JP2021047181A - 低ノイズ多軸ｍｅｍｓ加速度計 - Google Patents
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Abstract
【課題】より大きい単一のプルーフマスを使用して、２つの直交軸に沿った加速度を測定することによって、高精度低ノイズＭＥＭＳ加速度計を提供する。【解決手段】櫛コンデンサの基板面と平行なコンデンサ軸に沿った第１方向において、プルーフマス１０１から遠ざかるように延在する可動電極１０５ａの櫛歯と、コンデンサ軸に沿った、第１方向と反対の第２方向において、プルーフマスから遠ざかるように延在する可動電極１０５ｂの櫛歯と、可動電極１０５ａの櫛歯に対向し、かつ互いに入り込んでおり、第２方向においてプルーフマスに向かって延在する静止電極１０７ａの櫛歯と、可動電極１０５ｂの櫛歯に対向し、かつ互いに入り込んでおり、プルーフマスに向かって延在する静止電極１０７ｂの櫛歯とを含む２軸ＭＥＭＳ加速度計１００である。【選択図】図１
Description
本発明は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）に関し、特に、加速度を測定するための微小電気機械構造体および対応する微小電気機械加速度計装置に関する。
微小電気機械構造体は、物理的特性の変化を迅速かつ正確に検出して、例えば、物体が受ける加速度を測定するために使用することができる。
ＭＥＭＳ加速度計の基本要素は、プルーフマスと、周囲の支持構造体と、プルーフマスを支持構造体に連結するばねとである。ＭＥＭＳ加速度計が外部加速度を受けると、プルーフマスも、ばね結合により強制的に加速される。しかしながら、ばねは完全な剛性を有していないため、ばねは撓み、支持部とプルーフマスとの距離は変化する。距離の変化は加速度に比例するため、プルーフマスと支持構造体との距離の変化を測定することによって、加速度を測定することができる。
ＭＥＭＳ加速度計では、プルーフマスと支持構造体との距離の変化を測定するために、しばしば容量性センサが使用される。そのような容量性センサでは、支持部上の電極とプルーフマス上の電極とが互いに電気的に絶縁され、それらの静電容量が測定される。支持部上の電極とプルーフマス上の電極との距離が減少するにつれ、静電容量が増加する。同様に、その距離が増加すると、静電容量は減少する。
撓みは、しばしば典型的に、ばねが、選択されたばね定数の剛性を有して、一方向に沿った、すなわちセンス軸に沿ったプルーフマスの変位に応答するように方向性を有して配置され、プルーフマスの他方向の変位を最小にし、またはなくす。用途のニーズに応じて、加速度計装置は、特定の感度、測定範囲および周波数応答向けに設計することができる。また、加速度計装置は、２以上の方向の感知、すなわち、異なるセンス軸を有する別個のプルーフマスの組合せを用いた多軸感知にも適応させることができる。加速度計装置の寸法を縮小するために、２以上の自由度を有する１以上の部品を含むことによって、２以上のセンス軸方向の変位の独立した検出を可能にする、より複雑なプルーフマス構造体を使用することもできる。しかしながら、２以上の自由度用のプルーフマス構造体を備えた多軸センサは、平面内で入れ子状になり、かつ方向性を有するばね構造体で互いに機械的に結合される部品の組合せを含む。これらのばね構造体は、感知された動きに対して垂直な加速を可能にする傾向があることから、軸間誤差、すなわち、異なる軸に沿ったプルーフマスの動きによるセンス軸に沿った加速度の不正確な表示が増加する。
