专利名称：物理量传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过对从硅基板进行切出等形成的可动部的变位量进行检测从而能够对从外部作用的加速度等物理量进行测定的物理量传感器。
背景技术：
例如，物理量传感器具备对硅基板进行蚀刻处理而在高度方向上被支承为可变位的可动部。对于上述情况而言，例如，如下述专利文献1所示，沿高度方向变位的可动部构成为经由可变形的梁部而被位于可动部的周围的框体支承为摆动自如。然而，如果对可动部作用较强的物理量或物理量长时间作用，则导致对梁部的负担大而使梁部发生损伤等， 或者即使物理量的作用消除也无法回复至原本的静止状态等，从而传感器灵敏度容易下降，或无法有效地延长传感器寿命。在专利文献1中，设置有重物(錘)限动件。然而，在专利文献1的结构中，由于在重物的表面形成有高度方向上的高低差，因此若采用在重物的凹部位置使所述重物限动件在高度方向上对置的复杂结构，则利用MEMS技术形成该结构会非常困难。另外，在上述以往的结构中，可动部的动作不稳定且松动，并且向梁部的高度方向的变形受到阻碍，可动部难以稳定地沿高度方向平行移动，无法得到高精度的传感器灵敏度。另外，为了消除沿高度方向变位了的可动部和与可动部对置的面进行面接触而被吸附从而导致无法作为传感器发挥作用的缺陷，采用在可动部侧或与可动部对置的对置面侧设置突起等来抑制可动部的吸附的粘附防止结构。然而，难以在可动部或与可动部对置的对置面侧高精度地形成突起等粘附防止结构。另外，在专利文献1或专利文献2所述的结构中，限动件与重物依然容易以面进行接触而容易产生粘附。另外，在专利文献3中，公开了以往开始经常使用的设置有限动突起的形态。在先技术文献专利文献专利文献1 日本特开2005-283393号公报专利文献2 日本特开2008-197113号公报专利文献3 日本特开平9-127151号公报

发明内容
因此，本发明是为了解决上述以往的问题而作出的，其目的在于提供一种传感器灵敏度良好且耐粘附性优良的物理量传感器。本发明的物理量传感器的特征在于，具有被固定支承的被定位部；沿高度方向变位的可动部；与所述被定位部和所述可动部连结成转动自如的支承部；用于检测所述可动部的变位的检测部，在所述支承部上设置有腿部，该腿部用于在所述支承部转动而使所述可动部沿高度方向变位时向所述可动部的变位方向的反方向变位而抑制所述可动部的变位。根据本发明，通过构成为具备与被定位部和可动部连结成转动自如的支承部的支承结构，并且在支承部设置有抑制可动部的变位的腿部，从而能够以简单的结构使可动部沿高度方向平行移动，即使在较强的物理量作用于可动部的情况下也能够减轻向可动部或连结部等的负担或损伤，能够提高传感器灵敏度。另外，在本发明中，即使不像以往那样在可动部或与可动部对置的对置面侧上设置突起等也能够以简单的结构提高耐粘附性。另外，本发明的物理量传感器能够构成得极小型且薄型。在本发明中，优选在所述腿部向所述可动部的变位方向的反方向变位时所述腿部所接近的对置部上的与所述腿部对置的位置设置有限动面。由此能够以简单的结构抑制所述可动部的变位。另外，在本发明中，优选在所述支承部上形成连结所述被定位部与所述可动部之间的第一连结臂和从所述被定位部向所述第一连结臂的反方向延伸的所述腿部，在所述支承部转动时，所述第一连结臂和所述腿部以所述被定位部和所述第一连结臂之间的支点连结部为中心向反方向变位。由此，能够以简单的机构使可动部在高度方向上变位，并使腿部向可动部的变位方向的反方向变位。另外，本发明的物理量传感器的特征在于，具有被固定支承的被定位部；沿高度方向变位的可动部；与所述被定位部和所述可动部连结成转动自如的支承部；用于检测所述可动部的变位的检测部，所述支承部构成为具有第一连结臂和腿部，所述第一连结臂连结所述被定位部与所述可动部之间，所述腿部从所述被定位部向所述第一连结臂的反方向延伸，在所述支承部转动而使所述可动部沿高度方向变位时向所述可动部的变位方向的反方向变位，在所述腿部向所述可动部的变位方向的反方向变位时所述腿部所接近的对置部上，在与所述腿部对置的位置设置有限动面。根据本发明的结构，能够以极小型且薄型的结构形成传感器灵敏度及耐粘附性良好的物理量传感器。另外，在本发明中，优选具备所述腿部的所述支承部设置有多个，设置在一方的所述支承部上的所述第一连结臂与设置在另一方的所述支承部上的所述第一连结臂隔着所述被定位部向反方向延伸，设置在一方的所述第一支承部上的所述腿部与设置在另一方的所述第一支承部上的所述腿部隔着所述被定位部向反方向延伸。通过这样设置多个支承部，由一方的支承部和另一方的支承部隔着被定位部在对置的位置支承可动部，并使腿部隔着被定位部向反方向延伸，从而容易使可动部沿高度方向平行移动，容易得到高精度的传感器灵敏度。此外，由于与限动面抵接的腿部为多个，因此能够提高对可动部的限动功能。另外，在本发明中，优选在同轴上测定的所述支承连结部与所述第一连结臂之间的长度尺寸a及所述支承连结部与所述腿部之间的长度尺寸b满足长度尺寸a <长度尺寸 b的关系。由此，能够适当调整可动部的变位量。另外，能够抑制腿部和与所述腿部抵接的抵接部(限动面)的磨损、损伤等。
