JP5906932B2 - Capacitive sensor - Google Patents

Capacitive sensor Download PDF

Info

Publication number
JP5906932B2
JP5906932B2 JP2012107817A JP2012107817A JP5906932B2 JP 5906932 B2 JP5906932 B2 JP 5906932B2 JP 2012107817 A JP2012107817 A JP 2012107817A JP 2012107817 A JP2012107817 A JP 2012107817A JP 5906932 B2 JP5906932 B2 JP 5906932B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sealed space
pressure
sensor
change
vibrator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012107817A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013234931A (en
Inventor
諭 高田
諭 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2012107817A priority Critical patent/JP5906932B2/en
Publication of JP2013234931A publication Critical patent/JP2013234931A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5906932B2 publication Critical patent/JP5906932B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Description

本発明は、被測定物理量の印加による可動電極の変位を、固定電極と可動電極とによって構成されるコンデンサの静電容量変化に基づいて検出するセンサ部と、第1密閉空間内にセンサ部を収納する第1収納部と、を有する静電容量式センサに関するものである。   The present invention includes a sensor unit that detects displacement of a movable electrode due to application of a physical quantity to be measured based on a change in capacitance of a capacitor formed by a fixed electrode and a movable electrode, and a sensor unit in a first sealed space. The present invention relates to a capacitance type sensor having a first storage portion for storage.

従来、例えば特許文献1に示されるように、蓋と基板とによって形成される中空部内が減圧雰囲気下とされ、中空部内にデバイスが設置される気密封止パッケージが提案されている。この気密封止パッケージは、中空部内の圧力を調整する圧力調整手段と、圧力調整手段を駆動するためのエネルギーを伝達するエネルギー伝達手段と、を具備している。   Conventionally, as shown in Patent Document 1, for example, a hermetic sealed package in which a hollow portion formed by a lid and a substrate is in a reduced pressure atmosphere and a device is installed in the hollow portion has been proposed. This hermetically sealed package includes pressure adjusting means for adjusting the pressure in the hollow portion and energy transmitting means for transmitting energy for driving the pressure adjusting means.

圧力調整手段は、エネルギーを受けることで気体を吸収する気体吸収手段を有し、気体吸収手段(圧力調整部材)は、ハンダ合金等の気体発生成分を含まない金属の表面がAu膜等の不活性金属膜で被覆されて成る。圧力調整部材に熱エネルギーが加わると、不活性金属膜がハンダ合金の中へ拡散し、ハンダ合金が表面に露出する。すると、表面に露出したハンダ合金と中空部内の気体分子とが反応して酸化膜が形成されたり、気体分子がハンダ合金の表面に吸着されたりして、ハンダ合金に気体分子が吸収される。この結果、中空部内の気体分子の数が減り、真空度が低下する。   The pressure adjusting means has a gas absorbing means that absorbs gas by receiving energy, and the gas absorbing means (pressure adjusting member) has a metal surface that does not contain a gas generating component such as a solder alloy. It is coated with an active metal film. When thermal energy is applied to the pressure adjusting member, the inert metal film diffuses into the solder alloy, and the solder alloy is exposed on the surface. Then, the solder alloy exposed on the surface reacts with the gas molecules in the hollow portion to form an oxide film, or the gas molecules are adsorbed on the surface of the solder alloy, and the gas molecules are absorbed by the solder alloy. As a result, the number of gas molecules in the hollow portion decreases and the degree of vacuum decreases.

特開2008−182103号公報JP 2008-182103 A

ところで、上記したように、特許文献1に示される静電容量式センサは、ハンダ合金と中空部内の気体分子とを反応させたり、ハンダ合金の表面に気体分子を吸着したりすることで、中空部内の真空度を低下させている。しかしながら、例えば、デバイスとして、被測定物理量の印加による可動電極と固定電極とによって構成されるコンデンサの静電容量変化に基づいて、被測定物理量を検出するセンサが採用された場合、以下に示す不具合が生じる虞がある。すなわち、温度が変化すると、中空部内の圧力が変動し、中空部内の粘性が変化する。この結果、可動電極の変位量が変動し、被測定物理量の検出精度が低下する虞がある。これに対して、特許文献1に記載の発明によれば、内圧は粒子数に依存するので、粒子数を変化させることで内圧を一定に保つことはできる。しかしながら、環境によって常時変化する温度に応じて、逐次ハンダ合金と気体分子とを反応させていたのでは、圧力調整部材の寿命が直ぐに尽きてしまう。そのため、時間が経つと、検出精度が低下する虞がある。   By the way, as described above, the capacitance type sensor disclosed in Patent Document 1 is made hollow by reacting the solder alloy with gas molecules in the hollow portion or by adsorbing gas molecules on the surface of the solder alloy. The degree of vacuum in the section is reduced. However, for example, when a sensor that detects a physical quantity to be measured based on a change in capacitance of a capacitor constituted by a movable electrode and a fixed electrode due to application of the physical quantity to be measured is used as a device, the following problems are caused: May occur. That is, when the temperature changes, the pressure in the hollow portion varies and the viscosity in the hollow portion changes. As a result, the displacement amount of the movable electrode fluctuates and the detection accuracy of the physical quantity to be measured may be lowered. On the other hand, according to the invention described in Patent Document 1, since the internal pressure depends on the number of particles, the internal pressure can be kept constant by changing the number of particles. However, if the solder alloy and gas molecules are successively reacted according to the temperature that constantly changes depending on the environment, the life of the pressure adjusting member will be exhausted immediately. For this reason, the detection accuracy may decrease over time.

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、検出精度の低下が抑制された静電容量式センサを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a capacitance type sensor in which a decrease in detection accuracy is suppressed.

上記した目的を達成するために、本発明は、可動電極(28)、及び、該可動電極と対向する固定電極(38)を有するセンサ部(15)と、被測定物理量の印加による可動電極の変位を、固定電極と可動電極とによって構成されるコンデンサの静電容量変化に基づいて検出する変位検出回路(56)と、有底筒状の筒部(71)、及び、該筒部の開口端を閉塞する蓋部(72)を有し、筒部と蓋部とによって構成される第1密閉空間(S1)内にセンサ部を収納する第1収納部(70)と、第1密閉空間の圧力が一定となるように、蓋部の形状を変化させる変化部(90)と、を備え、センサ部は、可動電極と固定電極それぞれを第2密閉空間(S2)に収納する第2収納部を有し、第2収納部の一部は、第1密閉空間及び第2密閉空間の圧力変動によってその形状が変化する可動膜(63)であり、変化部は、第2密閉空間の圧力が第1密閉空間の圧力と同一となるように、蓋部の形状を変化させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a movable electrode (28), a sensor unit (15) having a fixed electrode (38) opposed to the movable electrode, and a movable electrode by applying a physical quantity to be measured. A displacement detection circuit (56) for detecting the displacement based on a change in capacitance of a capacitor constituted by a fixed electrode and a movable electrode, a bottomed cylindrical cylindrical portion (71), and an opening of the cylindrical portion A first storage portion (70) that has a lid portion (72) that closes the end, and that houses the sensor portion in a first sealed space (S1) constituted by the cylinder portion and the lid portion, and a first sealed space A change unit (90) that changes the shape of the lid so that the pressure of the second electrode is constant, and the sensor unit stores the movable electrode and the fixed electrode in the second sealed space (S2). And a part of the second storage part is formed between the first sealed space and the second sealed space. A movable film (63) that its shape by the force variation changes, the change unit, so that the pressure in the second enclosed space is the same as the pressure in the first enclosed space, the Rukoto change the shape of the lid portion Features.

