JP5165294B2

JP5165294B2 - 静電容量式加速度センサ

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Publication number: JP5165294B2
Application number: JP2007178348A
Authority: JP
Inventors: 輝也深浦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2027-07-06
Also published as: JP2009014598A; DE102008029586A1; US20090007669A1; DE102008029586B4; US8312770B2

Description

この発明は、加速度センサであって、特に静電容量式加速度センサに関するものである。

静電容量式加速度センサは、安定した温度特性を有し、かつ感度や精度が高めやすいなどの優れた特徴を有している。そのため優れた温度特性や高い精度が要求される車載用などへの需要が高まっている。例えば、自動車に搭載されるエアバックシステムの衝撃検出用として用いられている。

静電容量式加速度センサとしては、例えば、特許文献１に、シリコン基板上に、シリコンからなる、アンカーと、質量体と、質量体をシリコン基板との間に空間を有して空中に支持するために、アンカーと質量体の間に設けられた梁と、質量体の側面に空間を有して配置された固定電極と、これらのアンカー、梁、質量体及び固定電極の周囲を取り囲むようにして配置された補助支持部が設けられ、この補助支持部に質量体及び梁に対して空間を有したガラス基板を載置して、陽極接合したものが開示されている。

ところで、補助支持部とガラス基板を陽極接合する際、質量体はアースとなり、ガラス基板には電圧が印加される。そのため、質量体とガラス基板の間に生じる電位差により、質量体がガラス基板に引き寄せられて貼り付いてしまう問題があり、これが歩留まり低下の要因の一つとなっていた。

このような質量体がガラス基板に貼り付くのを防止する方法としては、例えば、特許文献２に、質量体に対向するガラス基板の表面に、アルミニウム膜などの金属膜を設けたものが開示されている。

特開平２００１−１３３４７９号公報（段落００３１、図８）特開２００２−１５１７０３号公報（段落００２６及び００２７、図１）

しかしながら、質量体に対向する部分のガラス基板にアルミニウム膜など金属膜を設ける場合、新たに金属膜を形成する成膜工程が必要となる。このため新たに成膜装置などの設備を準備しなければならない。このような新たな設備及び製造工程の導入は、歩留まり低下の要因となりうる。

ガラス基板に対する質量体の貼り付きを防止する別の方法として、単純に、質量体とガラス基板の間の空間を、貼り付きをしない程度に広くすることも考えられる。

しかしながら質量体とガラス基板の間の空間を広くした場合、質量体が製造中或いは搬送中に受ける振動や衝撃により、質量体が過度に変位し、質量体を支持する梁が破損する場合がある。よって、質量体とガラス基板の間の空間は極力狭いほうがよく、この空間を広くすることは、歩留まり低下に繋がり好ましくない。また質量体とガラス基板の間の空間を狭くすれば、前述したように質量体がガラス基板に貼り付いてしまうことになる。

この発明は、上記のような状況を鑑みてなされたもので、貼り付き防止膜としての金属膜を形成することなく、質量体がガラス基板に貼り付くのを防止でき、以って歩留まりの向上を実現する静電容量式加速度センサを提供することを目的とする。

この発明に係る静電容量式加速度センサは、共にガラスからなる第１の封止基板及び第２の封止基板との間に、前記第１の封止基板及び前記第２の封止基板に対し、それぞれ所定の間隔を有して空中に支持された質量体と、前記質量体に連結され、前記質量体を空中で支持し、かつ変位可能にするための弾性を有した梁と、前記質量体に対向して、所定の間隔を有して設けられた固定電極とを備えたシリコンからなる加速度検出部と、前記加速度検出部の周囲を取り囲むように設けられたシリコンからなる接合枠とを備え、前記第１の封止基板及び前記第２の封止基板の両方は、前記質量体に対向する位置に矩形に設けられた凹部を有し、かつ前記質量体が前記第１または第２の封止基板側に変位した際に前記質量体の一部が当接する当接部を有しており、前記第１および第２の封止基板のそれぞれの前記凹部の周囲に前記当接部が設けられており、前記質量体は、本体部と、前記本体部の側面に設けられた櫛状の電極とを含み、前記本体部は、中央部と、前記中央部を取り囲み、前記櫛状の電極が設けられた外周部とを有し、前記外周部で前記当接部に当接するように構成されている。

