JPH05322925A - 自己診断用駆動部を有する半導体加速度センサー - Google Patents
自己診断用駆動部を有する半導体加速度センサーInfo
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- JPH05322925A JPH05322925A JP13402292A JP13402292A JPH05322925A JP H05322925 A JPH05322925 A JP H05322925A JP 13402292 A JP13402292 A JP 13402292A JP 13402292 A JP13402292 A JP 13402292A JP H05322925 A JPH05322925 A JP H05322925A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体加速度センサーにおいて、あたかも加速
度がかかったかのようにセンサーを動作させて、センサ
ーが正常に機能しているか否かを予め確認できる自己診
断駆動構造を提供する。 【構成】重り部２の少なくとも一面とほぼ平行な電極６
を配置し、重り部２と電極６の間に電圧を印加して重り
部２に静電力を与えることにより重り部２を静電駆動可
能とした。 【効果】半導体加速度センサーに実際に加速度を加えな
くても、前記電圧の印加により、擬似的に重り部２に加
速度が加わった状態とすることができ、これにより、セ
ンサーが正常に機能しているか否かを自己診断すること
ができる。
度がかかったかのようにセンサーを動作させて、センサ
ーが正常に機能しているか否かを予め確認できる自己診
断駆動構造を提供する。 【構成】重り部２の少なくとも一面とほぼ平行な電極６
を配置し、重り部２と電極６の間に電圧を印加して重り
部２に静電力を与えることにより重り部２を静電駆動可
能とした。 【効果】半導体加速度センサーに実際に加速度を加えな
くても、前記電圧の印加により、擬似的に重り部２に加
速度が加わった状態とすることができ、これにより、セ
ンサーが正常に機能しているか否かを自己診断すること
ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自己診断用駆動部を有す
る半導体加速度センサーに関するものであり、高い信頼
性で加速度を検出する用途に利用されるものである。
る半導体加速度センサーに関するものであり、高い信頼
性で加速度を検出する用途に利用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来の半導体加速度センサーの斜
視図である。図中、１は半導体基板であり、その中心部
には、半導体加工技術を用いて、重り部２が形成されて
いる。この重り部２と周囲の外枠部３とは薄肉の起歪部
４で連結されている。起歪部４には、歪みを検出するた
めにピエゾ抵抗５が形成されている。図８は図７のＡ−
Ａ’線についての断面図である。図８の矢印で示す方向
に加速度Ｇが加わると、重り部２がたわむ。重り部２が
たわんだことにより、薄肉の起歪部４には加速度Ｇに比
例した応力及び歪みを生じる。この起歪部４に発生した
歪みに比例して、ピエゾ抵抗５の抵抗値が変化する。そ
の抵抗値の変化を、例えばブリッジを組んで、電圧出力
として取り出すことにより、加速度Ｇに応じた電圧が得
られる（特開昭５９−１５８５６６号参照）。
視図である。図中、１は半導体基板であり、その中心部
には、半導体加工技術を用いて、重り部２が形成されて
いる。この重り部２と周囲の外枠部３とは薄肉の起歪部
４で連結されている。起歪部４には、歪みを検出するた
めにピエゾ抵抗５が形成されている。図８は図７のＡ−
Ａ’線についての断面図である。図８の矢印で示す方向
に加速度Ｇが加わると、重り部２がたわむ。重り部２が
たわんだことにより、薄肉の起歪部４には加速度Ｇに比
例した応力及び歪みを生じる。この起歪部４に発生した
歪みに比例して、ピエゾ抵抗５の抵抗値が変化する。そ
の抵抗値の変化を、例えばブリッジを組んで、電圧出力
として取り出すことにより、加速度Ｇに応じた電圧が得
られる（特開昭５９−１５８５６６号参照）。
【０００３】図７及び図８の従来例は、重り部２を片方
の起歪部４で支持する片持ち梁タイプであるが、図９及
び図１０に示す従来例では、重り部２の両側に薄肉の起
歪部４を設けている。図１０は図９のＢ−Ｂ’線につい
ての断面図である。この構造でも、図７及び図８の構造
と同様に、加速度を検出することができる。
の起歪部４で支持する片持ち梁タイプであるが、図９及
び図１０に示す従来例では、重り部２の両側に薄肉の起
歪部４を設けている。図１０は図９のＢ−Ｂ’線につい
ての断面図である。この構造でも、図７及び図８の構造
と同様に、加速度を検出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来例におい
て、加速度センサーが正常に機能しているか否かを確認
しようとすれば、加速度センサーに対して実際に加速度
を加える必要があり、その確認は容易でなかった。
て、加速度センサーが正常に機能しているか否かを確認
しようとすれば、加速度センサーに対して実際に加速度
を加える必要があり、その確認は容易でなかった。
