CN108627148A - 物理量传感器、电子设备以及移动体 - Google Patents

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Abstract

物理量传感器、电子设备以及移动体。本发明提供降低伴随接合时的热应力的变形的影响的小型物理量传感器。物理量传感器(1)具有：加速度传感器(10)，其具有加速度传感器元件(12)和收纳加速度传感器元件(12)的封装(14)；支承部件(20)，其具有第1面(22)，在第1面(22)支承加速度传感器(10)；以及IC芯片(30)，支承部件(20)的与第1面(22)相对的第2面(24)被接合于该IC芯片(30)，当设在从加速度传感器(10)和支承部件(20)的层叠方向俯视时，由封装(14)的外缘包围的区域的面积为S1，第1面(22)的面积为S2的情况下，满足S1≥S2。

Description

物理量传感器、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及物理量传感器、具有该物理量传感器的电子设备以及移动体。
背景技术
通常使用物理量检测元件检测加速度或角速度等物理量的物理量检测装置(物理量传感器)已经广为人知。该物理量检测装置是将内置有物理量检测元件的封装安装在安装基板上构成的，在该安装基板设有对检测出的信号进行处理的检测信号处理电路。在封装的外表面形成有用于取出物理量检测元件检测出的信号的端子，将该端子焊接在形成于安装基板的电路端子上，由此实现电导通。
然而，在通过焊接将封装安装在安装基板上的情况下，由于封装与安装基板之间的热膨胀系数的差异而产生的热应力使变形波及到封装，存在物理量的检测特性变动这样的问题。
因此，在专利文献1中公开有如下的物理量检测装置：在封装与安装基板之间，隔着设有封装搭载部和突出部的中继基板将封装安装在安装基板上，该突出部在封装搭载部的延伸方向设置缩径部而突出，由此，利用设置在突出部中途的缩径部的弹性形变吸收由于伴随热应力的热膨胀/收缩引起的变化，由此抑制热应力引起的变形波及到封装，所述热应力是由于在将封装安装在安装基板上时产生的封装与安装基板之间的热膨胀系数的差异而产生的。
【专利文献1】日本特开2010-190873号公报
但是，专利文献1记载的物理量检测装置(物理量传感器)虽然能够利用设置在突出部的缩径部的弹性形变降低热应力，但是由于具有突出部，因而存在难以实现装置小型化(节省空间)这样的问题。
发明内容
本发明正是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的适用例或方式来实现。
[适用例1]本适用例的物理量传感器具有：传感器部，其具有物理量检测部和收纳所述物理量检测部的容器部；支承部件，其具有第1面，在所述第1面支承所述传感器部；以及基板，所述支承部件的与所述第1面相对的第2面被接合于该基板，当设在从所述传感器部和所述支承部件的层叠方向俯视时，由所述容器部的外缘包围的区域的面积为S1，所述第1面的面积为S2的情况下，满足S1≥S2。
根据本适用例的物理量传感器，支承传感器部的第1面的面积S2小于由容器部的外缘包围的区域的面积S1，因而，能够缓解在受到如车载环境那样反复低温与高温之间的温度变化的温度循环时，由于支承部件与基板之间的热膨胀系数的差异引起的热应力而产生的变形，减轻传感器部受到的变形，并且支承部件不会大于传感器部的尺寸，因而能够实现物理量传感器的小型化。因此，可抑制在受到温度循环时热应力引起的变形传递给收纳于容器部的物理量检测部，因而，变形引起的检测特性的变动减小，能够得到物理量的检测特性稳定的小型物理量传感器。
[适用例2]在上述适用例记载的物理量传感器中，优选的是，所述传感器部在所述容器部的与所述支承部件相反侧的面上具有多个与所述物理量检测部电连接的信号端子，在所述俯视时，多个所述信号端子中的至少一个信号端子位于所述第1面的外侧的区域。
根据本适用例，由支承部件支承容器部的设有信号端子的面的相反侧的面，多个信号端子中的至少一个信号端子位于第1面的外侧的区域，因而，能够在对传感器部的信号端子和设于基板的输入端子进行引线接合时，扩宽信号端子间，能够降低由于信号端子间狭窄而产生的干扰噪声等的影响。
[适用例3]在上述适用例记载的物理量传感器中，优选的是，所述S1与所述S2的关系满足0.1≤(S2/S1)≤1.0。
根据本适用例，支承部件不会大于传感器部的尺寸，因而能够实现物理量传感器的小型化。并且，能够在保持将传感器部接合于基板的接合强度的同时，缓解在受到温度循环时伴随由于传感器部的容器部与基板之间的热膨胀系数的差异而产生的热应力的变形，使得变形难以传递至收纳于容器部的物理量检测部。
[适用例4]在上述适用例记载的物理量传感器中，优选的是，所述S1与所述S2的关系满足0.5≤(S2/S1)≤0.8。
根据本适用例，支承部件不会大于传感器部的尺寸，因而能够实现物理量传感器的小型化。并且，能够在提高将传感器部接合于基板的接合强度而更稳定地支承的同时，缓解在受到温度循环时伴随由于传感器部的容器部与基板之间的热膨胀系数的差异而产生的热应力的变形，使得变形难以传递至收纳于容器部的物理量检测部。
[适用例5]在上述适用例记载的物理量传感器中，优选的是，所述基板具有多个外部连接部，当设在所述俯视时，包含所述多个外部连接部的矩形区域的面积为S4，所述第2面的面积为S3的情况下，满足S4≥S3。