慣性プルーフマスの寸法は、検出の感度範囲を通常決定するため重要である。異なるタイプの加速度センサは異なる要件を有し、具体的な課題は、異なる範囲の加速度を検出することである。より低い加速度（低ｇ加速度計）の感知には大きいプルーフマスが必要であり、より高い加速度（高ｇ加速度計）では、検知可能な動きは、より小さいプルーフマスで得られ得る。
さらに、電子安定性制御システムに使用されるもののような高精度加速度計には、一般に、軸間干渉に起因する不正確さを減らすために、センス軸の各々の独立性、すなわち、各センス軸に対して個別のプルーフマスが必要である。しかしながら、ＭＥＭＳシステムは一般に、著しいサイズ制約を受けるため、センス軸に対して個別のプルーフマスを使用すると、各個別のプルーフマスの最大サイズが小さくなる。プルーフマスが小さくなると、加速度計は、ノイズの影響を受けやすくなる。スマートフォンに使用されるもののような他のＭＥＭＳ加速度計は、システムの複雑さ（ひいてはコスト）を抑えるために、複数の軸に対して単一のプルーフマスを使用することが多い。これによって、より大きいプルーフマスを使用することができるが、これらの加速度計は、軸間誤差と、プルーフマスの動きの寄生モードとに非常に影響を受けやすく、このことによって、これらの加速度計の精度が著しく低下する。
本発明は、より大きい単一のプルーフマスを使用して、２つの直交軸に沿った加速度を測定することによって、高精度低ノイズＭＥＭＳ加速度計を提供する。新たな電極配列により、加速度測定における軸間誤差を受動的に防ぐ。
本発明の２軸ＭＥＭＳ加速度計は、基板面を規定する基板と、プルーフマスと、プルーフマスから延在する可動櫛電極および基板に固定された静止櫛電極を含む２以上の櫛コンデンサとを備える。
本発明は、各櫛コンデンサが、
・櫛コンデンサの基板面と平行なコンデンサ軸に沿った第１方向において、プルーフマスから遠ざかるように延在する可動櫛歯の第１セットと、
・コンデンサ軸に沿った、第１方向と反対の第２方向において、プルーフマスから遠ざかるように延在する可動櫛歯の第２セットと、
・可動櫛歯の第１セットに対向し、かつ互いに入り込んでおり、第２方向においてプルーフマスに向かって延在する静止櫛歯の第１セットと、
・可動櫛歯の第２セットに対向し、かつ互いに入り込んでおり、第１方向においてプルーフマスに向かって延在する静止櫛歯の第２セットと
を含むことを特徴とする。
・櫛コンデンサの基板面と平行なコンデンサ軸に沿った第１方向において、プルーフマスから遠ざかるように延在する可動櫛歯の第１セットと、
・コンデンサ軸に沿った、第１方向と反対の第２方向において、プルーフマスから遠ざかるように延在する可動櫛歯の第２セットと、
・可動櫛歯の第１セットに対向し、かつ互いに入り込んでおり、第２方向においてプルーフマスに向かって延在する静止櫛歯の第１セットと、
・可動櫛歯の第２セットに対向し、かつ互いに入り込んでおり、第１方向においてプルーフマスに向かって延在する静止櫛歯の第２セットと
を含むことを特徴とする。
プルーフマスが第１方向に動くと、可動櫛歯の第１セットと静止櫛歯の第１セットとは互いに近づき、可動櫛歯の第２セットと静止歯の第２セットとはさらに離れ、プルーフマスが第２方向に動くと、可動櫛歯の第１セットと静止櫛歯の第１セットとはさらに離れ、可動櫛歯の第２セットと静止歯の第２セットとは互いに近づく。
同様に、プルーフマスが第１方向に動くと、可動櫛歯の第１セットと静止櫛歯の第１セットとは第１距離だけ互いに近づいてもよく、可動櫛歯の第２セットと静止歯の第２セットとは第１距離だけさらに離れ、プルーフマスが第２方向に動くと、可動櫛歯の第１セットと静止櫛歯の第１セットとは第２距離だけさらに離れ、可動櫛歯の第２セットと静止歯の第２セットとは第２距離だけ互いに近づく。
