(57)【要約】【課題】機械的強度の高い物理量センサー、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】物理量センサー１は、ベース基板２および蓋体３を備え、内部に内部空間Ｓを有するパッケージ１０と、内部空間Ｓに収容されている機能素子４と、を有し、蓋体３は、平面視で内部空間Ｓの周囲に設けられている隔壁部３２に形成され、ベース基板２側の下面３ａとベース基板２と反対側の上面３ｂとを連通する連通孔３３を有し、連通孔３３は、ベース基板２に形成された溝２４を介して内部空間Ｓに連通されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
基体に形成された第１の凹部と、
前記基体に固定される蓋体と、
前記蓋体に形成された第２の凹部と、
前記第１の凹部と前記第２の凹部から形成されたキャビティと、
前記キャビティに収容されている機能素子と、
前記蓋体に形成され、第２の凹部と連通しない連通孔と、
前記基体に形成され、第１の凹部と連通した溝と、
を有し、
前記連通孔は、前記溝を介して前記キャビティに連通されていることを特徴とする物理量センサー。
【請求項２】
前記連通孔内に封止材が配置され、前記機能素子の雰囲気が封止されている請求項１に記載の物理量センサー。
【請求項３】
前記連通孔は、前記第１面側から前記第２面側に向けて横断面積が漸減している部分を有している請求項１または２に記載の物理量センサー。
【請求項４】
前記蓋体は、前記第２面に開口する凹部を有し、
前記基体は、前記蓋体側の面に開口する凹部を有し、
これら２つの前記凹部の開口同士が連通することで前記キャビティが形成され、
前記連通孔は、平面視で、少なくとも前記第１面側の開口が前記蓋体の凹部とずれた位置に配置されている請求項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】
前記連通孔は、平面視で、前記第２面側の開口の一部が前記蓋体の凹部と重なって配置されている請求項４に記載の物理量センサー。
【請求項６】
前記溝は、前記基体の前記蓋体側の面に開放している請求項４または５に記載の物理量センサー。
【請求項７】
前記溝の深さは、前記基体の凹部よりも浅い請求項４ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項８】
前記溝の幅は、前記連通孔の前記第１面側の開口の幅よりも広い請求項１ないし７のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項９】
前記溝は、前記連通孔と前記キャビティとの間に、少なくとも１つの屈曲部または湾曲部を有している請求項１ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項１０】
前記溝は、延在方向の途中で連通孔に接続されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項１１】
前記溝は、液溜まりを有している請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項１２】
前記キャビティは、第１のキャビティと、第２のキャビティと、を有し、
前記機能素子は、前記第１のキャビティに収容される第１の機能素子と、前記第２のキャビティに収容される第２の機能素子と、を有し、
前記連通孔は、前記第１のキャビティの周囲に設けられている隔壁部に形成される第１の連通孔と、前記第２のキャビティの周囲に設けられている隔壁部に形成される第２の連通孔と、を有し、
前記溝は、前記第１の連通孔と前記第１のキャビティを連通する第１の溝と、前記第２の連通孔と前記第２のキャビティを連通する第２の溝と、を有している請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項１３】
前記第１の機能素子は、加速度検出素子であり、
前記第２の機能素子は、角速度検出素子である請求項１２に記載の物理量センサー。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の物理量センサーを有していることを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の物理量センサーを有し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、物理量センサー、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、基板および蓋体を有するパッケージと、パッケージ内に形成されている内部空間に収容されている機能素子と、を有する物理量センサーが開示されている。また、蓋体には内部空間の内外を連通する封止用の孔部が形成されており、孔部を介して内部空間を所定雰囲気とした後、孔部を封止することで内部空間を前記所定雰囲気に維持することができるようになっている。しかしながら、特許文献１の物理量センサーでは、孔部の構成が複雑であること、および、孔部が蓋体の上面と内部空間の天井とを連通するように形成されていることから、蓋体の孔部付近の機械的強度が低下してしまう。そのため、特に、孔部を封止材で封止する際の熱ダメージや封止材の冷却に伴う収縮によって、蓋体の孔部周囲にクラックが発生し、蓋体が破損するおそれが増す。蓋体が破損してしまうと、内部空間の気密性が低下し、内部空間を前記所定雰囲気に保つことができなくなる。さらに、蓋体の孔部が内部空間に含まれており、孔部と内部空間の配置関係に一定の制約があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０２０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、機械的強度の高い物理量センサー、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】
【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］
本適用例の物理量センサーは、基体と、
基体に形成された第１の凹部と、
前記基体に固定される蓋体と、
前記蓋体に形成された第２の凹部と、
前記第１の凹部と前記第２の凹部から形成されたキャビティと、
前記キャビティに収容されている機能素子と、
前記蓋体に形成され、第２の凹部と連通しない連通孔と、
前記基体に形成され、第１の凹部と連通した溝と、
を有し、
前記連通孔は、前記溝を介して前記キャビティに連通されていることを特徴とする物理量センサー。
これにより、機械的強度の高い物理量センサーが得られる。
【０００７】
［適用例２］
本適用例の物理量センサーでは、前記連通孔内に封止材が配置され、前記機能素子の雰囲気が封止されていることが好ましい。
これにより、機能素子を所定の雰囲気で封止することができる。
【０００８】
［適用例３］
本適用例の物理量センサーでは、前記連通孔は、前記第１面側から前記第２面側に向けて横断面積が漸減している部分を有していることが好ましい。
これにより、固体状の封止材を連通孔の途中に留めることが容易となり、より確実にキャビティを気密封止することができる。
【０００９】
［適用例４］
本適用例の物理量センサーでは、前記蓋体は、前記第２面に開口する凹部を有し、
前記基体は、前記蓋体側の面に開口する凹部を有し、
これら２つの前記凹部の開口同士が連通することで前記キャビティが形成され、
前記連通孔は、平面視で、少なくとも前記第１面側の開口が前記蓋体の凹部とずれた位置に配置されていることが好ましい。
これにより、物理量センサーの構成が容易となる。
【００１０】
［適用例５］
本適用例の物理量センサーでは、前記連通孔は、平面視で、前記第２面側の開口の一部が前記蓋体の凹部と重なって配置されていることが好ましい。
これにより、物理量センサーの小型化を図ることができる。
【００１１】
［適用例６］
本適用例の物理量センサーでは、前記溝は、前記基体の前記蓋体側の面に開放していることが好ましい。
これにより、溝の構成が簡単となる。
【００１２】
［適用例７］
本適用例の物理量センサーでは、前記溝の深さは、前記基体の凹部よりも浅いことが好ましい。
これにより、溝の横断面積を小さくすることができ、封止材を溶融する際に発生する飛沫がキャビティ内に侵入し難くなる。
【００１３】
［適用例８］
本適用例の物理量センサーでは、前記溝の幅は、前記連通孔の前記第１面側の開口の幅よりも広いことが好ましい。
これにより、基体に対する蓋体の位置が多少ずれても、連通孔と溝を繋ぐことができる。
【００１４】
［適用例９］
本適用例の物理量センサーでは、前記溝は、前記連通孔と前記キャビティとの間に、少なくとも１つの屈曲部または湾曲部を有していることが好ましい。
これにより、封止材を溶融する際に発生する飛沫がキャビティ内に侵入し難くなる。
【００１５】
［適用例１０］
本適用例の物理量センサーでは、前記溝は、延在方向の途中で連通孔に接続されていることが好ましい。
これにより、封止材を溶融する際に発生する飛沫がキャビティ内に侵入し難くなる。
【００１６】
［適用例１１］
本適用例の物理量センサーでは、前記溝は、液溜まりを有していることが好ましい。
これにより、封止材を溶融する際に発生する飛沫がキャビティ内に侵入し難くなる。
【００１７】
［適用例１２］
本適用例の物理量センサーでは、前記キャビティは、第１のキャビティと、第２のキャビティと、を有し、
前記機能素子は、前記第１のキャビティに収容される第１の機能素子と、前記第２のキャビティに収容される第２の機能素子と、を有し、
前記連通孔は、前記第１のキャビティの周囲に設けられている隔壁部に形成される第１の連通孔と、前記第２のキャビティの周囲に設けられている隔壁部に形成される第２の連通孔と、を有し、
前記溝は、前記第１の連通孔と前記第１のキャビティを連通する第１の溝と、前記第２の連通孔と前記第２のキャビティを連通する第２の溝と、を有していることが好ましい。
これにより、第１のキャビティと第２のキャビティとを別々の条件で封止することができる。
【００１８】
［適用例１３］
本適用例の物理量センサーでは、前記第１の機能素子は、加速度検出素子であり、
前記第２の機能素子は、角速度検出素子であることが好ましい。
これにより、加速度と角速度を検出することのできる複合センサーが得られる。
【００１９】
［適用例１４］
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していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【００２０】
［適用例１５］
本適用例の移動体は、上記適用例の物理量センサーを有していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る物理量センサーの断面図である。
【図２】図１に示す物理量センサーが有する連通孔を示す平面図である。
【図３】図１に示す物理量センサーが有する機能素子の平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る物理量センサーが有する溝を示す平面図である。
【図５】図４に示す溝の変形例を示す平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る物理量センサーが有する溝を示す平面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る物理量センサーが有する溝を示す断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る物理量センサーを示す断面図である。
【図９】図８に示す物理量センサーが有する第２の機能素子を示す平面図である。
【図１０】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１１】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１２】本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。
