JP5089807B2 - 物理量センサ - Google Patents
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Description
固定支持されるアンカ部と、高さ方向に変位する可動部と、前記アンカ部と前記可動部とに回動自在に連結された複数本の支持部と、前記可動部の変位を検知するための検知部と、前記支持部と前記アンカ部との間、及び前記支持部と前記可動部の間に介在する複数本のばね部と、を有しており、
前記可動部は、前記支持部の内側にて第1ばね部を介して連結される内側可動部と、前記内側可動部と一体となり前記支持部の外側に位置する外側可動部とを有して構成されることを特徴とするものである。
前記内側可動部は、左方向(Y1)の前方(X1)、左方向(Y1)の後方(X2)、右方向(Y2)の前方(X1)、右方向(Y2)の後方(X2)の各位置で、前記第1ばね部を介して前記支持部に支持されることが好ましい。これにより、内側可動部から一体に外側可動部を形成しやすい。また可動部をバランスよく支持でき、前記可動部を高さ方向に適切に平行移動させやすい。
前記アンカ部は、左右方向(Y)に間隔を空けて配置された左側アンカ部と、右側アンカ部とを有して構成され、
前記左側アンカ部から第3ばね部を介して前方(X1)に向けて延びる第1支持部と、前記左側アンカ部から前記第3ばね部を介して後方(X2)に向けて延びる第2支持部と、前記右側アンカ部から前記第3ばね部を介して前方(X1)に向けて延びる第3支持部と、前記右側アンカ部から前記第3ばね部を介して後方(X2)に向けて延びる第4支持部と、を有し、
各支持部の先端位置と前記内側可動部とが前記第1ばね部を介して連結されていることが好ましい。このように可動部を四隅で吊る構造としたことで、可動部をバランスよく支持でき、可動部を高さ方向へ平行移動させやすい。
前記右側アンカ部と第3支持部の間、あるいは、前記右側アンカ部と第4支持部の間の少なくともいずれか一方には前記第3ばね部が複数個、設けられる構成によっても効果的に、検出方向以外の振動の発生を抑制でき、可動部の動作安定性を向上させることができる。
前記第1支持部あるいは前記第2支持部は、前記左側アンカ部及び前記中央アンカ部の双方に連結されており、
前記第4支持部あるいは前記第3支持部は、前記右側アンカ部及び前記中央アンカ部の双方に連結されていることが好ましい。これにより、より効果的に、検出方向以外の振動の発生を抑制できることが後述する実験で証明されている。
図1に示す物理量センサ40は、シリコン基板をエッチング(ディープRIE)等により微細加工して形成されたものである。なお、以下に説明する可動部と、各支持部及び各アンカ部は夫々分離して形成されている。
図4と図5に示すように、物理量センサ1は、長方形の長辺1a,1bおよび短辺1c,1dで囲まれた外枠部分が可動部2である。長辺1a,1bの延びる方向が前後方向であり、短辺1c,1dの延びる方向が左右方向である。
図5に示すように、連結部16aでは、可動部2に溝19が形成されており、この溝19の内部において、第3支持部15と、可動部2とを繋ぐ第1ばね部(トーションバー)20aが設けられている。この第1ばね部20aは、可動部2および第3支持部15と同様にシリコンで形成されている。すなわち、長方形のシリコン基板をエッチングして、可動部2や第3支持部15を分離する際に、可動部2と第3支持部15とを連結するようにシリコン基板の一部を残しシリコンを円柱状や角柱状に加工して、第1ばね部20aが形成されている。図9では、第1ばね部20aの厚さは、可動部2の厚さに比べて薄くなっているが、同じ厚さであってもよい。すなわち第1ばね部20aとなる部分のシリコン基板をエッチングにて幅細に切り出すことで、ばね性を持たせることが出来る。
2、51 可動部
2a、51a、71a 内側可動部
2b、51b、71b 外側可動部
3,4、44、46、48、50、73、76 支持部
3a,4a 第1連結腕
3b,4b 脚部
5 中央アンカ部
6、41 左側アンカ部
7、42 右側アンカ部
10 固定部
11a,11b,16a,16b,18a,18b,18c 連結部
12a,12b,13a,13b,17a,17b 支点連結部
14、15 支持部
20a、52〜55、91〜94 第1のばね部
20b〜20e、43、45、47、49、74、77、111〜118 第3ばね部
30 対向部
30a 対向部の表面(ストッパ面)
31,32 脚部の先端部
35 突起部
61〜64、95〜98 第2ばね部
71 第1可動部
72 第2可動部
Claims (11)
- 固定支持されるアンカ部と、高さ方向に変位する可動部と、前記アンカ部と前記可動部とに回動自在に連結された複数本の支持部と、前記可動部の変位を検知するための検知部と、前記支持部と前記アンカ部との間、及び前記支持部と前記可動部の間に介在する複数本のばね部と、を有しており、
前記可動部は、前記支持部の内側にて第1ばね部を介して連結される内側可動部と、前記内側可動部と一体となり前記支持部の外側に位置する外側可動部とを有して構成されることを特徴とする物理量センサ。 - 前記外側可動部は枠体状で形成される請求項1記載の物理量センサ。
- 前記外側可動部と前記支持部間が第2ばね部を介して連結されている請求項1又は2に記載の物理量センサ。
- 前記第1ばね部と前記第2ばね部とが前記支持部を介して対向した位置に設けられる請求項3記載の物理量センサ。
- 前記高さ方向に直交する平面内にて直交する2方向を左右方向(Y1−Y2)、及び前後方向(X1−X2方向)としたとき、
前記内側可動部は、左方向(Y1)の前方(X1)、左方向(Y1)の後方(X2)、右方向(Y2)の前方(X1)、右方向(Y2)の後方(X2)の各位置で、前記第1ばね部を介して前記支持部に支持される請求項1ないし4のいずれか1項に記載の物理量センサ。 - 前記高さ方向に直交する平面内にて直交する2方向を左右方向(Y1−Y2)、及び前後方向(X1−X2方向)としたとき、
前記アンカ部は、左右方向(Y)に間隔を空けて配置された左側アンカ部と、右側アンカ部とを有して構成され、
前記左側アンカ部から第3ばね部を介して前方(X1)に向けて延びる第1支持部と、前記左側アンカ部から前記第3ばね部を介して後方(X2)に向けて延びる第2支持部と、前記右側アンカ部から前記第3ばね部を介して前方(X1)に向けて延びる第3支持部と、前記右側アンカ部から前記第3ばね部を介して後方(X2)に向けて延びる第4支持部と、を有し、
各支持部の先端位置と前記内側可動部とが前記第1ばね部を介して連結されている請求項1ないし5のいずれか1項に記載の物理量センサ。 - 各支持部の先端位置と前記外側可動部とが第2ばね部を介して連結され、各支持部を介して前記第1ばね部と前記第2ばね部とが対向した位置関係にある請求項6記載の物理量センサ。
- 前記左側アンカ部と第1支持部の間、あるいは、前記左側アンカ部と第2支持部の間の少なくともいずれか一方には前記第3ばね部が複数個、設けられ、
前記右側アンカ部と第3支持部の間、あるいは、前記右側アンカ部と第4支持部の間の少なくともいずれか一方には前記第3ばね部が複数個、設けられる請求項6又は7に記載の物理量センサ。 - 前記左側アンカ部と前記右側アンカ部の間には中央アンカ部が設けられ、
前記第1支持部あるいは第2支持部は、前記左側アンカ部及び前記中央アンカ部の双方に連結されており、
前記第4支持部あるいは第3支持部は、前記右側アンカ部及び前記中央アンカ部の双方に連結されている請求項6ないし8のいずれか1項に記載の物理量センサ。 - 前記中央アンカ部、前記左側アンカ部及び前記右側アンカ部は、前記左右方向(Y)に延びる同一線上に配置されている請求項9記載の物理量センサ。
- 前記第1支持部及び前記第4支持部、あるいは前記第2支持部及び前記第3支持部には、各支持部が回動して前記可動部が高さ方向に変位したときに前記可動部の変位方向に対し逆方向に変位して前記可動部の変位を抑制するための脚部が設けられている請求項6ないし10のいずれか1項に記載の物理量センサ。
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