JPWO2011111540A1 - Physical quantity sensor - Google Patents
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Abstract
【課題】 特に可動部(可動電極)と固定電極層間の電気ショートを抑制できる物理量センサを提供することを目的としている。【解決手段】 アンカ部29、及び、アンカ部にばね部を介して高さ方向に変位可能に支持される可動部34を有する基材と、基材と高さ方向に対向しアンカ部を固定支持するとともに可動部と高さ方向に間隔を空けて対向する対向部20と、対向部の表面に形成された固定電極層28及び表面が可動部に対するストッパ面である突起部23と、対向部の表面に設けられた固定支持部22と、固定支持部とアンカ部間を接合する金属層からなる接合部26と、を有して構成される。突起部23は対向部20の表面から突出しており、凹んだ対向部の表面に固定電極層28が配置されており、突起部23の表面は、固定電極層28の表面よりも高さ方向に突出している。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a physical quantity sensor capable of suppressing an electrical short circuit between a movable part (movable electrode) and a fixed electrode layer. A base member having an anchor part 29 and a movable part 34 supported by the anchor part via a spring part so as to be displaceable in the height direction, and the base part facing the base material in the height direction and fixing the anchor part. A facing portion 20 that supports and opposes the movable portion with a gap in the height direction, a fixed electrode layer 28 formed on the surface of the facing portion, a protrusion 23 whose surface is a stopper surface for the movable portion, and a facing portion The fixed support portion 22 provided on the surface of the metal plate and the joint portion 26 made of a metal layer that joins between the fixed support portion and the anchor portion are configured. The protruding portion 23 protrudes from the surface of the facing portion 20, and the fixed electrode layer 28 is disposed on the surface of the recessed facing portion, and the surface of the protruding portion 23 is higher in the height direction than the surface of the fixed electrode layer 28. It protrudes. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、シリコン基板から切り出すなどして形成された可動部の変位量を検知し、これにより、外部から作用する加速度などの物理量の測定を可能とした物理量センサに関する。 The present invention relates to a physical quantity sensor that detects a displacement amount of a movable part formed by cutting out from a silicon substrate, and thereby enables measurement of a physical quantity such as acceleration acting from the outside.
例えば、特許文献1に示す物理量センサは、高さ方向に変位可能な可動部と、可動部に対して高さ方向に間隔を空けて配置される固定電極層とを有し、可動部(可動電極層として機能する)と固定電極層間の静電容量変化に基づいて物理量を検出する構成である。 For example, the physical quantity sensor disclosed in Patent Document 1 includes a movable portion that can be displaced in the height direction, and a fixed electrode layer that is disposed at an interval in the height direction with respect to the movable portion. The physical quantity is detected based on the capacitance change between the fixed electrode layer and the electrode layer.
このような構成の物理量センサにあっては図10に示す本発明に対する比較例のように、可動部1における耐スティッキング性の向上のために固定電極層2を備える対向部3の表面3aに突起部4を形成する。なお図10は物理量センサを構成する可動部1等を有する基材9と基材9に対する対向部3とを上下に分離した状態の縦断面を模式図で示したものである。
In the physical quantity sensor having such a configuration, as shown in the comparative example of the present invention shown in FIG.
