JPH08160070A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JPH08160070A JPH08160070A JP6297528A JP29752894A JPH08160070A JP H08160070 A JPH08160070 A JP H08160070A JP 6297528 A JP6297528 A JP 6297528A JP 29752894 A JP29752894 A JP 29752894A JP H08160070 A JPH08160070 A JP H08160070A
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- Japan
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- acceleration sensor
- acceleration
- weight
- cantilever type
- resistance
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Abstract
(57)【要約】
【目的】一つのチップ内に片持梁式加速度センサを複数
個形成し、これによって、温度特性が良い上に、１チッ
プで２次元あるいは３次元方向の加速度を検出できる加
速度センサを提案する。 【構成】固定部３と、加速度によって移動する錘５と、
前記固定部と錘とを接続する梁部４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を、一体
の固定部３から錘部５が互いに中心部に向くように十字
状に配置した。
個形成し、これによって、温度特性が良い上に、１チッ
プで２次元あるいは３次元方向の加速度を検出できる加
速度センサを提案する。 【構成】固定部３と、加速度によって移動する錘５と、
前記固定部と錘とを接続する梁部４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を、一体
の固定部３から錘部５が互いに中心部に向くように十字
状に配置した。
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、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
号を効率的に処理して、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、２次元あ
るいは３次元方向の加速度を１チップの半導体素子で検
出でき、温度特性の良い小型軽量の３次元加速度センサ
に関するものである。
ド制御、トラクション制御、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
号を効率的に処理して、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、２次元あ
るいは３次元方向の加速度を１チップの半導体素子で検
出でき、温度特性の良い小型軽量の３次元加速度センサ
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ものが中心に開
発されている。以下従来例として特開平５−１６４７７
５号公報に示された１次元加速度センサの構造を説明す
ると、図５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半導体基板（以下、Ｓｉ基板とい
う）であり、このＳｉ基板５１の周縁部に沿って空隙部
５２が形成されている。５１ａは空隙部５２によってＳ
ｉ基板５１が薄く形成された片持梁部であり、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。５３は信号処理回路部、５４は拡散抵
抗であり、それぞれは片持梁部５１ａの上面に形成され
ている。拡散抵抗５４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、Ｓ
ｉ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ものが中心に開
発されている。以下従来例として特開平５−１６４７７
５号公報に示された１次元加速度センサの構造を説明す
ると、図５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半導体基板（以下、Ｓｉ基板とい
う）であり、このＳｉ基板５１の周縁部に沿って空隙部
５２が形成されている。５１ａは空隙部５２によってＳ
ｉ基板５１が薄く形成された片持梁部であり、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。５３は信号処理回路部、５４は拡散抵
抗であり、それぞれは片持梁部５１ａの上面に形成され
