CN111190027B - 物理量传感器、电子设备以及移动体 - Google Patents

物理量传感器、电子设备以及移动体 Download PDF

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Abstract

本申请公开了具有优异的检测灵敏度的物理量传感器、电子设备以及移动体。本发明的物理量传感器具有：基板，将沿着Z轴的方向作为厚度方向；以及传感器元件，设置于所述基板，并检测物理量，所述传感器元件具有：可动部，相对于所述基板在沿着作为所述物理量的检测轴的所述X轴的方向上位移；以及固定电极，固定于所述基板，所述可动部具有：可动电极，与所述固定电极在沿着所述X轴的方向上相对配置；以及质量部，支承所述可动电极，沿着所述Z轴的方向的长度比所述可动电极长。

Description

物理量传感器、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及物理量传感器、电子设备以及移动体。
背景技术
专利文献1所记载的物理量传感器是能够检测加速度的加速度传感器，具有基板和固定于基板的器件基板。另外，器件基板具有：固定于基板的固定部；经由弹簧与固定部连接，能够相对于基板在旋转方向上位移的可动部；设置于可动部的可动电极指；固定于基板，与可动电极指相对配置的固定电极指。在这样的结构的物理量传感器中，如果施加加速度，则可动部在旋转方向上位移，能够基于伴随该位移的可动电极指与固定电极指之间的静电电容的变化来检测受到的加速度。
专利文献1：特开2017-67579号公报
在此，作为提高加速度的检测灵敏度的方法，有使受到加速度时可动的部分即由可动部以及可动电极指构成的可动体的质量增加的方法，作为使可动体的质量增加的方法，有增厚器件基板的方法。然而，如果使器件基板的厚度在其整个区域中均匀地变厚，则可动电极指以及固定电极指也变厚，可动电极指与固定电极指之间的粘性阻力增大，可动电极指的阻尼增大。因此，伴随可动体的质量增加而提高的检测灵敏度被可动电极指的阻尼增加所抵消，无法有效地提高检测灵敏度。
发明内容
本发明的物理量传感器，其特征在于，在将相互正交的三个轴作为X轴、Y轴以及Z轴时，所述物理量传感器具有：基板，将沿着Z轴的方向作为厚度方向的基板；以及传感器元件，设置于在所述基板上，并检测物理量的传感器元件，所述传感器元件具有：可动部，相对于所述基板在沿着作为所述物理量的检测轴的所述X轴的方向上位移的可动部；以及固定电极，固定于所述基板的固定电极，所述可动部具有：可动电极，与所述固定电极在沿着所述X轴的方向上相对配置的可动电极；以及质量部，支撑支承所述可动电极，沿着所述Z轴的方向的长度比所述可动电极长。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式涉及的物理量传感器的俯视图。
图2是图1中的A-A线剖视图。
图3是表示第一可动电极指以及第一固定电极指的俯视图。
图4是表示第二可动电极指以及第二固定电极指的俯视图。
图5是图1中的B-B线剖视图。
图6是图1中的C-C线剖视图。
图7是表示用于说明本发明的效果的模型的立体图。
图8是图1中的D-D线剖视图。
图9是图1中的E-E线剖视图。
图10是表示图1所示的物理量传感器的制造工序的图。
图11是用于说明图1所示的物理量传感器的制造方法的剖视图。
图12是用于说明图1所示的物理量传感器的制造方法的剖视图。
图13是用于说明图1所示的物理量传感器的制造方法的剖视图。
图14是用于说明图1所示的物理量传感器的制造方法的剖视图。
图15是表示本发明的第二实施方式涉及的物理量传感器的剖视图。
图16是表示本发明的第二实施方式涉及的物理量传感器的剖视图。
图17是表示本发明的第二实施方式涉及的物理量传感器的剖视图。
图18是表示本发明的第二实施方式涉及的物理量传感器的剖视图。
图19是表示本发明的第三实施方式涉及的物理量传感器的剖视图。
图20是表示本发明的第三实施方式涉及的物理量传感器的剖视图。
图21是表示本发明的第三实施方式涉及的物理量传感器的剖视图。
图22是表示本发明的第三实施方式涉及的物理量传感器的剖视图。
图23是表示作为本发明的第四实施方式涉及的电子设备的智能手机的俯视图。
图24是表示作为本发明的第五实施方式涉及的电子设备的惯性测量装置的分解立体图。
图25是图24所示的惯性测量装置具有的基板的立体图。
图26是表示作为本发明的第六实施方式涉及的电子设备的移动体定位装置的整体系统的框图。
图27是表示图26所示的移动体定位装置的作用的图。
图28是表示本发明的第七实施方式涉及的移动体的立体图。
附图标记说明
1…物理量传感器；2…基板；21…凹部；22、23、24…安装件；25、26、27…槽；3…传感器元件；30…传感器基板；301…凹部；4…固定电极；41…第一固定电极；42…第一固定部；43…第一主干部；44、441、442…第一固定电极指；46…第二固定电极；47…第二固定部；48…第二主干部；49、491、492…第二固定电极指；50…基部；51…固定部；52…可动部；528…第一开口；529…第二开口；53、54…弹簧；6…可动电极；64、641、642…第一可动电极指；69、691、692…第二可动电极指；71、72、73…配线；8…盖；81…凹部；89…玻璃料；1200…智能手机；1208…显示部；1210…控制电路；1500…汽车；1501…车身；1502…控制装置；1510…系统；2000…惯性测量装置；2100…外壳；2110…螺纹孔；2200…接合部件；2300…传感器模块；2310…内壳；2311…凹部；2312…开口；2320…基板；2330…连接器；2340x、2340y、2340z…角速度传感器；2350…加速度传感器；2360…控制IC；3000…移动体定位装置；3100…惯性测量装置；3110…加速度传感器；3120…角速度传感器；3200…运算处理部；3300…GPS接收部；3400…接收天线；3500…位置信息取得部；3600…位置合成部；3700…处理部；3800…通信部；3900…显示部；A…面积；Ax…加速度；C…中心轴；D1、D2、D3、D4…分离距离；Da、Db…偏移量；h、h1～h4…厚度；l…长度；Q1、Q2…轴；SS…收纳空间；b…弹簧长度；d…电极间间隙；w…弹簧宽度。
具体实施方式
以下，基于附图所示的实施方式对本发明的物理量传感器、电子设备以及移动体进行详细说明。
第一实施方式
图1是表示第一实施方式涉及的物理量传感器的俯视图。图2是图1中的A-A线剖视图。图3是表示第一可动电极指以及第一固定电极指的俯视图。图4是表示第二可动电极指以及第二固定电极指的俯视图。图5是图1中的B-B线剖视图。图6是图1中的C-C线剖视图。图7是表示用于说明本发明的效果的模型的立体图。图8是图1中的D-D线剖视图。图9是图1中的E-E线剖视图。图10是表示图1所示的物理量传感器的制造工序的图。图11以及图14分别是用于说明图1所示的物理量传感器的制造方法的剖视图。
在各图中，图示了相互正交的三个轴即X轴、Y轴以及Z轴。另外，也将沿着X轴即平行的方向称为“X轴方向”，将沿着Y轴即平行的方向称为“Y轴方向”，将沿着Z轴即平行的方向称为“Z轴方向”。另外，也将各轴的箭头前端侧称为“正侧”，将相反侧称为“负侧”。另外，也将Z轴方向正侧称为“上”，将Z轴方向负侧称为“下”。
另外，在本申请说明书中，“正交”除了以90°相交的情况以外，还包括以从90°稍微倾斜的角度，例如在90°±10°以内的范围内相交的情况。具体而言，X轴相对于YZ平面的法线方向在±10°以内的范围内倾斜的情况，Y轴相对于XZ平面的法线方向在±10°以内的范围内倾斜的情况，Z轴相对于XY平面的法线方向在±10°以内的范围内倾斜的情况也分别属于“正交”。另外，在本申请说明书中，“平行”除了完全平行的情况以外，还包括一方相对于另一方例如在±10°以内的范围内稍微倾斜的情况。
图1所示的物理量传感器1是能够检测X轴方向的加速度Ax的加速度传感器。该物理量传感器1具有基板2、配置在基板2上的传感器元件3、以覆盖传感器元件3的方式与基板2接合的盖8。
基板
如图1所示，基板2具有在上表面侧开放的凹部21。另外，在从Z轴方向俯视观察时，凹部21形成得比传感器元件3大，在其内侧内置有传感器元件3。另外，基板2具有在上表面侧开放的三个槽25、26、27。另外，基板2具有设置在凹部21的底面的三个突起状的安装部22、23、24。在安装件22上接合有后述的第一固定电极41，在安装件23上接合有后述的第二固定电极46，在安装件24上接合有后述的固定部51。
作为基板2，能够使用包含碱金属离子的玻璃材料，例如由TEMPAX玻璃、派莱克斯玻璃(均为注册商标)这样的硼硅酸盐玻璃构成的玻璃基板。由此，基板2的加工变得容易。此外，能够通过阳极接合来接合基板2与传感器元件3，能够将它们牢固地接合。另外，能够得到具有透光性的基板2，能够从物理量传感器1的外侧目视确认传感器元件3的状态。但是，作为基板2，并不限定于玻璃基板，例如也可以使用硅基板或陶瓷基板。
另外，如图1所示，在槽25、26、27中设置有配线71、72、73。配线71、72、73的一个端部分别在盖8的外侧露出，作为与外部装置进行电连接的端子发挥功能。另外，如图2所示，配线71的另一个端部在安装件22上与第一固定电极41电连接，配线72的另一个端部在安装件23上与第二固定电极46电连接，配线73在安装件24上与固定部51电连接。
盖
如图2所示，盖8具有在下表面侧开放的凹部81。另外，盖8以在凹部81内收纳传感器元件3的方式与基板2的上表面接合。另外，通过盖8以及基板2，形成有气密地收纳传感器元件3的收纳空间SS。这样的盖8由硅基板构成，经由玻璃料89接合。但是，关于盖8的构成材料、盖8与基板2的接合方法没有特别限定。
传感器元件
如图1所示，传感器元件3具有固定于基板2的固定电极4、固定于基板2的固定部51、相对于固定部51在作为加速度Ax的检测轴的X轴方向上位移的可动部52、连结固定部51与可动部52的弹簧53、54。另外，可动部52具有作为质量部的基部50和被基部50支承的可动电极6。传感器元件3能够通过利用干式蚀刻对由掺杂了磷(P)、硼(B)等杂质的硅基板构成的传感器基板30进行图案化而形成。另外，传感器元件3通过阳极接合与安装部22、23、24接合。但是，传感器元件3的材料、传感器元件3与基板2的接合方法没有特别限定。
如图1所示，固定部51呈沿X轴方向延伸的长条形状，在X轴方向的负侧的端部与安装件24接合。以下，在从Z轴方向俯视观察时，将固定部51二等分，将沿着X轴的假想轴也称为传感器元件3的中心轴C。
基部50在从Z轴方向俯视观察时呈框状，包围固定部51、弹簧53、54以及第一、第二固定电极41、46。另外，基部50具有：相对于中心轴C位于Y轴方向正侧，在其内侧配置有第一固定电极41的第一开口528；相对于中心轴C位于Y轴方向负侧，在其内侧配置有第二固定电极46的第二开口529。
弹簧53、54分别能够在X轴方向上弹性变形，通过该弹簧53、54弹性变形，基部50相对于固定部51在X轴方向上位移。弹簧53在固定部51的X轴方向正侧将固定部51与基部50连接，弹簧54在固定部51的X轴方向负侧将固定部51与基部50连接。
另外，固定电极4具有位于第一开口528内的第一固定电极41和位于第二开口529的第二固定电极46。
第一固定电极41具有与安装件22接合的第一固定部42、被第一固定部42支承的第一主干部43、从第一主干部43向Y轴方向两侧延伸的多个第一固定电极指44。
第一主干部43呈棒状，其一端与第一固定部42连接，另一端成为自由端。另外，在从Z轴方向俯视观察时，第一主干部43分别沿着相对于X轴以及Y轴倾斜的轴Q1延伸。轴Q1以越靠近X轴方向正侧与中心轴C的分离距离越大的方式倾斜。由此，容易将第一固定部42配置在固定部51的附近。需要说明的是，轴Q1相对于X轴的倾斜没有特别限定，例如优选为10°以上且45°以下，更优选为10°以上且30°以下。由此，能够抑制第一固定电极41向Y轴方向的扩展，能够实现传感器元件3的小型化。
第一固定电极指44包括从第一主干部43向Y轴方向正侧延伸的第一固定电极指441、从第一主干部43向Y轴方向负侧延伸的第一固定电极指442。像这样，通过采用使第一固定电极指44从第一主干部43向Y轴方向的两侧延伸的结构，与使第一固定电极指44从第一主干部43的一侧延伸的情况相比，能够缩短第一固定电极指44的长度。因此，第一固定电极指44不易破损。
另外，第一固定电极指441、442分别沿着X轴方向相互分离地设置有多个。另外，第一固定电极指441越靠近X轴方向正侧越短，第一固定电极指442越靠近X轴方向正侧越长。
第二固定电极46具有固定于安装件23的第二固定部47、被第二固定部47支承的第二主干部48、从第二主干部48向Y轴方向两侧延伸的多个第二固定电极指49。
第二主干部48呈棒状，其一端与第二固定部47连接，另一端成为自由端。另外，在从Z轴方向俯视观察时，第二主干部48分别沿着相对于X轴以及Y轴倾斜的轴Q2延伸。轴Q2以越靠近X轴方向正侧与中心轴C的分离距离越大的方式倾斜。由此，容易将第二固定部47配置在固定部51的附近。需要说明的是，轴Q2相对于X轴的倾斜没有特别限定，例如优选为10°以上且45°以下，更优选为10°以上且30°以下。由此，能够抑制第二固定电极46向Y轴方向的扩展，能够实现传感器元件3的小型化。
另外，轴Q2相对于中心轴C与轴Q1呈线对称。换言之，第一主干部43与第二主干部48相对于中心轴C即X轴呈线对称地配置。由此，能够将第一固定电极41以及第二固定电极46平衡良好地配置在传感器元件3内。需要说明的是，作为第一主干部43以及第二主干部48的结构，没有特别限定，例如，可以分别沿着X轴方向延伸，也可以在中途弯折或弯曲。另外，第一主干部43与第二主干部48也可以相对于中心轴C不对称。
像这样，通过使第一主干部43以及第二主干部48倾斜，将第一固定部42以及第二固定部47设置在固定部51的附近，能够有效抑制因热量或残留应力等而在基板2上产生翘曲或挠曲时的可动部52与固定电极4在Z轴方向的偏移的差，具体而言，能够有效抑制第一可动电极指64与第一固定电极指44在Z轴方向的偏移的差、第二可动电极指69与第二固定电极指49在Z轴方向的偏移的差。因此，成为检测精度高的物理量传感器1。
第二固定电极指49包括从第二主干部48向Y轴方向负侧延伸的第二固定电极指491、从第二主干部48向Y轴方向正侧延伸的第二固定电极指492。像这样，通过采用使第二固定电极指49从第二主干部48向Y轴方向的两侧延伸的结构，与使第二固定电极指49从第二主干部48的一侧延伸的情况相比，能够缩短第二固定电极指49的长度。因此，第二固定电极指49不易破损。
另外，第二固定电极指491、492分别沿着X轴方向相互分离地设置有多个。另外，第二固定电极指491越靠近X轴方向正侧越短，第二固定电极指492越靠近X轴方向正侧越长。
另外，如图1所示，可动电极6具有：位于第一开口528内，被可动部52支承的第一可动电极指64；位于第二开口529内，被可动部52支承的第二可动电极指69。
第一可动电极指64具有：相对于第一主干部43位于Y轴方向正侧，与第一固定电极指441沿着X轴相对的第一可动电极指641；相对于第一主干部43位于Y轴方向负侧，与第一固定电极指442沿着X轴相对的第一可动电极指642。另外，第一可动电极指641沿着X轴方向相互分离地设置有多个，与多个第一固定电极指441啮合为梳齿状。同样地，第一可动电极指642沿着X轴方向相互分离地设置有多个，与多个第一固定电极指442啮合为梳齿状。
另外，第一可动电极指641越靠近X轴方向正侧越短，第一可动电极指642越靠近X轴方向正侧越长。这些各个第一可动电极指64相对于成对的第一固定电极指44位于X轴方向正侧，经由间隙与第一固定电极指44相对。
第一可动电极指64与在其X轴方向负侧成对的第一固定电极指44相对，在X轴方向正侧不成对，即，与和其他的第一可动电极指64成对的第一固定电极指44相对。另外，如图3所示，第一可动电极指64被配置为，与成对的第一固定电极指44的分离距离D1小于与不成对的第一固定电极指44的分离距离D2。由此，能够进一步增大在与成对的第一固定电极指44之间形成的静电电容，并能够进一步减小在与不成对的第一固定电极指44之间形成的静电电容。
第二可动电极指69具有：相对于第二主干部48位于Y轴方向负侧，与第二固定电极指491相对的第二可动电极指691；相对于第二主干部48位于Y轴方向正侧，与第二固定电极指492相对的第二可动电极指692。另外，第二可动电极指691沿着X轴方向相互分离地设置有多个，与多个第二固定电极指491啮合为梳齿状。同样地，第二可动电极指692沿着X轴方向相互分离地设置有多个，与多个第二固定电极指492啮合为梳齿状。
另外，第二可动电极指691越靠近X轴方向正侧越短，第二可动电极指692越靠近X轴方向正侧越长。这些各个第二可动电极指69相对于成对的第二固定电极指49位于X轴方向负侧，经由间隙与第二固定电极指49相对。
第二可动电极指69与在其X轴方向正侧成对的第二固定电极指49相对，在X轴方向负侧不成对，即，与和其他的第二可动电极指69成对的第二固定电极指49相对。另外，如图4所示，第二可动电极指69被配置为，与成对的第二固定电极指49的分离距离D3小于与不成对的第二固定电极指49的分离距离D4。由此，能够进一步增大在与成对的第二固定电极指49之间形成的静电电容，并能够进一步减小在与不成对的第二固定电极指49之间形成的静电电容。
以上，对物理量传感器1的结构进行了简单说明。如果对这样的物理量传感器1施加加速度Ax，则基于该加速度Ax的大小，可动部52一边使弹簧53、54弹性变形一边在X轴方向上位移。伴随这样的位移，第一可动电极指64与第一固定电极指44的间隙以及第二可动电极指69与第二固定电极指49的间隙分别发生变化，伴随该位移，第一可动电极指64与第一固定电极指44之间的静电电容以及第二可动电极指69与第二固定电极指49之间的静电电容的大小分别发生变化。因此，能够基于这些静电电容的变化来检测加速度Ax。
在此，作为提高加速度Ax的检测灵敏度的方法，有使受到加速度Ax时可动的部分即可动部52的质量增加的方法，作为使可动部52的质量增加的方法，有增厚形成有传感器元件3的传感器基板30的厚度h(Z轴方向的长度)的方法。然而，如果使传感器基板30的厚度h在其整个区域中均匀地变厚，则第一、第二可动电极指64、69以及第一、第二固定电极指44、49也变厚，第一可动电极指64与第一固定电极指44之间的粘性阻力以及第二可动电极指69与第二固定电极指49之间的粘性阻力增大，可动部52的阻尼特性恶化。如果可动部52的阻尼特性恶化，则会发生Q值的降低或布朗噪声的增加，成为检测灵敏度降低的主要原因。因此，伴随可动部52的质量增加而提高的加速度Ax的检测灵敏度被可动部52的阻尼特性的恶化所抵消，无法有效地提高加速度Ax的检测灵敏度。
因此，在本实施方式的物理量传感器1中，如图5以及图6所示，在可动部52中，不使第一、第二可动电极指64、69的厚度h1变厚，即使厚度h1恒定，并且仅使基部50的厚度h2变厚。即，满足h1＜h2的关系。通过满足这样的关系，能够抑制可动部52的阻尼特性的恶化，并且使可动部52的质量增加。因此，能够有效地提高加速度Ax的检测灵敏度，得到具有优异的检测灵敏度的物理量传感器1。在此，第一、第二可动电极指64、69是指在对应的第一、第二固定电极指44、49之间形成静电电容的部分，除此以外的部分相当于基部50。
以下，对上述的效果进行更详细的说明。以下，为了便于说明，使用图7所示的模型进行说明。另外，将传感器基板30的厚度设为h，将弹簧53、54的宽度设为w，将弹簧53、54的弹簧长度设为b，将第一、第二可动电极指64、69以及第一、第二固定电极指44、49相对的部分的长度设为l，将第一、第二可动电极指64、69以及第一、第二固定电极指44、49的间隙设为d，将可动部52的从Z轴方向俯视观察时的面积设为A。此外，将传感器基板30的构成材料的杨氏模量设为E，将比重设为a。另外，将第一、第二可动电极指64、69以及第一、第二固定电极指44、49之间的介电常数设为ε，将存在于第一、第二可动电极指64、69以及第一、第二固定电极指44、49之间的气体的粘性系数设为μ。另外，将可动电极指与固定电极指的对数设为n。
