JPH11337571A - 慣性センサ - Google Patents
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- JPH11337571A JPH11337571A JP10145814A JP14581498A JPH11337571A JP H11337571 A JPH11337571 A JP H11337571A JP 10145814 A JP10145814 A JP 10145814A JP 14581498 A JP14581498 A JP 14581498A JP H11337571 A JPH11337571 A JP H11337571A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- 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
- G01P2015/0805—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 being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—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 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
- G01P2015/084—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 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】
【課題】 熱応力がダイアフラムの外周に作用した場合
の歪を軽減する。 【解決手段】 ダイアフラム１の薄肉部１ｃの外周辺の
各々に連結区間１０を除いてＸまたはＹ軸に沿って第１
スリット１１が形成され、各連結区間の片側の第１スリ
ット端より第２スリット１２が切り込み形成され、これ
らの第１，第２スリットに挟まれて、Ｘ軸またはＹ軸に
平行な微小な幅のアーム１３が形成される。薄肉部１ｃ
はこれらのアームによって枠部１ｇに連結される。アー
ム１３の幅Ｗは例えば連結区間１０の幅にほぼ等しく設
定する。アーム１３の端部はＬ字状またはコ字状に折り
曲げるのが望ましい。
の歪を軽減する。 【解決手段】 ダイアフラム１の薄肉部１ｃの外周辺の
各々に連結区間１０を除いてＸまたはＹ軸に沿って第１
スリット１１が形成され、各連結区間の片側の第１スリ
ット端より第２スリット１２が切り込み形成され、これ
らの第１，第２スリットに挟まれて、Ｘ軸またはＹ軸に
平行な微小な幅のアーム１３が形成される。薄肉部１ｃ
はこれらのアームによって枠部１ｇに連結される。アー
ム１３の幅Ｗは例えば連結区間１０の幅にほぼ等しく設
定する。アーム１３の端部はＬ字状またはコ字状に折り
曲げるのが望ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は加速度または角速
度を検出する慣性センサに関する。
度を検出する慣性センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】（１）従来例１ 従来の慣性センサは、図１０〜図１３に示すようにダイ
アフラム１，質量部２ｅ，ベース基板３等で構成され
る。ダイアフラム１は、直交３軸をＸ，Ｙ及びＺ軸とす
るとき、Ｘ−Ｙ平面に平行な板面を有するシリコン基板
の上面に、ロ字形溝１ａが形成されている。ロ字形溝１
ａはＸ軸に平行な２つの溝とＹ軸に平行な２つの溝とよ
り成り、ロ字形溝１ａの底面側、内側及び外側にロ字形
薄肉部１ｃ，島状部１ｅ及び枠部１ｇがそれぞれ形成さ
れる。
アフラム１，質量部２ｅ，ベース基板３等で構成され
る。ダイアフラム１は、直交３軸をＸ，Ｙ及びＺ軸とす
るとき、Ｘ−Ｙ平面に平行な板面を有するシリコン基板
の上面に、ロ字形溝１ａが形成されている。ロ字形溝１
ａはＸ軸に平行な２つの溝とＹ軸に平行な２つの溝とよ
り成り、ロ字形溝１ａの底面側、内側及び外側にロ字形
薄肉部１ｃ，島状部１ｅ及び枠部１ｇがそれぞれ形成さ
れる。
【０００３】島状部１ｅの上面に質量部２ｅが接合され
るが、はじめに、ダイアフラム１とＸ，Ｙ方向の寸法の
等しい例えばパイレクスガラスを例えば陽極接合により
ダイアフラム１上に取付け、その後ダイシング（dicin
g) 工程で、図５Ａに示す質量部２ｅのみが島状部１ｅ
上に、その他の直方体２ａ・・・２ｉが枠部１ｇ上にそ
