CN111239440A - 加速度传感器、电子设备及移动体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供加速度传感器、电子设备及移动体。加速度传感器具有：基板；第一可动体，具备隔着第一摆动轴配置的第一可动部和围绕所述第一摆动轴的旋转力矩小于所述第一可动部的旋转力矩的第二可动部，并且相对于所述基板围绕所述第一摆动轴摆动；第二可动体，具备隔着第二摆动轴配置的第三可动部和围绕所述第二摆动轴的旋转力矩小于所述第三可动部的旋转力矩的第四可动部，并且相对于所述基板围绕所述第二摆动轴摆动；第一固定电极，配置于所述基板，与所述第一可动部相对；第二固定电极，与所述第二可动部相对；第三固定电极，与所述第三可动部相对；第四固定电极，与所述第四可动部相对；以及连结部，连结所述第一可动体和所述第二可动体。

Description

加速度传感器、电子设备及移动体
技术领域
本发明涉及加速度传感器、电子设备及移动体。
背景技术
例如，专利文献1所记载的加速度传感器是能够检测Z轴方向的加速度的传感器，并且具有基板、相对于基板围绕沿着Y轴方向的摆动轴进行跷跷板式(seesaw)摆动的一对可动部、以及设置于基板的固定电极。另外，各可动部具有隔着摆动轴设置且围绕摆动轴的旋转力矩互不相同的第一可动部和第二可动部。另外，固定电极具有与各可动部的第一可动部相对并配置于基板的一对第一固定电极和与各可动部的第二可动部相对并配置于基板的一对第二固定电极。
在这种结构的加速度传感器中，若被施加Z轴方向的加速度，则由于所述旋转力矩不同，各可动部围绕摆动轴进行跷跷板式摆动，由此，各第一可动部与各第一固定电极之间的静电电容以及各第二可动部与各第二固定电极之间的静电电容以相反相位发生位移。因此，基于这种静电电容的变化量(差值)，能够检测Z轴方向的加速度。特别是，在专利文献1的加速度传感器中，通过设置一对可动部，抑制其它轴的灵敏度、即对于检测轴以外的轴也就是X轴方向和Y轴方向的加速度的灵敏度，实现检测精度的提高。
专利文献1：日本特开2015-31645号公报
发明内容
然而，由于制造差异，有时在一对可动部中频率特性产生差异。这样，若在一对可动部中频率特性不一致，则存在在它们之间产生布朗噪声特性的差异并且噪声特性变差的问题。
本发明的加速度传感器的特征在于，具有：基板；第一可动体，具备隔着第一摆动轴配置的第一可动部和第二可动部，并且相对于所述基板围绕所述第一摆动轴摆动，所述第二可动部的围绕所述第一摆动轴的旋转力矩小于所述第一可动部的围绕所述第一摆动轴的旋转力矩；第二可动体，具备隔着第二摆动轴配置的第三可动部和第四可动部，并且相对于所述基板围绕所述第二摆动轴摆动，所述第四可动部的围绕所述第二摆动轴的旋转力矩小于所述第三可动部的围绕所述第二摆动轴的旋转力矩；第一固定电极，配置于所述基板，与所述第一可动部相对；第二固定电极，配置于所述基板，与所述第二可动部相对；第三固定电极，配置于所述基板，与所述第三可动部相对；第四固定电极，配置于所述基板，与所述第四可动部相对；以及连结部，连结所述第一可动体和所述第二可动体。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式涉及的加速度传感器的俯视图。
图2是图1中的A-A线剖视图。
图3是示出图1的加速度传感器所具有的连结部的立体图。
图4是表示图3的连结部变形后的状态的立体图。
图5是示出本发明的第二实施方式涉及的加速度传感器的俯视图。
图6是示出本发明的第三实施方式涉及的加速度传感器的俯视图。
图7是示出图6所示的连结部的变形例的俯视图。
图8是示出本发明的第四实施方式涉及的加速度传感器的俯视图。
图9是示出本发明的第五实施方式涉及的加速度传感器所具有的连结部的立体图。
图10是示出本发明的第六实施方式涉及的加速度传感器的俯视图。
图11是示出本发明的第七实施方式涉及的加速度传感器的俯视图。
图12是示出本发明的第八实施方式涉及的作为电子设备的智能手机的俯视图。
图13是示出本发明的第九实施方式涉及的作为电子设备的惯性测量装置的分解立体图。
图14是图13所示的惯性测量装置所具有的基板的立体图。
图15是本发明的第十实施方式涉及的作为电子设备的移动体定位装置的整体***的框图。
图16是表示图15所示的移动体定位装置的作用的图。
图17是示出本发明的第十一实施方式涉及的移动体的立体图。
附图标记说明
1…加速度传感器；2…基板；21…凹部；211…底面；22…第一安装件；23…第二安装件；25、26、27…槽部；3…第一元件；31…固定部；32…第一可动体；321…第一可动部；321a…突出部；322…第二可动部；323…缺口；324…开口；325…通孔；33…梁；4…第二元件；41…固定部；42…第二可动体；421…第三可动部；421a…突出部；422…第四可动部；423…缺口；424…开口；425…通孔；43…梁；5…盖；51…凹部；59…玻璃料；6…连结部；6A…第一连结部；6B…第二连结部；61、61A、61B…第一梁；62、62A、62B…第二梁；63、63A、63B…连接梁；631…缺口；64…连杆部；65…第一连结梁；650…框状梁；651、652…扭转梁；653、654…梁；66…第二连结梁；660…框状梁；661、662…扭转梁；663、664…梁；69…框部；75、76、77…布线；8…电极；81…第一固定电极；82…第二固定电极；83…第三固定电极；84…第四固定电极；85…虚拟电极；1200…智能手机；1208…显示部；1210…控制电路；1500…汽车；1502…控制装置；1510…***；2000…惯性测量装置；2100…外壳；2110…螺纹孔；2200…接合部件；2300…传感器模块；2310…内壳；2311…凹部；2312…开口；2320…基板；2330…连接器；2340x、2340y、2340z…角速度传感器；2350…加速度传感器；2360…控制IC；3000…移动体定位装置；3100…惯性测量装置；3110…加速度传感器；3120…角速度传感器；3200…运算处理部；3300…GPS接收部；3400…接收天线；3500…位置信息获取部；3600…位置合成部；3700…处理部；3800…通信部；3900…显示部；Az…加速度；Ca、Cb、Cc、Cd…静电电容；F…力；J1…第一摆动轴；J2…第二摆动轴；J3、J4…中心轴；Q…结构体；S…收纳空间；θ…倾斜。
