JP2002257847A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JP2002257847A JP2002257847A JP2001053992A JP2001053992A JP2002257847A JP 2002257847 A JP2002257847 A JP 2002257847A JP 2001053992 A JP2001053992 A JP 2001053992A JP 2001053992 A JP2001053992 A JP 2001053992A JP 2002257847 A JP2002257847 A JP 2002257847A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加速度を安定して検出することができる加速
度センサを提供することを目的とする。 【解決手段】 構造体１２内の空隙部１１に片持梁状の
梁部１３を設け、構造体１２の内壁から中心部に向かっ
て突出し、構造体１２の内壁面に設けた第１、第２の固
定電極１８，１９を挿通する突起部２０を備えるもので
ある。
度センサを提供することを目的とする。 【解決手段】 構造体１２内の空隙部１１に片持梁状の
梁部１３を設け、構造体１２の内壁から中心部に向かっ
て突出し、構造体１２の内壁面に設けた第１、第２の固
定電極１８，１９を挿通する突起部２０を備えるもので
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の姿勢制御や
エアバック制御等のシステムに用いられる加速度センサ
に関するものである。
エアバック制御等のシステムに用いられる加速度センサ
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の加速度センサ、特に静電容量式加
速度センサとしては特開平１−１５２３６９号公報に開
示されたものが知られている。
速度センサとしては特開平１−１５２３６９号公報に開
示されたものが知られている。
【０００３】従来の加速度センサは、図７に示すよう
に、構造体１の空隙部２内に、一端を固定した片持梁状
の梁部３を配設し、この梁部３の自由端に質量体４を配
設し、この質量体４と対向する構造体１の内壁にそれぞ
れ固定電極５を設けたものである。
に、構造体１の空隙部２内に、一端を固定した片持梁状
の梁部３を配設し、この梁部３の自由端に質量体４を配
設し、この質量体４と対向する構造体１の内壁にそれぞ
れ固定電極５を設けたものである。
【０００４】以上のように構成された従来の加速度セン
サについて、その動作を説明する。質量体４に外部から
力を受けるとき質量体４には加速度が発生するが、同時
に質量体４には元にあった位置にとどまろうとする慣性
力も働く。この慣性力によって梁部３に物理的な歪を発
生させ、このときの歪を検出することで質量体４に与え
られた加速度を測定することができる。具体的には、梁
部３が歪むことで質量体４の位置が上下に変化し、その
とき質量体４と固定電極５との間の静電容量が変化する
ので、上下の静電容量の差を測定することで加速度の方
向と大きさを検出することができる。
サについて、その動作を説明する。質量体４に外部から
力を受けるとき質量体４には加速度が発生するが、同時
に質量体４には元にあった位置にとどまろうとする慣性
力も働く。この慣性力によって梁部３に物理的な歪を発
生させ、このときの歪を検出することで質量体４に与え
られた加速度を測定することができる。具体的には、梁
部３が歪むことで質量体４の位置が上下に変化し、その
とき質量体４と固定電極５との間の静電容量が変化する
ので、上下の静電容量の差を測定することで加速度の方
向と大きさを検出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成においては、加速度検出中に一定以上加速度や衝
撃などが加速度センサに働くと質量体４と固定電極５と
の間がほぼ面接触し、質量体４と固定電極５との間に電
圧が印加されているため電気的な短絡が発生し、加速度
を検出できない場合があるという課題を有していた。
の構成においては、加速度検出中に一定以上加速度や衝
撃などが加速度センサに働くと質量体４と固定電極５と
の間がほぼ面接触し、質量体４と固定電極５との間に電
圧が印加されているため電気的な短絡が発生し、加速度
を検出できない場合があるという課題を有していた。
【０００６】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、加速度を安定して検出することができる加速度セン
サを提供することを目的とする。
で、加速度を安定して検出することができる加速度セン
サを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、以下の構成を有する。
に本発明は、以下の構成を有する。
【０００８】第１の発明は、第１、第２の固定電極に突
起部を設けるもので、一定以上質量体が可動しても固定
電極とは点接触となり、質量体の可動電極と固定電極は
張り付かず、加速度センサの加速度検出が安定するとい
う作用を有する。
起部を設けるもので、一定以上質量体が可動しても固定
電極とは点接触となり、質量体の可動電極と固定電極は
張り付かず、加速度センサの加速度検出が安定するとい
う作用を有する。
【０００９】第２の発明は、突起部は第１、第２の固定
電極よりも梁部側に突出したもので、一定以上質量体が
可動しても質量体の可動電極と固定電極は張り付かずか
つ瞬間的な電気的短絡を発生せず、加速度センサの出力
特性が安定するという作用を有する。
電極よりも梁部側に突出したもので、一定以上質量体が
可動しても質量体の可動電極と固定電極は張り付かずか
つ瞬間的な電気的短絡を発生せず、加速度センサの出力
特性が安定するという作用を有する。
【００１０】第３の発明は、突起部の表面は絶縁性であ
るもので、一定以上質量体が可動しても質量体の可動電
極と固定電極は瞬間的な電気的短絡を発生せず、加速度
センサの出力特性が安定するという作用を有するもので
ある。
るもので、一定以上質量体が可動しても質量体の可動電
極と固定電極は瞬間的な電気的短絡を発生せず、加速度
センサの出力特性が安定するという作用を有するもので
ある。
【００１１】第４の発明は、突起部が第１、第２の可動
電極と接触しない位置に配設するものであり、一定以上
質量体が可動しても質量体の可動電極と固定電極は瞬間
的な電気的短絡を発生せず、加速度センサの出力特性が
安定するという作用を有する。
電極と接触しない位置に配設するものであり、一定以上
質量体が可動しても質量体の可動電極と固定電極は瞬間
的な電気的短絡を発生せず、加速度センサの出力特性が
安定するという作用を有する。
【００１２】第５の発明は、突起部は梁部に対向する位
置に少なくとも２つ以上を配設するもので、加速度の方
向に従って梁が歪んで質量体が可動しても質量体の可動
電極と固定電極は瞬間的な電気的短絡を発生せず、加速
度センサの出力特性が安定するという作用を有する。
置に少なくとも２つ以上を配設するもので、加速度の方
向に従って梁が歪んで質量体が可動しても質量体の可動
電極と固定電極は瞬間的な電気的短絡を発生せず、加速
度センサの出力特性が安定するという作用を有する。
【００１３】第６の発明は、第１、第２の固定電極が第
１、第２の可動電極より広く設けるもので、可動電極の
一部が突起部の表層にある場合でも一定以上質量体が可
動しても質量体の可動電極と固定電極は瞬間的な電気的
短絡を発生せず、加速度センサの出力特性が安定すると
いう作用を有するとともに、固定電極と可動電極とが対
向する平面方向に加速度が発生した場合でも、可動電極
は固定電極内に収まり、固定電極と可動電極とが対向す
る方向の加速度を精度良く検出できるという作用も有す
る。
１、第２の可動電極より広く設けるもので、可動電極の
一部が突起部の表層にある場合でも一定以上質量体が可
動しても質量体の可動電極と固定電極は瞬間的な電気的
短絡を発生せず、加速度センサの出力特性が安定すると
いう作用を有するとともに、固定電極と可動電極とが対
向する平面方向に加速度が発生した場合でも、可動電極
は固定電極内に収まり、固定電極と可動電極とが対向す
る方向の加速度を精度良く検出できるという作用も有す
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態にお
ける加速度センサについて、図面を参照しながら説明す
る。
ける加速度センサについて、図面を参照しながら説明す
る。
【００１５】図１は本発明の一実施の形態における加速
度センサの断面図である。
度センサの断面図である。
【００１６】本実施の形態における加速度センサは、内
部に空隙部１１を有するシリコン等からなる構造体１２
と、この構造体１２の空隙部１１に、梁部１３を備える
ものである。
部に空隙部１１を有するシリコン等からなる構造体１２
と、この構造体１２の空隙部１１に、梁部１３を備える
ものである。
【００１７】梁部１３は、空隙部１１内で一端を構造体
１２の一部を固定した片持梁状のシリコン等からなる基
板１４を備えている。この基板１４の一方の面には、Ａ
ｕ等の薄膜導電材料からなる第１の可動電極１５を、他
方の面にはシリコンまたはガラス等からなる質量体１６
を介して設けたＡｕ等の薄膜導電材料からなる第２の可
動電極１７を備えている。
１２の一部を固定した片持梁状のシリコン等からなる基
板１４を備えている。この基板１４の一方の面には、Ａ