加速度計が、基板面と平行で、かつコンデンサ軸に垂直な横軸に沿った第３方向に動くと、第１可動櫛電極と第１静止櫛電極、および第２可動櫛電極と第２静止櫛電極は両方ともさらに離れてもよく、同様に、加速度計が、横軸に沿った、第３方向と反対の第４方向に動くと、第１可動櫛電極と第１静止櫛電極、および第２可動櫛電極と第２静止櫛電極は両方とも互いに近づいてもよい。
２以上の櫛コンデンサの第１櫛コンデンサは、そのコンデンサ軸が、基板面と平行な第１軸に沿う、または平行になるように配置されてもよく、２以上の櫛コンデンサの第２櫛コンデンサは、そのコンデンサ軸が、基板面と平行で、かつ第１軸に垂直な第２軸に沿う、または平行になるように配置される。
櫛コンデンサは、対になるように配置されてもよく、各対の櫛コンデンサ同士は、対の櫛コンデンサのコンデンサ軸と平行で、かつコンデンサ軸まで等距離である反射軸に対して互いに鏡像である。
加速度計は、２対になるように配置された４つの櫛コンデンサを備えてもよく、各対の反射軸は、基板の中心で交差する。
静止電極は、基板の中心または中心近傍で基板に固定されてもよい。
プルーフマスは、櫛コンデンサがプルーフマスの内部に位置するように、櫛コンデンサの周囲に延在してもよい。
プルーフマスは、ばねによって複数の懸架部に連結されてもよく、懸架部は、基板の中心または中心近傍で固定される。
プルーフマスは、４つのばねによって懸架部に連結されてもよく、各ばねは、プルーフマスの内側コーナーでプルーフマスに連結される。
ばねは、２対になるように配置されてもよく、各対のばね同士は、ばねの中間点で連結される。
静止櫛電極は、複数のアンカーポイントで基板に固定されてもよく、プルーフマスは、アンカーポイントの内部に位置する中央部を含む。
プルーフマスは、さらに、中央部からＭＥＭＳ加速度計の外部に向かって延在するアーム部を含んでもよく、可動櫛電極は、アーム部上に配置される。
プルーフマスは、プルーフマスおよび櫛コンデンサの外周に延在する複数のばねによって、基板上のアンカーポイントに連結されてもよい。
各ばねは、アンカーポイントからプルーフマスおよび櫛コンデンサの周囲を周って中間部まで延在する外側部と、中間部から遠ざかり、プルーフマスおよび櫛コンデンサの周囲を周ってプルーフマス上の連結点に向かって延在する内側部とを含んでもよく、ばねの内側部は、その連結点に連結される。
加速度計は、プルーフマスの対向面に位置する２対のばねおよび２つのばねアンカーポイントを備えてもよく、ばねの外側部がばねアンカーポイントから遠ざかるように互いに反対方向に延在し、かつ各対のばねの中間部同士が隣接するように、各対の一方のばねは各ばねアンカーポイントから延在し、各対のばねの中間部同士は連結される。
図１は、本発明による２軸ＭＥＭＳ加速度計１００の概略図を示す。図１の図は、ＭＥＭＳ加速度計１０１の構造層の真ん中、すなわち、加速度計の構造部品と交差する平面で切ったものである。構造部品は、一般に、シリコンなどの材料から形成された基板から、サブトラクティブ法（例えばエッチング）によって形成され、余った基板が残り、図１に示す部品の下に位置する。基板の上方および基板から離れて位置する部品は構造層を形成し、この構造層は、一般に、残りの基板の平面（基板面とも呼ぶ）と平行な平面内に配置される。基板は、加速度計パッケージ、すなわち、周囲フレームおよび保護要素に固定される。
構造層は、プルーフマス１０１を含み、プルーフマス１０１は、装置の周囲に延在し、すなわち、ＭＥＭＳ加速度計１００の他の部品の周りに延在する。プルーフマス１０１は、ばね１０２およびアーム部１０３を介してアンカーポイント１０４に結合される。アンカーポイント１０４は、図１に示すプルーフマス１０１および他の部品の下にある基板（図示せず）に固定される。アーム部１０３は、ばね１０２と比べて比較的剛性を有するため、ばね１０２の一端が連結される実質的に固定された（すなわち、基板に対して固定された）ポイントを提供する。ばね１０２は、基板面と平行な平面内のプルーフマス１０１の動きを可能にするが、基板面に垂直な方向、すなわち、図１の紙面内へ入る方向または紙面外へ出る方向のプルーフマス１０１の動きに抵抗する。