れぞれ配されるように分割される。
るが、はじめに、ダイアフラム１とＸ，Ｙ方向の寸法の
等しい例えばパイレクスガラスを例えば陽極接合により
ダイアフラム１上に取付け、その後ダイシング（dicin
g) 工程で、図５Ａに示す質量部２ｅのみが島状部１ｅ
上に、その他の直方体２ａ・・・２ｉが枠部１ｇ上にそ
れぞれ配されるように分割される。
【０００４】ダイアフラム１の底面側にベース基板３が
例えば陽極接合により取付けられる。ベース基板３は例
えばパイレクスガラスより成り、その内面には、ダイア
フラム１の枠部１ｇと対向する枠部の内側に方形の溝３
ａが形成される。溝３ａの底面に中心電極４Ａが島状部
１１ｅとギャップを介して対向して形成される。その中
心電極４ａを中心として、Ｘ軸の正及び負の方向に、Ｘ
正電極４ｂ，Ｘ負電極４ｃがそれぞれ薄肉部１ｃとギャ
ップを介して対向して形成される。また中心電極４ａを
中心として、Ｙ軸の正及び負の方向に、Ｙ正電極４ｄ，
Ｘ負電極４ｅが薄肉部１ｃとギャップを介して対向して
形成される。
例えば陽極接合により取付けられる。ベース基板３は例
えばパイレクスガラスより成り、その内面には、ダイア
フラム１の枠部１ｇと対向する枠部の内側に方形の溝３
ａが形成される。溝３ａの底面に中心電極４Ａが島状部
１１ｅとギャップを介して対向して形成される。その中
心電極４ａを中心として、Ｘ軸の正及び負の方向に、Ｘ
正電極４ｂ，Ｘ負電極４ｃがそれぞれ薄肉部１ｃとギャ
ップを介して対向して形成される。また中心電極４ａを
中心として、Ｙ軸の正及び負の方向に、Ｙ正電極４ｄ，
Ｘ負電極４ｅが薄肉部１ｃとギャップを介して対向して
形成される。
【０００５】この慣性センサが加速度センサである場合
には、ダイアフラム１と中心電極４ａとの間の静電容量
の変化、ダイアフラム１とＸ正電極４ｂ，Ｘ負電極４ｃ
との間の静電容量の差分、ダイアフラム１とＹ正電極４
ｄ，Ｘ負電極４ｅとの間の静電容量の差分によって、Ｚ
軸、Ｘ軸及びＹ軸をそれぞれ入力軸とする加速度を検出
する。
には、ダイアフラム１と中心電極４ａとの間の静電容量
の変化、ダイアフラム１とＸ正電極４ｂ，Ｘ負電極４ｃ
との間の静電容量の差分、ダイアフラム１とＹ正電極４
ｄ，Ｘ負電極４ｅとの間の静電容量の差分によって、Ｚ
軸、Ｘ軸及びＹ軸をそれぞれ入力軸とする加速度を検出
する。
【０００６】慣性センサが角速度センサである場合に
は、島状部１ｅ，質量部２ｅ及び薄肉部１ｃより成る部
分の、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の共振周波数が近
くなるように、ロ字形溝１ａの寸法及び質量部２ｅの寸
法が設定され、その近づいた共振周波数で上記部分が振
動するような周波数の交流電圧をダイアフラム１と中心
電極４ａとの間に印加して質量部２ｅをＺ軸方向に振動
させる。このとき、Ｘ軸方向に角速度が印加されると、
質量部２ｅに対しＹ軸方向に角速度に対応したコリオリ
力が作用する。ダイアフラム１とＹ正電極４ｄ，Ｙ負電
極４ｅとの間の静電容量の差分によって、Ｘ軸方向の角
速度を検出する。
は、島状部１ｅ，質量部２ｅ及び薄肉部１ｃより成る部
分の、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の共振周波数が近
くなるように、ロ字形溝１ａの寸法及び質量部２ｅの寸
法が設定され、その近づいた共振周波数で上記部分が振
動するような周波数の交流電圧をダイアフラム１と中心
電極４ａとの間に印加して質量部２ｅをＺ軸方向に振動
させる。このとき、Ｘ軸方向に角速度が印加されると、
質量部２ｅに対しＹ軸方向に角速度に対応したコリオリ
力が作用する。ダイアフラム１とＹ正電極４ｄ，Ｙ負電
極４ｅとの間の静電容量の差分によって、Ｘ軸方向の角
速度を検出する。
【０００７】またＹ軸方向に角速度が印加されると、質
量部２ｅに対し、Ｘ軸方向に角速度に対応したコリオリ
力が作用する。ダイヤフラム１とＸ正電極４ｂ，Ｘ負電
極４ｃとの間の静電容量の差分によって、Ｘ軸方向の角
速度を検出する。慣性センサには任意の１軸方向のみの
加速度または角速度を検出するものもある。その場合に
は不要な電極は削除される。
量部２ｅに対し、Ｘ軸方向に角速度に対応したコリオリ
力が作用する。ダイヤフラム１とＸ正電極４ｂ，Ｘ負電
極４ｃとの間の静電容量の差分によって、Ｘ軸方向の角
速度を検出する。慣性センサには任意の１軸方向のみの
加速度または角速度を検出するものもある。その場合に
は不要な電極は削除される。
【０００８】（２）従来例２ 図１４〜１６に示すように、図１０のパイレクスガラス