另外，在本发明中，优选与所述支承部不同体地设置有第二连结臂，该第二连结臂从所述被定位部向第一连结臂的反方向延伸且连结所述被定位部与所述可动部之间。由此，对可动部的支承机构成为更加稳定的结构，容易使可动部沿高度方向更有效地进行平行移动，从而得到更高精度的传感器灵敏度。另外，在本发明中，优选所述第一连结臂和所述第二连结臂的位于与所述可动部的连结位置的相反侧的后端部彼此连结。由此，在第一连结臂与第二连结臂转动时，难以在第一连结臂与第二连结臂的后端部产生高度方向上的偏差，能够更稳定地使可动部沿高度方向平行移动。另外，在本发明中，优选所述被定位部、所述支承部及所述第二连结臂均在所述可动部的内侧与所述可动部分离设置，所述被定位部构成为具有沿左右方向(Y)空出间隔地配置的左侧被定位部和右侧被定位部，所述支承部构成为具有第一支承部和第二支承部，所述第一支承部与所述左侧被定位部连结，且所述第一连结臂向所述左侧被定位部的前方(Xi)延伸而所述腿部向后方 (X2)延伸，所述第二支承部与所述右侧被定位部连结，且所述第一连结臂向所述右侧被定位部的后方(X2)延伸而所述腿部向前方(Xl)延伸，所述第二连结臂构成为具有左侧第二连结臂和右侧第二连结臂，所述左侧第二连结臂位于所述左侧被定位部与所述可动部之间，且向所述第一支承部的所述第一连结臂的反方向延伸，所述右侧第二连结臂位于所述右侧被定位部与所述可动部之间，且向所述第二支承部的所述第一连结臂的反方向延伸。此时，优选在所述左侧被定位部与所述右侧被定位部之间设置有中央被定位部， 所述第一支承部与所述中央被定位部及所述左侧被定位部双方连结，所述第二支承部与所述中央被定位部及所述右侧被定位部双方连结。由此，能够使可动部沿高度方向变位的模式与可动部沿左右方向变位的模式的固有振动频率产生进一步偏差，能够使可动部的动作稳定，能够实现小型化、传感器灵敏度及耐碰撞性良好的物理量传感器。另外，在本发明中，优选所述中央被定位部、所述左侧被定位部及所述右侧被定位部配置在沿所述左右方向(Y)延伸的同一线上，所述物理量传感器设置有在所述可动部的高度方向上固定支承各被定位部的固定部。在本发明中，通过如上述那样将中央被定位部、左侧被定位部及右侧被定位部配置在沿左右方向(Y)的同一线上，即使在所述固定部产生因热导致的变形或因外力导致的变形时，也容易将可动部适当保持在中立位置。另外，在本发明中，优选在所述腿部向所述可动部的变位方向的反方向变位时所述腿部所接近的对置部与所述可动部之间设置所述检测部。另外，在本发明中，优选在所述腿部向所述可动部的变位方向的反方向变位时所述腿部所接近的对置部设置有限动面，所述限动面为宽度尺寸比所述腿部的宽度尺寸小的第一突起部的表面，所述限动面与所述腿部在比所述腿部的前端面的角部靠内侧的位置对置。通过将所述第一突起部设置在与腿部的内侧对置的位置，能够有效地将所述第一突起部形成得小，因此能够减小所述腿部与所述限动面接触时的接触面积，能够增大腿部从限动面分离时的剥离力。由此，能够更有效地实现耐粘附性的提高。进而，在本发明中，优选在所述对置部上的与所述可动部对置的位置还设置所述
第一突起部。另外，在本发明中，优选在相对于所述腿部向所述可动部的变位方向的反方向变位时所述腿部所接近的对置部的所述腿部的对置面上，设置有向所述对置部的方向突出的
第二突起部。在本发明中，能够将第二突起部形成得比第一突起部小。由此，能够更有效地减小所述腿部与所述限动面接触时的接触面积，能够更有效地增大腿部从限动面分离时的剥离力。由此，能够更有效地实现耐粘附性的提高。进而，在本发明中，优选在所述可动部的相对于所述对置部的对置面上也设置所述第二突起部。另外，在本发明中，优选所述第一突起部或所述第二突起部、或者所述第一突起部及所述第二突起部分别密集形成有多个。由此，能够更有效地实现耐粘附性的提高，且能够提高突起部的机械强度。另外，在本发明中，优选在相对于所述可动部在高度方向上对置的对置部与所述可动部之间形成有突起部，所述突起部在所述可动部向所述对置部的方向变位时作为抑制所述可动部的变位的限动件发挥作用，所述突起部从所述可动部的重心位置向两方向等间隔地配置。另外，在本发明中，优选所述腿部向所述可动部的重心位置的两侧延伸形成，在相对于所述腿部在高度方向上对置的对置部与各腿部之间分别形成有突起部，所述突起部在所述腿部向所述对置部的方向变位时作为抑制所述可动部的变位的限动件发挥作用，各突起部从所述可动部的重心位置向两方向等间隔地配置。由此，在可动部或各腿部与突起部接触时，能够使反力均勻地分散在各突起部，能够适当地防止各突起部的破损。发明效果根据本发明的结构，能够以极小型且薄型的结构形成传感器灵敏度及耐粘附性良好的物理量传感器。


