JP2003194845A - Semiconductor acceleration sensor - Google Patents

Semiconductor acceleration sensor

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JP2003194845A
JP2003194845A JP2001391032A JP2001391032A JP2003194845A JP 2003194845 A JP2003194845 A JP 2003194845A JP 2001391032 A JP2001391032 A JP 2001391032A JP 2001391032 A JP2001391032 A JP 2001391032A JP 2003194845 A JP2003194845 A JP 2003194845A
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JP
Japan
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acceleration sensor
voltage
circuit
displacement
semiconductor acceleration
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Pending
Application number
JP2001391032A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Kumahara
稔 熊原
Masanori Hayashi
雅則 林
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Priority to JP2001391032A priority Critical patent/JP2003194845A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor acceleration sensor being adjustable in sensitivity to accelerations, while enhancing the accuracy of detecting accelerations by controlling the displacement of a weight part. <P>SOLUTION: The semiconductor acceleration sensor includes a support part 11 provided by etching a semiconductor substrate; the weight part 12 having moving electrodes 12a and 12b and displaced relative to the support part 11; a suspension part 13 protruding from the support part 11 to elastically support the weight part 12; a strain gauge resistance 14 whose resistance value is displaced according to the amount that the weight part 12 is displaced; and stoppers 15 and 16 controlling the maximum amount of displacement of the weight part 12 and having respective fixed electrodes 15a and 16a in positions opposite to the moving electrodes 12a and 12b. The sensor is provided with a displacement control circuit 2 for controlling the displacement of the weight part 12 by applying voltages between the moving electrodes 12a and 12b and the fixed electrodes 15a and 16a, and a computing circuit 3 for computing acceleration signals according to the output of the displacement control circuit 2. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、加速度センサに関
し、特に、ピエゾ抵抗型の半導体加速度センサに関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration sensor, and more particularly to a piezoresistive semiconductor acceleration sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】加速度を検出するために用いられる半導
体加速度センサとしては、ピエゾ抵抗型、静電容量型等
が存在する。この種の半導体加速度センサは、半導体基
板に可動部と固定部とを有する構造としており、加速度
が作用した際に、可動部と固定部との間に微小な変位が
生じるように形成されている。この微小な変位を、可動
部と固定部との間に形成された検知手段、例えば、ピエ
ゾ抵抗やコンデンサ等で電気的に検知することにより加
速度を検出することができる。
2. Description of the Related Art As a semiconductor acceleration sensor used for detecting acceleration, there are a piezoresistive type, an electrostatic capacitance type and the like. This type of semiconductor acceleration sensor has a structure having a movable portion and a fixed portion on a semiconductor substrate, and is formed so that a minute displacement is generated between the movable portion and the fixed portion when an acceleration acts. . Acceleration can be detected by electrically detecting this minute displacement by a detection means formed between the movable portion and the fixed portion, for example, a piezoresistor or a condenser.

【0003】このうち、静電容量型の半導体加速度セン
サとして、特開平10−115635で提案されている
ものを図4に示す。このものは、半導体基板100と、
これに載設された半導体基板200にて構成されてい
る。
FIG. 4 shows an electrostatic capacitance type semiconductor acceleration sensor proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-115635. This is a semiconductor substrate 100,
The semiconductor substrate 200 is mounted on this.

【0004】半導体基板100は、シリコンにて形成さ
れており、半導体基板100から切り離された錘部11
0と、その一辺から連設された薄肉状の懸架部120が
形成されている。鍾部110の上面には可動電極130
が、懸架部120の上面には可動電極130から独立し
た静電吸引電極140と可動電極130の配線150が
それぞれ形成されており、不純物をドープすること、あ
るいは、金属を蒸着することによって形成している。ま
た、半導体基板100上には、配線150と電極パッド
160が、不純物をドープすること、または、金属を蒸
着することによって形成されている。
The semiconductor substrate 100 is made of silicon, and the weight portion 11 separated from the semiconductor substrate 100 is used.
0, and a thin-walled suspension part 120 continuous from one side thereof is formed. A movable electrode 130 is provided on the upper surface of the ridge portion 110.
However, the electrostatic attraction electrode 140 and the wiring 150 of the movable electrode 130, which are independent of the movable electrode 130, are formed on the upper surface of the suspension part 120, respectively, and are formed by doping impurities or depositing metal. ing. Further, the wiring 150 and the electrode pad 160 are formed on the semiconductor substrate 100 by doping impurities or depositing metal.

【0005】半導体基板200は、半導体基板100同
様、シリコンにて形成されており、裏面には所定の深さ
の位置に底面が平坦な凹部210が形成されている。ま
た、裏面には可動電極130と相対する位置に固定電極
220が、凹部210の底面には静電吸引電極140と
相対する位置に静電吸引電極230が、さらに、各電極
の配線250が形成されており、半導体基板100と同
様に不純物をドープすること、または、金属を蒸着する
ことによって形成している。配線240は、半導体基板
200の端部近傍に設けたビアホール250に導電性エ
ポキシ樹脂等の導電性樹脂260を充填して配線240
をボンディングワイヤ(図示せず)を介して外部の配線
(図示せず)に接続している。半導体基板200の静電
吸引電極230は、凹部210内に形成されており、凹
部210の深さを調節することにより、相対する可動電
極130側の静電吸引電極140との間に所定の間隔を
形成するようにされている。
Like the semiconductor substrate 100, the semiconductor substrate 200 is made of silicon, and a recess 210 having a flat bottom surface is formed on the back surface at a predetermined depth position. Further, a fixed electrode 220 is formed on the back surface at a position facing the movable electrode 130, an electrostatic attraction electrode 230 is formed on the bottom surface of the recess 210 at a position facing the electrostatic attraction electrode 140, and a wiring 250 for each electrode is formed. Like the semiconductor substrate 100, it is formed by doping impurities or depositing a metal. The wiring 240 is obtained by filling a via hole 250 provided in the vicinity of an end portion of the semiconductor substrate 200 with a conductive resin 260 such as a conductive epoxy resin.
Is connected to an external wiring (not shown) via a bonding wire (not shown). The electrostatic attraction electrode 230 of the semiconductor substrate 200 is formed in the recess 210, and by adjusting the depth of the recess 210, a predetermined gap is provided between the electrostatic attraction electrode 140 and the electrostatic attraction electrode 140 facing the movable electrode 130. Are formed.

【0006】このようにして形成した半導体基板10
0,200を可動電極130と固定電極220及び静電
吸引電極140,230が相対するように重ねて接合
し、セラミック製のパッケージ(図示せず)に収納して
ボンディングワイヤや導電性樹脂260を介して外部の
配線に接続し、半導体加速度センサを完成する。
The semiconductor substrate 10 thus formed
The movable electrodes 130, the fixed electrodes 220, and the electrostatic attraction electrodes 140 and 230 are overlapped with each other and bonded to each other, and are housed in a ceramic package (not shown) so that the bonding wires and the conductive resin 260 can be removed. The semiconductor acceleration sensor is completed by connecting to the external wiring via.

【0007】この半導体加速度センサによれば、作用し
た加速度により半導体基板100の厚み方向に相対的に
変位した錘部110の変位量を、可動電極130と固定
電極220とで構成されるコンデンサの静電容量による
電気信号に変換し、この電気信号を取り出すことにより
加速度を検出することができる。また、この静電吸引電
極140,230に印加される電圧を変化させることに
よって、これら両電極140,230間の吸引力を変化
させ、これら加速度により働く慣性力の作用と静電力と
の釣合を変えて、半導体加速度センサの感度を調整する
ことができる。
According to this semiconductor acceleration sensor, the displacement amount of the weight portion 110, which is relatively displaced in the thickness direction of the semiconductor substrate 100 due to the applied acceleration, is determined by the static capacitance of the capacitor composed of the movable electrode 130 and the fixed electrode 220. The acceleration can be detected by converting the electric signal by the electric capacity and taking out the electric signal. Further, by changing the voltage applied to the electrostatic attraction electrodes 140 and 230, the attraction force between the electrodes 140 and 230 is changed, and the balance between the action of the inertial force exerted by these accelerations and the electrostatic force. Can be changed to adjust the sensitivity of the semiconductor acceleration sensor.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的に、
半導体加速度センサにおいては、製造過程における錘部
110の反り等によりその初期位置にばらつきがあり、
結果的に、加速度が作用していないときの出力(オフセ
ット)にはばらつきが生じている。このオフセットを所
定の値にして精度のよい加速度検出を行うためには、静
電吸引電極140,230間に任意の電圧を印加して、
その電圧と検出した信号とを、例えば、演算することに
より解決できるのであるが、従来のものにおいては、錘
部110が半導体基板100の方向(図4の上方向)に
反っている場合、錘部110は半導体基板200に押さ
れるので、見かけ上、オフセットは一定となり、静電吸
引電極140,230間に任意の電圧を印加する必要性
はなくなる。しかしながら、錘部110には半導体基板
200からの押さえる力が加わっているため加速度検出
の感度に変化が生じ、同じ加速度が作用していてもその
変位量にばらつきが生じて、結果的に、精度のよい加速
度検出を行うことが困難になるという恐れがある。
By the way, in general,
In the semiconductor acceleration sensor, there are variations in the initial position thereof due to the warp of the weight portion 110 in the manufacturing process,
As a result, the output (offset) when acceleration is not applied varies. In order to set this offset to a predetermined value and perform accurate acceleration detection, an arbitrary voltage is applied between the electrostatic attraction electrodes 140 and 230,
The voltage and the detected signal can be solved by, for example, computing. In the conventional case, when the weight portion 110 is warped in the direction of the semiconductor substrate 100 (upward direction in FIG. 4), the weight is reduced. Since the portion 110 is pushed by the semiconductor substrate 200, the offset is apparently constant, and it is not necessary to apply an arbitrary voltage between the electrostatic attraction electrodes 140 and 230. However, since the weight portion 110 is applied with a pressing force from the semiconductor substrate 200, the sensitivity of acceleration detection changes, and even if the same acceleration is applied, the displacement amount varies, resulting in accuracy. There is a risk that it will be difficult to perform good acceleration detection.

【0009】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、加速度に対する感度の
調整が行えるとともに、錘部の変位ばらつきを抑えて加
速度の検出精度を向上させた半導体加速度センサを提供
することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to adjust the sensitivity to acceleration and to improve the accuracy of acceleration detection by suppressing the displacement variation of the weight portion. Another object is to provide a semiconductor acceleration sensor.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明の半導体加速度センサは、半導
体基板にエッチングを施して設けられた支持部と、可動
電極を有して支持部と相対的に変位する錘部と、支持部
の所定の一辺から突設して錘部を弾性的に支持する懸架
部と、懸架部の表面に設けられて錘部の変位量に応じて
抵抗値の変位する歪みゲージ抵抗と、支持部に設けられ
て錘部の最大変位量を規制し、錘部に設けられた可動電
極と相対する位置に固定電極を有するストッパと、を備
えてなる半導体加速度センサにおいて、前記可動電極と
前記固定電極との間に電圧を印加して前記錘部の変位制
御を行う変位制御回路と、変位制御回路からの出力に基
づいて加速度信号を演算する演算回路とを設けたことを
特徴としている。
In order to achieve the above object, a semiconductor acceleration sensor according to a first aspect of the present invention includes a supporting portion provided by etching a semiconductor substrate, and a supporting portion having a movable electrode. A weight portion that is displaced relative to the weight portion, a suspension portion that projects from a predetermined side of the support portion to elastically support the weight portion, and a suspension portion that is provided on the surface of the suspension portion and that corresponds to the displacement amount of the weight portion. A strain gauge resistance whose resistance value displaces, and a stopper which is provided in the support portion, regulates the maximum displacement of the weight portion, and has a fixed electrode at a position facing the movable electrode provided in the weight portion. In a semiconductor acceleration sensor, a displacement control circuit that applies a voltage between the movable electrode and the fixed electrode to control displacement of the weight portion, and an arithmetic circuit that calculates an acceleration signal based on an output from the displacement control circuit. It is characterized by having and.

【0011】請求項2に係る発明の半導体加速度センサ
は、請求項1記載の構成において、前記変位制御回路
を、少なくとも検出加速度の感度を調整する感度設定回
路と、錘部の初期位置を調整する初期位置調整回路と、
感度設定回路及び初期位置調整回路の信号に基づいて変
位電圧を制御する電圧制御回路とを備えたものとしてい
る。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor of the first aspect, the displacement control circuit adjusts at least a sensitivity setting circuit for adjusting the sensitivity of the detected acceleration and an initial position of the weight portion. An initial position adjustment circuit,
A voltage control circuit for controlling the displacement voltage based on the signals from the sensitivity setting circuit and the initial position adjusting circuit is provided.

【0012】請求項3に係る発明の半導体加速度センサ
は、請求項1又は2記載の構成において、前記初期位置
調整回路は、少なくとも比較器と、カウンタにて構成し
たものとしている。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor of the first or second aspect, the initial position adjusting circuit includes at least a comparator and a counter.

【0013】請求項4に係る発明の半導体加速度センサ
は、請求項1乃至3いずれかに記載の構成において、前
記電圧制御回路は、少なくともデジタルアナログコンバ
ータとパルス変調回路により構成したものとしている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor according to any one of the first to third aspects, the voltage control circuit includes at least a digital-analog converter and a pulse modulation circuit.

【0014】請求項5に係る発明の半導体加速度センサ
は、請求項1乃至4いずれかに記載の構成において、前
記可動電極を、前記錘部の両面に設けるとともに、前記
固定電極を有する前記ストッパを支持部の両面に設けた
ものとしている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor according to any one of the first to fourth aspects, the movable electrode is provided on both surfaces of the weight portion, and the stopper having the fixed electrode is provided. It is supposed to be provided on both sides of the supporting portion.

