JPH11248738A - 半導体容量型多軸加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度な加速度測定を行うことができる半導
体容量型多軸加速度センサを提供すること 【解決手段】 第１固定基板１１，半導体基板１２，重
り基板１３，第２固定基板１４が順次積層され、接合さ
れている。半導体基板に梁部１６を介して支持されてい
る可動電極１５が形成されており、係る可動電極の周辺
から中央位置（肉厚部１５ａ）に向けて切欠部２０が形
成され、その切欠部内に梁部が挿入され、その先端１６
ａは切欠部の奥部（肉厚部）に接続される。よって、加
速度がかかって梁部が撓んで変位すると、その変位が可
動電極で拡大され、可動電極の外周縁における変位量
は、上記梁部の変位量よりも大きくなる。よって可動電
極と固定電極１７間の静電容量の変化量が増加し、高感
度・高精度の測定が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばガスメータ
やエレベータ等に用いられる感震器や自動車等に実装さ
れる加速度センサ等として用いられる半導体容量型多軸
加速度センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来の半導体容量型多軸加速度
センサの一例を示している。同図に示すように、第１固
定基板１，半導体基板２，重り基板３，第２固定基板４
が順次積層され、接合されている。

【０００３】同図（Ｂ）に示すように、半導体基板２が
エッチングされることにより、半導体基板２には、フレ
ーム５の内側を分離させて可動電極６を形成するととも
に、その可動電極６は４本の梁部７を介してフレーム５
に接続している。

【０００４】各梁部７は、可動電極６の各辺に沿って平
行に配置され、その基端７ａがフレーム５の内周面の角
部に接続されている。また、梁部７の先端７ｂは可動電
極６の外周面の頂点付近に接続されている。そして、梁
部７が基端７ａ側を回転中心として撓むことにより、梁
部７の先端は３次元方向の所定位置（具体的な位置は加
速度によって決まる）に移動し、これに伴い可動電極６
の第１固定基板１に対向する表面の位置が変化するよう
になっている。

【０００５】さらに、重り基板３を所定位置で切断する
ことにより、重り８とフレーム９が分離形成されてい
る。そして、重り８は可動電極６の下面に連結されてい
る。よって、可動電極６は、重り８の重さが加わるの
で、係る可動電極６は加速度を受けて変位しやすくなっ
ている。

【０００６】さらに可動電極６の上方と重り８の下方に
は所定の空間が形成され、上記加速度を受けて可動電極
６が変位する領域が確保されている。具体的には、重り
８の下面が所定量だけ削られており、その下方の半導体
固定基板４との間に空間が形成されている。また、可動
電極６の上方側は、第１固定基板１の可動電極６に対向
する位置に設けた凹部１ａにより、上記した可動電極６
の変位を許容する領域・空間が形成されている。

【０００７】そして、その凹部１ａの底面に固定電極１
０が形成されている。この固定電極１０は、図１０に示
すように、同一の正方形状からなる４つの固定電極１０
ａ〜１０ｄから構成されている。すなわち、可動電極６
は、四角錐台の天地を逆（面積の広い底面を上にしてい
る）にした形状からなり、電極面となる天面が正方形に
形成されている。そして、その可動電極６の電極面を、
各辺の中点を結ぶ線で分割した４つの小さい正方形領域
に対向する領域に、それぞれ４つの固定電極１０ａ〜１
０ｄを配置している。

【０００８】そして各電極の位置関係は、固定電極１０
ｄ，１０ａの配置方向と、固定電極１０ｃ，１０ｂの配
置方向が平行になるようにし、便宜上係る方向をＸ軸方
向とする。また、固定電極１０ｃ，１０ｄの配置方向
と、固定電極１０ｂ，１０ａの配置方向が平行になるよ
うにし、便宜上係る方向をＹ軸方向とする。そして、そ
れらＸ軸，Ｙ軸に直交する方向をＺ軸とする。

【０００９】係る構成においては、加速度が０の平常状
態では、４つの固定電極１０ａ〜１０ｄと可動電極６と
の距離は、所定の距離で一定であり、また、各固定電極
１０ａ〜１０ｄと可動電極６の重合面積も等しくなる。
今、Ｘ軸方向（正方向：図９（Ａ）中左から右方向）の
みに加速度が加わったとすると、その加速度を受けた可
動電極６は、Ｘ軸方向に移動しようとするが、その構造
上平行移動はできず、その力の方向にある固定電極１０
ａ，１０ｂと可動電極６の距離が短くなり、逆に固定電
極１０ｃ，１０ｄと可動電極６の距離が長くなる。同様
に、Ｙ軸方向のみに加速度が加わったとすると、固定電
極１０ａ，１０ｄと可動電極６の距離が短くなり、逆に
固定電極１０ｂ，１０ｃと可動電極６の距離が長くな
る。このような可動電極の動作を本明細書中では、スイ
ングと呼ぶ。