製の質量部１ｅ等を用いないで、ダイアフラム１の島状
部１ｅに質量部の機能をもたせた場合もある。慣性セン
サには静電容量の変化により検出するものと、抵抗値の
変化により検出するものとがある。後者の例が図１５の
センサである。ダイアフラム１の薄肉部の底面側にＸ軸
及びＹ軸方向に沿ってピエゾ抵抗素子５を形成してい
る。
製の質量部１ｅ等を用いないで、ダイアフラム１の島状
部１ｅに質量部の機能をもたせた場合もある。慣性セン
サには静電容量の変化により検出するものと、抵抗値の
変化により検出するものとがある。後者の例が図１５の
センサである。ダイアフラム１の薄肉部の底面側にＸ軸
及びＹ軸方向に沿ってピエゾ抵抗素子５を形成してい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ダイアフラム１とベー
ス基板３，質量部２ｅ等を陽極接合または接着する際、
これらの部材は加熱されるが、ダイアフラム１とベース
基板３，質量部２ｅ等の熱膨張係数の差やダイアフラム
１と接着剤の熱膨張係数の差により、例えば図１７に示
すようにダイアフラムの外周辺に熱応力Ｆが作用し、薄
肉部１ｃが変形してしまう欠点がある。最悪の場合、電
極部とダイアフラム１が接触し、静電容量を形成できな
くなり、動作不良が発生する。また接触するに到らなく
ても、ギャップ６の寸法が変わるため、バイアスが発生
する。
ス基板３，質量部２ｅ等を陽極接合または接着する際、
これらの部材は加熱されるが、ダイアフラム１とベース
基板３，質量部２ｅ等の熱膨張係数の差やダイアフラム
１と接着剤の熱膨張係数の差により、例えば図１７に示
すようにダイアフラムの外周辺に熱応力Ｆが作用し、薄
肉部１ｃが変形してしまう欠点がある。最悪の場合、電
極部とダイアフラム１が接触し、静電容量を形成できな
くなり、動作不良が発生する。また接触するに到らなく
ても、ギャップ６の寸法が変わるため、バイアスが発生
する。
【００１０】この発明は、上記の熱応力Ｆによるダイア
フラム１のＺ軸方向への歪を抑えることを目的としてい
る。
フラム１のＺ軸方向への歪を抑えることを目的としてい
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】（１）請求項１の発明の
慣性センサは、ロ字形薄肉部の４つの外周辺の各々に、
微小な連結区間を除いてＸ軸またはＹ軸に沿って第１ス
リットがそれぞれ形成され、各連結区間の片側の第１ス
リット端より第２スリットがそれぞれ切り込み形成さ
れ、これら第１，第２スリットに挟まれて、Ｘ軸または
Ｙ軸に平行な微小幅のアームが、薄肉部の４つの外周部
にそれぞれ形成され、これらのアームによってロ字形薄
肉部が枠部に連結される。
慣性センサは、ロ字形薄肉部の４つの外周辺の各々に、
微小な連結区間を除いてＸ軸またはＹ軸に沿って第１ス
リットがそれぞれ形成され、各連結区間の片側の第１ス
リット端より第２スリットがそれぞれ切り込み形成さ
れ、これら第１，第２スリットに挟まれて、Ｘ軸または
Ｙ軸に平行な微小幅のアームが、薄肉部の４つの外周部
にそれぞれ形成され、これらのアームによってロ字形薄
肉部が枠部に連結される。
【００１２】（２）請求項２の発明では、前記（１）に
おいて、アームの幅は連結区間の幅にほぼ等しく形成さ
れる。 （３）請求項３の発明では、前記（１）において、アー
ムの端部がＬ字状またはコ字状に折り曲げられる。 （４）請求項４の発明では、ダイアフラムは、ロ字形薄
肉部の直線状の４つの外周辺及び４つの内周辺の各々
に、微小な連結区間を除いて、Ｘ軸またはＹ軸に沿って
外側スリット及び内側スリットがそれぞれ形成され、そ
れらの外側スリットと内側スリットとの間の領域に、こ
れらスリットと平行に中間スリットが形成される。
おいて、アームの幅は連結区間の幅にほぼ等しく形成さ
れる。 （３）請求項３の発明では、前記（１）において、アー
ムの端部がＬ字状またはコ字状に折り曲げられる。 （４）請求項４の発明では、ダイアフラムは、ロ字形薄
肉部の直線状の４つの外周辺及び４つの内周辺の各々
に、微小な連結区間を除いて、Ｘ軸またはＹ軸に沿って
外側スリット及び内側スリットがそれぞれ形成され、そ
れらの外側スリットと内側スリットとの間の領域に、こ
れらスリットと平行に中間スリットが形成される。
【００１３】（５）請求項５の発明では、前記（４）に
おいて、連結区間がロ字形薄肉部の各外周辺の中間及び
各内周辺の中間にそれぞれ設けられ、隣接する外側スリ
ット同士及び内側スリット同士が薄肉部の外周及び内周
の角部において、それぞれ直角に連結される。 （６）請求項６の発明では、前記（５）において、外側