この発明によれば、質量体が第１の封止基板側又は第２の封止基板側に変位した際の質量体との当接範囲が小さくなるように、質量体が変位する方向にある第１の封止基板又は第２の封止基板、或いは第１の封止基板及び第２の封止基板に、質量体の一部が当接するような当接部を設けたので、質量体が第１の封止基板又は第２の封止基板に貼り付く際の吸着力を小さくすることができる。よって貼り付き防止膜としての金属膜を形成することなく、質量体が第１の封止基板又は第２の封止基板に貼り付くのを防止でき、歩留まりが向上する。

実施の形態１
この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る静電容量式加速度センサを示す上面図である。また図２は、この発明の実施の形態１に係る静電容量式加速度センサを示す断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ部の断面を示す。なお、図１は、内部構造を示すために、後述する第２の封止基板が無いものを示している。

図１及び図２において、ガラス又はシリコンからなる第１の封止基板１の主面上には、加速度を検出する加速度検出部と、この加速度検出部の周囲を取り囲むように接合枠２が設けられている。この加速度検出部と接合枠２はシリコンから形成される。

加速度検出部は、側面に櫛状の電極３を備えた可動電極たる質量体４、質量体支持部５、質量体支持部５に接続された第１の電極パッド６、質量体４と質量体支持部５を連結し、かつ質量体４を中空に支持して変位可能にするための弾性を有する梁７、質量体４に面して、詳しくは質量体４の櫛状の電極３に面して、所定の間隔を有して対向配置された固定電極８、固定電極８に接続された固定電極支持部９、固定電極支持部９に接続された第２の電極パッド１０により構成されている。なお、質量体支持部５、第１の電極パッド６、固定電極８、固定電極支持部９及び第２の電極パッド１０は、第１の封止基板１の主面上に接合固着されている。

接合枠２の上には、加速度検出部を覆い、加速度検出部を外気から遮断するために、ガラスからなる第２の封止基板１１が設けられている。第２の封止基板１１は、接合枠２と陽極接合により固着されている。この第２の封止基板１１には、加速度検出部の少なくとも質量体４及び梁７に対し所定の空間を有するように段差部１２が設けられている。また第２の封止基板１１において、当接部１３は、例えば陽極接合の時に、質量体４が第２の封止基板１１側に変位した際に当接する位置、換言すれば、質量体４が第２の封止基板１１に吸着する位置である。この実施の形態１においては、第２の封止基板１１の質量体４に対向した位置に凹部１４が設けられ、質量体４の外周部、より詳細には外周部の少なくとも一部が第２の封止基板１１に当接するようにしている。

凹部１４の形状は、例えば、図３に示すような帯状のもの、図４に示すような矩形のもの、又は図５に示すような円形のものが考えられる。図３乃至図５は、凹部１４の形状の一例を示した説明図であり、図２におけるＢ−Ｂ断面を示したものである。なお図３乃至図５には、質量体４を一点鎖線で示している。また、質量体４と凹部１４を除く第２の封止基板１１が重なり合う位置が当接部１３である。

図１，２に示した静電容量式加速度センサは、半導体製造技術を用いて形成される。

二酸化珪素（ＳｉＯ_２）のガラス又はシリコンからなる第１の封止基板１の主面上に、加速度検出部のうち、少なくとも質量体４及び梁７の形成箇所（図２においては、加速度検出部の形成箇所）が、第１の封止基板１に対して所定の空間（例えば、２〜３μｍ程度の空間）を有するように凹状にエッチングされたシリコンウエハを、凹状部分が第１の封止基板１と対向するようにして配置した後、互いに接合固着される。第１の封止基板１とシリコンウエハの接合は、例えば、第１の封止基板１がガラスの場合、シリコンウエハをアースとし、第１の封止基板１に負電圧を加熱しながら印加することにより陽極接合される。