【００１０】このように各電極間距離が異なることか
ら、各電極間に発生する静電容量も変化し、しかも変化
のパターンは、加速度が加わる方向により異なるので、
各電極間に発生する静電容量の変化量を検出することに
より、その加速度の方向と大きさを知ることができる。

【００１１】また、Ｚ軸方向のみに加速度が加わったと
すると、共通電極となる可動電極６が、上下方向（Ｚ軸
方向）に平行変位するので、固定電極１０ａ〜１０ｄと
可動電極６との距離が、均等に変化し、各電極間に発生
する静電容量が変化する。このようにして、３軸方向の
加速度の向きと大きさを測定することができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
容量型多軸加速度センサでは、以下に示す問題があっ
た。すなわち、梁部７の接続構造を図９（Ｂ）に示すよ
うに、梁部７の先端７ｂを可動電極６の頂点付近に接続
するとともに、その梁部７を可動電極６の各辺に沿うよ
うに配置することにより、その長さを可動電極６の各辺
の長さより若干長くし、梁部７における撓み量を大きく
とれるようにしている。これにより、可動電極６の電極
面の傾きを大きくし、静電容量の変化を大きくして感度
の向上を図っている。しかし、図示したように梁部７の
先端７ｂを可動電極６の側面に接続していたため、電極
面の傾き、つまり対辺の両端の高低差ｈは、対向する梁
部７の先端７ｂの高低差ｈと等しくなる。よって、梁部
７の撓み量の限界が可動電極６の傾きの限界となるの
で、可動電極６のスイングは小さくなり、係る可動電極
６の変位の量を大きくとれなくなる。よって、可動電極
６と固定電極１０間の静電容量の変化も微小となってし
まう。

【００１３】そのため、静電容量の変化を検知するため
の電気信号は小さくなるので、正確な加速度を検出する
ためには、係る静電容量の電気信号を増幅してから、加
速度を検出する必要がある。

【００１４】しかしながら、加速度センサの素子に生じ
るノイズや、加速度を測定するために、加速度センサの
素子につなげられた配線に生じるノイズも、可動電極
６，固定電極１０間の静電容量を検出するための電気信
号とともに増幅されてしまうので、検出された加速度
は、ノイズの影響を受けてしまう。よって、十分に良好
な精度で加速度を測定することができなくなってしま
う。

【００１５】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題点を解
決し、加速度を高感度・高精度に検出することができる
半導体容量型多軸加速度センサを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る半導体容量型多軸加速度センサで
は、固定基板に設けられた複数の固定電極に所定の間隔
をおいて対向するように可動電極を配置し、その可動電
極が加速度を受けて傾斜するように変位して前記複数の
各固定電極との間に発生する静電容量が変化することを
利用して複数方向の加速度を検知する半導体容量型多軸
加速度センサであって、前記可動電極を移動可能に支持
するための梁部の先端を、前記可動電極の外周囲よりも
内側の所定位置に接続するように構成した（請求項
１）。ここで内側所定位置とは、可動電極の電極面に投
影した際に、その梁部の先端が可動電極の外周囲よりも
内側に位置していれば足りる。つまり、具体的な接続部
材は可動電極に直接接続する場合はもちろんのこと、そ
の可動電極と一体になって変位する部材が存在する場合
において、係る部材に梁部を接続することにより可動電
極に対して間接的に梁部を接続・支持する場合などを含
む。

【００１７】また、別の解決手段としては、複数の固定
電極が形成された固定基板と、前記複数の固定電極に対
向する位置に所定の間隔をおいて形成された可動電極
と、前記可動電極を取り囲むフレームと、前記可動電極
と前記フレームを接続する複数の梁部とが形成された半
導体基板とを備え、前記可動電極と前記固定電極との間
に発生する静電容量に基づいて複数方向の加速度を検知
する半導体容量型多軸加速度センサを前提とし、前記可
動電極には、その周縁から中央に向けた切込部を設け、
前記梁部は、その先端側を前記切込部内に挿入配置する
とともに、その先端を前記可動電極の中央位置に接続す
るように構成してもよい（請求項２）。

