JPH0462476A - 加速度センサ - 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） 本発明はカンチレバー型の加速度センサに関するもので
ある。

（従来の技術） 片持支持カンチレバー型の加速度センサは、機械的歪に
よる電気抵抗の変化所謂ビエヅ抵抗効果を利用したもの
で、ビエヅ抵抗効果を奏する歪ゲージを片持支持のカン
チレバー（起歪体）に付設し、カンチレバーの変動を電
気抵抗の変化として検知し、この抵抗値変化に基づいて
加速度を検出するものである。具体的には金属箔や単結
晶体を歪ゲージとしてカンチレバーに装着する接着型、
半導体ウェハーをカンチレバーとして、表面に歪ゲージ
を拡散によって形成する拡散型、更にはカンチレバーの
表面に直接半導体薄膜による歪ゲージを形成する半導体
型等が知られている。

前記のカンチレバー型の加速度センサに於いて、接着型
は接着の際の接着剤の厚みの相違その他の接着の均一性
の点から信頼性に欠けると共に、特に金属箔を用いた場
合の検出感度が極めて小さい。

また拡散型はカンチレバー自体が弾力性に欠は折損し易
い、このため半導体型が最も使い易いものとして注目さ
れている。

（発明が解決しようとする課題） 半導体型の加熱度センサとしては、特開平１−２４８０
５６号に示されているようにステンレススチール（ＳＵ
Ｓ　３０４）をカンチレバーとなる基板とし、この表面
にプラズマＣＶＤ法（以下Ｐ−ＣＶＤ法）によって歪ゲ
ージとなる薄膜多結晶シリコンを形成してなるものが知
られている。しかし基板にステンレススチールを用いた
場合、多少問題点が生ずる。

即ちステンレススチールは加工性が悪く、特に表面をミ
ラー仕上げにしたとしても、半導体薄膜形成に重要な因
子となる表面粗さの減少には限度がある。またカンチレ
バーは、半導体歪ゲージを形成する際は形成し易いよう
な平板として、歪ゲージ形成後はカンチレバーとして組
み込むために整形の必要があるが、その際もステンレス
スチールの加工性の悪さが問題となる。

本発明は前記課題を鑑み、カンチレバーとなる基板に加
工性の良好な材料を採用した加速度センサを提供せんと
したものである。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る加速度センサは、片持支持としたカンチレ
バー型加速度センサに於いて、カンチレバーとなる基板
に銅合金系バネ材料を用いると共に、加速度検出素子と
なる歪ゲージに薄膜多結晶シリコンを用いたことを特徴
とするものである。

更に前記銅合金系バネ材料の代わりにニッケル基合金バ
ネ材料を用いたことを特徴とするものである。

（作用） 支持部材に生ずる加速度によってカンチレバーの非支持
端が変動し、これに伴って歪ゲージの抵抗値が変化する
ので、抵抗値の変化を電気的に検知し、支持部材の加速
度の変化を検出するので、カンチレバーとなる基板に加
工性が良い銅合金系バネ材料又は二・ンケル基合金バネ
材料を用いることによって半導体歪ゲージを形成するだ
めの表面平滑処理が容易に且つ確実に行うことができる
と共に、基板に半導体歪ゲージを形成した後のカンチレ
バーの整形も容易に行うことができる。

（実施例） 次に本案の実施例をその製造工程に添って説明する。

カンチレバーとなる基板１にりん青銅、洋白或いはへり
リュウム銅等の銅合金バネ材料を用い、表面を平滑加工
した後、Ｐ−ＣＶＤ法によって酸化シラン（ＳｉＯ７）
の絶縁層２を形成する（このときの基板温度は２００〜
２５０°Ｃ）。次に反応ガスをシラン（ＳｉＨｍ）及び
シボ−７７（Ｂ２Ｈ６）として、同様ニＰ−ＣＶＤ法で
絶縁層２の上面に所定の不純物としてボロン（Ｂ）がド
ーピングされたアモルファスシリコン薄膜３を形成する
（このときの基板温度は１５０〜３５０”Ｃ）。次に歪
ゲージ４を形成せんとする個所にエキシマレーザ−を照
射してアニールを施し、前記アモルファスシリコンの薄
膜の一部を多結晶シリコン４′に変性せしめる。歪ゲー
ジ４の形成個所は、従前のカンチレバー型の加速度セン
サのものと同様にアクティブゲージとダミーゲージを設
けるもので、所定の形成位置に対応してバターニングを
行い、而る後電極形成並びに保護膜形成を行うものであ
る。電極形成は常法通り、アルミニウム（Ａｆｌ）の真
空蒸着（基板温度１５０〜２００°Ｃ）及びバタニンを
行い、歪ゲージ（アクティブゲージ及びダミーゲージ）
を電極５でフルブリッジに接続するものである。

また保護膜形成工程は、常法通すシラン（ＳＥＬ）とア
ンモニア（ＮＨ３）　　と窒素（Ｎ２）の反応ガスを用
いたＰ−ＣＶＤ法により窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜（
保護膜）６を形成するものである（この時の基板温度２
００〜２５０’Ｃ） 而して前記の処理を施した基板Ｉを片持支持体７に装着
すると共にカンチレバーに重り８を付設する等の整形を
施して所定のカンチレバーに形成し、更に所定のリード
線９を接続し、加速度センサとして使用するものである
。

また本発明における基板１　（起歪体）は、前述した銅
合金系バネ材料とせずに、ＭｏｎｅＬ　Ｉｎｃｏｎｅｌ
Ｂｅ−Ｎｉ等のニッケル基合金バネ材料を用いても、そ
の場合であっても前記製造工程が採用できるものである
。

（発明の効果） 本発明は以上の通り半導体歪ゲージを用いたカンチレバ
ー片の加速度センサに於いて、カンチレバー（起歪体）
となる基板を銅合金系バネ材料及びニッケル基合金バネ
材料としたもので、カンチレバーの加工性が良好となり
、半導体歪ゲージ形成のための表面処理が容易であり、
且つ基板（起歪体）に半導体歪ゲージを形成した後のカ
ンチレバー形状への整形加工も容易となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の加速度センサの製造過程を示し
、第２図は使用状態を示す。 １−カンチレバーとなる基板 ２−絶縁線 ３−アモルファスシリコン薄膜 ４−歪ゲージ　　　　４−多結晶シリコン５−電極　　
　　　　６−・保護膜 ７−片持支持体　　　８−重り ９−・−リード線 特許出願人　　日本精機株式会社 代理人　弁理士　　近藤　彰−二 、ご・ミ、゛ ｑ＝−旭− 「「′］

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）片持支持としたカンチレバー型加速度センサに於
   いて、カンチレバーとなる基板に銅合金系バネ材料を用
   いると共に、加速度検出素子となる歪ゲージに薄膜多結
   晶シリコンを用いたことを特徴とする加速度センサ。
2. （２）片持支持としたカンチレバー型加速度センサに於
   いて、カンチレバーとなる基板にニッケル基合金バネ材
   料を用いると共に、加速度検出素子となる歪ゲージに薄
   膜多結晶シリコンを用いたことを特徴とする加速度セン
   サ。