(57)【要約】【課題】基板の反りに伴う応力の影響を低減した、高精度の物理量センサーを提供する。【解決手段】物理量センサーとしての加速度センサー１００は、基板２と、基板２に固定されている補正電極１７と、基板２に固定されている検出電極１６と、基板２に固定されている可動体１０と、を有し、可動体１０は、基部１１と、基板２に固定されている第１固定部５１と、基部１１から延出し、補正電極１７に対向している第１電極指１２と、基板２に対して物理量の検出方向に変位可能に設けられている質量部１４と、質量部１４から延出し、検出電極１６に対向している第２電極指１５と、を有し、検出電極１６と基板２とが固定されている第２固定部５２と基部１１との距離は、第２固定部５２と質量部１４との距離より短い。【選択図】図１
2020016557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に固定されている補正電極と、
前記基板に固定されている検出電極と、
前記基板に固定されている可動体と、を有し、
前記可動体は、
基部と、
前記基板に固定されている第１固定部と、
前記基部から延出し、前記補正電極に対向している第１電極指と、
前記基部と弾性部によって接続され、前記補正電極を挟み前記基部の反対側に配置され、前記基板に対して物理量の検出方向に変位可能に設けられている質量部と、
前記質量部から延出し、前記検出電極に対向している第２電極指と、を有し、
前記検出電極と前記基板とが固定されている第２固定部と前記基部との距離は、前記第２固定部と前記質量部との距離より短いことを特徴とする物理量センサー。
【請求項２】
請求項１において、
前記補正電極と前記基板とが固定されている第３固定部と前記基部との距離は、前記第３固定部と前記質量部との距離より短いことを特徴とする物理量センサー。
【請求項３】
請求項１において、
前記補正電極と前記基板とが固定されている第３固定部と前記基部との距離は、前記第３固定部と前記質量部との距離より長いことを特徴とする物理量センサー。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項において、
前記質量部は、前記基板から離間していることを特徴とする物理量センサー。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項において、
前記補正電極および前記検出電極の形状は、それぞれ長方形であることを特徴とする物理量センサー。
【請求項６】
請求項５において、
前記補正電極は、前記第１電極指と対向する側とは反対側に突出する凸部を有し、前記検出電極は、前記第２電極指と対向する側とは反対側に突出する凸部を有していることを特徴とする物理量センサー。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項において、
前記補正電極は、第１補正電極と第２補正電極とを有し、
前記検出電極は、第１検出電極と第２検出電極とを有し、
前記第１補正電極と前記第２検出電極とは、前記検出方向の軸に対して線対称に配置されていることを特徴とする物理量センサー。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１補正電極と前記第２補正電極とは、前記可動体の重心に対して点対称に配置されていることを特徴とする物理量センサー。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の物理量センサーと、
前記物理量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部と、
を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の物理量センサーと、
前記物理量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部と、
を含むことを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサー、電子機器、および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて製造された物理量センサーが開発されている。このような物理量センサーとして、例えば特許文献１には、櫛歯状をなして対向配置されている可動電極（電極指）および固定電極（検出電極）を備えている機能素子を有し、可動電極に加速度（物理量）が加わることにより、可動電極と固定電極との間隔が変わり、これらの二つの電極間の静電容量に基づいて加速度を検出する静電容量型の加速度センサーが記載されている。この加速度センサーは、機能素子を固定する基板の温度変化に伴う反りなどによる応力の影響を除くために、固定電極の一部を補正電極とし、基板に加わる応力を可動電極と補正電極との間の静電容量の変化として検出することで、基板に加わる応力の影響を補正し、検出精度を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０８５９０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された物理量センサーは、可動電極を基板に固定する固定部の位置と、固定電極（検出電極および補正電極）を基板に固定する固定部の位置とが離れているため、温度変化に伴う基板の反りの変位量が大きくなる。そのため、基板の反りの影響を補正するための補正誤差も大きくなってしまい、物理量センサーに加わる物理量の検出精度が低下してしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願の物理量センサーは、基板と、前記基板に固定されている補正電極と、前記基板に固定されている検出電極と、前記基板に固定されている可動体と、を有し、前記可動体は、基部と、前記基板に固定されている第１固定部と、前記基部から延出し、前記補正電極に対向している第１電極指と、前記基部と弾性部によって接続され、前記補正電極を挟み前記基部の反対側に配置され、前記基板に対して物理量の検出方向に変位可能に設けられている質量部と、前記質量部から延出し、前記検出電極に対向している第２電極指と、を有し、前記検出電極と前記基板とが固定されている第２固定部と前記基部との距離は、前記第２固定部と前記質量部との距離より短いことを特徴とする。
