特開 2024-120313 物理量検出器および物理量検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024120313

(43)【公開日】2024-09-05

(54)【発明の名称】物理量検出器および物理量検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01P 15/10 20060101AFI20240829BHJP

【ＦＩ】

G01P15/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023027022

(22)【出願日】2023-02-24

(71)【出願人】

【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】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 健太

(72)【発明者】

【氏名】大戸 正之

(57)【要約】

【課題】錘部を可動部に接合する工程を簡略化できる物理量検出器を提供する。
【解決手段】基部と、物理量に応じて変位する可動部と、前記可動部を前記基部に接続する括れ部と、前記括れ部を跨いで前記基部と前記可動部とに接合されている物理量検出素子と、前記基部を支持する支持部と、前記可動部の主面に接合されている錘部と、を備え、前記錘部は、前記主面の垂線方向から見て、前記可動部および前記支持部と重なる本体部と、前記本体部から前記可動部に向けて突出し、前記可動部に接合されることにより前記可動部と前記本体部との隙間を規定する第１突出部と、を有し、前記本体部と前記第１突出部は、一体に設けられている、物理量検出器。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基部と、
物理量に応じて変位する可動部と、
前記可動部を前記基部に接続する括れ部と、
前記括れ部を跨いで前記基部と前記可動部とに接合されている物理量検出素子と、
前記基部を支持する支持部と、
前記可動部の主面に接合されている錘部と、
を備え、
前記錘部は、
前記主面の垂線方向から見て、前記可動部および前記支持部と重なる本体部と、
前記本体部から前記可動部に向けて突出し、前記可動部に接合されることにより前記可動部と前記本体部との隙間を規定する第１突出部と、
を有し、
前記本体部と前記第１突出部は、一体に設けられている、物理量検出器。

【請求項2】

請求項１において、
前記支持部は、第１支持腕と、第２支持腕と、を備え、
前記第１支持腕および前記第２支持腕は、前記主面の垂線方向から見て、前記本体部と重なる、物理量検出器。

【請求項3】

請求項１において、
前記錘部は、前記主面の垂線方向から見て、前記本体部の前記支持部および前記可動部に重ならない領域に、前記第１突出部と同じ方向に突出する第２突出部を有している、物理量検出器。

【請求項4】

請求項１において、
前記第１突出部は、前記主面に接合される接合面を有し、
前記接合面には、凹部が形成されている、物理量検出器。

【請求項5】

請求項４において、
前記凹部は、端部が前記第１突出部の側面に接続されている溝である、物理量検出器。

【請求項6】

請求項１において、
前記第１突出部は、前記主面の垂線方向から見て、前記錘部の重心と重なる、物理量検出器。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量検出器と、
前記物理量検出器の出力信号に基づいて、物理量を算出する処理回路と、
を備える、物理量検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物理量検出器および物理量検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、物理量の変化に応じて変位する可動部を有するカンチレバーと、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、可動部に配置された質量部と、可動部と質量部とを接合するスペーサーと、を備えた物理量検出器が開示されている。特許文献１に開示された物理量検出器では、スペーサーの厚さで可動部と質量部との隙間を確保している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１６０５５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示された物理量検出器では、質量部はスペーサーを介して可動部に接合されるため、質量部を可動部に接合するためには、可動部とスペーサーを接合する工程とスペーサーと質量部を接合する工程の２回の接合工程が必要であった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係る物理量検出器の一態様は、
基部と、
物理量に応じて変位する可動部と、
前記可動部を前記基部に接続する括れ部と、
前記括れ部を跨いで前記基部と前記可動部とに接合されている物理量検出素子と、
前記基部を支持する支持部と、
前記可動部の主面に接合されている錘部と、
を備え、
前記錘部は、
前記主面の垂線方向から見て、前記可動部および前記支持部と重なる本体部と、
前記本体部から前記可動部に向けて突出し、前記可動部に接合されることにより前記可動部と前記本体部との隙間を規定する第１突出部と、
を有し、
前記本体部と前記第１突出部は、一体に設けられている。

【0006】

本発明に係る物理量検出装置の一態様は、
上記物理量検出器と、
前記物理量検出器の出力信号に基づいて、物理量を算出する処理回路と、
を備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係る物理量検出器を模式的に示す斜視図。

【図2】第１実施形態に係る物理量検出器を模式的に示す平面図。

【図3】第１実施形態に係る物理量検出器を模式的に示す断面図。

【図4】第１実施形態に係る物理量検出器を模式的に示す断面図。

【図5】第２実施形態に係る物理量検出器を模式的に示す平面図。

【図6】第２実施形態に係る物理量検出器を模式的に示す断面図。

【図7】第３実施形態に係る物理量検出器を模式的に示す平面図。

【図8】第３実施形態に係る物理量検出器を模式的に示す断面図。

【図9】第４実施形態に係る物理量検出器を模式的に示す平面図。

【図10】第４実施形態に係る物理量検出器を模式的に示す断面図。

【図11】第５実施形態に係る物理量検出装置を模式的に示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0009】

１． 第１実施形態
１．１． 物理量検出器
まず、第１実施形態に係る物理量検出器について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る物理量検出器１００を模式的に示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る物理量検出器１００を模式的に示す平面図である。図３および図４は、第１実施形態に係る物理量検出器１００を模式的に示す断面図である。なお、図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。また、図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線断面図である。図１～図４には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。

【0010】

物理量検出器１００は、図１～図４に示すように、基部１０と、可動部２０と、括れ部３０と、物理量検出素子４０と、支持部５０と、錘部６０と、パッケージ７０と、を備えている。なお、便宜上、図１では、パッケージ７０の図示を省略している。

【0011】

基部１０、可動部２０、括れ部３０、および支持部５０は、水晶基板で形成されている。基部１０、可動部２０、括れ部３０、および支持部５０は、一体に設けられている。すなわち、基部１０、可動部２０、括れ部３０、および支持部５０は、１つの水晶基板でモノリシックに構成されている。

【0012】

基部１０は、基部１０の厚さ方向から見て、すなわち、Ｚ軸に沿った方向から見て、長方形状である。基部１０には、括れ部３０および支持部５０が接続されている。

【0013】

可動部２０は、加速度や圧力などの物理量に応じてＺ軸に沿って変位する。可動部２０は、括れ部３０を介して基部１０に接続されている。可動部２０は、括れ部３０を支点として変位する。可動部２０および括れ部３０は、物理量に応じて変位するカンチレバーを構成している。可動部２０は、板状である。可動部２０は、第１主面２２ａと、第１主面２２ａとは表裏の関係にある第２主面２２ｂと、を有している。第１主面２２ａは、＋Ｚ方向を向く面であり、第２主面２２ｂは、－Ｚ方向を向く面である。

【0014】

括れ部３０は、基部１０と可動部２０との間に配置されている。括れ部３０は、基部１０と可動部２０を接続している。括れ部３０は、基部１０および可動部２０よりも薄い。図示の例では、Ｘ軸に沿った溝を形成することによって、括れ部３０が基部１０および可動部２０よりも薄く形成されている。括れ部３０がヒンジとして機能することによって、可動部２０を変位しやすくできる。

【0015】

物理量検出素子４０は、括れ部３０を跨いで基部１０と可動部２０とに接合されている。物理量検出素子４０は、第１振動梁部４２ａと、第２振動梁部４２ｂと、第１振動基部４４ａと、第２振動基部４４ｂと、を備えている。第１振動梁部４２ａおよび第２振動梁部４２ｂは、基部１０と可動部２０を結ぶ方向に延在し、当該結ぶ方向と直交する方向に屈曲振動する。すなわち、第１振動梁部４２ａおよび第２振動梁部４２ｂは、Ｙ軸に沿って延在し、Ｘ軸に沿って屈曲振動する。第１振動基部４４ａは、接着剤などの接合部材２によって基部１０に接合されている。第２振動基部４４ｂは、接合部材２によって可動部２０に接合されている。第１振動基部４４ａは、第１振動梁部４２ａの＋Ｙ方向の端部、および第２振動梁部４２ｂの＋Ｙ方向の端部に配置され、第２振動基部４４ｂは、第１振動梁部４２ａの－Ｙ方向の端部、および第２振動梁部４２ｂの－Ｙ方向の端部に配置されている。物理量検出素子４０は、双音叉型の水晶振動子である。物理量検出素子４０は、物理量として、例えば、加速度や圧力を検出する。

【0016】

なお、物理量検出素子４０は、双音叉型の水晶振動子に限定されない。例えば、物理量検出素子４０の材質は、水晶に限定されず、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、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。

【0017】

支持部５０は、基部１０を支持している。支持部５０は、第１支持腕５２と、第２支持腕５４と、第３支持腕５６と、を有している。第１支持腕５２、第２支持腕５４、および第３支持腕５６は、それぞれ基部１０に接続されている。第１支持腕５２と第２支持腕５４との間には、可動部２０が配置されている。第１支持腕５２は、ベース７２の第１台座７３ａに接合されている。第２支持腕５４は、ベース７２の第２台座７３ｂに接合されている。第３支持腕５６は、ベース７２の第３台座７３ｃに接合されている。図３に示す例では、第３支持腕５６は、接着剤などの接合部材４で第３台座７３ｃに接合されている。

【0018】

第１支持腕５２は、屈曲している。そのため、ＸＹ平面内での広がりを抑えつつ、第１支持腕５２の長さを長くできる。同様に、第２支持腕５４は屈曲しているため、第２支持腕５４の長さを長くできる。同様に、第３支持腕５６は、屈曲しているため、第３支持腕５６の長さを長くできる。このように、第１支持腕５２の長さ、第２支持腕５４の長さ、および第３支持腕５６の長さを長くすることによって、第１支持腕５２、第２支持腕５４、および第３支持腕５６が変形しやすくなるため、外部から加わる衝撃や、応力歪みを効果的に緩和できる。

【0019】

なお、支持部５０が備える支持腕の数や配置は特に限定されず、支持腕は２本以下であってもよいし、４本以上であってもよい。また、支持部５０の形状は、上述の腕状に限定されず、例えば、枠状であってもよい。

【0020】

錘部６０は、可動部２０の第１主面２２ａに接合されている。錘部６０は、可動部２０の自由端側に配置されている。可動部２０に錘部６０を配置することによって、小さな物理量でも可動部２０が変位しやすくなり、物理量検出器１００の分解能が向上する。錘部６０は、例えば、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、各種合金などの金属材料で構成されている。

【0021】

錘部６０は、本体部６２と、第１突出部６４と、を有している。本体部６２は、第１主面２２ａの垂線方向から見て、すなわち、Ｚ軸に沿った方向から見て、可動部２０および支持部５０と重なっている。図４に示すように、本体部６２の－Ｘ方向の端部が、第１支持腕５２と重なっている。また、本体部６２の＋Ｘ方向の端部は、第２支持腕５４と重なっている。本体部６２と第１支持腕５２とは、隙間を介して対向している。本体部６２と第２支持腕５４とは、隙間を介して対向している。本体部６２が第１支持腕５２および第２支持腕５４と重なっていることにより、可動部２０が－Ｚ方向に変位した場合に、本体部６２が第１支持腕５２および第２支持腕５４に接触し、可動部２０の変位が規制される。つまり、錘部６０は、可動部２０の－Ｚ方向への過度な変位を規制するストッパーとして機能する。

【0022】

第１突出部６４は、本体部６２から可動部２０に向けて突出している。図示の例では、第１突出部６４は、本体部６２から－Ｚ方向に突出している。第１突出部６４は、本体部６２の可動部２０と重なっている部分から突出している。第１突出部６４は、可動部２０に接合される接合面６５を有している。第１突出部６４の接合面６５は、第１突出部６４の先端に位置している。第１突出部６４の接合面６５は、可動部２０の第１主面２２ａに接合されている。第１突出部６４の接合面６５と可動部２０の第１主面２２ａは、例えば、エポキシ樹脂などの接着剤６で接合されている。

【0023】

第１突出部６４は、可動部２０と本体部６２との隙間Ｃを規定している。可動部２０と本体部６２との隙間Ｃの大きさは、第１突出部６４の突出方向の大きさによって決定される。隙間Ｃの大きさは、例えば、８０μｍである。第１突出部６４と可動部２０を接着剤６で接合した場合、隙間Ｃの大きさは、第１突出部６４の突出方向の大きさと接着剤６の厚さの和となる。隙間Ｃの大きさによって、本体部６２と第１支持腕５２との隙間の大きさ、および本体部６２と第２支持腕５４との隙間の大きさが決まる。

【0024】

本体部６２と第１突出部６４は、一体に設けられている。すなわち、本体部６２および第１突出部６４は、同一材料でモノリシックに構成されている。例えば、金属材料を金型に押し付けることによって、本体部６２および第１突出部６４を一体に形成できる。また、例えば、金属粉末を金型に充填して成形し、焼結することによって本体部６２および第１突出部６４を一体に形成してもよい。錘部６０は、切削加工により形成されてもよい。

【0025】

第１突出部６４は、可動部２０の第１主面２２ａの垂線方向から見て、錘部６０の重心Ｇと重なる。第１突出部６４を錘部６０の重心Ｇと重なる位置に配置することによって、可動部２０に加わる力のモーメントを低減できる。

【0026】

錘部６０には、切り欠き６１が形成されている。錘部６０に切り欠き６１を形成することによって、錘部６０と物理量検出素子４０が重ならない。

【0027】

パッケージ７０は、図２～図４に示すように、ベース７２と、リッド７４と、を備えている。なお、便宜上、図２では、リッド７４の図示を省略している。

【0028】

ベース７２は、例えば、セラミックスで構成されている。ベース７２は、凹部を備えている。ベース７２は、第１台座７３ａ、第２台座７３ｂ、第３台座７３ｃ、および第４台座７３ｄを備えている。第１台座７３ａには、第１支持腕５２が接合されている。第２台座７３ｂには、第２支持腕５４が接合されている。第３台座７３ｃには、第３支持腕５６が接合されている。第４台座７３ｄには、第１内部端子７６ａおよび第２内部端子７６ｂが配置されている。第１内部端子７６ａおよび第２内部端子７６ｂは、ワイヤー５を介して物理量検出素子４０に電気的に接続されている。

【0029】

ベース７２の外面には、第１外部端子７８ａおよび第２外部端子７８ｂが配置されている。第１外部端子７８ａは、ベース７２に形成された、図示しない配線を介して、第１内部端子７６ａに電気的に接続されている。第２外部端子７８ｂは、ベース７２に形成された、図示しない配線を介して、第２内部端子７６ｂに電気的に接続されている。したがって、第１外部端子７８ａおよび第２外部端子７８ｂを介して、外部機器と物理量検出素子４０との電気的な接続が可能となる。

【0030】

リッド７４は、ベース７２の凹部の開口を塞いでいる。リッド７４は、例えば、板状の部材である。リッド７４は、接合部材８を介してベース７２に接合されている。リッド７４は、例えば、コバール等の金属材料で構成されている。

【0031】

ベース７２とリッド７４によって、基部１０、可動部２０、括れ部３０、物理量検出素子４０、支持部５０、および錘部６０を収容する空間が形成される。ベース７２およびリッド７４によって形成される空間は、例えば、減圧状態である。

【0032】

物理量検出器１００では、括れ部３０を支点として可動部２０が加速度や圧力などの物理量に応じてＺ軸に沿って変位する。この結果、括れ部３０を跨いで基部１０と可動部２０とに接合された物理量検出素子４０に可動部２０の変位に応じた応力が加わる。物理量検出素子４０に加わる応力に応じて、物理量検出素子４０の振動周波数が変化する。物理量検出器１００では、この物理量検出素子４０の振動周波数の変化に基づいて、物理量を検出する。

【0033】

１．２． 物理量検出器の製造方法
まず、水晶基板をエッチングして、基部１０、可動部２０、括れ部３０、および支持部５０を一体に形成する。

【0034】

次に、物理量検出素子４０を準備する。物理量検出素子４０は、例えば、水晶基板をエッチングして、第１振動梁部４２ａ、第２振動梁部４２ｂ、第１振動基部４４ａ、および第２振動基部４４ｂを形成し、第１振動梁部４２ａおよび第２振動梁部４２ｂに励振電極を形成することによって製造できる。

【0035】

次に、物理量検出素子４０を、括れ部３０を跨いで、基部１０と可動部２０とに接合部材２を介して接合する。

【0036】

次に、ベース７２を準備し、第１支持腕５２を第１台座７３ａに接合し、第２支持腕５４を第２台座７３ｂに接合し、第３支持腕５６を第３台座７３ｃに接合する。次に、物理量検出素子４０を、ワイヤー５を介して、第１内部端子７６ａおよび第２内部端子７６ｂに電気的に接続する。

【0037】

次に、錘部６０を可動部２０に接合する。具体的には、まず、錘部６０と可動部２０とのアライメントを調整する。次に、錘部６０の第１突出部６４の先端の接合面６５を、可動部２０の第１主面２２ａに接着剤６を介して接合する。これにより、本体部６２と可動部２０との間に隙間Ｃを形成できる。以上の工程により、錘部６０を可動部２０に接合できる。

