本發明涉及一種傳感器用基板、物理量檢測傳感器、加速度傳感器、電子設備以及移動體。
背景技術:
以往,例如,如專利文獻1所記載的那樣,已知有一種在傳感器用基板(懸臂部)上固定有對物理量進行檢測的物理量檢測元件的物理量檢測傳感器,所述傳感器用基板(懸臂部)具有:基底部(固定部);可動部,其與基底部連接;支承部,其在從可動部的厚度方向進行觀察的俯視時,從基底部起沿著可動部而延伸。在該物理量檢測傳感器中,物理量檢測元件的一端被固定在基底部上,另一端被固定在可動部上。此外,物理量檢測傳感器具備質量部,所述質量部被配置在可動部的兩主面中的至少一方上,并且以在所述俯視時一部分與支承部重疊的方式而被配置。
在這種結構的物理量檢測傳感器中,在被施加了超過設計值的沖擊的情況下,如果導致可動部的位移變大而超過設計值,則會由于可動部與非預期的部位強烈地接觸,或者可動部與基底部的連接部分被施加應力,而存在傳感器用基板或物理量檢測元件受到損壞的可能。為了避免該問題,專利文獻1的物理量檢測傳感器被構成為,于在從傳感器用基板的厚度方向進行觀察的俯視時質量部與支承部重疊的區域內,在質量部與支承部之間設置有預定的間隔。由此,當在物理量檢測傳感器上施加有厚度方向(z方向)上的物理量(例如加速度)時,通過被配置于可動部的主面上的質量部在位移了與上述預定的間隔相對應的量時與支承部接觸,從而能夠限制對應于加速度而進行位移的可動部的位移。
此外,在專利文獻2中,介紹了一種在從可動部的厚度方向進行觀察的俯視時,在從基底部起沿著可動部而延伸的支承部的內周面的一部分處,突出設置有使支承部的內周面與可動部(錘部)之間的距離小于其他的部位的突出部(止擋部)的物理量檢測傳感器(半導體加速度傳感器)。根據該結構,當在物理量檢測傳感器上施加有與厚度方向交叉的方向(可動部以及支承部的面內方向)上的物理量時,通過由被突出設置在支承部的內周面上的突出部來限制對應于物理量而進行位移的可動部(錘部)的位移,從而能夠對可動部(錘部)的過度的位移進行限制,由此防止傳感器用基板或物理量檢測元件的損壞。
另外,在上述的專利文獻1以及專利文獻2的物理量檢測傳感器中,具有基底部、可動部以及支承部的傳感器用基板通過對水晶或硅等單晶材料進行蝕刻加工而被形成為一體。
已知在對作為物理量檢測傳感器的傳感器用基板的形成材料而使用的單晶材料中的水晶進行濕蝕刻而形成傳感器用基板的外形的情況下,由于因水晶的各個晶軸方向上的蝕刻速度的不同而引起的蝕刻各向異性,因此,以所需的長度且精度良好地形成可動部與支承部之間的面內方向上的間隙是較為困難的。然而,在專利文獻2中,關于精度良好地形成可動部與支承部內周面的突出部之間的間隙的方法等沒有進行任何記載。因此,在可動部與突出部(限制部、止擋部)之間的間隙長于預定的長度,并且物理量檢測傳感器被施加了超過設計值的沖擊的情況下,存在有傳感器用基板或物理量檢測元件受到損壞的可能。此外,在可動部與突出部(限制部)之間的間隙短于適當的長度的情況下,由于可動部的位移范圍被限制得小于所設定的范圍,因此存在有無法滿足所設定的加速度等的物理量檢測范圍的可能。
專利文獻1:日本特開2012-189480號公報
專利文獻2:日本特開2000-338124號公報
技術實現要素:
本發明是為了解決上述的課題中的至少一部分而完成的發明,并能夠作為以下的方式或者應用例而實現。
應用例1
本應用例所涉及的傳感器用基板的特征在于,具有:基底部;可動部,其與所述基底部連接;支承部,其在從所述可動部的厚度方向進行觀察的俯視時,從所述基底部起沿著所述可動部而延伸;第一間隙部,其具有在所述俯視時,所述可動部與所述支承部中的任意一方朝向另一方而突出的突出部,并且在一個所述突出部與所述另一方之間具有預定的間隔;第二間隙部,其在所述俯視時,位于比所述第一間隙部靠所述基底部側處,并具有與所述預定的間間相比較寬的間隔,在所述第一間隙部中,在與所述支承部的延伸方向垂直的剖視時,所述突出部在面對所述第一間隙部的一側具有凸條部。
在本應用例中,“凸條部”為,由作為傳感器用基板的形成材料而優選被使用的例如水晶等單晶材料的結晶結構而產生的部分,并且為在對水晶進行濕蝕刻而形成傳感器用基板的外形時,由于因水晶的各個晶軸方向上的蝕刻速度的不同而引起的蝕刻各向異性所產生的鰭狀的異形部(蝕刻殘渣),也被稱作“鰭”。
根據本應用例,在與基底部連接的可動部與從基底部沿著可動部而延伸的支承部之間,形成有具有突出部且具有預定的間隔的第一間隙部,在比該第一間隙部靠基底部側,形成有間隔與第一間隙部的預定的間隔相比較寬的第二間隙部。根據該結構,在第一間隙部中,在可動部以及支承部中的任意一方上形成有凸條部,發明者發現,由于通過間隔與第一間隙部相比較寬的第二間隙部而使蝕刻液向第一間隙部的擴散良好,因此,該凸條部能夠形成所需的第一間隙部的形狀。因此,能夠精度良好地形成第一間隙部的間隙。
由此,能夠實現如下的結構,即,在施加有可動部與支承部之間的面內方向上的沖擊時,在精度良好地形成有預定的間隔的第一間隙部處,通過支承部而對過度地進行了位移的可動部進行限制的結構,從而能夠抑制傳感器用基板的損壞。因此,能夠提供可構成耐沖擊性以及檢測精度較高的物理量檢測傳感器的傳感器用基板。
應用例2
在上述應用例所涉及的傳感器用基板中,優選為,所述支承部在所述俯視時,被配置在隔著所述可動部的兩側,所述第一間隙部以及所述第二間隙部分別被配置在隔著所述可動部的兩側,各個所述突出部在所述俯視時向同一方向突出。
根據本應用例,例如在通過水晶等單晶材料而形成傳感器用基板的情況下,由于凸條部被形成在預定的晶軸方向上,因此,通過將各突出部以向同一方向突出的方式而設置,從而能夠大致均勻且精度良好地形成各個第一間隙部的預定的間隔。
應用例3
在上述應用例所涉及的傳感器用基板中,其特征在于,所述凸條部被設置在所述突出部的截面的大致中央處。
發明者發現,根據本應用例,能夠精度良好地形成第一間隙部的預定的間隔。
應用例4
在上述應用例所涉及的傳感器用基板中,其特征在于,所述凸條部在所述俯視時,呈寬度從所述可動部或所述支承部的基端部側朝向頂端部側而變窄的梯形形狀。
發明者發現,根據本應用例,能夠精度良好地形成第一間隙部的預定的間隔。
應用例5
在上述應用例所涉及的傳感器用基板中,優選為,使用通過z切割而被切出的水晶z切割板。
根據本應用例,作為傳感器用基板的形成材料的水晶,由從原石(石英石)等沿著由水晶晶軸中的正交的x軸以及y軸所規定的平面而被切出并被加工成平板狀的z切割的水晶基板(水晶z切割板)形成,所述水晶晶軸具有被稱作電軸的x軸、被稱作機械軸的y軸以及被稱作光軸的z軸。水晶z切割板因其特性而使蝕刻加工較為容易,從而能夠精密地形成上述應用例所述的第一間隙部等傳感器用基板的外形。
