(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、
前記ベース部と接続されている可動部と、
前記可動部の厚み方向からみた平面視において、前記ベース部から前記可動部に沿って延在する支持部と、
前記平面視において、前記可動部と前記支持部とのいずれか一方が他方に向かって突出する突出部を有して、前記一方の突出部と前記他方との間に所定の間隔を有する第１ギャップ部と、
前記平面視において、前記第１ギャップ部より前記ベース部側に位置し、前記所定の間隔より広い間隔を有する第２ギャップ部と、を有し、
前記第１ギャップ部において、前記突出部は、前記支持部の延在方向に垂直な断面視において、前記第１ギャップ部に臨む側に凸条部を有していることを特徴とするセンサー用基板。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサー用基板において、
前記支持部は、前記平面視において、前記可動部を挟む両側に配置され、
前記第１ギャップ部および前記第２ギャップ部が前記可動部を挟む両側にそれぞれ形成され、
それぞれの前記突出部は、前記平面視において同一方向に突出していることを特徴とするセンサー用基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載のセンサー用基板において、
前記凸条部が、前記突出部の断面の略中央に形成されていることを特徴とするセンサー用基板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサー用基板において、
前記凸条部は、前記平面視において、前記可動部または前記支持部の基端部側から先端部側に向かって幅が狭くなる台形状を呈していることを特徴とするセンサー用基板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサー用基板において、
Ｚカットで切り出された水晶Ｚカット板を用いて形成されていることを特徴とするセンサー用基板。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサー用基板において、
前記突出部が、前記水晶Ｚカット板の＋Ｘ結晶軸方向に突出していることを特徴とするセンサー用基板。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサー用基板において、
前記第１ギャップ部のギャップ幅方向と交差する方向の長さである第１ギャップ長よりも、前記第２ギャップ部のギャップ幅方向と交差する方向の長さである第２ギャップ長の方が長いことを特徴とするセンサー用基板。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のセンサー用基板と、
一端部が前記ベース部に固定され、他端部が前記可動部に固定され、物理量を検出する物理量検出素子と、
を備えることを特徴とする物理量検出センサー。
【請求項９】
請求項８に記載の物理量検出センサーを備え、該物理量検出センサーにより加速度が計測されることを特徴とする加速度センサー。
【請求項１０】
請求項８に記載の物理量検出センサーが搭載されていることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項８に記載の物理量検出センサーが搭載されてい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、センサー用基板、物理量検出センサー、加速度センサー、電子機器、および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１に記載されているように、ベース部（固定部）と、ベース部と接続されている可動部と、可動部の厚み方向からみた平面視において、ベース部から可動部に沿って延在する支持部と、を有するセンサー用基板（カンチレバー部）に、物理量を検出する物理量検出素子が固定された物理量検出センサーが知られていた。この物理量検出センサーにおいて、物理量検出素子は、一端がベース部に固定され、他端が可動部に固定されている。また、物理量検出センサーには、可動部の両主面の少なくとも一方に配置され、前記平面視において、一部が支持部と重なるように配置された質量部が備えられている。
【０００３】
このような構成の物理量検出センサーでは、設計値を越えた衝撃が加えられた場合に、可動部の変位が設計値を越えて大きくなってしまうと、可動部が望まない箇所に強く接触したり、可動部とベース部との接続部分に応力が加わったりすることにより、センサー用基板や物理量検出素子が破損してしまう虞がある。この問題を回避するために、特許文献１の物理量検出センサーは、センサー用基板の厚み方向からみた平面視において、質量部と支持部とが重なる領域に、質量部と支持部との間に所定の間隔が設けられた構成となっている。これにより、物理量検出センサーに厚み方向（Ｚ方向）の物理量（例えば加速度）が加えられたときに、加速度に応じて変位する可動部の変位を、可動部の主面に配置された質量部が上記所定の間隔分変位したところで支持部と接触することによって規制することができる。
【０００４】
また、特許文献２には、可動部の厚み方向からみた平面視において、ベース部から可動部に沿って延在する支持部の内周面の一部に、支持部の内周面と可動部（錘部）との距離を他の部位より小さくする突出部（ストッパー部）が突設された物理量検出センサー（半導体加速度センサー）が紹介されている。この構成により、物理量検出センサーに厚み方向と交差する方向（可動部および支持部の面内方向）の物理量が加えられたときに、物理量に応じて変位する可動部（錘部）の変位を、支持部の内周面に突設された突出部で規制することによって、可動部（錘部）の過度な変位を規制してセンサー用基板や物理量検出素子の破損を防止することができる。
なお、上述の特許文献１および特許文献２の物理量検出センサーにおいて、ベース部、可動部、および支持部を有するセンサー用基板は、水晶やシリコンなどの単結晶材料をエッチング加工することにより一体に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１８９４８０号公報
【特許文献２】特開２０００−３３８１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
物理量検出センサーのセンサー用基板の形成材料として用いられる単結晶材料のうち、水晶をウェットエッチングしてセンサー用基板の外形を形成する場合、水晶の各々の結晶軸方向におけるエッチング速度の違いによるエッチング異方性のために、可動部と支持部との面内方向の隙間を所望の長さで精度よく形成することは困難であることが知られている。しかしながら、特許文献２では、可動部と支持部内周面の突出部との隙間を精度よく形成する方法等については何ら記述されていない。このため、可動部と突出部（規制部、ストッパー部）との隙間が、所定の長さよりも長くなってしまい、物理量検出センサーに設計値を越える衝撃が加えられた場合に、センサー用基板や物理量検出素子が破損してしまう虞があった。また、可動部と突出部（規制部）との隙間が適正な長さよりも短くなってしまった場合には、可動部の変位範囲が設定よりも小さく規制されてしまうことから、設定された加速度などの物理量検出範囲を満足できない虞があった。
【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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］  本適用例にかかるセンサー用基板は、ベース部と、前記ベース部と接続されている可動部と、前記可動部の厚み方向からみた平面視において、前記ベース部から前記可動部に沿って延在する支持部と、前記平面視において、前記可動部と前記支持部とのいずれか一方が他方に向かって突出する突出部を有して、前記一方の突出部と前記他方との間に所定の間隔を有する第１ギャップ部と、前記平面視において前記第１ギャップ部より前記ベース部側に位置し、前記所定の間隔より広い間隔を有する第２ギャップ部と、を有し、前記第１ギャップ部において、前記突出部は、前記支持部の延在方向に垂直な断面視において、前記第１ギャップ部に臨む側に凸条部を有していることを特徴とする。
【０００９】
本適用例において、「凸条部」とは、センサー用基板の形成材料として好適に用いられる、例えば水晶などの単結晶材料の結晶構造に起因して起こるものであり、水晶をウェットエッチングしてセンサー用基板の外形を形成する際に、水晶の各々の結晶軸方向におけるエッチング速度の違いによるエッチング異方性のために生じるひれ状の異形部（エッチング残渣）のことであり、「ひれ」と呼ばれることもある。
