JP2014173917A - センサー、電子機器、および移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】センサーデバイスとベース基板との接合の水平度のばらつきを抑制し、測定精度を高めることが可能なセンサーを提供する。
【解決手段】本発明に係るセンサー80は、基板としてのベース基板81と、ベース基板81の一面である上面81aに設けられている台座87、88と、台座87、88に載置され、ベース基板81と間隙を有し配置されているセンサーデバイス1と、を含み、センサーデバイス1は、ベース基板81とセンサーデバイス1との間隙に配設されている接合部材としての樹脂接着剤86によってベース基板81に接続されている。
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係るセンサー80は、基板としてのベース基板81と、ベース基板81の一面である上面81aに設けられている台座87、88と、台座87、88に載置され、ベース基板81と間隙を有し配置されているセンサーデバイス1と、を含み、センサーデバイス1は、ベース基板81とセンサーデバイス1との間隙に配設されている接合部材としての樹脂接着剤86によってベース基板81に接続されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、センサー、そのセンサーを用いた電子機器、および移動体に関する。
従来、小型、高精度が要求されるセンサー、例えば角速度センサー、加速度センサーなどとして、角速度、あるいは加速度の測定が可能なセンサー素子を、基板や基板上の導体パターンに導電性接着剤などの接着部材によって接合された構成が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
近年、センサーの小型、高精度化に伴い、センサーの取り付け位置のばらつきを減少させる必要が高まってきており、センサー素子と基板や基板上の導体パターンとの水平度を向上させることが必要となっている。しかしながら、前述の背景技術の構成では、センサー素子と基板や基板上の導体パターンとが接着部材を介して接合されているため、接着部材の厚みのばらつきによって、センサー素子と、基板や基板上の導体パターンとの水平度がばらついてしまうという課題を有していた。
本発明は、上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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例に係るセンサーは、基板と、前記基板の一面に設けられている台座と、前記台座に載置され、前記基板と間隙を有して配置されているセンサーデバイスと、前記基板と前記センサーデバイスとを接合する接合部材と、を含み、前記接合部材は、前記台座および前記センサーデバイスの当接部分を除いて配設されていることを特徴とする。
本適用例によれば、センサーデバイスと基板との接合が、センサーデバイスが基板の一面に設けられている台座に載置されることによって設けられた間隙に配設された接合部材(接着部材)で行われている。したがって、センサーデバイスと台座との間に接合部材が存在しないため、センサーデバイスと基板との水平度は、台座の厚みばらつきによって決定されることになる。台座は、例えば基板面に形成された金属層などをフォトリソグラフィー法を用いて形成することが可能であり、容易に高さのばらつきを抑えて形成することができる。したがって、本構成のセンサーでは、センサーデバイスと基板との水平度を安定的に、且つ容易に確保することができ、センサーの検出精度の安定性を向上させることが可能となる。
[適用例2]上記適用例に記載のセンサーにおいて、平面視で、前記センサーデバイスの輪郭の中心を通る第1軸、および前記第1軸に直交する第2軸の2軸によって分割される象限を第1象限、第2象限、第3象限、および第4象限と定義した場合に、前記台座は、少なくとも3つの象限に配置されていることが好ましい。
本適用例によれば、台座が少なくとも3つの象限に設けられているため、台座に載置する際のセンサーデバイスが傾くことなく、安定的に保持することが可能となる。
[適用例3]上記適用例に記載のセンサーにおいて、前記台座は、複数の象限に跨って設けられていることが好ましい。
本適用例によれば、台座が複数の象限に跨って設けられているため、台座に載置する際のセンサーデバイスが傾くことなく、安定的に保持することが可能となる。
[適用例4]上記適用例に記載のセンサーにおいて、前記センサーの前記輪郭は、略矩形状であり、前記台座は、平面視で、前記センサーデバイスの対向する辺に沿って、一対が延設されていることが好ましい。
本適用例によれば、台座が、平面視したセンサーデバイスの対向する辺に沿って一対が延設されているため、台座に載置する際のセンサーデバイスが傾くことなく、安定的に保持することが可能となる。
[適用例5]上記適用例に記載のセンサーにおいて、平面視でセンサーデバイスの外側にガード部が設けられていることが好ましい。
本適用例によれば、センサーデバイスの外側にガード部が設けられていることにより、接合部材がガード部の内に収まり、必要以上に外部に流出することを防止することが可能となる。
[適用例6]上記適用例に記載のセンサーにおいて、前記基板には配線が設けられ、前記台座は、前記配線の少なくとも一部を用いて設けられ、前記センサーデバイスと前記配線部との間には、絶縁部材が設けられていることが好ましい。
本適用例によれば、基板に設けられた配線の一部によって台座が構成されるため、個別に台座を設けることが不要となる。また、センサーデバイスと配線部との間に絶縁部材が設けられているため、センサーデバイスを介しての配線間の短絡を防止することができる。
[適用例7]上記適用例に記載のセンサーにおいて、前記センサーデバイスは、角速度センサー、および加速度センサーの少なくとも一方であることが好ましい。
本適用例によれば、センサーデバイスと基板との水平度を安定的に、且つ容易に確保することができるため、特にセンサーデバイスの保持姿勢の安定性を求められるセンサーである角速度センサー、および加速度センサーの少なくとも一方の検出精度の安定性を向上させることが可能となる。
[適用例8]本適用例に係る電子機器は、適用例1ないし適用例6のいずれか一例に記載のセンサーを備えていることを特徴とする。
本適用例によれば、検出精度の安定性を向上させたセンサーを用いているため、安定した性能を発揮することが可能な電子機器を提供することが可能となる。
[適用例9]本適用例に係る移動体は、適用例1ないし適用例6のいずれか一例に記載のセンサーを備えていることを特徴とする。
本適用例によれば、検出精度の安定性を向上させたセンサーを用いているため、安定した性能を発揮することが可能な移動体を提供することが可能となる。
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
<第1実施形態のセンサー>
図1〜図4を用い、本発明の第1実施形態に係るセンサーについて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るセンサーの概略を示し、(a)は(b)のP−P断面の平面図、(b)は正断面図である。図2は、センサーに用いられるセンサーデバイスの概略を示す斜視図である。図3は、図2に示すセンサーデバイスの概略を示す平面図であり、蓋部材を省略(透視)した図である。図4は、図3に示すセンサーデバイスのB−B線断面図である。なお、図2〜4では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸が図示されている。以下では、X軸に平行な方向(左右方向)を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向(上下方向)を「Z軸方向」と言う。また、以下では、説明の便宜上、図2中の紙面手前側(Z軸方向)を「上」、紙面奥側(Z軸方向)を「下」、右側(X軸方向)を「右」、左側(X軸方向)を「左」と言う。なお、本実施形態では、センサーデバイスに用いられている素子片を加速度、角速度等の物理量を測定するための物理量センサー素子として説明する。
図1〜図4を用い、本発明の第1実施形態に係るセンサーについて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るセンサーの概略を示し、(a)は(b)のP−P断面の平面図、(b)は正断面図である。図2は、センサーに用いられるセンサーデバイスの概略を示す斜視図である。図3は、図2に示すセンサーデバイスの概略を示す平面図であり、蓋部材を省略(透視)した図である。図4は、図3に示すセンサーデバイスのB−B線断面図である。なお、図2〜4では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸が図示されている。以下では、X軸に平行な方向(左右方向)を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向(上下方向)を「Z軸方向」と言う。また、以下では、説明の便宜上、図2中の紙面手前側(Z軸方向)を「上」、紙面奥側(Z軸方向)を「下」、右側(X軸方向)を「右」、左側(X軸方向)を「左」と言う。なお、本実施形態では、センサーデバイスに用いられている素子片を加速度、角速度等の物理量を測定するための物理量センサー素子として説明する。
(センサーの構成)
先ず、図1(a)、図1(b)を用いて第1実施形態におけるセンサーの構成について説明する。図1に示すセンサー80は、ベース基板81と、ベース基板81の一面としての上面81a上に設けられた台座87、88と、台座87、88上に載置されたセンサーデバイス1と、センサーデバイス1などを覆うモールド部材85とを含んでいる。
先ず、図1(a)、図1(b)を用いて第1実施形態におけるセンサーの構成について説明する。図1に示すセンサー80は、ベース基板81と、ベース基板81の一面としての上面81a上に設けられた台座87、88と、台座87、88上に載置されたセンサーデバイス1と、センサーデバイス1などを覆うモールド部材85とを含んでいる。
センサーデバイス1は、絶縁基板2と、この絶縁基板2に接合、支持された素子片3と、素子片3を覆うように設けられた蓋部材5とを有する。なお、センサーデバイス1については後述にて詳細を説明する。
台座87、88上に載置されたセンサーデバイス1は、台座87、88の厚みによって生じるベース基板81の上面81aとセンサーデバイス1の下面2bとの隙間(間隙)に配設された接合部材としての樹脂接着剤86によって、ベース基板81に接続、固定されている。即ち、センサーデバイス1と台座87、88との間には、樹脂接着剤86が配設されずにセンサーデバイス1がベース基板81に接続、固定されている。
ベース基板81は、平面視で矩形形状の板状をなし、上面81aに台座87、88が設けられている。また、ベース基板81の下面81bには、外部接続端子89が設けられている。なお、ベース基板81の形状は矩形形状に限定されるものではない。ベース基板81の構成材料としては、電気的絶縁性が確保されていれば特に限定されないが、セラミック基板、エポキシ系樹脂基板などが好ましい。本実施形態では、エポキシ系樹脂基板を用いた例で説明する。
エポキシ系樹脂基板を用いたベース基板81では、図示はしないがベース基板81の上面81aに、配線パターンが設けられており、台座87、88は、この配線パターン(配線部)の一部で構成されていてもよい。配線パターンは、例えば銅(Cu)など導電体層がフォトリソグラフィー法を用いたエッチング加工などによってパターン化された配線層である。また、セラミック基板を用いたベース基板81では、図示はしないが、前述のエポキシ系樹脂基板と同様にベース基板81の上面81aに、配線パターンが設けられており、台座87、88は、この配線パターンの一部で構成されていてもよい。セラミック基板の場合の配線パターンは、一般に、タングステン(W)、モリブデン(Mo)等の金属配線材料をセラミックス絶縁材料上にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル(Ni)、金(Au)などのめっきを施すことにより形成される。
台座87、88は、平面視(蓋部材5側から絶縁基板2に向かって見た場合)したセンサーデバイス1を構成する絶縁基板2の対向する二つの辺に沿って、一対が延設されている。換言すると、台座87、88は、平面視したセンサーデバイス1を構成する絶縁基板2の中心Qを通り、センサーデバイス1(絶縁基板2)の一辺に沿った第1軸としてのx軸、および前記x軸に直交する第2軸としてのy軸の2軸によって分割される第1象限、第2象限、第3象限、第4象限にかかるように配置されている。なお、台座87、88の厚みは、樹脂接着剤86が配設可能であれば、その厚みは問わない。このように、台座87、88を配置することにより、センサーデバイス1を台座87、88上に置いた場合、センサーデバイス1が傾くことなく安定して載置することが可能となる。なお、台座87、88は、前述のような、例えばベース基板81の上面81aに形成された金属層などに対し、フォトリソグラフィー法を用いたエッチング加工などを行うことにより形成することが可能であり、容易に高さのばらつきを抑えて形成することができる。このような台座87、88を用いてセンサーデバイス1を載置することでセンサーデバイス1とベース基板81との水平度を安定的に、且つ容易に確保することができる。
なお、台座87、88を前述の図示しない配線パターン(配線部)の一部で構成する場合には、センサーデバイス1と台座87、88としての配線パターン(配線部)との間に、図示しない絶縁部材が設けられていることが好ましい。このような構成とすることで、センサーデバイス1と配線パターン(配線部)との間に設けられた絶縁部材により、センサーデバイス1を介しての配線パターン(配線部)を構成する各配線間の短絡を防止することができる。
また、本実施形態では、矩形状のセンサーデバイス1を構成する絶縁基板2を用い、台座87、88が、前述の第1象限、第2象限、第3象限、第4象限にかかるように配置されている例で説明したがセンサーデバイス1は矩形状に限らない。この場合、平面視で、センサーデバイスの輪郭の中心を通る第1軸としてのx軸、および第1軸に直交する第2軸としてのy軸の2軸によって分割される象限を第1象限、第2象限、第3象限、および第4象限と定義する。
なお、台座87、88は、ディスペンサーを用いて樹脂を吐出させる方法、あるいは液滴吐出装置(例えばインクジェット装置)などを用いて樹脂などを吐出させる印刷方法などによっても形成することができる。
モールド部材85は、絶縁性樹脂などによる被覆部材であり、ベース基板81の上面81a、台座87、88を介してベース基板81の上面81aに接続されたセンサーデバイス1を覆っている。モールド部材85は、例えばトランスファーモールド法を用いた熱硬化性樹脂(エポキシ系樹脂など)によって形成される。なお、本例のモールド部材85は、ベース基板81の外周に沿った外周面を有する構成としているが、必ずしもベース基板81の外周に沿っていなくてもよく、被覆が必要な部材、部分が覆われることができればその形状は問わない。また、モールド部材85の上面もフラット(平面形状)でなく、凹凸がある形状であってもよい。
(センサーデバイス)
次に、センサーデバイスの構成について図2〜図4を用いて説明する。図2に示すセンサーデバイス1は、絶縁基板2と、この絶縁基板2に接合、支持された素子片3と、素子片3に電気的に接続された導体パターン4と、素子片3を覆うように設けられた蓋部材5とを有する。以下、センサーデバイス1を構成する各部を順次詳細に説明する。
次に、センサーデバイスの構成について図2〜図4を用いて説明する。図2に示すセンサーデバイス1は、絶縁基板2と、この絶縁基板2に接合、支持された素子片3と、素子片3に電気的に接続された導体パターン4と、素子片3を覆うように設けられた蓋部材5とを有する。以下、センサーデバイス1を構成する各部を順次詳細に説明する。
(絶縁基板)
先ず、図3および図4を用いて絶縁基板2について説明する。絶縁基板2は、素子片3を支持する機能を有する。この絶縁基板2は、板状をなし、その上面(一方の面)には、内部空間の一部として空洞部21が設けられている。この空洞部21は、絶縁基板2を平面視したときに、後述する素子片3の可動部33、可動電極部36、37および連結部34、35を包含するように形成されていて、内底を有する。このような空洞部21は、素子片3の可動部33、可動電極部36、37および連結部34、35が絶縁基板2に接触するのを防止する逃げ部を構成する。これにより、素子片3の可動部33の変位を許容することができる。
先ず、図3および図4を用いて絶縁基板2について説明する。絶縁基板2は、素子片3を支持する機能を有する。この絶縁基板2は、板状をなし、その上面(一方の面)には、内部空間の一部として空洞部21が設けられている。この空洞部21は、絶縁基板2を平面視したときに、後述する素子片3の可動部33、可動電極部36、37および連結部34、35を包含するように形成されていて、内底を有する。このような空洞部21は、素子片3の可動部33、可動電極部36、37および連結部34、35が絶縁基板2に接触するのを防止する逃げ部を構成する。これにより、素子片3の可動部33の変位を許容することができる。
なお、この逃げ部は、空洞部21(内底を有する凹形状)に代えて、絶縁基板2をその厚さ方向(図示z軸方向)に貫通する開口部であってもよい。また、本実施形態では、空洞部21の平面視形状は、四角形(具体的には長方形)をなしているが、これに限定されるものではない。
また、絶縁基板2の上面には、前述した空洞部21の外側に、その外周に沿って、上面から掘り込まれた窪み部22、23、24が設けられている。この窪み部22、23、24は、平面視で導体パターン4に対応した形状をなしている。具体的には、窪み部22は、後述する導体パターン4の配線41および電極44に対応した形状をなし、窪み部23は、後述する導体パターン4の配線42および電極45に対応した形状をなし、窪み部24は、後述する導体パターン4の配線43および電極46に対応した形状をなす。
また、窪み部22の電極44が設けられた部位の深さは、窪み部22の配線41が設けられた部位よりも深くなっている。同様に、窪み部23の電極45が設けられた部位の深さは、窪み部23の配線42が設けられた部位よりも深くなっている。また、窪み部24の電極46が設けられた部位の深さは、窪み部24の配線43が設けられた部位よりも深くなっている。
このように窪み部22、23、24の一部の深さを深くすることにより、センサーデバイス1の製造時において、素子片3を形成する前の基板が電極44、45、46と接合してしまうのを防止することができる。
絶縁基板2の構成材料としては、具体的には、高抵抗なシリコン材料、ガラス材料を用いるのが好ましく、特に、素子片3がシリコン材料を主材料として構成されている場合、アルカリ金属イオン(可動イオン)を含むガラス材料(例えば、パイレックス(登録商標)ガラスのような硼珪酸ガラス)を用いるのが好ましい。これにより、素子片3がシリコンを主材料として構成されている場合、絶縁基板2と素子片3とを陽極接合することができる。
また、絶縁基板2の構成材料は、素子片3の構成材料との熱膨張係数差ができるだけ小さいのが好ましく、具体的には、絶縁基板2の構成材料と素子片3の構成材料との熱膨張係数差が3ppm/℃以下であるのが好ましい。これにより、絶縁基板2と素子片3との接合時等に高温化にさらされても、絶縁基板2と素子片3との間の残留応力を低減することができる。
(素子片)
次に、図3および図4を用いて素子片3について説明する。素子片3は、固定部31、32と、可動部33と、連結部34、35と、可動電極部36、37と、固定電極部38、39とで構成されている。この固定部31、32、可動部33、連結部34、35および可動電極部36、37は、一体的に形成されている。
次に、図3および図4を用いて素子片3について説明する。素子片3は、固定部31、32と、可動部33と、連結部34、35と、可動電極部36、37と、固定電極部38、39とで構成されている。この固定部31、32、可動部33、連結部34、35および可動電極部36、37は、一体的に形成されている。
素子片3は、例えば加速度、角速度等の物理量の変化に応じて、可動部33および可動電極部36、37が、連結部34、35を弾性変形させながら、X軸方向(+X軸方向または−X軸方向)に変位する。このような変位に伴って、可動電極部36と固定電極部38との間の隙間、および可動電極部37と固定電極部39との間の隙間の大きさがそれぞれ変化する。即ち、このような変位に伴って、可動電極部36と固定電極部38との間の静電容量、および可動電極部37と固定電極部39との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。したがって、これらの静電容量に基づいて、加速度、角速度等の物理量を検出することできる。
固定部31、32は、それぞれ、前述した絶縁基板2の上面に接合されている。具体的には、固定部31は、絶縁基板2の上面の空洞部21に対して−X軸方向側(図中左側)の部分に接合され、また、固定部32は、絶縁基板2の上面の空洞部21に対して+X軸方向側(図中右側)の部分に接合されている。また、固定部31、32は、平面視したときに、それぞれ、空洞部21の外周縁を跨ぐように設けられている。
なお、固定部31、32の位置および形状等は、連結部34、35や導体パターン4等の位置および形状等に応じて決められるものであり、前述したものに限定されない。
2つの固定部31、32の間には、可動部33が設けられている。本実施形態では、可動部33は、X軸方向に延びる長手形状をなしている。なお、可動部33の形状は、素子片3を構成する各部の形状、大きさ等に応じて決められるものであり、前述したものに限定されない。
可動部33は、固定部31に対して連結部34を介して連結されるとともに、固定部32に対して連結部35を介して連結されている。より具体的には、可動部33の左側の端部が連結部34を介して固定部31に連結されるとともに、可動部33の右側の端部が連結部35を介して固定部32に連結されている。この連結部34、35は、可動部33を固定部31、32に対して変位可能に連結している。本実施形態では、連結部34、35は、図3にて矢印aで示すように、X軸方向(+X軸方向または−X軸方向)に可動部33を変位し得るように構成されている。
具体的に説明すると、連結部34は、2つの梁341、342で構成されている。そして、梁341、342は、それぞれ、Y軸方向に蛇行しながらX軸方向に延びる形状をなしている。言い換えると、梁341、342は、それぞれ、Y軸方向に複数回(本実施形態では3回)折り返された形状をなしている。なお、各梁341、342の折り返し回数は、1回または2回であってもよいし、4回以上であってもよい。
同様に、連結部35は、Y軸方向に蛇行しながらX軸方向に延びる形状をなす2つの梁351、352で構成されている。なお、連結部34、35は、可動部33を絶縁基板2に対して変位可能に支持するものであれば、前述したものに限定されず、例えば、可動部33の両端部から+Y軸方向および−Y軸方向にそれぞれ延出する1対の梁で構成されていてもよい。
このように絶縁基板2に対してX軸方向に変位可能に支持された可動部33の幅方向での一方側(+Y軸方向側)には、可動電極部36が設けられ、他方側(−Y軸方向側)には、可動電極部37が設けられている。可動電極部36は、固定電極部38に対して間隔を隔てて対向する。また、可動電極部37は、固定電極部39に対して間隔を隔てて対向する。
可動電極部36は、可動部33から+Y軸方向に突出し、櫛歯状をなすように並ぶ複数の可動電極指361〜365を備えている。この可動電極指361、362、363、364、365は、−X軸方向側から+X軸方向側へ、この順に並んでいる。同様に、可動電極部37は、可動部33から−Y軸方向に突出し、櫛歯状をなすように並ぶ複数の可動電極指371〜375を備える。この可動電極指371、372、373、374、375は、−X軸方向側から+X軸方向側へ、この順に並んでいる。
このように複数の可動電極指361〜365および複数の可動電極指371〜375は、それぞれ、可動部33の変位する方向(すなわちY軸方向)に並んで設けられている。これにより、後述する固定電極指382、384、386、388と可動電極部36との間の静電容量、および、固定電極指381、383、385、387と可動電極部36との静電容量を可動部33の変位に応じて効率的に変化させることができる。同様に、後述する固定電極指392、394、396、398と可動電極部37との間の静電容量、および、固定電極指391、393、395、397と可動電極部37との静電容量を可動部33の変位に応じて効率的に変化させることができる。そのため、センサーデバイス1を物理量センサー装置として用いた場合に検出精度を優れたものとすることができる。
固定電極部38は、前述した可動電極部36の複数の可動電極指361〜365に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並ぶ複数の固定電極指381〜388を備える。このような複数の固定電極指381〜388の可動部33とは反対側の端部は、それぞれ、絶縁基板2の上面の空洞部21に対して+Y軸方向側の部分に接合されている。そして、各固定電極指381〜388は、その固定された側の端を固定端とし、自由端が−Y軸方向へ延びている。
この固定電極指381〜388は、−X軸方向側から+X軸方向側へ、この順に並んでいる。そして、固定電極指381、382は、対をなし、前述した可動電極指361、362の間に、固定電極指383、384は、対をなし、可動電極指362、363の間に、固定電極指385、386は、対をなし、可動電極指363、364の間に、固定電極指387、388は、対をなし、可動電極指364、365の間に臨むように設けられている。
ここで、固定電極指382、384、386、388は、それぞれ、第1固定電極指であり、固定電極指381、383、385、387は、それぞれ、絶縁基板2上で当該第1固定電極指に対して空隙(間隙)を介して離間した第2固定電極指である。このように、複数の固定電極指381〜388は、交互に並ぶ複数の第1固定電極指および複数の第2固定電極指で構成されている。言い換えれば、可動電極指の一方の側に第1固定電極指が配置され、他方の側に第2固定電極指が配置されている。
第1固定電極指382、384、386、388と第2固定電極指381、383、385、387とは、絶縁基板2上で互いに分離している。言い換えると、第1固定電極指382、384、386、388、第2固定電極指381、383、385、387は、絶縁基板2上において、互いに連結されておらず、島状に孤立している。これにより、第1固定電極指382、384、386、388と第2固定電極指381、383、385、387とを電気的に絶縁することができる。そのため、第1固定電極指382、384、386、388と可動電極部36との間の静電容量、および、第2固定電極指381、383、385、387と可動電極部36との間の静電容量を別々に測定し、それらの測定結果に基づいて、高精度に物理量を検出することができる。
本実施形態では、固定電極指381〜388が絶縁基板2上で互いに分離している。言い換えると、固定電極指381〜388は、それぞれ、絶縁基板2上において、互いに連結されておらず、島状に孤立している。これにより、固定電極指381〜388のY軸方向での長さを揃えることができる。そのため、各固定電極指381〜388と絶縁基板2との各接合部の十分な接合強度を得るのに必要な面積を確保しつつ、固定電極指381〜388の小型化を図ることができる。そのため、センサーデバイス1の耐衝撃性を優れたものとしつつ、センサーデバイス1の小型化を図ることができる。
同様に、固定電極部39は、前述した可動電極部37の複数の可動電極指371〜375に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並ぶ複数の固定電極指391〜398を備える。このような複数の固定電極指391〜398の可動部33とは反対側の端部は、それぞれ、絶縁基板2の上面の空洞部21に対して−Y軸方向側の部分に接合されている。そして、各固定電極指391〜398は、その固定された側の端を固定端とし、自由端が+Y軸方向へ延びている。
この固定電極指391、392、393、394、395、396、397、398は、−X軸方向側から+X軸方向側へ、この順に並んでいる。そして、固定電極指391、392は、対をなし、前述した可動電極指371、372の間に、固定電極指393、394は、対をなし、可動電極指372、373の間に、固定電極指395、396は、対をなし、可動電極指373、374の間に、固定電極指397、398は、対をなし、可動電極指374、375の間に臨むように設けられている。
ここで、固定電極指392、394、396、398は、それぞれ、第1固定電極指であり、固定電極指391、393、395、397は、それぞれ、絶縁基板2上で当該第1固定電極指に対して空隙(間隙)を介して離間した第2固定電極指である。このように、複数の固定電極指391〜398は、交互に並ぶ複数の第1固定電極指および複数の第2固定電極指で構成されている。言い換えれば、可動電極指の一方の側に第1固定電極指が配置され、他方の側に第2固定電極指が配置されている。
第1固定電極指392、394、396、398と第2固定電極指391、393、395、397とは、前述した固定電極部38と同様、絶縁基板2上で互いに分離している。これにより、第1固定電極指392、394、396、398と可動電極部37との間の静電容量、および、第2固定電極指391、393、395、397と可動電極部37との間の静電容量を別々に測定し、それらの測定結果に基づいて、高精度に物理量を検出することができる。
本実施形態では、複数の固定電極指391〜398は、前述した固定電極部38と同様、絶縁基板2上で互いに分離している。これにより、各固定電極指391〜398と絶縁基板2との各接合部の面積を十分なものとしつつ、固定電極指391〜398の小型化を図ることができる。そのため、センサーデバイス1の耐衝撃性を優れたものとしつつ、センサーデバイス1の小型化を図ることができる。
素子片3(即ち、固定部31、32、可動部33、連結部34、35、複数の固定電極指381〜388、391〜398および複数の可動電極指361〜365、371〜375)は、後述する1つの基板をエッチングすることにより形成されたものである。
これにより、固定部31、32、可動部33、連結部34、35、複数の固定電極指381〜388、391〜398および複数の可動電極指361〜365、371〜375の厚さを厚くすることができる。また、これらの厚さを簡単且つ高精度に揃えることができる。このようなことから、センサーデバイス1の高感度化を図ることができるとともに、センサーデバイス1の耐衝撃性を向上させることができる。
また、素子片3の構成材料としては、前述したような静電容量の変化に基づく物理量の検出が可能であれば特に限定されないが、半導体が好ましく、具体的には、例えば、単結晶シリコン、ポリシリコン等のシリコン材料を用いるのが好ましい。すなわち、固定部31、32、可動部33、連結部34、35、複数の固定電極指381〜388、391〜398および複数の可動電極指361〜365、371〜375は、それぞれ、シリコンを主材料として構成されているのが好ましい。
シリコンはエッチングにより高精度に加工することができる。そのため、シリコンを主材料として素子片3を構成することにより、素子片3の寸法精度を優れたものとし、その結果、物理量センサー装置であるセンサーデバイス1の高感度化を図ることができる。また、シリコンは疲労が少ないため、センサーデバイス1の耐久性を向上させることもできる。また、素子片3を構成するシリコン材料には、リン、ボロン等の不純物がドープされているのが好ましい。これにより、素子片3の導電性を優れたものとすることができる。
また、素子片3は、前述したように、絶縁基板2の上面に固定部31、32および固定電極部38、39が接合されることにより、絶縁基板2に支持されている。本実施形態では、図示しない絶縁膜を介して絶縁基板2と素子片3とが接合されている。
素子片3(具体的には、前述した固定部31、32および各固定電極指381〜388、391〜398)と絶縁基板2との接合方法は、特に限定されないが、陽極接合法を用いるのが好ましい。これにより、固定部31、32および固定電極部38、39(各固定電極指381〜388、391〜398)を絶縁基板2に強固に接合することができる。そのため、センサーデバイス1の耐衝撃性を向上させることができる。また、固定部31、32および固定電極部38、39(各固定電極指381〜388、391〜398)を絶縁基板2の所望の位置に高精度に接合することができる。そのため、物理量センサー装置であるセンサーデバイス1の高感度化を図ることができる。この場合、前述したようにシリコンを主材料として素子片3を構成し、かつ、アルカリ金属イオンを含むガラス材料で絶縁基板2を構成する。