根据本适用例，在经由外部连接部将物理量传感器安装在电子设备的安装基板等上时，支承部件的第2面的面积S3小于包含多个外部连接部的面积S4，因而在伴随由于物理量传感器的基板与安装基板之间的热膨胀系数的差异而产生的热应力的变形中，仅与支承部件的第2面的区域相关的变形传递至支承部件。因此，能够抑制在将电子设备安装到安装基板等时由于来自安装基板的应力而产生的变形在支承部件和容器部中传递，从而传递至收纳于容器部的物理量检测部，能够得到具有稳定的检测特性的物理量传感器。其中，包含外部连接部的矩形区域是指包含外部连接部的最小的矩形区域。
[适用例6]在上述适用例记载的物理量传感器中，优选的是，所述S3与所述S4的关系满足1≤(S4/S3)≤100。
根据本适用例，通过使支承部件的第2面的面积S3更加小于包含多个外部连接部的面积S4，能够使得伴随由于物理量传感器的基板与安装基板之间的热膨胀系数的差异而产生的热应力的变形难以被收纳于容器部的物理量检测部传递。
[适用例7]在上述适用例记载的物理量传感器中，优选的是，所述S3与所述S4的关系满足2≤(S4/S3)≤5。
根据本适用例，能够在实现小型化的同时，使得伴随由于物理量传感器的基板与安装基板之间的热膨胀系数的差异而产生的热应力的变形难以被收纳于容器部的物理量检测部传递。
[适用例8]在上述适用例记载的物理量传感器中，优选的是，当设在所述俯视时，包含多个所述信号端子的矩形区域的面积为S5的情况下，所述S2与所述S5的关系满足1.1≤(S5/S2)≤3。
根据本适用例，通过使支承部件的第1面积S2与包含多个信号端子的面积S5的关系满足1.1≤(S5/S2)≤3，能够在对传感器部的信号端子和设于基板的输入端子进行引线接合时，扩宽信号端子间，能够降低由于信号端子间狭窄而产生的干扰噪声等的影响，并且能够对传感器部的信号端子可靠地施加接合压力进行接合。因此，能够得到干扰噪声等的影响降低、信号端子与输入端子的电连接可靠的物理量传感器。其中，包含信号端子的矩形区域是指包含信号端子的最小的矩形区域。
[适用例9]在上述适用例记载的物理量传感器中，优选的是，所述支承部件的至少一部分是与所述基板相同的材料。
根据本适用例，支承部件的至少一部分是与基板相同的材料，因而在将支承部件接合在基板上时，能够减小支承部件与基板之间的热膨胀系数的差异，难以产生伴随热应力的变形，因而能够进一步降低来自支承部件的变形的影响。
[适用例10]在上述适用例记载的物理量传感器中，优选的是，所述支承部件包含具有第1晶体取向的晶体材料，所述基板包含与所述支承部件的所述晶体材料相同的具有第2晶体取向的晶体材料，在所述俯视时，所述第1晶体取向与所述第2晶体取向相同。
根据本适用例，通过使支承部件的晶体取向与基板的晶体取向相同，能够进一步减小支承部件与基板之间的热膨胀系数的差异，因而传感器部难以受到来自基板的应力的影响，能够得到具有稳定的检测特性的物理量传感器。
[适用例11]在上述适用例记载的物理量传感器中，优选的是，所述支承部件的纵横尺寸比与所述基板的纵横尺寸比不同。
根据本适用例，在固定于容器部内的物理量检测部的固定位置的间隔较远的情况下，通过使用具有在与配置有固定位置的方向垂直的方向上长度较长的纵横尺寸比的支承部件支承传感器部，能够减少伴随在将传感器部接合于基板时产生的热应力的变形经由容器部传递至物理量检测部。并且，能够扩大传感器部支承面积，因而能够充分确保经由支承部件接合传感器部和基板的接合强度。
[适用例12]在上述适用例记载的物理量传感器中，优选的是，所述传感器部具有基部、从所述基部延伸的振动部和从所述基部延伸的多个支承臂作为所述物理量检测部。
根据本适用例，物理量检测部具有从基部延伸的支承臂，因而能够通过支承臂变形来减少从容器部传递至物理量检测部的伴随将传感器部接合于基板时产生的热应力的变形，变形难以被物理量检测部传递。
[适用例13]本适用例的电子设备具有上述适用例记载的物理量传感器。
根据本适用例的电子设备，由于具有降低伴随传感器部接合时的热应力的变形影响的小型物理量传感器，因而能够得到高性能的电子设备。
[适用例14]本适用例的移动体具有上述适用例记载的物理量传感器。
根据本适用例的移动体，由于具有降低伴随传感器部接合时的热应力的变形影响的小型物理量传感器，因而能够得到高性能的移动体。
附图说明
图1是示出第1实施方式的物理量传感器的结构的概略俯视图。
图2是沿图1的P1-P1线的概略剖视图。
图3是示出图1的背面结构的概略俯视图。
图4是示出第1实施方式的物理量传感器的变形例的结构的概略俯视图。
图5是示出第1实施方式的加速度传感器的结构的概略俯视图。
图6是沿图5的P2-P2线的概略剖视图。
图7是示出加速度传感器的动作的概略剖视图。
图8是示出加速度传感器的动作的概略剖视图。
图9是示出第2实施方式的物理量传感器的结构的概略俯视图。
图10是沿图9的P3-P3线的概略剖视图。
图11是示出第2实施方式的陀螺仪传感器的结构的概略俯视图。
图12是沿图11的P4-P4线的概略剖视图。
图13是示出作为电子设备的一例的摄像机的结构的立体图。
图14是示出作为电子设备的一例的便携电话机的结构的立体图。
图15是概略地示出作为移动体的一例的汽车的立体图。
标号说明
