JP2017194470A - 加速度センサー構造体およびその用途 - Google Patents

加速度センサー構造体およびその用途 Download PDF

Info

Publication number
JP2017194470A
JP2017194470A JP2017094299A JP2017094299A JP2017194470A JP 2017194470 A JP2017194470 A JP 2017194470A JP 2017094299 A JP2017094299 A JP 2017094299A JP 2017094299 A JP2017094299 A JP 2017094299A JP 2017194470 A JP2017194470 A JP 2017194470A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor structure
pair
amount
symmetry
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017094299A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6328823B2 (ja
Inventor
リトコネン、ヴィッレ−ペッカ
Rytkoenen Ville-Pekka
ロスチアー、レイフ
Roschier Leif
ブロムクヴィスト、アンッシ
Anssi Blomqvist
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Electronics Oy
Original Assignee
Murata Electronics Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Electronics Oy filed Critical Murata Electronics Oy
Publication of JP2017194470A publication Critical patent/JP2017194470A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6328823B2 publication Critical patent/JP6328823B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00Details of instruments
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/18Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0831Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type having the pivot axis between the longitudinal ends of the mass, e.g. see-saw configuration

Abstract

【課題】全体の構造を複雑にし、かつ、製造コストを増大させることなしに、信号処理、誤差補正、および/または、補償の手段を実現することができる加速度センサー構造体を提供する。
【解決手段】第一の手段および第二の手段を有するMEMSセンサー構造体であって、該手段は、二重差動検出のために連結され、かつ、位相シフトの二重差動検出のための量を提供するように、対称に配置されている。センサーが変形するならば、第一および第二の手段の特定の対称的な配置に起因して、変位の影響が少なくとも部分的に消去される。
【選択図】図12

Description

本発明は、概しては、MEMS、微小電気機械システム(micro-electro-mechanical systems)、に関するが、より具体的には、MEMSセンサー構造体に向けられた独立クレームの序文に示された加速装置センサー構造体に関する。本発明はまた、それぞれの独立請求項の序文に示されたとおり、センサー構造体のマトリックス(matrix、行列体)、センサーデバイス、および、システムにも関する。
本体(body)の加速度を感知して、作用力の影響下における該本体の運動状態(kinetic state)に応じた信号を得ることは、その本体のポジション(姿勢)および/またはロケー
ション(位置)を決定するために広く応用されている方法である。その目的のためには、様々なセンサーが使用できるが、MEMS構造体は、小さいサイズであるがゆえに、多くの用途に好適である。マイクロエレクトロニクスでは、需要の増大によって、多くの分野で直面した目的のために益々良好な構造体を開発することが可能になっており、特許分類がMEMS関連の加速度センサーを有し得るいくつかの応用分野では、例えば、車両、家庭用電子機器、衣類、靴に関連する分野が挙げられる。
しかしながら、本特許出願の優先日において、公知のMEMS構造体は、産業上におけるそれらの使用を制限するようないくつかの問題に直面している。あるいは、加速度センサーを使用する関連製品は、それらの所望の目的を十分に満たすように作ることは可能であるが、先行技術のMEMS構造体の使用は、余分な信号処理、誤差補正、および/または、補償の手段を必要とする場合があり、かつ、その目的を満たす構成部品を獲得するための解決策を必要とする場合がある。MEMS構成部品の作動は、外的な電気機械的な手段によって改良できる。しかし、通常、そのような手段は、全体の構造を複雑にし、かつ、製造コストを増大させる。また、それらは、外来的な相互作用する一団(interacting parties)の数が増えるので、その構造を故障に対して敏感にするだろう。
以下の図1〜5Bでは、公知の技術の欠点のいくつかが実証されている。
図1は、公知の技術による、櫛形構造(comb-structure)検出手段を用いた容量検出に基づいた加速度感知のための、X方向および/またはY方向を感知するセルを有する例示的なセンサー構造体を図解している。該セル(cell)は、有効質量のための可動フレーム102を有する。該可動フレームの有効質量は、可動電極103の一式(ensemble)を保持するように配置される。そのような電極が1つだけ、符号103で示されているが、当業者は、前記一式の可動電極には1つよりも多い電極があり得ることを知っている。当業者はまた、一式中に多くの可動電極がある場合、有効質量へのそれらの貢献度を正しく考慮する必要があることを知っている。
該セルは、要素を通じて物体の表面にアンカー係留(anchored)され得、該要素は、数字および文字の組み合わせ106、107N、107Pで示される。添えられた文字「N」は、負(negative)の電荷および/または電圧を表し、添えられた文字Pは、正(positive)の電荷および/または電圧を表す。何も付けていない数字106は、グラウンド電位を示し得るか、および/または、素のままの機械的特性を持っていることを示し得る。従って、図1では、それぞれの符号表示NおよびPで表される固定電極105Nおよび104Pは、相互接続されたアンカー107N、107Pとして、対応する極性を持ち得る。アンカー構造体106、107N、107Pは、グラウンドから絶縁されていてもよいが、絶縁配置構成それ自体は、この文脈においては関連性がない。MEMS構造体の分野の当業
者であれば、MEMS構造体において構成部品同士を絶縁することが必要な場合には、そうするための多くの方法を知っている。可動フレーム102は、バネ101を介して、アンカー構造体106に接続されている。
図1の先行技術の構造体は、差動(differential)構造体であって、即ち、バネ101で懸架された該フレーム102が+X方向に移動する場合に、P符号のついた静電容量(capacitance)が増加すると、N符号のついた静電容量が減少するものであって、その逆も同
様である。図は、アンカー106に対して対称な構造を示しているが、これは、可動フレーム102の静止状態(rest state)において有効となる。
図2および3のセンサー構造体は、正のおよび負の静電容量の電極領域を有する要素(element)によって実施された、先行技術の、z方向を感知する加速度センサー構造体を図
解している。これらの正のおよび負の静電容量の領域は、図では、対応する極性符号+および−でそれぞれに示されている。
図2は、典型的な、機械的要素を図解しており、該要素は、プルーフマス(proof mass
、試験質量部)202と、ピボット回転軸204とを有する。該プルーフマス202が(
図示した)xy方向に広がると考え、かつ、該プルーフマス202がz方向の加速度の影響下にあると考えるならば、該プルーフマスは力を受け、その力は、その軸204を中心に該プルーフマスをしかるべくピボット回転させる。
可動プルーフマス202上の、負のおよび正の静電容量の電極領域206P、206Nは、固定電極と相互作用し、かつ、静電容量を生成するように配置され得、該静電容量は、該プルーフマスの運動に応じて変化する。形成されたキャパシタの固定電極は、分かり易くするために、図2および3には示されていない。しかしながら、該プルーフマスと共に移動するそれぞれの電極は、専用の固定電極を持つことができ、または、共通の固定電極が、正のおよび負の電極領域に提供されてもよい。例えば、電極領域206P、206Nは、グラウンド電位となっている共通の固定電極を持っていてもよい。
図3の先行技術のセンサー構造体は、ピボット回転可能な一対の機械的要素Z1、Z2によって実施され得、これら機械的要素のそれぞれは、プルーフマス301、302およびピボット回転軸Axiを有する。ここでも、該マス(mass、質量部)301、302がz方向の加速度の影響下にある場合、それらは、加速力(acceleration force)を受け、該力によって、それぞれの軸Axiを中心にピボット回転する。該機械的要素は、シーソー型、即ち、「ティーター・トッター(teeter-totter)」型にて、移動するように配置されること
によって、ピボット回転中、該要素の一方の側が一方の方向に移動し、それと同時に、要素の他方の側が反対方向に移動するようになっている。従って、電極領域303P、304P、305N、306Nの静電容量が変化することによって、例えば、電極303Pの静電容量が増加するとき、電極305Nの静電容量は、これに対応して減少するようになっている。同様に、電極304Pの静電容量が増大するとき、電極306Nの静電容量が、これに対応して減少する。増加および減少するPおよびNの要素は、入れ替わってよいが、しかし、該同時の逆のシーソー運動は、両方の状況において起こる。図3では、両方の機械的要素のプルーフマスが、ピボット回転軸Axiに対して、不均一に分布している。図3の上方および下方の機械的要素は、単一の対称性を持つように示されている。該ピボット回転は、一対のトルク重視(torque-oriented)のバネでAxiを中心に回転するように
構成され得る。従って、ピボット回転軸Axiは、トルク作用を有する一対のバネで実施できる。
図4Aおよび4Bは、図2のセンサー構造体で検出される問題を図解している。図5Aは、3d加速度センサー構造体の上面図の概略的な写真図を示しており、該写真図では、
図2の1つの機械的なシーソー要素が用いられている。該センサー構造体はまた、XおよびY方向の加速度検出のための図1の櫛形構造の容量検出セルを有する。図4Aは、検出器で用いられているセンサー構造体の中央における、ピボット回転可能な機械的要素Zを図解している。図2で説明されるように、該機械的要素は、軸Axiによって、より短い部分、および、より長い部分へと分割される。図4Bは、図4Aのセンサー構造体の機械的要素Zの側面図を図解している。図4Bはまた、構造体400、例えば、カバーまたは基板(substrate)を示し、該構造体では、Zの静電容量のためのグラウンド電極402、4
04が固定(fixed)されている。該機械的要素が変形するような構造、または、グラウン
ド電極が固定(secured)されている構造が変形するとき、概略図が示すように、機械的要
素Zの電極領域までのグラウンド電極の距離が、異なる様に変化する。例えば、図4Bに図解される場合では、負の電極までの距離が減少し、正の電極までの距離が増大するが、これは、従来の差動検出が、変形によって激しく妨げられることを意味する。
図5Aおよび5Bは、図3の従来のセンサー構造体で検出される問題を図解している。図5Aは、センサー構造体の上面図の概略的な写真図を示し、該写真図では、図3の、一対の機械的なシーソー要素が使用されている。該センサー構造体はまた、XおよびY方向の加速度検出のための、図1の櫛形構造の容量検出セルXYを有する。図5Bは、図5Aのセンサー構造体の機械的要素Z1、Z2の側面図を図解している。図5Bは、さらなる構造体500を示し、該構造体では、Z1、Z2の静電容量のためのグラウンド電極502、504が固定されている。機械的要素が支持されている構造が変形するか、または、グラウンド電極が固定(secured)された構造が変形するとき、概略図が示すように、グラ
ウンド電極と機械的要素Z1、Z2の電極領域との間の距離は、異なる様に変化することがわかり得る。例えば、図5Bに図解される場合では、Z1、Z2の負の静電容量の電極領域からグラウンド電極までの距離が増大し、Z1、Z2の正の静電容量の電極領域から正の電極までの距離は減少する。差動検出が適用されるとき、これは、検出にオフセット誤差を引き起こす。加えて、図2および3で説明されているように、Z1、Z2のプルーフマスが、軸Axiに対して非対称に分布し得、従って、異なる様に傾くか、またはピボット回転する。5Aに示される構成では、これは、変形の影響を補償しない。
