JPH05322926A - 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
- Publication number
- JPH05322926A JPH05322926A JP13402392A JP13402392A JPH05322926A JP H05322926 A JPH05322926 A JP H05322926A JP 13402392 A JP13402392 A JP 13402392A JP 13402392 A JP13402392 A JP 13402392A JP H05322926 A JPH05322926 A JP H05322926A
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- Japan
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- semiconductor
- acceleration
- acceleration sensor
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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の少なくとも一面に永久磁石６を装着
し、この永久磁石６に電磁コイル７から電磁力を与え
て、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。 【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、前記電磁駆動手段により、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の少なくとも一面に永久磁石６を装着
し、この永久磁石６に電磁コイル７から電磁力を与え
て、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。 【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、前記電磁駆動手段により、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６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７は図６のＡ−
Ａ’線についての断面図である。図７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７は図６のＡ−
Ａ’線についての断面図である。図７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６及び図７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８及
び図９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９は図８のＢ−Ｂ’線についての
断面図である。この構造でも、図６及び図７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８及
び図９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９は図８のＢ−Ｂ’線についての
断面図である。この構造でも、図６及び図７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を電磁力により駆動する電磁駆動
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を電磁力により駆動する電磁駆動
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を電磁力により駆動する
電磁駆動手段としては、例えば、図１に示すように、前
記重り部２の少なくとも一面に永久磁石６を装着し、こ
の永久磁石６に電磁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ための電磁コ
イル７を設けることにより構成できる。また、前記永久
磁石６は、図４に示すように、前記重り部２の少なくと
も一面に薄膜磁石を蒸着することにより形成することが
好ましい。さらに、前記電磁コイル７は、図５に示すよ
うに、半導体プロセスにより前記半導体基板１上に一体
的に形成することが好ましい。
電磁駆動手段としては、例えば、図１に示すように、前
記重り部２の少なくとも一面に永久磁石６を装着し、こ
の永久磁石６に電磁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ための電磁コ
イル７を設けることにより構成できる。また、前記永久
磁石６は、図４に示すように、前記重り部２の少なくと
も一面に薄膜磁石を蒸着することにより形成することが
好ましい。さらに、前記電磁コイル７は、図５に示すよ
うに、半導体プロセスにより前記半導体基板１上に一体
的に形成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の少なくとも一面に永久磁石６を装着し、この
永久磁石６に電磁コイル７により電磁力を与えることに
より重り部２を電磁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与えなくても、電磁コイル７
に駆動信号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、永久磁石６を図４に示すように薄膜
磁石の蒸着により形成すれば、重り部２の重量を殆ど増
加させることがないので、センサー本来の感度を低下さ
せることは殆ど無く、製造も容易であり、小型・軽量化
も可能となる。さらに、電磁コイル７を図５に示すよう
に半導体プロセスにより半導体基板１上に一体的に形成
すれば、部品コストの低減が可能となり、製造も容易と
なり、小型・軽量化も可能となる。
重り部２の少なくとも一面に永久磁石６を装着し、この
永久磁石６に電磁コイル７により電磁力を与えることに
より重り部２を電磁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与えなくても、電磁コイル７
に駆動信号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、永久磁石６を図４に示すように薄膜
磁石の蒸着により形成すれば、重り部２の重量を殆ど増
加させることがないので、センサー本来の感度を低下さ
せることは殆ど無く、製造も容易であり、小型・軽量化
も可能となる。さらに、電磁コイル７を図５に示すよう
に半導体プロセスにより半導体基板１上に一体的に形成
すれば、部品コストの低減が可能となり、製造も容易と
なり、小型・軽量化も可能となる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の一実施例の斜視図であり、図
２はそのＣ−Ｃ’線についての断面図である。本実施例
では、図６及び図７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、重り部２に永久磁石６を装着し
ている。この永久磁石６は上面がＮ極、下面がＳ極とな
っている。また、半導体基板１の外枠部３の周囲には、
電磁コイル７を巻装してある。この電磁コイル７に対し
て、例えば、永久磁石６の磁束を打消し合う方向に電圧
を印加すると、電圧が印加されている時には永久磁石６
は反発力を受け、その結果、重り部２がたわむことにな
る。この実施例では、永久磁石６は図中の上方向に動く
ことになる。そこで、この電圧を図３に示すように適当
な周期でＯＮ／ＯＦＦさせることにより、重り部２は振
動することになる。従って、前述のとおり、起歪部４に
形成したピエゾ抵抗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、センサーの出力をチ
ェックすることにより、半導体加速度センサーが正常に
動作しているか否か、つまり、正常な出力が得られてい
るか否かを判断することができる。なお、永久磁石６を
重り部２の下側に装着しても同様である。
２はそのＣ−Ｃ’線についての断面図である。本実施例
では、図６及び図７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、重り部２に永久磁石６を装着し
ている。この永久磁石６は上面がＮ極、下面がＳ極とな
っている。また、半導体基板１の外枠部３の周囲には、
電磁コイル７を巻装してある。この電磁コイル７に対し
て、例えば、永久磁石６の磁束を打消し合う方向に電圧
を印加すると、電圧が印加されている時には永久磁石６
は反発力を受け、その結果、重り部２がたわむことにな
る。この実施例では、永久磁石６は図中の上方向に動く
ことになる。そこで、この電圧を図３に示すように適当
な周期でＯＮ／ＯＦＦさせることにより、重り部２は振
動することになる。従って、前述のとおり、起歪部４に
形成したピエゾ抵抗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、センサーの出力をチ
ェックすることにより、半導体加速度センサーが正常に
動作しているか否か、つまり、正常な出力が得られてい
るか否かを判断することができる。なお、永久磁石６を
重り部２の下側に装着しても同様である。
【００１０】ここで、永久磁石６を重り部２に装着する
には、接着剤等を用いて貼り付けることが考えられる。
それには、半導体製造技術におけるボンディング技術を
用いれば良い。また、別の方法として、図４の実施例に
示すように、重り部２の上面に薄膜永久磁石６を蒸着し
た構造を採用しても良い。この実施例は、例えばセンサ
ーチップが極めて小さい場合、永久磁石６を貼り付ける
のが困難な場合が考えられるので、蒸着という工程で、
この問題を解決するものである。動作は上記の実施例と
同様であるが、薄膜永久磁石６を用いたことにより、重
り部２の重量が軽くなり、センサーの感度低下を招くこ
とがない。また、電磁コイル７に与える駆動電圧も小さ
くて済む。
には、接着剤等を用いて貼り付けることが考えられる。
それには、半導体製造技術におけるボンディング技術を
用いれば良い。また、別の方法として、図４の実施例に
示すように、重り部２の上面に薄膜永久磁石６を蒸着し
た構造を採用しても良い。この実施例は、例えばセンサ
ーチップが極めて小さい場合、永久磁石６を貼り付ける
のが困難な場合が考えられるので、蒸着という工程で、
この問題を解決するものである。動作は上記の実施例と
同様であるが、薄膜永久磁石６を用いたことにより、重
り部２の重量が軽くなり、センサーの感度低下を招くこ
とがない。また、電磁コイル７に与える駆動電圧も小さ
くて済む。
【００１１】図５は本発明の別の実施例の斜視図であ
る。本実施例では、半導体プロセスを用いて電磁コイル
７を半導体基板１に一体的に形成した構造となってい
る。電磁コイル７の導電性部分は半導体基板１とは異な
る導電型の高不純物拡散領域で形成し、この領域を半導
体基板１に対して逆バイアスすることにより半導体基板
１から絶縁分離させれば良い。また、別の方法として、
ポリシリコンあるいはアルミニウム薄膜をフォトエッチ
ング技術を用いてコイル状に形成しても良い。本実施例
では、銅線を用いた電磁コイルを別部品として設ける必
要がなく、工程の合理化、部品点数の削減により、低コ
スト化を図ることができる。
る。本実施例では、半導体プロセスを用いて電磁コイル
７を半導体基板１に一体的に形成した構造となってい
る。電磁コイル７の導電性部分は半導体基板１とは異な
る導電型の高不純物拡散領域で形成し、この領域を半導
体基板１に対して逆バイアスすることにより半導体基板
１から絶縁分離させれば良い。また、別の方法として、
ポリシリコンあるいはアルミニウム薄膜をフォトエッチ
ング技術を用いてコイル状に形成しても良い。本実施例
では、銅線を用いた電磁コイルを別部品として設ける必
要がなく、工程の合理化、部品点数の削減により、低コ
スト化を図ることができる。
【００１２】なお、上記各実施例において、電磁コイル
７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れば、小さい
駆動信号で効率的に重り部２を振動させることができる
ものである。
７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れば、小さい
駆動信号で効率的に重り部２を振動させることができる
ものである。
【００１３】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８及び
図９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８及び
図９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。
【００１４】
【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電磁駆
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、重り部を電磁駆動することに
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電磁駆
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、重り部を電磁駆動することに
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。
【００１５】請求項２記載の発明によれば、加速度を受
けて振動する重り部の少なくとも一面に永久磁石を装着
し、この永久磁石に電磁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電磁コイル
を設けたものであるから、重り部に電磁コイルを設ける
場合に比べると構成が簡単となり、電磁駆動手段を簡単
に構成できるという効果がある。
けて振動する重り部の少なくとも一面に永久磁石を装着
し、この永久磁石に電磁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電磁コイル
を設けたものであるから、重り部に電磁コイルを設ける
場合に比べると構成が簡単となり、電磁駆動手段を簡単
に構成できるという効果がある。
【００１６】請求項３記載の発明によれば、薄膜磁石を
蒸着することにより前記永久磁石を形成したので、重り
部の重量を軽くすることができ、センサーの感度低下を
防止できると共に、製造も容易であり、小型・軽量化も
可能となるという効果がある。
蒸着することにより前記永久磁石を形成したので、重り
部の重量を軽くすることができ、センサーの感度低下を
防止できると共に、製造も容易であり、小型・軽量化も
可能となるという効果がある。
【００１７】請求項４記載の発明によれば、半導体プロ
セスにより半導体基板上に前記電磁コイルを一体的に形
成したので、部品コストの低減が可能となり、製造も容
易となり、小型・軽量化も可能になるという効果があ
る。
セスにより半導体基板上に前記電磁コイルを一体的に形
成したので、部品コストの低減が可能となり、製造も容
易となり、小型・軽量化も可能になるという効果があ
る。
【図１】本発明の第１実施例の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例の断面図である。
【図３】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４】本発明の第２実施例の断面図である。
【図５】本発明の第３実施例の斜視図である。
【図６】第１の従来例の斜視図である。
【図７】第１の従来例の断面図である。
【図８】第２の従来例の斜視図である。
【図９】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 永久磁石 ７ 電磁コイル
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
電磁力により駆動する電磁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】 前記電磁駆動手段は、前記重り部の少
なくとも一面に装着された永久磁石と、この永久磁石に
電磁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ための電磁コイルとから構成さ
れていることを特徴とする請求項１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３】 前記永久磁石は、前記重り部の少なく
とも一面に蒸着された薄膜磁石よりなることを特徴とす
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】 前記電磁コイルは、半導体プロセスに
より前記半導体基板上に一体的に形成したことを特徴と
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 |
|---|---|---|---|
| JP13402392A JPH05322926A (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 |
|---|---|---|---|
| JP13402392A JPH05322926A (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 (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05322926A true JPH05322926A (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=15118578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13402392A Pending JPH05322926A (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) | JPH05322926A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2742231A1 (fr) * | 1995-12-12 | 1997-06-13 | Sextant Avionique | Accelerometre electromagnetique |
| JP2006294892A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Dainippon Printing Co Ltd | 一軸半導体加速度センサ |
| WO2009039293A1 (en) * | 2007-09-18 | 2009-03-26 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Dul-mode piezoelectric/magnetic vibrational energy harvester |
| CN105141177A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-12-09 | 西安交通大学 | 一种压电-电磁复合微型环境振动能量收集器 |
| CN109557337A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-04-02 | 苏州大学 | 一种轴向变化的隧道磁阻加速度测量系统及其测量方法 |
| CN109596208A (zh) * | 2017-09-30 | 2019-04-09 | 中国科学院声学研究所 | 一种u形槽悬臂梁结构的mems压电矢量水听器及其制备方法 |
| CN111579818A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-08-25 | 吉林大学 | 一种高灵敏度低噪声加速度检测装置及方法 |
-
1992
- 1992-05-26 JP JP13402392A patent/JPH05322926A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2742231A1 (fr) * | 1995-12-12 | 1997-06-13 | Sextant Avionique | Accelerometre electromagnetique |
| WO1997022011A1 (fr) * | 1995-12-12 | 1997-06-19 | Sextant Avionique | Accelerometre electromagnetique |
| JP2006294892A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Dainippon Printing Co Ltd | 一軸半導体加速度センサ |
| WO2009039293A1 (en) * | 2007-09-18 | 2009-03-26 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Dul-mode piezoelectric/magnetic vibrational energy harvester |
| US8354778B2 (en) | 2007-09-18 | 2013-01-15 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Dual-mode piezoelectric/magnetic vibrational energy harvester |
| CN105141177A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-12-09 | 西安交通大学 | 一种压电-电磁复合微型环境振动能量收集器 |
| CN109596208A (zh) * | 2017-09-30 | 2019-04-09 | 中国科学院声学研究所 | 一种u形槽悬臂梁结构的mems压电矢量水听器及其制备方法 |
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| CN111579818A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-08-25 | 吉林大学 | 一种高灵敏度低噪声加速度检测装置及方法 |
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