CN112147369A - 惯性传感器、电子设备及移动体 - Google Patents

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Abstract

提供惯性传感器、电子设备及移动体。当将相互正交的三个轴作为X轴、Y轴和Z轴时，惯性传感器具有：基板；可动体，绕沿所述Y轴的摆动轴摆动；以及突起，在从所述Z轴方向的俯视观察时与所述可动体重叠，并从所述基板向所述可动体侧突出设置，其中所述突起具有近端侧突起和位于相比于所述近端侧突起远离所述摆动轴的侧的远端侧突起，当所述可动体绕所述摆动轴相对于所述基板摆动时，所述近端侧突起及所述远端侧突起同时与所述可动体接触或在所述近端侧突起与所述可动体接触后所述远端侧突起与所述可动体接触。

Description

惯性传感器、电子设备及移动体
技术领域
本发明涉及惯性传感器、电子设备及移动体。
背景技术
例如，在专利文献1中记载的惯性传感器是能够检测Z轴方向的加速度的传感器，其具有：基板、绕沿Y轴方向的摆动轴相对于基板进行跷跷板摆动的可动体、以及设置于基板的检测电极。此外，可动体具有隔着摆动轴设置并绕摆动轴的旋转力矩相互不同的第一可动部及第二可动部。此外，检测电极具有与第一可动部相对地配置于基板的第一检测电极和与第二可动部相对地配置于基板的第二检测电极。
在这种构成的惯性传感器中，如果施加Z轴方向的加速度，则可动体绕摆动轴进行跷跷板摆动，伴随于此，第一可动部与第一检测电极之间的静电电容和第二可动部与第二检测电极之间的静电电容相互反相地变化。因此，能够基于该静电电容的变化来检测Z轴方向的加速度。
此外，在专利文献1中记载的惯性传感器具有止动件，该止动件设置于基板，用于在可动体过度地进行跷跷板摆动时通过与可动体接触来限制可动体进一步的位移。此外，止动件具有第一止动件和与第一止动件相比位于远离摆动轴的侧的第二止动件。
专利文献1：日本特开2015-031644号公报。
但是，在专利文献1的惯性传感器中，第一止动件与第二止动件高度相同。因此，可动体如果过度地进行跷跷板摆动，则首先与距摆动轴为远端侧的第二止动件接触，在其冲击下向基板侧挠曲而与近端侧的第一止动件接触。由此，如果可动体先与远端侧的第二止动件接触，则接触时的冲击容易变大，在其冲击下可动体和/或基板容易破损。
发明内容
实施方式记载的惯性传感器的特征在于，当将相互正交的三个轴作为X轴、Y轴和Z轴时，具有：基板；可动体，绕沿所述Y轴的摆动轴摆动；以及突起，在从所述Z轴方向的俯视观察时与所述可动体重叠，并从所述基板向所述可动体侧突出设置，其中所述突起具有近端侧突起和位于相比于所述近端侧突起远离所述摆动轴的侧的远端侧突起，当所述可动体绕所述摆动相对于所述基板轴摆动时，所述近端侧突起及所述远端侧突起同时与所述可动体接触或在所述近端侧突起与所述可动体接触后所述远端侧突起与所述可动体接触。
附图说明
图1是示出第一实施方式的惯性传感器的俯视图。
图2是图1中的A-A线剖视图。
图3是示出惯性传感器所具有的突起的俯视图。
图4是图3中的B-B线剖视图，是用于说明突起的功能的剖视图。
图5是图3中的B-B线剖视图，是用于说明突起的功能的剖视图。
图6是示出第二实施方式的惯性传感器的俯视图。
图7是示出第三实施方式的惯性传感器的俯视图。
图8是示出第四实施方式的惯性传感器的剖视图。
图9是示出第五实施方式的作为电子设备的智能手机的俯视图。
图10是示出第六实施方式的作为电子设备的惯性计测装置的分解立体图。
图11是图10所示的惯性计测装置所具有的基板的立体图。
图12是示出第七实施方式的作为电子设备的移动***置测定装置的整体***的框图。
图13是示出图12所示的移动***置测定装置的作用的图。
图14是示出第八实施方式的移动体的立体图。
符号说明
1…惯性传感器，2…基板，21…凹部，22…安装头，25、26、27…槽，3…传感器元件，31…固定部，32…可动体，321…第一可动部，322…第二可动部，324…开口，325…贯通孔，33…摆动梁，5…盖，51…凹部，59…玻璃料，6…突起，61…第一突起，611…近端侧突起，612…远端侧突起，62…第二突起，621…近端侧突起，622…远端侧突起，75、76、77…布线，8…电极，81…第一检测电极，82…第二检测电极，83…第一虚设电极，84…第二虚设电极，89…绝缘膜，1200…智能手机，1208…显示部，1210…控制电路，1500…汽车，1502…控制电路，1510…***，2000…惯性计测装置，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***置测定装置，3100…惯性计测装置，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，Acc…箭头，Az…加速度，Ca、Cb…静电电容，F…假想平坦面，J…摆动轴，K…切口，P…电极焊盘，P1、P2…接触部，Rx…假想直线，Rx1…第一假想直线，Rx2…第二假想直线，S…收纳空间，T11、T12…高度，θ…倾斜度。