1、1a物理量传感器；10作为传感器部的加速度传感器；10a作为传感器部的陀螺仪传感器；12作为物理量检测部的加速度传感器元件；12a作为物理量检测部的陀螺仪传感器元件；14、14a作为容器部的封装；16腔体；18信号端子；20、20a支承部件；22第1面；24第2面；26、28接合部件；30、30a作为基板的IC芯片；32输入端子；34作为外部连接部的安装端子；36接合线；300摄像机；400便携电话机；1400汽车。
具体实施方式
以下，参照附图说明将本发明具体化而成的实施方式。以下只是本发明的一个实施方式，并非限定本发明。另外，在以下的各图中，有时为了容易理解说明而以与实际不同的尺寸进行记述。
[物理量传感器]
(第1实施方式)
首先，作为本发明的第1实施方式的物理量传感器1，作为一例，列举具有检测加速度的加速度传感器10的物理量传感器，参照图1～图3进行说明。并且，参照图4说明第1实施方式的物理量传感器1的变形例。
图1是示出第1实施方式的物理量传感器1的结构的概略俯视图，图2是沿图1的P1-P1线的概略剖视图，图3是示出图1的背面结构的概略俯视图。图4是示出第1实施方式的物理量传感器1的变形例的结构的概略俯视图。另外，在图1～图4中为了便于说明，作为相互垂直的3个轴图示出X轴、Y轴、Z轴，在下面的说明中，为了便于说明，将从物理量传感器1的厚度方向即作为加速度传感器10和支承部件20的层叠方向的Z轴方向观察时的俯视简称作“俯视”。此外，为了便于说明，在从Z轴方向(箭头的末端方向)观察时的俯视中，设+Z轴方向(箭头方向)的面为上表面，-Z轴方向(与箭头方向相反侧的方向)的面为下表面进行说明。
第1实施方式的物理量传感器1如图1～图3所示构成为包含：作为传感器部的加速度传感器10；支承部件20，其支承加速度传感器10；以及作为基板的IC芯片30，其驱动加速度传感器10来检测加速度，按照IC芯片30、支承部件20、加速度传感器10的顺序层叠。
加速度传感器10在俯视时呈矩形，由外缘包围的区域的面积是S1。加速度传感器10具有作为容器部的封装14和检测Z轴方向的加速度的作为物理量检测部的加速度传感器元件12，在封装14的腔体16内收纳有加速度传感器元件12。并且，经由硅类粘接剂等接合部件接合在支承部件20的第1面22上。另外，在加速度传感器10中，在封装14的与接合有支承部件20的面相反侧的面即上表面设有多个信号端子18，该多个信号端子18输出加速度传感器元件12检测出的检测信号。
在本实施方式中，设于封装14的6个信号端子18在俯视时配置在支承部件20的第1面22的外侧的区域中。因此，能够扩宽信号端子18间，能够降低由于信号端子18间狭窄而产生的干扰噪声等的影响。
另外，构成封装14的材料例如是氧化物类陶瓷、氮化物类陶瓷、碳化物类陶瓷等各种陶瓷，信号端子18是在钨(W)或钼(Mo)等金属布线材料上镀镍(Ni)或金(Au)等而成的。
支承部件20在俯视时呈矩形，具有与加速度传感器10相对的第1面22和第1面22的相反侧的第2面24，第1面22的面积是S2，第2面24的面积是S3。另外，将面积S2和面积S3设计成相同。加速度传感器10隔着接合部件26接合在第1面22上，IC芯片30隔着与接合部件26相同的硅类粘接剂等接合部件28接合在第2面24上。
另外，构成支承部件20的材料的至少一部分是与IC芯片30相同的材料例如硅等，并且是晶体取向也与IC芯片30的晶体取向相同的晶体材料。即，在设支承部件20为第1晶体取向，IC芯片30为第2晶体取向时，第1晶体取向和第2晶体取向相同。因此，支承部件20与IC芯片30的热膨胀系数相同，因而在接合支承部件20和IC芯片30时，能够抑制伴随由于热膨胀系数的差异而产生的热应力的变形。
另外，将支承部件20的第1面22的面积S2设计成小于由加速度传感器10的外缘包围的区域的面积S1，即S1≥S2。因此，支承部件20不会大于加速度传感器10的尺寸，因而能够实现物理量传感器1的小型化。并且，加速度传感器10和支承部件20的接合面积与第1面22的面积S2相同而较小，因而将由于加速度传感器10的封装14与支承部件20之间的热膨胀系数的差异而产生的与接合时的热应力相伴的变形抑制得较小，接合时的变形难以经由封装14传递至加速度传感器元件12。另外，作为封装14的构成材料的陶瓷的热膨胀系数约为7.5×10-6/K，作为IC芯片30的构成材料的硅的热膨胀系数约为3.9×10-6/K。
另外，在本实施方式中，使支承部件20的第1面22的面积S2和由加速度传感器10的外缘包围的区域的面积S1的关系满足S1≥S2，但优选的是，通过设为0.1≤(S2/S1)≤1.0，能够在保持封装14与支承部件20的接合强度的同时，使接合时的变形难以经由封装14传递至加速度传感器元件12。另外，更优选的是，通过设为0.5≤(S2/S1)≤0.8，能够在进一步保持封装14与支承部件20的接合强度的同时，使接合时的变形难以经由封装14传递至加速度传感器元件12。
另外，如图4所示，也可以是，支承部件20b在俯视时呈十字形状。通过呈十字形状，与IC芯片30和加速度传感器10的接合变得更加稳定。并且，在图4所示的结构中，设于封装14的6个信号端子18中的4个信号端子在俯视时配置在支承部件20b的第1面22b的外侧的区域中。因此，能够扩宽信号端子18间，能够降低由于信号端子18间狭窄而产生的干扰噪声等的影响。即使6个信号端子18中的1个信号端子在俯视时配置在支承部件20b的第1面22b的外侧的区域中，也能够得到相同的效果。