【0038】

錘部６０を可動部２０に接合する工程では、本体部６２が、第１主面２２ａの垂線方向から見て、可動部２０、第１支持腕５２、および第２支持腕５４に重なるように、錘部６０が可動部２０に接合される。これにより、本体部６２と第１支持腕５２とは、隙間を介して対向する。また、本体部６２と第２支持腕５４とは、隙間を介して対向する。したがって、錘部６０を可動部２０の－Ｚ方向への過度な変位を規制するストッパーとして機能させることができる。

【0039】

ここで、第１突出部６４は、第１主面２２ａの垂線方向から見て、錘部６０の重心Ｇと重なる。そのため、錘部６０を可動部２０に接合する工程において、錘部６０の第１突出部６４を可動部２０の第１主面２２ａ上に配置したときに、錘部６０が傾いたり、錘部６０が倒れたりすることを防ぐことができる。したがって、錘部６０を可動部２０に接合する工程において、容易に錘部６０を可動部２０の第１主面２２ａの所望の位置に配置でき、錘部６０を正確に位置決めできる。

【0040】

次に、ベース７２にリッド７４を接合する。以上の工程により、物理量検出器１００を製造できる。

【0041】

１．３． 作用効果
物理量検出器１００は、基部１０と、物理量に応じて変位する可動部２０と、可動部２０を基部１０に接続する括れ部３０と、括れ部３０を跨いで基部１０と可動部２０とに接合されている物理量検出素子４０と、基部１０を支持する支持部５０と、可動部２０の第１主面２２ａに接合されている錘部６０と、を備えている。また、錘部６０は、第１主面２２ａの垂線方向から見て、可動部２０および支持部５０と重なる本体部６２と、本体部６２から可動部２０に向けて突出し、可動部２０に接合されることにより可動部２０と本体部６２との隙間Ｃを規定する第１突出部６４と、を有している。また、本体部６２と第１突出部６４は、一体に設けられている。そのため、物理量検出器１００では、１回の接合工程で錘部６０を可動部２０に接合できる。

【0042】

例えば、錘部６０を、錘部６０と可動部２０との隙間Ｃを規定するためのスペーサーを介して可動部２０に接合する場合、可動部２０とスペーサーを接合する工程とスペーサーと錘部６０を接合する工程の２回の接合工程が必要である。これに対して、物理量検出器１００では、本体部６２と第１突出部６４が一体に設けられているため、１回の接合工程で錘部６０を可動部２０に接合できる。したがって、物理量検出器１００では、錘部６０を可動部２０に接合する工程を簡略化できる。

【0043】

物理量検出器１００では、接合工程を１回にできることによって、錘部６０を可動部２０に接合するためのアライメント工程を１回にできる。例えば、錘部６０と可動部２０との隙間Ｃを規定するためのスペーサーを介して可動部２０に接合する場合、可動部２０とスペーサーとのアライメントを調整する工程と、スペーサーと錘部６０とのアライメントを調整する工程の２回のアライメント工程が必要である。これに対して、物理量検出器１００では、錘部６０を可動部２０に接合するためのアライメント工程を１回にできるため、アライメント精度の低下を抑制しつつ製造工程を簡略化できる。

【0044】

また、物理量検出器１００では、１回の接合工程で錘部６０を可動部２０に接合できるため、接着剤６の層を１層にできる。例えば、錘部６０をスペーサーを介して可動部２０に接合する場合、接着剤６の層が２層になる。接着剤６の層を１層にすることによって、接着剤６の層が２層の場合と比べて、接着剤６の量を低減できる。ここで、エポキシ樹脂などの接着剤の線膨張係数と、水晶の線膨張係数とは、大きく異なる。したがって、物理量検出器１００では、接着剤６の量を低減できるため、錘部６０と可動部２０との接合部に生じる応力を低減できる。

【0045】

物理量検出器１００では、支持部５０は、第１支持腕５２と、第２支持腕５４と、を備え、第１支持腕５２および第２支持腕５４は、可動部２０の第１主面２２ａの垂線方向から見て、本体部６２と重なる。そのため、物理量検出器１００では、錘部６０を、可動部２０の－Ｚ方向への過度な変位を規制するストッパーとして機能させることができる。これにより、可動部２０の過度な変形を低減できる。

【0046】

物理量検出器１００では、第１突出部６４は、可動部２０の第１主面２２ａの垂線方向から見て、錘部６０の重心Ｇと重なる。そのため、物理量検出器１００では、可動部２０に加わる力のモーメントを低減できる。

【0047】

２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係る物理量検出器について図面を参照しながら説明する。図５は、第２実施形態に係る物理量検出器２００を模式的に示す平面図である。図６は、第２実施形態に係る物理量検出器２００を模式的に示す断面図である。なお、図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線断面図である。以下、第２実施形態に係る物理量検出器２００において、上述した第１実施形態に係る物理量検出器１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0048】

物理量検出器２００では、図５および図６に示すように、錘部６０は、可動部２０の第１主面２２ａの垂線方向から見て、本体部６２の支持部５０および可動部２０に重ならない領域に、第１突出部６４と同じ方向に突出する第２突出部６６を有している。

【0049】

図示の例では、錘部６０は、２つの第２突出部６６を有している。２つの第２突出部６６のうちの一方は、第１主面２２ａの垂線方向から見て、第１支持腕５２と可動部２０との間に配置されている。２つの第２突出部６６のうちの他方は、第１主面２２ａの垂線方向から見て、第２支持腕５４と可動部２０との間に配置されている。第２突出部６６が可動部２０の第１主面２２ａの垂線方向から見て、本体部６２の支持部５０および可動部２０に重ならない領域に配置されることによって、可動部２０が変位しても第２突出部６６が支持部５０および可動部２０に接触しない。

【0050】

なお、第２突出部６６の位置は、第１主面２２ａの垂線方向から見て、本体部６２の支持部５０および可動部２０に重ならない領域であれば特に限定されない。また、図示の例では、錘部６０は、２つの第２突出部６６を有しているが、錘部６０は、１つの第２突出部６６を有していてもよいし、３以上の第２突出部６６を有していてもよい。

【0051】

第１突出部６４は、本体部６２から－Ｚ方向の突出しており、第２突出部６６は、本体部６２から－Ｚ方向に突出している。Ｚ軸に沿った方向において、第２突出部６６の大きさは、例えば、第１突出部６４の大きさと同じである。なお、Ｚ軸に沿った方向において、第２突出部６６の大きさは、第１突出部６４の大きさよりも小さくてもよいし、第１突出部６４の大きさよりも大きくてもよい。

【0052】

本体部６２、第１突出部６４、および第２突出部６６は、一体に設けられている。すなわち、本体部６２、第１突出部６４、および第２突出部６６は、同一材料でモノリシックに構成されている。例えば、金属材料を金型に押し付けて本体部６２、第１突出部６４、および第２突出部６６を一体に形成できる。また、例えば、金属粉末を金型に充填して成形し、焼結することによって本体部６２、第１突出部６４、および第２突出部６６を一体に形成してもよい。錘部６０は、切削加工により形成されてもよい。なお、第２突出部６６は、本体部６２および第１突出部６４と一体に設けられていなくてもよい。例えば、第２突出部６６は、本体部６２に接着剤などの接合部材を介して接合されていてもよい。

【0053】

物理量検出器２００では、錘部６０は、第１主面２２ａの垂線方向から見て、本体部６２の支持部５０および可動部２０に重ならない領域に、第１突出部６４と同じ方向に突出する第２突出部６６を有している。そのため、物理量検出器２００では、錘部６０を重くできる。したがって、物理量検出器２００では、小さな物理量でも可動部２０が変位しやすくなり、物理量検出器２００の分解能を向上できる。また、物理量検出器２００では、第２突出部６６は、本体部６２の支持部５０および可動部２０に重ならない領域に、第１突出部６４と同じ方向に突出しているため、小型化を図りつつ、分解能を向上できる。

【0054】

３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係る物理量検出器について図面を参照しながら説明する。図７は、第３実施形態に係る物理量検出器３００を模式的に示す平面図である。図８は、第３実施形態に係る物理量検出器３００を模式的に示す断面図である。なお、図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図である。以下、第３実施形態に係る物理量検出器３００において、上述した第１実施形態に係る物理量検出器１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0055】

物理量検出器３００では、図７および図８に示すように、第１突出部６４は第１主面２２ａに接合される接合面６５を有し、接合面６５には凹部６８が形成されている。凹部６８は、接合面６５に形成された窪みである。接合面６５に凹部６８が形成されることによって、錘部６０を可動部２０に接合する工程において、凹部６８に余った接着剤６が入り込むため、接着剤６の接合面６５からのはみだしを低減できる。

【0056】

図示の例では、接合面６５には、１つの凹部６８が形成されている。なお、接合面６５には、複数の凹部６８が形成されていてもよい。

【0057】

物理量検出器３００では、接合面６５に凹部６８が形成されているため、接着剤６の接合面６５からのはみだしを低減できる。したがって、物理量検出器３００では、接着剤６がはみ出すことによる接着位置のばらつきや接着面積のばらつきを低減できる。

