(57)【要約】【課題】クアドラチャによる物理量の検出特性の低下を低減することのできる物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】物理量センサーは、可動体と、可動体と対向して配置された検出電極と、を含む。可動体の振動は、Ｚ軸方向の振動とＸ軸方向の振動とが合成された駆動振動モードを有し、駆動振動モードでは、可動体が基準位置に対してＸ軸方向マイナス側に位置しかつＺ軸方向プラス側に位置する第１状態と、可動体が基準位置に対してＸ軸方向プラス側に位置しかつＺ軸方向マイナス側に位置する第２状態と、が繰り返される。検出電極の主面は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ複数の面を有し、複数の面のうちＸ軸方向に隣り合う面のプラス側にある面は、Ｘ軸方向に隣り合う面のマイナス側にある面よりも、可動体との離間距離が大きい。【選択図】図５
2019132688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動体と、
前記可動体と対向して配置されている検出電極と、
を含み、
前記可動体と前記検出電極とが並ぶ方向を第１方向とし、
前記第１方向に直交する方向を第２方向としたとき、
前記可動体の振動は、前記第１方向の振動と前記第２方向の振動とが合成された駆動振動モードを有し、
前記駆動振動モードでは、
前記可動体が基準位置に対して前記第２方向の一方側に位置しかつ前記第１方向の前記検出電極の側とは反対側に位置する第１状態と、
前記可動体が前記基準位置に対して前記第２方向の他方側に位置しかつ前記第１方向の前記検出電極側に位置する第２状態と、
が繰り返され、
前記検出電極の前記可動体と対向している側の主面は、前記第２方向に沿って並ぶ複数の面を有し、
前記複数の面のうち、前記第２方向に隣り合う面の前記他方側にある面は、前記第２方向に隣り合う面の前記一方側にある面よりも、前記可動体との離間距離が大き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、
前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向とし、前記第３方向から見た断面視で、
前記複数の面のうち、前記第２方向の最も前記一方側にある面の前記第２方向の前記他方側に位置する端と、前記第２方向の最も前記他方側にある面の前記第２方向の前記他方側に位置する端と、を結ぶ仮想線は、前記駆動振動モードでの前記可動体の振動方向と平行であることを特徴とする物理量センサー。
【請求項３】
請求項２において、
前記仮想線の前記第２方向に対する傾きは、０．１°以上３．０°以下であることを特徴とする物理量センサー。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項において、
前記面の数は、３以上１０以下であることを特徴とする物理量センサー。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項において、
前記第２方向に隣り合う２つの前記面の前記第１方向へのずれ量をＤとしたとき、
１０ｎｍ≦Ｄ≦１００ｎｍ
の関係を満足することを特徴とする物理量センサー。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項において、
前記可動体と対向している基板を含み、
前記検出電極は、前記基板に設けられ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６において、
前記基板は、ガラス基板であることを特徴とする物理量センサー。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項において、
前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向としたとき、
前記第３方向に沿う検出軸まわりの角速度を検出できることを特徴とする物理量センサー。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
回路素子と、
を含むことを特徴とする物理量センサーデバイス。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の物理量センサーである第１物理量センサーと、
前記第１物理量センサーとは異なる物理量を検出する第２物理量センサーと、
を含むことを特徴とする複合センサーデバイス。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記第１物理量センサーは、角速度を検出できるセンサーであり、
前記第２物理量センサーは、加速度を検出できるセンサーであることを特徴とする複合センサーデバイス。
【請求項１２】
請求項１ないし８のいず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の駆動を制御する制御回路と、
を含むことを特徴とする慣性計測装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の慣性計測装置と、
測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信する受信部と、
受信した前記衛星信号に基づいて、前記受信部の位置情報を取得する取得部と、
前記慣性計測装置から出力された慣性データに基づいて、移動体の姿勢を演算する演算部と、
算出された前記姿勢に基づいて前記位置情報を補正することにより、前記移動体の位置を算出する算出部と、
を含むことを特徴とする移動体測位装置。
【請求項１４】
請求項１ないし８のいず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が収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、
を含むことを特徴とする携帯型電子機器。
【請求項１５】
請求項１４において、
衛星測位システムを含み、
ユーザーの移動距離や移動軌跡を計測することを特徴とする携帯型電子機器。
【請求項１６】
請求項１ないし８のいず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１７】
請求項１ないし８のいず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。
【請求項１８】
請求項１７において、
エンジンシステム、ブレーキシステム、及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を含み、
前記制御部は、前記検出信号に基づいて、前記システムを制御する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、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されている角速度センサーは、可動駆動電極と、可動駆動電極を振動させる固定駆動電極と、振動量増幅部を介して可動駆動電極に接続された可動検出電極と、可動検出電極と対向配置された固定検出電極と、を有する。このような構成の角速度センサーでは、可動駆動電極と固定駆動電極との間に静電引力を発生させることにより可動駆動電極と共に可動検出電極をＹ軸方向に振動させ（この振動モードを「駆動振動モード」と言う）、この状態でＸ軸まわりの角速度が加わると、コリオリの力によって可動検出電極がＺ軸方向に振動し（この振動モードを「検出振動モード」と言う）、それに伴って変化する可動検出電極と固定検出電極との間の静電容量に基づいてＸ軸まわりの角速度を検出することができる。
【０００３】
このような角速度センサーは、例えば、特許文献２に記載れているシリコンの深溝エッチング技術（ボッシュ・プロセス）を用いて形成することができる。シリコンの深溝エッチング技術とは、ＳＦ６（エッチング用ガス）とＣ４Ｆ８（側壁保護膜形成用ガス）の２系統のガスを交互に切り替えて、エッチング工程と側壁保護膜形成工程とを交互に繰り返すことにより、シリコンに深溝（貫通孔）を形成する技術である。このような深溝エッチング技術によれば、溝側面の垂直性に優れ、高いアスペクト比の溝を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７５０７９号公報
【特許文献２】特表平７−５０３８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載の深溝エッチング技術を用いた場合、例えば、被エッチングウェーハのチャンバー内の位置等によっては、被エッチングウェーハのエッチング面の法線方向に対して傾斜した斜め方向に貫通孔が形成されてしまう場合がある。このように、貫通孔が斜めに形成されてしまうと、振動量増幅部の断面形状が矩形からずれてしまい（例えば平行四辺形となってしまい）、駆動振動モードにおいて可動検出電極がＹ軸方向のみならずＺ軸方向にも振動してしまい、角速度の検出特性が低下する。なお、駆動振動モード時の可動検出電極のＺ軸方向への振動（不要な振動）は、「クアドラチャ」とも呼ばれており、このクアドラチャに起因したノイズ信号は、「クアドラチャ信号」とも呼ばれている。
【０００６】
本発明の目的は、クアドラチャによる物理量の検出特性の低下を低減することのできる物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、以下の発明として実現することが可能である。
【０００８】
本発明の物理量センサーは、可動体と、
前記可動体と対向して配置されている検出電極と、
を含み、
前記可動体と前記検出電極とが並ぶ方向を第１方向とし、
前記第１方向に直交する方向を第２方向としたとき、
前記可動体の振動は、前記第１方向の振動と前記第２方向の振動とが合成された駆動振動モードを有し、
前記駆動振動モードでは、
前記可動体が基準位置に対して前記第２方向の一方側に位置しかつ前記第１方向の前記検出電極の側とは反対側に位置する第１状態と、
前記可動体が前記基準位置に対して前記第２方向の他方側に位置しかつ前記第１方向の前記検出電極側に位置する第２状態と、
が繰り返され、
前記検出電極の前記可動体と対向している側の主面は、前記第２方向に沿って並ぶ複数の面を有し、
前記複数の面のうち、前記第２方向に隣り合う面の前記他方側にある面は、前記第２方向に隣り合う面の前記一方側にある面よりも、前記可動体との離間距離が大きいことを特徴とする。
