JP2851566B2 - 加速度計および製造方法 - Google Patents
加速度計および製造方法Info
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- G01P2015/0822—Measuring 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
- G01P2015/0825—Measuring 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
- G01P2015/0828—Measuring 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 being suspended at one of its longitudinal ends
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、加速度計、更
に言えば、プルーフマス加速度計とその製造方法に関す
る。
に言えば、プルーフマス加速度計とその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】プルーフマス加速度計は、一般に、検知
軸に沿った振動性の動きのため、１つ若しくはそれ以上
の屈曲部によって支持された震性マス（seismic mass)
を有する。この動きは、与えられた負荷に伴って変化す
る周波数を有した１つ若しくはそれ以上の力検知素子に
よって制限される。検知軸に沿って加速度が与えられる
と、力検知素子に負荷が加わり、その周波数は変化す
る。この周波数変化が加速度の測定である。このタイプ
の加速度計では、マスの両側にプッシュプル構成で取り
つけられた２つの力検知素子を使用するのが一般的であ
る。この設計では、加速度は一方の素子の周波数を増大
させ、他方の周波数を減少させる。加速度の測定はこの
ように、２個の力検知素子の周波数における差の関数で
ある。エラーを生じさせることのある温度変化のような
他の多数のファクタは、双方の周波数を同じ方向に変化
させ、周波数における差の採用によって除去される。こ
のタイプの加速度計における最も重要な特徴は、力検知
素子をマスに接続する方法である。力検知素子をマスに
取りつけている接着物質におけるなんらかのクリープが
加速度として現れることがある。
軸に沿った振動性の動きのため、１つ若しくはそれ以上
の屈曲部によって支持された震性マス（seismic mass)
を有する。この動きは、与えられた負荷に伴って変化す
る周波数を有した１つ若しくはそれ以上の力検知素子に
よって制限される。検知軸に沿って加速度が与えられる
と、力検知素子に負荷が加わり、その周波数は変化す
る。この周波数変化が加速度の測定である。このタイプ
の加速度計では、マスの両側にプッシュプル構成で取り
つけられた２つの力検知素子を使用するのが一般的であ
る。この設計では、加速度は一方の素子の周波数を増大
させ、他方の周波数を減少させる。加速度の測定はこの
ように、２個の力検知素子の周波数における差の関数で
ある。エラーを生じさせることのある温度変化のような
他の多数のファクタは、双方の周波数を同じ方向に変化
させ、周波数における差の採用によって除去される。こ
のタイプの加速度計における最も重要な特徴は、力検知
素子をマスに接続する方法である。力検知素子をマスに
取りつけている接着物質におけるなんらかのクリープが
加速度として現れることがある。
【０００３】本発明の目的は簡単に言えば新しく且つ改
善された加速度計とその製造方法を提供することにあ
る。本発明の他の目的はこれまで提供されてきた加速度
計の制限および欠点を克服するような上述の特性を備え
た加速度計と方法を提供することにある。これらのおよ
び他の目的は、本発明によれば、震性マスや力センサの
ような複数の部分の全てが石英結晶のような単一物質か
ら作り出され、それらの間のクリープの可能性を減少さ
せるような方法でそれらを互いに接合している、加速度
計と方法とを提供することによって達成される。制動プ
レートとスクィーズ・フィルム・ガス・制動（squeeze
film gas damping) が震性マスの動きを抑え、また、複
数の部分が、これら複数の部分が製造される複数のウェ
ハの結晶軸に対して所定の方法で方向付けされ、製造中
にこれら複数の部分をウェハに保持する分離タブの特性
