JPH11237402A - 半導体加速度センサ及びその自己診断法 - Google Patents
半導体加速度センサ及びその自己診断法Info
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- JPH11237402A JPH11237402A JP10037303A JP3730398A JPH11237402A JP H11237402 A JPH11237402 A JP H11237402A JP 10037303 A JP10037303 A JP 10037303A JP 3730398 A JP3730398 A JP 3730398A JP H11237402 A JPH11237402 A JP H11237402A
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- G01P15/08—Measuring 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型、軽量で、製造が容易、低コスト、高精
度、そして、スイッチＯＮ時間を一定時間維持すること
により、作動を安定化した半導体加速度センサを提供す
る。 【解決手段】 中央接点部１１を有する中央基板１と、
少なくとも一方は外側接点部２１を有する外側基板２
と、を積層した半導体加速度センサにおいて、中央基板
１は中央接点部１１近傍に重錘体１２を有し、一方、外
側接点部２１を有する外側基板２は重錘体１２に対向す
る重錘体対向部２２を有するようにして、スクィーズド
ダンピング効果を奏するようにする。
度、そして、スイッチＯＮ時間を一定時間維持すること
により、作動を安定化した半導体加速度センサを提供す
る。 【解決手段】 中央接点部１１を有する中央基板１と、
少なくとも一方は外側接点部２１を有する外側基板２
と、を積層した半導体加速度センサにおいて、中央基板
１は中央接点部１１近傍に重錘体１２を有し、一方、外
側接点部２１を有する外側基板２は重錘体１２に対向す
る重錘体対向部２２を有するようにして、スクィーズド
ダンピング効果を奏するようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体加速度セン
サ及びその自己診断法であり、特に、スクィーズドフィ
ルム効果を利用する半導体加速度センサ及びその自己診
断法に関する。
サ及びその自己診断法であり、特に、スクィーズドフィ
ルム効果を利用する半導体加速度センサ及びその自己診
断法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、加速度センサとしては、ボール
（鉄球等）を使用し、所定値以上の加速度を受けるとボ
ールが移動し、スイッチングさせて検知するものや、水
銀スイッチを利用するものが知られている（実開平４−
１３６５７５号公報、実開平４−１２７５７４号公報等
参照）。これらの加速度センサは、外形が大きく、構造
部品が多いため、加速度センサを搭載する場所を特別に
確保する必要が有り、又、コスト高であった。
（鉄球等）を使用し、所定値以上の加速度を受けるとボ
ールが移動し、スイッチングさせて検知するものや、水
銀スイッチを利用するものが知られている（実開平４−
１３６５７５号公報、実開平４−１２７５７４号公報等
参照）。これらの加速度センサは、外形が大きく、構造
部品が多いため、加速度センサを搭載する場所を特別に
確保する必要が有り、又、コスト高であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、小型、軽量
で、製造が容易、低コスト、高精度、そして、スイッチ
ＯＮ時間を一定時間維持することにより、作動を安定化
した半導体加速度センサを提供するものである。
で、製造が容易、低コスト、高精度、そして、スイッチ
ＯＮ時間を一定時間維持することにより、作動を安定化
した半導体加速度センサを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、中央接点部を
有する中央基板と、少なくとも一方は外側接点部を有す
る外側基板と、を積層した半導体加速度センサにおい
て、前記中央基板は中央接点部近傍に重錘体を有し、一
方、前記外側接点部を有する外側基板は前記重錘体に対
向する重錘体対向部を有する半導体加速度センサであ
る。
有する中央基板と、少なくとも一方は外側接点部を有す
る外側基板と、を積層した半導体加速度センサにおい
て、前記中央基板は中央接点部近傍に重錘体を有し、一
方、前記外側接点部を有する外側基板は前記重錘体に対
向する重錘体対向部を有する半導体加速度センサであ
る。
【０００５】また、本発明は、上記重錘体は、上記重錘
体対向部とでスクィーズドダンピング効果を奏する半導
体加速度センサである。
体対向部とでスクィーズドダンピング効果を奏する半導
体加速度センサである。
【０００６】そして、本発明は、上記重錘体は中央電極
部を有し、一方、上記重錘体対向部は外側電極部を有す
る半導体加速度センサである。
部を有し、一方、上記重錘体対向部は外側電極部を有す
る半導体加速度センサである。
【０００７】更に、本発明は、上記半導体加速度センサ
を診断する自己診断法であって、上記中央電極部と外側
電極部とに電圧を印加して自己診断する半導体加速度セ
ンサの自己診断法である。
を診断する自己診断法であって、上記中央電極部と外側
電極部とに電圧を印加して自己診断する半導体加速度セ
ンサの自己診断法である。
【０００８】また、本発明は、中央接点部を有する中央
基板と、少なくとも一方は外側接点部を有する外側基板
と、を積層した半導体加速度センサにおいて、前記中央
接点部と外側接点部とは、接触すると溶着される半導体
加速度センサである。
基板と、少なくとも一方は外側接点部を有する外側基板
と、を積層した半導体加速度センサにおいて、前記中央
接点部と外側接点部とは、接触すると溶着される半導体
加速度センサである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の発明の実施の形態を説明
する。本発明の半導体加速度センサ及びその自己診断法
について、実施例を用いて説明する。図１は、実施例１
の半導体加速度センサの説明図である。図２は、実施例
１の半導体加速度センサの動作説明図である。図３は、
実施例１の半導体加速度センサの作動の説明図である。
図４は、実施例１の半導体加速度センサの両方向動作説
明図である。図５は、実施例１の半導体加速度センサの
中央基板の製造工程説明図である。図６は、実施例１の
半導体加速度センサの外側基板（第１層）の製造工程説
明図である。図７は、実施例１の半導体加速度センサの
外側基板（第３層）の製造工程説明図である。図８は、
実施例１の半導体加速度センサの組立て工程説明図であ
る。図９は、実施例２の半導体加速度センサの説明図で
ある。図１０は、実施例３の半導体加速度センサの動作
説明図である。
する。本発明の半導体加速度センサ及びその自己診断法
について、実施例を用いて説明する。図１は、実施例１
の半導体加速度センサの説明図である。図２は、実施例
１の半導体加速度センサの動作説明図である。図３は、
実施例１の半導体加速度センサの作動の説明図である。
図４は、実施例１の半導体加速度センサの両方向動作説
明図である。図５は、実施例１の半導体加速度センサの
中央基板の製造工程説明図である。図６は、実施例１の
半導体加速度センサの外側基板（第１層）の製造工程説
明図である。図７は、実施例１の半導体加速度センサの
外側基板（第３層）の製造工程説明図である。図８は、
実施例１の半導体加速度センサの組立て工程説明図であ
る。図９は、実施例２の半導体加速度センサの説明図で
ある。図１０は、実施例３の半導体加速度センサの動作
説明図である。
【００１０】実施例１について、図１〜図８を用いて説
明する。本実施例の半導体加速度センサは、積層体積層
方向の加速度が所定値以上であるかを検知するものであ
り、図１に示すように、積層体を構成する中央基板１及
び外側基板２ａ、２ｂと、封止絶縁部３ａ、３ｂと、を
具備している。中央基板１は、例えばＳｉからなり、中
央接点部１１、重錘体１２及び中央端子部１３を有す
る。外側基板２ａ、２ｂは、例えばＳｉからなり、外側
接点部２１ａ、２１ｂ、重錘体対向部２２ａ、２２ｂ及
び外側端子部２３ａ、２３ｂを有する。中央基板１及び
外側基板２は導電材料のＳｉを使用するので、中央接点
部１１及び外側接点部２１は、それぞれ中央端子部１３
及び外側端子部２３と接続されている。中央接点部１１
及び重錘体１２は、高さが中央接点部１１の方が重錘体
１２よりも高く、そして、面積が中央接点部１１の方が
重錘体１２より狭くなるよう、中央基板１に溝、孔等を
エッチング等で形成されている。重錘体１２は、例えば
Ｏ字形であり、そして、中央接点部１１の近傍に設けら
れている。外側接点部２１及び重錘体対向部２２は、中
央接点部１１及び重錘体１２と対向しており、そして、
重錘体対向部２２にはストッパ２４が設けられている。
図１では、外側接点部２１ａ、２１ｂ等は、外側基板２
ａ、２ｂの両方に形成されていて上下に対称であるが、
一方のみに形成することも可能である。中央基板１と外
側基板２ａ、２ｂ間は、封止絶縁部３ａ、３ｂにより、
所定の間隔に保持され、そして、密封されて、センサ空
間４を形成している。センサ空間４には、気体、例えば
窒素、不活性ガス等が封入されており、所定の圧力に調
整されている。中央接点部１１及び外側接点部２１は、
