JPH06207950A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JPH06207950A JPH06207950A JP1933393A JP1933393A JPH06207950A JP H06207950 A JPH06207950 A JP H06207950A JP 1933393 A JP1933393 A JP 1933393A JP 1933393 A JP1933393 A JP 1933393A JP H06207950 A JPH06207950 A JP H06207950A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0808—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
- G01P2015/0811—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0817—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for pivoting movement of the mass, e.g. in-plane pendulum
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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 支持梁と各固定部との間に生じる静電容量信
号を外部に容易に取り出すと共に、全体構造を小型化す
る。 【構成】 高抵抗のシリコン材料からなる下側基板１１
の上側に低抵抗のシリコン材料からなる支持梁１４と各
固定部１６とを一体形成すると共に、下側基板１１の上
側には支持梁１４および各固定部１６の下側に位置する
接合層１７，１７，…と、一端側が各接合層１７に接続
され、他端側が各外部接続用電極２０に接続されたリー
ド部１９，１９，…とを設ける構成とした。これによ
り、加速度に応じて変化する支持梁１４と各固定部１６
との間の静電容量信号は各接合層１７および各リード部
１９を介して取り出される。
号を外部に容易に取り出すと共に、全体構造を小型化す
る。 【構成】 高抵抗のシリコン材料からなる下側基板１１
の上側に低抵抗のシリコン材料からなる支持梁１４と各
固定部１６とを一体形成すると共に、下側基板１１の上
側には支持梁１４および各固定部１６の下側に位置する
接合層１７，１７，…と、一端側が各接合層１７に接続
され、他端側が各外部接続用電極２０に接続されたリー
ド部１９，１９，…とを設ける構成とした。これによ
り、加速度に応じて変化する支持梁１４と各固定部１６
との間の静電容量信号は各接合層１７および各リード部
１９を介して取り出される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車、航空
機、産業機械等に生じる加速度を検出するのに用いて好
適な加速度センサに関し、特に、シリコン材料から形成
してなる加速度センサに関する。
機、産業機械等に生じる加速度を検出するのに用いて好
適な加速度センサに関し、特に、シリコン材料から形成
してなる加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、従来技術による加速度センサと
しては、シリコン基板に設けられ、基端側が固定端とな
り先端側が加速度に応じてシリコン基板と水平方向に変
位する質量部を有する支持梁と、該支持梁の固定端を除
く外周側を取囲むように前記シリコン基板を上面から下
面まで貫通して設けられた略コ字状の溝と、該溝により
前記シリコン基板に一体形成され、支持梁の周囲に所定
寸法離間して設けられた固定部と、前記シリコン基板の
表面に設けられた低抵抗のＰ型拡散層によって前記支持
梁および該支持梁に対向する固定部に形成された可動電
極および固定電極とからなるものが、例えば特開昭６２
−２３２１７１号公報等によって知られている。
しては、シリコン基板に設けられ、基端側が固定端とな
り先端側が加速度に応じてシリコン基板と水平方向に変
位する質量部を有する支持梁と、該支持梁の固定端を除
く外周側を取囲むように前記シリコン基板を上面から下
面まで貫通して設けられた略コ字状の溝と、該溝により
前記シリコン基板に一体形成され、支持梁の周囲に所定
寸法離間して設けられた固定部と、前記シリコン基板の
表面に設けられた低抵抗のＰ型拡散層によって前記支持
梁および該支持梁に対向する固定部に形成された可動電
極および固定電極とからなるものが、例えば特開昭６２
−２３２１７１号公報等によって知られている。
【０００３】また、他の従来技術による加速度センサと
しては、基端側が固定端となり先端側が加速度に応じて
水平方向に変位する質量部を有する支持梁と、該支持梁
の側面に略コ字状の溝を介して設けられた固定部と、前
記支持梁の側面および該側面に対向する固定部の側面に
金属蒸着等の手段を用いて形成された可動電極および固
定電極とからなるものが、特開昭６０−１５９６５８号
公報によって知られている。
しては、基端側が固定端となり先端側が加速度に応じて
水平方向に変位する質量部を有する支持梁と、該支持梁
の側面に略コ字状の溝を介して設けられた固定部と、前
