JP2014115080A - Physical quantity sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコン（Silicon）層を加工するなどして形成された静電容量型の物理量センサに係り、特に、電極構造に関する。 The present invention relates to a capacitance type physical quantity sensor formed by processing a silicon layer, and more particularly to an electrode structure.
特許文献１や特許文献２に示すように、静電容量型の物理量センサは、例えば櫛歯状の可動電極部及び固定電極部を有して構成される。例えば加速度が物理量センサに作用すると、可動電極部が移動し、櫛歯状の可動電極部と固定電極部との間で静電容量変化が生じる。この静電容量変化に基づいて加速度を検出することが可能である。
As shown in
特許文献３に記載されているように、物理量センサが正常に動作するか否かを検出するための自己診断時、可動電極部は片側にしか移動できないため、それとは反対方向への移動の検出ができない不具合があった（特許文献３の［０００３］、［０００４］参照）。
As described in
特許文献４や特許文献５に記載された発明にはテスト電極についての記載がある。特許文献４に記載された発明では、通常の測定動作中も自己診断可能としている。また特許文献５に記載された発明では、質量体の測定方向と、セルフテスト方向とを直交させており、そのため測定用電極とテスト電極とを直交させている。
The inventions described in Patent Document 4 and
自己診断時、可動電極部を固定電極部に引きつける（引っ張る）方向にしか移動させることができず、引き離す方向の検査が行えない。 At the time of self-diagnosis, the movable electrode portion can be moved only in the direction of pulling (pulling) the fixed electrode portion, and the inspection in the direction of pulling away cannot be performed.
このため、検査用の櫛歯状電極部とは別に、引き離す方向の検査を可能とする別の櫛歯状電極部を設けることが必要となるが、引き離す方向の検査を可能とする別の櫛歯状電極部の構造について特許文献４や特許文献５には開示がなされていない。
For this reason, it is necessary to provide another comb-like electrode part that enables the inspection in the pulling direction apart from the comb-like electrode part for inspection, but another comb that enables the inspection in the pulling-off direction. Patent Document 4 and
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、良好な感度を保ちながら適切に自己診断を行うことができる物理量センサを提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a physical quantity sensor that can appropriately perform self-diagnosis while maintaining good sensitivity.
本発明における物理量センサは、
検出部と検査部とを備え、前記検出部及び前記検査部は、それぞれ可動電極部および固定電極部を有する櫛歯状電極構造であり、
水平面内にて直交する２方向を第１の方向と第２の方向としたとき、前記第１の方向が前記可動電極部の移動方向であり、
前記可動電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され前記第２の方向に延出して形成された複数本の可動支持部と、前記第１の方向に向けて各可動支持部の側部から延出し、各可動支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の可動電極子と、を有し、
前記固定電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され基端側から先端側への延出方向が前記可動支持部とは逆方向である複数本の固定支持部と、各固定支持部の側部から前記可動電極子の延出方向とは逆方向に延出し、各固定支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の固定電極子と、を有し、
複数本の前記可動支持部と複数本の前記固定支持部とが前記第１の方向に間隔を空けて交互に配列されており、隣り合う前記可動支持部と前記固定支持部とが組にされて、各組の前記可動支持部と前記固定支持部との間にて複数本の前記可動電極子と複数本の前記固定電極子とが前記第２の方向に間隔を空けて交互に配列されており、
前記検出部では、前記可動支持部は第１の可動支持部、前記可動電極子は第１の可動電極子、前記固定支持部は第１の固定支持部、及び前記固定電極子は第１の固定電極子とされ、前記検査部では、前記可動支持部は第２の可動支持部、前記可動電極子は第２の可動電極子、前記固定支持部は第２の固定支持部、及び前記固定電極子は第２の固定電極子とされており、
前記組とされた前記第１の可動電極子の先端と前記第１の固定支持部との間の前記第１の方向への間隔が第１の正面ギャップＦＧ１とされ、前記組とされた前記第２の可動電極子の先端と前記第２の固定支持部との間の前記第１の方向への間隔が第２の正面ギャップＦＧ２とされており、
静止状態から前記可動電極部が移動して、前記第１の正面ギャップＦＧ１が静止状態よりも狭まるとき前記第２の正面ギャップＦＧ２が静止状態よりも広がり、前記第１の正面ギャップＦＧ１が静止状態よりも広がるとき前記第２の正面ギャップＦＧ２が静止状態よりも狭まるように、前記第１の可動電極子の前記第１の可動支持部からの延出方向と、前記第２の可動電極子の前記第２の可動支持部からの延出方向とが逆方向とされ、かつ前記第１の固定電極子の前記第１の固定支持部からの延出方向と、前記第２の固定電極子の前記第１の固定支持部からの延出方向とが逆方向とされており、
前記検出部の領域は、前記検査部の領域よりも広く形成されており、
前記静止状態において、前記第２の正面ギャップＦＧ２は、前記第１の正面ギャップＦＧ１よりも小さいことを特徴とするものである。
The physical quantity sensor in the present invention is
A detection unit and an inspection unit, wherein the detection unit and the inspection unit are each a comb-like electrode structure having a movable electrode unit and a fixed electrode unit;
When the two directions orthogonal to each other in the horizontal plane are defined as the first direction and the second direction, the first direction is the moving direction of the movable electrode part,
The movable electrode portion includes a plurality of movable support portions that are arranged with an interval in the first direction and extend in the second direction, and each movable support portion toward the first direction. A plurality of movable electrode elements extending from the side portions of the movable support portions and spaced from each other in the second direction at each movable support portion,
The fixed electrode portion is arranged with a gap in the first direction, and a plurality of fixed support portions whose extending direction from the proximal end side to the distal end side is opposite to the movable support portion; A plurality of fixed electrode elements extending in a direction opposite to the extending direction of the movable electrode element from a side part of the support part, and arranged at intervals in the second direction at each fixed support part; Have
A plurality of the movable support portions and a plurality of the fixed support portions are alternately arranged at intervals in the first direction, and the adjacent movable support portions and the fixed support portions are paired. Then, a plurality of the movable electrode elements and a plurality of the fixed electrode elements are alternately arranged in the second direction with an interval between each set of the movable support part and the fixed support part. And
In the detection unit, the movable support unit is a first movable support unit, the movable electrode unit is a first movable electrode unit, the fixed support unit is a first fixed support unit, and the fixed electrode unit is a first movable electrode unit. In the inspection unit, the movable support unit is a second movable support unit, the movable electrode unit is a second movable electrode unit, the fixed support unit is a second fixed support unit, and the fixed electrode unit. The electrode is a second fixed electrode,
An interval in the first direction between the tip of the first movable electrode element and the first fixed support portion is set as a first front gap FG1, and the set. The distance between the tip of the second movable electrode element and the second fixed support portion in the first direction is a second front gap FG2.
When the movable electrode part moves from the stationary state and the first front gap FG1 becomes narrower than the stationary state, the second front gap FG2 widens more than the stationary state, and the first front gap FG1 remains stationary. Extending direction of the first movable electrode element from the first movable support portion and the second movable electrode element so that the second front gap FG2 becomes narrower than the stationary state when the second front gap FG2 becomes wider. The extending direction from the second movable support part is opposite to the extending direction, and the extending direction of the first fixed electrode element from the first fixed support part and the second fixed electrode element The extending direction from the first fixed support portion is the opposite direction,
The region of the detection unit is formed wider than the region of the inspection unit,
In the stationary state, the second front gap FG2 is smaller than the first front gap FG1.
本発明では、静止状態から可動電極部が移動して、検出部の第１の正面ギャップＦＧ１が静止状態よりも狭まるとき検査部の第２の正面ギャップＦＧ２が静止状態よりも広がり、検出部の第１の正面ギャップＦＧ１が静止状態よりも広がるとき検査部の第２の正面ギャップＦＧ２が静止状態よりも狭まるように、検出部及び検査部を構成する櫛歯状電極構造を逆パターンで形成した。これにより、自己診断時において、第１の可動電極部が第１の固定電極部に引っ張られる方向の検査と、第１の可動電極部が第１の固定電極部から離れる方向の検査とを行うことができる。 In the present invention, when the movable electrode part moves from the stationary state and the first front gap FG1 of the detection unit becomes narrower than the stationary state, the second front gap FG2 of the inspection unit widens more than the stationary state, and the detection unit The comb-like electrode structure constituting the detection unit and the inspection unit is formed in a reverse pattern so that the second front gap FG2 of the inspection unit is narrower than the stationary state when the first front gap FG1 is wider than the stationary state. . Thereby, at the time of self-diagnosis, the inspection in the direction in which the first movable electrode portion is pulled by the first fixed electrode portion and the inspection in the direction in which the first movable electrode portion is separated from the first fixed electrode portion are performed. be able to.
ところで、本発明では検出部の領域を、検査部の領域よりも広く形成した。これにより検出部にて物理量変化を測定する際の感度を高めることができる。このように検出部の領域を大きく形成したので、自己診断時、検出部では、第１の可動電極部を第１の固定電極部に引きつける方向への駆動力は十分な大きさにできるが、検査部の領域は小さいため、検査部では、第２の可動電極部を第２の固定電極部に引きつける方向への駆動力が小さくなってしまい、これにより検査部を使って、第１の可動電極部を第１の固定電極部から引き離す方向への検査を適切に行うことができない。 By the way, in this invention, the area | region of the detection part was formed wider than the area | region of the test | inspection part. Thereby, the sensitivity at the time of measuring a physical quantity change in a detection part can be raised. Since the region of the detection unit is formed in this way, at the time of self-diagnosis, the detection unit can have a sufficient driving force in the direction of attracting the first movable electrode unit to the first fixed electrode unit. Since the area of the inspection part is small, the driving force in the direction in which the second movable electrode part is attracted to the second fixed electrode part is reduced in the inspection part. The inspection in the direction in which the electrode portion is separated from the first fixed electrode portion cannot be appropriately performed.
