eとは、Y軸方向に沿って交互に並ぶ。例えば、複数の第3電極13e及び複数の第4電極14eは、櫛歯電極を形成する。複数の第3電極13e及び複数の第4電極14eにより、キャパシタンスが形成される。キャパシタンスの静電容量は、複数の第3電極13eと複数の第4電極14eとが対向する面積に依存する。 As shown in FIG. 3A, one of the plurality of third electrodes 13e is located between one of the plurality of fourth electrodes 14e and another one of the plurality of fourth electrodes 14e. For example, one of the plurality of fourth electrodes 14e is between one of the plurality of third electrodes 13e and another one of the plurality of third electrodes 13e. The plurality of third electrodes 13e and the plurality of fourth electrodes 14e are arranged alternately along the Y-axis direction. For example, the plurality of third electrodes 13e and the plurality of fourth electrodes 14e form a comb-teeth electrode. Capacitance is formed by the plurality of third electrodes 13e and the plurality of fourth electrodes 14e. The capacitance of the capacitance depends on the area where the plurality of third electrodes 13e and the plurality of fourth electrodes 14e face each other.

センサ120に外力などの加速度が加わると、複数の第4電極14eと基体50との間の距離de4が変化する。一方、複数の第3電極13eと基体50との間の距離de3(図3(b)参照)は実質的に固定される。このため、加速度などの外力がセンサ120に加わったときの静電容量は、加速度などの外力がセンサ120に加わらないときの静電容量から変化する。複数の第3電極13eと、複数の第4電極14eと、の間の静電容量は、距離de4の変化に応じて変化する。 When acceleration such as an external force is applied to the sensor 120, the distance de4 between the plurality of fourth electrodes 14e and the base 50 changes. On the other hand, the distance de3 (see FIG. 3(b)) between the plurality of third electrodes 13e and the base 50 is substantially fixed. Therefore, the capacitance when an external force such as acceleration is applied to the sensor 120 changes from the capacitance when no external force such as acceleration is applied to the sensor 120. The capacitance between the plurality of third electrodes 13e and the plurality of fourth electrodes 14e changes according to a change in the distance de4.

例えば、距離de1が長くなるときに、距離de4が短くなる。例えば、距離de1が短くなるときに、距離de4が長くなる。既に述べたように、第2領域22の長さL22(図1参照)は、第3領域の長さL23(図1参照)よりも長い。第2領域22と第3領域3とを非対称にすることで、外力が加わったときに、可動部20が効率良く変位する。これにより、静電容量の変化が大きくできる。高い感度が得やすくなる。 For example, when the distance de1 becomes longer, the distance de4 becomes shorter. For example, when the distance de1 becomes shorter, the distance de4 becomes longer. As already mentioned, the length L22 (see FIG. 1) of the second region 22 is longer than the length L23 (see FIG. 1) of the third region. By making the second region 22 and the third region 3 asymmetrical, the movable portion 20 is efficiently displaced when an external force is applied. This allows for a large change in capacitance. It becomes easier to obtain high sensitivity.

図3(a)及び図4に示すように、センサ110は、第1電極パッド11E、第2電極パッド12E及び第3電極パッド13Eを含んでも良い。第1電極パッド11Eは、例えば、可動部20(例えば第1導電部)と電気的に接続される。この例では、第1電極パッド11Eは、第1、2梁部31、32及び第1領域21を介して、複数の第1電極11e及び複数の第4電極14eと電気的に接続される。第2電極パッド12Eは、例えば、第2導電部12cを介して複数の第2電極12eと電気的に接続される。第3電極パッド13Eは、例えば、第3導電部13cを介して複数の第3電極13eと電気的に接続される。これらの電極パッドの間の電気的特性を検出することで、外力などを検出できる。 As shown in FIGS. 3A and 4, the sensor 110 may include a first electrode pad 11E, a second electrode pad 12E, and a third electrode pad 13E. The first electrode pad 11E is, for example, electrically connected to the movable part 20 (for example, the first conductive part). In this example, the first electrode pad 11E is electrically connected to the plurality of first electrodes 11e and the plurality of fourth electrodes 14e via the first and second beam parts 31 and 32 and the first region 21. The second electrode pad 12E is electrically connected to the plurality of second electrodes 12e via, for example, the second conductive portion 12c. The third electrode pad 13E is electrically connected to the plurality of third electrodes 13e via, for example, the third conductive portion 13c. External forces and the like can be detected by detecting the electrical characteristics between these electrode pads.

上記の実施形態において、例えば、基体50はシリコンを含む。第1構造体11(可動部20、複数の第1電極11e及び複数の第4電極14e)、第2構造体12(第2導電部12c及び複数の第2電極12e)、第3構造体13(第3導電部13c及び複数の第3電極13e)、第1支持部51f、第2支持部51g、複数の第1梁部31及び複数の第2梁部32などは、例えば、シリコン及び第1元素を含む。第1元素は、例えば、ゲルマニウム、リン、ヒ素、アンチモン、ホウ素、ガリウム及びインジウムよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第1元素は、例えば、不純物である。 In the embodiments described above, for example, the base 50 includes silicon. The first structure 11 (the movable part 20, the plurality of first electrodes 11e and the plurality of fourth electrodes 14e), the second structure 12 (the second conductive part 12c and the plurality of second electrodes 12e), the third structure 13 (the third conductive part 13c and the plurality of third electrodes 13e), the first support part 51f, the second support part 51g, the plurality of first beam parts 31, the plurality of second beam parts 32, etc. Contains one element. The first element includes, for example, at least one selected from the group consisting of germanium, phosphorus, arsenic, antimony, boron, gallium, and indium. The first element is, for example, an impurity.

例えば、同じ形状のトーション型のばね(梁部)が複数並べられた場合、ばね定数は、以下の式(1)により表されると考えられる。

Figure 0007419202000001

上記の式(1)において、kは、ばね定数である。lは、ばねの長さである。Wは、ばねの幅である。Hは、ばねの厚さである。Gは剛性率である。実施形態において、H>Wである。Nは、ばねの数(対の数)である。実施形態においてNは、3以上である。αは、相互作用に関する係数である。 For example, when a plurality of torsion-type springs (beam portions) having the same shape are arranged, the spring constant is considered to be expressed by the following equation (1).
Figure 0007419202000001

In the above equation (1), k t is a spring constant. lt is the length of the spring. W is the width of the spring. H is the thickness of the spring. G t is the stiffness modulus. In embodiments, H>W. N is the number of springs (number of pairs). In embodiments, N is 3 or more. α is a coefficient related to interaction.

例えば、式(1)の第1項は、ばねの数の増加による項である。第2項は、ばね間の相互作用に対応する項である。複数のばねを用いることで、ばねの数の増加による項に加えて、相互作用による項が発生すると推定される。例えば、複数の第1梁部31(ばね)の数を3以上とすることで、複数の第1梁部31に比較的大きな相互作用が生じると推定される。これにより、センサの共振周波数を高くしやすくなり、センサの検出能力を高めることができる。本願発明者らの検討によれば、相互作用αの項は、例えば、Nが3以上の場合に、顕著に発生すると推定される。 For example, the first term in equation (1) is a term due to an increase in the number of springs. The second term is a term corresponding to the interaction between the springs. It is estimated that by using a plurality of springs, a term due to interaction occurs in addition to a term due to the increase in the number of springs. For example, it is estimated that by setting the number of the plurality of first beam parts 31 (springs) to three or more, a relatively large interaction will occur among the plurality of first beam parts 31. This makes it easier to increase the resonant frequency of the sensor and improve the detection ability of the sensor. According to studies by the inventors of the present application, it is estimated that the interaction α term occurs significantly, for example, when N is 3 or more.

図5は、センサの特性を例示するグラフ図である。
図5の横軸は、複数の第1梁部31の数N1である。縦軸は、複数の第1梁部31間に生じる相互作用の大きさ(係数α)を示す。
FIG. 5 is a graph diagram illustrating the characteristics of the sensor.
The horizontal axis in FIG. 5 is the number N1 of the plurality of first beam parts 31. The vertical axis indicates the magnitude of interaction (coefficient α) occurring between the plurality of first beam portions 31.