图1是本发明的第一实施方式的物理量传感器的俯视图，图2是表示第一实施方式的物理量传感器静止的状态的立体图，图3是表示第一实施方式的物理量传感器工作的状态的立体图，图4是表示第一实施方式的物理量传感器工作的状态的立体图，图5(a)是图2的物理量传感器的侧视图，(b)是图3的物理量传感器的侧视图， (c)是图4的物理量传感器的侧视图，图6是表示图1所示的连结部附近的局部放大立体图，图7是将图1所示的一部分放大表示的局部放大俯视图，图8是表示本实施方式的腿部抵接于限动面上的状态的局部放大剖视图，图9是本发明的第二实施方式的物理量传感器的俯视图，
图10是表示本发明的优选的限动结构的图，(a)为局部放大俯视图，(b)为(a)的 a_a线的剖视图，是表示腿部抵接于限动面的状态的局部剖视图，(c)为表示可动部抵接于限动面的状态的局部剖视图，图11是表示更优选的限动结构的图，(a)为局部放大俯视图，(b)为(a)的a_a线的剖视图，是表示腿部抵接于限动面的状态的局部剖视图，(c)为表示可动部抵接于限动面的状态的局部剖视图，图12是表示图11的变形例的局部剖视图，图13是表示在图15的实验中相当于相对于图10的比较例的限动结构的图，(a) 为局部放大俯视图，(b)为(a)的a-a线的剖视图，是表示腿部抵接于限动面的状态的局部剖视图，图14是示意性地表示图12所示的实施方式的制造过程的局部剖视图，图15是图10的限动结构中的剥离力的实验结果的图表，图16是图11的限动结构中的剥离力的实验结果的图表，图17(a)为与图11(b)不同的实施方式，是表示腿部抵接于限动面的状态的局部剖视图，(b)为与图11(c)不同的实施方式，是表示可动部抵接于限动面的状态的局部剖视图，图18是图17的限动结构的剥离力的实验结果的图表，图19是表示本实施方式中的优选的限动结构的物理量传感器的俯视图，图20是沿图19的b_b线在高度方向上切断并从箭头方向观察到的物理量传感器的局部剖视图(其中，省略了被定位部、腿部及与腿部对置的突起部)。
具体实施例方式关于在各图中示出的物理量传感器，Y方向为左右方向，Yl方向为左方向而Y2方向为右方向，X方向为前后方向，Xl方向为前方而X2方向为后方。另外，与Y方向和X方向这双方正交的方向为上下方向(Z方向；高度方向)。图1所示的物理量传感器1例如由长方形平板的硅基板形成。即，在硅基板上形成与各构件的形状对应的平面形状的抗蚀剂层，通过在不存在抗蚀剂层的部分利用反应离子深刻蚀(De印-RIE(de印· reactive · ion · etching))等蚀刻工序切断硅基板，从而分离各构件。由此，构成物理量传感器1的各构件在硅基板的表面与背面的厚度的范围内构成。 如图2所示，在物理量传感器为静止状态时，表面整体和背面整体分别位于同一面上，不存在从表面及背面突出的部分。物理量传感器1微小，例如长方形的长边la、lb的长度尺寸为Imm以下，短边lc、 Id的长度尺寸为0. 8mm以下。进而，厚度尺寸为0. Imm以下。如图1和图2所示，在物理量传感器1中，由长方形的长边la、Ib及短边lc、ld围成的外框部分为可动部2。长边la、lb的延伸方向为前后方向，短边lc、ld的延伸方向为左右方向。如图1、图2所示，在可动部2的内侧设有两根支承部3、4。支承部3、4的平面形状形成为曲柄状。如图1所示，第一支承部3—体形成有向前方(Xl)延伸的第一连结臂3a和向后方(X2)延伸的腿部3b。需要说明的是，在此规定为，第一连结臂3a位于比中央被定位部5 及左侧被定位部6的连结位置即支点连结部12a、12b靠前方(Xl)的位置侧，腿部3b位于比所述支点连结部12a、12b靠后方(X2)的位置侧。另外，如图1所示，第二支承部4 一体形成有向后方(X2)延伸的第一连结臂4a和向前方(Xl)延伸的腿部4b。需要说明的是，在此规定为，第一连结臂4a位于比中央被定位部5及右侧被定位部7的连结位置即支点连结部13a、13b靠后方(X2)的位置侧，腿部4b 位于比所述支点连结部13a、13b靠前方(Xl)的位置侧第一连结臂3a、4a及腿部3b、4b形成为，在从各被定位部5 7离开的方向上以规定的宽度尺寸与前后方向(X1-X2方向)平行地延伸的形状。例如，如图1所示，各支承部3、4的第一连结臂3a、4a及腿部3b、4b的宽度尺寸(向Y1-Y2方向的尺寸)大致相同。如图1所示，第一支承部3和第二支承部4形成为点对称。因此，在从各被定位部 5 7观察时，第一支承部3的第一连结臂3a与第二支承部4的第一连结臂4a的延伸方向、及第一支承部3的腿部3b与第二支承部4的腿部4b的延伸方向分别相反。如图1所示，在可动部2的内侧设置有中央被定位部5、左侧被定位部6及右侧被定位部7。如图1所示，当使在物理量传感器1的短边Ic与短边Id的中点沿左右方向(Y) 延伸的线为横向中心线Ox时，沿前后方向分别将中央被定位部5、左侧被定位部6及右侧被定位部7 二等分的中点位于所述横向中心线Ox上。另外，中央被定位部5、左侧被定位部6 及右侧被定位部7的前后方向(X)的宽度尺寸大致相同。例如，各被定位部5 7固定支承于图5(a)所示的固定部(支承基板)10。该固定部10例如为硅基板，在各被定位部5 7与固定部10之间夹着未图示的氧化绝缘层(SiO2 层)。构成固定部10、氧化绝缘层及图1所示的可动部2、支承部3、4及被定位部5 7等的硅基板例如为SOI基板。在图5(a)所示的静止状态下，可动部2与固定部10之间的间隔Tl为1 5μπι左右。如图1、图2所示，可动部2与各支承部3、4及各被定位部5 7分别分离形成。 其中，在各被定位部5 7与固定部10之间夹着上述的氧化绝缘层，成为各被定位部5 7 固定支承于固定部10的状态，但在可动部2及各支承部3、4与固定部10之间不存在氧化绝缘层，可动部2及各支承部3、4与固定部10之间成为空间(图5(a))。如图1所示，第一支承部3的第一连结臂3a的前端部与可动部2在连结部Ila连结成转动自如，第二支承部4的第一连结臂4a的前端部与可动部2在连结部lib连结成转动自如。另外，如图1所示，第一支承部3的第一连结臂3a在接近左侧被定位部6的位置分成两股，位于左侧被定位部6与中央被定位部5之间的部分和中央被定位部5及左侧被定位部6在支点连结部12a、12b连结成转动自如。另外，如图1所示，第二支承部4的第一连结臂4a在接近右侧被定位部7的位置分成两股，位于右侧被定位部7与中央被定位部5 之间的部分和中央被定位部5及右侧被定位部7在支点连结部13a、13b连结成转动自如。此外，在图1所示的实施方式中，在左侧被定位部6的后方(X2)设置有与可动部 2及左侧被定位部6分离形成的左侧第二连结臂14，在右侧被定位部7的前方(Xl)设置有与可动部2及右侧被定位部7分离形成的右侧第二连结臂15。左侧第二连结臂14及右侧第二连结臂15均形成在可动部2的内侧。左侧第二连结臂14与右侧第二连结臂15形成
并且，如图1所示，左侧第二连结臂14的前端部与可动部2在连结部16a连结成转动自如。另外，右侧第二连结臂15的前端部与可动部2在连结部16b连结成转动自如。 此外，如图1所示，左侧第二连结臂14与左侧被定位部6在支点连结部17a连结成转动自如。此外，右侧第二连结臂与右侧被定位部7在支点连结部17b连结成转动自如。 如图1所示，第一支承部3的第一连结臂3a及左侧第二连结臂14均具备在比左侧被定位部6靠左侧(Yl)的位置延伸的后端部3c、14a，第一连结臂3a的后端部3c与左侧第二连结臂14的后端部14a空出规定的间隔地对置配置。并且，第一连结臂3a的后端部3c 与左侧第二连结臂14的后端部14a之间经由连结部18a连结。此外，如图1所示，第二支承部4的第一连结臂4a及右侧第二连结臂15均具备在比右侧被定位部7靠右侧(Y2)的位置延伸的后端部4c、15a，第一连结臂4a的后端部4c与右侧第二连结臂15的后端部15a 空出规定的间隔地对置配置。并且，第一连结臂4a的后端部4c与右侧第二连结臂15的后端部15a之间经由连结部18b连结。在此，第一支承部3的第一连结臂3a的从前端部到后端部3c的沿X1-X2方向的长度尺寸、第二支承部4的第一连结臂4a的从前端部到后端部4c的沿X1-X2方向的长度尺寸、左侧第二连结臂14的从前端部到后端部14a的沿X1-X2方向的长度尺寸及右侧第二连结臂15的从前端部到后端部15a的沿X1-X2方向的长度尺寸分别调整成同一尺寸。图6是将图1所示的连结部16b附近放大表示的局部放大立体图。如图6所示，在连结部16a，在可动部2上形成有槽19，在该槽19的内部设置有连接右侧第二连结臂15与可动部2的扭力杆(弹簧部)20a。该扭力杆20a与可动部2及右侧第二连结臂15同样由硅形成。即，在蚀刻长方形的硅基板而将可动部2和右侧第二连结臂15分离时，以使可动部2与右侧第二连结臂15连结的方式剩出硅基板的一部分并将硅加工成圆柱状或棱柱状，从而形成扭力杆20a。在图6中，扭力杆20a的厚度比可动部2的厚度薄，但也可以为同样厚度。即，通过蚀刻将成为扭力杆20a的部分的硅基板切出成窄幅状，能够使其具有弹性。图6所示的结构在图1所示的各连结部lla、llb、16a中相同。另外，图7为放大表示中央被定位部5、右侧被定位部7及其周围部的局部放大俯视图。如图7所示，在各支点连结部12a、13a、13b、17b，也在槽内设置扭力杆20b 20e， 经由扭力杆20b 20e将各被定位部5、7与第一连结臂3a、4a及右侧第二连结臂15连结。 另外，在未图示的左侧被定位部6与第一连结臂3a及左侧第二连结臂14的支点连结部 12b、17a也形成为与图7同样的结构。如图1、图7所示，设置在连结部11a、16b的扭力杆在左右方向⑴设置在同轴上。 另外，设置在连结部16a、llb的扭力杆在左右方向(Y)设置在同轴上。另外，设置在支点连结部12a、12b、17b的扭力杆在左右方向(Y)设置在同轴上。另外，设置在支点连结部13a、 13b、17a的扭力杆在左右方向(Y)设置在同轴上。
另外，如图7所示，在位于右侧第二连结臂15的后端部15a与第二支承部4的第一连结臂4a的后端部4c之间的连结部18b设置有在槽21内折弯形成的弹簧部22，弹簧部 22的一个端部与右侧第二连结臂15的后端部15a连接，弹簧部22的另一个端部与第二支承部4的第一连结臂4a的后端部4c连接。弹簧部22不沿前后方向(X)平行延伸而迂回形成的原因在于，通过加长窄幅的弹簧部22的长度尺寸而减小弹性系数，从而不将第一连结臂与第二连结臂间牢固地结合。另外，设置在连结部18a、18b的弹簧部在左右方向(Y) 设置在同轴上。另外，设置在连结部18a的弹簧部与设置在连结部18b的弹簧部形成为点对称。 通过扭力杆20a 20e及弹簧部22扭转变形，能够使各连结臂相对于可动部2及各被定位部5 7转动。另外，形成扭力杆20a 20e及弹簧部22的硅为弹性材料，因此在没有外力作用于可动部2等时，如图1及图2所示，在扭力杆20a 20e及弹簧部22的弹性回复力的作用下，回复成可动部2的表面与各连结臂及各腿部的表面成为同一面。如图5(a)所示，在物理量传感器1上，在与可动部2沿高度方向离开的一方设置固定部10，在另一方设置对置部(对置部；罩构件)30。在图5(a)的静止状态下，可动部2 与对置部30之间的间隔T2为1 5 μ m左右。另外，虽然在图5(a)中未图示，但在对置部30的表面30a设置有固定电极。对置部30例如为硅基板，固定电极通过在对置部30的表面30a隔着绝缘层溅射或镀敷导电性金属材料而形成。另外，在可动部2的表面(下表面)2a,面向形成在对置部30上的固定电极的可动电极(未图示)隔着绝缘层而通过溅射或镀敷工序形成。或者，在可动部2由低电阻硅基板等导电性材料形成的情况下，也可以将可动部2其本身作为可动电极使用。如图2、图5(a)所示，在没有从外部作用力(加速度等)时，该物理量传感器1在设置于各支点连结部及连结部的扭力杆或弹簧部的弹性回复力的作用下，维持成所有部分的表面成为同一平面的状态。若从外部对物理量传感器1施加例如加速度，则加速度作用于可动部2及各被定位部5 7。此时，可动部2在惯性力的作用下要停留在绝对空间内，其结果是，可动部2相对于各被定位部5 7向与加速度的作用方向相反的方向相对移动。图3及图5(b)表示对被定位部5 7、固定部10及对置部30作用向下的加速度时的动作。此时，为了实现可动部2在惯性力的作用下从图2及图5(a)的静止状态的位置向上方向变位，第一支承部3以支点连结部12a、12b为中心地在高度方向上转动，第二支承部4以支点连结部13a、13b为中心地在高度方向上转动，左侧第二连结臂14以支点连结部 17a为中心地在高度方向上转动，右侧第二连结臂15以支点连结部17b为中心地在高度方向上转动。如图1等所示，各支承部3、4及各第二连结臂14、15的沿左右方向(Y)的宽度尺寸与扭力杆的宽度相比足够大，各支承部3、4及各第二连结臂14、15的刚性高。因此，在可动部2沿高度方向变位时，各支承部3、4和各第二连结臂14、15本身基本不会发生例如弯曲或扭转，各支承部3、4及各第二连结臂14、15在保持大致长方体形状的同时适当地进行转动动作。另一方面，在进行该转动动作时，设置在各连结部lla、llb、16a、16b及支点连结部12a、12b、13a、13b、17a、17b的扭力杆发生扭转变形。进而，如图1、图3、图5(b)所示， 左侧第二连结臂14的后端部14a与第一支承部3的第一连结臂3a的后端部3c之间通过弹簧部连结，右侧第二连结臂15的后端部15a与第二支承部4的第一连结臂4a的后端部 4c之间通过弹簧部连结。由此，如图3、图5(b)所示，在可动部2沿高度方向变位时，能够抑制各第二连结臂14、15的后端部14a、15a与第一连结臂3a、4a的后端部3c、4c的高度位
