JP3355916B2 - Micro G switch - Google Patents

Micro G switch

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JP3355916B2
JP3355916B2 JP7856796A JP7856796A JP3355916B2 JP 3355916 B2 JP3355916 B2 JP 3355916B2 JP 7856796 A JP7856796 A JP 7856796A JP 7856796 A JP7856796 A JP 7856796A JP 3355916 B2 JP3355916 B2 JP 3355916B2
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switch
micro
movable
movable mass
electrode
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清光 鈴木
昌大 松本
嶋田  智
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/0036Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H35/00Switches operated by change of a physical condition
    • H01H35/14Switches operated by change of acceleration, e.g. by shock or vibration, inertia switch

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種安全装置用マ
イクロGスイッチ、特に自動車のエアバッグシステムな
どに使用されるマイクロGスイッチに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro G switch for use in various safety devices, and more particularly to a micro G switch used for an airbag system of an automobile.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のGスイッチ(即ち、加速
度スイッチ)として、特開平6−43181号に記載されてい
る機械式のGスイッチやTRANSDUCERS'87,pp410
−413に記載されているシリコン板を微細加工して製
作されたマイクロGスイッチが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of G switch (ie, acceleration switch), a mechanical G switch described in JP-A-6-43181 or TRANSDUCERS '87, pp410 has been proposed.
A micro G switch manufactured by microfabrication of a silicon plate described in U.S.-413 is known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】機械式のGスイッチは
サイズが大きく、自己診断機能がないなどの問題点があ
った。マイクロGスイッチはサイズが小さいものの、同
じく自己診断機能がない問題点があった。また、両者は
一方向の加速度しか検出できなかった。特に、後者のタ
イプはこの他に次のような問題点もあった。小さな加速
度(即ち、G)を検出することができず、低感度であっ
た。検出したい方向の加速度に直交した成分の加速度に
感じやすい、即ち、他軸感度が大きかった。製造歩留ま
りが悪く、量産性がなかった。パルス状の加速度に応答
してスイッチがオンした後、このオン状態を長く持続さ
せることができなかった。また、スイッチ部の溶着問題
により、スイッチがオンして加速度がゼロになったと
き、自らスイッチのオフ状態に必ず移行できるといった
信頼性に欠けていた。
The mechanical G switch has a problem that it is large in size and has no self-diagnosis function. Although the size of the micro G switch is small, there is also a problem that it does not have a self-diagnosis function. In addition, both could only detect acceleration in one direction. In particular, the latter type has the following other problems. A small acceleration (that is, G) could not be detected, and the sensitivity was low. It is easy to feel the acceleration of the component orthogonal to the acceleration in the direction to be detected, that is, the sensitivity to the other axis is large. The production yield was poor and there was no mass productivity. After the switch was turned on in response to the pulsed acceleration, this on state could not be maintained for a long time. In addition, when the switch is turned on and the acceleration becomes zero due to the problem of welding of the switch section, the reliability is lacking such that the switch can be shifted to the off state by itself.

【0004】本発明の目的は、サイズが小さくて量産性
に適し、高性能で高信頼度なマイクロGスイッチを提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a high performance and high reliability micro G switch which is small in size and suitable for mass production.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的は、シリコンを
微細加工して得られるビームと可動マス、前記可動マス
の一部に設けた可動接点、前記可動接点に対向して半導
体基板上に設けた固定接点、前記半導体基板に形成した
MOSスイッチよりなり、前記固定接点が前記MOSス
イッチのゲート電極と電気的に接続されていることを特
徴とするマイクロGスイッチにより達成される。 また、
上記目的は、シリコンを微細加工して得られるビームと
可動マス、前記可動マスに対向して半導体基板上に設け
た固定電極、前記半導体基板に形成したMOSスイッチ
よりなり、前記固定電極が前記MOSスイッチのゲート
電極と電気的に接続されていることを特徴とするマイク
ロGスイッチにより達成される。
The object of the present invention is to provide silicon
Beam and movable mass obtained by fine processing, the movable mass
A movable contact provided on a part of the semiconductor, and a semiconductive member opposed to the movable contact
Fixed contact provided on the body substrate, formed on the semiconductor substrate
A MOS switch, and the fixed contact is connected to the MOS switch.
It is electrically connected to the switch gate electrode.
This is achieved by a micro G switch. Also,
The purpose of the above is to obtain a beam obtained by micromachining silicon.
A movable mass is provided on a semiconductor substrate so as to face the movable mass.
Fixed electrode, MOS switch formed on the semiconductor substrate
Wherein the fixed electrode is a gate of the MOS switch.
A microphone electrically connected to an electrode
This is achieved by the G switch.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】 次に、前述の課題がどのように解
決されるかを実施例を用いてより詳細に説明する。シリ
コン板を微細加工してマイクロGスイッチを構成するこ
とにより、Gスイッチのサイズが小さくなる。マイクロ
Gスイッチ部とパワー素子部を同じシリコン板中に集積
化し、クラッシュセンサと共に同じパッケージ内に実装
できるようにすることにより、エアバッグシステム用の
コントロールモジュールのサイズを小さくできる。ビー
ムで支持した可動マスの両側に可動接点、この可動接点
に対向して固定接点を設けることにより、二方向成分の
加速度(+方向の加速度と−方向の加速度)を検出でき
るようにした。可動マスの重心をビームの中心軸上に配
置することにより、他軸感度をゼロにできるようにし
た。可動マスの厚さと幅をビームのそれに比べて十分に
大きな値にすることにより、マイクロGスイッチの感度
を上げ、小さな加速度も検出できるようにした。シリコ
ン板にMOSスイッチを形成し、このMOSスイッチの
ゲート部と電気的に接続した導体部を可動マスに対向さ
せ、加速度に応じてゲート部の電位をコントロールする
ことにより、非常に小さな加速度も検出できるようにし
た。スイッチ部を流れる電流をある値以下に制限する機
能をシリコン板中に形成したり、可動接点と固定接点を
高溶点の金属材料で構成することにより、可動電極と固
定電極間の溶着を防止でき信頼性の高いGスイッチが得
られるようにした。可動マスに対向して自己診断用の電
極を設け、静電気力で可動マスを変位させることによ
り、Gスイッチが動作できる状態にあるのか?ないのか
?をアクティブに自己診断できるようにした。可動マス
及びビームの厚さと幅を高精度に微細加工することによ
って、検出する加速度の大きさをある狭い領域内におさ
えこむことが可能になり、製造時の歩留まりを向上でき
る。プリバイアス用の電極を設けてこの電極に印加する
電圧の値によって、可動マスが変位し始める加速度の大
きさを一定の値に調整することが可能になり、さらに製
造時の歩留まりを高めることできる。可動マスに空気流
通溝や空気流通孔を設けたりあるいは可動マスとビーム
の間に第2の可動マスとビームを配置することによっ
て、可動マスとビーム系のダンピング量を最適化するこ
とが可能になり、加速度がゼロになった後もスイッチが
オンしている状態を長く持続させることができる。ま
た、MOSスイッチのオン状態を長く持続させる機能を
シリコン板中に設けることにより、加速度がゼロになっ
た後もスイッチがオンしている状態を同様に長く持続さ
せることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Next will be described in more detail with reference to examples or be resolved, as in the previous issue Gad. By forming a micro G switch by finely processing a silicon plate, the size of the G switch is reduced. The size of the control module for the airbag system can be reduced by integrating the micro G switch unit and the power element unit on the same silicon plate so that they can be mounted together with the crash sensor in the same package. By providing movable contacts on both sides of the movable mass supported by the beam and fixed contacts opposed to the movable contacts, it is possible to detect two-directional component accelerations (+ direction acceleration and-direction acceleration). By locating the center of gravity of the movable mass on the center axis of the beam, the sensitivity of the other axis can be made zero. By setting the thickness and width of the movable mass to be sufficiently larger than those of the beam, the sensitivity of the micro G switch is increased, and a small acceleration can be detected. A very small acceleration can be detected by forming a MOS switch on the silicon plate, making the conductor electrically connected to the gate of the MOS switch facing the movable mass, and controlling the potential of the gate according to the acceleration. I made it possible. Prevents welding between the movable electrode and the fixed electrode by forming a function in the silicon plate to limit the current flowing through the switch to a certain value or less, or by configuring the movable contact and the fixed contact with a high melting point metal material A highly reliable G switch can be obtained. Is the G switch operable by providing an electrode for self-diagnosis facing the movable mass and displacing the movable mass with electrostatic force? Is not it? Enabled self-diagnosis. By finely processing the thickness and width of the movable mass and the beam with high precision, the magnitude of the acceleration to be detected can be kept within a certain narrow area, and the yield in manufacturing can be improved. By providing an electrode for pre-biasing and by the value of the voltage applied to this electrode, the magnitude of the acceleration at which the movable mass starts to be displaced can be adjusted to a constant value, and the production yield can be further increased. . It is possible to optimize the damping amount of the movable mass and the beam system by providing an air circulation groove or an air circulation hole in the movable mass, or arranging the second movable mass and the beam between the movable mass and the beam. That is, the state where the switch is on can be maintained for a long time even after the acceleration becomes zero. In addition, by providing a function for maintaining the ON state of the MOS switch for a long time in the silicon plate, the state where the switch is on can be similarly maintained for a long time even after the acceleration becomes zero.

