JP2008139282A

JP2008139282A - 加速度センサ

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Publication number: JP2008139282A
Application number: JP2007224102A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Konno; 伸顕紺野; Yoshiaki Hirata; 善明平田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2027-08-30
Also published as: JP5125327B2; CN101231303A; CN101231303B

Abstract

【課題】他軸加速度、角速度、角加速度および温度依存性の影響を受けることの少ない高精度の加速度センサを提供する。
【解決手段】第１および第２検出フレーム２１、２２は、第１および第２ねじれ軸を中心に回転可能なように基板１に支持されている。第１リンク梁３１は、第１ねじれ軸を第１ねじれ軸と交差しかつ第１検出フレーム２１の一方端部側に向かう方向に移動した軸上において第１検出フレーム２１に繋がっている。第２リンク梁３２は、第２ねじれ軸を上記方向と反対方向にずらした軸上において第２検出フレーム２２に繋がっている。慣性質量体２は、第１および第２リンク梁３１、３２のそれぞれにより第１および第２検出フレーム２１、２２の各々に連結されることにより、基板１の厚み方向に変位可能に支持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、加速度センサに関し、特に、静電容量型の加速度センサに関するものである。

従来の基板厚み方向の加速度を検出する加速度センサの原理のひとつとして、加速度にともなう静電容量の変化を検出する方法がある。この方法による加速度センサとしては、たとえば、主な構成部分として、ねじれ梁（撓み部）と、慣性質量体（重り）と、検出フレーム（エレメント）と、検出電極（検知電極）とを有する加速度センサ（加速度感知運動変換器）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

この特許文献１の加速度センサ（加速度感知運動変換器）は、基板と対向する面を有する１つの検出フレーム（エレメント）を有している。この検出フレーム（エレメント）の一方端部上に、慣性質量体（重り）が設けられている。また、この検出フレーム（エレメント）は、ねじれ梁（撓み部）を回転軸として回転することができるように、基板上に支持されている。また、この回転変位を検出するための検出電極（検知電極）が、検出フレーム（エレメント）の下方に設けられている。

このように構成された加速度センサ（加速度感知運動変換器）に対して基板厚み方向の加速度が加えられると、慣性質量体（重り）には基板厚み方向の慣性力が作用する。慣性質量体（重り）は一方端部上、すなわち上記回転軸から基板面内方向にずれを有する位置に設けられているため、この慣性力はねじれ梁（撓み部）周りのトルクとして検出フレーム（エレメント）に作用する。この結果、検出フレーム（エレメント）が回転変位する。

この回転変位により、検出フレーム（エレメント）と検出電極（検知電極）との距離が変化するので、検出フレーム（エレメント）と検出電極（検知電極）とにより形成されているコンデンサの静電容量が変化する。この静電容量変化から加速度が測定される。
特開平５−１３３９７６号公報（第１６頁、図２３および図２４）

上記の慣性質量体（重り）には、常時、下方への重力が作用している。このため、慣性質量体（重り）は検出フレーム（エレメント）の回転軸よりも下方に変位した状態となっている。

この状態で、加速度センサに対して、基板面内方向であって上記回転軸と交差する方向の加速度が加えられた場合、検出フレーム（エレメント）に対する慣性力の作用点は回転軸よりも下方となる。また、この慣性力は回転軸と直交する成分を有している。この結果、検出フレーム（エレメント）は、回転軸周りのトルクを受けて回転変位する。すなわち、加速度センサの検出対象外の軸に沿った加速度（他軸加速度）が加えられた場合においても、検出フレーム（エレメント）が回転変位する。

また、この加速度センサに対して、ねじれ梁（撓み部）周りの角加速度が加えられた場合も、慣性質量体（重り）に作用する慣性力により検出フレーム（エレメント）が回転する。

また、この加速度センサに角速度が加えられた場合も、慣性質量体（重り）に加わる遠心力の影響により検出フレーム（エレメント）が回転し得る。

上記従来の加速度センサにおいては、このような他軸加速度、角加速度および角速度による検出フレーム（エレメント）の回転と、検出対象である基板厚み方向の加速度による検出フレーム（エレメント）の回転とを区別することができない。このため、加速度の検出誤差が大きくなるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、他軸加速度、角加速度および角速度の影響を受けることの少ない高精度の加速度センサを提供することである。

本発明の加速度センサでは、基板と、第１および第２ねじれ梁と、第１および第２検出フレームと、複数の検出電極と、第１および第２リンク梁と、慣性質量体とを備えている。

第１ねじれ梁は、第１ねじれ軸の周りにねじれることができ、基板に支持されている。第１検出フレームは、第１ねじれ軸を中心に回転可能なように、第１ねじれ梁を介して基板に支持されている。第２ねじれ梁は、第２ねじれ軸の周りにねじれることができ、基板に支持されている。第２検出フレームは、第２ねじれ軸を中心に回転可能なように、第２ねじれ梁を介して基板に支持されている。複数の検出電極は、基板に対する第１および第２検出フレームの角度を静電容量により検出するためのものであり、第１および第２検出フレームのそれぞれと対向するように基板上に形成されている。第１リンク梁は、第１ねじれ軸を第１ねじれ軸と交差しかつ第１検出フレームの一方端部側に向かう方向に移動した軸上において第１検出フレームに繋がっている。第２リンク梁は、第２ねじれ軸を上記の方向と反対方向にずらした軸上において第２検出フレームに繋がっている。慣性質量体は、第１および第２リンク梁のそれぞれにより第１および第２検出フレームの各々に連結されることにより、基板上で基板の厚み方向に変位可能に支持されている。

本発明の加速度センサによれば、第１リンク梁は、第１ねじれ軸を第１ねじれ軸と交差しかつ第１検出フレームの一方端部側に向かう方向に移動した軸上において第１検出フレームに繋がっている。一方、第２リンク梁は、第２ねじれ軸を上記の方向と反対方向にずらした軸上において第２検出フレームに繋がっている。

このため、慣性質量体が基板の厚み方向に変位する場合には第１および第２検出フレームが互いに逆向きに回転変位するが、慣性質量体が傾斜したり基板の面内方向に変位したりする場合は、第１および第２検出フレームが同一の向きに回転変位する。

