JP2010216841A - 力学量検出センサ - Google Patents

Abstract

【課題】センサを大型化することなく、支持部と錘部とのスティッキングを抑制することができる力学量検出センサを提供すること。
【解決手段】開口部２３を有する支持部２１と、支持部２１の開口部２３の内側に位置し、支持部２１の内側面２８に対向する外側面２７を有する錘部２２と、支持部２１の各内側面２８と錘部２２の各外側面２７との間にそれぞれ位置し、錘部２２を揺動自在に支持する複数の梁部１３と、複数の梁部１３の撓み量に基づいて力学量に応じた信号を出力する複数の検出素子１７とを備え、平面視において、錘部２２の各外側面２７と支持部２１の各内側面２８との間隔が、それぞれ錘部２２の外側面２７と支持部２１の内側面２８との間に位置する梁部１３の揺動時の支点となる位置から離間方向に広くなるように形成した。
【選択図】図７

Description

本発明は、加速度を検出することができる小型の力学量検出センサに関する。

自動車産業や機械産業では、加速度を正確に検出できる小型の力学量検出センサの需要が高まっている。このような力学量検出センサとして、梁部により支持された錘部の揺動に応じて加速度を検出する加速度センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。この加速度センサは、開口部が形成された支持部と、支持部の開口部の内側に位置する錘部と、支持部に対し錘部を揺動自在に支持する梁部とを有して構成されている。梁部の上面には梁部の撓み量に応じて加速度に応じた信号を出力する検出素子が配置されている。

また、支持部の開口部および開口部の内側に位置する錘部は、それぞれ上面視矩形状であり、支持部の内側面と錘部の外側面とが全周に亘って平行かつ等間隔となるように形成されている。そして、慣性力の作用により錘部が支持部の開口部内を揺動することにより、梁部が撓み変形して検出素子により加速度が検出される。

特開平２−９５２６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の力学量検出センサは、支持部の内側面と錘部の外側面とが全周に亘って平行かつ等間隔であるため、強い衝撃により錘部の外側面が支持部の開口部の内側面に衝突してスティッキングが生じ、加速度を検出することができなくなるおそれがあった。この場合、支持部の内側面と錘部の外側面との間隔を全周に亘って広くとることが考えられるが、センサが大型化してしまうという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、センサを大型化することなく、支持部と錘部とのスティッキングを抑制することができる力学量検出センサを提供することを目的とする。

本発明の力学量検出センサは、開口部を有する支持部と、前記支持部の開口部の内側に位置し、前記支持部の内側面に対向する外側面を有する錘部と、対向する前記支持部の２以上の内側面と前記錘部の２以上の外側面との間に位置し、前記錘部を揺動自在に支持する複数の梁部と、前記複数の梁部の撓み量に基づいて力学量に応じた信号を出力する複数の検出素子とを備え、平面視において、少なくとも前記梁部が位置する前記錘部の各外側面と前記支持部の各内側面との間隔が、それぞれ前記錘部の外側面と前記支持部の内側面との間に位置する前記梁部の揺動時の支点となる位置から離間方向に広くなるように形成されたことを特徴とする。

本発明の力学量検出センサは、開口部を有する支持部と、前記支持部の開口部の内側に位置し、前記支持部の内側面に対向する外側面を有する錘部と、前記支持部の各内側面と前記錘部の各外側面との間において、前記錘部の外側面に沿って半周以上延在し、前記錘部を揺動自在に支持する１つの梁部と、前記１つの梁部の撓み量に基づいて力学量に応じた信号を出力する検出素子とを備え、平面視において、前記梁部は、前記錘部の２つの角部に対応する位置で屈折し、前記支持部との接続部分および屈折部分を支点として揺動するように構成され、少なくとも前記梁部が位置する前記錘部の各外側面と前記支持部の各内側面との間隔が、それぞれ前記錘部の外側面と前記支持部の内側面との間に位置する前記梁部の揺動時の支点となる位置から離間方向に広くなるように形成されたことを特徴とする。

本発明の力学量検出センサは、開口部を有する支持部と、前記支持部の開口部の内側に位置し、前記支持部の内側面に対向する外側面を有する錘部と、前記錘部を揺動自在に支持する１つの梁部と、前記梁部の撓み量に基づいて力学量に応じた信号を出力する検出素子とを備え、平面視において、前記錘部の揺動方向に位置する前記錘部の外側面と前記支持部の内側面との間隔が、前記梁部の揺動時の支点となる位置から離間方向に広くなるように形成されたことを特徴とする。

これらの構成によれば、平面視において、錘部が揺動したときに、梁部の揺動時の支点となる位置から離間方向に錘部の外側面の変位量が大きくなるが、錘部の外側面の変位量に合わせて錘部の外側面と支持部の内側面との間隔が広く形成されているため、錘部の外側面と支持部の内側面との衝突を回避してスティッキングを抑制することができる。また、支持部の内側面と錘部の外側面との間隔を全周に亘って広くとる必要がないため、センサを大型化する必要がない。

本発明は、上記力学量検出センサにおいて、前記錘部は、上端部において前記梁部により支持されており、前記錘部の外側面と前記支持部の内側面との間隔が、前記上端部から離間方向に広くなるように形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、錘部が揺動したときに、錘部の上端部から離間方向に錘部の外側面の変位量が大きくなるが、錘部の外側面の変位量に合わせて錘部の外側面と支持部の内側面との間隔が広く形成されているため、錘部の外側面と支持部の内側面との衝突を回避してスティッキングを抑制することができる。

本発明は、上記力学量検出センサにおいて、前記錘部の外側面および前記支持部の内側面の少なくともいずれか一方に形成された逃げ部により、前記錘部の外側面と前記支持部の内側面との間隔が広くなるように形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、錘部の外側面および支持部の内側面の少なくとも一方に逃げ部を形成することにより、持部の内側面と錘部の外側面との間隔を広く形成し、スティッキングを抑制することができる。

本発明は、上記力学量検出センサにおいて、前記検出素子は、圧電素子であることを特徴とする。

この構成によれば、簡易な構成により検出素子を構成することができる。

本発明によれば、センサを大型化することなく、支持部と錘部とのスティッキングを抑制することができる。

本発明に係る力学量検出センサの実施の形態を示す図であり、力学量検出センサの斜視図である。 本発明に係る力学量検出センサの実施の形態を示す図であり、力学量検出センサの分解斜視図である。 本発明に係る力学量検出センサの実施の形態を示す図であり、力学量検出センサの背面模式図である。 本発明に係る力学量検出センサの実施の形態を示す図であり、図３のＡ−Ａ線に沿う鉛直断面の模式図である。 本発明に係る力学量検出センサの実施の形態を示す図であり、力学量検出センサの検出動作説明図である。 本発明に係る力学量検出センサの実施の形態を示す図であり、加工プロセスの一例を説明するための図である。 本発明に係る力学量検出センサの実施の形態を示す図であり、Ｙ軸方向に慣性力が作用したときの錘部の揺動状態の一例を示す図である。 本発明に係る力学量検出センサの変形例を示す図である。 本発明に係る力学量検出センサの他の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る力学量検出センサの斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る力学量検出センサの分解斜視図である。

図１および図２に示すように、力学量検出センサ１は、第１の半導体基板２と第２の半導体基板３とを絶縁層４を介して接合して構成されている。力学量検出センサ１は、例えば、第１の半導体基板２をシリコン層、絶縁層４を酸化シリコン層、第２の半導体基板３をシリコン層とした３層構造をなすＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いて製造可能である。

第１の半導体基板２は、第２の半導体基板３と比較して相対的に薄板状のシリコン層で構成され、矩形枠状の枠体１１と、枠体１１の内側に配置された変位部１２と、枠体１１の四辺と変位部１２とを接続する４つの梁部１３とが形成されている。枠体１１、変位部１２、梁部１３は、第１の半導体基板２をエッチングにより変位部１２の周囲に上面視Ｌ字状の４つの開口を設けることで形成される。

