JP2002040045A - Dynamic quantity sensor - Google Patents

Dynamic quantity sensor

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JP2002040045A
JP2002040045A JP2000220923A JP2000220923A JP2002040045A JP 2002040045 A JP2002040045 A JP 2002040045A JP 2000220923 A JP2000220923 A JP 2000220923A JP 2000220923 A JP2000220923 A JP 2000220923A JP 2002040045 A JP2002040045 A JP 2002040045A
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electrode
movable electrode
fixed
movable
fixed electrode
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Japanese (ja)
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Mineichi Sakai
峰一 酒井
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Denso Corp
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Publication date
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    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring 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
    • G01P2015/0805Measuring 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
    • G01P2015/0808Measuring 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 in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
    • G01P2015/0811Measuring 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 in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0814Measuring 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 in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for translational movement of the mass, e.g. shuttle type

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the resonance of a bar-like movable electrode and fixed electrode in detection to improve the precision of sensor output in a dynamic quantity sensor for detecting an applied dynamic quantity on the basis of the change in space between the movable electrode and fixed electrode in the application of the dynamic quantity while giving a periodically changing carrier wave signal to the movable and fixed electrodes. SOLUTION: The individual movable electrode 24 has a bar-like shape extending protrusively from a weight part 21 supported displaceably in Y-axial direction to a first silicon base 11, and the individual fixed electrode 31, 32 has a bar-like shape cantilever-supported by the first silicon base 11 and having a side surface extending protrusively so as to be opposite to the side surface of the movable electrode 24, wherein 1/an integer times the natural frequency in the bending and vibration of the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 32 is out of the frequency of a carrier wave signal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基部に対して所定
方向へ変位可能に支持された棒状の可動電極と、可動電
極と対向するように基部に固定された棒状の固定電極と
を備え、可動及び固定電極に対して周期的に変化する搬
送波信号を与えつつ力学量が印加されたときに可動電極
と固定電極との間隔の変化に基づいて印加力学量を検出
する力学量センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a rod-shaped movable electrode supported so as to be displaceable in a predetermined direction with respect to a base, and a rod-shaped fixed electrode fixed to the base so as to face the movable electrode. The present invention relates to a dynamic quantity sensor that detects a applied physical quantity based on a change in an interval between a movable electrode and a fixed electrode when a dynamic quantity is applied while giving a periodically changing carrier signal to the movable and fixed electrodes.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種の力学量センサとして
は、例えば特開平11−326365号公報に記載の半
導体力学量センサが提案されている。このようなセンサ
の一般的な概略平面構成を図8に示す。開口部13aが
形成された基部としての支持基板11上に支持された半
導体層12に対して、エッチング等により溝14を形成
することにより、可動部920、及び、この可動部92
0と溝14を介して区画され且つ支持基板11に固定さ
れた固定部930を形成したものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a dynamic quantity sensor of this kind, for example, a semiconductor dynamic quantity sensor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-326365 has been proposed. FIG. 8 shows a general schematic plan configuration of such a sensor. By forming a groove 14 by etching or the like in the semiconductor layer 12 supported on the support substrate 11 as a base on which the opening 13a is formed, the movable portion 920 and the movable portion 92 are formed.
The fixing portion 930 is formed so as to be separated from the support substrate 11 by a groove 14 and the groove 14.

【0003】ここで、可動部920は、力学量(加速度
や角速度等)の印加に応じて図8中の両矢印で示すY軸
方向(所定方向Y)に変位可能な錘部921と、錘部9
21の左右両側に形成された棒状の可動電極924とを
備えており、一方、固定部930は、側面が可動電極9
24の側面に対向するように配置された固定電極93
1、932を備えている。
Here, the movable portion 920 includes a weight portion 921 which can be displaced in the Y-axis direction (predetermined direction Y) indicated by a double-headed arrow in FIG. Part 9
And a rod-shaped movable electrode 924 formed on both left and right sides of the movable electrode 21.
24 fixed electrode 93 arranged to face the side surface
1, 932.

【0004】そして、力学量の印加に応じて可動電極9
24が上記Y軸方向へ変位したとき可動電極924と固
定電極931、932との間の間隔(図8中の検出間隔
940)が変化するため、この検出間隔940の変化に
基づいて印加力学量が検出されるようになっている。
A movable electrode 9 is applied in response to the application of a mechanical quantity.
Since the distance between the movable electrode 924 and the fixed electrodes 931 and 932 (the detection interval 940 in FIG. 8) changes when the H. 24 is displaced in the Y-axis direction, the applied dynamic quantity is determined based on the change in the detection interval 940. Is detected.

【0005】一般には、検出間隔940の変化を可動及
び固定電極間の静電容量変化として検出する。第1の固
定電極931と可動電極924との間の容量(第1の容
量)をCS1、第2の固定電極932と可動電極924
との間の容量(第2の容量)をCS2とすると、この力
学量センサの検出回路図は図3のように示される。
Generally, a change in the detection interval 940 is detected as a change in capacitance between the movable and fixed electrodes. The capacitance (first capacitance) between the first fixed electrode 931 and the movable electrode 924 is CS1, and the second fixed electrode 932 and the movable electrode 924 are
Assuming that the capacitance (second capacitance) between the two is CS2, a detection circuit diagram of this physical quantity sensor is shown in FIG.

【0006】ここで、25aは可動電極パッド、31b
及び32bは固定電極パッドであり、それぞれ図8に示
すパッドと対応している。また、81はスイッチドキャ
パシタ回路(SC回路)であり、このSC回路81は、
容量がCfであるコンデンサ82、スイッチ83及び差
動増幅回路84を備え、入力された容量差(CS1−C
S2)を電圧に変換するものである。
Here, 25a is a movable electrode pad, 31b
And 32b are fixed electrode pads, which correspond to the pads shown in FIG. 8, respectively. Reference numeral 81 denotes a switched capacitor circuit (SC circuit).
A capacitor 82 having a capacitance of Cf, a switch 83, and a differential amplifier circuit 84 are provided.
S2) is converted into a voltage.

【0007】図3に示す回路に対するタイミングチャー
トの一例を図4に示す。上記の力学量センサにおいて
は、例えば、固定電極パッド31bから搬送波1(例え
ば周波数100kHz、振幅0〜5V)、固定電極パッ
ド32bから搬送波1と位相が180°ずれた搬送波2
(例えば周波数100kHz、振幅5〜0V)を入力
し、SC回路81のスイッチ83を図に示すタイミング
で開閉する。そして、印加力学量は、下記の数式1に示
す様に、電圧値V0として出力される。
FIG. 4 shows an example of a timing chart for the circuit shown in FIG. In the above physical quantity sensor, for example, the carrier wave 1 (for example, a frequency of 100 kHz, the amplitude is 0 to 5 V) from the fixed electrode pad 31b, and the carrier wave 2 which is 180 ° out of phase with the carrier wave 1 from the fixed electrode pad 32b.
(For example, a frequency of 100 kHz and an amplitude of 5 to 0 V), and the switch 83 of the SC circuit 81 is opened and closed at the timing shown in the figure. Then, the applied mechanical quantity is output as a voltage value V0 as shown in the following Expression 1.

