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(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】P2024056277
(43)【公開日】2024-04-23
(54)【発明の名称】物理量センサー及び慣性計測装置
(51)【国際特許分類】
G01P 15/08 20060101AFI20240416BHJP
G01P 15/125 20060101ALI20240416BHJP
【ＦＩ】
G01P15/08 102B
G01P15/125 Z
G01P15/08 101B
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022163048
(22)【出願日】2022-10-11
(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】100104710
【弁理士】
【氏名又は名称】竹腰 昇
(74)【代理人】
【識別番号】100090479
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 一
(74)【代理人】
【識別番号】100124682
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 泰
(74)【代理人】
【識別番号】100166523
【弁理士】
【氏名又は名称】西河 宏晃
(72)【発明者】
【氏名】田中 悟
(57)【要約】
【課題】配線の自由度の向上と構造の適正化を両立させた物理量センサーの提供。
【解決手段】物理量センサー１は、基板２と、第１固定部１１と、第１支持梁２１と、可動体ＭＢと、第１固定電極固定部３１と、第２固定電極固定部３２と、第１固定電極部４１と、第２固定電極部４２と、第１配線５１と、を含む。第１固定部１１は、基板２に固定される。第１支持梁２１は、第１固定部１１に一端が接続され、第２方向ＤＲ２に沿って延びる。第１支持梁２１を回転軸として物理量を検出するときの第２可動電極部６２の回転トルクは、第１支持梁２１を回転軸として物理量を検出するときの第１可動電極部６１の回転トルクよりも小さい。可動体ＭＢは、第１支持梁２１に対して第４方向ＤＲ４側に開口部Ｐを有し、第１配線５１は、第１固定電極固定部３１から開口部Ｐを通過して可動体ＭＢの外部に引き出される。
【選択図】 図１
【解決手段】物理量センサー１は、基板２と、第１固定部１１と、第１支持梁２１と、可動体ＭＢと、第１固定電極固定部３１と、第２固定電極固定部３２と、第１固定電極部４１と、第２固定電極部４２と、第１配線５１と、を含む。第１固定部１１は、基板２に固定される。第１支持梁２１は、第１固定部１１に一端が接続され、第２方向ＤＲ２に沿って延びる。第１支持梁２１を回転軸として物理量を検出するときの第２可動電極部６２の回転トルクは、第１支持梁２１を回転軸として物理量を検出するときの第１可動電極部６１の回転トルクよりも小さい。可動体ＭＢは、第１支持梁２１に対して第４方向ＤＲ４側に開口部Ｐを有し、第１配線５１は、第１固定電極固定部３１から開口部Ｐを通過して可動体ＭＢの外部に引き出される。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに直交する３つの方向を、第１方向、第２方向及び第３方向としたとき、前記第３方向での物理量を検出する物理量センサーであって、
基板と、
前記基板に固定された第１固定部と、
前記第１固定部に一端が接続され、前記第２方向に沿って延びる第１支持梁と、
前記第１支持梁の他端に接続された可動体と、
前記基板に固定された第１固定電極固定部と、
前記基板に固定された第２固定電極固定部と、
前記第１固定電極固定部に接続され、前記第１支持梁に対して前記第１方向側に設けられる第１固定電極部と、
前記第２固定電極固定部に接続され、前記第１支持梁に対して前記第１方向の反対方向である第４方向側に設けられる第２固定電極部と、
前記第１固定電極固定部に接続される第１配線と、
を含み、
前記可動体は、
前記第１固定電極部の固定電極に対向する可動電極を有する第１可動電極部と、
前記第２固定電極部の固定電極に対向する可動電極を有する第２可動電極部と、
を含み、
前記第１支持梁を回転軸として前記物理量を検出するときの前記第２可動電極部の回転トルクは、前記第１支持梁を前記回転軸として前記物理量を検出するときの前記第１可動電極部の前記回転トルクよりも小さく、
前記可動体は、
前記第１支持梁に対して前記第４方向側に開口部を有し、
前記第１配線は、
前記第１固定電極固定部から前記開口部を通過して前記可動体の外部に引き出されることを特徴とする物理量センサー。
基板と、
前記基板に固定された第１固定部と、
前記第１固定部に一端が接続され、前記第２方向に沿って延びる第１支持梁と、
前記第１支持梁の他端に接続された可動体と、
前記基板に固定された第１固定電極固定部と、
前記基板に固定された第２固定電極固定部と、
前記第１固定電極固定部に接続され、前記第１支持梁に対して前記第１方向側に設けられる第１固定電極部と、
前記第２固定電極固定部に接続され、前記第１支持梁に対して前記第１方向の反対方向である第４方向側に設けられる第２固定電極部と、
前記第１固定電極固定部に接続される第１配線と、
を含み、
前記可動体は、
前記第１固定電極部の固定電極に対向する可動電極を有する第１可動電極部と、
前記第２固定電極部の固定電極に対向する可動電極を有する第２可動電極部と、
を含み、
前記第１支持梁を回転軸として前記物理量を検出するときの前記第２可動電極部の回転トルクは、前記第１支持梁を前記回転軸として前記物理量を検出するときの前記第１可動電極部の前記回転トルクよりも小さく、
前記可動体は、
前記第１支持梁に対して前記第４方向側に開口部を有し、
前記第１配線は、
前記第１固定電極固定部から前記開口部を通過して前記可動体の外部に引き出されることを特徴とする物理量センサー。
【請求項2】
請求項１に記載の物理量センサーにおいて、
前記第１固定電極固定部は、前記第１固定電極部と前記第２固定電極部の間の固定部配置領域に配置されることを特徴とする物理量センサー。
前記第１固定電極固定部は、前記第１固定電極部と前記第２固定電極部の間の固定部配置領域に配置されることを特徴とする物理量センサー。
【請求項3】
請求項２に記載の物理量センサーにおいて、
前記第２固定電極固定部に接続される第２配線を含み、
前記第２固定電極固定部は、
前記固定部配置領域に配置され、
前記第２配線は、
前記第２固定電極固定部から前記開口部を通過して前記可動体の外部に引き出されることを特徴とする物理量センサー。
前記第２固定電極固定部に接続される第２配線を含み、
前記第２固定電極固定部は、
前記固定部配置領域に配置され、
前記第２配線は、
前記第２固定電極固定部から前記開口部を通過して前記可動体の外部に引き出されることを特徴とする物理量センサー。
【請求項4】
請求項２に記載の物理量センサーにおいて、
前記第１固定部に接続される第３配線を含み、
前記第１固定部は、
前記固定部配置領域に配置され、
前記第３配線は、
前記第１固定部から前記開口部を通過して前記可動体の外部に引き出されることを特徴とする物理量センサー。
前記第１固定部に接続される第３配線を含み、
前記第１固定部は、
前記固定部配置領域に配置され、
前記第３配線は、
前記第１固定部から前記開口部を通過して前記可動体の外部に引き出されることを特徴とする物理量センサー。
【請求項5】
請求項４に記載の物理量センサーにおいて、
前記第３配線の他端に接続され、前記可動体の外側に設けられる可動電極端子を含むことを特徴とする物理量センサー。
前記第３配線の他端に接続され、前記可動体の外側に設けられる可動電極端子を含むことを特徴とする物理量センサー。
【請求項6】
請求項２に記載の物理量センサーにおいて、
前記基板に固定される第２固定部と、
前記第２固定部に一端が接続され、他端が前記可動体に接続される第２支持梁と、
前記第２固定部に接続される第４配線を含み、
前記第２固定部は、
前記固定部配置領域に配置され、
前記第４配線は、
前記第２固定部から前記開口部を通過して前記可動体の外部に引き出されることを特徴とする物理量センサー。
前記基板に固定される第２固定部と、
前記第２固定部に一端が接続され、他端が前記可動体に接続される第２支持梁と、
前記第２固定部に接続される第４配線を含み、
前記第２固定部は、
前記固定部配置領域に配置され、
前記第４配線は、
前記第２固定部から前記開口部を通過して前記可動体の外部に引き出されることを特徴とする物理量センサー。
【請求項7】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の物理量センサーにおいて、
前記第１配線の他端に接続され、前記可動体の外側に設けられる第１固定電極端子を含むことを特徴とする物理量センサー。
前記第１配線の他端に接続され、前記可動体の外側に設けられる第１固定電極端子を含むことを特徴とする物理量センサー。
【請求項8】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の物理量センサーにおいて、
前記可動体は、
前記第１支持梁の他端に接続され、前記第１方向に沿って延びる第１連結部と、
前記第１支持梁の前記第１方向側に設けられ、前記第１連結部に接続されて、前記第２方向に沿って延び、前記第１可動電極部の可動電極が設けられる第１基部と、
前記第１支持梁の前記第４方向側に設けられ、前記第１連結部に接続されて、前記第２方向に沿って延び、前記第２可動電極部の可動電極が設けられる第２基部と、
を含むことを特徴とする物理量センサー。
前記可動体は、
前記第１支持梁の他端に接続され、前記第１方向に沿って延びる第１連結部と、
前記第１支持梁の前記第１方向側に設けられ、前記第１連結部に接続されて、前記第２方向に沿って延び、前記第１可動電極部の可動電極が設けられる第１基部と、
前記第１支持梁の前記第４方向側に設けられ、前記第１連結部に接続されて、前記第２方向に沿って延び、前記第２可動電極部の可動電極が設けられる第２基部と、
を含むことを特徴とする物理量センサー。
【請求項9】
請求項８に記載の物理量センサーにおいて、
前記第１可動電極部の可動電極は、前記第１基部から前記第４方向に沿って延び、前記第１固定電極部の固定電極と前記第２方向において対向し、
前記第２可動電極部の可動電極は、前記第２基部から前記第１方向に沿って延び、前記第２固定電極部の固定電極と前記第２方向において対向することを特徴とする物理量センサー。
前記第１可動電極部の可動電極は、前記第１基部から前記第４方向に沿って延び、前記第１固定電極部の固定電極と前記第２方向において対向し、
