JP2021004791A - 慣性センサー、電子機器および移動体 - Google Patents

慣性センサー、電子機器および移動体 Download PDF

Info

Publication number
JP2021004791A
JP2021004791A JP2019118387A JP2019118387A JP2021004791A JP 2021004791 A JP2021004791 A JP 2021004791A JP 2019118387 A JP2019118387 A JP 2019118387A JP 2019118387 A JP2019118387 A JP 2019118387A JP 2021004791 A JP2021004791 A JP 2021004791A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
movable body
axis
protrusion
inertial sensor
axis direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019118387A
Other languages
English (en)
Inventor
田中　悟
Satoru Tanaka
悟 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2019118387A priority Critical patent/JP2021004791A/ja
Priority to CN202010578057.5A priority patent/CN112147369B/zh
Priority to US16/911,444 priority patent/US11460483B2/en
Publication of JP2021004791A publication Critical patent/JP2021004791A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0002—Arrangements for avoiding sticking of the flexible or moving parts
    • B81B3/0008—Structures for avoiding electrostatic attraction, e.g. avoiding charge accumulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0831—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type having the pivot axis between the longitudinal ends of the mass, e.g. see-saw configuration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/084—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0862—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system
    • G01P2015/0871—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system using stopper structures for limiting the travel of the seismic mass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

【課題】可動体の破損をより効果的に抑制することのできる慣性センサー、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、基板と、前記Ｙ軸に沿う揺動軸まわりに揺動する可動体と、前記Ｚ軸方向からの平面視で、前記可動体と重なり、前記基板から前記可動体側に突出して設けられている突起と、を有し、前記突起は、近位側突起と、前記近位側突起よりも前記揺動軸から遠い側に位置する遠位側突起とを有し、前記可動体が前記基板に対して前記揺動軸まわりに揺動したとき、前記近位側突起および前記遠位側突起が前記可動体と同時に接触するか、または、前記近位側突起が前記可動体と接触した後に前記遠位側突起が前記可動体と接触する。【選択図】図１

Description

本発明は、慣性センサー、電子機器および移動体に関するものである。
例えば、特許文献１に記載されている慣性センサーは、Ｚ軸方向の加速度を検出可能なセンサーであり、基板と、基板に対してＹ軸方向に沿う揺動軸まわりにシーソー揺動する可動体と、基板に設けられた検出電極と、を有する。また、可動体は、揺動軸を挟んで設けられ、互いに揺動軸まわりの回転モーメントが異なる第１可動部および第２可動部を有する。また、検出電極は、第１可動部と対向して基板に配置された第１検出電極と、第２可動部と対向して基板に配置された第２検出電極と、を有する。
このような構成の慣性センサーでは、Ｚ軸方向の加速度が加わると可動体が揺動軸まわりにシーソー揺動し、それに伴って、第１可動部と第１検出電極との間の静電容量および第２可動部と第２検出電極との間の静電容量が互いに逆相で変化する。そのため、この静電容量の変化に基づいてＺ軸方向の加速度を検出することができる。
また、特許文献１に記載された慣性センサーは、基板に設けられ、可動体が過度にシーソー揺動した際に可動体と接触することにより可動体のそれ以上の変位を規制するためのストッパーを有する。また、ストッパーは、第１ストッパーと、第１ストッパーよりも揺動軸から遠い側に位置する第２ストッパーと、を有する。
特開２０１５−０３１６４４号公報
しかしながら、特許文献１の慣性センサーでは、第１ストッパーと第２ストッパーとが同じ高さである。そのため、可動体は、過度にシーソー揺動すると、まず、揺動軸から遠位側の第２ストッパーと接触し、その衝撃で基板側へ撓んで近位側の第１ストッパーと接触する。このように、可動体がまず遠位側の第２ストッパーと接触すると、接触時の衝撃が大きくなり易く、その衝撃で可動体や基板が破損し易くなる。
実施形態に記載の慣性センサーは、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、
基板と、
前記Ｙ軸に沿う揺動軸まわりに揺動する可動体と、
前記Ｚ軸方向からの平面視で、前記可動体と重なり、前記基板から前記可動体側に突出して設けられている突起と、を有し、
前記突起は、近位側突起と、前記近位側突起よりも前記揺動軸から遠い側に位置する遠位側突起とを有し、
前記可動体が前記基板に対して前記揺動軸まわりに揺動したとき、前記近位側突起および前記遠位側突起が前記可動体と同時に接触するか、または、前記近位側突起が前記可動体と接触した後に前記遠位側突起が前記可動体と接触することを特徴とする。
第１実施形態に係る慣性センサーを示す平面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 慣性センサーが有する突起を示す平面図である。 図３中のＢ−Ｂ線断面図であり、突起の機能を説明するための断面図である。 図３中のＢ−Ｂ線断面図であり、突起の機能を説明するための断面図である。 第２実施形態に係る慣性センサーを示す平面図である。 第３実施形態に係る慣性センサーを示す平面図である。 第４実施形態に係る慣性センサーを示す断面図である。 第５実施形態に係る電子機器としてのスマートフォンを示す平面図である。 第６実施形態に係る電子機器としての慣性計測装置を示す分解斜視図である。 図１０に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。 第７実施形態に係る電子機器としての移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。 図１２に示す移動体測位装置の作用を示す図である。 第８実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
以下、本発明の慣性センサー、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。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る慣性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、慣性センサーが有する突起を示す平面図である。図４および図５は、それぞれ、図３中のＢ−Ｂ線断面図であり、突起の機能を説明するための断面図である。
以下では、説明の便宜上、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軸に沿う方向すなわちＸ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に沿う方向すなわちＹ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に沿う方向すなわちＺ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、各軸の矢印方向先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸方向プラス側を「上」とも言い、Ｚ軸方向マイナス側を「下」とも言う。また、本願明細書において「直交」とは、技術常識的に見て直交と同視できるもの、具体的には、９０°で交わっている場合の他、９０°から若干傾いた角度、例えば９０°±５°程度の範囲内で交わっている場合も含む。同様に、「平行」についても、技術常識的に見て平行と同視できるもの、具体的には、両者のなす角度が０°の場合の他、±５°程度の範囲内の差を有する場合も含む。
図１に示す慣性センサー１は、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを検出する加速度センサーである。慣性センサー１は、基板２と、基板２上に配置されたセンサー素子３と、基板２に接合され、センサー素子３を覆う蓋５と、を有する。
図１に示すように、基板２は、上面側に開口する凹部２１を有する。また、Ｚ軸方向からの平面視で、凹部２１は、センサー素子３を内側に内包し、センサー素子３よりも大きく形成されている。また、図２に示すように、基板２は、凹部２１の底面から突出しているマウント２２を有する。そして、マウント２２の上面にセンサー素子３が接合されている。また、図１に示すように、基板２は、その上面に開口する溝２５、２６、２７を有する。
基板２としては、例えば、Ｎａ＋等の可動イオンであるアルカリ金属イオンを含むガラス材料、例えば、パイレックスガラス、テンパックスガラス（いずれも登録商標）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。ただし、基板２としては、特に限定されず、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。
また、図１に示すように、基板２には電極８が設けられている。電極８は、凹部２１の底面に配置され、平面視で、センサー素子３と重なっている第１検出電極８１、第２検出電極８２、第１ダミー電極８３および第２ダミー電極８４を有する。また、基板２は、溝２５、２６、２７に配置された配線７５、７６、７７を有する。
各配線７５、７６、７７の一端部は、蓋５の外に露出し、外部装置との電気的な接続を行う電極パッドＰとして機能する。また、配線７５は、センサー素子３および第１、第２ダミー電極８３、８４と電気的に接続されている。つまり、第１、第２ダミー電極８３、８４は、可動体３２と同電位である。また、配線７６は、第１検出電極８１と電気的に接続され、配線７７は、第２検出電極８２と電気的に接続されている。
図２に示すように、蓋５は、下面側に開口する凹部５１を有する。蓋５は、凹部５１内にセンサー素子３を収納するように、基板２の上面に接合されている。そして、蓋５および基板２によって、その内側に、センサー素子３を収納する収納空間Ｓが形成されている。収納空間Ｓは、気密空間であり、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入され、使用温度（−４０℃〜１２５℃程度）で、ほぼ大気圧となっていることが好ましい。ただし、収納空間Ｓの雰囲気は、特に限定されず、例えば、減圧状態であってもよいし、加圧状態であってもよい。
蓋５としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。ただし、これに特に限定されず、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、基板２と蓋５との接合方法としては、特に限定されず、基板２や蓋５の材料によって適宜選択すればよく、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、基板２の上面および蓋５の下面に成膜した金属膜同士を接合する拡散接合等を用いることができる。本実施形態では、低融点ガラスからなるガラスフリット５９によって基板２と蓋５とが接合されている。
センサー素子３は、例えば、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、砒素（Ａｓ）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、特に、深溝エッチング技術であるボッシュ・プロセスによってパターニングすることにより形成される。センサー素子３は、図１に示すように、マウント２２の上面に接合されているＨ型の固定部３１と、固定部３１に対してＹ軸に沿う揺動軸Ｊまわりに揺動可能な可動体３２と、固定部３１と可動体３２とを接続する揺動梁３３と、を有する。マウント２２と固定部３１とは、例えば、陽極接合されている。
可動体３２は、Ｚ軸方向からの平面視で、Ｘ軸方向を長手とする長方形状となっている。また、可動体３２は、Ｚ軸方向からの平面視で、Ｙ軸に沿う揺動軸Ｊを間に挟んで配置された第１可動部３２１および第２可動部３２２を有する。第１可動部３２１は、揺動軸Ｊに対してＸ軸方向プラス側に位置し、第２可動部３２２は、揺動軸Ｊに対してＸ軸方向マイナス側に位置する。また、第１可動部３２１は、第２可動部３２２よりもＸ軸方向に長く、加速度Ａｚが加わったときの揺動軸Ｊまわりの回転モーメントが第２可動部３２２よりも大きい。
この回転モーメントの差によって、加速度Ａｚが加わった際に可動体３２が揺動軸Ｊまわりにシーソー揺動する。なお、シーソー揺動とは、第１可動部３２１がＺ軸方向プラス側に変位すると、第２可動部３２２がＺ軸方向マイナス側に変位し、反対に、第１可動部３２１がＺ軸方向マイナス側に変位すると、第２可動部３２２がＺ軸方向プラス側に変位することを意味する。
また、可動体３２は、第１可動部３２１と第２可動部３２２との間に位置する開口３２４を有する。そして、開口３２４内に固定部３１および揺動梁３３が配置されている。このように、可動体３２の内側に固定部３１および揺動梁３３を配置することにより、センサー素子３の小型化を図ることができる。また、可動体３２は、その全域に均一に形成されている複数の貫通孔３２５を有する。これにより、粘性によるダンピングを低減することができる。ただし、貫通孔３２５は、省略してもよいし、その配置が均一でなくてもよいし、全域ではなくその一領域にのみあってもよい。
凹部２１の底面に配置された電極８の説明に戻ると、図１および図２に示すように、Ｚ軸方向からの平面視で、第１検出電極８１は、第１可動部３２１の根元側の部分と重なって配置され、第２検出電極８２は、第２可動部３２２の根元側の部分と重なって配置されている。なお、これら第１、第２検出電極８１、８２は、Ｚ軸方向からの平面視で、揺動軸Ｊに対して対称的に設けられている。
また、第１ダミー電極８３は、第１検出電極８１よりもＸ軸方向プラス側に位置し、第１可動部３２１の先端側の部分と重なって配置され、第２ダミー電極８４は、第２検出電極８２よりもＸ軸方向マイナス側に位置し、第２可動部３２２の先端側の部分と重なって配置されている。すなわち、第１ダミー電極８３は、第１検出電極８１よりも揺動軸Ｊから遠い側で、第１可動部３２１と対向し、第２ダミー電極８４は、第２検出電極８２よりも揺動軸Ｊから遠い側で、第２可動部３２２と対向している。