(導体パターン)
導体パターン4は、前述した絶縁基板2の上面(固定電極部38、39側の面)上に設けられている。この導体パターン4は、配線41、42、43と、電極44、45、46とで構成されている。
導体パターン4は、前述した絶縁基板2の上面(固定電極部38、39側の面)上に設けられている。この導体パターン4は、配線41、42、43と、電極44、45、46とで構成されている。
配線41は、前述した絶縁基板2の空洞部21の外側に設けられ、空洞部21の外周に沿うように形成されている。そして、配線41の一端部は、絶縁基板2の上面の外周部(絶縁基板2上の蓋部材5の外側の部分)上において、電極44に接続されている。配線41は、前述した素子片3の第1固定電極指である各固定電極指382、384、386、388および各固定電極指392、394、396、398に電気的に接続されている。ここで、配線41は、各第1固定電極指に電気的に接続された第1配線である。
また、配線42は、前述した配線41の内側、かつ、前述した絶縁基板2の空洞部21の外側でその外周縁に沿って設けられている。そして、配線42の一端部は、前述した電極44に対して間隔を隔てて並ぶように絶縁基板2の上面の外周部(絶縁基板2上の蓋部材5の外側の部分)上において、電極45に接続されている。ここで、配線42は、各第2固定電極指に電気的に接続された第2配線である。
配線43は、絶縁基板2上の固定部31との接合部から、絶縁基板2の上面の外周部(絶縁基板2上の蓋部材5の外側の部分)上に延びるように設けられている。そして、配線43の固定部31とは反対側の端部は、前述した電極44、45に対して間隔を隔てて並ぶように絶縁基板2の上面の外周部(絶縁基板2上の蓋部材5の外側の部分)上において、電極46に接続されている。
このような配線41〜43の構成材料としては、それぞれ、導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができる。例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、In3O3、SnO2、Sb含有SnO2、Al含有ZnO等の酸化物(透明電極材料)、Au、Pt、Ag、Cu、Alまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
中でも、配線41〜43の構成材料としては、透明電極材料(特にITO)を用いるのが好ましい。配線41、42がそれぞれ透明電極材料で構成されていると、絶縁基板2が透明基板である場合、絶縁基板2の固定電極部38、39側の面上に存在する異物等を絶縁基板2の固定電極部38、39とは反対の面側から容易に視認することができる。そのため、高感度な物理量センサー装置としてセンサーデバイス1を提供することができる。
また、電極44〜46の構成材料としては、それぞれ、前述した配線41〜43と同様、導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができる。本実施形態では、電極44〜46の構成材料として、後述する突起471、472、481、482の構成材料と同じものが用いられている。
このような配線41、42(第1配線および第2配線)が絶縁基板2の上面に設けられていることにより、配線41を介して第1固定電極指382、384、386、388と可動電極部36との間の静電容量および第1固定電極指392、394、396、398と可動電極部37との間の静電容量を測定するとともに、配線42を介して第2固定電極指381、383、385、387と可動電極部36との間の静電容量および第2固定電極指391、393、395、397と可動電極部37との間の静電容量を測定することができる。
本実施形態では、電極44および電極46を用いることにより、第1固定電極指382、384、386、388と可動電極部36との間の静電容量および第1固定電極指392、394、396、398と可動電極部37との間の静電容量を測定することができる。また、電極45および電極46を用いることにより、第2固定電極指381、383、385、387と可動電極部36との間の静電容量および第2固定電極指391、393、395、397と可動電極部37との間の静電容量を測定することができる。また、このような配線41、42は、絶縁基板2の上面上(すなわち固定電極部38、39側の面上)に設けられているので、固定電極部38、39に対する電気的接続およびその位置決めが容易である。そのため、センサーデバイス1の信頼性(特に、耐衝撃性および検出精度)を向上させることができる。
また、配線41および電極44は、前述した絶縁基板2の窪み部22内に設けられ、配線42および電極45は、前述した絶縁基板2の窪み部23内に設けられ、配線43および電極46は、前述した絶縁基板2の窪み部24内に設けられている。これにより、配線41〜43が絶縁基板2の板面から突出するのを防止することができる。そのため、各固定電極指381〜388、391〜398と絶縁基板2との接合(固定)を確実なものとしつつ、固定電極指382、384、386、388、392、394、396、398と配線41との電気的接続および固定電極指381、383、385、387、391、393、395、397と配線42との電気的接続を行うことができる。同様に、固定部31と絶縁基板2との接合(固定)を確実なものとしつつ、固定部31と配線43との電気的接続を行うことができる。ここで、配線41〜43の厚さをそれぞれtとし、前述した窪み部22〜24の配線41が設けられた部分の深さをそれぞれdとしたとき、t<dなる関係を満たす。
これにより、例えば固定電極指391と配線41上の絶縁膜との間には、図示しない隙間が形成される。この隙間と同様の隙間が他の各固定電極指と配線41、42上の絶縁膜との間にも形成されている。この隙間により、センサーデバイス1の製造において、絶縁基板2と、素子片3との陽極接合時に生じるガスを排出することができる。
同様に、図示しないが、蓋部材5と配線43上の絶縁膜との間には、隙間が形成されている。この隙間が蓋部材5と配線41、42上の絶縁膜との間にも形成されている。これらの隙間は、蓋部材5内を減圧したり、不活性ガスを充填したりすることに用いることができる。なお、これらの隙間は、蓋部材5と絶縁基板2とを接着剤により接合する際に、接着剤により塞いでもよい。
第1配線である配線41上には、導電性を有する第1突起である複数の突起481および複数の突起482が設けられている。複数の突起481は、複数の第1固定電極指である固定電極指382、384、386、388に対応して設けられ複数の突起482は、複数の第1固定電極指である固定電極指392、394、396、398に対応して設けられている。
そして、複数の突起481を介して固定電極指382、384、386、388と配線41とが電気的に接続されるとともに、複数の突起482を介して固定電極指392、394、396、398と配線41とが電気的に接続されている。これにより、配線41と他の部位との不本意な電気的接続(短絡)を防止しつつ、各固定電極指382、384、386、388、392、394、396、398と配線41との電気的接続を行うことができる。
同様に、第2配線である配線42上には、導電性を有する第2突起である複数の突起471および複数の突起472が設けられている。複数の突起471は、複数の第2固定電極指である固定電極指381、383、385、387に対応して設けられ、複数の突起472は、複数の第2固定電極指である固定電極指391、393、395、397に対応して設けられている。
そして、複数の突起471を介して固定電極指381、383、385、387と配線42とが電気的に接続されるとともに、複数の突起472を介して固定電極指391、393、395、397と配線42とが電気的に接続されている。これにより、配線42と他の部位との不本意な電気的接続(短絡)を防止しつつ、各固定電極指381、383、385、387、391、393、395、397と配線42との電気的接続を行うことができる。
このような突起471、472、481、482の構成材料としては、それぞれ、導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができる。例えば、Au、Pt、Ag、Cu、Al等の金属単体またはこれらを含む合金等の金属が好適に用いられる。このような金属を用いて突起471、472、481、482を構成することにより、配線41、42と固定電極部38、39との間の接点抵抗を小さくすることができる。
また、配線41〜43の厚さをそれぞれtとし、前述した窪み部22〜24の配線41が設けられた部分の深さをそれぞれdとし、突起471、472、481、482の高さをそれぞれhとしたとき、d≒t+hなる関係を満たす。
また、図示しないが、配線41〜43上には、絶縁膜が設けられている。なお、突起471、472、481、482、50上には、絶縁膜を形成せず、突起の表面が露出している。この絶縁膜は、導体パターン4と素子片3との不本意な電気的接続(短絡)を防止する機能を有する。これにより、配線41、42と他の部位との不本意な電気的接続(短絡)をより確実に防止しつつ、各第1固定電極指382、384、386、388、392、394、396、398と配線41との電気的接続および各第2固定電極指381、383、385、385、387、391、393、395、397と配線42との電気的接続を行うことができる。また、配線43と他の部位との不本意な電気的接続(短絡)をより確実に防止しつつ、固定部31と配線43との電気的接続を行うことができる。
絶縁膜は、突起471、472、481、482、50および電極44〜46の形成領域を除いて、絶縁基板2の上面の略全域に亘って形成されている。なお、絶縁膜の形成領域は、配線41〜43を覆うことができれば、これに限定されず、例えば、絶縁基板2の上面の素子片3との接合部位や蓋部材5との接合部位を除くような形状をなしていてもよい。
このような絶縁膜の構成材料としては、特に限定されず、絶縁性を有する各種材料を用いることができるが、絶縁基板2がガラス材料(特に、アルカリ金属イオンが添加されたガラス材料)で構成されている場合、二酸化珪素(SiO2)を用いるのが好ましい。これにより、前述したような不本意な電気的接続を防止するとともに、絶縁基板2の上面の素子片3との接合部位に絶縁膜が存在していても、絶縁基板2と素子片3とを陽極接合することができる。
また、絶縁膜の厚さ(平均厚さ)は、特に限定されないが、10〜1000nm程度であるのが好ましく、10〜200nm程度であるのがより好ましい。このような厚さの範囲で絶縁膜を形成すると、前述したような不本意な電気的接続を防止することができる。また、絶縁基板2がアルカリ金属イオンを含むガラス材料で構成され、かつ、素子片3がシリコンを主材料として構成されている場合、絶縁基板2の上面の素子片3との接合部位に絶縁膜が存在していても、絶縁膜を介して絶縁基板2と素子片3とを陽極接合することができる。
(蓋部材)
次に、図2および図4を用いて蓋部材5について説明する。蓋部材5は、前述した素子片3を保護する機能を有する。本実施形態の蓋部材5は、平面形状が矩形の板状をなし、その一方の面である第1面(下面)に内部空間の一部として凹部51が設けられている。この凹部51は、素子片3の可動部33および可動電極部36、37等の変位を許容するように形成されている。
次に、図2および図4を用いて蓋部材5について説明する。蓋部材5は、前述した素子片3を保護する機能を有する。本実施形態の蓋部材5は、平面形状が矩形の板状をなし、その一方の面である第1面(下面)に内部空間の一部として凹部51が設けられている。この凹部51は、素子片3の可動部33および可動電極部36、37等の変位を許容するように形成されている。
そして、蓋部材5の第1面(下面)の凹部51よりも外側の部分は、前述した絶縁基板2の上面に接合されている。本実施形態では、図示しない絶縁膜を介して絶縁基板2と蓋部材5とが接合されている。蓋部材5と絶縁基板2との接合方法としては、特に限定されず、例えば、接着剤を用いた接合方法、陽極接合法、直接接合法等を用いることができる。また、蓋部材5の構成材料としては、前述したような機能を発揮し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、シリコン材料、ガラス材料等を好適に用いることができる。
このような構成の第1実施形態のセンサー80とすることにより、センサーデバイス1がベース基板81の一面に設けられている台座87、88に載置されることによって設けられた間隙に配設された接合部材(樹脂接着剤86)で、センサーデバイス1とベース基板81との接合が行われる。したがって、センサーデバイス1と台座87、88との間に樹脂接着剤86が存在しないため、センサーデバイス1とベース基板81との水平度は、台座87、88の厚みばらつきによって決定されることになる。台座87、88は、例えばベース基板81面に形成された金属層などをフォトリソグラフィー法を用いて形成することが可能であり、容易に高さのばらつきを抑えて形成することができる。したがって、本構成のセンサーデバイス1では、センサーデバイス1とベース基板81との水平度を安定的に、且つ容易に確保することができ、センサーの検出精度の安定性を向上させることが可能となる。
<台座の変形例>
次に、前述した台座87、88の変形例について図5および図6を用いて説明する。図5(a)、図5(b)、図6(a)、図6(b)は、センサーに係る台座の変形例を示す平面図である。なお、本変形例は、第1実施形態に適用が限られる訳でなく、後述する第2実施形態など他の形態にも適用することができる。
次に、前述した台座87、88の変形例について図5および図6を用いて説明する。図5(a)、図5(b)、図6(a)、図6(b)は、センサーに係る台座の変形例を示す平面図である。なお、本変形例は、第1実施形態に適用が限られる訳でなく、後述する第2実施形態など他の形態にも適用することができる。
図5(a)に示す台座の変形例1は、平面視で円形の台座88a、87a、87bが3つ設けられている。台座88a、87a、87bは、平面視したセンサーデバイス1を構成する絶縁基板2の中心Qを通り、センサーデバイス1(絶縁基板2)の一辺に沿った第1軸としてのx軸、および前記x軸に直交する第2軸としてのy軸の2軸によって分割される第1象限、第2象限、第3象限、第4象限の内の第1象限、第2象限、第3象限に一つずつ配置されている。即ち、台座88aは第1象限に配置され、台座87aは第2象限に配置され、台座87bは、第3象限に配置されている。なお、同図に二点鎖線で示すように、第4象限に4つ目の台座88bを配置してもよい。また、台座88a、87a、88bの厚みは問わず、樹脂接着剤86(図1参照)が配設可能であればよいが、それぞれの台座88a、87a、88bの厚みは同じであることが望ましい。また、台座88a、87a、88bの形状は、円形でなく他の形状であってもよい。
このように、4つの象限(第1象限、第2象限、第3象限、第4象限)の内の、少なくとも3つの象限にかかるように台座88a、87a、88bが配置されていることにより、センサーデバイス1を台座88a、87a、87b上に置いた場合、センサーデバイス1が傾くことなく安定して載置することが可能となる。また、センサーデバイス1と台座88a、87a、88bとの間に樹脂接着剤86が存在しないようにして、センサーデバイス1とベース基板81とが接合されるため、センサーデバイス1とベース基板81との水平度を安定的に、且つ容易に確保することができ、センサーの検出精度の安定性を向上させることが可能となる。
図5(b)に示す台座の変形例2は、平面視で円形の台座88c、87c、87dが3つ設けられている。台座88c、87c、87dは、前述と同様に分割された第1象限、第2象限、第3象限、第4象限の内の第1象限、第2象限に1つずつ配置され、他の1つの台座87dは、第3象限と第4象限に亘るようにy軸上に配置されている。なお、台座88a、87a、88bの厚みは、樹脂接着剤86(図1参照)が配設可能であれば、その厚みは問わないが、それぞれの台座88a、87a、88bの厚みは同じであることが望ましい。また、台座88a、87a、88bの形状は、円形でなく他の形状であってもよい。
