JPH08160067A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JPH08160067A JPH08160067A JP6304622A JP30462294A JPH08160067A JP H08160067 A JPH08160067 A JP H08160067A JP 6304622 A JP6304622 A JP 6304622A JP 30462294 A JP30462294 A JP 30462294A JP H08160067 A JPH08160067 A JP H08160067A
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- acceleration
- cantilever
- acceleration sensor
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】２次元方向の加速度を精度よく検出できる２次
元加速度センサを提供する。 【構成】加速度センサは錘１ｂと固定部１とを片持梁１
ａによって連結した構成からなり、片持梁１ａは抵抗素
子を配置する面Ｓの幅Ｗが、反対側の面の幅よりも広く
形成してある。この面上に２方向の加速度を検出する加
速度センサを配置する。Ｘ方向の加速度がかかると、こ
の時の加速度により錘がＸ方向に移動して片持梁が機械
的に変形し、この結果、片持梁部に配置したピエゾ抵抗
素子ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４に変化が生じ、こ
の時の各抵抗素子の電気抵抗の変化がホイートストンブ
リッジ電圧の変化として検出する。また、Ｙ方向の加速
度がかかると、錘がＹ方向に移動して片持梁が機械的に
変形し、この結果、ピエゾ抵抗素子ＲＹ１、ＲＹ２、Ｒ
Ｙ３、ＲＹ４に変化が生じ、この時の各抵抗素子の電気
抵抗の変化がホイートストンブリッジ電圧の変化として
検出する。
元加速度センサを提供する。 【構成】加速度センサは錘１ｂと固定部１とを片持梁１
ａによって連結した構成からなり、片持梁１ａは抵抗素
子を配置する面Ｓの幅Ｗが、反対側の面の幅よりも広く
形成してある。この面上に２方向の加速度を検出する加
速度センサを配置する。Ｘ方向の加速度がかかると、こ
の時の加速度により錘がＸ方向に移動して片持梁が機械
的に変形し、この結果、片持梁部に配置したピエゾ抵抗
素子ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４に変化が生じ、こ
の時の各抵抗素子の電気抵抗の変化がホイートストンブ
リッジ電圧の変化として検出する。また、Ｙ方向の加速
度がかかると、錘がＹ方向に移動して片持梁が機械的に
変形し、この結果、ピエゾ抵抗素子ＲＹ１、ＲＹ２、Ｒ
Ｙ３、ＲＹ４に変化が生じ、この時の各抵抗素子の電気
抵抗の変化がホイートストンブリッジ電圧の変化として
検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のアンチスキッ
ド制御、トラクション制御、やエアバッグ、サスペンシ
ョンコントロール、カメラの手振れ防止、ロボット制御
等において、加速状態、揺れの状態を検出し、その検出
信号を効果的に処理して、各種制御等に使用できるよう
にした加速度センサに関するものであり、特に、干渉出
力特性を向上できる半導体加速度センサに関するもので
ある。
ド制御、トラクション制御、やエアバッグ、サスペンシ
ョンコントロール、カメラの手振れ防止、ロボット制御
等において、加速状態、揺れの状態を検出し、その検出
信号を効果的に処理して、各種制御等に使用できるよう
にした加速度センサに関するものであり、特に、干渉出
力特性を向上できる半導体加速度センサに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来より半導体加速度センサは、シリコ
ンウエハの異方性エッチングを利用した片持構造のもの
が中心に開発されている。以下、従来例の一つとして特
開平５−１６４７７５号公報に示された抵抗素子を用い
た加速度センサの構造を説明すると、図８（ａ）は片持
