JPH07202221A - Semiconductor acceleration sensor - Google Patents

Semiconductor acceleration sensor

Info

Publication number
JPH07202221A
JPH07202221A JP5354056A JP35405693A JPH07202221A JP H07202221 A JPH07202221 A JP H07202221A JP 5354056 A JP5354056 A JP 5354056A JP 35405693 A JP35405693 A JP 35405693A JP H07202221 A JPH07202221 A JP H07202221A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acceleration sensor
diaphragm
acceleration
peripheral edge
resistance elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5354056A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanori Amemori
雅典 雨森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Corp
Original Assignee
Zexel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zexel Corp filed Critical Zexel Corp
Priority to JP5354056A priority Critical patent/JPH07202221A/en
Publication of JPH07202221A publication Critical patent/JPH07202221A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring 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
    • G01P2015/0805Measuring 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
    • G01P2015/0822Measuring 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
    • G01P2015/084Measuring 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

Abstract

PURPOSE:To improve sensitivity in detecting acceleration, by forming an outward projected part at a position that crosses a hypothetical line of an inner circumferential part in a diaphragm part. CONSTITUTION:Resistance elements Rx1, Rx4, Ry1, and Ry4 are formed in contact with an outer circumferential edge part 43c of a diaphragm 43, while resistance elements Rx2, Rx3, Ry2, and Ry3 are formed in contact with a corner part 43b. When acceleration is applied to the weight in an X-direction, the force caused by the acceleration is applied to the diaphragm 43. In this case, larger stress is caused along a diagonal line, on which the resistance elements are formed, and its vicinities than the other part of the diaphragm 43, because the corner part 43b of an inner circumferential edge part 43a and a side part 43d of the outer circumferential edge part 43c are provided opposite. Then, the resistance element is deformed greatly, and thereby an acceleration sensor 1A can be improve in detection sensitivity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、加速度の大きさを検
出するための半導体加速度センサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor acceleration sensor for detecting the magnitude of acceleration.

【0002】[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22(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
44との3つの部分に分けられている。
2. Description of the Related Art A conventional acceleration sensor of this type is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 63-266325 and 4-84725. 22 (A) and 22 (B) show an example of such a conventional acceleration sensor 1. The acceleration sensor 1 includes a base 2 and a rectangular frame fixed to the upper surface of the base 2. It is composed of a pedestal 3 having a shape and a substrate 4 made of single crystal silicon fixed to the upper surface of the pedestal 3. An annular concave portion 41 is formed on the lower surface of the substrate 4, and the concave portion 41 causes the substrate 4 to have a central action portion 42, a thin diaphragm portion 43 located above the concave portion 41, and a concave portion 41. It is divided into three parts with the support part 44 located outside.

【0003】支持部44は、台座3の上面に接着または
陽極接合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、あるいは接着または
陽極接合等によって固定されている。
The supporting portion 44 is fixed to the upper surface of the pedestal 3 by adhesion, anodic bonding or the like, whereby the substrate 4 is fixed to the pedestal 3. The weight 5 is integrally formed on the lower surface of the action portion 42, or is fixed by adhesion or anodic bonding.

【0004】上記ダイヤフラム部43の上面には、複数
の抵抗素子が形成されている。すなわち、作用部の中央
部において直交する2つの仮想直線(それぞれX軸、Y
軸と一致している。)と、両直線の交点を通り、一方の
直線と小さな角度をなす仮想直線との各仮想直線上には
ピエゾ効果を有する4個の抵抗素子R1〜R4(Rx1
Rx4;Ry1〜Ry4;Rz1〜Rz4)が形成されてい
る。4個の抵抗素子R1〜R4のうちの2つの抵抗素子R
1,R2は、作用部42を間にした一方の側の外側と内側
とにそれぞれ配置され、他の2つの抵抗素子R3,R4
他方の側の内側と外側とにそれぞれ配置されている。し
かも、抵抗素子R1,R2と抵抗素子R3,R4とは対称に
配置されている。
A plurality of resistance elements are formed on the upper surface of the diaphragm portion 43. That is, two virtual straight lines (X axis, Y
Aligns with the axis. ) And each of the straight lines passing through the intersections of the two straight lines and a virtual straight line forming a small angle with one straight line, four resistance elements R 1 to R 4 (Rx 1 to
Rx 4 ; Ry 1 to Ry 4 ; Rz 1 to Rz 4 ) are formed. Two resistance elements R out of the four resistance elements R 1 to R 4
1 and R 2 are arranged on the outer side and the inner side on one side with the acting portion 42 therebetween, and the other two resistance elements R 3 and R 4 are arranged on the inner side and the outer side on the other side, respectively. ing. Moreover, the resistance elements R 1 and R 2 and the resistance elements R 3 and R 4 are arranged symmetrically.

【0005】上記構成の半導体加速度センサ1を用いて
X,Y,Zの各軸方向に作用する加速度を検出する場合
には、上記抵抗素子Rxn,Ryn,Rzn(n=1〜
4)を図23(A),(B),(C)に示すブリッジ回
路C1,C2,C3にそれぞれ組み込む。重り5にX軸方
向の加速度が作用した場合には、ブリッジ回路C1に加
速度の大きさに応じた電圧Vxが発生し、他のブリッジ
回路C2,C3の電圧Vy,Vzは零になる。他の軸方向
の加速度が作用した場合も同様であり、Y軸、Z軸方向
の加速度に応じた電圧Vy,Vzが発生し、他の電圧は
零になる。
[0005] X with a semiconductor acceleration sensor 1 of the above structure, Y, in the case of detecting the acceleration acting on the axial direction of Z, said resistive element Rx n, Ry n, Rz n (n = 1~
4) is incorporated into the bridge circuits C 1 , C 2 and C 3 shown in FIGS. 23A, 23B and 23C, respectively. When the acceleration in the X-axis direction acts on the weight 5, the voltage Vx generated in accordance with the magnitude of the acceleration in the bridge circuit C 1, the other bridge circuit C 2, the voltage of C 3 Vy, Vz is zero Become. The same applies when accelerations in the other axial directions act, and voltages Vy and Vz corresponding to the accelerations in the Y-axis and Z-axis directions are generated, and the other voltages become zero.

【0006】なお、電圧Vx,Vy,Vzは、次式によ
って求められる。次式において記号Iは回路中を流れる
電流である。 Vx=I(Rx1Rx3ーRx2Rx4)/(Rx1+Rx2
+Rx3+Rx4) Vy=I(Ry1Ry3ーRy2Ry4)/(Ry1+Ry2
+Ry3+Ry4) Vz=I(Rz1Rz4ーRz2Rz3)/(Rz1+Rz2
+Rz3+Rz4
The voltages Vx, Vy, Vz are obtained by the following equations. In the following equation, the symbol I is the current flowing in the circuit. Vx = I (Rx 1 Rx 3 −Rx 2 Rx 4 ) / (Rx 1 + Rx 2
+ Rx 3 + Rx 4 ) Vy = I (Ry 1 Ry 3 −Ry 2 Ry 4 ) / (Ry 1 + Ry 2
+ Ry 3 + Ry 4 ) Vz = I (Rz 1 Rz 4 −Rz 2 Rz 3 ) / (Rz 1 + Rz 2
+ Rz 3 + Rz 4 )

【0007】[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、検出感度を向上させるという要望に応
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方法としては、例えばダイヤフラ
ム部が小さな加速度で変形し得るよう、その厚さを薄く
するか、外径を大きくする。あるいは、重り5を大きく
して重くする等の方法が考えられる。しかし、ダイヤフ
ラム部43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り、したがって検出感度の向上にも
一定が限度があった。また、ダイヤフラム部43の外径
を大きくしたり、あるいは重り5を大きくすると、セン
サ1全体が大型化してしまう。このため、根本的な解決
策にはなり得ない。
The above-mentioned conventional acceleration sensor 1 has a problem that it is difficult to meet the demand for improving the detection sensitivity. That is,
As a method of improving the detection sensitivity, for example, the thickness of the diaphragm portion is reduced or the outer diameter thereof is increased so that the diaphragm portion can be deformed with a small acceleration. Alternatively, a method of enlarging the weight 5 to make it heavy can be considered. However, reducing the thickness of the diaphragm portion 43 has a certain limit in terms of accuracy and strength, and thus there is a certain limitation in improving the detection sensitivity. Further, if the outer diameter of the diaphragm portion 43 is increased or the weight 5 is increased, the size of the sensor 1 as a whole is increased. Therefore, it cannot be a fundamental solution.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】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、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、上記作用部に設けられた重り
とを備え、上記ダイヤフラム部には、複数の抵抗素子
が、上記作用部のほぼ中央を通る仮想直線に沿って、し
かも上記作用部を間にした一方の側と他方の側とのそれ
ぞれの内側部分と外側部分とにそれぞれ配置された半導
体加速度センサにおいて、上記ダイヤフラム部の内周縁
の上記仮想直線と交差する部分に外側に向かって突出す
る角部を形成したことを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. An action portion is formed in the central portion, and a deformable annular diaphragm portion is provided outside the action portion. The diaphragm portion includes a substrate on which a support portion is formed outside the diaphragm portion, and a weight provided on the acting portion. The diaphragm portion has a plurality of resistance elements passing through substantially the center of the acting portion. In a semiconductor acceleration sensor arranged along an imaginary straight line and on each of an inner side portion and an outer side portion on one side and the other side with the acting portion therebetween, the imaginary portion of the inner peripheral edge of the diaphragm portion is It is characterized in that a corner portion protruding outward is formed at a portion intersecting with a straight line.

【0009】この場合、後述する理由により、上記ダイ
ヤフラム部の外周縁の上記仮想直線と交差する部分に
は、仮想直線と直交する辺部を形成するのが望ましい。
また、上記角部には、上記仮想直線と直交する短辺部を
形成するのが望ましい。さらに、上記仮想直線を上記ダ
イヤフラム部のうちの大きなピエゾ抵抗係数が現れる方
向とほぼ一致させることが望ましい。
In this case, it is desirable to form a side portion orthogonal to the virtual straight line at a portion of the outer peripheral edge of the diaphragm portion that intersects the virtual straight line for a reason described later.
Further, it is desirable that a short side portion orthogonal to the virtual straight line is formed at the corner portion. Further, it is desirable that the virtual straight line substantially coincides with the direction in which the large piezoresistive coefficient appears in the diaphragm portion.

【0010】[0010]

【作用】重りに加速度が作用すると、加速度に基づく力
によってダイヤフラム部が変形させられる。この場合、
ダイヤフラム部のうちの角部が形成された部分には、他
の部分よりも応力が集中し、大きな歪みを生じる。した
がって、大きな抵抗値変化が得られる。よって、加速度
に対する検出感度が向上する。
When the acceleration acts on the weight, the diaphragm portion is deformed by the force based on the acceleration. in this case,
The stress is more concentrated in the portion of the diaphragm portion where the corner is formed than in the other portion, causing a large strain. Therefore, a large resistance value change can be obtained. Therefore, the detection sensitivity to acceleration is improved.

【0011】[0011]

【実施例】以下、この発明の実施例について図1〜図2
1を参照して説明する。なお、以下に述べる実施例は、
ダイヤフラム部43の内周縁および外周縁の形状、並び
に抵抗素子Rnの配置が上記従来例と異なるだけであ
り、その他の構成は上記従来例と同様である。そこで、
ここでは相違点についてのみ説明することとし、同様な
部分については同一符号を付してその説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. The examples described below are
The shapes of the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the diaphragm portion 43 and the arrangement of the resistance element R n are different from the above-described conventional example, and the other configurations are the same as those of the above-described conventional example. Therefore,
Here, only different points will be described, and similar portions will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0012】図1に示す加速度センサ1Aは、ダイヤフ
ラム部43を単結晶シリコン基板4の(110)面に形
成したものであり、図において上方が〈110〉方向に
なっている。このセンサ1Aにおいては、ダイヤフラム
部43の内周縁43aが、中心を作用部42の中心と一
致させた正方形に形成されている。しかも、内周縁43
aを形成する正方形は、4つの角部43bを〈110〉
方向とほぼ45°をなす方向に向けて配置されている。
In the acceleration sensor 1A shown in FIG. 1, the diaphragm portion 43 is formed on the (110) plane of the single crystal silicon substrate 4, and the upper side in the figure is the <110> direction. In this sensor 1A, the inner peripheral edge 43a of the diaphragm portion 43 is formed in a square shape whose center coincides with the center of the acting portion 42. Moreover, the inner peripheral edge 43
The square forming a has four corners 43b of <110>.
It is arranged in a direction forming an angle of approximately 45 ° with the direction.

【0013】一方、ダイヤフラム部43の外周縁43c
は、中心を作用部42の中心と一致させた正八角形に形
成されている。外周縁43cを形成する正八角形は、対
向する四対の辺部のうちの二対の辺部43dが、その中
央において内周縁43aの対角線と直交するように配置
されている。
On the other hand, the outer peripheral edge 43c of the diaphragm portion 43
Is formed into a regular octagon with its center coinciding with the center of the action portion 42. The regular octagon forming the outer peripheral edge 43c is arranged so that two pairs of side portions 43d among the four pairs of opposing side portions are orthogonal to the diagonal line of the inner peripheral edge 43a at the center thereof.

【0014】上記ダイヤフラム部43には、X軸方向に
作用する加速度を検出するための抵抗素子Rx1〜R
4、およびY軸方向に作用する加速度を検出するため
の抵抗素子Ry1〜R4が形成されている。抵抗素子Rx
1〜Rx4は、内周縁43aの2つの対角線(仮想直線)
のうちの一方の延長上に形成され、抵抗素子Ry1〜R
4は、他方の対角線の延長上に配置されている。勿
論、抵抗素子Rx1,Rx4,Ry1,Ry4はダイヤフラ
ム部43の外側部分に配置され、抵抗素子Rx2,R
3,Ry2,Ry3はダイヤフラム部43の内側部分に
配置されている。特に、この実施例においては、抵抗素
子Rx1,Rx4,Ry1,Ry4はダイヤフラム部43の
外周縁43cに接するように配置され、抵抗素子R
2,Rx3,Ry2,Ry3は角部43bに接するように
配置されている。勿論、離して配置してもよい。
The diaphragm portion 43 has resistance elements Rx 1 to Rx for detecting acceleration acting in the X-axis direction.
Resistor elements Ry 1 to R 4 for detecting x 4 and acceleration acting in the Y-axis direction are formed. Resistance element Rx
1 to Rx 4 are two diagonal lines (virtual straight lines) of the inner peripheral edge 43a
Formed on an extension of one of the resistance elements Ry 1 to Ry
y 4 is located on the extension of the other diagonal. Of course, the resistance elements Rx 1 , Rx 4 , Ry 1 , and Ry 4 are arranged outside the diaphragm portion 43, and the resistance elements Rx 2 and Rx 2
x 3 , Ry 2 and Ry 3 are arranged inside the diaphragm portion 43. In particular, in this embodiment, the resistance elements Rx 1 , Rx 4 , Ry 1 and Ry 4 are arranged so as to be in contact with the outer peripheral edge 43 c of the diaphragm portion 43, and the resistance element R
x 2 , Rx 3 , Ry 2 and Ry 3 are arranged so as to be in contact with the corner portion 43b. Of course, they may be arranged separately.

【0015】上記構成の加速度センサ1Aにおいて、重
り5(図22(B)参照)にX軸方向の加速度が作用し
た場合、ダイヤフラム部43には加速度に基づく力が作
用する。このとき、内周縁43aの角部43bと外周縁
43cの辺部43dとを対向さているので、抵抗素子R
xが配置された対角線上およびその近傍には、他の部分
より大きな応力が作用し、抵抗素子Rxが大きく変形さ
せられる。したがって、加速度センサ1Aの検出感度を
向上させることができる。この点は、Y軸方向の加速度
が作用した場合も同様である。
In the acceleration sensor 1A having the above structure, when acceleration in the X-axis direction acts on the weight 5 (see FIG. 22B), a force based on the acceleration acts on the diaphragm portion 43. At this time, since the corner portion 43b of the inner peripheral edge 43a and the side portion 43d of the outer peripheral edge 43c face each other, the resistance element R
A larger stress acts on the diagonal line where x is arranged and in the vicinity thereof than in other portions, and the resistance element Rx is largely deformed. Therefore, the detection sensitivity of the acceleration sensor 1A can be improved. This point is the same when the acceleration in the Y-axis direction acts.

【0016】特に、この実施例の加速度センサ1Aにお
いては、抵抗素子Rx,Ryを〈110〉方向と45°
をなす対角線上に配置しているので、検出感度をより一
層向上させることができる。
Particularly, in the acceleration sensor 1A of this embodiment, the resistance elements Rx and Ry are arranged at 45 ° with respect to the <110> direction.
Since they are arranged on a diagonal line that forms, the detection sensitivity can be further improved.

【0017】すなわち、図2に示すように、(110)
面においては、ピエゾ抵抗係数が、〈110〉方向から
〈001〉方向へ向かってほぼ45°の範囲で大きくな
っており、特にほぼ45°方向においてピークになって
いる。そして、加速度センサ1Aにおいては、抵抗素子
Rx,Ryが〈110〉方向に対して45°方向を向く
対角線上に配置されている。したがって、検出感度をよ
り一層向上させることができる。
That is, as shown in FIG. 2, (110)
On the surface, the piezoresistive coefficient increases from the <110> direction to the <001> direction in the range of approximately 45 °, and particularly has a peak in the direction of approximately 45 °. Then, in the acceleration sensor 1A, the resistance elements Rx and Ry are arranged on a diagonal line that faces the direction of 45 ° with respect to the <110> direction. Therefore, the detection sensitivity can be further improved.

【0018】次に、(110)面にダイヤフラム部43
を形成した他の実施例、つまり加速度センサ1Aの変形
例について説明する。なお、以下の変形例においても加
速度センサ1Aにおける上記効果が得られるのは勿論で
ある。
Next, the diaphragm portion 43 is formed on the (110) plane.
Another embodiment in which the above is formed, that is, a modification of the acceleration sensor 1A will be described. It is needless to say that the above effects of the acceleration sensor 1A can be obtained also in the following modified examples.

【0019】図4に示す加速度センサ1Bは、ダイヤフ
ラム部43の内周縁43aを六角形にしたものであり、
〈110〉方向と45°をなす対角線の延長上には抵抗
素子Rx,Ryが配置されている。他の残りの対角線
は、〈110〉〕方向を向いており、その対角線の延長
上にはZ軸方向に作用する加速度を検出するための抵抗
素子Rz1〜Rz4が配置されている。なお、抵抗素子R
zについては、外周縁43cまたは内周縁43aと接触
させてもよく、離してもよい。
In the acceleration sensor 1B shown in FIG. 4, the inner peripheral edge 43a of the diaphragm portion 43 is hexagonal.
Resistor elements Rx and Ry are arranged on the extension of a diagonal line forming an angle of 45 ° with the <110> direction. The other remaining diagonal lines are oriented in the <110> direction, and resistance elements Rz 1 to Rz 4 for detecting acceleration acting in the Z-axis direction are arranged on the extension of the diagonal lines. The resistance element R
Regarding z, it may be in contact with the outer peripheral edge 43c or the inner peripheral edge 43a, or may be separated therefrom.

【0020】この加速度センサ1Bにおいては、抵抗素
子Rzが角部43bと辺部43dとの間に配置されてい
るから、Z軸方向の加速度に対する検出感度をX軸およ
びY軸方向の検出感度と同様に向上させることができ
る。しかも、抵抗素子Rzが〈110〉方向を向く対角
線の延長上に配置されており、その方向のピエゾ抵抗係
数が大きいので、検出感度をより一層向上させることが
できる。
In this acceleration sensor 1B, since the resistance element Rz is arranged between the corner portion 43b and the side portion 43d, the detection sensitivity for the acceleration in the Z axis direction is the same as the detection sensitivity in the X axis and Y axis directions. It can be improved as well. Moreover, since the resistance element Rz is arranged on the extension of the diagonal line that faces the <110> direction and the piezoresistance coefficient in that direction is large, the detection sensitivity can be further improved.

【0021】図5に示す加速度センサ1Cは、ダイヤフ
ラム部43の内周縁43aを正八角形にしたものであ
り、抵抗素子Rx,Ryは〈110〉方向と45°をな
す対角線の延長上に配置されている。残りの2つの対角
線のうち、〈110〉方向を向く対角線の延長上に抵抗
素子Rzが配置されている。
In the acceleration sensor 1C shown in FIG. 5, the inner peripheral edge 43a of the diaphragm portion 43 is formed into a regular octagon, and the resistance elements Rx and Ry are arranged on an extension of a diagonal line forming 45 ° with the <110> direction. ing. Of the remaining two diagonal lines, the resistance element Rz is arranged on the extension of the diagonal line that faces the <110> direction.