本発明の目的は、先行技術の欠点の少なくとも1つを、克服または緩和するための解決策を提供することである。本発明の目的は、独立請求項1のMEMSセンサー構造体で達成される。本発明の目的は、他の独立請求項の物品、加速装置センサー(accelerator sensor、アクセルセンサー)、加速装置センサーのマトリックス、デバイス、および、システムでさらに達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項において開示されている。
グローバル(global、全体的な)という用語(特に、本発明の実施形態内でのグローバルに対称であるとの表現の文脈において)は、対称な部分を持つと記載される物品(article)全体のスケールまたは寸法を示す。該物品は、センサー構造体、センサー、および/ま
たは、その一式の実施形態では、グローバルに対称に実施できる。従って、一式とは、例えば、マトリックス(行列体)、または、積層体、または、積層されたマトリックスを指すことができ、それらがセンサーを有し、および/または、センサーで用いられる機械的要素を有することができる。
従って、「グローバル」は、物品の内的部分が、対称性要素に対して/対称性要素に従って、少なくとも1つの対称性を持つようなスケールだけに適用可能とされることを必ずしも望まれていない。部分のスケールでその内的なサブ構造が考慮されるとき、それ自体でグローバルに対称であり得るのは、物品に関連する前記部分のスケールである。
実施形態の例として、全体的スケールでのマトリックスが、通常の意味での対称性にお
いて非対称に見えるような非対称なセンサー構造体がマトリックス構造体にあるという条件のもとでは、センサーのマトリックスは、グローバル的に対称ではないとみなされる。それは、たとえ、単数のセンサー/複数のセンサーが、センサー構造体(該センサーがその一部となっている)のスケールで、ローカル的に対称なセンサーがあったとしてもである。従って、マトリックスのセンサー構造体がグローバルに対称でなくても、全体的なスケールでのセンサーは、グローバルに対称であり得る。
ローカル(local、局所的な)は、特に、本発明の実施形態では、ローカル的に(locally、局所的に)に対称なということに関連して、この文脈では、サブ構造のスケールまた
は寸法で、物品全体の少なくとも一部を意味する。該物品は、センサー構造体、センサー、および/または、その一式(例えば、マトリックス(行列体)、または、積層体、または、積層されたマトリックスといったものであり、それが、センサーを有し、および/または、センサーにおいて使用される構造体を有する)の実施態様にて具現化され得る。
従って、「ローカル」は、純粋に、物品の詳細または部分的な構造体をいうために使用され、従って、物品自体の全体のスケールであることは殆どないが、特に、構造体の部分の個々のその部分のスケールにおいて、グローバルな対称性を有する入れ子対称性(nested symmetries)の構造体においても、ローカルな対称性は存在し得る。
この文脈における対称性は、対称性要素によって定められる少なくとも2つの側における物体の対称性を表すために使用される。対称性要素という表現は、点、軸、プレート、平面、および/または、センサー構造体のサブ物体(sub-object)を意味する。対称性要素は、必ずしも本当の物体ではなく、対称性を定めるために使用される仮想の物体またはポジションであってよい。
物品の対称性の次数(order)は、特に、本発明の実施形態に関する文脈では、特定の形
で、対称性を供述している表現をいう。
よって、一次の対称性(first order symmetry)は、物品についての対称性要素が1つだけあることを意味しており、これによると、単一の対称性要素に対して、通常の意味での対称性がある。同様に、二次の対称性は、物品について、少なくとも1つの対称性要素があることを意味しており、これによると、通常の意味での対称性が存在するが、対称性を定める2つを超える対称性要素はない。同様に、三次の対称性は、物品について、少なくとも1つの対称性要素があることを意味し、これによると、定義される通常の意味での対称性があるが、対称性を定める3つを超える対称性要素はない。同様に、四次の対称性は、物品について、少なくとも1つの対称性要素があることを意味し、これによると、通常の意味での対称性があるが、5つ未満の対称性要素によって定められる対称性だけがあり得る。
実施形態の一式によれば、対称性要素は、対称性の次数(order of symmetry)を持ち得
る。これはまた、対応する実施形態の一式のローカルなおよび/またはグローバルな対称性に適用される。
物体(object)または物品(article)の対称性の位置は、対称性の中心であって、その中
心について、対称性要素に対して対称な部分の対称性が在るように、該対称性要素が合致する。対称性の質(quality)は、以下から、つまり:対称性要素に対する対称性に関連す
る形状的測定、形状的特徴、質量、容積、面積、密度、数、または、他の量から選択できる属性であるため、対称性の次数に適用可能な対称性要素に対して、同量の、少なくとも2つの同様の対称性の質の特性(attribute)で表現された質がある。対称性の質の範囲に
は、鏡面状の対称性もまた含まれるが、また、構造体が非鏡面(anti-mirror)対称性を有
するような対称性(即ち、物体が、それが鏡面対称であるかのように位置づけられているが、半サイクル分だけ、または、任意の実施形態では、他のピボット回転角度分だけ、ピボット回転しているような対称性)も含まれる。鏡面対称性および非鏡面対称性は、並進対称性(translatory symmetry)を持つと考えることができ、即ち、対称性要素によって対称な部分が、それがあった鏡面対称性または非鏡面対称性の場所から、対称性要素に対する鏡面対称性によってシフトされたと考えることができる。
プレートは、平坦なまたは実質的に平坦な物体と考えられるが、物理的な平面として考えられ、しかし、仮想的な平面さえも含むため、物体が、平面またはプレート上に共通の特徴を持つような記述に使用されるための構造的な用語として、平面自体を表す。
以下の例示的な実施形態の詳細な説明では、以下に示す図を(符号の図によって)参照
する。
図1は、先行技術の、加速度感知のためのxおよび/またはy方向を感知するセルを図解している。 図2は、先行技術の、加速度感知セルのための機械的要素を図解している。 図3は、他の先行技術の、加速度感知セルのための機械的要素を図解している。 図4Aおよび4Bは、先行技術の加速度センサー構造体を図解しており、該構造体では、図2の1つの機械的なシーソー要素が使用されている。 図5Aおよび5Bは、先行技術のセンサー構造体を図解しており、該構造体では、図3の一対の機械的なシーソー要素が使用されている。 図6は、X方向の加速度検出のための容量性電極を有する櫛形構造セルを図解している。 図7は、Y方向の加速度検出のための容量性電極を有する櫛形構造セルを図解している。 図8Aおよび8Bは、単一の先行技術のセル、および、センサーセルの実施形態である。 図9Aおよび9Bは、異なる対称性の補償のための、異なるバネサスペンションを有する2つの実施形態を図解している。 図10A〜10Cは、Xおよび/またはY方向の検出のためのセルマトリックス構成を図解している。 図11は、Z方向検出のための実施形態を図解している。 図12は、対称なZ軸方向センサー構造体が、単一のアンカーを有する基礎をなす基板に懸架された実施形態を図解している。 図13は、図12の実施形態のさらなる利点を図解している。 図14は、単一のアンカー係留点(anchoring point)を有する他の可能なセンサー構造体の構成を図解している。 図15は、本発明の実施形態による3dセンサー構造体の構成を図解している。 図16は、提案される二重差動構造でなされたシミュレーションの結果を図解している。 図17は、さらに可能なセンサー構造体の構成を図解している。 図18は、加速度センサーの実施形態を図解しており、該センサーは、実施例で示されるセンサー構造体の構成を使用している。
以下の実施形態は、例示的なものである。明細書は、「an」「one」または「some」実
施形態に言及し得るが、これは、そのような言及それぞれが、同じ実施形態を指すこと、または、特徴が、単一の実施形態だけに適用されることを必ずしも意味しない。異なる実施形態の単一の特徴は、さらなる実施形態を提供するべく、組み合わせられ得る。
本発明の特徴を、センサー構造体の簡単な例で説明するが、該例では、本発明の様々な実施形態が実施され得る。実施形態を例証するのに関係する要素についてのみ、詳細に説明する。発明された方法およびデバイスの様々な実施は、当業者に一般的に知られる要素を有し、本文では、具体的には説明し得ない。
センサー構造体の手段は、対応する構造体内に配置された、バネ、バー(bars、棒状物)、キャパシタ電極、アンカー、アンカー基板、および軸を有し得る。特に、本発明の実施形態による対称性に関する場合、該手段は、図およびそれらについての記載において後ほど示される通り、第一の手段、第二の手段等として参照する場合がある。
実施形態の文脈における差動(differential)という用語は、例えば、差動動作が、第一の位置において第一の量を減少させ、第二の位置において第二の量を増大させることを有し、これらが結合されて、前記減少および増大が同じ動作によって起こるようになっているということを意味する。作動検出では、第一の量と第二の量との両方が、動作の検出結果を生成するために検出される。
そのような構造の例は、キャパシタのペア(capacitor pair、キャパシタ対)であり、該キャパシタのペアは、それぞれが電位を持った状態にある2つの電極を有し、かつ、グラウンド電位となっている共通電極とを有している。それらの電極は、次のように配置され得る。即ち、2つの電極が1つの軸線の周りをピボット回転するとき、共通のグラウンド電極までのこれらの電極の距離が変化し、一方の静電容量が増加しかつ他方の静電容量が減少するようにである。そのような構成は、機械的なカップリング(連結)が、2つのピボット回転する電極に共通の堅固(rigid)な対象物についてなされるとき、達成される。
実施形態の文脈における二重差動(double differential)という用語は、例えば、他の
差動的に連結された一対の量、つまり、第三の位置における第三の量と、第四の位置における増加する第四の量とのペアがあることを意味しており、該ペアは、第一の位置における第一の量、および、第二の位置における増加する第二の量の作動についての文脈で説明したのと同じように作用するが、第一の量および第二の量のペアに対して位相シフトがあることを意味している。二重差動検出では、第一の量、第二の量、第三の量、および第四の量は、検出される動作から、またはそれに応じた前記検出可能な量を生成するために、ペア(対)になって使用される。
本発明のいくつかの実施形態では、静電容量、またはそれらの誘導物(derivables)は、第一のおよび第二の量、並びに、第三のおよび第四の量として適用され得る。なお、静電容量は、ペアになった(pair-wise)量の例として使用されるが、当業者は、他の量もまた
、差動的に、また、二重差動的にも、互いに依存するように配置できることを知っている。例示的な実施形態では、位相シフトは180度、すなわち、ペアは逆位相にあるが、本発明は、必ずしも、そのような位相シフトだけに限定されるわけではない。
本発明のいくつかの実施形態では、量のペアは、第一の、第二の、第三の、および、第四の量の一式から選択され、前記量に依存する信号を生成して、その信号を二重差動的に処理し得る。本発明の実施形態によれば、量は、静電容量であり得、信号は、静電容量またはその少なくとも1つに対応する電気信号であり得る。信号は、加速度または加速度の成分の決定では、実施例で示された加速度センサー構造体と共に使用され得る。
図6および7は、単一のセルを有する例示的なセンサー構造体を図解しており、該単一のセルは、それぞれ、例示的なXおよびY方向の加速度検出のための容量性電極を有する櫛形構造を持っている。電圧を提供する従来の要素、および、読取り電子機器(reading electronics)は、わかりやすくするために示されていない;当業者は、センサー構造体の
そのような部品を実施する方法を知っている。
図6および7は、有効質量をフレーム602、702として示し、該フレームは、検出用櫛歯の周囲に延びている。該検出用櫛歯は、固定電極604P、605Nおよび可動電極603を有する。使用中、要素は、正のまたは負の電圧で、グラウンドに対してバイアスされ得る。ここでは、文字Pは、グラウンドに対する正電荷を示し、文字Nは、グラウンドに対する負電荷を示している。図では、電極のテクスチャーのタイプは、セル構造が使用中であるときの、テクスチャーを付けられた要素の電荷の例示的な符号を示している。いくつかの実施形態では、バイアスは、電極グループに特有であり得、一つの方向で用いられる各加速度成分検出セルについては、必ずしも同じではない。
図1にあるように、物体の表面にアンカー係留されているとみなされ得る構造体が、数字と文字との組み合わせ606、607N、607Pで示されている。セルは、移動するフレーム602、702をバネ601、701で懸架するためのアンカー606を有し得る。セルはまた、負の固定電極605Nのためのアンカー607N、および/または正の電極604Pのためのアンカー606Pを有し得る。本文においては、特定の極性を表すように示されているが、該アンカーは、グラウンド、バネおよび/またはキャパシタプレートから、好適な部分に絶縁できる。
該細長いアンカー606は、対称軸に対し一線上にある(aligned)とみなすことができ
、それらのより長い第一の方向では、第一の対称性要素として機能すると考えることができる。櫛歯および/またはそれらそれぞれのアンカー607N、607P、並びにバネはまた、該対称軸に対して構造的に対称に配置され得る。前記第一の方向に対して垂直な方向を持った対称性要素606同士の間のピッチは、櫛歯および/またはアンカー607N、607Pと、また、バネとの構造上の対称性のための、他の第二の対称性要素とみなされ得る。なお、対称性は、単純な鏡面対称性からの、非鏡面の、鏡面の、回転の、および/または、並進の変更でのチャージおよび/または作動によって考慮され得る。
図6と図1とを比較することでわかるように、図6のセル構造は、X方向のフレーム602の運動に、二重差動検出を適用している。フレームが移動するとき、可動電極と固定電極との間の距離が変化し、検出可能な静電容量をしかるべく増加および減少させる。従って、二重差動検出の第一の量は、ここでは、アンカー構造体607Nから延びる固定負電荷電極605Nと、これらの固定電極と交互に挿入された可動電極603の一部とに関する、静電容量を参照することができる。第二の量は、アンカー構造体607Pから延びる固定正電荷電極と、これらの固定電極と交互に挿入された可動電極603の一部とに関連する静電容量を参照することができる。
先に定義したように、差動検出の結果は、第一の量および第二の量の静電容量の測定によって決定され得る。センサー構造体の変形による影響をなくすか、または緩和するために、図6のセル構造は、二重差動検出に、2つの差動検出要素同士の間の補償的な対称性(compensating symmetries)を提供するべく配置される。要素の第一のペアは、第一の量
および第二の量を運動の第一の差動検出に提供し、第二のペアは、第三の量および第四の量を同じ運動の二重差動検出に提供する。対称性、第一のペアは、第二のペアとは逆位相において動作するよう配置されている。従って、図6では、第三の量は、固定負電荷電極608Nと、これらの固定電極と交互に挿入された可動電極603の一部とに関する静電容量を参照できる。第四の量は、固定正電荷電極604Pと、これらの固定電極と交互に
挿入された可動電極603の一部とに関する静電容量を参照できる。
逆位相は、この文脈では、第一および第二のペアが、フレームの1つの検出された運動が、一方のペアの減少する量と、他方のペアの増加する量とに、同時に影響するように位置付けられていることを意味する。つまり、第一の位置における第一の量の減少と、これと連結された第二の位置における第二の量の増加とが、成分の変位によって妨害される場合、第二のペアにおける第三および第四の量の対称な位置付けにより、第二のペアに逆変位が起こり、変位の影響が少なくとも部分的に消去される。
図6は、センサー構造体がX方向の検出向きである二重差動検出の例示的な実施を図解しており、図7は、センサー構造体がY方向の検出向きである二重差動検出の例示的な実施を図解している。
図6および7におけるセルは、Xおよび/またはY方向の加速度成分の検出に好適である。従って、これらの単軸性(mono-axial)のセルのそれぞれは、それぞれの加速度成分を検出するために、セルを適切なポジションに配置することによって、一方向の加速度成分、XまたはYに使用できる。いくつかの実施形態では、これらのセルはまた、XY平面上の加速度成分を検出するために、ペアになって使用され得る。X方向セルの構造は、Y方向セルについても同じであり得るが、X方向セルは、Y方向セルに対して90度、平面上でピボット回転していてよい。しかしながら、図6および7のセルはまた、セルのマトリックス(行列体)を形成するためにも使用できる。マトリックスが、1つのタイプのセル、つまり、XまたはY方向セルだけを含むとき、マトリックスは、1種類の加速度成分を検出できる。該マトリックスはまた、それぞれの向きの両方のタイプのセルをそのマトリックスに含むことによって、平面上の加速度のXおよびY方向成分を検出できるように配置され得る。単軸性の検出(mono-axial detection)については、すべてのセルは、同じXまたはY方向タイプのセルであってよいが、二軸性の検出(bi-axial detection)については、セルの少なくとも1つは、残りのセルとは異なるタイプでなければならない。
例示の目的のためだけに、デカルトXYZ表記法が使用されている。検出方向は、センサーのポジション、並びに、回転状態および並進状態を含む運動状態と併せて、示されている例とは異なり得る。
図8Aおよび8Bは、図8Aの単一の先行技術のセルを、図8Bのセンサーセルの実施形態と比較することによって、本発明の利点を図解している。水平の矢印Aで示される方向では、8Aおよび8Bのセルは両方とも、信号または信号成分を同様に提供する。例えば、支持基板の変形により、検出フレームが、図に示されるように変位していて、即ち、対称軸線の下方の電極が、該軸線の上方の電極よりも交互に入る傾向にあると仮定しよう。そのような変位によって、上方の電極の静電容量が低減すると同時に、下方の電極の静電容量が増加する。図8Aおよび8Bの例では、Nが、対称軸Sの下方の負のキャパシタ電極をローカル的に表すのに使用され、Pは、対称軸S下方の正のキャパシタ電極を、nは、対称軸Sの上方の負のキャパシタ電極を、pは、対称軸Sの上方の正のキャパシタ電極を表すのに使用される。
図8Aでは、当該センサー構造体は、電極Pおよびnを有し、出力信号は、電極Pおよびnで生じた静電容量の変化と、差動的に対応している。図8Bでは、構造体は、電極P、N、pおよびnを有し、出力信号は、電極P、N、pおよびnで生じた静電容量の変化に二重差動的に対応している。