【０００６】
上述の物理量センサーにおいて、前記補正電極と前記基板とが固定されている第３固定部と前記基部との距離は、前記第３固定部と前記質量部との距離より短いことが好ましい。
【０００７】
上述の物理量センサーにおいて、前記補正電極と前記基板とが固定されている第３固定部と前記基部との距離は、前記第３固定部と前記質量部との距離より長いことが好ましい。
【０００８】
上述の物理量センサーにおいて、前記質量部は、前記基板から離間していることが好ましい。
【０００９】
上述の物理量センサーにおいて、前記補正電極および前記検出電極の形状は、それぞれ長方形であることが好ましい。
【００１０】
上述の物理量センサーにおいて、前記補正電極は、前記第１電極指と対向する側とは反対側に突出する凸部を有し、前記検出電極は、前記第２電極指と対向する側とは反対側に突出する凸部を有していることが好ましい。
【００１１】
上述の物理量センサーにおいて、前記補正電極は、第１補正電極と第２補正電極とを有し、前記検出電極は、第１検出電極と第２検出電極とを有し、前記第１補正電極と前記第２検出電極とは、前記検出方向の軸に対して線対称に配置されていることが好ましい。
【００１２】
上述の物理量センサーにおいて、前記第１補正電極と前記第２補正電極とは、前記可動体の重心に対して点対称に配置されていることが好ましい。
【００１３】
本願の電子機器は、上記に記載の物理量センサーと、前記物理量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部と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
本願の移動体は、上記に記載の物理量センサーと、前記物理量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部と、を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る物理量センサーの概略構造を示す平面図。
【図２】図１中のＡ−Ａ線における断面図。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線における断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る物理量センサーの概略構造を示す平面図。
【図５】図４中のＣ−Ｃ線における断面図。
【図６】本発明の第３実施形態に係る物理量センサーの概略構造を示す平面図。
【図７】電子機器の一例であるモバイル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。
【図８】電子機器の一例であるスマートフォン（携帯電話機）の構成を模式的に示す斜視図。
【図９】電子機器の一例であるディジタルスチールカメラの構成を示す斜視図。
【図１０】移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の物理量センサー、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。なお、以下で説明する本実施形態は、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、本実施形態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。
【００１７】
［物理量センサー］
＜第１実施形態＞
先ず、本発明の第１実施形態に係る物理量センサーについて、機能素子１の面内方向（Ｘ軸方向）の物理量としての加速度を測定する加速度センサー１００を一例として挙げ、図１、図２、および図３を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る物理量センサーの概略構造を示す平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線における断面図である。図３は、図１中のＢ−Ｂ線における断面図である。なお、図１において、加速度センサー１００の内部の構成を説明する便宜上、蓋体３を取り外した状態を図示している。また、図１において、基板２の凹部２１内の配線６２は、省略している。
【００１８】
また、説明の便宜上、各図には互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、Ｚ軸方向は、鉛直方向に沿い、ＸＹ平面は、水平面に沿っている。また、各軸方向の矢印先端側を「プラス（＋）側」、基端側を「マイナス（−）側」とも言う。また、Ｚ軸方向プラス側を「上」、Ｚ軸方向マイナス側を「下」とも言う。
【００１９】
図１、図２、および図３に示す加速度センサー１００は、機能素子１の面内方向（Ｘ軸方向）の物理量としての加速度を測定することができる。このような加速度センサー１００は、基板２と、基板２に設けられた配線パターン（配線６２、端子６３）と、蓋体３と、基板２と蓋体３とで構成された内部空間Ｓに収容された機能素子１と、を有する。以下、これらについて順に説明する。
【００２０】
≪基板≫
基板２には、上面２ｆ側に開口する凹部２１が形成されている。この凹部２１は、機能素子１と基板２との接触を防止するための逃げ部として機能する。また、基板２には、上面２ｆ側に開口し、凹部２１と接続された５つの溝部２２，２３，２４，２５，２６が形成されている。そして、これら溝部２２，２３，２４，２５，２６内には、それぞれ配線６２と端子６３とが配置されている。このような基板２は、例えば、ガラス基板で構成され、エッチング等によってその外形が形成されている。ただし、基板２としては、ガラス基板に限定されず、例えば、シリコン基板等を用いてもよい。
【００２１】
≪配線パターン≫
配線６２は、溝部２２に配置され、機能素子１の可動体１０と第１固定部５１で電気的に接続された第１配線６２１と、溝部２３に配置され、第１検出電極１６１と第２固定部５２で電気的に接続された第２配線６２２と、溝部２４に配置され、第１補正電極１７１と第３固定部５３で電気的に接続された第３配線６２３と、溝部２５に配置され、第２検出電極１６２と第２固定部５２で電気的に接続された第４配線６２４と、溝部２６に配置され、第２補正電極１７２と第３固定部５３で電気的に接続された第５配線６２５と、を有する。
【００２２】
また、端子６３は、溝部２２の基端部に配置され、第１配線６２１と電気的に接続された第１端子６３１と、溝部２３の基端部に配置され、第２配線６２２と電気的に接続された第２端子６３２と、溝部２４の基端部に配置され、第３配線６２３と電気的に接続された第３端子６３３と、溝部２５の基端部に配置され、第４配線６２４と電気的に接続された第４端子６３４と、溝部２６の基端部に配置され、第５配線６２５と電気的に接続された第５端子６３５と、を有する。また、これら第１端子６３１、第２端子６３２、第３端子６３３、第４端子６３４、および第５端子６３５は、それぞれ、蓋体３外に露出しており、外部機器との電気的な接続が可能となっている。
【００２３】
本実施形態では、配線６２および端子６３は、Ｐｔ（白金）で構成されている。これにより、配線６２および端子６３の電気抵抗率を低くすることができ、ノイズの低減や応答特性の向上を図ることができる。また、温度特性（温度に対する信頼性）の高い配線６２および端子６３となる。なお、必要に応じて、配線６２および端子６３と基板２との密着性を向上させるために、これらの間に下地層（例えばＴｉ層）を配置してもよい。
【００２４】
ただし、配線６２および端子６３の構成材料としては、導電性を有していれば、Ｐｔに限定されず、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等、Ｐｔ以外の金属材料（合金も含む）や、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、Ｉｎ3Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｓｂ含有ＳｎＯ2、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物系導電材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。また、例えば、配線６２と、端子６３と、で構成材料を変えてもよい。
【００２５】
≪機能素子≫
機能素子１は、基板２の凹部２１内に設けられたアンカー部２７，２８，２９に固定されている。この機能素子１は、基部１１、弾性部１３、および質量部１４を備える可動体１０と、複数の検出電極１６と、複数の補正電極１７と、を有している。また、基部１１は、Ｙ軸方向両側に延出している複数の第１電極指１２を有し、質量部１４は、基部１１側に延出している複数の第２電極指１５を有している。このような機能素子１は、例えば、リン、ボロン等の不純物がドープされたシリコン基板から形成されている。
【００２６】
可動体１０は、可動体１０の重心Ｇを含む第１固定部５１で基板２に固定されており、より詳細には、基板２の凹部２１の内底面２１ｅから上面２ｆ側に突出したアンカー部２７の上面に固定されている。可動体１０は、基部１１と基板２とを固定する第１固定部５１において、陽極接合や導電性のバンプを用いたバンプ接合等により第１配線６２１と電気的に接続されている。そして、基部１１には、基部１１からＹ軸方向両側に延出している複数の第１電極指１２が設けられている。なお、基部１１に設けられた第１電極指１２は、Ｘ軸方向の加速度が印加された際、基部１１が基板２に固定されているので、Ｘ軸方向に変位することはない。そのため、加速度が印加されても、補正電極１７との間の静電容量は変化しない。また、基部１１のＸ軸方向両端には、加速度の検出方向であるＸ軸方向に変位可能な弾性部１３が設けられ、弾性部１３を介して質量部１４に連結されている。つまり、基部１１と質量部１４とは、弾性部１３によって接続され、一体化されている。
【００２７】
質量部１４は、基板２の凹部２１内に配置され、基板２と離間しており、基部１１と弾性部１３によって接続され、補正電極１７を挟み基部１１の反対側に配置されている。また、質量部１４は、質量部１４から基部１１側に延出している複数の第２電極指１５を備えている。なお、質量部１４から−Ｙ軸方向に延出する第２電極指１５は、各第１電極指１２の＋Ｘ軸方向側に配置され、対向する第１電極指１２に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並んでいる。また、質量部１４から＋Ｙ軸方向に延出する第２電極指１５は、各第１電極指１２の−Ｘ軸方向側に配置され、対向する第１電極指１２に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並んでいる。また、質量部１４は、弾性部１３を介して基部１１に連結されている。これにより、質量部１４は、弾性部１３を弾性変形させつつ、基板２に対して矢印ａで示すように加速度の検出方向であるＸ軸方向に変位可能となる。従って、第２電極指１５は、Ｘ軸方向の加速度が印加されると、質量部１４と共にＸ軸方向に変位する。そのため、検出電極１６との間の静電容量が変化するので、加速度を検出することができる。
【００２８】
検出電極１６は、第２固定部５２で基板２に固定されており、より詳細には、基板２の凹部２１の内底面２１ｅから上面２ｆ側に突出したアンカー部２８の上面に固定されている。検出電極１６は、検出電極１６と基板２とを固定する第２固定部５２において、陽極接合や導電性のバンプを用いたバンプ接合等により第２配線６２２，６２４と電気的に接続されている。なお、検出電極１６は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形であり、検出電極１６と基板２とが固定されている第２固定部５２と基部１１との距離は、第２固定部５２と質量部１４との距離より短い。つまり、第２固定部５２は、検出電極１６の基部１１側の端部に位置している。また、検出電極１６は、第２電極指１５の＋Ｘ軸方向側に配置され、第２電極指１５と対向する第１検出電極１６１と、第２電極指１５の−Ｘ軸方向側に配置され、第２電極指１５と対向する第２検出電極１６２と、を有している。なお、第２固定部５２と基部１１との距離とは、Ｙ軸方向において、第２固定部５２と基部１１との距離が最も近くなる距離である。また、第２固定部５２と質量部１４との距離とは、Ｙ軸方向において、第２固定部５２と質量部１４との距離が最も近くなる距離である。
【００２９】
補正電極１７は、第３固定部５３で基板２に固定されており、より詳細には、基板２の凹部２１の内底面２１ｅから上面２ｆ側に突出したアンカー部２９の上面に固定されている。補正電極１７と基板２とを固定する第３固定部５３において、陽極接合や導電性のバンプを用いたバンプ接合等により第３配線６２３，６２５と電気的に接続されている。なお、補正電極１７は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形であり、補正電極１７と基板２とが固定されている第３固定部５３と基部１１との距離は、第３固定部５３と質量部１４との距離より短い。つまり、第３固定部５３は、補正電極１７の基部１１側の端部に位置している。また、補正電極１７は、第１電極指１２の−Ｘ軸方向側に配置され、第１電極指１２と対向する第１補正電極１７１と、第１電極指１２の＋Ｘ軸方向側に配置され、第１電極指１２と対向する第２補正電極１７２と、を有している。なお、第３固定部５３と基部１１との距離とは、Ｙ軸方向において、第３固定部５３と基部１１との距離が最も近くなる距離である。また、第３固定部５３と質量部１４との距離とは、Ｙ軸方向において、第３固定部５３と質量部１４との距離が最も近くなる距離である。以下同様に、所定の対象物と当該所定の対象物と異なる対象物との距離は、Ｙ軸方向において、所定の対象物と当該所定の対象物と異なる対象物との距離が最も近くなる距離と定義する。
【００３０】
なお、第１補正電極１７１と第２検出電極１６２とは、加速度の検出方向の軸であるＸ軸に対して線対称に配置され、第２補正電極１７２と第１検出電極１６１とは、加速度の検出方向の軸であるＸ軸に対して線対称に配置されている。そのため、検出電極１６の第２固定部５２および補正電極１７の第３固定部５３と第１固定部５１の距離を同等とすることができ、基板２の反りによる応力が検出電極１６と補正電極１７とに等価に加わることとなる。従って、検出電極１６に加わる応力と補正電極１７に加わる応力とが等価となるので、検出電極１６に加わる応力の影響を補正することができる。なお、第２固定部５２および第３固定部５３と第１固定部５１との距離とは、第２固定部５２および第３固定部５３と第１固定部５１との距離が最も近くなる距離である。
【００３１】
また、第１補正電極１７１と第２補正電極１７２とは、可動体１０の重心Ｇに対して点対称に配置され、第１検出電極１６１と第２検出電極１６２とは、可動体１０の重心Ｇに対して点対称に配置されている。そのため、第１補正電極１７１の第３固定部５３と第１固定部５１との距離と、第１検出電極１６１の第２固定部５２と第１固定部５１との距離と、を同距離とすることができる。また、第２補正電極１７２の第３固定部５３と第１固定部５１との距離と、第２検出電極１６２の第２固定部５２と第１固定部５１との距離と、を同距離とすることができる。従って、補正電極１７の第３固定部５３および検出電極１６の第２固定部５２と第１固定部５１との距離が同等となり、補正電極１７に加わる応力と検出電極１６に加わる応力とが等価となるので、検出電極１６に加わる応力の影響を補正することができる。なお、第３固定部５３と第１固定部５１との距離とは、第３固定部５３と第１固定部５１との距離が最も近くなる距離である。第２固定部５２と第１固定部５１との距離とは、第２固定部５２と第１固定部５１との距離が最も近くなる距離である。
【００３２】
このような機能素子１の構成材料としては、シリコンやガラスなどが用いられる。これにより、エッチングによる高精度な加工が可能となるため、優れた外形形状を有する機能素子１が得られる。また、シリコンを用いた場合には、機能素子１を陽極接合によって基板２に接合することができるため、機械的強度の高い加速度センサー１００が得られる。
【００３３】
≪蓋体≫
蓋体３は、下面３ｂ側に開口する凹部３１を有し、凹部３１と基板２に設けられた凹部２１とで内部空間Ｓを形成するように、低融点ガラス等の接合部材４１を介して基板２に接合されている。このような蓋体３は、ガラス基板で形成されている。なお、蓋体３をシリコンで形成した場合には、蓋体３と基板２とを陽極接合によって接合することができる。
【００３４】
また、接合部材４１は、溝部２２，２３，２４，２５，２６を介して内部空間Ｓの内外が連通するため、溝部２２，２３，２４，２５，２６を塞ぎ、内部空間Ｓを構成している。そのため、内部空間Ｓを真空や窒素雰囲気などのように、所望の環境とすることができる。なお、蓋体３と基板２とを陽極接合によって接合する場合には、充填部材などを用いて溝部２２，２３，２４，２５，２６を塞ぐことができる。充填部材としては、例えば、ＳｉＯ2（酸化シリコン）膜（より具体的には、ＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）膜）やＳｉＮ（窒化シリコン）膜などの絶縁膜が用いられ、ＣＶＤ法などによって成膜される。
【００３５】