【0022】図6に示す加速度センサ1Dは、抵抗素子
Rzを抵抗素子Ryが配置された対角線と若干の角度を
なし、かつ作用部の中央を通る仮想直線上に配置したも
のである。勿論、抵抗素子Rzを抵抗素子Rxが配置さ
れた対角線と若干の角度をなす仮想直線上に配置しても
よい。なお、抵抗素子Rzが配置される仮想直線と抵抗
素子Ry(Rx)が配置される対角線とのなす角度につ
いては、通常、8°〜18°程度に設定される。
In the acceleration sensor 1D shown in FIG. 6, the resistance element Rz is arranged on a virtual straight line that makes a slight angle with the diagonal line where the resistance element Ry is arranged and that passes through the center of the acting portion. Of course, the resistance element Rz may be arranged on a virtual straight line that makes a slight angle with the diagonal line where the resistance element Rx is arranged. The angle formed by the virtual straight line on which the resistance element Rz is arranged and the diagonal line on which the resistance element Ry (Rx) is arranged is usually set to about 8 ° to 18 °.

【0023】図7に示す加速度センサ1Eは、加速度セ
ンサ1Dの変形例であり、この加速度センサ1Eにおい
ては、外周縁43cを形成する八角形の各辺部のうち、
抵抗素子Rx、Ryと対向する辺部43dが他の辺部よ
り長くなっている。
The acceleration sensor 1E shown in FIG. 7 is a modification of the acceleration sensor 1D. In this acceleration sensor 1E, of the octagonal side portions forming the outer peripheral edge 43c,
The side portion 43d facing the resistance elements Rx and Ry is longer than the other side portions.

【0024】図8に示す加速度センサ1Fは、内周縁4
3aの角部43bに短辺部43eを形成したものであ
る。この短辺部43eは、その中央部において対角線と
直交するように形成されている。また、その長さは、抵
抗素子Rx、Ryの幅より長くなされており、0.1〜
0.3mmに設定されている。
The acceleration sensor 1F shown in FIG.
The short side part 43e is formed in the corner part 43b of 3a. The short side portion 43e is formed so as to be orthogonal to the diagonal line in the central portion. Further, the length thereof is made longer than the width of the resistance elements Rx and Ry,
It is set to 0.3 mm.

【0025】この加速度センサ1Fにおいては、角部4
3bに短辺部43eが形成されている分だけ応力集中が
緩和される。このため、検出感度が若干低下するが、逆
に抵抗素子Rx,Ry,Rzの位置精度、特に仮想直線
(対角線)と直交する方向への位置精度が低下しても検
出感度が低下することを防止することができる。したが
って、多数の加速度センサ1Fを製造した場合、センサ
間の検出感度のバラツキを小さく抑えることができる。
In this acceleration sensor 1F, the corner portion 4
Stress concentration is alleviated by the amount that the short side portion 43e is formed in 3b. Therefore, the detection sensitivity is slightly lowered, but on the contrary, even if the position accuracy of the resistance elements Rx, Ry, Rz, especially the position accuracy in the direction orthogonal to the virtual straight line (diagonal line) is decreased, the detection sensitivity is also decreased. Can be prevented. Therefore, when a large number of acceleration sensors 1F are manufactured, it is possible to suppress variations in detection sensitivity between the sensors.

【0026】図9に示す加速度センサ1Gは、図8に示
す加速度センサ1Fの外周縁43cに代えて図7に示す
外周縁43cを用いたものである。
The acceleration sensor 1G shown in FIG. 9 uses the outer peripheral edge 43c shown in FIG. 7 instead of the outer peripheral edge 43c of the acceleration sensor 1F shown in FIG.

【0027】次に、ダイヤフラム部43を基板4の(1
00)面に形成した場合の実施例について説明する。図
10に示す加速度センサ1Hにおいては、内周縁43a
の二つの対角線の一方が〈110〉方向に向けられ、他
方の対角線がこれと直交する方向に向けられている。ま
た、内周縁43aを形成する正方形の各辺の中央部が内
側に向かって凹まされている。これによって、角部43
bが鋭角になされている。一方、外周縁43cは正方形
になっており、内周縁43aを形成する正方形と位相が
45°ずれている。
Next, the diaphragm portion 43 is attached to the substrate 4 (1
An example in the case of forming on the (00) plane will be described. In the acceleration sensor 1H shown in FIG. 10, the inner peripheral edge 43a
One of the two diagonal lines of is directed in the <110> direction, and the other diagonal line of the other is directed in a direction orthogonal to the <110> direction. Further, the central portion of each side of the square forming the inner peripheral edge 43a is recessed inward. As a result, the corner portion 43
b is an acute angle. On the other hand, the outer peripheral edge 43c has a square shape, and is out of phase with the square forming the inner peripheral edge 43a by 45 °.

【0028】この加速度センサ1Hにおいては、内周縁
43aの角部43bが鋭角になっているので、応力の集
中度合が大きい。したがって、検出感度をより一層向上
させることができる。また、抵抗素子Rx,Ryが〈1
10〉方向を向く対角線の延長上に配置され、抵抗素子
Rzが同対角線と若干の角度をなす方向を向く仮想直線
上に配置されて。そして、図3に示すように、ピエゾ抵
抗係数の大きさは〈110〉方向においてピークになっ
ている。したがって、検出感度をより一層向上させるこ
とができる。
In this acceleration sensor 1H, since the corner portion 43b of the inner peripheral edge 43a has an acute angle, the degree of stress concentration is large. Therefore, the detection sensitivity can be further improved. In addition, the resistance elements Rx and Ry are <1
10> is arranged on an extension of a diagonal line facing the direction, and the resistance element Rz is arranged on a virtual straight line facing a direction forming a slight angle with the diagonal line. Then, as shown in FIG. 3, the magnitude of the piezoresistance coefficient has a peak in the <110> direction. Therefore, the detection sensitivity can be further improved.

【0029】図11に示す加速度センサ1Iは、外周縁
43cを正八角形にしたものである。
The acceleration sensor 1I shown in FIG. 11 has a regular octagonal outer peripheral edge 43c.

【0030】図12に示す加速度センサ1Jは、外周縁
43cを形成する八角形のうちの抵抗素子Rx,Ry,
Rzと対向する4つの辺部43dを他の4つの辺部より
長くしたものである。
The acceleration sensor 1J shown in FIG. 12 has an octagonal resistance element Rx, Ry,
The four side portions 43d facing Rz are made longer than the other four side portions.

【0031】図13、図14、図15にそれぞれ示す加
速度センサ1K,1L,1Mは、それぞれ図10、図1
1、図12に示す加速度センサ1H,1I,1Jの変形
例であり、内周縁43aの角部43bに内周縁43aの
対角線と中央部において直交する短辺部43eを形成し
たものである。なお、短辺部43eの長さは前述の(1
10)面にダイヤフラム部43を形成した実施例の短辺
部43eと同程度の長さに設定されている。
Acceleration sensors 1K, 1L and 1M shown in FIGS. 13, 14 and 15 respectively correspond to FIGS.
1 is a modification of the acceleration sensors 1H, 1I, 1J shown in FIG. 12, in which a short side portion 43e orthogonal to the diagonal line of the inner peripheral edge 43a and the central portion is formed in the corner portion 43b of the inner peripheral edge 43a. The length of the short side portion 43e is (1) as described above.
The length is set to be about the same as the short side portion 43e of the embodiment in which the diaphragm portion 43 is formed on the 10) surface.

【0032】図16、図17、図18にそれぞれ示す加
速度センサ1N,1O,1Pは、図10、図11、図1
2にそれぞれ示す加速度センサ1H,1I,1Jの内周
縁43aに代えて、内周縁43aを正方形にしたもので
ある。
Acceleration sensors 1N, 1O and 1P shown in FIGS. 16, 17 and 18 respectively correspond to FIGS.
Instead of the inner peripheral edge 43a of the acceleration sensors 1H, 1I, 1J shown in 2, the inner peripheral edge 43a is square.

【0033】図19、図20、図21にそれぞれ示す加
速度センサ1Q,1R,1Sは、図16、図17、図1
8にそれぞれ示す加速度センサ1N,1O,1Pの内周
縁43aの角部43bに短辺部43eを形成したもので
ある。
The acceleration sensors 1Q, 1R and 1S shown in FIGS. 19, 20 and 21, respectively, are shown in FIGS.
In the acceleration sensors 1N, 1O, 1P shown in FIG. 8, short side portions 43e are formed at the corner portions 43b of the inner peripheral edge 43a.

【0034】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、
2軸または3軸方向の加速度を検出するようになってい
るが、この発明は1軸方向の加速度を検出センサにも適
用することができる。また、Z軸方向の加速度を検出す
る抵抗素子RzをX軸またはY軸方向の加速度を検出す
る抵抗素子RxまたはRzと平行に配置してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments, but can be modified as appropriate without departing from the spirit of the invention. For example, in the above example,
Although the acceleration in the biaxial or triaxial directions is detected, the present invention can be applied to a sensor for detecting acceleration in the uniaxial directions. Further, the resistance element Rz for detecting acceleration in the Z-axis direction may be arranged in parallel with the resistance element Rx or Rz for detecting acceleration in the X-axis or Y-axis direction.

【0035】さらに、抵抗素子Rx(Ry,Rz)をダ
イヤフラム部43の内側部分と外側部分との各部分にそ
れぞれ1個宛形成しているが、仮想直線と直交する方向
に隣接させて複数宛形成してもよい。この場合、同一の
部分に配置される複数の抵抗素子のうちの1つを仮想直
線上に配置し、他の抵抗素子を仮想直線に沿って配置し
てもよく、あるいは全ての抵抗素子を仮想直線に沿って
配置してもよい。
Further, one resistance element Rx (Ry, Rz) is formed in each of the inner portion and the outer portion of the diaphragm portion 43, but a plurality of resistance elements Rx (Ry, Rz) are arranged adjacent to each other in the direction orthogonal to the virtual straight line. You may form. In this case, one of the plurality of resistance elements arranged in the same portion may be arranged on the virtual straight line and the other resistance elements may be arranged along the virtual straight line, or all the resistance elements may be arranged virtually. You may arrange along a straight line.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の半導体
加速度センサによれば、ダイヤフラム部の内周縁の仮想
直線と交差する部分に外側に向かって突出する角部を形
成したものであるから、加速度センサを大型化させるこ
となく、加速度の検出感度を向上させることができると
いう効果が得られる。
As described above, according to the semiconductor acceleration sensor of the present invention, the corner portion projecting outward is formed at the portion of the inner peripheral edge of the diaphragm portion that intersects with the virtual straight line. It is possible to obtain the effect that the acceleration detection sensitivity can be improved without increasing the size of the acceleration sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明に係る加速度センサ1Aの平面図であ
る。
FIG. 1 is a plan view of an acceleration sensor 1A according to the present invention.

【図2】ダイヤフラム部を単結晶シリコン基板の(11
0)面に形成したときのピエゾ抵抗係数の大きさの分布
を示す図である。
FIG. 2 shows the diaphragm portion of (11
It is a figure which shows the distribution of the magnitude | size of a piezo resistance coefficient when formed in the (0) surface.

【図3】ダイヤフラム部を単結晶シリコン基板の(10
0)面に形成したときのピエゾ抵抗係数の大きさの分布
を示す図である。
FIG. 3 shows a diaphragm portion (10
It is a figure which shows the distribution of the magnitude | size of a piezo resistance coefficient when formed in the (0) surface.

【図4】この発明に係る加速度センサ1Bの平面図であ
る。
FIG. 4 is a plan view of an acceleration sensor 1B according to the present invention.

【図5】この発明に係る加速度センサ1Cの平面図であ
る。
FIG. 5 is a plan view of an acceleration sensor 1C according to the present invention.

【図6】この発明に係る加速度センサ1Dの平面図であ
る。
FIG. 6 is a plan view of an acceleration sensor 1D according to the present invention.

【図7】この発明に係る加速度センサ1Eの平面図であ
る。
FIG. 7 is a plan view of an acceleration sensor 1E according to the present invention.

【図8】この発明に係る加速度センサ1Fの平面図であ
る。
FIG. 8 is a plan view of an acceleration sensor 1F according to the present invention.

【図9】この発明に係る加速度センサ1Gの平面図であ
る。
FIG. 9 is a plan view of an acceleration sensor 1G according to the present invention.

【図10】この発明に係る加速度センサ1Hの平面図で
ある。
FIG. 10 is a plan view of an acceleration sensor 1H according to the present invention.

【図11】この発明に係る加速度センサ1Iの平面図で
ある。
FIG. 11 is a plan view of an acceleration sensor 1I according to the present invention.

【図12】この発明に係る加速度センサ1Jの平面図で
ある。
FIG. 12 is a plan view of an acceleration sensor 1J according to the present invention.

【図13】この発明に係る加速度センサ1Kの平面図で
ある。
FIG. 13 is a plan view of an acceleration sensor 1K according to the present invention.

【図14】この発明に係る加速度センサ1Lの平面図で
ある。
FIG. 14 is a plan view of an acceleration sensor 1L according to the present invention.

【図15】この発明に係る加速度センサ1Mの平面図で
ある。
FIG. 15 is a plan view of an acceleration sensor 1M according to the present invention.

【図16】この発明に係る加速度センサ1Nの平面図で
ある。
FIG. 16 is a plan view of an acceleration sensor 1N according to the present invention.

【図17】この発明に係る加速度センサ1Oの平面図で
ある。
FIG. 17 is a plan view of an acceleration sensor 1O according to the present invention.

【図18】この発明に係る加速度センサ1Pの平面図で
ある。
FIG. 18 is a plan view of an acceleration sensor 1P according to the present invention.

【図19】この発明に係る加速度センサ1Qの平面図で
ある。
FIG. 19 is a plan view of an acceleration sensor 1Q according to the present invention.

【図20】この発明に係る加速度センサ1Rの平面図で
ある。
FIG. 20 is a plan view of an acceleration sensor 1R according to the present invention.

【図21】この発明に係る加速度センサ1Sの平面図で
ある。
FIG. 21 is a plan view of the acceleration sensor 1S according to the present invention.

【図22】従来の加速度センサの一例を示すもので、図
22(A)はその平面図、図22(B)は図22(A)
のB−B断面図である。
22 shows an example of a conventional acceleration sensor, FIG. 22 (A) is a plan view thereof, and FIG. 22 (B) is FIG. 22 (A).
FIG.

【図23】加速度センサの抵抗素子が組み込まれたブリ
ッジ回路を示すもので、図23(A),(B),(C)
はそれぞれX軸、Y軸、Z軸方向に作用する加速度を検
出するためのブリッジ回路である。
FIG. 23 shows a bridge circuit in which a resistance element of an acceleration sensor is incorporated, and FIGS. 23 (A), (B), and (C)
Is a bridge circuit for detecting acceleration acting in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A 加速度センサ 1B 加速度センサ 1C 加速度センサ 1D 加速度センサ 1E 加速度センサ 1F 加速度センサ 1G 加速度センサ 1H 加速度センサ 1I 加速度センサ 1J 加速度センサ 1K 加速度センサ 1L 加速度センサ 1M 加速度センサ 1N 加速度センサ 1O 加速度センサ 1P 加速度センサ 1Q 加速度センサ 1R 加速度センサ 1S 加速度センサ 4 基板 5 重り 42 作用部 43 ダイヤフラム部 43a 内周縁 43b 角部 43c 外周縁 43d 辺部 43e 短辺部 44 支持部 1A acceleration sensor 1B acceleration sensor 1C acceleration sensor 1D acceleration sensor 1E acceleration sensor 1F acceleration sensor 1G acceleration sensor 1H acceleration sensor 1I acceleration sensor 1J acceleration sensor 1K acceleration sensor 1L acceleration sensor 1M acceleration sensor 1N acceleration sensor 1O acceleration sensor 1P acceleration sensor Sensor 1R Acceleration sensor 1S Acceleration sensor 4 Substrate 5 Weight 42 Action part 43 Diaphragm part 43a Inner peripheral edge 43b Corner part 43c Outer peripheral edge 43d Side part 43e Short side part 44 Support part

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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、上記作用部に設けられた重りとを備え、上記ダイ
ヤフラム部には、複数の抵抗素子が、上記作用部のほぼ
中央を通る仮想直線に沿って、しかも上記作用部を間に
した一方の側と他方の側とのそれぞれの内側部分と外側
部分とにそれぞれ配置された半導体加速度センサにおい
て、上記ダイヤフラム部の内周縁の上記仮想直線と交差
する部分に外側に向かって突出する角部を形成したこと
を特徴とする半導体加速度センサ。
1. A substrate having a central portion formed with a working portion, a deformable annular diaphragm portion formed outside the working portion, and a support portion formed outside the diaphragm portion, and the working portion. A plurality of resistance elements are provided in the diaphragm portion along a virtual straight line passing through substantially the center of the action portion, and one side and the other side with the action portion interposed therebetween. In the semiconductor acceleration sensor arranged in each of the inner part and the outer part, a corner portion protruding outward is formed at a portion of the inner peripheral edge of the diaphragm portion that intersects with the virtual straight line. Semiconductor acceleration sensor.
【請求項2】 上記ダイヤフラム部の外周縁の上記仮想
直線と交差する部分には、当該仮想線と直交する辺部を
形成したことを特徴とする請求項1に記載の半導体加速
度センサ。
2. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein a side portion orthogonal to the virtual line is formed at a portion of the outer peripheral edge of the diaphragm portion that intersects the virtual line.
【請求項3】 上記角部には、上記仮想直線と直交する
短辺部を形成したことを特徴とする請求項1または2に
記載の半導体加速度センサ。
3. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein a short side portion orthogonal to the virtual straight line is formed at the corner portion.
【請求項4】 上記仮想直線を上記ダイヤフラム部のう
ちの大きなピエゾ抵抗係数が現れる方向とほぼ一致させ
たことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半
導体加速度センサ。
4. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the virtual straight line is substantially aligned with a direction in which a large piezoresistive coefficient appears in the diaphragm portion.
JP5354056A 1993-12-29 1993-12-29 Semiconductor acceleration sensor Pending JPH07202221A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5354056A JPH07202221A (en) 1993-12-29 1993-12-29 Semiconductor acceleration sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5354056A JPH07202221A (en) 1993-12-29 1993-12-29 Semiconductor acceleration sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07202221A true JPH07202221A (en) 1995-08-04

Family

ID=18435002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5354056A Pending JPH07202221A (en) 1993-12-29 1993-12-29 Semiconductor acceleration sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07202221A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2004077072A1 (en) * 2003-02-28 2006-06-08 北陸電気工業株式会社 Semiconductor acceleration sensor
JPWO2004114416A1 (en) * 2003-06-20 2006-08-03 北陸電気工業株式会社 Semiconductor sensor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2004077072A1 (en) * 2003-02-28 2006-06-08 北陸電気工業株式会社 Semiconductor acceleration sensor
JP4617255B2 (en) * 2003-02-28 2011-01-19 北陸電気工業株式会社 Semiconductor acceleration sensor
JPWO2004114416A1 (en) * 2003-06-20 2006-08-03 北陸電気工業株式会社 Semiconductor sensor
JP4913408B2 (en) * 2003-06-20 2012-04-11 北陸電気工業株式会社 Semiconductor sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7433299B2 (en) 3-axis accelerometer
JP5965934B2 (en) Tilt mode accelerometer with improved offset and noise performance
CN100437118C (en) Single proof mass, 3 axis MEMS transducer
JP4688073B2 (en) Six-degree-of-freedom micro-processing multi-sensor
US5485749A (en) Acceleration detector
US20090183570A1 (en) Micromachined cross-differential dual-axis accelerometer
US20140360268A1 (en) Anchor-tilt cancelling accelerometer
US20070034007A1 (en) Multi-axis micromachined accelerometer
EP1865329B1 (en) Semiconductor acceleration sensor
KR100508198B1 (en) Acceleration sensor
JPH11101816A (en) Angular acceleration sensor and method for detecting angular acceleration
JP5426906B2 (en) Acceleration sensor
JP2006177823A (en) Acceleration sensor
US20210055321A1 (en) Vertical thermal gradient compensation in a z-axis mems accelerometer
US10393770B2 (en) Multi-axis accelerometer with reduced stress sensitivity
JP2008107257A (en) Acceleration sensor
JP2002296293A (en) Acceleration sensor
JPH07202221A (en) Semiconductor acceleration sensor
JP5292600B2 (en) Acceleration sensor
Meng et al. Design and Characterization of a Six-axis Accelerometer
JPH11248737A (en) Capacitance-type multi-axial acceleration sensor
JP2007085800A (en) Semiconductor acceleration sensor
JP2004340616A (en) Semiconductor acceleration sensor
JPH06109755A (en) Semiconductor acceleration sensor
JPH11248741A (en) Capacitive multiaxial accelerometer