WO2017150201A1 - センサーデバイス、電子機器、および移動体 - Google Patents

Abstract

ベース基板（基体）が露出した絶縁部とセンサー部（可動体）との間の静電引力を低減し、センサー部（可動体）のベース基板への吸着を抑制する。　加速度センサー１００（センサーデバイス）は、凹部（第２凹部）、固定電極、および絶縁部を介し並設されたダミー電極を備えた基体１０と、揺動可能に基体に支持された可動体２０と、を有し、可動体は、固定電極と対向している第１領域と、ダミー電極の一部と対向している第２領域と、第１領域と第２領域とを接続している連接部と、を有し、固定電極は、連接部と対向する位置まで延設された延設電極部が設けられており、可動体の平面視で、延設電極部の少なくとも一部は、連接部と対向し、かつ、延設電極部とダミー電極との間に有している絶縁部は、凹部内において連接部と対向している。

Description

センサーデバイス、電子機器、および移動体

　本発明は、センサーデバイス、そのセンサーデバイスを備えた電子機器および移動体に関する。

　従来、センサーデバイスの一例として、トーションバネなどの弾性要素を介して固定部に可動電極が支持された構造を形成し、作用した外力などに応じて可動電極が固定電極に対して近づくまたは離れることで、これら電極間の静電容量の変化を検出することで加速度や角速度などの種々の物理量を検出できるようにした静電容量型センサーが知られている。

　このような静電容量型センサーとして、ガラスなどで構成され、第１凹部が設けられたベース基板（基体）と、第１凹部の上方に配置され、一対の支持部により第１凹部の深さ方向に揺動可能にベース基板に支持されたセンサー部（可動体）と、を備えた加速度センサーが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

　この加速度センサーにおいて、センサー部は、一対の支持部を境に第１部分と、第１部分よりも質量が大きい第２部分とに区分され、第１部分および第２部分に可動電極部を有している。また、ベース基板は、第１凹部における可動電極部に対向する位置に固定電極部を有し、且つ、該固定電極部よりもセンサー部の先端寄りであって、センサー部の先端側に対向する部分に、第１凹部よりも深い第２凹部を有している。第２凹部には、センサー部の先端側に対向する位置に同電位電極部が設けられている。そして、固定電極部と同電位電極部との間には、ベース基板を露出させた絶縁部が設けられている。

特開２０１３－４０８５６号公報

　しかしながら、特許文献１に記載されている加速度センサー（センサーデバイス）では、固定電極部と同電位電極部との間に、ベース基板を露出させた絶縁部を有している。ガラスなどで構成されたベース基板（基体）は帯電しやすく、露出されたベース基板面の絶縁部においても帯電しやすい。そして、絶縁部が帯電した場合には、センサー部（可動体）と、ベース基板が露出された絶縁部との間で静電引力が大きく発生し、センサー部（可動体）の揺動が阻害されたり、センサー部（可動体）がベース基板（基体）に吸着されてしまったりする虞を有していた。

　本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

　［適用例１］本適用例に係るセンサーデバイスは、第１面を有する基体と、支持部を有し、前記第１面側において前記基体に対して前記支持部が固定され、前記支持部を支点として可動であり、且つ前記第１面と離間するとともに対向して延在されている可動体と、を備え、前記基体は、前記第１面に設けられている凹部と、前記第１面に設けられている固定電極と、前記固定電極に並設され、前記凹部内に少なくとも一部を有し、前記第１面に設けられているダミー電極と、前記固定電極と前記ダミー電極との間に設けられている絶縁部と、を有し、前記可動体は、前記固定電極と対向している第１領域と、前記ダミー電極の一部と対向している第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とを接続している連接部と、を有し、前記固定電極は、前記凹部の少なくとも一部まで延設された延設電極部が設けられており、前記可動体の平面視で、前記延設電極部の少なくとも一部は、前記連接部と対向し、かつ、前記延設電極部と前記ダミー電極との間に有している前記絶縁部は、前記凹部内において前記連接部と対向していることを特徴とする。

　本適用例によれば、延設電極部とダミー電極との間に位置する絶縁部が、基体の第１面に設けられた凹部内に設けられ、平面視で、対向する連接部を凹部内において横切っているため、絶縁部と、対向する可動体（連接部）との距離（間隔）を大きくすることができる。これにより、絶縁部と、対向する可動体（連接部）との間に生じる静電引力を低減することが可能となり、可動体の揺動が阻害されたり、可動体が基体に吸着されてしまったりすることを抑制することができる。したがって、可動体の揺動が適正（正確）となり、センシング精度を高めることができる。

　［適用例２］上記適用例に記載のセンサーデバイスにおいて、前記連接部は、前記第１領域と前記第２領域の並ぶ第１方向と直交する第２方向の幅が前記第１領域および前記第２領域の前記第２方向の幅よりも狭いことが好ましい。

　本適用例によれば、連接部の幅を第１領域および第２領域の幅より狭くすることにより、可動体と絶縁部とが対向する対向面積を少なくすることができるため、絶縁部と、対向する可動体との間に生じる静電引力の低減が可能となる。

　［適用例３］上記適用例に記載のセンサーデバイスにおいて、前記連接部は、複数設けられていることが好ましい。

　本適用例によれば、第１領域および第２領域の接続を安定的に行うことができ、可動体の剛性を高めることが可能となる。これにより、可動体の変形を抑制することが可能となり、より正確なセンシングを行うことができる。