よって、第１および第２検出フレームの互いに逆向きの回転変位にのみ感受性が高くなるように検出電極を設けることにより、検出対象でない方向の加速度に対する感度（他軸感度）を抑制し、かつ角速度や角加速度の影響を受けにくくすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
最初に、本実施の形態の加速度センサの主要な構成について説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における加速度センサの構成を概略的に示す上面図であ
る。また図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う概略的な断面図である。なお、説明の便宜のため、座標軸Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が導入されている。図１において、Ｘ軸は横方向に沿う右方向が正の向きの軸であり、Ｙ軸は縦方向に沿う上方向が正の向きの軸であり、Ｚ軸は紙面に垂直で紙面の上方が正の向きの軸である。なおＺ軸の方向は、本実施の形態の加速度センサが測定対象とする加速度方向に一致する。

図１および図２を参照して、本実施の形態の加速度センサは、主に、基板１と、第１および第２ねじれ梁１１、１２と、第１および第２検出フレーム２１、２２と、複数の検出電極４０と、第１および第２リンク梁３１、３２と、慣性質量体２とを有している。

基板１としては、シリコン基板を用いることができる。また、第１および第２ねじれ梁１１、１２、第１および第２検出フレーム２１、２２、第１および第２リンク梁３１、３２、慣性質量体２および検出電極４０の材質としては、ポリシリコン膜を用いることができる。このポリシリコン膜は、低応力であり、かつ厚さ方向に応力分布がないことが望ましい。

第１ねじれ梁１１は、Ｘ軸に沿った第１ねじれ軸Ｔ１の周りにねじれることができるように、基板１にアンカー９１により支持されている。

第１検出フレーム２１は、第１ねじれ軸Ｔ１を中心に回転可能なように、第１ねじれ梁１１を介して基板１に支持されている。また、第１検出フレーム２１は、少なくともその一部が導電性を有している。

第２ねじれ梁１２は、Ｘ軸に沿った第２ねじれ軸Ｔ２の周りにねじれることができるように、基板１にアンカー９２により支持されている。

第２検出フレーム２２は、第２ねじれ軸Ｔ２を中心に回転可能なように、第２ねじれ梁１２を介して基板１に支持されている。また、第２検出フレーム２２は、少なくともその一部が導電性を有している。

複数の検出電極４０は、基板１に対する第１および第２の検出フレーム２１および２２の角度を静電容量により検出することができるように、第１および第２検出フレーム２１、２２のそれぞれと対向するように基板１上に絶縁膜３を介して形成されている。なお、絶縁膜３としては、低応力の窒化シリコン膜やシリコン酸化膜が好適である。

第１リンク梁３１は、第１ねじれ軸Ｔ１が第１ねじれ軸Ｔ１と交差しかつ第１検出フレーム２１の一方端部側に向かう方向にオフセットｅ１だけ平行移動された軸Ｌ１上において第１検出フレーム２１に繋がっている。すなわち、オフセットｅ１の絶対値は第１ねじれ軸Ｔ１と第１リンク梁３１との間の寸法であり、その向きは第１ねじれ軸Ｔ１と交差して第１ねじれ軸Ｔ１から軸Ｌ１へ向かう方向である。

第２リンク梁３２は、第２ねじれ軸Ｔ２が、上記方向と反対方向、すなわちオフセットｅ１の方向と反対方向のオフセットｅ２だけ平行にずらされた軸Ｌ２上において第２検出フレーム２２に繋がっている。すなわち、オフセットｅ２の絶対値は第２ねじれ軸Ｔ２と第２リンク梁３２との間の寸法であり、その向きはオフセットｅ１と反対方向である。

慣性質量体２は、第１および第２リンク梁３１、３２のそれぞれにより第１および第２検出フレーム２１、２２の各々に連結されることにより、基板１上で基板１の厚み方向に変位可能に支持されている。

続いて、上記の検出電極４０の構成の詳細と、この検出電極４０により第１および第２検出フレーム２１、２２のそれぞれの基板１に対する角度を検出することができる原理について説明する。

検出電極４０は第１検出フレーム２１と対向する第１検出電極４１を有している。この第１検出電極４１は、第１ねじれ軸Ｔ１を挟むように第１検出電極４１ａと４１ｂとを有している。第１検出電極４１ａは加速度センサの外周側（図１上側）に位置しており、第１検出電極４１ｂは加速度センサの内周側（図２中央側）に位置している。第１検出電極４１ａと４１ｂとは、第１ねじれ軸Ｔ１を挟むように設けられている。

第１検出フレーム２１が第１ねじれ梁１１の周りに回転された場合、第１検出フレーム２１の裏面（第１検出電極４１と対向する面）は第１検出電極４１ａ、４１ｂの一方に接近するとともに、他方から遠ざかる。このため、第１検出フレーム２１が第１検出電極４１ａと対向することで生じている静電容量と、第１検出フレーム２１が第１検出電極４１ｂと対向することで形成している静電容量との差分を検出することにより、第１検出フレーム２１の基板１に対する角度を検出することができる。

また検出電極４０は第２検出フレーム２２と対向する第２検出電極４２を有している。この第２検出電極４２は、第２ねじれ軸Ｔ２を挟むように第２検出電極４２ａと４２ｂとを有している。第２検出電極４２ａは加速度センサの外周側（図１下側）に位置しており、第２検出電極４２ｂは加速度センサの内周側（図１中央側）に位置している。第２検出電極４２ａと４２ｂとは、第２ねじれ軸Ｔ２を挟むように設けられている。

第２検出フレーム２２が第２ねじれ梁１２の周りに回転された場合、第２検出フレーム２２の裏面（検出電極４２と対向する面）は第２検出電極４２ａ、４２ｂの一方に接近するとともに、他方から遠ざかる。このため、第２検出フレーム２２が第２検出電極４２ａと対向することで生じている静電容量と、第２検出フレーム２２が第２検出電極４２ｂと対向することで形成している静電容量との差分を検出することにより、第２検出フレーム２２の基板１に対する角度を検出することができる。

好ましくは、第１および第２ねじれ梁１１、１２と、第１および第２リンク梁３１、３２とは、オフセットｅ１とｅ２とが逆向きに等量となるように配置されている。

さらに好ましくは、加速度センサの平面レイアウトは、第１および第２ねじれ軸Ｔ１、Ｔ２と平行な方向に延びる中心線Ｂに対して線対称な構造を有しており、慣性質量体２の重心Ｇは中心線Ｂ上に位置する。

また、加速度センサの平面レイアウトは、第１および第２ねじれ軸Ｔ１、Ｔ２と交差する方向に延びる中心線Ａに対して線対称な構造を有しており、慣性質量体２の重心Ｇは中心線Ａ上に位置する。

続いて、本実施の形態の加速度センサの加速度の測定原理について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す断面図である。なお、図３の断面位置は図２と同一である。また図３においては図を見易くするためにアンカー９１、９２は図示されていない。

