JPWO2018056147A1 - センサ - Google Patents

Abstract

この加速度センサ（１００）は、基板（３０）と、基板（３０）と支持部材（５０）とを接合する接合部材（９０）とを備え、接合部材（９０）は、平面視において、第１センサ素子（１１）が配置されている第１領域（Ｒ１）と第２センサ素子（１２）が配置されている第２領域（Ｒ２）とに跨る領域（Ｒ３）に配置されている。

Description

この発明は、センサに関し、特に、第１センサ素子の検出値と第２センサ素子の検出値との差分値を出力するセンサに関する。

従来、第１センサ素子の検出値と第２センサ素子の検出値との差分値を出力するセンサが知られている。このようなセンサは、たとえば、特表２０１４−５３４４１９号公報に開示されている。

特表２０１４−５３４４１９号公報には、上側グループ、および、下側グループを備える加速度計が開示されている。上側グループおよび下側グループは、固定フィンガと可動フィンガとを含む。また、上側グループおよび下側グループは、同一の基板上に配置されている。そして、この加速度計は、上側グループの静電容量と下側グループの静電容量との差を検出して、加速度計に加えられた加速度に対応する出力値を出力するように構成されている。

特表２０１４−５３４４１９号公報に記載のような従来の加速度計では、基板は、基板を支持するための支持部材の上に配置されている。そして、基板と支持部材とは、基板の支持部材側表面の全体に設けられた接合剤により接合されている。

特表２０１４−５３４４１９号公報

しかしながら、特表２０１４−５３４４１９号公報に記載のような従来の加速度計では、熱膨張率が互いに異なる異種材料同士（基板および支持部材）が接合されているため、一方側（支持部材）から他方側（基板）へ伝達される歪みに起因して加速度計の出力値に変動（バイアスやドリフト等）が生じる。したがって、従来、熱膨張率が互いに異なる異種材料同士を接合することに起因して、加速度計（センサ）としての性能が低下するという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、基板と支持部材とを接合することに起因したセンサとしての性能の低下を抑制することが可能なセンサを提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面によるセンサは、第１センサ素子の検出値と、第１センサ素子とは別個に設けられた第２センサ素子の検出値との差分値を出力するセンサであって、第１センサ素子および第２センサ素子とが配置されている基板と、基板を支持する支持部材と、基板と支持部材との間に設けられ、基板と支持部材とを接合する接合部材とを備え、接合部材は、平面視において、基板よりも小さい領域で、かつ、第１センサ素子が配置されている基板の第１領域と第２センサ素子が配置されている基板の第２領域とに跨る領域に配置されている。

この発明の一の局面によるセンサでは、上記のように、接合部材を、平面視において、基板よりも小さい領域で、かつ、第１センサ素子が配置されている基板の第１領域と第２センサ素子が配置されている基板の第２領域とに跨る領域に配置する。これにより、接合部材を平面視において基板の全体領域に配置する場合に比べて、接合部材の配置領域が小さくなる分、接合部材を介して支持部材から基板に伝達される歪み（熱膨張歪み）によるセンサとしての性能の低下を抑制することができる。また、接合部材を、平面視において、第１領域と第２領域とに跨る領域に配置することにより、第１センサ素子の検出値と第２センサ素子の検出値との差分値において、第１センサ素子の検出値に対する熱膨張歪みの影響と、第２センサ素子の検出値に対する熱膨張歪みの影響とが互いに打消されるので、異種材料同士（基板および支持部材）を接合することに起因するセンサとしての性能の低下をより抑制することができる。

上記一の局面によるセンサにおいて、好ましくは、接合部材は、台座部と、台座部の表面に配置されている接着層とを含む。ここで、接合部材を樹脂接着剤のみから構成する場合、樹脂接着剤の量のばらつきや、樹脂接着剤の塗布時の樹脂接着剤の形状（変形具合）のばらつきに起因して、接合部材の配置領域にばらつきが生じる。このため、接合部材の配置領域のばらつきに起因して、センサの性能にばらつきが生じる場合がある。これに対して、本発明では、接合部材に、台座部と、台座部の表面に配置されている接着層とを設ける。これにより、台座部は、樹脂接着剤とは異なり、配置時の形状の変化が小さい分、形状のばらつきが小さくなるので、その分、接合部材の形状のばらつきを抑制することができる。また、接合部材を樹脂接着剤のみから構成する場合に比べて、台座部を設ける分、接着層の厚み（量）を小さくすることができるので、これによっても、接着層の量や形状のばらつきを抑制することができる。これらの結果、センサの性能のばらつきを抑制することができる。

この場合、好ましくは、接着層の厚みは、台座部の厚みよりも小さい。このように構成すれば、接着層の厚みを、より小さくすることができるので、接着層の量や形状のばらつきを、さらに抑制することができる。

上記台座部の表面に配置されている接着層を含む接合部材を備えるセンサにおいて、好ましくは、接着層は、３０Ｐａ・ｓ以下の粘度を有するエポキシ系樹脂または３０Ｐａ・ｓ以下の粘度を有するアクリル系樹脂のうちのいずれか一方を含む。ここで、接合部材を、比較的高い（３０Ｐａ・ｓより大きい）粘度を有するシリコーン樹脂により構成する場合には、粘度が高いことに起因して、塗布量の調節が容易でない場合や、濡れ性が悪く塗布領域のばらつきが大きくなる場合がある。また、シリコーン樹脂は、応力変曲点が−３０℃以上−１０℃以下の範囲内にある。また、一般的なセンサの使用温度範囲は、たとえば、−４０℃以上１２５℃以下である。この使用温度範囲内でセンサを使用する場合、シリコーン樹脂の応力特性の変化が生じ、センサの性能の低下の要因となる場合がある。これに対して、本発明では、接着層に、３０Ｐａ・ｓ以下の粘度を有するエポキシ系樹脂または３０Ｐａ・ｓ以下の粘度を有するアクリル系樹脂のうちのいずれか一方を設ける。これにより、接着層の粘度を低くすることができるので、塗布量の調節を容易に行うことができる。また、接着層を、台座部上に濡れ広がるように配置することができるので、塗布領域のばらつきを比較的形状のばらつきが小さい台座部の形状のばらつき程度に抑制することができる。また、エポキシ系樹脂のガラス転移点（応力特性が変化する点）は、１２５℃を超える温度（約１５８℃）であり、上記した使用温度範囲外である。その結果、シリコーン樹脂を用いる場合と異なり、使用温度範囲内で、接合部材の応力特性が変化するのを抑制することができる。

上記台座部の表面に配置されている接着層を含む接合部材を備えるセンサにおいて、好ましくは、台座部は、基板の構成材料と同一の材料を含む。このように構成すれば、台座部に含まれる材料の線膨張係数と基板の構成材料の線膨張係数とを略同一にすることができるので、線膨張係数が異なることに起因した接合部材の熱膨張歪みを効果的に抑制することができる。

上記一の局面によるセンサにおいて、好ましくは、接合部材は、平面視において、略円形状を有するように構成されている。ここで、接合部材を、平面視において、矩形形状等の角部を有する形状に構成した場合、この角部に応力が集中しやすくなる。この点を考慮して、本発明では、接合部材を、平面視において、略円形状を有するように構成するので、接合部材に角部が形成されないことにより、応力集中を抑制することができる。

上記一の局面によるセンサにおいて、好ましくは、接合部材は、平面視において、第１領域と第２領域との中間点を通り、かつ、第１センサ素子と第２センサ素子との配列方向に直交する線分に対して線対称に形成されている。このように構成すれば、接合部材の第１領域に配置される部分と第２領域に配置される部分とが、線対称に構成されるので、第１センサ素子へ伝達される歪みの影響と、第２センサ素子へ伝達される歪みの影響とを、より均等にすることができる。

この場合、好ましくは、第１センサ素子は、第１センサ素子を基板に固定するための第１固定部を含み、第２センサ素子は、線分に対して第１固定部と線対称に形成され、第２センサ素子を基板に固定するための第２固定部を含み、接合部材は、平面視において、第１固定部と第２固定部との中間点を含む、第１領域と第２領域とに跨る領域に配置されている。ここで、熱膨張歪みは、基板を介して、第１センサ素子の第１固定部および第２センサ素子の第２固定部に伝達される。この点に着目して、本発明では、上記のように構成することにより、第１固定部へ伝達される歪み（熱膨張歪み）の影響と、第２固定部へ伝達される歪みの影響とを均等にすることができる。その結果、第１センサ素子へ伝達される歪みの影響と、第２センサ素子へ伝達される歪みの影響とを、より確実に、均等にすることができる。

上記一の局面によるセンサにおいて、好ましくは、第１センサ素子および第２センサ素子は、ＭＥＭＳとして構成されており、それぞれ、第１固定電極指と第１可動電極指とを有する第１櫛歯電極を含む。このように構成すれば、第１櫛歯電極により加速度を検出することができる。また、歪み（熱膨張歪み）の影響を受けやすい第１櫛歯電極を有するＭＥＭＳセンサに、歪みに起因したセンサとしての性能の低下を抑制することが可能な本発明を適用することは、特に効果的である。なお、本願明細書では、ＭＥＭＳとは、微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を意味するものとして記載している。

