JP2006153800A - 物理量センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 パッケージに角速度検出を行うセンサ素子を取り付けてなる角速度センサ装置において、外部加速度の変化に応じて、外部加速度のセンサ素子に対する減衰量を適切に制御する。
【解決手段】 パッケージ１００と、パッケージ１００に取り付けられた角速度検出を行うセンサ素子２００とを備える角速度センサ装置Ｓ１において、センサ素子２００は、粘性を制御することの可能なＥＲ流体やＭＲ流体などの粘性制御液体３００に支持された状態でパッケージ１００に取り付けられ、センサ素子２００に印加される加速度を検出し、この検出された加速度に基づいて制御電極１１０に加える電圧を制御するようになっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パッケージに物理量検出を行うセンサ素子を取り付けてなる物理量センサ装置に関する。

一般に、この種の物理量センサ装置は、角速度や加速度などの物理量を検出するセンサ素子を、パッケージに取り付けてなるもので、角速度センサ装置や加速度センサ装置などとして適用される。

このような物理量センサ装置においては、外部から衝撃すなわち外部加速度が加わるとセンサ特性に問題が生じる。

たとえば、角速度センサ装置においては、検出方向へ発生するコリオリ力に基づいて角速度を検出するが、外部から検出方向への加速度がパッケージを介してセンサ素子に伝達されると、角速度が印加されていないにもかかわらず、あたかも角速度が生じたかのように出力がなされる。

ここで、従来より、角速度センサ装置において、パッケージ（ハウジング）に防振部材としての防振ゴムを設け、この防振ゴムによって角速度センサ素子を支持することにより、外部加速度による不要振動を吸収するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。

このような構成によれば、外部加速度がパッケージを介してセンサ素子に伝達される経路において、外部加速度は、防振ゴムにより減衰されて、センサ素子へ伝達される。そのため、センサ素子に対する不要振動が減少するとされている。
特開２０００−５５６６７号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載されているような防振部材によりセンサ素子を支持するようにした構成においては、外部加速度がセンサ素子へ伝わるときの減衰量を大きくするために、防振部材を軟らかくしすぎると、センサ装置本体の強度が保証できなくなってしまう。

また、センサ装置の強度を確保しようとすれば、逆に、防振部材が硬くなりすぎて減衰量が小さくなり、外部加速度がセンサ素子に伝わりやすくなってしまうというデメリットが生じる。

つまり、パッケージにセンサ素子を取り付けてなる物理量センサ装置においては、変化する外部加速度の大きさに応じて、外部加速度のセンサ素子に対する減衰量を適切なものにする必要があるが、従来では、そのような試みはなされていなかった。

本発明は、上記したような問題に鑑みてなされたものであり、パッケージに物理量検出を行うセンサ素子を取り付けてなる物理量センサ装置において、外部加速度の変化に応じて、外部加速度のセンサ素子に対する減衰量を適切に制御できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、パッケージ（１００）と、パッケージ（１００）に取り付けられた物理量検出を行うセンサ素子（２００）とを備える物理量センサ装置において、センサ素子（２００）は、粘性を制御することの可能な粘性制御液体（３００）に支持された状態でパッケージ（１００）に取り付けられていることを特徴としている。

それによれば、センサ素子（２００）は粘性制御液体（３００）を介してパッケージ（１００）に支持されており、外部加速度の変化に応じて粘性制御液体（３００）の粘性を変化させるように制御することができる。

そのため、本発明によれば、パッケージ（１００）に物理量検出を行うセンサ素子（２００）を取り付けてなる物理量センサ装置において、外部加速度の変化に応じて、外部加速度のセンサ素子（２００）に対する減衰量を適切に制御することができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の物理量センサ装置において、粘性制御液体（３００）は、印加される電界により粘性が変化するＥＲ流体であり、粘性制御流体（３００）に電界を印加するための制御電極（１１０）が設けられていることを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の物理量センサ装置において、粘性制御液体（３００）は、印加される磁界により粘性が変化するＭＲ流体であり、粘性制御流体（３００）に印加する磁界を発生するための制御電極（１１０）が設けられていることを特徴としている。

ここで、ＥＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ）流体は外部から電場を与えることによってその粘性が大きく変化するものであり、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ）流体は外部から磁場を与えることによってその粘性が大きく変化するものであり、それぞれ一般に知られているものである。

請求項２や請求項３に記載の発明のように、粘性制御液体（３００）として、これらＥＲ流体やＭＲ流体を用い、これら流体に電界や磁界を与えて制御するための制御電極（１１０）を設けたものにすることにより、外部加速度の変化に応じて粘性制御液体（３００）の粘性を適切に変化させることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、請求項２または請求項３に記載の物理量センサ装置においては、制御電極（１１０）は、パッケージ（１００）に設けられているものにできる。

また、請求項５に記載の発明のように、請求項１〜請求項４に記載の物理量センサ装置においては、センサ素子（２００）は、パッケージ（１００）内に充填された粘性制御液体（３００）に封止された状態で支持されているものにできる。

また、請求項６に記載の発明のように、請求項１〜請求項４に記載の物理量センサ装置においては、センサ素子（２００）は、保持体（５００）を介してパッケージ（１００）に固定されており、粘性制御液体（３００）は、保持体（５００）に含浸されているものにできる。

また、請求項７に記載の発明のように、請求項２または請求項３に記載の物理量センサ装置において、センサ素子（２００）が回路基板（６００）に固定されており、回路基板（６００）が保持体（５００）を介してパッケージ（１００）に支持されており、粘性制御液体（３００）が保持体（５００）に含浸されている場合、制御電極（１１０）は、パッケージ（１００）に設けられているものにできる。

また、請求項８に記載の発明のように、請求項２または請求項３に記載の物理量センサ装置において、パッケージ（１００）に回路基板（６００）が固定されており、センサ素子（２００）が保持体（５００）を介して回路基板（６００）に支持されており、粘性制御液体（３００）が保持体（５００）に含浸されている場合、制御電極（１１０）は、回路基板（６００）に設けられているものにできる。

ここにおいて、請求項９に記載の発明のように、請求項６〜請求項８に記載の物理量センサ装置においては、保持体（５００）としては、高分子からなるものを採用することができる。

また、請求項１０に記載の発明のように、請求項１〜請求項９に記載の物理量センサ装置においては、センサ素子（２００）に印加される加速度を検出するための加速度検出部（４１０）が備えられており、加速度検出部（４１０）にて検出された加速度に基づいて制御電極（１１０）に加える電圧を制御するようになっていることが好ましい。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る物理量センサ装置としての角速度センサ装置Ｓ１の概略断面構成を示す図である。

［構成等］
図１に示されるように、この角速度センサ装置Ｓ１は、大きくは、パッケージ１００と、パッケージ１００に取り付けられた物理量としての角速度の検出を行うセンサ素子２００と、パッケージ１００とセンサ素子２００との間に介在してセンサ素子２００を支持する粘性制御液体３００とを備えて構成されている。

パッケージ１００は、センサ素子２００と粘性制御液体３００とを収納するものであって、角速度センサ装置Ｓ１の本体を区画形成する基部となるとともに、角速度センサ装置Ｓ１を被測定体の適所に取り付けるためのものである。

このパッケージ１００は、特に限定するものではないが、セラミックや樹脂などからなるものにできる。

具体的には、パッケージ１００は、図示しないが、たとえばアルミナなどのセラミック層が複数積層された積層基板として構成されており、各セラミック層の表面や各セラミック層に形成されたスルーホールの内部に配線が形成されたものにできる。そして、この配線を介して角速度センサ装置Ｓ１と外部とが電気的に接続可能となっている。

また、パッケージ１００には、その内部に収納される粘性制御液体３００を制御するための制御電極１１０が設けられている。この制御電極１１０はＡｌやＣｕなどをパッケージ１００に貼り付けてなるものにできる。

この制御電極１１０は一対のもので、これら一対の制御電極１１０間に電圧を印加できるようになっており、この電圧の印加により粘性制御液体３００の粘性を変化させ制御することが可能になっている。

また、パッケージ１００の開口部には蓋（リッド）１２０が溶接やロウ付けなどにより取り付けられている。この蓋１２０は樹脂、セラミックなど何でもよく、そして、この蓋１２０によってパッケージ１００の内部が封止されている。

次に、センサ素子２００は、角速度検出を行う振動体２０を備えるセンサチップ１０を有するものである。このセンサチップ１０について、て図２を参照して説明する。図２は、センサチップ２００の概略平面構成を示す図である。

このセンサチップ１０は、半導体基板などの基板から構成され、この基板に対して周知のマイクロマシン加工を施すことにより形成される。

たとえば、当該基板としては、第１の半導体層としての第１シリコン層上に絶縁層としての酸化膜を介して第２の半導体層としての第２シリコン層を貼り合わせてなる矩形状のＳＯＩ（シリコン−オン−インシュレータ）基板を採用することができる。

そして、この基板の表層、たとえばＳＯＩ基板における第２シリコン層に対して、トレンチエッチングおよびリリースエッチングなどを施すことにより、図２に示されるように、溝で区画された梁構造体２０〜６０が形成されている。

この梁構造体２０〜６０は、大きくは、振動体２０と各梁部２３、４０と各電極５０、６０とから構成されている。

振動体２０は、センサチップ１０を構成する基板と水平な面内すなわち図２中の紙面内にて振動可能なように当該の中央部に形成されている。本例では、振動体２０は、中央部に位置する略矩形状の第１の振動部２１と、この第１の振動部２１の外周に位置する矩形枠状の第２の振動部２２と、これら第１および第２の振動部２１、２２を連結する駆動梁部２３とから構成されている。

この振動体２０は、上記基板の周辺部に設けられたアンカー部３０に対して検出梁部４０を介して連結されている。ここで、アンカー部４０は、上記基板のうち当該梁構造体２０が形成されている表層の下部すなわち支持基板部に固定され支持されているものであり、振動体２０は、当該支持基板部から浮遊している。

ここで、図２に示されるように、駆動梁部２３は、たとえばｙ方向に延びる形状をなすものとすることで実質的にｘ方向のみに弾性変形可能なものであり、検出梁部４０は、たとえばｘ方向に延びる形状をなすものとすることで実質的にｙ方向のみに弾性変形可能なものである。

そして、駆動梁２３によって振動体２０のうち第１の振動部２１が、上記基板と水平面内においてｘ方向（駆動振動方向）へ振動可能となっている。一方、検出梁部４０によって振動体２０全体が、上記基板と水平面内においてｙ方向（検出振動方向）へ振動可能となっている。

また、第１の振動部２１と第２の振動部２２との間には、第１の振動部２１をｘ方向に駆動振動させるための駆動電極５０が設けられている。この駆動電極５０は、アンカー部３０と同様に上記支持基板部に固定されている。そして、駆動電極５０は、第１の振動部２１から突出する櫛歯部（駆動用櫛歯部）２１ａに対し、互いの櫛歯が噛み合うように対向して配置されている。

また、第２の振動部２２の外周には、検出電極６０が設けられている。この検出電極６０は、振動体２０の振動に基づいて上記基板と垂直なｚ軸回りの角速度を検出するためのもので、アンカー部３０と同様に上記支持基板部に固定されている。そして、検出電極６０は、第２の振動部２２から突出する櫛歯部（検出用櫛歯部）２２ａに対し、互いの櫛歯が噛み合うように対向して配置されている。

また、図２では示さないが、本センサチップ１０においては、上記基板の適所に、上記振動体２０、駆動電極５０および検出電極６０などに電圧を印加したり、信号を取り出したりするためのパッドが、複数個設けられている。

本実施形態では、図１に示されるように、このセンサチップ１０のパッドには、Ａｕ（金）やＡｌ（アルミニウム）などからなるボンディングワイヤ７０が接続されるようになっている。

そして、センサチップ１０とパッケージ１００の図示しない配線とがボンディングワイヤ７０を介して電気的に接続されている。このようにして、本センサチップ１０は構成されている。

また、図１に示されるように、センサ素子２００は、粘性制御液体３００に支持された状態でパッケージ１００に取り付けられている。本実施形態の角速度センサ装置Ｓ１では、センサ素子２００は、パッケージ内に充填された粘性制御液体３００に封止された状態で支持されている。

ここで、センサ素子２００は上記センサチップ１０単独で構成されていてもよいし、センサチップ１０をケースに収納したものとして構成されていてもよい。そして、このセンサチップ１０あるいは上記ケースが、図１に示されるように、粘性制御液体３００に封止されている。

この粘性制御液体３００は、外部から粘性が制御可能な機能性流体であればよい。本実施形態では、制御電極１１０間に印加する電圧を制御することで、粘性制御液体３００の粘性を制御するようにしている。

このような粘性制御液体３００としては、印加される電界により粘性が変化するＥＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ）流体を用いることができ、この場合、制御電極１１０は粘性制御流体３００に電界を印加するためのものとなる。

あるいは、粘性制御液体３００としては、印加される磁界により粘性が変化するＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ）流体を用いることができ、この場合、制御電極１１０は粘性制御流体３００に磁界を印加するためのものとなる。そして、この場合における制御電極１１０としては、たとえばコイル状をなし、通電により磁界を発生するものにできる。

ここで、ＥＲ流体は外部から電場を与えることによってその粘性が大きく変化するものであり、ＭＲ流体は外部から磁場を与えることによってその粘性が大きく変化するものであり、それぞれ一般に知られているものである。

簡単に述べると、これらＥＲ流体、ＭＲ流体は、オイルやゲルなどの絶縁性の液体中に、直径数μｍ程度の誘電体の固体微粒子が分散した流体である。そして、外部場を与えない場合には粒子が液体中に均一に分散しているが、外部場を与えると粒子が電場や磁場の方向に鎖状につながって極板間を拘束する。

このときの状態はまるで固体のようであり、せん断を与えて極板を移動しようとすると、この粒子の鎖が抵抗となって外部場が無いときに比べて粘性が大きく変化する。この粘性変化は可逆的であり、また、外部場を与えてから粘性が変化するまでに要する時間は数ミリ秒程度である。

そのため、このようなＥＲ流体やＭＲ流体では、制御電極１１０によって加えられる電界や磁界の大きさを変えることにより、流体自体の粘性を変化させることができるようになっている。

また、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ１においては、粘性制御液体３００は、パッケージ１００に充填された状態でセンサ素子２００を封止して支持している。このとき、粘性制御液体３００の外部場を与えない状態における粘性すなわち初期粘性は、粘性制御液体３００の液体成分の粘度を調整することにより、センサ素子２００を必要な強度で支持できるようになっている。

また、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ１は、図３に示されるような角速度の検出機構および粘性制御液体３００の粘性制御機構を有している。

図３において、物理量検出部４００は、上記図２に示されるようなセンサ素子２００におけるセンサチップ１０の部分すなわち角速度検出部である。また、加速度検出部４１０は、センサ素子２００に印加される加速度すなわち外部加速度を検出するためのものである。

この加速度検出部４１０は、たとえば、半導体基板に櫛歯状の可動電極および固定電極を形成してなる静電容量式の加速度センサなどとして構成することができる。そして、本角速度センサ装置Ｓ１においては、加速度検出部４１０は、センサ素子２００に設けられたものであってもよいし、パッケージ１００における適所に設けられたものであってもよい。

たとえば、センサ素子２００がセンサチップ１０を収納するケースを有するものである場合には、加速度検出部４１０は当該ケースに収納された別チップとすることができる。また、加速度検出部４１０は、センサチップ１０と同一の半導体基板に対して角速度検出部とは別部位に形成することもできる。

また、図３において、センサ信号処理回路４２０は、物理量検出部４００すなわち角速度検出部へ信号を送ったり、当該部からの出力信号を変換したり、増幅したりするための回路部である。また、制御電極制御回路４３０は、加速度検出部４１０から入力される外部加速度の信号に基づいて制御電極１１０に電圧を与えるものである。

このセンサ信号処理回路４２０および制御電極制御回路４３０は、たとえば半導体基板等に対してＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタ等が、周知の半導体プロセスを用いて形成されているＩＣチップなどとして構成されたものにできる。

そして、これら回路４２０、４３０は、センサ素子２００に設けられたものであってもよいし、パッケージ１００における適所に設けられたものであってもよし、あるいは、パッケージ１００の外部すなわち角速度センサ装置Ｓ１の外部回路として設けられたものであってもよい。

たとえば、センサ素子２００がセンサチップ１０を収納するケースを有するものである場合には、各回路４２０、４３０は当該ケースに収納された別体の回路チップとすることができる。

また、各回路４２０、４３０は、センサチップ１０と同一の半導体基板に対して角速度検出部とは別部位に形成することもできる。つまり、センサチップ１０は、回路部を一体化した集積化センサチップとして構成することもできる。

また、上述したように、本実施形態においては、センサ素子２００は、センサチップ１０単独であってもよいが、センサチップ１０や加速度センサチップや回路チップなどがケースに一体化されてなるモジュールユニットとして構成することもできる。

なお、これら物理量検出部４００、加速度検出部４１０、センサ信号処理回路４２０、制御電極制御回路４３０および制御電極１１０の間の電気的な接続は、これら各部が同一チップ上にある場合にはチップ内の配線を介して行うことができ、別体のチップや別体の基板にある場合にはボンディングワイヤ７０やパッケージ１００の配線などを介して行うことができる。

［作動等］
かかる角速度センサ装置Ｓ１の角速度の検出動作について、主として上記図２および図３を参照して述べる。

センサ信号処理回路４２０からセンサチップ１０の駆動電極５０に駆動信号（正弦波電圧等）を印加して、上記第１の振動部２１の櫛歯部２１ａと駆動電極５０との間に静電気力を発生させる。それにより、駆動梁部２３の弾性力によって第１の振動部２１がｘ方向へ駆動振動する。

この第１の振動部２１の駆動振動のもと、図２中のｚ軸回りに角速度Ωが印加されると、第１の振動部２１にはｙ方向にコリオリ力が印加され、振動体２０全体が、検出梁４０の弾性力によってｙ方向へ検出振動する。

すると、この検出振動によって、検出電極６０と検出用櫛歯部２２ａの櫛歯間の容量が変化するため、この容量変化をセンサ信号処理回路４２０により検出することによって、角速度Ωの大きさを求めることができる。

具体的には、図２において、振動体２０がｙ軸方向に沿って一方向へ変位したとき、図２における左右の検出電極６０において、左側の検出電極６０と右側の検出電極６０とでは、容量変化は互いに逆になるようになっている。

そのため、左右の検出電極６０におけるそれぞれの容量変化を、センサ信号処理回路４２０にて電圧に変換し、これら両電圧値を差動・増幅して出力することにより、角速度が求められる。以上が角速度の検出動作である。

また、角速度センサ装置Ｓ１における粘性制御液体３００の粘性制御の動作は、次の通りである。

上記の角速度検出動作において、パッケージ１００に加わる外部加速度を加速度検出部４１０により検出しておく。そして、検出された外部加速度に応じた電圧を、制御電極制御回路４３０から制御電極１１０に与える。

ここで、検出される外部加速度が大きくなったり小さくなったりというように変化したとき、加速度検出部４１０にて検出される外部加速度の変化に応じて、制御電極制御回路４３０から制御電極１１０に与えられる電圧を制御し、粘性制御液体３００の粘性を変化させる。

粘性制御液体３００を介した外部加速度の減衰量については、あらかじめ試験などを行うことにより、粘性制御液体３００における印加電圧と減衰量との関係を求めておく。そして、この関係に基づいて、所望の遠減衰量となるように、制御電極制御回路４３０によって、制御電極１１０に与える電圧を制御する。

以上のようにして、角速度センサ装置Ｓ１における粘性制御液体３００の粘性制御が行われる。

［効果等］
ところで、本実施形態によれば、パッケージ１００と、パッケージ１００に取り付けられた物理量検出を行うセンサ素子２００とを備える物理量センサ装置において、センサ素子２００は、粘性を制御することの可能な粘性制御液体３００に支持された状態でパッケージ１００に取り付けられていることを特徴とする物理量センサ装置Ｓ１を提供することができる。

それによれば、上述したように、センサ素子２００は粘性制御液体３００を介してパッケージ１００に支持されており、外部加速度の変化に応じて粘性制御液体３００の粘性を変化させるように制御することができる。

そのため、本実施形態によれば、パッケージ１００に物理量検出を行うセンサ素子２００を取り付けてなる物理量センサ装置Ｓ１において、外部加速度の変化に応じて、外部加速度のセンサ素子２００に対する減衰量を適切に制御することができる。

また、本実施形態では、粘性制御液体３００が、印加される電界により粘性が変化するＥＲ流体であり、粘性制御流体３００に電界を印加するための制御電極１１０が設けられていることも特徴のひとつである。

また、本実施形態では、粘性制御液体３００が、印加される磁界により粘性が変化するＭＲ流体であり、粘性制御流体３００に印加する磁界を発生するための制御電極１１０が設けられていることも特徴のひとつである。

粘性制御液体３００として、これらＥＲ流体やＭＲ流体を用い、これら流体に電界や磁界を与えて制御するための制御電極１１０を設けたものにすることにより、外部加速度の変化に応じて粘性制御液体１１０の粘性を適切に変化させることができる。

また、本実施形態では、制御電極１１０は、前記パッケージ１００に設けられていることも特徴のひとつである。

さらに、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ１では、センサ素子２００は、パッケージ１００内に充填された粘性制御液体３００に封止された状態で支持されていることも特徴のひとつである。

また、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ１では、センサ素子２００に印加される加速度を検出するための加速度検出部４１０が備えられており、加速度検出部４１０にて検出された加速度に基づいて制御電極１１０に加える電圧を制御するようになっていることも特徴のひとつである。

それにより、外部加速度の変化を加速度検出部４１０にて適切に検出し、この外部加速度の変化に応じて、外部加速度のセンサ素子２００に対する減衰量を適切に制御することができるため、好ましい。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る物理量センサ装置としての角速度センサ装置Ｓ２の概略断面構成を示す図である。以下、上記実施形態との相違点を中心に説明することとする。

図４に示されるように、本実施形態によっても、上記実施形態と同様に、パッケージ１００と、パッケージ１００に取り付けられたセンサ素子２００とを備える物理量センサ装置において、センサ素子２００は、粘性を制御することの可能な粘性制御液体３００に支持された状態でパッケージ１００に取り付けられていることを特徴とする物理量センサ装置Ｓ２が提供される。

ここで、上記実施形態では、センサ素子２００は、パッケージ１００内に充填された粘性制御液体３００に封止された状態で支持されていた。

それに対して、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ２では、センサ素子２００を、高分子からなる高分子保持体５００を介してパッケージ１１０に固定しており、ＥＲ流体やＭＲ流体などからなる粘性制御液体３００を、高分子保持体５００に含浸したものとしたことが、上記実施形態と相違するところである。

この高分子保持体５００は、粘性制御液体３００を吸収できるものであり、粘性制御液体３００を吸収することによりゲル状もしくは半固形状となるものである。さらには、高分子保持体５００は接着機能を有するものであってもよい。たとえば、高分子保持体５００としてはスポンジなどの樹脂からなるものを採用できる。

そして、図４に示されるように、パッケージ１００の底面に制御電極１１０が設けられており、粘性制御液体３００が含浸された高分子保持体５００は、この制御電極１１０の上に搭載されている。そして、この高分子保持体５００の上には、センサ素子２００が搭載されている。

このような本実施形態の角速度センサ装置Ｓ２においても、上記図３に示されるような角速度の検出機構および粘性制御液体３００の粘性制御機構を有しており、それによれば、外部加速度の変化に応じて、高分子保持体５００内の粘性制御液体３００の粘性を変化させるように制御することができる。

そのため、本実施形態によっても、パッケージ１００に物理量検出を行うセンサ素子２００を取り付けてなる物理量センサ装置Ｓ２において、外部加速度の変化に応じて、外部加速度のセンサ素子２００に対する減衰量を適切に制御することができる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る物理量センサ装置としての角速度センサ装置Ｓ３の概略断面構成を示す図である。本実施形態は上記第２実施形態を一部変形したものであり、以下、上記実施形態との相違点を中心に説明することとする。

図５に示されるように、本実施形態によっても、上記実施形態と同様に、パッケージ１００と、パッケージ１００に取り付けられたセンサ素子２００とを備える物理量センサ装置において、センサ素子２００は、粘性を制御することの可能な粘性制御液体３００に支持された状態でパッケージ１００に取り付けられていることを特徴とする物理量センサ装置Ｓ３が提供される。

また、本実施形態においても、上記第２実施形態と同様に、センサ素子２００を、高分子保持体５００を介してパッケージ１１０に固定しており、ＥＲ流体やＭＲ流体などからなる粘性制御液体３００を、高分子保持体５００に含浸したものとしている。

しかし、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ３では、図５に示されるように、センサ素子２００は回路基板６００に接着剤６１０を介して固定されており、それによって、センサ素子２００は、回路基板６００および高分子保持体３００を介してパッケージ１００に取り付けられている。

ここにおけるセンサ素子２００としては、少なくとも上記センサチップ１０を備え、さらに上記加速度検出部４１０は備えていてもよいが、上記センサ信号処理回路４２０および制御電極制御回路４３０は有しないものである。

本実施形態の角速度センサ装置Ｓ３では、これらセンサ信号処理回路４２０および制御電極制御回路４３０は、回路基板６００に設けられている。また、図示しないが、センサ素子２００と回路基板６００とは、ボンディングワイヤなどを介して電気的に接続されている。そして、回路基板６００とパッケージ１００とはボンディングワイヤ７０を介して電気的に接続されている。

このように、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ３においては、上記特徴点に加えて、センサ素子２００は回路基板６００に固定されており、回路基板６００は、高分子保持体５００を介してパッケージ１００に支持されており、粘性制御液体３００は高分子保持体５００に含浸されており、制御電極１１０は、パッケージ１００に設けられていることを特徴としている。

このような本実施形態の角速度センサ装置Ｓ３においても、上記図３に示されるような角速度の検出機構および粘性制御液体３００の粘性制御機構を有しており、それによれば、外部加速度の変化に応じて、高分子保持体５００内の粘性制御液体３００の粘性を変化させるように制御することができる。

そのため、本実施形態によっても、パッケージ１００に物理量検出を行うセンサ素子２００を取り付けてなる物理量センサ装置Ｓ３において、外部加速度の変化に応じて、外部加速度のセンサ素子２００に対する減衰量を適切に制御することができる。

（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態に係る物理量センサ装置としての角速度センサ装置Ｓ４の概略断面構成を示す図である。本実施形態は上記第３実施形態を一部変形したものであり、以下、上記実施形態との相違点を中心に説明することとする。

図６に示されるように、本実施形態によっても、上記実施形態と同様に、パッケージ１００と、パッケージ１００に取り付けられたセンサ素子２００とを備える物理量センサ装置において、センサ素子２００は、粘性を制御することの可能な粘性制御液体３００に支持された状態でパッケージ１００に取り付けられていることを特徴とする物理量センサ装置Ｓ４が提供される。

また、本実施形態においても、センサ素子２００を、高分子保持体５００を介してパッケージ１１０に固定しており、ＥＲ流体やＭＲ流体などからなる粘性制御液体３００を、高分子保持体５００に含浸したものとしている。

しかし、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ４では、図６に示されるように、パッケージ１００には回路基板６００が接着剤６２０を介して固定されており、センサ素子２００は高分子保持体５００を介して回路基板６００に支持されている。それによって、センサ素子２００は、回路基板６００および高分子保持体３００を介してパッケージ１００に取り付けられている。

ここにおいて、本実施形態では、粘性制御液体３００が含浸された高分子保持体５００が、センサ素子２００と回路基板６００との間に介在されているため、制御電極１１０は、粘性制御液体３００を制御できるように回路基板６００に設けられている。

この制御電極１１０は回路基板６００に対して半導体製造技術を駆使するなどにより、容易に形成することができる。

このように、本実施形態の角速度センサ装置Ｓ４においては、上記特徴点に加えて、パッケージ１００には回路基板６００が固定されており、センサ素子２００は高分子保持体５００を介して回路基板６００に支持されており、粘性制御液体３００は高分子保持体５００に含浸されており、制御電極１１０は回路基板６００に設けられていることを特徴としている。

このような本実施形態の角速度センサ装置Ｓ４においても、上記図３に示されるような角速度の検出機構および粘性制御液体３００の粘性制御機構を有しており、それによれば、外部加速度の変化に応じて、高分子保持体５００内の粘性制御液体３００の粘性を変化させるように制御することができる。

そのため、本実施形態によっても、パッケージ１００に物理量検出を行うセンサ素子２００を取り付けてなる物理量センサ装置Ｓ４において、外部加速度の変化に応じて、外部加速度のセンサ素子２００に対する減衰量を適切に制御することができる。

（他の実施形態）
なお、上記図２に示されるセンサチップ１０の構成は、本発明の物理量センサ装置としての角速度センサ装置における角速度検出部の一具体例を示すものであり、当該センサチップの構成は、この図示例に限定されるものではない。

また、保持体５００としては、高分子からなる高分子保持体に限定されるものではなく、粘性制御液体３００を吸収できるものであり、粘性制御液体３００を吸収することによりゲル状もしくは半固形状となるものであるならば、高分子以外の素材からなるものであってもよい。

また、上記実施形態では角速度センサ装置を例にとって説明したが、本発明は、角速度センサ装置に限定されるものではなく、パッケージに物理量検出を行うセンサ素子を取り付けてなる物理量センサ装置であるならば、たとえば加速度センサ装置などに適用することもできる。

たとえば、加速度センサ素子をパッケージに取り付けてなる場合にも、センサ感度の確保やセンサ装置の強度を確保するためには、外部加速度の変化に応じて、外部加速度のセンサ素子に対する減衰量を適切に変化させ、所望の減衰量となるように制御することが必要である。

なお、この加速度センサ装置の場合、上記センサ素子のセンサチップは、加速度検出を行うためのたとえば可動電極および固定電極を有するセンサチップとなる。そして、たとえば上記図３において物理量検出部４００は加速度検出部となり、ここから外部加速度の信号がセンサ信号処理回路４２０および制御電極制御回路４３０へ送られる。

そのため、この場合には、図３における加速度検出部４１０は無いものであってもよいが、別体の加速度検出部４１０を設けて、そこからの信号により制御電極制御回路４３０を制御するようにしてもよい。

要するに、本発明は、パッケージと、パッケージに取り付けられた物理量検出を行うセンサ素子とを備える物理量センサ装置において、センサ素子を、粘性を制御することの可能な粘性制御液体に支持された状態でパッケージに取り付けたことを要部とするものであり、その他の部分については適宜設計変更が可能である。

本発明の第１実施形態に係る物理量センサ装置としての角速度センサ装置の概略断面図である。 図１に示される角速度センサ装置におけるセンサ素子に備えられたセンサチップの概略平面図である。 上記第１実施形態に係る角速度センサ装置における角速度検出機構および粘性制御液体の粘性制御機構を模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る物理量センサ装置としての角速度センサ装置の概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係る物理量センサ装置としての角速度センサ装置の概略断面図である。 本発明の第４実施形態に係る物理量センサ装置としての角速度センサ装置の概略断面図である。

符号の説明

１００…パッケージ、１１０…制御電極、２００…センサ素子、
３００…粘性制御液体、４１０…加速度検出部、５００…高分子保持体、
６００…回路基板。

Claims (10)

1. パッケージ（１００）と、
   前記パッケージ（１００）に取り付けられた物理量検出を行うセンサ素子（２００）とを備える物理量センサ装置において、
   前記センサ素子（２００）は、粘性を制御することの可能な粘性制御液体（３００）に支持された状態で前記パッケージ（１００）に取り付けられていることを特徴とする物理量センサ装置。
2. 前記粘性制御液体（３００）は、印加される電界により粘性が変化するＥＲ流体であり、
   前記粘性制御流体（３００）に電界を印加するための制御電極（１１０）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ装置。
3. 前記粘性制御液体（３００）は、印加される磁界により粘性が変化するＭＲ流体であり、
   前記粘性制御流体（３００）に印加する磁界を発生するための制御電極（１１０）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ装置。
4. 前記制御電極（１１０）は、前記パッケージ（１００）に設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の物理量センサ装置。
5. 前記センサ素子（２００）は、前記パッケージ（１００）内に充填された前記粘性制御液体（３００）に封止された状態で支持されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の物理量センサ装置。
6. 前記センサ素子（２００）は、保持体（５００）を介して前記パッケージ（１００）に固定されており、
   前記粘性制御液体（３００）は、前記保持体（５００）に含浸されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の物理量センサ装置。
7. 前記センサ素子（２００）は回路基板（６００）に固定されており、
   前記回路基板（６００）は、保持体（５００）を介して前記パッケージ（１００）に支持されており、
   前記粘性制御液体（３００）は、前記保持体（５００）に含浸されており、
   前記制御電極（１１０）は、前記パッケージ（１００）に設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の物理量センサ装置。
8. 前記パッケージ（１００）には、回路基板（６００）が固定されており、
   前記センサ素子（２００）は、保持体（５００）を介して前記回路基板（６００）に支持されており、
   前記粘性制御液体（３００）は、前記保持体（５００）に含浸されており、
   前記制御電極（１１０）は、前記回路基板（６００）に設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の物理量センサ装置。
9. 前記保持体（５００）は、高分子からなるものであることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１つに記載の物理量センサ装置。
10. 前記センサ素子（２００）に印加される加速度を検出するための加速度検出部（４１０）が備えられており、
    前記加速度検出部（４１０）にて検出された加速度に基づいて前記制御電極（１１０）に加える電圧を制御するようになっていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の物理量センサ装置。

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