JPH11230984A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JPH11230984A JPH11230984A JP10035241A JP3524198A JPH11230984A JP H11230984 A JPH11230984 A JP H11230984A JP 10035241 A JP10035241 A JP 10035241A JP 3524198 A JP3524198 A JP 3524198A JP H11230984 A JPH11230984 A JP H11230984A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- acceleration
- movable electrode
- glass substrate
- substrate
- Prior art date
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- Pending
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 同一平面内で多方向の加速度を検出すること
ができ、さらに電極形成を容易にできる構造の加速度セ
ンサを提供する。 【解決手段】 円形状の上面および下面を有する可動電
極１を支持体２により下側ガラス基板５に固定し、可動
電極１の上面、下面に上部電極６、下部電極５をそれぞ
れ対向して配置し、下側ガラス基板３の表面と平行な方
向に加速度が生じたとき、可動電極１が、下側ガラス基
板３と垂直な方向に変位し上部電極６および下部電極５
と接触することによって、加速度を検出するようにし
た。
ができ、さらに電極形成を容易にできる構造の加速度セ
ンサを提供する。 【解決手段】 円形状の上面および下面を有する可動電
極１を支持体２により下側ガラス基板５に固定し、可動
電極１の上面、下面に上部電極６、下部電極５をそれぞ
れ対向して配置し、下側ガラス基板３の表面と平行な方
向に加速度が生じたとき、可動電極１が、下側ガラス基
板３と垂直な方向に変位し上部電極６および下部電極５
と接触することによって、加速度を検出するようにし
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加速度センサに関
するものであり、例えばガスなどの流量メータに内蔵さ
れて地震等の振動を感知しガス配管のバルブを閉塞する
センサ、ストーブ等に内蔵され地震等の振動を感知し炎
を断つセンサ、もしくは二次元平面内多方向の加速度を
同一感度で検出する加速度センサとして用いることがで
きる。
するものであり、例えばガスなどの流量メータに内蔵さ
れて地震等の振動を感知しガス配管のバルブを閉塞する
センサ、ストーブ等に内蔵され地震等の振動を感知し炎
を断つセンサ、もしくは二次元平面内多方向の加速度を
同一感度で検出する加速度センサとして用いることがで
きる。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の加速度センサとして、特
開平９−１４５７４０号公報に記載されたものがある。
このものでは、基板上に固定された支持部（アンカ部）
により梁部（バネ部）を介して重り可動電極を支持し、
重り可動電極が加速度によって水平方向に変位したと
き、重り可動電極の円周側面が固定電極の円周側面に接
触して、水平方向における多方向での加速度が検出でき
るようにしている。
開平９−１４５７４０号公報に記載されたものがある。
このものでは、基板上に固定された支持部（アンカ部）
により梁部（バネ部）を介して重り可動電極を支持し、
重り可動電極が加速度によって水平方向に変位したと
き、重り可動電極の円周側面が固定電極の円周側面に接
触して、水平方向における多方向での加速度が検出でき
るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た構造では、重り可動電極と固定電極のそれぞれの電極
面が基板に対し垂直となる。このため、重り可動電極と
固定電極のそれぞれの円周側面に金属を付けて接点性能
を確保するようにした場合、基板に対し垂直に形成され
た面に金属を付けるのが難しいという問題がある。
た構造では、重り可動電極と固定電極のそれぞれの電極
面が基板に対し垂直となる。このため、重り可動電極と
固定電極のそれぞれの円周側面に金属を付けて接点性能
を確保するようにした場合、基板に対し垂直に形成され
た面に金属を付けるのが難しいという問題がある。
【０００４】本発明は上記問題に鑑みたもので、同一平
面内で多方向の加速度を検出することができ、さらに電
極形成を容易にできる構造の加速度センサを提供するこ
とを目的とする。
面内で多方向の加速度を検出することができ、さらに電
極形成を容易にできる構造の加速度センサを提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、円形状の上面お
よび下面を有する可動電極（１）に対し、上部電極
（６）および下部電極（５）を下面および上面にそれぞ
れ対向して配置し、基板（３）の表面と平行な方向に加
速度が生じたとき、可動電極（１）が、基板（３）と垂
直な方向に変位し上部電極（６）および下部電極（５）
と接触することによって、加速度を検出するようにした
ことを特徴としている。
め、請求項１に記載の発明においては、円形状の上面お
よび下面を有する可動電極（１）に対し、上部電極
（６）および下部電極（５）を下面および上面にそれぞ
れ対向して配置し、基板（３）の表面と平行な方向に加
速度が生じたとき、可動電極（１）が、基板（３）と垂
直な方向に変位し上部電極（６）および下部電極（５）
と接触することによって、加速度を検出するようにした
ことを特徴としている。
【０００６】このように円形状の上面および下面を有す
る可動電極（１）を用いて、これと上部電極（６）、下
部電極（５）との接触を検出するようにしているから、
同一平面内で多方向の加速度を検出することができる。
また、可動電極（１）の上面および下面に対向して上部
電極（６）および下部電極（５）を配置しているから、
その電極形成を容易に行うことができる。
る可動電極（１）を用いて、これと上部電極（６）、下
部電極（５）との接触を検出するようにしているから、
同一平面内で多方向の加速度を検出することができる。
また、可動電極（１）の上面および下面に対向して上部
電極（６）および下部電極（５）を配置しているから、
その電極形成を容易に行うことができる。
【０００７】なお、上記した括弧内の符号は、後述する
実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。
実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１に、本発明の一実施形態にかか
る感震器の構成を示す。（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。図に示すように、平面
的に見て円形状の可動電極１が支持体２により下側ガラ
ス基板（第１の絶縁基板）３上に固定されている。ま
た、可動電極１には、上下方向に貫通する穴部１ａ、１
ｂがそれぞれ４つ形成されており、これにより支持体２
に対する可動電極１の剛性を低くして、可動電極１のた
わみを容易にしている。
について説明する。図１に、本発明の一実施形態にかか
る感震器の構成を示す。（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。図に示すように、平面
的に見て円形状の可動電極１が支持体２により下側ガラ
ス基板（第１の絶縁基板）３上に固定されている。ま
た、可動電極１には、上下方向に貫通する穴部１ａ、１
ｂがそれぞれ４つ形成されており、これにより支持体２
に対する可動電極１の剛性を低くして、可動電極１のた
わみを容易にしている。
【０００９】可動電極１と下側ガラス基板３の間には所
定の空隙が確保されており、下側ガラス基板３上には、
可動電極１の下面に対向するように金属の下部電極５が
形成されている。また、可動電極１の上面側には、所定
の空隙を隔てて上側ガラス基板（第２の絶縁基板）４が
配置されており、上側ガラス基板４上には、可動電極１
の上面に対向するように金属の上部電極６が形成されて
いる。
定の空隙が確保されており、下側ガラス基板３上には、
可動電極１の下面に対向するように金属の下部電極５が
形成されている。また、可動電極１の上面側には、所定
の空隙を隔てて上側ガラス基板（第２の絶縁基板）４が
配置されており、上側ガラス基板４上には、可動電極１
の上面に対向するように金属の上部電極６が形成されて
いる。
【００１０】なお、可動電極１と支持体２はシリコンで
構成され、支持体２は下側ガラス基板３に陽極接合され
ている。また、下側ガラス基板３と上側ガラス基板４は
それぞれシリコンで構成された周辺支持部７に陽極接合
されている。上記した構成において、可動電極１に水平
な方向に加速度が加わった場合、加速度ａと可動電極１
の質量ｍとの積による力Ｆ（＝ｍａ）が可動電極１に対
し水平方向に作用する。
構成され、支持体２は下側ガラス基板３に陽極接合され
ている。また、下側ガラス基板３と上側ガラス基板４は
それぞれシリコンで構成された周辺支持部７に陽極接合
されている。上記した構成において、可動電極１に水平
な方向に加速度が加わった場合、加速度ａと可動電極１
の質量ｍとの積による力Ｆ（＝ｍａ）が可動電極１に対
し水平方向に作用する。
【００１１】この力によって支持体２にたわみが生じ、
図２に示すように、可動電極１が支持体２に対し、例え
ば右上がりの角度θで傾く。また、それとは逆方向に加
速度が加わったときには、可動電極１が支持体２に対し
右下がりの角度で傾く。この場合、可動電極１の傾き角
θは、数式１で表される。
図２に示すように、可動電極１が支持体２に対し、例え
ば右上がりの角度θで傾く。また、それとは逆方向に加
速度が加わったときには、可動電極１が支持体２に対し
右下がりの角度で傾く。この場合、可動電極１の傾き角
θは、数式１で表される。
【００１２】
【数１】
【００１３】ここで、Ｅは縦弾性係数、ＩZ は断面２次
モーメント、ｌは支持体２の長さ、ｍは可動電極１の質
量、ａは加速度である。数式１より、傾き角θは、加速
度ａに比例する。そして、可動電極１の半径をｒとし、
