特許 7537124 物理量センサー、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】

(24)【登録日】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】物理量センサー、電子機器および移動体

(51)【国際特許分類】

   G01P 15/08 20060101AFI20240814BHJP

   G01P 15/125 20060101ALI20240814BHJP

   H01L 29/84 20060101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

G01P15/08 101B

G01P15/08 102D

G01P15/125 Z

H01L29/84 Z

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020079501

(22)【出願日】2020-04-28

(65)【公開番号】P2021173700

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-03-06

(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】藤澤 和浩

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／０７５７６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０６７５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０１７６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０１６３４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０６６２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０４０８５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｐ １５／００ ～ １５／１８

Ｈ０１Ｌ ２９／８４

(57)【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方向および第３方向としたとき、
基板と、
前記基板と空隙を隔てて前記第３方向に対向し、前記基板に対して前記第２方向に沿う揺動軸まわりに揺動する可動体と、
前記可動体と対向して配置される検出電極と、を有し、
前記基板は、前記揺動軸から近い側から順に配置される第１領域から第ｍ領域（ただし、ｍは２以上の整数）を有し、
前記第１領域から前記第ｍ領域は、それぞれ、空隙を隔てて前記可動体と対向し、
前記第１領域から第ｎ領域（ただし、ｎは２以上の整数、かつ、ｎ≦ｍ）にまたがって前記検出電極が配置され、
前記第２方向からの断面視で、
前記検出電極の前記第１領域から前記第ｎ領域の各領域上の前記揺動軸から遠い側の端部のうちの２つを結ぶ仮想直線のうち前記第１方向とのなす角が最も小さい第１仮想直線と、
前記可動体が前記揺動軸まわりに最大変位した状態での、前記可動体の前記基板側の主面に沿う第２仮想直線と、
前記第ｎ領域の前記端部と接し、前記第２仮想直線と平行な第３仮想直線と、を設定したとき、
前記第１領域の前記端部と交わり前記第３方向に延在する第１法線と、前記第ｎ領域の前記端部と交わり前記第３方向に延在する第２法線との間の領域において、前記第１仮想直線と前記第２仮想直線とが交差せず、
各前記端部のうち、前記第ｎ領域の前記端部以外は、前記第２仮想直線と前記第３仮想直線との間に位置していることを特徴とする物理量センサー。

【請求項2】

前記第２方向からの断面視で、
前記揺動軸と交わり前記第３方向に延在する第３法線と、前記可動体の端部と交わり前記第３方向に延在する第４法線との間の領域において、前記第１仮想直線と前記第２仮想直線とが交差しない請求項１に記載の物理量センサー。

【請求項3】

前記可動体は、前記揺動軸に対して対称的に配置される第１検出部および第２検出部を有し、
前記検出電極は、前記第１検出部と重なる第１検出電極と、前記第２検出部と重なる第２検出電極と、を有し、
前記第１検出電極と前記第２検出電極とが前記揺動軸に対して対称的に配置されている請求項１または２に記載の物理量センサー。

【請求項4】

前記基板から突出し、前記可動体と接触することにより、または、前記可動体から突出し、前記基板と接触することにより、前記可動体の前記揺動軸まわりの揺動を規制する突起を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の物理量センサー。

【請求項5】

前記最大変位の状態は、前記可動体が前記突起と接触した状態または前記基板が前記突起と接触した状態である請求項４に記載の物理量センサー。

【請求項6】

前記基板の前記検出電極が配置されていない領域であって前記可動体と対向している部分に配置され、前記可動体と同電位であるダミー電極を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量センサー。

【請求項7】

前記第１領域から前記第ｎ領域の順で、前記可動体との離間距離が大きくなる請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサー。

【請求項8】

前記第ｎ領域上の前記検出電極と前記可動体との離間距離は、前記可動体の端部の前記第３方向への最大変位量よりも小さい請求項１ないし７のいずれか１項に記載の物理量センサー。

【請求項9】

前記検出電極と前記可動体との離間距離は、３．５μｍ以下である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサー。

【請求項10】

前記検出電極と前記可動体との離間距離は、２．５μｍ以下である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の物理量センサー。

【請求項11】

請求項１ないし１０のいずれか１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回路と、を有することを特徴とする電子機器。

【請求項12】

請求項１ないし１０のいずれか１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回路と、を有することを特徴とする移動体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物理量センサー、電子機器および移動体に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に記載された加速度センサーは、基板と、基板のＺ軸方向プラス側に位置し、基板に対して揺動軸まわりに回動するセンサー部と、基板に配置され、センサー部との間に生じる静電容量を検出する検出電極と、を有する。このような加速度センサーでは、Ｚ軸方向の加速度が加わると、センサー部が揺動軸まわりにシーソー揺動し、それに伴ってセンサー部と検出電極との間の間隔が変化し、前記静電容量が変化する。そのため、このような加速度センサーは、静電容量の変化に基づいて加速度を検出することができる。

【0003】

また、特許文献１に記載された加速度センサーは、基板のセンサー部と対向する面に形成され、センサー部との接触を避ける逃げ部として機能する凹部を有する。また、この凹部は、底面に検出電極が配置された第１凹部と、第１凹部よりも揺動軸から遠位側に位置し、第１凹部よりも深い第２凹部と、を有する。このように、凹部を多段化することにより、センサー部と基板との接触を抑制しつつセンサー部と検出電極との離間距離を短くし、加速度センサーの高感度化を図ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－０４０８５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、このような構成であっても、第１凹部と第２凹部との境界部に位置する角部において、センサー部と基板とが接触するおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明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方向および第３方向としたとき、
基板と、
前記基板と空隙を隔てて前記第３方向に対向し、前記基板に対して前記第２方向に沿う揺動軸まわりに揺動する可動体と、
前記可動体と対向して配置される検出電極と、を有し、
前記基板は、前記揺動軸から近い側から順に配置される第１領域から第ｍ領域（ただし、ｍは２以上の整数）を有し、
前記第１領域から前記第ｍ領域は、それぞれ、空隙を隔てて前記可動体と対向し、
前記第１領域から第ｎ領域（ただし、ｎは２以上の整数、かつ、ｎ≦ｍ）にまたがって前記検出電極が配置され、
前記第２方向からの断面視で、
前記検出電極の前記第１領域から前記第ｎ領域の各領域上の前記揺動軸から遠い側の端部のうちの２つを結ぶ仮想直線のうち前記第１方向とのなす角が最も小さい第１仮想直線と、
前記可動体が前記揺動軸まわりに最大変位した状態での、前記可動体の前記基板側の主面に沿う第２仮想直線と、を設定したとき、
前記第１領域の前記端部と交わり前記第３方向に延在する第１法線と、前記第ｎ領域の前記端部と交わり前記第３方向に延在する第２法線との間の領域において、前記第１仮想直線と前記第２仮想直線とが交差しない。

【0007】

本発明の電子機器は、上述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回路と、を有する。

【0008】

本発明の移動体は、上述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回路と、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【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平面図である。

【図2】図１中のＡ－Ａ線断面図である。

【図3】図１中のＢ－Ｂ線断面図である。

【図4】凹部の底面に配置された電極を示す平面図である。

【図5】第１検出電極を示す部分拡大断面図である。

【図6】第２検出電極を示す部分拡大断面図である。

【図7】図１に示す物理量センサーの変形例を示す断面図である。

【図8】図１に示す物理量センサーの変形例を示す断面図である。

【図9】図１に示す物理量センサーの変形例を示す断面図である。

【図10】図１に示す物理量センサーの変形例を示す断面図である。

【図11】図１に示す物理量センサーの変形例を示す断面図である。

【図12】図１に示す物理量センサーの変形例を示す断面図である。

【図13】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14】本発明の第３実施形態に係る物理量センサーを示す断面図である。