　［適用例４］上記適用例に記載のセンサーデバイスにおいて、前記連接部は、前記第２方向における前記可動体の両端部にそれぞれ設けられていることが好ましい。

　本適用例によれば、第２方向における第１領域および第２領域の接続を安定的に行うことができ、可動体の第２方向における変形を抑制することが可能となり、より正確なセンシングを行うことができる。

　［適用例５］上記適用例に記載のセンサーデバイスにおいて、前記第１領域および前記連接部と、前記第２領域との間には、溝部が設けられており、平面視で、前記溝部は、前記絶縁部と重なっていることが好ましい。

　本適用例によれば、平面視で、溝部が絶縁部と重なっていることにより、絶縁部と可動体とが対向する対向面積を少なくすることができるため、絶縁部と、対向する可動体との間に生じる静電引力の低減が可能となる。

　［適用例６］上記適用例に記載のセンサーデバイスにおいて、前記溝部は、前記可動体の表裏を貫通する貫通孔、もしくは前記可動体の前記基体に対向する側の面から掘り込まれた有底溝で構成されていることが好ましい。

　本適用例によれば、貫通孔が設けられている場合は、貫通孔により、絶縁部と可動体とが対向する面積を小さくすることができるため、絶縁部と、対向する可動体との間に生じる静電引力の低減が可能となる。また、可動体の基体に対向する側の面から掘り込まれた有底溝が設けられている場合は、有底溝により、絶縁部と可動体との間の距離を大きくすることができるため、絶縁部と、対向する可動体との間に生じる静電引力の低減が可能となる。

　［適用例７］本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載のセンサーデバイスを備えていることを特徴とする。

　本適用例の電子機器によれば、上記適用例のいずれかに係るセンサーデバイスを含むため、高い信頼性を有することができる。

　［適用例８］本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載のセンサーデバイスを備えていることを特徴とする。

　本適用例の移動体によれば、上記適用例のいずれかに係るセンサーデバイスを含むため、高い信頼性を有することができる。

センサーデバイスの第１実施形態に係る加速度センサーを模式的に示す平面図。 図１ＡのＱ部を示す部分拡大図。 可動体の平面図。 図１ＡのＡ－Ａ断面図。 図１ＡのＢ－Ｂ断面図。 センサーデバイスの第２実施形態に係る加速度センサーを模式的に示す平面図。 図４のＣ－Ｃ断面図。 図４のＤ－Ｄ断面図。 可動体の変形例を示す正断面図。 センサーデバイスを備えている電子機器としてのモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を模式的に示す斜視図。 センサーデバイスを備えている電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を模式的に示す斜視図。 センサーデバイスを備えている電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成を模式的に示す斜視図。 センサーデバイスを備えている移動体の一例としての自動車を模式的に示す斜視図。

　以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

　（第１実施形態）
　まず、本発明のセンサーデバイスの第１実施形態に係る加速度センサーについて、図面を参照しながら説明する。図１Ａは、第１実施形態に係る加速度センサーを模式的に示す平面図である。図１Ｂは、可動体の連接部と絶縁部との位置関係を示す図であり、図１ＡのＱ部を示す部分拡大図である。図１Ｃは、可動体を示す平面図である。図２は、第１実施形態に係る加速度センサーを模式的に示し、図１ＡのＡ－Ａ断面図である。図３は、第１実施形態に係る加速度センサーを模式的に示し、図１ＡのＢ－Ｂ断面図である。なお、便宜上、図１Ａでは、可動体２０を想像線（二点鎖線）で示し、蓋体７０の図示を省略している。また、各図面では、必要に応じて互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。

　センサーデバイスの第１実施形態に係る加速度センサー１００は、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図２、および図３に示すように、基体１０と、可動体２０と、蓋体７０とを含む。本形態では、加速度センサー１００が、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度を検出する加速度センサー（静電容量型ＭＥＭＳ加速度センサー）である例について説明する。

　基体１０の材質は、例えば、ガラスなどの絶縁材料を用いることができる。例えば、基体１０をホウ珪酸ガラスなどの絶縁材料、可動体２０をシリコンなどの半導体材料にすることにより、容易に両者を電気的に絶縁することができ、センサー構造を簡素化することができる。

　基体１０は、第１凹部１２と、凹部としての第２凹部１５と、ポスト部１６と、固定電極としての第１固定電極部５０および第２固定電極部５２と、同電位電極（ダミー電極）６２とを有している。なお、第１固定電極部５０および第２固定電極部５２と、同電位電極（ダミー電極）６２とが並ぶ方向を第１方向（図中Ｘ軸方向）とする。

　第１凹部１２は、基体１０の一方面１１側に設けられている。第１凹部１２は、底面（第１凹部１２を規定する基体１０の面）としての第１面１４を有している。第１凹部１２の上方には、間隙を介して可動体２０が配設される。図１に示す例では、第１凹部１２の平面形状（Ｚ軸方向から見た形状）は、長方形である。

　凹部としての第２凹部１５は、第１面１４から掘り込まれた有底の溝である。したがって、基体１０の一方面１１からの深さは、第２凹部１５の方が第１凹部１２より深く形成される。第２凹部１５は、平面視において、後述する可動体２０の第１領域４１と第２領域４２とを接続している連接部２７を横切って設けられている。なお、本形態における第２凹部１５は、第１面１４の幅（第１方向と直交する第２方向の幅）全体に亘って設けられているが、連接部２７を横切っていればよく、複数に分割されて設けられている構成でもよい。

