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物理量传感器和惯性计测装置

文献发布时间:2024-04-18 20:02:18


物理量传感器和惯性计测装置

技术领域

本发明涉及物理量传感器和惯性计测装置。

背景技术

在专利文献1中公开了一种对Z方向的加速度进行检测的物理量传感器。公开了在该物理量传感器中,多个第1电极中的一个第1电极的沿着第1方向的第1电极的长度短于第1导电部的沿着第1方向的第1导电部的长度。另外,公开了在该物理量传感器中,多个第2电极中的一个第2电极的沿着第1方向的第2电极的长度短于第2导电部的沿着第1方向的第2导电部的长度。

专利文献1:日本特开2021-032819号公报

对物理量传感器要求进一步的小型化、高灵敏度化等构造的优化。因此,期望不会由于与用于检测电容的可动电极、固定电极连接的布线的引绕状况,而妨碍物理量传感器的构造等的适当化。在专利文献1中,没有公开与物理量传感器的布线的引绕有关的方法。

发明内容

本公开的一个方式涉及一种物理量传感器,在设相互正交的三个方向为第1方向、第2方向以及第3方向时,对所述第3方向上的物理量进行检测,所述物理量传感器包含:基板;第1固定部,其固定于所述基板;第1支承梁,其一端与所述第1固定部连接,沿着所述第2方向延伸;可动体,其与所述第1支承梁的另一端连接;第1固定电极固定部,其固定于所述基板;第2固定电极固定部,其固定于所述基板;第1固定电极部,其与所述第1固定电极固定部连接,相对于所述第1支承梁设置在所述第1方向侧;第2固定电极部,其与所述第2固定电极固定部连接,相对于所述第1支承梁设置在作为所述第1方向的相反方向的第4方向侧;以及第1布线,其与所述第1固定电极固定部连接,所述可动体包含:第1可动电极部,其具有与所述第1固定电极部的固定电极对置的可动电极;以及第2可动电极部,其具有与所述第2固定电极部的固定电极对置的可动电极,以所述第1支承梁为旋转轴检测所述物理量时的所述第2可动电极部的转矩小于以所述第1支承梁为所述旋转轴检测所述物理量时的所述第1可动电极部的所述转矩,所述可动体相对于所述第1支承梁在所述第4方向侧具有开口部,所述第1布线从所述第1固定电极固定部穿过所述开口部而引出到所述可动体的外部。

本公开的其他方式涉及一种惯性计测装置,其包含:上述记载的物理量传感器;以及控制部,其基于从所述物理量传感器输出的检测信号进行控制。

附图说明

图1是说明物理量传感器的例子的俯视图。

图2是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图3是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图4是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图5是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图6是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图7是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图8是对第1布线、第2布线以及第3布线的交叉进行说明的图。

图9是说明图8的D-D截面的图。

图10是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图11是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图12是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图13是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图14是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图15是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图16是说明第2固定电极与第2可动电极的厚度的关系的例子的图。

图17是说明第1可动电极的动作与第1固定电极的关系的例子的图。

图18是说明第2可动电极的动作与第2固定电极的关系的例子的图。

图19是说明第1可动电极的动作与第1固定电极的关系的另一例的图。

图20是说明第2可动电极的动作与第2固定电极的关系的另一例的图。

图21是说明第1可动电极的动作与第1固定电极的关系的另一例的图。

图22是说明第2可动电极的动作与第2固定电极的关系的另一例的图。

图23是说明第1可动电极的动作与第1固定电极的关系的另一例的图。

图24是说明第2可动电极的动作与第2固定电极的关系的另一例的图。

图25是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图26是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图27是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图28是说明物理量传感器的另一例的俯视图。

图29是表示包含物理量传感器的惯性计测装置的概略结构的分解立体图。

图30是物理量传感器的电路基板的立体图。

标号说明

1:物理量传感器;2:基板;11:第1固定部;12:第2固定部;21:第1支承梁;22:第2支承梁;31:第1固定电极固定部;32:第2固定电极固定部;41:第1固定电极部;42:第2固定电极部;51:第1布线;52:第2布线;53:第3布线;54:第4布线;61:第1可动电极部;62:第2可动电极部;71:第1固定电极端子;72:第2固定电极端子;73:可动电极端子;81:第1连结部;82:第2连结部;91:第1基部;92:第2基部;93:第3基部;94:第4基部;95:第5基部;2000:惯性计测装置;2100:外壳;2110:螺纹孔;2200:接合部件;2300:传感器模块;2310:内壳;2311:凹部;2312:开口;2320:电路基板;2330:连接器;2340x、2340y、2340z:角速度传感器;2350:加速度传感器单元;DR1:第1方向;DR2:第2方向;DR3:第3方向;DR4:第4方向;DR5:第5方向;MB:可动体;P:开口部;R1、R2:距离;ax、ay、az:加速度;ωx、ωy、ωz:角速度。

具体实施方式

以下,对本公开的优选实施方式进行详细说明。此外,以下说明的本实施方式并非不当地限定权利要求书所记载的内容,在本实施方式中说明的结构的未必全部都是必需的结构要件。

本实施方式的物理量传感器1包含基板2、第1固定部11、第1支承梁21、可动体MB、第1固定电极固定部31、第2固定电极固定部32、第1固定电极部41、第2固定电极部42和第1布线51。图1是本实施方式的物理量传感器1在与基板2正交的方向上的俯视观察时的俯视图。另外,在图1中,将相互正交的方向设为第1方向DR1、第2方向DR2、第3方向DR3,第1方向DR1、第2方向DR2、第3方向DR3分别例如对应于+X轴方向、+Y轴方向、+Z轴方向。本实施方式的物理量传感器1例如是作为MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微机电系统)器件的惯性传感器,检测第3方向DR3上的物理量。此外,“正交”除了以90°相交的情况以外,还包含以从90°稍微倾斜的角度相交的情况。另外,在本实施方式中,将第1方向DR1的相反侧的方向设为第4方向DR4。即,在图1中,第4方向DR4例如是-X轴方向。另外,将与第3方向DR3相反的方向设为第5方向DR5。例如,虽然在图1中未图示,但第5方向DR5例如是-Z轴方向。

例如,当将沿着第1方向DR1和第2方向DR2的面即XY平面设为水平面时,由于第3方向DR3成为铅垂方向,因此能够将本实施方式的物理量传感器1作为例如对铅垂方向的加速度进行检测的加速度传感器来应用。但是,上述的第1方向DR1~第3方向DR3与XYZ轴的对应关系只不过是例示,并不限定于上述内容。以下的说明并不妨碍例如将第1方向DR1或第2方向DR2作为Z轴而应用本实施方式,并非必须使第1方向DR1~第3方向DR3中的任一个方向一定沿着铅垂方向。

此外,在下文中,主要以物理量传感器1所检测的物理量为加速度的情况为例进行说明,但物理量并不限定于加速度,也可以为速度、压力、位移、姿势、角速度或重力等其他物理量,物理量传感器1也可以被用作压力传感器或MEMS开关等。另外,在本实施方式的任意图中,各部件的尺寸、部件间的间隔等是为了便于说明的示意性的图示,并不表示实际的尺寸、间隔等。此外,本实施方式的物理量传感器1省略了一部分结构要素而进行图示。一部分结构要素例如是屏蔽构造体等。

