(57)【要約】【課題】  検出部のシールド効果をより向上させること。【解決手段】  加速度センサは、検出部、シリコン遮蔽基板、ベース基板からなる。検出部は、錘体と錘体の姿勢変化を検出するための検出素子を備える。シリコン遮蔽基板は、検出部を十分に内包できる凹部が形成されたシリコン基板である。シリコン遮蔽基板には、検出素子の定数変化に基づいて錘体の姿勢変化の検出、さらに検出された錘体の姿勢変化を力学量に変換する信号処理回路が設けられている。ベース基板には、シリコン遮蔽基板の凹部の開口部を塞ぐように設けられたシールド部が設けられている。シリコン遮蔽基板とベース基板は、接合部材を介して接合される。また、検出部は、信号処理回路と接合部材を介して電気的に接続されている。外来ノイズに対する耐性の低い検出部をシリコン遮蔽基板およびシールド部によって遮蔽することができる。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を有するフレームと、錘と、前記錘を前記フレームの中空部に固定する梁と、前記錘部の姿勢変化に伴い回路定数が変化する検出素子と、を有するセンサ部と、
前記センサ部を内包する凹部と、前記検出素子の回路定数の変化に基づいて、前記錘部の姿勢変化を検出する検出手段と、を有するシールド基板と、
前記センサ部の検出素子と前記シールド基板の検出手段とを電気的に接続する接続手段と、
前記検出手段で検出された前記錘部の姿勢の変化を力学量に変換する変換手段と、
を備えることを特徴とする力学量センサ。
【請求項２】
前記シールド基板は、シリコンにより形成され、
前記検出手段は、前記シールド基板に直接作り込まれていることを特徴とする請求項１記載の力学量センサ。
【請求項３】
前記検出手段は、前記凹部の内壁面に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の力学量センサ。
【請求項４】
前記凹部の開口部と対向して設けられたシールド層を有するベース基板を備えたことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の力学量センサ。
【請求項５】
前記接続手段は、前記シールド基板の内部または前記凹部に設けられていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４記載の力学量センサ。
【請求項６】
前記検出手段は、前記シールド基板の外壁面に設けられ、
前記検出手段を覆う遮蔽部材を備えたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４または請求項５記載の力学量センサ。
【請求項７】
前記シールド基板の外壁面に設けられ、前記シールド基板を形成するシリコンよりも高い不純物濃度の部材により形成されたシールド強化部を備えたことを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１の請求項に記載の力学量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度や角速度などの力学量を検出する力学量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラの手ぶれ補正装置や車載用のエアバッグ装置、ロボットの姿勢制御装置などの広い分野において、物体に作用する力学量を検出するための力学量センサが用いられている。
力学量センサの１つに、物体の回転運動、即ち角速度を検出するジャイロと呼ばれる角速度センサがある。
ジャイロは、物体の回転運動、即ち角速度を検出するセンサであり、取り付け部位や回転の中心位置に関わらず作用する角速度を検出することができる。
ジャイロは、その動作原理の違いによりいくつかの種類に分類され、振動体を用いたものは、振動式角速度センサと呼ばれている。
【０００３】
振動式角速度センサ（以下、角速度センサとする）は、可撓性を有する部材に支持された錘体を一定の周期で振動させ、発生するコリオリ力を検出することによって作用する角速度を検出する。
詳しくは、質量ｍの錘体をｚ軸方向に速度ｖで振動させた状態で、ｘ軸またはｙ軸周りに角速度Ωが働くと、錘体の中心部には、“Ｆ＝２ｍｖΩ”のコリオリ力Ｆが発生する。
そして、発生するコリオリ力の作用によりねじれが生じるため、錘体は、振動方向と直交する面に対して傾く。
角速度センサは、この錘体の傾きの方向、傾き量を検出し、これらの検出された値に基づいて錘体に作用する角速度を算出する。
【０００４】
上述したような、錘体（錘部）の姿勢変化に基づいて加速度や角速度を検出する力学量センサでは、錘体（錘部）の姿勢変化を電気信号として検出するセンサ部と、検出された電気信号を処理する信号処理部（検出手段）と、がそれぞれ別の基板に設けられている。
そして、信号処理部は、センサ部から引き出された配線によって接続され、センサ部における検出信号がこの配線を介して信号処理部に入力されるように構成されている。
【０００５】
力学量センサは、電波雑音等の外乱ノイズの影響を受けると、検出精度が低下するおそれがある。特に、センサ部自身や信号処理部（検出手段）における処理前の信号、即ちセンサ部における検出信号を伝達する配線が外来ノイズを受けるような場合には、その影響がセンサ出力に顕著に現れてしまう。
そこで従来、外乱ノイズの影響を低減させる技術が下記の特許文献に提案されている。
【特許文献１】特開２００４−３１１９５１公報
【０００６】
特許文献１には、可動部（錘）の上部および信号処理回路の下部に配設されたシリコン層をグランド電位にしてシールド層を構成する技術が提案されている。
