(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に接合されている素子片と、を有し、
前記素子片は、
第１支持部と、前記第１支持部と第１方向に離間して配置されている第２支持部と、前記第１支持部と前記第２支持部とを連結している第３支持部と、を備え、前記第３支持部で前記基板に接続されている支持部と、
前記第１支持部と前記第２支持部との間に位置し、前記第３支持部と前記第１方向に直交する第２方向に並んで配置されており、可動電極指を有する可動電極部と、
前記可動電極部と前記第１支持部との間に位置し、前記可動電極部と前記第１支持部とを連結する第１弾性部と、前記可動電極部と前記第２支持部との間に位置し、前記可動電極部と前記第２支持部とを連結する第２弾性部と、を有し、前記可動電極部を前記支持部に対して前記第１方向に変位可能とする弾性部と、
前記基板に接続され、前記可動電極指に対向配置されている固定電極指を有する固定電極部と、を有することを特徴とする物理量センサー。
【請求項２】
前記支持部は、さらに、前記可動電極部を挟んで前記第３支持部と反対側に位置し、前記第１支持部と前記第２支持部とを連結している第４支持部を有している請求項１に記載の物理量センサー。
【請求項３】
前記基板の平面視で、前記第３支持部は、前記第４支持部よりも前記基板の中心側に位置している請求項２に記載の物理量センサー。
【請求項４】
前記支持部は、前記第３支持部の前記第１方向の両端部を除く中央部で前記基板に接続されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項５】
前記素子片の平面視で、前記可動電極部の中心を通り、かつ、前記第２方向に沿う方向に延在する第１仮想直線を設定したとき、
前記支持部は、前記第３支持部の前記第１仮想直線と重なる領域で前記基板に接続されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項６】
前記素子片の平面視で、前記可動電極部の中心を通り、かつ、前記第１方向に沿う方向に延在する第２仮想直線を設定したとき、
前記固定電極部の前記基板との接続部は、前記第２仮想直線よりも前記第３支持部側に位置している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーと電気的に接続されている電子部品と、を有することを特徴とする物理量センサー装置。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサーを有することを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサーを有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、物理量センサー装置、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、絶縁基板と、絶縁基板に接合された素子片と、を有するＭＥＭＳセンサーが開示されている。また、素子片は、固定電極指を有する固定電極部と、固定電極指と対向する可動電極指を有する可動電極部と、を有している。また、可動電極部は、絶縁基板に接合された第１、第２の支持導通部と、第１、第２の支持導通部から延びる第１、第２の支持腕部と、弾性部を介して第１、第２の支持腕部に連結され、前述した可動電極指を備える錘部と、を有している。
【０００３】
このような構成では、前述したように、可動電極部が２箇所（第１、第２の支持導通部）で絶縁基板に接合されているため、熱膨張による絶縁基板の反りの影響を大きく受けて、可動電極指と固定電極指との間の静電容量が変化してしまい、加速度の検知精度が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−７１９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、物理量の検知精度に優れる物理量センサー、物理量センサー装置、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】
【０００６】
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、以下の適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例の物理量センサーは、基板と、
前記基板に接合されている素子片と、を有し、
前記素子片は、
第１支持部と、前記第１支持部と第１方向に離間して配置されている第２支持部と、前記第１支持部と前記第２支持部とを連結している第３支持部と、を備え、前記第３支持部で前記基板に接続されている支持部と、
前記第１支持部と前記第２支持部との間に位置し、前記第３支持部と前記第１方向に直交する第２方向に並んで配置されており、可動電極指を有する可動電極部と、
前記可動電極部と前記第１支持部との間に位置し、前記可動電極部と前記第１支持部とを連結する第１弾性部と、前記可動電極部と前記第２支持部との間に位置し、前記可動電極部と前記第２支持部とを連結する第２弾性部と、を有し、前記可動電極部を前記支持部に対して前記第１方向に変位可能とする弾性部と、
前記基板に接続され、前記可動電極指に対向配置されている固定電極指を有する固定電極部と、を有することを特徴とする。