前記第２可動電極部の可動電極は、前記第２基部から前記第１方向に沿って延び、前記第２固定電極部の固定電極と前記第２方向において対向することを特徴とする物理量センサー。
【請求項10】
請求項８に記載の物理量センサーにおいて、
前記可動体は、
前記第１基部の前記第４方向側に設けられ、前記第１連結部に接続されて、前記第２方向に沿って延び、前記第１可動電極部の可動電極が設けられる第３基部を含むことを特徴とする物理量センサー。
前記可動体は、
前記第１基部の前記第４方向側に設けられ、前記第１連結部に接続されて、前記第２方向に沿って延び、前記第１可動電極部の可動電極が設けられる第３基部を含むことを特徴とする物理量センサー。
【請求項11】
請求項１０に記載の物理量センサーにおいて、
前記第１可動電極部の可動電極は、前記第３基部から前記第１方向に沿って延び、前記第１固定電極部の固定電極と前記第２方向において対向することを特徴とする物理量センサー。
前記第１可動電極部の可動電極は、前記第３基部から前記第１方向に沿って延び、前記第１固定電極部の固定電極と前記第２方向において対向することを特徴とする物理量センサー。
【請求項12】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の物理量センサーにおいて、
前記基板に固定される第２固定部と、
前記第２固定部に一端が接続され、他端が前記可動体に接続される第２支持梁と、
を含み、
前記可動体は、
前記第１支持梁の他端に接続され、前記第１方向に沿って延びる第１連結部と、
前記第２支持梁の他端に接続され、前記第１方向に沿って延びる第２連結部と、
前記第１支持梁の前記第１方向側に設けられ、前記第１連結部に接続されて、前記第２方向に沿って延び、前記第１可動電極部の可動電極が設けられる第１基部と、
前記第１支持梁の前記第４方向側に設けられ、前記第１連結部に接続されて、前記第２方向に沿って延び、前記第２可動電極部の可動電極が設けられる第２基部と、
前記第２支持梁の前記第１方向側に設けられ、前記第２連結部に接続されて、前記第２方向に沿って延び、前記第１可動電極部の可動電極が設けられる第４基部と、
前記第２支持梁の前記第４方向側に設けられ、前記第２連結部に接続されて、前記第２方向に沿って延び、前記第２可動電極部の可動電極が設けられる第５基部と、
を含み、
前記可動体の前記開口部は、前記第２基部と前記第５基部との間に設けられることを特徴とする物理量センサー。
前記基板に固定される第２固定部と、
前記第２固定部に一端が接続され、他端が前記可動体に接続される第２支持梁と、
を含み、
前記可動体は、
前記第１支持梁の他端に接続され、前記第１方向に沿って延びる第１連結部と、
前記第２支持梁の他端に接続され、前記第１方向に沿って延びる第２連結部と、
前記第１支持梁の前記第１方向側に設けられ、前記第１連結部に接続されて、前記第２方向に沿って延び、前記第１可動電極部の可動電極が設けられる第１基部と、
前記第１支持梁の前記第４方向側に設けられ、前記第１連結部に接続されて、前記第２方向に沿って延び、前記第２可動電極部の可動電極が設けられる第２基部と、
前記第２支持梁の前記第１方向側に設けられ、前記第２連結部に接続されて、前記第２方向に沿って延び、前記第１可動電極部の可動電極が設けられる第４基部と、
前記第２支持梁の前記第４方向側に設けられ、前記第２連結部に接続されて、前記第２方向に沿って延び、前記第２可動電極部の可動電極が設けられる第５基部と、
を含み、
前記可動体の前記開口部は、前記第２基部と前記第５基部との間に設けられることを特徴とする物理量センサー。
【請求項13】
請求項１乃至６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から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、
を含むことを特徴とする慣性計測装置。
前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、
を含むことを特徴とする慣性計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、物理量センサー及び慣性計測装置等に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、Ｚ方向の加速度を検出する物理量センサーが開示されている。当該物理量センサーにおいて、複数の第１電極の１つの第１方向に沿う第１電極の長さは、第１導電部の第１方向に沿う第１導電部の長さよりも短いことが開示されている。また当該物理量センサーにおいて、複数の第２電極の１つの第１方向に沿う第２電極の長さは、第２導電部の第１方向に沿う第２導電部の長さよりも短いことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－０３２８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
物理量センサーには更なる小型化、高感度化等、構造の最適化が要求されている。そのため、容量を検出するために用いる可動電極や固定電極に接続する配線の引き回し如何によって、物理量センサーの構造等の適正化を阻害しないことが望まれる。特許文献１には、物理量センサーの配線の引き回しに関する手法について開示されていない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様は、互いに直交する３つの方向を、第１方向、第２方向及び第３方向としたとき、前記第３方向での物理量を検出する物理量センサーであって、基板と、前記基板に固定された第１固定部と、前記第１固定部に一端が接続され、前記第２方向に沿って延びる第１支持梁と、前記第１支持梁の他端に接続された可動体と、前記基板に固定された第１固定電極固定部と、前記基板に固定された第２固定電極固定部と、前記第１固定電極固定部に接続され、前記第１支持梁に対して前記第１方向側に設けられる第１固定電極部と、前記第２固定電極固定部に接続され、前記第１支持梁に対して前記第１方向の反対方向である第４方向側に設けられる第２固定電極部と、前記第１固定電極固定部に接続される第１配線と、を含み、前記可動体は、前記第１固定電極部の固定電極に対向する可動電極を有する第１可動電極部と、前記第２固定電極部の固定電極に対向する可動電極を有する第２可動電極部と、を含み、前記第１支持梁を回転軸として前記物理量を検出するときの前記第２可動電極部の回転トルクは、前記第１支持梁を前記回転軸として前記物理量を検出するときの前記第１可動電極部の前記回転トルクよりも小さく、前記可動体は、前記第１第１支持梁に対して前記第４方向側に開口部を有し、前記第１配線は、前記第１固定電極固定部から前記開口部を通過して前記可動体の外部に引き出される物理量センサーに関係する。
【0006】
本開示の他の態様は、上記に記載された物理量センサーと、前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含む慣性計測装置に関係する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】物理量センサーの例を説明する平面図。
【図2】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図3】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図4】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図5】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図6】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図7】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図8】第１配線、第２配線及び第３配線の交差を説明する図。
【図10】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図11】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図12】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図13】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図14】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図15】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図16】第２固定電極と第２可動電極の厚さの関係の例を説明する図。
【図17】第１可動電極の動作と第１固定電極の関係の例を説明する図。
【図18】第２可動電極の動作と第２固定電極の関係の例を説明する図。
【図19】第１可動電極の動作と第１固定電極の関係の別の例を説明する図。
【図20】第２可動電極の動作と第２固定電極の関係の別の例を説明する図。
【図21】第１可動電極の動作と第１固定電極の関係の別の例を説明する図。
【図22】第２可動電極の動作と第２固定電極の関係の別の例を説明する図。
【図23】第１可動電極の動作と第１固定電極の関係の別の例を説明する図。
【図24】第２可動電極の動作と第２固定電極の関係の別の例を説明する図。
【図25】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図26】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図27】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図28】物理量センサーの別の例を説明する平面図。
【図29】物理量センサーを含む慣性計測装置の概略構成を示す分解斜視図。
【図30】物理量センサーの回路基板の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが必須構成要件であるとは限らない。
【0009】
本実施形態の物理量センサー１は、基板２と、第１固定部１１と、第１支持梁２１と、可動体ＭＢと、第１固定電極固定部３１と、第２固定電極固定部３２と、第１固定電極部４１と、第２固定電極部４２と、第１配線５１と、を含む。図１は、本実施形態の物理量センサー１の基板２に直交する方向での平面視における平面図である。また、図１において互いに直交する方向を第１方向ＤＲ１、第２方向ＤＲ２、第３方向ＤＲ３とし、第１方向ＤＲ１、第２方向ＤＲ２、第３方向ＤＲ３は、各々、例えば＋Ｘ軸方向、＋Ｙ軸方向、＋Ｚ軸方向に対応する。本実施形態の物理量センサー１は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスとしての慣性センサーであり、第３方向ＤＲ３での物理量を検出する。なお、「直交」とは９０°で交わっているものの他、９０°から若干傾いた角度で交わっている場合も含むものとする。また、本実施形態において、第１方向ＤＲ１の反対側の方向を第４方向ＤＲ４とする。つまり、図１において第４方向ＤＲ４は、例えば－Ｘ軸方向である。また、第３方向ＤＲ３と反対の方向を第５方向ＤＲ５とする。例えば、図１には図示していないが、第５方向ＤＲ５は、例えば－Ｚ軸方向である。
【0010】
例えば、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に沿った面であるＸＹ平面を水平面とすると、第３方向ＤＲ３は鉛直方向となることから、本実施形態の物理量センサー１を例えば鉛直方向の加速度を検出する加速度センサーとして適用することができる。ただし、上記した第１方向ＤＲ１～第３方向ＤＲ３と、ＸＹＺ軸との対応関係はあくまでも例示であり、上記に限定されるものではない。以降の説明は、例えば第１方向ＤＲ１または第２方向ＤＲ２をＺ軸として本実施形態を適用することを妨げるものではなく、第１方向ＤＲ１～第３方向ＤＲ３のいずれかが必ず鉛直方向に沿うことを必須としていない。
【0011】
また以下では、物理量センサー１が検出する物理量が加速度である場合を主に例にとって説明するが、物理量は加速度に限定されず、速度、圧力、変位、姿勢、角速度又は重力等の他の物理量であってもよく、物理量センサー１は圧力センサー又はＭＥＭＳスイッチ等として用いられるものであってもよい。また、本実施形態のいずれの図においても、各部材の寸法や部材間の間隔等は、説明の便宜のための模式的な図示であり、現実の寸法、間隔等を示すものではない。また、本実施形態の物理量センサー１は、一部の構成要素を省略して図示している。一部の構成要素とは、例えばシールド構造体等である。
【0012】
基板２は、例えば半導体シリコンで構成されたシリコン基板又はホウケイ酸ガラスなどのガラス材料で構成されたガラス基板などである。但し基板２の構成材料としては、特に限定されず、石英基板又はＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板等を用いてもよい。
【0013】
第１固定部１１は、基板２に固定され、可動体ＭＢのシーソー運動におけるアンカーとしての役割を担う。なお、以降において、可動体ＭＢのシーソー運動のことを揺動運動とも呼ぶことがある。具体的には、第１支持梁２１の一端が第１固定部１１に接続され、第１支持梁２１の他端に可動体ＭＢが接続されている。つまり、第１固定部１１は、第１支持梁２１を介して、可動体ＭＢを基板２に接続させている。なお、断面図等による図示は省略するが、可動体ＭＢの第５方向ＤＲ５側は、空洞部が形成され、可動体ＭＢの動作によって可動体ＭＢと基板２は干渉しないようになっている。
【0014】
なお本実施形態において、例えば「第１固定部１１と基板２が固定されている」とは、本来別々であった第１固定部１１の部材と基板２の部材が、所定の材料と所定の工法を用いて固定されていることをいうが、これに限らない。例えば、一体的に形成された一の部材に対し、説明の便宜上、第１固定部１１に相当する部分と基板２に相当する部分を分けて呼んでいる場合を含む。同様に、例えば「第１支持梁２１の他端に可動体ＭＢが接続されている」とは、可動体ＭＢの一部として第１支持梁２１が一体的に形成されているが、可動体ＭＢと第１支持梁２１を便宜的に分けて説明している場合を含む。以降の説明における「固定」「接続」も同様である。
【0015】
第１支持梁２１は、図１の平面視において、第２方向ＤＲ２を長手方向になるように設けられ、可動体ＭＢのシーソー運動に対して撓むようになっている。つまり、第１支持梁２１はＹ軸上で捻れることで、可動体ＭＢのシーソー運動における復元力をもたらす。このように、第１支持梁２１は、第２方向ＤＲ２を回転軸として捻れる捻れバネとしての性質を有する。これにより、可動体ＭＢは第２方向ＤＲ２を回転軸とした揺動運動が実現される。なお、第１支持梁２１の第１方向ＤＲ１の厚さは適宜調整されるものであり、図１等において図示は正確なものではない。例えば、第１支持梁２１の第１方向ＤＲ１での厚みを、第１固定部１１の第１方向ＤＲ１での厚みより薄くしても構わず、詳細は後述する。
【0016】
第１固定電極固定部３１は基板２に固定されている。また、第１固定電極固定部３１は、第１固定電極部４１と接続されている。第１固定電極部４１は第１支持梁２１に対して第１方向ＤＲ１側に設けられている。つまり、第１固定電極部４１は、第１固定電極固定部３１を介して基板２に固定され、プローブ電極としての役割を担う。なお、図１では、第１固定電極固定部３１は、第１固定電極部４１から第４方向ＤＲ４に延在した第１固定電極基部を介して、第１固定電極部４１と接続しているように図示しているが、これに限らず、第１固定電極基部を省略してもよく、適宜決めればよい。また、図１では、１つの第１固定電極固定部３１を図示しているが、第１固定電極固定部３１は複数有ってもよい。
【0017】
第２固定電極固定部３２は基板２に固定されている。また、第２固定電極固定部３２は、第２固定電極部４２と接続されている。第２固定電極部４２は第１支持梁２１に対して第４方向ＤＲ４側に設けられる。第４方向ＤＲ４は、第１方向ＤＲ１の反対方向である。つまり、第２固定電極部４２は、第２固定電極固定部３２を介して基板２に固定され、プローブ電極としての役割を担う。
【0018】
可動体ＭＢは、第１可動電極部６１と、第２可動電極部６２を含む。第１可動電極部６１は、第１固定電極部４１の固定電極に対向する可動電極を有する。第２可動電極部６２は、第２固定電極部４２の固定電極に対向する可動電極を有する。つまり、第１可動電極部６１は、可動体ＭＢと一体となって動くことのできるプローブ電極としての役割を担う。同様に、第２可動電極部６２は、可動体ＭＢと一体となって動くことのできるプローブ電極としての役割を担う。なお図１の例では、固定電極と可動電極はいずれも第１方向ＤＲ１において対向するが、これに限らない。例えば後述の図１３、図１４、図１５等で説明されるように、第１固定電極部４１の固定電極は、第１可動電極部６１の可動電極と、第２方向ＤＲ２において対向するように設けられてもよい。同様に、第２固定電極部４２の固定電極は、第２可動電極部６２の可動電極と、第２方向ＤＲ２において対向するように設けられてもよい。
【0019】
また、図１の例において、第１固定電極部４１の固定電極と、第１可動電極部６１の可動電極は、第２方向ＤＲ２及び第３方向ＤＲ３に沿って所定の厚みを有している。これにより、第１固定電極部４１の固定電極と、第１可動電極部６１の可動電極は、所定の面積だけ対向し、所定の面積に対応する所定の物理量を検出することができる。所定の物理量は例えば静電容量等である。これにより、第１固定電極部４１の固定電極と、第１可動電極部６１の可動電極は、例えばプローブのＰ側の電極としての役割を担う。同様に、第２固定電極部４２の固定電極と、第２可動電極部６２の可動電極も、第２方向ＤＲ２及び第３方向ＤＲ３に沿って所定の厚みを有していることから、第２固定電極部４２の固定電極と第２可動電極部６２の可動電極が対向した面積に対応する所定の物理量を検出することができる。これにより、第２固定電極部４２の固定電極と、第２可動電極部６２の可動電極は、例えばプローブのＮ側の電極としての役割を担う。
【0020】
なお、ここでの厚みとはＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）等により測定した物理的な厚みのみならず、薄膜の屈折率等の光学的特性から見積もられる膜厚を含む。また、説明の便宜上、第１固定電極部４１の固定電極の第３方向ＤＲ３に沿った厚みを、第１固定電極部４１の厚みと総称して呼ぶことがある。同様に、第２固定電極部４２の固定電極の第３方向ＤＲ３に沿った厚みを第２固定電極部４２の厚みと呼ぶことがある。同様に、第１可動電極部６１の可動電極の第３方向ＤＲ３に沿った厚みを第１可動電極部６１の厚みと呼ぶことがあり、第２可動電極部６２の可動電極の第３方向ＤＲ３に沿った厚みを第２可動電極部６２の厚みと呼ぶことがある。また、第１固定電極部４１の厚み、第２固定電極部４２の厚み、第１可動電極部６１の厚み、第２可動電極部６２の厚みは特に問わないが、互いに一定の関係があってもよく、詳細は後述する。なお、可動体ＭＢに含まれる各構成である第１支持梁２１、第１可動電極部６１、第２可動電極部６２等の第３方向ＤＲ３における厚みは同一にしておくことが望ましい。後述する第２支持梁２２等を含む場合、櫛歯構造を含む場合等も同様である。
【0021】
そして、所定のタイミングにおいて、第１固定電極部４１の固定電極と、第１可動電極部６１の可動電極の対向面積に対応する所定の物理量と、第２固定電極部４２の固定電極と、第２可動電極部６２の可動電極の対向面積に対応する所定の物理量との合計が、所定のタイミングにおける物理量センサー１が検出する、所定の物理量となる。
【0022】
本実施形態の物理量センサー１において、第１支持梁２１を回転軸とした場合の第２可動電極部６２の回転トルクは、第１支持梁２１を回転軸とした場合の第１可動電極部６１の回転トルクよりも小さくなっている。なお以降の説明において、第１支持梁２１を回転軸とした場合の第１可動電極部６１の回転トルクを「第１可動電極部６１の回転トルク」と呼び、第１支持梁２１を回転軸とした場合の第２可動電極部６２の回転トルクを、単に「第２可動電極部６２の回転トルク」と呼ぶことがある。第１可動電極部６１の回転トルクと第２可動電極部６２の回転トルクに差をつける手法は特に問わない。例えば図１に示すように、可動体ＭＢの回転軸としての第１支持梁２１から第１可動電極部６１の中心までの距離Ｒ１を、第１支持梁２１から第１可動電極部６１の中心までの距離Ｒ２よりも長くすることにより実現できるが、これに限られない。言い換えれば、所定の手法により第１支持梁２１を回転軸とした場合の第２可動電極部６２の回転トルクが、第１支持梁２１を回転軸とした場合の第１可動電極部６１の回転トルクよりも小さければ、図１の距離Ｒ１と距離Ｒ２は同一または略同一であっても構わない。所定の手法とは、例えば、後述する開口部Ｐを有することである。つまり、本実施形態において、仮に後述する開口部Ｐを有さない可動体ＭＢが有った場合、当該可動体は第１支持梁２１を軸として対称となってもよい。また、上述のように、距離Ｒ１を距離Ｒ２より長くすることで、第２可動電極部６２の回転トルクが第１可動電極部６１の回転トルクより既に小さくなっている可動体ＭＢにおいて、さらに開口部Ｐを設けても構わない。或いは後述の図１１で説明するように、可動体ＭＢにおいて第１可動電極部６１側に質量部となる部分を設けることで、第１可動電極部６１に比べて第２可動電極部６２の回転トルクを小さくしてもよい。
【0023】
例えば初期状態におけるタイミングを第１タイミングとし、物理量センサー１に第３方向ＤＲ３の加速度が生じた状態におけるタイミングを第２タイミングとする。ここでの初期状態とは重力加速度を除いて加速度の生じていない静止状態をいう。上記した回転トルクの関係により、例えば第１タイミングから第２タイミングに変化したとき、第１可動電極部６１は、物理量センサー１に生じた加速度の方向と逆の方向、即ち第５方向ＤＲ５側に変位し、第２可動電極部６２は第３方向ＤＲ３側に変位する。このようにすることで、第２タイミングにおいて、第１固定電極部４１の固定電極と第１可動電極部６１の可動電極の対向面積、第２固定電極部４２の固定電極と第２可動電極部６２の可動電極の対向面積が変化する。これにより、第２タイミングにおける対向面積の変化に基づく物理量の変化を検出できる。
【0024】
また、物理量センサー１に第５方向ＤＲ５の加速度が生じた状態におけるタイミングを第３タイミングとする。例えば第１タイミングから第３タイミングに変化したとき、同様の理由で、第１可動電極部６１は第３方向ＤＲ３側に変位し、第２可動電極部６２は第５方向ＤＲ５側に変位する。このようにすることで、第３タイミングにおいて、第１固定電極部４１の固定電極と第１可動電極部６１の可動電極の対向面積、第２固定電極部４２の固定電極と第２可動電極部６２の可動電極の対向面積が変化する。これにより、第３タイミングにおける対向面積の変化に基づく物理量の変化を検出できる。
【0025】
なお、本実施形態の物理量センサー１の可動体ＭＢの構造は図１に限定されない。例えば、図１において可動体ＭＢを構成する各部は第１方向ＤＲ１、第２方向ＤＲ２に沿った直線からなるように図示しているが、本実施形態の可動体ＭＢは、これに限らず、例えば曲線形状からなる部分を含んでも構わない。
【0026】
第１配線５１は、第１固定電極固定部３１に接続される。例えば上記したように物理量が静電容量である場合、第１固定電極部４１の固定電極と第１可動電極部６１の可動電極からなるプローブ電極から、図１に不図示の差動増幅回路に対して、検出される物理量の情報を含む電気信号を伝達する役割を担う。
【0027】
また、本実施形態の物理量センサー１において、可動体ＭＢは、第１支持梁２１に対して第４方向ＤＲ４側に開口部Ｐを有する。例えば図１において、第２可動電極部６２としての役割を担う部分は、開口部Ｐにより、２つに分割され、それぞれの第２可動電極部６２が、第１固定部１１をアンカーとし、第１支持梁２１を回転軸とした揺動運動をしている。そのため、図１には、第２固定電極固定部３２を介して基板２と固定された第２固定電極部４２が２つ存在するように図示されている。なお、図１において例えば開口部Ｐに対して＋Ｙ方向側または－Ｙ方向側の一方は、第２可動電極部６２としての役割を持たなくてもよい。この場合、第２固定電極固定部３２及び第２固定電極部４２を、第２可動電極部６２としての役割を持つ側に対向するように設ければよい。また、開口部Ｐは、可動体ＭＢの耐衝撃性等に問題が生じない程度に開口されているものとする。
【0028】
そして、第１配線５１は、第１固定電極固定部３１から開口部Ｐを通過して可動体ＭＢの外部に引き出される。これにより、第１固定電極部４１の固定電極と第１可動電極部６１の可動電極によって検出される物理量の情報が、基板２において可動体ＭＢの外側へ出力される。
【0029】
このように、本実施形態の物理量センサー１は、互いに直交する３つの方向を、第１方向ＤＲ１、第２方向ＤＲ２及び第３方向ＤＲ３としたとき、第３方向ＤＲ３での物理量を検出する。物理量センサー１は、基板２と、第１固定部１１と、第１支持梁２１と、可動体ＭＢと、第１固定電極固定部３１と、第２固定電極固定部３２と、第１固定電極部４１と、第２固定電極部４２と、第１配線５１と、を含む。第１固定部１１は、基板２に固定される。第１支持梁２１は、第１固定部１１に一端が接続され、第２方向ＤＲ２に沿って延びる。可動体ＭＢは、第１支持梁２１の他端に接続される。第１固定電極固定部３１は基板２に固定される。第２固定電極固定部３２は基板２に固定される。第１固定電極部４１は、第１固定電極固定部３１に接続され、第１支持梁２１に対して第１方向ＤＲ１側に設けられる。第２固定電極部４２は第２固定電極固定部３２に接続され、第１支持梁２１に対して第１方向ＤＲ１の反対方向である第４方向ＤＲ４側に設けられる。第１配線５１は、第１固定電極固定部３１に接続される。可動体ＭＢは、第１固定電極部４１の固定電極に対向する可動電極を有する第１可動電極部６１と、第２固定電極部４２の固定電極に対向する可動電極を有する第２可動電極部６２と、を含む。第１支持梁２１を回転軸として物理量を検出するときの第２可動電極部６２の回転トルクは、第１支持梁２１を回転軸として物理量を検出するときの第１可動電極部６１の回転トルクよりも小さい。可動体ＭＢは、第１支持梁２１に対して第４方向ＤＲ４側に開口部Ｐを有し、第１配線５１は、第１固定電極固定部３１から開口部Ｐを通過して可動体ＭＢの外部に引き出される。
【0030】
このように、本実施形態の物理量センサー１は、基板２と、可動体ＭＢと、第１支持梁２１と、第１固定電極部４１と、第２固定電極部４２を含むことから、両側シーソー型の物理量センサー１として機能させることができる。また、第１固定部１１と、第１固定電極固定部３１と、第２固定電極固定部３２をさらに含むことで、第１支持梁２１と、第１固定電極部４１及び第２固定電極部４２を基板２に固定することができる。また、第１可動電極部６１と第２可動電極部６２を含むことから、第１固定電極部４１及び第２固定電極部４２に対向するプローブ電極を形成することができる。また、第１配線５１を含むことから、第１固定電極固定部３１を介して第１固定電極部４１を含むプローブ電極から電気信号を出力することができる。また、第２可動電極部６２の回転トルクは第１可動電極部６１の回転トルクよりも小さいことから、可動体ＭＢの重量バランスが偏り加速度等の印加に対して高精度に物理量を検出できるようになる。また、第１支持梁２１に対して第４方向ＤＲ４側に開口部Ｐを有することから、第２可動電極部６２の回転トルクを減少させることができるので、可動体ＭＢの重量バランスを容易に偏らせることができる。これにより、回転軸からの距離で可動体ＭＢの重量バランスを偏らせなくても済ませることが可能になり、可動体ＭＢのサイズを最適化することができる。また、第１配線５１は、第１固定電極固定部３１から開口部Ｐを通過して可動体ＭＢの外部に引き出されるので、第１配線５１の設計の自由度を向上させることができる。また、第１固定電極部４１を第１可動電極部６１より内側に位置させることができるので、物理量センサー１のサイズを小型化させることができる。これにより、配線の自由度の向上と、構造の適正化を両立した物理量センサー１とすることができる。
【0031】
本実施形態の手法は上記に限らず、上記した特徴に対し、さらに特徴を追加する等、種々の変形実施が可能である。例えば、第１固定電極固定部３１は、基板２に直交する方向での平面視において、第１固定電極部４１と第２固定電極部４２の間の所定領域に設けるようにしてもよい。以降の説明において、当該所定領域を固定部配置領域ＡＲと呼ぶ。つまり、本実施形態の物理量センサーにおいて、第１固定電極固定部３１は、第１固定電極部４１と第２固定電極部４２の間の固定部配置領域ＡＲに配置される。
【0032】
このようにすることで、第１固定電極部４１に生じる、基板２の反りの影響を抑制することができる。基板２に配置された各種デバイスに対し、基板２の反りによって生じる影響は、基板２の中央から離れるほど大きい。その点、本実施形態の手法を適用することで、基板の中央付近に位置する固定部配置領域ＡＲに第１固定電極固定部３１を配置させることができる。これにより、例えば外部応力や温度変化により基板２に反りが発生した場合において、第１固定電極部４１を含むプローブ電極から出力される電気信号の変動を抑制することができる。
【0033】
また、可動体ＭＢは、基板２に直交する方向での平面視において、第１方向ＤＲ１または第２方向ＤＲ２に沿う部分を含めた構造としてもよい。具体的には、例えば図２に示すように、第１方向ＤＲ１に沿って延びる第１連結部８１を第１支持梁２１の他端に接続させてもよい。また、第１支持梁２１よりも第１方向ＤＲ１側において、第２方向ＤＲ２に沿って延びる第１基部９１を第１連結部８１に接続させてもよく、第１支持梁２１よりも第４方向ＤＲ４側において、第２方向ＤＲ２に沿って延びる第２基部９２を第１連結部８１に接続させてもよい。この例において、第１基部９１に対し、不図示の可動電極を第３方向ＤＲ３または第５方向ＤＲ５に沿って形成することで、第１基部９１は、第１可動電極部６１として機能する。つまり、第１基部９１の厚みは、第１可動電極部６１の厚みに対応する。同様に、第２基部９２に対し、不図示の可動電極を第３方向ＤＲ３または第５方向ＤＲ５に沿って形成することで、第２基部９２は、第２可動電極部６２として機能する。つまり、第２基部９２の厚みは、第２可動電極部６２の厚みに対応する。
【0034】
なお、図２において、第１基部９１の一端は第１連結部８１に接続され、第１基部９１の他端は、Ｃ１に示すように、第４方向ＤＲ４側に向かう所定部と接続される。そして所定部は、少なくとも第１支持梁２１よりも第４方向ＤＲ４側において、第１支持梁２１を軸とした揺動運動ができるようになっている。なお、Ｃ１に示す所定部の構造は特に限定されず、図２に示す形状に限られない。例えば、第１基部９１の他端は、円弧状の所定部と接続してもよい。このように、本実施形態の物理量センサー１において、可動体ＭＢは、第１連結部８１と、第１基部９１と、第２基部９２と、を含む。第１連結部８１は、第１支持梁２１の他端に接続され、第１方向ＤＲ１に沿って延びる。第１基部９１は、第１支持梁２１の第１方向ＤＲ１側に設けられ、第１連結部８１に接続されて、第２方向ＤＲ２に沿って延び、第１可動電極部６１の可動電極が設けられる。第２基部９２は、第１支持梁２１の第４方向ＤＲ４側に設けられ、第１連結部８１に接続されて、第２方向ＤＲ２に沿って延び、第２可動電極部６２の可動電極が設けられる。このようにすることで、第１基部９１を第１可動電極部６１として機能させることができるとともに、第２基部９２を第２可動電極部６２として機能させることができる。
【0035】
