JP2018091819A - 加速度センサー、加速度センサーデバイス、電子機器および移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】温度特性の低下を抑制することのできる加速度センサー、加速度センサーデバイス、電子機器および移動体を提供する。
【解決手段】加速度センサーは、第1方向の加速度を検出する第1加速度センサー素子と、第2方向の加速度を検出する第2加速度センサー素子と、第3方向の加速度を検出する第3加速度センサー素子と、を有し、前記第3加速度センサー素子は、前記第3方向から見た平面視で長手形状をなす可動部を有し、前記第3方向から見た平面視で、前記可動部の長手方向と直交する方向に、前記第3加速度センサー素子を間に挟むようにして前記第1加速度センサー素子および前記第2加速度センサー素子が配置されている。
【選択図】図1
【解決手段】加速度センサーは、第1方向の加速度を検出する第1加速度センサー素子と、第2方向の加速度を検出する第2加速度センサー素子と、第3方向の加速度を検出する第3加速度センサー素子と、を有し、前記第3加速度センサー素子は、前記第3方向から見た平面視で長手形状をなす可動部を有し、前記第3方向から見た平面視で、前記可動部の長手方向と直交する方向に、前記第3加速度センサー素子を間に挟むようにして前記第1加速度センサー素子および前記第2加速度センサー素子が配置されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、加速度センサー、加速度センサーデバイス、電子機器および移動体に関するものである。
例えば、加速度を検出することのできる加速度センサーとして、特許文献1に記載の構成が知られている。特許文献1の加速度センサーは、X軸方向の加速度を検出するX軸加速度センサー素子と、Y軸方向の加速度を検出するY軸加速度センサー素子と、Z軸方向の加速度を検出するZ軸加速度センサー素子と、を有し、また、X、Y、Z軸加速度センサー素子は、Z軸加速度センサー素子を基板の中央にして、その両側にX軸加速度センサー素子およびY軸加速度センサー素子が位置するように、X軸方向に並んで配置されている。
上述のような構成の特許文献1の加速度センサーでは、Z軸加速度センサー素子は、X軸方向に長い長手形状をなしている。そのため、Z軸方向加速度センサー素子の両側に位置するX軸加速度センサー素子およびY軸加速度センサー素子が基板の中央部から大きく離れている。基板の中央部から離れる程、基板の撓みや反り(特に、熱による撓み)の影響を受け易くなる。そのため、特許文献1の加速度センサーでは、温度特性が低下するという問題がある。
本発明の目的は、温度特性の低下を抑制することのできる加速度センサー、加速度センサーデバイス、電子機器および移動体を提供することにある。
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、以下の発明として実現することが可能である。
本発明の加速度センサーは、第1方向の加速度を検出する第1加速度センサー素子と、
前記第1方向と交差する第2方向の加速度を検出する第2加速度センサー素子と、
前記第1方向および前記第2方向のそれぞれと交差する第3方向の加速度を検出する第3加速度センサー素子と、
前記第1加速度センサー素子、前記第2加速度センサー素子および前記第3加速度センサー素子を支持する基部と、を有し、
前記第3加速度センサー素子は、前記第3方向から見た平面視で長手形状をなす可動部を有し、
前記第3方向から見た平面視で、前記可動部の長手方向と直交する方向に、前記第3加速度センサー素子を間に挟むようにして前記第1加速度センサー素子および前記第2加速度センサー素子が配置されていることを特徴とする。
これにより、温度特性の低下を抑制することのできる加速度センサーが得られる。
前記第1方向と交差する第2方向の加速度を検出する第2加速度センサー素子と、
前記第1方向および前記第2方向のそれぞれと交差する第3方向の加速度を検出する第3加速度センサー素子と、
前記第1加速度センサー素子、前記第2加速度センサー素子および前記第3加速度センサー素子を支持する基部と、を有し、
前記第3加速度センサー素子は、前記第3方向から見た平面視で長手形状をなす可動部を有し、
前記第3方向から見た平面視で、前記可動部の長手方向と直交する方向に、前記第3加速度センサー素子を間に挟むようにして前記第1加速度センサー素子および前記第2加速度センサー素子が配置されていることを特徴とする。
これにより、温度特性の低下を抑制することのできる加速度センサーが得られる。
本発明の加速度センサーでは、前記可動部は、長手方向の一方側に位置する第1可動部と、他方側に位置し、前記第3方向の加速度が加わった時の回転モーメントが前記第1可動部よりも大きい第2可動部と、を有し、
前記第1可動部および前記第2可動部が前記基部に対してシーソー揺動することが好ましい。
これにより、第3加速度センサー素子の構成が簡単なものとなる。
前記第1可動部および前記第2可動部が前記基部に対してシーソー揺動することが好ましい。
これにより、第3加速度センサー素子の構成が簡単なものとなる。
本発明の加速度センサーでは、前記第3加速度センサー素子の前記基部との接合部は、第3方向から見た平面視で、前記基部の中心と交わり前記長手方向に直交する方向に延在する中心軸上に位置していることが好ましい。
これにより、温度特性の低下をより効果的に抑制することができる。
これにより、温度特性の低下をより効果的に抑制することができる。
本発明の加速度センサーでは、前記第3加速度センサー素子は、前記可動部の長手方向に沿って複数設けられていることが好ましい。
これにより、より精度よく、第3方向の加速度を検出することができる。
これにより、より精度よく、第3方向の加速度を検出することができる。
本発明の加速度センサーでは、前記長手方向に沿う方向において、前記第1加速度センサー素子および前記第2加速度センサー素子の長さは、それぞれ、前記第3加速度センサー素子の長さよりも短いことが好ましい。
これにより、第1加速度センサー素子や第2加速度センサー素子の周辺にスペースができ、例えば、配線の形成や引き回しが容易となる。
これにより、第1加速度センサー素子や第2加速度センサー素子の周辺にスペースができ、例えば、配線の形成や引き回しが容易となる。
本発明の加速度センサーでは、前記基部は、前記第3方向から見た平面視で矩形をなし、アスペクト比が0.7:1以上、1:1.3以下であることが好ましい。
これにより、基部の過度な大型化を防止しつつ、温度特性の低下をより効果的に抑制することができる。
これにより、基部の過度な大型化を防止しつつ、温度特性の低下をより効果的に抑制することができる。
本発明の加速度センサーデバイスは、本発明の加速度センサーを有することを特徴とする。
これにより、本発明の加速度センサーの効果を享受でき、信頼性の高い加速度センサーデバイスが得られる。
これにより、本発明の加速度センサーの効果を享受でき、信頼性の高い加速度センサーデバイスが得られる。
本発明の電子機器は、本発明の加速度センサーを有することを特徴とする。
これにより、本発明の加速度センサーの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。
これにより、本発明の加速度センサーの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。
本発明の移動体は、本発明の加速度センサーを有することを特徴とする。
これにより、本発明の加速度センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。
これにより、本発明の加速度センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。
以下、本発明の加速度センサー、加速度センサーデバイス、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。
<第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態に係る加速度センサーについて説明する。
まず、本発明の第1実施形態に係る加速度センサーについて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る加速度センサーを示す平面図である。図2は、図1中のA−A線断面図である。図3は、図1に示す加速度センサーが有する第1加速度センサー素子を示す平面図である。図4は、図3中のB−B線断面図である。図5は、図1に示す加速度センサーが有する第2加速度センサー素子を示す平面図である。図6は、図5中のC−C線断面図である。図7は、図1に示す加速度センサーが有する第3加速度センサー素子を示す平面図である。図8は、図7中のD−D線断面図である。図9は、基部の反りによる影響を説明するための概略図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1、図3、図5、図7中の紙面手前側および図2、図4、図6、図8、図9中の上側を「上」とも言い、図1、図3、図5、図7中の紙面奥側および図2、図4、図6、図8、図9中の下側を「下」とも言う。また、各図に示すように、互いに直交する3つの軸をX軸、Y軸およびZ軸とし、X軸に平行な方向を「X軸方向(第1方向)」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向(第2方向)」、Z軸に平行な方向を「Z軸方向(第3方向)」とも言う。また、各軸の矢印方向先端側を「プラス側」、反対側を「マイナス側」とも言う。
