(57)【要約】【課題】  特に、可動電極の面積を広くでき、可動部の剛性を高めることができ、更には検出方向以外の振動を効果的に抑制することが可能な物理量センサを提供することを目的としている。【解決手段】  固定支持されるアンカ部４１，４２と、高さ方向に変位する可動部５１と、前記アンカ部４１，４２と前記可動部５１とに回動自在に連結された複数本の支持部４４，４６，４８，５０と、前記可動部５１の変位を検知するための検知部と、前記支持部と前記アンカ部との間、及び前記支持部と前記可動部の間に介在する複数本のばね部４３，４５，４７，４９，５２〜５５と、を有している。前記可動部５１は、各支持部の内側にて第１ばね部５２〜５５を介して連結される内側可動部５１ａと、前記内側可動部５１ａと一体となり前記支持部の外側に位置する外側可動部５１ｂとを有して構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定支持されるアンカ部と、高さ方向に変位する可動部と、前記アンカ部と前記可動部とに回動自在に連結された複数本の支持部と、前記可動部の変位を検知するための検知部と、前記支持部と前記アンカ部との間、及び前記支持部と前記可動部の間に介在する複数本のばね部と、を有しており、
前記可動部は、前記支持部の内側にて第１ばね部を介して連結される内側可動部と、前記内側可動部と一体となり前記支持部の外側に位置する外側可動部とを有して構成されることを特徴とする物理量センサ。
【請求項２】
前記外側可動部は枠体状で形成される請求項１記載の物理量センサ。
【請求項３】
前記外側可動部と前記支持部間が第２ばね部を介して連結されている請求項１又は２に記載の物理量センサ。
【請求項４】
前記第１ばね部と前記第２ばね部とが前記支持部を介して対向した位置に設けられる請求項３記載の物理量センサ。
【請求項５】
前記高さ方向に直交する平面内にて直交する２方向を左右方向（Ｙ１−Ｙ２）、及び前後方向（Ｘ１−Ｘ２方向）としたとき、
前記内側可動部は、左方向（Ｙ１）の前方（Ｘ１）、左方向（Ｙ１）の後方（Ｘ２）、右方向（Ｙ２）の前方（Ｘ１）、右方向（Ｙ２）の後方（Ｘ２）の各位置で、前記第１ばね部を介して前記支持部に支持される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物理量センサ。
【請求項６】
前記高さ方向に直交する平面内にて直交する２方向を左右方向（Ｙ１−Ｙ２）、及び前後方向（Ｘ１−Ｘ２方向）としたとき、
前記アンカ部は、左右方向（Ｙ）に間隔を空けて配置された左側アンカ部と、右側アンカ部とを有して構成され、
前記左側アンカ部から第３ばね部を介して前方（Ｘ１）に向けて延びる第１支持部と、前記左側アンカ部から前記第３ばね部を介して後方（Ｘ２）に向けて延びる第２支持部と、前記右側アンカ部から前記第３ばね部を介して前方（Ｘ１）に向けて延びる第３支持部と、前記右側アンカ部から前記第３ばね部を介して後方（Ｘ２）に向けて延びる第４支持部と、を有し、
各支持部の先端位置と前記内側可動部とが前記第１ばね部を介して連結されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量センサ。
【請求項７】
各支持部の先端位置と前記外側可動部とが第２ばね部を介して連結され、各支持部を介して前記第１ばね部と前記第２ばね部とが対向した位置関係にある請求項６記載の物理量センサ。
【請求項８】
前記左側アンカ部と第１支持部の間、あるいは、前記左側アンカ部と第２支持部の間の少なくともいずれか一方には前記第３ばね部が複数個、設けられ、
前記右側アンカ部と第３支持部の間、あるいは、前記右側アンカ部と第４支持部の間の少なくともいずれか一方には前記第３ばね部が複数個、設けられる請求項６又は７に記載の物理量センサ。
【請求項９】
前記左側アンカ部と前記右側アンカ部の間には中央アンカ部が設けられ、
前記第１支持部あるいは第２支持部は、前記左側アンカ部及び前記中央アンカ部の双方に連結されており、
前記第４支持部あるいは第３支持部は、前記右側アンカ部及び前記中央アンカ部の双方に連結されている請求項６ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサ。
【請求項１０】
前記中央アンカ部、前記左側アンカ部及び前記右側アンカ部は、前記左右方向（Ｙ）に延びる同一線上に配置されている請求項９記載の物理量センサ。
【請求項１１】
前記第１支持部及び前記第４支持部、あるいは前記第２支持部及び前記第３支持部には、各支持部が回動して前記可動部が高さ方向に変位したときに前記可動部の変位方向に対し逆方向に変位して前記可動部の変位を抑制するための脚部が設けられている請求項６ないし１０のいずれか１項に記載の物理量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板から切り出すなどして形成された可動部の高さ方向への変位量を検知し、これにより、外部から作用する加速度などの物理量の測定を可能とした物理量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、物理量センサは、シリコン基板をエッチング処理して、高さ方向に変位可能に支持された可動部を備える。【０００３】
かかる場合、例えば、下記の特許文献１のように、高さ方向に変位する可動部は、可動部の周囲に位置する支持梁にばね部を介して連結された構造である。【０００４】
しかしながら従来では、支持梁の内側にのみ高さ方向へ変位する可動部を設ける構成としているため、前記可動部の面積が小さくなった。可動部は検知部の可動電極として構成されることから、可動電極の面積の低減により、検出精度が低下する問題があった。そして、物理量センサの小型化により益々、可動電極の面積が小さくなった。【０００５】
また可動部が小さくなることで、可動部の剛性が低下し、物理量センサに衝撃等が加わった場合に、可動部が対向面に衝突等して変形したり、損傷を受ける問題があった。【０００６】
また、検出方向（高さ方向）以外の振動を抑制して、検出精度を向上させることが必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００９／０９９１２５号のパンフレット
【特許文献２】特開２００５−２８３３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、特に、可動電極の面積を広くでき、可動部の剛性を高めることができ、更には検出方向以外の振動を効果的に抑制することが可能な物理量センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における物理量センサは、
固定支持されるアンカ部と、高さ方向に変位する可動部と、前記アンカ部と前記可動部とに回動自在に連結された複数本の支持部と、前記可動部の変位を検知するための検知部と、前記支持部と前記アンカ部との間、及び前記支持部と前記可動部の間に介在する複数本のばね部と、を有しており、
前記可動部は、前記支持部の内側にて第１ばね部を介して連結される内側可動部と、前記内側可動部と一体となり前記支持部の外側に位置する外側可動部とを有して構成されることを特徴とするものである。【００１０】
このように、本発明では、支持部の内側に位置する内側可動部と一体に前記支持部の外側に外側可動部を設けたことで、可動電極の面積を大きくでき、また可動部の剛性を高めることができる。したがって検出精度及び信頼性（破壊耐性）を向上させることができる。【００１１】
本発明では、前記外側可動部は枠体状で形成されることが好ましい。これにより、より効果的に、可動電極の面積を大きくでき、また可動部の剛性を高めることができる。【００１２】
また本発明では、前記外側可動部と前記支持部間が第２ばね部を介して連結されていることが好ましい。検出方向以外の振動を抑制でき、より効果的に、検出精度及び信頼性を向上させることができる。【００１３】
また本発明では、前記第１ばね部と前記第２ばね部とが前記支持部を介して対向した位置に設けられることが、より効果的に、検出方向以外の振動を抑制でき、好ましい。【００１４】
また本発明では、前記高さ方向に直交する平面内にて直交する２方向を左右方向（Ｙ１−Ｙ２）、前後方向（Ｘ１−Ｘ２方向）としたとき、
前記内側可動部は、左方向（Ｙ１）の前方（Ｘ１）、左方向（Ｙ１）の後方（Ｘ２）、右方向（Ｙ２）の前方（Ｘ１）、右方向（Ｙ２）の後方（Ｘ２）の各位置で、前記第１ばね部を介して前記支持部に支持されることが好ましい。これにより、内側可動部から一体に外側可動部を形成しやすい。また可動部をバランスよく支持でき、前記可動部を高さ方向に適切に平行移動させやすい。【００１５】
また本発明では、前記高さ方向に直交する平面内にて直交する２方向を左右方向（Ｙ１−Ｙ２）、前後方向（Ｘ１−Ｘ２方向）としたとき、
前記アンカ部は、左右方向（Ｙ）に間隔を空けて配置された左側アンカ部と、右側アンカ部とを有して構成され、
前記左側アンカ部から第３ばね部を介して前方（Ｘ１）に向けて延びる第１支持部と、前記左側アンカ部から前記第３ばね部を介して後方（Ｘ２）に向けて延びる第２支持部と、前記右側アンカ部から前記第３ばね部を介して前方（Ｘ１）に向けて延びる第３支持部と、前記右側アンカ部から前記第３ばね部を介して後方（Ｘ２）に向けて延びる第４支持部と、を有し、
各支持部の先端位置と前記内側可動部とが前記第１ばね部を介して連結されていることが好ましい。このように可動部を四隅で吊る構造としたことで、可動部をバランスよく支持でき、可動部を高さ方向へ平行移動させやすい。【００１６】
また本発明では、各支持部の先端位置と前記外側可動部とが第２ばね部を介して連結され、各支持部を介して前記第１ばね部と前記第２ばね部とが対向した位置関係にあることが好ましい。これにより、より効果的に、検出方向以外の振動の発生を抑制でき、可動部の動作安定性を向上させることができ、検出精度及び信頼性をより効果的に向上させることができる。【００１７】
また本発明では、前記左側アンカ部と第１支持部の間、あるいは、前記左側アンカ部と第２支持部の間の少なくともいずれか一方には前記第３ばね部が複数個、設けられ、
前記右側アンカ部と第３支持部の間、あるいは、前記右側アンカ部と第４支持部の間の少なくともいずれか一方には前記第３ばね部が複数個、設けられる構成によっても効果的に、検出方向以外の振動の発生を抑制でき、可動部の動作安定性を向上させることができる。【００１８】
また本発明では、前記左側アンカ部と前記右側アンカ部の間には中央アンカ部が設けられ、
前記第１支持部あるいは前記第２支持部は、前記左側アンカ部及び前記中央アンカ部の双方に連結されており、
前記第４支持部あるいは前記第３支持部は、前記右側アンカ部及び前記中央アンカ部の双方に連結されていることが好ましい。これにより、より効果的に、検出方向以外の振動の発生を抑制できることが後述する実験で証明されている。【００１９】
また本発明では、前記中央アンカ部、前記左側アンカ部及び前記右側アンカ部は、前記左右方向（Ｙ）に延びる同一線上に配置されていることが好ましい。【００２０】
また本発明では、前記第１支持部及び前記第４支持部、あるいは前記第２支持部及び前記第３支持部には、各支持部が回動して前記可動部が高さ方向に変位したときに前記可動部の変位方向に対し逆方向に変位して前記可動部の変位を抑制するための脚部が設けられていることが好ましい。これにより可動部に強い物理量が作用等しても可動部に対する負担や損傷を軽減でき、良好な検出精度を得ることができる。また可動部や対向する対向面側に突起等を設けずとも簡単な構造にて耐スティッキング性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の構成によれば、支持部の内側に位置する内側可動部と一体に前記支持部の外側に外側可動部を設けたことで、可動電極の面積を大きくでき、また可動部の剛性を高めることができる。したがって検出精度及び信頼性（破壊耐性）を向上させることができる。【００２２】
更には、検出方向以外の振動を抑制でき、可動部の動作安定性を向上させることができ、より効果的に、検出精度及び信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態における物理量センサを模式的に示した平面図、
【図２】図１よりも好ましい構造の物理量センサを模式的に示した平面図、
【図３】図１とは別の構造の物理量センサを模式的に示した平面図、
【図４】本発明の好ましい実施形態における物理量センサの平面図、
【図５】本実施形態の物理量センサが静止している状態を示す斜視図、
【図６】本実施形態の物理量センサが動作している状態を示す斜視図、
【図７】本実施形態の物理量センサが動作している状態を示す斜視図、
【図８】（ａ）は、図５の物理量センサの側面図、（ｂ）は、図６の物理量センサの側面図、（ｃ）は、図７の物理量センサの側面図、
【図９】図５に示す連結部付近を示す部分拡大斜視図、
【図１０】図５に示す一部を拡大して示した部分拡大平面図、
【図１１】本実施形態の脚部がストッパ面上に当接した状態を示す部分拡大断面図、
【図１２】本発明の別の実施形態における物理量センサの平面図、
【図１３】本発明の別の実施形態における物理量センサの平面図、
【図１４】本発明の好ましい実施形態における物理量センサの平面図、
【図１５】本発明の好ましい実施形態における物理量センサの平面図、
【図１６】本発明の好ましい実施形態における物理量センサの平面図、
【図１７】図４の物理量センサと図１３の物理量センサとの検出モード、縦振動モード及び回転モードの各固有振動数を測定したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
各図に示す物理量センサに関しては、Ｙ方向が左右方向であり、Ｙ１方向が左方向でＹ２方向が右方向、Ｘ方向が前後方向であり、Ｘ１方向が前方でＸ２方向が後方である。また、Ｙ方向とＸ方向の双方に直交する方向が上下方向（Ｚ方向；高さ方向）である。
【００２５】
図１は本実施形態における物理量センサを模式的に示した平面図である。
図１に示す物理量センサ４０は、シリコン基板をエッチング（ディープＲＩＥ）等により微細加工して形成されたものである。なお、以下に説明する可動部と、各支持部及び各アンカ部は夫々分離して形成されている。
【００２６】
図１に示すように物理量センサ４０は、中心位置Ｏよりも左側（Ｙ１）に位置する左側アンカ部４１、中心位置Ｏよりも右方向（Ｙ２）に位置する右側アンカ部４２を備える。中心位置Ｏは、可動部５１の左右方向（Ｙ）の長さ及び前後方向（Ｘ）の長さの中心、あるいは、物理量センサの左右方向（Ｙ）の長さ及び前後方向（Ｘ）の長さの中心である。左側アンカ部４１のＸ１−Ｘ２方向の中心、右側アンカ部４２のＸ１−Ｘ２方向の中心、及び中心位置ＯはＹ１−Ｙ２方向の同軸上に位置している。
【００２７】
前記アンカ部４１，４２は図示しない支持基板（シリコン基板）に絶縁層（ＳｉＯ2層）を介して固定支持されている。
【００２８】
図１に示すように左側アンカ部４１から第３ばね部４３を介して前方（Ｘ１）に向けて第１支持部４４が延出して形成されている。また、図１に示すように左側アンカ部４１から第３ばね部４５を介して後方（Ｘ２）に向けて第２支持部４６が延出して形成されている。
【００２９】
また図１に示すように右側アンカ部４２から第３ばね部４７を介して前方（Ｘ１）に向けて第３支持部４８が延出して形成されている。また、図１に示すように右側アンカ部４２から第３ばね部４９を介して後方（Ｘ２）に向けて第４支持部５０が延出して形成されている。
【００３０】
各支持部４４，４６，４８，５０は、いずれも一定幅の直線形状（帯状）で形成されている。
【００３１】
図１に示すように、各支持部４４，４６，４８，５０により囲まれた内側に内側可動部５１ａが設けられている。そして、各支持部４４，４６，４８，５０の先端位置（アンカ部４１，４２との接続位置と反対側の位置）と内側可動部５１ａの側部とが第１ばね部５２〜５５を介して連結されている。図１に示すように内側可動部５１ａの四隅が第１ばね部５２〜５５を介して各支持部４４，４６，４８，５０に連結されている。
【００３２】
図１に示すように、第１ばね部５２と第１ばね部５４、及び第１ばね部５３と第１ばね部５５はＹ１−Ｙ２方向で対向した位置に設けられる。また、第１ばね部５２と第１ばね部５３、及び第１ばね部５４と第１ばね部５５とはＸ１−Ｘ２方向にて対向した位置に設けられる。
【００３３】
図１に示すように、内側可動部５１ａと一体となって、各支持部４４，４６，４８，５０の外側の位置に外側可動部５１ｂが形成されている。内側可動部５１ａと外側可動部５１ｂとで可動部５１が構成される。
【００３４】
図１に示すように外側可動部５１ｂは、第１支持部４４及び第２支持部４６のＹ１側にてＸ１−Ｘ２方向に延出して形成された第１外側可動片５１ｂ１と、第３支持部４８及び第４支持部５０のＹ２側にてＸ１−Ｘ２方向に延出して形成された第２外側可動片５１ｂ２と、第１外側可動片５１ｂ１と第２外側可動部５１ｂ２間をＸ１側にて連結し、Ｙ１−Ｙ２方向に向けて延出する第３外側可動片５１ｂ３と、第１外側可動片５１ｂ１と第２外側可動片５１ｂ２間をＸ２側にて連結し、Ｙ１−Ｙ２方向に向けて延びる第４外側可動片５１ｂ４とで構成された枠体状となっている。
【００３５】
そして、内側可動部５１ａのＸ１−Ｘ２方向の側部が第３外側可動片５１ｂ３及び第４外側可動片５１ｂ４と一体となっている。
【００３６】
可動部５１は、各第１ばね部５２〜５５により吊られ、上記した支持基板の表面から浮いた状態で支持されている。
【００３７】
各第１ばね部５２〜５５及び各第３ばね部４３，４５，４７，４９は、支持部４４，４６，４８，５０に比べて幅寸法が小さく、あるいは、膜厚が薄く形成されており、第１ばね部５２〜５５及び第３ばね部４３，４５，４７，４９は弾性変形可能な部分となっている。一方、各支持部４４，４６，４８，５０は幅寸法が広く形成されて剛性が高く、可動部５１と各支持部４４，４６，４８，５０との間、及び各アンカ部４１，４２と各支持部４４，４６，４８，５０との間は高さ方向に回動自在に連結されている。
【００３８】
図１に示す物理量センサ４０に外部から例えば加速度が与えられると、加速度は、可動部５１及び各アンカ部４１，４２に作用する。このとき、可動部５１は慣性力によって絶対空間内で留まろうとし、その結果、各アンカ部４１，４２に対して可動部５１が加速度の作用方向と逆の方向へ相対的に移動する。
【００３９】
このとき、各支持部４４，４６，４８，５０が高さ方向に回動動作し、一方、各第１ばね部５２〜５５及び各第３ばね部４３，４５，４７，４９は捩れ変形する。これにより、可動部５１を高さ方向に平行移動させることが出来る。
【００４０】
図１に示す本実施形態では、可動部５１に、各支持部の外側に位置し、内側可動部５１ａと一体に形成された外側可動部５１ｂを設けている。
【００４１】
可動部５１は、検知部の可動電極を構成している。可動部５１と対向して固定電極（図示しない）が設けられ、可動部５１が変位することで、例えば静電容量が変化することで、可動部５１の変位量を検出することが出来る。
【００４２】
図１に示す本実施形態では、可動部５１を内側可動部５１ａのみならず、内側可動部５１ａと一体となって、各支持部４４，４６，４８，５０の外側に外側可動部５１ｂを設けたことで、可動電極の面積を広くでき、且つ可動部５１の剛性を高めることができる。したがって、物理量センサ４０の小型化においても検出精度を従来に比べて向上させることができ、且つ信頼性（破壊耐性）を向上させることができる。
【００４３】
ところで揺動自在に支持された可動部２を備える物理量センサ４０では、検出方向（高さ方向）以外の振動を抑制できるようにしなければ効果的に検出精度を向上させることができない。
【００４４】
そこで、ばね部の配置を次の図２のように設定することで、より効果的に検出方向以外の振動を抑制することができる。
【００４５】
図２は、本実施形態における物理量センサ６０を模式的に示した平面図である。図２において、図１と同じ符号が付された部分は図１と同じ部分を示している。
【００４６】
図２に示す実施形態では、外側可動部５１ｂと各支持部４４，４６，４８，５０間が第２ばね部６１〜６４を介して連結されている。
【００４７】
図２に示すように第２ばね部６１は、第１支持部４４の先端位置（アンカ部４１と接続される側と反対側の位置）と外側可動部５１ｂの側部との間に介在している。そして、第１ばね部５２と第２ばね部６１とが第１支持部４４のＹ１−Ｙ２方向の両側にて対向している。
【００４８】
また図２に示すように第２ばね部６２は、第２支持部４６の先端位置（アンカ部４１と接続される側と反対側の位置）と外側可動部５１ｂの側部との間に介在している。そして、第１ばね部５３と第２ばね部６２とが第２支持部４６のＹ１−Ｙ２方向の両側にて対向している。
【００４９】
また図２に示すように第２ばね部６３は、第３支持部４８の先端位置（アンカ部４２と接続される側と反対側の位置）と外側可動部５１ｂの側部との間に介在している。そして、第１ばね部５４と第２ばね部６３とが第３支持部４８のＹ１−Ｙ２方向の両側にて対向している。
【００５０】
また図２に示すように第２ばね部６４は、第４支持部５０の先端位置（アンカ部４２と接続される側と反対側の位置）と外側可動部５１ｂの側部との間に介在している。そして、第１ばね部５５と第２ばね部６４とが第４支持部５０のＹ１−Ｙ２方向の両側にて対向している。
【００５１】
図２に示すように、第１支持部４４及び第３支持部４８に接続された各ばね部５２，５４，６１，６３はＹ１−Ｙ２方向の軸上に一列に配置されている。また、第４支持部４６及び第４支持部５０に接続された各ばね部５３，５５，６２，６４は、Ｙ１−Ｙ２方向の軸上に一列に配置されている。また、第１ばね部５２と第１ばね部５３、第１ばね部５４と第１ばね部５５、第２ばね部６１と第２ばね部６２、及び、第２ばね部６３と第２ばね部６４はいずれもＸ１−Ｘ２方向に対向した位置関係となっている。
【００５２】
図１のように、各支持部４４，４６，４８，５０を第１ばね部５２〜５５を介して内側可動部５１ａとのみ連結した構成では、特に左右方向（Ｙ１−Ｙ２方向）の変位に対しては、片持ち梁の変形と同様に変位量が大きくなりやすい。そこで、図２に示すように、各支持部４４，４６，４８，５０の両側を第１ばね部５２〜５５及び第２ばね部６１〜６４を介して内側可動部５１ａと外側可動部５１ｂとに連結したことで、検出方向（高さ方向）以外の振動、特に左右方向（Ｙ１−Ｙ２方向）の振動をより効果的に抑制することが可能になる。
【００５３】
例えば、図１のように、内側可動部５１ａと各支持部４４，４６，４８，５０との間のみに第１ばね部５２〜５５を配置した構成では、検出方向（高さ方向）の振動モードの固有振動数が２．４４ｋＨｚで、左右方向（Ｙ１−Ｙ２）の振動モードの固有振動数が５．６５ｋＨｚであった。一方、図２のように、内側可動部５１ａと各支持部４４，４６，４８，５０との間に第１ばね部５２〜５５を配置し、さらに、外側可動部５１ｂと各支持部４４，４６，４８，５０との間に第２ばね部６１〜６４を配置した構成では、検出方向（高さ方向）の振動モードの固有振動数が２．２０ｋＨｚで、左右方向（Ｙ１−Ｙ２）の振動モードの固有振動数が６．１５ｋＨｚであった。このように、図２の構成のほうが、検出方向での固有振動数と、左右方向（Ｙ１−Ｙ２）での固有振動数とを効果的に離すことができ、その結果、可動部２の運動安定性が向上し、検出精度及び信頼性をより効果的に向上させることができる。
【００５４】
なお本実施形態では、各支持部４４，４６，４８，５０の前後方向（Ｘ１−Ｘ２方向）への長さ寸法Ｌを長くすることで、可動部５１（あるいは物理量センサ）の中心位置Ｏを回転軸として回転する振動モードを抑制しやすくなる。
【００５５】
特に、可動部５１（あるいは物理量センサ）の中心位置Ｏよりも前方（Ｘ１）に位置する可動部５１の前方領域の質点Ｏ１及び、中心位置Ｏよりも後方（Ｘ２）に位置する可動部５１の後方領域の質点Ｏ２が共に、内側可動部５１ａの領域内（あるいはＹ１−Ｙ２方向にて対向する各支持部の間の領域内）にあることで、前記回転モードを抑制することが出来る。
【００５６】
図３に示す物理量センサ７０は、図１に示す物理量センサ４０の変形例を模式的に示した平面図である。なお図３において、図１と同じ符号は図１と同じ部分を示している。
【００５７】
図３に示す物理量センサ７０では、第１可動部７１と第２可動部７２とが設けられ、これら可動部７１，７２は高さ方向に対して逆方向に変位するように支持されている。第１可動部７１と第２可動部７２とは異なる質量で形成される。
【００５８】
図３に示すように、第２支持部７３及び第３支持部７６は、図１と異なって全体が直線状でなく途中で屈曲したクランク形状で形成されている。
【００５９】
第２支持部７３は、左側アンカ部４１と第３ばね部７４を介して接続された位置から、第１支持部４４よりも内側の位置であって前方（Ｘ１）に向けて延びる連結腕７３ａを備え、連結腕７３ａの先端部は第４ばね部７５を介して第２可動部７２に連結されている。
【００６０】
また図３に示すように、第３支持部７６は、右側アンカ部４２と第３ばね部７７を介して接続された位置から、第４支持部５０よりも内側の位置であって後方（Ｘ２）に向けて延びる連結腕７６ａを備え、連結腕７６ａの先端部は第４ばね部７８を介して第２可動部７２に連結されている。
【００６１】
図３に示すように、第１可動部７１は、各支持部４４，７３，７６，５０の内側であって各第１ばね部５２〜５５を介して各支持部４４，７３、７６，５０と連結される内側可動部７１ａと、前記内側可動部７１ａと一体となって各支持部４４，７３，７６，５０の外側に位置する枠体状の外側可動部７１ｂとで構成される。
【００６２】
図３に示す実施形態では、第１可動部７１と第２可動部７２とで質量差を持たせているが、第１可動部７１に外側可動部７１ｂを設けたことで前記質量差を大きくしやすい。
【００６３】
そして図３の構成とすることで、第１可動部７１と固定部との間の静電容量の変化と第２可動部７２と固定部との間の静電容量の変化とが逆の出力となる。この静電容量の変化の差を求めることにより、可動部の移動状態を高感度で且つ温度変化などに起因するノイズを相殺して検出することができる。
【００６４】
図４はより好ましい物理量センサの構造を示す平面図である。
図４と図５に示すように、物理量センサ１は、長方形の長辺１ａ，１ｂおよび短辺１ｃ，１ｄで囲まれた外枠部分が可動部２である。長辺１ａ，１ｂの延びる方向が前後方向であり、短辺１ｃ，１ｄの延びる方向が左右方向である。
【００６５】
図４に示す物理量センサ１の長方形の長辺１ａ，１ｂの長さ寸法は１ｍｍ以下であり、短辺１ｃ，１ｄの長さ寸法は０．８ｍｍ以下である。さらに、厚み寸法は０．１ｍｍ以下である。
【００６６】
図４，図５に示すように第１支持部３と第４支持部４の平面形状はクランク状で形成されている。
【００６７】
図４に示すように第１支持部３は、前方（Ｘ１）に延びる第１連結腕３ａと、後方（Ｘ２）に延びる脚部３ｂとが一体に形成されている。なお、ここで、第１連結腕３ａは、中央アンカ部５及び左側アンカ部６との連結位置である支点連結部１２ａ，１２ｂから前方（Ｘ１）に位置する側であり、脚部３ｂは、前記支点連結部１２ａ，１２ｂから後方（Ｘ２）に位置する側と規定する。
【００６８】
また図４に示すように第４支持部４は、後方（Ｘ２）に延びる第１連結腕４ａと、前方（Ｘ１）に延びる脚部４ｂとが一体に形成されている。なお、ここで、第１連結腕４ａは、中央アンカ部５及び右側アンカ部７との連結位置である支点連結部１３ａ，１３から後方（Ｘ２）に位置する側であり、脚部４ｂは、前記支点連結部１３ａ，１３ｂから前方（Ｘ１）に位置する側と規定する。
【００６９】
第１連結腕３ａ，４ａ及び脚部３ｂ，４ｂは各アンカ部５〜７から離れる方向であって、前後方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に平行に所定の幅寸法にて延出する形状で形成されている。例えば、図４に示すように、各支持部３，４の第１連結腕３ａ，４ａ及び脚部３ｂ，４ｂの幅寸法（Ｙ１−Ｙ２方向への寸法）はほぼ同じとされている。
【００７０】
図４に示すように第１支持部３と第４支持部４は、点対称で形成されている。よって各アンカ部５〜７から見て、第１支持部３の第１連結腕３ａと第４支持部４の第１連結腕４ａの延出方向、及び第１支持部３の脚部３ｂと第４支持部４の脚部４ｂの延出方向がそれぞれ逆になっている。
【００７１】
図４に示すように、中央アンカ部５、左側アンカ部６及び右側アンカ部７が設けられている。図４に示すように物理量センサ１の短辺１ｃと短辺１ｄとの中点において左右方向（Ｙ）に延びる線を横中心線Ｏｘとしたときに、中央アンカ部５、左側アンカ部６及び右側アンカ部７の夫々を前後方向に二分する中点が、前記横中心線Ｏｘ上に位置している。また中央アンカ部５、左側アンカ部６及び右側アンカ部７の前後方向（Ｘ）の幅寸法は略同一である。
【００７２】
例えば各アンカ部５〜７は図８（ａ）に示す固定部（支持基板）１０に固定支持される。この固定部１０は例えばシリコン基板であり、各アンカ部５〜７と固定部１０との間には図示しない酸化絶縁層（ＳｉＯ2層）が介在している。固定部１０、酸化絶縁層、及び図１に示す可動部２、支持部３，４及びアンカ部５〜７等を構成するシリコン基板は、例えばＳＯＩ基板である。図８（ａ）に示す静止状態において可動部２と固定部１０との間の間隔Ｔ１は、１〜５μｍ程度である。
【００７３】
図４、図５に示すように、可動部２と、各支持部３，４及び各アンカ部５〜７は夫々分離して形成されている。このうち、各アンカ部５〜７と固定部１０との間には上記した酸化絶縁層が介在し、各アンカ部５〜７が固定部１０に固定支持された状態になっているが、可動部２及び各支持部３，４と、固定部１０との間には酸化絶縁層は存在せず、可動部２及び各支持部３，４と固定部１０との間は空間となっている（図８（ａ））。
【００７４】
図４に示すように、第１支持部３の第１連結腕３ａの先端部と可動部２とが連結部１１ａにおいて回動自在に連結されており、第４支持部４の第１連結腕４ａの先端部と可動部２とが連結部１１ｂにおいて回動自在に連結されている。
【００７５】
また図４に示すように、第１支持部３の第１連結腕３ａは左側アンカ部６との近接位置で二股に分かれ、左側アンカ部６と中央アンカ部５との間に位置する部分と中央アンカ部５及び左側アンカ部６とが支点連結部１２ａ，１２ｂにおいて回動自在に連結されている。また図４に示すように、第４支持部４の第１連結腕４ａは、右側アンカ部７との近接位置で二股に分かれ、右側アンカ部７と中央アンカ部５との間に位置する部分と中央アンカ部５及び右側アンカ部７とが支点連結部１３ａ，１３ｂにおいて回動自在に連結されている。
【００７６】
また図４に示す実施形態では、左側アンカ部６の後方（Ｘ２）に、可動部２及び左側アンカ部６と分離して形成された第２支持部１４が設けられ、右側アンカ部７の前方（Ｘ１）に、可動部２及び右側アンカ部７と分離して形成された第３支持部１５が設けられている。第２支持部１４と第３支持部１５は点対称で形成される。また、第２支持部１４及び第３支持部１５は、左側アンカ部６や右側アンカ部７から離れる方向であって、前後方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に平行に所定幅にて延出して形成されている。第２支持部１４及び第３支持部１５の幅寸法（Ｙ１−Ｙ２方向への寸法）は、第１連結腕３ａ，４ａの幅寸法と同じであることが好ましい。
【００７７】
そして、図４に示すように第２支持部１４の先端部と可動部２とは、連結部１６ａにおいて、回動自在に連結されている。また、第３支持部１５の先端部と可動部２とは、連結部１６ｂにおいて、回動自在に連結されている。また図４に示すように、第２支持部１４と左側アンカ部６とは、支点連結部１７ａにおいて、回動自在に連結されている。また第３支持部と右側アンカ部７とは、支点連結部１７ｂにおいて、回動自在に連結されている。
【００７８】
図４に示すように、第１支持部３の第１連結腕３ａ及び第２支持部１４はともに、左側アンカ部６よりも左方向（Ｙ１）の位置にて延出する後端部３ｃ，１４ａを備えており、第１連結腕３ａの後端部３ｃと、第２支持部１４の後端部１４ａとが所定の間隔を空けて対向配置されている。そして、第１連結腕３ａの後端部３ｃと第２支持部１４の後端部１４ａとの間が連結部１８ａを介して連結されている。また図４に示すように、第４支持部４の第１連結腕４ａ及び第３支持部１５はともに、右側アンカ部７よりも右方向（Ｙ２）の位置にて延出する後端部４ｃ，１５ａを備えており、第１連結腕４ａの後端部４ｃと、第３支持部１５の後端部１５ａとが所定の間隔を空けて対向配置されている。そして、第１連結腕４ａの後端部４ｃと第３支持部１５の後端部１５ａとの間が連結部１８ｂを介して連結されている。
【００７９】
ここで、第１支持部３の第１連結腕３ａの先端部から後端部３ｃまでのＸ１−Ｘ２方向への長さ寸法、第４支持部４の第１連結腕４ａの先端部から後端部４ｃまでのＸ１−Ｘ２方向への長さ寸法、第２支持部１４の先端部から後端部１４ａまでのＸ１−Ｘ２方向への長さ寸法、及び、第３支持部１５の先端部から後端部１５ａまでのＸ１−Ｘ２方向への長さ寸法は、それぞれ同一寸法に調整されている。
【００８０】
図９は図４に示す連結部１６ｂ付近を拡大して示した部分拡大斜視図である。
図５に示すように、連結部１６ａでは、可動部２に溝１９が形成されており、この溝１９の内部において、第３支持部１５と、可動部２とを繋ぐ第１ばね部（トーションバー）２０ａが設けられている。この第１ばね部２０ａは、可動部２および第３支持部１５と同様にシリコンで形成されている。すなわち、長方形のシリコン基板をエッチングして、可動部２や第３支持部１５を分離する際に、可動部２と第３支持部１５とを連結するようにシリコン基板の一部を残しシリコンを円柱状や角柱状に加工して、第１ばね部２０ａが形成されている。図９では、第１ばね部２０ａの厚さは、可動部２の厚さに比べて薄くなっているが、同じ厚さであってもよい。すなわち第１ばね部２０ａとなる部分のシリコン基板をエッチングにて幅細に切り出すことで、ばね性を持たせることが出来る。
【００８１】
図９に示す構造は、図１に示す各連結部１１ａ，１１ｂ，１６ａにおいても同様である。
【００８２】
また図１０は、中央アンカ部５と右側アンカ部７、及びその周囲部を拡大して示した部分拡大平面図である。
【００８３】
図１０に示すように、各支点連結部１２ａ，１３ａ，１３ｂ，１７ｂにおいても溝内に第３ばね部（トーションバー）２０ｂ〜２０ｅが設けられて各アンカ部５，７と第１連結腕３ａ，４ａ及び第３支持部１５が第３ばね部（トーションバー）２０ｂ〜２０ｅを介して連結されている。また図示しなかった左側アンカ部６と第１連結腕３ａ及び第２支持部１４との支点連結部１２ｂ，１７ａにおいても図１０と同様の構造で形成されている。
【００８４】
図４に示すように、連結部１１ａ，１６ｂに設けられた第１ばね部は、左右方向（Ｙ）において同軸上に設けられる。また、連結部１６ａ，１１ｂに設けけられた第１ばね部は、左右方向（Ｙ）において同軸上に設けられる。また、支点連結部１２ａ，１２ｂ，１７ｂに設けられた第３ばね部は、左右方向（Ｙ）において同軸上に設けられる。また、支点連結部１３ａ，１３ｂ，１７ａに設けられた第３ばね部は、左右方向（Ｙ）において同軸上に設けられる。
【００８５】
また図１０に示すように、第３支持部１５の後端部１５ａと第４支持部４の第１連結腕４ａの後端部４ｃ間に位置する連結部１８ｃには溝２１内に折り曲げ形成された第５ばね部２２が設けられ、第５ばね部２２の一方の端部が第３支持部１５の後端部１５ａに、第５ばね部２２の他方の端部が第４支持部４の第１連結腕４ａの後端部４ｃに接続されている。第５ばね部２２が前後方向（Ｘ）に平行に伸びず迂回しているのは、幅細の第５ばね部２２の長さ寸法を稼いでばね定数を小さくし、第３支持部と第４支持部間を強固に結合しないためである。また、連結部１８ａ，１８ｂに設けられた第５ばね部は、左右方向（Ｙ）において同軸上に設けられる。また、連結部１８ａに設けられた第５ばね部と、連結部１８ｂに設けられた第５ばね部とは点対称で形成される。
【００８６】
各ばね部が捻り変形することで、各支持部を可動部２及び各アンカ部５〜７に対して回動させることが出来る。また、各ばね部を形成しているシリコンが弾性材料であるため、可動部２などに外力が作用していないときは、図４および図５に示すように、各ばね部の弾性復元力により、可動部２の表面と各支持部及び各脚部の表面とが同一面となるように復元する。
【００８７】
図８（ａ）に示すように、物理量センサ１には、可動部２と高さ方向にて離れた一方に固定部１０と他方に対向部（対向部；カバー部材）３０が設けられる。図８（ａ）の静止状態において、可動部２と対向部３０との間の間隔Ｔ２は、１〜５μｍ程度である。
【００８８】
また図８（ａ）には図示しないが、対向部３０の表面３０ａには、固定電極が設けられている。対向部３０は例えばシリコン基板であり、固定電極は、対向部３０の表面３０ａに絶縁層を介して導電性金属材料をスパッタしまたはメッキすることで形成されている。
【００８９】
また、可動部２の表面（下面）２ｃには、対向部３０に形成された固定電極に対面する可動電極（図示しない）が絶縁層を介してスパッタやメッキ工程で形成されている。あるいは、可動部２が、低抵抗シリコン基板などの導電性材料で形成されている場合には、可動部２それ自体を可動電極として使用することも可能である。
【００９０】
この物理量センサ１は、外部から力（加速度等）が作用していないときに、各ばね部の弾性復元力により、図５、図８（ａ）に示すように、全ての部分の表面が同一平面となった状態を維持している。
【００９１】
物理量センサ１に外部から例えば加速度が与えられると、加速度は、可動部２及び各アンカ部５〜７に作用する。このとき、可動部２は慣性力によって絶対空間内で留まろうとし、その結果、各アンカ部５〜７に対して可動部２が加速度の作用方向と逆の方向へ相対的に移動する。
【００９２】
図６及び図８（ｂ）は、アンカ部５〜７、固定部１０及び対向部３０に対して下向きの加速度が作用したときの動作を示している。このとき、可動部２は慣性力により図５及び図８（ａ）の静止状態の位置から上方向へ向けて変位すべく、第１支持部３が支点連結部１２ａ、１２ｂを中心に高さ方向に回動し、第４支持部４が支点連結部１３ａ，１３ｂを中心として高さ方向に回動し、第２支持部１４が支点連結部１７ａを中心として高さ方向に回動し、第３支持部１５が支点連結部１７ｂを中心として高さ方向に回動する。図４等に示すように、各支持部３，４，１４，１５の左右方向（Ｙ）への幅寸法は、第１ばね部の幅よりも十分に大きく、各支持部３，４，１４，１５の剛性は高い。このため、可動部２が高さ方向へ変位する際、各支持部３，４，１４，１５自体が例えば曲がったり捩れたりはほとんどせず、各支持部３，４，１４，１５は略直方体形状を保ちながら適切に回動動作する。一方、この回動動作時、各連結部１１ａ，１１ｂ，１６ａ，１６ｂ及び支点連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ、１７ａ，１７ｂに設けられた第１ばね部及び第３ばね部は捩れ変形する。さらに、図４、図６、図８（ｂ）に示すように、第２支持部１４の後端部１４ａと第１支持部３の第１連結腕３ａの後端部３ｃとの間が第５ばね部により連結され、第３支持部１５の後端部１５ａと第４支持部４の第１連結腕４ａの後端部４ｃとの間が第５ばね部により連結されている。よって、図６、図８（ｂ）に示すように可動部２が高さ方向へ変位したときに、各支持部１４，１５の後端部１４ａ，１５ａと各支持部（連結腕）３，４（３ａ，４ａ）の後端部３ｃ，４ｃの高さ位置がばらつくのを抑制できる。
【００９３】
本実施形態の可動部２の支持機構により可動部２を高さ方向に安定して平行移動させることが出来る。
【００９４】
また図６及び図８（ｂ）に示すように、第１支持部３が支点連結部１２ａ，１２ｂを中心として高さ方向に回動し、第４支持部４が支点連結部１３ａ，１３ｂを中心として高さ方向に回動したときに、第１連結腕３ａ，４ａの先端部は上方に向けて変位し、一方、脚部３ｂ，４ｂの先端部は下方に変位する。図６、図８（ｂ）に示すように、脚部３ｂ，４ｂの先端部３１，３２がアンカ部５〜７の位置よりも下方に向けて突出する。
【００９５】
さらに加速度が加わって可動部２が上方へ変位すると、第１支持部３及び第４支持部４の更なる回動動作により、脚部３ｂ，４ｂの先端部３１，３２のアンカ部５〜７からの突出量がさらに大きくなる（図７、図８（ｃ）参照）。このとき可動部２が固定部１０の表面１０ａに当接するよりも先に、図８（ｃ）に示すように脚部３ｂ，４ｂの先端部３１，３２が対向部３０の表面（ストッパ面）３０ａに当接し、可動部２が図８（ｃ）の状態よりもさらに上方に変位できなくなり、可動部２の変位が抑制される。このように脚部３ｂ，４ｂと対向部３０の表面（ストッパ面）３０ａとで可動部２の変位を抑制するストッパ機構が構成されている。
【００９６】
このように本実施形態では、可動部２の変位方向とは逆方向に変位する脚部３ｂ，４ｂを設け、可動部２の変位を抑制するストッパ機構を設けたことで、可動部２に強い物理量が作用したり、物理量が長時間にわたって作用した場合でも、各連結部に対する負担や損傷を低減できる。また可動部２が固定部１０の表面１０ａに当接するよりも先に上記のストッパ機構により可能部２の高さ方向への変位が抑制されるため、可動部２が固定部１０に衝突する等の不具合を防止することが出来る。
【００９７】
また本実施形態では、脚部３ｂ，４ｂの先端部３１，３２が図８（ｃ）に示すように対向部３０の表面３０ａに線接触あるいは点接触で当接する。したがって、面接触の場合に比べてより効果的に耐スティッキング性を向上させることができる。ただし図１１に示すように脚部３ｂ，４ｂの先端部３１，３２の角部３１ａ，３２ａ（先端面３１ｂ，３２ｂと下面（対向部との対向面）３１ｃ，３２ｃとが交わる部分）を凸型のＲ状とすることで、脚部３ｂ，４ｂあるいは対向部３０の表面３０ａに設けられた突起部３５に対する損傷を抑制することができ好適である。
【００９８】
また本実施形態では、物理量センサ１の小型化を促進でき且つ薄型化を実現できる。すなわち脚部３ｂ，４ｂを有する支持部３，４をシリコン基板の厚さ範囲内で形成でき、また図８（ａ）の静止状態での可動部２と対向部３０との間の間隔Ｔ２を狭小化することで物理量センサ１の薄型化を実現できる。なお、可動部２と対向部３０との間の間隔Ｔ２を狭小化しても、脚部３ｂ，４ｂの前後方向（Ｘ）の長さ寸法を調整することで、可動部２が所定量、変位できるように調整でき、所定のセンサ感度を保つことができる。また図１１に示すように、対向部３０の表面３０ａに突起部３５（例えば固定電極として機能させることも出来る）が設けられ、この突起部３５の表面（この表面がストッパ面となる）に脚部３ｂ，４ｂの先端部３１，３２が当接する形態では、突起部３５の厚さ寸法も加味して、可動部２と対向部３０との間の間隔Ｔ２や、脚部３ｂ，４ｂの前後方向（Ｘ）の長さ寸法を調整する。
【００９９】
図１１では、突起部３５が脚部３ｂ，４ｂの先端部３１，３２と当接する位置にあるが、突起部３５は可動部２と高さ方向で対向する位置に設けられることが必要であり、図１１と違って、突起部３５が脚部３ｂ，４ｂの先端部３１，３２と当接しない位置にあってもよい。かかる場合、脚部３ｂ，４ｂの先端部３１，３２は対向部３０の表面３０ａに当接することとなる。
【０１００】
なお図８に示す実施形態の物理量センサ１は、物理量の作用により、可動部２がアンカ部５〜７よりも上方に変位するように設置されているが、物理量の作用により可動部２がアンカ部５〜７よりも下方に変位する場合には、本実施形態の物理量センサ１を図８（ａ）の状態から上下反転させて使用すればよい。また、物理量の作用により可動部２がアンカ部５〜７の上下方向に変位するような場合は、図８（ａ）の静止状態にて可動部２と固定部１０の表面１０ａとの間の間隔Ｔ１を、可動部２と対向部３０の表面３０ａとの間の間隔Ｔ２と同程度に狭小化するか、あるいは、対向部３０の表面３０ａに突起（図示しない）等を設けて、可動部２が下方に変位した場合でも、可動部２が直接、対向部３０の表面３０ａに当接しないように構成するとよい。
【０１０１】
なお、加速度が小さい場合は、脚部３ｂ，４ｂは、対向部３０の表面（ストッパ面）３０ａに当接しない。脚部３ｂ，４ｂは、可動部２がある所定以上に変位するのを抑制するためのものであり、物理量が生じたときに脚部３ｂ，４ｂが必ず、対向部３０の表面（ストッパ面）３０ａに当接するわけではない。
【０１０２】
図４に示す実施形態においても可動部２は、各支持部３，４，１４，１５の内側に設けられる内側可動部２ａと、前記内側可動部２ａと一体となって、各支持部３，４，１４、１５の外側に設けられる外側可動部２ｂとで構成される。外側可動部２ｂは枠体状で形成されている。これにより、可動部２の剛性を高めることができ、また検知部の可動電極の面積を広げることができ、検出精度及び信頼性に優れた物理量センサ１を製造できる。
【０１０３】
また、図４に示す実施形態では、中央アンカ部５と、左側アンカ部６と、右側アンカ部７とが設けられている。そして、各アンカ部５〜７の中心が左右方向（Ｙ）に延びる横中心線Ｏｘ上に配置されている。このため各支点連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１７ａ，１７ｂが横中心線Ｏｘから前後方向に大きく離れていない。これにより、例えば、各アンカ部５〜７を固定支持する固定部１０に熱による歪みや外力による歪みが生じたときでも、各支点連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１７ａ，１７ｂが上下に大きく動くのを抑えることが出来る。そのため、可動部２が加速度等が作用していない中立姿勢から上下方向にずれるのを抑制でき、オフセットノイズ（前記中立姿勢からのずれに基づく出力）を低減することが出来る。
【０１０４】
また図４に示す実施形態では、左側アンカ部６と右側アンカ部７のみならず中央アンカ部５を設け、第１支持部３を左側アンカ部６及び中央アンカ部５の双方に連結し、第４支持部４を右側アンカ部７及び中央アンカ部５の双方に連結している。図４に示す実施形態では、可動部２と各支持部間を連結する第１ばね部と、各アンカ部と各支持部間を連結する第３ばね部との総数が１０本である。このようにアンカ部５〜７を３つ設け、更にばね部の配置及び本数を調整することで、より効果的に検出方向（高さ方向）以外の振動を抑制でき、可動部２の検出方向以外の動作を抑制できる。したがって、図４に示す物理量センサ１では、より効果的に検出精度及び信頼性（破壊耐性）を向上させることができる。
【０１０５】
すなわち図１２に示すようにアンカ部を、左側アンカ部６と右側アンカ部７だけにし、中央アンカ部５を省略することも出来るが、以下の表１に示すように、図１２のように中央アンカ部５を省略した物理量センサでは、図４のように、左側アンカ部６及び右側アンカ部７と、さらに中央アンカ部５を設けた実施形態に比べて、高さ方向（Ｚ）での固有振動数と、左右方向（Ｙ）での固有振動数が接近しやすくなる。したがって図４に示す実施形態のほうが図１２に示す実施形態よりも検出方向以外の振動を効果的に抑制でき、検出方向以外の可動部２の動作を抑制することが出来る。
【０１０６】
【表１】
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【０１０７】
図１３に示す物理量センサ８０は図３に示す物理量センサ７０をより具体化した平面図である。図１３において図３と同じ符号は図３と同じ部分を示している。
【０１０８】
すなわち図１３に示す物理量センサ８０は、高さ方向に対して逆方向に変位する第１可動部７１と第２可動部７２とを備えている。
【０１０９】
図１３に示す物理量センサ８０は、第１支持部４４の後端部４４ａと、左側アンカ部４１よりも後方（Ｘ２）に延びる位置での第２支持部７３の後端部７３ｂとが第５ばね部８１を介して連結されている。
【０１１０】
また図１３に示す物理量センサ８０は、右側アンカ部４２よりも前方（Ｘ１）に延びる位置での第３支持部７６の後端部７６ｂと第４支持部５０の後端部５０ａとが第５ばね部８２を介して連結されている。
【０１１１】
また図１３では、第２支持部７３の左側アンカ部４１よりも前方（Ｘ１）に延びる連結腕７３ａは、第２可動部７２の外周の約半分を囲むように形成されており、また第３支持部７６の右側アンカ部４２よりも後方（Ｘ２）に延びる連結腕７６ａは、第２可動部７２の外周の残り約半分を囲むように形成されている。
【０１１２】
そして図１３に示すように、連結腕７３ａ，７６ａ同士が２箇所でばね部８５，８６を介して連結されている。
【０１１３】
図１３に示す物理量センサ８０は、アンカ部４１，４２が２つで、第１ばね部５２〜５５と第３ばね部４３，７４，７７，４９との総数が８本である。これは図１２と同じ構成である。
【０１１４】
一方、図４に示す物理量センサ１は、アンカ部５〜７が３つで、第１ばね部と第３ばね部との総数が１０本である。
【０１１５】
図１７は、図４の物理量センサ１と図１３の物理量センサ８０との検出モード、縦振動モード、及び回転モードの各固有振動数を調べた結果である。検出モードは高さ方向の振動モードであり、縦振動モードはＸ１−Ｘ２方向の振動モードであり、回転モードとは、物理量センサの中心位置を回転軸としたときの振動モードである。
【０１１６】
図１７に示すように、図４の物理量センサ１では、図１３の物理量センサ８０に比べて縦振動モード及び回転モードの各固有振動数が大きくなり、且つ検出モードの固有振動数との差が大きくなることがわかった。したがって図４に示す物理量センサ１は図１３に示す物理量センサ８０に比べて可動部２が検出方向以外の振動を受けづらく、動作安定性を向上させることができ、検出精度及び信頼性に優れた物理量センサを製造できることがわかった。
【０１１７】
以上によりアンカ部の数は２つより３つ以上とすることが好ましく、また可動部に接続される第１ばね部及びアンカ部に接続される第３ばね部の総数を１０本以上とすることが、検出方向以外の振動をより効果的に抑制できて好適である。
【０１１８】
図１４に示す物理量センサ９０は、図４に示す物理量センサ１の好ましい変形例である。図１４において図４と同じ符号は図４と同じ部分を示している。
【０１１９】
図１４に示す物理量センサ９０には、各支持部３，４，１４，１５の内側可動部２ａに接続される第１ばね部９１〜９４のほかに、外側可動部２ｂに接続される第２ばね部９５〜９８が設けられ、各支持部２，４，１４，１５の両側に設けられた第１ばね部と第２ばね部とはＹ１−Ｙ２方向にて対向配置されている。
【０１２０】
図１４に示す実施形態は図２でも説明したように、検出方向以外の振動をより効果的に抑制でき、特にＹ１−Ｙ２方向の横振動をより効果的に抑制できる。
【０１２１】
図１４に示す実施形態では、アンカ部の数が３つで、各支持部と接続される第１ばね部及び第２ばね部と、各アンカ部に接続される第３ばね部との総数が１４本である。
【０１２２】
図１５に示す物理量センサには図１４と異なって第２ばね部９５〜９８が設けられていないが、左側アンカ部６及び右側アンカ部７と各支持部３，４，１４，１５間を連結する第３ばね部の数を増やしている。
【０１２３】
図１５に示す実施形態では、図４や図１４異なって第３ばね部１１１〜１１８は全部で８本であり、左側アンカ部６と第２支持部１４とがＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて並設された２本の第３ばね部１１２，１１３により連結されている。また右側アンカ部７と第３支持部１５とがＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて並設された２本の第３ばね部１１６，１１７により連結されている。
【０１２４】
図１５において、左側アンカ部６と第１支持部３との間、及び右側アンカ部７と第４支持部４との間に、Ｙ１−Ｙ２方向に間隔を空けて並設された複数の第３ばね部１１２，１１３を介在させることも出来る。
【０１２５】
ただし、図１５に示すようにクランク状で形成された第２支持部１４と左側アンカ部６との間、及びクランク状で形成された第３支持部１５と右側アンカ部７との間に複数の第３ばね部を設けることが、ばね部の配置のバランスがよくなり、可動部２を適切に高さ方向へ平行移動させやすい。また、検出方向以外の振動の発生を効果的に抑制することが出来る。
【０１２６】
図１５に示す実施形態では、アンカ部の数が３つで、各支持部と接続される第１ばね部９１〜９４と、各アンカ部５〜７に接続される第３ばね部１１１〜１１８との総数が１２本である。
【０１２７】
図１６に示す物理量センサ９９は、図１５の構成に図１４の構成を組み合わせたものであり、すなわち図１５の各支持部の先端部と外側可動部２ｂとの間に第２ばね部９５〜９８を設けている。
【０１２８】
図１６に示す実施形態では、アンカ部の数が３つで、各支持部と接続される第１ばね部９１〜９４及び第２ばね部９５〜９８と、各アンカ部５〜７に接続される第３ばね部１１１〜１１８との総数が１６本である。
【０１２９】
図１５のように、アンカ部５〜７に接続される第３ばね部１１１〜１１８の数を増やし、さらに加えて図１６のように、外側可動部２ｂと各支持部間を連結する第２ばね部９５〜９８を設けることで、より効果的に、検出方向以外の振動を抑制でき、可動部２の運動安定性を向上させることができ、検出精度及び信頼性（破壊耐性）に優れた物理量センサを製造できる。
【０１３０】
上記の実施形態ではいずれも外側可動部が枠体状であったが、枠体状でなく、一部で分断され、外部可動部が複数存在する形態であってもよい。ただし外側可動部を枠体状で形成することで可動部の剛性をより効果的に高めることができ、また検知部としての可動電極の面積を大きくすることができる。
【０１３１】
なお、本実施形態では、可動部２と、対向部３０に設けられた固定電極との間の静電容量変化により、加速度等の物理量を検出することが可能であるが、検知部の構成は静電容量式に限定するものではない。ただし静電容量式としたことで簡単で且つ高精度な検知部の構成を実現できる。
【０１３２】
本実施形態は加速度センサのみならず角速度センサ、衝撃センサ等、物理量センサ全般に適用可能である。
【符号の説明】
【０１３３】
１、４０、６０、７０、８０、９０、９９  物理量センサ
２、５１  可動部
２ａ、５１ａ、７１ａ  内側可動部
２ｂ、５１ｂ、７１ｂ  外側可動部
３，４、４４、４６、４８、５０、７３、７６  支持部
３ａ，４ａ  第１連結腕
３ｂ，４ｂ  脚部
５  中央アンカ部
６、４１  左側アンカ部
７、４２  右側アンカ部
１０  固定部
１１ａ，１１ｂ，１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ  連結部
１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１７ａ，１７ｂ  支点連結部
１４、１５  支持部
２０ａ、５２〜５５、９１〜９４  第１のばね部
２０ｂ〜２０ｅ、４３、４５、４７、４９、７４、７７、１１１〜１１８  第３ばね部
３０  対向部
３０ａ  対向部の表面（ストッパ面）
３１，３２  脚部の先端部
３５  突起部
６１〜６４、９５〜９８  第２ばね部
７１  第１可動部
７２  第２可動部
【図１】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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