JPH03200038A - 力の作用体を有するセンサの試験方法およびこの方法を実施しうるセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、力の作用体を有するセンサの試験方法および
この方法を実施しうるセンサに関し、特に加速度センサ
、磁気センサ、あるいは力センサについて、実際に加速
度、磁力、あるいは力を作用させることなしに行うこと
のできる製品試験に関する。

〔従来の技術〕

近年、機械的変形によって電気抵抗が変化するというピ
エゾ抵抗効果の性質を備えた抵抗素子を、半導体基板上
に配列し、この抵抗素子の抵抗値の変化から力を検出す
る力センサが提案されている。

更に、この力センサを応用した加速度センサあるいは磁
気センサも提案されている。いずれの装置においても、
部分的に可撓性をもった起歪体が用いられ、この起歪体
に生じる機械的変形を抵抗素子の電気抵抗の変化として
検出している。起歪体に力を作用させるために作用体が
設けられる。この作用体として、加速度に反応する重錘
体を用いれば加速度センサとなり、磁気に反応する磁性
体を用いれば磁気センサとなる。たとえば、特許協力条
約に基づく国際出願の国際公開第ＷＯ３８１０８５２２
号公報には、本願発明者と同一人の発明による抵抗素子
を用いた力・加速度・磁気のセンサが開示されている。

また、この種のセンサの新規な製造方法は、特願平１−
１３５５３９号明細書に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような力の作用体を有するセンサを大量生産して市
場に出すためには、製造工程の最後に試験を行う必要が
ある。力センサについての試験は比較的容易に行うこと
ができる。すなわち、力検田子に所定の大きさの力を所
定の方向に作用させ、このときの検出出力をチエツクす
ればよい。ところが、加速度センサや磁気センサについ
ての試験はより複雑になる。センサ本体は密封された状
態となっているため、実際に外部から加速度あるいは磁
気を作用させながら、検出出力をチエツクする必要があ
る。特に、加速度センサでは、振動発生装置を用いてセ
ンサ本体に振動を与えて試験を行っているのが現状であ
り、試験装置が大掛かりになる上、振動という動的な加
速度についての試験しか行うことができないという問題
もある。

そこで本発明は、加速度センサや磁気センサのような力
の作用体を有するセンサについて、より簡単に試験を行
うことができる試験方法を提供するとともに、この試験
方法を直ちに実施しうる機能をもったセンサを提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

（＋）　　本願第１の発明は、 力の作用を受ける作用部、センサ本体に固定される固定
部、およびこれらの間に形成され可撓性をもった可撓部
、を有する起歪体と、 作用した力を作用部に伝達させるための作用体と、 伝達された力によって起歪体に生じる機械的変形を、電
気信号に変換することにより、作用体に作用した力を電
気信号として検出する検出手段と、を備えるセンサを試
験する方法において、互いに対向した位置にあり、力の
作用により両者間に変位を生じる第１の部位および第２
の部位を定め、両者間にクーロン力を作用させ、この作
用させたクーロン力と検出手段による検出結果とに基づ
いて、センサの試験を行うようにしたものである。

（２）　　本願第２の発明は、上述の第１の発明の方法
おいて、 第１の部位に第１の電極層を形成し、第２の部位に第２
の電極層を形成し、第１の電極層および第２の電極層に
、それぞれ同じ極性の電圧を印加することにより両者間
に斥力を作用させながら行う試験と、それぞれ異なる極
性の電圧を印加することにより両者間に引力を作用させ
ながら行う試験と、を行うようにしたものである。

（３）　　本願箱３の発明は、 力の作用を受ける作用部、センサ本体に固定される固定
部、およびこれらの間に形成され可撓性を持った可撓部
、を有する起歪体と、 作用した力を作用部に伝達させるための作用体と、 伝達された力によって起歪体に生じる機械的変形を、電
気信号に変換することにより、作用体に作用した力を電
気信号として検出する検出手段と、を備えるセンサを試
験する方法において、互いに対向した位置にあり、力の
作用により両者間に変位を生じる第１の面および第２の
面を定め、第１の面上に電気的に単一の電極層を形成し
、第２の面上の複数箇所にそれぞれ電気的に独立した複
数の電極層を形成し、 第１の面上の電極層には第１の極性の電圧を印加し、第
２の面上の各電極層には第１の極性の電圧またはこれと
は逆の第２の極性の電圧を各電極層ごとに選択的に印加
し、第１の面上の電極層と第２の面上の電極層との間に
斥力または引力からなるクーロン力を作用させ、この作
用させたクーロン力と検出手段による検出結果とに基づ
いて、センサの試験を行うようにしたものである。

