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公開番号2025088530
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-11
出願番号2023203293
出願日2023-11-30
発明の名称物理量センサー及び慣性計測装置
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01P 15/08 20060101AFI20250604BHJP(測定;試験)
要約【課題】ストッパー部を安定して機能させることができる物理量センサー等の提供。
【解決手段】本実施形態は、互いに直交する3つの方向を第1方向DR1、第2方向DR2及び第3方向DR3としたとき、第3方向DR3での物理量を検出する物理量センサー1に関係する。物理量センサー1は、基板2に固定された固定部12と、固定部12に接続された外枠体10と、一端が外枠体10に接続され、第1方向DR1に沿って延在する支持梁20と、支持梁20の他端に接続され、外枠体10の内側に配置される可動体MBと、基板2に設けられ、支持梁20の第2方向DR2に配置され、固定電極36を有する固定電極部30と、を含む。可動体MBは、固定電極36に対向する可動電極46を有する可動電極部40を有し、外枠体10は、第1方向DR1及び第2方向DR2に沿った面内方向において可動体MBに対向するストッパー部STを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
互いに直交する３つの方向を第１方向、第２方向及び第３方向としたとき、前記第３方向での物理量を検出する物理量センサーであって、
基板に固定された固定部と、
前記固定部に接続された外枠体と、
一端が前記外枠体に接続され、前記第１方向に沿って延在する支持梁と、
前記支持梁の他端に接続され、前記外枠体の内側に配置される可動体と、
前記基板に設けられ、前記支持梁の前記第２方向に配置され、固定電極を有する固定電極部と、
を含み、
前記可動体は、前記固定電極に対向する可動電極を有する可動電極部を有し、
前記外枠体は、前記第１方向及び前記第２方向に沿った面内方向において前記可動体に対向するストッパー部を有することを特徴とする物理量センサー。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載された物理量センサーにおいて、
前記外枠体は、前記ストッパー部として、
前記外枠体の第１コーナー部に設けられる第１ストッパー部と、
前記外枠体の第２コーナー部に設けられる第２ストッパー部と、
を含むことを特徴とする物理量センサー。
【請求項３】
請求項２に記載された物理量センサーにおいて、
前記外枠体は、前記ストッパー部として、
前記第１コーナー部に対向する前記外枠体の第３コーナー部に設けられる第３ストッパー部と、
前記第２コーナー部に対向する前記外枠体の第４コーナー部に設けられる第４ストッパー部と、
を含むことを特徴とする物理量センサー。
【請求項４】
請求項１に記載された物理量センサーにおいて、
前記外枠体は、前記可動体の全周を囲むことを特徴とする物理量センサー。
【請求項５】
請求項１に記載された物理量センサーにおいて、
前記外枠体は、前記可動体の周囲の少なくとも一部の領域において開口していることを特徴とする物理量センサー。
【請求項６】
請求項１に記載された物理量センサーにおいて、
前記固定電極部は、
固定基部と、
前記固定基部から延在する前記固定電極と、
前記固定基部を前記基板に固定する固定電極固定部と、
を含むことを特徴とする物理量センサー。
【請求項７】
請求項６に記載された物理量センサーにおいて、
前記固定部及び前記固定電極固定部は、固定部配置領域に配置されることを特徴とする物理量センサー。
【請求項８】
請求項６に記載された物理量センサーにおいて、
前記固定電極は、前記固定基部から前記第１方向に沿って延在し、
前記可動電極は、前記可動電極部から前記第１方向に沿って延在することを特徴とする物理量センサー。
【請求項９】
請求項１に記載された物理量センサーにおいて、
前記固定電極部は、
第１固定電極を有する第１固定電極部と、
第２固定電極を有する第２固定電極部と、
を含み、
前記可動体は、
前記第１固定電極に対向する第１可動電極を有する第１可動電極部と、
前記第２固定電極に対向する第２可動電極を有する第２可動電極部と、
を含み、
前記第１固定電極部及び前記第１可動電極部と、前記第２固定電極部及び前記第２可動電極部は、前記第１方向に沿って配置されることを特徴とする物理量センサー。
【請求項１０】
請求項９に記載された物理量センサーにおいて、
前記第１可動電極の前記第３方向における厚みは、前記第１固定電極の前記第３方向における厚みより大きく、
前記第２可動電極の前記第３方向における厚みは、前記第２固定電極の前記第３方向における厚みより小さいことを特徴とする物理量センサー。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量センサー及び慣性計測装置等に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