図10に示すように、対向部3の表面3aには突出形状の固定支持部5が設けられる。固定支持部5の表面(上面)5aには第1の接続金属層6が形成されている。
As shown in FIG. 10, a
一方、対向部3に対して高さ方向に対する基材9は、アンカ部7と、アンカ部7にばね部8を介して連結された可動部1とを有している。図10に示すように、可動部1は、固定電極層2及び突起部4と対向した位置にある。図10に示すように、アンカ部7の表面(下面)には第2の接続金属層10が設けられる。第1の接続金属層6と第2の接続金属層10間は、加圧下で加熱されることで接合される。
On the other hand, the base material 9 with respect to the height direction with respect to the facing part 3 has an anchor part 7 and a movable part 1 connected to the anchor part 7 via a spring part 8. As shown in FIG. 10, the movable portion 1 is at a position facing the
図10に示すように、可動部1と突起部4の間にはギャップAが形成されている。また、可動部1と固定電極層2の間にはギャップBが形成されている。なお図10に示すギャップA,Bは、基材9と対向部3とを分離した状態で示しているが、実際には、第1の接続金属層6と第2の接続金属層10間を接合した状態にて規定される。
As shown in FIG. 10, a gap A is formed between the movable portion 1 and the
図10に示す本発明に対する比較例では、固定電極層2の表面2aの高さが、突起部4の表面4aの高さの同等以上に位置している。このような場合、可動部1が図10の下方向に変位し、ストッパ面である突起部4の表面4aに当接するとともに固定電極層2の表面2aにも当接しやすくなる。したがって、可動部1と固定電極層2間が電気ショートする危険性があった。
In the comparative example with respect to the present invention shown in FIG. 10, the height of the
また、図10に示す比較例では、固定電極層2が、対向部3の固定支持部5の表面5aに形成された第1の接続金属層6と同じ工程で形成されたものである。よって、固定電極層2と第1の接続金属層6は同等の膜厚で形成される。第1の接続金属層6は第2の接続金属層10との良好な接合性を確保するために、ある程度、厚い膜厚で形成される。このため固定電極層2も厚い膜厚で形成される。例えば固定電極層2はAlである。このように厚いAl層を形成すると、第1の接続金属層6と第2の接続金属層10間の接合工程による熱処理により固定電極層2の表面2aにヒロック11が形成され固定電極層2の膜厚は成膜段階よりも厚くなる。このため、ますます可動部1と固定電極層2間が電気ショートしやすくなった。
In the comparative example shown in FIG. 10, the
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、特に可動部(可動電極)と固定電極層間の電気ショートを抑制できる物理量センサを提供することを目的としている。 Therefore, the present invention solves the above-described conventional problems, and has an object to provide a physical quantity sensor that can suppress an electrical short circuit between a movable part (movable electrode) and a fixed electrode layer.
本発明における物理量センサは、
アンカ部、及び、前記アンカ部にばね部を介して高さ方向に変位可能に支持される可動部を有する基材と、前記基材と高さ方向に対向し前記アンカ部を固定支持するとともに前記可動部と高さ方向に間隔を空けて対向する対向部と、前記対向部の前記可動部と対向する表面に形成された固定電極層及び表面が前記可動部に対するストッパ面である突起部と、前記対向部の前記アンカ部と対向する表面に設けられた固定支持部と、前記固定支持部と前記アンカ部間を接合する金属層からなる接合部と、を有して構成され、
前記突起部は前記対向部の表面から突出しており、前記突起部の表面よりも凹んだ前記対向部の表面に前記固定電極層が配置されており、前記突起部の表面は、前記固定電極層の表面よりも高さ方向に突出していることを特徴とするものである。The physical quantity sensor in the present invention is
An anchor part, a base material having a movable part supported by the anchor part so as to be displaceable in a height direction via a spring part, and fixedly supporting the anchor part facing the base material in the height direction. A facing portion opposed to the movable portion at an interval in the height direction; a fixed electrode layer formed on a surface of the facing portion facing the movable portion; and a projection portion whose surface is a stopper surface for the movable portion; A fixed support portion provided on a surface of the facing portion facing the anchor portion, and a joint portion made of a metal layer that joins between the fixed support portion and the anchor portion,
The protruding portion protrudes from the surface of the facing portion, the fixed electrode layer is disposed on the surface of the facing portion that is recessed from the surface of the protruding portion, and the surface of the protruding portion is the fixed electrode layer It protrudes in the height direction from the surface of this.
これにより、可動部がストッパ面である突起部の表面に当接した際の、可動部と固定電極層間の電気ショートを適切に抑制することが可能になる。 As a result, it is possible to appropriately suppress an electrical short between the movable portion and the fixed electrode layer when the movable portion comes into contact with the surface of the protruding portion serving as the stopper surface.
