JP2013120105A - Physical quantity detection device and manufacturing method thereof, physical quantity detector, and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a physical quantity detection device having high detection sensitivity and capable of downsizing.SOLUTION: A physical quantity detection device 100 includes: a base part 10; a movable part 14 supported on the base part 10 through a joint part 12 and configured to displace according to a physical quantity change; a physical quantity detection element 20 arranged on a first principal plane 14a of the movable part 14 and bridging between the base part 10 and the movable part 14; a first mass body 50 arranged on a first principal plane 14a side; and a second mass body 52 arranged on a second principal plane 14b side opposite to the first principal plane 14a of the movable part 14. The physical quantity detection element 20 has a fixation part 22 including a portion fixed to the first principal plane 14a. The first mass body 50 is fixed to the first principal plane 14a through the fixation part 22 and has a center of gravity in a thickness of the movable part 14.

Description

本発明は、物理量検出デバイスおよびその製造方法、物理量検出器、並びに電子機器に関する。   The present invention relates to a physical quantity detection device and a manufacturing method thereof, a physical quantity detector, and an electronic apparatus.

従来から、振動子などの物理量検出素子を用いた物理量検出デバイス（例えば、加速度センサー）が知られている。このような物理量検出デバイスは、検出軸方向へ力が作用することによって物理量検出素子の共振周波数が変化したときに、当該共振周波数の変化から物理量検出デバイスに印加される力（加速度）を検出するように構成されている。このような物理量検出デバイスでは、近年、小型化が求められている。   Conventionally, a physical quantity detection device (for example, an acceleration sensor) using a physical quantity detection element such as a vibrator is known. Such a physical quantity detection device detects a force (acceleration) applied to the physical quantity detection device from the change in the resonance frequency when the resonance frequency of the physical quantity detection element changes due to a force acting in the detection axis direction. It is configured as follows. Such physical quantity detection devices have recently been required to be downsized.

このような物理量検出デバイスとして、例えば、特許文献１には、片持ち梁と、片持ち梁の撓みに伴って印加される応力を電気信号に変換して出力可能な検出素子と、を有する加速度センサーが開示されている。特許文献１に開示された加速度センサーでは、片持ち梁は、可逆性を有する梁部を構成する板部材と、板部材の両端部に接合されたブロック部材と、で構成されている。また、特許文献１に開示された加速度センサーでは、検出素子として、双音叉型圧電振動片を用いている。この双音叉型圧電振動片は、ブロック部材（質量体）上に固定されている。   As such a physical quantity detection device, for example, Patent Document 1 discloses an acceleration having a cantilever and a detection element capable of converting a stress applied along with the bending of the cantilever into an electrical signal and outputting the electrical signal. A sensor is disclosed. In the acceleration sensor disclosed in Patent Document 1, the cantilever is composed of a plate member that constitutes a reversible beam portion and block members that are joined to both ends of the plate member. In the acceleration sensor disclosed in Patent Document 1, a double tuning fork type piezoelectric vibrating piece is used as a detection element. This double tuning fork type piezoelectric vibrating piece is fixed on a block member (mass body).

特開２００８−３９６６３号公報JP 2008-39663 A

しかしながら、特許文献１の加速度センサーでは、双音叉型圧電振動片がブロック部材上に固定されているため、ブロック部材の厚みの分だけ、双音叉型圧電振動片と梁部との間の距離が大きくなる。そのため、双音叉型圧電振動片と梁部の撓みの基点との間の距離が大きくなる。てこの原理から、双音叉型圧電振動片と梁部の撓みの基点との間の距離が大きいほど、双音叉型圧電振動片に付加する力（張力）を得るために必要となる力が大きくなる。すなわち、双音叉型圧電振動片と梁部の撓みの基点との間の距離が大きいほど、検出感度が悪化してしまう。   However, in the acceleration sensor of Patent Document 1, since the double tuning fork type piezoelectric vibrating piece is fixed on the block member, the distance between the double tuning fork type piezoelectric vibrating piece and the beam portion is equal to the thickness of the block member. growing. Therefore, the distance between the double tuning fork type piezoelectric vibrating piece and the base point of bending of the beam portion is increased. From the lever principle, the greater the distance between the double tuning fork type piezoelectric vibrating piece and the bending base of the beam, the greater the force required to obtain the force (tension) applied to the double tuning fork type piezoelectric vibrating piece. Become. That is, as the distance between the double tuning fork type piezoelectric vibrating piece and the base point of deflection of the beam portion increases, the detection sensitivity deteriorates.

したがって、特許文献１の加速度センサーのように、双音叉型圧電振動片等の物理量検出素子をブロック部材上に固定した構造では、ブロック部材の厚みの分だけ双音叉型圧電振動片と梁部との間の距離が大きくなるため、検出感度が悪くなってしまうという問題があった。   Therefore, in the structure in which a physical quantity detection element such as a double tuning fork type piezoelectric vibrating piece or the like is fixed on the block member as in the acceleration sensor of Patent Document 1, the double tuning fork type piezoelectric vibrating piece and the beam portion are equivalent to the thickness of the block member. Since the distance between them increases, there is a problem that the detection sensitivity is deteriorated.

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、高い検出感度を有し、かつ小型化が可能な物理量検出デバイスを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記物理量検出デバイスを有する物理量検出器および電子機器を提供することにある。   One of the objects according to some embodiments of the present invention is to provide a physical quantity detection device that has high detection sensitivity and can be miniaturized. Another object of some aspects of the present invention is to provide a physical quantity detector and electronic apparatus having the physical quantity detection device.

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.

［適用例１］
本発明に係る物理量検出デバイスは、
基部と、
前記基部に継ぎ手部を介して設けられており、物理量の変化に応じて変位する可動部と、
前記可動部の第１主面に配置されており、前記基部と前記可動部とに掛け渡されている物理量検出素子と、
前記第１主面側に配置されている第１質量体と、
前記第１主面とは反対側の前記可動部の第２主面側に配置されている第２質量体と、
を含み、
前記物理量検出素子は、前記第１主面に固定されている部分を含む固定部を備えており、
前記第１質量体は、前記固定部を介して、前記第１主面に固定されており、
前記可動部の厚み内に重心がある。 [Application Example 1]
The physical quantity detection device according to the present invention is:
The base,
A movable portion that is provided on the base portion via a joint portion, and is displaced in accordance with a change in physical quantity;
A physical quantity detection element disposed on the first main surface of the movable part and spanned between the base and the movable part;
A first mass body disposed on the first main surface side;
A second mass body arranged on the second main surface side of the movable part opposite to the first main surface;
Including
The physical quantity detection element includes a fixed portion including a portion fixed to the first main surface,
The first mass body is fixed to the first main surface via the fixing portion,
There is a center of gravity within the thickness of the movable part.

このような物理量検出デバイスによれば、第１質量体が、物理量検出素子の固定部を介して、可動部の第１主面に固定されているため、物理量検出素子と継ぎ手部との間の距離を小さくすることができる。てこの原理から、物理量検出素子と継ぎ手部（可動部が変位する際の支点）との間の距離が小さいほど、物理量検出素子に付加する力（張力）を得るために必要となる力が小さくなる。すなわち、物理量検出素子と継ぎ手部との間の距離が小さいほど、検出感度が高くなる。したがって、このような物理量検出デバイスによれば、高い検出感度を有することができる。さらに、このような物理量検出デバイスによれば、第１質量体が、物理量検出素子の固定部を介して、可動部の第１主面に固定されるため、小型化を図ることができる。   According to such a physical quantity detection device, the first mass body is fixed to the first main surface of the movable part via the fixed part of the physical quantity detection element. The distance can be reduced. From the lever principle, the smaller the distance between the physical quantity detection element and the joint part (fulcrum when the movable part is displaced), the smaller the force required to obtain the force (tension) applied to the physical quantity detection element. Become. That is, the smaller the distance between the physical quantity detection element and the joint portion, the higher the detection sensitivity. Therefore, such a physical quantity detection device can have high detection sensitivity. Furthermore, according to such a physical quantity detection device, since the first mass body is fixed to the first main surface of the movable part via the fixed part of the physical quantity detection element, the size can be reduced.

［適用例２］
本発明に係る物理量検出デバイスにおいて、
前記継ぎ手部の厚みは、前記基部および前記可動部の厚みよりも小さく、
前記第１主面に平行な仮想平面は、前記重心と前記継ぎ手部の厚み内とを通っていてもよい。 [Application Example 2]
In the physical quantity detection device according to the present invention,
The thickness of the joint portion is smaller than the thickness of the base portion and the movable portion,
A virtual plane parallel to the first main surface may pass through the center of gravity and within the thickness of the joint portion.

このような物理量検出デバイスによれば、例えば、可動部の延出方向を重力方向（下方向）としたときに、物理量検出素子に応力（可動部が変位することによって生じる引っ張り応力や圧縮応力）を生じさせないことができる。   According to such a physical quantity detection device, for example, when the extending direction of the movable part is the gravitational direction (downward), stress (a tensile stress or a compressive stress generated when the movable part is displaced) is applied to the physical quantity detection element. Can be prevented.

［適用例３］
本発明に係る物理量検出デバイスにおいて、
前記第２主面側に配置されている板体を含み、
前記第２質量体は、前記板体を介して、前記第２主面に固定されていてもよい。 [Application Example 3]
In the physical quantity detection device according to the present invention,
Including a plate disposed on the second main surface side,
The second mass body may be fixed to the second main surface via the plate body.

このような物理量検出デバイスによれば、第２質量体と可動部との間の距離を調整することができる。これにより、例えば、物理量検出デバイスの重心の調整を容易に行うことができる。   According to such a physical quantity detection device, the distance between the second mass body and the movable part can be adjusted. Thereby, for example, the center of gravity of the physical quantity detection device can be easily adjusted.

［適用例４］
本発明に係る物理量検出デバイスにおいて、
前記物理量検出素子の質量は、前記第２質量体の質量の１／１０以下であってもよい。 [Application Example 4]
In the physical quantity detection device according to the present invention,
The physical quantity detection element may have a mass of 1/10 or less of the mass of the second mass body.

このような物理量検出デバイスによれば、高い検出感度を有し、かつ、小型化を図ることができる。   According to such a physical quantity detection device, it has high detection sensitivity and can be miniaturized.

［適用例５］
本発明に係る物理量検出デバイスにおいて、
前記物理量検出素子は、双音叉型振動子であってもよい。 [Application Example 5]
In the physical quantity detection device according to the present invention,
The physical quantity detection element may be a double tuning fork vibrator.

このような物理量検出デバイスによれば、高い検出感度を有し、かつ、小型化を図ることができる。   According to such a physical quantity detection device, it has high detection sensitivity and can be miniaturized.