このように、第３支持部を介して基板に接続することで、熱や外部応力による基板の反りに対する影響（特に、固定電極指と可動電極指との離間距離の変化および固定電極指と可動電極指の対向面積の変化）を低減することができる。また、第１弾性部および第２弾性部が可動電極部の外側に位置しているため、可動電極部の第１方向への変位以外の不要な変位（第２方向への変位、高さ方向への変位、回転方向の変位等）を低減することができる。そのため、物理量の検知精度に優れた物理量センサーとなる。
【０００８】
［適用例２］
本適用例の物理量センサーでは、前記支持部は、さらに、前記可動電極部を挟んで前記第３支持部と反対側に位置し、前記第１支持部と前記第２支持部とを連結している第４支持部を有していることが好ましい。
これにより、支持部の剛性が高まり、可動電極部をより安定して支持することができる。
【０００９】
［適用例３］
本適用例の物理量センサーでは、前記基板の平面視で、前記第３支持部は、前記第４支持部よりも前記基板の中心側に位置していることが好ましい。
基板の中心に近い部分で接続する程、熱や外部応力により基板の反りに対する影響（特に、固定電極指と可動電極指との離間距離の変化および固定電極指と可動電極指の対向面積の変化）をより低減することができる。
【００１０】
［適用例４］
本適用例の物理量センサーでは、前記支持部は、前記第３支持部の前記第１方向の両端部を除く中央部で前記基板に接続されていることが好ましい。
これにより、支持部の基板との固定部を可動電極部からより離間させることができるため、熱や外部応力による基板の反りに対する影響（特に、固定電極指と可動電極指との離間距離の変化および固定電極指と可動電極指の対向面積の変化）をより低減することができる。
【００１１】
［適用例５］
本適用例の物理量センサーでは、前記素子片の平面視で、前記可動電極部の中心を通り、かつ、前記第２方向に沿う方向に延在する第１仮想直線を設定したとき、
前記支持部は、前記第３支持部の前記第１仮想直線と重なる領域で前記基板に接続されていることが好ましい。
これにより、支持部の基板との固定部を可動電極部からより離間させることができるため、熱や外部応力による基板の反りに対する影響（特に、固定電極指と可動電極指との離間距離の変化および固定電極指と可動電極指の対向面積の変化）をより低減することができる。また、可動電極部をより安定して支持することができる。
【００１２】
［適用例６］
本適用例の物理量センサーでは、前記素子片の平面視で、前記可動電極部の中心を通り、かつ、前記第１方向に沿う方向に延在する第２仮想直線を設定したとき、
前記固定電極部の前記基板との接続部は、前記第２仮想直線よりも前記第３支持部側に位置していることが好ましい。
これにより、第３支持部と基板との接続部と、固定電極部と基板との接続部と、を近づけることができる。そのため、熱や外部応力による基板の反りに対する影響（特に、固定電極指と可動電極指との離間距離の変化および固定電極指と可動電極指の対向面積の変化）をより低減することができる。
【００１３】
［適用例７］
本適用例の物理量センサー装置は、上記適用例の物理量センサーと、
前記物理量センサーと電気的に接続されている電子部品と、を有することを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた物理量センサー装置が得られる。
【００１４】
［適用例８］
本適用例の電子機器は、上記適用例の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた電子機器が得られる。
【００１５】
［適用例９］
本適用例の移動体は、上記適用例の物理量センサーを有することを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る物理量センサーの平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】不要振動を示す平面図である。
【図４】弾性部の変形例を示す平面図である。
【図５】図１の物理量センサーが有する素子片の拡大平面図である。
【図６】図５に示す素子片の断面図である。
【図７】図１の物理量センサーが有するベース基板の凹部を示す平面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る物理量センサーの平面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る物理量センサーの平面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る物理量センサー装置を示す断面図である。
【図１１】本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【図１３】本発明の電子機器を適用したディジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の物理量センサー、物理量センサー装置、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。
【００１８】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る物理量センサーの平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、不要振動を示す平面図である。図４は、弾性部の変形例を示す平面図である。図５は、図１の物理量センサーが有する素子片の拡大平面図である。図６は、図５に示す素子片の断面図である。図７は、図１の物理量センサーが有するベース基板の凹部を示す平面図である。
【００１９】
なお、以下では、説明の便宜上、図１中の紙面手前側（図２中の上側）を「上」、紙面奥側（図２中の下側）を「下」とも言う。また、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、以下では、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、Ｘ軸とＹ軸とを含む面を「ＸＹ面」とも言う。
【００２０】
図１および図２に示す物理量センサー１は、Ｘ軸方向（面内方向）の加速度を測定するための加速度センサーとして利用可能である。このような物理量センサー１は、ベース基板（基板）２と、蓋体３と、これらによって形成された内部空間Ｓに配置された素子片４と、を有している。このような物理量センサー１は、Ｘ軸方向の加速度が加わると、素子片４内に形成された静電容量が変化するようになっており、この静電容量の変化に基づいて、加わった加速度を検知するように構成されている。
【００２１】
以下、ベース基板２、蓋体３および素子片４について順に説明する。
［ベース基板］
ベース基板２には上面に開口する凹部２１が形成されている。この凹部２１は、素子片４とベース基板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、ベース基板２には上面に開口し、凹部２１の外周に沿うように配置されている凹部２１１、２１２、２１３が形成されている。そして、凹部２１１には配線７１１および端子７１２が形成され、凹部２１２には配線７２１および端子７２２が形成され、凹部２１３には配線７３１および端子７３２が形成されている。また、各端子７１２、７２２、７３２は、蓋体３から露出するように配置されており、外部（例えば後述するＩＣチップ１０２）との電気的な接続が可能となっている。
【００２２】
このようなベース基板２は、アルカリ金属イオン（可動イオン）を含むガラス材料（例えば、パイレックスガラス（登録商標）のような硼珪酸ガラス）から形成されている。これにより、シリコン基板から形成されている素子片４をベース基板２に対して陽極接合により強固に接合することができる。ただし、ベース基板２の構成材料としては、ガラス材料に限定されず、例えば、高抵抗なシリコン材料を用いることができる。この場合、素子片４との接合は、例えば、樹脂系接着剤、ガラスペースト、金属膜等を介して行うことができる。
【００２３】
［素子片］
素子片４は、図１および図２に示すように、ベース基板２の上面に接合（接続）されている。この素子片４は、ベース基板２に対して変位可能な部分を有する第１構造体４Ａと、ベース基板２に対して位置が固定されている第２構造体４Ｂと、を有している。このような素子片４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。具体的には、例えば、ベース基板２の上面に予め不純物がドープされたシリコン基板を陽極接合によって接合し、次に、必要に応じてシリコン基板をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等によって薄肉化し、次に、シリコン基板をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングすることで、素子片４を形成することができる。ただし、素子片４の構成材料としては、シリコンに限定されず、その他の半導体等を用いることができる。
【００２４】
まず、第１構造体４Ａについて説明する。第１構造体４Ａは、支持部４１と、可動電極部４２と、弾性部４３と、を備えている。
【００２５】
支持部４１は、枠状をなしている。具体的には、支持部４１は、Ｙ軸方向に延在する第１支持部４１１と、第１支持部４１１とＸ軸方向に離間して配置され、Ｙ軸方向に延在する第２支持部４１２と、第１、第２支持部４１１、４１２の−Ｙ軸側の端部同士を連結し、Ｘ軸方向に延在する第３支持部４１３と、第１、第２支持部４１１、４１２の＋Ｙ軸側の端部同士を連結し、Ｘ軸方向に延在する第４支持部４１４と、を有している。このように、支持部４１を枠状とすることで、支持部４１の剛性が高まり、可動電極部４２をより安定した姿勢で支持することができる。なお、支持部４１の構成としては、可動電極部４２を支持することができれば、これに限定されず、例えば、第４支持部４１４が省略された「Ｃ」字状となっていてもよい。
【００２６】
このような支持部４１は、図１に示すように、第３支持部４１３の延在方向の中央部（両端部を除く中央部）に位置する固定領域４１３ａを介してベース基板２に接合（接続）・固定されており、ベース基板２に一点支持されている。特に、本実施形態では、固定領域４１３ａは、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動電極部４２の中心Ｇを通り、かつ、Ｙ軸方向に沿う方向に延在する仮想直線（第１仮想直線）Ｌ１と重なるように位置している。また、支持部４１は、図２に示すように、固定領域４１３ａにおいて導電性バンプＢ１を介して配線７１１と電気的に接続されている。
【００２７】
このような支持部４１の内側（第１支持部４１１と第２支持部４１２の間）には、可動電極部４２が位置している。可動電極部４２は、図１に示すように、基部４２１と、基部４２１から延出した複数の可動電極指４２２と、を有している。基部４２１は、開口４２１１を有する枠状をなし、この開口４２１１内へ突出するようにして複数の可動電極指４２２が設けられている。
【００２８】
