JPH07306222A - Acceleration sensor - Google Patents

Acceleration sensor

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Publication number
JPH07306222A
JPH07306222A JP6099878A JP9987894A JPH07306222A JP H07306222 A JPH07306222 A JP H07306222A JP 6099878 A JP6099878 A JP 6099878A JP 9987894 A JP9987894 A JP 9987894A JP H07306222 A JPH07306222 A JP H07306222A
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JP
Japan
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acceleration
electromagnetic shield
detecting element
substrate
acceleration sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP6099878A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiji Hanzawa
恵二 半沢
Masahiro Matsumoto
昌大 松本
Masayoshi Suzuki
政善 鈴木
Norio Ichikawa
範男 市川
Yukiko Sugisawa
由紀子 杉沢
Junichi Horie
潤一 堀江
Yuji Ogasawara
雄二 小笠原
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.)
Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Priority to JP6099878A priority Critical patent/JPH07306222A/en
Publication of JPH07306222A publication Critical patent/JPH07306222A/en
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    • 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
    • G01P2015/0825Measuring 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 for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828Measuring 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 for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

Abstract

PURPOSE:To detect a capacitance variation signal of a capacitive acceleration sensor highly accurately while reducing the scale of electromagnetic shield and suppressing the effect of disturbance. CONSTITUTION:An acceleration detecting element 2 comprises a movable electrode 6 displaceable depending on the acceleration, and fixed electrodes 7, 8 disposed oppositely to both sides of the movable electrode respectively 6. An electronic element 2 comprises a capacitance detecting part, etc. Electromagnetic shields 20, 21 are laminated on the insulating members 10, 11 of the detecting element 2. A ground conductor pattern 31 is formed on a substrate 32 while covering the detecting element 2 and the IC 50 on the rear side thereof and bonded to the electromagnetic shield 21 through a conductive adhesive 30.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、加速度に応じて変位す
る物理量を電気量に変換して加速度を検出する加速度セ
ンサに係り、特に、静電容量式の加速度センサに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration sensor for converting a physical quantity displaced according to an acceleration into an electric quantity to detect the acceleration, and more particularly to a capacitance type acceleration sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、加速度に応じた物理的変位量
を電気信号に変換して加速度を検出する種々の加速度セ
ンサが知られている。例えば、特開平63−21287
3号公報,特開平3−6461号公報に記載の加速度セ
ンサでは、圧電素子を加速度に応じて変位させて電気信
号を取り出し、特開平1−253657号公報,特開平
4−152269号公報では、加速度に応じて変位する
可動電極と固定電極との静電容量の変化を電気信号とし
て取り出して加速度を検出している。そのほか、歪ゲー
ジ方式のものもある。
2. Description of the Related Art Conventionally, various acceleration sensors have been known which detect an acceleration by converting a physical displacement amount corresponding to the acceleration into an electric signal. For example, JP-A-63-21287
In the acceleration sensor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-6461 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-6461, an electric signal is taken out by displacing a piezoelectric element according to acceleration, and in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 1-253657 and 4-152269, The acceleration is detected by extracting the change in the electrostatic capacitance between the movable electrode and the fixed electrode, which are displaced according to the acceleration, as an electric signal. In addition, there is also a strain gauge type.

【0003】これらのセンサは、外乱ノイズ防止のため
に電磁シールドする配慮が必要となり、例えば、(イ)
特開平3−6461号公報に記載の加速度センサでは、
加速度検出素子(圧電素子)とその回路基板とを収容す
るパッケージケース全体を導電部材で覆って電磁シール
ド効果を与え、(ロ)特開昭63−212873号公報
に記載の加速度センサでは、接地された導電性弾性体
(パッケージケース)により圧電素子を覆って電磁シー
ルド効果を与え、(ハ)特開平4−152269号公報
に記載の加速度センサでは、静電容量式の加速度検出素
子を金属製のパッケージケース(キャンパッケージ)で
覆うことで電磁シールド効果を与えていた。
These sensors need to be electromagnetically shielded to prevent disturbance noise. For example, (a)
In the acceleration sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-6461,
The entire package case that houses the acceleration detecting element (piezoelectric element) and its circuit board is covered with a conductive member to provide an electromagnetic shield effect. (B) In the acceleration sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-212873, the acceleration sensor is grounded. The conductive elastic body (package case) covers the piezoelectric element to provide an electromagnetic shield effect. (C) In the acceleration sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-152269, a capacitance type acceleration detection element is made of metal. The electromagnetic shielding effect was given by covering with the package case (can package).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の電磁
シールド方式のうち、(イ)の方式は、電磁シールドの
規模が大きくなる。
By the way, of the above-mentioned electromagnetic shield systems, the system (a) has a large scale of the electromagnetic shield.

【0005】また、(ロ)の方式は、(イ)の方式に比
べてパッケージケースを小型化できるが、それでも加速
度検出素子全体を電磁シールド処理を施したパッケージ
ケースにより包み込まなければならず、そのためコスト
がかかり且つ加速度検出素子をケース内に梱包するため
の手間を要する。
The method (b) can reduce the size of the package case as compared with the method (a), but still the entire acceleration detecting element must be wrapped in the electromagnetically shielded package case. It is costly and requires time and effort to pack the acceleration detecting element in the case.

【0006】また、(ハ)の方式もキャンパッケージで
加速度検出素子を電磁シールドしているが、(イ)の方
式ほどではないが電磁シールドの規模が大きくなる傾向
がある。
Also, in the method (c), the acceleration detecting element is electromagnetically shielded by the can package, but the scale of the electromagnetic shield tends to be large, though not so much as in the method (a).

【0007】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、電磁シールドの規模を小さくしつつも耐ノイズを
保証し、しかも汎用のプラスチック製パッケージケース
に収容可能にして、低コストで量産性に優れた加速度セ
ンサを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to ensure noise resistance while reducing the scale of the electromagnetic shield, and to accommodate it in a general-purpose plastic package case for mass production at low cost. It is to provide an acceleration sensor having excellent properties.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、基本的には、次のように構成される。こ
れを、図1における実施例の符号を引用して説明する
と、本発明は、 (1)静電容量式の加速度センサであり、そのセンサを
構成する加速度検出素子2及びその電子回路50のう
ち、加速度検出素子2自身にその固定電極7,8が形成
してある絶縁部材10,11と層をなすように電磁シー
ルド部20,21を設けたものである。例えば、加速度
検出素子2の固定電極7,8が形成してある絶縁部材1
0,11外面にこの外面を覆う外乱ノイズ防止用の電磁
シールド部20,21を形成する。
To achieve the above object, the present invention is basically constructed as follows. This will be described with reference to the reference numerals of the embodiment in FIG. 1. The present invention relates to (1) an electrostatic capacitance type acceleration sensor, which is one of the acceleration detection element 2 and its electronic circuit 50 constituting the sensor. The electromagnetic wave detecting portions 2 and 21 are provided on the acceleration detecting element 2 itself so as to form a layer with the insulating members 10 and 11 on which the fixed electrodes 7 and 8 are formed. For example, the insulating member 1 in which the fixed electrodes 7 and 8 of the acceleration detection element 2 are formed.
Electromagnetic shield portions 20 and 21 for preventing disturbance noise are formed on the outer surfaces of the outer surfaces 0 and 11 to cover the outer surfaces.

【0009】ここで、加速度検出素子2は、加速度に応
じて変位する可動電極6、該可動電極6の両面とそれぞ
れ対向するよう配置された固定電極7,8(換言すれ
ば、前記可動電極6を介在させた状態で対向配置される
少なくとも1対の固定電極7,8)を有する静電容量式
の加速度検出素子である。また、加速度検出素子2と電
気的に接続される電子回路50は、各固定電極・可動電
極間の静電容量C1,C2の差ΔCを電気信号に変換す
る容量検出部等を備えた電子回路より成る。
Here, the acceleration detecting element 2 includes a movable electrode 6 which is displaced according to acceleration, and fixed electrodes 7 and 8 (in other words, the movable electrode 6) which are arranged so as to face both surfaces of the movable electrode 6, respectively. It is an electrostatic capacitance type acceleration detection element having at least one pair of fixed electrodes 7, 8) which are arranged so as to face each other in a state of interposing. Further, the electronic circuit 50 electrically connected to the acceleration detection element 2 is an electronic circuit including a capacitance detection unit or the like that converts a difference ΔC between the electrostatic capacitances C1 and C2 between the fixed electrodes and the movable electrode into an electric signal. Consists of

【0010】また、前記電磁シールド部20,21は、
例えば、加速度検出素子2の絶縁部材10,11の外面
に導電部材を蒸着,スパッタリング,メッキ等により成
膜したものを提案する。
The electromagnetic shield parts 20 and 21 are
For example, it is proposed that a conductive member is formed on the outer surface of the insulating members 10 and 11 of the acceleration detecting element 2 by vapor deposition, sputtering, plating or the like.

【0011】(2)また、実装構造としては、前記電子
回路50がICにより構成され、このIC50と電磁シ
ールド部20,21付き加速度検出素子2とを搭載する
基板32上に、これらの加速度検出素子2及びIC50
の前記基板32に向いた面(図1では下面側)を覆うよ
うにして導体パターン31が形成してあり、この導体パ
ターン31が接地されているものを提案する。
(2) As a mounting structure, the electronic circuit 50 is composed of an IC, and the acceleration detection is performed on the substrate 32 on which the IC 50 and the acceleration detecting element 2 with the electromagnetic shield portions 20 and 21 are mounted. Element 2 and IC50
It is proposed that the conductor pattern 31 is formed so as to cover the surface (the lower surface side in FIG. 1) facing the substrate 32, and the conductor pattern 31 is grounded.

【0012】さらに、加速度検出素子2に形成した電磁
シールド部20,21のうち基板32に面する方21を
導電性接着剤30を介して前記導体パターン31に接着
したものを提案する。
Further, it is proposed that one of the electromagnetic shield portions 20 and 21 formed on the acceleration detecting element 2 facing the substrate 32 is bonded to the conductor pattern 31 via a conductive adhesive 30.

【0013】[0013]

【作用】上記(1)の構成によれば、加速度検出素子2
の可動電極6が加速度に応じて変位すると、可動電極6
の一方の面に対向する固定電極7・可動電極6間の静電
容量C1と、他方の面に対向する固定電極8・可動電極
6間の静電容量C2との差ΔCを電気信号に変換する。
According to the configuration (1), the acceleration detecting element 2
When the movable electrode 6 of the
The difference ΔC between the electrostatic capacitance C1 between the fixed electrode 7 and the movable electrode 6 facing one surface and the electrostatic capacitance C2 between the fixed electrode 8 and the movable electrode 6 facing the other surface is converted into an electric signal. To do.

【0014】この場合、加速度検出素子2の可動電極側
或いは固定電極側が回路的には高インピーダンスになっ
ているため、外乱ノイズ(高周波電波、検出素子を取り
囲む雰囲気の誘電率)が乗り易い。このノイズは、一方
の固定電極7・可動電極6間と他方の固定電極8・可動
電極6間で仮に均等のΔnであるならば、容量差は、Δ
C=(ΔC1+Δn)−(ΔC2+Δn)で近似され、
Δnが相殺される。
In this case, since the movable electrode side or the fixed electrode side of the acceleration detecting element 2 has a high impedance in terms of a circuit, disturbance noise (high frequency radio wave, dielectric constant of the atmosphere surrounding the detecting element) is likely to be applied. If the noise is Δn even between the fixed electrode 7 and the movable electrode 6 on the one hand and between the fixed electrode 8 and the movable electrode 6 on the other hand, the capacitance difference is Δn.
C = (ΔC1 + Δn) − (ΔC2 + Δn)
Δn are offset.

【0015】しかし、実際の加速度検出素子は、構造
上、一方の固定電極7から引出用配線80までの導電路
33,22と、他方の固定電極8から引出用配線82ま
での導電路23の距離や態様が異なるために、ノイズの
加速度検出素子へ与える影響が均等でなくなり、ΔC検
出による差動方式でも除去することのできない外乱ノイ
ズが影響してしまう。
However, the structure of the actual acceleration detecting element is composed of the conductive paths 33 and 22 from one fixed electrode 7 to the lead wire 80 and the conductive path 23 from the other fixed electrode 8 to the lead wire 82. Since the distance and the mode are different, the influence of noise on the acceleration detecting element is not uniform, and the disturbance noise that cannot be removed even by the differential method by ΔC detection has an influence.

【0016】一方、加速度検出素子2の引出用配線8
0,81,82のうち高インピーダンスにあるもの(電
子回路の容量検出用オペアンプの入力段に接続されるも
のがこれに該当する)もノイズが乗り易いが、ここでの
配線引出しは、ほゞ対象のレイアウトにすることがで
き、そのため、これらの配線間に限っていえばΔnの影
響をほゞ均等にできるので、上記相殺が成立し得、しか
も、上記オペアンプの出力段以降を低インピーダンス
(ノイズが乗りにくい)となるので、電子回路50側で
は加速度検出素子2に較べてノイズの影響が小さい。
On the other hand, the lead-out wiring 8 of the acceleration detecting element 2
Of 0, 81, and 82, the one with high impedance (the one connected to the input stage of the capacitance detection operational amplifier of the electronic circuit corresponds to this) is easy to get noise, but the wire drawing here is almost The target layout can be achieved, and therefore, the influence of Δn can be made almost uniform if it is limited between these wirings, so that the above cancellation can be achieved, and moreover, after the output stage of the operational amplifier is low impedance (noise). Therefore, the influence of noise is smaller on the electronic circuit 50 side than on the acceleration detecting element 2.

【0017】したがって、静電容量式の加速度センサに
よれば、必要最小限の電磁シールドを加速度検出素子2
側に施せばよく、以上の点に着目して、本発明では、加
速度検出素子2自身にその固定電極7,8が形成してあ
る絶縁部材10,11と層をなすよう電磁シールド部2
0,21を設けた。
Therefore, according to the capacitance type acceleration sensor, the minimum necessary electromagnetic shield is provided in the acceleration detecting element 2.
In view of the above points, in the present invention, the electromagnetic shield portion 2 is formed so as to form a layer with the insulating members 10 and 11 on which the fixed electrodes 7 and 8 are formed on the acceleration detection element 2 itself.
0 and 21 are provided.

【0018】その結果、第1には、従来のようにパッケ
ージケースに電磁シールド部を施すものに比べて電磁シ
ールド部の形成領域を大幅に縮小することができ、しか
も電磁シールド部の形成領域を縮小しても、加速度に応
じた静電容量変化信号を、外乱ノイズによる影響を少な
く精度良く検出する。
As a result, firstly, the formation area of the electromagnetic shield portion can be greatly reduced as compared with the conventional case where the electromagnetic shield portion is provided in the package case, and the formation area of the electromagnetic shield portion can be reduced. Even if it is reduced, the capacitance change signal according to the acceleration is detected with a small influence of disturbance noise and with high accuracy.

【0019】第2には、この種の静電容量式加速度セン
サのプロセスは、半導体ウエハ(例えばシリコンウエ
ハ)にエッチング等の微細加工技術を施して多数の可動
電極を予め形成し、この半導体ウエハを介在させて絶縁
部材(例えばパイレックスガラスで、その内表面に個々
の可動電極に対向する固定電極が蒸着等で薄膜形成して
ある)を層状構造で接合し、且つ前記電磁シールド部と
なる導電部材を絶縁部材上に成膜した後、これらの層状
構造体を個々のものに分割して製品化することが可能な
ので、自動化による量産を可能にする。
Second, in the process of this type of capacitance type acceleration sensor, a semiconductor wafer (for example, a silicon wafer) is subjected to a fine processing technique such as etching to form a large number of movable electrodes in advance, and this semiconductor wafer is formed. An insulating member (for example, Pyrex glass, a fixed electrode facing each movable electrode is formed into a thin film by vapor deposition or the like on the inner surface of the insulating member) with a layered structure, and serves as the electromagnetic shield. After the member is formed on the insulating member, these layered structures can be divided into individual products for commercialization, which enables mass production by automation.

【0020】第3には、加速度検出素子そのものに電磁
シールド部を設けたので、該加速度検出素子をその他の
センサ部品(例えば電子回路となるIC)と共に汎用の
プラスチック製(非導電性)のパッケージケースに収容
可能にする。
Third, since the acceleration detecting element itself is provided with an electromagnetic shield portion, the acceleration detecting element together with other sensor parts (for example, an IC which becomes an electronic circuit) is made of a general-purpose plastic (non-conductive) package. It can be stored in a case.

【0021】次に、上記(2)の構成によれば、加速度
検出素子2自身に設けた電磁シールド部20,21によ
り加速度検出素子2の耐ノイズを図れるほかに、基板3
2に設けた接地導体パターン31により検出素子2の耐
ノイズ性を更に向上させ、しかも、導体パターン31に
より電子回路(IC)50も耐ノイズ性を有し、一層の
センサ精度向上を図り得る。
Next, according to the above configuration (2), in addition to the noise resistance of the acceleration detecting element 2 being ensured by the electromagnetic shield portions 20 and 21 provided on the acceleration detecting element 2 itself, the substrate 3
The noise resistance of the detection element 2 is further improved by the grounding conductor pattern 31 provided on the wiring 2, and the electronic circuit (IC) 50 also has noise resistance by the conductor pattern 31, so that the accuracy of the sensor can be further improved.

【0022】この場合、接地された導体パターン31に
加速度検出素子2の電磁シールド部21(基板32に面
した方の電磁シールド部)を導電性接着剤30を介して
接着すれば、簡単に電磁シールド部21をグランド電位
に接続することができる。
In this case, if the electromagnetic shield portion 21 of the acceleration detecting element 2 (the electromagnetic shield portion facing the substrate 32) is bonded to the grounded conductor pattern 31 via the conductive adhesive 30, the electromagnetic wave can be easily generated. The shield portion 21 can be connected to the ground potential.

【0023】なお、本発明における電磁シールド部2
0,21は、双方共に接地しなくともそれなりの耐ノイ
ズ機能を発揮でき、また、そのうちの少なくとも一つを
グランド電位或いは低インピーダンスの固定電位に接続
すればより一層の耐ノイズ機能を発揮できる。
Incidentally, the electromagnetic shield portion 2 in the present invention.
Nos. 0 and 21 can exhibit a proper noise resistance function without being grounded. Further, if at least one of them is connected to the ground potential or a low impedance fixed potential, a further noise resistance function can be exhibited.

【0024】[0024]

【実施例】本発明の実施例を図1〜図7により説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0025】まず、本発明の実施例の説明に先立ち、静
電容量式加速度センサの作動原理について図6及び図7
により説明する。
Prior to the description of the embodiments of the present invention, the operating principle of the capacitance type acceleration sensor will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
Will be described.

【0026】図6は、本発明の適用対象となる静電容量
式加速度センサの検出回路(電子回路)を示したもので
ある。
FIG. 6 shows a detection circuit (electronic circuit) of the capacitance type acceleration sensor to which the present invention is applied.

【0027】本センサの検出回路は、信号印加部1、加
速度検出素子2、容量検出部3、増幅部4により構成さ
れている。
The detection circuit of this sensor comprises a signal application section 1, an acceleration detection element 2, a capacitance detection section 3, and an amplification section 4.

【0028】加速度検出素子2は、シリコンビーム5に
より支持される可動電極6、可動電極6の両面と微小空
隙を介してそれぞれ対向するように配置された固定電極
7,8、内面に固定電極7が形成してある絶縁部材1
0、同じく内面に固定電極8が形成してある絶縁部材1
1を主な要素とする。このうち、可動電極6及びビーム
5は、シリコン板9をエッチング等で微細加工すること
で形成され、併せてスペーサ9(9a,9b)が形成さ
れる。シリコンビーム5は単数、複数のいずれによって
構成してもよく、ビーム5の先端に設けた可動電極6が
加速度に応じて変位する重錘の機能を有する。
The acceleration detecting element 2 includes a movable electrode 6 supported by a silicon beam 5, fixed electrodes 7 and 8 arranged so as to face both surfaces of the movable electrode 6 with a minute gap, and a fixed electrode 7 on the inner surface. Insulation member 1 formed with
0, the insulating member 1 also having the fixed electrode 8 formed on the inner surface
1 is the main element. Of these, the movable electrode 6 and the beam 5 are formed by finely processing the silicon plate 9 by etching or the like, and the spacers 9 (9a, 9b) are also formed. The silicon beam 5 may be composed of either a single beam or a plurality of beams, and the movable electrode 6 provided at the tip of the beam 5 has a function of a weight that is displaced according to acceleration.

【0029】一方、可動電極6に対向する一対の固定電
極7、8は、アルミニウム等の金属材よりなり、それぞ
れが絶縁部材であるガラス板(パイレックスガラス)1
0,11に蒸着その他適宣の方法により形成される。
On the other hand, the pair of fixed electrodes 7 and 8 facing the movable electrode 6 are made of a metal material such as aluminum, and each is a glass plate (Pyrex glass) 1 which is an insulating member.
0 and 11 are formed by vapor deposition or other appropriate method.

【0030】加速度検出素子2を製作する場合には、ガ
ラス板10,11に設けた固定電極7,8と可動電極6
とを位置あわせして、ガラス板10,11をスペーサ9
a及び9bを介して平行配置し、ガラス板10,11の
各々とスペーサ9a,9bとを陽極接合する。
When manufacturing the acceleration detecting element 2, the fixed electrodes 7 and 8 and the movable electrode 6 provided on the glass plates 10 and 11 are used.
And the glass plates 10 and 11 with the spacer 9
The glass plates 10 and 11 and the spacers 9a and 9b are anodic-bonded in parallel with each other via a and 9b.