このようなシールド層を設けることにより、外部ノイズ等に起因する可動部（錘）や信号処理回路部の誤動作を抑制することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載のセンサでは、上下方向にシールド層が対向するように配設されているため、この方向における外来ノイズ対策はなされているものの、側面方向における外来ノイズからのシールド対策（保護対策）は考慮されていない。
従って、側面方向からの外来ノイズを受け、その影響がセンサ出力に現れてしまうおそれがあった。
【０００８】
そこで本発明は、センサ部のシールド（遮蔽）効果をより向上させる力学量センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明では、中空部を有するフレームと、錘と、前記錘を前記フレームの中空部に固定する梁と、前記錘部の姿勢変化に伴い回路定数が変化する検出素子と、を有するセンサ部と、前記センサ部を内包する凹部と、前記検出素子の回路定数の変化に基づいて、前記錘部の姿勢変化を検出する検出手段と、を有するシールド基板と、前記センサ部の検出素子と前記シールド基板の検出手段とを電気的に接続する第１の接続手段と、前記検出手段で検出された前記錘部の姿勢の変化を力学量に変換する変換手段と、を備えることにより前記目的を達成する。
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記シールド基板は、シリコンにより形成され、前記検出手段は、前記シールド基板に直接作り込まれている。
請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２記載の発明において、前記検出手段は、前記凹部の内壁面に配設されている。
請求項４記載の発明では、請求項１、請求項２または請求項３記載の発明において、前記凹部の開口部と対向して設けられたシールド層を有するベース基板を備える。
請求項５記載の発明では、請求項１、請求項２、請求項３または請求項４記載の発明において、前記接続手段は、前記シールド基板の内部または前記凹部に設けられている。
請求項６記載の発明では、請求項１、請求項２、請求項４または請求項５記載の発明において、前記検出手段は、前記シールド基板の外壁面に設けられ、前記検出手段を覆う遮蔽部材を備える。
請求項７記載の発明では、請求項２〜請求項６のいずれか１の請求項の発明において、前記シールド基板の外壁面に設けられ、前記シールド基板を形成するシリコンよりも高い不純物濃度の部材により形成されたシールド強化部を備える。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、シールド基板の凹部にセンサ部を配設することにより、センサ部における外来ノイズに対する耐性を向上させることができる。また、検出手段を有するシールド基板の凹部にセンサ部を配設することにより、センサ部と検出手段とを接続する配線を短く構成することができ、接続配線を介して受ける外来ノイズが低減する。これらのことから、適切にセンサ精度の向上を図ることができる。
請求項２記載の発明によれば、検出手段をシールド基板に直接作り込むことにより、力学量センサの小型・薄型化を図ることができる。
請求項３記載の発明によれば、検出手段を凹部の内壁側に配設することにより、センサ部と検出手段とを接続する配線をより短く構成することができ、接続配線を介して受ける外来ノイズの影響をより低減することができる。これにより力学量センサの感度（精度）の向上を図ることができる。
請求項４記載の発明によれば、シールド基板における凹部の開口部を覆うようにシールド層を配設することにより、センサ部における外来ノイズに対する耐性がより向上する。
請求項５記載の発明によれば、接続手段をシールド基板の内部または凹部に設けることにより、接続手段の受ける外来ノイズの影響を抑制することができる。
請求項６記載の発明によれば、検出手段をシールド基板の外壁面に設けることにより、後工程において検出手段の調整を容易に行うことができる。
請求項７記載の発明によれば、シールド強化部を設けることにより、シールド基板のシールド効果を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１〜図１０を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
物体に働く加速度や角速度などの力学量を、可撓性を有する梁１１２で支持された錘体１１３の姿勢変化に基づいて検出する。
本実施の形態に係る加速度センサは、大きく分けて検出部１、シリコン遮蔽（シールド）基板２およびベース基板３から構成される。
検出部１は、錘体１１３および錘体１１３の姿勢変化を検出するための検出素子を備えている。錘体１１３の姿勢検出をする検出素子としては、錘体１１３の姿勢変化に伴い回路定数が変化する静電容量素子や圧電抵抗素子が用いられる。
【００１２】
シリコン遮蔽基板２は、検出部１を十分に内包することができる凹部２０が形成されたシリコン基板から構成される。
シリコン遮蔽基板２には、検出部１における検出素子の定数変化に基づいて錘体１１３の姿勢変化を検出し、さらに検出された錘体１１３の姿勢変化を作用する力学量に変換する信号処理回路２１が設けられている。この信号処理回路２１は、シリコン遮蔽基板２上に直接作り込まれている。
ベース基板３には、シリコン遮蔽基板２の凹部２０の開口部を塞ぐように設けられたシールド部３１（シールド層）が設けられている。