複数の可動電極指４２２は、基部４２１の中心Ｇに対して一方側（＋Ｘ軸側）に位置する複数の第１可動電極指４２３と、他方側（−Ｘ軸側）に位置する複数の第２可動電極指４２４と、を有している。そして、第１可動電極指４２３および第２可動電極指４２４は、それぞれ、Ｙ軸方向に２列になってＸ軸方向に並んで配置されている。なお、第１、第２可動電極指４２３、４２４の配列は、これに限定されない。
【００２９】
また、基部４２１は、第１可動電極指４２３と第２可動電極指４２４との間に突出する突出部４２１２、４２１３を有している。このような突出部４２１２、４２１３を有することで、基部４２１の質量を大きくすることができ、可動電極部４２の錘効果をより高めることができ、可動電極部４２が加速度の大きさに応じて、より精度よく変位することになる。
【００３０】
このような可動電極部４２は、弾性部４３を介して支持部４１に連結されている。弾性部４３は、可動電極部４２と第１支持部４１１との間に位置し、可動電極部４２と第１支持部４１１とを連結する第１弾性部４３１と、可動電極部４２と第２支持部４１２との間に位置し、可動電極部４２と第２支持部４１２とを連結する第２弾性部４３２と、を有している。これら第１、第２弾性部４３１、４３２は、弾性を有しており、Ｘ軸方向に弾性変形可能となっている。そのため、可動電極部４２は、第１、第２弾性部４３１、４３２を弾性変形させながら、支持部４１に対してＸ軸方向に変位することができる。
【００３１】
特に、本実施形態では、第１弾性部４３１が可動電極部４２の＋Ｘ軸側の端部と連結し、第２弾性部４３２が可動電極部４２の−Ｘ軸側の端部と連結している。すなわち、可動電極部４２が第１、第２弾性部４３１、４３２に両持ち支持されている。そのため、可動電極部４２が安定した姿勢で支持され、可動電極部４２をよりスムーズにＸ軸方向に駆動振動させることができる。さらには、前述した駆動振動（Ｘ軸方向への変位）以外の不要振動（例えば、図３中の矢印ａで示すＹ軸方向への変位、矢印ｂで示すＹ軸まわりの変位（シーソー振動）、矢印ｃで示す中心Ｇまわりの変位（回転振動）等）が発生してしまうことを低減することもできる。このように、可動電極部４２をＸ軸方向にスムーズに変位できるようにし、かつ、可動電極部４２の不要振動を低減することで、物理量センサー１の物理量検知精度が向上する。
【００３２】
さらに、図１に示すように、Ｚ軸方向から見た平面視で、可動電極部４２の中心Ｇを通りＸ軸に沿う仮想直線Ｌ３を設定したとき、本実施形態では、可動電極部４２の第１弾性部４３１との連結部４２１ａおよび第２弾性部４３２との連結部４２１ｂがそれぞれ仮想直線Ｌ３上に位置している。そのため、左右の重量バランスがとれた状態で可動電極部４２を支持することができ、より効果的に、不要振動（特に、中心Ｇまわりの変位）を低減することができる。
【００３３】
さらに、本実施形態では、Ｚ軸方向から見た平面視で、第１支持部４１１の第１弾性部４３１との連結部４１１ａおよび第２支持部４１２の第２弾性部４３２との連結部４１２ａがそれぞれ仮想直線Ｌ３上に位置している。このように、連結部４１１ａ、４１２ａを連結部４２１ａ、４２１ｂと同じように仮想直線Ｌ３上に配置することで、可動電極部４２のバランスを保ちながら、中心Ｇから第１弾性部４３１および第２弾性部４３２を遠ざけることができる。そのため、より効果的に、不要振動を低減することができる。
【００３４】
なお、弾性部４３の構成については、可動電極部４２をＸ軸方向に変位可能に支持することができれば、上述した構成に限定されない。例えば、図４に示すような構成としてもよい。
【００３５】
次に、第２構造体４Ｂについて説明する。第２構造体４Ｂは、図１に示すように、第１固定電極部４８と、第２固定電極部４９と、を有している。そして、これら第１、第２固定電極部４８、４９は、可動電極部４２の内側（開口４２１１内）に配置されている。このように、第１、第２固定電極部４８、４９をそれぞれ可動電極部４２の内側に配置することで、物理量センサー１の小型化を図る（特に、平面的な広がりを抑える）ことができる。
【００３６】
第１固定電極部４８は、図５に示すように、ベース基板２に接合（接続）・固定された固定部４８１と、Ｙ軸方向に並ぶ第１可動電極指４２３の間を通って固定部４８１から＋Ｘ軸方向へ延出する支持梁部４８２と、支持梁部４８２からＹ軸方向両側へ延出する複数の第１固定電極指４８３と、を有している。
【００３７】
このような第１固定電極部４８は、図６に示すように、固定部４８１において、導電性バンプＢ２を介して配線７２１と電気的に接続されている。また、配線７２１は、ベース基板２の凹部２１の底面において、支持梁部４８２と重なるように、対向して配置されている。これにより、例えば、可動電極部４２と配線７２１との間に不要な静電容量が形成されてしまうことを低減することができる。
【００３８】
また、各第１固定電極指４８３は、第１可動電極指４２３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おり、対向する第１可動電極指４２３との間に静電容量Ｃ１を形成している。
【００３９】
一方、第２固定電極部４９は、図５に示すように、ベース基板２に接合（接続）・固定された固定部４９１と、Ｙ軸方向に並ぶ第２可動電極指４２４の間を通って固定部４９１から−Ｘ軸方向へ延出する支持梁部４９２と、支持梁部４９２からＹ軸方向両側へ延出する複数の第２固定電極指４９３と、を有している。
【００４０】
このような第２固定電極部４９は、図６に示すように、固定部４９１において、導電性バンプＢ３を介して配線７３１と電気的に接続されている。また、配線７３１は、ベース基板２の凹部２１の底面において、支持梁部４９２と重なるように、対向して配置されている。これにより、例えば、可動電極部４２と配線７３１との間に不要な静電容量が形成されてしまうことを低減することができる。
【００４１】
また、各第２固定電極指４９３は、第２可動電極指４２４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おり、対向する第２可動電極指４２４との間に静電容量Ｃ２を形成している。
【００４２】
また、固定部４８１、４９１は、可動電極部４２の中心Ｇ付近でＸ軸方向に並んで互いに近接して設けられている。また、固定部４８１、４９１は、支持部４１の固定領域４１３ａとＹ軸方向に並ぶように設けられている。このように固定部４８１、４９１を配置することで、固定部４８１、４９１と固定領域４１３ａとをなるべく近づけて配置することができる。
【００４３】
なお、図７に示すように、ベース基板２の凹部２１の底面の大部分には配線７２１、７３１と絶縁されたダミー電極Ｄが設けられており、このダミー電極Ｄは、配線７１１と電気的に接続されている。このような構成によれば、可動電極部４２と同電位となるダミー電極Ｄで、凹部２１の底面の大部分を覆うことができるため、素子片４となるシリコン基板とベース基板２とを陽極接合する時に発生する静電力を小さくすることができ、シリコン基板のベース基板２への貼り付き（スティッキング）を効果的に抑制することができる。
【００４４】
−蓋体−
蓋体３は、図２に示すように、下面に開口する凹部３１を有しており、この凹部３１が凹部２１とで内部空間Ｓを形成するように、ベース基板２に接合されている。このような蓋体３は、本実施形態では、シリコン基板で形成されている。これにより、蓋体３とベース基板２とを陽極接合によって接合することができる。なお、蓋体３をベース基板２に接合しただけの状態では、ベース基板２に形成されている凹部２１１、２１２、２１３を介して内部空間Ｓの内外が連通されている。そのため、本実施形態では、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたＣＶＤ法等で形成されたＳｉＯ２膜８によって凹部２１１、２１２、２１３を塞いで、内部空間Ｓを気密封止している。
【００４５】
以上のような構成の物理量センサー１は、次のようにして加速度を検出する。すなわち、Ｘ軸方向の加速度が物理量センサー１に加わると、その加速度の大きさに基づいて、可動電極部４２が、第１、第２弾性部４３１、４３２を弾性変形させながら、Ｘ軸方向に変位する。このような変位に伴って、第１可動電極指４２３と第１固定電極指４８３との隙間および第２可動電極指４２４と第２固定電極指４９３との隙間がそれぞれ変化し、この変位に伴って、静電容量Ｃ１、Ｃ２がそれぞれ変化する。そのため、物理量センサー１は、これら静電容量Ｃ１、Ｃ２の変化（差動信号）に基づいて加速度を検出することができる。
【００４６】
このような物理量センサー１では、前述したように、第１構造体４Ａが第３支持部４１３に位置する固定領域４１３ａを介してベース基板２に接合（接続）・固定されている。このように第１構造体４Ａを一点でベース基板２に接合することで、熱や外部応力によるベース基板２の反りによる影響を第１構造体４Ａが受け難くなる。そのため、例えば、環境温度によって、第１固定電極指４８３と第１可動電極指４２３とのギャップ（第２固定電極指４９３と第２可動電極指４２４とのギャップ）が変化したり、第１固定電極指４８３と第１可動電極指４２３との対向面積（第２固定電極指４９３と第２可動電極指４２４との対向面積）が変化したりするのを低減することができる。その結果、静電容量Ｃ１、Ｃ２の温度に起因する変動を小さく抑えることができ（すなわち、優れた温度特性を発揮することができ）、加速度の検知精度が向上する。
【００４７】
さらに、本実施形態では、第１、第２固定電極部４８、４９の固定部４８１、４９１と固定領域４１３ａとをなるべく近づけて配置しているため、熱や外部応力によるベース基板２の反りによる影響を第１構造体４Ａおよび第２構造体４Ｂが共に受け難くなり、さらには、受ける影響もほぼ等しいものとなる。したがって、上記効果をより顕著に発揮することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態では、第３支持部４１３が第４支持部４１４よりもベース基板２の中心側に位置している。そのため、第１構造体４Ａをベース基板２の中心から近い位置に接合・固定することができる。熱や外部応力によるベース基板２の反りは、ベース基板２の中央部から縁部に向けて大きくなるため、第１構造体４Ａをベース基板２の中心から近い位置に接合・固定することで、ベース基板２の反りによる影響を第１構造体４Ａがより受け難くなる。
【００４９】
＜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説明する。
【００５０】
図８は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーの平面図である。
本実施形態にかかる物理量センサーでは、主に、素子片の構成が異なっていること以外は、前述した第１実施形態にかかる物理量センサーと同様である。
【００５１】
なお、以下の説明では、第２実施形態の物理量センサーに関し、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８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】
