(57)【要約】【課題】優れた検出感度を有する物理量センサー素子および物理量センサー、および、この物理量センサーを備える電子機器を提供すること。【解決手段】本発明の物理量センサー素子１は、基部３１と、基部３１からＹ軸方向に延出し、Ｚ軸方向を法線とする板面を有する梁部３４と、梁部３４の先端部に設けられた質量部３５と、梁部３４の板面上に第１電極層４２１、圧電体層４２２および第２電極層４２３がこの順で積層され、梁部３４のＺ軸方向での曲げ変形を検出する検出素子４２とを有し、梁部３４は、Ｚ軸方向からみたときに、基端側から先端側に向けて幅が漸減する形状をなす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から第１方向に延出し、前記第１方向に直交する第２方向を法線とする板面を有する梁部と、
前記梁部の先端部に設けられた質量部と、
前記梁部の前記板面上に第１電極層、圧電体層および第２電極層がこの順で積層され、前記梁部の前記第２方向の曲げ変形を検出する検出素子とを有し、
前記梁部は、前記第２方向からみたときに、基端側から先端側に向けて幅が漸減する形状をなすことを特徴とする物理量センサー素子。
【請求項２】
前記質量部は、前記第２方向の厚さが前記梁部の前記第２方向の厚さよりも大きく、
前記質量部の重心は、前記第２方向からみたときに、前記梁部の幅の中心線上に位置することを特徴とする請求項１に記載の物理量センサー素子。
【請求項３】
前記第２電極層は、前記第１方向に互いに離間した２つの部分を有する請求項１または２に記載の物理量センサー素子。
【請求項４】
前記第２電極層は、前記梁部の前記基端付近に設けられた電極を有する請求項１ないし３のいずれかに記載の物理量センサー素子。
【請求項５】
前記梁部は、前記第２方向からみたときに、台形の形状をなす請求項１ないし４のいずれかに記載の物理量センサー素子。
【請求項６】
前記梁部は、前記第２方向からみたときに、幅方向での両端の１対の辺の延長線の交点が前記質量部の重心に一致する請求項５に記載の物理量センサー素子。
【請求項７】
前記圧電体層は、前記第２方向に分極している請求項１ないし６のいずれかに記載の物理量センサー素子。
【請求項８】
前記第２電極層は、前記第２方向からみたときに、前記梁部の幅の中心線に対して対称な形状をなす請求項１ないし７のいずれかに記載の物理量センサー素子。
【請求項９】
第１基部と、
前記第１基部から第１方向に延出し、前記第１方向に直交する第２方向を法線とする板面を有する第１梁部と、
前記第１梁部の先端部に設けられた第１質量部と、
前記第１梁部の前記板面上に第１電極層、第１圧電体層および第２電極層がこの順で積層され、前記第１梁部の前記第２方向の曲げ変形を検出する第１検出素子と、
第２基部と、
前記第２基部から前記第１方向に延出し、前記第２方向に平行な方向を法線とする板面を有する第２梁部と、
前記第２梁部の先端部に設けられた第２質量部と、
前記第２梁部の前記板面上に第３電極層、第２圧電体層および第４電極層がこの順で積層され、前記第２梁部の前記第２方向の曲げ変形を検出する第２検出素子と、
第３基部と、
前記第３基部から前記第１方向および前記第２方向の双方に直交する第３方向に延出し、前記第２方向を法線とする板面を有する第３梁部と、
前記第３梁部の先端部に設けられた第３質量部と、
前記第３梁部の前記板面上に第５電極層、第３圧電体層および第６電極層がこの順で積層され、前記第３梁部の前記第２方向の曲げ変形を検出する第３検出素子とを有し、
前記第１梁部は、前記第２方向からみたときに、基端側から先端側に向けて幅が一定となる帯状または矩形状をなし、
前記第２梁部および前記第３梁部は、それぞれ、前記第２方向からみたときに、基端側から先端側に向けて幅が漸減する形状をなし、
前記第１検出素子の前記第２電極層および前記第２検出素子の前記第４電極層は、それぞれ、前記第１方向に互いに離間した２つの電極を有し、
前記第３検出素子の前記第６電極層は、前記第３方向に互いに離間した２つの電極を有することを特徴とする物理量センサー素子。
【請求項１０】
前記第１基部、前記第２基部、および前記第３基部は一体に設けられたことを特徴とする請求項９に記載の物理量センサー素子。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の物理量センサー素子を備えることを特徴とする物理量センサー。
【請求項１２】
請求項１１に記載の物理量センサーを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサー素子、物理量センサーおよび電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物理量センサーとしては、片持ち支持された梁部と、その梁部の先端に設けられた質量部とを有し、圧電方式により加速度、角速度等の物理量を検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１に記載の物理量センサーでは、片持ち支持された梁部と、その梁部の先端に設けられた質量部（重錘部）とがそれぞれ圧電体材料で構成され、梁部を挟むように１対の電極が設けられている。そして、質量部の変位に伴う梁部の曲げ変形により、梁部に歪みを生じさせ、その梁部を構成する圧電体材料の圧電効果により１対の電極間に生じた電位差に基づいて、加速度、角速度等の物理量を検出する。
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の物理量センサーでは、梁部を構成する圧電体材料の圧電効果により生じた電荷に基づいて、物理量を検出するため、梁部の厚さ方向での寸法誤差により、物理量を高精度に検出することができないという問題があった。
また、特許文献１に記載の物理量センサーでは、梁部の幅が一定であるため、物理量の方向によっては、他の方向の物理量の影響を受けやすく、この点でも、物理量を高精度に検出することができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４４０６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、優れた検出精度を有する物理量センサー素子および物理量センサー、および、この物理量センサーを備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の物理量センサー素子は、基部と、
前記基部から第１方向に延出し、前記第１方向に直交する第２方向を法線とする板面を有する梁部と、
前記梁部の先端部に設けられた質量部と、
前記梁部の前記板面上に第１電極層、圧電体層および第２電極層がこの順で積層され、前記梁部の前記第２方向の曲げ変形を検出する検出素子とを有し、
前記梁部は、前記第２方向からみたときに、基端側から先端側に向けて幅が漸減する形状をなすことを特徴とする。
【０００７】
このような本発明の物理量センサー素子によれば、梁部とは別体として設けられた圧電体層の圧電効果により生じた電荷に基づいて、物理量を検出するため、梁部の厚さ方向での寸法誤差によらず、物理量を高精度に検出することができる。
また、質量部に対し第２方向に平行な方向の力が作用したときの梁部の第２方向に平行な方向での曲げ変形による圧電体層の歪み量の第１方向での位置による差を小さくすることができる。そのため、検出素子により、所望の方向の物理量を他の方向の物理量の影響を受けずに検出することができる。そのため、物理量センサー素子の検出精度を優れたものとすることができる。
【０００８】
本発明の物理量センサー素子では、前記質量部は、前記第２方向の厚さが前記梁部の前記第２方向の厚さよりも大きく、
前記質量部の重心は、前記第２方向からみたときに、前記梁部の幅の中心線上に位置することが好ましい。
