JP2008020243A - Acceleration sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加速度センサに関する。 The present invention relates to an acceleration sensor.
自動車の安定制御、GPSナビゲーション等の物や人の動きを計測する装置などに、加速度センサは広く用いられている。
図8は従来の加速度センサ1の概略斜視図である(例えば、特許文献1参照)。
この加速度センサ1は、全体が例えばシリコン結晶基板からなっており、固定体2に対して、梁部3により片持ち式に支持された可動体4を有している。
そして、この可動体4を片持ち式に支える梁部3にはゲージ抵抗5が設けられている。
Accelerometers are widely used in things such as vehicle stability control, GPS navigation, and devices that measure the movement of people and people.
FIG. 8 is a schematic perspective view of a conventional acceleration sensor 1 (see, for example, Patent Document 1).
The
A
これにより、加速度センサ1に、図8のAの方向から加速度が加わると、可動体4が変位して、梁部3が撓むことになる。
そして、ゲージ抵抗5は、この梁部3の歪みに応じて抵抗値が変化するため、ブリッジ回路の出力値から加速度の大きさに応じた出力が得られ、加速度を測定することができる。
Thereby, when acceleration is applied to the
Since the resistance value of the
しかしながら、図8のような加速度センサ1であると、可動体4は梁部3により片持ち式に支持されているため様々な問題が生じる恐れがある。
例えば、加速度センサ1に大きな加速度が連続して加わった場合、可動体4は大きく揺れて、パッケージ等に衝突し、可動体4や梁部3が破損する恐れがある。
また、梁部3の歪みは加速度に対して反応がいいため、加速度に対する出力値の変化度合いは高いが、一方で、梁部3の歪みの限界は早くくるため、大きい加速度を測定することができないという問題もある。
However, in the case of the
For example, when a large acceleration is continuously applied to the
Moreover, since the distortion of the
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、壊れ難く、かつ、大きい加速度を測定できる加速度センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an acceleration sensor that is difficult to break and can measure a large acceleration.
上記第1の目的は、第1の発明にあっては、上面に第1の電極を有する基体と、前記基体の上面に接合された枠状部の内周面の全周に支持されると共に、前記第1の電極から所定の間隔を置くように前記枠状部よりも肉薄にされて、受ける圧力に応じて前記第1の電極側に変形する変形部を有し、かつ、この変形部の前記第1の電極との対向面に第2の電極を有するようにした可動体と、前記第1の電極と第2の電極の間に介在する誘電体膜とを備え、前記可動体の上面側には、前記変形部の前記第1の電極との対向面と反対側の面が露出するようにされた空間が設けられており、この空間は、その内側に液体が充填されて、ダイヤフラムにより塞がれている加速度センサにより達成される。 In the first invention, the first object is supported on the entire circumference of the base having the first electrode on the upper surface and the inner peripheral surface of the frame-like portion joined to the upper surface of the base. A deformed portion that is thinner than the frame-shaped portion so as to be spaced from the first electrode and deforms toward the first electrode in response to a received pressure, and the deformed portion. A movable body having a second electrode on a surface facing the first electrode, and a dielectric film interposed between the first electrode and the second electrode, On the upper surface side, a space is formed so that the surface opposite to the surface facing the first electrode of the deforming portion is exposed, and this space is filled with liquid inside, This is accomplished by an acceleration sensor that is blocked by a diaphragm.
第1の発明の構成によれば、加速度センサは、第1の電極を有する基体と、受ける圧力に応じて第1の電極側に変形する変形部を有する可動体とを備えているため、変形部は、圧力を受けて第1の電極側に変形する。この際、変形部の第1の電極との対向面には第2の電極があり、また、第1の電極と第2の電極の間には誘電体膜が介在している。このため、圧力を受けた変形部が第1の電極側に変形し、第1の電極と第2の電極とが誘電体膜を介して接続すると、第1の電極と第2の電極との間の容量値が変化する。そこで、この変化した容量値を検出することで、変形部に加えられた圧力を検出できる。 According to the configuration of the first invention, since the acceleration sensor includes the base body having the first electrode and the movable body having the deforming portion that deforms to the first electrode side according to the received pressure, the acceleration sensor is deformed. The part is deformed to the first electrode side under pressure. At this time, there is a second electrode on the surface of the deformed portion facing the first electrode, and a dielectric film is interposed between the first electrode and the second electrode. For this reason, when the deformed portion that receives pressure is deformed to the first electrode side and the first electrode and the second electrode are connected via the dielectric film, the first electrode and the second electrode are connected to each other. The capacitance value between changes. Therefore, the pressure applied to the deformable portion can be detected by detecting the changed capacitance value.
ここで、可動体の上面側には、変形部の第1の電極との対向面と反対側の面が露出するようにされた空間が設けられており、この空間は、その内側に液体が充填されて、ダイヤフラムにより塞がれている。このため、加速度を受けてダイヤフラムに圧力がかかると、ダイヤフラムは変位して空間内に圧力が加えられ、この圧力が空間内の液体を通じて、変形部に伝達される。特に、圧力を加えられた際、液体は空気より体積変化が少ないので、変形部へ圧力を効率よく伝達できる。したがって、変形部は、加速度に応じて第1の電極側に変形することになり、第1の電極と第2の電極との間の容量値変化を検出することで、加速度を測定することができる。
そして、このような変形部は、枠状部の内周面の全周に支持される構造をとり、従来の片持ち式可動体のようにパッケージに衝突することもないため、破損を有効に防止できる。
また、変形部は、枠状部の内周面の全周に支持されると共に、第1の電極から所定の間隔を置くように枠状部よりも肉薄に形成されているので、枠状部の内側の中心部ほど第1の電極側に変形し易く、枠状部の内周面に近づくほど第1の電極側に変形し難くなる。このため、誘電体膜を介した第1の電極と第2の電極との接触面積は、加速度が大きくなる程、増加率が小さくなる。したがって、第1の電極と第2の電極の間の容量値は、加速度が大きくなる程、変化し難くなるため、従来のように容量値変化の限界が直ぐにくるようなことがなくなり、大きい加速度を測定できるようになる。
かくして、本発明によれば、壊れ難く、かつ、大きい加速度を測定できる加速度センサを提供することができる。
Here, on the upper surface side of the movable body, a space is provided so that the surface opposite to the surface facing the first electrode of the deformable portion is exposed, and this space has liquid inside. Filled and blocked by a diaphragm. For this reason, when pressure is applied to the diaphragm in response to acceleration, the diaphragm is displaced and pressure is applied to the space, and this pressure is transmitted to the deformed portion through the liquid in the space. In particular, when pressure is applied, the volume of the liquid is less than that of air, so that the pressure can be efficiently transmitted to the deformed portion. Therefore, the deforming unit is deformed to the first electrode side according to the acceleration, and the acceleration can be measured by detecting the change in the capacitance value between the first electrode and the second electrode. it can.
Such a deformed portion has a structure that is supported on the entire circumference of the inner peripheral surface of the frame-shaped portion, and does not collide with the package unlike the conventional cantilevered movable body, so that the breakage is effectively performed. Can be prevented.
In addition, since the deformed portion is supported on the entire circumference of the inner peripheral surface of the frame-shaped portion and is formed thinner than the frame-shaped portion so as to be spaced from the first electrode, the frame-shaped portion The inner central part of the frame is easily deformed to the first electrode side, and the closer to the inner peripheral surface of the frame-shaped part, the harder it is to deform to the first electrode side. For this reason, the increase rate of the contact area between the first electrode and the second electrode via the dielectric film decreases as the acceleration increases. Accordingly, since the capacitance value between the first electrode and the second electrode is less likely to change as the acceleration increases, the limit of the capacitance value change does not immediately reach the conventional value and the acceleration increases. Can be measured.
Thus, according to the present invention, it is possible to provide an acceleration sensor that is difficult to break and that can measure a large acceleration.
第2の発明は、第1の発明の構成において、前記液体はオイルであることを特徴とする。
第2の発明の構成によれば、液体はオイルであるため、液体に触れる部分の酸化を防止し、液体の固化も防止できる。また、オイルは、水に比べて圧力に対する体積変化も少ないため、圧力を変形部に効率よく伝達して、正確に加速度を測定できる。また、オイルは高分子で密度が高く、密閉された空間から漏れにくい。
A second invention is characterized in that, in the configuration of the first invention, the liquid is oil.
According to the configuration of the second aspect of the invention, since the liquid is oil, it is possible to prevent oxidation of the portion that touches the liquid and to prevent the liquid from solidifying. In addition, since oil has a smaller volume change with respect to pressure than water, the pressure can be efficiently transmitted to the deformed portion and the acceleration can be accurately measured. In addition, oil is a polymer and has a high density, and is difficult to leak from a sealed space.
第3の発明は、第1または第2の発明の構成において、前記ダイヤフラムには、前記液体よりも比重が大きい錘が設けられていることを特徴とする。
第3の発明の構成によれば、ダイヤフラムには、液体よりも比重が大きい錘が設けられているので、加速度が加わった場合に、より大きな圧力を変形部に与えることができ、分解能を高められる。
A third invention is characterized in that, in the configuration of the first or second invention, the diaphragm is provided with a weight having a specific gravity greater than that of the liquid.
According to the configuration of the third invention, since the diaphragm is provided with a weight having a specific gravity greater than that of the liquid, when acceleration is applied, a larger pressure can be applied to the deformed portion, and the resolution is improved. It is done.
第4の発明は、第1ないし第3の発明のいずれかの構成において、前記ダイヤフラムには、その変位する方向と直交する方向に重なるように波状部が形成されていることを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、ダイヤフラムには、その変位する方向と直交する方向に重なるように波状部が形成されている。したがって、加速度を受けて、ダイヤフラムが変位する際、ダイヤフラムの引っ張り応力が緩和されるため、加速度に容易に対応して空間内に圧力を加えることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the diaphragm is formed with a wave-like portion so as to overlap in a direction orthogonal to the direction in which the diaphragm is displaced.
According to the configuration of the fourth invention, the diaphragm is formed with the waved portion so as to overlap with the direction orthogonal to the direction of displacement. Therefore, when the diaphragm is displaced under the acceleration, the tensile stress of the diaphragm is relieved, so that pressure can be applied in the space easily corresponding to the acceleration.
第5の発明は、第1ないし第4の発明のいずれかの構成において、前記第2の電極の一部が、加速度が加わっていない状態において、前記誘電体膜を介して、前記第1の電極と接続するようになっていることを特徴とする。
第5の発明の構成によれば、第2の電極の一部が、加速度が加わっていない状態において、誘電体膜を介して、第1の電極と接続するようになっている。このため、正の圧力だけではなく、負の圧力が変形部に加わった場合であっても、第2の電極と第1の電極との間の容量値は変化する。したがって、正負の加速度を測定することができる。
According to a fifth aspect of the invention, in any one of the first to fourth aspects of the invention, the second electrode has a portion through which the first electrode is interposed via the dielectric film in a state where no acceleration is applied. It is characterized by being connected to an electrode.
According to the configuration of the fifth invention, a part of the second electrode is connected to the first electrode through the dielectric film in a state where no acceleration is applied. For this reason, even when not only positive pressure but also negative pressure is applied to the deformed portion, the capacitance value between the second electrode and the first electrode changes. Therefore, positive and negative acceleration can be measured.
図1は、本発明の実施形態に係る加速度センサの概略断面図である。
図において、加速度センサ10は、比較的厚みのある板状の基体32の上に可動体41を接合した構造を備えている。
また、図2は可動体41を示す図であり、図2(a)は概略平面図、図2(b)は図2(a)のB−B線概略断面図、図2(c)は概略底面図である。また、図3は基体32を示す図であり、図3(a)は概略平面図、図3(b)は図3(a)のC−C線概略断面図である。
これらの図を適宜参照しながら、加速度センサ10の構成を説明する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention.