【0015】請求項6に係る発明の半導体加速度センサ
は、請求項1乃至5いずれかに記載の構成において、前
記可動電極は、前記懸架部の突設方向と少なくとも平行
でない方向に複数配設したものとしている。
A semiconductor acceleration sensor according to a sixth aspect of the present invention is the semiconductor acceleration sensor according to any one of the first to fifth aspects, wherein a plurality of the movable electrodes are arranged in a direction that is not at least parallel to the protruding direction of the suspension portion. I am supposed to.

【0016】請求項7に係る発明の半導体加速度センサ
は、請求項1乃至6いずれかに記載の構成において、前
記固定電極は、前記懸架部の突設方向と少なくとも平行
でない方向に複数配設したものとしている。
A semiconductor acceleration sensor according to a seventh aspect of the present invention is the semiconductor acceleration sensor according to any one of the first to sixth aspects, wherein a plurality of the fixed electrodes are arranged in a direction that is not at least parallel to the protruding direction of the suspension portion. I am supposed to.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】[第1の実施形態]図1は、本実施形態に
係る半導体加速度センサを示すブロック図である。ま
た、図2は、そのセンサチップを示すものであり、
(a)は上側ストッパを除いた状態の平面図、(b)は
その断面図、(c)は上側ストッパの平面図である。
[First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing a semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment. Further, FIG. 2 shows the sensor chip,
(A) is a plan view of a state where the upper stopper is removed, (b) is a cross-sectional view thereof, and (c) is a plan view of the upper stopper.

【0019】この実施形態の半導体加速度センサは、セ
ンサチップ1と変位制御回路2と演算回路3とを主要構
成要素としており、そのうち、センサチップ1は、支持
部11と、錘部12と、懸架部13と、歪みゲージ抵抗
14と、ストッパ15,16にて構成されており、変位
制御回路2は、電圧制御回路4と、初期位置調整回路5
と、感度設定回路6にて構成されている。
The semiconductor acceleration sensor of this embodiment mainly comprises a sensor chip 1, a displacement control circuit 2 and an arithmetic circuit 3, of which the sensor chip 1 includes a support portion 11, a weight portion 12 and a suspension portion. The displacement control circuit 2 includes a voltage control circuit 4, an initial position adjusting circuit 5, and a strain gauge resistor 14 and stoppers 15 and 16.
And a sensitivity setting circuit 6.

【0020】支持部11は、半導体加速度センサのフレ
ームとなるものであり、例えば、シリコンからなる半導
体基板にて形成しており、平面視において略四角形をな
す枠体である。また、その中央部には穿設された略四角
状のスリット11d、11dを有している。また、後述
する懸架部13を形成した面(図2の上側)の所定の位
置には、例えば、アルミニウム(Al)や不純物を拡散
することにより形成した配線11a,11bと、例え
ば、アルミニウムからなる電極パッド11cを形成して
おり、この配線11a,11bと電極パッド11cは電
気的に接続されている。
The supporting portion 11 serves as a frame of the semiconductor acceleration sensor, and is formed of, for example, a semiconductor substrate made of silicon, and is a frame body having a substantially rectangular shape in plan view. Further, it has substantially quadrangular slits 11d and 11d formed in the center thereof. Further, at a predetermined position on the surface (upper side in FIG. 2) on which a suspension portion 13 is formed, which will be described later, for example, wirings 11a and 11b formed by diffusing aluminum (Al) or impurities, and, for example, aluminum are used. The electrode pad 11c is formed, and the wirings 11a and 11b and the electrode pad 11c are electrically connected.

【0021】錘部12は、作用する加速度の方向に変位
してその大きさを後述する歪みゲージ抵抗14に伝達す
るものであり、例えば、シリコンからなる半導体基板に
て形成している。その形状は、平面視において略四角形
をなし、断面視において下面が上面より小さい逆台形を
なした塊体である。このものは、スリット11d,11
dを介して支持部11と同一平面上に配設されており、
懸架部13により支持部11に対して揺動するように支
持されている。また、その上下面(図2の上下方向)に
は、例えば、アルミニウムからなる可動電極12a,1
2bを錘部12の下面と同じ大きさで略四角形をなす膜
状に形成している。また、可動電極12aに電圧を印加
するための、例えば、不純物を拡散したことにより形成
した配線11eが支持部11から懸架部13を通って形
成されている。また、図示していないが、半導体基板の
下面には、可動電極12bに電圧を印加するための、例
えば、不純物を拡散したことにより形成した配線が支持
部11から懸架部13を通って形成されている。
The weight portion 12 is displaced in the direction of the acting acceleration and transmits its magnitude to the strain gauge resistor 14 described later, and is formed of, for example, a semiconductor substrate made of silicon. Its shape is a quadrangle in plan view, and an inverted trapezoidal mass whose lower surface is smaller than its upper surface in cross-sectional view. This one has slits 11d, 11
is disposed on the same plane as the support portion 11 via d,
The suspension portion 13 is supported so as to swing with respect to the support portion 11. Further, on the upper and lower surfaces (vertical direction in FIG. 2), for example, the movable electrodes 12a, 1 made of aluminum are formed.
2b has the same size as the lower surface of the weight portion 12 and is formed in a substantially quadrangular film shape. In addition, a wiring 11e for applying a voltage to the movable electrode 12a, which is formed by diffusing impurities, for example, is formed from the support portion 11 through the suspension portion 13. Further, although not shown, a wiring for applying a voltage to the movable electrode 12b, for example, formed by diffusing impurities, is formed on the lower surface of the semiconductor substrate from the supporting portion 11 through the suspension portion 13. ing.

【0022】懸架部13は、錘部12を支持部11に対
して弾性的に(揺動するように)支持するものであり、
例えば、シリコンからなる半導体基板にて形成してい
る。その形状は、平面視において略四角形をなし、薄肉
状の平板状に形成している。このものは、電極パッド1
1cを形成した支持部11の一辺からその内方へ向かっ
て、例えば、2本突設されており、錘部12と一体形成
されている。
The suspension portion 13 elastically (oscillates) supports the weight portion 12 with respect to the support portion 11,
For example, it is formed of a semiconductor substrate made of silicon. Its shape is a substantially quadrangular shape in a plan view, and is formed in a thin-walled flat plate shape. This is the electrode pad 1
For example, two protrusions are provided from one side of the support portion 11 forming the 1c toward the inside thereof, and are integrally formed with the weight portion 12.

【0023】歪みゲージ抵抗14は、作用した加速度に
より変位した錘部12の変位量を電気信号に変換するも
のであり、例えば、不純物を拡散した拡散抵抗により形
成している。このものは、懸架部13の表面に埋設され
ており、一つの懸架部13につき、例えば、2つの歪み
ゲージ抵抗14を形成している。また、このものは、懸
架部13上でホイートストンブリッジを構成しており、
作用した加速度の大きさに比例した電気信号を出力する
ように配線されている。そして、配線11a,11bを
介して電極パッド11cと電気的に接続されている。
The strain gauge resistor 14 converts the displacement amount of the weight portion 12 displaced by the applied acceleration into an electric signal, and is formed of, for example, a diffusion resistor in which impurities are diffused. This is embedded in the surface of the suspension portion 13, and one suspension portion 13 forms, for example, two strain gauge resistors 14. Further, this one constitutes a Wheatstone bridge on the suspension portion 13,
It is wired so as to output an electric signal proportional to the magnitude of the applied acceleration. Then, it is electrically connected to the electrode pad 11c through the wirings 11a and 11b.