具体实施方式
下面，基于附图所示的实施方式详细说明本发明的加速度传感器、电子设备以及移动体。
第一实施方式
图1是示出本发明的第一实施方式涉及的加速度传感器的俯视图。图2是图1中的A-A线剖视图。图3是示出图1的加速度传感器所具有的连结部的立体图。图4是表示图3的连结部变形后的状态的立体图。
为了便于说明，下面将彼此正交的三个轴作为X轴、Y轴及Z轴，并且还将与X轴平行的方向称为“X轴方向”，将与Y轴平行的方向称为“Y轴方向”，将与Z轴平行的方向称为“Z轴方向”。另外，还将各轴的箭头方向前端侧称为“正侧”，相反侧称为“负侧”。另外，还将Z轴方向正侧称为“上”，Z轴方向负侧称为“下”。另外，在本申请说明书中，除了以90°相交的情况以外，“正交”还包括以从90°稍微倾斜的角度(例如在90°±5°左右的范围内)相交的情况。同样地，对于“平行”，除了两者所成的角度为0°的情况以外，还包括具有±5°左右的范围内的差的情况。
图1所示的加速度传感器1是检测Z轴方向的加速度Az的传感器。这种加速度传感器1具有基板2、配置在基板2上的第一元件3及第二元件4、连结第一元件3和第二元件4的连结部6、以及与基板2接合以覆盖第一元件3和第二元件4的盖5。
如图1所示，基板2具有在上表面侧敞开的凹部21。另外，在从Z轴方向俯视观察时，凹部21形成为大于第一元件3、第二元件4，以便将第一元件3、第二元件4包括在内侧。另外，如图2所示，基板2具有从凹部21的底面211突出设置的突起状的第一安装件22以及第二安装件23。并且，第一元件3接合到第一安装件22的上表面，第二元件4接合到第二安装件23的上表面。另外，如图1所示，基板2具有在上表面侧打开的槽部25、26、27。
作为基板2，例如可以使用由含有Na+等可动离子即碱金属离子的玻璃材料如Pyrex玻璃、Tempax玻璃(均为注册商标)之类的硼硅酸玻璃构成的玻璃基板。但是，基板2没有特别限制，例如也可以使用硅基板或陶瓷基板。
另外，如图1所示，在基板2设有电极8。电极8具有配置于凹部21的底面211的第一固定电极81、第二固定电极82、第三固定电极83、第四固定电极84以及虚拟电极85。另外，基板2具有配置于槽部25、26、27的布线75、76、77。
各布线75、76、77的一端部暴露在盖5外面，作为与外部装置进行电连接的电极焊盘发挥作用。另外，布线75与第一元件3、第二元件4以及虚拟电极85电连接，布线76与第一固定电极81及第三固定电极83电连接，布线77与第二固定电极82及第四固定电极84电连接。需要说明的是，虽未图示，但布线75、76、77的交叉部分已进行绝缘处理，从而防止彼此之间的短路。
如图2所示，盖5具有在下表面侧敞开的凹部51。盖5接合到基板2的上表面，以便将第一元件3、第二元件4收纳在凹部51内。并且，通过盖5和基板2，在凹部51的内侧形成有收纳第一元件3、第二元件4的收纳空间S。收纳空间S是气密空间，优选地，封入有氮气、氦气、氩气等惰性气体并且在工作温度(-40℃～120℃左右)下大致为大气压。但是，收纳空间S的气氛没有特别限制，例如，既可以是减压状态，也可以是加压状态。
作为盖5，例如可以使用硅基板。但是，盖5没有特别限制，例如也可以使用玻璃基板或陶瓷基板。另外，基板2与盖5的接合方法没有特别限制，可以根据基板2和盖5的材料适当地选择，例如，可以使用阳极接合、将通过等离子体辐射而活化的接合面彼此接合的活化接合、基于玻璃料等接合材料的接合、将形成于基板2的上表面及盖5的下表面的金属膜彼此接合的扩散接合等。在本实施方式中，通过由低熔点玻璃构成的玻璃料59将基板2与盖5接合。
如图1所示，第一元件3、第二元件4及连结部6是一体形成的。它们例如通过蚀刻、特别是干蚀刻对掺杂有磷(P)、硼(B)、砷(As)等杂质的导电性硅基板进行图案化而形成。
另外，第一元件3具有阳极接合到第一安装件22的上表面的固定部31、能够相对于固定部31位移的第一可动体32、以及连接固定部31和第一可动体32的梁33。但是，第一安装件22与固定部31的接合方法并不限于阳极接合。
若加速度Az作用于第一元件3，则第一可动体32相对于基板2绕着由梁33形成的第一摆动轴J1使梁33扭转变形的同时进行跷跷板式摆动。即，以第一摆动轴J1为中心沿彼此相反的方向摆动。此外，本实施方式的第一摆动轴J1沿着Y轴方向形成。
在从Z轴方向俯视观察时，第一可动体32为以X轴方向为长轴的矩形形状。另外，第一可动体32具有配置成从Z轴方向俯视观察时将第一摆动轴J1夹在中间的第一可动部321和第二可动部322。第一可动部321相对于第一摆动轴J1位于X轴方向的负侧，第二可动部322相对于第一摆动轴J1位于X轴方向的正侧。另外，第一可动部321在X轴方向上的长度比第二可动部322的长，被施加加速度Az时的围绕第一摆动轴J1的旋转力矩比第二可动部322的大。由于该旋转力矩之差，在被施加加速度Az时，第一可动体32围绕第一摆动轴J1进行跷跷板式摆动。这里，跷跷板式摆动是指，若第一可动部321向Z轴方向正侧发生位移，则第二可动部322向Z轴方向负侧发生位移；反之，若第一可动部321向Z轴方向负侧发生位移，则第二可动部322向Z轴方向正侧发生位移这样的摆动。