【図15】図１４に示す物理量センサーの変形例を示す断面図である。

【図16】図１４に示す物理量センサーの変形例を示す断面図である。

【図17】図１４に示す物理量センサーの変形例を示す断面図である。

【図18】第４実施形態に係る電子機器としてのスマートフォンを示す平面図である。

【図19】第５実施形態に係る電子機器としての慣性計測装置を示す分解斜視図である。

【図20】図１９に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。

【図21】第６実施形態に係る電子機器としての移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。

【図22】図２１に示す移動体測位装置の作用を示す図である。

【図23】第７実施形態に係る移動体を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の物理量センサー、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0011】

＜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平面図である。図２は、図１中のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図１中のＢ－Ｂ線断面図である。図４は、凹部の底面に配置された電極を示す平面図である。図５は、第１検出電極を示す部分拡大断面図である。図６は、第２検出電極を示す部分拡大断面図である。図７ないし図１２は、それぞれ、図１に示す物理量センサーの変形例を示す断面図である。なお、図７ないし図１２は、それぞれ、図１中のＡ－Ａ線断面に相当する。

【0012】

なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、Ｘ軸に沿う方向を第１方向としてのＸ軸方向、Ｙ軸に沿う方向を第２方向としてのＹ軸方向、Ｚ軸に沿う方向を第３方向としてのＺ軸方向とも言う。また、各軸の矢印方向先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸方向プラス側を「上」とも言い、Ｚ軸方向マイナス側を「下」とも言う。また、Ｚ軸方向からの平面視を、単に「平面視」とも言う。さらには、本願明細書において、「直交」とは、９０°で交わっている場合の他、９０°と同視できる程度に９０°から若干傾いた角度、例えば、８０°～１００°程度で交わっている場合も含む。具体的には、Ｘ軸がＹＺ平面の法線方向に対して－１０°～＋１０°程度傾いている場合、Ｙ軸がＸＺ平面の法線方向に対して－１０°～＋１０°程度傾いている場合、Ｚ軸がＸＹ平面の法線方向に対して－１０°～＋１０°程度傾いている場合についても「直交」に含まれるものとする。また、検出対象であるＺ軸方向の加速度Ａｚが加わっていない状態を自然状態とも言う。

【0013】

図１に示す物理量センサー１は、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを測定可能な加速度センサーである。物理量センサー１は、基板２と、基板２上に配置された素子部３と、素子部３を覆うように基板２に接合された蓋体４と、を有する。

【0014】

図１に示すように、基板２は、板状をなし、その上面に開口する凹部２１を有する。また、平面視で、凹部２１は、素子部３よりも大きく、素子部３を内包している。また、基板２は、上面に開放する溝部２５、２６、２７を有する。また、基板２は、凹部２１の底面に設けられ、素子部３側に突出したマウント部２２を有する。そして、マウント部２２の上面に素子部３が接合されている。

【0015】

基板２としては、例えば、アルカリ金属イオン（Ｎａ^＋等の可動イオン）を含むガラス材料、例えばパイレックスガラス（登録商標）、テンパックスガラス（登録商標）のような硼珪酸ガラスで構成されたガラス基板を用いることができる。ただし、基板２としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板やセラミックス基板を用いてもよい。

【0016】

また、図１に示すように、基板２は、電極８を有する。電極８は、凹部２１の底面に配置された検出電極８０およびダミー電極８３を有する。また、検出電極８０は、第１検出電極８１および第２検出電極８２を有する。また、基板２は、溝部２５、２６、２７に配置された配線７５、７６、７７を有する。また、配線７５、７６、７７の一端部は、蓋体４の外側に露出しており、外部装置との電気的な接続を行う電極パッドＰとして機能する。また、配線７５は、素子部３およびダミー電極８３に電気的に接続され、配線７６は、第１検出電極８１と電気的に接続され、配線７７は、第２検出電極８２と電気的に接続されている。

【0017】

図２に示すように、蓋体４は、下面に開口する凹部４１を有する。また、蓋体４は、凹部４１内に素子部３を収納するようにして、基板２の上面に接合されている。これにより、蓋体４および基板２の間に素子部３を収納する収納空間Ｓが形成される。収納空間Ｓは、気密空間である。また、収納空間Ｓには、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入され、使用温度、例えば－４０℃～１２０℃程度でほぼ大気圧である。ただし、収納空間Ｓの雰囲気としては、特に限定されず、例えば、減圧状態であってもよいし、加圧状態であってもよい。

【0018】

蓋体４は、例えば、シリコン基板から形成されている。ただし、蓋体４は、特に限定されず、例えば、ガラス基板やセラミックス基板から形成されていてもよい。また、基板２と蓋体４との接合方法としては、特に限定されず、基板２や蓋体４の材料によって適宜選択すればよい。例えば、陽極接合、プラズマ照射によって活性化させた接合面同士を接合させる活性化接合、ガラスフリット等の接合材による接合、基板２の上面および蓋体４の下面に成膜した金属膜同士を接合する拡散接合等を用いることができる。本実施形態では、低融点ガラスであるガラスフリット４０を介して基板２と蓋体４とが接合されている。

【0019】

図１に示すように、素子部３は、陽極接合によってマウント部２２に接合された固定部３１と、固定部３１に対して変位可能な板状の可動体３２と、固定部３１と可動体３２とを接続する支持梁３３と、を有する。物理量センサー１に加速度Ａｚが作用すると、可動体３２が支持梁３３を揺動軸Ｊとして、支持梁３３を捩り変形させながら揺動軸Ｊまわりにシーソー揺動する。このような素子部３は、例えば、不純物がドープされた導電性のシリコン基板をドライエッチング等の加工技術を用いてパターニングすることにより形成されている。ただし、素子部３の材料や形成方法としては、特に限定されない。

【0020】

可動体３２は、平面視で、Ｘ軸方向に沿った長手形状をなし、本実施形態では、Ｘ軸方向を長辺とする長方形状をなす。また、可動体３２は、揺動軸Ｊに対してＸ軸方向マイナス側に位置する第１質量部３２１と、揺動軸Ｊに対してＸ軸方向プラス側に位置する第２質量部３２２と、第１質量部３２１と第２質量部３２２との間に位置し、これらを連結する連結部３２３と、を有する。そして、可動体３２は、連結部３２３において支持梁３３と接続されている。

【0021】

第１質量部３２１は、第１検出部３２１Ａで構成されている。一方、第２質量部３２２は、第１質量部３２１よりもＸ軸方向に長く、加速度Ａｚが加わったときの回転モーメントすなわちトルクが第１質量部３２１よりも大きい。この回転モーメントの差によって前述したシーソー揺動が可能となる。このような第２質量部３２２は、第２質量部３２２の基端部であって、平面視で揺動軸Ｊに対して第１検出部３２１Ａと対称な部分である第２検出部３２２Ａと、第２質量部３２２の先端部であって、揺動軸Ｊに対して第１検出部３２１Ａと非対称な部分であるトルク発生部３２２Ｂと、を有する。

【0022】

また、可動体３２は、第１検出部３２１Ａと第２検出部３２２Ａとの間に位置する開口３２４を有する。そして、開口３２４内に固定部３１および支持梁３３が配置されている。また、支持梁３３は、Ｙ軸方向に沿って延在し、揺動軸Ｊを形成している。ただし、固定部３１や支持梁３３の配置は、特に限定されず、例えば、可動体３２の外側に配置されていてもよい。

【0023】

また、可動体３２には複数の微細な貫通孔３０が形成されている。貫通孔３０によって、可動体３２と基板２との間に生じるダンピングを低減したり、ダンピングの度合いを調整したりできる。また、第２質量部３２２の第２検出部３２２Ａとトルク発生部３２２Ｂとの境界にはＹ軸方向に延在する貫通孔３２５が形成されている。貫通孔３２５を形成することにより、凹部２１と可動体３２との間に生じる後述する「意図しない静電引力」を低減することができる。