図示しないが、慣性センサー１の駆動時には、配線７５を介してセンサー素子３に駆動電圧が印加され、第１検出電極８１とＱＶアンプとが配線７６により接続され、第２検出電極８２と別のＱＶアンプとが配線７７により接続される。これにより、第１可動部３２１と第１検出電極８１との間に静電容量Ｃａが形成され、第２可動部３２２と第２検出電極８２との間に静電容量Ｃｂが形成される。
慣性センサー１に加速度Ａｚが加わると、可動体３２が揺動軸Ｊを中心にしてシーソー揺動する。この可動体３２のシーソー揺動により、第１可動部３２１と第１検出電極８１とのギャップと、第２可動部３２２と第２検出電極８２とのギャップと、が逆相で変化し、これに応じて静電容量Ｃａ、Ｃｂが互いに逆相で変化する。そのため、慣性センサー１は、静電容量Ｃａ、Ｃｂの差分（変化量）に基づいて加速度Ａｚを検出することができる。
図１および図３に示すように、慣性センサー１は、基板２の凹部２１の底面から可動体３２側に突出する突起６を有する。本実施形態では、突起６は、複数本有し、それそれが基板２と一体形成されている。つまり、突起６は、基板２から形成されている。
このような突起６は、可動体３２に過度なシーソー揺動が生じた際に可動体３２の下面と接触することにより、可動体３２のそれ以上のシーソー揺動を規制するストッパーとして機能する。このように、ストッパーとして機能する突起６を設けることにより、互いに電位が異なる可動体３２と第１、第２検出電極８１、８２との過度な接近および広面積での接触を抑制することができ、可動体３２と第１、第２検出電極８１、８２との間に生じる静電引力によって可動体３２が第１、第２検出電極８１、８２に貼り付いたまま戻らなくなる「スティッキング」の発生を効果的に抑制することができる。
突起６は、Ｚ軸方向からの平面視で、第１可動部３２１と重なって設けられている第１突起６１と、第２可動部３２２と重なって設けられている第２突起６２と、を有する。そして、第１突起６１が可動体３２と第１検出電極８１との過度な接近等を抑制する機能を有し、第２突起６２が可動体３２と第２検出電極８２との過度な接近等を抑制する機能を有する。
また、第１突起６１は、Ｚ軸方向からの平面視で、揺動軸ＪからＸ軸方向プラス側にずれて設けられている近位側突起６１１と、近位側突起６１１よりも揺動軸Ｊから遠い側すなわちＸ軸方向プラス側に設けられている遠位側突起６１２と、を有する。同様に、第２突起６２は、Ｚ軸方向からの平面視で、揺動軸ＪからＸ軸方向マイナス側にずれて設けられている近位側突起６２１と、近位側突起６２１よりも揺動軸Ｊから遠い側すなわちＸ軸方向マイナス側に設けられている遠位側突起６２２と、を有する。これら突起６１１、６１２、６２１、６２２は、それぞれ、後述する仮想直線Ｒｘを境にＹ軸方向プラス側とマイナス側とに１本づつ設けられている。
なお、第１突起６１および第２突起６２は、互いに同様の構成であり、Ｚ軸方向からの平面視で、揺動軸Ｊに対して対称的に設けられている。そのため、以下では、説明の便宜上、第１突起６１について代表して説明し、第２突起６２については、その説明を省略する。
慣性センサーに矢印Ａｃｃで示す加速度が加わり、可動体３２が時計回りに過度にシーソー揺動すると、まず、図４に示すように、第１可動部３２１が近位側突起６１１に接触する。そして、第１可動部３２１が近位側突起６１１に接触しても可動体３２の時計回りのシーソー揺動が止まらず、その後、さらに、可動体３２の時計回りのシーソー揺動が継続すると、図５に示すように、第１可動部３２１が遠位側突起６１２に接触する。つまり、２段階の接触によって可動体３２のそれ以上のシーソー揺動が規制される。なお、可動体３２のシーソー揺動が比較的軽度な場合、可動体３２が近位側突起６１１に接触した後、遠位側突起６１２と接触する前に時計回りのシーソー揺動が止まり、揺動方向が反転して反時計回りへと戻ることもある。
このように、近位側突起６１１に第１可動部３２１を接触させることにより、従来と比べて可動体３２の破損が抑制され、機械的強度に優れた慣性センサー１となる。
近位側突起６１１は、第１検出電極８１で覆われており、遠位側突起６１２は、第１ダミー電極８３で覆われている。このように、近位側突起６１１および遠位側突起６１２をそれぞれ電極で覆うことにより、基板２中のアルカリ金属イオンの移動に伴う近位側突起６１１および遠位側突起６１２の表面の帯電を抑制することができる。そのため、近位側突起６１１および遠位側突起６１２と第１可動部３２１との間に可動体３２の誤作動に繋がる意図しない静電引力が生じることを効果的に抑制することができる。
また、近位側突起６１１を第１検出電極８１で覆うことにより、言い換えると、第１検出電極８１を近位側突起６１１上にも設けることにより、第１検出電極８１の面積をより広くすることができ、第１可動部３２１と第１検出電極８１との間に形成される静電容量Ｃａをより大きくすることができる。一方、遠位側突起６１２を第１ダミー電極８３で覆うことにより、第１可動部３２１と遠位側突起６１２とが同電位となり、これらの間に可動体３２の誤作動に繋がる意図しない静電引力が実質的に生じない。そのため、加速度Ａｚの検出精度が向上する。
近位側突起６１１の表面、特に、第１可動部３２１との接触部およびその付近は、さらに、第１検出電極８１上に配置されている絶縁膜８９で覆われている。この絶縁膜８９は、近位側突起６１１に第１可動部３２１が接触したときに、第１可動部３２１と第１検出電極８１とのギャップを確保するギャップ材として機能する。これにより、第１可動部３２１と第１検出電極８１とが過度に接近するのを抑制することができ、これらの間に過度に大きい静電引力が生じることを抑制することができる。そのため、可動体３２の近位側突起６１１への貼り付きを効果的に抑制することができる。なお、絶縁膜８９の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を用いることができる。
また、本実施形態では、遠位側突起６１２よりも先に近位側突起６１１に第１可動部３２１を接触させるために、近位側突起６１１の高さＴ１１よりも遠位側突起６１２の高さＴ１２を低く設計している。言い換えると、可動体３２と近位側突起６１１とのギャップよりも可動体３２と遠位側突起６１２とのギャップを大きく設計している。なお、高さＴ１１は、近位側突起６１１上の第１検出電極８１および絶縁膜８９を含めた構造体の後述する接触部Ｐ１における高さを意味し、高さＴ１２は、遠位側突起６１２上の第１ダミー電極８３を含めた構造体の後述する接触部Ｐ２における高さを意味する。
より具体的に説明すると、図４に示すように、Ｙ軸方向からの平面視で、近位側突起６１１と接触した状態の可動体３２の下面を含む平坦面を仮想平坦面Ｆとしたとき、遠位側突起６１２の可動体３２との接触部Ｐ２は、仮想平坦面Ｆよりも下側すなわちＺ軸方向マイナス側に位置する。これにより、可動体３２が時計回りに過度にシーソー揺動した際、より確実に、遠位側突起６１２よりも先に近位側突起６１１に第１可動部３２１を接触させることができる。
また、近位側突起６１１は、第１可動部３２１の根元側の部分と重なって設けられている。これにより、図５に示すように、第１可動部３２１が近位側突起６１１と接触した際、その衝撃によって、第１可動部３２１がその先端側の部分が下方に変位するように撓み、第１可動部３２１の下面にＸ軸方向への圧縮力が加わる。そのため、その反対の力であるＸ軸方向への引っ張り力が第１可動部３２１の下面に加わるのを効果的に抑制することができる。第１可動部３２１の下面は、シリコン基板をボッシュ・プロセスでパターニングする際に荒れて微表な凹凸が形成され易い。これは、ボッシュ・プロセス中に基板２の表面がアルカリ金属イオンの移動に起因して正に帯電し、シリコン基板を貫通して入射する正イオンが静電偏向によってシリコン基板の下面（裏面）をエッチングするためである。
すなわち、近位側突起６１１の位置が例えば第１可動部３２１のＸ軸方向の中心位置よりもＸ軸方向プラス側に存在した場合、第１可動部３２１は、近位側突起６１１と接触した際の衝撃によりマウント２２から近位側突起６１１までの部位がＺ軸方向マイナス側に撓むと共に、近位側突起６１１からＸ軸方向プラス側の部位がＺ軸方向プラス側に撓むおそれがでてくる。したがって、第１可動部３２１の下面に引っ張り応力が加わると、クラックが生じ易くなる場合がある。したがって、第１可動部３２１の下面に圧縮力を加わるように近位側突起６１１を十分に第１可動部３２１の根元側に配置することにより、第１可動部３２１へのクラックの発生が好適に抑制され、機械的強度に優れる慣性センサー１となる。
なお、接触部Ｐ１と揺動軸Ｊとの離間距離をＤ１としては、特に限定されないが、例えば、図３に示すように、第２可動部３２２の長さをＬ２としたとき、Ｌ２／１０≦Ｄ１≦Ｌ２／２の関係であることが好ましく、Ｌ２／１０≦Ｄ１≦Ｌ２／４の関係であることがより好ましい。これにより、近位側突起６１１を十分、第１可動部３２１の根元側に設けることができ、上述した効果つまり第１可動部３２１の下面に引っ張り応力を加わり難くさせる効果をより確実に発揮することができる。
一方、接触部Ｐ２と揺動軸Ｊとの離間距離をＤ２としては、特に限定されないが、例えば、第２可動部３２２の長さをＬ２としたとき、Ｌ２／４≦Ｄ≦Ｌ２／１．５の関係であることが好ましく、Ｌ２／３≦Ｄ≦Ｌ２／２の関係であることがより好ましい。これにより、遠位側突起６１２も十分に、第１可動部３２１の根元側に設けることができ、遠位側突起６１２との接触時に第１可動部３２１に加わる衝撃を十分に低減することができる。そのため、第１可動部３２１の損傷を効果的に抑制することができ、より優れた機械的強度を有する慣性センサー１となる。
また、図３に示すように、Ｚ軸方向からの平面視で、近位側突起６１１は、揺動軸Ｊと平行なＹ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。特に、本実施形態では、近位側突起６１１は、一対設けられている。ここで、Ｚ軸方向からの平面視で、可動体３２の中心と交わりＸ軸方向に延在する直線を仮想直線Ｒｘとしたとき、仮想直線ＲｘよりもＹ軸方向プラス側に一方の近位側突起６１１が設けられており、仮想直線ＲｘよりもＹ軸方向マイナス側に他方の近位側突起６１１が設けられている。これにより、第１可動部３２１が近位側突起６１１と接触した際に、可動体３２にＸ軸まわりの不要な変位（撓み）が生じてしまうことを効果的に抑制することができる。特に、本実施形態では、一方の近位側突起６１１は、第１可動部３２１のＹ軸方向プラス側の端部と重なって設けられており、他方の近位側突起６１１は、第１可動部３２１のＹ軸方向マイナス側の端部と重なって設けられている。これにより、一対の近位側突起６１１、６１１の離間距離をより大きくすることができ、前述したような不要な変位の発生をより効果的に抑制することができる。ただし、近位側突起６１１の数や配置としては、特に限定されず、例えば、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
同様に、Ｚ軸方向からの平面視で、遠位側突起６１２は、揺動軸Ｊと平行なＹ軸方向に沿って互いに離間して複数設けられている。特に、本実施形態では、遠位側突起６１２は、一対設けられている。そして、前述した近位側突起６１１と同じように、仮想直線ＲｘよりもＹ軸方向プラス側に一方の遠位側突起６１２が設けられ、仮想直線ＲｘよりもＹ軸方向マイナス側に他方の遠位側突起６１２が設けられている。これにより、第１可動部３２１が遠位側突起６１２と接触した際に、可動体３２にＸ軸まわりの不要な変位（撓み）が生じてしまうことを効果的に抑制することができる。特に、本実施形態では、一方の遠位側突起６１２は、第１可動部３２１のＹ軸方向プラス側の端部と重なって設けられており、他方の遠位側突起６１２は、第１可動部３２１のＹ軸方向マイナス側の端部と重なって設けられている。これにより、一対の遠位側突起６１２、６１２の離間距離をより大きくすることができ、前述したような不要な変位の発生をより効果的に抑制することができる。ただし、遠位側突起６１２の数や配置としては、特に限定されず、例えば、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、突起６１１、６１２、６２１、６２２の平面視での形状は、それぞれ、円形であるが、これに限定されず、例えば、四角形またはその他多角形、半円形、楕円形、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に延びた長手形状であってもよい。
以上、慣性センサー１について説明した。このような慣性センサー１は、前述したように、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、基板２と、Ｙ軸に沿う揺動軸Ｊまわりに揺動する可動体３２と、Ｚ軸方向からの平面視で、可動体３２と重なり、基板２から可動体３２側に突出して設けられている突起６と、を有する。突起６は、近位側突起６１１と、近位側突起６１１よりも揺動軸Ｊから遠い側に位置する遠位側突起６１２とを有する。そして、可動体３２が基板２に対して揺動軸Ｊまわりに揺動したとき、近位側突起６１１が可動体３２と接触した後に遠位側突起６１２が可動体３２と接触する。このように、まず近位側突起６１１に可動体３２を接触させることにより、例えば、従来のように、まず遠位側突起６１２に可動体３２を接触させる場合と比べて、接触時に可動体３２に加わる衝撃を低減することができる。そのため、従来と比べて可動体３２の破損が抑制され、機械的強度に優れた慣性センサー１となる。
また、前述したように、近位側突起６１１は、揺動軸Ｊに沿う方向に離間して複数設けられている。これにより、可動体３２が近位側突起６１１と接触した際に、可動体３２にＸ軸まわりの不要な変位（撓み）が生じてしまうことを効果的に抑制することができる。
また、前述したように、遠位側突起６１２は、揺動軸Ｊに沿う方向に離間して複数設けられている。これにより、可動体３２が遠位側突起６１２と接触した際に、可動体３２にＸ軸まわりの不要な変位（撓み）が生じてしまうことを効果的に抑制することができる。
また、前述したように、近位側突起６１１に可動体３２が接触すると、可動体３２の下面すなわち基板２側の面がＸ軸方向に収縮する。これにより、可動体３２へのクラックの発生を効果的に抑制することができる。そのため、可動体３２の破損を効果的に抑制することができる。
また、前述したように、基板２に設けられ、Ｚ軸方向からの平面視で可動体３２と重なっている検出電極としての第１検出電極８１と、基板２に設けられ、Ｚ軸方向からの平面視で可動体３２の第１検出電極８１と重なっていない領域と重なり、可動体３２と同電位であるダミー電極としての第１ダミー電極８３と、を有する。これにより、第１ダミー電極８３によって基板２と可動体３２との間に不要な静電引力が実質的に発生しない。そのため、可動体３２と第１検出電極８１との間の静電容量Ｃａの変化に基づいて、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを精度よく検出することができる。
また、前述したように、近位側突起６１１は、第１検出電極８１に覆われており、遠位側突起６１２は、第１ダミー電極８３に覆われている。近位側突起６１１を第１検出電極８１で覆うことにより、第１検出電極８１の面積をより広くすることができ、第１可動部３２１と第１検出電極８１との間に形成される静電容量Ｃａをより大きくすることができる。一方、遠位側突起６１２を第１ダミー電極８３で覆うことにより、可動体３２と遠位側突起６１２とが同電位となり、これらの間に不要な静電引力が実質的に生じない。そのため、加速度Ａｚの検出精度が向上する。
また、前述したように、可動体３２は、揺動軸Ｊを挟んで配置され、揺動軸Ｊまわりの回転モーメントが互いに異なる第１可動部３２１および第２可動部３２２を備え、突起６は、Ｚ軸方向からの平面視で、第１可動部３２１と重なっている第１突起６１と、第２可動部３２２と重なっている第２突起６２と、を有する。これにより、可動体３２が基板２に対して揺動軸Ｊのどちらまわりに揺動しても、上述の効果を発揮することができる。そのため、より機械的強度に優れた慣性センサー１となる。
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係る慣性センサーを示す平面図である。
本実施形態は、突起６の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した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６において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。また、本実施形態では、第１突起６１と第２突起６２との構成が互いに同様であるため、以下では、第１突起６１について代表して説明し、第２突起６２については、その説明を省略する。
図６に示す慣性センサー１では、第１突起６１が有する近位側突起６１１が、遠位側突起６１２と同じく第１ダミー電極８３で覆われている。これにより、第１可動部３２１と近位側突起６１１とが同電位となり、これらの間に可動体３２の誤作動に繋がる意図しない静電引力が実質的に生じない。そのため、加速度Ａｚの検出精度が向上する。
なお、本実施形態では、第１検出電極８１の先端部すなわちＸ軸方向プラス側の端部は、近位側突起６１１よりも第１可動部３２１の先端側すなわちＸ軸方向プラス側に位置しており、近位側突起６１１は、第１検出電極８１内に島状に配置されている。そこで、第１検出電極８１の先端部から近位側突起６１１まで伸びる切り欠きＫを形成し、この切り欠きＫに第１ダミー電極８３を延在させることにより、第１検出電極８１と第１ダミー電極８３との接触を抑制しつつ、第１ダミー電極８３で近位側突起６１１を覆っている。このような構成によれば、第１検出電極８１の面積を十分に広く確保しつつ、近位側突起６１１を第１ダミー電極８３で覆うことができる。
以上のように、本実施形態の慣性センサー１では、近位側突起６１１および遠位側突起６１２は、それぞれ、第１ダミー電極８３に覆われている。同様に、近位側突起６２１および遠位側突起６２２は、それぞれ、第２ダミー電極８４に覆われている。このような構成とすることにより、突起６と可動体３２とが同電位となり、これらの間に可動体３２の誤作動に繋がる意図しない静電引力が実質的に生じない。そのため、加速度Ａｚの検出精度が向上する。
以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の構成を発揮することができる。
＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態に係る慣性センサーを示す平面図である。
本実施形態は、突起６の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した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７において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。また、本実施形態では、第１突起６１と第２突起６２との構成が互いに同様であるため、以下では、第１突起６１について代表して説明し、第２突起６２については、その説明を省略する。
図７に示す慣性センサー１では、遠位側突起６１２は、１つである。具体的には、Ｚ軸方向からの平面視で、一方の近位側突起６１１と交わりＸ軸方向に延在する直線を第１仮想直線Ｒｘ１とし、他方の近位側突起６１１と交わりＸ軸方向に延在する直線を第２仮想直線Ｒｘ２としたとき、遠位側突起６１２は、第１仮想直線Ｒｘ１と第２仮想直線Ｒｘ２との間に設けられている。このような配置によれば、２つの近位側突起６１１と１つの遠位側突起６１２とで第１可動部３２１をバランスよく支えることができ、接触時に可動体３２にＸ軸まわりの不要な変位や撓みが生じてしまうことを効果的に抑制することができる。特に、本実施形態では、遠位側突起６１２は、Ｚ軸方向からの平面視で、仮想直線Ｒｘと重なって設けられている。これにより、上述の効果をより顕著に発揮することができる。また、前述した第１実施形態と比べて遠位側突起６１２の数を少なくすることができるため、その分、ダンピングの低減を図ることもできる。
以上のように、本実施形態の慣性センサー１では、遠位側突起６１２は、Ｚ軸方向からの平面視で、一方の近位側突起６１１と交わりＸ軸方向に延在する第１仮想直線Ｒｘ１と、他方の近位側突起６１１と交わりＸ軸方向に延在する第２仮想直線Ｒｘ２と、の間に設けられている。このような配置によれば、２つの近位側突起６１１と１つの遠位側突起６１２とで第１可動部３２１をバランスよく支えることができ、接触時に可動体３２にＸ軸まわりの不要な変位や撓みが生じてしまうことを効果的に抑制することができる。
以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の構成を発揮することができる。
＜第４実施形態＞
図８は、第４実施形態に係る慣性センサーを示す断面図である。
本実施形態は、突起６の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した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８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。また、本実施形態では、第１突起６１と第２突起６２との構成が互いに同様であるため、以下では、第１突起６１について代表して説明し、第２突起６２については、その説明を省略する。
図８に示すように、慣性センサーに矢印Ａｃｃで示す加速度が加わり、可動体３２が時計回りに過度にシーソー揺動すると、第１可動部３２１が近位側突起６１１および遠位側突起６１２に同時に接触する。このように、近位側突起６１１および遠位側突起６１２に可動体３２を同時に接触させることにより、例えば、従来のように、まず遠位側突起６１２に可動体３２を接触させる場合と比べて、接触時に可動体３２に加わる衝撃を低減することができる。そのため、従来と比べて可動体３２の破損が抑制され、機械的強度に優れた慣性センサー１となる。
以上、慣性センサー１について説明した。このような慣性センサー１は、前述したように、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、基板２と、Ｙ軸に沿う揺動軸Ｊまわりに揺動する可動体３２と、Ｚ軸方向からの平面視で、可動体３２と重なり、基板２から可動体３２側に突出して設けられている突起６と、を有する。突起６は、近位側突起６１１と、近位側突起６１１よりも揺動軸Ｊから遠い側に位置する遠位側突起６１２とを有する。そして、可動体３２が基板２に対して揺動軸Ｊまわりに揺動したとき、近位側突起６１１および遠位側突起６１２が可動体３２と同時に接触する。このように、近位側突起６１１および遠位側突起６１２に可動体３２を同時に接触させることにより、例えば、従来のように、まず遠位側突起６１２に可動体３２を接触させる場合と比べて、接触時に可動体３２に加わる衝撃を低減することができる。そのため、従来と比べて可動体３２の破損が抑制され、機械的強度に優れた慣性センサー１となる。
以上のような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の構成を発揮することができる。
＜第５実施形態＞
図９は、第５実施形態に係る電子機器としてのスマートフォンを示す平面図である。
図９に示すスマートフォン１２００は、本発明の電子機器を適用したものである。スマートフォン１２００には、慣性センサー１と、慣性センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１２１０と、が内蔵されている。慣性センサー１によって検出された検出データは、制御回路１２１０に送信され、制御回路１２１０は、受信した検出データからスマートフォン１２００の姿勢や挙動を認識して、表示部１２０８に表示されている表示画像を変化させたり、警告音や効果音を鳴らしたり、振動モーターを駆動して本体を振動させることができる。
