JP3303063B2 - 加速度センサ及び加速度センサ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加速度センサ及び加速度
センサ装置に関する。具体的には、加速度センサや加速
度センサ装置の目的とする加速度検出方向以外の加速度
に対する感度を最小にするための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造プロセスを用いた半導
体加速度センサとして、弾性を有するビーム（弾性変形
部）によりマス部をフレーム（支持部材）に片持ち状に
支持させ、このフレームの少なくとも一方の面にカバー
を貼り合わせたものがある。図１（ａ）は従来の加速度
センサ１ａの斜視図、図１（ｂ）はその断面図であっ
て、２はフレーム、３は複数本のビーム、４はマス部で
ある。フレーム２やビーム３、マス部４はシリコンウエ
ハ（シリコン基板）８に電気化学エッチング手法を施し
て一体に作製されていて、マス部４全体が導電性を有し
ており、マス部４の下面は可動電極５となっている。フ
レーム２の下面には陽極接合法によりガラス製のカバー
６が貼り合わされていて、カバー６の内面には可動電極
５と微小なギャップを隔てて固定電極７が形成されてい
る。この加速度センサ１ａでは、図１（ｂ）に示すよう
に加速度センサ１ａの取り付け面９やシリコンウエハ８
の主面８ａと垂直な方向に加速度検出軸方向Ｘが設定な
いし設計されており、この加速度検出軸方向Ｘを、計測
しようとする目的の加速度検出方向に一致させて配置
し、使用するようになっていた。つまり、従来の加速度
センサ１ａでは、その下面に定められた取り付け面９と
垂直な方向を目的とする加速度検出方向に一致させて用
いるようになっていた。

【０００３】また、図２の加速度センサ装置Ａ内に用い
られているように、ビーム３によりマス部４を支持して
いるフレーム２の上面にもガラス製のカバー６を接合
し、マス部４上面の可動電極５と微小なギャップを隔て
て上側のカバー６の内面にも固定電極７を設けた加速度
センサ１ｂがある。この加速度センサ１ｂでも、図１の
加速度センサ１ａと同様、下側のカバー６の下面の取り
付け面９やシリコンウエハ８の主面８ａと垂直な方向に
加速度検出軸方向Ｘが設定ないし設計されており、当該
加速度検出軸方向Ｘを目的とする加速度検出方向に一致
させて配置し、使用するようになっていた。

【０００４】これらの加速度センサ１ａ、１ｂは、図２
に示す加速度センサ１ｂのように、取り付け面９を実装
基板２１上に載せて水平に実装されたのち、実装基板２
１を水平にして衝撃吸収用支持部材２２に支持され、例
えば金属製のケース本体２３内に納められる。ケース本
体２３にはカバー２４が被せられており、ケース本体２
３及びカバー２４はさらに樹脂ケース２５に納められ、
樹脂カバー２６によりカバーされている。このようにし
て構成された加速度センサ装置Ａは、例えば鉛直方向の
加速度を検出する場合には、真っ直ぐな姿勢を保つよう
に（すなわち、加速度センサ１の取り付け面９を水平に
保つ姿勢とすることによって加速度検出軸方向Ｘを鉛直
方向に向けて）、取り付け部材２７によって自動車等の
車両の車両本体などに取り付けられている。なお、図中
２８は貫通コンデンサであって、加速度センサ装置Ａか
ら外部へ及ぼす電波障害や外部から加速度センサ装置Ａ
に発生させられる電波障害を防止するためのものであ
る。

【０００５】また、図３に示すものは別な従来例による
加速度センサ装置Ｂであって、具体的には加速度センサ
内蔵型車両用電子制御ユニットの断面図である。加速度
センサ１ｂ（または、加速度センサ１ａ）は実装基板２
１に実装されたのち衝撃吸収用支持部材２２に支持され
てケース本体２３内に納められ、カバー２４が被せられ
る。実装基板２１上には加速度センサ１からのセンサ信
号や車両に取り付けた車速センサや舵角センサなどのセ
ンサ信号から車両懸架装置を制御する電子制御回路（図
示せず）が設けられている。この加速度センサ装置Ｂ
も、例えば鉛直方向の加速度を検出する場合には、加速
度センサ１の加速度検出軸方向Ｘが鉛直方向を向くよう
に真っ直ぐな姿勢で、取り付け部材２７によって車両本
体などに取り付けられている。

【０００６】しかして、自動車等の車両に搭載された加
速度センサ１ａ，１ｂに加速度が加わると、マス部４が
ビーム３の弾性変形により変位し、マス部４の変位量に
応じて可動電極５と固定電極７との間のギャップ量が変
わる。ギャップ量が変わると可動電極５と固定電極７の
間の静電容量が変わり、したがって、この静電容量の変
化を電気信号として出力することにより加速度の変化を
検知することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように単結晶シリ
コン基板等の半導体基板に半導体製造技術を適用してビ
ーム３やマス部４を作製される加速度センサ（半導体加
速度センサ）では、ビーム３やマス部４を効率よく製作
するために電気化学エッチング手法が用いられている。
すなわち、電気化学エッチング手法によれば、半導体基
板を上下両面から化学エッチングすると共に時間制御に
よって上下両面のエッチング深さを等しくする方法に比
較して、生産性を向上させることができる。しかし、電
気化学エッチング手法では、半導体基板を両面から等し
くエッチングすることができず、片面からしかエッチン
グすることができない。

【０００８】このため、これらの従来の加速度センサ１
ａ，１ｂにあっては、図１（ｂ）に示すように、マス部
４の重心Ｇが、マス部４の重心Ｇの揺動中心（瞬時回転
中心）Ｍを通りシリコンウエハ８の主面８ａやビーム３
（厳密には、ビーム３の、材料力学でいうところの中立
面）と平行な平面Ｌ´上に位置しておらず、目的とする
加速度検出方向（つまり、加速度検出軸方向Ｘ）以外の
方向の加速度に対する感度の影響が大きくなるという問
題点があった。すなわち、マス部４の重心Ｇが、マス部
４の重心Ｇを通りビーム３と平行な平面Ｌ´上に位置し
ていないため、図１（ｂ）に示す他軸方向（加速度の検
出を目的として用いない方向）Ｙつまり加速度検出軸方
向Ｘと直交する方向Ｙの加速度がマス部４に働くと、ビ
ーム３に曲げモーメントが発生してマス部４が揺動中心
Ｍの回りで加速度検出軸方向Ｘに変位する。このように
他軸方向Ｙの加速度によってマス部４が変位するので、
他軸方向Ｙの加速度が加速度検出軸方向Ｘの加速度とし
て検出されることになり（つまり、他軸方向Ｙに感度を
有することになり）、目的とする検出方向の加速度の測
定値に誤差を生じていた。

【０００９】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、目的とする
検出方向以外の加速度の検出感度を最小にすることによ
り、目的とする検出方向の加速度の測定誤差を少なくす
ることにある。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の加速
度センサは、基板を加工することによって支持部材と弾
性変形部とマス部とが形成され、弾性変形部によりマス
部が支持部材に揺動自在に支持され、マス部の重心と当
該重心の揺動中心とを結ぶ方向が前記基板の主面と平行
でなく、マス部に形成された可動電極と対向させて固定
電極を設け、可動電極及び固定電極間の静電容量変化を
加速度変化として検出するようにした静電容量式の加速
度センサであって、加速度検出軸方向と直交する方向の
加速度に起因する出力を最小とするために、前記マス部
を有する基板を所望の傾斜角度で実装できるよう、前記
固定電極が設けられている基板に前記マス部を有する基
板を傾斜させる構造を設けたものである。なお、マス部
を有する基板と固定電極が設けられている基板とは、同
一基板でもよく、別な基板でもよい。

【００１３】また、本発明に係る第２の加速度センサ
は、基板を加工することによって支持部材と弾性変形部
とマス部とが形成され、弾性変形部によりマス部が支持
部材に揺動自在に支持され、弾性変形部の長さ方向が前
記基板の主面と平行でなく、マス部に形成された可動電
極と対向させて固定電極を設け、可動電極及び固定電極
間の静電容量変化を加速度変化として検出するようにし
た静電容量式の加速度センサであって、加速度検出軸方
向と直交する方向の加速度に起因する出力を最小とする
ために、前記マス部を有する基板を所望の傾斜角度で実
装できるよう、前記固定電極が設けられている基板に前
記マス部を有する基板を傾斜させる構造を設けたもので
ある。なお、マス部を有する基板と固定電極が設けられ
ている基板とは、同一基板でもよく、別な基板でもよ
い。

【００１４】これらの加速度センサにおいては、加速度
に起因する出力が最小となる方向が、取り付けのための
面と平行な面内にあることが好ましい。また、加速度に
起因する出力が最小となる方向が、取り付けのための面
に対して垂直な方向を向いていることも好ましい。

【００１５】本発明に係る加速度センサ装置は、上記加
速度センサを備えた加速度センサ装置であって、目的と
する加速度検出方向と直交する方向の加速度検出感度を
最小にする姿勢で前記加速度センサを配設したことを特
徴としている。

【００１６】このためには、実装基板やパッケージ等の
実装部材に対して所定の傾斜角度を持たせて、前記加速
度センサを当該実装部材に実装すればよい。あるいは、
ケースに対して所定の傾斜角度を持たせて前記加速度セ
ンサをケース内に納めてもよい。あるいは、前記加速度
センサを、所定の傾斜角度を持たせて設置されたケース
内に納めてもよい。あるいは、これらの手法を組み合わ
せてもよい。すなわち、前記加速度センサを、傾斜角度
を持たせて実装基板やパッケージ等の実装部材に実装す
る手法と、傾斜角度を持たせてケース内に納める手法
と、傾斜角度を持たせて設置されたケース内に納める手
法のうち、少なくとも２以上の手法を組合せることによ
り、前記加速度センサを所定の姿勢で配設してもよい。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【作用】本発明の加速度センサによれば、加速度検出軸
方向と直交する方向の加速度に起因する出力を最小とす
るために、前記マス部を有する基板を所望の傾斜角度で
実装できるよう、前記固定電極が設けられている基板に
前記マス部を有する基板を傾斜させる構造を設けている
ので、設定されている加速度検出軸方向を目的とする加
速度検出方向と一致させて配設すれば、目的とする検出
方向以外の加速度の影響を受けることなく、目的とする
検出方向のみの加速度を検出することができる。このた
め、マス部の重心がマス部の揺動中心を通りビームや基
板の主面等と平行な面上にない加速度センサの場合であ
っても、目的とする検出方向の加速度の測定誤差を少な
くすることができる。つまり、目的とする検出方向の加
速度の検出精度を向上させることができる。

【００２５】また、これらの加速度センサにおいて、加
速度に起因する出力が最小となる方向を、取り付けのた
めの面と平行な面内に向けたり、取り付けのための面に
対して垂直な方向に向けたりしておけば、加速度に起因
する出力が最小となる方向の設置方向もコントロールす
ることができ、最も検出感度を小さくしたい方向に当該
方向を一致させて用いることにより、より他軸感度を小
さくすることができる。

【００２６】また、本発明の加速度センサ装置によれ
ば、目的とする加速度検出方向と直交する方向の加速度
検出感度を最小にした姿勢で配設しているので、目的と
する検出方向以外の加速度の影響を受けることなく、目
的とする検出方向のみの加速度を検出することができ
る。このため、マス部の重心がマス部の揺動中心を通り
ビームや基板の主面等と平行な面上にない加速度センサ
装置の場合であっても、目的とする検出方向の加速度の
測定誤差を少なくすることができる。従って、本発明の
加速度センサ装置によれば、目的とする検出方向の加速
度の検出精度を向上させることができる。

【００２７】この加速度センサ装置の場合、加速度セン
サを実装部材に対して所定の傾斜角度を持たせて実装部
材に実装することにより、目的とする加速度検出方向と
直交する方向の加速度検出感度が最小となるように加速
度センサを配設するにすることができる。つまり、例え
ば実装部材が目的とする加速度検出方向と垂直になるよ
うに、実装部材を基準として加速度センサ装置を設置す
ることにより、容易に目的とする加速度検出方向と直交
する方向の加速度検出感度が最小となるようにできる。
また、ケースに対して所定の傾斜角度を持たせて加速度
センサをケース内に納めることにより、目的とする加速
度検出方向と直交する方向の加速度検出感度が最小とな
るように加速度センサを配設するにすることができる。
例えばケースが目的とする加速度検出方向に対して真っ
直ぐになるように、ケースを基準として加速度センサ装
置を設置することにより、容易に目的とする加速度検出
方向と直交する方向の加速度検出感度が最小となるよう
にできる。あるいは、所定の傾斜角度を持たせて設置さ
れたケース内に加速度センサを納め、ケースが所定の傾
斜角度で設置されたときに、目的とする加速度検出方向
と直交する方向の加速度検出感度が最小となるようにし
てもよい。もちろん、これらの方法を組み合せることに
より、目的とする加速度検出方向と直交する方向の加速
度検出感度が最小となるようにしてもよい。

【００２８】この加速度センサ装置を車両に用いる場合
には、車両の上下方向を目的とする加速度検出方向とす
れば、車両の左右方向や前後方向の運動や振動等に影響
されることなく、例えば路面の凹凸等による車両の上下
方向の振動だけを精度よく検出することができる。特
に、この場合、車両は左右方向よりも前後方向で運動や
振動が大きいので、加速度検出感度が最小の方向（好ま
しくは、加速度検出感度が零の方向）を車両の前後方向
に向ければ、検出方向以外の方向の振動等による影響を
小さくできる。同様に、車両の前後方向を目的とする加
速度検出方向とすれば、車両の左右方向や上下方向の運
動や振動等に影響されることなく、車両の前後方向の振
動や運動だけを精度よく検出することができる。特に、
車両は左右方向よりも上下方向で振動等が大きいので、
加速度検出感度が最小の方向を車両の上下方向に向けれ
ば、検出方向以外の方向の振動等による影響を小さくで
きる。同様に、車両の左右方向を目的とする加速度検出
方向とすれば、車両の前後方向や上下方向の運動や振動
等に影響されることなく、車両の左右方向の振動や運動
だけを精度よく検出することができる。特に、車両は前
後方向よりも上下方向で振動等が大きいので、加速度検
出感度が最小の方向を車両の上下方向に向ければ、検出
方向以外の方向の振動等による影響を小さくできる。従
って、車両の上下、左右、前後の各方向に向けて加速度
センサ装置を設けることにより、これらの各方向の振動
や運動をそれぞれ高い分解能で正確に検出することがで
きる。従って、車速の自動制御や振動制御を確実に行な
うことができ、快適な運転制御に必要な正確な情報を得
ることができる。

【００２９】

【００３０】さらに本発明の加速度センサ装置を用いた
振動検出装置、地震検出装置や万歩計にあっては、それ
ぞれの目的とする方向の正確な振動や加速度だけを測定
することができるので、振動の異常を検出したり、地震
を正確に判断することができ、また、正確な歩数を測定
することができる。

【００３１】

【実施例】図４は本発明の一実施例による加速度センサ
１０を示す断面図である。加速度センサ１０は、角枠状
をしたフレーム（支持部材）２の開口部分の中央にマス
部４が配設されており、マス部４は弾性を有する複数本
（図では２本）のビーム３によって片持ち状にフレーム
２に支持され、マス部４はビーム３の弾性変形によって
その揺動中心Ｍの回りに揺動し、マス部４の厚さ方向に
自由に微小変位できるようになっている。フレーム２や
ビーム３、マス部４は単結晶シリコンウエハ８から半導
体製造プロセスによって一体として形成されていて、マ
ス部４全体が導電性を有し、マス部４の下面は可動電極
５としての機能を有している。また、このビーム３やマ
ス部４は電気化学エッチング手法によって下面側からエ
ッチングして形成されているため、マス部４はビーム３
の下側に位置しており、複数本のビーム３はシリコンウ
エハ８の主面（ウエハ表面）８ａと平行に延びており、
マス部４の重心Ｇはその揺動中心Ｍを通りビーム３（又
は、主面８ａ）と平行な平面Ｌ´から下面側へ外れてい
る。