置的偏差。通过本实施方式的可动部2的支承机构能够有效地使可动部2沿高度方向平行移动。此外，如图3及图5(b)所示，当第一支承部3以支点连结部12a、12b为中心地在高度方向上转动、第二支承部4以支点连结部13a、13b为中心地在高度方向上转动时，第一连结臂3a、4a的前端部向上方变位，另一方面，腿部3b、4b的前端部向下方变位。如图3、图 5(b)所示，腿部3b、4b的前端部31、32朝向比被定位部5 7的位置靠下方的位置突出。进而，在施加加速度而使可动部2向上方变位时，利用第一支承部3及第二支承部 4的进一步的转动动作，腿部3b、4b的前端部31、32的从被定位部5 7的突出量进一步变大(参照图4、图5(c))。此时，如图5(c)所示，在可动部2与固定部10的表面IOa抵接前，腿部3b、4b的前端部31、32与对置部30的表面(限动面)30a抵接，可动部2无法向比图5(c)的状态更靠上方的位置变位，从而可动部2的变位被抑制。即，可动部2不与固定部10的表面IOa抵接。如此，由腿部3b、4b和对置部30的表面(限动面)30a构成抑制可动部2的变位的限动机构。如此，在本实施方式中，通过设置向可动部2的变位方向的相反方向变位的腿部 3b、4b，并设置抑制可动部2的变位的限动机构，从而即使在较强的物理量作用于可动部2 或物理量长时间作用的情况下，也能够减少对各连结部的负担或损伤。另外，由于在可动部 2与固定部10的表面IOa抵接前，通过上述的限动机构抑制可动部2的沿高度方向的变位， 因此能够防止可动部2与固定部10碰撞等的缺陷。如上所述，根据本实施方式的物理量传感器1的结构，能够通过简单的结构得到高精度的传感器灵敏度。另外，在本实施方式中，如图5(c)所示，腿部3b、4b的前端部31、32与对置部30 的表面30a抵接。因此，与面接触的情况相比能够更有效地提高耐粘附性。其中，如图8所示，通过将腿部3b、4b的前端部31、32的角部3la、32a(前端面3lb、32b与下表面(与对置部的对置面)31c,32c相交的部分)形成为凸型的圆角状，从而能够抑制对腿部3b、4b或设置在对置部30的表面30a上的基台35的损伤，因此优选。另外，在本实施方式中，如图1所示，通过在厚度方向上对平面状的基板进行蚀刻等加工，从而描画形成图1所示的平面形状，由此，能够简单并适当地形成向可动部2的变位方向的相反方向变位的腿部3b、4b，与专利文献中所举出那样的以往结构相比，能够实现简单的限动兼粘附防止结构。进而，在本实施方式中，能够促进物理量传感器 1的小型化且能够实现薄型化。 艮口，在平面上而言，由于腿部3b、4b能够设置在可动部2的内侧，因此平面形状不会变大。 另外，关于厚度方向，能够在硅基板的厚度范围内形成具有腿部3b、4b的支承部3、4，并且， 通过使图5 (a)的静止状态下的可动部2与对置部30之间的间隔T2狭小化，从而实现物理量传感器1的薄型化。需要说明的是，即使使可动部2与对置部30之间的间隔T2狭小化， 通过调整腿部3b、4b的前后方向(X)的长度尺寸，也能够调整成可动部2可变位规定量，从而确保规定的传感器灵敏度。另外，如图8所示，在对置部30的表面30a设置基台35 (例如也能够使其作为固定电极发挥作用)，在腿部3b、4b的前端部31、32抵接于该基台35的表面(该表面成为限动面)的形态下，也会研究考虑基台35的厚度尺寸，对可动部2与对置部30之间的间隔T2和腿部3b、4b的前后方向(X)的长度尺寸进行调整。在图8中，基台35处于与腿部3b、4b的前端部31、32抵接的位置，但为了使基台35作为固定电极发挥功能，所述基台35需要设置在与可动部2在高度方向上对置的位置，因此也可以与图8不同地使基台35处于不与腿部3b、4b的前端部31、32抵接的位置。在所述情况下，腿部3b、 4b的前端部31、32与对置部30的表面30a抵接。需要说 明的是，如图5所示，本实施方式的物理量传感器1设置成，在物理量的作用下，可动部2向比被定位部5 7靠上方的位置变位，但是，在物理量的作用下可动部2向比被定位部5 7靠下方的位置变位的情况下，使本实施方式的物理量传感器1从图5(a) 的状态上下颠倒使用即可。