このような電子機器としてのスマートフォン１２００は、慣性センサー１と、慣性センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１２１０と、を有する。そのため、前述した慣性センサー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、前述したスマートフォン１２００の他にも、例えば、パーソナルコンピューター、デジタルスチールカメラ、タブレット端末、時計、スマートウォッチ、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、スマートグラス、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、ドライブレコーダー、ページャ、電子手帳、電子辞書、電子翻訳機、電卓、電子ゲーム機器、玩具、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、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、車両、鉄道車輌、航空機、ヘリコプター、船舶等の各種計器類、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６実施形態＞
図１０は、第６実施形態に係る電子機器としての慣性計測装置を示す分解斜視図である。図１１は、図１０に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。
図１０に示す電子機器としての慣性計測装置２０００（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）は、自動車や、ロボットなどの被装着装置の姿勢や、挙動を検出する慣性計測装置である。慣性計測装置２０００は、３軸加速度センサーおよび３軸角速度センサーを備えた６軸モーションセンサーとして機能する。
慣性計測装置２０００は、平面形状が略正方形の直方体である。また、正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に固定部としてのネジ穴２１１０が形成されている。この２ヶ所のネジ穴２１１０に２本のネジを通して、自動車などの被装着体の被装着面に慣性計測装置２０００を固定することができる。なお、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンや、デジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。
慣性計測装置２０００は、アウターケース２１００と、接合部材２２００と、センサーモジュール２３００と、を有し、アウターケース２１００の内部に、接合部材２２００を介在させて、センサーモジュール２３００を挿入した構成となっている。アウターケース２１００の外形は、前述した慣性計測装置２０００の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に、それぞれネジ穴２１１０が形成されている。また、アウターケース２１００は、箱状であり、その内部にセンサーモジュール２３００が収納されている。
センサーモジュール２３００は、インナーケース２３１０と、基板２３２０と、を有する。インナーケース２３１０は、基板２３２０を支持する部材であり、アウターケース２１００の内部に収まる形状となっている。また、インナーケース２３１０には、基板２３２０との接触を防止するための凹部２３１１や後述するコネクター２３３０を露出させるための開口２３１２が形成されている。このようなインナーケース２３１０は、接合部材２２００によってアウターケース２１００に接合されている。また、インナーケース２３１０の下面は接着剤によって基板２３２０が接合されている。
図１１に示すように、基板２３２０の上面には、コネクター２３３０、Ｚ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｚ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサー２３５０などが実装されている。また、基板２３２０の側面には、Ｘ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｘおよびＹ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｙが実装されている。そして、加速度センサー２３５０として、本発明の慣性センサーを用いることができる。
また、基板２３２０の下面には、制御ＩＣ２３６０が実装されている。制御ＩＣ２３６０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、慣性計測装置２０００の各部を制御する。記憶部には、加速度および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。なお、基板２３２０にはその他にも複数の電子部品が実装されている。
＜第７実施形態＞
図１２は、第７実施形態に係る電子機器としての移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。図１３は、図１２に示す移動体測位装置の作用を示す図である。
図１２に示す移動体測位装置３０００は、移動体に装着して用い、当該移動体の測位を行うための装置である。なお、移動体としては、特に限定されず、自転車、自動車、自動二輪車、電車、飛行機、船等のいずれでもよいが、本実施形態では移動体として四輪自動車、特に農業用トラクターを用いた場合について説明する。
移動体測位装置３０００は、慣性計測装置３１００（ＩＭＵ）と、演算処理部３２００と、ＧＰＳ受信部３３００と、受信アンテナ３４００と、位置情報取得部３５００と、位置合成部３６００と、処理部３７００と、通信部３８００と、表示部３９００と、を有する。なお、慣性計測装置３１００としては、例えば、前述した慣性計測装置２０００を用いることができる。
慣性計測装置３１００は、３軸の加速度センサー３１１０と、３軸の角速度センサー３１２０と、を有する。演算処理部３２００は、加速度センサー３１１０からの加速度データおよび角速度センサー３１２０からの角速度データを受け、これらデータに対して慣性航法演算処理を行い、移動体の加速度および姿勢を含む慣性航法測位データを出力する。
また、ＧＰＳ受信部３３００は、受信アンテナ３４００でＧＰＳ衛星からの信号を受信する。また、位置情報取得部３５００は、ＧＰＳ受信部３３００が受信した信号に基づいて、移動体測位装置３０００の位置（緯度、経度、高度）、速度、方位を表すＧＰＳ測位データを出力する。このＧＰＳ測位データには、受信状態や受信時刻等を示すステータスデータも含まれている。
位置合成部３６００は、演算処理部３２００から出力された慣性航法測位データおよび位置情報取得部３５００から出力されたＧＰＳ測位データに基づいて、移動体の位置、具体的には移動体が地面のどの位置を走行しているかを算出する。例えば、ＧＰＳ測位データに含まれている移動体の位置が同じであっても、図１３に示すように、地面の傾斜θ等の影響によって移動体の姿勢が異なっていれば、地面の異なる位置を移動体が走行していることになる。そのため、ＧＰＳ測位データだけでは移動体の正確な位置を算出することができない。そこで、位置合成部３６００は、慣性航法測位データを用いて、移動体が地面のどの位置を走行しているのかを算出する。
位置合成部３６００から出力された位置データは、処理部３７００によって所定の処理が行われ、測位結果として表示部３９００に表示される。また、位置データは、通信部３８００によって外部装置に送信されるようになっていてもよい。
＜第８実施形態＞
図１４は、第８実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
図１４に示す自動車１５００は、本発明の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は、エンジンシステム、ブレーキシステムおよびキーレスエントリーシステムの少なくとも何れかのシステム１５１０を含んでいる。また、自動車１５００には、慣性センサー１が内蔵されており、慣性センサー１によって車体の姿勢を検出することができる。慣性センサー１の検出信号は、制御回路１５０２に供給され、制御回路１５０２は、その信号に基づいてシステム１５１０を制御することができる。