本適用例によれば、ベース部と接続された可動部と、ベース部から可動部に沿って延在する支持部との間に、突出部を有して且つ所定の間隔を有する第１ギャップ部が形成され、その第１ギャップ部よりベース部側に、第１ギャップ部の所定の間隔より広い間隔の第２ギャップ部が形成されている。この構成により、第１ギャップ部において、可動部および支持部のいずれか一方に凸条部が形成され、その凸条部は、第１ギャップ部よりも間隔の広い第２ギャップ部によって、第１ギャップ部へのエッチング液回りが良好となることから、所望の第１ギャップ部の形状を形成することが可能であることを発明者は見出した。このことから、第１ギャップ部の隙間を精度よく形成することができる。
これにより、可動部と支持部との面内方向の衝撃が加わったときに、所定の間隔が精度よく形成された第１ギャップ部において、過度に変位した可動部を支持部で規制する構造を実現でき、センサー用基板の破損を抑止することが可能になる。したがって、耐衝撃性および検出精度の高い物理量検出センサーを構成することが可能なセンサー用基板を提供することができる。
【００１０】
［適用例２］  上記適用例にかかるセンサー用基板において、前記支持部は、前記平面視において、前記可動部を挟む両側に配置され、前記第１ギャップ部および前記第２ギャップ部が前記可動部を挟む両側にそれぞれ形成され、それぞれの前記突出部は、前記平面視において同一方向に突出していることが好ましい。
【００１１】
本適用例によれば、例えば水晶などの単結晶材料によりセンサー用基板を形成した場合において、凸条部は所定の結晶軸方向に形成されることから、各突出部を同一方向に突出させて設けることにより、各々の第１ギャップ部の所定の間隔を略均一に精度よく形成することができる。
【００１２】
［適用例３］  上記適用例にかかるセンサー用基板において、前記凸条部が、前記突出部の断面の略中央に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、第１ギャップ部の所定の間隔を精度よく形成できることを発明者は見出した。
【００１４】
［適用例４］  上記適用例にかかるセンサー用基板において、前記凸条部は、前記平面視において、前記可動部または支持部の基端部側から先端部側に向かって幅が狭くなる台形状を呈していることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、第１ギャップ部の所定の間隔を精度よく形成できることを発明者は見出した。
【００１６】
［適用例５］  上記適用例にかかるセンサー用基板において、Ｚカットで切り出された水晶Ｚカット板を用いて形成されていることが好ましい。
【００１７】
本適用例によれば、センサー用基板の形成材料である水晶は、原石（ランバード）等から、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸、および光学軸と呼ばれるＺ軸を有し、水晶結晶軸において直交するＸ軸、およびＹ軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工されたＺカットの水晶基板（水晶Ｚカット板）から形成されている。水晶Ｚカット板は、その特性によりエッチング加工が比較的容易になり、上記適用例に記載の第１ギャップ部などのセンサー用基板の外形を精密に形成することができる。
また、センサー用基板の厚み方向の切り出し角度と、センサー用基板に搭載される例えば物理量検出素子などの検出素子（センサー）の厚み方向の切り出し角度とを、同じＺカットにすることで線膨張係数（熱膨張率）を近似させることができる。線膨張係数が近似した材料が用いられることで、センサー用基板と、検出素子との周囲の温度変化に伴う両者間の熱応力が抑制され、熱応力を抑制した検出精度の高い物理量の測定を行うことが可能な物理量検出センサーを提供するのに寄与できる。
【００１８】
［適用例６］  上記適用例にかかるセンサー用基板において、前記突出部が、前記水晶Ｚカット板の＋Ｘ結晶軸方向に突出していることが好ましい。
【００１９】
本適用例によれば、Ｙ軸方向からの結晶面の影響が抑えられ、センサー用基板の厚み方向からみた平面視において、突出部の凸条部の端面がフラットに形成され、第１ギャップ部を所望のギャップ幅にて形成できることを発明者は見出した。
【００２０】
［適用例７］  上記適用例にかかるセンサー用基板において、前記第１ギャップ部のギャップ幅方向と交差する方向の第１ギャップ長よりも、前記第２ギャップ部のギャップ幅方向と交差する方向の第２ギャップ長の方が長いことを特徴とする。
【００２１】
本適用例によれば、第１ギャップ長よりも長いギャップ長を有する第２ギャップ部により、センサー用基板の外形をウェットエッチングにより形成するときに、第２ギャップ部から第１ギャップ部へのエッチング液の回りがより良好になって、第１ギャップ部の所定の間隔を精度よく形成することが可能になる。
【００２２】
［適用例８］  本適用例にかかる物理量検出センサーは、上記適用例に記載のセンサー用基板と、一端部が前記ベース部に固定され、他端部が前記可動部に固定され、物理量を検出する物理量検出素子と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、物理量検出センサーは、上記適用例に記載のセンサー用基板を備え、該センサー用基板のベース部および可動部に、物理量検出素子の一端部および他端部が固定されているので、衝撃が印加された場合でも、物理量検出素子やセンサー用基板の破損が抑えられ、耐衝撃性および検出精度の高い物理量検出センサーを提供することができる。
【００２４】
［適用例９］  本適用例にかかる加速度センサーは、上記適用例に記載の物理量検出センサーを備え、該物理量検出センサーにより加速度が計測されることを特徴とする。
【００２５】
本適用例によれば、加速度センサーは、上記適用例の物理量検出センサーが備えられているので、耐衝撃性が高いとともに、可動部が加えられた物理量に応じて正確な変位をすることにより、物理量を精緻に検出することが可能である。このような物理量検出センサーが搭載されている加速度センサーは、計測された加速度の信頼性の向上が図れる。
【００２６】
［適用例１０］  本適用例にかかる電子機器は、上記適用例に記載の物理量検出センサーが搭載されていることを特徴とする。
【００２７】
本適用例にかかる電子機器は、上記適用例の物理量検出センサーが搭載されている。この物理量検出センサーは、耐衝撃性が高いとともに、加えられた物理量を精緻に検出することが可能である。このような物理量検出センサーが搭載されている電子機器は、機器としての特性、および信頼性の向上が図れる。
【００２８】
［適用例１１］  本適用例にかかる移動体は、上記適用例に記載の物理量検出センサーが搭載されていることを特徴とする。
【００２９】
本適用例にかかる移動体は、上記適用例の物理量検出センサーが搭載されているので、耐衝撃性が高いとともに、加えられた物理量を精緻に検出することが可能である。このような物理量検出センサーが搭載されている移動体は、物理量検出センサーの検出機能により移動状態や姿勢等の把握が確実にでき、安全で安定した移動をすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態にかかる物理量検出センサーの平面図。
【図２】図１の線分Ｂ−Ｂ´における部分断面図。
【図３】図１の線分Ａ−Ａ´における断面図。
【図４】図１の物理量検出センサーが備えている物理量検出デバイスを示す斜視図。
【図５】物理量検出センサーが備えているセンサー用基板としてのカンチレバー部の平面図。
【図６】図５の線分ｄ−ｄ´における部分断面図。
【図７】図５における第１ギャップ部を拡大して示す部分平面図。
【図８】物理量検出デバイスの変形例に係るカンチレバー部の平面図。
【図９】変形例に係る素子片を示す平面図。
【図１０Ａ】変形例に係るカンチレバー部に素子片を接合した状態を示す平面図。
【図１０Ｂ】カンチレバー部上の素子片の接続部を除去した状態を示す平面図。
【図１１Ａ】物理量検出センサーが搭載されている電子機器であるビデオカメラを示す斜視図。
【図１１Ｂ】物理量検出センサーが搭載されている電子機器である携帯電話を示す斜視図。
【図１２】物理量検出センサーが搭載されている移動体である自動車を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材について実際とは異なる尺度で示している場合がある。
【００３２】
［物理量検出センサー］
以下、実施形態にかかる物理量検出センサーについて、図１、および図３を用いて説明する。
図１は、本実施形態にかかる物理量検出センサー１００の構成を示す平面図である。図３は、物理量検出センサー１００の構成を示す断面図であり、図１において線分Ａ−Ａ´で示す部分の断面図である。そして、図１、および図３では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。なお、Ｚ軸は、重力が作用する方向を示す軸である。