図5に示すように、複数の第1梁部31の数N1を3以上とすると、係数αは大きくなる。実施形態においては、複数の第1梁部31の数N1は、例えば3以上10以下である。例えば、数N1が4以上6以下の範囲において、係数αは極大となる。 As shown in FIG. 5, when the number N1 of the plurality of first beam portions 31 is set to 3 or more, the coefficient α increases. In the embodiment, the number N1 of the plurality of first beam parts 31 is, for example, 3 or more and 10 or less. For example, in the range where the number N1 is 4 or more and 6 or less, the coefficient α becomes maximum.

(第3実施形態)
第3実施形態は、電子装置に係る。
図6(a)~図6(c)は、第3実施形態に係る電子装置を例示する模式図である。
図6(a)に示すように、第3実施形態に係る電子装置310は、第1実施形態または第2実施形態に係るセンサと、回路制御部170と、を含む。図6の例では、センサとして、センサ110(またはセンサ120)が用いられている。回路制御部170は、センサから得られる信号S1に基づいて回路180を制御可能である。回路180は、例えば駆動装置185の制御回路などである。実施形態によれば、高精度の検出結果に基づいて、駆動装置185を制御するための回路180などを高精度で制御できる。
(Third embodiment)
The third embodiment relates to an electronic device.
FIGS. 6(a) to 6(c) are schematic diagrams illustrating an electronic device according to a third embodiment.
As shown in FIG. 6A, an electronic device 310 according to the third embodiment includes the sensor according to the first embodiment or the second embodiment and a circuit control section 170. In the example of FIG. 6, sensor 110 (or sensor 120) is used as the sensor. The circuit control unit 170 can control the circuit 180 based on the signal S1 obtained from the sensor. The circuit 180 is, for example, a control circuit for the drive device 185. According to the embodiment, the circuit 180 for controlling the drive device 185 and the like can be controlled with high precision based on the highly accurate detection results.

第1実施形態または第2実施形態に係るセンサを用いて、駆動装置185の故障予知を行うことができる。例えば、センサ110(またはセンサ120)により、駆動装置185の振動を検出する。検出された振動の周波数解析を実施することにより駆動装置185の故障予知が可能となる。例えば、図6(b)に示すように、駆動装置185の振動を検出する。図6(b)は、駆動装置185の振動の振幅A1と、時間Tm1と、の関係を示す模式的グラフ図である。図6(c)は、周波数解析を例示する模式的グラフ図である。図6(c)は、検出された振動の周波数スペクトル(周波数f2(Hz)と、周波数成分の大きさA2との関係)を示す。例えば、周波数スペクトルから駆動装置185の故障を予知することができる。 Failure of the drive device 185 can be predicted using the sensor according to the first embodiment or the second embodiment. For example, vibration of the drive device 185 is detected by the sensor 110 (or sensor 120). By performing frequency analysis of the detected vibrations, it is possible to predict failures in the drive device 185. For example, as shown in FIG. 6(b), vibration of the drive device 185 is detected. FIG. 6(b) is a schematic graph diagram showing the relationship between the amplitude A1 of the vibration of the drive device 185 and the time Tm1. FIG. 6(c) is a schematic graph diagram illustrating frequency analysis. FIG. 6(c) shows the frequency spectrum of the detected vibration (the relationship between the frequency f2 (Hz) and the magnitude A2 of the frequency component). For example, a failure of the drive device 185 can be predicted from the frequency spectrum.