このような加速度センサー１００は、次のようにして加速度を検出する。すなわち、Ｘ軸方向の加速度が加速度センサー１００に加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動体１０の質量部１４がＸ軸方向に変位する。このような変位に伴って、第２電極指１５と検出電極１６との隙間が変化し、第２電極指１５と検出電極１６との間の静電容量が変化する。そのため、これら静電容量の差に基づいて、加速度の大きさを検出することができる。また、補正電極１７による基板２に加わる応力の補正は、次のようにして行われる。補正電極１７と対向する第１電極指１２は、基板２に固定された基部１１と連結しているため、加速度が加わっても変位しない。そのため、第１電極指１２と補正電極１７との隙間が変化せず、第１電極指１２と補正電極１７との間の静電容量も変化しない。しかし、温度変化に伴う基板２の反りなどによる応力は、第１固定部５１と第２固定部５２との間や第１固定部５１と第３固定部５３との間に生じる。そのため、第１固定部５１と第２固定部５２との距離と、第１固定部５１と第３固定部５３との距離と、が等しいため、第２電極指１５と検出電極１６との間の静電容量と、第１電極指１２と補正電極１７との間の静電容量と、が同等に変化する。従って、加速度と応力により変化した第２電極指１５と検出電極１６との間の静電容量から、応力のみにより変化した第１電極指１２と補正電極１７との間の静電容量を差し引けば、応力による影響を補正した加速度の大きさを検出することができる。
【００３６】
上述の加速度センサー１００によれば、検出電極１６と基板２とが固定されている第２固定部５２と基部１１との距離が第２固定部５２と質量部１４との距離より短いため、第２固定部５２と可動体１０が基板２に固定されている第１固定部５１との距離を短くすることができる。そのため、例えば温度変化に伴う基板２の反りが生じても、第２固定部５２と第１固定部５１との距離が長い場合に比べ、基板２の反りの変位量が小さくなる。従って、基板２に加わる応力による検出電極１６への影響を小さくすることができるので、補正誤差が小さくなり、加速度センサー１００に加わる加速度の検出精度を向上させることができる。
【００３７】
また、補正電極１７と基板２とが固定されている第３固定部５３と基部１１との距離が、第３固定部５３と質量部１４との距離より短いので、基板２の反りに伴う補正電極１７の第３固定部５３と可動体１０の第１固定部５１との間に加わる応力を小さくすることができる。そのため、基板２に加わる応力による補正電極１７への影響を小さくし、補正誤差をより小さくすることができるので、加速度センサー１００に加わる加速度の検出精度をより向上させることができる。
【００３８】
また、質量部１４が基板２から離間しているので、加速度センサー１００に加わる加速度によって、質量部１４が容易に可動することができる。そのため、加速度センサー１００に加わる加速度を容易に検出することができる。
【００３９】
また、補正電極１７および検出電極１６の形状をそれぞれ長方形とすることで、対向する第１電極指１２および第２電極指１５との対向面積を広くすることができ、補正電極１７と第１電極指１２との間の静電容量値、および検出電極１６と第２電極指１５との間の静電容量値、を大きくすることができる。そのため、加速度センサー１００に加わる加速度の検出精度をより向上させることができる。
【００４０】
また、第１補正電極１７１と第２検出電極１６２とが検出方向の軸に対して線対称に配置されているので、第１補正電極１７１の第３固定部５３および第２検出電極１６２の第２固定部５２と第１固定部５１との距離を同等とすることができ、基板２の反りによる応力を等価とすることができる。従って、補正電極１７の第３固定部５３および検出電極１６の第２固定部５２と第１固定部５１との距離が同等となり、補正電極１７に加わる応力と検出電極１６に加わる応力とが等価となるので、検出電極１６に加わる応力の影響を補正することができる。
【００４１】
また、第１補正電極１７１と第２補正電極１７２とが可動体１０の重心Ｇに対して点対称に配置されているので、第１補正電極１７１の第３固定部５３と第１固定部５１との距離と、第１検出電極１６１の第２固定部５２と第１固定部５１との距離と、を同距離とすることができる。また、第２補正電極１７２の第３固定部５３と第１固定部５１との距離と、第２検出電極１６２の第２固定部５２と第１固定部５１との距離と、を同距離とすることができる。従って、補正電極１７の第３固定部５３および検出電極１６の第２固定部５２と第１固定部５１との距離が同等となり、補正電極１７に加わる応力と検出電極１６に加わる応力とが等価となるので、検出電極１６に加わる応力の影響を補正することができる。
【００４２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーについて、加速度センサー１００ａを一例として挙げ、図４および図５を参照して説明する。
【００４３】
図４は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーの概略構造を示す平面図である。図５は、図４中のＣ−Ｃ線における断面図である。なお、図４において、加速度センサー１００ａの内部の構成を説明する便宜上、蓋体３を取り外した状態を図示している。また、図４において、基板２ａの凹部２１内の配線６２は、省略している。
【００４４】
本実施形態に係る加速度センサー１００ａでは、主に、補正電極１７の第３固定部５３の位置と、配線６２の構成と、が異なっていること以外は、前述した第１実施形態に係る加速度センサー１００と同様である。
【００４５】
なお、以下の説明では、第２実施形態の加速度センサー１００ａ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４および図５では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【００４６】