［適用例６］
本発明に係る物理量検出デバイスの製造方法は、
基部と、前記基部に継ぎ手部を介して支持され物理量の変化に応じて変位する可動部と、を含む第１基板を用意する工程と、
物理量検出素子を含む第２基板を用意する工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを接合して、前記物理量検出素子の固定部を前記可動部の第１主面に固定し、前記物理量検出素子が前記基部と前記可動部とに掛け渡されている構造体を形成する工程と、
第１質量体を、前記固定部を介して、前記可動部の第１主面に固定する工程と、
前記第１主面とは反対側の前記可動部の第２主面側に第２質量体を配置する工程と、
を含み、
前記可動部の厚み内に重心があるように形成される。 [Application Example 6]
A manufacturing method of a physical quantity detection device according to the present invention,
Preparing a first substrate including a base and a movable part supported by the base via a joint and displaced in accordance with a change in physical quantity;
Preparing a second substrate including a physical quantity detection element;
The first substrate and the second substrate are joined to fix the fixed part of the physical quantity detection element to the first main surface of the movable part, and the physical quantity detection element spans the base part and the movable part. Forming a structured structure,
Fixing the first mass body to the first main surface of the movable part via the fixing part;
Disposing a second mass body on the second main surface side of the movable part opposite to the first main surface;
Including
The center of gravity is formed within the thickness of the movable part.

このような物理量検出デバイスの製造方法よれば、高い検出感度を有し、かつ、小型化が可能な物理量検出デバイスを得ることができる。   According to such a method for manufacturing a physical quantity detection device, a physical quantity detection device having high detection sensitivity and capable of being downsized can be obtained.

［適用例７］
本発明に係る物理量検出デバイスの製造方法において、
前記第１基板は、前記基部および前記可動部を複数備えており、
前記第２基板は、前記物理量検出素子を複数備えており、
前記第１基板と前記第２基板とを接合する工程では、複数の前記構造体が形成され、
前記接合する工程の後、前記構造体を個片化する工程を含んでいてもよい。 [Application Example 7]
In the method of manufacturing a physical quantity detection device according to the present invention,
The first substrate includes a plurality of the base portion and the movable portion,
The second substrate includes a plurality of the physical quantity detection elements,
In the step of bonding the first substrate and the second substrate, a plurality of the structures are formed,
After the joining step, a step of dividing the structure into individual pieces may be included.

このような物理量検出デバイスの製造方法よれば、複数の物理量検出デバイスを、容易に製造することができる。   According to such a physical quantity detection device manufacturing method, a plurality of physical quantity detection devices can be easily manufactured.

［適用例８］
本発明に係る物理量検出器は、
本発明に係る物理量検出デバイスと、
前記物理量検出デバイスを収容しているパッケージと、
を含む。 [Application Example 8]
The physical quantity detector according to the present invention is:
A physical quantity detection device according to the present invention;
A package containing the physical quantity detection device;
including.

このような物理量検出機器は、本発明に係る物理量検出デバイスを含むので、高い検出感度を有し、かつ小型化を図ることができる。   Since such a physical quantity detection device includes the physical quantity detection device according to the present invention, it has high detection sensitivity and can be downsized.

［適用例９］
本発明に係る電子機器は、
本発明に係る物理量検出デバイスを含む。 [Application Example 9]
The electronic device according to the present invention is
The physical quantity detection device according to the present invention is included.

このような電子機器は、本発明に係る物理量検出デバイスを含むので、高い検出感度を有し、かつ小型化を図ることができる。   Since such an electronic apparatus includes the physical quantity detection device according to the present invention, it has high detection sensitivity and can be downsized.

第１の実施形態に係る物理量検出デバイスを模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the physical quantity detection device which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る物理量検出デバイスを模式的に示す平面図。The top view which shows typically the physical quantity detection device which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る物理量検出デバイスを模式的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the physical quantity detection device according to the first embodiment. 第１の実施形態に係る物理量検出デバイスの動作を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating operation | movement of the physical quantity detection device which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る物理量検出デバイスの動作を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating operation | movement of the physical quantity detection device which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る物理量検出デバイスの製造工程を説明するための図。The figure for demonstrating the manufacturing process of the physical quantity detection device which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る物理量検出デバイスの製造工程を説明するための図。The figure for demonstrating the manufacturing process of the physical quantity detection device which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る物理量検出デバイスの製造工程を説明するための図。The figure for demonstrating the manufacturing process of the physical quantity detection device which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態の第４変形例に係る物理量検出デバイスを模式的に示す平面図。The top view which shows typically the physical quantity detection device which concerns on the 4th modification of 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る物理量検出デバイスの製造工程を説明するための図。The figure for demonstrating the manufacturing process of the physical quantity detection device which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る物理量検出デバイスの製造工程を説明するための図。The figure for demonstrating the manufacturing process of the physical quantity detection device which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係る物理量検出器を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the physical quantity detector which concerns on 2nd Embodiment. 第２の実施形態に係る物理量検出器を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the physical quantity detector which concerns on 2nd Embodiment. 第３の実施形態に係る電子機器を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the electronic device which concerns on 3rd Embodiment.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

１． 第１の実施形態
１．１． 物理量検出デバイス
まず、第１の実施形態に係る物理量検出デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図１は、第１の実施形態に係る物理量検出デバイス１００を模式的に示す斜視図である。図２は、第１の実施形態に係る物理量検出デバイス１００を模式的に示す平面図である。図３は、第１の実施形態に係る物理量検出デバイス１００を模式的に示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。なお、図１では、便宜上、引き出し電極４４ａ，４４ｂ、接続端子４６ａ，４６ｂ、および金属ワイヤー４８の図示を省略している。また、便宜上、図２、図３および後述する図４〜図５では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。 1. 1. First embodiment 1.1. Physical Quantity Detection Device First, a physical quantity detection device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a physical quantity detection device 100 according to the first embodiment. FIG. 2 is a plan view schematically showing the physical quantity detection device 100 according to the first embodiment. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 schematically showing the physical quantity detection device 100 according to the first embodiment. In FIG. 1, for convenience, the drawing electrodes 44 a and 44 b, the connection terminals 46 a and 46 b, and the metal wire 48 are not shown. For convenience, in FIGS. 2 and 3 and FIGS. 4 to 5 described later, the X axis, the Y axis, and the Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other.

物理量検出デバイス１００は、図１〜図３に示すように、基部１０と、継ぎ手部１２と、可動部１４と、物理量検出素子２０と、第１質量体５０と、第２質量体５２と、を含む。物理量検出デバイス１００は、さらに、板体３０と、第１枠部１６と、第２枠部２４と、第３枠部３２とを有することができる。   As shown in FIGS. 1 to 3, the physical quantity detection device 100 includes a base 10, a joint part 12, a movable part 14, a physical quantity detection element 20, a first mass body 50, a second mass body 52, including. The physical quantity detection device 100 can further include a plate body 30, a first frame portion 16, a second frame portion 24, and a third frame portion 32.

基部１０は、継ぎ手部１２を介して、可動部１４を支持している。継ぎ手部１２は、基部１０と可動部１４との間に設けられ、基部１０および可動部１４に接続されている。継ぎ手部１２の厚みは、基部１０の厚み、および可動部１４の厚みよりも小さい。例えば、水晶基板の両主面側からハーフエッチングによって溝部１２ａ，１２ｂ（図３参照）を形成して、継ぎ手部１２を形成することができる。溝部１２ａは、可動部１４の第１主面１４ａ（基部１０の第１主面１０ａ）側に形成されており、溝部１２ｂは、可動部１４の第２主面１４ｂ（基部１０の第２主面１０ｂ）側に形成されている。図示の例では、溝部１２ａ，１２ｂは、Ｘ軸に沿って形成されている。継ぎ手部１２は、可動部１４が基部１０に対して変位（回動）する際に、支点（中間ヒンジ）としてＸ軸に沿った回転軸となることができる。すなわち、継ぎ手部１２は、可動部１４および継ぎ手部１２を含んで構成される片持ち梁の撓みの基点となることができる。   The base portion 10 supports the movable portion 14 via the joint portion 12. The joint portion 12 is provided between the base portion 10 and the movable portion 14 and is connected to the base portion 10 and the movable portion 14. The thickness of the joint portion 12 is smaller than the thickness of the base portion 10 and the thickness of the movable portion 14. For example, the groove portions 12a and 12b (see FIG. 3) can be formed by half-etching from both principal surface sides of the quartz crystal substrate to form the joint portion 12. The groove portion 12a is formed on the first main surface 14a (first main surface 10a of the base portion 10) side of the movable portion 14, and the groove portion 12b is formed on the second main surface 14b of the movable portion 14 (the second main surface of the base portion 10). It is formed on the surface 10b) side. In the illustrated example, the groove portions 12a and 12b are formed along the X axis. When the movable portion 14 is displaced (rotated) with respect to the base portion 10, the joint portion 12 can serve as a rotation axis along the X axis as a fulcrum (intermediate hinge). That is, the joint portion 12 can be a base point for bending of a cantilever beam including the movable portion 14 and the joint portion 12.

可動部１４は、基部１０に継ぎ手部１２を介して設けられている。図示の例では、可動部１４は、基部１０から継ぎ手部１２を介して、Ｙ軸に沿って（＋Ｙ方向に）延出されている。可動部１４は、板状であり、互いに反対を向く（対向する）第１主面１４ａおよび第２主面１４ｂを有している。可動部１４は、第１主面１４ａと交差する方向（Ｚ軸方向）に加わる加速度に応じて、継ぎ手部１２を支点（回転軸）として第１主面１４ａと交差する方向（Ｚ軸方向）に変位（回動）可能である。   The movable portion 14 is provided on the base portion 10 via the joint portion 12. In the illustrated example, the movable portion 14 extends from the base portion 10 via the joint portion 12 along the Y axis (in the + Y direction). The movable part 14 is plate-shaped and has a first main surface 14a and a second main surface 14b that face each other (opposite). The movable portion 14 intersects the first main surface 14a (Z-axis direction) with the joint portion 12 as a fulcrum (rotation axis) according to the acceleration applied in the direction intersecting the first main surface 14a (Z-axis direction). Can be displaced (rotated).

第１枠部１６は、基部１０から延出している。第１枠部１６は、平面視において、基部１０、継ぎ手部１２、および可動部１４を囲んでいる。すなわち、基部１０、継ぎ手部１２、および可動部１４は、平面視において、第１枠部１６で囲まれた領域に配置されている。第１枠部１６の平面形状は、図２に示すように、例えば、長方形である。第１枠部１６は、図３に示すように、第１質量体５０と第２質量体５２との間に配置されている第１部分１６ａを有している。第１枠部１６の第１部分１６ａは、第１質量体５０と第２質量体５２とに挟まれた空間Ｓに配置されている。これにより、可動部１４のＺ軸方向の変位を制限することができる。第１枠部１６は、さらに、第２枠部２４と第３枠部３２とで挟まれた第２部分１６ｂを有している。   The first frame portion 16 extends from the base portion 10. The first frame portion 16 surrounds the base portion 10, the joint portion 12, and the movable portion 14 in plan view. That is, the base portion 10, the joint portion 12, and the movable portion 14 are disposed in a region surrounded by the first frame portion 16 in plan view. The planar shape of the first frame portion 16 is, for example, a rectangle as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the first frame portion 16 includes a first portion 16 a that is disposed between the first mass body 50 and the second mass body 52. The first portion 16 a of the first frame portion 16 is disposed in a space S sandwiched between the first mass body 50 and the second mass body 52. Thereby, the displacement of the movable part 14 in the Z-axis direction can be limited. The first frame portion 16 further includes a second portion 16 b sandwiched between the second frame portion 24 and the third frame portion 32.