（４）　　本願箱４の発明は、加速度センサにおいて、 力の作用を受ける作用部、センサ本体に固定される固定
部、およびこれらの間に形成され可撓性をもった可撓部
、を有する起歪体と、 センサ本体に加わる加速度によって力の作用を受け、こ
の作用した力を作用部に伝達して起歪体に機械的変形を
生じさせるための重錘体と、起歪体に生じる機械的変形
によって抵抗値が変化する性質をもった抵抗素子と、 加速度の作用により変位を生じる第１の面に形成された
第１の電極層と、 第１の面に対向した第２の面に形成された第２の電極層
と、 抵抗素子、第１の電極層、および第２の電極層を、外部
の電気回路と接続させるための配線手段と、 を設け、第１の電極層および第２の電極層に所定の電圧
を印加して両電極層間にクーロン力を作用させることに
より、加速度が作用していない状態であっても起歪体に
機械的変形を生じさせることができるように構成したも
のである。

（５）　　本願箱５の発明は、磁気センサにおいて、力
の作用を受ける作用部、センサ本体に固定される固定部
、およびこれらの間に形成され可撓性をもった可撓部、
を有する起歪体と、 センサ本体が置かれた磁界によって力の作用を受け、こ
の作用した力を作用部に伝達して起歪体に機械的変形を
生じさせるための磁性体と、起歪体に生じる機械的変形
によって抵抗値が変化する性質をもった抵抗素子と、 磁力の作用により変位を生じる第１の面に形成された第
１の電極層と、 第１の面に対向した第２の面に形成された第２の電極層
と、 抵抗素子、第１の電極層、および第２の電極層を、外部
の電気回路と接続させるための配線手段と、 を設け、第１の電極層および第２の電極層に所定の電圧
を印加して両電極層間にクーロン力を作用させることに
より、磁力が作用していない状態であっても起歪体に機
械的変形を生じさせることができるように構成したもの
である。

（６）　　本願箱６の発明は、上述の第４または第５の
発明のセンサにおいて、第１の電極層と第２の電極層の
うち、一方の電極層を電気的に単一の電極層で構成し、
他方の電極層を電気的に独立した複数の副電極層で構成
し、各副電極層に印加する電圧の極性を選択することに
より、起歪体に生じる機械的変形に方向性をもたせうる
ようにしたものである。

（７）　　本願箱７の発明は、上述の第６の発明のセン
サにおいて、他方の電極層を電気的に独立した２枚の副
電極層で構成し、各副電極層に印加する電圧の極性を選
択することにより、２枚の副電極層の中心を結ぶ線方向
に関する機械的変形と、２枚の副電極層の層面に対して
垂直な方向に関する機械的変形と、を起歪体に生じさせ
るようにしたものである。

（８）　　本願筒８の発明は、上述の第６の発明のセン
サにおいて、他方の電極層を電気的に独立した４枚の副
電極層で構成し、これらの副電極層を直交する２線分の
各端点位置に配置し、各副電極層に印加する電圧の極性
を選択することにより、２線分のうち第１の線分方向に
関する機械的変形と、第２の線分方向に関する機械的変
形と、４枚の副電極層の層面に対して垂直な方向に関す
る機械的変形と、を起歪体に生じさせるようにしたもの
である。

〔作　用〕

（１）　　本願筒１の発明によれば、第１の部位と第２
の部位との間にクーロン力が働く。このクーロン力によ
り、第１の部位が第２の部位に対して変位を生じること
になり、起歪体に機械的変形を誘起させる。したがって
、作用体に外力を作用させたのと同じ状態を創り出すこ
とができ、実際に外力を作用させることなしにセンサの
試験を行うことができるようになる。

（２）　　本願筒２の発明によれば、前述の第１の発明
において、対向する２つの電極層間に電圧を印加するこ
とにより、クーロン力を作用させることができる。しか
も、印加する電圧の極性を選択することにより、クーロ
ン力を斥力としても引力としても作用させることができ
るようになり、より自由度をもった試験が可能になる。

（３）　　本願筒３の発明によれば、一方の電極層を＋
Ｂ−の電極層とし、他方の電極層を複数の副電極層とし
たため、印加する電圧の極性を選択することにより、種
々の方向にクーロン力を作用させた試験を行うことがで
きるようになる。

（４）　　本願筒４の発明によれば、加速度センサ内に
、上述の第２の発明に係る試験を実施するための２つの
電極層が形成され、これに対する配線がなされる。した
がって、この加速度センサに所定の電気回路を接続する
だけで試験を行うことができる。

（５）　　本願筒５の発明によれば、磁気センサ内に、
上述の第２の発明に係る試験を実施するための２つの電
極層が形成され、これに対する配線がなされる。したが
って、この磁気センサに所定の電気回路を接続するだけ
で試験を行うことができる。

（６）　　本願筒６の発明によれば、上述の第４または
第５の発明のセンサにおいて、一方の電極層を単一の電
極層で構成し、他方の電極層を複数の副電極層で構成す
るようにしたため、印加する電極の極性を選択すること
により、種々の方向にクーロン力を作用させた試験を行
うことができるようになる。

（７）　　本願筒７の発明によれば、上述の第６の発明
のセンサにおいて、副電極層を２枚設けるようにしたた
め、互いに垂直な２とおりの方向に関してクーロン力を
作用させた試験を行うことができるようになる。