【0058】

４． 第４実施形態
次に、第４実施形態に係る物理量検出器について図面を参照しながら説明する。図９は、第４実施形態に係る物理量検出器４００を模式的に示す平面図である。図１０は、第４実施形態に係る物理量検出器４００を模式的に示す断面図である。なお、図１０は、図９のＸ－Ｘ線断面図である。以下、第４実施形態に係る物理量検出器４００において、上述した第３実施形態に係る物理量検出器３００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0059】

物理量検出器４００では、凹部６８は、Ｙ軸に沿って延びる溝である。第１突出部６４は、図９に示すように、第１側面６４ａと、第２側面６４ｂと、を有している。凹部６８を構成する溝は、一方の端部が第１側面６４ａに接続され、他方の端部が第２側面６４ｂに接続されている。すなわち、凹部６８を構成する溝の両端部は、開放されている。そのため、錘部６０を可動部２０に接合する工程において、凹部６８に接着剤６が入り込む際に凹部６８内の空気を溝の両端部から排出できる。したがって、物理量検出器４００では、余った接着剤６を、効率よく凹部６８に入り込ませることができる。

【0060】

第１突出部６４の側面は、第１突出部６４の突出方向に垂直な垂線を持つ面である。第１側面６４ａの垂線および第２側面６４ｂの垂線は、第１突出部６４の突出方向に垂直である。図示の例では、第１突出部６４の突出方向は－Ｚ方向であり、第１側面６４ａの垂線はＹ軸に平行であり、第２側面６４ｂの垂線はＹ軸に平行である。第１突出部６４の側面は、曲面であってもよい。

【0061】

図示の例では、接合面６５に凹部６８が２つ形成されているが、凹部６８の数は特に限定されない。また、図示の例では、凹部６８は、一方の端部が第１側面６４ａに接続され、他方の端部が第２側面６４ｂに接続された溝であるが、溝の一方の端部のみが第１突出部６４の側面に接続されていてもよい。また、図示の例では、凹部６８は、Ｙ軸に沿って延びる溝であるが、凹部６８は、Ｘ軸に沿って延びる溝であってもよい。

【0062】

物理量検出器４００では、凹部６８は、端部が第１突出部６４の側面に接続されている溝であるため、錘部６０を可動部２０に接合する工程において、凹部６８に接着剤６が入り込む際に凹部６８内の空気を溝の端部から排出できる。したがって、物理量検出器４００では、余った接着剤６を、効率よく凹部６８に入り込ませることができ、接着剤６がはみ出すことによる接着位置のばらつきや接着面積のばらつきを低減できる。

【0063】

５． 第５実施形態
次に、第５実施形態に係る物理量検出装置について図面を参照しながら説明する。図１１は、第５実施形態に係る物理量検出装置５００を模式的に示す分解斜視図である。

【0064】

物理量検出装置５００は、３つの物理量検出器１００と、回路基板５１０と、処理回路５２０と、コネクター基板５３０と、ベース５４０と、リッド５５０と、を備えている。

【0065】

３つの物理量検出器１００は、回路基板５１０に実装されている。３つの物理量検出器１００の各々は、検出軸に沿った物理量を検出する。３つの物理量検出器１００の検出軸は、互いに直交している。３つの物理量検出器１００は、互いに直交する検出軸に沿った物理量を検出できるように、検出軸に合わせた向きで回路基板５１０に実装されている。物理量検出装置５００では、互いに直交する３つの軸に沿った物理量を検出できる。

【0066】

回路基板５１０には、物理量検出器１００の出力信号に基づいて物理量を算出する処理回路５２０が実装されている。処理回路５２０は、例えば、回路基板５１０の３つの物理量検出器１００が実装された面とは反対側の面に実装されている。処理回路５２０は、３つの物理量検出器１００の出力信号に基づいて、互いに直交する３つの検出軸に沿った物理量を算出する。例えば、物理量検出装置５００が設置された位置の傾斜角度に応じた信号を出力する傾斜計である場合、処理回路５２０は、３つの物理量検出器１００の出力信号に基づいて、傾斜角度を算出する。処理回路５２０は、例えば、汎用ＩＣ（Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により実現できる。処理回路５２０は、コネクター基板５３０と電気的に接続されており、コネクター基板５３０を介して外部機器と電気的に接続される。

【0067】

３つの物理量検出器１００と処理回路５２０が実装された回路基板５１０、およびコネクター基板５３０は、ベース５４０とリッド５５０で構成されるパッケージに収容される。

【0068】

物理量検出装置５００は、例えば、設置された位置の傾斜角度に応じた信号を出力する傾斜計である。物理量検出装置５００は、例えば、３軸に沿った方向の加速度を検出する３つの物理量検出器１００と、３軸周りの角速度を検出する３つの角速度センサーと、を備えた慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）であってもよい。また、物理量検出装置５００は、例えば、物理量検出器１００を利用して構造物の傾斜を監視するか構造物監視装置であってもよい。また、物理量検出装置５００は、３軸に沿った方向の加速度を検出する３つの物理量検出器１００を備えた移動体であってもよい。

【0069】

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

【0070】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【0071】

上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。

【0072】

物理量検出器の一態様は、
基部と、
物理量に応じて変位する可動部と、
前記可動部を前記基部に接続する括れ部と、
前記括れ部を跨いで前記基部と前記可動部とに接合されている物理量検出素子と、
前記基部を支持する支持部と、
前記可動部の主面に接合されている錘部と、
を備え、
前記錘部は、
前記主面の垂線方向から見て、前記可動部および前記支持部と重なる本体部と、
前記本体部から前記可動部に向けて突出し、前記可動部に接合されることにより前記可動部と前記本体部との隙間を規定する第１突出部と、
を有し、
前記本体部と前記第１突出部は、一体に設けられている。

【0073】

この物理量検出器によれば、１回の接合工程で錘部を可動部に接合できる。

【0074】

上記物理量検出器の一態様において、
前記支持部は、第１支持腕と、第２支持腕と、を備え、
前記第１支持腕および前記第２支持腕は、前記主面の垂線方向から見て、前記本体部と重なっていてもよい。

【0075】

この物理量検出器によれば、錘部を、可動部の過度な変位を規制するストッパーとして機能させることができる。

【0076】

上記物理量検出器の一態様において、
前記錘部は、前記主面の垂線方向から見て、前記本体部の前記支持部および前記可動部に重ならない領域に、前記第１突出部と同じ方向に突出する第２突出部を有していてもよい。

【0077】

この物理量検出器によれば、錘部を重くできるため、小さな物理量でも可動部が変位しやすくなり、分解能を向上できる。

【0078】

上記物理量検出器の一態様において、
前記第１突出部は、前記主面に接合される接合面を有し、
前記接合面には、凹部が形成されていてもよい。

【0079】

この物理量検出器によれば、錘部を可動部に接合する工程において、余った接着剤が凹部に入り込むため、接着剤の接合面からのはみだしを低減できる。

【0080】

上記物理量検出器の一態様において、
凹部は、端部が前記第１突出部の側面に接続されている溝であってもよい。

【0081】

この物理量検出器によれば、錘部を可動部に接合する工程において、凹部に接着剤が入り込む際に凹部内の空気を溝の端部から排出できる。したがって、余った接着剤を、効率よく凹部に入り込ませることができる。

【0082】

物理量検出装置の一態様は、
上記物理量検出器と、
前記物理量検出器の出力信号に基づいて、物理量を算出する処理回路と、
を備える。

【符号の説明】

【0083】

２…接合部材、４…接合部材、５…ワイヤー、６…接着剤、８…接合部材、１０…基部、２０…可動部、２２ａ…第１主面、２２ｂ…第２主面、３０…括れ部、４０…物理量検出素子、４２ａ…第１振動梁部、４２ｂ…第２振動梁部、４４ａ…第１振動基部、４４ｂ…第２振動基部、５０…支持部、５２…第１支持腕、５４…第２支持腕、５６…第３支持腕、６０…錘部、６１…切り欠き、６２…本体部、６４…第１突出部、６４ａ…第１側面、６４ｂ…第２側面、６５…接合面、６６…第２突出部、６８…凹部、７０…パッケージ、７２…ベース、７３ａ…第１台座、７３ｂ…第２台座、７３ｃ…第３台座、７３ｄ…第４台座、７４…リッド、７６ａ…第１内部端子、７６ｂ…第２内部端子、７８ａ…第１外部端子、７８ｂ…第２外部端子、１００…物理量検出器、２００…物理量検出器、３００…物理量検出器、４００…物理量検出器、５００…物理量検出装置、５１０…回路基板、５２０…処理回路、５３０…コネクター基板、５４０…ベース、５５０…リッド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】