可動電極１が微小な傾き角θで傾いたとすると、可動電
極１の最外周部は、ｒ×ｓｉｎθ≒ｒθだけ垂直方向に
変位する。この垂直方向の変位が、可動電極１と上側ガ
ラス基板４、可動電極１と下側ガラス基板３の間の空隙
を上回ると、可動電極１が下部電極５および上部電極６
と接触する。この接触状態を検出することにより、水平
方向の振動による加速度が生じたことを検出することが
できる。例えば、下部電極５と上部電極６との間に所定
の電位差を与えておき、両電極５、６間に電流が流れる
ことによって、所定値以上の加速度が生じたことを検出
することができる。この場合、可動電極１に対する水平
ないずれの方向からの加速度も検出することができる。
モーメント、ｌは支持体２の長さ、ｍは可動電極１の質
量、ａは加速度である。数式１より、傾き角θは、加速
度ａに比例する。そして、可動電極１の半径をｒとし、
可動電極１が微小な傾き角θで傾いたとすると、可動電
極１の最外周部は、ｒ×ｓｉｎθ≒ｒθだけ垂直方向に
変位する。この垂直方向の変位が、可動電極１と上側ガ
ラス基板４、可動電極１と下側ガラス基板３の間の空隙
を上回ると、可動電極１が下部電極５および上部電極６
と接触する。この接触状態を検出することにより、水平
方向の振動による加速度が生じたことを検出することが
できる。例えば、下部電極５と上部電極６との間に所定
の電位差を与えておき、両電極５、６間に電流が流れる
ことによって、所定値以上の加速度が生じたことを検出
することができる。この場合、可動電極１に対する水平
ないずれの方向からの加速度も検出することができる。
【００１４】次に、上記した感震器の製造方法について
図３に従って説明する。まず、図３（ａ）に示すよう
に、シリコン基板１０をエッチングして円周に沿った深
い溝の第１の凹部１０ａと支持体２となる部分を残した
浅い溝の第２の凹部１０ｂを形成する。また、この図３
には示されないが、穴部１ａ、１ｂを形成するための凹
部も第１の凹部１０ａと同じ深さで形成する。
図３に従って説明する。まず、図３（ａ）に示すよう
に、シリコン基板１０をエッチングして円周に沿った深
い溝の第１の凹部１０ａと支持体２となる部分を残した
浅い溝の第２の凹部１０ｂを形成する。また、この図３
には示されないが、穴部１ａ、１ｂを形成するための凹
部も第１の凹部１０ａと同じ深さで形成する。
【００１５】次に、図３（ｂ）に示すように、下側ガラ
ス基板３に下部電極５を形成した後、シリコン基板１０
と陽極接合する。そして、図３（ｃ）に示すように、下
側ガラス基板３とシリコン基板１０を上下逆にし、図３
（ｄ）に示すように、第１の凹部１０ａ（および穴部１
ａ、１ｂを形成するためのの凹部）の部分をエッチング
して、可動電極１と周辺支持部７に分離する。
ス基板３に下部電極５を形成した後、シリコン基板１０
と陽極接合する。そして、図３（ｃ）に示すように、下
側ガラス基板３とシリコン基板１０を上下逆にし、図３
（ｄ）に示すように、第１の凹部１０ａ（および穴部１
ａ、１ｂを形成するためのの凹部）の部分をエッチング
して、可動電極１と周辺支持部７に分離する。
【００１６】次に、上側ガラス基板４に凹部（段差）を
形成し、その凹部内に上部電極６を形成した後、シリコ
ン基板１０と陽極接合する。このことにより、図１に示
す感震器が完成する。なお、上側ガラス基板４に凹部を
形成せずに、可動電極１の表面側を薄くして、平坦な上
側ガラス基板４にシリコン基板１０を接合してもよい。
形成し、その凹部内に上部電極６を形成した後、シリコ
ン基板１０と陽極接合する。このことにより、図１に示
す感震器が完成する。なお、上側ガラス基板４に凹部を
形成せずに、可動電極１の表面側を薄くして、平坦な上
側ガラス基板４にシリコン基板１０を接合してもよい。
【００１７】また、上記した実施形態では、ガラス−シ
リコン−ガラスの３層構造となるものを示したが、シリ
コン基板のみで構成するようにしてもよい。また、可動
電極１において、上面、下面に部分的に金属膜を形成し
て、下部電極５、上部電極６との接点性能を良好にする
ようにしてもよい。さらに、図４に示すように、上部電
極６を６ａ〜６ｂの４つに分割し、下部電極４もそれと
同一のパターンで４つに分割すれば、振動方向が９０°
以上異なるときに接触する電極が異なるため、２方向に
ついて振動方向を検出することができる。また、図５に
示すように、上部電極を６ａ〜６ｌに１２分割し、下部
電極もそれと同一のパターンで１２分割すれば、６０°
の分解能で振動方向を検出することができる。
リコン−ガラスの３層構造となるものを示したが、シリ
コン基板のみで構成するようにしてもよい。また、可動
電極１において、上面、下面に部分的に金属膜を形成し
て、下部電極５、上部電極６との接点性能を良好にする
ようにしてもよい。さらに、図４に示すように、上部電
極６を６ａ〜６ｂの４つに分割し、下部電極４もそれと
同一のパターンで４つに分割すれば、振動方向が９０°
以上異なるときに接触する電極が異なるため、２方向に
ついて振動方向を検出することができる。また、図５に
示すように、上部電極を６ａ〜６ｌに１２分割し、下部
電極もそれと同一のパターンで１２分割すれば、６０°
の分解能で振動方向を検出することができる。
【００１８】また、可動電極１に垂直な方向で上側の向
きに加速度が加わった場合、可動電極１は図６に示すよ
うに下側にたわむ。また、それとは逆方向に加速度が加
わった場合には可動電極１は上側にたわむ。この場合、
上記したように上部電極、下部電極が複数に分割されて
いると、下部電極同士あるいは上部電極同士が接触する
ため、その接触状態を検出することによって、垂直方向
の振動を検出するようにすることもできる。
きに加速度が加わった場合、可動電極１は図６に示すよ
うに下側にたわむ。また、それとは逆方向に加速度が加
わった場合には可動電極１は上側にたわむ。この場合、
上記したように上部電極、下部電極が複数に分割されて
いると、下部電極同士あるいは上部電極同士が接触する
ため、その接触状態を検出することによって、垂直方向
の振動を検出するようにすることもできる。
【図１】本発明の一実施形態を示す感震器の構成を示す
図である。
図である。
【図２】図１に示す感震器に水平方向の加速度が加わっ
た状態を示す図である。
た状態を示す図である。
【図３】図１に示す感震器の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図４】図１に示す感震器の変形例を示す図である。
【図５】図１に示す感震器の他の変形例を示す図であ
る。
る。
【図６】図１に示す感震器に垂直方向の加速度が加わっ
た状態を示す図である。
た状態を示す図である。
１…可動電極、２…支持体、３…下側ガラス基板、４…
上側ガラス基板、５…下部電極、６…上部電極。
上側ガラス基板、５…下部電極、６…上部電極。
Claims (1)
- 【請求項１】 基板（３）と、 前記基板（３）の上に支持され、前記基板（３）の表面
と平行な円形状の上面および下面を有する可動電極
（１）と、 前記可動電極（１）の上面に対向して配置された上部電
極（６）と、 前記可動電極（１）の下面に対向して配置された下部電
極（５）とを備え、 前記基板（３）の表面と平行な方向に加速度が生じたと
き、前記可動電極（１）が、前記基板（３）と垂直な方
向に変位し前記上部電極（６）および前記下部電極
（５）と接触することによって、前記加速度を検出する
ようにしたことを特徴とする加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10035241A JPH11230984A (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10035241A JPH11230984A (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11230984A true JPH11230984A (ja) | 1999-08-27 |
Family
ID=12436353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10035241A Pending JPH11230984A (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11230984A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007502410A (ja) * | 2003-08-14 | 2007-02-08 | センスファブ ピーティーイー エルティーディー | 三軸加速度計 |
| JP2009103699A (ja) * | 2007-10-19 | 2009-05-14 | Robert Bosch Gmbh | 加速度センサ |
| JP2011209283A (ja) * | 2011-03-11 | 2011-10-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 力学量センサ及びその製造方法 |
-
1998
- 1998-02-17 JP JP10035241A patent/JPH11230984A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007502410A (ja) * | 2003-08-14 | 2007-02-08 | センスファブ ピーティーイー エルティーディー | 三軸加速度計 |
| JP2009103699A (ja) * | 2007-10-19 | 2009-05-14 | Robert Bosch Gmbh | 加速度センサ |
| US8181522B2 (en) | 2007-10-19 | 2012-05-22 | Robert Bosch Gmbh | Capacitive acceleration sensor having a movable mass and a spring element |
| JP2011209283A (ja) * | 2011-03-11 | 2011-10-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 力学量センサ及びその製造方法 |
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