これにより、質量部に対し第１方向に平行な方向の力が作用したときに、梁部を第２方向に平行な方向に曲げ変形させることができる。そして、質量部に対し第１方向に平行な方向の力が作用したときの梁部の第２方向に平行な方向での曲げ変形による圧電体層の歪み量を、梁部の基端側から先端側に向けて大きくすることができる。そのため、梁部の板面に水平な方向の物理量を高精度に検出することができる。
【０００９】
本発明の物理量センサー素子では、前記第２電極層は、前記第１方向に互いに離間した２つの部分を有することが好ましい。
これにより、第２電極層の当該２つの電極のうちの一方の電極と第１電極層との間の電位差と、第２電極層の当該２つの電極のうちの他方の電極と第１電極層との間の電位差との差分に基づいて、物理量（具体的には第１方向に平行な方向での加速度）を高精度に検出することができる。
本発明の物理量センサー素子では、前記第２電極層は、前記梁部の前記基端付近に設けられた電極を有することが好ましい。
これにより、第２電極層の当該部分と第１電極層との間の電位差に基づいて、物理量（具体的には第２方向に平行な方向での加速度）を高精度に検出することができる。
【００１０】
本発明の物理量センサー素子では、前記梁部は、前記第２方向からみたときに、台形の形状をなすことが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、質量部に対し第２方向に平行な方向の力が作用したときの梁部の第２方向に平行な方向での曲げ変形による圧電体層の歪み量の第１方向での位置による差を小さくすることができる。
【００１１】
本発明の物理量センサー素子では、前記梁部は、前記第２方向からみたときに、幅方向での両端の１対の辺の延長線の交点が前記質量部の重心に一致することが好ましい。
これにより、質量部に対し第２方向に平行な方向の力が作用したときの梁部の第２方向に平行な方向での曲げ変形による圧電体層の歪み量を、第１方向での位置によらず一定にすることができる。
本発明の物理量センサー素子では、前記圧電体層は、前記第２方向に分極していることが好ましい。
これにより、検出素子が梁部の第２方向に平行な方向での曲げ変形を高精度に検出することができる。
【００１２】
本発明の物理量センサー素子では、前記第２電極層は、前記第２方向からみたときに、前記梁部の幅の中心線に対して対称な形状をなすことが好ましい。
これにより、第１方向および第２方向の双方に直交する第３方向に梁部が曲げ変形したとき、検出素子の圧電体層の第３方向での一方側の部分と他方側の部分とで発生する電荷を相殺することができる。そのため、不要な方向での物理量が検出されるのを防止することができる。その結果、物理量センサー素子の検出感度を向上させることができる。
【００１３】
本発明の物理量センサー素子は、第１基部と、
前記第１基部から第１方向に延出し、前記第１方向に直交する第２方向を法線とする板面を有する第１梁部と、
前記第１梁部の先端部に設けられた第１質量部と、
前記第１梁部の前記板面上に第１電極層、第１圧電体層および第２電極層がこの順で積層され、前記第１梁部の前記第２方向の曲げ変形を検出する第１検出素子と、
第２基部と、
前記第２基部から前記第１方向に延出し、前記第２方向に平行な方向を法線とする板面を有する第２梁部と、
前記第２梁部の先端部に設けられた第２質量部と、
前記第２梁部の前記板面上に第３電極層、第２圧電体層および第４電極層がこの順で積層され、前記第２梁部の前記第２方向の曲げ変形を検出する第２検出素子と、
第３基部と、
前記第３基部から前記第１方向および前記第２方向の双方に直交する第３方向に延出し、前記第２方向を法線とする板面を有する第３梁部と、
前記第３梁部の先端部に設けられた第３質量部と、
前記第３梁部の前記板面上に第５電極層、第３圧電体層および第６電極層がこの順で積層され、前記第３梁部の前記第２方向の曲げ変形を検出する第３検出素子とを有し、
前記第１梁部は、前記第２方向からみたときに、基端側から先端側に向けて幅が一定となる帯状または矩形状をなし、
前記第２梁部および前記第３梁部は、それぞれ、前記第２方向からみたときに、基端側から先端側に向けて幅が漸減する形状をなし、
前記第１検出素子の前記第２電極層および前記第２検出素子の前記第４電極層は、それぞれ、前記第１方向に互いに離間した２つの電極を有し、
前記第３検出素子の前記第６電極層は、前記第３方向に互いに離間した２つの電極を有することを特徴とする。
このような本発明の物理量センサー素子によれば、第１検出素子の検出結果に基づいて、物理量（具体的には第２方向に平行な方向での加速度）を高精度に検出し、第２検出素子の検出結果に基づいて、物理量（具体的には第１方向に平行な方向での加速度）を高精度に検出し、第３検出素子の検出結果に基づいて、物理量（具体的には第３方向に平行な方向での加速度）を高精度に検出することができる。
本発明の物理量センサー素子では、前記第１基部、前記第２基部、および前記第３基部は一体に設けられたことが好ましい。
これにより、振動系の振動特性および耐久性を優れたものとすることができる。
【００１４】
本発明の物理量センサーは、本発明の物理量センサー素子を備えることを特徴とする。
このような物理量センサーは、高感度な物理量センサー素子を備えるので、優れた信頼性を有する。
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーを備えることを特徴とする。
このような電子機器は、高感度な物理量センサーを備えるので、優れた信頼性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る物理量センサー素子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中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図１中のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】（ａ）は、梁部が矩形状をなし、梁部の厚さ方向（Ｚ軸方向）での加速度が作用した場合における圧電体層の歪み量と梁部の固定端からの距離との関係を示すグラフ、（ｂ）は、梁部が矩形状をなし、梁部の延出方向での加速度が作用した場合における圧電体層の歪み量と梁部の固定端からの距離との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、梁部が台形状をなし、梁部の厚さ方向（Ｚ軸方向）での加速度が作用した場合における圧電体層の歪み量と梁部の固定端からの距離との関係を示すグラフ、（ｂ）は、梁部が台形状をなし、梁部の延出方向での加速度が作用した場合における圧電体層の歪み量と、梁部の固定端からの距離との関係を示すグラフである。
【図７】図１に示す物理量センサー素子における物理量の検出を説明するための図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る物理量センサー素子を示す平面図である。
【図９】図８に示す物理量センサー素子における物理量の検出を説明するための図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る物理量センサー素子を示す平面図である。
【図１１】図１０に示す物理量センサー素子における物理量の検出を説明するための図である。
【図１２】本発明の物理量センサーの一例を示す模式図である。
【図１３】本発明の電子機器（ノート型パーソナルコンピュータ）である。
【図１４】本発明の電子機器（携帯電話機）である。
【図１５】本発明の電子機器（ディジタルスチルカメラ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の物理量センサー素子、物理量センサーおよび電子機器の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