それぞれ重錘体１２に形成された中央配線部及び重錘体
対向部２２に形成された外側配線部２６、中央端子部１
３及び外側端子部２３を介して半導体加速度センサの外
に引き出され、外部の回路装置（図示していない。）に
接続されている。
明する。本実施例の半導体加速度センサは、積層体積層
方向の加速度が所定値以上であるかを検知するものであ
り、図１に示すように、積層体を構成する中央基板１及
び外側基板２ａ、２ｂと、封止絶縁部３ａ、３ｂと、を
具備している。中央基板１は、例えばＳｉからなり、中
央接点部１１、重錘体１２及び中央端子部１３を有す
る。外側基板２ａ、２ｂは、例えばＳｉからなり、外側
接点部２１ａ、２１ｂ、重錘体対向部２２ａ、２２ｂ及
び外側端子部２３ａ、２３ｂを有する。中央基板１及び
外側基板２は導電材料のＳｉを使用するので、中央接点
部１１及び外側接点部２１は、それぞれ中央端子部１３
及び外側端子部２３と接続されている。中央接点部１１
及び重錘体１２は、高さが中央接点部１１の方が重錘体
１２よりも高く、そして、面積が中央接点部１１の方が
重錘体１２より狭くなるよう、中央基板１に溝、孔等を
エッチング等で形成されている。重錘体１２は、例えば
Ｏ字形であり、そして、中央接点部１１の近傍に設けら
れている。外側接点部２１及び重錘体対向部２２は、中
央接点部１１及び重錘体１２と対向しており、そして、
重錘体対向部２２にはストッパ２４が設けられている。
図１では、外側接点部２１ａ、２１ｂ等は、外側基板２
ａ、２ｂの両方に形成されていて上下に対称であるが、
一方のみに形成することも可能である。中央基板１と外
側基板２ａ、２ｂ間は、封止絶縁部３ａ、３ｂにより、
所定の間隔に保持され、そして、密封されて、センサ空
間４を形成している。センサ空間４には、気体、例えば
窒素、不活性ガス等が封入されており、所定の圧力に調
整されている。中央接点部１１及び外側接点部２１は、
それぞれ重錘体１２に形成された中央配線部及び重錘体
対向部２２に形成された外側配線部２６、中央端子部１
３及び外側端子部２３を介して半導体加速度センサの外
に引き出され、外部の回路装置（図示していない。）に
接続されている。
【００１１】本実施例の半導体加速度センサによる加速
度の検知方法を説明する。半導体加速度センサに加速度
が働くと、中央接点部１１及び重錘体１２はその加速度
による力を受けて移動し、そして、所定値以上であると
外側接点部２１に接触する（図２参照）ため、中央配線
部と外側配線部２６とが導通したことが外部の回路装置
により判別することができる。これにより、半導体加速
度センサに所定値以上の加速度が働いたことがわかる。
そして、中央接点部１１は、加速度の値が所定値以下に
なると、外側接点部２１から離れることになる。しか
し、本実施例では、中央接点部１１の近傍に重錘体１２
を有しているため、重錘体１２も加速度による力により
積層方向に移動して、外側基板２の重錘体対向部２２に
接近し、そして、スクィーズドダンピング効果により、
多少の位相ずれ（作動遅れ）を生じてストッパ２４に接
触する。なお、ストッパ２４により、重錘体対向部２２
とは所定の間隔を有する。そして、加速度が減少したと
き、この重錘体１２とストッパ２４との接触は、スクィ
ーズドダンピング効果を奏するため、すぐに離れること
はなく、そのため、重錘体１２近傍にある中央接点部１
１も外側接点部２１からすぐに離れることはない。この
ため、外部の回路装置にとって、半導体加速度センサ内
での導通時間を長くすることができる。スクィーズドダ
ンピング効果は、重錘体対向部２２の面積、ストッパ２
４の高さ、センサ空間４の圧力により、設定することが
出来る。中央接点部１１としては、重錘体１２より高
く、そして、溝、孔等をエッチング等で加工して、又
は、面を小さくして、スクィーズドダンピング効果が小
さいようにすることが好ましい。（それにより、ある力
積を伴わないとＯＮ又はＯＦＦとはならない。）
度の検知方法を説明する。半導体加速度センサに加速度
が働くと、中央接点部１１及び重錘体１２はその加速度
による力を受けて移動し、そして、所定値以上であると
外側接点部２１に接触する（図２参照）ため、中央配線
部と外側配線部２６とが導通したことが外部の回路装置
により判別することができる。これにより、半導体加速
度センサに所定値以上の加速度が働いたことがわかる。
そして、中央接点部１１は、加速度の値が所定値以下に
なると、外側接点部２１から離れることになる。しか
し、本実施例では、中央接点部１１の近傍に重錘体１２
を有しているため、重錘体１２も加速度による力により
積層方向に移動して、外側基板２の重錘体対向部２２に
接近し、そして、スクィーズドダンピング効果により、
多少の位相ずれ（作動遅れ）を生じてストッパ２４に接
触する。なお、ストッパ２４により、重錘体対向部２２