基板2例如是由半导体硅构成的硅基板或由硼硅酸玻璃等玻璃材料构成的玻璃基板等。但是,作为基板2的构成材料,没有特别限定,也可以使用石英基板或SOI(Silicon OnInsulator)基板等。

第1固定部11固定于基板2,起到可动体MB的跷跷板运动中的锚的作用。另外,在下文中,有时也将可动体MB的跷跷板运动称为摆动运动。具体地说,第1支承梁21的一端与第1固定部11连接,在第1支承梁21的另一端连接有可动体MB。即,第1固定部11经由第1支承梁21使可动体MB与基板2连接。另外,虽然省略了剖视图等的图示,但可动体MB的第5方向DR5侧形成有空洞部,可动体MB与基板2不会因可动体MB的动作而发生干涉。

此外,在本实施方式中,例如“第1固定部11与基板2被固定”是指原本分开的第1固定部11的部件与基板2的部件使用规定的材料和规定的方法被固定,但不限于此。例如,包含对于一体地形成的一个部件,为了便于说明而将相当于第1固定部11的部分和相当于基板2的部分区分开称呼的情况。同样地,例如“在第1支承梁21的另一端连接有可动体MB”是指作为可动体MB的一部分而一体地形成有第1支承梁21,但包含为了方便而将可动体MB和第1支承梁21分开说明的情况。以后的说明中的“固定”、“连接”也同样。

在图1的俯视图中,第1支承梁21以第2方向DR2成为长边方向的方式设置,相对于可动体MB的跷跷板运动而挠曲。即,第1支承梁21在Y轴上扭转,从而带来可动体MB的跷跷板运动中的复原力。这样,第1支承梁21具有作为以第2方向DR2为旋转轴扭转的扭转弹簧的性质。由此,可动体MB实现以第2方向DR2为旋转轴的摆动运动。另外,第1支承梁21的第1方向DR1的厚度被适当调整,在图1等中图示并不准确。例如,也可以使第1支承梁21的第1方向DR1上的厚度比第1固定部11的第1方向DR1上的厚度薄,详情后述。

第1固定电极固定部31被固定于基板2。此外,第1固定电极固定部31与第1固定电极部41连接。第1固定电极部41相对于第1支承梁21设置于第1方向DR1侧。也就是说,第1固定电极部41经由第1固定电极固定部31被固定于基板2,起到作为探针电极的作用。另外,虽然在图1中,以第1固定电极固定部31经由从第1固定电极部41向第4方向DR4延伸的第1固定电极基部而与第1固定电极部41连接的方式进行了图示,但并不限定于此,也可以省略第1固定电极基部,只要适当地决定即可。另外,在图1中,图示了一个第1固定电极固定部31,但也可以具有多个第1固定电极固定部31。

第2固定电极固定部32固定于基板2。此外,第2固定电极固定部32与第2固定电极部42连接。第2固定电极部42相对于第1支承梁21设置于第4方向DR4侧。第4方向DR4是第1方向DR1的相反方向。也就是说,第2固定电极部42经由第2固定电极固定部32而固定于基板2,起到作为探针电极的作用。

可动体MB包含第1可动电极部61和第2可动电极部62。第1可动电极部61具有与第1固定电极部41的固定电极对置的可动电极。第2可动电极部62具有与第2固定电极部42的固定电极对置的可动电极。即,第1可动电极部61起到作为能够与可动体MB一体地运动的探针电极的作用。同样地,第2可动电极部62起到作为能够与可动体MB一体地运动的探针电极的作用。另外,在图1的例子中,固定电极和可动电极均在第1方向DR1上对置,但不限于此。例如,如后述的图13、图14、图15等中所说明的那样,第1固定电极部41的固定电极也可以设置为与第1可动电极部61的可动电极在第2方向DR2上对置。同样地,第2固定电极部42的固定电极也可以设置为与第2可动电极部62的可动电极在第2方向DR2上对置。

此外,在图1的例子中,第1固定电极部41的固定电极和第1可动电极部61的可动电极沿着第2方向DR2和第3方向DR3具有规定的厚度。由此,第1固定电极部41的固定电极与第1可动电极部61的可动电极以规定的面积对置,能够对与规定的面积相对应的规定的物理量进行检测。规定的物理量例如是静电电容等。由此,第1固定电极部41的固定电极和第1可动电极部61的可动电极例如起到作为探针的P侧的电极的作用。同样地,由于第2固定电极部42的固定电极和第2可动电极部62的可动电极也沿着第2方向DR2和第3方向DR3具有规定的厚度,因此能够对与第2固定电极部42的固定电极和第2可动电极部62的可动电极对置的面积相对应的规定的物理量进行检测。由此,第2固定电极部42的固定电极和第2可动电极部62的可动电极例如起到作为探针的N侧的电极的作用。

此外,此处的厚度不仅包含利用SEM(Scanning Electron Microscope)等测定的物理厚度,还包含由薄膜的折射率等光学特性估算的膜厚。此外,为了便于说明,有时将第1固定电极部41的固定电极沿着第3方向DR3的厚度统称为第1固定电极部41的厚度。同样地,有时将第2固定电极部42的固定电极沿着第3方向DR3的厚度称为第2固定电极部42的厚度。同样地,有时将第1可动电极部61的可动电极沿着第3方向DR3的厚度称为第1可动电极部61的厚度,将第2可动电极部62的可动电极沿着第3方向DR3的厚度称为第2可动电极部62的厚度。此外,虽然第1固定电极部41的厚度、第2固定电极部42的厚度、第1可动电极部61的厚度、第2可动电极部62的厚度没有特别限定,但也可以相互存在固定的关系,详情后述。另外,作为可动体MB所包含的各个结构的第1支承梁21、第1可动电极部61、第2可动电极部62等的第3方向DR3上的厚度优选为相同。在包含后述的第2支承梁22等的情况、包含梳齿构造的情况等下也同样。

而且,在规定的时刻,第1固定电极部41的固定电极与第1可动电极部61的可动电极的对置面积所对应的规定的物理量和第2固定电极部42的固定电极与第2可动电极部62的可动电极的对置面积所对应的规定的物理量的合计成为规定的时刻的物理量传感器1所检测出的规定的物理量。

在本实施方式的物理量传感器1中,以第1支承梁21为旋转轴的情况下的第2可动电极部62的转矩小于以第1支承梁21为旋转轴的情况下的第1可动电极部61的转矩。此外,在以后的说明中,有时将以第1支承梁21为旋转轴的情况下的第1可动电极部61的转矩称为“第1可动电极部61的转矩”,将以第1支承梁21为旋转轴的情况下的第2可动电极部62的转矩简称为“第2可动电极部62的转矩”。对第1可动电极部61的转矩与第2可动电极部62的转矩赋予差的方法没有特别限定。例如,如图1所示,能够通过使从作为可动体MB的旋转轴的第1支承梁21起至第1可动电极部61的中心为止的距离R1长于从第1支承梁21起至第2可动电极部62的中心为止的距离R2而实现,但并不限定于此。换言之,只要通过规定的方法使以第1支承梁21为旋转轴的情况下的第2可动电极部62的转矩小于以第1支承梁21为旋转轴的情况下的第1可动电极部61的转矩,则图1的距离R1和距离R2也可以相同或大致相同。规定的方法例如是指具有后述的开口部P。即,在本实施方式中,在具有后述的开口部P的可动体MB的情况下,该可动体也可以以第1支承梁21为轴对称。此外,也可以对如上所述那样通过使距离R1长于距离R2而第2可动电极部62的转矩已经小于第1可动电极部61的转矩的可动体MB进一步设置开口部P。或者,如以后述的图11所说明的那样,也可以通过在可动体MB中在第1可动电极部61侧设置成为质量部的部分,从而与第1可动电极部61相比减小第2可动电极部62的转矩。