ｕ等の薄膜導電材料からなる第１の可動電極１５を、他
方の面にはシリコンまたはガラス等からなる質量体１６
を介して設けたＡｕ等の薄膜導電材料からなる第２の可
動電極１７を備えている。
【００１８】第１、第２の可動電極１５，１７に対向す
る構造体１２の内壁には、各々第１、第２の可動電極１
５，１７よりも長い第１、第２の固定電極１８，１９を
備えている。この第１、第２の固定電極１８，１９は、
構造体１２の内壁より中心部に向かって突出する突起部
２０を挿通し、この突起部２０が梁部１３が撓む際に第
１、第２の可動電極１５，１７が第１、第２の固定電極
１８，１９に接触するため、第１、第２の可動電極１
５，１７と第１、第２の固定電極１８，１９との面接触
を防止できる。
る構造体１２の内壁には、各々第１、第２の可動電極１
５，１７よりも長い第１、第２の固定電極１８，１９を
備えている。この第１、第２の固定電極１８，１９は、
構造体１２の内壁より中心部に向かって突出する突起部
２０を挿通し、この突起部２０が梁部１３が撓む際に第
１、第２の可動電極１５，１７が第１、第２の固定電極
１８，１９に接触するため、第１、第２の可動電極１
５，１７と第１、第２の固定電極１８，１９との面接触
を防止できる。
【００１９】以上のように構成された加速度センサにつ
いて、以下にその製造方法を説明する。
いて、以下にその製造方法を説明する。
【００２０】図２〜図４は本発明の一実施の形態におけ
る加速度センサの製造方法を説明する図である。各製造
工程では最終的に加速度センサに個片化するまでウエハ
状態（図示せず）で製造するが、説明では個片状態の断
面図にて表記している。
る加速度センサの製造方法を説明する図である。各製造
工程では最終的に加速度センサに個片化するまでウエハ
状態（図示せず）で製造するが、説明では個片状態の断
面図にて表記している。
【００２１】まず、図２（ａ）に示すように、シリコン
基板２１とガラス基板２２とを直接接合または陽極接合
にて一体化する。
基板２１とガラス基板２２とを直接接合または陽極接合
にて一体化する。
【００２２】次に、図２（ｂ）に示すように、シリコン
基板２１の上面を研磨する。
基板２１の上面を研磨する。
【００２３】次に、シリコン基板２１の表面にエッチン
グ用レジストをスピンコートで成膜し、露光、現像して
レジストをパターンニングし、ウエットエッチングまた
はドライエッチングにより、シリコン基板２１を所定形
状に加工し、残存するレジストを除去する。その後、ガ
ラス基板２２の表面にエッチング用レジストをスピンコ
ートで成膜し、露光、現像してレジストをパターンニン
グし、ウエットエッチングまたはドライエッチングによ
り、図２（ｃ）に示すように、質量体１６および構造体
枠２３を形成する。この時、質量体１６はガラス基板２
２を加工するため、可動できる。
グ用レジストをスピンコートで成膜し、露光、現像して
レジストをパターンニングし、ウエットエッチングまた
はドライエッチングにより、シリコン基板２１を所定形
状に加工し、残存するレジストを除去する。その後、ガ
ラス基板２２の表面にエッチング用レジストをスピンコ
ートで成膜し、露光、現像してレジストをパターンニン
グし、ウエットエッチングまたはドライエッチングによ
り、図２（ｃ）に示すように、質量体１６および構造体
枠２３を形成する。この時、質量体１６はガラス基板２
２を加工するため、可動できる。
【００２４】次に、図２（ｄ）に示すように、質量体１
６の直上となるシリコン基板２１の上面および質量体１
６の下面にメタルマスクを使用して真空蒸着にてＡｕな
どの導電材料を第１、第２の可動電極１５，１７に薄膜
パターンを形成する。この工程までが、梁部１３と構造
体枠２３を作製する工程である。
６の直上となるシリコン基板２１の上面および質量体１
６の下面にメタルマスクを使用して真空蒸着にてＡｕな
どの導電材料を第１、第２の可動電極１５，１７に薄膜
パターンを形成する。この工程までが、梁部１３と構造
体枠２３を作製する工程である。
【００２５】以下に、構造体１２の作製方法について説
明する。
明する。
【００２６】まず、図３（ａ）に示すように、ガラス板
３１，３２の表面にエッチング用レジストをスピンコー
トで成膜し、露光、現像してレジストをパターンニング
し、ウエットエッチングまたはドラエッチングにより、
図３（ｂ）に示すように、ガラス基板３１，３２の一部
に内壁より中心部に向かって突出する突起部２０と構造
体枠３３とを有するガラス基板３１，３２に加工し、残
存するレジストを除去する。
３１，３２の表面にエッチング用レジストをスピンコー
トで成膜し、露光、現像してレジストをパターンニング
し、ウエットエッチングまたはドラエッチングにより、
図３（ｂ）に示すように、ガラス基板３１，３２の一部
に内壁より中心部に向かって突出する突起部２０と構造
体枠３３とを有するガラス基板３１，３２に加工し、残
存するレジストを除去する。
【００２７】次に、図３（ｃ）に示すように、パターン
加工したガラス基板３１，３２の表面にメタルマスクを
使用した真空蒸着にてＡｕなどの導電材料を第１、第２
の固定電極１８，１９として突起部２０を覆った所定形
状の薄膜パターンを形成する。
加工したガラス基板３１，３２の表面にメタルマスクを
使用した真空蒸着にてＡｕなどの導電材料を第１、第２
の固定電極１８，１９として突起部２０を覆った所定形
状の薄膜パターンを形成する。
【００２８】次に、図３（ｄ）に示すように、第１、第
２の固定電極１８，１９を有するガラス基板３１，３２
の表面にエッチング用レジストをスピンコートで成膜
し、突起部２０以外を露光し、突起部２０の表面のレジ
ストのみを現像して除去し、突起部２０の表面の導電材
料をウエットエッチングで除去し、残存するレジストを
除去して突起部２０を有する構造体枠３３の部分を作製
する。
２の固定電極１８，１９を有するガラス基板３１，３２
の表面にエッチング用レジストをスピンコートで成膜
し、突起部２０以外を露光し、突起部２０の表面のレジ
ストのみを現像して除去し、突起部２０の表面の導電材
料をウエットエッチングで除去し、残存するレジストを
除去して突起部２０を有する構造体枠３３の部分を作製
する。
【００２９】次に、図４に示すように、図２（ｄ）に示
す梁部１３と構造体枠２３と図３（ｄ）に示す突起部２
０を有する構造体枠３３との構造体枠２３，３３とを配
置し、直接接合または接着剤にて接合する。
す梁部１３と構造体枠２３と図３（ｄ）に示す突起部２
０を有する構造体枠３３との構造体枠２３，３３とを配
置し、直接接合または接着剤にて接合する。
【００３０】最後に、ウエハ状態で作製した多数の加速
度センサをダイシングして個片化して、図１に示す加速
度センサを製造する。
度センサをダイシングして個片化して、図１に示す加速
度センサを製造する。
【００３１】以上のように構成、製造された加速度セン
サについて、その動作を説明する。
サについて、その動作を説明する。
【００３２】質量体１６に外部から力を受けるとき質量
体１６には加速度が発生するが、同時に質量体１６には
元にあった位置にとどまろうとする慣性力が働く。この
慣性力によって梁部１３に物理的な歪を発生させ、この
時の歪を検出することで質量体１６に与えられた加速度
を測定することができる。具体的には、梁部１３が歪む
ことで質量体１６の位置が上下に変化し、そのとき第１
の可動電極１５と第１の固定電極１８および第２の可動
電極１７と第２の固定電極１９との間の距離が変化つま
り静電容量が変化し、上下の静電容量の差を測定するこ
とで加速度の方向と大きさを検出する。加速度検出中に
一定以上加速度や衝撃などが加速度センサに働いた場合
は、質量体１６が第１の固定電極１８または第２の固定
電極１９と近接する方向に可動するが、第１、第２の固
定電極１８，１９に突起部２０を設けることで、一定以
上質量体１６が可動しても第１の固定電極１８または第
２の固定電極１９とは点接触となり、第１の可動電極１
５と第１の固定電極１８あるいは第２の可動電極１７と
第２の固定電極１９は張り付かず、加速度を安定して検
出することができるという効果を奏する。
体１６には加速度が発生するが、同時に質量体１６には
元にあった位置にとどまろうとする慣性力が働く。この
慣性力によって梁部１３に物理的な歪を発生させ、この
時の歪を検出することで質量体１６に与えられた加速度
を測定することができる。具体的には、梁部１３が歪む
ことで質量体１６の位置が上下に変化し、そのとき第１
の可動電極１５と第１の固定電極１８および第２の可動
電極１７と第２の固定電極１９との間の距離が変化つま
り静電容量が変化し、上下の静電容量の差を測定するこ
とで加速度の方向と大きさを検出する。加速度検出中に
一定以上加速度や衝撃などが加速度センサに働いた場合
は、質量体１６が第１の固定電極１８または第２の固定
電極１９と近接する方向に可動するが、第１、第２の固
定電極１８，１９に突起部２０を設けることで、一定以
上質量体１６が可動しても第１の固定電極１８または第
２の固定電極１９とは点接触となり、第１の可動電極１
５と第１の固定電極１８あるいは第２の可動電極１７と
第２の固定電極１９は張り付かず、加速度を安定して検
出することができるという効果を奏する。
【００３３】なお、本実施の形態では、第１、第２の固
定電極１８，１９を挿通する突起部２０を、第１、第２
の可動電極１８，１９と接触する構成としたが、図５に
示すように、第１、第２の固定電極１８，１９を挿通す
る突起部４１を、一方を梁部１３の基板１４に、他方を