首先，对单纯地使传感器基板30的厚度h增加的情况进行说明。在可动电极指与固定电极指之间产生的阻尼常数D(粘性常数)由下述的式(1)表示。阻尼常数D具有与传感器基板30的厚度h的立方成正比，与可动电极指与固定电极指的间隙即电极间间隙d的立方成反比的关系。由式(1)可知，如果单纯地使厚度h增加，则阻尼常数D与厚度h的立方(h3)成正比地增加，直接关系到噪声特性和频率响应特性的恶化。
【数学式1】
Q值由下述的式(2)表示。需要说明的是，可知式(2)所包含的弹簧常数k和质量M由式(3)以及式(4)表示，两者均与传感器基板30的厚度h成正比地增加。此外，如果将式(3)以及式(4)代入式(2)，则成为式(2)的右边。由式(2)可知，Q值与厚度h的平方(h2)成反比。即，可以说伴随厚度h的增加，Q值降低，因大幅衰减而导致频带降低。
【数学式2】
【数学式3】
【数学式4】
M＝Aha…(4)
另外，此时，传感器元件3具有的布朗噪声BNEA由下述的式(5)表示。阻尼常数D与传感器基板30的厚度h的立方成正比，总体质量M与结构体的厚度h成正比。因此，可知布朗噪声BNEA与厚度h的平方根(√h)成正比地增加。
【数学式5】
另外，相对于基板2可动的部分(可动部52与弹簧53、54的集合体)的谐振角频率ω0由下述的式(6)表示。由于弹簧常数k和总体质量M与传感器基板30的厚度h成正比，可知谐振角频率ω0不依赖于厚度h。
【数学式6】
另外，检测的灵敏度S由下述的式(7)表示。由于总体质量M和弹簧常数k与传感器基板30的厚度h成正比，可知灵敏度S与厚度h成正比。
【数学式7】
以上，对使传感器基板30的厚度h增加的情况进行了说明。综上所述，在仅单纯地使传感器基板30的厚度h增加的情况下，阻尼常数D与厚度h的立方(h3)成正比地变大，Q值与厚度h的平方(h2)成反比地变小。另外，布朗噪声BNEA与厚度h的平方根(√h)成正比地变大。另外，由于弹簧常数k和总体质量M与厚度h成正比，因此谐振角频率ω0与厚度h的增加无关，成为恒定值。最终，灵敏度S与厚度h成正比地变大，灵敏度S与布朗噪声BNEA的比S/N为√h。
像这样，如果单纯地增加传感器基板30的厚度h，则会导致Q值的降低和布朗噪声BNEA的增加，因此需要使阻尼常数D和Q值保持恒定并使厚度h增加。在使阻尼常数D和Q值保持恒定并且变更了厚度h的情况下，依次说明各特性如何依赖于厚度h。
为了使阻尼常数D保持恒定，在通过式(1)使传感器基板30的厚度h增加的情况下，使电极间间隙d也以相同比例增加。这是因为，电极间间隙d与厚度h成正比，即d∝h的关系成立。由于传感器元件3优选不具有过度的共振·衰减特性，因此一般设计为Q值始终为1左右。在此，如上所述，如果设计为阻尼常数D恒定，则需要在式(2)中使总体质量M与弹簧常数k的乘积M·k始终恒定。总体质量M与传感器基板30的厚度h成正比，因此为了使总体质量M与弹簧常数k的乘积M·k恒定，需要设计为弹簧常数k与厚度h成反比。因此，通过以满足下述的式(8)的方式设计弹簧宽度w和弹簧长度b，能够使Q值恒定。
【数学式8】
阻尼常数D不依赖于传感器基板30的厚度h，总体质量M与传感器基板30的厚度h成正比，因此如下述的式(9)所示，可知布朗噪声BNEA与传感器基板30的厚度h成反比。在此，式(9)中的T为绝对温度，kB为玻尔兹曼常数。
【数学式9】
另外，在满足上述的式(4)以及式(8)的条件的情况下，如下述的式(10)所示，谐振角频率ω0与传感器基板30的厚度h成反比。即，可知如果厚度h增加，则谐振角频率ω0降低。
【数学式10】
另外，灵敏度S由下述的式(11)表示。电极间间隙d和总体质量M与传感器基板30的厚度h成正比，弹簧常数k与传感器基板30的厚度h成反比，因此可知灵敏度S与厚度h成正比。
【数学式11】
以上，对使阻尼常数D和Q值保持恒定并且使厚度h增加的情况进行了说明。综上所述，通过伴随传感器基板30的厚度h的增加使电极间间隙d成正比地增加，使阻尼常数D为恒定值。另外，通过采用总体质量M与厚度h成正比，弹簧常数k设为与厚度h成反比的设计，将Q值设为恒定值。此时，谐振角频率ω0与厚度h成反比，布朗噪声BNEA与厚度h成反比。最终，灵敏度S与厚度h成正比地变大，灵敏度S与布朗噪声BNEA的比S/N与厚度h的平方(h2)成正比。像这样，可以说在使阻尼常数D和Q值保持恒定并且使厚度h增加的情况下，与仅单纯地使厚度h增加的情况相比，S/N变大。
如上所述，在传感器基板30的厚度h是均匀的结构的情况下，在使厚度h增加并尝试了高灵敏度化的情况下，通过各种权衡关系，预计灵敏度S与布朗噪声BNEA的比S/N不会大幅增加。即，(a)在仅使传感器基板30的厚度h单纯地增加的情况下，通过阻尼常数D的增加，导致布朗噪声BNEA和频率特性的恶化，(b)在使阻尼常数D和Q值保持恒定并且使传感器基板30的厚度h增加的情况下，也同样地仅能够预计灵敏度S与传感器基板30的厚度h成正比地增加。此外，由于布朗噪声BNEA也与传感器基板30的厚度h成正比地增加，因此灵敏度S与布朗噪声BNEA的比S/N仍为1。
因此，在物理量传感器1中，如上所述，在可动部52中，使第一、第二可动电极指64、69的厚度h1恒定，并且仅使基部50的厚度h2变厚。在该情况下，在可动电极指与固定电极指之间产生的阻尼常数D如上述的式(1)所示，与厚度h1的立方(h13)成正比，与电极间间隙d的立方(d3)成反比。另外，由于厚度h1和电极间间隙d恒定，因此阻尼常数D也恒定。
另外，伴随基部50的厚度h2的增加，如果将Q值设计为恒定，则质量M、弹簧常数k、布朗噪声BNEA、谐振角频率ω0的各个参数与基部50的厚度h2的比例关系成为与上述的两个现有结构中的情况相同的关系。灵敏度S由下述的式(12)表示。电极间间隙d恒定，质量M与基部50的厚度h2成正比，弹簧常数k与基部50的厚度h2成反比，因此灵敏度S与基部50的厚度h2的平方(h22)成正比。像这样，灵敏度S与厚度h2的平方成正比是因为电极间间隙d不依赖于基部50的厚度h2，因此能够在不增加阻尼常数D的情况下增加基部50的厚度h2。
【数学式12】
综上所述，根据本实施方式，如果使电极间间隙d恒定，则阻尼常数D恒定。另外，通过采用总体质量M与基部50的厚度h2成正比，弹簧常数k设为与厚度h2成反比的设计，使Q值恒定。此时，谐振角频率ω0与厚度h2成反比，布朗噪声BNEA与厚度h2成反比。因此，最终，灵敏度S与厚度h2的平方(h22)成正比，灵敏度S与布朗噪声BNEA的比S/N与厚度h2的立方(h23)成正比地变大。因此，通过在将第一、第二可动电极指64、69的厚度h1保持恒定的状态下增加基部50的厚度h2，与上述的两个现有构造相比，能够大幅提高灵敏度S。其结果为，成为具有优异的检测灵敏度的物理量传感器1。