本発明では、前記接合部が形成される前記固定支持部の表面は、前記固定電極層の表面よりも高さ方向に突出していることが好ましい。 In this invention, it is preferable that the surface of the said fixed support part in which the said junction part is formed protrudes in the height direction rather than the surface of the said fixed electrode layer.
また本発明では、前記接合部は、前記固定支持部の表面に形成された第1の接続金属層と、前記アンカ部の表面に形成された第2の接続金属層間を接合して構成され、前記固定電極層の膜厚は前記第1の接続金属層の膜厚よりも小さく形成されることが好ましい。これにより、第1の接続金属層と第2の接続金属層間の接合工程における熱処理によっても、固定電極層の表面におけるヒロックの生成を抑制できる。よって、可動部と固定電極層間の電気ショートをより効果的に抑制することが可能になる。 In the present invention, the joining portion is configured by joining a first connection metal layer formed on the surface of the fixed support portion and a second connection metal layer formed on the surface of the anchor portion, It is preferable that the film thickness of the fixed electrode layer is smaller than the film thickness of the first connection metal layer. Thereby, the production | generation of the hillock in the surface of a fixed electrode layer can be suppressed also by the heat processing in the joining process between a 1st connection metal layer and a 2nd connection metal layer. Therefore, it is possible to more effectively suppress an electrical short between the movable part and the fixed electrode layer.
また上記構成において、前記第1の接続金属層が形成される前記固定支持部の表面は、前記突起部の表面と同一の高さ位置に形成されることが好ましい。これにより、固定電極層と可動部間の高さ方向への間隔はそのままで、突起部と可動部間の高さ方向への間隔が広がるように適切に調整できる。これにより可動部の変位量を大きくでき、耐スティッキング性の向上を図ることができる。 In the above configuration, it is preferable that the surface of the fixed support portion on which the first connection metal layer is formed be formed at the same height as the surface of the protrusion. Thereby, it can adjust appropriately so that the space | interval in the height direction between a fixed part and a movable part may remain the same, and the space | interval in the height direction between a projection part and a movable part may spread. Thereby, the amount of displacement of the movable part can be increased, and the anti-sticking property can be improved.
また本発明では、前記固定電極層の膜厚は、突起部の表面から固定電極層の表面までの高さ方向への間隔よりも小さいことが好ましい。これにより、強い物理量変化の作用等により可動部が突起部に当接し更に撓み変形しても可動電極である可動部と固定電極層間の電気ショートを適切に防ぐことができる。 In the present invention, it is preferable that the film thickness of the fixed electrode layer is smaller than the distance in the height direction from the surface of the protrusion to the surface of the fixed electrode layer. Thereby, even if the movable part comes into contact with the protrusion due to a strong physical quantity change or the like and further bends and deforms, an electrical short circuit between the movable part which is a movable electrode and the fixed electrode layer can be appropriately prevented.
本発明の構成によれば、可動部(可動電極)がストッパ面である突起部の表面に当接した際の、可動部と固定電極層間の電気ショートを適切に抑制できる。 According to the configuration of the present invention, it is possible to appropriately suppress an electrical short between the movable portion and the fixed electrode layer when the movable portion (movable electrode) comes into contact with the surface of the protruding portion that is the stopper surface.