とは所定の間隔を有する。そして、加速度が減少したと
き、この重錘体１２とストッパ２４との接触は、スクィ
ーズドダンピング効果を奏するため、すぐに離れること
はなく、そのため、重錘体１２近傍にある中央接点部１
１も外側接点部２１からすぐに離れることはない。この
ため、外部の回路装置にとって、半導体加速度センサ内
での導通時間を長くすることができる。スクィーズドダ
ンピング効果は、重錘体対向部２２の面積、ストッパ２
４の高さ、センサ空間４の圧力により、設定することが
出来る。中央接点部１１としては、重錘体１２より高
く、そして、溝、孔等をエッチング等で加工して、又
は、面を小さくして、スクィーズドダンピング効果が小
さいようにすることが好ましい。（それにより、ある力
積を伴わないとＯＮ又はＯＦＦとはならない。）
【００１２】スクィーズドダンピング（スクィーズドフ
ィルム）効果について、説明する。ミクロンオーダのデ
バイスやシステムでは、微小な流路における流体の性質
による影響を受ける場合があり、そして、流路が狭いと
体積に比べて表面積が大きくなるので、流路の壁面部分
による粘性力や存在する流体自体の粘性を考慮する必要
がある。スクィーズドダンピング効果は、その１つであ
り、対向する狭い面の間隔を変更すると、その間に存在
する流体により、変更方向の力とは反対方向の力が働
き、ダンピング効果を奏するようになる。これを式で表
現すると、ダンピング効果（係数）＝粘着力Ｆと考える
と、一般的に、Ｆは Ｆ＝ｕｓｖ／ｄ ｕ：粘性係数、ｓ：面積、ｖ：速度、ｄ：距離、 となる。しかし、ここで、ｄが非常に小さいとき（ミク
ロンオーダー）には、Ｆ＝ｕｓｖ／ｄ3となることが知
られている。つまり、隙間の間隔ｄが小さくなると、粘
着力Ｆは非常に大きくなることがわかる。これをスクィ
ーズドフィルム効果とよび、この効果を利用して隙間の
間隔ｄを変更するのに大きな力を必要としてダンピング
することをスクィーズドダンピングとよぶ。
ィルム）効果について、説明する。ミクロンオーダのデ
バイスやシステムでは、微小な流路における流体の性質
による影響を受ける場合があり、そして、流路が狭いと
体積に比べて表面積が大きくなるので、流路の壁面部分
による粘性力や存在する流体自体の粘性を考慮する必要
がある。スクィーズドダンピング効果は、その１つであ
り、対向する狭い面の間隔を変更すると、その間に存在
する流体により、変更方向の力とは反対方向の力が働
き、ダンピング効果を奏するようになる。これを式で表
現すると、ダンピング効果（係数）＝粘着力Ｆと考える
と、一般的に、Ｆは Ｆ＝ｕｓｖ／ｄ ｕ：粘性係数、ｓ：面積、ｖ：速度、ｄ：距離、 となる。しかし、ここで、ｄが非常に小さいとき（ミク
ロンオーダー）には、Ｆ＝ｕｓｖ／ｄ3となることが知
られている。つまり、隙間の間隔ｄが小さくなると、粘
着力Ｆは非常に大きくなることがわかる。これをスクィ
ーズドフィルム効果とよび、この効果を利用して隙間の
間隔ｄを変更するのに大きな力を必要としてダンピング
することをスクィーズドダンピングとよぶ。
【００１３】実施例１の半導体加速度センサの作動につ
いて、図３を用いて詳しく説明する。 （１）加速度０のとき〜ｔ0（図３ａ） 加速度が０のとき、半導体加速度センサには力が働か
ず、したがって、中央接点部１１及び重錘体１２は移動
しない。 （２）加速度が印加され、スイッチがＯＮした瞬間ある
いはスイッチがＯＦＦしたときｔ1（図３ｂ） 加速度が印加されると、半導体加速度センサに力が働
き、そして、所定の値以上になると、中央接点部１１は
外側接点部２１に接触し、そのため、外部回路は半導体
加速度センサが導通したことがわかる。その際、重錘体
１２は、中央接点部１１より高さが低いため、ストッパ
２４に接触しない。なお、中央接点部１１に作用するス
クィーズドフィルム効果は、中央接点部１１の面積が小
さいため、作動遅れは少なく、その際のダンピングによ
る遅れは通常の機械的なもののみを考慮すれば良い。 （３）更に、加速度が印加されたときｔ1〜ｔ2（図３
ｃ） 重錘体１２もストッパ２４に接触する。ストッパ２４に
より、重錘体１２と重錘体対向部２２とは所定の間隔を
有する。 （４）加速度が減少するときｔ2〜ｔ3（図３ｃ） 隙間に存在する流体によるスクィーズドフィルム効果に
より、中央接点部１１及び重錘体１２の接触は続くた
め、スイッチ（ｓｗ）のＯＦＦとなるのが遅れ、所定値
以上の加速度の作動時間（ｔ2−ｔ1）より、スイッチＯ
Ｎ時間（ｔ3−ｔ1）の方が長くなる。 （５）更に、加速度が減少するときｔ3〜ｔ4（図３ａ） 重錘体１２及び中央接点部１１は、重錘体対向部２２及
び外側接点部２２から離れ、スイッチはＯＦＦとなる。
いて、図３を用いて詳しく説明する。 （１）加速度０のとき〜ｔ0（図３ａ） 加速度が０のとき、半導体加速度センサには力が働か
ず、したがって、中央接点部１１及び重錘体１２は移動
しない。 （２）加速度が印加され、スイッチがＯＮした瞬間ある
いはスイッチがＯＦＦしたときｔ1（図３ｂ） 加速度が印加されると、半導体加速度センサに力が働
き、そして、所定の値以上になると、中央接点部１１は
外側接点部２１に接触し、そのため、外部回路は半導体
加速度センサが導通したことがわかる。その際、重錘体
１２は、中央接点部１１より高さが低いため、ストッパ
２４に接触しない。なお、中央接点部１１に作用するス
クィーズドフィルム効果は、中央接点部１１の面積が小
さいため、作動遅れは少なく、その際のダンピングによ
る遅れは通常の機械的なもののみを考慮すれば良い。 （３）更に、加速度が印加されたときｔ1〜ｔ2（図３
ｃ） 重錘体１２もストッパ２４に接触する。ストッパ２４に
より、重錘体１２と重錘体対向部２２とは所定の間隔を
有する。 （４）加速度が減少するときｔ2〜ｔ3（図３ｃ） 隙間に存在する流体によるスクィーズドフィルム効果に
より、中央接点部１１及び重錘体１２の接触は続くた
め、スイッチ（ｓｗ）のＯＦＦとなるのが遅れ、所定値
以上の加速度の作動時間（ｔ2−ｔ1）より、スイッチＯ
Ｎ時間（ｔ3−ｔ1）の方が長くなる。 （５）更に、加速度が減少するときｔ3〜ｔ4（図３ａ） 重錘体１２及び中央接点部１１は、重錘体対向部２２及
び外側接点部２２から離れ、スイッチはＯＦＦとなる。
【００１４】図１に示すように上下対称に形成した半導
体加速度センサの作動の一例について、図４を用いて説
明する。上下対称に形成した半導体加速度センサは、積
層体の積層方向のどちら向きでも加速度を受けると検知
することができる。図４に示すような加速度を受けたと
き、ｔ1及びｔ2においては加速度の値が所定値未満であ
るため、半導体加速度センサのスイッチはＯＮとはなら
ない。ｔ3で上方向のスイッチがＯＮとなり、ｔ4でスイ
ッチがＯＦＦとなり、ｔ5で下方向のスイッチがＯＮと
なり、ｔ6でスイッチがＯＦＦとなる。
体加速度センサの作動の一例について、図４を用いて説
明する。上下対称に形成した半導体加速度センサは、積
層体の積層方向のどちら向きでも加速度を受けると検知
することができる。図４に示すような加速度を受けたと
き、ｔ1及びｔ2においては加速度の値が所定値未満であ
るため、半導体加速度センサのスイッチはＯＮとはなら
ない。ｔ3で上方向のスイッチがＯＮとなり、ｔ4でスイ
ッチがＯＦＦとなり、ｔ5で下方向のスイッチがＯＮと
なり、ｔ6でスイッチがＯＦＦとなる。
【００１５】次に、実施例１の半導体加速度センサの製
造方法の一例を図５〜図８を用いて説明する。１）中央
基板１、２）外側基板（第１層）２ａ、３）外側基板
（第２層）２ｂの各製造工程、及び４）半導体加速度セ
ンサの組立の順に説明する。 １）中央基板１の製造工程（図５参照） Ｓｉ基板を用意し（図５ａ）、エッチング等により中央
接点部１１、重錘体１２等を所定の形状に加工し（図５
ｂ）、中央接点部１１にＡｌ、Ａｕ等を蒸着、スパッタ
等により形成して、中央基板１とする（図５ｃ）。 ２）外側基板（第１層）２ａの製造工程（図６参照） Ｓｉ基板を用意し（図６ａ）、その上にＳｉＯ２、ガラ
ス等の層をスパッタ又は蒸着等し、フォトリソにより封
止絶縁部３ａを形成する（図６ｂ）。次に、エッチング
等で配線する貫通孔２５ａを形成し、ＳｉＯ２等で、ス
トッパ２４ａを設ける（図６ｃ）。Ａｌ、Ａｕ等を蒸
着、スパッタ等により外側端子部２３ａを形成して、外
側基板（第１層）２ａとする（図６ｄ）。 ３）外側基板（第３層）２ｂの製造工程（図７参照） Ｓｉ基板を用意し（図７ａ）、ＳｉＯ２、ガラス等をス
パッタ又は蒸着等し、フォトリソにより封止絶縁部３ｂ
を形成し、ＳｉＯ２等で、ストッパ２４ｂを設ける（図
７ｂ）。Ａｌ、Ａｕ等を蒸着、スパッタ等により外部端
子部２３ｂを形成して、外側基板（第３層）２ｂとする
（図７ｃ）。 ４）半導体加速度センサの組立（図８参照） 外側基板（第３層）２ｂ、中央基板１、外側基板（第１
層）２ａの順に積層し（図８ａ）、陽極接合により、封
止絶縁部３ａ、３ｂを用いて接合する（図８ｂ）。ダイ
シングし、端子部１３、２３ａ、２３ｂとの配線等をワ
イヤボンディングし、パッケージングすることにより、
半導体加速度センサを組立ることができる（図８ｃ）。
造方法の一例を図５〜図８を用いて説明する。１）中央
基板１、２）外側基板（第１層）２ａ、３）外側基板
（第２層）２ｂの各製造工程、及び４）半導体加速度セ
ンサの組立の順に説明する。 １）中央基板１の製造工程（図５参照） Ｓｉ基板を用意し（図５ａ）、エッチング等により中央
接点部１１、重錘体１２等を所定の形状に加工し（図５
ｂ）、中央接点部１１にＡｌ、Ａｕ等を蒸着、スパッタ
