特許 6413462 物理量センサー、物理量センサー装置、電子機器および移動体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6413462

(24)【登録日】2018年10月12日

(45)【発行日】2018年10月31日

(54)【発明の名称】物理量センサー、物理量センサー装置、電子機器および移動体

(51)【国際特許分類】

   G01P 15/125 20060101AFI20181022BHJP

   G01P 15/08 20060101ALI20181022BHJP

   G01P 21/00 20060101ALI20181022BHJP

   H01L 29/84 20060101ALI20181022BHJP

【ＦＩ】

   G01P15/125 Z

   G01P15/08 101A

   G01P21/00

   H01L29/84 Z

【請求項の数】11

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-165430(P2014-165430)

(22)【出願日】2014年8月15日

(65)【公開番号】特開2016-42041(P2016-42041A)

(43)【公開日】2016年3月31日

【審査請求日】2017年8月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(72)【発明者】

【氏名】田中 悟

【審査官】 北川 創

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−０７４９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２７４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６３７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２２０１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６８６２９３８（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｐ １５／１２５

Ｇ０１Ｐ ２１／００

Ｈ０１Ｌ ２９／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可動電極指を備えている可動部を有している第１構造体と、
前記可動電極指に対向して配置されている第１固定電極指を備えている第２構造体と、
前記可動電極指に対向して配置されている第２固定電極指を備えている第３構造体と、
前記第１構造体と前記第２構造体との間に前記可動部が前記第２構造体に対して変位した場合でも変化しない静電容量を形成する第１静電容量形成部、および前記第１構造体と前記第３構造体との間に前記可動部が前記第３構造体に対して変位した場合でも変化しない静電容量を形成する第２静電容量形成部のうち少なくとも一方を有している静電容量形成部と、
を含むことを特徴とする物理量センサー。

【請求項2】

請求項１において、
前記静電容量形成部は、前記第１静電容量形成部と前記第２静電容量形成部を有し、
前記第１静電容量形成部における静電容量と、前記第２静電容量形成部における静電容量と、が異なっている物理量センサー。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記第１構造体は、前記可動部を支持している第１支持部を有し、
前記第１静電容量形成部は、前記第１支持部の長手方向の端部と、前記第１固定電極指と、が対向することにより構成されている物理量センサー。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか一項において、
前記第１構造体は、前記可動部を支持している第２支持部を有し、
前記第２静電容量形成部は、前記第２支持部の長手方向の端部と、前記第２固定電極指と、が対向することにより構成されている物理量センサー。

【請求項5】

請求項１または２において、
前記第１構造体は、前記可動部を支持している第１支持部を有し、
前記第２構造体は、
複数の前記第１固定電極指と、
前記複数の第１固定電極指を接続している接続部と、
を有し、
前記第１静電容量形成部は、前記接続部と、前記第１支持部と、が対向することにより構成されている物理量センサー。

【請求項6】

請求項５において、
前記第１構造体は、前記可動部を支持している第２支持部を有し、
前記第３構造体は、
複数の前記第２固定電極指と、
前記複数の第２固定電極指を接続している接続部と、を有し、
前記第２静電容量形成部は、前記接続部と、前記第２支持部と、が対向することにより構成されている物理量センサー。

【請求項7】

請求項１または２において、
前記第１構造体は、前記可動部に電気的に接続されている配線を有し、
前記第１静電容量形成部は、前記配線と、前記第２構造体と、が交差することにより構成されている物理量センサー。

【請求項8】

請求項１または２において、
前記第１構造体は、前記可動部に電気的に接続されている配線を有し、
前記第２静電容量形成部は、前記配線と、第３構造体と、が交差することにより構成されている物理量センサー。

【請求項9】

請求項１ないし８のいずれか一項に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーに電気的に接続されている電子部品と、を有していることを特徴とする物理量センサー装置。

