物理量传感器

文档序号:1866168 发布日期:2021-11-19 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 物理量传感器 (Physical quantity sensor ) 是由 青柳孝典 相泽宏幸 董春祉 岸本慎一 于 2020-02-19 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种能够降低传感器特性的变化的物理量传感器。物理量传感器(1)包括基板(2)、锚定部分(3)、包围部分(4)、检测元件、移动部分(6)和梁部分(7)。锚定部分(3)形成在基板(2)的与主表面(21)相同的一侧上并固定到基板(2)。包围部分(4)形成在基板(2)的与主表面(21)相同的一侧上并包围锚定部分(3)。检测元件检测作为检测对象的物理量。移动部分(6)设置有检测元件的至少一部分,形成在基板(2)的与主表面(21)相同的一侧上,并且连接到包围部分(4)。梁部分(7)形成在基板(2)的与主表面(21)相同的一侧上,将锚定部分(3)和包围部分(4)连接在一起。(The invention provides a physical quantity sensor capable of reducing variation of sensor characteristics. A physical quantity sensor (1) includes a substrate (2), an anchor portion (3), a surrounding portion (4), a detection element, a moving portion (6), and a beam portion (7). The anchor portion (3) is formed on the same side of the substrate (2) as the main surface (21) and fixed to the substrate (2). The surrounding portion (4) is formed on the same side of the substrate (2) as the main surface (21) and surrounds the anchor portion (3). The detection element detects a physical quantity as a detection object. The moving portion (6) is provided with at least a part of the detection element, is formed on the same side of the substrate (2) as the main surface (21), and is connected to the surrounding portion (4). A beam portion (7) is formed on the same side of the substrate (2) as the main surface (21), connecting the anchor portion (3) and the surrounding portion (4) together.)

物理量传感器

技术领域

本发明总体上涉及一种物理量传感器,更具体地,涉及一种包括锚定部分和移动部分的物理量传感器。

背景技术

已知的物理量传感器的示例包括角速度传感器和加速传感器,每种传感器包括锚定部分和移动部分。

作为这种物理量传感器,例如,已知有具备一对固定部分、驱动臂、支撑构件(基板)、以及配重的角速度传感器元件(例如,参照专利文献1)。

在这样的物理量传感器中,有时应力从传感器外部经由基板传递到移动部分,从而导致传感器特性的变化。此外,在将物理量传感器封入封装中或安装在电路板上使用的情况下,由于物理量传感器与封装或电路板的线膨胀系数的差异,有时应力从封装或电路板经由固定部分传递到移动部分,从而导致传感器特性的变化。

引文列表

专利文献

专利文献1:JP 2010-256054A

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低这样的传感器特性的变化的物理量传感器。

根据本公开的一个方面的物理量传感器包括基板、锚定部分、包围部分、检测元件、移动部分和梁部分。锚定部分形成在基板的与主表面相同的一侧上并固定到基板。包围部分形成在基板的与主表面相同的一侧上并包围锚定部分。检测元件检测作为检测对象的物理量。移动部分设置有检测元件的至少一部分,形成在基板的与主表面相同的一侧上,并且连接到包围部分。梁部分形成在基板的与主表面相同的一侧上,并且将锚定部分和包围部分连接在一起。

附图说明

图1是根据第一实施例的物理量传感器的透视图;

图2是物理量传感器的平面图;

图3是沿图2所示的平面A-A截取的物理量传感器的截面图;

图4的A是物理量传感器的主要部分的平面图;

图4的B是沿图4的A所示的平面A-A截取的截面图;

图5是包括物理量传感器和封装的传感器设备的截面图;

图6示出物理量传感器的操作方式;

图7示出物理量传感器的另一操作方式;

图8的A是示出根据第一实施例的第一变型的物理量传感器的主要部分的平面图;

图8的B是沿图8的A所示的平面A-A截取的截面图;

图9的A是示出根据第一实施例的第二变型的物理量传感器的主要部分的平面图;

图9的B是沿图9的A所示的平面A-A截取的截面图;

图10的A是示出根据第一实施例的第三变型的物理量传感器的主要部分的平面图;

图10的B是沿图10的A所示的平面A-A截取的截面图;

图11的A是示出根据第一实施例的第四变型的物理量传感器的主要部分的平面图;

图11的B是沿图11的A所示的平面A-A截取的截面图;

图12的A是示出根据第一实施例的第五变型的物理量传感器的主要部分的平面图;

图12的B是沿图12的A所示的平面A-A截取的截面图;

图13是根据第二实施例的物理量传感器的平面图;

图14是沿图13所示的平面A-A截取的物理量传感器的截面图;

图15的A是示出物理量传感器的主要部分的平面图;

图15的B是沿图15的A所示的平面A-A截取的截面图;

图16是物理量传感器的电路图;

图17的A是示出根据第二实施例的第一变型的物理量传感器的主要部分的平面图;

图17的B是沿图17的A所示的平面A-A截取的截面图;

图18的A是示出根据第二实施例的第二变型的物理量传感器的主要部分的平面图;

图18的B是沿图18的A所示的平面A-A截取的截面图;

图19的A是示出根据第二实施例的第三变型的物理量传感器的主要部分的平面图;以及

图19的B是沿图19的A所示的平面A-A截取的截面图。

具体实施方式

注意,在以下实施例的描述中参考的附图都是示意性表示。因此,附图中示出的各构成元件的尺寸(包括厚度)的比率并不总是反映它们的实际比率。

(第一实施例)

现在将参照图1至图7描述根据第一实施例的物理量传感器1。

(1.1)概述

如图1至图5所示,根据第一示例性实施例的物理量传感器1包括基板2、锚定部分3(见图4的A和图4的B)、包围部分4(见图4的A和图4的B)、检测元件5(见图2和图3)、移动部分6、和梁部分7(见图4的A和图4的B)。注意,在图2、图6和图7中省略了基板2的图示。

锚定部分3形成在基板2的与主表面21相同的一侧上并固定到基板2,包围部分4形成在基板2的与主表面21相同的一侧上并包围锚定部分3,检测元件5检测作为检测对象的物理量。移动部分6设置有检测元件5的至少一部分,形成在基板2的与主表面21相同的一侧上,并且连接到包围部分4,梁部分7形成在基板2的与主表面21相同的一侧上,并且将锚定部分3和包围部分4连接在一起。如本文所使用的,基板2的主表面21是指在基板2的与关于基板2限定的厚度方向D1相交的两个表面中的、形成在与锚定部分3相同的一侧上的一个表面。

根据第一实施例的物理量传感器1被设计为检测角速度作为其检测对象物理量。因此,根据第一实施例的物理量传感器1是角速度传感器。

根据第一实施例的物理量传感器1例如将角速度转换为电信号。也就是说,根据第一实施例的物理量传感器1用作用于将角速度转换为电信号的转换器。物理量传感器1例如能够应用于家电产品、移动通信设备、相机、可穿戴终端、游戏机、车辆(包括汽车、二轮车)、机器人、建筑机械、无人驾驶飞机、航空器、船舶等。

在根据第一实施例的物理量传感器1中,如图1和图2所示,移动部分6具有驱动臂61和配重62。此外,根据第一实施例的物理量传感器1还包括用于驱动驱动臂61的驱动元件12(参照图2)。驱动元件12各自被设置在移动部分6的相关联的驱动臂61上。驱动元件12为压电元件(以下,称为“第一压电元件”)。检测元件5被设置在移动部分6的驱动臂61上。检测元件5是压电元件(以下称为“第二压电元件”)。检测元件5各自输出表示与角速度对应的科里奥利力的电信号。

(1.2)细节

下面将参考图1至图5详细描述根据第一实施例的物理量传感器1的结构。

在以下描述中,限定了具有彼此以直角相交的三个轴(即,X轴、Y轴和Z轴)的正交坐标系。特别地,“Z轴”被认为是与关于基板2限定的厚度方向D1对准的轴,“X轴”被认为是与使配重62振动的方向对准的轴,以及“Y轴”被认为是与Z轴和X轴都以直角相交的轴。注意,X轴、Y轴和Z轴中的每个都是虚拟轴,在图中表示X、Y、Z的箭头仅是为了便于说明而示出,均为虚拟的。此外,这些箭头不应被解释为限制物理量传感器1应该被使用的方向。

根据第一实施例的物理量传感器1可以被设计为检测例如围绕Z轴的角速度作为其检测对象。Z轴是与关于基板2限定的厚度方向D1对准的轴。因此,物理量传感器1输出表示围绕与关于基板2限定的厚度方向D1对准的中心轴(即,围绕Z轴)的角速度的电信号。这使得能够基于物理量传感器1的输出,测量围绕基板2的中心轴(即,围绕Z轴)的角速度的大小。

(1.2.1)物理量传感器的整体结构

根据第一实施例的物理量传感器1包括基板2、支撑部分30、检测元件5(参见图2和图3)、和移动部分6,如图1所示。如图4的A和图4的B所示,支撑部分30中的每个包括锚定部分3、包围部分4、和梁部分7。如图1和图2所示,移动部分6具有驱动臂61和配重62。此外,物理量传感器1还包括驱动元件12(参照图2)。

根据第一实施例的物理量传感器1要检测的物理量是围绕Z轴(即,与关于基板2限定的厚度方向D1对准的中心轴)的角速度。因此,物理量传感器1输出表示围绕Z轴的角速度的电信号。物理量传感器1是振动型陀螺传感器,并且被配置为使用科里奥利力(偏转力)来检测围绕Z轴的角速度。也就是说,物理量传感器1通过检测在驱动臂61(以及配重62)被允许振动的状态下对驱动臂61(以及配重62)施加外部旋转力时产生的科里奥利力,来检测施加于物理量传感器1的驱动臂61的角速度(参照图6)。

当在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时,基板2具有长方形外周形状。例如,基板2可以是硅基板。基板2是从硅晶片中切割出来的。然而,基板2不必一定是硅基板,而是例如也可以是玻璃基板。当使用玻璃基板作为基板2时,适合使用硼硅酸盐玻璃,其线性膨胀系数与硅的线性膨胀系数没有显著不同。

在根据第一实施例的物理量传感器1中,包括支撑部分30和移动部分6的结构S1可以通过例如微机电系统(MEMS)制造技术加工硅晶片来形成。因此,用于结构S1的材料包括硅。如上所述,支撑部分30包括锚定部分3、包围部分4、和梁部分7。

如图1至图3所示,根据第一实施例的物理量传感器1具有两个支撑部分30。在本实施例中,两个支撑部分30形成在基板2的与主表面21相同的一侧上。在根据第一实施例的物理量传感器1中,每个支撑部分30的锚定部分3和包围部分4固定到基板2。在根据第一实施例的物理量传感器1中,每个支撑部分30的梁部分7不固定到基板2。

两个支撑部分30在Y轴方向上彼此间隔开并彼此面向。当在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时,每个支撑部分30具有细长形状(见图2)。两个支撑部分30中的每个是沿着基板2的短边布置的细长的基部分301。另一方面,移动部分6包括延伸部分302,延伸部分302中的每个从一个支撑部分30(基部301)的纵向中间部分向另一支撑部分30延伸。支撑部分30被布置在X轴方向上,并且延伸部分302被布置在Y轴方向上。在以下描述中,当需要将两个支撑部分30彼此区分开时,两个支撑部分30中的在图2中示出为下方的一个支撑部分30在下文中有时称为“第一支撑部分31”,两个支撑部分30中的在图2中示出为上方的另一个支撑部分30在下文中有时称为“第二支撑部分32”。

第一实施例的物理量传感器1的移动部分6包括两个驱动臂61和两个配重62。当在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时,两个驱动臂61中的每个具有C形状(参照图2)。两个驱动臂61中的每个驱动臂的一端连接到从第一支撑部分31延伸的延伸部分302的末端,而两个驱动臂61中的每个驱动臂的另一端连接到从第二支撑部分32延伸的延伸部分302的末端。

如图2所示,两个驱动臂61中的每个包括第一移动件611、第二移动件612、第一耦接件616、第二耦接件617、驱动件613、第一弯曲部分614、第二弯曲部分615、和第三耦接件618。第一移动件611在X轴方向上面向从第一支撑部分31延伸的延伸部分302。第一耦接件616将从第一支撑部分31延伸的延伸部分302的末端连接到第一移动件611的一端。第二移动件612在X轴方向上面向从第二支撑部分32延伸的延伸部分302。第二耦接件617将从第二支撑部分32延伸的延伸部分302的末端连接到第二移动件612的一端。驱动件613在X轴方向上面向第一移动件611和第二移动件612。第一弯曲部分614将第一移动件611的另一端连接到驱动件613的面向第一支撑部分31的一端。第二弯曲部分615将第二移动件612的另一端连接到驱动件613的面向第二支撑部分32的另一端。第三耦接件618将驱动件613连接到配重62。

两个配重62中的每个在X轴方向上面向两个驱动臂61中的相关联的一个驱动臂61的驱动件613,并且具有经由第三耦接件618与驱动件613的纵向中间部分连接的纵向中间部分。

根据第一实施例的物理量传感器1包括两个检测元件5(参见图2和图3)。两个检测元件5中的每个被设置在两个驱动臂61中的相关联的一个中的第二移动件612上,第二移动件612面向从第二支撑部分32延伸的延伸部分302。两个检测元件5中的每个都是如上所述的压电元件,并且可以包括例如设置在第二移动件612上的下电极51、设置在下电极51上的压电层52、和设置在压电层52上的上电极53。用于下电极51的材料可以是例如铂。用于压电层52的材料可以是例如锆钛酸铅(PZT)。用于上电极53的材料可以例如是金。注意,用于下电极51、压电层52、以及上电极53的这些材料仅是示例,不应被解释为限制。

此外,物理量传感器1还包括四个监控元件8(参见图2)。两个监控元件8设置在两个驱动臂61中的每个上。在两个驱动臂61的每个中,两个监控元件8中的一个设置在第一移动件611上,另一个监控元件8设置在第二移动件612上。每个监控元件8具有与用作检测元件5的压电元件中的每个相同的多层结构。也就是说,每个监控元件8包括:设置在第二移动件612上的下电极;设置在下电极上的压电层;以及设置在压电层上的上电极83。

第一实施例的物理量传感器1还包括设置在第二支撑部分32上的四个外部连接电极16-19。这四个外部连接电极16-19在第二支撑部分32上沿X轴方向并排布置。

此外,物理量传感器1还包括:布线部分26,该布线部分26将图2所示的两个检测元件5中的左侧的检测元件5的上电极53电连接到外部连接电极16;以及布线部分28,该布线部分28将右侧的检测元件5的上电极53与外部连接电极18电连接。另外,物理量传感器1还包括布线部分27,该布线部分27将两个第二移动件612上的监控元件8的各自的上电极83与外部连接电极17(监控电极)电连接。物理量传感器1还包括将两个检测元件5的各自的下电极51电连接到外部连接电极19(接地电极)的布线部分。

根据第一实施例的物理量传感器1包括四个驱动元件12。两个驱动元件12设置在两个驱动臂61中的一个驱动臂61的驱动件613上,该驱动件613面向配重62中的一个。另外两个驱动元件12设置在另一个驱动臂61的驱动件613上,该驱动件613面向另一个配重62。在驱动件613上设置的两个驱动元件12中的一个驱动元件12被布置在驱动件613的面向第一移动件611的部分上。另一个驱动元件12被布置在驱动件613的面向第二移动件612的部分上。四个驱动元件12中的每个在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时具有曲柄形状。

四个驱动元件12中的每个是如上所述的压电元件,并且可以包括例如设置在驱动件613上的下电极、设置在下电极上的压电层、以及设置在压电层上的上电极123。

根据第一实施例的物理量传感器1还包括设置在第一支撑部分31上的三个外部连接电极13-15。三个外部连接电极13-15在第一支撑部分31上沿X轴方向并排布置。

此外,物理量传感器1还包括:布线部分23,该布线部分23将图2所示的左侧的一对驱动元件12的各自的上电极123与外部连接电极13电连接;以及布线部分25,该布线部分25将右侧的一对驱动元件12的各自的上电极123与外部连接电极15电连接。另外,物理量传感器1还包括布线部分24,该布线部分24将两个第一移动件611上的监控元件8的各自的上电极83与外部连接电极14(监控电极)电连接。物理量传感器1还包括将驱动元件12的各自的下电极与第二支撑部分32上的外部连接电极19(接地电极)电连接的布线部分。

另外,如图3所示,基板2的主表面21具有凹槽50。该凹槽50被设置为当在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时不与第一支撑部分31或第二支撑部分32重叠而是与移动部分6重叠。这使得移动部分6在沿关于基板2限定的厚度方向D1上不与基板2接触。当在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时凹槽50可具有长方形形状。然而,这只是本公开的示例,不应被解释为限制。备选地,凹槽50在平面图中也可以具有例如H形形状。

物理量传感器1还包括介于基板2和每个支撑部分30之间的接合部分80。在本实施例中,接合部分80介于基板2和支撑部分30的锚定部分3和包围部分4之间,如图4的B所示。接合部分80包括介于基板2和锚定部分3之间的第一接合部分81和介于基板2和包围部分4之间的第二接合部分82。接合部分80可以例如作为树脂层接合。然而,接合部分80不一定是树脂层,而是例如也可以是二氧化硅层、金属层、或共晶金属层。

物理量传感器1例如如图5所示,被收纳在封装100内。封装100具有封装体101和封装盖102。封装体101具有盒子的形状,其一个表面具有开口。封装盖102与封装体101接合以封闭封装体101的开口。封装体101可以是陶瓷封装或塑料封装,无论哪种都是合适的。针对封装盖102的材料的示例包括金属和不锈钢。在包括物理量传感器1和封装100的传感器设备中,例如,物理量传感器1经由接合部分111接合(芯片接合)到封装体101。用于接合部分111的材料的示例包括硅酮基树脂和环氧基树脂。此外,物理量传感器1的多个外部连接电极13-19和封装体101的多个导体部分经由接合线电连接。在图5中,示出将多个外部连接电极13-19中的两个外部连接电极13、16一对一地电连接到封装体101的两个导体部分113、116的两个接合线W13、W16。注意,如果封装体101是正封装体,则导体部分是引线端子的内引线部分。

传感器设备中的封装100的内部空间可以是氮气气氛或减压气氛(真空),并且移动部分6和基板2之间的空间也可以是氮气气氛或减压气氛(真空)。物理量传感器1不必用于安装在封装体101上,而是还可以用于安装在例如印刷布线板上。

(1.2.2)物理量传感器的操作

例如,根据第一实施例的物理量传感器1通过使用在使配重62沿X轴方向振动的同时施加到配重62的科里奥利力(偏转力)来检测围绕Z轴的角速度。

在物理量传感器1中,例如,当从驱动电路向驱动元件12施加用于驱动的AC电压时,如果上电极123的电势高于下电极的电势,则在压电层中产生拉伸应力。另一方面,如果上电极123的电势低于下电极的电势,则在压电层中产生压缩应力。因此,在物理量传感器1中,一对驱动臂61和一对配重62根据AC电压的相位如图6所示在X轴方向上振动。该物理量传感器1可以使得两个配重62反相振动并且彼此同步振动。

在两个配重62沿X轴方向振动的状态下,当围绕Z轴的角速度施加到配重62上时,科里奥利力(偏转力)施加到配重62上,从而在配重62中产生沿Y轴方向的振动,并由此使一对驱动臂61中的每个如图7中箭头所示沿Y轴方向振动。因此,在该物理量传感器1中,从检测元件5输出根据角速度的电信号。

例如,物理量传感器1可以与信号处理设备电连接而使用。信号处理设备可以是例如专用集成电路(ASIC)。信号处理设备包括驱动电路和处理电路。驱动电路向物理量传感器1提供用于驱动的电压信号。处理电路对物理量传感器1的检测元件5提供的电信号执行信号处理,例如,通过将物理量传感器1的检测元件5提供的模拟电信号(模拟信号)转换为数字信号,并对数字信号进行适当的运算处理,处理电路可以获得围绕Z轴的角速度。可选地,在上述传感器设备中,物理量传感器1和ASIC可以容纳在相同的封装100中。

(1.2.3)物理量传感器的锚定部分和梁部分的细节

在根据第一实施例的物理量传感器1中,如图4的A和图4的B所示,锚定部分3和包围部分4经由梁部分7连接。因此,物理量传感器1具有由锚定部分3、包围部分4和梁部分7包围的空间,从而允许减小支撑部分30和基板2之间的接合面积。在根据第一实施例的物理量传感器1中,锚定部分3由两个支撑部分30中的每个的一部分形成。

在根据第一实施例的物理量传感器1中,在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时,锚定部分3具有正方形形状。此外,在根据第一实施例的物理量传感器1中,在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时,两个梁部分7中的每个具有直线形状。在根据第一实施例的物理量传感器1中,在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时,两个梁部分7被布置在直线上,锚定部分3的中心介于它们之间。

在根据第一实施例的物理量传感器1中,在关于基板2限定的厚度方向D1上测量时,锚定部分3、包围部分4、和梁部分7具有相同的尺寸。在根据第一实施例的物理量传感器1中,例如,锚定部分3、包围部分4和梁部分7的与基板2相反的各自的表面可以互相齐平。此外,在根据第一实施例的物理量传感器1中,梁部分7与锚定部分3和包围部分4一体地形成。另外,在根据第一实施例的物理量传感器1中,包围部分4与移动部分6一体地形成。注意,在关于基板2限定的厚度方向D1上测量的锚定部分3和梁部分7的各自的尺寸可以落在例如从几μm到几百μm的范围内。此外,当在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时,梁部分7可以具有例如落在从几μm到几十μm的范围内的宽度。

另外,在根据第一实施例的物理量传感器1中,包围部分4固定到基板2。根据第一实施例的物理量传感器1包括:第一接合部分81,该第一接合部分81介于基板2与锚定部分3之间;以及第二接合部分82,该第二接合部分82介于基板2和包围部分4之间。第一接合部分81和第二接合部分82沿着基板2的主表面21彼此间隔开。此外,在两个梁部分7中的每个与基板2的主表面21之间留有间隙。另外,在两个梁部分7中的每个中,关于梁部分7限定的宽度方向上的(即,在图4的A中的上/下方向上测量的)刚度低于关于梁部分7限定的长度方向上的(即,在图4的A中的左/右方向上测量的)刚度和关于基板2限定的厚度方向D1(见图4的B)上的刚度。这允许两个梁部分7中的每个用作在宽度方向上可弹性变形的弹簧。

在根据第一实施例的物理量传感器1中,两个梁部分7与锚定部分3连接。当在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时,在由锚定部分3和两个梁部分7构成的结构中,两个梁部分7被布置为当在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时围绕锚定部分3的中心轴线旋转对称。

(1.3)优点

根据第一实施例的物理量传感器1包括基板2、锚定部分3、包围部分4、检测元件5、移动部分6以及梁部分7。锚定部分3形成在基板2的与主表面21相同的一侧上并固定到基板2。包围部分4形成在基板2的与主表面21相同的一侧上并包围锚定部分3。检测元件5检测作为检测对象的物理量。移动部分6设置有检测元件5的至少一部分,形成在基板2的与主表面21相同的一侧上,并且连接到包围部分4。梁部分7形成在基板2的与主表面21相同的一侧上,并且将锚定部分3和包围部分4连接在一起。这允许根据第一实施例的物理量传感器1减少从基板2传递到锚定部分3的外部应力进一步传递到移动部分6的可能性,从而能够减少传感器特性的变化。此外,根据第一实施例的物理量传感器1还可以通过减少传递到移动部分6和检测元件5的应力来改善例如偏移电压的温度特性。因此,根据第一实施例的物理量传感器1可以减少由于温度变化引起的传感器特性的变化。

(第一实施例的第一变型)

在根据第一变型的物理量传感器1中,如图8的A和图8的B所示,包围部分4不固定到基板2,这是与根据第一实施例的物理量传感器1的主要区别。与根据第一实施例的物理量传感器1相比,根据第一变型的物理量传感器1可以进一步减小从基板2到移动部分6和检测元件5的应力的传递。

(第一实施例的第二变型)

在根据第二变型的物理量传感器1中,如图9的A和图9的B所示,连接到锚定部分3的梁部分7的形状和数量与根据第一实施例的物理量传感器1中连接到锚定部分3的梁部分7的形状和数量不同。

具体地,在根据第二变型的物理量传感器1中,在锚定部分3上连接有4个梁部分7。在根据第二变型的物理量传感器1中,在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时,四个梁部分7中的每个具有弯曲部分73。在第二变型的物理量传感器1中,在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时,四个梁部分7中的每个具有L形形状。在第二变型的物理量传感器1中,在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时,四个梁部分7被布置为围绕锚定部分3旋转对称。在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时,四个梁部分7中的每个连接到锚定部分3的四个侧边中的相关联的一个侧边的中间。因此,在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时,四个梁部分7的与锚定部分3连接的各自的端部沿锚定部分3的外周以规则的间隔布置。与根据实施方式1的物理量传感器1相比,根据第二变型的物理量传感器1能够在不改变锚定部分3与包围部分4的间隙距离的情况下,增加梁部分7的长度。

(第一实施例的第三变型)

在根据第三变型的物理量传感器1中,如图10的A和图10的B所示,包围部分4不固定到基板2,这是与根据第一实施例的第二变型的物理量传感器1的主要区别。与根据第二变型的物理量传感器1相比,根据第三变型的物理量传感器1可以进一步减小从基板2到移动部分6和检测元件5的应力的传递。

(第一实施例的第四变型)

在根据第四变型的物理量传感器1中,如图11的A和图11的B所示,仅一个梁部分7连接到锚定部分3,这是与根据第一实施例的物理量传感器1的主要区别。与根据第一实施例的物理量传感器1相比,根据第四变型的物理量传感器1可以进一步减小从基板2到移动部分6和检测元件5的应力的传递。

可选地,在根据第四变型的物理量传感器1中,锚定部分3也可以构成支撑部分30的基部分301的一部分。在该情况下,在锚定部分3上设置外部连接电极。连接到外部连接电极的布线部分的一部分将形成在梁部分7上。

(第一实施例的第五变型)

在根据第五变型的物理量传感器1中,如图12的A和图12的B所示,支撑部分30直接接合到基板2,而没有接合部分80介于它们之间,这是与根据第一实施例的物理量传感器1的主要区别。在根据第五变型的物理量传感器1中,支撑部分30的锚定部分3和包围部分4直接接合到基板2。

在根据第五变型的物理量传感器1中,梁部分7不固定到基板2。此外,在根据第五变型的物理量传感器1中,梁部分7在关于基板2限定的厚度方向D1上与基板2分离,使得在梁部分7与基板2之间留有间隙。另外,在根据第五变型的物理量传感器1中,例如,锚定部分3、包围部分4、梁部分7的与基板2相反的各自的主表面彼此齐平,并且在关于基板2限定的厚度方向D1上测量时,梁部分7的尺寸小于锚定部分3的尺寸。

根据第五变型的物理量传感器1具有其中支撑部分30的锚定部分3和包围部分4直接接合到基板2的结构,但是仍然可以减小从基板2到移动部分6和检测元件5的应力的传递。

(第二实施例)

现在将参照图13至图16描述根据第二实施例的物理量传感器1。

(2.1)概述

如图13至图15的B所示,根据第二示例性实施例的物理量传感器1A包括基板2A、锚定部分3A、包围部分4A、检测元件5A、移动部分6A、和梁部分7A。锚定部分3A形成在基板2A的与主表面21A相同的一侧上并固定到基板2A。包围部分4A形成在基板2A的与主表面21A相同的一侧上并包围锚定部分3A。检测元件5A检测作为检测对象的物理量。移动部分6A设置有检测元件5A的至少一部分,形成在基板2A的与主表面21A相同的一侧上,并且连接到包围部分4A。梁部分7A形成在基板2A的与主表面21A相同的一侧上,将锚定部分3A与包围部分4A连接在一起。如本文所使用的,基板2A的主表面21A是指基板2A的与关于基板2A限定的厚度方向D1A相交的两个表面中的、与锚定部分3A在相同一侧上形成的一个表面。

根据第二实施例的物理量传感器1A被设计为检测加速度作为其检测对象物理量。因此,第二实施例的物理量传感器1A是加速度传感器。

例如,第二实施例的物理量传感器1A可以将加速度转换为电信号。也就是说,根据第二实施例的物理量传感器1A用作将加速度转换为电信号的转换器。物理量传感器1A能够应用于例如家电产品、移动通信设备、相机、可穿戴终端、游戏机、车辆(包括汽车、二轮车)、机器人、建筑机械、无人驾驶飞机、航空器、船舶等。

根据第二实施例的物理量传感器1A是压阻三轴加速度传感器。检测元件5A包括多个压电电阻器Rx1-Rx4、Ry1-Ry4、Rz1-Rz4,如图13所示。

(2.2)细节

下面将参照图13至图16详细描述根据第二实施例的物理量传感器1A的结构。

(2.2.1)物理量传感器的整体结构

物理量传感器1A包括基板2A、结构S1A、和盖11。结构S1A可以通过例如利用MEMS制造技术加工硅晶片而形成。因此,用于结构S1A的材料包括硅。

结构S1A包括框架形状(例如,在图13所示的示例中为正方形)的支撑部分30A和布置在支撑部分30A内部的移动部分6A。当在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时,支撑部分30A的内周具有正方形形状。

在以下描述中,限定具有彼此以直角相交的三个轴(即,X轴、Y轴和Z轴)的正交坐标系。特别地,“Z轴”被认为是与关于基板2A限定的厚度方向D1A对准的轴。注意,当在关于基板2A定义的厚度方向D1A上俯视时,正交坐标系的原点被设置在移动部分6A的中心点。注意,X轴、Y轴、Z轴均为虚拟轴,附图中指示X、Y、Z的箭头只是为了便于说明,均为虚拟的。此外,这些箭头不应被解释为限制物理量传感器1应该被使用的方向。

如图13所示,移动部分6A具有四个柔性部分63、一个配重64和四个辅助配重65。当在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时,配重64形成为正方形形状。另外,当在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时,配重64与支撑部分30A间隔开。在正X轴方向上测量的配重64和支撑部分30A之间的距离等于在Y轴方向上测量的配重64和支撑部分30A之间的距离。

当在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时,四个柔性部分63从配重64沿四个方向延伸。更具体地,四个柔性部分63中的每个从配重64的四个侧边中的相关联的一个侧边的中间分别延伸。四个柔性部分63中的每个的一端连接到配重64,而四个柔性部分63中的每个的另一端连接到支撑部分30A。在该实施例中,四个柔性部分63中的两个柔性部分63分别在正X轴方向和负X轴方向上延伸,而另外两个柔性部分63分别在正Y轴方向和负Y轴方向上延伸。

另外,四个辅助配重65分别连接到配重64的四个角上。每个辅助配重65设置在由配重64、支撑部分30A和相关联的两个柔性部分63包围的区域中,并且不与支撑部分30A和两个柔性部分63接触。

四个柔性部分63在关于基板2A限定的厚度方向D1A上测量的厚度比支撑部分30A、配重64及辅助配重65的厚度薄。在该结构S1A中,柔性部分63、支撑部分30A、配重64、和辅助配重65的与基板2A相反的各自的主表面彼此齐平。在结构S1A中,支撑部分30A、配重64、和辅助配重65具有在关于基板2A限定的厚度方向D1A上测量的相同的尺寸。然而,这仅是示例,而不应被解释为限制。

如上所述,检测元件5A包括多个压电电阻器Rx1-Rx4、Ryl-Ry4、Rz1-Rz4。在物理量传感器1A中,从配重64查看时位于负X轴方向上的柔性部分63的连接到支撑部分30A的一端设置有压电电阻器Rx1、Rz4,而其连接到配重64的另一端设置有压电电阻器Rx2、Rz3。此外,在物理量传感器1A中,从配重64查看时位于正X轴方向上的柔性部分63的连接到支撑部分30A的一端设置有压电电阻器Rx4、Rz2,而其连接到配重64的另一端设置有压电电阻器Rx3、Rz1。另外,在物理量传感器1A中,从配重64查看时位于Y轴正方向的柔性部分63的与支撑部分30A连接的一端设置有压电电阻器Ry1,而其与配重64连接的另一端设置有压电电阻器Ry2。另外,在物理量传感器1A中,从配重64查看时位于负Y轴方向的柔性部分63的与支撑部分30A连接的一端设置有压电电阻器Ry4,而其与配重64连接的另一端设置有压电电阻器Ry3。

如图16所示,物理量传感器1A包括桥接电路Bx,该桥接电路Bx通过桥接四个压电电阻器Rx1-Rx4形成。该桥接电路Bx是用于检测X轴方向的加速度的电路。

如图16所示,物理量传感器1A还包括桥接电路By,该桥接电路By通过桥接四个压电电阻器Ry1-Ry4形成。该桥接电路By是用于检测Y轴方向的加速度的电路。

如图16所示,物理量传感器1A还包括桥接电路Bz,该桥接电路By通过桥接四个压电电阻器Rz1-Rz4形成。该桥接电路Bz是用于检测Z轴方向的加速度的电路。

此外,物理量传感器1A还包括多个外部连接电极(外部连接端子)。如图16所示,多个外部连接电极包括用于将来自外部电源的电压(例如,恒定DC电压)施加到桥接电路Bx-Bz的一对输入端子VDD、GND、桥接电路Bx的一对输出端子X1、X2、桥接电路By的一对输出端子Y1、Y2、以及桥接电路Bz的一对输出端子Z1、Z2。多个外部连接电极可以例如设置在支撑部分30A上,并且通过穿过盖11设置的多个通孔暴露,然而,这仅是本公开的示例,并且不应被解释为限制。备选地,例如,多个外部连接电极也可以设置在盖11上。在这种情况下,盖11可以设置有例如用于将多个外部连接电极一对一地连接到多个电极的多个贯通互连。

如图14所示,在物理量传感器1A中,在关于基板2A限定的厚度方向D1A上布置基板2A、结构S1A、和盖11。注意,基板2A和盖11在关于基板2A限定的厚度方向D1A上与移动部分6A间隔开,并且还用作用于减小移动部分6A在Z轴方向上过度移位的可能性的止动件。

当在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时,基板2A、结构S1A、和盖11具有大致相同的外周形状。

例如,基板2A可以是硅基板。物理量传感器1A包括介于基板2A和结构S1A的支撑部分30A之间的接合部分80。接合部分80将基板2A与结构S1A接合在一起。接合部分80例如可以是树脂层。

可选地,基板2A的面向结构S1A的表面可具有凹槽50A(见图15的B),用于增加移动部分6A在Z轴方向上的位移。

例如,盖11可以是硅基板。物理量传感器1A包括介于盖11和结构S1A的支撑部分30A之间的接合部分90。接合部分90将盖11和结构S1A接合在一起。接合部分90例如可以是树脂层。作为树脂层的材料,例如可以举出环氧类树脂、硅类树脂等。

可选地,盖11的面向结构S1A的表面可具有凹槽110(见图15的B),用于增加移动部分6A在Z轴方向上的位移。

(2.2.2)物理量传感器的操作

在根据第二实施例的物理量传感器1A中,当加速度施加到物理量传感器1A时,配重64和各个辅助配重65发生位移,从而在各个柔性部分63中产生应力。可以通过检测该应力来检测施加到物理量传感器1A的加速度。

在物理量传感器1A中,当在一对输入端子VDD、GND之间施加恒定的直流电压的状态下沿X轴方向施加加速度时,一对输出端子X1、X2之间的电势差根据沿X轴方向施加的加速度的大小而变化。同样地,在物理量传感器1A中,当在Y轴方向上施加加速度时,桥接电路By的输出端子Y1、Y2之间的电势差根据在Y轴方向上施加的加速度的大小而变化。同样地,在物理量传感器1A中,当在Z轴方向上施加加速度时,桥接电路Bz的输出端子Z1、Z2之间的电势差根据在Z轴方向上施加的加速度的大小而变化。由此,物理量传感器1A能够检测在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的每个方向上施加的加速度。

例如,物理量传感器1A可以与信号处理设备电连接使用。信号处理设备可以是例如ASIC。信号处理设备可以包括例如驱动电路和处理电路。驱动电路在物理量传感器1A的输入端子VDD、GND之间施加恒定的直流电压。处理电路对由物理量传感器1A的检测元件5A提供的电信号执行信号处理。例如,处理电路将物理量传感器1A的检测元件5A提供的模拟电信号(模拟信号)转换为数字信号,通过对该数字信号进行适当的运算处理,能够得到X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的加速度。可选地,物理量传感器1A可以收纳在封装内,也可以安装在印刷电路板上。

(2.2.3)物理量传感器的锚定部分和梁部分的细节

在根据第二实施例的物理量传感器1A中,如图15的A和图15的B所示,锚定部分3A和包围部分4A经由梁部分7A连接。因此,物理量传感器1A具有由锚定部分3A、包围部分4A、和梁部分7A包围的空间,从而允许减小支撑部分30A和基板2A之间的接合面积。在根据第二实施例的物理量传感器1A中,例如,锚定部分3A由支撑部分30A的靠近柔性部分63定位的部分形成。

在根据第二实施例的物理量传感器1A中,当在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时,锚定部分3A具有正方形形状。此外,在根据第二实施例的物理量传感器1A中,当在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时,两个梁部分7A中的每个具有直线形状。在根据第二实施例的物理量传感器1A中,当在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时,两个梁部分7A并排布置在直线上,锚定部分3A的中心介于它们之间。

在根据第二实施例的物理量传感器1A中,在关于基板2A限定的厚度方向D1A上测量时,锚定部分3A的最大尺寸与包围部分4A和梁部分7A的各自的尺寸相同。在根据第二实施例的物理量传感器1A中,例如,锚定部分3A、包围部分4A、和梁部分7A的与基板2A相反的各自的主表面可以彼此齐平。此外,在根据第二实施例的物理量传感器1A中,梁部分7A与锚定部分3A和包围部分4A集成在一起。另外,在根据第二实施例的物理量传感器1A中,包围部分4A与移动部分6A集成在一起。注意,在关于基板2A限定的厚度方向D1A上测量的锚定部分3A的最大尺寸和梁部分7A的尺寸可以落在例如几十μm至几百μm的范围内。此外,例如,在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时,梁部分7A可以具有落在几μm至几十μm的范围内的宽度。

另外,在根据第二实施例的物理量传感器1A中,包围部分4A固定到基板2A。根据第二实施例的物理量传感器1A包括:第一接合部分81,该第一接合部分81介于基板2A与锚定部分3A之间;以及第二接合部分82,该第二接合部分82介于基板2A与包围部分4A之间。第一接合部分81和第二接合部分82沿着基板2A的主表面21A彼此间隔开。此外,在两个梁部分7A的每个与基板2A的主表面21A之间留有间隙。另外,在两个梁部分7A的每个中,关于梁部分7A限定的宽度方向上的(即,如在图15的A中的上/下方向上测量的)刚度低于关于梁部分7A限定的长度方向上的(即,如在图15的A中的右/左方向上测量的)刚度和关于基板2A限定的厚度方向D1A(见图15的B)上的刚度。这允许两个梁部分7A中的每个用作在宽度方向上可弹性变形的弹簧。

在根据第二实施例的物理量传感器1A中,两个梁部分7A连接到锚定部分3A。当在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时,在由锚定部分3A和两个梁部分7A构成的结构中,两个梁部分7A被布置为当在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时具有围绕锚定部分3A的中心轴线的旋转对称性。

在根据第二实施例的物理量传感器1A中,包围部分4A在与基板2A相反的另一侧固定到盖11。根据第二实施例的物理量传感器1A的接合部分90包括介于盖11和锚定部分3A之间的第一接合部分91和介于盖11和包围部分4A之间的第二接合部分92。第一接合部分91和第二接合部分92彼此间隔开。在两个梁部分7A的每个和盖11之间留有间隙。

锚定部分3A具有设置在其面向盖11的主表面上的环形凹槽33。因此,与锚定部分3A没有凹槽33的情况相比,锚定部分3A的与第一接合部分91的接合面积变小。

在物理量传感器1A中,例如,支撑部分30A适当地包括数量至少等于柔性部分63的数量的锚定部分3A。在这种情况下,一个锚定部分3A适当地设置在四个柔性部分63中的每个的附近。

备选地,在物理量传感器1A中,支撑部分30A也可以包括比柔性部分63的数量多的多个锚定部分3A。在这种情况下,包围部分4A需要包围多个锚定部分3A中的至少一个锚定部分3A,或者可以包围多个锚定部分3A中的两个或更多个锚定部分3A。

(2.3)优点

根据第二实施例的物理量传感器1A包括基板2A、锚定部分3A、包围部分4A、检测元件5A、移动部分6A、和梁部分7A。锚定部分3A形成在基板2A的与主表面21A相同的一侧上并固定到基板2A。包围部分4A形成在基板2A的与主表面21A相同的一侧上并包围锚定部分3A。检测元件5A检测作为检测对象的物理量。移动部分6A设置有检测元件5A的至少一部分,形成在基板2A的与主表面21A相同的一侧上,并且连接到包围部分4A。梁部分7A形成在基板2A的与主表面21A相同的一侧上,并且将锚定部分3A和包围部分4A连接在一起。由此,根据第二实施例的物理量传感器1A能够降低从基板2A传递到锚定部分3A的外部应力进一步传递到移动部分6A的可能性,能够降低传感器特性的变化。此外,根据第二实施例的物理量传感器1A可以通过减少应力向移动部分6A和检测元件5A的传递来改善例如偏移电压的温度特性。因此,根据第二实施例的物理量传感器1A可以减小由于温度变化而引起的传感器特性的变化。

(第二实施例的第一变型)

在根据第一变型的物理量传感器1A中,如图17的A和图17的B所示,包围部分4A不固定到基板2A,这是与根据第二实施例的物理量传感器1A的主要区别。与根据第二实施例的物理量传感器1A相比,根据第一变型的物理量传感器1A可进一步减小从基板2A到移动部分6A和检测元件5A的应力的传递。在第一变型的物理量传感器1A中,包围部分4A固定到盖11,但包围部分4A不必一定固定到盖11。

(第二实施例的第二变型)

在根据第二变型的物理量传感器1A中,如图18的A和图18的B所示,连接到锚定部分3A的梁部分7A的形状和数量不同于根据第二实施例的物理量传感器1A中连接到锚定部分3A的梁部分7A的形状和数量。

具体地,在根据第二变型的物理量传感器1A中,四个梁部分7A连接到锚定部分3A。在根据第二变型的物理量传感器1A中,当在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时,四个梁部分7A中的每个具有弯曲部分73。在根据第二变型的物理量传感器1A中,当在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时,四个梁部分7A中的每个具有L形形状。在根据第二变型的物理量传感器1A中,当在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时,四个梁部分7A被布置为具有围绕锚定部分3A的旋转对称性。当在关于基板2A限定的厚度方向D1A上俯视时,四个梁部分7A中的每个连接到锚定部分3A的四个侧边中的相关联的一个侧边的中间。因此,四个梁部分7A的连接到锚定部分3A的各自的端部沿着锚定部分3A的外周以规则的间隔布置。与根据第二实施例的物理量传感器1A相比,根据第二变型的物理量传感器1A允许增加梁部分7A的长度,而不改变锚定部分3A与包围部分4A之间的间隙距离。

(第二实施例的第三变型)

在根据第三变型的物理量传感器1A中,如图19的A和图19的B所示,包围部分4A不固定到基板2A,这是与根据第二实施例的第二变型的物理量传感器1A的主要区别。与根据第二变型的物理量传感器1A相比,根据第三变型的物理量传感器1A可进一步减小从基板2A到移动部分6A和检测元件5A的应力的传递。在第一变型的物理量传感器1A中,包围部分4A固定到盖11,但包围部分4A不必一定固定到盖11。

(第二实施例的其它变型)

结构S1A不必是硅晶片,而是还可以例如通过MEMS制造技术对绝缘体上硅(SOI)晶片进行机械加工来形成。SOI晶片包括硅基板、形成在硅基板上的绝缘层(例如掩埋氧化膜)、和形成在绝缘层上的硅层。当使用SOI晶片时,柔性部分63的厚度可以由硅层的厚度限定,从而实现了提高柔性部分63的厚度的精度的优点。

注意,上述实施例仅是本公开的各种实施例中的示例性实施例,并且不应被解释为限制。相反,在不脱离本公开的范围的情况下,示例性实施例可以根据设计选择或任何其它因素以各种方式容易地修改。

例如,在根据第一实施例的物理量传感器1中,在关于基板2限定的厚度方向D1上俯视时,锚定部分3的外周形状为正方形。然而,这仅是示例,不应解释为限定。备选地,锚定部分3也可以具有例如长方形或圆形的外周形状。同样,在根据第二实施例的物理量传感器1A中,锚定部分3A与锚定部分3同样具有正方形的外周形状。然而,这仅是示例,而不应被解释为限制。备选地,例如,锚定部分3A也可以具有长方形或圆形的外周形状。

另外,根据第一实施例的物理量传感器1不必使用硅晶片制造,而是还可以使用SOI晶片制造。备选地,物理量传感器1、1A也可以使用硅晶片和玻璃晶片通过MEMS制造技术和阳极接合技术来制作。玻璃晶片的材料可以是例如硼硅酸盐玻璃。

另外,梁部分7、7A的材料也可以不是硅,例如也可以是金属、合金、导电性树脂等。

在根据第一实施例的物理量传感器1中,驱动元件12是压电元件(压电致动器)。然而,这仅是示例,而不应被解释为限制。备选地,驱动元件12也可以是使用在第一驱动电极(固定驱动电极)和第二驱动电极(可动驱动电极)之间产生的静电力来驱动驱动臂61的静电致动器。

另外,在根据第一实施例的物理量传感器1中,检测元件5是压电元件。然而,这仅是示例,而不应被解释为限制。备选地,检测元件5也可以是包括第一检测电极(固定检测电极)和第二检测电极(可动检测电极)的电容器。

另外,第二实施例的物理量传感器1A是三轴加速度传感器。然而,这仅是示例,而不应被解释为限制。备选地,物理量传感器1A也可以是例如六轴加速度传感器、双轴加速度传感器、或单轴加速度传感器。在物理量传感器1A为单轴加速度传感器的情况下,例如,该结构可以是经由一个或多个柔性部分(梁)由支撑部分在一个方向上支撑配重的悬臂式结构。

可选地,在角速度传感器或加速度传感器中,检测元件可以是包括为移动部分设置的第一检测电极和为支撑部分设置的第二检测电极的电容器,或者是包括为移动部分设置的第一检测电极和为基板设置的第二检测电极的电容器,无论哪种都是适当的。

另外,要检测的物理量不必是角速度或加速度,而是还可以是例如压力、声波或超声波。如果检测对象的物理量是压力,物理量传感器例如可以是膜片式压力传感器。如果检测对象的物理量是声波,物理量传感器例如可以是声波传感器(包括麦克风)。如果检测对象的物理量是超声波,物理量传感器例如可以是超声波传感器。

另外,在根据第二实施例的物理量传感器1A中,基板2A不必是硅基板,而是例如也可以是玻璃基板。在这种情况下,例如,用于玻璃基板的材料可以是硼硅酸盐玻璃。如果基板2A是玻璃基板,则基板2A和结构S1A可通过例如阳极接合直接接合在一起。

另外,在根据第二实施例的物理量传感器1A中,盖11不必是硅基板,而是例如也可以是玻璃基板。在这种情况下,例如,用于玻璃基板的材料可以是硼硅酸盐玻璃。如果盖11是玻璃基板,则盖11和结构S1A可以通过例如阳极接合直接接合在一起。

另外,基板2、2A不必是例如硅基板、SOI基板或玻璃基板,而是例如也可以是印刷线路板或封装体。

(方面)

根据第一方面的物理量传感器(1;1A)包括基板(2;2A)、锚定部分(3;3A)、包围部分(4;4A)、检测元件(5;5A)、移动部分(6;6A)和梁部分(7;7A)。锚定部分(3;3A)形成在基板(2;2A)的与主表面(21;21A)相同的一侧上并固定到基板(2;2A)。包围部分(4;4A)形成在基板(2;2A)的与主表面(21;21A)相同的一侧上并包围锚定部分(3;3A)。检测元件(5;5A)检测作为检测对象的物理量。移动部分(6;6A)设置有检测元件(5;5A)的至少一部分,形成在基板(2;2A)的与主表面(21;21A)相同的一侧上,并且连接到包围部分(4;4A)。梁部分(7;7A)形成在基板(2;2A)的与主表面(21;21A)相同的一侧上,并且将锚定部分(3;3A)和包围部分(4;4A)连接在一起。

根据第一方面的物理量传感器(1;1A)可以减小传感器特性的变化。

在根据第二方面的可以结合第一方面实现的物理量传感器(1;1A)中,包围部分(4;4A)固定到基板(2;2A)。

根据第二方面的物理量传感器(1;1A)允许以更大的稳定性支撑移动部分(6;6A)。

在根据第三方面的可以结合第二方面实现的物理量传感器(1;1A)中,梁部分(7;7A)与锚定部分(3;3A)和包围部分(4;4A)一体地形成。

根据第三方面的物理量传感器(1;1A)有助于简化其制造过程。

根据第四方面的可以结合第三方面实现的物理量传感器(1;1A),还包括第一接合部分(81)和第二接合部分(82)。第一接合部分(81)介于锚定部分(3;3A)和基板(2;2A)之间,以将锚定部分(3;3A)和基板(2;2A)接合在一起。第二接合部分(82)介于包围部分(4;4A)和基板(2;2A)之间,以将包围部分(4;4A)和基板(2;2A)接合在一起。当在关于基板(2;2A)限定的厚度方向(D1;D1A)上测量时,锚定部分(3;3A)、包围部分(4;4A)、和梁部分(7;7A)的各自的尺寸彼此相同。

根据第四方面的物理量传感器(1;1A)有助于简化其制造过程。

在根据第五方面的可以结合第一方面实现的物理量传感器(1;iA)中,包围部分(4;4A)不固定到基板(2;2A)。

根据第五方面的物理量传感器(1;1A)减小了外部应力经由包围部分(4;4A)从基板(2;2A)传递到移动部分(6;6A)的可能性,从而能够减小传感器特性的变化。

在根据第六方面的可以接合第五方面实现的物理量传感器(1;1A)中,梁部分(7;7A)与锚定部分(3;3A)和包围部分(4;4A)一体地形成。

根据第六方面的物理量传感器(1;1A)有助于简化其制造过程。

根据第七方面的可以结合第六方面实现的物理量传感器(1;1A),还包括接合部分(80)。接合部分(80)介于锚定部分(3;3A)和基板(2;2A)之间以将锚定部分(3;3A)和基板(2;2A)接合在一起。当在关于基板(2;2A)限定的厚度方向(D1;D1A)上测量时,锚定部分(3;3A)、包围部分(4;4A)、和梁部分(7;7A)的各自的尺寸彼此相同。

根据第七方面的物理量传感器(1;1A)有助于简化其制造过程。

在根据第八方面的可以结合第一至第七方面中的任一方面实现的物理量传感器(1;1A)中,当在关于基板(2;2A)限定的厚度方向(D1;D1A)上俯视时,梁部分(7;7A)具有直线形状。

在根据第九方面的可以结合第一至第七方面中的任一方面实现的物理量传感器(1;1A)中,当在关于基板(2;2A)限定的厚度方向(D1;D1A)上俯视时,梁部分(7;7A)具有弯曲部分(73)。

根据第九方面的物理量传感器(1;1A)与梁部分(7;7A)具有直线形状的情况相比,增加了梁部分(7;7A)的弹性变形的方向上的自由度。

根据第十方面的可以结合第一至第九方面中的任一方面实现的物理量传感器(1;1A)包括其中之一是所述梁部分(7;7A)的多个梁部分(7;7A)。

根据第十方面的物理量传感器(1;1A)可以减小过大应力施加到梁部分(7;7A)的可能性。

在根据第十一方面的可以结合第十方面实现的物理量传感器(1;1A)中,多个梁部分(7;7A)被布置为当在关于基板(2;2A)限定的厚度方向(D1;D1A)上俯视时具有围绕锚定部分(3;3A)的旋转对称性。

根据第十一方面的物理量传感器(1;1A)增加了梁部分(7;7A)的弹性变形的方向上的自由度,从而允许以更高的可靠性缓解来自基板(2;2A)的应力。

根据第十二方面的可以结合第一至第七方面中的任一方面实现的物理量传感器(1;1A)包括其中之一是所述梁部分(7;7A)的多个梁部分(7;7A)。当在关于基板(2;2A)限定的厚度方向(D1;D1A)上俯视时,多个梁部分(7;7A)中的至少一个梁部分(7;7A)具有直线形状。

根据第十三方面的可以结合第一至第七方面中的任一方面实现的物理量传感器(1;1A)包括其中之一是所述梁部分(7;7A)的多个梁部分(7;7A)。当在关于基板(2;2A)限定的厚度方向(D1;D1A)上俯视时,多个梁部分(7;7A)中的至少一个梁部分(7;7A)具有弯曲部分(73)。

根据第十四方面的可以结合第一至第十三方面中的任一方面实现的物理量传感器(1A)还包括盖(11)。盖(11)面向基板(2A)以覆盖锚定部分(3A)、包围部分(4A)、移动部分(6A)、和梁部分(7A)。锚定部分(3A)固定到盖(11)。

根据第十四方面的物理量传感器(1A),能够更稳定地支撑移动部分(6A)。

在根据第十五方面的可以结合第十四方面实现的物理量传感器(1A)中,包围部分(4A)固定到盖(11)。

根据第十五方面的物理量传感器(1A)能够更稳定地支撑移动部分(6A)。

在根据第十六方面的可以结合第十四方面实现的物理量传感器(1A)中,包围部分(4A)不固定到盖(11)。

根据第十六方面的物理量传感器(A)减小了外部应力经由包围部分(4A)从盖(11)传递到移动部分(6A)的可能性,从而能够减小传感器特性的变化。

在根据第十七方面的可以结合第十四方面至第十六方面中的任一方面实现的物理量传感器(1A)中,锚定部分(3A)具有设置在其面向盖(11)的主表面上的环形凹槽(33)。

根据第十七方面的物理量传感器(1A)减小了外部应力经由包围部分(4A)从盖(11)传递到移动部分(6A)的可能性,从而能够减小传感器特性的变化。

附图标记列表

1,1A 物理量传感器

2,2A 基板

21,21A 主表面

3,3A 锚定部分

33 凹槽

4,4A 包围部分

5,5A 检测元件

6,6A 移动部分

7,7A 梁部分

73 弯曲部分

80 接合部分

81 第一接合部分

82 第二接合部分

11 盖

D1、D1A 厚度方向。

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