このような変形例2の配置で台座88c、87c、88dが設けられていることにより、センサーデバイス1を台座88c、87c、88d上に置いた場合、センサーデバイス1が傾くことなく安定して載置することが可能となる。また、センサーデバイス1と台座88c、87c、88dとの間に樹脂接着剤86が存在しないようにして、センサーデバイス1とベース基板81とが接合されるため、センサーデバイス1とベース基板81との水平度を安定的に、且つ容易に確保することができ、センサーの検出精度の安定性を向上させることが可能となる。
なお、台座の配置は、前述の変形例1、変形例2における象限に限定されるものでなく、第1象限、第2象限、第3象限、第4象限の内の少なくとも3つの象限にかかるように配置されていれば同様な効果を生じさせることができる。
図6(a)に示す台座の変形例3は、平面視で絶縁基板2の対向する二辺に沿って長尺状に一対の台座87e,88eが延設されている。台座87e,88eの端部は、前述と同様に分割された第1象限、第2象限、第3象限、第4象限の内に設けられている。台座87eは、一端が第1象限内に配置され、他端が第2象限内に配置されている。また、台座88eは、一端が第3象限内に配置され、他端が第4象限内に配置されている。換言すると、台座87e、88eは、平面視したセンサーデバイス1を構成する絶縁基板2と重なる位置にそれぞれの端を有し、複数の象限に跨って配置されている。なお、台座87e、88eの厚みは、樹脂接着剤86(図1参照)が配設可能であれば、その厚みは問わないが、それぞれの台座87e、88eの厚みは同じであることが望ましい。
このような変形例3の台座87e、88eにおいても、前述と同様にセンサーデバイス1を台座87e、88e上に置いた場合、センサーデバイス1が傾くことなく安定して載置することが可能となる。また、センサーデバイス1と台座87e、88eとの間に樹脂接着剤86が存在しないようにして、センサーデバイス1とベース基板81とが接合されるため、センサーデバイス1とベース基板81との水平度を安定的に、且つ容易に確保することができ、センサーの検出精度の安定性を向上させることが可能となる。
図6(b)に示す台座の変形例4は、台座がベース基板81上に設けられている配線パターンの一部である。同図に示す変形例4は、2つの配線パターンを用いて台座を形成している。台座87fは、端子90aから延在され、前述と同様に分割された第1象限、第2象限、第3象限、第4象限の内の第2象限に端部を有している。また、台座88kは、2つの端子90b、90cを接続する配線パターンの一部が台座として用いられている。詳述すると、台座88kは、端子90cから延出された配線88hが第1象限内で第4象限に向けて屈折し配線88gとなり、さらに第4象限内で第3象限に向けて屈折して配線88fを形成し、端子90bに接続されている。そして、二つの配線パターンが、平面視でセンサーデバイス1を構成する絶縁基板2と重なる部分が台座87f、88kとして機能する。このように、台座87f、88kは、複数の象限に跨って配置されている。なお、台座87f、88kの厚みは、樹脂接着剤86(図1参照)が配設可能であれば、その厚みは問わないが、それぞれの台座87f、88kの厚みは同じであることが望ましい。
このように配線パターンの一部を台座87f、88kとして用いる場合には、絶縁基板2と配線パターンとの間に絶縁部材(図示せず)が設けられていることが望ましい。絶縁部材が設けられていることにより、絶縁基板2を介しての各配線間の短絡を防止することができる。
このような変形例3の台座87f、88kにおいても、前述と同様にセンサーデバイス1を台座87f、88k上に置いた場合、センサーデバイス1が傾くことなく安定して載置することが可能となる。また、センサーデバイス1と台座87f、88fとの間に樹脂接着剤86が存在しないようにして、センサーデバイス1とベース基板81とが接合されるため、センサーデバイス1とベース基板81との水平度を安定的に、且つ容易に確保することができ、センサーの検出精度の安定性を向上させることが可能となる。また、配線パターンと同じ工程で台座87f、88kを形成することができるため、台座87f、88kの形成が容易となる効果も有している。なお、配線パターンは、変形例4で示したパターンに限定されるものではなく、少なくとも3つの象限にかかる配線パターンであれば同様な効果を有する。
<第2実施形態のセンサー>
図7を用い、本発明の第2実施形態に係るセンサーについて説明する。図7は、本発明の第2実施形態に係るセンサーの概略を示し、(a)は平面図、(b)は正断面図である。なお、本第2実施形態の説明では、前述した第1実施形態と同様な構成については同符号を付し説明を省略する。なお、図7(a)は、モジュールを構成するモールド部材を省略した状態を示している。
図7を用い、本発明の第2実施形態に係るセンサーについて説明する。図7は、本発明の第2実施形態に係るセンサーの概略を示し、(a)は平面図、(b)は正断面図である。なお、本第2実施形態の説明では、前述した第1実施形態と同様な構成については同符号を付し説明を省略する。なお、図7(a)は、モジュールを構成するモールド部材を省略した状態を示している。
図7に示す第2実施形態のセンサー95は、前述の第1実施形態の構成と比し、ガード部92が設けられている点が異なる。センサー95は、ベース基板81と、ベース基板81の上面81a上に設けられた台座87、88と、台座87、88上に載置されたセンサーデバイス1と、台座87、88を含むセンサーデバイス1を囲むように設けられたガード部92と、センサーデバイス1などを覆うモールド部材85とを含んでいる。なお、ベース基板81、台座87、88、モールド部材85については、前述の第1実施形態と同様な構成であるので同符号を付して説明を省略する。
センサーデバイス1は、絶縁基板2と、この絶縁基板2に接合、支持された素子片3と、素子片3を覆うように設けられた蓋部材5とを有する。なお、センサーデバイス1の詳細構成については、前述の第1実施形態と同様であるので説明は省略する。台座87、88上に載置されたセンサーデバイス1は、台座87、88の厚みによって生じるベース基板81の上面81aとセンサーデバイス1の下面2bとの隙間(間隙)に配設された接合部材としての樹脂接着剤86によって、ベース基板81に接続、固定されている。
ガード部92は、平面視(蓋部材5側からベース基板81を見る方向)でセンサーデバイス1の外側に、センサーデバイス1を囲むようにベース基板81の上面81a上に設けられている。本形態のガード部92の厚みは、台座87、88と同じである。ガード部92は、その厚みを台座87、88と同じにすれば、台座87、88と同じ材料、同じ工程で形成することが可能であり、効率的に形成することができる。なお、ガード部92は、台座87、88と異なる材料、異なる工程で形成することも可能である。
平面視でセンサーデバイス1の外側に、センサーデバイス1を囲むように設けられているガード部92は、センサーデバイス1をベース基板81に接続、固定する樹脂接着剤86が周囲に流れ出すことを防止する、所謂ダム機能を有している。台座87、88によって設けられたベース基板81とセンサーデバイス1を構成する絶縁基板2との隙間に配設された樹脂接着剤86は、流動性が高く、固化するまでの間は周囲に流れ出しやすい。流れ出した樹脂接着剤86は、図示しない配線や構成部材に付着し機能を損ねる虞がある。ガード部92が設けられていることにより、ベース基板81と絶縁基板2との隙間に配設された樹脂接着剤86は、ガード部92の内壁面によって堰き止められ、ガード部92外へ流出しない。このように、ガード部92により樹脂接着剤86の流出を防止することができる。
このような第2実施形態のセンサー95によれば、センサーデバイス1とベース基板81との水平度を安定的に、且つ容易に確保することができ、センサー95の検出精度の安定性を向上させることが可能となる。換言すれば、センサー95の検出精度の安定性を向上させること可能となる。加えて、ガード部92により樹脂接着剤86の流出が防止できることにより、樹脂接着剤86がベース基板81上の配線や構成部材に付着し、その機能を損ねる虞を防止することが可能となる。
