JP7547847B2 - 物理量センサー、電子機器および移動体 - Google Patents

物理量センサー、電子機器および移動体 Download PDF

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Description

本発明は、物理量センサー、電子機器および移動体に関する。
例えば、特許文献１に記載された加速度センサーは、基板と、基板に固定された固定部と、梁を介して固定部に接続された可動体と、基板に配置され、可動体との間に生じる静電容量を検出する固定検出電極と、を有する。可動体と固定検出電極とが重なる方向から加速度が加わると、可動体が梁を回動軸としてシーソー揺動し、それに伴って可動体と固定検出電極との間の間隔が変化し、前記静電容量が変化する。そのため、特許文献１に記載された加速度センサーは、静電容量の変化に基づいて加速度を検出することができる。
また、特許文献１に記載された加速度センサーは、基板から突出する突起を有し、過度な加速度が加わった際に、可動体がこの突起に接触する。これにより、可動体の基板への衝突や貼り付きが抑制される。また、可動体には、ダンピングを低減するための貫通孔が形成されているが、突起と接触する部分には貫通孔が形成されていない。これにより、当該部分の機械的強度を確保し、突起と接触した衝撃で可動体が破損するのを抑制している。
特開２０１９－０４５１６７号公報
しかしながら、このような構成では、可動体の機械的強度を十分に高めるには不十分であった。
本発明の物理量センサーは、互いに直交する３つの方向を第１方向、第２方向および第３方向としたとき、
基板と、
前記基板と空隙を隔てて前記第３方向に対向し、前記基板に対して前記第３方向に変位する可動体と、を有し、
前記可動体は、前記第３方向に貫通し、前記第３方向から見たときの開口形状が正方形である複数の貫通孔を備える第１領域と、貫通孔を備えない第２領域と、を有し、
前記貫通孔の一辺の長さをＳ０、
隣り合う前記貫通孔同士の間隔をＳ１としたとき、
前記第２領域の前記第１方向の長さおよび前記第２方向の長さの少なくとも一方は、Ｓ０＋２×Ｓ１以上である。
本発明の物理量センサーは、互いに直交する３つの方向を第１方向、第２方向および第３方向としたとき、
基板と、
前記基板と空隙を隔てて前記第３方向に対向し、前記基板に対して前記第３方向に変位する可動体と、を有し、
前記可動体は、前記第３方向に貫通し、前記第３方向から見たときの開口形状が円形である複数の貫通孔を備える第１領域と、貫通孔を備えない第２領域と、を有し、
前記貫通孔の半径をｒｏ、
隣り合う前記貫通孔同士の中心間距離の半分をｒｃとしたとき、
前記第２領域の前記第１方向の長さおよび前記第２方向の長さの少なくとも一方は、４×ｒｃ－２×ｒ０以上である。
本発明の物理量センサーは、互いに直交する３つの方向を第１方向、第２方向および第３方向としたとき、
基板と、
前記基板と空隙を隔てて前記第３方向に対向し、前記基板に対して前記第３方向に変位する可動体と、を有し、
前記可動体は、前記第３方向に貫通し、前記第３方向から見たときの開口形状が多角形である複数の貫通孔を備える第１領域と、貫通孔を備えない第２領域と、を有し、
前記貫通孔の面積の平方根をＳ０、
隣り合う前記貫通孔同士の前記第１方向の間隔と前記第２方向の間隔を加算して２で割った値をＳ１としたとき、
前記第２領域の前記第１方向の長さおよび前記第２方向の長さの少なくとも一方は、Ｓ０＋２×Ｓ１以上である。
本発明の第１実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 図１中のＡ－Ａ線断面図である。 図１に示す物理量センサーが有する電極を示す平面図である。 図１中のＢ－Ｂ線断面図である。 ダンピングを説明するための模式図である。 Ｓ０とダンピングとの関係を示すグラフである。 Ｓ１／Ｓ０と感度比およびダンピング比との関係を示すグラフである。 構造体厚みと孔サイズとの関係を示すグラフである。 構造体厚みと孔サイズとの関係を示すグラフである。 構造体厚みと孔サイズとの関係を示すグラフである。 構造体厚みと孔サイズとの関係を示すグラフである。 構造体厚みと孔サイズとの関係を示すグラフである。 構造体厚みと孔サイズとの関係を示すグラフである。 構造体厚みと孔サイズとの関係を示すグラフである。 構造体厚みと孔サイズとの関係を示すグラフである。 構造体厚みと孔サイズとの関係を示すグラフである。 Ｓ０ｍｉｎ、Ｓ１ｍｉｎとＨ、ｈとの関係を示すグラフである。 Ｓ０ｍｉｎ、Ｓ１ｍｉｎとＨ、ｈとの関係を示すグラフである。 Ｓ０ｍｉｎ、Ｓ１ｍｉｎとＨ、ｈとの関係を示すグラフである。 Ｓ１ｍｉｎ／Ｓ０ｍｉｎとＨ、ｈとの関係を示すグラフである。 Ｓ１ｍｉｎ／Ｓ０ｍｉｎとＨ、ｈとの関係を示すグラフである。 Ｓ１ｍｉｎ／Ｓ０ｍｉｎとＨ、ｈとの関係を示すグラフである。 Ｓ１ｍｉｎ／Ｓ０ｍｉｎとＨ、ｈとの関係を示すグラフである。 受けた振動の周波数と可動体の変位量との関係を示すグラフである。 図１の物理量センサーの変形例を示す平面図である。 図１の物理量センサーの変形例を示す平面図である。 図１の物理量センサーの変形例を示す平面図である。 耐振動性のランダム試験の結果を示すグラフである。 図１の物理量センサーの変形例を示す平面図である。 図１の物理量センサーの変形例を示す平面図である。 図１の物理量センサーの変形例を示す平面図である。 図１の物理量センサーの変形例を示す平面図である。 図１の物理量センサーの変形例を示す平面図である。 図１の物理量センサーの変形例を示す平面図である。 図１の物理量センサーの変形例を示す平面図である。 図１の物理量センサーの変形例を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。 第４実施形態に係る電子機器としてのスマートフォンを示す平面図である。 第５実施形態に係る電子機器としての慣性計測装置を示す分解斜視図である。 図４０に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。 第６実施形態に係る電子機器としての移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。 図４２に示す移動体測位装置の作用を示す図である。 第７実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
以下、本発明の物理量センサー、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。図２は、図１中のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図１に示す物理量センサーが有する電極を示す平面図である。図４は、図１中のＢ－Ｂ線断面図である。図５は、ダンピングを説明するための模式図である。図６は、Ｓ０とダンピングとの関係を示すグラフである。図７は、Ｓ１／Ｓ０と感度比およびダンピング比との関係を示すグラフである。図８ないし図１６は、構造体厚みと孔サイズとの関係を示すグラフである。図１７ないし図２３は、Ｓ０ｍｉｎ、Ｓ１ｍｉｎとＨ、ｈとの関係を示すグラフである。図２４は、受けた振動の周波数と可動体の変位量との関係を示すグラフである。図２５ないし図２７は、図１の物理量センサーの変形例を示す平面図である。図２８は、耐振動性のランダム試験の結果を示すグラフである。図２９ないし図３６は、図１の物理量センサーの変形例を示す平面図である。
なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、Ｘ軸に平行な方向を第２方向としてのＸ軸方向、Ｙ軸に平行な方向を第１方向としてのＹ軸方向、Ｚ軸に平行な方向を第３方向としてのＺ軸方向とも言う。また、各軸の矢印方向先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸方向プラス側を「上」とも言い、Ｚ軸方向マイナス側を「下」とも言う。また、Ｚ軸方向からの平面視を、単に、「平面視」とも言う。また、図２５ないし図３６では、説明の便宜上、基板２および蓋体５の図示を省略している。
また、本願明細書において、「直交」とは、９０°で交わっている場合の他、９０°から若干傾いた角度、例えば、８０°～１００°程度で交わっている場合も含む。具体的には、Ｘ軸がＹＺ平面の法線方向に対して－１０°～＋１０°程度傾いている場合、Ｙ軸がＸＺ平面の法線方向に対して－１０°～＋１０°程度傾いている場合、Ｚ軸がＸＹ平面の法線方向に対して－１０°～＋１０°程度傾いている場合、についても「直交」に含まれるものとする。
図１ないし図４に示す物理量センサー１は、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを測定することのできる加速度センサーである。このような物理量センサー１は、基板２と、基板２上に配置された素子部３と、素子部３を覆い、基板２に接合された蓋体５と、を有する。以下、これら各部について、順に詳細に説明する。
基板２は、板状をなし、上面側に開口する凹部２１を有する。また、Ｚ軸方向からの平面視で、凹部２１は、素子部３を内側に内包するように、素子部３よりも大きく形成されている。凹部２１は、素子部３と基板２との接触を防止する逃げ部として機能する。また、凹部２１は、第１凹部２１１と、第１凹部２１１のＸ軸方向プラス側に位置し、第１凹部２１１よりも深い第２凹部２１２と、を有する。そのため、基板２と素子部３との間にある空隙Ｑは、第１凹部２１１と重なる第１空隙Ｑ１と、第２凹部２１２と重なり、第１空隙Ｑ１よりもＺ軸方向の長さが長く、基板２と素子部３との離間距離が大きい第２空隙Ｑ２と、を有する。