＜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素子を示す平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図、図４は、図１中のＣ−Ｃ線断面図、図５（ａ）は、梁部が矩形状をなし、梁部の厚さ方向（Ｚ軸方向）での加速度が作用した場合における圧電体層の歪み量と梁部の固定端からの距離との関係を示すグラフ、図５（ｂ）は、梁部が矩形状をなし、梁部の延出方向での加速度が作用した場合における圧電体層の歪み量と梁部の固定端からの距離との関係を示すグラフ、図６（ａ）は、梁部が台形状をなし、梁部の厚さ方向（Ｚ軸方向）での加速度が作用した場合における圧電体層の歪み量と梁部の固定端からの距離との関係を示すグラフ、図６（ｂ）は、梁部が台形状をなし、梁部の延出方向での加速度が作用した場合における圧電体層の歪み量と、梁部の固定端からの距離との関係を示すグラフ、図７は、図１に示す物理量センサー素子における物理量の検出を説明するための図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。また、図１〜４では、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（左右方向）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（上下方向）を「Ｚ軸方向」と言う。また、図１では、説明の便宜上、後述する蓋部材５の図示を省略している。
【００１７】
（物理量センサー素子）
図１に示す物理量センサー素子１は、支持基板２と、この支持基板２に接合・支持された素子片（基体）３と、素子片３上に設けられた検出素子４１、４２、４３と、素子片３を覆うように設けられた蓋部材５とを有する。
この物理量センサー素子１は、物理量として、検出素子４１（第１検出素子）の検出結果に基づいてＺ軸方向での加速度を検出し、検出素子４２（第２検出素子）の検出結果に基づいてＹ軸方向での加速度を検出し、検出素子４３（第３検出素子）の検出結果に基づいてＸ軸方向での加速度を検出する。
【００１８】
以下、物理量センサー素子１を構成する各部を順次詳細に説明する。
（支持基板）
支持基板２は、素子片３を支持する機能を有する。
この支持基板２は、基板２１と、この基板２１の上面に接合された枠体（スペーサ）２２とで構成されている。これにより、支持基板２の上面（一方の面）には、凹部２３が設けられている。この凹部２３は、支持基板２を平面視したときに、後述する素子片３の梁部３２、３４、３６および質量部３３、３５、３７を包含するように形成されている。このような凹部２３は、素子片３の梁部３２、３４、３６および質量部３３、３５、３７が支持基板２に接触するのを防止する逃げ部を構成する。これにより、素子片３の質量部３３、３５、３７の変位を許容することができる。
【００１９】
なお、この逃げ部は、凹部２３に代えて、支持基板２をその厚さ方向に貫通する開口部であってもよい。また、本実施形態では、凹部２３の平面視形状は、四角形（具体的には長方形）をなしているが、これに限定されるものではない。また、基板２１および枠体２２は、同一材料で一体形成されていてもよい。また、後述する素子片３の基部３１が堅牢である場合やセンサー部３０１〜３０３を気密空間内に配する必要なない場合等には、支持基板２を省略することもできる。
【００２０】
このような支持基板２（基板２１、枠体２２）の構成材料としては、特に限定されず、例えば、シリコン材料、ガラス材料、金属材料、樹脂材料等を用いることができるが、絶縁性を有するとともに比較的硬質な材料を用いるのが好ましく、具体的には、シリコン材料、ガラス材料を用いるのが好ましく、特に、素子片３がシリコン材料を主材料として構成されている場合、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）を用いるのが好ましい。これにより、素子片３がシリコンを主材料として構成されている場合、支持基板２と素子片３とを陽極接合することができる。
また、基板２１と枠体２２との接合方法は、特に限定されず、例えば、接着剤による接合方法、陽極接合法、直接接合法等を用いることができる。
【００２１】
このような支持基板２は、１つまたは２つの基板をエッチングすることより形成することができる。
かかるエッチング方法としては、特に限定されないが、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。また、上述したようなエッチングに際しては、例えば、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを好適に用いることができる。
【００２２】
（素子片）
素子片３は、基部３１と、梁部３２、３４、３６と、質量部３３、３５、３７とで構成されている。
このような素子片３は、Ｚ軸方向での加速度に応じて質量部３３（第１質量部）の変位に伴って梁部３２（第１梁部）がＺ軸方向に曲げ変形する。また、Ｙ軸方向での加速度に応じて質量部３５（第２質量部）の変位に伴って梁部３４（第２梁部）がＺ軸方向に曲げ変形する。また、Ｘ軸方向での加速度に応じて質量部３７（第２質量部）の変位に伴って梁部３６（第２梁部）がＺ軸方向に曲げ変形する。
【００２３】
以下、素子片３を構成する各部を詳細に説明する。
基部３１は、前述した支持基板２の上面に接合されている。具体的には、基部３１は、支持基板２の上面の凹部２３の外側の部分に接合されている。
本実施形態では、基部３１は、枠状（より具体的には四角環状）をなしている。
なお、基部３１の位置および形状等は、梁部３２、３４、３６および質量部３３、３５、３７等の位置および形状等に応じて決められるものであり、上述したものに限定されない。例えば、基部３１は、各梁部３２、３４、３６に対応した部分（第１基部、第２基部および第３基部）ごとに分割されていてもよい。また、基部３１は、梁部３２、３４、３６および質量部３３、３５、３７の外周縁に沿った内周縁を有していてもよい。
このような基部３１の内周部には、３つの梁部３２、３４、３６が突出している。これにより、３つの梁部３２、３４、３６が１つの基部３１に支持され、素子片３が有する振動系の振動特性および耐久性を優れたものとすることができる。
【００２４】
梁部３２、３４は、それぞれ、基部３１から＋Ｙ方向（第１方向）に延出するとともに、Ｘ軸方向に並んで設けられている。また、梁部３６は、基部３１から＋Ｘ方向（第３方向）に延出している。
この梁部３２、３４、３６は、それぞれ、長手形状をなし、その基部３１側の端（基端）が固定端となり、基部３１と反対側の端（先端）が自由端となる。
【００２５】
また、図２に示すように、梁部３２は、その上側に、Ｚ軸方向（第２方向）を法線とする板面３２１を有する。また、図３に示すように、梁部３４は、その上側に、Ｚ軸方向（第２方向）を法線とする板面３４１を有する。また、図４に示すように、梁部３６は、その上側に、Ｚ軸方向（第２方向）を法線とする板面３６１を有する。
そして、梁部３２は、Ｚ軸方向（板面３２１に垂直な方向）からみたときに、基端側から先端側に向けて幅が一定となる帯状または矩形状をなす。これにより、後に詳述するように、質量部３３に対しＹ軸方向の力が作用したときの梁部３２のＺ軸方向での曲げ変形による検出素子４１の圧電体層４１２の歪み量を、Ｙ軸方向での位置によらず一定にすることができる。また、質量部３３に対しＺ軸方向の力が作用したときの梁部３２のＺ軸方向での曲げ変形による圧電体層４１２の歪み量を、梁部３２の先端側から基端側に向けて大きくすることができる。