ている。拡散抵抗５４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、Ｓ
ｉ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、矢印Ａ方向（錘部５１ｂに垂直方向）から加速度が
作用すると、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５
１ａが撓み、同梁部５１ａに応力が発生する。この結
果、梁部上面に設けられている抵抗５４の各抵抗値が片
持梁部５１ａの撓みに応じた値となり、この変化をホイ
ートストンブリッジ回路にて検出する。
て、矢印Ａ方向（錘部５１ｂに垂直方向）から加速度が
作用すると、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５
１ａが撓み、同梁部５１ａに応力が発生する。この結
果、梁部上面に設けられている抵抗５４の各抵抗値が片
持梁部５１ａの撓みに応じた値となり、この変化をホイ
ートストンブリッジ回路にて検出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の１次元加速度センサでは、この加速度センサを使用
して２次元あるいは３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方向ある
いは３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次元または３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個または３個使用しなければならず、そのための材料
費、加工費等が高くつきコスト高となる。その上、２次
元または３次元方向へ加速度センサを軸方向に狂いが無
いようにそれぞれ精度良く組み付けるには、手動で行わ
なければならず、手間がかかる。また、この作業を自動
で行うようにすると、十分な精度を確保できなくなり、
加速度検出精度が悪くなるという問題点があった。
来の１次元加速度センサでは、この加速度センサを使用
して２次元あるいは３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方向ある
いは３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次元または３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個または３個使用しなければならず、そのための材料
費、加工費等が高くつきコスト高となる。その上、２次
元または３次元方向へ加速度センサを軸方向に狂いが無
いようにそれぞれ精度良く組み付けるには、手動で行わ
なければならず、手間がかかる。また、この作業を自動
で行うようにすると、十分な精度を確保できなくなり、
加速度検出精度が悪くなるという問題点があった。
【０００５】そこで、本発明は、一つのチップ内に片持
梁式加速度センサを複数個形成し、これによって、温度
特性が良い上に、１チップで２次元あるいは３次元方向
の加速度を検出できる加速度センサを提案し、上記問題
を解消することを目的とする。
梁式加速度センサを複数個形成し、これによって、温度
特性が良い上に、１チップで２次元あるいは３次元方向
の加速度を検出できる加速度センサを提案し、上記問題
を解消することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため本発明が採用し
た第１の技術解決手段は、固定部と、加速度によって移
動する錘と、前記固定部と錘とを接続する梁部と、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
サを、一体の固定部から錘部が互いに中心部に向くよう
に十字状に配置したことを特徴とする加速度センサであ
り、第２の技術解決手段は、固定部と、加速度によって
移動する錘と、前記固定部と錘とを接続する梁部と、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
ンサを、一体の固定部から錘部が互いに反対位置となる
ように互いに平行に配置したことを特徴とする加速度セ
ンサであり、これらによって前述の課題を解決するもの
である。
た第１の技術解決手段は、固定部と、加速度によって移
動する錘と、前記固定部と錘とを接続する梁部と、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
サを、一体の固定部から錘部が互いに中心部に向くよう
に十字状に配置したことを特徴とする加速度センサであ
り、第２の技術解決手段は、固定部と、加速度によって
移動する錘と、前記固定部と錘とを接続する梁部と、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
ンサを、一体の固定部から錘部が互いに反対位置となる
ように互いに平行に配置したことを特徴とする加速度セ
ンサであり、これらによって前述の課題を解決するもの
である。
【０００７】
【作用】加速度によって錘がＸ方向に変位したとする
と、図中上下に配置された片持梁式加速度センサの内、
上側に配置された片持梁式加速度センサＳ１に設けた抵
抗素子ＲＸ１、ＲＸ２には圧縮応力が生じ、また下側に
配置された片持梁式加速度センサＳ３に設けた抵抗素子
ＲＸ３、ＲＸ４には引っ張り応力が生じる。この時の抵
抗値の変化によりＸ方向の加速度を検出することができ
る。この時Ｙ方向およびＺ方向の抵抗素子には変化が生
じない。次に加速度によって錘がＹ方向に変位したとす
ると、左側に配置された片持梁式加速度センサＳ２に設
けた抵抗素子ＲＹ１、ＲＹ２、ＲＺ２には圧縮応力が生
じ、また右側に配置された片持梁式加速度センサＳ４に
設けた抵抗素子ＲＹ３、ＲＹ４、ＲＺ２には引っ張り応
力が生じ、この時の抵抗値の変化からＹ方向の加速度を
検出することができる。なお、この時のＲＺ１、ＲＺ２
の抵抗値の変化は図に示すブリッジ回路から検出されな
い。さらに、加速度によって錘がＺ方向に変位したとす
ると、片持梁式加速度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の
各梁に設けた抵抗素子ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ
４、ＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ３、ＲＹ４、ＲＺ１、ＲＺ２
には、いづれにも引っ張り応力が生じ、この時ＲＺ１、
ＲＺ２の抵抗素子の増大から、Ｚ方向の加速度が検出さ
れる。以上のように、本加速度センサでは、３方向の加
速度を一つのチップからなる加速度センサにより精度よ
く検出できる。
と、図中上下に配置された片持梁式加速度センサの内、
上側に配置された片持梁式加速度センサＳ１に設けた抵
抗素子ＲＸ１、ＲＸ２には圧縮応力が生じ、また下側に
配置された片持梁式加速度センサＳ３に設けた抵抗素子
ＲＸ３、ＲＸ４には引っ張り応力が生じる。この時の抵
抗値の変化によりＸ方向の加速度を検出することができ
る。この時Ｙ方向およびＺ方向の抵抗素子には変化が生
じない。次に加速度によって錘がＹ方向に変位したとす
ると、左側に配置された片持梁式加速度センサＳ２に設
けた抵抗素子ＲＹ１、ＲＹ２、ＲＺ２には圧縮応力が生
じ、また右側に配置された片持梁式加速度センサＳ４に
設けた抵抗素子ＲＹ３、ＲＹ４、ＲＺ２には引っ張り応
力が生じ、この時の抵抗値の変化からＹ方向の加速度を
検出することができる。なお、この時のＲＺ１、ＲＺ２
の抵抗値の変化は図に示すブリッジ回路から検出されな
い。さらに、加速度によって錘がＺ方向に変位したとす
ると、片持梁式加速度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の
各梁に設けた抵抗素子ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ
４、ＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ３、ＲＹ４、ＲＺ１、ＲＺ２
には、いづれにも引っ張り応力が生じ、この時ＲＺ１、
ＲＺ２の抵抗素子の増大から、Ｚ方向の加速度が検出さ
れる。以上のように、本加速度センサでは、３方向の加
速度を一つのチップからなる加速度センサにより精度よ
く検出できる。
【０００８】
【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は本発明の第１実施例に係る３次元加速度セ
ンサの正面図および図中ＡーＡ断面図である。図におい
て１はシリコンウエハから方形状に形成された半導体基
板（以下、Ｓｉ基板という）であり、このＳｉ基板１の
中央部に形成した空間２には片持梁式加速度センサＳ
１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が４個配置されている。前記空間
２は略正方形をしており、片持梁式加速度センサは前記
正方形の各辺から中心部に向けて４つ配置されている。
片持梁式加速度センサはその錘を形成する先端部が互い
に隙間をもって図示の如く配置されている。片持梁式加
速度センサは図１（ｂ）に示すように固定部３、可撓性
梁４、錘５がＳｉ基板をエッチング加工することにより
形成されており、図に示す断面形状として構成されてい
る。なお、梁４、錘５の形状は、図の形状に限らず、
梁、錘としての機能を奏するものであれば、どのような
形状のものでもよい。
する。図１は本発明の第１実施例に係る３次元加速度セ
ンサの正面図および図中ＡーＡ断面図である。図におい
て１はシリコンウエハから方形状に形成された半導体基
板（以下、Ｓｉ基板という）であり、このＳｉ基板１の
中央部に形成した空間２には片持梁式加速度センサＳ