次に、シリコンウエハに対し、表面研磨技術、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術等を用いて、接合枠２、質量体４（櫛状の電極３を含む。）、質量体支持部５、第１の電極パッド６、梁７、固定電極８、固定電極支持部９及び第２の電極パッド１０が所定の厚さ（例えば、４０〜５０μｍ程度の厚さ）で形成される。

次に、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）のガラスからなる第２の封止基板１１が、接合枠２の上に載置される。この第２の封止基板１１は、加速度検出部を覆い、かつ質量体４の可動空間を確保するために用いられる。

第２の封止基板１１には、加速度検出部のうち、少なくとも櫛状の電極３を含む質量体４及び梁７の形成箇所が、第２の封止基板１１に対し所定の間隔（例えば、２０〜４０μｍ程度の間隔）を有するように、段差部１２が形成されている。所定の間隔については、その条件の一つに質量体４が第２の封止基板１１側に破損無く変位可能な範囲内、換言すれば質量体４が第２の封止基板１１に当接する距離とする必要がある。図２では、加速度検出部の形成箇所が、第２の封止基板１１に対し所定の間隔を有するように、凹状の段差部１２が形成されている。この段差部１２は、例えば、サンドブラストを用いて形成される。

さらに第２の封止基板１１には、質量体４が第２の封止基板１１側に変位し、第２の封止基板１１に当接した際に、質量体４の外周部の少なくとも一部が、図２に示す当接部１３で当接するように、第２の封止基板１１の質量体４に対向する位置に凹部１４が形成されている。この凹部１４は、段差部１２と同様、例えば、サンドブラストを用いて形成することができる。段差部１２と凹部１４は同じ装置を利用することができる。

最後に、加速度検出部及び接合枠２が形成されたシリコンウエハをアースとし、第２の封止基板１１に負電圧を加熱しながら印加することにより、接合枠２と第２の封止基板１１が陽極接合により固着される。以上により、図１及び２に示した静電容量式加速度センサが完成する。

ここで、陽極接合において、質量体４と第２の封止基板１１の間に生じる電位差によって、質量体４は、第２の封止基板１１の方向に変位し、第２の封止基板１１に貼り付こうとする。しかし、質量体４は、質量体４の外周部、より詳細には外周部の少なくとも一部が第２の封止基板１１の当接部１３に当接するだけである。よって質量体４が第２の封止基板１１に貼り付く際の吸着力が小さくなる。そのため質量体４の第２の封止基板１１への貼り付きが防止できる。

以上のようにして形成された静電容量式加速度センサは、加速度が加わると梁７が撓んで質量体４が変位し、質量体４と固定電極８との電極間距離、詳しくは質量体４の櫛状の電極３と固定電極８との電極間距離が変動する。電極間距離が変動すれば、質量体４と固定電極８の間の静電容量も変化する。よって質量体４と固定電極８の間の静電容量の変化を検出することにより、加速度を検出することが出来る。なお、質量体４と固定電極８の間の静電容量の変化は、第１の電極パッド６及び第２の電極パッド１０を用いて外部に出力される。

この発明の実施の形態１に係る静電容量式加速度センサにおいては、第２の封止基板１１の質量体４に対向する位置に凹部１４を設けて、質量体４が第２の封止基板１１側に変位した際に当接する第２の封止基板１１の当接部１３を、質量体４の外周部が当接するようにしたので、質量体４が第２の封止基板１１に貼り付く際の吸着力が小さくなる。よって質量体４の第２の封止基板１１への貼り付きが防止できる。なおかつ、この実施の形態１によれば、質量体が過度に変位することを防止しているので、製造中或いは搬送中に受ける振動や衝撃によって、質量体を支持する梁が破損することもない。

以上説明したような静電容量式加速度センサを用いることにより、質量体４の第２の封止基板１１への貼り付きが防止できるのであるが、より確実に、質量体４が第２の封止基板１１に貼り付くのを防止するには、凹部１４を次のようにすることが望ましい。