枠体１１は、Ｌ字状の４つの開口により変位部１２を囲うように形成されている。変位部１２は、略正方形状に形成され、枠体１１の枠内中央に配置されている。４つの梁部１３は、それぞれ枠体１１の一辺から対向辺に向かって延在する長尺部１５と、長尺部１５に連なり、変位部１２の四隅に接続される短尺部１６とから構成される。このように、４つの梁部１３は、長尺部１５を有しているため、撓み易い構成となっている。

各梁部１３の上面には、枠体１１との接続部分に位置してそれぞれ検出素子１７が設けられており、この検出素子１７により各梁部１３の撓み量が検出される。検出素子１７は、いわゆる圧電素子であり、下地膜の上面に、下部電極、圧電体膜、上部電極の順に蒸着等により成膜することで形成される。検出素子１７は、梁部１３に生じた撓みにより変形し、この変形による圧力を電圧に変換して出力する。

第２の半導体基板３には、第１の半導体基板２と比較して相対的に厚板状のシリコン層で構成され、略矩形状の開口部２３を有する支持部２１と、開口部２３の内側に配置された錘部２２とが形成されている。支持部２１および錘部２２は、第１の半導体基板２をエッチングにより錘部２２の周囲に略矩形枠状の開口を設けることで形成される。また、開口部２３を形成する各内側面には、略Ｖ字状に切り欠かれた逃げ部２４が形成されている。

支持部２１は、上面視において枠体１１に対応した形状を有しており、枠体１１の下面に絶縁層４を介して接合されている。錘部２２は、略直方体形状に形成されており、変位部１２の下面に絶縁層４を介して接合されている。このように、錘部２２は、支持部２１の開口部２３の内側において、変位部１２を介して４つの梁部１３により揺動自在に支持される。よって、錘部２２の重心位置に慣性力が作用すると、Ｘ軸回りの回動、Ｙ軸回りの回動、Ｚ軸方向の直動が可能となっている。

次に、図３および図４を参照して、支持部に形成された逃げ部と錘部との位置関係について説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る力学量検出センサの背面模式図である。図４は、図３のＡ−Ａ線に沿う鉛直断面の模式図である。

図３に示すように、錘部２２は、変位部１２を介して４つの梁部１３により枠体１１に支持されており、梁部１３と枠体１１との４箇所の接続部分を支点として揺動可能に構成されている。この場合、水平面上において、錘部２２の各外側面２７は、それぞれ対応する梁部１３と枠体１１との接続部分を支点として変位するため、この支点から離間するにつれて変位量が大きくなる。

したがって、水平面上では、錘部２２の各外側面２７は、梁部１３と枠体１１との接続部分から最も離間した位置で、支持部２１の内側面２８に対する接近方向の変位量が最大となる。なお、錘部２２の各外側面２７に対応する梁部１３とは、錘部２２の外側面２７の変位に対して支配的となる梁部１３のことを示し、本実施の形態においては錘部２２の各外側面２７に対し、対向する支持部２１の各内側面２８との間に位置する梁部１３のことをいう。

また、上記したように支持部２１の各内側面２８にはそれぞれ逃げ部２４が形成されている。各逃げ部２４は、平面視において梁部１３に沿って延在し、この梁部１３の枠体１１との接続部分から離間するのにつれて、錘部２２の外側面２７との間隔を広げるように形成されている。すなわち、逃げ部２４は、水平面上において錘部２２の外側面２７の変位量が小さい側では浅く、錘部２２の外側面２７の変位量が大きい側では深く形成されている。このように、支持部２１の開口部２３は、逃げ部２４により錘部２２との衝突を避けるように、錘部２２が揺動可能な揺動領域に沿って形成されている。

また、図４に示すように、錘部２２は梁部１３により変位部１２を介して上端で支持されているため、水平面に直交する鉛直平面上において、錘部２２の外側面２７は変位部１２から下側に離間するのにつれて変位量が大きくなる。したがって、鉛直平面上では、錘部２２の各外側面２７は、下端において支持部２１の内側面２８に対する接近方向の変位量が最大となる。

一方、逃げ部２４は、鉛直平面上において下方に向かって錘部２２の外側面２７との間隔を広げるように傾斜している。すなわち、逃げ部２４は、鉛直平面上において錘部２２の外側面２７の変位量が小さい側では浅く、錘部２２の外側面２７の変位量が大きい側では深く形成されている。

このように、支持部２１の各内側面２８には、錘部２２の各外側面２７の変位量に対応して逃げ部２４が形成されているため、錘部２２の外側面２７が大きく変位しても支持部２１の内側面２８との衝突を回避して、スティッキングを抑制することが可能となる。また、逃げ部２４は、平面視において支持部２１の内側面２８において梁部１３と枠体１１との接続部分を避けるように形成されている（図３参照）。この構成により、梁部１３と枠体１１との接続部分において支持部２１に対して枠体１１がはみ出ることを防止して、本来、バネとして機能しない枠体１１の一部が梁部１３と共にバネとして機能するのを防止し、センサ感度のばらつきを抑えることが可能となる。

次に、図５を参照して、力学量検出センサの検出動作について簡単に説明する。図５は、力学量検出センサの検出動作説明図であり、（ａ）は錘部がＸ軸回りに回動する際の検出動作説明図であり、（ｂ）は錘部がＺ軸方向に直動する際の検出動作説明図である。なお、錘部がＹ軸回りに回動時の検出動作についてはＸ軸回りの回動時と略同様であるため省略する。

図５（ａ）に示すように、力学量検出センサ１に対して加速度が働いて、錘部２２に対してＹ軸方向に慣性力が作用すると、錘部２２はＸ軸回りに回動する。このとき、梁部１３ａ、ｂの変位部１２側がＺ軸方向下方に移動して、梁部１３ａ、ｂの枠体１１側にＺ方向上方に力が作用する。また、梁部１３ｃ、ｄの変位部１２側がＺ軸方向上方に移動して、梁部１３ｃ、ｄの枠体１１側にＺ軸方向下方に力が作用する。そして、梁部１３ａ、ｂの枠体１１側はＺ軸方向上方に膨らむように撓み、梁部１３ｃ、ｄの枠体１１側はＺ軸方向下方に凹むように撓む。

検出素子１７ａ、ｂは、それぞれ梁部１３ａ、ｂの枠体１１側の撓みに合わせてＺ軸方向上方に膨らむように変形し、変形に応じた電圧を出力する。また、検出素子１７ｃ、ｄは、それぞれ梁部１３ｃ、ｄの枠体１１側の撓みに合わせてＺ軸方向下方に凹むように変形し、変形に応じた電圧を出力する。各検出素子１７ａ、ｂ、ｃ、ｄから出力された電圧は、図示しない演算回路において演算され、加速度が算出される。

図５（ｂ）に示すように、力学量検出センサ１に対して加速度が働いて、錘部２２に対してＺ軸方向下方に慣性力が作用すると、錘部２２はＺ方向下方に直動する。このとき、梁部１３ａ、ｂ、ｃ、ｄの変位部１２側がＺ軸方向下方に移動して、梁部１３ａ、ｂ、ｃ、ｄの枠体１１側にＺ軸方向上方に力が作用する。そして、梁部１３ａ、ｂ、ｃ、ｄの枠体１１側はＺ軸方向上方に膨らむように撓み、検出素子１７ａ、ｂ、ｃ、ｄもＺ軸方向上方に膨らむように変形する。そして、各検出素子１７ａ、ｂ、ｃ、ｄから出力された電圧は、図示しない演算回路において演算され、加速度が算出される。

次に、図６を参照して、力学量検出センサの加工プロセスの一例について説明する。図６は、本発明の実施の形態に係る加工プロセスの一例を説明するための図である。

図６（ａ）に示すように、第１の半導体基板２、絶縁層４、第２の半導体基板３を積層したＳＯＩ基板を準備し、第１の半導体基板２の上面にサポート基板３１が配置される。次に、図６（ｂ）に示すように、第２の半導体基板３の下面が研磨され薄化されると共に、第２の半導体基板３がフォトリソグラフィおよびエッチングにより加工されて支持部２１および錘部２２が形成される。このとき、支持部２１の内側面２８には図３および図４に示すような逃げ部２４が形成される。

次に、図６（ｃ）に示すように、ベース基板３２がフォトリソグラフィおよびエッチングにより加工されてキャビティ３３が形成され、第２の半導体基板３の下面に接合される。次に、図６（ｄ）に示すように、第１の半導体基板２の上面からサポート基板３１が剥離され、第１の半導体基板２の上面が研磨されて所望の厚みに薄化される。次に、図６（ｅ）に示すように、第１の半導体基板２の上面にスパッタリングにより金属材および圧電材が被着され、フォトリソグラフィおよびエッチングによりパターンニングされて検出素子１７が形成される。

次に、図６（ｆ）に示すように、第１の半導体基板２および絶縁層４がフォトリソグラフィおよびエッチングにより加工されて枠体１１、梁部１３、変位部１２が形成される。このようにして、図１に示す力学量検出センサ１を得ることが可能となる。

ここで、図７を参照して、Ｙ軸正方向に慣性力が作用したときの錘部の揺動状態について説明する。図７は、Ｙ軸方向に慣性力が作用したときの錘部の揺動状態の一例を示す図であり、（ａ）は水平面上における錘部の揺動を裏側からみた状態を示し、（ｂ）は（ａ）をＢ−Ｂ線に沿う鉛直断面における錘部の揺動を示している。なお、ここでは、Ｙ軸正方向に慣性力が作用した場合を例示して説明するが、Ｘ軸正方向、Ｚ軸正方向に慣性力が作用した場合にも同様な効果を得ることが可能である。

図７（ａ）に示すように、錘部２２の揺動を水平面上でみた場合には、錘部２２に対しＹ軸正方向に慣性力が作用すると、錘部２２はＹ軸正方向に揺動すると共に、Ｚ軸回りに僅かに回動する。この場合、錘部２２の各外側面２７ａ、ｂ、ｃ、ｄは、対応する梁部１３と枠体１１との接続部分を支点として変位するため、この支点から最も離間した位置において変位量が最大となる。

また、錘部２２にＹ軸正方向に慣性力が作用しているため、錘部２２の外側面２７ａの図示左端が最も支持部２１の内側面２８ａに接近する。この場合、錘部２２の外側面２７ａに対向する支持部２１の逃げ部２４ａは、図示左端において最も深く形成されているため、錘部２２と支持部２１との衝突が回避される。

一方、図７（ｂ）に示すように、錘部２２の揺動を鉛直平面上でみた場合には、錘部２２に対しＹ軸方向に慣性力が作用すると、錘部２２がＸ軸回りに回動する。この場合、錘部２２の各外側面２７ａ、ｂ、ｃ、ｄは、変位部１２側を支点として変位するため、この支点から最も離間した下端において変位量が最大となる。

また、錘部２２にＹ軸正方向に慣性力が作用しているため、錘部２２の外側面２７ａの下端が最も支持部２１の内側面２８ａに接近する。この場合、錘部２２の外側面２７ａに対向する支持部２１の逃げ部２４ａは、下端において最も深く形成されているため、錘部２２と支持部２１との衝突が回避される。このように、錘部２２が揺動しても、水平面上および鉛直平面上において、錘部２２の外側面２７と支持部２１の内側面２８とが衝突することがなく、スティッキングが抑制される。

以上のように、本実施の形態に係る力学量検出センサ１によれば、錘部２２が揺動したときに、梁部１３の揺動時の支点となる位置から離間方向に錘部２２の外側面２７の変位量が大きくなるが、錘部２２の外側面２７の変位量に合わせて逃げ部２４が深く形成されているため、錘部２２の外側面２７と支持部２１の内側面２８との衝突を回避してスティッキングを抑制することができる。また、支持部２１の内側面２８と錘部２２の外側面２７との間隔を全周に亘って広くとる必要がないため、センサを大型化する必要がない。

なお、上記した実施の形態においては、四梁構造の力学量検出線センサを例示して説明したが、この構成に限定されるものではない。梁により錘部を支持する構成であればよく、例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示すような一梁構造の力学量検出センサに適用可能である。

この場合、図８（ａ）に示すように、一梁構造の力学量検出センサにおいては、錘部４１が梁部４２と枠体との接続部分を支点として上下左右に揺動するように構成され、支持部４３の内側面４６は梁部４２と枠体との接続部分から離れるのにつれて錘部４１の外側面４５から離間するように傾斜している。この構成により、錘部４１の左右方向に位置する外側面４５の変位量が大きい側で支持部４３の内側面４６との間隔を広げることができ、錘部４１の外側面４５と支持部４３の内側面４６との衝突を回避することが可能となる。

また、図８（ｂ）に示すように、錘部５１の左右方向に位置する外側面５５の変位量が大きい側の略半部に対応するように、支持部５３の内側面５６に凹部５４を形成するようにしてもよい。このような構成であっても、錘部５１の外側面５５と支持部５３の内側面５６との衝突を回避することが可能となる。

また、図９（ａ）に示すように、本発明を複数の屈折部分を有する梁部６３が錘部６６の周囲を半周以上延在して、錘部６６を揺動可能に支持する一梁構造の力学量検出センサに適用することも可能である。この一梁構造の力学量検出センサにおいては、梁部６３が屈折して平面視Ｃ字状に形成されており、梁部６３と枠体６１との接続部分、梁部６３の錘部６６の角部に対応する屈折部分を支点として揺動する。

また、支持部６５の各内側面６９には、錘部６６との間隔を広げるようにＶ字状に切り欠かれた逃げ部６７が形成されている。各逃げ部６７は、錘部６６が揺動可能な揺動領域に沿って形成されている。すなわち、逃げ部６７は、梁部６３の支点となる枠体６１との接続部分および屈折部分から離間するにつれて、錘部６６の外側面６８との間隔を広げるように形成される。このように、逃げ部６７は、水平面上において錘部６６の外側面６８の変位量が小さい側では浅く、錘部６６の外側面６８の変位量が大きい側では深く形成され、水平面上において錘部６６の外側面６８と支持部６５の内側面６９との衝突が回避される。また、逃げ部６７は、鉛直平面上において下方に向かって錘部６６の外側面６８との間隔を広げるように傾斜しており、鉛直平面上において錘部６６の外側面６８と支持部６５の内側面６９との衝突が回避される。

また、図９（ｂ）に示すように、本発明を２つの梁部７３により支持する二梁構造の力学量検出センサに適用することも可能である。この場合、本実施の形態に係る四梁構造の力学量検出センサと同様に、錘部７６が揺動しても、水平面上および鉛直平面上において、錘部７６の外側面７８と支持部７５の内側面７９との衝突が回避される。

また、上記した実施の形態においては、支持部の内側面に逃げ部を形成する構成としたが、錘部の外側面に逃げ部を形成する構成としてもよいし、支持部の内側面と錘部の外側面の両方に逃げ部を形成する構成としてもよい。

また、上記した実施の形態においては、水平面上において錘部の外側面の変位量の大きさに合わせて、逃げ部の深くする構成としたが、この構成に限定されるものではない。錘部の外側面と支持部の内側面との衝突を回避可能な構成であればよく、例えば、錘部の外側面の変位量が大きい側に対応した略半部にのみに部分的に逃げ部を形成する構成としてもよい。すなわち、請求項の錘部の外側面と支持部の内側面との間隔が、梁部の揺動時の支点となる位置から離間方向に広くなるように形成されたという記載は、錘部の外側面と支持部の内側面との衝突を回避可能な部分のみ間隔を広げる構成を含むものである。

また、上記した実施の形態においては、水平面上および鉛直平面上において錘部の外側面の変位量が小さい側では逃げ部を浅く、錘部の外側面の変位量が大きい側では逃げ部を深く形成する構成としたが、この構成に限定されるものではない。例えば、水平面上においてのみ錘部の外側面の変位量が小さい側では逃げ部を浅く、錘部の外側面の変位量が大きい側では逃げ部を深く形成してもよいし、鉛直平面上においてのみ錘部の外側面の変位量が小さい側では逃げ部を浅く、錘部の外側面の変位量が大きい側では逃げ部を深く形成してもよい。

また、上記した実施の形態においては、枠体および支持部、変位部および錘部をそれぞれ別体として形成する構成としたが、枠体および支持部、変位部および錘部をそれぞれ一体として形成する構成としてもよい。

また、上記した実施の形態における衝突とは、スティッキングが生じる程度の強い衝突のことを示している。したがって、逃げ部は、錘部の外側面と支持部の内側面とが完全に非接触となる深さを有する構成に限定されるものではなく、錘部の外側面と支持部の内側面との接触によりスティッキングが生じない程度の深さを有していればよい。

また、上記した実施の形態においては、検出素子として圧電素子を例示して説明したが、この構成に限定されるものではない。梁部の撓みに基づいて力学量に応じた信号を出力する構成であればよく、例えば、圧電素子の代わりにピエゾ素子を用いてもよい。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上説明したように、本発明は、センサを大型化することなく、支持部と錘部とのスティッキングを抑制することができるという効果を有し、特に、加速度を検出することができる小型の力学量検出センサに有用である。

１ 力学量検出センサ
２ 第１の半導体基板
３ 第２の半導体基板
４ 絶縁層
１１ 枠体
１２ 変位部
１３ 梁部
１７ 検出素子
２１ 支持部
２２ 錘部
２３ 開口部
２４ 逃げ部
２７ 外側面
２８ 内側面

Claims (6)

1. 開口部を有する支持部と、前記支持部の開口部の内側に位置し、前記支持部の内側面に対向する外側面を有する錘部と、対向する前記支持部の２以上の内側面と前記錘部の２以上の外側面との間に位置し、前記錘部を揺動自在に支持する複数の梁部と、前記複数の梁部の撓み量に基づいて力学量に応じた信号を出力する複数の検出素子とを備え、
   平面視において、少なくとも前記梁部が位置する前記錘部の各外側面と前記支持部の各内側面との間隔が、それぞれ前記錘部の外側面と前記支持部の内側面との間に位置する前記梁部の揺動時の支点となる位置から離間方向に広くなるように形成されたことを特徴とする力学量検出センサ。
2. 開口部を有する支持部と、前記支持部の開口部の内側に位置し、前記支持部の内側面に対向する外側面を有する錘部と、前記支持部の各内側面と前記錘部の各外側面との間において、前記錘部の外側面に沿って半周以上延在し、前記錘部を揺動自在に支持する１つの梁部と、前記１つの梁部の撓み量に基づいて力学量に応じた信号を出力する検出素子とを備え、
   平面視において、前記梁部は、前記錘部の２つの角部に対応する位置で屈折し、前記支持部との接続部分および屈折部分を支点として揺動するように構成され、少なくとも前記梁部が位置する前記錘部の各外側面と前記支持部の各内側面との間隔が、それぞれ前記錘部の外側面と前記支持部の内側面との間に位置する前記梁部の揺動時の支点となる位置から離間方向に広くなるように形成されたことを特徴とする力学量検出センサ。
3. 開口部を有する支持部と、前記支持部の開口部の内側に位置し、前記支持部の内側面に対向する外側面を有する錘部と、前記錘部を揺動自在に支持する１つの梁部と、前記梁部の撓み量に基づいて力学量に応じた信号を出力する検出素子とを備え、
   平面視において、前記錘部の揺動方向に位置する前記錘部の外側面と前記支持部の内側面との間隔が、前記梁部の揺動時の支点となる位置から離間方向に広くなるように形成されたことを特徴とする力学量検出センサ。
4. 前記錘部は、上端部において前記梁部により支持されており、
   前記錘部の外側面と前記支持部の内側面との間隔が、前記上端部から離間方向に広くなるように形成されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の力学量検出センサ。
5. 前記錘部の外側面および前記支持部の内側面の少なくともいずれか一方に形成された逃げ部により、前記錘部の外側面と前記支持部の内側面との間隔が広くなるように形成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の力学量検出センサ。
6. 前記検出素子は、圧電素子であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の力学量検出センサ。

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