１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が４個配置されている。前記空間
２は略正方形をしており、片持梁式加速度センサは前記
正方形の各辺から中心部に向けて４つ配置されている。
片持梁式加速度センサはその錘を形成する先端部が互い
に隙間をもって図示の如く配置されている。片持梁式加
速度センサは図１（ｂ）に示すように固定部３、可撓性
梁４、錘５がＳｉ基板をエッチング加工することにより
形成されており、図に示す断面形状として構成されてい
る。なお、梁４、錘５の形状は、図の形状に限らず、
梁、錘としての機能を奏するものであれば、どのような
形状のものでもよい。
【０００９】そして、上記のように形成した各梁４の上
面には、各梁４に発生する応力を検出するためのピエゾ
抵抗素子が配置されている。なお、ここでは便宜上、図
１（ａ）に示すように上下方向をＸ軸、左右方向をＹ
軸、紙面に垂直方向をＺ軸として取り扱う。各梁に設け
るピエゾ抵抗素子について説明すると、図中上方向に配
置された片持梁式加速度センサＳ１の梁には、ＲＸ１、
ＲＸ２の抵抗素子が、また下方に配置された片持梁式加
速度センサＳ３の梁には、ＲＸ３、ＲＸ４の抵抗素子
が、図１に示す如く設けられている。また、図中左方向
に配置された片持梁式加速度センサＳ２の梁には、ＲＹ
１、ＲＹ２、ＲＺ１の抵抗素子が、また右方向に配置さ
れた片持梁式加速度センサＳ４の梁には、ＲＹ３、ＲＹ
４、ＲＺ２の抵抗素子が図示の如く設けられている。
面には、各梁４に発生する応力を検出するためのピエゾ
抵抗素子が配置されている。なお、ここでは便宜上、図
１（ａ）に示すように上下方向をＸ軸、左右方向をＹ
軸、紙面に垂直方向をＺ軸として取り扱う。各梁に設け
るピエゾ抵抗素子について説明すると、図中上方向に配
置された片持梁式加速度センサＳ１の梁には、ＲＸ１、
ＲＸ２の抵抗素子が、また下方に配置された片持梁式加
速度センサＳ３の梁には、ＲＸ３、ＲＸ４の抵抗素子
が、図１に示す如く設けられている。また、図中左方向
に配置された片持梁式加速度センサＳ２の梁には、ＲＹ
１、ＲＹ２、ＲＺ１の抵抗素子が、また右方向に配置さ
れた片持梁式加速度センサＳ４の梁には、ＲＹ３、ＲＹ
４、ＲＺ２の抵抗素子が図示の如く設けられている。
【００１０】こうして配置された加速度センサに例え
ば、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、ＲＸ
２、ＲＸ３、ＲＸ４に変化が生じ、この時の各抵抗素子
の電気抵抗の変化を図２に示すホイートストンブリッジ
電圧の変化として検出する（詳細は後述する）。また、
同様に、Ｙ方向、Ｚ方向の抵抗素子の抵抗変化も図２に
示すホイートストンブリッジ電圧の変化として検出す
る。なお、Ｚ方向の加速度を検出する抵抗素子のホイー
トストンブリッジは、対向する２つの抵抗素子が固定抵
抗Ｒとなっている。こうして、この３次元加速度センサ
では、一つのチップで３次元方向の加速度を精度よく確
実に検出することができる。
ば、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、ＲＸ
２、ＲＸ３、ＲＸ４に変化が生じ、この時の各抵抗素子
の電気抵抗の変化を図２に示すホイートストンブリッジ
電圧の変化として検出する（詳細は後述する）。また、
同様に、Ｙ方向、Ｚ方向の抵抗素子の抵抗変化も図２に
示すホイートストンブリッジ電圧の変化として検出す
る。なお、Ｚ方向の加速度を検出する抵抗素子のホイー
トストンブリッジは、対向する２つの抵抗素子が固定抵
抗Ｒとなっている。こうして、この３次元加速度センサ
では、一つのチップで３次元方向の加速度を精度よく確
実に検出することができる。
【００１１】図３に応力歪みと抵抗素子の電気抵抗の変
化との関係を示す。図３（ａ）に示す如く、加速度によ
って錘がＸ方向に変位したとすると、図中上下に配置さ
れた片持梁式加速度センサの内、上側に配置された片持
梁式加速度センサＳ１に設けた抵抗素子ＲＸ１、ＲＸ２
には圧縮応力が生じ、また下側に配置された片持梁式加
速度センサＳ３に設けた抵抗素子ＲＸ３、ＲＸ４には引
っ張り応力が生じる。この時の抵抗値は表１のように、
ＲＸ１、ＲＸ２では抵抗が減り（−）、ＲＸ３、ＲＸ４
では抵抗が増大し（＋）、こうした各抵抗値の変化から
Ｘ方向の加速度を検出することができる。この時Ｙ方向
およびＺ方向の抵抗素子には変化が生じない。
化との関係を示す。図３（ａ）に示す如く、加速度によ
って錘がＸ方向に変位したとすると、図中上下に配置さ
れた片持梁式加速度センサの内、上側に配置された片持
梁式加速度センサＳ１に設けた抵抗素子ＲＸ１、ＲＸ２
には圧縮応力が生じ、また下側に配置された片持梁式加
速度センサＳ３に設けた抵抗素子ＲＸ３、ＲＸ４には引
っ張り応力が生じる。この時の抵抗値は表１のように、
ＲＸ１、ＲＸ２では抵抗が減り（−）、ＲＸ３、ＲＸ４
では抵抗が増大し（＋）、こうした各抵抗値の変化から
Ｘ方向の加速度を検出することができる。この時Ｙ方向
およびＺ方向の抵抗素子には変化が生じない。
【００１２】次に図３（ａ）に示す如く、加速度によっ
て錘がＹ方向に変位したとすると、図中左右に配置され
た片持梁式加速度センサの内、左側に配置された片持梁
式加速度センサＳ２に設けた抵抗素子ＲＹ１、ＲＹ２、
ＲＺ２には圧縮応力が生じ、また右側に配置された片持
梁式加速度センサＳ４に設けた抵抗素子ＲＹ３、ＲＹ
４、ＲＺ２には引っ張り応力が生じ、この時の抵抗値は
表１のように、ＲＹ１、ＲＹ２、ＲＺ１では抵抗が減り
（−）、ＲＹ３、ＲＹ４、ＲＺ２では抵抗が増大し
（＋）、こうした各抵抗値の変化からＹ方向の加速度を
検出することができる。なお、この時のＲＺ１、ＲＺ２
の抵抗値の変化は図に示すブリッジ回路から検出されな
い。
て錘がＹ方向に変位したとすると、図中左右に配置され
た片持梁式加速度センサの内、左側に配置された片持梁
式加速度センサＳ２に設けた抵抗素子ＲＹ１、ＲＹ２、
ＲＺ２には圧縮応力が生じ、また右側に配置された片持
梁式加速度センサＳ４に設けた抵抗素子ＲＹ３、ＲＹ
４、ＲＺ２には引っ張り応力が生じ、この時の抵抗値は
表１のように、ＲＹ１、ＲＹ２、ＲＺ１では抵抗が減り
（−）、ＲＹ３、ＲＹ４、ＲＺ２では抵抗が増大し
（＋）、こうした各抵抗値の変化からＹ方向の加速度を
検出することができる。なお、この時のＲＺ１、ＲＺ２
の抵抗値の変化は図に示すブリッジ回路から検出されな
い。
【００１３】さらに、図３（ｂ）に示す如く、加速度に
よって錘がＺ方向に変位したとすると、図中左右、上下
に配置された片持梁式加速度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、
Ｓ４の各梁に設けた抵抗素子ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、
ＲＸ４、ＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ３、ＲＹ４、ＲＺ１、Ｒ
Ｚ２には、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、すべての抵抗素子において抵抗が
増す（＋）。この時ＲＺ１、ＲＺ２の抵抗素子の増大か
ら、図２に示すにブリッジ回路からＺ方向の加速度が検
出される。以上のように、本加速度センサでは、３方向
の加速度を一つのチップからなる加速度センサにより精
度よく検出できる。また、４つの錘がいづれも切り離さ
れているため、膨張率の違いによる応力発生を防止する
ことができ、温度特性を向上させることができる。
よって錘がＺ方向に変位したとすると、図中左右、上下
に配置された片持梁式加速度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、
Ｓ４の各梁に設けた抵抗素子ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、
ＲＸ４、ＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ３、ＲＹ４、ＲＺ１、Ｒ
Ｚ２には、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、すべての抵抗素子において抵抗が
増す（＋）。この時ＲＺ１、ＲＺ２の抵抗素子の増大か
ら、図２に示すにブリッジ回路からＺ方向の加速度が検
出される。以上のように、本加速度センサでは、３方向
の加速度を一つのチップからなる加速度センサにより精
度よく検出できる。また、４つの錘がいづれも切り離さ
れているため、膨張率の違いによる応力発生を防止する
ことができ、温度特性を向上させることができる。
【００１４】
【表１】
【００１５】次に本発明の第２実施例を図４を参照して
説明する。第２実施例は２次元加速度センサの例であ
り、図に示すようにこの実施例では、片持梁式加速度セ
ンサを平行に配置した点に特徴がある。この加速度セン
サもＳｉ基板をエッチング加工することにより２つの片
持梁式センサを形成している。図において１１はシリコ
ンウエハから方形状に形成された半導体基板（以下、Ｓ
ｉ基板という）であり、このＳｉ基板１１の中央部には
片持梁式加速度センサＳ１´、Ｓ２´が図のように互い
に対向するように平行に２個配置されている。片持梁式
加速度センサはＳｉ基板をエッチング加工して固定部
３、可撓性梁４、錘５が形成されており、各片持梁式加
速度センサは互いに切り離された状態で固定部と接続さ
れている。なお、梁４、錘５の形状は、図の形状に限ら
ず、梁、錘としての機能を奏するものであれば、どのよ
うな形状のものでもよい。
説明する。第２実施例は２次元加速度センサの例であ
り、図に示すようにこの実施例では、片持梁式加速度セ
ンサを平行に配置した点に特徴がある。この加速度セン
サもＳｉ基板をエッチング加工することにより２つの片
持梁式センサを形成している。図において１１はシリコ
ンウエハから方形状に形成された半導体基板（以下、Ｓ
ｉ基板という）であり、このＳｉ基板１１の中央部には
片持梁式加速度センサＳ１´、Ｓ２´が図のように互い
に対向するように平行に２個配置されている。片持梁式
加速度センサはＳｉ基板をエッチング加工して固定部
３、可撓性梁４、錘５が形成されており、各片持梁式加
速度センサは互いに切り離された状態で固定部と接続さ
れている。なお、梁４、錘５の形状は、図の形状に限ら
ず、梁、錘としての機能を奏するものであれば、どのよ
うな形状のものでもよい。
【００１６】そして、上記のように形成した各梁４の上
面には、各梁４に発生する応力を検出するためのピエゾ
抵抗素子が配置されている。なお、ここでは便宜上、図
に示すように左右方向をＸ軸、紙面に垂直方向をＹ軸と
して取り扱う。各梁に設けるピエゾ抵抗素子について説
明すると、図中左方向に配置された片持梁式加速度セン
サＳ１´の梁には、ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＹ１の抵抗素子
が、また右方向に配置された片持梁式加速度センサＳ４
´の梁には、ＲＸ３、ＲＸ４、ＲＹ２の抵抗素子が図示
の如く設けられている。このため、本実施例は第１実施
例中の図１に示す片持梁式加速度センサＳ１、Ｓ４のみ
を取り出して構成したものと同じことになる。
面には、各梁４に発生する応力を検出するためのピエゾ
抵抗素子が配置されている。なお、ここでは便宜上、図
に示すように左右方向をＸ軸、紙面に垂直方向をＹ軸と
して取り扱う。各梁に設けるピエゾ抵抗素子について説
明すると、図中左方向に配置された片持梁式加速度セン
サＳ１´の梁には、ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＹ１の抵抗素子
が、また右方向に配置された片持梁式加速度センサＳ４
´の梁には、ＲＸ３、ＲＸ４、ＲＹ２の抵抗素子が図示
の如く設けられている。このため、本実施例は第１実施
例中の図１に示す片持梁式加速度センサＳ１、Ｓ４のみ
を取り出して構成したものと同じことになる。
【００１７】この結果、本実施例は第１実施例のＹ方
向、Ｚ方向の加速度を検出する原理とおなじく、Ｘ方向
およびＹ方向の加速度を検出することができる。こうし
て、この２次元加速度センサでは、一つのチップで２次
元方向の加速度を精度よく確実に検出することができ
る。なお、第２実施例の片持梁式加速度センサでは応力
歪みと抵抗素子の電気抵抗の変化との関係は、第１実施
例中のＹ方向、Ｚ方向の場合と同じであるのでここでは
その説明は省略する。以上のように、本実施例でも、２
方向の加速度を一つのチップからなる加速度センサによ
り精度よく検出できるとともに２つの加速度の錘がいづ
れも切り離されているため、膨張率の違いによる応力発
生を防止することができ、温度特性を向上させることが
できる。
向、Ｚ方向の加速度を検出する原理とおなじく、Ｘ方向
およびＹ方向の加速度を検出することができる。こうし
て、この２次元加速度センサでは、一つのチップで２次
元方向の加速度を精度よく確実に検出することができ
る。なお、第２実施例の片持梁式加速度センサでは応力
歪みと抵抗素子の電気抵抗の変化との関係は、第１実施
例中のＹ方向、Ｚ方向の場合と同じであるのでここでは
その説明は省略する。以上のように、本実施例でも、２
方向の加速度を一つのチップからなる加速度センサによ
り精度よく検出できるとともに２つの加速度の錘がいづ
れも切り離されているため、膨張率の違いによる応力発
生を防止することができ、温度特性を向上させることが
できる。
【００１８】
【発明の効果】以上詳細に述べた如く本発明によれば、
２方向あるいは３方向の加速度を一つのチップからなる
加速度センサにより精度よく検出できるとともに各加速
度センサを切り離して構成しているため、膨張率の違い
による応力発生を防止することができ、温度特性を向上
させることができる。という優れた効果を奏することが
できる。
２方向あるいは３方向の加速度を一つのチップからなる
加速度センサにより精度よく検出できるとともに各加速
度センサを切り離して構成しているため、膨張率の違い
による応力発生を防止することができ、温度特性を向上
させることができる。という優れた効果を奏することが
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】同加速度センサの検出回路を示す図である。
【図３】同加速度センサの作動説明図である。
【図４】第２実施例の加速度センサの説明図である。
【図５】従来の１次元加速度センサの斜視図である。
１ Ｓｉ基板 ２ 空間部 ３ 固定部 ４ 可撓性梁 ５ 錘 ＲＸ１〜ＲＸ４ 抵抗素子 ＲＹ１〜ＲＹ４ 抵抗素子 ＲＺ１〜ＲＺ２ 抵抗素子
Claims (4)
- 【請求項１】 固定部と、加速度によって移動する錘
と、前記固定部と錘とを接続する梁部と、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を、一
体の固定部から錘部が互いに中心部に向くように十字状
に配置したことを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項２】 前記各片持梁式加速度センサは、シリコ
ン基板をエッチングすることにより、一つのチップとし
て構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。 - 【請求項３】 固定部と、加速度によって移動する錘
と、前記固定部と錘とを接続する梁部と、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を、一
体の固定部から錘部が互いに反対位置となるように互い
に平行に配置したことを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項４】 前記各片持梁式加速度センサは、シリコ
ン基板をエッチングすることにより、一つのチップとし
て構成したことを特徴とする請求項３に記載の加速度セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6297528A JPH08160070A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6297528A JPH08160070A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08160070A true JPH08160070A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=17847702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6297528A Pending JPH08160070A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08160070A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006517661A (ja) * | 2003-02-11 | 2006-07-27 | ヴェーテーイー テクノロジーズ オサケユキチュア | 容量型加速度センサー |
| US7631559B2 (en) | 2005-04-06 | 2009-12-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acceleration sensor |
| JP2010014406A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-21 | Toshiba Corp | 慣性センサ及び慣性検出装置 |
| WO2012098901A1 (ja) * | 2011-01-20 | 2012-07-26 | パナソニック株式会社 | 加速度センサ |
| JPWO2013157264A1 (ja) * | 2012-04-20 | 2015-12-21 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 慣性力センサ |
-
1994
- 1994-11-30 JP JP6297528A patent/JPH08160070A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006517661A (ja) * | 2003-02-11 | 2006-07-27 | ヴェーテーイー テクノロジーズ オサケユキチュア | 容量型加速度センサー |
| US7631559B2 (en) | 2005-04-06 | 2009-12-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acceleration sensor |
| JP2010014406A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-21 | Toshiba Corp | 慣性センサ及び慣性検出装置 |
| WO2012098901A1 (ja) * | 2011-01-20 | 2012-07-26 | パナソニック株式会社 | 加速度センサ |
| JP5845447B2 (ja) * | 2011-01-20 | 2016-01-20 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 加速度センサ |
| JPWO2013157264A1 (ja) * | 2012-04-20 | 2015-12-21 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 慣性力センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021210 |