また、プルーフマス１０１は、櫛電極１０５ａ〜１０５ｄおよび１０６ａ〜１０６ｄを含み、これらの櫛電極は、櫛電極１０７ａ〜１０７ｄおよび１０８ａ〜１０８ｄと共に、ＸＹ平面内のプルーフマスの動きを測定するために使用することができる櫛コンデンサを形成する。電極１０７ａ〜１０７ｄおよび１０８ａ〜１０８ｄは、剛性構造体によって別のアンカーポイントに連結され、アンカーポイント１０４のようなそれらのアンカーポイントは、基板に固定される。プルーフマス１０１が基板に対してＸＹ平面内で動くと、すなわち、ＭＥＭＳ加速度計が加速度を受ける場合、各櫛コンデンサ内の櫛電極における歯同士の距離は、加速度に応じて変化する。したがって、櫛歯同士の距離に関係する櫛コンデンサの静電容量は、プルーフマス１０１が基板に対して動くと変化する。静電容量の変化を測定することによって、加速度を測定することができる。
両方のセンス軸に対して単一のプルーフマスを使用することにより、ノイズ性能が著しく改善される。プルーフマスが加速度を受けて動く程度は、プルーフマスにかかる力に比例するため、プルーフマスの慣性マスおよび加速度の両方に比例する。したがって、質量が大きいほど、力は大きくなり、ばね１０２の所与の剛性に対して、加速度を受けるプルーフマスの撓みは大きくなる。より大きい撓みは、測定をより容易にする、静電容量のより大きい変化に繋がり、ＭＥＭＳ加速度計の電子機器の信号対ノイズ比を両方改善することでロバスト性のより高いノイズ性能を提供する。さらに、質量が大きければ、熱ノイズの影響が軽減されるため、プルーフマスの動きは、加速度計パッケージ内部のガス圧などのＭＥＭＳ加速度計の外部加速度以外の要因によって引き起こされる。これにより、プルーフマスのサイズを大きくすること（ひいては、その慣性マスを増加させること）によって、これらのノイズ源の両方の影響を同時に軽減することでＭＥＭＳ加速度計のノイズ性能が著しく改善される。
しかしながら、両方のセンス軸に対して単一のプルーフマスを使用することで、プルーフマスは、図１に示す両方のセンス軸ＸおよびＹに沿って自由に動けるようになる。先行技術による加速度計のプルーフマスの動きを測定するためにしばしば使用される従来の櫛コンデンサの静電容量は、櫛コンデンサの歯同士の距離だけでなく、歯が重なる程度にも影響を受ける。したがって、両方の軸に沿ったプルーフマスの動きは、静電容量の変化を引き起こし、これにより、各軸に沿った加速度を独立して決定することが困難になる。この課題を解決するため、本発明のＭＥＭＳ加速度計は、非センス軸に沿った動きによって引き起こされる静電容量の変化を受動的になくすために、各櫛コンデンサ内の電極の新たな配列を用いる。
図１の装置には、Ｘ軸に沿ったプルーフマス１０１の動きを測定するための２つの櫛コンデンサと、Ｙ軸に沿ったプルーフマス１０１の動きを測定するための２つの櫛コンデンサとを示す（コンデンサのセンス軸は、「コンデンサ軸」とも呼ぶ）。第１Ｙ軸コンデンサは、可動電極１０５ａ、１０５ｂおよび静止電極１０７ａ、１０７ｂ（基板に対して静止している状態の「静止」）から形成される。第１可動電極１０５ａは、基板面と平行で、かつＹ軸に垂直（すなわち、センス軸に垂直）な第１方向において、プルーフマス１０１から遠ざかり、加速度計の真ん中に向かって延在する櫛歯を含む。第２可動電極１０５ｂの櫛歯は、プルーフマス１０１の対称的に反対の側から加速度計の真ん中に向かって、第１方向と反対の第２方向に延在する。第１静止電極１０７ａおよび第２静止電極１０７ｂは、可動電極１０５ａ、１０５ｂ間に位置する形成された剛性構造体から延在する。第１静止電極１０７ａの櫛歯は、第１可動電極１０５ａに向かって延在し、第１可動電極１０５ａの櫛歯と互いに入り込んでいる。第２静止電極１０７ｂの櫛歯は、第２可動電極１０５ｂに向かって延在し、第２可動電極１０５ｂの櫛歯と互いに入り込んでいる。電極の２セット１０５ａ、１０７ａおよび１０５ｂ、１０７ｂは、電極間に鏡面対称性を有する単一のコンデンサを形成する。
この電極配列は、プルーフマス１０１が第１方向に（すなわち、図１に示すようにページの右側に向かって）動くと、第１可動電極１０５ａと第１静止電極１０７ａとは櫛フィンガと平行な方向に互いに近づき、第２可動電極と第２静止電極とは、同じ量だけさらに離れることを意味する。したがって、電極１０５ａと１０７ａとの重複面積の増加によって引き起こされる電極対１０５ａ、１０７ａの静電容量の増加は、電極１０５ｂと１０７ｂとの重複面積の減少によって引き起こされる電極対１０５ｂ、１０７ｂの静電容量の等しい減少により相殺される。同様に、プルーフマスが第２方向に（すなわち、図１に示すようにページの左側に）動くと、第１可動電極１０５ａと第１静止可動電極１０７ａとの重複面積が減少し、第２可動電極１０５ａと第２静止電極１０７ｂとの重複面積が同じ量だけ増加する。したがって、電極の第１対１０５ａ、１０７ａの重複面積の変化によって引き起こされる静電容量の増加または減少は、電極の第２対１０５ｂ、１０７ｂの重複の等しく反対の変化によって引き起こされる静電容量の等しい減少または増加により常に相殺される。このように、図１に示す加速度計は、軸間誤差、すなわち、センス軸に垂直な動きによって引き起こされる静電容量の変化を受動的に補償する。
基本原理は、コンデンサを形成する電極対のそれぞれの重複面積が等しく反対に変化することであり、これは、互いに反対方向に延在する櫛歯を有する２以上の可動電極と、それらに対応する互いに反対方向に延在する櫛歯を有する２以上の静止電極とを使用した結果であることが理解される。図１（または他の図）に示す正確な電極配列は必須ではない。例えば、可動電極１０５ａ、１０５ｂ間の静止電極１０７ａ、１０７ｂの位置は、代わりに、可動電極１０５ａ、１０５ｂが静止電極１０７ａ、１０７ｂ間に位置するように逆にすることもできるであろう。図１に示す配列は、単一のアンカーポイントを両方の静止電極１０７ａ、１０７ｂに使用できるため有利であり、これにより、例えば熱応力または振動よる加速度計の変形によって静止電極が互いに対して動かなくなる。
電極１０５ｃ、１０５ｄ、１０７ｃおよび１０７ｄから形成された第２Ｙ軸センスコンデンサは、電極１０５ａ、１０５ｂ、１０７ａおよび１０７ｂから形成されたコンデンサの反対である。第２Ｙ軸センスコンデンサは、電極１０５ａ、１０５ｂ、１０７ａおよび１０７ｂから形成された第１コンデンサと同様に形成されるが、第２コンデンサは、Ｘ軸に対する第１コンデンサの鏡像であり、その結果、Ｙ軸に沿った動きにより第１コンデンサの櫛歯同士が互いに近づくと、第２コンデンサの櫛歯同士は離れ、その逆も同様である。これにより、差動容量性測定を用いて、プルーフマス１０１の動きの程度を決定することができ、ひいては、外部加速度を決定することができる。
さらに、電極１０６ａ、１０６ｂ、１０８ａおよび１０８ｂから形成された第１Ｘ軸センスコンデンサと、電極１０６ｃ、１０６ｄ、１０８ｃおよび１０８ｄから形成された第２Ｘ軸センスコンデンサとは、９０度回転することを除いて、Ｙ軸センスコンデンサについて上述したのと同じ方法で設けられる。その結果、図１に示す４つのコンデンサにより、Ｘ軸およびＹ軸に沿った動きを独立して感知することができると同時に、ノイズ性能を改善するために両方の軸に対して単一のプルーフマスを使用することができる。
