JP2001330622A - 半導体加速度センサ - Google Patents
半導体加速度センサInfo
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- JP2001330622A JP2001330622A JP2000151337A JP2000151337A JP2001330622A JP 2001330622 A JP2001330622 A JP 2001330622A JP 2000151337 A JP2000151337 A JP 2000151337A JP 2000151337 A JP2000151337 A JP 2000151337A JP 2001330622 A JP2001330622 A JP 2001330622A
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- acceleration sensor
- semiconductor
- weight body
- semiconductor acceleration
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、梁部の両面に重錘片を設けること
により、入力軸以外からの加速度入力による他軸感度を
防止することを目的とする。 【解決手段】 本発明による半導体加速度センサは、梁
部(2a,2b)に設けられた重錘体(3)が同一質量の第１、第
２重錘片(3a,3b)よりなり、重錘体(3)の重心(G)が梁部
(2a,2b)の長手方向の延長線上に配置されている構成で
ある。
により、入力軸以外からの加速度入力による他軸感度を
防止することを目的とする。 【解決手段】 本発明による半導体加速度センサは、梁
部(2a,2b)に設けられた重錘体(3)が同一質量の第１、第
２重錘片(3a,3b)よりなり、重錘体(3)の重心(G)が梁部
(2a,2b)の長手方向の延長線上に配置されている構成で
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体加速度セン
サに関し、特に、梁部に設けた重錘体の重心を梁部の長
手方向の延長線上に配置することにより、入力軸方向以
外から加速度が印加された場合の他軸感度の発生を防止
するための新規な改良に関する。
サに関し、特に、梁部に設けた重錘体の重心を梁部の長
手方向の延長線上に配置することにより、入力軸方向以
外から加速度が印加された場合の他軸感度の発生を防止
するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていた半導体加速度セン
サとしては、図３に示される構成を挙げることができ
る。すなわち、図３において符号１で示されるものは外
枠部であり、この外枠部１には一対の梁部２ａ、２ｂを
介して重錘体３が設けられている。前記外枠部１は、上
ストッパ５ａ及び下ストッパ５ｂにより挟持されてお
り、前記上ストッパ５ａの内面には検出電極４ａが蒸着
により設けられている。
サとしては、図３に示される構成を挙げることができ
る。すなわち、図３において符号１で示されるものは外
枠部であり、この外枠部１には一対の梁部２ａ、２ｂを
介して重錘体３が設けられている。前記外枠部１は、上
ストッパ５ａ及び下ストッパ５ｂにより挟持されてお
り、前記上ストッパ５ａの内面には検出電極４ａが蒸着
により設けられている。
【０００３】従って、前述の従来構成において、外部か
ら加速度が印加されて重錘体３の慣性力により梁部が撓
むと、検出電極４ａと重錘体３との間の隙間Ｄの距離が
変化し、この隙間Ｄ間の静電容量が変化する。この静電
容量の変化を検出することにより加速度を検出すること
ができる。
ら加速度が印加されて重錘体３の慣性力により梁部が撓
むと、検出電極４ａと重錘体３との間の隙間Ｄの距離が
変化し、この隙間Ｄ間の静電容量が変化する。この静電
容量の変化を検出することにより加速度を検出すること
ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体加速度セ
ンサは、以上のように構成されていたため、次のような
課題が存在していた。すなわち、梁部の下方の面のみに
重錘体の全てが形成されていたため、その重心が梁部の
延長線上に配置されず、下方に下がっていることによ
り、図１において入力軸Ａ方向以外から加速度が印加さ
れると、入力軸Ａにも若干の加速度が印加されたかのよ
うに重錘体が傾斜し、結果として加速度出力を生じるこ
とになっていた。このようにして検出される加速度出力
を他軸感度と呼び、検出誤差となっていた。
ンサは、以上のように構成されていたため、次のような
課題が存在していた。すなわち、梁部の下方の面のみに
重錘体の全てが形成されていたため、その重心が梁部の
延長線上に配置されず、下方に下がっていることによ
り、図１において入力軸Ａ方向以外から加速度が印加さ
れると、入力軸Ａにも若干の加速度が印加されたかのよ
うに重錘体が傾斜し、結果として加速度出力を生じるこ
とになっていた。このようにして検出される加速度出力
を他軸感度と呼び、検出誤差となっていた。
【０００５】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、梁部に設けた重錘体の重心
を梁部の長手方向の延長線上に配置することにより、入
力軸方向以外から加速度が印加された場合の他軸感度の
発生を防止するようにした半導体加速度センサを提供す
ることを目的とする。
めになされたもので、特に、梁部に設けた重錘体の重心
を梁部の長手方向の延長線上に配置することにより、入
力軸方向以外から加速度が印加された場合の他軸感度の
発生を防止するようにした半導体加速度センサを提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体加速
度センサは、上部パッケージ及び下部パッケージにより
保持された梁部により支持され、印加される加速度によ
り可動する重錘体と、前記重錘体に対向して配設された
上部及び下部検出電極とを有する半導体加速度センサに
おいて、前記重錘体は前記梁部挟持して設けられた第
１、第２重錘片よりなり、前記重錘体の重心は前記梁部
の長手方向の延長線上に配置されている構成であり、ま
た、前記梁部は、半導体ウェハの上層シリコン薄膜及び
絶縁酸化膜とからなり、前記第１、第２重錘片は前記半
導体ウェハの下層シリコン基板及び貼り合わせシリコン
基板によって構成されていると共に、前記上部、下部検
出電極は、各々一対よりなる構成であり、また、前記半
導体ウェハは全体形状が枠状をなす外枠部を構成し、前
記梁部は前記外枠部の一部に保持されている構成であ
る。
度センサは、上部パッケージ及び下部パッケージにより
保持された梁部により支持され、印加される加速度によ
り可動する重錘体と、前記重錘体に対向して配設された
上部及び下部検出電極とを有する半導体加速度センサに
おいて、前記重錘体は前記梁部挟持して設けられた第
１、第２重錘片よりなり、前記重錘体の重心は前記梁部
の長手方向の延長線上に配置されている構成であり、ま
た、前記梁部は、半導体ウェハの上層シリコン薄膜及び
絶縁酸化膜とからなり、前記第１、第２重錘片は前記半
導体ウェハの下層シリコン基板及び貼り合わせシリコン
基板によって構成されていると共に、前記上部、下部検
出電極は、各々一対よりなる構成であり、また、前記半
導体ウェハは全体形状が枠状をなす外枠部を構成し、前
記梁部は前記外枠部の一部に保持されている構成であ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による半
導体加速度センサの好適な実施の形態について説明す
る。なお、従来例と同一又は同等部分については同一符
号を用いて説明する。図１及び図２において符号１で示
されるものは平面形状で四角状の枠体をなす外枠部であ
り、この外枠部１は下層シリコン基板１１ａと、絶縁酸
化膜１１ｂと、上層シリコン薄膜１１ｃと、貼り合わせ
シリコン基板１１ｄとからなる周知のＳＯＩウェハの半
導体ウェハ１１で構成されている。
導体加速度センサの好適な実施の形態について説明す
る。なお、従来例と同一又は同等部分については同一符
号を用いて説明する。図１及び図２において符号１で示
されるものは平面形状で四角状の枠体をなす外枠部であ
り、この外枠部１は下層シリコン基板１１ａと、絶縁酸
化膜１１ｂと、上層シリコン薄膜１１ｃと、貼り合わせ
シリコン基板１１ｄとからなる周知のＳＯＩウェハの半
導体ウェハ１１で構成されている。
【０００８】前記外枠部１は、ガラス製の上部パッケー
ジ５ａと下部パッケージ５ｂとによって挟持されて積層
された状態に構成されている。前記上部パッケージ５ａ
の内面には、複数の上部検出電極４ａ、４ｂが形成され
ていると共に、前記下部パッケージ５ｂの内面には、複
数の下部検出電極５Ａ、５Ｂが形成されている。
ジ５ａと下部パッケージ５ｂとによって挟持されて積層
された状態に構成されている。前記上部パッケージ５ａ
の内面には、複数の上部検出電極４ａ、４ｂが形成され
ていると共に、前記下部パッケージ５ｂの内面には、複
数の下部検出電極５Ａ、５Ｂが形成されている。
【０００９】前記各上部検出電極４ａ、４ｂには、ワイ
ヤボンディングによる各々上部電極取り出し部８ａ、８
ｂが接続されて上部パッケージ５ａで保持され、前記各
下部検出電極５Ａ、５Ｂには、ワイヤボンディングによ
る各々下部電極取り出し部１０ａ、１０ｂが接続されて
いる。
ヤボンディングによる各々上部電極取り出し部８ａ、８
ｂが接続されて上部パッケージ５ａで保持され、前記各
下部検出電極５Ａ、５Ｂには、ワイヤボンディングによ
る各々下部電極取り出し部１０ａ、１０ｂが接続されて
いる。
【００１０】前記外枠部１を介して上部及び下部パッケ
ージ５ａ、５ｂにより形成された空間部２０内には、前
記外枠部１である半導体ウェハ１１をエッチング処理し
て得られた重錘体３が前記半導体ウェハ１１の一部に保
持された複数の梁部２ａ、２ｂによって上下に移動でき
るように構成されている。前記梁部２ａ、２ｂには、ワ
イヤボンディングによる各々重錘体電極取り出し部９が
共通接続されている。
ージ５ａ、５ｂにより形成された空間部２０内には、前
記外枠部１である半導体ウェハ１１をエッチング処理し
て得られた重錘体３が前記半導体ウェハ１１の一部に保
持された複数の梁部２ａ、２ｂによって上下に移動でき
るように構成されている。前記梁部２ａ、２ｂには、ワ
イヤボンディングによる各々重錘体電極取り出し部９が
共通接続されている。
【００１１】前記重錘体３は、前記梁部２ａ、２ｂを挟
持するように同じ質量の第１、第２重錘片３ａ、３ｂが
貼付けて設けられており、この重錘体３の重心Ｇは前記
梁２ａ、２ｂの長手方向の延長線上に位置している。な
お、前記第１重錘片３ａは前記下層シリコン基板１１ａ
よりなり、前記各梁部２ａ、２ｂは前記絶縁酸化膜１１
ｂと上層シリコン薄膜１１ｃとからなり、前記第２重錘
片３ｂは前記貼り合わせシリコン基板１１ｄより構成さ
れている。
持するように同じ質量の第１、第２重錘片３ａ、３ｂが
貼付けて設けられており、この重錘体３の重心Ｇは前記
梁２ａ、２ｂの長手方向の延長線上に位置している。な
お、前記第１重錘片３ａは前記下層シリコン基板１１ａ
よりなり、前記各梁部２ａ、２ｂは前記絶縁酸化膜１１
ｂと上層シリコン薄膜１１ｃとからなり、前記第２重錘
片３ｂは前記貼り合わせシリコン基板１１ｄより構成さ
れている。
【００１２】なお、前述の半導体ウェハ１１は、約６０
０μｍ厚の単結晶シリコン基板上に、１μｍ厚の絶縁酸
化膜１１ｂを挟んで２０〜４０μｍ厚のシリコン薄膜１
１ｃを有する３層構造で構成されている。この上下２層
のシリコンをドライエッチングする際に中間の絶縁酸化
膜１１ｂをマスクに利用することにより寸法精度の優れ
た重錘体３及び梁部２ａ、２ｂを形成しており、他軸感
度が発生しないように、各重錘片３ａ、３ｂの質量は同
一となるように構成されている。また、前述のシリコン
同志の貼り合わせは、酸素雰囲気中、約１１００℃にて
アニール処理することにより可能であり、これによって
梁部の長手方向の延長線上に重錘体３の重心が配置さ
れ、他軸感度の発生を抑えることができる。
０μｍ厚の単結晶シリコン基板上に、１μｍ厚の絶縁酸
化膜１１ｂを挟んで２０〜４０μｍ厚のシリコン薄膜１
１ｃを有する３層構造で構成されている。この上下２層
のシリコンをドライエッチングする際に中間の絶縁酸化
膜１１ｂをマスクに利用することにより寸法精度の優れ
た重錘体３及び梁部２ａ、２ｂを形成しており、他軸感
度が発生しないように、各重錘片３ａ、３ｂの質量は同
一となるように構成されている。また、前述のシリコン
同志の貼り合わせは、酸素雰囲気中、約１１００℃にて
アニール処理することにより可能であり、これによって
梁部の長手方向の延長線上に重錘体３の重心が配置さ
れ、他軸感度の発生を抑えることができる。
【００１３】また、前述の他軸感度を発生させる要因と
しては、前述の重錘体３の構成とは別に、重錘体３の中
心軸まわりに回転が加わった場合が考えられるが、特に
問題となるのは梁部２ａ、２ｂの長手方向の回転である
が、この現象を抑えるために重錘体３の上下すなわち各
パッケージ５ａ、５ｂの上部検出電極４ａ、４ｂ及び下
部検出電極５Ａ、５Ｂを各々独立して一対構成とし、回
転が加わった時の重錘体３の偏り（すなわち静電容量の
変化）を検出し、図示しない電子回路で処理することに
より、回転による他軸感度の発生を抑えることができ
る。また、この電子回路によりサーボループを組んで周
知のフィードバック制御を行うことにより、高精度な加
速度センサを実現できる。
しては、前述の重錘体３の構成とは別に、重錘体３の中
心軸まわりに回転が加わった場合が考えられるが、特に
問題となるのは梁部２ａ、２ｂの長手方向の回転である
が、この現象を抑えるために重錘体３の上下すなわち各
パッケージ５ａ、５ｂの上部検出電極４ａ、４ｂ及び下
部検出電極５Ａ、５Ｂを各々独立して一対構成とし、回
転が加わった時の重錘体３の偏り（すなわち静電容量の
変化）を検出し、図示しない電子回路で処理することに
より、回転による他軸感度の発生を抑えることができ
る。また、この電子回路によりサーボループを組んで周
知のフィードバック制御を行うことにより、高精度な加
速度センサを実現できる。
【００１４】
【発明の効果】本発明による半導体加速度センサは、以
上のように構成されているため、次のような効果を得る
ことができる。すなわち、梁部の両面に等しい質量の第
１、第２重錘片が設けられているため、入力軸方向以外
からの加速度が印加された場合の他軸感度を防止するこ
とができ、従来よりも高精度の加速度信号を得ることが
できる。また、各パッケージに形成された上部、下部検
出電極が一対で構成されているため、万一回転が加わっ
た時の重錘体の偏りを検出することができ、加速度検出
信号の精度を向上させることができる。
上のように構成されているため、次のような効果を得る
ことができる。すなわち、梁部の両面に等しい質量の第
１、第２重錘片が設けられているため、入力軸方向以外
からの加速度が印加された場合の他軸感度を防止するこ
とができ、従来よりも高精度の加速度信号を得ることが
できる。また、各パッケージに形成された上部、下部検
出電極が一対で構成されているため、万一回転が加わっ
た時の重錘体の偏りを検出することができ、加速度検出
信号の精度を向上させることができる。
【図１】本発明による半導体加速度センサの断面図であ
る。
る。
【図２】図１の透視斜視図である。
【図３】従来構成を示す断面図である。
１ 外枠部（半導体ウェハ１１） ２ａ、２ｂ 梁部 ３ 重錘体 Ｇ 重心 ３ａ、３ｂ 重錘片 ４ａ、４ｂ 上部検出電極 ５Ａ、５Ｂ 下部検出電極 １１ａ 下層シリコン基板 １１ｂ 絶縁酸化膜 １１ｃ 上層シリコン薄膜 １１ｄ 貼り合わせシリコン基板
Claims (3)
- 【請求項１】 上部パッケージ(5a)及び下部パッケージ
(5b)により保持された梁部(2a,2b)により支持され、印
加される加速度により可動する重錘体(3)と、前記重錘
体(3)に対向して配設された上部及び下部検出電極(4a,4
bと5A,5B)とを有する半導体加速度センサにおいて、前
記重錘体(3)は前記梁部(2a,2b)を挟持して設けられた第
１、第２重錘片(3a,3b)よりなり、前記重錘体(3)の重心
(G)は前記梁部(2a,2b)の長手方向の延長線上に配置され
ている構成よりなることを特徴とする半導体加速度セン
サ。 - 【請求項２】 前記梁部(2a,2b)は、半導体ウェハ(11)
の上層シリコン薄膜(11c)及び絶縁酸化膜(11b)とからな
り、前記第１、第２重錘片(3a,3b)は前記半導体ウェハ
(11)の下層シリコン基板(11a)及び貼り合わせシリコン
基板(11d)によって構成されていると共に、前記上部、
下部検出電極(4a,4bと5A,5B)は、各々一対よりなること
を特徴とする請求項１記載の半導体加速度センサ。 - 【請求項３】 前記半導体ウェハ(11)は全体形状が枠状
をなす外枠部(1)を構成し、前記梁部(2a,2b)は前記外枠
部(1)の一部に保持されていることを特徴とする請求項
２記載の半導体加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000151337A JP2001330622A (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 半導体加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000151337A JP2001330622A (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 半導体加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001330622A true JP2001330622A (ja) | 2001-11-30 |
Family
ID=18656910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000151337A Withdrawn JP2001330622A (ja) | 2000-05-23 | 2000-05-23 | 半導体加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001330622A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006034343A (ja) * | 2004-07-22 | 2006-02-09 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 生体のリハビリ用姿勢モニタリング方法及び装置 |
| JP2006068312A (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Tamagawa Seiki Co Ltd | リハビリ用姿勢モニタリング方法及びリハビリ用姿勢モニタ |
| JPWO2008149821A1 (ja) * | 2007-05-30 | 2010-08-26 | 京セラ株式会社 | センサ装置 |
-
2000
- 2000-05-23 JP JP2000151337A patent/JP2001330622A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006034343A (ja) * | 2004-07-22 | 2006-02-09 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 生体のリハビリ用姿勢モニタリング方法及び装置 |
| JP2006068312A (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Tamagawa Seiki Co Ltd | リハビリ用姿勢モニタリング方法及びリハビリ用姿勢モニタ |
| JP4512703B2 (ja) * | 2004-09-02 | 2010-07-28 | 多摩川精機株式会社 | リハビリ用姿勢モニタリング方法及びリハビリ用姿勢モニタ |
| JPWO2008149821A1 (ja) * | 2007-05-30 | 2010-08-26 | 京セラ株式会社 | センサ装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060406 |
|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070807 |