【請求項10】

請求項１ないし８のいずれか一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11】

請求項１ないし８のいずれか一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、物理量センサー装置、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に記載の加速度センサー（物理量センサー）は、可動電極部を備えた可動部と、可動電極部に対向して配置された第１、第２固定電極部と、を有し、可動部が変位することで変化する可動電極部および第１、第２固定電極部の間の静電容量に基づいて、受けた加速度を検出することができる。このような構成の加速度センサーでは、加速度をより精度よく検出するために、加速度が加わっていない状態において、可動電極部と第１固定電極部の間の静電容量と、可動電極部と第２固定電極部との間の静電容量とが等しくなるように設計されている。しかしながら、特許文献１に記載の角速度センサーには、可動電極部と接続された配線および端子、第１、第２固定電極部と接続された配線および端子が引き回されているため、可動電極部に接続された端子および第１固定電極部に接続された端子の間で見たときの静電容量と、可動電極部に接続された端子および第２固定電極部に接続された端子の間で見たときの静電容量とがずれてしまう。このずれの大きさによっては、そのずれをＩＣで調整しきれず（ＩＣの調整範囲を超えてしまい）、加速度センサーの歩留まりが低下するという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１２７４３６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、静電容量のずれを低減することのできる物理量センサー、物理量センサー装置、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、可動電極指を備える可動部を有する第１構造体と、
前記可動電極指に対向して配置される第１固定電極指を備える第２構造体と、
前記可動電極指に対向して配置される第２固定電極指を備える第３構造体と、
前記第１構造体と前記第２構造体との間に静電容量を形成する第１静電容量形成部および前記第１構造体と前記第３構造体との間に静電容量を形成する第２静電容量形成部の少なくとも一方を有する静電容量形成部と、を有することを特徴とする。

【0007】

このように、第１静電容量形成部や第２静電容量形成部を設けることで、第１構造体と第２構造体との間の静電容量と、第１構造体と第３構造体との間の静電容量との差（ずれ）を小さくする（好ましくはゼロとする）ことができる。

【0008】

［適用例２］
本適用例の物理量センサーでは、前記静電容量形成部は、前記第１静電容量形成部および前記第２静電容量形成部を共に有し、
前記第１静電容量形成部における静電容量と、前記第２静電容量形成部における静電容量とが異なっていることが好ましい。

【0009】

これにより、第１構造体と第２構造体との間の静電容量と、第１構造体と第３構造体との間の静電容量との差を効果的に低減することができる。

【0010】

［適用例３］
本適用例の物理量センサーでは、前記第１構造体は、前記可動部と、
前記可動部を支持する支持部と、を有し、
前記支持部は、前記支持部から延出し、先端部が前記第１固定電極指と対向する延出部を有し、
前記延出部と前記第１固定電極指とが対向することで、前記第１静電容量形成部が構成されていることが好ましい。
これにより、第１静電容量形成部の構成が簡単となる。

【0011】

［適用例４］
本適用例の物理量センサーでは、前記第１構造体は、前記可動部と、
前記可動部を支持する支持部と、を有し、
前記支持部は、前記支持部から延出し、先端部が前記第２固定電極指と対向する延出部を有し、
前記延出部と前記第２固定電極指とが対向することで、前記第２静電容量形成部が構成されていることが好ましい。
これにより、第２静電容量形成部の構成が簡単となる。

【0012】

［適用例５］
本適用例の物理量センサーでは、前記第２構造体は、複数の前記第１固定電極指と、
前記支持部の周囲を通って配置され、前記複数の第１固定電極指を接続する接続部と、を有し、
前記接続部と前記支持部とが対向することで、前記第１静電容量形成部が構成されていることが好ましい。
これにより、第１静電容量形成部の構成が簡単となる。

【0013】

［適用例６］
本適用例の物理量センサーでは、前記第３構造体は、複数の前記第２固定電極指と、
前記支持部の周囲を通って配置され、前記複数の第２固定電極指を接続する接続部と、を有し、
前記接続部と前記支持部とが対向することで、前記第２静電容量形成部が構成されていることが好ましい。
これにより、第２静電容量形成部の構成が簡単となる。

【0014】

［適用例７］
本適用例の物理量センサーでは、前記第１構造体は、前記可動部と、
前記可動部に電気的に接続される配線と、を有し、
前記配線と前記第２構造体とが交差することで、前記第１静電容量形成部が構成されていることが好ましい。
これにより、第１静電容量形成部の構成が簡単となる。

【0015】

［適用例８］
本適用例の物理量センサーでは、前記第１構造体は、前記可動部と、
前記可動部に電気的に接続される配線と、を有し、
前記配線と第３構造体とが交差することで、前記第２静電容量形成部が構成されていることが好ましい。
これにより、第２静電容量形成部の構成が簡単となる。

【0016】

［適用例９］
本適用例の物理量センサー装置は、上記適用例の物理量センサーと、
前記物理量センサーに電気的に接続されている電子部品と、を有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い物理量センサー装置が得られる。

【0017】

［適用例１０］
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す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。

【0018】

［適用例１１］
本適用例の移動体は、上記適用例の物理量センサーを有す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】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態に係る物理量センサーを示す斜視図である。

【図2】図１に示す物理量センサーを示す平面図である。

【図3】図２中のＡ−Ａ線断面図およびＢ−Ｂ線断面図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。

【図5】本発明の第３実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。

【図6】本発明の第４実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。

【図7】本発明の物理量センサー装置の一例を示す模式図である。

【図8】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9】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10】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。