具体实施方式
下面，基于附图所示的实施方式，对本发明的惯性传感器、电子设备及移动体进行详细说明。
第一实施方式
图1是示出第一实施方式的惯性传感器的俯视图。图2是图1中的A-A线剖视图。图3是示出惯性传感器所具有的突起的俯视图。图4及图5分别是图3中的B-B线剖视图，是用于说明突起的功能的剖视图。
以下，为了便于说明，将相互正交的三个轴作为X轴、Y轴及Z轴。此外，将沿X轴的方向、即与X轴平行的方向也称为“X轴方向”，将沿Y轴的方向、即与Y轴平行的方向也称为“Y轴方向”，将沿Z轴的方向、即与Z轴平行的方向也称为“Z轴方向”。此外，将各轴的箭头方向前端侧也称为“正侧”，将相反侧也称为“负侧”。此外，将Z轴方向正侧也称为“上”，将Z轴方向负侧也称为“下”。此外，在本申请说明书中“正交”是指从技术常识来看能够视为正交的情况，但是具体地说除了包括以90°相交的情况以外，也包括从90°稍许倾斜的角度、例如在90°±5°左右的范围内相交的情况。同样，“平行”也是从技术常识来看能够视为平行的情况，但是具体地说除了两者所成的角度为0°的情况以外，也包括具有±5°左右的范围内的差的情况。
图1所示的惯性传感器1是检测Z轴方向的加速度Az的加速度传感器。惯性传感器1具有基板2、配置在基板2上的传感器元件3、以及与基板2接合并覆盖传感器元件3的盖5。
如图1所示，基板2具有在上表面侧开口的凹部21。此外，在从Z轴方向的俯视观察时，凹部21在内侧内包传感器元件3，并且形成为比传感器元件3大。此外，如图2所示，基板2具有从凹部21的底面突出的安装头22。并且，在安装头22的上表面接合有传感器元件3。此外，如图1所示，基板2具有在其上表面开口的槽25、26、27。
例如能够使用由包含为Na+等可动离子的碱金属离子的玻璃材料、例如派热克斯玻璃、TEMPAX玻璃(均为注册商标)那样的硼硅酸玻璃构成的玻璃基板作为基板2。但是，作为基板2没有特别限制，例如也可以使用硅基板、陶瓷基板。
此外，如图1所示，在基板2设置有电极8。电极8配置在凹部21的底面，在俯视观察时具有与传感器元件3重叠的第一检测电极81、第二检测电极82、第一虚设电极83及第二虚设电极84。此外，基板2具有配置于槽25、26、27的布线75、76、77。
各布线75、76、77的一端部向盖5外露出，作为与外部装置电连接的电极焊盘P发挥功能。此外，布线75与传感器元件3及第一、第二虚设电极83、84电连接。即，第一、第二虚设电极83、84与可动体32为同电位。此外，布线76与第一检测电极81电连接，布线77与第二检测电极82电连接。
如图2所示，盖5具有在下表面侧开口的凹部51。盖5与基板2的上表面接合，以将传感器元件3收纳在凹部51内。并且，通过盖5和基板2在其内侧形成有收纳传感器元件3的收纳空间S。优选的是，收纳空间S是气密空间并封入氮、氦、氩等惰性气体，在使用温度(-40℃～125℃左右)下成为大致大气压。但是，收纳空间S的气氛没有特别限制，例如可以是减压状态，也可以是加压状态。
作为盖5例如能够使用硅基板。但是，并不限制于此，例如，也可以使用玻璃基板、陶瓷基板。此外，作为基板2与盖5的接合方法没有特别限制，只要根据基板2、盖5的材料适当选择即可，例如，能够使用阳极接合、使通过等离子体照射而活化的接合面彼此接合的活化接合、利用玻璃料等接合材料的接合、以及将成膜于基板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接合基板2和盖5。
传感器元件3例如通过对掺杂有磷(P)、硼(B)、砷(As)等杂质的导电性的硅基板进行蚀刻、特别是利用作为深沟蚀刻技术的博世工艺(Bosch process)进行图案化而形成。如图1所示，传感器元件3具有：H型的固定部31，与安装头22的上表面接合；可动体32，能够绕沿Y轴的摆动轴J相对于固定部31摆动；以及摆动梁33，连接固定部31和可动体32。例如阳极接合安装件22和固定部31。
在从Z轴方向的俯视观察时，可动体32为将X轴方向作为长边的长方形。此外，在从Z轴方向的俯视观察时，可动体32具有以将沿Y轴的摆动轴J夹在中间的方式配置的第一可动部321及第二可动部322。第一可动部321相对于摆动轴J位于X轴方向正侧，第二可动部322相对于摆动轴J位于X轴方向负侧。此外，第一可动部321在X轴方向上比第二可动部322长，当施加有加速度Az时的绕摆动轴J的旋转力矩比第二可动部322大。
通过该旋转力矩的差，当施加有加速度Az时可动体32绕摆动轴J进行跷跷板摆动。另外，跷跷板摆动是指：如果第一可动部321向Z轴方向正侧位移，则第二可动部322向Z轴方向负侧位移，相反，如果第一可动部321向Z轴方向负侧位移，则第二可动部322向Z轴方向正侧位移。