（８）　　本願筒８の発明によれば、上述の第６の発明
のセンサにおいて、副電極層を十字状に４枚設けるよう
にしたため、互いに垂直な３とおりの方向に関してクー
ロン力を作用させた試験を行うことができるようになる
。

〔実施例〕

以下本発明を図示する実施例に基づいて詳述する。

センサの構造 はじめに、本発明の対象となる力の作用体を有するセン
サの構造を簡単に説明する。第１図は加速度センサの一
例を示す構造断面図である。このセンサの中枢ユニット
となるのは、半導体ベレット１０である。この半導体ベ
レット１０の上面図を第２図に示す。第１図の中央部分
に示されている半導体ベレット１０の断面は、第２図を
Ｘ軸に沿って切断した断面に相当する。この半導体ベレ
ット１０は、内側から外側に向かって順に、作用部１１
、可撓部１２、固定部１３の３つの領域に分けられる。

第２図に破線で示されているように、可撓部１２の下面
には、環状に溝が形成されている。この溝によって、可
撓部１２は肉厚が薄くなり、可撓性をもつことになる。

したがって、固定部１３を固定したまま作用部１１に力
を作用させると、可撓部１２が撓んで機械的変形を生じ
る。

こうして半導体ベレット１０は起歪体としての機能をも
つ。可撓部１２の上面には、第２図に示すように、抵抗
素子Ｒｘ１−Ｒｘ４．　Ｒｙｌ−Ｒｙ４．　Ｒｚｌ〜Ｒ
ｚ４が所定の向きに形成されている。

第１図に示すように、作用部１１の下方には重錘体２０
が接合されており、固定部１３の下方には台座２１．２
２が接続されている。また、第１図には示されていない
が、紙面垂直方向に、更に台座２３．２４が配置されて
おり、斜め方向には台座２１ａ〜２４ａが配置されてい
る。この様子は、重錘体２０と台座２１〜２４．２１ａ
〜２４ａのみの上面を示す第３図に明瞭に示されている
。第１図に示されている断面は、第３図を切断線ＡＡに
沿って切断した断面に相当する。なお、台座が第３図に
示すような状態で配されているのは、特願〒１−１３５
５３９号明細書に開示されている製造工程を実施したた
めであり、詳細は同明細書を参照されたい。台座２１〜
２４の下方には、制御部材３０が接続されている。この
制御部材３０の上面を第４図に示す。制御部材３０の上
面には、矩形の溝３１（第４図でハツチングを施す部分
）が形成されている。第１図に示されている断面は、第
４図を切断線ＢＢに沿って切断した断面に相当する。ま
た、半導体ペレット１０の上面には、制御部材４０が被
さっている。この制御部材４０の下面を第５図に示す。

制御部材４０の下面には、矩形の溝４１（第５図でハツ
チングを施す部分）が形成されている。第１図に示され
ている断面は、第５図を切断線ＣＣに沿って切断した断
面に相当する。

制御部材３０の底面はパッケージ５０の内側底面に接合
されており、半導体ペレット１０および重錘体２０は台
座２１〜２４および２１ａ〜２４ａによって支持される
。重錘体２０は内部で宙吊りの状態となっている。パッ
ケージ５０には、蓋５１が被せられる。半導体ペレット
１０に設けられたポンディングパッド１４は、各抵抗素
子に対してベレット内で電気的に接続されており、この
ポンディングパッド１４とパッケージ側方に設けられた
リード５２とは、ボンディングワイヤ１５によって接続
されている。

このセンサに加速度が加わると、重錘体２０に外力が作
用することになる。この外力は作用部１１に伝達され、
可撓部１２に機械的変形が生じる。

これによって、抵抗素子の電気抵抗に変化が生じ、この
変化はボンディングワイヤ１５およびリード５２を介し
て外部に取り出すことができる。作用部１１に加わった
力のＸ方向成分は抵抗素子ＲｘＬ〜Ｒｘ４の電気抵抗の
変化により、Ｙ方向成分は抵抗素子Ｒｙ１−Ｒｙ４の電
気抵抗の変化により、Ｚ方向成分は抵抗素子Ｒｚｌ　−
Ｒｚ４の電気抵抗の変化により、それぞれ検出される。

この検出方法については本発明の本旨ではないため、こ
こでは説明を省略する。詳細は特許協力条約に基づく国
際出願の国際公開第ＷＯ３８１０８５２２号公報などを
参照されたい。

加速度センサとして実用した場合、大きな加速度がかか
ると、重錘体２０に過度な外力が作用することになる。

その結果、可撓部１２に大きな機械的変形が生じ、半導
体ペレット１０が破損する可能性がある。このような破
損を防ぐため、第１図に示すセンサでは、制御部材３０
および４０が設けられている。制御部材３０は、重錘体
２０の下方向の変位が許容値を越えないように制御する
ものであり、制御部材４０は、重錘体２０（実際には作
用部１１）の上方向の変位が許容値を越えないように制
御するものである。また、台座２１〜２４は、重錘体の
横方向の変位が許容値を越えないように制御する役割を
果たす。重錘体２０に過度の外力が作用して、上述の許
容値を越えて動こうとしても、重錘体２０はこれらの部
材に衝突してその移動が阻まれることになる。結局、半
導体ペレット１０には、許容値以上の機械的変形が加え
られることはなく、破損から保護される。