本実施形態の加速度センサー１００ａは、図４および図５に示すように、補正電極１７の第３固定部５３と基部１１との距離が、第３固定部５３と質量部１４との距離より長い。つまり、第３固定部５３は、補正電極１７の質量部１４側の端部に位置している。また、基板２ａの凹部２１に設けられているアンカー部２９は、第３固定部５３と対向する位置に配置されている。そのため、補正電極１７と外部機器への出力用の第３端子６３３および第５端子６３５との距離が短くなり、補正電極１７と第３端子６３３および第５端子６３５とを電気的に接続する第３配線６２３および第５配線６２５の長さを短くすることができる。
【００４７】
上述の加速度センサー１００ａによれば、補正電極１７の第３固定部５３と基部１１との距離が第３固定部５３と質量部１４との距離より長いので、補正電極１７と外部機器への出力用の第３端子６３３および第５端子６３５とを電気的に接続する第３配線６２３，６２５の長さを短くすることができる。そのため、第３配線６２３および第５配線６２５の電気抵抗率を低くすることができ、加速度センサー１００ａのノイズの低減や応答特性の向上を図ることができる。
【００４８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーについて、加速度センサー１００ｂを一例として挙げ、図６を参照して説明する。
【００４９】
図６は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーの概略構造を示す平面図である。なお、図６において、加速度センサー１００ｂの内部の構成を説明する便宜上、蓋体３を取り外した状態を図示している。また、図６において、基板２ｂの凹部２１内の配線６２は、省略している。
【００５０】
本実施形態に係る加速度センサー１００ｂでは、主に、機能素子１ｂの可動体１０ｂの構成と、検出電極１６および補正電極１７の形状と、が異なっていること以外は、前述した第１実施形態に係る加速度センサー１００と同様である。
【００５１】
なお、以下の説明では、第３実施形態の加速度センサー１００ｂ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では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【００５２】
本実施形態の加速度センサー１００ｂは、図６に示すように、補正電極１７が第１電極指１２と対向する側とは反対側に突出する凸部１８を有し、検出電極１６が第２電極指１５と対向する側とは反対側に突出する凸部１８を有している。また、検出電極１６の凸部１８に第２固定部５２が設けられ、補正電極１７の凸部１８に第３固定部５３が設けられている。そして、基板２ｂの凹部２１内の第２固定部５２および第３固定部５３が対向する位置にアンカー部（図示せず）が配置されている。なお、第１検出電極１６１ｂおよび第２検出電極１６２ｂのそれぞれの凸部１８は、基部１１側に設けられ、第１補正電極１７１ｂおよび第２補正電極１７２ｂのそれぞれの凸部１８は、質量部１４側に設けられている。そのため、検出電極１６の凸部１８と補正電極１７の凸部１８とを向い合せに配置することで、補正電極１７と検出電極１６との間隔を狭めることができ、補正電極１７と検出電極１６とを数多く配置することができる。従って、加速度センサー１００ｂの検出感度を向上させることができる。
【００５３】
上述の加速度センサー１００ｂによれば、補正電極１７が第１電極指１２と対向する側とは反対側に突出する凸部１８を有し、検出電極１６が第２電極指１５と対向する側とは反対側に突出する凸部１８を有しているので、検出電極１６および補正電極１７の幅（Ｘ軸方向の長さ）を細くしても、検出電極１６を固定する第２固定部５２の面積と、補正電極１７を固定する第３固定部５３の面積と、を確保することができる。また、検出電極１６の凸部１８と補正電極１７の凸部１８とを向い合せに配置することで、補正電極１７と検出電極１６との間隔を狭めることができる。そのため、補正電極１７と検出電極１６とを数多く配置することができ、加速度センサー１００ｂに加わる加速度の検出精度をより向上させることができる。
【００５４】
［電子機器］
次に、上述した加速度センサー１００を用いた電子機器について、図７、図８、および図９を参照して説明する。
【００５５】
先ず、図７を参照して、電子機器の一例であるモバイル型のパーソナルコンピューター１１００について説明する。図７は、電子機器の一例であるモバイル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である。
【００５６】
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、上述した加速度センサー１００が内蔵されており、加速度センサー１００の検出データに基づいて制御部１１１０が、例えば姿勢制御などの制御を行なうことができる。
【００５７】
次に、図８を参照して、電子機器の一例であるスマートフォン１２００について説明する。図８は、電子機器の一例であるスマートフォン（携帯電話機）の構成を模式的に示す斜視図である。
【００５８】
この図において、スマートフォン１２００は、上述した加速度センサー１００が組込まれている。加速度センサー１００によって検出された検出データ（加速度データ）は、スマートフォン１２００の制御部１２０１に送信される。制御部１２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んで構成されており、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。換言すれば、スマートフォン１２００のモーションセンシングを行い、計測された姿勢や、挙動から、表示内容を変えたり、音や、振動などを発生させたりすることができる。特に、ゲームのアプリケーションを実行する場合には、現実に近い臨場感を味わうことができる。
【００５９】