なお、説明の便宜上、図１では、リッド１０３の図示を省略している。
本実施形態においては、Ｚ軸方向から物理量検出センサー１００を見ることを平面視として説明する。
【００３３】
物理量検出センサー１００は、図１、および図３に示すように、物理量検出デバイス１１０と、パッケージ１２０とを有している。また、パッケージ１２０は、ベース基板１０２と、リッド１０３とを有している。
ベース基板１０２は、凹部１０６を有し、物理量検出デバイス１１０が凹部１０６内に収容されている。ベース基板１０２の形状は、物理量検出デバイス１１０を凹部１０６内に収容していることができれば、特に限定されない。
本実施形態において、ベース基板１０２としては、センサー用基板としてのカンチレバー部１０１やリッド１０３の熱膨張係数と一致、あるいは極力近い熱膨張係数を備えた材料によって形成され、本例では、セラミックを用いている。しかし、これに限定されること無く、水晶、ガラス、シリコン等の材料を用いてもよい。
【００３４】
本実施形態のベース基板１０２は、凹部１０６の内側の底面である内底面１０９ａと、内底面１０９ａからリッド１０３側に突出している段差部１０８（１０８ａ，１０８ｂ）と、を有している。
【００３５】
段差部１０８ａ，１０８ｂは、後述する物理量検出デバイス１１０をベース基板１０２に固定するために設けられ、たとえば、凹部１０６の内壁の２方向に沿った略Ｌ字状の形状で設けられている。詳述すると、段差部１０８ａは、平面視において、凹部１０６の＋Ｘ軸方向の内壁と、−Ｙ軸方向の内壁とに沿って、所定の幅を持って連続して設けられている。段差部１０８ｂは、平面視において、凹部１０６の−Ｘ軸方向の内壁と、−Ｙ軸方向の内壁とに沿って、所定の幅を持って連続して設けられている。
また、平面視において、段差部１０８ａの＋Ｚ軸方向の面には、後述する第１固定部３０ａに含まれた内部端子３４ａが設けられており、段差部１０８ｂの＋Ｚ軸方向の面には、後述する第１固定部３０ｂに含まれた内部端子３４ｂが設けられている。
【００３６】
ベース基板１０２の内底面１０９ａと反対側の面である外底面１０９ｂには、外部の部材に実装される際に用いられる外部端子１０７（１０７ａ，１０７ｂ）が設けられている。外部端子１０７は、図示しない内部配線を介して内部端子３４ａ，３４ｂと電気的に接続されている。たとえば、外部端子１０７ａは、内部端子３４ａと電気的に接続され、外部端子１０７ｂは、内部端子３４ｂと電気的に接続されている。
【００３７】
内部端子３４ａ，３４ｂ、および外部端子１０７ａ，１０７ｂは、たとえば、タングステン（Ｗ）等のメタライズ層に、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等の薄膜をメッキ等の方法により被膜し積層した金属膜で構成されている。
【００３８】
ベース基板１０２には、外底面１０９ｂから内底面１０９ａまで貫通している貫通孔９２が設けられ、ベース基板１０２に形成されている貫通孔９２内には、パッケージ１２０の内部（キャビティー）を封止する封止部９０が設けられている。図３に示す例では、貫通孔９２は、外底面１０９ｂ側の孔径が内底面１０９ａ側の孔径より大きい、段付きの形状を有している。封止部９０は、貫通孔９２に、たとえば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金、またはハンダ等からなる封止材を配置し、加熱溶融後、固化させて設けることができる。封止部９０は、パッケージ１２０の内部を気密に封止するために設けられている。
【００３９】
リッド１０３は、ベース基板１０２の凹部１０６を覆って設けられている。リッド１０３の形状は、たとえば、板状である。リッド１０３としては、ベース基板１０２と同じ材料や、コバール、ステンレス鋼等の金属等が用いられる。リッド１０３は、リッド接合材１０５を介して、ベース基板１０２に接合されている。リッド接合材１０５としては、たとえば、シールリング、低融点ガラス、無機系接着剤等を用いてもよい。
【００４０】
パッケージ１２０の内部は、ベース基板１０２と、リッド１０３との接合後、封止される。貫通孔９２から凹部１０６内の空気を抜いて減圧し、貫通孔９２を封止材等の封止部９０で塞ぐ方法により封止され、これにより、物理量検出デバイス１１０は、減圧されて気密状態の凹部１０６内に載置される。なお、凹部１０６の内部は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが充填されていてもよい。また、リッド１０３が凹状に形成され、ベース基板１０２が平板であってもよい。
【００４１】
［物理量検出デバイス］
次に、物理量検出デバイス１１０について、図１から図７を用いて説明する。図２は、図１において線分Ｂ−Ｂ’で示す部分が拡大された断面図である。図４は、図１の物理量検出センサー１００が備えている物理量検出デバイス１１０の構成を示す斜視図である。図５は、物理量検出デバイス１１０が備えているセンサー用基板としてのカンチレバー部１０１を示す平面図である。図６は、図５の線分ｄ−ｄ´における部分断面図である。また、図７は、図５におけるカンチレバー部１０１の第１ギャップ部を拡大して示す部分平面図である。
そして、図２、および図４から図７では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。なお、Ｚ軸は、重力が作用する方向を示す軸である。
【００４２】
物理量検出デバイス１１０は、図３、および図４に示すように、ベース基板１０２に固定されているセンサー用基板としてのカンチレバー部１０１と、カンチレバー部１０１に固定され、物理量、たとえば、加速度を検出するための物理量検出素子７０と、カンチレバー部１０１に固定され錘の役目をする質量部８０，８２と、を有している。
物理量検出素子７０は、カンチレバー部１０１の内底面１０９ａ側に配置されている。
【００４３】
まず、カンチレバー部１０１について、図１、および図３〜図７を用いて説明する。
カンチレバー部１０１は、ベース部１０と、継手部１２と、可動部１４と、支持部としての腕部２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）と、第１固定部３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）と、突出部４５ａ，４５ｂとを有している。
【００４４】
ベース部１０は板状であり、平面視において中央部分に空隙を有している。その空隙には、同じく板状の可動部１４が設けられ、継手部１２を介して可動部１４とベース部１０とが接続されている。ベース部１０の角部には、腕部２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）が設けられている。また、ベース部１０は、互いに対向し表裏の関係である主面１０ａ，１０ｂ（図３参照）を有している。詳述すると、主面１０ａは、ベース部１０に対してリッド１０３側を向いており、主面１０ｂは、ベース部１０に対して内底面１０９ａ側を向いている。
【００４５】
継手部１２は、ベース部１０と、可動部１４との間に設けられ、ベース部１０、および可動部１４に接続されている。継手部１２の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、ベース部１０の厚さ、および可動部１４の厚さと比して薄く（短く）設けられている。たとえば、継手部１２は、後述する主面１４ａ、および主面１４ｂからの、いわゆるハーフエッチングの処理によって、有底の溝部１２ａ，１２ｂ（図３参照）が形成されている。
【００４６】
本実施形態において、溝部１２ａ，１２ｂは、Ｘ軸方向に沿って延在して設けられている。継手部１２は、可動部１４がベース部１０に対して変位（回動）する際に、支点（中間ヒンジ）としてＸ軸方向に沿った回転軸となる。
【００４７】
可動部１４は、ベース部１０から延在して設けられている。詳述すると、可動部１４は、ベース部１０から継手部１２を介して、Ｙ軸方向に沿って設けられている。可動部１４は、その形状が板状であり、互いに対向し表裏の関係である主面１４ａ，１４ｂ（図３参照）を有している。また、主面１４ａは、可動部１４に対してリッド１０３側を向いており、主面１４ｂは、可動部１４に対して内底面１０９ａ側を向いている。
可動部１４は、主面１４ａ，１４ｂと交差する方向（Ｚ軸方向）に加わる物理量、たとえば、加速度α１，α２（図３参照）に応じて、継手部１２を支点（回転軸）として主面１４ａ，１４ｂと交差する方向（Ｚ軸方向）に変位が可能である。
【００４８】
可動部１４には、錘の役目をする質量部８０，８２が設けられている。詳述すると、質量部８０は、質量接合材８６を介して主面１４ａに設けられ、質量部８２は、平面視において質量部８０と重なるように質量接合材８６を介して主面１４ｂに設けられている。
質量部８０，８２の形状としては板状であり、たとえば、図１に示すように、平面視において長手方向の一方の辺の一部が対向する辺側にくぼんだ凹型の形状が用いられているのが好適である。なお、質量部８０，８２の形状は、可動部１４が所定の動作を行うことが可能であれば、上述した形状に限定されるものではない。
【００４９】
質量部８０，８２の材質としては、たとえば、リン青銅（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ）が用いられているのが好適である。なお、質量部８０，８２の材質は、リン青銅に限定されるものではない。たとえば、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）等の金属が用いられてもよい。また、質量接合材８６の材質としては、たとえば、シリコーン樹脂を含む熱硬化型接着剤が用いられてもよい。
【００５０】
なお、本実施形態では可動部１４の主面１４ａ，１４ｂのそれぞれに、質量部８０，８２がひとつずつ設けられている。しかし、これに限定されることなく、主面１４ａ，１４ｂのいずれか一方にひとつ、または複数の質量部８０，８２が設けられてもよいし、主面１４ａ，１４ｂのそれぞれに複数の質量部８０，８２が設けられてもよい。
【００５１】
ここで、カンチレバー部１０１の腕部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄについて説明する。腕部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、平面視において略Ｌ字状で所定の幅で設けられている。
【００５２】
腕部２０ａは、平面視において、ベース部１０の＋Ｙ方向の端部から＋Ｘ軸方向に延在して設けられ、−Ｙ軸方向にベース部１０の外周に沿って延在して設けられている。ここで、支持部としての腕部２０ａは、可動部１４の厚み方向からみた平面視において、ベース部１０の＋Ｙ方向の端部から＋Ｘ軸方向に向かって、可動部１４に沿って延在して設けられている部分を有している。
腕部２０ａは、平面視において、腕部２０ａの先端と段差部１０８ａとが重なっている位置の主面１０ｂ側に、第１固定部３０ａの設置領域を有している。第１固定部３０ａは、主面１０ｂ側に固定部接続端子３６ａと、接合材３５と、段差部１０８ａの内部端子３４ａとを含んで構成されている（図２参照）。また、固定部接続端子３６ａは、平面視において、接合材３５を介して、内部端子３４ａと重なるように接続されている。
このことにより、腕部２０ａ（カンチレバー部１０１）は、第１固定部３０ａを介して、段差部１０８ａ（ベース基板１０２）と接続されている。
【００５３】
腕部２０ｂは、平面視において、ベース部１０の＋Ｙ方向の端部から−Ｘ軸方向に延在して設けられ、−Ｙ軸方向にベース部１０の外周に沿って延在して設けられている。ここで、支持部としての腕部２０ｂは、可動部１４の厚み方向からみた平面視において、ベース部１０の＋Ｙ方向の端部から−Ｘ軸方向に向かって、可動部１４に沿って延在して設けられている部分を有している。
腕部２０ｂは、平面視において、腕部２０ｂの先端と段差部１０８ｂとが重なっている位置の主面１０ｂ側に、第１固定部３０ｂの設置領域を有している。第１固定部３０ｂは、主面１０ｂ側に固定部接続端子３６ｂと、接合材３５と、段差部１０８ｂの内部端子３４ｂとを含んで構成されている（構成は図２と略同一なため、図２を参照）。また、固定部接続端子３６ｂは、平面視において、接合材３５を介して、内部端子３４ｂと重なるように接続されている。
このことにより、腕部２０ｂ（カンチレバー部１０１）は、第１固定部３０ｂを介して、段差部１０８ｂ（ベース基板１０２）と接続されている。
【００５４】
接合材３５としては、たとえば、金属フィラー等の導電性物質を含むシリコーン樹脂系の導電性接着剤等が用いられてもよい。
【００５５】
腕部２０ｃは、平面視において、ベース部１０の＋Ｘ軸方向の端部の略中央部から−Ｙ軸方向に延在して設けられ、さらに−Ｘ軸の方向にベース部１０の外周に沿って延在して設けられている。
腕部２０ｃは、平面視において、腕部２０ｃの先端と段差部１０８ａとが重なっている位置の主面１０ｂ側に、ベース接合材５２の設置領域であるベース接合部５０ｂを有している。ベース接合部５０ｂに設けられているベース接合材５２とベース接合部５０ｂとを含んで、第１固定部３０ｃは構成されている。
このことにより、腕部２０ｃ（カンチレバー部１０１）は、第１固定部３０ｃを介して、段差部１０８ａ（ベース基板１０２）と接続されている。
【００５６】
腕部２０ｄは、平面視において、ベース部１０の−Ｘ軸方向の端部の略中央部から−Ｙ軸方向に延在して設けられ、さらに＋Ｘ軸の方向にベース部１０の外周に沿って延在して設けられている。
腕部２０ｄは、平面視において、腕部２０ｄの先端と段差部１０８ｂとが重なっている位置の主面１０ｂ側に、ベース接合材５２の設置領域であるベース接合部５０ａを有している。ベース接合部５０ａに設けられているベース接合材５２とベース接合部５０ａとを含んで、第１固定部３０ｄは構成されている。
このことにより、腕部２０ｄ（カンチレバー部１０１）は、第１固定部３０ｄを介して、段差部１０８ｂ（ベース基板１０２）と接続されている。
【００５７】
ベース接合材５２は、たとえば、ビスマレイミド樹脂が用いられるのが好適である。
【００５８】
ここで、図５を用いてカンチレバー部１０１の腕部２０等の構成について説明する。
本説明では、平面視において、物理量検出素子７０の２つの基部７２の中心を通る第１の中心線Ｌ１と、第１の中心線Ｌ１と直交し、かつカンチレバー部１０１の中心を通る第２の中心線Ｌ２とを用いて説明する。
なお、説明の便宜上、図５の第１の中心線Ｌ１の＋Ｙ方向側を「上］、−Ｙ方向側を「下」、第２の中心線Ｌ２の＋Ｘ方向側を「左」、−Ｘ方向側を「右」という。
カンチレバー部１０１において、第２の中心線Ｌ２に対して、上側の領域を第１の領域Ｓ１、下側の領域を第２の領域Ｓ２、第１の中心線Ｌ１に対して、右側の領域を第３の領域Ｓ３、左側の領域を第４の領域Ｓ４とする。
第１の領域Ｓ１には、腕部２０ａ、第１固定部３０ａ、腕部２０ｂ、第１固定部３０ｂが設けられ、第２の領域Ｓ２には、腕部２０ｃ、第１固定部３０ｃ、腕部２０ｄ、第１固定部３０ｄが設けられている。
また、第３の領域Ｓ３には、腕部２０ｂ、第１固定部３０ｂ、腕部２０ｄ、第１固定部３０ｄが設けられ、第４の領域Ｓ４には、腕部２０ａ、第１固定部３０ａ、腕部２０ｃ、第１固定部３０ｃが設けられている。
【００５９】
ここでは、カンチレバー部１０１の各領域が有している各腕部、および各固定部について説明する。
【００６０】
まず、各領域の各固定部について説明する。図５に示すカンチレバー部１０１の平面視において、第１の領域Ｓ１（上側）にある腕部２０ａの第１固定部３０ａと腕部２０ｂの第１固定部３０ｂと、第２の領域Ｓ２（下側）にある腕部２０ｃの第１固定部３０ｃと腕部２０ｄの第１固定部３０ｄとは、第２の中心線Ｌ２に対して、非対称の位置に配置されている。
【００６１】
本実施形態の物理量検出デバイス１１０は、たとえば、物理量検出デバイス１１０に加えられた物理量、たとえば、加速度α１，α２（図３参照）を検出するため、物理量検出素子７０が一定の振動（運動）を繰り返している。当該振動が、寄生振動（スプリアス）として物理量検出素子７０が接続されているベース部１０、および腕部２０ａに伝搬され、第１固定部３０ａに到達する。
ここで、第１固定部３０ａは、段差部１０８ａ（ベース基板１０２）と接続される主面１０ｂ側に、設けられている。第１固定部３０ａの固定部接続端子３６ａは、接合材３５を介して、段差部１０８ａの内部端子３４ａと平面視において重なるように接続されている。よって、段差部１０８ａと、第１固定部３０ａとが接続される際に第１固定部３０ａは、主面１０ｂ側と、段差部１０８ａとを選択的に接続させることができる。
【００６２】
従って、物理量検出素子７０から生じるスプリアス（寄生振動）がベース部１０を介して腕部２０ａに伝搬される場合において、腕部２０ａが段差部１０８ａに固定される位置が一定となるため、腕部２０ａにおけるスプリアスの共振周波数が一定に保たれる。
なお、腕部２０ｂの構造は、腕部２０ａと同一であるため、腕部２０ｂの詳しい説明は省略する。また、第１固定部３０ｂの構造も、第１固定部３０ａと同一であるため、第１固定部３０ｂの詳しい説明は省略する。
【００６３】
腕部２０ｃにおいて、第１固定部３０ｃは、前述したように主面１０ｂ側と、段差部１０８ａ（ベース基板１０２）とがベース接合材５２を介して選択的に接続されている。従って、物理量検出素子７０から生じるスプリアス（寄生振動）がベース部１０を介して腕部２０ｃに伝搬される場合において、腕部２０ｃが段差部１０８ａに固定される位置が一定となるため、腕部２０ｃにおけるスプリアスの共振周波数が一定に保たれる。
なお、腕部２０ｄの構造は、腕部２０ｃと同一であるため、腕部２０ｄの詳しい説明は省略する。また、第１固定部３０ｄの構造も、第１固定部３０ｃと同一であるため、第１固定部３０ｄの詳しい説明は省略する。
【００６４】
また、ベース部１０と、ベース基板１０２との熱膨張率の相違等によって生じる歪みの応力が、物理量検出素子７０に伝搬される場合がある。その場合には、ベース部１０から延在されている腕部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの弾性構造によって変形し易く（撓み易く）、この変形（撓み）により、応力を緩和することができる。
【００６５】
次に、突出部４５ａ，４５ｂ、および規制部４０ａ，４０ｂについて、図５とともに、図６および図７を用いて説明する。図６および図７は、突出部４５ａ，４５ｂおよび規制部４０ａ，４０ｂを詳細に示すものであり、図６は、図５の線分ｄ−ｄ´における部分断面図、図７は、図５における第１ギャップ部を拡大して示す部分平面図である。
図５に示すように、カンチレバー部１０１の厚み方向からみた平面視において、ベース部１０から可動部１４に沿って＋Ｙ方向に延在する支持部、即ち、腕部２０ａおよび腕部２０ｂとの間には、突出部４５ａ，４５ｂを有して、且つ、所定の間隔Ｇ１を有する第１ギャップ部と、該第１ギャップ部よりベース部１０側に位置し、第１ギャップ部の所定の間隔Ｇ１より広い間隔Ｇ２を有する第２ギャップ部とが形成されている。本実施形態では、カンチレバー部１０１のベース部１０とは反対の端部側において、可動部１４は、腕部２０ａ側に突出する突出部４５ａを有し、腕部２０ｂに、可動部１４側に突出する突出部４５ｂが形成されている。そして、突出部４５ａ，４５ｂの第１ギャップ部を形成する側面部には、水晶のエッチング残渣として形成されるひれ状の異形部である凸条部１４０を有している。
カンチレバー部１０１において、複数形成された突出部４５ａ，４５ｂは、同一方向（＋Ｘ方向）に突出して形成されている。これにより、水晶基板（水晶Ｚカット板）をウェットエッチングすることにより第１ギャップ部を含むカンチレバー部１０１の外形を形成するときに、凸条部１４０は所定の結晶軸方向（＋Ｘ結晶軸方向）に形成されることから、各々の第１ギャップ部の所定の間隔Ｇ１を略均一に精度よく形成することができる。
【００６６】
また、可動部１４の突出部４５ａと腕部２０ａとの間と、腕部２０ｂから可動部１４側に突出して形成された突出部４５ｂと可動部１４との間とには、所定の間隔Ｇ１を有する第１ギャップ部が形成され、それら第１ギャップ部からベース部側に、第１ギャップ部の所定の間隔Ｇ１より広い間隔Ｇ２を有する第２ギャップ部が形成されている。
可動部１４に対して、所定の間隔Ｇ１の第１ギャップ部を介してベース部１０に配置される腕部２０ａおよび腕部２０ｂは、可動部のＸ方向の変位を規制する規制部４０ａ，４０ｂとして機能する。つまり、第１ギャップ部の所定の間隔Ｇ１は、可動部１４のＸ方向の変位が大き過ぎて破損するのを抑止するための、可動部１４のＸ方向の変位の許容値を考慮して設定された間隔である。規制部４０ａ，４０ｂの作用については、後述する。
【００６７】
カンチレバー部１０１は、たとえば、水晶基板等に、ウェットエッチング等の処理を受けることで、ベース部１０、可動部１４、継手部１２、および腕部２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）が形成されている。材料としては、Ｘ−Ｙ平面に沿って位置する板状の水晶基板（「水晶Ｚカット板（以下「Ｚカット板」と記す）ともいう）が用いられている。
【００６８】
上述した水晶基板は、ウェットエッチングの処理を受け、ベース部１０、可動部１４、腕部２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）等が一体に形成されている。水晶基板が、ウェットエッチングの処理を受けると、Ｚ軸に沿ってエッチングが進行していく。水晶は、各結晶軸の方向に応じてエッチングの速度が変わるという水晶特有のエッチング異方性を有しているため、ウェットエッチングの処理を受けた後に水晶基板の空隙にエッチング残渣であるひれ状の異形部である凸条部１４０が発生する（図６および図７参照）。凸条部１４０は、水晶基板がＺカット板の場合、−Ｘ軸の方向と、±Ｙ軸の方向との交差部から、＋Ｘ軸方向に向かって発生する。本発明では、所定の間隔Ｇ１を有する第１ギャップ部のギャップ幅（Ｇ１）を精度よく形成するために、凸条部１４０を利用する。以下、そのことについて説明する。
【００６９】
図６および図７に示すように、所定の間隔Ｇ１を有する第１ギャップ部には、凸条部１４０が、同一方向に突出して形成されている。本実施形態では、可動部１４（カンチレバー部１０１）の厚み方向からみた平面視において、同一方向に突出した突出部４５ａ，４５ｂ、即ち、可動部１４から腕部２０ａ側に突出した突出部４５ａの側壁部と、腕部２０ｂから可動部１４側に突出した突出部４５ｂの側壁部とに、凸条部１４０が形成されている。本実施形態では、水晶基板の間隙（第１ギャップ部）において、凸条部１４０は、水晶Ｚカット板の＋Ｘ結晶軸方向に突出するように形成されている。
【００７０】
図６に示すように、カンチレバー部１０１の所定のギャップ幅（Ｇ１）を有する第１ギャップ部において、凸条部１４０は、可動部１４および腕部２０ｂの各々の断面の略中央に形成されている。また、凸条部１４０の断面は、基端側から先端側に向かって幅が狭くない、先端に尖部（エッジ）を有した形状を呈している。
また、図７に示すように、第１ギャップ部の各凸条部１４０は、可動部１４（カンチレバー部）１０１の厚み方向からみた平面視において、可動部１４の突出部４５ａおよび腕部２０ｂの突出部４５ｂの基端部側から先端部側に向かって幅が狭くなる台形状を呈している。
【００７１】
また、上述したように、凸条部１４０を含む第１ギャップ部のギャップ幅（Ｇ１）が、精度よく形成可能である要因として、図５に示す間隔Ｇ２を有する第２ギャップ部によるエッチング均一性を向上させる作用が挙げられる。即ち、図５に示すカンチレバー部１０１は、上述した所定の間隔Ｇ１を有する第１ギャップ部とともに、その第１ギャップ部よりベース部１０側に、第１ギャップ部の所定の間隔Ｇ１より広い間隔Ｇ２を有する第２ギャップ部が形成されている。
これにより、第１ギャップ部において、可動部１４および腕部２０ｂに凸条部１４０が形成され、その凸条部１４０は、第１ギャップ部のギャップ幅（Ｇ１）よりも広い間隔Ｇ２を有する第２ギャップ部によって、水晶基板のウェットエッチングによるカンチレバー部１０１の外形形成の際に、第１ギャップ部へのエッチング液回りが良好となることから、所望の形状を形成することが可能である。
【００７２】
しかも、本実施形態では、第１ギャップ部のギャップ幅Ｇ１方向と交差する方向の長さである第１ギャップ長よりも、第２ギャップ部のギャップ幅Ｇ２方向と交差する方向の長さである第２ギャップ長の方が長く形成されている。これにより、カンチレバー部１０１の外形をウェットエッチングにより形成するときに、第２ギャップ部から第１ギャップ部へのエッチング液の回りがより良好になって、第１ギャップ部の所定の間隔Ｇ１を精度よく形成することが可能になる。
以上述べた本実施形態の構成により、第１ギャップ部の間隔Ｇ１を精度よく調整して形成することができる。
なお、第１ギャップ部の所定の間隔Ｇ１は、例えば、水晶基板の厚みが４００μｍ〜５００μｍであった場合に、５μｍ〜１５μｍで形成されることにより、物理量検出センサー１００の耐衝撃性がより高く確保されることを発明者は見出した。
【００７３】
［物理量検出素子］
図１、図３、および図４に示すように、物理量検出素子７０は、２つの基部７２（７２ａ，７２ｂ）と、基部７２ａ，７２ｂ間に設けられている振動梁部７１（７１ａ，７１ｂ）と、を有し、２つの基部７２が、それぞれベース部１０（主面１０ｂ）と、可動部１４（主面１４ｂ）とに接続されることで、継手部１２を跨いで設けられている。
本実施形態の物理量検出素子７０は、たとえば、可動部１４が物理量に応じて変位することで、振動梁部７１ａ，７１ｂに応力が生じ、振動梁部７１ａ，７１ｂに発生する物理量検出情報が変化する。換言すると、振動梁部７１ａ，７１ｂの振動周波数（共振周波数）が変化する。なお、本実施形態において物理量検出素子７０は、２本の振動梁部７１ａ，７１ｂと、一対の基部７２ａ，７２ｂと、を有している双音叉素子（双音叉型振動素子）である。
【００７４】
振動梁部７１ａ，７１ｂは、可動部１４の延在するＹ軸方向に沿って基部７２ａと、基部７２ｂとの間に延在して設けられている。振動梁部７１ａ，７１ｂの形状は、たとえば、角柱状である。振動梁部７１ａ，７１ｂは、振動梁部７１ａ，７１ｂに設けられている励振電極（図示省略）に駆動信号が印加されると、Ｘ軸方向に沿って、互いに離間、または近接するように屈曲振動をする。
【００７５】
基部７２ａ，７２ｂは、振動梁部７１ａ，７１ｂの延在方向の両端に接続されている。物理量検出素子７０の一方の端部としての基部７２ａは、ベース部１０の主面１０ｂに検出素子接合材８４を介して接続されている。また、物理量検出素子７０の他方の端部としての基部７２ｂは、可動部１４の主面１４ｂに検出素子接合材８４を介して接続されている。検出素子接合材８４としては、たとえば、低融点ガラスや、共晶接合可能な金（Ａｕ）と錫（Ｓｎ）との合金被膜を用いてもよい。
【００７６】
本実施形態における物理量検出素子７０は、たとえば、いわゆる水晶原石等から所定の角度で切り出された水晶基板を、フォトリソグラフィー技術、およびエッチング技術によってパターニングすることにより形成されている。これにより、振動梁部７１ａ，７１ｂ、および基部７２ａ，７２ｂを、一体に形成することができる。
【００７７】
なお、物理量検出素子７０の材質は、前述の水晶基板に限定されるものではない。たとえば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電材料を用いてもよい。また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の圧電体（圧電材料）被膜を備えたシリコン等の半導体材料を用いてもよい。
【００７８】
物理量検出素子７０の基部７２ａ上には、たとえば、引き出し電極（図示省略）が設けられている。引き出し電極は、振動梁部７１ａ，７１ｂに設けられている励振電極（図示省略）と電気的に接続されている。
引き出し電極は、たとえば、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属ワイヤー（図示省略）によって、ベース部１０の主面１０ｂに設けられている接続端子（図示省略）と電気的に接続されている。
【００７９】
接続端子は、図示しない配線によって、固定部接続端子３６ａ，３６ｂと電気的に接続されている。
【００８０】
励振電極、引き出し電極、接続端子、および固定部接続端子３６ａ，３６ｂは、たとえば、クロム（Ｃｒ）層を下地として、その上に金（Ａｕ）層を積層した積層体が用いられている。励振電極、引き出し電極、接続端子、および固定部接続端子３６ａ，３６ｂは、たとえば、スパッタ法等によって導電層を形成し、当該導電層をパターニングすることによって設けられている。
【００８１】
本実施形態における物理量検出素子７０は、２つの基部７２ａ，７２ｂの間に設けられている振動梁部７１ａ，７１ｂが継手部１２と交差（直交）させて配置されている。換言すれば、溝部１２ａ，１２ｂの伸びる方向と交差する方向に沿って、振動梁部７１ａ，７１ｂが配置されている。これにより、たとえば、加速度が加えられたときの可動部１４の撓みをそのまま振動梁部７１ａ，７１ｂに伝えることが可能となる。従って、わずかな可動部１４の撓みも振動梁部７１ａ，７１ｂの共振周波数の変化として検出されることが可能となり、検出感度の低下を防止することが可能となる。
【００８２】
なお、物理量検出素子７０は、ベース部１０に対して内底面１０９ａ側の主面１０ｂと、主面１４ｂとに設けられているが、ベース部１０に対してリッド１０３側の主面１０ａと、主面１４ａとに設けられている構成も考えられる。
【００８３】
ここで、上記構成の物理量検出センサー１００（物理量検出デバイス１１０）における、センサー用基板としてのカンチレバー部１０１の規制部４０ａ，４０ｂの効果について述べる。
規制部４０ａ，４０ｂ（図１、図４、図５〜図７参照）は、たとえば図１において、物理量検出センサー１００のＸ軸方向に所定の大きさより大きい衝撃が加えられた場合に、Ｘ軸方向に変位した可動部１４と接触する。そのため、Ｘ軸方向の可動部１４の変位は、規制部４０ａ，４０ｂによって所定の範囲内に規制されている。これにより、可動部１４のＸ軸方向の過度の変位によって生じる、物理量検出デバイス１１０（カンチレバー部１０１）の破損が抑制される。
【００８４】
［物理量検出デバイスの動作］
次に、物理量検出デバイス１１０の動作について、図３を用いて説明する。
図３では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。なお、Ｚ軸は、重力が作用する方向を示す軸である。
図３において、たとえば、物理量検出デバイス１１０に、−Ｚ軸方向に物理量としての加速度α１（重力方向に加えられる加速度）が加えられると、加速度α１に応じて、可動部１４が継手部１２を支点にして−Ｚ軸方向に変位する。これにより、物理量検出素子７０には、Ｙ軸に沿って基部７２ａと、基部７２ｂとに矢印β１（互いに離れる）方向の力（張力）が加えられ、振動梁部７１ａ，７１ｂには矢印β１方向の引っ張り応力が生じる。そのため、振動梁部７１ａ，７１ｂの振動周波数（共振周波数）は、高くなる。
【００８５】
一方、たとえば、物理量検出デバイス１１０に、＋Ｚ軸方向に加速度α２（重力方向と反対方向に加えられる加速度）が加えられると、加速度α２に応じて、可動部１４が継手部１２を支点にして＋Ｚ軸方向に変位する。これにより、物理量検出素子７０には、Ｙ軸に沿って基部７２ａと、基部７２ｂとに矢印β２（互いに近づく）方向の力（圧縮力）が加えられ、振動梁部７１ａ，７１ｂには矢印β２方向の圧縮応力が生じる。そのため、振動梁部７１ａ，７１ｂの振動周波数（共振周波数）は、低くなる。
【００８６】
なお、物理量検出センサー１００には、物理量検出デバイス１１０から出力される出力信号を処理する電子回路が搭載されていてもよい。例えば、図３に示す物理量検出センサー１００において、ベース基板１０２の凹部１０６内に電子回路を設ける構成とすることができる。
このような物理量検出センサー１００において、電子回路から内部端子３４ａ，３４ｂを経由して、物理量検出デバイス１１０の励振電極に駆動信号が与えられる。駆動信号が与えられると、物理量検出素子７０の振動梁部７１ａ，７１ｂは、所定の周波数で屈曲振動（共振）する。そして、物理量検出センサー１００は、印加される加速度α１，α２に応じて物理量検出素子７０が変化する。変化することで物理量検出素子７０から出力される共振周波数は、電子回路で増幅し、図示しない配線によって外部端子１０７ａ，１０７ｂから物理量検出センサー１００の外部に出力される。
【００８７】
なお、物理量検出センサー１００は、上述した加速度の検出が可能な加速度センサーとして用いられるほかに、傾斜センサーとして用いられてもよい。傾斜センサーとしての物理量検出センサー１００は、傾斜による姿勢の変化に応じて、物理量検出センサー１００に対する、重力加速度が加わる方向が変化すると、質量部８０，８２の重みによって可動部１４が撓み、物理量検出素子７０の振動梁部７１ａ，７１ｂに引っ張り応力や圧縮応力が生じる。そして、振動梁部７１ａ，７１ｂの共振周波数が変化する。その変化に基づいて、傾斜による姿勢の状態が導出される。
【００８８】
以上述べたように、本実施形態にかかる物理量検出センサー１００によれば、以下の効果が得られる。
【００８９】
上記実施形態によれば、物理量検出センサー１００のセンサー用基板としてのカンチレバー部１０１は、可動部１４と支持部としての腕部２０との間に、突出部４５ａ，４５ｂを有して、且つ、所定の間隔Ｇ１を有する第１ギャップ部と、第１ギャップ部よりベース部１０側に位置し、第１ギャップ部の所定の間隔Ｇ１より広い間隔Ｇ２を有する第２ギャップ部とを有し、第１ギャップ部において、可動部１４および腕部２０のいずれか一方に、エッチング残渣として形成されている凸条部１４０を有している。
この構成によれば、水晶基板をウェットエッチングしてカンチレバー部１０１の外形を形成する際に、第１ギャップ部において、可動部１４および腕部２０のいずれか一方に形成された凸条部１４０は、第１ギャップ部の間隔Ｇ１よりも広い間隔Ｇ２を有する第２ギャップ部によって、第１ギャップ部へのエッチング液回りが良好となることから、所望の形状を精度よく形成することできる。
これにより、可動部１４と腕部２０（２０ａ，２０ｂ）との面内方向（Ｘ方向）の衝撃が加わったときに、可動部１４の変位が過剰にならないように規制する所定の間隔Ｇ１が精度よく形成された第１ギャップ部とすることができるので、可動部１４の変位を腕部２０（２０ａ，２０ｂ）の規制部４０ａ，４０ｂで規制する構造を実現できる。
したがって、衝撃が加わったときに、カンチレバー部１０１や物理量検出素子７０の破損が抑えられることが可能な耐衝撃性の高い物理量検出センサー１００を提供することができる。
また、第１ギャップ部のギャップ長（Ｇ１）が設計値よりも小さくなることも抑えられるので、可動部１４の変位範囲が設定よりも小さく規制されてしまうことによって、設定された加速度などの物理量検出範囲を満足できなくなる不具合を回避できるので、検出精度の高い物理量検出センサー１００を提供することが可能になる。
【００９０】
また、上記実施形態では、第１ギャップ部および第２ギャップ部が複数（２つずつ）形成され、複数（２つ）の突出部４５ａ，４５ｂは同一方向に突出している構成とした。