さらに、図１に示す静止電極１０７ａ〜１０７ｄおよび１０８ａ〜１０８ｄの配列により、静止電極のすべてを、ばね１０２に連結されたアンカーポイントと共に加速度計の中心近傍に固定することができる。アンカーポイントをＭＥＭＳ加速度計の中心に置くこの一般的な配置により、振動または熱変形による電極１０７ａ〜１０７ｄおよび１０８ａ〜１０８ｄとプルーフマス１０１との相対的な動きが最小となり、装置の精度がさらに向上する。
図２は、本発明の第２実施形態によるＭＥＭＳ加速度計２００を示す。ＭＥＭＳ加速度計２００は、ＭＥＭＳ加速度計１００と同じ特徴の多く、例えば加速度計の周囲に延在する単一のプルーフマス２０１を含み、鏡像軸間補償コンデンサは、実質的に、図１の加速度計１００の場合と同じ加速度計２００の構成である。さらに、すべての要素をアンカーポイント２０４で中央固定することは、図２のＭＥＭＳ加速度計でも行われる。しかしながら、加速度計１００とは異なり、プルーフマス２０１を中央アンカーポイント２０４に連結するばねの対２０２ａ、２０２ｂおよび２０２ｃ、２０２ｄは、中間点で互いに結合される。各ばね２０２ａ〜２０２ｄは、中央アンカーポイント２０４に連結された剛性構造体からプルーフマス２０１の内側コーナーのうちの１つに向かって延在し、ばねの長さを長くする蛇行路を描くことによって、そのばね定数を低下させ、加速度を受けるプルーフマス２０１の動きを大きくすることができる。プルーフマス２０１の隣接するコーナーを中央アンカーポイント２０４に接合するばね２０２ａおよび２０２ｂは、ばねの中間部で互いに結合され、ばね２０２ａおよび２０２ｂは互いに最接近する。この結合により、プルーフマスがＸＹ平面内で回転する機能が低下する。そのような回転は、センス軸に沿った線形加速度に関係しない振動またはプルーフマスに作用する他の力によって引き起こされ得る。これらの回転によりセンスコンデンサの電極が動くため、装置の線形Ｘ軸またはＹ軸加速度とは無関係に静電容量が変化する。したがって、ばね２０２ａ、２０２ｂおよび２０２ｃ、２０２ｄの結合によってプルーフマス２０１の回転を最小にすることで、装置の精度がさらに向上する。
図３は、本発明の第３実施形態によるＭＥＭＳ加速度計３００を示す。ＭＥＭＳ加速度計１００およびＭＥＭＳ加速度計２００のように、加速度計３００は、単一のプルーフマス３０１を含み、プルーフマス３０１は、Ｘ軸およびＹ軸の両方に沿った加速度を感知するために使用される。プルーフマス３０１に取り付けられた可動電極と、基板に固定された静止電極とは、加速度計１００および２００の場合と同様に、軸間誤差を受動的に除去する４つのコンデンサを形成する。加速度計３００は、プルーフマス３０１が、加速度計の真ん中に少なくとも部分的に配置されるシャトル形状を形成する点で異なる。プルーフマスの中央部から、４つのアーム部が加速度計の外周に向かって延在する。センスコンデンサを形成する可動電極は、これらのアーム部から延在する。加速度計１００および２００のプルーフマス１０１、２０１と比べて、プルーフマス３０１の慣性モーメントは減少する。その結果、外部非線形（すなわち、回転）加速度が作用する質量がより小さくなり、その結果、ばね３０２によって付与される回転運動に対する抵抗を打ち消す力が小さくなる。したがって、プルーフマス３０１は回転運動を受けにくく、Ｘ軸およびＹ軸に沿った線形加速度の加速度計による測定の精度が向上する。
ばね３０２ａ〜３０２ｄは、中央に位置する２つのアンカーポイントからプルーフマスの外周に延在する。各ばね３０２は、アンカーポイントに連結された剛性構造体から周って中間部まで延在する外側部と、中間部から遠ざかり、プルーフマスおよび櫛コンデンサの周囲を周ってプルーフマス上の連結点に向かって延在する内側部とからなり、ばねの内側部は、連結点に連結される。各対のばね３０２ａ、３０２ｂおよび３０２ｃ、３０２ｄは、両方のばねの中間部で結合される。加速度計２００のばね２０２のように、隣接するばね３０２は、プルーフマスの回転をさらに減らすために結合される。