此外，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及摆动梁33。由此，通过在可动体32的内侧配置固定部31及摆动梁33，能够实现传感器元件3的小型化。此外，可动体32具有在其整个区域均匀地形成的多个贯通孔325。由此，能够降低由粘性产生的阻尼。但是，贯通孔325可以省略，其配置可以不均匀，也可以不是整个区域而仅是其一个区域。
返回配置在凹部21的底面的电极8的说明，如图1及图2所示，在从Z轴方向的俯视观察时，第一检测电极81与第一可动部321的基端侧的部分重叠配置，第二检测电极82与第二可动部322的基端侧的部分重叠配置。另外，在从Z轴方向的俯视观察时，这些第一、第二检测电极81、82相对于摆动轴J对称设置。
此外，第一虚设电极83位于相比于第一检测电极81靠向X轴方向正侧，与第一可动部321的前端侧的部分重叠配置，第二虚设电极84位于相比于第二检测电极82靠向X轴方向负侧，与第二可动部322的前端侧的部分重叠配置。即，第一虚设电极83在比第一检测电极81远离摆动轴J的侧与第一可动部321相对，第二虚设电极84在比第二检测电极82远离摆动轴J的侧与第二可动部322相对。
虽然图中没示出，但是在驱动惯性传感器1时，经由布线75向传感器元件3施加驱动电压，通过布线76连接第一检测电极81和QV放大器，通过布线77连接第二检测电极82和另外的QV放大器。由此，在第一可动部321与第一检测电极81之间形成静电电容Ca，在第二可动部322与第二检测电极82之间形成静电电容Cb。
如果向惯性传感器1施加加速度Az，则可动体32以摆动轴J为中心进行跷跷板摆动。通过该可动体32的跷跷板摆动，第一可动部321与第一检测电极81的间隙和第二可动部322与第二检测电极82的间隙反相地变化，静电电容Ca、Cb与此对应而相互反相地变化。因此，惯性传感器1能够基于静电电容Ca、Cb的差(变化量)来检测加速度Az。
如图1及图3所示，惯性传感器1具有从基板2的凹部21的底面向可动体32侧突出的突起6。在本实施方式中，突起6具有多个并分别与基板2一体形成。即，突起6由基板2形成。
这种突起6通过在可动体32产生过度的跷跷板摆动时与可动体32的下表面接触，作为限制可动体32的进一步的跷跷板摆动的止动件发挥功能。由此，通过设置作为止动件发挥功能的突起6，能够抑制电位相互不同的可动体32与第一、第二检测电极81、82的过度接近及大面积的接触，能够有效地抑制由于在可动体32与第一、第二检测电极81、82之间产生的静电引力而可动体32在保持贴附于第一、第二检测电极81、82的状态下不能返回的“粘附”的发生。
在从Z轴方向的俯视观察时，突起6具有与第一可动部321重叠设置的第一突起61和与第二可动部322重叠设置的第二突起62。并且，第一突起61具有抑制可动体32与第一检测电极81的过度接近等的功能，第二突起62具有抑制可动体32与第二检测电极82的过度接近等的功能。
此外，在从Z轴方向的俯视观察时，第一突起61具有从摆动轴J向X轴方向正侧偏移设置的近端侧突起611和设置在比近端侧突起611远离摆动轴J的侧、即X轴方向正侧的远端侧突起612。同样，在从Z轴方向的俯视观察时，第二突起62具有从摆动轴J向X轴方向负侧偏移设置的近端侧突起621和设置在比近端侧突起621远离摆动轴J侧、即X轴方向负侧的远端侧突起622。这些突起611、612、621、622分别以后述的假想直线Rx为界在Y轴方向正侧和负侧各设置有一个。
另外，第一突起61和第二突起62是相互同样的构成，在从Z轴方向的俯视观察时相对于摆动轴J对称设置。因此，以下为了便于说明，以第一突起61为代表进行说明，对第二突起62省略其说明。
如果向惯性传感器施加由箭头Acc所示的加速度而可动体32顺时针过度地进行跷跷板摆动，则首先如图4所示，第一可动部321与近端侧突起611接触。并且，即使第一可动部321与近端侧突起611接触，可动体32的顺时针的跷跷板摆动也不停止，此后，如果可动体32的顺时针的跷跷板摆动进一步继续，则如图5所示第一可动部321与远端侧突起612接触。即，通过两个阶段的接触，限制可动体32进一步的跷跷板摆动。另外，在可动体32的跷跷板摆动为比较轻度的情况下，有时在可动体32与近端侧突起611接触之后，在与远端侧突起612接触之前顺时针的跷跷板摆动停止，摆动方向反转而返回逆时针方向。
由此，通过使第一可动部321与近端侧突起611接触，与以往相比抑制了可动体32的破损，从而成为机械的强度优异的惯性传感器1。
近端侧突起611被第一检测电极81覆盖，远端侧突起612被第一虚设电极83覆盖。由此，通过分别由电极覆盖近端侧突起611及远端侧突起612，能够抑制伴随基板2中的碱金属离子的移动的近端侧突起611及远端侧突起612表面的带电。因此，有效地抑制在近端侧突起611及远端侧突起612与第一可动部321之间产生关系到可动体32的误动作的非意图的静电引力。