【００２６】
一方、梁部３４は、Ｚ軸方向からみたときに、基端側から先端側に向けて幅が漸減する形状をなす。これにより、後に詳述するように、質量部３５に対しＺ軸方向の力が作用したときの梁部３４のＺ軸方向での曲げ変形による検出素子４２の圧電体層４２２の歪み量のＹ軸方向での位置による差を小さくすることができる。そのため、検出素子４２により、所望の方向の物理量を他の方向の物理量の影響を受けずに検出することができる。そのため、物理量センサー素子１の検出精度を優れたものとすることができる。
【００２７】
同様に、梁部３６は、Ｚ軸方向からみたときに、基端側から先端側に向けて幅が漸減する形状をなす。これにより、後に詳述するように、質量部３７に対しＺ軸方向の力が作用したときの梁部３６のＺ軸方向での曲げ変形による検出素子４３の圧電体層４３２の歪み量を、Ｙ軸方向での位置によらず一定にすることができる。そのため、検出素子４３により、所望の方向の物理量を他の方向の物理量の影響を受けずに検出することができる。そのため、物理量センサー素子１の検出精度を優れたものとすることができる。
【００２８】
特に、梁部３４は、Ｚ軸方向からみたときに、基端側から先端側に向けて幅が漸減する台形状をなす。これにより、比較的簡単な構成で、質量部３５に対しＺ軸方向の力が作用したときの梁部３４のＺ軸方向での曲げ変形による圧電体層４２２の歪み量のＹ軸方向での位置による差を小さくすることができる。同様に、梁部３６は、それぞれ、Ｚ軸方向からみたときに、基端側から先端側に向けて幅が漸減する台形状をなす。これにより、比較的簡単な構成で、質量部３７に対しＺ軸方向の力が作用したときの梁部３６のＺ軸方向での曲げ変形による圧電体層４３２の歪み量のＸ軸方向での位置による差を小さくすることができる。
【００２９】
また、梁部３４は、Ｚ軸方向からみたときに、幅方向での両端の１対の辺の延長線ｌ２１、ｌ２２の交点Ｐが質量部３５の重心Ｇ２に一致している。これにより、質量部３５に対しＺ軸方向の力が作用したときの梁部３４のＺ軸方向での曲げ変形による圧電体層４２２の歪み量を、Ｙ軸方向での位置によらず一定にすることができる。同様に、梁部３６は、Ｚ軸方向からみたときに、幅方向での両端の１対の辺の延長線の交点が質量部３７の重心Ｇ３に一致している。これにより、質量部３７に対しＺ軸方向の力が作用したときの梁部３６のＺ軸方向での曲げ変形による圧電体層４３２の歪み量を、Ｘ軸方向での位置によらず一定にすることができる。
【００３０】
このような梁部３２の先端部には、質量部３３が設けられ、梁部３４の先端部には、質量部３５が設けられ、梁部３６の先端部には、質量部３７が設けられている。
この質量部３３は、梁部３２（弾性部）よりも横断面積が大きい。同様に、質量部３５は、梁部３４（弾性部）よりも横断面積が大きく、また、質量部３７は、梁部３６よりも横断面積が大きい。これにより、加速度に応じて梁部３２、３４、３６を効率的に曲げ変形させることができる。
【００３１】
特に、質量部３３の重心Ｇ１は、梁部３２のＹ軸方向（第１方向）に沿った中心線ｌ１に対してＺ軸方向（第２方向）にずれている。これにより、質量部３３に対しＹ軸方向の力が作用したときに、梁部３２をＺ軸方向に曲げ変形させることができる。そのため、後に詳述するように、Ｙ軸方向の物理量を他の方向の物理量の影響を受けずに検出することができる。
【００３２】
同様に、質量部３５の重心Ｇ２は、梁部３４のＹ軸方向（第１方向）に沿った中心線ｌ２に対してＺ軸方向（第２方向）にずれている。これにより、質量部３５に対しＹ軸方向の力が作用したときに、梁部３４をＺ軸方向に曲げ変形させることができる。そのため、後に詳述するように、梁部３４の板面３４１に水平な方向（具体的にはＹ軸方向）の物理量を高精度に検出することができる。
【００３３】
また、質量部３７の重心Ｇ３は、梁部３６のＸ軸方向に沿った中心線ｌ３に対してＺ軸方向にずれている。これにより、質量部３７に対しＸ軸方向の力が作用したときに、梁部３６をＺ軸方向に曲げ変形させることができる。そのため、後に詳述するように、梁部３６の板面３６１に水平な方向（具体的にはＸ軸方向）の物理量を高精度に検出することができる。
【００３４】
このような各質量部３３、３５、３７のＺ軸方向での厚さは、梁部３２、３４、３６のＺ軸方向での厚さよりも大きい。これにより、簡単かつ効率的に質量部３３、３５、３７の重心Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を梁部３２、３４、３６の中心線ｌ１、ｌ２、ｌ３からＺ軸方向にずらすことができる。
本実施形態では、各質量部３３、３５、３７は、Ｚ軸方向からみたときに、四角状をなしている。なお、各質量部３３、３５、３７の形状は、これに限定されず、例えば、三角形、五角形等の他の多角形状をなしていてもよい。
また、質量部３３の重心Ｇ１は、Ｚ軸方向からみたときに、梁部３２の中心線ｌ１上に位置する。これにより、質量部３３の不本意な変位およびそれに伴う梁部３２の変形を抑えることができる。その結果、物理量センサー素子１の検出感度を向上させることができる。
【００３５】
同様に、質量部３５の重心Ｇ２は、Ｚ軸方向からみたときに、梁部３４の中心線ｌ２上に位置する。これにより、質量部３５の不本意な変位およびそれに伴う梁部３４の変形を抑えることができる。その結果、物理量センサー素子１の検出感度を向上させることができる。また、質量部３７の重心Ｇ３は、Ｚ軸方向からみたときに、梁部３６の中心線ｌ３上に位置する。これにより、質量部３７の不本意な変位およびそれに伴う梁部３６の変形を抑えることができる。その結果、物理量センサー素子１の検出感度を向上させることができる。
【００３６】
このような基部３１、梁部３２、３４、３６および質量部３３、３５、３７で構成された素子片３は、ＳＯＩ基板の一方の面を熱酸化するとともに各層を適宜エッチングすることにより形成されている。これにより、簡単かつ高精度に素子片３を形成することができる。また、基部３１、梁部３２、３４、３６および質量部３３、３５、３７が一体的に形成されるので、素子片３が有する振動系の振動特性および耐久性を優れたものとすることができる。
【００３７】
かかるエッチング方法としては、特に限定されないが、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。また、上述したようなエッチングに際しては、例えば、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを好適に用いることができる。
【００３８】
このような素子片３は、図２〜４に示すように、４つの層１０１〜１０４が積層された積層構造を有する。そして、この層１０１、１０３は、それぞれシリコンで構成され、層１０２、１０４（絶縁層）は、それぞれ二酸化珪素で構成されている。
なお、素子片３は、前述したような積層構造を有していなくてもよく、１枚の基板を適宜エッチングすることにより形成されていてもよい。１枚の基板により素子片３を形成する場合、その構成材料としては、特に限定されないが、シリコン材料、水晶等が挙げられるが、例えば、単結晶シリコン、ポリシリコン等のシリコン材料を用いるのが好ましい。
【００３９】
また、素子片３は、前述したように、支持基板２の上面に基部３１が接合されることにより、支持基板２に支持されている。
このような素子片３（具体的には、前述した基部３１）と支持基板２との接合方法は、特に限定されず、例えば、接着剤による接合方法、陽極接合法、直接接合法等の各種接合方法を用いることができる。
【００４０】
（検出素子）
検出素子４１は、前述した梁部３２上に設けられ、検出素子４２は、梁部３４上に設けられ、検出素子４３は、梁部３６上に設けられている。
