JP2011043412A - 静電容量型加速度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】広範囲の加速度に対して検出精度を向上した静電容量型加速度センサを提供することを課題とする。
【解決手段】第１の静電容量ＣＡの固定電極を含む第１の固定電極基板１１と、第２の静電容量ＣＢの固定電極を含む第２の固定電極基板１２と、第１の静電容量ＣＡならびに第２の静電容量ＣＢの可動電極を構成する可動電極基板１３とを有し、可動電極基板１３には、外部から与えられた加速度に応じて第１の固定電極基板１１ならびに第２の固定電極基板１２の方向に対して垂直方向に揺動自在に移動する重り部１５が形成され、第１の固定電極基板１１ならびに第２の固定電極基板１２の固定電極の一部が可動電極基板１３のの重り部１５に対向する対向面を備え、加速度の印加により変化する第１の静電容量ＣＡならびに第２の静電容量ＣＢの容量値に基づいて加速度を検出することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量の変化として加速度を検出する静電容量型加速度センサに関する。

従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献１に記載されたような静電容量型の加速度センサでは、静電容量の一方の電極を構成する固定電極に対して、静電容量の他方の電極を構成する可動電極に重り部を形成し、この重り部が外部から与えられる加速度により変位することで固定電極と可動電極との間の電極間距離が変化し、これにより固定電極と可動電極とで構成される静電容量が変化し、この静電容量の変化を電気的に検出して加速度を検知している。

特開２００１−０９１５３４号公報

このような従来の静電容量型加速度センサにおいて、固定電極と可動電極との間の電極間距離の変化を静電容量の変化として検出し、この静電容量の変化により加速度を検出
していた。このような検出方法では、静電容量（Ｃ）と電極間距離（ｄ）と加速度（Ｇ）との関係において、Ｃは１／ｄに比例し、Ｇはｄに比例するので、Ｃは１／Ｇに比例することになる。このように、Ｃが１／Ｇに比例する関係においては、加速度は大きくなればなるほど非直線的な静電容量の変化は大きくなっていた。このため、センサ出力のリニアリティが悪化して、検出精度の低下を招くおそれがあった。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、広範囲な加速度に対して検出精度を向上した静電容量型加速度センサを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る静電容量型加速度センサは、静電容量の固定電極を含む固定電極基板と、静電容量の可動電極を構成する可動電極基板とを有し、可動電極基板は、外部から与えられた加速度に応じて固定電極基板の方向に対して垂直方向に揺動自在に移動する重り部が形成され、固定電極基板は、固定電極の一部が可動電極基板の重り部に対向する対向面を備え、加速度の印加により固定電極基板の固定電極と可動電極基板の重り部との対向面積の変化に応じて変化する静電容量の容量値に基づいて加速度を検出することを第１の特徴とする。

本発明に係る静電容量型加速度センサは、第１の静電容量の固定電極を含む第１の固定電極基板と、第２の静電容量の固定電極を含む第２の固定電極基板と、記第１の固定電極基板と第２の固定電極基板との間に挟まれ、第１の静電容量ならびに第２の静電容量の可動電極を構成する可動電極基板とを有し、可動電極基板には、外部から与えられた加速度に応じて第１の固定電極基板ならびに第２の固定電極基板の方向に対して垂直方向に揺動自在に移動する重り部が形成され、第１の固定電極基板ならびに第２の固定電極基板は、固定電極の一部が可動電極の重り部に対向する対向面を備え、加速度の印加により第１の固定電極基板と可動電極基板の重り部との対向面積の変化に応じて変化する第１の静電容量の容量値、ならびに加速度の印加により第２の固定電極基板と可動電極基板の重り部との対向面積の変化に応じて変化する第２の静電容量の容量値に基づいて加速度を検出することを第２の特徴とする。

本発明に係る静電容量型加速度センサは、上記第１または第２の特徴の静電容量型加速度センサにおいて、固定電極基板は、固定電極を構成する半導体基板が埋め込まれたガラス基板で形成され、ガラス基板のガラスの面積を調整制御することで、加速度が印加されていない初期状態における第１の固定電極基板の固定電極と可動電極基板の重り部ならびに第２の固定電極基板の固定電極と可動電極基板の重り部との対向面積を設定することを第３の特徴とする。

本発明に係る静電容量型加速度センサは、上記第１〜第３のいずれか１つの特徴の静電容量型加速度センサにおいて、固定電極基板と可動電極基板とは、電気的に並列接続された複数の静電容量を形成することを第４の特徴とする。

本発明に係る静電容量型加速度センサは、上記第１〜第４の特徴の静電容量型加速度センサにおいて、固定電極基板は、ガラス基板に半導体が埋め込まれた埋め込み基板で形成され、可動電極基板は、半導体基板で形成され、固定電極基板と可動電極基板とは、固定電極基板を構成するガラス基板と可動電極基板を構成する半導体基板との陽極接合により接合されていることを第５の特徴とする。

本発明に係る静電容量型加速度センサは、上記第１〜第４のいずれか１つの特徴の静電容量型加速度センサにおいて、固定電極基板の周縁部は半導体基板で形成され、可動電極基板は、半導体基板で形成され、固定電極基板の周縁部を構成する半導体基板と可動電極基板を構成する半導体基板とは、絶縁層を介して接合されていることを第６の特徴とする。

本発明に係る静電容量型加速度センサは、上記第１〜第６のいずれか１つの特徴の静電容量型加速度センサにおいて、重り部が移動する移動面に対して露出した平行面の固定電極基板ならびに可動電極基板に電極配線が接合されていることを第７の特徴とする。

本発明に係る静電容量型加速度センサは、上記第５の特徴の静電容量型加速度センサにおいて、ガラス基板には、可動電極基板に至る貫通孔が形成され、貫通孔を介して電極配線が可動電極基板に接合されていることを第８の特徴とする。

本発明に係る静電容量型加速度センサは、上記第５または第８の特徴の静電容量型加速度センサにおいて、重り部が移動する移動面に対して露出したは平行面の固定電極基板には、導電性の接合剤を介して支持基板が接合され、支持基板には、固定電極基板の電極配線が接合されていることを第９の特徴とする。

本発明に係る第１の特徴の静電容量型加速度センサでは、広範囲な加速度に対して検出精度を向上することが可能となる。

本発明に係る第２の特徴の静電容量型加速度センサでは、広範囲の加速度に対して検出精度をより一層向上することが可能となる。

本発明に係る第３の特徴の静電容量型加速度センサでは、静電容量を構成する電極間の対向面積を容易に調整することが可能となる。

本発明に係る第４の特徴の静電容量型加速度センサでは、単一の静電容量に基づいて加速度を検出する場合に比べて加速度の検出感度を向上させることができる。

本発明に係る第５の特徴の静電容量型加速度センサでは、第１の固定電極基板ならびに第２の固定電極基板と可動電極基板とを陽極接合により容易に接合することが可能となる。

本発明に係る第６の特徴の静電容量型加速度センサでは、各電極基板を構成する半導体基板を酸化処理することで形成される絶縁層を用いて各電極基板を接合することが可能となり、簡便に製造することが可能となる。

本発明に係る第７の特徴の静電容量型加速度センサでは、電極配線を接合して引き出す箇所の制約が少なくなり、電極配線を構成する自由度を高めることが可能となる。

本発明に係る第８の特徴の静電容量型加速度センサでは、可動電極基板に電極配線を容易に形成することが可能となる。

本発明に係る第９の特徴の静電容量型加速度センサでは、各電極基板に接合されるそれぞれの電極配線を同方向に引き出すことが可能となる。

本発明の実施例１〜３に係る静電容量型加速度センサの構成を示す図である。 本発明の実施例４に係る静電容量型加速度センサの静電容量の構成を示す図である。 本発明の実施例５に係る静電容量型加速度センサの構成を示す図である。 本発明の実施例６に係る静電容量型加速度センサの構成を示す図である。 本発明の実施例７に係る静電容量型加速度センサにおける電極配線の接続構成を示す図である。 本発明の実施例８に係る静電容量型加速度センサにおける電極配線の接続構成を示す図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための実施例を説明する。

図１は本発明の実施例１〜実施例３に係る静電容量型加速度センサの構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿った縦断面図、同図（ｄ）は同図（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った横断面図である。

図１に示す実施例１の静電容量型加速度センサ（以下、センサと呼ぶ）は、外部から与えられた加速度を静電容量の変化として検出するセンサとして機能し、第１の静電容量ＣＡの固定電極を含む第１の固定電極基板１１と、第２の静電容量ＣＢの固定電極を含む第２の固定電極基板１２と、第１の固定電極基板１１と第２の固定電極基板１２とに挟み込まれて第１の静電容量ＣＡならびに第２の静電容量ＣＢの可動電極を構成する可動電極基板１３とを備えて構成されている。