図7(a)~図7(h)は、電子装置の応用を例示する模式図である。
図7(a)に示すように、電子装置310は、ロボットの少なくとも一部でも良い。図7(b)に示すように、電子装置310は、製造工場などに設けられる工作ロボットの少なくとも一部でも良い。図7(c)に示すように、電子装置310は、工場内などの自動搬送車の少なくとも一部でも良い。図7(d)に示すように、電子装置310は、ドローン(無人航空機)の少なくとも一部でも良い。図7(e)に示すように、電子装置310は、飛行機の少なくとも一部でも良い。図7(f)に示すように、電子装置310は、船舶の少なくとも一部でも良い。図7(g)に示すように、電子装置310は、潜水艦の少なくとも一部でも良い。図7(h)に示すように、電子装置310は、自動車の少なくとも一部でも良い。第3実施形態に係る電子装置310は、例えば、ロボット及び移動体の少なくともいずれかを含んでも良い。
FIGS. 7(a) to 7(h) are schematic diagrams illustrating applications of the electronic device.
As shown in FIG. 7(a), the electronic device 310 may be at least part of a robot. As shown in FIG. 7B, the electronic device 310 may be at least a part of a machine robot installed in a manufacturing factory or the like. As shown in FIG. 7(c), the electronic device 310 may be at least a part of an automatic guided vehicle in a factory or the like. As shown in FIG. 7(d), the electronic device 310 may be at least a part of a drone (unmanned aerial vehicle). As shown in FIG. 7(e), electronic device 310 may be at least part of an airplane. As shown in FIG. 7(f), the electronic device 310 may be at least part of a ship. As shown in FIG. 7(g), the electronic device 310 may be at least part of a submarine. As shown in FIG. 7(h), the electronic device 310 may be at least a part of an automobile. The electronic device 310 according to the third embodiment may include, for example, at least one of a robot and a moving object.

実施形態は、以下の構成(例えば技術案)を含んでも良い。
(構成1)
基体と、
前記基体に固定された第1支持部と、
第1構造体であって、前記第1構造体は、可動部と、前記第1支持部に支持された複数の第1梁部と、を含み、前記可動部は、第1領域及び第2領域を含み、前記第1領域から前記第2領域への方向は、第1方向に沿い、前記複数の第1梁部は、前記第1方向と交差する第2方向に延び、前記複数の第1梁部は、前記第1領域と接続され、前記第2領域と前記基体との間の、前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差する第3方向に沿う距離が可変である、前記第1構造体と、
を備え、
前記複数の第1梁部の数は、3以上である、センサ。
Embodiments may include the following configurations (eg, technical proposals).
(Configuration 1)
A base body;
a first support portion fixed to the base;
A first structure, the first structure includes a movable part and a plurality of first beam parts supported by the first support part, and the movable part has a first region and a second region. the direction from the first region to the second region is along a first direction, the plurality of first beam portions extend in a second direction intersecting the first direction, and the plurality of first beam portions extend in a second direction intersecting the first direction; The first beam portion is connected to the first region, and a distance between the second region and the base body along a third direction intersecting a plane including the first direction and the second direction is variable. , the first structure;
Equipped with
The sensor, wherein the number of the plurality of first beam parts is three or more.

(構成2)
前記基体に固定された第2支持部をさらに備え、
前記第1構造体は、前記第2支持部に支持され前記第2方向に延びる複数の第2梁部をさらに、を含み、
前記第2方向において、前記第1支持部と前記第2支持部との間に前記第1領域の少なくとも一部があり、
前記第2方向において、前記第1支持部と前記第1領域との間に前記複数の第1梁部があり、
前記第2方向において、前記第2支持部と前記第1領域との間に前記複数の第2梁部があり、
前記複数の第2梁部の数は、前記複数の第1梁部の前記数と同じである、構成1記載のセンサ。
(Configuration 2)
further comprising a second support fixed to the base,
The first structure further includes a plurality of second beam parts supported by the second support part and extending in the second direction,
In the second direction, at least a part of the first region is between the first support part and the second support part,
In the second direction, there are the plurality of first beam parts between the first support part and the first region,
In the second direction, there are the plurality of second beam parts between the second support part and the first region,
The sensor according to configuration 1, wherein the number of the plurality of second beam portions is the same as the number of the plurality of first beam portions.

(構成3)
前記複数の第1梁部の1つの前記第2方向に沿った長さは、前記複数の第2梁部の1つの前記第2方向に沿った長さと実質的に同じである、構成2記載のセンサ。
(Configuration 3)
Configuration 2, wherein the length of one of the plurality of first beam portions along the second direction is substantially the same as the length of one of the plurality of second beam portions along the second direction. sensor.

(構成4)
前記複数の第1梁部の1つの前記第2方向に沿った長さは、前記複数の第1梁部の別の1つの前記第2方向に沿った長さと実質的に同じある、構成1または2に記載のセンサ。
(Configuration 4)
Configuration 1, wherein the length of one of the plurality of first beam portions along the second direction is substantially the same as the length of another one of the plurality of first beam portions along the second direction. Or the sensor described in 2.

(構成5)
前記複数の第1梁部の1つの前記第3方向に沿った長さは、前記複数の第2梁部の1つの前記第3方向に沿った長さと実質的に同じである、構成1または2に記載のセンサ。
(Configuration 5)
Configuration 1 or 2. The sensor according to 2.

(構成6)
前記複数の第1梁部の1つの前記第3方向に沿った長さは、前記複数の第1梁部の別の1つの前記第3方向に沿った長さと実質的に同じである、構成2記載のセンサ。
(Configuration 6)
The length of one of the plurality of first beam portions along the third direction is substantially the same as the length of another one of the plurality of first beam portions along the third direction. 2. The sensor described in 2.

(構成7)
前記複数の第1梁部の1つの前記第1方向に沿った長さは、前記複数の第2梁部の1つの前記第1方向に沿った長さと実質的に同じである、構成2記載のセンサ。
(Configuration 7)
Configuration 2, wherein the length of one of the plurality of first beam parts along the first direction is substantially the same as the length of one of the plurality of second beam parts along the first direction. sensor.

(構成8)
前記複数の第1梁部の1つの前記第1方向に沿った長さは、前記複数の第1梁部の別の1つの前記第1方向に沿った長さと実質的に同じである、構成1または2に記載のセンサ。
(Configuration 8)
The length of one of the plurality of first beam portions along the first direction is substantially the same as the length of another one of the plurality of first beam portions along the first direction. 2. The sensor according to 1 or 2.

(構成9)
前記複数の第1梁部の1つの前記第2方向に沿った長さは、前記複数の第1梁部の前記1つの前記第1方向に沿った長さよりも長い、構成1または2に記載のセンサ。
(Configuration 9)
According to configuration 1 or 2, the length of one of the plurality of first beam portions along the second direction is longer than the length of one of the plurality of first beam portions along the first direction. sensor.

(構成10)
前記複数の第1梁部の1つの前記第2方向に沿った長さは、前記複数の第1梁部の前記1つの前記第3方向に沿った長さよりも長い、構成1または2に記載のセンサ。
(Configuration 10)
According to configuration 1 or 2, the length of one of the plurality of first beam portions along the second direction is longer than the length of one of the plurality of first beam portions along the third direction. sensor.

(構成11)
前記第2領域の前記第1方向に沿った長さは、前記第1領域の前記第1方向に沿った長さよりも長い、構成1~10のいずれか1つに記載のセンサ。
(Configuration 11)
The sensor according to any one of configurations 1 to 10, wherein the length of the second region along the first direction is longer than the length of the first region along the first direction.

(構成12)
前記可動部は、第3領域を含み、
前記第1領域は、前記第1方向において、前記第2領域と前記第3領域との間であり、
前記第2領域の前記第1方向に沿った長さは、前記第3領域の前記第1方向に沿った長さよりも長い、構成1~10のいずれか1つに記載のセンサ。
(Configuration 12)
The movable part includes a third region,
The first region is between the second region and the third region in the first direction,
The sensor according to any one of configurations 1 to 10, wherein the length of the second region along the first direction is longer than the length of the third region along the first direction.

(構成13)
前記第1構造体は、前記第2領域に保持された複数の第1電極を含み、
前記複数の第1電極と前記基体との間の前記第3方向に沿う距離は可変である、構成1~12のいずれか1つに記載のセンサ。
(Configuration 13)
The first structure includes a plurality of first electrodes held in the second region,
The sensor according to any one of configurations 1 to 12, wherein a distance along the third direction between the plurality of first electrodes and the base body is variable.

(構成14)
複数の第2電極を含む第2構造体をさらに備え、
前記複数の第2電極の1つは、前記複数の第1電極の前記1つと前記複数の第1電極の前記別の1つとの間にある、構成13記載のセンサ。
(Configuration 14)
further comprising a second structure including a plurality of second electrodes,
14. The sensor of arrangement 13, wherein one of the plurality of second electrodes is between the one of the plurality of first electrodes and the other one of the plurality of first electrodes.

(構成15)
前記複数の第2電極と前記基体との間の距離は、実質的に固定された、構成14記載のセンサ。
(Configuration 15)
15. The sensor of configuration 14, wherein a distance between the plurality of second electrodes and the substrate is substantially fixed.

(構成16)
前記複数の第1電極と前記複数の第2電極との間の静電容量は、前記複数の第1電極と前記基体との間の前記距離の変化に応じて変化する、構成14または15に記載のセンサ。
(Configuration 16)
In configuration 14 or 15, the capacitance between the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes changes according to a change in the distance between the plurality of first electrodes and the substrate. Sensors listed.

(構成17)
前記第1構造体は、前記第3領域に保持された複数の第4電極を含み、
前記複数の第4電極と前記基体との間の前記第3方向に沿う距離は可変である、請求項12記載のセンサ。
(Configuration 17)
The first structure includes a plurality of fourth electrodes held in the third region,
The sensor according to claim 12, wherein a distance along the third direction between the plurality of fourth electrodes and the base body is variable.

(構成18)
複数の第3電極を含む第3構造体をさらに備え、
前記複数の第3電極の1つは、前記複数の第4電極の前記1つと前記複数の第4電極の前記別の1つとの間にある、構成17記載のセンサ。
(Configuration 18)
further comprising a third structure including a plurality of third electrodes,
18. The sensor of configuration 17, wherein one of the plurality of third electrodes is between the one of the plurality of fourth electrodes and the other one of the plurality of fourth electrodes.

(構成19)
前記複数の第1梁部の前記数は、10以下である、構成1~18のいずれか1つに記載のセンサ。
(Configuration 19)
19. The sensor according to any one of configurations 1 to 18, wherein the number of the plurality of first beam parts is 10 or less.

(構成20)
前記基体はシリコンを含み、
前記第1構造体は、シリコン及び第1元素を含み、
前記第1元素は、ゲルマニウム、リン、ヒ素、アンチモン、ホウ素、ガリウム及びインジウムよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、構成1~19のいずれか1つに記載のセンサ。
(Configuration 20)
the substrate includes silicon;
The first structure includes silicon and a first element,
20. The sensor according to any one of configurations 1 to 19, wherein the first element includes at least one selected from the group consisting of germanium, phosphorus, arsenic, antimony, boron, gallium, and indium.

例えば、広帯域で且、高い検出能力を有するセンサが提供できる。 For example, a sensor with a wide band and high detection ability can be provided.

実施形態によれば、検出能力の向上が可能なセンサが提供できる。 According to the embodiment, a sensor capable of improving detection ability can be provided.

本願明細書において、「電気的に接続」には、直接接触して接続される場合の他に、他の導電性部材などを介して接続される場合も含む。 In this specification, "electrically connected" includes not only direct contact but also connection via other conductive members.

本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。 In this specification, "perpendicular" and "parallel" are not only strictly perpendicular and strictly parallel, but also include variations in the manufacturing process, for example, and may be substantially perpendicular and substantially parallel. .

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、センサに含まれる基体及び第1構造体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, a person skilled in the art can implement the present invention in the same manner and obtain similar effects by appropriately selecting the specific configuration of each element such as the base and the first structure included in the sensor from a known range. As long as it is possible, it is included within the scope of the present invention.

各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。 Combinations of any two or more elements of each specific example to the extent technically possible are also included within the scope of the present invention as long as they encompass the gist of the present invention.

その他、本発明の実施の形態として上述したセンサを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。 In addition, all other sensors that can be implemented by appropriately changing the design based on the sensor described above as an embodiment of the present invention by those skilled in the art also belong to the scope of the present invention as long as they include the gist of the present invention.

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。 In addition, it is understood that various changes and modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the idea of the present invention, and these changes and modifications also fall within the scope of the present invention. .

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

11…第1構造体、 11E…第1電極パッド、 11e…第1電極、 12…第2構造体、 12E…第2電極パッド、 12c…第2導電部、 12e…第2電極、 13…第3構造体、 13E…第3電極パッド、 13c…第3導電部、 13e…第3電極、 14e…第4電極、 20…可動部、 21…第1領域、 22…第2領域、 23…第3領域、 31…第1梁部、 31a、31b、31c…梁部、 32…第2梁部、 32a、32b、32c…梁部、 50…基体、 51…基板部分、 51f…第1支持部、 51g…第2支持部、 52、53…絶縁部、 α…係数、 110、120…センサ、 170…回路制御部、 180…回路、 185…駆動装置、 310…電子装置、 A1…振幅、 A2…大きさ、 AA…矢印、 C4、C5、C6…特性、 L1a、L1b、L21、L22、L23、L2a…長さ、 N1…数、 S1…信号、 T1a、T1b、T2a…長さ、 Tm1…時間、 W1…幅、 W1a、W1b、W2a…長さ、 d1、de1、de2、de3、de4…距離、 f1…共振周波数、 f2…周波数、 g1、g2、g3…空隙 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... 1st structure body, 11E... 1st electrode pad, 11e... 1st electrode, 12... 2nd structure body, 12E... 2nd electrode pad, 12c... 2nd conductive part, 12e... 2nd electrode, 13... th 3 structure, 13E... Third electrode pad, 13c... Third conductive part, 13e... Third electrode, 14e... Fourth electrode, 20... Movable part, 21... First region, 22... Second region, 23... Third 3 regions, 31...first beam part, 31a, 31b, 31c...beam part, 32...second beam part, 32a, 32b, 32c...beam part, 50...base body, 51...substrate part, 51f...first support part , 51g...Second support part, 52, 53...Insulating part, α...Coefficient, 110, 120...Sensor, 170...Circuit control unit, 180...Circuit, 185...Drive device, 310...Electronic device, A1...Amplitude, A2 ...Size, AA...Arrow, C4, C5, C6...Characteristics, L1a, L1b, L21, L22, L23, L2a...Length, N1...Number, S1...Signal, T1a, T1b, T2a...Length, Tm1... Time, W1...Width, W1a, W1b, W2a...Length, d1, de1, de2, de3, de4...Distance, f1...Resonance frequency, f2...Frequency, g1, g2, g3...Gap

Claims (9)

基体と、
前記基体に固定された第1支持部と、
第1構造体であって、前記第1構造体は、可動部と、前記第1支持部に支持された3以上の第1梁部と、を含み、前記可動部は、第1領域及び第2領域を含み、前記第1領域から前記第2領域への方向は、第1方向に沿い、前記3以上の第1梁部は、前記第1方向と交差する第2方向に延び、前記3以上の第1梁部は、前記第1領域と接続され、前記第2領域と前記基体との間の、前記第1方向及び前記第2方向を含む平面と交差する第3方向に沿う距離が可変である、前記第1構造体と、
前記基体に固定された第2支持部と、
を備え、
前記3以上の第1梁部は、前記第1方向において互いに隣であり、
前記3以上の第1梁部のそれぞれは、前記第2方向に延び前記第3方向に対して平行な側面を含み、
前記3以上の第1梁部において、前記側面の前記第3方向に沿う長さは互いに同じであり、
前記第1構造体は、前記第2支持部に支持され前記第2方向に延びる3以上の第2梁部をさらに、を含み、
前記第2方向において、前記第1支持部と前記第2支持部との間に前記第1領域の少なくとも一部があり、
前記第2方向において、前記第1支持部と前記第1領域との間に前記3以上の第1梁部があり、
前記第2方向において、前記第2支持部と前記第1領域との間に前記3以上の第2梁部があり、
前記3以上の第2梁部の数は、前記3以上の第1梁部の前記数と同じであり
前記3以上の第1梁部のそれぞれの前記第1方向に沿った長さは、前記第2方向において一定であり、
前記3以上の第2梁部のそれぞれの前記第1方向に沿った長さは、前記第2方向において一定である、センサ。
A base body;
a first support portion fixed to the base;
A first structure, the first structure includes a movable part and three or more first beam parts supported by the first support part, and the movable part includes a first area and a first beam part. 2 regions, the direction from the first region to the second region is along the first direction, the three or more first beam portions extend in a second direction intersecting the first direction, and the three or more first beam portions extend in a second direction intersecting the first direction; The above first beam portion is connected to the first region, and the distance between the second region and the base body along a third direction intersecting a plane including the first direction and the second direction is the first structure being variable;
a second support fixed to the base;
Equipped with
The three or more first beam portions are adjacent to each other in the first direction,
Each of the three or more first beam portions includes a side surface extending in the second direction and parallel to the third direction,
In the three or more first beam portions, lengths of the side surfaces along the third direction are the same,
The first structure further includes three or more second beam parts supported by the second support part and extending in the second direction,
In the second direction, at least a part of the first region is between the first support part and the second support part,
In the second direction, there are the three or more first beam parts between the first support part and the first region,
In the second direction, there are the three or more second beam portions between the second support portion and the first region,
The number of the three or more second beam portions is the same as the number of the three or more first beam portions ,
The length of each of the three or more first beam portions along the first direction is constant in the second direction,
The sensor , wherein the length of each of the three or more second beam portions along the first direction is constant in the second direction .
前記3以上の第1梁部の1つの前記第2方向に沿った長さは、前記3以上の第2梁部の1つの前記第2方向に沿った長さと実質的に同じである、請求項1に記載のセンサ。 A length of one of the three or more first beam portions along the second direction is substantially the same as a length of one of the three or more second beam portions along the second direction. The sensor according to item 1 . 前記3以上の第1梁部の1つの前記第2方向に沿った長さは、前記3以上の第1梁部の別の1つの前記第2方向に沿った長さと実質的に同じある、請求項1に記載のセンサ。 The length of one of the three or more first beam portions along the second direction is substantially the same as the length of another one of the three or more first beam portions along the second direction, The sensor according to claim 1 . 前記3以上の第1梁部の1つの前記第3方向に沿った長さは、前記3以上の第2梁部の1つの前記第3方向に沿った長さと実質的に同じである、請求項1に記載のセンサ。 A length of one of the three or more first beam portions along the third direction is substantially the same as a length of one of the three or more second beam portions along the third direction. The sensor according to item 1 . 前記3以上の第1梁部の1つの前記第3方向に沿った長さは、前記3以上の第1梁部の別の1つの前記第3方向に沿った長さと実質的に同じである、請求項1に記載のセンサ。 The length of one of the three or more first beam portions along the third direction is substantially the same as the length of another one of the three or more first beam portions along the third direction. , the sensor according to claim 1 . 前記3以上の第1梁部のそれぞれの前記第1方向に沿った前記長さは、前記3以上の第2梁部のそれぞれの前記第1方向に沿った前記長さと実質的に同じである、請求項1に記載のセンサ。 The length of each of the three or more first beam portions along the first direction is substantially the same as the length of each of the three or more second beam portions along the first direction. , the sensor according to claim 1 . 前記3以上の第1梁部の1つの前記第1方向に沿った長さは、前記3以上の第1梁部の別の1つの前記第1方向に沿った長さと実質的に同じである、請求項1に記載のセンサ。 The length of one of the three or more first beam portions along the first direction is substantially the same as the length of another one of the three or more first beam portions along the first direction. , the sensor according to claim 1 . 前記第2領域の前記第1方向に沿った長さは、前記第1領域の前記第1方向に沿った長さよりも長い、請求項1~のいずれか1つに記載のセンサ。 The sensor according to claim 1, wherein the length of the second region along the first direction is longer than the length of the first region along the first direction. 前記可動部は、第3領域を含み、
前記第1領域は、前記第1方向において、前記第2領域と前記第3領域との間であり、
前記第2領域の前記第1方向に沿った長さは、前記第3領域の前記第1方向に沿った長さよりも長い、請求項1~のいずれか1つに記載のセンサ。
The movable part includes a third region,
The first region is between the second region and the third region in the first direction,
The sensor according to claim 1, wherein the length of the second region along the first direction is longer than the length of the third region along the first direction.
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