梁構造の加速度センサの構成を示す斜視図である。この
図において５１はシリコンウエハから方形状に形成され
た固定部としての半導体基板（以下、Ｓｉ基板という）
であり、この固定部５１の周縁部に沿って空隙部５２が
形成されている。５１ａはＳｉ基板５１を薄く加工して
形成した片持梁部であり、この片持梁部５１ａの先端に
は方形状に形成された錘部５１ｂが形成されている。５
３は信号処理回路部、５４は拡散抵抗であり、拡散抵抗
は片持梁部５１ａの上面に形成されている。拡散抵抗５
４は、例えばボロン（ほう素）などのIII種元素を熱拡
散またはイオン注入等の方法によって形成したものであ
る。ここで、片持梁部５１ａは、Ｓｉ基板５１によって
薄く形成され、錘部５１ｂはＳｉ基板５１によって肉厚
に形成されている。
ンウエハの異方性エッチングを利用した片持構造のもの
が中心に開発されている。以下、従来例の一つとして特
開平５−１６４７７５号公報に示された抵抗素子を用い
た加速度センサの構造を説明すると、図８（ａ）は片持
梁構造の加速度センサの構成を示す斜視図である。この
図において５１はシリコンウエハから方形状に形成され
た固定部としての半導体基板（以下、Ｓｉ基板という）
であり、この固定部５１の周縁部に沿って空隙部５２が
形成されている。５１ａはＳｉ基板５１を薄く加工して
形成した片持梁部であり、この片持梁部５１ａの先端に
は方形状に形成された錘部５１ｂが形成されている。５
３は信号処理回路部、５４は拡散抵抗であり、拡散抵抗
は片持梁部５１ａの上面に形成されている。拡散抵抗５
４は、例えばボロン（ほう素）などのIII種元素を熱拡
散またはイオン注入等の方法によって形成したものであ
る。ここで、片持梁部５１ａは、Ｓｉ基板５１によって
薄く形成され、錘部５１ｂはＳｉ基板５１によって肉厚
に形成されている。
【０００３】このように構成された加速度センサにおい
て、図８（ｂ）に示す矢印Ａ方向から加速度が作用する
と、図８（ｃ）に示すように加速度の作用した方向へ、
同加速度の大きさに応じて錘部５１ｂが変位するととも
に、片持梁部５１ａが撓み、同梁部５１ａに応力が発生
する。この結果、抵抗５４の各抵抗値が片持梁部５１ａ
の撓みに応じて変化し、これを周知のホイートストンブ
リッジからなる検出回路を使用して検出する。このよう
にして、この加速度センサでは、１次元方向の加速度を
検出することができる。
て、図８（ｂ）に示す矢印Ａ方向から加速度が作用する
と、図８（ｃ）に示すように加速度の作用した方向へ、
同加速度の大きさに応じて錘部５１ｂが変位するととも
に、片持梁部５１ａが撓み、同梁部５１ａに応力が発生
する。この結果、抵抗５４の各抵抗値が片持梁部５１ａ
の撓みに応じて変化し、これを周知のホイートストンブ
リッジからなる検出回路を使用して検出する。このよう
にして、この加速度センサでは、１次元方向の加速度を
検出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記１
次元加速度センサを使用して、２次元方向の加速度を検
出しようとした場合、たとえば、１次元加速度センサを
２方向に配置する必要がある。このため、各種装置にお
いて２次元方向の加速度を検出する場合には、その都
度、上記のような１次元加速度センサを２個使用しなけ
ればならず、コストが高くなり、その上、２次元方向へ
の取り付け誤差の影響も受け易くなり、加速度検出精度
が悪くなるという問題点があった。さらに、上記加速度
センサにおいては、図８（ｄ）に示す如く、錘の重心位
置が片持梁部の支持点と同軸上に無いため、例えば、矢
印Ｂ方向から加速度が作用した場合にも、出力が生じる
ことになり、所謂、加速度センサの干渉出力特性が悪い
という問題があった。そこで、本発明は、一つの片持梁
式加速度センサで、２次元方向の加速度を精度よく検出
できる２次元加速度センサを提供し、上記問題点を解決
することを目的とする。
次元加速度センサを使用して、２次元方向の加速度を検
出しようとした場合、たとえば、１次元加速度センサを
２方向に配置する必要がある。このため、各種装置にお
いて２次元方向の加速度を検出する場合には、その都
度、上記のような１次元加速度センサを２個使用しなけ
