JP5654916B2 - Capacitance type acceleration sensor - Google Patents
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Description
本発明は、加速度センサにかかり、特に静電容量の変化から加速度を検出する静電容量型加速度センサに関する。 The present invention relates to an acceleration sensor, and more particularly to a capacitance type acceleration sensor that detects acceleration from a change in capacitance.
現在のモバイル機器には、加速度センサを内蔵し、モバイル機器を携帯するユーザの動作を検出するものがある。そして、このような加速度センサには、互いに対向する位置に電極が配置され、電極に加速度が加わった場合の電極間の距離の変化に伴って静電容量が変化することを利用して加速度を検出する静電容量型加速度センサがある。
図6(a)、(b)は、従来の静電容量型加速度センサを例示した図である。図6(a)は図中に示したZ軸方向から静電容量型加速度センサ900を見た静電容量型加速度センサ900の平面視形状を示し、図6(b)は、図6(a)中に示した破線D−Dに沿う断面図である。静電容量型加速度センサ900は、図中に示したX軸方向に印加される加速度を検出する加速度センサである。
Some current mobile devices include an acceleration sensor and detect the operation of a user carrying the mobile device. In such an acceleration sensor, electrodes are arranged at positions facing each other, and acceleration is obtained by utilizing the fact that the capacitance changes as the distance between the electrodes changes when acceleration is applied to the electrodes. There is a capacitive acceleration sensor to detect.
6A and 6B are diagrams illustrating a conventional capacitive acceleration sensor. 6A shows a plan view shape of the capacitive acceleration sensor 900 when the capacitive acceleration sensor 900 is viewed from the Z-axis direction shown in the figure, and FIG. 6B is a plan view of FIG. It is sectional drawing which follows the broken line DD shown in the inside. The capacitive acceleration sensor 900 is an acceleration sensor that detects acceleration applied in the X-axis direction shown in the drawing.
図6(a)、(b)に示したように、静電容量型加速度センサ900は、支持基板909と、支持基板909上に設けられた変位可能な質量部901と、質量部901に接続されたばね性を有する梁部902と、を有している。質量部901からは可動電極903が延設されていて、可動電極903に対向するように固定電極904、905が配置されている。質量部901、梁部902、固定電極904、905は固定アンカ906よって支持基板909に支持されている。図6(a)中に固定アンカ906を破線で示す。固定アンカ906を示す破線は、実際には梁部902の裏面に設けられている固定アンカ906の位置を示す仮想的な線である。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the capacitive acceleration sensor 900 is connected to the
また、質量部901は、梁部902と2か所で接続されており、静電容量型加速度センサ900に加速度が印加された場合、慣性力によって支持基板909に対して相対的に変位する。このとき、可動電極903と固定電極904との間の静電容量、可動電極903と固定電極905の間の静電容量がそれぞれ変化する。静電容量型加速度センサ900は、この静電容量の変化によって静電容量型加速度センサ900に印加された加速度を検出するように構成されている。
In addition, the
静電容量型加速度センサ900を内蔵したモバイル機器等を落とす等した場合、静電容量型加速度センサ900には通常の使用時に想定される検出加速度以上の加速度が図中のZ軸方向に作用する。このとき、質量部901及び可動電極903と支持基板909とが接触しても、加速度の消失後は質量部901及び可動電極903が可動電極903自身と梁部902の復元力によって支持基板909と離れて元の状態に戻るように設計されている。
When a mobile device or the like with a built-in capacitive acceleration sensor 900 is dropped or the like, the capacitive acceleration sensor 900 has an acceleration greater than the detected acceleration assumed in normal use in the Z-axis direction in the figure. . At this time, even if the
ところで、このような静電容量型加速度センサ900では、以前からスティクション(stiction)とよばれる現象が報告されている。スティクションとは、静電容量型加速度センサ900に強いZ軸方向の加速度が印加された後、加速度の消失後も質量部901や可動電極903が支持基板909から離れなくなる現象である。この現象は、毛管作用、静電気力、ファンデルワールス力等が原因であると考えられている。なお、スティクションについては、特許文献2にも記載されている。
Incidentally, in such a capacitive acceleration sensor 900, a phenomenon called stiction has been reported for a long time. Stiction is a phenomenon in which the
スティクションが発生すると、その静電容量型加速度センサは機能を失うことになる。スティクションに考慮し、図6に示した静電容量型加速度センサ900では、質量部90
1及び可動電極903と支持基板909とが接触する箇所に突起部910を設けている。突起部910を設けた場合、質量部901及び可動電極903と支持基板909とが接触したとしても、その接触面積が小さくなる。接触面積が小さくなれば、質量部901及び可動電極903と支持基板909との間に作用する静電気力やファンデルワールス力等が小さくなってスティクションの発生を抑えることができる。
When stiction occurs, the capacitive acceleration sensor loses its function. In consideration of stiction, the capacitive acceleration sensor 900 shown in FIG.
1 and a projecting
しかしながら、上記した特許文献1に記載されたように、突起部910を使ってスティクションの発生を抑える構成は、静電容量型加速度センサ900の製造工程にさらに突起部910を形成する工程を追加することが必要になる。一般的に、半導体装置において工程の追加は製造工程の複雑化、歩留まりの低下、高コスト化につながるので望ましくないことは言うまでもない。
本願発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、静電容量型加速度センサの製造工程に新たな工程を追加することなく、スティクションが発生し難い静電容量型加速度センサを提供することを目的とする。
However, as described in Patent Document 1 described above, the configuration that suppresses the occurrence of stiction using the
The present invention has been made in view of the above points, and provides a capacitive acceleration sensor in which stiction is unlikely to occur without adding a new process to the manufacturing process of the capacitive acceleration sensor. For the purpose.
以上の課題を解決するため、本発明の静電容量型加速度センサは、互いに対向している可動電極と固定電極との電極間に生じる静電容量の変化を使って加速度を検出する静電容量型加速度センサであって、基板(例えば図1(b)に示した支持基板109)と、該基板上の前記固定電極と、ばね性を有し、前記基板に第1のアンカ部を介して固定される第1の梁部(例えば図1(a)に示した梁部102)と、第2のアンカ部を介して固定される第2の梁部(例えば図1(a)に示した梁部102)と、前記第1の梁部と前記第2の梁部との間にあって、前記可動電極を有する質量部(例えば図1(a)に示した質量部111)と、を含み、前記第1のアンカ部と前記第2のアンカ部とを結ぶ仮想的な直線を前記質量部に平行移動させた直線(例えば図1(a)に示した直線r)によって前記質量部を第1の質量部(例えば図1(a)に示した第1質量部110)と第2の質量部(例えば図1(a)に示した第2質量部120)とに分けた場合、前記第1の質量部の質量と、前記第2の質量部の質量とが異なり、前記可動電極の両方の端部が前記質量部に支持され、前記質量部が前記基板に対して水平方向に延びる凸部(例えば図5に示した凸部730)を有し、前記第1の質量部に形成された凸部全体の質量が、前記第2の質量部に形成された凸部全体の質量よりも大きいことを特徴とする
In order to solve the above problems, a capacitive acceleration sensor according to the present invention is a capacitive sensor that detects acceleration using a change in electrostatic capacitance that occurs between a movable electrode and a fixed electrode facing each other. Type acceleration sensor, which has a substrate (for example, the
また、本発明の静電容量型加速度センサは、上記した発明において、前記第1の質量部の質量が、前記第2の質量部の質量よりも大きくなる位置に前記第1のアンカ部と、前記第2のアンカ部とが設けられることが望ましい。
また、本発明の静電容量型加速度センサは、上記した発明において、記第1の質量部のうちの前記可動電極(例えば図2に示した可動電極303a、303b)の全体の質量が、前記第2の質量のうちの前記可動電極(例えば図2に示した303b)の全体の質量よりも大きいことが望ましい。
Further, in the capacitive acceleration sensor of the present invention, in the above-described invention, the first anchor portion is located at a position where the mass of the first mass portion is larger than the mass of the second mass portion, Preferably, the second anchor portion is provided.
Further, in the capacitance type acceleration sensor of the present invention, in the above-described invention, the total mass of the movable electrode (for example, the
また、本発明の静電容量型加速度センサは、上記した発明において、前記質量部が前記基板に対して水平、または鉛直方向に切り欠かれた切欠部を有し、前記第1の質量部に形成された切欠部によって該第1の質量部から失われる質量が、前記第2の質量部に形成された切欠部(例えば図4に示した孔部530)によって該第2の質量部から失われる質量よりも大きいことが望ましい。
Further, the capacitance type acceleration sensor of the present invention is the above-described invention, wherein the mass portion has a cutout portion cut out in a horizontal or vertical direction with respect to the substrate, and the first mass portion includes The mass lost from the first mass part by the formed notch is lost from the second mass by the notch (for example, the
以上の本願発明によれば、静電容量型加速度センサに対して強い加速度が鉛直方向にかかった場合、質量部及び可動電極が傾いて基板に接近し、質量部及び可動電極が基板と接する場合には、質量部及び可動電極の縁端部が基板と線接触する。このため、スティクションが発生し難い静電容量型加速度センサを提供することができる。また、このような構成を、質量部及び可動電極のパターニングの形状を変更するだけで実現できるため、静電容量型加速度センサの製造工程に新たな工程を追加する必要がない。 According to the present invention described above, when a strong acceleration is applied to the capacitive acceleration sensor in the vertical direction, the mass part and the movable electrode are inclined and approach the substrate, and the mass part and the movable electrode are in contact with the substrate. In this case, the mass part and the edge part of the movable electrode are in line contact with the substrate. For this reason, it is possible to provide a capacitive acceleration sensor in which stiction hardly occurs. Further, since such a configuration can be realized only by changing the patterning pattern of the mass part and the movable electrode, it is not necessary to add a new process to the manufacturing process of the capacitive acceleration sensor.
以下、本発明の静電容量型加速度センサの実施形態1ないし実施形態5について説明する。
[実施形態1]
図1(a)、(b)、(c)は、本発明の実施形態1の静電容量型加速度センサを説明するための図であって、図1(a)は、実施形態1の静電容量型加速度センサ100を図中に示したZ軸方向から見た平面視形状を示した図である。また、図1(b)は、図1中に示した破線A−Aに沿う断面図である。図1(c)は、破線D−D’に沿う断面図であって、図中に示した破線で囲まれた領域Fの断面を示した図である。
なお、実施形態1では、静電容量型加速度センサ100の平面視形状において、可動電極と固定電極とのセットを5セット示しているが、実際の静電容量型加速度センサは可動電極と固定電極とのセットを20〜30セット含んでいる。
Embodiments 1 to 5 of the capacitive acceleration sensor of the present invention will be described below.
[Embodiment 1]
FIGS. 1A, 1B, and 1C are diagrams for explaining a capacitive acceleration sensor according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. It is the figure which showed the planar view shape which looked at the
In the first embodiment, five sets of the movable electrode and the fixed electrode are shown in the plan view shape of the
図1(a)、(b)に示した静電容量型加速度センサは、互いに対向している可動電極と固定電極との間に生じる静電容量の変化を使って加速度を検出するものである。図1(a)、(b)に示したように、静電容量型加速度センサ100は、支持基板109と、支持基板109に固定される固定電極104、105と、ばね性を有し、支持基板109に固定アンカ106を介して固定される2つの梁部102と、2つの梁部102の間にあって、可動電極103を有する質量部111と、を備えている。質量部111のうちの可動電極103を除く部分を質量部本体101と記す。質量部111は、質量部本体101と可動電極103とを合わせた部材をいう。
The capacitive acceleration sensor shown in FIGS. 1A and 1B detects acceleration using a change in electrostatic capacitance generated between a movable electrode and a fixed electrode facing each other. . As shown in FIGS. 1A and 1B, the
梁部102の2つの端部102aは、それぞれ固定アンカ106で基板に固定されている。図1(a)中に固定アンカ106を破線で示す。固定アンカ106は、実際には端部102aの裏面に設けられている。実施形態1では、2つの固定アンカ106同士を結ぶ仮想的な直線を支持基板109上に平行移動させた直線を直線rとして図1(a)中に示
す。また、固定アンカ106と端部102aの裏面とが接続する接続箇所直上の端部102a上面の箇所を、接続箇所p、接続箇所qとして図1(a)、(b)中に記す。
The two
静電容量型加速度センサ100は、支持基板109に平行で、かつ梁部102の配列方向に加わった加速度を検出する。本明細書では、支持基板109に平行な梁部102の配列方向を図中に示したX軸方向とする。
静電容量型加速度センサ100に対してX軸方向に加速度が印加された場合、慣性力によって質量部本体101が支持基板109に対して相対的に変位し、可動電極103と固定電極104との間の静電容量、及び可動電極103と固定電極105との間の静電容量が変化する。静電容量型加速度センサ100は、このときの静電容量の変化から加速度を検出するように構成されている。
The
When acceleration is applied to the
図1に示した静電容量型加速度センサ100の質量部本体101は、厚さが一様な長方形の平面視形状を有し、質量部本体101から+Y方向または−Y方向に延出する複数の可動電極103は、その長さ、幅、質量が全て等しいものとする。このような質量部本体101と複数の可動電極103とを合わせた質量部111の重心は、質量部本体101のY軸方向に沿う辺を二等分する直線tと、質量部本体101のX軸方向に沿う辺を二等分する直線sとの交点(図1中に点oで示す)にある。
A
一方、梁部102の接続箇所p、qは、図1に示したように、点oよりも−Y方向にずれている。つまり、2つの梁部102は、質量部111の重心通る直線からはずれた位置でそれぞれ固定アンカ106を介して支持基板109に固定されている。
ここで、質量部111の平面視形状において、質量部111を、直線rを境にして第1質量部110と、第2質量部120とに区別すると、実施形態1では、図1から明らかなように、第1質量部110のY軸方向の長さが第2質量部120のY軸方向の長さより長くなっている。すなわち、質量部111の接続箇所p、qは、第1質量部110の質量が第2質量部120の質量よりも大きくなる位置に設けられているということができる。
On the other hand, the connection points p and q of the
Here, in the plan view shape of the
以上のように構成された静電容量型加速度センサ100では、支持基板109に対してZ軸方向に過大な加速度が印加された場合、直線rを軸にして質量部111及び可動電極103に回転力が生じる。
回転力によって質量部111及び可動電極103は支持基板109に対して傾きながら支持基板109に接近する。このとき、より大きい質量を有する第1質量部110が下方に傾き、第1質量部110及び可動電極103と支持基板109とが接触する場合には、第1質量部110、あるいは可動電極103の縁端部のみが支持基板109に線接触する。
In the
The
上記した状態を、図1(c)に示す。図1(c)では、支持基板109に対して質量部本体101が水平に支持されているときの可動電極103を破線で示し、実施形態1においてZ軸方向の加速度が静電容量型加速度センサに加わった場合の可動電極103を実線で示している。
以上のように、実施形態1の静電容量型加速度センサ100では、質量部111及び可動電極103と支持基板109との接触面積が小さくなり、スティクションが発生し難くなる。また、接続箇所p、qを重心からずらして設けることは、質量部本体101や梁部102を形成する際のマスクパターンを変更することによって実現することができる。このため、図1に示した静電容量型加速度センサ100は、一般的な静電容量型加速度センサの製造工程に新たな工程を追加することなく実現することができる。
The above state is shown in FIG. In FIG. 1C, the
As described above, in the
なお、実施形態1は、第1質量部110の質量を第2質量部120の質量より大きくすることによって質量部本体101が傾いて支持基板109に接触するようにしている。しかし、本発明の実施形態は、このような構成に限定されるものでなく、質量部111の質量を直線rを境にして区別し、区別された2つの部材の質量が相違するものであってもよい。
また、以上説明した実施形態1の静電容量型加速度センサ100では、支持基板109にシリコン基板が用いられる。また、梁部102、可動電極103、固定電極104、105には例えば堆積シリコン膜が用いられる。
In the first embodiment, the mass unit
In the
[実施形態2]