【0024】

ここで、凹部２１に配置された電極８の説明に戻る。図１に示すように、第１検出電極８１は、平面視で、第１検出部３２１Ａと重なって配置されている。また、第２検出電極８２は、平面視で、第２検出部３２２Ａと重なって配置されている。また、第１検出電極８１の第１検出部３２１Ａと重なる部分と、第２検出電極８２の第２検出部３２２Ａと重なる部分とは、揺動軸Ｊ、より具体的には揺動軸Ｊと交わるＹ－Ｚ平面に対して対称的に配置されている。

【0025】

また、ダミー電極８３は、凹部２１の底面のうち、第１検出電極８１および第２検出電極８２が配置されていない領域のほぼ全域に広がって配置されている。具体的には、ダミー電極８３は、第２検出電極８２のＸ軸方向プラス側に位置し、平面視でトルク発生部３２２Ｂと重なって配置された部分と、第１検出電極８１のＸ軸方向マイナス側に配置された部分と、を有する。ダミー電極８３を設けることにより、基板２中のアルカリ金属イオンの移動に伴う凹部２１の底面の帯電を抑制することができる。そのため、凹部２１の底面と可動体３２との間に、可動体３２の誤作動、特に検出対象である加速度Ａｚ以外の外力による変位に繋がるような意図しない静電引力が生じるのを効果的に抑制することができる。よって、加速度Ａｚの検出精度が高い物理量センサー１となる。

【0026】

物理量センサー１の駆動時には、所定の駆動電圧が素子部３に印加され、第１検出電極８１および第２検出電極８２は、それぞれ、ＱＶアンプ（電荷電圧変換回路）に接続される。これにより、図２に示すように、第１検出電極８１と第１検出部３２１Ａとの間に静電容量Ｃａが形成され、第２検出電極８２と第２質量部３２２の第２検出部３２２Ａとの間に静電容量Ｃｂが形成される。物理量センサー１に加速度Ａｚが加わると、第１、第２質量部３２１、３２２の回転モーメントの異なりから、可動体３２が支持梁３３を捩り変形させながら揺動軸Ｊを中心にしてシーソー揺動する。このような可動体３２の揺動により、第１検出部３２１Ａと第１検出電極８１のギャップおよび第２質量部３２２と第２検出電極８２のギャップがそれぞれ逆相で変化し、これに応じて静電容量Ｃａ、Ｃｂが逆相で変化する。そのため、静電容量Ｃａ、Ｃｂの変化量に基づいて加速度Ａｚを検出することができる。

【0027】

特に、本実施形態では、前述したように、第１検出部３２１Ａと第２検出部３２２Ａとが揺動軸Ｊに対して対称であり、さらに、第１検出電極８１の第１検出部３２１Ａと重なる部分と第２検出電極８２の第２検出部３２２Ａと重なる部分とが揺動軸Ｊに対して対称である。そのため、加速度Ａｚが加わっていない自然状態において静電容量Ｃａ、Ｃｂが等しい。その結果、自然状態が出力ゼロとなる「ゼロ点」となり、ゼロ点を自然状態に合わせるゼロ点補正が不要となる。したがって、物理量センサー１の装置構成が簡単となる。また、シーソー揺動時の静電容量Ｃａ、Ｃｂの変化量が同じなため、逆相で変化する静電容量Ｃａ、Ｃｂの差動演算に基づいて加速度Ａｚを精度よく検出することができる。

【0028】

また、図１、図３および図４に示すように、物理量センサー１は、凹部２１の底面から可動体３２側に向けて突出した突起６を有する。突起６は、可動体３２に過度な揺動が生じた際に可動体３２と接触することにより、可動体３２のそれ以上の揺動を規制するストッパーとして機能する。突起６を設けることにより、可動体３２の過度な揺動が規制され、素子部３の破壊、損傷を効果的に抑制することができる。また、互いに電位が異なる可動体３２と第１、第２検出電極８１、８２との過度な接近または広面積での接触を抑制することもできる。そのため、可動体３２と第１、第２検出電極８１、８２との間に生じる静電引力によって可動体３２が第１検出電極８１または第２検出電極８２に引き付けられたまま戻らなくなる所謂「スティッキング」の発生を抑制することができる。なお、本実施形態では、突起６は、基板２と一体形成されているが、これに限定されず、基板２と別体で形成されていてもよい。

【0029】

突起６は、平面視で、第１検出部３２１Ａと重なる突起６１と、第２検出部３２２Ａと重なる突起６２と、を有する。このうち、突起６１が可動体３２の第１検出電極８１側への過度な揺動を規制し、突起６２が可動体３２の第２検出電極８２側への過度な揺動を抑制する。また、突起６１、６２は、それぞれ、Ｙ軸方向に並んで一対設けられている。

【0030】

また、図３および図４に示すように、各突起６１、６２は、可動体３２と同電位のダミー電極８３で覆われている。そのため、各突起６１、６２は、可動体３２と同電位である。これにより、基板２中のアルカリ金属イオンの移動に伴う各突起６１、６２の表面の帯電を抑制することができる。そのため、突起６１、６２と可動体３２との間に前述した「意図しない静電引力」が生じるのを効果的に抑制することができる。よって、加速度Ａｚの検出精度が高い物理量センサー１となる。

【0031】

なお、本実施形態では、図４に示すように、第１検出電極８１に、その外縁から各突起６１まで伸びる一対の切り欠き８１１を形成し、各切り欠き８１１内にダミー電極８３を延伸させることによりダミー電極８３で突起６１を覆っている。同様に、第２検出電極８２に、その外縁から各突起６２まで伸びる一対の切り欠き８２１を形成し、各切り欠き８２１内にダミー電極８３を延伸させることによりダミー電極８３で突起６２を覆っている。これにより、比較的簡単な構成で、突起６１、６２をダミー電極８３で覆うことができる。ただし、突起６１、６２をダミー電極８３で覆う方法は、特に限定されない。

【0032】

なお、突起６の構成は、特に限定されない。例えば、突起６１、６２の数は、それぞれ、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、突起６１は、第１検出電極８１に覆われていてもよいし、電極に覆われずに剥き出しになっていてもよい。同様に、突起６２は、第２検出電極８２に覆われていてもよいし、電極に覆われずに剥き出しになっていてもよい。また、突起６１、６２は、それぞれ、可動体３２の下面３２０から基板２側に向けて突出していてもよい。

【0033】

また、突起６は、省略してもよい。突起６を省略した場合は、例えば、第１質量部３２１の先端が第３凹部２１３上のダミー電極８３と接触することにより、それ以上の可動体３２の第１検出電極８１側への揺動が規制され、第２質量部３２２の先端が第４凹部２１４上のダミー電極８３と接触することにより、それ以上の可動体３２の第２検出電極８２側への揺動が規制されるようにすることができる。

【0034】

以上、物理量センサー１の構成について簡単に説明した。次に、凹部２１について詳細に説明する。図２および図３に示すように、凹部２１は、複数の凹部、本実施形態では４つの凹部から形成された多段形状となっている。具体的には、凹部２１は、最も浅い第１凹部２１１と、第１凹部２１１のＸ軸方向両側に位置し、第１凹部２１１よりも深い第２凹部２１２と、第２凹部２１２のＸ軸方向両側に位置し、第２凹部２１２よりも深い第３凹部２１３と、第３凹部２１３のＸ軸方向プラス側に位置し、第３凹部２１３よりも深い第４凹部２１４と、を有する。つまり、凹部２１の底面は、揺動軸Ｊから遠位なほど深く、可動体３２との離間距離も大きい段差面となっている。

【0035】

次に、第１検出電極８１の構成について詳細に説明する。図５に示すように、基板２は、揺動軸Ｊに対してＸ軸方向マイナス側において、第１凹部２１１の底面で構成された第１領域Ｑ１１と、第２凹部２１２の底面で構成された第２領域Ｑ１２と、第３凹部２１３の底面で構成された第ｍ領域としての第３領域Ｑ１３と、を有する。そして、これら第１領域Ｑ１１、第２領域Ｑ１２および第ｎ領域としての第３領域Ｑ１３上に第１検出電極８１が配置されている。ただし、ｍ、ｎは共に２以上の整数であり、ｎ≦ｍである。ここではｎ＝３、ｍ＝３である。

【0036】

第１領域Ｑ１１から第３領域Ｑ１３は、揺動軸Ｊに近い側から順に配置され、それぞれ、空隙を隔てて可動体３２と対向している。また、第１領域Ｑ１１から第３領域Ｑ１３の順で、可動体３２との離間距離Ｄ１が大きくなっている。これにより、可動体３２との接触を抑制しつつ、第１検出電極８１を全体的に可動体３２側に寄せて配置することができる。そのため、可動体３２と第１検出電極８１との平均離間距離を小さくし、静電容量Ｃａを大きくすることができる。その結果、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度を高めることができる。

【0037】

また、Ｙ軸方向からの断面視で、第１検出電極８１の第１領域Ｑ１１、第２領域Ｑ１２および第３領域Ｑ１３の各領域上の揺動軸Ｊから遠い側の端部のうちの２つを結ぶ仮想直線のうちＸ軸とのなす角θｘが最も小さいものを第１仮想直線Ｌ１１とする。つまり、第１領域Ｑ１１上の第１検出電極８１のＸ軸方向マイナス側の端部Ｅｑ１１と、第２領域Ｑ１２上の第１検出電極８１のＸ軸方向マイナス側の端部Ｅｑ１２と、第３領域Ｑ１３上の第１検出電極８１のＸ軸方向マイナス側の端部Ｅｑ１３と、から選択される２つを結ぶ仮想直線のうちＸ軸とのなす角θｘが最も小さいものを第１仮想直線Ｌ１１とする。図示の構成では、端部Ｅｑ１１、Ｅｑ１２に接する仮想直線が第１仮想直線Ｌ１１となる。ただし、これに限定されず、端部Ｅｑ１１、Ｅｑ１３に接する仮想直線が第１仮想直線Ｌ１１となってもよいし、端部Ｅｑ１２、Ｅｑ１３に接する仮想直線が第１仮想直線Ｌ１１となってもよい。

【0038】

また、Ｙ軸方向からの断面視で、可動体３２が揺動軸Ｊまわりに第１検出電極８１側に最大変位した状態での、可動体３２の下面３２０に沿う仮想直線を第２仮想直線Ｌ１２とする。なお、前記「最大変位した状態」は、可動体３２が突起６１と接触し、それ以上の第１検出電極８１側への揺動が規制された状態を言う。

【0039】

また、端部Ｅｑ１１～Ｅｑ１３のうち最も揺動軸Ｊから近位な端部Ｅｑ１１と交わりＺ軸方向に延在する法線を第１法線ＨＬ１１とし、最も揺動軸Ｊから遠位な端部Ｅｑ１３と交わりＺ軸方向に延在する法線を第２法線ＨＬ１２とし、第１法線ＨＬ１１と第２法線ＨＬ１２との間の領域を領域Ｒ１１とする。そして、物理量センサー１は、Ｙ軸方向からの断面視で、領域Ｒ１１において第１仮想直線Ｌ１１と第２仮想直線Ｌ１２とが交差しない。これにより、可動体３２のスティッキングを抑制しつつ、第１検出電極８１を全体的に可動体３２側に寄せて配置することができる。そのため、可動体３２と第１検出電極８１との平均離間距離を小さくし、静電容量Ｃａを大きくすることができる。その結果、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度を高めることができる。

【0040】

特に、本実施形態では、Ｙ軸方向からの断面視で、揺動軸Ｊと交わりＺ軸方向に延在する第３法線ＨＬＪと、可動体３２のＸ軸方向マイナス側の端部と交わりＺ軸方向に延在する第４法線ＨＬ１４との間の領域Ｒ１２においても、第１仮想直線Ｌ１１と第２仮想直線Ｌ１２とが交差しない。これにより、第１法線ＨＬ１１と第２法線ＨＬ１２とのなす角がより小さくなり、上述した効果がより顕著となる。つまり、可動体３２のスティッキングを抑制しつつ、第１検出電極８１を全体的に可動体３２側にさらに寄せて配置することができる。そのため、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度をさらに高めることができる。

【0041】

また、Ｙ軸方向からの断面視で、端部Ｅｑ１１～Ｅｑ１３のうち揺動軸Ｊから最も遠位な端部Ｅｑ１３と接し、第２仮想直線Ｌ１２と平行な第３仮想直線Ｌ１３を設定したとき、他の全ての端部Ｅｑ１１、Ｅｑ１２は、第２仮想直線Ｌ１２と第３仮想直線Ｌ１３との間に位置する。これにより、各端部Ｅｑ１１～Ｅｑ１３と可動体３２との接触を抑制しつつ、第１検出電極８１を全体的に可動体３２側にさらに寄せて配置することができる。そのため、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度をさらに高めることができる。ただし、これに限定されず、端部Ｅｑ１１、Ｅｑ１２のうちの少なくとも１つが、第３仮想直線Ｌ１３よりも下側に位置していてもよい。

【0042】

また、第１検出部３２１Ａと第１検出電極８１との離間距離Ｄ１１は、３．５μｍ以下であることが好ましく、２．５μｍ以下であることがより好ましい。これにより、離間距離Ｄ１が十分に小さくなる。そのため、静電容量Ｃａが十分に大きくなり、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度を十分に高めることができる。なお、ここで言う離間距離Ｄ１１は、第１検出部３２１Ａと重なる部分における、第１検出部３２１Ａと第１検出電極８１との最大離間距離を意味する。

【0043】

以上、第１検出電極８１について説明した。次に、第２検出電極８２の構成について説明する。第２検出電極８２の構成は、第１検出電極８１と同様である。基板２は、揺動軸Ｊに対してＸ軸方向プラス側において、第１凹部２１１の底面で構成された第１領域Ｑ２１と、第２凹部２１２の底面で構成された第２領域Ｑ２２と、第３凹部２１３の底面で構成された第３領域Ｑ２３と、第４凹部２１４の底面で構成された第ｍ領域としての第４領域Ｑ２４と、を有する。そして、これら第１領域Ｑ２１、第２領域Ｑ２２、第３領域Ｑ２３および第ｎ領域としての第４領域Ｑ２４上に第２検出電極８２が配置されている。ただし、ｍ、ｎは共に２以上の整数であり、ｎ≦ｍである。ここではｎ＝４、ｍ＝４である。

【0044】

また、第１領域Ｑ２１から第４領域Ｑ２４は、揺動軸Ｊに近い側から順に配置され、それぞれ、空隙を隔てて可動体３２と対向している。また、第１領域Ｑ２１から第４領域Ｑ２４の順で、可動体３２との離間距離Ｄ２が大きくなっている。これにより、可動体３２との接触を抑制しつつ、第２検出電極８２を全体的に可動体３２側に寄せて配置することができる。そのため、可動体３２と第２検出電極８２との平均離間距離を小さくし、静電容量Ｃｂを大きくすることができる。その結果、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度を高めることができる。

【0045】

また、Ｙ軸方向からの断面視で、第２検出電極８２の第１領域Ｑ２１、第２領域Ｑ２２、第３領域Ｑ２３および第４領域Ｑ２４の各領域上の揺動軸Ｊから遠い側の端部のうちの２つを結ぶ仮想直線のうちＸ軸とのなす角θｘが最も小さいものを第１仮想直線Ｌ２１とする。つまり、第１領域Ｑ２１上の第２検出電極８２のＸ軸方向プラス側の端部Ｅｑ２１と、第２領域Ｑ２２上の第２検出電極８２のＸ軸方向プラス側の端部Ｅｑ２２と、第３領域Ｑ２３上の第２検出電極８２のＸ軸方向プラス側の端部Ｅｑ２３と、第４領域Ｑ２４上の第２検出電極８２のＸ軸方向プラス側の端部Ｅｑ２４と、から選択される２つを結ぶ仮想直線のうちＸ軸とのなす角θｘが最も小さいものを第１仮想直線Ｌ２１とする。図示の構成では、端部Ｅｑ２１、Ｅｑ２２に接する仮想直線が第１仮想直線Ｌ２１となる。ただし、これに限定されず、例えば、端部Ｅｑ２１、Ｅｑ２３に接する仮想直線が第１仮想直線Ｌ２１となってもよいし、端部Ｅｑ２２、Ｅｑ２３に接する仮想直線が第１仮想直線Ｌ２１となってもよい。