【０００５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、あたかも加速度が
かかったかのようにセンサーの重り部を駆動して、セン
サーが正常に機能しているか否かを予め確認できるよう
にした自己診断用駆動部を有する半導体加速度センサー
を提供することにある。
のであり、その目的とするところは、あたかも加速度が
かかったかのようにセンサーの重り部を駆動して、セン
サーが正常に機能しているか否かを予め確認できるよう
にした自己診断用駆動部を有する半導体加速度センサー
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明にあっては、上記
の課題を解決するために、加速度を受ける重り部２と、
この重り部２を支持する薄肉化した起歪部４とを半導体
基板１を加工して一体的に形成し、前記重り部２の動き
により前記起歪部４に起きる歪みを検出するためのピエ
ゾ抵抗５を前記起歪部４に形成した半導体加速度センサ
ーにおいて、重り部２を静電力により駆動する静電駆動
手段を設けたことを特徴とするものである。
の課題を解決するために、加速度を受ける重り部２と、
この重り部２を支持する薄肉化した起歪部４とを半導体
基板１を加工して一体的に形成し、前記重り部２の動き
により前記起歪部４に起きる歪みを検出するためのピエ
ゾ抵抗５を前記起歪部４に形成した半導体加速度センサ
ーにおいて、重り部２を静電力により駆動する静電駆動
手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】ここで、重り部２を静電力により駆動する
静電駆動手段としては、例えば、図１に示すように、重
り部２の少なくとも一面とほぼ平行な電極６を配置し、
重り部２と電極６の間に電圧を印加して重り部２に静電
力を与えることにより擬似的に重り部２に加速度が加わ
った状態を生じさせるように構成することが好ましい。
また、図６に示すように、電極６の表面にエレクトレッ
ト７を付加して静電力を大きくすることが好ましい。さ
らに、印加電圧は重り部２の共振周波数に近い周波数と
することが好ましい。
静電駆動手段としては、例えば、図１に示すように、重
り部２の少なくとも一面とほぼ平行な電極６を配置し、
重り部２と電極６の間に電圧を印加して重り部２に静電
力を与えることにより擬似的に重り部２に加速度が加わ
った状態を生じさせるように構成することが好ましい。
また、図６に示すように、電極６の表面にエレクトレッ
ト７を付加して静電力を大きくすることが好ましい。さ
らに、印加電圧は重り部２の共振周波数に近い周波数と
することが好ましい。
【０００８】
【作用】本発明によれば、例えば、図１に示すように、
重り部２の少なくとも一面とほぼ平行な電極６を配置
し、重り部２と電極６の間に電圧を印加して前記重り部
２に静電力を与えることにより重り部２を静電駆動可能
としたので、半導体加速度センサーに実際に加速度を加
えなくても、前記電圧の印加により、擬似的に重り部２
に加速度が加わった状態とすることができ、これによ
り、センサーが正常に機能しているか否かを自己診断す
ることができる。ここで、図６に示すように、電極６の
表面にエレクトレット７を付加すれば、静電力を大きく
することができ、印加電圧の低減が可能となる。また、
印加電圧を重り部２の共振周波数に近い周波数とするこ
とにより、効率的な静電駆動が可能となり、印加電圧の
低減が可能となる。
重り部２の少なくとも一面とほぼ平行な電極６を配置
し、重り部２と電極６の間に電圧を印加して前記重り部
２に静電力を与えることにより重り部２を静電駆動可能
としたので、半導体加速度センサーに実際に加速度を加
えなくても、前記電圧の印加により、擬似的に重り部２
に加速度が加わった状態とすることができ、これによ
り、センサーが正常に機能しているか否かを自己診断す
ることができる。ここで、図６に示すように、電極６の
表面にエレクトレット７を付加すれば、静電力を大きく
することができ、印加電圧の低減が可能となる。また、
印加電圧を重り部２の共振周波数に近い周波数とするこ
とにより、効率的な静電駆動が可能となり、印加電圧の
低減が可能となる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の一実施例の断面図である。本
実施例では、図７及び図８に示した片持ち梁タイプの半
導体加速度センサーにおいて、半導体基板１の上部にシ
リコン又はガラス等よりなる上部基板８を接合してい
る。接合の方法としては、共晶接合、陽極接合、直接接
合、接着など、任意の方法を用いることができる。この
上部基板８における重り部２と対向する面には、重り部
２とほぼ平行となるように電極６が配置されている。半
導体加速度センサーの自己診断を行うときには、この電
極６と重り部２の間に、図２に示すような電圧パルスが
印加される。前記電極６と重り部２の間に電圧が存在し
ているときには、静電力作用部Ｆに重り部２と電極６を
吸引する方向に静電力が発生し、その結果、重り部２が
たわむ。図２に示すような電圧パルスが入力された場合
には、重り部２は振動することになる。したがって、図
７及び図８の従来例について説明したように、ピエゾ抵
抗５の抵抗値が変化し、あたかも加速度Ｇが加わったか