ればならず、コストが高くなり、その上、２次元方向へ
の取り付け誤差の影響も受け易くなり、加速度検出精度
が悪くなるという問題点があった。さらに、上記加速度
センサにおいては、図８（ｄ）に示す如く、錘の重心位
置が片持梁部の支持点と同軸上に無いため、例えば、矢
印Ｂ方向から加速度が作用した場合にも、出力が生じる
ことになり、所謂、加速度センサの干渉出力特性が悪い
という問題があった。そこで、本発明は、一つの片持梁
式加速度センサで、２次元方向の加速度を精度よく検出
できる２次元加速度センサを提供し、上記問題点を解決
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、シリ
コン基板を加工して、固定部１と、加速度によって移動
する錘１ｂと、前記固定部と錘とを接続する梁部１ａ
と、前記梁部に配置した抵抗素子とよりなる片持梁式加
速度センサであって、前記抵抗素子は、シリコン基板と
平行方向の加速度を検出するために前記梁部の付け根部
で且つエッジ部に配置した抵抗素子ＲＸ１〜ＲＸ４と、
シリコン基板と直角な方向の加速度を検出するために梁
部の中央部に配置した抵抗素子ＲＹ１〜ＲＹ４とから構
成したことを特徴とする加速度センサであり、これによ
って前述の課題を解決するものである。
コン基板を加工して、固定部１と、加速度によって移動
する錘１ｂと、前記固定部と錘とを接続する梁部１ａ
と、前記梁部に配置した抵抗素子とよりなる片持梁式加
速度センサであって、前記抵抗素子は、シリコン基板と
平行方向の加速度を検出するために前記梁部の付け根部
で且つエッジ部に配置した抵抗素子ＲＸ１〜ＲＸ４と、
シリコン基板と直角な方向の加速度を検出するために梁
部の中央部に配置した抵抗素子ＲＹ１〜ＲＹ４とから構
成したことを特徴とする加速度センサであり、これによ
って前述の課題を解決するものである。
【０００６】
【作用】加速度センサにより２方向の加速度、たとえ
ば、Ｘ方向、Ｙ方向の加速度を上記実施例の加速度セン
サで検出する場合、加速度センサのＳｉ基板の面が前記
Ｘ方向の加速度と平行になるように、かつ錘の面と垂直
な方向がＹ方向となるように装置適所に配置する。Ｘ方
向の加速度がかかると、この時の加速度により錘がＸ方
向に移動して片持梁が機械的に変形し、この結果、片持
梁部に配置したピエゾ抵抗素子ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ
３、ＲＸ４に変化が生じる。この時の各抵抗素子の電気
抵抗の変化がホイートストンブリッジ電圧の変化として
検出される。また、加速度センサにＹ方向の加速度がか
かると、この時の加速度により錘がＹ方向に移動して片
持梁が機械的に変形し、この結果、片持梁部に配置した
ピエゾ抵抗素子ＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ３、ＲＹ４に変化
が生じる。この時の各抵抗素子の電気抵抗の変化がホイ
ートストンブリッジ電圧の変化として検出される。
ば、Ｘ方向、Ｙ方向の加速度を上記実施例の加速度セン
サで検出する場合、加速度センサのＳｉ基板の面が前記
Ｘ方向の加速度と平行になるように、かつ錘の面と垂直
な方向がＹ方向となるように装置適所に配置する。Ｘ方
向の加速度がかかると、この時の加速度により錘がＸ方
向に移動して片持梁が機械的に変形し、この結果、片持
梁部に配置したピエゾ抵抗素子ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ
３、ＲＸ４に変化が生じる。この時の各抵抗素子の電気
抵抗の変化がホイートストンブリッジ電圧の変化として
検出される。また、加速度センサにＹ方向の加速度がか
かると、この時の加速度により錘がＹ方向に移動して片
持梁が機械的に変形し、この結果、片持梁部に配置した
ピエゾ抵抗素子ＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ３、ＲＹ４に変化
が生じる。この時の各抵抗素子の電気抵抗の変化がホイ
ートストンブリッジ電圧の変化として検出される。
【０００７】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の実施例に係る２次元加速度センサ