これにより、第１状態のときの可動体と検出電極との離間距離と第２状態のときの可動体と検出電極との離間距離との差を小さくすることができる。そのため、クアドラチャ信号を低減することができ、クアドラチャによる物理量の検出特性の低下を低減することのできる物理量センサーとなる。
【０００９】
本発明の物理量センサーでは、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向とし、前記第３方向から見た断面視で、
前記複数の面のうち、前記第２方向の最も前記一方側にある面の前記第２方向の前記他方側に位置する端と、前記第２方向の最も前記他方側にある面の前記第２方向の前記他方側に位置する端と、を結ぶ仮想線は、前記駆動振動モードでの前記可動体の振動方向と平行であることが好ましい。
これにより、第１状態のときの可動体と検出電極との離間距離と第２状態のときの可動体と検出電極との離間距離との差をより小さくすることができる。
【００１０】
本発明の物理量センサーでは、前記仮想線の前記第２方向に対する傾きは、０．１°以上３．０°以下であることが好ましい。
これにより、第１状態のときの可動体と検出電極との離間距離と第２状態のときの可動体と検出電極との離間距離との差をより小さくすることができる。
【００１１】
本発明の物理量センサーでは、前記面の数は、３以上１０以下であることが好ましい。
これにより、クアドラチャ信号を十分に低減することができると共に、検出電極の形成の煩雑化を十分に低減することができる。
【００１２】
本発明の物理量センサーでは、前記第２方向に隣り合う２つの前記面の前記第１方向へのずれ量をＤとしたとき、
１０ｎｍ≦Ｄ≦１００ｎｍ
の関係を満足することが好ましい。
これにより、主面が有する面の数を十分に多くすることができると共に、検出電極を精度よく形成することができる。
【００１３】
本発明の物理量センサーでは、前記可動体と対向している基板を含み、
前記検出電極は、前記基板に設けられていることが好ましい。
これにより、簡単な構成で、検出電極を可動体と対向配置することができる。
【００１４】
本発明の物理量センサーでは、前記基板は、ガラス基板であることが好ましい。
これにより、基板のより微細な加工が可能となり、検出電極を精度よく形成することができる。
【００１５】
本発明の物理量センサーでは、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向としたとき、
前記第３方向に沿う検出軸まわりの角速度を検出できることが好ましい。
これにより、利便性の高い物理量センサーとなる。
【００１６】
本発明の物理量センサーデバイスは、本発明の物理量センサーと、
回路素子と、
を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い物理量センサーデバイスが得られる。
【００１７】
本発明の複合センサーデバイスは、本発明の物理量センサーである第１物理量センサーと、
前記第１物理量センサーとは異なる物理量を検出する第２物理量センサーと、
を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い複合センサーデバイスが得られる。
【００１８】
本発明の複合センサーデバイスでは、前記第１物理量センサーは、角速度を検出できるセンサーであり、
前記第２物理量センサーは、加速度を検出できるセンサーであることが好ましい。
これにより、利便性の高い複合センサーデバイスとなる。
【００１９】
本発明の慣性計測装置は、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーの駆動を制御する制御回路と、
を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測装置が得られる。
【００２０】
本発明の移動体測位装置は、本発明の慣性計測装置と、
測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信する受信部と、
受信した前記衛星信号に基づいて、前記受信部の位置情報を取得する取得部と、
前記慣性計測装置から出力された慣性データに基づいて、移動体の姿勢を演算する演算部と、
算出された前記姿勢に基づいて前記位置情報を補正することにより、前記移動体の位置を算出する算出部と、
を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の慣性計測装置の効果を享受でき、信頼性の高い移動体測位装置が得られる。
【００２１】
本発明の携帯型電子機器は、本発明の物理量センサーと、
前記物理量センサーが収容されているケースと、
前記ケースに収容され、前記物理量センサーからの出力データを処理する処理部と、
前記ケースに収容されている表示部と、
前記ケースの開口部を塞いでいる透光性カバーと、
を含むことを特徴とする。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い携帯型電子機器が得られる。
【００２２】
本発明の携帯型電子機器では、衛星測位システムを含み、
ユーザーの移動距離や移動軌跡を計測することが好ましい。
これにより、携帯型電子機器の利便性が向上する。
【００２３】
本発明の電子機器は、本発明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。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。
【００２４】
本発明の移動体は、本発明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。
これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。
【００２５】
本発明の移動体では、エンジンシステム、ブレーキシステム、及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を含み、
前記制御部は、前記検出信号に基づいて、前記システムを制御することが好ましい。
これにより、システムを精度よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の物理量センサーが有するセンサー素子を示す平面図である。
【図４】図１の物理量センサーに印加する電圧を示す図である。
【図５】図３中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】従来構成を示し、図５に対応する断面図である。
【図７】図５中の領域Ｃを示す断面図である。
【図８】図５中の領域Ｃを示す断面図である。
【図９】図５中の領域Ｃを示す断面図である。
【図１０】図５中の領域Ｃを示す断面図である。
【図１１】図７に示す固定検出電極の変形例を示す断面図である。
【図１２】図７に示す固定検出電極の変形例を示す断面図である。
【図１３】図７に示す固定検出電極の変形例を示す断面図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る物理量センサーデバイスを示す断面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る複合センサーデバイスを示す平面図である。
【図１６】図１５に示す複合センサーデバイスの断面図である。
【図１７】本発明の第４実施形態に係る慣性計測装置を示す分解斜視図である。
【図１８】図１７に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。
【図１９】本発明の第５実施形態に係る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２０】図１９に示す移動体測位装置の作用を示す図である。
【図２１】本発明の第６実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図２２】本発明の第７実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図２３】本発明の第８実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図２４】本発明の第９実施形態に係る携帯型電子機器を示す平面図である。
【図２５】図２４に示す携帯型電子機器の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２６】本発明の第１０実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯側電子機器、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。
【００２８】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る物理量センサーについて説明する。
【００２９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る物理量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、図１の物理量センサーが有するセンサー素子を示す平面図である。図４は、図１の物理量センサーに印加する電圧を示す図である。図５は、図３中のＢ−Ｂ線断面図である。図６は、従来構成を示し、図５に対応する断面図である。図７ないし図１０は、それぞれ、図５中の領域Ｃを示す断面図である。図１１ないし図１３は、それぞれ、図７に示す固定検出電極の変形例を示す断面図である。
【００３０】
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軸が図示されている。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向（第２方向）」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向（第３方向）」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向（第１方向）」とも言う。また、各軸の矢印先端側を「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。
【００３１】
