JPH08327656A - 半導体加速度センサ - Google Patents

半導体加速度センサ

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JPH08327656A
JPH08327656A JP7133652A JP13365295A JPH08327656A JP H08327656 A JPH08327656 A JP H08327656A JP 7133652 A JP7133652 A JP 7133652A JP 13365295 A JP13365295 A JP 13365295A JP H08327656 A JPH08327656 A JP H08327656A
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JP
Japan
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acceleration
acceleration sensor
weight
weight portion
semiconductor
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JP7133652A
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Kazuya Nohara
一也 野原
Naohiro Taniguchi
直博 谷口
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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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
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    • G01P2015/084Measuring 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 the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐衝撃性に優れ、重り部の変位量を確実に規
制できるようにする。 【構成】 中央に凸部1aを有する重り部1 と、加速度に
より撓むよう重り部1 の凸部1aに連設された中央連設部
2aから重り部1 と所定寸法の空隙2bを有して互いに直交
する4方向へ十字状に延設された4個の撓み部2 と、4
個の撓み部2 の各端部2cを支持する支持部3 と、を半導
体基板を加工して形成されたものであって、加速度に比
例する電圧が撓み部2 に設けたピエゾ抵抗(図示せず)
を含むブリッジ回路の出力として取り出される半導体加
速度センサにおいて、加速度が加わったときに前記重り
部1 が当接し得る当接部3aを互いに隣接する2個の前記
撓み部2 の中間位置に設けた構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、3軸方向の加速度を検
知するのに使用される半導体加速度センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の半導体加速度センサとし
て、特開平6−109755号公報に開示された構成の
ものが存在し、このものは、図5及び図6に示すよう
に、中央に凸部A1を有して四角錐の平板状をなす重り部
A と、加速度により撓むよう重り部A の凸部A1に連設さ
れた中央連設部B1から重り部A と所定寸法の空隙B2を有
して十字状に延設された4個の撓み部B と、4個の撓み
部B の各端部を支持する支持部C と、を半導体基板を加
工して形成されたものであって、加速度に比例する電圧
が撓み部B に設けたピエゾ抵抗(図示せず)を含むブリ
ッジ回路の出力として取り出されるようになっている。
【0003】さらに詳しくは、互いに直交して隣接する
2個の撓み部B 及び2方向の支持部C で囲まれる四角穴
BCは、支持部C 側の二辺が図6に示すZ 軸方向から見て
四角錐の平板状をなす重り部A よりも外方に位置してい
る。
【0004】また、支持部C には、重り部A の凸部A1
とは反対側の面に対し所定空隙を有した台座D が接合さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
加速度センサにあっては、重り部A と撓み部B との間
に、空隙B2を設けたので、限られた半導体基板体積内
で、重り部A の体積を最大限に確保でき、また撓み部B
の有効長さも大きくできて、従って高感度のものが実現
できる。
【0006】しかしながら、加速度の加わった方向が、
図6に示すX,Y,Z の3軸の方向の内、Z 軸における下方
向のときには、台座D が撓み部B の撓みによる重り部A
の変位量を規制するストッパーとなるが、その他の方向
のときには、上述したように、図6の四角穴BCが四角錐
状の重り部A よりも外方に位置しているから、撓み部B
自体がストッパーとなり、撓み得るよう薄肉状に形成さ