この場合、好ましくは、第１センサ素子および第２センサ素子は、基板の長手方向の一方側の部分に配置されており、第２固定電極指と第２可動電極指とを有する第２櫛歯電極を含み、基板の長手方向の他方側の部分に配置されている第３センサ素子をさらに備え、第１櫛歯電極の第１固定電極指および第１可動電極指は、基板の長手方向に沿って延びるように形成されており、第２櫛歯電極の第２固定電極指および第２可動電極指は、基板の短手方向に沿って延びるように形成されており、基板の長手方向の一方側の部分と支持部材とは、接合部材を介して接合されているとともに、基板の長手方向の他方側の部分と支持部材とは、接合部材を介さずに離間して配置されている。

ここで、支持部材の熱膨脹に起因して基板が応力を受けた場合に、基板を短手方向の一方側から見た場合、接合部材により接合されている部分（基板の長手方向の一方側の部分）は、接合部材に拘束されるため、接合部材を介して当該基板に伝わる支持部材の熱膨脹の歪みにより湾曲される一方、接合部材により接合されている部分以外の部分（基板の長手方向の他方側の部分）は、略直線状に変形（傾斜）する（図２１参照）。したがって、第１センサ素子（たとえば、図２０の符号１２２１）および第２センサ素子（たとえば、図２０の符号１２２２）の第１櫛歯電極を基板の短手方向に沿って延びるように形成した場合には、湾曲に伴って第１固定電極指と第１可動電極指との間隔が変化してしまい検出値のバイアスやドリフトの原因となる。なお、支持部材が熱収縮した場合には、接合部材および基板の接合部材に拘束される部分は、図２１に示す方向とは逆方向に湾曲され、接合部材により接合されている部分以外の部分は、図２１の矢印Ｚ２方向側に略直線状に変形（傾斜）する。

この点を考慮して、本発明では、第１センサ素子および第２センサ素子の第１櫛歯電極を、基板の長手方向に沿って延びるように形成する。これにより、上記の基板の湾曲および基板の第３センサ素子が配置されている部分の傾斜が生じた場合でも、第１固定電極指と第１可動電極指との間隔は変化しないので、第１センサ素子および第２センサ素子の性能の低下を抑制することができる。また、第３センサ素子は、基板の短手方向に沿って延びる第２櫛歯電極を有する一方、本発明では、第３センサ素子は、支持部材と接合部材を介さずに離間して配置されている基板の部分に配置されている。これにより、支持部材の熱膨脹に起因して基板に応力が掛かった場合でも、第３センサ素子が配置されている基板の部分（基板の長手方向の他方側の部分）は、略直線状に変形（傾斜）するため、第２固定電極指と第２可動電極指との間隔は変化しない。その結果、第３センサ素子の性能の低下を抑制することができる。これらの結果、第１センサ素子、第２センサ素子、および、第３センサ素子の性能の低下を抑制しながら、２軸方向の検出値を取得することができる。

上記基板の長手方向の一方側の部分に配置されており基板の長手方向に沿って延びる第１固定電極指および第１可動電極指を備えるセンサにおいて、好ましくは、第１センサ素子および第２センサ素子は、基板の長手方向の一方側の部分において、基板の短手方向に並列して配列されている。

ここで、第１センサ素子および第２センサ素子を、基板の長手方向の一方側の部分に配置した場合には、たとえば、接合部材により基板が拘束される位置（以下「拘束位置」）と長手方向の一方側の基板の部分の重心との距離と、拘束位置と長手方向の他方側の基板の部分の重心との距離との間に差異が生じる。このため、この距離の差異に起因して、接合部材が配置されている基板の領域に長手方向の一方側から加わるモーメントの大きさと他方側から加わるモーメントの大きさとの間に差異が生じる。これらの結果などから、接合部材が配置されている基板の領域内においても、長手方向の一方側と他方側とで、歪みの大きさ（第１固定電極指と第１可動電極指との間隔の変形量）に差異が生じる。

図２０および図２２に示すように、第１センサ素子および第２センサ素子を、長手方向に並列して配置した場合には、接合部材が配置されている基板の領域内において、長手方向の一方側（たとえば、第１センサ素子側）と他方側（たとえば、第２センサ素子側）とで、変形量（歪み）に差異が生じる。このため、第１センサ素子の検出値と第２センサ素子の検出値との差分値を取得した場合でも、この変形量の差異は打ち消されない。

さらに、図２２に示すように、基板の長手方向に延びる第１固定電極指と第１可動電極指とを備える第１センサ素子および第２センサ素子を、長手方向に並列して配置した場合には、第１センサ素子の検出軸の位置と、第２センサ素子の検出軸の位置とが長手方向にずれる（２つの軸になる）ため、この検出軸のずれに伴い、検出精度が低下する場合がある。

この点に対して、本発明では、第１センサ素子および第２センサ素子は、基板の長手方向の一方側の部分において、基板の短手方向に並列して配列されている。これにより、接合部材が配置されている基板の領域内において、長手方向の一方側と他方側とで、歪みの大きさに差異が生じた場合でも、基板の短手方向に並列して配列されている第１センサ素子の検出値と第２センサ素子の検出値との差分値を取得することにより、長手方向の一方側と他方側との歪みの影響は打ち消されるので、センサとしての性能が低下するのを抑制することができる。また、第１センサ素子の検出軸の位置と、第２センサ素子の検出軸の位置とを一致させる（１つの軸にする）ことができるので、検出精度を向上させることができる。

本発明によれば、上記のように、基板と支持部材とを接合することに起因したセンサとしての性能の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態による加速度センサの一部の構成を示した平面図である。 本発明の一実施形態による加速度センサの構成を示した模式的な断面図（１）である。 本発明の一実施形態による加速度センサの構成を示した模式的な断面図（２）である。 本発明の一実施形態による加速度センサのＹ軸センサ素子の構成を示した平面図である。 本発明の一実施形態による加速度センサのＸ軸センサ素子の構成を示した平面図である。 本発明の一実施形態による加速度センサの制御回路の構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態による加速度センサの接合部材の構成を示した断面図である。 本発明の一実施形態による加速度センサの接合部材の配置方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態の第１変形例による慣性センサの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態の第２変形例による接合部材の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態の第３変形例による接合部材の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態の第４変形例による接合部材の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態の第５変形例による接合部材の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態の第６変形例による接合部材の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態の第７変形例による加速度センサの構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態の第８変形例による加速度センサの構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態の第８変形例による加速度センサの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態の第９変形例による加速度センサの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態の第１０変形例による加速度センサの構成を示す断面図である。 比較例による加速度センサの構成を示す断面図である。 比較例による加速度センサの構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態の第１１変形例による加速度センサの構成を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［本実施形態の構成］
図１〜図７を参照して、本実施形態による加速度センサ１００の構成について説明する。本実施形態では、加速度センサ１００は、２軸方向（Ｘ軸に沿った方向およびＹ軸に沿った方向）の加速度を検出可能な電子部品として構成されている。

（加速度センサの全体構成）
図１に示すように、加速度センサ１００は、ＭＥＭＳの慣性センサ素子としてのＹ軸センサ素子１０およびＸ軸センサ素子２０を含む。なお、本願明細書では、ＭＥＭＳとは、微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を意味するものとして記載している。なお、Ｘ軸センサ素子２０は、請求の範囲の「第３センサ素子」の一例である。

そして、Ｙ軸センサ素子１０は、第１Ｙ軸センサ素子１１と、第１Ｙ軸センサ素子１１とは別個に設けられ、第１Ｙ軸センサ素子１１の矢印Ｙ２方向側に配置された第２Ｙ軸センサ素子１２とを含む。そして、第１Ｙ軸センサ素子１１と第２Ｙ軸センサ素子１２とは、それぞれ、Ｙ軸に沿った方向（以下、Ｙ軸方向）の加速度を検出するように構成されている。なお、第１Ｙ軸センサ素子１１は、請求の範囲の「第１センサ素子」の一例である。また、第２Ｙ軸センサ素子１２は、請求の範囲の「第２センサ素子」の一例である。

また、Ｘ軸センサ素子２０は、第１Ｘ軸センサ素子２１と、第１Ｘ軸センサ素子２１とは別個に設けられ、第１Ｘ軸センサ素子２１の矢印Ｘ２方向側に配置された第２Ｘ軸センサ素子２２とを含む。そして、第１Ｘ軸センサ素子２１と第２Ｘ軸センサ素子２２とは、それぞれ、Ｘ軸に沿った方向（以下、Ｘ軸方向）の加速度を検出するように構成されている。

また、加速度センサ１００は、基板３０を備える。そして、矢印Ｚ１方向側から見て（平面視において）、基板３０の矢印Ｘ１方向側の部分である部分Ｐ１には、Ｙ軸センサ素子１０が配置されており、基板３０の矢印Ｘ２方向側の部分である部分Ｐ２には、Ｘ軸センサ素子２０が配置されている。