これにより、水晶基板をウェットエッチングしてカンチレバー部１０１の外形を形成する際に、凸条部１４０は所定の結晶軸方向（＋Ｘ結晶軸方向）に形成されることから、各突出部４５ａ，４５ｂを同一方向に突出させて設けることにより、各々の第１ギャップ部の所定の間隔Ｇ１を略均一に精度よく形成することができる。
【００９１】
また、上記実施形態のカンチレバー部１０１では、第１ギャップ部において、可動部１４および支持部としての腕部２０（２０ａ，２０ｂ）のいずれか一方の断面の略中央に凸条部１４０が形成されている構成とした。そして、凸条部１４０の断面形状が、基端側から先端に向かって幅が狭くなり、先端側に尖部（エッジ）を有した形状を呈している構成とした。
また、凸条部１４０は、可動部１４（カンチレバー部１０１）の厚み方向からみた平面視において、基端部側から先端部側に向かって幅が狭くなる台形状を呈している構成とした。
上述した形状の凸条部１４０が形成された第１ギャップ部は、可動部１４のＸ方向の変位が過剰にならないように規制する適切な間隔Ｇ１となるように精度よく形成できることを発明者は見出した。
【００９２】
また、上記実施形態のセンサー用基板としてのカンチレバー部１０１は、Ｚカットで切り出された水晶Ｚカット板を用いて形成した。そして、第１ギャップ部における突出部４５ａ，４５ｂが、水晶Ｚカット板の＋Ｘ結晶軸方向に突出しているように配置した。
これにより、Ｙ軸方向からの結晶面の影響が抑えられ、カンチレバー部１０１の厚み方向からみた平面視において、突出部４５ａ，４５ｂに形成される凸条部１４０の端面がフラットに形成され、第１ギャップ部を所望のギャップ幅Ｇ１にて精度よく形成できることを発明者は見出した。
また、水晶Ｚカット板は、その特性によりエッチング加工が比較的容易で、カンチレバー部１０１の第１ギャップ部などの外形をより精密に形成することができる。
また、カンチレバー部１０１の厚み方向の切り出し角度と、物理量検出素子７０の厚み方向の切り出し角度とを、同じＺカットにすることで、線膨張係数（熱膨張率）を近似させることができる。したがって、カンチレバー部１０１と、物理量検出素子７０との周囲の温度変化に伴う両者間の熱応力が抑制され、熱応力を抑制した検出精度の高い物理量の測定を行うことが可能な物理量検出センサー１００を提供するのに寄与できる。
【００９３】
また、ベース部１０と、ベース基板１０２との熱膨張率の相違等によって生じる歪みの応力が、物理量検出素子７０に伝搬される場合には、ベース部１０から延在されている腕部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの弾性構造によって変形し易く（撓み易く）、この変形（撓み）により、応力を緩和させることが可能な物理量検出センサー１００を提供することができる。
【００９４】
従って、物理量検出素子７０から生じるスプリアスがベース部１０を介して第１固定部３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）に伝搬される場合においても、固定される面積、および位置が一定となるため、スプリアスの共振周波数が一定に保たれる。
【００９５】
また、本実施形態の物理量検出センサー１００における物理量検出素子７０は、ベース部１０と、可動部１４とに接続（固定）されている。これにより、物理量検出素子７０は、その両端（基部７２ａ，７２ｂ）が固定されているため、物理量検出素子７０の振動以外の振動がノイズとして検出されることが抑制される。また、検出素子接合材８４の歪み、および物理量検出素子７０とベース基板１０２との熱膨張率の違いによる歪みの影響を抑制し、物理量検出素子７０の破損を抑制させることが可能な物理量検出センサー１００を提供することができる。
【００９６】
また、物理量検出センサー１００は、加えられた物理量に応じて可動部１４が変位し、その変位を物理量検出素子７０が検出することが可能な検出精度が高いセンサーである。
【００９７】
また、物理量検出デバイス１１０をパッケージ１２０に収容した物理量検出センサー１００によれば、パッケージ１２０外の雰囲気や温度等の外乱要因による影響を抑制して物理量を検出することができ、検出センサーとしての安定した検出性能を維持することができる。
【００９８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００９９】
（変形例）
図８は、物理量検出デバイスの変形例に係るカンチレバー部の平面図である。図９は、変形例に係る素子片を示す平面図である。また、図１０Ａは、変形例に係るカンチレバー部に素子片を接合した状態を示す平面図であり、図１０Ｂは、カンチレバー部上の素子片の接続部を除去した状態を示す平面図である。
上記実施形態では、図５のように、カンチレバー部１０１の可動部１４のＸ方向の変位を規制する規制部４０ａ，４０ｂを、カンチレバー部１０１自体に形成する構成について説明したが、この構成に限定するものではない。
以下、変形例に係る物理量検出センサーの構成について説明する。なお、上記実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
【０１００】
図８に示すように、本変形例に係るカンチレバー部１０１Ａは、上記実施形態のカンチレバー部１０１において、規制部４０ａ，４０ｂを構成するための突出部４５ａ，４５ｂ（図５を参照）が除かれた形状にて形成されている。即ち、可動部１４と、この可動部１４の両側に配置された腕部２０（２０ａ，２０ｂ）との間には、上記実施形態の第１ギャップ部が有する所定の間隔Ｇ１よりも広い間隔が形成されている。本変形例では、可動部１４と腕部２０（２０ａ，２０ｂ）との間に、上述した第２ギャップ部の間隔Ｇ２が形成されている。
【０１０１】
図９に示す素子片７４０Ａは、水晶Ｚカット板に、上記実施形態のカンチレバー部１１０の形成方法と同様なウェットエッチング等の処理を施すことにより、上記実施形態と同一構成の物理量検出素子７０と、２つの突出部４５Ａａ，４５Ａｂ、各突出部４５Ａａ，４５Ａｂに対応する規制部４０Ａａ，４０Ａｂ、補強部７５ａ，７５ｂ、および、接続部７４ａ〜７４ｂが一体に形成されている。
【０１０２】
素子片７４０Ａにおける２組の突出部４５Ａａ，４５Ａｂと規制部４０Ａａ，４０Ａｂとは、上記実施形態のカンチレバー部１０１における２組の突出部４５ａ，４５ｂと規制部４０ａ，４０ｂ（図５参照）と同じ形状および位置関係にて形成されている。これにより、突出部４５Ａａと規制部４０Ａａとの間、および、突出部４５Ａｂと規制部４０Ａｂとの間に所定の間隔Ｇ１の第１ギャップ部が形成されている。また、上記実施形態のカンチレバー部１０１の第２ギャップ部と対応する位置に、第１ギャップ部の所定の間隔Ｇ１よりも広い間隔Ｇ２を有する第２ギャップ部が形成されている。これにより、上述の実施形態と同様のウェットエッチング処理時の作用により、第１ギャップ部の所定の間隔Ｇ１が精度よく形成できるようになっている。
【０１０３】
また、素子片７４０Ａの補強部７５ａ，７５ｂは、上記実施形態のカンチレバー部１０１Ａおよび本変形例のカンチレバー１０１Ａにおけるベース部１０から可動部１４に沿って延在する支持部としての腕部２０の一部と同じ形状および位置関係にて形成され、一部が規制部４０Ａａまたは突出部４５Ａｂに接続されている。本変形例では、補強部７５ａは、一部が規制部４０Ａａに接続され、一部がカンチレバー部１０１Ａ，１０１Ａの腕部２０ａ，２０ｃの一部と同じ形状にて形成され、補強部７５ｂは、一部が突出部４５Ａｂに接続され、一部がカンチレバー部１０１Ａ，１０１Ａの腕部２０ｂ，２０ｄの一部と同じ形状にて形成されている。なお、補強部７５ａ，７５ｂは、後述するように素子片７４０Ａの一部とカンチレバー部１０１Ａとを接合したときに、カンチレバー１０１Ａの腕部２０による支持構造を補強する部位であり、図９の形状に限られるものではない。補強を望む位置により、形状を変えることができ、また、補強する必要がなければ、素子片７４０Ａに補強部７５ａ，７５ｂが無い構成であってもよい。
【０１０４】
また、接続部７４ａ〜７４ｄは、素子片７４０Ａにおいて、物理量検出素子７０、突出部４５Ａａ，４５Ａｂ、規制部４０Ａａ，４０Ａｂ、および補強部７５ａ，７５ｂの各部位を一体に接続する部位である。本変形例では、接続部７４ａは、物理量検出素子７０と規制部４０Ａａから延出された補強部７５ａとを接続し、接続部７４ｂは、物理量検出素子７０と突出部４５Ａｂから延出された補強部７５ｂとを接続し、接続部７４ｃは、突出部４５Ａａと補強部７５ａとを接続し、接続部７４ｄは、規制部４０Ａｂと補強部７５ｂとを接続している。これら接続部７４ａ〜７４ｄは、後述するように、素子片７４０Ａをカンチレバー部１０１Ａに接合した後で取り外される部位である。
【０１０５】
図１０Ａは、上述の素子片７４０Ａを、カンチレバー部１０１Ａに接合した状態を示している。素子片７４０Ａのうち、物理量検出素子７０は、上記実施形態と同様に、基部７２ａが、ベース部１０に検出素子接合材８４を介して接続され、基部７２ｂが、可動部１４に検出素子接合材８４を介して接続される。また、素子片７４０Ａのうち、接続部７４ａ〜７４ｄを除く、突出部４５Ａａ，４５Ａｂ、規制部４０Ａａ，４０Ａｂ、および補強部７５ａ，７５ｂは、カンチレバー部１０１Ａの対応する位置に、接着剤等の接合部材を介して接合される。これにより、カンチレバー部１０１Ａに物理量検出素子７０が接合されるとともに、カンチレバー部１０１ＡのＸ方向の変位を規制する規制部４０Ａａ，４０Ａｂを、所定の間隔Ｇ１を有する第１ギャップ部が精度よく確保された状態で形成することができる。
このように、素子片７４０の一部をカンチレバー部１０１Ａに接合した後で、図１０Ｂ
に示すように、不要となった接続部７４ａ〜７４ｄは除去される。
【０１０６】
以上述べたように、本変形例に係る物理量検出デバイスによれば、上記実施形態での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
本変形例では、水晶Ｚ板により物理量検出素子７０を形成する工程で、第２ギャップ部の間隔Ｇ２によるウェットエッチング処理の作用により所定の間隔Ｇ１の第１ギャップ部を有する突出部４５Ａａ，４５Ａｂと規制部４０Ａａ，４０Ａｂとを一体に形成した素子片７４０Ａを作成した。そして、素子片７４０Ａとカンチレバー部１０１Ａとを接合し、不要な接続部７４ａ〜７４ｄを除去して、物理量検出デバイスを得た。
この構成により、Ｘ方向の衝撃が加わったときに、可動部１４の過剰な変位を規制して
、カンチレバー部１０１Ａや物理量検出素子７０の破損が抑えられることが可能な耐衝撃
性の高い物理量検出デバイス（物理量検出センサー）を提供することができる。また、本
変形例によれば、物理量検出素子７０と第１ギャップ部との位置精度を、素子片７４０Ａに
て精度よく作り込むことができるという効果が得られる。
【０１０７】
また、本変形例のように、素子片７４０Ａに一体に形成した補強部７５ａ，７５ｂをカンチレバー部１０１Ａのベース部１０から延びる支持部としての腕部２０の所定の位置に接合することにより、カンチレバー１０１Ａの腕部２０による支持構造の強化を図ることができる。
【０１０８】
（実施例）
次いで、本発明の一実施形態にかかる物理量検出センサー１００を適用した実施例について、図面に沿って説明する。
図１１Ａは、物理量検出センサー１００が搭載されているビデオカメラを示す斜視図、図１１Ｂは、物理量検出センサー１００が搭載されている携帯電話を示す斜視図であり、図１２は、物理量検出センサー１００が搭載されている移動体である自動車を示す斜視図である。
【０１０９】
［電子機器］
図１１Ａ，図１１Ｂに示すように、電子機器としてのビデオカメラ５００、および携帯電話６００は、本実施形態にかかる物理量検出センサー１００が搭載されている。
最初に、図１１Ａに示すビデオカメラ５００は、受像部５０１と、操作部５０２と、音声入力部５０３と、表示ユニット５０４と、が搭載されている。このビデオカメラ５００は、物理量検出センサー１００を備えており、たとえば、３つの物理量検出センサー１００を備えていれば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（不図示）の３方向の物理量、たとえば、加速度あるいは傾斜等を検出して、手ぶれ等を補正する機能を発揮できる。これにより、ビデオカメラ５００は、鮮明な動画映像を記録することができる。
【０１１０】
また、図１１Ｂに示す携帯電話６００は、複数の操作ボタン６０１と、表示ユニット６０２と、カメラ機構６０３と、シャッターボタン６０４と、が搭載されていて、電話機、およびカメラとして機能する。この携帯電話６００は、物理量検出センサー１００が搭載されており、たとえば、３つの物理量検出センサー１００が搭載されていれば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（不図示）の３方向の物理量、たとえば、加速度あるいは傾斜等を検出することにより、カメラ機構６０３の手ぶれ等を補正する機能を発揮できる。これにより、携帯電話６００は、カメラ機構６０３により鮮明な画像を記録することができる。
【０１１１】
なお、本発明の一実施形態にかかる物理量検出センサー１００は、図１１Ａのビデオカメラ、図１１Ｂの携帯電話機の他にも、たとえば、パーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、デジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置（たとえば、インクジェットプリンター）、テレビ、ビデオレコーダー、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（たとえば、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（たとえば、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。
【０１１２】
［移動体］
次に、物理量検出センサー１００を用いた移動体について説明する。図１２に示すように、移動体７００は自動車であって、物理量検出センサー１００が搭載されていている。移動体７００において、物理量検出センサー１００は、車体７０１に搭載されている電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）７０３に内蔵されている。電子制御ユニット７０３は、たとえば、物理量検出センサー１００が加速度センサーや傾斜センサーとして車体７０１の状態を検出することにより、移動体７００の姿勢や移動状況等を把握し、サスペンション７０４、およびタイヤ７０２等の制御を的確に行うことができる。これにより、移動体７００は、安全で安定した移動をすることができる。
【０１１３】
また、物理量検出センサー１００は、既述した電子機器や移動体に搭載される以外に、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：Antilock Brake System）、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 S
ystem）、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、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニットに搭載でき、広範な分野に適用可能である。
【０１１４】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
１０…ベース部、１０ａ，１０ｂ…主面、１２…継手部、１２ａ…溝部、１４…可動部、１４ａ，１４ｂ…主面、２０，２０ａ〜２０ｄ…腕部、３０，３０ａ〜３０ｄ…第１固定部、３４ａ，３４ｂ…内部端子、３５…接合材、３６ａ，３６ｂ…固定部接続端子、４０ａ，４０ｂ…規制部、４５ａ，４５ｂ…突出部、５０ｂ…ベース接合部、５２…ベース接合材、７０…物理量検出素子、７１…振動梁部、７１ａ…振動梁部、７２ａ，７２ｂ…基部、８０，８２…質量部、８４…検出素子接合材、８６…質量接合材、９０…封止部、９２…貫通孔、１００…物理量検出センサー、１０１…センサー用基板としてのカンチレバー部、１０２…ベース基板、１０３…リッド、１０５…リッド接合材、１０６…凹部、１０７ａ，１０７ｂ…外部端子、１０８ａ，１０８ｂ…段差部、１０９ａ…内底面、１０９ｂ…外底面、１１０…物理量検出デバイス、１２０…パッケージ、１４０…凸条部、５００…電子機器としてのビデオカメラ、５０１…受像部、５０２…操作部、５０３…音声入力部、５０４…表示ユニット、６００…電子機器としての携帯電話、６０１…操作ボタン、６０２…表示ユニット、６０３…カメラ機構、６０４…シャッターボタン、７００…移動体、７０１…車体、７０２…タイヤ、７０３…電子制御ユニット、７０４…サスペンション。
【図１】
0006705168.tif 000002
【図２】
0006705168.tif 000003
【図３】
0006705168.tif 000004
【図４】
0006705168.tif 000005
【図５】
0006705168.tif 000006
【図６】
0006705168.tif 000007
【図７】
0006705168.tif 000008
【図８】
0006705168.tif 000009
【図９】
0006705168.tif 000010
【図１０Ａ】
0006705168.tif 000011
【図１０Ｂ】
0006705168.tif 000012
【図１１Ａ】
0006705168.tif 000013
【図１１Ｂ】
0006705168.tif 000014
【図１２】
0006705168.tif 000015