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

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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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self
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Naohiro Taniguchi
直博 谷口
Fumihiro Kasano
文宏 笠野
Hiromi Nishimura
広海 西村
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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)。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
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