JP2011112620A - 加速度センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】加速度センサ100は、基板部材1と、基板部材1の表面に対して面外に変位可能に基板部材1に支持された検出プレート部2と、基板部材1の厚み方向に変位可能に、検出プレート部2にリンク梁部材3で支持された慣性質量体4とを備え、検出プレート部2は、基板部材1側に向けて突出するストッパ部材5とを含み、ストッパ部材5が基板部材1に接触することにより、加速度に対する検出プレート部2の変位の変化率が変化するよう構成されている。
【選択図】図1
Description
(実施の形態1)
最初に本発明の実施の形態1の加速度センサの構成について説明する。
図3を参照して、基板部材1の厚み方向に沿って上方向、すなわちZ軸の正方向(図3中上方向)の加速度Azが加速度センサ100に加わると、慣性質量体4は慣性力により初期位置(図3中破線で示す位置)からZ軸の負方向(図3中下方向)に沈み込むように変位する。慣性質量体4と連結されているリンク梁部材3も、慣性質量体4と一体となってZ軸の負方向(図3中下方向)に変位する。
図6を参照して、シリコンからなる基板1aの上に、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などの絶縁膜11が積層される。絶縁膜11の上に導電性ポリシリコン(多結晶シリコン)膜101が積層される。導電性ポリシリコン膜101がパターニングされる。導電性ポリシリコン膜101がパターニングされることにより、コンタクト電極1b、検出電極9および自己診断用電極10(図2)が形成される。
本実施の形態の加速度センサ100によれば、ストッパ部材5が基板部材1に接触することにより、加速度に対する検出プレート部2の変位の変化率が変化するよう構成されているため、ストッパ部材5が基板部材1に接触する前後でセンサ感度が変化する。ストッパ部材5が基板部材1に接触しない低加速度領域ではセンサ感度が大きく、ストッパ部材5が基板部材1に接触する高加速度領域ではセンサ感度が小さくなる。
本発明の実施の形態2の加速度センサは、実施の形態1の加速度センサと比較して、検出プレート部が2つの検出プレートを含んでいる点で主に異なっている。
図13を参照して、基板部材1の厚み方向に沿って上方向、すなわちZ軸の正方向(図中上方向)の加速度Azが加速度センサ100に加わると、慣性質量体4は慣性力により初期位置(図13中破線で示す位置)からZ軸の負方向(図13中下方向)に沈み込むように変位する。慣性質量体4と連結されているリンク梁3A、3Bも、慣性質量体4と一体となってZ軸の負方向(図13中下方向)に変位する。
本発明の実施の形態3の加速度センサは、実施の形態1の加速度センサと比較して、検出プレート部が第1検出プレートおよび第2検出プレートを含んでいる点、検出プレート部が弾性梁を有していない点で主に異なっている。
図17を参照して、基板部材1の厚み方向に沿って上方向、すなわちZ軸の正方向(図17中上方向)の加速度Azが加速度センサ100に加わると、慣性質量体4は慣性力により初期位置(図17中破線で示す位置)からZ軸の負方向(図17中下方向)に沈み込むように変位する。慣性質量体4と連結されている第1リンク梁31、第2リンク梁31も、慣性質量体4と一体となってZ軸の負方向(図17中下方向)に変位する。
図18を参照して、基板1aの上に、絶縁膜11が積層される。絶縁膜11の上に導電性ポリシリコン膜101が積層される。導電性ポリシリコン膜101がパターニングされる。導電性ポリシリコン膜101がパターニングされることにより、コンタクト電極1b、検出電極9および自己診断用電極10(図16)が形成される。
本実施の形態の加速度センサ100によれば、第1検出プレート21はストッパ部材5を有しているため、ストッパ部材5がコンタクト電極1bに接触する前後で、加速度に対する、第1検出プレート21と第2検出プレート22とを含む検出プレート部2の変位の変化率を変化させることができる。第1検出プレート21は、第2検出プレート22より加速度に対する変位の割合が大きくなるように構成されているため、ストッパ部材5がコンタクト電極1bに接触しない低加速度領域では第1検出プレート21により高感度で加速度を検出することができ、ストッパ部材5がコンタクト電極1bに接触する高加速度領域では第2検出プレート22により低感度で広範囲の加速度を検出することができる。これにより、低加速度領域から高加速度領域までの広い加速度領域で高精度に加速度を検出することができる。
本発明の実施の形態4の加速度センサは、実施の形態1の加速度センサと比較して、検出プレート部が2つの検出プレートを含んでいる点、検出プレート部が弾性梁を有していない点で主に異なっている。
2つの検出プレート2A、2Bは、2つの検出プレート2A、2Bの間を通る仮想線VLに対して互いに線対称に配置されており、オフセットe1とオフセットe2とは相互に反対向きであるため、検出プレート2Aと検出プレート2Bとは逆向きに回転する。また、オフセットe1とオフセットe2とは相互に反対向きであるため、検出プレート2A、2Bのそれぞれの第1検出プレート21と第2検出プレート22とは逆向きに回転する。
本発明の実施の形態5の加速度センサは、実施の形態1の加速度センサと比較して、コンタクト電極がバネ構造を有している点で主に異なっている。
本発明の実施の形態6の加速度センサは、実施の形態1の加速度センサと比較して、ストッパ部材のストッパの数が主に異なっている。
図30を参照して、基板部材1の厚み方向に沿って上方向、すなわちZ軸の正方向(図30中上方向)の加速度Azが所定の加速度で加速度センサ100に加わると、検出プレート2A、2Bは慣性力により初期位置(図30中破線で示す位置)から回転変位する。この回転変位により、検出プレート2A、2Bのそれぞれのストッパ5Aがコンタクト電極1bに接触する。さらに加速度が増加すると、検出プレート2A、2Bの回転変位が増大し、検出プレート2A、2Bのそれぞれのストッパ5Bもコンタクト電極1bに接触する。つまり、ストッパ5Aと、ストッパ5Bとは異なる加速度で基板部材1に接触する。
本発明の実施の形態7の加速度センサは、実施の形態1の加速度センサと比較して、ストッパ部材が第1のストッパおよび第2のストッパを含んでいる点で主に異なっている。
図34を参照して、基板部材1の厚み方向に沿って上方向、すなわちZ軸の正方向(図34中上方向)の加速度Azが所定の加速度で加速度センサ100に加わると、検出プレート2Aの第1検出プレート21、検出プレート2Bの第1検出プレート21は慣性力により初期位置(図34中破線で示す位置)から回転変位する。この回転変位により、検出プレート2A、2Bのそれぞれの第1ストッパ51がコンタクト電極1bに接触する。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
Claims (9)
- 基板部材と、
前記基板部材の表面に対して面外に変位可能に前記基板部材に支持された検出プレート部と、
前記基板部材の厚み方向に変位可能に、前記検出プレート部にリンク梁部材で支持された慣性質量体とを備え、
前記検出プレート部は、前記基板部材側に向けて突出するストッパ部材とを含み、
前記ストッパ部材が前記基板部材に接触することにより、加速度に対する前記検出プレート部の変位の変化率が変化するよう構成されている、加速度センサ。 - 前記基板部材は、基板と、コンタクト電極とを含み、
前記コンタクト電極は、前記ストッパ部材と対向するように前記基板に支持され、加速度が印加されることにより、前記ストッパ部材と接触するよう構成されている、請求項1に記載の加速度センサ。 - 前記慣性質量体と対向するように前記基板部材に支持され、前記慣性質量体との間に電気的に静電引力を発生させる自己診断用電極をさらに備えた、請求項1または2に記載の加速度センサ。
- 前記検出プレート部は、前記ストッパ部材に接続された弾性梁を含み、
前記ストッパ部材が前記基板部材に接触した後も前記弾性梁が弾性変形することにより、前記検出プレート部が面外に変位可能に構成されている、請求項1〜3のいずれかに記載の加速度センサ。 - 前記検出プレート部は、第1検出プレートおよび第2検出プレートを含み、
前記リンク梁部材は、前記第1検出プレートに前記慣性質量体を支持するための第1リンク梁と、前記第2検出プレートに前記慣性質量体を支持するための第2リンク梁とを含み、
前記第1検出プレートは前記ストッパ部材を有し、かつ前記第2検出プレートより加速度に対する変位の割合が大きい、請求項1〜3のいずれかに記載の加速度センサ。 - 前記コンタクト電極がバネ構造を有している、請求項2に記載の加速度センサ。
- 前記検出プレート部は、少なくとも1つの検出プレートからなり、
前記ストッパ部材は、複数のストッパを含み、
1つの前記検出プレートに対し、複数の前記ストッパが設けられている、請求項1〜4のいずれかに記載の加速度センサ。 - 前記ストッパ部材は、第1ストッパおよび第2ストッパを含み、
前記第1ストッパと前記第2ストッパとは、異なる加速度で前記基板部材に接触するよう構成されている、請求項1〜4のいずれかに記載の加速度センサ。 - 前記検出プレート部は、2つの検出プレートを含み、
2つの前記検出プレートは、2つの前記検出プレートの間を通る仮想線に対して互いに線対称に配置されている、請求項1〜4のいずれかに記載の加速度センサ。
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