本発明に係る試験方法の原理 上述のような加速度センサを大量生産するための方法は
、特願平１−１３５５３９号明細書に開示されているが
、これを製品として出荷する前に、加速度センサとして
の機能に支障がないか試験を行う必要がある。この試験
方法として、振動発生装置によってこの加速度センサに
振動を与え、そのときのセンサからの引力を検査するこ
とによって試験を行うことは可能であるが、前述のよう
に、試験装置が大掛かりとなり、動的特性しか得ること
ができない。特に、このセンサは３次元座標系における
ＸＹＺのすべての方向についての加速度を検出すること
ができるため、３次元の方向を考慮して振動を与える必
要があり、試験装置はかなり複雑なものとなってしまう
。

本発明による試験方法では、実際に加速度を与えること
なしに、このセンサを加速度が作用したのと同じ環境に
おくことかできるのである。その基本原理は次のとおり
である。まず、センサ内部の所定箇所に、いくつかの電
極層を形成する。この電極層は導電性の材質からなる層
であればどのようなものでもかまわない。実際には、所
定箇所にアルミニウムのような金属を蒸着あるいはスパ
ッタリングによって薄く形成するようにすればよい。な
お、アルミニウムの上面は、表面保護のために、Ｓ　Ｉ
　Ｏ２膜あるいはＳｉＮ膜で覆うのが好ましい。電極層
は次のような各部に形成する。まず第４図に示すように
、制御部材３０に設けられた溝３１内に電極層Ｅ１を、
そして第５図に示すように、制御部材４０に設けられた
溝４１内に電極層Ｅ２を、それぞれ形成する。更に、第
６図に示すように、重錘体２０の全側面および底面に電
極層Ｅ３（５而に渡って形成されるが、電気的には導通
している１枚の電極層である）を形成し、台座２１〜２
４の各内側面に電極層Ｅ４〜Ｅ７を形成する。また、半
導体ペレット１０の上面には、第７図に示すように、抵
抗素子Ｒを避けるように電極層Ｅ８を形成する。こうし
て、第４図〜第７図において、ハツチングを施す各領域
にそれぞれ電極層を形成する。すると、パッケージ内の
センサ中枢部の断面図は第８図のようになる（なお、以
下の各図においては、ハツチングを施した部分は電極層
を示し、断面を示すハツチングは図が繁雑になるため省
略する）。第８図によって、各電極層Ｅ１〜Ｅ８の相対
的な位置関係が理解できよう。なお、第８図における波
線は、各電極層に対する配線を示す。このような配線は
、更にボンディングワイヤによって、パッケージ外部の
リード５２（第１図参照）に接続することができる。ま
た、重錘体２０の表面に形成された電極層Ｅ３に対して
は、ボンディングワイヤ２５によって配線がなされてい
る。

このように形成された各電極層Ｅ１〜Ｅ８の特徴は、そ
れぞれ対となる電極層ごとに対向した位置に形成されて
いる点である。すなわち、第８図に示すように、Ｅ２　
：　Ｅ８、Ｅ３：Ｅ４、Ｅ３：Ｅ５、Ｅ３　：　Ｅ６、
Ｅ３　：　Ｅ７、Ｅ３：Ｅｌ、がそれぞれ対向した位置
に形成されている（電極層Ｅ３は、５面がそれぞれ別な
電極層に対向している）。このように対向した電極層に
、それぞれ電圧を印加すると両者間にクーロン力が作用
する。

すなわち、両者間に同じ極性の電圧を印加すれば斥力が
作用し、異なる極性の電圧を印加すれば引力が作用する
。そこで、Ｅ３　：　Ｅ４間に斥力、Ｅ３：Ｅ５間に引
力、が作用するように電圧を印加したとすると、重錘体
２０に＋Ｘ方向の力が作用したのと同じ現象が起こる。

別言すれば、センサ本体に−Ｘ方向の加速度が作用して
いるのと同じ環境下にこのセンサを置くことができる（
センサ本体に加速度が作用すると、重錘体にはこれと逆
方向の慣性力が作用する）。この環境下において、抵抗
素子の抵抗値の変化を示す出力４＜−Ｘ方向の加速度を
検出したことを示しているか否かを調べれば、−Ｘ方向
の加速度に関する試験を行うことができる。引力と斥力
とを逆に作用させれば、＋Ｘ方向の加速度に関する試験
を行うこともできる。

