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专利名称：物理量检测器及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种物理量检测器及具备该物理量检测器的电子设备。
背景技术：
作为物理量检测器，在专利文献I中公开了一种如下结构的加速度传感器，即，将双音叉振子固定在由水晶板构成的梁的两面或者单面上的结构的加速度传感器，所述水晶板为将一端固定在基座上，且在另一端上配置了重物的水晶板，所述双音叉振子具有与梁相同的交角，所述加速度传感器的结构为，以隔开预定间隔的方式将一对突出部设置在梁的至少单面上，并且以架桥的方式将双音叉振子固定在突出部之间，所述一对突出部对双音叉振子的两端部分别进行固定支承。
专利文献I的加速度传感器具有由于重物的质量效果从而使加速度检测灵敏度特性优异这样的优点。另外，由于在上述加速度传感器中，梁和双音叉振子为相同材料，因此热膨胀系数相等，且能够减小相对于温度变化而在两者的接合部分处产生的应力变形(热应力)。但是，根据专利文献I的加速度检测器，例如在被收纳于封装件中时，为了实现小型化，而将金属制的重物和封装件的金属制的盖(盖体)接近配置，因此有时会在重物与盖之间产生静电电容。根据静电电容的一般式、即式(1)，该静电电容以与由于作为物理量的加速度施加时的梁的弯曲而导致的、重物与盖(对置电极)之间的距离(d)的变化连动的方式而增减。C= e X S / d........(I)(将静电电容设为C，将对置电极的面积设为S，将对置电极之间的距离设为d，将介电常数设为e )由于上述加速度传感器为了实现小型化，而将重物和双音叉振子接近配置，因此，通过重物与双音叉振子之间的耦合(结合)，从而使上述进行增减的静电电容被附加在双音叉振子的振荡电路上，进而存在双音叉振子的振动变得不稳定的可能性。其结果为，上述加速度传感器存在加速度检测精度等的加速度检测特性劣化的可能性。另外，由于在上述加速度传感器中，在梁中使用了压电材料、即水晶板，因此在施加加速度时，在梁的、与惯性力集中的重物之间的接合部分处，容易产生伴随于压电效果而产生的电荷(电动势)。在上述加速度传感器中，所产生的电荷通过分极，从而成为在梁的表侧(盖侧)和里侧(封装件的内底面(内侧的底面)侧)极性不同的静电，并且在梁的表侧与封装件的盖之间、或者在梁的里侧与封装件的内底面侧的配线等之间产生静电力。由于在上述加速度传感器中，通过该静电力，从而使梁向封装件的盖侧被吸引、或者向封装件的内底面侧被吸引，进而使梁的本来的弯曲动作受到阻碍，因此存在加速度检测灵敏度等的加速度检测特性劣化的可能性。
另外，在上述加速度传感器中，由于重物其本身的电位是不稳定的，因此有可能会出现如下情况，即，重物会受到电干扰的影响，并且伴随于此在通过重物与双音叉振子之间的寄生电容而实现的耦合状态上会发生变化，进而使加速度检测特性上产生不良影响。专利文献I :日本特开平2-248866号公报

发明内容
本发明是为了解决上述问题中的至少一部分而被完成的，并能够作为以下的方式或应用例而实现。(应用例I)本应用例所涉及的物理量检测器的特征在于，具备挠性部，其具有压电性，且为板状；物理量检测元件，其被搭载于所述挠性部的两个主面中的至少一个所述主面上；质量部，其被搭载于所述挠性部上，并具有导电性；封装件，其用于收纳所述挠性部、所述物理量检测元件和所述质量部，在所述物理量检测元件上，设置有将检测到的物理量作为电信号来获取的配线，并且所述质量部能够保持为所需的电位。 据此，在物理量检测器中，在物理量检测元件(相当于双音叉振子)上，设置有将检测到的物理量作为电信号来获取的配线，被搭载于挠性部(相当于梁)上的质量部(相当于重物)能够保持为所需的电位。其结果为，在物理量检测器中，由于通过使质量部和封装件的一部分、例如盖体成为相同电位，从而消除了质量部与盖体之间的静电电容，因此能够避免质量部与物理量检测元件的耦合，以使物理量检测元件的动作稳定。因此，物理量检测器能够提高物理量检测精度等的物理量检测特性。(应用例2)在上述应用例所涉及的物理量检测器中，优选为，所述封装件具备封装件基座，其搭载了所述挠性部、所述物理量检测元件和所述质量部；盖体，其被搭载于所述封装件基座上，并覆盖所述物理量检测元件，且具有导电性，所述质量部能够保持为与所述盖体相同的电位。据此，由于在物理量检测器中，封装件具备搭载了各个结构要素的封装件基座、和覆盖封装件基座且具有导电性的盖体，并且质量部能够保持为与盖体相同的电位，因此能够消除质量部与盖体之间的静电电容。其结果为，物理量检测器能够避免质量部与物理量检测元件的耦合，以使物理量检测元件的动作稳定。因此，物理量检测器能够提高物理量检测精度等的物理量检测特性。(应用例3)在上述应用例所涉及的物理量检测器中，优选为，所述封装件基座在与所述盖体对置的内底面上设置有导电部，所述挠性部具有以跨及两个所述主面的方式而设置的电极，所述质量部与所述电极电连接，且能够保持为与所述导电部相同的电位。据此，在物理量检测器中，于封装件基座的内底面上设置有导电部，质量部与挠性部的电极相连接，且能够保持为与导电部相同的电位。根据上述结构，物理量检测器抑制了伴随于挠性部的与质量部之间的接合部分处的压电效果的、在两主面上极性不同的电荷的产生，并且质量部及挠性部的电极、和封装件基座的内底面的导电部及盖体成为相同电位。其结果为，由于物理量检测器能够大致消除挠性部与封装件基座的内底面及盖体之间的静电力，因此能够抑制静电力对挠性部的弯曲动作的阻碍。因此，物理量检测器能够提高物理量检测灵敏度等的物理量检测特性。(应用例4)在上述应用例所涉及的物理量检测器中，优选为，所述质量部具有切口部，并且所述质量部被搭载于，搭载有所述物理量检测元件的所述挠性部的所述主面上，当俯视观察时，在所述质量部的所述切口部内，配置有所述物理量检测元件的一部分。据此，在物理量检测器中，质量部被搭载于搭载有物理量检测元件的挠性部的主面上，并且，当俯视观察时，在质量部的切口部内，配置有物理量检测元件的一部分。其结果为，物理量检测器能够在通过基于上述各个应用例的作用和效果，而使物理量检测特性得到提高的同时，可有效地活用挠性部的空间，并实现进一步的小型化。(应用例5)在上述应用例所涉及的物理量检测器中，优选为，所述挠性部具有基座 部、和通过接合部而与该基座部相连接的可动部，所述可动部能够以所述接合部为支点而在与所述可动部的主面交叉的方向上位移，所述物理量检测元件以跨越所述接合部的方式而被架设于所述基座部和所述可动部上，所述质量部被搭载于所述可动部的所述主面上。据此，在物理量检测器中，挠性部具有基座部、接合部和可动部，可动部能够以接合部为支点而在与主面交叉的方向上位移，物理量检测元件以跨所述接合部的方式而被架设于基座部和可动部上，质量部被搭载于可动部的主面上。其结果为，由于在物理量检测器中，挠性部成为更加容易弯曲的结构，因此在物理量检测特性中，尤其能够使检测灵敏度得到进一步的提高。(应用例6)本应用例所涉及的电子设备的特征在于，具备上述应用例中任一例所记载的物理量检测器。据此，由于本结构的电子设备具备上述应用例中任一例所记载的物理量检测器，因此能够提供一种实现上述应用例中任一例所记载的效果的电子设备。


图I为表示第一实施方式的加速度检测器的概要结构的局部展开模式立体图。图2为表示图I的加速度检测器的概要结构的模式平面剖视图，(a)为俯视图，(b)为(a)的A-A线处的剖视图。图3为对加速度检测器的动作进行说明的模式剖视图，Ca)为表示可动部向纸面下方(-Z方向)位移了的状态的剖视图，(b)为表示可动部向纸面上方(+Z方向)位移了的状态的剖视图。图4为包含加速度检测元件的振荡电路的电路图，Ca)为表示质量部和盖不是相同电位的情况的电路图，(b)为表示质量部和盖为相同电位的情况的电路图。图5为表示第二实施方式的倾斜计的模式立体图。图6为表示被收纳于倾斜计的内部的倾斜传感器�？榈母乓�结构的局部展开模式立体图。
具体实施例方式以下，参照附图对将本发明具体化了的实施方式进行说明。第一实施方式
首先，对物理量检测器的结构的一个示例进行说明。图I为，表示作为第一实施方式的物理量检测器的一个示例的加速度检测器的概要结构的局部展开模式立体图。图2为，表示图I的加速度检测器的概要结构的模式平面剖视图。图2 (a)为俯视图，图2 (b)为图2 (a)的A-A线处的剖视图。另外，省略了一部分的配线，并且在图2 (a)中，省略了盖(盖体)。另外，各个结构要素的尺寸比例与实际情况不同。如图I、图2所示，加速度检测器I具备平板框状的基座部10 ;矩形平板状的可动部12,其被配置于基座部10的框的内侧,且其一个端部(固定端)通过接合部11而与基座部10相连接；加速度检测元件13，其作为物理量检测元件，并以跨越接合部11的方式而被架设于基座部10和可动部12上；封装件20，其用于收纳上述各个结构要素。 