【図１３】本発明の移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の物理量センサー、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。
【００２３】
＜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断面図である。図２は、図１に示す物理量センサーが有する連通孔を示す平面図である。図３は、図１に示す物理量センサーが有する機能素子の平面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、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。
【００２４】
図１に示す物理量センサー１は、Ｚ軸（鉛直軸）まわりの角速度を測定することのできる角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および蓋体３を有しているパッケージ１０と、パッケージ１０内の内部空間（キャビティ）Ｓに配置されている機能素子４と、を有している。
【００２５】
−ベース基板２−
ベース基板２には上面に開口する凹部（第１の凹部）２１が形成されている。この凹部２１の上方に機能素子４が配置されており、凹部２１によって、機能素子４とベース基板２との接触が防止されている。また、ベース基板２には上面に開口し、一端部が凹部２１に接続されている溝２４が形成されている。この溝２４は、後述するように、蓋体３に形成されている連通孔３３と内部空間Ｓとを連通するための溝である。このように、溝２４をベース基板２の上面に開口させることで、溝２４の形成が容易となる。また、溝２４は、凹部２１よりも浅く形成されている。例えば、溝２４はベース基板２の上面から深さ１００〜５００ｎｍ程度の深さであるのに対し、凹部２１は同じくベース基板２の上面から深さ１〜４μｍ程度の深さである。
【００２６】
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機能素子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、機能素子４との接合は、例えば、樹脂系接着剤、ガラスペースト、金属層等を介して行うことができる。
【００２７】
−蓋体３−
蓋体３は、図１に示すように、下面に開口する凹部（第２の凹部）３１を有しており、凹部３１が凹部２１とで機能素子４を収容する内部空間（キャビティ）Ｓを形成するようにベース基板２に接合されている。また、蓋体３は、平面視で凹部３１（内部空間Ｓ）の周囲に位置する隔壁部３２に形成され、蓋体３の下面（第１面）３ａと上面（第２面）３ｂとを連通する連通孔３３を有している。言い換えると、蓋体３は、下面と上面とを連通し、凹部３１と連通しない連通孔３３を有している。そして、連通孔３３の下側開口（内部空間Ｓ側の開口）３３ａがベース基板２の溝２４と重なるように位置している。そのため、連通孔３３は、溝２４を介して内部空間Ｓに連通されている。また、連通孔３３は、例えば、Ａｕ−Ｇｅ系合金等の金属からなる封止材９で封止されており、これにより、内部空間Ｓが気密封止されている。内部空間Ｓは、機能素子４を効率よく振動させるために、真空状態（例えば、１０Ｐａ以下の減圧状態）となっていることが好ましい。なお、連通孔３３の周面には封止材９との密着性を高めるための金属膜等が成膜されていてもよい。
【００２８】
このような蓋体３は、例えば、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強固に接合することができる。
【００２９】
このような構成によれば、平面視で、連通孔３３の下側開口３３ａが内部空間Ｓとずれた位置に配置されているため、蓋体３の下側開口３３ａの周囲をベース基板２に接合させることができる。そのため、蓋体３の連通孔３３の周囲の機械的強度を高めることができ、落下等の衝撃による蓋体３の破損が低減される。また、封止材９をレーザー照射等によって溶融する際に発生する熱や、封止材９の溶融・凝固により発生する応力で、蓋体３の連通孔３３付近にクラックが発生してしまい、内部空間Ｓの気密性が低下してしまうことを低減することができる。
【００３０】
特に、前述したように、ベース基板２に形成されている溝２４が凹部２１よりも浅く形成されているため、溝２４の横断面形状を十分に小さくすることができる。そのため、例えば、封止材９をレーザー照射によって溶融する際に発生する飛沫（スプラッシュ）が溝２４を介して内部空間Ｓに侵入し難くなる。よって、機能素子４への金属飛沫の付着が低減され、機能素子４の機能低下を低減することができる。
【００３１】
次に、連通孔３３の形状および配置について詳細に説明する。連通孔３３は、図１に示すように、上側開口から下側開口に向けて幅Ｗ（横断面積）が漸減しているテーパー状をなしている。このような形状とすることで、連通孔３３の斜面に封止材９（溶融前の球体）を配置しレーザー照射により溶融することができ、連通孔３３をより確実に封止することができる。また、連通孔３３は、図１に示すように、平面視にて、上側開口３３ｂの一部が凹部３１と重なっている。これにより、内部空間Ｓに対する連通孔３３の平面視におけるレイアウト自由度が増す。即ち、前述の特許文献１に比べ、内部空間Ｓおよび機能素子４のスペースを最大化することができる。なお、本実施形態では連通孔３３の平面視形状が略矩形であるが、連通孔３３の平面視形状としては、これに限定されず、例えば、円形であってもよい。
【００３２】
また、図２に示すように、連通孔３３の下側開口３３ａの幅Ｗ３３ａは、溝２４の幅Ｗ２４よりも狭くなっている。これにより、例えば、ベース基板２に対する蓋体３の位置がＹ軸方向に若干ずれたとしても、連通孔３３の下側開口３３ａの全域を溝２４に接続することができる。そのため、内部空間Ｓ内を真空引きする際の流路となる溝２４および連通孔３３の途中（境界部）で流路が狭くなってしまうことを防止でき、溝２４および連通孔３３を介して、内部空間Ｓ内をスムーズに真空引きすることができる。ただし、幅Ｗ３３ａと幅Ｗ２４の関係は、本実施形態に限定されず、幅Ｗ３３ａが幅Ｗ２４よりも広くてもいし、両者が等しくてもよい。
【００３３】
−機能素子４−
機能素子４は、Ｚ軸まわりの角速度を検出するための角速度センサー素子である。このような機能素子４は、図３に示すように、構造体４１と、駆動用固定電極４７と、検出用固定電極４８と、を有している。このような機能素子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。
【００３４】
構造体４１は、２つの振動体４１’、４１”を有しており、これら振動体４１’、４１”は、Ｘ軸方向に沿って互いに連結されている。また、振動体４１’、４１”は、それぞれの境界線Ｂ（Ｙ軸方向に沿った直線）に対して対称に設けられている。以下、振動体４１’、４１”の構成について具体的に説明するが、振動体４１’、４１”の構成は、互いに同じであるため、以下では、振動体４１’の構成について代表して説明し、振動体４１”の構成の説明については、その説明を省略する。
【００３５】
振動体４１’は、図３に示すように、駆動部４２と、検出部４３と、を有している。また、駆動部４２は、駆動用支持部４２１と、駆動用バネ部４２２と、駆動用可動電極４２３と、固定部４２４と、を有している。駆動用支持部４２１は、枠状をなし、駆動用バネ部４２２を介して、ベース基板２の上面に固定されている固定部４２４に連結されている。駆動用バネ部４２２は、Ｘ軸方向に弾性変形可能に構成され、これにより、駆動用支持部４２１が固定部４２４に対してＸ軸方向に変位可能（振動可能）となる。また、駆動用可動電極４２３は、駆動用支持部４２１に接続されて駆動用支持部４２１の外側に位置している。そして、駆動用可動電極４２３を介して対向するように、ベース基板２の上面に固定されている駆動用固定電極４７が位置している。そのため、駆動用固定電極４７および駆動用可動電極４２３間に電圧を印加すると、駆動用固定電極４７と駆動用可動電極４２３との間に静電力が発生し、この静電力によって、駆動用バネ部４２２を弾性変形させつつ駆動用支持部４２１をＸ軸方向に沿って振動させることができる。
【００３６】
検出部４３は、駆動用支持部４２１の内側に配置され、検出用支持部４３１と、検出用バネ部４３２と、検出用可動電極４３３と、を有している。検出用支持部４３１は、枠状をなし、検出用バネ部４３２を介して、駆動用支持部４２１に連結されている。検出用バネ部４３２は、Ｙ軸方向に弾性変形可能に構成され、これにより、検出用支持部４３１が駆動用支持部４２１に対してＹ軸方向に変位可能となる。また、検出用可動電極４３３は、検出用支持部４３１の内側でＸ軸方向に延びて設けられており、その両端部が検出用支持部４３１に接続されている。そして、検出用可動電極４３３を介して対向するように、ベース基板２の上面に固定されている検出用固定電極４８が位置している。そのため、検出用バネ部４３２を弾性変形させつつ検出用支持部４３１がＹ軸方向に振動すると、検出用固定電極４８および検出用可動電極４３３間のギャップが変化し、この変化に伴って検出用固定電極４８および検出用可動電極４３３間の静電容量が変化する。
【００３７】
以上、機能素子４の構成について説明した。このような構成の機能素子４は、次のようにしてＺ軸まわりの角速度を検出することができる。まず、前述したように、駆動用固定電極４７および駆動用可動電極４２３の間に電圧を印加して、駆動用支持部４２１をＸ軸方向に沿って振動させる。この際、振動体４１’、４１”の駆動用支持部４２１同士を互いに逆位相（Ｘ軸逆相モード）で振動させる。このように、振動体４１’、４１”の駆動用支持部４２１を振動させている状態で機能素子４にＺ軸回りの角速度ωが加わると、コリオリの力が働き、振動体４１’、４１”の検出用支持部４３１が駆動用支持部４２１に対してＹ軸方向に変位する。なお、この際、振動体４１’、４１”の検出用支持部４３１同士は、互いに逆位相（Ｙ軸逆相モード）で変位する。このように、検出用支持部４３１が駆動用支持部４２１に対してＹ軸方向に変位することで、検出用可動電極４３３と検出用固定電極４８との間のギャップが変化し、このギャップ変化に応じて、検出用可動電極４３３と検出用固定電極４８との間の静電容量が変化する。そのため、機能素子４は、検出用可動電極４３３および検出用固定電極４８の間に電圧を印加して、これらの間の静電容量の変化量を検出し、この静電容量の変化量に基づいて、Ｚ軸回りの角速度ωを求めることができる。
【００３８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の物理量センサーの第２実施形態について説明する。
【００３９】
図４は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーが有する溝を示す平面図である。図５は、図４に示す溝の変形例を示す平面図である。
【００４０】
本実施形態にかかる物理量センサーでは、ベース基板に設けられている溝の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態に係る物理量センサーと同様である。
【００４１】
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４および図５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。
【００４２】
本実施形態の物理量センサー１が有する溝２４は、図４に示すように、延在方向の途中に２つの屈曲部２４１を有している。このような屈曲部２４１を設けることにより、封止材９をレーザー照射によって溶融する際に発生する飛沫（スプラッシュ）が溝２４を介して内部空間Ｓに侵入し難くなる。よって、機能素子４への金属飛沫の付着が低減され、機能素子４の機能低下を低減することができる。なお、屈曲部２４１の数としては２つに限定されず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、屈曲部２４１に替えて、図５に示すような湾曲部２４２を有していても、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００４３】
このような第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。
【００４４】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の物理量センサーの第３実施形態について説明する。
図６は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーが有する溝を示す平面図である。
【００４５】
本実施形態にかかる物理量センサーでは、ベース基板に設けられている溝の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態に係る物理量センサーと同様である。
【００４６】
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６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。
【００４７】
本実施形態の物理量センサー１が有する溝２４は、図６に示すように、延在方向の途中で連通孔３３に接続されている。言い換えれば、溝２４は、連通孔３３との接続から、凹部２１と反対側へ延在している部分２４４を有している。このような構成とすることにより、封止材９をレーザー照射によって溶融する際に発生する飛沫（スプラッシュ）の一部を凹部２１と反対側の部分２４４に侵入させることができる。そのため、飛沫が溝２４を介して内部空間Ｓに侵入し難くなる。よって、機能素子４への金属飛沫の付着が低減され、機能素子４の機能低下を低減することができる。
【００４８】
このような第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。
【００４９】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の物理量センサーの第４実施形態について説明する。
図７は、本発明の第４実施形態に係る物理量センサーが有する溝を示す断面図である。
【００５０】
本実施形態にかかる物理量センサーでは、ベース基板に設けられている溝の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態に係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４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７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が有する溝２４は、図７に示すように、連通孔３３との接続部に対応する部分（下側開口３３ａと対向する部分）に他の部分よりも深い液溜まり部（凹部）２４６を有している。このような構成とすることにより、封止材９をレーザー照射によって溶融する際に発生する飛沫（スプラッシュ）の少なくとも一部を液溜まり部２４６に溜めることができる。そのため、飛沫が溝２４を介して内部空間Ｓに侵入し難くなる。よって、機能素子４への金属飛沫の付着が低減され、機能素子４の機能低下を低減することができる。
【００５３】
このような第４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５実施形態＞
次に、本発明の物理量センサーの第５実施形態について説明する。
【００５５】
図８は、本発明の第５実施形態に係る物理量センサーを示す断面図である。図９は、図８に示す物理量センサーが有する第２の機能素子を示す平面図である。
【００５６】
本実施形態にかかる物理量センサーでは、機能素子の数が異なること以外は、前述した第１実施形態に係る物理量センサーと同様である。
【００５７】
なお、以下の説明では、第５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および図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。
【００５８】
本実施形態の物理量センサー１は、ベース基板２および蓋体３を備えているパッケージ１０と、パッケージ１０に収容されている２つの機能素子４、５と、を有している。
【００５９】
−ベース基板２−
ベース基板２は、上面に開口する凹部（第１の凹部）２１、２２を有している。これらの凹部２１、２２のうち、凹部２１上には機能素子（第１の機能素子）４が配置されており、凹部２１によって、機能素子４とベース基板２との接触が防止されている。また、凹部２２上には機能素子（第２の機能素子）５が配置されており、凹部２２によって、機能素子５とベース基板２との接触が防止されている。
【００６０】
また、ベース基板２には、上面に開口し、一端部が凹部２１に接続されている溝（第１の溝）２４と、一端部が凹部２２に接続されている溝（第２の溝）２５が形成されている。これら溝２４、２５のうちの溝２４は、後述するように、蓋体３に形成されている連通孔３３と内部空間（第１のキャビティ）Ｓ１とを連通するための溝であり、溝２５は、後述するように、蓋体３に形成されている連通孔３６と内部空間（第２のキャビティ）Ｓ２とを連通するための溝である。溝２４、２５は、凹部２１、２２よりも浅く形成されている。なお、溝２５の構成は、溝２４とほぼ同様であるため、その説明を省略する。
【００６１】
−蓋体３−
蓋体３は、下面に開口する凹部（第２の凹部）３１、３５を有している。そして、蓋体３は、凹部３１と凹部２１とで機能素子４を収容する内部空間Ｓ１を形成すると共に、凹部３５と凹部２２とで機能素子５を収容する内部空間Ｓ２を形成するようにベース基板２に接合されている。また、蓋体３は、平面視で、凹部３１、３５（内部空間Ｓ１、Ｓ２）の周囲に位置する隔壁部３２に形成され、蓋体３の下面（第１面）３ａと上面（第２面）３ｂとを連通し、凹部３１、３５と直接連通しない２つの連通孔３３、３６を有している。これら連通孔３３、３６のうち、連通孔３３は、その下側開口３３ａがベース基板２の溝２４と重なるように位置し、連通孔３６は、その下側開口３６ａがベース基板２の溝２５と重なるように位置している。そのため、連通孔３３は、溝２４を介して内部空間Ｓ１に連通され、連通孔３６は、溝２５を介して内部空間Ｓ２に連通されている。なお、連通孔３６は、連通孔３３とほぼ同様の構成であるため、その説明を省略する。
【００６２】
これら連通孔３３、３６は、それぞれ、封止材９で封止されており、これにより、内部空間Ｓ１、Ｓ２が気密封止されている。内部空間Ｓ１は、機能素子４を効率よく振動させるために、真空状態（例えば、１０Ｐａ以下の減圧状態）となっていることが好ましい。一方、内部空間Ｓ２は、機能素子５にダンピング効果を十分に発揮させるために、ほぼ大気圧状態となっていることが好ましい。また、内部空間Ｓ１、Ｓ２内は、それぞれ、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスで置換されていてもよい。
【００６３】
−機能素子５−
機能素子５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。このような機能素子５は、図９に示すように、支持部５１、５２と、可動部５３と、連結部５４、５５と、複数の第１固定電極指５８と、複数の第２固定電極指５９と、を有している。また、可動部５３は、基部５３１と、基部５３１からＹ軸方向両側に突出している複数の可動電極指５３２と、を有している。このような機能素子５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。
【００６４】
支持部５１、５２は、それぞれ、ベース基板２の上面に接合されている。そして、これら支持部５１、５２の間に可動部５３が設けられている。可動部５３は、連結部５４を介して支持部５１に連結されると共に、連結部５５を介して支持部５２に連結されている。これにより、可動部５３が支持部５１、５２に対してＸ軸方向に変位可能となる。
【００６５】
複数の第１固定電極指５８は、可動電極指５３２のＸ軸方向一方側に配置され、対応する可動電極指５３２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いる。このような複数の第１固定電極指５８は、その基端部にてベース基板２の上面に接合されている。
【００６６】
これに対して、複数の第２固定電極指５９は、可動電極指５３２のＸ軸方向他方側に配置され、対応する可動電極指５３２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いる。このような複数の第２固定電極指５９は、その基端部にて、ベース基板２の上面に接合されている。
【００６７】
このような機能素子５は、次のようにしてＸ軸方向の加速度を検出する。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、可動部５３が、連結部５４、５５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、可動電極指５３２と第１固定電極指５８との間の静電容量および可動電極指５３２と第２固定電極指５９との間の静電容量の大きさがそれぞれ変化する。そのため、これら静電容量の変化（差動信号）に基づいて加速度を検出することができる。
【００６８】
このような構成の物理量センサー１によれば、機能素子として、角速度センサー素子および加速度センサー素子を有しているため、角速度と加速度とを検出することができる複合センサーとして利用することができる。そのため、優れた利便性を発揮することができる。また、内部空間Ｓ１、Ｓ２をそれぞれ異なる環境とすることができるため、機能素子４、５をそれぞれ適切な環境下に置くことができる。
【００６９】
このような第５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。
【００７０】
（電子機器）
次に、本発明の電子機器を説明する。
【００７１】
図１０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。
【００７２】
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、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測する物理量センサー１が搭載されている。このように、上述した物理量センサー１を搭載することで、信頼性の高いパーソナルコンピューター１１００を得ることができる。
【００７３】
図１１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。
【００７４】
この図において、携帯電話機１２００は、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、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測する物理量センサー１が搭載されている。このように、上述した物理量センサー１を搭載することで、信頼性の高い携帯電話機１２００を得ることができる。
【００７５】
図１２は、本発明の電子機器を適用したデジタルスチー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。
【００７６】
デジタルスチールカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）等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。デ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１３０８が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示をおこなう構成になっており、表示部１３０８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等を含む受光ユニット１３０４が設けられている。
【００７７】
