CN117928507A - 物理量传感器、物理量传感器器件以及惯性测量装置 - Google Patents

物理量传感器、物理量传感器器件以及惯性测量装置 Download PDF

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Abstract

物理量传感器、物理量传感器器件以及惯性测量装置，能同时实现高灵敏度化和低阻尼化。物理量传感器(1)包含：基板(2)，其设置有第1固定电极(24)；可动体(3)，其包含与第1固定电极对置的第1质量部(34)。第1质量部包含第1区域(61)和远离旋转轴(AY)的第2区域(62)，在第1、第2区域分别设置有第1、第2贯通孔组，可动体包含基板侧的第1面(6)和第2面(7)。在第1质量部的第1面，设置有用于使第1区域中的第1质量部与第1固定电极间的第1空隙的第1间隙距离小于第2区域中的第1质量部与第1固定电极间的第2空隙的第2间隙距离的阶梯差或斜面。第1和第2贯通孔组的贯通孔的深度小于可动体的最大厚度。

Description

物理量传感器、物理量传感器器件以及惯性测量装置
本申请是基于发明名称为“物理量传感器、物理量传感器器件以及惯性测量装置”，申请日为2021年10月26日，申请号为202111246032.6的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及物理量传感器、物理量传感器器件以及惯性测量装置等。
背景技术
以往，已知有检测加速度等物理量的物理量传感器。作为这样的物理量传感器，例如已知有检测Z轴方向的加速度的杠杆型的加速度传感器等。例如在专利文献1中公开了一种加速度传感器，其通过对基板上的检测部设置阶梯差来形成多个电极间间隙，从而实现高灵敏度化。在专利文献2中公开了一种加速度传感器，其通过在可动体的反面侧设置阶梯差来形成多个电极间间隙，从而实现高灵敏度化。在专利文献3中公开了一种加速度传感器，其通过在可动体的截面处，将与检测电极对置的区域设为凹部形状来减小厚度，构成为通过上下的检测电极夹着可动体来减小阻尼。在专利文献4中，公开了作为用于实现高灵敏度且低阻尼的标准化式的函数式。
专利文献1：日本特开2013-040856号公报
专利文献2：日本特表2008-529001号公报
专利文献3：美国专利申请公开第2017/0341927号说明书
专利文献4：日本特开2019-184261号公报
在专利文献1中，由于可动体的厚度均匀，且贯通孔的深度均匀，因此贯通孔的孔中阻尼容易变大。在专利文献2中，由于可动体没有贯通孔，因此阻尼非常大，无法确保期望的频带。在专利文献3、4中，电极间间隙的距离恒定，因此难以实现进一步的高灵敏度化。这样，在专利文献1～4的结构中，存在难以同时实现进一步的高灵敏度化和低阻尼化的课题。
发明内容
本公开的一个方式涉及一种物理量传感器，其包含：基板，在将相互垂直的3个轴设为X轴、Y轴和Z轴时，所述基板与所述Z轴垂直且设置有第1固定电极；以及可动体，其包含在沿着所述Z轴的Z轴方向上与所述第1固定电极对置的第1质量部，并被设置为能够以沿着所述Y轴的旋转轴为中心相对于所述基板摆动，所述第1质量部包含：第1区域；以及第2区域，其比所述第1区域离所述旋转轴远，在所述第1区域设置有第1贯通孔组，在所述第2区域设置有第2贯通孔组，所述可动体包含：第1面，其是所述基板侧的面；以及第2面，其是相对于所述第1面靠反面侧的面，在所述第1质量部的所述第1面，设置有用于使第1空隙在所述Z轴方向上的第1间隙距离小于第2空隙在所述Z轴方向上的第2间隙距离的阶梯差或者斜面，所述第1空隙是所述第1区域中的所述第1质量部与所述第1固定电极之间的空隙，所述第2空隙是所述第2区域中的所述第1质量部与所述第1固定电极之间的空隙，所述第1贯通孔组和所述第2贯通孔组的贯通孔在所述Z轴方向上的深度小于所述可动体在所述Z轴方向上的最大厚度。
另外，本公开的另一方式涉及一种物理量传感器器件，其包含：以上记载的物理量传感器；以及电子部件，其与所述物理量传感器电连接。
另外，本公开的又一方式涉及一种惯性测量装置，其包含：以上记载的物理量传感器；以及控制部，其基于从所述物理量传感器输出的检测信号进行控制。
附图说明
图1是第1实施方式的物理量传感器的俯视图。
图2是图1的A-A线处的剖视图。
图3是图1的B-B线处的剖视图。
图4是第1实施方式的物理量传感器的立体图。
图5是代替阶梯差而设置了斜面的情况下的物理量传感器的剖视图。
图6是表示贯通孔的孔尺寸与阻尼的关系的曲线图。
图7是表示贯通孔的孔尺寸与阻尼的关系的曲线图。
图8是表示贯通孔的孔尺寸与阻尼的关系的曲线图。
图9是表示标准化贯通孔厚度与标准化阻尼的关系的曲线图。
图10是表示物理量传感器的振动频率与位移的大小的关系的曲线图。
图11是第2实施方式的物理量传感器的俯视图。
图12是第2实施方式的物理量传感器的剖视图。
图13是第3实施方式的物理量传感器的剖视图。
图14是第4实施方式的物理量传感器的俯视图。
图15是第4实施方式的物理量传感器的剖视图。
图16是第5实施方式的物理量传感器的俯视图。
图17是第6实施方式的物理量传感器的俯视图。
图18是第7实施方式的物理量传感器的俯视图。
图19是第8实施方式的物理量传感器的俯视图。
图20是第9实施方式的物理量传感器的俯视图。
图21是图20的C-C线处的剖视图。
图22是第10实施方式的物理量传感器的俯视图。
图23是物理量传感器器件的结构例。
图24是表示具有物理量传感器的惯性测量装置的概略结构的分解立体图。
图25是物理量传感器的电路基板的立体图。
具体实施方式
下面，对实施方式进行说明。另外，以下说明的本实施方式并不对权利要求书的记载内容进行不恰当的限定。并且，本实施方式中说明的结构未必全部都是必需结构要件。另外，在以下的各附图中，为了便于说明，有时省略一部分的结构要素。此外，在各图中，为了容易理解，各结构要素的尺寸比率与实际不同。
1.第1实施方式
首先，关于第1实施方式的物理量传感器1，以检测铅直方向的加速度的加速度传感器为一例，参照图1、图2、图3、图4进行说明。图1是第1实施方式的物理量传感器1的俯视图。图2是图1的A-A线处的剖视图，图3是图1的B-B线处的剖视图。图4是物理量传感器1的立体图。物理量传感器1是MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电***)设备，例如是惯性传感器。
此外，在图1、图4中，为了便于说明物理量传感器1的内部的结构，省略了图2、图3所示的基板2、盖部5等的图示。另外，在图1、图2、图3中，为了便于说明，示意性地示出各部件的尺寸、部件间的间隔等，与图4的立体图不同。例如图2、图3所示的可动体3的厚度、间隙距离等如图4的立体图所示，实际上非常小。另外，以下主要以物理量传感器1所检测的物理量为加速度的情况为例进行说明，但物理量并不限定于加速度，也可以是角速度、速度、压力、位移或者重力等其他物理量，物理量传感器1也可以被用作陀螺仪传感器、压力传感器或者MEMS开关等。另外，为了便于说明，在各图中，图示了X轴、Y轴以及Z轴，作为相互垂直的3个轴。将沿着X轴的方向称为“X轴方向”，将沿着Y轴的方向称为“Y轴方向”，将沿着Z轴的方向称为“Z轴方向”。在此，也可以将X轴方向、Y轴方向、Z轴方向分别称为第1方向、第2方向、第3方向。另外，也将各轴向的箭头前端侧称为“正侧”，将基端侧称为“负侧”，将Z轴方向正侧称为“上”，将Z轴方向负侧称为“下”。另外，Z轴方向沿着铅直方向，XY平面沿着水平面。另外，“垂直”除了以90°相交以外，还包含以相对于90°稍微倾斜的角度相交的情况。
图1～图4所示的物理量传感器1能够检测作为铅直方向的Z轴方向的加速度。这样的物理量传感器1具有基板2、与基板2对置设置的可动体3、以及与基板2接合且覆盖可动体3的盖部5。可动体3也可以称为摆动结构体或传感器元件。
如图1所示，基板2在X轴方向以及Y轴方向上具有扩展，将Z轴方向设为厚度方向。另外，如图2、图3所示，在基板2形成有向下表面侧凹陷且深度不同的凹部21以及凹部21a。凹部21a的从上表面起的深度比凹部21深。凹部21以及凹部21a在从Z轴方向俯视观察时，将可动体3内包在内侧，形成得比可动体3大。凹部21以及凹部21a作为抑制可动体3与基板2的接触的避让部发挥功能。另外，在基板2上，在凹部21的底面配置有第1固定电极24和第2固定电极25，在凹部21a的底面配置有虚拟电极26a。第1固定电极24、第2固定电极25也可以分别称为第1检测电极、第2检测电极。另外，在凹部21的底面也配置有虚拟电极26b、26c。第1固定电极24和第2固定电极25分别与未图示的QV放大器连接，通过差动检测方式将其静电电容差作为电信号进行检测。因此，第1固定电极24和第2固定电极25优选为相等的面积。而且，在基板2的安装部22a、22b的上表面接合有可动体3。由此，能够将可动体3以从基板2的凹部21的底面分离的状态固定于基板2。
作为基板2，例如能够使用由含有碱金属离子的玻璃材料、例如Pyrex(注册商标)或TEMPAX(注册商标)的玻璃那样的硼硅酸玻璃构成的玻璃基板。但是，作为基板2的构成材料，没有特别限定，例如也可以使用硅基板、石英基板或SOI(Silicon On Insulator：绝缘体上硅)基板等。
如图2、图3所示，在盖部5形成有向上表面侧凹陷的凹部51。盖部5在凹部51内收纳可动体3并与基板2的上表面接合。并且，通过盖部5以及基板2，在其内侧形成有收纳可动体3的收纳空间SA。收纳空间SA是气密空间，封入有氮气、氦气或氩气等惰性气体，优选使用温度为-40℃～125℃左右且大致为大气压。但是，收纳空间SA的环境没有特别限定，例如可以是减压状态，也可以是加压状态。
作为盖部5，例如能够使用硅基板。但是，并不特别限定于此，例如也可以使用玻璃基板或石英基板等作为盖部5。另外，作为基板2与盖部5的接合方法，例如能够使用阳极接合、活化接合等，但并不特别限定于此，只要根据基板2、盖部5的材料适当选择即可。
可动体3例如能够通过对掺杂有磷(P)、硼(B)或砷(As)等杂质的导电性的硅基板进行蚀刻，特别是通过作为深挖蚀刻技术的博世工艺进行垂直加工而形成。
可动体3能够绕沿着Y轴方向的旋转轴AY摆动。可动体3具有固定部32a、32b、支承梁33、第1质量部34、第2质量部35以及扭矩产生部36。扭矩产生部36也可以称为第3质量部。作为H型的中央锚的固定部32a、32b通过阳极接合等与基板2的安装部22a、22b的上表面接合。支承梁33沿Y轴方向延伸，形成了旋转轴AY，作为扭簧使用。即，当加速度az作用于物理量传感器1时，可动体3以支承梁33为旋转轴AY，一边使支承梁33扭转变形一边绕旋转轴AY摆动。另外，旋转轴AY也能够称为摆动轴，可动体3绕旋转轴AY的旋转是可动体3绕摆动轴的摆动。
作为可动电极的可动体3在从Z轴方向俯视时，成为以X轴方向为长度方向的长方形形状。而且，可动体3的第1质量部34和第2质量部35在从Z轴方向俯视观察时，将沿着Y轴方向的旋转轴AY夹在中间而配置。具体而言，可动体3的第1质量部34与第2质量部35通过第1连结部41连结，在第1质量部34与第2质量部35之间具有第1开口部45a、45b。而且，在第1开口部45a、45b内配置有固定部32a、32b以及支承梁33。这样，通过在可动体3的内侧配置固定部32a、32b以及支承梁33，能够实现可动体3的小型化。另外，扭矩产生部36通过第2连结部42在Y轴方向的两端与第1质量部34连结。而且，在第1质量部34与扭矩产生部36之间，为了使第1质量部34的面积与第2质量部35的面积相等而设置有第2开口部46。第1质量部34以及扭矩产生部36相对于旋转轴AY位于X轴方向正侧，第2质量部35相对于旋转轴AY位于X轴方向负侧。另外，第1质量部34以及扭矩产生部36在X轴方向上比第2质量部35长，被施加Z轴方向的加速度az时的绕旋转轴AY的转矩比第2质量部35大。
通过该转矩的差异，在施加了Z轴方向的加速度az时，可动体3绕旋转轴AY进行杠杆摆动。另外，杠杆摆动是指，当第1质量部34向Z轴方向正侧移位时，第2质量部35向Z轴方向负侧移位，相反，当第1质量部34向Z轴方向负侧移位时，第2质量部35向Z轴方向正侧移位。
另外，在可动体3中，沿Y轴方向排列的第1连结部41与固定部32a、32b通过沿Y轴方向延伸的支承梁33连接。因此，能够将支承梁33作为旋转轴AY，使可动体3绕旋转轴AY进行杠杆摆动而移位。
另外，可动体3在其整个区域具有多个贯通孔。通过该贯通孔，减少可动体3的杠杆摆动时的空气阻尼，能够使物理量传感器1在更宽的频率范围内适当地动作。
接着，对配置于基板2的凹部21底面的第1固定电极24和第2固定电极25、以及虚拟电极26a、26b、26c进行说明。
如图1所示，在从Z轴方向俯视观察时，第1固定电极24与第1质量部34重叠配置，第2固定电极25与第2质量部35重叠配置。这些第1固定电极24和第2固定电极25以在未施加Z轴方向的加速度az的自然状态下，图2所示的静电电容Ca、Cb相等的方式，在从Z轴方向俯视观察时，相对于旋转轴AY大致对称地设置。
第1固定电极24和第2固定电极25与未图示的差动式的QV放大器电连接。在物理量传感器1的驱动时，对可动体3施加驱动信号。而且，在第1质量部34与第1固定电极24之间形成静电电容Ca，在第2质量部35与第2固定电极25之间形成静电电容Cb。在未施加Z轴方向的加速度az的自然状态下，静电电容Ca、Cb彼此大致相等。
当对物理量传感器1施加加速度az时，可动体3以旋转轴AY为中心进行杠杆摆动。通过该可动体3的杠杆摆动，第1质量部34与第1固定电极24的分离距离和第2质量部35与第2固定电极25的分离距离以反相的方式变化，相应地，静电电容Ca、Cb相互以反相的方式变化。由此，物理量传感器1能够基于静电电容Ca、Cb的电容值的差来检测加速度az。
另外，为了防止因基板面露出而导致的带电漂移或可动体形成后的阳极接合时的粘附，在第1固定电极24和第2固定电极25以外的基板2的玻璃露出面上设置有虚拟电极26a、26b、26c。虚拟电极26a位于比第1固定电极24靠X轴方向正侧的位置，以在从Z轴方向俯视观察时与扭矩产生部36重叠的方式设置于扭矩产生部36的下方。另外，虚拟电极26b设置于支承梁33的下方，虚拟电极26c设置于第2质量部35的左下方。这些虚拟电极26a、26b、26c通过未图示的布线电连接。由此，虚拟电极26a、26b、26c被设定为相同电位。而且，支承梁33的下方的虚拟电极26b与作为可动电极的可动体3电连接。例如，在基板2设置未图示的突起，从虚拟电极26b延伸出的电极以覆盖该突起的顶部的方式形成，通过该电极与可动体3接触，虚拟电极26b与可动体3电连接。由此，虚拟电极26a、26b、26c被设定为与作为可动电极的可动体3相同的电位。
另外，如图3所示，在物理量传感器1设置有对以旋转轴AY为中心的可动体3的旋转进行限制的止挡件11、12。在图3中，止挡件11、12由设置于基板2的突起部实现。止挡件11、12在可动体3产生过度的杠杆摆动时，其顶部与可动体3接触，由此限制可动体3的进一步的杠杆摆动。通过设置这样的止挡件11、12，能够防止电位相互不同的可动体3与第1固定电极24以及第2固定电极25的过度接近。通常，由于在电位不同的电极间产生静电引力，因此若发生过度的接近，则由于在可动体3与第1固定电极24以及第2固定电极25之间产生的静电引力，产生可动体3一直被第1固定电极24或第2固定电极25吸引而无法返回的“粘着(sticking)”。在这样的状态下，物理量传感器1不进行正常的动作，因此设置止挡件11、12而使得不进行过度的接近是重要的。
另外，由于可动体3与第1固定电极24以及第2固定电极25具有不同的电位，因此如图3所示，在止挡件11、12的顶部，以覆盖该顶部的方式形成有用于防止短路的作为保护膜的电极27a、27c。具体而言，如图1、图3所示，从虚拟电极26a向X轴方向负侧引出电极27a，引出的电极27a的前端部以覆盖止挡件11的顶部的方式设置。另外，从虚拟电极26c向X轴方向正侧引出电极27c，引出的电极27c的前端部以覆盖止挡件12的顶部的方式设置。而且，虚拟电极26a、26c被设定为与可动体3相同的电位，因此即使在可动体3与止挡件11、12接触的情况下，也能够防止短路。
另外，也可以在止挡件11、12的顶部设置防止短路用的氧化硅、氮化硅等的绝缘层，或者还能够实施设置不同电位的电极等变形。另外，在图3中，止挡件11、12设置于基板2，但也能够实施变形，将限制以旋转轴AY为中心的可动体3的旋转的止挡件11、12设置于可动体3、或者设置于盖部5等。
如上所述，本实施方式的物理量传感器1包含：基板2，在将相互垂直的3个轴设为X轴、Y轴以及Z轴时，该基板2与Z轴垂直，并设置有第1固定电极24；以及可动体3，其包含在Z轴方向上与第1固定电极24对置的第1质量部34，并被设置为能够以沿着Y轴的旋转轴AY为中心而相对于基板2摆动。
而且，在本实施方式中，如图2、图3所示，第1质量部34包含第1区域61和比第1区域61离旋转轴AY远的第2区域62。即，在第1质量部34上设定有多个区域，将这多个区域中的距旋转轴AY近的区域作为第1区域61，将比第1区域61离旋转轴AY远的区域作为第2区域62。而且，在第1区域61设置有第1贯通孔组71，在第2区域62设置有第2贯通孔组72。在第1区域61设置有例如正方形的多个贯通孔作为第1贯通孔组71，在第2区域62也设置有例如正方形的多个贯通孔作为第2贯通孔组72。另外，如后述那样，贯通孔的开口形状并不限定于正方形，也可以是正方形以外的多边形、圆形。另外，可动体3包含作为基板2侧的面的第1面6和作为相对于第1面6靠反面侧的面的第2面7。例如，在将Z轴方向正侧设为上方、Z轴方向负侧设为下方的情况下，第1面6是可动体3的下表面，第2面7是可动体3的上表面。
而且，如图2、图3所示，在第1质量部34的第1面6设置有阶梯差8。具体而言，在作为第1质量部34的下表面的第1面6上，设置有用于使第1间隙距离h1小于第2间隙距离h2的阶梯差8。在此，第1间隙距离h1是第1空隙Q1在Z轴方向上的间隙距离，且是第1空隙Q1处的第1质量部34与第1固定电极24的分离距离，第1空隙Q1是第1区域61中的第1质量部34与第1固定电极24之间的空隙。第2间隙距离h2是第2空隙Q2在Z轴方向上的间隙距离，且是第2空隙Q2处的第1质量部34与第1固定电极24的分离距离，第2空隙Q2是第2区域62中的第1质量部34与第1固定电极24之间的空隙。即，第1质量部34与设置于基板2的第1固定电极24对置，但以第1区域61中的第1间隙距离h1小于第2区域62中的第2间隙距离h2的方式，在作为第1质量部34的基板2侧的面的第1面6设置有阶梯差8。通过设置阶梯差8，与第1区域61中的第1面6相比，第2区域62中的第1面6位于Z轴方向正侧。由此，与第1区域61中的第1面6与第1固定电极24的距离即第1间隙距离h1相比，第2区域62中的第1面6与第1固定电极24的距离即第2间隙距离h2较大。通过这样减小第1间隙距离h1，能够实现第1质量部34的多个区域中的、距旋转轴AY较近的一侧的区域即第1区域61的窄间隙化，因此能够实现物理量传感器1的高灵敏度化。
而且，在本实施方式中，第1贯通孔组71以及第2贯通孔组72的贯通孔在Z轴方向上的深度小于可动体3在Z轴方向上的最大厚度。通过这样减小第1贯通孔组71以及第2贯通孔组72的贯通孔的深度，能够降低这些贯通孔的孔中阻尼等，能够实现物理量传感器1的低阻尼化。因此，根据本实施方式，可提供能够同时实现进一步的高灵敏度化和低阻尼化的物理量传感器1。
在此，第1贯通孔组71的贯通孔是构成第1贯通孔组71的贯通孔，第2贯通孔组72的贯通孔是构成第2贯通孔组72的贯通孔。贯通孔的Z轴方向的深度是Z轴方向上的贯通孔的长度，也可以称为贯通孔的厚度。可动体3的最大厚度是可动体3在Z轴方向上的厚度最大的位置处的可动体3的厚度。例如在通过蚀刻等对硅基板进行构图而形成可动体3的情况下，可动体3的最大厚度也可以说是例如构图前的硅基板的厚度。
具体而言，如图1～图4所示，可动体3包含固定于基板2的固定部32a、32b、以及将固定部32a、32b与第1质量部34连接并作为旋转轴AY的支承梁33。例如可动体3的固定部32a、32b通过阳极接合等与基板2的安装部22a、22b接合，由此可动体3的固定部32a、32b固定于基板2。另外，支承梁33的一端经由第1连结部41与第1质量部34连接，支承梁33的另一端与固定部32a、32b连接，支承梁33将固定部32a、32b与第1质量部34连接。而且，固定部32a、32b与基板2的安装部22a、22b连接，由此，可动体3将作为扭转弹簧的支承梁33作为旋转轴AY，绕旋转轴AY摆动。
在该情况下，可动体3的最大厚度例如是固定部32a、32b以及支承梁33中的至少一方在Z轴方向上的厚度。例如可动体3的最大厚度为固定部32a、32b在Z轴方向上的厚度、或者支承梁33在Z轴方向上的厚度。或者，在固定部32a、32b与支承梁33的厚度相等的情况下，可动体3的最大厚度是固定部32a、32b以及支承梁33在Z轴方向上的厚度。这样，能够使第1贯通孔组71以及第2贯通孔组72的贯通孔在Z轴方向上的深度比固定部32a、32b以及支承梁33中的至少一方在Z轴方向上的厚度小。由此，能够减少贯通孔的孔中阻尼等，能够使物理量传感器1在更宽的频率范围内适当地动作。
另外，本实施方式的物理量传感器1中，可动体3包含在从Z轴方向俯视观察时相对于第1质量部34隔着旋转轴AY设置的第2质量部35。例如，从旋转轴AY向X轴方向正侧配置有第1质量部34，从旋转轴AY向X轴方向负侧配置有第2质量部35。这些第1质量部34、第2质量部35例如以旋转轴AY为对称轴而对称配置。另外，在基板2设置有与第2质量部35对置的第2固定电极25。
并且，如图2、图3所示，第2质量部35包含第3区域63和比第3区域63离旋转轴AY远的第4区域64。即，在第2质量部35上设定有多个区域，将这多个区域中的距旋转轴AY近的区域作为第3区域63，将比3区域63离旋转轴AY远的区域作为第4区域64。而且，在第3区域63设置有第3贯通孔组73，在第4区域64设置有第4贯通孔组74。
而且，如图2、图3所示，在作为第2质量部35的下表面的第1面6上，设置有用于使第3间隙距离h3小于第4间隙距离h4的阶梯差9。在此，第3间隙距离h3是第3空隙Q3在Z轴方向上的间隙距离，且是第3空隙Q3处的第2质量部35与第2固定电极25的分离距离，第3空隙Q3是第3区域63中的第2质量部35与第2固定电极25之间的空隙。第4间隙距离h4是第4空隙Q4在Z轴方向上的间隙距离，且是第4空隙Q4处的第2质量部35与第2固定电极25的分离距离，第4空隙Q4是第4区域64中的第2质量部35与第2固定电极25之间的空隙。即，第2质量部35与设置于基板2的第2固定电极25对置，但以第3区域63中的第3间隙距离h3小于第4区域64中的第4间隙距离h4的方式，在作为第2质量部35的基板2侧的面的第1面6设置有阶梯差9。通过这样减小第3间隙距离h3，能够实现第2质量部35的多个区域中的、距旋转轴AY较近的一侧的区域即第3区域63的窄间隙化，因此能够实现物理量传感器1的高灵敏度化。
而且，在本实施方式中，第3贯通孔组73以及第4贯通孔组74的贯通孔在Z轴方向上的深度小于可动体3在Z轴方向上的最大厚度。通过这样减小第3贯通孔组73以及第4贯通孔组74的贯通孔的深度，能够降低这些贯通孔的孔中阻尼等，能够实现物理量传感器1的低阻尼化。
如上所述，在本实施方式的物理量传感器1中，在可动体3的下表面侧的第1面6设置阶梯差8、9来形成多个电极间间隙，并且减小可动体3的贯通孔的深度，由此同时实现了高灵敏度化和低阻尼。即，通过在第1质量部34的第1面6设置阶梯差8，在第1质量部34与第1固定电极24之间形成间隙距离不同的第1空隙Q1和第2空隙Q2，从而形成2个不同的电极间间隙。同样地，通过在第2质量部35的第1面6设置阶梯差9，从而在第2质量部35与第2固定电极25之间形成间隙距离不同的第3空隙Q3和第4空隙Q4，从而形成2个不同的电极间间隙。
在此，减小接近旋转轴AY的第1区域61、第3区域63中的第1间隙距离h1、第3间隙距离h3的理由是，与远离旋转轴AY的第2区域62、第4区域64相比，利用可动体3的摆动时的Z轴方向的位移小、不易接触的情况，通过更窄间隙化，能够增大静电电容，能够实现高灵敏度。即，可动体3的摆动时的Z轴方向的位移与距旋转轴AY的距离成比例。因此，在接近旋转轴AY的第1区域61、第3区域63中，由于相对于第1间隙距离h1、第3间隙距离h3的Z轴方向的位移较小，因此不易与第1固定电极24、第2固定电极25接触。因此，能够使第1区域61的第1面6与第1固定电极24之间的第1空隙Q1、第3区域63的第1面6与第2固定电极25之间的第3空隙Q3窄间隙化。通过这样使第1空隙Q1、第3空隙Q3窄间隙化，能够增大静电电容，静电电容越大，物理量传感器1的灵敏度越高，因此能够实现高灵敏度化。另一方面，通过增大远离旋转轴AY的第2区域62、第4区域64中的第2间隙距离h2、第4间隙距离h4，能够抑制第2区域62、第4区域64中的与第1固定电极24、第2固定电极25的接触，能够扩大可动体3的可动范围。
另外，在本实施方式中，可动体3包含用于产生绕旋转轴AY的旋转扭矩的扭矩产生部36，在扭矩产生部36设置有第5贯通孔组75。例如在第1质量部34的X轴方向正侧设置有作为第3质量部的扭矩产生部36。而且，作为扭矩产生部36与基板2之间的空隙的第5空隙Q5在Z轴方向上的第5间隙距离h5比第1间隙距离h1以及第2间隙距离h2大。另外，第5间隙距离h5比第3间隙距离h3以及第4间隙距离h4大。例如在图2、图3中，通过对基板2进行深挖，形成与凹部21相比在Z轴方向上的高度较低的凹部21a，由此扩大了扭矩产生部36与基板2之间的第5空隙Q5的第5间隙距离h5。由此，能够实现阻尼的降低、防止与虚拟电极26a的接触引起的粘附、可动体3的可动范围扩大。另外，也可以使扭矩产生部36的厚度大于固定部32a、32b、支承梁33的厚度。由此，能够产生用于使可动体3旋转的更大的扭矩，能够实现进一步的高灵敏度化。
这样，在本实施方式中，通过在可动体3的第1面6设置阶梯差8、9，实现了高灵敏度化，并且通过减小第1贯通孔组71～第4贯通孔组74的贯通孔的深度，实现了低阻尼化。
例如，在上述的专利文献1中，通过在基板侧设置阶梯差，形成了间隙距离不同的多个空隙，但由于在基板的阶梯差上设置电极、布线，因此存在作为工艺风险而容易发生断线、短路这样的问题。关于这一点，在本实施方式中，通过在可动体3侧设置阶梯差8、9，形成了间隙距离不同的多个空隙，因此能够抑制产生这样的断线、短路等问题。
另外，在专利文献1中，由于可动体厚度均匀，且贯通孔的深度均匀，因此存在与贯通孔的深度成比例的孔中阻尼容易变大这样的问题。而且，假设在要减小贯通孔的均匀深度来降低阻尼的情况下，可动体的刚性下降，因此存在耐冲击性恶化、破损风险升高的问题。关于这一点，在本实施方式中，在维持可动体3的最大厚度的同时，使第1贯通孔组71、第2贯通孔组72等贯通孔的深度比可动体3的最大厚度小。例如在图2、图3中，在维持作为固定部32a、32b、支承梁33的厚度的可动体3的最大厚度的同时，使第1区域61、第2区域62等中的贯通孔的深度与最大厚度相比足够小。通过这样减小贯通孔的深度，能够减小孔中阻尼，因此能够实现低阻尼化，能够在更宽的频率范围内进行动作。另外，由于确保了可动体3的最大厚度，因此能够实现耐冲击性良好的物理量传感器1。即，能够在保持可动体3的刚性的同时实现低阻尼化。
另外，在上述的专利文献2中，虽然在可动体的基板侧的面设置有阶梯差，但原本就没有设置贯通孔，因此存在阻尼非常大，无法确保期望的频带的问题。另外，即使设置贯通孔，从确保刚性的观点出发，也难以使厚度均匀地变小，因此无法减小贯通孔的孔中阻尼。与此相对，在本实施方式中，在可动体3的第1面6设置阶梯差8、9等来实现高灵敏度化，并且在可动体3设置贯通孔，使该贯通孔的深度比可动体3的最大厚度小。这样，能够同时实现可动体3的刚性确保和低阻尼化。
另外，在上述的专利文献3中，构成为通过使质量部处的可动体截面为凹部形状来减小厚度，利用上下的固定电极夹着可动体。然而，由于电极间的空隙的间隙距离恒定，因此存在难以高灵敏度化的问题。另外，由于未对贯通孔的最佳尺寸条件进行记载，因此很难说一定是用于低阻尼化的最佳的贯通孔的尺寸。与此相对，在本实施方式中，通过在可动体3的第1面6设置阶梯差8、9等，以使第1间隙距离h1比第2间隙距离h2小，并且使第3间隙距离h3比第4间隙距离h4小的方式，使电极间的间隙距离不同。这样，通过设置阶梯差8、9等来减小第1间隙距离h1、第3间隙距离h3，能够实现第1质量部34的第1区域61、第2质量部35的第3区域63中的窄间隙化，能够增大静电电容，因此能够实现高灵敏度化。另外，由于使贯通孔的深度小于可动体3的最大厚度，因此能够同时实现高灵敏度化和低阻尼化，并且如后所述，通过使各区域中的贯通孔的开口面积最佳化，能够实现进一步的低阻尼化。
另外，在专利文献3中，由于作为扭转弹簧的支承梁的周边的刚性不高，因此有可能产生支承梁的破损等问题。与此相对，在本实施方式中，遍及可动体3的Y轴方向的宽度方向地设置有配置于支承梁的两侧的固定部32a、32b。固定部32a是第1固定部，固定部32b是第2固定部。而且，这些固定部32a、32b固定于基板2的安装部22a、22b。例如将可动体3在Y轴方向上的宽度设为WM。在该情况下，以固定部32a、32b的长边方向即Y轴方向上的宽度WF例如比WM/2长的方式，在支承梁33的两侧设置有固定部32a、32b。这样，通过在支承梁33的两侧遍及宽距离地设置固定部32a、32b，即使在物理量传感器1受到了冲击的情况下，也能够抑制由该冲击引起的支承梁33的破损等。例如，在紧挨着旋转轴AY的场所，在作用有加速度时几乎不产生移位，因此即使在紧挨着旋转轴AY的场所形成电极，也不怎么有助于灵敏度。因此，在本实施方式中，在这样不有助于灵敏度的紧挨着旋转轴AY的场所，设置固定部32a、32b，从而防止了支承梁33的破损等，实现了无效空间的有效利用。
另外，如图1～图4所示，第2贯通孔组72的贯通孔的开口面积比第1贯通孔组71的贯通孔的开口面积大。同样，第4贯通孔组74的贯通孔的开口面积比第3贯通孔组73的贯通孔的开口面积大。另外，第1贯通孔组71的贯通孔的开口面积与第3贯通孔组73的贯通孔的开口面积相等，第2贯通孔组72的贯通孔的开口面积与第4贯通孔组74的贯通孔的开口面积相等。在此，贯通孔组的贯通孔的开口面积是构成贯通孔组的1个贯通孔的开口面积。这样，通过使远离旋转轴AY的第2贯通孔组72、第4贯通孔组74的贯通孔的开口面积比接近旋转轴AY的第1贯通孔组71、第3贯通孔组73的贯通孔的开口面积大，可满足能够实现可动体3的低阻尼化的贯通孔的尺寸条件，能够实现物理量传感器1的低阻尼化。
而且，设置于扭矩产生部36的区域的第5贯通孔组75的贯通孔的开口面积比第1贯通孔组71以及第2贯通孔组72的贯通孔的开口面积大。同样，第5贯通孔组75的贯通孔的开口面积比第3贯通孔组73以及第4贯通孔组74的贯通孔的开口面积大。通过这样与第1质量部34、第2质量部35相比，增大与旋转轴AY的距离较远的扭矩产生部36中的贯通孔的开口面积，可满足能够实现可动体3的低阻尼化的贯通孔的尺寸条件，从而能够实现物理量传感器1的进一步的低阻尼化。
贯通孔的尺寸可以采用由间隙距离、贯通孔的深度、贯通孔的尺寸/孔端部间距离之比的参数决定的阻尼的最小条件附近的值。具体而言，在各区域设置有尺寸不同的正方形的贯通孔，例如距旋转轴AY近的第1区域61、第3区域63中的贯通孔的开口面积作为一例为5μm×5μm左右，远离旋转轴AY的第2区域62、第4区域64中的贯通孔的开口面积作为一例为8μm×8μm左右。另外，作为一例，更远离旋转轴AY的扭矩产生部36中的贯通孔的开口面积为20μm×20μm左右。
另外，第1贯通孔组71以及第2贯通孔组72的贯通孔的深度小于可动体3在Z轴方向上的最大厚度的50％。例如，这些贯通孔的深度小于可动体3的最大厚度即固定部32a、32b、支承梁33的厚度的50％。同样地，第3贯通孔组73以及第4贯通孔组74的贯通孔的深度也小于可动体3在Z轴方向上的最大厚度的50％。通过这样使贯通孔的深度小于可动体3的最大厚度的一半，与贯通孔的深度和可动体3的最大厚度相等的情况相比，能够充分减小贯通孔的孔中阻尼，能够实现低阻尼化。此外，更优选使第1贯通孔组71、第2贯通孔组72等贯通孔的深度小于可动体3的最大厚度的17％。由此，能够实现进一步的低阻尼化。
另外，如图1～图4所示，在本实施方式中，在可动体3的第2面7，在第1区域61设置有在底面配置有第1贯通孔组71的第1凹部81。即，在第1质量部34的作为靠盖部5侧的面的第2面7上，在第1区域61设置有向Z轴方向负侧凹陷的第1凹部81。如图4所示，在第1凹部81中，以包围第1贯通孔组71的配置区域的方式设置有多个壁部、例如4个壁部，通过这些壁部确保第1区域61中的刚性。即，如上所述，第1贯通孔组71的深度为了低阻尼化而比可动体3的最大厚度小。因此，第1贯通孔组71的配置区域中的可动体3的厚度变薄，刚性变弱，从而破损风险提高。关于这一点，在图1～图4中，通过将第1区域61设为凹部形状，能够利用作为第1凹部81的缘部的壁部提高第1区域61处的可动体3的刚性，从而避免破损风险等。
同样地，在可动体3的第2面7，在第3区域63设置有在底面配置有第3贯通孔组73的第3凹部83。如图4所示，在第3凹部83中，以包围第3贯通孔组73的配置区域的方式设置有多个壁部，通过这些壁部确保第3区域63中的刚性。
另外，如图1～图4所示，在可动体3的第2面7，在第2区域62设置有在底面配置有第2贯通孔组72的第2凹部82。即，在第1质量部34的作为靠盖部5侧的面的第2面7上，在第2区域62设置有向Z轴方向负侧凹陷的第2凹部82。如图4所示，在第2凹部82中，以包围第2贯通孔组72的配置区域的方式设置有多个壁部、例如4个壁部，通过这些壁部确保第2区域62中的刚性。即，如上所述，第2贯通孔组72的深度为了低阻尼化而比可动体3的最大厚度小。因此，第2贯通孔组72的配置区域中的可动体3的厚度变薄，刚性变弱，从而破损风险提高。关于这一点，在图1～图4中，通过将第2区域62设为凹部形状，能够利用作为第2凹部82的缘部的壁部提高第2区域62处的可动体3的刚性，从而避免破损风险。
同样地，在可动体3的第2面7，在第4区域64设置有在底面配置有第4贯通孔组74的第4凹部84。如图4所示，在第4凹部84中，以包围第4贯通孔组74的配置区域的方式设置有多个壁部，通过这些壁部确保第4区域64中的刚性。
另外，第2凹部82以及第4凹部84的深度比第1凹部81以及第3凹部83的深度浅。由此，能够在使第1区域61中的第1间隙距离h1、第3区域63中的第3间隙距离h3小于第2区域62中的第2间隙距离h2、第4区域64中的第4间隙距离h4的同时，在可动体3的第2面7形成第1凹部81、第2凹部82、第3凹部83、第4凹部84。
另外，在本实施方式中，通过在可动体3形成第1凹部81～第4凹部84，使作为贯通孔的深度的贯通孔的厚度变薄，但同时贯通孔的端部之间、即相邻的贯通孔彼此之间的区域的厚度也变薄。而且，若考虑例如下部的止挡件11、12与该区域接触的情况，则在结构体的强度上变得不利。因此，在图3的止挡件11、12所接触的区域中，优选使可动体3的厚度变厚。例如，在Z轴方向上的俯视观察时，在第1区域61设置有止挡件11的情况下，在该第1区域61中的至少与止挡件11接触的区域，使可动体3的厚度变厚。此外，在Z轴方向上的俯视观察时，在第3区域63设置有止挡件12的情况下，在该第3区域63中的至少与止挡件12接触的区域，使可动体3的厚度变厚。
另外以上，说明了对第1质量部34设置在相邻的区域间具有阶梯差的2个区域的情况，但本实施方式并不限定于此，也可以对第1质量部34设置在相邻的区域间具有阶梯差的3个以上的区域。例如，在第1质量部34设置在相邻的区域间设置阶梯差，按照离旋转轴AY从近到远的顺序从区域RA1配置到区域RAn的区域RA1～区域RAn。在此，n为2以上的整数。并且，以随着从区域RA1朝向区域RAn，各区域中的第1质量部34与第1固定电极24之间的间隙距离变大的方式，在第1面6上在各区域间设置阶梯差。在该情况下，第1区域61是区域RA1～区域RAn中的区域RAi，第2区域62是区域RA1～区域RAn中的区域RAj。这里，i、j是满足1≤i＜j≤n的整数，区域RAj是比区域RAi离旋转轴AY远的区域。而且，区域RAj中的与第1固定电极24之间的间隙距离大于区域RAi中的间隙距离。
同样地，也可以对第2质量部35设置在相邻的区域间具有阶梯差的3个以上的区域。例如，在第2质量部35设置在相邻的区域间设置阶梯差，按照离旋转轴AY从近到远的顺序从区域RB1配置到区域RBn的区域RB1～区域RBn。并且，以随着从区域RB1朝向区域RBn，各区域中的第2质量部35与第2固定电极25之间的间隙距离变大的方式，在第1面6上在各区域间设置阶梯差。在该情况下，第3区域63是区域RB1～区域RBn中的区域RBi，第4区域64是区域RB1～区域RBn中的区域RBj，区域RBj是比区域RBi离旋转轴AY远的区域。而且，区域RBj中的与第2固定电极25之间的间隙距离大于区域RBi中的间隙距离。
另外，在本实施方式中，为了简化记载，将“X至Z”适当地记载为“X～Z”。例如，“区域RA1～区域RAn”是指“区域RA1至区域RAn”，“区域RB1～区域RBn”是指“区域RB1至区域RBn”。
另外以上，说明了为了使间隙距离不同，在第1质量部34、第2质量部35的第1面6设置阶梯差8、9的情况，但本实施方式并不限定于此，也可以如图5所示那样设置斜面(slope)14、15。在后述的各实施方式中也是同样如此。
具体而言，在图5中，在第1质量部34的第1面6上，设置有用于使第1区域61中的第1空隙Q1的第1间隙距离h1小于第2区域62中的第2空隙Q2的第2间隙距离h2的斜面14。例如，在从图5所示的Y轴方向进行剖视观察时，在相对于X轴方向的例如逆时针方向上以规定的角度倾斜的斜面14设置于作为第1质量部34的下表面的第1面6。同样地，在第2质量部35的第1面6上，设置有用于使第3区域63中的第3空隙Q3的第3间隙距离h3小于第4区域64中的第4空隙Q4的第4间隙距离h4的斜面15。例如，在从图5所示的Y轴方向进行剖视观察时，在相对于X轴方向的例如顺时针方向上以规定的角度倾斜的斜面15设置于作为第2质量部35的下表面的第1面6。
例如在如图2、图3那样设置阶梯差8、9的情况下，在第1区域61、第2区域62、第3区域63、第4区域64的各区域中，h1、h2、h3、h4的各间隙距离恒定。与此相对，在如图5那样设置斜面14、15的情况下，在第1区域61、第2区域62、第3区域63、第4区域64的各区域中，h1、h2、h3、h4的各间隙距离不恒定，根据距旋转轴AY的距离而变化。具体而言，在第1质量部34的第1面6设置斜面14的情况下，在第1质量部34的第1区域61中，随着远离旋转轴AY，第1间隙距离h1变大。另外，在第1质量部34的第2区域62中，随着远离旋转轴AY，第2间隙距离h2变大。在此，第2间隙距离h2成为第1间隙距离h1的最大距离以上的距离。同样，在第2质量部35的第1面6设置斜面15的情况下，在第2质量部35的第3区域63中，随着远离旋转轴AY，第3间隙距离h3变大。另外，在第2质量部35的第4区域64中，随着远离旋转轴AY，第4间隙距离h4变大。这里，第4间隙距离h4是第3间隙距离h3的最大距离以上的距离。另外，斜面14的斜率可以在第1区域61和第2区域62中不同，斜面15的斜率也可以在第3区域63和第4区域64中不同。
通过这样设置随着远离旋转轴AY而间隙距离变大的斜面14、15，能够得到与设置了阶梯差8、9的情况相同的效果。即，通过设置斜面14、15，能够实现距旋转轴AY近的区域的窄间隙化，通过基于窄间隙化的静电电容的增加，能够实现物理量传感器1的高灵敏度化。另外，由于不是在基板2侧而是在可动体3侧设置斜面14、15，形成了间隙距离不同的多个空隙，所以也能够抑制断线、短路等问题的发生。
另外，通过这样设置斜面14、15，使间隙距离逐渐变化，与设置阶梯差的情况相比，还能够实现更高灵敏度化。例如，在设置了斜面14、15的情况下，在接近旋转轴AY的位置处，初始间隙距离变小，但Z轴方向的位移也变小。另一方面，在远离旋转轴AY的位置，初始间隙距离变大，但Z轴方向的位移也变大。因此，通过设置斜面14、15，能够使Z轴方向的位移hv相对于初始间隙距离hi的比例即hv/hi变得更均匀。由此，在距旋转轴AY近的位置到距旋转轴AY远的距离之间的各位置，能够使静电电容的电极间间隙的变化更均匀，能够实现进一步的高灵敏度化。
此外，在如上述那样设置在相邻的区域间设置有阶梯差的多个区域RA1～区域RAn、多个区域RB1～区域RBn的情况下，通过使区域的数量为多个，能够得到与斜面14、15的情况相同的效果。
另外，在图5中，在第1区域61～第4区域64的第1面6设置斜面14、15，并且使这些区域中的贯通孔的深度比可动体3的最大厚度小。具体而言，通过将第1凹部81～第4凹部84设置于第2面7，减小了贯通孔的深度。另外，在图5中，例如在第1质量部34、第2质量部35上分别设置有2个凹部，但也可以设置3个以上的凹部。另外，在图5中，对凹部的底面也设置了斜面，但也可以在凹部的底面不设置斜面，使凹部的底面例如与X轴方向平行。
接着，对贯通孔的设计进行具体说明。贯通孔是为了控制可动体3摆动时的气体阻尼而设置的。该阻尼由通过贯通孔内的气体的孔中阻尼和可动体3与基板2之间的挤压膜阻尼构成。
越增大贯通孔，气体越容易通过贯通孔内，因此能够降低孔中阻尼。另外，越提高贯通孔的占有率，可动体3与基板2的实质上的对置面积越减小，因此能够降低挤压膜阻尼。但是，若提高贯通孔的占有率，则产生可动体3与第1固定电极24、第2固定电极25的对置面积的减小和扭矩产生部36的质量下降，因此加速度的检测灵敏度下降。相反，越减小贯通孔，即占有率越低，可动体3与第1固定电极24、第2固定电极25的对置面积越增大，扭矩产生部36的质量越增大，因此加速度的检测灵敏度越提高，但阻尼增大。这样，检测灵敏度和阻尼处于折衷关系，因此，极难同时实现它们。
针对这样的问题，在本实施方式中，通过设法设计贯通孔，实现了高灵敏度化和低阻尼化的同时实现。另外，物理量传感器1的检测灵敏度与(A)将可动体3与第1固定电极24、第2固定电极25的分离距离即间隙距离设为了h时的1/h2、(B)可动体3与第1固定电极24、第2固定电极25的对置面积、(C)支承梁33的弹簧刚性以及(D)扭矩产生部36的质量成正比。在物理量传感器1中，首先在忽略阻尼的状态下，决定为了获得目标灵敏度所需的与第1固定电极24、第2固定电极25的相对面积、间隙距离等。换言之，决定贯通孔的占有率。由此，形成必要大小的静电电容Ca、Cb，物理量传感器1得到充分的灵敏度。
作为第1质量部34、第2质量部35中的多个贯通孔的占有率，没有特别限定，例如优选为75％以上，更优选为78％以上，进一步优选为82％以上。由此，容易同时实现高灵敏度化和低阻尼化。
在这样决定了贯通孔的占有率之后，例如针对第1区域61、第2区域62等各区域，进行关于阻尼的设计。作为在不改变灵敏度的情况下使阻尼最小的新的技术思想，在物理量传感器1中，为了使孔中阻尼与挤压膜阻尼的差异尽可能地变小，优选的是，以使孔中阻尼与挤压膜阻尼相等的方式设计多个贯通孔。这样，通过尽量减小孔中阻尼与挤压膜阻尼的差异，能够降低阻尼，在孔中阻尼与挤压膜阻尼相等的情况下，阻尼最小。由此，能够在将灵敏度维持得足够高的同时有效地降低阻尼。
另外，各区域中的阻尼设计的方法彼此相同，因此以下，以第1区域61的阻尼设计为代表进行说明，对于其他区域的阻尼设计，省略其说明。
将配置于第1区域61的贯通孔在Z轴方向的长度设为H(μm)，将第1质量部34的第1区域61的沿着Y轴方向的长度的1/2长度设为a(μm)，将第1质量部34的第1区域61的沿着X轴方向的长度设为L(μm)。另外，将第1空隙Q1的间隙距离即Z轴方向的长度设为h(μm)，将配置于第1区域61的贯通孔的一条边长度设为S0(μm)，将相邻的贯通孔的端部间距离设为S1(μm)，将处于第1空隙Q1内的气体、即填充于收纳空间SA内的气体的粘性系数即粘性阻力设为μ(kg/ms)。在该情况下，将在第1区域61产生的阻尼设为C时，C由下式(1)表示。另外，在X轴方向上相邻的贯通孔彼此的间隔与在Y轴方向上相邻的贯通孔彼此的间隔不同的情况下，S1能够设为它们的平均值。
在上式(1)中使用的参数由下式(2)～(8)表示。
/>
K(β)＝4β2-β4-41nβ-3…(5)
r0＝0.547×S0…(8)
在此，上式(1)所包含的孔中阻尼成分通过下式(9)来表示，挤压膜阻尼成分由下式(10)表示。
因此，通过使用使上式(9)和上式(10)相等、即满足下式(11)的H、h、S0、S1的尺寸，阻尼C变得最小。即，下式(11)是使阻尼最小的条件式。
在此，将满足上式(11)的贯通孔的一条边长度S0设为S0min，将相邻的贯通孔彼此的间隔S1设为S1min，将这些S0min和S1min代入上式(1)时的阻尼C即阻尼C的最小值设为Cmin。虽然也取决于物理量传感器1所要求的精度，但通过使H、h恒定时的S0、S1的范围满足下式(12)，能够充分地降低阻尼。即，如果是阻尼的最小值Cmin+50％以内的阻尼，则能够充分地降低阻尼，因此能够维持期望的频带内的检测灵敏度，能够降低噪声。
C≤1.5×Cmin(12)
另外，优选满足下式(13)，更优选满足下式(14)，进一步优选满足下式(15)。由此，能够更显著地发挥上述的效果。
C≤1.4×Cmin(13)
C≤1.3×Cmin(14)
C≤1.2×Cmin(15)
图6是表示贯通孔的一条边长度S0与阻尼的关系的曲线图。这里，假设H＝30um、h＝2.3um、a＝217.5um、L＝785um。另外，为了使灵敏度恒定，将S1/S0比设为了1。这表示即使改变S0的大小，开口率也不变。即，通过将S1/S0比设为1，即使改变S0的大小，开口率也不变，对置面积不变，因此所形成的静电电容不变，灵敏度得以维持。因此，在维持灵敏度的同时，存在使得阻尼最小的S0。另外，开口率例如可以说是配置于区域的多个贯通孔的开口面积总和占该区域面积的比率。
由图6的曲线图可知，上式(1)的阻尼能够分离为上式(9)的孔中阻尼和上式(10)的挤压膜阻尼，在S0小于S0min的区域中，孔中阻尼是支配性的，在S0大于S0min的区域中，挤压膜阻尼是支配性的。如图6所示，满足上式(12)的S0成为从比S0min小的一侧的S0’到比S0min大的一侧的S0”的范围。S0min至S0’的范围与S0min至S0”的范围相比较，相对于S0的尺寸偏差的阻尼变化较大，因此要求尺寸精度，所以优选在尺寸精度能够缓和的S0min至S0”的范围内采用S0。对于满足上式(13)～(15)的情况，也同样如此。
另外，作为S0、S1的关系，没有特别限定，但优选满足下式(16)，更优选满足下式(17)，进一步优选满足下式(18)。通过满足这样的关系，能够在可动体3上均衡地形成贯通孔。例如在S1/S0＞3时，灵敏度比的增加率处于饱和趋势，且最小阻尼比处于大幅增加的趋势，因此通过满足下式(16)～下式(18)，能够充分提高检测灵敏度，并且充分地降低阻尼。此外，灵敏度比是指S1/S0＝1时的灵敏度之比，最小阻尼比是指S1/S0＝1时的最小阻尼之比。
0.25≤S1/S0≤3.00(16)
0.6≤S1/S0≤2.40(17)
0.8≤S1/S0≤2.00(18)
图6是表示贯通孔的深度、即Z方向上的长度为H＝30μm的情况下的S0与阻尼的关系的曲线图。与此相对，图7、图8分别是表示H＝15μm、H＝5μm的情况下的S0与阻尼的关系的曲线图。这样，在图6、图7、图8中，示出了使贯通孔的深度以外的尺寸相同，将作为贯通孔的深度的H分别设为30um、15um、5um时的阻尼的趋势。这样，可知越减小贯通孔的深度，则虽然挤压膜阻尼几乎不变，但孔中阻尼减小，其结果是，整体阻尼的最小值变得更小。而且，在本实施方式中，为了使贯通孔的深度与可动体3的最大厚度相比足够小，例如图8所示那样大幅减小为5um，因此阻尼降低效果非常大。
图9是表示标准化贯通孔深度与标准化阻尼的关系的曲线图。在此，标准化贯通孔深度例如是在将贯通孔的深度基准设为30μm的情况下，相对于该基准进行了标准化的贯通孔的深度。作为贯通孔的深度的基准，例如能够采用可动体3的最大厚度。而且，如图9所示，在标准化贯通孔深度为0.5的情况下，能够将阻尼降低约30％。因此，例如通过使贯通孔的深度小于贯通孔的深度基准、即可动体3的最大厚度的50％，能够将阻尼降低约30％，能够实现低阻尼化。另外，在标准化贯通孔深度为0.17的情况下，能够将阻尼降低约60％。因此，例如通过使贯通孔的深度小于可动体3的最大厚度的17％，能够将阻尼降低约60％，能够充分地降低阻尼。这样，在本实施方式中，优选使第1贯通孔组71以及第2贯通孔组72等贯通孔的深度小于可动体3的最大厚度的50％，更优选小于可动体3的最大厚度的17％。
另外，在本实施方式中，如图1～图4所示，使第1质量部34的第2区域62的第2贯通孔组72的贯通孔的开口面积大于第1区域61的第1贯通孔组71的贯通孔的开口面积。同样地，使第2质量部35的第4区域64的第4贯通孔组74的贯通孔的开口面积大于第3区域63的第3贯通孔组73的贯通孔的开口面积。进而，使扭矩产生部36的第5贯通孔组75的贯通孔的开口面积大于第1贯通孔组71、第2贯通孔组72等贯通孔的开口面积。
例如，在作为使阻尼最小的条件式的上式(11)中，分子中有r04＝(0.547×S0)4的项，分母有h3的项。因此，在作为电极间的间隙距离的h变大的情况下，相应地增大贯通孔的一条边长度S0，能够满足阻尼的最小条件。即，随着作为间隙距离的h变大，增大作为贯通孔的一条边长度的S0，增大贯通孔的开口面积，由此能够使阻尼接近最小值。
而且，在本实施方式中，第2区域62中的第2间隙距离h2大于第1区域61中的第1间隙距离h1。因此，通过使第2区域62的第2贯通孔组72的开口面积比第1区域61的第1贯通孔组71的开口面积大，能够使第1区域61、第2区域62的各区域中的阻尼接近由上式(11)表示的最小值。同样地，第4区域64中的第4间隙距离h4大于第3区域63中的第3间隙距离h3。因此，通过使第4区域64的第4贯通孔组74的开口面积比第3区域63的第3贯通孔组73的开口面积大，能够使第3区域63、第4区域64的各区域中的阻尼接近由上式(11)表示的最小值。
另外，扭矩产生部36的区域中的第5间隙距离h5大于第1间隙距离h1、第2间隙距离h2等。因此，通过使扭矩产生部36的区域的第5贯通孔组75的开口面积比第1贯通孔组71、第2贯通孔组72等的开口面积大，能够使扭矩产生部36的区域中的阻尼接近由上式(11)表示的最小值。
另外，在本实施方式中，同时实现了高灵敏度化和低阻尼化。例如，作为物理量传感器1的噪声的元件噪声BNEA如下式(19)那样表示。另外，具有以差动检测方式检测静电电容差的检测电路的电路装置的噪声即IC噪声CNEA如下式(20)那样表示。并且，元件噪声BNEA和IC噪声CNEA的总噪声TNEA如下式(21)那样表示。其中，KB是玻尔兹曼常数，T是绝对温度，M是可动体质量，ω0是谐振频率，S是灵敏度，ΔCmin是检测电路的电容分辨率。
如上式(20)所示，通过增大灵敏度S，能够降低IC噪声CNEA，能够降低总噪声TNEA。由此，能够降低从作为IC芯片的电路装置输出的传感器输出信号的噪声。
另外，如上式(19)所示，通过增大Q值，能够降低元件噪声BNEA，能够降低总噪声TNEA。由此，能够降低从电路装置输出的传感器输出信号的噪声。例如，图10是表示物理量传感器1的振动频率与杠杆摆动的位移大小的关系的曲线图。Q值与阻尼成反比，阻尼越小则Q值越大。而且，如图10所示，在阻尼较小的Q＝0.5的情况下，与阻尼较大的Q＝0.25的情况相比，在较宽的频率范围内，与位移大小对应的增益成为平坦形状。即，通过减小阻尼，在较宽的频率范围内，杠杆摆动相对于加速度的位移成为恒定，能够输出相对于加速度为线性的传感器输出信号。即，通过降低阻尼，能够确保期望的频带。
另外，本实施方式的物理量传感器1能够通过包含基板形成工序、固定电极形成工序、基板接合工序、可动体形成工序以及密封工序的制造方法来制造。在基板形成工序中，例如使用光刻技术以及蚀刻技法对玻璃基板进行构图，由此形成基板2，该基板2形成有用于支承可动体3的安装部22a、22b、止挡件11、12等。在固定电极形成工序中，在基板2上形成导电膜，利用光刻技术和蚀刻技法对导电膜进行构图，形成第1固定电极24、第2固定电极25等固定电极。在基板接合工序中，通过阳极接合等将基板2与硅基板接合。在可动体形成工序中，将硅基板薄膜化为规定的厚度，并使用光刻技术及蚀刻技法对硅基板进行构图，由此形成可动体3。该情况下，使用作为深挖蚀刻技术的博世工艺等。在密封工序中，在基板2上接合盖部5，在由基板2和盖部5形成的空间中收纳可动体3。另外，本实施方式中的物理量传感器1的制造方法并不限定于如上所述的制造方法，例如能够采用使用牺牲层的制造方法等各种制造方法。在使用牺牲层的制造方法中，经由牺牲层接合形成有牺牲层的硅基板和作为支承基板的基板2，在牺牲层中形成可供可动体3摆动的腔室。具体而言，在使可动体3形成于硅基板之后，通过将夹在硅基板与基板2之间的牺牲层蚀刻去除来形成腔室，从而使可动体3从基板2脱离。在本实施方式中，也可以通过这样的制造方法，形成具有基板2和可动体3的物理量传感器1。
2.第2实施方式
图11是第2实施方式的物理量传感器1的俯视图，图12是图11的A-A线处的剖视图。在此，仅对与第1实施方式不同的点进行说明。在图1～图4的第1实施方式中，第1区域61～第4区域64的各区域的上表面即第2面7为凹部形状。与此相对，在第2实施方式中，第1区域61以及第2区域62的第2面7为平坦形状，第3区域63以及第4区域64的第2面7也为平坦形状。另外，第1区域61以及第2区域62在Z轴方向上的厚度、第3区域63以及第4区域64在Z轴方向上的厚度小于支承梁33、固定部32a、32b在Z轴方向上的厚度，且小于可动体3的最大厚度。即，通过在固定部32a与第1区域61之间设置阶梯差16，并且在固定部32b与第3区域63之间设置阶梯差17，使第1区域61以及第2区域62的厚度、第3区域63以及第4区域64的厚度均匀地变小。
具体而言，在图11、图12的第2实施方式中，在可动体3的第1面6，在第2区域62设置有在底面配置有第1贯通孔组72的凹部85。同样地，在可动体3的第1面6，在第4区域64设置有在底面配置有第3贯通孔组74的凹部86。在凹部85、86中，优选分别以包围第2贯通孔组72、第4贯通孔组74的配置区域的方式设置沿着X轴方向的壁部、沿着Y轴方向的壁部。
通过这样在第2区域62的第1面6设置凹部85，第2区域62中的第2贯通孔组72的配置区域位于上方。因此，能够使第1区域61中的第1间隙距离h1比第2区域62中的第2间隙距离h2小，并且能够减小第2贯通孔组72的深度，能够实现高灵敏度化和低阻尼化。同样地，通过在第4区域64的第1面6设置凹部86，第4区域64中的第4贯通孔组74的配置区域位于上方。因此，能够使第3区域63中的第3间隙距离h3小于第4区域64中的第4间隙距离h4，并且能够减小第4贯通孔组74的深度，能够实现高灵敏度化和低阻尼化。另外，通过将第2区域62、第4区域64的第1面6设为具有壁部的凹部形状，还能够通过凹部85、86的壁部提高强度，从而确保可动体3的刚性。
这样，在第2实施方式中也能够减小贯通孔的深度，能够实现低阻尼化。但是，在第2实施方式中，与第1实施方式相比，无法减小贯通孔的深度，因此阻尼降低效果较差，但由于能够提高可动体3的刚性，因此耐冲击性优异。
另外，使第2贯通孔组72的贯通孔的开口面积比第1贯通孔组71大，使第5贯通孔组75的贯通孔的开口面积比第1贯通孔组71以及第2贯通孔组72大，并且使贯通孔的深度小于可动体3的最大厚度的50％等，在第1实施方式中说明的本实施方式的特征在第2实施方式中也能够同样地应用。在以下说明的各实施方式中也同样如此。另外，在图12中，通过设置阶梯差8、9而使各区域中的间隙距离不同，但也可以与图5同样地通过设置斜面14、15来使间隙距离不同，对于各区域中的贯通孔的设计方法，也能够采用与第1实施方式相同的方法。关于这一点，在以后说明的各实施方式中也同样如此。
3.第3实施方式
图13是第3实施方式的物理量传感器1的剖视图。在此，仅对与第2实施方式不同的点进行说明。在第2实施方式中，第1质量部34的第1区域61以及第2区域62的第2面7侧、第2质量部35的第3区域63以及第4区域64的第2面7侧为平坦形状。与此相对，在第3实施方式中，如图13所示，在第1区域61与第2区域62之间设置有阶梯差18，不成为平坦形状。即，可动体3的第2面7的高度以固定部32a、第2区域62、第1区域61的顺序变低。另外，在第3区域63与第4区域64之间设置有阶梯差19，不成为平坦形状。即，可动体3的第2面7的高度以固定部32b、第4区域64、第3区域63的顺序变低。
具体而言，在图13的第3实施方式中，在可动体3的第2面7，在第1区域61设置有在底面配置有第1贯通孔组71的第1凹部87。同样地，在可动体3的第2面7，在第3区域63设置有在底面配置有第3贯通孔组73的第3凹部89。另一方面，在可动体3的第1面6，在第2区域62设置有在底面配置有第2贯通孔组72的第2凹部88。同样地，在可动体3的第1面6，在第4区域64设置有在底面配置有第4贯通孔组74的第4凹部90。在第1凹部87、第2凹部88、第3凹部89、第4凹部90中，优选分别以包围第1贯通孔组71、第2贯通孔组72、第3贯通孔组73、第4贯通孔组74的配置区域的方式，设置沿着X轴方向的壁部、沿着Y轴方向的壁部。
通过这样在第1区域61、第3区域63设置第1凹部87、第3凹部89，能够减小第1贯通孔组71、第3贯通孔组73的深度，能够实现低阻尼化。另外，也能够通过第1凹部87、第3凹部89的壁部提高强度，从而确保可动体3的刚性。另外，通过在第2区域62的第1面6设置第2凹部88，第2区域62中的第2贯通孔组72的配置区域位于上方。因此，能够使第1区域61中的第1间隙距离h1比第2区域62中的第2间隙距离h2小，并且还能够减小第2贯通孔组72的深度，能够实现高灵敏度化和低阻尼化。另外，通过在第4区域64的第1面6设置第4凹部90，第4区域64中的第4贯通孔组74的配置区域位于上方。因此，能够使第3区域63中的第3间隙距离h3比第4区域64中的第4间隙距离h4小，并且还能够减小第4贯通孔组74的深度，能够实现高灵敏度化和低阻尼化。
根据第3实施方式，与第2实施方式相比，可动体3的刚性下降，但由于能够使第1贯通孔组71、第3贯通孔组73的深度更小，因此能够进一步减小阻尼。
4.第4实施方式
图14是第4实施方式的物理量传感器1的俯视图，图15是图14的A-A线处的剖视图。在此，仅对与第1实施方式不同的点进行说明。
在图1～图4的第1实施方式中，为了产生旋转扭矩，在第1质量部34的X轴方向正侧设置有扭矩产生部36。即，使可动体3在长度方向上的长度相对于旋转轴AY非对称。与此相对，在第4实施方式中，使可动体3在长度方向即X轴方向上的长度相对于旋转轴AY对称。而且，为了产生旋转扭矩，将第1质量部34和第2质量部35的截面形状有意地设计成不同。具体而言，在第2质量部35中，在第4区域64中在第2面7上形成有第4凹部84，但在第1质量部34中，在第2区域62中在第2面7上未形成凹部。通过这样在第2区域62不形成凹部，使第2区域62中的质量比第4区域64中的质量重，在作用有加速度时，能够产生旋转扭矩。即，在第4实施方式中，第1质量部34的第2区域62成为用于产生绕旋转轴AY的旋转扭矩的扭矩产生部37。
这样，在第4实施方式中，使可动体3在X轴方向上的长度相对于旋转轴AY对称，且为了产生旋转扭矩，有意地形成了可动体3的质量不平衡。因此，能够在维持与第1实施方式相同的效果的同时实现小型化。另外，不需要如第1实施方式那样在扭矩产生部36的正下方深挖基板2，因此能够简化工序，能够实现低成本化。
另外，如图14所示，在第4实施方式中，在第1质量部34的X轴方向正侧配置有虚拟电极26d。而且，从虚拟电极26d向X轴方向负侧引出电极27d，引出的电极27d的前端部以覆盖止挡件11的顶部的方式设置。而且，虚拟电极26d被设定为与可动体3相同的电位，因此即使在可动体3与止挡件11接触的情况下，也能够防止短路。或者，即使不在基板2上设置止挡件11，也可以采用在基板2的位于可动体3的前端部分的正下方的区域中设置虚拟电极的结构。
另外，如上所述，设置于第1质量部34的区域的数量并不限定于2个，也可以设置在相邻的区域间设置阶梯差，按照离旋转轴AY从近到远的顺序从区域RA1配置到区域RAn的区域RA1～区域RAn。在该情况下，作为扭矩产生部37的第2区域62例如成为远离旋转轴AY的区域RAn。另外，第1区域61成为区域RA1～区域RAn-1中的比区域RAn更接近旋转轴AY的区域。另外，也可以将区域RAn和区域RAn-1那样的远离旋转轴AY的2个以上的区域设为例如不在第2面7形成凹部，从而设定为扭矩产生部37。
5.第5实施方式
图16是第5实施方式的物理量传感器1的俯视图。在此，仅对与第1实施方式不同的点进行说明。在第1实施方式中，在第1区域61～第4区域64、扭矩产生部36的区域等各区域中，设为应用了在上式(11)等中说明的阻尼的最小化条件的贯通孔尺寸。与此相对，在第5实施方式中，仅在距旋转轴AY近的第1区域61、第3区域63中，设为应用了阻尼的最小化条件的贯通孔尺寸，在其他区域中，使用与第1区域61、第3区域63相同的贯通孔尺寸。即，如图16所示，在第2区域62、第4区域64、扭矩产生部36的区域中，设置有与第1区域61、第3区域63的贯通孔相同的开口面积的贯通孔。
这样，在第5实施方式中，可动体3的多个区域中的、例如仅距旋转轴AY近的区域的贯通孔成为应用了阻尼的最小化条件的贯通孔尺寸。即，优选根据多个区域的各区域，应用与该区域中的间隙距离相应的阻尼的最小化条件，但即使仅对这些区域中的特定区域应用阻尼的最小化条件，也能够得到充分的效果。
6.第6实施方式、第7实施方式、第8实施方式
图17、图18、图19分别是第6实施方式、第7实施方式、第8实施方式的物理量传感器1的俯视图。第6实施方式、第7实施方式、第8实施方式与第1实施方式的不同点在于，将贯通孔的开口形状在图17的第6实施方式中从正方形变更为圆形，在图18的第7实施方式中从正方形变更为五边形，在图19的第8实施方式中从正方形变更为六边形。在第6实施方式、第7实施方式、第8实施方式中，与第1实施方式相比，贯通孔的开口形状不同，但作为关于阻尼的效果，能够得到同样的效果。
这样，在本实施方式的物理量传感器1中，第1贯通孔组71、第2贯通孔组72等贯通孔的开口形状为圆形或多边形。通过设置这样的圆形或多边形的开口形状的贯通孔，能够实现低阻尼化。在此，多边形不限于图1、图18、图19所示的正方形、五边形、六边形，也可以是正方形、五边形、六边形以外的多边形。例如，也可以将贯通孔形成为不是正方形的长方形的形状。另外，圆形并不限定于正圆形状，也可以是椭圆形状等。
另外，在贯通孔的形状为正方形以外形状的情况下，应用在上述式(1)～(11)等中说明的阻尼的最小化条件的贯通孔尺寸如下述那样计算即可。例如，在从Z轴方向俯视观察时，贯通孔的开口形状为正方形以外的多边形。在该情况下，在将多边形的面积设为A1、将正方形的面积设为A2时，在满足0.75≤A1/A2≤1.25的情况下，将贯通孔的开口形状视为正方形来计算贯通孔尺寸即可。另外，在从Z轴方向俯视观察时，在贯通孔的开口形状为正圆的情况下，将上式(7)的rc设为相邻的贯通孔彼此的中心间距离的1/2长度，将上式(8)的r0设为贯通孔的半径的长度，计算贯通孔尺寸即可。另外，在从Z轴方向俯视观察时，贯通孔的开口形状为椭圆形。在该情况下，将椭圆形的面积设为A1，将正圆的面积设为A2时，在满足0.75≤A1/A2≤1.25的情况下，将贯通孔的开口形状视为正圆来计算贯通孔尺寸即可。
7.第9实施方式
图20是第9实施方式的物理量传感器1的俯视图，图21是图20的C-C线处的剖视图。第9实施方式与第8实施方式的贯通孔的形状相同。但是，在第9实施方式中，如图21所示，在贯通孔76、77的周边，可动体3的厚度与贯通孔76、77的深度相同，但在贯通孔76、77的端部之间，可动体3的厚度与贯通孔76、77的深度不同。即，以相对于贯通孔76设置有凹部78、相对于贯通孔77设置有凹部79的方式，针对每个贯通孔设置有凹部。这样，在第9实施方式中，如图20、图21所示，对第1贯通孔组71和第2贯通孔组72中的至少1个贯通孔组的至少1个贯通孔分别设置有凹部。同样地，对第3贯通孔组73以及第4贯通孔组74中的至少1个贯通孔组的至少1个贯通孔分别设置有凹部。
例如在第1实施方式、第8实施方式等中，通过在第1区域61～第4区域64的每个区域设置凹部，增大了凹部的壁部厚度，确保了刚性。与此相对，在第9实施方式中，通过对各贯通孔组的至少1个贯通孔的每个设置凹部，在贯通孔的周边设置厚度大的凹部的壁部，确保了刚性。由此，能够在几乎不增加阻尼的情况下提高可动体3的强度来确保了刚性。另外，在图20、图21中，针对每个贯通孔设置凹部，但只要对至少1个贯通孔的每个设置凹部即可，例如也可以对多个贯通孔的每个设置凹部。例如，以在第1区域61～第4区域64的各区域设置多个凹部的方式，针对至少1个贯通孔的每个设置凹部。另外，在这样针对至少1个贯通孔的每个设置凹部的情况下，贯通孔的开口形状并不限定于图20所示那样的六边形，也可以是图1、图18所示那样的六边形以外的多边形、图17所示那样的圆形。
8.第10实施方式
图22是第10实施方式的物理量传感器1的俯视图。在第10实施方式中，以与第9实施方式的排列方式不同的排列方式排列贯通孔。即，在第10实施方式中，贯通孔的排列成为强度高的蜂窝排列。另外，在第10实施方式中，与第9实施方式同样地，针对每个贯通孔设置有凹部，与贯通孔的周边部相比，贯通孔的端部之间的可动体3的厚度变厚。这样，在减小了贯通孔的深度的情况下，通过使用蜂窝排列等排列，也能够进一步提高可动体强度。
如上所述，作为本实施方式的物理量传感器1，对第1实施方式～第10实施方式的物理量传感器1进行了说明，但本实施方式的物理量传感器1并不限定于此，能够实施各种变形。例如，本实施方式的物理量传感器1也可以是将第1实施方式～第10实施方式中的至少2个实施方式组合而成的结构的物理量传感器1。另外，以上主要说明了物理量传感器1为加速度传感器的情况，但本实施方式并不限定于此，物理量传感器1也可以是检测作为加速度以外的物理量的角速度、速度、压力、位移或重力等的传感器。
9.物理量传感器器件
接着，使用图23对本实施方式的物理量传感器器件100进行说明。图23是物理量传感器器件100的剖视图。物理量传感器器件100包含物理量传感器1和作为电子部件的IC(Integrated Circuit：集成电路)芯片110。IC芯片110也可以称为半导体芯片，是半导体元件。IC芯片110经由作为接合部件的芯片贴装材料DA而与物理量传感器1的盖部5的上表面接合。IC芯片110经由接合线BW1与物理量传感器1的电极焊盘P电连接。作为电路装置的IC芯片110例如根据需要而包含向物理量传感器1施加驱动电压的驱动电路、基于来自物理量传感器1的输出来检测加速度的检测电路、将来自检测电路的信号转换为规定的信号并输出的输出电路等。这样，本实施方式的物理量传感器器件100包含物理量传感器1和IC芯片110，因此能够享受物理量传感器1的效果，能够提供可实现高精度化等的物理量传感器器件100。
另外，物理量传感器器件100能够包含作为收纳物理量传感器1以及IC芯片110的容器的封装120。封装120包含基座122和盖124。在通过盖124与基座122接合而被气密密封的收纳空间SB中收纳有物理量传感器1以及IC芯片110。通过设置这样的封装120，能够适当地保护物理量传感器1以及IC芯片110免受冲击、灰尘、热、湿气等的影响。
另外，基座122包含配置于收纳空间SB内的多个内部端子130和配置于底面的外部端子132、134。并且，物理量传感器1与IC芯片110经由接合线BW1而电连接，IC芯片110与内部端子130经由接合线BW2而电连接。而且，内部端子130经由设置于基座122内的未图示的内部布线而与外部端子132、134电连接。由此，能够将基于由物理量传感器1检测出的物理量的传感器输出信号向外部输出。
另外以上，以设置于物理量传感器器件100的电子部件为IC芯片110的情况为例进行了说明，但电子部件既可以是IC芯片110以外的电路元件，也可以是与物理量传感器1不同的传感器元件，还可以是由LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)、LED(LightEmitting Diode：发光二极管)等实现的显示元件等。作为电路元件，例如有电容器或电阻等无源元件、晶体管等有源元件。传感器元件例如是感测与物理量传感器1所检测的物理量不同的物理量的元件。另外，也可以代替设置封装120而设为模制安装。
10.惯性测量装置
接着，使用图24、图25对本实施方式的惯性测量装置2000进行说明。图24所示的惯性测量装置2000(IMU：Inertial Measurement Unit)是检测汽车、机器人等运动体的姿势、行为等惯性运动量的装置。惯性测量装置2000是具备检测沿着3轴的方向的加速度ax、ay、az的加速度传感器、和检测绕3轴的角速度ωx、ωy、ωz的角速度传感器的、所谓的6轴运动传感器。
惯性测量装置2000是平面形状为大致正方形的长方体。另外，在位于正方形的对角线方向的2处顶点附近形成有作为安装部的螺纹孔2110。将2根螺钉通过该2处的螺纹孔2110，能够将惯性测量装置2000固定在汽车等被安装体的被安装面上。另外，通过部件的选定、设计变更，例如也能够小型化为可搭载于智能手机、数码相机的尺寸。
惯性测量装置2000构成为具有外壳2100、接合部件2200以及传感器模块2300，使接合部件2200介于外壳2100的内部并***有传感器模块2300。传感器模块2300具有内壳2310和电路基板2320。在内壳2310形成有用于防止与电路基板2320接触的凹部2311、用于使后述的连接器2330露出的开口2312。而且，在内壳2310的下表面经由粘接剂接合有电路基板2320。
如图25所示，在电路基板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、检测X轴、Y轴以及Z轴的各轴方向的加速度的加速度传感器单元2350等。另外，在电路基板2320的侧面安装有检测绕X轴的角速度的角速度传感器2340x以及检测绕Y轴的角速度的角速度传感器2340y。
加速度传感器单元2350至少包含用于测定前述的Z轴方向的加速度的物理量传感器1，根据需要，能够检测单轴方向的加速度，或者检测双轴方向、三轴方向的加速度。另外，作为角速度传感器2340x、2340y、2340z，没有特别限定，例如能够使用利用了哥氏力的振动陀螺仪传感器。
另外，在电路基板2320的下表面安装有控制IC 2360。作为基于从物理量传感器1输出的检测信号进行控制的控制部的控制IC 2360例如是MCU(Micro Controller Unit：微控制器单元)，内置有包含非易失性存储器的存储部、A/D转换器等，对惯性测量装置2000的各部分进行控制。另外，在电路基板2320上，除此之外还安装有多个电子部件。
如上所述，本实施方式的惯性测量装置2000包含物理量传感器1和基于从物理量传感器1输出的检测信号进行控制的作为控制部的控制IC 2360。根据该惯性测量装置2000，由于使用了包含物理量传感器1的加速度传感器单元2350，因此可提供能够享受物理量传感器1的效果且能够实现高精度化等的惯性测量装置2000。
如以上所说明的那样，本实施方式的物理量传感器包含：基板，在将相互垂直的3个轴设为X轴、Y轴和Z轴时，所述基板与Z轴垂直且设置有第1固定电极；以及可动体，其包含在沿着Z轴的Z轴方向上与第1固定电极对置的第1质量部，并被设置为能够以沿着Y轴的旋转轴为中心相对于基板摆动。而且，第1质量部包含：第1区域；以及第2区域，其比第1区域离旋转轴远，在第1区域设置有第1贯通孔组，在第2区域设置有第2贯通孔组。另外，可动体包含：第1面，其是基板侧的面；以及第2面，其是相对于第1面靠反面侧的面。而且，在第1质量部的第1面，设置有用于使第1空隙在Z轴方向上的第1间隙距离小于第2空隙在Z轴方向上的第2间隙距离的阶梯差或者斜面，所述第1空隙是1区域中的第1质量部与第1固定电极之间的空隙，所述第2空隙是2区域中的第1质量部与第1固定电极之间的空隙。而且，第1贯通孔组和第2贯通孔组的贯通孔在Z轴方向上的深度小于可动体在Z轴方向上的最大厚度。
根据本实施方式，设置为能够以旋转轴为中心摆动的可动体的第1质量部包含设置有第1贯通孔组的第1区域、和设置有第2贯通孔组并比第1区域离旋转轴远的第2区域。而且，在作为第1质量部的基板侧的面的第1面，设置有用于使第1区域的第1空隙处的第1间隙距离小于第2区域的第2空隙处的第2间隙距离的阶梯差或斜面。进而，第1区域的第1贯通孔组以及第2区域的第2贯通孔组的贯通孔在Z轴方向上的深度小于可动体在Z轴方向上的最大厚度。这样，通过设置使第1区域中的第1间隙距离小于第2区域中的第2间隙距离的阶梯差或斜面，能够使第1区域窄间隙化，能够实现物理量传感器的高灵敏度化。另外，通过使第1贯通孔组以及第2贯通孔组的贯通孔的深度比可动体的最大厚度小，能够降低这些贯通孔的孔中阻尼等，能够实现低阻尼化。因此，可提供能够同时实现高灵敏度化和低阻尼化的物理量传感器。
另外，在本实施方式中，第2贯通孔组的贯通孔的开口面积也可以大于第1贯通孔组的贯通孔的开口面积。
这样，通过使远离旋转轴的第2贯通孔组的贯通孔的开口面积比接近旋转轴的第1贯通孔组的贯通孔的开口面积大，能够满足可实现低阻尼化的贯通孔的尺寸条件，能够实现物理量传感器的低阻尼化。
另外，在本实施方式中，第1贯通孔组以及第2贯通孔组的贯通孔的深度也可以小于可动体在Z轴方向上的最大厚度的50％。
这样，通过使贯通孔的深度小于可动体的最大厚度的一半，与贯通孔的厚度和可动体的最大厚度相等的情况相比，能够充分减小贯通孔的孔中阻尼，能够实现低阻尼化。
另外，在本实施方式中，也可以是，在第1质量部的第1面设置有斜面的情况下，在第1质量部的第1区域中，随着远离旋转轴，第1间隙距离变大，在第1质量部的第2区域中，随着远离旋转轴，第2间隙距离变大。
通过像这样设置随着远离旋转轴而使第1间隙距离、第2间隙距离变大的斜面，能够实现基于窄间隙化等的物理量传感器的高灵敏度化。
另外，在本实施方式中，也可以是，可动体包含：固定部，其固定于基板；以及作为旋转轴的支承梁，其将固定部与第1质量部连接，可动体的最大厚度为固定部和支承梁中的至少一方在Z轴方向上的厚度。
这样，由于能够使第1贯通孔组以及第2贯通孔组的贯通孔的深度比固定部以及支承梁中的至少一方的厚度小，所以能够降低贯通孔的孔中阻尼等。
另外，在本实施方式中，也可以是，在可动体的第2面，在第1区域设置有在底面配置有第1贯通孔组的第1凹部。
通过这样在第1区域设置第1凹部，能够利用作为第1凹部的缘部的壁部提高第1区域中的可动体的刚性，从而避免破损风险等。
另外，在本实施方式中，也可以是，在可动体的第2面，在第2区域设置有在底面配置有第2贯通孔组的第2凹部。
通过这样在第2区域设置第2凹部，能够利用作为第2凹部的缘部的壁部提高第2区域中的可动体的刚性，从而避免破损风险等。
另外，在本实施方式中，也可以是，在可动体的第1面，在第2区域设置有在底面配置有第2贯通孔组的凹部。
如果这样在第2区域的第1面设置凹部，则能够使第1区域中的第1间隙距离小于第2区域中的第2间隙距离，并且还能够减小第2贯通孔组的深度，因此能够实现高灵敏度化和低阻尼化。
另外，在本实施方式中，也可以是，在可动体的第2面，在第1区域设置有在底面配置有第1贯通孔组的第1凹部，在可动体的第1面，在第2区域设置有在底面配置有第2贯通孔组的第2凹部。
如果这样在第1区域的第2面设置第1凹部，并且在第2区域的第1面设置第2凹部，则能够使第1区域中的第1间隙距离比第2区域中的第2间隙距离小，并且还能够减小第1贯通孔组以及第2贯通孔组的深度，能够实现高灵敏度化和低阻尼化。
另外，在本实施方式中，也可以是，在可动体的第1面或者第2面，针对第1贯通孔组和第2贯通孔组中的至少1个贯通孔组的至少1个贯通孔分别设置有凹部。
若像这样针对至少1个贯通孔的每个设置凹部，则能够实现低阻尼化，并且进一步提高可动体的强度而确保了刚性。
另外，在本实施方式中，第1贯通孔组和第2贯通孔组的贯通孔的开口形状也可以是多边形或者圆形。
这样，在本实施方式中，在将贯通孔的开口形状设为各种形状的情况下，也能够同时实现高灵敏度化和低阻尼化。
另外，在本实施方式中，第1质量部的第2区域也可以是用于产生绕旋转轴的旋转扭矩的扭矩产生部。
这样，能够将第2区域用作扭矩产生部，能够实现物理量传感器的小型化等。
另外，在本实施方式中，可动体也可以包含在从Z轴方向俯视时相对于第1质量部隔着旋转轴设置的第2质量部。而且，也可以在基板设置有与第2质量部对置的第2固定电极，第2质量部包含：第3区域；以及第4区域，其比第3区域离旋转轴远，在第3区域设置有第3贯通孔组，在第4区域设置有第4贯通孔组。另外，也可以在第2质量部的第1面，设置有用于使第3空隙在Z轴方向上的第3间隙距离小于第4空隙在Z轴方向上的第4间隙距离的阶梯差或者斜面，所述第3空隙是第3区域中的第2质量部与第2固定电极之间的空隙，所述第4空隙是第4区域中的第2质量部与第2固定电极之间的空隙即。而且，第3贯通孔组和第4贯通孔组的贯通孔在Z轴方向上的深度也可以小于可动体的最大厚度。
通过像这样设置使第3区域中的第3间隙距离小于第4区域中的第4间隙距离的阶梯差或斜面，能够使第3区域窄间隙化，能够实现物理量传感器的高灵敏度化。另外，通过使第3贯通孔组以及第4贯通孔组的贯通孔的深度比可动体的最大厚度小，能够降低这些贯通孔的孔中阻尼等，能够实现低阻尼化。
另外，在本实施方式中，也可以是，在第2质量部的第1面设置有斜面的情况下，在第2质量部的第3区域中，随着远离旋转轴，第3间隙距离变大，在第2质量部的第4区域中，随着远离旋转轴，第4间隙距离变大。
通过像这样设置随着远离旋转轴而使第3间隙距离、第4间隙距离变大的斜面，能够实现基于窄间隙化等的物理量传感器的高灵敏度化。
另外，在本实施方式中，也可以是，可动体包含用于产生绕旋转轴的旋转扭矩的扭矩产生部，在扭矩产生部设置有第5贯通孔组，作为扭矩产生部与基板之间的空隙的第5空隙在Z轴方向上的第5间隙距离大于第1间隙距离以及第2间隙距离。
由此，能够实现阻尼的降低化、可动体的可动范围扩大等。
另外，在本实施方式中，第5贯通孔组的贯通孔的开口面积也可以大于第1贯通孔组以及第2贯通孔组的贯通孔的开口面积。
通过这样增大距旋转轴的距离较远的扭矩产生部中的贯通孔的开口面积，能够进一步最佳地降低可动体的阻尼。
另外，本实施方式涉及物理量传感器器件，其包含：以上所记载的物理量传感器；以及电子部件，其与物理量传感器电连接。
另外，本实施方式涉及惯性测量装置，其包含：上述的物理量传感器；以及控制部，其基于从物理量传感器输出的检测信号进行控制。
另外，如上述那样对本实施方式进行了详细说明，但本领域技术人员应当能够容易地理解，可进行实质上不脱离本公开的新事项以及效果的多种变形。因此，这样的变形例全部包含在本公开的范围内。例如，在说明书或附图中，对于至少一次地与更广义或同义的不同用语一起记载的用语，在说明书或附图的任何位置处，都可以置换为该不同的用语。另外，本实施方式以及变形例的全部组合也包含于本公开的范围。另外，物理量传感器、物理量传感器器件、惯性测量装置的结构、动作等也不限定于本实施方式中说明的内容，能够实施各种变形。

Claims (19)

1.一种物理量传感器，其特征在于，
在将相互垂直的3个轴设为X轴、Y轴以及Z轴时，该物理量传感器包含：
基板；
第1固定电极，其在从沿着所述Z轴的Z轴方向俯视时与所述基板重叠地设置；以及
可动体，其包含在所述Z轴方向上与所述第1固定电极对置的第1质量部，该可动体被设置为能够以沿着所述Y轴的旋转轴为中心相对于所述基板摆动，
所述第1质量部包含：
第1区域；以及
第2区域，其比所述第1区域离所述旋转轴远，
在所述第1区域设置有第1贯通孔组，在所述第2区域设置有第2贯通孔组，
所述可动体包含：
第1面，其是所述基板侧的面；以及
第2面，其是相对于所述第1面靠反面侧的面，
在所述第1质量部的所述第1面，设置有用于使第1空隙在所述Z轴方向上的第1间隙距离小于第2空隙在所述Z轴方向上的第2间隙距离的阶梯差或者斜面，所述第1空隙是所述第1区域中的所述第1质量部与所述第1固定电极之间的空隙，所述第2空隙是所述第2区域中的所述第1质量部与所述第1固定电极之间的空隙，
所述第1区域与所述第1固定电极对置，
所述第2区域与所述第1固定电极对置，
所述第1固定电极是与所述第1质量部形成静电电容的第1检测电极。
2.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述可动体的所述第2面侧设置有第1凹部。
3.根据权利要求2所述的物理量传感器，其特征在于，
所述第1区域设置于所述第1凹部。
4.根据权利要求3所述的物理量传感器，其特征在于，
所述第2区域设置于所述第1凹部。
5.根据权利要求3所述的物理量传感器，其特征在于，
在所述可动体的所述第2面侧设置有第2凹部。
6.根据权利要求5所述的物理量传感器，其特征在于，
所述第2区域设置于所述第2凹部。
7.根据权利要求3所述的物理量传感器，其特征在于，
在所述可动体的所述第1面侧设置有第2凹部。
8.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述第1贯通孔组和所述第2贯通孔组的贯通孔的开口形状为多边形或者圆形。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的物理量传感器，其特征在于，
所述物理量传感器包含第2固定电极，该第2固定电极在从沿着所述Z轴的Z轴方向俯视时与所述基板重叠地配置，
所述可动体包含在从所述Z轴方向俯视时相对于所述第1质量部隔着所述旋转轴设置的第2质量部，
所述第2质量部包含：
第3区域；以及
第4区域，其比所述第3区域离所述旋转轴远，
在所述第3区域设置有第3贯通孔组，在所述第4区域设置有第4贯通孔组，
在所述第2质量部的所述第1面，设置有用于使第3空隙在所述Z轴方向上的第3间隙距离小于第4空隙在所述Z轴方向上的第4间隙距离的阶梯差或者斜面，所述第3空隙是所述第3区域中的所述第2质量部与所述第2固定电极之间的空隙，所述第4空隙是所述第4区域中的所述第2质量部与所述第2固定电极之间的空隙，
所述第3区域与所述第2固定电极对置，
所述第4区域与所述第2固定电极对置，
所述第2固定电极是与所述第2质量部形成静电电容的第2检测电极。
10.根据权利要求9所述的物理量传感器，其特征在于，
在所述可动体的所述第2面侧设置有第3凹部。
11.根据权利要求10所述的物理量传感器，其特征在于，
所述第3区域设置于所述第3凹部。
12.根据权利要求11所述的物理量传感器，其特征在于，
所述第4区域设置于所述第3凹部。
13.根据权利要求11所述的物理量传感器，其特征在于，
在所述可动体的所述第2面侧设置有第4凹部。
14.根据权利要求13所述的物理量传感器，其特征在于，
所述第4区域设置于所述第4凹部。
15.根据权利要求9所述的物理量传感器，其特征在于，
所述第1贯通孔组和所述第2贯通孔组的贯通孔的开口形状为多边形或者圆形。
16.根据权利要求1～8中任一项所述的物理量传感器，其特征在于，
在所述基板的与所述可动体对置侧的面上，相对于所述第1检测电极，在与旋转轴相反侧设置有与所述可动体相同电位的虚拟电极。
17.根据权利要求9～15中任一项所述的物理量传感器，其特征在于，
在所述基板的与所述可动体对置侧的面上，相对于所述第2检测电极，在与旋转轴相反侧设置有与所述可动体相同电位的虚拟电极。
18.一种物理量传感器器件，其特征在于，该物理量传感器器件包含：
权利要求1～17中任一项所述的物理量传感器；以及
电子部件，其与所述物理量传感器电连接。
19.一种惯性测量装置，其特征在于，该惯性测量装置包含：
权利要求1～17中任一项所述的物理量传感器；以及
控制部，其基于从所述物理量传感器输出的检测信号进行控制。
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TW200839242A (en) * 2007-02-02 2008-10-01 Alps Electric Co Ltd Electrostatic capacitance type acceleration sensor
JP6155832B2 (ja) * 2013-05-16 2017-07-05 セイコーエプソン株式会社 センサー素子、電子機器、および移動体
DE102014202816B4 (de) * 2014-02-17 2022-06-30 Robert Bosch Gmbh Wippeneinrichtung für einen mikromechanischen Z-Sensor
DE102014223314A1 (de) * 2014-11-14 2016-05-19 Robert Bosch Gmbh Wippeneinrichtung für einen mikromechanischen Z-Sensor
JP2016169950A (ja) * 2015-03-11 2016-09-23 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体
JP6544157B2 (ja) * 2015-09-08 2019-07-17 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、センサーデバイス、電子機器および移動体
JP6661941B2 (ja) * 2015-09-29 2020-03-11 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、センサーデバイス、電子機器および移動体
JP2019132690A (ja) * 2018-01-31 2019-08-08 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器、移動体および物理量センサーの出力信号調整方法
JP7139661B2 (ja) * 2018-04-02 2022-09-21 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、電子機器および移動体
IT201900000190A1 (it) * 2019-01-08 2020-07-08 St Microelectronics Srl Dispositivo mems con geometria ottimizzata per la riduzione dell'offset dovuto all'effetto radiometrico

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