【００１８】さらに別の解決手段としては、複数の固定
電極が形成された固定基板と、前記複数の固定電極に対
向する位置に所定の間隔をおいて形成された可動電極
と、前記可動電極と分離されるとともにそれを取り囲む
第１フレームとが形成された第１半導体基板と、前記可
動電極の中央位置に連結される連結部と、前記連結部を
取り囲む第２フレームと、前記連結部と前記第２フレー
ムを接続する複数の梁部とが形成された第２半導体基板
とを備え、前記可動電極と前記固定電極との間に発生す
る静電容量に基づいて複数方向の加速度を検知する半導
体容量型多軸加速度センサを前提とし、前記連結部に対
する前記梁部の接続位置を、前記可動電極の外周囲より
も内側にするように構成してもよい（請求項３）。

【００１９】本発明によれば、梁部の先端接続位置を可
動電極の外周囲よりも内側にしたため、加速度が変位す
ることにより、対向する梁部の先端に高低差ができ、そ
れにともない可動電極が傾斜移動する。そして、可動電
極の内側に梁部の先端を位置させたため、その梁部の変
位量が可動電極にて拡大される。よって、可動電極の変
位量は大きくなり、対向する固定電極との距離の変化量
が増大するので、加速度に対する静電容量の変化も大き
くなる。よって、高感度で高精度な測定が可能となる。

【００２０】さらに、請求項３に記載するように、可動
電極と、可動電極を支持する梁部とを別部材で構成する
ことにより、可動電極に切欠部などを設ける必要がなく
なるため、同一の平面形状（外周囲形状）であっても、
電極面積を増加させることができるので、より高感度に
することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る半導体容量
型多軸加速度センサの第１の実施の形態を示している。
同図に示すように、上から順に第１固定基板１１，半導
体基板１２，重り基板１３，第２固定基板１４が積層さ
れ、接合されている。

【００２２】半導体基板１２は、エッチングにより平面
ロ字型のフレーム１２ａの内側に梁部１６を介して弾性
支持される可動電極１５が形成されている。そして、可
動電極１５は、その電極面となる上面が平面略正方形状
となっており、厚さ方向でみると、その中央部位が肉厚
部１５ａとなり、その肉厚部１５ａの周囲に薄板状の肉
薄部１５ｂが形成されている。これは、半導体基板１２
の下側（重り基板１３との接合面側）を、中央部位（肉
厚部となる部分）及び外周囲（フレームになる部分）を
残してウエットエッチングにより深く掘り込むことによ
り形成できる。

【００２３】そして、第１固定基板１１の可動電極１５
に対向する位置に凹部１１ａが形成されており、係る凹
部１１ａの底面に固定電極１７が形成されている。係る
固定電極１７の構成は、従来の半導体容量型多軸加速度
センサにおける固定電極の構成と同じなので、詳しい説
明を省略する。

【００２４】重り基板１３はガラスにより形成されてお
り、係る重り基板１３を井桁状にダイシングすることに
より、重り１８とフレーム１３ａに分離されている。そ
して、重り１８は、可動電極１５の肉厚部１５ａの下面
に接合されている。また、半導体基板１２と重り基板１
３は、フレーム１２ａ，１３ａにより接合され、さらに
それら両フレーム１２ａ，１３ａを介して第１，第２固
定基板１１，１４と接合するようになっている。

【００２５】第２固定基板１４は、重り基板１３との接
合面の重り１８に対向する位置に凹部１４ａが形成され
ている。係る凹部１４ａの開口は、フレーム１３ａの内
周縁に沿って形成されている。よって、加速度によって
可動電極１５がスイングする際に、重り１８が第２固定
基板１４に接触して、可動電極１５のスイングを妨げる
ことがないようにしている。なお、本実施の形態では、
可動電極１５の移動空間を、第１，第２固定基板１１，
１４に形成した凹部１１ａ，１４ａにより確保している
が、可動電極１２ａの上面をエッチングしてフレーム１
２ａの上面より一段低くしたり、重り１８の下面をエッ
チングしてフレーム１３ａの下面よりも一段高くするこ
とにより構成してもよい。

【００２６】同図（Ｂ）に示すように、可動電極１５
は、各辺の中点から中央に向かってまっすぐに伸びる帯
状の切欠部２０を設けている。この切欠部２０の奥部
は、肉厚部１５ａの側面に至っている。