図1は、本発明における第1実施形態の物理量センサの縦断面を示す模式図、図2は、本発明における第2実施形態の物理量センサの縦断面を示す模式図、図3は、本発明における第3実施形態の物理量センサの縦断面を示す模式図である。各図は、第1の基材21と、第1の基材21の下側に位置する対向部20とを分離して示している。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a longitudinal section of the physical quantity sensor of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing a longitudinal section of the physical quantity sensor of the second embodiment of the present invention, and FIG. It is a schematic diagram which shows the longitudinal cross-section of the physical quantity sensor of 3rd Embodiment. Each drawing separately shows the first base material 21 and the facing
図1に示す実施形態では、対向部20の表面(第1の基材21との対向面;上面)20aに、固定支持部22及び突起部23が突出形成されている。突起部23の表面23aは可動部34に対するストッパ面を構成する。表面23aは最も突起部22にて高い位置にある面を指す。図1に示すように、固定支持部22の最も高い表面22aと、突起部23の表面23aとは同一高さで形成される。図1に示すように、固定支持部22には表面22aよりも一段低い表面22bが形成されている。この表面22bと、突起部23に設けられた一段低い表面23bとが同一高さである。
In the embodiment shown in FIG. 1, a
図1に示すように、固定支持部22の表面22bには第1の接続金属層24がスパッタ等の既存の方法で形成されている。例えば、第1の接続金属層24はAlあるいはAl合金(AlCu,AlSiCu,AlSi,AlScCu等)で形成される。また第1の接続金属層24の下面に下地のTi層やTa層等が形成されていてもよい。また第1の接続金属層24の表面には、後記する第2の接続金属層25と同じ材料(例えばGe)の薄い表面層が形成されていてもよい。
As shown in FIG. 1, the first
図1に示す対向部20は例えばSi基材の表面に酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁層が形成された構成である。対向部20の表面20aは前記絶縁層の表面であり、絶縁層の表面をエッチングにて凹凸形状に形成する。
The facing
図1に示すように、固定支持部22と突起部23の間は凹部27となっており、凹部27の表面27aに固定電極層28が形成されている。固定電極層28はスパッタ等の既存の方法で形成される。図1に示すように、固定電極層28の表面28aは、突起部23の表面23a及び固定支持部22の表面22a,22bよりも低い位置に形成されている。
As shown in FIG. 1, a
図1に示すように、対向部20の上方に位置する第1の基材21は、アンカ部29と、アンカ部29にばね部30を介して高さ方向(Z)に変位可能に支持された可動部34とを有して構成される。
As shown in FIG. 1, the first base material 21 positioned above the facing
図1に示すように、アンカ部29の表面(対向部20と対向する対向面;下面)29aには、第2の接続金属層25が形成される。第2の接続金属層25は例えばGeである。
As shown in FIG. 1, a second
図1に示すように、対向部20側に形成された第1の接続金属層24とアンカ部29側に形成された第2の接続金属層25とを当接させた状態で加圧下で所定の加熱処理により、第1の接続金属層24と第2の接続金属層25間を共晶接合する。これによりアンカ部29と固定支持部22間が第1の接続金属層24及び第2の接続金属層25より成る接合部26を介して固定接合された状態となる。
As shown in FIG. 1, the first connecting
図1に示すように、固定電極層28と可動部34との間には高さ方向(Z)に間隔(ギャップ)C、突起部23と可動部34間には高さ方向(Z)に間隔(ギャップ)Dが夫々、形成されている。なお図1では、ギャップC,Dが対向部20と第1の基材21とを分離した状態で図示されているが、実際には、ギャップC,Dは、対向部20と第1の基材21とを接合した状態で規定される。
