JPS62190774A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JPS62190774A JPS62190774A JP3201086A JP3201086A JPS62190774A JP S62190774 A JPS62190774 A JP S62190774A JP 3201086 A JP3201086 A JP 3201086A JP 3201086 A JP3201086 A JP 3201086A JP S62190774 A JPS62190774 A JP S62190774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stopper
- substrate
- piezoresistor
- acceleration
- lower stopper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 13
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 24
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 23
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Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体のピエゾ抵抗効果を利用した加速度セン
サに関する。
サに関する。
（従来技術）
加速度センサはたとえば車両の加速度を検出して発進時
や減速時のサスペンション機構のバネ定数を調整して車
両走行の安定を保つ制御などに用いられるものであるが
、その加速度センサの一種として従来より半導体のピエ
ゾ抵抗効果を利用したものが知られている（ＩＥＥＥ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ。
や減速時のサスペンション機構のバネ定数を調整して車
両走行の安定を保つ制御などに用いられるものであるが
、その加速度センサの一種として従来より半導体のピエ
ゾ抵抗効果を利用したものが知られている（ＩＥＥＥ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ。
ｖｏｌ Ｅｌｌ−２８，Ｎｏ、１２． 第１９１１頁
、Ｄｅｃ、 １９７９） 。
、Ｄｅｃ、 １９７９） 。
第２図は従来の加速度センサを示しており、（イ）は加
速度センサのシリコン基体の平面図、（ロ）は加速度セ
ンサ全体の断面図である。
速度センサのシリコン基体の平面図、（ロ）は加速度セ
ンサ全体の断面図である。
図において１はシリコン（Ｊｉ）単結晶基体、２はシリ
コン基体１をエツチングして形成した片持ばり、３はシ
リコン基体ｌの一部を利用したおもり、４は空隙、５ａ
は片持ばり２上に形成されたピエゾ抵抗、５ｂはシリコ
ン基対ｌ上に形成されたピエゾ抵抗、６はピエゾ抵抗５
ａ、５ｂに連結する高濃度拡散領域、７は過大な加速度
が加わったときに片持ばり２が破壊されるのを防ぐため
の上部ストッパ、８は同じく下部ストッパ、９は外部と
接続するためのポンディングパッド、ｌＯは取り出し線
、１１はダンピングコントロール用の液体あるいは気体
が封入されているストッパ空洞、１２はセラミックから
成る基板である。
コン基体１をエツチングして形成した片持ばり、３はシ
リコン基体ｌの一部を利用したおもり、４は空隙、５ａ
は片持ばり２上に形成されたピエゾ抵抗、５ｂはシリコ
ン基対ｌ上に形成されたピエゾ抵抗、６はピエゾ抵抗５
ａ、５ｂに連結する高濃度拡散領域、７は過大な加速度
が加わったときに片持ばり２が破壊されるのを防ぐため
の上部ストッパ、８は同じく下部ストッパ、９は外部と
接続するためのポンディングパッド、ｌＯは取り出し線
、１１はダンピングコントロール用の液体あるいは気体
が封入されているストッパ空洞、１２はセラミックから
成る基板である。
この加速度センサに第２図（ロ）に矢印で示す方向の加
速度が加わると片持ばり２にたわみが生じピエゾ抵抗５
ａの抵抗値が応力に比例して変化するのでこの変化量を
電圧あるいは電流として取り出せば加速度を測定するこ
とができる。
速度が加わると片持ばり２にたわみが生じピエゾ抵抗５
ａの抵抗値が応力に比例して変化するのでこの変化量を
電圧あるいは電流として取り出せば加速度を測定するこ
とができる。
すなわち片持ばり２上に形成されたピエゾ抵抗５ａとシ
リコン基体１上に形成されたピエゾ抵抗５ｂは第３図（
イ）および（ロ）に示すようにハーフブリッジ回路を構
成しているが、いま加速度が片持ばり２に対して垂直な
方向に加わったとすると片持ばり２かたわみ、その応力
変化がピエゾ抵抗５ａの抵抗変化をひきおこす。その結
果出力電圧Ｖｏｕ ｔが変化するので、この電圧値によ
って加速度を測定することができる。
リコン基体１上に形成されたピエゾ抵抗５ｂは第３図（
イ）および（ロ）に示すようにハーフブリッジ回路を構
成しているが、いま加速度が片持ばり２に対して垂直な
方向に加わったとすると片持ばり２かたわみ、その応力
変化がピエゾ抵抗５ａの抵抗変化をひきおこす。その結
果出力電圧Ｖｏｕ ｔが変化するので、この電圧値によ
って加速度を測定することができる。
このような従来の加速度センサにあってはシリコン基体
ｌの底面はストッパ空洞１１部分を除き下部ストッパ８
と接着され、また下部ストッパ８は基板１２と接着され
ている。ところが、下部ストッパ８や基板１２、とくに
基板１２はシリコってシリコン基体ｌに熱応力が伝わる
。ピエゾ抵抗５ａ、５ｂ、特にピエゾ抵抗５ｂは下部ス
トッパ８とシリコン基体ｌの接着部上に形成されている
ため熱応力により抵抗変化を受け、その結果、出力電圧
Ｖｏｕｔの温度ドリフトが大きくなるという問題があっ
た。
ｌの底面はストッパ空洞１１部分を除き下部ストッパ８
と接着され、また下部ストッパ８は基板１２と接着され
ている。ところが、下部ストッパ８や基板１２、とくに
基板１２はシリコってシリコン基体ｌに熱応力が伝わる
。ピエゾ抵抗５ａ、５ｂ、特にピエゾ抵抗５ｂは下部ス
トッパ８とシリコン基体ｌの接着部上に形成されている
ため熱応力により抵抗変化を受け、その結果、出力電圧
Ｖｏｕｔの温度ドリフトが大きくなるという問題があっ
た。
（発明の目的および構成）
本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、加速セ
ンサに用いられるピエゾ抵抗の抵抗値の温度ドリフトを
減少させることを目的とし、そのため、片持ばりのたわ
みを制限するストッパとして半導体基体と同一または近
似の熱膨脹係数を有する部材を用い、ストッパと基板と
の固定支持部を、片持ばりおよび半導体基体上のピエゾ
抵抗へ及ぶ熱応力が実質的に無視し得る程度にピエゾ抵
抗から離すように構成した。
ンサに用いられるピエゾ抵抗の抵抗値の温度ドリフトを
減少させることを目的とし、そのため、片持ばりのたわ
みを制限するストッパとして半導体基体と同一または近
似の熱膨脹係数を有する部材を用い、ストッパと基板と
の固定支持部を、片持ばりおよび半導体基体上のピエゾ
抵抗へ及ぶ熱応力が実質的に無視し得る程度にピエゾ抵
抗から離すように構成した。
（実施例）
以下本発明を図面に基づいて説明する。
第１図（イ）は本発明による加速度センサの一実施例の
斜視図、（ロ）はＡ−Ａ断面図であり。
斜視図、（ロ）はＡ−Ａ断面図であり。
図中第２図と同じ構成部分には同じ参照番号を付しであ
る。
る。
図において、１３は上部ストッパ、１４は下部ストン１
パであり、両ストッパはシリコンと同一または近似の熱
ｗｌＩ！係数をもつ材質から成る。１５は上部ストッパ
１３とシリコン基体ｌとの接着部、１６は下部ストッパ
１４とシリコン基体ｌとの接着部、１７は下部ストッパ
１４と基板１２との接着部である。
パであり、両ストッパはシリコンと同一または近似の熱
ｗｌＩ！係数をもつ材質から成る。１５は上部ストッパ
１３とシリコン基体ｌとの接着部、１６は下部ストッパ
１４とシリコン基体ｌとの接着部、１７は下部ストッパ
１４と基板１２との接着部である。
下部ストッパ１４の上面周辺部は接着部１６においてシ
リコン基体ｌと接着されているが、下部ストッパ１４の
熱膨張係はシリコン基体１と同一または近似しているた
めシリコン基体ｌからピエゾ抵抗５ａ、５ｂへ熱応力は
ほとんど及ばない。
リコン基体ｌと接着されているが、下部ストッパ１４の
熱膨張係はシリコン基体１と同一または近似しているた
めシリコン基体ｌからピエゾ抵抗５ａ、５ｂへ熱応力は
ほとんど及ばない。
また下部ストッパ１４の下面は接着部１７において基板
１２と接着されているが、その面積は小さいため基板１
２からの熱応力はピエゾ抵抗５ａ、５ｂにはほとんど伝
わらず、ピエゾ抵抗５ａ、５ｂの抵抗変化ひいては出力
電圧の温度ドリフトも起らない。
１２と接着されているが、その面積は小さいため基板１
２からの熱応力はピエゾ抵抗５ａ、５ｂにはほとんど伝
わらず、ピエゾ抵抗５ａ、５ｂの抵抗変化ひいては出力
電圧の温度ドリフトも起らない。
上記実施例においてはピエゾ抵抗が２本のハーフブリッ
ジの場合について述べたが、ピエゾ抵抗は任意に構成す
ることができ、たとえば第４図に示すようにピエゾ抵抗
を４本用いてフルブリッジを構成してもよい。この場合
片持ばり２上に形成された２木のピエゾ抵抗５ａ、５ａ
’は加速度を加えると変化するが、シリコン基体１上に
形成された２木のピエゾ抵抗５ｂ、５ｂ’は加速度が加
わっても変化しない、このときＶｏｕｔ １とＶｏｕｔ
２の差電圧によって加速度を検出することができる。
ジの場合について述べたが、ピエゾ抵抗は任意に構成す
ることができ、たとえば第４図に示すようにピエゾ抵抗
を４本用いてフルブリッジを構成してもよい。この場合
片持ばり２上に形成された２木のピエゾ抵抗５ａ、５ａ
’は加速度を加えると変化するが、シリコン基体１上に
形成された２木のピエゾ抵抗５ｂ、５ｂ’は加速度が加
わっても変化しない、このときＶｏｕｔ １とＶｏｕｔ
２の差電圧によって加速度を検出することができる。
（発明の効果）
以上説明したように１本発明においては、片持ばりのた
わみを制限するストッパとして半導体基体と同一または
近似の熱膨脹係数を有する部材を用い、ストッパと基板
との固定支持部を、片持ばりの一端および半導体基体上
のピエゾ抵抗へ及ぶ熱応力が実質的に無視し得る程度に
ピエゾ抵抗から離すように構成したため、ピエゾ抵抗の
抵抗値の温度ドリフトを小さくすることができ、それに
よって広い温度範囲にわたり精度の高い加速度測定が可
能となる。また本発明による加速度センサを使用すれば
温度補償回路をコストアップせずに簡単に構成すること
ができる。
わみを制限するストッパとして半導体基体と同一または
近似の熱膨脹係数を有する部材を用い、ストッパと基板
との固定支持部を、片持ばりの一端および半導体基体上
のピエゾ抵抗へ及ぶ熱応力が実質的に無視し得る程度に
ピエゾ抵抗から離すように構成したため、ピエゾ抵抗の
抵抗値の温度ドリフトを小さくすることができ、それに
よって広い温度範囲にわたり精度の高い加速度測定が可
能となる。また本発明による加速度センサを使用すれば
温度補償回路をコストアップせずに簡単に構成すること
ができる。
第１図（イ）は本発明による加速度センサの一実施例の
斜視図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ断面図、第２図（イ）
は従来の加速度センサに用いられるシリコン基体の平面
図、（ロ）は（イ）のシリコン基体を含む従来の加速度
センサ全体の断面図、第３図（イ）は片持ばり上のピエ
ゾ抵抗部分の拡大図、（ロ）はその等価回路、第４図（
イ）は異なる構成のピエゾ抵抗部分の拡大図、（ロ）は
その等価回路である。 １・・・シリコン基体、２・・・片持ばり、３・・・お
もり、４・・・空隙、５ａ、５ｂ・・・ピエゾ抵抗、７
・・・上部ストッパ、８・・・下部ストッパ、１２・・
・基板、１３・・・上部ストッパ、１４・・・下部スト
ッパ特許出願人 日産自動車株式会社 代理人 弁理士 鈴 木 弘 男 第１図 ９２図 （ロ） （イ） ｂ ＤＤ ｏｕｔ１ （ロ） 図 （ロ） 回１ヨ■゛
斜視図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ断面図、第２図（イ）
は従来の加速度センサに用いられるシリコン基体の平面
図、（ロ）は（イ）のシリコン基体を含む従来の加速度
センサ全体の断面図、第３図（イ）は片持ばり上のピエ
ゾ抵抗部分の拡大図、（ロ）はその等価回路、第４図（
イ）は異なる構成のピエゾ抵抗部分の拡大図、（ロ）は
その等価回路である。 １・・・シリコン基体、２・・・片持ばり、３・・・お
もり、４・・・空隙、５ａ、５ｂ・・・ピエゾ抵抗、７
・・・上部ストッパ、８・・・下部ストッパ、１２・・
・基板、１３・・・上部ストッパ、１４・・・下部スト
ッパ特許出願人 日産自動車株式会社 代理人 弁理士 鈴 木 弘 男 第１図 ９２図 （ロ） （イ） ｂ ＤＤ ｏｕｔ１ （ロ） 図 （ロ） 回１ヨ■゛
Claims (1)
- 半導体基体により支持された片持ばりと前記半導体基体
とにピエゾ抵抗を設け、前記片持ばりの加速度による変
位を前記片持ばりに設けられたピエゾ抵抗の抵抗値の変
