JPH07191053A - 半導体加速度センサ - Google Patents
半導体加速度センサInfo
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- JPH07191053A JPH07191053A JP5347622A JP34762293A JPH07191053A JP H07191053 A JPH07191053 A JP H07191053A JP 5347622 A JP5347622 A JP 5347622A JP 34762293 A JP34762293 A JP 34762293A JP H07191053 A JPH07191053 A JP H07191053A
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- G—PHYSICS
- 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
- G01P2015/0822—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 out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/084—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 out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 加速度センサの感度を向上させる。
【構成】 Ｘ軸、Ｙ軸およびこれらと異なる軸上の４箇
所にそれぞれ抵抗素子Ｒn（ｎ＝１，２，３，４）が形
成された加速度センサにおいて、各抵抗素子Ｒnに対し
ダイヤフラム部４３の周方向に隣接する箇所に抵抗素子
Ｒn′，Ｒn″をそれぞれ形成する。
所にそれぞれ抵抗素子Ｒn（ｎ＝１，２，３，４）が形
成された加速度センサにおいて、各抵抗素子Ｒnに対し
ダイヤフラム部４３の周方向に隣接する箇所に抵抗素子
Ｒn′，Ｒn″をそれぞれ形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、Ｘ，ＹおよびＺ軸の
３軸方向にそれぞれ作用する加速度を検出するための加
速度センサに関する。
３軸方向にそれぞれ作用する加速度を検出するための加
速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の加速度センサは、特開昭
６３ー２６６３２５号公報、特開平４ー８４７２５号公
報等に開示されている。図５（Ａ），（Ｂ）はそのよう
な従来の加速度センサ１の一例を示すものであり、この
加速度センサ１は、基台２と、この基台２の上面に固定
された四角形の枠状をなす台座３と、この台座３の上面
に固定された単結晶シリコンからなる基板４とから構成
されている。基板４の下面には、円環状の凹部４１が形
成されており、この凹部４１によって基板４が、中央部
の作用部４２と、凹部４１の上側に位置する薄肉のダイ
ヤフラム部４３と、凹部４１の外側に位置する支持部４
４との３つの部分に分けられている。
６３ー２６６３２５号公報、特開平４ー８４７２５号公
報等に開示されている。図５（Ａ），（Ｂ）はそのよう
な従来の加速度センサ１の一例を示すものであり、この
加速度センサ１は、基台２と、この基台２の上面に固定
された四角形の枠状をなす台座３と、この台座３の上面
に固定された単結晶シリコンからなる基板４とから構成
されている。基板４の下面には、円環状の凹部４１が形
成されており、この凹部４１によって基板４が、中央部
の作用部４２と、凹部４１の上側に位置する薄肉のダイ
ヤフラム部４３と、凹部４１の外側に位置する支持部４
４との３つの部分に分けられている。
【０００３】支持部４４は、台座３の上面に接着等によ
って固着されており、これによって基板４が台座３に固
定されている。また、作用部４２の下面には、重り５が
一体に形成されるか、あるいは接着等によって固定され
ている。
って固着されており、これによって基板４が台座３に固
定されている。また、作用部４２の下面には、重り５が
一体に形成されるか、あるいは接着等によって固定され
ている。
【０００４】上記ダイヤフラム部４３の上面には、ピエ
ゾ効果を有する４つの抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4（Ｒｘ1〜Ｒ
ｘ4；Ｒｙ1〜Ｒｙ4；Ｒｚ1〜Ｒｚ4）からなる３組の抵
抗素子群が、作用部４２の中央部において直交するＸ軸
およびＹ軸、並びにこれらＸ軸およびＹ軸とほぼ４５°
の角度をなす斜軸（他の軸）上に形成されている。各抵
抗素子群の抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4は、作用部４２を間にした
一側と他側との内側部分および外側部分の４つの箇所に