As shown in FIG. 1, a gap (gap) C is provided in the height direction (Z) between the fixed
図1に示す実施形態では、固定電極層28の表面28aを突起部23の表面23aよりも低い位置に形成している。これにより可動部34が下方向に変位し、可動部34が突起部23のストッパ面である表面23aに当接した状態において、可動電極である可動部34と固定電極層28の間での電気ショートを適切に抑制することが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
また図1に示すように固定電極層28の表面28aにヒロック31が生成された場合、固定電極層28の表面はヒロック31の表面31aで規定され、このとき、固定電極層28と可動部34との間の高さ方向への間隔(ギャップ)はEである。このように、ヒロック31が形成される場合でも、固定電極層28の表面であるヒロック31の表面31aが突起部23の表面23aよりも低い位置になるように規制される。なお図1に示す実施形態では、固定電極層28を第1の接続金属層24と別工程で形成することもできるし同工程で形成することもできる。
Further, as shown in FIG. 1, when the
一方、図2に示す実施形態では、固定電極層32が対向部20の固定支持部22の表面22bに形成された第1の接続金属層24よりも薄い膜厚で形成されている。
On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 2, the fixed
図2に示す実施形態では、固定電極層32を第1の接続金属層24と別工程で形成する。このとき、固定電極層32には、第1の接続金属層24と第2の接続金属層25との間の接合工程による熱処理によってもヒロックが形成されにくい材質で形成することができる。あるいは、固定電極層32を第1の接続金属層24と同じAlあるいはAl合金で形成しても固定電極層32の膜厚を薄く形成したことでヒロックの生成を適切に抑制することが可能である。図2に示す固定電極層32を、Al、Al合金(AlCu,AlSiCu,AlSi,AlScCu等)、Si,Cu,Au,Ru,Pt等で形成することができる。一例を示すと、固定電極層32をTi層(0.02μm程度)/AlCu層(0.3μm程度)の積層構造で形成できる。一方、第1の接続金属層24を例えば、Ta層(0.02μm程度)/AlCu層(0.8μm程度)/Ge層(0.03μm程度)の積層構造で形成できる。
In the embodiment shown in FIG. 2, the fixed
図2に示す実施形態では、固定電極層32の膜厚が、突起部23の表面23aと固定電極層32の表面32a間の高さ方向への間隔(ギャップF)よりも小さく形成されている。固定電極層32の膜厚を1μm以下、好ましくは0.5μm以下で形成できる。一方、ギャップFを1μm前後〜2μm程度に調整できる。
In the embodiment shown in FIG. 2, the film thickness of the fixed
これにより、可動部34が突起部23の表面23aに当接した後、更に強い物理量変化が作用等して、図2の点線Gに示すように可動部34が下方向に撓み変形しても可動部34と突起部23との接触を抑制でき電気ショートが生じるのを防止することが出来る。
As a result, after the
図3に示す実施形態でも図1,図2に示す実施形態と同様に、固定電極層32の表面32aは突起部23の表面23aよりも低い位置にある。また図3では図2と同様に固定電極層32の膜厚が第1の接続金属層24の膜厚より薄く形成されている。
In the embodiment shown in FIG. 3, the
図3では、図1,図2と違って、第1の接続金属層24を、突起部23の表面23aと同一高さ位置にある固定支持部22の表面22aに形成している。図3に示す実施形態では、固定電極層32と可動部34間のギャップCが図1,図2と同様となるように、固定支持部22と突起部23間の凹部27の掘り込み量を調整した。図3では、固定電極層32の膜厚を第1の接続金属層24の膜厚より薄く形成するとともに、突起部23の表面23aと同一高さの固定支持部22の表面22aに第1の接続金属層24を設けたことで、固定電極層32と可動部34間のギャップCはそのままで、突起部23と可動部34間の高さ方向への間隔(ギャップ)Hが図1,図2に示す実施形態よりも広がるように調整しやすい。
In FIG. 3, unlike FIGS. 1 and 2, the first
図1では、固定電極層28を第1の接続金属層24と同程度の膜厚で形成している。かかる場合、固定電極層28を接続金属層24と同じ工程で形成できるが、固定電極層28にはAlが含まれる。このため、図10で説明した比較例と同様に固定電極層28の表面28aにヒロック31が形成されやすい。したがって生成されるヒロック31の最大量を見越して凹部27を必要以上に深く形成しないと固定電極層28の表面となるヒロック31の表面31aが、突起部23の表面23aよりも低い位置にならない可能性がある。一方、固定電極層28を深い凹部27内に形成することで、可動部34と固定電極層28間のギャップCが広がりやすくなる。またヒロック31の生成量のばらつきによりギャップCのばらつきが大きくなりやすい。そのため、図1では、固定支持部22の表面に一段低い表面22bを形成し、その上に,アンカ部29との接合部26を形成することで、ギャップCの広がりをできるだけ抑制している。ギャップCが広がるとセンサ感度の低下に繋がる。
In FIG. 1, the fixed
一方、図3のように、固定電極層32を第1の接続金属層24よりも薄く形成した実施形態では、図1のように、固定電極層32の表面にヒロックが生成されない。あるいはヒロックの生成量を非常に小さくできる。よって図3の形態ではヒロックが生成したとしても、固定電極層32の表面32aが突起部23の表面23aよりも低い位置となるように、凹部27を効果的に浅く形成することができる。またヒロックの生成量が非常に小さいので、ギャップCの変動も小さく所定値に調整しやすい。このため、図3では、接合部26を固定支持部22の最も高い表面22aに形成しても、ギャップCを小さい値に適切に調整することができる。固定支持部22の表面22aは、突起部23の表面23aと同一高さである。このようにアンカ部29と固定支持部22間の接合位置が図1、図2よりも上方に移動することで、可動部34と突起部23の間のギャップHを広げることができる。
On the other hand, in the embodiment in which the fixed
以上のように可動部34と突起部23のギャップHが広がることで、可動部34の高さ方向への変位量を大きくできる。よって、可動部34が突起部23に当接した状態から元の状態に戻る際、同じばね定数での復元力を大きくすることができ、耐スティッキング性をより効果的に向上させることができる。
As described above, since the gap H between the
なお図3に示す実施形態でも、固定電極層32の膜厚が、突起部23の表面23aと固定電極層32の表面32a間のギャップFよりも小さく形成されている。
In the embodiment shown in FIG. 3, the film thickness of the fixed
図1、図2の形態でも、突起部23を削って高さを低くすれば、ギャップDを広げることができるが、かかる場合、固定電極層28の表面28aと突起部23の表面23aとが高さ方向に近づき、ギャップF(図2参照)を十分に確保できない場合がある。よって図3に示すように、接合部26が形成される固定支持部22の表面22aと突起部23の表面23aとを同一高さに規定することが好ましい。
1 and 2, the gap D can be widened by cutting the
図3に示す実施形態では、突起部23よりも低い高さの突起部33が対向部20の表面に形成されている。ここで以下の図3の説明では突起部23を第1の突起部23、突起部33を第2の突起部33とする。
In the embodiment shown in FIG. 3, a
可動部34が下方向に変位した際、ある所定以上の物理量変化を受けて、可動部34が最初に当接するのは最も高さの高い第1の突起部23の表面23aである。更に強い物理量変化が作用する等して図2で説明したように可動部34が下方向に撓み変形したとき、可動部34が高さの低い第2の突起部33の表面33aに当接する。よって、高さが異なり可動部34と当接可能な複数の突起部23,33が形成されている図3の形態では、各突起部23,33の表面23a,33aが固定電極層の表面よりも高い位置にあることが必要である。
When the
図1ないし図3に示す実施形態は例えば図4に示す物理量センサに適用される。
図4に示すように物理量センサは、対向部40と第1の基材41とを備える。図4に示すように、対向部40を構成するシリコン等で形成された第2の基板42の表面42aには、酸化シリコン等の絶縁下地層43が形成されている。図4に示すように、酸化シリコン層43の表面43aには、内部配線層44が形成されている。The embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is applied to the physical quantity sensor shown in FIG. 4, for example.