【００２７】一方、可動電極１５とフレーム１２ａとを
連結する梁部１６は、平面Ｌ字状に形成し、その基端１
６ａは従来と同様にフレーム１２ａの内周縁の角部近傍
に接続している。そして、その梁部１６の折れ曲がった
先端側を、上記の切欠部２０内に挿入配置し、その先端
１６ｂを切欠部２０の奥部、つまり、肉厚部１５aの側
面に接続している。

【００２８】次に、本形態の半導体容量型多軸加速度セ
ンサの作用を説明する。可動電極１５の電極面（ＸＹ平
面）に平行な方向の成分を有する加速度が可動電極１５
及び重り１８に加わると、可動電極１５はスイングし
て、加速度の方向の前方が上昇し、可動電極１５の電極
面が傾斜する。この時、梁部１６を可動電極１５の中央
で接続したため、図２から明らかなように、その梁部１
６の変位量が薄肉部１５ｂで拡大されるため、薄肉部１
５ｂの変位量が大きくなる。従って、梁部１６の先端１
６ｂ同士の高低差（梁部の変位量の２倍）ｈが従来のセ
ンサと同一であったとしても、可動電極１５の両端の高
低差Ｈは大きくなる（従来のセンサでは梁部２０の高低
差と等しい）。よって、同一加速度に対する静電容量の
変化量が本発明の方が大きくなるので、高感度となる。
また、そのように静電容量の変化量が大きくなるので、
増幅率も小さくてすみ、ノイズと弁別できるので高精度
となる。

【００２９】図３は本発明に係る半導体容量型多軸加速
度センサの第２の実施の形態を示している。本実施の形
態でも上から順に、第１固定基板２１，半導体基板２
２，重り基板２３，第２固定基板２４が順次積層され、
接合されている。そして本形態では、半導体基板２２
は、第１の実施の形態における半導体基板１２よりも薄
く形成されており、重り基板２３は、第１の実施の形態
における重り基板１３よりも厚く形成されている。そし
て、形成材料としても、重り基板２３はシリコン基板に
より形成され、第２固定基板２４はガラス基板としてい
る点でも相違する。

【００３０】そして、具体的な形状の相違点は、半導体
基板２２側は、フレーム２２ａの内側に梁部２６を介し
て弾性支持する可動電極２５を、薄い平板状としてい
る。また、重り基板２３では、フレーム２３ａの内側に
分離状態で形成する重り２８を、平板状の重量部２８ａ
の上面中央に四角錐台状の連結部２８ｂを一体的に形成
した形状としている。そして、その連結部２８ｂの上面
にて可動電極２５と接合している。つまり、第１の実施
の形態における半導体基板１２で形成した肉厚部１６ａ
の下方突出部分が、第２の実施の形態では連結部２８ｂ
としている。すなわち、可動電極１５，２５として重要
なのは、上面の電極面であるので、その下方の重り連結
する部分を半導体基板１２で肉厚部として形成しよう
が、重り基板２３で連結部として形成しようが任意であ
る。

【００３１】そして、本形態でも可動電極２５に各辺の
中点から中央に向かって延びる４本の切欠部２０を設
け、Ｌ字状の梁部２６の先端側をその切欠部２０内に挿
入配置させることにより、梁部２６の先端２６ｂを可動
電極２５の中央部位で連結するようにしている。また、
細かい点であるが、本形態では、第１固定基板２１の下
面は凹部を設けることなく平坦面とし、可動電極２５の
対向面に４枚の固定電極１７を形成している。そして、
可動電極２５の上方に形成する空間を、半導体基板２２
の上面のうち、梁部２６，可動電極２５の上面側をエッ
チングして所定量削り込むことにより、電極間のギャッ
プを形成している点でも第１の実施の形態と相違する。
もちろん、第１の実施の形態のように第１固定基板２１
側に凹部を設けてもよい。

【００３２】係る構成にすると、上記した第１の実施の
形態と同様に、梁部２６の変位が、可動電極２５によっ
て拡大されるので、高感度なセンサを構成できる。な
お、その他の構成並びに作用効果は、上記した第１の実
施の形態と同様であるので、その詳細な説明を省略す
る。

【００３３】図４は本発明に係る半導体容量型多軸加速
度センサの第３の実施の形態を示している。本形態で
は、第１の実施の形態における第１，第２固定基板及び
第２の実施の形態で説明した構造を基本として、重り基
板を第２の実施の形態における重り基板の構造と同様に
している。