基部１０、継ぎ手部１２、可動部１４、および第１枠部１６は、例えば、水晶の原石などから所定の角度で切り出された水晶基板を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングすることにより、一体的に形成されている。なお、基部１０、継ぎ手部１２、可動部１４、および第１枠部１６の材質は、水晶に限定されるものではなく、ガラスや、シリコンなどの半導体材料であってもよい。   The base part 10, the joint part 12, the movable part 14, and the first frame part 16 are integrated by, for example, patterning a quartz crystal substrate cut out at a predetermined angle from a quartz crystal or the like by a photolithography technique and an etching technique. Is formed. The material of the base part 10, the joint part 12, the movable part 14, and the first frame part 16 is not limited to quartz, and may be a semiconductor material such as glass or silicon.

物理量検出素子２０は、基部１０と可動部１４とに掛け渡されて設けられている。物理量検出素子２０は、振動梁部２１ａ，２１ｂと、第１固定部２２と、第２固定部２３と、を含んで構成されている。   The physical quantity detection element 20 is provided across the base 10 and the movable part 14. The physical quantity detection element 20 includes vibration beam portions 21 a and 21 b, a first fixing portion 22, and a second fixing portion 23.

物理量検出素子２０の検出部は、第１固定部２２と第２固定部２３との間にあり、第１固定部２２と第２固定部２３との間に発生した力が伝達されることで、検出部が発生する物理量検出情報が変化する構成であればよい。本実施形態では、検出部は、振動梁部２１ａ，２１ｂである。振動梁部２１ａ，２１ｂは、可動部１４の延出方向に沿って（Ｙ軸に沿って）、第１固定部２２から第２固定部２３まで延出している。振動梁部２１ａ，２１ｂの形状は、例えば、角柱状である。振動梁部２１ａ，２１ｂは、振動梁部２１ａ，２１ｂに設けられた励振電極（図示せず）に駆動信号（交流の電圧）が印加されると、Ｘ軸に沿って、互いに離間または近接するように屈曲振動することができる。   The detection unit of the physical quantity detection element 20 is between the first fixing unit 22 and the second fixing unit 23, and the force generated between the first fixing unit 22 and the second fixing unit 23 is transmitted. The physical quantity detection information generated by the detection unit may be changed. In the present embodiment, the detection units are vibrating beam portions 21a and 21b. The vibrating beam portions 21a and 21b extend from the first fixed portion 22 to the second fixed portion 23 along the extending direction of the movable portion 14 (along the Y axis). The shape of the vibrating beam portions 21a and 21b is, for example, a prismatic shape. When a driving signal (AC voltage) is applied to excitation electrodes (not shown) provided on the vibrating beam portions 21a and 21b, the vibrating beam portions 21a and 21b are separated from or close to each other along the X axis. Can bend and vibrate.

第１固定部２２および第２固定部２３は、振動梁部２１ａ，２１ｂの両端に接続されている。第１固定部２２は、可動部１４に固定される第１部分２２ａと、第１質量体５０を固定するための第２部分２２ｂと、を有している。第１部分２２ａは、可動部１４の第１主面１４ａに接合部材６０を介して、固定されている。第１部分２２ａは、平面視において、接合部材６０と重なる部分である。第２部分２２ｂ上には、接合部材６６を介して、第１質量体５０が固定されている。第２部分２２ｂは、平面視において、接合部材６６と重なる部分である。図示の例では、第１固定部２２は、可動部１４の先端まで延出しており、可動部１４の先端近傍に、第２部分２２ｂが設けられている。   The first fixing portion 22 and the second fixing portion 23 are connected to both ends of the vibrating beam portions 21a and 21b. The first fixing part 22 has a first part 22 a fixed to the movable part 14 and a second part 22 b for fixing the first mass body 50. The first portion 22 a is fixed to the first main surface 14 a of the movable portion 14 via the joining member 60. The first portion 22a is a portion that overlaps with the joining member 60 in plan view. A first mass body 50 is fixed on the second portion 22b via a joining member 66. The second portion 22b is a portion overlapping the joining member 66 in plan view. In the illustrated example, the first fixed portion 22 extends to the tip of the movable portion 14, and the second portion 22 b is provided in the vicinity of the tip of the movable portion 14.

第２固定部２３は、可動部１４の第１主面１４ａと同じ側の基部１０の第１主面１０ａに接合部材６２を介して、固定されている。第２固定部２３は、平面視において、接合部材６２と重なる部分である。   The second fixing portion 23 is fixed to the first main surface 10 a of the base 10 on the same side as the first main surface 14 a of the movable portion 14 via a joining member 62. The second fixing portion 23 is a portion overlapping the joining member 62 in plan view.

接合部材６０，６２としては、例えば、低融点ガラス、共晶接合可能なＡｕ／Ｓｎ合金被膜を用いることができる。   As the joining members 60 and 62, for example, a low melting point glass or an Au / Sn alloy film capable of eutectic joining can be used.

なお、振動梁部２１ａ，２１ｂと、基部１０および可動部１４と、の間には、可動部１４の変位時に、振動梁部２１ａ，２１ｂと、基部１０および可動部１４と、が接触しないように、所定の間隙が設けられている。この間隙は、例えば、接合部材６０，６２の厚みで管理されていてもよい。   In addition, when the movable part 14 is displaced, the vibrating beam parts 21a and 21b and the base 10 and the movable part 14 are not in contact with each other between the vibrating beam parts 21a and 21b and the base part 10 and the movable part 14. In addition, a predetermined gap is provided. This gap may be managed by the thickness of the joining members 60 and 62, for example.

物理量検出素子２０は、上記のように、２本の振動梁部２１ａ，２１ｂと、一対の固定部２２，２３と、を有している。すなわち、物理量検出素子２０は、双音叉素子（双音叉型振動素子）である。物理量検出素子２０の質量は、例えば、第２質量体５２の質量の１／１０以下である。そのため、物理量検出素子２０の質量が、物理量検出デバイス１００の重心Ｇに与える影響は小さい。   As described above, the physical quantity detection element 20 includes the two vibrating beam portions 21a and 21b and the pair of fixing portions 22 and 23. That is, the physical quantity detection element 20 is a double tuning fork element (a double tuning fork type vibration element). The mass of the physical quantity detection element 20 is, for example, 1/10 or less of the mass of the second mass body 52. Therefore, the influence of the mass of the physical quantity detection element 20 on the center of gravity G of the physical quantity detection device 100 is small.

第２枠部２４は、第１枠部１６（第２部分１６ｂ）上に設けられている。第２枠部２４は、第２固定部２３から延出し、物理量検出素子２０の一部を囲むように設けられている。なお、第２枠部２４は、第１質量体５０と第２質量体５２との間（空間Ｓ）には設けられていない。   The second frame portion 24 is provided on the first frame portion 16 (second portion 16b). The second frame portion 24 extends from the second fixing portion 23 and is provided so as to surround a part of the physical quantity detection element 20. Note that the second frame portion 24 is not provided between the first mass body 50 and the second mass body 52 (space S).

物理量検出素子２０および第２枠部２４は、例えば、水晶の原石などから所定の角度で切り出された水晶基板を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングすることにより形成される。これにより、振動梁部２１ａ，２１ｂ、固定部２２，２３、および第２枠部２４を、一体的に形成することができる。   The physical quantity detection element 20 and the second frame portion 24 are formed, for example, by patterning a quartz substrate cut out from a quartz crystal or the like at a predetermined angle by a photolithography technique and an etching technique. Thereby, the vibrating beam portions 21a and 21b, the fixing portions 22 and 23, and the second frame portion 24 can be integrally formed.

なお、物理量検出素子２０および第２枠部２４の材質は、水晶に限定されるものではなく、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電材料、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体を皮膜として備えたシリコンなどの半導体材料であってもよい。ただし、物理量検出素子２０は、基部１０、可動部１４との線膨張係数との差を小さくすることを考慮すれば、基部１０、可動部１４の材質と同じであることが望ましい。 The material of the physical quantity detection element 20 and the second frame portion 24 is not limited to quartz, but lithium tantalate (LiTaO 3 ), lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), lithium niobate ( LiNbO 3 ), lead zirconate titanate (PZT), zinc oxide (ZnO), a piezoelectric material such as aluminum nitride (AlN), or a piezoelectric material such as zinc oxide (ZnO) or aluminum nitride (AlN) as a film. It may be a semiconductor material such as silicon. However, it is desirable that the physical quantity detection element 20 is the same as the material of the base 10 and the movable part 14 in consideration of reducing the difference between the linear expansion coefficients of the base 10 and the movable part 14.

物理量検出素子２０の第２固定部２３上には、例えば、図２に示すように、引き出し電極４４ａ，４４ｂが設けられている。引き出し電極４４ａ，４４ｂは、振動梁部２１ａ，２１ｂに設けられた励振電極（図示せず）と電気的に接続されている。   For example, as shown in FIG. 2, lead electrodes 44 a and 44 b are provided on the second fixing portion 23 of the physical quantity detection element 20. The lead electrodes 44a and 44b are electrically connected to excitation electrodes (not shown) provided on the vibrating beam portions 21a and 21b.

引き出し電極４４ａ，４４ｂは、例えばＡｕ、Ａｌなどの金属ワイヤー４８によって、基部１０の第１主面１０ａに設けられた接続端子４６ａ，４６ｂと電気的に接続されている。より具体的には、引き出し電極４４ａは、接続端子４６ａと電気的に接続され、引き出し電極４４ｂは、接続端子４６ｂと電気的に接続されている。接続端子４６ａ，４６ｂは、配線（図示せず）によって、外部接続端子（図示せず）と電気的に接続されている。外部接続端子は、例えば、第３枠部３２に設けられている。   The lead electrodes 44a and 44b are electrically connected to connection terminals 46a and 46b provided on the first main surface 10a of the base 10 by metal wires 48 such as Au and Al. More specifically, the lead electrode 44a is electrically connected to the connection terminal 46a, and the lead electrode 44b is electrically connected to the connection terminal 46b. The connection terminals 46a and 46b are electrically connected to external connection terminals (not shown) by wiring (not shown). The external connection terminal is provided on the third frame portion 32, for example.