次に、図９を参照して、電子機器の一例であるディジタルスチールカメラ１３００について説明する。図９は、電子機器の一例であるディジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
【００６０】
この図において、ディジタルスチールカメラ１３００のケース（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も機能する。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。
【００６１】
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、このディジタルスチールカメラ１３００では、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなディジタルスチールカメラ１３００には、上述した加速度センサー１００が内蔵されており、加速度センサー１００の検出データに基づいて制御部１３１６が、例えば手振れ補正などの制御を行なうことができる。
【００６２】
このような電子機器は、上述した物理量センサーとしての加速度センサー１００、および制御部１１１０，１２０１，１３１６を備えているので、コンパクトで優れた信頼性を有している。
【００６３】
なお、上述した物理量センサーとしての加速度センサー１００を備える電子機器は、図７のパーソナルコンピューター１１００、図８のスマートフォン１２００、図９のディジタルスチールカメラ１３００の他にも、例えば、タブレット端末、時計、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、地震計、歩数計、傾斜計、ハードディスクの振動を計測する振動計、ロボットやドローンなど飛行体の姿勢制御装置、自動車の自動運転用慣性航法に使用される制御機器等に適用することができる。
【００６４】
［移動体］
次に、上述した加速度センサー１００を用いた移動体について、図１０を参照して説明する。
図１０は、移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。
【００６５】
図１０に示すように、自動車１５００には、物理量センサーの一例としての加速度センサー１００が内蔵されており、例えば、加速度センサー１００によって車体１５０１の移動（位置）や姿勢を検出することができる。加速度センサー１００の検出信号は、車体の移動や姿勢を制御する車体姿勢制御装置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。
【００６６】
なお、加速度センサー１００は、他にもキーレスエントリーシステム、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロールシステム（エンジンシステム）、自動運転用慣性航法の制御機器、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。
【００６７】
また、移動体に適用される物理量センサーとしての加速度センサー１００は、上記の例示の他にも、例えば、二足歩行ロボットや電車などの移動や姿勢制御、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、およびドローンなどの遠隔操縦あるいは自律式の飛行体の移動や姿勢制御、農業機械（農機）、もしくは建設機械（建機）などの移動や姿勢制御、ロケット、人工衛星、船舶、およびＡＧＶ（無人搬送車）などの制御において利用することができる。以上のように、各種移動体の移動（位置）や姿勢制御の実現にあたって、加速度センサー１００、およびそれぞれの制御部（不図示）や姿勢制御部が組み込まれる。
【００６８】
このような移動体は、上述した物理量センサーとしての加速度センサー１００、および制御部（例えば、姿勢制御部としての車体姿勢制御装置１５０２）を備えているので、コンパクトで優れた信頼性を有している。
【００６９】
以下に、上述した実施形態から導き出される内容を、各態様として記載する。
【００７０】
［態様１］本態様に係る物理量センサーは、基板と、前記基板に固定されている補正電極と、前記基板に固定されている検出電極と、前記基板に固定されている可動体と、を有し、前記可動体は、基部と、前記基板に固定されている第１固定部と、前記基部から延出し、前記補正電極に対向している第１電極指と、前記基部と弾性部によって接続され、前記補正電極を挟み前記基部の反対側に配置され、前記基板に対して物理量の検出方向に変位可能に設けられている質量部と、前記質量部から延出し、前記検出電極に対向している第２電極指と、を有し、前記検出電極と前記基板とが固定されている第２固定部と前記基部との距離は、前記第２固定部と前記質量部との距離より短いことを特徴とする。
【００７１】
本態様によれば、検出電極と基板とが固定されている第２固定部と基部との距離が第２固定部と質量部との距離より短いため、第２固定部と可動体が基板に固定されている第１固定部との距離を短くすることができる。そのため、例えば温度変化に伴う基板の反りが生じても、第２固定部と第１固定部との距離が長い場合に比べ、反りによる基板の変化量が小さくなる。従って、基板に加わる応力による検出電極への影響を小さくできるので、補正誤差が小さくなり、物理量センサーに加わる物理量の検出精度を向上させることができる。
【００７２】
［態様２］上記態様に記載の物理量センサーにおいて、前記補正電極と前記基板とが固定されている第３固定部と前記基部との距離は、前記第３固定部と前記質量部との距離より短いことが好ましい。
【００７３】
本態様によれば、補正電極と基板とが固定されている第３固定部と基部との距離が、第３固定部と質量部との距離より短いので、基板の反りに伴う補正電極の第３固定部と可動体の第１固定部との間に加わる応力を小さくすることができる。そのため、基板に加わる応力による補正電極への影響を小さくし、補正誤差をより小さくすることができるので、物理量センサーに加わる物理量の検出精度をより向上させることができる。
【００７４】
［態様３］上記態様に記載の物理量センサーにおいて、前記補正電極と前記基板とが固定されている第３固定部と前記基部との距離は、前記第３固定部と前記質量部との距離より長いことが好ましい。
【００７５】
本態様によれば、補正電極の第３固定部と基部との距離が第３固定部と質量部との距離より長いので、補正電極と外部機器への出力用の端子とを電気的に接続する配線の長さを短くすることができる。そのため、配線の電気抵抗率を低くすることができ、ノイズの低減や応答特性の向上を図ることができる。
【００７６】
［態様４］上記態様に記載の物理量センサーにおいて、前記質量部は、前記基板から離間していることが好ましい。
【００７７】
本態様によれば、質量部が基板から離間しているので、物理量センサーに加わる物理量によって、質量部が容易に可動することができる。そのため、物理量センサーに加わる物理量を容易に検出することができる。
【００７８】
［態様５］上記態様に記載の物理量センサーにおいて、前記補正電極および前記検出電極の形状は、それぞれ長方形であることが好ましい。
【００７９】
本態様によれば、補正電極および検出電極の形状をそれぞれ長方形とすることで、対向する電極指との対向面積を広くすることができ、補正電極および検出電極と電極指との間の静電容量値を大きくすることができる。そのため、物理量センサーに加わる物理量の検出精度をより向上させることができる。
【００８０】
［態様６］上記態様に記載の物理量センサーにおいて、前記補正電極は、前記第１電極指と対向する側とは反対側に突出する凸部を有し、前記検出電極は、前記第２電極指と対向する側とは反対側に突出する凸部を有していることが好ましい。
【００８１】
本態様によれば、補正電極が第１電極指と対向する側とは反対側に突出する凸部を有し、検出電極が第２電極指と対向する側とは反対側に突出する凸部を有しているので、検出電極および補正電極の幅を細くしても、検出電極を固定する第２固定部の面積と、補正電極を固定する第３固定部の面積と、を確保することができる。また、補正電極の凸部と検出電極の凸部とを向い合せに配置することで、補正電極と検出電極との間隔を狭めることができる。そのため、補正電極と検出電極とを数多く配置することができ、物理量センサーに加わる物理量の検出精度をより向上させることができる。
【００８２】
［態様７］上記態様に記載の物理量センサーにおいて、前記補正電極は、第１補正電極と第２補正電極とを有し、前記検出電極は、第１検出電極と第２検出電極とを有し、前記第１補正電極と前記第２検出電極とは、前記検出方向の軸に対して線対称に配置されていることが好ましい。
【００８３】
本態様によれば、第１補正電極と第２検出電極とが検出方向の軸に対して線対称に配置されているので、第１補正電極の第３固定部および第２検出電極の第２固定部と第１固定部との距離を同等とすることができ、基板の反りによる応力を等価とすることができる。従って、補正電極の第３固定部および検出電極の第２固定部と第１固定部との距離が同等となり、補正電極に加わる応力と検出電極に加わる応力とが等価となるので、検出電極に加わる応力の影響を補正することができる。
【００８４】
［態様８］上記態様に記載の物理量センサーにおいて、前記第１補正電極と前記第２補正電極とは、前記可動体の重心に対して点対称に配置されていることが好ましい。
【００８５】
本態様によれば、第１補正電極と第２補正電極とが可動体の重心に対して点対称に配置されているので、第１補正電極の第３固定部と第１固定部との距離と、第１検出電極の第２固定部と第１固定部との距離と、を同距離とすることができる。また、第２補正電極の第３固定部と第１固定部との距離と、第２検出電極の第２固定部と第１固定部との距離と、を同距離とすることができる。従って、補正電極の第３固定部および検出電極の第２固定部と第１固定部との距離が同等となり、補正電極に加わる応力と検出電極に加わる応力とが等価となるので、検出電極に加わる応力の影響を補正することができる。
【００８６】
［態様９］本態様に係る電子機器は、上記に記載の物理量センサーと、前記物理量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部と、を含むことを特徴とする。
【００８７】
本態様によれば、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
【００８８】
［態様１０］本態様に係る移動体は、上記に記載の物理量センサーと、前記物理量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部と、を含むことを特徴とする。
【００８９】
本態様によれば、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１，１ｂ…機能素子、１０，１０ｂ…可動体、１１…基部、１２…第１電極指、１３…弾性部、１４…質量部、１５…第２電極指、１６…検出電極、１７…補正電極、１８…凸部、１００，１００ａ，１００ｂ…物理量センサーとしての加速度センサー、１６１…第１検出電極、１６２…第２検出電極、１７１…第１補正電極、１７２…第２補正電極、２，２ａ，２ｂ…基板、２ｆ…上面、２１…凹部、２１ｅ…内底面、２２，２３，２４，２５，２６…溝部、２７，２８，２９…アンカー部、３…蓋体、３ｂ…下面、３１…凹部、５１…第１固定部、５２…第２固定部、５３…第３固定部、６２…配線、６３…端子、６２１…第１配線、６２２…第２配線、６２３…第３配線、６２４…第４配線、６２５…第５配線、６３１…第１端子、６３２…第２端子、６３３…第３端子、６３４…第４端子、６３５…第５端子、ａ…矢印、Ｓ…内部空間。
【図１】
2020016557.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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