【0046】

また、Ｙ軸方向からの断面視で、可動体３２が揺動軸Ｊまわりに第２検出電極８２側に最大変位した状態での、可動体３２の下面３２０に沿う仮想直線を第２仮想直線Ｌ２２とする。なお、前記「最大変位した状態」は、可動体３２が突起６２と接触し、それ以上の第２検出電極８２側への揺動が規制された状態を言う。

【0047】

また、端部Ｅｑ２１～Ｅｑ２４のうち最も揺動軸Ｊから近位な端部Ｅｑ２１と交わりＺ軸方向に延在する法線を第１法線ＨＬ２１とし、最も揺動軸Ｊから遠位な端部Ｅｑ２４と交わりＺ軸方向に延在する法線を第２法線ＨＬ２２とし、第１法線ＨＬ２１と第２法線ＨＬ２２との間の領域を領域Ｒ２１とする。そして、物理量センサー１は、Ｙ軸方向からの断面視で、領域Ｒ２１において第１仮想直線Ｌ２１と第２仮想直線Ｌ２２とが交差しない。これにより、可動体３２のスティッキングを抑制しつつ、第２検出電極８２を全体的に可動体３２側に寄せて配置することができる。そのため、可動体３２と第２検出電極８２との平均離間距離を小さくし、静電容量Ｃｂを大きくすることができる。その結果、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度を高めることができる。

【0048】

特に、本実施形態では、Ｙ軸方向からの断面視で、揺動軸Ｊと交わりＺ軸方向に延在する第３法線ＨＬＪと、可動体３２のＸ軸方向プラス側の端部と交わりＺ軸方向に延在する第４法線ＨＬ２４との間の領域Ｒ２２においても、第１仮想直線Ｌ２１と第２仮想直線Ｌ２２とが交差しない。これにより、第１仮想直線Ｌ２１と第２仮想直線Ｌ２２とのなす角がより小さくなり、上述した効果がより顕著となる。つまり、可動体３２のスティッキングを抑制しつつ、第２検出電極８２を全体的に可動体３２側にさらに寄せて配置することができる。そのため、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度をさらに高めることができる。

【0049】

また、Ｙ軸方向からの断面視で、端部Ｅｑ２１～Ｅｑ２４のうち揺動軸Ｊから最も遠位な端部Ｅｑ２４と接し、第２仮想直線Ｌ２２と平行な第３仮想直線Ｌ２３を設定したとき、他の全ての端部Ｅｑ２１、Ｅｑ２２、Ｅｑ２３は、第２仮想直線Ｌ２２と第３仮想直線Ｌ２３との間に位置する。これにより、各端部Ｅｑ２１～Ｅｑ２４と可動体３２との接触を抑制しつつ、第２検出電極８２を全体的に可動体３２側にさらに寄せて配置することができる。そのため、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度をさらに高めることができる。ただし、これに限定されず、端部Ｅｑ２１、Ｅｑ２２、Ｅｑ２３のうちの少なくとも１つが、第３仮想直線Ｌ２３よりも下側に位置していてもよい。

【0050】

また、第２検出部３２２Ａと第２検出電極８２との離間距離Ｄ２１は、３．５μｍ以下であることが好ましく、２．５μｍ以下であることがより好ましい。これにより、離間距離Ｄ２１が十分に小さくなる。そのため、静電容量Ｃｂが十分に大きくなり、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度を十分に高めることができる。なお、ここで言う離間距離Ｄ２１は、第２検出部３２２Ａと重なる部分における、第２検出部３２２Ａと第２検出電極８２との最大離間距離を意味する。

【0051】

以上、物理量センサー１について説明した。このような物理量センサー１は、前述したように、互いに直交する３つの方向を第１方向であるＸ軸方向、第２方向であるＹ軸方向および第３方向であるＺ軸方向としたとき、基板２と、基板２と空隙を隔ててＺ軸方向に対向し、基板２に対してＹ軸方向に沿う揺動軸Ｊまわりに揺動する可動体３２と、可動体と対向して配置される検出電極８０としての第１検出電極８１と、を有する。また、基板２は、揺動軸Ｊから近い側から順に配置される第１領域Ｑ１１から第ｍ領域（ただし、ｍは２以上の整数）としての第３領域Ｑ１３を有し、第１領域Ｑ１１から第３領域Ｑ１３は、それぞれ、空隙を隔てて可動体３２と対向し、第１領域Ｑ１１から第ｎ領域（ただし、ｎは２以上の整数、かつ、ｎ≦ｍ）としての第３領域Ｑ１３にまたがって第１検出電極８１が配置されている。そして、Ｙ軸方向からの断面視で、第１検出電極８１の第１領域Ｑ１１から第３領域Ｑ１３の各領域上の揺動軸Ｊから遠い側の端部Ｅｑ１１～Ｅｑ１３のうちの２つを結ぶ仮想直線のうちＸ軸方向とのなす角θｘが最も小さい第１仮想直線Ｌ１１と、可動体３２が揺動軸Ｊまわりに最大変位した状態での、可動体３２の基板２側の主面である下面３２０に沿う第２仮想直線Ｌ１２と、を設定したとき、第１領域Ｑ１１の端部Ｅｑ１１と交わりＺ軸方向に延在する第１法線ＨＬ１１と、第３領域Ｑ１３の端部Ｅｑ１３と交わりＺ軸方向に延在する第２法線ＨＬ１２との間の領域Ｒ１１において、第１仮想直線Ｌ１１と第２仮想直線Ｌ１２とが交差しない。

【0052】

これにより、可動体３２のスティッキングを抑制しつつ、第１検出電極８１を全体的に可動体３２側に寄せて配置することができる。そのため、可動体３２と第１検出電極８１との平均離間距離を小さくし、静電容量Ｃａを大きくすることができる。その結果、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度を高めることができる。

【0053】

また、物理量センサー１は、前述したように、可動体と対向して配置される検出電極８０としての第２検出電極８２と、を有する。また、基板２は、揺動軸Ｊから近い側から順に配置される第１領域Ｑ２１から第ｍ領域（ただし、ｍは２以上の整数）としての第４領域Ｑ２４を有し、第１領域Ｑ２１から第４領域Ｑ２４は、それぞれ、空隙を隔てて可動体３２と対向し、第１領域Ｑ２１から第ｎ領域（ただし、ｎは２以上の整数、かつ、ｎ≦ｍ）としての第４領域Ｑ２４にまたがって第２検出電極８２が配置されている。そして、Ｙ軸方向からの断面視で、第２検出電極８２の第１領域Ｑ２１から第４領域Ｑ２４の各領域上の揺動軸Ｊから遠い側の端部Ｅｑ２１～Ｅｑ２４のうちの２つを結ぶ仮想直線のうちＸ軸方向とのなす角θｘが最も小さい第１仮想直線Ｌ２１と、可動体３２が揺動軸Ｊまわりに最大変位した状態での、可動体３２の基板２側の主面である下面３２０に沿う第２仮想直線Ｌ２２と、を設定したとき、第１領域Ｑ２１の端部Ｅｑ２１と交わりＺ軸方向に延在する第１法線ＨＬ２１と、第４領域Ｑ１４の端部Ｅｑ２４と交わりＺ軸方向に延在する第２法線ＨＬ２２との間の領域Ｒ２１において、第１仮想直線Ｌ２１と第２仮想直線Ｌ２２とが交差しない。

【0054】

これにより、可動体３２のスティッキングを抑制しつつ、第２検出電極８２を全体的に可動体３２側に寄せて配置することができる。そのため、可動体３２と第２検出電極８２との平均離間距離を小さくし、静電容量Ｃｂを大きくすることができる。その結果、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度を高めることができる。

【0055】

また、前述したように、Ｙ軸方向からの断面視で、揺動軸Ｊと交わりＺ軸方向に延在する第３法線ＨＬＪと、可動体３２の第１検出電極８１側の端部と交わりＺ軸方向に延在する第４法線ＨＬ１４との間の領域Ｒ１２において、第１仮想直線Ｌ１１と第２仮想直線Ｌ１２とが交差しない。これにより、第１仮想直線Ｌ１１と第２仮想直線Ｌ１２とのなす角がより小さくなり、第１検出電極８１を全体的に可動体３２側にさらに寄せて配置することができる。そのため、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度をさらに高めることができる。

【0056】

また、前述したように、Ｙ軸方向からの断面視で、揺動軸Ｊと交わりＺ軸方向に延在する第３法線ＨＬＪと、可動体３２の第２検出電極８２側の端部と交わりＺ軸方向に延在する第４法線ＨＬ２４との間の領域Ｒ２２において、第１仮想直線Ｌ２１と第２仮想直線Ｌ２２とが交差しない。これにより、第１仮想直線Ｌ２１と第２仮想直線Ｌ２２とのなす角がより小さくなり、第２検出電極８２を全体的に可動体３２側にさらに寄せて配置することができる。そのため、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度をさらに高めることができる。

【0057】

また、前述したように、可動体３２は、揺動軸Ｊに対して対称的に配置される第１検出部３２１Ａおよび第２検出部３２２Ａを有し、検出電極８０は、第１検出部３２１Ａと重なる第１検出電極８１と、第２検出部３２２Ａと重なる第２検出電極８２と、を有する。そして、第１検出電極８１と第２検出電極８２とが揺動軸Ｊに対して対称的に配置されている。そのため、加速度Ａｚが加わっていない自然状態において静電容量Ｃａ、Ｃｂを等しくすることができる。その結果、自然状態が出力ゼロとなる「ゼロ点」となり、ゼロ点を自然状態に合わせるゼロ点補正が不要となる。したがって、物理量センサー１の装置構成が簡単なものとなる。また、逆相で変化する静電容量Ｃａ、Ｃｂの差動演算に基づいて加速度Ａｚを検出することができ、加速度Ａｚの検出感度を高めることができる。

【0058】

基板２から突出し、可動体３２と接触することにより、可動体３２の揺動軸Ｊまわりの揺動を規制する突起６を有する。これにより、可動体３２の過度な揺動を規制することができる。また、互いに電位が異なる可動体３２と第１、第２検出電極８１、８２との過度な接近または広面積での接触を抑制することができる。そのため、可動体３２のスティッキングを効果的に抑制することができる。

【0059】

また、前述したように、前記「最大変位の状態」は、可動体３２が突起６と接触した状態である。これにより、可動体３２のスティッキングを効果的に抑制することができる。

【0060】

また、前述したように、突起６は、可動体３２と同電位である。これにより、突起６と可動体３２との間に可動体３２の誤作動、特に、検出対象である加速度Ａｚ以外の外力による変位に繋がるような意図しない静電引力が生じるのを効果的に抑制することができる。よって、加速度Ａｚの検出精度が高い物理量センサー１となる。

【0061】

また、前述したように、物理量センサー１は、基板２の検出電極８０が配置されていない領域であって可動体３２と対向している部分に配置され、可動体３２と同電位であるダミー電極８３を有する。これにより、基板２と可動体３２との間に、可動体３２の誤作動、特に検出対象である加速度Ａｚ以外の外力による変位に繋がるような意図しない静電引力が生じるのを効果的に抑制することができる。よって、加速度Ａｚの検出精度が高い物理量センサー１となる。

【0062】

また、前述したように、第１領域Ｑ１１から第３領域Ｑ１３の順で、可動体３２との離間距離が大きくなる。これにより、可動体３２との接触を抑制しつつ、第１検出電極８１を全体的に可動体３２側に寄せて配置することができる。同様に、第１領域Ｑ２１から第４領域Ｑ２４の順で、可動体３２との離間距離が大きくなる。これにより、可動体３２との接触を抑制しつつ、第２検出電極８２を全体的に可動体３２側に寄せて配置することができる。

【0063】

また、前述したように、検出電極８０と可動体３２との離間距離Ｄ１１、Ｄ２１は、３．５μｍ以下であることが好ましく、２．５μｍ以下であることがより好ましい。これにより、検出電極８０と可動体３２との離間距離を十分に小さくすることができる。そのため、物理量センサー１の加速度Ａｚの検出感度を十分に高めることができる。

【0064】

なお、物理量センサー１の構成、特に、凹部２１および検出電極８０の構成は、特に限定されない。例えば、図７に示すように、第１検出電極８１が第１領域Ｑ１１、第２領域Ｑ１２および第３領域Ｑ１３にまたがって配置され、第２検出電極８２が第１領域Ｑ２１、第２領域Ｑ２２および第３領域Ｑ２３にまたがって配置された構成であってもよい。この構成では、第３領域Ｑ１３および第４領域Ｑ２４がそれぞれ第ｍ領域となり、第３領域Ｑ１３、Ｑ２３がそれぞれ第ｎ領域となる。

【0065】

また、例えば、図８に示すように、第１検出電極８１が第１領域Ｑ１１および第２領域Ｑ１２にまたがって配置され、第２検出電極８２が第１領域Ｑ２１および第２領域Ｑ２２にまたがって配置された構成であってもよい。この構成では、第３領域Ｑ１３および第４領域Ｑ２４がそれぞれ第ｍ領域となり、第２領域Ｑ１２、Ｑ２２がそれぞれ第ｎ領域となる。

【0066】

なお、図８の構成においては、第２領域Ｑ２２上の第１、第２検出電極８１、８２と可動体３２との離間距離Ｄ０（＝Ｄ１１、Ｄ２１）は、第２質量部３２２の先端ＥのＺ軸方向への最大変位量Δｈよりも小さい。つまり、Ｄ０＜Δｈである。これにより、第１、第２検出電極８１、８２を全体的に可動体３２側に寄せて配置することができる。そのため、可動体３２と第１、第２検出電極８１、８２との平均離間距離を小さくし、静電容量Ｃａ、Ｃｂを大きくすることができる。

【0067】

また、例えば、図９に示すように、凹部２１が第１凹部２１１、第２凹部２１２および第３凹部２１３で構成され、第１検出電極８１が第１領域Ｑ１１、第２領域Ｑ１２および第３領域Ｑ１３にまたがって配置され、第２検出電極８２が第１領域Ｑ２１、第２領域Ｑ２２および第３領域Ｑ２３にまたがって配置された構成であってもよい。なお、この構成では、第３領域Ｑ１３、Ｑ２３がそれぞれ第ｍ領域となり、第ｎ領域ともなる。

【0068】

また、例えば、図１０に示すように、凹部２１が第１凹部２１１、第２凹部２１２および第３凹部２１３で構成され、第１検出電極８１が第１領域Ｑ１１および第２領域Ｑ１２にまたがって配置され、第２検出電極８２が第１領域Ｑ２１および第２領域Ｑ２２にまたがって配置された構成であってもよい。なお、この構成では、第３領域Ｑ１３、Ｑ２３がそれぞれ第ｍ領域となり、第２領域Ｑ１２、Ｑ２２がそれぞれ第ｎ領域となる。