【0024】ストッパ15,16は、定格を超過するよ
うな加速度が錘部12に作用したときにその過剰変位を
抑制して破損を防止するためのものであり、例えば、耐
熱ガラス等の半導体基板に近い熱膨張係数を持つガラス
材にて形成している。その形状は、平面視において略四
角形の板体である。このものは、錘部12を覆うように
支持部11の上下面の所定の位置に接合されている。ま
た、ストッパ15,16の可動電極12a,12bと相
対する位置には、例えば、アルミニウムからなる固定電
極15a,16aを可動電極12a,12bと同じ大き
さで略四角形の膜状に形成している。また、その形成面
には、固定電極15aに電圧を印加するための、例え
ば、アルミニウムからなる配線15bが形成されてい
る。また、図示していないが、ストッパ16にも、固定
電極16aに電圧を印加するための、例えば、アルミニ
ウムからなる配線が形成されている。
The stoppers 15 and 16 are provided to prevent excessive displacement of the weight 12 when acceleration exceeding the rating acts on the weight 12 to prevent damage. For example, a semiconductor substrate made of heat-resistant glass or the like. It is made of a glass material having a coefficient of thermal expansion close to. Its shape is a plate body that is substantially quadrangular in a plan view. This member is joined to the upper and lower surfaces of the support portion 11 at predetermined positions so as to cover the weight portion 12. In addition, fixed electrodes 15a and 16a made of, for example, aluminum are formed in a substantially quadrangular film shape in the same size as the movable electrodes 12a and 12b at positions of the stoppers 15 and 16 facing the movable electrodes 12a and 12b. . Further, a wiring 15b made of, for example, aluminum for applying a voltage to the fixed electrode 15a is formed on the formation surface thereof. Although not shown, the stopper 16 is also formed with a wiring made of, for example, aluminum for applying a voltage to the fixed electrode 16a.

【0025】電圧制御回路4は、可動電極12a,12
b及び固定電極15a,16aに電圧を出力して錘部1
2の初期位置あるいは加速度に対する感度を変化させる
ものであり、センサチップ1と後述する初期位置調整回
路5と同じく後述する感度設定回路6に接続されてい
る。このものは、例えば、デジタルアナログコンバータ
(図示せず)とパルス幅変調回路(図示せず)にて構成
されている。このものは、初期位置調整回路5から出力
されたデジタル信号をデジタルアナログコンバータで可
動電極12a,12b及び固定電極15a,16aに印
加する電圧に変換し、さらに、その電圧をパルス幅変調
回路にてパルス信号に変換して可動電極12a,12b
及び固定電極15a,16aに印加することにより錘部
12を強制的に変位させている。また、感度設定回路6
から出力された錘部12の変位量を制御するためのデジ
タル信号をデジタルアナログコンバータで可動電極12
a,12b及び固定電極15a,16aに印加する電圧
に変換し、さらに、その電圧をパルス幅変調回路にてパ
ルス信号に変換して可動電極12a,12b及び固定電
極15a,16aに印加することにより錘部12の加速
度に対する感度を変化させている。ここで、錘部12の
変位メカニズムを説明する。可動電極12aと固定電極
15a及び可動電極12bと固定電極16aは、一種の
コンデンサを形成しており、可動電極12a,12b及
び固定電極15a,16aに電圧が印加されると両電極
間には静電力が発生する。ここで、電極面積をS、電極
間距離をL、電極間の電圧をV、電極間の誘電率をεと
すると、両電極間に働く静電力Feは、で表される。こ
の静電力により、錘部12の初期位置は変更され、結果
的に、オフセット電圧を調整することができる。また、
この静電力は、錘部12の加速度に対する変位を抑制す
る力としても働き、結果的に、加速度の感度を変更する
ことができる。
The voltage control circuit 4 includes movable electrodes 12a, 12
b to output voltage to the fixed electrodes 15a and 16a, and the weight 1
2, which changes the sensitivity to the initial position or acceleration, and is connected to the sensor chip 1 and an initial position adjusting circuit 5 described later as well as a sensitivity setting circuit 6 described later. This is composed of, for example, a digital-analog converter (not shown) and a pulse width modulation circuit (not shown). In this device, a digital signal output from the initial position adjusting circuit 5 is converted into a voltage applied to the movable electrodes 12a and 12b and fixed electrodes 15a and 16a by a digital-analog converter, and the voltage is further converted by a pulse width modulation circuit. Movable electrodes 12a, 12b converted into pulse signals
Also, the weight 12 is forcibly displaced by applying it to the fixed electrodes 15a and 16a. Also, the sensitivity setting circuit 6
The digital signal for controlling the amount of displacement of the weight 12 output from the movable electrode 12 is output by the digital-analog converter.
a, 12b and the fixed electrodes 15a, 16a are converted into a voltage to be applied, and the voltage is further converted into a pulse signal by a pulse width modulation circuit and applied to the movable electrodes 12a, 12b and the fixed electrodes 15a, 16a. The sensitivity of the weight 12 to acceleration is changed. Here, the displacement mechanism of the weight 12 will be described. The movable electrode 12a and the fixed electrode 15a and the movable electrode 12b and the fixed electrode 16a form a kind of capacitor, and when a voltage is applied to the movable electrodes 12a and 12b and the fixed electrodes 15a and 16a, a static capacitance is generated between the two electrodes. Electricity is generated. Here, when the electrode area is S, the interelectrode distance is L, the voltage between the electrodes is V, and the dielectric constant between the electrodes is ε, the electrostatic force Fe acting between both electrodes is represented by: This electrostatic force changes the initial position of the weight portion 12, and as a result, the offset voltage can be adjusted. Also,
This electrostatic force also acts as a force that suppresses displacement of the weight portion 12 with respect to acceleration, and as a result, the sensitivity of acceleration can be changed.