そこで本発明では、静止状態において、検査部の第２の正面ギャップＦＧ２を、検出部の前記第１の正面ギャップＦＧ１よりも小さくし、検査部にて第２の可動電極部が第２の固定電極部に引きつけられる方向への駆動力を大きくし、領域の大きい検出部にて第１の可動電極部が第１の固定電極部から離れる方向に低いバイアス電圧で素早く変位させることができるようにした。 Therefore, in the present invention, in the stationary state, the second front gap FG2 of the inspection unit is made smaller than the first front gap FG1 of the detection unit, and the second movable electrode unit is fixed to the second fixed position in the inspection unit. The driving force in the direction attracted to the electrode part is increased so that the first movable electrode part can be quickly displaced with a low bias voltage in the direction away from the first fixed electrode part in the detection part having a large area. did.
以上により、良好な感度を保ちながら、検出部の櫛歯状電極部が引き付けられる方向と引き離される方向の双方の検査を適切に行うことができる。また自己診断時のバイアス電圧を低くできる。 As described above, it is possible to appropriately perform inspection in both the direction in which the comb-like electrode portion of the detection unit is attracted and the direction in which the comb-shaped electrode portion is separated while maintaining good sensitivity. In addition, the bias voltage during self-diagnosis can be lowered.
本発明では、前記検出部において、隣り合う前記組の間の前記第１の方向への間隔を第１の背面ギャップＢＧ１としたとき、静止状態において、第１の背面ギャップＢＧ１は、前記第１の正面ギャップＦＧ１よりも大きいことが好ましい。このとき、静止状態において、第１の背面ギャップＢＧ１／第１の正面ギャップＦＧ１は、１．２以上であることがより好ましい。これにより、良好な感度を維持しつつ高ダイナミックレンジに対応することができる。 In the present invention, when the interval between the adjacent sets in the first direction is the first back gap BG1 in the detection unit, in the stationary state, the first back gap BG1 is the first back gap BG1. Is preferably larger than the front gap FG1. At this time, in the stationary state, the first back gap BG1 / first front gap FG1 is more preferably 1.2 or more. Thereby, it is possible to cope with a high dynamic range while maintaining good sensitivity.
また本発明では、前記検査部において、隣り合う前記組の間の前記第１の方向への間隔を第２の背面ギャップＢＧ２としたとき、静止状態において、前記第２の背面ギャップＢＧ２は、前記第２の正面ギャップＦＧ２よりも大きいことが好ましい。これにより、低いバイアス電圧で適切に自己診断を行うことができる。 In the present invention, in the inspection unit, when the interval between the adjacent groups in the first direction is the second back gap BG2, the second back gap BG2 is It is preferably larger than the second front gap FG2. Thereby, self-diagnosis can be appropriately performed with a low bias voltage.
また本発明では、前記検出部を構成する第１の可動電極部及び前記検査部を構成する第２の可動電極部は、可動部の一部とされており、
前記可動部は、ばねにより前記第１の方向に移動可能に支持されていることが好ましい。
In the present invention, the first movable electrode part constituting the detection part and the second movable electrode part constituting the inspection part are a part of the movable part,
The movable part is preferably supported by a spring so as to be movable in the first direction.
また本発明では、前記検出部は前記可動部の中央領域に設けられ、前記検査部は、前記中央領域の前記第１の方向の両側の領域にそれぞれ設けられており、各検査部の領域を足した合計領域は、前記検出部の領域よりも小さくされていることが好ましい。かかる場合、前記検査部は前記可動部の四隅に配置される構成にできる。これにより、検出部と検査部を可動部内にバランス良く配置でき、自己診断時に感度やダイナミックレンジの検査を精度よく行うことができる。 In the present invention, the detection unit is provided in a central region of the movable unit, and the inspection unit is provided in each region on both sides of the central region in the first direction. It is preferable that the added total area is smaller than the area of the detection unit. In such a case, the inspection part can be arranged at the four corners of the movable part. Thereby, a detection part and a test | inspection part can be arrange | positioned in a movable part with sufficient balance, and a sensitivity and a dynamic range test | inspection can be accurately performed at the time of self-diagnosis.
本発明の物理量センサによれば、良好な感度を保ちながら、検出部の櫛歯状電極部が引き付けられる方向と引き離される方向の双方の検査を適切に行うことができる。また自己診断時のバイアス電圧を低くできる。 According to the physical quantity sensor of the present invention, it is possible to appropriately perform inspection in both the direction in which the comb-shaped electrode portion of the detection unit is attracted and the direction in which the comb-shaped electrode portion is separated while maintaining good sensitivity. In addition, the bias voltage during self-diagnosis can be lowered.
図１は、本発明の第１の実施の形態の物理量センサの機能層を示す平面図であり、図２は、検出部の櫛歯状電極部の構造を説明するための部分拡大平面図であり、図３は、図２を更に拡大して示した櫛歯状電極部の静止状態を示す部分拡大平面図であり、図４（ａ）は、図３の静止状態から第１の可動電極部が第１の固定電極部に引きつけられた状態を示す部分拡大平面図であり、図４（ｂ）は、図３の静止状態から第１の可動電極部が第１の固定電極部から引き離された状態を示す部分拡大平面図であり、図５は、検査部の櫛歯状電極部の構造を説明するための部分拡大平面図であり、図６は、図５を更に拡大して示した櫛歯状電極部の静止状態を示す部分拡大平面図である。 FIG. 1 is a plan view showing a functional layer of a physical quantity sensor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged plan view for explaining the structure of a comb-like electrode part of a detection part. FIG. 3 is a partially enlarged plan view showing a stationary state of the comb-like electrode portion shown in FIG. 2 further enlarged, and FIG. 4 (a) shows the first movable electrode from the stationary state of FIG. FIG. 4B is a partially enlarged plan view showing a state in which the part is attracted to the first fixed electrode part, and FIG. 4B is a diagram illustrating the first movable electrode part being separated from the first fixed electrode part from the stationary state of FIG. FIG. 5 is a partially enlarged plan view for explaining the structure of the comb-like electrode portion of the inspection portion, and FIG. 6 is a further enlarged view of FIG. It is the elements on larger scale which show the stationary state of the comb-tooth-shaped electrode part.
図１に示すように、物理量センサＳ１は、例えばＸ１−Ｘ２方向（左右方向；第１の方向）が長辺でＹ１−Ｙ２方向（前後方向；第２の方向）が短辺の長方形状である。図１に示す物理量センサＳは、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に作用する加速度を検出するための一軸検出の加速度センサを構成している。 As shown in FIG. 1, the physical quantity sensor S1 has, for example, a rectangular shape in which the X1-X2 direction (left-right direction; first direction) is a long side and the Y1-Y2 direction (front-rear direction: second direction) is a short side. is there. The physical quantity sensor S shown in FIG. 1 constitutes an uniaxial detection acceleration sensor for detecting acceleration acting in the left-right direction (X1-X2).
図１に示す物理量センサＳ１は、例えばＳＯＩ基板により形成され、ＳＯＩ基板を構成するシリコン基板で形成された機能層１１を、ディープＲＩＥ（ディープ・リアクティブ・イオン・エッチング）などで図１のように微細加工して構成される。
The physical quantity sensor S1 shown in FIG. 1 is formed of, for example, an SOI substrate, and a
図１に示すように機能層１１には、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に移動可能に支持された可動部（錘部）２２が形成されている。可動部２２内には、検出部３３と検査部３４とが設けられている。
As shown in FIG. 1, the
検出部３３は、櫛歯状の第１の可動電極部８０と第１の固定電極部８１とを有して構成される。また、検査部３４は、櫛歯状の第２の可動電極部８２と第２の固定電極部８３とを有して構成される。このうち、第１の可動電極部８０及び第２の可動電極部８２は可動部２２に一体として形成される。
The
図１に示すように可動部２２のＹ１側には、可動部２２と分離して形成されたＹ１側アンカ部２６が設けられている。Ｙ１側アンカ部２６は左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に長い細長状で形成されている。Ｙ１側アンカ部２６は、図示しない固定部（支持基板）に絶縁層を介して固定支持されている。この固定部と絶縁層と機能層によりＳＯＩ基板が構成されている。
As shown in FIG. 1, a Y1
また図１に示すように、可動部２２のＹ２側には、可動部２２と分離して形成されたＹ２側アンカ部２７が設けられている。Ｙ２側アンカ部２７は左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に長い細長状で形成されている。Ｙ２側アンカ部２７は、図示しない固定部（支持基板）に絶縁層を介して固定支持されている。
As shown in FIG. 1, a Y2
図１に示すように、可動部２２のＸ１側領域２２ａは、Ｙ１側アンカ部２６及びＹ２側アンカ部２７よりも更にＸ１側に延びている。そしてＸ１側領域２２ａのＹ１側端部２２ａ１と、Ｙ１側アンカ部２６との間には所定幅からなるギャップ（間隔）２８が形成されている。また、Ｘ１側領域２２ａのＹ２側端部２２ａ２と、Ｙ２側アンカ部２７との間には所定幅からなるギャップ２９が形成されている。前記ギャップ２８，２９の左右方向（Ｘ１−Ｘ２）への幅寸法は同じ寸法であり、前記ギャップ２８，２９は、可動部２２が図１の静止状態からＸ１方向へ移動可能な寸法を規制する。
As shown in FIG. 1, the
また、図１に示すように、可動部２２のＸ２側領域２２ｃは、Ｙ１側アンカ部２６及びＹ２側アンカ部２７よりも更にＸ２側に延びている。そしてＸ２側領域２２ｃのＹ１側端部２２ｃ１と、Ｙ１側アンカ部２６との間には所定幅からなるギャップ３０が形成されている。また、Ｘ２側領域２２ｃのＹ２側端部２２ｃ２と、Ｙ２側アンカ部２７との間には所定幅からなるギャップ３１が形成されている。前記ギャップ３０，３１の左右方向（Ｘ１−Ｘ２）への幅寸法は同じ寸法であり、前記ギャップ３０，３１は、可動部２２が図１の静止状態からＸ２方向へ移動可能な寸法を規制する。
As shown in FIG. 1, the
また図１に示すように、可動部２２のＸ１側領域２２ａには、各ギャップ２８，２９から前後方向（Ｙ１−Ｙ２）への内側に延び、各ギャップ２８，２９よりも幅寸法のやや広い空間部３５，３６が形成されている。また、可動部２２のＸ２側領域２２ｃには、各ギャップ３０，３１から前後方向（Ｙ１−Ｙ２）への内側に延び、各ギャップ３０，３１よりも幅寸法のやや広い空間部３７，３８が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
そして各空間部３５〜３８では、各アンカ部２６，２７と可動部２２とを繋げるばね部４０〜４３が形成されている。各ばね部４０〜４３は、シリコン基板を各アンカ部２６，２７及び可動部２２と一体に切り出して左右方向（Ｘ１−Ｘ２）への弾性を持たせた箇所である。ばね部４０〜４３及び可動部２２と支持基板（図示せず）との間に絶縁層は形成されていない。よって、加速度を受けると、可動部２２はばね部４０〜４３の弾性変形により左右方向（Ｘ１−Ｘ２）へ移動できるようになっている。
And in each space part 35-38, the spring parts 40-43 which connect each
図１に示すように各ばね部４０〜４３は前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に長く形成されており、また各アンカ部２６，２７と可動部２２との間で折り返して形成されている。これにより各ばね部４０〜４３は前後方向（Ｙ１−Ｙ２）へ剛性を持ち、可動部２２の前後方向（Ｙ１−Ｙ２）への振動を抑制している。
As shown in FIG. 1, each spring part 40-43 is formed long in the front-back direction (Y1-Y2), and it is formed by folding between each
図１に示すように、可動部２２と一体となって第１の可動電極部８０及び第２の可動電極部８２が形成されている。図２（図１の点線Ａで囲んだ箇所を拡大して示した）に示すように、第１の可動電極部８０には、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に間隔を空けて前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に直線状に延出する複数本の第１の可動支持部５０が設けられている。各第１の可動支持部５０は可動部２２のＹ１側領域２２ｂ（図１参照）及びＹ２側領域２２ｄから内方向に向けて延出している。
As shown in FIG. 1, a first
また、図１に示すように、第１の固定電極部８１及び第２の固定電極部８３は、検出部３３及び検査部３４の各領域内に形成された固定基部５２に一体となって形成される。
As shown in FIG. 1, the first
検出部３３の固定基部５２には、図２に示すように、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に間隔を空けて配置され、前記固定基部５２のＹ１側部及びＹ２側部から前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に延出して形成された複数本の第１の固定支持部５１が設けられている。図１，図２に示すように、第１の可動支持部５０と第１の固定支持部５１との延出方向は逆方向である。そして、複数本の可動支持部５０と複数本の固定支持部５１とが左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に間隔を空けて交互に配列されている。
As shown in FIG. 2, the fixed
固定基部５２は図示しない固定部（支持基板）と絶縁層を介して固定されている。したがって固定基部５２に支持された各第１の固定支持部５１は、加速度を受けても左右方向（Ｘ１−Ｘ２）へ移動しない。
The fixed
図２に示すように、各第１の可動支持部５０のＸ２側部５０ａからＸ２方向に向けて複数の櫛歯状の第１の可動電極子６０が前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に間隔を空けて形成されている。また図２に示すように、各第１の固定支持部５１のＸ１側端部５１ａからＸ１方向に向けて複数の櫛歯状の第１の固定電極子６２が前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に間隔を空けて形成されている。図２に示すように、各第１の可動電極子６０と各第１の固定電極子６２は前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に間隔を空けて交互に配置されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of comb-shaped first
図２に示すように、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に交互に配列された各第１の可動支持部５０と各第１の固定支持部５１とが夫々一つずつ、組６６にされて、各組６６の第１の可動支持部５０と第１の固定支持部５１との間にて複数本の第１の可動電極子６０と複数本の第１の固定電極子６２とが前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に間隔を空けて交互に配列されている。
As shown in FIG. 2, each of the first
図３は、図２の一部を拡大した図である。図３に示すように、第１の可動電極子６０の先端６０ａと、第１の固定支持部５１のＸ１側端部５１ａとの間の左右方向（Ｘ１−Ｘ２）への間隔は第１の正面ギャップＦＧ１として定義される。また、図３に示すように第１の可動電極子６０と第１の固定電極子６２は、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）への重なり幅がＴ１となっている。また、隣り合う組６６，６６の間の左右方向（Ｘ１−Ｘ２）への間隔（隣り合う組６６の第１の可動支持部５０と第１の固定支持部５１との間隔）は第１の背面ギャップＢＧ１として定義される。
FIG. 3 is an enlarged view of a part of FIG. As shown in FIG. 3, the distance in the left-right direction (X1-X2) between the
また図２、図３に示すように各第１の可動電極子６０は、前後方向（Ｙ１−Ｙ２）の両側に位置する第１の固定電極子６２，６２の間の略中心に位置している。図３に示すように各電極子６０，６２の幅寸法はＴ３であり、前後方向（Ｙ１−Ｙ２）で隣り合う第１の可動電極子６０と第１の固定電極子６２との間の間隔はＴ４である。
As shown in FIGS. 2 and 3, each first
図４（ａ）に示すように、物理量センサＳ１が加速度を受けて可動部２２がＸ２方向に移動すると、第１の可動電極部８０を構成する各第１の可動支持部５０もＸ２方向に移動し、各組６６における、各第１の可動電極子６０と各第１の固定電極子６２との間の対向面積（前後方向（Ｙ１−Ｙ２）にて対面する面積）は図２の静止状態よりも増し、さらに第１の正面ギャップＦＧ１は狭まり、第１の可動電極子６０と第１の固定電極子６２との重なり幅Ｔ１及び第１の背面ギャップＢＧ１は図３よりも大きくなる。
As shown in FIG. 4A, when the physical quantity sensor S1 receives acceleration and the
また、図４（ｂ）に示すように、物理量センサＳ１が加速度を受けて可動部２２がＸ１方向に移動すると、第１の可動電極部８０を構成する各第１の可動支持部５０もＸ１方向に移動し、各組６６における、各第１の可動電極子６０と各第１の固定電極子６２との間の対向面積は図２の静止状態よりも減少し、さらに第１の正面ギャップＦＧ１は広がり、第１の可動電極子６０と第１の固定電極子６２との重なり幅Ｔ１及び第１の背面ギャップＢＧ１は図２よりも小さくなる。
As shown in FIG. 4B, when the physical quantity sensor S1 receives the acceleration and the
図５は、検査部３４の櫛歯状電極構造であり図１の点線Ｂで囲んだ領域を拡大して示したものである。図５に示すように、第２の可動電極部８２には、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に間隔を空けて前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に直線状に延出する複数本の第２の可動支持部８５が設けられている。各第２の可動支持部８５は可動部２２のＹ１側領域２２ｂ（図１参照）及びＹ２側領域２２ｄから内方向に向けて延出している。
FIG. 5 shows a comb-like electrode structure of the
また検査部３４の固定基部５２には、図５に示すように、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に間隔を空けて配置され、前記固定基部５２のＹ１側部及びＹ２側部から前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に延出して形成された複数本の第２の固定支持部８６が設けられている。図５に示すように、第２の可動支持部８５と第２の固定支持部８６との延出方向は逆方向である。そして、複数本の第２の可動支持部８５と複数本の第２の固定支持部８６とが左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に間隔を空けて交互に配列されている。
Further, as shown in FIG. 5, the fixed
図５に示すように、各第２の可動支持部８５のＸ１側部８５ａからＸ１方向に向けて複数の櫛歯状の第２の可動電極子８７が前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に間隔を空けて形成されている。また図５に示すように、各第２の固定支持部８６のＸ２側端部８６ａからＸ２方向に向けて複数の櫛歯状の第２の固定電極子８８が前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に間隔を空けて形成されている。図５に示すように、各第２の可動電極子８７と各第２の固定電極子８８は前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に間隔を空けて交互に配置されている。
As shown in FIG. 5, a plurality of comb-like second
図５に示すように、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に交互に配列された各第２の可動支持部８５と各第２の固定支持部８６とが夫々一つずつ、組８９にされて、各組８９の第２の可動支持部８５と第２の固定支持部８６との間にて複数本の第２の可動電極子８７と複数本の第２の固定電極子８８とが前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に間隔を空けて交互に配列されている。
As shown in FIG. 5, the second
図６は、図５の一部を拡大した図である。図６に示すように、第２の可動電極子８７の先端８７ａと、第２の固定支持部８６のＸ２側端部８６ａとの間の左右方向（Ｘ１−Ｘ２）への間隔は第２の正面ギャップＦＧ２として定義される。また、図６に示すように第２の可動電極子８７と第２の固定電極子８８は、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）への重なり幅がＴ２となっている。また、隣り合う組８９，８９の第２の可動支持部８５と第２の固定支持部８６との左右方向（Ｘ１−Ｘ２）への間隔は第２の背面ギャップＢＧ２として定義される。
FIG. 6 is an enlarged view of a part of FIG. As shown in FIG. 6, the distance in the left-right direction (X1-X2) between the
また図５、図６に示すように各第２の可動電極子８７は、前後方向（Ｙ１−Ｙ２）の両側に位置する第２の固定電極子８８，８８の間の略中心に位置している。
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, each second
また、各電極子８７，８８の幅寸法はＴ３で、前後方向（Ｙ１−Ｙ２）にて隣り合う第２の可動電極子８７と第２の固定電極子８８との間の間隔はＴ４であり、これらの値は、図３に示した検出部の場合と同じである。すなわち検出部３３と検査部３４では、各電極子が同ピッチで形成されている。また、電極子の左右方向（Ｘ１−Ｘ２）における長さ寸法は、検出部３３ではＬ１であり、検査部３４ではＬ２であるが、Ｌ１とＬ２は同じ長さでも異なる長さでもよく、後述する実施例ではＬ２をＬ１よりも短く設定した。
Moreover, the width dimension of each
また静止状態での第１の背面ギャップＢＧ１と第２の背面ギャップＢＧ２とを同寸法に設定することもできる。 Further, the first back gap BG1 and the second back gap BG2 in a stationary state can be set to the same size.
図１，図５，図６に示すように検査部３４では、第２の可動電極子８７の第２の可動支持部８５からの延出方向はＸ１方向であり、一方、図１、図２、図３に示すように検出部３３では、第１の可動電極子６０の第１の可動支持部５０からの延出方向がＸ２方向であり、このように第１の可動電極子６０と第２の可動電極子８７とでは延出方向が互いに逆方向になっている。
As shown in FIGS. 1, 5 and 6, in the
また図１，図５，図６に示すように検査部３４では、第２の固定電極子８８の第２の固定支持部８６からの延出方向はＸ２方向であり、一方、図１、図２、図３に示すように検出部３３では、第１の固定電極子６２の第１の固定支持部５１からの延出方向がＸ１方向であり、このように第１の固定電極子６２と第２の固定電極子８８とでは延出方向が互いに逆方向になっている。
As shown in FIGS. 1, 5, and 6, in the
このように検出部３３と検査部３４とでは櫛歯状電極構造が逆パターンとなっている。したがって可動部２２がＸ１方向に移動して検出部３３では図４（ａ）のように第１の可動電極子６０が組６６とされた第１の固定支持部５１のＸ１側端部５１ａに近づくと、検査部３４では、第２の可動電極子８７が組８９とされた第２の固定支持部８６のＸ２側端部８６ａから離れる。一方、可動部２２がＸ２方向に移動して検出部３３では図４（ｂ）のように第１の可動電極子６０が組６６とされた第１の固定支持部５１のＸ１側端部５１ａから離れると、検査部３４では、第２の可動電極子８７が組８９とされた第２の固定支持部８６のＸ２側端部８６ａに近づく。
As described above, the
図１に示す物理量センサＳ１では、加速度などの物理量変化の測定は、検出部３３で行う。すなわち検出部３３にて得られた静電容量変化に基づいて加速度の大きさなどを検出している。
In the physical quantity sensor S <b> 1 shown in FIG. 1, measurement of changes in physical quantity such as acceleration is performed by the
一方、検査部３４は、自己診断の際に適切に感度及びダイナミックレンジを検査するために設けられた領域である。
On the other hand, the
検査部３４がなく検出部３３だけが設けられた形態について考察すると、自己診断時、検出部３３の固定電極部にパルス電圧を印加するとクーロン力により、組６６とされた櫛歯状電極同士が引っ張られて図３の静止状態から図４（ａ）に示す第１の可動電極子６０が第１の固定支持部５１に近づく状態に移行する。図１に示す物理量センサＳ１では、検出部３３を構成する第１の可動電極部８０と第１の固定電極部８１とがすべて図２の櫛歯状電極構造とされた単相型であるため（差動出力型ではない）、自己診断時に図４（ｂ）の状態を作ることができない。
Considering a configuration in which only the
このため検出部３３だけでは適正に自己診断により感度及びダイナミックレンジを検査することができない。そこで本実施形態では、図１、図５に示すように櫛歯状電極構造が検出部３３とは逆パターンとされた検査部３４を設けたのである。このため自己診断時に、検査部３４の第２の固定電極部にパルス電圧を印加して、組８９とされた櫛歯状電極部同士を引きつけると、検出部３３では、図４（ｂ）のように第１の可動電極子６０が第１の固定支持部５１から引き離された状態を作ることができる。
Therefore, the sensitivity and dynamic range cannot be properly inspected by self-diagnosis with the
このように検出部３３とは逆パターンの櫛歯状電極構造を備える検査部３４を使うことで、検出部３３にて櫛歯状電極部が引き付けられる方向での容量値Ｃ０と容量変化Ｃ１及び櫛歯状電極部が引き離される方向での容量値Ｃ０と容量変化Ｃ１の双方を測定することができ、感度及びダイナミックレンジを精度よく自己診断することが可能になる。
In this way, by using the
ところで本実施形態では、検出感度を向上させるために、図１に示すように、検出部３３の領域を検査部３４の領域よりも大きく形成した。ここで検出部３３の領域とは、すべての第１の可動電極部８０及び第１の固定電極部８１を含む領域であり、図１では、可動部２内にて切欠加工された外周面３３ａ〜３３ｄにより囲まれた内部領域が該当する。また検査部３４の領域とは、すべての第２の可動電極部８２及び第２の固定電極部８３を含む領域であり、図１では、可動部２内にて切欠加工された外周面３４ａ〜３４ｄにより囲まれた内部領域が該当する。例えば、検査部３４の領域の面積は、検出部３３の領域の面積を１としたとき、０．２〜０．８程度であり、好ましくは約０．５以下である。
By the way, in this embodiment, in order to improve the detection sensitivity, the area of the
上記したように検出部３３と検査部３４では電極ピッチが同じとされている。このとき図３に示す検出部３３での第１の正面ギャップＦＧ１と図６に示す検査部３４での第２の正面ギャップＦＧ２をも同じ大きさとすると、検査部３４の領域は検出部３３よりも小さいため、自己診断時に、パルス電圧を印加して静止状態から検査部３４の櫛歯状電極部同士を引きつけたとき、検査部３４全体で生じるクーロン力（駆動力）は、パルス電圧を印加して静止状態から検出部３３の櫛歯状電極部同士を引きつけたとき、検出部３３全体で生じるクーロン力（駆動力）よりも小さくなってしまう。したがって検出部３３と検査部３４とにそれぞれ同じパルス電圧を印加しても、可動部２２のＸ１方向への移動量とＸ２方向への移動量とが異なり、精度よく感度及びダイナミックレンジを測定することができない。例えば、容量変化を測定するのに重要なバイアス電圧（パルス電圧の低電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｌｏｗ））を大きくすれば、検査部３４での駆動力を高めることができるが、パルス電圧の制御が必要となり、電圧制御が煩雑化する。
As described above, the
そこで本実施形態では、静止状態（物理量の作用していない状態）において、図６に示す検査部３４での第２の正面ギャップＦＧ２を図３に示す検出部３３での第１の正面ギャップＦＧ１より小さくした。これにより検査部３４にて第２の可動電極部８２が第２の固定電極部８３に引きつけられる方向への駆動力を大きくし、領域の大きい検出部３３にて第１の可動電極部８０が第１の固定電極部８１から離れる方向に低いバイアス電圧で素早く変位させることができるようにした。
Therefore, in the present embodiment, the second front gap FG2 in the
以上により、良好な感度を保ちながら、検出部３３での櫛歯状電極部が引き付けられる方向と引き離される方向の双方の検査を適切に行うことができる。また自己診断時のバイアス電圧を低くできる。また検査部３４の領域を小さく形成できるため、自己診断可能な物理量センサＳの小型化に寄与できる。
As described above, it is possible to appropriately perform inspections in both the direction in which the comb-shaped electrode portion is attracted and the direction in which the comb-shaped electrode portion is separated in the
また検出部３３の静止状態において、第１の背面ギャップＢＧ１は、第１の正面ギャップＦＧ１より大きいことが好ましい。また第１の背面ギャップＢＧ１／第１の正面ギャップＦＧ１を、１．２以上とすることがより好ましい。
In the stationary state of the
本実施形態の構成にあっては、できる限り第１の背面ギャップＢＧ１の位置で生じる容量成分の影響を小さくしたい。すなわち容量成分の増減は主として、同じ組６６とされた第１の可動電極部８０と第１の固定電極部８１間で生じるようにすることで適切な感度及びダイナミックレンジを得ることができる。
In the configuration of the present embodiment, it is desired to reduce the influence of the capacitance component generated at the position of the first back gap BG1 as much as possible. That is, an increase or decrease in the capacitance component can be obtained mainly between the first
図３の静止状態から図４（ａ）に示すように第１の可動電極部８０と第１の固定電極部８１とが近づいたとき、第１の正面ギャップＦＧ１が図３の静止状態よりも狭くなり、さらに重なり幅Ｔ１が広くなるので容量成分は上昇する。一方、図３の静止状態から図４（ｂ）に示すように第１の可動電極部８０と第１の固定電極部８１とが離れるとき、第１の正面ギャップＦＧ１が図３の静止状態よりも広くなり、さらに重なり幅Ｔ１が小さくなるので容量成分は低下する。しかしながら図４（ｂ）では第１の背面ギャップＢＧ１が図３の静止状態よりも狭くなるため、第１の背面ギャップＢＧ１にて生じる容量成分が上昇する。このため、第１の背面ギャップＢＧ１の影響を弱めるために静止状態での第１の背面ギャップＢＧ１を、第１の正面ギャップＦＧ１より大きくした。
When the first
また検査部３４においても、同様に、第２の背面ギャップＢＧ２を第２の正面ギャップＦＧ２よりも大きくした。第２の背面ギャップＢＧ２を第２の正面ギャップＦＧ２よりも小さくすると背面ギャップＢＧ２の影響が非常に強くなってしまい、ストッパが利き始めるバイアス電圧値を高くしなければならばくなる。したがって第２の背面ギャップＢＧ２を第２の正面ギャップＦＧ２よりも大きくすることで、低いバイアス電圧値で適切に自己診断が可能になる。
Similarly, in the
図７は、本発明の第２の実施の形態の物理量センサの機能層を示す平面図であり、図８は、図７の物理量センサが動作している状態を示す斜視図であり、図９は、図８の物理量センサの正面図である。図７において図１と同じ部分については同じ符号を付した。 7 is a plan view showing a functional layer of the physical quantity sensor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the physical quantity sensor of FIG. 7 is operating. FIG. 9 is a front view of the physical quantity sensor of FIG. 8. In FIG. 7, the same parts as those in FIG.