撮影者が表示部１３０８に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３１０に転送・格納される。また、このデジタルスチールカメラ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、図示される様に、ビデオ信号出力端子１３１２には液晶ディスプレイ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ー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、メモリー１３１０に格納された撮像信号が、液晶ディスプレイ１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。この様なデジタルスチールカメラ１３００には、その落下や傾斜を計測するための加速度や角速度等の物理量を計測する物理量センサー１が搭載されている。このように、上述した物理量センサー１を搭載することで、信頼性の高いデジタルスチールカメラ１３００を得ることができる。
【００７８】
なお、本発明の電子機器は、図１０のパーソナルコンピューター、図１１の携帯電話機、図１２のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、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ー）、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、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（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）、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。
【００７９】
（移動体）
次に、本発明の移動体を説明する。
図１３は、本発明の移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。
【００８０】
自動車１５００は、種々の制御信号を処理する物理量センサー１を備えた各種制御ユニットが搭載されている。例えば、同図に示す様に、移動体としての自動車１５００には、当該自動車１５００の加速度を検知するセンサーを内蔵してエンジンの出力を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic  Control  Unit）１５０８が車体１５０７に搭載されている。電子制御ユニット１５０８には、車体１５０７の加速度や角速度等の物理量を計測する物理量センサー１が搭載されている。このように、上述した物理量センサー１を搭載することで、車体１５０７の姿勢に応じた適切なエンジン出力制御を高精度に実行し、燃料等の消費を抑制した効率的な移動体としての自動車１５００を得ることができる。
【００８１】
また、物理量センサー１は、他にも、車体姿勢制御ユニット、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）等に広く適用できる。
【００８２】
以上、本発明の物理量センサー、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。
【００８３】
また、前述した実施形態では、物理量センサーが１つまたは２つの機能素子を有している構成について説明したが、機能素子の数としては、これに限定されず、３つ以上であってもよい。また、機能素子としての角速度センサーや加速度センサーの検出軸は、特に限定されない。
【符号の説明】
【００８４】
１……物理量センサー
１０……パッケージ
２……ベース基板
２１、２２……凹部
２４、２５……溝
２４１……屈曲部
２４２……湾曲部
２４４……部分
２４６……液溜まり部
３……蓋体
３ａ……下面
３ｂ……上面
３１……凹部
３２……隔壁部
３３……連通孔
３３ａ……下側開口
３３ｂ……上側開口
３５……凹部
３６……連通孔
３６ａ……下側開口
４……機能素子
４１……構造体
４１’、４１”……振動体
４２……駆動部
４２１……駆動用支持部
４２２……駆動用バネ部
４２３……駆動用可動電極
４２４……固定部
４３……検出部
４３１……検出用支持部
４３２……検出用バネ部
４３３……検出用可動電極
４７……駆動用固定電極
４８……検出用固定電極
５……機能素子
５１、５２……支持部
５３……可動部
５３１……基部
５３２……可動電極指
５４、５５……連結部
５８……第１固定電極指
５９……第２固定電極指
９……封止材
１１０８……表示部
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
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……表示部
１３１０……メモリー
１３１２……ビデオ信号出力端子
１３１４……入出力端子
１４３０……液晶ディスプレイ
１４４０……パーソナルコンピューター
１５００……自動車
１５０７……車体
１５０８……電子制御ユニット
Ｂ……境界線
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２……内部空間
【図１】
2016048176.tif 000003
【図２】
2016048176.tif 000004
【図３】
2016048176.tif 000005
【図４】
2016048176.tif 000006
【図５】
2016048176.tif 000007
【図６】
2016048176.tif 000008
【図７】
2016048176.tif 000009
【図８】
2016048176.tif 000010
【図９】
2016048176.tif 000011
【図１０】
2016048176.tif 000012
【図１１】
2016048176.tif 000013
【図１２】
2016048176.tif 000014
【図１３】
2016048176.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月4日(2015.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
基体に形成された第１の凹部と、
前記基体に固定される蓋体と、
前記蓋体に形成された第２の凹部と、
前記第１の凹部と前記第２の凹部から形成されたキャビティと、
前記キャビティに収容されている機能素子と、
前記蓋体に形成され、第２の凹部と連通しない連通孔と、
前記基体に形成され、第１の凹部と連通した溝と、
を有し、
前記連通孔は、前記溝を介して前記キャビティに連通されていることを特徴とする物理量センサー。
【請求項２】
前記連通孔内に封止材が配置され、前記機能素子の雰囲気が封止されている請求項１に記載の物理量センサー。
【請求項３】
前記蓋体は、前記基体側に位置する第１面と、前記基体と反対側に位置する第２面と、を有し、
前記連通孔は、前記第２面側から前記第１面側に向けて横断面積が漸減している部分を有している請求項１または２に記載の物理量センサー。
【請求項４】
前記連通孔は、平面視で、少なくとも前記第１面側の開口が前記第２の凹部とずれた位置に配置されている請求項３に記載の物理量センサー。
【請求項５】
前記連通孔は、平面視で、前記第２面側の開口の一部が前記第２の凹部と重なって配置されている請求項３または４に記載の物理量センサー。
【請求項６】
前記溝は、前記基体の前記蓋体側の面に開放している請求項３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】
前記溝の深さは、前記第１の凹部よりも浅い請求項３ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項８】
前記溝の幅は、前記連通孔の前記第１面側の開口の幅よりも狭い請求項３ないし７のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項９】
前記溝は、前記連通孔と前記キャビティとの間に、少なくとも１つの屈曲部または湾曲部を有している請求項１ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項１０】
前記溝は、延在方向の途中で連通孔に接続されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項１１】
前記溝は、液溜まりを有している請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項１２】
前記キャビティは、第１のキャビティと、第２のキャビティと、を有し、
前記機能素子は、前記第１のキャビティに収容される第１の機能素子と、前記第２のキャビティに収容される第２の機能素子と、を有し、
前記連通孔は、前記第１のキャビティの周囲に設けられている隔壁部に形成される第１の連通孔と、前記第２のキャビティの周囲に設けられている隔壁部に形成される第２の連通孔と、を有し、
前記溝は、前記第１の連通孔と前記第１のキャビティを連通する第１の溝と、前記第２の連通孔と前記第２のキャビティを連通する第２の溝と、を有している請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項１３】
前記第１の機能素子は、加速度検出素子であり、
前記第２の機能素子は、角速度検出素子である請求項１２に記載の物理量センサー。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の物理量センサーを有していることを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の物理量センサーを有していることを特徴とする移動体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
［適用例３］
本適用例の物理量センサーでは、前記蓋体は、前記基体側に位置する第１面と、前記基体と反対側に位置する第２面と、を有し、
前記連通孔は、前記第２面側から前記第１面側に向けて横断面積が漸減している部分を有していることが好ましい。
これにより、固体状の封止材を連通孔の途中に留めることが容易となり、より確実にキャビティを気密封止することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
［適用例４］
本適用例の物理量センサーでは、前記連通孔は、平面視で、少なくとも前記第１面側の開口が前記第２の凹部とずれた位置に配置されていることが好ましい。
これにより、物理量センサーの構成が容易となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
［適用例５］
本適用例の物理量センサーでは、前記連通孔は、平面視で、前記第２面側の開口の一部が前記第２の凹部と重なって配置されていることが好ましい。
これにより、物理量センサーの小型化を図ることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
［適用例７］
本適用例の物理量センサーでは、前記溝の深さは、前記第１の凹部よりも浅いことが好ましい。
これにより、溝の横断面積を小さくすることができ、封止材を溶融する際に発生する飛沫がキャビティ内に侵入し難くなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
［適用例８］
本適用例の物理量センサーでは、前記溝の幅は、前記連通孔の前記第１面側の開口の幅よりも狭いことが好ましい。
これにより、基体に対する蓋体の位置が多少ずれても、連通孔と溝を繋ぐことができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
また、図２に示すように、連通孔３３の下側開口３３ａの幅Ｗ３３ａは、溝２４の幅Ｗ２４よりも広くなっている。これにより、例えば、ベース基板２に対する蓋体３の位置がＹ軸方向に若干ずれたとしても、連通孔３３の下側開口３３ａの全域を溝２４に接続することができる。そのため、内部空間Ｓ内を真空引きする際の流路となる溝２４および連通孔３３の途中（境界部）で流路が狭くなってしまうことを防止でき、溝２４および連通孔３３を介して、内部空間Ｓ内をスムーズに真空引きすることができる。ただし、幅Ｗ３３ａと幅Ｗ２４の関係は、本実施形態に限定されず、幅Ｗ３３ａが幅Ｗ２４よりも狭くてもよいし、両者が等しくてもよい。