また、基板２は、第１凹部２１１の底面に設けられた突起状のマウント部２２を有する。そして、マウント部２２の上面に素子部３の固定部３１が接合されている。これにより、素子部３を、凹部２１の底面と離間させた状態で基板２に固定することができる。また、基板２は、凹部２１の周囲に位置し、上面側に開放する溝部２５、２６、２７を有する。
基板２としては、例えば、アルカリ金属イオン（Ｎａ＋等の可動イオン）を含むガラス材料（例えば、パイレックスガラス（登録商標）、テンパックスガラス（登録商標）のような硼珪酸ガラス）で構成されたガラス基板が用いられる。ただし、基板２としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板やセラミックス基板を用いてもよい。
また、基板２は、電極８を有する。電極８は、凹部２１の底面に配置されている第１固定電極８１、第２固定電極８２およびダミー電極８３を有する。また、基板２は、溝部２５、２６、２７に配置されている配線７５、７６、７７を有する。配線７５、７６、７７の一端部は、それぞれ、蓋体５の外側に露出し、外部装置との電気的な接続を行う電極パッドＰとして機能する。また、配線７５は、素子部３とダミー電極８３とに電気的に接続され、配線７６は、第１固定電極８１と電気的に接続され、配線７７は、第２固定電極８２と電気的に接続されている。
図２に示すように、蓋体５は、板状をなし、下面側に開口する凹部５１を有する。蓋体５は、凹部５１内に素子部３を収納し、基板２の上面に接合されている。そして、蓋体５および基板２によって、素子部３を収納する収納空間Ｓが形成されている。収納空間Ｓは、気密空間である。また、収納空間Ｓには、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入され、使用温度、例えば－４０℃～１２０℃程度においてほぼ大気圧となっている。ただし、収納空間Ｓの雰囲気は、特に限定されず、例えば、減圧状態であってもよいし、加圧状態であってもよい。
蓋体５としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。ただし、蓋体５としては、特に限定されず、例えば、ガラス基板やセラミックス基板を用いてもよい。また、基板２と蓋体５との接合方法としては、特に限定されず、基板２や蓋体５の材料によって適宜選択すればよく、例えば、陽極接合、プラズマ照射によって活性化させた接合面同士を接合させる活性化接合、ガラスフリット等の接合材による接合、基板２の上面および蓋体５の下面に成膜した金属膜同士を接合する拡散接合等を用いることができる。本実施形態では、低融点ガラスであるガラスフリット５９を介して基板２と蓋体５とが接合されている。
なお、蓋体５は、グランドに接続するのが好ましい。これにより、蓋体５の電位を一定に保つことができ、例えば、蓋体５と素子部３との間の静電容量の変動を低減することができる。凹部５１の底面と素子部３との離間距離としては、特に限定されないが、例えば、１５μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましく、２５μｍ以上であることがさらに好ましい。これにより、蓋体５と素子部３との間の静電容量を十分に小さくすることができ、より精度よく、加速度Ａｚを検出することができる。
図１および図２に示すように、素子部３は、マウント部２２の上面に接合された固定部３１と、固定部３１に対して変位可能な板状の可動体３２と、固定部３１と可動体３２とを接続する支持梁３３と、を有する。物理量センサー１に加速度Ａｚが作用すると、可動体３２が支持梁３３を回転軸Ｊとして、支持梁３３を捩り変形させながら回転軸Ｊまわりに揺動する。
このような素子部３は、例えば、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、砒素（Ａｓ）等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をドライエッチングによってパターニングすることで形成される。ただし、素子部３の形成方法としては、特に限定されない。また、素子部３は、陽極接合によって基板２の上面に接合されている。ただし、素子部３の材料や、素子部３と基板２との接合方法は、特に限定されない。
可動体３２は、平面視で、Ｘ軸方向に沿った長手形状をなし、特に本実施形態では、Ｘ軸方向を長辺とする長方形状となっている。そして、可動体３２は、回転軸Ｊに対してＸ軸方向のマイナス側に位置する第１質量部３２１と、回転軸Ｊに対してＸ軸方向のプラス側に位置する第２質量部３２２と、第１質量部３２１と第２質量部３２２とを連結する連結部３２３と、を有し、連結部３２３において支持梁３３と接続されている。
また、第２質量部３２２は、第１質量部３２１よりもＸ軸方向に長く、加速度Ａｚが加わったときの回転モーメントすなわちトルクが第１質量部３２１よりも大きい。この回転モーメントの差によって、加速度Ａｚが加わった際に可動体３２が回転軸Ｊまわりに揺動する。なお、以下では、第２質量部３２２の基端部であって、回転軸Ｊに対して第１質量部３２１と対称な部分を第１部分としての「基部３２２Ａ」とも言い、第２質量部３２２の先端部であって、回転軸Ｊに対して第１質量部３２１と非対称な部分を第２部分としての「トルク発生部３２２Ｂ」とも言う。なお、これら基部３２２Ａとトルク発生部３２２Ｂとの境界部分にはＹ軸方向に延在する開口３２５が形成されている。
また、可動体３２は、第１質量部３２１と第２質量部３２２との間に開口３２４を有し、開口３２４内に固定部３１および支持梁３３が配置されている。これにより、素子部３の小型化を図ることができる。また、支持梁３３は、Ｙ軸方向に沿って延在し、回転軸Ｊを形成している。ただし、固定部３１や支持梁３３の配置としては、特に限定されず、例えば、可動体３２の外側に位置していてもよい。
このような構成の可動体３２のうち、第１質量部３２１と第２質量部３２２の基部３２２Ａとは、Ｚ軸方向からの平面視で第１凹部２１１と重なっており、第２質量部３２２のトルク発生部３２２Ｂは、Ｚ軸方向からの平面視で第２凹部２１２と重なっている。
次に、電極８について説明する。前述したように、電極８は、第１固定電極８１、第２固定電極８２およびダミー電極８３を有する。図１および図２に示すように、第１固定電極８１は、第１凹部２１１に配置され、第１質量部３２１と対向している。また、第２固定電極８２は、第１凹部２１１に配置され、第２質量部３２２の基部３２２Ａと対向している。これら第１、第２固定電極８１、８２は、Ｚ軸方向からの平面視で、回転軸Ｊに対して対称的に配置されている。
また、ダミー電極８３は、第２固定電極８２のＸ軸方向プラス側に位置し、第２凹部２１２に配置され、第２質量部３２２のトルク発生部３２２Ｂと対向している。また、ダミー電極８３は、第１固定電極８１のＸ軸方向マイナス側にも位置している。ダミー電極８３を設けることにより、基板２中のアルカリ金属イオンの移動に伴う凹部２１の底面の帯電を抑制することができる。そのため、凹部２１の底面と可動体３２との間に可動体３２の誤作動、特に、検出対象である加速度Ａｚ以外の外力による変位に繋がるような意図しない静電引力が生じるのを効果的に抑制することができる。よって、加速度Ａｚをより精度よく検出することのできる物理量センサー１となる。
物理量センサー１の駆動時には、所定の駆動電圧が素子部３に印加され、第１固定電極８１および第２固定電極８２は、それぞれ、図示しないＱＶアンプ（電荷電圧変換回路）に接続される。これにより、図２に示すように、第１固定電極８１と第１質量部３２１との間には静電容量Ｃａが形成され、第２固定電極８２と第２質量部３２２の基部３２２Ａとの間には静電容量Ｃｂが形成される。
物理量センサー１に加速度Ａｚが加わると、第１、第２質量部３２１、３２２の回転モーメントの異なりから、可動体３２が支持梁３３を捩り変形させながら回転軸Ｊを中心にして揺動する。このような可動体３２の揺動により、第１質量部３２１と第１固定電極８１のギャップおよび第２質量部３２２の基部３２２Ａと第２固定電極８２のギャップがそれぞれ逆相で変化し、これに応じて静電容量Ｃａ、Ｃｂが逆相で変化する。そのため、静電容量Ｃａ、Ｃｂの変化量、より具体的には静電容量Ｃａ、Ｃｂの差分に基づいて、加速度Ａｚを検出することができる。
前述したように、凹部２１は、Ｚ軸方向からの平面視で、回転軸Ｊと重なる第１凹部２１１と、第１凹部２１１のＸ軸方向プラス側に位置し、第１凹部２１１よりも深い第２凹部２１２と、を有する。つまり、凹部２１は、回転軸Ｊから遠ざかるほど、深さすなわち可動体３２との離間距離が大きくなる。これにより、揺動時の可動体３２と基板２との接触を抑制しつつ、可動体３２と第１、第２固定電極８１、８２との離間距離を小さくすることができる。そのため、静電容量Ｃａ、Ｃｂを大きくすることができ、加速度Ａｚの検出精度が向上する。