另外，在物理量的作用下可动部2向被定位部5 7的上下方向变位的情况下，通过构成为以下结构即可，即，将图5(a)的静止状态下的可动部2与固定部10的表面IOa之间的间隔Tl狭小化至与可动部2和对置部30的表面30a之间的间隔 T2同等程度，或在对置部30的表面30a设置突起(未图示)等，从而即使在可动部2向下方变位的情况下，可动部2也不会直接与对置部30的表面30a抵接。在图1所示的实施方式中，设置有中央被定位部5、左侧被定位部6、右侧被定位部 7。并且，各被定位部5 7的中心配置在沿左右方向(Y)延伸的横向中心线Ox上。因此， 各支点连结部12a、12b、13a、13b、17a、17b未从横向中心线Ox向前后方向很大地偏离。由此，例如，即使在固定支承各被定位部5 7的固定部10上因热而产生变形或因外力而产生变形时，也能够抑制各支点连结部12a、12b、13a、13b、17a、17b进行较大的上下动作。因此，能够抑制可动部2从未作用有加速度等的中立姿态向上下方向偏移，能够减小偏置干扰(offset noise)(因从所述中立姿态偏移而产生的输出)。另外，如图9所示，使被定位部仅为左侧被定位部6和右侧被定位部7而省略中央被定位部5，也能够与图1所示的实施方式的物理量传感器1同样地形成传感器灵敏度良好且具备耐粘附性的物理量传感器。在图9中，对与图1相同的部分标注相同符号。然而，如以下的表1所示，在如图9那样省略了中央被定位部5的物理量传感器中，若高度方向(Z)的固有振动频率和左右方向(Y)上的固有振动频率接近，则可动部2的运动变得不稳定，其结果是，出现传感器灵敏度下降或碰撞时破损的问题。相对于此，如图1所示，在除左侧被定位部6及右侧被定位部7以外还设置有中央被定位部5的实施方式中，高度方向(Z)的振动模式和左右方向(Y)的振动模式中的弹性系数的差变大，使高度方向(Z)上的固有振动频率和左右方向(Y)上的固有振动频率有效地错开，能够使可动部2的动作稳定，能够实现小型化、传感器灵敏度良好且耐碰撞性良好的物理量传感器1。[表1]
权利要求
1.一种物理量传感器，其特征在于，具有被固定支承的被定位部；沿高度方向变位的可动部；与所述被定位部和所述可动部连结成转动自如的支承部；用于检测所述可动部的变位的检测部，在所述支承部上设置有腿部，该腿部用于在所述支承部转动而使所述可动部沿高度方向变位时向所述可动部的变位方向的反方向变位而抑制所述可动部的变位。
2.根据权利要求1所述的物理量传感器，其中，在所述腿部向所述可动部的变位方向的反方向变位时所述腿部所接近的对置部上，在与所述腿部对置的位置设置有限动面。
3.根据权利要求1或2所述的物理量传感器，其中，在所述支承部上形成有将所述被定位部与所述可动部之间连结的第一连结臂和从所述被定位部向所述第一连结臂的反方向延伸的所述腿部，在所述支承部转动时，所述第一连结臂和所述腿部以所述被定位部和所述第一连结臂之间的支点连结部为中心向反方向变位。
4.一种物理量传感器，其特征在于，具有被固定支承的被定位部；沿高度方向变位的可动部；与所述被定位部和所述可动部连结成转动自如的支承部；用于检测所述可动部的变位的检测部，所述支承部构成为具有第一连结臂和腿部，所述第一连结臂将所述被定位部与所述可动部之间连结，所述腿部从所述被定位部向所述第一连结臂的反方向延伸，且在所述支承部转动而使所述可动部沿高度方向变位时向所述可动部的变位方向的反方向变位，在所述腿部向所述可动部的变位方向的反方向变位时，在所述腿部所接近的对置部， 在与所述腿部对置的位置设置有限动面。
5.根据权利要求3或4所述的物理量传感器，其中，具备所述腿部的所述支承部设置有多个，设置于一方的所述支承部上的所述第一连结臂与设置于另一方的所述支承部上的所述第一连结臂隔着所述被定位部向反方向延伸，设置于一方的所述第一支承部上的所述腿部与设置于另一方的所述第一支承部上的所述腿部隔着所述被定位部向反方向延伸。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的物理量传感器，其中，在同轴上测定的所述支承连结部与所述第一连结臂之间的长度尺寸a及所述支承连结部与所述腿部之间的长度尺寸b满足长度尺寸a <长度尺寸b的关系。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的物理量传感器，其中，与所述支承部不同体地设置有第二连结臂，该第二连结臂从所述被定位部向第一连结臂的反方向延伸且将所述被定位部与所述可动部之间连结。
8.根据权利要求7所述的物理量传感器，其中，所述第一连结臂和所述第二连结臂的位于与所述可动部的连结位置的相反侧的后端部彼此连结。