IC芯片30具有处理电路(未图示)，该处理电路驱动加速度传感器10的加速度传感器元件12，根据输出的检测信号计算加速度。IC芯片30在俯视时呈矩形，在与支承部件20相对的面即上表面设有多个输入端子32，该多个输入端子32将从加速度传感器10输出的检测信号输入到IC芯片30内的控制电路。另外，输入端子32在俯视时设于加速度传感器10的外缘的外侧，通过接合线36与设于加速度传感器10的信号端子18电连接。
另外，在通过接合线36将信号端子18和输入端子32电连接时，通过将包含多个信号端子18的最小的矩形区域的面积S5与支承部件20的第1面22的面积S2的关系设为1.1≤(S5/S2)≤3，能够扩宽信号端子18间，能够降低由于信号端子18间狭窄而产生的干扰噪声等的影响，并且能够对加速度传感器10的信号端子18可靠地施加接合压力进行接合。因此，能够在干扰噪声等的影响降低的同时，使信号端子18和输入端子32可靠地电连接。
另外，IC芯片30在与支承基板20相对的上表面相反侧的面即下表面，设有多个用于将物理量传感器1安装在安装基板(未图示)等上的作为外部连接部的安装端子34。另外，设计成在俯视时包含多个安装端子34的矩形区域的面积S4大于支承部件20的第2面24的面积S3，即S4≥S3。因此，能够抑制在将电子设备安装到安装基板等上时由于来自安装基板的应力而产生的变形在支承部件20和作为容器部的封装14中传递，从而传递至收纳于封装14的作为物理量检测部的加速度传感器元件12，能够得到具有稳定的检测特性的物理量传感器1。
另外，在隔着安装端子34将物理量传感器1安装到安装基板等上时，在伴随由于物理量传感器1的IC芯片30与安装基板之间的热膨胀系数的差异而产生的热应力的变形中，仅与支承部件20的第2面24的区域相关的变形传递至支承部件20，因而能够减小安装到安装基板时的变形。
另外，优选将第2面24的面积S3与包含多个安装端子34的矩形区域的面积S4的关系设为1≤(S4/S3)≤100，由此，能够使伴随由于IC芯片30与安装基板之间的热膨胀系数的差异而产生的热应力的变形难以被收纳于封装14的加速度传感器元件12传递。更优选的是，通过设为2≤(S4/S3)≤5，能够在实现物理量传感器1的小型化的同时，使伴随由于IC芯片30与安装基板之间的热膨胀系数的差异而产生的热应力的变形难以被收纳于封装14的加速度传感器元件12传递。
下面，参照图5和图6详细说明第1实施方式的物理量传感器1具有的加速度传感器10。
图5是示出加速度传感器10的结构的俯视图，图6是沿图5的P2-P2线的概略剖视图。在图5中，为了便于说明加速度传感器10的内部结构，图示出将盖412卸下的状态。另外，在图5和图6中，作为相互垂直的3个轴，图示出与在图1～图4中使用的坐标轴不同的x轴、y轴、z轴。
加速度传感器10具有封装14、元件基体42和加速度传感器元件12。首先，封装14由凹状的封装座411和板状的盖(盖部件)412构成。封装座411具有向内部侧形成为凹状的腔体16、沿着x轴方向设置在底板端部的用于固定元件基体42的台阶部413、以及由贯通底板的孔和用于封堵孔的密封部件构成的密封部414，在底板的与台阶部413相反侧的面上，形成有用于与图1和图2所示的IC芯片30的输入端子32连接的信号端子18。该封装座411由将陶瓷生片烧结而成的氧化铝烧结体形成。氧化铝烧结体用作封装非常好，然而加工困难。但是，在这种情况下，通过层叠多个陶瓷生片进行烧结，即可容易地形成。另外，封装座411也能够使用石英、玻璃和硅等材料形成。
另外，盖412以覆盖固定在封装座411的台阶部413上的元件基体42的方式配置。该盖412能够使用与封装座411相同的材料或科瓦铁镍钴合金、不锈钢等金属等，在此优选用导热性良好的金属形成盖412，因而使用科瓦铁镍钴合金。并且，盖412隔着调整环416接合在封装座411上，在将封装座411和盖412接合时，能够将腔体16密封成减压后的气密状态。
在这样的加速度传感器10中，腔体16的密封是用如下的方法进行的：在将封装座411和盖412接合后，从密封部414的孔抽取腔体16内的空气进行减压，用钎料(密封部件)将孔封堵。由此，元件基体42和加速度传感器元件12被密封在减压成气密状态的腔体16内。另外，腔体16的内部也可以填充氮气、氦气、氩气等惰性气体。
然后，元件基体42呈由石英板通过蚀刻等形成的板状，具有：固定部421，其沿x轴方向延伸，用粘接剂451固定在封装座411的台阶部413；接头部422，其从固定部421向y轴方向延伸；可动部423，其从接头部422向与固定部421相反的方向呈矩形延伸；框部424，其从固定部421的一端沿着可动部423的外缘延伸到固定部421的另一端；以及质量部425(425a、425b、425c、425d)，其设于可动部423。另外，加速度传感器元件12从固定部421架设到可动部423而固定于元件基体42。
可动部423呈由框部424和固定部421包围，经由接头部422与固定部421连接而被单臂支承的状态。接头部422设于固定部421与可动部423之间，连接固定部421和可动部423。接头部422的厚度形成得比固定部421或可动部423的厚度薄，在可动部423相对于固定部421位移(转动)时作为中间铰链发挥作用。并且，设于可动部423的质量部425(425a、425b、425c、425d)在从z轴方向观察的俯视时呈矩形，质量部425a、425b配置在可动部423的盖412侧，被接合部452固定在以加速度传感器元件12为中心的左右对称的位置。另一方面，质量部425c、425d配置在可动部423的封装座411侧，以与质量部425a、425b分别重叠的方式被接合部452固定。