図３を参照して、基板の膜厚方向に沿って上方向、すなわちＺ軸の正方向（図中上方向）の加速度ａｚが加速度センサに加わると、慣性質量体２は慣性力により初期位置（図中破線で示す位置）からＺ軸の負方向（図中下方向）に沈み込むように変位する。慣性質量
体２と連結されている第１および第２リンク梁３１、３２も、慣性質量体と一体となってＺ軸の負方向（図中下方向）に変位する。

第１リンク梁３１の変位により、第１検出フレーム２１は、軸Ｌ１の部分でＺ軸の負方向（図中下方向）への力を受ける。この軸Ｌ１は、第１ねじれ軸Ｔｌからオフセットｅ１だけ平行移動された位置にあるため、第１検出フレーム２１にはトルクが作用する。この結果、第１検出フレーム２１が回転変位する。

また、第２リンク梁３２の変位により、第２検出フレーム２２は、軸Ｌ２の部分でＺ軸の負方向（図中下方向）への力を受ける。この軸Ｌ２は、第２ねじれ軸Ｔ２からオフセットｅ２だけ平行移動された位置にあるため、第２検出フレーム２２にはトルクが作用する。この結果、第２検出フレーム２２が回転変位する。

オフセットｅ１とｅ２とは相互に反対向きであるため、第１検出フレーム２１と第２検出フレーム２２とは逆向きに回転する。すなわち、第１検出フレーム２１の上面は加速度センサの一方端部側（図３の右側）を向き、第２検出フレーム２２の上面は加速度センサの他方端部側（図３の左側）を向くように、第１および第２検出フレーム２１、２２が回転変位する。

この回転変位にともない、第１検出フレーム２１と第１検出電極４１ａとにより構成されるコンデンサＣ１ａの静電容量Ｃ_1aが増大し、第１検出フレーム２１と第１検出電極４１ｂとにより構成されるコンデンサＣ１ｂの静電容量Ｃ_1bが減少する。また第２検出フレーム２２と検出電極４２ａとにより構成されるコンデンサＣ２ａの静電容量Ｃ_2aが増大し、第２検出フレーム２２と検出電極４２ｂとにより構成されるコンデンサＣ２ｂの静電容量Ｃ_2bが減少する。

図４を参照して、コンデンサＣ１ａとＣ２ａとが並列接続され、コンデンサＣ１ｂとＣ２ｂとが並列接続されている。そして、これら２つの並列接続された部分がさらに直列に接続されている。このように形成された回路のコンデンサＣ１ａ、Ｃ２ａ側の端部には一定電位Ｖ_dが印加され、コンデンサＣ１ｂ、Ｃ２ｂ側の端部は接地されている。また、上記直列接続部には端子が設けられており、この端子の出力電位Ｖ_outを測定することができる。この出力電位Ｖ_outは、下記の値となる。

一定電位Ｖ_dは一定値であることから、出力電位Ｖ_outを測定することにより、

の値を知ることができる。
この式（２）の値は、図３のように慣性質量体２が沈み込んだ場合は減少する。また加速度センサに対して、加速度ａｚ（図３）と逆方向の加速度が加わった場合は、慣性質量
体２が基板１の厚み方向の上方に変位し、式（２）の値は増大する。よって、出力電位Ｖ_outを測定することにより慣性質量体２の基板１の厚み方向の変位を検出し、この検出結果によりＺ軸方向の加速度ａｚを検知することができる。

次に、本実施の形態の加速度センサに対してＺ方向の加速度以外の運動が加わった場合の例について説明する。

図５および図６は、加速度センサ対して慣性質量体の重心周りにＸ軸方向の負の角加速度が加えられた状態を概略的に示す断面図であり、断面位置は図２と同一である。なお図５においては、図を見易くするために、第１および第２検出フレーム２１、２２と、アンカー９１、９２と、検出電極４０とが省略されている。また図６においては、アンカー９１、９２が省略されている。

図５を参照して、慣性質量体２は、重心Ｇ周りにＸ軸方向の負の角加速度ａωを受けると、慣性モーメントのために初期位置（図中破線の位置）から角加速度ａωと逆向き（図中矢印Ｒの向き）に回転変位して傾斜する。

図６を参照して、この慣性質量体２の傾斜にともない、第１検出フレーム２１は第１リンク梁３１の軸Ｌ１の部分で持ち上げられ、第１ねじれ軸Ｔ１を中心に回転される。また、第２検出フレーム２２は第２リンク梁３２の軸Ｌ２の部分で押し下げられて、第２ねじれ軸Ｔ２を中心に回転される。

この第１および第２検出フレーム２１、２２の回転にともない、第１検出フレーム２１と第１検出電極４１ａとにより構成されるコンデンサＣ１ａの静電容量Ｃ_1aが減少し、第１検出フレーム２１と第１検出電極４１ｂとにより構成されるコンデンサＣ１ｂの静電容量Ｃ_1bが増大する。また第２検出フレーム２２と第２検出電極４２ａとにより構成されるコンデンサＣ２ａの静電容量Ｃ_2aが増大し、第２検出フレーム２２と第２検出電極４２ｂとにより構成されるコンデンサＣ２ｂの静電容量Ｃ_2bが減少する。

式（２）を参照して、上記の静電容量の変化が生じた場合、左辺分母において静電容量Ｃ_1aの減少とＣ_2aの増大とが相殺され、かつ左辺分子においてＣ_1bの増大とＣ_2bの減少とが相殺される。このため、この角加速度ａωが出力電位Ｖ_outに対して及ぼす影響は抑制される。

図７は、加速度センサに対して慣性質量体の重心周りにＺ軸方向の正の成分とＹ軸方向の負の成分とを有する角速度が加えられた状態を示す。なお、図７においては、図を見易くするために、第１および第２検出フレーム２１、２２と、アンカー９１、９２と、検出電極４０とが省略されている。

図７を参照して、角速度ωの回転にともなう遠心力ｆｃが慣性質量体２に作用する。このため、慣性質量体２は、初期位置（図中破線の位置）から、慣性質量体２の端部が角速度ωの回転軸から遠ざかる向き（図中矢印Ｒの向き）に回転変位して傾斜する。

この慣性質量体２の傾斜は、前述した角加速度ａωが加えられた場合と同様である。このため、同様の原理により角速度ωが出力電位Ｖ_outに対して及ぼす影響も抑制される。