【００３２】フレーム２の下面（シリコンウエハ８の下
側主面８ａ）には均一な厚みのガラス製カバー６が重ね
られ、カバー６の周辺部は陽極接合法によりフレーム２
に接合されている。カバー６の内面にはマス部４の可動
電極５と微小なギャップを隔てて固定電極７が形成され
ている。また、カバー６の下面は実装基板に実装する際
や、各種機器に直接取り付ける際の取り付け面９となっ
ている。

【００３３】この加速度センサ１０にあっては、マス部
４の重心Ｇの揺動中心Ｍとマス部の重心Ｇを含む平面Ｌ
（加速度センサ１０の幅方向と平行な平面でもあって、
図４の紙面に垂直な平面）と垂直な方向に加速度検出軸
方向Ｘが設定ないし設計されている。従って、この実施
例では加速度検出軸方向Ｘは取り付け面９と垂直でも平
行でもないが、加速度センサ１０を使用する場合には、
この加速度検出軸方向Ｘを目的とする加速度検出方向に
一致させた姿勢で実装ないし搭載して用いられる。

【００３４】こうして加速度センサ１０の加速度検出軸
方向Ｘが目的とする加速度検出方向に一致させられてい
ると、加速度センサ１０に加速度検出軸方向Ｘの加速度
が加わった場合、ビーム３の弾性変形によりマス部４が
変位し、マス部４の変位量に応じて可動電極５と固定電
極７とのギャップ量が変位し、可動電極５と固定電極７
の間の静電容量の変化から加速度検出軸方向Ｘの加速度
変化が検出される。これに対し、加速度センサ１０に他
軸方向Ｙ（加速度検出軸方向Ｘ及び幅方向に直交する方
向）の加速度が働くと、この他軸方向Ｙの加速度によっ
てマス部４の重心Ｇに働く慣性力は上記平面Ｌ上にあっ
てマス部４の揺動中心Ｍを通るため、従来例のようにビ
ーム３に曲げモーメントが発生せず、マス部４は変位し
ない。このため、他軸方向Ｙの加速度に対する加速度検
出感度はほぼ０となっている。また、他軸方向の一つで
ある幅方向を考えると、マス部４は幅方向に並んだ複数
本のビーム３によって支持されているので、マス部４は
幅方向には変位できず、幅方向の加速度に対する加速度
検出感度は０となっている。したがって、このような加
速度センサ１０にあっては、加速度検出軸方向Ｘの加速
度のみを検出できるようになっており、これ以外の他軸
方向の加速度の影響を受けることがなく、加速度検出軸
方向Ｘの加速度を正確かつ高分解能で測定することがで
きる。

【００３５】しかし、加速度検出軸方向Ｘは図４の加速
度センサ１０のままでは目的とする加速度検出方向に一
致させて取り付けたりするのに手間が掛かる。以下の各
実施例では目的とする加速度検出方向に一致させて実装
ないし搭載等するのを簡単にしている。

【００３６】図５（ａ）（ｂ）に示すものは本発明の別
な実施例による加速度センサ１１であって、図５（ａ）
は加速度センサ１１の斜視図、図４（ｂ）はその断面図
である。この加速度センサ１１は、図４に示した加速度
センサ１０と同様な構造を有しているが、異なる点は、
カバー６の下面に傾斜面３１が設けられている点であ
る。この傾斜面３１は、マス部４の重心Ｇの揺動中心Ｍ
とマス部の重心Ｇを含む平面Ｌと平行、すなわち加速度
検出軸Ｘと垂直となっている。そして、この傾斜面３１
が加速度センサ１１の取り付け面９となっている。従っ
て、この加速度センサ１１にあっては、この取り付け面
９（傾斜面３１）を基準として加速度検出軸方向Ｘを目
的とする加速度検出方向に一致させることができ、加速
度センサ１１を用いる場合には、この傾斜面３１を目的
とする加速度検出方向と垂直な面に合わせて取り付けれ
ば、容易に加速度検出軸方向Ｘと目的とする加速度検出
方向を一致させることができる。尚、傾斜面３１はカバ
ー６の素材である例えばガラス基板にダイシングを施す
ことによって設けることができ、傾斜面３１の傾斜角は
マス部４の大きさ等により計算によって求められる。

【００３７】しかして、この加速度センサ１１は図５
（ａ）に示すような傾斜姿勢で、傾斜面３１を実装基板
２１やセンサ取り付け面等の実装部材に接触させるよう
にして実装され、傾斜面３１（従って、平面Ｌ）が実装
基板２１やセンサ取り付け面等の実装部材と平行となる
ように実装される。このとき、加速度センサ１１に加速
度検出軸方向Ｘの加速度が加わるとビーム３の弾性変形
によりマス部４が変位し、マス部４の変位量に応じて可
動電極５と固定電極７とのギャップ量が変位し、可動電
極５と固定電極７の間の静電容量の変化から加速度検出
軸方向Ｘの加速度の変化が検出される。これに対し、傾
斜面３１（取り付け面９）と平行な方向の加速度に対し
ては、検出感度を持たない。

【００３８】図６は本発明のさらに別な実施例による加
速度センサ１２を示す断面図である。この加速度センサ
１２にあっては、ビーム３上面にピエゾ抵抗素子や歪み
ゲージなどの歪み検出素子３２が形成されている。この
ように、ビーム３上に歪み検出素子３２を設けた加速度
センサ１２にあっても、カバー６に加速度検出軸方向Ｘ
と垂直な傾斜面３１を形成すれば、容易に所定の傾斜姿
勢で実装することができ、目的とする加速度検出方向以
外の加速度方向に対する検出感度が最小となる姿勢で用
いることができ、目的とする加速度検出方向の加速度だ
けを検出することができる。

【００３９】図７（ａ）（ｂ）に示すものは、本発明の
さらに別な実施例による加速度センサ１３であって、図
６（ａ）は加速度センサ１３の斜視図、図６（ｂ）はそ
の断面図である。加速度センサ１３のカバー６の下面に
は、カバー６の全幅にわたって段差３３が設けられてい
る。この段差３３によって加速度センサ１３を傾斜姿勢
で実装でき、カバー６の下面の接平面Ｈがマス部４の重
心Ｇの揺動中心Ｍとマス部４の重心Ｇとを含む平面Ｌと
平行（従って、加速度検出軸方向Ｘと垂直）になるよう
に段差３３を形成してある。この段差３３は、例えばガ
ラス基板にエッチングを施すことにより作製することが
でき、段差３３の大きさはマス部４の大きさなどにより
計算によって決めることができる。また、図６（ｂ）の
想像線（二点鎖線）で示した段差３３のように、段差３
３を複数段にすることもできる。このように段差３３を
設け、その接平面Ｈ（あるいは、接平面Ｈと接している
カバー６と段差３３の端部）を加速度センサ１３の取り
付け面９とすれば、この接平面Ｈを目的とする加速度検
出方向と垂直な面に合わせて加速度センサ１３を傾斜姿
勢で実装することにより、簡単に加速度検出軸方向Ｘを
目的とする加速度検出方向に一致させることができる。
また、この実施例では、段差３３の底面や角部を削れば
よいので、傾斜面３１を設ける場合に比べて傾斜角の微
調整が容易になる。

【００４０】図８（ａ）（ｂ）は加速度センサ１３を実
装基板２１に実装した状態（加速度センサ装置）を示す
ものであって、図８（ａ）はその外観図、図８（ｂ）は
その断面図である。加速度センサ１３は実装基板２１に
カバー６の端部６ａと段差３３の端部３３ａとを接触さ
せて配置されている。このように加速度センサ１３にあ
っては、マス部４の重心の揺動中心Ｍとマス部４の重心
Ｇとを含む平面Ｌと垂直な方向を向いている加速度検出
軸方向Ｘと垂直な接平面Ｈを持つように段差３３が形成
されているので、実装基板２１上にカバー６の端部６ａ
と段差３３の端部３３ａとで載置した状態では、加速度
センサ１３の加速度検出軸方向Ｘは実装基板２１と垂直
な方向を向いている。従って、実装基板２１が目的とす
る加速度検出方向と垂直となるように実装することによ
り、他軸感度が最小となるようにできる。例えば、水平
な実装基板２１に実装していると、水平方向の加速度を
検出することなく、鉛直方向の加速度だけを精度良く検
出することができる。なお、図４のような構造の加速度
センサ１０と実装基板２１との間に傾斜した台座を設け
ることにより実装基板２１と加速度検出軸方向Ｘとが垂
直になるようにしてもよいが、実際には加速度センサ１
０が小型化されるにつれ台座の作製が困難となり、また
加速度センサ１０の取り付け精度も不十分なものとな
る。これに対し、この実施例の加速度センサ１３によれ
ば台座の作製も不要で実装も簡単に行なえるので、加速
度センサ１３を小型化した場合でもかかる不都合を生じ
ない。

【００４１】図９（ａ）は本発明のさらに別な実施例に
よる加速度センサ１４を示す斜視図、図９（ｂ）はその
断面図である。この実施例では、カバー６の下面にカバ
ー６の全幅にわたって脚部３４が設けられている。脚部
３４は、例えば段差３３と同様にカバー６の素材である
ガラス基板をエッチングすることによって形成すること
ができる。また、この脚部３４はカバー６の全幅にわた
って設ける必要はなく、マス部４の重心Ｇの揺動中心Ｍ
とマス部４の重心Ｇとを含む平面Ｌが接平面Ｈと平行と
なるよう、柱状の脚部３４をカバー６の両側端に設けて
もよい。これらの脚部３４の大きさや脚部３４を設ける
位置はマス部４の大きさ等により計算によって決めるこ
とができる。また、図９（ｂ）に二点鎖線で示す脚部３
４のように、同一接平面Ｈに接するように、脚部３４を
２箇所以上に設けてもよい。このように脚部３４を設け
る場合にも、傾斜面３１を設ける場合に比べて傾斜角の
微調整が容易になる。そして、この実施例でも平面Ｌと
平行な接平面Ｈ（あるいは、接平面Ｈと接しているカバ
ー６と脚部３４の端部）が加速度センサ１４の取り付け
面９として実装基板等に実装される。

【００４２】図１０（ａ）は本発明のさらに別な実施例
による加速度センサ１５を示す斜視図、図１０（ｂ）は
その断面図である。加速度センサ１５は、複数本のビー
ム３によりマス部４を片持ち状に支持させたフレーム２
の下面に、マス部４の重心Ｇの揺動中心Ｍとマス部４の
重心Ｇを含む平面Ｌと平行（つまり、加速度検出軸方向
Ｘと垂直）となるように傾斜面３１が設けられたカバー
６が接合され、フレーム２の上面にはシリコンウエハ８
に関して下面のカバー６と面対称な形状をした別なカバ
ー３５が接合されている。このようにフレーム２の上下
に面対称な形状をしたカバー６、３５を接合すれば、ガ
ラスとシリコンの熱膨張率の違いによる接合面での歪み
を最小にすることができる。したがって、加速度センサ
１５の温度特性を向上させることができ、広い温度範囲
において精度良く加速度の検出を行える。

【００４３】尚、加速度センサ１０，１３、１４、１５
にあっても、加速度センサ１２のようにビーム３上にピ
エゾ抵抗素子や歪みゲージなどの歪み検出素子３２を形
成してもよい。

【００４４】図１１（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な
実施例による加速度センサ１６を示す断面図及び外観斜
視図である。この加速度センサ１６にあっては、下側の
カバー６の内面に傾斜面３１ａを形成してあり、この傾
斜面３１ａの上に複数本のビーム３によりマス部４を揺
動自在に支持したフレーム２が接合されている。また、
フレーム２の上面には下側のカバー６とほぼ同形のカバ
ー３５が１８０度反転させた状態で載置され、フレーム
２の上面とカバー３５内面の傾斜面３１ａとが接合され
ている。この加速度センサ１６は外形が表裏対称な形状
をしており、上下のカバー６，３５の外面がいずれも取
り付け面９となっており、表裏の区別なくいずれを上に
しても取り付けられるようにしている。また、上記カバ
ー６及び３５の各傾斜面３１ａは、マス部４の重心Ｇの
揺動中心Ｍとマス部４の重心Ｇを含む平面Ｌと両取り付
け面９とが平行（つまり、加速度検出軸方向Ｘと垂直）
となるように形成されている。従って、いずれの取り付
け面９で実装基板等に取り付けても、加速度検出軸方向
Ｘが実装基板等と垂直になるように取り付けられる。

【００４５】従って、この加速度センサ１６は、図１１
（ｂ）に示すように取り付け面９と垂直な方向が加速度
検出軸方向Ｘとなっており、２つの最小感度方向Ｙ、Ｚ
が取り付け面９と平行となっていてそれぞれ幅方向及び
長さ方向と平行な方向を向いている。尚、この加速度セ
ンサ１６以外の加速度センサ１１，１２，１３，１４，
１５でも、取り付け面９を基準とすれば、加速度検出軸
方向Ｘが取り付け面９と垂直な方向を向き、２つの最小
感度方向Ｙ、Ｚが取り付け面９と平行でそれぞれ幅方向
及び長さ方向を向いている点は、図１１（ｂ）と同じで
ある。

【００４６】図１２は本発明のさらに別な実施例による
加速度センサ１７であって、図１２（ａ）は中間のシリ
コンウエハ８の部分を示す平面図、図１２（ｂ）は外観
斜視図である。この加速度センサ１７は、シリコンウエ
ハ８の上下両面にガラス製のカバー６，６を陽極接合し
たものであって、外形は直方体状をしている。フレーム
２、ビーム３及びマス部４は絶縁性のシリコンウエハ８
にエッチングを施すことによって形成されており、周囲
を貫通させるようにエッチングしてマス部４とビーム３
が形成されている。マス部４の重心Ｇの揺動中心Ｍとマ
ス部４の重心Ｇとを含む平面Ｌは加速度センサ１７の側
面１７ａと平行になっており、加速度検出軸方向Ｘは平
面Ｌと垂直な方向に設定されている。従って、この加速
度センサ１７では、加速度検出軸方向Ｘは加速度センサ
１７の側面１７ａと垂直な方向を向いている。加速度セ
ンサ１７の一方のカバー６の表面は実装等のための取り
付け面９となっており、他方のカバー６の表面には、図
１２（ｂ）に示すように、この加速度検出軸方向Ｘを示
すマーク１７ｃを施してもよい。また、加速度センサ１
７の別な側面１７ｂと垂直な他軸方向Ｙの加速度によっ
てはマス部４は変位せず、この方向は最小感度方向とな
っている。また、ビーム３は厚みに比べて幅（Ｚ方向）
を大きくすることにより、この方向での他軸感度が最小
となるようにしている。従って、この加速度センサ１７
では、加速度検出軸方向Ｘは取り付け面９と平行とな
り、感度最小の他軸方向Ｚは取り付け面９と垂直な方向
を向き、別な感度最小の他軸方向Ｙは取り付け面９と平
行で加速度検出軸方向Ｘと垂直な方向を向いている。

【００４７】尚、この加速度センサ１７以外の加速度セ
ンサ１１，１２，１３，１４，１５，１６でも取り付け
面９を変更し、例えば各加速度センサの側面等に取り付
け面９を定めれば、図１２（ｂ）のように加速度検出軸
方向Ｘが取り付け面９と平行になり、取り付け面９と垂
直な方向が感度最小の他軸方向となるようにすることが
できる。

【００４８】図１３及び図１４は本発明のさらに別な実
施例による加速度センサ１８，１９を示す断面図であ
る。この加速度センサ１８，１９では、シリコンウエハ
８を電気化学エッチングしてビーム３とマス部４を製作
する際、厚みの大きなビーム部分を形成しておき、この
厚みの大きなビーム部分の上面及び下面をそれぞれ適当
なエッチング方法でＶ溝状にエッチングすることにより
Ｖ溝３ａ，３ｂを形成し、これにより、厚みが薄く、斜
め方向に傾斜したビーム３を形成したものである。

【００４９】このうち図１３に示した加速度センサ１８
は、マス部４の重心Ｇの揺動中心Ｍとマス部の重心Ｇを
含む平面Ｌがシリコンウエハ８（フレーム２）の主面８
ａと平行となるようにビーム３を形成したものであり、
加速度検出軸方向Ｘは主面８ａと垂直な方向となる。こ
の方法によれば、カバー６に傾斜面を形成したりするこ
となく、カバー６下面の取り付け面９と加速度検出軸方
向Ｘとを垂直にすることができる。

【００５０】また、図１４に示した加速度センサ１９で
は、マス部４の重心Ｇの揺動中心Ｍとマス部４の重心Ｇ
を含む平面Ｌとビーム３の中立面とが一致するようにビ
ーム３を形成している。この実施例では、マス部４の重
心Ｇに加わる他軸方向Ｙの加速度がビーム３を通るの
で、ビーム３の座屈強度が向上する。

【００５１】つぎに、図４に示した加速度センサ１０の
ように、加速度センサ自体が設定されている加速度検出
軸方向Ｘを示す外部的形態を持たない場合に、加速度セ
ンサの加速度検出軸方向Ｘを目的とする加速度方向に一
致させて実装する方法を説明する。

【００５２】図１５に示すものは本発明の一実施例によ
る加速度センサ装置Ｃを示す斜視図であって、加速度セ
ンサ装置Ｃは図４の加速度センサ１０と実装調整部３６
を備えた実装基板２１とにより構成されている。この加
速度センサ装置Ｃにあっては、傾斜を持った凸状をした
実装調整部３６が実装基板２１と一体に形成されてお
り、実装調整部３６の上に加速度センサ１０の取り付け
面９が実装されている。この結果、実装調整部３６の傾
斜により、加速度検出軸方向Ｘが、実装基板２１と垂直
な方向を向くように実装されている。しかして、目的と
する加速度検出方向が実装基板２１と垂直な方向を向く
ようにして用いると、目的とする検出方向の加速度が加
速度センサ装置Ｃに加わったとき、加わった加速度によ
りマス部４が変位し、目的とする検出方向の加速度が検
出される。これに対し、他軸方向の加速度は加速度検出
感度が最小となっているので、目的とする検出方向と直
交する方向の加速度、つまり実装基板２１と平行な方向
の加速度は検出されない。従って、他の方向の加速度に
影響されることなく、目的とする検出方向の加速度だけ
を正確に検出することができる。

【００５３】図１６に示すものは本発明のさらに別な実
施例による加速度センサ装置Ｄを示す斜視図であって、
樹脂パッケージ３７には多数のリードフレーム３８が設
けられていて、樹脂パッケージ３７の実装面には実装調
整部３６が成形されている。このようなリードフレーム
３８が設けられた樹脂パッケージ３７に加速度センサ１
０を実装し、加速度センサ１０に構成されたセンサ信号
用の引き出しパッド（図示せず）とリードフレーム３８
とをボンディングワイヤ等で結線しておくと、センサ信
号処理回路との接続やセンサ信号処理回路が備った回路
基板等への装着を容易にすることができる。

【００５４】図１７は本発明のさらに別な実施例による
加速度センサ装置Ｅの断面図を示す。加速度センサ１０
は実装基板２１上に実装されたのち、衝撃吸収用支持部
材２２に支持されて、金属ケースや樹脂ケースなどのケ
ース本体２３内に納められている。ケース本体２３には
カバー２４が被せられており、ケース本体２３及びカバ
ー２４はさらに樹脂ケース２５に納められ、樹脂カバー
２６によりカバーされている。衝撃吸収用支持部材２２
は、ゴムや軟質樹脂など衝撃を吸収できる弾性材料から
形成されており、実装基板２１は四隅部分を衝撃吸収用
部材２２の切り欠き部分２２ａにはめ込まれ、ケース本
体２３から離れた状態で支持されており、落下衝撃など
の衝撃を吸収できるようになっている。

【００５５】加速度センサ１０は、目的とする加速度検
出軸に対して他軸の加速度検出感度を最小にする角度で
実装基板２１に実装されており、具体的にはマス部４の
重心Ｇの揺動中心Ｍとマス部４の重心Ｇを含む平面Ｌが
実装基板２１と平行になるように、すなわち加速度検出
軸方向Ｘが実装基板２１と垂直となるように実装されて
いる。このためには、加速度センサ装置Ｃのように実装
調整部３６が一体として形成された実装基板２１を用い
たり、リードフレーム３８が設けられた樹脂パッケージ
３７を用いることととすればよい。

【００５６】なお、図示はしないが、傾斜面３１や段差
３３などが形成されたカバー６を接合された本発明実施
例の加速度センサ１１などを用いて図１２のようにケー
ス本体内に実装することもできる。

【００５７】図１８に示すものは本発明のさらに別な実
施例による加速度センサ装置Ｆの断面図である。加速度
センサ装置Ｆにおいては、加速度センサ１０を実装基板
２１上に水平に実装した後（従って、加速度センサ１０
の加速度検出軸方向Ｘは実装基板２１と垂直になってい
ない）、マス部４の重心Ｇの揺動中心Ｍとマス部４の重
心Ｇを含む平面Ｌと垂直な方向に設定された加速度検出
軸方向Ｘが、ケース本体２３の上下方向を向くよう、実
装基板２１を所定の傾斜角度θ（加速度センサ１０の上
下方向と加速度検出軸方向Ｘのなす角度に等しい）だけ
傾斜させて衝撃吸収用支持部材２２に保持させ、ケース
本体２３内に納めている。また、加速度センサ装置Ｆに
設けられている取り付け部材２７は加速度センサ装置Ｆ
の上下方向と平行な向きに設けられている。この加速度
センサ装置Ｆにおいては、加速度センサ１０の加速度検
出軸方向Ｘは加速度センサ装置Ｆの上下方向を向いてお
り、他軸方向Ｙは加速度センサ装置Ｆの水平方向を向い
ているので、取り付け部材２７を目的とする加速度検出
方向と平行な部位に取り付けると、加速度検出軸方向Ｘ
を目的とする加速度検出方向に一致させることができ、
目的とする加速度検出方向と直交する方向には感度を有
さず、目的とする検出方向の加速度だけを正確に検出す
ることができる。

【００５８】なお、このとき図１９に示すようにあらか
じめ加速度センサ１０を小型の金属パッケージ３９など
にパッケージし、加速度センサ１０のセンサ信号を接続
端子４０から引き出すようにしておけば、実装基板２１
上の検知回路などに簡単に接続することができる。又、
図２０に示すように小さな固定基板４２上に固定したの
ち小型の絶縁性のプラスチックケース４１などでパッケ
ージしてもよい。このように加速度センサ１０を金属パ
ッケージ３９やプラスチックケース４１などでパッケー
ジ部品としておくことにより、実装基板２１への実装を
容易にすることができる。

【００５９】図２１に示すものは本発明のさらに別な実
施例による加速度センサ装置Ｉを示す断面図であって、
加速度センサ１０は実装基板２１の上に水平に実装され
ており、実装基板２１をケース本体２３内に水平に納め
ている。従って、この状態では加速度センサ１０の加速
度検出軸方向Ｘはケース本体２３の上下方向からθだけ
傾いている。この加速度センサ装置Ｉでは、ケース本体
２３に設けられている取り付け部材２７は、ケース本体
２３の上下方向と平行でなく、θだけ傾いており、加速
度センサ１０の加速度検出軸方向Ｘは取り付け部材２７
と平行になっている。従って、この取り付け部材２７を
目的とする加速度検出方向と平行な部位に固定すると、
加速度センサ１０の加速度検出軸方向Ｘを目的とする加
速度検出方向に一致させることができる。従って、目的
とする検出方向と直交する方向の加速度に対する検出感
度を最小にし、目的とする検出方向の加速度のみを正確
に検出することができる。

【００６０】図２２に示すものは本発明のさらに別な実
施例による加速度センサ装置Ｊを示す断面図であって、
加速度センサ１０は実装基板２１の上に水平に実装され
ており、実装基板２１をケース本体２３内に水平に納め
ている。さらに、ケース本体２３に設けられている取り
付け部材２７は、ケース本体２３の上下方向と平行とな
っている。従って、この加速度センサ装置Ｊでは、加速
度センサ１０の加速度検出軸方向Ｘはケース本体２３の
上下方向にも取り付け部材２７にも平行となっておら
ず、取り付け部材２７に対してθだけ傾いた方向を向い
ている。しかし、この加速度センサ装置Ｊの場合でも、
取り付け部材２７を取り付けるための部位４６をθだけ
傾かせておけば、加速度センサ１０の加速度検出軸方向
Ｘが目的とする加速度検出方向と平行な方向を向くよう
に、加速度センサ装置Ｊを車両等の適宜取り付け部位４
６に搭載することができる。従って、この加速度センサ
装置Ｊの場合も、目的とする検出方向と直交する方向の
加速度に対する検出感度を最小にし、目的とする検出方
向の加速度のみを正確に検出することができる。

【００６１】さらに図示はしないが、本発明の方法を２
つ以上組合せて、例えば実装調整部３６を設けた実装基
板２１上に加速度センサ１０を実装した加速度センサ装
置Ｅを、取り付け部材２７のアーム２７ａに適当な角度
を持たせることにより、加速度検出軸方向Ｘが加速度セ
ンサ装置内で所望の方向を向くようにもできる。このよ
うに実装基板２１上に加速度センサ１０を実装した加速
度センサ装置Ｅを傾けて車両等に搭載すれば、取り付け
位置に制約があった場合などにも容易に適用できる。ま
た、加速度センサ１０の実装角度の異なる加速度センサ
装置Ｅを多数作製しておき、設置時に取り付け部材２７
のアーム２７ａの傾斜角を調整したり、車両本体等の取
り付け部位４６の傾斜角を調整することで簡単に装着す
ることができる。もちろん、取り付け部材２７のアーム
部２７ａに角度を持たせた加速度センサ装置Ｉを適当な
角度に傾斜させた車両本体の取り付け部４６に取り付け
ることとしてもよい。

【００６２】次に、本発明の実装方法により加速度セン
サが実装された応用例、特に加速度センサ装置を利用し
た応用例について説明する。以下にあっては主として図
４の加速度センサ１０を用いて説明するが、傾斜面３１
や段差３２などが形成された本発明の加速度センサ１１
や加速度センサ１３等も同様に用いることができる。ま
ず、図２３は３つの加速度センサ装置５１ａ、５１ｂ、
５１ｃが装着された自動車Ｋの概略構成図である。５２
は車両本体、５３はタイヤ、５４はタイヤ５３の振動な
どが車両本体５２に伝わるのを防止するショックアブソ
ーバである。３つの加速度センサ装置５１ａ、５１ｂ、
５１ｃはそれぞれ、取り付け部材２７によって前輪左右
と左右後輪の中央付近の３箇所にある取り付け部位４６
に装着されており、検出された加速度信号は制御ライン
５５によって電子制御ユニット５６に出力されている。
加速度センサ装置５１ａ、５１ｂ、５１ｃはそれぞれ割
当てられた加速度検出方向と直交する方向の加速度感度
が最小になるように装着されており、具体的にいうと加
速度センサ装置５１ａは、図２４に示すように加速度セ
ンサ１０の加速度検出軸方向Ｘを自動車Ｋの上下方向に
一致させるとともに、加速度センサ１０の幅方向が自動
車Ｋの前後方向（前進後退方向）に一致するように設置
され、別な加速度センサ装置５１ｂは加速度センサ１０
の加速度検出軸方向Ｘを自動車Ｋの前後方向（前進後退
方向）に一致させるとともに、加速度センサ１０の幅方
向が自動車Ｋの上下方向に一致するように設置され、残
る加速度センサ装置５１ｃは加速度センサ１０の加速度
検出軸方向Ｘを自動車Ｋの左右方向と一致させるととも
に加速度センサ１０の幅方向を自動車Ｋの上下方向と一
致するように設置されている。また、ハンドルシャフト
５７には舵角センサ５８が取り付けられ、ハンドル５９
の操作角度が検出されており、検出された舵角信号は車
速センサ６０からの車速信号とともに電子制御ユニット
５６に出力されている。

【００６３】これら３つの加速度センサ装置５１ａ、５
１ｂ、５１ｃはそれぞれ自動車Ｋの上下方向の加速度、
前後方向の加速度、左右方向の加速度を他軸方向の加速
度に影響されることなく測定することができ、加速度検
出方向の分解能が高い。また、加速度センサ１０等にあ
っては、マス部４が複数本のビーム３で支持されている
ので、幅方向の加速度によってはマス部４は変位しにく
く、他軸方向のうちでも最も感度が悪く、感度はほとん
ど零となっている。したがって、加速度検出軸方向Ｘを
自動車Ｋの上下方向と一致させた加速度センサ装置５１
ａにおいては、加速度センサ１０の幅方向を、左右方向
より大きな加速度の発生する前後方向に一致させておけ
ば、より効果的に他軸感度を抑制できる。また、加速度
センサ１０のビーム３の耐久性も向上する。また、加速
度検出軸方向Ｘを自動車Ｋの前後方向と一致させた加速
度センサ装置５１ｂにおいては、加速度センサ１０の幅
方向を、左右方向よりも大きな加速度の発生する上下方
向に一致させておけば、より効果的に他軸感度を抑制で
き、ビーム３の耐久性も向上する。また、加速度検出軸
方向Ｘを自動車Ｋの左右方向と一致させた加速度センサ
装置５１ｃにおいては、加速度センサ１０の幅方向を、
前後方向よりも大きな加速度の発生する上下方向に一致
させておけば、より効果的に他軸感度を抑制でき、ビー
ム３の耐久性も向上する。

【００６４】電子制御ユニット５６は、３つの加速度セ
ンサ装置５１ａ、５１ｂ、５１ｃから入力された加速度
信号や舵角信号及び車速信号を解析、信号処理を行な
い、ショックアブソーバ５４内のアクチュエータ６１な
どの車両懸架装置を制御し、自動車Ｋの振動を自動的に
コントロールして快適な乗り心地を提供することができ
る。

【００６５】また、図２５に示すものは加速度センサ装
置５１が備えられた別な自動車Ｕの概略構成図であっ
て、加速度センサ１０は電子制御ユニット５６内に実装
されている。加速度センサ１０は、定められた加速度検
出方向と直交する方向の加速度検出感度が最小になるよ
うに実装されており、そのための構造としては、例え
ば、図２６に示す電子制御ユニットＮのように実装調整
部３６が設けられた実装基板２１上に加速度センサ１０
を実装したり、図２７に示す電子制御ユニットＯのよう
に車両本体５２に装着される取り付け部材２７と電子制
御ユニット５６を支持するユニット支持部２７ｂの間に
所定の角度θを持たせたりすることができる。また、図
２８に示すように電子制御ユニットＰに真っ直ぐに設け
た取り付け部材２７を、所定の角度θだけ傾斜させて設
けた車両本体５２の取り付け部位４６に装着することと
してもよい。このとき、例えば図２９に示すように、加
速度センサ１０の加速度検出軸方向Ｘを自動車Ｕの上下
方向に一致させ、加速度センサ１０の幅方向を大きな加
速度の発生する自動車Ｕの前後方向に一致させると、前
後方向及び幅方向の加速度の影響を受けることなく、上
下方向の加速度だけを測定することができる。

【００６６】図３０に示すものは自動車等の現在位置を
ディスプレイに表示された地図上に示すいわゆるナビゲ
ーションシステムと言われる現在位置表示システムＱの
構成図である。現在位置表示システムＱは、地球上空の
所定位置にある人工衛生から送信されるＧＰＳ信号を受
信するアンテナ７２、受信したＧＰＳ信号や加速度セン
サ７１からの加速度信号及びジャイロスコープ７３から
のジャイロ信号を解析して自動車の現在位置情報を算出
する位置検出手段７４、道路地図情報などが記憶された
ＣＤ−ＲＯＭや半導体ＲＯＭなどの地図記憶手段７５や
位置検出手段７４によって算出された現在位置情報と地
図記憶手段７４に記憶された道路地図情報とに基づい
て、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどの表示手段７８に出
力信号を出力する出力手段７６とから構成されている。
加速度センサ７１はジャイロスコープ７３、位置検出手
段７４や出力手段７６などとともにＧＰＳコントローラ
７９内に納められている。この現在位置表示システムＱ
は、ＧＰＳ信号を受信している場合にはＧＰＳ信号に基
づいて自動車等の現在位置をブラウン管や液晶パネルな
どの表示手段７８に表示された地図上に示すことができ
る。しかし、トンネルを通過している場合のようにＧＰ
Ｓ信号を受信できないような場合には現在位置を表示で
きない。このため、位置検出手段７４は加速度センサ７
１からの加速度信号に基づいて加速度を求め、求められ
た加速度を１回積分若しくは２回積分することにより速
度や移動距離を算出するとともに、ジャイロスコープ７
３からのジャイロ信号により移動方向を求め現在位置情
報を算出するようにしている。

【００６７】この現在位置表示システムＱに備えられた
加速度センサ７１は、自動車の加速度特に前後方向の加
速度を正確に求めることが可能であるので、たとえＧＰ
Ｓ信号が受信できないような場合であっても、誤差なく
表示手段７８に表示された地図上に現在位置を示すこと
ができる。また、ＧＰＳ信号を受信している場合であっ
ても、加速度センサ７１からの加速度信号やジャイロス
コープ７３からのジャイロ信号から現在位置の補正をす
ることにより、より正確に現在位置を地図上に示すこと
もできる。

【００６８】また、現在位置表示システムＱは本実施例
に限られるものではなく、いろいろな実施例が考えられ
る。例えば、ジャイロスコープ７３を設けることなく、
自動車の車両本体の前後にそれぞれ加速度センサ７１を
設け、２つの加速度センサ７１から求められた加速度の
差から自動車の移動方向を算出するようにしてもよく、
ＧＰＳ信号に頼ることなく加速度センサ７１からの加速
度信号とジャイロスコープ７３からのジャイロ信号によ
り現在位置情報を算出するようにしてもよい。

【００６９】図３１に示すものは本発明による振動検出
装置Ｒを示すブロック図であって、振動検出装置Ｒはモ
ータ駆動機器を駆動しているモータの軸回りの異常を診
断するためのものである。モータ駆動機械８１は、モー
タ８２とその回転軸８４に結合されたギア列８３などか
ら構成されており、例えば図３２に示すように加速度セ
ンサ（又は、加速度センサ装置）８５が取り付け冶具９
３を介してモータ８２の上部に取り付けられている。そ
して、モータ駆動機械８１側から振動検出部８６側へ、
加速度センサ８５によって検出したモータ８２の振動を
示す信号、すなわち時系列振動信号が出力されている。
振動検出部８６は、増幅器８７と、周波数フィルタ８８
と、フーリエ変換部（ＦＦＴ）８９と、２つの特徴抽出
部９０、９１と、分類診断部９２とから構成されてい
る。加速度センサ８５から送信された時系列振動信号は
増幅器８７で増幅された後、周波数フィルタ８８で必要
な周波数領域の信号、すわなちモータ駆動機械８１の、
モータ回転数及び異常振動の周波数領域の信号だけを通
過させられる、ついで、周波数フィルタ８８通過後の信
号は、一方ではそのまま特徴抽出部９１へ入力され、他
方ではフーリエ変換部８９で周波数空間における信号に
高速フーリエ変換された後、特徴抽出部９０へ入力され
る。

【００７０】特徴抽出部９１では、時系列振動信号に表
われている多数の信号を解析することによりモータ８２
の回転数と同じ回転数の基本振動信号やギヤの傷や軸受
け内輪、軸受け外輪などの傷による異常振動信号の特徴
抽出を行なう。また、特徴抽出部９０ではフーリエ変換
信号に表われている多数の信号を解析することにより基
本振動信号や異常振動信号の特徴抽出を行なう。特徴抽
出が行なわれると、分類診断部９２では、傷や異物混入
などといった異常の発生位置やその種別を分類して診断
結果（診断出力）を出力する。

【００７１】このような振動検出装置Ｒにあって、加速
度センサ８５は目的とする加速度検出方向以外の加速度
の影響を受けにくいため、モータ８２から発生される振
動を正確に捉えることができ、モータ駆動機械８１の異
常を的確に判断することができる。特に、モータ駆動機
械８１が移動させられながら駆動される場合には、移動
に伴って発生する加速度成分が取り除かれた状態で時系
列振動信号が出力されるので、その後の信号の解析を簡
単にすることができる。

【００７２】図３３は本発明の地震検出装置Ｓのブロッ
ク図であって、検知した振動が地震であるかどうかを判
断して警報等を発するものである。地震検出装置Ｓは、
３つの加速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃが設
置された振動検知部１０１から、振動判別部１０２へ３
つのセンサ信号が出力されている。振動検知部１０１の
３つの加速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃはそ
れぞれ、図３４に示すように、各加速度検出軸方向Ｘを
Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸のうちいずれか一軸に一致させ、他軸
方向の加速度検出感度を最小にするようにして実装基板
１１０上に実装されている。例えば、加速度センサ１０
３ａは実装基板１１０上に一体として形成された実装調
整部１１１上に固定基板１０９を介して実装されてお
り、他軸方向となるＶ軸方向やＷ軸方向の加速度には影
響されず、加速度検出軸方向Ｘと一致するＵ軸方向の加
速度のみを測定することができる。また、加速度センサ
１０３ｂは加速度検出軸方向ＸがＶ軸方向に一致し、加
速度の検出感度が最小となる方向がＵ軸方向及びＷ軸方
向と一致するようにして固定基板１０９をＵＷ面に対し
て一定角度傾斜させた姿勢で実装基板１１０上に立てて
実装されており、Ｖ軸方向の加速度のみを測定できる。
さらに、加速度センサ１０３ｃは加速度検出軸方向Ｘが
Ｗ軸方向に一致し、加速度の検出感度が最小となる方向
がＵ軸方向及びＶ軸方向と一致するようにして固定基板
１０９をＵＶ面に対して一定角度傾斜させた姿勢で実装
基板１１０上に立てて実装されており、Ｗ軸方向の加速
度のみを測定できる。

【００７３】振動判別部１０２は、３つの増幅器１０４
と、Ａ／Ｄ変換回路１０５と、特徴量演算部１０６と、
判定部１０７と、出力部１０８とから構成されている。
３つの加速度センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃから
出力されたセンサ信号は、それぞれ増幅器１０４で増幅
された後、Ａ／Ｄ変換回路１０５によってパルス状の波
形信号に変換され、特徴量演算部１０６へ入力される。
特徴量演算部１０６では、入力された波形信号を解析す
ることにより、振動加速度や振動周期、所定時間内に検
出レベルを越えた総エネルギー量（具体的には加速度波
形の面積から換算して求めることができる。）や所定時
間内の総エネルギー量などの特徴量が求められる。判定
部１０７では、求められた特徴量から地震検出装置Ｓに
加わった振動が地震であるかどうかを判定し、地震であ
ると判定した場合には出力部１０８から警報等を発す
る。この地震検知装置Ｓにあっても、各加速度センサ１
０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸に一
致させられている各々の加速度検出軸方向Ｘ以外の加速
度の影響が最小になるように実装されているため地震検
知精度が高く、誤報等を少なくすることができる。

【００７４】図３５に示すものは本発明による万歩計Ｔ
を一部破断した概略斜視図であって、図３６にそのブロ
ック図を示す。万歩計Ｔは、加速度センサ（又は、加速
度センサ装置）１２２とその加速度センサ１２２からの
センサ信号を解析・処理を行なう信号処理装置１２３と
信号処理装置１２３の解析・処理結果を表示する表示器
１２４などから構成されており、万歩計Ｔは人の腰など
に取り付けられ人が歩いたり走ったりした時に発生する
加速度を検出することによって、歩いた歩数や走った距
離などを表示器１２４に表示することができる。信号処
置装置１２３は、増幅器１２５と、フィルタ回路１２６
と、レベル比較回路１２７と、カウンタ１２９と、演算
回路１３０などとから構成されている。加速度センサ１
２２からは歩くことにより生じた加速度を示すセンサ信
号が信号処置装置１２３へと出力されており、出力され
たセンサ信号は増幅器１２５で増幅された後、フィルタ
回路１２６で所定の周波数の信号のみが通過させられ
る。通過された信号はレベル比較回路１２７において電
圧に変換された後基準電圧１２８と比較され、基準電圧
１２８よりも高い信号のみをカウンタ１２９で計数さ
せ、その後演算回路１３０はカウンタ１２９での計数値
をそのまま表示器１２４に表示させたり、計数値を距離
などに換算したのち表示器１２４に表示させたりするこ
とができる。この万歩計Ｔは、上下方向の振動により歩
数が計測されることを防ぎ、正確に歩数を計測すること
ができる。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、加速度センサにおい
て、加速度検出軸方向と直交する方向の加速度に起因す
る出力が最小となるよう、マス部を有する基板を所望の
傾斜角度で実装できるよう、固定電極が設けられている
基板にマス部を有する基板を傾斜させる構造を設けた
り、加速度センサ装置において、目的とする加速度検出
方向と直交する方向の加速度検出感度を最小にする姿勢
で加速度センサを配設したりしているので、目的として
いる検出方向以外の方向の加速度の影響を受けることな
く、目的とする検出方向の加速度のみを精度よく検出す
ることができ、加速度センサ装置の測定誤差を少なくす
ることができる。

【００７６】このため、本発明の加速度センサ装置を実
装した車両や機器にあっては、それぞれの方向におい
て、精度よく加速度や振動を測定することができるの
で、高性能な車両や機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は従来例の加速度センサの斜視図、
（ｂ）はその断面図である。

【図２】従来例である加速度センサ装置の断面図であ
る。

【図３】別な従来例である加速度センサ装置の断面図で
ある。

【図４】本発明の一実施例による加速度センサを示す断
面図である。

【図５】（ａ）は本発明の別な実施例による加速度セン
サの斜視図、（ｂ）はその断面図である。

【図６】本発明のさらに別な実施例による加速度センサ
の断面図である。

【図７】（ａ）は本発明のさらに別な実施例による加速
度センサの斜視図、（ｂ）はその断面図である。

【図８】（ａ）は同上の加速度センサを実装基板に実装
した状態を示す斜視図、（ｂ）はその断面図である。

【図９】（ａ）は本発明のさらに別な実施例による加速
度センサの斜視図、（ｂ）はその断面図である。

【図１０】（ａ）は本発明のさらに別な実施例による加
速度センサの斜視図、（ｂ）はその断面図である。

【図１１】（ａ）は本発明のさらに別な実施例による加
速度センサの断面図、（ｂ）はその外観斜視図である。

【図１２】本発明のさらに別な実施例による加速度セン
サであって、（ａ）はそのシリコンウエハの部分を示す
平面図、（ｂ）はその加速度センサの外観斜視図であ
る。

【図１３】本発明のさらに別な実施例による加速度セン
サを示す断面図である。

【図１４】本発明のさらに別な実施例による加速度セン
サを示す断面図である。

【図１５】本発明のさらに別な実施例による加速度セン
サ装置の斜視図である。

【図１６】本発明のさらに別な実施例による加速度セン
サ装置の斜視図である。

【図１７】本発明のさらに別な実施例による加速度セン
サ装置を示す断面図である。

【図１８】本発明のさらに別な実施例による加速度セン
サ装置の断面図である。

【図１９】同上の加速度センサ装置に使用される金属パ
ッケージに充填された加速度センサを示す断面図であ
る。

【図２０】同上の加速度センサ装置に使用されるプラス
チックケースに充填された加速度センサを示す断面図で
ある。

【図２１】本発明のさらに別な実施例による加速度セン
サ装置の断面図である。

【図２２】本発明のさらに別な実施例による加速度セン
サ装置の断面図である。

【図２３】本発明に係る車両の概略構成図である。

【図２４】同上の車両に装着された加速度センサ装置の
一部破断した平面図である。

【図２５】本発明に係る別な車両の概略構成図である。

【図２６】同上の車両に装着された加速度センサ装置の
断面図である。

【図２７】同上の車両に装着された別な加速度センサ装
置の断面図である。

【図２８】同上の車両に装着されたさらに別な加速度セ
ンサ装置の断面図である。

【図２９】同上の車両に装着された加速度センサ装置の
一部破断した平面図である。

【図３０】本発明に係る現在位置表示システムの構成を
示すブロック図である。

【図３１】本発明に係る振動検出装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図３２】同上の振動検出装置の一部を示す斜視図であ
る。

【図３３】本発明に係る地震検出装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図３４】同上の地震検出装置の振動検知部を示す概略
斜視図である。

【図３５】本発明に係る万歩計を示す一部破断した概略
斜視図である。

【図３６】同上の万歩計の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 従来の加速度センサ １０、１１、１２、１３、１４、１５ 本発明の加速度
センサ ３ ビーム ４ マス部 ６ カバー ２２ 衝撃吸収用支持部材 ２３ ケース本体 ２５ 樹脂ケース ２７ 取り付け部材 ３１ 傾斜面 ３２ 段差 ３３ 脚部 ３６ 実装調整部 ３８ リードフレーム ４６ 車両等の取り付け部位 ５６ 電子制御ユニット ６１ アクチュエータ Ｇ マス部の重心 Ｍ マス部の重心の揺動中心 Ｘ 加速度検出軸方向 Ｌ マス部の重心とその揺動中心を含む平面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大場 正利 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オムロン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−97572（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−72677（ＪＰ，Ｕ) 特表 平３−501530（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 15/12 G01P 15/02 G01P 21/00 B60R 21/32

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を加工することによって支持部材と
   弾性変形部とマス部とが形成され、弾性変形部によりマ
   ス部が支持部材に揺動自在に支持され、マス部の重心と
   当該重心の揺動中心とを結ぶ方向が前記基板の主面と平
   行でなく、マス部に形成された可動電極と対向させて固
   定電極を設け、可動電極及び固定電極間の静電容量変化
   を加速度変化として検出するようにした静電容量式の加
   速度センサであって、 加速度検出軸方向と直交する方向の加速度に起因する出
   力を最小とするために、前記マス部を有する基板を所望
   の傾斜角度で実装できるよう、前記固定電極が設けられ
   ている基板に前記マス部を有する基板を傾斜させる構造
   を設けたことを特徴とする加速度センサ。
2. 【請求項２】 基板を加工することによって支持部材と
   弾性変形部とマス部とが形成され、弾性変形部によりマ
   ス部が支持部材に揺動自在に支持され、弾性変形部の長
   さ方向が前記基板の主面と平行でなく、マス部に形成さ
   れた可動電極と対向させて固定電極を設け、可動電極及
   び固定電極間の静電容量変化を加速度変化として検出す
   るようにした静電容量式の加速度センサであって、 加速度検出軸方向と直交する方向の加速度に起因する出
   力を最小とするために、前記マス部を有する基板を所望
   の傾斜角度で実装できるよう、前記固定電極が設けられ
   ている基板に前記マス部を有する基板を傾斜させる構造
   を設けたことを特徴とする加速度センサ。
3. 【請求項３】 加速度に起因する出力が最小となる方向
   が、取り付けのための面と平行な面内にあることを特徴
   とする請求項１又は２に記載の加速度センサ。
4. 【請求項４】 加速度に起因する出力が最小となる方向
   が、取り付けのための面に対して垂直な方向を向いてい
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の加速度セン
   サ。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３又は４に記載の加速度
   センサを備えた加速度センサ装置において、 目的とする加速度検出方向と直交する方向の加速度検出
   感度を最小にする姿勢で前記加速度センサを配設したこ
   とを特徴とする加速度センサ装置。
6. 【請求項６】 実装基板やパッケージ等の実装部材に対
   して所定の傾斜角度を持たせて前記加速度センサを当該
   実装部品に実装したことを特徴とする請求項５に記載の
   加速度センサ装置。
7. 【請求項７】 前記加速度センサを、傾斜角度を持たせ
   て実装基板やパッケージ等の実装部品に実装する手法
   と、傾斜角度を持たせてケース内に納める手法と、傾斜
   角度を持たせて設置されたケース内に納める手法のう
   ち、少なくとも２以上の手法を組合せることにより、前
   記加速度センサを所定の姿勢で配設したことを特徴とす
   る請求項５に記載の加速度センサ装置。