の正面図およびそのＡーＡ断面図であり、図２は同加速
度センサの片持梁の断面図である。図１（ａ）において
１はシリコンウエハから方形状に形成された固定部とし
ての半導体基板（以下、Ｓｉ基板という）であり、この
固定部１の周縁部に沿って空隙部２が形成されており、
空隙部２によって切り取られた中心部には錘１ｂが形成
されている。錘１ｂと固定部１とは片持梁１ａによって
連結されている。この片持梁１ａは図１（ｂ）に示すよ
うに、抵抗素子を配置する面Ｓの幅Ｗが、反対側の面の
幅よりも広く形成してある。この例では断面３角形とし
ているが、図２に示すように台形、あるいはＴ字型に形
成してもよい。このように抵抗素子を配置する面Ｓを広
くとる理由は、Ｘ方向およびＹ方向の加速度を検出する
抵抗素子を片持梁の面Ｓに配置し易くするためである。
また前記断面形状は、後述する錘の移動による片持梁の
応力歪みを正確に検出することもできる。前記断面形状
の片持梁はＳｉ基板をエッチングすることにより、容易
に形成することができる形状であり、この形状は従来の
片持梁を補強した状態の片持梁ということにもなる。
する。図１は本発明の実施例に係る２次元加速度センサ
の正面図およびそのＡーＡ断面図であり、図２は同加速
度センサの片持梁の断面図である。図１（ａ）において
１はシリコンウエハから方形状に形成された固定部とし
ての半導体基板（以下、Ｓｉ基板という）であり、この
固定部１の周縁部に沿って空隙部２が形成されており、
空隙部２によって切り取られた中心部には錘１ｂが形成
されている。錘１ｂと固定部１とは片持梁１ａによって
連結されている。この片持梁１ａは図１（ｂ）に示すよ
うに、抵抗素子を配置する面Ｓの幅Ｗが、反対側の面の
幅よりも広く形成してある。この例では断面３角形とし
ているが、図２に示すように台形、あるいはＴ字型に形
成してもよい。このように抵抗素子を配置する面Ｓを広
くとる理由は、Ｘ方向およびＹ方向の加速度を検出する
抵抗素子を片持梁の面Ｓに配置し易くするためである。
また前記断面形状は、後述する錘の移動による片持梁の
応力歪みを正確に検出することもできる。前記断面形状
の片持梁はＳｉ基板をエッチングすることにより、容易
に形成することができる形状であり、この形状は従来の
片持梁を補強した状態の片持梁ということにもなる。
【０００８】図３に示すように前記片持梁の表面付け根
付近で、且つ梁の縁部（エッジ部）には、２方向のうち
の１方向（例えばＸ方向）の加速度を検出するためのピ
エゾ抵抗素子ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４が設けら
れている。さらに、前記エッジ部に設けたピエゾ抵抗素
子ＲＸ１、ＲＸ２とピエゾ抵抗素子ＲＸ３、ＲＸ４との
間に挟まれた梁の中央部には、他の１方向（例えばＹ方
向）の加速度を検出するためのピエゾ抵抗素子ＲＹ１、
ＲＹ２、ＲＹ３、ＲＹ４が設けられている。このピエゾ
抵抗素子ＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ３、ＲＹ４のうち、ＲＹ
１、ＲＹ２は梁の軸方向に平行に、またＲＹ３、ＲＹ４
は梁の軸方向と直角に、図３に示すごとく軸対象に設け
てある。
付近で、且つ梁の縁部（エッジ部）には、２方向のうち
の１方向（例えばＸ方向）の加速度を検出するためのピ
エゾ抵抗素子ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４が設けら
れている。さらに、前記エッジ部に設けたピエゾ抵抗素
子ＲＸ１、ＲＸ２とピエゾ抵抗素子ＲＸ３、ＲＸ４との
間に挟まれた梁の中央部には、他の１方向（例えばＹ方
向）の加速度を検出するためのピエゾ抵抗素子ＲＹ１、
ＲＹ２、ＲＹ３、ＲＹ４が設けられている。このピエゾ
抵抗素子ＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ３、ＲＹ４のうち、ＲＹ
１、ＲＹ２は梁の軸方向に平行に、またＲＹ３、ＲＹ４
は梁の軸方向と直角に、図３に示すごとく軸対象に設け
てある。
【０００９】これらの抵抗素子は、図４に示すホイート