In the figure, the
2 is a view showing the
The configuration of the
基体32は、誘電体材料でなり、例えば、ガラス、セラミック板、硬質プラスチック、シリコンなどにより形成することができ、ガラスやシリコンを用いる場合、それらのウエハを加工する工程から作ることができる。
あるいは、基体32をセラミックで形成する場合には、例えば、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して、図示の形状とすることができる。基体32の厚み寸法は例えば200μm程度である。
The
Alternatively, when the
この基体32は、その上面に第1の電極44が形成されている。第1の電極44は、誘電体膜22を間に挟んで、第2の電極46に接続されることで、静電容量を発生させるようになっている。第1の電極44は、下地層の上に金(Au)をスパッタリング・蒸着し、或いは、下地層を設けずにアルミニウム(Al)をスパッタリング・蒸着して形成されている。
そして、この第1の電極44の上面に誘電体膜22が設けられている。誘電体膜22は、第1の電極44と後述する第2の電極46との短絡を防止するために設けられる絶縁膜であり、SiO2やAl2O3、Si3N4等により形成することがきる。
具体的には、誘電体膜22は、第1の電極44の第2の電極46と対向する面を覆っており、好ましくは、誘電体膜の膜厚を5000オングストローム(Å)以下として、膜の引っ張り応力を制限して、基体32に対する悪影響を抑制するようになっている。
The
A
Specifically, the
可動体41は、図1及び図2に示すように、基体32の上面に接合された枠状部54の内周面54aの全周に支持されると共に、第1の電極44から所定の間隔Hを置くように枠状部54よりも肉薄にされて、受ける圧力に応じて第1の電極44側に変形する変形部42を有している。
この変形部42は、上面側から受ける圧力によって、図1の点線で示すように、誘電体膜22側に撓む領域である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The deforming
本実施形態では、枠状部54と変形部42とは、同じ材料により一体に形成されている。具体的には、全体として正方形もしくは矩形状であって、厚みすべり振動モードもしくは厚み縦振動モードを有するATカット水晶板でなる水晶ウエハを用いて、該水晶板のほぼ中央部分を、図1及び図2に示すように、矩形に薄板に形成する。つまり、例えば該水晶板の上面と下面から、それぞれ中央領域について、矩形にハーフエッチングして変形部42が形成されている。
なお、この場合のエッチングは、例えばフッ酸溶液によるウエットエッチングが利用でき、例えば100μm程度の可動体41全体の厚み(即ち枠状部54の厚み)に対して、上面をエッチングして形成された上面側凹部26の深さを例えば84μm程度、下面をエッチングして形成された下面側凹部28の深さを例えば6μm程度とすることができる。
また、枠状部54の内周面54aは、エッチングする際、水晶の異方性から、上下面それぞれについて、中央に向かうに従って厚みが薄くなるように傾斜している。
In the present embodiment, the frame-shaped
In this case, for example, wet etching using a hydrofluoric acid solution can be used for the etching in this case. For example, the upper surface of the
Further, when etching, the inner
また、可動体41は、変形部42の第1の電極44との対向面に、第1の電極44と所定の間隔を置いて第2の電極46を有する。
第2の電極46は、上述のように、誘電体膜22および第1の電極44と協働して静電容量を発生させるものであり、変形部42に圧力が加えられると誘電体膜22に押し付けられて、受ける圧力に応じて、誘電体膜22との接触面積が変わるようになっている。
本実施形態の場合、第2の電極46は、第1の電極44と同様の材料で形成され、例えば2000オングストローム(Å)程度の膜厚となっている。そして、変形部42に圧力が加わっていない状態において、誘電体膜22との間に所定の隙間Hが形成されている。
In addition, the
As described above, the
In the case of this embodiment, the
なお、変形部42に近接したその側方に貫通孔45が穿設されている。この貫通孔45には導電材料が充填されるなどして、導電スルーホールとされており、可動電極である第2の電極46から延びる引出し電極46aと接続され、さらに該導電材料により、図2(a)に示すように貫通孔45の上面側の孔周辺に形成した電極パッド46bと接続されている。この電極パット46bには駆動用の電圧を供給するためのボンディングワイヤ(図示せず)が接続されている。
A through
また、図2(c)に示すように、可動体41の裏面51の外周に沿ってその縁部には、導電部37が形成されている。この導電部37は基体32と可動体41を接合する役割を果たすと同時に、図1に示すように、固定電極である第1の電極44から一体に延びる引出し電極44aと接続されて、第1の電極44と電気的に接続されている。なお、図2(a)では図示していないが、導電部37は可動体41の上面52側に引き回されて駆動電圧を供給するためのボンディングワイヤ(図示せず)が接続されている。
また、可動体41の側面には、図2(a)や図2(c)に示すように、電極パッド48a,46bが形成されており、これら電極パッド48a,46bは、可動体41の変形による容量変化を検出できる実装端子として利用できるようになっている。
Further, as shown in FIG. 2C, a
Further, as shown in FIG. 2A and FIG. 2C,
ここで、図1に示すように、可動体41の上面側には、変形部42の第1の電極44との対向面と反対側の面(図1の上面)が露出するようにされた空間Sが設けられており、この空間Sは、その内側に液体64が充填されて、変形部42側に変位可能なダイヤフラム62により塞がる構造となっている。
図4は、この空間Sを塞ぐダイヤフラム62の概略平面図であり、この図4と図1を参照しながら、空間S、空間Sを塞ぐダイヤフラム62、及び空間Sに充填された液体64について説明する。
Here, as shown in FIG. 1, on the upper surface side of the
FIG. 4 is a schematic plan view of the
本実施形態の場合、空間Sは、図1に示すように、可動体41の枠状部54の上面に、変形部42の形状に対応した貫通孔66aを有する環状部材66を接合することで、可動体41の上面側に、変形部42を覆うように形成されている。
すなわち、空間Sは、可動体41の上面をハーフエッチングして形成された上面側凹部26の内側の空間のみを利用してもよいが、本実施形態の場合、密閉された空間Sに充填する液体64の量を確保できるように、環状部材66を接合して密閉された空間Sの容積を調整できるようにしている。
また、変形部42の上面が空間Sに露出する面積は、変形部42の上面全体であることが好ましく、このため、本実施形態では、貫通孔66aの内径と上面側凹部26の開口部内径を一致させて、枠状部54と環状部材66とを接合させている。
なお、本実施形態の環状部材66は例えばガラスでできており、この環状部材66と水晶でなる枠状部54とは、上述の可動体41の上面52側に引き回された導電部37を利用して陽極接合されている。
In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the space S is formed by joining an
That is, as the space S, only the space inside the upper
Moreover, it is preferable that the area where the upper surface of the
Note that the
ダイヤフラム62は、液体64が漏れないように空間Sを塞ぐと共に、加速度が加わった際に変位して、空間Sの圧力を上昇及び/又は下降させる役割を有している。
すなわち、本実施形態のダイヤフラム62は、環状部材66の上面に接続されて空間Sを密封する薄膜であって、全体が変形部42の上面と対向する位置に設けられて、図1の矢印Gの方向に加速度が加わった場合、変形部42側に変位可能となっている。
The
That is, the
また、ダイヤフラム62は、液体よりも比重が大きい錘68が設けられている。この錘68は、空間S内の圧力を加速度に対応させて容易に高められるようにするための質量を有する部材である。具体的には、錘68は、変形部42の中央部と対向する位置に配置され、また、ダイヤフラム62の空間Sに露出した下面に設けられている。
Further, the
また、ダイヤフラム62は、加速度Gに素早く対応できるように、耐久性を有する程度に、できるだけ剛性が低いことが好ましい。
そして、加速度Gが加わった場合、ダイヤフラム62の引っ張り応力を緩和することができるように、図1および図4に示すように、波板状としている。すなわち、加速度によってダイヤフラム62が第1の電極44側に容易に変位できるように、その変位方向と直交する方向に重なるように波状部69が形成されている。なお、波状部69は、錘68を囲むように設けられており、錘68が設けられている中央部がいち早く加速度に対応して変位するようになっている。
Moreover, it is preferable that the
And when acceleration G is added, as shown to FIG. 1 and FIG. 4, it is set as the corrugated plate shape so that the tensile stress of the
液体64は、空間S内に隙間なく充填されており、本実施形態の場合、酸化・固化・漏れ防止に鑑みて、オイルが用いられている。また、オイルは、体積変化が空気よりも少ないため、空間S内が加圧された場合、その圧力を効率よく伝達できるため好ましく、より好ましくは粘度の低いオイルを用いるとよい。 The liquid 64 is filled in the space S without any gap. In the present embodiment, oil is used in view of oxidation, solidification, and leakage prevention. In addition, since the volume change of the oil is smaller than that of the air, when the pressure in the space S is increased, the pressure can be transmitted efficiently, and it is preferable to use an oil having a low viscosity.
本実施形態の加速度センサ10は以上のように構成されており、次に、図1ないし図4、及び加速度に対する容量値の変化を表した図5を参照しながら、加速度センサ10の動作を説明する。
加速度センサ10を例えば大気中に配置する。この状態は、気密空間S内は、可動体41の変形部42が第1の電極44側に変形するほどの気圧を有していない状態である。
The
For example, the
そして、図1に示すように矢印G方向に加速度か加わると、ダイヤフラム62には矢印Pの方向に圧力がかかり、ダイヤフラム62は変形部42側に撓んで、空間S内の圧力を高める。そうすると、この高められた圧力は、空間S内に充填された液体64を通じて、可動体41の変形部42に伝達するため、変形部42は、基体32の第1の電極44側(図1の下方)に凸となるように変形する。
この際、変形部42の第1の電極44と対向する面に設けられた第2の電極46が誘電体膜22に接触すると、その接触面積に応じて、第1の電極44と第2の電極46の間の静電容量が増大・減少するため、この容量値変化を検出することにより、加速度を測定できる。
Then, as shown in FIG. 1, when acceleration is applied in the direction of arrow G, pressure is applied to the
At this time, when the
ここで、図1及び図2に示すように、変形部42は、枠状部54の内周面54aの全周に支持され、第1の電極44から所定の間隔Hを置くように枠状部54より肉薄に形成されている。すなわち、本実施形態の場合、水晶でなる基材の誘電体膜22側の面に下面側凹部28を形成し、この凹部28の底面が変形部42となっている。このため、変形部42が変形する際は、図1に示すように、まず中央部Cが変形し、そして、変形部42に設けられた第2の電極膜46は、加速度に応じて除々に誘電体膜22に接触するため、図5に示すように、一定の加速度aまでは、直線的に容量値が変化する。
Here, as shown in FIGS. 1 and 2, the
ところが、変形部42は、枠状部54の内周面54aに近づくほど変形し難くなるため、加速度が一定の値aより大きくなると、変形度合いが小さくなってくる。このため、図5に示すように、加速度が上昇する程、基体32側との接触面積が増加する割合は小さくなるため、静電容量値の上昇の変化度合いは小さくなる。したがって、分解能は高くはないが、大きい加速度を測定することができるようになる。
そして、このような変形部42は、枠状部54の内周面54aの全周に支持され、また、基体32側に接触することを前提とする構造であるため、従来の片持ち式の可動体のようにパッケージに衝突するようなことがなく、破損することもない。
However, the
And since such a deformation |
図6は、本発明の上述した実施形態の変形例に係る加速度センサ12であって、図1に対応した概略断面図である。
この図において、図1ないし図5の加速度センサ10と同一の構成には、共通する符号を付して重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view corresponding to FIG. 1 showing an
In this figure, the same components as those of the
この加速度センサ12が、図1ないし図5の加速度センサ10と異なるのは、変形部42の構造についてである。
すなわち、加速度が加わっていない状態において、変形部42は、基体32側に撓んで、この変形部42の下面に設けられた第2の電極46の一部が、誘電体膜22を介して、第1の電極44と接続するようになっている。
The
That is, in a state where no acceleration is applied, the deforming
具体的には、可動体41については、図1ないし図5の加速度センサ10と同様に形成するようにしているが、密閉された空間S内の圧力を上げることで、加速度が加わっていない状態においても、変形部42を撓ませて基体32側に接触させている。
なお、空間S内の圧力を高める方法として例をあげれば、変形部42とダイヤフラム62が変形・変位しない状態における空間Sの容積よりも大きな量を有する液体64を空間Sに充填し、変形部42の剛性に比べてダイヤフラム62の剛性を高めることで、液体64の量を増やした分だけ、変形部42を撓ませるようにしている。
Specifically, the
As an example of a method for increasing the pressure in the space S, the space S is filled with a liquid 64 having an amount larger than the volume of the space S in a state in which the deforming
本発明の実施形態の変形例に係る加速度センサ12は以上のように構成されており、次に、図6、及び本変形例に係る加速度に対する容量値の変化を表した図7を参照しながら、加速度センサ12の動作を説明する。
加速度が加わっていない状態において、第2の電極46に一部は、誘電体膜22を介して第1の電極44と接続するようになっているため、図7に示すように、加速度が0の位置で一定の容量値を有している。
The
In a state where no acceleration is applied, a part of the
そして、正の加速度が加わると、すなわち図6の+Gの方向に加速すると、図6の+Pの方向に圧力がかかるため、図1ないし図5の加速度センサ10と同様にして、第1の電極44と第2の電極46の間の容量値変化に基づいて加速度を測定できる。また、図7に示すように、加速度が一定の値aより大きくなると、容量値変化の度合いが小さくなるため、大きい加速度も測定することができるようになる。
When a positive acceleration is applied, that is, when acceleration is performed in the + G direction in FIG. 6, pressure is applied in the + P direction in FIG. 6, so that the first electrode is formed in the same manner as the
一方、負の加速度が加わると、すなわち図6の−G方向(第1の電極44と第2の電極46とが離間する方向)に加速すると、ダイヤフラム62及び液体64は、図6のマイナスP方向に引っ張られて、変形部42は−P方向に変形する。このため、誘電体膜22を介した第1の電極44と第2の電極46との接続面積は減少する方向に働く。したがって、図7に示すように、容量値が減少するように変化するため、この減少した容量値を検出することで、負の加速度も測定できる。
On the other hand, when negative acceleration is applied, that is, when acceleration is performed in the −G direction (the direction in which the
本発明は上述の実施形態に限定されない。実施形態や変形例の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
例えば、加速度センサ10,12は、図示しない収容容器としてのパッケージ等に気密に収容するようにしてもよい。
また、本実施形態のダイヤフラム62は、変形部42に容易に圧力を加えることができるように、全体を変形部42の上面と対向する位置に設けて、変形部42側に変位可能としているが、変形部42に圧力を加えられれば、本発明はこれに限られるものではない。
また、可動体41や変形部42は矩形のものとして説明されているが、正方形でも円形などでも勿論よい。
また、基体32を構成する基板は、単層のものとして説明されているが、複数層設けてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. The configurations of the embodiment and the modified examples can be combined or omitted as appropriate, and can be combined with other configurations not shown.
For example, the
In addition, the
Moreover, although the
Further, the substrate constituting the
21・・・接着補助層、22・・・誘電体膜、30・・・(容量変化型)圧力センサ、
32・・・基体、41・・・検出体、42・・・変形部、44・・・第1の電極、46
・・・第2の電極
21 ... Auxiliary adhesion layer, 22 ... Dielectric film, 30 ... (Capacitance change type) pressure sensor,
32 ... Base body, 41 ... Detection body, 42 ... Deformation part, 44 ... First electrode, 46
... Second electrode
Claims (5)
前記基体の上面に接合された枠状部の内周面の全周に支持されると共に、前記第1の電極から所定の間隔を置くように前記枠状部よりも肉薄にされて、受ける圧力に応じて前記第1の電極側に変形する変形部を有し、かつ、この変形部の前記第1の電極との対向面に第2の電極を有するようにした可動体と、
前記第1の電極と第2の電極の間に介在する誘電体膜と
を備え、
前記可動体の上面側には、前記変形部の前記第1の電極との対向面と反対側の面が露出するようにされた空間が設けられており、この空間は、その内側に液体が充填されて、ダイヤフラムにより塞がれている
ことを特徴とする加速度センサ。 A substrate having a first electrode on an upper surface;
Pressure that is supported on the entire circumference of the inner peripheral surface of the frame-shaped portion joined to the upper surface of the base and is made thinner than the frame-shaped portion so as to be spaced from the first electrode by a predetermined distance. And a movable body having a deformable portion that deforms on the first electrode side according to the first electrode, and a second electrode on a surface facing the first electrode of the deformable portion,
A dielectric film interposed between the first electrode and the second electrode,
On the upper surface side of the movable body, a space is provided such that a surface opposite to the surface facing the first electrode of the deforming portion is exposed, and this space has liquid inside. An acceleration sensor that is filled and closed by a diaphragm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006190351A JP2008020243A (en) | 2006-07-11 | 2006-07-11 | Acceleration sensor |
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JP2018533488A (en) * | 2015-11-06 | 2018-11-15 | ザ・ユニバーシティ・オブ・マンチェスターThe University Of Manchester | Device and method of making such device |
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2006
- 2006-07-11 JP JP2006190351A patent/JP2008020243A/en active Pending
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