然后，加速度传感器元件12具有：基部431a，其用粘接剂450固定在固定部421；基部431b，其用粘接剂450固定在可动部423；以及振动梁部432(432a、432b)，其位于基部431a与基部431b之间，用于检测物理量。在这种情况下，振动梁部432的形状呈棱柱状，在对设于各个振动梁部432a、432b的激励电极(未图示)施加驱动信号(交流电压)时，沿着x轴进行弯曲振动，以便相互离开或者接近。激励电极通过未图示的布线与信号端子18电连接，以便施加驱动信号。
另外，加速度传感器元件12在这种情况下，是通过利用光刻技术和蚀刻技术对由石英的原石等以规定的角度切割出的石英基板进行图案加工而形成的。另外，如果考虑减小与元件基体42之间的热膨胀系数的差异，优选加速度传感器元件12是与元件基体42相同的材质。
下面，参照图7和图8说明加速度传感器10的动作。
图7和图8是示出加速度传感器的动作的概略剖视图。
如图7所示，例如在沿+z方向的箭头α1方向对加速度传感器10施加加速度时，力沿+z方向作用于可动部423，可动部423以接头部422为支点沿+z方向位移。由此，对加速度传感器10施加使基部431a和基部431b沿着y轴相互接近的方向的力，在加速度传感器元件12的振动梁部432产生压缩应力。因此，振动梁部432的振动频率即谐振频率降低。
另一方面，如图8所示，例如在沿-z方向的箭头α2方向对加速度传感器10施加加速度时，力沿-z方向作用于可动部423，可动部423以接头部422为支点沿-z方向位移。由此，对加速度传感器10施加使基部431a和基部431b沿着y轴相互远离的方向的力，在加速度传感器元件12的振动梁部432产生拉伸应力。因此，振动梁部432的谐振频率提高。
在加速度传感器10中检测出如上所述的加速度传感器元件12的谐振频率的变化。即，关于施加给加速度传感器10的加速度，将上述检测出的谐振频率的变化量作为检测信号进行输出。
另外，加速度传感器10也能够用作倾斜仪。作为倾斜仪的加速度传感器10根据倾斜引起的姿势变化，对加速度传感器10施加重力加速度的方向变化，在振动梁部432产生压缩应力或拉伸应力。并且，振动梁部432的谐振频率变化，导出倾斜引起的姿势变化。
如以上叙述的那样，根据第1实施方式的物理量传感器1，能够得到以下效果。
支承作为传感器部的加速度传感器10的支承部件20的第1面22的面积S2小于由加速度传感器10的外缘包围的区域的面积S1，因而在受到如车载环境那样的温度循环时，能够缓解由于支承部件20与作为基板的IC芯片30之间的热膨胀系数的差异造成的热应力而产生的变形，减少加速度传感器10受到的变形，并且支承部件20不会大于IC芯片30的尺寸，因而能够实现物理量传感器1的小型化。因此，能够抑制在受到温度循环时热应力造成的变形传递至收纳于作为容器部的封装14中的作为物理量检测部的加速度传感器元件12，因而变形造成的检测特性的变动减小，能够得到物理量的检测特性稳定的小型物理量传感器1。
并且，在将加速度传感器10接合于IC芯片30时隔着支承部件20，因而，能够缓解伴随由于加速度传感器10的封装14与IC芯片30之间的热膨胀系数的差异而产生的热应力的变形在封装14中传递，从而传递至加速度传感器元件12。并且，支承加速度传感器10的支承部件20的第1面22的面积S2小于由加速度传感器10的外缘包围的区域的面积S1，因而，支承部件20不会大于加速度传感器10的尺寸，因而能够实现物理量传感器1的小型化。因此，接合时的变形难以传递至收纳于封装14的加速度传感器元件12，因而能够降低变形引起的检测精度的劣化，得到加速度的检测特性良好的小型物理量传感器1。
并且，通过使支承部件20的晶体取向与IC芯片30的晶体取向相同，能够进一步减小支承部件20与IC芯片30之间的热膨胀系数的差异，因而加速度传感器10难以受到来自IC芯片30的应力的影响，能够得到具有稳定的检测特性的物理量传感器1。
另外，在本实施方式中，作为一例，列举支承部件20和IC芯片30是相同的材料、相同的晶体取向的情况进行了说明，但不需要限定于此，也可以是支承部件20和IC芯片30的晶体取向不同的情况、支承部件20的晶体取向是与IC芯片30的晶体取向垂直的方向的情况。通过使支承部件20的晶体取向与IC芯片30的晶体取向不同，能够使支承部件20与IC芯片30之间的热膨胀系数的差异不同，因而能够利用不同的材料构成将支承部件20接合于IC芯片30的接合部件28和将封装14接合于支承部件20的接合部件26。因此，能够代替在接合时容易产生气体的硅类粘接剂而使用难以产生气体的金凸块或焊料凸块等接合部件26、28，能够降低气体等的影响，得到具有稳定的检测特性的物理量传感器1。
(第2实施方式)
下面，关于本发明的第2实施方式的物理量传感器1a，作为一例，列举搭载有陀螺仪传感器10a的物理量传感器，参照图9和图10进行说明，陀螺仪传感器10a具有被称作双T形的结构的陀螺仪传感器元件12a。
