JPH05172843A - 半導体加速度センサ - Google Patents
半導体加速度センサInfo
- Publication number
- JPH05172843A JPH05172843A JP35766991A JP35766991A JPH05172843A JP H05172843 A JPH05172843 A JP H05172843A JP 35766991 A JP35766991 A JP 35766991A JP 35766991 A JP35766991 A JP 35766991A JP H05172843 A JPH05172843 A JP H05172843A
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- Japan
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- acceleration sensor
- semiconductor acceleration
- beam portion
- sensor
- weight portion
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Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明は、不安定な外力を吸収緩和する梁部
構造を有して、安定したセンサ動作を実行させる半導体
加速度センサを提供する。 【構成】この発明は、支持部に梁部を介して支持された
重り部の変動量を電気的に検出して加速度を求める半導
体加速度センサであって、前記重り部を支持する梁部に
は衝撃吸収用の開口部を設けたことを特徴としている。
また、梁部の接続端部を厚幅に形成したことを特徴とし
ている。
構造を有して、安定したセンサ動作を実行させる半導体
加速度センサを提供する。 【構成】この発明は、支持部に梁部を介して支持された
重り部の変動量を電気的に検出して加速度を求める半導
体加速度センサであって、前記重り部を支持する梁部に
は衝撃吸収用の開口部を設けたことを特徴としている。
また、梁部の接続端部を厚幅に形成したことを特徴とし
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば自動車の加速
度を検出する場合に使用されるような半導体加速度セン
サに関し、さらに詳しくは変動許容部分の支持性能を高
めた半導体加速度センサに関する。
度を検出する場合に使用されるような半導体加速度セン
サに関し、さらに詳しくは変動許容部分の支持性能を高
めた半導体加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、半導体加速度センサは、図１１に
示すように、半導体で構成される基板１１１の中央部
に、重り部１１２とその周囲の支持枠１１３とをエッチ
ングにより形成し、この重り部１１２は平行する一対の
梁部１１４，１１４で支持枠１１３に片持ち支持して連
結している。
示すように、半導体で構成される基板１１１の中央部
に、重り部１１２とその周囲の支持枠１１３とをエッチ
ングにより形成し、この重り部１１２は平行する一対の
梁部１１４，１１４で支持枠１１３に片持ち支持して連
結している。
【０００３】この基板１１１は、両面が固定基板１１
５，１１６で挟持された状態で使用され、このうち一方
の固定基板１１５と対向する重り部１１２との間に所定
の間隙を形成して、重り部１１２が固定基板１１５との
面方向に可動可能に形成している。
５，１１６で挟持された状態で使用され、このうち一方
の固定基板１１５と対向する重り部１１２との間に所定
の間隙を形成して、重り部１１２が固定基板１１５との
面方向に可動可能に形成している。
【０００４】このように構成した半導体加速度センサ１
１７は、加速が加わって重り部１１２が可動したときの
重り部１１２と固定基板１１５間の静電容量の変化、ま
たは梁部１１４，１１４の歪み量を検知して加速度を検
出している。
１７は、加速が加わって重り部１１２が可動したときの
重り部１１２と固定基板１１５間の静電容量の変化、ま
たは梁部１１４，１１４の歪み量を検知して加速度を検
出している。
【０００５】しかし、このセンサ構造としては、重り部
を可動許容するための極小幅の梁部が強度的に弱く、測
定方向以外の外力が加わった際に不安定な動きとなって
正確な加速度が測定できなかったり、衝撃力を受けて梁
部が破損する恐れがあった。
を可動許容するための極小幅の梁部が強度的に弱く、測
定方向以外の外力が加わった際に不安定な動きとなって