検出素子４１は、梁部３２のＺ軸方向での曲げ変形を検出する機能を有する。また、検出素子４２は、梁部３４のＺ軸方向での曲げ変形を検出する機能を有する。また、検出素子４３は、梁部３６のＺ軸方向での曲げ変形を検出する機能を有する。
特に、本実施形態では、検出素子４１は、Ｚ軸方向の力の作用による質量部３３の変位に伴う梁部３２のＺ軸方向での曲げ変形を検出する。また、検出素子４２は、Ｙ軸方向の力の作用による梁部３４のＺ軸方向での曲げ変形を検出する。検出素子４３は、Ｘ軸方向の力の作用による梁部３６のＺ軸方向での曲げ変形を検出する。
このような検出素子（第１検出素子）４１は、図２に示すように、梁部３２の板面３２１上に、第１電極層４１１、第１圧電体層である圧電体層（圧電薄膜）４１２、第２電極層４１３がこの順で積層されて構成されている。
【００４１】
第１電極層４１１および圧電体層４１２は、それぞれ、梁部３２の板面３２１の全面に亘って設けられている。
第２電極層４１３は、Ｙ軸方向に互いに離間した２つの電極４１３ａ、４１３ｂを有する。電極４１３ａは、梁部３２の先端部に対応して設けられ、電極４１３ｂは、梁部３２の基端部に対応して設けられている。このようなＹ軸方向に互いに離間した２つの電極４１３ａ、４１３ｂを圧電体層４１２上に設けることにより、電極４１３ａと第１電極層４１１との間の電位差と、電極４１３ｂと第１電極層４１１との間の電位差との差分に基づいて、すなわち、当該２つの電極４１３ａ、４１３ｂ間の電位差に基づいて、物理量（具体的にはＺ軸方向での加速度）を高精度に検出することができる。
また、検出素子(第２検出素子)４２は、図３に示すように、梁部３４上に、第１電極層（第３電極層）４２１、第２圧電体層である圧電体層（圧電薄膜）４２２、第２電極層（第４電極層）４２３がこの順で積層されて構成されている。
【００４２】
第１電極層４２１および圧電体層４２２は、それぞれ、梁部３４の板面３４１の全面に亘って設けられている。
第２電極層４２３は、Ｙ軸方向に互いに離間した２つの電極４２３ａ、４２３ｂを有する。電極４２３ａは、梁部３４の先端部に対応して設けられ、電極４２３ｂは、梁部３４の基端部に対応して設けられている。このようなＹ軸方向に互いに離間した２つの電極４２３ａ、４２３ｂを圧電体層４２２上に設けることにより、電極４２３ａと第１電極層４２１との間の電位差と、電極４２３ｂと第１電極層４２１との間の電位差との差分に基づいて、すなわち、当該２つの電極４２３ａ、４２３ｂ間の電位差に基づいて、物理量（具体的にはＹ軸方向での加速度）を高精度に検出することができる。
同様に、検出素子（第３検出素子）４３は、梁部３６上に、第１電極層（第５電極層）４３１、第３圧電体層である圧電体層（圧電薄膜）４３２、第２電極層（第６電極層）４３３がこの順で積層されて構成されている。
【００４３】
第１電極層４３１および圧電体層４３２は、それぞれ、梁部３６の板面３６１の全面に亘って設けられている。
第２電極層４３３は、Ｘ軸方向に互いに離間した２つの電極４３３ａ、４３３ｂを有する。電極４３３ａは、梁部３６の先端部に対応して設けられ、電極４３３ｂは、梁部３６の基端部に対応して設けられている。このようなＸ軸方向に互いに離間した２つの電極４３３ａ、４３３ｂを圧電体層４３２上に設けることにより、当該２つの電極４３３ａ、４３３ｂ間の電位差に基づいて、物理量（具体的にはＸ軸方向での加速度）を高精度に検出することができる。
【００４４】
以下、検出素子４１、４２による物理量の検出について詳述する。なお、検出素子４３による検出は、方向が異なる以外は、検出素子４２と同様であるので、その説明を省略する。
（検出素子４１による物理量の検出）
質量部３３の質量をｍとし、梁部３２の固定端から質量部３３との境界部までの距離をＬ１とし、梁部３２の固定端と質量部３３の重心Ｇ１とのＹ軸方向での距離をＬ２とし、梁部３２の板面３２１と質量部３３の重心Ｇ１とのＺ軸方向での距離をＬ３としたとき（なお、説明の便宜上、梁部３２の質量は無視する）、質量部３３にＺ軸方向の加速度ａｚが作用した場合、梁部３２の固定端からの距離ｙの部位に生じる曲げモーメントＭは、下記式（１）で表わされる。
【００４５】
【数１】
2012083316.tif 000003
【００４６】
また、質量部３３にＹ軸方向の加速度ａｙが作用した場合、梁部３２には、梁部３２の固定端からの距離によらず、下記式（２）で表わされる曲げモーメントＭが一様に生じる。
【００４７】
【数２】
2012083316.tif 000004
【００４８】
さらに、梁部３２の撓み量（Ｚ軸方向での曲げ変形量）をｗとしたとき、下記式（３）で表わされる曲線の微分方程式が成り立つことが知られている。
【００４９】
【数３】
2012083316.tif 000005
【００５０】
なお、上記式（３）において、ＹＩ１は梁部３２の曲げ剛性である。
ここで、梁部３２の中立面は（Ｚ軸方向での曲げ変形が生じたときにＹ軸方向での長さが変化しない面）が梁部３２中に存在するように、梁部３２および検出素子４１の構成材料および厚さが設定されている。
このような梁部３２の中立面からのＺ軸方向での距離をｚとしたとき、検出素子４１の圧電体層４１２に生じる歪み量εは、下記式（４）で表わされる。
【００５１】
【数４】
2012083316.tif 000006
【００５２】
梁部３２は、前述したように幅および厚さがＹ軸方向での全域に亘って一定であるため、曲げ剛性ＹＩ１もＹ軸方向での全域に亘って一定（均一）である。
そのため、質量部３３にＺ軸方向での加速度が作用したとき、検出素子４１の圧電体層４１２に生じる歪み量は、図５（ａ）に示すように、梁部３２の固定端に対応する位置で最大になり、梁部３２の先端（梁部３２と質量部３３との境界部）に対応する位置で最小となる。そのため、梁部３２の固定端側に配置された電極４１３ｂと第１電極層４１１との電位差は大きく、梁部３２の先端側に配置された電極４１３ａと第１電極層４１１との間の電位差は小さくなる。
【００５３】
一方、質量部３３にＹ軸方向での加速度が作用したとき、検出素子４１の圧電体層４１２に生じる歪み量は、図５（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向での位置によらず一定となる。そのため、梁部３２の固定端側に配置された電極４１３ｂと第１電極層４１１との電位差は、梁部３２の先端側に配置された電極４１３ａと第１電極層４１１との間の電位差と同じになる。
このようなことから、図７（ａ）に示すように、電極４１３ａ、４１３ｂに電気的に接続された差動増幅回路６００を用いることにより、当該２つの電極４１３ａ、４１３ｂ間の電位差に基づいて、物理量（具体的にはＺ軸方向での加速度）を高精度に検出することができる。
【００５４】
（検出素子４２による物理量の検出）
梁部３４の固定端と質量部３５の重心Ｇ２とのＹ軸方向での距離（すなわち、梁部３４の長さ）をＬ２としたとき、梁部３４の固定端からの距離ｙにおける曲げ剛性ＹＩ２は、下記式（５）で表わされる。
【００５５】
【数５】
2012083316.tif 000007
【００５６】
なお、上記式（５）において、ＹＩｍａｘは、梁部３４の固定端での曲げ剛性である。
上記式（５）からわかるように、梁部３４の曲げ剛性は、質量部３５に近いほど小さくなる。
本実施形態では、質量部３５にＺ軸方向での加速度が作用したとき、検出素子４２の圧電体層４２２に生じる歪み量は、図６（ａ）に示すように、Ｙ軸方向での位置によらず一定となる。そのため、梁部３４の固定端側に配置された電極４２３ｂと第１電極層４２１との電位差は、梁部３４の先端側に配置された電極４２３ａと第１電極層４２１との間の電位差と同じになる。
【００５７】
一方、質量部３５にＹ軸方向での加速度が作用したとき、検出素子４２の圧電体層４２２に生じる歪み量は、図６（ｂ）に示すように、梁部３４の固定端に対応する位置で最小になり、梁部３４の先端（梁部３４と質量部３５との境界部）に対応する位置で最大となる。そのため、梁部３４の固定端側に配置された電極４２３ｂと第１電極層４２１との電位差は小さく、梁部３４の先端側に配置された電極４２３ａと第１電極層４２１との間の電位差は大きくなる。
このようなことから、図７（ｂ）に示すように、電極４２３ａ、４２３ｂに電気的に接続された差動増幅回路６０１を用いることにより、当該２つの電極４２３ａ、４２３ｂ間の電位差に基づいて、物理量（具体的にはＹ軸方向での加速度）を高精度に検出することができる。
【００５８】
このように、第２電極層４１３、４２３、４３３を有する検出素子４１、４２、４３と梁部３２、３４、３６との組み合わせることにより、検出素子４１の検出結果に基づいて、物理量（具体的には第２方向に平行な方向での加速度）を高精度に検出し、検出素子４２の検出結果に基づいて、物理量（具体的には第１方向に平行な方向での加速度）を高精度に検出し、検出素子４３の検出結果に基づいて、物理量（具体的には第３方向に平行な方向での加速度）を高精度に検出することができる。
【００５９】
このような第１電極層４１１、４２１、４３１、第２電極層４１３、４２３、４３３は、それぞれ、金、金合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、クロム、クロム合金等の導電性に優れた金属材料により形成することができる。
また、これらの電極等の形成方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法等の物理成膜法、ＣＶＤ等の化学蒸着法、インクジェット法等の各種塗布法等が挙げられる。また、これらの電極等の形成に際しては、フォトリソグラフィ法を用いるのが好ましい。
また、圧電体層４１２、４２２、４３２は、それぞれ、Ｚ軸方向に分極している。これにより、検出素子４１、４２、４３が梁部３２、３４、３６のＺ軸方向での曲げ変形を高精度に検出することができる。
【００６０】
また、第２電極層４１３は、Ｚ軸方向からみたときに、梁部３２の中心線ｌ１に対して対称な形状をなす。これにより、Ｘ軸方向に梁部３２が曲げ変形したとき、検出素子４１の圧電体層４１２のＸ軸方向での一方側の部分と他方側の部分とで発生する電荷を相殺することができる。そのため、不要な方向での物理量が検出されるのを防止することができる。その結果、物理量センサー素子１の検出感度を向上させることができる。このようなことから、同様に、第２電極層４２３は、Ｚ軸方向からみたときに、梁部３４の中心線ｌ２に対して対称な形状をなす。また、第２電極層４３３は、Ｚ軸方向からみたときに、梁部３６の中心線ｌ３に対して対称な形状をなす。
【００６１】
また、圧電体層４１２、４２２、４３２の構成材料（圧電体材料）としては、それぞれ、例えば、ＺnＯ(酸化亜鉛)、ＡＩＮ(窒化アルミニウム）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの他に、場合によっては水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム、チタン酸バリウム等が挙げられる。
また、これらの圧電体層の形成方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法等の物理成膜法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の化学蒸着法、インクジェット法等の各種塗布法等が挙げられる。
以上説明したような検出素子４１、４２、４３は、梁部３２、３４、３６とは別体として設けられた圧電体層４１２、４２２、４２３の圧電効果により生じた電荷に基づいて、物理量を検出するため、梁部３２、３４、３６の厚さ方向での寸法誤差によらず、物理量を高精度に検出することができる。
【００６２】
（蓋部材）
蓋部材５は、前述した素子片３を保護する機能を有する。
この蓋部材５は、基板５１と、この基板５１の下面に接合された枠体（スペーサ）５２とで構成されている。これにより、蓋部材５の下面には、凹部５３が設けられている。この凹部５３は、素子片３の梁部３２、３４、３６および質量部３３、３５、３７の変位を許容するように形成されている。
そして、蓋部材５の下面の凹部５３よりも外側の部分は、前述した素子片３の基部３１の上面に接合されている。
【００６３】
蓋部材５と素子片３との接合方法としては、特に限定されず、例えば、接着剤を用いた接合方法、陽極接合法、直接接合法等を用いることができる。
また、蓋部材５（基板５１、枠体５２）の構成材料としては、前述したような機能を発揮し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、シリコン材料、ガラス材料等を好適に用いることができる。
なお、基板５１および枠体５２は、同一材料で一体形成されていてもよい。また、センサー部３０１〜３０３を気密空間内に配する必要がない場合等には、蓋部材５を省略することもできる。
【００６４】
このような蓋部材５は、１つまたは２つの基板をエッチングすることより形成することができる。
かかるエッチング方法としては、特に限定されないが、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。また、上述したようなエッチングに際しては、例えば、フォトリソグラフィー法により形成されたマスクを好適に用いることができる。
【００６５】
以上説明した第１実施形態に係る物理量センサー素子１によれば、梁部３２、３４、３６とは別体として設けられた圧電体層４１２、４２２、４３２の圧電効果により生じた電荷に基づいて、物理量を検出するため、梁部３２、３４、３６の厚さ方向での寸法誤差によらず、物理量を高精度に検出することができる。
また、質量部３３、３５、３７の重心Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が梁部３２、３４、３６の中心線ｌ１、ｌ２、ｌ３に対してＺ軸方向にずれているので、質量部３３、３５、３７に対しＹ軸方向の力が作用したときに、梁部３２、３４、３６をＺ軸方向に曲げ変形させることができる。そのため、検出素子４２、４３により梁部３４、３６の板面に水平な方向の物理量を高精度に検出することができる。また、検出素子４１によりＺ軸方向の物理量を他の方向の物理量の影響を受けずに検出することができる。
また、梁部３４、３６がそれぞれＺ軸方向からみたときに基端側から先端側に向けて幅が漸減する形状をなしているので、所望の方向の物理量を他の方向の物理量の影響を受けずに検出することができる。
【００６６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の物理量センサー素子の第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサー素子を示す平面図、図９は、図８に示す物理量センサー素子における物理量の検出を説明するための図である。
本実施形態にかかる物理量センサー素子は、梁部の形状および検出素子の第２電極の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかる物理量センサー素子と同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態の物理量センサー素子に関し、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、前述した第１実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【００６７】
本実施形態の物理量センサー素子１Ａは、支持基板２の上面に接合された素子片３Ａと、素子片３Ａ上に設けられた検出素子４１Ａ、４２Ａ、４３Ａとを有している。