このように本発明によれば、蓋部(72)の形状を変化させ、第1密閉空間(S1)の体積を変化させることで、第1密閉空間(S1)の圧力(以下、単に内圧と示す)を一定としている。これによれば、内圧を調整する手段として、ハンダ合金の表面がAu膜で被覆されて成り、ハンダ合金に気体分子を吸着させることで内圧を調整する構成と比べて、内圧を調整する手段である変化部(90)の寿命の低下が抑制される。これにより、時間が経つと、センサ部(15)の被測定物理量の検出精度が低下することが抑制される。   Thus, according to the present invention, by changing the shape of the lid (72) and changing the volume of the first sealed space (S1), the pressure of the first sealed space (S1) (hereinafter simply referred to as the internal pressure). Is shown). According to this, as a means for adjusting the internal pressure, the surface of the solder alloy is covered with an Au film, and the internal pressure is adjusted by means of adjusting the internal pressure by adsorbing gas molecules to the solder alloy. A decrease in the lifetime of a certain change portion (90) is suppressed. Thereby, as time passes, it is suppressed that the detection accuracy of the measured physical quantity of the sensor unit (15) decreases.

角速度センサの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of an angular velocity sensor. センサチップの概略構成を示す上面図である。It is a top view which shows schematic structure of a sensor chip. 角速度センサの回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of an angular velocity sensor. 角速度センサの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of an angular velocity sensor. 角速度センサの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of an angular velocity sensor. 角速度センサの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of an angular velocity sensor.

以下、本発明の静電容量式センサを角速度センサに適用した場合の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1〜図3に基づいて、第1実施形態に係る角速度センサを説明する。以下においては、半導体基板11の対向面11aに沿う一方向をx方向と示し、対向面11aに沿い、且つ、x方向と直交する方向をy方向と示し、x,y方向によって規定されるx−y平面に垂直な方向をz方向と示す。また、図2に示すように、センサチップ10をx方向において2等分する、y方向に沿う仮想直線VLを一点鎖線で示す。そして、後述する浮遊部16と固定部17とを区別するために、図2では、これらにハッチを入れている。
Hereinafter, an embodiment in which the capacitance type sensor of the present invention is applied to an angular velocity sensor will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
The angular velocity sensor according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. In the following, one direction along the facing surface 11a of the semiconductor substrate 11 is indicated as the x direction, a direction along the facing surface 11a and perpendicular to the x direction is indicated as the y direction, and x defined by the x and y directions. The direction perpendicular to the −y plane is denoted as the z direction. Further, as shown in FIG. 2, a virtual straight line VL along the y direction that bisects the sensor chip 10 in the x direction is indicated by a one-dot chain line. And in order to distinguish the floating part 16 and the fixing | fixed part 17 which are mentioned later, in FIG. 2, these are hatched.

角速度センサ100は、要部として、センサチップ10と、回路チップ50と、収納部70と、変化部90と、を有する。センサチップ10と回路チップ50とが、バンプ60を介して機械的及び電気的に接続され、回路チップ50と収納部70とが、接着剤61を介して機械的に接続されている。そして、回路チップ50と収納部70とが、配線62を介して電気的に接続され、センサチップ10と回路チップ50とが、収納部70の第1密閉空間S1に収納されている。本実施形態では、第1密閉空間S1は1気圧よりも低い低圧状態となっており、変化部90の主要部(圧電素子91)は、第1密閉空間S1の外に設けられている。また、センサチップ10と回路チップ50とは、バンプ60だけではなく、可動膜63と被覆材64とによっても機械的に連結されている。センサチップ10、回路チップ50、バンプ60、可動膜63、及び、被覆材64それぞれによって、第2密閉空間S2が構成され、この第2密閉空間S2も、第1密閉空間S1と同様にして、1気圧よりも低い低圧状態となっている。   The angular velocity sensor 100 includes a sensor chip 10, a circuit chip 50, a storage unit 70, and a change unit 90 as main parts. The sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically and electrically connected via bumps 60, and the circuit chip 50 and the storage unit 70 are mechanically connected via an adhesive 61. The circuit chip 50 and the storage unit 70 are electrically connected via the wiring 62, and the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are stored in the first sealed space S1 of the storage unit 70. In the present embodiment, the first sealed space S1 is in a low pressure state lower than 1 atm, and the main part (piezoelectric element 91) of the changing unit 90 is provided outside the first sealed space S1. Further, the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically coupled not only by the bump 60 but also by the movable film 63 and the covering material 64. Each of the sensor chip 10, the circuit chip 50, the bump 60, the movable film 63, and the covering material 64 constitutes a second sealed space S2, and the second sealed space S2 is also similar to the first sealed space S1, The pressure is lower than 1 atm.

図2に示すように、センサチップ10は、仮想直線VLを介して対称な構造を成している。したがって、以下においては、説明が煩雑となることを避けるために、センサチップ10における仮想直線VLによって分断された紙面左側若しくは紙面右側の部位のみを説明する。   As shown in FIG. 2, the sensor chip 10 has a symmetric structure via a virtual straight line VL. Therefore, in the following, in order to avoid complicated description, only the left side or the right side of the page of the sensor chip 10 divided by the virtual straight line VL will be described.

センサチップ10は、図1に示すように、第1半導体層12、絶縁層13、及び、第2半導体層14が順次積層されて成る半導体基板11と、該半導体基板11における回路チップ50との対向面11a側に周知の露光技術を用いて形成されたセンサ部15と、を有する。   As shown in FIG. 1, the sensor chip 10 includes a semiconductor substrate 11 in which a first semiconductor layer 12, an insulating layer 13, and a second semiconductor layer 14 are sequentially stacked, and a circuit chip 50 in the semiconductor substrate 11. And a sensor unit 15 formed using a known exposure technique on the opposite surface 11a side.

センサ部15は、図2に示すように、絶縁層13を介さずに第1半導体層12に対して第2半導体層14が浮遊した浮遊部16と、絶縁層13を介して第1半導体層12に第2半導体層14が固定された固定部17と、該固定部17に形成されたセンサパッド18と、を有する。浮遊部16は、第1半導体層12に対してx方向及びy方向に変位(振動)可能だが、固定部17及びセンサパッド18は、第1半導体層12に対して変位不可能となっている。   As shown in FIG. 2, the sensor unit 15 includes a floating unit 16 in which the second semiconductor layer 14 floats with respect to the first semiconductor layer 12 without the insulating layer 13, and the first semiconductor layer through the insulating layer 13. 12 includes a fixing portion 17 to which the second semiconductor layer 14 is fixed, and a sensor pad 18 formed on the fixing portion 17. The floating portion 16 can be displaced (vibrated) in the x direction and the y direction with respect to the first semiconductor layer 12, but the fixed portion 17 and the sensor pad 18 cannot be displaced with respect to the first semiconductor layer 12. .