并且，在加速度检测器I中，基座部10中与连接部11邻接且固定有加速度检测元件13的一侧的部分、接合部11和可动部12与挠性部相对应。基座部10、接合部11和可动部12例如使用水晶基板而以一体的方式被形成为大致平板状，所述水晶基板是从具有压电性的水晶的原石等上以预定的角度切下的。并且，除了通过连接部11而相连接的一个端部侧外，在可动部12与基座部10之间设置有对两者进行分割的狭缝状的贯穿孔。基座部10，接合部11和可动部12的外形形状采用光刻法、蚀刻等技术而高精度地形成。在可动部12上，以通过通孔12c而跨及相当于平板的正反面的两个主面12a、12b的方式设置有电极12d。从电极12d的主面12b侧引出的配线12e经由接合部11而与基座部10的位于图2 Ca)中纸面左下方的角部(+X方向侧、且-Y方向侧的角部)的、被设置于两个主面10a、10b中的主面IOb侧的外部连接端子IOc相连接。另外，在可动部12的主面12a上，搭载有具有导电性的作为惯性质量部的质量部15。质量部15通过具有导电性的接合材料16而接合于主面12a的电极12d。由此，质量部15被与电极12d电连接。在接合部11中，通过从两个主面12a、12b (10a、10b)侧起的半蚀刻，从而以对基座部10和可动部12进行划分的方式，沿着与对基座部10和可动部12进行连接的方向(Y轴方向)正交的方向(X轴方向)而形成有有底的槽部11a。通过槽部11a，从而使接合部11的沿着Y轴方向的截面形状(图2 (b)的形状)形成为例如大致H字状。通过该接合部11，从而可动部12能够根据被施加在与主面12a (12b)交叉的垂线方向(Z轴方向)上的加速度(伴随于此的惯性力、重力)，而以接合部11为支点(旋转轴)在与主面12a交叉的方向上进行位移(转动)。换而言之，作为挠性部的可动部12能够通过惯性力而弯曲。为了极力增大平面尺寸(体积、质量)以实现加速度检测器I的灵敏度提高，从而使质量部15以避开加速度检测元件13的方式，从可动部12的与接合部11侧为相反侧的自由端侧起以双股状而延伸到接合部11附近，并且当俯视观察时，所述质量部15被形成为大致U字状。换而言之，质量部15具有在厚度方向(Z轴方向)上贯穿的、大致U字状的切口部15a，并且在俯视观察时，于切口部15a内配置有加速度检测元件13的一部分。在质量部15中，使用了例如以Cu (铜)、Au (金)等的金属为代表的、比重较大的材料。在接合材料16中，使用了例如混合有金属填充物等的导电性物质且包含弹性优异的硅系树脂(改性硅树脂等)的导电性粘合剂、焊料、或者Au/Sn合金等。另外，从对热应力的抑制的观点出发，质量部15与可动部12 (电极12d)的接合范围优选设定为，在确保与可动部12的接合强度所必须的面积的同时、小于质量部15的平面面积。此外，从避免接合时的倾斜的观点出发，质量部15优选为，在俯视观察时，质量部15的重心处于接合范围内。加速度检测元件13具备加速度检测部13c，其具有沿着对基座部10和可动部12进行连接的方向(Y轴方向)延伸的两个角柱状的、在X轴方向上进行弯曲振动的振动梁 13a、13b 对基部13d、13e，其与加速度检测部13c的两端相连接；配线13f、13g (图示了一部分)，其从振动梁13a、13b起被设置到基部13e，并将所检测到的作为物理量的加速度作为电信号来获取。由于加速度检测元件13使用压电材料且通过两个振动梁13a、13b和一对基部13d、13e来构成两组音叉，因此加速度检测元件13也被称为双音叉型压电振动元件(双音叉元件、双音叉振子)。在加速度检测元件13中，例如使用水晶基板，使加速度检测部13c和基部13d、13e以一体的方式形成为大致平板状，所述水晶基板是从水晶的原石等上以预定的角度切下的。另外，加速度检测元件13的外形形状采用光刻法、蚀刻等的技术而高精度地形成。加速度检测元件13的一个基部13d通过例如低熔点玻璃、能够共晶接合的Au/Sn合金等的接合部件17而被固定于可动部12的主面12a侧，另一个基部13e通过接合部件17而被固定于基座部10的主面IOa侧(与可动部12的主面12a相同的一侧)。并且，在加速度检测元件13与基座部10的主面IOa及可动部12的主面12a之间设置有预定的间隙，以使在可动部12位移时加速度检测元件13与基座部10及可动部12不会互相接触。在本实施方式中，该间隙通过接合部件17的厚度而被控制。具体而言，例如，通过在基座部10及可动部12与加速度检测元件13之间，隔着被形成为相当于预定的间隙的厚度的垫片的状态下，利用接合部件17而对基座部10及可动部12和加速度检测元件13进行固定，从而能够将间隙控制在预定的范围内。