なお、本願明細書において、「直交」とは、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°（８５°〜９５°））で交わっている場合も含むものである。具体的には、Ｘ軸がＹＺ平面の法線方向に対して±５°程度傾いている場合、Ｙ軸がＸＺ平面の法線方向に対して±５°程度傾いている場合、Ｚ軸がＸＹ平面の法線方向に対して±５°程度傾いている場合、についても「直交」に含まれる。
【００３２】
図１に示す物理量センサー１は、Ｙ軸まわりの角速度ωｙを検出することのできる角速度センサーである。物理量センサー１は、基板２と、蓋体３と、センサー素子４と、を有している。
【００３３】
図１に示すように、基板２は、矩形の平面視形状を有している。また、基板２は、上面に開放する凹部２１を有している。凹部２１は、センサー素子４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は、凹部２１の底面から突出する複数のマウント２２１、２２２、２２４を有している。そして、これらマウント２２１、２２２、２２４の上面にセンサー素子４が接合されている。これにより、基板２との接触が防止された状態で、センサー素子４を支持することができる。
【００３４】
また、凹部２１の底面には固定検出電極７１、７２（検出電極）が配置されている。また、基板２は、上面に開放する溝部を有し、配線７３、７４、７５、７６、７７、７８が配置されている。また、配線７３、７４、７５、７６、７７、７８の一端部は、それぞれ、蓋体３の外側に露出し、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。
【００３５】
このような基板２としては、例えば、アルカリ金属イオン（ナトリウムイオン）を含むガラス材料、具体的にはテンパックスガラス（登録商標）、パイレックスガラス（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の構成材料としては、特に限定されず、シリコン基板、セラミックス基板等を用いてもよい。
【００３６】
図１に示すように、蓋体３は、矩形の平面視形状を有している。また、図２に示すように、蓋体３は、下面に開放する凹部３１を有している。蓋体３は、凹部３１内にセンサー素子４を収納するようにして、基板２の上面に接合されている。そして、蓋体３および基板２によって、その内側に、センサー素子４を収納する収納空間Ｓが形成されている。なお、収納空間Ｓは、減圧状態、特に真空状態であることが好ましい。これにより、粘性抵抗が減り、センサー素子４を効率的に振動させることができる。
【００３７】
このような蓋体３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、蓋体３としては、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と蓋体３との接合方法としては、特に限定されず、基板２や蓋体３の材料によって適宜選択すればよいが、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の上面および蓋体３の下面に成膜した金属膜同士を接合する拡散接合等が挙げられる。本実施形態では、ガラスフリット３９（低融点ガラス）を介して基板２と蓋体３とが接合されている。
【００３８】
センサー素子４は、収納空間Ｓに配置されており、各マウント２２１、２２２、２２４の上面に接合されている。センサー素子４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ドライエッチング法（特に「ボッシュ・プロセス」）によってパターニングすることで形成することができる。
【００３９】
以下、センサー素子４の構成を図３に基づいて説明する。なお、以下では、Ｚ軸方向からの平面視で、センサー素子４の中心Ｏと交わり、Ｙ軸方向に延びる直線を「仮想直線α」とも言う。
【００４０】
図３に示すように、センサー素子４の形状は、仮想直線αに対して対称である。このようなセンサー素子４は、仮想直線αの両側に配置された２つの駆動部４１Ａ、４１Ｂを有している。駆動部４１Ａは、櫛歯状の可動駆動電極４１１Ａと、櫛歯状をなし可動駆動電極４１１Ａと噛み合って配置された固定駆動電極４１２Ａと、を有している。同様に、駆動部４１Ｂは、櫛歯状の可動駆動電極４１１Ｂと、櫛歯状をなし可動駆動電極４１１Ｂと噛み合って配置された固定駆動電極４１２Ｂと、を有している。
【００４１】
また、固定駆動電極４１２Ａ、４１２Ｂは、それぞれ、マウント２２１の上面に接合され、基板２に固定されている。固定駆動電極４１２Ａ、４１２Ｂは、それぞれ、配線７４と電気的に接続されている。
【００４２】
また、センサー素子４は、駆動部４１Ａの周囲に配置された４つの固定部４２Ａと、駆動部４１Ｂの周囲に配置された４つの固定部４２Ｂと、を有している。そして、各固定部４２Ａ、４２Ｂは、マウント２２２の上面に接合され、基板２に固定されている。また、センサー素子４は、各固定部４２Ａと可動駆動電極４１１Ａとを連結する４つの駆動ばね４３Ａと、各固定部４２Ｂと可動駆動電極４１１Ｂとを連結する４つの駆動ばね４３Ｂと、を有している。
【００４３】
また、センサー素子４は、駆動部４１Ａと仮想直線αとの間に位置する検出部４４Ａと、駆動部４１Ｂと仮想直線αとの間に位置する検出部４４Ｂと、を有している。検出部４４Ａは、板状の可動検出電極４４１Ａで構成されている。同様に、検出部４４Ｂは、板状の可動検出電極４４１Ｂで構成されている。また、凹部２１の底面には、可動検出電極４４１Ａと対向し、配線７５と電気的に接続された固定検出電極７１と、可動検出電極４４１Ｂと対向し、配線７６と電気的に接続された固定検出電極７２と、が配置されている。そして、物理量センサー１の駆動時には、可動検出電極４４１Ａと固定検出電極７１との間に静電容量Ｃａが形成され、可動検出電極４４１Ｂと固定検出電極７２との間に静電容量Ｃｂが形成される。
【００４４】
また、センサー素子４は、その中央部（検出部４４Ａ、４４Ｂの間）に位置するフレーム４８を有している。フレーム４８は、「Ｈ」形状をなし、Ｙ軸方向プラス側に位置する欠損部４８１と、Ｙ軸方向マイナス側に位置する欠損部４８２と、を有している。そして、欠損部４８１の内外に亘って固定部４５１が配置されており、欠損部４８２の内外に亘って固定部４５２が配置されている。これにより、固定部４５１、４５２をＹ軸方向に長く形成することができ、その分、基板２との接合面積が増え、基板２とセンサー素子４との接合強度が増す。また、固定部４５１、４５２は、それぞれ、配線７３と電気的に接続されている。
【００４５】
また、センサー素子４は、可動検出電極４４１Ａと固定部４２Ａ、４５１、４５２とを連結する４つの検出ばね４６Ａと、可動検出電極４４１Ｂと固定部４２Ｂ、４５１、４５２とを連結する４つの検出ばね４６Ｂと、を有している。また、センサー素子４は、可動駆動電極４１１Ａと可動検出電極４４１Ａとの間に位置し、これらを接続する梁４７Ａと、可動駆動電極４１１Ｂと可動検出電極４４１Ｂとの間に位置し、これらを接続する梁４７Ｂと、を有している。なお、以下では、可動駆動電極４１１Ａ、可動検出電極４４１Ａおよび梁４７Ａの集合体を「可動体４Ａ」とも言い、可動駆動電極４１１Ｂ、可動検出電極４４１Ｂおよび梁４７Ｂの集合体を「可動体４Ｂ」とも言う。
【００４６】
また、センサー素子４は、その中央部（検出部４４Ａ、４４Ｂの間）に位置するフレーム４８を有している。また、センサー素子４は、固定部４５１とフレーム４８との間に位置し、これらを接続するフレームばね４８８と、固定部４５２とフレーム４８との間に位置し、これらを接続するフレームばね４８９と、を有している。
【００４７】
また、センサー素子４は、フレーム４８と可動検出電極４４１Ａとを接続する接続ばね４０Ａと、フレーム４８と可動検出電極４４１Ｂとを接続する接続ばね４０Ｂと、を有している。接続ばね４０Ａは、検出ばね４６Ａと共に可動検出電極４４１Ａを支持し、接続ばね４０Ｂは、検出ばね４６Ｂと共に可動検出電極４４１Ｂを支持している。これにより、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂをより安定した姿勢で支持することができ、可動検出電極４４１Ａ、４４１Ｂの不要振動を低減することができる。
【００４８】
例えば、配線７３を介して図４に示す電圧Ｖ１を可動体４Ａ、４Ｂに印加し、配線７４を介して図４に示す電圧Ｖ２を固定駆動電極４１２Ａ、４１２Ｂに印加すると、これらの間に作用する静電引力によって、可動体４Ａと可動体４ＢとがＸ軸方向に接近・離間を繰り返すようにして逆相で振動する（駆動振動モード）。そして、可動体４Ａと可動体４ＢとがＸ軸方向に逆相で振動している状態で、センサー素子４に角速度ωｙが加わると、コリオリの力により、可動検出電極４４１Ａ、４４１ＢがＺ軸方向に逆相で振動し、この振動に伴って静電容量Ｃａ、Ｃｂがそれぞれ変化する（検出振動モード）。そのため、静電容量Ｃａ、Ｃｂの変化に基づいて、角速度ωｙを求めることができる。
【００４９】
検出振動モードでは、静電容量Ｃａが大きくなると静電容量Ｃｂが小さくなり、反対に、静電容量Ｃａが小さくなると静電容量Ｃｂが大きくなる。そのため、配線７５から得られる検出信号（静電容量Ｃａの大きさに応じた信号）と、配線７６から得られる検出信号（静電容量Ｃｂの大きさに応じた信号）とを差動演算（減算処理：Ｃａ−Ｃｂ）することで、ノイズをキャンセルすることができ、より精度よく角速度ωｙを検出することができる。
【００５０】
なお、駆動振動モードを励振することができれば、電圧Ｖ１、Ｖ２としては、特に限定されない。また、本実施形態の物理量センサー１では、静電引力によって駆動振動モードを励振させる静電駆動方式となっているが、駆動振動モードを励振させる方式は、特に限定されず、例えば、圧電駆動方式、磁場のローレンツ力を利用した電磁駆動方式等を適用することもできる。
【００５１】
また、センサー素子４は、駆動振動モードでの可動体４Ａ、４Ｂの振動状態を検出するためのモニター部４９Ａ、４９Ｂを有している。モニター部４９Ａは、可動検出電極４４１Ａに配置された櫛歯状の可動モニター電極４９１Ａと、櫛歯状をなし可動モニター電極４９１Ａと噛み合って配置された固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａと、を有している。同様に、モニター部４９Ｂは、可動検出電極４４１Ｂに配置された櫛歯状の可動モニター電極４９１Ｂと、櫛歯状をなし可動モニター電極４９１Ｂと噛み合って配置された固定モニター電極４９２Ｂ、４９３Ｂと、を有している。また、固定モニター電極４９２Ａ、４９３Ａ、４９２Ｂ、４９３Ｂは、それぞれ、凹部２１の外側まで引き出されて基板２の上面に接合され、基板２に固定されている。
【００５２】
固定モニター電極４９２Ａ、４９２Ｂは、配線７７と電気的に接続され、固定モニター電極４９３Ａ、４９３Ｂは、配線７８と電気的に接続されている。そして、物理量センサー１の駆動時には、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９２Ａとの間および可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９２Ｂとの間に静電容量Ｃｃが形成され、可動モニター電極４９１Ａと固定モニター電極４９３Ａとの間および可動モニター電極４９１Ｂと固定モニター電極４９３Ｂとの間に静電容量Ｃｄが形成される。駆動振動モードにおいて可動体４Ａ、４ＢがＸ軸方向に振動すると、それに伴って静電容量Ｃｃ、Ｃｄがそれぞれ変化する。そのため、静電容量Ｃｃ、Ｃｄの変化に基づいて検出信号が出力され、出力された検出信号に基づいて可動体４Ａ、４Ｂの振動状態を検出することができる。
【００５３】
なお、モニター部４９Ａ、４９Ｂからの出力によって検出された可動体４Ａ、４Ｂの振動状態（振幅）は、可動体４Ａ、４Ｂに電圧Ｖ２を印加する駆動回路にフィードバックされる。前記駆動回路は、可動体４Ａ、４Ｂの振幅が目標値となるように、電圧Ｖ２の周波数やＤｕｔｙ比を変更する。これにより、可動体４Ａ、４Ｂを効率的に振動させることができ、角速度ωｙの検出精度が向上する。
【００５４】
以上、センサー素子４について説明した。前述したように、センサー素子４は、シリコン基板をボッシュ・プロセスによって加工（パターニング）することにより形成することができる。しかしながら、ボッシュ・プロセスを用いた場合、例えば、チャンバー内の位置やマスク形状等によっては垂直方向に対して傾斜した斜め方向に貫通孔が掘られてしまう。貫通孔が傾斜すると、各部の断面形状が矩形から崩れ、本実施形態では、図５に示すように、各検出ばね４６Ａ、４６Ｂが平行四辺形となっている。
【００５５】
各検出ばね４６Ａ、４６Ｂの断面形状が矩形から崩れると、図５中の矢印で示すように、駆動振動モードにおいて、可動体４Ａ、４ＢがＸ軸方向のみならず、Ｚ軸方向にも振動し（クアドラチャが発生し）、Ｘ軸およびＺ軸に対して傾斜した斜め方向に振動する（以下、単に「斜め振動」とも言う）。したがって、駆動振動モードでは、可動体４Ａが基準位置Ｑ０（電圧Ｖ１、Ｖ２が印加されていない自然状態）に対してＸ軸方向マイナス側に位置しかつＺ軸方向プラス側に位置すると共に、可動体４Ｂが基準位置Ｑ０に対してＸ軸方向プラス側に位置しかつＺ軸方向マイナス側に位置する第１状態Ｑ１と、可動体４Ａが基準位置Ｑ０に対してＸ軸方向プラス側に位置しかつＺ軸方向マイナス側に位置すると共に、可動体４Ｂが基準位置Ｑ０に対してＸ軸方向マイナス側に位置しかつＺ軸方向プラス側に位置する第２状態Ｑ２と、が繰り返される。
【００５６】
ここで、図６に示すように、固定検出電極７１、７２が従来のように可動体４Ａ、４Ｂと平行に配置されていると、駆動振動モードにおいて可動体４Ａ、４Ｂが斜め振動することにより静電容量Ｃａ、Ｃｂが変化し、これに伴ってノイズ信号（クアドラチャ信号）が出力される。したがって、検出信号にクアドラチャ信号が混入してしまい、角速度ωｙの検出精度が低下する。そこで、本実施形態では、上述したクアドラチャに起因したクアドラチャ信号を低減すべく、固定検出電極７１、７２の構成を工夫している。
【００５７】
なお、従来では、ボッシュ・プロセスによってセンサー素子４を形成した後、各駆動ばね４３Ａ、４３Ｂ、各検出ばね４６Ａ、４６Ｂおよび各接続ばね４０Ａ、４０Ｂをレーザー加工して、これら各ばね４３Ａ、４３Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ、４０Ａ、４０Ｂの断面形状を補正することによりセンサー素子４のクアドラチャ自体を低減することが行われているが、このような方法では、高精度な加工技術が必要であるし、レーザー加工を行う分、製造工程が煩雑となる。また、各ばね４３Ａ、４３Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ、４０Ａ、４０Ｂを加工することにより、これらのばね定数が変化し、それに伴って可動体４Ａ、４Ｂの駆動周波数（共振周波数）が変化してしまうという問題もある。これに対して、本実施形態では、従来のようにセンサー素子４を加工してクアドラチャ自体を低減するのではなく、クアドラチャ自体はそのままにしておき、固定検出電極７１、７２の構成を工夫することでクアドラチャ信号を低減している。そのため、従来よりも簡単な方法で、角速度ωｙの検出精度の低下を抑制することができる。
【００５８】
以下、固定検出電極７１、７２について具体的に説明するが、固定検出電極７１、７２は、互いに同様の構成であるため、以下では、固定検出電極７１について代表して説明し、固定検出電極７２については、その説明を省略する。
【００５９】
図７に示すように、固定検出電極７１の主面７１１は、Ｘ軸方向に並ぶ複数の面７１２を有しており、これら複数の面７１２が階段状に配置されている。また、複数の面７１２は、それぞれ、ＸＹ平面と平行な面で構成されている。そして、Ｘ軸方向マイナス側にある面７１２ほど、可動検出電極４４１Ａとの離間距離Ｇが小さくなっている。本実施形態では、主面７１１がＸ軸方向に並ぶ４つの面７１２ａ、７１２ｂ、７１２ｃ、７１２ｄを有し、Ｘ軸方向マイナス側から面７１２ａ、面７１２ｂ、面７１２ｃ、面７１２ｄの順に並んでいる。そして、可動検出電極４４１Ａが基準位置Ｑ０のときの、面７１２ａと可動検出電極４４１Ａとの離間距離をＧａとし、面７１２ｂと可動検出電極４４１Ａとの離間距離をＧｂとし、面７１２ｃと可動検出電極４４１Ａとの離間距離をＧｃとし、面７１２ｄと可動検出電極４４１Ａとの離間距離をＧｄとしたとき、Ｇａ＜Ｇｂ＜Ｇｃ＜Ｇｄの関係を満足している。ただし、概ね、Ｇａ≦Ｇｂ≦Ｇｃ≦Ｇｄ（ただし、Ｇａ＝Ｇｂ＝Ｇｃ＝Ｇｄの場合を除く）の関係を満足していればよい。
【００６０】
Ｇａ＜Ｇｂ＜Ｇｃ＜Ｇｄの関係を満足することで、図８および図９に示すように、可動検出電極４４１Ａが第１状態Ｑ１のときの可動検出電極４４１Ａと固定検出電極７１との離間距離Ｇ１と、可動検出電極４４１Ａが第２状態Ｑ２のときの可動検出電極４４１Ａと固定検出電極７１との離間距離Ｇ２と、の差ΔＧが小さくなる（好ましくは０となる）ため、駆動検出振動モード中の静電容量Ｃａの変化が低減され、それに伴って、クアドラチャ信号を低減することができる。なお、例えば、離間距離Ｇ１は、可動検出電極４４１Ａが第１状態Ｑ１のときの離間距離Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄの平均値を意味し、離間距離Ｇ２は、可動検出電極４４１Ａが第２状態Ｑ２のときの離間距離Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄの平均値を意味する。
【００６１】
また、離間距離Ｇ１、Ｇ２の差ΔＧとしては、特に限定されないが、例えば、図６に示すような固定検出電極７１の主面７１１が平坦面である構成において、第１状態Ｑ１のときの可動検出電極４４１Ａと固定検出電極７１との離間距離Ｇ１’と、第２状態Ｑ２のときの可動検出電極４４１Ａと固定検出電極７１との離間距離Ｇ２’と、の差をΔＧ’としたとき、ΔＧ’よりも小さいことが好ましい。すなわち、ΔＧ＜ΔＧ’であることが好ましい。これにより、図６に示すような従来の構成に対して、より確実に、クアドラチャ信号を低減することができる。なお、ΔＧ＜０．５ΔＧ’であることがより好ましく、ΔＧ＜０．１ΔＧ’であることがさらに好ましい。これにより、上述した効果をより顕著に発揮することができる。
【００６２】
ここで、主面７１１が有する面７１２の数としては、２つ以上であれば、特に限定されないが、３以上１０以下であることが好ましい。実験の結果、面７１２の数が多い程、クアドラチャ信号を低減することができることが分かっているが、面７１２を増やせばその分、固定検出電極７１の形成が複雑化する。この観点から、面７１２の数を３以上１０以下とすることで、クアドラチャ信号を十分に低減することができると共に、固定検出電極７１の形成の煩雑化を十分に抑制することができる。なお、面７１２の数としては、３以上８以下であることがより好ましく、３以上６以下であることがさらに好ましい。これにより、上述した効果をより顕著に発揮することができる。
【００６３】
また、図１０に示すように、Ｙ軸方向からの断面視で、最もＸ軸方向マイナス側に位置する面７１２ａのＸ軸方向プラス側の端７１２ａ’と、最もＸ軸方向プラス側に位置する面７１２ｄのＸ軸方向プラス側の端７１２ｄ’と、を結ぶ仮想線Ｌは、可動検出電極４４１Ａの斜め振動の方向Ｄｍと平行となっている。このように、仮想線Ｌと斜め振動の方向Ｄｍとを平行にすることで、離間距離Ｇ１、Ｇ２の差ΔＧをより小さくすることができるため、より効果的に、クアドラチャ信号を低減することができる。なお、「仮想線Ｌと斜め振動の方向Ｄｍとが平行である」とは、製造上起こり得るずれ等、平行から若干ずれている場合も含む意味であり、例えば、仮想線Ｌと斜め振動の方向Ｄｍとの傾きが２°以内であることを意味する。
【００６４】
特に、本実施形態では、面７１２ａと面７１２ｄの間に位置する２つの面７１２ｂ、７１２ｃについても、それらのＸ軸方向プラス側の端７１２ｂ’、７１２ｃ’が仮想線Ｌ上に位置している。したがって、離間距離Ｇ１、Ｇ２の差ΔＧをさらに小さくすることができるため、さらに効果的に、クアドラチャ信号を低減することができる。本実施形態では、面７１２ａ、面７１２ｂ、面７１２ｃ、面７１２ｄの幅Ｗ（Ｘ軸方向の長さ）が互いにほぼ等しく、さらには、隣り合う面同士（面７１２ａと面７１２ｂ、面７１２ｂと面７１２ｃ、面７１２ｃと面７１２ｄ）のＺ軸方向へのずれ量Ｄも互いにほぼ等しい。そのため、簡単な設計で、端７１２ａ’、７１２ｂ’、７１２ｃ’、７１２ｄ’を仮想線Ｌ上に位置させることができる。
【００６５】
また、仮想線ＬのＸ軸方向に対する傾き（仮想線ＬとＸ軸の成す角θ１）としては、特に限定されないが、例えば、０．１°以上３．０°以下であることが好ましい。一般的に、ボッシュ・プロセスにより生じる斜め振動のＸ軸方向に対する傾き（斜め振動の方向ＤｍとＸ軸の成す角）が０．１°以上３．０°以下であるため、仮想線ＬのＸ軸方向に対する傾きを上記範囲とすることで、仮想線Ｌを斜め振動の方向Ｄｍに対して平行にし易くなる。そのため、離間距離Ｇ１、Ｇ２の差ΔＧをより小さくすることができ、より効果的に、クアドラチャ信号を低減することができる。
【００６６】
なお、本実施形態では、端７１２ａ’と端７１２ｄ’とを結ぶ直線を仮想線Ｌとしているが、これに限定されず、例えば、端７１２ａ’と端７１２ｂ’とを結ぶ直線を仮想線Ｌとしてもよいし、端７１２ｂ’と端７１２ｄ’とを結ぶ直線を仮想線Ｌとしてもよい。すなわち、任意に選択された少なくとも２つの面７１２の端同士を結ぶ線を仮想線Ｌとすることができる。
【００６７】
また、隣り合う面同士のＺ軸方向へのずれ量Ｄとしては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、１０ｎｍ≦Ｄ≦１００ｎｍであることが好ましく、２０ｎｍ≦Ｄ≦９０ｎｍであることがより好ましく、３０ｎｍ≦Ｄ≦７０ｎｍであることがさらに好ましい。ずれ量Ｄの上限を上記のような値とすることで、主面７１１が有する面７１２の数を十分に多くすることができる。また、ずれ量Ｄの下限を上記のような値とすることで、固定検出電極７１を精度よく形成することができる。具体的には、本実施形態では、基板２に形成された凹部２１の底面を階段状に加工し、その上にほぼ均一な厚さの金属膜を成膜することで固定検出電極７１が形成されている。すなわち、凹部２１の底面に形成された段差の高さがずれ量Ｄとほぼ等しい。基板２は、ウェットエッチングにより加工されるが、高さが１０ｎｍ以上であれば、十分に高い加工精度で凹部２１の底面を階段状に加工することが可能となる。したがって、ずれ量Ｄの下限を上記のような値とすることで、固定検出電極７１を精度よく形成することができる。
【００６８】
特に、本実施形態では、基板２がガラス基板で構成されている。ガラス基板は、エッチングレートが比較的遅いため、より微細な加工が可能となり、上述したような階段状の加工を容易かつ精度よく行うことができる。
【００６９】
以上、物理量センサー１について説明した。前述したように、物理量センサー１は、可動体４Ａと、可動体４Ａと対向して配置されている固定検出電極７１（検出電極）と、を含んでいる。そして、可動体４Ａと固定検出電極７１とが並ぶ方向をＺ軸方向（第１方向）とし、Ｚ軸方向に直交する方向をＸ軸方向（第２方向）としたとき、可動体４Ａの振動は、Ｚ軸方向の振動とＸ軸方向の振動とが合成された駆動振動モードを有している。そして、駆動振動モードでは、可動体４Ａが基準位置Ｑ０に対してＸ軸方向のマイナス側（一方側）に位置しかつＺ軸方向のプラス側（固定検出電極７１の側とは反対側）に位置する第１状態Ｑ１と、可動体４Ａが基準位置Ｑ０に対してＸ軸方向のプラス側（他方側）に位置しかつＺ軸方向のマイナス側（固定検出電極７１側）に位置する第２状態Ｑ２と、が繰り返される。さらに、固定検出電極７１の可動体４Ａと対向している側の主面７１１は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ複数の面７１２を有し、複数の面７１２のうち、Ｘ軸方向に隣り合う面のプラス側にある面７１２は、Ｘ軸方向に隣り合う面のマイナス側にある面７１２よりも、可動体４Ａとの離間距離Ｇが大きい。固定検出電極７２の可動体４Ｂと対向している側の主面７２１についても同様である。このような構成とすることで、第１状態Ｑ１のときの離間距離Ｇ１と第２状態Ｑ２のときの離間距離Ｇ２との差ΔＧを、図６に示すような従来の構成と比べて小さくすることができるため、クアドラチャ信号を低減することができる。
【００７０】
また、前述したように、Ｚ軸方向およびＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向（第３方向）とし、Ｙ軸方向から見た断面視で、複数の面７１２のうち、Ｘ軸方向の最もマイナス側にある面７１２ａのＸ軸方向のプラス側に位置する端７１２ａ’と、Ｘ軸方向の最もプラス側にある面７１２ｄのＸ軸方向のプラス側に位置する端７１２ｄ’と、を結ぶ仮想線Ｌは、駆動振動モードでの可動体４Ａの振動方向（斜め振動の方向Ｄｍ）と平行である。これにより、ΔＧをより小さくすることができ、より効果的に、クアドラチャ信号を低減することができる。
【００７１】
また、前述したように、仮想線ＬのＸ軸方向に対する傾きは、０．１°以上３．０°以下である。一般的に、ボッシュ・プロセスにより生じる斜め振動のＸ軸方向に対する傾き（斜め振動の方向ＤｍとＸ軸の成す角）が０．１°以上３．０°以下であるため、仮想線ＬのＸ軸方向に対する傾きを上記範囲とすることで、仮想線Ｌを斜め振動の方向Ｄｍに対して平行にし易くなる。そのため、ΔＧをより小さくすることができ、より効果的に、クアドラチャ信号を低減することができる。
【００７２】
また、前述したように、面７１２の数は、３以上１０以下である。これにより、クアドラチャ信号を十分に低減することができると共に、固定検出電極７１の形成の煩雑化を十分に抑制することができる。
【００７３】
また、前述したように、Ｘ軸方向に隣り合う２つの面７１２のＺ軸方向へのずれ量をＤとしたとき、１０ｎｍ≦Ｄ≦１００ｎｍの関係を満足している。このような範囲とすることで、主面７１１が有する面７１２の数を十分に多くすることができると共に、固定検出電極７１を精度よく形成することができる。
【００７４】
また、前述したように、物理量センサー１は、可動体４Ａ、４Ｂと対向している基板２を含み、固定検出電極７１、７２は、基板２に設けられている。これにより、簡単な構成で、固定検出電極７１、７２を可動体４Ａ、４Ｂと対向配置することができる。
【００７５】
また、前述したように、基板２は、ガラス基板である。ガラス基板は、エッチングレートが比較的遅いため、より微細な加工が可能となり、上述したような階段状の加工を容易かつ精度よく行うことができる。
【００７６】
また、前述したように、物理量センサー１は、Ｙ軸方向に沿う検出軸（Ｙ軸）まわりの角速度ωｙを検出できる。これにより、利便性の高い物理量センサー１となる。
【００７７】
なお、固定検出電極７１の構成は、上述した本実施形態の構成に限定されない。例えば、図１１および図１２に示すように、端７１２ａ’、７１２ｂ’、７１２ｃ’、７１２ｄ’のうちの少なくとも１つが仮想線Ｌ上に位置していなくてもよい。また、例えば、図１１に示すように、面７１２ａ、７１２ｂ、７１２ｃ、７１２ｄのうちの少なくとも１つの幅Ｗが他の面の幅Ｗと異なっていてもよいし、図１２に示すように、隣り合う面７１２同士のＺ軸方向へのずれ量Ｄのうちの少なくとも１つが他のずれ量Ｄと異なっていてもよい。
【００７８】
また、前述したように、本実施形態では、凹部２１の底面を階段状に加工して、その上に固定検出電極７１を成膜することで、階段状の固定検出電極７１を形成しているが、これに限定されず、例えば、図１３に示すように、固定検出電極７１の厚さをＸ軸方向に沿って段階的に変化させることで、階段状の固定検出電極７１を形成してもよい。固定検出電極７２についても同様である。
【００７９】
＜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デバイスについて説明する。
【００８０】
図１４は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーデバイスを示す断面図である。
図１４に示すように、物理量センサーデバイス５０００は、物理量センサー１と、半導体素子５９００（回路素子）と、物理量センサー１および半導体素子５９００を収納するパッケージ５１００と、を有している。
【００８１】
パッケージ５１００は、キャビティ状のベース５２００と、ベース５２００の上面に接合された蓋体５３００と、を有している。ベース５２００は、その上面に開口する凹部５２１０を有している。また、凹部５２１０は、ベース５２００の上面に開口する第１凹部５２１１と、第１凹部５２１１の底面に開口する第２凹部５２１２と、を有している。
【００８２】
一方、蓋体５３００は、板状であり、凹部５２１０の開口を塞ぐようにしてベース５２００の上面に接合されている。このように、蓋体５３００によって凹部５２１０の開口を塞ぐことで、パッケージ５１００内に収納空間Ｓ２が形成され、この収納空間Ｓ２に物理量センサー１および半導体素子５９００が収納されている。なお、ベース５２００と蓋体５３００との接合方法としては、特に限定されず、本実施形態では、シームリング５４００を介したシーム溶接を用いている。
【００８３】
収納空間Ｓ２は、気密封止されている。収納空間Ｓ２の雰囲気としては、特に限定されないが、例えば、物理量センサー１の収納空間Ｓと同じ雰囲気となっていることが好ましい。これにより、仮に収納空間Ｓの気密性が崩壊し、収納空間Ｓ、Ｓ２が連通してしまっても、収納空間Ｓの雰囲気をそのまま維持することができる。そのため、収納空間Ｓの雰囲気が変化することによる物理量センサー１の検出特性の変化を低減することができ、安定した検出特性を発揮することができる。
【００８４】
ベース５２００の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミナ、ジルコニア、チタニア等の各種セラミックスを用いることができる。また、蓋体５３００の構成材料としては、特に限定されないが、ベース５２００の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース５２００の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金を用いることが好ましい。
【００８５】
ベース５２００は、収納空間Ｓ２内（第１凹部５２１１の底面）に配置された複数の内部端子５２３０と、底面に配置された複数の外部端子５２４０と、を有している。各内部端子５２３０は、ベース５２００内に配置された図示しない内部配線を介して、所定の外部端子５２４０と電気的に接続されている。
【００８６】
そして、凹部５２１０の底面に、ダイアタッチ材ＤＡを介して物理量センサー１が固定されており、さらに、物理量センサー１の上面に、ダイアタッチ材ＤＡを介して半導体素子５９００が配置されている。そして、ボンディングワイヤーＢＷ１を介して物理量センサー１と半導体素子５９００とが電気的に接続されており、ボンディングワイヤーＢＷ２を介して半導体素子５９００と内部端子５２３０とが電気的に接続されている。
【００８７】
また、半導体素子５９００には、例えば、センサー素子４に駆動電圧を印加する駆動回路や、センサー素子４からの出力に基づいて角速度ωｙを検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が必要に応じて含まれている。
【００８８】
以上、物理量センサーデバイス５０００について説明した。このような物理量センサーデバイス５０００は、物理量センサー１と、半導体素子５９００（回路素子）と、を含んでいる。そのため、物理量センサー１の効果を享受でき、信頼性の高い物理量センサーデバイス５０００が得られる。
【００８９】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る複合センサーデバイスについて説明する。
【００９０】
図１５は、本発明の第３実施形態に係る複合センサーデバイスを示す平面図である。図１６は、図１５に示す複合センサーデバイスの断面図である。
【００９１】
図１５および図１６に示すように、複合センサーデバイス４０００は、ベース基板４１００と、ベース基板４１００の上面にダイアタッチ材ＤＡ（樹脂接着剤）を介して取り付けられた半導体素子４２００（回路素子）と、半導体素子４２００の上面にダイアタッチ材を介して取り付けられた加速度センサー４３００（第２物理量センサー）および角速度センサー４４００（第１物理量センサー）と、半導体素子４２００、加速度センサー４３００および角速度センサー４４００を覆う樹脂パッケージ４５００と、を有している。加速度センサー４３００は、互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の加速度をそれぞれ独立して検出可能な３軸加速度センサーである。また、角速度センサー４４００は、互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の角速度をそれぞれ独立して検出可能な３軸角速度センサーである。これら加速度センサー４３００および角速度センサー４４００として、本発明の物理量センサー１を適用することができる。
【００９２】
ベース基板４１００は、その上面に複数の接続端子４１１０を有し、その下面に複数の外部端子４１２０を有している。各接続端子４１１０は、ベース基板４１００内に配置された図示しない内部配線等を介して対応する外部端子４１２０と電気的に接続されている。そして、このようなベース基板４１００の上面に半導体素子４２００が配置されている。
【００９３】
半導体素子４２００は、加速度センサー４３００および角速度センサー４４００を駆動させる駆動回路、加速度センサー４３００からの出力に基づいてＸ軸方向の加速度、Ｙ軸方向の加速度およびＺ軸方向の加速度をそれぞれ独立して検出する加速度検出回路、角速度センサー４４００からの出力に基づいてＸ軸まわりの角速度、Ｙ軸まわりの角速度およびＺ軸まわりの角速度をそれぞれ独立して検出する角速度検出回路、加速度検出回路および角速度検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が、必要に応じて含まれている。
【００９４】
このような半導体素子４２００は、ボンディングワイヤーＢＷ３を介して加速度センサー４３００と電気的に接続され、ボンディングワイヤーＢＷ４を介して角速度センサー４４００と電気的に接続され、ボンディングワイヤーＢＷ５を介してベース基板４１００の接続端子４１１０と電気的に接続されている。そして、このような半導体素子４２００の上面に、加速度センサー４３００と、角速度センサー４４００と、が並んで配置されている。
【００９５】
以上、複合センサーデバイス４０００について説明した。このような複合センサーデバイス４０００は、前述したように、角速度センサー４４００（第１物理量センサー）と、角速度センサー４４００とは異なる物理量を検出する加速度センサー４３００（第２物理量センサー）と、を含んでいる。これにより、異なる種類の物理量を検出することができ、利便性の高い複合センサーデバイス４０００となる。特に、本実施形態では、第１物理量センサーは、角速度を検出可能な角速度センサー４４００であり、第２物理量センサーは、加速度を検出可能な加速度センサー４３００である。そのため、例えば、モーションセンサー等に好適に利用することができ、極めて利便性の高い複合センサーデバイス４０００となる。
【００９６】
なお、加速度センサー４３００および角速度センサー４４００の配置としては、特に限定されず、例えば、加速度センサー４３００および角速度センサー４４００が、半導体素子４２００を間に挟むようにして、ベース基板４１００の上面に取り付けられていてもよい。このような構成とすることで、複合センサーデバイス４０００の低背化を図ることができる。また、上述したように、本実施形態では、角速度センサー４４００が第１物理量センサーであり、加速度センサー４３００が第２物理量センサーであるが、この逆であってもよい。すなわち、角速度センサー４４００が第２物理量センサーであり、加速度センサー４３００が第１物理量センサーであってもよい。
【００９７】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る慣性計測装置について説明する。
【００９８】
図１７は、本発明の第４実施形態に係る慣性計測装置を示す分解斜視図である。図１８は、図１７に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。
【００９９】
図１７に示す慣性計測装置２０００（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）は、自動車や、ロボットなどの運動体（被装着装置）の姿勢や、挙動（慣性運動量）を検出する慣性計測装置である。慣性計測装置２０００は、３軸の加速度センサーと、３軸の角速度センサーと、を備えた、いわゆる６軸モーションセンサーとして機能する。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。また、センサーモジュール２３００は、インナーケース２３１０と、基板２３２０と、を有している。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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（例えば、接着剤を含浸させたパッキン）を介してアウターケース２１００に接合されている。また、インナーケース２３１０の下面には接着剤を介して基板２３２０が接合されている。
【０１０４】
図１８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。なお、これらセンサー２３４０ｚ、２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３５０として、本発明の物理量センサー１を適用することができる。
【０１０５】
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、不揮発性メモリーを含む記憶部や、Ａ／Ｄコンバーターなどを内蔵しており、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。
【０１０６】
以上、慣性計測装置２０００について説明した。このような慣性計測装置２０００は、前述したように、物理量センサーとしての角速度センサー２３４０ｚ、２３４０ｘ、２３４０ｙおよび加速度センサー２３５０と、これら各センサー２３４０ｚ、２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３５０の駆動を制御する制御ＩＣ２３６０（制御回路）と、を含んでいる。これにより、本発明の物理量センサーの効果を享受でき、信頼性の高い慣性計測装置２０００が得られる。
【０１０７】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る移動体測位装置について説明する。
【０１０８】
図１９は、本発明の第５実施形態に係る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２０は、図１９に示す移動体測位装置の作用を示す図である。
【０１０９】
図１９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。移動体としては、特に限定されず、自転車、自動車（四輪自動車およびバイクを含む）、電車、飛行機、船等のいずれでもよいが、本実施形態では四輪自動車として説明する。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、を有している。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。
【０１１０】
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、を有している。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、慣性航法測位データ（移動体の加速度および姿勢を含むデータ）を出力する。
【０１１１】
また、ＧＰＳ受信部３３００は、受信アンテナ３４００を介してＧＰＳ衛星からの信号（ＧＰＳ搬送波。位置情報が重畳された衛星信号）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（移動体）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。
【０１１２】
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２０に示すように、地面の傾斜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（特に、移動体の姿勢に関するデータ）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。なお、当該判定は、三角関数（鉛直方向に対する傾きθ）を用いた演算によって比較的簡単に行うことができる。
【０１１３】
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に表示されるようになっている。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。
【０１１４】
以上、移動体測位装置３０００について説明した。このような移動体測位装置３０００は、前述したように、慣性計測装置３１００と、測位用衛星から位置情報が重畳された衛星信号を受信するＧＰＳ受信部３３００（受信部）と、受信した衛星信号に基づいて、ＧＰＳ受信部３３００の位置情報を取得する位置情報取得部３５００（取得部）と、慣性計測装置３１００から出力された慣性航法測位データ（慣性データ）に基づいて、移動体の姿勢を演算する演算処理部３２００（演算部）と、算出された姿勢に基づいて位置情報を補正することにより、移動体の位置を算出する位置合成部３６００（算出部）と、を含んでいる。これにより、前述した慣性計測装置２０００の効果を享受でき、信頼性の高い移動体測位装置３０００が得られる。
【０１１５】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る電子機器について説明する。
【０１１６】
図２１は、本発明の第６実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図２１に示すモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューター１１００は、本発明の電子機器を適用したものである。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。また、パーソナルコンピューター１１００には、物理量センサー１と、物理量センサー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１１１０（制御部）と、が内蔵されている。
【０１１７】
このようなパーソナルコンピューター１１００（電子機器）は、物理量センサー１と、物理量センサー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１１１０（制御部）と、を有している。そのため、前述した物理量センサー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。
【０１１８】
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係る電子機器について説明する。
【０１１９】
図２２は、本発明の第７実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図２２に示すスマートフォン１２００（携帯電話機）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、物理量センサー１と、物理量センサー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（制御部）と、が内蔵されている。物理量センサー１によって検出された検出データ（角速度データ）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。
【０１２０】
このようなスマートフォン１２００（電子機器）は、物理量センサー１と、物理量センサー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（制御部）と、を有している。そのため、前述した物理量センサー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。
【０１２１】
＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態に係る電子機器について説明する。
【０１２２】
図２３は、本発明の第８実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図２３に示すデジタルスチールカメラ１３００は、本発明の電子機器を適用したものである。デジタルスチールカメラ１３００は、ケース１３０２を備え、このケース１３０２の背面には表示部１３１０が設けられている。表示部１３１０は、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、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。そして、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を押すと、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、デジタルスチールカメラ１３００には、物理量センサー１と、物理量センサー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１３２０（制御部）と、が内蔵されている。物理量センサー１は、例えば、手振れ補正に用いられる。
【０１２３】
このようなデジタルスチールカメラ１３００（電子機器）は、物理量センサー１と、物理量センサー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１３２０（制御部）と、を有している。そのため、前述した物理量センサー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。
【０１２４】
なお、本発明の電子機器は、前述した実施形態のパーソナルコンピューターおよび携帯電話機、本実施形態のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、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）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、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、ページャ、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、移動体端末基地局用機器、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、ネットワークサーバー等に適用することができる。
【０１２５】
＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態に係る携帯型電子機器について説明する。
【０１２６】
図２４は、本発明の第９実施形態に係る携帯型電子機器を示す平面図である。図２５は、図２４に示す携帯型電子機器の概略構成を示す機能ブロック図である。
【０１２７】
図２４に示す腕時計型の活動計１４００（アクティブトラッカー）は、本発明の携帯型電子機器を適用したリスト機器である。活動計１４００は、バンド１４０１によってユーザーの手首等の部位（被検体）に装着される。また、活動計１４００は、デジタル表示の表示部１４０２を備えると共に、無線通信が可能である。本発明に係る物理量センサー１は、加速度を測定する加速度センサー１４０８や角速度を計測する角速度センサー１４０９として活動計１４００に組込まれている。
【０１２８】
活動計１４００は、加速度センサー１４０８および角速度センサー１４０９が収容されたケース１４０３と、ケース１４０３に収容され、加速度センサー１４０８および角速度センサー１４０９からの出力データを処理する処理部１４１０と、ケース１４０３に収容されている表示部１４０２と、ケース１４０３の開口部を塞いでいる透光性カバー１４０４と、を備えている。また、透光性カバー１４０４の外側にはベゼル１４０５が設けられている。また、ケース１４０３の側面には複数の操作ボタン１４０６、１４０７が設けられている。
【０１２９】
図２５に示すように、加速度センサー１４０８は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の加速度を検出し、検出した３軸加速度の大きさおよび向きに応じた信号（加速度信号）を出力する。また、角速度センサー１４０９は、互いに交差する（理想的には直交する）３軸方向の各々の角速度を検出し、検出した３軸角速度の大きさおよび向きに応じた信号（角速度信号）を出力する。
【０１３０】
表示部１４０２を構成する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）では、種々の検出モードに応じて、例えば、ＧＰＳセンサー１４１１や地磁気センサー１４１２を用いた位置情報、移動量や加速度センサー１４０８や角速度センサー１４０９などを用いた運動量などの運動情報、脈拍センサー１４１３などを用いた脈拍数などの生体情報、もしくは現在時刻などの時刻情報などが表示される。なお、温度センサー１４１４を用いた環境温度を表示することもできる。
【０１３１】
通信部１４１５は、ユーザー端末と図示しない情報端末との間の通信を成立させるための各種制御を行う。通信部１４１５は、例えば、Bluetooth（登録商標）（BTLE：Bluetooth Low Energyを含む）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）（Wireless Fidelity）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＮＦＣ（Near field communication）、ＡＮＴ＋（登録商標）等の近距離無線通信規格に対応した送受信機や、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の通信バス規格に対応したコネクターを含んで構成される。
【０１３２】
処理部１４１０（プロセッサー）は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により構成される。処理部１４１０は、記憶部１４１６に格納されたプログラムと、操作部１４１７（例えば操作ボタン１４０６、１４０７）から入力された信号とに基づき、各種の処理を実行する。処理部１４１０による処理には、ＧＰＳセンサー１４１１、地磁気センサー１４１２、圧力センサー１４１８、加速度センサー１４０８、角速度センサー１４０９、脈拍センサー１４１３、温度センサー１４１４、計時部１４１９の各出力信号に対するデータ処理、表示部１４０２に画像を表示させる表示処理、音出力部１４２０に音を出力させる音出力処理、通信部１４１５を介して情報端末と通信を行う通信処理、バッテリー１４２１からの電力を各部へ供給する電力制御処理などが含まれる。
【０１３３】
このような活動計１４００では、少なくとも以下のような機能を有することができる。
１．距離：高精度のＧＰＳ機能により計測開始からの合計距離を計測する。
２．ペース：ペース距離計測から、現在の走行ペースを表示する。
３．平均スピード：平均スピード走行開始から現在までの平均スピードを算出し表示する。
４．標高：ＧＰＳ機能により、標高を計測し表示する。
５．ストライド：ＧＰＳ電波が届かないトンネル内などでも歩幅を計測し表示する。
