JPS60113157A - 加速度計 - Google Patents

加速度計

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JPS60113157A
JPS60113157A JP59227617A JP22761784A JPS60113157A JP S60113157 A JPS60113157 A JP S60113157A JP 59227617 A JP59227617 A JP 59227617A JP 22761784 A JP22761784 A JP 22761784A JP S60113157 A JPS60113157 A JP S60113157A
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、線形の加速度（ｌｉｎｅａｒ　ａｃｃｅｌｅ
ｒａｔｉｏｎｓλ特に、小さな加速度を測定する装置に
関する。
〔従来技術〕
脚形の加速度に応答する装置は、広く櫨々のシステムに
おいて基本的な検出機能を果たすものでらる。要求され
る性能および利用できる技術の進λ 蛎によって、そのセンサに対してより改善された感度、
安定性、精度、応答のリニアリティ、１ば頼性、堅牢性
、速い反応速度に加えて、最小クロスカップリング、小
さなサイズおよび低コストの要求が高まっている。女定
住、感１及およびリニアリティの要求は、広い温度範囲
にわたって梢就が維持されること全要求することを意味
している。従来技術では、前述の全ての倚１生葡同時に
改善すること、またけ、１つの特性ケ改善しようとする
と＠に他の特性に悪い影響ケ与えなりようにすることは
むずかしいことであった。それにもかかわらず、こｔ″
Ｌらの要求は特に、航空ナビゲーション（ａｉｒｃｒａ
ｆｔ　ｎａｖｌｇａｔｉｏｎ）お工びミサイル誘導シス
テムにおいて要求され、これらの特性音てにおいてより
優れた性能を有する加速岐センサが要求されている。
本出願人に譲渡された１９８３年４月１８日付の未決の
米国特計出願第４８６１４４号明細書において、バイア
ス不安定性を最小にし、かつ、クロスカップリング誤差
全滅らす加速度計の構造が開示されている。それは、検
出カプセル内に振４゛としての一枚のシリコンかたわ享
部（ｆｌｅｘｕｒｅｓ）で支えられ、そのたわみ部の両
表面には感歪抵抗がつめこまれ、その振子が加速度に応
じて動くことによって、センサが装置の加速度のない状
態からの実際の動＠を検出する。
使用にあたっては、検出されている加速度は。
たわ牟部の葦わりで振子にトルクが与えられる方向に与
えられて１片側の表向上のセンサが抵抗値を増すと１反
対側の表面上のセンサが抵抗値を減少嘔せるよつになっ
ている。また逆も同様でるる。
抵抗はブリッジ回路内に接続され、ブリッジ回路の出力
は、たわみ部での実際の応力に応答しておジ、よって機
械的に零の位置からたわみ都の実際の変位に応答してい
る。
もしも、装置が手足していた方向に【１父する方向の加
速度上受けたならば、各たわみ部の上部と下部の抵抗器
は同様に変化して、ブリッジの不平衡は起らない。よっ
て、装置は、その手足した方向に直交する加速度に対し
ては実質的に無関係に動作し、クロスカップリングは減
少される。
上述の装置のもつ欠点は、振子會なすシリコンシートの
両面の特定のところに感歪抵抗金拡散または注入（ｊｍ
ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）ｊ、なければならないことであ
る。その材料の両面に処理することはむず〃為しく、か
つ、上部および下部のマスクの間σ）注意深い位置決め
が必要となり、さらに片方（１７）表面力；処理されて
いる間、−万？保護する問題かめるため高１曲となって
いた。
〔発明の概要〕
本発明はたわみ領域に２つのたわみ部ケオフセット対（
ｏｆｆｓｅｔ　ｐａｉｒｓ）として形成することによっ
て１つの衣簡にのみ処理をするシリコン振子全１更つの
を可能するものであり、それにＬ９．谷だ臂つみ部は材
料の同じ表面にある部分て一部は圧“カケ受けるが他の
部分では張力を受けるような合成曲げ金伴うように力に
受ける。そして、ブリッジ１回路上用いることＫよつソ
、計かろうとしている、すなわち、軸上の加速度とそれ
に直角な望１しくない加速度と全区別することができる
ものである。
） 以下１図面音用いて本発明會−実施例により説れ、Ｕ字
形の支持プし’−４１２と同−血（ｃｏｐｌａｎｅｒ）
にあり、それにほぼ四重れた慣性プＬ−−１１１に含ん
でいる。慣性プレート１１は値数のたわみ領域１３お工
び１４のところで支持プレ’−１１２と連続している。
支持プレートは符号１５．１６お工び１７で示したとこ
ろに適切に塔載されている。
ボビン１８は慣性プレート１１によＶささえられ、上述
の未決の出願に記載のｌ）　ツマランスコイル（ｒｅ−
ｂａｌａｎｃｅ　ｃｏｉｌ）をのせることになる。
」展子ユニット１０は、ｂ１望の寸法にカットされ、た
とえば２５４ミクロン、すなわち、１０ミル（ｍｉｓ〕
の所望の厚さに研摩さｎた単結晶Ｐ形シリコンのシート
、すなわち基板２０からなる。基板の一表面のエッチ停
止層（ｅｔｃｈ　５ｔｏｐ　Ｉａｙｅｒ）　２１上に約
２５．４　ミクロン、すなわち、約１ミルの厚さでｎ形
シリコンのエビクキシャル／Ｂ１層２２〃≦βる。
制御された電気エツチング処理（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｅｔ
ｃ−旧ｎｇ　ｐｒｏｃｅＳｓ）によって、基板は慣性プ
し・−ト１１と支持プレー−）１２の間にＵ字形の溝２
３がたゎ与頒域１３粋工び１４會除いて第１図の１つな
ノ々ターンでエツチングさノＬる。こｎらのたわみ部は
化学的に保護され、エツチングは、基板を元金につきぬ
けて溝が切９込みとなる〃）、葦たにエツチング停止層
で止まめまで行なわれ、つづいて保礁された部分會除い
てし・−ザーでカットされる。これらは、せまい側部２
４および２５．広い横断中央ｍ２６．たわみ領域１３の
開口部２７および２８゜そして、たわみ領域１４の開口
部２９お工び３゜のところも言まルで行なわれる。間を
おいてもうけられた１ｉｒ４０部は、り日別たゎみ部３
１お工び３２と内側たわみＮ５３３および３４を規定す
るものでこれらは、渠２図および第３図ケ用いて説明す
ゐ工つにお互いにオフセットしている。
領域１３では、たわみ部３１は基板１２の基台１〜３５
から距離ｄ！だけ１ｌＩｌ［れておジ、たわみ部３３は
基板の端部から距離ｄ２だけ離れており、たわみ部は相
互に距離ｄ、−ｄまたけオフセットしている。同様な配
置が領域１４でも芒れている。仄のことが明らかであろ
う。もしも基板へ垂直の加速度が慣性プレート１１に作
用したとすると、たわみ部３１・３２．３３お工び３４
は間早１曲緋では曲がらないで、第６図にたわみ部３１
を図解で示す工つに合成の曲げ動作を伴うことになる。
たわみ部の上側の表面の第１の部分には張力が１Ｊ）か
！７．上１ｌｌｔ１表面の４２の部分には圧縮力がかか
る。
たわみ部３１の上側着面には、第４図に示すように符号
４０．４１．４２および４３で示すところに複数の感歪
抵抗が埋め込まれてｓ’　！ｌ’　ｓたわみ部３２の上
１ｌＩｌ表面は同様に構成されている。第５図に示すよ
うにたわみ部３１の抵抗はブリッジ回路に相互接Ｍされ
ている。よって、基板へ垂直の加速度は、抵抗４０ない
し４３の抵抗１１Ｎおよびそのブリッジの出力に差動の
変化を生じさせる。他方、予定された方向に直交する、
すなわち、たわみ部に平行な加速度は、全てのブリッジ
抵抗に同等の応力全与えることになって、ブリッジの出
力はでない。
ボビン１８の回９の慣性プＬ−−トｉｔの表面上の柴間
は大規模集積回路に利用できる。
〔発明の幼果」 以上のように、本発明によれば力ロ速度のクロス軸カッ
プリングなしにシリコンの１つの次面上に感歪抵抗が拡
散またはイオン注入されたシリコンの加速度計が実現さ
れるものである。
以上の説明は、好筐しい実施例で睨明きれたが、当業者
であれば、この発明の軛）川内で４皿々の変更かり能で
あることは明らかでろろう。従ってこの発明は、　％ｇ
’ｔ−肪求の範囲の記載のみによって限定されることケ
承仰式れたい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の振子ユニットの一実施例の平面図で
ある。 ＄２図および第３図は、それぞれ第１図の腺２−２お工
び線３−３に関する拡大した部分断面図である。 第４図Ｖよ、第１図の一部分？拡大した平面図である。 第５図は、不発明に関する結線図である。 第６図は、第２図と同様の図であるが、異なる条件の場
合を示す。 １０・・・振子ユニット １１・・・慣性ゾし・−ト １３．１４・・・たわみ領域 ３１．３２・・・外側たわみ部 ３３．３４・・・内側たわみ部 ４０．４１，４２．４３・・・感歪抵抗特許出願人　ハ
ネウェル・インコーボレーテッド代理人　弁理士　松　
下　義　治