【0069】

また、例えば、図１１に示すように、凹部２１を第４凹部２１４で構成し、凹部２１の底面に基板２とは別部材で構成された多段形状の台座５を設け、この上に第１検出電極８１および第２検出電極８２を配置してもよい。台座５の構成材料としては、特に限定されず、ガラス材料、樹脂材料等の各種絶縁材料を用いることができる。また、第１検出電極８１および第２検出電極８２の絶縁状態を確保することができれば、各種金属材料を用いることもできる。本実施形態では、台座５は、絶縁層５１の積層体で構成されている。また、台座５を第１、第２検出電極８１、８２と一体形成してもよい。つまり、図１２に示すように、凹部２１を第４凹部２１４で構成し、第１検出電極８１および第２検出電極８２をそれぞれ段差形状としてもよい。

【0070】

＜第２実施形態＞
図１３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。

【0071】

本実施形態に係る物理量センサー１は、主に、突起６の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の物理量センサー１と同様である。なお、以下の説明では、第２実施形態の物理量センサー１に関し、前述した第１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１３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。

【0072】

図１３に示すように、本実施形態の物理量センサー１では、一対の突起６１は、それぞれ、第１質量部３２１の先端からＸ軸方向マイナス側に向けて突出している。一方、一対の突起６２は、それぞれ、第２質量部３２２の先端からＸ軸方向プラス側に向けて突出している。このような構成では、突起６１が第３凹部２１３上のダミー電極８３と接触することにより、可動体３２のそれ以上の第１検出電極８１側への揺動が規制され、最大変位の状態となる。また、突起６２が第４凹部２１４上のダミー電極８３と接触することにより、可動体３２のそれ以上の第２検出電極８２側への揺動が規制され、最大変位の状態となる。

【0073】

以上のように、本実施形態の物理量センサー１では、可動体３２から突出し、基板２と接触することにより、可動体３２の揺動軸Ｊまわりの揺動を規制する突起６を有する。これにより、可動体３２の過度な揺動を規制することができる。また、可動体３２のスティッキングを効果的に抑制することができる。特に、前述の第１実施形態のように第１、第２検出電極８１、８２に切り欠き８１１、８２１を形成しなくてよくなる分、第１、第２検出電極８１、８２の面積を大きくすることができる。また、前述したように、前記「最大変位の状態」は、基板２が突起６と接触した状態である。これにより、可動体３２のスティッキングを効果的に抑制することができる。

【0074】

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。

【0075】

＜第３実施形態＞
図１４は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサーを示す断面図である。図１５ないし図１７は、それぞれ、図１４に示す物理量センサーの変形例を示す断面図である。

【0076】

本実施形態に係る物理量センサー１は、主に、突起６の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の物理量センサー１と同様である。なお、以下の説明では、第２実施形態の物理量センサー１に関し、前述した第１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１４ないし図１７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。

【0077】

図１４に示すように、本実施形態の物理量センサー１では、第２質量部３２２からトルク発生部３２２Ｂが省略されている。つまり、可動体３２は、揺動軸Ｊに対してＸ軸方向マイナス側に位置する第１検出部３２１Ａと、Ｘ軸方向プラス側に位置する第２検出部３２２Ａと、を有する。そして、第１検出部３２１Ａおよび第２検出部３２２Ａは、平面視で、揺動軸Ｊに対して対称的に配置されている。

【0078】

また、第１検出部３２１Ａには、上面に開口する有底の凹部３２１０が形成されている。この凹部３２１０によって第１検出部３２１Ａの質量が減少し、第１検出部３２１Ａが第２検出部３２２Ａよりも軽くなる。これにより、第１検出部３２１Ａと第２検出部３２２Ａとの間に回転モーメントの差が生じ、可動体３２のシーソー揺動が可能となる。特に、本実施形態では、凹部３２１０は、第１検出部３２１Ａの先端側に偏って配置され、第１検出部３２１Ａの先端側半分程度に広がっている。これにより、第１検出部３２１Ａの機械的強度を保ちつつ、第１検出部３２１Ａの回転モーメントを効果的に減少させることができる。

【0079】

また、図１４に示すように、凹部２１は、第１凹部２１１、第２凹部２１２および第３凹部２１３で構成されており、揺動軸Ｊに対して対称的に配置されている。そして、揺動軸Ｊに対してＸ軸方向マイナス側では、第１検出電極８１が第１領域Ｑ１１、第２領域Ｑ１２および第３領域Ｑ１３にまたがって配置され、揺動軸Ｊに対してＸ軸方向プラス側では、第２検出電極８２が第１領域Ｑ２１、第２領域Ｑ２２および第３領域Ｑ２３にまたがって配置されている。なお、この構成では、第３領域Ｑ１３、Ｑ２３がそれぞれ第ｍ領域となり、第ｎ領域ともなる。

【0080】

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。

【0081】

なお、物理量センサー１としては、特に限定されない。例えば、図１５に示すように、第１検出電極８１が第１領域Ｑ１１および第２領域Ｑ１２にまたがって配置され、第２検出電極８２が第１領域Ｑ２１および第２領域Ｑ２２にまたがって配置された構成であってもよい。この構成では、第３領域Ｑ１３、Ｑ２３がそれぞれ第ｍ領域となり、第２領域Ｑ１２、Ｑ２２がそれぞれ第ｎ領域となる。また、例えば、図１６に示すように、凹部３２１０が第１検出部３２１Ａの全域に広がって形成されていてもよい。これにより、第１検出部３２１Ａの回転モーメントをより低減することができる。また、図１７に示すように、前述した第１実施形態の物理量センサー１に凹部３２１０を追加してもよい。これにより、第１検出部３２１Ａの回転モーメントをより低減することができる。

【0082】

＜第４実施形態＞
図１８は、第４実施形態に係る電子機器としてのスマートフォンを示す平面図である。

【0083】

図１８に示すスマートフォン１２００は、本発明の電子機器を適用したものである。スマートフォン１２００には、物理量センサー１と、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回路１２１０と、が内蔵されている。物理量センサー１によって検出された検出データは、制御回路１２１０に送信され、制御回路１２１０は、受信した検出データからスマートフォン１２００の姿勢や挙動を認識して、表示部１２０８に表示されている表示画像を変化させたり、警告音や効果音を鳴らしたり、振動モーターを駆動して本体を振動させることができる。

【0084】

このような電子機器としてのスマートフォン１２００は、物理量センサー１と、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回路１２１０と、を有する。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

【0085】

なお、本発明の電子機器は、前述したスマートフォン１２００の他にも、例えば、パーソナルコンピューター、デジタルスチールカメラ、タブレット端末、時計、スマートウォッチ、インクジェットプリンター、テレビ、スマートグラス、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ドライブレコーダー、ページャ、電子手帳、電子辞書、電子翻訳機、電卓、電子ゲーム機器、玩具、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、車両、鉄道車輌、航空機、ヘリコプター、船舶等の各種計器類、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。

【0086】

＜第５実施形態＞
図１９は、第５実施形態に係る電子機器としての慣性計測装置を示す分解斜視図である。図２０は、図１９に示す慣性計測装置が有する基板の斜視図である。

【0087】

図１９に示す電子機器としての慣性計測装置２０００（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）は、自動車や、ロボットなどの被装着装置の姿勢や、挙動を検出する慣性計測装置である。慣性計測装置２０００は、３軸加速度センサーおよび３軸角速度センサーを備えた６軸モーションセンサーとして機能する。

【0088】

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ヶ所の頂点近傍に固定部としてのネジ穴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。

【0089】

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と、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。アウターケース２１００の外形は、前述した慣性計測装置２０００の全体形状と同様に、平面形状が略正方形の直方体であり、正方形の対角線方向に位置する２ヶ所の頂点近傍に、それぞれネジ穴２１１０が形成されている。また、アウターケース２１００は、箱状であり、その内部にセンサーモジュール２３００が収納されている。