スリットの角部と、その角部と対向する内側スリットの
角部とがダイアフラムの対角線方向に沿った対角スリッ
トにより連結される。
おいて、連結区間がロ字形薄肉部の各外周辺の中間及び
各内周辺の中間にそれぞれ設けられ、隣接する外側スリ
ット同士及び内側スリット同士が薄肉部の外周及び内周
の角部において、それぞれ直角に連結される。 （６）請求項６の発明では、前記（５）において、外側
スリットの角部と、その角部と対向する内側スリットの
角部とがダイアフラムの対角線方向に沿った対角スリッ
トにより連結される。
【００１４】（７）請求項７の発明では、前記（４）に
おいて、連結区間がロ字形薄肉部の各外周辺及び各内周
辺の両端に設けられ、４つの外周の各々にそれぞれ対応
する４つの中間スリットは、長手方向の中央付近に設け
られた連結部により２分割されると共に、隣接する中間
スリット同士が直角に連結される。
おいて、連結区間がロ字形薄肉部の各外周辺及び各内周
辺の両端に設けられ、４つの外周の各々にそれぞれ対応
する４つの中間スリットは、長手方向の中央付近に設け
られた連結部により２分割されると共に、隣接する中間
スリット同士が直角に連結される。
【００１５】
【発明の実施の形態】（実施例１）請求項１〜３の発明
のダイアフラムの実施例を従来の図１０〜１３と対応す
る部分に同じ符号を付けて図１〜図３に示す。ロ字形薄
肉部１ｃの４つの外周辺の各々に、微小な連結区間１０
を除いてＸ軸またはＹ軸に沿って第１スリット１１がそ
れぞれ形成され、各連結区間１０の片側の第１スリット
端より第２スリット１２がそれぞれ切り込み形成され、
これら第１，第２スリット１１，１２に挟まれて、Ｘ軸
またはＹ軸に平行な微小幅のアーム１３が、ロ字形薄肉
部１ｃの４つの外周部にそれぞれ形成され、これらのア
ーム１３によって肉薄部１ｃが枠部１ｇに連結される
（請求項１）。
のダイアフラムの実施例を従来の図１０〜１３と対応す
る部分に同じ符号を付けて図１〜図３に示す。ロ字形薄
肉部１ｃの４つの外周辺の各々に、微小な連結区間１０
を除いてＸ軸またはＹ軸に沿って第１スリット１１がそ
れぞれ形成され、各連結区間１０の片側の第１スリット
端より第２スリット１２がそれぞれ切り込み形成され、
これら第１，第２スリット１１，１２に挟まれて、Ｘ軸
またはＹ軸に平行な微小幅のアーム１３が、ロ字形薄肉
部１ｃの４つの外周部にそれぞれ形成され、これらのア
ーム１３によって肉薄部１ｃが枠部１ｇに連結される
（請求項１）。
【００１６】アーム１３の幅Ｗは連結区間１０の幅にほ
ぼ等しく形成される（請求項２）。またアーム１３の端
部がＬ字状またはコ字状に折り曲げられている（請求項
３）。このようにアーム１３を形成すると、熱応力Ｆが
ダイアフラムの外周辺に作用しても、島状部１ｅのＺ軸
方向への変位量を極めて小さくすることができる。ダイ
アフラム１に用いるシリコン（Ｓｉ）と、ベース基板３
及び質量部２ｅ等に用いるガラスの密度、ヤング率及び
ポアソン比として図７に示す値を用い、Ａ型（図１
２）、Ｂ型（図１２）、Ｃ型（図１）及びＤ型（図３）
のダイアフラムのダイアフラム幅Ｌ，ヒンジ（アーム）
幅Ｗ及びダイアフラム厚を図８Ａに示す寸法に設定し、
Ｚ軸方向に１Ｇの加速度を入力したときの島状部１ｅの
Ｚ軸方向の変位ΔＺG と、ダイアフラムの対向する２辺
の各中央に、熱応力に相当する外力Ｆを中心方向に加え
たときの島状部１ｅのＺ軸方向の変位ＺF とを有限要素
法を用いてシュミレーションした結果を図８Ｂに示す。
ぼ等しく形成される（請求項２）。またアーム１３の端
部がＬ字状またはコ字状に折り曲げられている（請求項
３）。このようにアーム１３を形成すると、熱応力Ｆが
ダイアフラムの外周辺に作用しても、島状部１ｅのＺ軸
方向への変位量を極めて小さくすることができる。ダイ
アフラム１に用いるシリコン（Ｓｉ）と、ベース基板３
及び質量部２ｅ等に用いるガラスの密度、ヤング率及び
ポアソン比として図７に示す値を用い、Ａ型（図１
２）、Ｂ型（図１２）、Ｃ型（図１）及びＤ型（図３）
のダイアフラムのダイアフラム幅Ｌ，ヒンジ（アーム）
幅Ｗ及びダイアフラム厚を図８Ａに示す寸法に設定し、
Ｚ軸方向に１Ｇの加速度を入力したときの島状部１ｅの
Ｚ軸方向の変位ΔＺG と、ダイアフラムの対向する２辺
の各中央に、熱応力に相当する外力Ｆを中心方向に加え
たときの島状部１ｅのＺ軸方向の変位ＺF とを有限要素
法を用いてシュミレーションした結果を図８Ｂに示す。
【００１７】従来の図１２のＡ型及びＢ型のダイアフラ
ムを用いた場合の島状部１ｅの外力ＦによりＺ軸方向の
変位ΔＺF はそれぞれ１Ｇの入力加速度による変位ΔＺ