图9是示出第2实施方式的物理量传感器1a的结构的概略俯视图，图10是沿图9的P3-P3线的概略剖视图。另外，在各图中为了便于说明，作为相互垂直的3个轴图示出X轴、Y轴、Z轴，将从Z轴方向观察时的俯视简称作“俯视”。另外，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的结构标注相同的标号，对相同的事项省略其说明。
第2实施方式的物理量传感器1a与第1实施方式的物理量传感器1相比，作为传感器部的陀螺仪传感器10a和支承部件20a的构造和结构不同。
物理量传感器1a如图9和图10所示构成为包含：陀螺仪传感器10a；支承部件20a，其支承陀螺仪传感器10a；以及作为基板的IC芯片30a，其驱动陀螺仪传感器10a而检测角速度，按照IC芯片30a、支承部件20a、陀螺仪传感器10a的顺序层叠。
陀螺仪传感器10a在俯视时呈矩形，具有作为容器部的封装14a和检测Z轴方向的角速度的作为物理量检测部的陀螺仪传感器元件12a，在封装14的腔体16内收纳有陀螺仪传感器元件12a。固定陀螺仪传感器元件12a的2个固定位置沿着Y轴方向配置，隔着底座部102(参照图12)固定于封装14a。
支承部件20a呈在俯视时X轴方向的长度比Y轴方向的长度长的长方形状，纵横尺寸比(在本实施方式中设为X轴方向的长度与Y轴方向的长度之比)与IC芯片30a的纵横尺寸比不同。通常，在固定于封装14a的腔体16a内的陀螺仪传感器元件12a的固定位置的间隔较远的情况下，配置有固定位置的方向(Y轴方向)的变形的影响大于垂直方向(X轴方向)的变形的影响。因此，通过使用具有配置有固定位置的方向(Y轴方向)的长度较短、垂直方向(X轴方向)的长度较长的纵横尺寸比的支承部件20a支承陀螺仪传感器10a，能够减少伴随在将陀螺仪传感器10a接合于IC芯片30a时产生的热应力的变形经由封装14a传递至陀螺仪传感器元件12a。并且，由于变形的影响较小的X轴方向的长度较长，因而能够扩大陀螺仪传感器10a的支承面积，能够通过支承部件20a充分确保接合陀螺仪传感器10a和IC芯片30a的接合强度。
IC芯片30a具有处理电路(未图示)，该处理电路驱动陀螺仪传感器10a的陀螺仪传感器元件12a，根据输出的检测信号计算角速度。IC芯片30a在俯视时呈矩形，隔着接合部件28将支承部件20a的第2面24接合在与支承部件20a相对的面即上表面，在支承部件20a的第1面22隔着接合部件26接合有陀螺仪传感器10a。并且，设于IC芯片30a的上表面的输入端子32和设于陀螺仪传感器10a的信号端子18通过接合线36电连接。
下面，参照图11和图12详细说明第2实施方式的物理量传感器1a具有的陀螺仪传感器10a。
图11是示出陀螺仪传感器10a的结构的俯视图，图12是沿图11的P4-P4线的概略剖视图。在图11中，为了便于说明陀螺仪传感器10a的内部结构，图示出将盖142卸下的状态。另外，在图11和图12中，作为相互垂直的3个轴，图示出与在图9和图10中使用的坐标轴不同的x轴、y轴、z轴。
本实施方式的陀螺仪传感器10a构成为包含：陀螺仪传感器元件12a，其检测绕z轴的角速度；底座部102，其支承陀螺仪传感器元件12a；封装14a，其将陀螺仪传感器元件12a收纳在腔体16内。
陀螺仪传感器元件12a是以作为压电材料的石英为基材(构成主要部分的材料)而形成的。石英具有被称作电气轴的x轴、被称作机械轴的y轴以及被称作光学轴的z轴。
并且，陀螺仪传感器元件12a沿着由在石英晶轴中垂直的x轴和y轴规定的平面切割而加工成平板状，在与平面垂直的z轴方向具有规定的厚度。另外，规定的厚度可根据振荡频率(谐振频率)、外形尺寸、加工性等适当设定。
并且，形成陀螺仪传感器元件12a的平板关于各个z轴、y轴、z轴能够在微小的范围内允许相对于石英的切割角度的误差。例如，能够使用以x轴为中心在0度～2度的范围内旋转切割而成的产品。关于y轴和z轴也是同样的。
陀螺仪传感器元件12a通过使用光刻技术的蚀刻(湿式蚀刻或者干式蚀刻)而形成。另外，能够从一片石英晶片取出多个陀螺仪传感器元件12a。
如图11所示，陀螺仪传感器元件12a成为被称作双T形的结构。
陀螺仪传感器元件12a具有：基部110，其位于中心部分；一对检测用振动臂111a、111b，它们作为振动部从基部110沿着y轴呈直线状，一个向y轴的+方向延伸，另一个向y轴的-方向延伸；一对连接臂113a、113b，它们与检测用振动臂111a、111b垂直地从基部110沿着x轴呈直线状，一个向x轴的+方向延伸，另一个向x轴的-方向延伸；各一对驱动用振动臂114a、114b、115a、115b，它们作为振动部与检测用振动臂111a、111b平行地从各连接臂113a、113b的末端侧沿着y轴呈直线状，一个向y轴的+方向延伸，另一个向y轴的-方向延伸。
并且，陀螺仪传感器元件12a在检测用振动臂111a、111b形成有未图示的检测电极，在驱动用振动臂114a、114b、115a、115b形成有未图示的驱动电极。陀螺仪传感器元件12a由检测用振动臂111a、111b构成检测角速度的检测振动***，由连接臂113a、113b和驱动用振动臂114a、114b、115a、115b构成驱动陀螺仪传感器元件12a的驱动振动***。
并且，在检测用振动臂111a、111b各自的末端部形成有施重部112a、112b，在驱动用振动臂114a、114b、115a、115b各自的末端部形成有施重部116a、116b、117a、117b。由此，陀螺仪传感器元件12a实现小型化和角速度的检测敏感度的提高。另外，在检测用振动臂111a、111b包含施重部112a、112b，在驱动用振动臂114a、114b、115a、115b包含施重部116a、116b、117a、117b。
另外，陀螺仪传感器元件12a具有从基部110延伸的4条支承臂120a、120b、121a、121b。
支承臂120a具有蛇行形状部120d，该蛇行形状部120d从连接臂113a与检测用振动臂111a之间的基部110的外缘向x轴方向的-侧延伸，然后向y轴方向的+侧延伸，然后向x轴方向的+侧延伸，然后再次向y轴方向的+侧延伸。
支承臂120b具有蛇行形状部120c，该蛇行形状部120c从连接臂113b与检测用振动臂111a之间的基部110的外缘向x轴方向的+侧延伸，然后向y轴方向的+侧延伸，然后向x轴方向的-侧延伸，然后再次向y轴方向的+侧延伸。
支承臂121a具有蛇行形状部121d，该蛇行形状部121d从连接臂113a与检测用振动臂111b之间的基部110的外缘向x轴方向的-侧延伸，然后向y轴方向的-侧延伸，然后向x轴方向的+侧延伸，然后再次向y轴方向的-侧延伸。
支承臂121b具有蛇行形状部121c，该蛇行形状部121c从连接臂113b与检测用振动臂111b之间的基部110的外缘向x轴方向的+侧延伸，然后向y轴方向的-侧延伸，然后向x轴方向的-侧延伸，然后再次向y轴方向的-侧延伸。
另外，陀螺仪传感器元件12a的各个支承臂120a、120b、121a、121b关于陀螺仪传感器元件12a的重心G呈旋转对称。具体地讲，支承臂120a和支承臂121b呈以陀螺仪传感器元件12a的重心G为旋转中心而旋转对称的形状，支承臂121a和支承臂120b呈以陀螺仪传感器元件12a的重心G为旋转中心而旋转对称的形状。
支承臂120a、120b的末端部在y轴方向上与支承部122连接，该支承部122位于检测用振动臂111a的+侧并沿着x轴延伸，支承臂121a、121b的末端部在y轴方向上与支承部123连接，该支承部123位于检测用振动臂111b的-侧并沿着x轴延伸。
并且，在支承部122、123中，沿着x轴分别设有3个固定部150a、150b，隔着接合部件104固定于底座部102。
另外，固定有陀螺仪传感器元件12a的底座部102在底座部102的与陀螺仪传感器元件12a相对的面相反侧的面上，沿着与检测用振动臂111a、111b延伸的方向交叉的方向(x轴方向)设置在陀螺仪传感器元件12a的检测用振动臂111a、111b延伸的方向(y轴方向)的两端侧的各3个接合部152a、152b处，隔着接合部件106固定于封装座130的腔体16侧的面上。
另外，陀螺仪传感器10a的腔体16内被保持成大致真空或者减压氛围，通过利用硼硅酸玻璃等密封部件144接合盖142而实现气密密封。
因此，在陀螺仪传感器元件12a的驱动用振动臂114a、114b、115a、115b进行驱动(振动)时，陀螺仪传感器10a在被施加绕z轴的角速度时产生科里奥利力，此前停止的检测用振动臂111a、111b开始振动。通过振动在检测用振动臂111a、111b产生与角速度的大小对应的电荷，因而检测其电荷量而作为检测信号进行输出。
如以上叙述的那样，根据第2实施方式的物理量传感器1a，能够得到以下效果。
支承作为传感器部的陀螺仪传感器10a的支承部件20的第1面22的面积S2小于由陀螺仪传感器10a的外缘包围的区域的面积S1，因而在受到如车载环境那样的温度循环时，能够缓解由于支承部件20与作为基板的IC芯片30之间的热膨胀系数的差异造成的热应力而产生的变形，减少陀螺仪传感器10a受到的变形，并且支承部件20不会大于IC芯片30的尺寸，因而能够实现物理量传感器1a的小型化。因此，能够抑制在受到温度循环时热应力造成的变形传递给收纳于作为容器部的封装14a中的作为物理量检测部的陀螺仪传感器元件12a，因而变形造成的检测特性的变动减小，能够得到物理量的检测特性稳定的小型物理量传感器1a。
另外，通过使用具有陀螺仪传感器元件12a的配置有固定位置的间隔的方向(Y轴方向)的长度比垂直方向(X轴方向)的长度短的纵横尺寸比的支承部件20a支承陀螺仪传感器10a，能够减少伴随在将陀螺仪传感器10a接合于IC芯片30a时产生的热应力的变形经由封装14a传递至陀螺仪传感器元件12a。并且，由于变形的影响较小的x轴方向的长度较长，因而能够扩大陀螺仪传感器10a的接合面积，能够通过支承部件20a充分确保接合陀螺仪传感器10a和IC芯片30a的接合强度。
另外，陀螺仪传感器元件12a具有从基部10延伸的支承臂120a、120b、121a、121b。因此，能够通过支承臂120a、120b、121a、121b变形，减少从封装14a传递至陀螺仪传感器元件12a的、伴随在将陀螺仪传感器10a接合于IC芯片30a时产生的热应力的变形，变形难以被陀螺仪传感器元件12a传递。
[电子设备]
下面，参照图13和图14说明应用本发明的一个实施方式的物理量传感器1、1a的电子设备。
图13是示出具有物理量传感器1的摄像机300的立体图，图14是示出具有物理量传感器1的便携电话机400的立体图。
