JP5898571B2

JP5898571B2 - Ｍｅｍｓセンサ

Info

Publication number: JP5898571B2
Application number: JP2012124349A
Authority: JP
Inventors: 矢澤　久幸; 久幸矢澤; 尚信大川; 高橋　亨; 亨高橋; 菊入　勝也; 勝也菊入
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2032-05-31
Also published as: CN103454450A; JP2013250125A; CN103454450B

Description

本発明は、シリコン基板から切り出すなどして形成された可動部の高さ方向への変位量を検知可能な可動センサに関する。

特許文献１には、高さ方向であって互いに逆方向に変位可能な第１の可動部及び第２の可動部を備えた可動センサが開示されている。

特許文献１の可動センサは、特許文献１の図１に示すように、第１の可動部２と、第２の可動部３と、各可動部２，４に連結されるリンク部１０ａ，１０ｂと、各リンク部１０ａ，１０ｂと支点連結部１６ａ，１６ｂ，３２ａ，３２ｂを介して連結する支持部１７ａ、１７ｂ，２１ａ，２１ｂとを有して構成される。そして、支点連結部１６ａ，１６ｂ，３２ａ，３２ｂを回動中心として支持部１７ａ，１７ｂ，２１ａ，２１ｂが高さ方向に回動し、これにより第１の可動部２と第２の可動部３とが高さ方向であって互いに逆方向に変位可能とされている。

また特許文献２〜特許文献４も、可動部が高さ方向に変位する可動センサを構成しているが、特許文献１と違って可動部は一つであり、互いに逆方向に変位する第１の可動部と第２の可動部は設けられていない。

ＷＯ２０１０／００１９４７ＷＯ２０１０／１４０４６８ＷＯ２００９／０９９１２５特開２００５−１１４５６３号公報

特許文献１に示すような質量の異なる第１の可動部と第２の可動部とを備える可動センサにおいて、更なる高感度を達成できる構造が求められた。また、更なる小型化も求められており、特許文献１に示すような可動センサでは、十分な変位量を得るために必要なばねとなるトーションバーの寸法が、製造プロセス上、対応できる寸法未満となる恐れがあった。このため、安定的なばね形状を得るために、従来の可動センサにおけるばね寸法であっても、小型、高感度を達成し得るような構造も要求されていた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、従来に比べて高感度を得ることができる可動センサを提供することを目的としている。

本発明における可動センサは、
固定支持される複数の支持部と、高さ方向に変位し互いに質量の異なる第１の可動部及び第２の可動部と、前記支持部と各可動部とに回動自在に連結された第１のリンク部及び第２のリンク部と、前記可動部の変位を検知するための検知部とを有しており、
前記第１の可動部は前記第２の可動部の外側に位置しており、
前記第１のリンク部及び前記第２のリンク部は左右方向（Ｘ）に延出して形成されており、
前記第１のリンク部は、前記第２の可動部の左端部よりも左側に延出して前記第１の可動部と第１の左連結ばねを介して連結されるとともに、前記第２の可動部の右端部側で前記第２の可動部と第１の右連結ばねを介して連結され、かつ、前記左右方向にて前記第１の左連結ばねと前記第１の右連結ばねとの間に位置する前記支持部と第１の支点連結ばねを介して連結されており、
前記第２のリンク部は、前記第２の可動部の右端部よりも右側に延出して前記第１の可動部と第２の右連結ばねを介して連結されるとともに、前記第２の可動部の左端部側で前記第２の可動部と第２の左連結ばねを介して連結され、かつ、前記左右方向にて前記第２の右連結ばねと前記第２の左連結ばねとの間に位置する前記支持部と第２の支点連結ばねを介して連結されており、
前記第１のリンク部が前記第１の支点連結ばねを中心として、前記第２のリンク部が前記第２の支点連結ばねを中心として夫々、回動したときに、前記第２の可動部と前記第１の可動部とは前記高さ方向にて逆方向に変位し、
前記第１の支点連結ばねは、前記第２の可動部の前記左端部と前後方向（Ｙ）に一致した位置にあり、あるいは前記左端部よりも左側に位置し、前記第２の支点連結ばねは、前記第２の可動部の前記右端部と前後方向（Ｙ）に一致した位置にあり、あるいは、前記右端部よりも右側に位置していることを特徴とするものである。

このように各支点連結ばねを、第２の可動部の左右方向の両端部と前後方向にて一致した位置に配置するか、好ましくは前記両端部よりも外側に配置したことで、支点連結ばねを介した各リンク部の左右方向への長さ寸法を従来に比べて長くでき、これにより、各可動部の高さ方向への変位量を従来に比べて大きくできる。したがって高さ方向にて互いに逆方向に変位可能な第１の可動部と第２の可動部とを備える可動センサにおいて、ばねの寸法を小さくすることなしに従来に比べて高感度の可動センサを得ることができる。

本発明では、前記第１の左連結ばねと前記第１の支点連結ばね間の前記左右方向（Ｘ）への距離、前記第１の支点連結ばねと前記第１の右連結ばね間の前記左右方向（Ｘ）への距離、前記第２の左連結ばねと前記第２の支点連結ばね間の前記左右方向（Ｘ）への距離、前記第２の支点連結ばねと前記第２の右連結ばね間の前記左右方向（Ｘ）への距離が、夫々、同寸法で形成されることが好ましい。これにより、第１の可動部及び第２の可動部を安定して高さ方向に平行移動させることができる。

また本発明では、前記第１のリンク部には、前記第２の可動部の左端部よりも左側であって、前後方向（Ｙ）に間隔を空けて延出した複数本の左リンク片が設けられ、各左リンク片が、前記第１の可動部と前記第１の左連結ばねを介して連結されており、
前記第２のリンク部には、前記第２の可動部の右端部よりも右側であって、前後方向（Ｙ）に間隔を空けて延出した複数本の右リンク片が設けられ、各右リンク片が、前記第１の可動部と前記第２の右連結ばねを介して連結されており、
前記第２の可動部は、少なくとも対角線上にて対向する前記左端部及び前記右端部が、夫々、前記第１のリンク部及び前記第２のリンク部により連結されていることが好ましい。これにより、第１の可動部及び第２の可動部を安定して高さ方向に平行移動させることができる。

あるいは本発明では、前記第２の可動部の左端部よりも左側に延出する前記第１のリンク部の左リンク片に対し前後方向（Ｙ）に間隔を空けて第１の補助リンク部が設けられ、前記第１の補助リンク部は、前記第１のリンク部と共に同方向に回動するように前記第１の可動部及び前記支持部と夫々、連結されており、
前記第２の可動部の右端部よりも右側に延出する前記第２のリンク部の右リンク片に対し前後方向（Ｙ）に間隔を空けて第２の補助リンク部が設けられ、前記第２の補助リンク部は、前記第２のリンク部と共に同方向に回動するように前記第１の可動部及び前記支持部と夫々、連結されており、
前記第２の可動部は、少なくとも対角線上にて対向する前記左端部及び前記右端部が、夫々、前記第１のリンク部及び前記第２のリンク部により連結されていることが好ましい。これにより、第１の可動部及び第２の可動部を安定して高さ方向に平行移動させることができる。

本発明では、前記第１のリンク部は、前記第２の可動部の前記左端部側に設けられた第１の支持部と前記第１の支点連結ばねを介して連結され、前記第２のリンク部は、前記第２の可動部の前記右端部側に設けられた第２の支持部と前記第２の支点連結ばねを介して連結されていることが好ましい。

あるいは本発明における可動センサは、
固定支持される単一の支持部と、高さ方向に変位し互いに質量の異なる第１の可動部及び第２の可動部と、前記支持部と各可動部とに回動自在に連結された第１のリンク部及び第２のリンク部と、前記可動部の変位を検知するための検知部とを有しており、
前記第１の可動部は前記第２の可動部の外側に位置しており、
前記第１のリンク部及び前記第２のリンク部は左右方向（Ｘ）に延出して形成されており、
前記支持部は、前記第２の可動部を前後方向（Ｙ）にて分断するように前記左右方向（Ｘ）に延出して形成され、前記左右方向（Ｘ）に対向する左端部と右端部を有するものであって、
前記第１のリンク部は、前記第２の可動部の左端部よりも左側に延出して前記第１の可動部と第１の左連結ばねを介して連結されるとともに、前記第２の可動部の右端部側で前記第２の可動部と第１の右連結ばねを介して連結され、かつ、前記左右方向にて前記第１の左連結ばねと前記第１の右連結ばねとの間に位置する前記支持部の左端部と第１の支点連結ばねを介して連結されており、
前記第２のリンク部は、前記第２の可動部の右端部よりも右側に延出して前記第１の可動部と第２の右連結ばねを介して連結されるとともに、前記第２の可動部の左端部側で前記第２の可動部と第２の左連結ばねを介して連結され、かつ、前記左右方向にて前記第２の右連結ばねと前記第２の左連結ばねとの間に位置する前記支持部の右端部と第２の支点連結ばねを介して連結されており、
前記第１のリンク部が前記第１の支点連結ばねを中心として、前記第２のリンク部が前記第２の支点連結ばねを中心として夫々、回動したときに、前記第２の可動部と前記第１の可動部とは前記高さ方向にて逆方向に変位し、
前記第１の支点連結ばねは、前記第２の可動部の前記左端部と前後方向（Ｙ）に一致した位置にあり、あるいは前記左端部よりも左側に位置し、前記第２の支点連結ばねは、前記第２の可動部の前記右端部と前後方向（Ｙ）に一致した位置にあり、あるいは、前記右端部よりも右側に位置していることを特徴とするものである。この構成によれば、支持部を一つにできる。