凹部１４の形成範囲、換言すれば質量体４が第２の封止基板１１に当接する当接部１３の範囲は、質量体４が第２の封止基板１１に当接した位置において、質量体４を第２の封止基板１１に吸着させる吸着力が、梁７の弾性により質量体４を当接位置から離して所定位置に戻そうとする復元力より小さくなるようにして定める。ここで所定位置とは、質量体４が第１の封止基板１及び第２の封止基板１１の方向に変位していない位置であり、静電容量式加速度センサとして機能する位置を指す。

すなわち、図６に示すように、質量体４が第２の封止基板１１に当接した位置において、吸着力（ＦＡ）＜復元力（ＦＢ）の関係を有するように、質量体４が第２の封止基板１１に当接する範囲（当接部１３の範囲）、換言すれば、凹部１４の形成範囲を定める。これにより、質量体４が第２の封止基板１１に貼り付くことをより確実に防止できる。なお図６は、質量体４に生じる吸着力と復元力の関係を説明する説明図である。

また、凹部１４の深さは、質量体４が第２の封止基板１１に当接した際に、質量体４の撓みにより、凹部１４の底面にも当接するのを防止可能な深さとする。しかしながら、質量体４はシリコンで形成されており、シリコンは剛性を有するため、この撓みはあまり考慮する必要はない。

この凹部１４の形成範囲及び深さは、静電容量式加速度センサが多種多様であるため、それぞれの静電容量式加速度センサに応じて決定すべきものであり、実験及び計算などで容易に求められるものである。

以上のように、この実施の形態１に係る静電容量式加速度センサにおいては、第２の封止基板１１の質量体４に対向する位置に凹部１４を設けて、質量体４が第２の封止基板１１側に変位した際に当接する第２の封止基板１１の当接部１３を、質量体４の外周部、より詳細には外周部の一部が当接するようにしたので、例えば、第２の封止基板１１と接合枠２の陽極接合により生じる、質量体４が第２の封止基板１１に貼り付こうとする吸着力が小さくなる。そのため、質量体４の第２の封止基板１１への貼り付きを防止できる。よって歩留まりが向上する。なおかつ、この実施の形態１によれば、質量体４が過度に変位することを防止しているので、製造中或いは搬送中に受ける振動や衝撃によって、質量体４を支持する梁７が破損することもない。よってより歩留まりの向上が図れる。また、第２の封止基板１１の段差部１２を形成する際に用いられるサンドブラストなどの方法を用いて凹部１４も形成することが出来るので、新たな設備や工程を追加する必要がなく、従来の設備及び工程を利用することが可能である。よって歩留まり向上に加え製造コストの低減が図れる。

さらに、この実施の形態１に係る静電容量式加速度センサにおいては、質量体４が第２の封止基板１１に当接した位置において、質量体４を第２の封止基板１１に吸着させる吸着力が、梁７の弾性により質量体４を当接位置から離して所定位置に戻そうとする復元力より小さくなるようにして第２の封止基板１１の当接部１３を定めたので、質量体４が第２の封止基板１１に貼り付くことをより確実に防止できる。よって歩留まりがより一層向上する。

この実施の形態１では、第２の封止基板１１に質量体４の外周部のみが当接するように凹部１４を設けたものを示した。これは、この実施の形態１で示した製造工程では、質量体４が形成された後に、第２の封止基板１１と接合枠２が陽極接合されるので、この陽極接合の際に変位可能となっている質量体４が、第２の封止基板１１側に変位して吸着することを防止する手段として説明したものである。

しかしながら、第１の封止基板１がガラスからなる場合において、第１の封止基板１と接合枠２を陽極接合する際に、質量体４が既に形成されているような場合は、質量体４が第１の封止基板１側に変位し吸着することが考えられる。このような場合は、図７に示すように、第１の封止基板１に質量体４の外周部のみが当接するように凹部１４Ａを設けてもよい（当接部は１３Ａとして示す。）。