【0026】初期位置調整回路5は、半導体加速度セン
サのオフセットを最小にするために錘部12の初期位置
を調整するものであり、センサチップ1と電圧制御回路
4に接続されている。このものは、少なくとも比較器5
aとカウンタ5bから構成されており、まず、加速度が
作用していない状態のセンサチップ1からの出力電圧
(オフセット電圧)を比較器5aに入力する。比較器5
aには、基準電圧(出力レンジの中間電圧(例えば、出
力レンジが±1Vの場合は0V))が設定されており、
オフセット電圧とその大小関係を比較してオフセット電
圧が基準電圧より大きいときは、カウンタ5bへHig
hの信号を出力し、小さいときは、Lowの信号を出力
する。カウンタ5bは、Highの信号が入力されたと
きにカウント値をインクリメントし、Lowの信号が入
力されたときにはカウント値をデクリメントしてその都
度カウント値を電圧制御回路4に出力する。そして、こ
の比較をHighとLowの信号が交互にカウンタ5b
に入力されるようになる時点(オフセット電圧が基準電
圧と同等レベルになる時点)まで繰り返して最終のカウ
ント値を加速度演算のための補正信号として後述する演
算回路3に出力している。
The initial position adjusting circuit 5 adjusts the initial position of the weight portion 12 in order to minimize the offset of the semiconductor acceleration sensor, and is connected to the sensor chip 1 and the voltage control circuit 4. This is at least a comparator 5
The output voltage (offset voltage) from the sensor chip 1 in a state where no acceleration is applied is input to the comparator 5a. Comparator 5
The reference voltage (intermediate voltage of the output range (for example, 0 V when the output range is ± 1 V)) is set in a,
When the offset voltage is larger than the reference voltage by comparing the offset voltage and its magnitude relationship, the counter 5b is set to High.
The signal of h is output, and when it is small, the signal of Low is output. The counter 5b increments the count value when a High signal is input, decrements the count value when a Low signal is input, and outputs the count value to the voltage control circuit 4 each time. Then, in this comparison, the High and Low signals are alternately applied to the counter 5b.
Are repeatedly input to the arithmetic circuit 3 described later as a correction signal for the acceleration calculation until the time when the offset voltage becomes the same level as the reference voltage.

【0027】感度設定回路6は、半導体加速度センサの
感度を設定するものであり、電圧制御回路4と演算回路
3に接続されている。このものは、例えば、キーボート
等の入力装置により入力された任意の感度設定値を、例
えば、ロジック回路等を使用し、設定感度に応じた所定
のデジタル信号に変換して電圧制御回路4に出力してい
る。ところで、加速度が錘部12に作用しているとき、
可動電極12aと固定電極15a間及び可動電極12b
と固定電極16a間の距離が変化することにより、感度
が変化してしまう恐れがある。これは、静電力が距離の
2乗に反比例するためであり、この感度の変化(静電力
の変化)を抑制するために、加速度が作用した際の錘部
12の変位によって変化する感度を、電極間の電圧を変
化させることにより一定に保っている。また、この感度
設定のデジタル信号を加速度演算のための補正信号とし
て演算回路に出力している。
The sensitivity setting circuit 6 sets the sensitivity of the semiconductor acceleration sensor, and is connected to the voltage control circuit 4 and the arithmetic circuit 3. This is, for example, using a logic circuit or the like to convert an arbitrary sensitivity setting value input by an input device such as a keyboard into a predetermined digital signal according to the setting sensitivity and outputting the digital signal to the voltage control circuit 4. is doing. By the way, when acceleration acts on the weight 12,
Between the movable electrode 12a and the fixed electrode 15a and the movable electrode 12b
The sensitivity may change due to a change in the distance between the fixed electrode 16a and the fixed electrode 16a. This is because the electrostatic force is inversely proportional to the square of the distance, and in order to suppress this change in sensitivity (change in electrostatic force), the sensitivity that changes due to the displacement of the weight portion 12 when acceleration acts is It is kept constant by changing the voltage between the electrodes. Further, the digital signal of the sensitivity setting is output to the arithmetic circuit as a correction signal for acceleration calculation.

【0028】演算回路3は、センサチップ1から出力さ
れた信号を演算して加速度信号を出力するものであり、
センサチップ1と感度設定回路6に接続されている。こ
のものは、センサチップ1から出力される信号と感度設
定回路6から出力されたデジタル信号に基づいて設定さ
れる補正信号とを演算し、設定した感度に従った加速度
信号を出力している。
The arithmetic circuit 3 calculates the signal output from the sensor chip 1 and outputs an acceleration signal.
It is connected to the sensor chip 1 and the sensitivity setting circuit 6. This device calculates a signal output from the sensor chip 1 and a correction signal set based on the digital signal output from the sensitivity setting circuit 6, and outputs an acceleration signal according to the set sensitivity.

【0029】次に、その動作について説明する。Next, the operation will be described.

【0030】まず、初期位置調整回路5は、センサチッ
プ1からのオフセット電圧を比較器5aに入力し、基準
電圧との比較を行う。その結果をカウンタ5bへ出力
し、カウンタ5bのカウント値を電圧制御回路4に出力
する。電圧制御回路4はこのカウント値に基づいて錘部
12の初期位置を変位させる。この動作を繰り返し、オ
フセット電圧と基準電圧との差が最小になった時点で錘
部12の変位を終了させそのときのカウント値を演算回
路3へ出力する。次いで、感度設定回路6は、例えば、
キーボード等の入力装置から入力された感度設定値を、
例えば、ロジック回路等を使用し、設定感度に応じた所
定のデジタル信号に変換して電圧制御回路4に出力し、
同時にそのデジタル信号を演算回路3へ出力する。次い
で、電圧制御回路4は、初期位置調整回路5及び感度設
定回路6からのデジタル信号をデジタルアナログコンバ
ータにて可動電極12a,12b及び固定電極15a,
16aに印加する電圧に変換し、さらに、その電圧をパ
ルス幅変調回路にてパルス信号に変換して可動電極12
a,12b及び固定電極15a,16aに印加すること
により錘部12を強制的に変位させるとともに錘部12
の加速度に対する感度を変化させる。
First, the initial position adjusting circuit 5 inputs the offset voltage from the sensor chip 1 to the comparator 5a and compares it with the reference voltage. The result is output to the counter 5b, and the count value of the counter 5b is output to the voltage control circuit 4. The voltage control circuit 4 displaces the initial position of the weight portion 12 based on this count value. By repeating this operation, when the difference between the offset voltage and the reference voltage becomes the minimum, the displacement of the weight portion 12 is terminated and the count value at that time is output to the arithmetic circuit 3. Then, the sensitivity setting circuit 6
The sensitivity setting value input from an input device such as a keyboard
For example, using a logic circuit or the like, it is converted into a predetermined digital signal according to the set sensitivity and output to the voltage control circuit 4,
At the same time, the digital signal is output to the arithmetic circuit 3. Next, the voltage control circuit 4 uses the digital-analog converter to convert the digital signals from the initial position adjustment circuit 5 and the sensitivity setting circuit 6 into movable electrodes 12a and 12b and fixed electrodes 15a and 15a.
16a is converted into a voltage to be applied to the movable electrode 12, and the voltage is converted into a pulse signal by a pulse width modulation circuit.
a, 12b and the fixed electrodes 15a, 16a, the weight 12 is forcibly displaced and the weight 12
Change the sensitivity to acceleration.

