物理量传感器及其制造方法、复合传感器及惯性计测单元技术

一种物理量传感器及其制造方法、复合传感器及惯性计测单元，使检测灵敏度和可靠性提高。物理量传感器(100)包括：可动体(20)，呈平板状，在贯穿该平板状的平板面(28)的方向上具有多个开口(26)，能够以转动轴为中心摆动；支承基板(10)，通过支柱(14)与平板面(28)的一部分连结而成，使得隔开间隔地支承可动体的平板面；以及突起(15)，在沿着与平板面垂直的方向观察支承基板时，在支承基板(10)的与可动体(20)隔开间隔而重叠的区域，向可动体一侧突出设置，在沿着与平板面垂直的方向观察支承基板时，当设突起的最大外形尺寸为D时，开口(26)设置于除从突起的外周向外侧D/2的范围以外的区域。

Physical Quantity Sensor and Its Manufacturing Method, Composite Sensor and Inertial Measurement Unit

A physical quantity sensor and its manufacturing method, a composite sensor and an inertial measurement unit improve the detection sensitivity and reliability. The physical quantity sensor (100) includes: a movable body (20) in the shape of a flat plate, with multiple openings (26) in the direction of the flat plate (28) running through the flat plate, which can swing around the rotation axis; a supporting base plate (10), which is connected with a part of the flat plate surface (28) by a support (14), so as to support the flat plate surface of the movable body at intervals; and a protuberance (15), which is perpendicular to the flat plate surface. When the supporting substrate is observed in the direction, the opening (26) is located in the area overlapping with the movable body (20) separated from the supporting substrate (10), and is projected to the movable body side. When the supporting substrate is observed in the direction perpendicular to the flat surface, when the maximum profile size of the protrusion is D, the opening (26) is located in the area outside the protrusion to the D/2 range.

【技术实现步骤摘要】
物理量传感器及其制造方法、复合传感器及惯性计测单元
本专利技术涉及物理量传感器、物理量传感器的制造方法、复合传感器、惯性计测单元、便携式电子设备、电子设备以及移动体。
技术介绍
现有的检测作为物理量的加速度的方法，已知有按照摇臂原理而构成，根据随着在垂直方向上施加的加速度变化的静电电容来检测加速度的物理量传感器。例如，在专利文献1中，公开了由具备了可动电极部的可动体、支承可动体的梁部以及在基板上与可动电极部相对配置的固定电极构成的物理量传感器。当由于具备了物理量传感器的装置的下落冲击等而施加了过大的加速度时，物理量传感器需要防止可动体大幅度杠杆摆动(位移)，导致可动体与基板碰撞进而破损。在专利文献1记载的物理量传感器中，在基板(支承基板)上设置有用于限制可动体位移的突起。另一方面，对物理量传感器实施了提高加速度的检测灵敏度的改进。例如，在专利文献2记载的物理量传感器中，当可动体向配置了固定电极的基板位移时，为了降低由在可动体和基板之间产生的空气引起的阻力(压膜阻尼：以下，记为阻尼)，设置有贯穿可动体的开口。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-185959号公报专利文献2：美国专利第8806940号说明书在专利文献1记载的物理量传感器中，由于在可动体上未设置降低阻尼的开口，因此加速度的检测灵敏度低。此外，在专利文献2记载的物理量传感器中，存在如下问题：在可动体的整面上设置有开口，当在该物理量传感器的支承基板上设置专利文献1中记载的突起来限制可动体的位移时，在由相邻开口形成的网格状的框部和突起局部接触时，可动体的框部容易损坏。即，提供提高检测灵敏度和可靠性的物理量传感器存在困难。
技术实现思路
本专利技术用于解决上述技术问题的至少一部分而完成，可以通过下面的方式或应用例实现。[应用例1]本应用例涉及的物理量传感器的特征在于：包括：可动体，呈平板状，在贯穿所述平板状的平板面的方向上具有多个开口，所述可动体能够以转动轴为中心摆动；支承基板，通过支柱与所述平板面的一部分连结而成，使得所述支承基板以与所述可动体的所述平板面隔开间隔的方式支承所述可动体的所述平板面；以及突起，在沿着与平板面垂直的方向观察所述支承基板时，所述突起在所述支承基板的与所述可动体隔开间隔而重叠的区域，向所述可动体一侧突出设置，在沿着与平板面垂直的方向观察所述支承基板时，当设所述突起的最大外形尺寸为D时，所述开口设置于除从所述突起的外周向外侧D/2的范围以外的区域。根据本应用例，物理量传感器的可动体在贯穿平板状的平板面的方向上有多个开口。可动体由支柱连结平板面的一部分和支承基板而与支承基板隔开间隔地被支承。当沿着与平板面垂直的方向观察支承基板时，在支承基板的与可动体重叠的区域设置有向可动体一侧突出的突起。当设突起的最大外形尺寸为D时，可动体的开口设置于除从突起的外周向外侧D/2的范围以外的区域。换言之，由于在可动体摆动从而可动体和突起接触的区域未设置开口，因此该区域的刚度提高。由此，当对物理量传感器施加过大的加速度而可动体和突起接触时，能够抑制可动体损坏。此外，由于在可动体上，从突起的外周向外侧D/2的范围以外的区域设置有开口，因此可动体的阻尼降低从而检测物理量的灵敏度提高。因此，能够提供提高可靠性和检测灵敏度的物理量传感器。[应用例2]在上述应用例所述的物理量传感器中，优选设置有多个所述突起。根据本应用例，从支承基板向可动体一侧突出的突起设置有多个。由此，能够分散可动体与突起接触时受到的冲击。[应用例3]在上述应用例所述的物理量传感器中，优选所述突起相对于在所述转动轴的轴方向上将所述可动体二等分的中心线对称。根据本应用例，从支承基板向可动体一侧突出的突起设置成相对于转动轴的轴方向上的将可动体二等分的中心线对称。由此，通过可动体与突起接触时可动体扭转，能够抑制可动体损坏。[应用例4]在上述应用例所述的物理量传感器中，优选所述突起在与所述转动轴的轴方向交叉的方向上设置于所述转动轴和所述可动体的端部的间距的1/2以内。根据本应用例，从支承基板向可动体一侧突出的突起设置于在与转动轴的轴方向交叉的方向上，转动轴和可动体的端部的间距的1/2以内。可动体受到的阻尼越向可动体的端部越大。因此，通过对应于突起，在阻尼的影响小的转动轴一侧形成未设置开口的区域，能够降低可动体受到的阻尼。[应用例5]本应用例涉及的物理量传感器的制造方法的特征在于，物理量传感器包括：可动体，呈平板状，在贯穿所述平板状的平板面的方向上具有多个开口，所述可动体能够以转动轴为中心摆动；支承基板，通过支柱与所述平板面的一部分连结而成，使得所述支承基板以与所述可动体的所述平板面隔开间隔的方式支承所述可动体的所述平板面；以及突起，在沿着与所述平板面垂直的方向观察所述支承基板时，所述突起在所述支承基板的与所述可动体隔开间隔而重叠的区域，向所述可动体一侧突出设置，在沿着与所述平板面垂直的方向观察所述支承基板时，当设所述突起的最大外形尺寸为D时，所述开口设置于除从所述突起的外周向外侧D/2的范围以外的区域，物理量传感器的制造方法包括：支承基板形成工序，形成所述支承基板及所述突起；基板接合工序，接合所述支承基板和硅基板；以及可动体形成工序，由所述硅基板形成具有所述开口的所述可动体。根据本应用例，物理量传感器的制造方法包括：形成支承基板及突起的支承基板形成工序；接合支承基板和硅基板的基板接合工序；以及由硅基板形成具有开口的可动体的可动体形成工序。首先，在支承基板形成工序中，在支承基板上形成可动体能够摆动的空间(型腔)，并在该型腔内形成突起。接着，在基板接合工序中，将作为可动体的原材料的硅基板接合到支承基板。然后在可动体形成工序中，形成可动体的外形及开口。在本应用例的制造方法中，在支承基板上形成型腔之后形成开口。另一方面，作为物理量传感器的制造方法，有隔着牺牲层接合使牺牲层形成的硅基板和支承基板，在牺牲层上形成可动体可摆动的型腔的方法。在该制造方法中，在硅基板上形成可动体之后，从形成于可动体的开口蚀刻牺牲层。为此，需要在可动体上无间隙地设置开口。本应用例的制造方法为在形成型腔后接合硅基板，并形成可动体及开口。由此，可成为如下构成：在沿着与平板面垂直的方向观察支承基板时，当设突起的最大外形尺寸为D时，开口设置于除从突起的外周向外侧D/2的范围以外的区域。换言之，可构成为在可动体和突起接触的区域不设置开口。由此，由于可动体和突起接触的区域的刚度提高，因此当对物理量传感器施加过大的加速度而可动体和突起接触时，能够抑制可动体损坏。此外，由于在可动体上，在从突起的外周向外侧D/2的范围以外的区域设置有开口，因此可动体的阻尼降低从而检测物理量的灵敏度提高。因此，能够提供提高可靠性和检测灵敏度的物理量传感器的制造方法。[应用例6]本应用例涉及的复合传感器的特征在于，具备：上述应用例所述的物理量传感器和角速度传感器元件。根据本应用例，能够容易地构成复合传感器，例如，能够获取加速度数据、角速度数据。[应用例7]本应用例涉及的惯性计测单元的特征在于，具备：上述应用例中任一例所述的物理量传感器；角速度传感器；以及控制所述物理量传感器及所述角速度传感器的控制部。根据本应用例，通过提高了耐冲击性的物理量传感器，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物理量传感器，其特征在于，包括：可动体，呈平板状，在贯穿所述平板状的平板面的方向上具有多个开口，所述可动体能够以转动轴为中心摆动；支承基板，通过支柱与所述平板面的一部分连结而成，使得所述支承基板隔开间隔地支承所述可动体的所述平板面；以及突起，在沿着与所述平板面垂直的方向观察所述支承基板时，所述突起在所述支承基板的与所述可动体隔开间隔而重叠的区域，向所述可动体一侧突出设置，在沿着与所述平板面垂直的方向观察所述支承基板时，当设所述突起的最大外形尺寸为D时，所述开口设置于除从所述突起的外周向外侧D/2的范围以外的区域。