記支持梁の側面および該側面に対向する固定部の側面に
金属蒸着等の手段を用いて形成された可動電極および固
定電極とからなるものが、特開昭６０−１５９６５８号
公報によって知られている。
【０００４】そして、これらの加速度センサは、支持梁
の幅寸法をその厚さ寸法よりも小さくすることにより加
速度検出方向に指向性を付与し、該支持梁を加速度に応
じてシリコン基板と水平な方向に変位せしめ、この支持
梁の水平方向変位による各電極間の静電容量変化を加速
度検出信号として検出するようになっている。
の幅寸法をその厚さ寸法よりも小さくすることにより加
速度検出方向に指向性を付与し、該支持梁を加速度に応
じてシリコン基板と水平な方向に変位せしめ、この支持
梁の水平方向変位による各電極間の静電容量変化を加速
度検出信号として検出するようになっている。
【０００５】しかし、上述した各従来技術によるもので
は、通常数Ωｃｍ程度の高い抵抗率を有するシリコン基
板等を用いて支持梁および固定部等を形成しているか
ら、可動電極および固定電極を別工程で設ける必要があ
り、工程が複雑化する等の問題がある。
は、通常数Ωｃｍ程度の高い抵抗率を有するシリコン基
板等を用いて支持梁および固定部等を形成しているか
ら、可動電極および固定電極を別工程で設ける必要があ
り、工程が複雑化する等の問題がある。
【０００６】かくして、本出願人は、かかる従来技術の
問題を解決すべく、先に、特開平４−２６３０１３号
（以下、これを「先行技術」という）として、低抵抗シ
リコン材料からなる基板に絶縁溝を形成し、該絶縁溝に
よって支持梁と固定部とを一体形成してなる加速度セン
サを提案した。
問題を解決すべく、先に、特開平４−２６３０１３号
（以下、これを「先行技術」という）として、低抵抗シ
リコン材料からなる基板に絶縁溝を形成し、該絶縁溝に
よって支持梁と固定部とを一体形成してなる加速度セン
サを提案した。
【０００７】そこで、図５および図６に先行技術による
加速度センサを示す。
加速度センサを示す。
【０００８】図において、１は例えば１０ｍΩｃｍ
（０．０１Ωｃｍ）程度の低い抵抗率を有するｎ型のシ
リコン材料から形成された第１の基板としての上側基板
を示し、該上側基板１は（１１０）の結晶面を有してい
る。そして、該上側基板１の内部には、後述の如く絶縁
溝５によって支持梁４，固定部６等が一体的に形成され
るようになっている。
（０．０１Ωｃｍ）程度の低い抵抗率を有するｎ型のシ
リコン材料から形成された第１の基板としての上側基板
を示し、該上側基板１は（１１０）の結晶面を有してい
る。そして、該上側基板１の内部には、後述の如く絶縁
溝５によって支持梁４，固定部６等が一体的に形成され
るようになっている。
【０００９】２は上側基板１の下面側にガラス層３を介
して接合された第２の基板としての下側基板で、該下側
基板２は例えばガラス材料等の絶縁性材料から形成さ
れ、上側基板１と電気的に絶縁されている。そして、該
下側基板２は絶縁溝５と共に、支持梁４と各固定部６と
の間を電気的に絶縁するものである。なお、前記ガラス
層３は、上側基板１と下側基板２の全周縁部分に設けら
れ、支持梁４の変位を確保すべく中央部には設けられて
いない。
して接合された第２の基板としての下側基板で、該下側
基板２は例えばガラス材料等の絶縁性材料から形成さ
れ、上側基板１と電気的に絶縁されている。そして、該
下側基板２は絶縁溝５と共に、支持梁４と各固定部６と
の間を電気的に絶縁するものである。なお、前記ガラス
層３は、上側基板１と下側基板２の全周縁部分に設けら
れ、支持梁４の変位を確保すべく中央部には設けられて
いない。
【００１０】４は上側基板１の内部に一体的に形成され
た支持梁を示し、該支持梁４は、図６にも示す如く、そ
の基端側が下側基板２に固定された固定端４Ａとなり、
その中間部が上側基板１の厚さ寸法よりも薄肉に形成さ
れた支持部４Ｂとなり、その先端側の自由端が所定の質
量を有するように厚肉に形成された質量部４Ｃとなって
いる。そして、該支持梁４は支持部４Ｂの幅寸法Ｗ1 が
上側基板１の厚さ寸法Ｈ1 よりも小さく形成されること
により、加速度検出に対する指向性が与えられ、加速度
に応じて水平方向に変位するものである。また、該支持
梁４の支持部４Ｂ，質量部４Ｃの下面側と下側基板２と
の間には、図６に示す如くガラス層３の厚み分だけの隙
間Ｓが確保されている。ここで、該支持梁４は低抵抗の
上側基板１に一体形成されているため、その全体が導電
性を有し、これにより、質量部４Ｃの左，右両側面は振
動に応じて変位する可動電極を構成している。
た支持梁を示し、該支持梁４は、図６にも示す如く、そ
の基端側が下側基板２に固定された固定端４Ａとなり、
その中間部が上側基板１の厚さ寸法よりも薄肉に形成さ
れた支持部４Ｂとなり、その先端側の自由端が所定の質
量を有するように厚肉に形成された質量部４Ｃとなって
いる。そして、該支持梁４は支持部４Ｂの幅寸法Ｗ1 が
上側基板１の厚さ寸法Ｈ1 よりも小さく形成されること
により、加速度検出に対する指向性が与えられ、加速度
に応じて水平方向に変位するものである。また、該支持
梁４の支持部４Ｂ，質量部４Ｃの下面側と下側基板２と
の間には、図６に示す如くガラス層３の厚み分だけの隙
間Ｓが確保されている。ここで、該支持梁４は低抵抗の
上側基板１に一体形成されているため、その全体が導電