励振電極、引き出し電極４４ａ，４４ｂ、接続端子部４６ａ，４６ｂ、および外部接続端子としては、例えば、Ｃｒ層を下地として、その上にＡｕ層を積層した積層体を用いる。励振電極、引き出し電極４４ａ，４４ｂ、接続端子部４６ａ，４６ｂ、および外部接続端子は、例えば、スパッタ法などによって導電層（図示せず）を成膜し、該導電層をパターニングすることによって形成される。   As the excitation electrode, the extraction electrodes 44a and 44b, the connection terminal portions 46a and 46b, and the external connection terminal, for example, a laminate in which a Cr layer is used as a base and an Au layer is stacked thereon is used. The excitation electrodes, the lead electrodes 44a and 44b, the connection terminal portions 46a and 46b, and the external connection terminals are formed by, for example, forming a conductive layer (not shown) by sputtering and patterning the conductive layer. The

板体３０は、可動部１４の第２主面１４ｂ側に配置されている。図示の例では、板体３０は、可動部１４の第２主面１４ｂに接合部材６４を介して、固定されている。接合部材６４としては、例えば、低融点ガラス、共晶接合可能なＡｕ／Ｓｎ合金被膜を用いることができる。板体３０は、板状の部材である。板体３０の平面形状は、例えば、長方形である。板体３０の厚みは、例えば、物理量検出素子２０の第１固定部２２の厚みと同じである。板体３０の厚みを調整することによって、可動部１４（第２主面１４ｂ）と第２質量体５２との間の距離を調整することができる。板体３０は、可動部１４の第２主面１４ｂと対向する第１主面３０ａと、第１主面３０ａとは反対側の第２主面３０ｂとを有している。板体３０の第２主面３０ｂには、第２質量体５２が固定されている。   The plate body 30 is disposed on the second main surface 14 b side of the movable portion 14. In the illustrated example, the plate body 30 is fixed to the second main surface 14 b of the movable portion 14 via a joining member 64. As the bonding member 64, for example, a low melting point glass or an Au / Sn alloy film capable of eutectic bonding can be used. The plate body 30 is a plate-like member. The planar shape of the plate body 30 is, for example, a rectangle. The thickness of the plate 30 is, for example, the same as the thickness of the first fixing portion 22 of the physical quantity detection element 20. By adjusting the thickness of the plate body 30, the distance between the movable portion 14 (second main surface 14 b) and the second mass body 52 can be adjusted. The plate 30 has a first main surface 30a that faces the second main surface 14b of the movable portion 14, and a second main surface 30b opposite to the first main surface 30a. A second mass body 52 is fixed to the second main surface 30 b of the plate body 30.

板体３０は、図２に示すように、支持梁３４によって支持されている。支持梁３４は、第３枠部３２から延出している。支持梁３４は、例えば、曲がった構造の屈曲部を有している。なお、曲がった構造とは、折れ曲がった形、曲線的な形など、真っ直ぐではない形を意味する。支持梁３４が屈曲部を有することにより、支持梁３４は、弾性を有することができる。そのため、板体３０は、可動部１４の変位（回転）を阻害することなく、可動部１４の変位に伴って変位することができる。   As shown in FIG. 2, the plate body 30 is supported by a support beam 34. The support beam 34 extends from the third frame portion 32. The support beam 34 has, for example, a bent portion having a bent structure. A bent structure means a shape that is not straight, such as a bent shape or a curved shape. Since the support beam 34 has a bent portion, the support beam 34 can have elasticity. Therefore, the plate 30 can be displaced along with the displacement of the movable portion 14 without hindering the displacement (rotation) of the movable portion 14.

第３枠部３２は、第１枠部１６（第２部分１６ｂ）の下に設けられている。第３枠部３２は、板体３０の一部を囲むように設けられている。なお、第３枠部３２は、第１質量体５０と第２質量体５２との間（空間Ｓ）には設けられていない。図示の例では、第１枠部１６の第２部分１６ｂの平面形状、第２枠部２４の平面形状、および第３枠部３２の平面形状は、同じである。第３枠部３２、第１枠部１６、第２枠部２４は、この順で積層されており、平面視において、重なっている。各枠部１６，２４，３２は、例えば、シリコーン樹脂系の熱硬化型接着剤によって互いに接合されている。   The third frame portion 32 is provided below the first frame portion 16 (second portion 16b). The third frame portion 32 is provided so as to surround a part of the plate body 30. Note that the third frame portion 32 is not provided between the first mass body 50 and the second mass body 52 (space S). In the illustrated example, the planar shape of the second portion 16b of the first frame portion 16, the planar shape of the second frame portion 24, and the planar shape of the third frame portion 32 are the same. The 3rd frame part 32, the 1st frame part 16, and the 2nd frame part 24 are laminated | stacked in this order, and have overlapped in planar view. The frame portions 16, 24, and 32 are joined to each other by, for example, a silicone resin thermosetting adhesive.

板体３０、第３枠部３２、および支持梁３４は、例えば、水晶の原石などから所定の角度で切り出された水晶基板を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングすることにより形成される。これにより、板体３０、第３枠部３２、および支持梁３４を、一体的に形成することができる。板体３０、第３枠部３２、および支持梁３４の材質は、水晶に限定されるものではなく、例えば、物理量検出素子２０および第２枠部２４の材質として例示したものを用いることができる。   The plate 30, the third frame portion 32, and the support beam 34 are formed, for example, by patterning a quartz substrate cut out from a raw quartz or the like at a predetermined angle by a photolithography technique and an etching technique. Thereby, the plate body 30, the 3rd frame part 32, and the support beam 34 can be formed integrally. The material of the plate body 30, the third frame portion 32, and the support beam 34 is not limited to quartz, and for example, those exemplified as the material of the physical quantity detection element 20 and the second frame portion 24 can be used. .

第１質量体５０は、可動部１４の第１主面１４ａ側に配置されている。図示の例では、第１質量体５０は、物理量検出素子２０の第１固定部２２の第２部分２２ｂ上に配置されている。第１質量体５０は、第１固定部２２を介して、可動部１４の第１主面１４ａに固定されている。第１質量体５０と第１固定部２２とは、接合部材６６を介して、固定されている。   The first mass body 50 is disposed on the first main surface 14 a side of the movable portion 14. In the illustrated example, the first mass body 50 is disposed on the second portion 22 b of the first fixing portion 22 of the physical quantity detection element 20. The first mass body 50 is fixed to the first main surface 14 a of the movable portion 14 via the first fixing portion 22. The first mass body 50 and the first fixing portion 22 are fixed via a joining member 66.

第２質量体５２は、可動部１４の第２主面１４ｂ側に配置されている。図示の例では、第２質量体５２は、板体３０の下に配置されている。第１質量体５０は、板体３０を介して、可動部１４の第２主面１４ｂに固定されている。第１質量体５０と板体３０とは、接合部材６８を介して、固定されている。   The second mass body 52 is disposed on the second main surface 14 b side of the movable portion 14. In the illustrated example, the second mass body 52 is disposed below the plate body 30. The first mass body 50 is fixed to the second main surface 14 b of the movable portion 14 via the plate body 30. The first mass body 50 and the plate body 30 are fixed via a joining member 68.

質量体５０，５２の材質としては、例えば、Ｃｕ、Ａｕなどの金属が挙げられる。質量体５０，５２によって、物理量検出デバイス１００に加わる加速度の検出感度を向上させることができる。   Examples of the material of the mass bodies 50 and 52 include metals such as Cu and Au. The mass bodies 50 and 52 can improve the detection sensitivity of acceleration applied to the physical quantity detection device 100.

接合部材６６，６８としては、例えば、シリコーン樹脂系の熱硬化型接着剤を用いる。接合部材６６，６８は、熱応力抑制の観点から、可動部１４および質量体５０，５２の一部の範囲を接着するように塗布されることが好ましい。   As the joining members 66 and 68, for example, a silicone resin thermosetting adhesive is used. It is preferable that the joining members 66 and 68 are applied so as to bond a part of the movable portion 14 and the mass bodies 50 and 52 from the viewpoint of suppressing thermal stress.

なお、図示はしないが、質量体の数は、限定されず、例えば、可動部１４の１つの主面１４ａ，１４ｂに対して複数の質量体が設けられてもよい。   Although not shown, the number of mass bodies is not limited. For example, a plurality of mass bodies may be provided on one main surface 14a, 14b of the movable portion 14.

物理量検出デバイス１００の重心Ｇは、図３に示すように、可動部１４の厚み内に位置している。重心Ｇが可動部１４の厚み内に位置している場合とは、例えば、重心Ｇを通り、かつ、可動部１４の第１主面１４ａ（第２主面１４ｂ）に平行な仮想平面ＶＳが、可動部１４の第１主面１４ａと第２主面１４ｂとの間を通っている場合をいう。図示の例では、仮想平面ＶＳは、ＸＹ平面に平行である。図示の例では、仮想平面ＶＳは、重心Ｇと継ぎ手部１２の厚み内（溝部１２ａの底面と溝部１２ｂの底面との間）とを通っている。   The center of gravity G of the physical quantity detection device 100 is located within the thickness of the movable portion 14 as shown in FIG. The case where the center of gravity G is located within the thickness of the movable portion 14 is, for example, a virtual plane VS passing through the center of gravity G and parallel to the first main surface 14a (second main surface 14b) of the movable portion 14. The case where it passes between the 1st main surface 14a and the 2nd main surface 14b of the movable part 14 is said. In the illustrated example, the virtual plane VS is parallel to the XY plane. In the illustrated example, the virtual plane VS passes through the center of gravity G and the thickness of the joint portion 12 (between the bottom surface of the groove portion 12a and the bottom surface of the groove portion 12b).

次に、物理量検出デバイス１００の動作について説明する。図４および図５は、物理量検出デバイス１００の動作を説明するための断面図である。   Next, the operation of the physical quantity detection device 100 will be described. 4 and 5 are cross-sectional views for explaining the operation of the physical quantity detection device 100. FIG.

図４に示すように、物理量検出デバイス１００に、矢印α１方向の（＋Ｚ方向の）加速度が印加されると、可動部１４には−Ｚ方向に力が作用し、可動部１４は継ぎ手部１２を支点として−Ｚ方向に変位する。これにより、物理量検出素子２０には、Ｙ軸に沿って第１固定部２２と第２固定部２３とが互いに離れる方向の力が加わり、振動梁部２１ａ，２１ｂには引っ張り応力が生じる。そのため、振動梁部２１ａ，２１ｂの振動周波数（共振周波数）は、高くなる。   As shown in FIG. 4, when an acceleration in the direction of arrow α <b> 1 (+ Z direction) is applied to the physical quantity detection device 100, a force acts on the movable portion 14 in the −Z direction, and the movable portion 14 is connected to the joint portion 12. Is displaced in the -Z direction using as a fulcrum. As a result, a force in a direction in which the first fixed portion 22 and the second fixed portion 23 are separated from each other along the Y axis is applied to the physical quantity detection element 20, and tensile stress is generated in the vibrating beam portions 21a and 21b. Therefore, the vibration frequency (resonance frequency) of the vibrating beam portions 21a and 21b is increased.

一方、図５に示すように、物理量検出デバイス１００に、矢印α２方向の（−Ｚ方向の）加速度が印加されると、可動部１４には＋Ｚ方向に力が作用し、可動部１４は、継ぎ手部１２を支点として＋Ｚ方向に変位する。これにより、物理量検出素子２０には、Ｙ軸に沿って第１固定部２２と第２固定部２３とが互いに近づく方向の力が加わり、振動梁部２１ａ，２１ｂには圧縮応力が生じる。そのため、振動梁部２１ａ，２１ｂの振動周波数（共振周波数）は、低くなる。   On the other hand, as shown in FIG. 5, when acceleration in the direction of arrow α <b> 2 (−Z direction) is applied to the physical quantity detection device 100, a force acts on the movable unit 14 in the + Z direction, The joint portion 12 is displaced in the + Z direction with the fulcrum as a fulcrum. As a result, a force in a direction in which the first fixing portion 22 and the second fixing portion 23 approach each other along the Y axis is applied to the physical quantity detection element 20, and compressive stress is generated in the vibrating beam portions 21a and 21b. Therefore, the vibration frequency (resonance frequency) of the vibrating beam portions 21a and 21b is lowered.

物理量検出デバイス１００では、上記のような物理量検出素子２０の共振周波数の変化を検出している。より具体的には、物理量検出デバイス１００に加わる加速度は、上記の検出された共振周波数の変化の割合に応じて、ルックアップテーブルなどによって定められた数値に変換することで導出される。   The physical quantity detection device 100 detects a change in the resonance frequency of the physical quantity detection element 20 as described above. More specifically, the acceleration applied to the physical quantity detection device 100 is derived by converting it into a numerical value determined by a look-up table or the like according to the detected change rate of the resonance frequency.

なお、物理量検出デバイス１００を傾斜計に用いた場合には、傾斜の姿勢の変化に応じて、傾斜計に対する重力加速度が加わる方向が変化し、振動梁部２１ａ，２１ｂに引っ張り応力や圧縮応力が生じる。そして、振動梁部２１ａ，２１ｂの共振周波数が変化する。   When the physical quantity detection device 100 is used for an inclinometer, the direction in which the gravitational acceleration is applied to the inclinometer changes according to the change in the inclination posture, and tensile stress or compressive stress is applied to the vibrating beam portions 21a and 21b. Arise. Then, the resonance frequency of the vibrating beam portions 21a and 21b changes.

また、上記の例では、物理量検出素子２０として、いわゆる双音叉素子を用いた例について説明したが、可動部１４の変位に応じて共振周波数が変化すれば、物理量検出素子２０の形態は、特に限定されない。   Further, in the above example, an example using a so-called double tuning fork element as the physical quantity detection element 20 has been described. However, if the resonance frequency changes according to the displacement of the movable portion 14, the form of the physical quantity detection element 20 is particularly It is not limited.

第１の実施形態に係る物理量検出デバイス１００は、例えば、以下の特徴を有する。   The physical quantity detection device 100 according to the first embodiment has the following features, for example.

物理量検出デバイス１００では、第１質量体５０は、物理量検出素子２０の第１固定部２２を介して、可動部１４の第１主面１４ａに固定されている。これにより、例えば、物理量検出素子が第１質量体上に固定されている場合と比べて、物理量検出素子２０と継ぎ手部１２との間の距離Ｈ（図３参照）を小さくすることができる。てこの原理から、物理量検出素子２０と継ぎ手部１４（可動部が変位する際の支点）との間の距離Ｈが小さいほど、物理量検出素子２０に付加する力（張力）を得るために必要となる力が小さくなる。すなわち、物理量検出素子２０と継ぎ手部１２との間の距離Ｈが小さいほど、検出感度が高くなる。したがって、物理量検出デバイス１００によれば、物理量検出素子２０と継ぎ手部１２との間の距離Ｈを小さくすることができるため、高い検出感度を有することができる。   In the physical quantity detection device 100, the first mass body 50 is fixed to the first main surface 14 a of the movable part 14 via the first fixed part 22 of the physical quantity detection element 20. Thereby, the distance H (refer FIG. 3) between the physical quantity detection element 20 and the joint part 12 can be made small compared with the case where the physical quantity detection element is fixed on the 1st mass body, for example. From the lever principle, the smaller the distance H between the physical quantity detection element 20 and the joint part 14 (the fulcrum when the movable part is displaced), the smaller the necessary force (tension) is to be applied to the physical quantity detection element 20. The power to become smaller. That is, the smaller the distance H between the physical quantity detection element 20 and the joint portion 12, the higher the detection sensitivity. Therefore, according to the physical quantity detection device 100, since the distance H between the physical quantity detection element 20 and the joint portion 12 can be reduced, high detection sensitivity can be achieved.

物理量検出デバイス１００によれば、第１質量体５０が、物理量検出素子２０の第１固定部２２を介して、可動部１４の第１主面１４ａに固定されるため、小型化を図ることができる。例えば、第１質量体を可動部の第１主面上に直接固定した場合、第１主面上に第１質量体を固定するための領域が必要となる。物理量検出デバイス１００によれば、第１質量体５０が、物理量検出素子２０の第１固定部２２を介して、可動部１４の第１主面１４ａに固定されるため、第１主面上に第１質量体を固定するための領域が不要となり、装置の小型化を図ることができる。   According to the physical quantity detection device 100, since the first mass body 50 is fixed to the first main surface 14a of the movable part 14 via the first fixing part 22 of the physical quantity detection element 20, the size can be reduced. it can. For example, when the first mass body is directly fixed on the first main surface of the movable part, an area for fixing the first mass body is required on the first main surface. According to the physical quantity detection device 100, the first mass body 50 is fixed to the first main surface 14 a of the movable portion 14 via the first fixing portion 22 of the physical quantity detection element 20. An area for fixing the first mass body is not necessary, and the apparatus can be reduced in size.

物理量検出デバイス１００では、物理量検出デバイス１００の重心Ｇが、可動部１４の厚み内にある。これにより、可動部１４の延出方向（Ｙ方向）を重力方向（下方向）としたときに、物理量検出素子２０に応力（可動部が変位することによって生じる引っ張り応力や圧縮応力）を生じさせないことができる。すなわち、可動部１４の延出方向（Ｙ方向）を重力方向（下方向）としたときに、可動部１４の第１主面１４ａ（第２主面１４ｂ）と基部１０の第１主面１０ａ（第２主面１０ｂ）とが、同じ平面内（図示の例ではＸＹ平面内）に位置することができる。そのため、例えば、物理量検出デバイス１００を加速度センサーとして用いた場合に、物理量検出素子２０に応力が生じない状態を、基準（加速度が０）の共振周波数とすることができる。また、例えば、物理量検出デバイス１００を傾斜計として用いた場合に、物理量検出素子２０に応力が生じない状態を、基準（傾斜が０）の共振周波数とすることができる。したがって、例えば、装置のキャリブレーションを正確に行うことができる。   In the physical quantity detection device 100, the center of gravity G of the physical quantity detection device 100 is within the thickness of the movable portion 14. Thereby, when the extending direction (Y direction) of the movable portion 14 is the gravity direction (downward), no stress (tensile stress or compressive stress generated by the displacement of the movable portion) is generated in the physical quantity detection element 20. be able to. That is, when the extending direction (Y direction) of the movable portion 14 is the gravity direction (downward), the first main surface 14a (second main surface 14b) of the movable portion 14 and the first main surface 10a of the base portion 10 are used. (Second main surface 10b) can be located in the same plane (in the illustrated example, in the XY plane). Therefore, for example, when the physical quantity detection device 100 is used as an acceleration sensor, a state where no stress is generated in the physical quantity detection element 20 can be set as a reference (acceleration is 0) resonance frequency. Further, for example, when the physical quantity detection device 100 is used as an inclinometer, a state in which no stress is generated in the physical quantity detection element 20 can be set as a reference (the inclination is 0) resonance frequency. Therefore, for example, the apparatus can be accurately calibrated.

また、可動部１４の延出方向（Ｙ方向）を重力方向（下方向）としたときに、物理量検出素子２０に応力を生じさせないことにより、例えば、物理量検出デバイス１００を加速度センサーとして用いた場合に、物理量検出素子２０の共振周波数を、印加される加速度に対して、直線的に変化させることができる。   Further, when the extending direction (Y direction) of the movable portion 14 is the gravity direction (downward direction), for example, when the physical quantity detection device 100 is used as an acceleration sensor, no stress is generated in the physical quantity detection element 20. In addition, the resonance frequency of the physical quantity detection element 20 can be linearly changed with respect to the applied acceleration.

さらに、物理量検出デバイス１００によれば、可動部１４の第１主面１４ａと平行な仮想平面ＶＳが、重心Ｇと継ぎ手部１２とを通っているので、可動部１４の延出方向（Ｙ方向）を重力方向（下方向）としたときに、物理量検出素子２０に、より応力（可動部が変位することによって生じる引っ張り応力や圧縮応力）を生じさせないことができる。   Furthermore, according to the physical quantity detection device 100, since the virtual plane VS parallel to the first main surface 14a of the movable portion 14 passes through the center of gravity G and the joint portion 12, the extending direction of the movable portion 14 (Y direction) ) In the gravitational direction (downward), it is possible to prevent the physical quantity detection element 20 from generating more stress (tensile stress or compressive stress caused by displacement of the movable part).

物理量検出デバイス１００では、第２質量体５２は、板体３０を介して、可動部１４の第２主面１４ｂに固定されている。これにより、第２質量体５２と可動部１４（第２主面１４ｂ）との間の距離を調整することができる。したがって、例えば、第１質量体５０と可動部１４（第１主面１４ａ）との間の距離と、第２質量体５２と可動部１４（第２主面１４ｂ）との間の距離と、を等しくすることができる。これにより、物理量検出デバイス１００の重心Ｇの調整を容易に行うことができる。   In the physical quantity detection device 100, the second mass body 52 is fixed to the second main surface 14 b of the movable portion 14 via the plate body 30. Thereby, the distance between the 2nd mass body 52 and the movable part 14 (2nd main surface 14b) can be adjusted. Therefore, for example, the distance between the first mass body 50 and the movable portion 14 (first main surface 14a), the distance between the second mass body 52 and the movable portion 14 (second main surface 14b), Can be made equal. Thereby, the center of gravity G of the physical quantity detection device 100 can be easily adjusted.

物理量検出デバイス１００では、第１枠部１６の第１部分１６ａが、第１質量体５０と第２質量体５２との間（空間Ｓ）に配置されている。これにより、可動部１４のＺ軸方向の変位を制限することができる。したがって、物理量検出デバイス１００によれば、例えば、物理量検出デバイスに大きな加速度が印加されても、可動部が大きく変位して物理量検出デバイスが壊れてしまうという問題を生じさせないことができる。   In the physical quantity detection device 100, the first portion 16a of the first frame portion 16 is disposed between the first mass body 50 and the second mass body 52 (space S). Thereby, the displacement of the movable part 14 in the Z-axis direction can be limited. Therefore, according to the physical quantity detection device 100, for example, even when a large acceleration is applied to the physical quantity detection device, it is possible to prevent the problem that the physical quantity detection device is broken due to a large displacement of the movable part.

物理量検出デバイス１００では、第１枠部１６、第２枠部２４、および第３枠部３２が、積層されている。これにより、例えば、枠部が１層の場合と比べて、スプリアスの周波数を高くすることができる。   In the physical quantity detection device 100, the first frame portion 16, the second frame portion 24, and the third frame portion 32 are stacked. Thereby, for example, the frequency of the spurious can be increased as compared with the case where the frame portion has one layer.

１．２． 物理量検出デバイスの製造方法
次に、第１の実施形態に係る物理量検出デバイスの製造方法について、説明する。図６〜図１１は、第１の実施形態に係る物理量検出デバイスの製造工程を説明するための図である。 1.2. Method for Manufacturing Physical Quantity Detection Device Next, a method for manufacturing a physical quantity detection device according to the first embodiment will be described. 6 to 11 are diagrams for explaining a manufacturing process of the physical quantity detection device according to the first embodiment.

図６に示すように、基部１０、継ぎ手部１２、可動部１４、および第１枠部１６を含む第１基板２を用意する。図示の例では、第１基板２は、基部１０、継ぎ手部１２、可動部１４、および第１枠部１６を含んで構成された第１構造体１１０を、複数有している。隣り合う第１構造体１１０の間には、第１構造体１１０を支持するための支持部１１２が設けられている。第１構造体１１０は、支持部１１２によって連結されている。第１基板２（第１構造体１１０および支持部１１２）は、例えば、水晶の原石などから所定の角度で切り出された水晶基板を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングすることにより形成される。   As shown in FIG. 6, the first substrate 2 including the base portion 10, the joint portion 12, the movable portion 14, and the first frame portion 16 is prepared. In the illustrated example, the first substrate 2 includes a plurality of first structures 110 configured to include a base portion 10, a joint portion 12, a movable portion 14, and a first frame portion 16. Between the adjacent first structures 110, a support portion 112 for supporting the first structures 110 is provided. The first structure 110 is connected by a support portion 112. The first substrate 2 (the first structure 110 and the support portion 112) is formed, for example, by patterning a quartz substrate cut out from a raw quartz or the like at a predetermined angle by a photolithography technique and an etching technique.

図７に示すように、物理量検出素子２０、および第２枠部２４を含む第２基板４を用意する。図示の例では、第２基板４は、物理量検出素子２０および第２枠部２４を含んで構成された第２構造体１２０を、複数有している。隣り合う第２構造体１２０の間には、第２構造体１２０を支持するための支持部１１４が設けられている。第２構造体１２０は、支持部１１４によって連結されている。第２基板６（第２構造体１２０および支持部１１４）は、例えば、水晶の原石などから所定の角度で切り出された水晶基板を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングすることにより形成される。   As shown in FIG. 7, the second substrate 4 including the physical quantity detection element 20 and the second frame portion 24 is prepared. In the illustrated example, the second substrate 4 has a plurality of second structures 120 configured to include the physical quantity detection element 20 and the second frame portion 24. A support part 114 for supporting the second structure 120 is provided between the adjacent second structures 120. The second structure 120 is connected by the support portion 114. The second substrate 6 (the second structure 120 and the support portion 114) is formed, for example, by patterning a quartz substrate cut out from a quartz crystal or the like at a predetermined angle by a photolithography technique and an etching technique.

図８に示すように、板体３０、第３枠部３２、支持梁３４を含む第３基板６を用意する。図示の例では、第３基板６は、板体３０、第３枠部３２、および支持梁３４を含んで構成された第３構造体１３０を、複数有している。隣り合う第３構造体１３０の間には、第３構造体１３０を支持するための支持部１１６が設けられている。第３構造体１３０は、支持部１１６によって連結されている。第３基板６（第３構造体１３０および支持部１１６）は、例えば、水晶の原石などから所定の角度で切り出された水晶基板を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングすることにより形成される。   As shown in FIG. 8, a third substrate 6 including a plate body 30, a third frame portion 32, and a support beam 34 is prepared. In the illustrated example, the third substrate 6 includes a plurality of third structures 130 that include the plate body 30, the third frame portion 32, and the support beam 34. A support portion 116 for supporting the third structure 130 is provided between the adjacent third structures 130. The third structure 130 is connected by the support portion 116. The third substrate 6 (the third structure 130 and the support portion 116) is formed, for example, by patterning a quartz substrate cut out from a quartz crystal or the like at a predetermined angle by a photolithography technique and an etching technique.

図９および図１０に示すように、第１基板２、第２基板４、第３基板６を接合して、物理量検出素子２０が基部１０と可動部１４とに掛け渡された第４構造体１４０を形成する。   As shown in FIGS. 9 and 10, a fourth structure in which the first substrate 2, the second substrate 4, and the third substrate 6 are joined and the physical quantity detection element 20 is stretched between the base 10 and the movable portion 14. 140 is formed.

具体的には、まず、各基板２，４，６間の位置合わせを行い、第１基板２、第２基板４，第３基板６を重ねる。第１基板２と第２基板４との間の位置合わせは、物理量検出素子２０の第１固定部２２が可動部１４の第１主面１４ａに位置し、かつ、物理量検出素子２０の第２固定部２３が基部１０の第１主面１０ａに位置するように行う。また、第１基板２と第３基板６との間の位置合わせは、板体３０が可動部１４の第２主面１４ｂに位置するように行う。さらに、第１枠部１６の第２部分１６ｂ、第２枠部２４、および第３枠部３２が重なるように、各基板２，４，６の位置合わせを行う。各基板２，４，６間の位置合わせは、例えば、各基板２，４，６に設けられたマーカー（図示せず）を基準として行ってもよい。   Specifically, first, alignment between the substrates 2, 4, 6 is performed, and the first substrate 2, the second substrate 4, and the third substrate 6 are overlapped. The alignment between the first substrate 2 and the second substrate 4 is performed by positioning the first fixed portion 22 of the physical quantity detection element 20 on the first main surface 14a of the movable portion 14 and the second of the physical quantity detection element 20. This is performed so that the fixing portion 23 is positioned on the first main surface 10a of the base portion 10. Further, the alignment between the first substrate 2 and the third substrate 6 is performed so that the plate body 30 is positioned on the second main surface 14 b of the movable portion 14. Further, the substrates 2, 4, 6 are aligned so that the second portion 16 b of the first frame portion 16, the second frame portion 24, and the third frame portion 32 overlap. The alignment between the substrates 2, 4, 6 may be performed based on, for example, a marker (not shown) provided on each substrate 2, 4, 6.

次に、第１基板２と、第２基板４と、第３基板６とを接合する。具体的には、図１０に示すように、物理量検出素子２０の第１固定部２２が、接合部材６０を介して、可動部１４の第１主面１４ａに固定され、物理量検出素子２０の第２固定部２４が、基部１０の第１主面１０ａに接合部材６２を介して、固定されるように、第１基板２と第２基板４とが接合される。また、板体３０が可動部１４の第２主面１４ｂに接合部材６４を介して固定されるように、第１基板２と第３基板６とが接合される。さらに、第１枠部１６の第２部分１６ｂと第２枠部２４との間が、接合部材（図示せず）を介して固定されるように、第１基板２と第２基板４とが接合され、第１枠部１６の第２部分１６ｂと第３枠部３２との間が、接合部材（図示せず）を介して固定されるように、第１基板２と第３基板６とが接合される。以上の工程により、第４構造体１４０を形成することができる。   Next, the first substrate 2, the second substrate 4, and the third substrate 6 are bonded. Specifically, as shown in FIG. 10, the first fixed portion 22 of the physical quantity detection element 20 is fixed to the first main surface 14 a of the movable portion 14 via the joining member 60, and the first The first substrate 2 and the second substrate 4 are bonded so that the two fixing portions 24 are fixed to the first main surface 10 a of the base 10 via the bonding member 62. Further, the first substrate 2 and the third substrate 6 are bonded so that the plate body 30 is fixed to the second main surface 14 b of the movable portion 14 via the bonding member 64. Furthermore, the 1st board | substrate 2 and the 2nd board | substrate 4 are fixed so that between the 2nd part 16b of the 1st frame part 16 and the 2nd frame part 24 may be fixed via a joining member (not shown). The first substrate 2 and the third substrate 6 are bonded so that the second portion 16b of the first frame portion 16 and the third frame portion 32 are fixed via a bonding member (not shown). Are joined. Through the above steps, the fourth structure 140 can be formed.

本工程において、複数の第１構造体１１０が形成された第１基板２と、複数の第２構造体１２０が形成された第２基板４と、複数の第３構造体１３０が形成された第３基板６とを接合することによって、複数の第４構造体１４０を形成することができる。   In this step, the first substrate 2 on which the plurality of first structures 110 are formed, the second substrate 4 on which the plurality of second structures 120 are formed, and the first substrate on which the plurality of third structures 130 are formed. A plurality of fourth structures 140 can be formed by bonding the three substrates 6 together.

図１１に示すように、接合された第１基板２、第２基板４、および第３基板６を切断して、第４構造体１４０を切り離して個片化する。第４構造体１４０は、接合された基板２，４，６を、例えば、ダイシングソー１０００で切削することにより、切り出される（個片化される）。より具体的には、支持部１１２，１１４，１１６を切断することにより、第４構造体１４０を切り出すことができる。複数の第４構造体１４０が形成された基板２，４，６を切断することにより、複数の第４構造体１４０を切り出すことができる。   As shown in FIG. 11, the bonded first substrate 2, second substrate 4, and third substrate 6 are cut, and the fourth structure 140 is cut into individual pieces. The fourth structure 140 is cut out (divided into pieces) by cutting the bonded substrates 2, 4, 6 with, for example, a dicing saw 1000. More specifically, the fourth structure 140 can be cut out by cutting the support portions 112, 114, and 116. By cutting the substrates 2, 4, and 6 on which the plurality of fourth structures 140 are formed, the plurality of fourth structures 140 can be cut out.

図１〜図３に示すように、第１質量体５０を、物理量検出素子２０の第１固定部２２を介して、可動部１４の第１主面１４ａに固定する。具体的には、第１質量体５０を、第１固定部２２上に、接合部材６６で接合する。   As shown in FIGS. 1 to 3, the first mass body 50 is fixed to the first main surface 14 a of the movable portion 14 via the first fixing portion 22 of the physical quantity detection element 20. Specifically, the first mass body 50 is joined to the first fixing portion 22 by the joining member 66.

次に、第２質量体５２を、可動部１４の第２主面１４ｂ側に配置する。図示の例では、第２質量体５２を、板体３０を介して、可動部１４の第２主面１４ｂに固定する。具体的には、第２質量体５２を、板体３０の主面３０ｂに、接合部材６８で接合する。第１質量体５０および第２質量体５２は、図３に示すように、第１枠部１６の第１部分１６ａが、第１質量体５０と第２質量体５２との間に位置するように配置される。また、第１質量体５０および第２質量体５２は、物理量検出デバイス１００の重心Ｇが、可動部１４の厚み内に位置するように配置される。   Next, the second mass body 52 is disposed on the second main surface 14 b side of the movable portion 14. In the illustrated example, the second mass body 52 is fixed to the second main surface 14 b of the movable portion 14 via the plate body 30. Specifically, the second mass body 52 is joined to the main surface 30 b of the plate body 30 by the joining member 68. As shown in FIG. 3, the first mass body 50 and the second mass body 52 are such that the first portion 16 a of the first frame portion 16 is located between the first mass body 50 and the second mass body 52. Placed in. Further, the first mass body 50 and the second mass body 52 are arranged such that the center of gravity G of the physical quantity detection device 100 is located within the thickness of the movable portion 14.

以上の工程により、物理量検出デバイス１００を製造することができる。   The physical quantity detection device 100 can be manufactured through the above steps.

本実施形態に係る物理量検出デバイス１００の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。   The manufacturing method of the physical quantity detection device 100 according to the present embodiment has the following features, for example.

物理量検出デバイス１００の製造方法によれば、第１基板２、第２基板４、および第３基板６を接合して、物理量検出素子２０が基部１０と可動部１４とに掛け渡された第４構造体１４０を形成することができる。これにより、第４構造体１４０を、容易に形成することができる。また、複数の第４構造体１４０を、容易に形成することができる。したがって、物理量検出デバイス１００の製造方法によれば、高い感度を有し、かつ、小型化が可能な物理量検出デバイスを、容易に得ることができる。   According to the method for manufacturing the physical quantity detection device 100, the first substrate 2, the second substrate 4, and the third substrate 6 are joined, and the physical quantity detection element 20 is stretched over the base 10 and the movable portion 14. A structure 140 can be formed. Thereby, the 4th structure 140 can be formed easily. In addition, the plurality of fourth structures 140 can be easily formed. Therefore, according to the method for manufacturing the physical quantity detection device 100, a physical quantity detection device having high sensitivity and capable of being downsized can be easily obtained.

物理量検出デバイス１００の製造方法によれば、第２質量体５２を、板体３０を介して、可動部１４の第２主面１４ｂに固定することができる。これにより、第２質量体５２と可動部１４（第２主面１４ｂ）との間の距離を調整することができる。したがって、例えば、第１質量体５０と可動部１４（第１主面１４ａ）との間の距離と、第２質量体５２と可動部１４（第２主面１４ｂ）との間の距離と、を等しくすることができる。これにより、物理量検出デバイス１００の重心Ｇの調整を容易に行うことができる。   According to the method for manufacturing the physical quantity detection device 100, the second mass body 52 can be fixed to the second main surface 14 b of the movable portion 14 via the plate body 30. Thereby, the distance between the 2nd mass body 52 and the movable part 14 (2nd main surface 14b) can be adjusted. Therefore, for example, the distance between the first mass body 50 and the movable portion 14 (first main surface 14a), the distance between the second mass body 52 and the movable portion 14 (second main surface 14b), Can be made equal. Thereby, the center of gravity G of the physical quantity detection device 100 can be easily adjusted.

物理量検出デバイス１００の製造方法によれば、第１基板２、第２基板４、第３基板６を接合することにより、第１枠部１６の第１部分１６ａを、第１質量体５０と第２質量体５２との間（空間Ｓ）に配置することができる。これにより、可動部１４のＺ軸方向の変位を制限するための部材を容易に形成することができる。   According to the manufacturing method of the physical quantity detection device 100, the first portion 16 a of the first frame portion 16 is joined to the first mass body 50 and the first mass by joining the first substrate 2, the second substrate 4, and the third substrate 6. It can arrange | position between 2 mass bodies 52 (space S). Thereby, the member for restrict | limiting the displacement of the movable part 14 in the Z-axis direction can be easily formed.

２． 第２の実施形態
次に、第２の実施形態に係る物理量検出器について、図面を参照しながら説明する。図１２は、第２の実施形態に係る物理量検出器３００を模式的に示す平面図である。図１３は、第２の実施形態に係る物理量検出器３００を模式的に示す図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。 2. Second Embodiment Next, a physical quantity detector according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a plan view schematically showing a physical quantity detector 300 according to the second embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line XIII-XIII of FIG. 12 schematically showing the physical quantity detector 300 according to the second embodiment.

物理量検出器３００は、図１２および図１３に示すように、本発明に係る物理量検出デバイスと、パッケージ３１０と、を含む。以下では、本発明に係る物理量検出デバイスとして、物理量検出デバイス１００を用いた例について説明する。   As shown in FIGS. 12 and 13, the physical quantity detector 300 includes a physical quantity detection device according to the present invention and a package 310. Hereinafter, an example in which the physical quantity detection device 100 is used as a physical quantity detection device according to the present invention will be described.

パッケージ３１０は、物理量検出デバイス１００を収容している。パッケージ３１０は、パッケージベース３２０と、リッド３３０と、を有することができる。なお、図１２では、便宜上、リッド３３０の図示を省略している。   The package 310 contains the physical quantity detection device 100. The package 310 can have a package base 320 and a lid 330. In FIG. 12, the lid 330 is not shown for convenience.

パッケージベース３２０には、凹部３２１が形成され、凹部３２１内に物理量検出デバイス１００が配置されている。パッケージベース３２０の平面形状は、凹部３２１内に物理量検出デバイス１００を配置することができれば、特に限定されない。パッケージベース３２０としては、例えば、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、水晶、ガラス、シリコンなどの材料を用いる。   A recess 321 is formed in the package base 320, and the physical quantity detection device 100 is disposed in the recess 321. The planar shape of the package base 320 is not particularly limited as long as the physical quantity detection device 100 can be disposed in the recess 321. As the package base 320, for example, a material such as an aluminum oxide sintered body, crystal, glass, silicon, or the like obtained by forming, laminating and firing ceramic green sheets is used.

パッケージベース３２０は、パッケージベース３２０の内底面（凹部の内側の底面）３２２から、リッド３３０側に突出した段差部３２３を有することができる。段差部３２３は、例えば、凹部３２１の内壁に沿って設けられている。段差部３２３には、内部端子３４０，３４２が設けられている。   The package base 320 can have a stepped portion 323 that protrudes from the inner bottom surface (bottom surface inside the recess) 322 of the package base 320 to the lid 330 side. The step portion 323 is provided, for example, along the inner wall of the recess 321. Internal terminals 340 and 342 are provided on the stepped portion 323.

内部端子３４０，３４２は、例えば、物理量検出デバイス１００の第３枠部３２に設けられた外部接続端子４９ａ，４９ｂと対向する位置（平面視において重なる位置）に設けられている。例えば、外部接続端子４９ａは、内部端子３４０と電気的に接続され、外部接続端子４９ｂは、内部端子３４２と電気的に接続されている。   The internal terminals 340 and 342 are provided, for example, at positions facing the external connection terminals 49a and 49b provided on the third frame portion 32 of the physical quantity detection device 100 (positions overlapping in plan view). For example, the external connection terminal 49 a is electrically connected to the internal terminal 340, and the external connection terminal 49 b is electrically connected to the internal terminal 342.

パッケージベース３２０の外底面（内底面３２２と反対側の面）３２４には、電子機器などの外部部材に実装される際に用いられる外部端子３４４，３４６が設けられている。外部端子３４４，３４６は、図示しない内部配線を介して内部端子３４０，３４２と電気的に接続されている。例えば、外部端子３４４は、内部端子３４０と電気的に接続され、外部端子３４６は、内部端子３４２と電気的に接続されている。   External terminals 344 and 346 used when mounted on an external member such as an electronic device are provided on the outer bottom surface (surface opposite to the inner bottom surface 322) 324 of the package base 320. The external terminals 344 and 346 are electrically connected to the internal terminals 340 and 342 via internal wiring (not shown). For example, the external terminal 344 is electrically connected to the internal terminal 340, and the external terminal 346 is electrically connected to the internal terminal 342.

内部端子３４０，３４２および外部端子３４４，３４６は、Ｗなどのメタライス層に、Ｎｉ、Ａｕなどの皮膜をめっきなどの方法により積層した金属膜からなる。   The internal terminals 340 and 342 and the external terminals 344 and 346 are made of a metal film in which a film such as Ni or Au is laminated on a metallized layer such as W by a method such as plating.

パッケージベース３２０には、凹部３２１の底部にパッケージ３１０の内部（キャビティー）を封止する封止部３５０が設けられている。封止部３５０は、パッケージベース３２０に形成された貫通孔３２５内に配置されている。貫通孔３２５は、外底面３２４から内底面３２２まで貫通している。図示の例では、貫通孔３２５は、外底面３２４側の孔径が内底面３２２側の孔径より大きい段付きの形状を有している。封止部３５０は、貫通孔３２５に、例えば、Ａｕ／Ｇｅ合金、はんだなどからなる封止材を配置し、加熱溶融後、固化させることで形成される。封止部３５０は、パッケージ３１０の内部を気密に封止する構成である。   The package base 320 is provided with a sealing portion 350 that seals the inside (cavity) of the package 310 at the bottom of the recess 321. The sealing part 350 is disposed in a through hole 325 formed in the package base 320. The through hole 325 penetrates from the outer bottom surface 324 to the inner bottom surface 322. In the illustrated example, the through hole 325 has a stepped shape in which the hole diameter on the outer bottom surface 324 side is larger than the hole diameter on the inner bottom surface 322 side. The sealing portion 350 is formed by disposing a sealing material made of, for example, Au / Ge alloy or solder in the through hole 325, and solidifying after heating and melting. The sealing unit 350 is configured to hermetically seal the inside of the package 310.

物理量検出デバイス１００の第３枠部３２は、接合部材３４１を介して、パッケージベース３２０の段差部３２３に固定されている。これにより、物理量検出デバイス１００は、パッケージベース３２０に実装され、パッケージ３１０内に収容される。   The third frame portion 32 of the physical quantity detection device 100 is fixed to the step portion 323 of the package base 320 via the bonding member 341. Thereby, the physical quantity detection device 100 is mounted on the package base 320 and accommodated in the package 310.

第３枠部３２が段差部３２３に固定されることにより、第３枠部３２に設けられた外部接続端子４９ａ，４９ｂと、段差部３２３に設けられた内部端子３４０，３４２とは、接合部材３４１を介して、電気的に接続される。接合部材３４１としては、例えば、金属フィラーなどの導電性物質が混合されたシリコーン樹脂系の導電性接着剤を用いる。   By fixing the third frame portion 32 to the step portion 323, the external connection terminals 49a and 49b provided in the third frame portion 32 and the internal terminals 340 and 342 provided in the step portion 323 are joined members. It is electrically connected via 341. As the bonding member 341, for example, a silicone resin-based conductive adhesive mixed with a conductive substance such as a metal filler is used.

リッド３３０は、パッケージベース３２０の凹部３２１を覆って設けられている。リッド３３０の形状は、例えば、板状である。リッド３３０としては、例えば、パッケージベース３２０と同じ材料や、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属を用いる。リッド３３０は、例えば、シームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材３３２を介して、パッケージベース３１０に接合されている。   The lid 330 is provided so as to cover the recess 321 of the package base 320. The shape of the lid 330 is, for example, a plate shape. As the lid 330, for example, the same material as the package base 320, or a metal such as Kovar, 42 alloy, stainless steel, or the like is used. The lid 330 is bonded to the package base 310 via a bonding member 332 such as a seam ring, low-melting glass, or adhesive.

リッド３３０をパッケージベース３１０接合した後、パッケージ３１０の内部が減圧された状態（真空度の高い状態）で、貫通孔３２５内に封止材を配置し、加熱溶融後、固化させて封止部３５０を形成することにより、パッケージ３１０内を気密に封止することができる。パッケージ３１０の内部は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填されていてもよい。   After the lid 330 is bonded to the package base 310, a sealing material is disposed in the through-hole 325 in a state where the inside of the package 310 is decompressed (high vacuum state), heated and melted, solidified, and sealed. By forming 350, the inside of the package 310 can be hermetically sealed. The interior of the package 310 may be filled with an inert gas such as nitrogen, helium, or argon.

物理量検出器３００において、外部端子３４４，３４６、内部端子３４０，３４２、外部接続端子４９ａ，４９ｂ、接続端子４６ａ，４６ｂなどを経由して、物理量検出素子２０の励振電極に駆動信号がされると、物理量検出素子２０の振動梁部２１ａ，２１ｂは、所定の周波数で振動（共振）する。そして、物理量検出器３００は、印加される加速度に応じて変化する物理量検出素子２０の共振周波数を出力信号として、出力することができる。   In the physical quantity detector 300, when a drive signal is applied to the excitation electrode of the physical quantity detection element 20 via the external terminals 344 and 346, the internal terminals 340 and 342, the external connection terminals 49a and 49b, the connection terminals 46a and 46b, and the like. The vibrating beam portions 21a and 21b of the physical quantity detection element 20 vibrate (resonate) at a predetermined frequency. The physical quantity detector 300 can output, as an output signal, the resonance frequency of the physical quantity detection element 20 that changes according to the applied acceleration.

物理量検出器３００によれば、高い検出感度を有し、かつ、小型化が可能な物理量検出デバイス１００を含む。そのため、物理量検出器３００は、高い検出感度を有し、かつ、小型化を図ることができる。   The physical quantity detector 300 includes the physical quantity detection device 100 that has high detection sensitivity and can be miniaturized. Therefore, the physical quantity detector 300 has high detection sensitivity and can be downsized.

なお、図示はしないが、物理量検出デバイス１００が配置される凹部は、パッケージベース３２０およびリッド３３０の両方に形成されていてもよいし、リッド３３０にのみ形成されていてもよい。   Although not illustrated, the concave portion in which the physical quantity detection device 100 is disposed may be formed in both the package base 320 and the lid 330, or may be formed only in the lid 330.

３． 第３の実施形態
次に、第３の実施形態に係る電子機器について説明する。以下では、第３の実施形態に係る電子機器として、本発明に係る物理検出デバイス（以下の例では物理検出デバイス１００）を含む傾斜計について、図面を参照しながら説明する。図１４は、第３の実施形態に係る傾斜計４００を模式的に示す斜視図である。 3. Third Embodiment Next, an electronic apparatus according to a third embodiment will be described. Hereinafter, an inclinometer including a physical detection device according to the present invention (physical detection device 100 in the following example) as an electronic apparatus according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 14 is a perspective view schematically showing an inclinometer 400 according to the third embodiment.

傾斜計４００は、図１４に示すように、物理量検出デバイス１００を、傾斜センサーとして含んでいる。   As shown in FIG. 14, the inclinometer 400 includes the physical quantity detection device 100 as an inclination sensor.

傾斜計４００は、例えば、山の斜面、道路の法面、盛土の擁壁面などの被計測場所に設置される。傾斜計４００は、外部からケーブル４１０を介して電源が供給され、または電源を内蔵し、図示しない駆動回路によって物理量検出デバイス１００に駆動信号が送られている。   The inclinometer 400 is installed at a place to be measured such as a mountain slope, a road slope, or a retaining wall of embankment, for example. The inclinometer 400 is supplied with power from the outside via a cable 410 or has a built-in power supply, and a drive signal is sent to the physical quantity detection device 100 by a drive circuit (not shown).

そして、傾斜計４００は、図示しない検出回路によって、物理量検出デバイス１００に加わる重力加速度に応じて変化する共振周波数から、傾斜計４００の姿勢の変化（傾斜計４００に対する重力加速度が加わる方向の変化）を検出し、それを角度に換算して、例えば、無線などで基地局にデータ転送する。これにより、傾斜計４００は、異常の早期発見に貢献することができる。   Then, the inclinometer 400 changes the attitude of the inclinometer 400 (change in the direction in which the gravitational acceleration is applied to the inclinometer 400) from the resonance frequency that changes according to the gravitational acceleration applied to the physical quantity detection device 100 by a detection circuit (not shown). Is converted into an angle, and data is transferred to the base station by radio, for example. Thereby, the inclinometer 400 can contribute to the early detection of abnormality.

傾斜計４００によれば、高い検出感度を有し、かつ、小型化が可能な物理量検出デバイス１００を含む。そのため、傾斜計４００は、高い検出感度を有し、かつ、小型化を図ることができる。   The inclinometer 400 includes the physical quantity detection device 100 that has high detection sensitivity and can be miniaturized. Therefore, the inclinometer 400 has high detection sensitivity and can be downsized.

本発明に係る物理量検出デバイスは、上記の傾斜計に限らず、地震計、ナビゲーション装置、姿勢制御装置、ゲームコントローラー、携帯電話などの加速度センサー、傾斜センサーなどとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記実施形態および変形例で説明した効果を奏する電子機器を提供することができる。   The physical quantity detection device according to the present invention is not limited to the inclinometer, but can be suitably used as an acceleration sensor, an inclination sensor, etc. for a seismometer, a navigation device, an attitude control device, a game controller, a mobile phone, etc. Even in this case, it is possible to provide an electronic apparatus that exhibits the effects described in the embodiment and the modification.

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。   The above-described embodiments and modifications are merely examples, and the present invention is not limited to these. For example, it is possible to appropriately combine each embodiment and each modification.

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

２ 第１基板、４ 第２基板、６ 第３基板、１０ 基部、１０ａ 第１主面、
１０ｂ 第２主面、１２ 継ぎ手部、１２ａ，１２ｂ 溝部、１４ 可動部、
１４ａ 第１主面、１４ｂ 第２主面、１６ 第１枠部、２０ 物理量検出素子、
２１ａ，２１ｂ 振動梁部、２２ 第１固定部、２３ 第２固定部、２４ 第２枠部、
３０ 板体、３２ 第３枠部、３４ 支持梁、４４ａ，４４ｂ 引き出し電極、
４６ａ，４６ｂ 接続端子、４８ ワイヤー、４９ａ，４９ｂ 外部接続端子、
５０ 第１質量体、５２ 第２質量体、６０〜６８ 接合部材、
１００ 物理量検出デバイス、１１０ 第１構造体、１１２〜１１６ 支持部、
１２０ 第２構造体、１３０ 第３構造体、１４０ 第４構造体、
３００ 物理量検出器、３１０ パッケージ、３２０ パッケージベース、
３２１ 凹部、３２２ 内底面、３２３ 段差部、３２４ 外底面、３２５ 貫通孔、
３３０ リッド、３３２ 接合部材、３４０，３４２ 内部端子、
３４４，３４６ 外部端子、３５０ 封止部、４００ 傾斜計、４１０ ケーブル、
１０００ ダイシングソー 2 1st substrate, 4 2nd substrate, 6 3rd substrate, 10 base, 10a 1st principal surface,
10b 2nd main surface, 12 joint part, 12a, 12b groove part, 14 movable part,
14a 1st main surface, 14b 2nd main surface, 16 1st frame part, 20 physical quantity detection element,
21a, 21b vibrating beam portion, 22 first fixing portion, 23 second fixing portion, 24 second frame portion,
30 Plate body, 32 3rd frame part, 34 Support beam, 44a, 44b Lead electrode,
46a, 46b connection terminal, 48 wires, 49a, 49b external connection terminal,
50 1st mass body, 52 2nd mass body, 60-68 joining member,
100 physical quantity detection device, 110 1st structure, 112-116 support part,
120 second structure, 130 third structure, 140 fourth structure,
300 physical quantity detector, 310 package, 320 package base,
321 concave portion, 322 inner bottom surface, 323 stepped portion, 324 outer bottom surface, 325 through hole,
330 lid, 332 joint member, 340, 342 internal terminal,
344, 346 External terminal, 350 Sealing part, 400 Inclinometer, 410 Cable,
1000 dicing saw

Claims (9)

基部と、
前記基部に継ぎ手部を介して設けられており、物理量の変化に応じて変位する可動部と、
前記可動部の第１主面に配置されており、前記基部と前記可動部とに掛け渡されている物理量検出素子と、
前記第１主面側に配置されている第１質量体と、
前記第１主面とは反対側の前記可動部の第２主面側に配置されている第２質量体と、
を含み、
前記物理量検出素子は、前記第１主面に固定されている部分を含む固定部を備えており、
前記第１質量体は、前記固定部を介して、前記第１主面に固定されており、
前記可動部の厚み内に重心がある、物理量検出デバイス。 The base,
A movable portion that is provided on the base portion via a joint portion, and is displaced in accordance with a change in physical quantity;
A physical quantity detection element disposed on the first main surface of the movable part and spanned between the base and the movable part;
A first mass body disposed on the first main surface side;
A second mass body arranged on the second main surface side of the movable part opposite to the first main surface;
Including
The physical quantity detection element includes a fixed portion including a portion fixed to the first main surface,
The first mass body is fixed to the first main surface via the fixing portion,
A physical quantity detection device having a center of gravity within the thickness of the movable part. 請求項１において、
前記継ぎ手部の厚みは、前記基部および前記可動部の厚みよりも小さく、
前記第１主面に平行な仮想平面は、前記重心と前記継ぎ手部の厚み内とを通っている、物理量検出デバイス。 In claim 1,
The thickness of the joint portion is smaller than the thickness of the base portion and the movable portion,
A physical quantity detection device, wherein a virtual plane parallel to the first main surface passes through the center of gravity and the thickness of the joint portion. 請求項１または２において、
前記第２主面側に配置されている板体を含み、
前記第２質量体は、前記板体を介して、前記第２主面に固定されている、物理量検出デバイス。 In claim 1 or 2,
Including a plate disposed on the second main surface side,
The physical quantity detection device, wherein the second mass body is fixed to the second main surface via the plate body. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記物理量検出素子の質量は、前記第２質量体の質量の１／１０以下である、物理量検出デバイス。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The physical quantity detection device, wherein a mass of the physical quantity detection element is 1/10 or less of a mass of the second mass body. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記物理量検出素子は、双音叉型振動素子である、物理量検出デバイス。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The physical quantity detection device is a physical quantity detection device which is a double tuning fork type vibration element. 基部と、前記基部に継ぎ手部を介して支持され物理量の変化に応じて変位する可動部と、を含む第１基板を用意する工程と、
物理量検出素子を含む第２基板を用意する工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを接合して、前記物理量検出素子の固定部を前記可動部の第１主面に固定し、前記物理量検出素子が前記基部と前記可動部とに掛け渡されている構造体を形成する工程と、
第１質量体を、前記固定部を介して、前記可動部の第１主面に固定する工程と、
前記第１主面とは反対側の前記可動部の第２主面側に第２質量体を配置する工程と、
を含み、
前記可動部の厚み内に重心があるように形成される、物理量検出デバイスの製造方法。 Preparing a first substrate including a base, and a movable part that is supported by the base via a joint and is displaced according to a change in physical quantity;
Preparing a second substrate including a physical quantity detection element;
The first substrate and the second substrate are joined to fix the fixed part of the physical quantity detection element to the first main surface of the movable part, and the physical quantity detection element spans between the base and the movable part. Forming a structured structure,
Fixing the first mass body to the first main surface of the movable part via the fixing part;
Disposing a second mass body on the second main surface side of the movable part opposite to the first main surface;
Including
A method for manufacturing a physical quantity detection device, wherein the physical quantity detection device is formed such that the center of gravity is within the thickness of the movable part. 請求項６において、
前記第１基板は、前記基部および前記可動部を複数備えており、
前記第２基板は、前記物理量検出素子を複数備えており、
前記第１基板と前記第２基板とを接合する工程では、複数の前記構造体が形成され、
前記接合する工程の後、前記構造体を個片化する工程を含む、物理量検出デバイスの製造方法。 In claim 6,
The first substrate includes a plurality of the base portion and the movable portion,
The second substrate includes a plurality of the physical quantity detection elements,
In the step of bonding the first substrate and the second substrate, a plurality of the structures are formed,
The manufacturing method of the physical quantity detection device including the process of separating the said structure into pieces after the said process of joining. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量検出デバイスと、
前記物理量検出デバイスを収容しているパッケージと、
を含む、物理量検出器。 The physical quantity detection device according to any one of claims 1 to 5,
A package containing the physical quantity detection device;
Including a physical quantity detector. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量検出デバイスを含む、電子機器。   An electronic apparatus comprising the physical quantity detection device according to claim 1.
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