在加速度检测元件13中，从振动梁13a、13b的配线13f、13g (具有激励电极的功能)向基部13e被引出的引出电极13h、13i通过例如混合有金属填充物等的导电性物质的导电性粘合剂(例如，硅系导电性粘合剂)18，从而与被设置在基座部10的主面IOa上的连接端子10d、10e相连接。详细而言，引出电极13h与连接端子IOd相连接，而引出电极13i与连接端子IOe相连接。基座部10的连接端子IOcUlOe通过未图示的配线，而与基座部10的+Y方向侧的两个位置的角部的、被设置在主面IOb上的外部连接端子10f、10g相连接。详细而言，连接端子IOd与-X方向侧的外部连接端子IOf相连接，而连接端子IOe与+X方向侧的外部连接端子IOg相连接。
并且，可动部12的电极12d、配线12e、加速度检测元件13的配线13f、13g、引出电极13h、13i、基座部10的连接端子10d、10e、外部连接端子10c、10f、10g成为例如将Cr作为基层，且在其上层压有Au的结构。封装件20具有封装件基座21，其平面形状为大致矩形，且具有凹部；盖22，其覆盖封装件基座21的凹部，且平面形状为大致矩形，并作为平板状的盖体，并且，封装件20被形成为大致长方体形状。在封装件基座21中使用了氧化铝质烧结体、水晶、玻璃、硅等，其中，所述氧化铝质烧结体是通过使陶瓷印刷电路基板成形并对其进行层压烧成而获得的。在盖22中使用了具有导电性的科瓦铁镍钴合金(Kovar)、合金42 (Alloy42)、不锈钢等的金属。在封装件基座21中，在从内底面(凹部的内侧的底面)23的外周部分起沿着凹部 的内壁而对置并突出的两处高低差部23a上，设置有内部端子24a、24b、25a、25b。内部端子24a、24b、25a、25b被设置在各个高低差部23a的长度方向的两端上。而且，内部端子24a、24b、25b被设置在与基座部10的外部连接端子10c、IOf、IOg对置的位置(在俯视观察时重叠的位置)处。并且，内部端子25a是在使基座部10固定于封装件基座21上时，为了取得平衡从而使其不会向内部端子25a侧倾斜而被设置的。在封装件基座21的、与盖22对置的内底面23上，作为金属膜的导电部23b以大致矩形形状而被设置在与可动部12对置的位置上。在封装件基座21的外底面(内底面23的相反侧的面，外侧的底面)26上，形成有在被安装于电子设备等的外部部件(例如，印刷线路基板)上时所使用的外部端子27a、27b、28a、28b。外部端子27a、27b、28a、28b通过未图示的内部配线而与内部端子24a、24b、25a、25b相连接。例如，外部端子27a与内部端子24a相连接，外部端子27b与内部端子24b相连接，外部端子28a与内部端子25a相连接，外部端子28b与内部端子25b及导电部23b相连接。另外，如果外部端子28a不需要具有电气性的功能，且被利用为用于确保被安装在外部部件上时的固定力的端子，则也可以不与内部端子25a相连接。内部端子24a、24b、25a、25b、外部端子27a、27b、28a、28b、导电部23b由如下的金属膜构成，所述金属膜是通过电镀法等的方法而将Ni、Au等的各个覆膜层压在W、Mo等的金属化层上而形成的。在封装件基座21上，在凹部的底部上设置有对封装件20的内部进行密封的密封部29。密封部29通过向形成于封装件基座21上的、外底面26侧的孔径大于内底面23侧的孔径的带有阶梯的贯穿孔29a中，投入由Au/Ge合金、焊料等构成的密封材料2%，并在加热熔融后使其固化，从而成为对封装件20的内部气密地进行密封的结构。在加速度检测器I中，包含基座部10的外部连接端子10c、10f、10g在内的部分(4个位置的角部)，通过例如混合有金属填充物等的导电性物质的导电性粘合剂(例如，硅系导电性粘合剂)30，而被固定在封装件基座21的高低差部23a的内部端子24a、24b、25a、25b 上。
由此，外部连接端子10c、IOf、IOg能够与内部端子24a、24b、25b导通(电连接)。另夕卜，基座部10和内部端子25a之间的固定，由于没有必要进行电连接，因此也可以使用非导电性粘合剂。在此，与质量部15、可动部12的电极12d、配线12e电连接的外部连接端子10c，通过内部端子25b而与导电部23b及封装件基座21的外部端子28b电连接。在加速度检测器I中，在基座部10被固定在封装件基座21的内部端子24a、24b、25a、25b上的状态下，封装件基座21的凹部被盖22覆盖，并且封装件基座21和盖22通过环形垫片、低熔点玻璃、粘合剂等的接合部件22a而被接合在一起。此时，盖22通过未图示的内部配线而与外部端子28b电连接。在加速度检测器I中，通过在盖22的接合后，于封装件20的内部被减压了的状态 (真空度较高的状态)下，将密封材料29b被投入到密封部29的贯穿孔29a中，并且在加热熔融后进行固化，从而使封装件20的内部被气密地密封。另外，封装件20的内部也可以填充有氮气、氦、氩等的惰性气体。另外，封装件也可以在封装件基座以及盖的双方上具有凹部。在加速度检测器I中，通过经由外部端子27a、27b、外部连接端子10f、10g等而被施加在加速度检测元件13的配线13f、13g (激励电极)上的驱动信号，从而使加速度检测元件13的振动梁13a、13b以预定的频率而进行振荡(共振)。并且，加速度检测器I将根据被施加的加速度而发生变化的加速度检测元件13的共振频率作为输出信号(电信号)而进行输出。另外，在加速度检测器I中，通过将外部端子28b安装在外部部件的接地(GND)端子上，从而使质量部15、可动部12的电极12、封装件20的导电部23b和封装件20的盖22成为作为所需电位的接地电位(相同电位)。在此，对加速度检测器I的动作进行说明。图3为，对加速度检测器的动作进行说明的模式剖视图。图3 (a)为，表示可动部向纸面下方(一 Z方向)位移了的状态的模式剖视图，图3 (b)为，表示可动部向纸面上方(+Z方向)位移了的状态的模式剖视图。如图3 (a)所示，在加速度检测器I中，当可动部12通过与在Z轴方向上被施加的加速度+ a相对应的惯性力，从而以接合部11为支点而向一Z方向发生了位移(弯曲)时，在加速度检测元件13上将被施加有使基部13d和基部13e在Y轴方向上相互远离的方向的牵拉力，从而加速度检测部13c的振动梁13a、13b上将产生牵拉应力。由此，在加速度检测器I中，例如像被卷紧的弦乐器的弦那样，加速度检测部13c的振动梁13a、13b的振动频率(以下，也称为共振频率)将向增高的方向变化。另一方面，如图3 (b)所示，在加速度检测器I中，当可动部12通过与在Z轴方向上被施加的加速度一 a相对应的惯性力，从而以接合部11为支点而向+Z方向发生了位移时，在加速度检测元件13上将被施加有使基部13d和基部13e在Y轴方向上相互接近的方向的压缩力，从而加速度检测部13c的振动梁13a、13b上将产生压缩应力。由此，在加速度检测器I中，例如像被松弛的弦乐器的弦那样，加速度检测部13c的振动梁13a、13b的振动频率将向降低的方向变化。加速度检测器I成为能够对该共振频率的变化进行检测的结构。在Z轴方向上被施加的加速度(+ a、一 a )通过根据该检测到的共振频率的变化的比例，来变换为由查找表等而确定的数值，从而被导出。此处，如图3所示，在加速度检测器I中，质量部15与封装件20的盖22之间的距离d通过在Z轴方向上被施加的加速度(+ a、一 a)而发生变化。在加速度检测器I中，当假设质量部15和盖22未成为相同电位时，在质量部15与盖22之间将产生静电电容，并且根据所述的式(1)，该静电电容将以与距离d的变化连动的方式而进行增减(成为可变电容)。而且，通过质量部15与加速度检测元件13之间的耦合(结合)，从而使进行增 减的上述静电电容被附加于加速度检测元件13的振荡电路上，进而存在加速度检测元件13的振动变得不稳定的可能性。如上所述，加速度检测器I能够通过外部端子28b从而将质量部15和封装件20的盖22保持为相同电位，并且可通过将外部端子28连接在被设定为接地电位等的所需的电位的电路配线上，从而使质量部15和封装件20的盖22、导电部23b被保持为相同电位。由此，在加速度检测器I中，由于质量部15与盖22之间没有电位差，因此消除了(不会产生)质量部15与盖22之间的静电电容。其结果为，在加速度检测器I中，由于上述静电电容不会被附加在加速度检测元件13的振荡电路中，因此能够以稳定状态对加速度检测元件13的振动进行维持。下面使用附图对上述的内容进行详细说明。图4为，包含加速度检测元件的振荡电路的电路图。图4 (a)为，表示盖22为接地电位,且质量部和盖不为相同电位的情况的电路图，图4 (b)为，表示盖22或导电部23b中的至少某一个与质量部为相同电位的情况的电路图。如图4所示，振荡电路50A、50B为双音叉型压电振动元件的一般的振荡电路，并且分别具备加速度检测元件13、逆变器Iv、反馈电阻Rf、漏极电阻Rd、栅极电容Cg、漏极电容Cd。根据该结构，加速度检测元件13在未被施加加速度的状态下，将以预定的共振频率(例如，约为32kHz)而振荡。如图4(a)所示，当质量部15和盖22不为相同电位(现有技术的情况)时，在质量部15与盖22之间随着可动部12的振动而进行增减的静电电容Cl，将与在配线13f与质量部15等之间、以及配线13g与质量部15等之间所产生的寄生电容(杂散电容，空间电容)C2、C3 一起被施加到振荡电路50A上，从而存在加速度检测元件13的振动变得不稳定(共振频率进行增减)的可能性。另一方面,如图4 (b)所示，当将质量部15保持为所需的电位时，即当质量部15和盖22为相同电位(接地电位)(本实施方式的情况)时，寄生电容C2的线路和寄生电容C3的线路、以及静电电容Cl将被固定为预定的电位，从而不会再出现噪音通过寄生电容C2、C3而向振荡电路50B被传递的可能性、以及静电容量Cl被附加到振荡电路50B上的情况(实质上消除了静电电容Cl)。其结果为，加速度检测器I能够以稳定的状态对加速度检测元件13的振动进行维持。另外，寄生电容C2、C3通过栅极电容Cg以及漏极电容Cd的改变而被校正。另外，在加速度检测器I中，无论是否将盖22、导电部23b和质量部15设为相同电位，只要将质量部15保持为所需的电位(优选为接地电位)，则都能够期待如下的效果，SP，使电场等的电干扰的影响通过质量部15而到达将其作为加速度检测元件13的电信号而获取的配线的情况转变为，向所需的电位(电路配线)迂回，从而减小对加速度检测器I的电特性造成的影响。如上所述，在第一实施方式的加速度检测器I中，在加速度检测元件13上设置有将检测到的加速度作为电信号来获取的配线13f、13g，并且搭载于可动部12上的质量部15被保持为所需的电位。其结果为，由于在加速度检测器I中，通过使质量部15和作为封装件20的一部分的盖22成为相同电位，从而消除了质量部15与盖22之间的静电电容Cl，因此能够避免质量部15和加速度检测元件13之间的耦合，从而能够以稳定状态而对加速度检测元件13的振动进行维持。
因此，加速度检测器I能够提高加速度检测精度等的加速度检测特性。另外，在加速度检测器I中，质量部15、通过通孔12c而以跨及可动部12的两个主面12a、12b的方式而设置的电极12d、作为封装件20—部分的盖22、以及封装件基座21的导电部23b，由于被相互电连接，因此成为相同电位。其结果为，由于在加速度检测器I中，抑制了伴随于可动部12的与质量部15之间的接合部分处的压电效果的、在两个主面12a、12b上极性不同的电荷的产生，并能够基本消除可动部12 (电极12d)与盖22以及封装件基座21的导电部23b之间的静电力，因此能够抑制静电力对可动部的弯曲动作(位移)的阻碍。因此，加速度检测器I能够提高加速度检测灵敏度等的加速度检测特性。另外，在加速度检测器I中，质量部15具有在厚度方向(Z轴方向)上贯穿的大致U字状的切口部15a，并且，质量部15被搭载于搭载有加速度检测元件13的可动部12的主面12a上，当俯视观察时，在质量部15的切口部15a内，配置有加速度检测元件13的一部分。其结果为，加速度检测器I能够在通过上述的作用和效果而使加速度检测特性得到提高的同时，有效地灵活运用可动部12的空间，以实现进一步的小型化。另外，在加速度检测器I中，挠性部具有基座部10、和通过接合部11而与基座部10相连接的可动部12，可动部12能够通过惯性力从而以接合部11为支点在与可动部12的主面12a (12b)交叉的方向(Z轴方向)上位移。并且，在加速度检测器I中，加速度检测元件13跨越接合部11而被架设于基座部10的主面IOa和可动部12的主面12a上，质量部15被搭载于可动部12的主面12a上。由此，由于与例如不具有接合部11的结构相比，挠性部(可动部12)更易于弯曲，因此在加速度检测特性中，尤其能够使检测灵敏度进一步提高。另外，在加速度检测器I中，在质量部15不是被搭载于可动部12的主面12a侧，而是被搭载于主面12b侧的情况下，也能够通过质量部15、可动部12的电极12d、封装件20的盖22、封装件20的导电部23b被保持为相互相同的电位，从而实现与上述方案相同的效果。另外，加速度检测器I也可以采用例如将集成电路部件收纳于封装件20内的结构，以作为用于通过加速度检测元件13之外的元件来构成振荡电路50B的电路。
第二实施方式接下来，对作为电子设备的倾斜计进行说明，其中，所述电子设备具备上述第一实施方式中所叙述的、作为物理量检测器的加速度检测器。图5为，表示第二实施方式的倾斜计的模式立体图。图6为，表示被收纳于倾斜计的内部的倾斜传感器�？榈母乓�结构的局部展开模式立体图。如图5、图6所示，倾斜计4具备上述第一实施方式中所叙述的加速度检测器1，以作为倾斜传感器模块5的倾斜传感器。如图6所示，倾斜传感器�？�5具备底基板201、隔热基板202、基台203、加速度检测器I、振荡器204和罩205，并且该倾斜传感器�？�5被收纳于倾斜计4的内部。矩形平板状的底基板201中，例如使用了 FR-4 (加入玻璃布的环氧树脂基板)，并 且由所搭载的电路元件201a构成了与加速度检测器I和振荡器204相关的外围电路。另夕卜，在底基板201上，形成有用于与外部(倾斜计主体)之间的输入输出的端子201b、和向倾斜计主体的安装孔201c。矩形平板状的隔热基板202使用了 PBT (聚对苯二甲酸丁二醇酯)、LCP (液晶聚合物)等的低热传导率且耐热性、电气特性、尺寸稳定性等优异的树脂，并且通过多个在厚度方向上贯穿并固定的细销状(棒状)的连接销202a，而与底基板201以具有间隙的方式而连接。基台203使用了铝、铝合金、铜、铜合金等的金属，并通过切削或者板金加工而被形成为大致长方体形状，且通过例如粘合剂等而被固定在隔热基板202上。另外，基台203中也可以使用上述的树脂或氧化铝质烧结体(陶瓷类)等。加速度检测器I及振荡器204通过例如导电性粘合剂等而被固定在基台203的侧面(相对于隔热基板202而直立的面)上。两个加速度检测器I分别被固定在基台203中相邻的、被连接为直角的侧面上。由此，倾斜传感器模块5能够对相对于相互正交的两个轴的倾斜进行检测。振荡器204被固定在基台203中的、与固定有一个加速度检测器I的侧面对置的侧面(换而言之，与固定有另一个加速度检测器I的侧面相邻的侧面)上。加速度检测器I及振荡器204通过导线206而与隔热基板202的连接销202a相连接，且经由连接销202a而与底基板201相连接。另外，在一个加速度检测器I的附近具备对周边的温度进行检测的热敏电阻207(温度传感器)。热敏电阻207被设为，对周边的温度进行检测并实施对加速度检测器I及振荡器204的频率特性的温度补偿(温度校正)时的温度检测单元。热敏电阻207与上述加速度检测器I及振荡器204同样，通过导线206而与隔热基板202的连接销202a相连接，并经由连接销202a而与底基板201相连接。振荡器204被设为，与加速度检测时的加速度检测器I的共振频率进行比较的比较电路的基准频率(基准共振频率)振荡源。与隔热基板202同样地，在底基板201侧具备开口部的箱状的罩205中，使用了低热传导率的树脂(PBT、ABS、PC等)，并以覆盖底基板201上的隔热基板202、基台203、加速度检测器I、热敏电阻207、振荡器204、电路元件201a等的方式被固定在底基板201上。根据这些结构，倾斜传感器�？�5能够延迟周围的温度变化向加速度检测器I的到达。详细而言，与底基板201的接触而产生的热传导通过细销状的连接销202a和使用了低热传导率的树脂的隔热基板202而被延迟，并且，由加速度检测器I的周边的空气对流、和外部部件的放射热(辐射热)而产生的热传导则通过使用了低热传导率的树脂的罩205对外部空气及放射热源的隔断而被延迟。如此，由于倾斜传感器�？�5能够通过使周围的温度变化向加速度检测器I的到达延迟，从而使加速度检测器I的温度变化变得平稳，因此能够将加速度检测器I的、例如加速度检测精度等的加速度检测特性维持为良好的状态。回到图5，将倾斜计4设置在例如山的斜面、道路的人工斜面、填土的护壁面等的被测量场所。倾斜计4通过缆线40而从外部被供给电源，或者将电源内置，并通过未图示的驱动电路而向倾斜传感器模块5 (加速度检测器I)发送驱动信号。而且，倾斜计4通过未图示的检测电路，从而根据对应于被施加在倾斜传感器模块5 (加速度检测器I)上的重力加速度而进行变化的、各个共振频率的频率差，来对倾斜计4的姿态的变化(对倾斜计4施加重力加速度的方向的变化)进行检测，并将该变化换算成 角度，且通过例如无线或者缆线40等而向基站传送数据。由此，倾斜计4能够有助于日常的管理和异常的及早发现。上述的加速度检测器I并不限定于应用为上述倾斜计，还能够恰当地应用为地震计、导航装置、姿态控制装置、游戏控制器、移动电话等的加速度传感器、倾斜传感器等，并且在上述任何情况下，都能够提供实现上述实施方式中所说明的效果的电子设备。