図8Aにおける、描写される構造体のズレ(misalignment)によって、オフセット誤差信号(offset error signal)が生成されることが容易にわかる:
(1)err(N)−err(p) > 0、
しかしながら、図8Bの構成では、誤差(error)は消える:
(2)[err(N)+err(n)]−[err(P)+err(p)] = 0。
これは、補償的な構造対称性と組み合わせた二重差動検出の結果である。電極(N、p)の第一のペア、および、電極(P、n)の第二のペアは、フレームの検出された運動が、第一のペアのN、および、第二のペアのPに、並びに、第一のペアのp、および第二のペアのnに、同様の影響を持つよう、位置付けられる。たとえ、生成された単一の静電容量が、望ましくないフレームや電極の変位によって妨害され得る場合であっても、類似のしかし逆の妨害が両方のペアに引き起こされる。二重差動検出が用いられるので、電位的なオフセット誤差が、効果的に補償される。
図9Aおよび9Bは、異なる補償的な対称性のための異なるバネサスペンションを有するセンサー構造体の2つの実施形態を図解している。図9Bの鏡面的に組み立てられたバネは、9Aの非鏡面的に方向付けられた態様ほど、交差軸(cross-axis)の誤差に対する感度が高くない。しかしながら、図9Aの実施形態は、そのような感度が、それほど重要でない用途において使用され得る。本発明のオプション的な実施形態では、交差軸の誤差の重要度が、Xおよび/またはYセルのマトリックスにおいて、両方のタイプのバネ対称性を含むことによって推定され得る。
本発明の実施形態では、中間のアンカーは、互いに離されていてもよく、また、該中間のアンカーは、互いに機械的に接続されていてもよい。
上述した通り、単一のセルを組み合わせて、セルのマトリックス(行列体)を提供することができる。図10Aは、X方向の検出のためのセルX1、X2(以降:Xセル)と、Y方向の検出のためのセルY1、Y2(以降:Yセル)とを含むセンサー構造体のマトリックスの構成を図解している。図10Bおよび10Cは、XおよびY方向の検出のためのセンサー構造体のマトリックス(以降:XYセル)の2つの例示的な構成を図解している。XYセルは、補償的な二重の対称性を有する二重差動構造を持ち得る。図10Bのセルマトリックスでは、個々のセルのそれぞれは、補償的な対称性と共に実施される。図10Cのセルマトリックスでは、個々のセルは、補償的な対称性なしで実施されるが、セルは、セルマトリックスでは、所望の補償的な対称性が達成されるようなポジションへと配置される。
図11は、センサー構造体の実施形態を図解しており、該実施形態では、二重検出および補償的な対称性が、Z方向の加速度の検出に適用される。本発明の実施形態によれば、要素Z1およびZ2のそれぞれは、図2および3で説明される通り、差動シーソー構造として実施され得る。本発明の実施形態によれば、それら(Z1、Z2)は、誤差を補償する二重差動構造を実施するように互いに位置付けられ得る。先に述べたとおり、Z方向の加速度検出では、機械的シーソー式のプルーフマスが、電極領域を備え得る。該電極領域は、固定電極と相互作用することによって該電極領域と該固定電極との間の距離に応じて変化する静電容量を提供するように配置され得る。例示的な図11では、二重差動検出は、Z1の、正電荷の電極114Pおよび負電荷の電極114N、並びに、Z2の、正電荷の電極115Pおよび負電荷の電極115Nの静電容量を組み合わせることによって実施される。加速度出力は、静電容量に対応するように配置され得る:
out 〜 [C(114P) + C(115P)] − [C(114N) + C(115N)]
図11に示される通り、Z1およびZ2の質量分布は、有利には、Z1およびZ2が逆位相で作動するように配置される。従って、Z方向の構造体の加速度によって、Z1が一方の方向に傾き、Z2が他方の方向に傾く。もし、それら電極を超えてグラウンド電極が
延びるならば、グラウンド電極を支持する基板の変形によって、該グラウンド電極までの電極114Nの距離が増大するのと同時に、該グラウンド電極までの電極114Pの距離が減少するように、構成が変位し得る。その変位によって、114Nの静電容量について測定された値が本質的に減少し、114Pの静電容量について測定された値が増大する。該変形によって要素が同様に傾くことによって、115Pおよび115Nの距離および静電容量についても、同じことになる。即ち、該変位は、同時に、115Pの静電容量について測定された値を減少させ、115Nの静電容量について測定された値を増大させる。加速度の出力において、構成の変位から生じるこれらの誤差が、電極の点対称なポジショニングによって、互いにキャンセルされることが、これでわかる。
図11に+および−符号で示されている両方のキャパシタ電極のために、共通のグラウンド電極が在ってもよい。他の実施形態では、グラウンド電位のための電極は分離していてよく、またバイアスされていてもよい。
図12は、当該センサー構造体のさらなる実施形態を図解しており、該実施形態では、対称なZ軸方向センサー構造体は、基礎の基板に対して、単一のアンカー120にて懸架されている。アンカー係留(anchoring、アンカリング)は、実質的に堅固な支持構造体1
21を有して、回転式バネ122へと延び得る。要素Z1、Z2は、回転式バネに接続され、図11に開示されているバネの軸線を中心にピボット回転または回転し得る。二重差動検出および補償的な対称性を得るために、要素Z1およびZ2は、アンカー120のアンカー係留点に対して点対称である。この単一点のアンカー係留によって、該アンカー係留は、支持基板の変形による影響をよりいっそう受け難くなる。このさらなる利点は、図13でより詳細に図解されている。
図13は、3つの異なる状況A、BおよびCを図解しており、これらにおいて、センサー構造体を支持する基板が、例えば、熱応力によって捩じられている。AおよびBの場合では、図12に開示されるように、先の実施形態の二重差動センサー構造体は、1つのアンカーを介して基板に接続されている。Aの場合は、アンカー点が、基板の全体的な対称点に位置しているような状況を図解している。基板が捩られている場合、即ち、基板の端部が異なる方向に回転している場合、全体的な対称点は変位せず、捩れによってオフセット誤差は生成されない。Bの場合は、アンカー点のポジションが、基板の全体的な対称点から外れているような状況を図解している。基板が捩られているとき、要素Z1およびZ2を有する構造体が傾いて、オフセット誤差が生じる。しかしながら、上記に開示されているように、この誤差は、二重差動検出の補償的な対称性によって消される。Cの場合は、要素Z1、Z2の両方が、基板に別々にアンカー係留されているような状況を図解している。基板が捩られているとき、構造体は、Z1のアンカーの下と、Z2のアンカーの下とでは、異なる様に移動する。
図14は、単一のアンカー係留点140を有する要素Z1およびZ2の他の可能なセンサー構造体の構成を図解している。
図15は、本発明の実施形態による3dセンサー構造体のための構造を図解している。センサー構造体は、本発明の先のいくつかの実施形態によるXおよびYセルと、それらの間のポジションに配置されたZセルとを有し得る。図14に開示されているように、Z1およびZ2の寸法は、センサー構造体のXY平面上に続いて、XおよびYセルのY寸法を超えて、有利には、ずっとX方向のXおよびYセルの外方端部にまで延び得る。対向する要素Z1およびZ2の質量の増加により、Z方向における感度がより高くなる。こうしたより高い感度は、示される構成で、コンパクトに、しかも、スペースの最小限の使用で得られ得る。
図16は、補償的な二重差動構造で行われたシミュレーションの結果を図解している。図16の下部分に示したシミュレーション出力は、センサー要素におけるトルクとその変形効果が、XおよびY座標図に示されているように、消去され得るということを示している。
図17は、明細書のテキストにおいて、先に説明した表記を使って、センサー構造体のマトリックスのさらなる実施形態を図解している。文字Sは、センサー構造体の使用の実施例を記号で表しており、該センサー構造体は、3d加速度成分検出のデカルト座標系を例示するべく、文字XYおよび/またはZで示される二重差動セルおよび/またはシーソーを有する。
図18は、実施例で示されたセンサー構造体Sを使用する加速度センサーの実施形態を図解している。文字Sは、センサーまたはセンサー構造体を表している。文字Mは、マトリックスを表し、該マトリックスは、上記実施例にて示したセンサーまたはセンサー構造体を有する。例として、1つのタイプの4つのセンサーが、1つのポジションにおいて示され、他のタイプの2つのセンサーが、異なるポジションに示されているが、センサーの数またはそれらのタイプ(X、Y、Zまたはこれらの組み合わせ)は、示される実施例だけに限定されない。文字Dは、デバイスを表し、該デバイスは、上記実施例で示したセンサーまたはセンサー構造体のマトリックスを有する。1つのタイプの4つのセンサーは、例として、1つのポジションにある3つのセンサーと、他のポジションにある異なるタイプの1つのセンサーとであるが、センサーの数またはそれらのタイプは、示される実施例だけに限定されない。該デバイスにおけるセンサーのマトリックスの数および/またはポジションは、示される実施例だけに限定されない。文字の組み合わせArは、配置(arrangement)またはシステムを表し、該配置またはシステムは、本発明の実施形態によるデバ
イスDおよび/またはデバイスGにおける、実施例で示したセンサー構造体を具現化した少なくとも1つの(デバイスDおよびG)を有する。いくつかの実施形態における文字SおよびMのポジションが当業者に示しているのは、様々な実施形態のセンサー構造体が、マスタリングデバイスのポジションで独立的に作動され得、その加速度が、当該センサー構造体でモニターされるということである。