　ポスト部１６は、第１面１４上に設けられている。ポスト部１６は、第１面１４よりも上方（＋Ｚ軸方向）に突出している。ポスト部１６の高さと第１凹部１２の深さとは、例えば、等しいことが好ましい。ポスト部１６には、可動体２０に所定の電位を与えるための配線（図示せず）が設けられている。ポスト部１６の上面には、可動体２０の支持部２８，２９（図１Ｃ）が固定され、これにより基体１０の第１面１４に対向して可動体２０が支持される。

　第１面１４に設けられた固定電極としての第１固定電極部５０および第２固定電極部５２と、同電位電極（ダミー電極）６２とは、第１方向（図中Ｘ軸方向）に並んで配設されている。第１固定電極部５０と同電位電極（ダミー電極）６２とは、絶縁部１７を介して並び、絶縁部１７によって電気的に絶縁されている。換言すれば、第１固定電極部５０と同電位電極（ダミー電極）６２との間に絶縁部１７が配設されている。なお、第１固定電極部５０は、第２方向（図中Ｙ軸方向）の両端において、同電位電極（ダミー電極）６２側に突出する帯状の延設電極部５０ａが設けられている。そして、延設電極部５０ａの先端部は、第２凹部１５内に位置している。また、同電位電極（ダミー電極）６２は、一部が第２凹部１５内に設けられており、第１固定電極部５０の延設電極部５０ａの先端部と対向する位置に設けられた対向端部６２ａも第２凹部１５内に設けられている。

　固定電極としての第１固定電極部５０は、後述する第１可動電極部２１（図２および図１Ｃ参照）に対向して配置されている。第１固定電極部５０の上方には、間隙を介して、第１可動電極部２１が位置している。可動体２０を、支持軸３０，３２を境に、後述する第１シーソー片２０ａおよび第２シーソー片２０ｂ（図１Ｃ参照）に区分けした場合に、第１固定電極部５０は、第１シーソー片２０ａに対向して基体１０上に配置されている。なお、前述したように、第１固定電極部５０は、第２方向（図中Ｙ軸方向）の両端において、同電位電極（ダミー電極）６２側に突出する帯状の延設電極部５０ａが設けられている。そして、延設電極部５０ａの先端部は、第２凹部１５内に位置している。また、第１固定電極部５０は、第２方向（図中Ｙ軸方向）の両端において、第２固定電極部５２側に突出する帯状の延設電極部５１ａが設けられている。

　固定電極としての第２固定電極部５２は、後述する第２可動電極部２２（図２および図１Ｃ参照）に対向して配置されている。第２固定電極部５２の上方には、間隙を介して、第２可動電極部２２が位置している。可動体２０を、支持軸３０，３２を境に、後述する第１シーソー片２０ａおよび第２シーソー片２０ｂ（図１Ｃ参照）に区分けした場合に、第２固定電極部５２は、第２シーソー片２０ｂに対向して基体１０上に配置されている。また、第２固定電極部５２は、第２方向（図中Ｙ軸方向）の両端において、第１固定電極部５０側に突出する帯状の延設電極部５２ａが設けられている。

　第１固定電極部５０の可動体２０と対向する部分の面積と第２固定電極部５２の可動体２０と対向する部分の面積とは、略等しい。また、第１固定電極部５０の平面形状と第２固定電極部５２の平面形状とは、例えば支持軸３０，３２に関して互いに対称であることが好ましい。

　なお、図示はしないが、蓋体７０の、第１可動電極部２１に対向する位置に第１固定電極部５０が設けられ、蓋体７０の、第２可動電極部２２に対向する位置に第２固定電極部５２が設けられてもよい。

　同電位電極（ダミー電極）６０，６２は、基体１０に設けられた第１凹部１２の底面としての第１面１４上に設けられている。同電位電極（ダミー電極）６０，６２は、可動体２０と基体１０との間に働く静電引力（静電力）および支持軸３０，３２と基体１０との間に働く静電引力を抑制するために設けられる。同電位電極（ダミー電極）６０は、支持軸３０，３２に対向する位置に設けられている。同電位電極（ダミー電極）６２は、後述する可動体２０の第２領域４２に対向する位置に設けられている。本構成における同電位電極（ダミー電極）６０，６２は、可動体２０と電気的に接続された、即ち可動体２０と同電位となる電極である。

　同電位電極（ダミー電極）６０，６２は、例えばポスト部１６の表面に設けられた配線（図示せず）、固定部４０、および支持部２８，２９を介して、可動体２０と電気的に接続されている。なお、ボンディングワイヤー（図示せず）等で、可動体２０と同電位電極（ダミー電極）６０，６２とを電気的に接続してもよい。加速度センサー１００では、同電位電極（ダミー電極）６０，６２が可動体２０と電気的に接続されているため、同電位電極（ダミー電極）６０，６２と可動体２０とを等電位にすることができる。これにより、可動体２０と基体１０との間に働く静電引力（静電力）を抑制することができる。