また、図３に示すように、第１配線５１を第１固定電極端子７１に接続してもよい。第１固定電極端子７１は、可動体ＭＢの外側に設けられ、不図示の外部装置との接続に用いられる。このように、本実施形態の物理量センサー１は、第１配線５１の他端に接続され、可動体ＭＢの外側に設けられる第１固定電極端子７１を含む。このようにすることで、物理量センサー１の構造を適切にしつつ、可動体ＭＢの内側に位置する第１固定電極部４１から可動体ＭＢの外側に引き出された第１配線５１を外部機器等に接続することができる。
【0036】
また、図１に示すように、さらに第２固定電極固定部３２を固定部配置領域ＡＲに配置させてもよい。また、例えば図４に示すように、第２配線５２を第２固定電極固定部３２に接続させ、当該第２配線５２を、開口部Ｐを通過して可動体ＭＢの外部に引き出してもよい。第２配線５２は、前述の第１配線５１と同様の役割を担う。このように、本実施形態の物理量センサー１は、第２固定電極固定部３２に接続される第２配線５２を含み、第２固定電極固定部３２は、固定部配置領域ＡＲに配置され、第２配線５２は、第２固定電極固定部３２から開口部Ｐを通過して可動体ＭＢの外部に引き出される。このようにすることで、第２配線５２の設計の自由度を向上させるとともに、固定部配置領域ＡＲに第１固定電極固定部３１に加えて第２固定電極固定部３２が配置されることで、第２固定電極部４２に生じる、基板２の反りの影響を抑制することができる。即ち固定部配置領域ＡＲに固定電極部の固定部がまとめて配置されることで、基板２の反りの影響を効果的に抑制できるようになる。
【0037】
また、図１に示すように、さらに第１固定部１１を固定部配置領域ＡＲに配置させてもよい。また、図５に示すように、第３配線５３を第１固定部１１に接続させ、当該第３配線５３を、開口部Ｐを通過して可動体ＭＢの外部に引き出してもよい。つまり、本実施形態の物理量センサー１は、第１固定部１１に接続される第３配線５３を含む。第１固定部１１は、固定部配置領域ＡＲに配置され、第３配線５３は、第１固定部１１から開口部Ｐを通過して可動体の外部に引き出される。このようにすることで、第３配線５３の設計の自由度を向上させるとともに、第１支持梁２１に生じる、基板２の反りの影響を抑制することができる。即ち固定部配置領域ＡＲに固定電極部の固定部と可動電極部の固定部がまとめて配置されることで、基板２の反りの影響を効果的に抑制できるようになる。
【0038】
また、図６に示すように、第３配線５３を可動電極端子７３に接続してもよい。可動電極端子７３は、可動体ＭＢの外側に設けられ、不図示の外部装置との接続に用いられる。このように、本実施形態の物理量センサー１は、第３配線５３の他端に接続され、可動体ＭＢの外側に設けられる可動電極端子７３を含む。このようにすることで、可動体ＭＢの外側に引き出された第３配線５３を外部機器等に接続することができる。
【0039】
また、図７に示すように、第２配線５２をさらに第２固定電極端子７２に接続してもよい。つまり、第１配線５１、第２配線５２及び第３配線５３のいずれも、開口部Ｐを通過して可動体ＭＢの外部に引き出ず例としてもよい。なお、この例においては図７のＣ２に示すように、第２配線５２が第１配線５１及び第３配線５３と交差し得るが、図８のＣ３に示すように、第２配線５２は第１配線５１及び第３配線５３と絶縁されている。なお、図８の二点破線で囲う領域は、より具体的には、図９のＣ５に示すように、第５方向ＤＲ５に溝を形成した後に絶縁材が埋め込まれた構造になっている。また、第２配線５２と第１配線５１及び第３配線５３との間には、Ｃ６で示す当該絶縁材によって絶縁されている。また、第２配線５２はＣ７に示す層とコンタクトすることで導通されている。Ｃ７の層は、可動体ＭＢ等と同じ材料の層、すなわちシリコン層である。これにより、第１配線５１、第２配線５２及び第３配線５３を、互いにショートすることなく可動体ＭＢの外部に引き出すことができる。
【0040】
また、図１０に示すように、第１支持梁２１と第２支持梁２２によって、可動体ＭＢのシーソー運動の復元力をもたらすようにしてもよい。第２支持梁２２は、第１支持梁２１と同様に、一端が第２固定部１２に接続され、他端に可動体ＭＢが接続されている。第２固定部１２は、基板２に固定され、第１固定部１１と同様に可動体ＭＢのシーソー運動におけるアンカーとしての役割を担う。つまり、第２固定部１２は、第１固定部１１と同様に、第２支持梁２２を介して、可動体ＭＢを基板２に接続させる役割を担っている。
【0041】
また、図１０に示すように、さらに第２固定部１２を固定部配置領域ＡＲに配置させてもよい。また、第４配線５４の一端を第２固定部１２に接続させ、当該第４配線５４を、開口部Ｐを通過して可動体ＭＢの外部に引き出すようにしてもよい。また、図示は省略するが、第４配線５４の他端を例えば前述の可動電極端子７３に接続するように、可動体ＭＢの外部に引き出してもよい。この場合、図８、図９で示した手法により、第１配線５１等と絶縁させつつ、第４配線５４と可動電極端子７３の接続が実現できる。このように、本実施形態の物理量センサー１は、基板２に固定される第２固定部１２と、第２固定部１２に一端が接続され、他端が可動体ＭＢに接続される第２支持梁２２と、第２固定部１２に接続される第４配線５４を含む。第２固定部１２は、固定部配置領域ＡＲに配置され、第４配線５４は、第２固定部１２から開口部Ｐを通過して可動体ＭＢの外部に引き出される。このようにすることで、第４配線５４の設計の自由度を向上させるとともに、第２支持梁２２に生じる、基板２の反りの影響を抑制することができる。即ち固定部配置領域ＡＲに固定電極部の固定部と可動電極部の固定部がまとめて配置されることで、基板２の反りの影響を効果的に抑制できるようになる。
【0042】
また、例えば図１１に示すように、可動体ＭＢは第３基部９３をさらに含んでもよい。第３基部９３は、第１連結部８１に接続されて、第２方向ＤＲ２に沿って延び、第１基部９１よりも第４方向ＤＲ４側に位置する。また、第３基部９３に対し、不図示の可動電極を第３方向ＤＲ３または第５方向ＤＲ５に沿って形成することで、第３基部９３を第１可動電極部６１として機能させてもよい。このように、本実施形態の物理量センサー１において、可動体ＭＢは、第１基部９１の第１方向ＤＲ１側に設けられ、第１連結部８１に接続されて、第２方向ＤＲ２に沿って延び、第１可動電極部６１の可動電極が設けられる第３基部９３を含む。このようにすることで、第３基部９３が可動体の質量部となって、第１可動電極部６１の回転トルクを増大させることができる。これにより、物理量センサー１をより高感度化させることができる。なお、図示は省略しているが、Ｃ１０に示す位置に第３基部９３と同様の基部を設けてもよい。Ｃ１０の位置は、第３基部９３に対し、可動体ＭＢのＹ方向の中心を通るＹ軸対称となる位置である。この場合、第３基部９３は開口しているように見えるが、それは構わない。第３基部９３は第１可動電極部６１の回転トルクを増大させるための補助的なものだからである。
【0043】
また、本実施形態の物理量センサー１の可動体ＭＢは、第１方向に沿って延びる部分と第２支持梁２２が接続している構造をとるようにしてもよい。具体的には、図１２に示すように、第２支持梁２２の一端は第２固定部１２と接続し、他端が第２連結部８２と接続している。第２連結部８２は、第１方向ＤＲ１に沿って延び、第２支持梁２２の第１方向ＤＲ１側に第４基部９４と接続し、第２支持梁２２の第４方向ＤＲ４側に第５基部９５と接続している。第２支持梁２２の第１方向ＤＲ１側において、前述の第１基部９１と第４基部９４は一体化されてシーソー運動する。一方、前述の第２基部９２と第５基部９５は一体化されず、第２基部９２と第５基部９５の間に開口部Ｐが設けられる。つまり、第２基部９２と第５基部９５は別々に第２可動電極部６２としてシーソー運動する。
【0044】
このように、本実施形態の物理量センサー１は、基板２に固定される第２固定部１２と、第２固定部１２に一端が接続され、他端が可動体ＭＢに接続される第２支持梁２２と、を含む、可動体ＭＢは、第１連結部８１と、第２連結部８２と、第１基部９１と、第２基部９２と、第４基部９４と、第５基部９５と、を含む、可動体ＭＢの開口部Ｐは、第２基部９２と第５基部９５との間に設けられる。第１連結部８１は、第１支持梁２１の他端に接続され、第１方向ＤＲ１に沿って延びる。第２連結部８２は、第２支持梁２２の他端に接続され、第１方向ＤＲ１に沿って延びる。第１基部９１は、第１支持梁２１の第１方向ＤＲ１側に設けられ、第１連結部８１に接続されて、第２方向ＤＲ２に沿って延び、第１可動電極部６１の可動電極が設けられる。第２基部９２は、第１支持梁２１の第４方向ＤＲ４側に設けられ、第１連結部８１に接続されて、第２方向ＤＲ２に沿って延び、第２可動電極部６２の可動電極が設けられる。第４基部９４は、第２支持梁２２の第１方向ＤＲ１側に設けられ、第２連結部８２に接続されて、第２方向ＤＲ２に沿って延び、第１可動電極部６１の可動電極が設けられる。第５基部９５は、第２支持梁２２の第４方向ＤＲ４側に設けられ、第２連結部８２に接続されて、第２方向ＤＲ２に沿って延び、第２可動電極部６２の可動電極が設けられる。このようにすることで、第２支持梁２２に対して第２連結部８２を介して第４基部９４、第５基部９５を接続した可動体ＭＢを構成し、第４基部９４を第１可動電極部６１として機能させ、第５基部９５を第２可動電極部６２として機能させることができる。
【0045】
また、第１可動電極部６１はいわゆる櫛歯構造にして機能させてもよい。具体的には、図１３のＣ２１に示すように、第１基部９１からさらに第４方向ＤＲ４方向に沿って延びる櫛歯部分を複数設け、当該櫛歯部分の側面に可動電極を設ける。また、第１固定電極部４１は、当該櫛歯部分に対応するように、第１方向ＤＲ１に沿った櫛歯構造とし、かかる櫛歯部分の側面に固定電極を設ける。これにより、第１固定電極部４１の固定電極と第１可動電極部６１の可動電極は、Ｙ軸方向すなわち第２方向ＤＲ２において対向することにより、プローブ電極として機能する。同様に、図１３のＣ２２に示すように、第２固定電極部４２と第２可動電極部６２を櫛歯構造にして機能させてもよい。この場合、第２基部９２からさらに第１方向ＤＲ１方向に沿って延びる櫛歯部分が複数設けられる。なお、櫛歯の数は図１３に示す数に限られず、適宜調整することができる。このように、本実施形態の物理量センサー１において、第１可動電極部６１の可動電極は、第１基部９１から第４方向ＤＲ４に沿って延び、第１固定電極部４１の固定電極と第２方向ＤＲ２において対向する。第２可動電極部６２の可動電極は、第２基部９２から第１方向ＤＲ１に沿って延び、第２固定電極部４２の固定電極と第２方向ＤＲ２において対向する。このようにすることで、第１固定電極部４１の固定電極に対向する、第１可動電極部６１の可動電極の面積を増大させることができる。同様に、第２固定電極部４２の固定電極に対向する、第２可動電極部６２の可動電極の面積を増大させることができる。
【0046】