另外，第一可动体32具有沿厚度方向贯通的多个通孔325。另外，第一可动体32具有位于第一可动部321与第二可动部322之间的开口324。并且，在开口324内配置有固定部31及梁33。但是，通孔325也可以省略。这些通孔325、开口324等应根据封入气密空间的惰性气体的阻尼现象来适当地设计。通过通孔325、开口324的形状、惰性气体的压力等，能够使将连结部6包括在内的第一元件3和第二元件4的连结结构体的振动Q值(Q因子)发生变化。另外，固定部31及梁33的配置没有特别限制，例如也可以位于第一可动体32的外侧。
第二元件4具有与第一元件3相同的结构，即相同的大小和形状。另外，第二元件4与第一元件3在X轴方向上排列配置，在本实施方式中，位于第一元件3的X轴方向的负侧。另外，第二元件4配置成相对于与Y轴平行的后述连接梁63的二等分线而与第一元件3为线对称即镜像关系。
第二元件4具有：阳极接合到第二安装件23的上表面的固定部41、能够相对于固定部41位移的第二可动体42、以及连接固定部41和第二可动体42的梁43。但是，第二安装件23与固定部41的接合方法并不限于阳极接合。
若加速度Az作用于第二元件4，则第二可动体42相对于基板2绕着由梁43形成的第二摆动轴J2使梁43扭转变形的同时进行跷跷板式摆动。此外，本实施方式的第二摆动轴J2沿着Y轴方向形成。也就是说，第二摆动轴J2与第一摆动轴J1平行。
在从Z轴方向俯视观察时，第二可动体42为以X轴方向为长轴的矩形形状。另外，第二可动体42具有配置成从Z轴方向俯视观察时将第二摆动轴J2夹在中间的第三可动部421和第四可动部422。第三可动部421相对于第二摆动轴J2位于X轴方向的正侧，第四可动部422相对于第二摆动轴J2位于X轴方向的负侧。另外，第三可动部421在X轴方向上的长度比第四可动部422的长，被施加加速度Az时的围绕第二摆动轴J2的旋转力矩比第四可动部422的大。由于该旋转力矩之差，在被施加加速度Az时，第二可动体42围绕第二摆动轴J2进行跷跷板式摆动。
另外，第二可动体42具有沿厚度方向贯通的多个通孔425。另外，第二可动体42具有位于第三可动部421与第四可动部422之间的开口424。并且，在开口424内配置有固定部41及梁43。但是，通孔425也可以省略。另外，固定部41及梁43的配置没有特别限制，例如也可以位于第二可动体42的外侧。
这样的第一元件3和第二元件4在与第一摆动轴J1、第二摆动轴J2正交的X轴方向上排列配置，第一元件3的第一可动部321和第二元件4的第三可动部421配置成相互面对。也就是说，第一元件3配置成使第一可动部321靠近第二元件4侧，第二元件4配置成使第三可动部421靠近第一元件3侧。
返回到配置于底面211的电极8的说明，则如图1及图2所示，第一固定电极81配置成与第一可动部321的基端部相对，第二固定电极82配置成与第二可动部322相对，第三固定电极83配置成与第三可动部421的基端部相对，第四固定电极84配置成与第四可动部422相对，虚拟电极85配置成与第一可动部321的前端部及第三可动部421的前端部相对。换言之，在从Z轴方向俯视观察时，第一固定电极81与第一可动部321的基端部重叠地配置，第二固定电极82与第二可动部322重叠地配置，第三固定电极83与第三可动部421的基端部重叠地配置，第四固定电极84与第四可动部422重叠地配置，虚拟电极85与第一可动部321的前端部及第三可动部421的前端部重叠地配置。
在驱动加速度传感器1时，经由布线75对第一元件3及第二元件4施加驱动电压，经由布线76将第一固定电极81及第三固定电极83连接到QV放大器(QVアンプ)，经由布线77将第二固定电极82及第四固定电极84连接到另外的QV放大器。由此，在第一可动部321与第一固定电极81之间形成静电电容Ca，在第二可动部322与第二固定电极82之间形成静电电容Cb，在第三可动部421与第三固定电极83之间形成静电电容Cc，在第四可动部422与第四固定电极84之间形成静电电容Cd。
如图2所示，若对加速度传感器1施加加速度Az，则第一可动体32以第一摆动轴J1为中心进行跷跷板式摆动，并且第二可动体42以第二摆动轴J2为中心进行跷跷板式摆动。通过这种第一可动体32、第二可动体42的跷跷板式摆动，第一可动部321与第一固定电极81及第三可动部421与第三固定电极83的间隙、第二可动部322与第二固定电极82及第四可动部422与第四固定电极84的间隙以相反相位发生变化，与此相应地，静电电容Ca、Cc与静电电容Cb、Cd以彼此相反的相位发生变化。因此，加速度传感器1能够基于静电电容Ca、Cc与静电电容Cb、Cd的差值(变化量)检测加速度Az。
特别地，由于具有第一元件3和第二元件4，所以例如与由任意一方构成的情况相比，能够抑制其它轴的灵敏度即对于除作为检测轴的Z轴以外的X轴和Y轴方向的加速度的灵敏度，实现检测精度的提高。
这里，如上所述，第一元件3和第二元件4由于彼此为相同结构，所以在设计上具有相同的频率特性。然而，因为制造差异，所以难以使第一元件3和第二元件4的形状完全一致，由此导致第一元件3和第二元件4的频率特性有时产生差异。这样，若第一元件3和第二元件4的频率特性产生差异，则加速度传感器的重要特性即噪声特性、特别是布朗噪声特性会产生较大差异。这是因为布朗噪声由以两个不同元件为噪声源的噪声均方合成。因此，存在制造差异的加速度传感器会导致噪声特性变差，加速度传感器的检测灵敏度与噪声输出的比(S/N比)减小。
因此，在加速度传感器1中，使用连结部6连接第一元件3和第二元件4而将第一元件3和第二元件4作为一个结构体Q，由此使第一元件3和第二元件4的频率特性一致，而抑制如上所述的噪声特性的变差。但是，如后所述，适当地调整连结部6所具备的弹簧常数。由此，能够获得不受制造差异的影响而具有高S/N比的加速度传感器1。另外，与制造差异的影响降低相应地，还能够实现制造成本的削减、成品率的提高。
下面，对连结部6进行说明。如上所述，连结部6由硅材料与第一元件3、第二元件4一体地形成。硅材料是指单晶硅、多晶硅、非晶硅等。这种材料作为弹性体是优异的，并且机械耐久性也是合适的。因此，容易形成连结部6。另外，与例如将连结部6和第一元件3及第二元件4分体形成的情况相比，从不产生与第一元件3及第二元件4的接合部分的方面来看，能够提高结构体Q的机械强度。但是，连结部6也可以与第一元件3及第二元件4分体形成。
如图3所示，连结部6配置在第一元件3与第二元件4之间，连结第一元件3的第一可动部321和第二元件4的第三可动部421。此外，如上所述，第一元件3将第一可动部321朝向第二元件4侧而配置，第二元件4将第三可动部421朝向第一元件3侧而配置。因此，第一可动部321和第三可动部421配置成相互面对，并且连结部6位于它们之间。因此，通过连结部6，容易连结第一可动部321和第三可动部421，同时连结部6的结构变得简单。
这种连结部6具有与第一可动部321连接的第一梁61、与第三可动部421连接的第二梁62、以及连接第一梁61和第二梁62的连接梁63。
在第一可动部321的前端部形成有缺口部323，在该缺口部323内配置有第一梁61。第一梁61沿着Y轴方向以直线状延伸，并且在其两端处与第一可动部321连接。同样地，在第三可动部421的前端部形成有缺口423，在该缺口423内配置有第二梁62。第二梁62沿着Y轴方向以直线状延伸，并且在其两端处与第三可动部421连接。另外，连接梁63沿着X轴方向以直线状延伸，并且X轴方向正侧的端部与第一梁61的长度方向的中央部连接，X轴方向负侧的端部与第二梁62的长度方向的中央部连接。
如图4所示，这种结构的连结部6通过第一梁61、第二梁62在围绕其中心轴J3、J4扭转变形的同时在X轴方向上挠曲变形，从而允许第一可动体32、第二可动体42分别围绕第一摆动轴J1、第二摆动轴J2进行跷跷板式摆动。另一方面，第一梁61、第二梁62为在Y轴方向上较长的形状，连结部6为整体上难以在Y轴方向上挠曲的结构。由此，能够在不妨碍加速度Az的检测的情况下抑制噪声特性变差。此外，第一梁61及第二梁62分别相对于梁33、43足够柔软，使得能够充分允许第一可动体32、第二可动体42分别围绕第一摆动轴J1、第二摆动轴J2的摆动。例如，当使第一梁61、第二梁62的扭转弹簧常数为A、梁33、43的扭转弹簧常数为B时，优选为A/B≤0.1，更优选为A/B≤0.05。更具体而言，在为了简单起见而将第一梁61、第二梁62的扭转弹簧和梁33、43的扭转弹簧的长度设计成相同长度的情况下，扭转弹簧常数与弹簧宽度的3次方成比例。当使第一梁61、第二梁62的扭转弹簧宽度为5μm时，如果使梁33、43的扭转弹簧的宽度为1.8μm以下，则能够使上述弹簧常数之比A/B为0.05以下。这样，能够在充分确保第一可动体32、第二可动体42的摆动容易性的状态下，抑制噪声特性变差。
另外，连结部6具有抑制第一可动体32及第二可动体42粘附(粘接)到基板2的功能。需要说明的是，粘附是指，例如通过在第一可动体32与第一固定电极81之间产生的静电引力以及在第二可动体42与第三固定电极83之间产生的静电引力，将第一可动体32、第二可动体42拉到基板2侧，第一可动体32、第二可动体42变成保持与基板2接触的状态。
如上所述，连结部6具有随着第一可动体32、第二可动体42分别围绕第一摆动轴J1、第二摆动轴J2的跷跷板式摆动而在X轴方向上挠曲变形的第一梁61、第二梁62。通过这种第一梁61、第二梁62的挠曲变形，在第一可动体32、第二可动体42分别围绕第一摆动轴J1、第二摆动轴J2进行跷跷板式摆动时，产生使第一可动体32、第二可动体42彼此接近的方向的力F。通过该力F抵抗第一可动体32、第二可动体42与基板2之间的静电引力，有效地抑制第一可动体32及第二可动体42粘附到基板2。
上文中，对加速度传感器1进行了说明。这种加速度传感器1具有：基板2；第一可动体32，具备隔着第一摆动轴J1配置的第一可动部321和围绕第一摆动轴J1的旋转力矩小于第一可动部321的围绕第一摆动轴J1的旋转力矩的第二可动部322，并且相对于基板2围绕第一摆动轴J1摆动；第二可动体42，具备隔着第二摆动轴J2配置的第三可动部421和围绕第二摆动轴J2的旋转力矩小于第三可动部421的围绕第二摆动轴J2的旋转力矩的第四可动部422，并且相对于基板2围绕第二摆动轴J2摆动；第一固定电极81，配置于基板2，与第一可动部321相对；第二固定电极82，配置于基板2，与第二可动部322相对；第三固定电极83，配置于基板2，与第三可动部421相对；第四固定电极84，配置于基板2，与第四可动部422相对；以及连结部6，连结第一可动体32和第二可动体42。这样，通过设置连结第一可动体32和第二可动体42的连结部6，能够使第一元件3和第二元件4成为一个结构体Q，并且使第一元件3和第二元件4的频率特性一致，而抑制由第一元件3和第二元件4的频率特性差异导致的噪声特性变差。由此，能够获得不受制造差异影响而具有高检测灵敏度的加速度传感器1。另外，与制造差异的影响降低相应地，还能够实现制造成本的削减、成品率的提高。
另外，如上所述，连结部6连结第一可动部321和第三可动部421。由此，容易连结第一可动体32和第二可动体42。另外，由于第一可动部321和第三可动部421以相同相位进行跷跷板式摆动，所以通过利用连结部6连结第一可动部321和第三可动部421，与例如后述第三实施方式那样利用连结部6将以相反相位进行跷跷板式摆动的第一可动部321和第四可动部422连结的情况相比，能够抑制连结部6的变形量。因此，能够更有效地抑制连结部6的破损。
另外，如上所述，第一摆动轴J1与第二摆动轴J2平行，在对基板2进行俯视观察时，第一可动体32和第二可动体42在与第一摆动轴J1和第二摆动轴J2正交的X轴方向上排列配置，第一可动部321和第三可动部421相互面对。换言之，在第一摆动轴J1与第二摆动轴J2之间设有第一可动部321和第三可动部421。由此，通过在第一可动部321与第三可动部421之间配置连结部6，容易利用连结部6来连结第一可动部321和第三可动部421。另外，连结部6的结构变得更简单，并且容易形成连结部6。
