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公開番号2024101367
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-29
出願番号2023005327
出願日2023-01-17
発明の名称MEMSデバイス
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01P 15/08 20060101AFI20240722BHJP(測定;試験)
要約【課題】バンプストップと可動電極との間の固着を防止し、測定精度の良好なMEMSセンサを提供する。
【解決手段】基板と、基板の表面上に設けられ、固定端と自由端とを備え、固定端側から自由端側に向かって長手方向に延びる可動部を含むカンチレバー構造体と、内側に蓋部凹部が設けられた蓋部と、蓋部凹部に固定端で固定された可撓性のあるスプリング部と、スプリング部に固定された本体部とを含むバンプストップとを含み、基板の表面と蓋部凹部が対向するように基板の上に蓋部を配置することにより、可動部と交差してこれを跨ぐようにバンプストップが配置され、可動部が動くことで、可動部とバンプストップが当接部で当接するMEMSセンサは、可動部の長手方向において、スプリング部の固定端に対してバンプストップの当接部が、可動部の固定端側に向かってオフセットされる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板の表面上に設けられ、固定端と自由端とを備え、固定端側から自由端側に向かって長手方向に延びる可動部を含むカンチレバー構造体と、
内側に蓋部凹部が設けられた蓋部と、
前記蓋部凹部に固定端で固定された可撓性のあるスプリング部と、前記スプリング部に固定された本体部とを含むバンプストップと、を含み、
前記基板の表面と前記蓋部凹部が対向するように前記基板の上に前記蓋部を配置することにより、前記可動部と交差してこれを跨ぐように前記バンプストップが配置され、前記可動部が動くことで、前記可動部と前記バンプストップが当接部で当接するＭＥＭＳセンサであって、
前記可動部の長手方向において、前記スプリング部の固定端に対して前記バンプストップの当接部が、前記可動部の固定端側に向かってオフセットされたＭＥＭＳセンサ。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記スプリング部は、前記蓋部凹部の側面の対向する位置からそれぞれ突出した１組のスプリング部であり、前記本体部は、前記スプリング部に両端部が接続され、両端部の間で前記可動部の固定端側に向かって湾曲した本体部である請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項３】
前記スプリング部は、前記蓋部凹部の側面の対向する位置からそれぞれ突出した１組のスプリング部であり、前記本体部は、前記スプリング部と平行な第１本体部と、前記第１本体部と前記スプリング部とをそれぞれ接続する第２本体部である請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項４】
前記可動部と前記バンプストップが当接した場合に、前記バンプストップのスプリング部が拗れて、前記バンプストップの本体部が押し上げられる請求項１～３のいずれかに記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項５】
前記当接部は、点または線である請求項１～３のいずれかに記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項６】
前記可動部の長手方向において、前記スプリング部の固定端に対する前記バンプストップの当接部の位置と、前記カンチレバー構造体の固定端に対する自由端の位置とは、逆方向である請求項１～３のいずれかに記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項７】
前記可動部は、前記基板の表面に対して法線方向の加速度を測定する加速度センサの可動電極である請求項１～３のいずれかに記載のＭＥＭＳセンサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＥＭデバイスに関し、特に鉛直の可動部の動作に対するバンプストップを備えたＭＥＭＳデバイスに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ構造を用いた加速度センサでは、基板に設けた固定電極とプルーフマスに設けた可動電極とが対向配置された容量素子からなる検出部を形成する。加速度が加わった場合に、固定電極に対して可動電極が相対的に移動し、このときの容量素子の容量変化を測定することで加速度の大きさや方向を検出する。過大な加速度が加速度センサに加わり、可動電極が動きすぎると可動電極の破損等の原因となるため、バンプストップを設けて、可動電極の移動を制限し、破損等を防止している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２００９－５００６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
可動電極にバンプストップが接触した時の衝撃を緩和するために、可撓性のあるバンプストップが用いられるが、この場合、バンプストップと可動電極との接触時にバンプストップが変形し、バンプストップと可動電極とが例えば面接触することで接触面積が大きくなる。この結果、バンプストップと可動電極とがファンデワールス力によって固着し、測定ができなくなったり測定精度が低下するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、可撓性のあるバンプストップを使用した場合であっても、バンプストップと可動電極との間の固着を防止し、測定精度の良好なＭＥＭＳセンサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様は、
基板と、
基板の表面上に設けられ、固定端と自由端とを備え、固定端側から自由端側に向かって長手方向に延びる可動部を含むカンチレバー構造体と、
内側に蓋部凹部が設けられた蓋部と、
蓋部凹部に固定端で固定された可撓性のあるスプリング部と、スプリング部に固定された本体部とを含むバンプストップと、を含み、
基板の表面と蓋部凹部が対向するように基板の上に蓋部を配置することにより、可動部と交差してこれを跨ぐようにバンプストップが配置され、可動部が動くことで、可動部とバンプストップが当接部で当接するＭＥＭＳセンサであって、
可動部の長手方向において、スプリング部の固定端に対してバンプストップの当接部が、可動部の固定端側に向かってオフセットされたＭＥＭＳセンサである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のＭＥＭＳセンサでは、バンプストップにより可動部の動作を制限し破損等を防止できる。また、バンプストップがスプリング部と、スプリング部からオフセットで配置された本体部を含むことにより、本体部と可動部との固着を防止できると共に、両者を効率よく離すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の実施の形態１にかかるＭＥＭＳセンサのレイアウト図である。
図１のＭＥＭＳセンサのＺ軸センサの拡大平面図である。
図２のＩＩＩ－ＩＩＩ方向の断面図である。
図２のＩＶ－ＩＶ方向の断面図である。
図２のＩＶ－ＩＶ方向の断面におけるバンプストップと構造体の配置の概略図である。
図２のＩＶ－ＩＶ方向の断面におけるバンプストップと構造体の配置の概略図である。
比較例にかかるバンプストップと構造体の配置の概略図である。
比較例にかかるバンプストップと構造体の配置の概略図である。
本発明の実施の形態２にかかるＭＥＭＳセンサのレイアウト図である。
図９のＸ－Ｘ方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜実施の形態１＞
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態１にかかるＭＥＭＳセンサのレイアウト図であり、ここではＭＥＭＳセンサの一例としてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸加速度センサについて説明する。
【００１０】
ＭＥＭＳセンサ１００は、例えばシリコンからなる基板１０と、基板１０の内部に設けられた凹部２０を含む。凹部２０内には、Ｘ軸センサ、Ｙ軸センサ、およびＺ軸センサがそれぞれ設けられている。各軸センサは、固定電極と可動電極とが対向配置された容量素子を備える。加速度が加わった場合に、固定電極に対して可動電極が相対的に移動し、このときの容量素子の容量変化を測定することで加速度の大きさや方向が検出できる。バンプストップ５０は、蓋部６０に設けられた凹部の側面に両端が固定されている。なお、図１では、内部が参照できるように、蓋部６０の上面は図示していない。
（【００１１】以降は省略されています）

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