また、図２に示すように、加速度センサ１００は、制御回路４０とパッケージベース５０とを備える。パッケージベース５０は、基板３０と制御回路４０とを支持するように構成されている。そして、制御回路４０は、基板３０、Ｙ軸センサ素子１０およびＸ軸センサ素子２０から離間して配置されている。また、制御回路４０は、Ｙ軸センサ素子１０およびＸ軸センサ素子２０と、金からなるワイヤ４１を介して接続されている。なお、パッケージベース５０は、請求の範囲の「支持部材」の一例である。

ここで、本実施形態では、図１および図２に示すように、加速度センサ１００は、基板３０とパッケージベース５０との間に設けられ、基板３０とパッケージベース５０とを接合する接合部材９０を備える。そして、接合部材９０は、図１に示すように、平面視において、基板３０よりも小さい領域で、かつ、第１Ｙ軸センサ素子１１が配置されている基板３０の第１領域Ｒ１と第２Ｙ軸センサ素子１２が配置されている基板３０の第２領域Ｒ２とに跨る領域である領域Ｒ３に配置されている。すなわち、領域Ｒ３は、平面視において、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２にオーバーラップするように設けられている。

なお、図１に示すように、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、および、領域Ｒ３とは、平面視において、第１Ｙ軸センサ素子１１、第２Ｙ軸センサ素子１２、および、接合部材９０が配置されている位置を囲む基板３０の領域（図１の点線部分の内側領域）である。

すなわち、図３に示すように、本実施形態では、基板３０の部分Ｐ１とパッケージベース５０とは、接合部材９０を介して接合されているとともに、基板３０の部分Ｐ２とパッケージベース５０とは、接合部材９０を介さずに離間して配置されている。

（基板の構成）
基板３０は、図２に示すように、３層構造を有する。具体的には、基板３０は、Ｙ軸センサ素子１０およびＸ軸センサ素子２０が配置されているシリコン層３１と、シリコン層３１のパッケージベース５０側（矢印Ｚ２方向側）に配置されている下部ガラス層３２と、シリコン層３１の矢印Ｚ１方向側に配置されている上部ガラス層３３とを含む。

詳細には、下部ガラス層３２および上部ガラス層３３は、シリコン層３１を挟むように配置されている。そして、図１に示すように、シリコン層３１は、平面視において、Ｙ軸センサ素子１０およびＸ軸センサ素子２０をそれぞれ囲むように枠形状に形成されている。そして、下部ガラス層３２とシリコン層３１との境界部分の少なくとも一部（たとえば、枠形状の部分）、および、上部ガラス層３３とシリコン層３１との境界部分の少なくとも一部（たとえば、枠形状の部分）は、陽極接合により接合されている。

また、下部ガラス層３２および上部ガラス層３３は、たとえば、ホウケイ酸ガラス（具体的には、パイレックス（登録商標）ガラスやテンパックスガラス等）を含む。そして、下部ガラス層３２および上部ガラス層３３と、シリコン層３１とは、それぞれ、３ｐｐｍ／Ｋ以上４ｐｐｍ／Ｋ以下の線膨張係数を有する。

また、図１に示すように、基板３０は、矢印Ｚ１方向側から見て、略長方形形状を有するように形成されている。たとえば、基板３０は、Ｘ軸方向に、長手方向に延びる長辺３０ａを有し、Ｙ軸方向に、短手方向に延びる短辺３０ｂを有する。そして、矢印Ｚ１方向側から見て、枠形状のシリコン層３１の内側で、かつ、基板３０の長手方向の一方側の部分Ｐ１に、Ｙ軸センサ素子１０が配置されている。また、矢印Ｚ１方向側から見て、シリコン層３１の内側で、かつ、基板３０の長手方向の他方側の部分Ｐ２に、Ｘ軸センサ素子２０が配置されている。

また、Ｙ軸センサ素子１０およびＸ軸センサ素子２０は、たとえば、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈ）技術等により、シリコン（バルクシリコン）をエッチングすることにより形成することが可能である。すなわち、Ｙ軸センサ素子１０およびＸ軸センサ素子２０は、シリコンを含む。

そして、下部ガラス層３２および上部ガラス層３３と、シリコン層３１とは、Ｙ軸センサ素子１０およびＸ軸センサ素子２０が配置されている基板３０の内部空間を大気圧で密閉するように形成されている。詳細には、図１に示すように、Ｙ軸センサ素子１０およびＸ軸センサ素子２０は、周囲が枠状のシリコン層３１に覆われているとともに、下部ガラス層３２および上部ガラス層３３と挟まれるように、密閉されている。

（Ｙ軸センサ素子およびＸ軸センサ素子の構成）
図４に示すように、第１Ｙ軸センサ素子１１は、第１Ｙ軸櫛歯電極６０を含む。第１Ｙ軸櫛歯電極６０は、ＭＥＭＳ素子として構成されており、固定電極本体６１と、プルーフマス６２（試験質量）と、支持体６３と、装着脚６４とを含む。また、本実施形態では、第１Ｙ軸櫛歯電極６０は、複数の固定電極指６５と複数の可動電極指６６とを有する。そして、第１Ｙ軸センサ素子１１および第２Ｙ軸センサ素子１２は、共通する検出軸Ｃ１００を有する。なお、固定電極本体６１および支持体６３は、請求の範囲の「第１固定部」の一例である。また、第１Ｙ軸櫛歯電極６０は、請求の範囲の「第１櫛歯電極」の一例である。また、固定電極指６５は、請求の範囲の「第１固定電極指」の一例である、また、可動電極指６６は、請求の範囲の「第１可動電極指」の一例である。

具体的には、複数（図４の例では、１２本）の固定電極指６５は、固定電極本体６１から基板３０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿った方向の両側に、片持ちの梁状に、延びるように形成されている。また、複数（たとえば、１０本）の可動電極指６６は、プルーフマス６２から基板３０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿った方向に、固定電極本体６１側に向かって、片持ちの梁状に、延びるように形成されている。そして、複数の固定電極指６５と複数の可動電極指６６とは、互いにＹ軸方向に隙間を形成した状態で、互いに歯合するように配置されている。これにより、第１Ｙ軸櫛歯電極６０は、キャパシタを構成する。また、固定電極指６５は、Ｙ軸方向の両側に隣接する可動電極指６６のうちの矢印Ｙ１方向側の可動電極指６６よりも、矢印Ｙ２方向側の可動電極指６６に近接して配置されている。なお、図４では、複数の固定電極指６５と複数の可動電極指６６の一部のみ符号を付している。

固定電極本体６１および支持体６３は、第１Ｙ軸センサ素子１１を基板３０に固定する（取り付ける）ための固定部（アンカー）としての機能を有する。すなわち、固定電極本体６１および支持体６３は、下部ガラス層３２および上部ガラス層３３の少なくとも一方に接合（たとえば、陽極接合）されて固定されている。たとえば、固定電極本体６１および支持体６３は、Ｙ軸方向に並列して配置されている。

また、支持体６３は、第１Ｙ軸櫛歯電極６０のうちのＹ軸方向の端部６０ａ側（矢印Ｙ１方向側）に設けられている。そして、プルーフマス６２は、第１Ｙ軸センサ素子１１のＸ軸方向の両端において、Ｙ軸方向に延びるように設けられている。そして、プルーフマス６２は、矢印Ｚ１方向側から見て、Ｕ字形状に形成されており、プルーフマス６２と装着脚６４とによって、枠形状が構成されている。

また、装着脚６４は、支持体６３とプルーフマス６２との間を接続するように配置されている。そして、装着脚６４は、プルーフマス６２がＹ軸方向に移動可能に変形するように構成されている。これにより、プルーフマス６２と複数の可動電極指６６とが共に、慣性により移動可能に構成されている。また、固定電極本体６１および支持体６３は、図２に示すように、端子３４およびワイヤ４１を介して、制御回路４０に接続されている。なお、図１では、端子３４およびワイヤ４１の図示を省略している。

そして、図４に示すように、矢印Ｚ１方向側から見て、第１Ｙ軸センサ素子１１と第２Ｙ軸センサ素子１２とは、線分Ｃ１に対して、互いに略線対称に形成されている。ここで、線分Ｃ１は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との中間点Ｃ２を通り、かつ、第１Ｙ軸センサ素子１１と第２Ｙ軸センサ素子１２との配列方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（Ｘ軸方向）に沿って延びる線分である。たとえば、中間点Ｃ２は、第１領域Ｒ１の幾何学的重心位置Ｇ１と第２領域Ｒ２の幾何学的重心位置Ｇ２との中間点である。また、第１Ｙ軸センサ素子１１と第２Ｙ軸センサ素子１２とは、Ｙ軸方向に沿って隣接して配置されており、線分Ｃ１は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との境界線を構成する。

具体的には、第２Ｙ軸センサ素子１２は、線分Ｃ１に対して、第１Ｙ軸櫛歯電極６０に線対称に形成されている第２Ｙ軸櫛歯電極７０を有する。すなわち、第２Ｙ軸櫛歯電極７０は、ＭＥＭＳ素子として構成されており、固定電極本体７１と、プルーフマス７２と、支持体７３と、装着脚７４と、複数の固定電極指７５と、複数の可動電極指７６とを有する。なお、第２Ｙ軸櫛歯電極７０は、請求の範囲の「第１櫛歯電極」の一例である。なお、固定電極本体７１および支持体７３は、請求の範囲の「第２固定部」の一例である。また、固定電極指７５は、請求の範囲の「第１固定電極指」の一例である、また、可動電極指７６は、請求の範囲の「第１可動電極指」の一例である。

そして、第２Ｙ軸センサ素子１２の固定電極本体７１と、プルーフマス７２と、支持体７３と、装着脚７４と、複数の固定電極指７５と、複数の可動電極指７６とは、線分Ｃ１に対して、第１Ｙ軸センサ素子１１の固定電極本体６１と、プルーフマス６２と、支持体６３と、装着脚６４と、複数の固定電極指６５と、複数の可動電極指６６とに、それぞれ、線対称に形成されている。これにより、中間点Ｃ２は、固定電極本体６１と固定電極本体７１との中間点で、かつ、支持体６３と支持体７３との中間点と一致する。また、プルーフマス６２およびプルーフマス７２は、一体的に形成されており、矢印Ｚ１方向側から見て、Ｈ字形状を有するように形成されている。

また、図５に示すように、Ｘ軸センサ素子２０は、矢印Ｚ１方向側から見て、Ｙ軸センサ素子１０が中間点Ｃ２を中心にして、９０度の回転角度で回転された形状を有する。なお、Ｘ軸センサ素子２０の中間点をＣ３とする。そして、Ｘ軸センサ素子２０は、第１Ｘ軸センサ素子２１と、第２Ｘ軸センサ素子２２とを含む。また、第１Ｘ軸センサ素子２１は、基板３０の短手方向（Ｙ軸方向）に沿って延びる固定電極指８５ａおよび可動電極指８６ａを有する第１Ｘ軸櫛歯電極８０ａを含む。また、第１Ｘ軸センサ素子２１は、第１Ｘ軸櫛歯電極８０ａに長手方向に隣接して配置され、基板３０の短手方向（Ｙ軸方向）に沿って延びる固定電極指８５ｂおよび可動電極指８６ｂを有する第２Ｘ軸櫛歯電極８０ｂを含む。

（制御回路の構成）
図６に示すように、制御回路４０は、集積回路（たとえば、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）として構成されている。ここで、本実施形態では、制御回路４０は、第１Ｙ軸センサ素子１１の検出値Ｖ１１と、第２Ｙ軸センサ素子１２の検出値Ｖ１２との差分値Ｖｄｙを出力するように構成されている。また、制御回路４０は、第１Ｘ軸センサ素子２１の検出値Ｖ２１と、第２Ｘ軸センサ素子２２の検出値Ｖ２２との差分値Ｖｄｘを出力するように構成されている。

詳細には、制御回路４０は、開ループ制御するように構成されている。すなわち、制御回路４０は、信号印加部４２と、差動増幅部４３と、復調部４４と、フィルタ部４５と、出力部４６とを含み、開いた制御ループ回路（開ループ）を構成する。信号印加部４２は、ワイヤ４１を介して、第１Ｙ軸センサ素子１１に矩形波の第１の印加信号を伝達するとともに、第２Ｙ軸センサ素子１２に第１の印加信号とは逆位相の矩形波の第２の印加信号を伝達するように構成されている。信号印加部４２は、Ｘ軸センサ素子２０にも、Ｙ軸センサ素子１０と同様に印加信号を伝達するように構成されている。

差動増幅部４３は、ワイヤ４１を介して、第１Ｙ軸センサ素子１１から検出値Ｖ１１を取得するとともに、第２Ｙ軸センサ素子１２から検出値Ｖ１２を取得して、検出値Ｖ１１と検出値Ｖ１２との差分値Ｖｄｙを出力するように構成されている。なお、差動増幅部４３を、第１Ｙ軸センサ素子１１および第２Ｙ軸センサ素子１２から差動信号（Ｖ１１−Ｖ１２）を取得するように構成してもよい。

復調部４４は、信号印加部４２の第１の印加信号および第２の印加信号の周波数に基づいて、差分値Ｖｄｙを復調するように構成されている。フィルタ部４５は、たとえば、ローパスフィルタとして構成されており、高周波成分が低減された差分値Ｖｄｙを出力するように構成されている。また、制御回路４０は、差分値Ｖｄｙと同様の方法により、差分値Ｖｄｘを出力するように構成されている。そして、制御回路４０は、パッケージベース５０の外側表面に露出する図示しない端子部に接続されており、差分値Ｖｄｙおよび差分値Ｖｄｘを外部に出力可能に構成されている。

（パッケージベースの構成）
図２に示すように、パッケージベース５０は、たとえば、４．０ｐｐｍ／Ｋ以上８．０ｐｐｍ／Ｋ以下（たとえば、６．６ｐｐｍ／Ｋ）の線膨張係数を有する。たとえば、パッケージベース５０は、アルミナセラミックス（Ａｌ₂Ｏ₃）を含む。また、加速度センサ１００は、図示しない蓋部およびシール部材を含み、パッケージベース５０、蓋部およびシール部材により、基板３０および制御回路４０が配置されている内部空間が密閉されるように構成されている。

（接合部材の構成）
ここで、図７に示すように、本実施形態では、接合部材９０は、台座部９１と、台座部９１の基板３０側の表面９１ａに配置されている第１接着層９２と、台座部９１のパッケージベース５０側の表面９１ｂに配置されている第２接着層９３とを含む。すなわち、第１接着層９２は、台座部９１と基板３０とを接着するように構成されている。また、第２接着層９３は、台座部９１とパッケージベース５０とを接着するように構成されている。なお、第１接着層９２および第２接着層９３は、請求の範囲の「接着層」の一例である。

具体的には、台座部９１は、３ｐｐｍ／Ｋ以上４ｐｐｍ／Ｋ以下の線膨張係数を有する材料を含む。また、台座部９１は、１４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する材料を含む。好ましくは、台座部９１は、１６０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する材料を含む。たとえば、台座部９１は、シリコンを含むとともに、３ｐｐｍ／Ｋ以上４ｐｐｍ／Ｋ以下の線膨張係数を有し、かつ、１６０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有するように構成されている。

すなわち、本実施形態では、台座部９１は、基板３０のシリコン層３１と同一の材料であるシリコンにより構成されている。これにより、台座部９１の線膨張係数を、基板３０のシリコン層３１の線膨張係数の近傍の値（略同一の値）にすることが可能になる。また、基板３０の下部ガラス層３２および上部ガラス層３３は、３ｐｐｍ／Ｋ以上４ｐｐｍ／Ｋ以下の線膨張係数を有するので、台座部９１と下部ガラス層３２および上部ガラス層３３とは、略同一の線膨張係数を有するように構成されている。

また、台座部９１を、１４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する材料により構成することにより、パッケージベース５０の温度変化に対するパッケージベース５０と基板３０との熱膨脹の差によって生じる当該基板３０への応力のヒステリシスを良好にする（ヒステリシス面積を小さくする）ことが可能となる。既述の通り、基板３０には、当該基板３０とパッケージベース５０との線膨張率（線膨張係数）の差に起因する応力が発生する。応力は、他の部材からの熱伝達等により、パッケージベース５０の温度変化が生じた場合、当該温度変化は接合部材９０を介して基板３０へ伝わる。これに対して、上記のように、Ｙ軸センサ素子１０およびＸ軸センサ素子２０が配置された基板３０のパッケージベース５０に対する熱追随性を向上させることにより、基板３０とパッケージベース５０との温度差を低減することが可能となる。この結果、加速度センサ１００における温度変化に対するバイアス値のヒステリシス面積を小さくすることが可能となる。

また、図４に示すように、台座部９１（接合部材９０）は、矢印Ｚ１方向から見て、略円形状（円形状）を有するように構成されている。たとえば、台座部９１は、中間点Ｃ２を中心として、直径Ｄ１および厚みｔ１（図７参照）を有する円板状（円柱状）に形成されている。すなわち、本実施形態では、台座部９１は、矢印Ｚ１方向側から見て、固定電極本体６１および７１の中間点Ｃ２を含む、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とに跨る領域Ｒ３に配置されている。また、台座部９１は、線分Ｃ１に対して線対称に形成されている。また、台座部９１は、中間点Ｃ２に対して点対称に形成されている。

また、本実施形態では、台座部９１（接合部材９０）の直径Ｄ１は、基板３０の第１領域Ｒ１の矢印Ｙ１方向側の端部６０ａから、基板３０の第２領域Ｒ２の矢印Ｙ２方向側の端部７０ａまでの長さＬ１の０．４倍以上１倍以下の大きさに構成されている。たとえば、長さＬ１が約１．６ｍｍの場合、台座部９１は、０．８ｍｍφ以上１．６ｍｍφ以下（好ましくは、１．１ｍｍφ）の直径Ｄ１を有するように構成されている。また、台座部９１は、たとえば、９０μｍ以上１１０μｍ以下（好ましくは、１００μｍ）の厚みｔ１（図７参照）を有するように構成されている。

ここで、接合部材９０の直径Ｄ１を、０．８ｍｍφ以上にすることにより、耐衝撃性を確保することが可能となる。たとえば、接合部材９０を、少なくとも仕様範囲内の加速度に対しての接合強度を確保することが可能となる。また、接合部材９０の直径Ｄ１を、１．６ｍｍφ以下にすることにより、接合部材９０の熱膨張歪みの影響を小さくすることが可能となる。これにより、接合部材９０の熱膨張歪みの影響が、Ｙ軸センサ素子１０の検出値に対する影響として無視可能な程度の大きさにすることが可能となる。

図７に示すように、第１接着層９２および第２接着層９３は、同一の材料から構成されている。たとえば、第１接着層９２および第２接着層９３は、３０Ｐａ・ｓ以下の粘度（好ましくは、２０Ｐａ・ｓ）を有するエポキシ系樹脂を含む。また、第１接着層９２および第２接着層９３のガラス転移温度は、１２５℃を超える温度（使用温度範囲を超える温度）であり、たとえば、約１５８℃である。そして、第１接着層９２および第２接着層９３は、熱硬化性樹脂を含む。

そして、第１接着層９２および第２接着層９３は、３０Ｐａ・ｓ以下の粘度であれば、台座部９１と基板３０との間、または、台座部９１とパッケージベース５０との間に配置（塗布）された際に、濡れ広がることが可能となる。

また、図７に示すように、第１接着層９２の厚みｔ２および第２接着層９３の厚みｔ３は、それぞれ、台座部９１の厚みｔ１よりも小さい。たとえば、第１接着層９２の厚みｔ２および第２接着層９３の厚みｔ３は、１００μｍよりも小さい数μｍを有し、好ましくは、第１接着層９２および第２接着層９３は、約２μｍの厚みｔ２およびｔ３を有するように構成されている。

［加速度センサの製造方法］
図１、図２、図７および図８を参照して、本実施形態による加速度センサ１００の製造方法を説明する。特に、接合部材９０の配置方法について説明する。

図１に示すように、Ｙ軸センサ素子１０およびＸ軸センサ素子２０が配置された基板３０が準備される。また、パッケージベース５０と、台座部９１と、エポキシ系樹脂とが準備される。

そして、図８に示すように、パッケージベース５０の表面に、エポキシ系樹脂が塗布され、塗布されたエポキシ系樹脂の矢印Ｚ１側から台座部９１が載置される。そして、エポキシ系樹脂が加熱（たとえば、約１５０℃以上に加熱）されて、エポキシ系樹脂が台座部９１上で濡れ広がり、仮硬化（仮キュア）されて、第２接着層９３が形成される。

その後、台座部９１の矢印Ｚ１方向側の表面９１ａにエポキシ系樹脂が塗布され、基板３０がエポキシ系樹脂の矢印Ｚ１方向側に配置される。この時、図１に示すように、本実施形態では、台座部９１および塗布されたエポキシ系樹脂が、矢印Ｚ１方向側から見て、基板３０よりも小さい領域で、かつ、第１Ｙ軸センサ素子１１が配置されている基板３０の第１領域Ｒ１と第２Ｙ軸センサ素子１２が配置されている基板３０の第２領域Ｒ２とに跨る領域Ｒ３に配置された状態となる。

そして、エポキシ系樹脂が加熱されて、エポキシ系樹脂が台座部９１上で濡れ広がり、硬化（キュア）されて、第１接着層９２が形成される。そして、図７に示すように、第１接着層９２および第２接着層９３（接合部材９０）が形成されることにより、台座部９１がパッケージベース５０および基板３０に固定され、パッケージベース５０および基板３０が、接合部材９０により接合される。その後、制御回路４０をパッケージベース５０に取り付ける工程やワイヤ４１をボンディングする工程等が行われ、加速度センサ１００が製造される。

［本実施形態の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、接合部材９０を、平面視において（矢印Ｚ１方向側から見て）、基板３０よりも小さい領域で、かつ、第１Ｙ軸センサ素子１１が配置されている基板３０の第１領域Ｒ１と第２Ｙ軸センサ素子１２が配置されている基板３０の第２領域Ｒ２とに跨る領域Ｒ３に配置する。これにより、接合部材９０を、平面視において、基板３０の全体領域に配置する場合に比べて、接合部材９０の配置領域が小さくなる分、接合部材９０を介してパッケージベース５０から基板３０に伝達される熱膨張歪みによる加速度センサ１００としての性能の低下を抑制することができる。また、接合部材９０を、平面視において、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とに跨る領域Ｒ３に配置することにより、差分値Ｖｄｙにおいて、第１Ｙ軸センサ素子１１の検出値Ｖ１１に対する熱膨張歪みの影響と、第２Ｙ軸センサ素子１２の検出値Ｖ１２に対する熱膨張歪みの影響とが互いに打消し合うので、異種材料同士（基板３０およびパッケージベース５０）を接合することに起因する加速度センサ１００としての性能の低下をより抑制することができる。また、接合部材９０を、平面視において、Ｙ軸センサ素子１０が配置されている領域にオーバーラップして配置することにより、Ｙ軸センサ素子１０およびＸ軸センサ素子２０が配置されていない基板３０の領域に接合部材９０を設ける場合と異なり、基板３０の大型化を抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、接合部材９０に、台座部９１と、台座部９１の基板３０側の表面９１ａに配置されている第１接着層９２と、台座部９１のパッケージベース５０側の表面９１ｂに配置されている第２接着層９３とを設ける。これにより、台座部９１は、樹脂接着剤とは異なり、配置時の形状の変化が小さい分、形状のばらつきが小さくなるので、その分、接合部材９０の形状のばらつきを抑制することができる。また、接合部材９０を樹脂接着剤のみから構成する場合に比べて、台座部９１を設ける分、第１接着層９２の厚みｔ２（量）および第２接着層９３の厚みｔ３（量）を小さくすることができる。これによっても、第１接着層９２および第２接着層９３の量や形状のばらつきを抑制することができる。これらの結果、加速度センサ１００の性能のばらつきを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１接着層９２の厚みｔ２および第２接着層９３の厚みｔ３を、台座部９１の厚みｔ１よりも小さく構成する。これにより、第１接着層９２の厚みｔ２および第２接着層９３の厚みｔ３を、より小さくすることができるので、第１接着層９２および第２接着層９３の量や形状のばらつきを、さらに抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１接着層９２および第２接着層９３を、３０Ｐａ・ｓ以下の粘度を有するエポキシ系樹脂を含むように構成する。ここで、接合部材９０を、比較的高い（３０Ｐａ・ｓより大きい）粘度を有するシリコーン樹脂により構成する場合には、粘度が高いことに起因して、塗布量の調節が容易でない場合や、濡れ性が悪く塗布領域のばらつきが大きくなる場合がある。また、シリコーン樹脂は、応力変曲点が−３０℃以上−１０℃以下の範囲内にある。また、一般的な加速度センサの使用温度範囲は、たとえば、−４０℃以上１２５℃以下である。この使用温度範囲内で加速度センサを使用する場合、シリコーン樹脂の応力特性の変化が生じ、加速度センサの性能の低下の要因となる場合がある。これに対して、本実施形態では、第１接着層９２および第２接着層９３に、３０Ｐａ・ｓ以下の粘度を有するエポキシ系樹脂を含めている。これにより、第１接着層９２および第２接着層９３の粘度を低くすることができるので、塗布量の調節を容易に行うことができる。また、第１接着層９２および第２接着層９３を、台座部９１上に濡れ広がるように配置することができるので、塗布領域のばらつきを比較的形状ばらつきが小さい台座部９１の形状ばらつき程度に抑制することができる。また、エポキシ系樹脂のガラス転移点（応力特性が変化する点）は、１２５℃を超える温度（約１５８℃）であり、上記した使用温度範囲外である。その結果、シリコーン樹脂を用いる場合と異なり、使用温度範囲内で、接合部材９０の応力特性が変化するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、台座部９１を、基板３０の構成材料と同一の材料であるシリコンを含むように構成する。これにより、台座部９１に含まれる材料の線膨張係数と基板３０の構成材料の線膨張係数とを略同一にすることができるので、線膨張係数が異なることに起因した接合部材９０の熱膨張歪みを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、接合部材９０を、平面視において、略円形状を有するように構成する。ここで、接合部材９０を、平面視において、矩形形状等の角部を有する形状に構成した場合、この角部に応力集中が生じやすくなる。この点を考慮して、本実施形態では、接合部材９０を、平面視において、略円形状を有するように構成するので、接合部材９０に角部が形成されないことにより、応力集中を抑制することができる。これにより、接合部材９０内の歪みを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、接合部材９０を、平面視において、第１領域Ｒ１と第２領域との中間点Ｃ２を通り、かつ、第１Ｙ軸センサ素子１１と第２Ｙ軸センサ素子１２との配列方向に直交する線分Ｃ１に対して線対称に形成する。これにより、接合部材９０の第１領域Ｒ１に配置される部分と第２領域Ｒ２に配置される部分とが、線対称に構成されるので、第１Ｙ軸センサ素子１１へ伝達される熱膨張歪みの影響と、第２Ｙ軸センサ素子１２へ伝達される熱膨張歪みの影響とを、より均等にすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１Ｙ軸センサ素子１１に、第１Ｙ軸センサ素子１１を基板３０に固定するための固定電極本体６１および支持体６３を設ける。また、第２Ｙ軸センサ素子１２に、線分Ｃ１に対して固定電極本体６１および支持体６３と線対称に形成され、第２Ｙ軸センサ素子１２を基板３０に固定するための固定電極本体７１および支持体７３を設ける。また、接合部材９０を、平面視において、固定電極本体６１および支持体６３と固定電極本体７１および支持体７３との中間点Ｃ２を含む、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とに跨る領域Ｒ３に配置する。ここで、熱膨張歪みは、基板３０（下部ガラス層３２）を介して、固定電極本体６１および支持体６３と固定電極本体７１および支持体７３とに伝達される。この点に着目して、本実施形態では、上記のように構成することにより、固定電極本体６１および支持体６３へ伝達される熱膨張歪みの影響と、固定電極本体７１および支持体７３へ伝達される熱膨張歪みの影響とを均等にすることができる。その結果、第１Ｙ軸センサ素子１１へ伝達される熱膨張歪みの影響と、第２Ｙ軸センサ素子１２へ伝達される熱膨張歪みの影響とを、より確実に、均等にすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１Ｙ軸センサ素子１１を、ＭＥＭＳとして構成するとともに、第１Ｙ軸センサ素子１１に、固定電極指６５と可動電極指６６とを有する第１Ｙ軸櫛歯電極６０を設ける。また、第２Ｙ軸センサ素子１２を、ＭＥＭＳとして構成するとともに、第２Ｙ軸センサ素子１２に、固定電極指７５と可動電極指７６とを有する第２Ｙ軸櫛歯電極７０を設ける。これにより、第１Ｙ軸櫛歯電極６０および第２Ｙ軸櫛歯電極７０により加速度を検出することができる。また、熱膨張歪みの影響を受けやすい第１Ｙ軸櫛歯電極６０および第２Ｙ軸櫛歯電極７０を有するＭＥＭＳセンサに、熱膨張歪みに起因した加速度センサ１００としての性能の低下を抑制することが可能な本実施形態を適用することは、特に効果的である。

また、本実施形態では、上記のように、第１Ｙ軸センサ素子１１および第２Ｙ軸センサ素子１２を、基板３０の長手方向の一方側の部分Ｐ１に配置する。また、加速度センサ１００に、固定電極指８５ａと可動電極指８６ａとを有する第１Ｘ軸櫛歯電極８０ａと、固定電極指８５ｂと可動電極指８６ｂとを有する第２Ｘ軸櫛歯電極８０ｂとを有する、基板３０の長手方向の他方側の部分Ｐ２に配置されているＸ軸センサ素子２０を設ける。そして、第１Ｙ軸櫛歯電極６０および第２Ｙ軸櫛歯電極７０の固定電極指６５および７５と可動電極指６６および７５を、基板３０の長手方向に沿って延びるように形成する。また、第１Ｘ軸櫛歯電極８０ａおよび第２Ｘ軸櫛歯電極８０ｂの固定電極指８５ａおよび８５ｂと可動電極指８６ａおよび８６ｂとを、基板３０の短手方向に沿って延びるように形成する。そして、基板３０の長手方向の一方側の部分Ｐ１とパッケージベース５０とを、接合部材９０を介して接合するとともに、基板３０の長手方向の他方側の部分Ｐ２とパッケージベース５０とを、接合部材９０を介さずに離間して配置する。

ここで、図２０に比較例による加速度センサ１２００を示す。図２０に示すように、比較例による加速度センサ１２００では、第１Ｘ軸センサ素子１２２１および第２Ｘ軸センサ素子１２２２が長手方向に並列して配置されているとともに、第１Ｘ軸センサ素子１２２１の第１Ｘ軸櫛歯電極１２８０ａおよび第２Ｘ軸センサ素子１２２２の第２Ｘ軸櫛歯電極１２８０ｂが、基板１２３０の短手方向に沿って延びるように形成されている。

そして、図２１に示すように、パッケージベース５０の熱膨脹に起因して基板１２３０が応力を受けた場合に、矢印Ｙ２方向側から見て、接合部材１２９０により接合されている部分（基板１２３０の長手方向の一方側の部分Ｐ１１）は、接合部材１２９０に拘束されるため、接合部材１２９０を介して当該基板１２３０に伝わるパッケージベース５０の熱膨脹の歪みにより湾曲される一方、接合部材１２９０により接合されている部分以外の部分（基板１２３０の長手方向の他方側の部分Ｐ１２）は、略直線状に変形（傾斜）する。したがって、比較例による加速度センサ１２００では、湾曲に伴って固定電極指１２８５ａ（１２８５ｂ）（図２０参照）と可動電極指１２８６ａ（１２８６ｂ）との間隔が変化してしまい検出値のバイアスやドリフトの原因となる。なお、パッケージベース５０が熱収縮した場合には、接合部材１２９０および基板１２３０の接合部材１２９０に拘束される部分は、図２１に示す方向とは逆方向に湾曲され、接合部材１２９０により接合されている部分以外の部分は、図２１の矢印Ｚ２方向側に略直線状に変形（傾斜）する。

さらに、図２０に示すように、第１Ｘ軸センサ素子１２２１および第２Ｘ軸センサ素子１２２２を、基板１２３０の長手方向の一方側の部分Ｐ１１に配置した場合には、たとえば、接合部材１２９０により基板１２３０が拘束される領域Ｒ１００（以下「拘束領域Ｒ１００」）の中心点と長手方向の一方側の基板１２３０の部分の重心Ｇ１０１との距離Ｄ１０１と、拘束領域Ｒ１００の中心点と長手方向の他方側の基板１２３０の部分の重心Ｇ１０２との距離Ｄ１０２との間に差異が生じる。このため、この距離の差異に起因して、拘束領域Ｒ１００に長手方向の一方側から加わるモーメントの大きさと他方側から加わるモーメントの大きさとの間に差異が生じる。これらの結果などから、拘束領域Ｒ１００内においても、長手方向の一方側と他方側とで、歪みの大きさ（固定電極指１２８５ａと可動電極指１２８６ａとの間隔の変化量と固定電極指１２８５ｂと可動電極指１２８６ｂとの間隔の変形量）に差異が生じる。

そして、図２０に示す配置では、接合部材１２９０が配置されている拘束領域Ｒ１００内において、長手方向の一方側（第１Ｘ軸センサ素子１２２１側）と他方側（第２Ｘ軸センサ素子１２２２側）とで、変形量（歪み）に差異が生じるため、第１Ｘ軸センサ素子１２２１の検出値Ｖ２１と第２Ｘ軸センサ素子１２２２の検出値Ｖ２２との差分値Ｖｄｘを取得しても、この変形量の差異は打ち消されない。

この点を考慮して、本実施形態では、図１および図４に示すように、接合部材９０を介してパッケージベース５０に接合されている基板３０の部分Ｐ１に配置されている第１Ｙ軸センサ素子１１の第１Ｙ軸櫛歯電極６０および第２Ｙ軸センサ素子１２の第２Ｙ軸櫛歯電極７０を、基板３０の長手方向に沿って延びるように形成する。これにより、パッケージベース５０の熱膨脹に起因して基板３０の湾曲および基板３０のＸ軸センサ素子２０が配置されている部分Ｐ２の傾斜が生じた場合でも、固定電極指６５と可動電極指６６との間隔、および、固定電極指７５と可動電極指７６との間隔は変化しないので、第１Ｙ軸センサ素子１１および第２Ｙ軸センサ素子１２の性能の低下を抑制することができる。

また、Ｘ軸センサ素子２０は、基板３０の短手方向に沿って延びる第１Ｘ軸櫛歯電極８０ａおよび第２Ｘ軸櫛歯電極８０ｂを有する一方、本実施形態では、図１に示すように、Ｘ軸センサ素子２０を、基板３０の部分Ｐ２に配置している。これにより、基板３０に応力が掛かった場合でも、部分Ｐ２は、略直線状に変形（傾斜）するため、固定電極指８５ａと可動電極指８６ａとの間隔、および、固定電極指８５ｂと可動電極指８６ｂとの間隔は変化しない。その結果、Ｘ軸センサ素子２０の性能の低下を抑制することができる。これらの結果、Ｙ軸センサ素子１０、および、Ｘ軸センサ素子２０の性能の低下を抑制しながら、２軸方向の検出値を取得することができる。

また、図２２に示す第１１変形例のように、長手方向に沿って延びる固定電極指１３６５と可動電極指１３６６とを有する第１Ｙ軸センサ素子１３１１、および、長手方向に沿って延びる固定電極指１３７５と可動電極指１３７６とを有する第２Ｙ軸センサ素子１３１２を、長手方向（Ｘ軸方向）に並列して配置した場合には、第１Ｙ軸センサ素子１３１１の検出軸Ｃ１０１の位置と、第２センサ素子の検出軸Ｃ１０２の位置とが長手方向にずれる（２つの軸になる）ため、この検出軸のずれに起因して、検出精度が低下する場合がある。

この点に対して、本実施形態では、第１Ｙ軸センサ素子１１および第２Ｙ軸センサ素子１２を、基板３０の長手方向の一方側の部分Ｐ１において、基板３０の短手方向（Ｙ軸方向）に並列して配列する。これにより、接合部材９０が配置されている基板３０の領域Ｒ３内において、長手方向の一方側と他方側とで、歪みの大きさに差異が生じた場合でも、基板３０の短手方向に並列して配列されている第１Ｙ軸センサ素子１１の検出値Ｖ１１と第２Ｙ軸センサ素子１２の検出値Ｖ１２との差分値Ｖｄｙを取得することにより、長手方向の一方側と他方側との歪みの影響は打ち消されるので、加速度センサ１００としての性能が低下するのを抑制することができる。また、図４に示すように、第１Ｙ軸センサ素子１１の検出軸Ｃ１００の位置と、第２Ｙ軸センサ素子１２の検出軸Ｃ１００の位置とを一致させる（１つの軸にする）ことができるので、検出精度を向上させることができる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、加速度センサ１００に本発明を適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図９に示す第１変形例のように、角速度を検出可能な角速度センサ（ジャイロセンサ）２０１と、角速度センサ２０１に対応した制御回路２４０とを備えた慣性センサ２００に接合部材９０を設けるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、接合部材９０を、台座部９１、第１接着層９２および第２接着層９３から構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１０に示す第２変形例のように、接合部材３９０を、シリコーン樹脂から構成してもよい。

また、上記実施形態では、第１接着層９２および第２接着層９３を、３０Ｐａ・ｓ以下の粘度を有するエポキシ系樹脂を含む材料から構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、第１接着層９２および第２接着層９３を、３０Ｐａ・ｓ以下の粘度を有するアクリル系樹脂を含む材料から構成してもよい。

また、上記実施形態では、台座部９１を、基板３０のシリコン層３１の構成材料と同一の材料であるシリコンを含むように構成することにより、台座部９１の線膨張係数を、基板３０の線膨張係数の近傍値（略同一値）にする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、台座部９１を、基板３０の下部ガラス層３２の構成材料と同一の材料であるホウケイ酸ガラス（パイレックスガラスやテンパックスガラス等）を含むように構成することによっても、台座部９１の線膨張係数を、基板３０の線膨張係数の近傍値（略同一値）にすることが可能である。

また、上記実施形態では、接合部材９０を、平面視において、略円形状を有するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、接合部材９０は、基板３０よりも小さい領域で、かつ、基板３０の第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とに跨る領域に配置されていればよい。たとえば、図１１に示す第３変形例および図１２に示す第４変形例のように、接合部材４９０および５９０を、平面視において、矩形形状を有するように構成してもよい。図１１に示す第３変形例の接合部材４９０は、辺部４９０ａが長手方向（Ｘ軸方向）に平行に配置されている。図１２に示す第４変形例の接合部材５９０は、辺部５９０ａが長手方向（Ｘ軸方向）に交差するように配置されている。

また、上記実施形態では、接合部材９０の直径Ｄ１を、基板３０の第１領域Ｒ１の矢印Ｙ１方向側の端部６０ａから、基板３０の第２領域Ｒ２の矢印Ｙ２方向側の端部７０ａまでの長さＬ１の０．４倍以上１倍以下の大きさに構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、図１３に示す第５変形例の接合部材６９０のように、接合部材６９０の直径Ｄ１１を、長さＬ１よりも大きく構成してもよい。

また、上記実施形態では、接合部材９０を、線分Ｃ１に対して線対称に構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１４に示す第６変形例の加速度センサ７００のように、基板７３０の矢印Ｙ１方向側にＹ軸センサ素子１０が配置されている場合には、接合部材７９０を、線分Ｃ１に対して線対称に構成せずに、接合部材７９０を、線分Ｃ１よりも矢印Ｙ２方向側の線分Ｃ１１に対して線対称に構成してもよい。

また、上記実施形態では、加速度センサ１００を、Ｙ軸センサ素子１０およびＸ軸センサ素子２０を含む２軸加速度センサとして構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、加速度センサ１００を、Ｘ軸センサ素子２０が設けられずに、Ｙ軸センサ素子１０を含む１軸加速度センサとして構成してもよい。たとえば、図１５に示す第７変形例のように、加速度センサ８００には、Ｘ軸センサ素子２０が設けられずに、Ｙ軸センサ素子８１０が設けられている。

また、上記実施形態では、Ｙ軸センサ素子１０の固定電極指６５および７５と可動電極指６６および７６を、基板３０の長手方向に沿って延びるように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、図１５に示す第７変形例のように、加速度センサ８００のＹ軸センサ素子８１０には、基板８３０の短手方向に沿って延びる固定電極指８６５および８７５と可動電極指８６６および８７６とが設けられている。

ここで、図１５の第７変形例による加速度センサ８００は、１軸加速度センサとして構成されており、Ｙ軸センサ素子８１０を備える。そして、加速度センサ８００には、Ｙ軸方向に長辺８３０ａを有するとともに、Ｘ軸方向に短辺８３０ｂを有する基板８３０と、接合部材８９０とが設けられている。そして、Ｙ軸センサ素子８１０は、基板８３０の短手方向（Ｘ軸方向）に沿って延びる固定電極指８６５および可動電極指８６６を有する第１Ｙ軸櫛歯電極８６０と、基板８３０の短手方向（Ｘ軸方向）に沿って延びる固定電極指８７５および可動電極指８７６を有する第２Ｙ軸櫛歯電極８７０とを含む。そして、接合部材８９０は、矢印Ｚ１方向側から見て、第１Ｙ軸櫛歯電極８６０の配置領域Ｒ１１と第２Ｙ軸櫛歯電極８７０の配置領域Ｒ１２とに跨る領域Ｒ１３に配置されている。

また、上記実施形態では、加速度センサ１００に、第１Ｙ軸櫛歯電極６０と第２Ｙ軸櫛歯電極７０とを設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１６および図１７に示す第８変形例のように、加速度センサ９００に、圧電素子９１１ａを含む第１Ｚ軸センサ素子９１１と、圧電素子を含む第２Ｚ軸センサ素子９１２とを設けてもよい。

ここで、図１６および図１７の第８変形例による加速度センサ９００は、第１Ｚ軸センサ素子９１１と、第２Ｚ軸センサ素子９１２と、第３Ｚ軸センサ素子９１３と、第４Ｚ軸センサ素子９１４と、基板９３０と、接合部材９９０とを備える。

図１７に示すように、第１Ｚ軸センサ素子９１１は、Ｚ軸の加速度を検出可能に構成されており、基板９３０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って延びる圧電素子９１１ａと電極９１１ｂおよび９１１ｃとを含む。また、基板９３０は、シリコン層９３１と、シリコン層９３１の矢印Ｚ２方向側に配置されたガラス層９３２とを含む。ガラス層９３２は、ガラス層９３２の矢印Ｘ１方向側の部分に、矢印Ｚ２方向側に窪む凹部９３２ａが設けられているとともに、ガラス層９３２の矢印Ｘ２方向側の部分に、矢印Ｚ２方向側に窪む凹部９３２ｂが設けられている。そして、シリコン層９３１は、矢印Ｚ１方向側から見て、凹部９３２ａに対応する位置に開口部９３１ａを有するとともに、凹部９３２ｂに対応する位置に開口部９３１ｂを有する。そして、シリコン層９３１は、開口部９３１ａの内側に向かって延びる梁部９３１ｃおよび９３１ｄと、開口部９３１ｂの内側に向かって延びる梁部９３１ｅおよび９３１ｆとを有する。

そして、第１Ｚ軸センサ素子９１１の圧電素子９１１ａは、電極９１１ｂおよび９１１ｃに挟まれた状態で、梁部９３１ｃの矢印Ｚ１方向側に配置されている。第２Ｚ軸センサ素子９１２〜第４Ｚ軸センサ素子９１４も、第１Ｚ軸センサ素子９１１と同様に、梁部９３１ｄ〜９３１ｆに配置されている。そして、接合部材９９０は、矢印Ｚ１方向側から見て、第１Ｚ軸センサ素子９１１が配置されている領域と第２Ｚ軸センサ素子９１２が配置されている領域とを跨る領域に配置されている。

また、上記実施形態では、制御回路４０を、開ループ制御するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、制御回路４０を、閉ループ制御するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、基板３０を、長方形形状を有するように形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、基板３０を、楕円形状を有するように形成してもよいし、円形状を有するように形成してもよい。

また、上記実施形態では、接合部材９０に、台座部９１と、台座部９１の基板３０側の表面９１ａに配置されている第１接着層９２と、台座部９１のパッケージベース５０側の表面９１ｂに配置されている第２接着層９３とを設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１８に示す第９変形例の加速度センサ１０００のように、基板１０３０と台座部１０９１とが一体的に形成されていてもよいし、図１９に示す第１０変形例の加速度センサ１１００のように、パッケージベース１１５０と台座部１１９１とが一体的に形成されていてもよい。

ここで、図１８の第９変形例による加速度センサ１０００は、台座部１０９１が一体的に形成された基板１０３０を備える。具体的には、基板１０３０は、下部ガラス層１０３２から矢印Ｚ２方向側に突出するように設けられた台座部１０９１を含む。すなわち、台座部１０９１は、ホウケイ酸ガラスにより形成されている。そして、台座部１０９１のパッケージベース１０５０側の表面１０９１ｂとパッケージベース１０５０との間に、接着層１０９３が設けられている。

また、図１９の第１０変形例による加速度センサ１１００は、台座部１１９１が一体的に形成されたパッケージベース１１５０を備える。具体的には、パッケージベース１１５０は、パッケージベース１１５０から矢印Ｚ１方向側に突出するように設けられた台座部１１９１を含む。すなわち、台座部１１９１は、アルミナセラミックにより形成されている。そして、台座部１１９１の基板１１３０側の表面１１９１ａと基板１１３０との間に、接着層１１９２が設けられている。

また、上記実施形態では、図１に示すように、第１Ｙ軸センサ素子１１および第２Ｙ軸センサ素子１２を、基板３０の長手方向の一方側の部分Ｐ１において、基板３０の短手方向（Ｙ軸方向）に並列して配列する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図２２に示す第１１変形例の加速度センサ１３００のように、第１Ｙ軸センサ素子１３１１および第２Ｙ軸センサ素子１３１２を、基板１３３０の長手方向の一方側の部分Ｐ２１において、基板１３３０の長手方向（Ｘ軸方向）に並列して配列するように構成してもよい。

ここで、図２２の第１１変形例による加速度センサ１３００は、第１Ｙ軸センサ素子１３１１および第２Ｙ軸センサ素子１３１２を含むＹ軸センサ素子１３１０と、Ｘ軸センサ素子１３２０とを含む。第１Ｙ軸センサ素子１３１１は、長手方向に沿って延びる固定電極指１３６５と可動電極指１３６６とを有する。第２Ｙ軸センサ素子１３１２は、長手方向に沿って延びる固定電極指１３７５と可動電極指１３７６とを有する。

そして、第１Ｙ軸センサ素子１３１１は、検出軸Ｃ１０１を有する。また、第２Ｙ軸センサ素子１３１２は、検出軸Ｃ１０１よりも長手方向の他方側（矢印Ｘ２方向側）に設けられた検出軸Ｃ１０２を有する。第１Ｙ軸センサ素子１３１１が配置されている領域と第２Ｙ軸センサ素子１３１２が配置されている領域とに跨る領域（拘束領域）Ｒ２００に接合部材１３９０が設けられている。また、第１Ｙ軸センサ素子１３１１および第２Ｙ軸センサ素子１３１２は、基板１３３０の長手方向の一方側の部分Ｐ２１に配置され、Ｘ軸センサ素子１３２０は、基板１３３０の長手方向の他方側の部分Ｐ２２に配置されている。

１１、１３１１ 第１Ｙ軸センサ素子（第１センサ素子）
１２、１３１２ 第２Ｙ軸センサ素子（第２センサ素子）
２０、１３２０ Ｘ軸センサ素子（第３センサ素子）
３０、７３０、８３０、９３０、１０３０、１１３０、１３３０ 基板
５０、１０５０、１１５０ パッケージベース（支持部材）
６０、８６０ 第１Ｙ軸櫛歯電極（第１櫛歯電極）
６１ 固定電極本体（第１固定部）
６３ 支持体（第１固定部）
６５、７５、８６５、８７５、１３６５、１３７５ 固定電極指（第１固定電極指）
６６、７６、８６６、８７６、１３６６、１３７６ 可動電極指（第１可動電極指）
７０、８７０ 第２Ｙ軸櫛歯電極（第１櫛歯電極）
７１ 固定電極本体（第２固定部）
７３ 支持体（第２固定部）
８０ａ 第１Ｘ軸櫛歯電極（第２櫛歯電極）
８０ｂ 第２Ｘ軸櫛歯電極（第２櫛歯電極）
８５ａ、８５ｂ 固定電極指（第２固定電極指）
８６ａ、８６ｂ 可動電極指（第２可動電極指）
９０、３９０、４９０、５９０、６９０、７９０、９９０、１３９０ 接合部材
９１、１０９１、１１９１ 台座部
９１ａ、１１９１ａ 表面（台座部の基板側の表面）
９１ｂ、１０９１ｂ 表面（台座部の支持部材側の表面）
９２ 第１接着層（接着層）
９３ 第２接着層（接着層）
１００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１３００ 加速度センサ（センサ）
２００ 慣性センサ（センサ）
９１１ 第１Ｚ軸センサ素子（第１センサ素子）
９１２ 第２Ｚ軸センサ素子（第２センサ素子）
１０９３、１１９２ 接着層

Claims (11)

1. 第１センサ素子の検出値と、前記第１センサ素子とは別個に設けられた第２センサ素子の検出値との差分値を出力するセンサであって、
   前記第１センサ素子および前記第２センサ素子とが配置されている基板と、
   前記基板を支持する支持部材と、
   前記基板と前記支持部材との間に設けられ、前記基板と前記支持部材とを接合する接合部材とを備え、
   前記接合部材は、平面視において、前記基板よりも小さい領域で、かつ、前記第１センサ素子が配置されている前記基板の第１領域と前記第２センサ素子が配置されている前記基板の第２領域とに跨る領域に配置されている、センサ。
2. 前記接合部材は、台座部と、前記台座部の表面に配置されている接着層とを含む、請求項１に記載のセンサ。
3. 前記接着層の厚みは、前記台座部の厚みよりも小さい、請求項２に記載のセンサ。
4. 前記接着層は、３０Ｐａ・ｓ以下の粘度を有するエポキシ系樹脂または３０Ｐａ・ｓ以下の粘度を有するアクリル系樹脂のうちのいずれか一方を含む、請求項２に記載のセンサ。
5. 前記台座部は、前記基板の構成材料と同一の材料を含む、請求項２に記載のセンサ。
6. 前記接合部材は、平面視において、略円形状を有するように構成されている、請求項１に記載のセンサ。
7. 前記接合部材は、平面視において、前記第１領域と前記第２領域との中間点を通り、かつ、前記第１センサ素子と前記第２センサ素子との配列方向に直交する線分に対して線対称に形成されている、請求項１に記載のセンサ。
8. 前記第１センサ素子は、前記第１センサ素子を前記基板に固定するための第１固定部を含み、
   前記第２センサ素子は、平面視において、前記第１領域と前記第２領域との中間点を通り、かつ、前記第１センサ素子と前記第２センサ素子との配列方向に直交する線分に対して前記第１固定部と線対称に形成され、前記第２センサ素子を前記基板に固定するための第２固定部を含み、
   前記接合部材は、平面視において、前記第１固定部と前記第２固定部との中間点を含む、前記第１領域と前記第２領域とに跨る領域に配置されている、請求項１に記載のセンサ。
9. 前記第１センサ素子および前記第２センサ素子は、ＭＥＭＳとして構成されており、それぞれ、第１固定電極指と第１可動電極指とを有する第１櫛歯電極を含む、請求項１に記載のセンサ。
10. 前記第１センサ素子および前記第２センサ素子は、前記基板の長手方向の一方側の部分に配置されており、
    第２固定電極指と第２可動電極指とを有する第２櫛歯電極を含み、前記基板の長手方向の他方側の部分に配置されている第３センサ素子をさらに備え、
    前記第１櫛歯電極の前記第１固定電極指および前記第１可動電極指は、前記基板の長手方向に沿って延びるように形成されており、
    前記第２櫛歯電極の前記第２固定電極指および前記第２可動電極指は、前記基板の短手方向に沿って延びるように形成されており、
    前記基板の長手方向の一方側の部分と前記支持部材とは、前記接合部材を介して接合されているとともに、前記基板の長手方向の他方側の部分と前記支持部材とは、前記接合部材を介さずに離間して配置されている、請求項９に記載のセンサ。
11. 前記第１センサ素子および前記第２センサ素子は、前記基板の長手方向の一方側の部分において、前記基板の短手方向に並列して配列されている、請求項１０に記載のセンサ。

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