JP2017090256A - 物理量センサーの検査方法、物理量センサー、電子機器および移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】収容部の気密性が確保されているか否かを判定することのできる物理量センサーの検査方法、物理量センサー、電子機器および移動体を提供する。
【解決手段】物理量センサーの検査方法は、第1内部空間S1に収容された角速度センサー素子片を有する物理量センサー素子3と、物理量センサー素子3が収容された収容空間S3を有するパッケージ2と、を有し、収容空間S3内の気圧と第1内部空間S1内の気圧とが異なり、角速度センサー素子片のインピーダンスに基づいて第1内部空間S1の気密性を判定する。
【選択図】図1
【解決手段】物理量センサーの検査方法は、第1内部空間S1に収容された角速度センサー素子片を有する物理量センサー素子3と、物理量センサー素子3が収容された収容空間S3を有するパッケージ2と、を有し、収容空間S3内の気圧と第1内部空間S1内の気圧とが異なり、角速度センサー素子片のインピーダンスに基づいて第1内部空間S1の気密性を判定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、物理量センサーの検査方法、物理量センサー、電子機器および移動体に関するものである。
従来から、角速度および加速度を共に検出することのできる複合センサーとして、特許文献1の構成が知られている。特許文献1の複合センサーは、角速度センサー素子と、加速度センサー素子と、これらを収容するパッケージと、を有している。このような構成とすることで、センサー素子での封止とパッケージでの封止との2重の封止構造となるため、封止の信頼性を向上することができる。しかしながら、特許文献1の構成では、実際に封止がきちんと行われているか否かを確認する手段がない。
本発明の目的は、収容部の気密性が確保されているか否かを判定することのできる物理量センサーの検査方法、物理量センサー、電子機器および移動体を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の物理量センサーの検査方法は、気密である収容部と、前記収容部に収容されている素子片と、を有する物理量センサー素子と、
気密であり、前記物理量センサー素子が収容されている素子収容部を有するパッケージと、を有し、
前記収容部内の気圧と前記素子収容部内の気圧とが異なっている物理量センサーの検査方法であって、
前記物理量センサー素子のインピーダンスに基づいて前記収容部の気密性を判定することを特徴とする。
これにより、収容部の気密性が確保されているか否かを簡単に判定することができる。
本発明の物理量センサーの検査方法は、気密である収容部と、前記収容部に収容されている素子片と、を有する物理量センサー素子と、
気密であり、前記物理量センサー素子が収容されている素子収容部を有するパッケージと、を有し、
前記収容部内の気圧と前記素子収容部内の気圧とが異なっている物理量センサーの検査方法であって、
前記物理量センサー素子のインピーダンスに基づいて前記収容部の気密性を判定することを特徴とする。
これにより、収容部の気密性が確保されているか否かを簡単に判定することができる。
本発明の物理量センサーの検査方法では、前記物理量センサー素子に接続されている電子部品を有し、
前記電子部品は、前記物理量センサー素子のインピーダンスに基づいて前記収容部の気密性を判定する気密性判定モードを備えていることが好ましい。
これにより、より簡単に、収容部の気密性が確保されているか否かを簡単に判定することができる。
前記電子部品は、前記物理量センサー素子のインピーダンスに基づいて前記収容部の気密性を判定する気密性判定モードを備えていることが好ましい。
これにより、より簡単に、収容部の気密性が確保されているか否かを簡単に判定することができる。
本発明の物理量センサーの検査方法では、前記気密性判定モードでは、前記インピーダンスから求められるQ値に基づいて、前記収容部の気密性を判定することが好ましい。
これにより、収容部の気密性が確保されているか否かを容易に判定することができる。
これにより、収容部の気密性が確保されているか否かを容易に判定することができる。
本発明の物理量センサーの検査方法では、前記気密性判定モードでは、前記Q値と基準Q値との差が閾値内に収まっていれば、前記収容部の気密性が確保されていると判断し、前記差が前記閾値外であれば、前記収容部の気密性が破壊されていると判断することが好ましい。
これにより、簡単な方法で、収容部の気密性を判定することができる。
これにより、簡単な方法で、収容部の気密性を判定することができる。
本発明の物理量センサーの検査方法では、前記収容部は、第1収容部と、第2収容部と、を有し、
前記素子片は、前記第1収容部に収容されている第1素子片と、前記第2収容部に収容されている第2素子片と、を有し、
前記第1収容部内の気圧と前記第2収容部内の気圧と前記素子収容部の気圧とが互いに異なっていることが好ましい。
これにより、第1収容部と素子収容部との間でリークすれば第1収容部の気圧が変化するし、第2収容部と素子収容部との間でリークすれば第2収容部の気圧が変化するし、第1収容部と第2収容部の間でリークすれば第1収容部および第2収容部の気圧が共に変化する。そのため、気密性の判定をより正確に行うことができる。
前記素子片は、前記第1収容部に収容されている第1素子片と、前記第2収容部に収容されている第2素子片と、を有し、
前記第1収容部内の気圧と前記第2収容部内の気圧と前記素子収容部の気圧とが互いに異なっていることが好ましい。
これにより、第1収容部と素子収容部との間でリークすれば第1収容部の気圧が変化するし、第2収容部と素子収容部との間でリークすれば第2収容部の気圧が変化するし、第1収容部と第2収容部の間でリークすれば第1収容部および第2収容部の気圧が共に変化する。そのため、気密性の判定をより正確に行うことができる。
本発明の物理量センサーの検査方法では、前記第1素子片は、角速度を検出する角速度検出素子片であり、
前記第2素子片は、加速度を検出する加速度検出素子片であることが好ましい。
これにより、利便性の高い物理量センサーとなる。
前記第2素子片は、加速度を検出する加速度検出素子片であることが好ましい。
これにより、利便性の高い物理量センサーとなる。
本発明の物理量センサーの検査方法では、前記第1収容部内の気圧は、前記第2収容部内の気圧よりも低く、
前記素子収容部内の気圧は、前記第1収容部内の気圧よりも高く、前記第2収容部内の気圧よりも低いことが好ましい。
これにより、リークした際の第1収容部および第2収容部内の気圧の変化を大きくすることができる。そのため、気密性の判定をより正確に行うことができる。
前記素子収容部内の気圧は、前記第1収容部内の気圧よりも高く、前記第2収容部内の気圧よりも低いことが好ましい。
これにより、リークした際の第1収容部および第2収容部内の気圧の変化を大きくすることができる。そのため、気密性の判定をより正確に行うことができる。
本発明の物理量センサーの検査方法では、前記第1素子片は、検出軸が異なるように複数配置されており、
前記気密性判定モードでは、
複数の前記第1素子片の全ての前記差が前記閾値内であれば、前記第1収容部の気密性が確保されていると判断し、
複数の前記第1素子片の全ての前記差が前記閾値外であれば、前記第1収容部の気密性が破壊されていると判断し、
複数の前記第1素子片の一部の前記差が前記閾値外であれば、前記一部の第1素子片が故障していると判断することが好ましい。
これにより、第1収容部の気密性に加えて、第1素子片の故障を判定できるようになる。
前記気密性判定モードでは、
複数の前記第1素子片の全ての前記差が前記閾値内であれば、前記第1収容部の気密性が確保されていると判断し、
複数の前記第1素子片の全ての前記差が前記閾値外であれば、前記第1収容部の気密性が破壊されていると判断し、
複数の前記第1素子片の一部の前記差が前記閾値外であれば、前記一部の第1素子片が故障していると判断することが好ましい。
これにより、第1収容部の気密性に加えて、第1素子片の故障を判定できるようになる。
本発明の物理量センサーの検査方法では、前記第2素子片は、検出軸が異なるように複数配置されており、
前記気密性判定モードでは、
複数の前記第2素子片の全ての前記差が前記閾値内であれば、前記第2収容部の気密性が確保されていると判断し、
複数の前記第2素子片の全ての前記差が前記閾値外であれば、前記第2収容部の気密性が破壊されていると判断し、
複数の前記第2素子片の一部の前記差が前記閾値外であれば、前記一部の第2素子片が故障していると判断することが好ましい。
これにより、第2収容部の気密性に加えて、第2素子片の故障を判定できるようになる。
前記気密性判定モードでは、
複数の前記第2素子片の全ての前記差が前記閾値内であれば、前記第2収容部の気密性が確保されていると判断し、
複数の前記第2素子片の全ての前記差が前記閾値外であれば、前記第2収容部の気密性が破壊されていると判断し、
複数の前記第2素子片の一部の前記差が前記閾値外であれば、前記一部の第2素子片が故障していると判断することが好ましい。
これにより、第2収容部の気密性に加えて、第2素子片の故障を判定できるようになる。
本発明の物理量センサーの検査方法では、前記電子部品は、前記素子片からの信号に基づいて物理量を検出する物理量検出モードを備えていることが好ましい。
これにより、より簡単に、物理量を検出することができる。
これにより、より簡単に、物理量を検出することができる。
本発明の物理量センサーは、気密である収容部と、前記収容部に収容されている素子片と、を有する物理量センサー素子と、
気密であり、前記物理量センサー素子が収容されている素子収容部を有するパッケージと、
前記物理量センサー素子に電気的に接続された電子部品と、を有し、
前記収容部内の気圧と前記素子収容部内の気圧とが異なり、
前記電子部品は、前記素子片からの信号に基づいて物理量を検出する物理量検出モードと、前記素子片のインピーダンスに基づいて前記収容部の気密性を判定する気密性判定モードと、を有することを特徴とする。
これにより、収容部の気密性が確保されているか否かを判定することのできる物理量センサーが得られる。
気密であり、前記物理量センサー素子が収容されている素子収容部を有するパッケージと、
前記物理量センサー素子に電気的に接続された電子部品と、を有し、
前記収容部内の気圧と前記素子収容部内の気圧とが異なり、
前記電子部品は、前記素子片からの信号に基づいて物理量を検出する物理量検出モードと、前記素子片のインピーダンスに基づいて前記収容部の気密性を判定する気密性判定モードと、を有することを特徴とする。
これにより、収容部の気密性が確保されているか否かを判定することのできる物理量センサーが得られる。
本発明の物理量センサーでは、前記気密性判定モードでは、前記インピーダンスから求められるQ値に基づいて、前記収容部の気密性を判定することが好ましい。
これにより、収容部の気密性が確保されているか否かを容易に判定することができる。
これにより、収容部の気密性が確保されているか否かを容易に判定することができる。
本発明の物理量センサーでは、前記気密性判定モードでは、前記Q値と基準Q値との差が閾値内に収まっていれば、前記収容部の気密性が確保されていると判断し、前記差が前記閾値外であれば、前記収容部の気密性が破壊されていると判断することが好ましい。
これにより、簡単な方法で、収容部の気密性を判定することができる。
これにより、簡単な方法で、収容部の気密性を判定することができる。
本発明の物理量センサーでは、前記収容部は、第1収容部と、第2収容部と、を有し、
前記素子片は、前記第1収容部に収容されている第1素子片と、前記第2収容部に収容されている第2素子片と、を有し、
前記第1収容部内の気圧と前記第2収容部内の気圧と前記素子収容部内の気圧とが互いに異なっていることが好ましい。
これにより、第1収容部と素子収容部との間でリークすれば第1収容部の気圧が変化するし、第2収容部と素子収容部との間でリークすれば第2収容部の気圧が変化するし、第1収容部と第2収容部の間でリークすれば第1収容部および第2収容部の気圧が共に変化する。そのため、気密性の判定をより正確に行うことができる。
前記素子片は、前記第1収容部に収容されている第1素子片と、前記第2収容部に収容されている第2素子片と、を有し、
前記第1収容部内の気圧と前記第2収容部内の気圧と前記素子収容部内の気圧とが互いに異なっていることが好ましい。
これにより、第1収容部と素子収容部との間でリークすれば第1収容部の気圧が変化するし、第2収容部と素子収容部との間でリークすれば第2収容部の気圧が変化するし、第1収容部と第2収容部の間でリークすれば第1収容部および第2収容部の気圧が共に変化する。そのため、気密性の判定をより正確に行うことができる。
本発明の物理量センサーでは、前記第1素子片は、角速度を検出する角速度検出素子片であり、
前記第2素子片は、加速度を検出する加速度検出素子片であることが好ましい。
これにより、利便性の高い物理量センサーとなる。
前記第2素子片は、加速度を検出する加速度検出素子片であることが好ましい。
これにより、利便性の高い物理量センサーとなる。
本発明の物理量センサーでは、前記第1収容部内の気圧は、前記第2収容部内の気圧よりも低く、
前記素子収容部内の気圧は、前記第1収容部内の気圧よりも高く、前記第2収容部内の気圧よりも低いことが好ましい。
これにより、リークした際の第1収容部および第2収容部内の気圧の変化を大きくすることができる。そのため、気密性の判定をより正確に行うことができる。
前記素子収容部内の気圧は、前記第1収容部内の気圧よりも高く、前記第2収容部内の気圧よりも低いことが好ましい。
これにより、リークした際の第1収容部および第2収容部内の気圧の変化を大きくすることができる。そのため、気密性の判定をより正確に行うことができる。
本発明の物理量センサーでは、前記第1素子片は、検出軸が異なるように複数配置されており、
前記気密性判定モードでは、
複数の前記第1素子片の全ての前記差が前記閾値内であれば、前記第1収容部の気密性が確保されていると判断し、
複数の前記第1素子片の全ての前記差が前記閾値外であれば、前記第1収容部の気密性が破壊されていると判断し、
複数の前記第1素子片の一部の前記差が前記閾値外であれば、前記一部の第1素子片が故障していると判断することが好ましい。
これにより、第1収容部の気密性に加えて、第1素子片の故障を判定できるようになる。
前記気密性判定モードでは、
複数の前記第1素子片の全ての前記差が前記閾値内であれば、前記第1収容部の気密性が確保されていると判断し、
複数の前記第1素子片の全ての前記差が前記閾値外であれば、前記第1収容部の気密性が破壊されていると判断し、
複数の前記第1素子片の一部の前記差が前記閾値外であれば、前記一部の第1素子片が故障していると判断することが好ましい。
これにより、第1収容部の気密性に加えて、第1素子片の故障を判定できるようになる。
本発明の物理量センサーでは、前記第2素子片は、検出軸が異なるように複数配置されており、
前記気密性判定モードでは、
複数の前記第2素子片の全ての前記差が前記閾値内であれば、前記第2収容部の気密性が確保されていると判断し、
複数の前記第2素子片の全ての前記差が前記閾値外であれば、前記第2収容部の気密性が破壊されていると判断し、
複数の前記第2素子片の一部の前記差が前記閾値外であれば、前記一部の第2素子片が故障していると判断することが好ましい。
これにより、第2収容部の気密性に加えて、第2素子片の故障を判定できるようになる。
前記気密性判定モードでは、
複数の前記第2素子片の全ての前記差が前記閾値内であれば、前記第2収容部の気密性が確保されていると判断し、
複数の前記第2素子片の全ての前記差が前記閾値外であれば、前記第2収容部の気密性が破壊されていると判断し、
複数の前記第2素子片の一部の前記差が前記閾値外であれば、前記一部の第2素子片が故障していると判断することが好ましい。
これにより、第2収容部の気密性に加えて、第2素子片の故障を判定できるようになる。
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
本発明の移動体は、本発明の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
以下、本発明の物理量センサーの検査方法、物理量センサー、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の好適な実施形態に係る物理量センサーの断面図である。図2は、物理量センサー素子の断面図である。図3ないし図5は、それぞれ、角速度センサー素子片の平面図である。図6ないし図8は、それぞれ、加速度センサー素子片の平面図である。図9は、ICのブロック図である。図10は、角速度用回路のブロック図である。図11は、加速度用回路のブロック図である。図12ないし図14は、それぞれ、気密性判断の手順を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、互いに直交する3つの軸をX軸、Y軸およびZ軸とする。また、X軸に沿う方向を「X軸方向」とも言い、Y軸方向に沿う方向を「Y軸方向」とも言い、Z軸に沿う方向を「Z軸方向」とも言う。
[物理量センサー]
図1に示す物理量センサー1は、角速度および加速度を検出することのできる複合センサーである。特に、本実施形態では、角速度として、X軸まわりの角速度ωx、Y軸まわりの角速度ωyおよびZ軸まわりの角速度ωzをそれぞれ独立して検出することができ、加速度として、X軸方向の加速度Ax、Y軸方向の加速度AyおよびZ軸方向の加速度Azをそれぞれ独立して検出することができる所謂「6軸検出複合センサー」である。このような物理量センサー1は、複数の物理量を検出でき、検出軸も多いため、極めて利便性に優れている。
図1に示す物理量センサー1は、角速度および加速度を検出することのできる複合センサーである。特に、本実施形態では、角速度として、X軸まわりの角速度ωx、Y軸まわりの角速度ωyおよびZ軸まわりの角速度ωzをそれぞれ独立して検出することができ、加速度として、X軸方向の加速度Ax、Y軸方向の加速度AyおよびZ軸方向の加速度Azをそれぞれ独立して検出することができる所謂「6軸検出複合センサー」である。このような物理量センサー1は、複数の物理量を検出でき、検出軸も多いため、極めて利便性に優れている。
物理量センサー1は、図1に示すように、パッケージ2と、パッケージ2に収容された物理量センサー素子3およびIC(電子部品)10と、を有している。
(物理量センサー素子)
物理量センサー素子3は、図2に示すように、基板31と、基板31に接合された蓋体32と、を備えたパッケージ30を有し、パッケージ30内には内部空間(収容部)が形成されている。また、内部空間は、第1内部空間(第1収容部)S1と第2内部空間(第2収容部)S2とを有し、第1内部空間S1および第2内部空間S2は、それぞれ独立して形成され、かつ気密的に封止されている。そして、第1内部空間S1には3つの角速度センサー素子片(第1素子片)4、5、6が収容されており、第2内部空間S2には3つの加速度センサー素子片(第2素子片)7、8、9が収容されている。なお、基板31は、例えば、ガラス材料で構成されており、蓋体32は、例えば、シリコンで構成されている。なお、基板31には、後述する溝部が形成されているが、この溝部は、TEOS(テトラエトキシシラン)を用いたCVD法等で形成されたSiO2膜300によって塞がれている。
物理量センサー素子3は、図2に示すように、基板31と、基板31に接合された蓋体32と、を備えたパッケージ30を有し、パッケージ30内には内部空間(収容部)が形成されている。また、内部空間は、第1内部空間(第1収容部)S1と第2内部空間(第2収容部)S2とを有し、第1内部空間S1および第2内部空間S2は、それぞれ独立して形成され、かつ気密的に封止されている。そして、第1内部空間S1には3つの角速度センサー素子片(第1素子片)4、5、6が収容されており、第2内部空間S2には3つの加速度センサー素子片(第2素子片)7、8、9が収容されている。なお、基板31は、例えば、ガラス材料で構成されており、蓋体32は、例えば、シリコンで構成されている。なお、基板31には、後述する溝部が形成されているが、この溝部は、TEOS(テトラエトキシシラン)を用いたCVD法等で形成されたSiO2膜300によって塞がれている。
次に、角速度センサー素子片4、5、6について簡単に説明する。第1内部空間S1内には、基板31の上面に開放する3つの凹部34、35、36が設けられており、凹部34上に角速度センサー素子片4が配置され、凹部35上に角速度センサー素子片5が配置され、凹部36上に角速度センサー素子片6が配置されている。
角速度センサー素子片4は、X軸まわりの角速度ωxを検出するセンサー素子片である。角速度センサー素子片4は、図3に示すように、Y軸方向に並んだ2つの構造体40(40a、40b)を有している。各構造体40は、振動部41と、駆動バネ部42と、固定部43と、可動駆動電極44と、固定駆動電極45、46と、検出用フラップ板47と、梁部48と、を有している。このような構造体40は、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成されている。
振動部41は、矩形の枠体であり、その4隅に駆動バネ部42の一端部が接続されている。駆動バネ部42の他端部は、固定部43に接続されており、固定部43は、基板31に固定されている。また、可動駆動電極44は、振動部41に設けられている。一方、固定駆動電極45、46は、基板31に固定されており、可動駆動電極44を間に挟んで設けられている。
検出用フラップ板47は、振動部41の内側に配置されており、梁部48によって振動部41に連結されている。検出用フラップ板47は、梁部48により形成された回動軸まわりに回動(傾倒)可能となっている。また、凹部34の底面には、検出用フラップ板47と対向して固定検出電極49が設けられており、検出用フラップ板47と固定検出電極49との間に静電容量が形成されている。
基板31の凹部34の周囲には溝部341、342、343、344、345が設けられており、溝部341、342、343、344、345内には配線L41、L42、L43、L44、L45が設けられている。配線L41は、導電性バンプB41を介して固定部43と電気的に接続されており、配線L42は、導電性バンプB42を介して固定駆動電極45と電気的に接続されており、配線L43は、導電性バンプB43を介して固定駆動電極46と電気的に接続されており、配線L44は、構造体40aの固定検出電極49と電気的に接続されており、配線L45は、構造体40bの固定検出電極49と電気的に接続されている。また、図示しないが、配線L41、L42、L43、L44、L45の一端部は、端子となっており、蓋体32の外側に位置している。これにより、端子を介して角速度センサー素子片4とIC10とを電気的に接続することができる。
以上のような角速度センサー素子片4は、次のようにして角速度ωxを検出することができる。まず、可動駆動電極44と固定駆動電極45、46との間に駆動電圧を印加し、2つの振動部41をY軸方向に互いに逆位相で振動させる。この状態で、物理量センサー1に角速度ωxが加わると、コリオリ力が働き、2つの検出用フラップ板47が回動軸まわりに互いに逆位相で変位する。検出用フラップ板47が変位することで、検出用フラップ板47と固定検出電極49とのギャップが変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて角速度ωxを検出することができる。
角速度センサー素子片5は、Y軸まわりの角速度ωyを検出するセンサー素子片である。角速度センサー素子片5は、図4に示すように、前述した角速度センサー素子片4の向きを90°回転させた以外(すなわち、X軸方向に構造体50a、50bが並ぶように配置した以外)は、角速度センサー素子片4と同様である。そのため、角速度センサー素子片5の詳細な説明は、省略する。
角速度センサー素子片6は、Z軸まわりの角速度ωzを検出するセンサー素子片である。角速度センサー素子片6は、図5に示すように、X軸方向に並んだ2つの構造体60(60a、60b)を有している。構造体60は、振動部61と、可動部62と、検出バネ部63と、駆動バネ部64と、固定部65と、可動駆動電極66と、固定駆動電極671、672と、固定検出電極681、682と、を有している。このような構造体60は、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成されている。
振動部61は、矩形の枠体であり、その4隅に駆動バネ部64の一端部が接続されている。駆動バネ部64の他端部は、固定部65に接続されており、固定部65は、基板31に固定されている。可動駆動電極66は、振動部61に設けられている。固定駆動電極671、672は、基板31に固定されており、可動駆動電極66を間に挟んで設けられている。
可動部62は、振動部61の内側に配置されており、検出バネ部63によって振動部61に連結されている。可動部62は、矩形の枠状をなす基部621と、基部621の内側に配置され、X軸方向に延在する可動検出電極622と、を有している。固定検出電極681、682は、基板31に固定されており、可動検出電極622を間に挟んで設けられている。そして、可動検出電極622と固定検出電極681との間、および、可動検出電極622と固定検出電極682との間には、それぞれ、静電容量が形成されている。
基板31の凹部36の周囲には溝部361、362、363、364、365が設けられており、溝部361、362、363、364、365内には配線L61、L62、L63、L64、L65が設けられている。配線L61は、導電性バンプB61を介して固定部65と電気的に接続されており、配線L62は、導電性バンプB62を介して固定駆動電極671と電気的に接続されており、配線L63は、導電性バンプB63を介して固定駆動電極672と電気的に接続されており、配線L64は、導電性バンプB64を介して固定検出電極681と電気的に接続されており、配線L65は、導電性バンプB65を介して固定検出電極682と電気的に接続されている。また、図示しないが、配線L61、L62、L63、L64、L65の一端部は、端子となっており、蓋体32の外側に位置している。これにより、端子を介して角速度センサー素子片6とIC10とを電気的に接続することができる。
以上のような角速度センサー素子片6は、次のようにして角速度ωzを検出することができる。まず、可動駆動電極66と固定駆動電極671、672との間に駆動電圧を印加し、駆動バネ部64を弾性変形させつつ、2つの振動部61をX軸方向に逆位相で振動させる。この状態で、物理量センサー1に角速度ωzが加わると、コリオリ力が働き、2つの可動部62が、検出バネ部63を弾性変形させつつY軸方向に逆位相で振動する。可動部62が振動することで、可動検出電極622と固定検出電極681とのギャップおよび可動検出電極622と固定検出電極682とのギャップが変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて角速度ωzを検出することができる。
以上、角速度センサー素子片4、5、6について説明した。このような角速度センサー素子片4、5、6が収容されている第1内部空間S1は、減圧状態(例えば、5×10−2〜5×10−4Pa程度。本実施形態では5×10−3Pa)となっている。これにより、粘性抵抗が減り、角速度センサー素子片4、5、6の振動部41、51、61を効率的にかつ安定して振動させることができる。そのため、角速度ωx、ωy、ωzの検出精度が向上する。
次に、加速度センサー素子片7、8、9について簡単に説明する。第2内部空間S2内には、基板31の上面に開放する3つの凹部37、38、39が設けられており、凹部37上に加速度センサー素子片7が配置され、凹部38上に加速度センサー素子片8が配置され、凹部39上に加速度センサー素子片9が配置されている。
加速度センサー素子片7は、X軸方向の加速度Axを検出するセンサー素子片である。加速度センサー素子片7は、図6に示すように、構造体70を有している。構造体70は、可動部71と、バネ部72と、固定部73と、固定検出電極74、75と、を有している。このような構造体70は、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成されている。
可動部71は、基部711と、基部711からY軸方向両側に突出している複数の可動検出電極712と、を有している。そして、基部711の両端部にバネ部72の一端部が接続されている。バネ部72の他端部は、固定部73に接続されており、固定部73は、基板31に固定されている。また、固定検出電極74、75は、基板31に固定されており、可動検出電極712を間に挟んで設けられている。そして、可動検出電極712と固定検出電極74、75との間に、それぞれ、静電容量が形成されている。
基板31の凹部37の周囲には溝部371、372、373が設けられており、溝部371、372、373内には配線L71、L72、L73が設けられている。配線L71は、導電性バンプB71を介して固定部73と電気的に接続されており、配線L72は、導電性バンプB72を介して固定検出電極74と電気的に接続されており、配線L73は、導電性バンプB73を介して固定検出電極75と電気的に接続されている。また、図示しないが、配線L71、L72、L73の一端部は、端子となっており、蓋体32の外側に位置している。これにより、端子を介して加速度センサー素子片7とIC10とを電気的に接続することができる。
このような加速度センサー素子片7は、次のようにして加速度Axを検出することができる。加速度Axが物理量センサー1に加わると、加速度Axの大きさに基づいて、可動部71が、バネ部72を弾性変形させながら、X軸方向に変位する。可動部71が変位することで、可動検出電極712と固定検出電極74とのギャップおよび可動検出電極712と固定検出電極75とのギャップが変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて加速度Axを検出することができる。
加速度センサー素子片8は、Y軸方向の加速度Ayを検出するセンサー素子片である。加速度センサー素子片8は、図7に示すように、前述した加速度センサー素子片7の向きを90°回転させた以外は、加速度センサー素子片7と同様である。
加速度センサー素子片9は、Z軸方向の加速度Azを検出するセンサー素子片である。加速度センサー素子片9は、図8に示すように、構造体90を有している。構造体90は、可動部91と、梁部92と、固定部93と、を有している。このような構造体90は、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成されている。
可動部91は、梁部92によって固定部93に接続されており、固定部93は、基板31に固定されている。このような可動部91は、梁部92により形成された回動軸まわりにシーソー揺動するようになっている。また、可動部91は、回動軸の一方側に位置する可動検出電極911と、回動軸の他方側に位置する可動検出電極912と、を有し、可動検出電極911、912は、加速度Azが加わったときの回転モーメントが互いに異なっている。また、凹部39の底面には、可動検出電極911と対向する固定検出電極94と、可動検出電極912と対向する固定検出電極95と、が設けられている。そして、可動検出電極911と固定検出電極94、95との間に、それぞれ、静電容量が形成されている。
基板31の凹部39の周囲には溝部391、392、393が設けられており、溝部391、392、393内には配線L91、L92、L93が設けられている。配線L91は、導電性バンプB91を介して固定部93と電気的に接続されており、配線L92は、固定検出電極94と電気的に接続されており、配線L93は、固定検出電極95と電気的に接続されている。また、図示しないが、配線L91、L92、L93の一端部は、端子となっており、蓋体32の外側に位置している。これにより、端子を介して加速度センサー素子片9とIC10とを電気的に接続することができる。
このような加速度センサー素子片9は、次のようにして加速度Azを検出することができる。加速度Azが物理量センサー1に加わると、可動部91は、回動軸まわりにシーソー揺動する。このような可動部91のシーソー揺動によって、可動検出電極911と固定検出電極94とのギャップおよび可動検出電極912と固定検出電極95とのギャップが変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて加速度Azを検出することができる。
以上、加速度センサー素子片7、8、9について説明した。このような加速度センサー素子片7、8、9が収容されている第2内部空間S2は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されて、ほぼ大気圧(例えば、20000〜200000Pa程度。本実施形態では58000Pa。)となっている。これにより、粘性抵抗が増し、加速度センサー素子片7、8、9の可動部71、81、91の振動を速やかに集束(停止)させることができる。そのため、加速度Ax、Ay、Azの検出精度が向上する。
(パッケージ)
パッケージ2は、図1に示すように、上面に開放する凹部211を有するキャビティ状のベース21と、凹部211の開口を塞いでベース21に接合された板状のリッド22と、を有している。そして、凹部211がリッド22によって塞がれることにより形成された収容空間(素子収容部)S3に物理量センサー素子3およびIC10が収容されている。
パッケージ2は、図1に示すように、上面に開放する凹部211を有するキャビティ状のベース21と、凹部211の開口を塞いでベース21に接合された板状のリッド22と、を有している。そして、凹部211がリッド22によって塞がれることにより形成された収容空間(素子収容部)S3に物理量センサー素子3およびIC10が収容されている。
収容空間S3は、気密封止されており、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されて、所定の気圧に維持されている。具体的には、収容空間S3内の気圧P3は、第1内部空間S1内の気圧P1(ほぼ真空)よりも高く、第2内部空間S2内の気圧P2(ほぼ大気圧)よりも低く(例えば、10〜1000Pa程度。本実施形態では100Paに)設定されている。すなわち、P1<P3<P2の関係を満足している。このように、気圧P3を気圧P1、P2と異ならせることで、後述するように、第1内部空間S1、第2内部空間S2の気密性が確保されているか否かを確認することができる。
ベース21の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。また、リッド22の構成材料としては、特に限定されないが、ベース21の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース21の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。なお、ベース21とリッド22の接合は、特に限定されず、例えば、接着材を介して接合してもよいし、シーム溶接等により接合してもよい。
以上のようなパッケージ2の凹部211の底面に物理量センサー素子3が固定されており、物理量センサー素子3上にIC10が固定されている。
(IC)
IC10は、図1に示すように、物理量センサー素子3の上面(蓋体32上)に固定されている。このようなIC10は、図9に示すように、角速度センサー素子片4、5、6用の角速度用回路11A、11B、11Cと、加速度センサー素子片7、8、9用の加速度用回路12A、12B、12Cと、シリアルインターフェース回路13と、を有している。シリアルインターフェース回路13による通信方式は、例えば、SPI(登録商標)(Serial Peripheral Interface)や、I2C(登録商標)(Inter-Integrated Circuit)を用いることができる。また、IC10は、入出力端子(SCL/SPC、SDA/SDI、SA0/SDO、CS)、テスト端子(TEST1、TEST2)を有している。
IC10は、図1に示すように、物理量センサー素子3の上面(蓋体32上)に固定されている。このようなIC10は、図9に示すように、角速度センサー素子片4、5、6用の角速度用回路11A、11B、11Cと、加速度センサー素子片7、8、9用の加速度用回路12A、12B、12Cと、シリアルインターフェース回路13と、を有している。シリアルインターフェース回路13による通信方式は、例えば、SPI(登録商標)(Serial Peripheral Interface)や、I2C(登録商標)(Inter-Integrated Circuit)を用いることができる。また、IC10は、入出力端子(SCL/SPC、SDA/SDI、SA0/SDO、CS)、テスト端子(TEST1、TEST2)を有している。
角速度用回路11A、11B、11Cは、互いに同様の構成であるため、以下では、角速度用回路11Aについて代表して説明する。また、加速度用回路12A、12B、12Cは、互いに同様の構成であるため、以下では、加速度用回路12Aについて代表して説明する。なお、回路構成は、以下に説明する構成に限定されず、例えば、マルチプレクサー(MUX)を用いて角速度センサー素子片4、5、6からの検出信号を時分割で処理することで、角速度用回路11A、11B、11Cを1つにまとめてもよい。同様に、マルチプレクサーを用いて加速度センサー素子片7、8、9からの検出信号を時分割で処理することで、加速度用回路12A、12B、12Cを1つにまとめてもよい。
角速度用回路11Aは、図10に示すように、角速度センサー素子片4を駆動する駆動回路111と、角速度ωx、ωy、ωzを検出する検出回路112と、を有している。
駆動回路111は、I/V変換回路(電流/電圧変換回路)1111と、AC増幅回路1112と、自動利得制御回路(AGC)1113と、増幅回路1114と、を有している。
角速度センサー素子片4の振動部41が振動すると、容量変化に基づく電流がフィードバック信号として固定駆動電極45、46から出力され、I/V変換回路1111に入力される。I/V変換回路1111は、振動部41の振動周波数と同一の周波数の交流電圧信号を出力する。I/V変換回路1111から出力された交流電圧信号は、AC増幅回路1112に入力される。AC増幅回路1112は、入力された交流電圧信号を増幅して出力する。
AC増幅回路1112から出力された交流電圧信号は、自動利得制御回路1113に入力される。自動利得制御回路1113は、入力された交流電圧信号の振幅を一定値に保持するように利得を制御し、利得制御後の交流電圧信号を増幅回路1114と検出回路112の同期検波回路1123(後述)に出力する。増幅回路1114は、入力される交流電圧信号を増幅して駆動信号を生成し、固定駆動電極45、46に出力する。この固定駆動電極45、46に入力される駆動信号(交流電圧信号)により角速度センサー素子片4が駆動される。
検出回路112は、オフセット調整容量1121と、Q/V変換回路(電荷/電圧変換回路)1122と、同期検波回路1123と、増幅回路1124と、A/D変換回路(アナログ/デジタル変換回路)1125と、フィルター回路1126と、レジスタ1127と、を有している。
Q/V変換回路1122は、角速度センサー素子片4の固定検出電極49からの電荷(検出信号)を電圧に変換する。角速度センサー素子片4からの出力は、差動信号であるから、Q/V変換回路1122は、差動増幅回路として機能する。なお、Q/V変換回路1122の手前にはオフセット調整容量1121が設けられており、固定容量間のオフセットが調整される。
同期検波回路1123は、Q/V変換回路1122の出力信号を自動利得制御回路1113の出力信号に基づいて同期検波する。同期検波回路1123で抽出された角速度成分信号は、増幅回路1124に入力される。増幅回路1124は、同期検波回路1123の出力を設定されたゲインで増幅する。A/D変換回路1125は、増幅回路1124の出力をアナログ/デジタル変換する。A/D変換回路1125からの出力は、フィルター回路1126およびレジスタ1127で処理された後、シリアルインターフェース回路13を介して出力される。
加速度用回路12Aは、図11に示すように、加速度センサー素子片7を駆動する駆動回路121と、加速度Axを検出する検出回路122と、を有している。また、検出回路122は、オフセット調整容量1221と、Q/V変換回路(電荷/電圧変換回路)1222と、増幅回路1223と、A/D変換回路(アナログ/デジタル変換器)1224と、フィルター回路1225と、レジスタ1226と、を有している。
Q/V変換回路1222は、加速度センサー素子片7の固定検出電極74、75からの電荷(検出信号)を電圧に変換する。加速度センサー素子片7からの出力は、差動信号であるから、Q/V変換アンプ1222は、差動増幅回路として機能する。なお、Q/V変換アンプ1222の手前にはオフセット調整容量1221が設けられており、固定容量間のオフセットが調整される。
増幅回路1223は、Q/V変換回路1222の出力を設定されたゲインで増幅する。A/D変換回路1224は、増幅回路1223の出力をアナログ/デジタル変換する。A/D変換回路1224からの出力は、フィルター回路1225およびレジスタ1226で処理された後、シリアルインターフェース回路13を介して出力される。
以上のようなIC10は、角速度センサー素子片4、5、6および加速度センサー素子片7、8、9からの信号に基づいて角速度ωx、ωy、ωzおよび加速度Ax、Ay、Azを検出する物理量検出モードと、角速度センサー素子片4、5、6および加速度センサー素子片7、8、9のインピーダンスに基づいて第1内部空間S1および第2内部空間S2の気密性を判定する気密性判定モードと、を有し、これらのモードを切り替えられるようになっている。
物理量検出モードでは、上述したように、角速度センサー素子片4、5、6からの検出信号に基づいて角速度ωx、ωy、ωzを検出し、加速度センサー素子片7、8、9からの検出信号に基づいて加速度Ax、Ay、Azを検出するモードである。したがって、物理量検出モードの説明は、省略する。
次に、気密性判定モードについて説明する。前述したように、第1内部空間S1の気圧P1、第2内部空間S2の気圧P2および収容空間S3の気圧P3は、P1<P3<P2の関係を満足している。そのため、仮に、第1内部空間S1の気密性が破れ、第1内部空間S1と収容空間S3とが連通してしまった場合には、第1内部空間S1の気圧P1が上昇する。また、第2内部空間S2の気密性が破れ、第2内部空間S2と収容空間S3とが連通してしまった場合には、第2内部空間S2の気圧P2が降下がる。また、第1、第2内部空間S1、S2の気密性が共に破れ、第1内部空間S1と第2内部空間S2とが連通してしまった場合には、第1内部空間S1の気圧P1が上昇し、第2内部空間S2の気圧P2が降下する。
このように、第1内部空間S1の気密性が破れれば、第1内部空間S1の気圧P1が上昇し、第2内部空間S2に気密性が破れれば、第2内部空間S2の気圧P2が降下することが分かる。第1内部空間S1の気圧P1が高まれば、それに伴って、第1内部空間S1内に収容されている角速度センサー素子片4、5、6のインピーダンスが上昇し、インピーダンスが上昇すると、それに伴ってQ値が低下する。このQ値の低下(インピーダンスの上昇)に基づいて、第1内部空間S1の気密性が確保されているか否かを判定することができる。一方、第2内部空間S2の気圧P2が低下すれば、それに伴って、第2内部空間S2内に収容されている加速度センサー素子片7、8、9のインピーダンスが低下し、インピーダンスが低下すると、それに伴ってQ値が上昇する。このQ値の上昇(インピーダンスの低下)に基づいて、第2内部空間S2の気密性が確保されているか否かを判定することができる。以下、当該判定について、図12および図13に示すフローチャートに沿って詳細に説明する。
このような気密性の判定は、例えば、物理量センサー1をテスト装置に接続した状態で行われる。テスト装置には、予め、第1内部空間S1の気密性が確保されている状態における角速度センサー素子片4、5、6のインピーダンスを測定して得られたQ値(基準Q値)Q4’、Q5’、Q6’と、第2内部空間S2の気密性が確保されている状態における加速度センサー素子片7、8、9のインピーダンスを測定して得られたQ値(基準Q値)Q7’、Q8’、Q9’と、が記憶されている。なお、センサー素子片4〜9のQ値は、前記テスト装置からセンサー素子片4〜9へ検査用信号を印加し、センサー素子片4〜9から出力される信号に基づいてインピーダンスの周波数特性を調べ、その結果から、Q値を求めることができる。
この状態において、まず、角速度センサー素子片4のインピーダンスを測定し、測定したインピーダンスから角速度センサー素子片4のQ値Q4を求める(S11)。次に、角速度センサー素子片5のインピーダンスを測定し、測定したインピーダンスから角速度センサー素子片5のQ値Q5を求める(S12)。次に、角速度センサー素子片6のインピーダンスを測定し、測定したインピーダンスから角速度センサー素子片6のQ値Q6を求める(S13)。次に、Q4’とQ4の差ΔQ4=(Q4’−Q4)、Q5’とQ5の差ΔQ5(=Q5’−Q5)、Q6’とQ6の差ΔQ6(=Q6’−Q6)をそれぞれ求める(S14)。なお、ΔQ4、ΔQ5、ΔQ6を求めることができれば、S11〜S14の順序は、特に限定されない。
次に、ΔQ4、ΔQ5、ΔQ6が、それぞれ、予め設定されている閾値内に収まっているか否かを判断する(S15)。そして、ΔQ4、ΔQ5、ΔQ6が、全て閾値内に収まっていれば、第1内部空間S1の気密性が確保されていると判定する。また、ΔQ4、ΔQ5、ΔQ6が、全て閾値外であれば、第1内部空間S1の気密性が破られていると判定する。また、ΔQ4、ΔQ5、ΔQ6の一部が閾値外であれば、第1内部空間S1の気密性は確保されているが、閾値外となっている角速度センサー素子片が破損、故障している(正常な状態ではない)と判定する。
以上のような第1内部空間S1の気密性の判定と同様にして、第2内部空間S2の気密性の判定を行う。具体的には、まず、加速度センサー素子片7のインピーダンスを測定し、測定したインピーダンスから加速度センサー素子片7のQ値Q7を求める(S21)。次に、加速度センサー素子片8のインピーダンスを測定し、測定したインピーダンスから加速度センサー素子片8のQ値Q8を求める(S22)。次に、加速度センサー素子片9のインピーダンスを測定し、測定したインピーダンスから加速度センサー素子片9のQ値Q9を求める(S23)。次に、Q7’とQ7の差ΔQ7=(Q7’−Q7)、Q8’とQ8の差ΔQ8(=Q8’−Q8)、Q9’とQ9の差ΔQ9(=Q9’−Q9)をそれぞれ求める(S24)。なお、ΔQ7、ΔQ8、ΔQ9を求めることができれば、S21〜S24の順序は、特に限定されない。
次に、ΔQ7、ΔQ8、ΔQ9が、それぞれ、予め設定されている閾値内に収まっているか否かを判断する(S25)。そして、ΔQ7、ΔQ8、ΔQ9が、全て閾値内に収まっていれば、第2内部空間S2の気密性が確保されていると判定する。また、ΔQ7、ΔQ8、ΔQ9が、全て閾値外であれば、第2内部空間S2の気密性が破られていると判定する。また、ΔQ7、ΔQ8、ΔQ9の一部が閾値外であれば、第2内部空間S2の気密性は確保されているが、閾値外となっている加速度センサー素子片が破損、故障している(正常な状態ではない)と判定する。
このような検査方法によれば、電気的な手段で、第1、第2内部空間S1、S2の気密性を判定することができるため、物理量センサー1を製造した後、どの段階においても(例えば、信頼性試験終了後、外部装置に実装後等でも)検査を行うことができる。そのため、優れた利便性を発揮することができる。また、例えば、目視等による検査と比較して、より精度の高い検査を行うことができる。
以上、第1、第2内部空間S1、S2の気密性の検査方法について説明したが、気密性の検査方法は、上記の方法に限定されない。例えば、上記の検査方法では、第1内部空間S1の気密性の検査と、第2内部空間S2の気密性の検査と、を別々に行っているが、例えば、図14に示すように、これらを連続して行ってもよい。
また、本実施形態では、第1内部空間S1の気圧P1、第2内部空間S2の気圧P2および収容空間S3の気圧P3が、P1<P3<P2の関係を満足しているが、P3がP1、P2と異なっていればよく、例えば、P1<P2<P3の関係を満足していてもよいし、P3<P1<P2の関係を満足していてもよい。また、本実施形態では、物理量センサー素子3が、第1内部空間S1および第2内部空間S2を有しているが、内部空間の数としては、特に限定されず、例えば、第1、第2内部空間S1、S2のいずれか一方を省略してもよいし、さらに、内部空間を有していてもよい。
[電子機器]
次に、本発明の物理量センサーを備える電子機器について説明する。
次に、本発明の物理量センサーを備える電子機器について説明する。
図15は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成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1108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、物理量センサー1が内蔵されている。
図16は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機1200は、アンテナ(図示せず)、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1208が配置されている。このような携帯電話機1200には、物理量センサー1が内蔵されている。
図17は、本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。
デジタルスチールカメラ1300におけるケース1302の背面には表示部1310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1310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などを含む受光ユニット1304が設けられている。そして、撮影者が表示部1310に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押すと、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。このようなデジタルスチールカメラ1300には、例えば、手振れ補正に用いられる物理量センサー1が内蔵されている。
このような電子機器は、物理量センサー1を備えているので、優れた信頼性を有している。
なお、本発明の電子機器は、図15のパーソナルコンピューター、図16の携帯電話機、図17のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計(スマートウォッチを含む)、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)、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)等のウェアラブル端末、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、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)、携帯端末用の基地局、フライトシュミレーター等に適用することができる。
[移動体]
次に、本発明の移動体について説明する。
図18は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
次に、本発明の移動体について説明する。
図18は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
自動車1500には物理量センサー1が内蔵されており、例えば、物理量センサー1によって車体1501の姿勢を検出することができる。物理量センサー1の検出信号は、車体姿勢制御装置1502に供給され、車体姿勢制御装置1502は、その信号に基づいて車体1501の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪1503のブレーキを制御したりすることができる。
その他、このような姿勢制御は、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプター(ドローンを含む)で利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、物理量センサー1が組み込まれる。
以上、本発明の物理量センサー、物理量センサーの検査方法、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
1…物理量センサー、10…IC、11A、11B、11C…角速度用回路、111…駆動回路、1111…I/V変換回路、1112…AC増幅回路、1113…自動利得制御回路、1114…増幅回路、112…検出回路、1121…オフセット調整容量、1122…Q/V変換回路、1123…同期検波回路、1124…増幅回路、1125…A/D変換回路、1126…フィルター回路、1127…レジスタ、12A、12B、12C…加速度用回路、121…駆動回路、122…検出回路、1221…オフセット調整容量、1222…Q/V変換回路、1223…増幅回路、1224…A/D変換回路、1225…フィルター回路、1226…レジスタ、13…シリアルインターフェース回路、2…パッケージ、21…ベース、211…凹部、22…リッド、3…物理量センサー素子、30…パッケージ、300…SiO2膜、31…基板、32…蓋体、34、35、36、37、38、39…凹部、341、342、343、344、345、361、362、363、364、365、371、372、373、391、392、393…溝部、4…角速度センサー素子片、40、40a、40b…構造体、41…振動部、42…駆動バネ部、43…固定部、44…可動駆動電極、45、46…固定駆動電極、47…検出用フラップ板、48…梁部、49…固定検出電極、5…角速度センサー素子片、50、50a、50b…構造体、6…角速度センサー素子片、60、60a、60b…構造体、61…振動部、62…可動部、621…基部、622…可動検出電極、63…検出バネ部、64…駆動バネ部、65…固定部、66…可動駆動電極、671、672…固定駆動電極、681、682…固定検出電極、7…加速度センサー素子片、70…構造体、71…可動部、711…基部、712…可動検出電極、72…バネ部、73…固定部、74、75…固定検出電極、8…加速度センサー素子片、9…加速度センサー素子片、90…構造体、91…可動部、911、912…可動検出電極、92…梁部、93…固定部、94、95…固定検出電極、1100…パーソナルコンピューター、1102…キーボード、1104…本体部、1106…表示ユニット、1108…表示部、1200…携帯電話機、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1208…表示部、1300…デジタルスチールカメラ、1302…ケース、1304…受光ユニット、1306…シャッターボタン、1308…メモリー、1310…表示部、1500…自動車、1501…車体、1502…車体姿勢制御装置、1503…車輪、Ax、Ay、Az…加速度、B41、B42、B43、B61、B62、B63、B64、B65、B71、B72、B73、B91…導電性バンプ、L41、L42、L43、L44、L45、L61、L62、L63、L64、L65、L71、L72、L73、L91、L92、L93…配線、S1…第1内部空間、S2…第2内部空間、S3…収容空間、ωx、ωy、ωz…角速度