図４は、本発明によるＭＥＭＳ加速度計４００の第４実施形態を示す。図３の加速度計３００と比較して、加速度計４００は、ばね４０２ａ〜４０２ｄのためのアンカーポイントがばねの外側に位置する点でのみ異なる。この配列は、図３に示す配列の代替構成であり、加速度計の様々な部品への必要な電気接続のために、ばね内部にさらなるスペースを提供する。
Claims (16)
- 基板面を規定する基板と、
プルーフマスと、
前記プルーフマスから延在する可動櫛電極および前記基板に固定された静止櫛電極を含む２以上の櫛コンデンサとを備える２軸ＭＥＭＳ加速度計であって、
各櫛コンデンサは、
前記櫛コンデンサの前記基板面と平行なコンデンサ軸に沿った第１方向において、前記プルーフマスから遠ざかるように延在する可動櫛歯の第１セットと、
前記コンデンサ軸に沿った、前記第１方向と反対の第２方向において、前記プルーフマスから遠ざかるように延在する可動櫛歯の第２セットと、
前記可動櫛歯の第１セットに対向し、かつ互いに入り込んでおり、前記第２方向において前記プルーフマスに向かって延在する静止櫛歯の第１セットと、
前記可動櫛歯の第２セットに対向し、かつ互いに入り込んでおり、前記第１方向において前記プルーフマスに向かって延在する静止櫛歯の第２セットとを含み、
前記プルーフマスが前記第１方向に動くと、前記可動櫛歯の第１セットと前記静止櫛歯の第１セットとは互いに近づき、前記可動櫛歯の第２セットと前記静止歯の第２セットとはさらに離れ、前記プルーフマスが前記第２方向に動くと、前記可動櫛歯の第１セットと前記静止櫛歯の第１セットとはさらに離れ、前記可動櫛歯の第２セットと前記静止歯の第２セットとは互いに近づく
２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - 前記プルーフマスが前記第１方向に動くと、前記可動櫛歯の第１セットと前記静止櫛歯の第１セットとは第１距離だけ互いに近づき、前記可動櫛歯の第２セットと前記静止歯の第２セットとは前記第１距離だけさらに離れ、前記プルーフマスが前記第２方向に動くと、前記可動櫛歯の第１セットと前記静止櫛歯の第１セットとは第２距離だけさらに離れ、前記可動櫛歯の第２セットと前記静止歯の第２セットとは前記第２距離だけ互いに近づく
請求項１に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - 前記加速度計が、前記基板面と平行で、かつ前記コンデンサ軸に垂直な横軸に沿った第３方向に動くと、前記第１可動櫛電極と前記第１静止櫛電極、および前記第２可動櫛電極と前記第２静止櫛電極とは両方ともさらに離れ、前記加速度計が、前記横軸に沿った、前記第３方向と反対の第４方向に動くと、前記第１可動櫛電極と前記第１静止櫛電極、および前記第２可動櫛電極と前記第２静止櫛電極は両方とも互いに近づく
請求項１または２に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - 前記２以上の櫛コンデンサの第１櫛コンデンサは、前記コンデンサ軸が、前記基板面と平行な第１軸に沿う、または平行になるように配置され、前記２以上の櫛コンデンサの第２櫛コンデンサは、前記コンデンサ軸が、前記基板面と平行で、かつ前記第１軸に垂直な第２軸に沿う、または平行になるように配置される