此外,通過將傳感器用基板的厚度方向上的切出角度與被搭載在傳感器用基板上的例如物理量檢測元件等檢測元件(傳感器)的厚度方向上的切出角度設為相同的z切割,從而能夠使線膨張系數(熱膨脹率)近似。通過使用線膨張系數近似的材料,從而使伴隨著傳感器用基板與檢測元件的周圍的溫度變化而產生的兩者間的熱應力得到抑制,由此能夠有助于提供可實施抑制了熱應力的檢測精度較高的物理量的測量的物理量檢測傳感器。
應用例6
在上述應用例所涉及的傳感器用基板中,優選為,所述突出部向所述水晶z切割板的+x晶軸方向突出。
發明者發現,根據本應用例,來自y軸方向的結晶面的影響得到抑制,在從傳感器用基板的厚度方向進行觀察的俯視時,突出部的凸條部的端面被形成為平坦,從而能夠以所需的間隙寬度形成第一間隙部。
應用例7
在上述應用例所涉及的傳感器用基板中,其特征在于,第二間隙長度長于第一間隙長度,其中,所述第一間隙長度為所述第一間隙部的在與間隙寬度方向交叉的方向上的長度,所述第二間隙長度為所述第二間隙部的在與間隙寬度方向交叉的方向上的長度。
根據本應用例,通過具有與第一間隙長度相比較長的間隙長度的第二間隙部,從而在利用濕蝕刻來形成傳感器用基板的外形時,蝕刻液從第二間隙部向第一間隙部的擴散變得更加良好,由此能夠精度良好地形成第一間隙部的預定的間隔。
應用例8
本應用例所涉及的物理量檢測傳感器的特征在于,具備:上述應用例所述的傳感器用基板;物理量檢測元件,其一端部被固定在所述基底部上,另一端部被固定在所述可動部上。
根據本應用例,由于物理量檢測傳感器具備上述應用例所述的傳感器用基板,并且在該傳感器用基板的基底部以及可動部上固定有物理量檢測元件的一端部以及另一端部,因此,即使在施加有沖擊的情況下,物理量檢測元件或傳感器用基板的損壞也得到抑制,從而能夠提供耐沖擊性以及檢測精度較高的物理量檢測傳感器。
應用例9
本應用例所涉及的加速度傳感器的特征在于,具備上述應用例所述的物理量檢測傳感器,并通過該物理量檢測傳感器而對加速度進行測量。
根據本應用例,由于加速度傳感器具備上述應用例的物理量檢測傳感器,因此,耐沖擊性較高,并且,通過可動部對應于所施加的物理量而進行準確的位移,從而能夠精密地對物理量進行檢測。搭載有這種物理量檢測傳感器的加速度傳感器能夠實現所測量的加速度的可靠性的提高。
應用例10
本應用例所涉及的電子設備的特征在于,搭載有上述應用例所述的物理量檢測傳感器。
本應用例所涉及的電子設備搭載有上述應用例的物理量檢測傳感器。該物理量檢測傳感器的耐沖擊性較高,并且,能夠精密地對所施加的物理量進行檢測。搭載有這種物理量檢測傳感器的電子設備能夠實現作為設備的特性以及可靠性的提高。
應用例11
本應用例所涉及的移動體的特征在于,搭載有上述應用例所述的物理量檢測傳感器。
由于本應用例所涉及的移動體搭載有上述應用例的物理量檢測傳感器,因此,耐沖擊性較高,并且,能夠精密地對所施加的物理量進行檢測。搭載有這種物理量檢測傳感器的移動體能夠通過物理量檢測傳感器的檢測作用而可靠地把握移動狀態或姿態等,從而能夠進行安全且穩定的移動。
附圖說明
圖1為實施方式所涉及的物理量檢測傳感器的俯視圖。
圖2為圖1的線段b-b′處的局部剖視圖。
圖3為圖1的線段a-a′處的剖視圖。
圖4為表示圖1的物理量檢測傳感器所具備的物理量檢測器件的立體圖。
圖5為作為物理量檢測傳感器所具備的傳感器用基板的懸臂部的俯視圖。
圖6為圖5的線段d-d′處的局部剖視圖。
圖7為放大表示圖5中的第一間隙部的局部俯視圖。
圖8為物理量檢測器件的改變例所涉及的懸臂部的俯視圖。
圖9為表示改變例所涉及的元件片的俯視圖。
圖10a為表示在改變例所涉及的懸臂部上接合了元件片的狀態的俯視圖。
圖10b為表示去除了懸臂部上的元件片的連接部的狀態的俯視圖。
圖11a為表示作為搭載有物理量檢測傳感器的電子設備的攝像機的立體圖。
圖11b為表示作為搭載有物理量檢測傳感器的電子設備的移動電話的立體圖。
圖12為表示作為搭載有物理量檢測傳感器的移動體的汽車的立體圖。
具體實施方式
以下,參照附圖對本發明的實施方式進行說明。另外,在以下的各圖中,由于將各層或各部件設為能夠識別的程度的大小,因此,存在以與實際不同的尺度對各層或各部件進行表示的情況。
物理量檢測傳感器
以下,使用圖1以及圖3對實施方式所涉及的物理量檢測傳感器進行說明。
圖1為表示本實施方式所涉及的物理量檢測傳感器100的結構的俯視圖。圖3為表示物理量檢測傳感器100的結構的剖視圖,且為圖1中線段a-a′所示的部分的剖視圖。并且,在圖1以及圖3中,作為相互正交的三個軸,而圖示了x軸、y軸、z軸。另外,z軸為,表示重力所作用的方向的軸。
另外,為了便于說明,在圖1中,省略了蓋部103的圖示。
在本實施方式中,將從z軸方向觀察物理量檢測傳感器100的情況作為俯視而進行說明。
如圖1以及圖3所示,物理量檢測傳感器100具有物理量檢測器件110和封裝件120。此外,封裝件120具有底基板102和蓋部103。
底基板102具有凹部106,物理量檢測器件110被收容在凹部106內。只要能將物理量檢測器件110收容在凹部106內,底基板102的形狀便不被特別地限定。
在本實施方式中,作為底基板102,由具備與作為傳感器用基板的懸臂部101或蓋部103的熱膨脹系數一致或者極其接近的熱膨脹系數的材料形成,在本例中,使用了陶瓷。但是,并不限定于此,也可以使用水晶、玻璃、硅等材料。
本實施方式的底基板102具有:作為凹部106的內側的底面的內底面109a;從內底面109a向蓋部103側突出的高低差部108(108a、108b)。
高低差部108a、108b是為了將后述的物理量檢測器件110固定在底基板102上而設置的,例如,以沿著凹部106的內壁的兩個方向的大致l字狀的形狀被設置。詳細而言,高低差部108a在俯視時,沿著凹部106的+x軸方向的內壁和-y軸方向的內壁,以具有預定的寬度的方式而連續設置。高低差部108b在俯視時,沿著凹部106的-x軸方向的內壁和-y軸方向的內壁,以具有預定的寬度的方式而連續設置。
此外,在俯視時,在高低差部108a的+z軸方向的面上,設置有后述的第一固定部30a所包含的內部端子34a,在高低差部108b的+z軸方向的面上,設置有后述的第一固定部30b所包含的內部端子34b。
在作為底基板102的與內底面109a相反的一側的面的外底面109b上,設置有在被安裝在外部的部件上時所使用的外部端子107(107a、107b)。外部端子107經由未圖示的內部配線而與內部端子34a、34b電連接。例如,外部端子107a與內部端子34a電連接,外部端子107b與內部端子34b電連接。