質量体１６と接触するようにして第１、第２の可動電極
１５，１７と第１、第２の固定電極１８，１９と面接触
しないように構成しても同様の効果を奏する。また、図
６に示すように、突起部４２を梁部１３の第１の可動電
極１５を挿通し第１の固定電極１８に向かって突出する
ように設けるとともに、質量体１６の第２の可動電極１
７を挿通し第２の固定電極１９に向かって突出するよう
に設けても同様の効果を奏する。
定電極１８，１９を挿通する突起部２０を、第１、第２
の可動電極１８，１９と接触する構成としたが、図５に
示すように、第１、第２の固定電極１８，１９を挿通す
る突起部４１を、一方を梁部１３の基板１４に、他方を
質量体１６と接触するようにして第１、第２の可動電極
１５，１７と第１、第２の固定電極１８，１９と面接触
しないように構成しても同様の効果を奏する。また、図
６に示すように、突起部４２を梁部１３の第１の可動電
極１５を挿通し第１の固定電極１８に向かって突出する
ように設けるとともに、質量体１６の第２の可動電極１
７を挿通し第２の固定電極１９に向かって突出するよう
に設けても同様の効果を奏する。
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明は、一定以上質量体
が可動しても固定電極とは点接触となり、質量体の可動
電極と固定電極は張り付かず、加速度センサの加速度検
出が安定するため、出力特性の安定した加速度センサを
提供することができるという効果を奏する。
が可動しても固定電極とは点接触となり、質量体の可動
電極と固定電極は張り付かず、加速度センサの加速度検
出が安定するため、出力特性の安定した加速度センサを
提供することができるという効果を奏する。
【図１】本発明の一実施の形態における加速度センサの
断面図
断面図
【図２】同製造方法を説明する図
【図３】同製造方法を説明する図
【図４】同製造方法を説明する図
【図５】本発明の他の実施の形態における加速度センサ
の断面図
の断面図
【図６】本発明の他の実施の形態における加速度センサ
の断面図
の断面図
【図７】従来の加速度センサの断面図
１１ 空隙部 １２ 構造体 １３ 梁部 １４ 基板 １５ 第１の可動電極 １６ 質量体 １７ 第２の可動電極 １８ 第１の固定電極 １９ 第２の固定電極 ２０ 突起部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西原 和成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4M112 AA02 BA07 CA23 CA31 DA05 EA11 EA13 FA07
Claims (6)
- 【請求項１】 内部に空隙部を有する構造体と、この空
隙部内に突出し一方の面に第１の可動電極を有し他方の
面に質量体を介して設けた第２の可動電極を備えた梁部
と、前記質量体の第１、第２の可動電極と対向する構造
体の内壁にそれぞれ設けた第１、第２の固定電極とから
なり、前記構造体に設けられこの構造体の内壁より中心
部に向かって突出して前記第１、第２の固定電極を挿通
するかまたは、前記梁部に設けられこの梁部より前記第
１、第２の固定電極側に向かって突出して前記第１、第
２の可動電極を挿通する突起部を設けてなる加速度セン
サ。 - 【請求項２】 突起部は、第１、第２の固定電極よりも
梁部側に突出している請求項１記載の加速度センサ。 - 【請求項３】 突起部の表面は、絶縁性である請求項１
記載の加速度センサ。 - 【請求項４】 突起部は、第１、第２の可動電極と接触
しない位置に配設している請求項１記載の加速度セン
サ。 - 【請求項５】 突起部は、梁部に対向する位置に少なく
とも２つ以上を配設している請求項１記載の加速度セン
サ。 - 【請求項６】 第１、第２の固定電極は第１、第２の可
動電極より広く設けている請求項１記載の加速度セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001053992A JP2002257847A (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001053992A JP2002257847A (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002257847A true JP2002257847A (ja) | 2002-09-11 |
Family
ID=18914393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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