JP2010060336A - Uniaxial semiconductor acceleration sensor - Google Patents

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JP2010060336A JP2008224212A JP2008224212A JP2010060336A JP 2010060336 A JP2010060336 A JP 2010060336A JP 2008224212 A JP2008224212 A JP 2008224212A JP 2008224212 A JP2008224212 A JP 2008224212A JP 2010060336 A JP2010060336 A JP 2010060336A
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Katsumi Hashimoto
克美 橋本
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Dainippon Printing Co Ltd
大日本印刷株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a uniaxial semiconductor acceleration sensor which can be thinned. <P>SOLUTION: The uniaxial semiconductor acceleration sensor includes: a frame formed from a semiconductor material; a displacement section formed from the semiconductor material, disposed within the frame, and displaced relative to the frame by applying an acceleration in the first direction; a plurality of connections formed from the semiconductor material, connecting the displacement section and the frame, arranged side by side in the first direction, and having a cross-sectional shape whose thickness in the second direction perpendicular to the first direction is larger than a width in the first direction; a plurality of distortion detecting elements disposed in a plurality of the connections; and a plate spring formed from the semiconductor material, connecting the displacement section and the frame, provided with a plate having a cross-sectional shape whose thickness in the second direction is larger than a width in the first direction, and having a spring constant in the first direction smaller than spring constants of a plurality of the connections. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、加速度を検出する半導体加速度センサ、特に、一軸の加速度成分を検出する一軸半導体加速度センサに関する。 The present invention relates to a semiconductor acceleration sensor for detecting acceleration, in particular, it relates to uniaxial semiconductor acceleration sensor for detecting a uniaxial acceleration components.

加速度センサは、構造物の衝撃強度の測定、あるいは構造物に生じた振動における加速度波形の解析を行うとき等、広範囲にわたって使用されている。 Acceleration sensor, such as when performing the analysis of the acceleration waveform in the measurement of impact strength, or generated in the structure vibration of the structure, are used extensively. このようにして使用されている従来の加速度センサとしては、例えば、一軸(受感軸)方向のみの加速度を検出できる一軸半導体加速度センサの技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Such conventional acceleration sensor used in the, for example, techniques uniaxial semiconductor acceleration sensor capable of detecting the acceleration of uniaxial (sensitive axis) direction only has been disclosed (e.g., see Patent Document 1).
特開平2006−294892号公報 JP 2006-294892 JP

しかしながら、一軸半導体加速度センサを薄型化すると、梁(接続部)が一軸半導体加速度センサの厚み方向にも変位してしまい、受感軸方向以外の加速度成分に対しても変位するので、一軸の加速度センサとして機能しない状態になる可能性があることが判った。 However, the thinner the single semiconductor acceleration sensor, the beam (connection portion) ends up displaced in the thickness direction of the uniaxial semiconductor acceleration sensor, since also displaced relative acceleration component other than the sensitive axis direction, uniaxial acceleration It may result in a situation that does not function as a sensor that has been found in.
上記に鑑み、本発明は、薄型化を可能にする一軸半導体加速度センサを提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention aims at providing a single semiconductor acceleration sensor that enables thinner.

本発明に係る一軸半導体加速度センサは、半導体材料からなる枠部と、前記半導体材料からなり、前記枠部内に配置され、第1の方向の加速度を受けて前記枠部に対して変位する変位部と、前記半導体材料からなり、前記変位部と前記枠部とをそれぞれ接続し、かつ前記第1の方向に並んで配置される複数の接続部であって、前記第1の方向での幅より前記第1の方向に垂直な第2の方向での厚さが大きい断面形状を有する複数の接続部と、前記複数の接続部に配置される複数の歪検出素子と、前記半導体材料からなり、前記変位部と前記枠部とを接続し、かつ前記第1の方向での幅より前記第2の方向での厚さが大きい断面形状を有する平板部を備える板バネ部であって、前記第1の方向におけるバネ定数が前記複数の接続部の前記第1の Uniaxial semiconductor acceleration sensor according to the present invention, a frame portion made of a semiconductor material, made from the semiconductor material, disposed in the frame portion, the displacement portion which is displaced relative to the frame part receives an acceleration in the first direction When the result of a semiconductor material, wherein the displacement portion and the frame portion is connected, and a plurality of connecting portions which are arranged in the first direction, than a width in the first direction a plurality of strain detecting elements are disposed and a plurality of connecting portions, to the plurality of connecting portions having a first cross-sectional shape is larger thickness at a second direction perpendicular to the direction, made from the semiconductor material, wherein connected to the displacement portion and the frame portion, and a said plate spring portion having a flat plate portion having a first thickness is greater cross section in the second direction than the width in the direction, the first said first spring constant of the plurality of connecting portions in the first direction 向におけるそれぞれのバネ定数よりも小さい板バネ部と、を具備することを特徴とする。 Characterized in that it comprises a and a small leaf spring unit than each of the spring constant in the direction.

ここで、接続部は、前記第1の方向での幅より前記第1の方向に垂直な第2の方向での厚さが大きい断面形状を有している。 Here, the connecting portion has a first said than the width in the direction of the first direction is larger cross section thickness at a second direction perpendicular. そのため、前記第1の方向の一方向の成分の加速度を受けた場合に接続部は撓むようになっており、前記第1の方向(つまり受感軸)に直交する方向の加速度に対しては、接続部の変位は小さい。 Therefore, connecting portions when subjected to acceleration in one direction component of the first direction is adapted to flex with respect to the direction of acceleration perpendicular to the first direction (i.e. sensitive axis) is the displacement of the connecting portion is small. また、接続部が前記第1の方向に並んで複数設けられているので、接続部の捩れは小さい。 Further, since the connecting portion is provided with a plurality aligned in the first direction, the torsion of the connecting portion is small.
したがって、本発明に係る半導体加速度センサは実質的に一軸(受感軸)方向のみの加速度を検出できる。 Therefore, a semiconductor acceleration sensor according to the present invention can detect the acceleration of the substantially uniaxially (sensitive axis) direction only.

本発明に係る一軸半導体加速度センサは、板バネ部を有しているので、一軸半導体加速度センサの薄型化が可能である。 Uniaxial semiconductor acceleration sensor according to the present invention has a plate spring portion, it is possible to thin uniaxial semiconductor acceleration sensor. 板バネ部が第2の方向(一軸半導体加速度センサの厚み方向)での厚さに対して第1の方向(受感軸方向)の幅が薄い平板部を備えるため、第1の方向の成分の加速度を受けた場合に板バネ部は撓むようになっている。 To provide a wide thin plate portion of the plate spring portion is a second direction the first direction with respect to the thickness at (the thickness direction of the uniaxial semiconductor acceleration sensor) (sensitive axis direction) component of the first direction leaf spring portion is adapted to flex when subjected to acceleration. また、板バネ部は、第1の方向におけるバネ定数が複数の接続部のそれぞれのバネ定数よりも小さい。 Further, the plate spring portion, the spring constant in the first direction is less than the respective spring constants of the plurality of connection portions. そのため、第1の方向(受感軸方向)の加速度に対しては、板バネ部による接続部の撓みの阻害が小さい。 Therefore, for the acceleration in the first direction (sensitive axis direction), the inhibition of bending of the connection portion by the plate spring portion is small.
これに対して、第2の方向(一軸半導体加速度センサの厚み方向)の加速度に対しては、板バネ部が第2の方向での厚さに対して第1の方向の幅が薄い平板部を備えるため、板バネ部の第2の方向への変位は小さい。 In contrast, for the acceleration in the second direction (the thickness direction of the uniaxial semiconductor acceleration sensor), the plate spring portion width thinner flat portion in the first direction with respect to the thickness at the second direction to provide a displacement in the second direction of the plate spring portion is small. このため、第2の方向の加速度に対しては、板バネ部は接続部を支持するように機能し、接続部の第2の方向への変位を小さくする。 Therefore, for the acceleration in the second direction, the plate spring portion functions to support the connection portion, to reduce the displacement in the second direction of the connection portion.
したがって、本発明に係る一軸半導体加速度センサは、接続部の第1の方向(受感軸方向)への変位の阻害が小さい板バネ部によって、接続部の第2の方向(一軸半導体加速度センサの厚み方向)への変位を抑制できる。 Thus, uniaxial semiconductor acceleration sensor according to the present invention, by a small leaf spring portion inhibition of displacement in the first direction of the connecting portion (sensitive axis direction), the second direction of the connecting portion (uniaxial semiconductor acceleration sensor the displacement in the thickness direction) can be suppressed. そのため、本発明に係る一軸半導体加速度センサは、薄型化が可能であり、薄型化を図った場合でも実質的に一軸方向(第1の方向)のみの加速度を検出することができる。 Therefore, single semiconductor acceleration sensor according to the present invention can be thinned, it is possible to detect the acceleration in substantially only one direction even if the attempt to thin (first direction).

本発明によれば、薄型化を可能にする一軸半導体加速度センサを提供できる。 The present invention can provide a single semiconductor acceleration sensor that enables thinner.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, with reference to the drawings, an embodiment of the present invention in detail.

(第1の実施形態) (First Embodiment)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る一軸半導体加速度センサ1を表す斜視図である。 Figure 1 is a perspective view showing a single semiconductor acceleration sensor 1 according to the first embodiment of the present invention. 一軸半導体加速度センサ1は、加速度検出部2と加速度検出部2を狭持するように配設された上蓋部3及び下蓋部4とで構成されている。 Uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 is constituted by an upper lid part 3 and the lower lid part 4 so arranged as to sandwich the acceleration detector 2 and the acceleration detector 2. 図2は、加速度検出部2を表す斜視図である。 Figure 2 is a perspective view showing an acceleration detector 2. また、図3は図1の一軸半導体加速度センサ1を表す上面図である。 Further, FIG. 3 is a top view showing a uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 of FIG. 図4は、一軸半導体加速度センサ1を図3のA−Aに沿って切断した状態を表す一部断面図である。 Figure 4 is a partial cross-sectional view showing a state in which the uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 cut along A-A of FIG. 図5は、一軸半導体加速度センサ1を図3のB−Bに沿って切断した状態を表す一部断面図である。 Figure 5 is a partial cross-sectional view showing a state in which the uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 cut along a B-B in FIG. 3.

加速度検出部2の外形は、例えば、X方向2500μm、Y方向2000μm、Z方向900μmの辺の直方体形状である。 The outer shape of the acceleration detector 2, e.g., X-direction 2500 [mu] m, Y direction 2000 .mu.m, a rectangular parallelepiped shape of the sides in the Z direction 900 .mu.m. 加速度検出部2の構成材料には、例えば単結晶シリコンのような半導体材料を用いることができる。 The constituent material of the acceleration detector 2 can be a semiconductor material such as monocrystalline silicon.
上蓋部3の外形は、例えば、X方向2500μm、Y方向1750μm、Z方向300μmの辺の直方体形状である。 The outer shape of the upper cover 3, e.g., X-direction 2500 [mu] m, Y direction 1750Myuemu, a rectangular parallelepiped shape of the sides in the Z direction 300 [mu] m. 下蓋部4の外形は、例えば、X方向2500μm、Y方向2000μm、Z方向300μmの辺の直方体形状である。 The outer shape of the lower lid part 4, e.g., X-direction 2500 [mu] m, Y direction 2000 .mu.m, a rectangular parallelepiped shape of the sides in the Z direction 300 [mu] m. 上蓋部3及び下蓋部4の構成材料には、例えばパイレックス(登録商標)のようなガラス板を用いることができる。 The constituent material of the upper lid 3 and the lower lid part 4, may be a glass plate such as Pyrex (registered trademark).

上蓋部3及び下蓋部4と、加速度検出部2それぞれの構成材料がガラス及びSiの場合、上蓋部3と加速度検出部2との接合、及び下蓋部4と加速度検出部2との接合には、陽極接合(静電接合ともいう)を用いることができる。 An upper lid portion 3 and the lower lid part 4, when each of the constituent materials acceleration detector 2 is made of glass and Si, the junction between the upper lid 3 and the acceleration detection unit 2, and the lower lid part 4 and the junction between the acceleration detection unit 2 it is used anodic bonding (also referred to as electrostatic bonding).
上蓋部3は、加速度検出部2及び下蓋部4よりもY方向の長さが例えば250μm短く、加速度検出部2と上蓋部3によって、一軸半導体加速度センサ1の前面には段差Wが形成されている。 Upper cover 3, for example, 250μm shorter length in the Y direction than acceleration detector 2 and the lower lid part 4, the acceleration detector 2 and the upper lid portion 3, step W is provided in the front of the uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 ing.
また、X方向の加速度を受けて加速度検出部2の変位部6(後述する)が変位できるように、一軸半導体加速度センサ1内の加速度検出部2と上蓋部3との間にはギャップ5b(間隙)が設けられ、加速度検出部2と下蓋部4との間にはギャップ5c(間隙)が設けられている。 Further, in response to acceleration in the X-direction so as to be displaceable portion 6 of the acceleration detecting section 2 (to be described later) is displaced, the gap 5b between the acceleration detector 2 and the upper lid 3 of the uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 ( gap) is provided, the gap 5c (gap) is provided between the acceleration detector 2 and the lower lid part 4.

加速度検出部2は、変位部6と、枠部7と、接続部8a、8bと、板バネ部9a、9bと、接続部8a、8b上に配置された複数のピエゾ抵抗素子R(R1〜R4)とで構成されている。 Acceleration detector 2, the displacement unit 6, a frame portion 7, the connecting portion 8a, 8b and the plate spring portion 9a, 9b and the connecting portion 8a, a plurality of piezoresistive elements R disposed on 8b (R1 to is constructed out with R4). 変位部6と、枠部7と、接続部8a、8bと、板バネ部9a、9bは、一体的に構成されている。 A displacement unit 6, a frame portion 7, the connection part 8a, and 8b, the plate spring portion 9a, 9b are integrally configured. 加速度検出部2は、半導体基板を異方性ドライエッチングして、ギャップ5a(間隙)と、孔部10、12とを形成することにより作成できる。 Acceleration detector 2, the semiconductor substrate by anisotropic dry etching, the gap 5a (gap) can be created by forming a hole 10, 12.
ギャップ5aは、半導体基板のY正方向の一側寄りに断面コ字型に基板の表面と裏面を貫通する細長い溝である。 Gap 5a is an elongated groove extending through the front and back surfaces of the substrate in cross section U-shaped on one side toward the Y positive direction of the semiconductor substrate.
孔部10は、半導体基板のY負方向の一側寄りに直方体形状に基板の表面と裏面を貫通する空間である。 The hole 10 is a space extending through the front and back surfaces of the substrate in a rectangular shape on one side toward the semiconductor substrate Y negative direction. 孔部10の長手方向で対向する一対の面は、接続部8a、8bによって挟まれるように接続部8a、8bとそれぞれ接している。 Pair of opposed faces in the longitudinal direction of the hole portion 10, the connecting portion 8a, the connecting portion 8a, in contact 8b respectively so as to be sandwiched by 8b.
孔部12は、半導体基板のX正方向の一側寄りとX負方向の一側寄りにそれぞれ配置され、断面凹形状に基板の表面と裏面を貫通する空間である。 Holes 12 are arranged in the X positive direction of one side toward the negative X-direction on one side near the semiconductor substrate, which is a space extending through the front and back surfaces of the substrate to the concave cross-sectional profile. 2つの孔部12は、変位部6及び接続部8a、8bを挟むように接して配置されている。 Two holes 12, the displacement unit 6 and the connecting portion 8a, are arranged to contact with sandwich the 8b. 孔部12のY正方向に位置するそれぞれの凹部には、板バネ部9a、9bが接するようにそれぞれ配置されている。 Each recess is located in the Y positive direction of the hole portion 12, are respectively arranged as a leaf spring portion 9a, 9b are in contact.

異方性ドライエッチングの方法としては、例えば誘導結合型プラズマエッチング法(ICPエッチング法:Inductively-Coupled Plasma Etching Method )を挙げることができる。 As a method of anisotropic dry etching, for example, inductively coupled plasma etching (ICP etching method: Inductively-Coupled Plasma Etching Method) can be exemplified. このエッチング法は、垂直方向に深い溝を掘る際に効果的な方法であり、一般に、DRIE(Deep Reactive Ion Etching )と呼ばれているエッチング方法の一種である。 This etching method is an effective method when digging a deep trench in a vertical direction, typically, it is a kind of etching method called DRIE (Deep Reactive Ion Etching).
この方法では、材料層を厚み方向に浸食しながら掘り進むエッチング段階と、掘った穴の側面にポリマーの壁を形成するデポジション段階と、を交互に繰り返す。 In this method, it repeated etching step burrowing while eroding a material layer in the thickness direction, and the deposition step of forming a wall of the dug hole polymers to the side of, alternately. 掘り進んだ穴の側面は、順次ポリマーの壁が形成されて保護されるため、ほぼ厚み方向にのみ浸食を進ませることが可能になる。 Side of the hole that digging is to be protected is the wall of the sequential polymer is formed, it is possible to advance only the erosion substantially the thickness direction.

変位部6は、X方向の加速度を受けて枠部7に対して変位する錘部である。 Displacement unit 6 is a weight portion which is displaced relative to the frame part 7 receives the acceleration in the X direction. 変位部6は、平面視で略長方形の基板であり、枠部7と離間して枠部7の開口内に配置される。 Displacement unit 6 is a board having a substantially rectangular shape in plan view, it is disposed in the opening of the frame portion 7 and spaced apart from the frame part 7.
枠部7は、平面視で外周、内周が共に略長方形の枠形状の基板であり、その上面に上蓋3が、下面に下蓋4がそれぞれ接合されている。 Frame portion 7, the outer peripheral in plan view, is a substrate of the frame shape of the inner peripheral both substantially rectangular and the upper lid 3 on the upper surface, the lower lid 4 are joined respectively to the lower surface.
変位部6と枠部7とは、ギャップ5aによって分離され相対的に移動可能である。 The displacement portion 6 and the frame 7 are separated by a gap 5a is relatively movable.

接続部8a、8bは、変位部6及び枠部7に両端部がそれぞれ結合されて、互いに平行であり長さが等しい。 Connecting portions 8a, 8b are both end portions in the displacement portion 6 and the frame part 7 is coupled respectively, of equal length and parallel to each other. また、接続部8a、8bは、X方向に並んで配置され、Y方向に沿ってそれぞれ設けられ、Z方向の厚さに対してX方向の幅が薄い板状のものである。 The connecting portions 8a, 8b are arranged side by side in the X direction, respectively provided along the Y direction, but the width of the X-direction with respect to the thickness in the Z direction is thin plate-like.
接続部8a、8bは、例えば、Y方向の長さを400μm、X方向の幅を50μm、Z方向の厚さを300μmにすることができる。 Connecting portions 8a, 8b, for example, 400 [mu] m the length in the Y direction, 50 [mu] m the width of the X direction, the Z-direction thickness can be 300 [mu] m.

接続部8a、8bのX方向の幅が、Z方向の厚さに対して薄くなっている。 Connecting portions 8a, X direction width of 8b is thinner relative to the thickness in the Z direction. そのため、X方向の加速度を受けた場合に接続部8a、8bは撓むようになっており、X方向に直交するY、Z方向の加速度に対しては、接続部8a、8bの変位は小さい。 Therefore, the connecting portion 8a when subjected to acceleration in the X direction, 8b is adapted to flex, Y orthogonal to the X direction, with respect to the acceleration in the Z-direction, the connecting portion 8a, the displacement of 8b is small. また、接続部8a、8bがX方向に並んで複数設けられているので、接続部8a、8bの捩れは小さい。 The connecting portions 8a, since 8b is provided with a plurality of side by side in the X direction, the connecting portion 8a, 8b twist is small. したがって、受感軸はX方向であり、一軸半導体加速度センサ1は実質的に一軸(受感軸)方向の加速度のみを検出する。 Therefore, sensitive axis is the X direction, uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 detects only the acceleration of the substantially uniaxially (sensitive axis) direction.

接続部8a、8bは撓みが可能な梁として機能する。 Connecting portions 8a, 8b functions as a beam capable of flexing. X方向の加速度を受けて、接続部8a、8bが撓むことで、変位部6が枠部7に対して変位可能である。 In response to acceleration in the X-direction, the connecting portion 8a, 8b that is deflected, the displacement portion 6 is displaceable with respect to the frame part 7. 具体的には、X軸方向の加速度成分が印加されると変位部6に力が作用し、変位部6が枠部7に対してX正方向、X負方向に直線的に変位する。 Specifically, X-axis direction of the acceleration component force acts on the displacement unit 6 to be applied, the displacement unit 6 X positive direction with respect to the frame part 7, linearly displaced in the negative X direction. すなわち、ここでいう「変位」は、X軸の正負方向への移動をいう。 That is, Here, the "displacement" refers to the movement in the positive and negative directions of the X axis.

変位部6のX方向への変位を検知することで、X方向の加速度を測定することができる。 By detecting the displacement in the X direction of the displacement portion 6, it is possible to measure the acceleration in the X direction. 図6は、加速度検出部2の要部を表す斜視図である。 Figure 6 is a perspective view showing the principal part of the acceleration detection section 2. 図7は、図6の点線の楕円で囲まれた領域の拡大図であって、接続部8bに形成したピエゾ抵抗素子R3、R4の近傍の上面図である。 Figure 7 is an enlarged view of a region surrounded by a dotted line ellipse in FIG. 6 is a top view of the vicinity of the piezoresistive element R3, R4 formed in the connection portion 8b. 図6、図7に示すように、接続部8a、8bの各両端部付近であって、接続部8a、8bの上面の外縁に、ピエゾ抵抗素子R(R1〜R4)をそれぞれ形成している。 6, as shown in FIG. 7, the connecting portion 8a, a near respective opposite ends of 8b, the connecting portion 8a, the outer edge of the upper surface of 8b, are formed piezoresistive elements R a (R1 to R4), respectively .
ピエゾ抵抗素子Rの長手方向を配線11の電流方向に沿わせて配置している。 And a longitudinal piezoresistive elements R arranged along a current direction of the wire 11. ピエゾ抵抗素子Rは、歪検出素子として機能する。 Piezoresistive elements R functions as a strain sensing device. ピエゾ抵抗素子Rは抵抗の変化として接続部8a、8bの撓み(あるいは、歪)、ひいては変位部6の変位を検出するためのものである。 Piezoresistive element R connected portions 8a, 8b deflection of as a change in resistance (or strain), is used to detect and thus displacement of the displacement portion 6. なお、この詳細は後述する。 In addition, the details of which will be described later.

板バネ部9a、9bは、変位部6及び枠部7に両端部がそれぞれ結合されて、X方向に並んで略線対称に2つ配置され、Z方向に垂直な断面形状が蛇行形状である。 Plate spring 9a, 9b is coupled at both ends respectively to the displacement unit 6 and the frame part 7, aligned in the X direction are arranged two substantially symmetrical, is in a serpentine shape the cross-sectional shape perpendicular to the Z-direction .
板バネ部9a、9bは、最も撓みやすい方向がX方向であり、Z方向には剛性の高い構造になっている。 Plate spring 9a, 9b is the most easily bent direction X direction, and is highly rigid structure in the Z direction. すなわち、板バネ部9a、9bは、X方向においては変位部6を弾性的に接続し、変位部6のX方向への変位の阻害を小さなものとしている。 That is, the plate spring 9a, 9b is a displacement portion 6 elastically connected in the X direction and the inhibition of the displacement in the X-direction displacement portions 6 small. 一方、板バネ部9a、9bはZ方向の変位が小さいため、Z方向においては変位部6を支持するように機能し変位部6のZ方向への変位を抑制している。 On the other hand, the plate spring portion 9a, 9b For because displacement in the Z direction is small, thereby suppressing the displacement of the function and Z-direction displacement portions 6 as in the Z direction to support the displacement unit 6.
一軸半導体加速度センサ1が板バネ部9a、9bを有することにより、一軸半導体加速度センサ1の薄型化が容易となる。 Uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 is a plate spring portion 9a, by having 9b, thereby facilitating thinning of uniaxial semiconductor acceleration sensor 1. なお、板バネ部9a、9bを備える一軸半導体加速度センサ1の薄型化の詳細については、後述する。 The details of the thin uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 comprises a plate spring portion 9a, the 9b, described later.

板バネ部9a、9bのX方向におけるそれぞれのバネ定数は、接続部8a、8bのX方向におけるそれぞれのバネ定数よりも小さい。 Each spring constant leaf spring portion 9a, in the X direction. 9b, the connecting portion 8a, is smaller than each of the spring constant in the X direction 8b. このため、X方向(受感軸方向)の加速度に対して、板バネ部9a、9bによる接続部8a、8bの撓み(変位部6のX方向への変位)の阻害は小さい。 Therefore, with respect to acceleration in the X direction (sensitive axis direction), the plate spring portion 9a, the connecting portion 8a by 9b, inhibition of 8b deflection of (displacement in the X direction of the displacement portion 6) is small.

図8は、本発明の第1の一実施形態に係る一軸半導体加速度センサ1の加速度検出部2を表す上面図である。 Figure 8 is a top view showing an acceleration detector 2 of the uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 according to the first embodiment of the present invention.
本明細書中において、接続部8aのX方向におけるバネ定数とは、接続部8aにX方向の力F が働いたときの接続部8aのX方向の変位x に対してフックの法則F =kx が成り立つとき、比例定数kをいう。 In this specification, a spring constant in the X-direction of the connecting portion 8a, Hooke's law F with respect to the X direction of the displacement x 1 of the connecting portion 8a when the force F 1 in the X direction is worked connection portion 8a when 1 = kx 1 is true, say the proportionality constant k. ここで、接続部8aのX方向の変位x とは、接続部8aの荷重部M(接続部8aが変位部6と接続する部位)のX方向の変位をいう。 Here, the displacement x 1 of the X-direction of the connecting portions 8a, refers to X-direction displacement of the load portion M of the connecting portion 8a (site connection portion 8a is connected to the displacement portion 6). すなわち、接続部8aのX方向の変位x とは、接続部8aの支持部D(接続部8aが枠部7と接続する部位)を通るY方向に平行な直線と、接続部8aの荷重部M(接続部8aが変位部6と接続する部位)との垂直距離をいう。 In other words, the displacement x 1 of the X-direction of the connecting portion 8a, and a straight line parallel to the Y direction through the supporting portion D of the connecting portion 8a (site connection portion 8a is connected to the frame part 7), the load of the connecting portions 8a part M refers to the vertical distance between (connection portion 8a is portion connected with the displacement unit 6).
接続部8bのバネ定数kについても、接続部8aと同様に考えることができる。 For even spring constant k of the connecting portion 8b, it can be considered similar to the connecting portion 8a.

また、本明細書中において、板バネ部9aのX方向におけるバネ定数とは、板バネ部9aにX方向の力F が働いたときのX方向の変位x に対してフックの法則F =k が成り立つとき、比例定数k をいう。 Further, Hooke's law F in this specification, a spring constant in the X direction of the plate spring portion 9a, the X-direction displacement x 2 when the force F 2 in the X direction is worked into a plate spring portion 9a when 2 = k x x 2 is established refers to a proportionality constant k x. ここで、板バネ部9aのX方向の変位x とは、板バネ部9aの荷重部E(板バネ部9aが変位部6と接続する部位)のX方向への変位量をいう。 Here, the displacement x 2 in the X direction of the plate spring portion 9a, means a displacement amount in the X-direction of the loading section E of the leaf spring portion 9a (site leaf spring portion 9a is connected to the displacement portion 6).
板バネ部9bのバネ定数k についても、板バネ部9aと同様に考えることができる。 For even spring constant k x of the plate spring portion 9b, it can be considered similar to the leaf spring portion 9a.

なお、接続部8a、8bのX方向への撓みに対する板バネ部9a、9bによる阻害を小さくする詳細については、後述する。 The connection part 8a, the plate spring portion 9a 8b for bending in the X direction, for more information to reduce the inhibition by 9b will be described later.

本実施形態の板バネ部9a、9bのように、板バネ部が複数配置される場合には、板バネ部9a、9bのX方向におけるバネ定数の合計が、接続部8a、8bのX方向におけるバネ定数の合計よりも小さいことが好ましい。 As plate spring 9a, 9b in this embodiment, when the plate spring portion is more arranged, leaf spring portion 9a, the sum of the spring constants in the X direction of 9b, the connecting portion 8a, X direction 8b it is preferably smaller than the sum of the spring constants in. X方向の加速度に対して、板バネ部9a、9bによる接続部8a、8bの撓みの阻害を小さなものとするためである。 The X-direction acceleration is to the leaf spring portion 9a, the connecting portion 8a by 9b, the inhibition of bending of 8b small.
なお、板バネ部が複数配置される場合に、接続部8a、8bのX方向への撓みに対する板バネ部による阻害を小さくする詳細については、後述する。 In the case where the plate spring portions are more disposed, the connecting portion 8a, for details to reduce the inhibition by the leaf spring portion to flex in the X direction 8b, it will be described later.

図6に示すように、板バネ部9a、9bはそれぞれ、平板部a1、a2と、ジョイント部b1、b2(継ぎ目部)とで構成される。 As shown in FIG. 6, and de respectively plate spring 9a, 9b includes a flat plate portion a1, a2, joint b1, b2 and (seam portion).
平板部a1は、Y方向に略平行に配置され、Z方向の厚さに対してX方向の幅が薄く、かつ枠部7とジョイント部b1とに接続される板状のものである。 Flat portion a1 is disposed substantially parallel to the Y direction, the width in the X direction is thin relative to the thickness in the Z direction, and those plate-shaped to be connected to a frame portion 7 and the joint portion b1.
平板部a2は、Y方向に略平行に配置され、Z方向の厚さに対してX方向の幅が薄く、かつジョイント部b1、b2に接続される板状のものである。 Flat plate portion a2 is arranged substantially parallel to the Y direction, the width in the X direction is thin relative to the thickness in the Z direction, and those plate-shaped to be connected to the joint portion b1, b2.
ジョイント部b1は、平板部a1、a2を接続し、かつX方向に略平行に配置される板状のものである。 Joint b1 connects the flat portion a1, a2, and those plate-shaped to be substantially parallel to the X direction.
ジョイント部b2は、平板部a2と変位部6とを接続し、かつX方向に略平行に配置される板状のものである。 Joint b2 connects the flat plate portion a2 displacement unit 6, and those plate-shaped to be substantially parallel to the X direction.
平板部a1、a2と、ジョイント部b1、b2は一体的に構成されている。 A flat plate portion a1, a2, joint b1, b2 are integrally formed.

板バネ部9a、9bは、例えば、平板部a1のY方向の長さA1を390μm、平板部a2のY方向の長さA2を370μm、ジョイント部b1のX方向の長さB1を10μm、ジョイント部b2のX方向の長さB2を10μm、平板部a1、a2のX方向の幅を20μm、ジョイント部b1、b2のY方向の幅を40μm、板バネ部9a、9bの高さCを300μmにすることができる(図6参照)。 Plate spring 9a, 9b is, for example, 10 [mu] m 390 [mu] m in the Y direction length A1 of the flat plate portion a1, 370 .mu.m in the Y direction length A2 of the flat plate portion a2, the X-direction of the joint portion b1 length B1, joint X direction 10μm length B2 parts b2, flat portions a1, a2 X direction 20μm width of the joint portion b1, b2 in the Y direction 40μm width of the plate spring portion 9a, 300 [mu] m height C of 9b it can be (see Fig. 6).

一軸半導体加速度センサ1が板バネ部9a、9bを備えることにより、一軸半導体加速度センサ1の薄型化が容易となる。 Uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 is a plate spring portion 9a, by providing 9b, thereby facilitating thinning of uniaxial semiconductor acceleration sensor 1.
一般に、従来の一軸半導体加速度センサの加速度検出部を薄型化すると、変位部が枠部に対してZ方向にも変位してしまい、受感軸方向以外の加速度に対しても変位するので、一軸の加速度センサとして機能しない状態になってしまう。 In general, the thinner the acceleration detection section of the conventional single semiconductor acceleration sensor, the displacement portion ends up displaced in the Z direction relative to the frame portion, so also displaced relative to the acceleration of the non-sensitive axis direction, uniaxial it becomes a state you do not want to function as an acceleration sensor.

これに対して、本発明に係る一軸半導体加速度センサ1は、板バネ部9a、9bを有しているので、一軸半導体加速度センサ1の薄型化が可能である。 In contrast, single semiconductor acceleration sensor 1 according to the present invention, since it has a leaf spring portion 9a, the 9b, it can be thinned uniaxial semiconductor acceleration sensor 1. 板バネ部9a、9bがZ方向(一軸半導体加速度センサ1の厚み方向)での厚さに対してX方向(受感軸方向)の幅が薄い平板部を備えるため、X方向の成分の加速度を受けた場合に板バネ部9a、9bは撓むようになっている。 Since the plate spring 9a, 9b is provided with a width thinner plate portion of the Z-direction X-direction with respect to the thickness at (the thickness direction of the uniaxial semiconductor acceleration sensor 1) (sensitive axis direction), acceleration in the X-direction component the plate spring portion 9a, 9b for adapted to flex when subjected to. また、板バネ部9a、9bのX方向におけるそれぞれのバネ定数k は、接続部8a、8bのX方向におけるそれぞれのバネ定数kよりも小さい。 Further, each of the spring constant k x in the X direction of the plate spring portion 9a, 9b is connected portions 8a, less than each of the spring constant k in the X direction 8b. そのため、X方向(受感軸方向)の加速度に対しては、板バネ部9a、9bによる接続部8a、8bの撓みの阻害が小さい。 Therefore, for the acceleration in the X direction (sensitive axis direction), the plate spring portion 9a, the connecting portion 8a by 9b, inhibition deflection of 8b is small.
一方、Z方向(一軸半導体加速度センサ1の厚み方向)の加速度に対しては、板バネ部9a、9bがZ方向での厚さに対してX方向の幅が薄い平板部を備えるため、板バネ部9a、9bのZ方向への変位は小さい。 On the other hand, for the acceleration in the Z-direction (thickness direction of the uniaxial semiconductor acceleration sensor 1), since the plate spring 9a, 9b is provided with a width thinner plate portion of the X-direction with respect to the thickness in the Z direction, the plate the spring portion 9a, the displacement in the Z direction 9b is small. このため、Z方向の加速度に対しては、板バネ部9a、9bは接続部8a、8bを支持するように機能し、接続部8a、8bのZ方向への変位を小さくする。 Therefore, for the acceleration in the Z direction, the plate spring portion 9a, 9b functions to support the connection portions 8a, 8b, to reduce the displacement of the connecting portion 8a, the Z direction 8b.

したがって、本発明に係る一軸半導体加速度センサ1は、接続部8a、8bのX方向(受感軸方向)への変位の阻害が小さい板バネ部9a、9bによって、接続部8a、8bのZ方向(一軸半導体加速度センサ1の厚み方向)への変位を抑制できる。 Thus, uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 according to the present invention, the connecting portions 8a, X-direction (sensitive axis direction) is small leaf spring portion 9a inhibition of displacement in the 8b, by 9b, the connecting portion 8a, Z direction 8b It can suppress the displacement of the (in the thickness direction uniaxial semiconductor acceleration sensor 1) to. そのため、本発明に係る一軸半導体加速度センサ1は、加速度検出部2の薄型化が可能であり、加速度検出部2の薄型化を図った場合でも実質的に一軸方向(X方向)のみの加速度を検出することができる。 Therefore, single semiconductor acceleration sensor 1 according to the present invention is capable of thinning of the acceleration detecting section 2, a substantially acceleration uniaxial direction (X direction) only even if the attempt to thinning of the acceleration detector 2 it is possible to detect.

なお、板バネ部9a、9bのX方向への撓みは、平板部a1、a2のX方向への撓みによって生じるだけでなく、板バネ部9a、9bのそれぞれのコーナー部分の角度が変化することによっても生じるものと考えられる。 Note that deflection of the leaf spring portion 9a, the X direction 9b is not only caused by the deflection in the X direction of the flat plate portion a1, a2, the plate spring portion 9a, the angle of each corner portion of 9b changes It is also thought to occur by.

(接続部8a、8bのX方向への撓みに対する板バネ部9a、9bによる阻害を小さくする詳細) (Connecting portion 8a, the plate spring portion 9a with respect 8b deflection in the X direction, details of reducing the inhibition by 9b)
次に接続部8a、8bのX方向への撓みに対する板バネ部9a、9bによる阻害を、小さくする詳細について、より精密に説明する。 Then connecting portion 8a, the plate spring portion 9a for bending of 8b in the X direction, the inhibition by 9b, details of small, will be described more precisely.

(1)板バネ部9a、9bを有する一軸半導体加速度センサ1のX方向の撓み量X LB (1) the plate spring portion 9a, uniaxial semiconductor acceleration X direction bending amount X LB sensor 1 having 9b
図8に示すように、接続部8a、8bのY方向の長さをrとする。 As shown in FIG. 8, the connecting portion 8a, and 8b in the Y-direction length to r. また、接続部8aと枠部7が接続する部位Dと接続部8bと枠部7が接続する部位Fを通る直線を直線pとしたとき、板バネ部9aと変位部6が接続する部位Eから直線pまでのY方向の垂直距離(板バネ部9bと変位部6が接続する部位Hから直線pまでのY方向の垂直距離)をLとする。 The connection part 8a and when the frame portion 7 connecting portion 8b and the frame 7 and the part D to be connected to a straight line p a straight line passing through the site F to be connected, site displacement portions 6 and the plate spring portion 9a connects E the vertical distance Y direction to the straight line p (Y direction perpendicular distance from the site H displacement unit 6 and the plate spring portion 9b are connected to the straight line p) and L from. また、直線pと変位部6の重心Gとの垂直距離をS、変位部6の質量をm、印加されるX方向の加速度をα、板バネ部9a、9bに働くX方向の力の合力をF とする。 Further, the vertical distance between the center of gravity G of the straight line p displacement portion 6 S, displacement of the mass portion 6 m, the acceleration of the applied X-direction alpha, the X direction of the force acting leaf spring portion 9a, and 9b force It is referred to as F x.

直線pからY方向に距離yの断面に作用する曲げモーメントM(y)は、 Bending acting on the cross section of the distance y from the linear p in the Y-direction moment M (y) is
M(y)=−mα(S−y)+F (L−y) ……式(1) M (y) = - mα ( S-y) + F x (L-y) ...... (1)
したがって、 Therefore,

また、撓み角dx/dyや撓み量xを決定するために用いられる重要な基礎方程式である以下の式(4) Also, an important basic equations used to determine the deflection angle dx / dy and deflection of x the following formula (4)
にEI(半導体基板のヤング率をE、接続部8a、8bにおけるZ方向に配置される中立軸に関する断面二次モーメントをIとする)を乗じて不定積分すれば、以下の式(5)が導かれる。 The EI If indefinite integral (E the Young's modulus of the semiconductor substrate, the connecting portion 8a, the second moment about the neutral axis disposed in the Z direction and I in 8b) multiplied by, the following equation (5) It is derived. なお、中立軸とは、接続部8a、8bの内部における変形後に伸びも縮みもしない線素で構成された面(中立面)と、接続部8a、8bの横断面(XZ平面)との交線をいう。 Note that the neutral axis, the connecting portion 8a, and the internal in consists of line elements not both expansion and contraction after deformation the surface of 8b (neutral surface), the connecting portion 8a, the cross section of 8b with (XZ plane) It refers to the line of intersection.

式(2)を式(5)に代入すれば、以下の式(6)を満たす。 Substituting equation (2) into equation (5), satisfy the following expression (6).
EI(dx/dy) EI (dx / dy)
=−{(1/2)(mα−F )y +(F L−mαS)y}+C ……式(6) = - {(1/2) (mα -F x) y 2 + (F x L-mαS) y} + C 1 ...... formula (6)

式(5)を不定積分すれば、以下の式(7)が導かれる。 If indefinite integral equation (5), the formula (7) is derived below.
式(3)を式(7)に代入すれば、以下の式(8)を満たす。 Substituting equation (3) into equation (7) satisfies the following equation (8).
EIx EIx
=(1/6)(F −mα)y +(1/2)(mαS−F L)y +C y+C …式(8) = (1/6) (F x -mα ) y 3 + (1/2) (mαS-F x L) y 2 + C 1 y + C 2 ... (8)

接続部8a、8bの支持条件y=0で、dx/dy=x=0を用いれば、C =C =0。 Connecting portion 8a, the support condition y = 0 of 8b, by using the dx / dy = x = 0, C 1 = C 2 = 0.
したがって、撓み角dx/dy、撓み量xは、以下の式(9)、式(10)を満たす。 Therefore, the deflection angle dx / dy, deflection of x, the following equation (9), satisfies the equation (10).
dx/dy= dx / dy =
−(y/2EI){(mα−F )y+2(F L−mαS)} ……式(9) - (y / 2EI) {( mα-F x) y + 2 (F x L-mαS)} ...... (9)
x=(y /6EI){(F −mα)y+3(mαS−F L)} ……式(10) x = (y 2 / 6EI) {(F x -mα) y + 3 (mαS-F x L)} ...... (10)

式(9)、式(10)にy=rを代入すると、y=rにおける撓み角(dx/dy) 、撓み量x は、以下の式(11)、(12)を満たす。 Equation (9), by substituting y = r in equation (10), y = angle deflection in r (dx / dy) r, deflection amount x r, the following equation (11) satisfies (12).
(dx/dy) (Dx / dy) r
=−(r/2EI){(mα−F )r+2(F L−mαS)} ……式(11) = - (r / 2EI) { (mα-F x) r + 2 (F x L-mαS)} ...... (11)
=(r /6EI){(F −mα)r+3(mαS−F L)} ……式(12) x r = (r 2 / 6EI ) {(F x -mα) r + 3 (mαS-F x L)} ...... (12)

y=Lにおける撓み量x LBは、以下の式(13)を満たす。 bending amount x LB in y = L satisfies the following equation (13).
LB =x +(L−r)(dx/dy) x LB = x r + (L -r) (dx / dy) r
=(r/6EI)[(2mα−2F )r +3{(2F −mα)L−mαS}r = (R / 6EI) [( 2mα-2F x) r 2 +3 {(2F x -mα) L-mαS} r
−6L(F L−mαS)] ……式(13) -6L (F x L-mαS) ] ...... formula (13)

板バネ部9a、9bのX方向のそれぞれのバネ定数をk とし、式(13)にF =2k LBを代入すると、y=Lにおける撓み量x LBは、以下の式(14)を満たす。 Plate spring portion 9a, the respective spring constants of the X direction 9b and k x, and substituting F x = 2k x x LB in the formula (13), deflection of x LB in y = L has the following formula (14 ) meet.

板バネ部9a、9bのX方向のそれぞれのバネ定数k が、接続部8a、8bのX方向のそれぞれのバネ定数k=3EI/{(3S−r)r }よりも十分小さい、すなわち、k <<3EI/{(3S−r)r }の条件の下では、式(14)は、以下の式(15)に近似できる。 The plate spring portion 9a, each spring constant k x in the X direction of 9b is, the connecting portion 8a, sufficiently smaller than the respective spring constant k = 3EI / the X direction 8b {(3S-r) r 2}, i.e. , under k x << 3EI / conditions {(3S-r) r 2 }, equation (14) can be approximated to the equation (15) below. なお、接続部8a、8bのX方向のそれぞれのバネ定数k=3EI/{(3S−r)r }は、フックの法則F=kxに、F=mα、x=x (後述する式(24))を代入することにより求められる。 The connection part 8a, the respective spring constant k = 3EI / the X direction 8b {(3S-r) r 2} is the Hooke's law F = kx, F = mα, x = x r ( described later Formula obtained by substituting (24)).

(2)板バネ部を有しない従来の一軸半導体加速度センサのX方向の撓み量X (2) the amount of deflection in the X direction of the conventional single semiconductor acceleration sensor having no leaf spring portion X L
図19は、板バネ部を有していない従来の一軸半導体加速度センサの加速度検出部40を表す上面図である。 Figure 19 is a top view showing an acceleration sensing part 40 of a conventional uniaxial semiconductor acceleration sensor having no leaf spring portion. 図19に示す加速度検出部40は、図2に示す加速度検出部2が備えている板バネ部9a、9bを有していない点で、加速度検出部2と相違している。 Acceleration detecting section 40 shown in FIG. 19, the plate spring portion 9a of the acceleration detector 2 shown in FIG. 2 and includes, in that it does not have the 9b, is different from the acceleration detection unit 2. 図2に共通する部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 The same reference numerals are given to common portions in FIG. 2, and overlapping description will be omitted.

直線pからY方向に距離yの断面に作用する曲げモーメントM(y)は、 Bending acting on the cross section of the distance y from the linear p in the Y-direction moment M (y) is
M(y)=−mα(S−y) ……式(16) M (y) = - mα (S-y) ...... formula (16)
したがって、 Therefore,

式(17)を式(5)に代入すれば、以下の式(19)を満たす。 Substituting equation (17) into equation (5), satisfy the following expression (19).
EI(dx/dy)=mα{Sy−(y /2)}+C ……式(19) EI (dx / dy) = mα {Sy- (y 2/2)} + C 1 ...... (19)
また、式(18)を式(7)に代入すれば、以下の式(20)を満たす。 Further, by substituting equation (18) into equation (7) satisfies the following equation (20).
EIx=mα{(−y /6)+(Sy /2)}+C y+C ……式(20) EIx = mα {(- y 3 /6) + (Sy 2/2)} + C 1 y + C 2 ...... formula (20)

接続部8a、8bの支持条件y=0で、dx/dy=x=0を用いれば、C =C =0。 Connecting portion 8a, the support condition y = 0 of 8b, by using the dx / dy = x = 0, C 1 = C 2 = 0.
したがって、撓み角dx/dy、撓み量xは、以下の式(21)、式(22)を満たす。 Therefore, the deflection angle dx / dy, deflection of x, the following equation (21), satisfies the equation (22).
dx/dy=(mα/2EI)y(2S−y) ……式(21) dx / dy = (mα / 2EI) y (2S-y) ...... formula (21)
x=(mα/6EI)y (3S−y) ……式(22) x = (mα / 6EI) y 2 (3S-y) ...... formula (22)

式(21)、式(22)にy=rを代入すると、y=rにおける撓み角(dx/dy) 、撓み量x は、以下の式(23)、(24)を満たす。 Equation (21), Substituting y = r in equation (22), the angle deflection of y = r (dx / dy) r, deflection amount x r, the following equation (23) satisfies (24).
(dx/dy) =(mα/2EI)r(2S−r) ……式(23) (Dx / dy) r = ( mα / 2EI) r (2S-r) ...... equation (23)
=(mα/6EI)r (3S−r) ……式(24) x r = (mα / 6EI) r 2 (3S-r) ...... equation (24)

y=Lにおける撓み量x は、以下の式(25)を満たす。 y = deflection of x L in L satisfies the following equation (25).
=x +(L−r)(dx/dy) x L = x r + (L -r) (dx / dy) r
=(mα/6EI)r{2r −3r(S+L)+6SL)} ……式(25) = (Mα / 6EI) r { 2r 2 -3r (S + L) + 6SL)} ...... formula (25)

(3)板バネ部9a、9bを有しない場合(加速度検出部40)と比較した、板バネ部9a、9bを有する場合(加速度検出部2)の変位部6のX方向の変位量の差の相対値(相対変位差)Δx (3) the plate spring portion 9a, if no 9b compared to (acceleration detection unit 40), the difference between the case (acceleration detection unit 2) in the X direction of the displacement of the displacement portion 6 having a leaf spring portion 9a, and 9b relative values (relative displacement difference) [Delta] x L
板バネ部9a、9bを有しない場合(加速度検出部40)と比較した、板バネ部9a、9bを有する場合(加速度検出部2)の変位部6のy=LにおけるX方向の変位量の差の相対値(相対変位差)Δx は、以下の式(26)により表すことができる。 If no plate spring portion 9a, and 9b compared to (acceleration detection unit 40), the plate spring portion 9a, when (acceleration detection unit 2) in the X direction of the displacement at y = L displacement portions 6 having 9b the relative value of the difference (relative displacement difference) [Delta] x L can be expressed by the following equation (26).
Δx =(x LB −x )/x Δx L = (x LB -x L ) / x L
=−(k /EI)r{(2r /3)−2rL+2L } ……式(26) = - (k x / EI) r {(2r 2/3) -2rL + 2L 2} ...... (26)
接続部8a、8bのX方向への撓みに対する板バネ部9a、9bによる阻害を、十分小さくするため、−Δx <0.1、すなわち、 Connecting portion 8a, the plate spring portion 9a with respect 8b deflection in the X direction, the inhibition by 9b, for sufficiently small, -Δx L <0.1, i.e.,
(k /EI)r{(2r /3)−2rL+2L }<0.1 ……式(27) (K x / EI) r { (2r 2/3) -2rL + 2L 2} <0.1 ...... formula (27)
であることが好ましい。 It is preferable that.

一軸半導体加速度センサに板バネ部がn個(n≧1)配置されている場合には、i番目の板バネ部のバネ定数をk xi 、i番目の板バネ部と変位部6が接続する部位から直線pまでのY方向のそれぞれの垂直距離をL とすると、Δx は、以下の式(28)により表すことができる。 When the leaf spring portions in a uniaxial semiconductor acceleration sensor is of n (n ≧ 1) arrangement, the spring constant of the i-th leaf spring portion k xi, i th plate spring portion and the displacement portion 6 is connected When each of the vertical distance Y direction from site to linear p and L i, [Delta] x L can be expressed by the following equation (28).
なお、式(27)は、板バネ部を2つ(板バネ部9a、9b)設けた場合を示しているので、式(28)は、式(27)を2で割った式の総和で表される。 Incidentally, formula (27), it indicates the case of providing two leaf spring portion (plate spring 9a, 9b), Equation (28) is an expression of the sum obtained by dividing equation (27) in 2 expressed.
接続部8a、8bのX方向への撓みに対するn個の板バネ部による阻害を、十分小さくするため、−Δx <0.1、すなわち、 Connecting portion 8a, a deflection inhibition by n-number of leaf spring portions relative to the X direction 8b, for sufficiently small, -Δx L <0.1, i.e.,
であることが好ましい。 It is preferable that.

(板バネ部9a、9bによる接続部8a、8bのZ方向への変位の抑制の詳細) (Leaf spring portion 9a, the connecting portion 8a by 9b, details of the suppression of displacement in the Z direction 8b)
次に、板バネ部9a、9bによる接続部8a、8bのZ方向への変位の抑制の詳細について、説明する。 Then, the plate spring portion 9a, the connecting portion 8a by 9b, details of the suppression of displacement in the Z direction 8b, will be described.
式(26)と同様に、板バネ部9a、9bを有しない場合(加速度検出部40)と比較した、板バネ部9a、9bを有する場合(加速度検出部2)の変位部6のy=LにおけるZ方向の変位量の差の相対値(相対変位差)Δz は、以下の式(31)により表すことができる。 As for formula (26) was compared with the case having no plate spring portion 9a, a 9b (acceleration detection unit 40), the displacement portion 6 of the case of having the plate spring portion 9a, a 9b (acceleration detection unit 2) y = the relative value of the difference between the Z-direction displacement amount of L (relative displacement difference) Delta] z L can be expressed by the following equation (31).
Δz =(z LB −z )/z Δz L = (z LB -z L ) / z L
=−(k /EI )r{(2r /3)−2rL+2L } ……式(31) = - (k z / EI 2 ) r {(2r 2/3) -2rL + 2L 2} ...... formula (31)

ここで、z LBは、板バネ部9a、9bを有する一軸半導体加速度センサ1のy=LにおけるZ方向の変位量、z は、板バネ部を有しない加速度検出部40を備える従来の一軸半導体加速度センサのy=LにおけるZ方向の変位量である。 Here, z LB, the displacement amount in the Z direction in the y = L uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 having leaf spring portion 9a, the 9b, z L is a conventional uniaxial including the acceleration detection unit 40 does not have a leaf spring portion is the displacement amount in the Z direction in the y = L of the semiconductor acceleration sensor. また、k は、板バネ部9a、9bのZ方向におけるそれぞれのバネ定数、I は、接続部8a、8bにおけるX方向に配置される中立軸に関する断面二次モーメントである。 Also, k z are each spring constant in the Z direction of the plate spring portion 9a, 9b, I 2 is the connecting portion 8a, a second moment about the neutral axis to be arranged in the X direction in 8b.

板バネ部9a、9bによる接続部8a、8bのZ方向への変位の抑制を、十分大きなものとするため、−Δz >0.3、すなわち、 The plate spring portion 9a, the connecting portion 8a by 9b, inhibition of displacement in the Z direction 8b, for a sufficiently large, -? Z L> 0.3, i.e.,
(k /EI )r{(2r /3)−2rL+2L }>0.3 ……式(32) (K z / EI 2) r {(2r 2/3) -2rL + 2L 2}> 0.3 ...... formula (32)
であることが好ましい。 It is preferable that.

一軸半導体加速度センサに板バネ部がn個(n≧1)配置されている場合には、i番目の板バネ部のZ方向におけるバネ定数をk zi 、i番目の板バネ部と変位部6が接続する部位から直線pまでのY方向のそれぞれの垂直距離をL とすると、Δz は、以下の式(33)により表すことができる。 When the leaf spring portions in a uniaxial semiconductor acceleration sensor is of n (n ≧ 1) arrangement, the spring constant in the Z direction of i-th leaf spring portion k zi, i th plate spring portion and the displacement portion 6 When There the respective vertical distance Y direction to the straight line p and L i from the site where connected, Delta] z L can be expressed by the following equation (33).
なお、式(32)は、板バネ部を2つ(板バネ部9a、9b)設けた場合を示しているので、式(33)は、式(32)を2で割った式の総和で表される。 Incidentally, formula (32), it indicates the case of providing two leaf spring portion (plate spring 9a, 9b), Equation (33) is an expression of the sum obtained by dividing equation (32) in 2 expressed.
接続部8a、8bのX方向への撓みに対するn個の板バネ部による阻害を、十分小さくするため、−Δz >0.3、すなわち、 Connecting portion 8a, a deflection inhibition by n-number of leaf spring portions relative to the X direction 8b, for sufficiently small, -? Z L> 0.3, i.e.,
であることが好ましい。 It is preferable that.

次に、板バネ部9a、9bを接続する変位部6の位置と、一軸半導体加速度センサ1の薄型化との関係について説明する。 Then, the plate spring portion 9a, a position of the displacement unit 6 for connecting 9b, the relationship between thickness of the uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 will be described.
式(31)からわかるように、Lが大きいほど、すなわち、直線p(接続部8aと枠部7が接続する部位Dと接続部8bと枠部7が接続する部位Fを通る直線、図8参照)と、板バネ部9a、9bが接続する変位部6の部位(部位E、部位F)との垂直距離が長いほど、Δz は大きくなる。 As can be seen from equation (31), as L increases, i.e., straight straight p to (connected to a portion D of the connecting portion 8a and the frame 7 is connected portion 8b and the frame 7 passes through the portion F for connecting, 8 a reference), the plate spring portion 9a, 9b site of the displacement portion 6 which is connected (site E, the longer the vertical distance between the site F) Delta] z L increases. Δz (板バネ部9a、9bによる接続部8a、8bのZ方向への変位の抑制)を大きくすることにより、加速度検出部2の厚さをさらに薄くすることができるので、一軸半導体加速度センサ1のさらなる薄型化が可能である。 Delta] z L (plate spring 9a, 9b by the connecting portions 8a, inhibition of displacement in the Z direction 8b) by increasing the, it is possible to further reduce the thickness of the acceleration detection section 2, a uniaxial semiconductor acceleration sensor a further reduction in thickness of 1 is possible.

Δz を大きくすることができるため、板バネ部9a、9bが変位部6と接続される部位は、部位D、部位Fを有する変位部6のY負方向の端部よりもY正方向寄り(すなわちL>r)であることが好ましく、変位部6のY正方向の端部であることがさらに好ましい。 It is possible to increase the Delta] z L, sites plate spring 9a, 9b is connected to the displacement unit 6, part D, Y positive direction closer than the end of the Y negative direction of the displacement portion 6 having a site F (i.e. L> r) is preferably, and more preferably a Y positive direction of the end portion of the displacement unit 6.
本実施形態では、Lが最も大きくなるように、変位部6のY正方向の端部に板バネ部9a、9bをそれぞれ接続しているので、−Δz を最も大きくすることができる。 In the present embodiments, L such that the largest, Y positive direction of the end portion in the plate spring portion 9a of the displacement unit 6, since the connecting respectively 9b, can be maximized -? Z L. このため、変位部6(接続部8a、8b)のZ方向への変位をより効果的に抑制することができ、一軸半導体加速度センサ1のさらなる薄型化が可能である。 Therefore, the displacement unit 6 (connecting portion 8a, 8b) can be effectively suppressed displacement in the Z direction, it is capable of further thinning of uniaxial semiconductor acceleration sensor 1.

なお、Lを大きくすれば、板バネ部9a、9bによって、接続部8a、8bのX方向への撓み(変位部6のX方向への変位)も抑制してしまうことも考えられる。 Incidentally, by increasing L, and the plate spring portion 9a, by 9b, connecting portions 8a, 8b deflection in the X direction (displacement in the X direction displacement portion 6) is also conceivable that results in suppression. しかしながら、板バネ部9a、9bは、接続部8a、8bのX方向の撓みの阻害が小さく、接続部8a、8bのZ方向の変位の抑制が大きいことが好ましいので、−Δz に比べて−Δx の値を小さくしている。 However, the plate spring portion 9a, 9b is connected portions 8a, 8b inhibition deflection of the X direction is small, the connecting portion 8a, because it is preferable that a large suppression of the Z-direction displacement of 8b, as compared to -? Z L It is to reduce the value of -Δx L. そのため、Lを大きくした場合でも、板バネ部9a、9bによる接続部8a、8bのZ方向への変位の抑制と比較して、板バネ部9a、9bによる接続部8a、8bのX方向への撓みの抑制の影響は小さい。 Therefore, even when the larger L, and the plate spring portion 9a, the connecting portion 8a by 9b, as compared to the inhibition of 8b of the displacement in the Z direction, the plate spring portion 9a, the connecting portion 8a by 9b, 8b in the X direction the influence of the deflection of the suppression is small.

(一軸半導体加速度センサ1の動作) (Operation of uniaxial semiconductor acceleration sensor 1)
次に、一軸半導体加速度センサ1の動作について説明する。 Next, the operation of the single semiconductor acceleration sensor 1.
本発明に係る一軸半導体加速度センサ1による加速度の検出の原理を説明する。 Explaining the principle of detection of acceleration by uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 according to the present invention. 図6、図7に示すように、接続部8a、8bの各両端部付近であって、接続部8a、8bの上面の外縁に合計4個のピエゾ抵抗素子R1〜R4が配置されている。 6, as shown in FIG. 7, the connecting portion 8a, a near respective opposite ends of 8b, the connecting portion 8a, the total on the outer edge of the upper surface of 8b 4 pieces of piezoresistance elements R1~R4 is arranged. これらのピエゾ抵抗素子Rは、単結晶シリコン基板の接続部8a、8bの上面に形成されたP型もしくはN型の不純物ドープ領域によって構成できる。 These piezoresistive element R may be configured by a single-crystal silicon substrate of the connecting portions 8a, 8b impurity doped region of P-type or N-type formed on the upper surface of the.

ピエゾ抵抗素子R1〜R4はそれぞれ、変位部6のX軸方向成分の変位を検出するX軸方向成分変位検出部(歪検出素子)として機能する。 Each piezoresistive element R1~R4 functions as an X-axis direction component displacement detector for detecting the displacement of the X-axis direction component of the displacement portion 6 (strain detecting element).

ピエゾ抵抗素子Rの伸び縮みの量から、X方向の加速度を検出することができる。 From the amount of expansion and contraction of the piezoresistive element R, it is possible to detect the acceleration in the X direction. ピエゾ抵抗素子Rの伸び、縮みは、ピエゾ抵抗素子Rの抵抗の変化として検出できる。 Elongation of the piezoresistive elements R, shrinkage can be detected as a change in resistance of the piezoresistive element R.

各ピエゾ抵抗素子RがシリコンへのP型不純物ドープによって構成されているとする。 And each piezoresistive element R is formed by the P-type impurity doped into the silicon. この場合には、ピエゾ抵抗素子Rの長手での抵抗値は伸び方向の応力が作用したときには増加し、縮み方向の応力が作用した場合には減少する。 In this case, the resistance value of the longitudinal piezoresistive element R increases when the elongation direction of the stress applied, decreases when the contraction direction of the stress acts. なお、ピエゾ抵抗素子RをシリコンへのN型不純物ドープによって構成した場合は抵抗値の変化が逆になる。 The change of the resistance value is reversed if the piezoresistive elements R is constituted by N-type impurity doped into the silicon.

図9は、ピエゾ抵抗素子Rの抵抗からX軸の方向の加速度を検出するための検出回路の構成例を示す回路図である。 Figure 9 is a circuit diagram showing a configuration example of a detection circuit for detecting the direction of acceleration in the X-axis from the resistance of the piezoresistive element R. この検出回路では、X軸方向の加速度成分を検出するために、4個のピエゾ抵抗素子R1〜R4からなるブリッジ回路を構成し、そのブリッジ電圧を検出している。 In this detection circuit, for detecting the acceleration component in the X-axis direction, and a bridge circuit composed of four piezoresistive elements R1 to R4, and it detects the bridge voltage.

これらのブリッジ回路では入力電圧Vinに対する出力電圧Voutの関係は以下の式で表される。 In these bridge circuits relationship between the output voltage Vout to input voltage Vin is represented by the following equation.
Vout/Vin= Vout / Vin =
[R3/(R1+R3)−R4/(R2+R4)] ……式(35) [R3 / (R1 + R3) -R4 / (R2 + R4)] ...... equation (35)

ピエゾ抵抗素子Rの伸び縮の量と抵抗値Rの変化とが比例することから、入力電圧に対する出力電圧の比(Vout/Vin)は加速度と比例し、X軸の加速度を測定することが可能となる。 Since the amount of expansion and contraction of the piezoresistive element R and the change in the resistance value R is proportional to the ratio of output voltage to input voltage (Vout / Vin) is capable of proportional to the acceleration, measures the acceleration in the X-axis to become.

(一軸半導体加速度センサ1の利点) (Advantages of uniaxial semiconductor acceleration sensor 1)
以上のように、本実施形態に係る一軸半導体加速度センサ1は、X方向(受感軸方向)におけるバネ定数が接続部8a、8bのそれぞれのX方向におけるバネ定数よりも小さく、かつZ方向(一軸半導体加速度センサ1の厚み方向)への変位が小さい板バネ部9a、9を備えている。 As described above, the uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 according to this embodiment, the spring constant of the connecting portion 8a in the X direction (sensitive axis direction) is smaller than the spring constant in each of the X direction 8b, and Z direction ( and a uniaxial semiconductor acceleration of displacement in the thickness direction) sensor 1 is smaller leaf spring portion 9a, 9. そのため、接続部8a、8bのX方向への変位の阻害を小さくして、接続部8a、8bのZ方向への変位を抑制できるので、加速度検出部2の厚さを薄くすることができ、一軸半導体加速度センサ1の薄型化が可能である。 Therefore, the connecting portion 8a, by reducing the inhibition of the displacement in the X direction 8b, the connecting portion 8a, it is possible to suppress the displacement in the Z direction 8b, it is possible to reduce the thickness of the acceleration detector 2, thin uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 is possible.
また、L(直線pと、板バネ部9a、9bが接続する変位部6の部位(部位E、部位F)との垂直距離、図8参照)が最も大きくなるように、変位部6のY正方向の端部で板バネ部9a、9bを変位部6に接続しているので、式(31)の−Δz をより大きくすることができる。 Moreover, L (the straight line p, the plate spring portion 9a, part of the displacement unit 6 9b is connected (site E, the vertical distance between the site F), see Fig. 8) so that the largest, Y displacement unit 6 forward end of a plate spring portion 9a, since the connecting 9b to the displacement unit 6, it is possible to increase the -? z L of formula (31). このため、板バネ部9a、9bによって変位部6(接続部8a、8b)のZ方向への変位をより効果的に抑制することができ、一軸半導体加速度センサ1のさらなる薄型化が可能である。 Therefore, the plate spring portion 9a, it is possible to more effectively suppress the displacement in the Z direction of the displacement portion 6 (connecting portion 8a, 8b) by 9b, it is capable of further thinning of uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 .

また、本実施形態に係る一軸半導体加速度センサ1では、板バネ部9a、9bを有することにより加速度検出部2の薄型化が可能なため、加速度検出部2を作成するためのエッチング時間を短縮でき、一軸半導体加速度センサ1の製造時間の短縮を図ることができる。 Further, the uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 according to the present embodiment, since it can be made thinner acceleration detection section 2 by a plate spring portion 9a, the 9b, can shorten the etching time for creating acceleration detector 2 , it is possible to shorten the manufacturing time of the uniaxial semiconductor acceleration sensor 1.
また、本実施形態に係る一軸半導体加速度センサ1は、板バネ部9a、9bを有することにより加速度検出部2の薄型化が可能であるため、一軸半導体加速度センサ1の製造のために準備される半導体基板の厚さの選択の自由度(言い換えれば、設計の自由度)を、従来よりも向上させることができる。 Further, the uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 according to this embodiment is prepared for because it is possible to thin the acceleration detector 2, uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 manufactured by a plate spring portion 9a, and 9b (in other words, the degree of freedom of design) thickness of selection freedom of the semiconductor substrate can be improved than before.

(変形例) (Modification)
図10は、第1の実施形態に係る一軸半導体加速度センサ1の加速度検出部2の変形例を表す上面図である。 Figure 10 is a top view showing a modification of the acceleration detector 2 of the uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 according to the first embodiment. 図2に共通する部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 The same reference numerals are given to common portions in FIG. 2, and overlapping description will be omitted. 図2に示した第1の実施形態の加速度検出部2では、板バネ部9a、9bが蛇行形状に1サイクル折り返して形成されているのに対して、この変形例では、板バネ部9c、9dが蛇行形状に2サイクル折り返して形成されている点で、相違している。 The acceleration detector 2 of the first embodiment shown in FIG. 2, the plate spring portion 9a, whereas 9b is formed by folding one cycle meandering, in this modification, the leaf spring portion 9c, in that 9d is formed by folding two cycles in a meandering shape, it is different.

蛇行形状の板バネ部が折り返されるサイクル数は、図2に示す1サイクルや図10に示す2サイクルに限定されない。 The number of cycles leaf spring portion of the meander shape is folded is not limited to the two cycles shown in one cycle and 10 shown in FIG. 板バネ部は、X方向におけるそれぞれのバネ定数が接続部8a、8bのX方向におけるそれぞれのバネ定数よりも小さく、かつZ方向への変位が小さい構造であれば、任意のサイクル数にすることができる。 The leaf spring unit, each spring constant connection part 8a in the X direction, smaller than the respective spring constants in the X direction 8b, and if the structure displacement is smaller in the Z direction, that the number of arbitrary cycles can.

(第2の実施形態) (Second Embodiment)
図11は、本発明の第2の実施形態に係る一軸半導体加速度センサの加速度検出部20を表す上面図である。 Figure 11 is a top view showing an acceleration detector 20 of the uniaxial semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention. なお、図示していないが、本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、加速度検出部20の枠部7の上面に上蓋3が、下面に下蓋4がそれぞれ接合されている。 Although not shown, also in this embodiment, as in the first embodiment, the upper lid 3 on the upper surface of the frame portion 7 of the acceleration detector 20, the lower cover 4 are respectively bonded to the lower surface. 図2に共通する部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 The same reference numerals are given to common portions in FIG. 2, and overlapping description will be omitted.

図11に示すように、本実施形態の加速度検出部20は、第1の実施形態での加速度検出部2と、以下の点において相違している。 As shown in FIG. 11, the acceleration detection unit 20 of the present embodiment, the acceleration detecting unit 2 in the first embodiment, is different in the following points. 第1に、本実施形態の加速度検出部20は、第1の実施形態での加速度検出部2の変位部6が備えていない、凹部6eを変位部6dに備えている。 First, acceleration detector 20 of the present embodiment, the displacement portion 6 of the acceleration detecting portion 2 is not provided in the first embodiment, and a recess 6e into displacement portion 6d. 第2に、本実施形態の加速度検出部20は、第1の実施形態が備える蛇行形状の2つの板バネ部9a、9bに代えて、平板形状の1つの板バネ部9eを備えている。 Second, acceleration detector 20 of the present embodiment, two plate spring portions 9a of the serpentine first embodiment comprises, instead of 9b, and a single leaf spring portion 9e of the flat plate.

変位部6dは、平面視で凹形状の基板であり、X方向の加速度を受けて枠部7に対して変位する錘部である。 Displacement unit 6d is a concave shape of the substrate in plan view, a weight portion which is displaced relative to the frame part 7 receives the acceleration in the X direction. 変位部6dには、X方向における中央近傍であって、かつY正方向側に、Y方向に沿って基板の表面と裏面とを貫通する凹部6eが形成されている。 The displacement portion 6d, a central portion in the X direction and the Y positive direction, the recess 6e along a Y direction through the front and back surfaces of the substrate are formed. 変位部6dは、枠部7と離間して枠部7の開口内に配置される。 Displacement portion 6d is positioned within the opening of the frame portion 7 and spaced apart from the frame part 7.

板バネ部9eは、Z方向の厚さに対してX方向の幅が薄い平板形状であり、凹部6e内にY方向に略平行に配置され、変位部6d及び枠部7に両端部がそれぞれ結合されている。 The plate spring portion 9e has a width in the X direction with respect to the thickness in the Z direction is thin plate shape, disposed substantially parallel to the Y direction in the recess 6e, both end portions respectively to the displacement portion 6d and the frame part 7 It is coupled. 板バネ部9eは、最も撓みやすい方向がX方向であり、Z方向には剛性の高い構造になっている。 The plate spring portion 9e is most easily bent direction X direction, and is highly rigid structure in the Z direction. すなわち、板バネ部9eは、X方向においては変位部6dを弾性的に接続し、変位部6dのX方向への変位の阻害は小さい。 That is, the plate spring portion 9e is a displacement portion 6d elastically connected in the X direction, is small inhibition of displacement in the X direction of the displacement portion 6d. 一方、Z方向においては、板バネ部9eは、変位部6dを支持してZ方向への変位を抑制している。 On the other hand, in the Z direction, the plate spring portion 9e is suppressed displacement in the Z direction and supports the displacement portion 6d.

板バネ部9eのX方向におけるバネ定数は、接続部8a、8bのX方向におけるそれぞれのバネ定数よりも小さい。 The spring constant in the X direction of the plate spring portion 9e, the connection part 8a, smaller than the respective spring constants in the X direction 8b. これにより、X方向(受感軸方向)の加速度に対して、板バネ部9eによる接続部8a、8bの撓み(変位部6dのX方向への変位)の阻害を小さなものとしている。 Thus, with respect to acceleration in the X direction (sensitive axis direction), and the connecting portion 8a of the leaf spring portion 9e, the 8b deflection inhibition (displacement in the X direction of the displacement portion 6d) was small.

接続部8aと枠部7が接続する部位Dと接続部8bと枠部7が接続する部位Fを通る直線を直線pとしたとき、板バネ部9eと変位部6dが接続する部位Jから直線pまでのY方向の垂直距離をL 、板バネ部9eのX方向におけるバネ定数をk x9eとすると、板バネ部9eを有しない場合(加速度検出部40)と比較した、板バネ部9eを有する場合(加速度検出部20)の変位部6dのy=L におけるX方向の変位量の差の相対値(相対変位差)Δx は、以下の式(36)により表すことができる。 When the connection portion 8b and the frame 7 and the part D of the connecting portion 8a and the frame 7 is connected to a straight line p a straight line passing through the site F to be connected linearly from the portion J of the displacement portion 6d and the plate spring portion 9e is connected the Y direction perpendicular distance to the p L e, when the spring constant in the X direction of the plate spring portion 9e and k X9e, compared with the case having no leaf spring portion 9e (acceleration detection unit 40), the plate spring portion 9e y = L relative value of the difference between the X direction displacement at e (relative displacement difference) [Delta] x L of the displacement portion 6d of the case (acceleration detection unit 20) having a can be expressed by the following equation (36).
Δx =(x LB −x )/x Δx L = (x LB -x L ) / x L
=−(k x9e /EI)r{(r /3)−rL +L } ……式(36) = - (k x9e / EI) r {(r 2/3) -rL e + L e 2} ...... formula (36)
接続部8a、8bのX方向への撓みに対する板バネ部9a、9bによる阻害を、十分小さくするため、−Δx <0.1、すなわち、 Connecting portion 8a, the plate spring portion 9a with respect 8b deflection in the X direction, the inhibition by 9b, for sufficiently small, -Δx L <0.1, i.e.,
(k x9e /EI)r{(r /3)−rL +L }<0.1 ……式(37) (K x9e / EI) r { (r 2/3) -rL e + L e 2} <0.1 ...... formula (37)
であることが好ましい。 It is preferable that.

加速度検出部20は、例えば、凹部6eのX方向の長さ(幅)Dを50μm、凹部6eのY方向の長さEを500μm、板バネ部9eのX方向の長さ(幅)を20μm、板バネ部9eのY方向の長さを525μm、板バネ部9eのZ方向の厚さを300μmにすることができる(図11参照)。 Acceleration detecting section 20, e.g., X direction length of the recess 6e (width) D 50 [mu] m, 500 [mu] m in the Y direction length E of the recess 6e, 20 [mu] m X-direction of the length of the plate spring portion 9e (width) , 525 [mu] m length of the Y direction of the plate spring portion 9e, the thickness of the Z direction of the plate spring portion 9e can be 300 [mu] m (see FIG. 11).

以上のように、第2の実施形態に係る一軸半導体加速度センサにおいても、X方向(受感軸方向)におけるバネ定数が接続部8a、8bのそれぞれのX方向におけるバネ定数よりも小さく、かつZ方向(一軸半導体加速度センサの厚み方向)への変位が小さい板バネ部9eを備えている。 As described above, also in the uniaxial semiconductor acceleration sensor according to the second embodiment, the spring constant of the connecting portion 8a in the X direction (sensitive axis direction) smaller than the spring constant in each of the X direction 8b, and Z displacement in the direction (thickness direction of the uniaxial semiconductor acceleration sensor) is provided with a small leaf spring portion 9e. また、L >rとなるように、板バネ部9eを変位部6dに接続している。 Also, as the L e> r, connects the leaf spring portion 9e on the displacement portion 6d. そのため、第2の実施形態に係る一軸半導体加速度センサは、第1の実施形態の一軸半導体加速度センサ1と同様な効果(利点)を得ることができる。 Therefore, single semiconductor acceleration sensor according to the second embodiment, it is possible to obtain a uniaxially semiconductor acceleration sensor 1 and the same effects of the first embodiment (advantages).

(変形例) (Modification)
図12〜図15は、第2の実施形態に係る一軸半導体加速度センサの加速度検出部20の変形例を表す上面図である。 12 to 15 is a top view illustrating a modification of the acceleration detector 20 of the uniaxial semiconductor acceleration sensor according to the second embodiment. 図2、図11に共通する部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 2, the same reference numerals are given to common portions in FIG. 11, and overlapping description will be omitted.
図11に示した第2の実施形態の加速度検出部20では、1つの平板形状の板バネ部9eを備えている。 The acceleration detector 20 of the second embodiment shown in FIG. 11, a leaf spring portion 9e of one flat plate. これに対して、図12の変形例では2つの平板形状の板バネ部9f、9gを備え、図13、図14の変形例では、Z方向に垂直な断面形状がL字形状の2つの板バネ部9h、9i、板バネ部9j、9kをそれぞれ備え、図15の変形例ではZ方向に垂直な断面形状がT字形状の2つの板バネ部9l、9mを備えている。 In contrast, a plate spring portion 9f, 9 g of the two plate-shaped in the modification of FIG. 12, FIG. 13, in the modification of FIG. 14, two plates of the cross-sectional shape perpendicular to the Z-direction L-shape the spring portion 9h, 9i, the plate spring portion 9j, each comprise 9k, the cross-sectional shape perpendicular to the Z direction in the modification of FIG. 15 is provided with two leaf spring portions 9l, 9m T-shaped.

図11〜図15に示すように、いずれの板バネ部9f〜9mも、Y方向に略平行に配置され、かつZ方向の厚さに対してX方向の幅が薄い平板部を備えている。 As shown in FIGS. 11 to 15, any of the plate spring portion 9f~9m also disposed substantially parallel to the Y direction, and the width in the X direction with respect to the thickness in the Z direction is provided with a thin flat plate portion . 板バネ部の形状は、図11、図12に示す平板形状や、図13、図14に示すL字形状や、図15に示すT字形状に限定されない。 The shape of the plate spring portion 11, and a flat plate shape shown in FIGS. 12, 13, and L-shape shown in FIG. 14, but are not limited to T-shape shown in FIG. 15. 板バネ部は、このような平板部を備えており、板バネ部のX方向におけるそれぞれのバネ定数が接続部8a、8bのX方向におけるそれぞれのバネ定数よりも小さく、かつZ方向には剛性の高い構造であれば、任意の形状にすることができる。 The plate spring portion is provided with such a flat plate portion, each of the spring constant connection part 8a in the X direction of the plate spring portion, smaller than the respective spring constants in the X direction 8b, and stiffness in the Z-direction if high structure, it can be of any shape.

以上のように、この変形例に係る一軸半導体加速度センサにおいても、加速度検出部は、板バネ部9f〜9mをそれぞれ備えている。 As described above, also in the uniaxial semiconductor acceleration sensor according to this modification, the acceleration detection unit is provided with respectively a leaf spring portion 9F~9m. また、板バネ部9f〜9mと変位部6がそれぞれ接続する部位と、直線pとのY方向の垂直距離が、接続部8a、8bのY方向のそれぞれの長さrよりも長い。 Further, a site where the displacement unit 6 and the plate spring portion 9f~9m are connected respectively, the vertical distance Y direction of the straight line p is, the connecting portion 8a, longer than each of the length r of the Y direction 8b. そのため、この変形例に係る一軸半導体加速度センサは、第2の実施形態の一軸半導体加速度センサと同様な効果を得ることができる。 Therefore, single semiconductor acceleration sensor according to this modification can obtain the same effect as uniaxial semiconductor acceleration sensor of the second embodiment.