化として検出する半導体加速度検出素子と、前記半導体
基体に固定され前記片持ばりのたわみを制限するストッ
パと、該ストッパを固定支持する基板とから成る加速度
センサにおいて、前記ストッパとして前記半導体基体と
同一または近似の熱膨脹係数を有する部材を用い、前記
ストッパと前記基板との固定支持部を、前記片持ばりお
よび前記半導体基体に設けたピエゾ抵抗に及ぶ熱応力が
実質的に無視し得る程度に前記ピエゾ抵抗から離したこ
とを特徴とする加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201086A JPS62190774A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201086A JPS62190774A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62190774A true JPS62190774A (ja) | 1987-08-20 |
| JPH0571148B2 JPH0571148B2 (ja) | 1993-10-06 |
Family
ID=12346901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3201086A Granted JPS62190774A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62190774A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01233372A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-19 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電型加速度センサ |
| JPH0217452A (ja) * | 1988-05-03 | 1990-01-22 | Robert Bosch Gmbh | センサ |
| JPH04500111A (ja) * | 1989-05-24 | 1992-01-09 | ツェレボイ ナウチノ―テフニチェスキ コーペラティフ“スティメル” | 回転式容積形機械 |
| JPH0413975A (ja) * | 1990-05-07 | 1992-01-17 | Nec Corp | 半導体加速度センサ |
| JPH057006A (ja) * | 1991-06-28 | 1993-01-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体加速度検出装置 |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP3201086A patent/JPS62190774A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01233372A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-19 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電型加速度センサ |
| JPH0217452A (ja) * | 1988-05-03 | 1990-01-22 | Robert Bosch Gmbh | センサ |
| JPH04500111A (ja) * | 1989-05-24 | 1992-01-09 | ツェレボイ ナウチノ―テフニチェスキ コーペラティフ“スティメル” | 回転式容積形機械 |
| JPH0413975A (ja) * | 1990-05-07 | 1992-01-17 | Nec Corp | 半導体加速度センサ |
| JPH057006A (ja) * | 1991-06-28 | 1993-01-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体加速度検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0571148B2 (ja) | 1993-10-06 |
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