传感器元件、惯性传感器和电子设备制造技术

根据本发明专利技术技术的一个实施例的一种传感器元件包括基部部分、可移动部分、第一和第二桥接部分、以及加速度检测器单元。所述可移动部分是通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于所述基部部分可移动的。所述第一桥接部分包括第一横梁和第一结构件，所述第一横梁在平行于所述基部部分的主表面的第一轴方向上延伸且连接所述基部部分和所述可移动部分，所述第一结构件设置于所述第一横梁与所述基部部分之间且支撑所述第一横梁。所述第二桥接部分包括第二横梁和第二结构件，所述第二横梁在正交于所述第一轴且平行于所述主表面的第二轴方向上延伸且连接所述基部部分和所述可移动部分，所述第二结构件设置于所述第二横梁与所述基部部分之间且支撑所述第二横梁。所述加速度检测器单元设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上且输出与所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个的变形量相对应的第一检测信号。

Sensor elements, inertial sensors and electronic equipment

A sensor element according to an embodiment of the present invention includes a base part, a movable part, a first and second bridging part, and an acceleration detector unit. The movable part is movable relative to the base part by receiving acceleration along at least one axis direction. The first bridge section comprises a first cross beam and a first structural member, which extends in the first axis parallel to the main surface of the base part and connects the base part and the movable part, and the first structural member is arranged between the first cross beam and the base part and supports the first cross beam. The second bridge portion comprises a second cross beam and a second structural member, which extends in a second axis direction orthogonal to the first axis and parallel to the main surface and connects the base portion and the movable portion, and the second structural member is arranged between the second cross beam and the base portion and supports the second cross beam. The acceleration detector unit is arranged on each of the first and second beams and outputs a first detection signal corresponding to the deformation of each of the first and second beams.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器元件、惯性传感器和电子设备
本专利技术技术涉及一种检测加速度的传感器元件，并且涉及各自包括传感器元件的一种惯性传感器和一种电子设备。
技术介绍
近年来，使用MEMS(微机电系统)技术的加速度传感器已广泛用于电子设备的姿态检测、移动体的位置检测、相机的图像稳定、人或物体的运动分析等
在这种类型的加速度传感器中，存在已知的各种检测方法，诸如压电型、压阻型以及静电型(参见，例如，专利文献1至3)。例如，专利文献1描述了一种惯性传感器，其包括膜、设置在膜的下部的质量体、以及形成于膜上且包括压电体的检测装置，并且基于检测装置的输出测量加速度。此外，专利文献2描述了一种惯性传感器，其包括板形构件、重量体、连接它们的板形桥接部件、以及分别设置在板形桥接部件的根末端和尖端的压阻元件，并且由那些压阻元件的电阻变化检测加速度。另外，专利文献3描述了一种静电装置，其包括作为可移动电极的第一电极单元和作为固定电极的第二电极单元，并且基于它们之间的间隙的变化检测电容的变化，以测量加速度。引用列表专利文献专利文献1：未审查的日本专利申请2013-125025专利文献2：未审查的日本专利申请2015-92145专利文献3：未审查的日本专利申请2016-59191
技术实现思路
技术问题在通过使用单个传感器检测多轴方向上的加速度的加速度传感器中，将由形状或电极位置的变化施加到加速度检测特征上的影响随同传感器尺寸的减小而变得相对大。这使得难以分离检测模式，并且产生沿其他轴的灵敏度，这使得难以获得期望的加速度检测特征。鉴于如上所述的情况，本专利技术技术的一个目标是设置一种传感器元件、一种惯性传感器、以及一种电子设备，它们能够抑制沿其他轴的灵敏度的产生并且获得期望的加速度检测特征。问题的解决方案根据本专利技术技术的一个实施例的一种传感器元件包括基部部分、可移动部分、第一桥接部分、第二桥接部分、以及第一加速度检测器单元。基部部分具有主表面。可移动部分被配置成通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于基部部分可移动。第一桥接部分包括第一横梁和第一结构件。第一横梁在平行于主表面的第一轴方向上延伸且连接基部部分和可移动部分。第一结构件设置于第一横梁与基部部分之间且支撑第一横梁。第二桥接部分包括第二横梁和第二结构件。第二横梁在正交于第一轴且平行于主表面的第二轴方向上延伸并且连接基部部分和可移动部分。第二结构件设置于第二横梁与基部部分之间且支撑第二横梁。第一加速度检测器单元设置在第一横梁和第二横梁中的每一个上且输出与第一横梁和第二横梁中的每一个的变形量相对应的第一检测信号。由于传感器元件包括第一和第二结构件，因此当沿第一轴方向的加速度作用于可移动部分上时，第二横梁的扭转变形被抑制，并且当沿第二轴方向的加速度作用于可移动部分上时，第一横梁的扭转变形被抑制。利用此配置，可以有效地抑制沿其他轴的灵敏度的产生并且提高每个轴上的加速度的检测准确度。第一横梁和第二横梁中的每一个可包括连接至可移动部分的第一末端部分、连接至基部部分的第二末端部分、以及设置于第一末端部分与第二末端部分之间的接合部分。第一结构件和第二结构件中的每一个可设置于基部部分与接合部分之间。取决于接合部分的位置，可以最优化桥接部分在平面内方向和平面外方向中的每一个上的挠曲刚度。第一结构件和第二结构件中的每一个的配置没有具体限制。例如，第一结构件和第二结构件中的每一个包括不平行于第一横梁和第二横梁的一对加强横梁。第一加速度检测器单元通常设置在第一横梁和第二横梁中的每一个上，例如，在第一横梁和第二横梁中的每一个上设置在第一末端部分与接合部分之间。利用此配置，可以抑制沿其他轴的灵敏度的产生，同时保持作用于可移动部分上的加速度的检测灵敏度。传感器元件还可包括第二加速度检测器单元。第二加速度检测器单元设置在第一横梁和第二横梁中的每一个上且输出与第一横梁和第二横梁中的每一个的变形量相对应的第二检测信号。第二加速度检测器单元设置在例如第二末端部分与接合部分之间。第一加速度检测器单元和第二加速度检测器单元中的每一个的配置没有具体限制。例如，第一加速度检测器单元包括压电加速度检测元件并且第二加速度检测器单元包括压电加速度检测元件、压阻加速度检测元件、以及静电加速度检测元件中的任一个。基部部分可具有围绕可移动部分的外周的框架形状。在此情况下，可移动部分具有相对于基部部分的中心对称的形状，并且第一横梁和第二横梁中的每一个包括彼此面对且可移动部分夹置在其间的一对横梁部分。利用此配置，相对于传感器元件尺寸的减小，可以获得各向同性的加速度检测特征。可移动部分可包括由第一横梁和第二横梁支撑的中心部分、各自具有相对于中心部分对称的形状的多个翼部部分、以及分别设置于多个翼部部分的配重部分。利用此配置，可以增大加速度的检测灵敏度，同时保持传感器元件的尺寸减小。根据本专利技术技术的一个实施例的一种惯性传感器包括传感器元件。传感器元件包括具有第一主表面的第一基部部分，通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于第一基部部分可移动的可移动部分，第一桥接部分，其包括在平行于第一主表面的第一轴方向上延伸且连接第一基部部分和可移动部分的第一横梁，以及设置于第一横梁与第一基部部分之间且支撑第一横梁的第一结构件，第二桥接部分，其包括在正交于第一轴且平行于第一主表面的第二轴方向上延伸且连接第一基部部分和可移动部分的第二横梁，以及设置于第二横梁与第一基部部分之间且支撑第二横梁的第二结构件，设置在第一横梁和第二横梁中的每一个上且输出与第一横梁和第二横梁中的每一个的变形量相对应的第一检测信号的第一加速度检测器单元，以及支撑件，其包括容纳第一基部部分的第一容纳部分。惯性传感器还可包括能够检测围绕至少一个轴的角速度的陀螺仪传感器元件，并且支撑件还可包括容纳陀螺仪传感器元件的第二容纳部分。利用此配置，可以配置能够检测加速度和角速度的传感器封装。陀螺仪传感器元件的配置没有具体限制。例如，陀螺仪传感器元件可包括第二基部部分、环形框架、以及角速度检测器单元。第二基部部分具有平行于第一主表面的第二主表面并且由第二容纳部分支撑。环形框架被支撑以便能够相对于第二基部部分振动。角速度检测器单元基于框架在平行于第二主表面的平面中的变形量检测围绕第三轴的角速度。支撑件可包括限定第一容纳部分的第一凹陷部分，以及设置在第一凹陷部分中且限定第二容纳部分的第二凹陷部分。在此情况下，加速度传感器元件和角速度传感器元件被设置成在第三轴方向上彼此面对。第一基部部分可围绕第二基部部分的外周，并且第二基部部分可面对桥接部分且与其之间具有间隙。利用此配置，可以实现整个传感器厚度的减小。第二基部部分被形成为围绕配重部分的外周的框架形状并且面对可移动部分的外周部分且与其之间具有间隙。当基部部分被致使面对可移动板的外周时，可移动板的过度变形量可受到那些对接作用的约束。