此外，通过由第一检测电极81覆盖近端侧突起611，换句话说，通过在近端侧突起611上也设置第一检测电极81，能够使第一检测电极81的面积更大，能够使形成在第一可动部321与第一检测电极81之间的静电电容Ca更大。另一方面，通过由第一虚设电极83覆盖远端侧突起612，第一可动部321与远端侧突起612为同电位，在它们之间实质上不产生关系到可动体32的误动作的非意图的静电引力。因此，提高了加速度Az的检测精度。
近端侧突起611的表面、特别是与第一可动部321的接触部及接触部的附近还被配置在第一检测电极81上的绝缘膜89覆盖。该绝缘膜89作为在第一可动部321与近端侧突起611接触时确保第一可动部321与第一检测电极81的间隙的间隙材料发挥功能。由此，能够抑制第一可动部321与第一检测电极81过度地接近，能够抑制在它们之间产生过度大的静电引力。因此，能够有效地抑制可动体32向近端侧突起611的贴附。另外，作为绝缘膜89的构成材料没有特别限制，但是例如能够使用硅氧化膜(SiO2)。
此外，在本实施方式中，为了使第一可动部321与远端侧突起612相比先与近端侧突起611接触，将远端侧突起612的高度T12设计为比近端侧突起611的高度T11低。换句话说，将可动体32与远端侧突起612的间隙设计为比可动体32与近端侧突起611的间隙大。另外，高度T11是指包括近端侧突起611上的第一检测电极81及绝缘膜89的构造体的后述的接触部P1上的高度，高度T12是指包括远端侧突起612上的第一虚设电极83的构造体的后述的接触部P2上的高度。
更具体地说，如图4所示，在从Y轴方向的俯视观察时，当将包括与近端侧突起611接触的状态的可动体32的下表面在内的平坦面作为假想平坦面F时，远端侧突起612的与可动体32的接触部P2位于比假想平坦面F靠向下侧、即Z轴方向负侧。由此，当可动体32顺时针过度地进行跷跷板摆动时，能够更可靠地使第一可动部321与远端侧突起612相比先与近端侧突起611接触。
此外，近端侧突起611与第一可动部321的基端侧的部分重叠设置。由此，如图5所示，当第一可动部321与近端侧突起611接触时，由于其冲击而第一可动部321挠曲成其前端侧的部分向下方位移，向第一可动部321的下表面施加向X轴方向的压缩力。因此，能够有效地抑制作为其相反的力的向X轴方向的拉伸力施加于第一可动部321的下表面。当通过博世工艺对硅基板进行图案化时，第一可动部321的下表面容易粗糙而形成微小的凹凸。这是因为在博世工艺中基板2的表面起因于碱金属离子的移动而带正电，贯通硅基板而射入的正离子通过静电偏向对硅基板的下表面(背面)进行蚀刻的缘故。
即，在近端侧突起611的位置存在于例如相比于第一可动部321的X轴方向的中心位置靠向X轴方向正侧的情况下，通过第一可动部321与近端侧突起611接触时的冲击，出现从安装头22到近端侧突起611的部位向Z轴方向负侧挠曲，并且从近端侧突起611开始X轴方向正侧的部位向Z轴方向正侧挠曲的担忧。因此，如果向第一可动部321的下表面施加拉伸应力，则有时容易产生裂纹。因此，通过将近端侧突起611充分地配置在第一可动部321的基端侧以向第一可动部321的下表面施加压缩力，适当地抑制了在第一可动部321产生裂纹，从而成为机械的强度优异的惯性传感器1。
另外，将接触部P1与摆动轴J的分开距离作为D1，虽然没有特别限制，但是例如如图3所示，当将第二可动部322的长度作为L2时，较优选为L2/10≤D1≤L2/2的关系，更优选为L2/10≤D1≤L2/4的关系。由此，能够将近端侧突起611充分地设置在第一可动部321的基端侧，能够更可靠地发挥上述效果、即难以向第一可动部321的下表面施加拉伸应力的效果。
另一方面，将接触部P2与摆动轴J的分开距离作为D2，虽然没有特别限制，但是例如在将第二可动部322的长度作为L2时，较优选为L2/4≤D2≤L2/1.5的关系，更优选为L2/3≤D2≤L2/2的关系。由此，也能够将远端侧突起612充分地设置在第一可动部321的基端侧，能够充分地降低当与远端侧突起612接触时向第一可动部321施加的冲击。因此，能够有效地抑制第一可动部321的损伤，从而成为具有更优异的机械的强度的惯性传感器1。
此外，如图3所示，在从Z轴方向的俯视观察时，沿与摆动轴J平行的Y轴方向相互分开设置有多个近端侧突起611。特别是在本实施方式中，设置有一对近端侧突起611。在此，在从Z轴方向的俯视观察时，当将与可动体32的中心相交且沿X轴方向延伸的直线作为假想直线Rx时，在相比于假想直线Rx靠向Y轴方向正侧设置有一个近端侧突起611，在相比于假想直线Rx靠向Y轴方向负侧设置有另一个近端侧突起611。由此，当第一可动部321与近端侧突起611接触时，能够有效地抑制在可动体32产生绕X轴的不必要的位移(挠曲)。特别是在本实施方式中，一个近端侧突起611与第一可动部321的Y轴方向正侧的端部重叠设置，另一个近端侧突起611与第一可动部321的Y轴方向负侧的端部重叠设置。由此，能够使一对近端侧突起611、611的分开距离更大，能够更有效地抑制如上所述的不必要的位移的产生。但是，近端侧突起611的个数、配置没有特别限制，例如，可以是一个，也可以是三个以上。
同样，在从Z轴方向的俯视观察时，沿与摆动轴J平行的Y轴方向相互分开设置有多个远端侧突起612。特别是在本实施方式中，设置有一对远端侧突起612。并且，以与所述近端侧突起611相同的方式，在相比于假想直线Rx靠向Y轴方向正侧设置有一个远端侧突起612，在相比于假想直线Rx靠向Y轴方向负侧设置有另一个远端侧突起612。由此，当第一可动部321与远端侧突起612接触时，能够有效地抑制在可动体32产生绕X轴的不必要的位移(挠曲)。特别是在本实施方式中，一个远端侧突起612与第一可动部321的Y轴方向正侧的端部重叠设置，另一个远端侧突起612与第一可动部321的Y轴方向负侧的端部重叠设置。由此，能够使一对远端侧突起612、612的分开距离更大，能够更有效地抑制如上所述的不必要的位移的产生。但是，远端侧突起612的个数、配置没有特别限制，例如，可以是一个，也可以是三个以上。此外，突起611、612、621、622的俯视观察时的形状分别是圆形，但是并不限制于此，例如也可以是四边形或其他多边形、半圆形、椭圆形、沿X轴方向或Y轴方向延伸的长边形状。
以上，对惯性传感器1进行了说明。如上所述，这种惯性传感器1在将相互正交的三个轴作为X轴、Y轴和Z轴时，具有：基板2；可动体32，绕沿Y轴的摆动轴J摆动；以及突起6，在从Z轴方向的俯视观察时与可动体32重叠，并从基板2向可动体32侧突出设置。突起6具有近端侧突起611和位于相比于近端侧突起611远离摆动轴J的侧的远端侧突起612。并且，当可动体32绕摆动轴J相对于基板2摆动时，在近端侧突起611与可动体32接触后，远端侧突起612与可动体32接触。由此，通过使可动体32先与近端侧突起611接触，例如，与如以往那样使可动体32先与远端侧突起612接触的情况相比，能够降低接触时向可动体32施加的冲击。因此，与以往相比抑制了可动体32的破损，从而成为机械的强度优异的惯性传感器1。
此外，如上所述，在沿摆动轴J的方向上分开设置有多个近端侧突起611。由此，当可动体32与近端侧突起611接触时，能够有效地抑制在可动体32产生绕X轴的不必要的位移(挠曲)。
此外，如上所述，在沿摆动轴J的方向上分开设置有多个远端侧突起612。由此，当可动体32与远端侧突起612接触时，能够有效地抑制在可动体32产生绕X轴的不必要的位移(挠曲)。
此外，如上所述，如果可动体32与近端侧突起611接触，则可动体32的下表面、即基板2侧的面在X轴方向上收缩。由此，能够有效地抑制在可动体32产生裂纹。因此，能够有效地抑制可动体32的破损。
此外，如上所述，具有：作为检测电极的第一检测电极81，设置于基板2，在从Z轴方向的俯视观察时与可动体32重叠；以及作为虚设电极的第一虚设电极83，设置于基板2，在从Z轴方向的俯视观察时与可动体32的未与第一检测电极81重叠的区域重叠，第一虚设电极83与可动体32为同电位。由此，通过第一虚设电极83在基板2与可动体32之间实质上不产生不必要的静电引力。因此，能够基于可动体32与第一检测电极81之间的静电电容Ca的变化，精度良好地检测Z轴方向的加速度Az。
此外，如上所述，近端侧突起611被第一检测电极81覆盖，远端侧突起612被第一虚设电极83覆盖。通过由第一检测电极81覆盖近端侧突起611，能够使第一检测电极81的面积更大，从而能够使形成在第一可动部321与第一检测电极81之间的静电电容Ca更大。另一方面，通过由第一虚设电极83覆盖远端侧突起612，可动体32与远端侧突起612为同电位，在它们之间实质上不产生不必要的静电引力。因此，提高了加速度Az的检测精度。
此外，如上所述，可动体32具备隔着摆动轴J配置且绕摆动轴J的旋转力矩相互不同的第一可动部321及第二可动部322，在从Z轴方向的俯视观察时，突起6具有与第一可动部321重叠的第一突起61和与第二可动部322重叠的第二突起62。由此，即使可动体32绕摆动轴J的任意方向相对于基板2摆动，都能够发挥上述效果。因此，成为机械的强度更优异的惯性传感器1。
第二实施方式
图6是示出第二实施方式的惯性传感器的俯视图。
本实施方式除了突起6的构成不同以外与所述第一实施方式相同。另外，在下面的说明中，关于本实施方式，以与所述实施方式的不同点为中心进行说明，相同的事项省略其说明。此外，在图6中，对与所述实施方式同样的构成赋予相同的符号。此外，在本实施方式中，第一突起61与第二突起62的构成彼此相同，因此下面以第一突起61为代表进行说明，对第二突起62省略其说明。
在图6所示的惯性传感器1中，第一突起61所具有的近端侧突起611与远端侧突起612同样地被第一虚设电极83覆盖。由此，第一可动部321与近端侧突起611为同电位，在它们之间实质上不产生关系到可动体32的误动作的非意图的静电引力。因此，提高了加速度Az的检测精度。