9.根据权利要求7或8所述的物理量传感器，其中，所述被定位部、所述支承部及所述第二连结臂均在所述可动部的内侧与所述可动部分离设置，所述被定位部构成为具有沿左右方向(Y)空出间隔地配置的左侧被定位部和右侧被定位部，所述支承部构成为具有第一支承部和第二支承部，所述第一支承部与所述左侧被定位部连结，且所述第一连结臂向所述左侧被定位部的前方(Xi)延伸而所述腿部向所述左侧被定位部的后方(X2)延伸，所述第二支承部与所述右侧被定位部连结，且所述第一连结臂向所述右侧被定位部的后方脑延伸而所述腿部向所述右侧被定位部的前方(Xl)延伸，所述第二连结臂构成为具有左侧第二连结臂和右侧第二连结臂，所述左侧第二连结臂位于所述左侧被定位部与所述可动部之间，且向所述第一支承部的所述第一连结臂的反方向延伸，所述右侧第二连结臂位于所述右侧被定位部与所述可动部之间，且向所述第二支承部的所述第一连结臂的反方向延伸。
10.根据权利要求9所述的物理量传感器，其中，在所述左侧被定位部与所述右侧被定位部之间设置有中央被定位部，所述第一支承部与所述中央被定位部及所述左侧被定位部双方连结，所述第二支承部与所述中央被定位部及所述右侧被定位部双方连结。
11.根据权利要求10所述的物理量传感器，其中，所述中央被定位部、所述左侧被定位部及所述右侧被定位部配置在沿所述左右方向 (Y)延伸的同一线上，所述物理量传感器设置有在所述可动部的高度方向上固定支承各被定位部的固定部。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的物理量传感器，其中，在所述腿部向所述可动部的变位方向的反方向变位时所述腿部所接近的对置部与所述可动部之间设置有所述检测部。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的物理量传感器，其中，在所述腿部向所述可动部的变位方向的反方向变位时所述腿部所接近的对置部设置有限动面，所述限动面为宽度尺寸比所述腿部的宽度尺寸小的第一突起部的表面，所述限动面与所述腿部在比所述腿部的前端面的角部靠内侧的位置对置。
14.根据权利要求13所述的物理量传感器，其中，在所述对置部上的与所述可动部对置的位置还设置所述第一突起部。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的物理量传感器，其中，在相对于所述腿部向所述可动部的变位方向的反方向变位时所述腿部所接近的对置部的所述腿部的对置面上，设置有向所述对置部的方向突出的第二突起部。
16.根据权利要求15所述的物理量传感器，其中，在所述可动部的相对于所述对置部的对置面上也设置有所述第二突起部。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的物理量传感器，其中，所述第一突起部或所述第二突起部、或者所述第一突起部及所述第二突起部分别密集形成有多个。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的物理量传感器，其中，在相对于所述可动部在高度方向上对置的对置部与所述可动部之间形成有突起部，所述突起部在所述可动部向所述对置部的方向变位时作为抑制所述可动部的变位的限动件发挥作用，所述突起部从所述可动部的重心位置向两方向等间隔地配置。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的物理量传感器，其中， 所述腿部向所述可动部的重心位置的两侧延伸形成，在相对于所述腿部在高度方向上对置的对置部与各腿部之间分别形成有突起部，所述突起部在所述腿部向所述对置部的方向变位时作为抑制所述可动部的变位的限动件发挥作用，各突起部从所述可动部的重心位置向两方向等间隔地配置。
全文摘要
本发明的目的在于提供传感器灵敏度良好且耐粘附性良好的物理量传感器。物理量传感器具有被固定支承的被定位部(5～7)；沿高度方向变位的可动部(2)；与被定位部和可动部连结成转动自如的支承部(3、4)；用于检测可动部的变位的检测部。支承部(3、4)构成为具有连结被定位部与可动部(2)间的第一连结臂(3a、4a)；从被定位部向第一连结臂的反方向延伸且在支承部(3、4)转动而可动部(2)沿高度方向变位时向可动部(2)的变位方向的反方向变位的腿部(3b、4b)。在腿部(3b、4b)向可动部(2)的变位方向的反方向变位时，在腿部的前端部可抵接的位置设置有限动面，腿部的前端部与限动面抵接而抑制可动部(2)的变位。
文档编号G01P15/125GK102449489SQ20108002418
公开日2012年5月9日 申请日期2010年5月18日 优先权日2009年6月3日
发明者大川尚信, 宇都宜隆, 宫武亨, 小林俊宏, 矢泽久幸, 菊入胜也, 高桥亨 申请人:阿尔卑斯电气株式会社