另外，在上述实施方式中，基座部10、接合部11、可动部12的材料并不限定于水晶，也可以为玻璃或者硅等的半导体材料。另外，加速度检测元件13的基材并不限定于水晶，也可以为钽酸锂(L i T a O3)、四硼酸锂(L I2B4O 7)、铌酸锂(L i N b O 3)、锆钛酸铅(P Z T)、氧化锌(Z n O)、氮化铝(A I N)等的压电材料、或者具备氧化锌(Z n O)、氮化铝(A I N)等的压电材料以作为覆膜的、硅等的半导体材料。以上，虽然作为物理量检测器列举了加速度检测器为例而对本发明进行了说明，但是本发明并不限定于此，还能够应用于根据加速度检测结果来对力、速度、距离等进行检测的物理量检测器中。符号说明I…作为物理量检测器的加速度检测器；10…基座部；10a、IOb …主面；IOc…外部连接端子；10d、IOe…连接端子；10f、10g…夕卜部连接端子；11…接合部；Ila…槽部；12…可动部；12a、12b …主面；12c …通孔；
12d …电极;13…作为物理量检测元件的加速度检测元件；13a、13b …振动梁；13c…加速度检测部；13d、13e …基部；
13f、13g …配线；13h、13i…引出电极;15…质量部；15a…切口部；16…接合材料；17…接合部件；18…导电性粘合剂；20…封装件；21…封装件基座；22…作为盖体的盖；22a…接合部件；23…内底面；23a…高低差部；23b…导电部；24a、24b、25a、25b …内部端子；26…外底面；27a、27b、28a、28b …外部端子；29…密封部；29a…贯穿孔;29b…密封材料；30…导电性粘合剂。
权利要求
1.一种物理量检测器，其特征在于，具备 挠性部，其具有压电性，且为板状； 物理量检测元件，其被搭载于所述挠性部的两个主面中的至少一个所述主面上； 质量部，其被搭载于所述挠性部上，并具有导电性； 封装件，其用于收纳所述挠性部、所述物理量检测元件和所述质量部， 在所述物理量检测元件上，设置有将检测到的物理量作为电信号来获取的配线，并且所述质量部能够保持为所需的电位。
2.如权利要求I所述的物理量检测器，其特征在于， 所述封装件具备 封装件基座，其搭载了所述挠性部、所述物理量检测元件和所述质量部； 盖体，其被搭载于所述封装件基座上，并覆盖所述物理量检测元件，且具有导电性， 所述质量部能够保持为与所述盖体相同的电位。
3.如权利要求2所述的物理量检测器，其特征在于， 所述封装件基座在与所述盖体对置的内底面上设置有导电部， 所述挠性部具有以跨及两个所述主面的方式而设置的电极， 所述质量部与所述电极电连接，且能够保持为与所述导电部相同的电位。
4.如权利要求I至权利要求3中任一项所述的物理量检测器，其特征在于， 所述质量部具有切口部，并且所述质量部被搭载于，搭载有所述物理量检测元件的所述挠性部的所述主面上， 当俯视观察时，在所述质量部的所述切口部内，配置有所述物理量检测元件的一部分。
5.如权利要求I至权利要求3中任一项所述的物理量检测器，其特征在于， 所述挠性部具有基座部、和通过接合部而与该基座部相连接的可动部， 所述可动部能够以所述接合部为支点而在与所述可动部的主面交叉的方向上位移， 所述物理量检测元件以跨越所述接合部的方式而被架设于所述基座部和所述可动部上， 所述质量部被搭载于所述可动部的所述主面上。
6.—种电子设备,其特征在于， 具备权利要求I至权利要求3中任一项所述的物理量检测器。
全文摘要
本发明提供一种能够提高检测精度、检测灵敏度等的物理量检测特性的物理量检测器。其中，加速度检测器(1)具有板状的挠性部(基座部(10)、接合部(11)、可动部(12))，其具有压电性，并能够通过惯性力而弯曲；加速度检测元件(13)，其被搭载于基座部(10)及可动部(12)的主面(10a、12a)上；质量部(15)，其被搭载于可动部(12)上，并具有导电性；封装件(20)，其用于收纳基座部(10)、接合部(11)、可动部(12)、加速度检测元件(13)和质量部(15)，在加速度检测元件(13)上，设置有将检测到的加速度作为电信号来获取的配线(13f、13g)，并且质量部(15)被保持为所需的电位。
文档编号G01P15/14GK102967730SQ201210308798
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月27日 优先权日2011年8月30日
发明者渡边潤, 中仙道和之, 亀田高弘 申请人:精工爱普生株式会社