また、図１４のＣ２３に示すように、前述の第３基部９３を櫛歯構造にしてもよい。この場合、第３基部９３からさらに第１方向ＤＲ１方向に沿って延びる櫛歯部分が複数設けられる。なお、櫛歯の数は図１４に示す数に限られず、適宜調整することができる。このように、本実施形態の物理量センサー１において、第１可動電極部６１の可動電極は、第３基部９３から第１方向ＤＲ１に沿って延び、第１固定電極部４１の固定電極と第２方向において対向する。このようにすることで、第１固定電極部４１の固定電極に対向する、第１可動電極部６１の可動電極の面積をさらに増大させることができる。
【0047】
また、図１～図１４で述べた手法は、それぞれを任意に組み合わせてもよい。例えば図１２の例に、図１１の第３基部９３を含ませてもよい。また、例えば図１２と図１３を組み合わせたことにより、第５基部９５と櫛歯構造からなる第２可動電極部６２として機能させてもよい。また、さらに図７の特徴を組み合わせ、例えば図１５のような物理量センサー１としてもよい。
【0048】
また、本実施形態の手法は上記に限られない。例えば第１固定電極部４１の厚みと第１可動電極部６１の厚みを特に問わないものとしたが、一定の関係を持たせてもよい。一定の関係とは、例えば、一方の厚みを他方の厚みよりも厚くすること、一方と他方の端部の位置を同じすること等である。同様に、第２固定電極部４２の厚みと第２可動電極部６２の厚みを特に問わないものとしたが、一定の関係を持たせてもよい。なお、例えば図１３のように第２固定電極部４２と第２可動電極部６２が櫛歯構造を持つ場合、図１６に示すように、第２固定電極部４２の櫛歯部分をエッチングすることで、第２固定電極部４２の厚みよりも第２可動電極部６２の厚みを相対的に厚くすることができる。
【0049】
図１７は、可動体ＭＢのシーソー動作による、第３方向ＤＲ３における第１固定電極部４１及び第１可動電極部６１の位置関係の変化の例を説明する図である。なお、図１７において第５方向ＤＲ５の側は、裏面側ともいうことができる。図１８以降においても同様である。図１７のＡ０とＡ１に示すように、初期状態において、第１固定電極部４１及び第１可動電極部６１の第５方向ＤＲ５での端部の位置は一致している。また、第１可動電極部６１の第３方向ＤＲ３での厚みは、第１固定電極部４１の第３方向ＤＲ３での厚みよりも大きい。そのため、第１可動電極部６１の第３方向ＤＲ３での端部の位置は、第１固定電極部４１の第３方向ＤＲ３での端部の位置よりも、第３方向ＤＲ３側に位置している。
【0050】
例えば初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、Ａ２に示すように、第１可動電極部６１は第５方向ＤＲ５側へ変位する。一方、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、Ａ３に示すように、第１可動電極部６１は第３方向ＤＲ３側へ変位する。Ｂ１とＢ２を比較すると、初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、第１固定電極部４１と第１可動電極部６１の対向面積は維持されていることが分かる。一方、Ｂ１とＢ３を比較すると、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、第１固定電極部４１と第１可動電極部６１の対向面積は減少していることが分かる。つまり、図１７の例では、第５方向ＤＲ５への加速度が生じた場合、第１固定電極部４１と第１可動電極部６１の対向面積の減少による物理量の変化を検出することで、第５方向ＤＲ５の物理量を検出できるようになっている。
【0051】
図１８は、第２固定電極部４２及び第２可動電極部６２の、第３方向ＤＲ３における位置関係の例を説明する図である。図１８のＡ１０とＡ１１に示すように、初期状態において、第２固定電極部４２及び第２可動電極部６２の第５方向ＤＲ５での端部の位置は一致している。また、第２可動電極部６２の第３方向ＤＲ３での厚みは、第２固定電極部４２の第３方向ＤＲ３での厚みよりも大きい。そのため、第２可動電極部６２の第３方向ＤＲ３での端部の位置は、第２固定電極部４２の第３方向ＤＲ３での端部の位置よりも、第３方向ＤＲ３側に位置している。
【0052】
例えば初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、Ａ１２に示すように、第２可動電極部６２は第３方向ＤＲ３側へ変位する。一方、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、Ａ１３に示すように、第２可動電極部６２は第５方向ＤＲ５側へ変位する。Ｂ１１とＢ１２を比較すると、初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、第２固定電極部４２と第２可動電極部６２の対向面積は減少していることが分かる。一方、Ｂ１１とＢ１３を比較すると、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、第２固定電極部４２と第２可動電極部６２の対向面積は維持されていることが分かる。つまり、図１８の例では、第３方向ＤＲ３への加速度が生じた場合、第２固定電極部４２と第２可動電極部６２の対向面積の減少による物理量の変化を検出することで、第３方向ＤＲ３の物理量を検出できるようになっている。
【0053】
このように、本実施形態の物理量センサー１において、第１可動電極部６１の第３方向ＤＲ３での厚みは第１固定電極部４１の第３方向ＤＲ３での厚みより大きく、第２可動電極部６２の第３方向ＤＲ３での厚みを、第２固定電極部４２の第３方向ＤＲ３での厚みより大きい。このようにすることで、第３方向ＤＲ３及び第５方向ＤＲ５の両方の物理量の変化を検出できる。また、第１固定電極部４１と第１可動電極部６１との裏面の第３方向での位置が一致し、第２固定電極部４２と第２可動電極部６２との裏面の第３方向での位置が一致する。このようにすることで、第１固定電極部４１、第２固定電極部４２、第１可動電極部６１及び第２可動電極部６２の各々を構成する電極材料の同一のプロセスで形成することで、プローブ電極の裏面側が面一になる構成を実現できる。これにより、製造プロセスを容易化できる。
【0054】
なお、第１固定電極部４１及び第１可動電極部６１の、第３方向ＤＲ３における厚み及び位置関係は図１９に示す例のようにしてもよい。同様に、第２固定電極部４２及び第２可動電極部６２の、第３方向ＤＲ３における厚み及び位置関係は図２０に示す例のようにしてもよい。図１９の例は、第１固定電極部４１の第３方向ＤＲ３での厚みが第１可動電極部６１の第３方向ＤＲ３での厚みより大きい点で、図１７の例と逆になっている。同様に、図２０の例は、第２固定電極部４２の第３方向ＤＲ３での厚みは、第２可動電極部６２の第３方向ＤＲ３での厚みより大きい点で、図１８の例と逆になっている。
【0055】
図１９のＡ２０とＡ２１に示すように、初期状態において、第１固定電極部４１及び第１可動電極部６１の第５方向ＤＲ５での端部の位置は一致していることは、図１７と同様である。また、前述のように第１固定電極部４１の第３方向ＤＲ３での厚みは、第１可動電極部６１の第３方向ＤＲ３での厚みよりも大きい。そのため、第１固定電極部４１の第３方向ＤＲ３での端部の位置は、第１可動電極部６１の第３方向ＤＲ３での端部の位置よりも、第３方向ＤＲ３側に位置している。
【0056】
例えば初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、Ａ２２に示すように、第１可動電極部６１は第５方向ＤＲ５側へ変位する。一方、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、Ａ２３に示すように、第１可動電極部６１は第３方向ＤＲ３側へ変位する。Ｂ２１とＢ２２を比較すると、初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、第１固定電極部４１と第１可動電極部６１の対向面積は減少していることが分かる。一方、Ｂ２１とＢ２３を比較すると、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、第１固定電極部４１と第１可動電極部６１の対向面積は維持されていることが分かる。つまり、図１９の例では、第３方向ＤＲ３への加速度が生じた場合、第１固定電極部４１と第１可動電極部６１の対向面積の減少による物理量の変化を検出することで、第３方向ＤＲ３の物理量を検出できるようになっている点で、図１７の例と異なる。
【0057】
図２０のＡ３０とＡ３１に示すように、初期状態において、第２固定電極部４２及び第２可動電極部６２の第５方向ＤＲ５での端部の位置は一致している。また、前述のように第２固定電極部４２の第３方向ＤＲ３での厚みは、第２可動電極部６２の第３方向ＤＲ３での厚みよりも大きい。そのため、第２固定電極部４２の第３方向ＤＲ３での端部の位置は、第２可動電極部６２の第３方向ＤＲ３での端部の位置よりも、第３方向ＤＲ３側に位置している。
【0058】
例えば初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、Ａ３２に示すように、第２可動電極部６２は第３方向ＤＲ３側へ変位する。一方、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、Ａ３３に示すように、第２可動電極部６２は第５方向ＤＲ５側へ変位する。Ｂ３１とＢ３２を比較すると、初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、第２固定電極部４２と第２可動電極部６２の対向面積は維持されていることが分かる。一方、Ｂ３１とＢ３３を比較すると、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、第２固定電極部４２と第２可動電極部６２の対向面積は減少していることが分かる。つまり、図２０の例では、第５方向ＤＲ５への加速度が生じた場合、第２固定電極部４２と第２可動電極部６２の対向面積の減少による物理量の変化を検出することで、第５方向ＤＲ５の物理量を検出できるようになっている点で、図１８の例と異なる。
【0059】
また、第１固定電極部４１及び第１可動電極部６１の、第３方向ＤＲ３における厚み及び位置関係は図２１に示す例のようにしてもよい。同様に、第２固定電極部４２及び第２可動電極部６２の、第３方向ＤＲ３における厚み及び位置関係は図２２に示す例のようにしてもよい。
【0060】
図２１のＡ４０とＡ４１に示すように、初期状態において、第１固定電極部４１及び第１可動電極部６１の第５方向ＤＲ５での端部の位置は異なるようになっている。また、第１固定電極部４１及び第１可動電極部６１の第３方向ＤＲ３での端部の位置も異なるようになっている。