第１の固定電極基板１１は、絶縁性のガラス基板１１ａにシリコン等の導電性の半導体基板１１ｂが埋め込まれた埋め込み基板で形成され、埋め込み基板に埋め込まれた半導体基板１１ｂが固定電極１１ｃを構成する。第２の固定電極基板１２は、第１の固定電極基板１１と同様に、絶縁性のガラス基板１２ａにシリコン等の導電性の半導体基板１２ｂが埋め込まれた埋め込み基板で形成され、埋め込み基板に埋め込まれた半導体基板１２ｂが固定電極１２ｃを構成する。

可動電極基板１３は、シリコン等の導電性の半導体基板で形成され、基板の略中央部には、外部から与えられた加速度により可動する可動部１４が形成されている。この可動部１４は、重り部１５とバネ部１６とで構成されている。バネ部１６は、基板周縁部となるフレーム部（接合部）１７と重り部１５との両端をつづら折れ状に接合し、フレーム部１７に対して重り部１５を弾性的に揺動自在に可動支持するバネ要素とし機能する。重り部１５は、外部から与えられた加速度を受けて、この加速度に応じてバネ部１６の弾性作用によりフレーム部１７の方向、すなわち固定電極間の方向に対して垂直方向（図１（ｄ）では左右方向）に移動変位する。

このように、基板の略中央部に可動部１４が形成された可動電極基板１３は、可動部１４が凹状に形成され、フレーム部１７が凸状に形成され、真空またはそれに限りなく近い雰囲気下でフレーム部１７の半導体基板が、第１の固定電極基板１１ならびに第２の固定電極基板１２の周縁部を構成するガラス基板１１ａ、１２ａと陽極接合により接合されている。このときに、第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃと第２の固定電極基板１２の固定電極１２ｃとは非対向して配置され、第１の固定電極基板１１の固定電極における第２の固定電極基板１２側の一方端１１ｄと、第２の固定電極基板１２の固定電極における第１の固定電極基板１１側の一方端１２ｄとは略一致するように配置されている。

また、第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃにおけるの一方端１１ｄと、可動電極基板１３の重り部１５の略中央部とが略一致するように配置され、第２の固定電極基板１２の固定電極１２ｃにおける一方端１２ｄと、可動電極基板１３の重り部１５の略中央部とが略一致するように配置されている。

可動電極基板１３は、第１の固定電極基板１１と第２の固定電極基板１２との間に挟まれて各基板と対向して配置され、重り部１５は第１の固定電極基板１１ならびに第２の固定電極基板１２の固定電極と対向して配置され、加速度を受けて第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃならびに第２の固定電極基板１２の固定電極１２ｃに対して平行して移動変位するように配置されている。

なお、第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃと第２の固定電極基板１２の固定電極１２ｃとはその一部が対向するように配置されていてもよく、また重り部１５の略中央部は第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃの一方端１１ｄまたは第２の固定電極基板１２の固定電極１２ｃの一方端１２ｄと一致していなくともよい。

このような各電極基板の配置構成においては、第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃと可動電極基板１３とで第１の静電容量ＣＡが構成され、第２の固定電極基板１２の固定電極１２ｃと可動電極基板１３とで第２の静電容量ＣＢが構成される。

この実施例１では、第１の静電容量ＣＡを用いて加速度を検出し、以下順を追って説明する実施例２では、第２の静電容量ＣＢを用いて加速度を検出し、実施例３では、２つの静電容量ＣＡ、ＣＢを用いて加速度を検出している。

第１の静電容量ＣＡにおいて、可動電極基板１３の重り部１５が加速度を受けて、受けた加速度に応じて電極間方向に対して垂直方向、図１（ｄ）では左右方向に移動変位すると、可動電極基板１３の重り部１５と第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃとが対向する面積が変動する。加速度が印加されていない状態で第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃの一方端１１ｄに可動電極基板１３の重り部１５の略中心が位置している初期状態において、重り部１５が加速度を受けて例えば図１（ｄ）の右側に移動すると、第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃと可動電極基板１３の重り部１５との対向面積は増加する。これにより、第１の静電容量ＣＡの静電容量値Ｃａは増加する。

一方、上記初期状態において、重り部１５が加速度を受けて例えば図１（ｄ）の左側に移動すると、第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃと可動電極基板１３の重り部１５との対向面積は減少する。これにより、第１の静電容量ＣＡの静電容量値Ｃａは減少する。

このように、可動電極基板１３に加速度が与えられて可動部１４が変動することで、第１の固定電極基板１１と可動電極基板１３とで構成される第１の静電容量ＣＡの静電容量値Ｃａが変化（増減）するので、この静電容量値Ｃａの変化を検出することで、加速度を検出することが可能となる。すなわち、本発明にかかるこの実施例１では、加速度により静電容量を構成する電極間距離の変化を検出して加速度を検出する従来の手法に代えて、加速度により静電容量を構成する電極間の対向面積の変化を検出して加速度を検出するようにしたことを特徴としている。

一方、従来の静電容量型の加速度センサのように、静電容量の一方の電極を可動電極とし、加速度による電極間距離の変化に基づいて静電容量の変化を検出する構成では、既述したように加速度は電極間距離に比例し、かつ静電容量は電極間距離の逆数に比例する関係を用いているので、静電容量は加速度の逆数に比例する関係となる。このため、高加速度になる程多大な非直線性が生じて、センサ出力のリニアリティが悪化し、検出精度の低下を招くおそれがあった。

これに対して、この実施例１では、加速度により第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃと可動電極基板１３の重り部１５との対向面積が変化することに基づいて静電容量の変化を検出する構成を採用しているので、電極間距離に依存することなく加速度を検出することが可能となる。これにより、低加速度から高加速度に至る広範囲で入出力間の高いリニアリティを実現することが可能となり、加速度を精度良く検出することができる。

さらに、センサ個々の特性は、初期の静電容量の電極間距離の影響を受けやすいので、電極間距離の変化に基づいて静電容量の変化を検出する従来構成では、その影響が拡大されやすくなり、結果として製品毎の特性のバラツキが大きくなりやすかった。

これに対して、この実施例１では、電極間距離の変化に基づいて静電容量の変化を検出する構成は採用していないので、初期の静電容量の電極間距離の影響を受けることは回避され、製品毎の特性のバラツキを小さくすることが可能となる。

また、センサの感度を向上させるためには、静電容量の容量値を大きくする必要があるが、コストの低減、構成の小型化を図るためには静電容量の電極間距離の縮小が必要となる。しかし、従来のように加速度により電極間距離が初期値（加速度が印加されていない状態）に比べて減少する構成では、電極間距離の初期値を小さくし過ぎると、ダストやスティッキング等により動作不良を招くおそれがあった。したがって、構成の小型化の障害となっていた。

これに対して、この実施例１では、第１の固定電極基板１１と可動電極基板１３との間の距離が最小となる部分は、予め設定された一定の間隔を保つように形成することで、第１の固定電極基板１１と可動電極基板１３との間の距離が最小となる部分ではその距離は変化しない。これにより、電極間におけるダストやスティキング等が回避しやすくなり、動作不良を招くおそれを少なくすることが可能となり、かつ電極間距離を短くして構成の小型化を図ることが可能となる。

また、第１の固定電極基板１１を構成する埋め込み基板のガラス基板１１ａの面積を調整して半導体基板１１ｂの面積を変更することで、第１の静電容量ＣＡの電極対向面積となる、第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃと可動電極基板１３の重り部１５との対向面積を容易に制御することが可能となる。これにより、所望の電極対向面積の静電容量を容易に構成することが可能となる。

さらに、従来構成では、一般的に可動電極と固定電極間に一定の電位差を設け、それによって静電容量に電荷をチャージし、その電荷のチャージにかかる時間に基づいて静電容量の容量値を測定していた。このような手法では、可動電極と固定電極間に設けられた電位差により静電引力が生じるので、電極間距離を変化させる要因に加速度以外の要因が加わってしまい、検出精度が低下するおそれがあった。

これに対して、この実施例１では、上記静電引力が加速度の検出に影響を与えることはないので、静電引力による検出精度の低下を回避することが可能となる。

また、第１の固定電極基板１１ならびに第２の固定電極基板１２と可動電極基板１３とを陽極接合により接合することで、各電極基板を接合する接合部材が不要となり、構成を簡略化することができることに加えて、接合の容易化を図ることができる。

次に、本発明の実施例２について説明する。この実施例２の特徴とするところは、第２の固定電極基板１２と可動電極基板１３とで構成される第２の静電容量ＣＢにおける静電容量値Ｃｂの変化に基づいて加速度を検出するようにしたことにある。

第２の静電容量ＣＢにおいて、可動電極基板１３の重り部１５が加速度を受けて、受けた加速度に応じて電極間方向に対して垂直方向、図１（ｄ）では左右方向に移動変位すると、可動電極基板１３の重り部１５と第２の固定電極基板１２の固定電極１２ｃとが対向する面積が変動する。加速度が印加されていない状態で第２の固定電極基板１２の固定電極１２ｃの一方端１２ｄに可動電極基板１３の重り部１５の略中心が位置している初期状態において、重り部１５が加速度を受けて例えば図１（ｄ）の左側に移動すると、第２の固定電極基板１２の固定電極１２ｃと可動電極基板１３の重り部１５との対向面積は増加する。これにより、第２の静電容量ＣＢの静電容量値Ｃｂは増加する。

一方、上記初期状態において、重り部１５が加速度を受けて例えば図１（ｄ）の右側に移動すると、第２の固定電極基板１２の固定電極１２ｃと可動電極基板１３の重り部１５との対向面積は減少する。これにより、第２の静電容量ＣＢの静電容量値Ｃｂは減少する。

このように、可動電極基板１３に加速度が与えられて可動部１４が変動することで、第２の固定電極基板１２の固定電極１２ｃと可動電極基板１３の重り部１５とで構成される第２の静電容量ＣＢの静電容量値Ｃｂが変化（増減）するので、この静電容量値Ｃｂの変化を検出することで、加速度を検出することが可能となる。

すなわち、本発明にかかるこの実施例２では、先の実施例１と同様に加速度により静電容量を構成する電極間距離の変化を検出して加速度を検出する従来の手法に代えて、加速度により静電容量を構成する電極間の対向面積の変化を検出して加速度を検出するようにしたことを特徴としている。

したがって、この実施例２においても、先の実施例１と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の実施例３について説明する。この実施例３の特徴とするところは、第１の固定電極基板１１と可動電極基板１３とで構成される第１の静電容量ＣＡの静電容量値Ｃａと、第２の固定電極基板１２と可動電極基板１３とで構成される第２の静電容量ＣＢの静電容量値Ｃｂとの双方の静電容量値の変化に基づいて加速度を検出するようにしたことにある。

第１の固定電極基板１１と第２の固定電極基板１２との間に配置された可動電極基板１３が、加速度の印加により図１（ｄ）の右側に移動すると、先の実施例１ならびに実施例２で説明したように、第１の静電容量ＣＡの静電容量値Ｃａは増加する一方、第２の静電容量ＣＢの静電容量値Ｃｂは減少する。また、可動電極基板１３が、加速度の印加により図１（ｄ）の左側に移動すると、先の実施例１ならびに実施例２で説明したように、第１の静電容量ＣＡの静電容量値Ｃａは減少する一方、第２の静電容量ＣＢの静電容量値Ｃｂは増加する。このように、構成の対称性により、静電容量値ＣａとＣｂの増減関係が逆となり、増加量と減少量は同じとなる。この実施例３では、この関係に着目して加速度を検出している。

ここで、加速度が印加されていない状態で第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃの一方端１１ｄならびに第２の固定電極基板１２の固定電極１２ｃの一方端１２ｄに可動電極基板１３の重り部１５の略中心が位置している初期状態における、第１の静電容量ＣＡの静電容量値をＣａ１、第２の静電容量ＣＢの静電容量値をＣｂ１、加速度印加時における第１の静電容量ＣＡの容量値の変化量を△Ｃａ１、第２の静電容量ＣＢの容量値の変化量を△Ｃｂ１、第１の静電容量ＣＡにおける接合や配線層による寄生容量値をＣａ２、第２の静電容量ＣＢにおける接合や配線層による寄生容量値をＣｂ２とすると、加速度が印加された際の第１の静電容量ＣＡ、ＣＢの静電容量値Ｃａ、Ｃｂは次式（１）で表される。

（数１）
Ｃａ＝Ｃａ１＋△Ｃａ１＋Ｃａ２
Ｃｂ＝Ｃｂ１＋△Ｃｂ１＋Ｃｂ２ …（１）
上式（１）において、先の実施例１ならびに実施例２で説明したように、センサにおける構成の対称性から概ね、Ｃａ１＝Ｃｂ１、△Ｃａ１＝−△Ｃｂ１ならびにＣａ２＝Ｃｂ２となる。したがって、静電容量値Ｃａ、Ｃｂの差分（Ｃａ−Ｃｂ）は２△Ｃａ１となる。

このように、静電容量値Ｃａ、Ｃｂの差分を算出することで、印加された（検出しようとする）加速度に対して、先の実施例１、２に比べて容量値において２倍の変化量を得ることができる。したがって、この容量値の差分に基づいて加速度を検出することで、先の実施例１、２に比べて２倍の感度で加速度を検出することが可能となる。これにより、先の実施例１、２で得られる効果に加えて、検出感度が向上して、さらに一層検出精度を高めることができる。

また、両者の差分に基づいて加速度を検出することで、静電容量ＣＡ、ＣＢにおける寄生容量の影響を回避することができ、検出精度をより一層向上させることができる。

図２は本発明の実施例４に係る静電容量型加速度センサの構成を示す図であり、同図は先の図１（ｄ）の横断面図と同様の横断面図である。

図２において、先の実施例１に比べて、第１の固定電極基板１１を構成するガラス基板１１ａの周縁部ならびに第２の固定電極基板１２を構成するガラス基板１２ａの周縁部であって、可動電極基板１３と接合される箇所には、凸部２１が形成されている。

一方、可動電極基板１３は、先の実施例１に比べて、可動部１４とフレーム部１７と境界は平坦に形成され、第１の固定電極基板１１ならびに第２の固定電極基板１２と対向する対向面が平坦に形成されている。

このような形状の各基板は、第１の固定電極基板１１の周縁部を構成するガラス基板１１ａの凸部２１ならびに第２の固定電極基板１２の周縁部を構成するガラス基板１２ａの凸部２１と、可動電極基板１３の周縁部を構成するフレーム部１７の半導体基板とが陽極接合により接合されている。

このような実施例４では、先の実施例１〜３と同様の効果を得ることができることに加えて、可動電極基板１３を平坦に構成することができるので、容易に可動電極基板１３を形成することが可能となる。

図３は本発明の実施例５に係る静電容量型加速度センサの構成を示す図であり、同図は先の図１（ｄ）の横断面図と同様の横断面図である。

図３において、先の実施例１に比べて、第１の固定電極基板１１を構成するガラス基板１１ａの周縁部、すなわち可動電極基板１３と接合される箇所には、可動電極基板１３を構成する半導体基板と同様の半導体、例えばシリコン等の半導体からなる接合部１１ｅが形成され、第２の固定電極基板１２を構成するガラス基板１２ａの周縁部、すなわち可動電極基板１３と接合される箇所には、可動電極基板１３を構成する半導体基板と同様の半導体、例えばシリコン等の半導体からなる接合部１２ｅが形成されている。

一方、可動電極基板１３は、先の実施例４と同様に、可動部１４とフレーム部１７と境界は平坦に形成され、第１の固定電極基板１１ならびに第２の固定電極基板１２と対向する対向面が平坦に形成されている。

このような形状の各基板は、第１の固定電極基板１１の接合部１１ｅ、第２の固定電極基板１２の接合部１２ｅならびに可動電極基板１３を構成する半導体基板を酸化して形成される酸化膜、例えばシリコン酸化膜等の絶縁層３２を介して、第１の固定電極基板１１の周縁部を構成する半導体の接合部１１ｅならびに第２の固定電極基板１２の周縁部を構成する半導体の接合部１２ｅと、可動電極基板１３の周縁部を構成するフレーム部１７の半導体基板とが接合されている。

このような実施例５では、先の実施例１〜３と同様な効果を得ることができることに加えて、各電極基板を構成する半導体を酸化処理することで形成される絶縁層３２を用いることが可能となる。これにより、半導体製造プロセスで一般的に用いられている半導体の酸化処理により各電極基板を接合することが可能となり、簡便に製造することが可能となる。

図４は本発明の実施例６に係る静電容量型加速度センサの構成を示す図であり、同図（ａ）は先の図１（ｃ）の縦断面図と同様の縦断面図であり、同図（ｂ）は先の図１（ｄ）の横断面図と同様の横断面図である。

図４に示す実施例６に係るセンサの特徴とするところは、先の実施例１で採用した構成の単一の静電容量を複数セット備えてセンサを構成したことにある。

図４において、先の実施例１の構成に比べて、可動電極基板１３の重り部１５に複数本のスリット４１を設けて重り部１５を複数形成し、複数の各重り部１５に対応して、半導体部４２とガラス部４３とを所定の間隔で交互に複数配置形成して第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃならびに第２の固定電極基板１２の固定電極１２ｃを複数構成し、各固定電極１１ｃを電気的に接続し、各固定電極１２ｃを電気的に接続し、１つのセンサにおいて先の実施例１〜３で採用した静電容量ＣＡ、ＣＢを複数セット備えている。

このような構成により、スリット４１により隔てられた１つの重り部１５とガラス部４３で分離された１組の固定電極１１ｃ、１２ｃとで、先の実施例１〜３で説明した静電容量ＣＡ、ＣＢからなる静電容量が１セット形成され、この１セット分の静電容量を複数セット設け、先の実施例１〜３の各静電容量ＣＡ、ＣＢを複数並列接続している。

このような実施例６においては、先の実施例１〜３と同様の静電容量ＣＡ、ＣＢを複数設けることで、実施例１〜３に比べて加速度の検出感度を格段に向上させることができる。

図５は本発明の実施例７に係る静電容量型加速度センサの構成を示す図であり、先の図１（ｄ）の横断面図と同様の横断面図である。

図５に示す実施例７に係るセンサの特徴とするところは、電極配線５１ａ、５１ｂ、５１ｃを、可動電極基板１３の重り部１５が移動する方向（図５の左右方向）に対して平行な側面、すなわち多数のセンサが形成されるウェハの主に表面側の各基板に接合したことにある。

電極配線５１ａは、パッド部５２ａを介して第１の固定電極基板１１の固定電極１１ｃの上記側面にワイヤボンディングされて接合されている。電極配線５１ｂは、パッド部５２ｂを介して可動電極基板１３の露出した端部側の側面にワイヤボンディングされて接合され、電極配線５１ａが引き出されている方向と同方向に引き出されている。電極配線５１ｃは、パッド部５２ｃを介して第２の固定電極基板１２の固定電極１２ｃの上記側面にワイヤボンディングされて接合され、電極配線５１ａならびに電極配線５１ｂが引き出されている方向と逆方向に引き出されている。

このような構成では、各基板に電極配線を容易に接合することが可能となり、電極配線を接合して引き出せる箇所の制約が少なくなり、配線を形成する際の自由度を高めることができる。

図６は本発明の実施例８に係る静電容量型加速度センサの構成を示す図であり、先の図１（ｄ）と同様の横断面図である。

図６に示す実施例８に係るセンサの特徴とするところは、先の実施例７に比べて、各電極配線６１ａ、６１ｂ、６１ｃを同方向に引き出したことにある。

第１の固定電極基板１１には、先の実施例７と同様の側面にパッド部６２ａを介して電極配線６１ａがワイヤボンディングされて接合されている。

また、第１の固定電極基板１１の周縁部を構成するガラス基板１１ａには、可動電極基板１３に至る配線引き出し用の貫通孔６３が形成され、可動電極基板１３のフレーム部１７の一部表面を露出させている。この露出した可動電極基板１３のフレーム部１７の側面に、パッド部６２ｂを介して電極配線６１ｂがワイヤボンディングされて接合され、電極配線６１ａが引き出されている方向と同方向に引き出されている。

第２の固定電極基板１２は、その側面に低抵抗で導電性のダイボンディング用の接着剤６４を介してセンサを支持する支持基板として機能し各電極基板よりも大きな面積の金属フレーム６５にダイボンディングされて接合されている。第２の固定電極基板１２に接合された側の金属フレーム６５の露出した表面に電極配線６１ｃがパッド部６２ｃを介して接合され、電極配線６１ａ、６１ｂの引き出し方向と同方向に引き出されている。

このような構成により、電極配線６１ａ、６１ｂ、６１ｃをすべて同じ方向に引き出すことが可能になることに加えて、電極配線６１ａ、６１ｂ、６１ｃを接続して引き出す箇所の制約が少なくなり、配線を形成する際の自由度を高めることができる。

なお、上記各実施例１〜８で採用した特徴的な技術思想は、可能な範囲で適宜組み合わせて実施してもよい。

１１…第１の固定電極基板
１１ａ，１２ａ…ガラス基板
１１ｂ，１２ｂ…半導体基板
１１ｃ，１２ｃ…固定電極
１１，１２ｄ…一方端
１１ｅ，１２ｅ…接合部
１２…第２の固定電極基板
１３…可動電極基板
１４…可動部
１５…重り部
１６…バネ部
１７…フレーム部
２１…凸部
３２…絶縁層
４１…スリット
４２…半導体部
４３…ガラス部
５１ａ，６１ａ…電極配線
５１ｂ，６１ｂ…電極配線
５１ｃ，６１ｃ…電極配線
５２ａ，６２ａ…パッド部
５２ｂ，６２ｂ…パッド部
５２ｃ，６２ｃ…パッド部
６３…貫通孔
６４…接着剤
６５…金属フレーム

Claims (9)

1. 静電容量の固定電極を含む固定電極基板と、
   前記静電容量の可動電極を構成する可動電極基板とを有し、
   前記可動電極基板は、外部から与えられた加速度に応じて前記固定電極基板の方向に対して垂直方向に揺動自在に移動する重り部が形成され、
   前記固定電極基板は、前記固定電極の一部が前記可動電極基板の重り部に対向する対向面を備え、
   加速度の印加により前記固定電極基板の固定電極と前記可動電極基板の重り部との対向面積の変化に応じて変化する前記静電容量の容量値に基づいて加速度を検出する
   ことを特徴とする静電容量型加速度センサ。
2. 第１の静電容量の固定電極を含む第１の固定電極基板と、
   第２の静電容量の固定電極を含む第２の固定電極基板と、
   前記第１の固定電極基板と前記第２の固定電極基板との間に挟まれ、前記第１の静電容量ならびに前記第２の静電容量の可動電極を構成する可動電極基板とを有し、
   前記可動電極基板には、外部から与えられた加速度に応じて前記第１の固定電極基板ならびに前記第２の固定電極基板の方向に対して垂直方向に揺動自在に移動する重り部が形成され、
   前記第１の固定電極基板ならびに前記第２の固定電極基板は、前記固定電極の一部が前記可動電極の重り部に対向する対向面を備え、
   加速度の印加により前記第１の固定電極基板と前記可動電極基板の重り部との対向面積の変化に応じて変化する前記第１の静電容量の容量値、ならびに加速度の印加により前記第２の固定電極基板と前記可動電極基板の重り部との対向面積の変化に応じて変化する前記第２の静電容量の容量値に基づいて加速度を検出する
   ことを特徴とする静電容量型加速度センサ。
3. 前記固定電極基板は、前記固定電極を構成する半導体基板が埋め込まれたガラス基板で形成され、ガラス基板のガラスの面積を調整制御することで、加速度が印加されていない初期状態における前記第１の固定電極基板の固定電極と前記可動電極基板の重り部ならびに前記第２の固定電極基板の固定電極と前記可動電極基板の重り部との対向面積を設定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量型加速度センサ。
4. 前記固定電極基板と前記可動電極基板とは、電気的に並列接続された複数の静電容量を形成する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電容量型加速度センサ。
5. 前記固定電極基板は、ガラス基板に半導体が埋め込まれた埋め込み基板で形成され、
   前記可動電極基板は、半導体基板で形成され、
   前記固定電極基板と前記可動電極基板とは、前記固定電極基板を構成するガラス基板と前記可動電極基板を構成する半導体基板との陽極接合により接合されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電容量型加速度センサ。
6. 前記固定電極基板の周縁部は半導体基板で形成され、
   前記可動電極基板は、半導体基板で形成され、
   前記固定電極基板の周縁部を構成する半導体基板と前記可動電極基板を構成する半導体基板とは、絶縁層を介して接合されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電容量型加速度センサ。
7. 前記重り部が移動する移動面に対して露出した平行面の前記固定電極基板ならびに前記可動電極基板に電極配線が接合されている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の静電容量型加速度センサ。
8. 前記ガラス基板には、前記可動電極基板に至る貫通孔が形成され、前記貫通孔を介して電極配線が前記可動電極基板に接合されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の静電容量型加速度センサ。
9. 前記重り部が移動する移動面に対して露出したは平行面の前記固定電極基板には、導電性の接合剤を介して支持基板が接合され、前記支持基板には、前記固定電極基板の電極配線が接合されている
   ことを特徴とする請求項５または８に記載の静電容量型加速度センサ。

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