次に、実施形態2の静電容量型加速度センサを説明する。図2は、実施形態2の静電容量型加速度センサ300を図中に示すZ軸方向から見た平面視形状を示した図である。なお、図2中に示した構成や記号のうち、図1に示した構成と同様の構成及び記号については同様の符号を付して説明の一部を略すものとする。
[Embodiment 2]
Next, the capacitive acceleration sensor according to the second embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a plan view shape of the
実施形態2の静電容量型加速度センサ300は、図示しない支持基板に一端が固定される梁部102、2つの梁部102の間で弾性支持される質量部311、質量部311において質量部本体301から図中の+Y方向または−Y方向に延出する可動電極103、X軸方向に沿って可動電極103に対抗するように支持基板109に固定される固定電極104、105を備えている。
The
梁部102は、質量部本体301のY軸方向に沿う辺を二等分する直線(図中に示した直線rに一致する)上の接続箇所p、qにおいて質量部311と接続されている。実施形態2では、質量部311の平面視形状において、質量部311を、直線rを境にして第1質量部310と、第2質量部320とに区別するものとする。
複数の可動電極には所定の長さ(例えば実施形態1の可動電極103と同じ長さ)の可動電極303bと、可動電極303bよりも長い可動電極303aが設けられている。第1質量部310の側の質量部本体301から延出する6つの可動電極のうち2つが可動電極303aであり、他の4つは可動電極303bである。一方、第2質量部320の側の質量部本体301から延出する6つの可動電極は全て可動電極303bである。
The
The plurality of movable electrodes are provided with a
このような構成によれば、第1質量部310の側の複数の可動電極303a、303bの質量が、第2質量部320の側の複数の可動電極303bの質量よりも大きくなる。このとき、当然のことながら、質量部本体301及び可動電極303a、303bを合わせた質量部311の重心(図2中に点oで示す)は、質量がより大きい第1質量部310の側に偏っている。一方、接続箇所p、qは、質量部本体301のY軸方向に沿う辺を二等分する直線上に設けられているため、実施形態2では、接続箇所p、qを通る直線rが点oを通らない位置に設けられていることになる。
According to such a configuration, the masses of the plurality of
以上のことから、静電容量型加速度センサ300に対してZ軸方向に大きな加速度が印加された場合、質量部311が直線rを境にして傾く。このとき、より質量が大きい第1質量部310の可動電極303a、303bが下方に傾き、支持基板109と接触する場合には、その縁端部のみが支持基板109と線接触する。このため、実施形態2では、質量部311と支持基板109とが接触する場合にも、その接触面積が小さくなって、両者の間にスティクションが発生する可能性を低減することができる。
また、以上説明した構成は、質量部311をパターニングするマスクを変更することによって実現できる。このため、実施形態2は、実施形態1と同様に、一般的な静電容量型加速度センサの工数を増やすことなく実現することができる。
From the above, when a large acceleration is applied to the
Moreover, the structure demonstrated above is realizable by changing the mask which patterns the
[実施形態3]
次に、実施形態3の静電容量型加速度センサを説明する。図3は、実施形態3の静電容量型加速度センサ400を図中に示すZ軸方向から見た平面視形状を示した図である。な
お、図3中に示した構成や記号のうち、図1、図2に示した構成と同様の構成及び記号については同様の符号を付して説明の一部を略すものとする。
実施形態3の静電容量型加速度センサ400は、図示しない支持基板に一端が固定される梁部102、2つの梁部102の間で弾性支持される質量部311、質量部311の質量部本体301から図中の+Y方向、または−Y方向に延出する403、X軸方向に沿って可動電極403に対抗するように支持基板上に固定される固定電極104、105を備えている。
[Embodiment 3]
Next, the capacitive acceleration sensor of the third embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram showing a plan view shape of the
The
梁部102は、質量部本体301のY軸方向に沿う辺を二等分する直線(図中に示した直線rに一致する)上の接続箇所p、qにおいて支持基板109と接続されている。実施形態3では、質量部311の平面視形状において、直線rを境にし、質量部311を第1質量部310と第2質量部320とに区別するものとする。
実施形態3では、第1質量部310の側の質量部本体301から5つの可動電極403が延出している。一方、第2質量部320の側の質量部本体301からは6つの可動電極403が延出している。可動電極403は、いずれも同じ長さ、同じ幅を有していて、各々の質量は全て同じであるものとする。
The
In the third embodiment, five
このような構成によれば、第2質量部320の複数の可動電極の質量が、第1質量部310の複数の可動電極の質量よりも大きくなる。このとき、当然のことながら、質量部本体301と可動電極403とを合わせた質量部311の重心(図3中に点oで示す)は、質量がより大きい第2質量部320の側に偏っている。一方、接続箇所p、qは、質量部本体301のY軸方向に沿う辺を二等分する直線上にあるため、実施形態3では、接続箇所p、qを通る直線rが点oを通らない位置にあることになる。