全く同様にして、Ｅ３　：　Ｅ６間に引力、Ｅ３：Ｅｌ
間に斥力が作用するように電圧を印加すれば、Ｙ方向（
第８図の紙面に垂直上方向）の加速度に関する試験を行
、うことかでき、引力と斥力を逆に作用させれば、＋Ｙ
力方向第８図の紙面に垂直下方向）の加速度に関する試
験を行うことができる。更に、Ｅ２　：　Ｅ８間に引力
、Ｅ３：Ｅ１間に斥力が作用するように電圧を印加すれ
ば、−２方向の加速度に関する試験を行うことができ、
引力と斥力を逆に作用させれば、＋２方向の加速度に関
する試験を行うことができる。前述のように各電極層も
、加速度検出用の各抵抗素子も、いずれもボンディング
ワイヤによってパッケージ外部のリード５２（第１図参
照）に電気的に接続されているので、上述の試験は、単
に所定のリード端子に所定の電圧を印加しながら、所定
のリード端子から出力される加速度検出信号をモニター
するだけの操作ですむ。このように、本発明による試験
方法によれば、非常に簡単に、３次元のすべての方向に
関する加速度検出試験を行うことが可能になる。

より実用的な実施例 第８図に示す実施例では、電極層をかなり多くの箇所に
形成する必要があるため、あまり実用的ではない。でき
れば、必要最小限の箇所に設けた電極層によって、３次
元のすべての方向に関する加速度検出試験を行うのが好
ましい。そこで、次のようなモデルを考える。第９図は
、この加速度センサの中枢部の断面図である。いま、半
導体ペレット１０上の２か所に点Ｐ１およびＰ２をとり
、制ｇａ部材４０の内側の２か所に点Ｑ１およびＱ２を
とる。点Ｐ１とＱｌとが対向し、点Ｐ２とＱ２とが対向
する。ここで、点Ｐ１：Ｑ１間に引力を作用させ、点Ｐ
２　：　０２間に斥力を作用させると、点ＰＬ、Ｐ２は
点Ｑ１．Ｑ２に対して変位し、第１０図に示すように半
導体ペレット１ｏが機械的変形を生じる。この状態は、
重錘体２ｏに＋Ｘ方向の力Ｆｘが作用したのと同じ状態
である。別言すれば、センサ本体に−Ｘ方向の加速度が
作用したのと同じ状態である。また、引力と斥力とを逆
に作用させれば、＋Ｘ方向の加速度が作用したのと同じ
状態になる。これで、半導体ペレット１゜の上面の所定
箇所と、制御部材４ｏの下面の所定箇所と、に電極層を
形成しておけば、±Ｘ方向の加速度検出試験が可能なこ
とがわかる。±Ｙ力方向加速度検出試験も、電極層の位
置を９０’変えれば同様に行うことができる。次に、点
Ｐ１：Ｑ１間に斥力を作用させ、点Ｐ２　：　０２間に
も斥力を作用させると、第１１図に示すように、重錘体
２０に−Ｚ力方向カーＦｚが作用したのと同じ状態にな
る。別言すれば、センサ本体に＋Ｚ力方向加速度が作用
したのと同じ状態になる。また、両者ともに引力を作用
させれば、−２方向の加速度が作用したのと同じ状態に
なる。これで、半導体ペレット１０の上面の所定箇所と
、制御部材４０の下面の所定箇所と、に電極層を形成し
ておけば、±Ｚ力方向加速度検出試験も可能なことがわ
かる。

以上のとおり、結局は、半導体ペレット１０の上面の所
定箇所と、制御部材４０の下面の所定箇所と、に電極層
を形成しておけば、３次元のすべての方向に関する加速
度検出試験を行うことが可能である。更に具体的な電極
層配置の例を以下に説明してみる。まず、半導体ペレッ
ト１０の上面には、第１２図にハツチングを施して示す
ように、４つの電極層Ｅ９〜Ｅ１２を形成する。各電極
層は、抵抗素子Ｒの形成領域を避けるようにして形成さ
れており、それぞれ配線層Ｗ９〜Ｗ１２によってポンデ
ィングパッド８９〜Ｂ１２に接続されている。ポンディ
ングパッド８９〜Ｂ１２には、ボンディングワイヤ（図
示されていない）が接続され、最終的にはパッケージ外
部のリードに対する電気的接続がなされる。なお、第１
２図には図示されていないが、各抵抗素子Ｒも各ポンデ
ィングパッド１４に対して接続されており、パッケージ
外部のリードに対して電気的に接続されている。

半導体ペレット１０には、この抵抗素子Ｒに対する配線
を行うために、アルミニウムなどによる配線層が形成さ
れているが、電極層Ｅ９〜Ｅ１２や配線層Ｗ９〜Ｗ１２
を形成するには、このアルミニウムなどによる配線層と
同じマスクを用いるようにするのが好ましい。こうすれ
ば、従来のマスクパターンを変更するだけの作業を追加
するだけで、試験用の付加的な電極層Ｅ９〜Ｅ１２や配
線層Ｗ９〜Ｗ１２を形成することができる。もちろん配
線層Ｗ９〜Ｗ１２は、ゲージ抵抗等を形成するための拡
散工程を利用して拡散層として形成してもよい。半導体
ペレット１０の製造プロセスは従来と全く同じプロセス
ですむ。一方、制御部材４０の下面には、第５図に示す
電極層Ｅ２を形成しておけばよい。これは、アルミニウ
ムなどを蒸着あるいはスパッタリングによって表面に付
着させればよい。以上のような電極層を形成したときの
断面図を第１−３図に示す。電極層Ｅ２については、図
の波線で示すような配線がなされ、更に外部のリードへ
と接続される。このように、一方の電極層として単一の
電極層Ｅ２を形成し、これに対向する他方の電極層とし
て４枚の副電極層Ｅ９〜Ｅ１２を形成したことになる。

このような加速度センサについて試験を行うには、電極
層Ｅ２に＋Ｖなる電圧を印加しておき、次のようにすれ
ば、３次元のすべての方向についての加速度検出試験が
可能である。

（１）ＥＩＯに＋Ｖ、Ｅ１２に−Ｖを印加すれば、重錘
体２０に力＋Ｆｘを作用させることができ、Ｘ方向の加
速度検出試験を行うことができる。

（２）　Ｅ　１０ニーＶ、　Ｅ　１２１：＋Ｖヲ印加ス
レハ、重錘体２０にカーＦｘを作用させることができ、
＋Ｘ方向の加速度検出試験を行うことができる。

（３）　Ｅ　１　］、　ｉ、：＋ｖ、　Ｅ　９＋＝−Ｖ
ｔ−ＥｒＪ加ｔしｌｆ、重錘体２０に力＋Ｆｙを作用さ
せることができ、Ｙ方向の加速度検出試験を行うことが
できる。

（４）Ｅｌ、ＩＩＣ−Ｖ、Ｅ９１：＋Ｖを印加スレハ、
重錘体２０にカーＦｙを作用させることができ、＋Ｙ力
方向加速度検出試験を行うことができる。

（５）Ｅ９〜Ｅ１２のすべてに−Ｖを印加すれば、重錘
体２０に力＋Ｆｚを作用させることができ、−２方向の
加速度検出試験を行うことができる。

（６）Ｅ９〜Ｅ１２のすべてに＋Ｖを印加すれば、重錘
体２０にカーＦｚを作用させることかでき、＋ＺＺｎＯ
加速度検出試験を行うことができる。

以上、ｘ、ｙ、ｚ軸上の加速度検出試験について述べた
が、ｘ、ｙ、ｚ軸上にない方向の加速度についても、電
極層Ｅ９〜Ｅ１２に所定の電圧を印加することにより検
出試験を行うことができる。

なお、印加する電圧＋Ｖおよび一■は、抵抗素子Ｒの抵
抗値の変化が十分検出できるような電圧値にする。この
値は環状のダイヤフラムを形成している可撓部１２の厚
さや径に依存する。

他の実施例 上述の実施例は、本発明の一瞥様であり、この他にも種
々の実施例が考えられる。以下にそのいくつかを説明す
る。第１４図に断面を示す実施例は、上述の実施例の電
極層Ｅ２の代わりに、電極層Ｅ　］、　３を形成したも
のである。電極層Ｅ１３は制御部材４０の上面に形成さ
れているため、外部への配線が容易になる。ただし、電
極間に作用するクーロン力は前述の実施例よりもやや弱
くなる。

第１５図に示す実施例は、上述の実施例の電極層Ｅ９〜
Ｅ１２の代わりに、電極層Ｅ１４〜Ｅ１７を形成し、こ
れに対する配線層Ｗ１４〜Ｗ１７およびポンディングパ
ッド８１４〜Ｂ１７を形成したものである。このような
配置は、抵抗素子Ｒに対する配線の妨げになることが少
ないという利点はあるが、半導体ペレット１０のもっと
も可撓性をもった位置よりも内側に電極層が配置されて
おり、また電極の面積が小さくなるため、力の作用効率
は低下する。

第１６図および第１７図に示す実施例は、いままで述べ
てきた実施例の電極層の上下の関係を逆にしたものであ
る。すなわち、制御部材４０の下面の溝４１内に、４つ
の電極層Ｅ１８〜Ｅ２１およびその配線層Ｗ１８〜Ｗ２
１が形成されている。

これに対向する電極は、たとえば第７図に示すような半
導体ペレット１０上に形成された中−の電極Ｅ８でよい
。

この他にも種々の実施例が考えられる。要するに本発明
は、力の作用により変位を生じる第１の部位と、この第
１の部位に対向した位置にある第２の部位と、の間にク
ーロン力を作用させるようにできれば、どのような構成
をとってもかまわない。

また、上述の実施例は、いずれも加速度センサについて
のものであるが、重錘体の代わりに磁性体を用いた磁気
センサについても、あるいは力センサについても、全く
同様に本発明を適用することが可能である。更に、３次
元のセンサだけでなく、２次元あるいは１次元のセンサ
についても適用可能である。たとえば、ＸおよびＸ軸方
向の加速度や磁気を検出する２次元のセンサやＸ軸方向
の加速度や磁気を検出する１次元のセンサでは、第１２
図に示す４つの電極Ｅ９〜Ｅ１２のうち、ＥＩＯ，Ｅ１
２の２つの電極を設けるだけですむ。