また本発明では、前記第１リンク部と前記第２リンク部とは、前記第２の可動部の前記左右方向における略中央位置で中央連結ばねを介して連結されていることが好ましい。これにより、第１のリンク部と第２のリンク部とが回動したときに、第１のリンク部と第２のリンク部との回動状態を安定化でき、より安定して可動部を平行移動させることができる。

また本発明では、前記第１の可動部は、前記第２の可動部の前後方向の両側に配置され、前記第１の可動部と高さ方向にて対向する位置に第１の固定電極、前記第２の可動部と高さ方向にて対向する位置に第２の固定電極が配置されており、前記検知部は、各可動部及び各固定電極からなり静電容量変化を検知する構成であることが好ましい。本発明では、可動センサの中心付近に各固定電極を集約させることができ、基材の反り等があっても、またノイズ原因となる例えばセンサ中心を通る前後方向を回転中心とした回転運動等が生じても、第１の可動部と第１の固定電極間の可変コンデンサ−、及び第２の可動部と第２の固定電極間の可変コンデンサ−を備える差動出力回路を構成することで、差動出力上ノイズ成分をキャンセルでき、安定した出力を得ることができる。

また本発明では、前記第１の可動部は、前記第２の可動部の前後方向（Ｙ）の領域から夫々、左方向に延出する左延出片と、前記第２の可動部の前後方向（Ｙ）の領域から夫々、右方向に延出する右延出片とを備え、
前記第２の可動部の左端部よりも左側に延出する前記第１のリンク部の左リンク片が、前記左延出片と前後方向（Ｙ）にて対向しており、
前記第２の可動部の右端部よりも右側に延出する前記第２のリンク部の右リンク片が、前記右延出片と前後方向（Ｙ）にて対向しており、
前記第２の可動部の左側には、一対の前記左延出片にて挟まれた左側空間領域が形成されており、前記第２の可動部の右側には、一対の前記右延出片にて挟まれた右側空間領域が形成されており、
前記左側空間領域、及び前記右側空間領域には、前記左右方向への検知部及び前記前後方向への検知部が夫々、設けられており、
前記左右方向への検知部及び前記前後方向への検知部には、夫々、前記第２の可動部及び前記第１の可動部と同じ板材から切り出された可動電極及び固定電極が設けられていることが好ましい。本発明では可動センサの小型化においても、従来の構成に比べてリンク部の長さ寸法を長く形成でき、高さ方向への変位を検知するＺ軸の検知部の感度を向上させることができるとともに、左側空間領域、及び右側空間領域を、左右方向及び前後方向への検知部に有効利用することで、小型の３軸可動センサを構成することができる。

本発明によれば、支点連結ばねを第２の可動部の左右方向の両端部と前後方向にて一致した位置に配置するか、好ましくは前記両端部よりも外側に配置したことで、支点連結ばねを介した各リンク部の左右方向への長さ寸法を従来に比べて長くでき、これにより、各可動部の高さ方向への変位量を従来に比べて大きくできる。したがって高さ方向にて互いに逆方向に変位可能な第１の可動部と第２の可動部とを備える可動センサにおいて、ばねの寸法を小さくすることなしに従来に比べて高感度の可動センサを得ることができる。また、空間領域を形成することができ、この空間領域を有効理由することで小型の３軸可動センサを構成することができる。

本発明の第１の実施の形態の可動センサの平面図、本発明の第１の実施の形態の可動センサが動作している状態を示す斜視図、第２の可動部の部分拡大平面図、本発明の第２の実施の形態の可動センサの平面図、本発明の第２の実施の形態の可動センサが動作している状態を示す斜視図、本発明の第３の実施の形態の可動センサの平面図、本発明の第３の実施の形態の可動センサが動作している状態を示す斜視図、本発明の第４の実施の形態の可動センサの平面図、本発明の第５の実施の形態の可動センサの平面図、本発明の第５の実施の形態の可動センサが動作している状態を示す斜視図、図１における第１のリンク部と第２のリンク部とを連結する部分を拡大して示した部分拡大平面図、図４等における第１のリンク部と第２のリンク部とを連結する部分を拡大して示した部分拡大平面図、図８における第１のリンク部と第２のリンク部とを連結する部分を拡大して示した部分拡大平面図、図１に示す可動センサの部分拡大正面図（図１に示す可動センサをＹ２矢視で見た正面図）、本実施の形態における３軸の可動センサの平面図、検出回路を示す回路図、比較例の可動センサの平面図。

各図に示す可動センサに関しては、Ｘ方向が左右方向であり、Ｘ１方向が右方向でＸ２方向が左方向、Ｙ方向が前後方向であり、Ｙ１方向が前方でＹ２方向が後方である。また、Ｙ方向とＸ方向の双方に直交する方向が上下方向（高さ方向；Ｚ）である。

図１に示す第１の実施形態の可動センサ１は、長方形の平板であるシリコン基板（板材）から形成されている。すなわち、シリコン基板に、各部材の形状に対応する平面形状のレジスト層を形成し、レジスト層が存在していない部分で、シリコン基板をディープＲＩＥ（ディープ・リアクティブ・イオン・エッチング）などのエッチング工程で切断することで、各部材を分離している。したがって、可動センサ１を構成する各部材は、シリコン基板の表面と裏面の厚みの範囲内で構成されている。

図１に示すように、可動センサ１は、第１の可動部２と第２の可動部３とを備える。第１の可動部２は第２の可動部３の外側に位置している。可動センサ１が静止状態のときに、第１の可動部２と第２の可動部３は、その表面どうしと裏面どうしが同一面上に位置しており、それ以外の部材は、前記表面および裏面から突出していない。

可動センサ１は微小であり、例えば長方形の長辺１ａ，１ｂの長さ寸法は２ｍｍ以下であり、短辺１ｃ，１ｄの長さ寸法は０．８ｍｍ以下である。さらに、厚み寸法は０．１ｍｍ以下である。

図１に示すように、可動センサ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第１の可動部２である。長辺１ａ，１ｂの延びる方向が左右方向（Ｘ）であり、短辺１ｃ，１ｄの延びる方向が前後方向（Ｙ）である。第１の可動部２の中央部には長方形の第１の空間領域２ａが上下に貫通して形成されており、この第１の空間領域２ａの内部に第２の可動部３が形成されている。第１の可動部２と第２の可動部３は互いに独立している。

図１に示す中立状態（静止状態）では、第１の可動部２の表面２ｂと第２の可動部３の表面３ｂが同一面であり、第１の可動部２の裏面と第２の可動部３の裏面が同一面である。第１の可動部２の表面２ｂの面積は第２の可動部３の表面３ｂの面積よりも広く、第１の可動部２の質量が第２の可動部３の質量よりも大きい。ただし、第２の可動部３の質量が第１の可動部２の質量より大きい構成としてもよい。

図１に示すように、第１の可動部２には、第２の可動部３の前方（Ｙ１）に形成された前方可動片２ｃと、第２の可動部３の後方（Ｙ２）に形成された後方可動片２ｄとが設けられる。前方可動片２ｃ及び後方可動片２ｄは点対称となっており、前方可動片２ｃ及び後方可動片２ｄとが第１の可動部２の大部分の質量を備える主体部分である。

図１に示すように前方可動片２ｃの左側の端部から左方向（Ｘ１）に延出する第１の左延出片２ｃ１が形成され、前方可動片２ｃの右側の端部から右方向（Ｘ２）に延出する第１の右延出片２ｃ２が形成されている。また、後方可動片２ｄの左側の端部から左方向（Ｘ１）に延出する第２の左延出片２ｄ１が形成され、後方可動片２ｄの右側の端部から右方向（Ｘ２）に延出する第２の右延出片２ｄ２が形成されている。

図１に示すように、第１の左延出片２ｃ１と第２の左延出片２ｄ１との各左端部間は前後方向（Ｙ）に延出する左連結片７により一体に接続されており、第２の可動部３の左側（Ｘ１）には、第１の可動部１の第１の左延出片２ｃ１，第２の左延出片２ｄ１及び左連結片７により囲まれた第２の空間領域（左側空間領域）５が形成される。

また、図１に示すように、第１の右延出片２ｃ２と第２の右延出片２ｄ２との各右端部間が前後方向（Ｙ）に延出する右連結片８により一体に接続されており、第２の可動部３の右側（Ｘ２）には、第１の可動部１の第１の右延出片２ｃ２，第２の右延出片２ｄ２及び第２の連結片８により囲まれた第３の空間領域（右側空間領域）６が形成される。

図１に示す第１の可動部２及び第２の可動部３は、図２に示すように、外部から力（例えば、加速度）を受けると、高さ方向（Ｚ）にて逆方向に変位するものである。このとき第１の可動部２及び第２の可動部３は高さ方向（Ｚ）に平行移動する。

本実施形態では、第１のリンク部１０及び第２のリンク部１１が、第１の可動部２及び第２の可動部３の高さ方向への変位を規制している。

図１に示すように第１のリンク部１０には、第２の可動部３の左端部３ｃよりも左側（Ｘ１）に延出する左リンク片１０ａが設けられる。左リンク片１０ａは、第１の可動部２を構成する前方可動片２ｃから延出する第１の左延出片２ｃ１よりも内側に位置している。

図１に示すように第１のリンク部１０には、左リンク片１０ａと一体となって、第２の可動部３の前方（Ｙ１）、右方（Ｘ２）及び後方（Ｙ２）の周囲を囲むように形成された第１の中央リンク片１０ｂが設けられている。

図１に示すように第１のリンク部１０を構成する左リンク片１０ａは、第１の可動部２と左連結片７の位置で第１の左連結ばね１２を介して連結されている。また、第１のリンク部１０を構成する第１の中央リンク片１０ｂは、第２の可動部３の右端部３ｄ側で第２の可動部３と第１の右連結ばね１３を介して連結されている。

図１に示すように、第２の可動部３の左端部３ｃ側であって前方（Ｙ１）の位置に第１の支持部（第１のアンカ）１５が設けられる。第１の支持部１５は、左右方向（Ｘ）にて、第１の左連結ばね１２及び第１の右連結ばね１３との間に位置している。そして図１に示すように、第１のリンク部１０は、第１の支持部１５と第１の支点連結ばね１６を介して連結されている。

図１に示すように第２のリンク部１１には、第２の可動部３の右端部３ｄよりも右側（Ｘ２）に延出する右リンク片１１ａが設けられる。第２の右リンク片１１ａは、第１の可動部２を構成する後方可動片２ｄから延出する第２の右延出片２ｄ２よりも内側に位置している。

図１に示すように第２のリンク部１１には、右リンク片１１ａと一体となって、第２の可動部３の後方（Ｙ２）、左方（Ｘ１）及び前方（Ｙ１）の周囲を囲むように形成された第２の中央リンク片１１ｂが設けられている。

図１に示すように第２のリンク部１１を構成する右リンク片１１ａは、第１の可動部２と右連結片８の位置で第２の右連結ばね１７を介して連結されている。また、第２のリンク部１１を構成する第２の中央リンク片１１ｂは、第２の可動部３の左端部３ｃ側で第２の可動部３と第２の左連結ばね１８を介して連結されている。

図１に示すように、第２の可動部３の右端部３ｄ側であって後方（Ｙ２）の位置に第２の支持部（第２のアンカ）１９が設けられる。第２の支持部１９は、左右方向（Ｘ）にて、第２の右連結ばね１７及び第２の左連結ばね１８との間に位置している。そして図１に示すように、第２のリンク部１１は、第２の支持部１９と第２の支点連結ばね２０を介して連結されている。

図１に示すように、第２の可動部３の左端部３ｃ側の後方側（Ｙ２側）を切り欠いて第３の支持部（第３のアンカ）２２が設けられ、第２の可動部３の右端部３ｄ側の前方側（Ｙ１側）を切り欠いて第４の支持部（第４のアンカ）２３が設けられる。

図１に示すように、第１のリンク部１０は、第１の中央リンク片１０ｂのうち、第２の可動部３の後方側（Ｙ２）にて延出した部分での左端部が第３の支持部２２と第３の連結ばね２２ａを介して連結されている。また、第２のリンク部１１は、第２の中央リンク片１１ｂのうち、第２の可動部３の前方側（Ｙ１）にて延出した部分での右端部が第４の支持部２３と第４の連結ばね２３ａを介して連結されている。

また、図１に示すように、第１のリンク部１０の左リンク片１０ａに対し第２の空間領域５を介して対向する後方位置に第１の補助リンク部２１が設けられる。

図１に示すように第２の可動部３の左端部３ｃ側の後方（Ｙ２）には、第５の支持部（第５のアンカ）２４が設けられる。

そして、第１の補助リンク部２１の左端部側は、第１の可動部２を構成する左連結片７と第５の連結ばね２５を介して連結され、第１の補助リンク部２１の右端部側は、第５の支持部２４と第６の連結ばね２６を介して連結されている。

また、図１に示すように、第２のリンク部１１の右リンク片１１ａに対し第２の空間領域６を介して対向する前方位置に第２の補助リンク部２９が設けられる。

図１に示すように第２の可動部３の右端部３ｄ側の前方（Ｙ１）には、第６の支持部（第６のアンカ）３０が設けられる。

そして、第２の補助リンク部２９の右端部側は、第１の可動部２を構成する右連結片８と第７の連結ばね３１を介して連結され、第２の補助リンク部２９の左端部側は、第６の支持部３０と第８の連結ばね３２を介して連結されている。

図１に示すように、第２の可動部３の左端部３ｃ側に配置された第１の支持部１５、第３の支持部２２、及び第５の支持部２４は、前後方向（Ｙ）に一列に設けられ、また、各連結ばね１６、１８、２２ａ、２６は、前後方向（Ｙ１）の同位置に配置されている。また、図１に示すように、第２の可動部３の右端部３ｄ側に配置された第２の支持部１９、第４の支持部２３、及び第６の支持部３０は、前後方向（Ｙ）に一列に設けられ、また、各連結ばね２０、１３、２３ａ、３２は、前後方向（Ｙ１）の同位置に配置されている。

図１に示すように、第１の左連結ばね１２と第１の支点連結ばね１６との間の左右方向（Ｘ）への距離をＬ１、第１の支点連結ばね１６と第１の右連結ばね１３との左右方向（Ｘ）への距離をＬ２、第２の左連結ばね１８と第２の支点連結ばね２０との間の距離をＬ３、第２の支点連結ばね２０と第２の右連結ばね１７との間の距離をＬ４とした。なお、図１に示す第５の連結ばね２５と第６の連結ばね２６との間の左右方向（Ｘ）への距離はＬ１と同じであり、第７の連結ばね３１と第８の連結ばね３２との間の左右方向（Ｘ）への距離はＬ４と同じである。
本実施形態では、距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３及びＬ４は全て同じ寸法である。

図１に示す各支持部（アンカ）１５、１９、２２、２３、２４、３０は、図１４に示す支持基板３６側に図示しない絶縁層を介して固定支持されている。例えば、図１に示す可動部２，３、リンク部１０，１１及び支持部を備える機能層と、図１４に示す支持基板３６及び図示しない前記絶縁層とでＳＯＩ基板を構成している。

図示しない前記絶縁層は、各支持部と支持基板３６との間を除いて取り除かれており、よって、各可動部２、３及びリンク部１０、１１は、高さ方向（Ｚ）に移動可能とされている。

なお図１４では、可動部２，３の高さ方向（Ｚ）への変位量を実際よりも大きく図示しており、したがって各支持部と支持基板３６との間の高さ方向（Ｚ）への距離、各支持部と対向基板３５との間の高さ方向（Ｚ）への距離も実際の寸法比よりも大きく図示した。

図１４に示すように、支持基板３６と高さ方向（Ｚ）にて間隔を空けて対向基板３５が配置されている。対向基板３５の表面３５ａには固定電極３７が設けられる。図１４には、第１の可動部２の前方可動片２ｃと対向する第１の固定電極３７が図示されている。

図１に示すように、第１の可動部２と高さ方向にて対向する位置に第１の固定電極３７，３８（点線で示した）が形成され、第２の可動部３と高さ方向にて対向する位置に第２の固定電極３９（点線で示した）が形成されている。