According to such a configuration, the mass of the plurality of movable electrodes of the
以上のことから、静電容量型加速度センサ400に対してZ軸方向に大きな加速度が印加された場合、質量部311が直線rを境にして傾く。このとき、第2質量部320の可動電極403が下方に傾き、支持基板と接触する場合にも、第2質量部320の側の質量部本体301や可動電極403の縁端部のみが支持基板と線接触する。このため、実施形態3では、質量部311と支持基板との接触面積が小さくなって、両者の間にスティクションが発生する可能性が低減される。
また、以上説明した構成は、質量部311をパターニングするマスクを変更することによって実現できる。このため、実施形態3は、実施形態1、実施形態2と同様に、一般的な静電容量型加速度センサの工数を増やすことなく実現することができる。
From the above, when a large acceleration is applied to the
Moreover, the structure demonstrated above is realizable by changing the mask which patterns the
[実施形態4]
次に、実施形態4の静電容量型加速度センサを説明する。図4(a)は、実施形態4の静電容量型加速度センサ500を図中に示すZ軸方向から見た平面視形状を示した図であり、図4(b)は図4(a)中に示した破線B−Bに沿う断面図である。なお、図4(a)、(b)中に示した構成や記号のうち、図1〜3に示した構成と同様の構成及び記号については同様の符号を付して説明の一部を略すものとする。
実施形態4の静電容量型加速度センサ500は、図4(b)に示す支持基板109に一端が固定される梁部102、2つの梁部102の間で弾性支持される質量部511、質量部511の質量部本体501から図中の+Y方向、または−Y方向に延出する可動電極103、可動電極103とX方向に沿って対抗するように支持基板109上に固定される固定電極104、105を備えている。
[Embodiment 4]
Next, the capacitive acceleration sensor of the fourth embodiment will be described. FIG. 4A is a diagram showing a plan view shape of the
The
梁部102は、質量部本体501のY軸方向に沿う辺を二等分する直線(図中に示した直線rに一致する)上に設けられている接続箇所p、qによって支持基板109と接続している。実施形態4では、質量部511の平面視形状において、直線rを境にして質量部511を第1質量部510と、第2質量部520とに区別するものとする。第1質量部5
10と、第2質量部520のいずれの側においても、質量部本体501からは、全て同じ長さ、同じ幅を有する同じ質量の可動電極103が複数延出している。
The
10 and a plurality of
静電容量型加速度センサ500の質量部本体501は、支持基板109に対して鉛直方向に切り欠かれた複数の貫通孔(以下、孔部と記す)530を有している。質量部本体501のうち、第1質量部510の側の質量部本体501には3つの孔部530が形成され、第2質量部520の側の質量部本体501には2つの孔部530が形成されている。
複数の孔部530は、全て長方形の平面視形状を有し、その縦、横の辺の長さ及び深さが全て同じものとする。また、質量部511の厚さは全体的に一様である。このため、実施形態4では、第1質量部510の側の質量部本体501に形成された孔部530によって第1質量部510から失われる質量が、第2質量部520の側の質量部本体501に形成された孔部530によって第2質量部520から失われる質量よりも大きくなる。
The mass portion
The plurality of
このような構成によれば、第2質量部520の質量が第1質量部510の質量よりも大きくなり、当然のことながら、質量部511の重心(図4中に点oで示す)は、質量がより大きい第2質量部520の側に偏っている。一方、接続箇所p、qは、質量部本体501のY軸方向に沿う辺を二等分する直線上にあるから、実施形態4では、接続箇所p、qを通る直線rが点oを通らない位置に設けられていることになる。
According to such a configuration, the mass of the
以上のことから、静電容量型加速度センサ500に対してZ軸方向に大きな加速度が印加された場合、質量部511が直線rを境にして傾く。このとき、第2質量部520及び第2質量部520の可動電極103が下方に傾き、支持基板109と接触する場合には、その縁端部のみが支持基板109と線接触する。このため、実施形態4では、質量部511と支持基板109との接触面積が小さくなり、両者の間にスティクションが発生する可能性が低減される。
From the above, when a large acceleration is applied to the
また、孔部530は質量部511のパターニングと同時に形成することができる。このため、実施形態4は、質量部511をパターニングするマスクを変更することによって実現できるから、実施形態1から3と同様に、一般的な静電容量型加速度センサの工数を増やすことなく実現することができる。
なお、以上説明した実施形態4では、質量部本体501に孔部530を設けて第1質量部510、第2質量部520の質量を異ならしめた。しかし、実施形態4は、このような構成に限定されるものでなく、例えば、孔部530に代えて質量部本体501を鉛直方向と共に水平方向にも切り欠いて質量部本体501を貫通しない凹部を設けるようにしてもよい。
The
In the fourth embodiment described above, the
[実施形態5]
次に、実施形態5の静電容量型加速度センサを説明する。図5(a)は、実施形態5の静電容量型加速度センサ700の平面視形状を示した図であり、図5(b)は図5(a)中に示した破線C−Cに沿う断面図である。静電容量型加速度センサ700は、実施形態1から4の静電容量型加速度センサが可動電極の一方の端部のみが質量部に支持される、いわゆる「片持ち」タイプであるのに対し、可動電極の両方の端部が質量部に支持される、いわゆる「両持ち」タイプとして構成されている。なお、図5(a)、(b)中に示した構成や記号のうち、図1〜4に示した構成と同様の構成及び記号については同様の符号を付して説明の一部を略すものとする。
[Embodiment 5]
Next, the capacitive acceleration sensor of Embodiment 5 will be described. FIG. 5A is a diagram showing a planar view shape of the
実施形態5の静電容量型加速度センサ700は、図5(b)に示す支持基板109に一端が固定される梁部702、2つの梁部702の間で弾性支持される質量部701、質量部701において図中のY軸方向に延びる可動電極703、支持基板109上に可動電極703とX軸方向に沿って対抗するように固定される固定電極704、705を備えてい
る。実施形態5では、質量部701が可動電極703を含むものとする。
The
質量部701は、接続箇所p、qにおいて梁部702と接続される。梁部702は、質量部701のY軸方向に沿う辺を二等分する直線上にある接続箇所p、qで質量部701と接続されている。実施形態5では、質量部701の平面形状において、接続箇所p、接続箇所qを結ぶ直線rを境にして質量部701を第1質量部710と、第2質量部720とに区別するものとする。
The
実施形態5では、第1質量部710側にある可動電極を703a、第2質量部720側にある可動電極を703bとする。複数の可動電極703aと可動電極703bは、全て同じ長さ、同じ幅を有する同じ質量の可動電極である。
静電容量型加速度センサ700の質量部701は、その外縁部に支持基板109に対して水平方向に延びる凸部730を有している。第1質量部710の外縁部には4つの凸部730が形成され、第2質量部720の外縁部には3つの凸部730が形成されている。実施形態5では、複数の凸部730が全て同じ縦、横の辺の長さを有するものとする。
In the fifth embodiment, the movable electrode on the first
The
また、凸部730は全て質量部701と同じ材料によって形成されていて、同じ質量を持っている。このため、実施形態5では、第1質量部710に形成された4つの凸部730の質量が、第2質量部720に形成された3つの凸部730の質量よりも大きくなる。
このとき、当然のことながら、質量部701の重心(図5中に点oで示す)は、質量がより大きい第1質量部710の側に偏っている。一方、接続箇所p、qは、質量部701のY軸方向に沿う辺を二等分する直線上に設けられているから、実施形態5では、接続箇所p、qを通る直線rが点oを通らない位置に設けられていることになる。
Further, all the
At this time, as a matter of course, the center of gravity of the mass part 701 (indicated by a point o in FIG. 5) is biased toward the first
以上のことから、静電容量型加速度センサ700に対してZ軸方向に大きな加速度が印加された場合、質量部701が直線rを境にして傾く。このとき、第1質量部710及び凸部730が下方に傾く。そして、第1質量部710及び凸部730が支持基板109に接触する場合には、第1質量部710の縁端部のみが支持基板109と線接触する。このため、実施形態5では、質量部701、あるいは凸部730と支持基板109との接触面積が小さくなり、両者の間にスティクションが発生する可能性が低減される。
From the above, when a large acceleration is applied to the
また、以上説明した構成においては、質量部701のパターニングと同時に凸部730を形成することができる。このため、実施形態5は、質量部701をパターニングするマスクを変更することによって実現できるから、実施形態1ないし4と同様に、一般的な静電容量型加速度センサの工数を増やすことなく実現することができる。
なお、以上説明した実施形態5では、静電容量型加速度センサを両持ちタイプの静電容量型加速度センサとして構成した。しかし、実施形態5はこのような構成に限定されるものではなく、片持ちタイプとしても構成することができる。さらに、実施形態1ないし4の静電容量型加速度センサを両持ちタイプの静電容量型加速度センサとして構成することも可能である。
Moreover, in the structure demonstrated above, the
In the fifth embodiment described above, the capacitive acceleration sensor is configured as a double-sided capacitive acceleration sensor. However, the fifth embodiment is not limited to such a configuration, and can be configured as a cantilever type. Furthermore, the capacitive acceleration sensor of Embodiments 1 to 4 can be configured as a double-sided capacitive acceleration sensor.
本発明は、静電容量の変化によってX軸方向、Y軸方向にかかる加速度を検出し、Z軸方向の加速度が印加された場合にスティクションが発生し得る静電容量型加速度センサであれば、どのような静電容量型加速度センサにも適用することができる。 The present invention is an electrostatic capacitance type acceleration sensor that detects the acceleration in the X-axis direction and the Y-axis direction due to a change in capacitance, and can generate stiction when acceleration in the Z-axis direction is applied. The present invention can be applied to any capacitance type acceleration sensor.
100、300、400、500、700 静電容量型加速度センサ
101、301、501 質量部本体
102 梁部
103、303a、303b、403、703a、703b 可動電極
104、105 固定電極
106 固定アンカ
109 支持基板
110、310、510、710 第1質量部
111、311、511、701 質量部
120、320、520、720 第2質量部
530 孔部
730 凸部
100, 300, 400, 500, 700
111, 311, 511, 701
Claims (4)
基板と、
該基板上の前記固定電極と、
ばね性を有し、前記基板に第1のアンカ部を介して固定される第1の梁部と、
第2のアンカ部を介して固定される第2の梁部と、
前記第1の梁部と前記第2の梁部との間にあって、前記可動電極を有する質量部と、を含み、
前記第1のアンカ部と前記第2のアンカ部とを結ぶ仮想的な直線を前記質量部上に平行移動させた直線によって前記質量部を第1の質量部と第2の質量部とに分けた場合、前記第1の質量部の質量と、前記第2の質量部の質量とが異なり、
前記可動電極の両方の端部が前記質量部に支持され、
前記質量部は、その外縁部に前記基板に対して水平方向に延びる凸部を有し、
前記第1の質量部に形成された凸部全体の質量が、前記第2の質量部に形成された凸部全体の質量よりも大きいことを特徴とする静電容量型加速度センサ。 A capacitance type acceleration sensor that detects acceleration using a change in capacitance generated between an electrode between a movable electrode and a fixed electrode facing each other,
A substrate,
The fixed electrode on the substrate;
A first beam portion having a spring property and fixed to the substrate via a first anchor portion;
A second beam portion fixed via a second anchor portion;
A mass part between the first beam part and the second beam part and having the movable electrode,
The mass part is divided into a first mass part and a second mass part by a straight line obtained by translating a virtual straight line connecting the first anchor part and the second anchor part onto the mass part. and if the mass of the first mass, Ri said second parts by mass and the Do different of,
Both ends of the movable electrode are supported by the mass part,
The mass portion has a convex portion extending in a horizontal direction with respect to the substrate at an outer edge portion thereof,
The capacitance type acceleration sensor characterized in that the mass of the entire convex portion formed in the first mass portion is larger than the mass of the entire convex portion formed in the second mass portion .
前記第1の質量部に形成された切欠部によって該第1の質量部から失われる質量が、前記第2の質量部に形成された切欠部によって該第2の質量部から失われる質量よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の静電容量型加速度センサ。 The mass portion has a notch cut out in a horizontal or vertical direction with respect to the substrate,
The mass lost from the first mass part by the notch formed in the first mass part is larger than the mass lost from the second mass part by the notch formed in the second mass part. The capacitance type acceleration sensor according to claim 1, wherein the capacitance type acceleration sensor is large.
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