【技术特征摘要】
2017.08.30 JP 2017-1651611.一种物理量传感器，其特征在于，包括：可动体，呈平板状，在贯穿所述平板状的平板面的方向上具有多个开口，所述可动体能够以转动轴为中心摆动；支承基板，通过支柱与所述平板面的一部分连结而成，使得所述支承基板隔开间隔地支承所述可动体的所述平板面；以及突起，在沿着与所述平板面垂直的方向观察所述支承基板时，所述突起在所述支承基板的与所述可动体隔开间隔而重叠的区域，向所述可动体一侧突出设置，在沿着与所述平板面垂直的方向观察所述支承基板时，当设所述突起的最大外形尺寸为D时，所述开口设置于除从所述突起的外周向外侧D/2的范围以外的区域。2.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，所述突起设置有多个。3.根据权利要求1或2所述的物理量传感器，其特征在于，所述突起设置成相对于在所述转动轴的轴方向上将所述可动体二等分的中心线对称。4.根据权利要求1至3中任一项所述的物理量传感器，其特征在于，所述突起在与所述转动轴的轴方向交叉的方向上设置于所述转动轴和所述可动体的端部的间距的1/2以内。5.一种物理量传感器的制造方法，其特征在于，所述物理量传感器包括：可动体，呈平板状，在贯穿所述平板状的平板面的方向上具有多个开口，所述可动体能够以转动轴为中心摆动；支承基板，通过支柱与所述平板面的一部分连结而成，使得所述支承基板以与所述可动体的所述平板面隔开间隔的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中悟，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP