(57)【要約】【課題】温度特性が優れた物理量検出器を提供する。【解決手段】物理量検出器１は、基部１０と、基部１０に継ぎ手部１１を介して延在され、物理量の変化に応じて変位する可動部１２と、継ぎ手部１１に連続し、可動部１２の外周沿って延在される支持部１４と、を有するカンチレバー９と、基部１０と可動部１２とに掛け渡され、可動部１２の変位に応じて物理量を検出する物理量検出素子１３と、可動部１２の主面１２ａの物理量検出素子１３と重ならない位置に配置される質量部１５と、可動部１２と質量部１５との間に介在され、可動部１２と質量部１５とを接合するスペーサー５０と、を備える。カンチレバー９の線膨張係数をＳ１、質量部１５の線膨張係数をＳ２、スペーサー５０の線膨張係数をＳ３としたとき、それぞれの線膨張係数が、Ｓ１≦Ｓ３＜Ｓ２、またはＳ１≧Ｓ３＞Ｓ２の関係にある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、前記基部に継ぎ手部を介して延在され、物理量の変化に応じて変位する可動部と、を有するカンチレバーと、
前記基部と前記可動部とに掛け渡され、前記可動部の変位に応じて物理量を検出する物理量検出素子と、
前記可動部の主面に配置される質量部と、
前記可動部と前記質量部との間に介在され、前記可動部と前記質量部とを接合するスペーサーと、を備え、
前記カンチレバーの線膨張係数をＳ１、前記質量部の線膨張係数をＳ２、前記スペーサーの線膨張係数をＳ３としたとき、
Ｓ１≦Ｓ３＜Ｓ２、またはＳ１≧Ｓ３＞Ｓ２の関係にあること、
を特徴とする物理量検出器。
【請求項２】
前記スペーサーと前記可動部及び前記質量部との接合面積は、前記可動部の前記主面の面積ならびに前記質量部における前記可動部に対向している面の面積よりも小さい、
を特徴とする請求項１に記載の物理量検出器。
【請求項３】
前記スペーサーは、前記質量部の平面視において重心と略重なる位置に配置されていること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の物理量検出器。
【請求項４】
前記物理量検出素子は、前記基部と前記可動部とを結ぶ方向に延在される振動梁部と、前記振動梁部の両端部に設けられる接続基部と、を有し、
前記接続基部の一方が前記基部に固定され、前記接続基部の他方が前記可動部に固定されていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の物理量検出器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の物理量検出器と、
前記物理量検出器を収容するパッケージと、
を備えていることを特徴とする物理量検出デバイス。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の物理量検出器と、
少なくとも物理量検出回路と、
を備えてい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、物理量検出器、この物理量検出器を備える物理量検出デバイス及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、第１基板片と第２基板片との間が継ぎ手部によって接続されているカンチレバーと、カンチレバーの変位を検出するための検出素子とを備え、カンチレバーの変位感度を高めるために質量部（錘部材）を設け、質量部がカンチレバーの可動部に接着接合された物理量検出器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１４１１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、質量部をカンチレバーの可動部に接着固定している。ここで、カンチレバーの線膨張係数と質量部の線膨張係数との間に大きな差がある場合、温度が変化する環境下において、線膨張係数の差によって接合部に歪みが発生することが考えられる。カンチレバー（可動部）の変位量に応じて物理量を検出する物理量検出器では、温度変化によってカンチレバーに歪みが発生すると、物理量検出素子の温度特性に影響を与え、正確な物理量検出ができないことが予想される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る物理量検出器は、基部と、前記基部に継ぎ手部を介して延在され、物理量の変化に応じて変位する可動部と、を有するカンチレバーと、前記基部と前記可動部とに掛け渡され、前記可動部の変位に応じて物理量を検出する物理量検出素子と、前記可動部の主面に配置される質量部と、前記可動部と前記質量部との間に介在され、前記可動部と前記質量部とを接合するスペーサーと、を備え、前記カンチレバーの線膨張係数をＳ１、前記質量部の線膨張係数をＳ２、前記スペーサーの線膨張係数をＳ３としたとき、Ｓ１≦Ｓ３＜Ｓ２、またはＳ１≧Ｓ３＞Ｓ２の関係にあること、を特徴とする。
ここで、物理量としては、例えば、加速度、振動、距離、重力、物体の傾斜（傾斜角度）等がある。
【０００７】
本適用例の物理量検出器によれば、スペーサーの線膨張係数を、カンチレバーの線膨張係数と同じか、カンチレバーの線膨張係数と質量部の線膨張係数の中間にすることによって、温度変化によって発生するカンチレバーの歪みを抑制することができ、よって、物理量検出素子の温度特性に与える影響を低減できることから正確な物理量検出を可能にする。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に係る物理量検出器において、前記スペーサーの前記可動部及び前記質量部との接合面積は、前記可動部の前記主面の面積ならびに前記質量部における前記可動部に対向している面の面積よりも小さいこと、が好ましい。
【０００９】
線膨張係数を前述したような関係にしても、スペーサーの接合面積が大きい場合には、カンチレバーの歪みは無視できない程度になることが考えられる。よって、接合面積は小さいほどよい。しかし、例えば、物理量として加速度等を検出する場合には、質量部に過大な力が働き、接合部が破壊してしまうことがある。そこで、スペーサーの接合面積は、可動部と質量部との接合強度が損なわれない範囲で小さくすることがより好ましい。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に係る物理量検出器において、前記スペーサーは、平面視前記質量部の略重心位置に配置されていること、が好ましい。
【００１１】
上述したように、スペーサーの接合面積は小さいほどよい。また、可動部の主面に対して垂直方向の力に耐えられる接合強度があったとしても、接合部位置が質量部の重心位置とかけ離れていると、外部の力によって接合部に力のモーメントが働き、接合部が破壊されたり、可動部に捩れ力が加わることがある。そこで、スペーサーを、質量部の略重心位置に配置すれば、力のモーメントがかかることを低減できる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に係る物理量検出器において、前記物理量検出素子は、前記基部と前記可動部とを結ぶ方向に延在される振動梁部と、前記振動梁部の両端部に設けられる接続基部と、を有し、前記接続基部の一方が前記基部に固定され、前記接続基部の他方が前記可動部に固定されていること、が好ましい。
【００１３】
このような物理量検出器は、例えば、加わる加速度による可動部の変位に応じて振動梁部が伸縮し、この際に生じる引っ張り応力、圧縮応力による振動梁部の振動周波数の変化によって加速度を検出することが可能である。
【００１４】
［適用例５］本適用例に係る物理量検出デバイスは、上述した適用例のいずれかに記載の物理量検出器と、前記物理量検出器を収容するパッケージと、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、上述の物理量検出器を用いることによって、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する物理量検出デバイスを提供することができる。
また、物理量検出器をパッケージ内に収容することで、外部からの塵埃や水分を排除することができると共に、取り扱い性が向上するという効果がある。
【００１６】
［適用例６］本適用例に係る電子機器は、上述した適用例のいずれかに記載の物理量検出器と、少なくとも物理量検出回路と、を備えていることを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、上記適用例のいずれかに記載の物理量検出器を用いることによって、上記適用例に記載の効果を奏する電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１に係る物理量検出器を示す部分展開模式斜視図。
【図２】実施形態１に係る物理量検出器の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ切断面を示す断面図、（ｃ）は質量部とカンチレバーとの接合部を示す部分断面図。
【図３】実施形態１に係る物理量検出器の動作を模式的に示す断面図であり、（ａ）は、可動部が−Ｚ方向に変位した状態を示し、（ｂ）は、可動部が＋Ｚ方向に変位した状態を示す。
【図４】実施形態２に係る物理量検出器を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ切断面を示す断面図、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ切断面を示す断面図。
【図５】物理量検出デバイスの概略構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ切断面を示す断面図。
【図６】傾斜計を例示する模式斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
なお、以下の説明で参照する図は、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
（物理量検出器）
【００２０】
まず、物理量検出器について具体的な実施形態をあげ説明する。
（実施形態１）
【００２１】
図１は、実施形態１に係る物理量検出器を示す部分展開模式斜視図である。図２は、実施形態１に係る物理量検出器の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ切断面を示す断面図、（ｃ）は質量部とカンチレバーとの接合部を示す部分断面図である。なお、配線は省略している。
【００２２】
図１、図２に示すように、物理量検出器１は、基部１０と、基部１０に継ぎ手部１１を介して延在され、物理量の変化に応じて変位する可動部１２と、継ぎ手部１１に連続し、可動部１２の周囲に沿って延在される支持部１４と、を有するカンチレバー９と、基部１０と可動部１２とに掛け渡され、可動部１２の変位に応じた物理量を検出する物理量検出素子１３と、を備えている。可動部１２の主面１２ａには、物理量検出素子１３と重ならない位置に配置される質量部１５を備え、主面１２ａに対向する主面１２ｂにも、主面１２ａ側に配置された質量部１５と対称位置に質量部１５が配置されている。さらに、質量部１５と可動部１２の主面１２ａ、主面１２ｂそれぞれの間には所定の厚みを有するスペーサー５０が介在され、可動部１２と質量部１５とはスペーサー５０によって接合されている。
【００２３】
カンチレバー９は、例えば、水晶の原石などから所定の角度で切り出された水晶基板を用いて一体で略平板状に形成されている。基部１０、継ぎ手部１１、可動部１２、支持部１４の外形形状は、フォトリソグラフィー、エッチングなどの技術を用いて精度よく形成されている。可動部１２と支持部１４との間には、両者を分割するスリット状の孔が設けられている。
【００２４】
継ぎ手部１１は、主面１２ａ，１２ｂ側からのハーフエッチングによって、基部１０と可動部１２とを区切るように、Ｘ軸方向に沿う溝部１１ａによって形成されている。継ぎ手部１１のＹ軸方向の断面形状（図２（ｂ）、参照）は略Ｈ字状を有している。
この継ぎ手部１１により、可動部１２は、主面１２ａ（１２ｂ）と交差する方向（Ｚ方向）に加わる物理量に応じて、継ぎ手部１１を支点（回転軸）にして主面１２ａと交差する方向（Ｚ方向）に変位する。
【００２５】
質量部１５には、例えば、Ｃｕ、Ａｕなどの金属に代表される比較的カンチレバー９の材質よりも比重の大きい材料が用いられている。本実施形態では、質量部１５はカンチレバー９の平面サイズ内において、質量を極力大きくするために、可動部１２の継ぎ手部１１側とは反対側の自由端側から、物理量検出素子１３と重ならない範囲で継ぎ手部１１の近くまで延び、平面視において、略Ｕ字形状を有している。
【００２６】
物理量検出器１は、図２（ａ）の斜線で示すように、質量部１５と支持部１４とが重なる領域Ｂでは、図２（ｂ）に示すように、質量部１５と支持部１４との間に隙間Ｃが設けられている。本実施形態では、隙間Ｃをスペーサー５０の厚さで管理している。
【００２７】
次に、スペーサー５０による可動部１２と質量部１５との接合について説明する。スペーサー５０は、本実施形態では図１に示すように四角形の平板であるが、その形状は四角形に限らず円形や楕円形、多角形等でもよい。図２（ｃ）に示すように、スペーサー５０は、表裏両面に接着剤１６が塗布されており、可動部１２と質量部１５は接着剤１６によって接合されている。接着剤１６には、例えば、シリコーン樹脂系の熱硬化型接着剤が用いられている。ここで、スペーサー５０による接合面積は、接合時の熱応力の観点から、可動部１２と質量部１５との接合強度が損なわれない範囲で小さくしておくことがより好ましく、本実施形態では、スペーサー５０と可動部１２及び質量部１５との接合面積を可動部１２における質量部１５との接着側の主面の面積ならびに質量部１５における可動部１２に対向している側の面の面積よりも小さい。前述した隙間Ｃ（図２（ｂ）、参照）は、スペーサー５０と接着剤１６の厚みによって決定される。
【００２８】
物理量検出素子１３は、図１及び図２（ａ）に示すように、基部１０と可動部１２とを結ぶ方向（Ｙ方向）に延在され、Ｘ方向に屈曲振動をする振動梁部１３ａ，１３ｂからなる物理量検出部１３ｃと、物理量検出部１３ｃの両端部に形成された一対の接続基部１３ｄ，１３ｅと、を備えている。物理量検出素子１３は、２本の振動梁部１３ａ，１３ｂと一対の接続基部１３ｄ，１３ｅとで二組の音叉を構成することから、双音叉素子（双音叉型振動片）とも呼ばれている。
物理量検出素子１３は、例えば、水晶の原石などから所定の角度で切り出された水晶基板を用いて、フォトリソグラフィー、エッチングなどの技術を用いて精度よく形成されている。
【００２９】
なお、物理量検出素子１３の材質は、水晶に限定されるものではなく、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）などの圧電材料、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体を皮膜として備えたシリコンなどの半導体材料であってもよい。ただし、物理量検出素子１３は、カンチレバー９（可動部１２）との線膨張係数の差を小さくすることを考慮すればカンチレバー９と同質にすることが望ましい。
【００３０】
物理量検出素子１３は、一方の接続基部１３ｄが可動部１２の主面１２ａ側に、例えば、低融点ガラス、共晶接合可能なＡｕ／Ｓｎ合金被膜などの接合部材１７を介して固定され、他方の接続基部１３ｅが基部１０の主面１０ａ側に接合部材１７を介して固定されている。
なお、図２（ｂ）に示すように、物理量検出素子１３と、基部１０の主面１０ａ及び可動部１２の主面１２ａとの間には、可動部１２の変位時に物理量検出素子１３と基部１０及び可動部１２とが互いに接触しないように、所与の隙間が設けられている。この隙間は、本実施形態では、接合部材１７の厚さで管理されている。なお、接合部材１７の替わりにスペーサー５０を用いることができる。
【００３１】
図１、図２（ａ）に示すように、物理量検出素子１３は、振動梁部１３ａ，１３ｂの図示しない励振電極（駆動電極）から接続基部１３ｅに形成された引き出し電極１３ｆ，１３ｇが、Ａｕ、Ａｌなどの金属ワイヤー１８によって、基部１０の主面１０ａに設けられた接続端子１０ｂ，１０ｃと接続されている。詳述すると、引き出し電極１３ｆは、接続端子１０ｂと接続され、引き出し電極１３ｇは、接続端子１０ｃと接続されている。
【００３２】
基部１０の接続端子１０ｂ，１０ｃは、図示しない配線によって支持部１４の外部接続端子１４ｅ，１４ｆと接続されている。詳述すると、接続端子１０ｂは、外部接続端子１４ｅと接続され、接続端子１０ｃは、外部接続端子１４ｆと接続されている。
なお、励振電極、引き出し電極１３ｆ，１３ｇ、接続端子１０ｂ，１０ｃ、外部接続端子１４ｅ，１４ｆは、例えば、Ｃｒを下地層とし、その上にＡｕが積層された構成となっている。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、支持部１４は、パッケージ、基板などの外部部材に固定するための固定部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを有し、固定部１４ａ〜１４ｄが平面視において、隣り合う固定部同士を結んで囲んだ範囲内（図２（ａ）の２点鎖線で囲んだ範囲内）に、物理量検出器１の重心Ｇが位置するように配置されている。
なお、固定部が２箇所の場合には、固定部同士を結んだ直線上に重心Ｇが位置するように２箇所の固定部を配置すればよい。
【００３４】
続いて、物理量検出器１の動作について説明する。
図３は、実施形態１に係る物理量検出器の動作を模式的に示す断面図であり、（ａ）は、可動部１２が−Ｚ方向に変位した状態を示し、（ｂ）は、可動部１２が＋Ｚ方向に変位した状態を示す。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、物理量検出器１に、＋Ｚ方向の加速度が印加されると、可動部１２には−Ｚ方向に力が作用し、可動部１２は継ぎ手部１１を支点として−Ｚ方向に変位する。すると、物理量検出素子１３には、Ｙ方向に接続基部１３ｅと接続基部１３ｄとが互いに離される方向の力が加わり、振動梁部１３ａ，１３ｂには引っ張り応力が生じる。そのため、振動梁部１３ａ，１３ｂの共振周波数（振動周波数）は、高くなる。
【００３６】
一方、図３（ｂ）に示すように、物理量検出器１に、−Ｚ方向の加速度が印加されると、可動部１２には＋Ｚ方向に力が作用し、可動部１２は、継ぎ手部１１を支点として＋Ｚ方向に変位する。これにより、物理量検出素子１３には、Ｙ方向に接続基部１３ｅと接続基部１３ｄとが互いに近づく方向に力が加わり、振動梁部１３ａ，１３ｂには圧縮応力が生じる。そのため、振動梁部１３ａ，１３ｂの共振周波数は、低くなる。
【００３７】
物理量検出器１では、上記のような物理量検出素子１３の共振周波数の変化を検出している。より具体的には、物理量検出器１に加わる加速度は、上記の検出された共振周波数の変化の割合に応じて、ルックアップテーブルなどによって定められた数値に変換することで導出される。
【００３８】
なお、物理量検出器１を傾斜計に用いた場合には、傾斜の姿勢の変化に応じて、傾斜計に対する重力加速度が加わる方向が変化し、振動梁部１３ａ，１３ｂに引っ張り応力や圧縮応力が生じる。従って、振動梁部１３ａ，１３ｂの共振周波数が変化する。
【００３９】
また、上記の例では、物理量検出素子１３として、いわゆる双音叉素子を用いた例について説明したが、可動部１２の変位に応じて共振周波数が変化すれば、物理量検出素子１３の形態は、特に限定されない。
【００４０】
図３（ａ）に示すように、物理量検出器１は、＋Ｚ方向に加わる加速度が所定の大きさより大きい場合、可動部１２の主面１２ａに固定された質量部１５に、支持部１４の交差する部分が接触する。これにより、物理量検出器１は、加速度の大きさに応じて−Ｚ方向に変位する可動部１２の変位を、所定の範囲（隙間Ｃに相当、図２（ｂ）参照）内に規制することができる。
【００４１】
一方、図３（ｂ）に示すように、物理量検出器１は、−Ｚ方向に加わる加速度が所定の大きさより大きい場合、可動部１２の主面１２ｂに固定された質量部１５に、支持部１４の交差する部分が接触する。これにより、物理量検出器１は、加速度の大きさに応じて＋Ｚ方向に変位する可動部１２の変位を、所定の範囲（隙間Ｃに相当、図２（ｂ）参照）内に規制することができる。
【００４２】
物理量検出器１は、上述したように、カンチレバー９の可動部１２の基部１０に対する変位によって物理量検出素子１３の共振周波数が変化することを利用するものである。質量部１５はカンチレバー９の可動部１２に接着固定されている。ここで、カンチレバー９の線膨張係数と質量部１５の線膨張係数との間に大きな差があり、質量部１５と可動部１２とを直接接着固定する場合、温度が変化する環境下において、線膨張係数の差によって接合部に歪みが発生し、共振周波数が変化してしまうことが考えられる。
【００４３】
そこで、本実施形態では、カンチレバー９の線膨張係数をＳ１、質量部１５の線膨張係数をＳ２、スペーサー５０の線膨張係数をＳ３としたとき、Ｓ１≦Ｓ３＜Ｓ２、またはＳ１≧Ｓ３＞Ｓ２の関係を満足する材質を選択している。なお、前述したように、本実施形態では、カンチレバー９として水晶を、質量部１５としてＣｕ、Ａｕまたはこれらの合金を用いる場合を例示した。従って、スペーサー５０の材質を水晶とすれば、上記の条件を満足させることができる。
【００４４】
従って、上述した実施形態１に係る物理量検出器１は、スペーサー５０の線膨張係数を、カンチレバー９の線膨張係数と同じか、カンチレバー９の線膨張係数と質量部１５の線膨張係数の中間にすることによって、温度変化によって発生するカンチレバー９の歪みを抑制することができ、そのことによって、物理量検出素子１３の温度特性に与える影響を低減でき、より正確な物理量検出を可能にする。
【００４５】
また、従来技術のように、カンチレバー９（可動部１２）と質量部１５との厚み方向の隙間Ｃを適切に確保するための工程として、厚み確保用のスペーサーを介在させて接着し、接着後にこのスペーサーを除去するという工程が不要となる。
【００４６】
さらに、従来技術では、接着剤の厚みは隙間Ｃ分の厚みとなる。一般に、接着剤の厚みは均一であれば薄いほど接合強度が増すこと、安定することが知られている。本実施形態では、スペーサー５０を用いることによって、接着剤１６の厚みを薄くできることから、十分な接合強度を得られるという効果もある。
【００４７】
また、スペーサー５０による接合面積は、カンチレバー９（可動部１２）と質量部１５との接合強度が損なわれない範囲で小さくする。
カンチレバー９とスペーサー５０と質量部１５それぞれの線膨張係数を前述したような条件にしても、スペーサー５０の接合面積が大きい場合には、カンチレバー９の歪みは無視できない程度になることが考えられる。よって、接合面積は可動部１２及び質量部１５との接合強度が損なわれない範囲で小さくすることがより好ましい。
【００４８】
また、スペーサー５０は、平面視にて質量部１５の重心と略重なる位置に配置されている。
前述したように、スペーサー５０の接合面積は小さいほどよい。しかし、主面１２ａ（または主面１２ｂ）に対して垂直方向の力に耐えられる接合強度があったとしても、接合部位置が質量部１５の重心位置とかけ離れていると、外部の力によって接合部に力のモーメントが働き、接合部が破壊されたり、可動部１２に捩れ力が加わることがある。そこで、スペーサー５０を、質量部１５の略重心位置に配置すれば、力のモーメントがかかることを低減できる。
【００４９】
また、本実施形態の物理量検出器１は、カンチレバー９の変位に応じて振動梁部１３ａ，１３ｂが伸縮し、この際に生じる引っ張り応力、圧縮応力による振動梁部１３ａ，１３ｂの振動周波数（共振周波数）の変化を加速度に変換するという構成である。このような物理量検出器１では、温度変化に伴い発生する歪の検出精度への影響は無視できない。従って、温度変化に伴い発生する歪を抑制することによって、物理量検出器１の検出精度を高めることができる。
（実施形態２）
【００５０】
続いて、実施形態２に係る物理量検出器２について説明する。実施形態２は、カンチレバーの支持部が、自由端側で２分割されていること、カンチレバーの可動部に２分割された質量部が固定されていること、物理量検出素子がカンチレバーの自由端部まで延在されていること、を特徴としている。
図４は、実施形態２に係る物理量検出器を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ切断面を示す断面図、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ切断面を示す断面図である。なお、配線は省略してあり、前述した実施形態１との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、実施形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００５１】
図４（ａ）に示すように、物理量検出器２は、カンチレバー１１９の支持部１１４が、可動部１１２の自由端側（−Ｙ側端部）において、可動部１１２の＋Ｘ側と−Ｘ側とに２分割されている。支持部１１４には、２分割された先端部に互いに向き合うように半島状の突出部１１４ａが形成されている。可動部１１２の自由端側は、この半島状の突出部１１４ａと交差しない形状を有している。
【００５２】
物理量検出素子１１３は、カンチレバー１１９の基部１１０と可動部１１２に、継ぎ手部１１を跨いで固定されており、質量部１１５が物理量検出素子１１３を挟んで＋Ｘ側と−Ｘ側とに配置されている。なお、質量部１１５は、可動部１１２の主面１１２ｂ側にも主面１１２ａ側と同様な位置に配置されている。
【００５３】
質量部１１５の一部は、支持部１１４の突出部１１４ａと一部が重なっている（図４（ａ）の斜線部分：領域Ｂ）。しかし、質量部１１５と突出部１１４ａとが重なる領域Ｂでは、図４（ｃ）に示すように、質量部１１５と支持部１１４との間に隙間Ｃが設けられている。
【００５４】
カンチレバー１１９（可動部１１２）と、質量部１１５それぞれとの接合はスペーサー５０によって前述した実施形態１（図２（ｃ）、参照）と同様に行われる。つまり、スペーサー５０と接着剤１６によって接合される。この際、スペーサー５０の位置は、質量部１５の略重心位置であり、物理量検出器２の重心Ｇを通る直線（Ｄ−Ｄ）に対してＸ方向の対称位置に配置されている。
なお、実施形態２においても、カンチレバー１１９の線膨張係数をＳ１、質量部１１５の線膨張係数をＳ２、スペーサー５０の線膨張係数をＳ３としたとき、Ｓ１≦Ｓ３＜Ｓ２、またはＳ１≧Ｓ３＞Ｓ２の条件を満足する材質を選択する。
【００５５】
従って、実施形態２に係る物理量検出器２によれば、カンチレバー１１９及び質量部１１５が実施形態１と異なる形態を有していても、上述の線膨張係数の条件を満たすスペーサー５０を用いてカンチレバー１１９と質量部１１５とを接合することによって、実施形態１と同様な効果が得られる。
【００５６】
また、実施形態２による物理量検出器２は、物理量検出素子１１３の接続基部１３ｅを第１実施形態と同じ位置に配置し、接続基部１３ｄを可動部１１２の自由端側の端部に移動させて配置している。このことから、物理量検出器２は、物理量検出部１１３ｃの振動梁部１１３ａ，１１３ｂを実施形態１よりも長くすることが可能となる。従って、加速度が加えられることによる可動部１１２の僅かな変位でも振動梁部１１３ａ，１１３ｂが伸縮しやすくなり、共振周波数の変化が発生する。この結果、物理量検出器の検出感度を高めることができる。
（物理量検出デバイス）
【００５７】
続いて、前述した実施形態１または実施形態２に記載の物理量検出器を備えた物理量検出デバイスについて説明する。
図５は、物理量検出デバイスの概略構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ切断面を示す断面図である。なお、（ａ）はリッド（蓋部材）を省略している。また、物理量検出器としては、実施形態１に記載の物理量検出器１を例示し、共通部分には同一符号を付し詳細な説明を省略する。
【００５８】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、物理量検出デバイス３は、物理量検出器１と、物理量検出器１を収容するパッケージ２０と、を備えている。パッケージ２０は、平面形状が略四角形の凹部を有したパッケージベース２１と、パッケージベース２１の凹部を覆う平板状のリッド２２と、を有し、外形が略直方体形状を有している。
パッケージベース２１には、セラミックグリーンシートを積層し焼成した酸化アルミニウム焼結体、水晶、ガラス、シリコンなどが用いられている。
リッド２２には、パッケージベース２１と同材料、または、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属が用いられている。
【００５９】
パッケージベース２１には、内底面（凹部の内側の底面）２３の外周部分から凹部の内壁に沿って突出した２箇所の段差部２３ａに、内部端子２４，２５が設けられている。
内部端子２４，２５は、物理量検出器１の支持部１４に設けられた外部接続端子１４ｅ，１４ｆと対向する位置（平面視において重なる位置）に設けられている。なお、図示は省略するが、外部接続端子１４ｅは、基部１０の接続端子１０ｂと接続され、外部接続端子１４ｆは、基部１０の接続端子１０ｃと接続されている。
なお、外部接続端子１４ｅ，１４ｆは、支持部１４の固定部１４ｂ，１４ｃと平面視において重なる位置に設けられことが好ましい。
【００６０】
パッケージベース２１の外底面（内底面２３の反対側の面、外側の底面）２６には、電子機器などの外部部材に実装される際に用いられる一対の外部端子２７，２８が形成されている。
外部端子２７，２８は、図示しない内部配線によって内部端子２４，２５と接続されている。例えば、外部端子２７は、内部端子２４と接続され、外部端子２８は、内部端子２５と接続されている。
内部端子２４，２５及び外部端子２７，２８は、Ｗなどのメタライズ層にＮｉ、Ａｕなどの各被膜をメッキなどの方法により積層した金属膜からなる。
【００６１】
パッケージベース２１には、凹部の底部にパッケージ２０の内部を封止する封止部２９が設けられている。
封止部２９は、パッケージベース２１に形成された、外底面２６側の孔径が内底面２３側の孔径より大きい段付きの貫通孔２９ａに、Ａｕ／Ｇｅ合金、はんだなどからなる封止材２９ｂを投入し、加熱溶融後、固化させることでパッケージ２０の内部を気密に封止する構成となっている。
【００６２】
物理量検出デバイス３は、物理量検出器１の支持部１４の固定部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが、接着剤３０を介して、パッケージベース２１の段差部２３ａに固定されている。
ここで、固定部１４ｂ，１４ｃが外部接続端子１４ｅ，１４ｆと内部端子２４，２５とを接続する部分であることから、接着剤３０には、例えば、金属フィラーなどの導電性物質が混合されたシリコーン樹脂系の導電性接着剤が用いられている。なお、固定部１４ａ，１４ｄにおける固定には、金属フィラーなどの導電性物質を含まないシリコーン樹脂系の接着剤を用いてもよい。
【００６３】
物理量検出デバイス３は、物理量検出器１がパッケージベース２１の内部端子２４，２５と接続された状態で、パッケージベース２１の凹部がリッド２２により覆われ、パッケージベース２１とリッド２２とがシームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材２２ａで接合される。
【００６４】
物理量検出デバイス３は、リッド２２の接合後、パッケージ２０の内部が減圧された状態（真空度の高い状態）で、封止部２９の貫通孔２９ａに封止材２９ｂが投入され、加熱溶融後、固化されることにより、パッケージ２０の内部が気密に封止される。
なお、パッケージ２０の内部は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填されていてもよい。
なお、パッケージ２０は、パッケージベース２１及びリッド２２の両方に凹部を有していてもよい。
【００６５】
物理量検出デバイス３は、外部端子２７，２８、内部端子２４，２５、外部接続端子１４ｅ，１４ｆ、接続端子１０ｂ，１０ｃなどを経由して物理量検出器１の励振電極に印加される駆動信号によって、物理量検出器１の振動梁部１３ａ，１３ｂが所定の周波数で発振（共振）する。
そして、物理量検出デバイス３は、加わる加速度に応じて変化する物理量検出器１の共振周波数を出力信号として出力する。
【００６６】
上述したように構成される物理量検出デバイス３は、前述した実施形態１、実施形態２に記載の物理量検出器１または物理量検出器２を用いることによって、前述した実施形態１及び実施形態２に記載された効果を奏することができる。つまり、スペーサー５０の線膨張係数を、カンチレバー９及びカンチレバー１１９の線膨張係数と同じか、カンチレバー９及びカンチレバー１１９の線膨張係数と、質量部１５及び質量部１１５の線膨張係数との中間にすることによって、温度変化によって発生するカンチレバー９またはカンチレバー１１９の歪みを抑制することができる。よって、物理量検出素子１３及び物理量検出素子１１３の温度特性に与える影響を低減でき、正確な物理量検出を可能にする。
【００６７】
また、物理量検出器１（または物理量検出器２）をパッケージ２０内に収容することで、外部からの塵埃や水分を排除することができると共に、取り扱い性が向上するという効果がある。
（電子機器）
【００６８】
次に、前述した実施形態１及び実施形態２で述べた物理量検出器１または物理量検出器２を備えた電子機器としての傾斜計について説明する。
図６は、傾斜計４を例示する模式斜視図である。傾斜計４は、実施形態１に記載の物理量検出器１を、傾斜センサーとして備えている。
傾斜計４は、例えば、山の斜面、道路の法面、盛土の擁壁面などの被計測場所に設置される。傾斜計４は、外部からケーブル４０を介して電源が供給され、または電源を内蔵し、図示しない駆動回路によって物理量検出器（傾斜センサー）１に駆動信号が送られている。
傾斜計４は、図示しない物理量検出回路によって、傾斜センサーに加わる重力加速度に応じて変化する共振周波数から、傾斜計４の姿勢の変化（傾斜計４に対する重力加速度が加わる方向の変化）を検出し、それを角度に換算して、例えば、無線などで基地局にデータ転送する。従って、傾斜計４は、被計測場所における異常の早期発見に貢献することができる。
【００６９】
上述した物理量検出器１，２は、上記傾斜計に限らず、振動計や地震計、ナビゲーション装置、姿勢制御装置、ゲームコントローラー、携帯電話などに用いる加速度センサー、鉱物資源調査等に用いる重力センサーなどに好適である。いずれの場合にも前述した実施形態１，２に記載の効果を奏する電子機器を提供することができる。
なお、電子機器に搭載する際の形態としては、物理量検出器１，２が単独の形態でも、物理量検出デバイス３の形態であってもよい。
【００７０】
なお、上記各実施形態において、カンチレバー９またはカンチレバー１１９の材料は、水晶に限定するものではなく、ガラス、またはシリコンなどの半導体材料であってもよい。
また、物理量検出素子１３，１１３の基材は、水晶に限定するものではなく、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）などの圧電材料、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体を被膜として備えたシリコンなどの半導体材料であってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１…物理量検出器、９…カンチレバー、１０…基部、１１…継ぎ手部、１２…可動部、１２ａ…可動部の主面、１３…物理量検出素子、１４…支持部、１５…質量部、５０…スペーサー。
【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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