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　慣性プレートが支持プレートと１組のたわみ領
    域を除いて分かれ、各たわみ領域は、慣性プレートに垂
    直方向の人力加速度を受けると合成曲げ金主じる工つに
    互いにオフセットに設けられた内１１１１またわみ部と
    外側たわみ部とを含む振子ユニットと。 上記たわみ部の１つの衣１ｍに設けられた１対の感歪抵
    抗と？有し。 上記合成曲げに、ｌ：り、各抵抗は互いに反対の物理Ｉ
    Ｕ歪ケ受けるが、上記入力加速度に直角方向の加速度を
    受けると、両抵抗は互いに同等の！吻理的歪ケ受けるエ
    ラにしたことを特徴とする加速度計。
  2. （２）　慣性プレートが支持ゾシ・−トと１組のたわみ
    領域ヶ隙いて分かれ、各たわみ領域は、慣性グシ・−ト
    に垂直方向の入力加速度會受りると合成曲げ？生じるよ
    うに互いにオフセットに設けられた内側たわみ部と外側
    たわみ部とを含む振子ユニットと。 上記たわみ部の１つの弐面に設けられた１対の感歪抵抗
    と、 上記感歪抵抗を互いに接続して、抵抗値の差動の変化で
    変わる出力會与える手段と？有し、 上記合成曲げに工９、谷抵抗は互いに反対の物理的歪全
    党けるが、上記入力加速度に直角方向の加速度會受ける
    と、両抵抗は互いに同等の物理的歪を受ける工つにした
    ことを特徴とする加速度計。
JP59227617A 1983-10-28 1984-10-29 加速度計 Granted JPS60113157A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US546258 1983-10-28
US06/546,258 US4488445A (en) 1983-10-28 1983-10-28 Integrated silicon accelerometer with cross-axis compensation

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JPS60113157A true JPS60113157A (ja) 1985-06-19
JPH0260271B2 JPH0260271B2 (ja) 1990-12-14

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JP59227617A Granted JPS60113157A (ja) 1983-10-28 1984-10-29 加速度計

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EP (1) EP0140334B1 (ja)
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