それぞれ対称的に配置されている。つまり、抵抗素子Ｒ
1，Ｒ4はダイヤフラム部４３の外側部分に配置され、抵
抗素子Ｒ2，Ｒ3はダイヤフラム部４３の内側部分に配置
されている。
ゾ効果を有する４つの抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4（Ｒｘ1〜Ｒ
ｘ4；Ｒｙ1〜Ｒｙ4；Ｒｚ1〜Ｒｚ4）からなる３組の抵
抗素子群が、作用部４２の中央部において直交するＸ軸
およびＹ軸、並びにこれらＸ軸およびＹ軸とほぼ４５°
の角度をなす斜軸（他の軸）上に形成されている。各抵
抗素子群の抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4は、作用部４２を間にした
一側と他側との内側部分および外側部分の４つの箇所に
それぞれ対称的に配置されている。つまり、抵抗素子Ｒ
1，Ｒ4はダイヤフラム部４３の外側部分に配置され、抵
抗素子Ｒ2，Ｒ3はダイヤフラム部４３の内側部分に配置
されている。
【０００５】上記抵抗素子Ｒｘ1〜Ｒｘ4；Ｒｙ1〜Ｒ
ｙ4；Ｒｚ1〜Ｒｚ4は、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に
示すブリッジ回路に組み込まれており、重り５に加速度
が作用すると、加速度に応じた電圧Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚが
発生する。この場合、加速度の方向がＸ軸方向であれ
ば、電圧Ｖｙ，Ｖｚの出力が零になる。勿論、Ｙ軸方向
またはＺ軸方向の加速度が作用した場合には、他の軸方
向に関する出力電圧は零になる（ただし、後述するよう
に、実際にはＸ軸方向またはＹ軸方向の加速度が作用し
た場合には出力電圧Ｖｚは零にならない。）。したがっ
て、出力電圧Ｖｘ，Ｖｙ，ＶｚによってＸ軸、Ｙ軸およ
びＺ軸方向にそれぞれ作用する加速度の大きさを検出す
ることができる。
ｙ4；Ｒｚ1〜Ｒｚ4は、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に
示すブリッジ回路に組み込まれており、重り５に加速度
が作用すると、加速度に応じた電圧Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚが
発生する。この場合、加速度の方向がＸ軸方向であれ
ば、電圧Ｖｙ，Ｖｚの出力が零になる。勿論、Ｙ軸方向
またはＺ軸方向の加速度が作用した場合には、他の軸方
向に関する出力電圧は零になる（ただし、後述するよう
に、実際にはＸ軸方向またはＹ軸方向の加速度が作用し
た場合には出力電圧Ｖｚは零にならない。）。したがっ
て、出力電圧Ｖｘ，Ｖｙ，ＶｚによってＸ軸、Ｙ軸およ
びＺ軸方向にそれぞれ作用する加速度の大きさを検出す
ることができる。
【０００６】なお、電圧Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚは次式によっ
て求められる。 Ｖｘ＝Ｉ（Ｒｘ1Ｒｘ3−Ｒｘ2Ｒｘ4）／（Ｒｘ1＋Ｒｘ2
＋Ｒｘ3＋Ｒｘ4） Ｖｙ＝Ｉ（Ｒｙ1Ｒｙ3−Ｒｙ2ＲＹ4）／（Ｒｙ1＋Ｒｙ2
＋Ｒｙ3＋Ｒｙ4） Ｖｚ＝Ｉ（Ｒｚ1Ｒｚ4−Ｒｚ2Ｒｚ3）／（Ｒｚ1＋Ｒｚ2
＋Ｒｚ3＋Ｒｚ4）
て求められる。 Ｖｘ＝Ｉ（Ｒｘ1Ｒｘ3−Ｒｘ2Ｒｘ4）／（Ｒｘ1＋Ｒｘ2
＋Ｒｘ3＋Ｒｘ4） Ｖｙ＝Ｉ（Ｒｙ1Ｒｙ3−Ｒｙ2ＲＹ4）／（Ｒｙ1＋Ｒｙ2
＋Ｒｙ3＋Ｒｙ4） Ｖｚ＝Ｉ（Ｒｚ1Ｒｚ4−Ｒｚ2Ｒｚ3）／（Ｒｚ1＋Ｒｚ2
＋Ｒｚ3＋Ｒｚ4）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の加速度セン
サ１においては、検出感度の向上を図るという要望に応
えることが困難であるという問題があった。すなわち、
検出感度を向上させるには、ダイヤフラム部４が小さな
加速度で変形し得るよう、その厚さを薄くするという方
法、ダイヤフラム部４の外径を大きくする方法が考えら
れる。しかし、ダイヤフラム部４の厚さを薄くするの
は、精度および強度の面から一定の限度がある。このた
め、検出感度の向上にも一定の限度があった。また、ダ
イヤフラム部４の外径を大きくすると、それに伴ってセ
ンサ１全体が大型化してしまう。
サ１においては、検出感度の向上を図るという要望に応
えることが困難であるという問題があった。すなわち、
検出感度を向上させるには、ダイヤフラム部４が小さな
加速度で変形し得るよう、その厚さを薄くするという方
法、ダイヤフラム部４の外径を大きくする方法が考えら
れる。しかし、ダイヤフラム部４の厚さを薄くするの
は、精度および強度の面から一定の限度がある。このた
め、検出感度の向上にも一定の限度があった。また、ダ
イヤフラム部４の外径を大きくすると、それに伴ってセ
ンサ１全体が大型化してしまう。
【０００８】また、重り５にＸ軸またはＹ軸方向に加速
度が作用した場合には、重り５の重心Ｇがダイヤフラム
部４３からＺ軸方向に離れているため、加速度による力
がモーメント力として増幅された状況でダイヤフラム４
３に作用する。一方、重り５にＺ軸方向の加速度が作用
した場合には、力が増幅されるようなことがない。この
ため、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に加速度が作用した場合
と、Ｚ軸方向に加速度が作用した場合とでは、加速度の
大きさが同一であっても、出力電圧Ｖｘ，Ｖｙが出力電
圧Ｖｚより大きくなってしまう。この結果、Ｘ軸、Ｙ軸
とＺ軸との間に感度の差が生じるという問題がある。
度が作用した場合には、重り５の重心Ｇがダイヤフラム
部４３からＺ軸方向に離れているため、加速度による力
がモーメント力として増幅された状況でダイヤフラム４
３に作用する。一方、重り５にＺ軸方向の加速度が作用
した場合には、力が増幅されるようなことがない。この
ため、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に加速度が作用した場合
と、Ｚ軸方向に加速度が作用した場合とでは、加速度の
大きさが同一であっても、出力電圧Ｖｘ，Ｖｙが出力電
圧Ｖｚより大きくなってしまう。この結果、Ｘ軸、Ｙ軸
とＺ軸との間に感度の差が生じるという問題がある。
【０００９】さらに、Ｘ軸方向またはＹ軸方向の加速度
が作用した場合には、ダイヤフラム部４３の内側部分が
外側部分より大きく歪む。したがって、内側に位置する
抵抗素子Ｒ2，Ｒ3も外側に位置する抵抗素子Ｒ1，Ｒ4よ
り大きく歪むことになる。この内側の抵抗素子Ｒ2，Ｒ3
と外側の抵抗素子Ｒ1，Ｒ4との間の歪み量の差は、出力
電圧の上記算出式から明らかなように、出力電圧Ｖｘ，
Ｖｙに対しては何等影響しないが、出力電圧Ｖｚに対し
ては影響を及ぼす。このため、Ｘ軸方向またはＹ軸方向
に加速度が作用した場合には、Ｚ軸方向の加速度が作用
していないにも拘わらず、電圧Ｖｚが出力されてしま
い、あたかもＺ軸方向の加速度が作用しているかのよう
な誤検出（以下、他軸感度という。）が発生するという
問題がある。
が作用した場合には、ダイヤフラム部４３の内側部分が
外側部分より大きく歪む。したがって、内側に位置する
抵抗素子Ｒ2，Ｒ3も外側に位置する抵抗素子Ｒ1，Ｒ4よ
り大きく歪むことになる。この内側の抵抗素子Ｒ2，Ｒ3
と外側の抵抗素子Ｒ1，Ｒ4との間の歪み量の差は、出力
電圧の上記算出式から明らかなように、出力電圧Ｖｘ，
Ｖｙに対しては何等影響しないが、出力電圧Ｖｚに対し
ては影響を及ぼす。このため、Ｘ軸方向またはＹ軸方向
に加速度が作用した場合には、Ｚ軸方向の加速度が作用
していないにも拘わらず、電圧Ｖｚが出力されてしま
い、あたかもＺ軸方向の加速度が作用しているかのよう
な誤検出（以下、他軸感度という。）が発生するという
問題がある。
【００１０】この発明は、上記の問題を解決するために
なされたもので、感度を向上させることができ、軸
間の感度差を軽減することができ、他軸感度の発生を
軽減することができる加速度センサを提供することを目
的とする。
なされたもので、感度を向上させることができ、軸
間の感度差を軽減することができ、他軸感度の発生を
軽減することができる加速度センサを提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
（以下、第１の発明という。）は、目的を達成するた
めになされたもので、中央部に作用部が形成され、この
作用部の外側に変形可能な環状をなすダイヤフラム部が
形成され、このダイヤフラム部の外側に支持部が形成さ
れた基板と、上記作用部に突設された重りとを備え、上
記ダイヤフラム部には、複数の抵抗素子からなる３つの
抵抗素子群が、上記作用部のほぼ中央部において直交す
る２つの軸と、上記作用部のほぼ中央部を通る他の軸と
にほぼ沿ってそれぞれ形成され、各抵抗素子群の抵抗素
子が、作用部を間にした一側と他側とのそれぞれの内側
部分および外側部分の計４箇所にそれぞれ配置された半
導体加速度センサにおいて、上記４箇所の各部分には、
ダイヤフラムの周方向に隣接した複数の抵抗素子をそれ
ぞれ形成したことを特徴としている。
（以下、第１の発明という。）は、目的を達成するた
めになされたもので、中央部に作用部が形成され、この
作用部の外側に変形可能な環状をなすダイヤフラム部が
形成され、このダイヤフラム部の外側に支持部が形成さ
れた基板と、上記作用部に突設された重りとを備え、上
記ダイヤフラム部には、複数の抵抗素子からなる３つの
抵抗素子群が、上記作用部のほぼ中央部において直交す
る２つの軸と、上記作用部のほぼ中央部を通る他の軸と
にほぼ沿ってそれぞれ形成され、各抵抗素子群の抵抗素
子が、作用部を間にした一側と他側とのそれぞれの内側
部分および外側部分の計４箇所にそれぞれ配置された半
導体加速度センサにおいて、上記４箇所の各部分には、
ダイヤフラムの周方向に隣接した複数の抵抗素子をそれ
ぞれ形成したことを特徴としている。
【００１２】また、請求項２に記載の発明（以下、第２
の発明という。）は、目的，を達成するためのもの
であり、第１の発明の構成に加え、上記直交する２つの
軸に沿って配置された各抵抗素子群における周方向に隣
接した抵抗素子間の間隔を、上記他の軸に沿って配置さ
れた抵抗素子群における周方向に隣接した抵抗素子間の
間隔より広くするという構成を有している。
の発明という。）は、目的，を達成するためのもの
であり、第１の発明の構成に加え、上記直交する２つの
軸に沿って配置された各抵抗素子群における周方向に隣
接した抵抗素子間の間隔を、上記他の軸に沿って配置さ
れた抵抗素子群における周方向に隣接した抵抗素子間の
間隔より広くするという構成を有している。
【００１３】さらに、請求項３に記載の発明（以下、第
３の発明という。）は、目的，または，，を
達成するためのものであり、第１の発明または第２の発
明の構成に加え、上記他の軸に沿って配置された抵抗素
子群のうちの上記内側部分に配置された周方向に隣接す
る抵抗素子間の間隔を、上記外側部分に配置された周方
向に隣接する抵抗素子間の間隔より広くするという構成
を有している。
３の発明という。）は、目的，または，，を
達成するためのものであり、第１の発明または第２の発
明の構成に加え、上記他の軸に沿って配置された抵抗素
子群のうちの上記内側部分に配置された周方向に隣接す
る抵抗素子間の間隔を、上記外側部分に配置された周方
向に隣接する抵抗素子間の間隔より広くするという構成
を有している。
【００１４】
【作用】第１、第２および第３の発明において、各軸に
沿う４箇所にそれぞれ配置される抵抗素子の数を複数に
したから、４箇所に１個ずつ配置するようにした従来の
加速度センサに比して、全体の抵抗素子から得られる出
力がほぼ複数倍になる。したがって、検出感度もほぼ複
数倍になる。
沿う４箇所にそれぞれ配置される抵抗素子の数を複数に
したから、４箇所に１個ずつ配置するようにした従来の
加速度センサに比して、全体の抵抗素子から得られる出
力がほぼ複数倍になる。したがって、検出感度もほぼ複
数倍になる。
【００１５】一般に、重りにＸ軸方向の加速度が作用し
た場合、ダイヤフラム部の歪み量は、Ｘ軸状において最
も大きく、Ｘ軸から離れるにしたがって小さくなる。こ
こで、第２の発明においては、一つの抵抗素子をＸ軸上
に配置したとしても、残りの一部の抵抗素子はＸ軸から
離れて配置されることになり、Ｘ軸に沿って配置される
抵抗素子間の周方向における間隔をＺ軸に沿って配置さ
れる抵抗素子間の間隔より広くしているから、仮に一つ
の抵抗素子をＸ軸上に配置したとしても、残りの抵抗素
子はＸ軸から大きく離れて配置されることになり、Ｘ軸
から離れて配置された抵抗素子の歪み量が小さくなる。
この結果、Ｘ軸方向の加速度に対する検出感度が低下す
る。そして、この検出感度の低下が加速度による力の増
幅を相殺する。したがって、Ｘ軸方向の検出感度とＺ軸
方向の検出感度との間のバラツキが小さくなる。これ
は、Ｙ軸方向の検出感度とＺ軸方向の検出感度との間の
バラツキについても同様である。
た場合、ダイヤフラム部の歪み量は、Ｘ軸状において最
も大きく、Ｘ軸から離れるにしたがって小さくなる。こ
こで、第２の発明においては、一つの抵抗素子をＸ軸上
に配置したとしても、残りの一部の抵抗素子はＸ軸から
離れて配置されることになり、Ｘ軸に沿って配置される
抵抗素子間の周方向における間隔をＺ軸に沿って配置さ
れる抵抗素子間の間隔より広くしているから、仮に一つ
の抵抗素子をＸ軸上に配置したとしても、残りの抵抗素
子はＸ軸から大きく離れて配置されることになり、Ｘ軸
から離れて配置された抵抗素子の歪み量が小さくなる。
この結果、Ｘ軸方向の加速度に対する検出感度が低下す
る。そして、この検出感度の低下が加速度による力の増
幅を相殺する。したがって、Ｘ軸方向の検出感度とＺ軸
方向の検出感度との間のバラツキが小さくなる。これ
は、Ｙ軸方向の検出感度とＺ軸方向の検出感度との間の
バラツキについても同様である。
【００１６】他軸感度の原因は、加速度による歪み量が
ダイヤフラム部の内側に配置された抵抗素子は大きく、
外側に配置された抵抗素子では小さいことにある。この
点、第３の発明においては、内側に配置された複数の抵
抗素子間の間隔を外側に配置された複数の抵抗素子間の
間隔より広くしているから、内側の抵抗素子が受ける力
が小さくなる。これにより、内側の抵抗素子と外側の抵
抗素子との間の歪み量の差が小さくなり、他軸感度の発
生を防止することができる。
ダイヤフラム部の内側に配置された抵抗素子は大きく、
外側に配置された抵抗素子では小さいことにある。この
点、第３の発明においては、内側に配置された複数の抵
抗素子間の間隔を外側に配置された複数の抵抗素子間の
間隔より広くしているから、内側の抵抗素子が受ける力
が小さくなる。これにより、内側の抵抗素子と外側の抵
抗素子との間の歪み量の差が小さくなり、他軸感度の発
生を防止することができる。
【００１７】
【実施例】以下、この発明の実施例について図１〜図３
を参照して説明する。なお、以下の実施例において上記
従来例と異なるのは、抵抗素子の配置数およびその配置
状態であり、他の構成は上記従来例と同様である。そこ
で、ここでは異なる構成についてのみ説明することと
し、他の同様な部分についてはその説明を省略する。
を参照して説明する。なお、以下の実施例において上記
従来例と異なるのは、抵抗素子の配置数およびその配置
状態であり、他の構成は上記従来例と同様である。そこ
で、ここでは異なる構成についてのみ説明することと
し、他の同様な部分についてはその説明を省略する。
【００１８】図１は、第１の発明に係る加速度センサ１
Ａを示すものであり、加速度センサ１Ａは、抵抗素子Ｒ
1〜Ｒ4（Ｒｘ1〜Ｒｘ4；Ｒｙ1〜Ｒｙ4；Ｒｚ1〜Ｒｚ4）
に加え、各抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4に近接した両側にそれぞれ
形成された新たな抵抗素子Ｒ1′，Ｒ1″〜Ｒ４′，Ｒ
４″を有している。新たな抵抗素子Ｒn′，Ｒn″（ｎ＝
１〜４）は、抵抗素子Ｒnと同一の寸法を有しており、
Ｘ軸、Ｙ軸、斜軸に対していずれも小さな角度θ1をな
す線上にそれぞれ配置されている。角度θ1は８°以
上、１８°以下に設定するのが望ましい。
Ａを示すものであり、加速度センサ１Ａは、抵抗素子Ｒ
1〜Ｒ4（Ｒｘ1〜Ｒｘ4；Ｒｙ1〜Ｒｙ4；Ｒｚ1〜Ｒｚ4）
に加え、各抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4に近接した両側にそれぞれ
形成された新たな抵抗素子Ｒ1′，Ｒ1″〜Ｒ４′，Ｒ
４″を有している。新たな抵抗素子Ｒn′，Ｒn″（ｎ＝
１〜４）は、抵抗素子Ｒnと同一の寸法を有しており、
Ｘ軸、Ｙ軸、斜軸に対していずれも小さな角度θ1をな
す線上にそれぞれ配置されている。角度θ1は８°以
上、１８°以下に設定するのが望ましい。
【００１９】なお、抵抗素子Ｒｘ1，Ｒｘ1′，Ｒｘ1″
は、図４（Ａ）に示すブリッジ回路において、Ｒｘ1に
代えて組み込まれる。この場合、各抵抗素子Ｒｘ1，Ｒ
ｘ1′，Ｒｘ1″については並列に組み込んでもよいが、
直列に組み込むのが望ましい。この点は、他の抵抗素子
Ｒｙ，Ｒｚについても同様である。
は、図４（Ａ）に示すブリッジ回路において、Ｒｘ1に
代えて組み込まれる。この場合、各抵抗素子Ｒｘ1，Ｒ
ｘ1′，Ｒｘ1″については並列に組み込んでもよいが、
直列に組み込むのが望ましい。この点は、他の抵抗素子
Ｒｙ，Ｒｚについても同様である。
【００２０】上記構成の加速度センサ１Ａにおいては、
Ｘ軸、Ｙ軸および斜軸の各軸に沿う４箇所に、２つの新
たな抵抗素子Ｒn′，Ｒn″をそれぞれ形成し、各箇所に
抵抗素子（Ｒn，Ｒn′，Ｒｎ″）を３個宛配置してい
る。つまり、各箇所に配置される抵抗素子の数が従来の
加速度センサの３倍になっている。したがって、従来の
加速度センサに比してほぼ３倍の感度が得られる。
Ｘ軸、Ｙ軸および斜軸の各軸に沿う４箇所に、２つの新
たな抵抗素子Ｒn′，Ｒn″をそれぞれ形成し、各箇所に
抵抗素子（Ｒn，Ｒn′，Ｒｎ″）を３個宛配置してい
る。つまり、各箇所に配置される抵抗素子の数が従来の
加速度センサの３倍になっている。したがって、従来の
加速度センサに比してほぼ３倍の感度が得られる。
【００２１】図２に示す加速度センサ１Ｂは、第２の発
明に係る加速度センサ１Ｂを示すものであり、この加速
度センサ１Ｂも上記加速度センサ１Ａと同様にＸ軸、Ｙ
軸、斜軸に沿う４箇所の各箇所に３個宛の抵抗素子
Ｒn，Ｒn′，Ｒn″を有している。この場合、斜軸に沿
う抵抗素子Ｒn，Ｒn′，Ｒn″およびＸ軸、Ｙ軸上に形
成された抵抗素子Ｒnは、上記加速度センサの抵抗素子
と同様に配置されているが、Ｘ軸、Ｙ軸上に配置された
抵抗素子と周方向に隣接する抵抗素子Ｒn′，Ｒn″は、
Ｘ軸、Ｙ軸と角度θ2をなす線上に配置されている。こ
こで、θ2＞θ1になっている。
明に係る加速度センサ１Ｂを示すものであり、この加速
度センサ１Ｂも上記加速度センサ１Ａと同様にＸ軸、Ｙ
軸、斜軸に沿う４箇所の各箇所に３個宛の抵抗素子
Ｒn，Ｒn′，Ｒn″を有している。この場合、斜軸に沿
う抵抗素子Ｒn，Ｒn′，Ｒn″およびＸ軸、Ｙ軸上に形
成された抵抗素子Ｒnは、上記加速度センサの抵抗素子
と同様に配置されているが、Ｘ軸、Ｙ軸上に配置された
抵抗素子と周方向に隣接する抵抗素子Ｒn′，Ｒn″は、
Ｘ軸、Ｙ軸と角度θ2をなす線上に配置されている。こ
こで、θ2＞θ1になっている。
【００２２】したがって、Ｘ軸またはＹ軸に沿って配置
された抵抗素子ＲnとＲn′，Ｒn″との各間のダイヤフ
ラム部４３の周方向における間隔は、斜軸に沿って対応
する箇所（添字ｎが同一である箇所）に配置された抵抗
素子ＲnとＲn′，Ｒn″との各間の間隔よりも広くなっ
ている。特に、この実施例では、Ｘ軸またはＹ軸に沿っ
て内側に配置された抵抗素子ＲnとＲn′，Ｒn″（ｎ＝
２，３）との各間の間隔は、最も狭い内側の部分におい
ても、斜軸に沿って外側に配置された抵抗素子Ｒnと
Ｒn′，Ｒn″（ｎ＝１，４）との各間の間隔のうちの最
も広い外側部分の間隔よりも広くなっている。
された抵抗素子ＲnとＲn′，Ｒn″との各間のダイヤフ
ラム部４３の周方向における間隔は、斜軸に沿って対応
する箇所（添字ｎが同一である箇所）に配置された抵抗
素子ＲnとＲn′，Ｒn″との各間の間隔よりも広くなっ
ている。特に、この実施例では、Ｘ軸またはＹ軸に沿っ
て内側に配置された抵抗素子ＲnとＲn′，Ｒn″（ｎ＝
２，３）との各間の間隔は、最も狭い内側の部分におい
ても、斜軸に沿って外側に配置された抵抗素子Ｒnと
Ｒn′，Ｒn″（ｎ＝１，４）との各間の間隔のうちの最
も広い外側部分の間隔よりも広くなっている。
【００２３】上記構成の加速度センサ１Ｂにおいて、重
り５にＸ軸またはＹ軸方向の加速度が作用した場合、ダ
イヤフラム部４３の歪み量はＸ軸またはＹ軸上で最大に
なり、そこから離れるにしたがって小さくなる。よっ
て、抵抗素子の歪み量も、Ｘ軸またはＹ軸上に配置する
と最大になり、そこから離れて配置すると小さくなる。
り５にＸ軸またはＹ軸方向の加速度が作用した場合、ダ
イヤフラム部４３の歪み量はＸ軸またはＹ軸上で最大に
なり、そこから離れるにしたがって小さくなる。よっ
て、抵抗素子の歪み量も、Ｘ軸またはＹ軸上に配置する
と最大になり、そこから離れて配置すると小さくなる。
【００２４】しかるに、上記構成の加速度センサ１Ｂに
おいては、Ｘ軸，Ｙ軸に沿って配置された抵抗素子
Ｒn，Ｒn′，Ｒn″のうちの、新たに形成された抵抗素
子Ｒn′，Ｒn″とＸ軸、Ｙ軸との間隔が、斜軸に沿って
配置された新たな抵抗素子Ｒn′，Ｒn″と斜軸との間隔
より広くなっているから、Ｘ軸またはＹ軸に沿って配置
された新たな抵抗素子Ｒn′，Ｒn″の歪み量が小さくな
る。これにより、Ｘ軸またはＹ軸方向に加速度が作用し
た場合における力の増幅分が相殺される。よって、Ｘ軸
またはＹ軸方向に作用する加速度の検出感度とＺ軸方向
に作用する加速度の検出感度との間のバラツキを抑え
て、両者をほぼ同一にすることができる。
おいては、Ｘ軸，Ｙ軸に沿って配置された抵抗素子
Ｒn，Ｒn′，Ｒn″のうちの、新たに形成された抵抗素
子Ｒn′，Ｒn″とＸ軸、Ｙ軸との間隔が、斜軸に沿って
配置された新たな抵抗素子Ｒn′，Ｒn″と斜軸との間隔
より広くなっているから、Ｘ軸またはＹ軸に沿って配置
された新たな抵抗素子Ｒn′，Ｒn″の歪み量が小さくな
る。これにより、Ｘ軸またはＹ軸方向に加速度が作用し
た場合における力の増幅分が相殺される。よって、Ｘ軸
またはＹ軸方向に作用する加速度の検出感度とＺ軸方向
に作用する加速度の検出感度との間のバラツキを抑え
て、両者をほぼ同一にすることができる。
【００２５】図３は、第３の発明に係る加速度センサ１
Ｃを示すものであり、この加速度センサ１Ｃは、斜軸に
沿って配置された抵抗素子群のうち、ダイヤフラム部４
３の内側部分に形成された抵抗素子Ｒn′，Ｒn″（ｎ＝
２，３）の配置が上記加速度センサ１Ａと相違してい
る。
Ｃを示すものであり、この加速度センサ１Ｃは、斜軸に
沿って配置された抵抗素子群のうち、ダイヤフラム部４
３の内側部分に形成された抵抗素子Ｒn′，Ｒn″（ｎ＝
２，３）の配置が上記加速度センサ１Ａと相違してい
る。
【００２６】すなわち、抵抗素子Ｒｚ2′，Ｒｚ2″（Ｒ
ｚ3′，Ｒｚ3″）は、斜軸に対して角度θ3をなす線上
にそれぞれ配置されており、θ3＞θ1に設定されてい
る。これにより、抵抗素子Ｒｚ1とＲｚ2′，Ｒｚ2″と
の各間（Ｒｚ3とＲｚ3′，Ｒｚ3″との各間）のダイヤ
フラム部４３の周方向における間隔が、加速度センサ１
Ａにおけるそれらの間隔より広くなっているのは勿論の
こと、外側に配置された抵抗素子Ｒｚ1とＲｚ1′，Ｒｚ
1″との各間（Ｒｚ4とＲｚ4′，Ｒｚ4″との各間）の間
隔と比較すると、前者の最も内側の部分における間隔が
後者の最も外側の部分における間隔と同等以上に広くな
っている。つまり、前者の間隔はいずれの部分において
も後者の間隔と同等かそれ以上に広くなっている。
ｚ3′，Ｒｚ3″）は、斜軸に対して角度θ3をなす線上
にそれぞれ配置されており、θ3＞θ1に設定されてい
る。これにより、抵抗素子Ｒｚ1とＲｚ2′，Ｒｚ2″と
の各間（Ｒｚ3とＲｚ3′，Ｒｚ3″との各間）のダイヤ
フラム部４３の周方向における間隔が、加速度センサ１
Ａにおけるそれらの間隔より広くなっているのは勿論の
こと、外側に配置された抵抗素子Ｒｚ1とＲｚ1′，Ｒｚ
1″との各間（Ｒｚ4とＲｚ4′，Ｒｚ4″との各間）の間
隔と比較すると、前者の最も内側の部分における間隔が
後者の最も外側の部分における間隔と同等以上に広くな
っている。つまり、前者の間隔はいずれの部分において
も後者の間隔と同等かそれ以上に広くなっている。
【００２７】上記構成の加速度センサ１Ｃにおいては、
斜軸に沿って配置された抵抗素子群のうちの、内側に配
置された抵抗素子Ｒｚ2，Ｒｚ2′，Ｒｚ2″（Ｒｚ3，Ｒ
ｚ3′，Ｒｚ3″）の間隔が、外側に配置された抵抗素子
Ｒｚ1，Ｒｚ1′，Ｒｚ1″（Ｒｚ4，Ｒｚ4′，Ｒｚ4″）
の間隔より広くなっているから、間隔を同一にした場合
よりも内側に配置された抵抗素子Ｒｚの歪み量が小さく
なり、間隔を同一における歪み量の増大分が相殺され
る。したがって、Ｚ軸方向の他軸感度が発生するのを防
止することができる。
斜軸に沿って配置された抵抗素子群のうちの、内側に配
置された抵抗素子Ｒｚ2，Ｒｚ2′，Ｒｚ2″（Ｒｚ3，Ｒ
ｚ3′，Ｒｚ3″）の間隔が、外側に配置された抵抗素子
Ｒｚ1，Ｒｚ1′，Ｒｚ1″（Ｒｚ4，Ｒｚ4′，Ｒｚ4″）
の間隔より広くなっているから、間隔を同一にした場合
よりも内側に配置された抵抗素子Ｒｚの歪み量が小さく
なり、間隔を同一における歪み量の増大分が相殺され
る。したがって、Ｚ軸方向の他軸感度が発生するのを防
止することができる。
【００２８】なお、この発明は、上記の実施例に限定さ
れるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲において適
宜変更可能である。例えば、上記の実施例においては、
１箇所につき新たな抵抗素子を２個宛形成しているが、
１個または３個以上形成するようにしてもよい。また、
新たな抵抗素子をＸ軸、Ｙ軸または斜軸と所定の小さい
角度をなす線上にそれぞれ配置しているが、Ｘ軸、Ｙ軸
または斜軸と平行な線上に配置するようにしてもよい。
れるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲において適
宜変更可能である。例えば、上記の実施例においては、
１箇所につき新たな抵抗素子を２個宛形成しているが、
１個または３個以上形成するようにしてもよい。また、
新たな抵抗素子をＸ軸、Ｙ軸または斜軸と所定の小さい
角度をなす線上にそれぞれ配置しているが、Ｘ軸、Ｙ軸
または斜軸と平行な線上に配置するようにしてもよい。
【００２９】さらに、Ｚ軸方向の加速度を検出するため
の抵抗素子をＸ軸およびＹ軸と４５°の角度をなす斜軸
に沿って配置しているが、第１の発明を実施するに場合
に限り、Ｘ軸またはＹ軸に隣接し、かつそれらと平行な
軸に沿って配置するようにしてもよい。また、第２の発
明と第３の発明とを組み合わせて実施してもよい。この
ようにした場合には、前述した目的、およびを同
時に達成することができる。
の抵抗素子をＸ軸およびＹ軸と４５°の角度をなす斜軸
に沿って配置しているが、第１の発明を実施するに場合
に限り、Ｘ軸またはＹ軸に隣接し、かつそれらと平行な
軸に沿って配置するようにしてもよい。また、第２の発
明と第３の発明とを組み合わせて実施してもよい。この
ようにした場合には、前述した目的、およびを同
時に達成することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ば、各抵抗素子群の４箇所にそれぞれ配置される抵抗素
子の数を複数にしているから、加速度の検出感度を大幅
に向上させることができる。また、第２の発明によれ
ば、Ｘ軸およびＹ軸に沿って配置された抵抗素子群の各
抵抗素子間の間隔を、Ｚ軸方向の加速度を検するするた
めの他の軸に沿って配置された抵抗素子群の抵抗素子間
の間隔より広くしているので、軸間の感度のバラツキを
軽減することができる。さらに、第３の発明によれば、
他の軸に沿って配置された抵抗素子群のうちのダイヤフ
ラム部の内側に配置された抵抗素子間の間隔を外側に配
置された抵抗素子間の間隔より広くしているので、他軸
感度が発生するのを防止することができるという効果が
得られる。
ば、各抵抗素子群の４箇所にそれぞれ配置される抵抗素
子の数を複数にしているから、加速度の検出感度を大幅
に向上させることができる。また、第２の発明によれ
ば、Ｘ軸およびＹ軸に沿って配置された抵抗素子群の各
抵抗素子間の間隔を、Ｚ軸方向の加速度を検するするた
めの他の軸に沿って配置された抵抗素子群の抵抗素子間
の間隔より広くしているので、軸間の感度のバラツキを
軽減することができる。さらに、第３の発明によれば、
他の軸に沿って配置された抵抗素子群のうちのダイヤフ
ラム部の内側に配置された抵抗素子間の間隔を外側に配
置された抵抗素子間の間隔より広くしているので、他軸
感度が発生するのを防止することができるという効果が
得られる。
【図１】第１の発明の一実施例を示す平面図である。
【図２】第２の発明の一実施例を示す平面図である。
【図３】第３の発明の一実施例を示す平面図である。
【図４】この発明に係る加速度センサの抵抗素子が組み
込まれるブリッジ回路を示すものであり、図４（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速
度を検出するためのブリッジ回路を示している。
込まれるブリッジ回路を示すものであり、図４（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速
度を検出するためのブリッジ回路を示している。
【図５】図５は従来の加速度センサの一例を示すもので
あり、図５（Ａ）はその平面図、図５（Ｂ）は図５
（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
あり、図５（Ａ）はその平面図、図５（Ｂ）は図５
（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
Ｒｘn 抵抗素子 Ｒｘn′ 抵抗素子 Ｒｘn″ 抵抗素子 Ｒｙn 抵抗素子 Ｒｙn′ 抵抗素子 Ｒｙn″ 抵抗素子 Ｒｚn 抵抗素子 Ｒｚn′ 抵抗素子 Ｒｚn″ 抵抗素子 １Ａ 加速度センサ １Ｂ 加速度センサ １Ｃ 加速度センサ ４ 基板 ５ 重り ４２ 作用部 ４３ ダイヤフラム部 ４４ 支持部
Claims (3)
- 【請求項１】 中央部に作用部が形成され、この作用部
の外側に変形可能な環状をなすダイヤフラム部が形成さ
れ、このダイヤフラム部の外側に支持部が形成された基
板と、上記作用部に突設された重りとを備え、上記ダイ
ヤフラム部には、複数の抵抗素子からなる３つの抵抗素
子群が、上記作用部のほぼ中央部において直交するＸ軸
およびＹ軸と、上記作用部のほぼ中央部を通り、かつＸ
軸およびＹ軸と異なる他の軸とにほぼ沿ってそれぞれ形
成され、各抵抗素子群の抵抗素子が、作用部を間にした
一側と他側とのそれぞれの内側部分および外側部分の計
４箇所にそれぞれ配置された半導体加速度センサにおい
て、上記４箇所の各部分には、ダイヤフラムの周方向に
隣接した複数の抵抗素子をそれぞれ形成したことを特徴
とする半導体加速度センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体加速度センサに
おいて、上記Ｘ軸およびＹ軸に沿ってそれぞれ配置され
た各抵抗素子群における周方向に隣接した抵抗素子間の
間隔を、上記他の軸に沿って配置された抵抗素子群にお
ける周方向に隣接した抵抗素子間の間隔より広くしたこ
とを特徴とする半導体加速度センサ。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体加速度
センサにおいて、上記他の軸に沿って配置された抵抗素
子群のうちの上記内側部分に配置された周方向に隣接す
る抵抗素子間の間隔を、上記外側部分に配置された周方
向に隣接する抵抗素子間の間隔より広くしたことを特徴
とする半導体加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5347622A JPH07191053A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 半導体加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5347622A JPH07191053A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 半導体加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07191053A true JPH07191053A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18391472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5347622A Pending JPH07191053A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 半導体加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07191053A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100381825C (zh) * | 2004-09-30 | 2008-04-16 | 日立金属株式会社 | 半导体加速度传感器 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5347622A patent/JPH07191053A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100381825C (zh) * | 2004-09-30 | 2008-04-16 | 日立金属株式会社 | 半导体加速度传感器 |
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