內部端子34a、34b以及外部端子107a、107b例如由金屬膜構成,該金屬膜通過利用電鍍等方法將鎳(ni)、金(au)等的薄膜覆蓋并層壓在鎢(w)等的金屬化層上而形成。
在底基板102上設置有從外底面109b貫穿至內底面109a的貫穿孔92,在被形成于底基板102上的貫穿孔92內,設置有對封裝件120的內部(腔室)進行密封的密封部90。在圖3所示的示例中,貫穿孔92具有外底面109b側的孔徑大于內底面109a側的孔徑的臺階的形狀。密封部90能夠以如下方式而設置,即,在貫穿孔92中配置例如由金(au)與鍺(ge)的合金或者焊錫等構成的密封材料,并在加熱熔融后使之固化。密封部90是為了對封裝件120的內部氣密密封而設置的。
蓋部103以覆蓋底基板102的凹部106的方式而設置。蓋部103的形狀例如為板狀。作為蓋部103,使用與底基板102相同的材料或科瓦鐵鎳鈷合金、不銹鋼等金屬等。蓋部103經由蓋部接合材料105而與底基板102接合。作為蓋部接合材料105,例如可以使用密封環、低融點玻璃、無機類粘合劑等。
封裝件120的內部在底基板102與蓋部103接合后被密封。通過從貫穿孔92抽出凹部106內的空氣而進行減壓,并利用由密封材料等密封部90對貫穿孔92進行封堵的方法而進行密封,由此,物理量檢測器件110被放置于減壓且氣密狀態的凹部106內。另外,凹部106的內部也可以填充有氮、氦、氬等惰性氣體。此外,也可以使蓋部103形成為凹狀,并使底基板102為平板。
物理量檢測器件
接下來,使用圖1至圖7對物理量檢測器件110進行說明。圖2為圖1中線段b-b’所示的部分被放大的剖視圖。圖4為表示圖1的物理量檢測傳感器100所具備的物理量檢測器件110的結構的立體圖。圖5為表示作為物理量檢測器件110所具備的傳感器用基板的懸臂部101的俯視圖。圖6為圖5的線段d-d′處的局部剖視圖。此外,圖7為放大表示圖5中的懸臂部101的第一間隙部的局部俯視圖。
并且,在圖2以及圖4至圖7中,作為相互正交的三個軸,而圖示了x軸、y軸、z軸。另外,z軸為表示重力所作用的方向的軸。
如圖3以及圖4所示,物理量檢測器件110具有:作為被固定在底基板102上的傳感器用基板的懸臂部101;被固定在懸臂部101上,并用于對物理量,例如加速度進行檢測的物理量檢測元件70;被固定在懸臂部101上并發揮錘的作用的質量部80、82。
物理量檢測元件70被配置在懸臂部101的內底面109a側。
首先,使用圖1以及圖3至圖7對懸臂部101進行說明。
懸臂部101具有基底部10、連接部12、可動部14、作為支承部的臂部20(20a、20b、20c、20d)、第一固定部30(30a、30b、30c、30d)和突出部45a、45b。
基底部10為板狀,并在俯視時于中央部分處具有空隙。在該空隙中,設置有同為板狀的可動部14,并經由連接部12而使可動部14與基底部10連接在一起。在基底部10的角部處設置有臂部20(20a、20b、20c、20d)。此外,基底部10具有相互對置且處于表背關系的主面10a、10b(參照圖3)。詳細而言,主面10a相對于基底部10而朝向蓋部103側,主面10b相對于基底部10而朝向內底面109a側。
連接部12被設置在基底部10與可動部14之間,并與基底部10以及可動部14連接。連接部12的厚度(z軸方向上的長度)與基底部10的厚度以及可動部14的厚度相比被設置為較薄(短)。例如,連接部12通過從后述的主面14a以及主面14b起實施的所謂的半蝕刻的處理,從而形成了有底的槽部12a、12b(參照圖3)。
在本實施方式中,槽部12a、12b以沿著x軸方向延伸的方式而設置。在可動部14相對于基底部10進行位移(轉動)時,連接部12作為支點(中間鉸鏈)而成為沿著x軸方向的旋轉軸。
可動部14以從基底部10起延伸的方式而設置。詳細而言,可動部14從基底部10起經由連接部12而沿著y軸方向設置。可動部14的形狀為板狀,并具有相互對置并處于表背關系的主面14a、14b(參照圖3)。此外,主面14a相對于可動部14而朝向蓋部103側,主面14b相對于可動部14而朝向內底面109a側。
可動部14能夠對應于施加在與主面14a、14b交叉的方向(z軸方向)上的物理量,例如,加速度α1、α2(參照圖3),以連接部12為支點(旋轉軸)而在與主面14a、14b交叉的方向(z軸方向)上位移。
在可動部14上設置有發揮錘的作用的質量部80、82。詳細而言,質量部80經由質量接合材料86而被設置在主面14a上,質量部82以在俯視時與質量部80重疊的方式,經由質量接合材料86而被設置在主面14b上。
質量部80、82的形狀為板狀,例如,如圖1所示,優選為采用在俯視時向長度方向的一條邊的一部分向對置的邊側凹入的凹型的形狀。另外,只要可動部14能夠實施預定的動作,質量部80、82的形狀便不限定于上述的形狀。
作為質量部80、82的材質,例如優選為使用磷青銅(cu-sn-p)。另外,質量部80、82的材質并不限定于磷青銅。例如,也可以使用鋼(cu)、金(au)等金屬。此外,作為質量接合材料86的材質,例如可以使用包含硅酮樹脂的熱固化型粘合劑。
另外,在本實施方式中,在可動部14的主面14a、14b上分別設置有一個質量部80、82。但是,并不限定于此,也可以在主面14a、14b中的任意一方上設置一個或者多個質量部80、82,還可以在各主面14a、14b上分別設置多個質量部80、82。
在此,對懸臂部101的臂部20a、20b、20c、20d進行說明。臂部20a、20b、20c、20d在俯視時以大致l字狀且以預定的寬度而設置。
臂部20a在俯視時,以從基底部10的+y方向的端部起向+x軸方向延伸的方式而設置,并以向-y軸方向沿著基底部10的外周延伸的方式而設置。在此,作為支承部的臂部20a具有在從可動部14的厚度方向進行觀察的俯視時,從基底部10的+y方向的端部朝向+x軸方向,沿著可動部14而延伸設置的部分。
臂部20a于在俯視時臂部20a的頂端與高低差部108a重疊的位置的主面10b側,具有第一固定部30a的設置區域。第一固定部30a被構成為,在主面10b側包括固定部連接端子36a、接合材料35和高低差部108a的內部端子34a(參照圖2)。此外,固定部連接端子36a以在俯視時隔著接合材料35而與內部端子34a重疊的方式與內部端子34a連接。
由此,臂部20a(懸臂部101)經由第一固定部30a而與高低差部108a(底基板102)連接。
臂部20b在俯視時,以從基底部10的+y方向的端部起向-x軸方向延伸的方式而設置,并以向-y軸方向沿著基底部10的外周延伸的方式而設置。在此,作為支承部的臂部20b具有在從可動部14的厚度方向進行觀察的俯視時,從基底部10的+y方向的端部朝向-x軸方向,沿著可動部14而延伸設置的部分。
臂部20b于在俯視時臂部20b的頂端與高低差部108b重疊的位置的主面10b側具有第一固定部30b的設置區域。第一固定部30b被構成為,在主面10b側包括固定部連接端子36b、接合材料35和高低差部108b的內部端子34b(由于結構與圖2大致相同,因此參照圖2)。此外,固定部連接端子36b以在俯視時隔著接合材料35而與內部端子34b重疊的方式與內部端子34b連接。
由此,臂部20b(懸臂部101)經由第一固定部30b而與高低差部108b(底基板102)連接。
作為接合材料35,例如可以使用包含金屬填料等導電性物質的硅酮樹脂系的導電性粘合劑等。
臂部20c在俯視時,以從基底部10的+x軸方向的端部的大致中央部起向-y軸方向延伸的方式而設置,并且向-x軸的方向沿著基底部10的外周而延伸設置。
臂部20c于在俯視時臂部20c的頂端與高低差部108a重疊的位置的主面10b側,具有作為基底接合材料52的設置區域的基底接合部50b。通過包括基底接合部50b和被設置于基底接合部50b上的基底接合材料52,從而構成了第一固定部30c。
由此,臂部20c(懸臂部101)經由第一固定部30c而與高低差部108a(底基板102)連接。
臂部20d在俯視時,以從基底部10的-x軸方向的端部的大致中央部起向-y軸方向延伸的方式而設置,并且向+x軸的方向沿著基底部10的外周而延伸設置。
臂部20d于在俯視時臂部20d的頂端與高低差部108b重疊的位置的主面10b側,具有作為基底接合材料52的設置區域的基底接合部50a。通過包括基底接合部50a和設置于基底接合部50a上的基底接合材料52,從而構成了第一固定部30d。
由此,臂部20d(懸臂部101)經由第一固定部30d而與高低差部108b(底基板102)連接。
基底接合材料52例如優選使用雙馬來酰亞胺樹脂。
在此,使用圖5對懸臂部101的臂部20等的結構進行說明。
在本說明中,使用在俯視時穿過物理量檢測元件70的兩個基部72的中心的第一中心線l1和與第一中心線l1正交且穿過懸臂部101的中心的第二中心線l2而進行說明。
另外,為了便于說明,將圖5的第一中心線l1的+y方向側稱為“上”,將-y方向側稱為“下”,將第二中心線l2的+x方向側稱為“左”,將-x方向側稱為“右”。
在懸臂部101中,相對于第二中心線l2,而將上側的區域設為第一區域s1,將下側的區域設為第二區域s2,相對于第一中心線l1,而將右側的區域設為第三區域s3,將左側的區域設為第四區域s4。
在第一區域s1內設置有臂部20a、第一固定部30a、臂部20b、第一固定部30b,在第二區域s2內設置有臂部20c、第一固定部30c、臂部20d、第一固定部30d。
此外,在第三區域s3內設置有臂部20b、第一固定部30b、臂部20d、第一固定部30d,在第四區域s4內設置有臂部20a、第一固定部30a、臂部20c、第一固定部30c。
在此,對懸臂部101的各區域所具有的各臂部以及各固定部進行說明。
首先,對各區域的各固定部進行說明。在圖5所示的懸臂部101的俯視時,位于第一區域s1(上側)的臂部20a的第一固定部30a和臂部20b的第一固定部30b與位于第二區域s2(下側)的臂部20c的第一固定部30c和臂部20d的第一固定部30d,相對于第二中心線l2而被配置在非對稱的位置。
本實施方式的物理量檢測器件110例如為了對施加于物理量檢測器件110上的物理量,例如加速度α1、α2(參照圖3)進行檢測,而使物理量檢測元件70反復進行固定的振動(運動)。該振動作為寄生振動(不要波)而向與物理量檢測元件70連接的基底部10以及臂部20a傳輸,并到達第一固定部30a。
在此,第一固定部30a被設置在與高低差部108a(底基板102)連接的主面10b側。第一固定部30a的固定部連接端子36a經由接合材料35而以在俯視時與高低差部108a的內部端子34a重疊的方式與高低差部108a的內部端子34a連接。因此,在高低差部108a與第一固定部30a被連接時,第一固定部30a能夠選擇性地使主面10b側與高低差部108a連接。
因此,在由物理量檢測元件70產生的不要波(寄生振動)經由基底部10而傳輸到臂部20a的情況下,由于臂部20a被固定在高低差部108a上的位置是恒定的,因此,臂部20a中的不要波的共振頻率被保持為恒定。
另外,由于臂部20b的結構與臂部20a相同,因此,省略臂部20b的詳細的說明。此外,由于第一固定部30b的結構也與第一固定部30a相同,因此,省略第一固定部30b的詳細的說明。
在臂部20c中,第一固定部30c如前所述那樣經由基底接合材料52而選擇性地使主面10b側與高低差部108a(底基板102)連接。因此,在由物理量檢測元件70產生的不要波(寄生振動)經由基底部10而傳輸至臂部20c的情況下,由于臂部20c被固定在高低差部108a上的位置是恒定的,因此,臂部20c中的不要波的共振頻率被保持為恒定。
另外,由于臂部20d的結構與臂部20c相同,因此,省略臂部20d的詳細的說明。此外,由于第一固定部30d的結構也與第一固定部30c相同,因此,省略第一固定部30d的詳細的說明。
此外,存在因基底部10與底基板102的熱膨脹率的不同等而產生的變形的應力傳遞至物理量檢測元件70的情況。在這種情況下,由于從基底部10延伸的臂部20a、20b、20c、20d的彈性結構而易于變形(易于撓曲),因此,能夠通過該變形(撓曲)而使應力緩和。
接下來,使用圖5、圖6以及圖7對突出部45a、45b以及限制部40a、40b進行說明。圖6以及圖7對突出部45a、45b以及限制部40a、40b詳細地進行了圖示,圖6為圖5的線段d-d′處的局部剖視圖,圖7為放大表示圖5中的第一間隙部的局部俯視圖。
如圖5所示,在從懸臂部101的厚度方向進行觀察的俯視時,在從基底部10起沿著可動部14而向+y方向延伸的支承部之間,即,在臂部20a以及臂部20b之間具有突出部45a、45b,并且形成有第一間隙部和第二間隙部,所述第一間隙部具有預定的間隔g1,所述第二間隙部位于比該第一間隙部靠基底部10側處,并具有與第一間隙部的預定的間隔g1相比較寬的間隔g2。在本實施方式中,在懸臂部101的與基底部10相反的端部側,于可動部14上具有向臂部20a側突出的突出部45a,于臂部20b上形成有向可動部14側突出的突出部45b。并且,在突出部45a、45b的形成第一間隙部的側面部上,具有作為水晶的蝕刻殘渣而形成的作為鰭狀的異形部的凸條部140。
在懸臂部101中,所形成的多個突出部45a、45b被形成為,向同一方向(+x方向)突出。由此,在通過對水晶基板(水晶z切割板)進行濕蝕刻而形成包括第一間隙部在內的懸臂部101的外形時,由于凸條部140被形成在預定的晶軸方向(+x晶軸方向)上,因此,能夠大致均勻且精度良好地形成各個第一間隙部的預定的間隔g1。
此外,在可動部14的突出部45a與臂部20a之間,以及從臂部20b向可動部14側突出而形成的突出部45b與可動部14之間,形成有具有預定的間隔g1的第一間隙部,在從這些第一間隙部起靠基底部側,形成有具有與第一間隙部的預定的間隔g1相比較寬的間隔g2的第二間隙部。
相對于可動部14而隔著預定的間隔g1的第一間隙部被配置在基底部10上的臂部20a以及臂部20b,作為對可動部的x方向上的位移進行限制的限制部40a、40b而發揮功能。即,第一間隙部的預定的間隔g1為,用于對可動部14的x方向上的位移過大而受到損壞的情況進行抑制的、考慮到可動部14的x方向上的位移的容許值而設定的間隔。關于限制部40a、40b的作用將在下文中敘述。
例如,通過對水晶基板等實施濕蝕刻等處理,從而在懸臂部101上形成有基底部10、可動部14、連接部12以及臂部20(20a、20b、20c、20d)。作為材料,使用位于沿著x-y平面的位置的板狀的水晶基板(水晶z切割板(以下也記作“z切割板”))。
上述的水晶基板受到濕蝕刻的處理,從而基底部10、可動部14、臂部20(20a、20b、20c、20d)等被形成為一體。當水晶基板受到濕蝕刻的處理時,蝕刻沿著z軸而進行。由于水晶具有蝕刻的速度對應于各晶軸的方向而發生改變的水晶特有的蝕刻各向異性,因此,在受到了濕蝕刻的處理之后,會在水晶基板的空隙中產生作為蝕刻殘渣的鰭狀的異形部,即凸條部140(參照圖6以及圖7)。在水晶基板為z切割板的情況下,從與-x軸的方向與±y軸的方向交叉的交叉部,朝向+x軸方向而產生凸條部140。在本發明中,為了精度良好地形成具有預定的間隔g1的第一間隙部的間隙寬度(g1),而利用凸條部140。以下,對此進行說明。
如圖6以及圖7所示,在具有預定的間隔g1的第一間隙部中,凸條部140被形成為向同一方向突出。在本實施方式中,在從可動部14(懸臂部101)的厚度方向進行觀察的俯視時,在向同一方向突出的突出部45a、45b上,即,在從可動部14向臂部20a側突出的突出部45a的側壁部和從臂部20b向可動部14側突出的突出部45b的側壁部上形成有凸條部140。在本實施方式中,在水晶基板的間隙(第一間隙部)中,凸條部140以向水晶z切割板的+x晶軸方向突出的方式而形成。
如圖6所示,在懸臂部101的具有預定的間隙寬度(g1)的第一間隙部中,凸條部140被形成在可動部14以及臂部20b各自的截面的大致中央處。此外,凸條部140的截面呈寬度從基端側朝向頂端側而變窄且頂端具有尖部(邊緣)的形狀。
此外,如圖7所示,第一間隙部的各凸條部140在從可動部14(懸臂部)101的厚度方向進行觀察的俯視時,呈寬度從可動部14的突出部45a以及臂部20b的突出部45b的基端部側朝向頂端部側而變窄的梯形形狀。
此外,如上述那樣,作為能夠精度良好地形成包括凸條部140的第一間隙部的間隙寬度(g1)的主要原因,可列舉出由具有圖5所示的間隔g2的第二間隙部實現的使蝕刻均勻性提高的作用。即,圖5所示的懸臂部101形成有具有上述的預定的間隔g1的第一間隙部,并且在比該第一間隙部靠基底部10側處形成有具有與第一間隙部的預定的間隔g1相比較寬的間隔g2的第二間隙部。
由此,在第一間隙部中,在可動部14以及臂部20b上形成有凸條部140,該凸條部140通過具有與第一間隙部的間隙寬度(g1)相比較寬的間隔g2的第二間隙部,從而在通過水晶基板的濕蝕刻而形成懸臂部101的外形時,蝕刻液向第一間隙部的擴散良好,因此,能夠形成所需的形狀。
而且,在本實施方式中,較之于作為第一間隙部的在與間隙寬度g1方向交叉的方向上的長度的第一間隙長度相比,作為第二間隙部的在與間隙寬度g2方向交叉的方向上的長度的第二間隙長度被形成為較長。由此,在通過濕蝕刻而形成懸臂部101的外形時,蝕刻液從第二間隙部向第一間隙部的擴散更加良好,從而能夠精度良好地形成第一間隙部的預定的間隔g1。
根據以上所描述的本實施方式的結構,能夠精度良好地調節并形成第一間隙部的間隔g1。
另外,發明者發現,例如,在水晶基板的厚度為400μm~500μm的情況下,通過以5μm~15μm而形成第一間隙部的預定的間隔g1,從而能夠將物理量檢測傳感器100的耐沖擊性確保為更高。
物理量檢測元件
如圖1、圖3、以及圖4所示,物理量檢測元件70具有兩個基部72(72a、72b)和被設置在基部72a、72b之間的振動梁部71(71a、71b),兩個基部72通過分別與基底部10(主面10b)和可動部14(主面14b)連接,從而以跨越連接部12的方式而設置。
本實施方式的物理量檢測元件70例如通過可動部14對應于物理量而進行位移,從而在振動梁部71a、71b上產生應力,并且振動梁部71a、71b所產生的物理量檢測信息發生變化。換言之,振動梁部71a、71b的振動頻率(共振頻率)發生變化。另外,在本實施方式中,物理量檢測元件70為具有兩根振動梁部71a、71b和一對基部72a、72b的雙音叉元件(雙音叉型振動元件)。
振動梁部71a、71b沿著可動部14所延伸的y軸方向而在基部72a與基部72b之間延伸設置。振動梁部71a、71b的形狀例如為棱柱狀。在被設置于振動梁部71a、71b上的激勵電極(省略圖示)被施加驅動信號時,振動梁部71a、71b將以沿著x軸方向而相互遠離或者接近的方式進行彎曲振動。
基部72a、72b與振動梁部71a、71b的延伸方向的兩端連接。作為物理量檢測元件70的一個端部的基部72a經由檢測元件接合材料84而與基底部10的主面10b連接。此外,作為物理量檢測元件70的另一個端部的基部72b經由檢測元件接合材料84而與可動部14的主面14b連接。作為檢測元件接合材料84,例如可以使用低融點玻璃或能夠共晶接合的金(au)與錫(sn)的合金被膜。
本實施方式中的物理量檢測元件70例如通過利用光刻技術以及蝕刻技術而對從所謂的水晶原石等以預定的角度切出的水晶基板進行圖案形成而被形成。由此,能夠將振動梁部71a、71b以及基部72a、72b形成為一體。
另外,物理量檢測元件70的材質并不限定于所述的水晶基板。例如,也可以使用鉭酸鋰(litao3)、焦硼酸鋰(li2b4o7)、鈮酸鋰(linbo3)、鋯鈦酸鉛(pzt)、氧化鋅(zno)、氮化鋁(aln)等壓電材料。此外,也可以使用具備氧化鋅(zno)、氮化鋁(aln)等壓電體(壓電材料)被膜的硅等半導體材料。
在物理量檢測元件70的基部72a上,例如設置有引出電極(省略圖示)。引出電極與被設置在振動梁部71a、71b上的激勵電極(省略圖示)電連接。
引出電極例如通過金(au)、鋁(al)等金屬線(省略圖示),而與被設置在基底部10的主面10b上的連接端子(省略圖示)電連接。
連接端子通過未圖示的配線而與固定部連接端子36a、36b電連接。
激勵電極、引出電極、連接端子以及固定部連接端子36a、36b例如使用以鉻(cr)層為基底并在其上層壓金(au)層而得到的層壓體。激勵電極、引出電極、連接端子以及固定部連接端子36a、36b例如利用濺射法等而形成導電層,并通過對該導電層進行圖案形成而被設置。
本實施方式中的物理量檢測元件70以被設置在兩個基部72a、72b之間的振動梁部71a、71b與連接部12交叉(正交)的方式而配置。換言之,沿著與槽部12a、12b的延伸方向交叉的方向,配置有振動梁部71a、71b。由此,例如,能夠將施加有加速度時的可動部14的撓曲直接向振動梁部71a、71b傳遞。因此,些許的可動部14的撓曲也能夠作為振動梁部71a、71b的共振頻率的變化而被檢測到,從而能夠防止檢測感度的下降。
另外,雖然物理量檢測元件70相對于基底部10而被設置在內底面109a側的主面10b和主面14b上,但是,也考慮相對于基底部10而被設置在蓋部103側的主面10a和主面14a上的結構。
在此,對上述結構的物理量檢測傳感器100(物理量檢測器件110)中的作為傳感器用基板的懸臂部101的限制部40a、40b的效果進行敘述。
例如在圖1中,在大于預定的大小的沖擊被施加于物理量檢測傳感器100的x軸方向上的情況下,限制部40a、40b(參照圖1、圖4、圖5~圖7)與在x軸方向上進行了位移的可動部14接觸。因此,x軸方向上的可動部14的位移通過限制部40a、40b而被限制在預定的范圍內。由此,因可動部14的x軸方向上的過度的位移而產生的物理量檢測器件110(懸臂部101)的損壞得到抑制。
物理量檢測器件的動作
接下來,使用圖3對物理量檢測器件110的動作進行說明。
在圖3中,作為相互正交的三個軸,圖示了x軸、y軸、z軸。另外,z軸表示重力所作用的方向的軸。
在圖3中,例如,當相對于物理量檢測器件110而向-z軸方向施加有作為物理量的加速度α1(施加于重力方向上的加速度)時,可動部14將對應于加速度α1而以連接部12為支點向-z軸方向進行位移。由此,在物理量檢測元件70中,沿著y軸而在基部72a和基部72b上施加有箭頭β1(相互遠離)方向上的力(張力),從而在振動梁部71a、71b上產生箭頭β1方向上的牽拉應力。因此,振動梁部71a、71b的振動頻率(共振頻率)變高。
另一方面,例如,當相對于物理量檢測器件110而向+z軸方向施加有加速度α2(施加于與重力方向相反的方向上的加速度)時,可動部14將對應于加速度α2而以連接部12為支點向+z軸方向進行位移。由此,在物理量檢測元件70中,沿著y軸而在基部72a和基部72b上施加有箭頭β2(相互靠近)方向上的力(壓縮力),從而在振動梁部71a、71b上產生箭頭β2方向上的壓縮應力。因此,振動梁部71a、71b的振動頻率(共振頻率)變低。
另外,也可以在物理量檢測傳感器100中搭載對從物理量檢測器件110輸出的輸出信號進行處理的電子電路。例如,能夠采用在圖3所示的物理量檢測傳感器100中,于底基板102的凹部106內設置電子電路的結構。
在這種物理量檢測傳感器100中,從電子電路經由內部端子34a、34b而向物理量檢測器件110的激勵電極(省略圖示)施加驅動信號。當被施加驅動信號時,物理量檢測元件70的振動梁部71a、71b將以預定的頻率進行彎曲振動(共振)。并且,在物理量檢測傳感器100中,物理量檢測元件70對應于所施加的加速度α1、α2而發生變化。通過發生變化而從物理量檢測元件70輸出的共振頻率通過電子電路而放大,并經由未圖示的配線而從外部端子107a、107b向物理量檢測傳感器100的外部輸出。
另外,物理量檢測傳感器100除了作為能夠實現上述的加速度的檢測的加速度傳感器而使用以外,還可以作為傾斜傳感器而使用。在作為傾斜傳感器的物理量檢測傳感器100中,當對應于因傾斜而產生的姿態的變化,相對于物理量檢測傳感器100的重力加速度所施加的方向發生變化時,可動部14將因質量部80、82的重量而撓曲,從而在物理量檢測元件70的振動梁部71a、71b上產生牽拉應力或壓縮應力。并且,振動梁部71a、71b的共振頻率發生變化。基于該變化,可導出由于傾斜而形成的姿態的狀態。
如上所述,根據本實施方式所涉及的物理量檢測傳感器100,可得到以下的效果。
根據上述實施方式,作為物理量檢測傳感器100的傳感器用基板的懸臂部101在可動部14與作為支承部的臂部20之間具有突出部45a、45b,且具有第一間隙部和第二間隙部,其中,所述第一間隙部具有預定的間隔g1,所述第二間隙部位于比第一間隙部靠基底部10側處,并具有與第一間隙部的預定的間隔g1相比較寬的間隔g2,在第一間隙部中,在可動部14以及臂部20中的任意一方上,具有作為蝕刻殘渣而形成的凸條部140。
根據該結構,在對水晶基板進行濕蝕刻而形成懸臂部101的外形時,在第一間隙部中,被形成在可動部14以及臂部20中的任意一方上的凸條部140通過具有與第一間隙部的間隔g1相比較寬的間隔g2的第二間隙部,從而蝕刻液向第一間隙部的擴散良好,因此,能夠精度良好地形成所需的形狀。
由此,由于能夠形成精度良好地形成有預定的間隔g1的第一間隙部,因此能夠實現通過臂部20(20a、20b)的限制部40a、40b而對可動部14的位移進行限制的結構,所述預定的間隔g1以在施加有可動部14與臂部20(20a、20b)的面內方向(x方向)上的沖擊時,可動部14的位移不會過剩的方式而對可動部14的位移進行限制。
因此,能夠提供一種可在施加有沖擊時,抑制懸臂部101或物理量檢測元件70的損壞的耐沖擊性較高的物理量檢測傳感器100。
此外,由于第一間隙部的間隙長度(g1)小于設計值的情況也得到抑制,因此,能夠避免因可動部14的位移范圍被限制為小于設定的位移范圍而無法滿足所設定的加速度等物理量的檢測范圍的問題,因此,能夠提供檢測精度較高的物理量檢測傳感器100。
此外,在上述實施方式中,采用第一間隙部以及第二間隙部形成有多個(各兩個),并且多個(兩個)突出部45a、45b向同一方向突出的結構。
由此,在對水晶基板進行濕蝕刻而形成懸臂部101的外形時,凸條部140被形成在預定的晶軸方向(+x晶軸方向)上,因此,通過將各突出部45a、45b以向同一方向突出的方式而設置,從而能夠大致均勻且精度良好地形成各個第一間隙部的預定的間隔g1。
此外,在上述實施方式的懸臂部101中,采用在第一間隙部中,凸條部140被形成在可動部14以及作為支承部的臂部20(20a、20b)中的任意一方的截面的大致中央處的結構。并且,采用凸條部140的截面形狀呈寬度從基端側朝向頂端而變窄且頂端側具有尖部(邊緣)的形狀的結構。