素子片３Ａは、基部３１と、梁部３２、３４、３６Ａと、質量部３３、３５、３７とで構成されている。
梁部３６Ａは、基部３１から＋Ｘ方向（第３方向）に延出している。
また、梁部３６Ａは、長手形状をなし、その基部３１側の端（基端）が固定端となり、基部３１と反対側の端（先端）が自由端となる。
また、梁部３６Ａは、その上側に、Ｚ軸方向（第２方向）を法線とする板面（上面）を有する。
そして、梁部３６Ａは、Ｚ軸方向（板面に垂直な方向）からみたときに、基端側から先端側に向けて幅が一定となる帯状または矩形状をなす。
このような梁部３６Ａの先端部には、質量部３７が設けられている。
【００６８】
検出素子４１Ａは、梁部３２上に設けられ、検出素子４２Ａは、梁部３４上に設けられ、検出素子４３Ａは、梁部３６Ａ上に設けられている。
本実施形態では、検出素子４１Ａは、Ｙ軸方向の力の作用による質量部３３の変位に伴う梁部３２のＺ軸方向での曲げ変形を検出する。また、検出素子４２Ａは、Ｚ軸方向の力の作用による質量部３５の変位に伴う梁部３４のＺ軸方向での曲げ変形を検出する。また、検出素子４３Ａは、Ｘ軸方向の力の作用による質量部３７の変位に伴う梁部３６ＡのＺ軸方向での曲げ変形を検出する。
このような検出素子４１Ａは、梁部３２の板面（上面）上に、第１電極層４１１、圧電体層（圧電薄膜）４１２、第２電極層４１３Ａがこの順で積層されて構成されている。
【００６９】
第２電極層４１３Ａは、梁部３２の先端部に対応して設けられた電極４１３ｃで構成されている。前述した第１実施形態において説明したように、質量部３３にＺ軸方向での加速度が作用したとき、帯状または矩形状をなす梁部３２の先端部に対応する位置では、圧電体層４１２の歪み量が極めて小さい（図５（ａ）参照）。また、質量部３３にＹ軸方向での加速度が作用したとき、圧電体層４１２の歪み量は、Ｙ軸方向での位置によらず一定である（図５（ｂ）参照）。
このようなことから、例えば、図９（ａ）に示すように、電極４１３ｃに電気的に接続された反転増幅回路６０２を用いることにより、第２電極層４１３Ａと第１電極層４１１との間の電位差に基づいて、物理量（具体的にはＹ軸方向での加速度）を高精度に検出することができる。
【００７０】
また、検出素子４２Ａは、梁部３４の板面（上面）上に、第１電極層４２１、圧電体層（圧電薄膜）４２２、第２電極層４２３Ａがこの順で積層されて構成されている。
第２電極層４２３Ａは、梁部３４の基端部に対応して設けられた電極４２３ｃで構成されている。前述した第１実施形態において説明したように、質量部３５にＺ軸方向での加速度が作用したとき、圧電体層４２２の歪み量は、Ｙ軸方向での位置によらず一定である（図６（ａ）参照）。また、質量部３５にＹ軸方向での加速度が作用したとき、台形状をなす梁部３４の基端部に対応する位置では、圧電体層４２２の歪み量が極めて小さい（図６（ｂ）参照）。
このようなことから、例えば、図９（ｂ）に示すように、電極４２３ｃに電気的に接続された反転増幅回路６０３を用いることにより、第２電極層４２３Ａと第１電極層４２１との間の電位差に基づいて、物理量（具体的にはＹ軸方向での加速度）を高精度に検出することができる。
【００７１】
また、検出素子４３Ａは、梁部３６Ａの板面（上面）上に、第１電極層４３１Ａ、圧電体層（圧電薄膜）４３２Ａ、第２電極層４３３Ａがこの順で積層されて構成されている。
第２電極層４３３Ａは、梁部３６Ａの先端部に対応して設けられた電極４３３ｃで構成されている。これにより、検出素子４１Ａでの検出と同様、第２電極層４３３Ａと第１電極層４３１Ａとの間の電位差に基づいて、物理量（具体的にはＸ軸方向での加速度）を高精度に検出することができる。
以上説明したような第２実施形態に係る物理量センサー素子１Ａによっても、前述した第１実施形態に係る物理量センサー素子１と同様、優れた検出精度を有する。
【００７２】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の物理量センサー素子の第３実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサー素子を示す平面図、図１１は、図１０に示す物理量センサー素子における物理量の検出を説明するための図である。
本実施形態にかかる物理量センサー素子は、梁部および質量部の数、および、検出素子の第２電極層の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかる物理量センサー素子と同様である。
なお、以下の説明では、第３実施形態の物理量センサー素子に関し、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１０では、前述した第１実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【００７３】
本実施形態の物理量センサー素子１Ｂは、支持基板２の上面に接合された素子片３Ｂと、素子片３Ｂ上に設けられた検出素子４２Ｂ、４３Ｂとを有している。
素子片３Ｂは、基部３１と、幅が基端側から先端側に向けて漸減する形状をなす梁部３４、３６と、質量部３５、３７とで構成されている。
検出素子４２Ｂは、梁部３４上に設けられ、検出素子４３Ｂは、梁部３６上に設けられている。
【００７４】
本実施形態では、検出素子４２Ｂは、Ｚ軸方向およびＹ軸方向の力の作用による質量部３５の変位に伴う梁部３４のＺ軸方向での曲げ変形をそれぞれ検出する。また、検出素子４３Ｂは、Ｚ軸方向およびＸ軸方向の力の作用による質量部３７の変位に伴う梁部３６のＺ軸方向での曲げ変形をそれぞれ検出する。
このような検出素子４２Ｂは、梁部３４の板面（上面）上に、第１電極層４２１、圧電体層（圧電薄膜）４２２、第２電極層４２３Ｂがこの順で積層されて構成されている。
【００７５】
第２電極層４２３Ｂは、梁部３４のＹ軸方向での異なる位置に設けられた３つの電極４２３ａ、４２３ｂ、４２３ｃで構成されている。これにより、例えば、図１１（ａ）に示すように、電極４２３ｃに電気的に接続された反転増幅回路６０３を用いることにより、第２電極層４２３Ｂと第１電極層４２１との間の電位差に基づいて、物理量（具体的にはＺ軸方向での加速度）を高精度に検出することができる。また、電極４２３ａ、４２３ｂに電気的に接続された差動増幅回路６０１を用いることにより、第２電極層４２３Ｂと第１電極層４２１との間の電位差に基づいて、物理量（具体的にはＹ軸方向での加速度）を高精度に検出することができる。
【００７６】
また、検出素子４３Ｂは、梁部３６の板面（上面）上に、第１電極層４３１、圧電体層（圧電薄膜）４３２、第２電極層４３３Ｂがこの順で積層されて構成されている。
第２電極層４３３Ｂは、梁部３６のＸ軸方向での異なる位置に設けられた３つの電極４３３ａ、４３３ｂ、４３３ｃで構成されている。これにより、前述した検出素子４２Ｂと同様の回路を用いて、第２電極層４３３Ｂと第１電極層４３１との間の電位差に基づいて、物理量（具体的にはＺ軸方向での加速度）を高精度に検出することができる。また、第２電極層４３３Ｂと第１電極層４３１との間の電位差に基づいて、物理量（具体的にはＺ軸方向での加速度）を高精度に検出することができる。
【００７７】
なお、検出素子４２Ｂにおいて、電極４２３ｂを省略してもよい。図１１（ｂ）に示すように、このような場合における検出素子４２Ｂ’では、電極４２３ｃに反転増幅回路６０３を電気的に接続するとともに、電極４２３ａ、４２３ｃに差動増幅回路６０１を電気的に接続すればよい。同様に、検出素子４３Ｂにおいて、電極４３３ｂを省略してもよい。
以上説明したような第３実施形態に係る物理量センサー素子１Ｂによっても、前述した第１実施形態に係る物理量センサー素子１と同様、優れた検出感度を有する。
【００７８】
（物理量センサー）
次に、図１２に基づいて、本発明の物理量センサーを説明する。