G の１８３％及び２５８０％にも達していたのに対し
て、この発明のＣ型（図１）及びＤ型（図３）のダイア
フラムを用いた場合には、僅かに１４％及び４０％にす
ぎない。
ムを用いた場合の島状部１ｅの外力ＦによりＺ軸方向の
変位ΔＺF はそれぞれ１Ｇの入力加速度による変位ΔＺ
G の１８３％及び２５８０％にも達していたのに対し
て、この発明のＣ型（図１）及びＤ型（図３）のダイア
フラムを用いた場合には、僅かに１４％及び４０％にす
ぎない。
【００１８】（実施例２）請求項４〜７の発明のダイア
フラムの実施例を図４〜図６に、従来の図４〜図１７と
対応する部分に同じ符号を付けて示す。ダイアフラム１
は、ロ字形薄肉部１ｃの直線状の４つの外周辺及び４つ
の内周辺の各々に、微小な連結区間１０，１５を除い
て、Ｘ軸またはＹ軸に沿って外側スリット１１及び内側
スリット１４がそれぞれ形成され、それらの外側スリッ
ト１１と内側スリット１４との間の領域に、これらスリ
ットと平行に中間スリット１６が形成される（請求項
４）。
フラムの実施例を図４〜図６に、従来の図４〜図１７と
対応する部分に同じ符号を付けて示す。ダイアフラム１
は、ロ字形薄肉部１ｃの直線状の４つの外周辺及び４つ
の内周辺の各々に、微小な連結区間１０，１５を除い
て、Ｘ軸またはＹ軸に沿って外側スリット１１及び内側
スリット１４がそれぞれ形成され、それらの外側スリッ
ト１１と内側スリット１４との間の領域に、これらスリ
ットと平行に中間スリット１６が形成される（請求項
４）。
【００１９】図４及び図５の例では、連結区間１０，１
５が薄肉部１ｃの各外周辺及び各内周辺の中間に設けら
れ、隣接する外側スリット１１同士及び内側スリット１
４同士が薄肉部１ｃの外周及び内周の角部において、そ
れぞれ直角に連結される（請求項５）。図５の例では、
外側スリット１１の角部と、その角部と対向する内側ス
リット１４の角部とがダイアフラム１の対角線方向に沿
った対角スリット１８により連結される（請求項６）。
５が薄肉部１ｃの各外周辺及び各内周辺の中間に設けら
れ、隣接する外側スリット１１同士及び内側スリット１
４同士が薄肉部１ｃの外周及び内周の角部において、そ
れぞれ直角に連結される（請求項５）。図５の例では、
外側スリット１１の角部と、その角部と対向する内側ス
リット１４の角部とがダイアフラム１の対角線方向に沿
った対角スリット１８により連結される（請求項６）。
【００２０】図６の例では、連結区間１０，１５が薄肉
部１ｃの直線状の各外周辺及び各内周辺の両端に設けら
れ、４つの外周辺の各々にそれぞれ対応する４つの中間
スリット１６は、長手方向の中央付近に設けられた連結
部１７により２分割されると共に、隣接する中間スリッ
ト１６同士が直角に連結される（請求項７）。図４〜図
７に示すようにスリットを形成した場合の慣性センサは
等価的に図９Ａに示すように表せる。熱応力Ｆが枠部１
ｇに作用すると、図９Ｂに示すように薄肉部１ｃが変形
し、島状部１ｅの紙面垂直方向（Ｚ軸方向）への歪みを
緩和することができる。
部１ｃの直線状の各外周辺及び各内周辺の両端に設けら
れ、４つの外周辺の各々にそれぞれ対応する４つの中間
スリット１６は、長手方向の中央付近に設けられた連結
部１７により２分割されると共に、隣接する中間スリッ
ト１６同士が直角に連結される（請求項７）。図４〜図
７に示すようにスリットを形成した場合の慣性センサは
等価的に図９Ａに示すように表せる。熱応力Ｆが枠部１
ｇに作用すると、図９Ｂに示すように薄肉部１ｃが変形
し、島状部１ｅの紙面垂直方向（Ｚ軸方向）への歪みを
緩和することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明では、ダイア
フラム１の薄肉部１ｃの周辺部にアーム１３を設ける
か、または外側スリット１１，内側スリット１４，中間
スリット１６等を設けることによって、ダイアフラムの
外周に熱応力Ｆが加わった場合のダイアフラムの歪を大
幅に抑圧することができる。
フラム１の薄肉部１ｃの周辺部にアーム１３を設ける
か、または外側スリット１１，内側スリット１４，中間
スリット１６等を設けることによって、ダイアフラムの
外周に熱応力Ｆが加わった場合のダイアフラムの歪を大
幅に抑圧することができる。
【図１】第１実施例で用いるダイアフラムの一例を示す
平面図。
平面図。
【図２】第１実施例で用いるダイアフラムの他の例を示
す平面図。
す平面図。
【図３】第１実施例で用いるダイアフラムの更に他の例
を示す平面図。
を示す平面図。
【図４】第２実施例で用いるダイアフラムの一例を示す
平面図。
平面図。