例如,设初始状态下的时刻为第1时刻,设在物理量传感器1中产生了第3方向DR3的加速度的状态下的时刻为第2时刻。这里的初始状态是指除了重力加速度以外未产生加速度的静止状态。根据上述的转矩的关系,例如在从第1时刻变化为第2时刻时,第1可动电极部61向与物理量传感器1所产生的加速度的方向相反的方向、即第5方向DR5侧位移,第2可动电极部62向第3方向DR3侧位移。由此,在第2时刻,第1固定电极部41的固定电极与第1可动电极部61的可动电极的对置面积、第2固定电极部42的固定电极与第2可动电极部62的可动电极的对置面积发生变化。由此,能够检测基于第2时刻的对置面积的变化的物理量的变化。

此外,设在物理量传感器1中产生了第5方向DR5的加速度的状态下的时刻为第3时刻。例如在从第1时刻变化为第3时刻时,基于同样的理由,第1可动电极部61向第3方向DR3侧位移,第2可动电极部62向第5方向DR5侧位移。由此,在第3时刻,第1固定电极部41的固定电极与第1可动电极部61的可动电极的对置面积、第2固定电极部42的固定电极与第2可动电极部62的可动电极的对置面积发生变化。由此,能够检测基于第3时刻的对置面积的变化的物理量的变化。

另外,本实施方式的物理量传感器1的可动体MB的构造并不限定于图1。例如,在图1中,构成可动体MB的各部图示为由沿着第1方向DR1、第2方向DR2的直线构成,但本实施方式的可动体MB不限于此,例如也可以包含由曲线形状构成的部分。

第1布线51与第1固定电极固定部31连接。例如,在如上述那样物理量为静电电容的情况下,起到从由第1固定电极部41的固定电极和第1可动电极部61的可动电极构成的探针电极向图1中未图示的差动放大电路传递包含检测出的物理量的信息的电信号的作用。

另外,在本实施方式的物理量传感器1中,可动体MB相对于第1支承梁21在第4方向DR4侧具有开口部P。例如,在图1中,承担作为第2可动电极部62的作用的部分被开口部P分割为两个,各个第2可动电极部62进行以第1固定部11为锚、以第1支承梁21为旋转轴的摆动运动。因此,在图1中,图示出存在两个经由第2固定电极固定部32固定于基板2的第2固定电极部42。另外,在图1中,例如相对于开口部P靠+Y方向侧或-Y方向侧中的一方也可以不具有作为第2可动电极部62的作用。在该情况下,只要将第2固定电极固定部32和第2固定电极部42设置为与具有作为第2可动电极部62的作用的一侧对置即可。另外,开口部P开口为在可动体MB的耐冲击性等方面不产生问题的程度。

而且,第1布线51从第1固定电极固定部31穿过开口部P而被引出到可动体MB的外部。由此,通过第1固定电极部41的固定电极和第1可动电极部61的可动电极而检测出的物理量的信息在基板2上向可动体MB的外侧输出。

如此,本实施方式的物理量传感器1在设相互正交的三个方向为第1方向DR1、第2方向DR2以及第3方向DR3时,对第3方向DR3上的物理量进行检测。物理量传感器1包含基板2、第1固定部11、第1支承梁21、可动体MB、第1固定电极固定部31、第2固定电极固定部32、第1固定电极部41、第2固定电极部42和第1布线51。第1固定部11固定于基板2。第1支承梁21的一端与第1固定部11连接,沿着第2方向DR2延伸。可动体MB与第1支承梁21的另一端连接。第1固定电极固定部31固定于基板2。第2固定电极固定部32固定于基板2。第1固定电极部41与第1固定电极固定部31连接,相对于第1支承梁21设置于第1方向DR1侧。第2固定电极部42与第2固定电极固定部32连接,相对于第1支承梁21设置在第1方向DR1的相反方向即第4方向DR4侧。第1布线51与第1固定电极固定部31连接。可动体MB包含:第1可动电极部61,其具有与第1固定电极部41的固定电极对置的可动电极;以及第2可动电极部62,其具有与第2固定电极部42的固定电极对置的可动电极。以第1支承梁21为旋转轴检测物理量时的第2可动电极部62的转矩小于以第1支承梁21为旋转轴检测物理量时的第1可动电极部61的转矩。可动体MB相对于第1支承梁21在第4方向DR4侧具有开口部P,第1布线51从第1固定电极固定部31穿过开口部P被引出到可动体MB的外部。

如此,由于本实施方式的物理量传感器1包含基板2、可动体MB、第1支承梁21、第1固定电极部41和第2固定电极部42,因此能够作为两侧跷跷板型的物理量传感器1而发挥功能。此外,通过还包含第1固定部11、第1固定电极固定部31和第2固定电极固定部32,从而能够将第1支承梁21、第1固定电极部41以及第2固定电极部42固定于基板2。此外,由于包含第1可动电极部61和第2可动电极部62,因此能够形成与第1固定电极部41及第2固定电极部42对置的探针电极。另外,由于包含第1布线51,因此能够经由第1固定电极固定部31从包含第1固定电极部41的探针电极输出电信号。此外,由于第2可动电极部62的转矩小于第1可动电极部61的转矩,因此可动体MB的重量平衡发生偏颇,从而能够相对于加速度等的施加而高精度地对物理量进行检测。此外,由于相对于第1支承梁21在第4方向DR4侧具有开口部P,因此能够使第2可动电极部62的转矩减少,从而能够容易地使可动体MB的重量平衡发生偏颇。由此,也可以不利用距旋转轴的距离来使可动体MB的重量平衡发生偏颇,能够使可动体MB的尺寸最佳化。此外,由于第1布线51从第1固定电极固定部31穿过开口部P而引出到可动体MB的外部,因此能够提高第1布线51的设计的自由度。此外,由于能够使第1固定电极部41位于与第1可动电极部61相比靠内侧,因此能够使物理量传感器1的尺寸小型化。由此,能够实现兼顾了布线自由度的提高和构造的适当化的物理量传感器1。

本实施方式的方法不限于上述内容,能够实施对上述特征进一步追加特征等各种变形。例如,在与基板2正交的方向上的俯视观察时,第1固定电极固定部31也可以设置在第1固定电极部41与第2固定电极部42之间的规定区域内。在以后的说明中,将该规定区域称为固定部配置区域AR。也就是说,在本实施方式的物理量传感器中,第1固定电极固定部31配置在第1固定电极部41与第2固定电极部42之间的固定部配置区域AR内。

由此,能够抑制在第1固定电极部41上产生的由基板2的翘曲导致的影响。对于配置于基板2的各种器件,越远离基板2的中央,由基板2的翘曲产生的影响越大。关于这一点,通过应用本实施方式的方法,能够在位于基板的中央附近的固定部配置区域AR配置第1固定电极固定部31。由此,例如在由于外部应力、温度变化而基板2产生翘曲的情况下,能够抑制从包含第1固定电极部41的探针电极输出的电信号的变动。

此外,可动体MB也可以采用在与基板2正交的方向上的俯视观察时包含沿着第1方向DR1或第2方向DR2的部分的构造。具体地说,例如如图2所示,也可以使沿着第1方向DR1延伸的第1连结部81与第1支承梁21的另一端连接。另外,可以在比第1支承梁21靠第1方向DR1侧的位置使沿着第2方向DR2延伸的第1基部91与第1连结部81连接,也可以在比第1支承梁21靠第4方向DR4侧的位置使沿着第2方向DR2延伸的第2基部92与第1连结部81连接。在该例子中,通过针对第1基部91沿着第3方向DR3或第5方向DR5形成未图示的可动电极,第1基部91作为第1可动电极部61发挥功能。即,第1基部91的厚度与第1可动电极部61的厚度相对应。同样地,通过针对第2基部92沿着第3方向DR3或第5方向DR5形成未图示的可动电极,第2基部92作为第2可动电极部62发挥功能。即,第2基部92的厚度与第2可动电极部62的厚度相对应。

此外,在图2中,第1基部91的一端与第1连结部81连接,如C1所示,第1基部91的另一端与朝向第4方向DR4侧的规定部连接。而且,规定部至少在比第1支承梁21靠第4方向DR4侧,能够进行以第1支承梁21为轴的摆动运动。此外,C1所示的规定部的构造没有特别限定,不限于图2所示的形状。例如,第1基部91的另一端也可以与圆弧状的规定部连接。这样,在本实施方式的物理量传感器1中,可动体MB包含第1连结部81、第1基部91和第2基部92。第1连结部81与第1支承梁21的另一端连接,沿着第1方向DR1延伸。第1基部91设置于第1支承梁21的第1方向DR1侧,与第1连结部81连接,沿着第2方向DR2延伸,设置有第1可动电极部61的可动电极。第2基部92设置于第1支承梁21的第4方向DR4侧,与第1连结部81连接,沿着第2方向DR2延伸,设置有第2可动电极部62的可动电极。由此,能够使第1基部91作为第1可动电极部61发挥功能,并且能够使第2基部92作为第2可动电极部62发挥功能。

另外,如图3所示,也可以将第1布线51与第1固定电极端子71连接。第1固定电极端子71设置于可动体MB的外侧,用于与未图示的外部装置的连接。这样,本实施方式的物理量传感器1包含与第1布线51的另一端连接且设置于可动体MB的外侧的第1固定电极端子71。由此,能够在使物理量传感器1的构造适当的同时,将从位于可动体MB的内侧的第1固定电极部41向可动体MB的外侧引出的第1布线51与外部设备等连接。

另外,如图1所示,也可以进一步使第2固定电极固定部32配置于固定部配置区域AR。此外,例如如图4所示,也可以使第2布线52与第2固定电极固定部32连接,使该第2布线52穿过开口部P向可动体MB的外部引出。第2布线52起到与上述的第1布线51相同的作用。这样,本实施方式的物理量传感器1包含与第2固定电极固定部32连接的第2布线52,第2固定电极固定部32配置于固定部配置区域AR,第2布线52从第2固定电极固定部32穿过开口部P向可动体MB的外部引出。由此,能够提高第2布线52的设计自由度,并且通过在固定部配置区域AR中除了配置第1固定电极固定部31之外还配置第2固定电极固定部32,能够抑制在第2固定电极部42中产生的由基板2的翘曲导致的影响。即,通过在固定部配置区域AR中集中配置固定电极部的固定部,能够有效地抑制基板2的翘曲的影响。

另外,如图1所示,也可以进一步使第1固定部11配置于固定部配置区域AR。此外,如图5所示,也可以使第3布线53与第1固定部11连接,使该第3布线53穿过开口部P向可动体MB的外部引出。即,本实施方式的物理量传感器1包含与第1固定部11连接的第3布线53。第1固定部11配置于固定部配置区域AR,第3布线53从第1固定部11穿过开口部P向可动体的外部引出。由此,能够提高第3布线53的设计自由度,并且能够抑制在第1支承梁21中产生的由基板2的翘曲导致的影响。即,通过在固定部配置区域AR中集中配置固定电极部的固定部和可动电极部的固定部,能够有效地抑制基板2的翘曲的影响。

此外,如图6所示,也可以将第3布线53与可动电极端子73连接。可动电极端子73设置在可动体MB的外侧,用于与未图示的外部装置的连接。这样,本实施方式的物理量传感器1包含与第3布线53的另一端连接且设置于可动体MB的外侧的可动电极端子73。由此,能够将引出到可动体MB的外侧的第3布线53与外部设备等连接。

另外,如图7所示,也可以进一步将第2布线52与第2固定电极端子72连接。也就是说,也可以采用第1布线51、第2布线52以及第3布线53均穿过开口部P而向可动体MB的外部引出的例子。此外,在该例子中,如图7的C2所示,第2布线52能够与第1布线51及第3布线53交叉,但如图8的C3所示,第2布线52与第1布线51及第3布线53绝缘。此外,更具体地说,如图9的C5所示,图8的由双点划线包围的区域成为在第5方向DR5上形成槽之后埋入绝缘材料的构造。此外,在第2布线52与第1布线51及第3布线53之间,通过由C6所示的该绝缘材料而被绝缘。另外,第2布线52通过与C7所示的层接触而导通。C7层为与可动体MB等相同材料的层、即硅层。由此,能够将第1布线51、第2布线52以及第3布线53不相互短路地引出到可动体MB的外部。

另外,如图10所示,也可以通过第1支承梁21和第2支承梁22带来可动体MB的跷跷板运动的复原力。第2支承梁22与第1支承梁21同样地,一端与第2固定部12连接,另一端与可动体MB连接。第2固定部12固定于基板2,与第1固定部11同样地起到作为可动体MB的跷跷板运动中的锚的作用。即,第2固定部12与第1固定部11同样地,承担经由第2支承梁22使可动体MB与基板2连接的作用。

另外,如图10所示,也可以进一步使第2固定部12配置于固定部配置区域AR。另外,也可以使第4布线54的一端与第2固定部12连接,将该第4布线54通过开口部P引出到可动体MB的外部。此外,虽然省略了图示,但也可以将第4布线54的另一端例如以与前文所述的可动电极端子73连接的方式引出到可动体MB的外部。在该情况下,通过图8、图9所示的方法,能够在与第1布线51等绝缘的同时实现第4布线54与可动电极端子73的连接。这样,本实施方式的物理量传感器1包含:第2固定部12,其固定于基板2;第2支承梁22,其一端与第2固定部12连接,另一端与可动体MB连接;以及第4布线54,其与第2固定部12连接。第2固定部12配置于固定部配置区域AR,第4布线54从第2固定部12穿过开口部P向可动体MB的外部引出。由此,能够提高第4布线54的设计自由度,并且能够抑制在第2支承梁22中产生的由基板2的翘曲导致的影响。即,通过在固定部配置区域AR中集中配置固定电极部的固定部和可动电极部的固定部,能够有效地抑制基板2的翘曲的影响。