这些作为电子设备的摄像机300和便携电话机400搭载有本发明的物理量传感器1。首先，图13所示的摄像机300具有受像部301、操作部302、声音输入部303和显示单元304。该摄像机300具有加速度传感器10，3个加速度传感器10保持均匀的温度状态，能够发挥通过检测X轴、Y轴、Z轴(未图示)方向的加速度等而校正抖动的作用。由此，摄像机300能够记录清晰的动态图像。
另外，图14所示的便携电话机400具有多个操作按钮401、显示单元402、摄像机构403和快门按钮404，作为电话机和摄像机发挥作用。该便携电话机400具有物理量传感器1，3个物理量传感器1保持均匀的温度状态，能够发挥通过检测X轴、Y轴、Z轴(未图示)方向的加速度等而校正摄像机构403的抖动的作用。由此，便携电话机400能够通过摄像机构403记录清晰的图像。
如上所述，作为电子设备，通过具有降低了伴随传感器部(加速度传感器10、陀螺仪传感器10a)接合时的热应力的变形的影响的物理量传感器1、1a，能够得到高性能的电子设备。
[移动体]
下面，参照图15说明应用本发明的一个实施方式的物理量传感器1、1a的移动体。
图15是概略地示出作为本发明的移动体的一例的汽车1400的结构的立体图。汽车1400搭载有内置用于控制轮胎1401的物理量传感器1的电子控制单元1402。另外，作为另一例，物理量传感器1能够广泛地适用于无钥匙入口、发动机防盗锁止***、车载导航***、车载空调、防抱死制动***(ABS)、气囊、胎压监测***(TPMS：Tire Pressure MonitoringSystem)、引擎控制器、混合动力汽车或电动汽车的电池监视器、车体姿势控制***等电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)。
如上所述，作为移动体，通过具有降低了伴随传感器部(加速度传感器10、陀螺仪传感器10a)接合时的热应力的变形的影响的物理量传感器1、1a，能够得到高性能的移动体。
以上，根据图示的实施方式说明了本发明的物理量传感器1、1a、电子设备(300、400)以及移动体(1400)，但是本发明不限于此，各部的结构能够置换成具有相同功能的任意结构。并且，也可以对本发明附加其它任意的结构物。另外，也可以适当组合前述的各实施方式。

Claims (14)

1.一种物理量传感器，其特征在于，该物理量传感器具有：
传感器部，其具有物理量检测部和收纳所述物理量检测部的容器部；
支承部件，其具有第1面，在所述第1面支承所述传感器部；以及
基板，所述支承部件的与所述第1面相对的第2面被接合于该基板，
当设在从所述传感器部和所述支承部件的层叠方向俯视时，由所述容器部的外缘包围的区域的面积为S1，所述第1面的面积为S2的情况下，满足S1≥S2。
2.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述传感器部在所述容器部的与所述支承部件相反侧的面上具有多个信号端子，这些信号端子与所述物理量检测部电连接，输出检测信号，
在所述俯视时，多个所述信号端子中的至少一个信号端子位于所述第1面的外侧的区域。
3.根据权利要求1或2所述的物理量传感器，其特征在于，
所述S1与所述S2的关系满足0.1≤(S2/S1)≤1.0。
4.根据权利要求3所述的物理量传感器，其特征在于，
所述S1与所述S2的关系满足0.5≤(S2/S1)≤0.8。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的物理量传感器，其特征在于，
所述基板具有多个外部连接部，
当设在所述俯视时，包含所述多个外部连接部的矩形区域的面积为S4，所述第2面的面积为S3的情况下，满足S4≥S3。
6.根据权利要求5所述的物理量传感器，其特征在于，
所述S3与所述S4的关系满足1≤(S4/S3)≤100。
7.根据权利要求6所述的物理量传感器，其特征在于，
所述S3与所述S4的关系满足2≤(S4/S3)≤5。
8.根据权利要求2～7中的任意一项所述的物理量传感器，其特征在于，
当设在所述俯视时，包含多个所述信号端子的矩形区域的面积为S5的情况下，所述S2与所述S5的关系满足1.1≤(S5/S2)≤3。
9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的物理量传感器，其特征在于，
所述支承部件的至少一部分是与所述基板相同的材料。
10.根据权利要求9所述的物理量传感器，其特征在于，
所述支承部件包含具有第1晶体取向的晶体材料，
所述基板包含与所述支承部件的所述晶体材料相同的具有第2晶体取向的晶体材料，
在所述俯视时，所述第1晶体取向与所述第2晶体取向相同。
11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的物理量传感器，其特征在于，
所述支承部件的纵横尺寸比与所述基板的纵横尺寸比不同。
12.根据权利要求1～11中的任意一项所述的物理量传感器，其特征在于，
所述传感器部具有基部、从所述基部延伸的振动部和从所述基部延伸的多个支承臂作为所述物理量检测部。
13.一种电子设备，其特征在于，该电子设备具有权利要求1～12中的任意一项所述的物理量传感器。
14.一种移动体，其特征在于，该移动体具有权利要求1～12中的任意一项所述的物理量传感器。
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