【0061】
例えば初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、Ａ４２に示すように、第１可動電極部６１は第５方向ＤＲ５側へ変位する。一方、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、Ａ４３に示すように、第１可動電極部６１は第３方向ＤＲ３側へ変位する。Ｂ４１とＢ４２を比較すると、初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、第１固定電極部４１と第１可動電極部６１の対向面積は増加していることが分かる。一方、Ｂ４１とＢ４３を比較すると、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、第１固定電極部４１と第１可動電極部６１の対向面積は減少していることが分かる。つまり、図２１の例では、第３方向ＤＲ３及び第５方向ＤＲ５のうちいずれの方向の加速度が生じた場合においても、第１固定電極部４１と第１可動電極部６１の対向面積の変化による物理量の変化を検出できるようになっている点で、図１７、図１９の例と異なる。言い換えれば、図２１の例は、図１７、図１９の例と比較して検出感度が高いと言うことができる。
【0062】
図２２のＡ５０とＡ５１に示すように、初期状態において、第２固定電極部４２及び第２可動電極部６２の第５方向ＤＲ５での端部の位置は異なるようになっている。また、第２固定電極部４２及び第２可動電極部６２の第３方向ＤＲ３での端部の位置も異なるようになっている。
【0063】
例えば初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、Ａ５２に示すように、第２可動電極部６２は第３方向ＤＲ３側へ変位する。一方、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、Ａ５３に示すように、第２可動電極部６２は第５方向ＤＲ５側へ変位する。Ｂ５１とＢ５２を比較すると、初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、第２固定電極部４２と第２可動電極部６２の対向面積は減少していることが分かる。一方、Ｂ５１とＢ５３を比較すると、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、第２固定電極部４２と第２可動電極部６２の対向面積は増加していることが分かる。つまり、図２２の例では、第３方向ＤＲ３及び第５方向ＤＲ５のうちいずれの方向の加速度が生じた場合においても、第２固定電極部４２と第２可動電極部６２の対向面積の変化による物理量の変化を検出できるようになっている点で、図１８、図２０の例と異なる。言い換えれば、図２２の例は、図１８、図２０の例と比較して検出感度が高いと言うことができる。
【0064】
また、第１固定電極部４１及び第１可動電極部６１の、第３方向ＤＲ３における厚み及び位置関係は図２３に示す例のようにしてもよい。同様に、第２固定電極部４２及び第２可動電極部６２の、第３方向ＤＲ３における厚み及び位置関係は図２４に示す例のようにしてもよい。図２３の例は、図２１の例と比較すると、第１固定電極部４１及び第１可動電極部６１の上下関係が逆になっている点で異なる。同様に、図２４の例は、図２２の例と比較すると、第２固定電極部４２及び第２可動電極部６２の上下関係が逆になっている点で異なる。
【0065】
図２３において、例えば初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、Ａ６２に示すように、第１可動電極部６１は第５方向ＤＲ５側へ変位する。一方、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、Ａ６３に示すように、第１可動電極部６１は第３方向ＤＲ３側へ変位する。Ｂ６１とＢ６２を比較すると、初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、第１固定電極部４１と第１可動電極部６１の対向面積は減少していることが分かる。一方、Ｂ６１とＢ６３を比較すると、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、第１固定電極部４１と第１可動電極部６１の対向面積は増加していることが分かる。つまり、図２３の例では、第３方向ＤＲ３及び第５方向ＤＲ５のうちいずれの方向の加速度が生じた場合においても、第１固定電極部４１と第１可動電極部６１の対向面積の変化による物理量の変化を検出できるようになっている点で、図２１の例と共通する。
【0066】
図２４において、初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、Ａ７２に示すように、第２可動電極部６２は第３方向ＤＲ３側へ変位する。一方、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、Ａ７３に示すように、第２可動電極部６２は第５方向ＤＲ５側へ変位する。Ｂ７１とＢ７２を比較すると、初期状態から第３方向ＤＲ３の加速度が印加された場合、第２固定電極部４２と第２可動電極部６２の対向面積は増加していることが分かる。一方、Ｂ７１とＢ７３を比較すると、初期状態から第５方向ＤＲ５の加速度が印加された場合、第２固定電極部４２と第２可動電極部６２の対向面積は減少していることが分かる。つまり、図２４の例では、第３方向ＤＲ３及び第５方向ＤＲ５のうちいずれの方向の加速度が生じた場合においても、第２固定電極部４２と第２可動電極部６２の対向面積の変化による物理量の変化を検出できるようになっている点で、図２２の例と共通する。
【0067】
【0068】
また、例えば図２５に示すように、基板２に直交する方向での平面視において、第１固定部１１を可動体ＭＢの外側に配置させる構成例としてもよい。なお、図示は省略するが、物理量センサー１が第２支持梁２２をさらに含む場合、第２固定部１２を可動体ＭＢの外側に配置させる構成例としてもよい。また、例えば図２６に示すように、基板２に直交する方向での平面視において、第２固定電極固定部３２を可動体ＭＢの外側に配置させる構成例にしてもよい。また、図示は省略するが、図２５の例と図２６の例を組み合わせて、第１固定部１１、第２固定部１２及び第２固定電極固定部３２のいずれも可動体ＭＢの外側に配置させる構成例にしてもよい。
【0069】
また、例えば図２７のＣ３１及びＣ３２に示すように、可動体ＭＢの回転軸である第１支持梁２１より第４方向ＤＲ４側に、所定の溝部を設けてもよい。溝部は、可動体ＭＢの一部が凹んだ形状になっている。このようにすることで、第２可動電極部６２の回転トルクを減らすことができるので、物理量センサー１の感度をより高くすることができる。なお、溝部の構造は図２７のＣ３１及びＣ３２に限られず適宜変更でき、例えば図２８のＣ４１及びＣ４２に示す構造にしてもよい。
【0070】
また、本実施形態の手法は、例えば図２９、図３０の慣性計測装置２０００によって実現してもよい。つまり、本実施形態の慣性計測装置２０００は、上記した物理量センサー１と当該物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部としての制御ＩＣ２３６０を含む。このようにすることで、上記した物理量センサー１を含む加速度センサーユニット２３５０を用いているため、上記した物理量センサー１の効果を享受でき、高精度化等を実現できる慣性計測装置２０００を提供できる。慣性計測装置２０００（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）は、自動車やロボットなどの運動体の姿勢や挙動などの慣性運動量を検出する装置である。慣性計測装置２０００は、３軸に沿った方向の加速度ａｘ、ａｙ、ａｚを検出する加速度センサーと、３軸回りの角速度ωｘ，ωｙ，ωｚを検出する角速度センサーと、を備えた、いわゆる６軸モーションセンサーである。
【0071】
慣性計測装置２０００は、平面形状が略正方形の直方体である。また正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に、マウント部としてのネジ穴２１１０が形成されている。この２ヶ所のネジ穴２１１０に２本のネジを通して、自動車などの被装着体の被装着面に慣性計測装置２０００を固定することができる。なお、部品の選定や設計変更により、例えば、スマートフォンやデジタルカメラに搭載可能なサイズに小型化することも可能である。
【0072】
慣性計測装置２０００は、アウターケース２１００と、接合部材２２００と、センサーモジュール２３００を有し、アウターケース２１００の内部に、接合部材２２００を介在させて、センサーモジュール２３００を挿入した構成となっている。センサーモジュール２３００は、インナーケース２３１０と回路基板２３２０を有している。インナーケース２３１０には、回路基板２３２０との接触を防止するための凹部２３１１や、後述するコネクター２３３０を露出させるための開口２３１２が形成されている。そしてインナーケース２３１０の下面には、接着剤を介して回路基板２３２０が接合されている。
【0073】
図３０に示すように、回路基板２３２０の上面には、コネクター２３３０、Ｚ軸回りの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｚ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサーユニット２３５０などが実装されている。また回路基板２３２０の側面には、Ｘ軸回りの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｘ及びＹ軸回りの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｙが実装されている。
【0074】
加速度センサーユニット２３５０は、前述したＺ軸方向の加速度を測定するための物理量センサー１を少なくとも含み、必要に応じて、一軸方向の加速度を検出したり、二軸方向や三軸方向の加速度を検出したりすることができる。なお角速度センサー２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３４０ｚとしては、特に限定されないが、例えばコリオリの力を利用した振動ジャイロセンサーを用いることができる。
【0075】