等により形成して、中央基板１とする（図５ｃ）。 ２）外側基板（第１層）２ａの製造工程（図６参照） Ｓｉ基板を用意し（図６ａ）、その上にＳｉＯ２、ガラ
ス等の層をスパッタ又は蒸着等し、フォトリソにより封
止絶縁部３ａを形成する（図６ｂ）。次に、エッチング
等で配線する貫通孔２５ａを形成し、ＳｉＯ２等で、ス
トッパ２４ａを設ける（図６ｃ）。Ａｌ、Ａｕ等を蒸
着、スパッタ等により外側端子部２３ａを形成して、外
側基板（第１層）２ａとする（図６ｄ）。 ３）外側基板（第３層）２ｂの製造工程（図７参照） Ｓｉ基板を用意し（図７ａ）、ＳｉＯ２、ガラス等をス
パッタ又は蒸着等し、フォトリソにより封止絶縁部３ｂ
を形成し、ＳｉＯ２等で、ストッパ２４ｂを設ける（図
７ｂ）。Ａｌ、Ａｕ等を蒸着、スパッタ等により外部端
子部２３ｂを形成して、外側基板（第３層）２ｂとする
（図７ｃ）。 ４）半導体加速度センサの組立（図８参照） 外側基板（第３層）２ｂ、中央基板１、外側基板（第１
層）２ａの順に積層し（図８ａ）、陽極接合により、封
止絶縁部３ａ、３ｂを用いて接合する（図８ｂ）。ダイ
シングし、端子部１３、２３ａ、２３ｂとの配線等をワ
イヤボンディングし、パッケージングすることにより、
半導体加速度センサを組立ることができる（図８ｃ）。
【００１６】実施例２を説明する。本実施例の半導体加
速度センサは、図９に示すように、積層体を構成する中
央基板１及び外側基板２ａ、２ｂを具備している。実施
例１と比較すると、重錘体１２は中央電極部となり、そ
して、外側基板２ａ、２ｂが相違する。本実施例の外側
基板２ａ、２ｂは、ガラス等の絶縁材料からなり、そし
て、外側端子部２３ａ、２３ｂまでの配線として、基板
２に形成された孔２５ａ、２５ｂに導電性エポキシ等で
外側配線部２６ａ、２６ｂを形成する。また、本実施例
の半導体加速度センサは、メタル（Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ
等）を蒸着又はスパッタ等により自己診断電極部２７
ａ、２７ｂ及び自己診断配線部２８ａ、２８ｂを形成す
る。自己診断電極部２７ａ、２７ｂ及び自己診断配線部
２８ａ、２８ｂは、外側配線部２６ａ、２６ｂとは接続
しないようにする。
速度センサは、図９に示すように、積層体を構成する中
央基板１及び外側基板２ａ、２ｂを具備している。実施
例１と比較すると、重錘体１２は中央電極部となり、そ
して、外側基板２ａ、２ｂが相違する。本実施例の外側
基板２ａ、２ｂは、ガラス等の絶縁材料からなり、そし
て、外側端子部２３ａ、２３ｂまでの配線として、基板
２に形成された孔２５ａ、２５ｂに導電性エポキシ等で
外側配線部２６ａ、２６ｂを形成する。また、本実施例
の半導体加速度センサは、メタル（Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ
等）を蒸着又はスパッタ等により自己診断電極部２７
ａ、２７ｂ及び自己診断配線部２８ａ、２８ｂを形成す
る。自己診断電極部２７ａ、２７ｂ及び自己診断配線部
２８ａ、２８ｂは、外側配線部２６ａ、２６ｂとは接続
しないようにする。
【００１７】自己診断法について、説明する。中央基板
１と外側基板２ａとで説明する。重錘体１２の中央電極
部と外側電極部２７ａとに電圧を印加すると、重錘体１
２は、外側電極部２７ａ側に引きつけられて変位するた
め静電容量が変化する。印加電圧と静電容量の変化との
関係から、重錘体１２等が正しく形成されたか等を半導
体加速度センサの製造時等に実施して自己診断すること
ができる。外側基板２ａは絶縁材料からなるため、自己
診断時に静電容量に影響を与えることはない。また、製
造時及び使用時において、重錘体１２の中央電極部と外
側電極部２７ａにより高い電圧を印加すると、重錘体１
２は外側電極部２７ａ側に引きつけられて変位し、中央
接点部１１が外側接点部２１ａに接触してスイッチがＯ
Ｎする。これにより、半導体加速度センサ及び外部の回
路装置の作動を自己診断することが出来る。なお、外側
電極部２７ａは、実施例１における半導体加速度センサ
ストッパ２４ａの役割をなすことも可能である。
１と外側基板２ａとで説明する。重錘体１２の中央電極
部と外側電極部２７ａとに電圧を印加すると、重錘体１
２は、外側電極部２７ａ側に引きつけられて変位するた
め静電容量が変化する。印加電圧と静電容量の変化との
関係から、重錘体１２等が正しく形成されたか等を半導
体加速度センサの製造時等に実施して自己診断すること
ができる。外側基板２ａは絶縁材料からなるため、自己
診断時に静電容量に影響を与えることはない。また、製
造時及び使用時において、重錘体１２の中央電極部と外
側電極部２７ａにより高い電圧を印加すると、重錘体１
２は外側電極部２７ａ側に引きつけられて変位し、中央
接点部１１が外側接点部２１ａに接触してスイッチがＯ
Ｎする。これにより、半導体加速度センサ及び外部の回
路装置の作動を自己診断することが出来る。なお、外側
電極部２７ａは、実施例１における半導体加速度センサ
ストッパ２４ａの役割をなすことも可能である。
【００１８】実施例３を図１０を用いて説明する。本実
施例の半導体加速度センサは、積層体を構成する中央基
板１及び外側基板２ａ、２ｂと、封止絶縁部３ａ、３ｂ
と、を具備している。本実施例では、作動電流で接点が
溶着するように、中央接点部１１及び外側接点部２１ａ
の電気容量を小さく設定する。例えば、接点の面積を小
さくすることにより、可能である。これにより、加速度
が増加して中央接点部１１と外側接点部２１ａとが接触
すると、スイッチがＯＮとなるが、接点が溶着されるた
め、その後のチャタリングはなくなり、半導体加速度セ
ンサの作動を安定なものとすることができる。例えば、
エアバッグ用スイッチとして使用するとき、加速度セン
サに要求されることは、１回かぎりの作動で良いため、
採用することができる。なお、自己診断時は、小電流で
検査を行えば、問題は生じることはない。本実施例で
は、接点の電流容量を大きくする必要がないため、ロー
コストな半導体加速度センサとすることができる。
施例の半導体加速度センサは、積層体を構成する中央基
板１及び外側基板２ａ、２ｂと、封止絶縁部３ａ、３ｂ
と、を具備している。本実施例では、作動電流で接点が
溶着するように、中央接点部１１及び外側接点部２１ａ
の電気容量を小さく設定する。例えば、接点の面積を小
さくすることにより、可能である。これにより、加速度
が増加して中央接点部１１と外側接点部２１ａとが接触
すると、スイッチがＯＮとなるが、接点が溶着されるた
め、その後のチャタリングはなくなり、半導体加速度セ
ンサの作動を安定なものとすることができる。例えば、
エアバッグ用スイッチとして使用するとき、加速度セン
サに要求されることは、１回かぎりの作動で良いため、
採用することができる。なお、自己診断時は、小電流で
検査を行えば、問題は生じることはない。本実施例で
は、接点の電流容量を大きくする必要がないため、ロー
コストな半導体加速度センサとすることができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、小型、軽量で、製造が
容易、低コスト、高精度、そして、スイッチＯＮ時間を
一定時間維持して、作動を安定化した半導体加速度セン
サを得ることができる。
容易、低コスト、高精度、そして、スイッチＯＮ時間を
一定時間維持して、作動を安定化した半導体加速度セン
サを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の半導体加速度センサの説明図。
【図２】実施例１の半導体加速度センサの動作説明図。
【図３】実施例１の半導体加速度センサの作動の説明
図。
図。
【図４】実施例１の半導体加速度センサの両方向動作説
明図。
明図。
【図５】実施例１の半導体加速度センサの中央基板の製
造工程説明図。
造工程説明図。
【図６】実施例１の半導体加速度センサの外側基板（第
１層）の製造工程説明図。
１層）の製造工程説明図。
【図７】実施例１の半導体加速度センサの外側基板（第
３層）の製造工程説明図。
３層）の製造工程説明図。
【図８】実施例１の半導体加速度センサの組立て工程説
明図。
明図。
【図９】実施例２の半導体加速度センサの説明図。
【図１０】実施例３の半導体加速度センサの動作説明
図。
図。
１ 中央基板 １１ 中央接点部 １２ 重錘体 １３ 中央端子部 ２、２ａ、２ｂ 外側基板 ２１、２１ａ、２１ｂ 外側接点部 ２２、２２ａ、２２ｂ 重錘体対向部 ２３、２３ａ、２３ｂ 外側端子部 ２４ ストッパ ２５ 孔 ２６ 外側配線部 ２７ 自己診断電極部 ２８ 自己診断配線部 ３、３ａ、３ｂ 封止絶縁部
フロントページの続き (72)発明者 国見 敬 東京都中央区日本橋小網町19番５号 曙ブ レーキ工業株式会社内 (72)発明者 根津 正弘 東京都中央区日本橋小網町19番５号 曙ブ レーキ工業株式会社内 (72)発明者 森 雅友 東京都中央区日本橋小網町19番５号 曙ブ レーキ工業株式会社内 (72)発明者 江刺 正喜 宮城県仙台市太白区八木山南一丁目11−９
Claims (5)
- 【請求項１】 中央接点部を有する中央基板と、少なく
とも一方は外側接点部を有する外側基板と、を積層した
半導体加速度センサにおいて、 前記中央基板は中央接点部近傍に重錘体を有し、一方、
前記外側接点部を有する外側基板は前記重錘体に対向す
る重錘体対向部を有することを特徴とする半導体加速度
センサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体加速度センサにお
いて、 上記重錘体は、上記重錘体対向部とでスクィーズドダン