(第3の実施形態) (Third Embodiment)

図16は、本発明の第3の実施形態に係る一軸半導体加速度センサの加速度検出部30を表す斜視図である。 Figure 16 is a perspective view showing an acceleration sensing part 30 of the uniaxial semiconductor acceleration sensor according to a third embodiment of the present invention. 図2に共通する部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 The same reference numerals are given to common portions in FIG. 2, and overlapping description will be omitted.
図示していないが、本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、加速度検出部30の枠部37の上面に上蓋3が、下面に下蓋4がそれぞれ接合されている。 Although not shown, also in this embodiment, as in the first embodiment, the upper lid 3 on the upper surface of the frame portion 37 of the acceleration detecting section 30, the lower cover 4 are respectively bonded to the lower surface. 本実施の形態では、加速度検出部30と上蓋部3間のギャップ5b、及び加速度検出部30と下蓋部4間のギャップ5cの間隔を狭くして(例えばそれぞれ3μm)、変位部36の運動にスライドフィルムダンピング(後述する)をかけることにより変位部36の共振時の振幅を小さくし、共振による接続部8a、8bの損傷の低減を図っている。 In the present embodiment, by narrowing the gap 5b between the acceleration detection unit 30 and the upper cover portion 3, and the spacing of the gap 5c between the acceleration detection unit 30 and the lower lid part 4 (e.g. 3μm, respectively), the motion of the displacement unit 36 slide film damping (described below) to reduce the amplitude at resonance of the displacement portion 36 by applying, connecting portions 8a due to resonance, thereby reducing the damage to the 8b to.

図16に示すように、本実施形態の加速度検出部30は、第1の実施形態の加速度検出部2と、以下の点において相違している。 As shown in FIG. 16, the acceleration detection unit 30 of this embodiment includes an acceleration detecting portion 2 of the first embodiment, it is different in the following points. 第1に、本実施形態の加速度検出部30は、第1の実施形態での加速度検出部2の変位部6が備えていない、櫛歯部36b、36c(後述する)を変位部36(後述する)に備えている。 First, the acceleration detecting unit 30 of the present embodiment, the displacement portion 6 of the acceleration detecting portion 2 is not provided in the first embodiment, the comb tooth 36b, 36c displacement unit 36 ​​(described later (described later) It has to be). 第2に、本実施形態の加速度検出部30は、第1の実施形態での加速度検出部2の枠部7が備えていない、櫛歯部37b、37c(櫛歯部36b、36cにそれぞれ対応して配置される)を枠部37(後述する)に備えている。 Second, acceleration detector 30 of the present embodiment, the frame part 7 of the acceleration detector 2 is not provided in the first embodiment, respectively comb-tooth portions 37b, 37c (the comb tooth 36b, to 36c was being arranged) are provided on a frame portion 37 (described later). すなわち、本実施形態の一軸半導体加速度センサは、変位部36に櫛歯部36b、36c、枠部37に櫛歯部37b、37cを備えることにより、スクイーズドフィルムダンピング(後述する)による大きなダンピング効果を得ることができる。 That is, the uniaxial semiconductor acceleration sensor of this embodiment, the comb-tooth portion 36b to the displacement unit 36, 36c, comb-tooth portions 37b to the frame 37, by providing 37c, large damping effect squeezed film damping (described below) it is possible to obtain. これにより、共振による接続部8a、8bの損傷を低減させることができる。 Thus, it is possible to reduce the connection portion 8a, 8b damage due to resonance.

加速度検出部30は、変位部36と、枠部37と、接続部8a、8bと、板バネ部9a、9bと、接続部8a、8b上に配置される複数のピエゾ抵抗素子R(R1〜R4)とで構成されている。 Acceleration detecting section 30, a displacement unit 36, a frame portion 37, connecting portions 8a, 8b and the plate spring portion 9a, 9b and the connecting portion 8a, a plurality of piezoresistive elements R arranged on 8b (R1 to is constructed out with R4). 加速度検出部30は、例えば誘導結合型プラズマエッチング法(ICPエッチング法)により、半導体基板を異方性ドライエッチングしてトレンチ溝35a、35b(細長い溝)、孔部32を形成することにより作成できる。 Acceleration detecting section 30, for example, by inductively coupled plasma etching (ICP etching method), a trench 35a of the semiconductor substrate by anisotropic dry etching, 35b (elongated groove) can be created by forming a hole 32 .

トレンチ溝35aは、基板のY軸正方向寄りの領域において、繰り返し折り返された形状でX方向に向かってに延びている。 Trench 35a is in the region of the Y-axis positive direction side of the substrate, and extend toward the X direction by repeatedly folded shape.
トレンチ溝35bは、基板のY軸負方向寄りの領域において、繰り返し折り返された形状でX方向に向かってに延びている。 Trenches 35b, in the region of the Y-axis negative direction side of the substrate, and extend toward the X direction by repeatedly folded shape.
トレンチ溝35a、35bは、基板の表面と裏面を貫通している。 Trenches 35a, 35b extend through the front and back surfaces of the substrate. 変位部36と枠部37とは、トレンチ溝5a、5b、孔部32によって分離され相対的に移動可能である。 The displacement portion 36 and the frame 37, trench 5a, 5b, separated by the hole portion 32 is relatively movable.
トレンチ溝35a、35bのギャップ(間隙)の幅を、例えば3μmにすることにより、変位部36の運動に後述するスクイーズドフィルムダンピングをかけて変位部36の共振時の振幅を小さくし、共振による接続部8a、8bの損傷の低減を図ることができる。 Trenches 35a, 35b of the width of the gap (gap), for example by a 3 [mu] m, over the squeezed film damping to be described later to the motion of the displacement unit 36 ​​to reduce the amplitude at resonance of the displacement unit 36, due to resonance connecting portions 8a, it is possible to reduce the damage 8b.
孔部32は、半導体基板のX正方向の一側寄りとX負方向の一側寄りにそれぞれ配置され、断面凹形状に基板の表面と裏面を貫通する空間である。 Holes 32 are arranged in the X positive direction of one side toward the negative X-direction on one side near the semiconductor substrate, which is a space extending through the front and back surfaces of the substrate to the concave cross-sectional profile. 2つの孔部32は、変位部36及び接続部8a、8bを挟むように接して配置される。 Two holes 32, the displacement unit 36 ​​and the connecting portion 8a, is arranged to contact with sandwich the 8b. 孔部32のY正方向に位置するそれぞれの凹部には、板バネ部9a、9bがそれぞれ接するように配置されている。 Each recess is located in the Y positive direction of the hole portion 32, the plate spring portion 9a, 9b are arranged in contact respectively.

変位部36は、X方向の加速度を受けて枠部37に対して変位する錘部である。 Displacement unit 36 ​​is a weight portion which is displaced relative to the frame portion 37 receives the acceleration in the X direction. 変位部36は、枠部37と離間して枠部37の開口に設けられ、基体部36aと、櫛歯部36b、36cとに区分できる。 Displacement unit 36 ​​is provided in the opening of the frame portion 37 separated from the frame portion 37 can be divided and the base portion 36a, the comb tooth 36b, to the 36c.
基体部36aは、接続部8a、8bの一端とそれぞれ接続された、平面視で略長方形の基板である。 Base unit 36a, connecting portions 8a, 8b are connected with one end each of a board having a substantially rectangular shape in plan view.
櫛歯部36bは、基体部36aのY正方向の端部から、Y正方向へ櫛歯が延びる櫛歯形状の部分である。 Comb-tooth unit 36b, the Y positive direction of the end portion of the base portion 36a, a part of the tooth shape comb teeth extending in the Y positive direction.
櫛歯部36cは、基体部36aのY負方向の端部から、Y負方向へ櫛歯が延びる櫛歯形状の部分である。 Comb-tooth portion 36c, from the end of the negative Y direction of the base portion 36a, a part of the tooth shape comb teeth extending in the Y negative direction.

本明細書中において、櫛歯形状とは、櫛歯(すなわち凸部)を有する形状をいう。 In this specification, a comb-tooth shape means a shape having comb teeth (i.e., protrusions). なお、本実施の形態では、大きなスクイーズドフィルムダンピング効果が得られる等の観点から、櫛歯部36b、36cの櫛歯、櫛歯部37b、37cの櫛歯、及び櫛歯部36b、36c、37b、37cのそれぞれの櫛歯間に配置される凹部の外形を、平面視で矩形形状としているが、これらは矩形形状に限定されるものではない。 In this embodiment, from the viewpoint of a large squeezed film damping effect is obtained, the comb tooth 36b, 36c of the comb teeth, the comb tooth 37b, 37c of the comb teeth, and the comb tooth 36b, 36c, 37b, the outer shape of the recess is disposed between each of the comb teeth of the 37c, but has a rectangular shape in plan view, they are not intended to be limited to the rectangular shape. スクイーズドフィルムダンピング効果を得ることができるため、変位部36が、Y方向の一端又は両端に、凸部とこの凸部に並んで配置される凹部とを有し、枠部37が、変位部36の凸部に対応する凹部と、変位部36の凹部に対応する凸部とを有していればよい。 It is possible to obtain a squeezed film damping effect, the displacement unit 36, at one or both ends of the Y-direction, and a recess which is arranged in the convex portion and the convex portion, the frame portion 37, the displacement portion and a recess corresponding to the convex portion 36, only to have a convex portion corresponding to the recess of the displacement portion 36.

一般に、一軸半導体加速度センサの接続部8a、8bと変位部36は共振周波数をもち、衝撃等により外部からその周波数の加振力が加わると共振して変位部36に大きな変位が発生し、極端な場合には接続部8a、8bが損傷する可能性がある。 In general, the connecting portion 8a of the uniaxial semiconductor acceleration sensor, 8b and the displacement unit 36 ​​has a resonance frequency, large displacement and resonance with the excitation force of the frequency is applied from outside to the displacement unit 36 ​​is generated by an impact or the like, extreme is likely to connecting portions 8a, 8b are damaged case. そのため、本実施形態に係る一軸半導体加速度センサでは、変位部36の櫛歯部36b、36cを、エアダンピングによる減衰係数が大きい櫛歯形状として、変位部36の共振時の振幅を小さくし、共振による接続部8a、8bの損傷の低減を図っている。 Therefore, in the uniaxial semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment, the comb tooth 36b of the displacement unit 36, the 36c, as comb-shaped attenuation coefficient is greater by air damping to reduce the amplitude at resonance of the displacement unit 36, the resonant connecting portion 8a, and thereby reducing the damage to the 8b by. 変位部36が櫛歯形状を有するとエアダンピングによる減衰係数が大きくなるのは、後述するように大きなスクイーズドフィルムダンピング効果が得られるためである。 When the displacement unit 36 ​​has a comb-tooth shape of the attenuation coefficient due to air damping is increased is because the large squeezed film damping effect can be obtained as described below.

ここで、ダンピング効果について説明する。 Here, a description will be given of the damping effect. 本明細書中においては、エアダンピングとは、気体を媒体として変位部36の運動を減衰させることをいう。 In the present specification, the air damping refers to attenuate the movement of the displacement part 36 a gas as a medium. 固定された壁面に間隙を介して板状の振動体が対向配置されている場合に、その振動体と壁面との間隔が狭いほど、空気の粘性による影響が大きいためエアダンピング効果が大きくなる。 When the vibrating body fixed wall with a gap in a plate shape is disposed opposite, smaller the distance between the vibration member and the wall surface, the air damping effect due to the large influence of the viscosity of air increases. エアダンピングには、振動体を壁面に略平行方向に振動させた場合に生じるスライドフィルムダンピングと、振動体が壁面を圧するような方向に(例えば、振動体を壁面に対して略垂直方向に)振動させた場合に生じるスクイーズドフィルムダンピングとを挙げることができる。 The air damping, a slide film damping caused when vibrated substantially in parallel to the vibrating body to the wall, in a direction such that the vibrating body presses the wall surface (e.g., in a direction substantially perpendicular to the wall surface of the vibration member) it can be mentioned the squeezed film damping caused when vibrated.

図17は、変位部36の櫛歯部36bの側面36b−1〜36b−3と、変位部36の櫛歯部36cの側面36c−1〜36c−3を表した図である。 Figure 17 is a side 36b-1~36b-3 comb teeth portions 36b of the displacement unit 36 ​​is a diagram showing the side 36c-1~36c-3 comb teeth portions 36c of the displacement portion 36. 図18は、枠部37の櫛歯部37bの側面37b−1〜37b−3と、枠部37の櫛歯部37cの側面37c−1〜37c−3を表した図である。 Figure 18 is a diagram showing the side surface 37b-1~37b-3 comb teeth portions 37b of the frame part 37, the side surface 37c-1~37c-3 comb teeth portions 37c of the frame portion 37. なお、図17、図18では、位置関係を明確にするため、接続部8a、8bも図示している。 Incidentally, FIG. 17, FIG. 18, for clarity of positional relationship, the connection portions 8a, 8b are also shown. また、枠部37の櫛歯部37b、37cについては後述する。 The comb tooth 37b of the frame portion 37 will be described later 37c.

X方向の加速度を受けて変位部36は実質的にX方向にのみ変位するため、櫛歯部36bのX軸に平行な側面36b−1、36b−2は、その側面に対向する櫛歯部37bの側面37b−1、37b−2に対してそれぞれ略平行方向に振動する。 The displacement portion 36 receives the acceleration in the X direction is displaced substantially only X direction, the side surface 36b-1,36b-2 parallel to the X axis of the comb-tooth unit 36b, the comb tooth opposing the side surface oscillating in substantially parallel directions with respect to the side surface 37b-1,37b-2 of 37b. また、櫛歯部36cのX軸に平行な側面36c−1、36c−2は、その側面に対向する櫛歯部37cの側面37c−1、37c−2に対してそれぞれ略平行方向に振動する。 Further, the side surface 36c-1,36c-2 parallel to the X axis of the comb-tooth portion 36c vibrates respectively substantially parallel to the side surface 37c-1 and 37c-2 of the comb teeth 37c opposing the side surface . そのため、櫛歯部36b、36cの側面36b−1、36b−2、36c−1、36c−2と、その側面に対向する櫛歯部37b、37cの側面37b−1、37b−2、37c−1、37c−2との間では、それぞれスライドフィルムダンピング効果が得られる。 Therefore, comb-tooth portions 36b, and side surfaces 36b-1,36b-2,36c-1,36c-2 of 36c, the comb tooth 37b opposing the side surfaces, 37c side 37b-1,37b-2,37c- of between 1 and 37c-2, slide film damping effect, respectively are obtained.

X方向の加速度を受けて変位部36は実質的にX方向にのみ変位するため、櫛歯部36bのY軸に平行な側面36b−3は、その側面に対向する櫛歯部37bの側面37b−3に対して略垂直方向に振動する。 The displacement portion 36 receives the acceleration in the X direction is displaced substantially only X direction, the side surface 36b-3 parallel to the Y axis of the comb tooth 36b is a side 37b of the comb-tooth portions 37b opposing the side surface vibrate in a direction substantially perpendicular to -3. また、櫛歯部36cのY軸に平行な側面36c−3は、その側面に対向する櫛歯部37cの側面37c−3に対して略垂直方向に振動する。 Further, the side surface 36c-3 parallel to the Y axis of the comb-tooth portion 36c vibrates in a direction substantially perpendicular to the side surface 37c-3 of the comb teeth 37c opposing the side surface. そのため、櫛歯部36b、36cの側面36b−3、36c−3と、その側面に対向する櫛歯部37b、37cの側面37b−3、37c−3との間では、それぞれスクイーズドフィルムダンピング効果が得られる。 Therefore, comb-tooth portion 36b, and the side surface 36b-3,36c-3 in 36c, in between the comb-tooth portion 37b, 37c side 37b-3,37c-3 of opposing the side surface, squeezed film damping effect, respectively It is obtained.

側面36b−1、36b−2、36c−1、36c−2の面積の総和よりも側面36b−3、36c−3の面積の総和のほうが大きいため、面積的に見てスライドフィルムダンピングよりスクイーズドフィルムダンピングの寄与が大きい。 Since the larger the total area of ​​the side surface 36b-3,36c-3 than the total area of ​​the side surface 36b-1,36b-2,36c-1,36c-2, squeezed from slide film damping viewed in terms of area the contribution of the film damping is large. また、同じ面積で比較した場合でも、スクイーズドフィルムダンピングのほうがスライドフィルムダンピングよりも数桁高いダンピング効果がある。 Further, even when compared with the same area, towards the squeezed film damping is several orders of magnitude higher damping effect than the slide film damping. このため、本実施形態に係る一軸半導体加速度センサは、櫛歯部36b、36c、37b、37cに櫛歯形状を採用しているため、スクイーズドフィルムダンピングによる大きなエアダンピング効果を得ることができる。 Thus, uniaxial semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment, because it uses the comb tooth 36b, 36c, 37b, the comb-tooth shape to 37c, it is possible to obtain a large air damping effect squeezed film damping. これにより、エアダンピングの媒体が大気圧下の空気であっても、共振時の変位部36の振幅を小さくし、共振による接続部8a、8bの損傷の低減を図ることができる。 Thus, also air damping of the medium be air under atmospheric pressure, to reduce the amplitude of the displacement portion 36 at resonance, the connecting portion 8a by resonance, it is possible to reduce the damage 8b.