また、図１、図３および図４に示すように、物理量センサー１は、第１凹部２１１の底面から可動体３２側に向けて突出する突起６を有する。突起６は、可動体３２に過度な揺動が生じた際に可動体３２と接触することにより、可動体３２のそれ以上の揺動を規制するストッパーとして機能する。突起６を設けることにより、互いに電位が異なる可動体３２と第１、第２固定電極８１、８２との過度な接近または広面積での接触を抑制することができ、可動体３２と第１、第２固定電極８１、８２との間に生じる静電引力によって可動体３２が第１固定電極８１または第２固定電極８２に引き付けられたまま戻らなくなる「スティッキング」の発生を効果的に抑制することができる。なお、本実施形態では、突起６は、基板２と一体形成されている、つまり、基板２の一部であるが、これに限定されず、基板２と別体で形成されていてもよい。
突起６は、Ｚ軸方向からの平面視で、第１質量部３２１と重なって設けられている突起６１と、第２質量部３２２の基部３２２Ａと重なって設けられている突起６２と、を含む。このうち、突起６１が可動体３２と第１固定電極８１との過度な接近を抑制し、突起６２が可動体３２と第２固定電極８２との過度な接近を抑制する。また、突起６１、６２は、それぞれ、Ｙ軸方向に離間して一対設けられている。また、一対の突起６１と一対の突起６２とは、Ｚ軸方向からの平面視で、回転軸Ｊに対して対称的に配置されている。
また、図３および図４に示すように、各突起６１、６２は、可動体３２と同電位であるダミー電極８３に覆われている。これにより、基板２中のアルカリ金属イオンの移動に伴う各突起６１、６２の表面の帯電を抑制することができる。そのため、突起６１、６２と可動体３２との間に可動体３２の誤作動、特に、検出対象である加速度Ａｚ以外の外力による変位に繋がるような意図しない静電引力が生じるのを効果的に抑制することができる。また、各突起６１、６２を覆うダミー電極８３と可動体３２は同電位であるため、不要な静電引力が生じるのを抑制し、ダミー電極８３と可動体３２のスティッキングの発生を抑えることができる。よって、加速度Ａｚをより精度よく検出することのできる物理量センサー１となる。
なお、本実施形態では、図３に示すように、第１固定電極８１に、そのＸ軸方向マイナス側の端から各突起６１まで伸びる一対の切り欠き８１１を形成し、各切り欠き８１１内にダミー電極８３を延伸させることによりダミー電極８３で突起６１を覆っている。同様に、第２固定電極８２に、そのＸ軸方向プラス側の端から各突起６２まで伸びる一対の切り欠き８２１を形成し、各切り欠き８２１内にダミー電極８３を延伸させることによりダミー電極８３で突起６２を覆っている。
ただし、突起６１、６２をダミー電極８３で覆う方法は、特に限定されない。また、突起６１は、第１固定電極８１に覆われていてもよいし、電極８に覆われずに剥き出しになっていてもよい。同様に、突起６２は、第２固定電極８２に覆われていてもよいし、電極８に覆われずに剥き出しになっていてもよい。また、突起６は、省略してもよい。
可動体３２の説明に戻って、図１、図２および図４に示すように、可動体３２は、可動体３２をそのＺ軸に沿った厚さ方向に貫通する複数の貫通孔３０を備える第１領域Ｒ１と、貫通孔３０を備えない第２領域Ｒ２と、を有する。可動体３２が貫通孔３０を備える第１領域Ｒ１を有することにより、可動体３２が揺動する際の気体のダンピングを低減することができ、可動体３２の振動特性が向上する。一方、可動体３２が貫通孔３０を備えない第２領域Ｒ２を有することにより、ダンピングを増加させ、高周波数領域において可動体３２を振動し難くすることができる。また、貫通孔３０を形成しないことで、低下した可動体３２を補強することもできる。したがって、可動体３２に高周波数領域の振動を生じ難くさせ、さらには、高周波数領域の強い振動が加わった場合でも、可動体３２の破損を効果的に抑制することができる。
図１に示すように、第１領域Ｒ１に形成された複数の貫通孔３０は、それぞれ、平面視での開口形状が正方形であり、Ｘ軸方向に延在する一対の辺およびＹ軸方向に延在する一対の辺を有する。複数の貫通孔３０は、第１領域Ｒ１の全域に亘って均一に配置されている。また、複数の貫通孔３０は、平面視で規則的に配置され、特に、本実施形態ではＸ軸方向とＹ軸方向とに並ぶ行列状に配置されている。また、複数の貫通孔３０は、互いに同じ大きさとなっている。
なお、前記「均一」とは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に隣り合う貫通孔３０同士の離間距離が、全ての貫通孔３０で等しいことの他、製造上生じ得る誤差等を加味して、一部の離間距離が他の離間距離から若干、例えば、１０％以内程度ずれている場合も含まれる意味である。同様に、前記「正方形」とは、実質的に正方形であることを意味し、正方形と一致する場合の他、正方形から若干くずれた形状、例えば、製造上生じ得る誤差等を加味して、四隅が角となっておらず面取りやＲ付けがなされていたり、少なくとも１つの角部が９０°から±１０°程度の範囲内でずれていたり、少なくとも１つの辺の長さが他の辺の長さと多少異なっていたり、さらに、開口のアスペクト比が１：１．１～１．１：１程度の範囲内であったりするものも含む意味である。
次に、第１領域Ｒ１における貫通孔３０の設計について具体的に説明する。貫通孔３０は、可動体３２が回転軸Ｊまわりに揺動する際の気体のダンピングをコントロールするために設けられている。図５に示すように、ダンピングは、貫通孔３０内を通過する気体の孔中ダンピングと、可動体３２と基板２との間でのスクイズフィルムダンピングと、により構成されている。
貫通孔３０を大きくするほど、貫通孔３０内を気体が通り易くなるため、孔中ダンピングを低減することができる。また、貫通孔３０の占有率を高くするほど、可動体３２と基板２との対向する面積が減少するため、スクイズフィルムダンピングを低減することができる。しかし、同時に、可動体３２と第１、第２固定電極８１、８２との対向面積の減少と、トルク発生部３２２Ｂの質量の低下が生じるため、加速度Ａｚの検出感度が低下する。反対に、貫通孔３０を小さくするほど、すなわち、占有率を低くするほど、可動体３２と第１、第２固定電極８１、８２との対向面積が増加し、トルク発生部３２２Ｂの質量が増加するため、加速度Ａｚの検出感度は向上するが、ダンピングが増大してしまう。このように、検出感度とダンピングとは、トレードオフの関係にある。
物理量センサー１では、貫通孔３０の設計を工夫することにより、検出感度とダンピングとの両立を図っている。このことについて、以下、具体的に説明する。物理量センサー１の検出感度は、（Ａ）可動体３２と凹部２１の底面、より厳密には電極８の表面との離間距離をｈとしたときの１／ｈ２、（Ｂ）可動体３２と第１、第２固定電極８１、８２との対向面積、（Ｃ）支持梁３３のばね剛性をｋとしたときの１／ｋ、および、（Ｄ）トルク発生部３２２Ｂの質量に比例する。なお、支持梁３３のばね剛性は、可動体３２の厚さが均一の場合、貫通孔３０のＺ軸方向の長さＨに比例する。物理量センサー１では、まず、ダンピングを無視した状態で、必要な検出感度を得るために必要な、Ｈ、ｈおよび可動体３２の第１、第２固定電極８１、８２との対向する面積、言い換えると第１質量部３２１および基部３２２Ａにおける貫通孔３０の占有率を決定する。これにより、必要な大きさの静電容量Ｃａ、Ｃｂが形成され、物理量センサー１は、十分な検出感度を得られる。
なお、第１領域Ｒ１における貫通孔３０の占有率としては、特に限定されないが、例えば、７５％以上であることが好ましく、７８％以上であることがより好ましく、８２％以上であることがさらに好ましい。これにより、検出感度とダンピングとの両立が図り易くなる。
このように、第１質量部３２１および基部３２２Ａにおける貫通孔３０の占有率を決定したら、次いで、凹部２１の底面と素子部３との離間距離ｈが異なる部分、すなわち、第１質量部３２１および基部３２２Ａと、トルク発生部３２２Ｂとで、それぞれ、独立してダンピングについての設計を行う。
感度を変えずにダンピングを最小にする新たな技術思想として、物理量センサー１では、図５に示した孔中ダンピングとスクイズフィルムダンピングとの差がなるべく小さくなるように、好ましくは、孔中ダンピングとスクイズフィルムダンピングとが等しくなるように複数の貫通孔３０を設計する。このように、孔中ダンピングとスクイズフィルムダンピングとの差をなるべく小さくすることにより、ダンピングを低減することができ、特に、孔中ダンピングとスクイズフィルムダンピングとが等しい場合に、ダンピングが最小となる。そのため、物理量センサー１によれば、検出感度を十分に高く維持しつつ、ダンピングを効果的に低減することができる。
なお、第１質量部３２１、基部３２２Ａおよびトルク発生部３２２Ｂにおけるダンピング設計の方法は、互いに同様であるため、以下では、第１質量部３２１のダンピング設計について代表して説明し、基部３２２Ａおよびトルク発生部３２２Ｂのダンピング設計については、その説明を省略する。
図１および図２に示すように、第１質量部３２１の第１領域Ｒ１に配置されている貫通孔３０のＺ軸の長さ（可動体３２の厚さ）をＨ〔ｍ〕、第１質量部３２１のＹ軸方向に沿った長さの１／２の長さをａ〔ｍ〕、Ｘ軸方向に沿った長さをＬ〔ｍ〕、第１固定電極８１と第１質量部３２１との離間距離をｈ〔ｍ〕、貫通孔３０の正方形の一辺の長さをＳ０〔ｍ〕、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に隣り合う貫通孔３０同士の間隔をＳ１〔ｍ〕、第１空隙Ｑ１内にある気体すなわち収納空間Ｓ内に充填されている気体の粘性抵抗（粘性係数）をμ〔ｋｇ／ｍｓ〕、第１質量部３２１に生じるダンピングをＣとしたとき、Ｃは、以下の式（２）で表される。式（２）は、式（１）と同様である。
ただし、式（２）で用いているパラメーターは、下記式（３）～（９）で表される。
ここで、式（２）に含まれる孔中ダンピング成分は、下記式（１０）で表され、スクイズフィルムダンピング成分は、下記式（１１）で表される。
したがって、上記式（１０）と上記式（１１）が等しくなる、つまり下記式（１２）を満たすＨ、ｈ、Ｓ０、Ｓ１の寸法を用いることにより、ダンピングＣが最小となる。
ここで、上記式（１２）を満足する貫通孔３０の一辺の長さＳ０をＳ０ｍｉｎ、隣り合う貫通孔３０同士の間隔Ｓ１をＳ１ｍｉｎとし、これらＳ０ｍｉｎおよびＳ１ｍｉｎを上記式（２）に代入したときのダンピングＣ、すなわち、ダンピングＣの最小値をＣｍｉｎとする。
物理量センサー１に求められる精度にもよるが、第１質量部３２１および第２質量部３２２の基部３２２Ａにおいては、Ｈ、ｈを一定としたときのＳ０、Ｓ１の範囲が下記式（１３）を満たすことが好ましく、下記式（１４）を満たすことがより好ましく、下記式（１５）を満たすことがさらに好ましく、下記式（１６）を満たすことが最も好ましい。これにより、可動体３２のダンピングを十分に低減することができ、所望の帯域内での検出感度の維持を可能とし、ノイズを低減することができる。
図６は、貫通孔３０の一辺の長さＳ０とダンピングとの関係を示すグラフである。なお、Ｈ、ｈは一定とし、感度が一定となるようにＳ１／Ｓ０比は１とした。これは、Ｓ０の大きさを変えても開口率は変わらないということを示す。このグラフから上記式（２）のダンピングは上記式（１１）のスクイズフィルムダンピングと、上記式（１０）の孔中のダンピングに分離でき、Ｓ０がＳ０ｍｉｎより小さい領域では孔中ダンピングが支配的であり、Ｓ０がＳ０ｍｉｎより大きい領域ではスクイズフィルムダンピングが支配的であることが分かる。上記式（１３）を満足するＳ０は、Ｓ０ｍｉｎよりも小さい側のＳ０’からＳ０ｍｉｎよりも大きい側のＳ０”までの範囲となる。
また、第２質量部３２２のトルク発生部３２２Ｂは、回転軸Ｊから遠い箇所に設けられているため可動体３２の変位が第１質量部３２１および基部３２２Ａと比べて大きいため、これらと比べてダンピングが大きくならざるを得ないが、Ｈ、ｈを一定としたときのＳ０、Ｓ１の範囲が下記式（１７）を満たすことが好ましく、下記式（１８）を満たすことがより好ましく、下記式（１９）を満たすことがさらに好ましく、下記式（２０）を満たすことが最も好ましい。これにより、可動体３２のダンピングを十分に低減することができる。また、トルク発生部３２２Ｂの質量を確保し易くなり、検出感度の低下を効果的に抑制することができる。
また、Ｓ０、Ｓ１の関係としては、特に限定されないが、下記式（２１）を満たすことが好ましく、下記式（２２）を満たすことがより好ましく、下記式（２３）を満たすことがさらに好ましい。このような関係を満たすことにより、可動体３２にバランスよく貫通孔３０を形成することができる。
また、図７は、Ｓ１／Ｓ０と感度比および最小ダンピング比との関係を示すグラフである。なお、感度比とは、Ｓ１／Ｓ０＝１のときの感度との比であり、最小ダンピング比とは、Ｓ１／Ｓ０＝１のときの最小ダンピングとの比である。同図から分かるように、Ｓ１／Ｓ０＞３では感度比の増加率は飽和傾向にあり、かつ、最小ダンピング比は大幅な増加傾向にあることから、下記式（２１）～式（２３）を満たすことにより、検出感度を十分に高くしつつ、ダンピングを十分に低減することができる。
ここで、上記式（２１）ないし（２３）の範囲が導出される過程での寸法比Ｓ１／Ｓ０に係るシミュレーションや実験検証について以下に詳細に説明する。図８ないし図１６は、Ｈを５～８０μｍ、ｈを１．０～３．５μｍ、Ｓ１／Ｓ０を０．２５～３．０μｍの範囲におけるＳ０ｍｉｎ、Ｓ１ｍｉｎとなる孔サイズ、孔間距離の値をプロットしたグラフである。そして、図８ないし図１６で得られたＳ０ｍｉｎ、Ｓ１ｍｉｎに基づいて、横軸Ｓ０、縦軸Ｓ１としてグラフにまとめると図１７のグラフのようになる。また、一例として、Ｓ１／Ｓ０＝０．２５、Ｈ＝５μｍとし、ｈ＝１．０～３．５μｍとしたときのＳ０ｍｉｎ、Ｓ１ｍｉｎを図１８に示し、Ｓ１／Ｓ０＝０．２５、Ｈ＝８０μｍとし、ｈ＝１．０～３．５μｍとしたときのＳ０ｍｉｎ、Ｓ１ｍｉｎを図１９に示す。図１８および図１９から、Ｈまたはｈがそれぞれ大きくなる程、Ｓ０ｍｉｎ、Ｓ１ｍｉｎの寸法が大きくなる傾向にあることが分かる。
ここで、図２０にＨを５～８０μｍ、ｈを１．０～３．５μｍ、Ｓ１／Ｓ０を０．２５～３．０の範囲での全てのＳ０ｍｉｎ、Ｓ１ｍｉｎの点の範囲を示す。矢印Ａ方向はＳ１／Ｓ０、矢印Ｂ方向はＨ、ｈの範囲で決まる。また、一例として、Ｓ１ｍｉｎ／Ｓ０ｍｉｎ＝０．２５～３．０、Ｈ＝２０μｍ、ｈ＝１．０～３．５μｍのときのＳ０ｍｉｎ、Ｓ１ｍｉｎの条件は、図２１のようになる。また、図２２に、Ｈ＝５～８０μｍ、ｈ＝１．０～３．５μｍとし、Ｓ１ｍｉｎ／Ｓ０ｍｉｎを上記式（２１）～（２３）の範囲で限定した領域をそれぞれ示す。
ここまでは、Ｓ０ｍｉｎ、Ｓ１ｍｉｎについて説明したが、上記式（１３）～（２３）の範囲となるＳ０、Ｓ１については、例えば、イメージとして、Ｈ＝２０μｍ、ｈ＝３．５μｍの場合、Ｓ０ｍｉｎ、Ｓ１ｍｉｎの周辺まで含まれるので、図２３の範囲となり、全体でみると２辺のみが広がった範囲となる。
なお、貫通孔３０のＺ軸方向の長さＨ、つまり、可動体３２の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、５．０μｍ以上、８０．０μｍ以下であることが好ましい。これにより、機械的強度を保ちつつ、十分に薄い可動体３２が得られる。そのため、物理量センサー１の小型化を図ることができる。また、空隙Ｑの長さｈとしては、特に限定されないが、例えば、１．０μｍ以上、３．５μｍ以下であることが好ましい。これにより、可動体３２の可動域を十分に確保しつつ、静電容量Ｃａ、Ｃｂを十分に大きくすることができる。また、長さＳ０としては、特に限定されず、長さａ、Ｌによっても異なるが、例えば、５μｍ以上、４０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上、３０μｍ以下であることがより好ましい。
以上、第１領域Ｒ１における貫通孔３０の設計について説明した。次に、第２領域Ｒ２について説明する。前述したように、第２領域Ｒ２には、貫通孔３０が形成されていない。可動体３２に、このような第２領域Ｒ２を設けることにより、可動体３２の機械的強度を高めることができる。また、可動体３２のスクイズフィルムダンピングを意図的に増大させることもできる。そのため、図２４に示すように、物理量センサー１の周波数特性のＱ値を高周波数領域において低下させることができ、その分、高周波数領域において可動体３２が振動し難くなる。したがって、可動体３２に高周波数領域の振動を生じ難くさせ、さらには、高周波数領域の強い振動が加わった場合でも、可動体３２の破損を効果的に抑制することができる。
このような第２領域Ｒ２は、図１に示すように、第１質量部３２１と第２質量部３２２の基部３２２Ａとに設けられている。また、第１質量部３２１では、Ｙ軸方向に離間して一対の第２領域Ｒ２が設けられている。そして、Ｚ軸方向からの平面視で、一方の第２領域Ｒ２は、一方の突起６１と重なり、他方の第２領域Ｒ２は、他方の突起６１と重なっている。つまり、可動体３２に過度な揺動が生じた場合、第１質量部３２１は、第２領域Ｒ２において突起６１と接触する。また、基部３２２Ａでは、Ｙ軸方向に離間して一対の第２領域Ｒ２が設けられている。そして、Ｚ軸方向からの平面視で、一方の第２領域Ｒ２は、一方の突起６２と重なり、他方の第２領域Ｒ２は、他方の突起６２と重なっている。つまり、可動体３２に過度な揺動が生じた場合、第２質量部３２２は、第２領域Ｒ２において突起６２と接触する。第２領域Ｒ２は、貫通孔３０が形成されていないため、貫通孔３０が形成された第１領域Ｒ１よりも機械的強度が高い。そのため、第２領域Ｒ２と突起６１、６２とを接触させることにより、接触時に生じる衝撃による可動体３２の破損を効果的に抑制することができる。
また、Ｚ軸方向からの平面視で、第１質量部３２１に設けられた一対の第２領域Ｒ２と第２質量部３２２の基部３２２Ａに設けられた一対の第２領域Ｒ２とは、回転軸Ｊに対して対称的に配置されている。これにより、第１質量部３２１と基部３２２Ａとの回転軸Ｊまわりの慣性モーメントを揃えることができる。
また、４つの第２領域Ｒ２は、それぞれ、Ｚ軸方向からの平面視で、正方形状をなしており、３×３の計９の貫通孔３０の形成を省略した構成となっている。各第２領域Ｒ２のＸ軸方向の長さである幅Ｗｘは、３×Ｓ０＋４×Ｓ１であり、Ｙ軸方向の長さである幅Ｗｙも、３×Ｓ０＋４×Ｓ１である。つまり、各第２領域Ｒ２の面積は、（３×Ｓ０＋４×Ｓ１）２＝９×Ｓ０２＋１６×Ｓ１２＋２４×Ｓ０×Ｓ１となり、４つの第２領域Ｒ２の総面積は、４（３×Ｓ０＋４×Ｓ１）２＝３６×Ｓ０２＋６４×Ｓ１２＋９６×Ｓ０×Ｓ１となる。第２領域Ｒ２の総面積を３６×Ｓ０２＋６４×Ｓ１２＋９６×Ｓ０×Ｓ１以上とすることにより、可動体３２のスクイズフィルムダンピングを十分に増大させることができ、高周波数領域における可動体３２の変位量を十分に小さく抑えることができる。
なお、第２領域Ｒ２の面積（複数ある場合は総面積）は、１７１００μｍ２以下であることが好ましい。これにより、検出可能な周波数帯、言い換えると、検出可能な最低周波数を十分確保することができる。検出可能な最低周波数としては、例えば、５００Ｈｚ程度であることが好ましい。これにより、十分に周波数の低い振動を検出することができ、どのような電子機器にも搭載し易い物理量センサー１となる。
以上、物理量センサー１について説明したが、物理量センサー１の構成、特に、第２領域Ｒ２の構成としては、特に限定されず、少なくとも、幅Ｗｘおよび幅Ｗｙの少なくとも一方がＳ０＋２×Ｓ１以上であればよい。つまり、Ｗｘ≧Ｓ０＋２×Ｓ１またはＷｙ≧Ｓ０＋２×Ｓ１を満足していれば、上述した効果を発揮することができる。このような例としては、例えば、図２５に示すような構成があり、各第２領域Ｒ２は、１つの貫通孔３０の形成を省略した構成となっている。つまり、Ｗｘ＝Ｓ０＋２×Ｓ１、Ｗｙ＝Ｓ０＋２×Ｓ１となっている。
また、例えば、図２６に示す構成では、各第２領域Ｒ２は、突起６１、６２と重なる部分を中心として、５×５の計２５個の貫通孔３０の形成を省略した構成となっている。また、例えば、図２７に示す構成では、各第２領域Ｒ２は、突起６１、６２と重なる部分を中心として、７×７の計４９個の貫通孔３０の形成を省略した構成となっている。このように、第２領域Ｒ２の面積を大きくするほど、高い周波数領域で可動体３２が振動し難くなる。
図２８は、第２領域Ｒ２を有さない構成ｓｍｐ１、本実施形態の構成ｓｍｐ２、図２６の構成ｓｍｐ３および図２７に示す構成ｓｍｐ４について、耐振動性のランダム試験の結果を示すグラフである。ここでは、構成ｓｍｐ１の耐振動性を１とした場合の構成ｓｍｐ２、ｓｍｐ３、ｓｍｐ４の耐振動性比を示す。第２領域Ｒ２を有する構成ｓｍｐ２、ｓｍｐ３、ｓｍｐ４は、いずれも、第２領域Ｒ２を有さない構成ｓｍｐ１よりも高い耐振動性を有することが分かる。
また、第２領域Ｒ２は、突起６１、６２と重ならない位置に設けてもよい。例えば、図２９に示す構成では、第２領域Ｒ２は、第１質量部３２１および第２質量部３２２の基部３２２Ａには設けられておらず、トルク発生部３２２Ｂにだけ設けられている。また、第２領域Ｒ２は、Ｙ軸方向に離間して一対設けられており、各第２領域Ｒ２は、５×５の計２５個の貫通孔３０の形成を省略した構成となっている。
また、例えば、図３０に示す構成では、第２領域Ｒ２は、第１質量部３２１および第２質量部３２２の基部３２２Ａにそれぞれ１つずつ設けられている。また、第１質量部３２１に設けられた第２領域Ｒ２は、第１質量部３２１の中央部に突起６１と重ならないように設けられており、基部３２２Ａに設けられた第２領域Ｒ２は、基部３２２Ａの中央部に突起６２と重ならないように設けられている。また、各第２領域Ｒ２は、５×５の計２５個の貫通孔３０の形成を省略した構成となっている。また、例えば、図３１に示す構成では、図３０に示した構成に加えて、さらに、トルク発生部３２２Ｂにも第２領域Ｒ２が設けられている。トルク発生部３２２Ｂに設けられた第２領域Ｒ２は、トルク発生部３２２Ｂの中央部に設けられ、第１質量部３２１および基部３２２Ａに設けられた第２領域Ｒ２と同様に、５×５の計２５個の貫通孔３０の形成を省略した構成となっている。
また、例えば、図３２に示す構成では、第２領域Ｒ２は、第１質量部３２１および第２質量部３２２の基部３２２Ａにそれぞれ５つずつ設けられている。また、第１質量部３２１に設けられた５つの第２領域Ｒ２は、突起６１と重ならないように、第１質量部３２１の中央部と四隅とに分散して設けられており、基部３２２Ａに設けられた５つの第２領域Ｒ２も、同様に、突起６２と重ならないように、基部３２２Ａの中央部と四隅とに分散して設けられている。このように、第２領域Ｒ２を可動体３２上にバランスよく分散して配置することにとり、可動体３２内での貫通孔３０の形成むら（粗密）が低減する。そのため、貫通孔３０の加工精度を上げることができる。
また、例えば、図３３に示す構成では、図３２に示した構成に加えて、さらに、第２質量部３２２のトルク発生部３２２Ｂにも５つの第２領域Ｒ２が設けられている。また、トルク発生部３２２Ｂに設けられた５つの第２領域Ｒ２は、トルク発生部３２２Ｂの中央部と四隅とに分散して設けられている。また、例えば、図３４に示す構成では、図３３に示した構成と第２領域Ｒ２の配置が同じであるが、それぞれの中央部に位置する第２領域Ｒ２は、１×３の計３個の貫通孔３０の形成を省略した構成となっており、四隅に位置する第２領域Ｒ２は、それぞれ、２×４の計８個の貫通孔３０の形成を省略した構成となっている。また、例えば、図３５に示す構成では、図３３に示した構成から第１質量部３２１に設けられた第２領域Ｒ２と、基部３２２Ａに設けられた第２領域Ｒ２と、を省略している。
また、例えば、図３６に示す構成では、トルク発生部３２２Ｂにおいても、Ｈ、ｈを一定としたときのＳ０、Ｓ１の範囲が上記式（１７）を満たす。これにより、可動体３２のダンピングを十分に低減することができ、所望の帯域内での検出感度の維持を可能とし、ノイズを低減することができる。なお、さらに、上記式（１８）を満たすことが好ましく、上記式（１９）を満たすことがより好ましく、上記式（２０）を満たすことがさらに好ましい。本構成では、空隙ＱのＺ軸方向の長さｈが、第１質量部３２１＝基部３２２Ａ＜トルク発生部３２２Ｂの関係となっているため、それに応じて、貫通孔３０の一辺の長さＳ０が、第１質量部３２１＝基部３２２Ａ＜トルク発生部３２２Ｂとなっており、隣り合う貫通孔３０同士の間隔Ｓ１が、第１質量部３２１＝基部３２２Ａ＜トルク発生部３２２Ｂとなっている。
以上、物理量センサー１について説明した。このような物理量センサー１は、前述したように、互いに直交する３つの方向を第１方向であるＹ軸方向、第２方向であるＸ軸方向および第３方向であるＺ軸方向としたとき、基板２と、基板２と空隙を隔ててＺ軸方向に対向し、基板２に対してＺ軸方向に変位する可動体３２と、を有する。また、可動体３２は、Ｚ軸方向に貫通し、Ｚ軸方向から見たときの開口形状が正方形である複数の貫通孔３０を備える第１領域Ｒ１と、貫通孔３０を備えない第２領域Ｒ２と、を有する。そして、貫通孔３０の一辺の長さをＳ０、隣り合う貫通孔３０同士の間隔をＳ１としたとき、第２領域Ｒ２のＸ軸方向の長さである幅ＷｘおよびＹ軸方向の長さである幅Ｗｙの少なくとも一方は、Ｓ０＋２×Ｓ１以上である。
可動体３２にこのような大きさの第２領域Ｒ２を設けることにより、可動体３２の機械的強度を高めることができる。また、可動体３２のスクイズフィルムダンピングを意図的に増大させることもできる。そのため、物理量センサー１の周波数特性のＱ値を低下させることができ、その分、高周波数領域において可動体３２が振動し難くなる。したがって、可動体３２に高周波数領域の振動を生じ難くさせ、さらには、高周波数領域の強い振動が加わった場合でも、可動体３２の破損を効果的に抑制することができる。
また、前述したように、第２領域Ｒ２の面積は、３６×Ｓ０２＋６４×Ｓ１２＋９６×Ｓ０×Ｓ１以上である。これにより、可動体３２のスクイズフィルムダンピングを十分に増大させることができ、高周波数領域における可動体３２の変位量を十分に小さく抑えることができる。
また、前述したように、第２領域Ｒ２の面積は、１７１００μｍ２以下である。これにより、検出可能な周波数帯、言い換えると、検出可能な最低周波数を十分確保することができる。
また、前述したように、第１領域Ｒ１は、上記式（１３）を満たす。これにより、複数の貫通孔３０の設計が適切なものとなり、優れた検出感度を有しつつ、ダンピングを十分に低減することができる。したがって、優れた検出感度を有しつつ、所望の周波数帯域を確保することのできる物理量センサー１が得られる。
また、前述したように、物理量センサー１は、基板２に固定される固定部３１と、可動体３２と固定部３１とを接続し、Ｙ軸方向に沿う回転軸Ｊを形成する支持梁３３と、を有する。また、可動体３２は、回転軸Ｊまわりに変位可能であり、Ｚ軸方向からの平面視で、回転軸Ｊに対して、Ｘ軸方向の一方の側に位置している第１質量部３２１と、他方の側に位置し、回転軸Ｊまわりの回転モーメントが第１質量部３２１よりも大きい第２質量部３２２と、を有する。また、第２質量部３２２は、回転軸Ｊに対して第１質量部３２１と対称な第１部分である基部３２２Ａと、基部３２２Ａよりも回転軸Ｊから遠位に位置し、回転軸Ｊに対して第１質量部３２１と非対称な第２部分であるトルク発生部３２２Ｂと、を有する。そして、第１質量部３２１および基部３２２Ａに位置する第１領域Ｒ１がそれぞれＣ≦１．５×Ｃｍｉｎを満足する。これにより、シーソー揺動する可動体３２においても、第１領域Ｒ１のダンピングを十分に低減することができる。
また、前述したように、トルク発生部３２２Ｂに位置する第１領域Ｒ１は、Ｃ≦２．５×Ｃｍｉｎを満足する。これにより、シーソー揺動する可動体３２においても、第１領域Ｒ１のダンピングを十分に低減することができる。また、トルク発生部３２２Ｂの質量を確保し易くなり、検出感度の低下を効果的に抑制することができる。
また、前述したように、物理量センサー１は、基板２から可動体３２側に突出し、Ｚ軸方向からの平面視で、第２領域Ｒ２と重なる突起６を有する。これにより、可動体３２の突起６と接触する部分の機械的強度が高まり、接触による可動体３２の破損を抑制することができる。また、突起６と接触することにより、可動体３２の基板２への貼り付きを効果的に抑制することができる。
＜第２実施形態＞
図３７は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。
本実施形態は、貫通孔３０の開口形状が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図３７において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図３７に示すように、第１領域Ｒ１に形成された複数の貫通孔３０は、それぞれ、平面視での開口形状が円形である。複数の貫通孔３０は、第１領域Ｒ１の全域に亘って均一に配置されている。また、複数の貫通孔３０は、平面視で規則的に配置され、特に、本実施形態ではＸ軸方向とＹ軸方向とに並ぶ行列状に配置されている。また、複数の貫通孔３０は、互いに同じ大きさとなっている。
なお、「円形」とは、実質的に円形であることを意味し、円形と一致する場合の他、円形から若干くずれた形状、例えば、製造上生じ得る誤差等を加味して、真円度が０．９～１．０範囲内にあるものも含む意味である。
ここで、本実施形態では、上記式（９）のｒ０を貫通孔３０の半径とし、上記式（８）のｒｃを隣り合う貫通孔３０同士の中心間距離の半分とする。
このような構成の物理量センサー１においては、各第２領域Ｒ２の幅Ｗｘおよび幅Ｗｙの少なくとも一方は、４×ｒｃ－２×ｒ０以上である。これにより、前述した第１実施形態と同様に、可動体３２の機械的強度を高めることができる。また、可動体３２のスクイズフィルムダンピングを意図的に増大させることもできる。そのため、物理量センサー１の周波数特性のＱ値を低下させることができ、その分、高周波数領域において可動体３２が振動し難くなる。したがって、可動体３２に高周波数領域の振動を生じ難くさせ、さらには、高周波数領域の強い振動が加わった場合でも、可動体３２の破損を効果的に抑制することができる。
特に、本実施形態では、幅Ｗｘおよび幅Ｗｙの両方が４×ｒｃ－２×ｒ０以上である。つまり、幅Ｗｘ≧４×ｒｃ－２×ｒ０、幅Ｗｙ≧４×ｒｃ－２×ｒ０である。これにより、上述した効果がより顕著となる。なお、本実施形態では、各第２領域Ｒ２は、それぞれ、Ｚ軸方向からの平面視で、正方形状をなしており、３×３の計９の貫通孔３０の形成を省略した構成となっている。したがって、各第２領域Ｒ２の幅Ｗｘ、幅Ｗｙは、それぞれ、８×ｒｃ－２×ｒ０である。したがって、下限値である４×ｒｃ－２×ｒ０に対して十分に大きな幅Ｗｘ、Ｗｙを有しており、上述した効果がより顕著となる。
以上のように、本実施形態の物理量センサー１は、互いに直交する３つの方向を第１方向であるＹ軸方向、第２方向であるＸ軸方向および第３方向であるＺ軸方向としたとき、基板２と、基板２と空隙を隔ててＺ軸方向に対向し、基板２に対してＺ軸方向に変位する可動体３２と、を有する。また、可動体３２は、Ｚ軸方向に貫通し、Ｚ軸方向から見たときの開口形状が円形である複数の貫通孔３０を備える第１領域Ｒ１と、貫通孔３０を備えない第２領域Ｒ２と、を有する。そして、貫通孔３０の半径をｒｏ、隣り合う貫通孔３０同士の中心間距離の半分をｒｃとしたとき、第２領域Ｒ２のＸ軸方向の長さである幅ＷｘおよびＹ軸方向の長さである幅Ｗｙの少なくとも一方は、４×ｒｃ－２×ｒ０以上である。
可動体３２にこのような大きさの第２領域Ｒ２を設けることにより、可動体３２の機械的強度を高めることができる。また、可動体３２のスクイズフィルムダンピングを意図的に増大させることもできる。そのため、物理量センサー１の周波数特性のＱ値を低下させることができ、その分、高周波数領域において可動体３２が振動し難くなる。したがって、可動体３２に高周波数領域の振動を生じ難くさせ、さらには、高周波数領域の強い振動が加わった場合でも、可動体３２の破損を効果的に抑制することができる。
以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第３実施形態＞
図３８は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。
本実施形態は、貫通孔３０の開口形状が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図３８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図３８に示すように、第１領域Ｒ１に形成された複数の貫通孔３０は、それぞれ、平面視での開口形状が正五角形である。複数の貫通孔３０は、第１領域Ｒ１の全域に亘って均一に配置されている。また、複数の貫通孔３０は、平面視で規則的に配置され、特に、本実施形態ではＸ軸方向とＹ軸方向とに並ぶ行列状に配置されている。また、複数の貫通孔３０は、互いに同じ大きさとなっている。
なお、前述した第１実施形態では、貫通孔３０の正方形の一辺の長さをＳ０とし、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に隣り合う貫通孔３０同士の間隔をＳ１としていたところ、本実施形態では、貫通孔３０の面積の平方根をＳ０とし、隣り合う貫通孔３０同士のＸ軸方向の間隔ＤｘとＹ軸方向の間隔Ｄｙを加算して２で割った値をＳ１とする。
このような構成の物理量センサー１においては、各第２領域Ｒ２の幅Ｗｘおよび幅Ｗｙの少なくとも一方は、Ｓ０＋２×Ｓ１以上である。これにより、前述した第１実施形態と同様に、可動体３２の機械的強度を高めることができる。また、可動体３２のスクイズフィルムダンピングを意図的に増大させることもできる。そのため、物理量センサー１の周波数特性のＱ値を低下させることができ、その分、高周波数領域において可動体３２が振動し難くなる。したがって、可動体３２に高周波数領域の振動を生じ難くさせ、さらには、高周波数領域の強い振動が加わった場合でも、可動体３２の破損を効果的に抑制することができる。
特に、本実施形態では、幅Ｗｘおよび幅Ｗｙの両方がＳ０＋２×Ｓ１以上である。つまり、幅Ｗｘ≧Ｓ０＋２×Ｓ１、幅Ｗｙ≧Ｓ０＋２×Ｓ１である。これにより、上述した効果がより顕著となる。なお、本実施形態では、各第２領域Ｒ２は、それぞれ、Ｚ軸方向からの平面視で、正方形状をなしており、３×３の計９の貫通孔３０の形成を省略した構成となっている。したがって、各第２領域Ｒ２の幅Ｗｘ、幅Ｗｙは、それぞれ、約３×Ｓ０＋４×Ｓ１である。したがって、下限値であるＳ０＋２×Ｓ１に対して十分に大きな幅Ｗｘ、Ｗｙを有しており、上述した効果がより顕著となる。
以上のように、本実施形態の物理量センサー１は、互いに直交する３つの方向を第１方向であるＹ軸方向、第２方向であるＸ軸方向および第３方向であるＺ軸方向としたとき、基板２と、基板２と空隙を隔ててＺ軸方向に対向し、基板２に対してＺ軸方向に変位する可動体３２と、を有する。また、可動体３２は、Ｚ軸方向に貫通し、Ｚ軸方向から見たときの開口形状が多角形である複数の貫通孔３０を備える第１領域Ｒ１と、貫通孔３０を備えない第２領域Ｒ２と、を有する。そして、貫通孔３０の面積の平方根をＳ０、隣り合う貫通孔３０同士のＸ軸方向の間隔ＤｘとＹ軸方向の間隔Ｄｙを加算して２で割った値をＳ１としたとき、第２領域Ｒ２のＸ軸方向の長さである幅ＷｘおよびＹ軸方向の長さである幅Ｗｙの少なくとも一方は、Ｓ０＋２×Ｓ１以上である。
可動体３２にこのような大きさの第２領域Ｒ２を設けることにより、可動体３２の機械的強度を高めることができる。また、可動体３２のスクイズフィルムダンピングを意図的に増大させることもできる。そのため、物理量センサー１の周波数特性のＱ値を低下させることができ、その分、高周波数領域において可動体３２が振動し難くなる。したがって、可動体３２に高周波数領域の振動を生じ難くさせ、さらには、高周波数領域の強い振動が加わった場合でも、可動体３２の破損を効果的に抑制することができる。
以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
ここで、本実施形態では、平面視での貫通孔３０の開口形状が正五角形であるが、これに限定されず、例えば、三角形、四角形、正五角形以外の五角形、六角形、六角形以上の多角形であってもよい。貫通孔３０の開口形状が正五角形以外の多角形であっても、本実施形態と同様の効果が得られる。
＜第４実施形態＞
図３９は、第４実施形態に係る電子機器としてのスマートフォンを示す平面図である。
図３９に示すスマートフォン１２００は、本発明の電子機器を適用したものである。スマートフォン１２００には、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１２１０と、が内蔵されている。物理量センサー１によって検出された検出データは、制御回路１２１０に送信され、制御回路１２１０は、受信した検出データからスマートフォン１２００の姿勢や挙動を認識して、表示部１２０８に表示されている画像を変化させたり、警告音や効果音を鳴らしたり、振動モーターを駆動して本体を振動させることができる。
このような電子機器としてのスマートフォン１２００は、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１２１０と、を含む。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
なお、本発明の電子機器は、前述したスマートフォン１２００の他にも、例えば、パーソナルコンピューター、デジタルスチールカメラ、タブレット端末、時計、スマートウォッチ、インクジェットプリンター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、スマートグラス、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ドライブレコーダー、ページャー、電子手帳、電子辞書、電子翻訳機、電卓、電子ゲーム機器、玩具、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、車両、鉄道車輌、航空機、ヘリコプター、船舶等の各種計器類、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。
＜第５実施形態＞
図４０は、第５実施形態に係る電子機器としての慣性計測装置を示す分解斜視図である。図４１は、図４０に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。
図４０に示す電子機器としての慣性計測装置２０００（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）は、自動車や、ロボットなどの被装着装置の姿勢や、挙動を検出する慣性計測装置である。慣性計測装置２０００は、３軸加速度センサーおよび３軸角速度センサーを備えた６軸モーションセンサーとして機能する。
慣性計測装置２０００は、平面形状が略正方形の直方体である。また、正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に固定部としてのネジ穴２１１０が形成されている。この２ヶ所のネジ穴２１１０に２本のネジを通して、自動車などの被装着体の被装着面に慣性計測装置２０００を固定することができる。なお、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンや、デジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。
慣性計測装置２０００は、アウターケース２１００と、接合部材２２００と、センサーモジュール２３００と、を有し、アウターケース２１００の内部に、接合部材２２００を介在させて、センサーモジュール２３００を挿入した構成となっている。アウターケース２１００の外形は、前述した慣性計測装置２０００の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に、それぞれネジ穴２１１０が形成されている。また、アウターケース２１００は、箱状であり、その内部にセンサーモジュール２３００が収納されている。
センサーモジュール２３００は、インナーケース２３１０と、基板２３２０と、を有する。インナーケース２３１０は、基板２３２０を支持する部材であり、アウターケース２１００の内部に収まる形状となっている。また、インナーケース２３１０には、基板２３２０との接触を防止するための凹部２３１１や後述するコネクター２３３０を露出させるための開口２３１２が形成されている。このようなインナーケース２３１０は、接合部材２２００によってアウターケース２１００に接合されている。また、インナーケース２３１０の下面は接着剤によって基板２３２０が接合されている。
図４１に示すように、基板２３２０の上面には、コネクター２３３０、Ｚ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｚ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサー２３５０などが実装されている。また、基板２３２０の側面には、Ｘ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｘおよびＹ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｙが実装されている。そして、例えば、加速度センサー２３５０として、本発明の物理量センサーを用いることができる。
また、基板２３２０の下面には、制御ＩＣ２３６０が実装されている。制御ＩＣ２３６０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、慣性計測装置２０００の各部を制御する。記憶部には、加速度および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。なお、基板２３２０にはその他にも複数の電子部品が実装されている。
＜第６実施形態＞
図４２は、第６実施形態に係る電子機器としての移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。図４３は、図４２に示す移動体測位装置の作用を示す図である。
図４２に示す移動体測位装置３０００は、移動体に装着して用い、当該移動体の測位を行うための装置である。なお、移動体としては、特に限定されず、自転車、自動車、自動二輪車、電車、飛行機、船等のいずれでもよいが、本実施形態では移動体として四輪自動車、特に農業用トラクターを用いた場合について説明する。
移動体測位装置３０００は、慣性計測装置３１００（ＩＭＵ）と、演算処理部３２００と、ＧＰＳ受信部３３００と、受信アンテナ３４００と、位置情報取得部３５００と、位置合成部３６００と、処理部３７００と、通信部３８００と、表示部３９００と、を有する。なお、慣性計測装置３１００としては、例えば、前述した慣性計測装置２０００を用いることができる。
慣性計測装置３１００は、３軸の加速度センサー３１１０と、３軸の角速度センサー３１２０と、を有する。演算処理部３２００は、加速度センサー３１１０からの加速度データおよび角速度センサー３１２０からの角速度データを受け、これらデータに対して慣性航法演算処理を行い、移動体の加速度および姿勢を含む慣性航法測位データを出力する。
また、ＧＰＳ受信部３３００は、受信アンテナ３４００でＧＰＳ衛星からの信号を受信する。また、位置情報取得部３５００は、ＧＰＳ受信部３３００が受信した信号に基づいて、移動体測位装置３０００の位置（緯度、経度、高度）、速度、方位を表すＧＰＳ測位データを出力する。このＧＰＳ測位データには、受信状態や受信時刻等を示すステータスデータも含まれている。
位置合成部３６００は、演算処理部３２００から出力された慣性航法測位データおよび位置情報取得部３５００から出力されたＧＰＳ測位データに基づいて、移動体の位置、具体的には移動体が地面のどの位置を走行しているかを算出する。例えば、ＧＰＳ測位データに含まれている移動体の位置が同じであっても、図４３に示すように、地面の傾斜θ等の影響によって移動体の姿勢が異なっていれば、地面の異なる位置を移動体が走行していることになる。そのため、ＧＰＳ測位データだけでは移動体の正確な位置を算出することができない。そこで、位置合成部３６００は、慣性航法測位データを用いて、移動体が地面のどの位置を走行しているのかを算出する。
位置合成部３６００から出力された位置データは、処理部３７００によって所定の処理が行われ、測位結果として表示部３９００に表示される。また、位置データは、通信部３８００によって外部装置に送信されるようになっていてもよい。
＜第７実施形態＞
図４４は、第７実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
図４４に示す自動車１５００は、本発明の移動体を適用した自動車である。この図において、自動車１５００は、エンジンシステム、ブレーキシステムおよびキーレスエントリーシステムの少なくとも何れかのシステム１５１０を含んでいる。また、自動車１５００には、物理量センサー１が内蔵されており、物理量センサー１によって車体の姿勢を検出することができる。物理量センサー１の検出信号は、制御回路１５０２に供給され、制御回路１５０２は、その信号に基づいてシステム１５１０を制御することができる。
このように、移動体としての自動車１５００は、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１５０２と、を含む。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
なお、物理量センサー１は、他にも、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。また、移動体としては、自動車１５００に限定されず、例えば、鉄道車輌、飛行機、ヘリコプター、ロケット、人工衛星、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、エレベーター、エスカレーター、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機、ラジコン模型、鉄道模型、その他玩具等にも適用することができる。
以上、本発明の物理量センサー、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、物理量センサーが加速度を検出する構成について説明したが、物理量センサーが検出する物理量としては、特に限定されず、例えば、角速度、圧力等であってもよい。
１…物理量センサー、２…基板、２１…凹部、２１１…第１凹部、２１２…第２凹部、２２…マウント部、２５、２６、２７…溝部、３…素子部、３０…貫通孔、３１…固定部、３２…可動体、３２１…第１質量部、３２２…第２質量部、３２２Ａ…基部、３２２Ｂ…トルク発生部、３２３…連結部、３２４、３２５…開口、３３…支持梁、５…蓋体、５１…凹部、５９…ガラスフリット、６、６１、６２…突起、７５、７６、７７…配線、８…電極、８１…第１固定電極、８１１…切り欠き、８２…第２固定電極、８２１…切り欠き、８３…ダミー電極、１２００…スマートフォン、１２０８…表示部、１２１０…制御回路、１５００…自動車、１５０２…制御回路、１５１０…システム、２０００…慣性計測装置、２１００…アウターケース、２１１０…ネジ穴、２２００…接合部材、２３００…センサーモジュール、２３１０…インナーケース、２３１１…凹部、２３１２…開口、２３２０…基板、２３３０…コネクター、２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３４０ｚ…角速度センサー、２３５０…加速度センサー、２３６０…制御ＩＣ、３０００…移動体測位装置、３１００…慣性計測装置、３１１０…加速度センサー、３１２０…角速度センサー、３２００…演算処理部、３３００…ＧＰＳ受信部、３４００…受信アンテナ、３５００…位置情報取得部、３６００…位置合成部、３７００…処理部、３８００…通信部、３９００…表示部、Ａｚ…加速度、Ｃａ、Ｃｂ…静電容量、Ｄｘ、Ｄｙ…間隔、Ｊ…回転軸、Ｐ…電極パッド、Ｑ…空隙、Ｑ１…第１空隙、Ｑ２…第２空隙、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、Ｓ…収納空間、Ｓ０…長さ、Ｓ１…間隔、Ｗｘ、Ｗｙ…幅、θ…傾斜

Claims (11)

  1. 互いに直交する３つの方向を第１方向、第２方向および第３方向としたとき、
    基板と、
    前記基板と空隙を隔てて前記第３方向に対向し、前記基板に対して前記第３方向に変位する可動体と、を有し、
    前記可動体は、前記第３方向に貫通し、前記第３方向から見たときの開口形状が正方形である複数の貫通孔を備える第１領域と、貫通孔を備えない第２領域と、を有し、
    前記貫通孔の一辺の長さをＳ０、
    隣り合う前記貫通孔同士の間隔をＳ１としたとき、
    前記第２領域の前記第１方向の長さおよび前記第２方向の長さの少なくとも一方は、３×Ｓ０＋４×Ｓ１以上であることを特徴とする物理量センサー。
  2. 互いに直交する３つの方向を第１方向、第２方向および第３方向としたとき、
    基板と、
    前記基板と空隙を隔てて前記第３方向に対向し、前記基板に対して前記第３方向に変位する可動体と、を有し、
    前記可動体は、前記第３方向に貫通し、前記第３方向から見たときの開口形状が円形である複数の貫通孔を備える第１領域と、貫通孔を備えない第２領域と、を有し、
    前記貫通孔の半径をｒ０、
    隣り合う前記貫通孔同士の中心間距離の半分をｒｃとしたとき、
    前記第２領域の前記第１方向の長さおよび前記第２方向の長さの少なくとも一方は、８×ｒｃ－２×ｒ０以上であることを特徴とする物理量センサー。
  3. 互いに直交する３つの方向を第１方向、第２方向および第３方向としたとき、
    基板と、
    前記基板と空隙を隔てて前記第３方向に対向し、前記基板に対して前記第３方向に変位する可動体と、を有し、
    前記可動体は、前記第３方向に貫通し、前記第３方向から見たときの開口形状が多角形である複数の貫通孔を備える第１領域と、貫通孔を備えない第２領域と、を有し、
    前記貫通孔の面積の平方根をＳ０、
    隣り合う前記貫通孔同士の前記第１方向の間隔と前記第２方向の間隔を加算して２で割った値をＳ１としたとき、
    前記第２領域の前記第１方向の長さおよび前記第２方向の長さの少なくとも一方は、３×Ｓ０＋４×Ｓ１以上であることを特徴とする物理量センサー。
  4. 前記第２領域の面積は、３６×Ｓ０２＋６４×Ｓ１２＋９６×Ｓ０×Ｓ１以上である請求項１または３に記載の物理量センサー。
  5. 前記第２領域の面積は、１７１００μｍ２以下である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物理量センサー。
  6. 前記第１領域は、
    Figure 0007547847000023
     の関係を満たす請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量センサー。
    ただし、
    前記貫通孔の前記第３方向の長さをＨ、
    前記可動体の前記第１方向に沿った長さの１／２の長さをａ、
    前記可動体の前記第２方向に沿った長さをＬ、
    前記空隙の前記第３方向の長さをｈ、
    前記空隙内にある気体の粘性抵抗をμ、
    前記可動体に生じるダンピングをＣとしたとき、
    Figure 0007547847000024
     であり、前記式（１）において、
    Figure 0007547847000025
     を満たすときのＣをＣｍｉｎとする。
  7. 前記基板に固定される固定部と、
    前記可動体と前記固定部とを接続し、前記第１方向に沿う回転軸を形成する支持梁と、を有し、
    前記可動体は、前記回転軸まわりに変位可能であり、前記第３方向からの平面視で、前記回転軸に対して、前記第２方向の一方の側に位置している第１質量部と、他方の側に位置し、前記回転軸まわりの回転モーメントが前記第１質量部よりも大きい第２質量部と、を有し、
    前記第２質量部は、前記回転軸に対して前記第１質量部と対称な第１部分と、前記第１部分よりも前記回転軸から遠位に位置し、前記回転軸に対して前記第１質量部と非対称な第２部分と、を有し、
    前記第１質量部および前記第１部分に位置する前記第１領域がそれぞれＣ≦１．５×Ｃｍｉｎを満足する請求項６に記載の物理量センサー。
  8. 前記第２部分に位置する前記第１領域は、Ｃ≦２．５×Ｃｍｉｎを満足する請求項７に記載の物理量センサー。
  9. 前記基板から前記可動体側に突出し、前記第３方向からの平面視で、前記第２領域と重なる突起を有する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサー。
  10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の物理量センサーと、
    前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を含むことを特徴とする電子機器。
  11. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の物理量センサーと、
    前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を含むことを特徴とする移動体。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100122578A1 (en) 2008-11-17 2010-05-20 Johannes Classen Micromechanical component
WO2017046866A1 (ja) 2015-09-15 2017-03-23 株式会社日立製作所 加速度センサ
JP2017156353A (ja) 2017-05-18 2017-09-07 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
JP2019045172A (ja) 2017-08-30 2019-03-22 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器及び移動体
JP2019045167A (ja) 2017-08-30 2019-03-22 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器及び移動体
JP2019184261A (ja) 2018-04-02 2019-10-24 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100122578A1 (en) 2008-11-17 2010-05-20 Johannes Classen Micromechanical component
WO2017046866A1 (ja) 2015-09-15 2017-03-23 株式会社日立製作所 加速度センサ
JP2017156353A (ja) 2017-05-18 2017-09-07 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
JP2019045172A (ja) 2017-08-30 2019-03-22 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器及び移動体
JP2019045167A (ja) 2017-08-30 2019-03-22 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器及び移動体
JP2019184261A (ja) 2018-04-02 2019-10-24 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体

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