次に、本実施の形態の加速度センサに対して他軸加速度が加えられた場合の検出誤差について、重力の影響を含めて説明する。

図８は、加速度センサ対してＹ軸方向の負の加速度が加えられた状態を概略的に示す断
面図であり、断面位置は図２と同一である。なお、図８においては、図を見易くするために、第１および第２検出フレーム２１、２２と、アンカー９１、９２と、検出電極４０とが省略されている。

図８を参照して、慣性質量体２には重力としてＺ軸方向の負の力が作用しており、慣性質量体２は初期位置（図中破線の位置）から下方（図中Ｚ軸の負の方向）に沈み込んだ状態となっている。

この状態のもとで加速度センサに対してＹ軸の負の向きに加速度ａｙが加わると、慣性質量体２にはＹ軸の正の向きの慣性力が加わる。この慣性力は、第１および第２リンク梁３１、３２のそれぞれの軸Ｌ１、Ｌ２上の部分で、第１および第２検出フレーム２１、２２の各々に伝達される。

重力の影響により軸Ｌ１の基板１からの高さは第１ねじれ軸Ｔ１よりも低くなっている。このため、上記の軸Ｌ１の部分に伝達される力は、第１検出フレーム２１に対して第１ねじれ軸Ｔ１周りのトルクとして作用する。

また、重力の影響により軸Ｌ２の基板１からの高さは第２ねじれ軸Ｔ２よりも低くなっている。このため、上記の軸Ｌ２の部分に伝達される力は、第２検出フレーム２２に対して第２ねじれ軸Ｔ２周りのトルクとして作用する。

ここで、上記の第１および第２ねじれ軸Ｔ１、Ｔ２周りのトルクは、両方とも第１および第２ねじれ軸Ｔ１、Ｔ２の下方に作用点を有している。また、この作用点に働く力は、両方ともＹ軸方向に正の向きである。この結果、第１検出フレーム２１の回転変位Ｒ１と、第２検出フレーム２２の回転変位Ｒ２とは同一の向きとなる。

回転変位Ｒ１の影響として、第１検出フレーム２１と第１検出電極４１ａとにより構成されるコンデンサＣ１ａの静電容量Ｃ_1aが減少し、第１検出フレーム２１と第１検出電極４１ｂとにより構成されるコンデンサＣ１ｂの静電容量Ｃ_1bが増大する。また、回転変位Ｒ２の影響として、第２検出フレーム２２と検出電極４２ａとにより構成されるコンデンサＣ２ａの静電容量Ｃ_2aが増大し、第２検出フレーム２２と検出電極４２ｂとにより構成されるコンデンサＣ２ｂの静電容量Ｃ_2bが減少する。

式（２）を参照して、上記の静電容量の変化が生じた場合、左辺分母において静電容量Ｃ_1aの減少とＣ_2aの増大とが相殺され、かつ左辺分子においてＣ_1bの増大とＣ_2bの減少とが相殺される。このため、Ｙ軸方向の加速度ａｙがＺ軸方向の加速度検出のために測定される出力電位Ｖ_outに対して及ぼす影響は抑制される。

続いて、本実施の形態の加速度センサの製造方法について説明する。図９〜図１３は、本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第１〜第５工程を順に示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。

図９を参照して、シリコンからなる基板１上に、ＬＰＣＶＤ(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法により、絶縁膜３が堆積される。絶縁膜３としては、低応力の窒化シリコン膜やシリコン膜などが適している。この絶縁膜３の上に、ＬＰＣＶＤ法により、たとえばポリシリコンからなる導電性の膜が堆積される。続いて、この導電性の膜がパターニングされて、検出電極４０が形成される。その後、基板１上全体にＰＳＧ(Phosphosilicate Glass)膜１０１が堆積される。

主に図１０を参照して、アンカー９１、９２（図２）が形成される部分のＰＳＧ膜１０
１が選択的に除去される。

図１１を参照して、基板１上全体に、ポリシリコン膜１０２が堆積される。続いてその表面にＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)処理が施される。

図１２を参照して、上記ＣＭＰ処理により、ポリシリコン膜１０２の表面が平坦化される。

図１３を参照して、ポリシリコン膜１０２のＰＳＧ膜１０１の上面よりも上方の部分に対して、選択的なエッチングが行なわれる。これにより、慣性質量体２と、第１および第２リンク梁３１、３２と、第１および第２検出フレーム２１、２２と、第１および第２ねじれ梁１１、１２と、アンカー９１、９２とが一括形成される。その後、ＰＳＧ膜１０１がエッチングにより除去され、図２に示される本実施の形態の加速度センサが得られる。

本実施の形態によれば、図１に示すように、加速度センサはオフセットｅ１とｅ２とが逆向きとなる平面レイアウトを有する。このため、図５に示すように加速度センサに角加速度ａωが加わった場合、図４に示す電気回路において、コンデンサＣ１ａとＣ２ａとの間およびコンデンサＣ１ｂとＣ２ｂとの間で静電容量変化が相殺される。よって、式（２）に示す値の変動が抑制される。すなわち、角加速度ａωが出力電位Ｖ_outに及ぼす影響を抑制することができる。よって、出力電位Ｖ_outにより加速度ａｚを検出する際に、角加速度ａωが原因で検出誤差が生じることを抑制することができる。

また、図７に示すように加速度センサに角速度ωが加わった場合も、上記の角加速度ａωが加わった場合と同様の静電容量変化の相殺により、式（２）に示す値の変動が抑制される。すなわち、角速度ωが出力電位Ｖ_outに及ぼす影響を抑制することができる。よって、出力電位Ｖ_outにより加速度ａｚを検出する際に、角速度ωにより測定結果に誤差が生じることを抑制することができる。

また、図８に示すように基板１の膜厚方向以外の方向の加速度ａｙが加わった場合も、上記の角加速度ａωや角速度ωが加わった場合と同様の静電容量変化の相殺により、式（２）に示す値の変動が抑制される。すなわち、測定対象とする基板１の厚み方向以外の方向の加速度ａｙが出力電位Ｖ_outに及ぼす影響を抑制することができる。よって、出力電位Ｖ_outにより基板の厚み方向の加速度ａｚを検出する際に、他方向の加速度ａｙにより測定結果に誤差が生じることを抑制することができる。

また、図１２および図１３に示すように、可動部となる慣性質量体２と、第１および第２リンク梁３１、３２と、第１および第２検出フレーム２１、２２と、第１および第２ねじれ梁１１、１２とが、同一材料からなる膜から一括形成される。よって、可動部において異材料の接合部分がないため、異材料の熱膨張係数の差異により生じる歪の発生がない。このため、加速度センサの温度依存性を抑制することができる。