Claims (14)

  1. MEMSセンサー構造体であって:
    当該MEMSセンサー構造体は、第一の手段を有し、該第一の手段は、検出可能な量が差動的に連結された第一のペアを提供するためのものであり、前記検出可能な量は、第一の位置における減少する第一の量と、第二の位置における増加する第二の量とを含んでおり、これら第一の量と第二の量は、前記の減少することと増加することが同じ作動によって生じるように、互いに連結されており、
    当該MEMSセンサー構造体は、第二の手段を有し、該第二の手段は、量が差動的に連結された第二のペアを提供するためのものであり、該量は、第三の位置における減少する第三の量と、第四の位置における増加する第四の量とを含んでおり、これら第三の量と第四の量は、前記の減少することと増加することが同じ作動によって生じるように、互いに連結されており、
    前記第一の手段と前記第二の手段が、二重差動検出のために連結されており、かつ、位相シフトにおける二重差動検出のための量を生成するように、対称的に位置決めされている、
    前記MEMSセンサー構造体。
  2. 前記位相シフトが180°であり、そのことによって、前記の差動的に連結された第一のペアと、前記の差動的に連結された第二のペアとが、逆位相における二重差動検出のための量を提供するようになっている、請求項1に記載のMEMSセンサー構造体。
  3. 1以上のバネによって基板に対して懸架可能となってなっているフレームと:
    前記フレームによって支持された第一の静電容量性の要素と;
    前記基板への接続のためのアンカー要素と;
    前記アンカー要素によって支持された第二の静電容量性の要素と;
    を含み、
    上記の検出可能な量が、前記第一の静電容量性の要素と前記第二の静電容量性の要素との間の静電容量であり、該静電容量は、前記基板に対する前記フレームの動きに応じて変化し;
    前記第二の静電容量性の要素が、上記第一の手段と上記第二の手段を有する、
    請求項1または2に記載のMEMSセンサー構造体。
  4. 上記第一のおよび上記第二の手段が、XY方向の平坦な構造体に配置され、前記第一のおよび前記第二の手段が、前記XY方向の構造体のX方向またはY方向の加速度を検出するように方向付けられている、請求項3に記載のMEMSセンサー構造体。
  5. 1つの回転軸を中心にピボット回転するように、第一のバネに連結された第一のプルーフマスと;
    前記回転軸を中心にピボット回転するように、第二のバネに連結された第二のプルーフマスと;
    前記第一のプルーフマス上に支持されている、対向する静電容量性の要素の第一のペアと;
    前記第二のプルーフマス上に支持されている、対向する静電容量性の要素の第二のペアと;
    1以上の固定電極と;
    を含み、
    上記検出可能な量が差動的に連結された第一のペアが、前記対向する静電容量性の要素の第一のペアによって生成される静電容量であって、かつ、上記検出可能な量が差動的に連結された第二のペアが、前記対向する静電容量性の要素の第二のペアによって生成され
    る静電容量である、請求項1または2に記載のMEMSセンサー構造体。
  6. 上記第一のプルーフマスと上記第二のプルーフマスの質量分布が、点対称である、請求項5に記載のMEMSセンサー構造体。
  7. 上記第一のバネおよび上記第二のバネが、基板への接続のための単一のアンカーに対して連結されている、請求項6に記載のMEMSセンサー構造体。
  8. 請求項1〜7に記載のセンサー構造体を少なくとも1つ有する、センサー構造体のマトリックス。
  9. 上記X方向の検出のための少なくとも1つのセンサー構造体、および/または、上記Y方向の検出のための少なくとも1つのセンサー構造体を有する、請求項8に記載のセンサー構造体のマトリックス。
  10. 上記X方向の検出のための2つのセンサー構造体、および、上記Y方向の検出のための2つのセンサー構造体を有する、請求項8に記載のセンサー構造体のマトリックス。
  11. 請求項3に記載のセンサー構造体を有する、請求項10に記載のセンサー構造体のマトリックス。
  12. 請求項1〜7に記載のセンサー構造体を少なくとも1つ有する加速装置センサー。
  13. 請求項13に記載の加速装置センサーを有するデバイス(D)であって、
    当該デバイスが:
    自動車、衣類、靴、ポインター、コンパス、計器、地震計、ナビゲーター、モバイル装置、機械的モーター、液圧モーター、電気モーター、発電機、ベアリングモジュール、遠心機、
    のうちの少なくとも1つを有する、
    前記デバイス。
  14. 請求項13に記載のデバイスを少なくとも1つ有するシステム。
JP2017094299A 2012-01-12 2017-05-10 加速度センサー構造体およびその用途 Active JP6328823B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20125034 2012-01-12
FI20125034 2012-01-12