另外，在本实施方式中，第一检测电极81的前端部、即X轴方向正侧的端部位于相比于近端侧突起611靠向第一可动部321的前端侧、即X轴方向正侧，近端侧突起611以岛状配置在第一检测电极81内。因此，形成从第一检测电极81的前端部延伸到近端侧突起611的切口K，通过使第一虚设电极83在该切口K延伸，抑制了第一检测电极81与第一虚设电极83的接触，并且由第一虚设电极83覆盖近端侧突起611。根据这种构成，能够确保第一检测电极81的面积足够大，并且由第一虚设电极83覆盖近端侧突起611。
如上所述，在本实施方式的惯性传感器1中，近端侧突起611及远端侧突起612分别被第一虚设电极83覆盖。同样，近端侧突起621及远端侧突起622分别被第二虚设电极84覆盖。通过这种构成，突起6与可动体32为同电位，在它们之间实质上不产生关系到可动体32的误动作的非意图的静电引力。因此，提高了加速度Az的检测精度。
即使根据以上的第二实施方式，也能够发挥与所述第一实施方式同样的效果。
第三实施方式
图7是示出第三实施方式的惯性传感器的俯视图。
本实施方式除了突起6的构成不同以外与所述第一实施方式相同。另外，在下面的说明中，关于本实施方式，以与所述实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。此外，在图7中，与所述实施方式同样的构成赋予相同的符号。此外，在本实施方式中，第一突起61与第二突起62的构成彼此相同，因此下面以第一突起61为代表进行说明，对第二突起62省略其说明。
在图7所示的惯性传感器1中，远端侧突起612为一个。具体地说，在从Z轴方向的俯视观察时，当将与一个近端侧突起611相交且沿X轴方向延伸的直线作为第一假想直线Rx1，将与另一个近端侧突起611相交且沿X轴方向延伸的直线作为第二假想直线Rx2时，远端侧突起612设置在第一假想直线Rx1与第二假想直线Rx2之间。按照这种配置，能够通过两个近端侧突起611和一个远端侧突起612平衡性良好地支撑第一可动部321，能够有效地抑制接触时在可动体32产生绕X轴的不必要的位移、挠曲。特别是在本实施方式中，在从Z轴方向的俯视观察时，远端侧突起612与假想直线Rx重叠设置。由此，能够更显著地发挥上述效果。此外，与所述第一实施方式相比能够减少远端侧突起612的数量，因此也能够相应地实现降低阻尼。
如上所述，在本实施方式的惯性传感器1中，在从Z轴方向的俯视观察时，远端侧突起612设置在与一个近端侧突起611相交且沿X轴方向延伸的第一假想直线Rx1和与另一个近端侧突起611相交且沿X轴方向延伸的第二假想直线Rx2之间。按照这种配置，能够通过两个近端侧突起611和一个远端侧突起612平衡性良好地支撑第一可动部321，能够有效地抑制接触时在可动体32产生绕X轴的不必要的位移、挠曲。
即使根据以上的第三实施方式，也能够发挥与所述第一实施方式同样的效果。
第四实施方式
图8是示出第四实施方式的惯性传感器的剖视图。
本实施方式除了突起6的构成不同以外与所述第一实施方式相同。另外，在下面的说明中，关于本实施方式，以与所述实施方式的不同点为中心进行说明，对同样的事项省略其说明。此外，在图8中，与所述实施方式同样的构成赋予相同的符号。此外，在本实施方式中，第一突起61与第二突起62的构成彼此相同，因此下面以第一突起61为代表进行说明，对第二突起62省略其说明。
如图8所示，如果向惯性传感器施加由箭头Acc所示的加速度，可动体32顺时针过度地进行跷跷板摆动，则第一可动部321同时与近端侧突起611及远端侧突起612接触。由此，通过使可动体32同时与近端侧突起611及远端侧突起612接触，例如，与以往那样使可动体32先与远端侧突起612接触的情况相比，能够降低接触时向可动体32施加的冲击。因此，与以往相比抑制了可动体32的破损，从而成为机械的强度优异的惯性传感器1。
以上，对惯性传感器1进行了说明。如上所述，这种惯性传感器1在将相互正交的三个轴作为X轴、Y轴和Z轴时，具有：基板2；可动体32，绕沿Y轴的摆动轴J摆动；以及突起6，在从Z轴方向的俯视观察时与可动体32重叠，并从基板2向可动体32侧突出设置。突起6具有近端侧突起611和位于相比于近端侧突起611远离摆动轴J的侧的远端侧突起612。并且，当可动体32绕摆动轴J相对于基板2摆动时，近端侧突起611和远端侧突起612同时与可动体32接触。由此，通过使可动体32同时与近端侧突起611和远端侧突起612接触，例如，与如以往那样使可动体32先与远端侧突起612接触的情况相比，能够降低接触时向可动体32施加的冲击。因此，与以往相比抑制了可动体32的破损，从而成为机械的强度优异的惯性传感器1。
即使根据以上的第四实施方式，也能够发挥与所述第一实施方式同样的效果。
第五实施方式
图9是示出第五实施方式的作为电子设备的智能手机的俯视图。
图9所示的智能手机1200适用了本发明的电子设备。智能手机1200内置有惯性传感器1和基于从惯性传感器1输出的检测信号进行控制的控制电路1210。由惯性传感器1检测的检测数据发送到控制电路1210，控制电路1210根据接收到的检测数据来识别智能手机1200的姿势和/或举动，能够使显示于显示部1208的显示图像变化、发出警告音和/或效果音、或驱动振动电动机而使主体振动。
作为这种电子设备的智能手机1200具有惯性传感器1和基于从惯性传感器1输出的检测信号进行控制的控制电路1210。因此，能够享有所述惯性传感器1的效果，能够发挥高可靠性。
另外，本发明的电子设备除了能够适用于所述智能手机1200以外，例如还能够适用于个人计算机、数字静态照相机、平板终端、时钟、智能手表、喷墨打印机、笔记本个人计算机、电视机、智能眼镜、HMD(头戴式显示器)等可穿戴终端、摄像机、磁带录像机、汽车导航装置、行车记录仪、寻呼机、电子记事本、电子词典、电子翻译机、计算器、电子游戏机、玩具、文字处理器、工作站、电视电话、防犯用电视监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备、鱼群探测器、各种测定设备、移动体终端基站设备、车辆、铁路车辆、航空器、直升机、船舶等的各种仪器类、飞行模拟器、网络服务器等。
第六实施方式
图10是示出第六实施方式的作为电子设备的惯性计测装置的分解立体图。图11是图10所示的惯性计测装置所具有的基板的立体图。
作为图10所示的电子设备的惯性计测装置2000(IMU：Inertial MeasurementUnit)是检测汽车、机器人等被安装装置的姿势、举动的惯性计测装置。惯性计测装置2000作为具备三轴加速度传感器及三轴角速度传感器的六轴运动传感器发挥功能。
惯性计测装置2000是俯视形状为大致正方形的长方体。此外，在位于正方形的对角线方向的两个部位的顶点附近形成有作为固定部的螺纹孔2110。使两根螺钉通过该两个部位的螺纹孔2110，能够在汽车等被安装体的被安装面固定惯性计测装置2000。另外，通过部件的选定或设计变更，例如也能够小型化为能够搭载于智能手机、数码相机的尺寸。
惯性计测装置2000具有：外壳2100、接合部件2200和传感器模块2300，使接合部件2200介于外壳2100的内部而成为供传感器模块2300***的构成。外壳2100的外形与所述惯性计测装置2000的整体形状同样，是俯视形状为大致正方形的长方体，在位于正方形的对角线方向的两个部位的顶点附近分别形成有螺纹孔2110。此外，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，成为收纳在外壳2100的内部的形状。此外，在内壳2310形成有用于防止与基板2320的接触的凹部2311及用于使后述的连接器2330露出的开口2312。这种内壳2310通过接合部件2200与外壳2100接合。此外，内壳2310的下表面通过粘接剂与基板2320接合。
如图11所示，在基板2320的上表面安装有连接器2330、检测绕Z轴的角速度的角速度传感器2340z以及检测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。此外，在基板2320的侧面安装有检测绕X轴的角速度的角速度传感器2340x及检测绕Y轴的角速度的角速度传感器2340y。并且，作为加速度传感器2350能够使用本发明的惯性传感器。
此外，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)，控制惯性计测装置2000的各部。在存储部存储有规定了用于检测加速度及角速度的顺序和内容的程序、使检测数据数字化并装入分组数据的程序、以及附带的数据等。另外，在基板2320还安装有其他多个电子部件。
第七实施方式
图12是示出第七实施方式的作为电子设备的移动***置测定装置的整体***的框图。图13是示出图12所示的移动***置测定装置的作用的图。
图12所示的移动***置测定装置3000安装于移动体来使用，是用于进行该移动体的位置测定的装置。另外，作为移动体没有特别限制，可以是自行车、汽车、摩托车、电车、飞机、船等中的任意一个，但是在本实施方式中作为移动体对使用四轮汽车、特别是农业用拖拉机的情况进行说明。
移动***置测定装置3000具有：惯性计测装置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。另外，作为惯性计测装置3100例如能够使用所述惯性计测装置2000。
惯性计测装置3100具有三轴的加速度传感器3110和三轴的角速度传感器3120。运算处理部3200接收来自加速度传感器3110的加速度数据及来自角速度传感器3120的角速度数据，对这些数据进行惯性导航运算处理，输出包含移动体的加速度及姿势的惯性导航位置测定数据。
此外，GPS接收部3300通过接收天线3400接收来自GPS卫星的信号。此外，位置信息获取部3500基于GPS接收部3300接收到信号，输出表示移动***置测定装置3000的位置(维度、经度、高度)、速度、方位的GPS位置测定数据。在该GPS位置测定数据中还包含表示接收状态、接收时刻等的状态数据。
位置合成部3600基于从运算处理部3200输出的惯性导航位置测定数据及从位置信息获取部3500输出的GPS位置测定数据，计算移动体的位置、具体地说移动体在地面的哪个位置行驶。例如，即使包含于GPS位置测定数据的移动体的位置相同，但是如图13所示，如果移动体的姿势因地面的倾斜度θ等的影响而不同，则移动体在地面不同的位置行驶。因此，仅通过GPS位置测定数据，不能计算移动体的准确的位置。所以，位置合成部3600使用惯性导航位置测定数据，计算移动体在地面的哪个位置行驶。
通过处理部3700对从位置合成部3600输出的位置数据进行规定的处理并作为位置测定结果显示于显示部3900。此外，位置数据也可以通过通信部3800发送到外部装置。
第八实施方式
图14是示出第八实施方式的移动体的立体图。
图14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***和无钥匙进入***中的至少任意一个的***1510。此外，汽车1500内置有惯性传感器1，能够通过惯性传感器1检测车身的姿势。惯性传感器1的检测信号供给到控制电路1502，控制电路1502能够基于该信号控制***1510。
由此，作为移动体的汽车1500具有惯性传感器1和基于从惯性传感器1输出的检测信号进行控制的控制电路1502。因此，能够享有所述惯性传感器1的效果，能够发挥高可靠性。
另外，惯性传感器1还能够广泛地应用于汽车导航***、汽车空调、防抱死制动***(ABS)、安全气囊、轮胎压力监测***(TPMS：Tire Pressure Monitoring System)、发动机控制、混合动力汽车或电动汽车的电池监视器等电子控制单元(ECU：electroniccontrol unit)。此外，作为移动体并不限制于汽车1500，例如能够适用于铁路车辆、飞机、直升机、火箭、人造卫星、船舶、AGV(无人搬运车)、电梯、自动扶梯、双足步行机器人、无人机等无人飞机、无线电控制模型、铁路模型、其他玩具等。
以上，基于图示的实施方式对本发明的惯性传感器、电子设备及移动体进行了说明，但是本发明并不限制于此，各部的构成能够置换为具有同样功能的任意的构成。此外，在本发明中可以附加其他任意的构成物。此外，也可以适当组合所述实施方式。

Claims (11)

1.一种惯性传感器，其特征在于，
当将相互正交的三个轴作为X轴、Y轴及Z轴时，具有：
基板；
可动体，绕沿所述Y轴的摆动轴摆动；以及
突起，在从所述Z轴的方向的俯视观察时与所述可动体重叠，并从所述基板向所述可动体侧突出设置，
所述突起具有近端侧突起和位于相比于所述近端侧突起远离所述摆动轴的侧的远端侧突起，
当所述可动体绕所述摆动轴相对于所述基板摆动时，所述近端侧突起及所述远端侧突起同时与所述可动体接触或在所述近端侧突起与所述可动体接触后所述远端侧突起与所述可动体接触。
2.根据权利要求1所述的惯性传感器，其特征在于，
在沿所述摆动轴的方向上分开设置有多个所述近端侧突起。
3.根据权利要求1或2所述的惯性传感器，其特征在于，
在沿所述摆动轴的方向上分开设置有多个所述远端侧突起。
4.根据权利要求2所述的惯性传感器，其特征在于，
在从所述Z轴的方向的俯视观察时，所述远端侧突起设置在与一个所述近端侧突起相交且沿所述X轴的方向延伸的第一假想直线和与另一个所述近端侧突起相交且沿所述X轴的方向延伸的第二假想直线之间。
5.根据权利要求1所述的惯性传感器，其特征在于，
当所述可动体与所述近端侧突起接触时，所述可动体的所述基板侧的面在所述X轴的方向上收缩。
6.根据权利要求1所述的惯性传感器，其特征在于，还具有：
检测电极，设置于所述基板，在从所述Z轴的方向的俯视观察时与所述可动体重叠；以及
虚设电极，设置于所述基板，在从所述Z轴的方向的俯视观察时与所述可动体的未与所述检测电极重叠的区域重叠，所述虚设电极与所述可动体为同电位。
7.根据权利要求6所述的惯性传感器，其特征在于，
所述近端侧突起被所述检测电极覆盖，
所述远端侧突起被所述虚设电极覆盖。
8.根据权利要求6所述的惯性传感器，其特征在于，
所述近端侧突起及所述远端侧突起分别被所述虚设电极覆盖。
9.根据权利要求1所述的惯性传感器，其特征在于，
所述可动体具备隔着所述摆动轴配置且绕所述摆动轴的旋转力矩相互不同的第一可动部及第二可动部，
在从所述Z轴的方向的俯视观察时，所述突起具有与所述第一可动部重叠的第一突起和与所述第二可动部重叠的第二突起。
10.一种电子设备，其特征在于，具有：
权利要求1至9中任一项所述的惯性传感器；以及
控制电路，基于从所述惯性传感器输出的检测信号进行控制。
11.一种移动体，其特征在于，具有：
权利要求1至9中任一项所述的惯性传感器；以及
控制电路，基于从所述惯性传感器输出的检测信号进行控制。
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