As shown in FIG. 4, the physical quantity sensor includes a facing
図4に示すように内部配線層44上から絶縁下地層43上にかけて絶縁層45が形成される。絶縁層45には内部配線層44と対向する位置に貫通孔46,47が形成される。
As shown in FIG. 4, an insulating
図4に示すように絶縁層45の表面には第1の基材41を構成するアンカ部48及び枠体部49と対向する位置に突出形状の固定支持部50,51が形成される。
As shown in FIG. 4, protruding fixed
また図4に示すように絶縁層45の表面には突起部52が形成される。突起部52は可動部53と高さ方向で対向する位置に形成され、表面52aは可動部53に対するストッパ面を構成している。
Further, as shown in FIG. 4, a
図4に示すように、対向部40の上方に設けられた第1の基材41は、アンカ部48、アンカ部48にばね部63を介して連結された可動部53、及び枠体部49を有して構成される。枠体部49は可動部53の周囲を囲む枠形状である。
As shown in FIG. 4, the
図4に示すように、アンカ部48と固定支持部50との間は第1の接続金属層54と第2の接続金属層55からなる接合部56により接合されている。同様に、枠体部49と固定支持部51との間も第1の接続金属層54と第2の接続金属層55からなる接合部57により接合されている。
As shown in FIG. 4, the
図4に示すように、第1の基材41の上面は、酸化絶縁層(儀性層)58を介して支持基材59に固定支持される。第1の基材41、酸化絶縁層58及び支持基材59によりSOI(Silicon on Insulator)基板を構成することが出来る。支持基材59はシリコンで形成される。
As shown in FIG. 4, the upper surface of the
図4に示すように、絶縁層45の表面に形成された固定支持部51及び突起部52よりも凹んだ凹部60に固定電極層61が形成される。固定電極層61は、枠体部49の内側であって絶縁層45に形成された貫通孔46を介して内部配線層44と電気的に接続されている。また、枠体部49の外側では、電極パッド62が絶縁層45に形成された貫通孔47を介して内部配線層44と電気的に接続されている。
As shown in FIG. 4, the fixed
図4に示す実施形態でも、固定電極層61の表面61aは突起部52の表面52a及び各固定支持部50,51の表面50a,51aよりも低い位置に形成されている。また図4の実施形態では、固定電極層61の膜厚は第1の接続金属層54よりも薄く形成され、また、第1の接続金属層54が形成される固定支持部50の表面50a,51aと突起部52の表面52aは同一高さになっている。また、固定電極層61の膜厚は、突起部52の表面52aから固定電極層61の表面61aまでの高さ方向への間隔(ギャップ)Hよりも小さい。
Also in the embodiment shown in FIG. 4, the
あるいは、図1ないし図3に示す実施形態は図5に示す物理量センサに適用される。
図5に示す物理量センサは、長方形の長辺70a,70bおよび短辺70c,70dで囲まれた外枠部分が可動部71である。Alternatively, the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is applied to the physical quantity sensor shown in FIG.
In the physical quantity sensor shown in FIG. 5, the outer frame portion surrounded by the rectangular
図5に示すように可動部71の内側には、2本の支持連結体72,73が設けられている。支持連結体72,73の平面形状はクランク状で形成されている。
As shown in FIG. 5, two
図5に示すように第1支持連結体72は、前方(X1)に延びる第1連結腕72aと、後方(X2)に延びる脚部72bとが一体に形成されている。また図5に示すように第2支持連結体73は、後方(X2)に延びる第1連結腕73aと、前方(X1)に延びる脚部73bとが一体に形成されている。
As shown in FIG. 5, the 1st
図5に示すように、可動部71の内側には、第1のアンカ部74、第2のアンカ部75及び第3のアンカ部76がY1−Y2方向に間隔を空けて並設されている。
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、第1支持連結体72の第1連結腕72aと可動部71とがばね部80aにおいて回動自在に連結されており、第2支持連結体73の第1連結腕73aと可動部71とがばね部80bにおいて回動自在に連結されている。
As shown in FIG. 5, the
更に、第1支持連結体72は、ばね部81a,81bにおいて回動自在に連結されている。また図5に示すように、第2支持連結体73は、ばね部82a,82bにおいて回動自在に連結されている。
Furthermore, the 1st
また図5に示すように、第2連結腕83及び第2連結腕84が設けられている。第2連結腕83,84は可動部71の内側に形成される。
Further, as shown in FIG. 5, a second connecting
図5に示すように第2連結腕83と可動部71とは、ばね部85aにおいて、回動自在に連結されている。また、第2連結腕84と可動部71とは、ばね部85bにおいて、回動自在に連結されている。また図5に示すように、第2連結腕83とアンカ部75とは、ばね部87aにおいて、回動自在に連結されている。また第2連結腕84とアンカ部76とは、ばね部87bにおいて、回動自在に連結されている。
As shown in FIG. 5, the
更に図5に示すように、第1連結腕72aと第2連結腕83との間がばね部88aを介して連結されている。また図5に示すように、第1連結腕73aと第2連結腕84との間がばね部88bを介して連結されている。