正確な加速度が測定できなかったり、衝撃力を受けて梁
部が破損する恐れがあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこでこの発明は、不
安定な外力を吸収緩和する梁部構造を有して、安定した
センサ動作を実行させる半導体加速度センサの提供を目
的とする。
安定な外力を吸収緩和する梁部構造を有して、安定した
センサ動作を実行させる半導体加速度センサの提供を目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、支持部に梁
部を介して支持された重り部の変動量を電気的に検出し
て加速度を求める半導体加速度センサであって、前記重
り部を支持する梁部には衝撃吸収用の開口部を設けたこ
とを特徴とする。
部を介して支持された重り部の変動量を電気的に検出し
て加速度を求める半導体加速度センサであって、前記重
り部を支持する梁部には衝撃吸収用の開口部を設けたこ
とを特徴とする。
【０００８】またこの発明は、支持部に梁部を介して支
持された重り部の変動量を電気的に検出して加速度を求
める半導体加速度センサであって、前記梁部の接続端部
を厚幅に形成したことを特徴とする。
持された重り部の変動量を電気的に検出して加速度を求
める半導体加速度センサであって、前記梁部の接続端部
を厚幅に形成したことを特徴とする。
【０００９】
【作用】この発明によれば、このセンサに測定方向と異
なる不安定な外力および衝撃力が加わっても、梁部に設
けた衝撃吸収用の開口部が吸収対応して、その不安定な
外力を分散させる如く十分低減させて重り部に伝達す
る。
なる不安定な外力および衝撃力が加わっても、梁部に設
けた衝撃吸収用の開口部が吸収対応して、その不安定な
外力を分散させる如く十分低減させて重り部に伝達す
る。
【００１０】また、亀裂破損しやすい梁部の接続端部を
厚幅にして梁部全体を補強した形で異幅形成することに
より、梁部自体の変動許容性能を低下させることなく、
不安定な外力に対する吸収作用を働かせて、測定方向以
外の外力を低減させる。
厚幅にして梁部全体を補強した形で異幅形成することに
より、梁部自体の変動許容性能を低下させることなく、
不安定な外力に対する吸収作用を働かせて、測定方向以
外の外力を低減させる。
【００１１】
【発明の効果】このため、梁部は極小幅であるにも拘ら
ず、梁部に集中する衝撃力を回避して梁部自体を保護
し、不測に破損されることがなくなる。また、この梁部
の動きが安定すると共に、該梁部を介して伝達された重
り部は安定した検知動作を実行して、信頼性の高い正確
な加速度を測定することができる。さらに、梁部は用途
に応じて様々な形状に開口あるいは異幅形成して対処す
ることができ、また開口部を設ける場合にはエッチング
速度が速められ、製作速度がより一層速くなる。
ず、梁部に集中する衝撃力を回避して梁部自体を保護
し、不測に破損されることがなくなる。また、この梁部
の動きが安定すると共に、該梁部を介して伝達された重
り部は安定した検知動作を実行して、信頼性の高い正確
な加速度を測定することができる。さらに、梁部は用途
に応じて様々な形状に開口あるいは異幅形成して対処す
ることができ、また開口部を設ける場合にはエッチング
速度が速められ、製作速度がより一層速くなる。
【００１２】
【実施例】この発明の実施例を以下図面に基づいて詳述
する。図１はピエゾ抵抗変化型の半導体加速度センサを
示し、このピエゾ抵抗変化型の半導体加速度センサ１１
は、先の図１１で示した従来のセンサと同様に構成され
ており、支持枠１２の一側から平行する一対の梁部１
３，１３を介して中央の重り部１４を片持ち支持してい
る。
する。図１はピエゾ抵抗変化型の半導体加速度センサを
示し、このピエゾ抵抗変化型の半導体加速度センサ１１
は、先の図１１で示した従来のセンサと同様に構成され
ており、支持枠１２の一側から平行する一対の梁部１
３，１３を介して中央の重り部１４を片持ち支持してい
る。
【００１３】この場合、極小幅の梁部１３，１３の表面
にピエゾ抵抗素子１５…を付設し、外力を受けて歪んだ
梁部表面の歪み変動量をピエゾ抵抗素子１５…を介して
電気的に検出することにより加速度を測定している。
にピエゾ抵抗素子１５…を付設し、外力を受けて歪んだ
梁部表面の歪み変動量をピエゾ抵抗素子１５…を介して
電気的に検出することにより加速度を測定している。
【００１４】また、梁部１３，１３には、図２〜図７に
示すように、該梁部１３，１３の支持性能を高めるため
の開口部１６を設けている。この開口部１６は、例えば
図２に示すように、長方形状を有する梁部１３，１３の
両端部に小円形孔１６ａ…を開口したり、図３に示すよ
うに梁部１３，１３の両端部に２個一対の並列小円形孔
１６ｂ…を開口したり、図４に示すように梁部１３，１
３の全体に渡って小円形孔１６ｃ…を千鳥状に開口した
り、図５に示すように梁部１３，１３の全体に沿って長
孔１６ｄ…を開口したり、図６に示すように梁部１３，
１３の全体に沿って並列する並列長孔１６ｅ…を開口し
たり、図７に示すように梁部１３，１３の全体に沿って
細かく小さめの長孔１６ｆ…を開口するなど様々の形状
に開口して設けることができ、これらはセンサの用途に
応じて使い分ける。
示すように、該梁部１３，１３の支持性能を高めるため
の開口部１６を設けている。この開口部１６は、例えば
図２に示すように、長方形状を有する梁部１３，１３の
両端部に小円形孔１６ａ…を開口したり、図３に示すよ
うに梁部１３，１３の両端部に２個一対の並列小円形孔
１６ｂ…を開口したり、図４に示すように梁部１３，１
３の全体に渡って小円形孔１６ｃ…を千鳥状に開口した
り、図５に示すように梁部１３，１３の全体に沿って長
孔１６ｄ…を開口したり、図６に示すように梁部１３，
１３の全体に沿って並列する並列長孔１６ｅ…を開口し
たり、図７に示すように梁部１３，１３の全体に沿って
細かく小さめの長孔１６ｆ…を開口するなど様々の形状
に開口して設けることができ、これらはセンサの用途に
応じて使い分ける。
【００１５】この開口部１６を設けることにより、梁部
１３に引張力、圧縮力、曲げ力および衝撃力等の測定方
向以外の不安定な外力がかかっても、この開口部１６で
不安定な外力を吸収処理してしまう応力集中に対する低
減作用が働き、特に破損原因となる衝撃力を分散させる
如く吸収処理して梁部自体を保護すると共に、不安定な
外力を十分に低減させた状態で重り部１４を支持してい
る。
１３に引張力、圧縮力、曲げ力および衝撃力等の測定方
向以外の不安定な外力がかかっても、この開口部１６で
不安定な外力を吸収処理してしまう応力集中に対する低
減作用が働き、特に破損原因となる衝撃力を分散させる
如く吸収処理して梁部自体を保護すると共に、不安定な
外力を十分に低減させた状態で重り部１４を支持してい
る。
【００１６】このため、このピエゾ抵抗変化型の半導体
加速度センサ１１を用いて加速度を測定した時は、この
梁部１３の歪み度合いに比例して該梁部表面のピエゾ抵
抗素子１５…から歪み量が正確に求められ、信頼性の高
い安定した検知動作を実行して正確な加速度を測定する
ことができる。
加速度センサ１１を用いて加速度を測定した時は、この
梁部１３の歪み度合いに比例して該梁部表面のピエゾ抵
抗素子１５…から歪み量が正確に求められ、信頼性の高
い安定した検知動作を実行して正確な加速度を測定する
ことができる。
【００１７】図８は静電容量変化型の半導体加速度セン
サを示し、この静電容量変化型の半導体加速度センサ８
１は、支持枠８２の両側から平行する一対の梁部８３…
を介して中央の重り部８４を両持ち支持している。
サを示し、この静電容量変化型の半導体加速度センサ８
１は、支持枠８２の両側から平行する一対の梁部８３…
を介して中央の重り部８４を両持ち支持している。
【００１８】そして、この重り部８４の一面に形成され
た電極と、これと対応する固定基板８５の電極８６とを
対向させ、外力に応じて重り部８４を面方向に変動させ
る。この重り部８４の変動量に比例して、電極間で変化
した静電容量の変化値を求め、この変化値から加速度を
測定している。
た電極と、これと対応する固定基板８５の電極８６とを
対向させ、外力に応じて重り部８４を面方向に変動させ
る。この重り部８４の変動量に比例して、電極間で変化
した静電容量の変化値を求め、この変化値から加速度を
測定している。
【００１９】またこの場合、梁部８３…の支持性能を高
めるために既述した小円形孔等の開口部１６を設けて、
測定方向以外の不安定な外力を吸収して応力集中に対す
る低減作用を働かせるようにしている。これにより、梁
部自体を保護すると共に、不安定な外力を十分に低減さ
せた状態で重り部８４を支持している。従って、このよ
うに構成された両持ち支持構成のセンサ８１であって
も、開口部１６を形成することにより、信頼性の高い安
定した検知動作を実行して正確な加速度を測定すること
ができる。
めるために既述した小円形孔等の開口部１６を設けて、
測定方向以外の不安定な外力を吸収して応力集中に対す
る低減作用を働かせるようにしている。これにより、梁
部自体を保護すると共に、不安定な外力を十分に低減さ
せた状態で重り部８４を支持している。従って、このよ
うに構成された両持ち支持構成のセンサ８１であって
も、開口部１６を形成することにより、信頼性の高い安
定した検知動作を実行して正確な加速度を測定すること
ができる。
【００２０】図９は梁部の支持性能を高めるための他の
Ａ実施例を示し、これは支持枠９１と重り部９２との間
を接続する梁部９３，９３の接続端部の一方を厚幅に補
強形成した厚幅補強部９４，９４に設けて梁部９３，９
３を構成している。
Ａ実施例を示し、これは支持枠９１と重り部９２との間
を接続する梁部９３，９３の接続端部の一方を厚幅に補
強形成した厚幅補強部９４，９４に設けて梁部９３，９
３を構成している。
【００２１】この厚幅補強部９４は、一方の接続端部を
厚幅にし、これより他方に向けて定幅になるように滑ら
かに形成し、この厚幅補強部９４を設けることにより、
この亀裂破損しやすい極小幅の梁部９３の全体を補強し
た形となり、また異幅形成しても梁部の変動許容性能に
支障を生じることもなく、衝撃力吸収作用を十分に働か
せて、測定方向以外の不安定な外力を低減させることが
できる。
厚幅にし、これより他方に向けて定幅になるように滑ら
かに形成し、この厚幅補強部９４を設けることにより、
この亀裂破損しやすい極小幅の梁部９３の全体を補強し
た形となり、また異幅形成しても梁部の変動許容性能に
支障を生じることもなく、衝撃力吸収作用を十分に働か
せて、測定方向以外の不安定な外力を低減させることが
できる。
【００２２】図１０は梁部の支持性能を高めた厚幅補強
部の他のＢ実施例を示し、これは支持枠１０１と重り部
１０２との間を接続する梁部１０３，１０３の一接続端
部の内側と、両接続端部の外側をそれぞれ厚幅補強部１
０４…に設けている。このように、梁部１０３の接続端
部に厚幅補強部１０４…を多数持たせた場合は、梁部１
０３の補強性能がより顕著となる。
部の他のＢ実施例を示し、これは支持枠１０１と重り部
１０２との間を接続する梁部１０３，１０３の一接続端
部の内側と、両接続端部の外側をそれぞれ厚幅補強部１
０４…に設けている。このように、梁部１０３の接続端
部に厚幅補強部１０４…を多数持たせた場合は、梁部１
０３の補強性能がより顕著となる。
【００２３】これら厚幅補強部９４，１０４…、あるい
は既述した開口部１６，１６ａ〜１６ｆを備えた各種梁
部の形状はセンサの用途に応じて様々な形状を選択して
用い、このうち開口部１６を形成する場合は、製作時の
エッチング速度が速められる効果がある。
は既述した開口部１６，１６ａ〜１６ｆを備えた各種梁
部の形状はセンサの用途に応じて様々な形状を選択して
用い、このうち開口部１６を形成する場合は、製作時の
エッチング速度が速められる効果がある。
【００２４】表１は、図９のＡ実施例と、図１０のＢ実
施例と、図１１の従来例との半導体加速度センサを、面
方向と幅方向に対してコンクリート落下試験した衝撃強
さを比較して示す。
施例と、図１１の従来例との半導体加速度センサを、面
方向と幅方向に対してコンクリート落下試験した衝撃強
さを比較して示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１において、○は梁部に破損がない場合
を示し、×は梁部に破損が発生した場合を示す。
を示し、×は梁部に破損が発生した場合を示す。
【００２７】この結果、Ａ実施例およびＢ実施例は梁部
の支持性能が高く、特にＢ実施例のように梁部に厚幅補
強部を多数持たせる程、面方向に対しても幅方向に対し
ても耐衝撃性が高くなり、梁部の補強性能がより顕著と
なることが認められた。これに対し、従来例では耐衝撃
性が低く、破損しやすいために用途に制限を受けてしま
うことが認められる。
の支持性能が高く、特にＢ実施例のように梁部に厚幅補
強部を多数持たせる程、面方向に対しても幅方向に対し
ても耐衝撃性が高くなり、梁部の補強性能がより顕著と
なることが認められた。これに対し、従来例では耐衝撃
性が低く、破損しやすいために用途に制限を受けてしま
うことが認められる。
【００２８】上述のように、梁部は極小幅であるにも拘
らず、梁部に集中する衝撃力を回避して梁部自体を保護
し、不測に破損されることがなくなる。また、この梁部
の動きが安定すると共に、該梁部を介して伝達された重
り部は安定した検知動作を実行して、信頼性の高い正確
な加速度を測定することができる。さらに、梁部は用途
に応じて様々な形状に開口あるいは異幅形成して対処す
ることができ、開口部を設ける場合にはエッチング速度
が速められ、製作速度がより一層速くなる。
らず、梁部に集中する衝撃力を回避して梁部自体を保護
し、不測に破損されることがなくなる。また、この梁部
の動きが安定すると共に、該梁部を介して伝達された重
り部は安定した検知動作を実行して、信頼性の高い正確
な加速度を測定することができる。さらに、梁部は用途
に応じて様々な形状に開口あるいは異幅形成して対処す
ることができ、開口部を設ける場合にはエッチング速度
が速められ、製作速度がより一層速くなる。
【００２９】この発明と、上述の実施例の構成との対応
において、この発明の半導体加速度センサは、実施例の
ピエゾ抵抗変化型の半導体加速度センサ１１と、静電容
量変化型の半導体加速度センサ８１とに対応し、以下同
様に、衝撃吸収用の開口部は、開口部１６と、小円形孔
１６ａ，１６ｃと、並列小円形孔１６ｂと、長孔１６
ｄ，１６ｆおよび並列長孔１６ｅに対応し、接続端部の
厚幅は、厚幅補強部９４と、厚幅補強部１０４とに対応
するも、この発明は上述の実施例の構成のみに限定され
るものではない。
において、この発明の半導体加速度センサは、実施例の
ピエゾ抵抗変化型の半導体加速度センサ１１と、静電容
量変化型の半導体加速度センサ８１とに対応し、以下同
様に、衝撃吸収用の開口部は、開口部１６と、小円形孔
１６ａ，１６ｃと、並列小円形孔１６ｂと、長孔１６
ｄ，１６ｆおよび並列長孔１６ｅに対応し、接続端部の
厚幅は、厚幅補強部９４と、厚幅補強部１０４とに対応
するも、この発明は上述の実施例の構成のみに限定され
るものではない。
【図１】この発明のピエゾ抵抗変化型の半導体加速度セ
ンサを示す一部破断斜視図。
ンサを示す一部破断斜視図。
【図２】この発明の半導体加速度センサの梁部の開口例
を示す要部平面図。
を示す要部平面図。
【図３】この発明の半導体加速度センサの梁部の開口例
を示す要部平面図。
を示す要部平面図。
【図４】この発明の半導体加速度センサの梁部の開口例
を示す要部平面図。
を示す要部平面図。
【図５】この発明の半導体加速度センサの梁部の開口例
を示す要部平面図。
を示す要部平面図。
【図６】この発明の半導体加速度センサの梁部の開口例
を示す要部平面図。
を示す要部平面図。
【図７】この発明の半導体加速度センサの梁部の開口例
を示す要部平面図。
を示す要部平面図。
【図８】この発明の静電容量変化型の半導体加速度セン
サを示す一部破断斜視図。
サを示す一部破断斜視図。
【図９】この発明の半導体加速度センサの梁部の厚幅補
強例を示す要部平面図。
強例を示す要部平面図。
【図１０】この発明の半導体加速度センサの梁部の厚幅
補強例を示す要部平面図。
補強例を示す要部平面図。
【図１１】従来の半導体加速度センサを示す一部破断斜
視図。
視図。
１１，８１…半導体加速度センサ １２，８２，９１，１０１…支持枠 １３，８３，９３，１０３…梁 部 １４，８４，９２，１０２…重り部 １６…開口部 ９４，１０４…厚幅補強部
Claims (2)
- 【請求項１】支持部に梁部を介して支持された重り部の
変動量を電気的に検出して加速度を求める半導体加速度
センサであって、前記重り部を支持する梁部には衝撃吸
収用の開口部を設けたことを特徴とする半導体加速度セ
ンサ。 - 【請求項２】支持部に梁部を介して支持された重り部の
変動量を電気的に検出して加速度を求める半導体加速度
センサであって、前記梁部の接続端部を厚幅に形成した
ことを特徴とする半導体加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35766991A JPH05172843A (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 半導体加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35766991A JPH05172843A (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 半導体加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05172843A true JPH05172843A (ja) | 1993-07-13 |
Family
ID=18455309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35766991A Pending JPH05172843A (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 半導体加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05172843A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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