【００３４】すなわち、第１固定基板３１，半導体基板
２２，重り基板２３，第２固定基板２４が順次積層され
て接合されている。第１固定基板３１は第２の実施の形
態と同様に、平板状のガラス板からなり、その下面に固
定電極１７が形成されている。また、第２固定基板２４
は、第１の実施の形態と同様に上面に凹部２４ａが形成
されている。

【００３５】さらに、半導体基板３２は、第１の実施の
形態と同様にフレーム３２ａの内側に、固定基板３５が
配置され、両者３２ａ，３５間を梁部３６で連結してい
る。そして、この可動電極３５は、中央の肉厚部３５ａ
の周囲に肉薄部３５ｂを形成し、さらにこの肉薄部３５
ｂには、外周から中央に向けて形成される４本の切欠部
２０を有している。もちろん、梁部３６の先端３６ｂ
は、切欠部２０の奥部で連結されている。

【００３６】また、重り基板３３は、第２の実施の形態
の重り基板２３と同様に、フレーム３３ａから分離され
た重り３８が、平板状の重量部３８ａの上に連結部３８
ｂを形成した形状としている。

【００３７】係る構成にすると、可動電極３５と重り３
８を一体化した加速度を受けて移動する部分全体の重心
を、梁部３６の接続位置に比べて下方に離すことができ
るので、移動する部分全体の重量が増すとともに、遠心
力も大きく働くため横方向（Ｘ，Ｙ軸方向）の加速度に
対する感度が向上する。

【００３８】図５は、本発明に係る半導体容量型多軸加
速度センサにおける第４の実施の形態を示している。本
形態では、第１の実施の形態における半導体容量型多軸
加速度センサの構造を基本として、可動電極の電極面
と、梁部を別々に形成している。同図に示すように、第
１固定基板４１，第１半導体基板４２，第２半導体基板
４３，重り基板４４，第２固定基板４５が上から順に積
層された５層構造となっている。

【００３９】そして、第１固定基板４１は、第２の実施
の形態と同様に、平板状のガラス板からなり、その下面
に固定電極１７が形成されている。また、重り基板４
４、第１の実施の形態と同様に、ガラス板からなり、ダ
イシングによりフレーム４４ａから分離してその内側に
平板状の重り４８を形成している。さらに、第２固定基
板４５は、第１の実施の形態と同様に上面に凹部４５ａ
が形成されている。

【００４０】ここで本形態では、肉薄の第１半導体基板
４２をエッチングすることにより、薄板状の可動電極４
６と第１フレーム４２ａに分割している。可動電極４５
は、第１固定基板４１側がエッチングされてその上面が
第１半導体基板４２の上面より一段低くし、可動電極４
６と固定電極１７との間に所定のギャップを形成してい
る。

【００４１】また、第２半導体基板４３を上下方向から
エッチングすることにより、フレーム４３ａの内側に分
離して上下対称の肉厚の連結部４９を形成するととも
に、その連結部４９の高さ（厚さ）方向中央位置にてＬ
字状の梁部４７を介してフレーム４３ａに弾性支持させ
ている。そして、連結部４９の上面が可動電極４６の下
面中央に接続され、連結部４９の下面が重り４８の上面
中央に接続される。

【００４２】係る構成にすると、同図（Ｂ）から明らか
なように、梁部４７の先端４７ｂが接続される連結部４
９の側面は、可動電極４６の周縁よりも内側中央寄りに
位置するので、上記した各実施の形態と同様に、梁部４
７の変量を可動電極４５で拡大できるので感度が向上す
る。

【００４３】さらに本形態では、梁部４７と可動電極４
６は、異なる基板に形成されており、可動電極４６を形
成する第１半導体基板４２に梁部を形成する必要がない
ので、第１〜３の実施の形態における可動電極のように
切欠部を設ける必要がなく、その分だけ電極面積が増加
する。よって、係る点からも感度が向上する。

【００４４】図６は、本発明に係る半導体容量型多軸加
速度センサにおける第５の実施の形態を示している。本
形態は、第４の実施の形態における構造を基本とした半
導体容量型多軸加速度センサの変形例である。すなわ
ち、第１固定基板４１と第１半導体基板４２及び第２固
定基板４５は、第４の実施の形態と同様である。