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014551657A Division JP6144704B2 (ja) 2012-01-12 2013-01-11 加速度センサー構造体およびその用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017194470A true JP2017194470A (ja) 2017-10-26
JP6328823B2 JP6328823B2 (ja) 2018-05-23

Family

ID=48781082

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014551657A Active JP6144704B2 (ja) 2012-01-12 2013-01-11 加速度センサー構造体およびその用途
JP2017094299A Active JP6328823B2 (ja) 2012-01-12 2017-05-10 加速度センサー構造体およびその用途

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014551657A Active JP6144704B2 (ja) 2012-01-12 2013-01-11 加速度センサー構造体およびその用途

Country Status (9)

Country Link
US (2) US9279825B2 (ja)
EP (2) EP3059595B1 (ja)
JP (2) JP6144704B2 (ja)
KR (2) KR102016898B1 (ja)
CN (2) CN104185792B (ja)
CA (1) CA2860544A1 (ja)
SG (1) SG11201403697YA (ja)
TW (2) TWI649565B (ja)
WO (1) WO2013104827A1 (ja)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9218065B2 (en) * 2013-03-11 2015-12-22 Intel Corporation Stress tolerant MEMS accelerometer
TWI508913B (zh) * 2013-10-03 2015-11-21 Pixart Imaging Inc 微機電元件與微機電應力補償結構
FI126071B (en) * 2014-01-28 2016-06-15 Murata Manufacturing Co Improved gyroscope structure and gyroscope
GB2523320A (en) * 2014-02-19 2015-08-26 Atlantic Inertial Systems Ltd Accelerometers
CN103954793B (zh) * 2014-04-30 2016-11-16 中国科学院地质与地球物理研究所 一种mems加速度计
US10203351B2 (en) 2014-10-03 2019-02-12 Analog Devices, Inc. MEMS accelerometer with Z axis anchor tracking
US9840409B2 (en) * 2015-01-28 2017-12-12 Invensense, Inc. Translating Z axis accelerometer
FI127229B (en) * 2015-03-09 2018-02-15 Murata Manufacturing Co Microelectromechanical structure and device
US11231441B2 (en) * 2015-05-15 2022-01-25 Invensense, Inc. MEMS structure for offset minimization of out-of-plane sensing accelerometers
FI127000B (en) * 2015-06-26 2017-09-15 Murata Manufacturing Co MEMS sensor
JP6558110B2 (ja) 2015-07-10 2019-08-14 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体
CN108450010B (zh) 2015-09-25 2021-01-05 株式会社村田制作所 改进的微机电加速计装置
JP6468167B2 (ja) * 2015-11-03 2019-02-13 株式会社デンソー 力学量センサ
US10393770B2 (en) * 2016-04-28 2019-08-27 Semiconductor Components Industries, Llc Multi-axis accelerometer with reduced stress sensitivity
US10203352B2 (en) 2016-08-04 2019-02-12 Analog Devices, Inc. Anchor tracking apparatus for in-plane accelerometers and related methods
US9946646B2 (en) * 2016-09-06 2018-04-17 Advanced Micro Devices, Inc. Systems and method for delayed cache utilization
JP6206785B1 (ja) * 2016-09-27 2017-10-04 東 高橋 液体容器
US10261105B2 (en) 2017-02-10 2019-04-16 Analog Devices, Inc. Anchor tracking for MEMS accelerometers
US11268976B2 (en) * 2017-02-23 2022-03-08 Invensense, Inc. Electrode layer partitioning
JP6922594B2 (ja) * 2017-09-22 2021-08-18 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーデバイス、電子機器、携帯型電子機器および移動体
US10732196B2 (en) * 2017-11-30 2020-08-04 Invensense, Inc. Asymmetric out-of-plane accelerometer
JP2020030067A (ja) * 2018-08-21 2020-02-27 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、センサーデバイス、電子機器、および移動体
JP6870761B2 (ja) * 2019-05-15 2021-05-12 株式会社村田製作所 ロバストなz軸加速度センサ
US10578384B1 (en) 2019-05-24 2020-03-03 Reese C. Gwillim, JR. Ammunition count signaling in retrofit apparatus for handgun
JP6763458B2 (ja) * 2019-07-17 2020-09-30 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体
US11377346B2 (en) 2019-09-11 2022-07-05 Murata Manufacturing Co., Ltd. Low-noise multi axis MEMS accelerometer
EP3792637B1 (en) * 2019-09-11 2023-05-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. Low-noise multi-axis mems accelerometer
WO2021134676A1 (zh) * 2019-12-31 2021-07-08 瑞声声学科技(深圳)有限公司 一种mems驱动器及成像防抖装置
USD961583S1 (en) 2020-06-01 2022-08-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Smart watch
EP4047375A1 (en) 2021-02-22 2022-08-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. Anchor structure for reducing temperature-based error
US11714102B2 (en) 2021-06-08 2023-08-01 Analog Devices, Inc. Fully differential accelerometer
EP4116718A1 (en) * 2021-07-05 2023-01-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. Seesaw accelerometer
JP2023042084A (ja) * 2021-09-14 2023-03-27 セイコーエプソン株式会社 慣性センサーモジュール

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003166999A (ja) * 2001-12-03 2003-06-13 Denso Corp 半導体力学量センサ
US20060032310A1 (en) * 2004-08-13 2006-02-16 Stmicroelectronics S.R.I. Micro-electromechanical structure with improved insensitivity to thermomechanical stresses induced by the package
US20100242600A1 (en) * 2009-03-24 2010-09-30 Freescale Semiconductor, Inc. Vertically integrated mems acceleration transducer