此外,采用凸條部140在從可動部14(懸臂部101)的厚度方向進行觀察的俯視時,呈寬度從基端部側朝向頂端部側而變窄的梯形形狀的結構。
發明者發現,形成有上述形狀的凸條部140的第一間隙部能夠精度良好地形成適當的間隔g1,該適當的間隙g1以可動部14的x方向上的位移不會過剩的方式而對可動部14的x方向上的位移進行限制。
此外,上述實施方式的作為傳感器用基板的懸臂部101使用通過z切割而被切出的水晶z切割板而形成。并且,第一間隙部中的突出部45a、45b以向水晶z切割板的+x晶軸方向突出的方式而配置。
由此,發明者發現,來自y軸方向的結晶面的影響得到抑制,在從懸臂部101的厚度方向進行觀察的俯視時,形成在突出部45a、45b上的凸條部140的端面被形成為平坦,從而能夠以所需的間隙寬度g1而精度良好地形成第一間隙部。
此外,由于水晶z切割板因其特性而使蝕刻加工較為容易,因此,能夠進一步精密地形成懸臂部101的第一間隙部等的外形。
此外,通過將懸臂部101的厚度方向上的切出角度與物理量檢測元件70的厚度方向上的切出角度設為相同的z切割,從而能夠使線膨張系數(熱膨脹率)近似。因此,伴隨著懸臂部101與物理量檢測元件70的周圍的溫度變化而產生的兩者間的熱應力得到抑制,從而有助于提供可實施對熱應力進行了抑制的檢測精度較高的物理量的測量的物理量檢測傳感器100。
此外,能夠提供如下的物理量檢測傳感器100,即,在因基底部10與底基板102的熱膨脹率的不同等而產生的變形的應力向物理量檢測元件70傳遞的情況下,由于從基底部10延伸的臂部20a、20b、20c、20d的彈性結構而易于變形(易于撓曲),從而能夠通過該變形(撓曲)而使應力緩和。
因此,即使在由物理量檢測元件70產生的不要波經由基底部10而向第一固定部30(30a、30b、30c、30d)傳遞的情況下,也由于被固定的面積以及位置是恒定的,因此,不要波的共振頻率被保持為恒定。
此外,本實施方式的物理量檢測傳感器100中的物理量檢測元件70與基底部10和可動部14連接(固定)。由此,在物理量檢測元件70中,其兩端(基部72a、72b)被固定,因此,物理量檢測元件70的振動以外的振動作為噪聲而被檢測到的情況得到抑制。此外,能夠提供可對檢測元件接合材料84的變形以及因懸臂部101與底基板102的熱膨脹率的不同而產生的變形的影響進行抑制,并且對物理量檢測元件70的損壞進行抑制的物理量檢測傳感器100。
此外,物理量檢測傳感器100為,可動部14對應于所施加的物理量而進行的位移,并且物理量檢測元件70能夠對位移進行檢測的檢測精度較高的傳感器。
此外,根據將物理量檢測器件110收容在封裝件120內的物理量檢測傳感器100,能夠在對由封裝件120外部的氣氛或溫度等干擾因素而產生的影響進行抑制的條件下對物理量進行檢測,從而能夠維持作為檢測傳感器的穩定的檢測性能。
另外,本發明并不限定于上述的實施方式,能夠對上述的實施方式加以各種變更或改良等。以下對改變例進行敘述。
改變例
圖8為物理量檢測器件的改變例所涉及的懸臂部的俯視圖。圖9為表示改變例所涉及的元件片的俯視圖。此外,圖10a為表示在改變例所涉及的懸臂部上接合了元件片的狀態的俯視圖,圖10b為表示去除了懸臂部上的元件片的連接部的狀態的俯視圖。
在上述實施方式中,如圖5所示,對將限制懸臂部101的可動部14的x方向上的位移的限制部40a、40b形成于懸臂部101自身上的結構進行了說明,但是,并不限定于該結構。
以下,對改變例所涉及的物理量檢測傳感器的結構進行說明。另外,對與上述實施方式相同的結構部位標注相同的編號,并省略重復的說明。
如圖8所示,本改變例所涉及的懸臂部101a以將上述實施方式的懸臂部101中用于構成限制部40a、40b的突出部45a、45b(參照圖5)去除后的形狀而形成。即,在可動部14與被配置在該可動部14的兩側的臂部20(20a、20b)之間,形成有與上述實施方式的第一間隙部所具有的預定的間隔g1相比較寬的間隔。在本改變例中,在可動部14與臂部20(20a、20b)之間,形成有上述的第二間隙部的間隙g2。
圖9所示的元件片740a為,通過對水晶z切割板實施與上述實施方式的懸臂部110的形成方法相同的濕蝕刻等處理,從而結構與上述實施方式相同的物理量檢測元件70、兩個突出部45aa、45ab、與各突出部45aa、45ab相對應的限制部40aa、40ab、加強部75a、75b以及連接部74a~74d被形成為一體。
元件片740a中的兩組突出部45aa、45ab與限制部40aa、40ab以與上述實施方式的懸臂部101中的兩組突出部45a、45b和限制部40a、40b(參照圖5)相同的形狀以及位置關系而形成。由此,在突出部45aa與限制部40aa之間,以及在突出部45ab與限制部40ab之間形成有預定的間隔g1的第一間隙部。此外,在與上述實施方式的懸臂部101的第二間隙部相對應的位置處,形成有具有與第一間隙部的預定的間隔g1相比較寬的間隔g2的第二間隙部。由此,通過與上述的實施方式相同的濕蝕刻處理時的作用,能夠精度良好地形成第一間隙部的預定的間隔g1。
此外,元件片740a的加強部75a、75b以與上述實施方式的懸臂部101以及本改變例的懸臂部101a中的從基底部10起沿著可動部14而延伸的作為支承部的臂部20的一部分相同的形狀以及位置關系而形成,并且一部分與限制部40aa或者突出部45ab連接。在本改變例中,加強部75a的一部分與限制部40aa連接,一部分以與懸臂部101、101a的臂部20a、20c的一部分相同的形狀而形成,加強部75b的一部分與突出部45ab連接,一部分以與懸臂部101、101a的臂部20b、20d的一部分相同的形狀而形成。另外,加強部75a、75b為,在如后述那樣將元件片740a的一部分與懸臂部101a接合在一起時,對由懸臂部101a的臂部20形成的支承結構進行加強的部位,并且不限于圖9的形狀。能夠根據期望加強的位置而改變形狀,此外,如果無需進行加強,則也可以為在元件片740a上沒有加強部75a、75b的結構。
此外,連接部74a~74d為,在元件片740a中,將物理量檢測元件70、突出部45aa、45ab、限制部40aa、40ab以及加強部75a、75b的各部位連接為一體的部位。在本改變例中,連接部74a對物理量檢測元件70與從限制部40aa起延伸的加強部75a進行連接,連接部74b對物理量檢測元件70與從突出部45ab起延伸的加強部75b進行連接,連接部74c對突出部45aa與加強部75a進行連接,連接部74d對限制部40ab與加強部75b進行連接。上述連接部74a~74d為,在如后述那樣將元件片740a與懸臂部101a接合在一起之后被移除的部位。