のごとく動作し、センサーからの出力をチェックするこ
とにより、加速度センサーが正常に動作しているか否か
を判断することができる。
実施例では、図７及び図８に示した片持ち梁タイプの半
導体加速度センサーにおいて、半導体基板１の上部にシ
リコン又はガラス等よりなる上部基板８を接合してい
る。接合の方法としては、共晶接合、陽極接合、直接接
合、接着など、任意の方法を用いることができる。この
上部基板８における重り部２と対向する面には、重り部
２とほぼ平行となるように電極６が配置されている。半
導体加速度センサーの自己診断を行うときには、この電
極６と重り部２の間に、図２に示すような電圧パルスが
印加される。前記電極６と重り部２の間に電圧が存在し
ているときには、静電力作用部Ｆに重り部２と電極６を
吸引する方向に静電力が発生し、その結果、重り部２が
たわむ。図２に示すような電圧パルスが入力された場合
には、重り部２は振動することになる。したがって、図
７及び図８の従来例について説明したように、ピエゾ抵
抗５の抵抗値が変化し、あたかも加速度Ｇが加わったか
のごとく動作し、センサーからの出力をチェックするこ
とにより、加速度センサーが正常に動作しているか否か
を判断することができる。
【００１０】図３は本発明の他の実施例の断面図であ
る。本実施例では、半導体基板１の下部にシリコン又は
ガラス等よりなる下部基板９を接合している。この下部
基板９における重り部２と対向する面には、重り部２と
ほぼ平行となるように電極６が配置されている。その他
の構成及び動作については、図１の実施例と同様であ
る。
る。本実施例では、半導体基板１の下部にシリコン又は
ガラス等よりなる下部基板９を接合している。この下部
基板９における重り部２と対向する面には、重り部２と
ほぼ平行となるように電極６が配置されている。その他
の構成及び動作については、図１の実施例と同様であ
る。
【００１１】図４は本発明の別の実施例の断面図であ
る。本実施例は、図１の実施例と図３の実施例を組み合
わせたものであり、自己診断駆動時には、上部基板８に
配置された電極６と重り部２との間には、図５（ａ）に
示すような電圧Ｖ１が印加され、下部基板９に配置され
た電極６と重り部２との間には、図５（ｂ）に示すよう
な電圧Ｖ２が印加される。すなわち、電圧Ｖ１が存在す
るときには、上部基板８に配置された電極６と重り部２
の間に吸引力が発生し、その結果、重り部２が上方にた
わむ。また、電圧Ｖ２が存在するときには、下部基板９
に配置された電極６と重り部２の間に吸引力が発生し、
その結果、重り部２が下方にたわむ。本実施例では、重
り部２を上下双方から交互に吸引することにより、重り
部２を効率良く駆動することができる。
る。本実施例は、図１の実施例と図３の実施例を組み合
わせたものであり、自己診断駆動時には、上部基板８に
配置された電極６と重り部２との間には、図５（ａ）に
示すような電圧Ｖ１が印加され、下部基板９に配置され
た電極６と重り部２との間には、図５（ｂ）に示すよう
な電圧Ｖ２が印加される。すなわち、電圧Ｖ１が存在す
るときには、上部基板８に配置された電極６と重り部２
の間に吸引力が発生し、その結果、重り部２が上方にた
わむ。また、電圧Ｖ２が存在するときには、下部基板９
に配置された電極６と重り部２の間に吸引力が発生し、
その結果、重り部２が下方にたわむ。本実施例では、重
り部２を上下双方から交互に吸引することにより、重り
部２を効率良く駆動することができる。
【００１２】図６は本発明のさらに別の実施例の断面図
である。本実施例では、図４に示す実施例において、上
部基板８と下部基板９に配置された各電極６にエレクト
レット７を付加した構造となっている。エレクトレット
は、テフロン又は酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）等よりな
り、静電力を増大させる作用がある。したがって、小さ
な印加電圧でも効率良く重り部２を駆動することができ
るものである。図１又は図３に示す構造においても、電
極６にエレクトレットを付加した構造を採用しても構わ
ない。
である。本実施例では、図４に示す実施例において、上
部基板８と下部基板９に配置された各電極６にエレクト
レット７を付加した構造となっている。エレクトレット
は、テフロン又は酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）等よりな
り、静電力を増大させる作用がある。したがって、小さ
な印加電圧でも効率良く重り部２を駆動することができ
るものである。図１又は図３に示す構造においても、電
極６にエレクトレットを付加した構造を採用しても構わ
ない。
【００１３】上記各実施例において、電極６に与える駆
動信号の周波数は、重り部２の固有振動周波数（共振周
波数）に近い周波数に設定することが好ましい。このよ
うにすれば、小さい駆動信号であっても、効率良く重り
部２を駆動することができるものである。
動信号の周波数は、重り部２の固有振動周波数（共振周
波数）に近い周波数に設定することが好ましい。このよ
うにすれば、小さい駆動信号であっても、効率良く重り
部２を駆動することができるものである。
【００１４】また、実施例の説明では、片持ち梁タイプ
の半導体加速度センサーについて説明したが、図９及び
図１０に示すような両持ち梁タイプの構造にも本発明を
適用できることは言うまでもない。
の半導体加速度センサーについて説明したが、図９及び
図１０に示すような両持ち梁タイプの構造にも本発明を
適用できることは言うまでもない。
【００１５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、半導体加
速度センサーにおいて、加速度を受ける重り部を静電駆
動する手段を設けたので、半導体加速度センサーに実際
に加速度を与えなくても、重り部を静電駆動することに
より、擬似的に重り部に加速度が加わった状態とするこ
とができ、これにより、センサーが正常に機能している
か否かを自己診断することができるという効果がある。
速度センサーにおいて、加速度を受ける重り部を静電駆
動する手段を設けたので、半導体加速度センサーに実際
に加速度を与えなくても、重り部を静電駆動することに
より、擬似的に重り部に加速度が加わった状態とするこ
とができ、これにより、センサーが正常に機能している
か否かを自己診断することができるという効果がある。
【００１６】請求項２記載の発明によれば、重り部の少
なくとも一面とほぼ平行な電極を配置し、前記重り部と
前記電極の間に電圧を印加して前記重り部に静電力を与
えることにより擬似的に重り部に加速度が加わった状態
を生じさせるように構成されているので、極めて簡単で
安価な構成で静電駆動手段を実現できるという効果があ
る。
なくとも一面とほぼ平行な電極を配置し、前記重り部と
前記電極の間に電圧を印加して前記重り部に静電力を与
えることにより擬似的に重り部に加速度が加わった状態
を生じさせるように構成されているので、極めて簡単で
安価な構成で静電駆動手段を実現できるという効果があ
る。
【００１７】請求項３記載の発明によれば、前記電極の
表面にエレクトレットを付加したので、小さな印加電圧
でも大きな静電駆動力を得ることができるという効果が
ある。
表面にエレクトレットを付加したので、小さな印加電圧
でも大きな静電駆動力を得ることができるという効果が
ある。
【００１８】請求項４記載の発明によれば、前記印加電
圧は前記重り部の共振周波数に近い周波数としたので、
小さな静電駆動力でも効率的に重り部を駆動することが
でき、印加電圧を低減させることができるという効果が
ある。
圧は前記重り部の共振周波数に近い周波数としたので、
小さな静電駆動力でも効率的に重り部を駆動することが
でき、印加電圧を低減させることができるという効果が
ある。
【図１】本発明の第１実施例の断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に用いる駆動信号の波形図
である。
である。
【図３】本発明の第２実施例の断面図である。
【図４】本発明の第３実施例の断面図である。
【図５】本発明の第３実施例に用いる駆動信号の波形図
である。
である。
【図６】本発明の第４実施例の断面図である。
【図７】第１の従来例の斜視図である。
【図８】第１の従来例の断面図である。
【図９】第２の従来例の斜視図である。
【図１０】第２の従来例の断面図である。
１ 半導体基板 ２ 重り部 ３ 外枠部 ４ 起歪部 ５ ピエゾ抵抗 ６ 電極 ７ エレクトレット ８ 上部基板 ９ 下部基板
Claims (4)
- 【請求項１】 加速度を受ける重り部と、この重り部
を支持する薄肉化した起歪部とを半導体基板を加工して
一体的に形成し、前記重り部の動きにより前記起歪部に
起きる歪みを検出するためのピエゾ抵抗を前記起歪部に
形成した半導体加速度センサーにおいて、前記重り部を
静電力により駆動する静電駆動手段を設けたことを特徴
とする自己診断用駆動部を有する半導体加速度センサ
ー。 - 【請求項２】 前記重り部の少なくとも一面とほぼ平
行な電極を備え、前記重り部と前記電極の間に電圧を印
加して前記重り部に静電力を与えることにより擬似的に
重り部に加速度が加わった状態を生じさせるように構成
されていることを特徴とする自己診断用駆動部を有する
半導体加速度センサー。 - 【請求項３】 前記電極の表面にエレクトレットを付
加したことを特徴とする請求項２記載の自己診断用駆動
部を有する半導体加速度センサー。 - 【請求項４】 前記印加電圧は前記重り部の共振周波
数に近い周波数としたことを特徴とする請求項２又は３
のいずれかに記載の自己診断用駆動部を有する半導体加
速度センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13402292A JP3227780B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 自己診断用駆動部を有する半導体加速度センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13402292A JP3227780B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 自己診断用駆動部を有する半導体加速度センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05322925A true JPH05322925A (ja) | 1993-12-07 |
| JP3227780B2 JP3227780B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=15118554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13402292A Expired - Fee Related JP3227780B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 自己診断用駆動部を有する半導体加速度センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3227780B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006153689A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Pioneer Electronic Corp | センサ素子 |
| US7628073B2 (en) | 2007-03-06 | 2009-12-08 | Denso Corporation | Physical quantity sensor |
| DE112008000593T5 (de) | 2007-05-10 | 2010-02-11 | Mitsubishi Electric Corp. | Fahrzeugzustands-Erfassungsvorrichtung und Insassenschutzapparat mit derselben Vorrichtung |
| JP2011095001A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 加速度センサ |
| WO2013073207A1 (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-23 | オムロン株式会社 | 表面電位センサ及び複写機 |
| DE212013000103U1 (de) | 2012-04-20 | 2014-11-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Trägheitskraftsensor |
-
1992
- 1992-05-26 JP JP13402292A patent/JP3227780B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006153689A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Pioneer Electronic Corp | センサ素子 |
| JP4611005B2 (ja) * | 2004-11-30 | 2011-01-12 | パイオニア株式会社 | センサ素子 |
| US7628073B2 (en) | 2007-03-06 | 2009-12-08 | Denso Corporation | Physical quantity sensor |
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| DE112008000593B4 (de) * | 2007-05-10 | 2014-07-24 | Mitsubishi Electric Corp. | Fahrzeugzustands-Erfassungsvorrichtung und Insassenschutzapparat mit derselben Vorrichtung |
| US9340188B2 (en) | 2007-05-10 | 2016-05-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Occupant protective apparatus and pedestrian protective apparatus |
| JP2011095001A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 加速度センサ |
| WO2013073207A1 (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-23 | オムロン株式会社 | 表面電位センサ及び複写機 |
| CN103907029A (zh) * | 2011-11-15 | 2014-07-02 | 欧姆龙株式会社 | 表面电位传感器以及复印机 |
| DE212013000103U1 (de) | 2012-04-20 | 2014-11-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Trägheitskraftsensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3227780B2 (ja) | 2001-11-12 |
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