(57)【要約】【課題】製造歩留の低下と検出感度の低下を抑制した物理量センサー、及びこれを用いた電子機器、移動体を提供する。【解決手段】可動錘３８と、前記可動錘３８から前記可動錘３８が変位する方向に並んで延設されている複数の可動電極４０ａ〜４０ｊと、互いに隣接する前記可動電極同士の間にそれぞれ配置される固定電極４２ａ〜４２ｊ，４６ａ〜４６ｊと、を備え、少なくとも互いに異なる２つの前記固定電極の先端部には前記可動電極に向けて延出するストッパ（ストッパ４８ａ、４４ｅ等）が設けられ、少なくとも互いに異なる２つの前記ストッパの延出方向は互いに反対方向であり、前記ストッパと、前記可動電極との間の隙間（Ｄ１）は、前記固定電極と前記可動電極との間の隙間（Ｄ２）よりも狭くなっていることを特徴とする。【選択図】図２
2014181922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部に連結部を介して連結されている可動錘と、
前記可動錘から延設されている複数の可動電極と、
前記可動電極に対向して配置される固定電極と、を備え、
前記固定電極は、第１固定電極と第２固定電極とを含み、
前記第１固定電極および前記第２固定電極には、前記可動電極および前記連結部の少なくとも一方に向けて延出するストッパが設けられ、
前記第１固定電極の前記ストッパと前記第２固定電極の前記ストッパの延出方向は互いに反対方向であり、
前記ストッパと、前記ストッパに対向する部材との間の隙間は、前記固定電極と前記可動電極との間の隙間よりも狭いことを特徴とする物理量センサー。
【請求項２】
前記ストッパの幅は、前記固定電極の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の物理量センサー。
【請求項３】
前記ストッパは、前記可動錘の重心に対して点対称となるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の物理量センサー。
【請求項４】
前記固定部が接続される基板を有し、
前記ストッパは、前記基板に固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項５】
前記ストッパが前記連結部側に延出する場合において、
前記連結部の前記ストッパに対向する位置には突起が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項６】
前記固定電極は、前記可動電極の間に一対配置され、一対の前記固定電極のうちのいずれか一方に、前記ストッパが配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の物理量センサーを搭載したことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の物理量センサーを搭載した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、及び移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、加速度や角速度等の物理量を検出する物理量センサーとして、固定電極と、固定電極に対して間隔を持って並んで設けられているとともに、一定方向に変位可能な可動錘に設けられた可動電極と、を有する構造が知られている。
このような物理量センサーは、可動錘の変位に伴い、固定電極と、可動錘に設けられた可動電極との間隔が変化し、その間隔の変化によって、固定電極と、可動電極との間に生じた静電容量の変化を検出することで、加速度、角速度等の物理量の変化を検出している。
例えば、特許文献１には、固定電極に複数の突起が設けられ、可動電極が変位した際に、可動電極と、固定電極と、の付着を防止する構造の物理量センサーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３３０６２３号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示された構成では、固定電極に多数の突起が設けられているため、加速度検出時に可動電極と固定電極との電極間に生じる静電容量が変化し、検出感度が弱まる虞があった。
そこで、本発明は、上記問題点に着目し、可動体の貼り付きを低減すると共に検出感度の低下を抑制した物理量センサー、及びこれを用いた電子機器、移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、以下の形態もしくは適用例として実現することが可能である。
［適用例１］固定部に連結部を介して連結されている可動錘と、前記可動錘から延設されている複数の可動電極と、前記可動電極に対向して配置される固定電極と、を備え、前記固定電極は、第１固定電極と第２固定電極とを含み、前記第１固定電極および前記第２固定電極には、前記可動電極および前記連結部の少なくとも一方に向けて延出するストッパが設けられ、前記第１固定電極の前記ストッパと前記第２固定電極の前記ストッパの延出方向は互いに反対方向であり、前記ストッパと、前記ストッパに対向する部材との間の隙間は、前記固定電極と前記可動電極との間の隙間よりも狭いことを特徴とする物理量センサー。
【０００６】