６．ピッチ：１分あたりの歩数を計測し表示する。
７．心拍数：脈拍センサーにより心拍数を計測し表示する。
８．勾配：山間部でのトレーニングやトレイルランにおいて、地面の勾配を計測し表示する。
９．オートラップ：事前に設定した一定距離や一定時間を走った時に、自動でラップ計
測を行う。
１０．運動消費カロリー：消費カロリーを表示する。
１１．歩数：運動開始からの歩数の合計を表示する。
【０１３４】
このような活動計１４００（携帯型電子機器）は、物理量センサー１と、物理量センサー１が収容されているケース１４０３と、ケース１４０３に収容され、物理量センサー１からの出力データを処理する処理部１４１０と、ケース１４０３に収容されている表示部１４０２と、ケース１４０３の開口部を塞いでいる透光性カバー１４０４と、を含んでいる。そのため、前述した物理量センサー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。
【０１３５】
また、前述したように、活動計１４００は、ＧＰＳセンサー１４１１（衛星測位システム）を含み、ユーザーの移動距離や移動軌跡を計測することができる。そのため、利便性の高い活動計１４００が得られる。
【０１３６】
なお、活動計１４００は、ランニングウォッチ、ランナーズウォッチ、デュアスロンやトライアスロン等マルチスポーツ対応のランナーズウォッチ、アウトドアウォッチ、および衛星測位システム、例えばＧＰＳを搭載したＧＰＳウォッチ、等に広く適用できる。
【０１３７】
また、上述では、衛星測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて説明したが、他の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用してもよい。例えば、ＥＧＮＯＳ(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ、ＢｅｉＤｏｕ（BeiDou Navigation Satellite System）、等の衛星測位システムのうち１または２以上を利用してもよい。また、衛星測位システムの少なくとも１つにＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＥＧＮＯＳ（European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service）等の静止衛星型衛星航法補強システム（ＳＢＡＳ：Satellite-based Augmentation System）を利用してもよい。
【０１３８】
＜第１０実施形態＞
次に、本発明の第１０実施形態に係る移動体について説明する。
【０１３９】
図２６は、本発明の第１０実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
図２６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、物理量センサー１が内蔵されており、物理量センサー１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。物理量センサー１の検出信号は、制御装置１５０２に供給され、制御装置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。
【０１４０】
このような自動車１５００（移動体）は、物理量センサー１と、物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御装置１５０２（制御部）と、を有している。そのため、前述した物理量センサー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。また、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を含み、制御装置１５０２は、検出信号に基づいて、システム１５１０を制御する。これにより、システム１５１０を精度よく制御することができる。
【０１４１】
なお、物理量センサー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。
【０１４２】
また、移動体としては、自動車１５００に限定されず、例えば、飛行機、ロケット、人工衛星、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。
【０１４３】
以上、本発明の物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、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。
【０１４４】
また、前述した実施形態では、物理量センサーがＹ軸まわりの角速度を検出する構成について説明したが、これに限定されず、Ｘ軸まわりの角速度を検出する構成であってもよいし、Ｚ軸まわりの角速度を検出する構成であってもよい。また、前述した実施形態では、物理量センサーが角速度を検出する構成について説明したが、物理量センサーが検出する物理量としては、特に限定されず、例えば、加速度、圧力等であってもよい。また、物理量センサーが複数の物理量を検出できるようになっていてもよい。なお、複数の物理量とは、検出軸が異なる同種の物理量（例えば、Ｘ軸方向の加速度、Ｙ軸方向の加速度およびＺ軸方向の加速度や、Ｘ軸まわりの角速度、Ｙ軸まわりの角速度およびＺ軸まわりの角速度）であってもよいし、異なる物理量（例えば、Ｘ軸まわりの角速度およびＸ軸方向の加速度）であってもよい。
【符号の説明】
【０１４５】
１…物理量センサー、２…基板、２１…凹部、２２１、２２２、２２４…マウント、３…蓋体、３１…凹部、３９…ガラスフリット、４…センサー素子、４Ａ、４Ｂ…可動体、４０Ａ、４０Ｂ…接続ばね、４１Ａ、４１Ｂ…駆動部、４１１Ａ、４１１Ｂ…可動駆動電極、４１２Ａ、４１２Ｂ…固定駆動電極、４２Ａ、４２Ｂ…固定部、４３Ａ、４３Ｂ…駆動ばね、４４Ａ、４４Ｂ…検出部、４４１Ａ、４４１Ｂ…可動検出電極、４５１、４５２…固定部、４６Ａ、４６Ｂ…検出ばね、４７Ａ、４７Ｂ…梁、４８…フレーム、４８１、４８２…欠損部、４８８、４８９…フレームばね、４９Ａ、４９Ｂ…モニター部、４９１Ａ、４９１Ｂ…可動モニター電極、４９２Ａ、４９２Ｂ、４９３Ａ、４９３Ｂ…固定モニター電極、７１、７２…固定検出電極、７１１、７２１…主面、７１２、７１２ａ、７１２ｂ、７１２ｃ、７１２ｄ…面、７１２ａ’、７１２ｂ’、７１２ｃ’、７１２ｄ’…端、７３、７４、７５、７６、７７、７８…配線、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１１０８…表示部、１１１０…制御回路、１２００…スマートフォン、１２０８…表示部、１２１０…制御回路、１３００…デジタルスチールカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１３２０…制御回路、１４００…活動計、１４０１…バンド、１４０２…表示部、１４０３…ケース、１４０４…透光性カバー、１４０５…ベゼル、１４０６…操作ボタン、１４０７…操作ボタン、１４０８…加速度センサー、１４０９…角速度センサー、１４１０…処理部、１４１１…ＧＰＳセンサー、１４１２…地磁気センサー、１４１３…脈拍センサー、１４１４…温度センサー、１４１５…通信部、１４１６…記憶部、１４１７…操作部、１４１８…圧力センサー、１４１９…計時部、１４２０…音出力部、１４２１…バッテリー、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…制御装置、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、４０００…複合センサーデバイス、４１００…ベース基板、４１１０…接続端子、４１２０…外部端子、４２００…半導体素子、４３００…加速度センサー、４４００…角速度センサー、４５００…樹脂パッケージ、５０００…物理量センサーデバイス、５１００…パッケージ、５２００…ベース、５２１０…凹部、５２１１…第１凹部、５２１２…第２凹部、５２３０…内部端子、５２４０…外部端子、５３００…蓋体、５４００…シームリング、５９００…半導体素子、ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ３、ＢＷ４、ＢＷ５…ボンディングワイヤー、Ｄ…ずれ量、ＤＡ…ダイアタッチ材、Ｄｍ…方向、Ｇ、Ｇ１、Ｇ２、Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ…離間距離、Ｌ…仮想線、Ｏ…中心、Ｐ…電極パッド、Ｑ０…基準位置、Ｑ１…第１状態、Ｑ２…第２状態、Ｓ…収納空間、Ｓ２…収納空間、Ｔ…高さ、Ｖ１、Ｖ２…電圧、Ｗ…幅、α…仮想直線、θ…傾き、θ１…角、ωｙ…角速度
【図１】
2019132688.tif 000003
【図２】
2019132688.tif 000004
【図３】
2019132688.tif 000005
【図４】
2019132688.tif 000006
【図５】
2019132688.tif 000007
【図６】
2019132688.tif 000008
【図７】
2019132688.tif 000009
【図８】
2019132688.tif 000010
【図９】
2019132688.tif 000011
【図１０】
2019132688.tif 000012
【図１１】
2019132688.tif 000013
【図１２】
2019132688.tif 000014
【図１３】
2019132688.tif 000015
【図１４】
2019132688.tif 000016
【図１５】
2019132688.tif 000017
【図１６】
2019132688.tif 000018
【図１７】
2019132688.tif 000019
【図１８】
2019132688.tif 000020
【図１９】
2019132688.tif 000021
【図２０】
2019132688.tif 000022
【図２１】
2019132688.tif 000023
【図２２】
2019132688.tif 000024
【図２３】
2019132688.tif 000025
【図２４】
2019132688.tif 000026
【図２５】
2019132688.tif 000027
【図２６】
2019132688.tif 000028