【0031】このようにして、ガラス板(絶縁部材)1
0,11に可動電極6付きシリコン板9を介在させた三
層構造の加速度検出素子2が形成される。可動電極6と
各固定電極7,8間には、初期ギャップd0(数μm程
度)が確保される。
In this way, the glass plate (insulating member) 1
The acceleration detecting element 2 having a three-layer structure in which the silicon plate 9 with the movable electrode 6 is interposed between 0 and 11 is formed. An initial gap d 0 (about several μm) is secured between the movable electrode 6 and each fixed electrode 7, 8.

【0032】可動電極6は、検出すべき加速度により慣
性力を受け変位する。この可動電極6が変位すると、可
動電極6と固定電極7間の静電容量C1、及び可動電極
6と固定電極8間の静電容量C2は変化する。
The movable electrode 6 is displaced by receiving an inertial force due to the acceleration to be detected. When the movable electrode 6 is displaced, the electrostatic capacitance C1 between the movable electrode 6 and the fixed electrode 7 and the electrostatic capacitance C2 between the movable electrode 6 and the fixed electrode 8 change.

【0033】容量検出部3は、信号印加部1によって作
られる矩形波状の交流電圧により、このC1とC2の差
分ΔCを検出し、電圧に変換して出力するものである。
The capacitance detecting section 3 detects the difference ΔC between C1 and C2 by the rectangular wave AC voltage generated by the signal applying section 1, converts it into a voltage, and outputs it.

【0034】この容量検出部3により加速度信号が電圧
信号Voに変換された後、増幅部4により所定の電圧値
に増幅、調整され、加速度に比例した直線的な出力電圧
Voutを得ることができる。
After the acceleration signal is converted into the voltage signal Vo by the capacitance detection unit 3, it is amplified and adjusted to a predetermined voltage value by the amplification unit 4, and a linear output voltage Vout proportional to the acceleration can be obtained. .

【0035】このような構成にすることによって容量式
加速度センサの容量検出回路として静電サーボ制御を用
いることなく、加速度を比較的高精度に検出できる。
With such a structure, the acceleration can be detected with relatively high accuracy without using electrostatic servo control as the capacitance detection circuit of the capacitance type acceleration sensor.

【0036】図7に信号印加部1,加速度検出素子2,
容量検出部3を示す回路ブロック図の一実施例を示す。
FIG. 7 shows a signal applying section 1, an acceleration detecting element 2,
An embodiment of a circuit block diagram showing the capacitance detection unit 3 is shown.

【0037】信号印加部1は、発振器70、インバータ
71によって構成されている。また、容量検出部3は、
オペアンプ72、定電圧73、コンデンサ74、スイッ
チ75、コンデンサ76によって構成されている。
The signal applying section 1 is composed of an oscillator 70 and an inverter 71. In addition, the capacitance detection unit 3 is
It is composed of an operational amplifier 72, a constant voltage 73, a capacitor 74, a switch 75, and a capacitor 76.

【0038】信号印加部1により、矩形波状の交流電圧
Vs1が立ち上がる(Vs2が立ち下がる)と、コンデ
ンサC1(一方の固定電極7・可動電極6間の容量を等
価的にコンデンサとしたもの)は充電され、コンデンサ
C2(他方の固定電極8・可動電極6間の容量を等価的
にコンデンサとしたもの)は放電される。この時、C1
からCf(コンデンサ74の静電容量)に移動する(充
放電時に流れる電流により電荷が移動するように見え
る)電荷Q1、及びC2からCfに移動する電荷Q2は
(1)式及び(2)式で表される。
When the rectangular wave AC voltage Vs1 rises (Vs2 falls) by the signal applying section 1, the capacitor C1 (where the capacitance between one fixed electrode 7 and the movable electrode 6 is equivalently a capacitor) is generated. The capacitor C2 is charged and the capacitor C2 (the capacitance between the other fixed electrode 8 and the movable electrode 6 is equivalently a capacitor) is discharged. At this time, C1
To Cf (capacitance of the capacitor 74) (the charge seems to move due to the current flowing at the time of charging / discharging), and the charge Q2 moving from C2 to Cf are expressed by equations (1) and (2) It is represented by.

【0039】[0039]

【数1】Q1=C1・Vs …(1) Q2=−C2・Vs …(2) ここで、Vsは交流電圧Vs1,Vs2の電圧値(波高
値)である。
## EQU1 ## Q1 = C1.Vs (1) Q2 = -C2.Vs (2) where Vs is the voltage value (peak value) of the AC voltages Vs1 and Vs2.

【0040】また、容量Cfに蓄えられる電荷Qfは、
Q1とQ2との和になるので、Qfは(3)式で表され
る。
The charge Qf stored in the capacitor Cf is
Since it is the sum of Q1 and Q2, Qf is expressed by equation (3).

【0041】[0041]

【数2】 Qf=Q1+Q2=(C1−C2)Vs …(3) さらに、容量Cfの両端の電圧Vは(4)式のように表
される。
## EQU00002 ## Qf = Q1 + Q2 = (C1-C2) Vs (3) Further, the voltage V across the capacitor Cf is expressed by the equation (4).

【0042】[0042]

【数3】 V=Qf/Cf=(C1−C2)Vs/Cf …(4) オペアンプ72の出力Voはコンデンサ74の両端電圧
Vと正負反対の電圧であるから、Voは(5)式で表さ
れる。
## EQU3 ## V = Qf / Cf = (C1-C2) Vs / Cf (4) Since the output Vo of the operational amplifier 72 is a voltage opposite to the voltage V across the capacitor 74, the Vo is expressed by the equation (5). expressed.

【0043】[0043]

【数4】 Vo=−(C1−C2)Vs/Cf+Vα …(5) 電圧Vs1の立上りにほぼ同期してスイッチ75が閉
じ、コンデンサ76によって電圧Voがサンプルホール
ドされ、増幅器14に入力される。
## EQU00004 ## Vo =-(C1-C2) Vs / Cf + V.alpha. (5) The switch 75 is closed almost in synchronization with the rise of the voltage Vs1, and the voltage Vo is sampled and held by the capacitor 76 and input to the amplifier 14.

【0044】本実施例の回路の場合、固定電極7,8側
にはパルス状の電圧を発生する発振器70とインバータ
71が接続されている。即ち、固定電極側は低インピー
ダンスな回路構成になっている。
In the case of the circuit of this embodiment, an oscillator 70 and an inverter 71 for generating a pulsed voltage are connected to the fixed electrodes 7 and 8 side. That is, the fixed electrode side has a low impedance circuit configuration.

【0045】一方、可動電極6側は容量検出器であるオ
ペアンプ72の入力段に接続されているため、回路的に
は高インピーダンスになっている。このため、可動電極
6は高インピーダンスの電線となっており、高周波電波
等の外乱ノイズに対して影響を受けやすくなっている。
On the other hand, since the movable electrode 6 side is connected to the input stage of the operational amplifier 72 which is a capacitance detector, the circuit has a high impedance. Therefore, the movable electrode 6 is a high-impedance electric wire and is easily affected by disturbance noise such as high-frequency radio waves.