　第１固定電極部５０、第２固定電極部５２、および同電位電極（ダミー電極）６０，６２は、例えば、アルミ、金、白金、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等で構成することができる。第１固定電極部５０、第２固定電極部５２、および同電位電極（ダミー電極）６０，６２の材質は、ＩＴＯ等の透明電極材料であると、基体１０が透明基板（ガラス基板）である場合、第１固定電極部５０、第２固定電極部５２、および同電位電極（ダミー電極）６０，６２上に存在する異物等を容易に視認することができる。また、白金など電気的に安定した材料を選択した場合、加速度センサーのノイズを低減することができる。

　絶縁部１７は、種々の電極が設けられず、基体１０が露出されて構成されている。絶縁部１７の少なくとも一部は、第２凹部１５内に配置されている。具体的には、第２凹部１５内に、第１固定電極部５０の一部である帯状の延設電極部５０ａと、延設電極部５０ａと対向する同電位電極（ダミー電極）６２の対向端部６２ａとの間の絶縁部１７も配置されている。このように配置された絶縁部１７は、平面視で、第２凹部１５内において、後述する第１固定電極部５０の延設電極部５０ａと対向した可動体２０の連接部２７（図１Ｂ参照）を横切っている。

　このように、絶縁部１７が、第２凹部１５内において、後述する第１固定電極部５０の延設電極部５０ａと対向した可動体２０の連接部２７を横切っているため、絶縁部１７と、対向する連接部２７（可動体２０）との距離（間隔）を大きくすることができる。これにより、絶縁部１７と、対向する連接部２７との間に生じる静電引力を低減することが可能となり、可動体２０の揺動が阻害されたり、可動体２０が基体１０に吸着されてしまったりすることを抑制することができる。

　図１Ｃに示すように、可動体２０は、固定部４０と、固定部４０から延出された支持部２８，２９と、例えばトーションバネなどの弾性要素を備えた支持軸３０，３２と、第１シーソー片２０ａと、第２シーソー片２０ｂと、第１シーソー片２０ａおよび第２シーソー片２０ｂを連接する接続枠部２５と、第１可動電極部２１と、第２可動電極部２２とを有している。可動体２０は、基体１０に設けられているポスト部１６の上面に、支持部２８，２９が固定され、支持部２８，２９から延出されている支持軸３０，３２によって、支持部２８，２９と接続枠部２５とが連接される。このように、可動体２０は、基体１０と対向し、支持軸３０，３２を介して揺動可能に支持されている。

　可動体２０は、支持軸３０，３２まわりに変位可能である。具体的には、可動体２０は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度が加わると、支持軸３０，３２を回転軸（揺動軸）としてシーソー揺動する。支持軸３０，３２は、例えば、Ｙ軸と平行である。可動体２０の平面形状は、例えば、長方形である。可動体２０の厚さ（Ｚ軸方向の大きさ）は、例えば、一定である。

　可動体２０は、第１シーソー片２０ａと、第２シーソー片２０ｂと、を有している。第１シーソー片２０ａは、平面視において、支持軸３０，３２によって区画される可動体２０の２つの部分のうちの一方（図１Ｃでは左側に位置する部分）である。第２シーソー片２０ｂは、平面視において、支持軸３０，３２によって区画される可動体２０の２つの部分のうちの他方（図１Ｃでは右側に位置する部分）である。すなわち、可動体２０は、支持軸３０，３２を境に第１シーソー片２０ａおよび第２シーソー片２０ｂに区分けされている。

　例えば、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度（例えば重力加速度）が可動体２０に加わった場合、第１シーソー片２０ａと第２シーソー片２０ｂの各々に回転モーメント（力のモーメント）が生じる。ここで、第１シーソー片２０ａの回転モーメント（例えば反時計回りの回転モーメント）と第２シーソー片２０ｂの回転モーメント（例えば時計回りの回転モーメント）が均衡した場合には、可動体２０の傾きに変化が生じず、加速度を検出することができない。したがって、鉛直方向の加速度が加わったときに、第１シーソー片２０ａの回転モーメントと、第２シーソー片２０ｂの回転モーメントとが均衡せず、可動体２０に所定の傾きが生じるように、可動体２０が設計される。

　加速度センサー１００では、支持軸３０，３２を、可動体２０の中心（重心）から外れた位置に配置することによって、換言すれば支持軸３０，３２から第１シーソー片２０ａおよび第２シーソー片２０ｂの先端までの距離を異ならせることによって、第１シーソー片２０ａおよび第２シーソー片２０ｂが互いに異なる質量を有している。すなわち、可動体２０は、支持軸３０，３２を境にして、一方側（第１シーソー片２０ａ）と他方側（第２シーソー片２０ｂ）とで質量が異なる。図示の例では、支持軸３０，３２から第１シーソー片２０ａの端面２４ａまでの距離は、支持軸３０，３２から第２シーソー片２０ｂの端面２２ａまでの距離よりも大きい。また、第１シーソー片２０ａの厚さと、第２シーソー片２０ｂの厚さとは、等しい。したがって、第１シーソー片２０ａの質量は、第２シーソー片２０ｂの質量よりも大きい。このように、第１シーソー片２０ａおよび第２シーソー片２０ｂが互いに異なる質量を有することにより、鉛直方向の加速度が加わったときに、第１シーソー片２０ａの回転モーメントと、第２シーソー片２０ｂの回転モーメントとを均衡させないことができる。したがって、鉛直方向の加速度が加わったときに、可動体２０に所定の傾きを生じさせることができる。