上記構成により、ストッパと可動電極または連結部との間の隙間が、固定電極と可動電極との間よりも狭いので、エッチング工程後の環境、或いは実際に使用時において大きな加速度等が印加された場合において、可動電極が固定電極側に変位してもストッパが可動電極に接触するので、可動電極が固定電極に張り付くことを回避することができる。また各固定電極に設けるストッパは一つなので、加速度検出時に可動電極と固定電極との電極間に生じる静電容量の変化を小さくして、検出感度の低下を抑制することができる。
【０００７】
［適用例２］前記ストッパの幅は、前記固定電極の幅よりも狭いことを特徴とする適用例１に記載の物理量センサー。
上記構成により、ストッパの可動電極に対する接触面積が小さくなるので、ストッパの可動電極に対する固着を回避することができる。
【０００８】
［適用例３］前記ストッパは、前記可動錘の重心に対して点対称となるように配置されていることを特徴とする適用例１または２に記載の物理量センサー。
上記構成により、可動錘の他軸感度方向の変位を抑制することができる。
【０００９】
［適用例４］前記固定部が接続される基板を有し、前記ストッパは、前記基板に固定されていることを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の物理量センサー。
上記構成により、ストッパの変形を回避して、不用意にストッパが可動電極に接触しないようにすることができる。
【００１０】
［適用例５］前記ストッパが前記連結部側に延出する場合において、前記連結部の前記ストッパに対向する位置には突起が設けられていることを特徴とする適用例１乃至４のいずれか１例に記載の物理量センサー。
上記構成により、連結部を補強することができる。
【００１１】
［適用例６］前記固定電極は、前記可動電極の間に一対配置され、一対の前記固定電極のうちのいずれか一方に、前記ストッパが配置されていることを特徴とする適用例１乃至５のいずれか１例に記載の物理量センサー。
上記構成により、物理量センサーの検出感度を更に高めることができる。
【００１２】
［適用例７］適用例１乃至６のいずれか１例に記載の物理量センサーを搭載したことを特徴とする電子機器。
上記構成により、製造歩留の低下と検出感度の低下を抑制した電子機器となる。
【００１３】
［適用例８］適用例１乃至６のいずれか１例に記載の物理量センサーを搭載したことを特徴とする移動体。
上記構成により、製造歩留の低下と検出感度の低下を抑制した移動体となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の物理量センサーの斜視図である。
【図２】第１実施形態の物理量センサーの平面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】第２実施形態の物理量センサーの平面図である。
【図７】第３実施形態の物理量センサーの平面図である。
【図８】第４実施形態の物理量センサー（その１）の平面図である。
【図９】第４実施形態の物理量センサー（その２）の平面図である。
【図１０】本実施形態の物理量センサーを搭載した電子機器（デジタルスチールカメラ）の例を示す図である。
【図１１】本実施形態の物理量センサーを搭載した移動体（自動車）の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１６】
図１に、第１実施形態の物理量センサーの斜視図、図２に、第１実施形態の物理量センサーの平面図を示す。また、図３に、図２の部分拡大図、図４に、図３のＡ−Ａ線断面図、図５に図３のＢ−Ｂ線断面図を示す。なお、図及び以下の説明において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交するものとする。
【００１７】
（物理量センサーの構造）
図１に示す物理量センサー１０は、基板１２と、基板１２に接続（接合）して支持された素子片２８と、素子片２８に電気的に接続された配線パターン２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、素子片２８を覆うように設けられた蓋体５０と、を有する。素子片２８には、可動電極（可動電極４０ｂ等）、固定電極（固定電極４２ｂ、４６ａ等）を有する。後述のように、本実施形態では、固定電極にストッパ（ストッパ４８ａ，４８ｆ等）が設けられていることが特徴となっている。以下、物理量センサー１０を構成する各部を順次詳細に説明する。
【００１８】
（基板）
基板１２は、素子片２８を支持するために設けられている。基板１２は、板状をなし、その主面１４には、空洞部１６が設けられている。この空洞部１６は、基板１２を主面１４側から平面視したときに、後述する素子片２８の可動錘３８、可動電極４０ａ〜４０ｊ、及び連結部３２ａ，３２ｂを内包する態様で設けられている（図２参照）。よって、空洞部１６は、基板１２が、可動錘３８、可動電極４０ａ〜４０ｊ、連結部３２ａ，３２ｂに干渉することを回避するための逃げ部となっている。これにより、基板１２は、素子片２８の面方向（Ｘ軸方向）の変位を許容することができる。なお、空洞部１６の代わりに基板１２の裏面に貫通する貫通孔を形成してもよい。
【００１９】