図１に示すように、各固定電極３７〜３９は前後方向（Ｙ）にて等間隔で配置される。また各固定電極３７〜３９は、可動センサ１の中心Ｏ１付近に集約して形成される。

本実施形態における可動センサ１の図１に示す機能層は、可動センサ１の中心Ｏ１を対称点とした点対称形状で形成されている。

可動センサ１に外部から加速度が与えられると、第１の可動部２の質量が第２の可動部３の質量よりも大きいため、第１の可動部２が慣性力によって絶対空間内で留まろうとし、その結果、各支持部１５、１９、２２、２３、２４、３０に対して第１の可動部２が加速度の作用方向と逆の方向へ相対的に移動する。このとき図２に示すように、各リンク部１０，１１は、図１に示す各支点連結ばね１６，２０を中心として高さ方向（Ｚ）に回動する。その結果、第２の可動部３は、第１の可動部２の移動方向とは逆方向に移動する。各支点連結ばね１６，１９は、中心Ｏ１を対称点として点対称に配置され、また、各連結ばねも点対称配置とされているため、第１の可動部２と第２の可動部３は、互いに平行な姿勢を維持したまま逆向きに移動する。

なお各リンク部１０，１１は連結ばねよりも幅広であり、連結ばねよりも高い剛性を有しているため、リンク部１０，１１が捩れたり曲げられながら回動するのを抑制できる。

静止状態では、第１の可動部２と第１の固定電極３７，３８間の高さ方向への距離、第２の可動部３と第２の固定電極３９間の高さ方向への距離は同じであるが、加速度を受けて、第１の可動部２と第２の可動部３とが高さ方向にて逆方向に変位すると、第１の可動部２と第１の固定電極３７，３８間の高さ方向への距離と、第２の可動部３と第２の固定電極３９間の高さ方向への距離とが異なる。これにより、第１の可動部２と第１の固定電極３７，３８間、及び第２の可動部３と第２の固定電極３９間で生じる静電容量が異なる値となり、図１６に示す検出回路６０により、前記静電容量の変化の差に基づく検出出力を得ることができる。

図１６の検出回路６０では、第１の固定電極３７，３８と、第１の可動部２（第１の可動電極）とで構成される可変コンデンサーをＣａで示し、第２の固定電極３９と、第２の可動部３（第２の可動電極）とで構成される可変コンデンサーをＣｂで示している。

パルス発生部６１からは一定の周期の矩形波で電圧が変化するパルス信号が発生し、このパルス信号が抵抗器Ｒａと前記可変コンデンサーＣａとで構成される遅延経路Ｌａ１に与えられる。遅延経路Ｌａ１で立ち上がりが遅延した電圧と、遅延経路Ｌａ１を経ていないバイパス経路Ｌａ２を通過したパルス信号の電圧とがアンド回路６２に与えられる。遅延経路Ｌａ１では、可変コンデンサーＣａの静電容量の変化により電圧の立ち上がり時刻が変化し、アンド回路６２では、前記電圧の立ち上がり時刻の変化に対応したパルス幅の電圧が出力される。そしてアンド回路６２から出力される矩形波が平滑回路６３で平滑化される。

同様に、抵抗器Ｒｂと可変コンデンサーＣｂとで構成される遅延経路Ｌｂ１を経た電圧と、バイパス経路Ｌｂ２を通過したパルス信号とがアンド回路６４に与えられ、アンド回路６４からは、可変コンデンサーＣｂの静電容量の変化に対応したパルス幅の電圧が出力される。そしてその電圧が平滑回路６５で平滑化される。

アンド回路６２から平滑回路６３に与えられる電圧のパルス幅の変動と、アンド回路６４から平滑回路６５に与えられる電圧のパルス幅の変動は、互いに逆である。そこで、差動回路６６において両出力の差を求めることで、絶対値を加算された検知出力を得ることができ、温度変化などによる変動分やノイズをキャンセルできる。

図１に示す実施形態では、第１の支点連結ばね１６が、第２の可動部３の左端部３ｃよりも左側に位置し、第２の支点連結ばね２０が、第２の可動部３の右端部３ｄよりも右側に位置している。

図３は、第２の可動部３の左端部３ｃ付近及び右端部３ｄ付近を拡大して示した部分拡大平面図である。

図３に示すように、第２の可動部３の左端部３ｃは、前後方向（Ｙ）に平行に延出し最も左側（Ｘ１）に位置する第１の左端面３ｃ１と、前後方向（Ｙ）に平行に延出し第１の左端面３ｃ１よりもやや右側（Ｘ２）に位置する第２の左端面３ｃ２と、前後方向（Ｙ）に平行に延出し第２の左端面３ｃ２よりもさらに右側に位置する第３の左端面３ｃ３とを備えて構成される。

第２の左端面３ｃ２は、第２の左連結ばね１８を形成するために第１の左端面３ｃ１の位置から右方向（Ｘ２）に切り欠かれて形成された部分である。また、第３の左端面３ｃ３は、第３の支持部２２を形成するために第１の左端面３ｃ１から右方向（Ｘ２）に切り欠かれて形成された部分である。

ここで第２の可動部３の左端部３ｃとは、各左端面３ｃ１〜３ｃ３のうち、最も左側に位置する第１の左端面３ｃ１と、最も右側に位置する第３の左端面３ｃ３との間のライン上と規定する。図３に示すような切欠きによる第２の左端面３ｃ２及び第３の左端面３ｃ３が形成されていなければ、第２の可動部３の左端部３ｃは、図３に示す第１の左端面３ｃ１となる。また、第２の可動部３の左端部３ｃが、第１の左端面３ｃ１と第２の左端面３ｃ２のみで構成される場合、第２の可動部３の左端部３ｃとは、第１の左端面３ｃ１と第２の左端面３ｃ２との間のライン上と規定される。

また、左側面が斜めに傾いているような場合であっても、最も左側に位置する部分と最も右側に位置する部分とのちょうど中間地点を左端部３ｃとして規定できる。

そして、図１に示す第１の支点連結ばね１６は、図３に示す第２の左連結ばね１８と前後方向（Ｙ）の同位置に形成されているから、第１の支点連結ばね１６は、第２の可動部３の左端部３ｃよりも左側（Ｘ１）に位置している。

また、第２の可動部３の右端部３ｄは、前後方向（Ｙ）に平行に延出し最も右側（Ｘ２）に位置する第１の右端面３ｄ１と、前後方向（Ｙ）に平行に延出し第１の右端面３ｄ１よりもやや左側（Ｘ１）に位置する第２の右端面３ｄ２と、前後方向（Ｙ）に平行に延出し第２の右端面３ｄ２よりもさらに右側に位置する第３の右端面３ｄ３とを備えて構成される。

そして第２の可動部３の右端部３ｄとは、各右端面３ｄ１〜３ｄ３のうち、最も右側に位置する第１の右端面３ｄ１と、最も左側に位置する第３の右端面３ｄ３との間のライン上と規定する。図３に示すような切欠きによる第２の右端面３ｄ２及び第３の右端面３ｄ３が形成されていなければ、第２の可動部３の右端部３ｄは、図３に示す第１の右端面３ｄ１となる。また、第２の可動部３の右端部３ｄが、第１の右端面３ｄ１と第２の右端面３ｄ２のみで構成される場合、第２の可動部３の右端部３ｄとは、第１の右端面３ｄ１と第２の右端面３ｄ２との間のライン上と規定される。

そして、図１に示す第２の支点連結ばね２０は、図３に示す第１の右連結ばね１３と前後方向（Ｙ）への同ライン上に位置しているから、第２の支点連結ばね２０は、第２の可動部３の右端部３ｄよりも右側（Ｘ１）に位置している。

このように、各支点連結ばね１６，２０を、第２の可動部３の左右方向の両端部３ｃ，３ｄの外側に配置したことで、支点連結ばね１６，２０を介した各リンク部１０，１１の左右方向（Ｘ）への長さ寸法を長くでき、これにより、各可動部２，３の高さ方向（Ｚ）への変位量を大きくできる。したがって高さ方向にて互いに逆方向に変位可能な第１の可動部２と第２の可動部３とを備える可動センサにおいて、従来に比べて高感度の可動センサを得ることができる。従来の可動センサでは、感度を高くするためには各ばねを微細化して、ばね定数を小さくしなくてはならず、製造プロセス上の加工精度を保持するのが困難となる。これに対し、本実施形態においては、このように各ばねを微細化せずに高感度化に対応することが可能となる。

なお各支点連結ばね１６，２０は、左右方向の両端部３ｃ，３ｄと前後方向（Ｙ）の同位置に形成されていてもよい。

また、図１で示したように、各距離Ｌ１〜Ｌ４は同寸法であり、したがって各リンク部１０，１１において、支点連結ばね１６，２０の位置を中心として左右方向（Ｘ）と平行な方向へのリンク片の長さ寸法は夫々、同じ長さである。このため、第１のリンク部１０及び第２のリンク部１１の高さ方向への変位量は、支点連結ばね１６，２０の位置を中心として上下に同寸法となり、よって第１の可動部２及び第２の可動部３を安定して高さ方向（Ｚ）に平行移動させることができる。

なお、図１で示した各距離Ｌ１〜Ｌ４を同寸法とした構成は、図４以降に示す各実施形態においても同様である。

また本実施形態では、各可動部２，３、各リンク部１０，１１、及び各支持部１５、１９、２２、２３、２４、３０が同じ板材（シリコン基板）から切り出されており、各連結ばね１２，１３，１６，１７，２０，２２ａ，２３ａ，２５，２６，３１，３２は、各リンク部１０，１１よりも十分細く形成されたトーションバーで構成される。

これにより、各可動部２，３及び各リンク部１０，１１を高さ方向に適切に変位させることができ、また外力が作用しないときにトーションバーの弾性力によって、静止姿勢に復元できるようになる。

なお上記したトーションバーの構成は、図４以降に示す各実施形態においても同様である。

図１に示す実施形態では、第１のリンク部１０は、第２の可動部３の左端部３ｃ側に位置する第１の支持部１５と第１の支点連結ばね１６を介して連結され、第２のリンク部１１は、第２の可動部３の右端部３ｄ側に位置する第２の支持部１９と第２の支点連結ばね２０を介して連結されている。これにより、各リンク部１０，１１が高さ方向に回動した際、図１に示す前方側や後方側から各リンク部１０，１１を見ると、各リンク部１０，１１がクロスするように各リンク部１０，１１を回動させることができる（図１４参照）。

また、図１に示す実施形態では、第１の補助リンク部２１及び第２の補助リンク部２９が設けられる。第１の補助リンク部２１は、第１のリンク部１０と共に同方向に回動するように第１の可動部２及び支持部２４に連結されている（図２も参照）。

また、第２の補助リンク部２９は、第２のリンク部１１と共に同方向に回動するように第１の可動部２及び支持部３０と夫々、連結されている（図２も参照）。

そして第２の可動部３は、対角線上にて対向する部分での左端部３ｃ及び右端部３ｄが、夫々、第１のリンク部１０及び第２のリンク部１１と連結ばね１３，１８を介して連結されている。

上記により質量の大きい第１の可動部２はその四隅付近で連結ばね１２，１７，２５，３１を介して各リンク部１０，１１，２１，２９に連結された状態となる。これにより第１の可動部２を安定して高さ方向に平行移動させることができる。また質量の小さい第２の可動部３については、対角線上にて対向する部分で連結ばね１３，１８を介して各リンク部１０，１１に連結しているため、第２の可動部３も高さ方向に安定して平行移動させることができる。なお、第２の可動部３も四隅をリンク部に連結することも可能であり、これにより、第２の可動部３をより安定して高さ方向に平行移動させることができる。

また図１に示すように、第１の可動部２は、第２の可動部３の前後方向（Ｙ）の両側に配置された前方可動片２ｃと後方可動片２ｄとを備えており、各可動部２，３に高さ方向（Ｚ）にて対向する固定電極３７〜３９が対向基板３５に設置されている（図１４参照）。そして、各可動部２、３（可動電極）と各固定電極３７〜３９とで、検知部が構成されており、検知部では、第１の可動部２と第２の可動部３とが高さ方向にて逆変位したときに生じる静電容量変化を検知することができる。

本実施形態では、図１に示すように、各固定電極３７〜３９を可動センサ１の中心Ｏ１付近に集約させることができ、また各固定電極３７〜３９を前後方向（Ｙ）に等間隔で配置することができる。これにより、対向基板３５に反り等があっても、またノイズ原因となる例えばセンサ中心Ｏ１を通る前後方向（Ｙ）を回転中心とした回転運動等が生じても、第１の可動部２と第１の固定電極３７，３８間の可変コンデンサ−Ｃａ、及び第２の可動部３と第２の固定電極３９間の可変コンデンサ−Ｃｂを備える差動出力回路を構成することで（図１６参照）、差動出力上ノイズ成分をキャンセルでき、安定した出力を得ることができる。例えば図１１に示すように、中央連結ばね５１を用いて、第１のリンク部１０の第１の中央リンク片１０ｂと、第２のリンク部１１の第２の中央リンク片１１ｂとを連結することができる。中央連結ばね５１は、前後方向（Ｙ）に延出するとともに折り返されて第１の中央リンク片１０ｂと第２の中央リンク片１１ｂの間を連結している。これにより、第１のリンク部１０と第２のリンク部１１とが高さ方向（Ｚ）に回動したときに、第１のリンク部１０と第２のリンク部１１との回動状態を安定化でき、より安定して各可動部２，３を平行移動させることができる。

図４は、第２の実施形態における可動センサの平面図である。また図５は、図４に示す可動センサの動作説明図（斜視図）である。以下、主に図１の第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。よって説明をしない部分については図１と同じであるため図１の説明を参照されたい。また符号については、図１と形状が異なっていても同じ機能である部分について同じ符号を付すこととした。

図４に示すように、第１のリンク部１０は、第２の可動部３の左端部３ｃよりも左方向に延出する一対の左リンク片１０ａ，１０ｃが前後方向（Ｙ）に間隔を空けて形成されている。各左リンク片１０ａ，１０ｃは左右方向（Ｘ）に平行に延出している。各左リンク片１０ａ，１０ｃの左端部は、第１の可動部２の左連結片７に左連結ばね１２，２５を介して連結されている。

また第１のリンク部１０を構成する各左リンク片１０ａ，１０ｃは、第２の可動部３の左端部３ｃ側で一体化して、第２の可動部３の前方（Ｙ１）、右方（Ｘ２）、後方（Ｙ２）を囲むように形成された第１の中央リンク片１０ｂを備えている。そして第２の可動部３の右端部３ｄの前後方向（Ｙ）の両端と、第１の中央リンク片１０ｂとの間が右連結ばね１３，１３を介して連結されている。

また図４に示すように、第２のリンク部１１は、第２の可動部３の右端部３ｄよりも右方向に延出する一対の右リンク片１１ａ，１１ｃが前後方向（Ｙ）に間隔を空けて形成されている。各右リンク片１１ａ，１１ｃは左右方向（Ｘ）に平行に延出している。各右リンク片１１ａ，１１ｃの右端部は、第１の可動部２の右連結片８に右連結ばね１７，３１を介して連結されている。

また第２のリンク部１１を構成する各右リンク片１１ａ，１１ｃは、第２の可動部３の右端部３ｄ側で一体化して、第２の可動部３の後方（Ｙ２）、左方（Ｘ１）、前方（Ｙ１）を囲むように形成された第２の中央リンク片１１ｂを備えている。そして第２の可動部３の左端部３ｃの前後方向（Ｙ）の両端と、第２の中央リンク片１１ｂとの間が左連結ばね１８，１８を介して連結されている。

また図４に示すように第２の可動部３の左端部３ｃ側の前方（Ｙ１）及び後方（Ｙ２）の夫々に第１の支持部（アンカ）１５，１５が形成される。また第２の可動部３の右端部３ｄ側の前方（Ｙ１）及び後方（Ｙ２）の夫々に第２の支持部（アンカ）１９，１９が形成される。

そして、第１のリンク部１０を構成する各左リンク片１０ａ，１０ｃと各第１の支持部１５，１５とが夫々、第１の支点連結ばね１６，１６を介して連結されている。また、第２のリンク部１１を構成する各右リンク片１１ａ，１１ｃと各第２の支持部１９，１９とが夫々、第２の支点連結ばね２０，２０を介して連結されている。

図４に示すように、第１の支点連結ばね１６，１６は、第２の可動部３の左端部３ｃよりも左側（Ｘ１）に位置している。また、第２の支点連結ばね１９，１９は、第２の可動部３の右端部３ｄよりも右側（Ｘ２）に位置している。

図５に示すように第１の可動部２と第２の可動部３とが高さ方向（Ｚ）にて逆方向に移動する。図４，図５の実施形態では、図１と異なって補助リンク部は形成されておらず、第１のリンク部１０及び第２のリンク部１１により第１の可動部２の四隅を連結ばね１２，１７，２５，３１を介して連結している。また第２の可動部３は、その四隅が、第１のリンク部１０及び第２のリンク部１１と連結ばね１３，１３，１８，１８を介して連結されている。

図４，図５に示す実施形態では、支持部１５，１５，１９，１９の数が４であり、図１に示す実施形態よりも少ない。

図４，図５に示す実施形態でも図１に示す実施形態と同様に、各支点連結ばね１６，２０が、第２の可動部３の左右方向の両端部３ｃ，３ｄよりも左右方向の外側に位置している。したがって、支点連結ばね１６，２０を介した各リンク部１０，１１の左右方向への長さ寸法を長く形成でき、これにより各可動部２，３の高さ方向への変位量を従来より大きくすることができる。よって高さ方向（Ｚ）にて互いに逆方向に変位可能な第１の可動部２と第２の可動部３とを備える可動センサにおいて、従来に比べて高精度の可動センサを得ることができる。従来の可動センサでは、感度を高くするためには各ばねを微細化して、ばね定数を小さくしなくてはならず、製造プロセス上の加工精度を保持するのが困難となる。これに対し、本実施形態においては、このように各ばねを微細化せずに高感度化に対応することが可能となる。

また図４に示す符号Ｂで示した部分は、第２の可動部３の左右方向（Ｘ）の略中央に位置しており、符号Ｂの部分では、図１２に示すように、第１のリンク部１０の第１の中央リンク片１０ｂと、第２のリンク部１１の第２の中央リンク片１１ｂとが、中央連結ばね５０を介して連結されている。中央連結ばね５０は、前後方向（Ｙ）に延出するとともに折り返されて第１の中央リンク片１０ｂと第２の中央リンク片１１ｂの間を連結している。これにより、第１のリンク部１０と第２のリンク部１１とが高さ方向（Ｚ）に回動したときに、第１のリンク部１０と第２のリンク部１１との回動状態を安定化でき、より安定して各可動部２，３を平行移動させることができる。

また図４に示す符号Ｃの部分には、可動センサの中心Ｏ１を対称点とした図１２に示す中央連結ばね５０の点対称形状の中央連結ばねが配置されている。

図６は、第３の実施形態における可動センサの平面図である。また図７は、図６に示す可動センサの動作説明図（斜視図）である。以下、主に図１の第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。よって説明をしない部分については図１と同じであるため図１の説明を参照されたい。また符号については、図１と形状が異なっていても同じ機能である部分について同じ符号を付すこととした。

図６に示すように、第１のリンク部１０は、第２の可動部３の左端部３ｃよりも左方向に延出する一対の左リンク片１０ａ，１０ｃが前後方向（Ｙ）に間隔を空けて形成されている。各左リンク片１０ａ，１０ｃは左右方向（Ｘ）に平行に延出している。各左リンク片１０ａ，１０ｃの左端部は、第１の可動部２の左連結片７に左連結ばね１２，２５を介して連結されている。

また図６に示すように、第２のリンク部１１は、第２の可動部３の右端部３ｄよりも右方向に延出する一対の右リンク片１１ａ，１１ｃが前後方向（Ｙ）に間隔を空けて形成されている。各右リンク片１１ａ，１１ｃは左右方向（Ｘ）に平行に延出している。各右リンク片１１ａ，１１ｃの右端部は、第１の可動部２の右連結片８に右連結ばね１７，３１を介して連結されている。

また図６に示すように第２の可動部３の前後方向（Ｙ）の中央であって、第２の可動部３の左端部３ｃ側に第１の支持部（アンカ）１５が１つ形成される。また第２の可動部３の前後方向（Ｙ）の中央であって、第２の可動部３の右端部３ｄ側に第２の支持部（アンカ）１９が１つ形成される。

そして、第１のリンク部１０と第１の支持部１５とが前後方向（Ｙ）に間隔を空けた２ヶ所の位置で夫々、第１の支点連結ばね１６，１６を介して連結されている。また、第２のリンク部１１と第２の支持部１９とが前後方向（Ｙ）に間隔を空けた２ヶ所の位置で夫々、第２の支点連結ばね２０，２０を介して連結されている。

図６に示すように、第１の支点連結ばね１６，１６は、第２の可動部３の左端部３ｃよりも左側（Ｘ１）に位置している。また、第２の支点連結ばね１９，１９は、第２の可動部３の右端部３ｄよりも右側（Ｘ２）に位置している。

図７に示すように第１の可動部２と第２の可動部３とが高さ方向（Ｚ）にて逆方向に移動する。図４，図５の実施形態では、図１と異なって補助リンク部は形成されておらず、第１のリンク部１０及び第２のリンク部１１により第１の可動部２の四隅を連結ばね１２，１７，２５，３１を介して連結している。また第２の可動部３は、その四隅が、第１のリンク部１０及び第２のリンク部１１と連結ばね１３，１３，１８，１８を介して連結されている。

図４，図５に示す実施形態では、支持部１５，１９の数が２であり、図１や図４に示す実施形態よりも少ない。

図６，図７に示す実施形態でも図１に示す実施形態と同様に、各支点連結ばね１６，２０が、第２の可動部３の左右方向の両端部３ｃ，３ｄよりも左右方向の外側に位置している。したがって、支点連結ばね１６，２０を介した各リンク部１０，１１の左右方向への長さ寸法を長く形成でき、これにより各可動部２，３の高さ方向への変位量を従来より大きくすることができる。よって高さ方向（Ｚ）にて互いに逆方向に変位可能な第１の可動部２と第２の可動部３とを備える可動センサにおいて、従来に比べて高精度の可動センサを得ることができる。従来の可動センサでは、感度を高くするためには各ばねを微細化して、ばね定数を小さくしなくてはならず、製造プロセス上の加工精度を保持するのが困難となる。これに対し、本実施形態においては、このように各ばねを微細化せずに高感度化に対応することが可能となる。

図６の符号Ｂ，Ｃの部分では、図４の実施形態で説明した通り、図１２で説明した中央連結ばね５０を介して第１のリンク部１０と第２のリンク部１１とを連結している。

図８は、第４の実施形態における可動センサの平面図であり、図９は、第５の実施形態における可動センサの平面図である。また図１０は、図９に示す可動センサの動作説明図（斜視図）である。以下、主に図１の第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。よって説明をしない部分については図１と同じであるため図１の説明を参照されたい。また符号については、図１と形状が異なっていても同じ機能である部分について同じ符号を付すこととした。

図８に示すように、可動センサの中心位置に支持部５２が形成されている。支持部５２は、図１４に示す支持基板３６に絶縁層（図示せず）を介して固定支持されるアンカ５２ａと、アンカ５２ａの左右方向（Ｘ）の両側に延出する腕部５２ｂ，５２ｃとを備える。図８に示す支持部５２により第２の可動部３は前後方向（Ｙ）に分断されている。

図８に示すように、第１のリンク部１０は、第２の可動部３の左端部３ｃよりも左方向に延出する一対の左リンク片１０ａ，１０ｃが前後方向（Ｙ）に間隔を空けて形成されている。各左リンク片１０ａ，１０ｃは左右方向（Ｘ）に平行に延出している。各左リンク片１０ａ，１０ｃの左端部は、第１の可動部２の左連結片７に左連結ばね１２，２５を介して連結されている。

また第１のリンク部１０を構成する各左リンク片１０ａ，１０ｃは、第２の可動部３の左端部３ｃ側で一体化し、さらに第２の前方可動片３ｅの前方（Ｙ１）及び、第２の後方可動片３ｆの前方（Ｙ１）を通る２つの第１の中央リンク片１０ｂを備えている。

そして、各第１の中央リンク片１０ｂは、第２の前方可動片３ｅ及び第２の後方可動片３ｆの各右端部３ｄ側の前方（Ｙ１）側にて右連結ばね１３，１３を介して連結されている。

また図８に示すように、第２のリンク部１１は、第２の可動部３の右端部３ｄよりも右方向に延出する一対の右リンク片１１ａ，１１ｃが前後方向（Ｙ）に間隔を空けて形成されている。各右リンク片１１ａ，１１ｃは左右方向（Ｘ）に平行に延出している。各右リンク片１１ａ，１１ｃの右端部は、第１の可動部２の右連結片８に右連結ばね１７，３１を介して連結されている。

また第２のリンク部１１を構成する各右リンク片１１ａ，１１ｃは、第２の可動部３の右端部３ｄ側で一体化し、さらに第２の前方可動片３ｅの後方（Ｙ２）及び、第２の後方可動片３ｆの後方（Ｙ２）を通る２つの第２の中央リンク片１１ｂを備えている。

そして、各第２の中央リンク片１１ｂは、第２の前方可動片３ｅ及び第２の後方可動片３ｆの各左端部３ｃ側の後方（Ｙ２）側にて左連結ばね１８，１８を介して連結されている。

また図８に示すように、第１のリンク部１０と支持部５２を構成する左腕部５２ｂとが前後方向（Ｙ）に間隔を空けた２ヶ所の位置で夫々、第１の支点連結ばね１６，１６を介して連結されている。また、第２のリンク部１１と支持部５２を構成する右腕部５２ｃとが前後方向（Ｙ）に間隔を空けた２ヶ所の位置で夫々、第２の支点連結ばね２０，２０を介して連結されている。

図８に示すように、第１の支点連結ばね１６，１６は、第２の可動部３の左端部３ｃよりも左側（Ｘ１）に位置している。また、第２の支点連結ばね２０，２０は、第２の可動部３の右端部３ｄよりも右側（Ｘ２）に位置している。

図９に示す実施形態は、図８とよく似ているが、図９の符号Ｄで囲った部分が図１３に示すように第１のリンク部１０を構成する第１の中央リンク片１０ｂの前方（Ｙ１）及び後方（Ｙ２）の夫々において第２のリンク部１１と中央連結ばね５４，５５を介して連結している。中央連結ばね５４，５５の形状は図１２とほぼ同様である。

図９に示す符号Ｅで囲った部分は、図１３と同様の形状であるが、符号Ｅの部分では、第２のリンク部１１を構成する第２の中央リンク片１１ｂの前方（Ｙ１）及び後方（Ｙ２）の夫々において第１のリンク部１０と中央連結ばね５４，５５を介して連結している。

図９，図１３に示すように、第１のリンク部１０と第２のリンク部１１とを連結することで、連結強化でき、各リンク部１０，１１及び各可動部２，３とをより安定して動かすことができる。

図１０に示すように第１の可動部２と第２の可動部３とが高さ方向（Ｚ）にて逆方向に移動する。図８〜図１０の実施形態では、図１と異なって補助リンク部は形成されておらず、第１のリンク部１０及び第２のリンク部１１により第１の可動部２の四隅を連結ばね１２，１７，２５，３１を介して連結している。また２分された第２の前方可動片３ｅ及び第２の後方可動片３ｆは夫々、対角線上にて対向する両端で第１のリンク部１０及び第２のリンク部１１と連結ばね１３，１３，１８，１８を介して連結されている。

図８ないし図１０に示す実施形態では、支持部５２の数が１である。ただし支持部５２を構成するアンカ５２ａから左右両側に腕部５２ｂ，５２ｃを延ばし、各腕部５２ｂ，５２ｃと各リンク部１０，１１とが支点連結ばね１６，２０を介して連結された状態とされている。

図８ないし図１０に示す実施形態でも図１に示す実施形態と同様に、各支点連結ばね１６，２０が、第２の可動部３の左右方向の両端部３ｃ，３ｄよりも左右方向の外側に位置している。したがって、支点連結ばね１６，２０を介した各リンク部１０，１１の左右方向への長さ寸法を長く形成でき、これにより各可動部２，３の高さ方向への変位量を従来より大きくすることができる。よって高さ方向（Ｚ）にて互いに逆方向に変位可能な第１の可動部２と第２の可動部３とを備える可動センサにおいて、従来に比べて高精度の可動センサを得ることができる。

図１等に示すように、第１の可動部２は、第２の可動部３の左端部３ｃよりも左側に延出する左延出片２ｃ１，２ｄ１と各左延出片２ｃ１、２ｄ１間を一体に連結する左連結片７を備え、これにより、第２の可動部３の左側（Ｘ１）に第２の空間領域（左側空間領域）５が形成される。なお、第１のリンク部１０の左リンク片１０ａ，１０ｃや第１の補助リンク部２１（図１の形態）は、左延出片２ｃ１，２ｄ１の内側に配置されている。また、第１の可動部２は、第２の可動部３の右端部３ｄよりも右側（Ｘ２）に延出する右延出片２ｃ２，２ｄ２と各右延出片２ｃ２、２ｄ２間を一体に連結する右連結片８を備え、これにより、第２の可動部３の右側（Ｘ２）に第３の空間領域（右側空間領域）６が形成される。なお、第２のリンク部１１の右リンク片１１ａ，１１ｃや第２の補助リンク部２９（図１の形態）は、右延出片２ｃ２，２ｄ２の内側に配置されている。

第２の空間領域５及び第３の空間領域６を夫々、水平面方向（Ｘ１−Ｘ２，Ｙ１−Ｙ２）に対する検知部として構成することができる。図１５に３軸可動センサ７０の一例を示す。なお図１５に示す第１の可動部２、第２の可動部３、リンク部１０，１１及び各支持部を備えるＺ軸の検知部７１の構成は、図４に示す形態によく似ている。ただし図１５では、第１の支点連結ばね１６，及び第２の支点連結ばね２０が、第２の可動部３の左端部３ｃ及び右端部３ｄと前後方向（Ｙ）の同位置に形成されている。

図１５に示すように第２の空間領域５には、第１の可動部２及び第２の可動部３等と同じ板材（シリコン基板）から切り出した可動電極及び固定電極を備えた左右方向（Ｘ）への検知部７２が設けられている。また、第３の空間領域６には、第１の可動部２及び第２の可動部３等と同じ板材（シリコン基板）から切り出した可動電極及び固定電極を備えた前後方向（Ｙ）への検知部７３が設けられている。検知部７２を構成する電極と、検知部７３を構成する電極とは夫々、直交している。左右方向（Ｘ）から外力を受けると、検知部７２の可動電極と固定電極との間の静電容量が変化し、これにより左右方向（Ｘ）に生じた外力に対する検知信号を出力することができる。また、前後方向（Ｙ）から外力を受けると、検知部７３の可動電極と固定電極との間の静電容量が変化し、これにより前後方向（Ｙ）に生じた外力に対する検知信号を出力することができる。

図１５に示す可動センサ７０は３軸の可動センサを構成する。図１５に示す構成とすることで、可動センサ７０の小型化に伴って、可動センサ７０の左右方向（Ｘ）への長さ寸法を短くしても、Ｚ軸の検知部７１では、各リンク部１０，１１を第２の可動部３の左右方向の両端部３ｃ，３ｄよりも外側に延出したことで、各リンク部１０，１１の左右方向への長さ寸法を長くでき、Ｚ軸検知部７１の感度を向上させることができるとともに、第２の空間領域５、第３の空間領域６をＺ軸以外の２軸の検知部７２，７３として有効利用でき、小型で感度に優れた３軸の可動センサ７０を構成することができる。

図６に示す実施形態の可動センサと図１７に示す比較例の可動センサとを用いて感度測定を行った。

図１７の比較例では、第２の可動部３の左右方向（Ｘ）の中央であって、第２の可動部３の前方（Ｙ１）及び後方（Ｙ２）の位置に夫々、支持部（アンカ）５７，５７が設けられている。

図１７に示すように第１のリンク部５８がクランク状で形成され、支持部５７と支点連結ばね５７ａを介して連結されている。また第２のリンク部５９は、可動センサの中心Ｏ２を対称点として第１のリンク部５８と点対称形状で形成されている。そして、第２のリンク部５９は、支持部５７と支点連結ばね５７ａを介して連結されている。

図１７に示すように、第１のリンク部５８は、左端部にて第１の可動部２と連結ばね７０ａを介して連結されるとともに、右端部にて第２の可動部３と連結ばね７０ｂを介して連結される。また、第２のリンク部５９は、右端部にて第１の可動部２と連結ばね７０ｃを介して連結されるとともに、左端部にて第２の可動部３と連結ばね７０ｄを介して連結される。

また図１７に示す比較例では、補助リンク部７４，７５が設けられ、補助リンク部７４は、左端部にて第１の可動部２と連結ばね７３ａを介して連結され、右端部にて支持部５７と連結ばね７３ｂを介して連結されている。また、補助リンク部７５は、右端部にて第１の可動部２と連結ばね７３ｃを介して連結され、左端部にて支持部５７と連結ばね７３ｄを介して連結されている。

図１７に示す可動センサも、本実施形態と同様に高さ方向（Ｚ）から加速度等の外力を受けると各リンク部５８，５９が、支点連結ばね５７ａを介して高さ方向に回動して第１の可動部２と第２の可動部３とが高さ方向（Ｚ）にて逆方向に移動する。

図１７に示す比較例では、支点連結ばね５７ａが、第２の可動部３の左端部３ｃ及び右端部３ｄよりも内側に形成されている。この点が、実施例と異なる形態の一つとなっている。

図１４に示す可動部と固定電極間のギャップを図６の実施形態及び図１７の比較例において同寸法（具体的には１．７μｍ）とし、また、各連結ばねの幅を図６の実施形態及び図１７の比較例において同寸法（具体的には１．３４μｍ）とした。

そして図６の実施形態及び図１７の比較例の加速度（遠心力）に対する差動容量変化を求めた。その結果、図６の実施形態では、加速度感度が３．５ｆＦ／Ｇであり、図１７の比較例では、加速度感度が１．５ｆＦ／Ｇであった。

このように実施形態のほうが比較例に比べて感度を向上させることができるとわかった。

本実施形態は加速度センサのみならず角速度センサ、衝撃センサ等、ＭＥＭＳセンサ全般に適用可能である。

１、７０可動センサ
２第１の可動部
３第２の可動部
３ｃ（第２の可動部の）左端部
３ｄ（第２の可動部の）右端部
５第２の空間領域
６第３の空間領域
７左連結片
８右連結片
１０第１のリンク部
１０ａ、１０ｃ左リンク片
１０ｂ第１の中央リンク片
１１第２のリンク部
１１ａ、１１ｃ右リンク片
１１ｂ第２の中央リンク片
１２、１３、１７、１８、２２ａ、２３ａ、２５、３１、３２連結ばね
１５、１９、２２、２３、２４、３０、５２支持部（アンカ）
１６第１の支点連結ばね
２０第２の支点連結ばね
２１、２９補助リンク部
３５対向基板
３６支持基板
３７〜３９固定電極
５０、５１、５４、５５中央連結ばね
７１、７２、７３検知部

Claims

固定支持される複数の支持部と、高さ方向に変位し互いに質量の異なる第１の可動部及び第２の可動部と、前記支持部と各可動部とに回動自在に連結された第１のリンク部及び第２のリンク部と、前記可動部の変位を検知するための検知部とを有しており、
前記第１の可動部は前記第２の可動部の外側に位置しており、
前記第１のリンク部及び前記第２のリンク部は左右方向（Ｘ）に延出して形成されており、
前記第１のリンク部は、前記第２の可動部の左端部よりも左側に延出して前記第１の可動部と第１の左連結ばねを介して連結されるとともに、前記第２の可動部の右端部側で前記第２の可動部と第１の右連結ばねを介して連結され、かつ、前記左右方向にて前記第１の左連結ばねと前記第１の右連結ばねとの間に位置する前記支持部と第１の支点連結ばねを介して連結されており、
前記第２のリンク部は、前記第２の可動部の右端部よりも右側に延出して前記第１の可動部と第２の右連結ばねを介して連結されるとともに、前記第２の可動部の左端部側で前記第２の可動部と第２の左連結ばねを介して連結され、かつ、前記左右方向にて前記第２の右連結ばねと前記第２の左連結ばねとの間に位置する前記支持部と第２の支点連結ばねを介して連結されており、
前記第１のリンク部が前記第１の支点連結ばねを中心として、前記第２のリンク部が前記第２の支点連結ばねを中心として夫々、回動したときに、前記第２の可動部と前記第１の可動部とは前記高さ方向にて逆方向に変位し、
前記第１の支点連結ばねは、前記第２の可動部の前記左端部と前後方向（Ｙ）に一致した位置にあり、あるいは前記左端部よりも左側に位置し、前記第２の支点連結ばねは、前記第２の可動部の前記右端部と前後方向（Ｙ）に一致した位置にあり、あるいは、前記右端部よりも右側に位置していることを特徴とする可動センサ。
前記第１の左連結ばねと前記第１の支点連結ばね間の前記左右方向（Ｘ）への距離、前記第１の支点連結ばねと前記第１の右連結ばね間の前記左右方向（Ｘ）への距離、前記第２の左連結ばねと前記第２の支点連結ばね間の前記左右方向（Ｘ）への距離、前記第２の支点連結ばねと前記第２の右連結ばね間の前記左右方向（Ｘ）への距離が、夫々、同寸法で形成される請求項１記載の可動センサ。
前記第１のリンク部には、前記第２の可動部の左端部よりも左側であって、前後方向（Ｙ）に間隔を空けて延出した複数本の左リンク片が設けられ、各左リンク片が、前記第１の可動部と前記第１の左連結ばねを介して連結されており、
前記第２のリンク部には、前記第２の可動部の右端部よりも右側であって、前後方向（Ｙ）に間隔を空けて延出した複数本の右リンク片が設けられ、各右リンク片が、前記第１の可動部と前記第２の右連結ばねを介して連結されており、
前記第２の可動部は、少なくとも対角線上にて対向する前記左端部及び前記右端部が、夫々、前記第１のリンク部及び前記第２のリンク部により連結されている請求項１又は２に記載の可動センサ。
前記第２の可動部の左端部よりも左側に延出する前記第１のリンク部の左リンク片に対し前後方向（Ｙ）に間隔を空けて第１の補助リンク部が設けられ、前記第１の補助リンク部は、前記第１のリンク部と共に同方向に回動するように前記第１の可動部及び前記支持部と夫々、連結されており、
前記第２の可動部の右端部よりも右側に延出する前記第２のリンク部の右リンク片に対し前後方向（Ｙ）に間隔を空けて第２の補助リンク部が設けられ、前記第２の補助リンク部は、前記第２のリンク部と共に同方向に回動するように前記第１の可動部及び前記支持部と夫々、連結されており、
前記第２の可動部は、少なくとも対角線上にて対向する前記左端部及び前記右端部が、夫々、前記第１のリンク部及び前記第２のリンク部により連結されている請求項１又は２に記載の可動センサ。
前記第１のリンク部は、前記第２の可動部の前記左端部側に設けられた第１の支持部と前記第１の支点連結ばねを介して連結され、前記第２のリンク部は、前記第２の可動部の前記右端部側に設けられた第２の支持部と前記第２の支点連結ばねを介して連結されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の可動センサ。
固定支持される単一の支持部と、高さ方向に変位し互いに質量の異なる第１の可動部及び第２の可動部と、前記支持部と各可動部とに回動自在に連結された第１のリンク部及び第２のリンク部と、前記可動部の変位を検知するための検知部とを有しており、
前記第１の可動部は前記第２の可動部の外側に位置しており、
前記第１のリンク部及び前記第２のリンク部は左右方向（Ｘ）に延出して形成されており、
前記支持部は、前記第２の可動部を前後方向（Ｙ）にて分断するように前記左右方向（Ｘ）に延出して形成され、前記左右方向（Ｘ）に対向する左端部と右端部を有するものであって、
前記第１のリンク部は、前記第２の可動部の左端部よりも左側に延出して前記第１の可動部と第１の左連結ばねを介して連結されるとともに、前記第２の可動部の右端部側で前記第２の可動部と第１の右連結ばねを介して連結され、かつ、前記左右方向にて前記第１の左連結ばねと前記第１の右連結ばねとの間に位置する前記支持部の左端部と第１の支点連結ばねを介して連結されており、
前記第２のリンク部は、前記第２の可動部の右端部よりも右側に延出して前記第１の可動部と第２の右連結ばねを介して連結されるとともに、前記第２の可動部の左端部側で前記第２の可動部と第２の左連結ばねを介して連結され、かつ、前記左右方向にて前記第２の右連結ばねと前記第２の左連結ばねとの間に位置する前記支持部の右端部と第２の支点連結ばねを介して連結されており、
前記第１のリンク部が前記第１の支点連結ばねを中心として、前記第２のリンク部が前記第２の支点連結ばねを中心として夫々、回動したときに、前記第２の可動部と前記第１の可動部とは前記高さ方向にて逆方向に変位し、
前記第１の支点連結ばねは、前記第２の可動部の前記左端部と前後方向（Ｙ）に一致した位置にあり、あるいは前記左端部よりも左側に位置し、前記第２の支点連結ばねは、前記第２の可動部の前記右端部と前後方向（Ｙ）に一致した位置にあり、あるいは、前記右端部よりも右側に位置していることを特徴とする可動センサ。
前記第１リンク部と前記第２リンク部とは、前記第２の可動部の前記左右方向における略中央位置で中央連結ばねを介して連結されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の可動センサ。
前記第１の可動部は、前記第２の可動部の前後方向の両側に配置され、前記第１の可動部と高さ方向にて対向する位置に第１の固定電極、前記第２の可動部と高さ方向にて対向する位置に第２の固定電極が配置されており、前記検知部は、各可動部及び各固定電極からなり静電容量変化を検知する構成である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の可動センサ。
前記第１の可動部は、前記第２の可動部の前後方向（Ｙ）の領域から夫々、左方向に延出する左延出片と、前記第２の可動部の前後方向（Ｙ）の領域から夫々、右方向に延出する右延出片とを備え、
前記第２の可動部の左端部よりも左側に延出する前記第１のリンク部の左リンク片が、前記左延出片と前後方向（Ｙ）にて対向しており、
前記第２の可動部の右端部よりも右側に延出する前記第２のリンク部の右リンク片が、前記右延出片と前後方向（Ｙ）にて対向しており、
前記第２の可動部の左側には、一対の前記左延出片にて挟まれた左側空間領域が形成されており、前記第２の可動部の右側には、一対の前記右延出片にて挟まれた右側空間領域が形成されており、
前記左側空間領域、及び前記右側空間領域には、前記左右方向への検知部及び前記前後方向への検知部が夫々、設けられており、
前記左右方向への検知部及び前記前後方向への検知部には、夫々、前記第２の可動部及び前記第１の可動部と同じ板材から切り出された可動電極及び固定電極が設けられている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の可動センサ。