【図５】第２実施例で用いるダイアフラムの他の例を示
す平面図。
す平面図。
【図６】第２実施例で用いるダイアフラムの更に他の例
を示す平面図。
を示す平面図。
【図７】ダイアフラム１に用いられるシリコン（Ｓｉ）
と、ベース基板３及び質量部２ｅに用いられるガラスの
密度、ヤング率及びポアソン比を示す図。
と、ベース基板３及び質量部２ｅに用いられるガラスの
密度、ヤング率及びポアソン比を示す図。
【図８】ダイアフラムが図１，図３及び図１２のものを
用いた場合に、Ｚ軸方向１Ｇの加速度を入力した場合の
島状部のＺ軸方向の変位ΔＺG と、ダイアフラムの対向
する２辺の各中心に、ダイアフラムの中心に向かう外力
Ｆを加えてそれぞれ１μm へこませたときの島状部のＺ
軸方向の変位ΔＺF と、ΔＺF ／ΔＺG を示す図。
用いた場合に、Ｚ軸方向１Ｇの加速度を入力した場合の
島状部のＺ軸方向の変位ΔＺG と、ダイアフラムの対向
する２辺の各中心に、ダイアフラムの中心に向かう外力
Ｆを加えてそれぞれ１μm へこませたときの島状部のＺ
軸方向の変位ΔＺF と、ΔＺF ／ΔＺG を示す図。
【図９】図４〜図６のダイアフラムを用いた慣性センサ
の等価的な構造図。
の等価的な構造図。
【図１０】Ａは従来例１の慣性センサの斜視図、ＢはＡ
のａ−ａ′断面図。
のａ−ａ′断面図。
【図１１】図１０の慣性センサの分解斜視図。
【図１２】図１０のダイアフラム１を拡大して示した平
面図。
面図。
【図１３】図１０の慣性センサに加速度が入力されたと
きのダイアフラムの変形を示す断面図。
きのダイアフラムの変形を示す断面図。
【図１４】従来例２の慣性センサの一例を示す断面図。
【図１５】従来例２の慣性センサの他の例を示す断面
図。
図。
【図１６】図１４の慣性センサに加速度が入力されたと
きのダイアフラムの変形を示す断面図。
きのダイアフラムの変形を示す断面図。
【図１７】図２の慣性センサのダイアフラム１とベース
基板３とを陽極接合または接着する工程において、ダイ
アフラムの外周辺に熱応力ＦがＸ軸またはＹ軸方向に加
わったために生ずるダイアフラムの変形を示す断面図。
基板３とを陽極接合または接着する工程において、ダイ
アフラムの外周辺に熱応力ＦがＸ軸またはＹ軸方向に加
わったために生ずるダイアフラムの変形を示す断面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲浜▼田 義彦 東京都渋谷区道玄坂１丁目21番２号 日本 航空電子工業株式会社内 (72)発明者 白鳥 雅之 東京都渋谷区道玄坂１丁目21番２号 日本 航空電子工業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 直交３軸をＸ，Ｙ及びＺ軸とするとき、
Ｘ軸に平行な対向する２辺とＹ軸に平行な対向する２辺
を有する方形状の半導体基板の上面に、Ｘ軸またはＹ軸
に平行な４つの溝を連結したロ字形溝が形成され、その
ロ字形溝の底面側、内側及び外側にそれそれロ字形薄肉
部、島状部及び枠部が形成されて成るダイアフラムと、 絶縁基板の内面に、前記ダイアフラムの枠部と対向して
枠部が形成され、その枠部に囲まれて方形状の溝が形成
され、該枠部がダイアフラムの枠部の底面に固定される
ベース基板と、を少なくとも備え、前記３軸方向の加速
度または角速度を検出する慣性センサにおいて、 前記ロ字形薄肉部の４つの外周辺の各々に、微小な連結
区間を除いてＸ軸またはＹ軸に沿って第１スリットがそ
れぞれ形成され、前記各連結区間の片側の第１スリット
端より第２スリットがそれぞれ切り込み形成され、これ
ら第１，第２スリットに挟まれて、Ｘ軸またはＹ軸に平
行な微小幅のアームが、薄肉部の４つの外周部にそれぞ
れ形成され、これらのアームによって肉薄部が枠部に連
結されていることを特徴とする慣性センサ。 - 【請求項２】 請求項１において、前記アームの幅は前
記連結区間の幅にほぼ等しく形成されていることを特徴
とする慣性センサ - 【請求項３】 請求項１において、前記アームの端部が
Ｌ字状またはコ字状に折り曲げられていることを特徴と
する慣性センサ。 - 【請求項４】 直交３軸をＸ，Ｙ及びＺ軸とするとき、
Ｘ軸に平行な対向する２辺とＹ軸に平行な対向する２辺
を有する方形状の半導体基板の上面に、Ｘ軸またはＹ軸
に平行な４つの溝を連結したロ字形溝が形成され、その
ロ字形溝の底面側、内側及び外側にそれそれロ字形薄肉
部、島状部及び枠部が形成されて成るダイアフラムと、 絶縁基板の内面に、前記ダイアフラムの枠部と対向して
枠部が形成され、その枠部に囲まれて方形状の溝が形成
され、該枠部がダイアフラムの枠部の底面に固定される
ベース基板と、を少なくとも備え、前記３軸方向の加速
度または角速度を検出する慣性センサにおいて、 前記ダイアフラムは、前記ロ字形薄肉部の４つの外周辺
及び４つの内周辺の各々に、微小な連結区間を除いて、
Ｘ軸またはＹ軸に沿って外側スリット及び内側スリット
がそれぞれ形成され、それらの外側スリットと内側スリ
ットとの間の領域に、これらスリットと平行に中間スリ
ットが形成されていることを特徴とする慣性センサ。 - 【請求項５】 請求項４において、前記連結区間がロ字
形薄肉部の各外周辺の中間及び各内周辺の中間に設けら
れ、隣接する外側スリット同士及び内側スリット同士が
薄肉部の外周及び内周の角部において、それぞれ直角に
連結されていることを特徴とする慣性センサ。 - 【請求項６】 請求項５において、外側スリットの角部
と、その角部と対向する内側スリットの角部とがダイア
フラムの対角線方向に沿った対角スリットにより連結さ
れていることを特徴とする慣性センサ。 - 【請求項７】 請求項４において、前記連結区間がロ字
形薄肉部の各外周辺及び各内周辺の両端に設けられ、４
つの外周辺の各々にそれぞれ対応する前記４つの中間ス
リットは、長手方向の中央付近に設けられた連結部によ
り２分割されると共に、隣接する中間スリット同士が直
角に連結されていることを特徴とする慣性センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10145814A JPH11337571A (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 慣性センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10145814A JPH11337571A (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 慣性センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337571A true JPH11337571A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15393768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10145814A Withdrawn JPH11337571A (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 慣性センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11337571A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001337099A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-12-07 | Commiss Energ Atom | 微小機械加工された機械構造およびこのような機械構造を備えたデバイス |
| JP2006524337A (ja) * | 2003-03-26 | 2006-10-26 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 差分容量ピックオフを有する曲げビーム加速度計 |
| JP2006308325A (ja) * | 2005-04-26 | 2006-11-09 | Dainippon Printing Co Ltd | 力学量検出センサ及びその製造方法 |
| WO2007141944A1 (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 加速度センサ |
| WO2009016900A1 (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-05 | Hitachi Metals, Ltd. | 加速度センサー |
| JP2009053179A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-03-12 | Hitachi Metals Ltd | 加速度センサー |
| JP2010085142A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Torex Semiconductor Ltd | 加速度センサー |