【0046】従って、この可動電極6を外乱ノイズから
ガードする電磁シールドが必要になる。
Therefore, an electromagnetic shield is required to protect the movable electrode 6 from disturbance noise.

【0047】ここで、図1,図2,図3により本発明の
第1実施例に係る加速度センサを説明する。
An acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3.

【0048】図1は、第1実施例に係る静電容量式加速
度センサの要部断面図、図2は、そのうちの加速度検出
素子のみを取り出して示す模式図、図3は本実施例の実
装状態を示す一部切欠き平面図であり、図中、既述した
図6,図7に用いた符号と同一のものは同一或いは共通
する要素を示す。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part of a capacitance type acceleration sensor according to the first embodiment, FIG. 2 is a schematic view showing only an acceleration detecting element among them, and FIG. 3 is a mounting view of this embodiment. FIG. 8 is a partially cutaway plan view showing a state, in which the same reference numerals as those used in FIGS. 6 and 7 described above indicate the same or common elements.

【0049】図1,図2に示すように、本実施例は、可
動電極6を有するシリコン板(シリコン層)9を介在さ
せて、固定電極7,8が形成してあるガラス板(絶縁部
材)10,11を上下に配置した積層体により加速度セ
ンサの検出素子2を構成し、この点については、図6の
ものと同様である。固定電極7,8は、シリコン板9と
絶縁シール34を介して電気的に絶縁されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in this embodiment, a glass plate (insulating member) on which fixed electrodes 7 and 8 are formed with a silicon plate (silicon layer) 9 having a movable electrode 6 interposed therebetween. ) A detection element 2 of the acceleration sensor is composed of a laminated body in which 10 and 11 are arranged vertically, and this point is the same as that of FIG. The fixed electrodes 7 and 8 are electrically insulated from the silicon plate 9 via an insulating seal 34.

【0050】加速度検出素子2以外の回路要素を含む電
子回路、すなわち、図6における信号印加部1,容量検
出部3,増幅部4がIC50により形成してある。加速
度検出素子2とIC50は、基板32上に搭載してあ
り、これらの要素2,3が引出用の配線80,81,8
2を介して電気的に接続されている。ここでは、固定電
極7がガラス板10に設けた導電膜付きスルーホール3
3,ガラス板10外面に設けた導体パターン22(この
導体パターン22は後述する電磁シールド部20と絶縁
された状態で形成してある)より成る導電路を介して引
出用配線80に接続され、固定電極8はガラス板11に
設けた導体パターン23よりなる導電路を介して引出用
配線82に接続される。また、可動電極6はそのシリコ
ン板9自身を介して引出用配線81に接続される。
An electronic circuit including circuit elements other than the acceleration detecting element 2, that is, the signal applying section 1, the capacitance detecting section 3, and the amplifying section 4 in FIG. 6 are formed by an IC 50. The acceleration detecting element 2 and the IC 50 are mounted on the substrate 32, and these elements 2 and 3 are connected to the wirings 80, 81 and 8 for drawing.
It is electrically connected via 2. Here, the fixed electrode 7 is provided on the glass plate 10 and the through hole 3 with a conductive film is provided.
3, connected to the lead-out wiring 80 via a conductive path formed of a conductor pattern 22 provided on the outer surface of the glass plate 10 (this conductor pattern 22 is formed in a state of being insulated from an electromagnetic shield portion 20 described later), The fixed electrode 8 is connected to the lead-out wiring 82 via a conductive path formed of a conductor pattern 23 provided on the glass plate 11. Further, the movable electrode 6 is connected to the extraction wiring 81 via the silicon plate 9 itself.

【0051】本実施例では、加速度検出素子2自身に、
その固定電極7,8が形成してあるガラス板10,11
と層をなすように電磁シールド部20,21を設けてあ
る。ここでは、ガラス板10,11の外面にこの外面を
覆うようにして電磁シールド部20,21を設ける。
In this embodiment, the acceleration detecting element 2 itself is
Glass plates 10, 11 on which the fixed electrodes 7, 8 are formed
The electromagnetic shield portions 20 and 21 are provided so as to form a layer. Here, the electromagnetic shields 20 and 21 are provided on the outer surfaces of the glass plates 10 and 11 so as to cover the outer surfaces.

【0052】電磁シールド部20,21は、アルミニウ
ムまたはニッケル等の導電性の金属で構成されており、
スパッタ,蒸着,メッキ等でガラス板10,11の外面
(固定電極7,8が形成してある面と反対の面)に成膜
されている。
The electromagnetic shield parts 20 and 21 are made of a conductive metal such as aluminum or nickel.
A film is formed on the outer surface (the surface opposite to the surface on which the fixed electrodes 7 and 8 are formed) of the glass plates 10 and 11 by sputtering, vapor deposition, plating or the like.

【0053】加速度検出素子2とIC50は、それぞれ
基板32上に搭載されるが、基板32上には銀−パラジ
ュウム等の導体パターン31を印刷し、この導体パター
ン31に加速度検出素子2の下側(基板32に向いた
側)の電磁シールド部21とIC50の下面が電気的に
接続されるように導電性接着剤30を介して接着されて
いる。導電性接着剤30は、例えば、シリコンやエポキ
シに、カーボンや銀等の導電性のフィラーを混入して成
る。また、導体パターン31は、加速度検出素子2とI
C50の下面(基板32に向いた面)を覆うようにし
て、アースまたは電源等の接地電位(低インピーダンス
の固定電位)に接続してある。
The acceleration detecting element 2 and the IC 50 are mounted on a substrate 32, respectively, and a conductor pattern 31 such as silver-palladium is printed on the substrate 32, and the conductor pattern 31 is provided on the lower side of the acceleration detecting element 2. The electromagnetic shield portion 21 (on the side facing the substrate 32) and the lower surface of the IC 50 are adhered via a conductive adhesive 30 so as to be electrically connected. The conductive adhesive 30 is made of, for example, silicon or epoxy mixed with a conductive filler such as carbon or silver. In addition, the conductor pattern 31 includes the acceleration detection element 2 and I
The lower surface of C50 (the surface facing the substrate 32) is covered so as to be connected to ground or a ground potential (a low-impedance fixed potential) such as a power supply.

【0054】このような電磁シールド構造によれば、静
電容量検出用の可動電極6とその配線の役割をしている
シリコン板9及び固定電極7,8が電磁シールド部2
0,21によって周囲からシールドされる。そのため、
加速度検出素子周辺からの外乱ノイズ(高周波電波や周
囲の雰囲気の誘電率の変化等)による影響を低減するこ
とができる。また、加速度検出素子2の浮遊容量の変動
を低減でき加速度検出精度を向上させることができる。
According to such an electromagnetic shield structure, the movable electrode 6 for detecting the electrostatic capacitance, the silicon plate 9 serving as the wiring thereof, and the fixed electrodes 7 and 8 are the electromagnetic shield portion 2.
It is shielded from the surroundings by 0,21. for that reason,
It is possible to reduce the influence of disturbance noises (such as high frequency radio waves and changes in the dielectric constant of the surrounding atmosphere) from around the acceleration detection element. Further, the fluctuation of the stray capacitance of the acceleration detection element 2 can be reduced, and the acceleration detection accuracy can be improved.

【0055】なお、本実施例では、加速度検出素子2と
してΔC差動方式の静電容量タイプのものを用いるが、
外乱ノイズは、一方の固定電極7・可動電極6間と他方
の固定電極8・可動電極6間に及ぼす影響が仮に均等の
Δnであるならば、ΔC=(ΔC1+Δn)−(ΔC2
+Δn)で近似され、Δnが相殺されることで、ノイズ
の影響はほとんどない。
In this embodiment, as the acceleration detecting element 2, a capacitance type of ΔC differential system is used.
Disturbance noise is ΔC = (ΔC1 + Δn) − (ΔC2 if the influence exerted between one fixed electrode 7 / movable electrode 6 and between the other fixed electrode 8 / movable electrode 6 is Δn.
It is approximated by + Δn), and Δn is canceled out, so that there is almost no influence of noise.

【0056】しかし、実際の加速度検出素子は、構造
上、図1に示すように一方の固定電極7から引出用配線
80までの導電路22,33と、他方の固定電極8から
引出用配線82までの導電路23の距離や態様が異なる
ために、ノイズの加速度検出素子へ与える影響が均等で
なくなり、ΔC検出による差動方式でも除去することの
できない外乱ノイズが影響してしまう。本実施例では、
このような外乱ノイズの影響を防止することができる。
However, the structure of the actual acceleration detecting element is, as shown in FIG. 1, conductive paths 22 and 33 from one fixed electrode 7 to the lead wire 80 and the other lead electrode 82 to the lead wire 80. Since the distance and the form of the conductive path 23 up to are different, the influence of noise on the acceleration detection element becomes uneven, and the disturbance noise that cannot be removed even by the differential method by ΔC detection affects. In this embodiment,
The influence of such disturbance noise can be prevented.

【0057】なお、引出用配線80,81,82〜電子
回路50の静電容量検出部(この容量検出部はΔC信号
をつくるところである)のうち、可動電極6側の引出用
配線80もオペアンプの入力段に接続されるため高イン
ピーダンスでありノイズが乗り易いが、ここでの各固定
電極の配線80,82は可動電極配線81に対してほゞ
対象のレイアウトにすることができ、そのため、この引
出配線間に限っていえば外乱ノイズが乗ってもC1とC
2のΔnの影響をほゞ均等にできるので、上記相殺が成
立し得、しかも、上記オペアンプの出力段以降を低イン
ピーダンス(ノイズが乗りにくい)となるので、電子回
路側ではノイズの影響が小さい。
Of the lead wires 80, 81, 82 to the electrostatic capacitance detector of the electronic circuit 50 (this capacitance detector produces the ΔC signal), the lead wire 80 on the movable electrode 6 side is also an operational amplifier. Since it is connected to the input stage of, the impedance is high and noise is apt to ride, but the wirings 80 and 82 of each fixed electrode here can be arranged almost symmetrically with respect to the movable electrode wiring 81. As long as it is between the lead wires, C1 and C
Since the influence of Δn of 2 can be made almost uniform, the above cancellation can be established, and furthermore, the impedance after the output stage of the operational amplifier is low (noise is hard to ride), so the influence of noise is small on the electronic circuit side. .

【0058】したがって、本実施例によれば、 (1)必要最小限の電磁シールドを加速度検出素子2側
に施せばよく、電磁シールド部の形成領域を大幅に縮小
し得る効果がある。
Therefore, according to the present embodiment, (1) it is sufficient to provide the minimum necessary electromagnetic shield on the acceleration detecting element 2 side, and it is possible to significantly reduce the formation region of the electromagnetic shield portion.

【0059】さらに、次のような効果を奏する。Further, the following effects are obtained.

【0060】(2)可動電極6のみならず、固定電極
7,8をも覆うように静電シールド部20,21が設け
てあるために、図6に挙げた回路構成以外の場合、例え
ば固定電極側が高インピーダンスの回路となるような回
路構成の場合でも、同様の効果がある。
(2) Since the electrostatic shield portions 20 and 21 are provided so as to cover not only the movable electrode 6 but also the fixed electrodes 7 and 8, in the case of a circuit configuration other than that shown in FIG. The same effect is obtained even in the case of a circuit configuration in which the electrode side is a high impedance circuit.

【0061】(3)静電容量式加速度センサのプロセス
は、半導体ウエハ(例えばシリコンウエハ)にエッチン
グ等の微細加工技術を施して多数の可動電極6を予め形
成し、この半導体ウエハを介在させて絶縁部材(例えば
パイレックスガラスで、その内表面に個々の可動電極6
に対向する固定電極7,8が蒸着等で薄膜形成してあ
る)を層状構造で接合し、且つ電磁シールド部20,2
1となる導電部材を絶縁部材上にスパッタリング,メッ
キ,蒸着等で成膜した後、これらの層状構造体を個々の
ものに分割して製品化することが可能なので、自動化に
よる量産を可能にし、この種加速度センサのコスト低減
を図り得る。
(3) In the process of the electrostatic capacitance type acceleration sensor, a semiconductor wafer (for example, a silicon wafer) is subjected to a fine processing technique such as etching to form a large number of movable electrodes 6 in advance, and the semiconductor wafer is interposed therebetween. Insulating member (for example, Pyrex glass, on the inner surface of which individual movable electrodes 6
Fixed electrodes 7 and 8 facing each other are formed into a thin film by vapor deposition or the like), and the electromagnetic shield portions 20 and 2 are joined together in a layered structure.
After forming a conductive member to be 1 on the insulating member by sputtering, plating, vapor deposition, etc., it is possible to divide these layered structures into individual ones and commercialize them, enabling mass production by automation, The cost of this kind of acceleration sensor can be reduced.

【0062】(4)さらに、加速度検出素子2そのもの
に電磁シールド部20,21を設けたので、該加速度検
出素子をその他のセンサ部品(例えば電子回路基板)5
0と共に汎用のプラスチック製(非導電性)のパッケー
ジケースに収容可能にすることができ、より一層のコス
ト低減を図ることができる。
(4) Further, since the acceleration detecting element 2 itself is provided with the electromagnetic shield portions 20 and 21, the acceleration detecting element is replaced by another sensor component (for example, an electronic circuit board) 5.
It can be accommodated in a general-purpose plastic (non-conductive) package case together with 0, and the cost can be further reduced.

【0063】(5)下側の電磁シールド部21を導電性
接着剤30と導体パターン31を介して、アースまたは
電源等の接地電位(低インピーダンスの電位)に容易に
接続することができる。なお、電磁シールド部20,2
1のうち一方のシールド部21を接地電位に接続しただ
けでも充分に耐ノイズは図れる。
(5) The lower electromagnetic shield portion 21 can be easily connected to the ground potential or a ground potential (low impedance potential) such as a power source via the conductive adhesive 30 and the conductor pattern 31. The electromagnetic shield parts 20, 2
Even if one of the shield portions 21 of 1 is connected to the ground potential, noise resistance can be sufficiently achieved.

【0064】(6)加速度検出素子2のシールドに加え
て、IC50の下面も接地導体パターン31で覆ってい
るので、IC50の耐ノイズを向上させることができ
る。
(6) Since the lower surface of the IC 50 is covered with the ground conductor pattern 31 in addition to the shield of the acceleration detecting element 2, the noise resistance of the IC 50 can be improved.

【0065】図3に本実施例における静電容量式加速度
センサの実装構造を示す。
FIG. 3 shows the mounting structure of the capacitance type acceleration sensor in this embodiment.

【0066】図3では、加速度検出素子2、容量検出部
を集積化したIC50、コンデンサ等の受動部品51、
配線接続用のアルミ製パッド52が基板32に実装され
ている。基板32はプラスチック(金属でも可)等のパ
ッケージケース54に実装される。パッケージケース5
4は、基板32を収容するケース本体54Aとキャップ
57より成る。基板32から外部への配線は、アルミ線
55を介してパッド52から、端子55へ接続されてい
る。このケース54にはキャップ57が接着されてい
る。IC50と基板32間、及びIC50と検出素子2
間は金線やアルミ線等の電線53によって電気的に接続
されている。
In FIG. 3, an acceleration detecting element 2, an IC 50 in which a capacitance detecting section is integrated, a passive component 51 such as a capacitor,
Aluminum pads 52 for wiring connection are mounted on the substrate 32. The substrate 32 is mounted in a package case 54 made of plastic (may be metal) or the like. Package case 5
Reference numeral 4 is composed of a case body 54A for accommodating the substrate 32 and a cap 57. The wiring from the substrate 32 to the outside is connected to the terminal 55 from the pad 52 via the aluminum wire 55. A cap 57 is attached to the case 54. Between IC50 and substrate 32, and between IC50 and detection element 2
The spaces are electrically connected by an electric wire 53 such as a gold wire or an aluminum wire.

【0067】加速度検出素子2とIC50の下側に導体
パターン31を印刷し(図では便宜上、この導体パター
ンの領域をハッチングで示している)、接地電位に接続
される。
A conductor pattern 31 is printed on the lower side of the acceleration detecting element 2 and the IC 50 (the area of the conductor pattern is hatched in the figure for convenience), and is connected to the ground potential.

【0068】このような構造にすることによって、IC
50の下側も同時に静電シールド(ガード電極)で覆わ
れるため、外乱ノイズに対する効果が大きい。
With such a structure, the IC
Since the lower side of 50 is also covered with the electrostatic shield (guard electrode) at the same time, it has a great effect on the disturbance noise.

【0069】また、この導体パターン31があるため
に、加速度検出素子2とIC50を接着するための接着
剤を塗布するときのパターンとして使用できる他、マウ
ントする際の位置認識用のパターン、位置決め用パター
ンとしても使用できるという効果がある。
Further, since the conductor pattern 31 is provided, it can be used as a pattern when applying an adhesive for bonding the acceleration detecting element 2 and the IC 50, as well as a pattern for position recognition and positioning for mounting. The effect is that it can also be used as a pattern.

【0070】なお、上記電磁シールド部20,21は導
体として使用できるものであれば上記以外の材料にこだ
わる必要はなく、例えば導電性のフィラーを混入した導
電性のペーストを、ディスペンサーや印刷等によって塗
布しても良いし、不純物をドープしたシリコン等の半導
体を陽極接合により張り合わせて形成してもよく、さら
に、フィルム状,板状の導電部材で電磁シールド部を構
成してもよい。
The electromagnetic shield parts 20 and 21 need not be made of any material other than those described above as long as they can be used as conductors. For example, a conductive paste containing a conductive filler may be dispensed by a dispenser or printing. It may be applied, or it may be formed by bonding semiconductors such as silicon doped with impurities by anodic bonding, and further, the electromagnetic shield part may be composed of a film-shaped or plate-shaped conductive member.

【0071】図4は本発明の第2実施例に係る要部断面
図である。
FIG. 4 is a sectional view of the essential parts according to the second embodiment of the present invention.

【0072】本実施例は、第1実施例の構成に加えて、
基板32と離れた側(上側)の電磁シールド20を金線
やアルミ線等の電線40及びボンディング用のパッド4
1を介して基板側の接地導体パターン31へ接続してい
る。
In this embodiment, in addition to the structure of the first embodiment,
The electromagnetic shield 20 on the side (upper side) away from the substrate 32 is connected to an electric wire 40 such as a gold wire or an aluminum wire and a pad 4 for bonding.
1 to the ground conductor pattern 31 on the substrate side.

【0073】このような構造にすることによって、上下
の電磁シールド部20,21をガード電極にして接地電
位に容易に接続できるため、外乱ノイズの影響を非常に
受けにくい構造とすることができる。
With such a structure, the upper and lower electromagnetic shield portions 20 and 21 can be easily connected to the ground potential by using the upper and lower electromagnetic shield portions 20 and 21 as guard electrodes, so that the structure can be made very unlikely to be affected by disturbance noise.

【0074】図5は本発明の第3実施例に係る要部断面
図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of essential parts according to the third embodiment of the present invention.

【0075】本実施例は、第1実施例の構成に加えて、
加速度検出素子2の電磁シールド部21と基板32上の
導体パターン31とを、その間に導電性のスペーサ部材
60を介在させて、導電性接着剤30a、30bで接着
している。
In addition to the structure of the first embodiment, this embodiment
The electromagnetic shield portion 21 of the acceleration detecting element 2 and the conductor pattern 31 on the substrate 32 are bonded with conductive adhesives 30a and 30b with a conductive spacer member 60 interposed therebetween.

【0076】このスペーサ60は、鉄や銅等の金属や、
不純物をドープしたシリコン等が使われる。これはガー
ド電極(電磁シールド)21の接地用配線として利用さ
れる他、応力緩衝用のスペーサとしても使用される。
The spacer 60 is made of metal such as iron or copper,
For example, silicon doped with impurities is used. This is used not only as a grounding wiring for the guard electrode (electromagnetic shield) 21 but also as a spacer for buffering stress.

【0077】このような構成にすることによって、外乱
ノイズの影響を受けにくい構造にできる他、検出素子と
基板の熱膨張差による応力の影響や、パッケージからの
応力の影響を低減できるという効果がある。
With such a structure, it is possible to make the structure less susceptible to the influence of disturbance noise, and to reduce the influence of the stress due to the difference in thermal expansion between the detection element and the substrate and the influence of the stress from the package. is there.

【0078】[0078]

【発明の効果】本発明によれば、電磁シールドを施す規
模を小さくしつつもパッケージ外部や加速度検出素子周
辺からの外乱(高周波電波や周囲の雰囲気の誘電率の変
化等)による影響を低減することができ、高精度に加速
度を検出できる。また、加速度検出素子の浮遊容量の変
動を低減できる。
According to the present invention, the influence of external disturbances (high-frequency radio waves, changes in the dielectric constant of the surrounding atmosphere, etc.) from the outside of the package or around the acceleration detecting element is reduced while reducing the scale of electromagnetic shielding. Therefore, the acceleration can be detected with high accuracy. Further, it is possible to reduce the fluctuation of the stray capacitance of the acceleration detection element.

【0079】しかも、量産性に優れ,プラスチックパッ
ケージ化を可能にしてこの種加速度センサの低コスト化
を図ることができる。
Moreover, the mass production is excellent, the plastic package can be formed, and the cost of this kind of acceleration sensor can be reduced.

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

【図1】本発明の第1実施例に係る加速度センサの要部
断面図。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part of an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施例に用いる加速度検出素子の模式断面
図。
FIG. 2 is a schematic sectional view of an acceleration detection element used in the first embodiment.

【図3】第1実施例の加速度センサの実装状態を示す一
部開披平面図。
FIG. 3 is a partially open plan view showing a mounting state of the acceleration sensor of the first embodiment.

【図4】本発明の第2実施例に係る加速度センサの要部
断面図。
FIG. 4 is a sectional view of an essential part of an acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施例に係る加速度センサの要部
断面図。
FIG. 5 is a sectional view of an essential part of an acceleration sensor according to a third embodiment of the invention.

【図6】静電容量式加速度センサの作動原理を示す説明
図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the operating principle of the capacitance type acceleration sensor.

【図7】静電容量式加速度センサの回路ブロック図。FIG. 7 is a circuit block diagram of a capacitance type acceleration sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…信号印加部、2…加速度検出素子、3…容量検出
部、4…増幅部、5…梁(シリコンビーム)、6…可動
電極、7,8…固定電極、9…シリコン板、9a,9b
…スペーサ、10,11…ガラス板(絶縁部材)、2
0,21…電磁シールド部、30…導電性接着剤、31
…導体パターン、32…基板、50…IC(電子回
路)、54…パッケージケース、54A…ケース本体、
57…キャップ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Signal application part, 2 ... Acceleration detection element, 3 ... Capacitance detection part, 4 ... Amplification part, 5 ... Beam (silicon beam), 6 ... Movable electrode, 7, 8 ... Fixed electrode, 9 ... Silicon plate, 9a, 9b
... Spacers, 10, 11 ... Glass plates (insulating members), 2
0, 21 ... Electromagnetic shield part, 30 ... Conductive adhesive, 31
... conductor pattern, 32 ... substrate, 50 ... IC (electronic circuit), 54 ... package case, 54A ... case body,
57 ... Cap.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 昌大 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 鈴木 政善 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 市川 範男 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 3 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 杉沢 由紀子 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 3 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 堀江 潤一 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 小笠原 雄二 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 3 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masahiro Matsumoto Inventor Masahiro Matsumoto 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Masayoshi Suzuki Katsuta City, Ibaraki 2520 Takaba Address, Hitachi, Ltd. Automotive Equipment Division (72) Inventor Norio Ichikawa, Takada, Katsuta, Ibaraki Prefecture, Takaba 2477 Kashima Yatsu 3 Hitachi Automotive Engineering, Ltd. (72) Yukiko Sugisawa, Katsuta, Ibaraki, Ibaraki Kashima Yatsu 2477 3 Hitachi Automotive Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Junichi Horie 2520 Takaba, Katsuta City, Ibaraki Pref., Hitachi, Ltd. Automotive Equipment Division (72) Yuji Ogasawara Katsuta Ibaraki, Ibaraki 2477 Kashima Yatsu 3 Hitachi Automotie Engineering the Corporation

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加速度に応じて変位する可動電極、該可
動電極の両面とそれぞれ対向するよう配置された固定電
極を有する静電容量式の加速度検出素子と、前記加速度
検出素子と電気的に接続されて前記各固定電極・可動電
極間の静電容量の差を電気信号に変換する電子回路とを
備え、このうち前記加速度検出素子自身にその固定電極
が形成してある絶縁部材と層をなすように電磁シールド
部を設けて成ることを特徴とする加速度センサ。
1. An electrostatic capacitance type acceleration detecting element having a movable electrode which is displaced according to acceleration and fixed electrodes which are arranged so as to face both surfaces of the movable electrode, and electrically connected to the acceleration detecting element. And an electronic circuit for converting the electrostatic capacitance difference between the fixed electrodes and the movable electrodes into an electric signal, of which the acceleration detection element itself forms a layer with the insulating member on which the fixed electrode is formed. An acceleration sensor characterized in that an electromagnetic shield is provided as described above.
【請求項2】 前記電磁シールド部付き加速度検出素子
と前記電子回路とが基板に搭載された状態でプラスチッ
クのパッケージケースに収納されていることを特徴とす
る請求項1記載の加速度センサ。
2. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the acceleration detecting element with the electromagnetic shield part and the electronic circuit are housed in a plastic package case while being mounted on a substrate.
【請求項3】 前記電子回路がICにより構成され、こ
のICと前記電磁シールド部付き加速度検出素子とを搭
載する基板上に、これらの加速度検出素子及びICの前
記基板に向いた面を覆うようにして導体パターンが形成
してあり、この導体パターンが接地されていることを特
徴とする請求項1又は請求項2記載の加速度センサ。
3. The electronic circuit is composed of an IC, and a surface of the acceleration detection element and the IC facing the substrate is covered on a substrate on which the IC and the acceleration detection element with the electromagnetic shield part are mounted. 3. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the conductor pattern is formed and the conductor pattern is grounded.
【請求項4】 加速度に応じて変位する可動電極と、前
記可動電極を介在させた状態で対向配置される少なくと
も1対の固定電極とを有し、前記可動電極の変位を前記
可動電極と前記固定電極の静電容量の変化よりとらえ
て、加速度を検出する静電容量式の加速度センサにおい
て、 前記固定電極が形成してある絶縁部材の外面にこの外面
を覆う外乱ノイズ防止用の電磁シールド部を設けて成る
ことを特徴とする加速度センサ。
4. A movable electrode that is displaced according to acceleration, and at least one pair of fixed electrodes that are arranged to face each other with the movable electrode interposed therebetween. In an electrostatic capacitance type acceleration sensor that detects acceleration by detecting the change in electrostatic capacitance of a fixed electrode, an electromagnetic shield part for preventing disturbance noise that covers the outer surface of an insulating member formed with the fixed electrode. An acceleration sensor comprising:
【請求項5】 前記電磁シールド部は、前記絶縁部材の
外面に蒸着,スパッタリング,メッキのいずれかにより
形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項
4のいずれか1項記載の加速度センサ。
5. The acceleration according to claim 1, wherein the electromagnetic shield part is formed on the outer surface of the insulating member by any one of vapor deposition, sputtering, and plating. Sensor.
【請求項6】 前記電磁シールド部は、グランド電位ま
たは低インピーダンスの固定電位に接続されていること
を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項記
載の加速度センサ。
6. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the electromagnetic shield part is connected to a ground potential or a fixed potential having a low impedance.
【請求項7】 前記可動電極,固定電極,電磁シールド
部付き絶縁部材を一体化して成る加速度検出素子が基板
上に搭載され、この基板上には、グランド電位或いは固
定電位に設定してある導体パターンが形成してあり、前
記電磁シールド部のうち前記基板に面する方を導電性接
着剤を介して前記導体パターンに接着して成ることを特
徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項記載の
加速度センサ。
7. An acceleration detecting element formed by integrating the movable electrode, the fixed electrode, and an insulating member with an electromagnetic shield part is mounted on a substrate, and a conductor set to a ground potential or a fixed potential on the substrate. 7. A pattern is formed, and one of the electromagnetic shield portions facing the substrate is adhered to the conductor pattern via a conductive adhesive agent. The acceleration sensor according to item 1.
【請求項8】 前記加速度検出素子が前記基板上の導体
パターンに、導電性の材料で構成された応力緩和用スペ
ーサを介して前記導電性接着剤で接着されていることを
特徴とする請求項7記載の加速度センサ。
8. The acceleration detecting element is adhered to the conductor pattern on the substrate with the conductive adhesive via a stress relaxation spacer made of a conductive material. 7. The acceleration sensor according to 7.
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