【００４５】そして、第２半導体基板４３′は、第４の
実施の形態における第２半導体基板４３の上側半分の構
造としている。つまり、フレーム４３′ａの下面に沿っ
て梁部（平面Ｌ字状）４７を形成し、その先端４７ｂに
て連結部４９′の側面下端中央に連結している。連結部
４９′は、四角錐台形状としている。この実施の形態の
平面図としては、図５（Ｂ）と同様になる。

【００４６】また、重り基板４４′は、シリコンから形
成しており、係る重り基板４４′から形成される重り４
８′は第２の実施の形態における重り基板２３と同様
に、フレーム４４′ａの内側に分離状態で形成する重り
４８′を、平板状の重量部４８′ａの上面中央に四角錐
台状の連結部４８′ｂを一体的に形成した形状としてい
る。そして、その連結部４８′ｂの上面にて第２半導体
基板４３′で形成される連結部４９′の下面中央と接合
している。このように、第２の実施の形態と同様に連結
部４８′ｂをどちらの基板で形成するかが構成上相違す
るだけで、作用効果としては第４の実施の形態と同様と
なる。

【００４７】図７は、本発明に係る半導体容量型多軸加
速度センサの第６の実施の形態を示している。本形態で
は、図５に示した第４の実施の形態で説明した構造を基
本とし、第２半導体基板４３″の形状を変えて、梁部４
７の接続位置をできるだけ可動電極４６′の形成位置に
近づけるようにしている。つまり、第２半導体基板４
３″は、フレーム４３″ａの内側に梁部４７を介して弾
性支持される連結部４９″を設ける。この時、梁部４７
は、連結部４９″の上方近傍位置に接続し、連結部４
９″の上方部分をわずかに突出させる。また、梁部４７
とフレーム４３″ａの上面を面一にしている。つまり、
上記連結部４９″の上方突出部分が、第１半導体基板４
２′側に入り込む構造としている。

【００４８】また、第１半導体基板４２″は、フレーム
４２ａの内側に分離して平板状の可動電極４６′を形成
する。この可動電極４６′の下面は、梁部４７に対向す
る部分が往生に除去された凹溝４６′ａが形成されてい
る。この凹溝４６′ａは、加速度を受けて梁部４７が撓
んだ際に、その梁部４７が可動電極４６′と接触・干渉
しないように形成している。

【００４９】係る構成にすると、可動電極４６′は、切
欠部がないのでその電極面積が増大し、上記した第４，
第５の実施の形態と同様に固定電極１７との間で発生す
る静電容量を増加させ、感度の向上を図ることができ
る。さらに、図から明らかなように、梁部４７の先端４
７ｂの接続位置は、可動電極４６′の形成面とほぼ一致
している。これにより、可動電極４６′が移動（スイン
グ）の中心点に近づくため、加速度に対する静電容量の
変化が精度よく得られる。

【００５０】図８は本発明に係る半導体容量型多軸加速
度センサの第７の実施の形態を示している。同図に示す
ように、上記した各実施の形態では、いずれも可動電極
の肉薄部分は平板状としたが、本実施の形態では、同図
（Ａ），（Ｂ）に示すように、その下面に補強用のリブ
５０を設けている。このリブ５０は、図示の例では、可
動電極１５を構成する肉厚部１５ａの中心から、肉薄部
１５ｂの角に向けた方向とに平行となる直線形状に形成
されている。

【００５１】これにより、可動電極の肉薄部の強度が増
加するので、可動電極のスイング時に肉薄部が歪むこと
がより確実に防止できる。また、このように下側にのみ
リブを設けるのではなく、同図（Ｃ）に示すように、可
動電極１５の肉厚部１５ａの上下両面に凹凸を設けるこ
とにより、強度さらには応力を増加させるようにしても
よい。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る半導体容量
型多軸加速度センサでは、可動電極の中央位置に梁部の
先端を接続することにより、梁部の撓み量（変位量）を
可動電極で増大できるので、感度が増す。これに伴い、
センサ出力に対する増幅率を抑えることができ、静電容
量を測定するための電気信号がノイズに対して大きくな
るので、高精度の加速度を測定することができる。

【００５３】さらに、可動電極を形成する基板と、梁部
を形成する基板を異ならせることにより、可動電極の面
積を大きくすることができ、静電容量の変化をさらに大
きくすることができるので、センサの感度を向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に係る半導体容量型多軸加速度
センサの第１の実施の形態における構造を説明するため
の図である。（Ｂ）はその可動電極及び梁部の形状を説
明するための図である。

【図２】本発明の動作原理を説明する図である。

【図３】（Ａ）は本発明に係る半導体容量型多軸加速度
センサの第２の実施の形態における構造を説明するため
の図である。（Ｂ）はその可動電極及び梁部の形状を説
明するための図である。

【図４】（Ａ）は本発明に係る半導体容量型多軸加速度
センサの第３の実施の形態における構造を説明するため
の図である。（Ｂ）はその可動電極及び梁部の形状を説
明するための図である。

【図５】（Ａ）は本発明に係る半導体容量型多軸加速度
センサの第４の実施の形態における構造を説明するため
の図である。（Ｂ）はその可動電極及び梁部の形状を説
明するための図である。

【図６】本発明に係る半導体容量型多軸加速度センサの
第５の実施の形態における構造を説明するための図であ
る。

【図７】（Ａ）は本発明に係る半導体容量型多軸加速度
センサの第６の実施の形態における構造を説明するため
の図である。（Ｂ）はその可動電極及び梁部の形状を説
明するための図である。

【図８】（Ａ）本発明に係る半導体容量型多軸加速度セ
ンサの第７の実施の形態における要点である可動電極を
説明するための図である。（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図を
示している。（Ｃ）は可動電極の肉薄部の強度を向上さ
せる構造の一例を示している。

【図９】（Ａ）は従来の半導体容量型多軸加速度センサ
の構造を説明するための図である。（Ｂ）はその可動電
極及び梁部の形状を説明するための図である。

【図１０】半導体容量型多軸加速度センサの固定電極の
配置を説明するための図である。

【図１１】従来の問題点を説明する図である。

【符号の説明】

１１，２１，３１，４１ 第１固定基板 １２，２２，３２ 半導体基板 １３，２３，３３，４４，４４′ 重り基板 １４，２４，３４，４５ 第２固定基板 １２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ フレーム １８，２８，３８，４８ 重り １７ 固定電極 １６，２６，３６，４７ 梁部 １６ｂ，２６ｂ，３６ｂ，４７ｂ 先端 １５，２５，３５，４６ 可動電極 ２０ 切欠部 ４２，４２′，４２″ 第１半導体基板 ４３，４３′，４３″ 第２半導体基板 ４９，４９′ 連結部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定基板に設けられた複数の固定電極に
   所定の間隔をおいて対向するように可動電極を配置し、 その可動電極が加速度を受けて傾斜するように変位して
   前記複数の各固定電極との間に発生する静電容量が変化
   することを利用して複数方向の加速度を検知する半導体
   容量型多軸加速度センサであって、 前記可動電極を移動可能に支持するための梁部の先端
   を、前記可動電極の外周囲よりも内側の所定位置に接続
   したことを特徴とする半導体容量型加速度センサ。
2. 【請求項２】 複数の固定電極が形成された固定基板
   と、 前記複数の固定電極に対向する位置に所定の間隔をおい
   て形成された可動電極と、前記可動電極を取り囲むフレ
   ームと、前記可動電極と前記フレームを接続する複数の
   梁部とが形成された半導体基板とを備え、 前記可動電極と前記固定電極との間に発生する静電容量
   に基づいて複数方向の加速度を検知する半導体容量型多
   軸加速度センサであって、 前記可動電極には、その周縁から中央に向けた切込部を
   設け、 前記梁部は、その先端側を前記切込部内に挿入配置する
   とともに、その先端を前記可動電極の中央位置に接続し
   たことを特徴とする半導体容量型多軸加速度センサ。
3. 【請求項３】 複数の固定電極が形成された固定基板
   と、 前記複数の固定電極に対向する位置に所定の間隔をおい
   て形成された可動電極と、前記可動電極と分離されると
   ともにそれを取り囲む第１フレームとが形成された第１
   半導体基板と、 前記可動電極の中央位置に連結される連結部と、前記連
   結部を取り囲む第２フレームと、前記連結部と前記第２
   フレームを接続する複数の梁部とが形成された第２半導
   体基板とを備え、 前記可動電極と前記固定電極との間に発生する静電容量
   に基づいて複数方向の加速度を検知する半導体容量型多
   軸加速度センサであって、 前記連結部に対する前記梁部の接続位置を、前記可動電
   極の外周囲よりも内側にしたことを特徴とする半導体容
   量型多軸加速度センサ。