【0008】[0008]

【数1】V0=(CS1−CS2)・V/Cf ここで、Vは両パッド31b、32bの間の電圧差であ
る。このタイミングチャートに示す様に、従来の力学量
センサにおいては、力学量の検出を周期的に変化する搬
送波信号の周期に合わせて検出するのが一般的である。
V0 = (CS1-CS2) .V / Cf Here, V is a voltage difference between both pads 31b and 32b. As shown in the timing chart, in a conventional physical quantity sensor, it is general that the detection of the physical quantity is detected in accordance with the period of the carrier signal that changes periodically.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の力学量センサにおいては、可動電極924及び固定
電極931、932が棒状であるため、検出用として印
加される搬送波信号(搬送波1および2)の周波数とこ
れら電極の固有振動数とが一致すると、これら電極92
4、931、932は共振し、棒の長手方向と交差する
方向へ屈曲振動する。
However, in the above-described conventional physical quantity sensor, since the movable electrode 924 and the fixed electrodes 931 and 932 are rod-shaped, the carrier signal (carrier waves 1 and 2) applied for detection is not detected. When the frequency matches the natural frequency of these electrodes, these electrodes 92
4, 931 and 932 resonate and bend and vibrate in a direction intersecting the longitudinal direction of the rod.

【0010】すると、可動及び固定電極が対向する間隔
が変化し、正規の力学量印加による検出間隔940の変
化以外にも、この電極の共振により上記検出間隔940
が変化するため、センサ出力に誤差が生じ、問題とな
る。
Then, the interval between the movable and fixed electrodes changes, and in addition to the change in the detection interval 940 due to the application of a regular physical quantity, the above-mentioned detection interval 940 is caused by the resonance of this electrode.
Changes, an error occurs in the sensor output, causing a problem.

【0011】そこで、本発明は上記問題に鑑み、棒状の
可動及び固定電極に対して周期的に変化する搬送波信号
を与えつつ、力学量が印加されたときに可動電極と固定
電極との間隔の変化に基づいて印加力学量を検出する力
学量センサにおいて、検出時における可動電極及び固定
電極の共振を抑制し、センサ出力の精度向上を図ること
を目的とする。
In view of the above problems, the present invention provides a periodically movable carrier signal to a rod-shaped movable and fixed electrode and, when a mechanical quantity is applied, sets a distance between the movable electrode and the fixed electrode. In a physical quantity sensor that detects an applied physical quantity based on a change, an object of the present invention is to suppress resonance of a movable electrode and a fixed electrode at the time of detection and improve the accuracy of a sensor output.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明では、基部(11)と、この基部に
対して所定方向(Y)へ変位可能に支持された棒状の可
動電極(24)と、可動電と対向するように基部に支持
された棒状の固定電極(31、32)とを備え、可動電
極及び固定電極に対して周期的に変化する搬送波信号を
与えつつ、力学量が印加されたときに、可動電極と固定
電極との間隔の変化に基づいて印加力学量を検出する力
学量センサにおいて、可動電極及び固定電極が屈曲振動
する際の固有振動数の1/整数倍が、搬送波信号の周波
数から外れていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a base (11) and a rod-shaped movable electrode supported to be displaceable in a predetermined direction (Y) with respect to the base. (24) and a rod-shaped fixed electrode (31, 32) supported on the base so as to face the movable electrode, and while applying a periodically changing carrier signal to the movable electrode and the fixed electrode, When an amount is applied, in a dynamic quantity sensor that detects an applied dynamic quantity based on a change in the distance between the movable electrode and the fixed electrode, 1 / integer of the natural frequency when the movable electrode and the fixed electrode perform bending vibration. The double is deviated from the frequency of the carrier signal.

【0013】本発明によれば、棒状の可動電極及び固定
電極が屈曲振動する際の固有振動数の1/整数倍が、搬
送波信号の周波数から外れているため、検出時における
可動電極及び固定電極の共振を抑制し、センサ出力の精
度向上を図ることができる。なお、上記固有振動数の1
/整数倍とは、実際には負及び0であることは、あり得
ないため、1倍、1/2倍、1/3倍…、つまり1/n
倍(nが正の整数)であることを意味する。
According to the present invention, the frequency of the carrier signal is 1 / integer times the natural frequency at which the rod-shaped movable electrode and the fixed electrode vibrate flexibly. Can be suppressed, and the accuracy of the sensor output can be improved. It should be noted that the natural frequency of 1
/ Integer multiple means that it is actually impossible to be negative or 0, so that it is 1 ×, 1/2 ×, 1/3 ×, that is, 1 / n
Means that n is a positive integer.

【0014】ここで、請求項2の発明のように、可動電
極(24)及び固定電極(31、32)が屈曲振動する
際の固有振動数の1/整数倍が、搬送波信号の周波数か
ら±5%以上外れていることが好ましい。これは、搬送
波信号を作る回路側のばらつきを考えると、搬送波信号
の周波数のばらつきが約±5%程度まで発生するためで
ある。
Here, 1 / integer multiple of the natural frequency when the movable electrode (24) and the fixed electrode (31, 32) bend and vibrate as in the second aspect of the present invention is ±± from the frequency of the carrier signal. It is preferable that the deviation is 5% or more. This is because the variation in the frequency of the carrier signal occurs up to about ± 5% in consideration of the variation in the circuit that generates the carrier signal.

【0015】また、請求項3の発明では、上記固有振動
数の1/整数倍が1倍または1/2倍であることを特徴
とする。つまり、搬送波信号の周波数が、可動電極及び
固定電極が屈曲振動する際の固有振動数の2以下の整数
倍から外れていることが好ましい。これは、搬送波信号
の周波数が当該固有振動数の2倍以下では、電極が共振
しやすいが、3倍以上の高周波である場合は、棒状電極
の屈曲振動が追随しにくくなる、つまり共振しにくくな
ることから、センサ出力に与える影響が小さくなるため
である。
Further, the invention according to claim 3 is characterized in that 1 / integer multiple of the natural frequency is 1 or 1/2. That is, it is preferable that the frequency of the carrier signal deviates from an integral multiple of 2 or less of the natural frequency when the movable electrode and the fixed electrode perform bending vibration. This is because when the frequency of the carrier signal is less than twice the natural frequency, the electrode tends to resonate, but when the frequency is three times or more, the bending vibration of the rod-shaped electrode is difficult to follow, that is, the resonance is difficult. Therefore, the influence on the sensor output is reduced.

【0016】また、請求項4の発明は、可動、固定電極
の具体的構成を提供するものであり、可動電極(24)
は、基部(11)に対して所定方向(Y)へ変位可能に
支持された錘部(21)に設けられたものであって、こ
の錘部側を根元として該所定方向と直交する方向へ突出
して延びる棒状のものであり、固定電極(31、32)
は、基部側を根元ととして突出して延びる棒状のもので
あることを特徴とする。
Further, the invention of claim 4 provides a specific configuration of a movable and fixed electrode, wherein the movable electrode (24) is provided.
Is provided on a weight portion (21) supported to be displaceable in a predetermined direction (Y) with respect to the base portion (11), and the weight portion is located at a base in a direction orthogonal to the predetermined direction. Fixed electrodes (31, 32), protruding rods
Is characterized in that it has a rod-like shape protruding from the base side as a root.

【0017】また、請求項5の発明は、請求項4記載の
電極構成において、可動電極(24)及び固定電極(3
1、32)の根元部側を、突出方向の先端部側に比べて
剛性を大きくすべく幅広形状としたことを特徴としてい
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the electrode configuration of the fourth aspect, the movable electrode (24) and the fixed electrode (3) are provided.
1, 32) is characterized in that the base side has a wide shape so as to increase rigidity as compared with the front end side in the protruding direction.

【0018】それによれば、可動及び固定電極の根元部
側を、突出方向の先端部側に比べて幅広形状とし、剛性
を大きくすることで、結果的に可動及び固定電極の屈曲
振動の固有振動数を高くすることができるため、該固有
振動数の1/整数倍を適切に搬送波信号の周波数から外
すことができる。
According to this, the roots of the movable and fixed electrodes are formed wider than the distal end in the protruding direction, and the rigidity is increased. As a result, the natural vibration of the bending vibration of the movable and fixed electrodes is obtained. Since the number can be increased, 1 / integer multiple of the natural frequency can be appropriately excluded from the frequency of the carrier signal.

【0019】さらに、請求項6の発明のように、可動電
極(24)及び固定電極(31、32)において、印加
力学量を検出するための間隔(40)に位置する部位以
外の部位を突出させることにより、上記幅広形状となっ
ていることが好ましい。
Further, in the movable electrode (24) and the fixed electrodes (31, 32), portions other than the portion located at the interval (40) for detecting the applied dynamic quantity are projected. By doing so, it is preferable to have the above-mentioned wide shape.

【0020】これは、可動及び固定電極において、力学
量検出用の間隔に位置する部位以外の部位を突出させて
幅広形状とすることで、両電極間の検出間隔(40)を
変えることなく幅広形状を実現できるためである。
This is because the movable and fixed electrodes have a wide shape by protruding a portion other than the portion located at the distance for detecting the physical quantity, so that the detection interval (40) between both electrodes can be widened without changing. This is because the shape can be realized.

【0021】また、請求項7の発明は、請求項4記載の
電極構成において、可動電極(24)及び固定電極(3
1、32)を、矩形枠状部(55)を複数連結したラー
メン構造形状に形成されたものとし、更に、この矩形枠
状部の大きさが、可動電極及び固定電極の突出方向の先
端部側から根元部側に行くに連れて小さくなっているこ
とを特徴とするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the electrode structure of the fourth aspect, the movable electrode (24) and the fixed electrode (3) are provided.
1, 32) are formed in a rigid frame structure shape in which a plurality of rectangular frame portions (55) are connected, and the size of the rectangular frame portion is the tip of the movable electrode and the fixed electrode in the projecting direction. It is characterized in that it becomes smaller as going from the side to the root side.

【0022】それによれば、可動及び固定電極の根元部
側を、突出方向の先端部側に比べて剛性を大きくするこ
とができるため、請求項5の発明と同様の作用効果を発
揮することができる。
According to this, since the rigidity of the base portion side of the movable and fixed electrodes can be made larger than that of the tip end portion in the protruding direction, the same operation and effect as the invention of claim 5 can be exhibited. it can.

【0023】また、請求項8の発明では、基部(11)
と、この基部に対して所定方向(Y)へ変位可能に支持
された錘部(21)と、この錘部と一体に形成され錘部
から該所定方向と直交する方向へ突出して延びる棒状の
可動電極(24)と、可動電極と対向するように基部か
ら突出して延びる棒状の固定電極(31、32)と、可
動電極及び固定電極に対して周期的に変化する搬送波信
号を与えつつ、力学量が印加されたときに、可動電極と
固定電極との間隔の変化に基づいて印加力学量を検出す
る力学量センサにおいて、可動電極及び固定電極は、共
に突出方向の根元部側が、突出方向の先端部側に比べて
剛性が大きいことを特徴としている。
In the invention according to claim 8, the base (11)
A weight portion (21) supported to be displaceable in a predetermined direction (Y) with respect to the base portion; and a rod-shaped member formed integrally with the weight portion and extending from the weight portion and protruding in a direction orthogonal to the predetermined direction. A movable electrode (24), a rod-shaped fixed electrode (31, 32) protruding from the base so as to face the movable electrode, and a periodically changing carrier signal applied to the movable electrode and the fixed electrode. In the physical quantity sensor that detects the applied physical quantity based on a change in the distance between the movable electrode and the fixed electrode when the quantity is applied, both the movable electrode and the fixed electrode have the base side in the protruding direction and the protruding direction in the protruding direction. It is characterized by having a higher rigidity than the distal end side.

【0024】本発明によれば、可動電極及び固定電極の
強度向上が図れる。そして、例えば検出時において可動
及び固定電極の共振を抑制するという目的に対しては、
各電極の突出方向の根元部側を、突出方向の先端部側に
比べて剛性の大きいものとしているため、上記固有振動
数を搬送波信号の周波数に比べて容易に大きくすること
ができ、請求項1の発明と同様の効果を得ることができ
る。
According to the present invention, the strength of the movable electrode and the fixed electrode can be improved. And, for example, for the purpose of suppressing the resonance of the movable and fixed electrodes at the time of detection,
Since the base side in the protruding direction of each electrode has higher rigidity than the tip side in the protruding direction, the natural frequency can be easily increased as compared with the frequency of the carrier signal. The same effect as the first aspect can be obtained.

【0025】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。
The reference numerals in parentheses of the above means are examples showing the correspondence with specific means described in the embodiments described later.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、本発明を
図に示す実施形態について説明する。本第1実施形態
は、本発明の力学量センサを、例えば、エアバッグ、A
BS、VSC等の作動制御を行うための自動車用加速度
センサやジャイロセンサ等に適用可能な差動容量式の半
導体加速度センサについて適用したものとして説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) An embodiment of the present invention shown in the drawings will be described below. In the first embodiment, the physical quantity sensor of the present invention is, for example, an airbag,
A description will be given assuming that the present invention is applied to a differential capacitance type semiconductor acceleration sensor that can be applied to an acceleration sensor for a vehicle, a gyro sensor, or the like for performing operation control of a BS, a VSC, or the like.