性を有し、これにより、質量部４Ｃの左，右両側面は振
動に応じて変位する可動電極を構成している。
【００１１】５は支持梁４の外周側全部を取囲むように
して上側基板１に穿設された絶縁溝を示し、該絶縁溝５
は支持梁４の全周に亘って上側基板１の上面側から下面
側まで貫通して設けられ、これにより、抵抗値の低い支
持梁４と各固定部６との間を分断し、電気的に絶縁して
いる。また、該絶縁溝５のうち支持梁４の質量部４Ｃと
各固定部６との間は、例えば数十μｍ以下の幅寸法Ｗ2
を有する狭小な検出用溝部５Ａ，５Ａとなっている。
して上側基板１に穿設された絶縁溝を示し、該絶縁溝５
は支持梁４の全周に亘って上側基板１の上面側から下面
側まで貫通して設けられ、これにより、抵抗値の低い支
持梁４と各固定部６との間を分断し、電気的に絶縁して
いる。また、該絶縁溝５のうち支持梁４の質量部４Ｃと
各固定部６との間は、例えば数十μｍ以下の幅寸法Ｗ2
を有する狭小な検出用溝部５Ａ，５Ａとなっている。
【００１２】６，６は絶縁溝５の各検出用溝部５Ａを挟
んで支持梁４の左，右両側に設けられた固定部を示し、
該各固定部６は絶縁溝５によって上側基板１に一体的に
形成されている。そして、該各固定部６は前記支持梁４
と同様に低抵抗の上側基板１に一体形成されているた
め、その全体が導電性を有し、これにより、支持梁４の
質量部４Ｃと検出用溝部５Ａを挟んで対向する突出部６
Ａ，６Ａの前面側が固定電極を構成している。
んで支持梁４の左，右両側に設けられた固定部を示し、
該各固定部６は絶縁溝５によって上側基板１に一体的に
形成されている。そして、該各固定部６は前記支持梁４
と同様に低抵抗の上側基板１に一体形成されているた
め、その全体が導電性を有し、これにより、支持梁４の
質量部４Ｃと検出用溝部５Ａを挟んで対向する突出部６
Ａ，６Ａの前面側が固定電極を構成している。
【００１３】７，７，…は支持梁４の固定端４Ａと各固
定部６の上面側にそれぞれ設けられた配線取り出し用電
極としての外部接続用電極を示し、該各外部接続用電極
７は例えば金，チタン等の導電性合金材料から形成され
ている。そして、該各外部接続用電極７は、その下面側
が低抵抗の支持梁４，各固定部６を介して可動電極たる
質量部４Ｃの両側面，固定電極たる各突出部６Ａの前面
側と電気的に接続されると共に、その上面側がリード線
等を介して外部の信号処理回路に接続され、該信号処理
回路から他のリード線等を介してコントロールユニット
（いずれも図示せず）等に接続されている。
定部６の上面側にそれぞれ設けられた配線取り出し用電
極としての外部接続用電極を示し、該各外部接続用電極
７は例えば金，チタン等の導電性合金材料から形成され
ている。そして、該各外部接続用電極７は、その下面側
が低抵抗の支持梁４，各固定部６を介して可動電極たる
質量部４Ｃの両側面，固定電極たる各突出部６Ａの前面
側と電気的に接続されると共に、その上面側がリード線
等を介して外部の信号処理回路に接続され、該信号処理
回路から他のリード線等を介してコントロールユニット
（いずれも図示せず）等に接続されている。
【００１４】本実施例による加速度センサはこのように
して製造されるもので、加速度が加わると、この加速度
に応じて支持梁４が絶縁溝５内を水平方向に変位し、こ
れにより、該支持梁４の質量部４Ｃと各固定部６の突出
部６Ａとの間の静電容量が変化する。そして、該質量部
４Ｃと各突出部６Ａとの間の静電容量の変化は、全体が
導電性を有する支持梁４，各固定部６を介して各外部接
続用電極７に伝達され、該各外部接続用電極７から外部
の信号処理回路に出力される。
して製造されるもので、加速度が加わると、この加速度
に応じて支持梁４が絶縁溝５内を水平方向に変位し、こ
れにより、該支持梁４の質量部４Ｃと各固定部６の突出
部６Ａとの間の静電容量が変化する。そして、該質量部
４Ｃと各突出部６Ａとの間の静電容量の変化は、全体が
導電性を有する支持梁４，各固定部６を介して各外部接
続用電極７に伝達され、該各外部接続用電極７から外部
の信号処理回路に出力される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した先
行技術による加速度センサでは、低抵抗シリコン材料か
らなる上側基板１に絶縁溝５を穿設することにより、全
体が導電性を有する支持梁４および各固定部６を一体形
成する構成であるから、支持梁４，各固定部６をそのま
ま可動電極，各固定電極として利用することができ、全
体構造を簡素化することができる。
行技術による加速度センサでは、低抵抗シリコン材料か
らなる上側基板１に絶縁溝５を穿設することにより、全
体が導電性を有する支持梁４および各固定部６を一体形
成する構成であるから、支持梁４，各固定部６をそのま
ま可動電極，各固定電極として利用することができ、全
体構造を簡素化することができる。
【００１６】しかし、上述した先行技術によるもので
は、低抵抗シリコンからなる支持梁４，各固定部６の上
面側に外部接続用電極７，７，…を設けているから、該
各外部接続用電極７から外部に静電容量信号を取り出し
にくいという未解決の問題がある。
は、低抵抗シリコンからなる支持梁４，各固定部６の上
面側に外部接続用電極７，７，…を設けているから、該
各外部接続用電極７から外部に静電容量信号を取り出し
にくいという未解決の問題がある。
【００１７】また、先行技術によるものでは、上側基板
１を低抵抗シリコン材料から形成しているから、該上側
基板１に半導体製造技術を用いてトランジスタ等のシリ
コン素子からなる信号処理回路を形成できない。
１を低抵抗シリコン材料から形成しているから、該上側
基板１に半導体製造技術を用いてトランジスタ等のシリ
コン素子からなる信号処理回路を形成できない。
【００１８】このため、上述した先行技術によるもので
は、別体のシリコン基板に信号処理回路を形成し、支持
梁４および各固定部６からなる検出部と該信号処理回路
とを接続しなければならないから、ワイヤボンディング
等の工程を必要とし、全体構造が大型化するという未解
決の問題がある。さらに、信号処理回路と各外部接続用
電極７とを接続するリード線に生じる浮遊静電容量によ
って、バックグランドノイズが増大し、加速度の検出精
度が低下するという未解決の問題がある。
は、別体のシリコン基板に信号処理回路を形成し、支持
梁４および各固定部６からなる検出部と該信号処理回路
とを接続しなければならないから、ワイヤボンディング
等の工程を必要とし、全体構造が大型化するという未解
決の問題がある。さらに、信号処理回路と各外部接続用
電極７とを接続するリード線に生じる浮遊静電容量によ
って、バックグランドノイズが増大し、加速度の検出精
度が低下するという未解決の問題がある。
【００１９】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、支持梁と各固定部との間に生じる静電容
量信号を外部に容易に取り出すことができ、全体構造を
小型化できるようにした加速度センサを提供することを
目的とする。
されたもので、支持梁と各固定部との間に生じる静電容
量信号を外部に容易に取り出すことができ、全体構造を
小型化できるようにした加速度センサを提供することを
目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明が採用する構成は、高抵抗のシリコン材
料から形成された基板と、該基板の一面側に設けられ、
低抵抗のシリコン材料から加速度に応じて当該一面側と
平行方向に変位する質量部を有して形成された支持梁
と、該支持梁の両側に所定寸法離間して前記基板の一面
側にそれぞれ設けられ、低抵抗のシリコン材料から形成
された固定部と、前記基板に設けられ、該各固定部と前
記支持梁との間に生じる静電容量信号を取り出す信号導
出部とからなる。
ために、本発明が採用する構成は、高抵抗のシリコン材
料から形成された基板と、該基板の一面側に設けられ、
低抵抗のシリコン材料から加速度に応じて当該一面側と
平行方向に変位する質量部を有して形成された支持梁
と、該支持梁の両側に所定寸法離間して前記基板の一面
側にそれぞれ設けられ、低抵抗のシリコン材料から形成
された固定部と、前記基板に設けられ、該各固定部と前
記支持梁との間に生じる静電容量信号を取り出す信号導
出部とからなる。
【００２１】また、前記基板には、前記信号導出部の途
中に位置して各固定部と支持梁との間に生じる静電容量
信号に基づいて加速度を検出する信号処理部を設けるの
が好ましい。
中に位置して各固定部と支持梁との間に生じる静電容量
信号に基づいて加速度を検出する信号処理部を設けるの
が好ましい。
【００２２】
【作用】加速度が加わると、支持梁はこの加速度に応じ
て基板と平行方向に変位し、該支持梁と固定部との間の
静電容量が変化するから、この静電容量信号を信号導出
部を介して取り出し、処理することにより加速度を検出
することができる。
て基板と平行方向に変位し、該支持梁と固定部との間の
静電容量が変化するから、この静電容量信号を信号導出
部を介して取り出し、処理することにより加速度を検出
することができる。
【００２３】また、高抵抗のシリコン材料からなる基板
に、信号導出部の途中に位置して各固定部と支持梁との
間に生じる静電容量信号に基づいて加速度を検出する信
号処理部を設ける構成とすれば、ノイズの影響を低減し
て加速度を検出することができる。
に、信号導出部の途中に位置して各固定部と支持梁との
間に生じる静電容量信号に基づいて加速度を検出する信
号処理部を設ける構成とすれば、ノイズの影響を低減し
て加速度を検出することができる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図４に基
づき、基板上に単一の片持梁式加速度センサを形成した
場合を例に挙げて説明する。
づき、基板上に単一の片持梁式加速度センサを形成した
場合を例に挙げて説明する。
【００２５】図において、１１は例えば数Ωｃｍ程度の
抵抗率を有する高抵抗のシリコン材料から板状に形成さ
れた基板としての下側基板を示し、該下側基板１１の上
面側は例えば窒化シリコン等の絶縁層１２によって覆わ
れ、該絶縁層１２の下側には後述の信号処理回路１８等
が形成されている。
抵抗率を有する高抵抗のシリコン材料から板状に形成さ
れた基板としての下側基板を示し、該下側基板１１の上
面側は例えば窒化シリコン等の絶縁層１２によって覆わ
れ、該絶縁層１２の下側には後述の信号処理回路１８等
が形成されている。
【００２６】１３は例えば１０ｍΩｃｍ（０．０１Ωｃ
ｍ）程度の低い抵抗率を有するｎ型のシリコン材料から
形成された検出用基板としての上側基板を示し、該上側
基板１３は（１１０）の結晶面を有している。そして、
該上側基板１３には、前記先行技術で述べたとほぼ同様
に、後述の如く、絶縁溝１５によって支持梁１４および
固定部１６が形成されている。
ｍ）程度の低い抵抗率を有するｎ型のシリコン材料から
形成された検出用基板としての上側基板を示し、該上側
基板１３は（１１０）の結晶面を有している。そして、
該上側基板１３には、前記先行技術で述べたとほぼ同様
に、後述の如く、絶縁溝１５によって支持梁１４および
固定部１６が形成されている。
【００２７】１４は上側基板１３の内部に一体的に形成
された支持梁を示し、該支持梁１４は、図２にも示す如
く、その基端側が後述の接合層１７を介して下側基板１
１に固定された固定端１４Ａとなり、その中間部が上側
基板１３の厚さ寸法よりも薄肉に形成された支持部１４
Ｂとなり、その先端側の自由端が所定の質量を有するよ
うに厚肉に形成された質量部１４Ｃとなっている。ま
た、該支持梁１４の支持部１４Ｂ，質量部１４Ｃの下面
側と下側基板１１との間には、図２に示す如く、隙間Ｓ
1 が確保されている。ここで、該支持梁１４は上述した
先行技術による支持梁４と同様に、低抵抗の上側基板１
３に一体形成されているため、その全体が導電性を有
し、これにより、質量部１４Ｃの左，右両側面は振動に
応じて変位する可動電極を構成している。
された支持梁を示し、該支持梁１４は、図２にも示す如
く、その基端側が後述の接合層１７を介して下側基板１
１に固定された固定端１４Ａとなり、その中間部が上側
基板１３の厚さ寸法よりも薄肉に形成された支持部１４
Ｂとなり、その先端側の自由端が所定の質量を有するよ
うに厚肉に形成された質量部１４Ｃとなっている。ま
た、該支持梁１４の支持部１４Ｂ，質量部１４Ｃの下面
側と下側基板１１との間には、図２に示す如く、隙間Ｓ
1 が確保されている。ここで、該支持梁１４は上述した
先行技術による支持梁４と同様に、低抵抗の上側基板１
３に一体形成されているため、その全体が導電性を有
し、これにより、質量部１４Ｃの左，右両側面は振動に
応じて変位する可動電極を構成している。
【００２８】１５は支持梁１４の外周側全部を取囲むよ
うにして上側基板１３に穿設された絶縁溝を示し、該絶
縁溝１５は支持梁１４および各固定部１６を除く全面に
亘って上側基板１３の上面側から下面側まで貫通して設
けられることにより、抵抗値の低い支持梁１４と各固定
部１６とを上側基板１３に一体形成し、両者を電気的に
絶縁している。また、該絶縁溝１５のうち支持梁１４の
質量部１４Ｃと各固定部１６との間は、例えば数十μｍ
以下の狭小な幅寸法を有する検出用溝部１５Ａ，１５Ａ
となっている。
うにして上側基板１３に穿設された絶縁溝を示し、該絶
縁溝１５は支持梁１４および各固定部１６を除く全面に
亘って上側基板１３の上面側から下面側まで貫通して設
けられることにより、抵抗値の低い支持梁１４と各固定
部１６とを上側基板１３に一体形成し、両者を電気的に
絶縁している。また、該絶縁溝１５のうち支持梁１４の
質量部１４Ｃと各固定部１６との間は、例えば数十μｍ
以下の狭小な幅寸法を有する検出用溝部１５Ａ，１５Ａ
となっている。
【００２９】１６，１６は絶縁溝１５の各検出用溝部１
５Ａを挟んで支持梁１４の質量部１４Ｃ左，右両側にそ
れぞれ離間して設けられた固定部を示し、該各固定部１
６は絶縁溝１５によって上側基板１３に一体的に形成さ
れている。そして、該各固定部１６は前記支持梁１４と
同様に低抵抗の上側基板１３に一体形成され、その全体
が導電性を有するため、固定電極を構成している。
５Ａを挟んで支持梁１４の質量部１４Ｃ左，右両側にそ
れぞれ離間して設けられた固定部を示し、該各固定部１
６は絶縁溝１５によって上側基板１３に一体的に形成さ
れている。そして、該各固定部１６は前記支持梁１４と
同様に低抵抗の上側基板１３に一体形成され、その全体
が導電性を有するため、固定電極を構成している。
【００３０】１７，１７，…は支持梁１４の固定端１４
Ａ，各固定部１６の下面側に位置して前記下側基板１１
の上面側にそれぞれ設けられ、導電性金属材料から形成
された接合層を示し、該各接合層１７は、図２に示す如
く、絶縁層１２の一部を除去して設けられ、支持梁１４
および各固定部１６を信号処理回路１８に接続してい
る。なお、該各接合層１７としては、上側基板１３をエ
ッチング等して支持梁１４および各固定部１６を形成す
るときに、エッチング液等によって侵されないよう、
金、クロム等の耐食性のある導電性金属材料が用いられ
る。
Ａ，各固定部１６の下面側に位置して前記下側基板１１
の上面側にそれぞれ設けられ、導電性金属材料から形成
された接合層を示し、該各接合層１７は、図２に示す如
く、絶縁層１２の一部を除去して設けられ、支持梁１４
および各固定部１６を信号処理回路１８に接続してい
る。なお、該各接合層１７としては、上側基板１３をエ
ッチング等して支持梁１４および各固定部１６を形成す
るときに、エッチング液等によって侵されないよう、
金、クロム等の耐食性のある導電性金属材料が用いられ
る。
【００３１】１８は絶縁層１２の下側に位置して下側基
板１１の上部側に設けられた信号処理部としての信号処
理回路を示し、該信号処理回路１８はイオン注入、エッ
チング等の半導体製造技術により下側基板１１に一体形
成されるもので、トランジスタ（図示せず）等のいわゆ
るシリコン素子から構成されている。また、該信号処理
回路１８は、後述のリード部１９，１９，…を介して支
持梁１４の固定端１４Ａ、各固定部１６等に接続されて
いる。そして、該信号処理回路１８は、支持梁１４と各
固定部１６との間の静電容量を検出し、この検出信号を
加速度検出信号として外部に出力するものである。
板１１の上部側に設けられた信号処理部としての信号処
理回路を示し、該信号処理回路１８はイオン注入、エッ
チング等の半導体製造技術により下側基板１１に一体形
成されるもので、トランジスタ（図示せず）等のいわゆ
るシリコン素子から構成されている。また、該信号処理
回路１８は、後述のリード部１９，１９，…を介して支
持梁１４の固定端１４Ａ、各固定部１６等に接続されて
いる。そして、該信号処理回路１８は、支持梁１４と各
固定部１６との間の静電容量を検出し、この検出信号を
加速度検出信号として外部に出力するものである。
【００３２】１９，１９，…は下側基板１１の上面側に
一体形成された複数のリード部を示し、該各リード部１
９は前記各接合層１７と共に信号導出部を構成してい
る。そして、該各リード部１９のうち、一群のリード部
１９は支持梁１４および各固定部１６と信号処理回路１
８との間をそれぞれ接続し、他群のリード部１９は信号
処理回路１８と後述の外部接続用電極２０，２０，…と
の間をそれぞれ接続している。
一体形成された複数のリード部を示し、該各リード部１
９は前記各接合層１７と共に信号導出部を構成してい
る。そして、該各リード部１９のうち、一群のリード部
１９は支持梁１４および各固定部１６と信号処理回路１
８との間をそれぞれ接続し、他群のリード部１９は信号
処理回路１８と後述の外部接続用電極２０，２０，…と
の間をそれぞれ接続している。
【００３３】２０，２０，…は下側基板１１の端部側に
位置して該下側基板１１の上面側に設けられた複数の外
部接続用電極を示し、該各外部接続用電極２０は各接合
層１７とほぼ同様に、金、クロム等の耐食性のある導電
性金属材料から形成され、各リード部１９を介して信号
処理回路１８と接続されている。
位置して該下側基板１１の上面側に設けられた複数の外
部接続用電極を示し、該各外部接続用電極２０は各接合
層１７とほぼ同様に、金、クロム等の耐食性のある導電
性金属材料から形成され、各リード部１９を介して信号
処理回路１８と接続されている。
【００３４】本実施例による加速度センサは上述の如き
構成を有するもので、まず、下側基板１１の上面に信号
処理回路１８および各リード部１９を形成した後、これ
ら信号処理回路１８等が形成された下側基板１１の上面
側を絶縁層１２で覆う。次に、該絶縁層１２の一部をエ
ッチングにより除去し、蒸着等の手段を用いて各接合層
１７，外部接続用電極２０を下側基板１１の上面側に形
成する。そして、このようにして形成された下側基板１
１の上側に上側基板１３を接合し、該上側基板１３の上
面側に形成した二酸化珪素膜等をマスクとしてエッチン
グする。これにより、該上側基板１３は絶縁溝１５によ
って所定形状に縁どられ、支持梁１４および各固定部１
６が形成されて、加速度センサが完成する。
構成を有するもので、まず、下側基板１１の上面に信号
処理回路１８および各リード部１９を形成した後、これ
ら信号処理回路１８等が形成された下側基板１１の上面
側を絶縁層１２で覆う。次に、該絶縁層１２の一部をエ
ッチングにより除去し、蒸着等の手段を用いて各接合層
１７，外部接続用電極２０を下側基板１１の上面側に形
成する。そして、このようにして形成された下側基板１
１の上側に上側基板１３を接合し、該上側基板１３の上
面側に形成した二酸化珪素膜等をマスクとしてエッチン
グする。これにより、該上側基板１３は絶縁溝１５によ
って所定形状に縁どられ、支持梁１４および各固定部１
６が形成されて、加速度センサが完成する。
【００３５】本実施例による加速度センサはこのように
して製造されるもので、加速度が加わると、この加速度
に応じて支持梁１４が水平方向に変位し、これにより、
該支持梁１４の質量部１４Ｃと各固定部１６との間の静
電容量が変化する。そして、該質量部１４Ｃと各固定部
１６との間の静電容量の変化は、各接合層１７，リード
部１９を介して信号処理回路１８に伝達され、該信号処
理回路１８によって電圧信号たる加速度検出信号に変換
処理された後、各外部接続用電極２０を介して外部のコ
ントロールユニットや測定装置等に出力される。
して製造されるもので、加速度が加わると、この加速度
に応じて支持梁１４が水平方向に変位し、これにより、
該支持梁１４の質量部１４Ｃと各固定部１６との間の静
電容量が変化する。そして、該質量部１４Ｃと各固定部
１６との間の静電容量の変化は、各接合層１７，リード
部１９を介して信号処理回路１８に伝達され、該信号処
理回路１８によって電圧信号たる加速度検出信号に変換
処理された後、各外部接続用電極２０を介して外部のコ
ントロールユニットや測定装置等に出力される。
【００３６】かくして、本実施例によれば、高抵抗のシ
リコン材料からなる下側基板１１の上側に低抵抗のシリ
コン材料からなる支持梁１４と各固定部１６とを一体形
成すると共に、下側基板１１の上側には支持梁１４およ
び各固定部１６の下側に位置する接合層１７，１７，…
と、一端側が該各接合層１７に接続され、他端側が各外
部接続用電極２０に接続されたリード部１９，１９，…
とを設ける構成としたから、加速度に応じて支持梁１４
と各固定部１６との間に生じる静電容量信号を各接合層
１７および各リード部１９を介して容易に取り出すこと
ができる。
リコン材料からなる下側基板１１の上側に低抵抗のシリ
コン材料からなる支持梁１４と各固定部１６とを一体形
成すると共に、下側基板１１の上側には支持梁１４およ
び各固定部１６の下側に位置する接合層１７，１７，…
と、一端側が該各接合層１７に接続され、他端側が各外
部接続用電極２０に接続されたリード部１９，１９，…
とを設ける構成としたから、加速度に応じて支持梁１４
と各固定部１６との間に生じる静電容量信号を各接合層
１７および各リード部１９を介して容易に取り出すこと
ができる。
【００３７】また、高抵抗のシリコン材料からなる下側
基板１１に、各接合層１７および各リード部１９を介し
て取り出された静電容量信号に基づき加速度を検出する
信号処理回路１８を設ける構成としたから、支持梁１４
と各固定部１６との間に発生した静電容量信号を直ちに
電圧信号等の加速度検出信号に変換処理することがで
き、ノイズの影響を効果的に低減して検出精度や信頼性
等を大幅に向上することができる。
基板１１に、各接合層１７および各リード部１９を介し
て取り出された静電容量信号に基づき加速度を検出する
信号処理回路１８を設ける構成としたから、支持梁１４
と各固定部１６との間に発生した静電容量信号を直ちに
電圧信号等の加速度検出信号に変換処理することがで
き、ノイズの影響を効果的に低減して検出精度や信頼性
等を大幅に向上することができる。
【００３８】なお、前記実施例では、下側基板１１に信
号処理部としての信号処理回路１８を設ける場合を例に
挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば図３
に示す第１の変形例の如く、信号処理回路１８を廃し、
接合層１７，１７，…と外部接続用電極２０，２０，…
とをリード部１９，１９，…によって直接的に接続する
構成としてもよい。
号処理部としての信号処理回路１８を設ける場合を例に
挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば図３
に示す第１の変形例の如く、信号処理回路１８を廃し、
接合層１７，１７，…と外部接続用電極２０，２０，…
とをリード部１９，１９，…によって直接的に接続する
構成としてもよい。
【００３９】また、前記実施例では、片持梁式の支持梁
１４を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、
例えば図４に示す第２の変形例の如く、両持梁式の加速
度センサにも適用できる。即ち、前述した実施例と同一
の構成要素に「′」を付してその説明を省略するに、両
端側に一対の固定端１４Ａ′，１４Ａ′を有し、該各固
定端１４Ａ′から延びた薄肉の支持部１４Ｂ′によって
質量部１４Ｃ′が支持された両持梁式の支持梁１４′を
用いてもよいものである。
１４を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、
例えば図４に示す第２の変形例の如く、両持梁式の加速
度センサにも適用できる。即ち、前述した実施例と同一
の構成要素に「′」を付してその説明を省略するに、両
端側に一対の固定端１４Ａ′，１４Ａ′を有し、該各固
定端１４Ａ′から延びた薄肉の支持部１４Ｂ′によって
質量部１４Ｃ′が支持された両持梁式の支持梁１４′を
用いてもよいものである。
【００４０】さらに、前記実施例では、上側基板１３に
単一の加速度センサを形成する場合を例に挙げて説明し
たが、本発明はこれに限らず、上側基板に複数の加速度
センサを形成してもよい。この場合には、一方の加速度
センサの加速度検出方向と他方の加速度センサの加速度
検出方向とを違えることにより、異なる方向の加速度を
検出することができる。
単一の加速度センサを形成する場合を例に挙げて説明し
たが、本発明はこれに限らず、上側基板に複数の加速度
センサを形成してもよい。この場合には、一方の加速度
センサの加速度検出方向と他方の加速度センサの加速度
検出方向とを違えることにより、異なる方向の加速度を
検出することができる。
【００４１】さらに、前記実施例では、金属材料からな
る接合層１７を介して各固定部１６等を下側基板１１上
に接合する場合を例示したが、これに替えて、所定濃度
のボロンを下側基板１１に打込み、このボロン層を介し
て接合してもよい。
る接合層１７を介して各固定部１６等を下側基板１１上
に接合する場合を例示したが、これに替えて、所定濃度
のボロンを下側基板１１に打込み、このボロン層を介し
て接合してもよい。
【００４２】一方、前記実施例では、支持梁１４等を上
側に配置した場合を例示したが、これに替えて、上，下
を逆にして使用してもよく、斜めに配置してもよい。
側に配置した場合を例示したが、これに替えて、上，下
を逆にして使用してもよく、斜めに配置してもよい。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、高
抵抗のシリコン材料から形成された基板上に、低抵抗の
シリコン材料からなる支持梁と固定部とを設けると共
に、前記基板には、各固定部と支持梁との間に生じる静
電容量信号を取り出す信号導出部を設ける構成としたか
ら、加速度に応じて変化する各固定部と支持梁との間の
静電容量信号を容易に外部に取り出すことができる。
抵抗のシリコン材料から形成された基板上に、低抵抗の
シリコン材料からなる支持梁と固定部とを設けると共
に、前記基板には、各固定部と支持梁との間に生じる静
電容量信号を取り出す信号導出部を設ける構成としたか
ら、加速度に応じて変化する各固定部と支持梁との間の
静電容量信号を容易に外部に取り出すことができる。
【００４４】また、前記基板には、信号導出部の途中に
位置して各固定部と支持梁との間に生じる静電容量信号
に基づいて加速度を検出する信号処理部を設ける構成と
したから、該信号処理部に各固定部と支持梁との間の静
電容量信号を信号導出部を介して直接的に伝達し、直ち
に加速度検出信号に変換処理することができる。この結
果、ノイズの影響を効果的に防止して加速度検出精度を
向上でき、全体構造を小型化できる。
位置して各固定部と支持梁との間に生じる静電容量信号
に基づいて加速度を検出する信号処理部を設ける構成と
したから、該信号処理部に各固定部と支持梁との間の静
電容量信号を信号導出部を介して直接的に伝達し、直ち
に加速度検出信号に変換処理することができる。この結
果、ノイズの影響を効果的に防止して加速度検出精度を
向上でき、全体構造を小型化できる。
【図１】本発明の実施例による加速度センサの全体を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２】図１中の矢示II−II方向断面図である。
【図３】本発明の第１の変形例による加速度センサの斜
視図である。
視図である。
【図４】本発明の第２の変形例による加速度センサの斜
視図である。
視図である。
【図５】先行技術による加速度センサの全体を示す斜視
図である。
図である。
【図６】図５中の矢示VI−VI方向断面図である。
１１ 下側基板（基板） １４ 支持梁 １４Ｃ 質量部 １６ 固定部 １８ 信号処理回路（信号処理部） １９ リード部（信号導出部）
Claims (2)
- 【請求項１】 高抵抗のシリコン材料から形成された基
板と、該基板の一面側に設けられ、低抵抗のシリコン材
料から加速度に応じて当該一面側と平行方向に変位する
質量部を有して形成された支持梁と、該支持梁の両側に
所定寸法離間して前記基板の一面側にそれぞれ設けら
れ、低抵抗のシリコン材料から形成された固定部と、前
記基板に設けられ、該各固定部と前記支持梁との間に生
じる静電容量信号を取り出す信号導出部とから構成して
なる加速度センサ。 - 【請求項２】 前記基板には、前記信号導出部の途中に
位置して各固定部と支持梁との間に生じる静電容量信号
に基づいて加速度を検出する信号処理部を設けてなる請
求項１に記載の加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1933393A JPH06207950A (ja) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1933393A JPH06207950A (ja) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06207950A true JPH06207950A (ja) | 1994-07-26 |
Family
ID=11996487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1933393A Pending JPH06207950A (ja) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06207950A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006175555A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Matsushita Electric Works Ltd | 微小電気機械デバイスの製造方法 |
| JP2006175554A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Matsushita Electric Works Ltd | 微小電気機械デバイス |
-
1993
- 1993-01-11 JP JP1933393A patent/JPH06207950A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006175555A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Matsushita Electric Works Ltd | 微小電気機械デバイスの製造方法 |
| JP2006175554A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Matsushita Electric Works Ltd | 微小電気機械デバイス |
| JP4561352B2 (ja) * | 2004-12-22 | 2010-10-13 | パナソニック電工株式会社 | 微小電気機械デバイスの製造方法 |
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