図1に示す加速度センサー1は、互いに直交するX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の加速度をそれぞれ独立して検出することのできる加速度センサーである。このような加速度センサー1は、X軸方向の加速度Axを検出する第1加速度センサー素子2と、Y軸方向の加速度Ayを検出する第2加速度センサー素子3と、Z軸方向の加速度Azを検出する第3加速度センサー素子4と、第1加速度センサー素子2、第2加速度センサー素子3および第3加速度センサー素子4を支持する基部5と、第1加速度センサー素子2、第2加速度センサー素子3および第3加速度センサー素子4を覆うように基部5に接合された蓋部6と、を有している。
また、図1に示すように、第1加速度センサー素子2、第2加速度センサー素子3および第3加速度センサー素子4は、X軸方向に沿って配置されている。また、第3加速度センサー素子4を間に挟むようにして、第1加速度センサー素子2および第2加速度センサー素子3が配置されている。より具体的には、基部5の中央部に第3加速度センサー素子4が配置されており、第3加速度センサー素子4のX軸方向の一方側(図1中の左側)に第1加速度センサー素子2が配置されており、X軸方向の他方側(図1中の右側)に第2加速度センサー素子3が配置されている。
以下、このような加速度センサー1について詳細に説明する。
(基部)
基部5は、板状であり、図1に示すように、Z軸方向から見た平面視で矩形をなしている。なお、本実施形態では、基部5のアスペクト比(X軸方向の長さLx:Y軸方向の長さLy)は、0.7:1以上、1:1.3以下である。このような関係とすることで、後述するように、第1加速度センサー素子2、第2加速度センサー素子3および第3加速度センサー素子4が、基部5の撓みの影響を受け難くなり、優れた温度特性を有する加速度センサー1となる。ここで、基部5のアスペクト比は、0.8:1以上、1:1.2以下であることがより好ましく、0.9:1以上、1:1.1以下であることがさらに好ましく、1:1であることが特に好ましい。これにより、上述した効果がより顕著なものとなる。
(基部)
基部5は、板状であり、図1に示すように、Z軸方向から見た平面視で矩形をなしている。なお、本実施形態では、基部5のアスペクト比(X軸方向の長さLx:Y軸方向の長さLy)は、0.7:1以上、1:1.3以下である。このような関係とすることで、後述するように、第1加速度センサー素子2、第2加速度センサー素子3および第3加速度センサー素子4が、基部5の撓みの影響を受け難くなり、優れた温度特性を有する加速度センサー1となる。ここで、基部5のアスペクト比は、0.8:1以上、1:1.2以下であることがより好ましく、0.9:1以上、1:1.1以下であることがさらに好ましく、1:1であることが特に好ましい。これにより、上述した効果がより顕著なものとなる。
また、図1に示すように、基部5は、上面側に開放する3つの凹部51、52、53を有している。凹部51は、第1加速度センサー素子2と基部5との接触を防止する逃げ部として機能し、凹部52は、第2加速度センサー素子3と基部5との接触を防止する逃げ部として機能し、凹部53は、第3加速度センサー素子4と基部5との接触を防止する逃げ部として機能する。
また、図4、図6および図8に示すように、基部5は、凹部51の底面に設けられた突起状のマウント部511と、凹部52の底面に設けられた突起状のマウント部521と、凹部53の底面に設けられた突起状のマウント部531と、を有している。そして、マウント部511には第1加速度センサー素子2が接合されており、マウント部521には第2加速度センサー素子3が接合されており、マウント部531には第3加速度センサー素子4が接合されている。
また、図1に示すように、基部5は、上面側に開放する7つの溝部541、542、543、544、545、546、547を有している。また、各溝部541、542、543、544、545、546、547の一端部は、それぞれ、蓋部6の外側に位置している。また、溝部541の他端部は、凹部51、52、53のそれぞれに接続されており、溝部542、543の他端部は、凹部51に接続されており、溝部544、545の他端部は、凹部52に接続されており、溝部546、547の他端部は、凹部53に接続されている。
以上のような基部5として、例えば、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、パイレックスガラス(登録商標)のような硼珪酸ガラス)で構成されたガラス基板を用いることができる。これにより、例えば、蓋部6の構成材料によっては、基部5と蓋部6とを陽極接合により接合することができ、これらを強固に接合することができる。また、光透過性を有する基部5が得られるため、加速度センサー1の外側から、基部5を介して各加速度センサー素子2、3、4の状態(例えば、スティッキングの有無等)を視認することができる。
ただし、基部5としては、ガラス基板に限定されず、例えば、シリコン基板やセラミックス基板を用いてもよい。なお、シリコン基板を用いる場合は、短絡を防止する観点から、高抵抗のシリコン基板を用いるか、表面に熱酸化等によってシリコン酸化膜(絶縁性酸化物)を形成したシリコン基板を用いることが好ましい。
また、図1に示すように、溝部541、542、543、544、545、546、547には配線71、72、73、74、75、76、77が設けられている。これら配線71、72、73、74、75、76、77の一端部は、蓋部6の外側に露出し、外部装置との電気的な接続を行う端子Tとして機能する。また、配線71、72、73、74、75、76、77の他端部は、それぞれ、対応する加速度センサー素子2、3、4と電気的に接続されている。
配線71、72、73、74、75、76、77の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、Ti(チタン)、タングステン(W)等の金属材料、これら金属材料を含む合金、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ZnO、IGZO等の酸化物系の透明導電性材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(例えば2層以上の積層体として)用いることができる。
(蓋部)
図1に示すように、蓋部6は、矩形の平面視形状を有する板状をなしている。また、図2に示すように、蓋部6は、下面側に開放する凹部61を有している。そして、蓋部6は、凹部61内に各加速度センサー素子2、3、4を収納するようにして、基部5に接合されている。そして、蓋部6および基部5によって、各加速度センサー素子2、3、4を収納する収納空間Sが形成されている。
図1に示すように、蓋部6は、矩形の平面視形状を有する板状をなしている。また、図2に示すように、蓋部6は、下面側に開放する凹部61を有している。そして、蓋部6は、凹部61内に各加速度センサー素子2、3、4を収納するようにして、基部5に接合されている。そして、蓋部6および基部5によって、各加速度センサー素子2、3、4を収納する収納空間Sが形成されている。
また、図2に示すように、蓋部6は、収納空間Sの内外を連通する連通孔62を有しており、この連通孔62を介して収納空間Sを所望の雰囲気に置換することができる。また、連通孔62内には、封止部材63が配置され、封止部材63によって、連通孔62が封止されている。
封止部材63としては、連通孔62を封止できれば、特に限定されず、例えば、金(Au)/錫(Sn)系合金、金(Au)/ゲルマニウム(Ge)系合金、金(Au)/アルミニウム(Al)系合金等の各種合金、低融点ガラス等のガラス材料等を用いることができる。
収納空間Sは、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されて、使用温度(−40℃〜80℃程度)で、ほぼ大気圧となっていることが好ましい。収納空間Sを大気圧とすることで粘性抵抗が増してダンピング効果が発揮され、各加速度センサー素子2、3、4の振動を速やかに収束(停止)させることができる。そのため、加速度センサー1の加速度の検出精度が向上する。
このような蓋部6は、本実施形態では、シリコン基板で構成されている。ただし、蓋部6としては、シリコン基板に限定されず、例えば、ガラス基板やセラミックス基板を用いてもよい。また、基部5と蓋部6との接合方法としては、特に限定されず、基部5や蓋部6の材料によって適宜選択すればよいが、例えば、陽極接合、プラズマ照射によって活性化させた接合面同士を接合させる活性化接合、ガラスフリット等の接合材による接合、基部5の上面および蓋部6の下面に成膜した金属膜同士を接合する拡散接合等が挙げられる。
本実施形態では、図2に示すように、接合材の一例であるガラスフリット69(低融点ガラス)を介して基部5と蓋部6とが接合されている。基部5と蓋部6とを重ね合わせた状態では、溝部541、542、543、544、545、546、547を介して収納空間Sの内外が連通してしまうが、ガラスフリット69を用いることで、基部5と蓋部6とを接合すると共に、溝部541、542、543、544、545、546、547を封止することができ、より容易に、収納空間Sを気密封止することができる。なお、基部5と蓋部6とを陽極接合等(溝部541、542、543、544、545、546、547を封止できない接合方法)で接合した場合には、例えば、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膜によって溝部541、542、543、544、545、546、547をそれぞれ塞ぐことができる。
(第1加速度センサー素子)
第1加速度センサー素子2は、X軸方向の加速度Axを検出することのできるセンサー素子である。また、第1加速度センサー素子2は、例えば、リン(P)、ボロン(B)等の不純物がドープされたシリコン基板をパターニングすることで形成されている。また、第1加速度センサー素子2は、陽極接合によって基部5(マウント部511)に接合されている。ただし、第1加速度センサー素子2の材料や、第1加速度センサー素子2の基部5への接合方法は、特に限定されない。
第1加速度センサー素子2は、X軸方向の加速度Axを検出することのできるセンサー素子である。また、第1加速度センサー素子2は、例えば、リン(P)、ボロン(B)等の不純物がドープされたシリコン基板をパターニングすることで形成されている。また、第1加速度センサー素子2は、陽極接合によって基部5(マウント部511)に接合されている。ただし、第1加速度センサー素子2の材料や、第1加速度センサー素子2の基部5への接合方法は、特に限定されない。
図3に示すように、第1加速度センサー素子2は、基部5のマウント部511に固定されている可動部支持部21と、可動部支持部21に対してX軸方向に変位可能な可動部22と、可動部支持部21と可動部22とを連結するバネ部23、24と、可動部22に設けられている第1可動電極部25および第2可動電極部26と、第1固定電極部28と、第2固定電極部29と、を有している。また、これら各部のうち、可動部支持部21、可動部22、バネ部23、24および第1、第2可動電極部25、26は、一体的に形成されている。
可動部支持部21は、X軸方向に延在する長手形状をなしている。そして、図4に示すように、可動部支持部21は、X軸方向のプラス側の端部にマウント部511と接合している接合部211を有している。また、可動部支持部21は、マウント部511上で配線71と電気的に接続されている。なお、以下では、Z軸方向から見た平面視で、可動部支持部21をY軸方向に二等分する仮想軸を中心軸Lとする。
また、図3に示すように、可動部22は、Z軸方向から見た平面視で、枠状をなしている。そして、可動部22は、可動部支持部21、バネ部23、24、第1、第2可動電極部25、26および第1、第2固定電極部28、29を囲んでいる。また、可動部22は、内側に第1固定電極部28が配置された第1開口部228と、内側に第2固定電極部29が配置された第2開口部229と、を有している。また、これら第1、第2開口部228、229は、Y軸方向に並んで配置されている。このような可動部22は、中心軸Lに対して線対称である。
バネ部23は、可動部22のX軸方向マイナス側の端部と可動部支持部21のX軸方向マイナス側の端部とを連結し、バネ部24は、可動部22のX軸方向プラス側の端部と可動部支持部21のX軸方向プラス側の端部とを連結している。これにより、可動部22をX軸方向の両側で支持することができため、可動部22の姿勢および挙動が安定する。これらバネ部23、24は、弾性変形可能であり、バネ部23、24が弾性変形することで、可動部22が可動部支持部21に対してX軸方向に変位することができる。
また、図3に示すように、第1固定電極部28は、上述したように、第1開口部228内に配置されている。このような第1固定電極部28は、基部5に固定された第1幹部支持部283と、第1幹部支持部283に支持された第1幹部281と、第1幹部281からY軸方向両側に延出した複数の第1固定電極指282と、を有している。
また、図4に示すように、第1幹部支持部283は、マウント部511と接合された接合部283aを有している。そして、第1幹部支持部283は、マウント部511上で配線72と電気的に接続されている。
また、図3に示すように、第1幹部281は、棒状の長手形状をなし、その一端が第1幹部支持部283に接続されている。また、第1幹部281は、Z軸方向から見た平面視で、X軸およびY軸のそれぞれに対して傾斜した方向に延在している。より具体的には、第1幹部281は、その先端側に向けて中心軸Lとの離間距離が大きくなるように傾斜している。
なお、X軸に対する第1幹部281の軸L281の傾きとしては、特に限定されないが、10°以上、45°以下であること好ましく、10°以上、30°以下であることがより好ましい。これにより、第1固定電極部28のY軸方向への広がりを抑制することができ、第1加速度センサー素子2の小型化を図ることができる。
また、第1固定電極指282は、第1幹部281からY軸方向両側に延出している。すなわち、第1固定電極指282は、第1幹部281のY軸方向マイナス側に位置する第1固定電極指282’と、Y軸方向プラス側に位置する第1固定電極指282”と、を有している。また、第1固定電極指282’、282”は、それぞれ、X軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。また、複数の第1固定電極指282’の長さ(Y軸方向の長さ)は、X軸方向マイナス側に向けて漸減している。一方、複数の第1固定電極指282”の長さ(Y軸方向の長さ)は、X軸方向マイナス側に向けて漸増している。
また、図3に示すように、第2固定電極部29は、上述したように、第2開口部229内に配置されている。このような第2固定電極部29は、基部5に固定された第2幹部支持部293と、第2幹部支持部293に支持された第2幹部291と、第2幹部291からY軸方向両側に延出した複数の第2固定電極指292と、を有している。
また、図4に示すように、第2幹部支持部293は、マウント部511の上面と接合された接合部293aを有している。そして、第2幹部支持部293は、マウント部511上で配線73と電気的に接続されている。
また、図3に示すように、第2幹部291は、棒状の長手形状をなし、その一端が第2幹部支持部293に接続されている。また、第2幹部291は、Z軸方向から見た平面視で、X軸およびY軸のそれぞれに対して傾斜した方向に延在している。より具体的には、第2幹部291は、その先端側に向けて中心軸Lとの離間距離が大きくなるように傾斜している。
なお、X軸に対する第2幹部291の軸L291の傾きとしては、特に限定されないが、10°以上、45°以下であること好ましく、10°以上、30°以下であることがより好ましい。これにより、第2固定電極部29のY軸方向への広がりを抑制することができ、第1加速度センサー素子2の小型化を図ることができる。
また、第2固定電極指292は、第2幹部291からY軸方向両側に延出している。すなわち、第2固定電極指292は、第2幹部291のY軸方向マイナス側に位置する第2固定電極指292’と、Y軸方向プラス側に位置する第2固定電極指292”と、を有している。また、第2固定電極指292’、292”は、それぞれ、X軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。
また、複数の第2固定電極指292’の長さ(Y軸方向の長さ)は、X軸方向マイナス側に向けて漸増している。一方、複数の第2固定電極指292”の長さ(Y軸方向の長さ)は、X軸方向マイナス側に向けて漸減している。
また、図3に示すように、第1可動電極部25は、第1開口部228内に配置されている。また、第1可動電極部25は、第1幹部281のY軸方向両側に位置し、Y軸方向に延在する複数の第1可動電極指251を有している。すなわち、第1可動電極指251は、第1幹部281のY軸方向マイナス側に位置する第1可動電極指251’と、Y軸方向プラス側に位置する第1可動電極指251”と、を有している。また、第1可動電極指251’、251”は、それぞれ、X軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。また、各第1可動電極指251は、対応する第1固定電極指282に対してX軸方向マイナス側に位置し、この第1固定電極指282とギャップを介して対向している。
また、複数の第1可動電極指251’の長さ(Y軸方向の長さ)は、X軸方向マイナス側に向けて漸減している。一方、複数の第1可動電極指251”の長さ(Y軸方向の長さ)は、X軸方向マイナス側に向けて漸増している。
また、第2可動電極部26は、第2開口部229内に配置されている。また、第2可動電極部26は、第2幹部291のY軸方向両側に位置し、Y軸方向に延在する複数の第2可動電極指261を有している。すなわち、第2可動電極指261は、第2幹部291のY軸方向マイナス側に位置する第2可動電極指261’と、Y軸方向プラス側に位置する第2可動電極指261”と、を有している。また、第2可動電極指261’、261”は、それぞれ、X軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。また、各第2可動電極指261は、対応する第2固定電極指292に対してX軸方向プラス側に位置し、この第2固定電極指292とギャップを介して対向している。
また、複数の第2可動電極指261’の長さ(Y軸方向の長さ)は、X軸方向マイナス側に向けて漸増している。一方、複数の第2可動電極指261”の長さ(Y軸方向の長さ)は、X軸方向プラス側に向けて漸減している。
以上、加速度センサー1の構成について詳細に説明した。このような第1加速度センサー素子2にX軸方向の加速度Axが加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動部22がバネ部23、24を弾性変形させながらX軸方向に変位する。このような変位に伴って、第1可動電極指251と第1固定電極指282とのギャップおよび第2可動電極指261と第2固定電極指292とのギャップがそれぞれ変化し、この変位に伴って、第1可動電極指251と第1固定電極指282との間の静電容量および第2可動電極指261と第2固定電極指292との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そのため、これら静電容量の変化に基づいて加速度Axを検出することができる。
ここで、上述したように、各第1可動電極指251は、対応する第1固定電極指282に対してX軸方向マイナス側に位置し、逆に、各第2可動電極指261は、対応する第2固定電極指292に対してX軸方向プラス側に位置している。そのため、加速度Axが加わると、第1可動電極指251と第1固定電極指282とのギャップが縮まり、第2可動電極指261と第2固定電極指292とのギャップが広がるか、逆に、第1可動電極指251と第1固定電極指282とのギャップが広がり、第2可動電極指261と第2固定電極指292とのギャップが縮まる。よって、第1固定電極指282および第1可動電極指251の間から得られる第1検出信号と、第2固定電極指292および第2可動電極指261の間から得られる第2検出信号と、を差動演算することで、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく、加速度Axを検出することができる。
このような構成の第1加速度センサー素子2によれば、第1固定電極指282と第1可動電極指251との間および第2固定電極指292と第2可動電極指261との間に、それぞれ、十分に大きい静電容量を形成しつつ、各電極指251、261、282、292の長さを短くすることができる。そのため、優れた検出精度を発揮することができると共に、電極指251、261、282、292の破損が抑制され、優れた耐衝撃性を発揮することのできる第1加速度センサー素子2となる。さらには、電極指251、261、282、292の破損が抑制されている分、電極指251、261、282、292の厚さを薄くすることができ、第1加速度センサー素子2の小型化を図ることもできる。
また、第1幹部281および第2幹部291が、それぞれ、X軸方向およびY軸方向のそれぞれに対して傾斜した方向に延在している。そのため、第1固定電極部28に、より短い第1固定電極指282を含ませることができ、第1固定電極部28全体として、より破損し難くなる。同様に、第2固定電極部29に、より短い第2固定電極指292を含ませることができ、第2固定電極部29全体として、より破損し難くなる。第1、第2可動電極部25、26についても同様である。そのため、電極指251、261、282、292の破損がより効果的に抑制され、さらに優れた耐衝撃性を発揮することのできる第1加速度センサー素子2となる。
以上、第1加速度センサー素子2について説明したが、第1加速度センサー素子2としては、X軸方向の加速度Axを検出することができれば、本実施形態の構成に限定されない。
(第2加速度センサー素子)
第2加速度センサー素子3は、Y軸方向の加速度Ayを検出することのできるセンサー素子である。図5に示すように、第2加速度センサー素子3は、その向きがZ軸まわりに90°異なること、すなわち、可動部32がY軸方向に変位可能になっていること以外は、上述した第1加速度センサー素子2と同様の構成である。したがって、第2加速度センサー素子3の詳細な説明は、省略する。
第2加速度センサー素子3は、Y軸方向の加速度Ayを検出することのできるセンサー素子である。図5に示すように、第2加速度センサー素子3は、その向きがZ軸まわりに90°異なること、すなわち、可動部32がY軸方向に変位可能になっていること以外は、上述した第1加速度センサー素子2と同様の構成である。したがって、第2加速度センサー素子3の詳細な説明は、省略する。
なお、図6に示すように、このような第2加速度センサー素子3では、可動部支持部31がマウント部521に接合された接合部311を有し、第1幹部支持部383がマウント部521に接合された接合部383aを有し、第2幹部支持部393がマウント部521に接合された接合部393aを有している。そして、マウント部521上で、可動部支持部31が配線71と電気的に接続されており、第1幹部支持部383が配線74と電気的に接続されており、第2幹部支持部393が配線75と電気的に接続されている。
このような第2加速度センサー素子3にY軸方向の加速度Ayが加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動部32がバネ部33、34を弾性変形させながらY軸方向に変位する。このような変位に伴って、第1可動電極指351と第1固定電極指382との間の静電容量および第2可動電極指361と第2固定電極指392との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そのため、これら静電容量の変化に基づいて加速度Ayを検出することができる。
以上、第2加速度センサー素子3について説明したが、第2加速度センサー素子3としては、Y軸方向の加速度Ayを検出することができれば、本実施形態の構成に限定されない。また、第2加速度センサー素子3は、第1加速度センサー素子2と異なる構成となっていてもよい。
(第3加速度センサー素子)
第3加速度センサー素子4は、Z軸方向の加速度Azを検出することができるセンサー素子である。このような第3加速度センサー素子4は、例えば、リン(P)、ボロン(B)等の不純物がドープされたシリコン基板をパターニングすることで形成されている。また、第3加速度センサー素子4は、陽極接合によって基部5(マウント部531)に接合されている。ただし、第3加速度センサー素子4の材料や、第3加速度センサー素子4の基部5への接合方法は、特に限定されない。
第3加速度センサー素子4は、Z軸方向の加速度Azを検出することができるセンサー素子である。このような第3加速度センサー素子4は、例えば、リン(P)、ボロン(B)等の不純物がドープされたシリコン基板をパターニングすることで形成されている。また、第3加速度センサー素子4は、陽極接合によって基部5(マウント部531)に接合されている。ただし、第3加速度センサー素子4の材料や、第3加速度センサー素子4の基部5への接合方法は、特に限定されない。
図7に示すように、第3加速度センサー素子4は、可動部41と、梁部42と、固定部43と、を有している。なお、可動部41、梁部42および固定部43は、一体的に形成されている。
可動部41は、板状であり、Z軸方向から見た平面視で、Y軸方向を長手とする長手形状をなしている。また、可動部41は、梁部42を介して固定部43に接続(連結)されている。なお、梁部42および固定部43は、それぞれ、可動部41の内側に配置されている。また、図8に示すように、固定部43は、マウント部531との接合部431を有している。
また、可動部41は、平面視で、揺動軸Jの一方側(Y軸方向のプラス側)に位置する第1可動部411と、揺動軸Jの他方側(Y軸方向のマイナス側)に位置する第2可動部412と、を有し、第1可動部411と第2可動部412とは、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るように設計されている。そのため、加速度Azが加わると、可動部41は、梁部42により形成された揺動軸J(回動軸)まわりにシーソー揺動(回動)する。すなわち、第1可動部411がZ軸方向プラス側に変位すると、第2可動部412がZ軸方向マイナス側に変位し、第1可動部411がZ軸方向マイナス側に変位すると、第2可動部412がZ軸方向プラス側に変位する。なお、本実施形態では、第1可動部411を第2可動部412よりも短くし、第1可動部411の質量を第2可動部412の質量よりも小さくすることで、回転モーメントを互いに異ならせている。ただし、回転モーメントを異ならせる方法としては、特に限定されず、例えば、同じ形状の第1、第2可動部411、412のいずれかに錘を配置してもよい。
このように、可動部41は、長手方向の一方側に位置する第1可動部411と、他方側に位置し、Z軸方向の加速度Azが加わった時の回転モーメントが第1可動部411よりも大きい第2可動部412と、を有し、第1可動部411および第2可動部412が基部5に対してシーソー揺動するようになっている。これにより、第3加速度センサー素子4の構成が簡単なものとなる。また、後述するように、このような構成によれば、固定部43とマウント部531とが接合部431にて接合されているため、基部5の反りの影響を受け易い第3加速度センサー素子4となり、本発明の効果がより顕著となる。
また、図8に示すように、凹部53の底面には、第1可動部411と対向する第1固定電極44と、第2可動部412と対向する第2固定電極45と、が設けられている。そして、第1可動部411と第1固定電極44との間および第2可動部412と第2固定電極45との間に、それぞれ、静電容量が形成されている。
このような第3加速度センサー素子4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が加速度センサー1に加わると、可動部41は、揺動軸Jまわりにシーソー揺動する。このシーソー揺動によって、第1可動部411と第1固定電極44とのギャップおよび第2可動部412と第2固定電極45とのギャップがそれぞれ変化し、それに伴って、第1可動部411と第1固定電極44との間の静電容量および第2可動部412と第2固定電極45との間の静電容量がそれぞれ変化する。そのため、これら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、第3加速度センサー素子4について説明したが、第3加速度センサー素子4としては、Z軸方向の加速度Azを検出することができれば、本実施形態の構成に限定されない。例えば、第3加速度センサー素子4として、加速度Azが加わると、Z軸方向に平行移動する平行平板型の加速度センサー素子を用いてもよいし、カンチレバー型の加速度センサー素子を用いてもよい。
以上、加速度センサー1について説明した。このような加速度センサー1は、上述したように、X軸方向(第1方向)の加速度を検出する第1加速度センサー素子2と、Y軸方向(第1方向と交差する第2方向)の加速度を検出する第2加速度センサー素子3と、Z軸方向(第1方向および第2方向のそれぞれと交差する第3方向)の加速度を検出する第3加速度センサー素子4と、第1加速度センサー素子2、第2加速度センサー素子3および第3加速度センサー素子4を支持する基部5と、を有している。また、第3加速度センサー素子4は、Z軸方向から見た平面視でY軸方向に沿って延びる長手形状をなす可動部41を有している。そして、Z軸方向から見た平面視で、可動部41の長手方向(Y軸方向)と直交する方向(X軸方向)に、第3加速度センサー素子4を間に挟むようにして第1加速度センサー素子2および第2加速度センサー素子3が配置されている。本実施形態では、X軸方向マイナス側から、第1加速度センサー素子2、第3加速度センサー素子4および第2加速度センサー素子3がこの順に並んで配置されている。
このような構成によれば、各加速度センサー素子2、3、4がそれぞれ、基部5の反りによる影響を受け難くなるため、温度特性の低下を抑制することのできる加速度センサー1となる。以下、当該効果について具体的に説明する。本実施形態では、基部5がガラス基板から形成され、蓋部6がシリコン基板から形成されている。そのため、基部5と蓋部6との熱膨張率の差(基部5の熱膨張率<蓋部6の熱膨張率)に起因して基部5に反りが生じてしまう。また、このような基部5の反りの程度は、環境温度によって異なる。そのため、例えば、図9に示すように、第3加速度センサー素子4では、第1可動部411と第1固定電極44とのギャップG1および第2可動部412と第2固定電極45とのギャップG2がそれぞれ環境温度によって変化し、それに伴って、第1可動部411と第1固定電極44との間の静電容量C1および第2可動部412と第2固定電極45との間の静電容量C2がそれぞれ変化する。このように、環境温度によって、静電容量C1、C2が変化することで、第3加速度センサー素子4の温度特性が低下する。
ここで、上述した基部5の反りの影響は、基部5の外縁部側ほど受け易く、中心部側ほど受け難い。そこで、本実施形態では、第1加速度センサー素子2と第2加速度センサー素子3との間に第3加速度センサー素子4を配置することで、第3加速度センサー素子4の基部5の中心部に配置している。そのため、第3加速度センサー素子4が基部5の反りの影響を受け難くなり、第3加速度センサー素子4の温度特性の低下を効果的に抑制することができる。また、第3加速度センサー素子4の可動部41の長手方向がY軸方向に沿っているため、第3加速度センサー素子4のX軸方向の幅を小さくすることができる。そのため、第3加速度センサー素子4のX軸方向両側に位置する第1、第2加速度センサー素子2、3を基部5の中心側へ寄せて配置することができ、第1、第2加速度センサー素子2、3についても、基部5の反りの影響を受け難くなる。以上より、各加速度センサー素子2、3、4がそれぞれ、基部5の反りによる影響を受け難くなるため、温度特性の低下を抑制することのできる加速度センサー1となる。
なお、第3加速度センサー素子4は、第1加速度センサー素子2および第2加速度センサー素子3よりも基部5の反りの影響を受け易い。これは、長手形状が故に3つのセンサー素子2、3、4のうちで最も基板5の反りの影響を受け易いためである。また、別の理由として、上述したように、第3加速度センサー素子4では、静電容量がZ軸方向(すなわち、基部5の反り方向)に形成されているため、基部5の反りによるギャップG1、G2の変化量が大きいのに対して、第1、第2加速度センサー素子2、3では、静電容量がX軸、Y軸方向(すなわち、基部5の反り方向と直交する方向)に形成されているため、基部5の反りによるギャップの変化量が小さいためである(静電容量は、対向する電極間距離の二乗に反比例するため、ギャップの変化量が大きい程、基部5の反りの影響を受け易くなる)。そのため、最も基部5の反りの影響を受け易い第3加速度センサー素子4を基部5の中心部に配置することで、加速度センサー1全体としての温度特性の低下をより効果的に抑制することができる。
特に、本実施形態では、図7に示すように、第3加速度センサー素子4の基部5との接合部431は、Z軸方向から見た平面視で、基部5の中心Oと交わりX軸方向(可動部41の長手方向に直交する方向)に延在する中心軸Jx上に位置している。これにより、第3加速度センサー素子4が基部5の反りの影響をより受け難くなり、第3加速度センサー素子4の温度特性の低下をより効果的に抑制することができる。さらに、本実施形態では、Z軸方向から見た平面視で、接合部431が中心Oと重なっている。これにより、上述した効果がより顕著なものとなる。なお、中心Oは、蓋部6との接合部よりも内側の領域(収納空間S)の中心である。
また、本実施形態では、上述したように、第3加速度センサー素子4の基部5との接合部である固定部43が、可動部41の内側に位置している。そのため、第3加速度センサー素子4のX軸方向の幅をより小さくすることができ、第1、第2加速度センサー素子2、3を基部5の中心側へより寄せることができる。そのため、第1、第2加速度センサー素子2、3が、基部5の反りの影響をより受け難くなる。
また、本実施形態では、図3に示すように、第1加速度センサー素子2において、基部5(マウント部511)との接合部211、283a、293aが第3加速度センサー素子4側(X軸方向プラス側)に偏って配置されている。すなわち、接合部211、283a、293aが、第1加速度センサー素子2の中心に対して第3加速度センサー素子4側に位置している。これにより、接合部211、283a、293aを基部5の中心Oにより近づけることができる。そのため、第1加速度センサー素子2についても、基部5の反りの影響を受け難くなり、第1加速度センサー素子2の温度特性の低下を抑制することができる。
また、本実施形態では、第1加速度センサー素子2において、接合部211、283a、293aがY軸方向に並んで配置され、互いに近接している。このように、接合部211、283a、293aを互いに近接して配置することで、基部5の反りの影響をより受け難い第1加速度センサー素子2となる。特に、本実施形態では、接合部211、283a、293aのうちの中央部に位置する接合部211が、Z軸方向からの平面視で、基部5の中心軸Jx(中心Oと交わりX軸方向に延在する軸)上に位置している。そして、その両側に位置する接合部283a、293aが中心軸Jxに対して線対称である。このような配置とすることで、基部5の反りの影響をますます受け難い第1加速度センサー素子2となる。
なお、図1に示すように、本実施形態では、第1加速度センサー素子2と第3加速度センサー素子4との間(凹部51、53との間)に、溝部541、547が位置しているが、第1加速度センサー素子2と第3加速度センサー素子4との間には溝部が位置していないことが好ましい。これにより、第1加速度センサー素子2を、基部5の中心Oにさらに近づけることができ、基部5の反りの影響をますます受け難い第1加速度センサー素子2となる。
同様に、本実施形態では、第2加速度センサー素子3と第3加速度センサー素子4との間(凹部52、53の間)に、溝部541、544、546が位置しているが、第2加速度センサー素子3と第3加速度センサー素子4との間には溝部が位置していないことが好ましい。これにより、第2加速度センサー素子3を、基部5の中心Oにさらに近づけることができ、基部5の反りの影響をますます受け難い第2加速度センサー素子3となる。
また、本実施形態では、図1に示すように、Y軸方向(可動部41の長手方向に沿う方向)において、第1加速度センサー素子2および第2加速度センサー素子3の長さLy1、Ly2は、それぞれ、第3加速度センサー素子4の長さLy3よりも短い。これにより、第1加速度センサー素子2のY軸方向両側および第2加速度センサー素子3のY軸方向両側に、スペースができ、例えば、配線の形成や引き回しが容易となる。ただし、これに限定されず、長さLy1、Ly2は、長さLy3と等しくてもよいし、長くてもよい。
また、本実施形態では、図1に示すように、第1加速度センサー素子2および第2加速度センサー素子3は、それぞれ、基部5のY軸方向の中央部に位置している。これにより、第1加速度センサー素子2および第2加速度センサー素子3を、それぞれ、Y軸方向において基部5の外縁部から離れた位置に配置することができるため、基部5の反りの影響を受け難くなる。そのため、第1加速度センサー素子2および第2加速度センサー素子3の温度特性の低下をそれぞれ抑制することができる。
特に、上述したように、基部5は、Z軸方向(第3方向)から見た平面視で矩形をなし、アスペクト比(Lx:Ly)が0.7:1以上、1:1.3以下である。これにより、加速度センサー1の過度な大型化を防止しつつ、基部5のY軸方向の長さがを十分に長くすることができる。そのため、第1加速度センサー素子2および第2加速度センサー素子3を、それぞれ、Y軸方向において基部5の外縁部から離れた位置に配置することができるため、基部5の反りの影響をより受け難くなる。そのため、第1加速度センサー素子2および第2加速度センサー素子3の温度特性の低下をそれぞれより効果的に抑制することができる。ここで、アスペクト比は、0.8:1以上、1:1.2以下であることがより好ましく、0.9:1以上、1:1.1以下であることがさらに好ましく、1:1であることが特に好ましい。これにより、上述した効果がより顕著なものとなる。ただし、基部5のアスペクト比としては、特に限定されず、上記の範囲外であってもよい。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る加速度センサーについて説明する。
次に、本発明の第2実施形態に係る加速度センサーについて説明する。
図10は、本発明の第2実施形態に係る加速度センサーを示す平面図である。
本実施形態に係る加速度センサー1は、主に、第2加速度センサー素子3の配置が異なること以外は、前述した第1実施形態の加速度センサー1と同様である。
本実施形態に係る加速度センサー1は、主に、第2加速度センサー素子3の配置が異なること以外は、前述した第1実施形態の加速度センサー1と同様である。
なお、以下の説明では、第2実施形態の加速度センサー1に関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図10では、前述した第1実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
本実施形態の加速度センサー1では、第2加速度センサー素子3が中心軸Jxに対してY軸方向プラス側に偏って配置されている。そして、図10に示すように、第2加速度センサー素子3の基部5(図6に示すマウント部521)との接合部、具体的には、可動部支持部31のマウント部521との接合部311、第1幹部支持部383のマウント部521との接合部383a、第2幹部支持部393のマウント部521との接合部393aが、Z軸方向から見た平面視で、中心軸Jx上に並んで配置されている。基部5の反りによる影響は、これら接合部311、383a、393aを介して第2加速度センサー素子3に伝わるため、これら接合部311、383a、393aを中心軸Jx上に配置することで、基部5の反りの影響をより受け難い第2加速度センサー素子3となる。
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る加速度センサーについて説明する。
次に、本発明の第3実施形態に係る加速度センサーについて説明する。
図11は、本発明の第3実施形態に係る加速度センサーを示す平面図である。
本実施形態に係る加速度センサー1は、主に、第3加速度センサー素子4の数が異なること以外は、前述した第1実施形態の加速度センサー1と同様である。
本実施形態に係る加速度センサー1は、主に、第3加速度センサー素子4の数が異なること以外は、前述した第1実施形態の加速度センサー1と同様である。
なお、以下の説明では、第3実施形態の加速度センサー1に関し、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図11では、前述した第1実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図11に示すように、本実施形態の加速度センサー1では、第3加速度センサー素子4は、Y軸方向(可動部41の長手方向)に沿って複数(2つ)設けられている。また、各第3加速度センサー素子4の可動部41がそれぞれ配線71と電気的に接続されており、第1固定電極44がそれぞれ配線76と電気的に接続されており、第2固定電極45がそれぞれ配線77と電気的に接続されている。このように、第3加速度センサー素子4を複数配置することで、例えば、前述した第1実施形態のような、第3加速度センサー素子4を1つしか有しない構成に対して加速度Azを検出するための検出信号の強度を大きくすることができる。そのため、より精度よく、加速度Azを検出することができる。また、2つの第3加速度センサー素子4が、可動部41の長手方向であるY軸方向に並んで配置されていることで、第3加速度センサー素子4全体でのX軸方向の幅を小さくすることができる。そのため、X軸方向に並ぶ第1加速度センサー素子2および第2加速度センサー素子3を、それぞれ、より中心Oに近い位置に配置することができる。したがって、第1加速度センサー素子2および第2加速度センサー素子3が、基部5の反りによる影響を受け難くなる。
なお、図11に示すように、配線71と配線76とが交差している。そのため、当該交差部において、配線71と配線76との間に絶縁層を配置し、これらを絶縁している。
また、2つの第3加速度センサー素子4は、Z軸方向から見た平面視で、中心軸Jxに対して線対称に配置されている。これにより、基部5の反りの影響の受け難さを、2つの第3加速度センサー素子4でほぼ等しくすることができる。特に、本実施形態では、2つの第3加速度センサー素子4が、第1可動部411同士を向い合せて配置されている。これにより、例えば、第2可動部412同士を向い合せて配置されている場合と比較して、基部5(図8に示すマウント部531)との接合部431を中心軸Jx(基部5の中心O)に近づけることができる。そのため、基部5の反りの影響をより受け難い第3加速度センサー素子4となる。
なお、2つの第3加速度センサー素子4の配置としては、特に限定されず、第2可動部412同士が向き合って配置されていてもよいし、一方の第3加速度センサー素子4の第1可動部411と他方の第3加速度センサー素子4の第2可動部412とが向き合って配置されていてもよい。
このような第3実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、本実施形態では、第3加速度センサー素子4が2つ設けられているが、第3加速度センサー素子4の数としては、特に限定されず、3つ以上であってもよい。
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る加速度センサーデバイスについて説明する。
次に、本発明の第4実施形態に係る加速度センサーデバイスについて説明する。
図12は、本発明の第4実施形態に係る加速度センサーデバイスを示す断面図である。
図12に示すように、加速度センサーデバイス1000は、ベース基板1010と、ベース基板1010上に設けられた加速度センサー1と、加速度センサー1上に設けられた回路素子1020(IC)と、加速度センサー1と回路素子1020とを電気的に接続するボンディングワイヤーBW1と、ベース基板1010と回路素子1020とを電気的に接続するボンディングワイヤーBW2と、加速度センサー1および回路素子1020をモールドするモールド部1030と、を有している。ここで、加速度センサー1としては、前述した第1〜第3実施形態のいずれのものも用いることができる。
図12に示すように、加速度センサーデバイス1000は、ベース基板1010と、ベース基板1010上に設けられた加速度センサー1と、加速度センサー1上に設けられた回路素子1020(IC)と、加速度センサー1と回路素子1020とを電気的に接続するボンディングワイヤーBW1と、ベース基板1010と回路素子1020とを電気的に接続するボンディングワイヤーBW2と、加速度センサー1および回路素子1020をモールドするモールド部1030と、を有している。ここで、加速度センサー1としては、前述した第1〜第3実施形態のいずれのものも用いることができる。
ベース基板1010は、加速度センサー1を支持する基板であり、例えば、インターポーザー基板である。このようなベース基板1010の上面には複数の接続端子1011が配置されており、下面には複数の実装端子1012が配置されている。また、ベース基板1010内には、図示しない内部配線が配置されており、この内部配線を介して、各接続端子1011が、対応する実装端子1012と電気的に接続されている。このようなベース基板1010としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。
また、加速度センサー1は、基部5を下側(ベース基板1010側)に向けてベース基板1010上に配置されている。そして、加速度センサー1は、接合部材を介してベース基板1010に接合されている。
また、回路素子1020は、加速度センサー1上に配置されている。そして、回路素子1020は、接合部材を介して加速度センサー1の蓋部6に接合されている。また、回路素子1020は、ボンディングワイヤーBW1を介して加速度センサー1の配線71、72、73と電気的に接続され、ボンディングワイヤーBW2を介してベース基板1010の接続端子1011と電気的に接続されている。このような回路素子1020には、加速度センサー1を駆動する駆動回路や、加速度センサー1からの出力信号に基づいて加速度を検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が、必要に応じて含まれている。
また、モールド部1030は、加速度センサー1および回路素子1020をモールドしている。これにより、加速度センサー1や回路素子1020を水分、埃、衝撃等から保護することができる。モールド部1030としては、特に限定されないが、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、例えば、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。
以上のような加速度センサーデバイス1000は、加速度センサー1を有している。そのため、加速度センサー1の効果を享受でき、信頼性の高い加速度センサーデバイス1000が得られる。
なお、加速度センサーデバイス1000の構成としては、上記の構成に限定されず、例えば、加速度センサー1がセラミックパッケージに収納された構成となっていてもよい。
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係る電子機器について説明する。
次に、本発明の第5実施形態に係る電子機器について説明する。
図13は、本発明の第5実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図13に示すモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューター1100は、本発明の加速度センサーを備える電子機器を適用したものである。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、加速度センサーとして機能する加速度センサー1が内蔵されている。ここで、加速度センサー1としては、前述した第1〜第3実施形態のいずれのものも用いることができる。
図13に示すモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューター1100は、本発明の加速度センサーを備える電子機器を適用したものである。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、加速度センサーとして機能する加速度センサー1が内蔵されている。ここで、加速度センサー1としては、前述した第1〜第3実施形態のいずれのものも用いることができる。
このようなパーソナルコンピューター1100(電子機器)は、加速度センサー1を有している。そのため、前述した加速度センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態に係る電子機器について説明する。
次に、本発明の第6実施形態に係る電子機器について説明する。
図14は、本発明の第6実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図14に示す携帯電話機1200(PHSも含む)は、本発明の加速度センサーを備える電子機器を適用したものである。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、加速度センサーとして機能する加速度センサー1が内蔵されている。ここで、加速度センサー1としては、前述した第1〜第3実施形態のいずれのものも用いることができる。
図14に示す携帯電話機1200(PHSも含む)は、本発明の加速度センサーを備える電子機器を適用したものである。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、加速度センサーとして機能する加速度センサー1が内蔵されている。ここで、加速度センサー1としては、前述した第1〜第3実施形態のいずれのものも用いることができる。
このような携帯電話機1200(電子機器)は、加速度センサー1を有している。そのため、前述した加速度センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
<第7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態に係る電子機器について説明する。
次に、本発明の第7実施形態に係る電子機器について説明する。
図15は、本発明の第7実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図15に示すデジタルスチールカメラ1300は、本発明の加速度センサーを備える電子機器を適用したものである。この図において、ケース(ボディー)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、加速度センサーとして機能する加速度センサー1が内蔵されている。ここで、加速度センサー1としては、前述した第1〜第3実施形態のいずれのものも用いることができる。
図15に示すデジタルスチールカメラ1300は、本発明の加速度センサーを備える電子機器を適用したものである。この図において、ケース(ボディー)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、加速度センサーとして機能する加速度センサー1が内蔵されている。ここで、加速度センサー1としては、前述した第1〜第3実施形態のいずれのものも用いることができる。
このようなデジタルスチールカメラ1300(電子機器)は、加速度センサー1を有している。そのため、前述した加速度センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
なお、本発明の電子機器は、前述した実施形態のパーソナルコンピューターおよび携帯電話機、本実施形態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)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)等のウェアラブル端末、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、移動体端末基地局用機器、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、ネットワークサーバー等に適用することができる。
<第8実施形態>
次に、本発明の第8実施形態に係る移動体について説明する。
次に、本発明の第8実施形態に係る移動体について説明する。
図16は、本発明の第8実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
図16に示す自動車1500は、本発明の加速度センサーを備える移動体を適用した自動車である。この図において、自動車1500には、加速度センサーとして機能する加速度センサー1が内蔵されており、加速度センサー1によって車体1501の姿勢を検出することができる。加速度センサー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。ここで、加速度センサー1としては、前述した第1〜第3実施形態のいずれのものも用いることができる。
図16に示す自動車1500は、本発明の加速度センサーを備える移動体を適用した自動車である。この図において、自動車1500には、加速度センサーとして機能する加速度センサー1が内蔵されており、加速度センサー1によって車体1501の姿勢を検出することができる。加速度センサー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。ここで、加速度センサー1としては、前述した第1〜第3実施形態のいずれのものも用いることができる。
このような自動車1500(移動体)は、加速度センサー1を有している。そのため、前述した加速度センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
なお、加速度センサー1は、他にも、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等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
また、移動体としては、自動車1500に限定されず、例えば、飛行機、船舶、AGV(無人搬送車)、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。
以上、本発明の加速度センサー、加速度センサーデバイス、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。また、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
1…加速度センサー、2…第1加速度センサー素子、21…可動部支持部、211…接合部、22…可動部、228…第1開口部、229…第2開口部、23、24…バネ部、25…第1可動電極部、251、251’、251”…第1可動電極指、26…第2可動電極部、261、261’、261”…第2可動電極指、28…第1固定電極部、281…第1幹部、282、282’、282”…第1固定電極指、283…第1幹部支持部、283a…接合部、29…第2固定電極部、291…第2幹部、292、292’、292”…第2固定電極指、293…第2幹部支持部、293a…接合部、3…第2加速度センサー素子、31…可動部支持部、311…接合部、32…可動部、33、34…バネ部、351…第1可動電極指、361…第2可動電極指、382…第1固定電極指、383…第1幹部支持部、383a…接合部、392…第2固定電極指、393…第2幹部支持部、393a…接合部、4…第3加速度センサー素子、41…可動部、411…第1可動部、412…第2可動部、42…梁部、43…固定部、431…接合部、44…第1固定電極、45…第2固定電極、5…基部、51、52、53…凹部、511、521、531…マウント部、541、542、543、544、545、546、547…溝部、6…蓋部、61…凹部、62…連通孔、63…封止部材、69…ガラスフリット、71、72、73、74、75、76、77…配線、1000…加速度センサーデバイス、1010…ベース基板、1011…接続端子、1012…実装端子、1020…回路素子、1030…モールド部、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…加速度、Ay…加速度、Az…加速度、BW1、BW2…ボンディングワイヤー、C1、C2…静電容量、G1、G2…ギャップ、J…揺動軸、Jx、L…中心軸、Lx、Ly、Ly1、Ly2、Ly3…長さ、L281、L291…軸、O…中心、S…収納空間、T…端子
Claims (9)
- 第1方向の加速度を検出する第1加速度センサー素子と、
前記第1方向と交差する第2方向の加速度を検出する第2加速度センサー素子と、
前記第1方向および前記第2方向のそれぞれと交差する第3方向の加速度を検出する第3加速度センサー素子と、
前記第1加速度センサー素子、前記第2加速度センサー素子および前記第3加速度センサー素子を支持する基部と、を有し、
前記第3加速度センサー素子は、前記第3方向から見た平面視で長手形状をなす可動部を有し、
前記第3方向から見た平面視で、前記可動部の長手方向と直交する方向に、前記第3加速度センサー素子を間に挟むようにして前記第1加速度センサー素子および前記第2加速度センサー素子が配置されていることを特徴とする加速度センサー。 - 前記可動部は、長手方向の一方側に位置する第1可動部と、他方側に位置し、前記第3方向の加速度が加わった時の回転モーメントが前記第1可動部よりも大きい第2可動部と、を有し、
前記第1可動部および前記第2可動部が前記基部に対してシーソー揺動する請求項1に記載の加速度センサー。 - 前記第3加速度センサー素子の前記基部との接合部は、第3方向から見た平面視で、前記基部の中心と交わり前記長手方向に直交する方向に延在する中心軸上に位置している請求項1または2に記載の加速度センサー。
- 前記第3加速度センサー素子は、前記可動部の長手方向に沿って複数設けられている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の加速度センサー。
- 前記長手方向に沿う方向において、前記第1加速度センサー素子および前記第2加速度センサー素子の長さは、それぞれ、前記第3加速度センサー素子の長さよりも短い請求項1ないし4のいずれか1項に記載の加速度センサー。
- 前記基部は、前記第3方向から見た平面視で矩形をなし、アスペクト比が0.7:1以上、1:1.3以下である請求項1ないし5のいずれか1項に記載の加速度センサー。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の加速度センサーを有することを特徴とする加速度センサーデバイス。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の加速度センサーを有することを特徴とする電子機器。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の加速度センサーを有することを特徴とする移動体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016237918A JP2018091819A (ja) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | 加速度センサー、加速度センサーデバイス、電子機器および移動体 |
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Publications (1)
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Family
ID=62566058
Family Applications (1)
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JP2016237918A Pending JP2018091819A (ja) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | 加速度センサー、加速度センサーデバイス、電子機器および移動体 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2018091819A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11231438B2 (en) | 2018-12-25 | 2022-01-25 | Seiko Epson Corporation | Inertial sensor, electronic device, and vehicle |
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2016
- 2016-12-07 JP JP2016237918A patent/JP2018091819A/ja active Pending
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