図１２は、本発明の物理量センサーの一例を示す模式図である。
図１２に示す物理量センサー２００は、前述した物理量センサー素子１と、物理量センサー素子１に電気的に接続された電子部品２０１とを有する。
電子部品２０１は、例えば集積回路素子（ＩＣ）であり、物理量センサー素子１を駆動する機能を有する。この電子部品２０１に角速度検出回路や速度検出回路を形成することにより物理量センサー２００を圧電ジャイロとして構成することができる。
【００７９】
なお、図１４では、物理量センサー２００が１つの物理量センサー素子１を有する場合を図示しているが、物理量センサー２００が複数の物理量センサー素子１を有していてもよい。また、物理量センサー２００は、物理量センサー素子１と、物理量センサー素子１とは異なる構成の物理量センサー素子とを有していてもよい。
このような物理量センサー２００は、感度および耐衝撃性の優れた物理量センサー素子１を備えるので、優れた信頼性を有する。
【００８０】
（電子機器）
次に、本発明の電子機器を説明する。
図１３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の構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、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１１００には、物理量センサー２００が内蔵されている。
【００８１】
図１４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。
この図において、携帯電話機１２００は、アンテナ、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１００が配置されている。
このような携帯電話機１２００には、物理量センサー２００が内蔵されている。
【００８２】
図１５は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【００８３】
ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１００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１００は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
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。
撮影者が表示部１００に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリ１３０８に転送・格納される。
【００８４】
また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニタ１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピュータ１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリ１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニタ１４３０や、パーソナルコンピュータ１４４０に出力される構成になっている。
このようなディジタルスチルカメラ１３００には、物理量センサー２００が内蔵されている。
このような電子機器は、高感および耐衝撃性に優れた物理量センサー素子１を備えるので、優れた信頼性を有する。
【００８５】
なお、本発明の電子機器は、図１３のパーソナルコンピュータ（モバイル型パーソナルコンピュータ）、図１４の携帯電話機、図１５のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、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、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。
【００８６】
以上、本発明の物理量センサー素子、物理量センサーおよび電子機器について図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。
前述した実施形態では、１つの物理量センサー素子が２つまたは３つのセンサー部（２組または３組の梁部、質量部および検出素子）を備える場合を例に説明したが、１つの物理量センサー素子が１つまたは４つ以上のセンサー部を有していてもよい。
また、１つの物理量センサー素子が備えるセンサー部の組み合わせは、前述した実施形態のものに限定されず、各実施形態のセンサー部を必要に応じて適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１‥‥物理量センサー素子  １Ａ‥‥物理量センサー素子  １Ｂ‥‥物理量センサー素子  ２‥‥支持基板  ３‥‥素子片  ３Ａ‥‥素子片  ３Ｂ‥‥素子片  ５‥‥蓋部材  ２１‥‥基板  ２２‥‥枠体  ２３‥‥凹部  ３１‥‥基部  ３２‥‥梁部  ３３‥‥質量部  ３４‥‥梁部  ３５‥‥質量部  ３６‥‥梁部  ３６Ａ‥‥梁部  ３７‥‥質量部  ４１‥‥検出素子  ４１Ａ‥‥検出素子  ４２‥‥検出素子  ４２Ａ‥‥検出素子  ４２Ｂ‥‥検出素子  ４２Ｂ’‥‥検出素子  ４３‥‥検出素子  ４３Ａ‥‥検出素子  ４３Ｂ‥‥検出素子  ５１‥‥基板  ５２‥‥枠体  ５３‥‥凹部  １００‥‥表示部  １０１‥‥層  １０２‥‥層  １０３‥‥層  １０４‥‥層  ２００‥‥物理量センサー  ２０１‥‥電子部品  ３０１‥‥センサー部  ３０１Ａ‥‥センサー部  ３０２‥‥センサー部  ３０２Ａ‥‥センサー部  ３０２Ｂ‥‥センサー部  ３０２Ｂ’‥‥センサー部  ３０３‥‥センサー部  ３０３Ａ‥‥センサー部  ３０３Ｂ‥‥センサー部  ３２１‥‥板面  ３４１‥‥板面  ３６１‥‥板面  ４１１‥‥第１電極層  ４１２‥‥圧電体層  ４１３‥‥第２電極層  ４１３Ａ‥‥第２電極層  ４１３ａ‥‥電極  ４１３ｂ‥‥電極  ４１３ｃ‥‥電極  ４２１‥‥第１電極層  ４２２‥‥圧電体層  ４２３‥‥第２電極層  ４２３Ａ‥‥第２電極層  ４２３Ｂ‥‥第２電極層  ４２３ａ‥‥電極  ４２３ｂ‥‥電極  ４２３ｃ‥‥電極  ４３１‥‥第１電極層  ４３１Ａ‥‥第１電極層  ４３２‥‥圧電体層  ４３２Ａ‥‥圧電体層  ４３３‥‥第２電極層  ４３３Ａ‥‥第２電極層  ４３３Ｂ‥‥第２電極層  ４３３ａ‥‥電極  ４３３ｂ‥‥電極  ４３３ｃ‥‥電極  ６００‥‥差動増幅回路  ６０１‥‥差動増幅回路  ６０２‥‥反転増幅回路  ６０３‥‥反転増幅回路  １１００‥‥パーソナルコンピュータ  １１０２‥‥キーボード  １１０４‥‥本体部  １１０６‥‥表示ユニット  １２００‥‥携帯電話機  １２０２‥‥操作ボタン  １２０４‥‥受話口  １２０６‥‥送話口  １３００‥‥ディジタルスチルカメラ  １３０２‥‥ケース  １３０４‥‥受光ユニット  １３０６‥‥シャッタボタン  １３０８‥‥メモリ  １３１２‥‥ビデオ信号出力端子  １３１４‥‥入出力端子  １４３０‥‥テレビモニタ  １４４０‥‥パーソナルコンピュータ  Ｇ１‥‥重心  Ｇ２‥‥重心  Ｇ３‥‥重心  ｌ１‥‥中心線  ｌ２‥‥中心線  ｌ３‥‥中心線  ｌ２１、ｌ２２‥‥延長線  Ｌ１‥‥距離  Ｌ２‥‥距離  Ｌ３‥‥距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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