需要说明的是，厚度h1、h2满足h1＜h2的关系即可。即，只要满足h2/h1＞1的关系即可，但例如优选满足h2/h1＞1.5的关系，更优选满足h2/h1＞2的关系，进一步优选满足h2/h1＞3的关系。由此，相对于第一、第二可动电极指64、69的厚度h1，能够充分增大基部50的厚度h2，能够有效地增加基部50的质量。因此，能够更显著地发挥上述的效果。需要说明的是，h2/h1的值在各个第一、第二可动电极指64、69中分别可以相同也可以不同。此外，也可以在一个第一、第二可动电极指64、69中具有h2/h1不同的部位。
另外，只要至少一个第一、第二可动电极指64、69满足h1＜h2的关系即可，但优选为50％以上的第一、第二可动电极指64、69满足，更优选为75％以上的第一、第二可动电极指64、69满足，进一步优选为95％以上的第一、第二可动电极指64、69满足。由此，能够更显著地发挥上述的效果。另外，各个第一、第二可动电极指64、69优选为在其长度方向的整个区域中满足h1＜h2的关系，但也可以在一部分中满足h1＜h2的关系。
另外，只要至少在基部50的一部分区域中满足h1＜h2的关系即可，但优选为在基部50的50％以上的区域中满足，更优选为在75％以上的区域中满足，进一步优选为在95％以上的区域中满足。由此，能够更有效地增加基部50的质量，能够更显著地发挥上述的效果。
另外，如图5以及图6所示，基部50的厚度h2比第一、第二固定电极指44、49的厚度h3大。即，基部50的沿着Z轴方向的长度比第一、第二固定电极指44、49长，满足h3＜h2的关系。由此，能够减少基部50与第一、第二固定电极指44、49的相对面积，能够抑制由存在于它们之间的气体引起的阻尼特性的恶化。因此，成为具有更优异的检测灵敏度的物理量传感器1。
需要说明的是，厚度h2、h3例如优选为满足h2/h3＞1.5的关系，更优选为满足h2/h3＞2的关系，进一步优选为满足h2/h3＞3的关系。由此，相对于第一、第二固定电极指44、49的厚度h3，能够充分增大基部50的厚度h2，能够有效地增加基部50的质量。因此，能够更显著地发挥上述的效果。
另外，只要至少一个第一、第二固定电极指44、49满足h3＜h2的关系即可，但优选为50％以上的第一、第二固定电极指44、49满足，更优选为75％以上的第一、第二固定电极指44、49满足，进一步优选为95％以上的第一、第二固定电极指44、49满足。由此，能够更显著地发挥上述的效果。另外，各个第一、第二固定电极指44、49优选为在其长度方向的整个区域中满足h3＜h2的关系，但也可以在一部分中满足h3＜h2的关系。
特别是，在本实施方式中，第一、第二固定电极指44、49的厚度h3与第一、第二可动电极指64、69的厚度h1相等。即，满足h1≈h3，特别是h1＝h3的关系。另外，第一、第二可动电极指64、69与第一、第二固定电极指44、49在Z轴方向上位于相同的高度，不偏离Z轴方向地在X轴方向上排列。因此，能够最大限度地增大第一、第二可动电极指64、69与第一、第二固定电极指44、49的相对面积。另外，能够有效抑制第一、第二固定电极指44、49相对于第一、第二可动电极指64、69在Z轴方向上突出，因该突出的部分与基部50相对而导致的阻尼特性的恶化。因此，成为具有更优异的检测灵敏度的物理量传感器1。需要说明的是，除了h1与h3一致的情况以外，h1和h3相等例如还包括大约±5％以内的在制造中可能产生的误差。但是，作为厚度h3没有特别限定，可以是h3＜h1，也可以是h3＞h1。另外，在h3＞h1的情况下，例如也可以是h3＝h2。
另外，如图8以及图9所示，在本实施方式中，弹簧53、54的厚度h4小于基部50的厚度h2。即，满足h4＜h2的关系。像这样，通过使弹簧53、54的厚度h4与基部50的厚度h2不同，能够与基部50的厚度h2无关地设计弹簧53、54的厚度h4。因此，弹簧53、54的弹簧常数的调整变得更容易。
另外，厚度h4例如优选为满足1＞h4/h2≥0.3的关系，更优选为满足1＞h4/h2≥0.4的关系，进一步优选为满足1＞h4/h2≥0.5的关系。通过满足这样的关系，能够抑制弹簧53、54的厚度h4变得过小，弹簧53、54的机械强度过度降低。因此，能够得到具有充分的机械强度的物理量传感器1。需要说明的是，作为厚度h4，没有特别限定，可以是h4＝h2，也可以是h4＞h2。
另外，在本实施方式中，传感器元件3的各部分的上表面成为一个面，第一、第二可动电极指64、69，第一、第二固定电极指44、49以及弹簧53、54的下表面分别相对于其他部分的下表面向上侧偏移。通过采用这样的结构，如在后述的制造方法中也说明的那样，传感器元件3的制造变得容易。
以上，对物理量传感器1进行了说明。如上所述，在将相互正交的三个轴作为X轴、Y轴以及Z轴时，这样的物理量传感器1具有将沿着Z轴的方向作为厚度方向的基板2、设置在基板2上并检测作为物理量的加速度Ax的传感器元件3。另外，传感器元件3具有相对于基板2在沿着作为加速度Ax的检测轴的X轴的方向上位移的可动部52、固定于基板2的固定电极4，可动部52具有与固定电极4在沿着X轴的方向上相对配置的可动电极6、支承可动电极6并且沿着Z轴的方向的长度比可动电极6长的作为质量部的基部50。更具体而言，在物理量传感器1中，基部50的厚度h2大于可动电极6具有的第一、第二可动电极指64、69的厚度h1。通过使厚度h1、h2满足这样的关系，能够抑制可动部52的阻尼特性的恶化，并且能够使可动部52的质量增加。因此，能够有效地提高加速度Ax的检测灵敏度，能够得到具有优异的检测灵敏度的物理量传感器1。
另外，如上所述，基部50的沿着Z轴方向的长度比固定电极4长。具体而言，基部50的厚度h2比固定电极4具有的第一、第二固定电极指44、49的厚度h3大。像这样，通过使弹簧53、54的厚度h4与基部50的厚度h2不同，能够与基部50的厚度h2无关地设计弹簧53、54的厚度h4。因此，弹簧53、54的弹簧常数的调整变得更容易。
另外，如上所述，可动电极6以及固定电极4的沿着Z轴方向的长度相等。具体而言，可动电极6具有的第一、第二可动电极指64、69的厚度h1以及固定电极4具有的第一、第二固定电极指44、49的厚度h3相等。因此，能够最大限度地增大第一、第二可动电极指64、69与第一、第二固定电极指44、49的相对面积，并且能够有效抑制第一、第二固定电极指44、49相对于第一、第二可动电极指64、69在Z轴方向上突出，因该突出的部分与基部50相对而导致的阻尼特性的恶化。因此，成为具有更优异的检测灵敏度的物理量传感器1。
另外，如上所述，传感器元件3具有固定于基板2的固定部51、连接固定部51与可动部52的弹簧53、54。由此，能够以简单的结构使可动部52能够相对于基板2在X轴方向上位移。
另外，如上所述，弹簧53、54的沿着Z轴方向的长度比基部50短。即，弹簧53、54的厚度h4小于基部50的厚度h2。像这样，通过使弹簧53、54的厚度h4与基部50的厚度h2不同，能够与基部50的厚度h2无关地设计弹簧53、54的厚度h4。因此，弹簧53、54的弹簧常数的调整变得更容易。
另外，如上所述，固定电极4具有在沿着Y轴的方向上排列配置的第一固定电极41以及第二固定电极46。另外，第一固定电极41具有第一主干部43、从第一主干部43向沿着Y轴的方向的两侧延伸的多个第一固定电极指44，第二固定电极46具有第二主干部48、从第二主干部48向沿着Y轴的方向的两侧延伸的多个第二固定电极指49。通过设为这样的结构，能够抑制各个第一、第二固定电极指44、49的长度，并且能够增大在可动电极6与固定电极4之间形成的静电电容。因此，成为具有优异的机械强度和优异的灵敏度的物理量传感器1。
另外，如上所述，第一主干部43以及第二主干部48分别沿着相对于X轴以及Y轴倾斜的方向延伸。由此，能够将第一固定部42以及第二固定部47设置在固定部51的附近。因此，能够有效抑制因热量或残留应力等而在基板2上产生翘曲或挠曲时的可动部52与固定电极4在Z轴方向的偏移的差，具体而言，能够有效抑制第一可动电极指64与第一固定电极指44在Z轴方向的偏移的差、第二可动电极指69与第二固定电极指49在Z轴方向的偏移的差。其结果为，成为检测精度高的物理量传感器1。
另外，如上所述，第一主干部43以及第二主干部48相对于中心轴C即X轴呈线对称。由此，能够平衡良好地配置第一固定电极41以及第二固定电极46。
另外，如上所述，从第一主干部43向第二主干部48的一侧(中心轴C侧)延伸的第一固定电极指442以及从第二主干部48向第一主干部43的一侧(中心轴C侧)延伸的第二固定电极指492分别沿着X轴配置有多个，Y轴方向的长度朝向X轴方向正侧(沿着X轴的方向的一侧)逐渐增加。相反地，从第一主干部43向与第二主干部48相反的一侧(与中心轴C相反的一侧)延伸的第一固定电极指441以及从第二主干部48向与第一主干部43相反的一侧(与中心轴C相反的一侧)延伸的第二固定电极指492分别沿着X轴配置有多个，Y轴方向的长度朝向X轴方向负侧(沿着X轴的方向的另一侧)逐渐增加。由此，能够使多个第一固定电极指44中包含更短的第一固定电极指44，第一固定电极指44整体更不易破损。同样地，能够使多个第二固定电极指49中包含更短的第二固定电极指49，第二固定电极指49整体更不易破损。对于第一可动电极指64以及第二可动电极指69也是同样。因此，能够更有效抑制电极指44、49、64、69的破损，成为能够发挥优异的耐冲击性的物理量传感器1。
另外，如上所述，第一可动电极指64位于在X轴方向上相邻的一对第一固定电极指44之间，成对的一个第一固定电极指44与第一可动电极指64的分离距离D1与不成对的另一个第一固定电极指44与第一可动电极指64的分离距离D2不同。同样地，第二可动电极指69位于在X轴方向上相邻的一对第二固定电极指49之间，成对的一个第二固定电极指49与第二可动电极指69的分离距离D3与不成对的另一个第二固定电极指49与第二可动电极指69的分离距离D4不同。由此，能够进一步增大在与成对的第二固定电极指49之间形成的静电电容，能够进一步减小在与不成对的第二固定电极指49之间形成的静电电容。
接着，对物理量传感器1的制造方法进行说明。如图10所示，物理量传感器1的制造方法具有：形成基板2的基板形成工序；在传感器基板30上形成凹部的传感器基板加工工序；将传感器基板30与基板2接合的接合工序；对传感器基板30进行蚀刻并形成传感器元件3的传感器元件形成工序；将盖8与基板2接合的盖接合工序。
基板形成工序
首先，准备由玻璃基板构成的基板2，使用光刻技术和蚀刻技术，形成在上表面侧开放的凹部21以及槽25、26、27和安装件22、23、24。接着，在槽25、26、27内形成配线71、72、73。需要说明的是，作为蚀刻技术，例如能够使用湿式蚀刻、干式蚀刻等。
传感器基板形成工序
接着，如图11所示，准备由硅基板构成的传感器基板30作为传感器元件3的母材，使用光刻技术和蚀刻技术，形成在基板2的下表面侧开放的凹部301。在此，凹部301包含形成有第一、第二可动电极指64、69以及第一、第二固定电极指44、49的部分、形成有弹簧53、54的部分而形成。需要说明的是，作为蚀刻技术，例如能够使用湿式蚀刻、干式蚀刻等。
接合工序
接着，如图12所示，将传感器基板30以形成有凹部301的面朝向基板2一侧的姿态与基板2的上表面接合。需要说明的是，作为接合方法，没有特别限定，例如能够使用阳极接合。
传感器元件形成工序
接着，根据需要，通过CMP(化学机械研磨)等使传感器基板30从其上表面侧薄壁化，使传感器基板30成为规定的厚度。接着，如图13所示，通过使用光刻技术和蚀刻技术对传感器基板30进行图案化，形成传感器元件3。此时，从与凹部301重叠的部分形成第一、第二可动电极指64、69，第一、第二固定电极指44、49以及弹簧53、54。需要说明的是，作为蚀刻技术，例如能够使用湿式蚀刻、干式蚀刻等。
盖接合工序
接着，如图14所示，准备盖8，使用玻璃料89将盖8与基板2的上表面接合。由此，形成收纳空间SS，并且在收纳空间SS中收纳传感器元件3。
通过以上的工序，能够得到物理量传感器1。通过这样的制造方法，由于在传感器基板30的下表面形成凹部301，因此物理量传感器1的制造变得更容易。具体而言，通过在基板2的下表面形成凹部301，能够使基板2的上表面保持平坦。因此，在传感器元件形成工序中，容易通过光刻技术在基板2的上表面形成耐蚀刻性掩模，并且其精度也变高。因此，物理量传感器1的制造变得更容易。
第二实施方式
图15至图18分别是表示第二实施方式涉及的物理量传感器的剖视图。需要说明的是，图15相当于图1中的B-B线剖视图，图16相当于图1中的C-C线剖视图，图17相当于图1中的D-D线剖视图，图18相当于图1中的E-E线剖视图。
本实施方式涉及的物理量传感器1主要除了传感器元件3的结构不同以外，与上述的第一实施方式的物理量传感器1相同。在以下的说明中，关于第二实施方式的物理量传感器1，以与上述的第一实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项省略其说明。另外，在图15至图18中，对与上述的第一实施方式相同的结构标注相同的附图标记。
