JPH06342006A

JPH06342006A - 加速度センサ

Info

Publication number: JPH06342006A
Application number: JP13200493A
Authority: JP
Inventors: Natsuko Ito; 奈津子伊藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-06-02
Filing date: 1993-06-02
Publication date: 1994-12-13
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JP2626466B2

Abstract

(57)【要約】【目的】質量部と支持部とこれらをつなぐ薄膜部から
構成された加速度センサにおいて、高感度化、小型化を
達成する。【構成】質量部１と支持部２とこれらをつなぐ薄膜部
３から構成される加速度センサにおいて、質量部と薄膜
部の少なくとも一部分が加速度検出方向に重なり合う構
造を持つ。これにより、質量部の質量減少を抑えて薄膜
部を長く形成でき、高感度化を達成できる。また、質量
部と支持部の間隙は薄膜部の長さに制限されず小さく形
成することができ、加速度センサの小型化が達成でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加速度による薄膜部の
たわみを検出する加速度センサの構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の加速度センサの形状の一例を、図
１０（Ａ）に上面図、図１０（Ｂ）に図１０（Ａ）のＡ
−Ａ′で加速度センサを切断した斜視図を示す。加速度
センサは、質量部１と、厚肉部の支持部２と、これらを
つなぐ薄膜部３から構成されており、加速度の大きさに
応じた質量部１の変位量を測定して加速度を測定する。
変位量は、変位に伴う薄膜部３の変形を、薄膜部３上に
形成したピエゾ抵抗４の抵抗値変化を検出することによ
り測定する。また、質量部１に電極を形成して可動電極
とし、この可動電極に対向する固定電極を形成して、こ
れらの電極間の静電容量の変化を検出して変位量を測定
する方法も知られている。

【０００３】従来の加速度センサの形状では、質量部１
と薄膜部３が検出加速度方向に垂直な加速度センサ面で
平面的に配置されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】加速度センサを高感度
化するために、わずかな加速度によっても質量部１が大
きく変位するようにする必要がある。そのために、質量
部１と支持部２間の距離ができる限り長くなるよう薄膜
部３を形成するのが一つの方法である。従来の加速度セ
ンサ形状では、質量部１と薄膜部３が、検出加速度方向
に垂直な加速度センサ面で平面的に配置されているため
に、薄膜部３を長く形成するには以下の問題が生じた。
すなわち、薄膜部３の長さが増大すれば、質量部１の体
積が減少し、或いは、加速センサ全体の面積が増大し、
結果的に高感度化、小型化が図れなかった。

【０００５】本発明の目的は、小型で高感度な加速度セ
ンサを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、質量部と支持
部とこれらをつなぐ薄膜部から構成される加速度センサ
において、質量部と薄膜部の少なくとも一部分が加速度
検出方向に重なり合う構造を持つことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明は、従来構造では薄膜部の周囲の加速度
検出方向に存在した空間にも質量部を形成するので質量
部の体積を増加できる。したがって、質量部の質量減少
を抑えて薄膜部を長く形成でき、高感度化を達成でき
る。

【０００８】また、本発明によれば、質量部と支持部の
間隙は薄膜部の長さに制限されず小さく形成することが
でき、加速度センサの小型化が達成できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１０】図１は、加速度センサの第１実施例であ
り、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ′で加速
度センサを切断した斜視図である。この加速度センサ
は、質量部１と支持部２とこれらをつなぐ薄膜部３から
構成され、検出加速度主軸方向で質量部１と薄膜部３の
少なくとも一部分が重なり合う構造を持っている。

【００１１】図１（Ａ）において、紙面と垂直方向が加
速度検出方向である。質量部１は印加された加速度の大
きさに応じて変位し、変位に伴い薄膜部３はたわむ。従
来は質量部１と支持部２の間隙と等しい長さの薄膜部３
しか形成できなかったが、本発明では質量部１と支持部
２の間隙の長さと質量部１の長さの和とほぼ等しい長さ
の薄膜部３を同一面積内に形成できる。

【００１２】図２は、加速度センサの第２実施例であ
る。（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ′で加速
度センサを切断した斜視図である。図１の加速度センサ
と同様に、質量部１と支持部２とこれらをつなぐ薄膜部
３から構成され、検出加速度主軸方向で質量部１と薄膜
部３の少なくとも一部分が重なり合う構造を持ってい
る。

【００１３】さらに本実施例では、加速度検出方向と垂
直な加速度センサ面内で、薄膜部３の長手方向と垂直な
方向の幅が広く形成されているため、雑音となる検出方
向以外の加速度成分による質量部１の変位が小さく抑え
され、一軸感度が向上する。

【００１４】図３は、加速度センサの第３実施例であ
る。（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ′で加速
度センサを切断した斜視図である。前記実施例と同様
に、質量部１と支持部２とこれらをつなぐ薄膜部３から
構成され、検出加速度主軸方向で質量部１と薄膜部３の
少なくとも一部分が重なり合う構造を持っている。

【００１５】本実施例では、さらに、薄膜部３の周囲に
わずかな間隙を保って質量部１を形成しており、質量部
１と薄膜部３の表面が等しい高さを持つ。したがって、
質量部１の体積効率を上げ、感度の向上を図ることがで
きる。また、質量部１の面積が大きいため、効率のよい
制動が得られる。

【００１６】図４は、加速度センサの第４実施例であ
り、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ′で加速
度センサを切断した斜視図である。前記実施例と同様
に、質量部１と支持部２とこれらをつなぐ薄膜部３から
構成され、検出加速度主軸方向で質量部１と薄膜部３の
少なくとも一部分が重なり合う構造を持っている。

【００１７】本実施例では、さらに、加速度検出方向と
垂直な加速度センサ面内で、複数の薄膜部３が平行に形
成されているため、雑音となる検出方向以外の加速度成
分による質量部１の変位が小さく抑えられ、一軸感度が
向上する。この場合も第３実施例と同様に、質量部と薄
膜部の高さを等しく形成して、さらに質量部１の体積効
率を上げることが可能である。

【００１８】図５は、加速度センサの第５実施例であ
る。（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ′で加速
度センサを切断した斜視図である。前記実施例と同様
に、質量部１と支持部２とこれらをつなぐ薄膜部３から
構成され、検出加速度主軸方向で質量部１と薄膜部３の
少なくとも一部分が重なり合う構造を持っている。

【００１９】本実施例は、さらに、加速度センサ面に垂
直な加速度が印加された場合に、対向する複数の薄膜部
３がねじれの位置関係にあってたわむような形状であ
る。そのため、雑音となる検出方向以外の加速度成分に
よる質量部１の変位が小さく抑えられ、一軸感度が向上
する。

【００２０】図６は、加速度センサの第６実施例であ
り、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ′で加速
度センサを切断した斜視図である。前記実施例と同様
に、質量部１と支持部２とこれらをつなぐ薄膜部３から
構成され、検出加速度主軸方向で質量部１と薄膜部３の
少なくとも一部分が重なり合う構造を持っている。

【００２１】本実施例は、対向する薄膜部３を３本以上
形成したことにより、検出方向以外の加速度成分に対す
る感度がさらに減少し、一軸感度が向上する。

【００２２】図７は、加速度センサの第７実施例であ
り、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ′で加速
度センサを切断した斜視図である。本実施例は、第５実
施例の対向する薄膜部３を加速度センサ面内で９０°回
転した方向にも形成したものである。そのため、加速度
センサ面に平行な全ての加速度成分に対し一様な感度低
減効果が得られるため、一軸感度の向上に大きな効果が
ある。

【００２３】図８は、加速度センサの第８実施例であ
る。（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ′で加速
度センサを切断した斜視図である。本実施例では、加速
度の大きさに応じた質量部１の変位量を、変位に伴う薄
膜部３のたわみを薄膜部３上に形成したピエゾ抵抗４の
抵抗値変化を検出することにより測定する。ピエゾ抵抗
４は、最も応力の加わる薄膜部３と支持部２の接合部表
面に形成することにより、効率よく変位を検出すること
ができる。

【００２４】図９は、加速度センサの第９実施例であ
る。（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ′で加速
度センサを切断した斜視図である。本実施例では、質量
部１に電極を形成して可動電極５１とし、この可動電極
５１に対向する位置に支持部２に対して固定された電極
を形成して固定電極５２とする。加速度の大きさに応じ
た質量部１の変位量を、これらの電極間の静電容量の変
化を検出することにより測定する。

【００２５】以上の各実施例で述べた加速度センサの質
量部１は、支持部２と薄膜部３と共にシリコンの三次元
加工により一体で形成してもよい。また、薄膜部３と質
量部１が別々に形成され、接着された構造としてもよ
い。質量部１の材質はシリコンである必要はなく、はん
だや金属、樹脂を用いてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は質量部と
支持部とこれらをつなぐ薄膜部から構成される加速度セ
ンサにおいて、質量部と薄膜部の少なくとも一部分が加
速度検出方向に重なり合う構造を持つため、質量部の質
量減少を抑えて薄膜部を長く形成でき、高感度化を達成
できる。また、質量部と支持部の間隙は薄膜部の長さに
制限されず小さく形成することができ、加速度センサの
小型化が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例で、図１（Ａ）は上面図、
図１（Ｂ）は図１（Ａ）内のＡ−Ａ′で加速度センサを
切断した斜視図である。

【図２】本発明の第２実施例で、図２（Ａ）は上面図、
図２（Ｂ）は図２（Ａ）内のＡ−Ａ′で加速度センサを
切断した斜視図である。

【図３】本発明の第３実施例で、図３（Ａ）は上面図、
図３（Ｂ）は図３（Ａ）内のＡ−Ａ′で加速度センサを
切断した斜視図である。

【図４】本発明の第４実施例で、図４（Ａ）は上面図、
図４（Ｂ）は図４（Ａ）内のＡ−Ａ′で加速度センサを
切断した斜視図である。

【図５】本発明の第５実施例で、図５（Ａ）は上面図、
図５（Ｂ）は図５（Ａ）内のＡ−Ａ′で加速度センサを
切断した斜視図である。

【図６】本発明の第６実施例で、図６（Ａ）は上面図、
図６（Ｂ）は図６（Ａ）内のＡ−Ａ′で加速度センサを
切断した斜視図である。

【図７】本発明の第７実施例で、図７（Ａ）は上面図、
図７（Ｂ）は図７（Ａ）内のＡ−Ａ′で加速度センサを
切断した斜視図である。

【図８】本発明の第８実施例で、図８（Ａ）は上面図、
図８（Ｂ）は図８（Ａ）内のＡ−Ａ′で加速度センサを
切断した斜視図である。

【図９】本発明の第９実施例で、図９（Ａ）は上面図、
図９（Ｂ）は図９（Ａ）内のＡ−Ａ′で加速度センサを
切断した斜視図である。

【図１０】従来の加速度センサの一例であり、図１０
（Ａ）は上面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）内のＡ−
Ａ′で加速度センサを切断した斜視図である。

【符号の説明】

１質量部２支持部３薄膜部４ピエゾ抵抗５１可動電極５２固定電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量部と支持部とこれらをつなぐ薄膜部か
ら構成され、検出加速度主軸方向で質量部と薄膜部の少
なくとも一部分が重なり合う構造を持つことを特徴とす
る加速度センサ。
【請求項２】請求項１記載の加速度センサにおいて、加
速度センサ面に垂直な加速度が印加された場合に、複数
の薄膜部が平行を保ってたわむような位置関係にあるこ
とを特徴とする加速度センサ。
【請求項３】請求項１記載の加速度センサにおいて、加
速度センサ面に垂直な加速度が印加された場合に、複数
の薄膜部がねじれの位置関係にあってたわむことを特徴
とする加速度センサ。
【請求項４】請求項１記載の加速度センサにおいて、薄
膜部と支持部の接合部表面にピエゾ抵抗を形成したこと
を特徴とする加速度センサ。
【請求項５】請求項１記載の加速度センサにおいて、質
量部を可動電極部とし、前記可動電極部に対向する少な
くとも１つの固定電極を形成したことを特徴とする加速
度センサ。