本実施の形態において好ましくは、図１に示すオフセットｅ１とｅ２とは絶対値が等しくされる。また、図１に示す第１および第２ねじれ軸Ｔ１、Ｔ２が互いに平行とされる。このため、図５の矢印Ｒに示すように慣性質量体２が傾斜した際に、図６に示すように第１および第２検出フレーム２１、２２のそれぞれの回転変位量が等しくなる。よって、図４に示すコンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂ、Ｃ２ａおよびＣ２ｂの静電容量変化の相殺がより精度よく行なわれる。このため、加速度センサの誤差をさらに抑制することができる。

（実施の形態２）
図１４および図１５は、本発明の実施の形態２における加速度センサの構成を概略的に
示す上面図および断面図である。なお図１５は図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図である。

図１４および図１５を参照して、本実施の形態の加速度センサでは、基板１上に慣性質量体２と対向するようにアクチュエーション電極５が形成されている。

なお、本実施の形態のこれ以外の構成は上述した実施の形態１の構成と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態によれば、アクチュエーション電極５と慣性質量体２との間に電圧を印加することにより、図１５の矢印に示されるように、慣性質量体２を基板１の方に引っ張る静電気力を発生することができる。すなわち慣性質量体２を基板１の膜厚方向に静電駆動することができる。この静電駆動により、加速度センサに基板１の膜厚方向の加速度ａｚが加わった場合の慣性質量体２の変位と同様の変位を発生させることができる。よって、実際に加速度センサに加速度ａｚを加えずにセンサが故障しているかどうか自己診断する機能を、加速度センサに持たせることができる。

（実施の形態３）
図１６は、本発明の実施の形態３における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。図１６を参照して、本実施の形態の加速度センサは、基板１上に設けられたアンカー９０と、支持梁４とを有している。

支持梁４の一方端部はアンカー９０により基板１上に支持されている。また、支持梁４の他方端部は慣性質量体２を支持している。

支持梁４は、第１支持梁４Ｘと、第２支持梁４Ｙとを有している。第１支持梁４Ｘは、Ｚ軸方向に容易に弾性変形でき、かつＸ軸方向に弾性変形し難い形状を有している。第２支持梁４Ｙは、Ｚ軸方向に容易に弾性変形でき、かつＹ軸方向に弾性変形し難い形状を有している。このため支持梁４全体としては、Ｚ軸方向に容易に弾性変形でき、かつＸＹ面内方向には弾性変形し難い構成となっている。

本実施の形態によれば、慣性質量体２はＸＹ面内方向に弾性変形し難い支持梁４により基板１上に支持されている。これにより、ＸＹ面内方向の加速度（他軸加速度）が加速度センサに加えられた場合の慣性質量体２の変位を抑制することができる。よって、他軸加速度に対する感度（他軸感度）を低減することができる。

（実施の形態４）
図１７は、本発明の実施の形態４における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。本実施の形態の加速度センサは、実施の形態２の加速度センサの構成に加えてさらに、第３および第４ねじれ梁１３、１４と、第３および第４検出フレーム２３、２４と、複数の第３および第４検出電極４３、４４と、第３および第４リンク梁３３、３４とを有している。

第３ねじれ梁１３は、Ｙ軸に沿った第３ねじれ軸Ｔ３の周りにねじれることができるように、基板１にアンカー９３により支持されている。

第３検出フレーム２３は、第３ねじれ軸Ｔ３を中心に回転可能なように、第３ねじれ梁
１３を介して基板１に支持されている。また、第３検出フレーム２３は、少なくともその一部が導電性を有している。

第４ねじれ梁１４は、Ｙ軸に沿った第４ねじれ軸Ｔ４の周りにねじれることができるように、基板１にアンカー９４により支持されている。

第４検出フレーム２４は、第４ねじれ軸Ｔ４を中心に回転可能なように、第４ねじれ梁１４を介して基板１に支持されている。また、第４検出フレーム２４は、少なくともその一部が導電性を有している。

複数の第３検出電極４３は、第３検出フレーム２３の基板１に対する角度を検出できるように、第３検出フレーム２３と対向する第３検出電極４３ａおよび４３ｂを有している。また、複数の第４検出電極４４は、第４検出フレーム２４の基板１に対する角度を検出できるように、第４検出フレーム２４と対向する第４検出電極４４ａおよび４４ｂを有している。

第３リンク梁３３は、第３ねじれ軸Ｔ３が第３ねじれ軸Ｔ３と交差しかつ第３検出フレーム２３の一方端部側に向かう方向にオフセットｅ３だけ平行移動された軸Ｌ３上において第３検出フレーム２３に繋がっている。すなわち、オフセットｅ３の絶対値は第３ねじれ軸Ｔ３と第３リンク梁３３との間の寸法であり、その向きは第３ねじれ軸Ｔ３と交差して第３ねじれ軸Ｔ３から軸Ｌ３へ向かう方向である。

第４リンク梁３４は、第４ねじれ軸Ｔ４が、上記方向と反対方向、すなわちオフセットｅ３の方向と反対方向のオフセットｅ４だけ平行にずらされた軸Ｌ４上において第４検出フレーム２４に繋がっている。すなわち、オフセットｅ４の絶対値は第４ねじれ軸Ｔ４と第４リンク梁３４との間の寸法であり、その向きはオフセットｅ３と反対方向である。

慣性質量体２は、第３および第４リンク梁３３、３４のそれぞれにより第３および第４検出フレーム２３、２４の各々に連結されることにより、基板１上で基板１の厚み方向に変位可能に支持されている。

第３ねじれ梁１３、第３検出フレーム２３、第３リンク梁３３および複数の第３検出電極４３は、第１ねじれ梁１１、第１検出フレーム２１、第１リンク梁３１および複数の第１検出電極４１と同一の形状であってＺ軸周りに９０°回転された方位に形成されたものとしてもよい。

また、第４ねじれ梁１４、第４検出フレーム２４、第４リンク梁３４および複数の第４検出電極４４は、第２ねじれ梁１２、第２検出フレーム２２、第２リンク梁３２および複数の検出電極４２と同一の形状であってＺ軸周りに９０°回転された方位に形成されたものとしてもよい。

なお、本実施の形態のこれ以外の構成は上述した実施の形態２の構成と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態によれば、図１７に示すようにＹ軸方向（図中縦方向）に沿った第３および第４リンク梁３３、３４が形成されている。このため、慣性質量体２のＹ軸方向の変位を抑制することができる。よって、Ｙ軸方向（図中縦方向）の加速度が加わって慣性質量体２がＹ軸方向に変位することにより生じる測定誤差を抑制することができる。