シリコン遮蔽基板２とベース基板３は、接合部材または陽極接合等により接合される。
また、検出部１は、信号処理回路２１と直接または、ベース基板３を介して電気的に接続されている。
【００１３】
このように、本実施の形態では、微細な信号を扱うため外来ノイズに対する耐性の低い検出部１をシリコン遮蔽基板２、さらにベース基板３のシールド部３１（シールド層）によって遮蔽（シールド）することができる。
このように検出部１を適切に遮蔽することにより、外来ノイズによる影響を低減させることができるため、結果としてセンサの感度（精度）を向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、信号処理回路１２が形成されるシリコン基板（シリコン遮蔽基板２）をシールド手段として機能させることにより、検出部１を覆うシールド部材を別途設けることなく検出部１のノイズ耐性を向上させることができる。
【００１４】
（２）実施形態の詳細
図１は、本実施の形態に係る力学量センサの概略構成を示した図である。
なお、本実施の形態では、力学量センサの一例として、加速度を検出する加速度センサについて説明する。
図１に示すように、加速度センサは、検出部１、シリコン遮蔽（シールド）基板２およびベース基板３を備えている。
図２は、検出部１の概略構成を示した断面図である。
検出部１は、実際に作用する加速度を検出するセンサ部である。この検出部１は、半導体基板を加工して形成された半導体センサ素子である。なお、半導体基板の加工は、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）技術を用いて行うことができる。
本実施の形態に係る加速度センサにおいては、検出部１を構成する基板の積層方向と同一方向を上下方向、即ちｚ軸（方向）と定義する。そして、このｚ軸と直交し、かつ互いの軸と直交する軸をｘ軸（方向）およびｙ軸（方向）と定義する。つまり、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、それぞれ互いに直交する３軸となる。
【００１５】
検出部１は、可動部構造体１１、上部硝子基板１２および下部硝子基板１３を備えている。詳しくは、可動部構造体１１を上部硝子基板１２および下部硝子基板１３によって上下方向から挟み込んだ３層構造となっている。
なお、検出部１は、センサ部として機能する。
図３は、可動部構造体１１の構成を示した平面図である。なお、図２の断面図は、図３に示す線分Ａ−Ａ’の位置、即ちｘ軸方向における検出部１の断面を示した図である。
可動部構造体１１は、シリコン基板から形成されている。そして、このシリコン基板をエッチングすることによって、フレーム１１１、梁１１２および錘体１１３が形成されている。なお、錘体１１３は、可動部として機能する。
【００１６】
フレーム１１１は、錘体１１３を囲むように可動部構造体１１の周縁部に設けられた固定部であり、可動部構造体１１の枠組みを構成する。このフレーム１１１、上部硝子基板１２および下部硝子基板１３によって、検出部１のハウジング（外装体）が構成されている。
梁１１２は、錘体１１３の中心から放射方向に（フレーム１１１の方向に）十字方向に延びる４つの帯状の薄部材であり、可撓性を有している。
錘体１１３は、４つの梁１１２によってフレーム１１１に固定された質量体である。錘体１１３は、梁１１２の作用により、外部より加わる力により振動させたり、捩れる動きが可能となっている。
【００１７】
図２の説明に戻り、梁１１２および錘体１１３の上面（上部硝子基板１２との対向面）と上部硝子基板１２との間には、錘体１１３を可動にするための空間である可動隙間１１４が形成されている。上部硝子基板１２は、この可動隙間１１４を封止するように接合されている。
梁１１２の下面（下部硝子基板１３との対向面）および錘体１１３の底面、即ち下面（下部硝子基板１３との対向面）と下部硝子基板１３との間、さらに錘体１１３の周部においても、錘体１１３を可動にするための空間である可動隙間１１５が形成されている。下部硝子基板１３は、この可動隙間１１５を封止するように接合されている。
なお、可動隙間１１４、１１５は真空状態となっている。真空状態とすることで、錘体１１３が動作する際の空気抵抗を低減することができる。
【００１８】
なお、可動部構造体１１におけるフレーム１１１、梁１１２、錘体１１３を形成する際には、シリコン基板をプラズマによる深いトレンチエッチングを施すＤ−ＲＩＥ（ディープ−リアクティブ・イオン・エッチング）技術を利用して行う。
また、本実施の形態に係る加速度センサでは、可動部構造体１１の本体部をシリコン基板を用いて形成しているが、可動部構造体１１の形成部材はこれに限られるものではない。例えば、シリコン基板の中間層に酸化膜を埋め込んだＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレータ）基板を用いて形成してもよい。
この場合、梁１１２や錘体１１３を加工する際のエッチング処理において、中間の酸化膜層がエッチング遮断層（ストップ層）として機能するため、厚み方向に対する加工精度を向上させることができる。
【００１９】
上部硝子基板１２および下部硝子基板１３は、可動部構造体１１を封止するように接合された硝子基板である。上部硝子基板１２および下部硝子基板１３は、それぞれ、可動部構造体１１のフレーム１１１において陽極接合によって接合されている。
陽極接合とは、硝子基板（上部硝子基板１２、下部硝子基板１３）側に陰極電圧を与え、硝子−シリコン間の静電引力を利用して接合する接合方法である。
なお、硝子基板と可動部構造体１１との接合方法は、陽極接合に限定されるものではない。例えば、接合面に金属を積層させて接合する共晶接合等を用いるようにしてもよい。
【００２０】
図４は、上部硝子基板１２の構成を示した平面図である。なお、図４は、上部硝子基板１２を可動部構造体１１側から見た図である。
上部硝子基板１２には、固定電極１２１〜１２４、引出端子１２５〜１２８、共通端子１２９、引出パッド１３０〜１３３、共通パッド１３４、スルーホール１３５〜１３９を備えている。
固定電極１２１〜１２４は、上部硝子基板１２の側面に配置されたアルミ等の導体の部材によって構成されている。
【００２１】
また、固定電極１２１〜１２４は、互いに同形状、同面積の電極によって形成されている。電極の形状は、直角二等辺三角形であり、それぞれの電極の直角をなす二辺の頂点が、錘体１１３の中心方向に向くように、中心を取り囲んで９０°ごとに配置されている。
同一平面上の対向する電極同士、即ち中央を挟んで反対側に位置する電極同士が対となり、錘体１１３の姿勢状態の各軸方向成分を検出する際に用いられる。
ここでは、固定電極１２１と固定電極１２２が対になりｘ軸方向の錘体１１３の姿勢状態を検出する。また、固定電極１２３と固定電極１２４が対になりｙ軸方向の錘体１１３の姿勢状態を検出するようになっている。
【００２２】
引出端子１２５〜１２８は、固定電極１２１〜１２４とそれぞれ導電性のパターンを介して電気的に接続された端子である。この引出端子１２５〜１２８は、上部硝子基板１２の下面（可動部構造体１１と対向する面）から、上面（可動部構造体１１と対向しない方の面）に、固定電極１２１〜１２４の電位を引き出すための端子である。
共通端子１２９は、上部硝子基板１２の下面（可動部構造体１１と対向する面）から、上面（可動部構造体１１と対向しない方の面）に、錘体１１３の電位を引き出すための端子である。
【００２３】
引出パッド１３０〜１３３は、引出端子１２５〜１２８と同電位となるように形成された導電性のパッド（パターン）である。
共通パッド１３４は、共通端子１２９と同電位になるように形成された導電性のパッド（パターン）である。
【００２４】
スルーホール１３５〜１３９は、引出端子１２５〜１２８、共通端子１２９を形成するために形成された、上部硝子基板１２を貫通するテーパ形状の貫通孔である。スルーホール１３５〜１３９は、開口部の面積が上部硝子基板１２の外壁側より内壁側が小さくなるように形成されている。
共通端子１２９は、スルーホール１３９の底面（可動部構造体１１と対抗する端面）が、可動部構造体１１と接しているため、上面（可動部構造体１１と対向しない方の面）から導電材料（Ａｌ等）を蒸着するなどして、形成することができる。スルーホール１３９底面の周辺は、すべて可動部構造体１１と完全に密着しているため、気密性を保持することが可能である。
【００２５】
一方、引出端子１２５も、共通端子１２９と同様にスルーホール１３５の内周壁面に沿って形成された導電性の薄膜である。しかし、スルーホール１３５の下面は開いているため、共通端子１２９と同じように形成することはできない。そのため、あらかじめ導電性の板状部材（図示せず）をスルーホール１３５の下面に、固定電極１２１と導通するように接合することで、共通端子１２９と同様に、上方（可動部構造体１１と対向しない方の面）からの蒸着により形成することが可能となる。あるいは、初めにスルーホール１３５の内周壁面に導電膜を形成した後、その導電膜と固定電極１２１が導通するように、半田や導電性樹脂などで、スルーホール１３５底面の穴を埋めればよい。その他の引出端子１２６〜１２８も、引出端子１２５と同様に形成されている。
【００２６】
図１の説明に戻り、次に、シリコン遮蔽（シールド）基板２について説明する。
シリコン遮蔽基板２は、比抵抗の小さい高濃度のシリコン基板から構成されている。
なお、本実施の形態に係る加速度センサにおいては、例えば、Ｐ型シリコン基板を用いてシリコン遮蔽基板２が形成されている。
また、シリコン遮蔽基板２は、シリコン基板同士を積層（接合）した多層シリコン基板によって構成されていてもよい。
シリコン遮蔽基板２には、断面コの字型の凹部２０、即ち中空部が形成されている。
凹部２０は、シリコン遮蔽基板２をエッチングすることによって形成されている。凹部２０を形成する場合には、例えば、上述したＤ−ＲＩＥ技術を用いる。
【００２７】
シリコン遮蔽基板２には、信号処理回路２１が設けられている。なお、信号処理回路２１は、検出手段および変換手段として機能する。
信号処理回路２１は、加速度センサにおける信号処理回路が形成されたＩＣ（集積回路）から構成されている。このＩＣには、例えば、静電容量／電圧変換（Ｃ／Ｖ変換）回路が形成されている。
Ｃ／Ｖ変換回路としては、例えば、周波数の高いキャリア信号を静電容量素子に印加し、その出力信号の振幅の変化量を静電容量変化として検出する方法がある。
静電容量素子に印加されたキャリア信号の出力は、その振幅が静電容量に比例する。そのため、入力キャリア信号と出力キャリア信号の振幅を比較することによって、静電容量を検出することができるようになっている。
【００２８】
本実施の形態では、シリコン遮蔽基板２における凹部２０の底壁面に信号処理回路２１が作り込まれている。
なお、信号処理回路２１の形成部位は、凹部２０の底壁面に限定されるものではなく、凹部２０の内壁面に形成されていればよい。例えば、凹部２０の内側壁面に形成されていてもよい。