【0031】一方、センサチップ1に加速度が作用する
と、錘部12は、支持部11の厚み方向に相対的に変位
する。このとき、懸架部13が撓むことで歪みゲージ抵
抗14に歪みが生じ、これによりホイートストンブリッ
ジのバランスが崩れて作用した加速度に応じた電気信号
がセンサチップ1から演算回路3へ出力される。ところ
が、この電気信号は、懸架部13の撓み量に応じた信号
であるので、加速度に対する感度を変化させても、錘部
12の変位量がストッパ15,16により規制されてい
るためセンサチップから出力される電気信号の絶対値は
変化しない。しかし、演算回路3にて初期位置調整回路
5及び感度設定回路6からのカウント値に基づいて補正
信号を設定し、センサチップ1から出力される電気信号
を演算することにより、設定した感度に応じた加速度信
号を出力することができるのである。
On the other hand, when acceleration is applied to the sensor chip 1, the weight portion 12 is relatively displaced in the thickness direction of the support portion 11. At this time, the strain gauge resistor 14 is distorted due to the bending of the suspension portion 13, and thus the balance of the Wheatstone bridge is disturbed, and an electric signal corresponding to the acting acceleration is output from the sensor chip 1 to the arithmetic circuit 3. However, since this electric signal is a signal according to the amount of bending of the suspension portion 13, even if the sensitivity to acceleration is changed, the displacement amount of the weight portion 12 is regulated by the stoppers 15 and 16, so that the sensor chip can The absolute value of the output electric signal does not change. However, the calculation circuit 3 sets a correction signal based on the count values from the initial position adjustment circuit 5 and the sensitivity setting circuit 6 and calculates the electrical signal output from the sensor chip 1 to obtain the sensitivity according to the set sensitivity. The acceleration signal can be output.

【0032】以上説明した半導体加速度センサによる
と、少なくとも検出加速度の感度を調整する感度設定回
路6と、錘部12の初期位置を調整する初期位置調整回
路5と、感度設定回路6及び初期位置調整回路5の信号
に基づいて変位電圧を制御する電圧制御回路4とを備え
た変位制御回路2と、変位制御回路2からの出力に基づ
いて加速度信号を演算する演算回路3とを設けることに
より、可動電極12a,12b及び固定電極15a,1
6aに印加する電圧を変化させて錘部12に作用する静
電力を簡単に調整できるようになるので、錘部12の感
度に対する変位量を容易に調整できるようになり、一つ
の半導体加速度センサで加速度の検出範囲を任意に設定
することができる。また、カウンタ5bのカウント値に
て錘部の初期位置を調整してオフセット電圧を最小にす
るので、加速度の検出精度を向上することができるとと
もに、加速度検出信号に重畳する電圧を小さくすること
ができて感度に対するレンジを大きく取ることができ
る。
According to the semiconductor acceleration sensor described above, the sensitivity setting circuit 6 for adjusting the sensitivity of at least the detected acceleration, the initial position adjusting circuit 5 for adjusting the initial position of the weight portion 12, the sensitivity setting circuit 6, and the initial position adjustment. By providing the displacement control circuit 2 including the voltage control circuit 4 that controls the displacement voltage based on the signal of the circuit 5, and the arithmetic circuit 3 that calculates the acceleration signal based on the output from the displacement control circuit 2, Movable electrodes 12a, 12b and fixed electrodes 15a, 1
Since it becomes possible to easily adjust the electrostatic force acting on the weight portion 12 by changing the voltage applied to the 6a, the displacement amount with respect to the sensitivity of the weight portion 12 can be easily adjusted, and one semiconductor acceleration sensor can be used. The acceleration detection range can be set arbitrarily. Further, since the initial position of the weight portion is adjusted by the count value of the counter 5b to minimize the offset voltage, the accuracy of acceleration detection can be improved and the voltage superimposed on the acceleration detection signal can be reduced. This makes it possible to have a large range for sensitivity.

【0033】なお、電圧制御回路4は、パルス幅変調回
路に限定されるものではなく、例えば、パルス振幅変調
回路にて形成してもよい。
The voltage control circuit 4 is not limited to the pulse width modulation circuit, but may be formed by a pulse amplitude modulation circuit, for example.

【0034】[第2の実施形態]図3は、本実施形態に
係る半導体加速度センサのセンサチップを示すものであ
り、(a)は上側ストッパを除いた状態の平面図、
(b)はその断面図、(c)は上側ストッパの平面図で
ある。
[Second Embodiment] FIG. 3 shows a sensor chip of a semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment. FIG. 3A is a plan view showing a state where an upper stopper is removed,
(B) is the sectional view, and (c) is a plan view of the upper stopper.

【0035】この実施形態の半導体加速度センサは、可
動電極及び固定電極が第1の実施形態と異なるもので、
他の構成要素は第1の実施形態と実質的に同様であるの
で説明を省略する。また、同一部材においては、第1の
実施形態と同一の番号を付す。
In the semiconductor acceleration sensor of this embodiment, the movable electrode and the fixed electrode are different from those of the first embodiment.
The other components are substantially the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted. Further, the same members are given the same numbers as in the first embodiment.

【0036】可動電極12c,12dは、可動電極12
a,12bと同様、錘部12の上下面(図3の上下方
向)に、例えば、アルミニウムにより形成しており、平
面視において略四角形をなす膜状に形成している。この
ものは、懸架部13の突設方向と直交する方向に複数配
設している。また、可動電極12cに電圧を印加するた
めの、例えば、不純物を拡散したことにより形成した配
線11eが支持部11から懸架部13を通って形成され
ている。また、図示していないが、半導体基板の下面に
は、可動電極12dに電圧を印加するための、例えば、
不純物を拡散したことにより形成した配線が支持部11
から懸架部13を通って形成されている。
The movable electrodes 12c and 12d are the movable electrodes 12
Similar to a and 12b, the weight 12 is formed on the upper and lower surfaces (vertical direction in FIG. 3) of, for example, aluminum, and is formed in a substantially quadrangular film shape in a plan view. A plurality of these are arranged in a direction orthogonal to the protruding direction of the suspension portion 13. Further, a wiring 11e for applying a voltage to the movable electrode 12c, which is formed by diffusing impurities, for example, is formed from the support portion 11 through the suspension portion 13. Although not shown, for example, for applying a voltage to the movable electrode 12d on the lower surface of the semiconductor substrate,
The wiring formed by diffusing impurities is the supporting portion 11
Is formed through the suspension portion 13.

【0037】固定電極15c,16bは、ストッパ1
5,16の可動電極12c,12dと相対する位置に、
例えば、アルミニウムにより形成しており、可動電極1
2c,12dと同じ大きさで略四角形をなす膜状に形成
している。このものは、懸架部13の突設方向と直交す
る方向に複数配設している。また、その形成面には、固
定電極15cに電圧を印加するための、例えば、アルミ
ニウムからなる配線15dが形成されている。また、図
示していないが、ストッパ16にも、固定電極16bに
電圧を印加するための、例えば、アルミニウムからなる
配線が形成されている。
The fixed electrodes 15c and 16b are the stopper 1
At positions facing the movable electrodes 12c and 12d of 5 and 16,
For example, the movable electrode 1 is made of aluminum.
It is formed in the shape of a film having the same size as 2c and 12d and forming a substantially square shape. A plurality of these are arranged in a direction orthogonal to the protruding direction of the suspension portion 13. A wiring 15d made of, for example, aluminum for applying a voltage to the fixed electrode 15c is formed on the formation surface thereof. Although not shown, the stopper 16 is also provided with a wiring made of, for example, aluminum for applying a voltage to the fixed electrode 16b.

【0038】以上説明した半導体加速度センサによる
と、それぞれの電極12c,12d,15c,16bに
個別に電圧を印加することができるので、印加電圧を調
整することにより錘部12の面内での静電力の掛かり方
が一様になり、より高精度な感度の調整を行うことがで
きる。
According to the semiconductor acceleration sensor described above, it is possible to individually apply a voltage to each of the electrodes 12c, 12d, 15c, 16b. Therefore, by adjusting the applied voltage, the static voltage in the plane of the weight portion 12 can be adjusted. The power is applied in a uniform manner, and the sensitivity can be adjusted with higher accuracy.

【0039】なお、可動電極12c,12dあるいは固
定電極15c,16bのどちらか一方が複数配設されて
いるものでもよい。また、その大きさは、特に錘部12
の底面と同じ大きさに限定されるものではない。また、
可動電極12c,12d及び固定電極15c,16b
は、懸架部13の突設方向に対して直交するような短冊
体に限定されるものではなく、例えば、くの字形に形成
してもよい。
A plurality of movable electrodes 12c and 12d or fixed electrodes 15c and 16b may be provided. The size of the weight 12
It is not limited to the same size as the bottom surface of. Also,
Movable electrodes 12c and 12d and fixed electrodes 15c and 16b
Is not limited to the strip body orthogonal to the protruding direction of the suspension portion 13, and may be formed in a dogleg shape, for example.

【0040】[0040]

【発明の効果】上記目的を達成するために、請求項1に
係る発明の半導体加速度センサは、可動電極と固定電極
との間に電圧を印加して前記錘部の変位制御を行う変位
制御回路と、変位制御回路からの出力に基づいて加速度
信号を演算する演算回路とを設けることより、両電極間
に生じる静電力の大きさを所定の回路にて変化させるこ
とができるので、加速度に応じた錘部の変位量を調整で
きるようになり、一つの半導体加速度センサで加速度の
検出範囲を任意に設定できるようになる。また、錘部の
初期位置のばらつきを補正することができるので、加速
度の検出精度を向上することができる。
In order to achieve the above object, the semiconductor acceleration sensor of the invention according to claim 1 is a displacement control circuit for applying a voltage between a movable electrode and a fixed electrode to control the displacement of the weight portion. And an arithmetic circuit that calculates an acceleration signal based on the output from the displacement control circuit, the magnitude of the electrostatic force generated between both electrodes can be changed by a predetermined circuit. It becomes possible to adjust the displacement amount of the weight portion, and it becomes possible to arbitrarily set the acceleration detection range with one semiconductor acceleration sensor. Further, since it is possible to correct the variation in the initial position of the weight portion, it is possible to improve the accuracy of detecting the acceleration.

【0041】請求項2に係る発明の半導体加速度センサ
は、請求項1の効果に加え、変位制御回路を、少なくと
も検出加速度の感度を調整する感度設定回路と、錘部の
初期位置を調整する初期位置調整回路と、感度設定回路
及び初期位置調整回路の信号に基づいて変位電圧を制御
する電圧制御回路とを備えることにより、可動電極及び
固定電極間に印加する電圧の制御を簡単に行うことがで
きるので、錘部の感度を設定する静電力の調整を簡単に
することができる。また、錘部の初期位置を調整してオ
フセット電圧を最小にするので、加速度検出信号に重畳
する電圧を小さくすることができ、感度に対するレンジ
を大きく取ることができる。
In addition to the effect of claim 1, the semiconductor acceleration sensor of the invention according to claim 2 includes a displacement control circuit, a sensitivity setting circuit for adjusting at least the sensitivity of detected acceleration, and an initial position for adjusting the initial position of the weight portion. By providing the position adjustment circuit and the voltage control circuit that controls the displacement voltage based on the signals of the sensitivity setting circuit and the initial position adjustment circuit, the voltage applied between the movable electrode and the fixed electrode can be easily controlled. Therefore, the electrostatic force for setting the sensitivity of the weight can be easily adjusted. Further, since the initial position of the weight portion is adjusted to minimize the offset voltage, the voltage superimposed on the acceleration detection signal can be reduced, and the range with respect to the sensitivity can be widened.

【0042】請求項3に係る発明の半導体加速度センサ
は、請求項1又は2の効果に加え、初期位置調整回路
を、少なくとも比較器と、カウンタにて構成することに
より、カウンタのカウント値にて可動電極及び固定電極
に印加する電圧を制御することができるので、オフセッ
ト電圧が最小になる錘部の初期位置を容易に設定するこ
とができる。
According to the semiconductor acceleration sensor of the third aspect of the invention, in addition to the effect of the first or second aspect, the initial position adjusting circuit is composed of at least a comparator and a counter, so that the count value of the counter Since the voltage applied to the movable electrode and the fixed electrode can be controlled, it is possible to easily set the initial position of the weight portion where the offset voltage becomes the minimum.

【0043】請求項4に係る発明の半導体加速度センサ
は、請求項1乃至3いずれかの効果に加え、電圧制御回
路を、少なくともデジタルアナログコンバータとパルス
変調回路により構成することにより、可動電極及び固定
電極に印加する電圧の振幅(大きさ)を変化させる場合
と比較してノイズ等による電圧値の不安定性を低減する
ことができるので、加速度の検出精度をより高精度にす
ることができる。
According to the semiconductor acceleration sensor of the fourth aspect of the present invention, in addition to the effect of any one of the first to third aspects, the voltage control circuit is composed of at least a digital-analog converter and a pulse modulation circuit, whereby the movable electrode and the fixed electrode are fixed. Since the instability of the voltage value due to noise or the like can be reduced as compared with the case where the amplitude (magnitude) of the voltage applied to the electrodes is changed, the accuracy of acceleration detection can be made higher.

【0044】請求項5に係る発明の半導体加速度センサ
は、請求項1乃至4いずれかの効果に加え、可動電極
を、錘部の両面に設けるとともに、固定電極を有するス
トッパを支持部の両面に設けることにより、錘部の変位
制御を2方向から行うことができるので、感度の調整を
精度よく行うことができる。
In addition to the effect of any one of claims 1 to 4, the semiconductor acceleration sensor of the invention according to claim 5 has movable electrodes on both sides of the weight portion, and stoppers having fixed electrodes on both sides of the support portion. By providing the displacement control of the weight portion in two directions, the sensitivity can be accurately adjusted.

【0045】請求項6に係る発明の半導体加速度センサ
は、請求項1乃至5いずれかの効果に加え、可動電極
を、懸架部の突設方向と少なくとも平行でない方向に複
数配設することにより、それぞれの電極に個別に電圧を
印加できるので、錘部の面内での静電力の掛かり方を一
様にすることができるようになり、より高精度な感度の
調整を行うことができる。
According to the semiconductor acceleration sensor of the sixth aspect of the present invention, in addition to the effect of any one of the first to fifth aspects, by disposing a plurality of movable electrodes in a direction at least not parallel to the protruding direction of the suspension portion, Since a voltage can be applied individually to each electrode, it is possible to make uniform the way in which the electrostatic force is applied within the surface of the weight portion, and it is possible to adjust the sensitivity with higher accuracy.

【0046】請求項7に係る発明の半導体加速度センサ
は、請求項1乃至6いずれかの効果に加え、固定電極
を、懸架部の突設方向と少なくとも平行でない方向に複
数配設することにより、それぞれの電極に個別に電圧を
印加できるので、錘部の面内での静電力の掛かり方を一
様にすることができるようになり、より高精度な感度の
調整を行うことができる。
According to the semiconductor acceleration sensor of the seventh aspect of the present invention, in addition to the effect of any one of the first to sixth aspects, by arranging a plurality of fixed electrodes in a direction at least not parallel to the protruding direction of the suspension portion, Since a voltage can be applied individually to each electrode, it is possible to make uniform the way in which the electrostatic force is applied within the surface of the weight portion, and it is possible to adjust the sensitivity with higher accuracy.

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

【図1】 本発明の第1の実施形態に係る半導体加速度
センサを示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a semiconductor acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 同上のセンサチップを示す図であり、(a)
は上側ストッパを除いた状態の平面図、(b)はその断
面図、(c)は上側ストッパの平面図である。
FIG. 2 is a diagram showing a sensor chip of the above, FIG.
Is a plan view with the upper stopper removed, (b) is a cross-sectional view thereof, and (c) is a plan view of the upper stopper.

【図3】 本発明の第2の実施形態に係る半導体加速度
センサのセンサチップを示す図であり、(a)は上側ス
トッパを除いた状態の平面図、(b)はその断面図、
(c)は上側ストッパの平面図である。
3A and 3B are diagrams showing a sensor chip of a semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention, FIG. 3A is a plan view without an upper stopper, and FIG.
(C) is a plan view of the upper stopper.

【図4】 従来の半導体加速度センサを示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing a conventional semiconductor acceleration sensor.

【符号の説明】 1 センサチップ 2 変位制御回路 3 演算回路 4 電圧制御回路 5 初期位置調整回路 5b カウンタ 5a 比較器 6 感度設定回路 11 支持部 12 錘部 12a 可動電極 12b 可動電極 12c 可動電極 12d 可動電極 13 懸架部 14 ゲージ抵抗 15 ストッパ 15a 固定電極 15b 配線 15c 固定電極 15d 配線 16 ストッパ 16a 固定電極 16b 固定電極[Explanation of symbols] 1 sensor chip 2 Displacement control circuit 3 arithmetic circuit 4 Voltage control circuit 5 Initial position adjustment circuit 5b counter 5a comparator 6 Sensitivity setting circuit 11 Support 12 Weight 12a movable electrode 12b movable electrode 12c movable electrode 12d movable electrode 13 Suspension section 14 gauge resistance 15 Stopper 15a fixed electrode 15b wiring 15c fixed electrode 15d wiring 16 stopper 16a fixed electrode 16b fixed electrode

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Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板にエッチングを施して設けら
れた支持部と、可動電極を有して支持部と相対的に変位
する錘部と、支持部の所定の一辺から突設して錘部を弾
性的に支持する懸架部と、懸架部の表面に設けられて錘
部の変位量に応じて抵抗値の変位する歪みゲージ抵抗
と、支持部に設けられて錘部の最大変位量を規制し、錘
部に設けられた可動電極と相対する位置に固定電極を有
するストッパと、を備えてなるセンサチップに、 前記可動電極と前記固定電極との間に電圧を印加して前
記錘部の変位制御を行う変位制御回路と、変位制御回路
からの出力に基づいて加速度信号を演算する演算回路と
を設けたことを特徴とする半導体加速度センサ。
1. A support part formed by etching a semiconductor substrate, a weight part having a movable electrode and relatively displaced with respect to the support part, and a weight part projecting from a predetermined side of the support part. The suspension part that elastically supports the strain gauge, the strain gauge resistance that is provided on the surface of the suspension part and whose resistance value changes according to the displacement amount of the weight part, and the maximum displacement amount of the weight part that is provided on the support part are restricted. Then, a voltage is applied between the movable electrode and the fixed electrode to a sensor chip provided with a stopper having a fixed electrode at a position facing the movable electrode provided in the weight portion, and a voltage is applied between the movable electrode and the fixed electrode. A semiconductor acceleration sensor, comprising: a displacement control circuit that performs displacement control; and a calculation circuit that calculates an acceleration signal based on an output from the displacement control circuit.
【請求項2】 前記変位制御回路は、少なくとも検出加
速度の感度を調整する感度設定回路と、錘部の初期位置
を調整する初期位置調整回路と、感度設定回路及び初期
位置調整回路の信号に基づいて変位電圧を制御する電圧
制御回路とを備えてなる請求項1記載の半導体加速度セ
ンサ。
2. The displacement control circuit is based on at least a sensitivity setting circuit for adjusting the sensitivity of the detected acceleration, an initial position adjusting circuit for adjusting the initial position of the weight portion, and signals based on the sensitivity setting circuit and the initial position adjusting circuit. 2. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, further comprising a voltage control circuit that controls the displacement voltage.
【請求項3】 前記初期位置調整回路は、少なくとも比
較器と、カウンタにて構成している請求項1又は2記載
の半導体加速度センサ。
3. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the initial position adjustment circuit includes at least a comparator and a counter.
【請求項4】 前記電圧制御回路は、少なくともデジタ
ルアナログコンバータとパルス変調回路により構成して
いる請求項1乃至3いずれかに記載の半導体加速度セン
サ。
4. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the voltage control circuit includes at least a digital-analog converter and a pulse modulation circuit.
【請求項5】 前記可動電極を、前記錘部の両面に設け
るとともに、前記固定電極を有する前記ストッパを支持
部の両面に設けた請求項1乃至4いずれかに記載の半導
体加速度センサ。
5. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the movable electrode is provided on both surfaces of the weight portion, and the stopper having the fixed electrode is provided on both surfaces of a support portion.
【請求項6】 前記可動電極は、前記懸架部の突設方向
と少なくとも直交的に複数配設してなる請求項1乃至5
いずれかに記載の半導体加速度センサ。
6. The plurality of movable electrodes are arranged at least orthogonally to the protruding direction of the suspension portion.
The semiconductor acceleration sensor according to any one of claims.
【請求項7】 前記固定電極は、前記懸架部の突設方向
と少なくとも直交的に複数配設してなる請求項1乃至6
いずれかに記載の半導体加速度センサ。
7. A plurality of the fixed electrodes are arranged at least orthogonal to a protruding direction of the suspension portion.
The semiconductor acceleration sensor according to any one of claims.
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