加速度传感器元件还可包括窗口部分，其设置于可移动部分与基部部分之间且在第三轴方向上部分暴露框架。例如，通过从窗口部分上方利用激光辐照，可以调整容纳在支撑件中的陀螺仪传感器元件的振动。加速度传感器元件还可包括第二加速度检测器单元，其设置在第一横梁和第二横梁中的每一个上且输出与第一横梁和第二横梁中的每一个的变形量相对应的第二检测信号。第一检测信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器元件，其包括：具有主表面的基部部分；通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于所述基部部分可移动的可移动部分；第一桥接部分，其包括在平行于所述主表面的第一轴方向上延伸且连接所述基部部分和所述可移动部分的第一横梁，以及设置于所述第一横梁与所述基部部分之间且支撑所述第一横梁的第一结构件；第二桥接部分，其包括在正交于所述第一轴且平行于所述主表面的第二轴方向上延伸且连接所述基部部分和所述可移动部分的第二横梁，以及设置于所述第二横梁与所述基部部分之间且支撑所述第二横梁的第二结构件；以及设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上且输出与所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个的变形量相对应的第一检测信号的第一加速度检测器单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.11 JP 2016-2209641.一种传感器元件，其包括：具有主表面的基部部分；通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于所述基部部分可移动的可移动部分；第一桥接部分，其包括在平行于所述主表面的第一轴方向上延伸且连接所述基部部分和所述可移动部分的第一横梁，以及设置于所述第一横梁与所述基部部分之间且支撑所述第一横梁的第一结构件；第二桥接部分，其包括在正交于所述第一轴且平行于所述主表面的第二轴方向上延伸且连接所述基部部分和所述可移动部分的第二横梁，以及设置于所述第二横梁与所述基部部分之间且支撑所述第二横梁的第二结构件；以及设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上且输出与所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个的变形量相对应的第一检测信号的第一加速度检测器单元。2.根据权利要求1所述的传感器元件，其中所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个包括连接至所述可移动部分的第一末端部分，连接至所述基部部分的第二末端部分，以及设置于所述第一末端部分与所述第二末端部分之间的接合部分，并且所述第一结构件和所述第二结构件中的每一个设置于所述基部部分与所述接合部分之间。3.根据权利要求2所述的传感器元件，其中所述第一结构件和所述第二结构件中的每一个包括不平行于所述第一横梁和所述第二横梁的一对加强横梁。4.根据权利要求2所述的传感器元件，其中所述第一加速度检测器单元设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上的所述第一末端部分与所述接合部分之间。5.根据权利要求2所述的传感器元件，还包括设置在所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个上且输出与所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个的变形量相对应的第二检测信号的第二加速度检测器单元。6.根据权利要求5所述的传感器元件，其中所述第二加速度检测器单元设置在所述第二末端部分与所述接合部分之间。7.根据权利要求1所述的传感器元件，其中所述第一加速度检测器单元包括压电加速度检测元件。8.根据权利要求5所述的传感器元件，其中所述第二加速度检测器单元包括压电加速度检测元件、压阻加速度检测元件、以及静电加速度检测元件中的任一个。9.根据权利要求1所述的传感器元件，其中所述基部部分具有围绕所述可移动部分的外周的框架形状，所述可移动部分具有相对于所述基部部分的中心对称的形状，并且所述第一横梁和所述第二横梁中的每一个包括彼此面对且所述可移动部分夹置在其间的一对横梁部分。10.根据权利要求9所述的传感器元件，其中所述可移动部分包括由所述第一横梁和所述第二横梁支撑的中心部分，各自具有相对于所述中心部分对称的形状的多个翼部部分，以及相应地设置于所述多个翼部部分的配重部分。11.一种惯性传感器，其包括加速度传感器元件，其包括具有第一主表面的第一基部部分，通过接收沿至少单轴方向的加速度而相对于所述第一基部部分可移动的可移动部分，第一桥接部分，其包括在平行于所述第一主表面的第一轴方向上延伸且连接所述第一基部部分和所述可移动部分的第一横梁，以及设置于所述第一横梁与所述第一基部部分之间且支撑所述第一横梁的第一结构件，第二桥接部分，其包括在正交于所述第一轴且平行于所述第一主表面的第二轴方向上延伸且连接所述第一基部部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：椛泽秀年，加藤祐作，三谷谕司，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP