传感器装置、便携设备、电子设备以及移动体的制作方法

文档序号:12117594阅读:138来源:国知局
传感器装置、便携设备、电子设备以及移动体的制作方法

本发明涉及传感器装置、便携设备、电子设备以及移动体。



背景技术:

具备通过受压而进行挠曲变形的隔膜的压力传感器被广泛使用。在这样的压力传感器中,例如,根据被设置于隔膜上的压敏电阻元件的电阻值,而对被施加在隔膜上的压力进行检测(例如,参照专利文献1)。

一直以来,存在如下的问题,即,在隔膜上被施加了重力加速度等的加速度时,由于受到该加速度的影响而隔膜的挠曲量会发生变动,从而会导致检测压力的精度降低。

专利文献1:日本特开2011-075400号公报



技术实现要素:

本发明的目的在于,提供一种具有优异的压力检测精度的传感器装置,另外,提供具备该传感器装置的便携设备、电子设备以及移动体。

这样的目的通过下述的本发明而被实现。

本发明的传感器装置的特征在于,具备:压力传感器,其具有通过受压而进行挠曲变形的隔膜部;加速度传感器,其对所述隔膜部的法线方向上的加速度进行检测;补正部,其利用所述加速度传感器的检测结果,而对所述压力传感器的检测结果进行补正。

根据这样的传感器装置,通过利用加速度传感器的检测结果而对压力传感器的检测结果进行补正,从而能够去除或降低在电子设备上作用有重力加速度等的加速度时所产生的压力传感器的检测结果的误差量。因此,能够降低重力加速度等的加速度的影响,从而高精度地对压力进行检测。

在本发明的传感器装置中,优选为,所述加速度传感器对围绕相互正交的三个轴的加速度进行检测。

由此,能够提高加速度传感器的设置姿态的自由度。

在本发明的传感器装置中,优选为,具备壳体,所述壳体统一收纳对所述压力传感器及所述加速度传感器并具有开口部。

由此,能够通过壳体来保护压力传感器及加速度传感器。此外,能够减小压力传感器与加速度传感器之间的距离。因此,能够通过加速度传感器而高精度地对施加于压力传感器上的加速度进行检测。其结果为,能够利用加速度传感器的检测结果而高精度地对压力传感器的检测结果进行补正。

在本发明的传感器装置中,优选为,具备被填充于所述壳体内的液体状或凝胶状的压力传递介质。

由此,能够进行压力传感器的压力检测,并且能够通过压力传递介质来保护压力传感器及加速度传感器。

在本发明的传感器装置中,优选为,以第一采样频率而取得所述压力传感器的检测结果,以成为所述第一采样频率的公倍数的第二采样频率而取得所述加速度传感器的检测结果,所述补正部使所述压力传感器的检测结果与所述加速度传感器的检测结果同步而实施补正。

由此,能够利用加速度传感器的检测结果而有效地对压力传感器的检测结果进行补正。

在本发明的传感器装置中,优选为,所述压力传感器具有被设置于所述隔膜部上的压敏电阻元件。

由此,能够实现小型且高精度的压力传感器。

在本发明的传感器装置中,优选为,所述压力传感器具有:基板,其上设置有所述隔膜部;层压结构体,其与所述基板一同形成了压力基准室。

由此,能够实现小型且高精度的压力传感器。

本发明的便携设备的特征在于,具备本发明的传感器装置。

由此,即使在便携设备上施加有加速度,也能够高精度地对压力进行检测。

在本发明的便携设备中,优选为,所述便携设备为手表型设备,并具备:外装壳体,其中配置有所述压力传感器及所述加速度传感器;表带,其被安装在所述外装壳体上。

在手表型的电子设备中,由于是佩戴在使用者的手臂上而被使用,因此会根据使用状态而以各种各样的方向及大小而被施加加速度,从而在压力传感器的检测结果中易于产生误差。因此,在这样的电子设备中,当利用加速度传感器的检测结果而对压力传感器的检测结果进行补正时,其效果变得显著。

在本发明的便携设备中,优选为,在从厚度方向观察所述外装壳体的俯视观察时,在设定了穿过所述外装壳体的中心并在与所述表带延伸的方向而正交的方向上延伸的假想线时,所述压力传感器及所述加速度传感器均被配置在所述假想线上、或者均相对于所述假想线而被配置在一侧。

由此,即使使用者向各种方向移动手臂或手腕,也能够利用加速度传感器的检测结果而对压力传感器的检测结果进行补正。

本发明的电子设备的特征在于,具备本发明的传感器装置。

由此,即使在电子设备上被施加有加速度,也能够高精度地对压力进行检测。

本发明的移动体的特征在于,具备本发明的传感器装置。

由此,即使在移动体上被施加有加速度,也能够高精度地对压力进行检测。

附图说明

图1为表示本发明的第一实施方式所涉及的电子设备(手表型的便携设备)的俯视图。

图2为图1所示的电子设备(传感器装置)的控制系统的框图。

图3为图1所示的电子设备所具备的传感器单元的剖视图。

图4为表示图3所示的传感器单元所具备的压力传感器及加速度传感器的图。

图5为对图1所示的压力传感器的作用进行说明的图,并且为表示被施加于压力传感器上的加速度与检测压力之间的关系的坐标图。

图6为表示本发明的第二实施方式所涉及的电子设备(手表型的便携设备)的俯视图。

图7为表示本发明的移动体的一个示例的立体图。

具体实施方式

以下,根据附图所示的各实施方式,而对本发明的传感器装置、便携设备、电子设备以及移动体进行详细说明。另外,在下文中,以在手表型的便携设备中应用了本发明的电子设备的情况为例而进行说明。

1.电子设备(便携设备)

第一实施方式

图1为表示本发明的第一实施方式所涉及的电子设备(手表型的便携设备)的俯视图。图2为图1所示的电子设备(传感器装置)的控制系统的框图。另外,在图1中,为了便于说明,作为相互正交的三个轴而以箭头标记图示了X轴、Y轴及Z轴,并且将各个箭头标记的顶端侧设为“+”,将基端侧设为“-”。此外,将与X轴平行的方向称为“X轴方向”,将与Y轴平行的方向称为“Y轴方向”,将与Z轴平行的方向称为“Z轴方向”。

图1所示的电子设备10为手表型的便携设备。如图1所示,该电子设备10具备外壳101(外装壳体)、被设置于外壳101的一个面(表面)上的显示部102、和被设置于外壳101的侧面上的多个操作按钮103。此外,在外壳101上,安装有佩戴于使用者的手臂上时所使用的表带104。具备这样的手表型的封装部(外壳101及表带104)的电子设备10具有优异的便携性。

外壳101呈中空的扁平形状。在该外壳101的一个扁平面侧设置有显示部102。

如图2所示,电子设备10具有显示部102、GPS接收部105(时刻信息生成部)、温度传感器106、压力传感器107、加速度传感器108、陀螺传感器109、无线通信部111、控制部110、电源电路112、蓄电池113以及模拟数字转换部115~118,并且这些部件被收纳于前文所述的外壳101内。此处,包括压力传感器107、加速度传感器108及控制部110的结构构成了“传感器装置100”。另外,温度传感器106、陀螺传感器109以及与它们相对应的模拟数字转换部或无线通信部111只要根据需要设置即可,也可以省略。此外,电子设备10也可以具有磁性传感器等其他的传感器或具有振动功能的振动部、产生声音的声音产生部(扬声器)等。

显示部102被构成为,根据需要而能够显示有时刻信息、温度信息(外部温度信息)、气压信息、位置信息、海拔信息、斜度信息、计时信息等各种信息。这样的显示部102例如被构成为,包括液晶面板或有机电致发光面板等的显示面板、和对显示面板进行驱动的驱动电路。

GPS接收部105(接收器)具有对从GPS卫星被发送的卫星信号进行接收的功能,GPS卫星被使用于作为利用了人造卫星的全球导航卫星系统(GNSS:Global Navigation Satellite System)之一的GPS(Global Positioning System:全球定位系统)中。此外,GPS接收部105实施如下的处理,即,根据被叠加于卫星信号中的轨道信息或时刻信息而对GPS接收部105的当前位置(即电子设备10的当前位置)或时刻信息进行计算的处理,或者生成每秒更新时刻的准确的定时信号(1PPS)的处理等。

这样的GPS接收部105具有GPS接收器1051及GPS天线1052。GPS接收器1051例如以包括RF(Radio Frequency:无线电频率)部以及基带部的方式而构成。RF部例如以包括LNA(Low Noise Amplifier:低噪音放大器)、混频器、VCO(Voltage Controlled Oscillator:电压控制振荡器)、PLL(Phase Locked Loop:锁相环)电路、IF放大器、IF(Intermediate Frequency:中频)滤波器、ADC(A/D转换器)等的方式而构成。基带部例如以包括DSP(Digital Signal Processor:数字信号处理器)、CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)、SRAM(Static Random Access Memory:静态随机存储器)、RTC(Real Time Clock:实时时钟)的方式而构成。此外,在基带部上,连接有附带温度补偿电路的晶体振荡电路(TCXO:Temperature Compensated Crystal Oscillator)或闪存等。

温度传感器106具有对外壳101以外的温度进行检测的功能。该温度传感器106例如以包括热电堆或热敏电阻等的方式而构成。

压力传感器107具有对外壳101以外的气压进行检测的功能。该压力传感器107例如以包括利用半导体制造技术而被制造出的小型的气压传感器(例如MEMS(Micro-electromechanical System:微电子机械系统)型气压传感器)的方式而构成。另外,对于压力传感器107的结构,将在下文中进行叙述。

加速度传感器108具有利用三个轴而对被施加于电子设备10上的加速度进行检测的功能。该加速度传感器108例如以包括利用MEMS技术而被制造出的加速度传感器元件的方式而构成。如后文所详细叙述的那样,该加速度传感器108与压力传感器107一同被单元化。

陀螺传感器109具有利用三个轴而对被施加于电子设备10上的角速度进行检测的功能。该陀螺传感器109例如以包括利用MEMS技术而被制造出的角速度传感器元件的方式而构成。

无线通信部111具有无线通信(发送及接收)功能。更具体而言,无线通信部111具有对前文所述的各传感器的检测结果或者利用该结果而获得的信息进行无线发送的功能。由此,使用者能够例如通过个人计算机等的主机(未图示)来接收和利用从无线通信部111被无线发送出的信息。

这样的无线通信部111具有天线1111及通信电路1112。

天线1111并没有被特别限定,例如由金属材料、碳等而构成,并且成为绕线、薄膜等方式。另外,天线1111既可以在发送及接收中共用而由一个天线构成,也可以分别对应于发送及接收而由两个天线构成。

通信电路1112例如具有:用于发送电磁波的发送电路、具有对所发送的信号进行调制的功能的调制电路、用于接收电磁波的接收电路、具有对所接收的信号进行解调的功能的解调电路。另外,通信电路1112也可以具有:具有将信号的频率转换为较小的频率的功能的降频转换电路、具有将信号的频率转换为较大的频率的功能的升频转换电路、具有放大信号的功能的放大电路等。

模拟数字转换部115~118分别包括将模拟信号转换为数字信号的模拟数字转换电路。模拟数字转换部115将来自温度传感器106的模拟信号(温度检测信号)转换为数字信号。模拟数字转换部116将来自压力传感器107的模拟信号(压力检测信号)转换为数字信号。模拟数字转换部117将来自加速度传感器108的模拟信号(加速度检测信号)转换为数字信号。模拟数字转换部118将来自陀螺传感器109的模拟信号(角速度检测信号)转换为数字信号。此处,各模拟数字转换部115~118根据来自未图示的时钟电路的时钟信号而以预定的采样频率实施转换。另外,该采样频率在模拟数字转换部彼此间既可以相同,也可以不同。

存储部114具有对控制部110的动作所需的信息进行存储的功能。

控制部110具有对电子设备10的各部进行控制的功能。具体而言,例如,控制部110基于从电子设备10所具备的传感器等而获得的信息,根据需要而将时刻信息、温度信息(外部气温信息)、气压信息、位置信息、海拔信息、斜度信息、计时信息等各种信息显示于显示部102上。此外,控制部110具有如下功能,即,通过操作按钮103的操作而对显示于显示部102上的信息的种类或显示方式进行变更,或者实施电子设备10的动作模式的切换。

此处,显示于显示部102上的信息,既可以直接显示各传感器的检测结果,也可以基于该检测结果并根据需要而显示实施了计算的结果。例如,时刻信息根据来自GPS接收部105的输出或根据基于该输出的计算结果而获得。温度信息根据温度传感器106的检测结果或根据基于该检测结果的计算结果而获得。气压信息根据压力传感器107的检测结果或者根据基于该检测结果的计算结果而获得。位置信息由纬度信息、经度信息以及高度信息(海拔信息)组成,纬度信息以及经度信息根据基于来自GPS接收部105的输出的计算结果而获得,高度信息根据基于压力传感器107的检测结果的计算结果而获得。斜度信息根据基于来自GPS接收部105的输出(时刻信息、纬度信息以及经度信息)和压力传感器107的检测结果(高度信息)的计算结果而获得。计时信息根据基于来自GPS接收部105的输出(时刻信息)的计算结果而获得。这些信息以单独一个或将两个以上进行组合的方式而被显示于显示部102上。此外,也可以基于其他的传感器的检测结果而对某个传感器的检测结果进行补正。例如,高度信息不仅能够利用压力传感器107的检测结果,而且也能够利用来自GPS接收部105的输出(纬度信息以及经度信息)、加速度传感器108的检测结果(加速度信息)以及陀螺传感器109的检测结果(角速度信息)来进行补正。此外,由于压力传感器107、加速度传感器108以及陀螺传感器109一般具有温度特性,因此能够利用温度传感器106的检测结果或者通过所述检测结果而获得的信息,而对这些传感器的检测结果或者通过所述检测结果而获得的信息进行补正(温度补正)。通过以此方式利用多个传感器而获得某一个信息,从而能够提高检测精度。

尤其,控制部110具有利用加速度传感器108的检测结果而对压力传感器107的检测结果进行补正的作为“补正部”的功能。由此,能够降低由加速度被施加于压力传感器107上而导致的压力传感器107的检测误差。

此处,控制部110以第一采样频率而取得压力传感器107的检测结果。此外,控制部110以成为第一采样频率的公倍数的第二采样频率而取得加速度传感器108的检测结果。而且,控制部110使压力传感器107的检测结果与加速度传感器108的检测结果同步而实施补正。由此,能够利用加速度传感器108の检测结果而有效地对压力传感器107的检测结果进行补正。

这样的控制部110例如以包括CPU(Central Processing Unit)、ROM(read only memory:只读存储器)、RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、I/O(input/output:输入输出)端口等的方式而构成。

电源电路112具有根据需要而向前述的外壳101内的电子部件或电子电路供给来自蓄电池113的电力的功能。作为蓄电池113没有被特别地限定,例如能够使用锂电池等一次电池、或者锂离子电池、镍氢电池等二次电池。

另外,虽然由电源电路112实施的电力的供给可以始终实施,但在电子设备10具有电源开关的情况下,也可以通过电源开关的操作而能够进行导通断开,或者,在电子设备10具有电力输入端子的情况下,也可以在从电力输入端子输入有电力时,通过来自电力输入端子的电力而实施供给,从而停止来自蓄电池113的电力供给。

传感器单元

以下,对包括压力传感器107及加速度传感器108且被单元化的传感器单元1进行说明。

图3为图1所示的电子设备所具备的传感器单元的剖视图。

图3所示的传感器单元1具有:压力传感器107、加速度传感器108、统一收纳压力传感器107及加速度传感器108的壳体4(容器)、被填充于壳体4内的压力传递介质40。

壳体4对压力传感器107及加速度传感器108进行收纳,并且具有对所述压力传感器107及所述加速度传感器108进行支承的功能。由此,能够对压力传感器107及加速度传感器108进行保护。

该壳体4具有开口431。由此,能够通过开口431而向壳体4内的压力传感器107传递壳体4的外部的压力P。

如图3所示,壳体4具有板状的基座41、被接合于基座41的一侧的面上的框状的框体42、被接合于框体42的与基座41相反侧的面上的筒状的筒体43。

在基座41的下表面上,设置有由金属构成的多个外部端子54。另一方面,在基座41的上表面上接合有框体42。框体42的内侧的宽度与筒体43的下端的内侧的宽度相比而较窄,在基座41的上表面与框体42的上表面之间形成有高低差421。在该高低差421上,设置有由金属构成的多个内部端子(未图示),该内部端子经由被埋入基座41以及框体42内的配线(未图示)而与前文所述的外部端子54电连接。

作为这样的基座41以及框体42的构成材料并没有被特别地限定,例如可举出氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆等氧化物陶瓷、氮化硅、氮化铝、氮化钛等氮化物陶瓷的各种陶瓷、或聚乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、丙烯酸类树脂、ABS树脂、环氧树脂的各种树脂材料等绝缘性材料,并且可以将所述材料中的1种或者2种以上进行组合来使用。在这些材料中,优选为各种陶瓷。由此,能够实现具有优异的机械强度的壳体4。另外,作为基座41以及框体42的俯视形状并没有被特别地限定,例如可以形成圆形形状、长方形形状、五边形以上的多边形形状等。

筒体43具有其内外的各个宽度(内径、外径)从下端朝向上端侧变窄的部分、和其内外的各个宽度(内径、外径)从该部分起朝向上端而成为恒定的部分。另外,筒体43的形状并不限定于此,例如,可以仅由宽度成为恒定的部分构成,也可以仅由宽度朝向上端而变窄的部分构成。

作为这样的筒体43的构成材料并没有被特别地限定,而能够使用与前文所述的基座41以及框体42的构成材料相同的材料。

压力传递介质40以对压力传感器107等的外表面(至少为后文所述的受压面661)进行覆盖的方式被填充于前文所述的壳体4内,并具有将壳体4外部的压力传递至压力传感器107的功能。

压力传递介质40呈液体状或凝胶状,例如,由硅树脂等的树脂材料构成。这样的压力传递介质40具有从壳体4的开口431露出的部分,并将施加于所涉及的部分上的压力传递至压力传感器107(更具体而言,为后文所述的隔膜部66的受压面661)。另外,在构成压力传递介质40的树脂材料中,也可以包含由有机材料或无机材料构成的固体状的填料(粉体)。

另外,通过压力传感器107及加速度传感器108的外表面被凝胶状或液体状的压力传递介质40覆盖,从而能够对压力传感器107及加速度传感器108进行保护。

在此,压力传感器107及加速度传感器108经由金属凸点或导电性粘合剂等接合材料51而被相互接合。由此,压力传感器107被支承于加速度传感器108上。

图4为表示图3所示的传感器单元所具备的压力传感器及加速度传感器的图。另外,在下文中,为了便于说明,将图4中的上侧(+Z轴方向侧)称为“上”,将下侧(-Z轴方向侧)称为“下”。

如图4所示,加速度传感器108具有封装件21、和被收纳于封装件21内的加速度传感器元件22。

封装件21例如以对具有凹部的硅基板或玻璃基板进行接合的方式而构成。在该封装件21的上表面上,设置有多个端子32及多个端子35。多个端子32经由接合材料51而与压力传感器107连接。多个端子35经由未图示的配线而与加速度传感器元件22及压力传感器107电连接,并且经由例如由接合引线构成的配线53而与前文所述的壳体4的内部端子(未图示)连接。由此,加速度传感器108经由配线53而与壳体4的内部端子电连接并且相对于壳体4而被支承。

加速度传感器元件22以能够对相互正交的三个轴(例如,X轴、Y轴及Z轴)向的加速度进行检测的方式而构成。由此,能够提高加速度传感器108的设置姿态的自由度。该加速度传感器元件22例如由硅而构成。另外,加速度传感器元件22既可以由能够对三个轴向的加速度进行检测的一个元件片构成,也可以由针对每个轴而被分割的三个元件片构成。

另一方面,压力传感器107具备基板6、和被设置于基板6的一侧的主面上的层压结构体8。在此,基板6具有隔膜部66,并且在隔膜部66上形成有多个压敏电阻元件7。此外,层压结构体8的与隔膜部66对置配置的部分相对于基板6而分离,由此,在所涉及的部分与基板6之间,形成有空穴部S(压力基准室)。

基板6具有:半导体基板61;绝缘膜62,其被设置于半导体基板61的一侧的主面上;绝缘膜63,其相对于绝缘膜62而被设置于与半导体基板61相反的一侧;导体层64,其相对于绝缘膜63而被设置于与半导体基板61相反的一侧。

半导体基板61为,通过使由单晶硅构成的硅层611(处理层)、由硅氧化膜构成的氧化硅层612(盒层)、由单晶硅构成的硅层613(装置层)依次层压而成的SOI基板。另外,半导体基板61并不限定于SOI基板,例如,也可以为单晶硅基板等的其他半导体基板。

绝缘膜62例如为硅氧化膜,并且具有绝缘性。此外,绝缘膜63例如为硅氮化膜,其具有绝缘性,并且还具有针对包含氢氟酸的蚀刻液(用于脱模蚀刻中的蚀刻液)的耐性。在此,通过使绝缘膜62(硅氧化膜)介于半导体基板61(硅层613)与绝缘膜63(硅氮化膜)之间,从而能够利用绝缘膜62来缓和绝缘膜63的成膜时所产生的应力传递至半导体基板61的情况。此外,在半导体基板61及其上方形成半导体电路的情况下,绝缘膜62能够作为元件间分离膜来使用。另外,绝缘膜62、63并不限定于前文所述的构成材料,另外,根据需要,也可以省略绝缘膜62、63中的任意一方。

此外,在半导体基板61上,设置有向与绝缘膜62、63、导体层64相反的一侧开口的有底的凹部65,由此,在基板6上,设置有隔膜部66,所述隔膜部66与周围的部分相比为薄壁,并且通过受压而进行挠曲变形。该隔膜部66的上表面成为了受压面661。

在本实施方式的基板6中,凹部65贯穿硅层611,隔膜部66由氧化硅层612、硅层613以及绝缘膜62、63这四个层构成。在此,氧化硅层612在压力传感器107的制造工序中能够在通过蚀刻而形成凹部65时作为蚀刻停止层而被利用,从而能够减少隔膜部66的厚度在每个产品上的偏差。

另外,也可以使凹部65不贯穿硅层611,而使隔膜部66由硅层611的薄壁部、氧化硅层612、硅层613以及绝缘膜62、63这五个层构成。

导体层64例如通过向单晶硅、多晶硅(聚硅)或非结晶硅掺杂(扩散或注入)磷、硼等杂质而被构成,并且具有导电性。该导体层64被进行图案形成,例如,在空穴部S的外侧且在基板6上形成MOS晶体管的情况下,能够将导体层64的一部分作为MOS晶体管的栅电极来使用。此外,还能够将导体层64的一部分作为配线来使用。此外,导体层64在俯视观察时以包围隔膜部66的周围的方式而被形成,并且形成导体层64的厚度量的高低差部。由此,当隔膜部66通过受压而进行挠曲变形时,能够使应力集中在隔膜部66的与高低差部之间的边界部分处。因此,通过在所涉及的边界部分(或其附近)上配置压敏电阻元件7,从而能够提高检测灵敏度。

多个压敏电阻元件7分别形成于与硅层611的厚度中心相比靠隔膜部66的空穴部S侧。此外,各压敏电阻元件7被设置于隔膜部66的外周部,并通过未图示的一对配线而向外侧被引出。而且,虽然未进行图示,但多个压敏电阻元件7构成了电桥电路(惠斯通电桥电路)。

这样的压敏电阻元件7以及配线例如分别由掺杂(扩散或注入)了磷、硼等杂质的硅(单晶硅)构成。在此,配线中的杂质的掺杂浓度高于压敏电阻元件7中的杂质的掺杂浓度。另外,配线也可以由金属构成。

层叠结构体8以划分出空穴部S的方式而被形成。该层叠结构体8具有:层间绝缘膜81,其在基板6上以在俯视观察时包围压敏电阻元件7的方式被形成;配线层82,其被形成于层间绝缘膜81上;层间绝缘膜83,其被形成于配线层82以及层间绝缘膜81上;配线层84,其被形成于层间绝缘膜83上,且具有被覆层841,所述被覆层841具备多个细孔842(开孔);表面保护膜85,其被形成于配线层84以及层间绝缘膜83上;密封层86,其被设置于被覆层841上。

在此,配线层82、84具有与压敏电阻元件7电连接的部分。另外,配线层84具有经由接合材料51而与基板3的端子32连接的端子843。

以此方式,构成空穴部S的壁部的一部分的层压结构体8由于具有层压结构,因此能够使用如CMOS工艺那样的半导体制造工艺而形成。由此,能够简单且高精度地制造小型的传感器单元1。此外,在形成层压结构体8时,能够通过穿过细孔842的蚀刻(牺牲层蚀刻)而形成空穴部S。另外,可以在相对于硅层613而配置有层压结构体8的一侧制作并嵌入半导体电路。该半导体电路具有MOS晶体管等有源元件、其他根据需要而形成的电容器、电感器、电阻、二极管、配线(包括与压敏电阻元件7连接的配线)等电路要素。

由基板6和层压结构体8划分而成的空穴部S为密闭的空间。该空穴部S作为成为压力传感器107所检测出的压力的基准值的压力基准室而发挥功能。在本实施方式中,空穴部S成为真空状态(300Pa以下)。通过将空穴部S设为真空状态,从而能够将压力传感器107作为以真空状态为基准而对压力进行检测的“绝对压传感器”来使用,从而提高了其便利性。

但是,空穴部S也可以不是真空状态,而可以是大气压,还可以是与大气压相比气压较低的减压状态,或是与大气压相比气压较高的加压状态。此外,在空穴部S中也可以封入有氮气、稀有气体等的惰性气体。

以上文所说明的方式而构成的压力传感器107对应于隔膜部66的受压面661所受到的压力而使隔膜部66变形,由此,各压敏电阻元件7发生应变,并且各压敏电阻元件7的电阻值也会发生变化。伴随于此,包含多个压敏电阻元件7的电桥电路的输出电压发生变化,并且基于该输出电压,能够求出受压面661所受到的压力的大小。

以此方式,压力传感器107根据被设置于隔膜部66上的压敏电阻元件7而对压力进行检测。因此,能够实现小型且高精度的压力传感器107。

可是,根据隔膜部66的姿态,在隔膜部66上会由于重力或冲击等而被施加有重力加速度等的加速度。因此,实际上,隔膜部66的挠曲变形量有时与因施加于隔膜部66上的压力而产生的挠曲变形量有所不同。

因此,在电子设备10中,如前文所述,控制部110利用加速度传感器108的检测结果(更具体而言,为隔膜部66的法线方向上的加速度)而对压力传感器107的检测结果进行补正。由此,能够去除或降低在电子设备10上作用有重力加速度等的加速度时所产生的压力传感器的检测结果的误差量。因此,能够降低重力加速度等的加速度的影响,从而高精度地对压力进行检测。

如进行具体说明,则在隔膜部66上施加有朝向下方的加速度G的情况下,压力传感器107的压敏电阻元件7的应变量与仅由压力而产生的应变量相比增大了与加速度G相应的量。相反,在隔膜部66上施加有朝向上方的加速度G的情况下,压力传感器107的压敏电阻元件7的应变量与仅由压力而产生的应变量相比减小了与加速度G相应的量。

图5为对图1所示的压力传感器的作用进行说明的图,并且为表示施加于压力传感器上的加速度与检测压力之间的关系的坐标图。

在加速度G在上下方向(隔膜部66的厚度方向)上作用于压力传感器107的隔膜部66上的情况下,朝向下方的加速度G越大,则如图5所示,压力传感器107的检测压力与实际的压力(真值P0)相比越减小。相反,朝向下方的加速度G越小,则压力传感器107的检测压力与实际的压力(真值P0)相比越增大。

根据这样的情况,在电子设备10中,能够根据加速度传感器108的输出而对在重力加速度等的加速度作用于电子设备10上时所产生的压力传感器107的输出的变动量进行运算,并利用该运算结果而以使压力传感器107的检测压力接近于真值的方式而进行补正。因此,能够降低重力加速度等的加速度的影响,从而高精度地对压力进行检测。

在此,如前文所述,压力传感器107及加速度传感器108被统一收纳于壳体4内。由此,通过壳体4从而能够对压力传感器107及加速度传感器108进行保护。此外,能够减小压力传感器107与加速度传感器108之间的距离。因此,通过加速度传感器108而能够高精度地对被施加于压力传感器107上的加速度进行检测。其结果为,能够利用加速度传感器108的检测结果而高精度地对压力传感器107的检测结果进行补正。

此外,如前文所述,电子设备10为手表型设备,并且具备:外壳101,其配置有压力传感器107及加速度传感器108;表带104,其被安装在外壳101上。在手表型的电子设备10中,由于是佩戴在使用者的手臂上而被使用,因此根据使用状态将以各种各样的方向及大小而被施加加速度,从而在压力传感器107的检测结果中易于产生误差。因此,在这样的电子设备10中,当利用加速度传感器108的检测结果而对压力传感器107的检测结果进行补正时,其将效果变得显著。

此外,在本实施方式中,如图1所示,在从厚度方向观察所述外壳101的俯视观察时,在设定了穿过外壳101的中心而在相对于表带104所延伸的方向而正交的方向(与线段a1正交的方向)上延伸的假想线a2时,包含压力传感器107及加速度传感器108的传感器单元1被配置在假想线a2上。由此,即使使用者向各种方向移动手臂或手腕,也能够利用加速度传感器108的检测结果而对压力传感器107的检测结果进行补正。尤其是对于扭转手臂或手腕的动作的情况和其他动作的情况使用相同的运算,从而能够利用加速度传感器108的检测结果而对压力传感器107的检测结果进行补正。

另外,虽然在本实施方式中,传感器单元1被配置在外壳101的+Z轴方向侧的部分处,但也可以被配置在外壳101的-Z轴向侧的部分处。

第二实施方式

接下来,对本发明的第二实施方式进行说明。

图6为表示本发明的第二实施方式所涉及的电子设备(手表型的便携设备)的俯视图。

以下,虽然对本发明的第二实施方式进行说明,但以与前文所述的实施方式的不同点为中心而进行说明,关于相同的事项则省略其说明。另外,在图6中,对于与前文所述的实施方式相同的结构,标记相同符号。

第二实施方式除了传感器单元1的配置有所不同之外,均与前文所述的第一实施方式相同。

在图6所示的电子设备10A中,在从厚度方向观察所述外壳101的俯视观察时,在对穿过外壳101的中心而在与表带104所延伸的方向正交的方向(与线段a1正交的方向)上延伸的假想线a2进行设定时,包含压力传感器107及加速度传感器108的传感器单元1相对于假想线a2而被配置在一侧(在本实施方式中为-X轴方向侧)上。由此,即使使用者向各种方向移动手臂或手腕,也能够利用加速度传感器108的检测结果而对压力传感器107的检测结果进行补正。尤其在扭转手臂或手腕的动作的情况和其他动作的情况下使用相同的运算,从而能够利用加速度传感器108的检测结果而对压力传感器107的检测结果进行补正。

另外,在俯视观察时,传感器单元1也可以相对于假想线a2而被配置在+X轴方向侧。此外,虽然传感器单元1在本实施方式中被配置在外壳101的+Z轴方向侧的部分处,但也可以被配置在外壳101的-Z轴方向侧的部分处。

通过以上所说明的电子设备10A,也能够发挥优异的检测精度。

2.移动体

接下来,对具备本发明的压力传感器的移动体(本发明的移动体)进行说明。图7为表示本发明的移动体的一个示例的立体图。

如图7所示,移动体400具有车身401和四个车轮402,并被构成为,通过设置于车身401上的未图示的动力源(发动机)而使车轮402旋转。在这样的移动体400中,内置有导航系统300(传感器装置100)。

根据这样的移动体400,传感器装置100能够降低重力加速度等的加速度的影响,从而高精度地对压力进行检测。

以上,虽然根据图示的各实施方式而对本发明的传感器装置、便携设备、电子设备以及移动体进行了说明,但本发明并不限定于此,各部的结构可以置换为具有相同功能的任意的结构。此外,也可以附加其他任意的结构物或工序。

此外,虽然在前文所述的实施方式中,以压力传感器及加速度传感器被收纳于相同的壳体内的情况为例而进行了说明,但并不限定于此,加速度传感器也可以被设置在壳体的外部。在该情况下,优选为,尽可能将加速度传感器设置于压力传感器的附近。

此外,前文所述的压力传感器的结构为一个示例,只要是具有隔膜部的压力传感器则并不限定于前文所述的实施方式,例如,也可以采用紧贴硅基板而形成压力基准室的压力传感器。

此外,虽然在前文所述的实施方式中,作为本发明的便携设备而以手表型的设备(时钟)为例而进行了说明,但并不限定于此,本发明的便携设备例如能够应用于移动电话、智能手机、平板终端等中。

此外,具备本发明的传感器装置的电子设备并不限定于前文所述的电子设备,例如,能够应用于个人计算机、移动电话、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖仪、心电图测量装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、各种测量设备、计量仪器类(例如,车辆、航空器、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器等。

符号说明

1…传感器单元;3…基板;4…壳体;6…基板;7…压敏电阻元件;8…层压结构体;10…电子设备;10A…电子设备;21…封装件;22…加速度传感器元件;32…端子;35…端子;40…压力传递介质;41…基座;42…框体;43…筒体;51…接合材料;53…配线;54…外部端子;61…半导体基板;62…绝缘膜;63…绝缘膜;64…导体层;65…凹部;66…隔膜部;81…层间绝缘膜;82…配线层;83…层间绝缘膜;84…配线层;85…表面保护膜;86…密封层;100…传感器装置;101…外壳;102…显示部;103…操作按钮;104…表带;105…GPS接收部;106…温度传感器;107…压力传感器;108…加速度传感器;109…陀螺传感器;110…控制部;111…无线通信部;112…电源电路;113…蓄电池;114…存储部;115…模拟数字转换部;116…模拟数字转换部;117…模拟数字转换部;118…模拟数字转换部;300…导航系统;400…移动体;401…车身;402…车轮;421…高低差;431…开口;611…硅层;612…氧化硅层;613…硅层;661…受压面;841…被覆层;842…细孔;843…端子;1051…GPS接收器;1052…GPS天线;1111…天线;1112…通信电路;a1…线段;a2…假想线;C…中心;G…加速度;P…压力;S…空穴部。

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