圖10a為表示將上述的元件片740a與懸臂部101a接合在一起的狀態。元件片740a中,物理量檢測元件70與上述實施方式相同,基部72a經由檢測元件接合材料84而與基底部10連接,基部72b經由檢測元件接合材料84而與可動部14連接。此外,元件片740a中,除了連接部74a~74d以外,突出部45aa、45ab、限制部40aa、40ab以及加強部75a、75b經由粘合劑等接合部件而被接合在懸臂部101a的對應的位置處。由此,在物理量檢測元件70被接合在懸臂部101a上的同時,能夠以精度良好地確保了具有預定的間隔g1的第一間隙部的狀態而形成對懸臂部101a的x方向上的位移進行限制的限制部40aa、40ab。
在如上述那樣將元件片740a的一部分與懸臂部101a接合之后,如圖10b所示,去除無用的連接部74a~74d。
如上所述,根據本改變例所涉及的物理量檢測器件,除了上述實施方式中的效果,還能夠得到以下的效果。
在本改變例中,在通過水晶z板而形成物理量檢測元件70的工程中,利用由第二間隙部的間隔g2發揮的濕蝕刻處理的作用,而制成將具有預定的間隔g1的第一間隙部的突出部45aa、45ab與限制部40aa、40ab形成為一體的元件片740a。并且,使元件片740a與懸臂部101a接合,然后去除不要的連接部74a~74d,從而得到物理量檢測器件。
根據該結構,能夠提供在施加有x方向上的沖擊時,能夠對可動部14的過剩的位移進行限制,從而使懸臂部101a或物理量檢測元件70的損壞得到抑制的耐沖擊性較高的物理量檢測器件(物理量檢測傳感器)。此外,根據本改變例,可得到能夠通過元件片740a而精度良好地配置物理量檢測元件70與第一間隙部的位置精度的效果。
此外,如本改變例那樣,通過將與元件片740a形成為一體的加強部74a、74b接合在從懸臂部101a的基底部10起延伸的作為支承部的臂部20的預定的位置處,從而能夠實現由懸臂部101a的臂部20形成的支承結構的強化。
實施例
接下來,參照附圖對應用了本發明的一個實施方式所涉及的物理量檢測傳感器100的實施例進行說明。
圖11a為表示搭載有物理量檢測傳感器100的攝像機的立體圖,圖11b為表示搭載有物理量檢測傳感器100的移動電話的立體圖,圖12為表示作為搭載有物理量檢測傳感器100的移動體的汽車的立體圖。
電子設備
如圖11a、圖11b所示,作為電子設備的攝像機500以及移動電話600搭載有本實施方式所涉及的物理量檢測傳感器100。
首先,圖11a所示的攝像機500搭載有受像部501、操作部502、聲音輸入部503和顯示單元504。該攝像機500具備物理量檢測傳感器100,例如,如果具備三個物理量檢測傳感器100,則通過對x軸、y軸、z軸(未圖示)這三個方向上的物理量,例如加速度或者傾斜等進行檢測,從而能夠發揮對手抖等進行補正的功能。由此,攝像機500能夠對鮮明的動畫影像進行記錄。
此外,圖11b所示的移動電話600搭載有多個操作按鈕601、顯示單元602、相機機構603和快門按鈕604,并作為電話機以及照相機而發揮功能。該移動電話600搭載有物理量檢測傳感器100,例如如果搭載有三個物理量檢測傳感器100,則通過對x軸、y軸、z軸(未圖示)這三個方向上的物理量,例如加速度或者傾斜等進行檢測,從而能夠發揮對相機機構603的手抖等進行補正的功能。由此,移動電話600能夠通過相機機構603而對鮮明的圖像進行記錄。
另外,本發明的一個實施方式所涉及的物理量檢測傳感器100除了能夠應用于圖11a的攝像機、圖11b的移動電話機中以外,例如還能夠應用于個人計算機(便攜型個人計算機)、數碼照相機、噴墨式噴出裝置(例如,噴墨打印機)、電視、錄像機、汽車導航裝置、尋呼機、電子記事本(也包括附帶通信功能的產品)、電子辭典、電子計算器、電子游戲設備、文字處理器、工作站、可視電話、防盜用視頻監控器、電子雙筒望遠鏡、pos(pointofsale,銷售點)終端、醫療設備(例如電子體溫計、血壓計、血糖儀、心電圖測量裝置、超聲波診斷裝置、電子內窺鏡)、魚群探測器、各種測量設備、計量儀器類(例如,車輛、飛機、船舶的計量儀器類)、飛行模擬器等電子設備中。
移動體
接下來,對使用了物理量檢測傳感器100的移動體進行說明。如圖12所示,移動體700為汽車,并搭載有物理量檢測傳感器100。在移動體700中,物理量檢測傳感器100被內置在車身701中所搭載的電子控制單元(ecu:electroniccontrolunit)703中。電子控制單元703例如通過物理量檢測傳感器100作為加速度傳感器或傾斜傳感器而對車身701的狀態進行檢測,從而掌握移動體700的姿態或移動狀況等,由此能夠準確地實施懸架704以及輪胎702等的控制。由此,移動體700能夠進行安全且穩定的移動。
此外,物理量檢測傳感器100除了被搭載于已敘述的電子設備或移動體中以外,還能夠被搭載于無鑰匙進入系統、防盜鎖止系統、車輛導航系統、汽車空調、防抱死制動系統(abs:antilockbrakesystem)、安全氣囊、輪胎壓力監視系統(tpms:tirepressuremonitoringsystem)、發動機控制系統、混合動力汽車或電動汽車的電池監控器、車身姿態控制系統等的電子控制單元中,從而能夠被應用于廣泛的領域中。
以上,對由發明者完成的本發明的實施方式具體地進行了說明,但是,本發明并不限定于上述的實施方式,在不脫離其主旨的范圍內能夠加以各種變更。
符號說明
10…基底部;10a、10b…主面;12…連接部;12a…槽部;14…可動部;14a、14b…主面;20、20a~20d…臂部;30、30a~30d…第一固定部;34a、34b…內部端子;35…接合材料;36a、36b…固定部連接端子;40a、40b…限制部;45a、45b…突出部;50b…基底接合部;52…基底接合材料;70…物理量檢測元件;71…振動梁部;71a…振動梁部;72a、72b…基部;80、82…質量部;84…檢測元件接合材料;86…質量接合材料;90…密封部;92…貫穿孔;100…物理量檢測傳感器;101…作為傳感器用基板的懸臂部;102…底基板;103…蓋部;105…蓋部接合材料;106…凹部;107a、107b…外部端子;108a、108b…高低差部;109a…內底面;109b…外底面;110…物理量檢測器件;120…封裝件;140…凸條部;500…作為電子設備的攝像機;501…受像部;502…操作部;503…聲音輸入部;504…顯示單元;600…作為電子設備的移動電話;601…操作按鈕;602…顯示單元;603…攝像機構;604…快門按鈕;700…移動體;701…車身;702…輪胎;703…電子控制單元;704…懸架。