另外,例如如图11所示,可动体MB也可以还包含第3基部93。第3基部93与第1连结部81连接,沿着第2方向DR2延伸,位于比第1基部91靠第4方向DR4侧。此外,也可以通过针对第3基部93沿着第3方向DR3或第5方向DR5形成未图示的可动电极,使第3基部93作为第1可动电极部61发挥功能。这样,在本实施方式的物理量传感器1中,可动体MB包含第3基部93,该第3基部93设置于第1基部91的第1方向DR1侧,与第1连结部81连接,沿着第2方向DR2延伸,设置有第1可动电极部61的可动电极。由此,第3基部93成为可动体的质量部,能够使第1可动电极部61的转矩增大。由此,能够使物理量传感器1更高灵敏度化。此外,虽然省略了图示,但也可以在C10所示的位置设置与第3基部93相同的基部。C10的位置是相对于第3基部93穿过可动体MB的Y方向的中心的Y轴对称的位置。在该情况下,第3基部93看起来像是开口的,但这没有问题。这是因为,第3基部93是用于使第1可动电极部61的转矩增大的辅助性的部件。

此外,本实施方式的物理量传感器1的可动体MB也可以采用沿着第1方向延伸的部分与第2支承梁22连接的构造。具体地说,如图12所示,第2支承梁22的一端与第2固定部12连接,另一端与第2连结部82连接。第2连结部82沿着第1方向DR1延伸,在第2支承梁22的第1方向DR1侧与第4基部94连接,在第2支承梁22的第4方向DR4侧与第5基部95连接。在第2支承梁22的第1方向DR1侧,上述的第1基部91和第4基部94一体化而进行跷跷板运动。另一方面,上述的第2基部92与第5基部95未被一体化,在第2基部92与第5基部95之间设置有开口部P。即,第2基部92和第5基部95分别作为第2可动电极部62进行跷跷板运动。

这样,本实施方式的物理量传感器1包含固定于基板2的第2固定部12和一端与第2固定部12连接且另一端与可动体MB连接的第2支承梁22,可动体MB包含第1连结部81、第2连结部82、第1基部91、第2基部92、第4基部94以及第5基部95,可动体MB的开口部P设置于第2基部92与第5基部95之间。第1连结部81与第1支承梁21的另一端连接,沿着第1方向DR1延伸。第2连结部82与第2支承梁22的另一端连接,沿着第1方向DR1延伸。第1基部91设置于第1支承梁21的第1方向DR1侧,与第1连结部81连接,沿着第2方向DR2延伸,设置有第1可动电极部61的可动电极。第2基部92设置于第1支承梁21的第4方向DR4侧,与第1连结部81连接,沿着第2方向DR2延伸,设置有第2可动电极部62的可动电极。第4基部94设置于第2支承梁22的第1方向DR1侧,与第2连结部82连接,沿着第2方向DR2延伸,设置有第1可动电极部61的可动电极。第5基部95设置于第2支承梁22的第4方向DR4侧,与第2连结部82连接,沿着第2方向DR2延伸,设置有第2可动电极部62的可动电极。由此,构成经由第2连结部82将第4基部94、第5基部95与第2支承梁22连接的可动体MB,能够使第4基部94作为第1可动电极部61发挥功能,使第5基部95作为第2可动电极部62发挥功能。

此外,第1可动电极部61也可以作为所谓的梳齿构造发挥功能。具体地说,如图13的C21所示,设置多个从第1基部91进一步沿着第4方向DR4方向延伸的梳齿部分,在该梳齿部分的侧面设置可动电极。另外,第1固定电极部41以与该梳齿部分对应的方式形成为沿着第1方向DR1的梳齿构造,在该梳齿部分的侧面设置固定电极。由此,第1固定电极部41的固定电极与第1可动电极部61的可动电极通过在Y轴方向即第2方向DR2上对置,作为探针电极而发挥功能。同样地,如图13的C22所示,也可以将第2固定电极部42和第2可动电极部62设为梳齿构造而发挥功能。在该情况下,设置有多个从第2基部92进一步沿着第1方向DR1方向延伸的梳齿部分。另外,梳齿的数量不限于图13所示的数量,能够适当调整。这样,在本实施方式的物理量传感器1中,第1可动电极部61的可动电极从第1基部91沿着第4方向DR4延伸,与第1固定电极部41的固定电极在第2方向DR2上对置。第2可动电极部62的可动电极从第2基部92沿着第1方向DR1延伸,与第2固定电极部42的固定电极在第2方向DR2上对置。由此,能够增大第1可动电极部61的可动电极与第1固定电极部41的固定电极对置的面积。同样地,能够增大第2可动电极部62的可动电极与第2固定电极部42的固定电极对置的面积。

另外,如图14的C23所示,也可以将上述的第3基部93设为梳齿构造。在该情况下,设置有多个从第3基部93进一步沿着第1方向DR1方向延伸的梳齿部分。另外,梳齿的数量不限于图14所示的数量,能够适当调整。这样,在本实施方式的物理量传感器1中,第1可动电极部61的可动电极从第3基部93沿着第1方向DR1延伸,与第1固定电极部41的固定电极在第2方向上对置。由此,能够进一步增大第1可动电极部61的可动电极与第1固定电极部41的固定电极对置的面积。

另外,图1~图14所述的方法也可以分别任意组合。例如也可以使图12的例子包含图11的第3基部93。此外,例如也可以通过组合图12和图13,从而作为由第5基部95和梳齿构造构成的第2可动电极部62发挥功能。另外,也可以进一步组合图7的特征,例如设为图15那样的物理量传感器1。

另外,本实施方式的方法不限于上述。例如,虽然对第1固定电极部41的厚度和第1可动电极部61的厚度没有特别限定,但也可以具有固定的关系。固定的关系例如是指使一方的厚度比另一方的厚度厚的关系、使一方与另一方的端部的位置相同的关系等。同样地,虽然对第2固定电极部42的厚度和第2可动电极部62的厚度没有特别限定,但也可以具有固定的关系。另外,例如在如图13那样第2固定电极部42和第2可动电极部62具有梳齿构造的情况下,如图16所示,通过对第2固定电极部42的梳齿部分进行蚀刻,能够使第2可动电极部62的厚度与第2固定电极部42的厚度相比相对较厚。

图17为,对由可动体MB的跷跷板动作所引起的第3方向DR3上的第1固定电极部41与第1可动电极部61的位置关系的变化的例子进行说明的图。此外,在图17中,第5方向DR5侧也可以称为背面侧。在图18以后也同样。如图17的A0和A1所示,在初始状态下,第1固定电极部41与第1可动电极部61的第5方向DR5上的端部的位置一致。此外,第1可动电极部61的第3方向DR3上的厚度大于第1固定电极部41的第3方向DR3上的厚度。因此,第1可动电极部61的第3方向DR3上的端部的位置与第1固定电极部41的第3方向DR3上的端部的位置相比位于第3方向DR3侧。

例如,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,如A2所示,第1可动电极部61向第5方向DR5侧位移。另一方面,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,如A3所示,第1可动电极部61向第3方向DR3侧位移。对B1与B2进行比较可知,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,维持了第1固定电极部41与第1可动电极部61的对置面积。另一方面,对B1与B3进行比较可知,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,第1固定电极部41与第1可动电极部61的对置面积减少。也就是说,在图17的例子中,在产生了向第5方向DR5的加速度的情况下,通过对由第1固定电极部41与第1可动电极部61的对置面积的减少而引起的物理量的变化进行检测,能够对第5方向DR5的物理量进行检测。

图18为对第2固定电极部42及第2可动电极部62在第3方向DR3上的位置关系的例子进行说明的图。如图18的A10和A11所示,在初始状态下,第2固定电极部42与第2可动电极部62的第5方向DR5上的端部的位置一致。此外,第2可动电极部62的第3方向DR3上的厚度大于第2固定电极部42的第3方向DR3上的厚度。因此,第2可动电极部62的第3方向DR3上的端部的位置与第2固定电极部42的第3方向DR3上的端部的位置相比位于第3方向DR3侧。

例如,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,如A12所示,第2可动电极部62向第3方向DR3侧位移。另一方面,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,如A13所示,第2可动电极部62向第5方向DR5侧位移。对B11与B12进行比较可知,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,第2固定电极部42与第2可动电极部62的对置面积减少。另一方面,对B11和B13进行比较可知,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,维持了第2固定电极部42与第2可动电极部62的对置面积。也就是说,在图18的例子中,在产生了向第3方向DR3的加速度的情况下,通过对由第2固定电极部42与第2可动电极部62的对置面积的减少而引起的物理量的变化进行检测,能够对第3方向DR3的物理量进行检测。

这样,在本实施方式的物理量传感器1中,第1可动电极部61的第3方向DR3上的厚度大于第1固定电极部41的第3方向DR3上的厚度,第2可动电极部62的第3方向DR3上的厚度大于第2固定电极部42的第3方向DR3上的厚度。由此,能够检测第3方向DR3和第5方向DR5这两方的物理量的变化。此外,第1固定电极部41与第1可动电极部61的背面在第3方向上的位置一致,第2固定电极部42与第2可动电极部62的背面在第3方向上的位置一致。由此,通过利用分别构成第1固定电极部41、第2固定电极部42、第1可动电极部61以及第2可动电极部62的电极材料的同一工序而形成,能够实现探针电极的背面侧成为同一平面的结构。由此,能够使制造工艺容易化。

另外,第1固定电极部41与第1可动电极部61在第3方向DR3上的厚度及位置关系也可以如图19所示的例子那样。同样地,第2固定电极部42与第2可动电极部62在第3方向DR3上的厚度及位置关系也可以如图20所示的例子那样。图19的例子在第1固定电极部41的第3方向DR3上的厚度大于第1可动电极部61的第3方向DR3上的厚度这一点上,与图17的例子相反。同样地,图20的例子在第2固定电极部42的第3方向DR3上的厚度大于第2可动电极部62的第3方向DR3上的厚度这一点上,与图18的例子相反。

如图19的A20和A21所示,在初始状态下,第1固定电极部41与第1可动电极部61的第5方向DR5上的端部的位置一致这一点与图17相同。此外,如前文所述,第1固定电极部41的第3方向DR3上的厚度大于第1可动电极部61的第3方向DR3上的厚度。因此,第1固定电极部41的第3方向DR3上的端部的位置与第1可动电极部61的第3方向DR3上的端部的位置相比位于第3方向DR3侧。

例如,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,如A22所示,第1可动电极部61向第5方向DR5侧位移。另一方面,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,如A23所示,第1可动电极部61向第3方向DR3侧位移。对B21与B22进行比较可知,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,第1固定电极部41与第1可动电极部61的对置面积减少。另一方面,对B21和B23进行比较可知,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,维持了第1固定电极部41与第1可动电极部61的对置面积。也就是说,在图19的例子中,与图17的例子的不同点在于,在产生了向第3方向DR3的加速度的情况下,通过对由第1固定电极部41与第1可动电极部61的对置面积的减少所引起的物理量的变化进行检测,能够对第3方向DR3的物理量进行检测。

如图20的A30和A31所示,在初始状态下,第2固定电极部42与第2可动电极部62的第5方向DR5上的端部的位置一致。此外,如前文所述,第2固定电极部42的第3方向DR3上的厚度大于第2可动电极部62的第3方向DR3上的厚度。因此,第2固定电极部42的第3方向DR3上的端部的位置与第2可动电极部62的第3方向DR3上的端部的位置相比位于第3方向DR3侧。

例如,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,如A32所示,第2可动电极部62向第3方向DR3侧位移。另一方面,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,如A33所示,第2可动电极部62向第5方向DR5侧位移。对B31与B32进行比较可知,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,维持了第2固定电极部42与第2可动电极部62的对置面积。另一方面,对B31与B33进行比较可知,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,第2固定电极部42与第2可动电极部62的对置面积减少。也就是说,在图20的例子中,与图18的例子的不同点在于,在产生了向第5方向DR5的加速度的情况下,通过对由第2固定电极部42与第2可动电极部62的对置面积的减少所引起的物理量的变化进行检测,能够对第5方向DR5的物理量进行检测。

此外,第1固定电极部41与第1可动电极部61在第3方向DR3上的厚度及位置关系也可以如图21所示的例子那样。同样地,第2固定电极部42与第2可动电极部62在第3方向DR3上的厚度及位置关系也可以如图22所示的例子那样。

如图21的A40和A41所示,在初始状态下,第1固定电极部41与第1可动电极部61的第5方向DR5上的端部的位置不同。此外,第1固定电极部41与第1可动电极部61的第3方向DR3上的端部的位置也不同。

例如,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,如A42所示,第1可动电极部61向第5方向DR5侧位移。另一方面,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,如A43所示,第1可动电极部61向第3方向DR3侧位移。对B41和B42进行比较可知,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,第1固定电极部41与第1可动电极部61的对置面积增加。另一方面,对B41与B43进行比较可知,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,第1固定电极部41与第1可动电极部61的对置面积减少。也就是说,在图21的例子中,与图17、图19的例子的不同点在于,无论在产生了第3方向DR3和第5方向DR5中的哪一个方向的加速度的情况下,均能够对由第1固定电极部41与第1可动电极部61的对置面积的变化所引起的物理量的变化进行检测。换言之,可以说图21的例子与图17、图19的例子相比检测灵敏度高。

如图22的A50和A51所示,在初始状态下,第2固定电极部42与第2可动电极部62的第5方向DR5上的端部的位置不同。此外,第2固定电极部42与第2可动电极部62的第3方向DR3上的端部的位置也不同。

例如,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,如A52所示,第2可动电极部62向第3方向DR3侧位移。另一方面,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,如A53所示,第2可动电极部62向第5方向DR5侧位移。对B51和B52进行比较可知,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,第2固定电极部42与第2可动电极部62的对置面积减少。另一方面,对B51与B53进行比较可知,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,第2固定电极部42与第2可动电极部62的对置面积增加。也就是说,在图22的例子中,与图18、图20的例子的不同点在于,无论在产生了第3方向DR3和第5方向DR5中的哪一个方向的加速度的情况下,均能够对由第2固定电极部42与第2可动电极部62的对置面积的变化所引起的物理量的变化进行检测。换言之,可以说图22的例子与图18、图20的例子相比检测灵敏度高。

此外,第1固定电极部41与第1可动电极部61在第3方向DR3上的厚度及位置关系也可以如图23所示的例子那样。同样地,第2固定电极部42与第2可动电极部62在第3方向DR3上的厚度及位置关系也可以如图24所示的例子那样。图23的例子与图21的例子相比,在第1固定电极部41与第1可动电极部61的上下关系相反这一点上不同。同样地,图24的例子与图22的例子相比,在第2固定电极部42与第2可动电极部62的上下关系相反这一点上不同。

在图23中,例如在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,如A62所示,第1可动电极部61向第5方向DR5侧位移。另一方面,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,如A63所示,第1可动电极部61向第3方向DR3侧位移。对B61和B62进行比较可知,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,第1固定电极部41与第1可动电极部61的对置面积减少。另一方面,对B61和B63进行比较可知,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,第1固定电极部41与第1可动电极部61的对置面积增加。也就是说,在图23的例子中,无论在产生了第3方向DR3和第5方向DR5中的哪一个方向的加速度的情况下,均能够对由第1固定电极部41与第1可动电极部61的对置面积的变化所引起的物理量的变化进行检测,在这一点上与图21的例子相同。

在图24中,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,如A72所示,第2可动电极部62向第3方向DR3侧位移。另一方面,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,如A73所示,第2可动电极部62向第5方向DR5侧位移。对B71和B72进行比较可知,在从初始状态起施加了第3方向DR3的加速度的情况下,第2固定电极部42与第2可动电极部62的对置面积增加。另一方面,对B71与B73进行比较可知,在从初始状态起施加了第5方向DR5的加速度的情况下,第2固定电极部42与第2可动电极部62的对置面积减少。也就是说,在图24的例子中,在无论产生了第3方向DR3和第5方向DR5中的哪一个方向的加速度的情况下,均能够对由第2固定电极部42与第2可动电极部62的对置面积的变化所引起的物理量的变化进行检测,在这一点上与图22的例子相同。

这样,通过设为图21~图24那样的例子,能够进一步提高检测灵敏度,并且能够进一步增加检测部的变化(Variation)。

此外,例如如图25所示,也可以采用在与基板2正交的方向上的俯视观察时,使第1固定部11配置在可动体MB的外侧的结构例。另外,虽然省略了图示,但在物理量传感器1还包含第2支承梁22的情况下,也可以采用使第2固定部12配置在可动体MB的外侧的结构例。此外,例如如图26所示,也可以采用在与基板2正交的方向上的俯视观察时,使第2固定电极固定部32配置在可动体MB的外侧的结构例。此外,虽然省略了图示,但也可以采用如下结构例:将图25的例子与图26的例子组合,从而使第1固定部11、第2固定部12以及第2固定电极固定部32均配置在可动体MB的外侧。

另外,例如如图27的C31及C32所示,也可以在比可动体MB的旋转轴即第1支承梁21靠第4方向DR4侧设置规定的槽部。槽部成为可动体MB的一部分凹陷的形状。由此,能够减小第2可动电极部62的转矩,因此能够进一步提高物理量传感器1的灵敏度。另外,槽部的构造不限于图27的C31和C32,能够适当变更,例如也可以设为图28的C41和C42所示的构造。

另外,本实施方式的方法例如也可以通过图29、图30的惯性计测装置2000来实现。即,本实施方式的惯性计测装置2000包含上述的物理量传感器1和作为基于从该物理量传感器1输出的检测信号进行控制的控制部的控制IC 2360。由此,由于使用包含上述的物理量传感器1的加速度传感器单元2350,因此能够享受上述的物理量传感器1的效果,能够提供能够实现高精度化等的惯性计测装置2000。惯性计测装置2000(IMU:InertialMeasurement Unit)是检测汽车、机器人等运动体的姿势、举动等的惯性运动量的装置。惯性计测装置2000是具备检测沿着3轴的方向的加速度ax、ay、az的加速度传感器和检测绕3轴的角速度ωx、ωy、ωz的角速度传感器的所谓6轴运动传感器。

惯性计测装置2000是平面形状为大致正方形的长方体。另外,在位于正方形的对角线方向的两处顶点附近形成有作为安装部的螺纹孔2110。能够使两根螺钉穿过该两处螺纹孔2110,将惯性计测装置2000固定于汽车等被安装体的被安装面。此外,通过部件的选定、设计变更,例如也能够小型化为能够搭载于智能手机、数码照相机的尺寸。

惯性计测装置2000构成为具有外壳2100、接合部件2200以及传感器模块2300,使接合部件2200介于其间地向外壳2100的内部插入传感器模块2300。传感器模块2300具有内壳2310和电路基板2320。在内壳2310处形成有用于防止与电路基板2320的接触的凹部2311、用于使后述的连接器2330露出的开口2312。并且,在内壳2310的下表面经由粘接剂与电路基板2320接合。

如图30所示,在电路基板2320的上表面安装有连接器2330、检测绕Z轴的角速度的角速度传感器2340z、检测X轴、Y轴以及Z轴的各轴方向的加速度的加速度传感器单元2350等。另外,在电路基板2320的侧面安装有检测绕X轴的角速度的角速度传感器2340x以及检测绕Y轴的角速度的角速度传感器2340y。

加速度传感器单元2350至少包含前文所述的用于对Z轴方向上的加速度进行计测的物理量传感器1,能够根据需要对单轴方向上的加速度进行检测,或者对双轴方向、三轴方向上的加速度进行检测。另外,作为角速度传感器2340x、2340y、2340z,没有特别限定,例如能够使用利用了科里奥利力的振动陀螺仪传感器。

另外,在电路基板2320的下表面安装有控制IC 2360。作为基于从物理量传感器1输出的检测信号进行控制的控制部的控制IC 2360例如是MCU(Micro Controller Unit:微控制器单元),内置有包含非易失性存储器的存储部、A/D转换器等,控制惯性计测装置2000的各部。另外,除此之外在电路基板2320处还安装有多个电子部件。

此外,惯性计测装置2000不限定于图29、图30的结构。例如,也可以构成为在惯性计测装置2000中不设置角速度传感器2340x、2340y、2340z,而仅设置物理量传感器1作为惯性传感器。在该情况下,例如通过将物理量传感器1和实现控制部的控制IC 2360收纳在作为收纳容器的封装中来实现惯性计测装置2000即可。