要するに、接合枠２と第２の封止基板１１又は第１の封止基板１との陽極接合において生じる吸着力により、質量体４が第２の封止基板１１側に変位する場合は、第２の封止基板１１に凹部１４を形成して、質量体４の外周部が当接する当接部１３を設ける。また質量体４が第１の封止基板１側に変位する場合は、第１の封止基板１に凹部１４Ａを形成して、質量体４の外周部が当接する当接部１３Ａを設ける。そして質量体４が第２の封止基板１１及び第１の封止基板１のいずれにも変位する場合は、第２の封止基板１１及び第１の封止基板１にそれぞれ凹部１４及び凹部１４Ａを形成して、質量体４の外周部が当接する当接部１３及び当接部１３Ａをそれぞれ設ければ良い。いずれの場合も、この実施の形態１で示した効果と同等の効果が得られる。

また、この実施の形態１では、陽極接合の際に生じる質量体４と第２の封止基板１１又は第１の封止基板１との間の電位差により、質量体４が第２の封止基板１１又は第１の封止基板１に吸着するのを防止する手段について具体的に示した。しかしながら、陽極接合に限らず、何かの要因により、例えば、製造中又は搬送中で生じる静電気などにより、質量体４と第２の封止基板１１又は第１の封止基板１との間に電位差が生じ、質量体４に第２の封止基板１１又は第１の封止基板１方向への吸着力が働くような場合においても、ここで示した対策が有効に働くことは言うまでもない。

実施の形態２
この発明の実施の形態２について説明する。図８は、この発明の実施の形態２に係る静電容量式加速度センサを示す断面図である。図８は、図１に示した静電容量式加速度センサのＡ−Ａ部の断面を示す。

実施の形態１では、第２の封止基板１１の質量体４に対向する位置に凹部１４を設け、質量体４が第２の封止基板１１側に変位した際に当接する第２の封止基板１１の当接部１３を、質量体４の外周部が第２の封止基板１１に当接するようにした。実施の形態２では、質量体４の外周部が第２の封止基板１１に当接するのではなく、質量体４の中央部が第２の封止基板１１に当接する点で、実施の形態１とは相違する。

具体的には、実施の形態１で示した、第２の封止基板１１の質量体４に対向する位置に凹部１４を設けて、質量体４の外周部が当接するような第２の封止基板１１の当接部１３を設ける代わりに、質量体４の中央部が当接するように、質量体４に向かって突出した凸部１５を有した第２の封止基板１６を設けたことである。この凸部１５の頂部が、質量体４が第２の封止基板１６側に変位した際に当接する当接部１７となる。この凸部１５の当接部１７と質量体４は、質量体４が第２の封止基板１６側に変位していない場合は、所定の間隔（例えば、２０〜４０μｍ程度の間隔）を有している。また、第２の封止基板１６の凸部１５と接合枠２の間は、凸部１５の裾に一致した深さを有する段差部１８が設けられている。この段差部１８は、少なくとも加速度検出部の質量体４及び梁７に対向する範囲において必要である。なお、第２の封止基板１６は二酸化珪素のガラスからなる。その他の構成については、実施の形態１の図１及び図２で示したものと同じであるため、同一の符号を付して説明は省略する。

この凸部１５の形状は、例えば、図９に示すような帯状のもの、又は図１０に示すような矩形のもの、又は図１１に示すような円形のもの、又は図１２に示すような複数の矩形のものなどが考えられる。図９乃至図１２は、凸部１５の形状の一例を示した説明図であり、図８におけるＣ−Ｃ断面を示したものである。なお図９乃至図１２には、質量体４を一点鎖線で示している。また、質量体４と第２の封止基板１６の凸部１５が重なり合う位置が当接部１７である。

図８に示した静電容量式加速度センサにおいて、凸部１５及び段差部１８は、例えばサンドブラストを用いて形成することができる。凸部１５及び段差部１８は同じ装置を利用することができる。

そして、加速度検出部及び接合枠２が形成されたシリコンウエハをアースとし、第２の封止基板１６に負電圧を加熱しながら印加することにより、接合枠２と第２の封止基板１６が陽極接合により固着され、図８示した静電容量式加速度センサが完成する。図８に示した静電容量式加速度センサのその他の形成過程は、実施の形態１で示した形成過程と同等であるため、ここでの説明は省略する。

ここで、陽極接合において、質量体４と第２の封止基板１６の間に生じる電位差によって、質量体４は、第２の封止基板１６の方向に変位し、第２の封止基板１６に貼り付こうとする。しかし、質量体４は、質量体４の中央部が第２の封止基板１６の凸部１５の当接部１７に当接するだけである。よって、質量体４が第２の封止基板１６に貼り付く際の吸着力が小さくなる。そのため質量体４の第２の封止基板１６への貼り付きが防止できる。

この発明の実施の形態２に係る静電容量式加速度センサにおいては、第２の封止基板１６の質量体４の略中央に対向する位置に、質量体４に向かって突出した凸部１５を設けて、質量体４が第２の封止基板１６側に変位した際に当接する第２の封止基板１６の当接部１７を、質量体４の中央部が当接するようにしたので、質量体４が第２の封止基板１６に貼り付く際の吸着力が小さくなり、質量体４の第２の封止基板１６への貼り付きが防止できる。なおかつ、この実施の形態２によれば、質量体が過度に変位することを防止しているので、製造中或いは搬送中に受ける振動や衝撃によって、質量体を支持する梁が破損することもない。

以上説明したような静電容量式加速度センサを用いることにより、質量体４の第２の封止基板１６への貼り付きが防止できるのであるが、より確実に、質量体４が第２の封止基板１６に貼り付くのを防止するには、凸部１５を次のようにすることが望ましい。

質量体４が当接する凸部１５の頂部である当接部１７の範囲は、質量体４が第２の封止基板１６に当接した位置において、質量体４を第２の封止基板１６に吸着させる吸着力が、梁７の弾性により質量体４を当接位置から離して所定位置に戻そうとする復元力より小さくなるようにして定める。ここで所定位置とは、質量体４が第１の封止基板１及び第２の封止基板１６の方向に変位していない位置であり、静電容量式加速度センサとして機能する位置を指す。

すなわち、図１３に示すように、質量体４が第２の封止基板１６に当接した位置において、吸着力（ＦＡ）＜復元力（ＦＢ）の関係を有するように、質量体４が第２の封止基板１６の凸部１５に当接する範囲、より詳しくは、凸部１５の当接部１７の範囲を定める。これにより、質量体４が第２の封止基板１６に貼り付くことをより確実に防止できる。なお図１３は、質量体４に生じる吸着力と復元力の関係を説明する説明図である。

また、段差部１８の深さは、質量体４が凸部１５に当接した際に、質量体４の撓みにより、段差部１８の底面にも当接するのを防止可能な深さとする。しかしながら、質量体４はシリコンで形成されており、シリコンは剛性を有するため、この撓みはあまり考慮する必要はない。

凸部１５の当接部１７の範囲や段差部１８の深さは、静電容量式加速度センサが多様多種であるため、それぞれの静電容量式加速度センサに応じて決定すべきものであり、実験及び計算などで容易に求められるものである。

以上のように、この実施の形態２に係る静電容量式加速度センサにおいては、第２の封止基板１６の質量体４の略中央に対向する位置に、質量体４に向かって突出した凸部１５を設けて、質量体４が第２の封止基板１６側に変位した際に当接する第２の封止基板１６の当接部１７を、質量体４の中央部が当接するようにしたので、例えば、第２の封止基板１６と接合枠２の陽極接合により生じる、質量体４が第２の封止基板１６に貼り付こうとする吸着力が小さくなる。そのため、質量体４の第２の封止基板１６への貼り付きを防止できる。よって歩留まりが向上する。なおかつ、この実施の形態２によれば、質量体４が過度に変位することを防止しているので、製造中或いは搬送中に受ける振動や衝撃によって、質量体４を支持する梁７が破損することもない。よってより歩留まりの向上が図れる。また凸部１５及び段差部１８は、同じサンドブラストなどの方法を用いて形成することができるので、新たな設備や工程を追加する必要がなく、従来の設備や工程を利用することが可能である。よって歩留まり向上に加え製造コストの低減が図れる。