本実施形態の物理量センサー１では、図８に示すように、平面視で、可動電極部４２の中心Ｇを通り、かつ、Ｘ軸方向に沿って延在する仮想直線（第２仮想直線）Ｌ２を設定したとき、第１、第２固定電極部４８、４９の固定部（ベース基板２との接続部）４８１、４９１が、平面視で、仮想直線Ｌ２よりも第３支持部４１３（固定領域４１３ａ）側に位置している。そのため、例えば、前述した第１実施形態と比較して、固定部４８１、４９１をより固定領域４１３ａに近づけて配置することができる。その結果、静電容量Ｃ１、Ｃ２の温度に起因する変動を小さく抑えることができ（すなわち、優れた温度特性を発揮することができ）、加速度の検知精度がより向上する。
【００５３】
以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００５４】
＜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説明する。
【００５５】
図９は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーの平面図である。
本実施形態にかかる物理量センサーでは、主に、素子片が複数設けられていること以外は、前述した第１実施形態にかかる物理量センサーと同様である。
【００５６】
なお、以下の説明では、第３実施形態の物理量センサーに関し、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９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。
【００５７】
本実施形態の物理量センサー１は、図９に示すように、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの加速度を測定することのできる３軸加速度センサーとして利用可能である。このような物理量センサー１は、ベース基板２と、蓋体３と、これらによって形成された内部空間Ｓに配置された３つの素子片４、５、６と、を有している。
【００５８】
［ベース基板２］
ベース基板２には上面に開口する凹部２１、２２、２３が形成されている。これらのうち、凹部２１は、その上方に配置されている素子片４とベース基板２との接触を防止するための逃げ部として機能する。同様に、凹部２２は、その上方に配置されている素子片５とベース基板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、凹部２３は、その上方に配置されている素子片６とベース基板２との接触を防止するための逃げ部として機能する。
【００５９】
また、ベース基板２には上面に開口する凹部２１１、２１２、２１３、凹部２２１、２２２および凹部２３１、２３２が形成されている。凹部２１１には配線７１１および端子７１２が形成され、凹部２１２には配線７２１および端子７２２が形成され、凹部２１３には配線７３１および端子７３２が形成されている。また、凹部２２１には配線７４１および端子７４２が形成され、凹部２２２には配線７５１および端子７５２が形成されている。また、凹部２３１には配線７６１および端子７６２が形成され、凹部２３２には配線７７１および端子７７２が形成されている。また、各端子７１２〜７７２は、蓋体３から露出するように配置されている。
【００６０】
［素子片４］
素子片４は、Ｘ軸方向の加速度を検出するための加速度センサー素子である。このような素子片４は、前述した第１実施形態と同様の構成である。また、素子片４では、第３支持部４１３が第４支持部４１４よりもベース基板２の中心側に位置している。
【００６１】
［素子片５］
素子片５は、Ｙ軸方向の加速度を検出するための加速度センサー素子である。このような素子片５は、素子片４に対して＋Ｘ軸側に並んで配置されており、平面視で９０°回転した状態で配置されている以外は、素子片４と同様の構成である。すなわち、素子片５は、支持部５１、可動電極部５２および弾性部５３を備えた第１構造体５Ａと、第１、第２固定電極部５８、５９を備えた第２構造体５Ｂと、を有している。そして、支持部５１が有する第３支持部５１３に設けられた固定領域５１３ａにおいて、第１構造体５Ａがベース基板２に接合・固定されている。また、素子片５では、第３支持部５１３が第４支持部５１４よりもベース基板２の中心側に位置している。
【００６２】
なお、支持部５１は、図示しない導電性バンプを介して配線７１１に電気的に接続され、第１固定電極部５８は、図示しない導電性バンプを介して配線７４１に電気的に接続され、第２固定電極部５９は、図示しない導電性バンプを介して配線７５１に電気的に接続されている。
【００６３】
以上、素子片４、５について説明した。このように、素子片４の第３支持部４１３を第４支持部４１４よりもベース基板２の中心側に位置させ、素子片５の第３支持部５１３を第４支持部５１４よりもベース基板２の中心側に位置させることで、素子片４、５の固定領域４１３ａ、５１３ａを共にベース基板２の中心側に配置することができると共に、固定領域４１３ａ、５１３ａをなるべく近づけて配置することができる。そのため、素子片４、５は、ベース基板２の反りによる影響をより受け難くなり、さらには、受ける影響もほぼ等しいものとなる。したがって、加速度の検知精度がより向上する。
【００６４】
［素子片６］
素子片６は、Ｚ軸方向（鉛直方向）の加速度を検出するための加速度センサー素子である。このような素子片６は、一対の支持部６１、６２と、可動部６３と、可動部６３を支持部６１、６２に対して揺動可能とするように可動部６３と支持部６１、６２とを連結する連結部６４、６５と、を有している。そして、連結部６４、６５を軸Ｊとして、可動部６３が支持部６１、６２に対してシーソー揺動するように構成されている。このような素子片６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。
【００６５】
支持部６１、６２は、それぞれ、ベース基板２の上面に接合・固定されており、支持部６１が図示しない導電性バンプを介して配線７１１と電気的に接続されている。また、可動部６３は、軸Ｊよりも−Ｘ方向側に位置する第１可動部６３１と、軸Ｊよりも＋Ｘ方向側に位置する第２可動部６３２とを有している。第１、第２可動部６３１、６３２は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の加速度が加わったときの回転モーメントが互いに異なっており、加速度に応じて可動部６３に所定の傾きが生じるように設計されている。そのため、物理量センサー１に鉛直方向の加速度が生じると、可動部６３が軸Ｊまわりにシーソー揺動する。
【００６６】
また、凹部２３の底面には、第１可動部６３１と対向し、配線７６１と電気的に接続された第１検出電極６６１と、第２可動部６３２と対向し、配線７７１と電気的に接続された第２検出電極６６２とが設けられている。そして、第１可動部６３１と第１検出電極６６１との間に静電容量Ｃａが形成され、第２可動部６３２と第２検出電極６６２との間に静電容量Ｃｂが形成されている。
【００６７】
このような素子片６は、次のようにしてＺ軸方向の加速度を検出する。すなわち、物理量センサー１に鉛直方向の加速度が加わると、可動部６３は、軸Ｊまわりにシーソー揺動する。このような可動部６３のシーソー揺動によって、第１可動部６３１と第１検出電極６６１の離間距離および第２可動部６３２と第２検出電極６６２の離間距離が変化し、これに応じて静電容量Ｃａ、Ｃｂが変化する。そのため、これら静電容量Ｃａ、Ｃｂの変化量（差動信号）に基づいて加速度を検出することができる。
【００６８】
以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６９】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る物理量センサー装置について説明する。
【００７０】
図１０は、本発明の第４実施形態に係る物理量センサー装置を示す断面図である。
図１０に示す物理量センサー装置１００は、基板１０１と、接着層１０３を介して基板１０１の上面に固定された物理量センサー１と、接着層１０４を介して物理量センサー１の上面に固定されたＩＣチップ（電子部品）１０２と、を有している。そして、物理量センサー１およびＩＣチップ１０２が基板１０１の下面を露出させた状態で、モールド材Ｍによってモールドされている。なお、接着層１０３、１０４としては、例えば、半田、銀ペースト、樹脂系接着剤（ダイアタッチ剤）等を用いることができる。また、モールド材Ｍとしては、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、例えば、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。
【００７１】
また、基板１０１の上面には複数の端子１０１ａが配置されており、下面には図示しない内部配線等を介して端子１０１ａに接続された複数の実装端子１０１ｂが配置されている。このような基板１０１としては、特に限定されないが、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。
【００７２】
また、ＩＣチップ１０２には、例えば、物理量センサー１を駆動する駆動回路や、差動信号から加速度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含まれている。このようなＩＣチップ１０２は、ボンディングワイヤー１０５を介して物理量センサー１の端子７１２、７２２、７３２と電気的に接続されており、ボンディングワイヤー１０６を介して基板１０１の端子１０１ａに電気的に接続されている。
【００７３】
このような物理量センサー装置１００は、物理量センサー１を備えているので、優れた信頼性を有している。
【００７４】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る電子機器について説明する。
【００７５】
図１１は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【００７６】
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、加速度センサー等として機能する物理量センサー１が内蔵されている。
【００７７】
図１２は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【００７８】
この図において、携帯電話機１２００は、アンテナ（図示せず）、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、加速度センサー等として機能する物理量センサー１が内蔵されている。
【００７９】
図１３は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。
【００８０】
ディジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。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。このようなディジタルスチールカメラ１３００には、例えば、加速度センサーとして手振れ補正に用いられる物理量センサー１が内蔵されている。
【００８１】
このような電子機器は、物理量センサー１を備えているので、優れた信頼性を有している。
【００８２】
なお、本発明の電子機器は、図１１のパーソナルコンピューター、図１２の携帯電話機、図１３のディ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、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、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、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、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、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）、フライトシュミレータ等に適用することができる。
【００８３】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る移動体について説明する。
【００８４】
図１４は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
図１４に示すように、自動車１５００には物理量センサー１が内蔵されており、例えば、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、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。また、物理量センサー１は、他にもキーレスエントリー、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、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。
【００８５】
以上、本発明の物理量センサー、物理量センサー装置、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。
【符号の説明】
【００８６】
１…物理量センサー、２…ベース基板、２１…凹部、２１１、２１２、２１３…凹部、２２…凹部、２２１、２２２…凹部、２３…凹部、２３１、２３２…凹部、３…蓋体、３１…凹部、４…素子片、４Ａ…第１構造体、４Ｂ…第２構造体、４１…支持部、４１１…第１支持部、４１１ａ…連結部、４１２…第２支持部、４１２ａ…連結部、４１３…第３支持部、４１３ａ…固定領域、４１４…第４支持部、４２…可動電極部、４２１…基部、４２１ａ、４２１ｂ…連結部、４２１１…開口、４２１２、４２１３…突出部、４２２…可動電極指、４２３…第１可動電極指、４２４…第２可動電極指、４３…弾性部、４３１…第１弾性部、４３２…第２弾性部、４８…第１固定電極部、４８１…固定部、４８２…支持梁部、４８３…第１固定電極指、４９…第２固定電極部、４９１…固定部、４９２…支持梁部、４９３…第２固定電極指、５…素子片、５Ａ…第１構造体、５Ｂ…第２構造体、５１…支持部、５１３…第３支持部、５１３ａ…固定領域、５１４…第４支持部、５２…可動電極部、５３…弾性部、５８…第１固定電極部、５９…第２固定電極部、６…素子片、６１、６２…支持部、６３…可動部、６３１…第１可動部、６３２…第２可動部、６４、６５…連結部、６６１…第１検出電極、６６２…第２検出電極、７１１、７２１、７３１、７４１、７５１、７６１、７７１…配線、７１２、７２２、７３２、７４２、７５２、７６２、７７２…端子、８…ＳｉＯ２膜、１００…物理量センサー装置、１０１…基板、１０１ａ…端子、１０１ｂ…実装端子、１０２…ＩＣチップ、１０３、１０４…接着層、１０５、１０６…ボンディングワイヤー、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、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１３００…ディ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、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…車体姿勢制御装置、１５０３…車輪、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…導電性バンプ、Ｄ…ダミー電極、Ｇ…中心、Ｊ…軸、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３…仮想直線、Ｍ…モールド材、Ｓ…内部空間
【図１】
0006485260.tif 000002
【図２】
0006485260.tif 000003
【図３】
0006485260.tif 000004
【図４】
0006485260.tif 000005
【図５】
0006485260.tif 000006
【図６】
0006485260.tif 000007
【図７】
0006485260.tif 000008
【図８】
0006485260.tif 000009
【図９】
0006485260.tif 000010
【図１０】
0006485260.tif 000011
【図１１】
0006485260.tif 000012
【図１２】
0006485260.tif 000013
【図１３】
0006485260.tif 000014
【図１４】
0006485260.tif 000015