【図11】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】

【0020】

以下、本発明の物理量センサー、物理量センサー装置、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。

【0021】

１．物理量センサー
＜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を示す斜視図である。図２は、図１に示す物理量センサーを示す平面図である。図３は、図２中のＡ−Ａ線断面図およびＢ−Ｂ線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」と言う。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。

【0022】

図１および図２に示す物理量センサー１は、例えば、慣性センサーとして使用することができ、具体的には、Ｘ軸方向の加速度を測定するための加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と、ベース基板２に接合・支持された素子片３と、素子片３に電気的に接続された導体パターン４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。以下、物理量センサー１を構成する各部を順次詳細に説明する。

【0023】

（ベース基板）
ベース基板２は、板状をなし、その上面に開口する空洞部（凹部）２１が設けられている。この空洞部２１は、ベース基板２を平面視したときに、素子片３の後述する可動部３３および連結部３４、３５を包含（内包）するように形成されている。このような空洞部２１は、素子片３の可動部３３および連結部３４、３５がベース基板２に接触するのを防止する逃げ部を構成する。なお、この逃げ部は、空洞部２１に代えて、ベース基板２をその厚さ方向に貫通する開口部であってもよい。

【0024】

また、ベース基板２の上面には凹部２２、２３、２４が、それぞれ、空洞部２１の外周に沿って設けられている。そして、これら凹部２２、２３、２４内に導体パターン４が配置されている。具体的には、凹部２２内には導体パターン４の配線４１および端子４４が配置されており、凹部２３内には導体パターン４の配線４２および端子４５が配置されており、凹部２４内には導体パターン４の配線４３および端子４６が配置されている。

【0025】

このようなベース基板２の構成材料としては、具体的には、高抵抗なシリコン材料、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、ベース基板２と素子片３とを陽極接合することができる。

【0026】

（素子片）
素子片３は、支持部３１、３２と、可動部３３と、連結部３４、３５と、第１、第２固定電極部３８、３９と、を有している。また、可動部３３は、基部３３１と、可動電極部３３２と、を有している。また、支持部３１、３２、可動部３３および連結部３４、３５は、一体的に形成されている。

【0027】

このような素子片３は、加速度の変化に応じて、可動部３３が連結部３４、３５を弾性変形させながらＸ軸方向（＋Ｘ軸方向または−Ｘ軸方向）に変位する。このような変位に伴って、可動電極部３３２と第１固定電極部３８との隙間および可動電極部３３２と第２固定電極部３９との隙間がそれぞれ変化する。このような変位に伴って、可動電極部３３２と第１固定電極部３８との間の静電容量Ｃ１、および、可動電極部３３２と第２固定電極部３９との間の静電容量Ｃ２の大きさがそれぞれ変化する。したがって、物理量センサー１は、これらの静電容量Ｃ１、Ｃ２の変化に基づいて加速度を検出する。

【0028】

また、支持部３１、３２は、ベース基板２に接合されている。具体的には、支持部３１は、ベース基板２の上面の空洞部２１に対して−Ｘ軸方向側の部分に接合されており、一方、支持部３２は、ベース基板２の上面の空洞部２１に対して＋Ｘ軸方向側の部分に接合されている。

【0029】

本実施形態では、支持部３１、３２の形状が異なっており、特に、支持部３２は、Ｙ軸方向両側に延出する一対の延出部３２１、３２２を有している。延出部３２１は、＋Ｙ軸方向に延出し、その途中で略直角に屈曲して、先端が−Ｘ軸方向に向けて延びている。同様に、延出部３２２は、−Ｙ軸方向に延出し、その途中で略直角に屈曲して、先端が−Ｘ軸方向に向けて延びている。延出部３２１、３２２は、第１固定電極部３８との間に静電容量を形成して容量のオフセットを調整するのに用いられる部位であるが、このことについては、後に詳細に説明する。

【0030】

このような２つの支持部３１、３２の間に可動部３３が設けられている。可動部３３は、支持部３１に対して連結部３４を介して連結されるとともに、支持部３２に対して連結部３５を介して連結されている。より具体的には、基部３３１の一方の端部が連結部３４を介して支持部３１に連結されるとともに、他方の端部が連結部３５を介して支持部３２に連結されている。連結部３４、３５は、可動部３３を支持部３１、３２に対して変位可能に連結している。本実施形態では、連結部３４、３５は、図２にて矢印ａで示すように、Ｘ軸方向（＋Ｘ軸方向または−Ｘ軸方向）に可動部３３を変位し得るように構成されている。

【0031】

このようにベース基板２に対してＸ軸方向に変位可能に支持された基部３３１の幅方向での両側（±Ｙ軸方向側）には、可動電極部３３２が設けられている。可動電極部３３２は、可動部３３からＹ軸方向に突出し、櫛歯状をなすようにＸ軸方向に沿って並ぶ複数の可動電極指３３３を備えている。また、可動電極指３３３は、第１、第２固定電極部３８、３９に対して間隔を隔てて対向するように設けられている。

【0032】

第１固定電極部３８は、各可動電極指３３３の一方側（−Ｘ軸方向側）に配置され、対応する可動電極指３３３に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並ぶ複数の第１固定電極指３８１を有している。このような複数の第１固定電極指３８１は、その基端部（可動部３３とは反対側の端部）にて、それぞれ、ベース基板２の上面に接合されている。また、＋Ｙ軸方向側に位置する複数の第１固定電極指３８１は、Ｘ軸方向に延びる連結部３８２によって機械的かつ電気的に接続されている。一方、−Ｙ軸方向側に位置する複数の第１固定電極指３８１は、互いに独立して配置されている。

【0033】

これに対して、第２固定電極部３９は、各可動電極指３３３の他方側（＋Ｘ軸方向側）に配置され、対応する可動電極指３３３に対して間隔を隔てて噛み合う櫛歯状をなすように並ぶ複数の第２固定電極指３９１を有している。このような複数の第２固定電極指３９１は、その基端部（可動部３３とは反対側の端部）にて、それぞれ、ベース基板２の上面に接合されている。また、−Ｙ軸方向側に位置する複数の第２固定電極指３９１は、Ｘ軸方向に延びる連結部３９２によって機械的かつ電気的に接続されている。一方、＋Ｙ軸方向側に位置する複数の第２固定電極指３９１は、互いに独立して配置されている。

【0034】

このような素子片３の構成材料としては、前述したような静電容量の変化に基づく物理量の検出が可能であれば、特に限定されないが、半導体が好ましく、具体的には、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。シリコン材料は、エッチングにより高精度に加工することができるため、素子片３をシリコンを主材料として構成することにより、素子片３の寸法精度を優れたものとし、その結果、物理量センサー１の高感度化を図ることができる。また、シリコンは疲労が少ないため、物理量センサー１の耐久性を向上させることもできる。また、素子片３を構成するシリコン材料には、リン、ボロン等の不純物がドープされているのが好ましい。これにより、素子片３の導電性を優れたものとすることができる。

【0035】

このような素子片３とベース基板２との接合方法は、特に限定されないが、前述したようにシリコンを主材料として素子片３を構成し、かつ、アルカリ金属イオンを含むガラス材料でベース基板２を構成した場合には、陽極接合法を用いるのが好ましい。これにより、素子片３をベース基板２に強固に接合することができる。そのため、物理量センサー１の耐衝撃性を向上させることができる。また、素子片３をベース基板２の所望の位置に高精度に接合することができる。そのため、物理量センサー１の高感度化を図ることができる。

【0036】

（導体パターン）
導体パターン４は、ベース基板２の凹部２２、２３、２４内に設けられている。この導体パターン４は、図４〜図６に示すように、凹部２２内に設けられている配線４１および端子４４と、凹部２３内に設けられている配線４２および端子４５と、凹部２４内に設けられている配線４３および端子４６と、を有している。

【0037】

配線４１は、ベース基板２の空洞部２１の外側に設けられ、空洞部２１の外周に沿うように形成されている。そして、配線４１の一端部は、ベース基板２の外周部（蓋部材５の外側の部分）において端子４４に接続されている。また、配線４１の他端部は、図３（ａ）に示すように、導電性部材（バンプ）４７を介して支持部３２（可動電極指３３３）に電気的に接続されている。

【0038】

また、配線４２は、ベース基板２の空洞部２１の外側に設けられ、空洞部２１の外周に沿うように形成されている。そして、配線４２の一端部は、ベース基板２の外周部（蓋部材５の外側の部分）において端子４５に接続されている。また、配線４２は、図３（ｂ）に示すように、導電性部材（バンプ）４８を介して第１固定電極指３８１に電気的に接続されている。

【0039】

また、配線４３は、ベース基板２の空洞部２１の外側に設けられ、空洞部２１の外周に沿うように形成されている。そして、配線４３の一端部は、ベース基板２の外周部（蓋部材５の外側の部分）において端子４６に接続されている。また、配線４３は、図３（ｂ）に示すように、導電性部材（バンプ）４９を介して第２固定電極指３９１に電気的に接続されている。

【0040】

なお、図２に示すように、配線４２、４３は、途中で交差している。そのため、この交差部では、配線４２と配線４３との間に絶縁膜を介在させる等の絶縁処理が施されている。また、蓋部材５と配線４１、４２、４３との間には隙間（すなわち、蓋部材５の内外を連通する連通孔）が形成されており、この隙間は、蓋部材５内の圧力を調整したり、不活性ガスを充填したりするのを用いることができる。この隙間は、蓋部材５内を所定の雰囲気とした後に、接着剤等の封止材によって塞いでもよい。

【0041】

このような配線４１〜４３や端子４４〜４６の構成材料としては、それぞれ、導電性を有するものであれば特に限定されず、各種電極材料を用いることができるが、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ_３Ｏ_３、ＳｎＯ_２、Ｓｂ含有ＳｎＯ_２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物（透明電極材料）、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの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。

【0042】

このような配線４１、４２、４３および端子４４、４５、４６を設けることで、端子４４、４５の間から可動電極部３３２と第１固定電極指３８１との間の静電容量Ｃ１を測定することができ、端子４４、４６の間から可動電極部３３２と第２固定電極指３９１との間の静電容量Ｃ２を測定することができる。そして、静電容量Ｃ１、Ｃ２の変化に基づいて、物理量センサー１に加わった±Ｘ軸方向の加速度を検出することができる。

【0043】

（蓋部材）
蓋部材５は、板状をなし、その下面に開口する凹部５１が設けられている。また、凹部５１は、素子片３の可動部３３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の下面がベース基板２の上面に接合されている。蓋部材５とベース基板２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、蓋部材５をベース基板２に接合しただけの状態では、ベース基板２に形成されている凹部２２、２３、２４を介して内部空間Ｓの内外が連通されている。そのため、図示しないが、ＴＥＯＳＣＶＤ法等で形成されたＳｉＯ_２膜によって凹部２２、２３、２４が封止されており、これにより、内部空間Ｓが気密封止されている。

【0044】

以上、物理量センサー１の構成について説明した。次に、支持部３２が有する延出部３２１、３２２の機能について説明する。後述するように、例えば、物理量センサー１には検出回路を備えたＩＣチップ１０２が接続され、このＩＣチップ１０２が、可動電極部３３２と第１固定電極部３８との間の静電容量Ｃ１、および、可動電極部３３２と第２固定電極部３９との間の静電容量Ｃ２の変化に基づいて、加わった加速度（物理量）を検出する。ここで、物理量センサー１は、加速度が加わっていない自然状態において、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２とが等しくなるよう、すなわち、静電容量Ｃ１、Ｃ２のオフセットがゼロとなるように設計されている。このように設計することによって、受けた加速度をより正確に検出できる。一方で、製造精度等の問題によって静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２とが僅かにずれてしまった場合には、ＩＣチップ１０２内の補正回路等を用いて、静電容量Ｃ１、Ｃ２のオフセットがゼロになるような補正を行うことで、正確な検出を行うことができる。

【0045】

ここで、実際には、静電容量Ｃ１は、端子４４、４５間の静電容量Ｃ１’として検出され、静電容量Ｃ２は、端子４４、４６間の静電容量Ｃ２’として検出されるため、静電容量Ｃ１、Ｃ２を等しくしても、例えば、配線４１、４２間や配線４１、４３間に形成される寄生容量や、配線４１と第１固定電極部３８の間や配線４１と第２固定電極部３９との間に形成される寄生容量等の影響によって、静電容量Ｃ１’、Ｃ２’に差が生じる場合がある。静電容量Ｃ１’、Ｃ２’の差ΔＣ’が僅か（所定範囲内）であれば、前述したようにＩＣチップ１０２による補正が可能となり問題とならないが、差ΔＣ’が大きければ（所定範囲外であれば）、前述したようなＩＣチップ１０２による補正ができない。このようなものは、検出精度を保証することができず、結果として、物理量センサー１の製造歩留まりが低下する。

【0046】

そこで、本実施形態では、静電容量Ｃ１’、Ｃ２’の差ΔＣ’をＩＣチップ１０２の補正可能範囲内に収めることができるように、好ましくは差ΔＣ’をゼロとするように、調整用の容量を形成するための静電容量形成部７を設けている。すなわち、物理量センサー１は、支持部３１、３２、可動部３３、連結部３４、３５、配線４１および端子４４を備えた第１構造体１１と、第１固定電極部３８、配線４２および端子４５を備えた第２構造体１２と、第２固定電極部３９、配線４３および端子４６を備えた第３構造体１３と、第１構造体１１と第２構造体１２との間および第１構造体１１と第３構造体１３との間の少なくとも一方に静電容量を形成して、差ΔＣ’をＩＣチップ１０２の補正可能範囲内とする静電容量形成部７と、を有している。以下、静電容量形成部７について詳細に説明するが、以下では、静電容量形成部７を設けない状態にて、静電容量Ｃ２’＞静電容量Ｃ１’なる関係を満足しているものとする。

【0047】

上述のように、静電容量形成部７を設けない状態にて、静電容量Ｃ２’＞静電容量Ｃ１’なる関係を満足しているので、静電容量形成部７は、静電容量Ｃ１’を大きくするための第１静電容量形成部７１を有している。本実施形態の第１静電容量形成部７１は、図２に示すように、支持部３２の延出部３２１の先端面３２１ａと最も＋Ｘ軸方向側に位置する第１固定電極指３８１（３８１’）の側面とが対向することにより構成され、また、支持部３２の延出部３２２の先端面３２２ａと最も＋Ｘ軸方向側に位置する第１固定電極指３８１（３８１”）の側面とが対向することにより構成されている。

【0048】

これら２つの第１静電容量形成部７１は、それぞれ、先端面３２１ａ、３２２ａと第１固定電極指３８１’、３８１”との離間距離や、先端面３２１ａ、３２２ａの面積（第１固定電極指３８１’、３８１”との対向面積）を適宜調整することで所定の大きさの容量となっている。

【0049】

このような第１静電容量形成部７１を設けることで、静電容量Ｃ１’を大きくすることができ、差ΔＣ’を小さくする（好ましくはゼロにする）ことができる。よって、差ΔＣ’をＩＣチップ１０２の補正可能範囲内に収めることができ、製造歩留まりが向上する。なお、本実施形態では、２つの第１静電容量形成部７１が設けられているが、１つの第１静電容量形成部７１で十分に差ΔＣ’を小さくすることができれば、一方の第１静電容量形成部７１を省略してもよい。

【0050】

第１静電容量形成部７１を上述のような構成とすることで、装置の過度な大型化を伴うことなく、第１静電容量形成部７１の構成が簡単となる。また、延出部３２１、３２２や第１固定電極指３８１は、シリコン基板をエッチングすることで得られるため、先端面３２１ａ、３２２ａの面積や、延出部３２１、３２２と第１固定電極指３８１との離間距離を高精度に制御することができる。そのため、第１静電容量形成部７１の容量の、設計値からのずれを小さく抑えることができ、よって、差ΔＣ’をより小さくすることができる。

【0051】

＜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。
図４は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。

【0052】

本実施形態にかかる物理量センサーは、静電容量形成部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と同様である。

【0053】

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。

【0054】

本実施形態の物理量センサー１の静電容量形成部７は、図４に示すように、端子４４、４５（第１、第２構造体１１、１２）間に静電容量を形成する第１静電容量形成部７１と、端子４４、４６（第１、第３構造体１１、１３）間に静電容量を形成する第２静電容量形成部７２と、を有している。第１静電容量形成部７１の構成は、前述した第１実施形態と同様である。一方、第２静電容量形成部７２は、以下のようにして構成されている。

【0055】

すなわち、本実施形態の物理量センサー１では、支持部３１がＹ軸方向両側に延出する一対の延出部３１１、３１２を有している。延出部３１１は、＋Ｙ軸方向に延出し、その途中で略直角に屈曲して、先端が＋Ｘ軸方向に向けて延びている。同様に、延出部３１２は、−Ｙ軸方向に延出し、その途中で略直角に屈曲して、先端が＋Ｘ軸方向に向けて延びている。そして、延出部３１１の先端面３１１ａと第２固定電極指３９１（３９１’）の側面とが対向することで１つの第２静電容量形成部７２が形成され、延出部３１２の先端面３１２ａと第２固定電極指３９１（３９１”）の側面とが対向することで１つの第２静電容量形成部７２が形成されている。

【0056】

ここで、静電容量形成部７を設けない状態にて、静電容量Ｃ２’＞静電容量Ｃ１’なる関係を満足しているので、第１静電容量形成部７１で形成さる容量よりも、第２静電容量形成部７２で形成される容量が小さくなっている（すなわち、第１、第２静電容量形成部７１、７２の容量が異なっている）。これにより、差ΔＣ’を小さくする（好ましくはゼロにする）ことができ、差ΔＣ’をＩＣチップ１０２の補正可能範囲内に収めることができる。よって、製造歩留まりが向上する。

【0057】

なお、本実施形態では、先端面３１１ａ、３１２ａの面積を、先端面３２１ａ、３２２ａの面積よりも小さくすることで、第１静電容量形成部７１で形成さる容量よりも、第２静電容量形成部７２で形成される容量を小さくしているが、他にも、先端面３２１ａ、３２２ａと第１固定電極指３８１’、３８１”との離間距離よりも、先端面３１１ａ、３１２ａと第２固定電極指３９１’、３９１”との離間距離を広くすることで、第１静電容量形成部７１で形成さる容量よりも、第２静電容量形成部７２で形成される容量を小さくしてもよい。また、第１、第２静電容量形成部７１、７２は、それぞれ、２つずつ設けられているが、数は限定されず、いずれか一方を省略してもよいし、反対に、１つ以上を追加してもよい。

【0058】

このように、静電容量形成部７が第１、第２静電容量形成部７１、７２を有することで、支持部３２の機械的強度を保つことができる。具体的に説明すると、例えば、前述した第１実施形態のように、第１静電容量形成部７１のみを設ける場合、仮に、静電容量形成部７を設けない状態における差ΔＣ’がそれほど大きくない場合には、第１静電容量形成部７１で形成される容量を小さく抑えるために、例えば、先端面３２１ａ、３２２ａを小さくする必要がある。すると、延出部３２１、３２２が細くなってしまい、衝撃等によって支持部３２が破損してしまうおそれもある。これに対して、本実施形態のように、第１静電容量形成部７１に加えて第２静電容量形成部７２を設けると、第２静電容量形成部７２によって増えた容量を相殺する分だけ、延出部３２１、３２２の先端面３２１ａ、３２２ａを広くしなければならない。そのため、延出部３２１、３２２を十分に太く保つことができ、機械的強度が十分に維持される。

【0059】

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。

【0060】

＜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５は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。

【0061】

本実施形態にかかる物理量センサーは、静電容量形成部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と同様である。

【0062】

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。

【0063】

本実施形態の物理量センサー１では、支持部３１の延出部３１１、３１２がそれぞれＹ軸方向に延在しており、前述した第２実施形態のように途中でＸ軸方向に屈曲していない。同様に、支持部３２の延出部３２１、３２２がそれぞれＹ軸方向に延在しており、前述した第２実施形態のように途中でＸ軸方向に屈曲していない。

【0064】

また、第１固定電極部３８は、複数の第１固定電極指３８１と、＋Ｙ軸方向側に位置する全ての第１固定電極指３８１および−Ｙ軸方向側に位置するもののうち最も＋Ｘ軸方向側に位置する第１固定電極指３８１を連結する連結部３８２と、を有している。なお、−Ｙ軸方向側に位置する第１固定電極指３８１のうちの連結部３８２に連結されていないものは、配線４２および導電性部材４８（図示せず）を介して連結部３８２に接続されている。

【0065】

連結部３８２は、支持部３２の＋Ｘ側の近傍を通過するようにしてＹ軸方向に延在している部分３８２ａを有している。そして、このような部分３８２ａと支持部３２とが対向することで第１静電容量形成部７１が形成されている。なお、例えば、部分３８２ａと支持部３２との離間距離や延出部３２１、３２２の長さを適宜調整することで、第１静電容量形成部７１の容量を調整することができる。

【0066】

同様に、第２固定電極部３９は、複数の第２固定電極指３９１と、−Ｙ軸方向側に位置する全ての第２固定電極指３９１および＋Ｙ軸方向側に位置するもののうち最も−Ｘ軸方向側に位置する第２固定電極指３９１を連結する連結部３９２と、を有している。なお、＋Ｙ軸方向側に位置する第２固定電極指３９１のうちの連結部３９２に連結されていないものは、配線４３および導電性部材４９（図示せず）を介して連結部３９２に接続されている。

【0067】

連結部３９２は、支持部３１の−Ｘ側の近傍を通過するようにしてＹ軸方向に延在している部分３９２ａを有している。そして、このような部分３９２ａと支持部３１とが対向することで第２静電容量形成部７２が形成されている。なお、例えば、部分３９２ａと支持部３１との離間距離や延出部３１１、３１２の長さを適宜調整することで、第２静電容量形成部７２の容量を調整することができる。

【0068】

第１静電容量形成部７１を上述のような構成とすることで、第１静電容量形成部７１の構成が簡単となる。また、支持部３２と部分３８２ａとの対向面積を広く確保することができるので、静電容量Ｃ１の調整範囲が広くなる。第２静電容量形成部７２についても同様のことが言える。

【0069】

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。

【0070】

＜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６は、本発明の第４実施形態に係る物理量センサーを示す平面図である。

【0071】

本実施形態にかかる物理量センサーは、静電容量形成部の構成が異なる以外は、前述した第３実施形態にかかる物理量センサーと同様である。

【0072】

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、前述した第３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および図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。

【0073】

本実施形態の物理量センサー１では、図６に示すように、支持部３１から延出部３１１、３１２が省略されており、支持部３２から延出部３２１、３２２が省略されている。また、配線４１は、支持部３２と端子４４とを接続する第１配線部４１１と、支持部３２から＋Ｘ軸方向へ延びる第２配線部４１２とを有している。そして、第２配線部４１２と連結部３８２の部分３８２ａとが交差することで第１静電容量形成部７１が形成され、第１配線部４１１と連結部３９２の部分３９２ａとが交差することで第２静電容量形成部７２が形成されている。なお、例えば、第２配線部４１２と部分３８２ａとの離間距離や部分３８２ａの幅（Ｘ軸方向の長さ）を適宜調整することで、第１静電容量形成部７１の容量を調整することができる。第２静電容量形成部７２についても同様である。

【0074】

第１、第２静電容量形成部７１、７２を上述のような構成とすることで、第１、第２静電容量形成部７１、７２の構成が簡単となる。

【0075】

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。

【0076】

２．物理量センサー装置
次に、本発明の物理量センサー装置を説明する。

【0077】

図７は、本発明の物理量センサー装置の一例を示す模式図である。
図７に示す物理量センサー装置１００は、基板１０１と、接着層１０３を介して基板１０１の上面に固定されている物理量センサー１と、接着層１０４を介して物理量センサー１の上面に固定されているＩＣチップ（電子部品）１０２と、を有している。そして、物理量センサー１およびＩＣチップ１０２が基板１０１の下面を露出させた状態で、モールド材Ｍによってモールドされている。なお、接着層１０３、１０４としては、例えば、半田、銀ペースト、樹脂系接着剤（ダイアタッチ剤）等を用いることができる。また、モールド材Ｍとしては、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、例えば、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。

【0078】

また、基板１０１の上面には複数の端子１０１ａが配置されており、下面には図示しない内部配線やキャスタレーションを介して端子１０１ａに接続されている複数の実装端子１０１ｂが配置されている。このような基板１０１としては、特に限定されないが、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。

【0079】

また、ＩＣチップ１０２には、例えば、物理量センサー１を駆動する駆動回路や、差動信号から加速度を検出する検出回路や、検出回路からの信号を所定の信号に変換して出力する出力回路等が含まれている。このようなＩＣチップ１０２は、ボンディングワイヤー１０５を介して物理量センサー１の端子４４、４５、４６と電気的に接続されており、ボンディングワイヤー１０６を介して基板１０１の端子１０１ａに電気的に接続されている。

【0080】

このような物理量センサー装置１００は、物理量センサー１を備えているので、優れた信頼性を有している。

【0081】

３．電子機器
次に、本発明の電子機器を説明する。

【0082】

図８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。

【0083】

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。

【0084】

図９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。

【0085】

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、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。

【0086】

図１０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。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

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。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−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ー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、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、信頼性の高いディジタルスチルカメラ１３００を得ることができる。

【0090】

なお、本発明の電子機器は、図８のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図９の携帯電話機、図１０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ー、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。

【0091】

４．移動体
次に、本発明の移動体を説明する。
図１１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。

【0092】

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。

【0093】

以上、本発明の物理量センサー、物理量センサー装置、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。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

【符号の説明】

【0094】

１……物理量センサー
１１……第１構造体
１２……第２構造体
１３……第３構造体
２……ベース基板
２１……空洞部
２２、２３、２４……凹部
３……素子片
３１、３２……支持部
３１１、３１２、３２１、３２２……延出部
３１１ａ、３１２ａ、３２１ａ、３２２ａ……先端面
３３……可動部
３３１……基部
３３２……可動電極部
３３３……可動電極指
３４、３５……連結部
３８……第１固定電極部
３８１、３８１’、３８１”……第１固定電極指
３８２……連結部
３８２ａ……部分
３９……第２固定電極部
３９１、３９１’、３９１”……第２固定電極指
３９２……連結部
３９２ａ……部分
４……導体パターン
４１、４２、４３……配線
４１１……第１配線部
４１２……第２配線部
４４、４５、４６……端子
４７、４８、４９……導電性部材
５……蓋部材
５１……凹部
７……静電容量形成部
７１……第１静電容量形成部
７２……第２静電容量形成部
１００……物理量センサー装置
１０１……基板
１０１ａ……端子
１０１ｂ……実装端子
１０２……ＩＣチップ
１０３、１０４……接着層
１０５、１０６……ボンディングワイヤー
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
１３１０……表示部
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ー
１５００……自動車
１５０１……車体
１５０２……車体姿勢制御装置
１５０３……車輪
Ｍ……モールド材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】