図２に示すように、基板１２の主面１４には、前述した空洞部１６の外側に、その外周に沿って、配線溝部２０ａ，２０ｂ，２０ｃが設けられている。配線溝部２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、主面１４から平面視した場合に、配線パターン２４ａ，２４ｂ，２４ｃ及び外部電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃにそれぞれ対応した形状をなしている。
【００２０】
基板１２を構成する材料としては、例えば、シリコン、ガラス等の材料を用いることが好ましい。また、素子片２８がシリコン材料を主材料として構成されている場合、基板１２は、例えばホウ珪酸ガラスを用いることが好ましい。なお、基板１２の構成材料は、素子片２８の構成材料と線膨張率の差ができるだけ小さいことが好ましい。これにより、基板１２にホウ珪酸ガラス、素子片２８にシリコンを用いることで、基板１２と、素子片２８との線膨張率の差が少なくなり、熱膨張及び熱収縮による歪を抑制することができる。
【００２１】
（素子片）
図２に示すように、素子片２８は、固定部３０ａ，３０ｂと、可動錘３８と、連結部３２ａ，３２ｂと、可動電極４０ａ〜４０ｊと、固定電極４２ａ〜４２ｊ、固定電極４６ａ〜４６ｊとで構成されている。そして、Ｘ軸方向に固定部３０ａ、連結部３２ａ、可動錘３８、連結部３２ｂ、固定部３０ｂの順で一直線に並び直列に接続されている。このような素子片２８は、例えば、加速度や角速度等の物理量の変化に応じて、可動錘３８及び可動電極４０ａ〜４０ｊが、連結部３２ａ，３２ｂを弾性変形させながら、Ｘ軸方向（＋Ｘ軸方向、又は−Ｘ軸方向）に変位する。このような変位に伴って、可動電極４０ａ〜４０ｊと、固定電極４２ａ〜４２ｊとの間の間隔，及び可動電極４０ａ〜４０ｊと、固定電極４６ａ〜４６ｊとの間の間隔がそれぞれ変化する。即ち、このような変位に伴って、可動電極４０ａ〜４０ｊと、固定電極４２ａ〜４２ｊとの間の静電容量，及び可動電極４０ａ〜４０ｊと、固定電極４２ａ〜４２ｊとの間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。従って、これらの静電容量に基づいて、加速度や角速度等の物理量を検出することができる。
【００２２】
素子片２８において、固定部３０ａ，３０ｂ、可動錘３８、連結部３２ａ，３２ｂ、可動電極４０ａ〜４０ｊは一体的に形成して設けられているが、固定電極４２ａ〜４２ｊ、固定電極４６ａ〜４６ｊはこれらから分離している。固定部３０ａ，３０ｂは、それぞれ、前述した基板１２の主面１４に接続（接合）されている。具体的には、固定部３０ａは、基板１２の主面１４の空洞部１６に対して−Ｘ軸方向側の部分に接続され、また、固定部３０ｂは、基板１２の主面１４の空洞部１６に対して＋Ｘ軸方向側の部分に接続されている。
【００２３】
ここで、素子片２８は、エッチングにより形成することができる。すなわち、素子片２８（固定部３０ａ，３０ｂ、可動錘３８、連結部３２ａ，３２ｂ、可動電極４０ａ〜４０ｊ、固定電極４２ａ〜４２ｊ、固定電極４６ａ〜４６ｊ）の外形を包含する導電性の素子片材料（不図示）を、空洞部１６を覆う態様で、基板１２に陽極接合等により接合し、その後素子片２８の外形に倣ってエッチングして型抜きすることにより形成することができる。なお、固定部３０ａ，３０ｂの位置及び形状等は、連結部３２ａ，３２ｂや配線パターン２４ａ，２４ｂ，２４ｃ等の位置及び形状等に応じて決められるものであり、上述したものに限定されない。
【００２４】
（可動錘）
素子片２８の中央部には、可動錘３８が設けられている。本実施形態において可動錘３８は、Ｘ軸方向に延びる長手形状をなしている。なお、可動錘３８の形状は、素子片２８を構成する各部の形状、大きさ等に応じて決められるものであり、上述したものに限定されない。可動錘３８は、本実施形態の物理量センサー１０が例えば、Ｘ軸方向の加速度を受けると、その慣性力を受けて物理量センサー１０が受ける加速度の向きと反対方向に変位するものである。可動錘３８は、固定部３０ａに対して連結部３２ａを介して連結されるとともに、固定部３０ｂに対して連結部３２ｂを介して連結されている。より具体的には、可動錘３８の−Ｘ軸方向側の端部が連結部３２ａを介して固定部３０ａに連結されるとともに、可動錘３８の＋Ｘ軸方向の端部が連結部３２ｂを介して固定部３０ｂに連結されている。この連結部３２ａ，３２ｂは、固定部３０ａ，３０ｂに対して可動錘３８が可動できる様に連結されている。
【００２５】
（連結部）
本実施形態において連結部３２，３２ｂは、図２に示すように、＋Ｘ軸方向及び−Ｘ軸方向に可動錘３８が変位（可動）し得る様に構成されている。具体的に説明すると、連結部３２ａ，３２ｂは、それぞれ複数の梁３４で構成されている。梁３４は、それぞれ、Ｙ軸方向に蛇行しながらＸ軸方向に延びる形状をなしている。
【００２６】
よって、連結部３２ａ，３２ｂに接続された可動錘３８を、±Ｘ軸方向に変位させることにより、連結部３２ａ，３２ｂを構成する梁３４は湾曲し、連結部３２ａ，３２ｂは全体的にＸ軸方向に伸縮する。また梁３４は曲げ方向に弾性を有するので湾曲を修正する方向の力が発生し、結果的に連結部３２ａ，３２ｂは、受けた力に対する復元力をＸ軸方向に発生させる。したがって、可動錘３８に対する力（加速度等）が解除されると、可動錘３８及び連結部３２ａ，３２ｂは、力が印加される前の平衡位置に戻ることになる。なお、連結部３２ａ，３２ｂは、可動錘３８を基板１２に対して変位し得る様に支持するものであれば、上述したものに限定されず、例えば、可動錘３８の両端部から＋Ｙ方向及び−Ｙ方向にそれぞれ延出する１対の梁で構成されていても良い。