ストンブリッジ回路を形成しており、これらの抵抗値の
変化によって、２次元方向の加速度を検出する〔なお図
３では、Ｓｉ基板と平行な方向をＸ方向とし、錘１ｂの
面と垂直な方向（図３において紙面に垂直方向）をＹ方
向としている〕。本加速度センサは、上記の如くＳｉ基
板の面と平行な方向の加速度および錘の面と垂直方向の
加速度（図中Ｘ方向、および図中Ｙ方向）を検出するよ
うに装置に取り付けて使用する。
ストンブリッジ回路を形成しており、これらの抵抗値の
変化によって、２次元方向の加速度を検出する〔なお図
３では、Ｓｉ基板と平行な方向をＸ方向とし、錘１ｂの
面と垂直な方向（図３において紙面に垂直方向）をＹ方
向としている〕。本加速度センサは、上記の如くＳｉ基
板の面と平行な方向の加速度および錘の面と垂直方向の
加速度（図中Ｘ方向、および図中Ｙ方向）を検出するよ
うに装置に取り付けて使用する。
【００１０】次に上記加速度センサの製造方法を図５を
参照して説明する。先ず、所定の形状に形成されたＳｉ
基板の〔１００〕面にＸ方向の加速度を検出するピエゾ
抵抗素子とＹ軸方向の加速度を検出するピエゾ抵抗素
子、および配線を図に示す如く所定位置に多数形成す
る。次にＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 などにより、図５（ｂ）
に示すようにマスキングを行う。この時、ピエゾ抵抗の
エッジ部がちょうど片持梁の付け根部のエッジとなるよ
うにマスクを形成することが重要である。この理由は、
錘が移動した際に片持梁の付け根部のエッジ部分に応力
が集中するため、この部分にピエゾ抵抗を配置しておく
と応力を精度よく検出できるためである。上記のように
マスクをした後、ＫＯＨエッチャント等のエッチング液
を使用して異方性エッチングを行い、梁部および錘部を
形成する。この時、片持梁部分の不要部は図５に示すよ
うに異方性エッチングにより除去する。その後、図５
（ｃ）に示すように台座ガラスウエハを接合し、つい
で、所定の形状にダイシングして個々の加速度センサチ
ップを形成する。
参照して説明する。先ず、所定の形状に形成されたＳｉ
基板の〔１００〕面にＸ方向の加速度を検出するピエゾ
抵抗素子とＹ軸方向の加速度を検出するピエゾ抵抗素
子、および配線を図に示す如く所定位置に多数形成す
る。次にＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 などにより、図５（ｂ）
に示すようにマスキングを行う。この時、ピエゾ抵抗の
エッジ部がちょうど片持梁の付け根部のエッジとなるよ
うにマスクを形成することが重要である。この理由は、
錘が移動した際に片持梁の付け根部のエッジ部分に応力
が集中するため、この部分にピエゾ抵抗を配置しておく
と応力を精度よく検出できるためである。上記のように
マスクをした後、ＫＯＨエッチャント等のエッチング液
を使用して異方性エッチングを行い、梁部および錘部を
形成する。この時、片持梁部分の不要部は図５に示すよ
うに異方性エッチングにより除去する。その後、図５
（ｃ）に示すように台座ガラスウエハを接合し、つい
で、所定の形状にダイシングして個々の加速度センサチ
ップを形成する。
【００１１】次に上記のようにして作製された加速度セ
ンサの作動について図６を参照して説明する。加速度セ
ンサを取り付けた装置全体を運動させると、この運動に
よって種々の方向の加速度が発生する。この時、２方向
の加速度、たとえば、Ｘ方向、Ｙ方向の加速度を上記実
施例の加速度センサで検出する場合、上記構成の加速度
センサのＳｉ基板の面が前記Ｘ方向の加速度と平行にな
るように、かつ錘の面と垂直な方向がＹ方向となるよう
に、本加速度センサを装置適所に配置する。こうして配
置された加速度センサにＸ方向の加速度がかかると、こ
の時の加速度により錘がＸ方向〔図６（ａ）に示す〕に
移動して片持梁が機械的に変形し、この結果、片持梁部
に配置したピエゾ抵抗素子ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、Ｒ
Ｘ４に変化が生じる。この時の各抵抗素子の電気抵抗の
変化が図４に示すホイートストンブリッジ電圧の変化と
して検出される。また、加速度センサにＹ方向〔図６
（ｂ）に示す〕の加速度がかかると、この時の加速度に
より錘がＹ方向に移動して片持梁が機械的に変形し、こ
の結果、片持梁部に配置したピエゾ抵抗素子ＲＹ１、Ｒ
Ｙ２、ＲＹ３、ＲＹ４に変化が生じる。この時の各抵抗
素子の電気抵抗の変化が図４に示すホイートストンブリ
ッジ電圧の変化として検出される。
ンサの作動について図６を参照して説明する。加速度セ
ンサを取り付けた装置全体を運動させると、この運動に
よって種々の方向の加速度が発生する。この時、２方向
の加速度、たとえば、Ｘ方向、Ｙ方向の加速度を上記実
施例の加速度センサで検出する場合、上記構成の加速度
センサのＳｉ基板の面が前記Ｘ方向の加速度と平行にな
るように、かつ錘の面と垂直な方向がＹ方向となるよう
に、本加速度センサを装置適所に配置する。こうして配
置された加速度センサにＸ方向の加速度がかかると、こ
の時の加速度により錘がＸ方向〔図６（ａ）に示す〕に
移動して片持梁が機械的に変形し、この結果、片持梁部
に配置したピエゾ抵抗素子ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、Ｒ
Ｘ４に変化が生じる。この時の各抵抗素子の電気抵抗の
変化が図４に示すホイートストンブリッジ電圧の変化と
して検出される。また、加速度センサにＹ方向〔図６
（ｂ）に示す〕の加速度がかかると、この時の加速度に
より錘がＹ方向に移動して片持梁が機械的に変形し、こ
の結果、片持梁部に配置したピエゾ抵抗素子ＲＹ１、Ｒ
Ｙ２、ＲＹ３、ＲＹ４に変化が生じる。この時の各抵抗
素子の電気抵抗の変化が図４に示すホイートストンブリ
ッジ電圧の変化として検出される。
【００１２】上記片持梁に設けた抵抗素子と応力との関
係についてさらに説明する。たとえば、図６（ａ）に示
す如く、加速度によって錘が１方向（図に示すＸ方向）
に変位したとすると、ＲＸ１、ＲＸ２には引っ張り応力
が生じ、またＲＸ３、ＲＸ４には圧縮応力が生じるとと
もに、抵抗ＲＹ１および巾方向に圧縮されて測定方向と
なる長手方向に延びるＲＹ３には引っ張り応力が生じ、
またＲＹ２、ＲＹ４には圧縮応力が生じ、この時の抵抗
値は表１のように、ＲＸ１、ＲＸ２では抵抗が増し
（＋）、ＲＸ３、ＲＸ４では抵抗が減り（−）、さらに
ＲＹ１、ＲＹ３では抵抗が増し（＋）、ＲＹ２、ＲＹ４
では抵抗が減る（−）。この結果、抵抗ＲＹ１、ＲＹ
２、ＲＹ３、ＲＹ４での抵抗値の変化はキャンセルさ
れ、抵抗値ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４の変化から
Ｘ方向の加速度を検出することができる。
係についてさらに説明する。たとえば、図６（ａ）に示
す如く、加速度によって錘が１方向（図に示すＸ方向）
に変位したとすると、ＲＸ１、ＲＸ２には引っ張り応力
が生じ、またＲＸ３、ＲＸ４には圧縮応力が生じるとと
もに、抵抗ＲＹ１および巾方向に圧縮されて測定方向と
なる長手方向に延びるＲＹ３には引っ張り応力が生じ、
またＲＹ２、ＲＹ４には圧縮応力が生じ、この時の抵抗
値は表１のように、ＲＸ１、ＲＸ２では抵抗が増し
（＋）、ＲＸ３、ＲＸ４では抵抗が減り（−）、さらに
ＲＹ１、ＲＹ３では抵抗が増し（＋）、ＲＹ２、ＲＹ４
では抵抗が減る（−）。この結果、抵抗ＲＹ１、ＲＹ
２、ＲＹ３、ＲＹ４での抵抗値の変化はキャンセルさ
れ、抵抗値ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４の変化から
Ｘ方向の加速度を検出することができる。
【００１３】また、図６（ｂ）に示すようにＹ方向の加
速度が加わった場合には、ＲＹ１、ＲＹ２には引っ張り
応力が生じ、また巾方向に引っ張られて測定方向となる
長手方向に縮むことによりＲＹ３、ＲＹ４には圧縮応力
が生じるとともに、ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４の
いづれにも引っ張り応力が生じ、この時の抵抗値は表１
のように、ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４では抵抗が
増し（＋）、ＲＹ１、ＲＹ２では抵抗が増し（＋）、Ｒ
Ｙ３、ＲＹ４では抵抗が減る（−）。この結果、抵抗Ｒ
Ｘ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４での抵抗値の変化はキャ
ンセルされ、抵抗値ＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ３、ＲＹ４の
変化からＹ方向の加速度を検出することができる。ま
た、上記加速度センサではＺ方向に加速度が生じた場合
には、ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４およびＲＹ１、
ＲＹ２、ＲＹ３、ＲＹ４には変化が無いためＺ方向の加
速度は検出しない。以上のように、本加速度センサで
は、２方向の加速度を加速度センサの片持梁部に配置し
たピエゾ抵抗素子の抵抗の変化として精度よく検出する
ことができる。
速度が加わった場合には、ＲＹ１、ＲＹ２には引っ張り
応力が生じ、また巾方向に引っ張られて測定方向となる
長手方向に縮むことによりＲＹ３、ＲＹ４には圧縮応力
が生じるとともに、ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４の
いづれにも引っ張り応力が生じ、この時の抵抗値は表１
のように、ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４では抵抗が
増し（＋）、ＲＹ１、ＲＹ２では抵抗が増し（＋）、Ｒ
Ｙ３、ＲＹ４では抵抗が減る（−）。この結果、抵抗Ｒ
Ｘ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４での抵抗値の変化はキャ
ンセルされ、抵抗値ＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ３、ＲＹ４の
変化からＹ方向の加速度を検出することができる。ま
た、上記加速度センサではＺ方向に加速度が生じた場合
には、ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４およびＲＹ１、
ＲＹ２、ＲＹ３、ＲＹ４には変化が無いためＺ方向の加
速度は検出しない。以上のように、本加速度センサで
は、２方向の加速度を加速度センサの片持梁部に配置し
たピエゾ抵抗素子の抵抗の変化として精度よく検出する
ことができる。
【００１４】
【表１】 次に本発明の第２実施例について図７を参照して説明す
る。第２実施例で、前記第１実施例と異なる点は、錘に
付加錘を取り付けた点である。このように錘を重くする
ことにより、第１実施例のものより、加速度に対する反
応が良くなり、加速度の検出精度を向上させることがで
きる。
る。第２実施例で、前記第１実施例と異なる点は、錘に
付加錘を取り付けた点である。このように錘を重くする
ことにより、第１実施例のものより、加速度に対する反
応が良くなり、加速度の検出精度を向上させることがで
きる。
【００１５】
【発明の効果】以上詳細に述べた如く本発明によれば、
片持梁式加速度センサにおいて、加速度センサの片持梁
上にＸ方向、Ｙ方向の加速度検出用の抵抗素子を配置す
るとともに、片持梁の断面を抵抗素子を配置する側の面
を反対面よりも広くできる形状とすることにより、感度
のよい２次元加速度センサを構成することができる。さ
らにＺ方向の干渉出力特性を向上させることができる。
即ち、独立して２方向だけの加速度を精度良く検出する
ことができる、等の優れた効果を奏することもできる。
片持梁式加速度センサにおいて、加速度センサの片持梁
上にＸ方向、Ｙ方向の加速度検出用の抵抗素子を配置す
るとともに、片持梁の断面を抵抗素子を配置する側の面
を反対面よりも広くできる形状とすることにより、感度
のよい２次元加速度センサを構成することができる。さ
らにＺ方向の干渉出力特性を向上させることができる。
即ち、独立して２方向だけの加速度を精度良く検出する
ことができる、等の優れた効果を奏することもできる。
【図１】本発明に係る第１実施例としての加速度センサ
の平面図および断面図である。
の平面図および断面図である。
【図２】同加速度センサの片持梁の断面図である。
【図３】同加速度センサの片持梁に設ける抵抗素子の配
置図である。
置図である。
【図４】同加速度センサのホイートストンブリッジの回
路図である。
路図である。
【図５】同加速度センサの製造工程説明図である。
【図６】同加速度センサの片持梁に生じる応力の説明図
である。
である。
【図７】本発明に係る第２実施例としての加速度センサ
の断面図である。
の断面図である。
【図８】従来の加速度センサの説明図である。
１ Ｓｉ基板 １ａ 片持梁 １ｂ 錘 ２ 空隙部 ＲＸ１〜ＲＸ４、ＲＹ１〜ＲＹ４ 抵抗素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 章悟 神奈川県秦野市曽屋1204番地 日本インタ ー株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコン基板を加工して、固定部１と、
加速度によって移動する錘１ｂと、前記固定部と錘とを
接続する梁部１ａと、前記梁部に配置した抵抗素子とよ
りなる片持梁式加速度センサであって、前記抵抗素子
は、シリコン基板と平行方向の加速度を検出するために
前記梁部の付け根部で且つエッジ部に配置した抵抗素子
ＲＸ１〜ＲＸ４と、シリコン基板と直角な方向の加速度
を検出するために梁部の中央部に配置した抵抗素子ＲＹ
１〜ＲＹ４とから構成したことを特徴とする加速度セン
サ。 - 【請求項２】 前記梁部は、抵抗素子配置側の面の方
が、配置されていない面よりも幅を広く形成したことを
特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6304622A JPH08160067A (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6304622A JPH08160067A (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08160067A true JPH08160067A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=17935247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6304622A Withdrawn JPH08160067A (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08160067A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003087719A1 (fr) * | 2002-04-02 | 2003-10-23 | Asahi Kasei Emd Corporation | Capteur d'inclinaison, procede de fabrication de ce capteur d'inclinaison et procede permettant de mesurer l'inclinaison |
| WO2016088468A1 (ja) * | 2014-12-05 | 2016-06-09 | ローム株式会社 | 加速度センサおよび振動モニタリングシステム |
-
1994
- 1994-12-08 JP JP6304622A patent/JPH08160067A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003087719A1 (fr) * | 2002-04-02 | 2003-10-23 | Asahi Kasei Emd Corporation | Capteur d'inclinaison, procede de fabrication de ce capteur d'inclinaison et procede permettant de mesurer l'inclinaison |
| WO2016088468A1 (ja) * | 2014-12-05 | 2016-06-09 | ローム株式会社 | 加速度センサおよび振動モニタリングシステム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020305 |