【0090】

センサーモジュール２３００は、インナーケース２３１０と、基板２３２０と、を有する。インナーケース２３１０は、基板２３２０を支持する部材であり、アウターケース２１００の内部に収まる形状となっている。また、インナーケース２３１０には、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。このようなインナーケース２３１０は、接合部材２２００によってアウターケース２１００に接合されている。また、インナーケース２３１０の下面は接着剤によって基板２３２０が接合されている。

【0091】

図２０に示すように、基板２３２０の上面には、コネクター２３３０、Ｚ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｚ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向の加速度を検出する加速度センサー２３５０などが実装されている。また、基板２３２０の側面には、Ｘ軸まわりの角速度を検出する角速度センサー２３４０ｘおよびＹ軸まわ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。そして、例えば、加速度センサー２３５０として、本発明の物理量センサーを用いることができる。

【0092】

また、基板２３２０の下面には、制御ＩＣ２３６０が実装されている。制御ＩＣ２３６０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）であり、慣性計測装置２０００の各部を制御する。記憶部には、加速度および角速度を検出するための順序と内容を規定したプログラムや、検出データをデジタル化してパケットデータに組込むプログラム、付随するデータなどが記憶されている。なお、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。

【0093】

＜第６実施形態＞
図２１は、第６実施形態に係る電子機器としての移動体測位装置の全体システムを示すブロック図である。図２２は、図２１に示す移動体測位装置の作用を示す図である。

【0094】

図２１に示す移動体測位装置３０００は、移動体に装着して用い、当該移動体の測位を行うための装置である。なお、移動体としては、特に限定されず、自転車、自動車、自動二輪車、電車、飛行機、船等のいずれでもよいが、本実施形態では移動体として四輪自動車、特に農業用トラクターを用いた場合について説明する。

【0095】

移動体測位装置３０００は、慣性計測装置３１００（ＩＭＵ）と、演算処理部３２００と、ＧＰＳ受信部３３００と、受信アンテナ３４００と、位置情報取得部３５００と、位置合成部３６００と、処理部３７００と、通信部３８００と、表示部３９００と、を有する。なお、慣性計測装置３１００としては、例えば、前述した慣性計測装置２０００を用いることができる。

【0096】

慣性計測装置３１００は、３軸の加速度センサー３１１０と、３軸の角速度センサー３１２０と、を有する。演算処理部３２００は、加速度センサー３１１０からの加速度データおよび角速度センサー３１２０からの角速度データを受け、これらデータに対して慣性航法演算処理を行い、移動体の加速度および姿勢を含む慣性航法測位データを出力する。

【0097】

また、ＧＰＳ受信部３３００は、受信アンテナ３４００でＧＰＳ衛星からの信号を受信する。また、位置情報取得部３５００は、ＧＰＳ受信部３３００が受信した信号に基づいて、移動体測位装置３０００の位置（緯度、経度、高度）、速度、方位を表すＧＰＳ測位データを出力する。このＧＰＳ測位データには、受信状態や受信時刻等を示すステータスデータも含まれている。

【0098】

位置合成部３６００は、演算処理部３２００から出力された慣性航法測位データおよび位置情報取得部３５００から出力されたＧＰＳ測位データに基づいて、移動体の位置、具体的には移動体が地面のどの位置を走行しているかを算出する。例えば、ＧＰＳ測位データに含まれている移動体の位置が同じであっても、図２２に示すように、地面の傾斜θ等の影響によって移動体の姿勢が異なっていれば、地面の異なる位置を移動体が走行していることになる。そのため、ＧＰＳ測位データだけでは移動体の正確な位置を算出することができない。そこで、位置合成部３６００は、慣性航法測位データを用いて、移動体が地面のどの位置を走行しているのかを算出する。

【0099】

位置合成部３６００から出力された位置データは、処理部３７００によって所定の処理が行われ、測位結果として表示部３９００に表示される。また、位置データは、通信部３８００によって外部装置に送信されるようになっていてもよい。

【0100】

＜第７実施形態＞
図２３は、第７実施形態に係る移動体を示す斜視図である。

【0101】

図２３に示す自動車１５００は、本発明の移動体を適用した自動車である。この図において、自動車１５００は、エンジンシステム、ブレーキシステムおよびキーレスエントリーシステムの少なくとも何れかのシステム１５１０を含んでいる。また、自動車１５００には、物理量センサー１が内蔵されており、物理量センサー１によって車体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、制御回路１５０２に供給され、制御回路１５０２は、その信号に基づいてシステム１５１０を制御することができる。

【0102】

このように、移動体としての自動車１５００は、物理量センサー１と、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回路１５０２と、を有する。そのため、前述した物理量センサー１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

【0103】

なお、物理量センサー１は、他にも、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。また、移動体としては、自動車１５００に限定されず、例えば、鉄道車輌、飛行機、ヘリコプター、ロケット、人工衛星、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、エレベーター、エスカレーター、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機、ラジコン模型、鉄道模型、その他玩具等にも適用することができる。

【0104】

以上、本発明の物理量センサー、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、例えば、図１７で第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせたように、前述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。また、上述した全ての実施形態から突起６を省略してもよい。

【0105】

また、前述した実施形態では、物理量センサーが加速度を検出する構成について説明したが、物理量センサーが検出する物理量としては、特に限定されず、例えば、角速度、圧力等であってもよい。

【符号の説明】

【0106】

１…物理量センサー、２…基板、３…素子部、４…蓋体、５…台座、６…突起、８…電極、２１…凹部、２２…マウント部、２５、２６、２７…溝部、３０…貫通孔、３１…固定部、３２…可動体、３３…支持梁、４０…ガラスフリット、４１…凹部、５１…絶縁層、６１、６２…突起、７５、７６、７７…配線、８０…検出電極、８１…第１検出電極、８２…第２検出電極、８３…ダミー電極、２１１…第１凹部、２１２…第２凹部、２１３…第３凹部、２１４…第４凹部、３２０…下面、３２１…第１質量部、３２１Ａ…第１検出部、３２２…第２質量部、３２２Ａ…第２検出部、３２２Ｂ…トルク発生部、３２３…連結部、３２４…開口、３２５…貫通孔、８１１、８２１…切り欠き、１２００…スマートフォン、１２０８…表示部、１２１０…制御回路、１５００…自動車、１５０２…制御回路、１５１０…システム、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…基板、２３３０…コネクター、２３４０ｘ…角速度センサー、２３４０ｙ…角速度センサー、２３４０ｚ…角速度センサー、２３５０…加速度センサー、３０００…移動体測位装置、３１００…慣性計測装置、３１１０…加速度センサー、３１２０…角速度センサー、３２００…演算処理部、３２１０…凹部、３３００…ＧＰＳ受信部、３４００…受信アンテナ、３５００…位置情報取得部、３６００…位置合成部、３７００…処理部、３８００…通信部、３９００…表示部、Ａｚ…加速度、Ｃａ、Ｃｂ…静電容量、Ｄ０、Ｄ１、Ｄ１１、Ｄ２、Ｄ２１…離間距離、Ｅ…先端、Ｅｑ１１、Ｅｑ１２、Ｅｑ１３、Ｅｑ２１、Ｅｑ２２、Ｅｑ２３、Ｅｑ２４…端部、ＨＬ１１、ＨＬ２１…第１法線、ＨＬ１２、ＨＬ２２…第２法線、ＨＬ１４、ＨＬ２４…第４法線、ＨＬＪ…第３法線、２３６０…制御ＩＣ、Ｊ…揺動軸、Ｌ１１、Ｌ２１…第１仮想直線、Ｌ１２、Ｌ２２…第２仮想直線、Ｌ１３、Ｌ２３…第３仮想直線、Ｐ…電極パッド、Ｑ１１、Ｑ２１…第１領域、Ｑ１２、Ｑ２２…第２領域、Ｑ１３、Ｑ２３…第３領域、Ｑ２４…第４領域、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２…領域、Ｓ…収納空間、Δｈ…最大変位量、θ…傾斜、θｘ…角

【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】