信号処理回路２１は、上述した検出部１における錘体１１３の姿勢変化を、錘体１１３と固定電極１２１〜１２４とで形成される静電容量素子の静電容量の変化量に基づいて検出する。
なお、錘体１１３と固定電極１２１〜１２４とで形成される静電容量素子は、検出素子として機能する。
【００２９】
信号処理回路２１には、信号処理回路２１の所定の部位に外部信号を入力するための信号入力用パッドが複数設けられている。
そして、これらの信号入力用パッドと、検出部１の上部硝子基板１２に設けられた引出パッド１３０〜１３３、共通パッド１３４とを導電性の接合部材４１を介して接合することにより、検出部１とシリコン遮蔽基板２が電気的に接続された状態で固定される。
接合部材４１は、例えば、耐熱性を有するＡｇ（銀）ロウによるフリップチップボンディングによって構成されている。
なお、接合部材４１は、接続手段として機能する。
【００３０】
また、シリコン遮蔽基板２には、信号処理回路２１において処理された信号をベース基板３へ引き出す（取り出す）ための配線部２２が設けられている。
この配線部２２は、導電性の配線パターンによって構成され、シリコン遮蔽基板２における凹部２０の内壁面に沿って設けられている。
配線部２２（配線パターン）は、例えば、アルミや銅などを蒸着することによって形成されている。
【００３１】
ベース基板３は、シリコン遮蔽基板２の凹部２０の開口部を覆う（塞ぐ）ように設けられた多層の硝子基板である。
また、ベース基板３は、例えば、エポキシ、セラミックスなどの母材からなる多層基板により構成されていてもよい。
そして、ベース基板３の内層には、シリコン遮蔽基板２の凹部２０の開口部を覆う（塞ぐ）ようにシールド部（シールド層）３１が設けられている。
このシールド部３１の一部は、ベース基板３のシリコン遮蔽基板２側の端面に露出して（引き出されて）おり、その部位においてシリコン遮蔽基板２のベース基板３側端面と接合部材４２を介して接合されている。
接合部材４２は、接合部材４１と同様に導電性を有する部材から構成され、これによりシリコン遮蔽基板２とシールド部３１とが電気的に接合されている。
【００３２】
また、接合部材４２をリング状（環状）の部材によってシリコン遮蔽基板２の凹部２０の開口部を囲むように配設することにより、全体をシールド（遮蔽）するだけでなく、凹部２０内部、即ち検出部１の配設領域を封止することができる。
なお、本実施の形態では、ベース基板３の内層にシールド部（シールド層）３１が設けられているが、シールド部（シールド層）３１の配設部位はこれに限定されるものではない。例えば、ベース基板３の表面に設けるようにしてもよい。
【００３３】
また、ベース基板３のシリコン遮蔽基板２側の端面には、信号処理回路２１において処理された信号（出力信号）の取り出しパッドが設けられており、この取り出しパッドと配線部２２とが接合部材４３を介して接合されている。
なお、接合部材４３は、接合部材４１と同様に導電性を有する部材から構成され、これによりベース基板３上の取り出しパッドとシリコン遮蔽基板２上の配線部２２とが電気的に接合されている。
さらにベース基板３の取り出しパッドには、出力信号をベース基板３の外部へ引き出すための引き出し線３２が設けられている。
シリコン遮蔽基板２の信号処理回路２１において処理された信号（出力信号）は、配線部２２、接合部材４３、引き出し線３２を介して加速度センサの外部へ引き出される。
【００３４】
さらに、本実施の形態に係る加速度センサでは、シリコン遮蔽基板２におけるシールド効果をさらに強化するために、シリコン遮蔽基板２における外側の表面部にシールド強化部２３が設けられている。
このシールド強化部２３は、シリコン基板における不純物濃度を部分的に高くすることによって形成することができる。
【００３５】
本実施の形態では、シールド強化部２３をシリコン遮蔽基板２のベース基板３と反対側の端面にのみ形成するようにしているが、シールド強化部２３の形成部位は、これに限られるものではない。例えば、シールド強化部２３の外側壁面全体に形成するようにしてもよい。
また、本実施の形態に係る加速度センサでは、シリコン遮蔽基板２とベース基板３との接合強度を上げるために、固定用の接合部材４４が設けられている。
なお、上述したシールド機能を有するシリコン遮蔽基板２およびシールド部（シールド層）３１は、グランド電位に設定されている。
【００３６】
次に、このように構成された加速度センサの検出動作について説明する。
加速度センサに加速度が作用すると錘体１１３に外力が作用する。すると、梁１１２が捩れ錘体１１３の姿勢が変化する（傾く）。
この錘体１１３の姿勢の変化（傾き、ねじれ量）を検出することによって、作用する加速度の向きや大きさを検出する。
錘体１１３の姿勢の変化の検出（姿勢検出）は、錘体１１３と固定電極１２１〜１２４とによって形成される静電容量素子の静電容量の変化、即ち錘体１１３と固定電極１２１〜１２４間の静電容量の変化を検出することによって行う。
【００３７】
つまり、固定電極１２１〜１２４と可動電極（錘体１１３）との距離の変化を検出することによって錘体１１３の姿勢の変化を検出する。
なお、固定電極１２１〜１２４と可動電極（錘体１１３）、即ち電極間の静電容量は、
シリコン遮蔽基板２に設けられた信号処理回路２１における、静電容量／電圧変換（Ｃ／Ｖ変換）回路を用いて電気的に検出することができる。
検出された錘体１１３の姿勢の変化（傾斜方向、傾斜度合い等）に基づいて、加速度を算出（導出）する。つまり、錘体１１３の姿勢の変化量を加速度に変換する。
【００３８】
本実施の形態に係る加速度センサによれば、シリコン遮蔽（シールド）基板２およびベース基板３のシールド部３１によって検出部１を囲むことによって、電波雑音等の外乱ノイズの影響を受けやすい検出部１を適切に遮蔽（シールド）することができる。
また、本実施の形態によれば、シリコン遮蔽基板２の凹部２０の底壁面に信号処理回路２１を設けることによって、電波雑音等の外乱ノイズの影響を受けやすい信号処理回路２１を適切に遮蔽（シールド）することができる。即ち、外部からのノイズに対する耐性が向上する。
また、本実施の形態に係る加速度センサによれば、シリコン遮蔽（シールド）基板２およびベース基板３のシールド部３１によって検出部１を囲むことによって、十分なシールド効果を得ることができるため、別途全体を覆うシールド処理が不要となる。これにより、コスト削減が図れるとともに、加速度センサの小型・薄型化を図ることができる。
【００３９】
（変形例１）
次に、本実施の形態に係る加速度センサの第１の変形例について説明する。
第１の変形例では、検出部１がベース基板３に固定されており、ベース基板３を介して、信号処理回路２１との電気的接続が行われる。
図５は、本実施の形態に係る加速度センサの第１の変形例の概略構成を示した図である。
なお、ここでは、上述した図１に示す加速度センサと同様の構成を有する部位には同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。
第１の変形例における加速度センサでは、ベース基板１０３上に上述したシールド部（シールド層）３１の他に、信号処理回路２１へ入力する信号を検出部１から取り出すための信号入力用パッドが複数設けられている。
【００４０】
そして、これらの信号入力用パッドと、検出部１の上部硝子基板１２に設けられた引出パッド１３０〜１３３、共通パッド１３４とを導電性の接合部材４５を介して接合することにより、検出部１とシリコン遮蔽基板２が電気的に接続された状態で固定される。
なお、第１の変形例における加速度センサでは、検出部１とベース基板３とを電気的に接続するために、検出部１を反転させて引出パッド１３０〜１３３、共通パッド１３４をベース基板３と対向する部位に設けるようにする。
または、引出パッド１３０〜１３３、共通パッド１３４を配線を介して引き回し、下部硝子基板１３へ設けるようにする。
【００４１】
さらに、ベース基板１０３上には、信号入力用パッドを信号処理回路へ引き出すためのコンタクトパターン３３が設けられている。
このベース基板３上のコンタクトパターン３３とシリコン遮蔽基板２の配線部２２とが接合部材４３を介して接合されている。
なお、接合部材４３は、接合部材４１と同様に導電性を有する部材から構成され、これによりベース基板３上のコンタクトパターン３３とシリコン遮蔽基板２上の配線部２２とが電気的に接合されている。
【００４２】
このようにして、検出部１と信号処理回路２１とが、接合部材４５、コンタクトパターン３３、接合部材４３、配線部２２を介して電気的に接続される。なお、接合部材４５、コンタクトパターン３３、接合部材４３、配線部２２は、接続手段として機能する。
なお、信号処理回路２１で処理された信号（出力信号）は、シリコン遮蔽基板２を貫通するビアホールを設けて加速度センサの外部へ引き出すようにする。また、上述した図１に示す加速度センサと同様に、ベース基板３に引き出し線３２を設け、配線部２２、接合部材４３、引き出し線３２を介して信号処理回路２１で処理された信号（出力信号）を加速度センサの外部へ引き出すようにしてもよい。
このように、第１の変形例によれば、検出部１をベース基板３に固定することができる。そのため、製造工程を簡略化することができ、コスト削減を図ることができる。
【００４３】
（変形例２）
次に、本実施の形態に係る加速度センサの第２の変形例について説明する。
第２の変形例では、シリコン遮蔽基板２に配線部２２を設けずに、検出部２０１に設けられた配線部５０を介して信号処理回路２１とベース基板２０３とを電気的に接続する。
図６は、本実施の形態に係る加速度センサの第２の変形例の概略構成を示した図である。
なお、ここでは、上述した図１に示す加速度センサと同様の構成を有する部位には同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。
第２の変形例における加速度センサでは、上述した図１に示す加速度センサに設けられていた配線部２２をシリコン遮蔽基板２０２に設けず、代わりに検出部２０１に配線部５０が設けられている。
【００４４】
配線部５０は、検出部２０１の表面または内部に設けられており、詳しくは、上部硝子基板１２の外側端面から下部硝子基板１３の外側端面に渡って配設されている。
配線部５０を検出部２０１の内面に設ける場合には、例えば、検出部１の縁部を貫通させるスルーホールを設け、このスローホールの内部に配線を設けるようにする。または、例えば、シリコン基板のポスト構造を用いて設けるようにする。
なお、配線部５０の両端部には、接合用パッドが設けられている。
シリコン遮蔽基板には、信号処理回路２１において処理された信号（出力信号）を検出部２０１へ引き出すための引き出しパッドが設けられている。
そして、この引き出しパッドと検出部２０１（上部硝子基板１２）に設けられた接合用パッドを導電性の接合部材４７を介して接合することにより、検出部２０１の配線部５０が電気的に接続される。
【００４５】
また、ベース基板２０３のシリコン遮蔽基板２側の端面には、信号処理回路２１において処理された信号（出力信号）の取り出しパッドが設けられており、この取り出しパッドと配線部５０の他端（下部硝子基板１３）に設けられた接合用パッドとが導電性の接合部材４８を介して接合されている。
さらにベース基板２０３の取り出しパッドには、出力信号をベース基板２０３の外部へ引き出すための引き出し線３２が設けられている。
シリコン遮蔽基板２０２の信号処理回路２１において処理された信号（出力信号）は、接合部材４７、配線部５０、接合部材４８、引き出し線３２を介して加速度センサの外部へ引き出される。
このように、第２の変形例によれば、検出部２０１に設けられた配線部５０を介して、より短い経路によって信号処理回路２１において処理された信号（出力信号）をベース基板２０３から加速度センサの外部へ引き出すことができる。
そのため、配線部２２を形成する行程を省くことができるため、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００４６】
（変形例３）
次に、本実施の形態に係る加速度センサの第３の変形例について説明する。
第３の変形例では、シリコン遮蔽基板２とベース基板３０３とを、接合部材４２〜４４を介さずに、直接陽極接合によって電気的に接合する。
図７は、本実施の形態に係る加速度センサの第３の変形例の概略構成を示した図である。
なお、ここでは、上述した図１に示す加速度センサと同様の構成を有する部位には同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。
【００４７】
第３の変形例における加速度センサでは、上述した図１に示す加速度センサに設けられていた接合部材４２〜４４介さずに、シリコン遮蔽基板２とベース基板３０３とを接合する。
ベース基板３０３のシリコン遮蔽基板２側の端面（表面）に、シリコン遮蔽基板２の凹部２０の開口部を覆う（塞ぐ）ようにシールド部（シールド層）３４が設けられている。
このシールド部（シールド層）３４は、その端部がシリコン遮蔽基板２とベース基板３０３との間に挟み込まれるように設けられている。
【００４８】
第３の変形例における加速度センサでは、シリコン遮蔽基板２とベース基板３０３とを陽極接合による接合処理を施し、配線部２２と引き出し線３２、シリコン遮蔽基板２とシールド部３４を直接電気的に接合する。
なお、陽極接合とは、ベース基板３０３側に陰極電圧を与え、硝子−シリコン間の静電引力を利用して接合する接合方法である。
なお、ベース基板３０３とシリコン遮蔽基板２との接合方法は、陽極接合に限定されるものではない。例えば、接合面に金属を積層させて接合する共晶接合等を用いるようにしてもよい。
このように、第３の変形例によれば、ベース基板３０３とシリコン遮蔽基板２とを直接固定することにより接合部材が不要になる。また、真空封止を適切に行うことができる。
【００４９】
（変形例４）
次に、本実施の形態に係る加速度センサの第４の変形例について説明する。
第４の変形例では、信号処理回路２５がシリコン遮蔽基板４０２の外側面に設けられている。
図８は、本実施の形態に係る加速度センサの第４の変形例の概略構成を示した図である。
なお、ここでは、上述した図１に示す加速度センサと同様の構成を有する部位には同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。
第４の変形例では、信号処理回路２５をシリコン遮蔽基板４０２の外側面、詳しくは、シリコン遮蔽基板４０２の開口側と反対側の外側の端面に設ける。
シリコン遮蔽基板４０２には、凹部２０の底壁部を貫通するビアホール２７が設けられており、このビアホール２７は、配線部２２と接合されている。
なお、このビアホール２７は、シリコン遮蔽基板４０２の底壁部を貫通するテーパ形状の貫通孔からなるスルーホールの側面に、導電性の接続パターンが形成された接続部である。
【００５０】
また、シリコン遮蔽基板４０２における凹部２０の底壁面には、固定用のパッドから構成される固定部２４が設けられている。この固定部２４は、配線部２２に設けられた配線パターンの一部の配線経路と電気的に接続されている。
さらに、シリコン遮蔽基板４０２の外側面には、信号処理回路２５とビアホール２７とを電気的に接続するための導電性のコンタクトパターン２６が設けられている。
上部硝子基板１２に設けられた引出パッド１３０〜１３３、共通パッド１３４と、シリコン遮蔽基板４０２の固定部２４とを導電性の接合部材４１を介して接合することにより、検出部１と固定部２４が電気的に接続された状態で固定される。
これにより、検出部１と信号処理回路２５とが、接合部材４１、固定部２４、配線部２２、ビアホール２７、コンタクトパターン２６を介して電気的に接続される。
【００５１】
なお、信号処理回路２５で処理された信号（出力信号）は、上述した図１に示す加速度センサと同様に、ベース基板３に引き出し線３２を設け、配線部２２、接合部材４３、引き出し線３２を介して加速度センサの外部へ引き出すようにする。
また、第４の変形例では、電波雑音等の外乱ノイズの影響を受けやすい信号処理回路２５を適切に遮蔽（シールド）するために、信号処理回路２５を覆うようにシリコン遮蔽基板４０２にシールドカバー２８を設ける。
このように、第４の変形例によれば、信号処理回路２５をシリコン遮蔽基板４０２の外側面に設けることにより、信号処理回路２５の形成が容易になる。
また、信号処理回路２５をシリコン遮蔽基板４０２の外側面に設けることにより、後工程において回路の調整を容易に行うことができる。
【００５２】
次に、上述した本実施の形態に係る加速度センサ（変形例を含む）において、引き出し線３２によって加速度センサの外部に引き出された配線の処理例について説明する。
図９は、引き出し線３２によって加速度センサの外部に引き出された配線の処理例を示した図である。
図１０は、引き出し線３２によって加速度センサの外部に引き出された配線の別の処理例を示した図である。
引き出し線３２によって加速度センサの外部に引き出された配線を、図９に示すように、ベース基板３の底面部および側面部に渡って設けられた接合電極５１と電気的に接合させる。
さらに、シリコン遮蔽基板２がむき出しにならないように、図９に示すように、シリコン遮蔽基板２をモールド部材６１によってコーティングする。なお、モールド部材６１は、例えば、非導電性の樹脂を用いる。
このように、シリコン遮蔽基板２をモールド部材６１によってコーティングし、さらに、信号処理回路２１において処理された信号（出力信号）を接合電極５１に引き出すことにより、加速度センサを表面実装タイプの部品として扱うことができる。
【００５３】
また、図１０に示すように、ベース基板３’をシリコン遮蔽基板２よりも大きく形成し、ベース基板３’のシリコン遮蔽基板２側端面におけるシリコン遮蔽基板２からはみ出した部分に、引き出し電極５２を設ける。
そして、この引き出し電極５２と引き出し線３２と電気的に接合させる。
このように、信号処理回路２１において処理された信号（出力信号）を引き出し電極５２に引き出すことにより、後段の処理回路と加速度センサを容易にワイヤボンディング処理によって接続することができる。
【００５４】
また、上述した本実施の形態に係る加速度センサ（変形例を含む）は、検出部１における錘体錘体１１３をｚ軸方向に振動させる駆動手段を設けて、角速度センサとして機能させるように構成することもできる。
駆動手段により錘体１１３をｚ軸方向に振動させ、振動方向と直交する面に対する錘体１１３の傾き、即ち錘体１１３の姿勢変化を検出する。
錘体１１３の姿勢の変化の検出（姿勢検出）は、錘体１１３と固定電極１２１〜１２４とによって形成される静電容量素子の静電容量の変化を検出することによって行う。
【００５５】
詳しくは、固定電極１２１〜１２４および可動電極（錘体１１３）により形成される静電容量素子における静電容量の変化に基づいて、錘体１１３に作用するコリオリ力を検出する。
そして、信号検出回路において検出されたコリオリ力に基づいて、角速度を算出（導出）する。つまり、錘体１１３の姿勢の変化量を角速度に変換する。
【００５６】
上述した本実施の形態では、錘体１１３と固定電極１２１〜１２４とによって形成される静電容量素子の静電容量の変化を検出することによって、錘体１１３の姿勢の変化の検出（姿勢検出）を行うように構成されているが、錘体１１３の姿勢の変化の検出（姿勢検出）方法はこれに限定されるものではない。
例えば、梁１１２に圧電抵抗を設け、錘体１１３の姿勢が変化した時の梁１１２の変形を圧電抵抗の定数の変化から検出し、この圧電抵抗の定数の変化に基づいて錘体１１３の姿勢の変化を検出するようにしてもよい。
なお、このように圧電抵抗を用いる場合には、例えば、各圧電抵抗の一端を共通端子１２９と電気的に接続し、他端を引出端子１２５〜１２８と電気的に接続するように配線する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施の形態に係る力学量センサの概略構成を示した図である。
【図２】検出部の概略構成を示した断面図である。
【図３】可動部構造体の構成を示した平面図である
【図４】上部硝子基板の構成を示した平面図である。
【図５】本実施の形態に係る加速度センサの第１の変形例の概略構成を示した図である。
【図６】本実施の形態に係る加速度センサの第２の変形例の概略構成を示した図である。
【図７】本実施の形態に係る加速度センサの第３の変形例の概略構成を示した図である。
【図８】本実施の形態に係る加速度センサの第４の変形例の概略構成を示した図である。
【図９】引き出し線によって加速度センサの外部に引き出された配線の処理例を示した図である。
【図１０】引き出し線によって加速度センサの外部に引き出された配線の別の処理例を示した図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  検出部
２  シリコン遮蔽基板
３  ベース基板
１１  可動部構造体
１２  上部硝子基板
１３  下部硝子基板
２０  凹部
２１  信号処理回路
２２  配線部
２３  シールド強化部
２４  固定部
２５  信号処理回路
２６  コンタクトパターン
２７  ビアホール
２８  シールドカバー
３１  シールド部
３２  引き出し線
３３  コンタクトパターン
３４  シールド部
４１〜４８  接合部材
５０  配線部
５１  接合電極
５２  引き出し電極
６１  モールド部材
１１１  フレーム
１１２  梁
１１３  錘体
１１３  錘体錘体
１１４  可動隙間
１１５  可動隙間
１２１  固定電極
１２１〜１２４  固定電極
１２５〜１２８  引出端子
１２９  共通端子
１３０〜１３３  引出パッド
１３４  共通パッド
１３５〜１３９  スルーホール
【図１】
2007080985.tif 000003
【図２】
2007080985.tif 000004
【図３】
2007080985.tif 000005
【図４】
2007080985.tif 000006
【図５】
2007080985.tif 000007
【図６】
2007080985.tif 000008
【図７】
2007080985.tif 000009
【図８】
2007080985.tif 000010
【図９】
2007080985.tif 000011
【図１０】
2007080985.tif 000012