【0027】図1に半導体加速度センサ(以下、単にセ
ンサという)100の概略平面構成を示し、図2に図1
中のA−A線に沿った模式的な断面構造を示す。なお、
図1中、「従来技術」の欄にて述べた上記図8と同一部
分には同一符号を付してある。
FIG. 1 shows a schematic plan configuration of a semiconductor acceleration sensor (hereinafter simply referred to as a sensor) 100, and FIG.
A schematic cross-sectional structure along the line AA in FIG. In addition,
In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 8 described in the section of "Prior Art" are denoted by the same reference numerals.

【0028】半導体加速度センサ100は、半導体基板
に周知の半導体製造技術を用いたマイクロマシン加工を
施すことにより形成される。センサ100を構成する半
導体基板は、図2に示す様に、第1の半導体層としての
第1シリコン基板(本発明でいう基部)11と第2の半
導体層としての第2シリコン基板12との間に、絶縁層
としての酸化膜13を有する矩形状のSOI基板10で
ある。
The semiconductor acceleration sensor 100 is formed by subjecting a semiconductor substrate to micromachining using a known semiconductor manufacturing technique. As shown in FIG. 2, the semiconductor substrate constituting the sensor 100 includes a first silicon substrate (a base in the present invention) 11 as a first semiconductor layer and a second silicon substrate 12 as a second semiconductor layer. A rectangular SOI substrate 10 having an oxide film 13 as an insulating layer between them.

【0029】第2シリコン基板12には、溝14を形成
することにより、可動部20、及び、この可動部20と
溝14を介して区画された固定部30よりなる梁構造体
が形成されている。また、酸化膜13及び第1シリコン
基板11のうち上記梁構造体20、30の形成領域に対
応した部位は、犠牲層エッチング等により矩形状に除去
されて開口部13aを形成している。そして、固定部3
0は、開口部13aの開口縁部にて、酸化膜13を介し
て第1シリコン基板11に支持されている。
By forming the groove 14 in the second silicon substrate 12, a beam structure including the movable part 20 and the fixed part 30 partitioned by the movable part 20 and the groove 14 is formed. I have. Further, portions of the oxide film 13 and the first silicon substrate 11 corresponding to the regions where the beam structures 20 and 30 are formed are removed in a rectangular shape by sacrificial layer etching or the like to form openings 13a. And the fixing part 3
Reference numeral 0 denotes an opening edge of the opening 13a, which is supported by the first silicon substrate 11 via the oxide film 13.

【0030】開口部13a上を横断するように配置され
た可動部20は、矩形状の錘部21の両端を、梁部22
を介してアンカー部23a及び23bに一体に連結した
構成となっている。これらアンカー部23a及び23b
は、酸化膜13における開口部13aの開口縁部に固定
され、第1シリコン基板11上に支持されている。これ
により、錘部21及び梁部22は開口部13aに臨んだ
状態となっている。
The movable part 20 arranged so as to cross over the opening 13a is formed by connecting both ends of a rectangular weight 21 to a beam 22.
And are integrally connected to the anchor portions 23a and 23b via the. These anchor portions 23a and 23b
Is fixed to the opening edge of the opening 13 a in the oxide film 13 and is supported on the first silicon substrate 11. As a result, the weight 21 and the beam 22 face the opening 13a.

【0031】また、梁部22は、2本の梁がその両端で
連結された矩形枠状をなしており、梁の長手方向と直交
する方向に変位するバネ機能を有する。具体的には、梁
部22は、図1中の矢印Yで示すY軸方向の成分を含む
加速度を受けたときに、錘部21をY軸方向へ変位させ
るとともに、加速度の消失に応じて元の状態に復元させ
るようになっている。
The beam portion 22 has a rectangular frame shape in which two beams are connected at both ends thereof, and has a spring function of displacing in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the beam. Specifically, when receiving an acceleration including a component in the Y-axis direction indicated by an arrow Y in FIG. 1, the beam portion 22 displaces the weight portion 21 in the Y-axis direction, and responds to the disappearance of the acceleration. The original state is restored.

【0032】このように、錘部21は、第1シリコン基
板11に対してY軸方向(所定方向Y)へ変位可能に支
持されており、加速度の印加に応じて、開口部13a上
にてY軸方向へ変位するようになっている。
As described above, the weight portion 21 is supported so as to be displaceable in the Y-axis direction (predetermined direction Y) with respect to the first silicon substrate 11, and the weight portion 21 is placed on the opening 13a in response to the application of acceleration. It is adapted to be displaced in the Y-axis direction.

【0033】また、錘部21におけるY軸方向に沿った
軸を中心として、錘部21の両側の側面(図1中の左右
両側面)には、それぞれ、複数個(図示例では6個ず
つ)の棒状の可動電極24が、Y軸と直交する方向へ突
出して延びており、櫛歯状に形成されている。個々の可
動電極24は断面矩形の梁状に形成されて、開口部13
aに臨んだ状態となっている。このように、錘部21と
一体形成された可動電極24は、錘部21とともにY軸
方向へ変位可能となっている。
A plurality (6 in the illustrated example) is provided on both side surfaces (left and right sides in FIG. 1) of the weight portion 21 about the axis of the weight portion 21 along the Y-axis direction. The rod-shaped movable electrode 24) protrudes and extends in a direction orthogonal to the Y-axis, and is formed in a comb shape. Each movable electrode 24 is formed in the shape of a beam having a rectangular cross section, and the opening 13 is formed.
a. As described above, the movable electrode 24 integrally formed with the weight 21 can be displaced in the Y-axis direction together with the weight 21.

【0034】また、固定部30は、個々の可動電極24
と対向するように第1シリコン基板(基部)11から突
出して延びる複数個の棒状の固定電極31、32を備え
ている。各固定電極31、32は、第1シリコン基板1
1に片持ち支持されて、錘部21の左右一対の櫛歯状の
可動電極24における櫛歯の隙間に噛み合うように対向
して配置されている。
Further, the fixed portion 30 is provided for each movable electrode 24.
There are provided a plurality of rod-shaped fixed electrodes 31 and 32 protruding from the first silicon substrate (base) 11 so as to face the same. Each of the fixed electrodes 31 and 32 is connected to the first silicon substrate 1.
1 and are opposed to each other so as to mesh with the gaps between the comb teeth of the pair of left and right comb-shaped movable electrodes 24 of the weight portion 21.

【0035】この左右一対の固定電極31、32は、図
1中の左側に位置する第1の固定電極31と、右側に位
置する第2の固定電極32とより成り、第1の固定電極
31と第2の固定電極32とは、互いに電気的に独立し
ている。個々の固定電極(図示例では左右6個ずつ)3
1、32は、断面矩形の梁状に形成されており、各配線
部31a、32aに片持ち状に支持された状態で、開口
部13aに臨んだ状態となっている。
The pair of left and right fixed electrodes 31 and 32 are composed of a first fixed electrode 31 located on the left side in FIG. 1 and a second fixed electrode 32 located on the right side. And the second fixed electrode 32 are electrically independent of each other. Individual fixed electrodes (6 on each side in the illustrated example) 3
Reference numerals 1 and 32 are formed in a beam shape having a rectangular cross section, and are in a state facing the opening 13a while being supported in a cantilever manner by the respective wiring portions 31a and 32a.

【0036】そして、固定電極31、32における個々
の電極の側面は、個々の可動電極24の側面と所定の間
隔を存して平行した状態で対向配置されている。ここ
で、可動及び固定電極24、31、32の対向する間隔
のうち狭い方の間隔が、加速度検出時において静電容量
変化の検出に用いられる検出間隔40であり、検出間隔
40とは反対側の広い方の間隔は、加速度検出時におい
て静電容量変化の検出に用いない非検出間隔である。
The side surface of each of the fixed electrodes 31 and 32 is opposed to the side surface of each of the movable electrodes 24 in parallel with a predetermined interval. Here, the smaller one of the opposing intervals of the movable and fixed electrodes 24, 31, and 32 is the detection interval 40 used for detecting a change in capacitance during acceleration detection, and is the opposite side to the detection interval 40. The larger interval is a non-detection interval that is not used for detecting a change in capacitance when detecting acceleration.

【0037】ここにおいて、本第1実施形態では、図1
に示す様に、個々の可動電極24及び固定電極31、3
2において、突出方向の根元部側に幅広部26、36を
設け、突出方向の先端部側に比べて根元部側の剛性を大
きくしている。
Here, in the first embodiment, FIG.
As shown in the figure, each movable electrode 24 and fixed electrodes 31, 3
In 2, the wide portions 26 and 36 are provided on the base portion side in the protruding direction to increase the rigidity on the base portion side as compared with the distal end portion in the protruding direction.

【0038】また、各固定電極31、32の各配線部3
1a、32a上の所定位置には、それぞれワイヤボンデ
ィング用の固定電極パッド31b、32bが形成されて
いる。また、一方のアンカー部23bと一体に連結され
た状態で、可動電極用配線部25が形成されており、こ
の配線部25上の所定位置には、ワイヤボンディング用
の可動電極パッド25aが形成されている。上記の各電
極パッド25a、31b、32bは、例えばアルミニウ
ムにより形成されている。
Each wiring portion 3 of each fixed electrode 31, 32
Fixed electrode pads 31b and 32b for wire bonding are formed at predetermined positions on 1a and 32a, respectively. A movable electrode wiring portion 25 is formed integrally with one anchor portion 23b, and a movable electrode pad 25a for wire bonding is formed at a predetermined position on the wiring portion 25. ing. Each of the electrode pads 25a, 31b, 32b is formed of, for example, aluminum.

【0039】更に、錘部21には、開口部13a側から
反対側に貫通する矩形状の貫通孔50が複数形成されて
おり、これら貫通孔50により、矩形枠状部を複数組み
合わせた所謂ラーメン構造形状が形成されている。これ
により、可動部20の軽量化、捩じり強度の向上がなさ
れている。
Further, the weight portion 21 is formed with a plurality of rectangular through-holes 50 penetrating from the opening 13a side to the opposite side. A structural shape is formed. Thereby, the weight of the movable section 20 is reduced and the torsional strength is improved.

【0040】また、図2に示す様に、本センサ100
は、第1シリコン基板11の裏面(酸化膜13とは反対
側の面)側において接着剤60を介してパッケージ70
に接着固定されている。このパッケージ70には、後述
する回路手段80が収納されている。そして、この回路
手段80と上記の各電極パッド25a、31b、32b
とは、金もしくはアルミニウムのワイヤボンディング等
により形成されたワイヤ(図示せず)等により電気的に
接続されている。
Further, as shown in FIG.
A package 70 on the back surface (the surface opposite to the oxide film 13) of the first silicon substrate 11 via the adhesive 60.
Adhesively fixed. The package 70 contains circuit means 80 described later. Then, this circuit means 80 and each of the above-mentioned electrode pads 25a, 31b, 32b
Are electrically connected by a wire (not shown) formed by gold or aluminum wire bonding or the like.

【0041】このような構成においては、第1の固定電
極31と可動電極24との検出間隔40に第1の容量
(CS1とする)、第2の固定電極32と可動電極24
との検出間隔40に第2の容量(CS2とする)が形成
されている。そして、加速度を受けると、梁部22のバ
ネ機能により、可動部20全体が一体的にY軸方向へ変
位し、可動電極24の変位に応じて上記各容量CS1、
CS2が変化する。そして、上記検出回路80は、可動
電極24と固定電極31、32による差動容量(CS1
−CS2)の変化に基づいて加速度を検出する。
In such a configuration, the first capacitor (CS1), the second fixed electrode 32 and the movable electrode 24 are provided at the detection interval 40 between the first fixed electrode 31 and the movable electrode 24.
A second capacitor (referred to as CS2) is formed at the detection interval 40 between the first and second capacitors. When the acceleration is received, the entire movable portion 20 is integrally displaced in the Y-axis direction by the spring function of the beam portion 22, and each of the capacitors CS 1,
CS2 changes. The detection circuit 80 detects the differential capacitance (CS1) between the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 32.
-Acceleration is detected based on the change of CS2).

【0042】図3に、本センサ100の検出回路図を示
す。検出回路80において、81はスイッチドキャパシ
タ回路(SC回路)であり、このSC回路81は、容量
がCfであるコンデンサ82、スイッチ83及び差動増
幅回路84を備え、入力された容量差(CS1−CS
2)を電圧に変換するものである。
FIG. 3 shows a detection circuit diagram of the present sensor 100. In the detection circuit 80, reference numeral 81 denotes a switched capacitor circuit (SC circuit). The SC circuit 81 includes a capacitor 82 having a capacitance of Cf, a switch 83, and a differential amplifier circuit 84. −CS
2) is converted into a voltage.

【0043】また、この検出回路80に対するタイミン
グチャートの一例を図4に示す。上記センサ100にお
いては、例えば、固定電極パッド31bから搬送波1
(例えば、周波数100kHz、振幅0〜5V)、固定
電極パッド32bから搬送波1と位相が180°ずれた
搬送波2(例えば、周波数100kHz、振幅5〜0
V)を入力し、SC回路81のスイッチ83を図に示す
タイミングで開閉する。そして、印加加速度は、上述し
た数式1に示す様に、電圧値V0として出力される。
FIG. 4 shows an example of a timing chart for the detection circuit 80. In the sensor 100, for example, the carrier 1
(For example, frequency 100 kHz, amplitude 0 to 5 V), carrier 2 (for example, frequency 100 kHz, amplitude 5 to 0) having a phase shifted from carrier 1 by 180 ° from fixed electrode pad 32b.
V), the switch 83 of the SC circuit 81 is opened and closed at the timing shown in the figure. Then, the applied acceleration is output as a voltage value V0, as shown in the above-described Expression 1.