浮遊部16は、図2に示すように、振動子19と、変位部20と、振動子19と変位部20とを連結する第1連結部21と、変位部20を固定部17に連結する第2連結部22と、を有する。このように、振動子19は、第1連結部21、変位部20、及び、第2連結部22を介して固定部17に連結されている。   As shown in FIG. 2, the floating portion 16 connects the vibrator 19, the displacement portion 20, the first connection portion 21 that connects the vibrator 19 and the displacement portion 20, and the displacement portion 20 to the fixed portion 17. A second connecting portion 22. As described above, the vibrator 19 is connected to the fixed portion 17 via the first connection portion 21, the displacement portion 20, and the second connection portion 22.

振動子19は、x方向に伸びた錘部23と、錘部23からy方向に延びた梁24,25と、梁24,25からx方向に延びた電極26,27と、を有する。第1モニター梁24は、錘部23の両端に形成され、第1駆動梁25は、錘部23における2つの第1モニター梁24によって挟まれた部位に形成されている。第1モニター電極26は、第1モニター梁24における錘部23の中央P(図2にバツ印で示す部位)側の側面から櫛歯状に複数延び、第1駆動電極27は、第1駆動梁25における中央P側の側面から櫛歯状に複数延びている。振動子19の構成要素23〜27はそれぞれ平面矩形状を成している。   The vibrator 19 includes a weight portion 23 extending in the x direction, beams 24 and 25 extending from the weight portion 23 in the y direction, and electrodes 26 and 27 extending from the beams 24 and 25 in the x direction. The first monitor beams 24 are formed at both ends of the weight portion 23, and the first drive beams 25 are formed at portions of the weight portion 23 sandwiched between the two first monitor beams 24. A plurality of first monitor electrodes 26 extend in a comb shape from the side surface of the first monitor beam 24 on the side of the center P (part indicated by a cross in FIG. 2) of the weight portion 23, and the first drive electrode 27 is a first drive electrode 27. A plurality of comb teeth are extended from the side surface of the beam 25 on the center P side. Each of the constituent elements 23 to 27 of the vibrator 19 has a planar rectangular shape.

変位部20は、第1検出電極28と、第1検出梁29と、を有する。第1検出梁29は、y方向に延びており、第1検出電極28は、第1検出梁29からx方向に延びている。第1検出電極28及び第1検出梁29はそれぞれ平面矩形状を成し、第1検出電極28は、第1検出梁29における振動子19側の側面の裏面から櫛歯状に複数延びている。   The displacement unit 20 includes a first detection electrode 28 and a first detection beam 29. The first detection beam 29 extends in the y direction, and the first detection electrode 28 extends from the first detection beam 29 in the x direction. The first detection electrode 28 and the first detection beam 29 each have a planar rectangular shape, and a plurality of the first detection electrodes 28 extend in a comb shape from the back surface of the side surface of the first detection beam 29 on the vibrator 19 side. .

第1連結部21は、第1検出梁29に連結された平面L字状の腕部30と、腕部30と第1検出梁29との間に設けられたバネ部31と、を有する。図2に示すように、腕部30は、第1検出梁29における振動子19側の側面からx方向に延びた第1部位30aと、第1部位30aの先端から振動子19に向ってy方向に伸びた第2部位30bと、を有する。バネ部31は、x方向に沿う第3部位31aと、該第3部位31aの振動子19側の側面からy方向に延びた第4部位31bと、を有する。   The first connecting portion 21 includes a planar L-shaped arm portion 30 connected to the first detection beam 29, and a spring portion 31 provided between the arm portion 30 and the first detection beam 29. As shown in FIG. 2, the arm portion 30 includes a first portion 30a extending in the x direction from the side surface of the first detection beam 29 on the vibrator 19 side, and y toward the vibrator 19 from the tip of the first portion 30a. A second portion 30b extending in the direction. The spring portion 31 includes a third portion 31a along the x direction and a fourth portion 31b extending in the y direction from the side surface of the third portion 31a on the vibrator 19 side.

本実施形態では、4つの第4部位31bが第3部位31aから延びて、x方向に並んでいる。x方向に並ぶ4つの第4部位31bの内、第1駆動梁25側の第4部位31bの先端が、第2部位30bに連結され、第1検出梁29側の第4部位31bの先端が、第1検出梁29に連結されている。そして、残り2つの第4部位31bの先端が、第1モニター梁24に連結されている。   In the present embodiment, the four fourth portions 31b extend from the third portion 31a and are arranged in the x direction. Of the four fourth parts 31b arranged in the x direction, the tip of the fourth part 31b on the first drive beam 25 side is connected to the second part 30b, and the tip of the fourth part 31b on the first detection beam 29 side is connected. The first detection beam 29 is connected. The tips of the remaining two fourth portions 31 b are connected to the first monitor beam 24.

上記構成により、バネ部31は、x方向に弾性変形し易く、y方向に弾性変形し難くなっている。したがって、振動子19のx方向の振動が、バネ部31を介して変位部20に伝達され難く、振動子19のy方向への振動(変位)が、バネ部31(連結部21)を介して変位部20に伝達され易くなっている。後述するように、振動子19が、コリオリ力によってy方向に変位(振動)すると、変位部20も、y方向に変位(振動)する。   With the above configuration, the spring portion 31 is easily elastically deformed in the x direction and is difficult to elastically deform in the y direction. Therefore, the vibration in the x direction of the vibrator 19 is hardly transmitted to the displacement portion 20 via the spring portion 31, and the vibration (displacement) in the y direction of the vibrator 19 via the spring portion 31 (connecting portion 21). Thus, it is easy to be transmitted to the displacement portion 20. As will be described later, when the vibrator 19 is displaced (vibrated) in the y direction by the Coriolis force, the displacement unit 20 is also displaced (vibrated) in the y direction.

第2連結部22は、第1検出梁29における振動子19側の側面から、固定部17のアンカー32へ向かって、x方向に延びた形状を成している。第2連結部22を除く浮遊部16の他の構成要素19〜21は、第2連結部22を介して、固定部17に固定されている。   The second connecting portion 22 has a shape extending in the x direction from the side surface on the vibrator 19 side of the first detection beam 29 toward the anchor 32 of the fixing portion 17. The other components 19 to 21 of the floating portion 16 excluding the second connecting portion 22 are fixed to the fixing portion 17 via the second connecting portion 22.

固定部17は、アンカー32と、主要部がy方向に延びた梁33〜35と、梁33〜35からx方向に延びた電極36〜38と、浮遊部16、アンカー32、梁33〜35、電極26〜28,36〜38を囲む基部39と、を有する。   The fixing portion 17 includes an anchor 32, beams 33 to 35 whose main portions extend in the y direction, electrodes 36 to 38 extending from the beams 33 to 35 in the x direction, floating portions 16, anchors 32, and beams 33 to 35. And a base 39 surrounding the electrodes 26 to 28 and 36 to 38.

第2モニター梁33は、変位部20側の第1駆動梁25と第1モニター梁24との間に設けられており、第2モニター電極36は、第2モニター梁33における第1モニター梁24との対向面から、第1モニター梁24に向かって、櫛歯状に複数延びている。そして、モニター電極26,36が噛み合わさることで互いにy方向で対向し、モニターコンデンサを構成している。   The second monitor beam 33 is provided between the first drive beam 25 and the first monitor beam 24 on the displacement unit 20 side, and the second monitor electrode 36 is connected to the first monitor beam 24 in the second monitor beam 33. A plurality of comb-like shapes extend from the facing surface toward the first monitor beam 24. The monitor electrodes 26 and 36 are meshed with each other so as to face each other in the y direction to constitute a monitor capacitor.

第2駆動梁34は、二つの第1駆動梁25の間に設けられており、第2駆動電極37は、第2駆動梁34における中央Pから離れた側面から、この側面と対向する第1駆動梁25に向かって、櫛歯状に複数延びている。そして、駆動電極27,37が噛み合わさることで互いにy方向で対向し、駆動コンデンサを構成している。   The second drive beam 34 is provided between the two first drive beams 25, and the second drive electrode 37 is a first side facing the side surface from the side surface away from the center P of the second drive beam 34. A plurality of comb teeth are extended toward the drive beam 25. The drive electrodes 27 and 37 are engaged with each other so as to face each other in the y direction to constitute a drive capacitor.

第2検出梁35は、第1検出梁29とy方向に沿う基部39の一部との間に設けられており、第2検出電極38は、第2検出梁35における第1検出梁29側の側面から、第1検出梁29に向かって、櫛歯状に複数延びている。そして、検出電極28,38が噛み合わさることで互いにy方向で対向し、検出コンデンサを構成している。   The second detection beam 35 is provided between the first detection beam 29 and a part of the base 39 along the y direction, and the second detection electrode 38 is on the first detection beam 29 side of the second detection beam 35. From the side surface, a plurality of comb teeth are extended toward the first detection beam 29. The detection electrodes 28 and 38 are engaged with each other so as to face each other in the y direction to constitute a detection capacitor.

センサパッド18は、アンカー32に形成された第1センサパッド40と、第2モニター梁33に形成された第2センサパッド41と、第2駆動梁34に形成された第3センサパッド42と、第2検出梁35に形成された第4センサパッド43と、基部39に形成された第5センサパッド44と、を有する。図2に示すように、センサパッド40〜44は、x方向に並んでおり、センサパッド40〜43がそれぞれ8つ固定部17に形成され、第5センサパッド44が2つ固定部17に形成されている。   The sensor pad 18 includes a first sensor pad 40 formed on the anchor 32, a second sensor pad 41 formed on the second monitor beam 33, a third sensor pad 42 formed on the second drive beam 34, It has the 4th sensor pad 43 formed in the 2nd detection beam 35, and the 5th sensor pad 44 formed in the base 39. As shown in FIG. 2, the sensor pads 40 to 44 are arranged in the x direction, and each of the sensor pads 40 to 43 is formed on the eight fixing portions 17 and the fifth sensor pad 44 is formed on the two fixing portions 17. Has been.

第1センサパッド40にはDC電圧が入力される。このDC電圧は、アンカー32を介して、浮遊部16に入力される。これにより、浮遊部16が、DC電圧と等電位となっている。   A DC voltage is input to the first sensor pad 40. This DC voltage is input to the floating portion 16 via the anchor 32. Thereby, the floating part 16 is equipotential with the DC voltage.

第2センサパッド41からは、モニター電極26,36によって構成されるモニターコンデンサの静電容量変化が出力される。浮遊部16の一部である第1モニター電極26は、DC電圧と等電位となるので、第2センサパッド41からは、DC電圧に依存する信号が出力されることが期待される。   From the second sensor pad 41, a change in capacitance of the monitor capacitor constituted by the monitor electrodes 26 and 36 is output. Since the first monitor electrode 26 which is a part of the floating portion 16 has the same potential as the DC voltage, it is expected that a signal depending on the DC voltage is output from the second sensor pad 41.

第3センサパッド42には極性が一定周期で変動する駆動電圧Vdが入力される。浮遊部16の一部である第1駆動電極27はDC電圧と等電位になっているので、駆動電極27,37によって構成される駆動コンデンサに、DC電圧と駆動電圧Vdとに依存する静電気力(駆動力Fd)が生じる。この駆動力Fdにおけるx方向に沿う力によって、第1駆動電極27が形成された第1駆動梁25(振動子19)がx方向に変位する。駆動電圧Vdは一定周期で極性が変動するので、第1駆動電極27に作用する駆動力Fdの作用方向もx方向にて一定周期で変動する。これにより、振動子19がx方向にて一定周期で振動する。   The third sensor pad 42 is supplied with a drive voltage Vd whose polarity varies at a constant period. Since the first drive electrode 27 which is a part of the floating portion 16 is equipotential with the DC voltage, an electrostatic force depending on the DC voltage and the drive voltage Vd is applied to the drive capacitor formed by the drive electrodes 27 and 37. (Driving force Fd) is generated. Due to the force along the x direction in the driving force Fd, the first driving beam 25 (vibrator 19) on which the first driving electrode 27 is formed is displaced in the x direction. Since the polarity of the drive voltage Vd varies at a constant cycle, the direction of the drive force Fd acting on the first drive electrode 27 also varies at a constant cycle in the x direction. Thereby, the vibrator 19 vibrates at a constant period in the x direction.

第4センサパッド43からは、検出電極28,38によって構成される検出コンデンサの静電容量変化が出力される。   From the fourth sensor pad 43, the capacitance change of the detection capacitor constituted by the detection electrodes 28 and 38 is output.

第5センサパッド44には、一定電圧が入力される。この一定電圧によって、基部39(センサチップ10)の電位が一定に保たれる。   A constant voltage is input to the fifth sensor pad 44. With this constant voltage, the potential of the base 39 (sensor chip 10) is kept constant.

回路チップ50は、図1に示すように、半導体基板51と、該半導体基板51の一面51aに構成された、センサチップ10の出力信号を処理する回路部52と、該回路部52と電気的に接続されたパッド53と、を有する。   As shown in FIG. 1, the circuit chip 50 includes a semiconductor substrate 51, a circuit unit 52 configured on one surface 51 a of the semiconductor substrate 51 for processing an output signal of the sensor chip 10, and an electrical connection with the circuit unit 52. And a pad 53 connected to the.

回路部52は、図3に示すように、振動子19のx方向の振動状態(振動振幅と振動周波数)を検出するモニター回路54と、駆動電圧Vdを生成する駆動回路55と、振動子19のy方向の変位量(振動振幅)を検出する変位検出回路56と、を有する。   As shown in FIG. 3, the circuit unit 52 includes a monitor circuit 54 that detects a vibration state (vibration amplitude and vibration frequency) of the vibrator 19 in the x direction, a drive circuit 55 that generates a drive voltage Vd, and the vibrator 19. A displacement detection circuit 56 for detecting a displacement amount (vibration amplitude) in the y direction.

モニター回路54は、第2センサパッド41から入力されるモニターコンデンサの静電容量変化に基づいて、振動子19のx方向の振動状態(振動振幅)を検出する。   The monitor circuit 54 detects the vibration state (vibration amplitude) of the vibrator 19 in the x direction based on the change in the capacitance of the monitor capacitor input from the second sensor pad 41.

駆動回路55は、モニター回路54の出力信号に基づいて、x方向の振動振幅と振動周波数とが一定となる駆動電圧Vd(駆動力Fd)を生成し、生成した駆動電圧Vdを第3センサパッド42に入力する。このように、振動子19の振動状態が、内圧や温度の変化などによって変化したとしても、振動子19のx方向の振動状態は一定に保たれる。   The drive circuit 55 generates a drive voltage Vd (drive force Fd) in which the vibration amplitude and vibration frequency in the x direction are constant based on the output signal of the monitor circuit 54, and the generated drive voltage Vd is used as the third sensor pad. 42. Thus, even if the vibration state of the vibrator 19 changes due to changes in internal pressure, temperature, etc., the vibration state in the x direction of the vibrator 19 is kept constant.

変位検出回路56は、第4センサパッド43から入力される検出コンデンサの静電容量変化に基づいて、変位部20(振動子19)のy方向の変位量(振動振幅)を電気信号に変換するものである。   The displacement detection circuit 56 converts the displacement amount (vibration amplitude) in the y direction of the displacement unit 20 (vibrator 19) into an electric signal based on the capacitance change of the detection capacitor input from the fourth sensor pad 43. Is.

なお、回路部52は、上記構成要素の他に、第1センサパッド40にDC電圧を入力するDC電圧印加回路(図示略)と、第5センサパッド44に一定電圧を入力する一定電圧生成回路(図示略)と、を有する。   In addition to the above components, the circuit unit 52 includes a DC voltage application circuit (not shown) that inputs a DC voltage to the first sensor pad 40 and a constant voltage generation circuit that inputs a constant voltage to the fifth sensor pad 44. (Not shown).

パッド53は、センサパッド18に対応する回路パッド57と、後述する内部端子73と電気的に接続される外部パッド58と、を有する。センサパッド18と回路パッド57とがバンプ60を介して機械的及び電気的に接続され、内部端子73と外部パッド58とが配線62を介して電気的に接続されている。   The pad 53 includes a circuit pad 57 corresponding to the sensor pad 18 and an external pad 58 electrically connected to an internal terminal 73 described later. The sensor pad 18 and the circuit pad 57 are mechanically and electrically connected via the bump 60, and the internal terminal 73 and the external pad 58 are electrically connected via the wiring 62.

図1に示すように、センサパッド18、回路パッド57、及び、バンプ60それぞれは、被覆材64によって覆われており、センサチップ10と回路チップ50とは、可動膜63を介して機械的に連結されている。上記したように、センサチップ10はx方向に複数並んでいるが、これと同様にして、回路パッド57、バンプ60もx方向に複数並んでおり、被膜材64が、x方向に延びている。これに対して、可動膜63は、y方向に延びた形状を成し、その端部が、被膜材64によって覆われ、上記した構成要素18,57,60,64,43の全体形状が環状を成している。この環状の部材、センサチップ10、及び、回路チップ50によって第2密閉空間S2が構成され、その内圧は、可動膜63によって可変となっている。可動膜63は、第1密閉空間S1の内圧が変動すると、それに追随して変化する程度の剛性を有しており、第1密閉空間S1と第2密閉空間S2それぞれの内圧は、可動膜63の変形によって、等しくなる構成となっている。   As shown in FIG. 1, each of the sensor pad 18, the circuit pad 57, and the bump 60 is covered with a covering material 64, and the sensor chip 10 and the circuit chip 50 are mechanically interposed via a movable film 63. It is connected. As described above, a plurality of sensor chips 10 are arranged in the x direction. Similarly, a plurality of circuit pads 57 and bumps 60 are arranged in the x direction, and the coating material 64 extends in the x direction. . On the other hand, the movable film 63 has a shape extending in the y direction, its end is covered with the coating material 64, and the overall shape of the above-described components 18, 57, 60, 64, 43 is annular. Is made. The annular member, the sensor chip 10, and the circuit chip 50 constitute a second sealed space S <b> 2, and the internal pressure is variable by the movable film 63. The movable film 63 has such a rigidity that it changes following the internal pressure of the first sealed space S1, and the respective internal pressures of the first sealed space S1 and the second sealed space S2 are movable film 63. It becomes the composition which becomes equal by modification of.

収納部70は、図1に示すように、有底筒状の筒部71と、該筒部71の開口部を閉塞する蓋部72と、を有する。筒部71には、側部内面に設けられた内部端子73と、側部内部に設けられた内部配線74と、底部外面に設けられた外部端子75と、が設けられている。上記したように、内部端子73と外部パッド58とが配線62を介して電気的に接続されており、回路チップ50の電気信号が、外部パッド58、配線62、内部端子73、内部配線74、及び、外部端子75を介して、外部に出力される。なお、筒部71と蓋部72とは、機械的及び電気的に接続されており、蓋部72はグランド電位に固定されている。図1に示すように、蓋部72には、局所的に厚さの薄くなった薄肉部72aが形成されている。   As shown in FIG. 1, the storage unit 70 includes a bottomed cylindrical tube portion 71 and a lid portion 72 that closes an opening of the tube portion 71. The cylinder portion 71 is provided with an internal terminal 73 provided on the inner surface of the side portion, an internal wiring 74 provided inside the side portion, and an external terminal 75 provided on the outer surface of the bottom portion. As described above, the internal terminal 73 and the external pad 58 are electrically connected via the wiring 62, and the electrical signal of the circuit chip 50 is transmitted from the external pad 58, the wiring 62, the internal terminal 73, the internal wiring 74, And it outputs to the outside via the external terminal 75. The cylinder portion 71 and the lid portion 72 are mechanically and electrically connected, and the lid portion 72 is fixed to the ground potential. As shown in FIG. 1, the lid portion 72 is formed with a thin portion 72 a that is locally thin.

次に、角速度の検出原理について説明する。振動子19が駆動力Fdによってx方向に振動している状態で、z方向に角速度が印加されると、振動子19にコリオリ力Fcがy方向に生じる。振動子19が、コリオリ力Fcによってy方向に変位すると、それに伴って、第1連結部21を介して振動子19と連結された変位部20(第1検出電極28)が、y方向に変位する。この結果、検出電極28,38間の相対距離が変動し、検出コンデンサの静電容量が変化する。この静電容量変化が、第2検出電極38に形成された第2センサパッド41、バンプ60、及び、パッド53を介して、回路チップ50に入力される。   Next, the principle of angular velocity detection will be described. When an angular velocity is applied in the z direction while the vibrator 19 is vibrating in the x direction by the driving force Fd, a Coriolis force Fc is generated in the vibrator 19 in the y direction. When the transducer 19 is displaced in the y direction by the Coriolis force Fc, the displacement portion 20 (first detection electrode 28) coupled to the transducer 19 via the first coupling portion 21 is displaced in the y direction. To do. As a result, the relative distance between the detection electrodes 28 and 38 varies, and the capacitance of the detection capacitor changes. This change in capacitance is input to the circuit chip 50 through the second sensor pad 41, the bump 60, and the pad 53 formed on the second detection electrode 38.

次に、本実施形態に係る角速度センサ100の特徴点である変化部90を説明する。変化部90は、第1密閉空間S1の圧力が一定となるように、蓋部72の形状を変化させるものである。変化部90は、圧電素子91と、温度センサ92と、供給部93と、を有する。圧電素子91は、自身に流れる電流に応じて、圧力を発生させる素子であり、その流れる電流方向に応じて、圧力の発生方向が異なる性質を有する。本実施形態に係る圧電素子91は、一方向と、その反対の逆方向とに圧力を発生させる性質を有する。圧電素子91は、絶縁部材(図示略)を介して蓋部72の薄肉部72aに固定され、第1密閉空間S1の外に設置されている。圧電素子91に、ある方向の電流(以下、第1電流と示す)が流れると、圧電素子91は、センサチップ10から遠ざかるように薄肉部72aをz方向に撓ませることで、第1密閉空間S1の体積を膨張させ、その圧力を減圧する。これとは反対に、圧電素子91に、第1電流とは逆方向の電流(以下、第2電流と示す)が流れると、圧電素子91は、センサチップ10に近づくように薄肉部72aをz方向に撓ませることで、第1密閉空間S1の体積を収縮させ、その圧力を増大する。   Next, the changing unit 90 that is a characteristic point of the angular velocity sensor 100 according to the present embodiment will be described. The changing part 90 changes the shape of the lid part 72 so that the pressure in the first sealed space S1 is constant. The change unit 90 includes a piezoelectric element 91, a temperature sensor 92, and a supply unit 93. The piezoelectric element 91 is an element that generates a pressure according to a current flowing through the piezoelectric element 91, and has a property that a pressure generation direction varies depending on a direction of the flowing current. The piezoelectric element 91 according to this embodiment has a property of generating pressure in one direction and the opposite direction. The piezoelectric element 91 is fixed to the thin portion 72a of the lid portion 72 via an insulating member (not shown), and is installed outside the first sealed space S1. When a current in a certain direction (hereinafter referred to as a first current) flows through the piezoelectric element 91, the piezoelectric element 91 bends the thin portion 72 a in the z direction so as to move away from the sensor chip 10. The volume of S1 is expanded and the pressure is reduced. On the contrary, when a current in the direction opposite to the first current (hereinafter referred to as a second current) flows through the piezoelectric element 91, the piezoelectric element 91 moves the thin portion 72 a to z so as to approach the sensor chip 10. By bending in the direction, the volume of the first sealed space S1 is contracted and the pressure is increased.

温度センサ92は、第1密閉空間S1の温度を測定するものである。第1密閉空間S1内の圧力は、温度に依存するため、温度センサ92の出力信号に基づいて、第1密閉空間S1内の圧力を測定することができる。   The temperature sensor 92 measures the temperature of the first sealed space S1. Since the pressure in the first sealed space S1 depends on the temperature, the pressure in the first sealed space S1 can be measured based on the output signal of the temperature sensor 92.

供給部93は、温度センサ92の出力信号に基づいて、第1密閉空間S1の圧力が一定となるように、圧電素子91に電流を流すものである。供給部93は、温度センサ92の出力信号が閾値を越えた場合に、内圧が上昇したと判断して、圧電素子91に第1電流を供給する。また、供給部93は、温度センサ92の出力信号が閾値を下回った場合に、内圧が下降したと判断して、圧電素子91に第2電流を供給する。   Based on the output signal of the temperature sensor 92, the supply unit 93 allows current to flow through the piezoelectric element 91 so that the pressure in the first sealed space S <b> 1 is constant. The supply unit 93 determines that the internal pressure has increased when the output signal of the temperature sensor 92 exceeds the threshold value, and supplies the first current to the piezoelectric element 91. In addition, when the output signal of the temperature sensor 92 falls below the threshold value, the supply unit 93 determines that the internal pressure has decreased and supplies the second current to the piezoelectric element 91.

第1電流が圧電素子91に流れると、第1密閉空間S1の体積が膨張するが、それに伴い、可動膜63も変化する。これによって、第2密閉空間S2の体積も膨張し、2つの密閉空間の内圧が同じく減少する。これとは反対に、第2電流が圧電素子91に流れると、第1密閉空間S1の体積が収縮するが、それに伴い、可動膜63も変化する。これによって、第2密閉空間S2の体積も収縮し、2つの密閉空間の内圧が同じく減少する。以上から、第1密閉空間S1の圧力が一定となるように、蓋部71の形状を変化させると、第2密閉空間S2の圧力が一定となるように、可動膜63も変化する。そのため、第1密閉空間S1と第2密閉空間S2それぞれの内圧が一定に保たれる。   When the first current flows through the piezoelectric element 91, the volume of the first sealed space S1 expands, and the movable film 63 also changes accordingly. As a result, the volume of the second sealed space S2 is also expanded, and the internal pressures of the two sealed spaces are similarly reduced. On the contrary, when the second current flows through the piezoelectric element 91, the volume of the first sealed space S1 contracts, and the movable film 63 also changes accordingly. As a result, the volume of the second sealed space S2 is also contracted, and the internal pressures of the two sealed spaces are similarly reduced. From the above, when the shape of the lid 71 is changed so that the pressure in the first sealed space S1 is constant, the movable film 63 is also changed so that the pressure in the second sealed space S2 is constant. Therefore, the internal pressure of each of the first sealed space S1 and the second sealed space S2 is kept constant.

次に、本実施形態に係る角速度センサ100の作用効果を説明する。上記したように、蓋部72の形状を変化させ、第1密閉空間S1の体積を変化させることで、第1密閉空間S1と第2密閉空間S2の圧力(以下、単に内圧と示す)を一定としている。これによれば、内圧を調整する手段として、ハンダ合金の表面がAu膜で被覆されて成り、ハンダ合金に気体分子を吸着させることで内圧を調整する構成と比べて、内圧を調整する手段である変化部90の寿命の低下が抑制される。これにより、時間が経つと、センサ部15の角速度の検出精度が低下することが抑制される。   Next, functions and effects of the angular velocity sensor 100 according to the present embodiment will be described. As described above, by changing the shape of the lid 72 and changing the volume of the first sealed space S1, the pressures in the first sealed space S1 and the second sealed space S2 (hereinafter simply referred to as internal pressure) are constant. It is said. According to this, as a means for adjusting the internal pressure, the surface of the solder alloy is covered with an Au film, and the internal pressure is adjusted by means of adjusting the internal pressure by adsorbing gas molecules to the solder alloy. A reduction in the lifetime of a certain change portion 90 is suppressed. Thereby, it is suppressed that the detection accuracy of the angular velocity of the sensor part 15 falls over time.

蓋部72は、グランド電位に固定され、圧電素子91は、第1密閉空間S1の外にある。これによれば、圧電素子が第1密閉空間S1内にある構成とは異なり、圧電素子91とセンサ部15とが、物理的に隔離される。そのため、圧電素子91を構成する部材の一部が剥離した際に、その剥離したものがセンサ部15に影響を及ぼすことが抑制される。また、圧電素子91を流れる電流から生じるノイズが、センサ部15に印加されることも抑制される。したがって、圧電素子が第1密閉空間S1内にある構成と比べて、センサ部15の検出精度が低下することが抑制される。   The lid 72 is fixed to the ground potential, and the piezoelectric element 91 is outside the first sealed space S1. According to this, unlike the configuration in which the piezoelectric element is in the first sealed space S1, the piezoelectric element 91 and the sensor unit 15 are physically separated. Therefore, when a part of the members constituting the piezoelectric element 91 is peeled off, the peeled part is suppressed from affecting the sensor unit 15. Further, it is possible to suppress the noise generated from the current flowing through the piezoelectric element 91 from being applied to the sensor unit 15. Therefore, the detection accuracy of the sensor unit 15 is suppressed from being lowered as compared with the configuration in which the piezoelectric element is in the first sealed space S1.

密閉空間の圧力(内圧)は、1気圧よりも低い低圧状態となっている。この場合、振動子19のy方向の振動状態を表すQs値、及び、x方向の振動状態を表すQd値の変動は、内圧が1気圧の場合と比べて大きくなる。したがって、上記したように、内圧を一定に調整する構成が好ましい。   The pressure (internal pressure) of the sealed space is a low pressure state lower than 1 atm. In this case, the fluctuation of the Qs value representing the vibration state of the vibrator 19 in the y direction and the Qd value representing the vibration state in the x direction are larger than when the internal pressure is 1 atm. Therefore, as described above, a configuration in which the internal pressure is adjusted to be constant is preferable.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本実施形態では、供給部93が、温度センサ92の出力信号に基づいて、第1密閉空間S1の内圧が一定となるように、圧電素子91に電流を流す例を示した。しかしながら、図4に示すように、供給部93が、駆動回路55の出力信号に基づいて、第1密閉空間S1の内圧が一定となるように、圧電素子91に電流を流す構成を採用することもできる。振動子19のx方向の振動振幅Aは、x方向への振動状態を表すQd値と、駆動回路55が振動子19をx方向に振動させる駆動力Fdとに依存する。内圧変動によってQd値が変動した場合、駆動回路55は、振動振幅Aを一定に保つために、駆動力Fdを変動させる。駆動力Fdの値は、駆動回路55の出力信号によって決定される。したがって、駆動回路55の出力信号に基づいて、蓋部72の形状を変化させることで、第1密閉空間S1の圧力を一定とすることができる。なお、この構成の場合、図4に示すように、変化部90は、温度センサ92を有さずともよく、駆動回路55の出力信号が、供給部93に入力される。   In this embodiment, the supply part 93 showed the example which sends an electric current to the piezoelectric element 91 so that the internal pressure of 1st sealed space S1 may become fixed based on the output signal of the temperature sensor 92. FIG. However, as shown in FIG. 4, the supply unit 93 employs a configuration in which a current is passed through the piezoelectric element 91 so that the internal pressure of the first sealed space S <b> 1 is constant based on the output signal of the drive circuit 55. You can also. The vibration amplitude A in the x direction of the vibrator 19 depends on the Qd value representing the vibration state in the x direction and the driving force Fd that causes the drive circuit 55 to vibrate the vibrator 19 in the x direction. When the Qd value varies due to the internal pressure variation, the drive circuit 55 varies the drive force Fd in order to keep the vibration amplitude A constant. The value of the driving force Fd is determined by the output signal of the driving circuit 55. Therefore, the pressure in the first sealed space S1 can be made constant by changing the shape of the lid 72 based on the output signal of the drive circuit 55. In the case of this configuration, as shown in FIG. 4, the change unit 90 does not need to have the temperature sensor 92, and the output signal of the drive circuit 55 is input to the supply unit 93.

本実施形態では、可動膜63が、センサチップ10と回路チップ50との間に設けられた例を示した。しかしながら、図5に示すように、センサチップ10に可動膜63を形成してもよい。この変形例では、第1半導体層12の一部の厚さを薄くすることで、可動膜63を形成している。   In the present embodiment, an example in which the movable film 63 is provided between the sensor chip 10 and the circuit chip 50 is shown. However, the movable film 63 may be formed on the sensor chip 10 as shown in FIG. In this modification, the movable film 63 is formed by reducing the thickness of a part of the first semiconductor layer 12.

本実施形態では、圧電素子91が第1密閉空間S1の外に設けられた例を示した。しかしながら、図6に示すように、圧電素子91が第1密閉空間S1内に設けられた構成を採用することもできる。   In the present embodiment, an example in which the piezoelectric element 91 is provided outside the first sealed space S1 is shown. However, as shown in FIG. 6, a configuration in which the piezoelectric element 91 is provided in the first sealed space S1 may be employed.

本実施形態では、第2密閉空間S2が第1密閉空間S1内に構成された例を示した。しかしながら、図6に示すように、第2密閉空間S2は無くともよい。   In the present embodiment, an example in which the second sealed space S2 is configured in the first sealed space S1 has been described. However, as shown in FIG. 6, the second sealed space S2 may not be provided.

本実施形態では、静電容量式センサとして、角速度センサを採用した例を示した。しかしながら、静電容量式センサの用途としては、上記例に限定されず、例えば、加速度センサに採用してもよい。   In this embodiment, the example which employ | adopted the angular velocity sensor as an electrostatic capacitance type sensor was shown. However, the use of the capacitive sensor is not limited to the above example, and may be employed for an acceleration sensor, for example.

15・・・センサ部
28・・・可動電極
38・・・固定電極
56・・・変位検出回路
70・・・第1収納部
71・・・筒部
72・・・蓋部
90・・・変化部
S1・・・第1密閉空間
100・・・角速度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Sensor part 28 ... Movable electrode 38 ... Fixed electrode 56 ... Displacement detection circuit 70 ... 1st accommodating part 71 ... Cylindrical part 72 ... Cover part 90 ... Change Part S1 ... first sealed space 100 ... angular velocity sensor

Claims (6)

可動電極(28)、及び、該可動電極と対向する固定電極(38)を有するセンサ部(15)と、
被測定物理量の印加による前記可動電極の変位を、前記固定電極と前記可動電極とによって構成されるコンデンサの静電容量変化に基づいて検出する変位検出回路(56)と、
有底筒状の筒部(71)、及び、該筒部の開口端を閉塞する蓋部(72)を有し、前記筒部と前記蓋部とによって構成される第1密閉空間(S1)内に前記センサ部を収納する第1収納部(70)と、
前記第1密閉空間の圧力が一定となるように、前記蓋部の形状を変化させる変化部(90)と、を備え
前記センサ部は、前記可動電極と前記固定電極それぞれを第2密閉空間(S2)に収納する第2収納部を有し、
前記第2収納部の一部は、前記第1密閉空間及び前記第2密閉空間の圧力変動によってその形状が変化する可動膜(63)であり、
前記変化部は、前記第2密閉空間の圧力が前記第1密閉空間の圧力と同一となるように、前記蓋部の形状を変化させることを特徴とする静電容量式センサ。
A sensor unit (15) having a movable electrode (28) and a fixed electrode (38) facing the movable electrode;
A displacement detection circuit (56) for detecting displacement of the movable electrode due to application of a physical quantity to be measured based on a change in capacitance of a capacitor constituted by the fixed electrode and the movable electrode;
A first sealed space (S1) that includes a cylindrical portion with a bottom (71) and a lid portion (72) that closes an open end of the cylindrical portion, and includes the cylindrical portion and the lid portion. A first storage portion (70) for storing the sensor portion therein;
A change unit (90) that changes the shape of the lid so that the pressure in the first sealed space is constant ,
The sensor unit includes a second storage unit that stores the movable electrode and the fixed electrode in a second sealed space (S2),
A part of the second storage part is a movable film (63) whose shape changes due to pressure fluctuations in the first sealed space and the second sealed space,
It said change unit is configured so that the pressure in the second enclosed space is the same as the pressure of the first sealed space, the capacitance type sensor according to claim Rukoto change the shape of the lid.
前記変化部は、前記蓋部に設けられた圧電素子(91)と、前記第1密閉空間の圧力変化に応じた電流を前記圧電素子に供給する供給部(93)と、を有することを特徴とする請求項1に記載の静電容量式センサ。   The changing part includes a piezoelectric element (91) provided in the lid part, and a supply part (93) for supplying a current corresponding to a pressure change in the first sealed space to the piezoelectric element. The capacitive sensor according to claim 1. 前記蓋部は、グランド電位に固定されており、
前記圧電素子は、前記第1密閉空間の外にあることを特徴とする請求項2に記載の静電容量式センサ。
The lid is fixed to a ground potential;
The capacitive sensor according to claim 2, wherein the piezoelectric element is outside the first sealed space.
前記変化部は、前記第1密閉空間内の温度を測定する温度センサ(92)を有し、
前記変化部は、前記温度センサの出力信号に基づいて、前記第1密閉空間の圧力が一定となるように、前記蓋部の形状を変化させることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載の静電容量式センサ。
The changing part has a temperature sensor (92) for measuring the temperature in the first sealed space,
The said change part changes the shape of the said cover part so that the pressure of a said 1st sealed space may become constant based on the output signal of the said temperature sensor. The capacitance type sensor according to item.
前記センサ部は、
直交の関係にあるx方向とy方向それぞれに変位可能であり、前記可動電極が連結された振動子(19)と、
前記振動子をx方向に振動させる駆動回路(55)と、
前記振動子のx方向の振動振幅を検出するモニター回路(54)と、を有し、
前記変位検出回路は、前記振動子のy方向への変位による、前記コンデンサの静電容量の変化を検出し、
前記駆動回路は、前記モニター回路の出力信号に基づいて、x方向の振動振幅を一定に調整し、
前記変化部は、前記駆動回路の出力信号に基づいて、前記第1密閉空間の圧力が一定となるように、前記蓋部の形状を変化させることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載の静電容量式センサ。
The sensor unit is
A vibrator (19) that is displaceable in each of an x-direction and a y-direction that are orthogonal to each other;
A drive circuit (55) for vibrating the vibrator in the x direction;
A monitor circuit (54) for detecting a vibration amplitude in the x direction of the vibrator,
The displacement detection circuit detects a change in capacitance of the capacitor due to displacement of the vibrator in the y direction,
The drive circuit adjusts the vibration amplitude in the x direction to be constant based on the output signal of the monitor circuit,
The said change part changes the shape of the said cover part so that the pressure of a said 1st sealed space may become constant based on the output signal of the said drive circuit. The capacitance type sensor according to item.
前記第1密閉空間及び前記第2密閉空間それぞれの内圧は、1気圧よりも低い低圧状態であることを特徴とする請求項1〜いずれか1項に記載の静電容量式センサ。 The first closed space and the second closed space each inner pressure, an electrostatic capacitance type sensor according to any one of claims 1-5, characterized in a low low pressure der Rukoto than 1 atm.
JP2012107817A 2012-05-09 2012-05-09 Capacitive sensor Expired - Fee Related JP5906932B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012107817A JP5906932B2 (en) 2012-05-09 2012-05-09 Capacitive sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012107817A JP5906932B2 (en) 2012-05-09 2012-05-09 Capacitive sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013234931A JP2013234931A (en) 2013-11-21
JP5906932B2 true JP5906932B2 (en) 2016-04-20

Family

ID=49761168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012107817A Expired - Fee Related JP5906932B2 (en) 2012-05-09 2012-05-09 Capacitive sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5906932B2 (en)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03162676A (en) * 1989-08-28 1991-07-12 Mitsubishi Electric Corp Liquid-sealed semiconductor device
JP2001183139A (en) * 1999-12-22 2001-07-06 Toyota Motor Corp Physical quantity detector
JP3536763B2 (en) * 2000-02-04 2004-06-14 日本電気株式会社 Sealing device
JP2009257803A (en) * 2008-04-14 2009-11-05 Hitachi Ltd Method for manufacturing angular velocity detector
JP2011119526A (en) * 2009-12-04 2011-06-16 Toyota Motor Corp Electronic component device, and method of manufacturing the same
US9182421B2 (en) * 2010-07-06 2015-11-10 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Inertia sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013234931A (en) 2013-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007101531A (en) Dynamic amount sensor
JP2010127763A (en) Semiconductor mechanical quantity detection sensor and controller using the same
WO2018021166A1 (en) Angular velocity sensor, sensor element, and multi-axis angular velocity sensor
WO2018088065A1 (en) Sensor element, inertia sensor and electronic apparatus
JP6223793B2 (en) Angular velocity sensor and sensor element
JP5351570B2 (en) Sensor device
JP5906932B2 (en) Capacitive sensor
JP6070920B2 (en) Gyro sensor and electronics
US20200072607A1 (en) Sensor device and electronic apparatus
JP5790915B2 (en) Physical quantity sensor and electronic equipment
JP7089590B2 (en) Sensor element and angular velocity sensor
JP2006234463A (en) Inertial sensor
JP7076546B2 (en) Sensor element and angular velocity sensor
JP5928145B2 (en) Angular velocity sensor
JP2012112819A (en) Vibration gyro
JP2010266321A (en) Multiaxial angular speed sensor
JP2006098168A (en) Angular velocity sensor device
JP2006153481A (en) Dynamic quantity sensor
JP2006234462A (en) Inertial sensor
JP2006234462A5 (en)
JP2006226799A (en) Mechanical quantity sensor
JP2007316090A (en) Inertial sensor
JP6285128B2 (en) Angular velocity sensor
JP2023037517A (en) sensor device
JP6677589B2 (en) Piezoelectric device, sensor device and power generation device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141024

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150828

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150908

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150925

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160223

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160307

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5906932

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees