JPH07260823A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JPH07260823A JPH07260823A JP7418694A JP7418694A JPH07260823A JP H07260823 A JPH07260823 A JP H07260823A JP 7418694 A JP7418694 A JP 7418694A JP 7418694 A JP7418694 A JP 7418694A JP H07260823 A JPH07260823 A JP H07260823A
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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
- G01P2015/0808—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
- G01P2015/0814—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 translational movement of the mass, e.g. shuttle type
Landscapes
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 加速度センサの素子サイズを小さくすると共
に、加速度の検出精度の向上を図る。 【構成】 加速度センサ３１は、ガラス基板３２と、ガ
ラス基板３２上に設けられ、水平面が（１１０）面とな
った単結晶シリコンの基板にウェットエッチングを施す
ことによって形成された固定部３３，３３と可動部３５
とから大略構成されている。そして、各固定部３３の前
後方向に伸長する外側面３３Ｃは加速度検出方向Ｘとほ
ぼ平行に形成され、各可動側くし状電極３９は奥部３９
Ｂが傾斜面３９Ｃとなり、かつ該各傾斜面３９Ｃが質量
部３８の加速度検出方向Ｘと平行な直線上に位置するよ
うに形成されている。これにより、加速度センサ３１の
各固定部３３および可動部３５が全体的に略長方形状に
形成され、素子サイズの小型化等を図ることができる。
に、加速度の検出精度の向上を図る。 【構成】 加速度センサ３１は、ガラス基板３２と、ガ
ラス基板３２上に設けられ、水平面が（１１０）面とな
った単結晶シリコンの基板にウェットエッチングを施す
ことによって形成された固定部３３，３３と可動部３５
とから大略構成されている。そして、各固定部３３の前
後方向に伸長する外側面３３Ｃは加速度検出方向Ｘとほ
ぼ平行に形成され、各可動側くし状電極３９は奥部３９
Ｂが傾斜面３９Ｃとなり、かつ該各傾斜面３９Ｃが質量
部３８の加速度検出方向Ｘと平行な直線上に位置するよ
うに形成されている。これにより、加速度センサ３１の
各固定部３３および可動部３５が全体的に略長方形状に
形成され、素子サイズの小型化等を図ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加速度や回転方向を検
出するのに用いて好適な加速度センサに関する。
出するのに用いて好適な加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、車両等の加速度や回転方向を検
出するのに用いられる加速度センサは、絶縁基板上に固
定された固定部と、前記絶縁基板上に設けられ、加速度
に応じて変位する可動部とを備え、前記固定部に設けら
れた電極と、前記可動部に設けられた他の電極とが微小
距離だけ離間して互いに対向し、前記可動部が加速度に
応じて変位するときに、前記各電極との離間距離の変化
に伴う各電極間の静電容量の変化を加速度として検出す
るようになっている。
出するのに用いられる加速度センサは、絶縁基板上に固
定された固定部と、前記絶縁基板上に設けられ、加速度
に応じて変位する可動部とを備え、前記固定部に設けら
れた電極と、前記可動部に設けられた他の電極とが微小
距離だけ離間して互いに対向し、前記可動部が加速度に
応じて変位するときに、前記各電極との離間距離の変化
に伴う各電極間の静電容量の変化を加速度として検出す
るようになっている。
【０００３】ここで、上述した加速度センサの例を図４
に基づいて述べる。
に基づいて述べる。
【０００４】図において、１は加速度センサ、２は絶縁
基板としてのガラス基板を示し、該ガラス基板２には矩
形状の凹部２Ａが形成され、該ガラス基板２上には低抵
抗のシリコン材料からなる後述の固定部３，３および可
動部５が互いに分離して形成されている。
基板としてのガラス基板を示し、該ガラス基板２には矩
形状の凹部２Ａが形成され、該ガラス基板２上には低抵
抗のシリコン材料からなる後述の固定部３，３および可
動部５が互いに分離して形成されている。
【０００５】３，３は一対の固定部を示し、該各固定部
３は前記ガラス基板２の左，右に離間して位置し、それ
ぞれ対向する内側には薄板状の電極板４Ａ，４Ａ，…
（例えば４枚）突出形成され、該各電極板４Ａは固定側
くし状電極４，４をそれぞれ構成している。
３は前記ガラス基板２の左，右に離間して位置し、それ
ぞれ対向する内側には薄板状の電極板４Ａ，４Ａ，…
（例えば４枚）突出形成され、該各電極板４Ａは固定側
くし状電極４，４をそれぞれ構成している。
【０００６】５は可動部を示し、該可動部５は、前記ガ
ラス基板２の前，後に離間してガラス基板２に固着され
た支持部６，６と、該各支持部６に梁７，７を介して支
持され、前記各固定部３の間に配設された質量部８と、
該質量部８から左，右方向にそれぞれ突出形成された薄
板状の電極板９Ａ，９Ａ，…（例えば４枚）を有する可