| JP2010276508A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Torex Semiconductor Ltd | 加速度センサー素子およびこれを有する加速度センサー |
| US9276136B2 (en) | 2010-06-21 | 2016-03-01 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Dynamic quantity sensor |
| WO2021132594A1 (ja) * | 2019-12-25 | 2021-07-01 | 株式会社デンソー | 電子装置 |
-
1998
- 1998-05-27 JP JP10145814A patent/JPH11337571A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001337099A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-12-07 | Commiss Energ Atom | 微小機械加工された機械構造およびこのような機械構造を備えたデバイス |
| JP2006524337A (ja) * | 2003-03-26 | 2006-10-26 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 差分容量ピックオフを有する曲げビーム加速度計 |
| JP2006308325A (ja) * | 2005-04-26 | 2006-11-09 | Dainippon Printing Co Ltd | 力学量検出センサ及びその製造方法 |
| WO2007141944A1 (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 加速度センサ |
| US7574914B2 (en) | 2006-06-08 | 2009-08-18 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acceleration sensor |
| JP2009053180A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-03-12 | Hitachi Metals Ltd | 加速度センサー |
| JP2009053179A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-03-12 | Hitachi Metals Ltd | 加速度センサー |
| WO2009016900A1 (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-05 | Hitachi Metals, Ltd. | 加速度センサー |
| US8474318B2 (en) | 2007-07-27 | 2013-07-02 | Hitachi Metals, Ltd. | Acceleration sensor |
| JP2010085142A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Torex Semiconductor Ltd | 加速度センサー |
| JP2010276508A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Torex Semiconductor Ltd | 加速度センサー素子およびこれを有する加速度センサー |
| KR101146601B1 (ko) | 2009-05-29 | 2012-05-16 | 토렉스 세미컨덕터 가부시키가이샤 | 가속도 센서 소자 및 이것을 가지는 가속도 센서 |
| US9276136B2 (en) | 2010-06-21 | 2016-03-01 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Dynamic quantity sensor |
| WO2021132594A1 (ja) * | 2019-12-25 | 2021-07-01 | 株式会社デンソー | 電子装置 |
| JP2021103151A (ja) * | 2019-12-25 | 2021-07-15 | 株式会社デンソー | 電子装置 |
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