このように、移動体としての自動車１５００は、慣性センサー１と、慣性センサー１からの出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路１５０２と、を有する。そのため、前述した慣性センサー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、慣性センサー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、鉄道車輌、飛行機、ヘリコプター、ロケット、人工衛星、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、エレベーター、エスカレーター、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機、ラジコン模型、鉄道模型、その他玩具等にも適用することができる。
以上、本発明の慣性センサー、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…慣性センサー、２…基板、２１…凹部、２２…マウント、２５、２６、２７…溝、３…センサー素子、３１…固定部、３２…可動体、３２１…第１可動部、３２２…第２可動部、３２４…開口、３２５…貫通孔、３３…揺動梁、５…蓋、５１…凹部、５９…ガラスフリット、６…突起、６１…第１突起、６１１…近位側突起、６１２…遠位側突起、６２…第２突起、６２１…近位側突起、６２２…遠位側突起、７５、７６、７７…配線、８…電極、８１…第１検出電極、８２…第２検出電極、８３…第１ダミー電極、８４…第２ダミー電極、８９…絶縁膜、１２００…スマートフォン、１２０８…表示部、１２１０…制御回路、１５００…自動車、１５０２…制御回路、１５１０…システム、２０００…慣性計測装置、２１００…アウターケース、２１１０…ネジ穴、２２００…接合部材、２３００…センサーモジュール、２３１０…インナーケース、２３１１…凹部、２３１２…開口、２３２０…基板、２３３０…コネクター、２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３４０ｚ…角速度センサー、２３５０…加速度センサー、２３６０…制御ＩＣ、３０００…移動体測位装置、３１００…慣性計測装置、３１１０…加速度センサー、３１２０…角速度センサー、３２００…演算処理部、３３００…ＧＰＳ受信部、３４００…受信アンテナ、３５００…位置情報取得部、３６００…位置合成部、３７００…処理部、３８００…通信部、３９００…表示部、Ａｃｃ…矢印、Ａｚ…加速度、Ｃａ、Ｃｂ…静電容量、Ｆ…仮想平坦面、Ｊ…揺動軸、Ｋ…切り欠き、Ｐ…電極パッド、Ｐ１、Ｐ２…接触部、Ｒｘ…仮想直線、Ｒｘ１…第１仮想直線、Ｒｘ２…第２仮想直線、Ｓ…収納空間、Ｔ１１、Ｔ１２…高さ、θ…傾斜

Claims (11)

  1. 互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、
    基板と、
    前記Ｙ軸に沿う揺動軸まわりに揺動する可動体と、
    前記Ｚ軸方向からの平面視で、前記可動体と重なり、前記基板から前記可動体側に突出して設けられている突起と、を有し、
    前記突起は、近位側突起と、前記近位側突起よりも前記揺動軸から遠い側に位置する遠位側突起とを有し、
    前記可動体が前記基板に対して前記揺動軸まわりに揺動したとき、前記近位側突起および前記遠位側突起が前記可動体と同時に接触するか、または、前記近位側突起が前記可動体と接触した後に前記遠位側突起が前記可動体と接触することを特徴とする慣性センサー。
  2. 前記近位側突起は、前記揺動軸に沿う方向に離間して複数設けられている請求項１に記載の慣性センサー。
  3. 前記遠位側突起は、前記揺動軸に沿う方向に離間して複数設けられている請求項１または２に記載の慣性センサー。
  4. 前記遠位側突起は、前記Ｚ軸方向からの平面視で、一方の前記近位側突起と交わり前記Ｘ軸方向に延在する第１仮想直線と、他方の前記近位側突起と交わり前記Ｘ軸方向に延在する第２仮想直線と、の間に設けられている請求項２に記載の慣性センサー。
  5. 前記近位側突起に前記可動体が接触すると、前記可動体の前記基板側の面が前記Ｘ軸方向に収縮する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の慣性センサー。
  6. 前記基板に設けられ、前記Ｚ軸方向からの平面視で前記可動体と重なっている検出電極と、
    前記基板に設けられ、前記Ｚ軸方向からの平面視で前記可動体の前記検出電極と重なっていない領域と重なり、前記可動体と同電位であるダミー電極と、を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の慣性センサー。
  7. 前記近位側突起は、前記検出電極に覆われており、
    前記遠位側突起は、前記ダミー電極に覆われている請求項６に記載の慣性センサー。
  8. 前記近位側突起および前記遠位側突起は、それぞれ、前記ダミー電極に覆われている請求項６に記載の慣性センサー。
  9. 前記可動体は、前記揺動軸を挟んで配置され、前記揺動軸まわりの回転モーメントが互いに異なる第１可動部および第２可動部を備え、
    前記突起は、前記Ｚ軸方向からの平面視で、前記第１可動部と重なっている第１突起と、前記第２可動部と重なっている第２突起と、を有する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の慣性センサー。
  10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の慣性センサーと、
    前記慣性センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を有することを特徴とする電子機器。
  11. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の慣性センサーと、
    前記慣性センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御回路と、を有することを特徴とする移動体。
JP2019118387A 2019-06-26 2019-06-26 慣性センサー、電子機器および移動体 Pending JP2021004791A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019118387A JP2021004791A (ja) 2019-06-26 2019-06-26 慣性センサー、電子機器および移動体
CN202010578057.5A CN112147369B (zh) 2019-06-26 2020-06-23 惯性传感器、电子设备及移动体
US16/911,444 US11460483B2 (en) 2019-06-26 2020-06-25 Inertial sensor, electronic instrument, and vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019118387A JP2021004791A (ja) 2019-06-26 2019-06-26 慣性センサー、電子機器および移動体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021004791A true JP2021004791A (ja) 2021-01-14

Family

ID=73887456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019118387A Pending JP2021004791A (ja) 2019-06-26 2019-06-26 慣性センサー、電子機器および移動体

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11460483B2 (ja)
JP (1) JP2021004791A (ja)
CN (1) CN112147369B (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7383978B2 (ja) * 2019-10-23 2023-11-21 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7121141B2 (en) 2005-01-28 2006-10-17 Freescale Semiconductor, Inc. Z-axis accelerometer with at least two gap sizes and travel stops disposed outside an active capacitor area
ITTO20070033A1 (it) * 2007-01-19 2008-07-20 St Microelectronics Srl Dispositivo microelettromeccanico ad asse z con struttura di arresto perfezionata
US8079262B2 (en) * 2007-10-26 2011-12-20 Rosemount Aerospace Inc. Pendulous accelerometer with balanced gas damping
CN102415114B (zh) 2009-02-27 2016-06-29 诺基亚通信公司 基于IPv6任播的负荷平衡和对于PMIPv6的重定向功能
US8186221B2 (en) 2009-03-24 2012-05-29 Freescale Semiconductor, Inc. Vertically integrated MEMS acceleration transducer
JP2012220376A (ja) 2011-04-11 2012-11-12 Panasonic Corp 加速度センサ
JP5790296B2 (ja) * 2011-08-17 2015-10-07 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー及び電子機器
US8960003B2 (en) 2011-09-16 2015-02-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Motion sensor device and methods for forming the same
JP5979344B2 (ja) * 2012-01-30 2016-08-24 セイコーエプソン株式会社 物理量センサーおよび電子機器
KR101461277B1 (ko) * 2012-09-21 2014-11-12 삼성전기주식회사 Ｍｅｍｓ 소자
US10913653B2 (en) * 2013-03-07 2021-02-09 MCube Inc. Method of fabricating MEMS devices using plasma etching and device therefor
JP6155832B2 (ja) * 2013-05-16 2017-07-05 セイコーエプソン株式会社 センサー素子、電子機器、および移動体
JP6146565B2 (ja) * 2013-08-06 2017-06-14 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器、および移動体
JP6661941B2 (ja) * 2015-09-29 2020-03-11 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、センサーデバイス、電子機器および移動体
WO2017150201A1 (ja) * 2016-03-03 2017-09-08 セイコーエプソン株式会社 センサーデバイス、電子機器、および移動体
JP6840960B2 (ja) * 2016-09-07 2021-03-10 セイコーエプソン株式会社 センサー用基板、物理量検出センサー、加速度センサー、電子機器、移動体、およびセンサー用基板の製造方法
JP6816603B2 (ja) * 2017-03-27 2021-01-20 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器、および移動体
TWI668412B (zh) * 2017-05-08 2019-08-11 日商村田製作所股份有限公司 電容式微機電加速度計及相關方法
JP2019045171A (ja) * 2017-08-30 2019-03-22 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器及び移動体
JP2019045172A (ja) * 2017-08-30 2019-03-22 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器及び移動体
JP6911645B2 (ja) * 2017-08-30 2021-07-28 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーの製造方法、複合センサー、慣性計測ユニット、携帯型電子機器、電子機器及び移動体
US10502759B2 (en) * 2017-10-24 2019-12-10 Nxp Usa, Inc. MEMS device with two-stage motion limit structure

Also Published As

Publication number Publication date
CN112147369A (zh) 2020-12-29
US20200408802A1 (en) 2020-12-31
CN112147369B (zh) 2023-05-12
US11460483B2 (en) 2022-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2021173536A (ja) 慣性センサー、電子機器、及び移動体
CN111751575A (zh) 惯性传感器、电子设备以及移动体
JP2024026688A (ja) 慣性センサー、電子機器、及び移動体
US20200241032A1 (en) Inertial sensor, electronic device, and vehicle
US20200166536A1 (en) Acceleration sensor, electronic device, and vehicle
CN112147369B (zh) 惯性传感器、电子设备及移动体
JP7135901B2 (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体
JP7404649B2 (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体
JP7383978B2 (ja) 物理量センサー、電子機器および移動体
US11454645B2 (en) Inertial sensor, electronic instrument, and vehicle
JP2021006794A (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体
JP2022006389A (ja) 慣性センサー、電子機器、及び移動体
JP7331498B2 (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体
CN112305262B (zh) 惯性传感器、电子设备和移动体
JP2020139872A (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体
CN113567708B (zh) 物理量传感器、电子设备以及移动体
JP7206905B2 (ja) 慣性センサー、電子機器および移動体
JP2021139877A (ja) 物理量センサー、電子機器および移動体
JP2021051040A (ja) 慣性センサー、電子機器、及び移動体
JP2020179476A (ja) Ｍｅｍｓ構造体、電子機器および移動体