動側くし状電極９，９とから構成され、前記各梁７は質
量部８を矢示Ｘ方向に変位可能に支持するように薄板状
に形成されている。そして、前記各可動側くし状電極９
の各電極板９Ａは前記各固定側くし状電極４の各電極板
４Ａと微小隙間を介して互いに対向するようになってい
る。
ラス基板２の前，後に離間してガラス基板２に固着され
た支持部６，６と、該各支持部６に梁７，７を介して支
持され、前記各固定部３の間に配設された質量部８と、
該質量部８から左，右方向にそれぞれ突出形成された薄
板状の電極板９Ａ，９Ａ，…（例えば４枚）を有する可
動側くし状電極９，９とから構成され、前記各梁７は質
量部８を矢示Ｘ方向に変位可能に支持するように薄板状
に形成されている。そして、前記各可動側くし状電極９
の各電極板９Ａは前記各固定側くし状電極４の各電極板
４Ａと微小隙間を介して互いに対向するようになってい
る。
【０００７】以上の如く構成される従来技術による加速
度センサ１において、加速度が作用すると、質量部８が
各梁７を介して加速度検出方向である矢示Ｘ方向に変位
し、各可動側くし状電極９の各電極板９Ａが各固定側く
し状電極４の各電極板４Ａに近接または離間する。これ
により、各電極板９Ａ，４Ａ間の距離が変化するため、
各電極板９Ａ，４Ａ間の静電容量が変化する。そして、
外部に設けられた信号処理回路（図示せず）が、この静
電容量の変化に基づき加速度検出信号を出力する。
度センサ１において、加速度が作用すると、質量部８が
各梁７を介して加速度検出方向である矢示Ｘ方向に変位
し、各可動側くし状電極９の各電極板９Ａが各固定側く
し状電極４の各電極板４Ａに近接または離間する。これ
により、各電極板９Ａ，４Ａ間の距離が変化するため、
各電極板９Ａ，４Ａ間の静電容量が変化する。そして、
外部に設けられた信号処理回路（図示せず）が、この静
電容量の変化に基づき加速度検出信号を出力する。
【０００８】次に、従来技術による加速度センサ１の製
造方法について述べるに、加速度センサ１の各固定部３
と可動部５は、一側表面が（１１０）面となった（１１
０）シリコン基板に湿式の異方性エッチングを施すこと
によって形成される。
造方法について述べるに、加速度センサ１の各固定部３
と可動部５は、一側表面が（１１０）面となった（１１
０）シリコン基板に湿式の異方性エッチングを施すこと
によって形成される。
【０００９】まず、加速度センサ１に用いられる（１１
０）シリコン基板の性質について図５および図６に基づ
いて説明する。
０）シリコン基板の性質について図５および図６に基づ
いて説明する。
【００１０】図５において、１１は（１１０）シリコン
基板（以下、シリコン基板１１という）を示し、該シリ
コン基板１１は、一側表面１１Ａが（１１０）面となっ
た単結晶シリコンによって形成されている。そして、該
シリコン基板１１に所定のマスキングを施した後、ＫＯ
Ｈ，ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキ
サイド），ヒドラジン（Ｎ2 Ｈ4 ）等の強アルカリ性の
エッチング液に浸漬させることにより、該シリコン基板
１１には図６に示す如く、一側表面１１Ａに対して垂直
な凹状の溝１２が形成される。
基板（以下、シリコン基板１１という）を示し、該シリ
コン基板１１は、一側表面１１Ａが（１１０）面となっ
た単結晶シリコンによって形成されている。そして、該
シリコン基板１１に所定のマスキングを施した後、ＫＯ
Ｈ，ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキ
サイド），ヒドラジン（Ｎ2 Ｈ4 ）等の強アルカリ性の
エッチング液に浸漬させることにより、該シリコン基板
１１には図６に示す如く、一側表面１１Ａに対して垂直
な凹状の溝１２が形成される。
【００１１】ここで、前記溝１２の底面１２Ａが、該シ
リコン基板１１の一側表面１１Ａと平行な（１１０）面
となり、該溝１２の４つの側面１２Ｂ，１２Ｃ，１２
Ｄ，１２Ｅは（１１０）面に対して垂直な（１１１）面
となっている。
リコン基板１１の一側表面１１Ａと平行な（１１０）面
となり、該溝１２の４つの側面１２Ｂ，１２Ｃ，１２
Ｄ，１２Ｅは（１１０）面に対して垂直な（１１１）面
となっている。
【００１２】そして、該溝１２は、シリコン基板１１の
一側表面１１Ａ側からみると、図５に示すように、平行
四辺形状に形成される。これは、シリコン基板１１の結
晶構造に基づく性質により、第１の（１１１）面に対し
て、この第１の（１１１）面と等価な第２の（１１１）
面が所定角度α（約７０．５度）で交わるためである。
即ち、該溝１２の各側面のうち、側面１２Ｂ，１２Ｄが
第１の（１１１）面に該当し、側面１２Ｃ，１２Ｅが第
２の（１１１）面に該当する。
一側表面１１Ａ側からみると、図５に示すように、平行
四辺形状に形成される。これは、シリコン基板１１の結
晶構造に基づく性質により、第１の（１１１）面に対し
て、この第１の（１１１）面と等価な第２の（１１１）
面が所定角度α（約７０．５度）で交わるためである。
即ち、該溝１２の各側面のうち、側面１２Ｂ，１２Ｄが
第１の（１１１）面に該当し、側面１２Ｃ，１２Ｅが第
２の（１１１）面に該当する。
【００１３】このように、単結晶シリコンからなる（１
１０）シリコン基板に異方性エッチングを施して形成し
た溝は、単結晶シリコンの結晶構造に基づいて画一的
に、溝の対向する各側面１２Ｂ，１２Ｄが図５中の仮想
線Ａ−Ａに平行な第１の（１１１）面となり、所定角度
αで交わるように対向する側面１２Ｃ，１２Ｅが仮想線
Ｂ−Ｂに平行な第２の（１１１）面となる。
１０）シリコン基板に異方性エッチングを施して形成し
た溝は、単結晶シリコンの結晶構造に基づいて画一的
に、溝の対向する各側面１２Ｂ，１２Ｄが図５中の仮想
線Ａ−Ａに平行な第１の（１１１）面となり、所定角度
αで交わるように対向する側面１２Ｃ，１２Ｅが仮想線
Ｂ−Ｂに平行な第２の（１１１）面となる。
【００１４】次に、従来技術による加速度センサ１の固
定部３と可動部５の具体的な製造方法について図７およ
び図８に基づいて説明する。
定部３と可動部５の具体的な製造方法について図７およ
び図８に基づいて説明する。
【００１５】まず、第１段階として、図７に示す如く、
上述したシリコン基板１１と同様の単結晶シリコンによ
って形成されたシリコン基板２１の（１１０）面である
一側表面２１Ａにマスク膜２２を形成する。
上述したシリコン基板１１と同様の単結晶シリコンによ
って形成されたシリコン基板２１の（１１０）面である
一側表面２１Ａにマスク膜２２を形成する。
【００１６】ここで、従来技術による加速度センサ１の
固定部３と可動部５は、微細な形状を精密にエッチング
加工しなけらばならないため、上述したシリコン基板の
結晶構造に基づく性質を利用して、固定部３と可動部５
の形状をマスキングの段階でシリコン基板の結晶構造に
合わせ込むようにしている。例えば、各固定側くし状電
極４の各電極板４Ａや各可動側くし状電極９の各電極板
９Ａ等を成形するには、シリコン基板に微小間隔の溝を
精密にエッチングし、かつ各電極４Ａ，９Ａを直線に伸
長する形状としなければならないため、エッチングした
結果、各側面がシリコン基板の（１１１）面に沿った平
滑面となるように、シリコン基板の結晶構造を考慮した
上でマスキングする。この結果、固定部３と可動部５の
マスクパターンは、図４に示すような大略平行四辺形状
となる。
固定部３と可動部５は、微細な形状を精密にエッチング
加工しなけらばならないため、上述したシリコン基板の
結晶構造に基づく性質を利用して、固定部３と可動部５
の形状をマスキングの段階でシリコン基板の結晶構造に
合わせ込むようにしている。例えば、各固定側くし状電
極４の各電極板４Ａや各可動側くし状電極９の各電極板
９Ａ等を成形するには、シリコン基板に微小間隔の溝を
精密にエッチングし、かつ各電極４Ａ，９Ａを直線に伸
長する形状としなければならないため、エッチングした
結果、各側面がシリコン基板の（１１１）面に沿った平
滑面となるように、シリコン基板の結晶構造を考慮した
上でマスキングする。この結果、固定部３と可動部５の
マスクパターンは、図４に示すような大略平行四辺形状
となる。
【００１７】そして、第２段階では、該シリコン基板２
１をＫＯＨ等の強アルカリのエッチング液に浸漬させ
る。これにより、エッチングが一側表面２１Ａと垂直な
方向に進行し、図８に示すような溝２３，２３，…を形
成する。
１をＫＯＨ等の強アルカリのエッチング液に浸漬させ
る。これにより、エッチングが一側表面２１Ａと垂直な
方向に進行し、図８に示すような溝２３，２３，…を形
成する。
【００１８】そして、最終段階では、マスク膜２２の除
去、ガラス基板２との接合等の処理が施され、固定部３
と可動部５を有する加速度センサ１は完成する。
去、ガラス基板２との接合等の処理が施され、固定部３
と可動部５を有する加速度センサ１は完成する。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、シリコン基板２１の結晶構造に合わせたマ
スキングを施してエッチングすることにより、加速度セ
ンサ１の固定部３と可動部５を全体として平行四辺形状
に形成される。このため、左右方向の寸法が大きくな
り、小型化が図れないという問題がある。
来技術では、シリコン基板２１の結晶構造に合わせたマ
スキングを施してエッチングすることにより、加速度セ
ンサ１の固定部３と可動部５を全体として平行四辺形状
に形成される。このため、左右方向の寸法が大きくな
り、小型化が図れないという問題がある。
【００２０】また、従来技術による加速度センサ１の質
量部８も平行四辺形状であり、図４中の中心線Ｃ−Ｃに
対して線対称でないため、加速度の検出の際に、回転や
角加速度の影響を受け易く、質量部８が斜めに位置ずれ
して変位し、矢示Ｘ方向の加速度検出に誤差を発生させ
るという問題がある。
量部８も平行四辺形状であり、図４中の中心線Ｃ−Ｃに
対して線対称でないため、加速度の検出の際に、回転や
角加速度の影響を受け易く、質量部８が斜めに位置ずれ
して変位し、矢示Ｘ方向の加速度検出に誤差を発生させ
るという問題がある。
【００２１】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、加速度センサを小型化できると共に、加
速度の検出精度を向上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している。
されたもので、加速度センサを小型化できると共に、加
速度の検出精度を向上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している。
【００２２】
【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、本発明による加速度センサは、絶縁基板と、該
絶縁基板上に設けられ、一側表面が（１１０）面となっ
たシリコン基板をエッチング処理することにより互いに
分離して形成された固定部と可動部を備え、前記固定部
には複数の電極板を有する固定側くし状電極を一体に形
成し、前記可動部は、前記絶縁基板に固着された支持部
と、梁を介して該支持部と連結され、加速度に応じて加
速度検出方向に変位する質量部と、該質量部に前記固定
部の固定側くし状電極との間で微小隙間を介して対向す
るように設けられ、該質量部の変位によって固定側くし
状電極の各電極板に近接，離間する複数の電極板を有す
る可動側くし状電極とから一体に形成してなる構成を採
用している。
ために、本発明による加速度センサは、絶縁基板と、該
絶縁基板上に設けられ、一側表面が（１１０）面となっ
たシリコン基板をエッチング処理することにより互いに
分離して形成された固定部と可動部を備え、前記固定部
には複数の電極板を有する固定側くし状電極を一体に形
成し、前記可動部は、前記絶縁基板に固着された支持部
と、梁を介して該支持部と連結され、加速度に応じて加
速度検出方向に変位する質量部と、該質量部に前記固定
部の固定側くし状電極との間で微小隙間を介して対向す
るように設けられ、該質量部の変位によって固定側くし
状電極の各電極板に近接，離間する複数の電極板を有す
る可動側くし状電極とから一体に形成してなる構成を採
用している。
【００２３】そして、本発明が採用する構成の特徴は、
前記固定部の側面を質量部の加速度検出方向とほぼ平行
になるように形成し、前記各可動側くし状電極の奥部を
傾斜面とし、かつ該各傾斜面を前記質量部の加速度検出
方向とほぼ平行な線上に位置するように形成したことに
ある。
前記固定部の側面を質量部の加速度検出方向とほぼ平行
になるように形成し、前記各可動側くし状電極の奥部を
傾斜面とし、かつ該各傾斜面を前記質量部の加速度検出
方向とほぼ平行な線上に位置するように形成したことに
ある。
【００２４】また、前記絶縁基板上に、左，右に離間し
た２個の固定部と、該各固定部間に位置して１個の可動
部とを配設し、該可動部は梁を介して前記絶縁基板に支
持された単一の質量部からなり、該質量部の左，右両側
に前記各固定部に設けられた固定側くし状電極と近接，
離間する可動側くし状電極をそれぞれ設ける構成として
もよい。
た２個の固定部と、該各固定部間に位置して１個の可動
部とを配設し、該可動部は梁を介して前記絶縁基板に支
持された単一の質量部からなり、該質量部の左，右両側
に前記各固定部に設けられた固定側くし状電極と近接，
離間する可動側くし状電極をそれぞれ設ける構成として
もよい。
【００２５】
【作用】上記請求項１の構成により、固定部の側面を質
量部の加速度検出方向とほぼ平行になるように形成する
と共に、前記各可動側くし状電極の奥部を傾斜面とし、
かつ該各傾斜面を前記質量部の加速度検出方向とほぼ平
行な線上に位置する形状とし、質量部を全体的に加速度
検出方向に伸長する長方形状に形成することによって、
加速度センサを全体として長方形状に形成する。これに
より、加速度に応じて質量部が加速検出方向に正確に変
位するようになる。
量部の加速度検出方向とほぼ平行になるように形成する
と共に、前記各可動側くし状電極の奥部を傾斜面とし、
かつ該各傾斜面を前記質量部の加速度検出方向とほぼ平
行な線上に位置する形状とし、質量部を全体的に加速度
検出方向に伸長する長方形状に形成することによって、
加速度センサを全体として長方形状に形成する。これに
より、加速度に応じて質量部が加速検出方向に正確に変
位するようになる。
【００２６】また、請求項２の構成により、質量部を全
体的に加速度検出方向に伸長する長方形状に形成するこ
とによって、該質量部を加速度検出方向となる前後方向
に対して左右方向にほぼ線対称となる形状となり、加速
度の検出の際に、回転や角加速度が作用しても、質量部
は加速度検出方向に正確に変位する。
体的に加速度検出方向に伸長する長方形状に形成するこ
とによって、該質量部を加速度検出方向となる前後方向
に対して左右方向にほぼ線対称となる形状となり、加速
度の検出の際に、回転や角加速度が作用しても、質量部
は加速度検出方向に正確に変位する。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の実施例による加速度センサに
ついて図１ないし図３に基づいて説明する。
ついて図１ないし図３に基づいて説明する。
【００２８】まず、図１および図２は本発明の第１の実
施例を示し、３１は本実施例による加速度センサ、３２
は絶縁基板としてのガラス基板を示し、該ガラス基板３
２には、従来技術によるガラス基板２とほぼ同様に矩形
状の凹部３２Ａが形成されている。そして、該ガラス基
板３２上にはシリコン材料からなる後述する２個の固定
部３３と１個の可動部３５が互いに分離して形成されて
いる。
施例を示し、３１は本実施例による加速度センサ、３２
は絶縁基板としてのガラス基板を示し、該ガラス基板３
２には、従来技術によるガラス基板２とほぼ同様に矩形
状の凹部３２Ａが形成されている。そして、該ガラス基
板３２上にはシリコン材料からなる後述する２個の固定
部３３と１個の可動部３５が互いに分離して形成されて
いる。
【００２９】ここで、固定部３３と可動部３５の材料と
なるシリコン基板は、従来技術で述べたシリコン基板１
１（２１）と同様の単結晶のシリコン材料によって板状
に形成され、その一側表面が（１１０）面となってい
る。そして、固定部３３と可動部３５は該シリコン基板
の一側表面から異方性エッチングを施すことにより形成
される。
なるシリコン基板は、従来技術で述べたシリコン基板１
１（２１）と同様の単結晶のシリコン材料によって板状
に形成され、その一側表面が（１１０）面となってい
る。そして、固定部３３と可動部３５は該シリコン基板
の一側表面から異方性エッチングを施すことにより形成
される。
【００３０】そして、該シリコン基板に一側表面から異
方性エッチングを施すと、該シリコン基板の結晶構造に
基づく性質により、該シリコン基板の一側表面、即ち
（１１０）面に対して垂直方向にエッチングが進行する
ため、垂直方向に深い溝が形成される。そして、形成さ
れた溝の各側面は第１の（１１１）面か、該第１の（１
１１）面に対して所定角度をもった第２の（１１１）面
となり、前記第１の（１１１）面は図１中の仮想線Ａ−
Ａに平行となり、前記第２の（１１１）面は仮想線Ｂ−
Ｂと平行となる。
方性エッチングを施すと、該シリコン基板の結晶構造に
基づく性質により、該シリコン基板の一側表面、即ち
（１１０）面に対して垂直方向にエッチングが進行する
ため、垂直方向に深い溝が形成される。そして、形成さ
れた溝の各側面は第１の（１１１）面か、該第１の（１
１１）面に対して所定角度をもった第２の（１１１）面
となり、前記第１の（１１１）面は図１中の仮想線Ａ−
Ａに平行となり、前記第２の（１１１）面は仮想線Ｂ−
Ｂと平行となる。
【００３１】３３，３３はガラス基板３２上に設けられ
た２個の固定部を示し、該各固定部３３は、従来技術に
よる各固定部３とほぼ同様に、ガラス基板３２の左，右
に離間して位置し、それぞれ対向する内側には薄板状に
突出形成された複数の電極板３４Ａ，３４Ａ，…からな
る固定側くし状電極３４，３４を有している。そして、
該各固定側くし状電極３４の各電極板３４Ａの基端側に
位置する各電極板３４Ａ間は奥部３４Ｂ，３４Ｂ，…と
なっている。
た２個の固定部を示し、該各固定部３３は、従来技術に
よる各固定部３とほぼ同様に、ガラス基板３２の左，右
に離間して位置し、それぞれ対向する内側には薄板状に
突出形成された複数の電極板３４Ａ，３４Ａ，…からな
る固定側くし状電極３４，３４を有している。そして、
該各固定側くし状電極３４の各電極板３４Ａの基端側に
位置する各電極板３４Ａ間は奥部３４Ｂ，３４Ｂ，…と
なっている。
【００３２】ここで、本実施例による各固定部３３は、
左右方向に延びる外側面３３Ａ，３３Ｂが仮想線Ａ−Ａ
と平行な第１の（１１１）面となり、前後方向に伸長す
る外側面３３Ｃは仮想線Ａ−Ａと直角になるように伸長
して形成され、各固定部３３は全体として長方形状に形
成されている。即ち、各固定部３３の外側面３３Ｃは、
後述の質量部３８が加速度に応じて変位する加速度検出
方向Ｘとほぼ平行となるように伸長している。
左右方向に延びる外側面３３Ａ，３３Ｂが仮想線Ａ−Ａ
と平行な第１の（１１１）面となり、前後方向に伸長す
る外側面３３Ｃは仮想線Ａ−Ａと直角になるように伸長
して形成され、各固定部３３は全体として長方形状に形
成されている。即ち、各固定部３３の外側面３３Ｃは、
後述の質量部３８が加速度に応じて変位する加速度検出
方向Ｘとほぼ平行となるように伸長している。
【００３３】一方、各固定側くし状電極３４の各電極板
３４Ａは、後述の質量部３８に向けて仮想線Ａ−Ａに平
行にそれぞれ伸長し、その先端が仮想線Ａ−Ａと直角に
なる直線上に揃うように形成されている。また、各固定
側くし状電極３４の奥部３４Ｂも仮想線Ａ−Ａに対して
直角の直線状に揃った平行面３４Ｃ，３４Ｃ，…となっ
ている。
３４Ａは、後述の質量部３８に向けて仮想線Ａ−Ａに平
行にそれぞれ伸長し、その先端が仮想線Ａ−Ａと直角に
なる直線上に揃うように形成されている。また、各固定
側くし状電極３４の奥部３４Ｂも仮想線Ａ−Ａに対して
直角の直線状に揃った平行面３４Ｃ，３４Ｃ，…となっ
ている。
【００３４】なお、外側面３３Ｃ，各平行面３４Ｃはシ
リコン基板の面方位に合致していないため、実際には平
滑な面にエッチング加工されていないが、このことは加
速度検出の精度に影響を与えない。
リコン基板の面方位に合致していないため、実際には平
滑な面にエッチング加工されていないが、このことは加
速度検出の精度に影響を与えない。
【００３５】３５は可動部を示し、該可動部３５は、ガ
ラス基板３２に固着された支持部３６，３６と、該各支
持部３６に梁３７，３７を介して連結され、前記各固定
部３３の間に配設された質量部３８と、該質量部３８の
両側から左，右方向にそれぞれ突出形成された複数の薄
板状の電極板３９Ａ，３９Ａ，…を有する可動電極とし
ての可動側くし状電極３９，３９とから構成されてい
る。また、該各可動側くし状電極３９の各電極板３９Ａ
の基端側に位置する各電極板３９Ａ間は、奥部３９Ｂ，
３９Ｂ，…となっている。そして、該質量部３８は、従
来技術による質量部８とほぼ同様に加速度に応じて矢示
Ｘ方向に変位する。
ラス基板３２に固着された支持部３６，３６と、該各支
持部３６に梁３７，３７を介して連結され、前記各固定
部３３の間に配設された質量部３８と、該質量部３８の
両側から左，右方向にそれぞれ突出形成された複数の薄
板状の電極板３９Ａ，３９Ａ，…を有する可動電極とし
ての可動側くし状電極３９，３９とから構成されてい
る。また、該各可動側くし状電極３９の各電極板３９Ａ
の基端側に位置する各電極板３９Ａ間は、奥部３９Ｂ，
３９Ｂ，…となっている。そして、該質量部３８は、従
来技術による質量部８とほぼ同様に加速度に応じて矢示
Ｘ方向に変位する。
【００３６】ここで、本実施例による可動部３５の質量
部３８は、左右方向に延びる外側面３８Ａ，３８Ｂが仮
想線Ａ−Ａと平行な第１の（１１１）面である。
部３８は、左右方向に延びる外側面３８Ａ，３８Ｂが仮
想線Ａ−Ａと平行な第１の（１１１）面である。
【００３７】一方、各可動側くし状電極３９の各電極板
３９Ａは、各固定部３３に向けて質量部３８の左，右両
側から外向きに仮想線Ａ−Ａと平行に伸長し、各電極板
３９Ａの先端は仮想線Ａ−Ａと直角になる直線上に揃う
ように形成されている。また、各可動側くし状電極３９
の各奥部３９Ｂが傾斜面３９Ｃ，３９Ｃ，…となり、該
各傾斜面３９Ｃが仮想線Ｂ−Ｂと平行な第２の（１１
１）面である。
３９Ａは、各固定部３３に向けて質量部３８の左，右両
側から外向きに仮想線Ａ−Ａと平行に伸長し、各電極板
３９Ａの先端は仮想線Ａ−Ａと直角になる直線上に揃う
ように形成されている。また、各可動側くし状電極３９
の各奥部３９Ｂが傾斜面３９Ｃ，３９Ｃ，…となり、該
各傾斜面３９Ｃが仮想線Ｂ−Ｂと平行な第２の（１１
１）面である。
【００３８】そして、質量部３８の右側の各傾斜面３９
Ｃは全体として仮想線Ａ−Ａに直角な直線Ｄ−Ｄ上に位
置すると共に、左側の各傾斜面３９Ｃは全体として仮想
線Ａ−Ａに直角な直線Ｅ−Ｅ上に位置するように形成さ
れている。即ち、左，右の各傾斜面３９Ｃはいずれも質
量部３８の加速度検出方向Ｘとほぼ平行な直線上に位置
するように形成されている。
Ｃは全体として仮想線Ａ−Ａに直角な直線Ｄ−Ｄ上に位
置すると共に、左側の各傾斜面３９Ｃは全体として仮想
線Ａ−Ａに直角な直線Ｅ−Ｅ上に位置するように形成さ
れている。即ち、左，右の各傾斜面３９Ｃはいずれも質
量部３８の加速度検出方向Ｘとほぼ平行な直線上に位置
するように形成されている。
【００３９】このように、該質量部３８は、全体として
略長方形状に形成され、図１中の中心線Ｃ−Ｃに対して
ほぼ線対称の形状となっている。これにより、該質量部
３８は中心線Ｃ−Ｃを境にして左右の質量バランスが均
衡し、加速度検出方向Ｘに安定して変位するようになっ
ている。
略長方形状に形成され、図１中の中心線Ｃ−Ｃに対して
ほぼ線対称の形状となっている。これにより、該質量部
３８は中心線Ｃ−Ｃを境にして左右の質量バランスが均
衡し、加速度検出方向Ｘに安定して変位するようになっ
ている。
【００４０】また、各支持部３６も、前後方向の各側面
が、仮想線Ａ−Ａに直角となる方向に伸長し、全体とし
て長方形状に形成されている。
が、仮想線Ａ−Ａに直角となる方向に伸長し、全体とし
て長方形状に形成されている。
【００４１】本実施例による加速度センサ３１は上述の
ような構成を有するもので、その基本的な動作について
は従来技術によるものと格別差異はない。
ような構成を有するもので、その基本的な動作について
は従来技術によるものと格別差異はない。
【００４２】また、本実施例による加速度センサ３１の
製造方法についても、従来技術による加速度センサ１の
製造方法と格別差異はない。即ち、第１段階でシリコン
基板の一側表面に図１に示すような形状の各固定部３３
および可動部３５をかたどったマスク膜を形成し、第２
段階で該シリコン基板をＫＯＨ等のエッチング液に浸漬
させてエッチングし、最終段階でマスク膜除去，ガラス
基板３２との接合等の処理を行う。
製造方法についても、従来技術による加速度センサ１の
製造方法と格別差異はない。即ち、第１段階でシリコン
基板の一側表面に図１に示すような形状の各固定部３３
および可動部３５をかたどったマスク膜を形成し、第２
段階で該シリコン基板をＫＯＨ等のエッチング液に浸漬
させてエッチングし、最終段階でマスク膜除去，ガラス
基板３２との接合等の処理を行う。
【００４３】然るに、本実施例による加速度センサ３１
は、各固定部３３の前後方向に伸長する外側面３３Ｃを
仮想線Ａ−Ａに対して直角に伸長させ、質量部３８の加
速度検出方向Ｘとほぼ平行となるように形成すると共
に、各可動側くし状電極３９の奥部３９Ｂを各傾斜面３
９Ｃとし、かつ各傾斜面３９Ｃを質量部３８の加速度検
出方向とほぼ平行な直線上に位置するように構成したか
ら、従来技術による加速度センサ１においては固定部３
と可動部５が略平行四辺形状となるのを、本実施例によ
る加速度センサ３１では、各固定部３３および可動部３
５を略長方形状にすることにより、素子サイズを小さく
することができる。
は、各固定部３３の前後方向に伸長する外側面３３Ｃを
仮想線Ａ−Ａに対して直角に伸長させ、質量部３８の加
速度検出方向Ｘとほぼ平行となるように形成すると共
に、各可動側くし状電極３９の奥部３９Ｂを各傾斜面３
９Ｃとし、かつ各傾斜面３９Ｃを質量部３８の加速度検
出方向とほぼ平行な直線上に位置するように構成したか
ら、従来技術による加速度センサ１においては固定部３
と可動部５が略平行四辺形状となるのを、本実施例によ
る加速度センサ３１では、各固定部３３および可動部３
５を略長方形状にすることにより、素子サイズを小さく
することができる。
【００４４】従って、加速度センサの小型化を実現で
き、電子デバイスの小型化のニーズに対応できる。ま
た、１枚のシリコン基板（シリコンウェハ）に複数の加
速度センサ３１（各固定部３３および可動部３５）をエ
ッチングする場合には、１枚のシリコン基板当りの加速
度センサ３１の製造個数を増やすことができ、製造効率
や量産性を向上させることができる。
き、電子デバイスの小型化のニーズに対応できる。ま
た、１枚のシリコン基板（シリコンウェハ）に複数の加
速度センサ３１（各固定部３３および可動部３５）をエ
ッチングする場合には、１枚のシリコン基板当りの加速
度センサ３１の製造個数を増やすことができ、製造効率
や量産性を向上させることができる。
【００４５】また、本実施例による加速度センサ３１
は、質量部３８を図１中の中心線Ｃ−Ｃに対してほぼ線
対称となるように成形したため、該質量部３８は中心線
Ｃ−Ｃを境にして左右の質量バランスが均衡している。
これにより、質量部３８を加速度に応じて安定して変位
するようになる。これにより、加速度の検出の際に、該
質量部３８を加速度が作用する方向（加速度検出方向
Ｘ）に対して正確に変位させることができ、回転や角加
速度が作用しても、質量部８が斜め方向に変位するのを
確実に防止できる。従って、検出誤差の発生を防止して
検出精度を大幅に向上でき、加速度センサの性能を大幅
に向上できる。
は、質量部３８を図１中の中心線Ｃ−Ｃに対してほぼ線
対称となるように成形したため、該質量部３８は中心線
Ｃ−Ｃを境にして左右の質量バランスが均衡している。
これにより、質量部３８を加速度に応じて安定して変位
するようになる。これにより、加速度の検出の際に、該
質量部３８を加速度が作用する方向（加速度検出方向
Ｘ）に対して正確に変位させることができ、回転や角加
速度が作用しても、質量部８が斜め方向に変位するのを
確実に防止できる。従って、検出誤差の発生を防止して
検出精度を大幅に向上でき、加速度センサの性能を大幅
に向上できる。
【００４６】次に、図３に本発明の第２の実施例を示
し、本実施例の特徴は、両持ち梁タイプの加速度センサ
において、固定部の側面を質量部の加速度検出方向とほ
ぼ平行になるように形成すると共に、各可動側くし状電
極の奥部を傾斜面とし、かつ該各傾斜面を前記質量部の
加速度検出方向とほぼ平行な線上に位置するように形成
したことにある。
し、本実施例の特徴は、両持ち梁タイプの加速度センサ
において、固定部の側面を質量部の加速度検出方向とほ
ぼ平行になるように形成すると共に、各可動側くし状電
極の奥部を傾斜面とし、かつ該各傾斜面を前記質量部の
加速度検出方向とほぼ平行な線上に位置するように形成
したことにある。
【００４７】即ち、図３に示す加速度センサ４１は、凹
部４２Ａが形成された絶縁基板としてのガラス基板４２
と、該ガラス基板４２上に設けられた各固定部４３およ
び可動部４４とから大略構成されている。そして、各固
定部４３には電極板４５Ａ，４５Ａ，…を有する固定側
くし状電極４５，４５が一体形成され、各電極板４５Ａ
間が奥部４５Ｂ，４５Ｂ，…となっている。
部４２Ａが形成された絶縁基板としてのガラス基板４２
と、該ガラス基板４２上に設けられた各固定部４３およ
び可動部４４とから大略構成されている。そして、各固
定部４３には電極板４５Ａ，４５Ａ，…を有する固定側
くし状電極４５，４５が一体形成され、各電極板４５Ａ
間が奥部４５Ｂ，４５Ｂ，…となっている。
【００４８】また、前記各固定部４３は、外側面４３Ａ
が加速度検出方向である矢示Ｘ方向と平行となるように
形成されている。さらに、各固定側くし状電極４５の各
奥部４５Ｂは加速度検出方向Ｘとほぼ平行の平行面４５
Ｃ，４５Ｃ，…となっている。
が加速度検出方向である矢示Ｘ方向と平行となるように
形成されている。さらに、各固定側くし状電極４５の各
奥部４５Ｂは加速度検出方向Ｘとほぼ平行の平行面４５
Ｃ，４５Ｃ，…となっている。
【００４９】一方、可動部４４は４個の支持部４６，４
６，…と、４本の梁４７，４７，…と、１個の質量部４
８とを備え、該質量部４８には電極板４９Ａ，４９Ａ，
…を有する可動側くし状電極４９，４９が一体形成され
ている。そして、各電極板４９Ａ間が奥部４９Ｂ，４９
Ｂ，…となっている。
６，…と、４本の梁４７，４７，…と、１個の質量部４
８とを備え、該質量部４８には電極板４９Ａ，４９Ａ，
…を有する可動側くし状電極４９，４９が一体形成され
ている。そして、各電極板４９Ａ間が奥部４９Ｂ，４９
Ｂ，…となっている。
【００５０】また、前記各可動側くし状電極４９の各奥
部４９Ｂが傾斜面４９Ｃ，４９Ｃ，…となり、かつ該各
傾斜面４９Ｃが前記質量部４８の加速度検出方向Ｘとほ
ぼ平行な線上に位置するように形成されている。
部４９Ｂが傾斜面４９Ｃ，４９Ｃ，…となり、かつ該各
傾斜面４９Ｃが前記質量部４８の加速度検出方向Ｘとほ
ぼ平行な線上に位置するように形成されている。
【００５１】このように構成される本実施例において
も、加速度センサ４１を全体的に略長方形状とすること
ができる。従って、素子サイズの小型化を実現でき、質
量部４８を正確に加速度検出方向Ｘに変位させることが
できる等、前記第１の実施例による加速度センサ３１と
同様の作用効果を奏する。
も、加速度センサ４１を全体的に略長方形状とすること
ができる。従って、素子サイズの小型化を実現でき、質
量部４８を正確に加速度検出方向Ｘに変位させることが
できる等、前記第１の実施例による加速度センサ３１と
同様の作用効果を奏する。
【００５２】しかし、本実施例による加速度センサ４１
は、質量部４８を４本の梁によって支持しているから加
速度が作用するのに応じて質量部４８をより安定的に変
位させることができる。
は、質量部４８を４本の梁によって支持しているから加
速度が作用するのに応じて質量部４８をより安定的に変
位させることができる。
【００５３】なお、前記各実施例では、絶縁基板に単一
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、絶縁基板に複数個の加速度
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
同時に検出することができる。
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、絶縁基板に複数個の加速度
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
同時に検出することができる。
【００５４】また、前記各実施例では、絶縁基板として
ガラス基板を用いたが、これに限らず、セラミック基板
等の他の絶縁基板を用いてもよい。
ガラス基板を用いたが、これに限らず、セラミック基板
等の他の絶縁基板を用いてもよい。
【００５５】
【発明の効果】以上詳述した通り請求項１記載の発明に
よれば、固定部の側面を質量部の加速度検出方向とほぼ
平行になるように形成し、各可動側くし状電極の奥部を
傾斜面とし、かつ該各傾斜面を前記質量部の加速度検出
方向とほぼ平行な線上に位置するように形成したから、
固定部および可動部を全体として略長方形状とすること
ができ、加速度センサの素子サイズを小さくできる。ま
た、質量部を加速度検出方向に正確に変位させることが
でき、加速度検出の精度を向上できる。
よれば、固定部の側面を質量部の加速度検出方向とほぼ
平行になるように形成し、各可動側くし状電極の奥部を
傾斜面とし、かつ該各傾斜面を前記質量部の加速度検出
方向とほぼ平行な線上に位置するように形成したから、
固定部および可動部を全体として略長方形状とすること
ができ、加速度センサの素子サイズを小さくできる。ま
た、質量部を加速度検出方向に正確に変位させることが
でき、加速度検出の精度を向上できる。
【００５６】また、請求項２記載の発明によれば、質量
部を加速度検出方向となる前後方向に対して左右方向に
ほぼ線対称となる形状に形成したから、加速度検出の際
に、回転や角加速度が作用しても、質量部を加速度検出
方向に正確に変位させることができ、検出誤差の発生を
防止して検出精度を大幅に向上させることができる。
部を加速度検出方向となる前後方向に対して左右方向に
ほぼ線対称となる形状に形成したから、加速度検出の際
に、回転や角加速度が作用しても、質量部を加速度検出
方向に正確に変位させることができ、検出誤差の発生を
防止して検出精度を大幅に向上させることができる。
【図１】本発明の第１の実施例による加速度センサを示
す平面図である。
す平面図である。
【図２】図１中の要部拡大平面図である。
【図３】本発明の第２の実施例による加速度センサを示
す平面図である。
す平面図である。
【図４】従来技術による加速度センサを示す平面図であ
る。
る。
【図５】溝が形成されたシリコン基板を一側表面からみ
た平面図である。
た平面図である。
【図６】図５中の矢示VI−VI方向からみた断面図であ
る。
る。
【図７】加速度センサを製造するためにシリコン基板の
一側表面にマスク膜を形成した状態を示す断面図であ
る。
一側表面にマスク膜を形成した状態を示す断面図であ
る。
【図８】図７中のシリコン基板に溝をエッチングした状
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
３１，４１ 加速度センサ ３２，４２ ガラス基板（絶縁基板） ３３，４３ 固定部 ３３Ｃ，４３Ａ 外側面（側面） ３４，４５ 固定側くし状電極 ３５，４４ 可動部 ３６，４６ 支持部 ３７，４７ 梁 ３８，４８ 質量部 ３９，４９ 可動側くし状電極 ３９Ｂ，４９Ｂ 奥部 ３９Ｃ，４９Ｃ 傾斜面
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁基板と、該絶縁基板上に設けられ、
一側表面が（１１０）面となったシリコン基板をエッチ
ング処理することにより互いに分離して形成された固定
部と可動部を備え、前記固定部には複数の電極板を有す
る固定側くし状電極を一体に形成し、前記可動部は、前
記絶縁基板に固着された支持部と、梁を介して該支持部
と連結され、加速度に応じて加速度検出方向に変位する
質量部と、該質量部に前記固定部の固定側くし状電極と
の間で微小隙間を介して対向するように設けられ、該質
量部の変位によって固定側くし状電極の各電極板に近
接，離間する複数の電極板を有する可動側くし状電極と
から一体に形成してなる加速度センサにおいて、前記固
定部の側面を質量部の加速度検出方向とほぼ平行になる
ように形成し、前記各可動側くし状電極の奥部を傾斜面
とし、かつ該各傾斜面を前記質量部の加速度検出方向と
ほぼ平行な線上に位置するように形成したことを特徴と
する加速度センサ。 - 【請求項２】 前記絶縁基板上に、左，右に離間した２
個の固定部と、該各固定部間に位置して１個の可動部と
を配設し、該可動部は梁を介して前記絶縁基板に支持さ
れた単一の質量部からなり、該質量部の左，右両側に前
記各固定部に設けられた固定側くし状電極と近接，離間
する可動側くし状電極をそれぞれ設けてなる請求項１記
載の加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7418694A JPH07260823A (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7418694A JPH07260823A (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07260823A true JPH07260823A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=13539897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7418694A Pending JPH07260823A (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07260823A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016133456A (ja) * | 2015-01-21 | 2016-07-25 | 株式会社デンソー | 加速度センサおよび加速度センサの実装構造 |
-
1994
- 1994-03-18 JP JP7418694A patent/JPH07260823A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016133456A (ja) * | 2015-01-21 | 2016-07-25 | 株式会社デンソー | 加速度センサおよび加速度センサの実装構造 |
| WO2016117290A1 (ja) * | 2015-01-21 | 2016-07-28 | 株式会社デンソー | 加速度センサおよび加速度センサの実装構造 |
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