【0007】次に、本発明によるマイクロGスイッチの
実施例を図1に示す。マイクロGスイッチはガラス板
1,シリコン板2,ガラス板3の積層体よりなり、シリ
コン板2をエッチングによる微細加工してビーム4と可
動マス5を形成している。可動マス5はビーム4で支持
され、可動マス5の一部に可動接点14を設けている。
可動接点14に対向してガラス板1の底面に固定接点1
5を配置している。固定接点15はガラス板1の底面に
形成した配線リード12,シリコンの立体柱13,ガラ
ス板1に加工したスルーホール7の内面に形成した配線
リード9を介してガラス板1の上面に電気的に引き出さ
れる。ここで、立体柱13はシリコン板2をエッチング
加工して得られる柱状のもので、枠部16とは機械的に
分離されており、可動マス5と電気的に絶縁されてい
る。同様に、可動接点14は可動マス5,ビーム4,シ
リコン板2の枠部16,ガラス板1に加工したスルーホ
ール6の内面に形成した配線リード部8を介してガラス
板1の上面に電気的に引き出されている。可動マス5の
表面に垂直な成分の加速度が作用すると、ビーム4で支
持された可動マス5が変位して可動接点14と固定接点
15を接触させる。この結果、両接点が電気的に接続さ
れ、マイクロGスイッチに作用した加速度の大きさを検
出できることになる。図に示すように、可動マス5の重
心軸上にビーム4を形成しており、他軸感度の極めて小
さいマイクロGスイッチを得ることができる。可動マス
5の厚さに対してビーム4の厚さを十分に小さな値にす
ることにより、小さな加速度で可動接点14が固定接点
15に接触できるようにした。つまり、高感度なマイク
ロGスイッチが得られる。また、可動マス5及びビーム
4の厚さと幅を高精度にエッチングにより微細加工する
ことによって、検出する加速度の大きさをある狭い領域
内におさえこむことが可能になり、マイクロGスイッチ
を製造する時の歩留まりを向上できる。なお、ガラス板
1,シリコン板2,ガラス板3よりなる積層体はシリコ
ン板2の両面にそれぞれガラス板1とガラス板3を良く
知られた陽極接合によって接着することにより得られ
る。このとき、可動マス5とガラス板1間の空隙17及
び可動マス5とガラス板3間の空隙18の寸法が約数ミ
クロンと小さいため、陽極接合時に何らかの工夫を施さ
ないと、接合時の高電圧による静電気力で可動マス5は
ガラス板1あるいはガラス板3のどちらかに引き寄せら
れて、そのガラス板に接着されてしまうことになる。こ
れを防止するために、可動マス5に対向したガラス板の
表面に、シリコン板2と電気的に接続されている金属薄
膜10,11をスパッタや蒸着などで形成し、陽極接合
時に可動マス5とガラス板1及びガラス板3間に作用す
る電位差をゼロにして静電気力が作用しないようにし
た。
Next, an embodiment of a micro G switch according to the present invention is shown in FIG. The micro G switch is composed of a laminated body of a glass plate 1, a silicon plate 2, and a glass plate 3, and forms a beam 4 and a movable mass 5 by finely processing the silicon plate 2 by etching. The movable mass 5 is supported by the beam 4, and a movable contact 14 is provided on a part of the movable mass 5.
The fixed contact 1 is provided on the bottom of the glass plate 1 so as to face the movable contact 14.
5 are arranged. The fixed contact 15 is electrically connected to the upper surface of the glass plate 1 via a wiring lead 12 formed on the bottom surface of the glass plate 1, a three-dimensional pillar 13 made of silicon, and a wiring lead 9 formed on the inner surface of a through hole 7 formed on the glass plate 1. Drawn to. Here, the three-dimensional column 13 is a columnar member obtained by etching the silicon plate 2, is mechanically separated from the frame 16, and is electrically insulated from the movable mass 5. Similarly, the movable contact 14 is electrically connected to the upper surface of the glass plate 1 via the movable mass 5, the beam 4, the frame 16 of the silicon plate 2, and the wiring lead 8 formed on the inner surface of the through hole 6 formed in the glass plate 1. Has been drawn out. When an acceleration of a component perpendicular to the surface of the movable mass 5 acts, the movable mass 5 supported by the beam 4 is displaced to bring the movable contact 14 and the fixed contact 15 into contact. As a result, both contacts are electrically connected, and the magnitude of the acceleration acting on the micro G switch can be detected. As shown in the figure, the beam 4 is formed on the center of gravity of the movable mass 5, and a micro G switch having extremely low sensitivity to other axes can be obtained. By setting the thickness of the beam 4 to a sufficiently small value relative to the thickness of the movable mass 5, the movable contact 14 can contact the fixed contact 15 with a small acceleration. That is, a highly sensitive micro G switch can be obtained. Further, by finely processing the thickness and width of the movable mass 5 and the beam 4 by etching with high precision, the magnitude of the acceleration to be detected can be held within a certain narrow area, and the micro G switch is manufactured. The yield of time can be improved. The laminate composed of the glass plate 1, the silicon plate 2 and the glass plate 3 is obtained by bonding the glass plate 1 and the glass plate 3 to both surfaces of the silicon plate 2 by well-known anodic bonding. At this time, the dimensions of the gap 17 between the movable mass 5 and the glass plate 1 and the gap 18 between the movable mass 5 and the glass plate 3 are as small as about several microns. The movable mass 5 is attracted to either the glass plate 1 or the glass plate 3 by the electrostatic force due to the voltage, and adheres to the glass plate. To prevent this, metal thin films 10 and 11 electrically connected to the silicon plate 2 are formed on the surface of the glass plate facing the movable mass 5 by sputtering, vapor deposition, or the like. The potential difference between the glass plate 1 and the glass plate 3 was made zero to prevent the electrostatic force from acting.

【0008】本発明によるマイクロGスイッチの他の実
施例を図2に示す。本図以降、図1と同一の要素には同
じ番号をつけた。また、説明に使用しない要素には番号
を省略した。本図は、可動マス5の表面を深くエッチン
グ加工して、可動マス5と上下のガラス板間との空隙部
17,18の寸法を大きくした実施例である。こうする
ことによって、陽極接合時に可動マス5と上下のガラス
板間に発生する静電気力を小さくできるため、図1に示
したような金属薄膜10,11が不要になる。その代わ
り、可動接点14を可動マス5の表面の微小な凸部19
に設けている。なお、可動マス5の下部にも可動接点
と、これに対向して下側のガラス板上に固定接点を配置
することにより、正負二方向の加速度成分を検出可能な
マイクロGスイッチを提供できる。
FIG. 2 shows another embodiment of the micro G switch according to the present invention. From this figure, the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In addition, numbers that are not used for elements that are not used in the description are omitted. This drawing shows an embodiment in which the surface of the movable mass 5 is deeply etched to increase the size of the gaps 17, 18 between the movable mass 5 and the upper and lower glass plates. By doing so, the electrostatic force generated between the movable mass 5 and the upper and lower glass plates at the time of anodic bonding can be reduced, so that the metal thin films 10 and 11 as shown in FIG. 1 become unnecessary. Instead, the movable contact 14 is replaced with a minute projection 19 on the surface of the movable mass 5.
Is provided. In addition, a micro G switch capable of detecting acceleration components in two positive and negative directions can be provided by arranging a movable contact below the movable mass 5 and a fixed contact opposite to the movable contact on a lower glass plate.

【0009】本発明によるマイクロGスイッチの他の実
施例を図3に示す。本図は、可動接点を有さない可動マ
ス5の表面に対向するように、下側のガラス板3にプリ
バイアス用の電極22を設けた例である。プリバイアス
用の電極22は立体柱13を迂回するように設けた配線
リード部23,立体柱25及びガラス板1に加工したス
ルーホール20の内面に設けた配線リード部21を介し
て、ガラス板1の上面に電気的に引き出されている。可
動マス5の表面に、シリコンの熱酸化膜などで構成され
る絶縁物の突起24が形成されている。電極22に作用
させた電圧による静電気力で、可動マス5の絶縁物突起
24が電極22へ接触するように、可動マス5がガラス
板3側に引き寄せられている。可動マス5と電極22と
の間の空隙18の寸法は絶縁物の突起24の高さで一義
的に決まる。リード部21を介してマイクロGスイッチ
の外部からプリバイアス用の電極22に印加する電圧の
大きさを調節することにより、可動マス5を電極22の
側へ引き寄せる力の大きさを自由にコントロールでき
る。この結果、可動マス5が電極22を離れるときの加
速度の大きさ、即ちマイクロGスイッチの可動接点と固
定接点が接触(オン状態)するときの加速度の大きさを
正確に決定できることになり、製造時の歩留まりが高い
マイクロGスイッチを提供できる。
Another embodiment of the micro G switch according to the present invention is shown in FIG. This figure is an example in which an electrode 22 for pre-bias is provided on the lower glass plate 3 so as to face the surface of the movable mass 5 having no movable contact. The pre-bias electrode 22 is connected to the glass plate via a wiring lead portion 23 provided around the three-dimensional column 13, a three-dimensional column 25, and a wiring lead portion 21 provided on the inner surface of the through hole 20 formed in the glass plate 1. 1 is electrically drawn to the upper surface. On the surface of the movable mass 5, an insulator protrusion 24 made of a thermal oxide film of silicon or the like is formed. The movable mass 5 is drawn toward the glass plate 3 so that the insulator protrusion 24 of the movable mass 5 comes into contact with the electrode 22 by the electrostatic force generated by the voltage applied to the electrode 22. The size of the gap 18 between the movable mass 5 and the electrode 22 is uniquely determined by the height of the projection 24 of the insulator. By adjusting the magnitude of the voltage applied to the pre-bias electrode 22 from the outside of the micro G switch via the lead part 21, the magnitude of the force that pulls the movable mass 5 toward the electrode 22 can be freely controlled. . As a result, the magnitude of the acceleration when the movable mass 5 separates from the electrode 22, that is, the magnitude of the acceleration when the movable contact and the fixed contact of the micro G switch come into contact (on state) can be accurately determined. A micro G switch with a high yield can be provided.

【0010】本発明によるマイクロGスイッチの他の実
施例を図4に示す。可動マス5に対向して上側のガラス
板1に自己診断用の電極26を形成している。電極26
は立体柱13を迂回するように設けた配線リード部2
7,立体柱25及びガラス板1に加工したスルーホール
20の内面に設けたリード部21を介して、ガラス板1
の上面に電気的に引き出されている。リード部21を介
してマイクロGスイッチの外部から自己診断用の電極2
6に電圧を印加することにより、静電気力で可動マス5
を電極26の側へ引き寄せ、マイクロGスイッチの可動
接点と固定接点を接触(オン状態)させることができ
る。このように、可動マス5に対向して自己診断用の電
極26を設け、静電気力で可動マス5を変位させること
により、マイクロGスイッチが実際に動作できる状態に
あるのか?ないのか?をアクティブに自己診断できる。
例えば、空隙17部にゴミなどが存在して動作不能の状
態にあることもアクティブに検出できる。
FIG. 4 shows another embodiment of the micro G switch according to the present invention. An electrode 26 for self-diagnosis is formed on the upper glass plate 1 facing the movable mass 5. Electrode 26
Is a wiring lead 2 provided so as to bypass the three-dimensional column 13
7, through the three-dimensional pillars 25 and the lead portions 21 provided on the inner surface of the through holes 20 formed in the glass plate 1,
Is electrically pulled out to the upper surface of the. Electrode 2 for self-diagnosis from the outside of the micro G switch through the lead portion 21
6 by applying a voltage to the movable mass 5 by electrostatic force.
To the electrode 26 side to bring the movable contact and the fixed contact of the micro G switch into contact (on state). As described above, is the state where the micro G switch can be actually operated by providing the self-diagnosis electrode 26 facing the movable mass 5 and displacing the movable mass 5 by electrostatic force? Is not it? Can actively self-diagnose.
For example, it is also possible to actively detect that dust or the like exists in the gap 17 and is inoperable.

【0011】本発明によるマイクロGスイッチの他の実
施例を図5に示す。本図は図4に示したマイクロGスイ
ッチにおけるシリコン板2部の概略平面図を示したもの
である。可動マス5は二本のビーム4で支持され、可動
マス5の先端、中央部に可動接点14を設けている。立
体柱13と25は図のように配置され、シリコン板2の
枠部16とは機械的に分離、電気的に絶縁されている。
なお、マイクロGスイッチの断面である図4は摸式的に
示したもので、立体柱13と25の位置は図4と図5で
違うことに注意されたい。前図のスルーホール6,7及
び20の下部における配線リード部はそれぞれ8,9及
び21であり、金属の薄膜をスパッタや蒸着などでシリ
コン部材の表面に形成したものである。また、マイクロ
Gスイッチとして特に応答性が要求される場合、可動マ
ス5の表面に28で示すような深さ数ミクロンから数十
ミクロンの溝がエッチングで形成されることがある。こ
れはガラス板とシリコン板間の空隙部における空気の流
動性を改善し、この部分のエアダンピング量をコントロ
ールする空気流通溝である。可動マス5とビーム4系の
ダンピング量を最適化することが可能になり、マイクロ
Gスイッチの応答性を改善したり、あるいは加速度がゼ
ロになった後もスイッチがオンしている状態を長く持続
させることができる。
Another embodiment of the micro G switch according to the present invention is shown in FIG. This figure is a schematic plan view of two silicon plates in the micro G switch shown in FIG. The movable mass 5 is supported by two beams 4, and a movable contact 14 is provided at the tip and center of the movable mass 5. The three-dimensional columns 13 and 25 are arranged as shown in the figure, and are mechanically separated from the frame 16 of the silicon plate 2 and are electrically insulated.
It should be noted that FIG. 4 which is a cross section of the micro G switch is schematically shown, and the positions of the three-dimensional columns 13 and 25 are different between FIGS. 4 and 5. The wiring lead portions below the through holes 6, 7, and 20 in the previous figure are 8, 9, and 21, respectively, and are formed by forming a thin metal film on the surface of a silicon member by sputtering or vapor deposition. When the micro G switch is particularly required to have responsiveness, a groove having a depth of several microns to several tens of microns as indicated by 28 may be formed on the surface of the movable mass 5 by etching. This is an air flow groove for improving the fluidity of air in the gap between the glass plate and the silicon plate and controlling the amount of air damping in this portion. It is possible to optimize the damping amount of the movable mass 5 and the beam 4 system, to improve the response of the micro G switch, or to keep the switch on for a long time even after the acceleration becomes zero. Can be done.

