JPH08320343A - 加速度センサおよびその製造方法 - Google Patents

加速度センサおよびその製造方法

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JPH08320343A
JPH08320343A JP15261695A JP15261695A JPH08320343A JP H08320343 A JPH08320343 A JP H08320343A JP 15261695 A JP15261695 A JP 15261695A JP 15261695 A JP15261695 A JP 15261695A JP H08320343 A JPH08320343 A JP H08320343A
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Natsuko Ito
奈津子 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 対向した電極間距離の加速度による変化を、
静電容量の変化として検出することによって加速度を測
定する容量型加速度センサにおいて、温度特性がよく、
S/N比が高く信頼性の高い加速度センサの提供を目的
とする。 【構成】 可動電極部21と同材質の固定電極42の周
囲に絶縁物の枠43を配置した構造を持つストッパ41
としたことにより、熱膨張率の異なる部分を縮小して加
速度センサの熱歪みが小さく抑えられ、感度温度特性が
向上する。さらに、ストッパ41と接合する可動電極部
の枠部分22は、固定電極42との間に十分な厚さの絶
縁物があるため寄生容量が小さくなり、S/N比が向上
する。固定電極42がストッパを兼ねているので、従来
のようにストッパに貫通穴を開けて配線する必要がなく
加工が容易である。ストッパ41の構造の形成、ストッ
パ41と可動部2との接着には静電接合法が用いられ、
堅牢で信頼性の高い構造物を製作することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加速度センサに関し、
特に、対向した電極間距離の加速度による変化を、これ
らの電極により形成されるコンデンサの静電容量の変化
として検出することによって、加速度を測定する容量型
加速度センサの構造および製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の容量型加速度センサは、固定電極
の電位を取り出すために、図4の従来例1や図5の従来
例2の構造が一般的であった(特願平4−130277
号参照)。
【0003】従来例1はガラスのストッパ1の可動電極
21に対向する面に導電性膜で固定電極12を形成す
る。ガラスに貫通穴13を開け、前記の穴を通じて、固
定電極12とボンディングパッド間の配線をする。Si
の可動電極部2とガラスのストッパ1は静電接合法で接
着される。図の40はリード線である。
【0004】従来例2(図5)は、固定電極を兼ねたS
iストッパ1を、絶縁膜14を介して可動電極部2に接
着する。絶縁膜14にガラスを用いる場合は、ストッパ
を静電接合で接着し、固定電極12と可動電極間21の
間のギャップ3は絶縁膜14の厚さで制御される。ま
た、絶縁膜14に接着剤を用いる場合は、ギャップ3と
等しい直径を持つマイクロビーズを混入してギャップ3
を保持してストッパ1と可動電極部2を接着する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来例1の容量型加速
度センサの構造では、ガラスのストッパとSiの可動電
極部の接着は静電接合法を用いるため、堅牢で信頼性が
高い半面、ガラスとSiの熱膨張率の違いから、加速度
センサの温度特性の低下を招いた。また、ストッパ全体
をガラスで構成することは、固定電極とボンディングパ
ッド間の配線用貫通穴の形成、固定電極と可動電極間の
ギャップの形成等、ガラスの精密な加工が難しく歩留ま
りが低いという問題があった。
【0006】従来例2の容量型加速度センサの構造で
は、絶縁膜を介して接合した部分に発生する寄生容量が
S/N比を劣化させたり、センサ出力の温度依存性を大
きくするという問題があった。また、静電接合が可能な
絶縁物をギャップの厚さに形成することは困難であり、
膜を形成しても薄いためにリークが発生し、静電接合が
困難である。ギャップと等しい直径を持つマイクロビー
ズを混入した接着剤でギャップを保持しつつストッパと
可動電極部を接着する方法は、ダイシングに耐え得る接
着強度を持つ接着剤とSiとの熱膨張率が大きく違うた
めに、加速度センサの温度特性の低下を招いた。
【0007】本発明は温度特性がよく、S/N比が高く
信頼性の高い容量型加速度センサの提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の容量型加速度セ
ンサは、導電性板の固定電極の周囲に絶縁物の枠を配置
したストッパを有し、この絶縁物の枠と可動電極の支持
枠を接着するように構成したことを特徴とする。
【0009】さらに、本発明による加速度センサの製造
方法は、下記の工程を含むことを特徴とする。 1) 固定電極と絶縁物の枠を静電接合し、積層構造を
形成する工程。 2) 前記積層構造を所定の厚さに切断する工程。 3) 前記積層構造の切断面の一方を静電接合が可能な
程度に滑らかに加工する工程。 4) 前記積層構造中の固定電極を電極間距離の深さだ
けエッチングする工程。 5) 前記積層構造の滑らかに加工された面と可動電極
枠部分とを静電接合する工程。
【0010】
【作用】本発明は可動電極部と同材質の固定電極の周囲
に絶縁物の枠を配置したことにより、熱膨張率の異なる
部分を縮小して加速度センサの熱歪みが小さく抑えら
れ、感度温度特性が向上する。さらに、ストッパと接合
する可動電極部の枠部分は、固定電極との間に十分な厚
さの絶縁物があるため寄生容量が小さくなり、S/N比
が向上する。
【0011】ストッパの構造の形成、ストッパと可動電
極部の接着には静電接合法が用いられ、堅牢で信頼性の
高い構造物を製作することができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の容量型加速度センサの第1実施
例の断面斜視図である。可動部2には、SiをKOH水
溶液やヒドラジン等でエッチングして薄膜部23を形成
する。薄膜部23の一端は支持部22に、他の一端は可
動電極21につながっている。ストッパ41は、高濃度
の不純物を含み低抵抗としたSiの固定電極42の周囲
に、パイレックスガラス(米国コーニング社の理化学用
ガラスの商品名)等のNaを含んだガラス枠43を接着
した構造である。固定電極42の、可動電極21に対向
する面にギャップ3が形成される。ストッパ41と可動
部2は静電接合法で接着する。
【0013】第1実施例の加速度センサに加速度が加わ
ると、一端を支持部22に固定された薄膜部23がたわ
み、固定電極42と可動電極21間のギャップ3が変化
する。これらの電極間の静電容量の変化から、加速度の
大きさを測定する。
【0014】図2は本発明の第2実施例を示す図であ
る。この実施例はストッパ44の形状が第1実施例と少
し異なっており、その他は第1実施例と同様である。す
なわち、ストッパ44は、高濃度の不純物を含み低抵抗
とした短形のSiの固定電極45の対向する最低一組の
面に、ガラス枠46を接着した構造であり、固定電極4
5の可動電極21に対向する面は、ガラス枠46の端よ
りギャップ3の深さだけほり込まれている。
【0015】次に第2実施例のストッパ44の製造方法
について説明する。図3(a)に示すように、固定電極
45の幅と等しい厚さを持つ低抵抗Siウエハ4の両面
に、ガラス枠46と等しい幅を持つガラスウエハ5を静
電接合し、積層構造を形成する(第3図(a))。積層
構造をストッパ44の厚さに研磨しろを加えた厚さに切
断し、ガラスウエハ5の切断面15を静電接合が可能な
程度に平滑に研磨する(第5図(b))。積層構造中の
固定電極45となるSi部分4を、SiO2はエッチン
グされないがSiはエッチングされるヒドラジン等のエ
ッチング液を用いて、ギャップ3の深さ分エッチングす
る(第5図(c))。ガラス枠46の研磨された面と可
動電極枠部分22とを静電接合する(第5図(d))。
静電接合時のバイアス電圧を固定電極45から印加する
場合、固定電極45と可動電極21が接触しリークする
ことを防止するため、固定電極45および可動電極21
の一方、あるいは両方の表面に、絶縁膜を成膜するか絶
縁物の小突起を形成するとよい。
【0016】静電接合はガラスとアルミニウム箔を接合
できるので、固定電極45と可動部2を構成する物質は
Siに限らず、導電性物質の表面にアルミニウム薄膜を
成膜した材料に置き換えることも可能である。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、可動電極部と同材
質の固定電極の周囲に絶縁物の枠を配置したことによ
り、熱膨張率の異なる部分を縮小して加速度センサの熱
歪みが小さく抑えられ、感度温度特性が向上する。さら
に、ストッパと接合する可動電極部の枠部分は、固定電
極との間に十分な厚さの絶縁物があるため寄生容量が小
さくなり、S/N比が向上する。固定電極がストッパを
兼ねているのでストッパに貫通穴を開けて配線する必要
がなく加工が容易である。
【0018】ストッパの構造の形成、ストッパと可動電
極部の接着には静電接合法が用いられ、堅牢で信頼性の
高い構造物を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の断面斜視図である。
【図2】本発明の第2実施例の断面斜視図である。
【図3】本発明の第2実施例の製造工程説明図である。
【図4】加速度センサの従来例1の断面図である。
【図5】加速度センサの従来例2の断面図である。
【符号の説明】
1 ストッパ 2 可動部 3 ギャップ 4 Siウエハ 5 ガラスウエハ 11 ストッパ絶縁枠 12 固定電極 13 容量取りだしスルーホール 14 絶縁物接着層 15 研磨面 21 可動電極 22 可動部支持枠 23 可動部薄膜部 40 リード線 41 ストッパ 42 固定電極 43 ガラス枠 44 ストッパ 45 固定電極 46 ガラス枠

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 間隙をはさんで対向する可動電極と固定
    電極から構成され、これらの電極間隙の加速度による変
    化を静電容量の変化として検出することによって加速度
    を測定する容量型加速度センサにおいて、前記固定電極
    の周囲あるいは一部に絶縁物の枠が配置され、この絶縁
    物の枠と前記可動電極の支持枠が接着された構造を有す
    ることを特徴とする加速度センサ。
  2. 【請求項2】 前記固定電極が矩形であって、その対向
    する一組の面に前記絶縁物の枠が接着された請求項1に
    記載の加速度センサ。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の加速度センサ
    の製造方法において、少なくとも、 1) 固定電極と絶縁物を静電接合して積層構造を形成
    する工程、 2) 前記積層構造を所定の厚さに切断する工程、 3) 前記積層構造の切断面の少なくとも一方を静電接
    合が可能な程度に滑らかに加工する工程、 4) 前記積層構造中の固定電極をエッチングする工
    程、 5) 前記積層構造の滑らかに加工された面と可動電極
    支持枠部分とを静電接合する工程、 を含むことを特徴とする加速度センサの製造方法。
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