如图15至图18所示，在本实施方式的物理量传感器1中，传感器基板30的下表面成为一个面，第一、第二可动电极指64、69，第一、第二固定电极指44、49以及弹簧53、54的上表面分别相对于其他部分的上表面向下侧偏移。通过这样的结构，也能够使第一、第二可动电极指64、69的厚度h1，第一、第二固定电极指44、49的厚度h3以及弹簧53、54的厚度h4分别比基部50的厚度h2小。
通过这样的第二实施方式，也能够发挥与上述的第一实施方式相同的效果。
第三实施方式
图19以及图22分别是表示第三实施方式涉及的物理量传感器的剖视图。需要说明的是，图19相当于图1中的B-B线剖视图，图20相当于图1中的C-C线剖视图，图21相当于图1中的D-D线剖视图，图22相当于图1中的E-E线剖视图。
本实施方式涉及的物理量传感器1主要除了传感器元件3的结构不同以外，与上述的第一实施方式的物理量传感器1相同。在以下的说明中，关于第三实施方式的物理量传感器1，以与上述的第一实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项省略其说明。另外，在图19至图22中，对与上述的第一实施方式相同的结构标注相同的附图标记。
如图19至图22所示，在本实施方式的物理量传感器1中，第一、第二可动电极指64、69，第一、第二固定电极指44、49以及弹簧53、54的上表面分别相对于其他部分的上表面(以下，也称为“传感器基板30的上主面”)向下侧偏移，第一、第二可动电极指64、69，第一、第二固定电极指44、49以及弹簧53、54的下表面分别相对于其他部分的下表面(以下，也称为“传感器基板30的下主面”)向上侧偏移。另外，第一、第二可动电极指64、69，第一、第二固定电极指44、49以及弹簧53、54的上表面相对于传感器基板30的上主面的偏移量Da，与第一、第二可动电极指64、69，第一、第二固定电极指44、49以及弹簧53、54的下表面相对于传感器基板30的下主面的偏移量Db是相等的。由此，传感器元件3成为上下对称的形状，具有优异的重量平衡。因此，可动部52相对于基板2更顺畅地位移，物理量传感器1的加速度Ax的检测灵敏度进一步提高。但是，偏移量Da、Db也可以互不相同。
通过这样的第三实施方式，也能够发挥与上述的第一实施方式相同的效果。
第四实施方式
图23是表示作为第四实施方式涉及的电子设备的智能手机的俯视图。
图23所示的智能手机1200是应用了本发明的电子设备。在智能手机1200中内置有物理量传感器1和基于从物理量传感器1输出的检测信号来进行控制的控制电路1210。由物理量传感器1检测出的检测数据被发送至控制电路1210，控制电路1210能够根据接收到的检测数据来识别智能手机1200的姿态或动作，使显示于显示部1208的显示图像发生变化，发出警告音或效果音，驱动振动电机使主体振动。
作为这样的电子设备的智能手机1200具有物理量传感器1。因此，能够享有上述的物理量传感器1的效果，能够发挥较高的可靠性。
需要说明的是，电子设备除了上述的智能手机1200以外，例如还能够应用于：个人计算机、数字静态照相机、平板终端、钟表、智能手表、喷墨打印机、膝上型个人计算机、电视机、HMD(头戴式显示器)等可穿戴终端、摄像机、录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子记事本、电子词典、电子计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、电视电话、防盗用电视监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备、鱼群探测器、各种测量设备、移动体终端基站用设备、车辆、飞机、船舶等的各种计量仪器类、飞行模拟器、网络服务器等。
第五实施方式
图24是表示作为第五实施方式涉及的电子设备的惯性测量装置的分解立体图。图25是图24所示的惯性测量装置具有的基板的立体图。
图24所示的作为电子设备的惯性测量装置2000(IMU：InertialMeasurementUnit：惯性测量单元)是检测汽车、机器人等的被安装装置的姿态或动作的惯性测量装置。惯性测量装置2000作为具有三轴加速度传感器以及三轴角速度传感器的六轴运动传感器而发挥功能。
惯性测量装置2000是平面形状为大致正方形的长方体。另外，在位于正方形的对角线方向的两处顶点附近形成有作为固定部的螺纹孔2110。将两根螺钉通过这两处螺纹孔2110，能够将惯性测量装置2000固定于汽车等被安装体的被安装面。需要说明的是，通过部件的选定或设计变更，例如也能够小型化为能够搭载于智能手机或数字照相机的尺寸。
惯性测量装置2000具有外壳2100、接合部件2200、传感器模块2300，在外壳2100的内部成为经由接合部件2200插入了传感器模块2300的结构。外壳2100的外形与上述的惯性测量装置2000的整体形状相同，是平面形状为大致正方形的长方体，在位于正方形的对角线方向的两处顶点附近分别形成有螺纹孔2110。另外，外壳2100为箱状，在其内部收纳有传感器模块2300。
传感器模块2300具有内壳2310和基板2320。内壳2310是支承基板2320的部件，成为收纳在外壳2100的内部的形状。另外，在内壳2310上形成有用于防止与基板2320接触的凹部2311和用于使后述的连接器2330露出的开口2312。这样的内壳2310经由接合部件2200与外壳2100接合。另外，在内壳2310的下表面经由粘接剂接合有基板2320。
如图25所示，在基板2320的上表面安装有连接器2330，检测围绕Z轴的角速度的角速度传感器2340z，检测X轴、Y轴以及Z轴的各轴方向的加速度的加速度传感器2350等。另外，在基板2320的侧面安装有检测围绕X轴的角速度的角速度传感器2340x以及检测围绕Y轴的角速度的角速度传感器2340y。作为这些各个传感器2340x、2340y、2340z、2350，能够使用本发明的物理量传感器。
另外，在基板2320的下表面安装有控制IC2360。控制IC2360是MCU(MicroController Unit：微控制器单元)，对惯性测量装置2000的各部分进行控制。在存储部中存储有规定了用于检测加速度以及角速度的顺序和内容的程序、将检测数据数字化并编入到分组数据中的程序、附带的数据等。需要说明的是，在基板2320中除此以外还安装有多个电子部件。
第六实施方式
图26是表示作为第六实施方式涉及的电子设备的移动体定位装置的整体系统的框图。图27是图26所示的移动体定位装置的作用的图。
图26所示的移动体定位装置3000是安装在移动体上使用，用于进行该移动体的定位的装置。需要说明的是，作为移动体，没有特别限定，可以是自行车、汽车、摩托车、电车、飞机、船等中的任一种，在本实施方式中，对使用了四轮汽车作为移动体的情况进行说明。