さらに、この実施の形態２に係る静電容量式加速度センサにおいては、質量体４が第２の封止基板１６に当接した位置において、質量体４を第２の封止基板１６に吸着させる吸着力が、梁７の弾性により質量体４を当接位置から離して所定位置に戻そうとする復元力より小さくなるようにして第２の封止基板１６の当接部１７を定めたので、質量体４が第２の封止基板１６に貼り付くことを、より確実に防止できる。よって歩留まりがより一層向上する。

なお、この実施の形態２によれば、凸部１５が質量体４の中央部に当接するものを示したが、この当接位置は質量体４の中央部に限定されるものではない。少なくとも質量体４の一部に当接するようにして凸部１５を設けてよい。

この実施の形態２では、第２の封止基板１６に質量体４の中央部のみが当接する凸部１５を設けたものを示した。これは、この実施の形態２で示した製造工程では、質量体４が形成された後に、第２の封止基板１６と接合枠２が陽極接合されるので、この陽極接合の際に変位可能となっている質量体４が、第２の封止基板１６側に変位して吸着することを防止する手段として説明したものである。

しかしながら、第１の封止基板１がガラスからなる場合において、第１の封止基板１と接合枠２を陽極接合する際に、質量体４が既に形成されているような場合は、質量体４が第１の封止基板１側に変位し吸着することが考えられる。このような場合は、図１４に示すように、第１の封止基板１に質量体４の中央部のみが当接する凸部１５Ａを設けてもよい（当接部は１７Ａとして示す。）。

要するに、接合枠２と第２の封止基板１６又は第１の封止基板１との陽極接合において生じる吸着力により、質量体４が第２の封止基板１６側に変位する場合は、第２の封止基板１６に凸部１５を形成して、質量体４の中央部が当接する当接部１７を設ける。また質量体４が第１の封止基板１側に変位する場合は、第１の封止基板１に凸部１５Ａを形成して、質量体４の中央部が当接する当接部１７Ａを設ける。そして質量体４が第２の封止基板１６及び第１の封止基板１のいずれにも変位する場合は、第２の封止基板１６及び第１の封止基板１にそれぞれ凸部１５及び凸部１５Ａを形成して、質量体４の中央部が当接する当接部１７及び当接部１７Ａをそれぞれ設ければ良い。いずれの場合も、この実施の形態２で示した効果と同等の効果が得られる。なお、第１の封止基板１に凸部１５Ａを形成する場合、凸部１５Ａの裾に一致した深さを有する段差部１８Ａが設けられる。

また、この実施の形態２では、陽極接合の際に生じる質量体４と第２の封止基板１６又は第１の封止基板１との間の電位差により、質量体４が第２の封止基板１６又は第１の封止基板１に吸着するのを防止する手段について具体的に示した。しかしながら、陽極接合に限らず、何かの要因により、例えば、製造中又は搬送中で生じる静電気などにより、質量体４と第２の封止基板１６又は第１の封止基板１との間に電位差が生じ、質量体４に第２の封止基板１６又は第１の封止基板１方向への吸着力が働くような場合においても、ここで示した対策が有効に働くことは言うまでもない。

この発明の実施の形態１に係る静電容量式加速度センサを示す平面図である。この発明の実施の形態１に係る静電容量式加速度センサを示す断面図である。この発明の実施の形態１に係る静電容量式加速度センサの第２の封止基板に設けられた第２の凹部の一例を示した説明図である。この発明の実施の形態１に係る静電容量式加速度センサの第２の封止基板に設けられた第２の凹部の一例を示した説明図である。この発明の実施の形態１に係る静電容量式加速度センサの第２の封止基板に設けられた第２の凹部の一例を示した説明図である。この発明の実施の形態１に係る静電容量式加速度センサの可動電極に加わる吸着力と復元力の関係を説明する説明図である。この発明の実施の形態１に係る静電容量式加速度センサの他の例を示す断面図である。この発明の実施の形態２に係る静電容量式加速度センサを示す断面図である。この発明の実施の形態２に係る静電容量式加速度センサの第２の封止基板に設けられた凸部の一例を示した説明図である。この発明の実施の形態２に係る静電容量式加速度センサの第２の封止基板に設けられた凸部の一例を示した説明図である。この発明の実施の形態２に係る静電容量式加速度センサの第２の封止基板に設けられた凸部の一例を示した説明図である。この発明の実施の形態２に係る静電容量式加速度センサの第２の封止基板に設けられた凸部の一例を示した説明図である。この発明の実施の形態２に係る静電容量式加速度センサの可動電極に加わる吸着力と復元力の関係を説明する説明図である。この発明の実施の形態２に係る静電容量式加速度センサの他の例を示す断面図である。

符号の説明

１第１の封止基板、２接合枠、３櫛状の電極、４質量体、５質量体支持部、６第１の電極パッド、７梁、８固定電極、９固定電極支持部、１０第２の電極パッド、１１第２の封止基板、１２段差部、１３当接部、１３Ａ当接部、１４凹部、１４Ａ凹部、１５凸部、１５Ａ凸部、１６第２の封止基板、１７当接部、１７Ａ当接部、１８段差部、１８Ａ段差部

Claims

共にガラスからなる第１の封止基板及び第２の封止基板との間に、
前記第１の封止基板及び前記第２の封止基板に対し、それぞれ所定の間隔を有して空中に保持された質量体と、
前記質量体に連結され、前記質量体を空中で支持し、かつ変位可能にするための弾性を有した梁と、
前記質量体に対向して所定の間隔を有して設けられた固定電極とを備えたシリコンからなる加速度検出部と、
前記加速度検出部の周囲を取り囲むように設けられたシリコンからなる接合枠とを備え、
前記第１の封止基板及び前記第２の封止基板の両方は、前記質量体に対向する位置に矩形に設けられた凹部を有し、かつ前記質量体が前記第１または第２の封止基板側に変位した際に前記質量体の一部が当接する当接部を有しており、前記第１および第２の封止基板のそれぞれの前記凹部の周囲に前記当接部が設けられており、
前記質量体は、本体部と、前記本体部の側面に設けられた櫛状の電極とを含み、
前記本体部は、中央部と、前記中央部を取り囲み、前記櫛状の電極が設けられた外周部とを有し、前記外周部で前記当接部に当接するように構成されている、静電容量式加速度センサ。
前記凹部の両側に設けられた前記当接部は平坦な面で構成されている、請求項１に記載の静電容量式加速度センサ。
当接部で前記質量体が当接する範囲は、前記質量体が前記当接部に当接した位置において、前記質量体を前記当接部に吸着させようとする吸着力が、前記質量体を前記当接部から離そうとする前記梁の弾性による復元力より小さくなるように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量式加速度センサ。
シリコンからなる第１の封止基板とガラスからなる第２の封止基板との間に、
前記第１の封止基板及び前記第２の封止基板に対し、それぞれ所定の間隔を有して空中に保持された質量体と、
前記質量体に連結され、前記質量体を空中で支持し、かつ変位可能にするための弾性を有した梁と、
前記質量体に対向して所定の間隔を有して設けられた固定電極とを備えたシリコンからなる加速度検出部と、
前記加速度検出部の周囲を取り囲むように設けられたシリコンからなる接合枠とを備え、
前記第１の封止基板及び前記第２の封止基板の両方は、前記質量体に対向する位置に矩形に設けられた凹部を有し、かつ前記質量体が前記第１または第２の封止基板側に変位した際に前記質量体の一部が当接する当接部を有しており、前記第１および第２の封止基板のそれぞれの前記凹部の周囲に前記当接部が設けられており、
前記質量体は、本体部と、前記本体部の側面に設けられた櫛状の電極とを含み、
前記本体部は、中央部と、前記中央部を取り囲み、前記櫛状の電極が設けられた外周部とを有し、前記外周部で前記当接部に当接するように構成されている、静電容量式加速度センサ。
前記凹部の両側に設けられた前記当接部は平坦な面で構成されている、請求項４に記載の静電容量式加速度センサ。
当接部で前記質量体が当接する範囲は、前記質量体が前記当接部に当接した位置において、前記質量体を前記当接部に吸着させようとする吸着力が、前記質量体を前記当接部から離そうとする前記梁の弾性による復元力より小さくなるように設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の静電容量式加速度センサ。