另外，如上所述，连结部6具有：第一梁61，与第一可动体32连接，并围绕与第一摆动轴J1平行的中心轴J3扭转变形；第二梁62，与第二可动体42连接，并围绕与第二摆动轴J2平行的中心轴J4扭转变形；以及连接梁63，连接第一梁61和第二梁62。由此，连结部6的结构变得简单。
另外，如上所述，第一可动体32、第二可动体42及连结部6是一体形成的。由此，容易形成第一可动体32、第二可动体42及连结部6。另外，与例如将连结部6和第一元件3及第二元件4分体形成的情况相比，从不产生与第一元件3及第二元件4的接合部分的方面来看，能够提高结构体Q的机械强度。
第二实施方式
图5是示出本发明的第二实施方式涉及的加速度传感器的俯视图。
除了由连结部6连结的第一可动体32与第二可动体42的连结部位不同以外，本实施方式与上述第一实施方式相同。此外，在下面的描述中，关于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，并且对于相同事项省略其说明。另外，在图5中，对与上述实施方式相同的结构标注相同的附图标记。
如图5所示，第一元件3和第二元件4在与第一摆动轴J1、第二摆动轴J2正交的X轴方向上排列配置，第一元件3的第二可动部322与第二元件4的第四可动部422相互面对。也就是说，第一元件3配置成使第二可动部322靠近第二元件4侧，第二元件4配置成使第四可动部422靠近第一元件3侧。连结部6位于第二可动部322与第四可动部422之间，并且连结第一可动体32的第二可动部322和第二可动体42的第四可动部422。
这样，在本实施方式的加速度传感器1中，连结部6连结第二可动部322和第四可动部422。由此，易于连结第一可动体32和第二可动体42。另外，由于第二可动部322和第四可动部422以相同相位进行跷跷板式摆动，因此通过利用连结部6连结第二可动部322和第四可动部422，而与例如后述第三实施方式那样利用连结部6将以相反相位进行跷跷板式摆动的第一可动部321和第四可动部422连结的情况相比，能够抑制连结部6的变形量。因此，能够更有效地抑制连结部6的破损。另外，第二可动部322在X轴方向上的长度比第一可动部321的短，第四可动部422在X轴方向上的长度比第三可动部421的短。因此，与上述第一实施方式那样连结第一可动部321和第三可动部421的情况相比，能够抑制连结部6的变形量。因此，能够更有效地抑制连结部6的破损。
另外，如上所述，第一摆动轴J1与第二摆动轴J2平行，在对基板2进行俯视观察时，第一可动体32和第二可动体42在与第一摆动轴J1和第二摆动轴J2正交的X轴方向上排列配置，第二可动部322与第四可动部422相互面对。换言之，在第一摆动轴J1与第二摆动轴J2之间设有第二可动部322和第四可动部422。由此，通过在第二可动部322与第四可动部422之间配置连结部6，容易利用连结部6连结第二可动部322和第四可动部422。另外，连结部6的结构变得更简单，并且连结部6的形成变得容易。
通过这样的第二实施方式，也能够发挥与上述第一实施方式相同的效果。
第三实施方式
图6是示出本发明的第三实施方式涉及的加速度传感器的俯视图。图7是示出图6所示的连结部的变形例的俯视图。
除了基于连结部6的第一可动体32与第二可动体42的连结部位不同以外，本实施方式与上述第一实施方式相同。此外，在以下说明中，关于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，并且对于相同事项省略其说明。另外，在图6中，对与上述实施方式相同的结构标注相同的附图标记。
如图6所示，第一元件3和第二元件4在与第一摆动轴J1、第二摆动轴J2正交的X轴方向上排列配置，第一元件3的第一可动部321与第二元件4的第四可动部422相互面对。也就是说，第一元件3配置成使第一可动部321靠近第二元件4侧，第二元件4配置成使第四可动部422靠近第一元件3侧。而且，连结部6位于第一可动部321与第四可动部422之间，并且连结第一可动部321和第四可动部422。
这样，在本实施方式的加速度传感器1中，连结部6连结第一可动部321和第四可动部422。由此，易于连结第一可动体32和第二可动体42。另外，由于第一可动部321和第四可动部422以相反相位进行跷跷板式摆动，因此通过利用连结部6连结第一可动部321和第四可动部422，而与例如上述第一、第二实施方式那样将以相同相位进行跷跷板式摆动的部分彼此连结的情况相比，能够增加连结部6的变形量。因此，力F变得更大，能够更有效地抑制第一可动体32和第二可动体42粘附到基板2。
另外，如上所述，第一摆动轴J1与第二摆动轴J2平行，在对基板2进行俯视观察时，第一可动体32和第二可动体42在与第一摆动轴J1和第二摆动轴J2正交的X轴方向上排列配置，第一可动部321与第四可动部422相互面对。换言之，在第一摆动轴J1与第二摆动轴J2之间设有第一可动部321和第四可动部422。由此，通过在第一可动部321与第四可动部422之间配置连结部6，容易利用连结部6连结第一可动部321和第四可动部422。另外，连结部6的结构变得更简单，并且连结部6的形成变得容易。
通过这样的第三实施方式，也能够发挥与上述第一实施方式相同的效果。需要说明的是，连接梁63的形状没有特别限制，例如，如图7所示，也可以是波纹状即多次蜿蜒的形状，并且构成为能够在X轴方向上伸缩。这种形状的连结部6的柔软性增加，更易于变形，并且对于位移及变形的允许度较高。由此，例如能够抑制力F过度增大，能够更可靠地允许第一可动体32及第二可动体42的跷跷板式摆动。另外，例如也可以从连结部6省略第一梁61、第二梁62，并且通过连接梁63连结第一可动部321和第四可动部422。
第四实施方式
图8是示出本发明的第四实施方式涉及的加速度传感器的俯视图。
除了连结部6的结构不同以外，本实施方式与上述第一实施方式相同。此外，在以下说明中，关于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，并且对于相同事项省略其说明。另外，在图8中，对与上述实施方式相同的结构标注相同的附图标记。
如图8所示，连结部6配置在第一可动部321与第三可动部421之间。另外，连结部6具有固定于基板2的连杆部64、连结第一可动体32和连杆部64的第一连结梁65、以及连结第二可动体42和连杆部64的第二连结梁66。另外，第一连结梁65具有：框状梁650，具有在Y轴方向上延伸的一对扭转梁651、652；梁653，连结扭转梁651和连杆部64；以及梁654，连结扭转梁652和第一可动部321。同样地，第二连结梁66具有：框状梁660，具有在Y轴方向上延伸的一对扭转梁661、662；梁663，连结扭转梁661和连杆部64；以及梁664，连结扭转梁662和第三可动部421。
在这种结构中，通过一对扭转梁651、652变形，而允许第一可动体32的跷跷板式摆动，并且通过一对扭转梁661、662变形，而允许第二可动体42的跷跷板式摆动。
这样，本实施方式的连结部6具有相对于基板2可动的连杆部64、连结第一可动体32和连杆部64的第一连结梁65、以及连结第二可动体42和连杆部64的第二连结梁66。由此，连结部6的结构变得简单。另外，例如与上述第一实施方式相比，向Y轴方向的位移变得困难，因此连结部6的机械强度增加。
通过这样的第四实施方式，也能够发挥与上述第一实施方式相同的效果。
第五实施方式
图9是示出本发明的第五实施方式涉及的加速度传感器所具有的连结部的立体图。
除了连结部6的结构不同以外，本实施方式与上述第一实施方式相同。此外，在以下说明中，关于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，并且对于相同事项省略其说明。另外，在图9中，对与上述实施方式相同的结构标注相同的附图标记。
如图9所示，连结部6配置在第一可动部321与第三可动部421之间，具有与第一可动部321连接的第一梁61、与第三可动部421连接的第二梁62、以及连接第一梁61和第二梁62的连接梁63。连接梁63设有缺口631，以对于Z轴方向上的力容易挠曲。
在这种结构中，不仅第一梁61和第二梁62而且连接梁63在Z轴方向上的弹簧常数也变小。因此，进一步允许第一可动体32的跷跷板式摆动、第二可动体42的跷跷板式摆动。
通过这样的第五实施方式，也能够发挥与上述第一实施方式相同的效果。
第六实施方式
图10是示出本发明的第六实施方式涉及的加速度传感器的俯视图。
除了结构体Q的构成不同以外，本实施方式与上述第一实施方式相同。此外，在以下说明中，关于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，并且对于相同事项省略其说明。另外，在图10中，对与上述实施方式相同的结构标注相同的附图标记。
如图10所示，第一元件3配置成：第一可动部321位于X轴方向的正侧，第二可动部322位于X轴方向的负侧。另一方面，第二元件4与第一元件3在Y轴方向上排列配置，并且位于第一元件3的Y轴方向的正侧。另外，第二元件4配置成：第三可动部421位于X轴方向的负侧，第四可动部422位于X轴方向的正侧。
另外，第一可动部321具有从前端部向Y轴方向的正侧突出的突出部321a，并且整体呈L字形。而且，突出部321a与第四可动部422在X轴方向上排列配置，并且位于第四可动部422的X轴方向的正侧。同样地，第三可动部421具有从前端部向Y轴方向的负侧突出的突出部421a，并且整体呈L字形。而且，突出部421a与第二可动部322在X轴方向上排列配置，并且位于第二可动部322的X轴方向的负侧。
另外，连结部6具有连结第一可动部321和第四可动部422的第一连结部6A、以及连结第二可动部322和第三可动部421的第二连结部6B。第一连结部6A具有与第一可动部321连接的第一梁61A、与第四可动部422连接的第二梁62A、以及连接第一梁61A和第二梁62A的连接梁63A。同样地，第二连结部6B具有与第二可动部322连接的第一梁61B、与第三可动部421连接的第二梁62B、以及连接第一梁61B和第二梁62B的连接梁63B。第一梁61A、61B、第二梁62A、62B及连接梁63A、63B的结构分别与上述第一梁61、第二梁62及连接梁63的结构相同。
这样，在本实施方式中，连结部6具有连结第一可动部321和第四可动部422的第一连结部6A、以及连结第二可动部322和第三可动部421的第二连结部6B。因此，能够将第一可动体32和第二可动体42在其两侧彼此连结，第一可动体32及第二可动体42的跷跷板式摆动变得更加一体化。
通过这样的第六实施方式，也能够发挥与上述第一实施方式相同的效果。
第七实施方式
图11是示出本发明的第七实施方式涉及的加速度传感器的俯视图。
除了结构体Q的构成不同以外，本实施方式与上述第一实施方式相同。此外，在以下说明中，关于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，并且对于相同事项省略其说明。另外，在图11中，对与上述实施方式相同的结构标注相同的附图标记。
如图11所示，第一元件3和第二元件4的配置与上述第六实施方式的相同。而且，连结部6具有包围第一元件3及第二元件4的呈框状的框部69、连结第一可动部321和框部69的第一连结部6A、以及连结第三可动部421和框部69的第二连结部6B。另外，第一连结部6A具有与第二可动部322连接的第一梁61A以及连接第一梁61A和框部69的连接梁63A。同样地，第二连结部6B具有与第四可动部422连接的第一梁61B以及连接第一梁61B和框部69的连接梁63B。
通过这样的第七实施方式，也能够发挥与上述第一实施方式相同的效果。
第八实施方式
图12是示出本发明的第八实施方式涉及的作为电子设备的智能手机的俯视图。
图12所示的智能手机1200是应用了本发明的电子设备的手机。智能手机1200内置有加速度传感器1和基于从加速度传感器1输出的检测信号进行控制的控制电路1210。由加速度传感器1检测到的检测数据被发送到控制电路1210，控制电路1210能够从接收到的检测数据识别智能手机1200的姿态和行为，并使显示在显示部1208上的显示图像发生变化、或者发出警告音、效果音或驱动振动电机以振动主体。
作为这种电子设备的智能手机1200具有加速度传感器1。因此，能够获得上述加速度传感器1的效果，并且能够发挥高可靠性。
需要说明的是，本发明的电子设备除了上述智能手机1200以外，还可以应用于例如个人计算机、数字照相机、平板终端、钟表、智能手表、喷墨打印机、膝上型个人计算机、电视机、HMD(头戴显示器)等可穿戴式终端、摄像机、录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子笔记本、电子词典、台式电子计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、可视电话、预防犯罪用电视监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备、鱼群探测器、各种测量设备、移动体终端基站用设备、车辆、飞机、船舶等的各种计量仪器、飞行模拟器、网络服务器等。
第九实施方式
图13是示出本发明的第九实施方式涉及的作为电子设备的惯性测量装置的分解立体图。图14是图13所示的惯性测量装置具有的基板的立体图。
图13所示的作为电子设备的惯性测量装置2000(IMU：Inertial MeasurementUnit)是检测汽车、机器人等被安装装置的姿态、行为的惯性测量装置。惯性测量装置2000作为具备三轴加速度传感器和三轴角速度传感器的六轴运动传感器发挥功能。
惯性测量装置2000是平面形状为大致正方形的长方体。另外，在位于正方形对角线方向上的两个顶点附近形成有作为固定部的螺纹孔2110。通过将两个螺钉穿过这两个螺纹孔2110，能够将惯性测量装置2000固定于汽车等被安装体的被安装面。此外，通过部件的选定和设计变更，例如也可以小型化为可搭载于智能手机或数码相机的尺寸。
惯性测量装置2000具有外壳2100、接合部件2200以及传感器模块2300，并且构成为使接合部件2200介于外壳2100的内部而***传感器模块2300。外壳2100的外形与上述惯性测量装置2000的整体形状相同，是平面形状为大致正方形的长方体，并且在位于正方形对角线方向上的两个顶点附近，分别形成有螺纹孔2110。另外，外壳2100为箱状，在其内部收纳有传感器模块2300。
传感器模块2300具有内壳2310和基板2320。内壳2310是支承基板2320的部件，并且为收纳在外壳2100的内部的形状。另外，在内壳2310中形成有用于防止与基板2320接触的凹部2311、用于使后述连接器2330露出的开口2312。这种内壳2310经由接合部件2200接合到外壳2100。另外，基板2320经由粘接剂接合到内壳2310的下表面。
如图14所示，在基板2320的上表面安装有连接器2330、检测围绕Z轴的角速度的角速度传感器2340z、检测X轴、Y轴及Z轴的各轴方向的加速度的加速度传感器2350等。另外，在基板2320的侧面安装有检测围绕X轴的角速度的角速度传感器2340x以及检测围绕Y轴的角速度的角速度传感器2340y。而且，作为加速度传感器2350，可以使用本发明的加速度传感器。
另外，在基板2320的下表面安装有控制IC2360。控制IC2360是MCU(MicroController Unit：微控制器单元)，控制惯性测量装置2000的各部。在存储部中存储有规定了用于检测加速度和角速度的顺序和内容的程序、将检测数据数字化而合并到分组数据的程序、附带的数据等。此外，在基板2320上还安装有其它多个电子器件。
第十实施方式
图15是示出本发明的第十实施方式涉及的作为电子设备的移动体定位装置的整体***的框图。图16是表示图15所示的移动体定位装置的作用的图。
图15所示的移动体定位装置3000是安装于移动体而使用并用于进行该移动体的定位的装置。需要说明的是，移动体没有特别限制，可以是自行车、汽车、摩托车、电车、飞机、船等中的任意一种，但在本实施方式中对使用四轮汽车作为移动体的情况进行说明。
移动体定位装置3000具有惯性测量装置3100(IMU)、运算处理部3200、GPS接收部3300、接收天线3400、位置信息获取部3500、位置合成部3600、处理部3700、通信部3800和显示部3900。此外，作为惯性测量装置3100，例如可以使用上述惯性测量装置2000。
惯性测量装置3100具有三轴加速度传感器3110和三轴角速度传感器3120。运算处理部3200接收来自加速度传感器3110的加速度数据以及来自角速度传感器3120的角速度数据，并对这些数据进行惯性导航运算处理，输出包括移动体的加速度和姿态的惯性导航定位数据。
另外，GPS接收部3300经由接收天线3400接收来自GPS卫星的信号。另外，位置信息获取部3500基于GPS接收部3300接收到的信号，输出表示移动体定位装置3000的位置(纬度、经度、高度)、速度、方位的GPS定位数据。在该GPS定位数据中还包括表示接收状态、接收时刻等的状况数据。
位置合成部3600基于从运算处理部3200输出的惯性导航定位数据以及从位置信息获取部3500输出的GPS定位数据，计算移动体的位置，具体而言计算移动体行驶在地面的哪个位置处。例如，即使GPS定位数据中包含的移动体的位置相同，如果如图16所示移动体的姿态因地面的倾斜θ等影响而不同，则移动体也会行驶在地面的不同位置处。因此，仅根据GPS定位数据无法计算出移动体的准确位置。因此，位置合成部3600使用惯性导航定位数据，计算移动体行驶在地面的哪个位置处。