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4174891A (en) * 1976-11-15 1979-11-20 Bell & Howell Company Microfilm reader/printer
DE3634023A1 (de) * 1986-10-07 1988-04-21 Bodenseewerk Geraetetech Integriertes, redundantes referenzsystem fuer die flugregelung und zur erzeugung von kurs- und lageinformationen
US6230563B1 (en) * 1998-06-09 2001-05-15 Integrated Micro Instruments, Inc. Dual-mass vibratory rate gyroscope with suppressed translational acceleration response and quadrature-error correction capability
DE19832905C2 (de) * 1998-07-22 2000-06-29 Karlsruhe Forschzent Kapazitiver Beschleunigungssensor
TW402098U (en) * 1998-10-21 2000-08-11 Defence Dept Chung Shan Inst Piezoelectric solid state accelerometers
US6257059B1 (en) 1999-09-24 2001-07-10 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Microfabricated tuning fork gyroscope and associated three-axis inertial measurement system to sense out-of-plane rotation
US6785117B2 (en) * 2002-03-15 2004-08-31 Denso Corporation Capacitive device
DE10225714A1 (de) * 2002-06-11 2004-01-08 Eads Deutschland Gmbh Mehrachsiger monolithischer Beschleunigungssensor
US20040231420A1 (en) * 2003-02-24 2004-11-25 Huikai Xie Integrated monolithic tri-axial micromachined accelerometer
US6910379B2 (en) * 2003-10-29 2005-06-28 Honeywell International, Inc. Out-of-plane compensation suspension for an accelerometer
US7013730B2 (en) * 2003-12-15 2006-03-21 Honeywell International, Inc. Internally shock caged serpentine flexure for micro-machined accelerometer
EP1645847B1 (en) * 2004-10-08 2014-07-02 STMicroelectronics Srl Temperature compensated micro-electromechanical device and method of temperature compensation in a micro-electromechanical device
US7140250B2 (en) 2005-02-18 2006-11-28 Honeywell International Inc. MEMS teeter-totter accelerometer having reduced non-linearty
US7240552B2 (en) 2005-06-06 2007-07-10 Bei Technologies, Inc. Torsional rate sensor with momentum balance and mode decoupling
FI119299B (fi) 2005-06-17 2008-09-30 Vti Technologies Oy Menetelmä kapasitiivisen kiihtyvyysanturin valmistamiseksi ja kapasitiivinen kiihtyvyysanturi
ITTO20050628A1 (it) * 2005-09-15 2007-03-16 St Microelectronics Srl Dispositivo stabilizzatore di immagini, in particolare per l'acquisizione mediante un sensore di immagini digitali
CN100425993C (zh) * 2006-01-25 2008-10-15 哈尔滨工业大学 框架结构差分电容式加速度传感器
JP5293187B2 (ja) * 2006-11-14 2013-09-18 パナソニック株式会社 センサ
US7934423B2 (en) * 2007-12-10 2011-05-03 Invensense, Inc. Vertically integrated 3-axis MEMS angular accelerometer with integrated electronics
US7591201B1 (en) * 2007-03-09 2009-09-22 Silicon Clocks, Inc. MEMS structure having a compensated resonating member
EP2176672A2 (en) * 2007-07-24 2010-04-21 Nxp B.V. Multi-axial sensor for determining displacement, velocity and acceleration of a linear or angular movement
US20090183570A1 (en) * 2008-01-18 2009-07-23 Custom Sensors & Technologies, Inc. Micromachined cross-differential dual-axis accelerometer
EP2098822B8 (en) 2008-03-05 2015-08-12 Colibrys S.A. Vibrating gyroscope with quadrature signals reduction
DE102008017156A1 (de) * 2008-04-03 2009-10-08 Continental Teves Ag & Co. Ohg Mikromechanischer Beschleunigungssensor
FI122397B (fi) 2008-04-16 2011-12-30 Vti Technologies Oy Värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi
US8171793B2 (en) * 2008-07-31 2012-05-08 Honeywell International Inc. Systems and methods for detecting out-of-plane linear acceleration with a closed loop linear drive accelerometer
US8020443B2 (en) * 2008-10-30 2011-09-20 Freescale Semiconductor, Inc. Transducer with decoupled sensing in mutually orthogonal directions
DE112009003522T5 (de) * 2008-11-13 2012-08-23 Mitsubishi Electric Corp. Beschleunigungssensor
US8146424B2 (en) 2008-12-16 2012-04-03 Honeywell International Inc. Systems and methods for an inertial sensor suspension that minimizes proof mass rotation
FI20095201A0 (fi) * 2009-03-02 2009-03-02 Vti Technologies Oy Värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi
KR20110129407A (ko) * 2009-03-19 2011-12-01 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 3상 용량 기반 감지
JP2010238921A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Alps Electric Co Ltd Memsセンサ
JP2012528335A (ja) 2009-05-27 2012-11-12 キング アブドゥーラ ユニバーシティ オブ サイエンス アンド テクノロジー 面外サスペンション方式を使用するmems質量−バネ−ダンパシステム
WO2011064642A2 (ja) * 2009-11-24 2011-06-03 パナソニック電工株式会社 加速度センサ
CN201569670U (zh) * 2009-12-29 2010-09-01 杭州电子科技大学 折叠梁式双向微惯性传感器
JP5527019B2 (ja) * 2010-05-28 2014-06-18 セイコーエプソン株式会社 物理量センサーおよび電子機器
CN201852851U (zh) * 2010-05-28 2011-06-01 南京理工大学 框架式电容硅微机械加速度计
US8539836B2 (en) 2011-01-24 2013-09-24 Freescale Semiconductor, Inc. MEMS sensor with dual proof masses
CN102759637B (zh) * 2011-04-26 2015-06-24 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 Mems三轴加速度传感器及其制造方法
US20150201583A1 (en) * 2014-01-17 2015-07-23 John Greeson Method for the treatment of animals with hooves
CN105731353A (zh) * 2014-12-12 2016-07-06 立锜科技股份有限公司 微机电装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003166999A (ja) * 2001-12-03 2003-06-13 Denso Corp 半導体力学量センサ
US20060032310A1 (en) * 2004-08-13 2006-02-16 Stmicroelectronics S.R.I. Micro-electromechanical structure with improved insensitivity to thermomechanical stresses induced by the package
US20100242600A1 (en) * 2009-03-24 2010-09-30 Freescale Semiconductor, Inc. Vertically integrated mems acceleration transducer

Also Published As

Publication number Publication date
EP2802884A1 (en) 2014-11-19
US20130192371A1 (en) 2013-08-01
TWI649565B (zh) 2019-02-01
EP2802884B1 (en) 2016-06-08
CN107102170B (zh) 2019-10-15
KR20190026052A (ko) 2019-03-12
US9279825B2 (en) 2016-03-08
CN104185792B (zh) 2017-03-29
JP6328823B2 (ja) 2018-05-23
KR102074659B1 (ko) 2020-02-07
EP3059595B1 (en) 2018-07-04
EP2802884A4 (en) 2015-07-08
TW201818078A (zh) 2018-05-16
WO2013104827A1 (en) 2013-07-18
KR102016898B1 (ko) 2019-09-02
SG11201403697YA (en) 2014-07-30
JP6144704B2 (ja) 2017-06-07
TW201332880A (zh) 2013-08-16
KR20140111030A (ko) 2014-09-17
TWI616395B (zh) 2018-03-01
JP2015503758A (ja) 2015-02-02
CN107102170A (zh) 2017-08-29
EP3059595A1 (en) 2016-08-24
US20160041194A1 (en) 2016-02-11
CN104185792A (zh) 2014-12-03
CA2860544A1 (en) 2013-07-18
US9651574B2 (en) 2017-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6328823B2 (ja) 加速度センサー構造体およびその用途
US10031156B2 (en) Three-axis microelectromechanical systems devices
US8020443B2 (en) Transducer with decoupled sensing in mutually orthogonal directions
US9766264B2 (en) Anchor-tilt cancelling accelerometer
JP2765316B2 (ja) 容量型三軸加速度センサ
CN101666813B (zh) 电容式多轴加速度计
US20070034007A1 (en) Multi-axis micromachined accelerometer
JP6512313B2 (ja) Memsセンサ
TWI607956B (zh) 振動容限的加速感測器結構
JP2008139282A (ja) 加速度センサ
US20120125103A1 (en) Z-axis capacitive accelerometer
Mohammed et al. High dynamic range Z-axis hybrid spring MEMS capacitive accelerometer
Yuan et al. Micromachined tri-axis capacitive accelerometer based on the single mass
CN117647663A (zh) 惯性传感器

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180216

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180320

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180418

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6328823

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250