なお、前述の実施形態では、ベース基板81上に一つのセンサーデバイス1を搭載したセンサー80、95で説明したがこれに限らず、ベース基板81上に複数のセンサーデバイス1を搭載した構成のセンサーにも適用可能である。
[電子機器]
次いで、本発明の一実施形態に係るセンサー80、95を適用した電子機器について、図8〜図10に基づき、詳細に説明する。なお、説明では、角速度を検出する素子片3を備えたセンサー80を適用した例を示している。
次いで、本発明の一実施形態に係るセンサー80、95を適用した電子機器について、図8〜図10に基づき、詳細に説明する。なお、説明では、角速度を検出する素子片3を備えたセンサー80を適用した例を示している。
図8は、本発明の一実施形態に係るセンサー80を備える電子機器としてのモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューターの構成の概略を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部100を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、角速度を検出する機能を備えたセンサー80が内蔵されている。
図9は、本発明の一実施形態に係るセンサー80を備える電子機器としての携帯電話機(PHSも含む)の構成の概略を示す斜視図である。この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部100が配置されている。このような携帯電話機1200には、角速度センサー等として機能するセンサー80が内蔵されている。
図10は、本発明の一実施形態に係るセンサー80を備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成の概略を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、従来のフィルムカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチールカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
デジタルスチールカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部100が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部100は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCD等を含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部100に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送、格納される。また、このデジタルスチールカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなデジタルスチールカメラ1300には、角速度センサー等として機能するセンサー80が内蔵されている。
なお、本発明の一実施形態に係るセンサー80は、図8のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図9の携帯電話機、図10のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。
[移動体]
図11は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車106には本発明に係るセンサー80が搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車106には、センサー80を内蔵してタイヤ109などを制御する電子制御ユニット108が車体107に搭載されている。また、センサー80は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
図11は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車106には本発明に係るセンサー80が搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車106には、センサー80を内蔵してタイヤ109などを制御する電子制御ユニット108が車体107に搭載されている。また、センサー80は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
1…センサーデバイス、2…絶縁基板、3…素子片、4…導体パターン、5…蓋部材、21…空洞部、22、23、24…窪み部、31、32…固定部、33…可動部、34、35…連結部、36、37…可動電極部、38、39…固定電極部、41、42、43…配線、44、45、46…電極、50…突起、51…凹部、80…センサー、81…ベース基板、81a…ベース基板の上面、81b…ベース基板の下面、85…モールド部材、86…接合材としての樹脂接着剤、87、88…台座、89…外部接続端子、92…ガード部、95…センサー、106…移動体としての自動車、341、342…梁、351、352…梁、361〜365…可動電極指、371〜375…可動電極指、381〜388…固定電極指、391〜398…固定電極指、471、472、481、482…突起、1100…電子機器としてのモバイル型のパーソナルコンピューター、1200…電子機器としての携帯電話機、1300…電子機器としてのデジタルスチールカメラ。
Claims (9)
- 基板と、
前記基板の一面に設けられている台座と、
前記台座に載置され、前記基板と間隙を有して配置されているセンサーデバイスと、
前記基板と前記センサーデバイスとを接合する接合部材と、
を含み、
前記接合部材は、前記台座および前記センサーデバイスの当接部分を除いて配設されていることを特徴とするセンサー。 - 平面視で、前記センサーデバイスの輪郭の中心を通る第1軸、および前記第1軸に直交する第2軸の2軸によって分割される象限を第1象限、第2象限、第3象限、および第4象限と定義した場合に、
前記台座は、少なくとも3つの象限に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のセンサー。 - 前記台座は、複数の象限に跨って設けられていることを特徴とする請求項2に記載のセンサー。
- 前記センサーの前記輪郭は、略矩形状であり、
前記台座は、平面視で、前記センサーデバイスの対向する辺に沿って、一対が延設されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のセンサー。 - 平面視で前記センサーデバイスの外側にガード部が設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のセンサー。
- 前記基板には配線が設けられ、
前記台座は、前記配線の少なくとも一部を用いて設けられ、
前記センサーデバイスと前記配線部との間には、絶縁部材が設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のセンサー。 - 前記センサーデバイスは、角速度センサーおよび加速度センサーの少なくとも一方であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のセンサー。
- 請求項1ないし請求項7に記載のセンサーを備えていることを特徴とする電子機器。
- 請求項1ないし請求項7に記載のセンサーを備えていることを特徴とする移動体。
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---|---|---|---|
JP2013045069A JP2014173917A (ja) | 2013-03-07 | 2013-03-07 | センサー、電子機器、および移動体 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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