【００２７】
（可動電極）
基板１２に対してＸ軸方向に変位し得る様に支持された可動錘３８の幅方向である＋Ｙ軸方向側には、可動電極４０ａ〜４０ｅが設けられ、反対側となる−Ｙ軸方向側には、可動電極４０ｆ〜４０ｊが設けられている。可動電極４０ａ〜４０ｅは、可動錘３８から＋Ｙ方向に延出して＋Ｙ軸方向に長手方向を有した棒状の部材であり、櫛歯状をなす様に可動電極４０ａ〜４０ｅの順に等間隔で＋Ｘ軸方向に並んでいる。同様に、可動電極４０ｆ〜４０ｊは、可動錘３８から−Ｙ方向に突出して−Ｙ軸方向に長手方向を有した棒状の部材であり、櫛歯状をなす様に可動電極４０ｆ〜４０ｊの順に等間隔で＋Ｘ軸方向に並んでいる。
【００２８】
（固定電極）
固定電極４２ａ〜４２ｅ（第１固定電極）、固定電極４６ａ〜４６ｅ（第２固定電極）は、それぞれＹ軸方向を長手方向とする棒状の部材であり、固定電極４２ａ〜４２ｅの順に＋Ｘ軸方向に等間隔で並び、固定電極４６ａ〜４６ｅの順に＋Ｘ軸方向に等間隔で並んでいる。そして、固定電極４２ａ〜４２ｅと固定電極４６ａ〜４６ｅはＸ軸方向に一本ずつ交互（固定電極４２ａ、固定電極４６ａ、固定電極４２ｂ、固定電極４６ｂ、・・・、固定電極４２ｅ、固定電極４６ｅ）に配列されるとともに固定電極４２ａ〜４２ｅと固定電極４６ａ〜４６ｅとの間に可動電極４０ａ〜４０ｅをそれぞれ挟むように（例えば、固定電極４２ａと固定電極４６ａの間に可動電極４０ａが挟まれている）配置されている。
【００２９】
固定電極４２ｆ〜４２ｊ（第１固定電極）、固定電極４６ｆ〜４６ｊ（第２固定電極）は、それぞれＹ軸方向を長手方向とする棒状の部材であり、固定電極４２ｆ〜４２ｊの順に＋Ｘ軸方向に等間隔で並び、固定電極４６ｆ〜４６ｊの順に＋Ｘ軸方向に等間隔で並んでいる。そして、固定電極４２ｆ〜４２ｊと固定電極４６ｆ〜４６ｊはＸ軸方向に一本ずつ交互（固定電極４２ｆ、固定電極４６ｆ、固定電極４２ｇ、固定電極４６ｇ、・・・、固定電極４２ｊ、固定電極４６ｌ）に配列されるとともに固定電極４２ｆ〜４２ｊと固定電極４６ｆ〜４６ｊとの間に可動電極４０ｆ〜４０ｊをそれぞれ挟むように（例えば、固定電極４２ｆと固定電極４６ｆの間に可動電極４０ｆが挟まれている）配置されている。
【００３０】
固定電極４２ａ〜４２ｊ及び固定電極４６ａ〜４６ｊは、それぞれ可動電極４０ａ〜４０ｊから空間的に分離しているとともに、島状に孤立している。また、固定電極４２ａ〜４２ｊ、固定電極４６ａ〜４６ｊは、長手方向の一端が基板１２の主面に接合され、自由端となる反対側の他端は、基板１２（空洞部１６）から浮いた状態で可動錘３８に対向している。ここで、固定電極４２ａ〜４２ｊ、固定電極４６ａ〜４６ｊは、可動錘３８が平衡位置（力を受けていないとき）にいる場合、可動電極４０ａ〜４０ｊと空間的に分離しており、設計範囲の加速度等を受けている範囲であれば、可動電極４０ａ〜４０ｊに接触することはない。
【００３１】
（ストッパ）
本実施形態では、固定電極４６ａ、固定電極４２ｅ、固定電極４６ｆ、固定電極４２ｊの先端部（自由端側）から、それぞれストッパ４８ａ、ストッパ４４ｅ、ストッパ４８ｆ、ストッパ４４ｊが延出している。ストッパ４８ａは、＋Ｘ軸方向に伸び、その先端が可動電極４０ｂの−Ｘ軸側の側面に対向している。一方、固定電極４２ｂは、ストッパ４８ａとの干渉を回避するため、その先端部分が短くなっている。ストッパ４４ｅは、−Ｘ軸方向に伸び、その先端が可動電極４０ｄの＋Ｘ軸側の側面に対向している。一方、固定電極４６ｄは、ストッパ４４ｅとの干渉を回避するため、その先端部分が短くなっている。
【００３２】
ストッパ４８ｆは、＋Ｘ軸方向に伸び、その先端が可動電極４０ｇの−Ｘ軸側の側面に対向している。一方、固定電極４２ｇは、ストッパ４８ｆとの干渉を回避するため、その先端部分が短くなっている。ストッパ４４ｊは、−Ｘ軸方向に伸び、その先端が可動電極４０ｉの＋Ｘ軸側の側面に対向している。一方、固定電極４６ｉは、ストッパ４４ｊとの干渉を回避するため、その先端部分が短くなっている。
【００３３】
図３に示すように、固定電極４２ｅから延出したストッパ４４ｅは、その＋Ｙ軸側の側面が固定電極４６ｄの先端に対向し、その−Ｘ軸側の端部が可動電極４０ｄの＋Ｘ軸側の側面に対向している。また固定電極４６ｄの−Ｘ軸側の側面と可動電極４０ｄの＋Ｘ軸側の側面とが互いに対向している。ここで、ストッパ４４ｅと可動電極４０ｄとの隙間の大きさをＤ１、固定電極４６ｄと可動電極４０ｄとの隙間の大きさをＤ２とすると、Ｄ１＜Ｄ２の関係が成り立つ。この関係は他のストッパと可動電極との間でも成り立つ。
【００３４】
（配線パターン）
図２に示すように、配線パターン２４ａは、基板１２の主面１４上に設けられた配線溝部２０ａの底面に形成されている。配線パターン２４ａは、前述した基板１２の空洞部１６の外側に設けられ、空洞部１６の外周に沿うように形成されている。そして、配線パターン２４ａの一端は、基板１２の主面１４の外周縁（基板１２の主面１４上の蓋体５０の外側の部分）上において、外部電極２６ａに接続されている。この配線パターン２４ａは、前述した素子片２８の固定電極４２ａ〜４２ｊに電気的に接続されている。
【００３５】
配線パターン２４ｂは、基板１２の主面１４上に設けられた配線溝部２０ｂの底面に形成されている。配線パターン２４ｂは、前述した配線パターン２４ａの内側、かつ、前述した基板１２の空洞部１６の外側でその外周縁に沿って設けられている。そして、配線パターン２４ｂの一端は、基板１２の主面１４の外周縁（基板１２の主面１４上の蓋体５０の外側の部分）上において、外部電極２６ｂに接続されている。この配線パターン２４ｂは、前述した素子片２８の固定電極４６ａ〜４６ｊに電気的に接続されている。
【００３６】
配線パターン２４ｃは、基板１２の主面１４上に設けられた配線溝部２０ｃの底面に形成されている。配線パターン２４ｃは、基板１２上の固定部３０ａから、基板１２の主面１４上の外周部（基板１２上の蓋体５０の外側の部分）に延設されている。そして、固定部３０ｂとは反対側の配線パターン２４ｃの一端は、基板１２の主面１４（基板１２上の蓋体５０の外側の部分）上において外部電極２６ｃに接続されている。なお、外部電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、それぞれ配線溝部２０ａ，２０ｂ，２０ｃの底面に形成されている。
【００３７】
（配線溝部の凸部）
配線溝部２０ａの底面であって、固定電極４２ａ〜４２ｊに対向する位置には凸部２２ａ（図５参照）が設けられ、この凸部２２ａ上を配線パターン２４ａが通過している。配線パターン２４ａの凸部２２ａの上面を通過する部分は、基板１２の主面１４と同一平面からそれよりも僅かに高くなるように配置される。そして、固定電極４２ａ〜４２ｊを、配線溝部２０ａを跨ぐように基板１２の主面１４に接合させる。すると、配線パターン２４ａの凸部２２ａの通過部分と固定電極４２ａ〜４２ｊとが接触し、配線パターン２４ａと固定電極４２ａ〜４２ｊとが電気的に接続される。
【００３８】
配線溝部２０ｂの底面であって、固定電極４６ａ〜４６ｊに対向する位置には凸部２２ｂ（図４参照）が設けられ、この凸部２２ｂ上を配線パターン２４ｂが通過している。配線パターン２４ｂの凸部２２ｂの上面を通過する部分は、基板１２の主面１４と同一平面からそれよりも僅かに高くなるように配置される。そして、固定電極４６ａ〜４６ｊを、配線溝部２０ｂを跨ぐように基板１２の主面１４に接合させる。すると、配線パターン２４ｂの凸部２２ｂの通過部分と固定電極４６ａ〜ｊ４６とが接触し、配線パターン２４ｂと固定電極４６ａ〜４６ｊとが電気的に接続される。
【００３９】
配線溝部２０ｃの底面であって、固定部３０ａに対向する位置には凸部２２ｃが設けられ、この凸部２２ｃ上を配線パターン２４ｃが覆っている。配線パターン２４ｃの凸部２２ｃの上面を覆う部分は、基板１２の主面１４と同一平面からそれよりも僅かに高くなるように配置される。そして、固定部３０ａを、配線溝部２０ｃを覆うように基板１２の主面１４に接合させる。すると、配線パターン２４ｃの凸部２２ｃを覆う部分と固定部３０ａとが接触し、配線パターン２４ｃと可動電極４０ａ〜４０ｊと、が、連結部３２ａ、可動錘３８を介して電気的に接続される。
【００４０】
このような配線パターン２４ａ，２４ｂ，２４ｃを構成する材料としては、導電性を有するものであれば、特に限定されることはない。例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、又はこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの１種、又は複数を組み合わせて用いることができる。また、外部電極２６ａ，２６ｂ，２６ｃを構成する材料としては、前述した配線パターン２４ａ，２４ｂ，２４ｃと同様に、導電性を有するものであれば、特に限定されることはない。
【００４１】
このような配線パターン２４ａ，２４ｂ，２４ｃを基板１２の主面１４に設けることにより、外部電極２６ａ及び外部電極２６ｃを介して固定電極４２ａ〜４２ｊと、可動電極４０ａ〜４０ｊとの間の静電容量の情報を外部に出力することができる。また、外部電極２６ｂ及び外部電極２６ｃを介して固定電極４６ａ〜４６ｊと、可動電極４０ａ〜４０ｊとの間の静電容量の情報を外部に出力することができる。
【００４２】
（蓋体）
図１等に示すように、蓋体５０は、前述した素子片２８を保護するために設けられている。蓋体５０は、板状をなし、その一方の面（下面）に凹部５２が設けられている。この凹部５２は、素子片２８の可動錘３８及び可動電極４０ａ〜４０ｊの変位を許容するように形成されている。そして、蓋体５０の下面の凹部５２よりも外側の部分は、前述した基板１２の主面１４に接続されている。蓋体５０と基板１２との接続方法としては、特に限定されず、例えば、接着剤を用いた接続方法、陽極接合（接続）法等を用いることができる。また、蓋体５０を構成する材料としては、接続方法に適した材料であれば特に限定されないが、例えば、接着材による接続の場合にはシリコン材料、陽極接合法による接続の場合にはガラス材料等を用いることができる。
【００４３】
（作用効果）