また回路基板２３２０の下面には、制御ＩＣ２３６０が実装されている。物理量センサー１から出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部としての制御ＩＣ２３６０は、例えばＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、不揮発性メモリーを含む記憶部や、Ａ／Ｄコンバーターなどを内蔵しており、慣性計測装置２０００の各部を制御する。なお、回路基板２３２０には、その他にも複数の電子部品が実装されている。
【0076】
なお慣性計測装置２０００は図２９、図３０の構成には限定されない。例えば慣性計測装置２０００に、角速度センサー２３４０ｘ、２３４０ｙ、２３４０ｚを設けずに、慣性センサーとして物理量センサー１だけを設ける構成としてもよい。この場合には、例えば物理量センサー１と、制御部を実現する制御ＩＣ２３６０を、収容容器であるパッケージに収容することで慣性計測装置２０００を実現すればよい。
【0077】
以上に説明したように、本実施形態の物理量センサーは、互いに直交する３つの方向を、第１方向、第２方向及び第３方向としたとき、第３方向での物理量を検出する。物理量センサーは、基板と、第１固定部と、第１支持梁と、可動体と、第１固定電極固定部と、第２固定電極固定部と、第１固定電極部と、第２固定電極部と、第１配線と、を含む。第１固定部は、基板に固定される。第１支持梁は、第１固定部に一端が接続され、第２方向に沿って延びる。可動体は、第１支持梁の他端に接続される。第１固定電極固定部は基板に固定される。第２固定電極固定部は基板に固定される。第１固定電極部は、第１固定電極固定部に接続され、第１支持梁に対して第１方向側に設けられる。第２固定電極部は第２固定電極固定部に接続され、第１支持梁に対して第１方向の反対方向である第４方向側に設けられる。第１配線は、第１固定電極固定部に接続される。可動体は、第１固定電極部の固定電極に対向する可動電極を有する第１可動電極部と、第２固定電極部の固定電極に対向する可動電極を有する第２可動電極部と、を含む。第１支持梁を回転軸として物理量を検出するときの第２可動電極部の回転トルクは、第１支持梁を回転軸として物理量を検出するときの第１可動電極部の回転トルクよりも小さい。可動体は、第１支持梁に対して第４方向側に開口部を有し、第１配線は、第１固定電極固定部から開口部を通過して可動体の外部に引き出される。
【0078】
このように、第２可動電極部の回転トルクは第１可動電極部の回転トルクよりも小さいことから、可動体の重量バランスが偏り加速度等の印加に対して高精度に物理量を検出できるようになる。また、第１支持梁に対して第４方向側に開口部を有することから、第２可動電極部の回転トルクを減少させることができるので、可動体の重量バランスを容易に偏らせることができる。これにより、回転軸からの距離で可動体の重量バランスを偏らせなくても済ませること可能になり、可動体ＭＢのサイズを最適化することができる。また、第１配線は、第１固定電極固定部から開口部を通過して可動体の外部に引き出されるので、第１配線の設計の自由度を向上させることができる。また、第１固定電極部を第１可動電極部より内側に位置させることができるので、物理量センサーのサイズを小型化させることができる。これにより、配線の自由度の向上と、構造の適正化を両立した物理量センサーとすることができる。
【0079】
また、第１固定電極固定部は、第１固定電極部と第２固定電極部の間の固定部配置領域に配置されてもよい。
【0080】
このようにすることで、第１固定電極部に生じる基板の反りの影響を抑制することができる。
【0081】
また、物理量センサーは、第２固定電極固定部に接続される第２配線を含んでもよく、第２固定電極固定部は、固定部配置領域に配置されてもよく、第２配線は、第２固定電極固定部から開口部を通過して可動体の外部に引き出されてもよい。
【0082】
このようにすることで、第２配線の設計の自由度を向上させるとともに、固定部配置領域に第１固定電極固定部に加えて第２固定電極固定部が配置されることで、第２固定電極部に生じる、基板の反りの影響を抑制することができる。
【0083】
また、物理量センサーは、第１固定部に接続される第３配線を含んでもよく、第１固定部は、固定部配置領域に配置されてもよく、第３配線は、第１固定部から開口部を通過して可動体の外部に引き出されてもよい。
【0084】
このようにすることで、第３配線の設計の自由度を向上させるとともに、第１支持梁に生じる、基板の反りの影響を抑制することができる。
【0085】
また、物理量センサーは、第３配線の他端に接続され、可動体の外側に設けられる可動電極端子を含んでもよい。
【0086】
このようにすることで、可動体の外側に引き出された第３配線を外部機器等に接続することができる。
【0087】
また、物理量センサーは、基板に固定される第２固定部と、第２固定部に一端が接続され、他端が可動体に接続される第２支持梁と、第２固定部に接続される第４配線を含んでもよく、第２固定部は、固定部配置領域に配置されてもよく、第４配線は、第２固定部から開口部を通過して可動体の外部に引き出されてもよい。
【0088】
このようにすることで、第４配線の設計の自由度を向上させるとともに、第２支持梁に生じる、基板の反りの影響を抑制することができる。
【0089】
また、物理量センサーは、第１配線の他端に接続され、可動体の外側に設けられる第１固定電極端子を含んでもよい。
【0090】
このようにすることで、物理量センサー１の構造を適切にしつつ、可動体の内側に位置する第１固定電極部から可動体ＭＢの外側に引き出された第１配線を外部機器等に接続することができる。
【0091】
また、可動体は、第１連結部と、第１基部と、第２基部と、を含んでもよい。第１連結部は、第１支持梁の他端に接続され、第１方向に沿って延びる。第１基部は、第１支持梁の第１方向側に設けられ、第１連結部に接続されて、第２方向に沿って延び、第１可動電極部の可動電極が設けられる。第２基部は、第１支持梁の第４方向側に設けられ、第１連結部に接続されて、第２方向に沿って延び、第２可動電極部の可動電極が設けられる。
【0092】
このようにすることで、第１基部を第１可動電極部として機能させることができるとともに、第２基部を第２可動電極部として機能させることができる。
【0093】
また、第１可動電極部の可動電極は、第１基部から第４方向に沿って延び、第１固定電極部の固定電極と第２方向において対向してもよく、第２可動電極部の可動電極は、第２基部から第１方向に沿って延び、第２固定電極部の固定電極と第２方向において対向してもよい。
【0094】
このようにすることで、第１固定電極部の固定電極に対向する、第１可動電極部の可動電極の面積を増大させることができる。同様に、第２固定電極部の固定電極に対向する、第２可動電極部の可動電極の面積を増大させることができる。
【0095】
また、可動体は、第１基部の第４方向側に設けられ、第１連結部に接続されて、第２方向に沿って延び、第１可動電極部の可動電極が設けられる第３基部を含んでもよい。
【0096】
このようにすることで、第１可動電極部の回転トルクを増大させることができる。これにより、物理量センサーをより高感度化させることができる。
【0097】
また、第１可動電極部の可動電極は、第３基部から第１方向に沿って延び、第１固定電極部の固定電極と第２方向において対向してもよい。
【0098】
このようにすることで、第１固定電極部の固定電極に対向する、第１可動電極部の可動電極の面積をさらに増大させることができる。
【0099】
また、物理量センサーは、基板に固定される第２固定部と、第２固定部に一端が接続され、他端が可動体に接続される第２支持梁と、を含んでもよく、可動体は、第１連結部と、第２連結部と、第１基部と、第２基部と、第４基部と、第５基部と、を含んでもよく、可動体の開口部は、第２基部と第５基部との間に設けられてもよい。第１連結部は、第１支持梁の他端に接続され、第１方向に沿って延びる。第２連結部は、第２支持梁の他端に接続され、第１方向に沿って延びる。第１基部は、第１支持梁の第１方向側に設けられ、第１連結部に接続されて、第２方向に沿って延び、第１可動電極部の可動電極が設けられる。第２基部は、第１支持梁の第４方向側に設けられ、第１連結部に接続されて、第２方向に沿って延び、第２可動電極部の可動電極が設けられる。第４基部は、第２支持梁の第１方向側に設けられ、第２連結部に接続されて、第２方向に沿って延び、第１可動電極部の可動電極が設けられる。第５基部は、第２支持梁の第４方向側に設けられ、第２連結部に接続されて、第２方向に沿って延び、第２可動電極部の可動電極が設けられる。
【0100】
このようにすることで、第２支持梁に対して第２連結部を介して第４基部、第５基部を接続した可動体を構成し、第４基部を第１可動電極部として機能させ、第５基部を第２可動電極部として機能させることができる。
【0101】
また、本実施形態の慣性計測装置は、上記した物理量センサーと、当該物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含む。
【0102】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本開示の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本開示の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本開示の範囲に含まれる。また物理量センサー、慣性計測装置等の構成及び動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【0103】
１…物理量センサー、２…基板、１１…第１固定部、１２…第２固定部、２１…第１支持梁、２２…第２支持梁、３１…第１固定電極固定部、３２…第２固定電極固定部、４１…第１固定電極部、４２…第２固定電極部、５１…第１配線、５２…第２配線、５３…第３配線、５４…第４配線、６１…第１可動電極部、６２…第２可動電極部、７１…第１固定電極端子、７２…第２固定電極端子、７３…可動電極端子、８１…第１連結部、８２…第２連結部、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…慣性計測装置、２１００…アウターケース、２１１０…ネジ穴、２２００…接合部材、２３００…センサーモジュール、２３１０…インナーケース、２３１１…凹部、２３１２…開口、２３２０…回路基板、２３３０…コネクター、２３４０ｘ，２３４０ｙ，２３４０ｚ…角速度センサー、２３５０…加速度センサーユニット、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…可動体、Ｐ…開口部、Ｒ１，Ｒ２…距離、ａｘ，ａｙ，ａｚ…加速度、ωｘ…角速度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】