〔発明の効果〕

（１，）　　本願節１の発明によれば、第１の部位とこ
れに対向した第２の部位との間にクーロン力を作用させ
て起歪体に機械的変形を誘起させ、作用体に外力を作用
させたのと同じ状態を創り出すようにしたため、実際に
外力を作用させることなしにセンサの試験を行うことが
できるようになる。

（２）　　本願節２の発明によれば、前述の第１の発明
において、対向する２つの電極層間に所定の極性の電圧
を印加することによりクーロン力を作用させるようにし
たため、より自由度をもった試験が可能になる。

（３）　　本願節３の発明によれば、一方の電極層を単
一の電極層とし、他方の電極層を複数の副電極層とした
ため、印加する電圧の極性を選択することにより、種々
の方向にクーロン力を作用させた試験を行うことができ
るようになる。

（４）　　本願節４の発明によれば、加速度センサ内に
、上述の第２の発明に係る試験を実施するための電極層
を形成し、これに対する配線を施すようにしたため、こ
の加速度センサに所定の電気回路を接続するだけで試験
を行うことができる。

（５）　　本願節５の発明によれば、磁気センサ内に、
上述の第２の発明に係る試験を実施するための電極層を
形成し、これに対する配線を施すようにしたため、この
磁気センサに所定の電気回路を接続するだけで試験を行
うことができる。

（６）　　本願節６の発明によれば、上述の第４または
第５の発明のセンサにおいて、一方の電極層を単一の電
極層で構成し、他方の電極層を複数の副電極層で構成す
るようにしたため、印加する電極の極性を選択すること
により、種々の方向にクーロン力を作用させた試験を行
うことができるようになる。

（７）　　本願節７の発明によれば、上述の第６の発明
のセンサにおいて、副電極層を２枚設けるようにしたた
め、互いに垂直な２とおりの方向に関してクーロン力を
作用させた試験を行うことができるようになる。

（８）　　本願節８の発明によれば、上述の第６の発明
のセンサにおいて副電極層を十字状に４枚設けるように
したため、互いに垂直な３とおりの方向に関してクーロ
ン力を作用させた試験を行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る試験方法の対象となる加速度セン
サの断面図、第２図は第１図のセンサの中枢となる半導
体ベレットの上面図、第３図は第１図のセンサの重錘体
および台座の上面図、第４図は第１図のセンサの下部制
御部材の上面図、第５図は第１図のセンサの上部制御部
材の下面図、第６図は第１図のセンサの重錘体および台
座に電極層を形成した状態を示す斜視図、第７図は第１
図のセンサの半導体ベレットに電極層を形成した状態を
示す上面図、第８図は第１図のセンサの中枢部の各部に
電極層を形成した状態を示す断面図、第９図〜第１１図
は第１図のセンサの中枢部の変位状態を示す断面図、第
１２図は第１図のセンサの半導体ベレットに実用的な電
極層を形成した状態を示す上面図、第１３図は第１図の
センサの中枢部の所定箇所に実用的な電極層を形成した
状態を示す断面図、第１４図は第１図のセンサの中枢部
の所定箇所に別な実施例に係る電極層を形成した状態を
示す断面図、第１５図は第１図のセンサの半導体ベレッ
トに更に別な実施例に係る電極層を形成した状態を示す
上面図、第１６図は第１図のセンサの上部制御部材にま
た別な実施例に係る電極層を形成した状態を示す下面図
、第１７図は第１図のセンサの中枢部の所定箇所にまた
別な実施例に係る電極層を形成した状態を示す断面図で
ある。 １０・・・半導体ベレット、１１・・・作用部、１２・
・・可撓部、１３・・・固定部、１４・・・ボンディン
グパッド、１５・・ボンディングワイヤ、２０・・・重
錘体、２１〜２４・・・台座、２５・ボンディングワイ
ヤ、３０・・制御部材、３１・・溝、４０・・・制御部
材、４１・・溝、５０・・・パッケージ、５］・・・蓋
、５２・・・リード、Ｒ・・・抵抗素子、Ｅ１〜Ｅ２］
・・・電極層、Ｗ９〜Ｗ２１・・配線層、８９〜Ｂ２１
・・ボンディングパット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）力の作用を受ける作用部、センサ本体に固定され
   る固定部、およびこれらの間に形成され可撓性をもった
   可撓部、を有する起歪体と、作用した力を前記作用部に
   伝達させるための作用体と、 伝達された力によって前記起歪体に生じる機械的変形を
   、電気信号に変換することにより、前記作用体に作用し
   た力を電気信号として検出する検出手段と、 を備えるセンサを試験する方法において、 互いに対向した位置にあり、力の作用により両者間に変
   位を生じる第１の部位および第２の部位を定め、両者間
   にクーロン力を作用させ、この作用させたクーロン力と
   前記検出手段による検出結果とに基づいて、センサの試
   験を行うことを特徴とする力の作用体を有するセンサの
   試験方法。 （２）請求項１に記載の試験方法において、第１の部位
   に第１の電極層を形成し、第２の部位に第２の電極層を
   形成し、前記第１の電極層および前記第２の電極層に、
   それぞれ同じ極性の電圧を印加することにより両者間に
   斥力を作用させながら行う試験と、それぞれ異なる極性
   の電圧を印加することにより両者間に引力を作用させな
   がら行う試験と、を行うようにしたことを特徴とする力
   の作用体を有するセンサの試験方法。 （３）力の作用を受ける作用部、センサ本体に固定され
   る固定部、およびこれらの間に形成され可撓性をもった
   可撓部、を有する起歪体と、作用した力を前記作用部に
   伝達させるための作用体と、 伝達された力によって前記起歪体に生じる機械的変形を
   、電気信号に変換することにより、前記作用体に作用し
   た力を電気信号として検出する検出手段と、 を備えるセンサを試験する方法において、 互いに対向した位置にあり、力の作用により両者間に変
   位を生じる第１の面および第２の面を定め、前記第１の
   面上に電気的に単一の電極層を形成し、前記第２の面上
   の複数箇所にそれぞれ電気的に独立した複数の電極層を
   形成し、 前記第１の面上の電極層には第１の極性の電圧を印加し
   、前記第２の面上の各電極層には前記第１の極性の電圧
   またはこれとは逆の第２の極性の電圧を各電極層ごとに
   選択的に印加し、前記第１の面上の電極層と前記第２の
   面上の電極層との間に斥力または引力からなるクーロン
   力を作用させ、この作用させたクーロン力と前記検出手
   段による検出結果とに基づいて、センサの試験を行うこ
   とを特徴とする力の作用体を有するセンサの試験方法。 （４）力の作用を受ける作用部、センサ本体に固定され
   る固定部、およびこれらの間に形成され可撓性をもった
   可撓部、を有する起歪体と、センサ本体に加わる加速度
   によって力の作用を受け、この作用した力を前記作用部
   に伝達して前記起歪体に機械的変形を生じさせるための
   重錘体と、 前記起歪体に生じる機械的変形によって抵抗値が変化す
   る性質を持った抵抗素子と、 加速度の作用により変位を生じる第１の面に形成された
   第１の電極層と、 前記第１の面に対向した第２の面に形成された第２の電
   極層と、 前記抵抗素子、前記第１の電極層、および前記第２の電
   極層を、外部の電気回路と接続させるための配線手段と
   、 を備え、前記第１の電極層および前記第２の電極層に所
   定の電圧を印加して両電極層間にクーロン力を作用させ
   ることにより、加速度が作用していない状態であっても
   前記起歪体に機械的変形を生じさせることができるよう
   に構成したことを特徴とする加速度センサ。（５）力の
   作用を受ける作用部、センサ本体に固定される固定部、
   およびこれらの間に形成され可撓性をもった可撓部、を
   有する起歪体と、センサ本体が置かれた磁界によって力
   の作用を受け、この作用した力を前記作用部に伝達して
   前記起歪体に機械的変形を生じさせるための磁性体と、 前記起歪体に生じる機械的変形によって抵抗値が変化す
   る性質をもった抵抗素子と、 磁力の作用により変位を生じる第１の面に形成された第
   １の電極層と、 前記第１の面に対向した第２の面に形成された第２の電
   極層と、 前記抵抗素子、前記第１の電極層、および前記第２の電
   極層を、外部の電気回路と接続させるための配線手段と
   、 を備え、前記第１の電極層および前記第２の電極層に所
   定の電圧を印加して両電極層間にクーロン力を作用させ
   ることにより、磁力が作用していない状態であっても前
   記起歪体に機械的変形を生じさせることができるように
   構成したことを特徴とする磁気センサ。 （６）請求項４または５に記載のセンサにおいて、第１
   の電極層と第２の電極層のうち、一方の電極層を電気的
   に単一の電極層で構成し、他方の電極層を電気的に独立
   した複数の副電極層で構成し、各副電極層に印加する電
   圧の極性を選択することにより、起歪体に生じる機械的
   変形に方向性をもたせうるようにしたことを特徴とする
   センサ。 （７）請求項６に記載のセンサにおいて、他方の電極層
   を電気的に独立した２枚の副電極層で構成し、各副電極
   層に印加する電圧の極性を選択することにより、前記２
   枚の副電極層の中心を結ぶ線方向に関する機械的変形と
   、前記２枚の副電極層の層面に対して垂直な方向に関す
   る機械的変形と、を起歪体に生じさせるようにしたこと
   を特徴とするセンサ。（８）請求項６に記載のセンサに
   おいて、他方の電極層を電気的に独立した４枚の副電極
   層で構成し、これらの副電極層を直交する２線分の各端
   点位置に配置し、各副電極層に印加する電圧の極性を選
   択することにより、前記２線分のうちの第１の線分方向
   に関する機械的変形と、第２の線分方向に関する機械的
   変形と、前記４枚の副電極層の層面に対して垂直な方向
   に関する機械的変形と、を起歪体に生じさせるようにし
   たことを特徴とするセンサ。