【0044】このように、本センサ100は、可動電極
24及び固定電極31、32に対して周期的に変化する
搬送波信号(搬送波1、搬送波2)を与えつつ、加速度
が印加されたときに、可動電極24の側面と固定電極3
1、32の側面との間の検出間隔40の変化に基づいて
印加加速度を検出するようになっている。
As described above, the present sensor 100 applies a periodically changing carrier wave signal (carrier wave 1 and carrier wave 2) to the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 32 while applying acceleration. Side surface of movable electrode 24 and fixed electrode 3
The applied acceleration is detected based on a change in the detection interval 40 between the side surfaces 1 and 32.

【0045】ここで、本センサ100においては、可動
電極24及び固定電極31、32が棒状であるため、も
し、検出用として印加される搬送波信号の周波数とこれ
ら電極の固有振動数とが一致すると、これら電極24、
31、32は共振し、棒の長手方向と交差する方向へ屈
曲振動する。すると、正規の加速度印加による検出間隔
40の変化以外にも、この電極の共振により検出間隔4
0が変化するため、センサ出力に誤差が生じ、問題とな
る。
In this sensor 100, since the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 32 are rod-shaped, if the frequency of the carrier signal applied for detection matches the natural frequency of these electrodes. , These electrodes 24,
31 and 32 resonate and bend and vibrate in a direction intersecting the longitudinal direction of the rod. Then, besides the change of the detection interval 40 due to the application of the regular acceleration, the resonance of the electrode causes the detection interval 4 to change.
Since 0 changes, an error occurs in the sensor output, causing a problem.

【0046】図5は、搬送波信号の周波数(搬送波周波
数)とセンサの出力(上記電圧値V0)との関係を検討
した結果を示す図である。図5に示す様に、搬送波周波
数が、可動電極24及び固定電極31、32が屈曲振動
する際の固有振動数(電極の共振周波数fe)の1/整
数倍と一致すると、一定であった出力が大きく変動する
ことがわかる。
FIG. 5 is a diagram showing a result of examining the relationship between the frequency of the carrier signal (carrier frequency) and the output of the sensor (the voltage value V0). As shown in FIG. 5, when the carrier frequency coincides with 1 / integer multiple of the natural frequency (resonant frequency fe of the electrode) when the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 32 perform bending vibration, the output becomes constant. It can be seen that fluctuates greatly.

【0047】そのような問題を回避すべく、本実施形態
においては、可動電極24及び固定電極31、32が屈
曲振動する際の固有振動数の1/整数倍を、搬送波信号
の周波数から外したことを主たる特徴としている。具体
的には、上述したように、可動及び固定電極24、3
1、32の突出方向の根元部側を、突出方向の先端部側
に比べて幅広形状とし、剛性を大きくすることで、結果
的に可動及び固定電極の屈曲振動の固有振動数を高く
し、該電極の固有振動数の1/整数倍を搬送波信号の周
波数から外すようにしている。
In order to avoid such a problem, in the present embodiment, 1 / integer times the natural frequency when the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 32 undergo bending vibration is excluded from the frequency of the carrier signal. The main feature is that. Specifically, as described above, the movable and fixed electrodes 24, 3
The root portion side in the protruding direction of the projections 1 and 32 has a wider shape than the tip side in the protruding direction, and by increasing the rigidity, as a result, the natural frequency of the bending vibration of the movable and fixed electrodes is increased, 1 / integer times the natural frequency of the electrode is excluded from the frequency of the carrier signal.

【0048】なお、本センサ100においては、例え
ば、搬送波信号の周波数は50kHz〜150kHz程
度であり、外部加速度(印加加速度)の周波数は0〜5
0kHz程度である。そのため、上記電極の固有振動数
を搬送波周波数から低い側へ外すと、該電極の固有振動
数が外部加速度の周波数と重なる可能性があり好ましく
ない。よって、該固有振動数は搬送波周波数よりも高い
側へ外す方が好ましい。
In the present sensor 100, for example, the frequency of the carrier signal is about 50 kHz to 150 kHz, and the frequency of the external acceleration (applied acceleration) is 0 to 5 kHz.
It is about 0 kHz. Therefore, if the natural frequency of the electrode is shifted from the carrier frequency to a lower side, the natural frequency of the electrode may overlap the frequency of the external acceleration, which is not preferable. Therefore, it is preferable to remove the natural frequency to a higher side than the carrier frequency.

【0049】ここで、この電極の固有振動数の1/整数
倍が、搬送波信号の周波数から±5%以上外れているこ
とが好ましい。これは、搬送波信号を作る回路側のばら
つきを考えると、搬送波信号の周波数のばらつきが約±
5%程度まで発生するためである。
Here, it is preferable that 1 / integer times of the natural frequency of the electrode deviate from the frequency of the carrier signal by ± 5% or more. This is because the variation in the frequency of the carrier signal is about ±
This is because it occurs up to about 5%.

【0050】また、この電極の固有振動数の1/整数倍
が1倍または1/2倍であることが好ましい。これは、
搬送波信号の周波数が当該固有振動数の3倍以上の高周
波であると、棒状電極の屈曲振動が追随しにくくなる、
つまり共振しにくくなるため、図5に示す様に、センサ
出力に与える影響が小さくなるためである。
Further, it is preferable that 1 / integer multiple of the natural frequency of this electrode is 1 or 1/2. this is,
When the frequency of the carrier signal is a high frequency of three times or more of the natural frequency, the bending vibration of the rod-shaped electrode becomes difficult to follow,
In other words, the resonance hardly occurs, so that the influence on the sensor output is reduced as shown in FIG.

【0051】(第2実施形態)本発明の第2実施形態に
係る半導体加速度センサ200の概略平面構成を図6に
示す。本実施形態は、上記第1実施形態における棒状の
可動及び固定電極24、31、32の形状を変形したも
のであり、以下、第1実施形態との相違点について主と
して述べ、同一部分には、図6中、同一符号を付して説
明を省略する。
(Second Embodiment) FIG. 6 shows a schematic plan configuration of a semiconductor acceleration sensor 200 according to a second embodiment of the present invention. This embodiment is obtained by modifying the shape of the rod-shaped movable and fixed electrodes 24, 31, and 32 in the first embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described. 6, the same reference numerals are given and the description is omitted.

【0052】図6に示すセンサ200では、上記第1実
施形態のセンサ100と同様に、可動電極24及び固定
電極31、32の突出方向の根元部側を、先端部側に比
べて剛性を大きくすべく幅広形状としている。ここにお
いて、本実施形態では、可動電極24及び固定電極3
1、32において、印加加速度を検出するための検出間
隔40に位置する側面とは反対側の側面を突出させるこ
とにより、上記幅広形状を構成している。
In the sensor 200 shown in FIG. 6, similarly to the sensor 100 of the first embodiment, the rigidity of the base of the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 32 in the projecting direction is larger than that of the distal end. The shape is as wide as possible. Here, in the present embodiment, the movable electrode 24 and the fixed electrode 3
In 1 and 32, the above-mentioned wide shape is constituted by protruding the side surface opposite to the side surface located at the detection interval 40 for detecting the applied acceleration.

【0053】それによれば、上記第1実施形態と同様、
可動及び固定電極24、31、32の突出方向の根元部
側を、先端部側に比べて幅広形状とし、剛性を大きくす
ることで、結果的に電極の固有振動数を高くすることが
できるため、該電極の固有振動数の1/整数倍を適切に
搬送波信号の周波数から外すことができる。
According to this, as in the first embodiment,
Since the base portions of the movable and fixed electrodes 24, 31, and 32 in the protruding direction have a wider shape than the tip portions and have higher rigidity, as a result, the natural frequency of the electrodes can be increased. In addition, 1 / integer times the natural frequency of the electrode can be appropriately excluded from the frequency of the carrier signal.

【0054】さらに、本第2実施形態特有の効果とし
て、可動及び固定電極24、31、32において、検出
間隔40に位置する側面とは反対側の側面を突出させ
て、根元部側を幅広形状とすることで、検出間隔40を
フラットの状態に維持することが容易に達成できる。
Further, as an effect peculiar to the second embodiment, in the movable and fixed electrodes 24, 31, and 32, the side surface opposite to the side surface located at the detection interval 40 is protruded, and the base portion side has a wide shape. By doing so, it is possible to easily achieve maintaining the detection interval 40 in a flat state.

【0055】(第3実施形態)本発明の第3実施形態に
係る半導体加速度センサ300の概略平面構成を図7に
示す。本実施形態は、上記第1実施形態における棒状の
可動及び固定電極24、31、32の形状を変形したも
のであり、以下、第1実施形態との相違点について主と
して述べ、同一部分には、図6中、同一符号を付して説
明を省略する。
Third Embodiment FIG. 7 shows a schematic plan configuration of a semiconductor acceleration sensor 300 according to a third embodiment of the present invention. This embodiment is obtained by modifying the shape of the rod-shaped movable and fixed electrodes 24, 31, and 32 in the first embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described. 6, the same reference numerals are given and the description is omitted.

【0056】図7に示すセンサ300では、可動電極2
4及び固定電極31、32を、矩形枠状部55を複数連
結したラーメン構造形状に形成されたものとし、更に、
この矩形枠状部55の大きさが、可動電極24及び固定
電極31、32の先端部側から根元部側に行くに連れて
小さくなっている。
In the sensor 300 shown in FIG.
4 and the fixed electrodes 31 and 32 are formed in a rigid frame structure shape in which a plurality of rectangular frame-shaped portions 55 are connected.
The size of the rectangular frame portion 55 decreases from the tip end side of the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 32 toward the base portion side.

【0057】本実施形態では、上記第1、第2実施形態
のような幅広形状構造ではなく、このようなラーメン構
造形状を採用することにより、可動及び固定電極24、
31、32の突出方向の根元部側を、先端部側に比べて
剛性の大きいものとすることができるため、結果的に電
極の固有振動数を高くすることができ、該電極の固有振
動数を適切に搬送波信号の周波数の整数倍から外すこと
ができる。
In this embodiment, the movable and fixed electrodes 24 and the fixed electrodes 24 are formed by adopting such a rigid frame structure instead of the wide structure as in the first and second embodiments.
Since the base portion side of the protruding direction of 31 and 32 can have higher rigidity than the tip end side, the natural frequency of the electrode can be increased as a result, and the natural frequency of the electrode can be increased. Can be appropriately deviated from an integer multiple of the frequency of the carrier signal.

【0058】ところで、上記各実施形態に係るセンサ1
00、200、300においては、いずれも、可動電極
24及び固定電極31、32の突出方向の根元部側が、
先端部側に比べて剛性が大きくなっているという特徴を
有する。そして、このような特徴を有するセンサ100
〜300によれば、上記電極の固有振動数を搬送波信号
の周波数に比べて大きくすることが容易に実現でき、該
固有振動数の1/整数倍を搬送波周波数から外すことが
できるという利点を有すると共に、可動電極及び固定電
極の強度向上、軽量化が図れるという利点もある。
The sensor 1 according to each of the above embodiments is
In each of 00, 200, and 300, the root side of the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 32 in the protruding direction is
It has the feature that the rigidity is higher than that at the tip end side. And the sensor 100 having such characteristics
According to Nos. 300, there is an advantage that the natural frequency of the electrode can be easily increased as compared with the frequency of the carrier signal, and a 1 / integer multiple of the natural frequency can be excluded from the carrier frequency. In addition, there is an advantage that the strength and weight of the movable electrode and the fixed electrode can be improved.

【0059】なお、本発明は、棒状の可動及び固定電極
に対して周期的に変化する搬送波信号を与えつつ、力学
量が印加されたときに可動電極の側面と固定電極の側面
との間隔の変化に基づいて印加力学量を検出する力学量
センサに適用可能であり、上記容量式のセンサに限定さ
れるものではない。
It should be noted that the present invention applies a periodically changing carrier signal to the rod-shaped movable and fixed electrodes and, when a mechanical quantity is applied, sets the distance between the side surface of the movable electrode and the side surface of the fixed electrode. The present invention is applicable to a physical quantity sensor that detects an applied physical quantity based on a change, and is not limited to the above-described capacitive sensor.

【0060】また、棒状の可動及び固定電極とは、電極
の途中部に曲がり部がある棒状のものも含むものであ
り、両電極における側面以外の部位が対向することによ
り検出間隔が形成されているものでも良い。また、本発
明は、加速度センサ以外にも、角速度センサや圧力セン
サ等の力学量を検出する種々のセンサに適用可能であ
る。
The rod-shaped movable and fixed electrodes also include rod-shaped electrodes having a bent portion in the middle of the electrodes, and a detection interval is formed by opposing portions other than the side surfaces of both electrodes. Can be anything. Further, the present invention is applicable to various sensors other than an acceleration sensor, such as an angular velocity sensor and a pressure sensor, for detecting a physical quantity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係る半導体加速度セン
サの概略平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view of a semiconductor acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1中のA−A線に沿った模式的断面図であ
る。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG.

【図3】図1に示す半導体加速度センサの検出回路図で
ある。
FIG. 3 is a detection circuit diagram of the semiconductor acceleration sensor shown in FIG.

【図4】図3に示す検出回路に対するタイミングチャー
トの一例を示す図である。
4 is a diagram showing an example of a timing chart for the detection circuit shown in FIG. 3;

【図5】搬送波信号の周波数とセンサの出力との関係を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a frequency of a carrier signal and an output of a sensor.