　なお、図示はしないが、支持軸３０，３２を可動体２０の中心に配置し、かつ、第１シーソー片２０ａおよび第２シーソー片２０ｂの厚さを互いに異ならせることによって、第１シーソー片２０ａおよび第２シーソー片２０ｂが互いに異なる質量を有するようにしてもよい。このような場合にも、鉛直方向の加速度が加わったときに、可動体２０に所定の傾きを生じさせることができる。

　可動体２０は、基体１０に設けられた固定電極（第１固定電極部５０および第２固定電極部５２）と少なくとも対向する第１領域４１と、同電位電極（ダミー電極）６２の少なくとも一部と対向している第２領域４２と、に区分することができる。

　第１領域４１は、支持軸３０，３２を境にして設けられた第１可動電極部２１および第２可動電極部２２を少なくとも有している。第２領域４２と第１領域４１との間には、溝部（貫通長穴）４３が設けられている。第２領域４２は、溝部（貫通長穴）４３を挟み、第２方向（図中Ｙ軸方向）のそれぞれの端（両端）に設けられている帯状の連接部２７によって第１領域４１に接続されている延設部２４を有している。なお、帯状の連接部２７は、第２方向の長さである幅寸法が、第１領域４１の幅寸法および第２領域４２の幅寸法よりも狭い。また、帯状の連接部２７は、第２領域４２の両端にそれぞれ設けられている（２か所）例で説明したが、３か所以上設けられていてもよい。

　このように、可動体２０は、第２領域４２（延設部２４）が設けられていることにより、支持軸３０，３２を境にして、第１シーソー片２０ａ側の質量を第２シーソー片２０ｂ側の質量より大きくさせることができる。

　また、第２方向（図中Ｙ軸方向）のそれぞれの端（両端）に複数設けられている帯状の連接部２７によって第１領域４１（第１可動電極部２１および第２可動電極部２２を含む）と、第２領域４２（延設部２４）とが接続されていることにより、第２方向における第１領域４１および第２領域４２の接続を安定的に行うことができ、可動体２０の第２方向における変形を抑制することが可能となり、より正確なセンシングを行うことができる。

　また、連接部２７の幅寸法を、第１領域４１および第２領域４２の幅寸法より狭くすることにより、可動体２０と基体１０の絶縁部１７（図１Ａ，図１Ｂ参照）とが対向する対向面積を少なくすることができるため、絶縁部１７と、対向する可動体２０との間に生じる静電引力の低減が可能となる。

　第１領域４１と第２領域４２との間に設けられている溝部４３は、平面視で、基体１０に設けられている絶縁部１７（図１Ａ参照）と重なって配置されていることが好ましい。このように、平面視で、溝部４３が絶縁部１７と重なっていることにより、静電引力の生じ易い絶縁部１７と可動体２０とが対向する対向面積を少なくすることができるため、絶縁部１７と、対向する可動体２０との間に生じる静電引力の低減が可能となる。

　可動体２０は、ポスト部１６を除く基体１０と離間して設けられている。可動体２０は、第１凹部１２の上側に設けられている。図示の例では、可動体２０と基体１０との間には、間隙が設けられている。また、可動体２０は、ポスト部１６に支持された支持部２８，２９および支持部２８，２９から延出されている支持軸３０，３２によって、固定部４０から離間して接続されている。これにより、可動体２０は、シーソー揺動することができる。

　可動体２０は、支持軸３０，３２を境にして設けられた第１可動電極部２１および第２可動電極部２２を備えている。第１可動電極部２１は、第１シーソー片２０ａに設けられている。第２可動電極部２２は、第２シーソー片２０ｂに設けられている。

　第１可動電極部２１は、可動体２０のうち、平面視において固定電極部としての第１固定電極部５０と重なる部分である。第１可動電極部２１は、第１固定電極部５０との間に静電容量Ｃ１を形成する。すなわち、第１可動電極部２１と第１固定電極部５０とによって静電容量Ｃ１が形成される。

　第２可動電極部２２は、可動体２０のうち、平面視において固定電極部としての第２固定電極部５２と重なる部分である。第２可動電極部２２は、第２固定電極部５２との間に静電容量Ｃ２を形成する。すなわち、第２可動電極部２２と第２固定電極部５２とによって静電容量Ｃ２が形成される。加速度センサー１００では、可動体２０が導電性材料（不純物がドープされたシリコン）で構成されることによって、第１可動電極部２１および第２可動電極部２２が設けられている。すなわち、第１シーソー片２０ａが第１可動電極部２１として機能し、第２シーソー片２０ｂが第２可動電極部２２として機能している。

　静電容量Ｃ１および静電容量Ｃ２は、例えば、図２に示す可動体２０が水平な状態で、互いに等しくなるように構成されている。第１可動電極部２１および第２可動電極部２２は、可動体２０の動きに応じて位置が変化する。この第１可動電極部２１および第２可動電極部２２の位置に応じて、静電容量Ｃ１，Ｃ２が変化する。可動体２０には、支持部２８，２９を介して、所定の電位が与えられる。

　可動体２０には、可動体２０を貫通する貫通孔２６が設けられている。これにより、可動体２０が揺動する際の空気の影響（空気の抵抗）を低減することができる。図示の例では、貫通孔２６は、複数配列されて設けられている。なお、貫通孔２６の形状、大きさ、配置（配列）形態、配置数などについては問わない。

　支持部２８，２９は、可動体２０を支持軸３０，３２まわりに変位可能に支持している。支持軸３０，３２は、トーションバネ（捻りバネ）として機能する。これにより、可動体２０がシーソー揺動することにより支持軸３０，３２に生じるねじり変形に対して強い復元力を有することができる。

　支持部２８，２９は、平面視において、ポスト部１６上に配置されている。支持部２８，２９は、固定部４０から延出され、ポスト部１６と可動体２０（接続枠部２５）とを支持軸３０，３２を介して接続している。支持部２８，２９は、支持軸３０，３２のＸ軸方向の両側に一つずつ、支持軸３０，３２に沿って延在している。支持部２８は、固定部４０から＋Ｙ軸方向に延出している。支持部２９は、固定部４０から－Ｙ軸方向に延出している。

　固定部４０は、第１シーソー片２０ａと第２シーソー片２０ｂとの間に設けられている。固定部４０からは、支持部２８，２９、および支持軸３０，３２が延出されている。可動体２０は、支持軸３０，３２および固定部４０を介し、支持部２８，２９の位置で基体１０のポスト部１６に接続・固定されている。本形態では、支持部２８および支持部２９のそれぞれの中央部がポスト部１６に接続・固定されている。

　固定部４０、支持部２８，２９、支持軸３０，３２、第１シーソー片２０ａ、第２シーソー片２０ｂおよび、接続枠部２５などで構成される可動体２０は、一体に設けられている。可動体２０は、例えば１つの基板（シリコン基板）をパターニングすることによって一体的に設けられる。図示の例では、可動体２０が、１つの構造体（シリコン構造体）を構成している。可動体２０の材質は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされることにより導電性が付与されたシリコンである。基体１０の材質がガラスであり、可動体２０の材質がシリコンである場合、基体１０と支持部２８，２９とは、例えば陽極接合によって接合されることができる。

　蓋体７０は、基体１０上に配置され、基体１０に接合されている。蓋体７０および基体１０は、可動体２０を収容するキャビティー７２を形成している。キャビティー７２は、例えば、不活性ガス（例えば窒素ガス）雰囲気である。蓋体７０の材質は、例えば、シリコンである。蓋体７０の材質がシリコンであり、基体１０の材質がガラスである場合、基体１０と固定部４０とは、例えば陽極接合によって接合されることができる。

　次に、加速度センサー１００の動作について説明する。

　加速度センサー１００では、加速度、角速度等の物理量に応じて、可動体２０が支持軸３０，３２まわりに揺動する。この可動体２０の動きに伴って、第１可動電極部２１と第１固定電極部５０との間の距離、および第２可動電極部２２と第２固定電極部５２との間の距離が変化する。

　具体的には、例えば鉛直上向き（＋Ｚ軸方向）の加速度が加速度センサー１００に加わると、可動体２０は反時計回りに回転し、第１可動電極部２１と第１固定電極部５０との間の距離が小さくなり、第２可動電極部２２と第２固定電極部５２との間の距離が大きくなる。この結果、静電容量Ｃ１が大きくなり、静電容量Ｃ２が小さくなる。

　また、例えば鉛直下向き（－Ｚ軸方向）の加速度が加速度センサー１００に加わると、可動体２０は時計回りに回転し、第１可動電極部２１と第１固定電極部５０との間の距離が大きくなり、第２可動電極部２２と第２固定電極部５２との間の距離が小さくなる。この結果、静電容量Ｃ１が小さくなり、静電容量Ｃ２が大きくなる。したがって、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２との差に基づいて（いわゆる差動検出方式により）、加速度や角速度等の向きや大きさ等の物理量を検出することができる。

　上述のように、加速度センサー１００は、加速度センサーやジャイロセンサー等の慣性センサーとして使用することができ、具体的には、例えば、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度を測定するための静電容量型加速度センサーとして使用することができる。

　上述した加速度センサー１００によれば、第１領域４１と第２領域４２との間に設けられている溝部４３が、平面視で、基体１０に設けられている絶縁部１７と重なって配置されている。このように、平面視で、溝部４３が絶縁部１７と重なっていることにより、静電引力の生じ易い絶縁部１７と可動体２０とが対向する対向面積を少なくすることができるため、絶縁部１７と、対向する可動体２０との間に生じる静電引力の低減が可能となる。

　加えて、絶縁部１７が、第２凹部１５内において、後述する第１固定電極部５０の延設電極部５０ａと対向した可動体２０の連接部２７を横切っているため、絶縁部１７が連接部２７（可動体２０）と重なってしまう部分における、絶縁部１７と対向する連接部２７（可動体２０）との距離（間隔）を大きくすることができる。これにより、絶縁部１７と、対向する連接部２７との間に生じる静電引力を低減することが可能となり、可動体２０の揺動が阻害されたり、可動体２０が基体１０に吸着されてしまったりすることを抑制することができる。

　また、連接部２７の幅寸法を第１領域４１および第２領域４２の幅寸法より狭くすることにより、可動体２０と基体１０の絶縁部１７（図１Ａ参照）とが対向する対向面積を少なくすることができるため、絶縁部１７と、対向する可動体２０との間に生じる静電引力の低減が可能となる。