請求項１〜３のいずれか１項に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - 前記櫛コンデンサは、対になるように配置され、各対の前記櫛コンデンサ同士は、対の前記櫛コンデンサの前記コンデンサ軸と平行で、かつ前記コンデンサ軸まで等距離である反射軸に対して互いに鏡像である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - ２対になるように配置された４つの櫛コンデンサを備え、各対の前記反射軸は、前記基板の中心で交差する
請求項４または５に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - 前記静止電極は、前記基板の中心または中心近傍で前記基板に固定される
請求項１〜６のいずれか１項に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - 前記プルーフマスは、前記櫛コンデンサが前記プルーフマスの内部に位置するように、前記櫛コンデンサの周囲に延在する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - 前記プルーフマスは、ばねによって複数の懸架部に連結され、前記懸架部は、前記基板の中心または中心近傍で固定される
請求項８に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - 前記プルーフマスは、４つのばねによって前記懸架部に連結され、各ばねは、前記プルーフマスの内側コーナーで前記プルーフマスに連結される
請求項９に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - 前記ばねは、２対になるように配置され、各対の前記ばね同士は、前記ばねの中間点で連結される
請求項１０に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - 前記静止櫛電極は、複数のアンカーポイントで前記基板に固定され、前記プルーフマスは、前記アンカーポイントの内部に位置する中央部を含む
請求項１〜７のいずれか１項に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - 前記プルーフマスは、さらに、前記中央部から前記ＭＥＭＳ加速度計の外部に向かって延在するアーム部を含み、前記可動櫛電極は、前記アーム部上に配置される
請求項１２に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - 前記プルーフマスは、前記プルーフマスおよび前記櫛コンデンサの外周に延在する複数のばねによって、前記基板上のアンカーポイントに連結される
請求項１３に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - 各ばねは、アンカーポイントから前記プルーフマスおよび前記櫛コンデンサの周囲を周って中間部まで延在する外側部と、前記中間部から遠ざかり、前記プルーフマスおよび前記櫛コンデンサの周囲を周って前記プルーフマス上の連結点に向かって延在する内側部とを含み、前記ばねの前記内側部は、前記連結点に連結される
請求項１４に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。 - 前記加速度計は、前記プルーフマスの対向面に位置する２対のばねおよび２つのばねアンカーポイントを備え、前記ばねの前記外側部が前記ばねアンカーポイントから遠ざかるように互いに反対方向に延在し、かつ各対の前記ばねの前記中間部同士が隣接するように、各対の一方のばねは各ばねアンカーポイントから延在し、各対のばねの前記中間部同士は連結される
請求項１５に記載の２軸ＭＥＭＳ加速度計。
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