Claims (20)
- 気密である収容部と、前記収容部に収容されている素子片と、を有する物理量センサー素子と、
気密であり、前記物理量センサー素子が収容されている素子収容部を有するパッケージと、を有し、
前記収容部内の気圧と前記素子収容部内の気圧とが異なっている物理量センサーの検査方法であって、
前記物理量センサー素子のインピーダンスに基づいて前記収容部の気密性を判定することを特徴とする物理量センサーの検査方法。 - 前記物理量センサー素子に接続されている電子部品を有し、
前記電子部品は、前記物理量センサー素子のインピーダンスに基づいて前記収容部の気密性を判定する気密性判定モードを備えている請求項1に記載の物理量センサーの検査方法。 - 前記気密性判定モードでは、前記インピーダンスから求められるQ値に基づいて、前記収容部の気密性を判定する請求項2に記載の物理量センサーの検査方法。
- 前記気密性判定モードでは、前記Q値と基準Q値との差が閾値内に収まっていれば、前記収容部の気密性が確保されていると判断し、前記差が前記閾値外であれば、前記収容部の気密性が破壊されていると判断する請求項3に記載の物理量センサーの検査方法。
- 前記収容部は、第1収容部と、第2収容部と、を有し、
前記素子片は、前記第1収容部に収容されている第1素子片と、前記第2収容部に収容されている第2素子片と、を有し、
前記第1収容部内の気圧と前記第2収容部内の気圧と前記素子収容部の気圧とが互いに異なっている請求項4に記載の物理量センサーの検査方法。 - 前記第1素子片は、角速度を検出する角速度検出素子片であり、
前記第2素子片は、加速度を検出する加速度検出素子片である請求項5に記載の物理量センサーの検査方法。 - 前記第1収容部内の気圧は、前記第2収容部内の気圧よりも低く、
前記素子収容部内の気圧は、前記第1収容部内の気圧よりも高く、前記第2収容部内の気圧よりも低い請求項6に記載の物理量センサーの検査方法。 - 前記第1素子片は、検出軸が異なるように複数配置されており、
前記気密性判定モードでは、
複数の前記第1素子片の全ての前記差が前記閾値内であれば、前記第1収容部の気密性が確保されていると判断し、
複数の前記第1素子片の全ての前記差が前記閾値外であれば、前記第1収容部の気密性が破壊されていると判断し、
複数の前記第1素子片の一部の前記差が前記閾値外であれば、前記一部の第1素子片が故障していると判断する請求項5ないし7のいずれか1項に記載の物理量センサーの検査方法。 - 前記第2素子片は、検出軸が異なるように複数配置されており、
前記気密性判定モードでは、
複数の前記第2素子片の全ての前記差が前記閾値内であれば、前記第2収容部の気密性が確保されていると判断し、
複数の前記第2素子片の全ての前記差が前記閾値外であれば、前記第2収容部の気密性が破壊されていると判断し、
複数の前記第2素子片の一部の前記差が前記閾値外であれば、前記一部の第2素子片が故障していると判断する請求項5ないし8のいずれか1項に記載の物理量センサーの検査方法。 - 前記電子部品は、前記素子片からの信号に基づいて物理量を検出する物理量検出モードを備えている請求項2ないし9のいずれか1項に記載の物理量センサーの検査方法。
- 気密である収容部と、前記収容部に収容されている素子片と、を有する物理量センサー素子と、
気密であり、前記物理量センサー素子が収容されている素子収容部を有するパッケージと、
前記物理量センサー素子に電気的に接続された電子部品と、を有し、
前記収容部内の気圧と前記素子収容部内の気圧とが異なり、
前記電子部品は、前記素子片からの信号に基づいて物理量を検出する物理量検出モードと、前記素子片のインピーダンスに基づいて前記収容部の気密性を判定する気密性判定モードと、を有することを特徴とする物理量センサー。 - 前記気密性判定モードでは、前記インピーダンスから求められるQ値に基づいて、前記収容部の気密性を判定する請求項11に記載の物理量センサー。
- 前記気密性判定モードでは、前記Q値と基準Q値との差が閾値内に収まっていれば、前記収容部の気密性が確保されていると判断し、前記差が前記閾値外であれば、前記収容部の気密性が破壊されていると判断する請求項12に記載の物理量センサー。
- 前記収容部は、第1収容部と、第2収容部と、を有し、
前記素子片は、前記第1収容部に収容されている第1素子片と、前記第2収容部に収容されている第2素子片と、を有し、
前記第1収容部内の気圧と前記第2収容部内の気圧と前記素子収容部内の気圧とが互いに異なっている請求項13に記載の物理量センサー。 - 前記第1素子片は、角速度を検出する角速度検出素子片であり、
前記第2素子片は、加速度を検出する加速度検出素子片である請求項14に記載の物理量センサー。 - 前記第1収容部内の気圧は、前記第2収容部内の気圧よりも低く、
前記素子収容部内の気圧は、前記第1収容部内の気圧よりも高く、前記第2収容部内の気圧よりも低い請求項15に記載の物理量センサー。 - 前記第1素子片は、検出軸が異なるように複数配置されており、
前記気密性判定モードでは、
複数の前記第1素子片の全ての前記差が前記閾値内であれば、前記第1収容部の気密性が確保されていると判断し、
複数の前記第1素子片の全ての前記差が前記閾値外であれば、前記第1収容部の気密性が破壊されていると判断し、
複数の前記第1素子片の一部の前記差が前記閾値外であれば、前記一部の第1素子片が故障していると判断する請求項14ないし16のいずれか1項に記載の物理量センサー。 - 前記第2素子片は、検出軸が異なるように複数配置されており、
前記気密性判定モードでは、
複数の前記第2素子片の全ての前記差が前記閾値内であれば、前記第2収容部の気密性が確保されていると判断し、
複数の前記第2素子片の全ての前記差が前記閾値外であれば、前記第2収容部の気密性が破壊されていると判断し、
複数の前記第2素子片の一部の前記差が前記閾値外であれば、前記一部の第2素子片が故障していると判断する請求項14ないし17のいずれか1項に記載の物理量センサー。 - 請求項11ないし18のいずれか1項に記載の物理量センサーを有することを特徴とする電子機器。
- 請求項11ないし18のいずれか1項に記載の物理量センサーを有することを特徴とする移動体。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015220668A JP2017090256A (ja) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | 物理量センサーの検査方法、物理量センサー、電子機器および移動体 |
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JP2015220668A Pending JP2017090256A (ja) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | 物理量センサーの検査方法、物理量センサー、電子機器および移動体 |
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