Further, as shown in FIG. 5, the first connecting
図5に示す物理量センサでは、高さ方向に作用する物理量変化により図6ないし図8に示すように可動部71が高さ方向(Z)に変位する。このとき、可動部71の変位方向と反対方向に脚部72b,73bが高さ方向(Z)に変位する。
In the physical quantity sensor shown in FIG. 5, the
よって図9(a)に示すように、対向部90の表面には脚部72b,73bに当接する突起部91と、図9(b)に示すように可動部71に当接する突起部92の双方を設けることが出来る。突起部91の表面91aは脚部72b,73bに対するストッパ面であり、突起部92の表面92aは可動部71に対するストッパ面である。図9に示すように対向部90の表面には突起部91,92やアンカ部74〜76と対向する位置に設けられた固定支持部(図示せず)以外の部分に形成された凹部94に固定電極層93が形成されている。そして、固定電極層93の表面93aは、可動部71が当接可能な突起部92の表面92aより低い位置に形成される。
Therefore, as shown in FIG. 9 (a), on the surface of the facing
図5に示す物理量センサに対して、図3に示す実施形態を適用すると、図1,図2の実施形態に比べてギャップHを広く設定しやすく、したがって可動部71及び脚部72b,73bの高さ方向への変位量を大きくすることができる。このため、ばね定数が同じであっても、図9の状態から元の静止状態に戻る際の復元力を大きくでき耐スティッキング性を効果的に向上させることが可能となる。復元力が図1の形態に比べて図3の形態とすることで、1.5倍〜2倍程度に大きくできることがわかった。
If the embodiment shown in FIG. 3 is applied to the physical quantity sensor shown in FIG. 5, the gap H can be easily set wider than the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and accordingly, the
本実施形態は加速度センサ、角速度センサ、衝撃センサ等、物理量センサ全般に適用可能である。 The present embodiment can be applied to all physical quantity sensors such as an acceleration sensor, an angular velocity sensor, and an impact sensor.
20、40 対向部
21、41 第1の基材
22、50、51 固定支持部
22a、22b、50a、51a 固定支持部の表面
23、33、52 突起部
23a、33a、52a 突起部の表面
24、54 第1の接続金属層
25、55 第2の接続金属層
26、56、57 接合部
27 凹部
28、32、61 固定電極層
28a、32a 固定電極層の表面
29、48 アンカ部
30 ばね部
31 ヒロック
31a ヒロックの表面
34、53、71 可動部
44 内部配線層
45 絶縁層
36、47 貫通孔
49 枠体部20, 40 Opposing
Claims (5)
前記突起部は前記対向部の表面から突出しており、前記突起部の表面よりも凹んだ前記対向部の表面に前記固定電極層が配置されており、前記突起部の表面は、前記固定電極層の表面よりも高さ方向に突出していることを特徴とする物理量センサ。An anchor part, a base material having a movable part supported by the anchor part so as to be displaceable in a height direction via a spring part, and fixedly supporting the anchor part facing the base material in the height direction. A facing portion opposed to the movable portion at an interval in the height direction; a fixed electrode layer formed on a surface of the facing portion facing the movable portion; and a projection portion whose surface is a stopper surface for the movable portion; A fixed support portion provided on a surface of the facing portion facing the anchor portion, and a joint portion made of a metal layer that joins between the fixed support portion and the anchor portion,
The protruding portion protrudes from the surface of the facing portion, the fixed electrode layer is disposed on the surface of the facing portion that is recessed from the surface of the protruding portion, and the surface of the protruding portion is the fixed electrode layer A physical quantity sensor that protrudes in a height direction from the surface of the sensor.
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