を制御する。
善された加速度計とその製造方法を提供することにあ
る。本発明の他の目的はこれまで提供されてきた加速度
計の制限および欠点を克服するような上述の特性を備え
た加速度計と方法を提供することにある。これらのおよ
び他の目的は、本発明によれば、震性マスや力センサの
ような複数の部分の全てが石英結晶のような単一物質か
ら作り出され、それらの間のクリープの可能性を減少さ
せるような方法でそれらを互いに接合している、加速度
計と方法とを提供することによって達成される。制動プ
レートとスクィーズ・フィルム・ガス・制動（squeeze
film gas damping) が震性マスの動きを抑え、また、複
数の部分が、これら複数の部分が製造される複数のウェ
ハの結晶軸に対して所定の方法で方向付けされ、製造中
にこれら複数の部分をウェハに保持する分離タブの特性
を制御する。
【０００４】
【実施例】図１に示されているように、加速度計は、検
知軸１９に沿った振動性の動きのために屈曲部１８によ
って支持体１７に取りつけられたマス、即ち、振子１６
を有している。マスと支持体の間に接続された一対の力
検知クリスタル２１、２２はそこに与えられた負荷に対
応した周波数で振動する。これらのクリスタルは、周波
数発振器２３、２４の周波数を制御し、発振器からの信
号は加算回路２６に与えられ、この加算回路は、これら
２つの発振器信号間の周波数における差に対応した出力
信号を与える。図２の実施例において、加速度計は、検
知軸に沿って互いに積み重ねられた５つのディスク状素
子の形態で構成されている。これらの素子は全て石英結
晶のような物質から製造されており、中央素子２７と、
この中央素子２７の相対する側（両側）にある一対のト
ランスジューサ素子２８と、これらのトランスジューサ
素子の外側にある一対の制動素子、即ち、蓋２９を有す
る。組み立てられたこれらの素子は、ベース部分３１と
カバー３２とからなる密閉シールされたハウジングの内
部に載置される。
知軸１９に沿った振動性の動きのために屈曲部１８によ
って支持体１７に取りつけられたマス、即ち、振子１６
を有している。マスと支持体の間に接続された一対の力
検知クリスタル２１、２２はそこに与えられた負荷に対
応した周波数で振動する。これらのクリスタルは、周波
数発振器２３、２４の周波数を制御し、発振器からの信
号は加算回路２６に与えられ、この加算回路は、これら
２つの発振器信号間の周波数における差に対応した出力
信号を与える。図２の実施例において、加速度計は、検
知軸に沿って互いに積み重ねられた５つのディスク状素
子の形態で構成されている。これらの素子は全て石英結
晶のような物質から製造されており、中央素子２７と、
この中央素子２７の相対する側（両側）にある一対のト
ランスジューサ素子２８と、これらのトランスジューサ
素子の外側にある一対の制動素子、即ち、蓋２９を有す
る。組み立てられたこれらの素子は、ベース部分３１と
カバー３２とからなる密閉シールされたハウジングの内
部に載置される。
【０００５】中央素子２７は震性マス３３を含有するよ
う形成される。この震性マス３３は、検知軸に対して垂
直に延びた丁番軸３７まわりにおける振動性の動きのた
め、一対の屈曲部３６によって支持ブロック３４に丁番
状に取りつけられている。震性マスと支持ブロックは各
々平面図がほぼ半円の形状を有し、震性マスはその両側
に検知軸方向に向いた比較的大きな主表面３８を有す
る。震性マス３３と支持ブロック３４は、支持ブロック
が取りつけられる載置リング３９の内部に配置される。
隔離リング４１はこの載置リングの周囲に同心的に配置
されており、フレキシブルな、放射状に延長されたアー
ムが、載置リングを隔離リングに接続させている。載置
フィート４３は、隔離リングの反対側の表面から軸方向
に沿って延びる。フレキシブルなアームとリングが、マ
スと載置フィートの間に機械的な隔離を提供する。中央
素子は一体構造として形成されており、これは、石英結
晶のような物質でできたウェハからエッチングによって
形成されたマス、屈曲部、支持ブロック、リング、フレ
キシブルなアーム、載置フィートを有する。各トランス
ジューサ素子２８は載置リング４６を有し、この内部に
は、力検知クリスタル４７と結合プレート４８が配置さ
れる。力センサは、米国特許第４，９７０，９０３号に
示されているタイプのフレーム化二重終了型調整フォー
ク（framed double ended tuning fork)である。この構
造は、その相対する側のコーナーとコーナーの間に延び
ている一対の振動枝（vibrating tines)５１を有した四
辺形フレーム４９を含む。このフレームは、４つのリン
ク５２から成っており、振動枝が接続されるコーナーに
端板５３を有し、また、コーナーとコーナーの中央にパ
ッド５４、５６を有する。パッド５４は結合プレート４
８と一体的に形成され、またそこから突出し、パッド５
６は載置リング４６と一体的に形成され、またそこから
内部方向に突出している。
う形成される。この震性マス３３は、検知軸に対して垂
直に延びた丁番軸３７まわりにおける振動性の動きのた
め、一対の屈曲部３６によって支持ブロック３４に丁番
状に取りつけられている。震性マスと支持ブロックは各
々平面図がほぼ半円の形状を有し、震性マスはその両側
に検知軸方向に向いた比較的大きな主表面３８を有す
る。震性マス３３と支持ブロック３４は、支持ブロック
が取りつけられる載置リング３９の内部に配置される。
隔離リング４１はこの載置リングの周囲に同心的に配置
されており、フレキシブルな、放射状に延長されたアー
ムが、載置リングを隔離リングに接続させている。載置
フィート４３は、隔離リングの反対側の表面から軸方向
に沿って延びる。フレキシブルなアームとリングが、マ
スと載置フィートの間に機械的な隔離を提供する。中央
素子は一体構造として形成されており、これは、石英結
晶のような物質でできたウェハからエッチングによって
形成されたマス、屈曲部、支持ブロック、リング、フレ
キシブルなアーム、載置フィートを有する。各トランス
ジューサ素子２８は載置リング４６を有し、この内部に
は、力検知クリスタル４７と結合プレート４８が配置さ
れる。力センサは、米国特許第４，９７０，９０３号に
示されているタイプのフレーム化二重終了型調整フォー
ク（framed double ended tuning fork)である。この構
造は、その相対する側のコーナーとコーナーの間に延び
ている一対の振動枝（vibrating tines)５１を有した四
辺形フレーム４９を含む。このフレームは、４つのリン
ク５２から成っており、振動枝が接続されるコーナーに
端板５３を有し、また、コーナーとコーナーの中央にパ
ッド５４、５６を有する。パッド５４は結合プレート４
８と一体的に形成され、またそこから突出し、パッド５
６は載置リング４６と一体的に形成され、またそこから
内部方向に突出している。
【０００６】結合プレート４８はその相対する側に平ら
な表面領域を有し、これらの表面領域は震性マス３３の
主表面３８と同一の空間に広がっている。これらの表面
領域は接着剤５７によって主表面に結合され、トランス
ジューサ素子の載置リング４６は接着剤５８によってマ
ス素子の載置リング３９の対向面に接合される。また、
これらの素子は、ろう付やフリット（fritting) のよう
な他の適当な手段のいづれによっても互いに接合され得
る。マスとプレート間の比較的大きな接合領域は、この
領域がこれらの部分間のクリープの機会を減少させると
いう点で重要である。マスに接合されたとき、これらの
プレートはプルーフマスの一部となる。トランスジュー
サ素子２８の各々は一体構造として形成され、マス・ア
センブリと同じ物質のウェハからエッチングによって形
成されたリングと、力センサと、結合プレートを有す
る。両方の素子に単一の物質を用いることにより、これ
らの素子間の接続は温度における変化に影響されない
が、異なった熱膨張係数を有する物質が使用された場合
には問題であろう。より大きな一体性、および温度係数
の整合も、複数の異なる素子を同じウェハからエッチン
グすることによって得ることが可能である。
な表面領域を有し、これらの表面領域は震性マス３３の
主表面３８と同一の空間に広がっている。これらの表面
領域は接着剤５７によって主表面に結合され、トランス
ジューサ素子の載置リング４６は接着剤５８によってマ
ス素子の載置リング３９の対向面に接合される。また、
これらの素子は、ろう付やフリット（fritting) のよう
な他の適当な手段のいづれによっても互いに接合され得
る。マスとプレート間の比較的大きな接合領域は、この
領域がこれらの部分間のクリープの機会を減少させると
いう点で重要である。マスに接合されたとき、これらの
プレートはプルーフマスの一部となる。トランスジュー
サ素子２８の各々は一体構造として形成され、マス・ア