【図6】本発明の第2実施形態に係る半導体加速度セン
サの概略平面図である。
FIG. 6 is a schematic plan view of a semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施形態に係る半導体加速度セン
サの概略平面図である。
FIG. 7 is a schematic plan view of a semiconductor acceleration sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図8】従来の一般的な半導体力学量センサの概略平面
図である。
FIG. 8 is a schematic plan view of a conventional general semiconductor dynamic quantity sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…第1シリコン基板(基部)、21…錘部、24…
可動電極、31…第1の固定電極、32…第2の固定電
極、40…検出間隔、55…矩形枠状部。
11: first silicon substrate (base), 21: weight, 24 ...
Movable electrode, 31: first fixed electrode, 32: second fixed electrode, 40: detection interval, 55: rectangular frame portion.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基部(11)と、 この基部に対して所定方向(Y)へ変位可能に支持され
た棒状の可動電極(24)と、 前記可動電極と対向するように前記基部に支持された棒
状の固定電極(31、32)とを備え、 前記可動電極及び前記固定電極に対して周期的に変化す
る搬送波信号を与えつつ、力学量が印加されたときに、
前記可動電極と前記固定電極との間隔(40)の変化に
基づいて印加力学量を検出する力学量センサにおいて、 前記可動電極及び前記固定電極が屈曲振動する際の固有
振動数の1/整数倍が、前記搬送波信号の周波数から外
れていることを特徴とする力学量センサ。
1. A base (11), a rod-shaped movable electrode (24) supported to be displaceable in a predetermined direction (Y) with respect to the base, and supported by the base so as to face the movable electrode. Fixed electrodes (31, 32) in the form of rods, and when a mechanical quantity is applied while periodically changing a carrier signal to the movable electrode and the fixed electrode,
In a physical quantity sensor for detecting an applied physical quantity based on a change in an interval (40) between the movable electrode and the fixed electrode, 1 / integer multiple of a natural frequency when the movable electrode and the fixed electrode perform bending vibration. Is outside the frequency of the carrier signal.
【請求項2】 前記可動電極(24)及び前記固定電極
(31、32)が屈曲振動する際の固有振動数の1/整
数倍が、前記搬送波信号の周波数から±5%以上外れて
いることを特徴とする請求項1に記載の力学量センサ。
2. The method according to claim 1, wherein a 1 / integer multiple of a natural frequency when the movable electrode (24) and the fixed electrode (31, 32) undergo bending vibration deviate from the frequency of the carrier signal by ± 5% or more. The physical quantity sensor according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記固有振動数の1/整数倍とは、1ま
たは1/2倍であることを特徴とする請求項1または2
に記載の力学量センサ。
3. The method according to claim 1, wherein the 1 / integer multiple of the natural frequency is 1 or 1/2.
The physical quantity sensor according to 1.
【請求項4】 前記可動電極(24)は、前記基部(1
1)に対して前記所定方向(Y)へ変位可能に支持され
た錘部(21)に設けられたものであって、この錘部側
を根元として前記所定方向と直交する方向へ突出して延
びる棒状のものであり、 前記固定電極(31、32)は、前記基部側を根元とし
て突出して延びる棒状のものであることを特徴とする請
求項1ないし3のいずれか1つに記載の力学量センサ。
4. The movable electrode (24) is connected to the base (1).
1) is provided on a weight portion (21) supported to be displaceable in the predetermined direction (Y) with respect to 1), and protrudes from the weight portion side in a direction orthogonal to the predetermined direction and extends. The dynamic quantity according to any one of claims 1 to 3, wherein the fixed electrode (31, 32) has a rod shape, and the fixed electrode (31, 32) has a rod shape that protrudes from the base side. Sensor.
【請求項5】 前記可動電極(24)及び固定電極(3
1、32)の根元部側は、突出方向の先端部側に比べて
剛性を大きくすべく幅広形状となっていることを特徴と
する請求項4に記載の力学量センサ。
5. The movable electrode (24) and the fixed electrode (3).
5. The physical quantity sensor according to claim 4, wherein the root side of (1, 32) has a wide shape so as to increase rigidity as compared with the tip side in the protruding direction.
【請求項6】 前記可動電極(24)及び固定電極(3
1、32)において、前記印加力学量を検出するための
間隔(40)に位置する部位以外の部位を突出させるこ
とにより、前記幅広形状となっていることを特徴とする
請求項5に記載の力学量センサ。
6. The movable electrode (24) and the fixed electrode (3).
6. The wide shape according to claim 5, wherein in (1, 32), a portion other than a portion located at an interval (40) for detecting the applied dynamic quantity is protruded to form the wide shape. Physical quantity sensor.
【請求項7】 前記可動電極(24)及び前記固定電極
(31、32)は、矩形枠状部(55)を複数連結した
ラーメン構造形状に形成されており、 前記矩形枠状部の大きさが、前記可動電極及び前記固定
電極の突出方向の先端部側から根元部側に行くに連れて
小さくなっていることを特徴とする請求項4に記載の力
学量センサ。
7. The movable electrode (24) and the fixed electrodes (31, 32) are formed in a rigid frame structure in which a plurality of rectangular frame portions (55) are connected. 5. The dynamic quantity sensor according to claim 4, wherein the distance from the tip of the movable electrode and the fixed electrode toward the root in the protruding direction decreases.
【請求項8】 基部(11)と、 この基部に対して所定方向(Y)へ変位可能に支持され
た錘部(21)と、 この錘部と一体に形成され前記錘部から前記所定方向と
直交する方向へ突出して延びる棒状の可動電極(24)
と、 前記可動電極と対向するように前記基部から突出して延
びる棒状の固定電極(31、32)と、 前記可動電極及び前記固定電極に対して周期的に変化す
る搬送波信号を与えつつ、力学量が印加されたときに、
前記可動電極と前記固定電極との間隔の変化に基づいて
印加力学量を検出する力学量センサにおいて、 前記可動電極及び前記固定電極は、共に突出方向の根元
部側が突出方向の先端部側に比べて剛性が大きくなって
いることを特徴とする力学量センサ。
8. A base (11), a weight (21) supported to be displaceable in a predetermined direction (Y) with respect to the base, and formed integrally with the weight and from the weight in the predetermined direction. Rod-shaped movable electrode (24) protruding and extending in a direction orthogonal to
A rod-shaped fixed electrode (31, 32) protruding from the base so as to face the movable electrode; and providing a periodically changing carrier signal to the movable electrode and the fixed electrode, Is applied,
In a physical quantity sensor that detects an applied physical quantity based on a change in a distance between the movable electrode and the fixed electrode, the movable electrode and the fixed electrode both have a root portion in a protruding direction compared to a tip portion in a protruding direction. Physical quantity sensor characterized by high rigidity.
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