ピング効果を奏することを特徴とする半導体加速度セン
サ。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の半導体加速度セ
ンサにおいて、 上記重錘体は中央電極部を有し、一方、上記重錘体対向
部は外側電極部を有することを特徴とする半導体加速度
センサ。 - 【請求項４】 請求項３記載の半導体加速度センサを診
断する自己診断法であって、 上記中央電極部と外側電
極部とに電圧を印加して自己診断することを特徴とする
半導体加速度センサの自己診断法。 - 【請求項５】 中央接点部を有する中央基板と、少なく
とも一方は外側接点部を有する外側基板と、を積層した
半導体加速度センサにおいて、 前記中央接点部と外側接点部とは、接触すると溶着され
ることを特徴とする半導体加速度センサ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10037303A JPH11237402A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 半導体加速度センサ及びその自己診断法 |
| DE69928061T DE69928061T2 (de) | 1998-02-19 | 1999-02-18 | Halbleiter-beschleunigungssensor mit selbstdiagnose |
| EP99905235A EP0997737B1 (en) | 1998-02-19 | 1999-02-18 | Semiconductor acceleration sensor and self-diagnosis thereof |
| PCT/JP1999/000725 WO1999042843A1 (fr) | 1998-02-19 | 1999-02-18 | Capteur d'acceleration a semi-conducteur et son diagnostic automatique |
| US09/367,312 US6230564B1 (en) | 1998-02-19 | 1999-02-18 | Semiconductor acceleration sensor and its self-diagnosing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10037303A JPH11237402A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 半導体加速度センサ及びその自己診断法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11237402A true JPH11237402A (ja) | 1999-08-31 |
Family
ID=12493945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10037303A Pending JPH11237402A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 半導体加速度センサ及びその自己診断法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6230564B1 (ja) |
| EP (1) | EP0997737B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11237402A (ja) |
| DE (1) | DE69928061T2 (ja) |
| WO (1) | WO1999042843A1 (ja) |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR2861464B1 (fr) * | 2003-10-28 | 2006-02-17 | Commissariat Energie Atomique | Detecteur de mouvement a six degres de liberte avec trois capteurs de position et procede de fabrication d'un capteur |
| US6981416B2 (en) * | 2003-11-21 | 2006-01-03 | Chung-Shan Institute Of Science And Technology | Multi-axis solid state accelerometer |
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