本実施形態の物理量センサー１０の作用効果について説明する。例えば可動錘３８及び可動電極４０ａ〜４０ｊが＋Ｘ軸方向に変位すると（＋Ｘ軸方向の慣性力を受けると）可動電極４０ａ〜４０ｊと固定電極４２ａ〜４２ｊとの間の間隔はそれぞれ広くなるため、その間の静電容量は減少し、逆に可動電極４０ａ〜４０ｊと固定電極４６ａ〜４６ｊとの間の間隔はそれぞれ狭くなるため、その間の静電容量は大きくなる。この静電容量の変化をモニターすることにより物理量を検出することができる。さらに、上記２つの静電容量の変化は互いに反対方向になるので、２つの静電容量の差分をとることにより、静電容量の変化を高感度に検出することができる。
【００４４】
ところで、可動電極及び固定電極を小型化すると、可動電極が固定電極に当接した場合、分子間力等により互いに固着し、互いに分離することが困難になることが知られている。しかし、本実施形態では、例えば、図３に示すように、Ｄ１＜Ｄ２の関係を有するので、可動錘３８が、例えば大きな加速度等を受けて＋Ｘ軸側に大きく変位したとしても、可動電極４０ｄが固定電極４６ｄに当接する前に、可動電極４０ｄにストッパ４４ｅ（他のストッパも同様）が当接するため、可動電極４０ｄが固定電極４６ｄに張り付いて固着することを防止することができる。特に、ストッパ４４ｅ（他のストッパも同様）の幅は、固定電極４２ｅの幅よりも狭くなるように形成されている。これによりストッパ４４ｅと可動電極４０ｄとの接触面積を減らして、ストッパ４４ｅと可動電極４０ｄとの固着を回避することができる。
【００４５】
上述の作用効果は、ストッパ４４ｊと、可動電極４０ｉ及び固定電極４６ｉの関係にも当てはまる。また、ストッパ４８ａと、可動電極４０ｂ及び固定電極４２ｂの関係、ストッパ４８ｆと、可動電極４０ｇ及び固定電極４２ｇとの関係では、可動錘３８が−Ｘ軸方向に大きく変位した場合に上述の作用効果を有する。したがって、可動錘３８がＸ軸方向のいずれの方向に大きく変位したとしても、いずれかのストッパが可動電極に当接するので、可動電極と固定電極との固着を防止することができる。
【００４６】
本実施形態では、互いに反対方向に延出するストッパが一対あれば上述の作用効果を有し、例えば、ストッパ４８ａとストッパ４４ｅの組み合わせや、ストッパ４８ａとストッパ４４ｊの組み合わせ等が挙げられる。また、前述のエッチング工程において、型抜きした後は可動錘３８及び可動電極４０ａ〜４０ｊは変位可能な状態となるが、エッチング環境により実際に変位することがあってもストッパが固定電極よりも先に可動電極に接触するので可動電極と固定電極の固着を防止することができる。また各固定電極に設けるストッパは一つなので、加速度検出時に可動電極と固定電極との電極間に生じる静電容量の変化を小さくして、検出感度の低下を抑制することができる。
【００４７】
ところで、可動錘３８は、角速度等の外力により、Ｘ軸方向のみならず重心Ｇを中心としてＺ軸周りに回転する場合がある。しかし、本実施形態のように、ストッパ４８ａ，４４ｅ，４８ｆ，４４ｊを可動錘３８の重心Ｇに対して点対称となるように配置することにより、ストッパが可動錘３８の回転を制止することができる。このうち、ストッパ４８ａ及びストッパ４４ｊは、図２において可動錘３８の反時計回りの回転を制止可能であり、ストッパ４４ｅ及びストッパ４８ｆは、図２において可動錘３８の時計回りの回転を制止可能である。なお、ストッパは、上述の点対称となる配置に限定されず、任意の固定電極に取り付け可能であるが、少なくとも互いに異なる２つの固定電極にストッパが取り付けられ、２つのストッパの延出する方向が互いに逆向きであることが必要である。
【００４８】
（第２実施形態）
図６に第２実施形態の物理量センサーの平面図を示す。なお、以下の実施形態において、第１実施形態と共通する構成要素については同一番号を付し、必要な場合を除いてその説明を省略する。図６に示すように、第２実施形態の物理量センサー１０ａの基本構成は第１実施形態と共通するが、Ｘ軸方向に配列された固定電極のうち、固定電極４２ａ、固定電極４６ｅ、固定電極４２ｆ、固定電極４６ｊから、それぞれストッパ４４ａ、ストッパ４８ｅ、ストッパ４４ｆ、ストッパ４８ｊが延出している。このうち、ストッパ４４ａ、ストッパ４４ｆは連結部３２ａに向けて延出し、ストッパ４８ｅ、ストッパ４８ｊは連結部３２ｂに向けて延出している。また連結部３２ａ，３２ｂのストッパの先端に対向する位置には突起３６が設けられている。この突起３６と、突起３６に対向するストッパとの間の隙間は、前述の可動電極４０ａ〜４０ｊと固定電極４２ａ〜４２ｊ及び固定電極４６ａ〜４６ｊとの間の隙間（Ｄ２）よりも狭くなるように形成されている。
【００４９】
これにより、可動錘３８がＸ軸方向に大きく変位しても、可動電極４０ａ〜４０ｊが固定電極４２ａ〜４２ｊまたは固定電極４６ａ〜４６ｊに接触する前に、ストッパ４４ａ，４８ｅ，４４ｆ，４８ｊが突起３６に接触するので、可動電極４０ａ〜４０ｊと固定電極４２ａ〜４２ｊ及び固定電極４６ａ〜４６ｊとの固着を回避することができる。また連結部３２ａ，３２ｂのストッパ４４ａ，４８ｅ，４４ｆ，４８ｊに対向する位置に突起３６を設けたので、連結部３２ａ，３２ｂを補強することができる。なお、連結部３２ａ，３２ｂの強度が十分であるときは、突起３６を設ける必要はないが、このとき連結部３２ａ，３２ｂとストッパ４４ａ，４８ｅ，４４ｆ，４８ｊとの間の隙間が前述の隙間（Ｄ２）よりも狭くなるように形成する。
【００５０】
また、本実施形態では、固定電極のうち、Ｘ軸方向の両端部である、固定電極４２ａ、固定電極４６ｅ、固定電極４２ｆ、固定電極４６ｊに、それぞれストッパ４４ａ，４８ｅ，４４ｆ，４８ｊを設け、さらにストッパ４４ａ，４４ｆを連結部３２ａ側に延出させ、ストッパ４８ｅ，４８ｊを連結部３２ｂ側に延出させている。これにより、可動錘３８の重心Ｇに対する回転角度を最小にして、他軸感度の強度を低減させることができる。
【００５１】
（第３実施形態）
図７に、第３実施形態の物理量センサーの平面図を示す。第３実施形態の物理量センサー１０ｂの基本構成は第１実施形態と同様であるが、ストッパ４８ａ、ストッパ４４ｅ、ストッパ４８ｆ、ストッパ４４ｊが基板１２に固定されている。これを実現するため、空洞部１６には島部１８が形成されている。島部１８は、ストッパ４８ａを有する固定電極４６ａの外形、ストッパ４４ｅを有する固定電極４２ｅの外形、ストッパ４８ｆを有する固定電極４６ｆの外形、ストッパ４４ｊを有する固定電極４２ｊの外形、それぞれ倣って形成され、基板１２の主面１４と同一平面を形成している。このため、基板１２に空洞部１６を形成する際に、前述の島部１８の外形を残すようにエッチング等により形成すればよい。これによりストッパ４８ａ、ストッパ４４ｅ、ストッパ４８ｆ、ストッパ４４ｊは基板１２（島部１８）に接合されるため、ストッパ４８ａ，４４ｅ，４８ｆ，４４ｊ（及び固定電極４６ａ，４２ｅ，４６ｆ，４２ｊ）の変形を回避して、不用意にストッパ４８ａ，４４ｅ，４８ｆ，４４ｊがそれぞれ可動電極４０ｂ，４０ｄ，４０ｇ，４０ｉに接触しないようにすることができる。
【００５２】
なお、図７では、平面視で島部１８が固定電極４６ａ，４２ｅ，４６ｆ，４２ｊ及びストッパ４８ａ，４４ｅ，４８ｆ，４４ｊからはみ出るように描かれているが、島部１８と可動電極４０ｂ，４０ｄ，４０ｇ，４０ｉとの干渉を回避するため、島部１８は、平面視で固定電極４６ａ，４２ｅ，４６ｆ，４２ｊ及びストッパ４８ａ，４４ｅ，４８ｆ，４４ｊからはみ出ないように形成する必要がある。また、本実施形態は第２実施形態にも適用可能であり、この場合、ストッパ（及びこれを有する固定電極）の変形を回避して、不用意にストッパが連結部３２ａ，３２ｂに接触しないようにすることができる。
【００５３】
（第４実施形態）
図８、図９に、第４実施形態の物理量センサーの平面図を示す。第４実施形態の物理量センサー１０ｃ，１０ｄは、第１実施形態において固定電極４６ａ〜４６ｊ、配線パターン２４ｂ、外部電極２６ｂ、配線溝部２０ｂ、を省略したものである。本実施形態では、例えば、固定電極４２ａ，４２ｃ，４２ｅ，４２ｇ，４２ｉを第１（第２）固定電極とし、固定電極４２ｂ，４２ｄ，４２ｆ，４２ｈ，４２ｊを第２（第１）固定電極とすることができる。なお、本実施形態では、代わりに固定電極４２ａ〜４２ｊ、配線パターン２４ａ、外部電極２６ａ、配線溝部２０ａを省略してもよい。第４実施形態では、固定電極４２ａ、固定電極４２ｅ、固定電極４２ｆ、固定電極４２ｊにそれぞれストッパ４４ａ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｊが設けられているが、図８と図９では、ストッパ４４ａ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｊが延出する方向が互いに逆向きになっている。図９では、連結部３２ａのストッパ４４ａ、ストッパ４４ｆに対向する部分に突起３６が設けられている。
【００５４】
図８の場合は、ストッパ４４ａと可動電極４０ａの隙間、ストッパ４４ｅと可動電極４０ｄの隙間、ストッパ４４ｆと可動電極４０ｆの隙間、ストッパ４４ｊと可動電極４０ｉの隙間が、固定電極と可動電極との間の隙間（Ｄ２）より狭くなるように形成されている。図９の場合は、ストッパ４４ａと突起３６の隙間、ストッパ４４ｅと可動電極４０ｅの隙間、ストッパ４４ｆと突起３６の隙間，ストッパ４４ｊと可動電極４０ｊの隙間が、固定電極と可動電極との間の隙間（Ｄ２）より狭くなるように形成されている。
【００５５】
これにより、可動錘３８がＸ軸方向に大きく変位しても、前述の実施形態と同様に、固定電極と可動電極が接触する前にストッパと可動電極（連結部）とが接触するので、固定電極と可動電極との固着を回避することができる。なお、本実施形態では、固定電極（例えば固定電極４２ａ）とこれに最も隣接する可動電極（可動電極４０ａ）との間の静電容量の変化を外部電極２６ａ、外部電極２６ｃを用いて検出することができる。
【００５６】
（電子機器）
図１０は、本実施形態の物理量センサーを備える電子機器（デジタルスチールカメラ）の例を示す。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。ここで、通常のカメラは、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１００は、被写体の光像をＣＣ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等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１００におけるケース１０２（ボディー）の背面には、表示部１０４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１０４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、ケースの正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤ等を含む受光ユニット１０６が設けられている。
【００５７】
撮影者が表示部１０４に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１０８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１１０に転送・格納される。また、このデジタルスチールカメラ１００においては、ケース１０２の側面に、ビデオ信号出力端子１１２と、データ通信用の入出力端子１１４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１１２には液晶ディスプレイ１１８が、データ通信用の入出力端子１１４にはパーソナルコンピューター１１６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１１０に格納された撮像信号が、液晶ディスプレイ１１８や、パーソナルコンピューター１１６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１００には、その落下からデジタルスチールカメラ１００を保護する機能を動作させるため、落下による加速度を検知する加速度センサーとして機能する物理量センサー１０等が内蔵されている。
【００５８】
なお、本実施形態に係る物理量センサー１０等は、図１０に示すデジタルスチールカメラ１００の他にも、例えば、パーソナルコンピューター、携帯電話、高機能携帯、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）、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等の電子機器に適用することができる。
【００５９】
（移動体）
図１１に本実施形態の物理量センサーを搭載した移動体（自動車）の例を示す。自動車２００には本発明に係る物理量センサー１０等を備える。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車２００には、当該自動車２００の加速度を検知する物理量センサー１０等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２０４（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）が車体２０２に搭載されている。また、物理量センサー１０等は、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）に広く適用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１０………物理量センサー、１２………基板、１４………主面、１６………空洞部、１８………島部、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ………配線溝部、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ………凸部、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ………配線パターン、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ………外部電極、２８………素子片、３０ａ，３０ｂ………固定部、３２ａ，３２ｂ………連結部、３４………梁、３６………突起、３８………可動錘、４０ａ〜４０ｊ………可動電極、４２ａ〜４２ｊ………固定電極、４４ａ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｊ………ストッパ、４６ａ〜４６ｊ………固定電極、４８ａ，４８ｅ，４８ｆ，４８ｊ………ストッパ、５０………蓋体、５２………凹部、１００………デジタルスチールカメラ、１０２………ケース、１０４………表示部、１０６………受光ユニット、１０８………シャッターボタン、１１０………メモリー、１１２………ビデオ信号出力端子、１１４………入出力端子、１１６………パーソナルコンピューター、１１８………液晶ディスプレイ、２００………自動車、２０２………車体、２０４………電子制御ユニット。
【図１】
2014181922.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】
2014181922.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014181922.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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