如以上所说明的那样,本实施方式的物理量传感器在设相互正交的三个方向为第1方向、第2方向以及第3方向时,对第3方向上的物理量进行检测。物理量传感器包含基板、第1固定部、第1支承梁、可动体、第1固定电极固定部、第2固定电极固定部、第1固定电极部、第2固定电极部以及第1布线。第1固定部固定于基板。第1支承梁的一端与第1固定部连接,沿着第2方向延伸。可动体与第1支承梁的另一端连接。第1固定电极固定部固定于基板。第2固定电极固定部固定于基板。第1固定电极部与第1固定电极固定部连接,相对于第1支承梁设置于第1方向侧。第2固定电极部与第2固定电极固定部连接,相对于第1支承梁设置在第1方向的相反方向即第4方向侧。第1布线与第1固定电极固定部连接。可动体包含:第1可动电极部,其具有与第1固定电极部的固定电极对置的可动电极;以及第2可动电极部,其具有与第2固定电极部的固定电极对置的可动电极。以第1支承梁为旋转轴检测物理量时的第2可动电极部的转矩小于以第1支承梁为旋转轴检测物理量时的第1可动电极部的转矩。可动体相对于第1支承梁在第4方向侧具有开口部,第1布线从第1固定电极固定部穿过开口部而引出到可动体的外部。

如此,由于第2可动电极部的转矩小于第1可动电极部的转矩,因此可动体的重量平衡发生偏颇,能够相对于加速度等的施加而高精度地对物理量进行检测。此外,由于相对于第1支承梁在第4方向侧具有开口部,因此能够使第2可动电极部的转矩减少,从而能够容易地使可动体的重量平衡发生偏颇。由此,也可以不利用距旋转轴的距离使可动体的重量平衡发生偏颇,能够使可动体MB的尺寸最佳化。此外,由于第1布线从第1固定电极固定部穿过开口部而引出到可动体的外部,因此能够提高第1布线的设计自由度。此外,由于能够使第1固定电极部位于与第1可动电极部相比靠内侧,因此能够使物理量传感器的尺寸小型化。由此,能够实现兼顾了布线的自由度的提高和构造的适当化的物理量传感器。

此外,第1固定电极固定部也可以被配置在第1固定电极部与第2固定电极部之间的固定部配置区域内。

由此,能够抑制在第1固定电极部中产生的由基板的翘曲导致的影响。

此外,物理量传感器也可以包含与第2固定电极固定部连接的第2布线,第2固定电极固定部也可以配置在固定部配置区域内,第2布线也可以从第2固定电极固定部穿过开口部而引出到可动体的外部。

由此,能够提高第2布线的设计自由度,并且通过在固定部配置区域内除了配置第1固定电极固定部之外还配置第2固定电极固定部,能够抑制在第2固定电极部中产生的由基板的翘曲导致的影响。

此外,物理量传感器也可以包含与第1固定部连接的第3布线,第1固定部也可以配置在固定部配置区域内,第3布线也可以从第1固定部穿过开口部而引出到可动体的外部。

由此,能够提高第3布线的设计自由度,并且能够抑制在第1支承梁中产生的由基板的翘曲导致的影响。

此外,物理量传感器也可以包含可动电极端子,所述可动电极端子与第3布线的另一端连接,设置在可动体的外侧。

由此,能够将引出到可动体的外侧的第3布线与外部设备等连接。

另外,物理量传感器也可以包含:第2固定部,其固定于基板;第2支承梁,其一端与第2固定部连接,另一端与可动体连接;以及第4布线,其与第2固定部连接,第2固定部也可以配置于固定部配置区域,第4布线也可以从第2固定部穿过开口部而引出到可动体的外部。

由此,能够提高第4布线的设计自由度,并且能够抑制在第2支承梁中产生的由基板的翘曲导致的影响。

此外,物理量传感器也可以包含第1固定电极端子,所述第1固定电极端子与第1布线的另一端连接,设置在可动体的外侧。

由此,能够在使物理量传感器1的构造适当的同时,将从位于可动体的内侧的第1固定电极部向可动体MB的外侧引出的第1布线与外部设备等连接。

另外,可动体也可以包含第1连结部、第1基部以及第2基部。第1连结部与第1支承梁的另一端连接,沿着第1方向延伸。第1基部设置在第1支承梁的第1方向侧,与第1连结部连接,沿着第2方向延伸,设置有第1可动电极部的可动电极。第2基部设置在第1支承梁的第4方向侧,与第1连结部连接,沿着第2方向延伸,设置有第2可动电极部的可动电极。

由此,能够使第1基部作为第1可动电极部发挥功能,并且能够使第2基部作为第2可动电极部发挥功能。

此外,第1可动电极部的可动电极也可以从第1基部沿着第4方向延伸,在第2方向上与第1固定电极部的固定电极对置,第2可动电极部的可动电极也可以从第2基部沿着第1方向延伸,在第2方向上与第2固定电极部的固定电极对置。

由此,能够增大第1可动电极部的可动电极与第1固定电极部的固定电极对置的面积。同样地,能够增大第2可动电极部的可动电极与第2固定电极部的固定电极对置的面积。

此外,可动体也可以包含第3基部,所述第3基部设置于第1基部的第4方向侧,与第1连结部连接,沿着第2方向而延伸,设置有第1可动电极部的可动电极。

由此,能够使第1可动电极部的转矩增大。由此,能够使物理量传感器更高灵敏度化。

此外,第1可动电极部的可动电极也可以从第3基部沿着第1方向而延伸,在第2方向上与第1固定电极部的固定电极对置。

由此,能够进一步增大第1可动电极部的可动电极与第1固定电极部的固定电极对置的面积。

另外,物理量传感器也可以包含:第2固定部,其固定于基板;以及第2支承梁,其一端与第2固定部连接,另一端与可动体连接,可动体也可以包含第1连结部、第2连结部、第1基部、第2基部、第4基部以及第5基部,可动体的开口部也可以设置于第2基部与第5基部之间。第1连结部与第1支承梁的另一端连接,沿着第1方向延伸。第2连结部与第2支承梁的另一端连接,沿着第1方向延伸。第1基部设置在第1支承梁的第1方向侧,与第1连结部连接,沿着第2方向延伸,设置有第1可动电极部的可动电极。第2基部设置在第1支承梁的第4方向侧,与第1连结部连接,沿着第2方向延伸,设置有第2可动电极部的可动电极。第4基部设置在第2支承梁的第1方向侧,与第2连结部连接,沿着第2方向延伸,设置有第1可动电极部的可动电极。第5基部设置在第2支承梁的第4方向侧,与第2连结部连接,沿着第2方向延伸,设置有第2可动电极部的可动电极。

由此,构成经由第2连结部将第4基部、第5基部与第2支承梁连接的可动体,能够使第4基部作为第1可动电极部发挥功能,使第5基部作为第2可动电极部发挥功能。

另外,本实施方式的惯性计测装置包含上述的物理量传感器和基于从该物理量传感器输出的检测信号进行控制的控制部。

此外,如上述那样对本实施方式进行了详细说明,但本领域技术人员能够容易地理解能够进行实质上不脱离本公开的新事项以及效果的多种变形。因此,这样的变形例全部包含在本公开的范围内。例如,在说明书或附图中,至少一次与更广义或同义的不同用语一起记载的用语在说明书或附图的任何位置都能够置换为该不同用语。另外,本实施方式和变形例的全部组合也包含在本公开的范围内。另外,物理量传感器、惯性计测装置等的结构以及动作等也不限定于本实施方式中说明的内容,能够实施各种变形。

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