センブリと同じ物質のウェハからエッチングによって形
成されたリングと、力センサと、結合プレートを有す
る。両方の素子に単一の物質を用いることにより、これ
らの素子間の接続は温度における変化に影響されない
が、異なった熱膨張係数を有する物質が使用された場合
には問題であろう。より大きな一体性、および温度係数
の整合も、複数の異なる素子を同じウェハからエッチン
グすることによって得ることが可能である。
【０００７】力検知クリスタルに対する電気接続は、ハ
ウジングのカバー３２上の接触ピン５９に接続されたリ
ード（図示していない）によってなされる。図４、５に
最もよく示されているように、結合プレートを力検知ク
リスタルに接続するパッド５４は、検知軸に沿って屈曲
部中央の上側および下側に直接的に位置づけられてい
る。結合ポイントのこの位置は、図６および図７と、図
８および図９に示された構成を比較すれば明らかである
ように、入力された加速度による力センサ上の負荷を最
大とする。図６に示された構成は、マスと力センサの間
の結合ポイントが丁番軸の上部に直接配置された図２の
実施例に対応する。この構成を用いると、角度ｘにわた
る丁番軸まわりにおけるマスの回転により、大きさは等
しいが向きが逆であるような力Ｆa が２つの力センサに
加わる。図８の構成では、結合ポイントは丁番軸から横
方向に動かされ、丁番軸まわりにおけるマスの回転は、
力センサに加わる力成分Ｆa ２とセンサに対して垂直の
成分Ｆb を有した曲げモーメントを作り出す。成分Ｆa
２は成分Ｆa より小さく、成分Ｆb はセンサの不所望な
サイド負荷を作り出す。
ウジングのカバー３２上の接触ピン５９に接続されたリ
ード（図示していない）によってなされる。図４、５に
最もよく示されているように、結合プレートを力検知ク
リスタルに接続するパッド５４は、検知軸に沿って屈曲
部中央の上側および下側に直接的に位置づけられてい
る。結合ポイントのこの位置は、図６および図７と、図
８および図９に示された構成を比較すれば明らかである
ように、入力された加速度による力センサ上の負荷を最
大とする。図６に示された構成は、マスと力センサの間
の結合ポイントが丁番軸の上部に直接配置された図２の
実施例に対応する。この構成を用いると、角度ｘにわた
る丁番軸まわりにおけるマスの回転により、大きさは等
しいが向きが逆であるような力Ｆa が２つの力センサに
加わる。図８の構成では、結合ポイントは丁番軸から横
方向に動かされ、丁番軸まわりにおけるマスの回転は、
力センサに加わる力成分Ｆa ２とセンサに対して垂直の
成分Ｆb を有した曲げモーメントを作り出す。成分Ｆa
２は成分Ｆa より小さく、成分Ｆb はセンサの不所望な
サイド負荷を作り出す。
【０００８】制動プレート、即ち、蓋２９は一般に、そ
の一方の側に形成された窪み領域６０を有した円形プレ
ートを備える。これらのプレートは、マス・アセンブリ
やトランスジューサ・アセンブリと同じ物質からエッチ
ングによって形成される。窪み領域はトランスジューサ
素子に面しており、プレートの外部のへり６１は、接着
剤や、ロウ、フリットのような適当な手段によってトラ
ンスジューサ素子の載置リング４６に接合される。各窪
み領域は深さ１ミルであり、トランスジューサ・プレー
トの外部表面と窪みの底壁６２の間にガス・フィルムが
形成される。底壁は震性マスの過剰範囲停止部材として
機能し、ガス・フィルムはマスの動きを制動すべく圧縮
される。このタイプの制動は時々スクィーズ・フィルム
・ガス・制動と呼ばれ、トランスジューサ・プレートと
底壁の間の空間はスクィーズ・フィルム・制動・ギャッ
プと呼ばれる。加速度計の振動性能は制動ギャップを制
御することによって最適化することができ、振動下でも
マスがニュートラル位置に残るよう、マスの両側で等し
い大きさの正確なギャップを有することがとても望まれ
る。現時点でのある１つの好ましい製造方法では、図１
０に示されているように、一対の制動プレート２９を共
通のウェハ６３から同時にエッチングすることによって
一様性が確実なものとされている。この対はその後、同
じ加速度計に使用される。
の一方の側に形成された窪み領域６０を有した円形プレ
ートを備える。これらのプレートは、マス・アセンブリ
やトランスジューサ・アセンブリと同じ物質からエッチ
ングによって形成される。窪み領域はトランスジューサ
素子に面しており、プレートの外部のへり６１は、接着
剤や、ロウ、フリットのような適当な手段によってトラ
ンスジューサ素子の載置リング４６に接合される。各窪
み領域は深さ１ミルであり、トランスジューサ・プレー
トの外部表面と窪みの底壁６２の間にガス・フィルムが
形成される。底壁は震性マスの過剰範囲停止部材として
機能し、ガス・フィルムはマスの動きを制動すべく圧縮
される。このタイプの制動は時々スクィーズ・フィルム
・ガス・制動と呼ばれ、トランスジューサ・プレートと
底壁の間の空間はスクィーズ・フィルム・制動・ギャッ
プと呼ばれる。加速度計の振動性能は制動ギャップを制
御することによって最適化することができ、振動下でも
マスがニュートラル位置に残るよう、マスの両側で等し
い大きさの正確なギャップを有することがとても望まれ
る。現時点でのある１つの好ましい製造方法では、図１
０に示されているように、一対の制動プレート２９を共
通のウェハ６３から同時にエッチングすることによって
一様性が確実なものとされている。この対はその後、同
じ加速度計に使用される。
【０００９】制動プレートや他の結晶部分は分離タブ６
４によって製造中はウェハのある位置に保持される。こ
れらのタブは放射状に延びてこれらの部分の円周周囲を
離間する。この製造工程が完了した後、これらの部分は
タブを破壊することによってウェハから分離される。タ
ブは、もろい部分に損傷を与えることなくそれらのタブ
を容易に破壊するのに充分小さなものであるが、加工段
階の間中それらの部分を保持するのに充分なほど頑丈で
あることが必要である。石英結晶は、該石英結晶からエ
ッチングされた部分のコーナーに面（facet)６６を形成
する。これらの面を制御することは非常に難しい。これ
らは一様性を欠きやすく、部分毎に異なる傾向がある。
面の大きさは結晶軸に対するコーナーの配置方向の角度
に関連しており、タブを軸に対してある角度で配置する
ことにより、それらのタブはより一様となり、また、面
の形成による影響をほとんど受けないことが分かってい
る。特に、制動プレートの周囲に等しく配置された３つ
のタブの中の１つが＋ｘ結晶軸と整合された場合には、
図１１に示されているように、タブとその部分の本体と
の間の面は最小とされる。この部分がウェハから除去さ
れたときに、タブはその部分の端部からよりきれいに壊
れるだろう。
４によって製造中はウェハのある位置に保持される。こ
れらのタブは放射状に延びてこれらの部分の円周周囲を
離間する。この製造工程が完了した後、これらの部分は
タブを破壊することによってウェハから分離される。タ
ブは、もろい部分に損傷を与えることなくそれらのタブ
を容易に破壊するのに充分小さなものであるが、加工段
階の間中それらの部分を保持するのに充分なほど頑丈で
あることが必要である。石英結晶は、該石英結晶からエ
ッチングされた部分のコーナーに面（facet)６６を形成
する。これらの面を制御することは非常に難しい。これ
らは一様性を欠きやすく、部分毎に異なる傾向がある。
面の大きさは結晶軸に対するコーナーの配置方向の角度
に関連しており、タブを軸に対してある角度で配置する
ことにより、それらのタブはより一様となり、また、面
の形成による影響をほとんど受けないことが分かってい
る。特に、制動プレートの周囲に等しく配置された３つ
のタブの中の１つが＋ｘ結晶軸と整合された場合には、
図１１に示されているように、タブとその部分の本体と
の間の面は最小とされる。この部分がウェハから除去さ
れたときに、タブはその部分の端部からよりきれいに壊
れるだろう。
【００１０】３つのタブの中の１つが＋ｙ軸と整合され
た場合は、図１２に示されているように、比較的大きな
面６６がタブの両側に形成されやすく、タブはこれらの
面によりその部分からきれいには分離しない。図１３
は、比較的大きな面をタブの上に形成する他の配置方向
を示す。この配置方向では、一方のタブは＋ｘ軸上側に
６０°離間され、第２のタブはその下側に６０°離間さ
れている。この部分がウェハから除去される場合、これ
ら２つのタブはそこから突き出るだろう。これらのタブ
は通常は望ましくないものであるが、加速度計の組立中
にこれらの部分を方向付けするために利用することがで
きる。図１４は、トランスジューサの製造の際にこれら
の部分を一緒に組み立てるために用いることができるツ
ール６７を示す。このツールはキャビティ６９が形成さ
れるブロック６８を備える。キャビティは水平部分にお
いて一般に円形であり、中央素子２７より直径が幾分大
きい。一対の整合ピン７１がキャビティの一方の側に向
かって垂直に延びて、複数の部分における、タブ６４の
ような位置決め素子と係合し、これらの部分の適当な配
置方向と整合を確実なものとする。１つの好ましい製造
方法では、制動プレート２９の１つが整合ツールのキャ
ビティに配置される。その窪み領域は上方に面し、その
タブは整合ピンと係合する。トランスジューサ素子２８
は制動プレートの上部に配置され、マス素子２７はトラ
ンスジューサ素子の上部に配置される。第２のトランス
ジューサ素子２８はマス素子の上部に配置され、第２の
制動プレートは第２のトランスジューサ素子の上部に配
置され、その窪み領域は下方向に向いている。各連続部
分がツールに配置されると、そのタブが整合ピンと整合
され、接着剤がその部分とその下側の部分の間に置かれ
る。全ての部分が接合されると、アセンブリはキャビテ
ィから取り除かれ、ハウジング本体３１に載置される。
力センサからの電気リードはピン５９に接続され、ハウ
ジングを密閉するためにカバー３２がハウジング本体に
取りつけられる。
た場合は、図１２に示されているように、比較的大きな
面６６がタブの両側に形成されやすく、タブはこれらの
面によりその部分からきれいには分離しない。図１３
は、比較的大きな面をタブの上に形成する他の配置方向
を示す。この配置方向では、一方のタブは＋ｘ軸上側に
６０°離間され、第２のタブはその下側に６０°離間さ
れている。この部分がウェハから除去される場合、これ
ら２つのタブはそこから突き出るだろう。これらのタブ
は通常は望ましくないものであるが、加速度計の組立中
にこれらの部分を方向付けするために利用することがで
きる。図１４は、トランスジューサの製造の際にこれら
の部分を一緒に組み立てるために用いることができるツ
ール６７を示す。このツールはキャビティ６９が形成さ
れるブロック６８を備える。キャビティは水平部分にお
いて一般に円形であり、中央素子２７より直径が幾分大
きい。一対の整合ピン７１がキャビティの一方の側に向
かって垂直に延びて、複数の部分における、タブ６４の
ような位置決め素子と係合し、これらの部分の適当な配
置方向と整合を確実なものとする。１つの好ましい製造
方法では、制動プレート２９の１つが整合ツールのキャ
ビティに配置される。その窪み領域は上方に面し、その
タブは整合ピンと係合する。トランスジューサ素子２８
は制動プレートの上部に配置され、マス素子２７はトラ
ンスジューサ素子の上部に配置される。第２のトランス
ジューサ素子２８はマス素子の上部に配置され、第２の
制動プレートは第２のトランスジューサ素子の上部に配
置され、その窪み領域は下方向に向いている。各連続部
分がツールに配置されると、そのタブが整合ピンと整合
され、接着剤がその部分とその下側の部分の間に置かれ
る。全ての部分が接合されると、アセンブリはキャビテ
ィから取り除かれ、ハウジング本体３１に載置される。
力センサからの電気リードはピン５９に接続され、ハウ
ジングを密閉するためにカバー３２がハウジング本体に
取りつけられる。
【００１１】以上の事から、新しく改良された加速度計
とその製造方法が提供されていることは明らかである。
ある現在の好ましい実施例だけを詳細に記述してきた
が、当業者には明らかなように、特許請求の範囲に定義
された本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更や変
形が可能である。
とその製造方法が提供されていることは明らかである。
ある現在の好ましい実施例だけを詳細に記述してきた
が、当業者には明らかなように、特許請求の範囲に定義
された本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更や変
形が可能である。
【図１】本発明が関連する型を持つプルーフマス加速度
計のブロック図。
計のブロック図。
【図２】本発明による加速度計の一実施例の分解等角
図。
図。
【図３】図２の実施例のある部分の分解拡大図。
【図４】図３の部品を互いに組み立てたものの上面図。
【図５】図４の線５−５に沿った断面図。
【図６】図５に示された加速度計の一部を示す図。
【図７】図６の実施例の力センサへ力を加えていること
を示すベクトル図。
を示すベクトル図。
【図８】他の加速度計の部分を示す図。
【図９】図８の加速度計における力センサに力が加えら
れていることを示すベクトル図。
れていることを示すベクトル図。
【図１０】図２の実施例で使用する制動プレートがそこ
から作り出されているようなウェハの上面図。
から作り出されているようなウェハの上面図。
【図１１】図２の実施例で使用する制動プレートがウェ
ハの結晶軸に関して図１２、１３、１４とは異なる配置
方向でそこから作り出されているようなウェハの上面
図。
ハの結晶軸に関して図１２、１３、１４とは異なる配置
方向でそこから作り出されているようなウェハの上面
図。
【図１２】図２の実施例で使用する制動プレートがウェ
ハの結晶軸に関して図１１、１３、１４とは異なる配置
方向でそこから作り出されているようなウェハの上面
図。
ハの結晶軸に関して図１１、１３、１４とは異なる配置
方向でそこから作り出されているようなウェハの上面
図。
【図１３】図２の実施例で使用する制動プレートがウェ
ハの結晶軸に関して図１１、１２、１４とは異なる配置
方向でそこから作り出されているようなウェハの上面
図。
ハの結晶軸に関して図１１、１２、１４とは異なる配置
方向でそこから作り出されているようなウェハの上面
図。
【図１４】本発明による加速度計のアセンブリにおける
ツールの使用を示す拡大等角図。
ツールの使用を示す拡大等角図。
１６ マス １７ 支持体 １８ 屈曲部 １９ 検知軸 ２３ 周波数発振器 ２４ 周波数発振器 ２６ 加算回路 ２７ 中央素子 ２８ トランスジューサ素子 ２９ 制動素子 ３３ 震性マス ３４ 支持ブロック ３８ 主表面 ３９ 載置リング ４１ 隔離リング ４３ 載置フィート ４６ 載置リング ４８ 結合プレート ５２ リンク ５８ 接着剤 ６４ 分離タブ ６６ 面 ７１ 整合ピン
フロントページの続き (72)発明者 スコット ディー オーロスキー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94960 サン アンセルモ シクオイア ー ドライヴ 241 (72)発明者 バート ディー エーグリー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94598 ウォルナット クリーク サン アントニオ ドライヴ 2852 (56)参考文献 特開 平３−501530（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−104000（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−297837（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−223662（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01P 15/10 G01L 1/10
Claims (7)
- 【請求項１】 検知軸に沿って加速度を測定するための
加速度計において、 ａ）支持体と、 ｂ）支持体と同じ物質から製造され、検知軸に実質的に
垂直な平面に配置され、両側に検知軸方向に向いた２つ
の主表面を有する、震性マスと、 ｃ）前記支持体及び前記震性マスと同じ物質から製造さ
れ、検知軸に垂直で且つ震性マスの主表面と主表面の間
のほぼ中間に存在する丁番軸のまわりで動くように震性
マスを支持体に接続する、取付手段と、 ｄ）前記支持体及び前記震性マスと同じ物質から製造さ
れ、前記丁番まわりの前記震性マスの動きによって実質
的に等しい反対方向の力を生じるように、前記震性マス
の両側に前記丁番軸から等距離だけ離れて検知軸に垂直
な平面内で前記震性マスに接続された一対のほぼ平らな
力トランスジューサと、 を備えることを特徴とする加速度計。 - 【請求項２】 検知軸に沿って加速度を測定するための
加速度計において、 ａ）支持体と、 ｂ）支持体と同じ圧電物質から製造され、検知軸に実質
的に垂直な平面に配置され、両側に検知軸方向に向いた
２つの主表面を有する、震性マスと、 ｃ）前記支持体及び前記震性マスと同じ圧電物質から製
造され、検知軸に垂直で且つ震性マスの主表面と主表面
の間のほぼ中間に存在する丁番軸のまわりで動くように
震性マスを支持体に接続する、取付手段と、 ｄ）前記支持体及び前記震性マスと同じ圧電物質から製
造され、前記丁番まわりの前記震性マスの動きによって
実質的に等しい反対方向の力を生じるように、前記震性
マスの両側に前記丁番軸から等距離だけ離れて検知軸に
垂直な平面内で前記震性マスに接続された一対のほぼ平
らな力トランスジューサと、 を備えることを特徴とする加速度計。 - 【請求項３】 検知軸に沿って加速度を測定する加速度
計において、 ａ）支持体と、 ｂ）震性マスと、 ｃ）検知軸に垂直な丁番軸のまわりで動くように震性マ
スを支持体に接続する取付手段と、 ｄ）丁番軸まわりにおける震性マスの動きによって力が
加わるように、支持体と震性マスとに接続された力トラ
ンスジューサと、 ｅ）震性マスに近接して位置付けられ、震性マスとの間
で圧縮されるガスのフィルムで震性マスの動きを抑え
る、制動プレートと、 を備えることを特徴とする加速度計。 - 【請求項４】 検知軸に沿って加速度を測定する加速度
計において、 ａ）支持体と、検知軸に垂直な比較的大きな主表面を有
する震性マスと、検知軸に垂直な丁番軸のまわりで動く
ように震性マスを支持体に取り付ける手段とを含むよう
に形成されたほぼ平らな中央素子と、 ｂ）力センサと、震性マスの動きに応じてセンサに力を
与えるように震性マスの主表面と同一の空間に広がって
おり且つそれら震性マスの主表面に接着されているよう
な表面領域を有したプレートと、を有するように形成さ
れ、中央素子の両側に配置された、一対のトランスジュ
ーサ素子と、 ｃ）トランスジューサ素子に隣接し、トランスジューサ
・プレートとの間で圧縮されるガスのフィルムで前記震
性マスの動きを抑える、制動プレートと、 を備えることを特徴とする加速度計。 - 【請求項５】 検知軸に沿って加速度を測定する加速度
計を製造する方法において、 ａ）支持体と、その両側に主表面を有し前記支持体に取
りつけられて前記主表面に平行な丁番軸のまわりで動く
震性マスと、を有したほぼ平らな中央素子を形成する段
階と、 ｂ）力センサと、該力センサに力を加える比較的大きな
表面のプレートと、を有した一対のトランスジューサ素
子を形成する段階と、 ｃ）丁番軸まわりの震性マスの動きに応じてセンサに力
が加わるようにトランスジューサ素子の比較的大きな表
面の領域を震性マスの主表面に接着する段階と、 を備えることを特徴とする方法。 - 【請求項６】 丁番軸のまわりを動くように支持体に丁
番状に取りつけられた震性マスと、丁番軸まわりにおけ
る震性マスの動きに応答する力トランスジューサと、を
有した加速度計で使用するための部分を製造する方法に
おいて、 ａ）親物質のウェハから前記部分を製造する段階であっ
て、製造中は分離タブが前記部分をウェハの残りに保持
している、前記段階と、 ｂ）前記分離タブを壊して前記部分をウェハの残りから
分離する段階と、 ｃ）前記部分を他の部分とともに組み立てて加速度計を
組み立てる段階と、 を備えることを特徴とする方法。 - 【請求項７】 検知軸に沿って加速度を測定するための
加速度計において、 ａ）載置リングと、この載置リングに固定され且つこの
載置リングの内部に配置された半円の取付ブロックと、
載置リングの周囲に同心的に配置された隔離リングと、
載置リングと隔離リングを相互に接続する複数の放射状
に延びたアームとを備え、検知軸に実質的に垂直な平面
に配置されている、ほぼ平らな支持体と、 ｂ）載置リングの内部に配置され、両側に検知軸方向に
向いた主表面を有する、ほぼ平らな震性マスと、 ｃ）検知軸に垂直で且つ震性マスの主表面と主表面の間
のほぼ中間に位置付けられている丁番軸のまわりで動く
ように震性マスを支持体に接続する屈曲手段と、 ｄ）震性マスの両側に検知軸に垂直な複数の平面内にて
配置された一対のほぼ平らなトランスジューサ素子であ
って、各トランスジューサ素子は、力センサと、震性マ
スの動きに応じてセンサに力を与えるように震性マスの
主表面の一方と同一の空間に広がっており且つそれら震
性マスの主表面の一方に接着されている表面領域を有し
たプレートと、を有している、前記一対のほぼ平らなト
ランスジューサ素子と、 を備えることを特徴とする加速度計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US26767094A | 1994-06-29 | 1994-06-29 | |
| US08/267670 | 1994-06-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0854411A JPH0854411A (ja) | 1996-02-27 |
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