移动体定位装置3000具有惯性测量装置3100(IMU)、运算处理部3200、GPS接收部3300、接收天线3400、位置信息取得部3500、位置合成部3600、处理部3700、通信部3800和显示部3900。需要说明的是，作为惯性测量装置3100，例如能够使用上述的惯性测量装置2000。
惯性测量装置3100具有三轴的加速度传感器3110和三轴的角速度传感器3120。运算处理部3200接收来自加速度传感器3110的加速度数据以及来自角速度传感器3120的角速度数据，对这些数据进行惯性导航运算处理，输出包含移动体的加速度以及姿态的惯性导航定位数据。
另外，GPS接收部3300经由接收天线3400接收来自GPS卫星的信号。另外，位置信息取得部3500基于GPS接收部3300接收到的信号，输出表示移动体定位装置3000的位置(纬度、经度、高度)、速度、方位的GPS定位数据。在该GPS定位数据中还包含表示接收状态或接收时刻等的状态数据。
位置合成部3600基于从运算处理部3200输出的惯性导航定位数据以及从位置信息取得部3500输出的GPS定位数据，计算出移动体的位置，具体而言计算出移动体在地面的哪个位置行驶。例如，即使GPS定位数据所包含的移动体的位置相同，如图27所示，如果由于地面的倾斜等的影响移动体的姿态出现差异，则会计算出移动体在地面的不同位置行驶。因此，无法仅通过GPS定位数据来计算出移动体的正确的位置。因此，位置合成部3600使用惯性导航定位数据，计算出移动体在地面的哪个位置行驶。
从位置合成部3600输出的位置数据通过处理部3700进行规定的处理，作为定位结果显示在显示部3900上。另外，位置数据也可以通过通信部3800发送到外部装置。
第七实施方式
图28是表示第七实施方式涉及的移动体的立体图。
图28所示的汽车1500是应用了本发明的移动体的汽车。在该图中，汽车1500包括发动机系统、制动系统以及无钥匙进入系统中的至少一种的系统1510。另外，在汽车1500中内置有物理量传感器1，通过物理量传感器1能够检测车身1501的姿态。物理量传感器1的检测信号被供给至控制装置1502，控制装置1502能够基于该信号来控制系统1510。
像这样，作为移动体的汽车1500具有物理量传感器1。因此，能够享有上述的物理量传感器1的效果，能够发挥较高的可靠性。
需要说明的是，除此以外，物理量传感器1还可以广泛应用于汽车导航系统、汽车空调、防抱死制动系统(ABS)、安全气囊、轮胎压力监测系统(TPMS：Tire PressureMonitoring System：轮胎压力监测系统)、发动机控制、混合动力汽车或电动汽车的电池监视器等的电子控制单元(ECU：electronic control unit：电子控制单元)。另外，作为移动体，并不限定于汽车1500，例如也能够应用于飞机、火箭、人造卫星、船舶、AGV(无人搬运车)、双足步行机器人、无人机等无人飞机等。
以上，基于图示的实施方式对本发明的物理量传感器、电子设备以及移动体进行了说明，但本发明并不限定于此，各部分的结构能够置换为具有相同功能的任意结构。另外，也可以对本发明附加其他任意的构成物。另外，也可以适当组合上述的实施方式。
另外，在上述的实施方式中，对作为物理量传感器来检测加速度的加速度传感器进行了说明，但作为物理量传感器检测的物理量并不限定于加速度，例如也可以是角速度、压力等。

Claims (12)

1.一种物理量传感器，其特征在于，
在将相互正交的三个轴作为X轴、Y轴以及Z轴时，所述物理量传感器具有：
基板，将沿着Z轴的方向作为厚度方向；以及
传感器元件，设置于所述基板，并检测物理量，
所述传感器元件具有：
可动部，相对于所述基板在沿着作为所述物理量的检测轴的所述X轴的方向上位移；以及
固定电极，固定于所述基板，
所述可动部具有：
可动电极，与所述固定电极在沿着所述X轴的方向上相对配置；以及
质量部，支承所述可动电极，沿着所述Z轴的方向的长度比所述可动电极长，
在将所述可动电极的沿着所述Z轴的方向的长度设为h1，将所述质量部的沿着所述Z轴的方向的长度设为h2时，满足h2/h1＞3的关系。
2.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述质量部的沿着所述Z轴方向的长度比所述固定电极长。
3.根据权利要求2所述的物理量传感器，其特征在于，
所述可动电极和所述固定电极的沿着所述Z轴方向的长度相等。
4.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述传感器元件具有：
固定部，固定于所述基板；以及
弹簧，连接所述固定部与所述可动部。
5.根据权利要求4所述的物理量传感器，其特征在于，
所述弹簧的沿着所述Z轴方向的方向的长度比所述质量部短。
6.根据权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述固定电极具有在沿着Y轴的方向上排列配置的第一固定电极以及第二固定电极，
所述第一固定电极具有：
第一主干部；以及
多个第一固定电极指，从所述第一主干部向沿着所述Y轴的方向的两侧延伸，
所述第二固定电极具有：
第二主干部；以及
多个第二固定电极指，从所述第二主干部向沿着所述Y轴的方向的两侧延伸。
7.根据权利要求6所述的物理量传感器，其特征在于，
所述第一主干部以及所述第二主干部分别沿着相对于所述X轴以及所述Y轴倾斜的轴延伸。
8.根据权利要求6所述的物理量传感器，其特征在于，
所述第一主干部以及所述第二主干部相对于所述X轴呈线对称。
9.根据权利要求6所述的物理量传感器，其特征在于，
从所述第一主干部向所述第二主干部侧延伸的所述第一固定电极指以及从所述第二主干部向所述第一主干部侧延伸的所述第二固定电极指分别沿着所述X轴配置有多个，并且所述Y轴方向的长度朝向沿着所述X轴的方向的一侧逐渐增加，
从所述第一主干部向与所述第二主干部相反的一侧延伸的所述第一固定电极指以及从所述第二主干部向与所述第一主干部相反的一侧延伸的所述第二固定电极指分别沿着所述X轴配置有多个，所述Y轴方向的长度朝向沿着所述X轴的方向的另一侧逐渐增加。
10.根据权利要求9所述的物理量传感器，其特征在于，
所述可动电极指位于在X轴方向上相邻的一对所述第一固定电极指之间，
一个所述第一固定电极指与所述可动电极指的分离距离与另一个所述第一固定电极指与所述可动电极指的分离距离不同，
所述可动电极指位于在X轴方向上相邻的一对所述第二固定电极指之间，
一个所述第二固定电极指与所述可动电极指的分离距离与另一个所述第二固定电极指与所述可动电极指的分离距离不同。
11.一种电子设备，其特征在于，
具有权利要求1所述的物理量传感器。
12.一种移动体，其特征在于，
具有权利要求1所述的物理量传感器。
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