ここで、エアダンピングの媒体は、本実施の形態で使用した大気圧下の空気に限定されず、例えば、He、Ne等の希ガスや窒素ガス等の空気よりも粘性係数の大きな媒体を用いれば、さらに大きなダンピング効果を得ることができる。 Here, the air damping of the medium is not limited to air under atmospheric pressure used in the present embodiment, for example, He, it is used a great medium viscosity coefficient than air, such as rare gas or nitrogen gas Ne, etc. if it is possible to obtain further a large damping effect. また、圧力を高めたエアダンピングの媒体を用いても、さらに大きなダンピング効果を得ることができる。 Moreover, even with air damping of the medium with increased pressure, it is possible to further obtain a large damping effect.

本実施形態に係る一軸半導体加速度センサは、エアダンピングの媒体に大気圧下の空気を使用でき、エアダンピングの媒体に大気圧下の空気を使用した場合には他の媒体を使用する場合に比べれば気密の重要性が低いともいえる。 Uniaxial semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment can use the air under atmospheric pressure to the air damping of the medium, in the case of using air under atmospheric pressure to the air damping medium compared to when using other media if it can be said that the less important of the air-tight. そのため、本実施形態に係る一軸半導体加速度センサは、エアダンピングの媒体に大気圧下の空気を使用して簡易に製造でき、耐久性も高い。 Therefore, single semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment it can be produced easily using air under atmospheric pressure to the air damping of the medium, high durability.

変位部36に形成される櫛歯部はY方向の一端に形成してもよいが、本実施の形態のようにY方向の両端に2つの櫛歯部36b、36cを形成することが好ましい。 Comb teeth portion formed in the displacement portion 36 may be formed at one end of the Y-direction, it is preferable to form two comb teeth 36b, 36c at both ends in the Y direction as in this embodiment. 変位部36に2つの櫛歯部36b、36cを形成しているのは、スクイーズドフィルムダンピング効果をより増大させ、共振による接続部8a、8bの損傷をより低減させることができるためである。 Two comb teeth 36b in the displacement unit 36, the form of 36c is more increased squeezed film damping effect, the connection portions 8a due to resonance, is because it is possible to further reduce damage 8b.
また、変位部36に2つの櫛歯部36b、36cを形成しているのは、一軸半導体加速度センサの小型化と高感度化の両立を図るためである。 Further, the two comb teeth 36b in the displacement unit 36, the form of 36c is to achieve both size reduction and high sensitivity of the uniaxial semiconductor acceleration sensor. 櫛歯部36bのみを形成し櫛歯部36cを形成せずに一軸半導体加速度センサを小型化(小容量化)すると、変位部36の容量も小さくなり、その質量が小さくなることから、加速度に対する感度も低下するおそれがある。 Comb-tooth portion 36b only to form miniaturized single semiconductor acceleration sensor without forming the comb teeth 36c (small capacity), the also reduced capacity of the displacement unit 36, since its mass is reduced, relative to the acceleration sensitivity may be lowered. 櫛歯部36b、36cを2つに分けて分散配置することで、変位部36の質量を確保している。 The comb tooth 36b, 36c of the by distributed in two so as to ensure displacement of the mass 36. この結果、一軸半導体加速度センサの小型化と高感度化の両立が図られる。 As a result, both the size and sensitivity of the uniaxial semiconductor acceleration sensor can be achieved.

また、櫛歯部36b、36cの櫛歯の数を増やせば、ダンピング効果を大きくすることができる。 Further, by increasing the comb tooth 36b, the number of comb teeth 36c, it is possible to increase the damping effect. 櫛歯の長さを同一にして、櫛歯部36b、36cの櫛歯の数を増やすと、櫛歯部36bの側面36b−1、36b−2、及び櫛歯部36cの側面36c−1、36c−2の面積の総和は同一のためスライドフィルムダンピング効果は変化しないが、側面36b−3、36c−3の面積の総和は増加するのでスクイーズドフィルムダンピング効果を増加させることができるからである。 And the length of the comb teeth on the same comb tooth 36b, increasing the number of comb teeth 36c, the side surface 36b-1,36b-2 of the comb teeth 36b, and side surfaces 36c-1 of the comb tooth portion 36c, total area of ​​36c-2 is the slide film damping effect for the same unchanged, because it is possible to increase the squeezed film damping effect because the total area of ​​the side surface 36b-3,36c-3 is increased .

櫛歯部36b、36cの歯数は、図16に示す5個に限定されず、また、櫛歯部36b、36cの櫛歯の長さや幅も限定されず、これらは一軸半導体加速度センサの外形寸法、所望のダンピング比等に基づいて定めることができる。 The comb tooth 36b, 36c number of teeth of the are not limited to the five shown in FIG. 16, also, the comb tooth 36b, the length and width of the comb teeth 36c is not limited, these external uniaxial semiconductor acceleration sensor dimensions can be determined based on the desired damping ratio, and the like.
加速度検出部30は、例えば、櫛歯部36bの歯数を66個、櫛歯の長さを390μm、櫛歯の幅を12μm、櫛歯の間隔を22μmとし、櫛歯部36cの歯数を63個、櫛歯の長さを390μm、櫛歯の幅を12μm、櫛歯の間隔を22μmにすることができる。 Acceleration detecting section 30, for example, 66 number of teeth of the comb-tooth portion 36b, 390 [mu] m length of the comb teeth, 12 [mu] m the width of the comb teeth, the spacing of the comb and 22 .mu.m, the number of teeth of the comb-tooth portion 36c 63, the length of the comb teeth 390 [mu] m, a width of the comb teeth can be 12 [mu] m, the interval between the comb teeth 22 .mu.m.

枠部37は、枠体部37aと、櫛歯部37b、37cとに区分できる。 Frame portion 37 can be divided and the frame body portion 37a, the comb tooth 37b, to the 37c. 枠体部37aは、平面視で外周、内周が共に略長方形の枠形状の基板であり、その上面に上蓋3が、下面に下蓋4がそれぞれ接合されている。 Frame portion 37a is the outer circumference in plan view, is a substrate of the frame shape of the inner peripheral both substantially rectangular and the upper lid 3 on the upper surface, the lower lid 4 are joined respectively to the lower surface.
櫛歯部37bは、櫛歯部36bの櫛歯の隙間に噛み合うように変位部36と対向し、Y負方向へ櫛歯が延びる櫛歯形状の部分である。 Comb-tooth portion 37b faces the displacement portion 36 to engage in the gaps of the comb teeth of the comb-tooth portion 36b, which is part of the tooth shape comb teeth extending in the Y negative direction. 櫛歯部37bと櫛歯部36bとの間には、トレンチ溝35aが形成され互いに離間して配置されている。 Between the comb-tooth portion 37b and the comb portion 36b, trenches 35a are formed are spaced apart from each other.
櫛歯部37cは、櫛歯部36cの櫛歯の隙間に噛み合うように変位部36と対向し、Y正方向へ櫛歯が延びる櫛歯形状の部分である。 Comb-tooth portion 37c opposes the displacement portion 36 to engage in the gaps of the comb teeth of the comb-tooth portion 36c, which is part of the tooth shape comb teeth extending in the Y positive direction. 櫛歯部37bと櫛歯部36bとの間には、トレンチ溝35bが形成され互いに離間して配置されている。 Between the comb-tooth portion 37b and the comb portion 36b, trenches 35b are formed are spaced apart from each other.

加速度検出部30は、櫛歯部37b、37cの櫛歯が櫛歯部36b、36cの櫛歯の隙間にそれぞれ噛み合うように、櫛歯部36b、36cの歯数、長さ、幅、櫛歯の間隔に対応して、例えば、櫛歯部37bの歯数を65個、櫛歯の長さを390μm、櫛歯の幅を12μm、櫛歯の間隔を22μmとし、櫛歯部37cの歯数を62個、長さを390μm、幅を12μm、櫛歯の間隔を22μmにすることができる。 Acceleration detecting section 30, the comb tooth 37b, 37c of the comb teeth comb tooth 36b, so as to mesh respectively in the gaps of comb teeth of 36c, the comb tooth 36b, 36c number of teeth of the length, width, comb teeth corresponding to the spacing of, for example, 65 the number of teeth of the comb-tooth portion 37b, 390 [mu] m length of the comb teeth, the width of the comb teeth 12 [mu] m, the interval of comb teeth and 22 .mu.m, the number of teeth of the comb-tooth portion 37c 62 pieces, 390 [mu] m length, 12 [mu] m width, the spacing of the comb teeth can be 22 .mu.m.

以上のように、本実施形態の一軸半導体加速度センサにおいても、加速度検出部30は、板バネ部9a、9bを備えており、また、板バネ部9a、9bは、変位部36のY正方向の端部とそれぞれ接続している。 As described above, also in the uniaxial semiconductor acceleration sensor of the present embodiment, the acceleration detecting section 30, the plate spring portion 9a, provided with a 9b, also, the plate spring portion 9a, 9b is, Y positive displacement portion 36 connecting ends of the respective. そのため、本実施形態の一軸半導体加速度センサは、第1の実施形態の一軸半導体加速度センサ1と同様な効果(利点)を得ることができる。 Therefore, single semiconductor acceleration sensor of this embodiment can obtain the uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 and the same effects of the first embodiment (advantages).

第1の実施形態の一軸半導体加速度センサ1と同様な効果に加えて、本実施形態の一軸半導体加速度センサは、以下の効果を有している。 In addition to uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 and the same effects of the first embodiment, uniaxial semiconductor acceleration sensor of this embodiment has the following advantages.
本実施形態に係る一軸半導体加速度センサにおいては、変位部36に櫛歯部36b、36c、枠部37に櫛歯部37b、37cを備えているので、スクイーズドフィルムダンピングによる大きなダンピング効果を得ることができ、共振による接続部8a、8bの損傷を低減させることができる。 In uniaxial semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment, the comb-tooth portion 36b to the displacement unit 36, 36c, comb-tooth portions 37b in the frame portion 37 is provided with the 37c, to obtain a large damping effect by squeezed film damping it can be, connecting portions 8a due to resonance, thereby reducing the damage 8b.

また、本実施形態に係る一軸半導体加速度センサによれば、加速度検出部30を薄型化することにより、櫛歯部36b、37b間、櫛歯部36c、37c間の面積の総和が減少しても、十分なダンピング効果を得ることができる。 Further, according to the single semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment, by reducing the thickness of the acceleration detection unit 30, the comb tooth 36b, between 37b, the comb-tooth portion 36c, even if reduced sum of the areas of inter-37c , it is possible to obtain a sufficient damping effect. 本実施形態によれば、後述する理由により、トレンチ溝35aの櫛歯部36b、37b間のギャップ幅、トレンチ溝35bの櫛歯部36c、37c間のギャップ幅を従来よりも狭くすることが可能であり、このギャップ幅が狭ければ狭いほどダンピング効果は大きくなるからである。 According to this embodiment, the reason described later, the comb tooth portion 36b of the trench 35a, the gap width between 37b, comb teeth 36c of the trench 35b, the gap width between 37c can be narrower than the conventional , and the narrower the more the damping effect can this gap width is narrow is because increases.
トレンチ溝35a、35bのギャップ幅を従来よりも狭くすることが可能な理由を以下に述べる。 Trenches 35a, 35b of the reasons that can be narrower than the conventional gap width described below. これらのトレンチ溝35a、35bを作成する方法としては、例えば誘導結合型プラズマエッチング法(ICPエッチング法)を用いることができるが、高アスペクト比(半導体基板の厚さ/ギャップ幅)のギャップを作成することは技術的に困難である。 These trenches 35a, as a method for creating 35b, may be used, for example inductively coupled plasma etching method (ICP etching method), creating a gap having a high aspect ratio (thickness / gap width of the semiconductor substrate) it is technically difficult to. 本実施の形態によれば、板バネ部9a、9bを有することにより加速度検出部30(半導体基板)を薄くすることができるので、トレンチ溝35a、35bのギャップ幅を従来より狭くすることができ、十分なダンピング効果を得ることができる。 According to this embodiment, since it is possible to reduce the acceleration detecting section 30 (semiconductor substrate) by having a leaf spring portion 9a, the 9b, can be narrower than the conventional trench 35a, and 35b of the gap width , it is possible to obtain a sufficient damping effect.

また、前述したように、本実施形態に係る一軸半導体加速度センサでは、板バネ部9a、9bを有することにより従来よりも加速度検出部30の薄型化が可能であり、その結果、トレンチ溝35a、35bのギャップ幅のギャップ幅を従来よりも狭くすることができる。 Further, as described above, in the uniaxial semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment, but may be thinner acceleration detection section 30 than the prior art by having a leaf spring portion 9a, the 9b, as a result, trenches 35a, the gap width 35b of the gap width can be made narrower than the conventional. このため、所望のダンピング効果を得たい場合に、加速度検出部30の厚さやトレンチ溝35a、35bのギャップ幅を選択することができ、ダンピング効果に関しても一軸半導体加速度センサの設計の自由度を増すことができる Therefore, when it is desired to obtain the desired damping effect, the thickness and the trench 35a of the acceleration detecting section 30, it can be selected 35b of gap width increases the degree of freedom in designing the single semiconductor acceleration sensor with regard damping effect be able to

(実施例) (Example)
一般に、一軸半導体加速度センサの接続部(梁)と変位部(錘部)は共振周波数をもち、加速度検出部の厚さが同じ(すなわち変位部の質量が同じ)場合には、共振周波数が高いと、接続部の剛性が高く、変位部の変位量が小さいことが知られている。 In general, the displacement connecting part uniaxial semiconductor acceleration sensor (beam) (weight part) has a resonance frequency, when the thickness of the acceleration detection unit are the same (i.e., the mass of the displacement portion is the same), there is a high resonant frequency When the rigidity of the connection portion is high, it is known that the amount of displacement of the displacement portion is small. 本発明に係る一軸半導体加速度センサは、板バネ部を有しているので、接続部と板バネ部と変位部は、共振周波数をもち、加速度検出部の厚さが同じ(すなわち変位部の質量が同じ)場合には、共振周波数が高いと、接続部及び板バネ部の剛性が高く、変位部の変位量が小さいといえる。 Uniaxial semiconductor acceleration sensor according to the present invention has a plate spring portion, the displacement portion the connecting portion and the plate spring portion has a resonant frequency, the mass of the thickness of the acceleration detection unit are the same (i.e. displacement portion If There same), when the high resonant frequency, high rigidity of the connecting portion and the leaf spring portion, it can be said that the amount of displacement of the displacement portion is small.
そこで、一軸半導体加速度センサのX方向、Z方向の共振周波数と、加速度検出部の厚さとの関係について実験的検討を加えた。 Therefore, X-direction uniaxial semiconductor acceleration sensor, the resonance frequency in the Z direction, the experimental study the relationship between the thickness of the acceleration detection section is added.

具体的には、第1の実施形態の加速度検出部2を備えた一軸半導体加速度センサ1、第2の実施形態の加速度検出部20を備えた一軸半導体加速度センサを用いて、加速度検出部2、20のそれぞれの厚さにおけるX方向、Z方向の共振周波数を調べた。 Specifically, uniaxial semiconductor acceleration sensor 1 having the acceleration detection unit 2 of the first embodiment, using a single semiconductor acceleration sensor having an acceleration detector 20 of the second embodiment, the acceleration detector 2, X direction definitive to respective thicknesses of 20, was examined resonance frequency in the Z direction.
比較例として、図19に示す板バネ部を備えない従来の一軸半導体加速度センサを用いて、加速度検出部40のそれぞれの厚さにおけるX方向、Z方向の共振周波数も調べた。 As a comparative example, using a conventional uniaxial semiconductor acceleration sensor without a leaf spring portion shown in Figure 19, each of the definitive in the thickness direction X of the acceleration detector 40, it was also examined resonance frequency in the Z direction.

図20は、加速度検出部2、20(実施例)、加速度検出部40(比較例)のそれぞれの厚さにおけるX方向、Z方向のそれぞれの共振周波数を表す図である。 Figure 20 is an acceleration detector 2, 20 (Example), X direction definitive the thickness of each of the acceleration detection unit 40 (Comparative Example) is a diagram showing the respective resonant frequencies of the Z-direction. 図20に示すように、加速度検出部2、20(実施例)、加速度検出部40(比較例)のX方向のそれぞれの共振周波数は、いずれの厚みにおいてもそれぞれ略同じであるため、同一のプロット(三角のプロット)で表している。 As shown in FIG. 20, the acceleration detecting section 2, 20 (Example), for each of the resonance frequencies in the X-direction acceleration detection unit 40 (Comparative Example) is substantially the same as each in either the thickness, the same It is represented by plot (plot of the triangle). また、加速度検出部2、20(実施例)、加速度検出部40(比較例)のX方向のそれぞれの共振周波数は、150μm〜300μmの厚みにおいて略一定の値(約40kHz)であった。 Further, the acceleration detecting section 2, 20 (Example), each of the resonant frequencies of the X-direction acceleration detection unit 40 (Comparative Example) was a substantially constant value in the thickness of 150Myuemu~300myuemu (approximately 40 kHz).

図20に示されるように、加速度検出部2、20は、150μm〜300μmのいずれの厚さにおいても、Z方向の共振周波数がX方向の共振周波数よりも高くなり、板バネ部9a、9bや板バネ部9eにより変位部6、6dのZ方向への変位が抑制されていることが確認された。 As shown in FIG. 20, the acceleration detecting unit 2, 20 is in any of the thickness of 150Myuemu~300myuemu, the resonant frequency of the Z-direction is higher than the resonance frequency of the X-direction, the plate spring portion 9a, 9b Ya it was confirmed that the displacement in the Z direction of the displacement portion 6,6d is suppressed by the plate spring portion 9e.
これに対して、加速度検出部40(比較例)は、約250μmの厚さ以下ではZ方向の共振周波数がX方向の共振周波数よりも低くなることが確認された。 In contrast, the acceleration detection unit 40 (comparative example), in the following thickness of about 250μm was confirmed that the resonance frequency in the Z direction becomes lower than the resonance frequency of the X-direction. 加速度検出部40(比較例)を薄型化すると、受感軸方向(X方向)以外のZ方向成分の加速度に対しても変位するので、一軸の加速度センサとして機能しない状態になることがわかる。 When the acceleration detection unit 40 (Comparative Example) thinner, so also displaced relative to the acceleration in the Z-direction components other than the sensitive axis direction (X-direction), it can be seen that a state does not function as an acceleration sensor axis.

以上の結果から、本発明に係る板バネ部(例えば板バネ部9a、9bや板バネ部9e)を有する一軸半導体加速度センサ(加速度検出部2、20をそれぞれ備える一軸半導体加速度センサ)は、板バネ部を備えない従来の一軸半導体加速度センサ(加速度検出部40を備える一軸半導体加速度センサ)と比較して、薄型化できることが認められた。 From the above results, the plate spring portion according to the present invention (single semiconductor acceleration sensor having each acceleration detector 2, 20) uniaxial semiconductor acceleration sensor having (for example, a plate spring portion 9a, 9b and the plate spring portion 9e) of the plate compared to conventional uniaxial semiconductor acceleration sensor having no spring portion (single semiconductor acceleration sensor having an acceleration detection section 40), it was found to be thinner.

(その他の実施形態) (Other embodiments)
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張、変更可能であり、拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。 Embodiments of the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be modified, expanded and changed embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

本発明の第1の実施形態に係る一軸半導体加速度センサを表す斜視図である。 It is a perspective view illustrating a single semiconductor acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の一実施形態に係る一軸半導体加速度センサの加速度検出部を表す斜視図である。 It is a perspective view showing an acceleration detector uniaxial semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention. 図1の一軸半導体加速度センサを表す上面図である。 It is a top view showing a uniaxial semiconductor acceleration sensor of FIG. 一軸半導体加速度センサを図3のA−Aに沿って切断した状態を表す一部断面図である。 Some representative of the state taken along A-A of FIG. 3 uniaxial semiconductor acceleration sensor is a sectional view. 一軸半導体加速度センサを図3のB−Bに沿って切断した状態を表す一部断面図である。 Some representative of the state of uniaxial semiconductor acceleration sensor taken along the B-B of FIG. 3 is a cross-sectional view. 加速度検出部の要部を表す斜視図である。 Is a perspective view showing the principal part of the acceleration detection section. 図6の点線の楕円で囲まれた領域の拡大図であって、接続部に形成したピエゾ抵抗素子R3、R4の近傍の上面図である。 An enlarged view of a region surrounded by a dotted line ellipse in FIG. 6 is a top view of the vicinity of the piezoresistive element R3, R4 formed in the connecting portion. 本発明の第1の一実施形態に係る一軸半導体加速度センサの加速度検出部を表す上面図である。 It is a top view showing an acceleration detector uniaxial semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention. ピエゾ抵抗素子の抵抗からX軸方向の加速度を検出するための検出回路の構成例を示す回路図である。 It is a circuit diagram showing a configuration example of a detection circuit for detecting an acceleration from the resistor in the X-axis direction of the piezoresistive element. 第1の実施形態に係る一軸半導体加速度センサの加速度検出部の変形例を表す上面図である。 It is a top view showing a modification of the acceleration detector of the uniaxial semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る一軸半導体加速度センサの加速度検出部を表す上面図である。 It is a top view showing an acceleration detector uniaxial semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る一軸半導体加速度センサの加速度検出部の変形例を表す上面図である。 It is a top view showing a modification of the acceleration detector of the uniaxial semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る一軸半導体加速度センサの加速度検出部の変形例を表す上面図である。 It is a top view showing a modification of the acceleration detector of the uniaxial semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る一軸半導体加速度センサの加速度検出部の変形例を表す上面図である。 It is a top view showing a modification of the acceleration detector of the uniaxial semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る一軸半導体加速度センサの加速度検出部の変形例を表す上面図である。 It is a top view showing a modification of the acceleration detector of the uniaxial semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る一軸半導体加速度センサの加速度検出部を表す斜視図である。 It is a perspective view showing an acceleration detector uniaxial semiconductor acceleration sensor according to a third embodiment of the present invention. 変位部の櫛歯部の側面を区分して表した図である。 By dividing the sides of the comb teeth of the displacement portion is a diagram showing. 枠部の櫛歯部の側面を区分して表した図である。 It is a diagram showing by dividing the sides of the comb teeth of the frame portion. 従来の一軸半導体加速度センサの加速度検出部を表す上面図である。 Is a top view showing an acceleration detector of a conventional uniaxial semiconductor acceleration sensor. 第1の実施形態の加速度検出部、第2の実施形態の加速度検出部、従来の加速度検出部(比較例)のそれぞれの厚さにおけるX方向、Z方向のそれぞれの共振周波数を表す図である。 Acceleration detector of the first embodiment, the acceleration detection section of the second embodiment, each of the definitive in the thickness direction X of the conventional acceleration detecting section (Comparative Example) is a diagram showing the respective resonant frequencies in the Z direction .

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…一軸半導体加速度センサ、2,20,30,40…加速度検出部、3…上蓋部、4…下蓋部、5a〜5c…ギャップ、6,6d,6f,36…変位部、6e…凹部、7,37…枠部、8a,8b…接続部、9a〜9m…板バネ部、10,12,32…孔部、11…配線、35a,35b…トレンチ溝、36a…基体部、36b,36c…櫛歯部、37a…枠体部、37b,37c…櫛歯部、R(R1〜R4)…ピエゾ抵抗素子、a1,a2…平板部、b1,b2…ジョイント部。 1 ... uniaxial semiconductor acceleration sensor, 2,20,30,40 ... acceleration detector, 3 ... upper cover, 4 ... lower lid portion, bodies 5a to 5c ... gap, 6,6d, 6f, 36 ... displacement unit, 6e ... recess , 7, 37 ... frame portion, 8a, 8b ... connecting portion, 9A~9m ... plate spring, 10,12,32 ... hole, 11 ... wire, 35a, 35b ... trench, 36a ... base portion, 36b, 36c ... comb tooth, 37a ... frame portion, 37b, 37c ... comb tooth, R (R1~R4) ... piezoresistive element, a1, a2 ... flat plate portion, b1, b2 ... joint.

Claims (9)

  1. 半導体材料からなる枠部と、 A frame portion made of a semiconductor material,
    前記半導体材料からなり、前記枠部内に配置され、第1の方向の加速度を受けて前記枠部に対して変位する変位部と、 Said made of a semiconductor material, disposed in the frame portion, the displacement portion which is displaced relative to the frame part receives an acceleration in the first direction,
    前記半導体材料からなり、前記変位部と前記枠部とをそれぞれ接続し、かつ前記第1の方向に並んで配置される複数の接続部であって、前記第1の方向での幅より前記第1の方向に垂直な第2の方向での厚さが大きい断面形状を有する複数の接続部と、 Made from the semiconductor material, wherein the displacement portion and the frame portion is connected, and a plurality of connecting portions which are arranged in the first direction, the more the width in the first direction the a plurality of connecting portions having a thickness greater cross-sectional shape at a second direction perpendicular to the first direction,
    前記複数の接続部に配置される複数の歪検出素子と、 A plurality of strain detecting elements disposed in the plurality of connection portions,
    前記半導体材料からなり、前記変位部と前記枠部とを接続し、かつ前記第1の方向での幅より前記第2の方向での厚さが大きい断面形状を有する平板部を備える板バネ部であって、前記第1の方向におけるバネ定数が前記複数の接続部の前記第1の方向におけるそれぞれのバネ定数よりも小さい板バネ部と、 The made of a semiconductor material, wherein connected to the displacement portion and the frame portion, and the plate spring portion having a flat plate portion having a first thickness is greater cross section in the second direction than the width in the direction a is a small leaf spring section than the respective spring constant spring constant in the first direction of the plurality of connecting portions in the first direction,
    を具備することを特徴とする一軸半導体加速度センサ。 Uniaxial semiconductor acceleration sensor, characterized by comprising.
  2. 前記第1、第2の方向と直交する第3の方向において前記複数の接続部のそれぞれの長さが等しく、前記複数の接続部と前記枠部が接続するそれぞれの部位が前記第1の方向に平行な同一の直線上に配置され、 Said first, third equal the length of each of said plurality of connecting portions in the direction, the respective site where the frame portion and the plurality of connecting portions for connecting a first direction perpendicular to the second direction arranged parallel collinear to,
    前記半導体材料のヤング率をE、前記複数の接続部における前記第2の方向に配置される中立軸に関する断面二次モーメントをI、前記板バネ部の前記第1の方向における前記バネ定数をk 、前記複数の接続部における前記第3の方向での前記長さをr、前記複数の接続部と前記枠部が接続する部位を通る前記第1の方向に平行な前記直線と、前記板バネ部と前記変位部が接続する部位との垂直距離をLとしたとき、次の式 The Young's modulus of the semiconductor material E, the plurality of the second moment about the neutral axis disposed in the second direction in the connecting section I, the spring constant in the first direction of the plate spring portion k x, wherein the plurality of said length in said third direction at the connecting portion r, the plurality of the first of the straight line parallel to the direction of the frame portion and the connection portion passes through the portion connected, said plate when the vertical distance between the site where the displacement portion and the spring portion is connected is L, the following formula
    を満たすことを特徴とする請求項1に記載の一軸半導体加速度センサ。 Uniaxial semiconductor acceleration sensor according to claim 1, characterized in that meet.
  3. 前記板バネ部が複数配置され、前記複数配置された前記板バネ部の第1の方向におけるバネ定数の合計が、前記複数の接続部の第1の方向におけるバネ定数の合計よりも小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載の一軸半導体加速度センサ。 The plate spring portion is more disposed, that the sum of the spring constant in the plurality arranged a first direction of the plate spring portion is smaller than the sum of the spring constant in the first direction of the plurality of connecting portions uniaxial semiconductor acceleration sensor according to claim 1 or 2, characterized.
  4. 前記複数配置された前記板バネ部の個数をn個、前記n個配置された前記板バネ部のうちi番目の板バネ部の前記第1の方向におけるそれぞれのバネ定数をk xi 、前記n個配置された前記板バネ部のうちi番目の板バネ部と前記変位部が接続する部位と、前記直線との垂直距離をそれぞれL としたとき、次の式 Said plurality arranged number of n of the plate spring portion, the n arranged the i th respective spring constant in the first direction of the plate spring portion k xi of the plate spring portion, the n a site where the displacement unit and the i-th leaf spring portion is connected among the plate spring portions which are pieces arranged, when the perpendicular distance between the straight line and the respective L i, the following equation
    を満たすことを特徴とする請求項3に記載の一軸半導体加速度センサ。 Uniaxial semiconductor acceleration sensor according to claim 3, characterized in that meet.
  5. 前記変位部が、前記第3の方向に配置される一端及び他端を有し、 The displacement portion has one end and the other end is disposed in said third direction,
    前記複数の接続部が、前記変位部の前記一端とそれぞれ接続し、 Wherein the plurality of connection portions, and respectively connected to the one end of the displacement portion,
    前記板バネ部が、前記変位部の前記一端以外の部位と接続することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の一軸半導体加速度センサ。 Uniaxial semiconductor acceleration sensor according to any one of claims 1 to 4 wherein the plate spring portion, characterized in that connected to the portion other than the end of the displacement portion.
  6. 前記変位部が、前記第3の方向の前記一端に第1の凸部と、この第1の凸部に並んで配置される第1の凹部とをさらに有し、 The displacement unit further includes said third direction of the one end to the first convex portion, and a first recess which is arranged in the first convex portion,
    前記枠部が、前記第1の凸部に対応する第2の凹部と、前記第1の凹部に対応する第2の凸部とをさらに有することを特徴とする請求項5に記載の一軸半導体加速度センサ。 The frame part, the second recess corresponding to the first protrusion, the uniaxial semiconductor according to claim 5, characterized in that it comprises further a second convex portions corresponding to the first recess Acceleration sensor.
  7. 前記変位部が、前記第3の方向の前記他端に、第3の凸部とこの第3の凸部に並んで配置される第3の凹部とをさらに有し、 The displacement portion, the other end of the third direction, further comprising a third recess which is arranged in the third convex portion and the convex portion of the third,
    前記枠部が、前記第3の凸部に対応する第4の凹部と、前記第3の凹部に対応する第4の凸部とをさらに有することを特徴とする請求項5又は6に記載の一軸半導体加速度センサ。 The frame portion, and a fourth recess corresponding to the third convex portion, according to claim 5 or 6, further comprising a fourth protrusion corresponding to the third recess uniaxial semiconductor acceleration sensor.
  8. 前記変位部の一端及び/又は他端に配置される前記第1、第3の凸部及び前記第1、第3の凹部の外形が、それぞれ矩形であることを特徴とする請求項6又は7に記載の一軸半導体加速度センサ。 The first, which is disposed at one end and / or the other end of the displacement portion, the third convex portion and the first, the outer shape of the third recess, according to claim 6 or 7, characterized in that each a rectangular uniaxial semiconductor acceleration sensor according to.
  9. 前記第1、第3の凸部の前記矩形の一辺が、前記第3の方向に平行に配置されることを特徴とする請求項8に記載の一軸半導体加速度センサ。 The first, single semiconductor acceleration sensor according to claim 8, wherein one side of the rectangle of the third convex portion, characterized in that it is arranged parallel to the third direction.
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