可動体をシーソー揺動させ、可動体に含まれる可動電極部と、固定電極部とのギャップを変化させ、静電容量の変化量に基づいて加速度等の物理量を検出する物理量センサーが知られている。特許文献１には、可動体の可動範囲を規制するストッパーを基板上に設けている手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－０１７８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
物理量センサーは熱膨張係数が異なる各種材料を実装して構成されることから、基板に反りが発生する。そのため、ストッパーが基板上に設けられている場合、実際に実装した後におけるストッパーと可動体との位置関係は設計上の位置関係と異なり得ることから、ストッパー機能の安定性の向上が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様は、互いに直交する３つの方向を第１方向、第２方向及び第３方向としたとき、前記第３方向での物理量を検出する物理量センサーであって、基板に固定された固定部と、前記固定部に接続された外枠体と、一端が前記外枠体に接続され、前記第１方向に沿って延在する支持梁と、前記支持梁の他端に接続され、前記外枠体の内側に配置される可動体と、前記基板に設けられ、前記支持梁の前記第２方向に配置され、固定電極を有する固定電極部と、を含み、前記可動体は、前記固定電極に対向する可動電極を有する可動電極部を有し、前記外枠体は、前記第１方向及び前記第２方向に沿った面内方向において前記可動体に対向するストッパー部を有する物理量センサーに関係する。
【０００６】
本開示の他の態様は、上記に記載された物理量センサーと、前記物理量センサーから出力された検出信号に基づいて制御を行う制御部と、を含む慣性計測装置に関係する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
物理量センサーの例を説明する平面図。
第１検出ユニットの例を説明する平面図。
第１可動電極の動作と第１固定電極の関係の例を説明する図。
第２検出ユニットの例を説明する平面図。
第２可動電極の動作と第２固定電極の関係の例を説明する図。
物理量センサーの例を説明する断面図。
物理量センサーの動作モードの例を説明する図。
物理量センサーの別の例を説明する平面図。
物理量センサーの別の例を説明する平面図。
物理量センサーの別の例を説明する平面図。
物理量センサーの別の例を説明する平面図。
物理量センサーの別の例を説明する平面図。
物理量センサーの別の例を説明する平面図。
物理量センサーの別の例を説明する平面図。
物理量センサーの別の例を説明する平面図。
第２可動電極の動作と第２固定電極の関係の別の例を説明する図。
物理量センサーを含む慣性計測装置の概略構成を示す分解斜視図。
物理量センサーの回路基板の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが必須構成要件であるとは限らない。
【０００９】
図１、図２、図３、図４、図５、図６を用いて本実施形態の物理量センサー１の構成例について説明する。本実施形態の物理量センサー１は、基板２と、ストッパー部ＳＴを有する外枠体１０と、固定部１２と、支持梁２０と、固定電極部３０と、可動電極部４０を有する可動体ＭＢと、を含む。図１は、本実施形態の物理量センサー１の例を、基板２に直交する方向での平面視における平面図で示したものである。また、図１において互いに直交する方向を第１方向ＤＲ１、第２方向ＤＲ２、第３方向ＤＲ３とし、第１方向ＤＲ１、第２方向ＤＲ２、第３方向ＤＲ３は、各々、例えば＋Ｘ軸方向、＋Ｙ軸方向、＋Ｚ軸方向に対応する。本実施形態の物理量センサー１は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスとしての慣性センサーであり、第３方向ＤＲ３での物理量を検出する。なお、「直交」とは９０°で交わっているものの他、９０°から若干傾いた角度で交わっている場合も含むものとする。また、本実施形態において、第２方向ＤＲ２の反対側の方向を第４方向ＤＲ４とする。つまり、図１において第４方向ＤＲ４は、例えば－Ｙ軸方向である。また、第３方向ＤＲ３と反対の方向を第５方向ＤＲ５とする。例えば、図１には図示していないが、第５方向ＤＲ５は、例えば－Ｚ軸方向である。また、以降において、＋方向と－方向を厳密に区別する必要が無い場合は「Ｘ軸に沿った方向」を「第１方向ＤＲ１に沿った方向」と代表して表記し、「Ｙ軸に沿った方向」を「第２方向ＤＲ２に沿った方向」と代表して表記し、「Ｚ軸に沿った方向」を「第３方向ＤＲ３に沿った方向」と代表して表記することがある。
【００１０】
例えば、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に沿った面であるＸＹ平面を水平面とすると、第３方向ＤＲ３は鉛直方向となることから、本実施形態の物理量センサー１を例えば鉛直方向の加速度を検出する加速度センサーとして適用することができる。ただし、上記した第１方向ＤＲ１、第２方向ＤＲ２及び第３方向ＤＲ３と、ＸＹＺ軸との対応関係はあくまでも例示であり、上記に限定されるものではない。以降の説明は、例えば第１方向ＤＲ１または第２方向ＤＲ２をＺ軸として本実施形態を適用することを妨げるものではなく、第１方向ＤＲ１、第２方向ＤＲ２及び第３方向ＤＲ３のいずれかが必ず鉛直方向に沿うことを必須としていない。
（【００１１】以降は省略されています）

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