図７に示す物理量センサＳ２には、可動部２の前後方向（Ｙ１−Ｙ２）の両側に第１のアンカ部６，６が配置されている。一対の第１のアンカ部６，６は前後方向で対向している（前後方向の線上に一致している）。また各第１のアンカ部６，６の左側（Ｘ１）には夫々、第２のアンカ部７，７が配置されている。一対の第２のアンカ部７，７は前後方向で対向している（前後方向の線上に一致している）。第１のアンカ部６及び第２のアンカ部７は物理量センサＳ２の左右方向（Ｘ１−Ｘ２）における略中央に配置される。
In the physical quantity sensor S2 shown in FIG. 7,
図７に示すように、一対の第１のアンカ部６，６には夫々、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に延出する第１の支持部３，４が第１のばね部８，８を介して回動自在に連結されている。ここで「左右方向に延出する」とは支持部３，４の基本的な延出方向を指し、第１の支持部４のように前後方向等に折り曲がる部分があってもよい。第１のアンカ部６，６には第１のばね部８の形成領域に切欠部が形成され、その切欠部内に前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に直線状に延びる第１のばね部８が、第１のアンカ部６，６と第１の支持部３，４との間を連結している。第１のばね部８は、第１のアンカ部６，６及び第１の支持部３，４と一体で形成される。第１のばね部８は、第１の支持部３，４に比べて十分に狭い幅寸法で形成され、弾性変形可能な部分となっている。一方、第１の支持部３，４の剛性は高くなっている。
As shown in FIG. 7, a pair of
図７に示すように第１の支持部３，４の第１のアンカ部６よりも左方（Ｘ１）に第１の脚部３ａ，４ａが設けられている。第１の脚部３ａ，４ａは可動部２の高さ方向への変位を抑制する規制部として機能する。
As shown in FIG. 7, the
図７に示すように、Ｙ２側に位置する第１の支持部４は、第１のアンカ部６と可動部２との間を通るように折れ曲がりながら左右方向に延びて形成されている。またＹ１側に位置する第１の支持部３は、第１のアンカ部６の外側を通って左右方向に直線状（帯状）に形成される。
As shown in FIG. 7, the first support portion 4 positioned on the Y2 side is formed to extend in the left-right direction while being bent so as to pass between the
図７に示すように一対の第１の支持部３，４は、可動部２の前方及び後方の各側方にて延在し、さらに可動部２の右側方（Ｘ２）にて前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に延びる第１の連結部５（支持部の一部）に連結されて一体化している。
As shown in FIG. 7, the pair of
また図７に示すように一対の支持部３，４は夫々、可動部２と第２のばね部９，９を介して連結されている。第２のばね部９，９は、可動部２のＹ１側面のＸ２側、及びＹ２側面のＸ２側に夫々設けられている。
Further, as shown in FIG. 7, the pair of
第２のばね部９は、可動部２に設けられた前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に細長い溝内に配置され、可動部２と第１の支持部３との間を連結している。第２のばね部９は、前記溝内で前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に直線状に長く形成され、また折り返されて、可動部２と第１の支持部３との間を連結している。第２のばね部９は、第１の支持部３に比べて幅寸法が十分小さく、第２のばね部９は、弾性変形可能とされている。第２のばね部９は、可動部２及び第１の支持部３，４と一体に形成される。
The
このように第１の支持部３，４は、可動部２と第１のアンカ部６とにばね部８，９を介して連結されている。ばね部８，９は捩れ変形可能とされており、これにより第１の支持部３，３を高さ方向に回動させることが可能となっている。
Thus, the
また、図７に示すように、一対の第２のアンカ部７，７には夫々、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に延びる第２の支持部１３，１４が第３のばね部１５，１５を介して回動自在に連結されている。第２のアンカ部７，７には第３のばね部１５の形成領域に切欠部が形成され、その切欠部内に前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に直線状に延びる第３のばね部１５が、第２のアンカ部７と第２の支持部１３，１４との間を連結している。第３のばね部１５は、第２のアンカ部７と第２の支持部１３，１４と一体で形成される。第３のばね部１５は、第２の支持部１３，１４に比べて十分に狭い幅寸法で形成され、弾性変形可能な部分となっている。一方、第２の支持部１３，１４の剛性は高くなっている。
In addition, as shown in FIG. 7, the pair of
図７に示すように第２の支持部１３，１４には第２のアンカ部７，７よりも右方（Ｘ２）に第２の脚部１３ａ，１４ａが設けられている。第２の脚部１３ａ，１４ａは可動部２の高さ方向への変位を抑制する機能を備える。
As shown in FIG. 7, the
図７に示すように、可動部２のＹ２側に位置する第２の支持部１４は、第２のアンカ部７の外側を通って左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に直線状（帯状）に延出している。
As shown in FIG. 7, the
また、可動部２のＹ１側に位置する第２の支持部１３は、第２のアンカ部７と可動部２との間を通るように折れ曲がりながら左右方向に延びて形成されている。
The
可動部２のＹ１側及びＹ２側の夫々に形成された第１の支持部３，４と第２の支持部１３，１４は、第１のアンカ部６及び第２のアンカ部７が介在する領域を除き、微小隙間を介して相対向した状態で左右方向に延びている。
The
可動部２のＹ１側に配置された第１の支持部３及び第２の支持部１３と、可動部２のＹ２側に配置された第１の支持部４及び第２の支持部１４とは互いに、可動部２（シリコン基板）の中心（重心）Ｏを中心軸として１８０度回転させた形態と同じとなっている。このため図７に示すように、第１の支持部３は、第２の支持部１４と可動部２の中心Ｏを中心軸として１８０度回転させた形態と同じとなっており、また、第１の支持部４は、第２の支持部１３と可動部２の中心Ｏを中心軸として１８０度回転させた形態と同じとなっている。
The
図７に示すように一対の第２の支持部１３，１４は、可動部２のＹ１側及びＹ２側の各側方にて左右方向に延在し、さらに可動部２の左側方（Ｘ１）にて前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に延びる第２の連結部１６（支持部の一部）に連結されて一体化している。
As shown in FIG. 7, the pair of
また図７に示すように一対の第２の支持部１３，１４は夫々、可動部２と第４のばね部１７，１７を介して連結されている。第４のばね部１７の形態は第２のばね部９と同様である。第４のばね部１７，１７は、可動部２のＹ１側面のＸ１側、及びＹ２側面のＸ１側に夫々設けられている。
Further, as shown in FIG. 7, the pair of
このように第２の支持部１３，１４は、可動部２と第２のアンカ部７とにばね部１５，１７を介して連結されている。ばね部１５，１７は捩れ変形可能とされており、これにより第２の支持部１３，１４を高さ方向に回動させることが可能となっている。
Thus, the
図７に示すように、第１のアンカ部６と第２のアンカ部７との間には左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に間隔を空けて前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に延びる隙間が形成され、この隙間内に、第１の支持部３と第２の支持部４との間を連結する連結ばね２１が設けられている。
As shown in FIG. 7, a gap extending in the front-rear direction (Y1-Y2) is formed between the
図７に示すように、連結ばね２１は、可動部２の中心（重心）Ｏを通る前後方向（Ｙ１−Ｙ２）の線上に位置している。また、図７に示すように連結ばね２１と第１のばね部８との間の左右方向（Ｘ１−Ｘ２）の距離、及び連結ばね２１と第３のばね部１５との間の左右方向（Ｘ１−Ｘ２）の距離は同じとなっている。
As shown in FIG. 7, the connecting
第１のアンカ部６及び第２のアンカ部７は、図９に示す固定部（支持基板）３９に固定支持される。この固定部３９は例えばシリコン基板であり、各アンカ部６、７と固定部３９との間には図示しない酸化絶縁層（ＳｉＯ２層）が介在している。固定部３９、酸化絶縁層、及び図１に示す可動部２、支持部３，４，１３，１４、アンカ部６，７及び各ばねを構成する機能層（シリコン基板）は、例えばＳＯＩ基板である。
The
図７に示す可動部２、各支持部３，４，１３，１４及び各アンカ部６，７は夫々分離して形成されている。このうち、各アンカ部６，７と固定部３９との間には上記した酸化絶縁層が介在し、各アンカ部６，７が固定部３９に固定支持された状態になっているが、可動部２及び各支持部３，４，１３，１４と、固定部３９との間には酸化絶縁層は存在せず、可動部２及び各支持部３，４，１３，１４と固定部３９との間は空間となっている。
The
図９に示すように、物理量センサＳ２には、可動部２と高さ方向にて離れた一方に固定部３９と他方に対向部４４が設けられる。対向部４４の表面４４ａには固定電極４５が設けられる。固定電極４５と可動部２とは高さ方向（Ｚ）にて相対向している。可動部２と固定電極４５とでＺ方向検知部を構成している。
As shown in FIG. 9, the physical quantity sensor S <b> 2 is provided with a fixed
対向部４４は例えばシリコン基板であり、固定電極４５は、対向部４４の表面４４ａに絶縁層を介して導電性金属材料をスパッタしまたはメッキすることで形成されている。
The facing
また、可動部２の表面（下面）２ａには、固定電極４１に対面する可動電極（図示しない）が絶縁層を介してスパッタやメッキ工程で形成されている。あるいは、可動部２が、低抵抗シリコン基板などの導電性材料で形成されている場合には、可動部２それ自体を可動電極として使用することが可能である。
A movable electrode (not shown) facing the fixed
図７に示すように可動部２には、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に向けて梁部２４が設けられている。梁部２４は、可動部２の中心Ｏを通る帯状で形成される。また梁部２４の左右方向（Ｘ１−Ｘ２）の外側には、梁部２４よりも前後方向（Ｙ１−Ｙ２）の幅寸法が大きい錘部３２ａ，３２ｂが梁部２４と一体となって形成されている。
As shown in FIG. 7, the
図７に示すように、梁部２４と錘部３２ａ，３２ｂの間にて、第２のばね部９及び第４のばね部１７と連結している。
As shown in FIG. 7, it connects with the
また図７に示すように可動部２には、梁部２４の前後方向（Ｙ１−Ｙ２）の両側にＸ方向の検出部９１，９２が形成されている。また、錘部３２ａ，３２ｂの前後方向（Ｙ１−Ｙ２）の両側にそれぞれ、検査部５３〜５６が形成されている。
Further, as shown in FIG. 7,
図７に示すように検出部９１，９２は、複数の第１の可動支持部５０と、各第１の可動支持部５０に形成された複数の櫛歯状の第１の可動電極子６０と、複数の第１の固定支持部５１と、各第１の固定支持部５１に形成された複数の櫛歯状の第１の固定電極子６２とを有してなる第１の可動電極部８０と第１の固定電極部８１とで構成される。詳しくは図２、図３を参照されたい。ただし、検出部９１，９２では、第１の可動電極部８０と第１の固定電極部８１とが図２，図３に対して逆向きとなっている。各第１の可動支持部５０は、梁部２４に一体となっている。また、第１の固定支持部５１は、アンカ部５２に固定支持されている。
As shown in FIG. 7, the
図７に示すように検査部５３〜５６は、複数の第２の可動支持部８５と、各第２の可動支持部８５に形成された複数の櫛歯状の第２の可動電極子８７と、第２の固定支持部８６と、各第２の固定支持部８６に形成された複数の櫛歯状の第２の固定電極子８８とを有してなる第２の可動電極部８２と第２の固定電極部８３とで構成される。詳しくは図５、図６を参照されたい。ただし検査部５３〜５６では、第２の可動電極部８２と第２の固定電極部８３とが図５、図６に対して逆向きになっている。各第２の固定支持部８６は、アンカ部５２に固定支持されている。
As shown in FIG. 7, the
図７に示すように、検出部９１，９２は、可動部２の左右方向（Ｘ１−Ｘ２）の中央部に設けられ、その両側に各検査部５３〜５６が設けられる。図７の実施形態では、各検査部５３〜５６が可動部２の四隅に配置されている。
As shown in FIG. 7, the
可動部２が左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に移動することで、検出部９１，９２の第１の可動電極部８０も左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に移動する。これにより第１の可動電極部８０と第１の固定電極部８１との間の静電容量が変化し、静電容量変化に基づいて左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に生じた加速度等を検出することができる。
As the
図７に示す実施形態においても図１と同様に検出部９１，９２を構成する櫛歯状電極構造と、検査部５３〜５６を構成する櫛歯状電極構造とは逆パターンとなっており、かつ、静止状態において第２の正面ギャップＦＧ２が第１の正面ギャップＦＧ１よりも狭くなっている（図３、図６参照）。
In the embodiment shown in FIG. 7 as well, the comb-like electrode structure that constitutes the
図７に示す実施形態では、可動部２が左右方向（Ｘ１−Ｘ２）のみならず高さ方向にも変位可能に支持されている。
In the embodiment shown in FIG. 7, the
物理量センサが静止状態のとき、表面全体と裏面全体が夫々、同一面上に位置しており、表面及び裏面から突出する部分がない。本実施形態の物理量センサＳ２は、外部から力（加速度等）が作用していないときに、ばね部の弾性復元力により、全ての部分の表面が同一平面となった状態を維持している。静止状態において可動部２と固定部３９（図９参照）との間の間隔は、例えば、１〜５μｍ程度である。また、可動部２と対向部４４との間の間隔は、可動部２と固定部３９との間の間隔と同程度かあるいはそれよりも狭く設定される。
When the physical quantity sensor is in a stationary state, the entire front surface and the entire back surface are located on the same surface, and there is no portion protruding from the front surface and the back surface. The physical quantity sensor S2 of the present embodiment maintains a state in which the surfaces of all the portions are in the same plane by the elastic restoring force of the spring portion when no force (acceleration or the like) is applied from the outside. The distance between the
図８は物理量センサＳ２に高さ方向への加速度が作用した際の動作状態における斜視図である。 FIG. 8 is a perspective view in an operation state when acceleration in the height direction acts on the physical quantity sensor S2.
物理量センサＳ２に外部から例えば加速度が高さ方向に与えられると、加速度は、可動部２及び各アンカ部６，７に作用する。このとき、可動部２は慣性力によって絶対空間内で留まろうとし、その結果、各アンカ部６，７に対して可動部２が加速度の作用方向と逆の方向へ相対的に移動する。
For example, when acceleration is applied to the physical quantity sensor S2 from the outside in the height direction, the acceleration acts on the
図８は、アンカ部６，７、固定部３９及び対向部４４に対して下向きの加速度が作用したときの動作を示している。このとき、可動部２は慣性力により静止状態の位置から上方向へ向けて変位すべく、第１支持部３，４及び第２支持部１３，１４が高さ方向に回動する。この回動動作時、各ばね部が捩れ変形する。
FIG. 8 shows an operation when downward acceleration is applied to the
図８に示すように、各支持部３，４，１３，１４の脚部３ａ，４ａ，１３ａ，１４ａは下方に変位し（図８には、脚部４ａ，１４ａのみが図示されている）、各脚部３ａ，４ａ，１３ａ，１４ａの先端は可動部２よりも下方に突出する。
As shown in FIG. 8, the
脚部３ａ，４ａ，１３ａ，１４ａの突出量が大きくなると、図９に示すように、可動部２が固定部３９の表面３９ａに当接するよりも先に、脚部３ａ，４ａ，１３ａ，１４ａ（図９には脚部４ａ，１４ａのみが図示されている）の先端部が対向部４４の表面（ストッパ面）４４ａに当接し、可動部２が図９の状態よりもさらに上方に変位できなくなり、可動部２の変位が抑制される。このように各脚部３ａ，４ａ，１３ａ，１４ａと対向部４４の表面（ストッパ面）４４ａとで可動部２の変位を抑制するストッパ機構が構成されている。
When the protruding amount of the
図７に示す実施形態では、可動部（錘部）２が、Ｘ１−Ｘ２方向に移動することで検出部９１，９２における櫛歯状電極構造の静電容量変化に基づき物理量の変化を検出できる。また櫛歯状電極構造が逆パターンとされた検査部５３〜５６を有しているため、自己診断にて感度及びダイナミックレンジの検査を適切に行うことができる。
In the embodiment shown in FIG. 7, the change in the physical quantity can be detected based on the change in the capacitance of the comb-like electrode structure in the
また図７に示す実施形態では、高さ方向（Ｚ）に変位する可動部２と、対向部４４に設けられた固定電極４５との間の静電容量変化により、高さ方向に生じた加速度等の物理量を検出することが可能となっている。
Further, in the embodiment shown in FIG. 7, the acceleration generated in the height direction due to the capacitance change between the
本実施形態では、検出部と検査部との配置について特に限定するものではない。ただし、検出部の領域の面積（検出部が複数に分離されている場合は、各検出部の面積の総和）が、検査部の領域の面積（検査部が複数に分離されている場合は、各検査部の面積の総和）よりも広くされる。 In the present embodiment, the arrangement of the detection unit and the inspection unit is not particularly limited. However, the area of the region of the detection unit (when the detection unit is separated into a plurality of areas, the sum of the areas of each detection unit) is the area of the region of the inspection unit (when the inspection unit is divided into a plurality of areas, The sum of the areas of each inspection section).
また可動部の中央部に検出部を配置し、その両側に検査部を配置することで、検出部と検査部とを可動部内にてバランスよく配置でき、自己診断時に感度やダイナミックレンジの検査を精度よく行うことができる。 In addition, by placing the detection unit in the center of the movable unit and the inspection units on both sides of the detection unit, the detection unit and the inspection unit can be arranged in a well-balanced manner within the movable unit. It can be performed with high accuracy.
本実施形態における物理量センサは、加速度センサ、角速度センサ、衝撃センサ等、物理量センサ全般に適用可能である。また図７に示す２軸検出が可能な物理量センサでは、例えば、Ｔｉｒｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（タイヤ空気圧監視システム）における加速度センサとして用いることができる。 The physical quantity sensor in this embodiment is applicable to all physical quantity sensors such as an acceleration sensor, an angular velocity sensor, and an impact sensor. In addition, the physical quantity sensor capable of two-axis detection shown in FIG. 7 can be used as an acceleration sensor in a Tire Pressure Monitoring System (tire pressure monitoring system), for example.
図７に示す物理量センサＳ２を用いて以下の実験を行った。
以下、静止状態における図３、図６の寸法について説明する。
実験では、第１の正面ギャップＦＧ１を５．５μｍ、第２の正面ギャップＦＧ２を４．５μｍに固定した。このように第２の正面ギャップＦＧ２を第１の正面ギャップＦＧ１よりも小さく設定した。また第２の背面ギャップＢＧ２を６．８μｍに固定した。
The following experiment was conducted using the physical quantity sensor S2 shown in FIG.
Hereinafter, the dimensions of FIGS. 3 and 6 in a stationary state will be described.
In the experiment, the first front gap FG1 was fixed to 5.5 μm, and the second front gap FG2 was fixed to 4.5 μm. In this way, the second front gap FG2 is set smaller than the first front gap FG1. The second back gap BG2 was fixed at 6.8 μm.
また、各櫛歯状電極子の幅寸法Ｔ３を、１．２５μｍとし、電極子間の間隔Ｔ４を、１．０μｍにし、検出部における電極子の長さ寸法Ｌ１を、９．０μｍとし、検査部における電極子の長さ寸法Ｌ２を７．５μｍとした。また検出部における重なり幅Ｔ１を３．５μｍとし、検査部における重なり幅Ｔ２を３．５μｍとした。各寸法がどの部分を指しているかについては図３，図６を参照されたい。 Further, the width dimension T3 of each comb-shaped electrode element is set to 1.25 μm, the interval T4 between the electrode elements is set to 1.0 μm, and the length dimension L1 of the electrode element in the detection unit is set to 9.0 μm. The length L2 of the electrode in the part was 7.5 μm. In addition, the overlap width T1 in the detection unit was set to 3.5 μm, and the overlap width T2 in the inspection unit was set to 3.5 μm. Refer to FIG. 3 and FIG. 6 for which part each dimension indicates.
実験では、検出部の第１の背面ギャップＢＧ１の寸法を４μｍ〜１０μｍまで１μｍ刻みで変化させて加速度と容量値Ｃ０との関係について求めた。なお実験における加速度とは静電力を指す。 In the experiment, the dimension of the first back gap BG1 of the detection unit was changed from 4 μm to 10 μm in 1 μm increments, and the relationship between the acceleration and the capacitance value C0 was obtained. The acceleration in the experiment refers to electrostatic force.
実験では、検出部の第１の固定電極部に図１５に示すパルス電圧（低電圧値（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｌｏｗ）を０Ｖに設定）を印加して検出部を構成する櫛歯状電極部が引っ張られる方向での容量値Ｃ０を求めた。図１５のパルス電圧の高電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｈｉｇｈ）と定電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｌｏｗ）とを繰り返し、その間のチャージ（図１６に示す容量値Ｃ０の測定の概要図を参照）の移動（Ｑ）から静電容量（Ｃ＝Ｑ／Ｖ）を求めた。 In the experiment, the pulse voltage shown in FIG. 15 (low voltage value (Voltage Low) is set to 0V) is applied to the first fixed electrode portion of the detection portion, and the comb-shaped electrode portion constituting the detection portion is pulled. The capacitance value C0 was obtained. The high voltage (Voltage High) and the constant voltage (Voltage Low) of the pulse voltage in FIG. 15 are repeated, and the charge (see the schematic diagram of the measurement of the capacitance value C0 shown in FIG. 16) between them (Q) to electrostatic The capacity (C = Q / V) was determined.
また検査部の第２の固定電極部に図１５に示すパルス電圧（低電圧値（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｌｏｗ）を０Ｖに設定）を印加して検出部を構成する櫛歯状電極部が離れる方向での容量値Ｃ０を求めた。 In addition, the pulse voltage (low voltage value (Voltage Low) is set to 0 V) shown in FIG. 15 is applied to the second fixed electrode portion of the inspection portion, and the capacitance in the direction in which the comb-like electrode portions constituting the detection portion are separated. The value C0 was determined.
図１０に示すプラス（＋）の加速度とは、検出部における櫛歯状電極部間が引っ張られる方向であり、マイナス（−）の加速度とは、検出部における櫛歯状電極部間が引き離される方向である。 The positive (+) acceleration shown in FIG. 10 is a direction in which the comb-shaped electrode portions in the detection unit are pulled, and the negative (−) acceleration is a separation between the comb-shaped electrode units in the detection unit. Direction.
図１０に示すようにマイナスの加速度が作用した状態では、第１の背面ギャップＢＧ１が小さいほど容量値が規定の範囲から外れ、加速度に対する容量値のリニアリティが悪化した。 As shown in FIG. 10, in a state where negative acceleration is applied, the capacitance value deviates from the specified range as the first back gap BG1 is small, and the linearity of the capacitance value with respect to acceleration is deteriorated.
これは、第１の背面ギャップＢＧ１を小さくすればするほど、図４（ｂ）に示すように、櫛歯状電極部が引き離される方向では、第１の背面ギャップＢＧ１にて生じる容量成分の影響が大きくなるためであると考えられる。 This is because, as the first back gap BG1 is made smaller, as shown in FIG. 4B, in the direction in which the comb-shaped electrode portion is separated, the influence of the capacitance component generated in the first back gap BG1. This is thought to be due to an increase in.
続いて固定電極部にバイアス電圧（パルス電圧の低電圧値（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｌｏｗ＝１Ｖに設定）に相当）を印加しながら容量測定することで可動部を適当な力で移動させたときの容量変化Ｃ１を測定した。図１７に示す容量変化Ｃ１測定の概要図も参照されたい。 Subsequently, the capacitance change C1 when the movable portion is moved with an appropriate force by measuring the capacitance while applying a bias voltage (corresponding to a low voltage value of the pulse voltage (Voltage Low = 1V)) to the fixed electrode portion. Was measured. See also the schematic diagram of capacitance change C1 measurement shown in FIG.
そして容量値Ｃ０及び容量変化Ｃ１から感度ΔＣを求めた。その実験結果が図１１に示されている。 And sensitivity (DELTA) C was calculated | required from the capacitance value C0 and the capacitance change C1. The experimental results are shown in FIG.
図１１に示す実験結果から、−１５０Ｇ／＋１５０Ｇ感度比を求めたのが図１２である。感度比は１に近いほどよい。図１２に示す実験結果から、第１の背面ギャップＢＧ１を第１の正面ギャップＦＧ１よりも広くすることが好ましいとわかった。これにより感度を低下させることなくダイナミックレンジを広くとることができる。 FIG. 12 shows the -150G / + 150G sensitivity ratio obtained from the experimental results shown in FIG. The closer the sensitivity ratio is to 1, the better. From the experimental results shown in FIG. 12, it was found that it is preferable to make the first back gap BG1 wider than the first front gap FG1. As a result, the dynamic range can be widened without reducing the sensitivity.
また図１２の実験結果から第１の背面ギャップＢＧ１／第１の正面ギャップＦＧ１を１．２以上に設定した。 Further, from the experimental results of FIG. 12, the first back gap BG1 / first front gap FG1 was set to 1.2 or more.
続いて、図７に示す物理量センサＳ２を用いて以下の実験を行った。
以下、静止状態における図３、図６の寸法について説明する。
実験では、第１の正面ギャップＦＧ１を５．５μｍ、第１の背面ギャップＢＧ１を６．８μｍ、第２の背面ギャップＢＧ２を６．８μｍに固定した。
Subsequently, the following experiment was performed using the physical quantity sensor S2 shown in FIG.
Hereinafter, the dimensions of FIGS. 3 and 6 in a stationary state will be described.
In the experiment, the first front gap FG1 was fixed to 5.5 μm, the first back gap BG1 was fixed to 6.8 μm, and the second back gap BG2 was fixed to 6.8 μm.
また、各櫛歯状電極子の幅寸法Ｔ３を、１．２５μｍとし、電極子間の間隔Ｔ４を、１．０μｍにし、検出部における電極子の長さ寸法Ｌ１を、９．０μｍとし、検査部における電極子の長さ寸法Ｌ２を７．５μｍとした。また検出部における重なり幅Ｔ１を３．５μｍとし、検査部における重なり幅Ｔ２を３．５μｍとした。 Further, the width dimension T3 of each comb-shaped electrode element is set to 1.25 μm, the interval T4 between the electrode elements is set to 1.0 μm, and the length dimension L1 of the electrode element in the detection unit is set to 9.0 μm. The length L2 of the electrode in the part was 7.5 μm. In addition, the overlap width T1 in the detection unit was set to 3.5 μm, and the overlap width T2 in the inspection unit was set to 3.5 μm.
実験では、検査部の第２の正面ギャップＦＧ２の寸法を３μｍ〜８μｍまで１μｍ刻みで変化させてバイアス値（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｌｏｗ）と容量値Ｃとの関係について測定した。バイアス値を変化させたときの容量値は、「容量値Ｃ」と表記する。 In the experiment, the relationship between the bias value (Voltage Low) and the capacitance value C was measured by changing the size of the second front gap FG2 of the inspection unit in increments of 1 μm from 3 μm to 8 μm. The capacitance value when the bias value is changed is expressed as “capacitance value C”.
図１３に示すように、第２の正面ギャップＦＧ２を小さくすればするほどストッパの利きはじめるバイアス値を小さくできる。ストッパが利いている状態とは、バイアス値を上げても容量値Ｃが変化しない状態をいう。 As shown in FIG. 13, the smaller the second front gap FG2, the smaller the bias value at which the stopper starts to work. The state where the stopper works is a state where the capacitance value C does not change even if the bias value is increased.
図１４は、横軸を第２の正面ギャップＦＧ２／第２の背面ギャップＢＧ２とし縦軸をストッパが利きはじめるバイアス値とした関係を示す。図１４に示すように、第２の背面ギャップＢＧ２を第２の正面ギャップＦＧ２よりも大きくすれば、バイアス値を適切に低減できることがわかった。これは、第２の背面ギャップＢＧ２を第２の正面ギャップＦＧ２よりも大きくすることで第２の背面ギャップＢＧ２の位置にて生じる容量成分影響を低減させることができるためであると考えられる。 FIG. 14 shows a relationship in which the horizontal axis is the second front gap FG2 / second back gap BG2, and the vertical axis is the bias value at which the stopper starts to work. As shown in FIG. 14, it was found that the bias value can be appropriately reduced by making the second back gap BG2 larger than the second front gap FG2. This is considered to be because the influence of the capacitance component generated at the position of the second back gap BG2 can be reduced by making the second back gap BG2 larger than the second front gap FG2.
ＢＧ１ 第１の背面ギャップ
ＢＧ２ 第２の背面ギャップ
ＦＧ１ 第１の正面ギャップ
ＦＧ２ 第２の正面ギャップ
Ｓ１、Ｓ２ 物理量センサ
Ｔ１、Ｔ２ 重なり幅
２、２２ 可動部
３、４、１３、１４ 支持部
３ａ、４ａ、１３ａ、１４ａ 脚部
６、７、２６、２７ アンカ部
８、９、１５、１７、４０〜４３ばね部
２１ 連結ばね
２４ 梁部
３３、９１、９２ 検出部
３４、５３〜５６ 検査部
５０ 第１の可動支持部
５１ 第１の固定支持部
６０ 第１の可動電極子
６２ 第１の固定電極子
６６、８９ 組
８０ 第１の可動電極部
８１ 第１の固定電極部
８２ 第２の可動電極部
８３ 第２の固定電極部
８５ 第２の可動支持部
８６ 第２の固定支持部
８７ 第２の可動電極子
８８ 第２の固定電極子
BG1 1st back gap BG2 2nd back gap FG1 1st front gap FG2 2nd front gap S1, S2 Physical quantity sensor T1,
Claims (7)
水平面内にて直交する２方向を第１の方向と第２の方向としたとき、前記第１の方向が前記可動電極部の移動方向であり、
前記可動電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され前記第２の方向に延出して形成された複数本の可動支持部と、前記第１の方向に向けて各可動支持部の側部から延出し、各可動支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の可動電極子と、を有し、
前記固定電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され基端側から先端側への延出方向が前記可動支持部とは逆方向である複数本の固定支持部と、各固定支持部の側部から前記可動電極子の延出方向とは逆方向に延出し、各固定支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の固定電極子と、を有し、
複数本の前記可動支持部と複数本の前記固定支持部とが前記第１の方向に間隔を空けて交互に配列されており、隣り合う前記可動支持部と前記固定支持部とが組にされて、各組の前記可動支持部と前記固定支持部との間にて複数本の前記可動電極子と複数本の前記固定電極子とが前記第２の方向に間隔を空けて交互に配列されており、
前記検出部では、前記可動支持部は第１の可動支持部、前記可動電極子は第１の可動電極子、前記固定支持部は第１の固定支持部、及び前記固定電極子は第１の固定電極子とされ、前記検査部では、前記可動支持部は第２の可動支持部、前記可動電極子は第２の可動電極子、前記固定支持部は第２の固定支持部、及び前記固定電極子は第２の固定電極子とされており、
前記組とされた前記第１の可動電極子の先端と前記第１の固定支持部との間の前記第１の方向への間隔が第１の正面ギャップＦＧ１とされ、前記組とされた前記第２の可動電極子の先端と前記第２の固定支持部との間の前記第１の方向への間隔が第２の正面ギャップＦＧ２とされており、
静止状態から前記可動電極部が移動して、前記第１の正面ギャップＦＧ１が静止状態よりも狭まるとき前記第２の正面ギャップＦＧ２が静止状態よりも広がり、前記第１の正面ギャップＦＧ１が静止状態よりも広がるとき前記第２の正面ギャップＦＧ２が静止状態よりも狭まるように、前記第１の可動電極子の前記第１の可動支持部からの延出方向と、前記第２の可動電極子の前記第２の可動支持部からの延出方向とが逆方向とされ、かつ前記第１の固定電極子の前記第１の固定支持部からの延出方向と、前記第２の固定電極子の前記第１の固定支持部からの延出方向とが逆方向とされており、
前記検出部の領域は、前記検査部の領域よりも広く形成されており、
前記静止状態において、前記第２の正面ギャップＦＧ２は、前記第１の正面ギャップＦＧ１よりも小さいことを特徴とする物理量センサ。 A detection unit and an inspection unit, wherein the detection unit and the inspection unit are each a comb-like electrode structure having a movable electrode unit and a fixed electrode unit;
When the two directions orthogonal to each other in the horizontal plane are defined as the first direction and the second direction, the first direction is the moving direction of the movable electrode part,
The movable electrode portion includes a plurality of movable support portions that are arranged with an interval in the first direction and extend in the second direction, and each movable support portion toward the first direction. A plurality of movable electrode elements extending from the side portions of the movable support portions and spaced from each other in the second direction at each movable support portion,
The fixed electrode portion is arranged with a gap in the first direction, and a plurality of fixed support portions whose extending direction from the proximal end side to the distal end side is opposite to the movable support portion; A plurality of fixed electrode elements extending in a direction opposite to the extending direction of the movable electrode element from a side part of the support part, and arranged at intervals in the second direction at each fixed support part; Have
A plurality of the movable support portions and a plurality of the fixed support portions are alternately arranged at intervals in the first direction, and the adjacent movable support portions and the fixed support portions are paired. Then, a plurality of the movable electrode elements and a plurality of the fixed electrode elements are alternately arranged in the second direction with an interval between each set of the movable support part and the fixed support part. And
In the detection unit, the movable support unit is a first movable support unit, the movable electrode unit is a first movable electrode unit, the fixed support unit is a first fixed support unit, and the fixed electrode unit is a first movable electrode unit. In the inspection unit, the movable support unit is a second movable support unit, the movable electrode unit is a second movable electrode unit, the fixed support unit is a second fixed support unit, and the fixed electrode unit. The electrode is a second fixed electrode,
An interval in the first direction between the tip of the first movable electrode element and the first fixed support portion is set as a first front gap FG1, and the set. The distance between the tip of the second movable electrode element and the second fixed support portion in the first direction is a second front gap FG2.
When the movable electrode part moves from the stationary state and the first front gap FG1 becomes narrower than the stationary state, the second front gap FG2 widens more than the stationary state, and the first front gap FG1 remains stationary. Extending direction of the first movable electrode element from the first movable support portion and the second movable electrode element so that the second front gap FG2 becomes narrower than the stationary state when the second front gap FG2 becomes wider. The extending direction from the second movable support part is opposite to the extending direction, and the extending direction of the first fixed electrode element from the first fixed support part and the second fixed electrode element The extending direction from the first fixed support portion is the opposite direction,
The region of the detection unit is formed wider than the region of the inspection unit,
In the stationary state, the second front gap FG2 is smaller than the first front gap FG1.
前記可動部は、ばねにより前記第１の方向に移動可能に支持されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物理量センサ。 The first movable electrode part constituting the detection part and the second movable electrode part constituting the inspection part are a part of the movable part,
The physical quantity sensor according to claim 1, wherein the movable portion is supported by a spring so as to be movable in the first direction.
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