（実施の形態５）
図１８は、本発明の実施の形態５における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。

前述した実施の形態２の加速度センサにおいては、加速度センサの外周側に慣性質量体２が配され、第１および第２検出フレーム２１、２２がその内側に配されている。一方、本実施の形態の加速度センサは、加速度センサの外周側に第１および第２検出フレーム２１Ｒ、２２Ｒが配され、慣性質量体２Ｒがその内側に配されている点で実施の形態２の加速度センサと相違している。

この配置の相違にともない、本実施の形態の検出電極４０Ｒおよびアクチュエーション電極５Ｒの配置も実施の形態１と相違している。すなわち、本実施の形態の加速度センサにおいては、基板１の外周側に検出電極４０Ｒが配され、アクチュエーション電極５Ｒがその内側に配されている。

検出電極４０Ｒは、第１および第２検出フレーム２１Ｒ、２２Ｒのそれぞれと対向する第１および第２検出電極４１Ｒ、４２Ｒを有している。第１検出電極４１Ｒは、平面レイアウトとして第１ねじれ軸Ｔ１により相互に隔てられている第１検出電極４１ａＲと４１ｂＲとを有している。第２検出電極４２Ｒは、平面レイアウトとして第２ねじれ軸Ｔ２により相互に隔てられている第２検出電極４２ａＲと４２ｂＲとを有している。

なお、第１および第２検出電極４１ｂＲ、４２ｂＲが基板１の中央側に配置されており、第１および第２検出電極４１ａＲ、４２ａＲが基板１の周辺側に配置されている。中央側の第１および第２検出電極４１ｂＲ、４２ｂＲのそれぞれは、慣性質量体２Ｒの直下の位置を避けて形成されている。その結果、第１および第２検出電極４１ｂＲ、４２ｂＲのそれぞれは、２つの領域に分断されている。また、第１および第２検出電極４１ａＲ、４２ａＲの形状は、第１および第２検出電極４１ｂＲ、４２ｂＲと同形状とされている。

本実施の形態によれば、検出電極４０Ｒは慣性質量体２Ｒの外周側に設けられている。このため、検出電極４０Ｒからの配線の引き回しを、慣性質量体２Ｒの下方を通過させずに容易に行なうことができる。よって、検出電極４０Ｒのための配線と慣性質量体２Ｒとの寄生容量が形成されることを抑制することができ、より精度の高い加速度ａｚの検出が可能となる。

また、平面レイアウトにおいて、第１検出フレーム２１Ｒと、第２検出フレーム２２Ｒとの間には空隙Ｓが存在する。このため、アクチュエーション電極５Ｒのための配線をこの空隙Ｓの部分に設けることにより、この配線と第１および第２検出フレーム２１Ｒ、２２Ｒとの間に寄生容量が形成されることを抑制することができる。よって、より精度の高い加速度の検出が可能となる。

（実施の形態６）
図１９は、本発明の実施の形態６における加速度センサの構成を概略的に示す断面図である。図１９を参照して、本実施の形態の加速度センサは、上記の実施の形態２の構成に加えてさらに、キャップ６と、第１および第２検出電極４１Ｍ、４２Ｍと、アンカー９０とを有している。

キャップ６は、たとえばガラス製であり、基板１上にアンカー９０により支持されている。キャップ６の接合方法としては、陽極接合などの強固な接合が可能な方法が望ましい
。このキャップ６により、基板１上に形成された第１および第２の検出フレーム２１、２２と、慣性質量体２とが覆われている。

好ましくは、キャップ６により、基板１上で、第１および第２の検出フレーム２１、２２と、慣性質量体２とが密封されている。

第１および第２検出電極４１Ｍおよび４２Ｍのそれぞれは、第１および第２検出フレーム２１、２２の各々と対向するように、キャップ６の裏面側（基板１と対向する側）に形成されている。第１検出電極４１Ｍは、第１検出電極４１ａの上方に設けられた第１検出電極４１ａＭと、第１検出電極４１ｂの上方に設けられた第１検出電極４１ｂＭとを有している。第２検出電極４２Ｍは、第２検出電極４２ａの上方に設けられた第２検出電極４２ａＭと、第２検出電極４２ｂの上方に設けられた第２検出電極４２ｂＭとを有している。

第１検出電極４１ａＭと第１検出フレーム２１とが対向することにより、コンデンサＣ１ａＭが形成されている。また、第１検出電極４１ｂＭと第１検出フレーム２１とが対向することにより、コンデンサＣ１ｂＭが形成されている。また、第２検出電極４２ａＭと第２検出フレーム２２とが対向することにより、コンデンサＣ２ａＭが形成されている。また、第２検出電極４２ｂＭと第２検出フレーム２２とが対向することにより、コンデンサＣ２ｂＭが形成されている。

上述したコンデンサと、実施の形態１で説明されたコンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂ、Ｃ２ａおよびＣ２ｂとは、図２０の電気回路を構成している。

本実施の形態によれば、図１９に示すように、キャップ６により、加速度センサの構造体部分（第１および第２検出フレーム２１、２２と、慣性質量体２との部分）が覆われており、好ましくは密封されている。このため、構造体部分にゴミや水滴などの不純物が侵入することを抑制することができる。よって、加速度センサの耐環境性が向上する。

また、基板１上の第１および第２検出電極４１、４２だけでなく、キャップ６にも第１および第２検出電極４１Ｍ、４２Ｍが形成されている。このため、図２０に示すように、出力電位Ｖ_outの検出端子と接地部分との間、および一定電位Ｖ_ｄが加えられる端子と接地部分との間の静電容量を、実施の形態２の場合に比して、ほぼ２倍にすることができる。これにより、加速度センサの検出感度が向上する。

なお、上記各実施の形態の説明においては、たとえばシリコン基板上にポリシリコン膜などを用いて形成される、表面加工型の加速度センサについて説明された。本発明は、これに限定されるものではなく、バルク型の加速度センサであってもよい。

バルク型の加速度センサの場合、基板１としてはガラス基板を用いることができる。また、第１〜第４検出電極４１、４２、４３、４４として、Ｃｒ（クロム）下地の上に形成されたＡｕ（金）薄膜などのメタル薄膜による電極を用いることができる。また、検出フレーム２１、２２、２３、２４などを単結晶シリコンで形成することができる。

（実施の形態７）
上記実施の形態１〜６の説明においては、第１および第２ねじれ梁１１、１２は理想的なねじれ梁であってねじれ変位以外の変位をしないという近似の下で説明した。厳密に議
論すれば、第１および第２ねじれ梁１１、１２は、一般には、ねじれ変位に加えてカンチレバー的な変位もする。すなわち、第１ねじれ梁１１はアンカー９１側を固定点とし第１検出フレーム２１側がＺ軸方向に変位し、第２ねじれ梁１２はアンカー９２側を固定点とし第２検出フレーム２２側がＺ軸方向に変位する。実施の形態７〜９の説明においては、第１および第２ねじれ梁１１、１２の上記のカンチレバー的な変位も考慮して説明を行なう。

図２１は、本発明の実施の形態７における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。図２２は、本発明の実施の形態７における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す部分断面図である。なお、図２２の断面位置は図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿う位置である。また図２２においては図を見易くするためにアンカーは図示されていない。また図２２における第２ねじれ軸Ｔ２のＺ軸方向の位置は、第２ねじれ梁１２の上記のカンチレバー的な変位に対応している。

図２１および図２２を参照して、加速度ａｚの変化に応じて第１ねじれ梁１１が上記のようにカンチレバー的な変位をする結果、第１検出フレーム２１の回転の軸である第１回転軸ＣＲ１は第１ねじれ軸Ｔ１からずれて位置している。同様の理由により、第２検出フレーム２２の回転の軸である第２回転軸ＣＲ２は第２ねじれ軸Ｔ２からずれて位置している。

第１検出電極４１ａおよび４１ｂは、第１回転軸ＣＲ１に対して平面視（図２１と同様の方向の平面視）において互いに対称に設けられている。第２検出電極４２ａおよび４２ｂは、第２回転軸ＣＲ２に対して平面視において互いに対称に設けられている。この対称性により、図２３に示すように、出力電位Ｖ_outの出力変化ΔＶ_outに関して、加速度ａｚが正の領域での出力変化ΔＶ_outのグラフと、加速度ａｚが負の領域での出力変化ΔＶ_outのグラフとの間の対称性が良くなる。

次に本実施の形態の比較例における加速度センサの構成について説明する。図２４は、本発明の実施の形態７の比較例における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。図２５は、本発明の実施の形態７の比較例における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す部分断面図である。なお、図２５の断面位置は図２４のＸＸＶ−ＸＸＶ線に沿う位置である。また図２５においては図を見易くするためにアンカーは図示されていない。また図２５における第２ねじれ軸Ｔ２のＺ軸方向の位置は、第２ねじれ梁１２の上記のカンチレバー的な変位に対応している。

図２４および図２５を参照して、本比較例の第１検出電極４１ａおよび４１ｂは、第１ねじれ軸Ｔ１に対して平面視（図２４と同様の方向の平面視）において互いに対称に設けられている。第２検出電極４２ａおよび４２ｂは、第２ねじれ軸Ｔ２に対して平面視において互いに対称に設けられている。ここで第２ねじれ軸Ｔ２と第２回転軸ＣＲ２とは位置がずれている。よって第２検出電極４２ａおよび４２ｂは、第２回転軸ＣＲ２に対して平面視において互いに非対称となる。同様にして、第１検出電極４１ａおよび４１ｂは、第１回転軸ＣＲ１に対して平面視において互いに非対称となる。この非対称性により、図２６に示すように、出力電位Ｖ_outの出力変化ΔＶ_outに関して、加速度ａｚが正の領域での出力変化ΔＶ_outのグラフと、加速度ａｚが負の領域での出力変化ΔＶ_outのグラフとの間の対称性が悪くなる。

本実施の形態によれば、図２１および図２２に示すように第１および第２検出電極４１、４２のそれぞれが第１および第２回転軸ＣＲ１、ＣＲ２の各々に対して平面視において対称に設けられているので、図２３に示すように加速度の正の領域と負の領域とで対称性のよい出力変化ΔＶ_outが得られる。

（実施の形態８）
上記実施の形態７の説明においては、第１および第２回転軸ＣＲ１、ＣＲ２は一定の位置にあるという近似の下で説明した。厳密に議論すれば、第１および第２回転軸ＣＲ１、ＣＲ２の位置は加速度に関して周波数依存性を有している。本実施の形態の説明においてはこの周波数依存性も考慮して説明を行なう。

図２７は、本発明の実施の形態８における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。図２８は、本発明の実施の形態８における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す部分断面図である。なお、図２８の断面位置は図２７のＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ線に沿う位置である。また図２８においては図を見易くするためにアンカーは図示されていない。また図２８における第２ねじれ軸Ｔ２のＺ軸方向の位置は、第２ねじれ梁１２の上記のカンチレバー的な変位に対応している。

図２７および図２８を参照して、本実施の形態の加速度センサの第１検出フレーム２１の重心Ｆ１は第１回転軸ＣＲ１上に位置している。また第２検出フレーム２２の重心Ｆ２は第２回転軸ＣＲ２上に位置している。

なお、本実施の形態のこれ以外の構成は上述した実施の形態７の構成と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態によれば、第１および第２検出フレーム２１、２２のそれぞれの重心が、第１および第２回転軸ＣＲ１、ＣＲ２の各々の上に位置している。これにより第１および第２回転軸ＣＲ１、ＣＲ２の位置の周波数依存性を抑制することができる。よって本実施の形態の加速度センサは広い周波数範囲に渡って実施の形態７で説明した効果を安定的に有することができる。

（実施の形態９）
図２９は、本発明の実施の形態９における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。図３０は、本発明の実施の形態９における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す部分断面図である。なお、図３０の断面位置は図２９のＸＸＸ−ＸＸＸ線に沿う位置である。また図３０においては図を見易くするためにアンカーは図示されていない。

図２９および図３０を参照して、本実施の形態の加速度センサの第１および第２ねじれ軸Ｔ１、Ｔ２のそれぞれは、第１および第２回転軸ＣＲ１、ＣＲ２の各々となっている。

本実施の形態によれば、第１および第２ねじれ軸Ｔ１およびＴ２のそれぞれに対して平面視において対称となるように第１および第２検出電極４１、４２の各々を設けることにより、第１および第２検出電極４１、４２のそれぞれを第１および第２回転軸ＣＲ１、ＣＲ２の各々に対して平面視において対称に設けることができる。よって、ねじれ軸Ｔ１の
平面視における軸を挟んだ両側に大きな面積の第１検出電極４１を設けることができ、またねじれ軸Ｔ２の平面視における軸を挟んだ両側に大きな面積の第２検出電極４２を設けることができる。よってコンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂ、Ｃ２ａおよびＣ２ｂの静電容量を大きくすることができるので、静電容量の変化の割合を精度良く検出することができる。このため第１および第２検出フレーム２１および２２の回転角度を精度よく検出できるので、加速度を精度良く測定することができる。

なお、図２１（実施の形態７）に示す構成では、本実施の形態と異なり第１および第２ねじれ軸Ｔ１、Ｔ２のそれぞれが第１および第２回転軸ＣＲ１、ＣＲ２の各々とずれている。この場合、実施の形態７で説明した対称性を維持するためには、第１および第２ねじれ軸Ｔ１、Ｔ２のそれぞれの第１および第２回転軸ＣＲ１、ＣＲ２の各々の側の領域ＮＥ（図２１）に検出電極４０を配置することができない。このため本実施の形態に比して、コンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂ、Ｃ２ａおよびＣ２ｂの静電容量を大きくすることが困難である。

今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

本発明は、静電容量型の加速度センサに特に有利に適用され得る。

本発明の実施の形態１における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う概略的な断面図である。本発明の実施の形態１における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す断面図である。本発明の実施の形態１における加速度センサの第１および第２検出フレームと、検出電極とにより形成されるコンデンサの電気的接続を説明する回路図である。本発明の実施の形態１における加速度センサの慣性質量体の重心にＸ軸周りの負の角加速度が加えられた状態を概略的に示す断面図であり、断面位置は図２と同一である。本発明の実施の形態１における加速度センサ対して、慣性質量体の重心においてＸ軸周りの負の角加速度が加えられた状態を概略的に示す断面図であり、断面位置は図２と同一である。本発明の実施の形態１における慣性質量体の重心にＺ軸方向の正の成分とＹ軸方向の負の成分とを有する角速度が加えられた状態を示す。本発明の実施の形態１における加速度センサ対して慣性質量体の重心においてＺ軸方向の正の成分とＹ軸方向の負の成分とを有する角速度が加えられた状態を概略的に示す断面図であり、断面位置は図２と同一である。本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第１工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第２工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第３工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第４工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第５工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。本発明の実施の形態２における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図である。本発明の実施の形態３における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。本発明の実施の形態４における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。本発明の実施の形態５における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。本発明の実施の形態６における加速度センサの構成を概略的に示す断面図である。本発明の実施の形態６における加速度センサの第１および第２検出フレームと、検出電極とにより形成されるコンデンサの電気的接続を説明する回路図である。本発明の実施の形態７における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。本発明の実施の形態７における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す部分断面図である。本発明の実施の実施の形態７における加速度センサの加速度と出力電位との関係を模式的に示すグラフである。本発明の実施の形態７の比較例における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。本発明の実施の形態７の比較例における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す部分断面図である。本発明の実施の形態７の比較例における加速度センサの加速度と出力電位との関係を模式的に示すグラフである。本発明の実施の形態８における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。本発明の実施の形態８における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す部分断面図である。本発明の実施の形態９における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。本発明の実施の形態９における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す部分断面図である。

符号の説明

１基板、２慣性質量体、１１第１ねじれ梁、１２第２ねじれ梁、２１第１検出フレーム、２２第２検出フレーム、３１第１リンク梁、３２第２リンク梁、４０
検出電極、４１，４１ａ，４１ｂ第１検出電極、４２，４２ａ，４２ｂ第２検出電極、４３，４３ａ，４３ｂ第３検出電極、４４，４４ａ，４４ｂ第４検出電極、９１，９２，９３，９４アンカー。

Claims

基板と、
前記基板に支持された第１ねじれ軸の周りにねじれる第１ねじれ梁と、
前記第１ねじれ軸を中心に回転可能なように、前記第１ねじれ梁を介して前記基板に支持された第１検出フレームと、
前記基板に支持された第２ねじれ軸の周りにねじれる第２ねじれ梁と、
前記第２ねじれ軸を中心に回転可能なように、前記第２ねじれ梁を介して前記基板に支持された第２検出フレームと、
前記第１および第２検出フレームのそれぞれと対向するように前記基板上に形成され、前記基板に対する前記第１および第２検出フレームの角度を静電容量により検出するための複数の検出電極と、
前記第１ねじれ軸を前記第１ねじれ軸と交差しかつ前記第１検出フレームの一方端部側に向かう方向に移動した軸上において前記第１検出フレームに繋がる第１リンク梁と、
前記第２ねじれ軸を前記方向と反対方向にずらした軸上において前記第２検出フレームに繋がる第２リンク梁と、
前記第１および第２リンク梁のそれぞれにより前記第１および第２検出フレームの各々に連結されることにより、前記基板上で前記基板の厚み方向に変位可能に支持された慣性質量体とを備えた、加速度センサ。
前記第１ねじれ軸と前記第１リンク梁との間の寸法と、前記第２ねじれ軸と前記第２リンク梁との間隔寸法とが等しい、請求項１に記載の加速度センサ。
前記第１および第２ねじれ軸が互いに平行である、請求項１または２に記載の加速度センサ。
前記慣性質量体を前記基板の厚み方向に弾性変位可能なように前記基板に支持するための支持梁をさらに備えた、請求項１〜３のいずれかに記載の加速度センサ。
前記第１および第２検出フレームを覆うキャップをさらに備えた、請求項１〜４のいずれかに記載の加速度センサ。
前記慣性質量体が導電部分を有し、前記導電部分の下方の前記基板上に、前記慣性質量体を前記基板の厚み方向に静電駆動するための電極をさらに備えた、請求項１〜５のいずれかに記載の加速度センサ。
前記複数の検出電極は、
前記第１検出フレームと対向するように前記基板上に形成され、前記基板に対する前記第１検出フレームの角度を静電容量により検出するための複数の第１検出電極と、
前記第２検出フレームと対向するように前記基板上に形成され、前記基板に対する前記第２検出フレームの角度を静電容量により検出するための複数の第２検出電極とを有し、
前記複数の第１検出電極は前記第１検出フレームの回転の軸に対して平面視において対称に設けられており、前記複数の第２検出電極は前記第２検出フレームの回転の軸に対して平面視において対称に設けられている、請求項１〜６のいずれかに記載の加速度センサ。
前記第１および第２検出フレームのそれぞれの重心が前記第１および第２検出フレームの各々の回転の軸上に位置する、請求項７に記載の加速度センサ。
前記第１ねじれ軸および前記第２ねじれ軸のそれぞれが、前記第１検出フレームの回転
の軸および前記第２検出フレームの回転の軸の各々である、請求項７に記載の加速度センサ。