(57)【要約】【課題】高精度な物理量検出を可能としつつ、優れた耐衝撃性を発揮することができる物理量センサーを提供すること、また、かかる物理量センサーを備える電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】基板と、前記基板に対して固定された固定部と、前記固定部から第１方向に沿って延びている部分を有する第１電極指と、前記基板に対して変位可能な可動部と、前記第１方向に直交する第２方向に沿って前記第１電極指と並んで配置され、かつ、前記可動部から前記第１方向に沿って延びている部分を有する第２電極指と、を備え、前記第１電極指および前記第２電極指は、互いに対向する面を有し、前記第１電極指および前記第２電極指のうちの少なくとも一方の電極指の基端部の幅は、当該電極指の先端部の幅よりも大きいことを特徴とする物理量センサー。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に対して固定された固定部と、
前記固定部から第１方向に沿って延びている部分を有する第１電極指と、
前記基板に対して変位可能な可動部と、
前記第１方向に直交する第２方向に沿って前記第１電極指と並んで配置され、かつ、前記可動部から前記第１方向に沿って延びている部分を有する第２電極指と、を備え、
前記第１電極指および前記第２電極指は、互いに対向する面を有し、
前記第１電極指および前記第２電極指のうちの少なくとも一方の電極指の基端部の幅は、当該電極指の先端部の幅よりも大きいことを特徴とする物理量センサー。
【請求項２】
前記第１電極指および前記第２電極指のうちの少なくとも一方の電極指の基端部は、当該電極指の先端部の幅よりも大きい幅の幅広部を有する請求項１に記載の物理量センサー。
【請求項３】
前記幅広部は、前記第２方向から見たとき、前記第１電極指および前記第２電極指の互いに対向する部分に重ならない請求項２に記載の物理量センサー。
【請求項４】
前記幅広部は、前記第１方向から見たとき、前記第１電極指および前記第２電極指の双方に重ならない請求項２または３に記載の物理量センサー。
【請求項５】
前記幅広部は、当該幅広部を有する前記第１電極指または前記第２電極指の、前記第１電極指および前記第２電極指が互いに対向する側とは反対側に偏在している請求項２ないし４のいずれか１項に記載の物理量センサー。
【請求項６】
前記幅広部を有する前記第１電極指または前記第２電極指は、前記幅広部よりも先端側に屈曲または湾曲した曲部を有する請求項２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】
前記第１電極指が前記幅広部を有し、
前記固定部は、前記第２方向に沿って前記第１電極指と並び、かつ、前記可動部側に突出している突出部を有する請求項２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】
前記第２電極指が前記幅広部を有し、
前記可動部は、前記第２方向に沿って前記第２電極指と並び、かつ、前記固定部側に突出している突出部を有する請求項２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】
前記第１電極指および前記第２電極指のうちの少なくとも一方の電極指は、基端から先端側に向けて連続的に幅が小さくなる部分を有する請求項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】
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を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
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を有す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】
近年、シリコンＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて製造されたセンサーが開発されている。このようなセンサーとして、固定配置された固定電極と、固定電極に対して間隔を隔てて対向するとともに変位可能に設けられた可動電極と、を有し、これら２つの電極間の静電容量に基づいて、加速度、角速度等の物理量を検出する静電容量型の物理量センサーが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の物理量センサーは、櫛歯状をなして互いに対向配置された可動電極および固定電極を有し、可動電極および固定電極のそれぞれの櫛歯部分の剛性を高める目的で、可動電極および固定電極のそれぞれの櫛歯部分が、先端側が細くなるようなテーパー形状となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３９５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の物理量センサーでは、櫛歯部分の剛性を高めることができたとしても、可動電極が固定電極に接近または離間する方向に変位したときの可動電極と固定電極との間の静電容量の変化が非線形となるため、高精度な物理量検出が難しいという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、高精度な物理量検出を可能としつつ、優れた耐衝撃性を発揮することができる物理量センサーを提供すること、また、かかる物理量センサーを備える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】
【０００７】
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は、基板と、
前記基板に対して固定された固定部と、
前記固定部から第１方向に沿って延びている部分を有する第１電極指と、
前記基板に対して変位可能な可動部と、
前記第１方向に直交する第２方向に沿って前記第１電極指と並んで配置され、かつ、前記可動部から前記第１方向に沿って延びている部分を有する第２電極指と、を備え、
前記第１電極指および前記第２電極指は、互いに対向する面を有し、
前記第１電極指および前記第２電極指のうちの少なくとも一方の電極指の基端部の幅は、当該電極指の先端部の幅よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】
このような物理量センサーによれば、第１電極指および第２電極指のうちの少なくとも一方の電極指の基端部を先端部の幅よりも大きくすることにより、当該電極指の耐衝撃性を向上させることができる。そのため、落下等により衝撃が加わっても、当該電極指が損傷することを低減することができる。また、第１電極指および第２電極指の互いに対向する側の面がそれぞれ第１方向に沿って延びているため、第２電極指が第１方向に沿って変位したときの第１電極指と第２電極指との間の静電容量を線形的に変化させることができる。そのため、高精度に物理量を検出することができる。
【０００９】
本発明の物理量センサーでは、前記第１電極指および前記第２電極指のうちの少なくとも一方の電極指の基端部は、当該電極指の先端部の幅よりも大きい幅の幅広部を有することが好ましい。
【００１０】
これにより、幅広部を有する第１電極指または第２電極指の基端部の機械的強度を高めることができる。
【００１１】
本発明の物理量センサーでは、前記幅広部は、前記第２方向から見たとき、前記第１電極指および前記第２電極指の互いに対向する部分に重ならないことが好ましい。
【００１２】
これにより、第２電極指が第２方向に沿って変位したとき、第１電極指または第２電極指が幅広部に衝突するのを低減することができる。
【００１３】
本発明の物理量センサーでは、前記幅広部は、前記第１方向から見たとき、前記第１電極指および前記第２電極指の双方に重ならないことが好ましい。
【００１４】
これにより、第２電極指が第１方向に沿って変位したとき、第１電極指または第２電極指が幅広部に衝突するのを低減することができる。
【００１５】
本発明の物理量センサーでは、前記幅広部は、当該幅広部を有する前記第１電極指または前記第２電極指の、前記第１電極指および前記第２電極指が互いに対向する側とは反対側に偏在していることが好ましい。
【００１６】
これにより、第２電極指が第１方向または第２方向に変位したとき、第１電極指または第２電極指が幅広部に衝突するのを低減することができる。
【００１７】
本発明の物理量センサーでは、前記幅広部を有する前記第１電極指または前記第２電極指は、前記幅広部よりも先端側に屈曲または湾曲した曲部を有することが好ましい。
【００１８】
これにより、曲部が衝撃を吸収することができる。そのため、曲部を有する第１電極指または第２電極指の耐衝撃性を向上させることができる。また、幅広部の位置を、第１電極指および第２電極指が互いに対向する側とは反対側に遠ざけることができる。その結果、第２電極指が第１方向または第２方向に変位したとき、第１電極指または第２電極指が幅広部に衝突するのを低減することができる。
【００１９】
本発明の物理量センサーでは、前記第１電極指が前記幅広部を有し、
前記固定部は、前記第２方向に沿って前記第１電極指と並び、かつ、前記可動部側に突出している突出部を有することが好ましい。
【００２０】
これにより、幅広部の第２方向での両側にある空間を有効利用して突出部を設け、固定部と基板との接合面積を大きくすることができる。
【００２１】
本発明の物理量センサーでは、前記第２電極指が前記幅広部を有し、
前記可動部は、前記第２方向に沿って前記第２電極指と並び、かつ、前記固定部側に突出している突出部を有することが好ましい。
【００２２】
これにより、幅広部の第２方向での両側にある空間を有効利用して突出部を設け、可動部の質量を調整することができる。
【００２３】
本発明の物理量センサーでは、前記第１電極指および前記第２電極指のうちの少なくとも一方の電極指は、基端から先端側に向けて連続的に幅が小さくなる部分を有することが好ましい。
【００２４】
これにより、第１電極指および第２電極指のうちの少なくとも一方の電極指に外力が加わった時の応力集中を低減し、当該電極指の耐衝撃性を効果的に向上させることができる。
【００２５】
本発明の電子機器は、本発明の物理量センサーを有することを特徴とする。
このような電子機器によれば、物理量センサーが優れた耐衝撃性および検出精度を有するため、優れた信頼性を発揮することができる。
【００２６】
本発明の移動体は、本発明の物理量センサーを有することを特徴とする。
このような移動体によれば、物理量センサーが優れた耐衝撃性および検出精度を有するため、優れた信頼性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る物理量センサーの概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す物理量センサーが備える物理量センサー素子の平面図である。
【図３】図２に示す物理量センサー素子が備える第１電極指および第２電極指を説明する図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る物理量センサーが備える第１電極指および第２電極指を説明する図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る物理量センサーが備える第１電極指および第２電極指を説明する図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る物理量センサーが備える第１電極指および第２電極指を説明する図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る物理量センサーが備える第１電極指および第２電極指を説明する図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る物理量センサーが備える第１電極指および第２電極指を説明する図である。
【図９】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１０】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１１】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１２】本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
＜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概略構成を示す断面図である。図２は、図１に示す物理量センサーが備える物理量センサー素子の平面図である。なお、以下の説明では、互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とする。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」とも言い、Ｙ軸方向に平行な方向を「Ｙ軸方向」とも言い、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、説明の便宜上、図１中の上側（＋Ｚ軸方向側）を「上」、下側（−Ｚ軸方向側）を「下」と言う。
【００３０】
［物理量センサー］
図１に示す物理量センサー１は、物理量として角速度を検出する角速度センサーである。物理量センサー１は、図１に示すように、センサー素子２と、このセンサー素子２を収納しているパッケージ３と、を有している。
【００３１】
パッケージ３は、基板３１と、基板３１に接合された蓋体３２と、を有する。基板３１は、例えばガラス材料で構成されており、基板３１の蓋体３２側の面には、凹部３１１が設けられている。一方、蓋体３２は、例えばシリコンで構成されており、蓋体３２の基板３１側の面には、凹部３２１が設けられている。そして、これらの凹部３１１、３２１によって、センサー素子２を収納する内部空間Ｓが形成されている。この内部空間Ｓは、気密空間であり、減圧状態（例えば、５×１０−２〜５×１０−４Ｐａ程度）となっている。これにより、角速度の検出精度が向上する。なお、基板３１には、後述する溝部が内部空間Ｓの内外を跨って形成されているが、この溝部は、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたＣＶＤ法等で形成されたＳｉＯ２膜４によって塞がれている。
【００３２】
図２に示すセンサー素子２は、Ｚ軸まわりの角速度ωｚを検出する素子である。センサー素子２は、図２に示すように、Ｘ軸方向に並んで配置されている２つの構造体２０（２０ａ、２０ｂ）を有している。各構造体２０は、振動部２１と、可動部２２と、検出バネ部２３と、駆動バネ部２４と、固定部２５と、可動駆動電極２６と、固定駆動電極２７１、２７２と、固定検出電極２８１、２８２と、を有している。このような構造体２０は、リン、ボロン等の不純物がドープされた導電性のシリコン基板をエッチングによってパターニングすることで一括形成されている。
【００３３】
振動部２１は、矩形の枠体であり、その４隅のそれぞれに駆動バネ部２４の一端部が接続されている。駆動バネ部２４の他端部は、固定部２５に接続されている。固定部２５は、基板３１に固定されている。可動駆動電極２６は、振動部２１に設けられている。固定駆動電極２７１、２７２は、基板３１に固定され、可動駆動電極２６を間に挟んで配置されている。
【００３４】
可動部２２は、振動部２１の内側に配置されており、検出バネ部２３によって振動部２１に連結されている。可動部２２は、矩形の枠状をなす基部２２１と、基部２２１の内側に配置され、Ｘ軸方向に延在する可動検出電極２２２と、を有している。固定検出電極２８１、２８２は、基板３１に固定されており、可動検出電極２２２を間に挟んで設けられている。そして、可動検出電極２２２と固定検出電極２８１との間、および、可動検出電極２２２と固定検出電極２８２との間には、それぞれ、静電容量が形成されている。
【００３５】
基板３１の上面には、凹部３１１の周囲に、溝部３１２、３１３、３１４、３１５、３１６が設けられている。溝部３１２、３１３、３１４、３１５、３１６内には、配線Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４、Ｌ２５が設けられている。配線Ｌ２１は、導電性バンプＢ２１を介して固定部２５と電気的に接続されている。配線Ｌ２２は、導電性バンプＢ２２を介して固定駆動電極２７１と電気的に接続されている。配線Ｌ２３は、導電性バンプＢ２３を介して固定駆動電極２７２と電気的に接続されている。配線Ｌ２４は、図示しない導電性バンプを介して固定検出電極２８１と電気的に接続されている。配線Ｌ２５は、図示しない導電性バンプを介して固定検出電極２８２と電気的に接続されている。また、図示しないが、配線Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４、Ｌ２５の一端部は、端子となっており、蓋体３２の外側に位置している。これにより、この端子を介してセンサー素子２にＩＣ等の電子部品（図示せず）を電気的に接続することができる。
【００３６】
以上のようなセンサー素子２は、次のようにして角速度ωｚを検出することができる。まず、可動駆動電極２６と固定駆動電極２７１、２７２との間に駆動電圧を印加し、駆動バネ部２４を弾性変形させつつ、２つの振動部２１をＸ軸方向に逆位相で振動（駆動振動）させる。この駆動振動の状態で、物理量センサー１に角速度ωｚが加わると、コリオリ力が働き、２つの可動部２２が、検出バネ部２３を弾性変形させつつＹ軸方向に逆位相で振動（検出振動）する。可動部２２が検出振動することで、可動検出電極２２２と固定検出電極２８１とのギャップおよび可動検出電極２２２と固定検出電極２８２とのギャップが変化し、それに伴ってこれらの間の静電容量が変化する。そのため、この静電容量の変化量に基づいて角速度ωｚを検出することができる。ここで、検出振動の際、可動検出電極２２２と固定検出電極２８１との間の静電容量、および、可動検出電極２２２と固定検出電極２８２との間の静電容量は、一方の静電容量が増加するとき、他方の静電容量が低下する。したがって、これらの静電容量に基づく信号を差動増幅して、高精度な検出信号を得ることができる。
【００３７】
以上、センサー素子２について簡単に説明した。このようなセンサー素子２では、落下等により衝撃が加わると、可動駆動電極２６や可動検出電極２２２が他の部分に衝突する場合がある。このような衝突により可動駆動電極２６や可動検出電極２２２またはこれらと衝突する部分が損傷するのを低減するため、物理量センサー１は、以下に述べるような構成を有する。なお、以下では、固定検出電極２８１、２８２および可動検出電極２２２について代表的に説明するが、以下に説明する事項は、可動駆動電極２６および固定駆動電極２７１、２７２についても同様に適用可能である。
【００３８】
（固定検出電極および可動検出電極）
以下、固定検出電極２８１、２８２および可動検出電極２２２について詳述する。
【００３９】
図３は、図２に示す物理量センサー素子が備える第１電極指および第２電極指を説明する図である。
【００４０】
図３に示すように、可動検出電極２２２は、基部２２１からＸ軸方向（第１方向）に沿って延びている可動電極指（第２電極指）である。本実施形態では、可動検出電極２２２の幅（Ｙ軸方向に沿った可動検出電極２２２の長さ）は、Ｘ軸方向での全域にわたって一定である。
【００４１】
このような可動検出電極２２２に対して、＋Ｙ軸方向側に固定検出電極２８１、−Ｙ軸方向側に固定検出電極２８２が配置されている。固定検出電極２８１、２８２は、Ｙ軸方向（第２方向）に沿って並んで配置されている。また、固定検出電極２８１、２８２は、Ｙ軸方向において対称に構成されている。
【００４２】
固定検出電極２８１は、固定部２８１１と、固定部２８１１からＸ軸方向（第１方向）に沿って延びている固定電極指２８１２（第１電極指）と、を有する。
【００４３】
固定部２８１１は、Ｚ軸方向から見た平面視（以下、単に「平面視」とも言う）で、矩形をなし、前述した基板３１に固定されている。また、固定部２８１１は、前述した可動検出電極２２２の先端に対してＸ軸方向に距離Ｌ２離間した位置に配置されている。したがって、固定部２８１１と基部２２１とのＸ軸方向での距離Ｌ３は、可動検出電極２２２のＸ軸方向に沿った長さＬ１と、距離Ｌ２とを足した長さとなる。ここで、可動検出電極２２２のＸ軸方向に沿った長さＬ１は、例えば、５０μｍ以上１００μｍ以下程度である。また、固定部２８１１と可動検出電極２２２とのＸ軸方向での距離Ｌ２は、駆動振動に伴う可動部２２のＸ軸方向での変位量（例えば７μｍ程度）よりも大きく、例えば、１０μｍ程度である。なお、本実施形態では、長さＬ１は、可動検出電極２２２の幅が一定である部分の長さであると言える。なお、長さＬ１、距離Ｌ２、Ｌ３は、駆動振動および検出振動を生じていない自然状態におけるものである。
【００４４】
固定電極指２８１２は、前述した基板３１に対してＺ軸方向に離間している。また、固定電極指２８１２の一方（図３中の−Ｙ軸方向側）の側面は、可動検出電極２２２の一方（図３中の＋Ｙ軸方向側）の側面に対向している。ここで、固定電極指２８１２と可動検出電極２２２との間の距離ｇ１は、Ｘ軸方向での全域にわたって一定であり、自然状態で、検出振動に伴う可動部２２のＹ軸方向での変位量（例えば１．５μ以上２．５μｍ以下程度）よりも若干大きい。
【００４５】
本実施形態では、固定電極指２８１２の可動検出電極２２２側の側面は、Ｘ軸方向での全域にわたって、Ｘ軸方向に沿って直線的に延びている。これに対し、固定電極指２８１２の可動検出電極２２２とは反対側の側面は、固定部２８１１側の端部が可動検出電極２２２とは反対側に張り出している。これにより、固定電極指２８１２の基端部は、先端部の幅Ｗ１よりも幅の大きい幅広部２８１３を有する。
【００４６】
本実施形態では、幅広部２８１３の幅Ｗ２は、Ｘ軸方向において一定である。また、固定電極指２８１２の幅広部２８１３よりも先端側の部分の幅は、先端部の幅Ｗ１であって、Ｘ軸方向において一定である。ここで、幅Ｗ１は、例えば、２μｍ以上３μｍ以下程度である。また、固定電極指２８１２の厚さ、すなわち、構造体２０の厚さは、２０μｍ以上３０μｍ以下程度である。また、幅広部２８１３は、固定電極指２８１２に外力が加わったときに弾性変形し得る程度であることが好ましい。具体的には、幅Ｗ２は、幅Ｗ１に対して１．１倍以上１．２倍以下であることが好ましい。これにより、固定電極指２８１２に外力が加わったときに幅広部２８１３の先端付近において固定電極指２８１２に生じる応力集中を低減することができる。
【００４７】
同様に、固定検出電極２８２は、固定部２８２１と、固定部２８２１からＸ軸方向（第１方向）に沿って延びている固定電極指２８２２（第１電極指）と、を有する。また、固定電極指２８２２の基端部は、先端部の幅よりも幅の大きい幅広部２８２３を有する。ここで、固定電極指２８２２の一方（図３中の＋Ｙ軸方向側）の側面は、可動検出電極２２２の固定電極指２８１２とは反対側の側面に対向している。また、固定電極指２８２２と可動検出電極２２２との間の距離ｇ２は、自然状態で、前述した距離ｇ１と等しくなるように設定されている。
【００４８】
以上説明したような物理量センサー１は、基板３１と、基板３１に対して固定された固定部２８１１、２８２１と、固定部２８１１、２８２１から第１方向であるＸ軸方向に沿って延びている部分を有する第１電極指である固定電極指２８１２、２８２２と、基板３１に対して変位可能な可動部である基部２２１と、Ｘ軸方向に直交する第２方向であるＹ軸方向に沿って固定電極指２８１２、２８２２と並んで配置され、かつ、基部２２１からＸ軸方向に沿って延びている部分を有する第２電極指である可動検出電極２２２と、を備える。そして、固定電極指２８１２、２８２２および可動検出電極２２２の互いに対向する側の面は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って延びている。これにより、可動検出電極２２２がＸ軸方向に沿って変位したときに、距離ｇ１、ｇ２を一定に保って、固定電極指２８１２、２８２２と可動検出電極２２２との間の静電容量を線形的に変化させることができる。そのため、高精度に物理量を検出することができる。その上で、固定電極指２８１２、２８２２の基端部の幅は、固定電極指２８１２、２８２２の先端部の幅よりも大きい。これにより、固定電極指２８１２、２８２２の耐衝撃性を向上させることができる。そのため、落下等により衝撃が加わっても、固定電極指２８１２、２８２２が損傷することを低減することができる。
【００４９】
ここで、固定電極指２８１２、２８２２の基端部は、固定電極指２８１２、２８２２の先端部の幅よりも大きい幅の幅広部２８１３、２８２３を有する。これにより、幅広部２８１３、２８２３を有する固定電極指２８１２、２８２２の基端部の機械的強度を高めることができる。
【００５０】
また、幅広部２８１３、２８２３は、第２方向であるＹ軸方向から見たとき、第１電極指である固定電極指２８１２、２８２２および第２電極指である可動検出電極２２２の互いに対向する部分に重ならない。これにより、可動検出電極２２２がＹ軸方向に沿って変位したとき、可動検出電極２２２が幅広部２８１３、２８２３に衝突するのを低減することができる。
【００５１】
さらに、幅広部２８１３、２８２３は、第１方向であるＸ軸方向から見たときに、第１電極指である固定電極指２８１２、２８２２および第２電極指である可動検出電極２２２の双方に重ならない。これにより、可動検出電極２２２がＸ軸方向に沿って変位したとき、可動検出電極２２２が幅広部２８１３、２８２３に衝突するのを低減することができる。
【００５２】
また、幅広部２８１３、２８２３は、当該幅広部２８１３、２８２３を有する第１電極指である固定電極指２８１２、２８２２の、固定電極指２８１２、２８２２および第２電極指である可動検出電極２２２が互いに対向する側とは反対側に偏在している。すなわち、幅広部２８１３、２８２３の中心は、固定電極指２８１２、２８２２の中心線に対して、可動検出電極２２２とは反対側にずれている。これにより、可動検出電極２２２がＸ軸方向またはＹ軸方向に変位したときに、可動検出電極２２２が幅広部２８１３、２８２３に衝突するのを低減することができる。
【００５３】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーが備える第１電極指および第２電極指を説明する図である。
【００５４】
以下、第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図４において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【００５５】
本実施形態は、第１電極指の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００５６】
本実施形態の物理量センサーは、図４に示すように、可動検出電極２２２に対して、＋Ｙ軸方向側に配置されている固定検出電極２８１Ａと、−Ｙ軸方向側に配置されている固定検出電極２８２Ａと、を有する。
【００５７】
固定検出電極２８１Ａは、固定部２８１１からＸ軸方向（第１方向）に沿って延びている固定電極指２８１２Ａ（第１電極指）を有する。固定電極指２８１２Ａの基端部は、先端部の幅Ｗ１よりも幅の大きい幅広部２８１４を有する。本実施形態では、幅広部２８１４の幅は、固定電極指２８１２Ａの先端側に向けて連続的に小さくなっている。
【００５８】
同様に、固定検出電極２８２Ａは、固定部２８２１からＸ軸方向（第１方向）に沿って延びている固定電極指２８２２Ａ（第１電極指）を有する。また、固定電極指２８２２Ａの基端部は、先端部の幅よりも幅の大きい幅広部２８２４を有する。
【００５９】
このように、第１電極指である固定電極指２８１２Ａ、２８２２Ａは、基端から先端側に向けて連続的に幅が小さくなる部分である幅広部２８１４、２８２４を有する。これにより、固定電極指２８１２Ａ、２８２２Ａに外力が加わった時の応力集中を低減し、固定電極指２８１２Ａ、２８２２Ａの耐衝撃性を効果的に向上させることができる。
【００６０】
以上説明したような第２実施形態によっても、高精度な物理量検出を可能としつつ、優れた耐衝撃性を発揮することができる。
【００６１】
＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーが備える第１電極指および第２電極指を説明する図である。
【００６２】
以下、第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図５において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【００６３】
本実施形態は、第１電極指の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００６４】
本実施形態の物理量センサーは、図５に示すように、可動検出電極２２２に対して、＋Ｙ軸方向側に配置されている固定検出電極２８１Ｂと、−Ｙ軸方向側に配置されている固定検出電極２８２Ｂと、を有する。
【００６５】
固定検出電極２８１Ｂは、固定部２８１１からＸ軸方向（第１方向）に沿って延びている固定電極指２８１２Ｂ（第１電極指）を有する。固定電極指２８１２Ｂの幅は、基端から先端に向けて連続的に小さくなっている。ここで、固定電極指２８１２Ｂの可動検出電極２２２側の側面は、Ｘ軸方向での全域にわたって、Ｘ軸方向に沿って直線的に延びている。これに対し、固定電極指２８１２Ｂの可動検出電極２２２とは反対側の側面は、Ｘ軸方向に対して傾斜している。
【００６６】
同様に、固定検出電極２８２Ｂは、固定部２８２１からＸ軸方向（第１方向）に沿って延びている固定電極指２８２２Ｂを有する。
【００６７】
このように、第１電極指である固定電極指２８１２Ｂ、２８２２Ｂの幅を基端から先端に向けて連続的に小さくすることより、固定電極指２８１２Ｂ、２８２２Ｂに外力が加わった時の応力集中を低減し、固定電極指２８１２Ｂ、２８２２Ｂの耐衝撃性を効果的に向上させることができる。
【００６８】
以上説明したような第３実施形態によっても、高精度な物理量検出を可能としつつ、優れた耐衝撃性を発揮することができる。
【００６９】
＜第４実施形態＞
図６は、本発明の第４実施形態に係る物理量センサーが備える第１電極指および第２電極指を説明する図である。
【００７０】
以下、第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図６において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【００７１】
本実施形態は、固定部、第１電極指、可動部および第２電極指の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００７２】
本実施形態の物理量センサーは、図６に示すように、可動検出電極２２２Ｃを有する可動部２２Ｃと、可動検出電極２２２Ｃに対して、＋Ｙ軸方向側に配置されている固定検出電極２８１Ｃと、−Ｙ軸方向側に配置されている固定検出電極２８２Ｃと、を有する。
【００７３】
可動部２２Ｃは、基部２２１Ｃと、基部２２１ＣからＸ軸方向に沿って延びている可動検出電極２２２Ｃと、を有する。基部２２１Ｃは、可動検出電極２２２Ｃとの接続部の両側に隣接した位置に可動検出電極２２２Ｃとは反対側に湾曲して凹んでいる凹部２２３を有する。これにより、可動検出電極２２２Ｃの基端部の幅が先端部の幅よりも大きくなっている。また、凹部２２３の形状により可動検出電極２２２Ｃの基端部の幅が基端から先端側に向けて連続的に狭くなっている。
【００７４】
固定検出電極２８１Ｃは、固定部２８１１Ｃと、固定部２８１１ＣからＸ軸方向（第１方向）に沿って延びている固定電極指２８１２Ｃ（第１電極指）と、を有する。固定部２８１１Ｃは、固定電極指２８１２Ｃとの接続部の両側に隣接した位置に固定電極指２８１２Ｃとは反対側に湾曲して凹んでいる凹部２８１９を有する。これにより、固定電極指２８１２Ｃの基端部の幅が先端部の幅よりも大きくなっている。また、凹部２８１９の形状により固定電極指２８１２Ｃの基端部の幅が基端から先端側に向けて連続的に狭くなっている。
【００７５】
同様に、固定検出電極２８２Ｃは、固定部２８２１Ｃと、固定部２８２１ＣからＸ軸方向（第１方向）に沿って延びている固定電極指２８２２Ｃと、を有する。固定部２８２１Ｃは、固定電極指２８２２Ｃとの接続部の両側に隣接した位置に固定電極指２８２２Ｃとは反対側に湾曲して凹んでいる凹部２８２９を有する。
【００７６】
以上説明したような第４実施形態によっても、高精度な物理量検出を可能としつつ、優れた耐衝撃性を発揮することができる。
【００７７】
＜第５実施形態＞
図７は、本発明の第５実施形態に係る物理量センサーが備える第１電極指および第２電極指を説明する図である。
【００７８】
以下、第５実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図７において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【００７９】
本実施形態は、固定部および第１電極指の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００８０】
本実施形態の物理量センサーは、図７に示すように、可動検出電極２２２に対して、＋Ｙ軸方向側に配置されている固定検出電極２８１Ｄと、−Ｙ軸方向側に配置されている固定検出電極２８２Ｄと、を有する。
【００８１】
固定検出電極２８１Ｄは、固定部２８１１Ｄと、固定部２８１１ＤからＸ軸方向（第１方向）に沿って延びている部分を有する固定電極指２８１２Ｄ（第１電極指）と、を有する。固定電極指２８１２Ｄの基端部は、先端の幅よりも広い幅広部２８１５を有する。この幅広部２８１５は、固定電極指２８１２Ｄの基端部において幅方向に対称な形状となっている。そして、固定電極指２８１２Ｄは、幅広部２８１５よりも先端側において可動検出電極２２２側に向かって屈曲または湾曲した曲部２８１６を有する。
【００８２】
同様に、固定検出電極２８２Ｄは、固定部２８２１Ｄと、固定部２８２１ＤからＸ軸方向（第１方向）に沿って延びている部分を有する固定電極指２８２２Ｄと、を有する。固定電極指２８２２Ｄは、幅広部２８２５および曲部２８２６を有する。
【００８３】
このように、幅広部２８１５、２８２５を有する第１電極指である固定電極指２８１２Ｄ、２８２２Ｄは、幅広部２８１５、２８２５よりも先端側に屈曲または湾曲した曲部２８１６、２８２６を有することにより、曲部２８１６、２８２６が衝撃を吸収することができる。そのため、曲部２８１６、２８２６を有する固定電極指２８１２Ｄ、２８２２Ｄの耐衝撃性を向上させることができる。また、幅広部２８１５、２８２５の位置を、固定電極指２８１２Ｄ、２８２２Ｄおよび可動検出電極２２２が互いに対向する側とは反対側に遠ざけることができる。その結果、可動検出電極２２２がＸ軸方向またはＹ軸方向に変位したとき、可動検出電極２２２が幅広部２８１５、２８２５に衝突するのを低減することができる。
【００８４】
以上説明したような第５実施形態によっても、高精度な物理量検出を可能としつつ、優れた耐衝撃性を発揮することができる。
【００８５】
＜第６実施形態＞
図８は、本発明の第６実施形態に係る物理量センサーが備える第１電極指および第２電極指を説明する図である。
【００８６】
以下、第６実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【００８７】
本実施形態は、固定部、第１電極指、可動部および第２電極指の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００８８】
本実施形態の物理量センサーは、図８に示すように、可動検出電極２２２Ｅを有する可動部２２Ｅと、可動検出電極２２２Ｅに対して、＋Ｙ軸方向側に配置されている固定検出電極２８１Ｅと、−Ｙ軸方向側に配置されている固定検出電極２８２Ｅと、を有する。
【００８９】
可動部２２Ｅは、基部２２１Ｅと、基部２２１ＥからＸ軸方向に沿って延びている可動検出電極２２２Ｅと、を有する。可動検出電極２２２Ｅの基端部は、先端の幅よりも広い幅を有する幅広部２２４を有する。基部２２１Ｅは、可動検出電極２２２Ｅの両側に並んでＸ軸方向に突出している２つの突出部２２５を有する。各突出部２２５の先端は、幅広部２２４の先端よりも固定検出電極２８１Ｅ、２８２Ｅ側に位置している。
【００９０】
固定検出電極２８１Ｅは、固定部２８１１Ｅと、固定部２８１１ＥからＸ軸方向（第１方向）に沿って延びている固定電極指２８１２Ｅ（第１電極指）と、を有する。固定部２８１１Ｅは、固定電極指２８１２Ｅに対して可動検出電極２２２Ｅとは反対側において固定電極指２８１２Ｅに並んでＸ軸方向に突出している突出部２８１７を有する。固定電極指２８１２Ｅの基端部は、先端の幅よりも広い幅広部２８１５を有する。
【００９１】
同様に、固定検出電極２８２Ｅは、固定部２８２１Ｅと、固定部２８２１ＥからＸ軸方向（第１方向）に沿って延びている固定電極指２８２２Ｅと、を有する。固定部２８２１Ｅは、突出部２８２７を有する。固定電極指２８２２Ｅの基端部は、幅広部２８２５を有する。
【００９２】
以上説明した本実施形態の物理量センサーでは、第２電極指である可動検出電極２２２Ｅが幅広部２２４を有する。そして、可動部である基部２２１Ｅは、Ｙ軸方向に沿って可動検出電極２２２Ｅと並び、かつ、固定部２８１１Ｅ、２８２１Ｅ側に突出している突出部２２５を有する。これにより、幅広部２２４のＹ軸方向での両側にある空間を有効利用して２つの突出部２２５を設け、基部２２１Ｅの質量を調整することができる。また、幅広部２２４を有する可動検出電極２２２Ｅの基端部の機械的強度を高めることができる。
【００９３】
このように、本実施形態の物理量センサーは、第１電極指である固定電極指２８１２Ｅ、２８２２Ｅが幅広部２８１５、２８２５を有する。そして、固定部２８１１Ｅ、２８２１Ｅは、第２方向であるＹ軸方向に沿って固定電極指２８１２Ｅ、２８２２Ｅと並び、かつ、可動部である基部２２１Ｅ側に突出している突出部２８１７、２８２７を有する。これにより、幅広部２８１５、２８２５のＹ軸方向での両側にある空間を有効利用して突出部２８１７、２８２７を設け、固定部２８１１Ｅ、２８２１Ｅと基板３１との接合面積を大きくすることができる。その結果、耐衝撃性を向上させることができる。
【００９４】
以上説明したような第６実施形態によっても、高精度な物理量検出を可能としつつ、優れた耐衝撃性を発揮することができる。
【００９５】
［電子機器］
次に、本発明の物理量センサーを備える電子機器について説明する。
【００９６】
図９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。
【００９７】
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、物理量センサー１が内蔵されている。
【００９８】
図１０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。
【００９９】
この図において、携帯電話機１２００は、アンテナ（図示せず）、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、物理量センサー１が内蔵されている。
【０１００】
図１１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。
【０１０１】
デジタルスチールカメラ１３００におけるケース１３０２の背面には表示部１３１０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１３１０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などを含む受光ユニット１３０４が設けられている。そして、撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押すと、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、例えば、手振れ補正に用いられる物理量センサー１が内蔵されている。
【０１０２】
以上説明したような電子機器によれば、優れた耐衝撃性および検出精度を有する物理量センサー１を備えるため、優れた信頼性を発揮することができる。
【０１０３】
なお、本発明の電子機器は、図９のパーソナルコンピューター、図１０の携帯電話機、図１１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、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、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）、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ラップトップ型パーソナルコンピューター、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、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）、携帯端末用の基地局、フライトシミュレーター等に適用することができる。
【０１０４】
［移動体］
次に、本発明の移動体について説明する。
図１２は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
【０１０５】
自動車１５００には物理量センサー１が内蔵されており、例えば、物理量センサー１によって車体１５０１の姿勢を検出することができる。物理量センサー１の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０２に供給され、車体姿勢制御装置１５０２は、その信号に基づいて車体１５０１の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪１５０３のブレーキを制御したりすることができる。
【０１０６】
その他、このような姿勢制御は、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプター（ドローンを含む）で利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、物理量センサー１が組み込まれる。
【０１０７】
以上説明したような移動体によれば、優れた耐衝撃性および検出精度を有する物理量センサー１を備えるため、優れた信頼性を発揮することができる。
【０１０８】
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。
【０１０９】
前述した実施形態では、物理量として角速度を検出する物理量センサーを例に説明したが、本発明は、これに限定されず、互いに対向していて一方が他方に対して変位する２つの電極指を有する各種物理量センサーに適用可能であり、例えば、物理量として加速度を検出する物理量センサーにも適用可能である。
【０１１０】
また、前述した実施形態では、第２電極指の両側の側面のそれぞれに第１電極指が対向する場合を例に説明したが、第２電極指の片側の側面のみに第１電極指が対向する場合にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１…物理量センサー、２…センサー素子、３…パッケージ、４…ＳｉＯ２膜、２０…構造体、２０ａ…構造体、２０ｂ…構造体、２１…振動部、２２…可動部、２２Ｃ…可動部、２２Ｅ…可動部、２３…検出バネ部、２４…駆動バネ部、２５…固定部、２６…可動駆動電極、３１…基板、３２…蓋体、２２１…基部（可動部）、２２１Ｃ…基部（可動部）、２２１Ｅ…基部（可動部）、２２２…可動検出電極（第２電極指）、２２２Ｃ…可動検出電極（第２電極指）、２２２Ｅ…可動検出電極（第２電極指）、２２３…凹部、２２４…幅広部、２２５…突出部、２７１…固定駆動電極、２７２…固定駆動電極、２８１…固定検出電極、２８１Ａ…固定検出電極、２８１Ｂ…固定検出電極、２８１Ｃ…固定検出電極、２８１Ｄ…固定検出電極、２８１Ｅ…固定検出電極、２８２…固定検出電極、２８２Ａ…固定検出電極、２８２Ｂ…固定検出電極、２８２Ｃ…固定検出電極、２８２Ｄ…固定検出電極、２８２Ｅ…固定検出電極、３１１…凹部、３１２…溝部、３１３…溝部、３１４…溝部、３１５…溝部、３１６…溝部、３２１…凹部、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、１１０８…表示部、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…メモリー、１３１０…表示部、１５００…自動車、１５０１…車体、１５０２…車体姿勢制御装置、１５０３…車輪、２８１１…固定部、２８１１Ｃ…固定部、２８１１Ｄ…固定部、２８１１Ｅ…固定部、２８１２…固定電極指（第１電極指）、２８１２Ａ…固定電極指（第１電極指）、２８１２Ｂ…固定電極指（第１電極指）、２８１２Ｃ…固定電極指（第１電極指）、２８１２Ｄ…固定電極指（第１電極指）、２８１２Ｅ…固定電極指（第１電極指）、２８１３…幅広部、２８１４…幅広部、２８１５…幅広部、２８１６…曲部、２８１７…突出部、２８１９…凹部、２８２１…固定部、２８２１Ｃ…固定部、２８２１Ｄ…固定部、２８２１Ｅ…固定部、２８２２…固定電極指、２８２２Ａ…固定電極指（第１電極指）、２８２２Ｂ…固定電極指（第１電極指）、２８２２Ｃ…固定電極指（第１電極指）、２８２２Ｄ…固定電極指（第１電極指）、２８２２Ｅ…固定電極指（第１電極指）、２８２３…幅広部、２８２４…幅広部、２８２５…幅広部、２８２６…曲部、２８２７…突出部、２８２９…凹部、Ｂ２１…導電性バンプ、Ｂ２２…導電性バンプ、Ｂ２３…導電性バンプ、Ｂ２４…導電性バンプ、Ｂ２５…導電性バンプ、Ｌ１…長さ、Ｌ２…距離、Ｌ２１…配線、Ｌ２２…配線、Ｌ２３…配線、Ｌ２４…配線、Ｌ２５…配線、Ｌ３…距離、Ｓ…内部空間、ｇ１…距離、ｇ２…距離、Ｗ１…幅、Ｗ２…幅、ωｚ…角速度
【図１】
2017219371.tif 000003
【図２】
2017219371.tif 000004
【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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