　これらにより、可動体２０の揺動が阻害されたり、可動体２０が基体１０に吸着されてしまったりすることを抑制することができる。したがって、上述の加速度センサー１００は、可動体２０の揺動が適正（正確）となり、センシング精度を高めることができる。

　（第２実施形態）
　次に、本発明のセンサーデバイスの第２実施形態に係る加速度センサーについて、図面を参照しながら説明する。図４は、第２実施形態に係る加速度センサーを模式的に示す平面図である。図５は、第２実施形態に係る加速度センサーを模式的に示す図４のＣ－Ｃ断面図であり、図６は、第２実施形態に係る加速度センサーを模式的に示す図４のＤ－Ｄ断面図である。なお、便宜上、図４では、可動体２０を想像線（二点鎖線）で示し、蓋体７０の図示を省略している。また、各図面では、必要に応じて互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。

　以下、センサーデバイスの第２実施形態に係る加速度センサー１０１の説明において、第１実施形態に係る加速度センサー１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。

　第２実施形態に係る加速度センサー１０１は、基体１０に、第１凹部１２と、凹部としての第２凹部１５ａと、ポスト部１６と、固定電極としての第１固定電極部５０および第２固定電極部５２と、同電位電極（ダミー電極）６２とを有している。第２実施形態に係る加速度センサー１０１は、前述の第１実施形態に係る加速度センサー１００と比し、第２凹部１５ａの構成が異なっている。したがって、本説明では、第２凹部１５ａを中心に説明し、他の構成部材の説明は省略する。

　凹部としての第２凹部１５ａは、第１凹部１２の第１面１４から掘り込まれた有底の溝部である。したがって、基体１０の一方面１１からの深さは、第２凹部１５ａの方が第１凹部１２より深く形成されている。第２凹部１５ａは、平面視において、前述の第１実施形態で述べた可動体２０の第１領域４１と第２領域４２とを接続している連接部２７を横切る位置に一方の開口端を有するとともに、第１凹部１２と重なる位置に他方端を有している。換言すれば、第２凹部１５ａは、平面視で、連接部２７の一部と、延設部２４の端面２４ａ側とを含む領域として設けられている。

　第２凹部１５ａが上述のような構成で配置されていることから、可動体２０の第２領域４２に対向する位置に設けられている同電位電極（ダミー電極）６２は、第２凹部１５ａの底面上に殆んど設けられ、一部が第１凹部１２の第１面１４上に設けられる。

　また、絶縁部１７の一部が第２凹部１５ａ内に配置されており、この第２凹部１５ａ内に、第１固定電極部５０の一部である帯状の延設電極部５０ａと、延設電極部５０ａと対向する同電位電極（ダミー電極）６２の対向端部６２ａとの間も配置されている。このように配置された絶縁部１７は、平面視で、第２凹部１５ａ内において、第１固定電極部５０の延設電極部５０ａと対向した可動体２０の連接部２７を横切っている。

　第２実施形態に係る加速度センサー１０１においても、上述のように、絶縁部１７が、第２凹部１５ａ内において、第１固定電極部５０の延設電極部５０ａと対向した可動体２０の連接部２７を横切っているため、絶縁部１７と、対向する連接部２７（可動体２０）との距離（間隔）を大きくすることができる。これにより、絶縁部１７と、対向する連接部２７との間に生じる静電引力を低減することが可能となり、可動体２０の揺動が阻害されたり、可動体２０が基体１０に吸着されてしまったりすることを抑制することができる。

　（可動体の変形例）
　ここで、上述した可動体２０の変形例について、図７を参照しながら説明する。図７は、可動体２０の変形例を示す正断面図である。本変形例は、第１実施形態の加速度センサー１００において、可動体２０に設けられている溝部（貫通長穴）４３の変形例を示す。したがって、溝部（貫通長穴）４３に相当する部材以外の構成部材については同符号を付して説明を省略する。

　変形例に係る可動体２０ｃは、第１実施形態の可動体２０と同様に、基体１０に設けられた固定電極（第１固定電極部５０および第２固定電極部５２）と少なくとも対向する第１領域４１と、同電位電極（ダミー電極）６２の少なくとも一部と対向している第２領域４２とに区分することができる。第１領域４１と第２領域４２との間には、有底溝４３ａが設けられている。有底溝４３ａは、可動体２０ｃの基体１０（第１面１４）に対向する側の面から掘り込まれた底部を有する凹状の溝である。

　本変形例に係る可動体２０ｃによれば、上述のように、可動体２０ｃの基体１０に対向する側の面から掘り込まれた有底溝４３ａが設けられていることにより、絶縁部１７（図１Ａ参照）と可動体２０ｃとの間の距離を大きくすることができるため、絶縁部１７と、対向する可動体２０ｃとの間に生じる静電引力の低減が可能となる。

　（電子機器）
　次に、本発明に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。本発明に係る電子機器は、上述したセンサーデバイスとしての加速度センサー１００を含む。以下では、本発明に係るセンサーデバイスとしての加速度センサー１００を用いた電子機器を例示して説明する。

　先ず、本発明に係る電子機器の一例として、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を示し、図８を参照しながら説明する。図８は、電子機器の一例として、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を模式的に示す斜視図である。

　図８に示すように、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を有する表示ユニット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１００が内蔵されている。

　次に、本発明に係る電子機器の一例として、携帯電話機（ＰＨＳも含む）を示し、図９を参照しながら説明する。図９は、電子機器の一例として、携帯電話機（ＰＨＳも含む）を模式的に示す斜視図である。

　図９に示すように、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部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１００が内蔵されている。

　次に、本発明に係る電子機器の一例として、デジタルスチールカメラを示し、図１０を参照しながら説明する。図１０は、電子機器の一例としてのデジタルスチールカメラを模式的に示す斜視図である。なお、図１０には、外部機器との接続についても簡易的に示している。

　ここで、従来のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチールカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。

　デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部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。

　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を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。

　また、このデジタルスチールカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、ビデオ信号出力端子１３１２には、テレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４には、パーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、加速度センサー１００が内蔵されている。

　以上のように例示される電子機器は、可動体２０が基体１０に張り付くことを防ぐことができる加速度センサー１００を含むため、高い信頼性を有することができる。

　なお、加速度センサー１００を備えた電子機器は、図８に示すパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図９に示す携帯電話機、図１０に示すデジタルスチールカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、各種ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ヘッドマウントディスプレイ、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、ロケット、船舶の計器類）、ロボットや人体などの姿勢制御、フライトシミュレーターなどに適用することができる。

　（移動体）
　次に、本発明に係る移動体について、図面を参照しながら説明する。本発明に係る移動体は、上述したセンサーデバイスとしての加速度センサー１００を含む。以下では、本発明に係るセンサーデバイスとしての加速度センサー１００を用いた移動体の一例としての自動車を例示して説明する。

　先ず、本発明に係る移動体の一例として、自動車を示し、図１１を参照しながら説明する。図１１は、移動体の一例として例示する自動車１５００を模式的に示す斜視図である。

　自動車１５００には、加速度センサー１００が内蔵されている。具体的には、図１１に示すように、自動車１５００の車体１５０２には、自動車１５００の加速度を検知する加速度センサー１００を内蔵してエンジンの出力を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１５０４が搭載されている。また、加速度センサー１００は、他にも、車体姿勢制御ユニット、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）、に広く適用することができる。

　自動車１５００は、可動体２０が基体１０に張り付くことを防ぐことができる加速度センサー１００を含むため、高い信頼性を有することができる。

　上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

　本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

　１０…基体、１１…一方面、１２…第１凹部、１４…第１面、１５…凹部としての第２凹部、１６…ポスト部、１７…絶縁部、２０…可動体、２０ａ…第１シーソー片、２０ｂ…第２シーソー片、２１…第１可動電極部、２２…第２可動電極部、２２ａ…第２シーソー片の端面、２４…延設部、２４ａ…第１シーソー片の端面、２５…接続枠部、２６…貫通孔、２８，２９…支持部、３０，３２…支持軸、４０…固定部、４１…第１領域、４２…第２領域、４３…溝部（貫通長穴）、５０…固定電極としての第１固定電極部、５０ａ，５１ａ，５２ａ…延設電極部、５２…固定電極としての第２固定電極部、６０，６２…同電位電極（ダミー電極）、６２ａ…対向端部、７０…蓋体、７２…キャビティー、１００…センサーデバイスとしての加速度センサー、１１００…電子機器としてのパーソナルコンピューター、１２００…電子機器としての携帯電話機、１３００…電子機器としてのデジタルスチールカメラ、１５００…移動体としての自動車。

Claims (8)

1. 　第１面を有する基体と、
   　支持部を有し、前記第１面側において前記基体に対して前記支持部が固定され、前記支持部を支点として可動であり、且つ前記第１面と離間するとともに対向して延在されている可動体と、を備え、
   　前記基体は、
   　前記第１面に設けられている凹部と、
   　前記第１面に設けられている固定電極と、
   　前記固定電極に並設され、前記凹部内に少なくとも一部を有し、前記第１面に設けられているダミー電極と、
   　前記固定電極と前記ダミー電極との間に設けられている絶縁部と、を有し、
   　前記可動体は、
   　前記固定電極と対向している第１領域と、
   　前記ダミー電極の一部と対向している第２領域と、
   　前記第１領域と前記第２領域とを接続している連接部と、を有し、
   　前記固定電極は、前記凹部の少なくとも一部まで延設された延設電極部が設けられており、
   　前記可動体の平面視で、前記延設電極部の少なくとも一部は、前記連接部と対向し、かつ、前記延設電極部と前記ダミー電極との間に有している前記絶縁部は、前記凹部内において前記連接部と対向していることを特徴とするセンサーデバイス。
2. 　前記連接部は、前記第１領域と前記第２領域の並ぶ第１方向と直交する第２方向の幅が前記第１領域および前記第２領域の前記第２方向の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載のセンサーデバイス。
3. 　前記連接部は、複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載のセンサーデバイス。
4. 　前記連接部は、前記第２方向における前記可動体の両端部にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項３に記載のセンサーデバイス。
5. 　前記第１領域および前記連接部と、前記第２領域との間には、溝部が設けられており、
   　平面視で、前記溝部は、前記絶縁部と重なっていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のセンサーデバイス。
6. 　前記溝部は、前記可動体の表裏を貫通する貫通孔、もしくは前記可動体の前記基体に対向する側の面から掘り込まれた有底溝で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のセンサーデバイス。
7. 　請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のセンサーデバイスを備えていることを特徴とする電子機器。
8. 　請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のセンサーデバイスを備えていることを特徴とする移動体。

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