【0012】本発明によるマイクロGスイッチの実装方
法の一例を図6に示す。本図は自動車のエアバッグシス
テム用のコントロールモジュールにマイクロGスイッチ
を実装する方法の一例を示したものである。マイクロG
スイッチ200のリード部8と9をモジュール31の表
面の導電性のパッド部(図には特に示していない!)へ
半田層29と30で機械的に接合し、且つ電気的に接続
する方法である。このように、モジュール31へ直接的
にマイクロGスイッチをマウントすることにより、エア
バッグシステム用のコントロールモジュールのサイズを
小さくできる。本発明によるマイクロGスイッチの他の
実施例を図7に示す。本図はSOI基板を犠牲層エッチ
ングして得られるマイクロGスイッチである。シリコン
板34(素子形成用基板),熱酸化膜33,シリコン板3
2(支持基板)からなるSOI基板のシリコン板34部
のシリコンエッチングと熱酸化膜33部の犠牲層エッチ
ングにより可動マスとビームからなる可動部44をシリ
コン板32の上に形成する方法である。なお、SOI基
板は熱酸化膜を介して支持基板に素子形成基板を直接的
に接合した後、上面の素子形成基板を所望の厚さまで研
磨加工して得られる。シリコン板34の上に接合したガ
ラス板1へ加工したスルーホール38,39及び40内
に配線したリード部41,42及び43を介して、マイ
クロGスイッチは外部の信号処理回路他と電気的に結線
される。ここで、配線リード部42と43は、それぞれ
シリコン板34の枠部35と電気的に絶縁されているシ
リコンの立体柱36と37へ電気的に接続されている。
また、SOI基板としては熱酸化膜を形成した支持基板
の表面へ、素子形成基板として多結晶シリコンをエピ成
長させたものでも良い。
FIG. 6 shows an example of a mounting method of the micro G switch according to the present invention. This figure shows an example of a method for mounting a micro G switch on a control module for an airbag system of an automobile. Micro G
A method in which the lead portions 8 and 9 of the switch 200 are mechanically joined to conductive pad portions (not shown in the drawing!) On the surface of the module 31 by solder layers 29 and 30 and electrically connected. is there. Thus, by mounting the micro G switch directly on the module 31, the size of the control module for the airbag system can be reduced. FIG. 7 shows another embodiment of the micro G switch according to the present invention. This figure shows a micro G switch obtained by etching a sacrifice layer on an SOI substrate. Silicon plate 34 (substrate for element formation), thermal oxide film 33, silicon plate 3
This is a method in which a movable portion 44 composed of a movable mass and a beam is formed on the silicon plate 32 by silicon etching of the silicon plate 34 of the SOI substrate 2 (support substrate) and sacrificial layer etching of the thermal oxide film 33. Note that the SOI substrate is obtained by directly bonding an element formation substrate to a support substrate via a thermal oxide film and then polishing the element formation substrate on the upper surface to a desired thickness. The micro G switch is electrically connected to an external signal processing circuit and the like via lead portions 41, 42 and 43 wired in through holes 38, 39 and 40 formed in the glass plate 1 bonded on the silicon plate 34. Connected. Here, the wiring lead portions 42 and 43 are electrically connected to three-dimensional pillars 36 and 37 of silicon which are electrically insulated from the frame portion 35 of the silicon plate 34, respectively.
Further, as the SOI substrate, a substrate obtained by epitaxially growing polycrystalline silicon as an element formation substrate on a surface of a support substrate on which a thermal oxide film is formed may be used.

【0013】図7に示したマイクロGスイッチにおける
シリコン板34部の概略平面図を図図8に示す。前図の
可動部44は三本のビーム45で支持された可動マス4
6より構成される。可動マス46の両側中央部に可動接
点49,49aを設け、これに対向して固定接点48,
48aを配置している。固定接点48,48aはそれぞ
れ立体柱36,37と一体となっている固定部47,5
0へ図のように形成されている。ここで、シリコンの立
体柱36と37は、それぞれシリコン板34の枠部35
とは電気的に絶縁されている。本図のマイクロGスイッ
チはシリコン基板34の表面と平行な成分の加速度を検
出して、可動接点49と固定接点48を接触あるいは可
動接点49aと固定接点48aを接触させるものであ
る。可動接点49と固定接点48を接触させる方向の加
速度を正方向と定義すると、可動接点49aと固定接点
48aを接触させる方向の加速度は負方向になる。この
ように、正負二方向の加速度成分を検出可能なマイクロ
Gスイッチを実現できる。なお、配線リード部41,4
2及び43を介して、マイクロGスイッチ部の可動接点
と固定接点は外部の信号処理回路他と電気的に結線され
る。
FIG. 8 is a schematic plan view of the silicon plate 34 in the micro G switch shown in FIG. The movable part 44 shown in the previous figure is a movable mass 4 supported by three beams 45.
6. Movable contacts 46, 49a are provided at the center portions on both sides of the movable mass 46, and fixed contacts 48, 49a are opposed thereto.
48a are arranged. The fixed contacts 48 and 48a are fixed to the fixed portions 47 and 5 which are integrated with the three-dimensional pillars 36 and 37, respectively.
0 is formed as shown in the figure. Here, the three-dimensional pillars 36 and 37 of the silicon are respectively
And are electrically insulated. The micro G switch shown in the figure detects the acceleration of a component parallel to the surface of the silicon substrate 34 and makes the movable contact 49 and the fixed contact 48 contact or the movable contact 49a and the fixed contact 48a. If the acceleration in the direction in which the movable contact 49 contacts the fixed contact 48 is defined as a positive direction, the acceleration in the direction in which the movable contact 49a contacts the fixed contact 48a is a negative direction. Thus, a micro G switch capable of detecting acceleration components in two directions, positive and negative, can be realized. Note that the wiring lead portions 41, 4
The movable contact and the fixed contact of the micro G switch section are electrically connected to an external signal processing circuit and the like via 2 and 43.

【0014】本発明によるマイクロGスイッチの他の実
施例を図9に示す。本図の例は可動部とリードの引き出
し方法が図7に示したスイッチと異なる。図7に示した
場合と同じように、シリコン板34(素子形成用基
板),熱酸化膜33,シリコン板32(支持基板)から
なるSOI基板のシリコン板34部のシリコンエッチン
グと熱酸化膜33部の犠牲層エッチングにより可動マス
とビームからなる可動部53をシリコン板32の上に形
成している。可動部53の上部の空間52を密封するよ
うに、シリコン板34の上にガラスやシリコンなどで構
成されるキャップ51を接合している。空間52内に設
けられた可動接点や固定接点は、キャップ51の下部に
設けた配線リード部55を介してシリコン板34の上に
設けたパッド54と電気的に接続されている。スイッチ
の接点はパッド54を介して、マイクロGスイッチ外部
の信号処理回路と結線される。
Another embodiment of the micro G switch according to the present invention is shown in FIG. This example differs from the switch shown in FIG. 7 in the method of drawing out the movable part and the lead. As in the case shown in FIG. 7, silicon etching of the silicon plate 34 of the SOI substrate including the silicon plate 34 (element forming substrate), the thermal oxide film 33, and the silicon plate 32 (support substrate) and the thermal oxide film 33 are performed. A movable portion 53 composed of a movable mass and a beam is formed on the silicon plate 32 by etching the portion with a sacrificial layer. A cap 51 made of glass, silicon, or the like is joined on the silicon plate 34 so as to seal the space 52 above the movable portion 53. The movable contact and the fixed contact provided in the space 52 are electrically connected to a pad 54 provided on the silicon plate 34 via a wiring lead 55 provided below the cap 51. The contact of the switch is connected via a pad 54 to a signal processing circuit outside the micro G switch.

【0015】図9に示したマイクロGスイッチにおける
可動部53近傍の概略平面図を図10に示す。前図の可
動部53は二本のビーム56で支持された可動マス57
から構成される。ビーム56は固定端64で、前図の熱
酸化膜33の上にしっかりと固着されている。可動マス
57は凸部58と59を有する櫛歯形状になっている。
凸部58に可動接点62,62aを設け、この可動接点
に対向して固定接点61,61aを配置している。そし
て、この固定接点61,61aは熱酸化膜の上に固着さ
れた固定部63の突起部60に形成されている。本図の
マイクロGスイッチは、シリコン板34の表面に平行
で、且つ二本のビーム56に直交した正負の加速度成分
を検出することができる。なお、本図には配線リード部
55やパッド54は記載されていない。
FIG. 10 is a schematic plan view showing the vicinity of the movable portion 53 in the micro G switch shown in FIG. The movable part 53 in the previous figure is a movable mass 57 supported by two beams 56.
Consists of The beam 56 has a fixed end 64 and is firmly fixed on the thermal oxide film 33 shown in the previous figure. The movable mass 57 has a comb shape having convex portions 58 and 59.
Movable contacts 62, 62a are provided on the convex portion 58, and fixed contacts 61, 61a are arranged to face the movable contacts. The fixed contacts 61 and 61a are formed on the protrusions 60 of the fixed portion 63 fixed on the thermal oxide film. The micro G switch shown in this figure can detect positive and negative acceleration components parallel to the surface of the silicon plate 34 and orthogonal to the two beams 56. It should be noted that the wiring lead portions 55 and the pads 54 are not shown in this drawing.

【0016】本発明によるマイクロGスイッチを自動車
のエアバッグシステム用の集積化点火デバイスに適用し
た例を図11に示す。マイクロGスイッチ65は抵抗6
6を介して電源Vsと直列に接続されている。この抵抗
66はマイクロGスイッチ65を流れる電流をある値以
下に制限する。この結果、可動接点と固定接点間の発熱
による溶着が生じないため信頼性の高いマイクロGスイ
ッチが得られる。この抵抗66はこれまでに述べてきた
シリコン板へ拡散によって形成するかあるいは細長いビ
ーム自身で持たせても良い。電源Vs,抵抗66,マイ
クロGスイッチ65に対して、PMOSのスイッチ6
7,コンデンサ68及びNMOSのパワー素子69を図
のように接続している。また、パワー素子69へ直列に
パワー素子71とインフレータ74が、各パワー素子へ
並列にそれぞれ抵抗72と73が接続されている。この
抵抗72と73はこの部分に微小な電流を流して、イン
フレータ74の動作状態を自己診断するためのものであ
る。今、加速度が所定の値以上になるとマイクロGスイ
ッチ65はこれを検出し、可動接点と固定接点間はオン
状態になる。そして、A点の電位が減少してスイッチ6
7をオンさせ、その後B点の電位が増加してパワー素子
69をオン状態にする。このとき、自動車が衝突事故を
起こしてこれをクラッシュセンサ(図には示していな
い)からの出力信号をマイクロコンピュータ70で処理
して検出すると、パワー素子71をオン状態にする。パ
ワー素子69と71が同時にオン状態になると、インフ
レータ74が点火しエアバッグを起動させて乗員を保護
するシステムである。なお、マイクロGスイッチでは加
速度がゼロになった後もスイッチがオンしている状態を
長く保持することは簡単なことではない。この場合、コ
ンデンサ68によってマイクロGスイッチ65がオフ状
態になった後も、パワー素子69を実質的にオン状態に
することができる。つまり、加速度がゼロになった後
も、マイクロGスイッチ65が見掛け上オンしている状
態をある期間だけ持続させることができる。こうするこ
とによって、エアバッグシステムの信頼度を向上させる
ことができる。
FIG. 11 shows an example in which the micro G switch according to the present invention is applied to an integrated ignition device for an airbag system of an automobile. The micro G switch 65 has a resistor 6
6 and connected in series with the power supply Vs. This resistor 66 limits the current flowing through the micro G switch 65 to a certain value or less. As a result, a highly reliable micro G switch can be obtained because welding does not occur due to heat generation between the movable contact and the fixed contact. The resistor 66 may be formed by diffusion on the silicon plate described above, or may be provided by the elongated beam itself. PMOS switch 6 for power supply Vs, resistor 66 and micro G switch 65
7, a capacitor 68 and an NMOS power element 69 are connected as shown in the figure. A power element 71 and an inflator 74 are connected in series with the power element 69, and resistors 72 and 73 are connected in parallel with each power element. The resistors 72 and 73 allow a small current to flow through these portions to self-diagnose the operation state of the inflator 74. Now, when the acceleration exceeds a predetermined value, the micro G switch 65 detects this, and the movable contact and the fixed contact are turned on. Then, the potential at the point A decreases and the switch 6
7 is turned on, and then the potential at the point B increases to turn the power element 69 on. At this time, when the automobile causes a collision accident and the microcomputer 70 processes an output signal from a crash sensor (not shown) and detects the signal, the power element 71 is turned on. When the power elements 69 and 71 are simultaneously turned on, the inflator 74 ignites and activates the airbag to protect the occupant. It is not easy for the micro G switch to keep the switch on for a long time even after the acceleration becomes zero. In this case, even after the micro G switch 65 is turned off by the capacitor 68, the power element 69 can be substantially turned on. That is, even after the acceleration becomes zero, the state where the micro G switch 65 is apparently on can be maintained for a certain period. By doing so, the reliability of the airbag system can be improved.

【0017】本発明によるマイクロGスイッチを用いた
集積化点火デバイスの実装方法を図12に示す。セラミ
ックスなどの基板75の上にマイクロGスイッチ65,
パワー素子69及び前図の抵抗66,スイッチ67,コ
ンデンサ68などからなる信号処理回路78を配置して
いる。基板75の上部にキャップ77を接合し、マイク
ロGスイッチ65他を収納した空間76を気密に封止し
ている。本集積化点火デバイスは基板75に設けたパッ
ド79,80を介して外部の電源やインフレータと電気
的に接続される。この結果、サイズが小さくて量産性に
適し、高性能で高信頼度な集積化点火デバイスを提供す
ることができる。
FIG. 12 shows a mounting method of an integrated ignition device using the micro G switch according to the present invention. A micro G switch 65 on a substrate 75 such as ceramics,
A signal processing circuit 78 including a power element 69 and a resistor 66, a switch 67, a capacitor 68, and the like shown in FIG. A cap 77 is joined to the upper part of the substrate 75 to hermetically seal a space 76 in which the micro G switch 65 and the like are stored. This integrated ignition device is electrically connected to an external power supply and an inflator via pads 79 and 80 provided on a substrate 75. As a result, it is possible to provide a high-performance and highly reliable integrated ignition device that is small in size and suitable for mass production.

【0018】本発明によるマイクロGスイッチの他の実
施例を図13に示す。本図は可動マスとビームの間に第
2の可動マスとビームを配置した実施例である。即ち、
ビーム4で支持された可動マス82の間に第二の可動マ
ス81と第二のビーム83を設けている。加速度が作用
して可動マス82の表面に形成した可動接点14がオン
した後、ビーム4と83がさらに変形して、やがて可動
マス81の全面をガラス板1の下面に接触させる。可動
マス81の表面やそれ自体のダンピング効果によって、
加速度がゼロになった後も可動接点がオンしている状態
を長く持続させることができる。
Another embodiment of the micro G switch according to the present invention is shown in FIG. This figure is an embodiment in which a second movable mass and a beam are arranged between the movable mass and the beam. That is,
The second movable mass 81 and the second beam 83 are provided between the movable masses 82 supported by the beam 4. After the acceleration is applied and the movable contact 14 formed on the surface of the movable mass 82 is turned on, the beams 4 and 83 are further deformed, and the entire surface of the movable mass 81 is brought into contact with the lower surface of the glass plate 1 soon. Due to the surface of the movable mass 81 and the damping effect of itself,
The state in which the movable contact is on can be maintained for a long time even after the acceleration becomes zero.

【0019】本発明によるマイクロGスイッチの他の実
施例を図14に示す。本図はMOSスイッチのゲート電
極を可動にしたマイクロGスイッチとパワー素子部を同
一のシリコン板へ集積化した複合化マイクロGスイッチ
である。熱酸化膜150,151でパッシベーションさ
れたp型のシリコン板84の表面部分へn+ 領域を拡散
やイオン打ち込み法で作り、パワー素子やマイクロGス
イッチのソースやドレイン部を形成している。そして、
86,87,88はそれぞれパワー素子部のソース電
極,ドレイン電極,ゲート電極である。また、89,9
0,91はそれぞれマイクロGスイッチ部のソース電
極,ドレイン電極,ゲート電極である。なお、パワー素
子部を流れる電流値は数〜数十アンペアであるのに対し
て、マイクロGスイッチ部を流れる電流値は無視できる
ほど小さい値である。マイクロGスイッチ部のゲート電
極91はビーム92で支持された可動マスである。な
お、ビーム92はその端部152で熱酸化膜150の上
にしっかりと固着されている。シリコン板84の表面に
直交した加速度が作用すると、ゲート電極91と熱酸化
膜150間の空隙153の寸法が小さくなる。この空隙
153の寸法値が所定の値以下になると、マイクロGス
イッチのソース電極89とドレイン電極90間はオン状
態になる。そして、図11で説明したように、パワー素
子部のソース電極86とドレイン電極87間をオン状態
にさせることができる。これらのマイクロGスイッチ部
とパワー素子部はシリコン板84の上部に接合したキャ
ップ85により、空間94の内部に気密に収納される。
本複合化マイクロGスイッチはシリコン板84の上に形
成したパッド93を介して外部の信号処理回路と電気的
に接続される。この結果、サイズが小さくて量産性に適
し、高性能で高信頼度なマイクロGスイッチを実現でき
る。
Another embodiment of the micro G switch according to the present invention is shown in FIG. This figure shows a micro G switch in which the gate electrode of a MOS switch is made movable and a composite micro G switch in which a power element portion is integrated on the same silicon plate. An n + region is formed by diffusion or ion implantation on the surface of the p-type silicon plate 84 passivated by the thermal oxide films 150 and 151 to form the source and drain portions of the power element and the micro G switch. And
86, 87 and 88 are a source electrode, a drain electrode and a gate electrode of the power element portion, respectively. 89, 9
Reference numerals 0 and 91 denote a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode of the micro G switch unit, respectively. The value of the current flowing through the power element is several to several tens of amperes, whereas the value of the current flowing through the micro G switch is negligibly small. The gate electrode 91 of the micro G switch unit is a movable mass supported by the beam 92. The beam 92 is firmly fixed on the thermal oxide film 150 at its end 152. When an acceleration perpendicular to the surface of the silicon plate 84 acts, the size of the space 153 between the gate electrode 91 and the thermal oxide film 150 decreases. When the dimension value of the gap 153 becomes equal to or smaller than a predetermined value, the portion between the source electrode 89 and the drain electrode 90 of the micro G switch is turned on. Then, as described with reference to FIG. 11, the portion between the source electrode 86 and the drain electrode 87 of the power element portion can be turned on. The micro G switch section and the power element section are hermetically housed in a space 94 by a cap 85 joined to an upper portion of a silicon plate 84.
The composite micro G switch is electrically connected to an external signal processing circuit via a pad 93 formed on a silicon plate 84. As a result, a high performance and high reliability micro G switch having a small size, suitable for mass production, and high performance can be realized.

【0020】本発明による複合化マイクロGスイッチの
他の実施例を図15に示す。本実施例のマイクロGスイ
ッチは機械式のスイッチ部と電子式のMOSスイッチ部
とを分離した構造のものである。シリコン板84の熱酸
化膜150の上に、端部100でしっかりと固着したビー
ム99により支持された可動マス98を犠牲層エッチン
グの手法で形成している。機械式のスイッチ部はビーム
99で支持された可動マス98,可動マス98に形成し
た可動接点97及び可動接点97に対向して配置された
固定接点96よりなる。電子式のMOSスイッチ部はソ
ース電極89,ドレイン電極90及びゲート電極95よ
りなる。ゲート電極95と固定接点96は熱酸化膜15
0の上で電気的に接続されており、複合化マイクロGス
イッチが加速度を受けて可動接点97と固定接点96が
接触すると、ゲート電極95の電位が増加してMOSス
イッチ部をオン状態にさせるように、可動マス98には
ビーム99を介してあらかじめ高い電圧が電源より供給
されている。可動接点97と固定接点96が接触する
と、MOSスイッチがオン状態になりパワー素子部を動
作させる。このように、シリコン板84にMOSスイッ
チを形成し、このMOSスイッチのゲート電極95と固定
接点96を電気的に接続することにより、機械式のスイ
ッチ部を流れる電流を微小な値に制限することができ
る。スイッチ部を流れる電流をある値以下に制限する機
能をシリコン板中に形成したり、可動接点と固定接点を
高溶点の金属材料で構成することにより、可動電極と固
定電極間の溶着を完全に防止でき信頼性の高い複合化マ
イクロGスイッチが得られる。また、加速度がゼロにな
った後も、MOSスイッチのオン状態を長く持続させる
機能をシリコン板84へ容易に集積化することができ
る。
Another embodiment of the composite micro G switch according to the present invention is shown in FIG. The micro G switch of this embodiment has a structure in which a mechanical switch section and an electronic MOS switch section are separated. On the thermal oxide film 150 of the silicon plate 84, a movable mass 98 supported by a beam 99 firmly fixed at the end portion 100 is formed by a sacrificial layer etching technique. The mechanical switch section includes a movable mass 98 supported by the beam 99, a movable contact 97 formed on the movable mass 98, and a fixed contact 96 arranged to face the movable contact 97. The electronic MOS switch section includes a source electrode 89, a drain electrode 90, and a gate electrode 95. The gate electrode 95 and the fixed contact 96 are formed by the thermal oxide film 15.
When the composite micro G switch receives acceleration and the movable contact 97 and the fixed contact 96 come into contact with each other, the potential of the gate electrode 95 increases to turn on the MOS switch unit. As described above, a high voltage is previously supplied to the movable mass 98 from the power supply via the beam 99. When the movable contact 97 and the fixed contact 96 come into contact with each other, the MOS switch is turned on to operate the power element section. As described above, by forming the MOS switch on the silicon plate 84 and electrically connecting the gate electrode 95 of the MOS switch and the fixed contact 96, the current flowing through the mechanical switch unit is limited to a small value. Can be. By forming a function in the silicon plate to limit the current flowing through the switch to a certain value or less, or by forming the movable contact and the fixed contact with a high melting point metal material, the welding between the movable electrode and the fixed electrode is completely completed. And a highly reliable composite micro G switch can be obtained. Further, even after the acceleration becomes zero, the function of maintaining the ON state of the MOS switch for a long time can be easily integrated on the silicon plate 84.

【0021】本発明による複合化マイクロGスイッチの
他の実施例を図16に示す。本実施例のマイクロGスイ
ッチも機械式のスイッチ部と電子式のMOSスイッチ部
とを分離した構造のものである。ビーム99で支持され
た可動マス98の表面に対向して固定電極101を配置
し、この固定電極101とMOSスイッチ部のゲート電
極95を熱酸化膜150の上などで間接あるいは直接的
に電気的な接続をしている。マイクロGスイッチに作用
する加速度に応じて、可動マス98と固定電極101間
の空隙154の寸法が変化し、空隙154部の静電容量
を変化させる。そして、マイクロGスイッチに加速度が
作用すると、ゲート電極95部の電位が上昇しMOSス
イッチ部をオン状態にさせる。このように、シリコン板
にMOSスイッチを形成し、このMOSスイッチのゲー
ト電極部と電気的に接続した導体部(固定電極)を可動
マスに対向させることにより、加速度に応じてゲート電
極部の電位が変化してMOSスイッチがオンするので、
非常に小さな加速度で動作する感度の高い複合化マイク
ロGスイッチが得られる。なお、シリコン板84へ可動
マス98に対向して拡散した領域を固定電極としても良
い。
Another embodiment of the composite micro G switch according to the present invention is shown in FIG. The micro G switch of the present embodiment also has a structure in which a mechanical switch section and an electronic MOS switch section are separated. A fixed electrode 101 is arranged so as to face the surface of the movable mass 98 supported by the beam 99, and the fixed electrode 101 and the gate electrode 95 of the MOS switch portion are electrically indirectly or directly connected on the thermal oxide film 150 or the like. Connection. The size of the gap 154 between the movable mass 98 and the fixed electrode 101 changes according to the acceleration acting on the micro G switch, and the capacitance of the gap 154 changes. Then, when acceleration acts on the micro G switch, the potential of the gate electrode 95 rises and the MOS switch is turned on. As described above, the MOS switch is formed on the silicon plate, and the conductor (fixed electrode) electrically connected to the gate electrode of the MOS switch is opposed to the movable mass, so that the potential of the gate electrode is changed according to the acceleration. Changes and the MOS switch is turned on.
A highly sensitive combined micro-G switch that operates at very low acceleration is obtained. The region diffused into the silicon plate 84 in opposition to the movable mass 98 may be used as a fixed electrode.

【0022】本発明による複合化マイクロGスイッチの
実装方法を図17に示す。本実施例は、マイクロGスイ
ッチ部とパワー素子部を同じシリコン板中に集積化した
複合化マイクロGスイッチ102(図14〜図16で説
明したもの)をクラッシュセンサ103と共に同じパッ
ケージ内に実装できるようにしたものである。複合化マ
イクロGスイッチ102とクラッシュセンサ103を接
着材104,105でセラミックス基板113へ接着し
ている。次に、クラッシュセンサ103の構造を簡単に
説明する。シリコン板106,107及び108を熱酸
化膜などの絶縁物109,110を介して層状に積層し
た構造で、内部にビームで支持された可動マス111を
微細加工によって形成している。可動マス111と上下
に配置されたシリコン板106と108間の静電容量の
変化から、クラッシュ時の加速度をアナログ的に検出す
るものである。セラミックス基板113にキャップ11
2を接着材114で接合し、スイッチやセンサの周囲を
気密に封止している。そして、エアバッグシステムのモ
ジュール用基板115へセラミックス基板113の導電
層116を介し、半田層117を用いて表面実装され
る。クラッシュセンサと共に同じパッケージ内に実装で
きるようにすることにより、エアバッグシステム用のコ
ントロールモジュールのサイズを小さくできる。
FIG. 17 shows a mounting method of the composite micro G switch according to the present invention. In this embodiment, the composite micro G switch 102 (described with reference to FIGS. 14 to 16) in which the micro G switch unit and the power element unit are integrated on the same silicon plate can be mounted together with the crash sensor 103 in the same package. It is like that. The composite micro G switch 102 and the crash sensor 103 are bonded to the ceramic substrate 113 with adhesives 104 and 105. Next, the structure of the crash sensor 103 will be briefly described. It has a structure in which silicon plates 106, 107 and 108 are laminated in layers via insulators 109 and 110 such as thermal oxide films, and a movable mass 111 internally supported by a beam is formed by fine processing. The acceleration at the time of a crash is detected in an analog manner from the change in the capacitance between the movable mass 111 and the silicon plates 106 and 108 arranged above and below. Cap 11 on ceramic substrate 113
2 are bonded with an adhesive 114 to hermetically seal the periphery of the switch and the sensor. Then, it is surface-mounted on the module substrate 115 of the airbag system via the conductive layer 116 of the ceramic substrate 113 using the solder layer 117. By being able to be mounted together with the crash sensor in the same package, the size of the control module for the airbag system can be reduced.

【0023】本発明による複合化マイクロGスイッチの
他の実施例を図18に示す。本実施例は、シリコン板8
4へ図14〜図16で説明した複合化マイクロGスイッ
チ102と共に、クラッシュセンサ121を一体に集積
化したものである。SOI基板の熱酸化膜150を犠牲
層エッチングすることにより、可動マス120の下部に
空隙118を形成している。可動マス120を支持する
ビーム(本図には示されていない)の固定端119は熱
酸化膜150の上にしっかりと固着されている。可動マ
ス120とシリコン板84間の静電容量の変化から、ク
ラッシュ時の加速度をアナログ的に検出するクラッシュ
センサである。複合化マイクロGスイッチをクラッシュ
センサと共に同一のシリコン板へ一体に集積化すること
により、エアバッグシステム用のコントロールモジュー
ルのサイズをより一層小さくできる。
Another embodiment of the composite micro G switch according to the present invention is shown in FIG. In this embodiment, the silicon plate 8
4. The crash sensor 121 is integrated with the composite micro G switch 102 described with reference to FIGS. A void 118 is formed below the movable mass 120 by etching the thermal oxide film 150 of the SOI substrate by a sacrifice layer. The fixed end 119 of the beam (not shown in the figure) supporting the movable mass 120 is firmly fixed on the thermal oxide film 150. This is a crash sensor that detects an acceleration at the time of a crash in an analog manner from a change in capacitance between the movable mass 120 and the silicon plate 84. By integrating the composite micro G switch together with the crash sensor on the same silicon plate, the size of the control module for the airbag system can be further reduced.

【0024】[0024]

【発明の効果】前述したように、本発明によりサイズが
小さくて量産性に適し、高性能で高信頼度なマイクロG
スイッチが得られる。
As described above, according to the present invention, a micro G which is small in size, suitable for mass production, and has high performance and high reliability.
Switch is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるマイクロGスイッチの実施例を示
した図。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a micro G switch according to the present invention.

【図2】本発明によるマイクロGスイッチの他の実施例
を示した図。
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the micro G switch according to the present invention.

【図3】本発明によるマイクロGスイッチの他の実施例
を示した図。
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the micro G switch according to the present invention.

【図4】本発明によるマイクロGスイッチの他の実施例
を示した図。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the micro G switch according to the present invention.

【図5】本発明によるマイクロGスイッチの他の実施例
を示した図。
FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the micro G switch according to the present invention.

【図6】本発明によるマイクロGスイッチの実装方法を
示した図。
FIG. 6 is a diagram showing a mounting method of a micro G switch according to the present invention.

【図7】本発明によるマイクロGスイッチの他の実施例
を示した図。
FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of the micro G switch according to the present invention.

【図8】前図に示したマイクロGスイッチの概略平面図
を示した図。
FIG. 8 is a diagram showing a schematic plan view of the micro G switch shown in the preceding figure.

【図9】本発明によるマイクロGスイッチの他の実施例
を示した図。
FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of the micro G switch according to the present invention.

【図10】前図に示したマイクロGスイッチの可動部の
概略平面図を示した図。
FIG. 10 is a schematic plan view of a movable portion of the micro G switch shown in the previous figure.

【図11】本発明による集積化点火デバイスへの適用例
を示した図。
FIG. 11 is a diagram showing an example of application to an integrated ignition device according to the present invention.

【図12】本発明による集積化点火デバイスの実装方法
を示した図。
FIG. 12 is a diagram showing a mounting method of the integrated ignition device according to the present invention.

【図13】本発明によるマイクロGスイッチの他の実施
例を示した図。
FIG. 13 is a diagram showing another embodiment of the micro G switch according to the present invention.

【図14】本発明による複合化マイクロGスイッチの実
施例を示した図。
FIG. 14 is a diagram showing an embodiment of a composite micro G switch according to the present invention.

【図15】本発明による複合化マイクロGスイッチの他
の実施例を示した図。
FIG. 15 is a diagram showing another embodiment of the composite micro G switch according to the present invention.

【図16】本発明による複合化マイクロGスイッチの他
の実施例を示した図。
FIG. 16 is a diagram showing another embodiment of the composite micro G switch according to the present invention.

【図17】本発明による複合化マイクロGスイッチの実
装方法を示した図。
FIG. 17 is a diagram showing a mounting method of the composite micro G switch according to the present invention.

【図18】本発明による複合化マイクロGスイッチの他
の実施例を示した図。
FIG. 18 is a diagram showing another embodiment of the composite micro G switch according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,3…ガラス板、2,32,34,84,106,1
07,108…シリコン板、4,45,56,83,9
2,99…ビーム、5,46,57,81,82,9
8,111,120…可動マス、6,7,20,38,
39,40…スルーホール、8,9,12,21,2
3,27,41,42,43,55…配線リード部、1
0,11…金属薄膜、13,25,36,37…立体
柱、14,49,49a,62,62a,97…可動接
点、15,48,48a,61,61a,96…固定接
点、16,35…枠部、17,18,118,153,
154…空隙、19…微小な凸部、22,26…電極、
24…絶縁物の突起、28…空気流通溝、29,30,
117…半田層、31…モジュール、33,109,1
10,150,151…熱酸化膜、44,53…可動
部、47,50,63…固定部、51,77,85,1
12…キャップ、52,76,94…空間、54,7
9,80,93…パッド、58,59…凸部、60…突
起部、64,119…固定端、66…抵抗、65,20
0…マイクロGスイッチ、66,72,73…抵抗、6
7…スイッチ、68…コンデンサ、69,71…パワー
素子、70…マイクロコンピュータ、74…インフレー
タ、75,115…基板、78…信号処理回路、86,
89…ソース電極、87,90…ドレイン電極、88,
91,95…ゲート電極、101…固定電極、102…
複合化マイクロGスイッチ、103…クラッシュセン
サ、104,105,114…接着材、113…セラミッ
クス基板、116…導電層、152…端部。
1,3 ... glass plate, 2,32,34,84,106,1
07,108 ... silicon plate, 4,45,56,83,9
2,99 ... beam, 5,46,57,81,82,9
8, 111, 120 ... movable mass, 6, 7, 20, 38,
39,40 ... through-hole, 8,9,12,21,2
3, 27, 41, 42, 43, 55 ... wiring lead portion, 1
0, 11: metal thin film, 13, 25, 36, 37: solid pillar, 14, 49, 49a, 62, 62a, 97: movable contact, 15, 48, 48a, 61, 61a, 96: fixed contact, 16, 35 ... frame part, 17, 18, 118, 153
154: void, 19: minute projection, 22, 26: electrode,
24 ... Insulator protrusion, 28 ... Air flow groove, 29,30,
117: solder layer, 31: module, 33, 109, 1
10, 150, 151: thermal oxide film, 44, 53: movable part, 47, 50, 63: fixed part, 51, 77, 85, 1
12 ... cap, 52, 76, 94 ... space, 54, 7
9, 80, 93 ... pad, 58, 59 ... convex part, 60 ... protruding part, 64, 119 ... fixed end, 66 ... resistance, 65, 20
0: micro G switch, 66, 72, 73: resistor, 6
7 switch, 68 capacitor, 69, 71 power element, 70 microcomputer, 74 inflator, 75, 115 substrate, 78 signal processing circuit, 86,
89 ... source electrode, 87, 90 ... drain electrode, 88,
91, 95 ... gate electrode, 101 ... fixed electrode, 102 ...
Composite micro G switch, 103: crash sensor, 104, 105, 114: adhesive, 113: ceramic substrate, 116: conductive layer, 152: end.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲沢 照美 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所 自動車機器事業 部内 (56)参考文献 特開 平5−188084(JP,A) 特開 平7−306223(JP,A) 特開 平5−273230(JP,A) 特開 平5−10969(JP,A) 特開 平7−263712(JP,A) 特開 平6−308152(JP,A) 特開 平6−222075(JP,A) 特開 平6−34654(JP,A) 特開 平7−245417(JP,A) 特開 平6−37187(JP,A) 特開 平6−5582(JP,A) 特開 平4−249727(JP,A) 特開 平9−145740(JP,A) 特開 平4−25764(JP,A) 特開 平5−180866(JP,A) 特開 平7−234244(JP,A) 国際公開95/27216(WO,A1) C.Robinson,D.Over man,R.Warner,T.Blo mquist,Problems En countered In the D evelopment of a Mi croscale g−switch Using Three Design Approaches,TRANSD UCERS’87,410−413 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01P 15/00 - 15/135 G01P 21/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Terumi Nakazawa 2520 Ojiko-ba, Hitachinaka-shi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Automotive Equipment Division JP-A-5-273230 (JP, A) JP-A-5-10969 (JP, A) JP-A-7-263712 (JP, A) JP-A-6-308152 (JP, A) A) JP-A-6-222075 (JP, A) JP-A-6-34654 (JP, A) JP-A-7-245417 (JP, A) JP-A-6-37187 (JP, A) JP-A-6 -5582 (JP, A) JP-A-4-249727 (JP, A) JP-A-9-145740 (JP, A) JP-A-4-25764 (JP, A) JP-A-5-180866 (JP, A) ) JP-A-7-234244 (JP, A) WO 95/27216 (WO, A ) C. Robinson, D .; Overman, R .; Warner, T .; Blo mquist, Problems En countered In the D evelopment of a Mi croscale g-switch Using Three Design Approaches, TRANSD UCERS'87,410-413 (58) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) G01P 15/00 -15/135 G01P 21/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】シリコンを微細加工して得られるビームと
可動マス、前記可動マスの一部に設けた可動接点、前記
可動接点に対向して半導体基板上に設けた固定接点、前
記半導体基板に形成したMOSスイッチよりなり、前記
固定接点が前記MOSスイッチのゲート電極と電気的に
接続されていることを特徴とするマイクロGスイッチ。
1. A beam and a movable mass obtained by finely processing silicon, a movable contact provided on a part of the movable mass, a fixed contact provided on a semiconductor substrate facing the movable contact, A micro G switch comprising a formed MOS switch, wherein the fixed contact is electrically connected to a gate electrode of the MOS switch.
【請求項2】シリコンを微細加工して得られるビームと
可動マス、前記可動マスに対向して半導体基板上に設け
た固定電極、前記半導体基板に形成したMOSスイッチ
よりなり、前記固定電極が前記MOSスイッチのゲート
電極と電気的に接続されていることを特徴とするマイク
ロGスイッチ。
2. A beam obtained by finely processing silicon, a movable mass, a fixed electrode provided on a semiconductor substrate facing the movable mass, and a MOS switch formed on the semiconductor substrate, wherein the fixed electrode is A micro G switch electrically connected to a gate electrode of a MOS switch.
【請求項3】請求項1,2のいずれかにおいて、 セラミックスパッケージ内に半導体式クラッシュセンサ
と共に、気密に実装したことを特徴とするマイクロGス
イッチ。
3. A micro G switch according to claim 1 , wherein the micro G switch is hermetically mounted together with a semiconductor crash sensor in a ceramic package.
【請求項4】請求項1,2のいずれかにおいて、 同一のシリコン板へ半導体式クラッシュセンサとに集
積化したことを特徴とするマイクロGスイッチ。
Micro G switch in any one of claims 4] according to claim 1, characterized by being integrated on semiconductor type crash sensor co to the same silicon plate.
【請求項5】請求項1,2のいずれかにおいて、 同一のシリコン板へ半導体式クラッシュセンサ及びパワ
ー素子とに集積化したことを特徴とするマイクロGス
イッチ。
5. In any of claims 1, 2, micro G switch, characterized in that integrated in the semiconductor type crash sensor and power elements co to the same silicon plate.
【請求項6】請求項1〜5のいずれか記載のマイクロG
スイッチと、 クラッシュセンサと、 エアバックと、 前記マイクロGスイッチと前記クラッシュセンサとの出
力とに基づいて、エアバックを鼓動するインフレータ
を備えたエアバックシステム。
6. The micro G according to claim 1 , wherein
A switch, and crash sensors, on the basis the air bag, and an output of the crash sensor and the micro-G switch, an air bag system that includes a inflation regulator for beating the air bag.
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