从位置合成部3600输出的位置数据由处理部3700进行预定处理，并作为定位结果显示在显示部3900上。另外，位置数据也可以由通信部3800发送到外部装置。
第十一实施方式
图17是示出本发明的第十一实施方式涉及的移动体的立体图。
图17所示的汽车1500是应用了本发明的移动体的汽车。在该图中，汽车1500包括发动机***、制动***以及无钥匙进入***中的至少任一个***1510。另外，汽车1500内置有加速度传感器1，通过加速度传感器1能够检测到车身的姿态。加速度传感器1的检测信号被供给到控制装置1502，控制装置1502能够基于该信号控制***1510。
这样，作为移动体的汽车1500具有加速度传感器1。因此，能够获得上述加速度传感器1的效果，并且能够发挥高可靠性。
此外，加速度传感器1还可以广泛应用于汽车导航***、汽车空调、防抱死制动***(ABS)、气囊、轮胎压力监测***(TPMS：Tire Pressure Monitoring System)、发动机控制器、混合动力汽车和电动汽车的电池监视器等电子控制单元(ECU：Electronic ControlUnit)。另外，作为移动体，不限于汽车1500，例如也可以应用于飞机、火箭、人造卫星、船舶、AGV(无人搬运车)、双足步行机器人、诸如无人机之类的无人驾驶飞机等。
以上，基于图示的实施方式对本发明的加速度传感器、电子设备以及移动体进行了说明，但是本发明并不限于此，各部的结构能够替换为具有相同功能的任意结构。另外，在本发明中也可以添加其它任意的构成物。另外，也可以适当地组合上述实施方式。

Claims (13)

1.一种加速度传感器，其特征在于，具有：
基板；
第一可动体，具备隔着第一摆动轴配置的第一可动部和第二可动部，并且相对于所述基板围绕所述第一摆动轴摆动，所述第二可动部的围绕所述第一摆动轴的旋转力矩小于所述第一可动部的围绕所述第一摆动轴的旋转力矩；
第二可动体，具备隔着第二摆动轴配置的第三可动部和第四可动部，并且相对于所述基板围绕所述第二摆动轴摆动，所述第四可动部的围绕所述第二摆动轴的旋转力矩小于所述第三可动部的围绕所述第二摆动轴的旋转力矩；
第一固定电极，配置于所述基板，与所述第一可动部相对；
第二固定电极，配置于所述基板，与所述第二可动部相对；
第三固定电极，配置于所述基板，与所述第三可动部相对；
第四固定电极，配置于所述基板，与所述第四可动部相对；以及
连结部，连结所述第一可动体和所述第二可动体。
2.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，
所述连结部连结所述第一可动部和所述第三可动部。
3.根据权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于，
所述第一摆动轴与所述第二摆动轴平行，
在对所述基板进行俯视观察时，所述第一可动体和所述第二可动体沿与所述第一摆动轴和所述第二摆动轴正交的方向排列配置，
在所述第一摆动轴与所述第二摆动轴之间，设有所述第一可动部和所述第三可动部。
4.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，
所述连结部连结所述第二可动部和所述第四可动部。
5.根据权利要求4所述的加速度传感器，其特征在于，
所述第一摆动轴与所述第二摆动轴平行，
在对所述基板进行俯视观察时，所述第一可动体和所述第二可动体沿与所述第一摆动轴和所述第二摆动轴正交的方向排列配置，
在所述第一摆动轴与所述第二摆动轴之间，设有所述第二可动部和所述第四可动部。
6.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，
所述连结部连结所述第一可动部和所述第四可动部。
7.根据权利要求6所述的加速度传感器，其特征在于，
所述第一摆动轴与所述第二摆动轴平行，
在对所述基板进行俯视观察时，所述第一可动体和所述第二可动体沿与所述第一摆动轴和所述第二摆动轴正交的方向排列配置，
在所述第一摆动轴与所述第二摆动轴之间，设有所述第一可动部和所述第四可动部。
8.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，
所述连结部具有：
第一连结部，连结所述第一可动部和所述第四可动部；以及
第二连结部，连结所述第二可动部和所述第三可动部。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的加速度传感器，其特征在于，
所述连结部具有：
第一梁，与所述第一可动体连接，并围绕与所述第一摆动轴平行的轴扭转变形；
第二梁，与所述第二可动体连接，并围绕与所述第二摆动轴平行的轴扭转变形；以及
连接梁，连接所述第一梁和所述第二梁。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的加速度传感器，其特征在于，
所述连结部具有：
固定部，固定于所述基板；
第一连结梁，连结所述第一可动体和所述固定部；以及
第二连结梁，连结所述第二可动体和所述固定部。
11.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，
所述第一可动体、所述第二可动体以及所述连结部是一体形成的。
12.一种电子设备，其特征在于，具有权利要求1至11中任一项所述的加速度传感器。
13.一种移动体，其特征在于，具有权利要求1至11中任一项所述的加速度传感器。
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