れた撓み部B に過大な加速度を持った重り部A が衝突す
ることによって、撓み部B が損傷して耐衝撃性に劣るこ
ともある。
【0007】また、通常最も多いと考えられる方向は、
X,Y,Z の3軸の中間位置方向つまり3軸に対し斜めとな
る方向であるが、これらの方向へ加速度が加わった場
合、重り部A の最大変位点である四隅にはストッパーと
なるものがなく、従って撓み部B だけのストッパーでは
重り部A の変位量を確実に規制することができない場合
もある。
【0008】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、耐衝撃性に優れ、重り部
の変位量を確実に規制することができる半導体加速度セ
ンサを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項1記載のものは、中央に凸部を有する重
り部と、加速度により撓むよう重り部の凸部に連設され
た中央連設部から重り部と所定寸法の空隙を有して複数
方向へ延設された複数の撓み部と、複数の撓み部の各端
部を支持する支持部と、を半導体基板を加工して形成さ
れたものであって、加速度に比例する電圧が撓み部に設
けたピエゾ抵抗を含むブリッジ回路の出力として取り出
される半導体加速度センサにおいて、加速度が加わった
ときに前記重り部が当接し得る当接部を互いに隣接する
2個の前記撓み部の中間位置に設けた構成にしてある。
【0010】また、請求項2記載のものは、請求項1記
載のものにおいて、前記当接部は、二辺方向を前記支持
部に支持されて略三角状に形成された構成にしてある。
【0011】また、請求項3記載のものは、請求項1記
載のものにおいて、4個の前記撓み部が中央連設部から
十字状に延設されたものであって、互いに隣接する2個
の前記撓み部の両端部を結ぶ線よりも外側に前記当接部
を設けた構成にしてある。
【0012】
【作用】請求項1記載のものによれば、加速度が加わっ
たとき、撓み部及び当接部が重り部の変位量を規制する
ストッパーとなるから、重り部の持つエネルギーが各ス
トッパーに分散されて過大な加速度が加わった場合の耐
衝撃性が飛躍的に向上するとともに、互いに隣接する2
個の撓み部の中間位置方向である斜め方向へ加速度が加
わった場合でも、その中間位置に設けた当接部に重り部
が当接して変位量を規制される。
【0013】また、請求項2記載のものによれば、略三
角状の当接部は、二辺方向を支持部に支持されているか
ら、その当接面積が小さくても強度は大きくなる。
【0014】また、請求項3記載のものによれば、互い
に隣接する2個の撓み部の両端部は支持部に支持されて
いるため、当接部はその両端部を結ぶ線よりも外側に位
置する支持部に設けられることになり、撓み部の中央連
設部からの延設長さを短くする必要がない。
【0015】
【実施例】本発明の一実施例を図1及び図2に基づいて
以下に説明する。
【0016】1 は重り部で、四角錐の平板状に形成さ
れ、その一方面の中央には凸部1aが設けられている。
【0017】2 は撓み部で、加速度により撓むよう薄肉
状に形成され、重り部1 の凸部1aに連設された中央連設
部2aから重り部1 の一方面と所定寸法の空隙2bを有し
て、その4個が十字状に4方向へ延設されている。
【0018】3 は支持部で、重り部1 の四方向を外囲し
て四角枠状に形成されるとともに、4個の撓み部2 の各
端部2cを支持している。従って、互いに直交して隣接す
る2個の撓み部2 及び2方向の支持部3 で囲まれた四角
穴23が4個形成されるが、その各四角穴23には、互いに
直交して隣接する2個の撓み部2 の中間位置、詳しくは
2個の撓み部2 の両端部2cを結ぶ二点鎖線で示す対角線
に対して、中央連設部2aと反対側に位置する角部分に、
撓み部2 と同じ肉厚で四角状に形成された当接部3aが支
持部3 から延設されている。また、四角穴23は、支持部
3 側の二辺が図2に示すZ 軸方向から見て四角錐の平板
状をなす重り部1 よりも外方に位置するとともに、当接
部3aは、重り部1 が変位したときに当接し得るよう、図
1に示すようにその重り部1 の角部1bと重なった状態に
なっている。
【0019】上記した重り部1 、撓み部2 、支持部3
は、半導体基板であるシリコンウェハをエッチング加工
して形成され、撓み部2 には加速度により応力を受ける
と抵抗値を変化させるピエゾ抵抗(図示せず)が、加速
度に比例する電圧をブリッジ回路の出力として取り出さ
れるよう適宜配設されている。
【0020】4 は台座で、ガラス又はシリコンにより、
平板状に形成され、重り部1 の他方面と所定寸法の空隙
4aを有して支持部3 に接合された後、支持部3 と共に四
角状に切断される。
【0021】次に動作を説明する。重り部1 に加速度が
加わると、重り部1 の凸部1aに中央連設部2aで連設され
た撓み部2 が撓むことによって、撓み部2 に配設したピ
エゾ抵抗が応力を受けて抵抗値を変化させ、加速度に比
例する電圧がピエゾ抵抗を含むブリッジ回路の出力とし
て取り出される。
【0022】このとき、加速度の加わる方向が、図2に
示すX,Y,Z の3軸の方向の内、Z 軸における下方向のと
きには、台座4 が重り部1 の変位量を規制するストッパ
ーとなり、X,Y 軸方向のときには、撓み部2 及び当接部
3aがストッパーとなり、特に、通常最も多いと考えられ
るX,Y,Z の3軸の中間位置方向つまり3軸に対し斜めと
なる方向のときには、その中間位置に設けられた当接部
3aに、重り部1 の最大変位点である角部1bが当接するこ
とによって重り部1 の変位量を規制する。
【0023】かかる半導体加速度センサにあっては、上
述したように、加速度の加わる方向が、X,Y 軸方向のと
きには、撓み部2 及び当接部3aが重り部1 の変位量を規
制するストッパーとなるから、撓み部2 だけがストッパ
ーとなっていた従来例に比べて、重り部1 の持つエネル
ギーが各ストッパーに分散されるため、過大な加速度が
加わった場合の耐衝撃性が飛躍的に向上するとともに、
特に通常最も多いと考えられるX,Y,Z の3軸の中間位置
方向つまり3軸に対し斜めとなる方向のときには、その
中間位置に設けられた当接部3aに、重り部1 の最大変位
点である角部1bが当接することによって重り部1 の変位
量が確実に規制される。
【0024】なお、本実施例では、当接部3aは、図2に
示す四角穴23において2個の撓み部2 の両端部2cを結ぶ
二点鎖線で示す対角線に対して中央連設部2aと反対側に
位置する角部分に延設されているが、上記対角線よりも
外側に設ける限り、当接部3aはその両端部2cを結ぶ上記
対角線よりも外側に位置する支持部3 から延設するだけ
であり、撓み部2 の中央連設部2aからの延設長さを短く
する必要がない。
【0025】また、本実施例では、当接部3aは、図2に
示すように、四角穴23の角部分において四角状に形成さ
れているが、図3又は図4に示すように、二辺方向を支
持部3 に支持された三角又は扇形の略三角状に形成され
てもよく、この場合は、その当接面積が小さくても強度
を大きくすることができる。
【0026】また、本実施例では、撓み部2 は、4個が
中央連設部2aから十字状に4方向へ延設されているが、
個数及び延設方向はこれに限るものではなく、検知する
加速度によっては変更してもよく、その場合でも、当接
部3aは互いに隣接する2個の撓み部2 の中間位置に設け
ればよい。
【0027】
【発明の効果】請求項1記載のものは、加速度が加わっ
たとき、撓み部及び当接部が重り部の変位量を規制する
ストッパーとなるから、重り部の持つエネルギーが各ス
トッパーに分散されて過大な加速度が加わった場合の耐
衝撃性が飛躍的に向上するとともに、互いに隣接する2
個の撓み部の中間位置方向である斜め方向へ加速度が加
わった場合でも、その中間位置に設けた当接部に重り部
が当接して変位量を確実に規制することができる。
【0028】また、請求項2記載のものは、請求項1記
載のものの効果に加えて、略三角状の当接部は、二辺方
向を支持部に支持されているから、その当接面積が小さ
くても強度は大きくなる。
【0029】また、請求項3記載のものは、請求項1記
載のものの効果に加えて、互いに隣接する2個の撓み部
の両端部は支持部に支持されているため、当接部はその
両端部を結ぶ線よりも外側に位置する支持部に設けられ
ることになり、撓み部の中央連設部からの延設長さを短
くする必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示し、図2のX1 −X1
面矢示図である。
【図2】同上の斜視図である。
【図3】同上の変形例を示す斜視図である。
【図4】同上の他の変形例を示す斜視図である。
【図5】従来例を示し、図6のX5 −X5 断面矢示図で
ある。
【図6】同上の斜視図である。
【符号の説明】
1 重り部 1a 凸部 2 撓み部 2a 中央連設部 2b 空隙 2c 端部 3 支持部 3a 当接部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央に凸部を有する重り部と、加速度に
    より撓むよう重り部の凸部に連設された中央連設部から
    重り部と所定寸法の空隙を有して複数方向へ延設された
    複数の撓み部と、複数の撓み部の各端部を支持する支持
    部と、を半導体基板を加工して形成されたものであっ
    て、加速度に比例する電圧が撓み部に設けたピエゾ抵抗
    を含むブリッジ回路の出力として取り出される半導体加
    速度センサにおいて、 加速度が加わったときに前記重り部が当接し得る当接部
    を互いに隣接する2個の前記撓み部の中間位置に設けた
    ことを特徴とする半導体加速度センサ。
  2. 【請求項2】 前記当接部は、二辺方向を前記支持部に
    支持されて略三角状に形成されたことを特徴とする請求
    項1記載の半導体加速度センサ。
  3. 【請求項3】 4個の前記撓み部が中央連設部から十字
    状に延設されたものであって、互いに隣接する2個の前
    記撓み部の両端部を結ぶ線よりも外側に前記当接部を設
    けたことを特徴とする請求項1記載の半導体加速度セン
    サ。
JP7133652A 1995-05-31 1995-05-31 半導体加速度センサ Withdrawn JPH08327656A (ja)

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