TWI291027B - Acceleration sensor - Google Patents

Description

J291027 - 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種加速度感測器，能檢測彼此正交之 X軸方向與Y軸方向與Z軸方向三軸方向加速度。 【先前技術】 在圖1 5a以示意立體圖表示加速度感測器之一例（例如 參照專利文獻1)。此加速度感測器4〇，具備：框部4工； 馨馨圓柱形之重錘體42，配置於此框部41之中央部；X軸方 向梁部43a、43b，從此重錘體42之x軸方向兩側分別沿 X軸方向朝框部41延伸形成；γ軸方向梁部44a、44b， 從此重錘體42之γ軸方向兩側分別沿γ軸方向朝框部41 延伸形成；4個輔助重錘體45a〜45d，連接於重錘體42 ; * 電阻元件Rx1〜Rx4、Rzi〜RZ4,形成於X軸方向梁部43a、43b ; 及電阻70件Ryi〜Ry4，形成於Y軸方向梁部44a、44b。 在圖15a所示之加速度感測器4〇之構成，X軸方向梁 ••部43a、43b之中心軸，配置於通過圓柱形之重錘體42之 中心軸沿X軸方向延伸之同一直線上，又，γ軸方向梁 部44a、44b之中心軸，配置於通過重錘體42之中心軸沿 Y軸方向延伸之同一直線上。此等χ軸方向梁部43&、 與Y軸方向梁部44a、44b分別能彎曲變形。 私阻元件沿X軸方向排列配置於X軸方向梁 部43a，電阻元件RX3、RX4沿X軸方向排列配置於X轴方 向梁部43b。電阻元件Ryl、Ry2沿γ軸方向排列配置於γ 5 .1291027 軸方向梁部44a，電阻元件Ry3、Ry4沿γ軸方向排列配置 於Υ軸方向梁部44b。電阻元件Rzl、Rz2沿X軸方向排列 配置於X軸方向梁部43a，電阻元件Rz3、沿X軸方向 排列配置於X軸方向梁部43b。此等電阻元件Rxl〜Rx4、 Ryl〜Ry4、Rzl〜Rz4，分別藉由梁部 43a、43b、44a、44b 之 彎曲變形所產生之梁部43a、43b、44a、44b之應力變化， 而使電阻值產生變化。 將用以表示4個電阻元件Rxl〜rx4於圖i5b之橋式電 ••路，用以表示4個電阻元件Ryi〜Ry4於圖15c之橋式電路， 用以表示4個電阻元件Rzi〜Rz4於圖15d之橋式電路，分 別構成的配線，設置於梁部43a、43b、44a、44b或框部41。 又，圖15b〜圖15d所示之符號Vcc，係表示連接於外部之 . 電壓電源之電壓電源輸入部，符號pxl、px2、Pyi、Py2、p 、 PZ2，分別表示電麼檢測部。 重錘體42及輔助重錘體45a〜45d，分別形成浮動狀態， 藉由梁部43a、43b、44a、44b之彎曲變形而能移位。例如， 若因X軸方向加速度所致之X軸方向之力量作用於重_ 42及輔助重錘體45a〜45d，藉由該力量，重錘體ο及 助重錘體45a〜45d會朝X軸方向振動移二 人冋樣，若因 γ軸方向加速度所致之γ軸方向之力量 F用於重鐘4 9 及輔助重錘體45a〜45d，藉由該力量，會 且 里董錘體42及鍤吣壬 鍾體45a〜45d會朝Y軸方向振動移位。 击丄士， 丹#同樣，若闵7

轴方向加速度所致之Z軸方向之力詈，田 右因Z ^ 重錘髀 辅助重錘體45a〜45d，藉由該力量，舌杯 42及 里重錘體及辅助重鐘 6 -1291027 體45a〜45d會朝z軸方向振動移位。如此藉由重錘體Μ 及輔助重錘體45a〜45d之移位能使梁部43a、43b、44a、44b 彎曲變形。 在加速度感測器 4〇 ’藉由如上述梁部43a、43b、44a、 之彎曲變形所產生之梁部43&、4孙、4扑、4讣之應力，

电P元件Rxl Rx4、Ryi〜Ry4、之電阻值會變化。因 該電阻元件之電阻值之變化，圖15b〜圖15d之各橋式電路 之4個電阻兀件之電阻值之均衡則崩潰，例如，若χ轴方 向加速度產生時，在從圖15b之橋式電路之電壓檢測部 PX1、Px2分別輸出之電壓會產生差值。利用此電壓差能檢 測X軸方向加速度之大小。又，若¥軸方向加速度產生時， 在從圖15C之橋式電路之電壓檢測部Pyi、％分別輸出之 電壓會產生差值。利用此電壓差能檢;則γ軸方向加速度之 大小。再者，若z軸方向加速度產生時，在從圖i5d之橋 式電路之電壓檢測部Pzi、pz2分別輸出之電壓會產生差值： 利用此電壓差能檢測Z軸方向加速度之大小。 專利文獻1 :日本特開2002-296293號公報 專利文獻2 :日本特開平8-16〇〇7〇號公報 專利文獻3:曰本特開平6-82472號公報 【發明内容】 在圖15a所示之加速度感測器4〇之構成，直線狀之梁 部43a、43b、44a、44b，分別配置於重錘體42之四方， 使重錘體42連結於框部41。因此，若因熱應力而在框部 7 1291027 41產生應變時，伴隨該框部41之應變而在梁部43a、43b、 44a、44b會產生應變，在該梁部43a、43b、44a、44b會 產生壓縮應力或拉伸應力。因用以檢測加速度之電阻元件 Rxi〜Rx4、Ryi〜Ry4、Rzi〜Rz4 ’分別言史置方令梁部43a、43b、44a、 44b，故就算未產生加速度，仍會因框部41之熱應力所致 之應變而使梁部43a、43b、44a、44b產生應力，因而使電 阻元件Rxl〜RX4、Ryl〜Ry4、Rzi〜Rz4之電阻值產生變化。藉 此’就异未產生加速度，仍會有從圖15b〜圖15d之橋式電 路輸出力口速度產生時之電壓之情开》。 又’在分別延伸形成於重鐘體42之四方之梁部43a、 43b、44a、44b，設置加速度檢測用之電阻元件Rn〜R“、

Ryl〜Ry4、RZ1〜RZ4，而此等電阻元件之配置位置係分散。例 如’若將梁部43a、43b、44a、44b以矽構成之情形，在各 梁部43a、43b、44a、44b之電阻元件配置位置，摻雜磷（p) 或硼（B)來形成電阻元件Rxi〜Rx4、Ryi〜Ry4、Rzi〜Rz4。在此 馨鲁h形，若電阻元件配置位置分散，要在各電阻元件配置位 置均等地摻雜磷或硼則成為困難，而在各電阻元件配置位 置之掺雜濃度會產生偏差。因此，要使圖15b〜圖所示 之各橋式電路之4個電阻元件之電阻值獲得均衡則困難， 而產生會妨礙加速度檢測精度之提高的問題。 本發明為要解決上述問題具有如下所示之構成。即， 本發明之加速度感測器，其特徵在於具備： 基台，具有平行於χγ平面（包含彼此正交之χ軸、Y 軸與Z軸中之X軸及丫軸）之乂¥基板面； 8 l29l〇27 樞狀之梁部，以浮動於該基台之XY基板面上之狀能 朱部支持固定部，透過從該 側八 于"乃冋在梁部兩 刀別朝外延伸形成之支持部，使梁部以雙懸臂梁狀支护 於基台； 牙

♦連結部，以浮動於該基台之ΧΥ基板面上之狀態，從 ^梁部之Υ軸方向兩側分別沿γ軸方向朝外延伸形成；及 鐘。卩’分別連接於各連結部之延伸前端部； 該鐘部，藉由框狀之梁部之變形，能朝χ軸方向、Υ 車由方向與Ζ軸方向三軸方向移位； 在該梁部設置：X軸方向加速度檢測部，用以根 σ您X軸方向移位所致之梁部之彎曲變形，檢測x軸方 D加速度；Y軸方向加速度檢測部，用以根據因錘部之Y 軸方向移位所致之梁部之彎曲變形，檢測γ軸方向加速度，· 及Z軸方向加速度檢測部，用以根據因錘部之z軸方向移 ••位所致之梁部之彎曲變形，檢測z軸方向加速度。 依本發明，框狀之梁部，係透過支持部(沿X軸方向 在木部兩側分別朝外延伸形成），以雙懸臂梁狀支撐於基 台。因此，例如因熱應力而在基台產生應變時，γ軸方向（例 如長邊方向）之應變會被支持部之彎曲變形吸收，又，χ軸 方向（例如知:邊方向）之應變，因應變所產生之絕對移位係 小，並且，從連接於支持部及連結部之梁部區域分離的梁 部區域會按照X軸方向之畸彎而變形且被吸收，故能防止 在木W之與支持部之連接部位及其鄰接區域，以及與連結 9 1291027 部之連接部位及其鄰接區域產生應變。例如，在因熱應力 等而在基台產生應變時，起因於該基台之應變而不會產生 應變之梁部區域，形成用以根據梁部之應變來檢測加速度 之X軸方向加速度檢測部、γ軸方向加速度檢測部與Z軸 方向加速度檢測部，藉此，能防止因基台之熱應力所產生 之言而造成加速度之誤檢測情況（即，就算未產生加速 度’仍因基台之熱應力所產生之應變，而以X軸方向加速 度檢測部、Y軸方向加速度檢測部或Z軸方向加速度檢測 ••部檢測加速度的誤檢測情況）之產生。 又’在本發明，框狀之梁部係以雙懸臂梁狀支撐於基 台’錘部係以懸臂梁狀支撐於該梁部的簡單構造，藉此， 谷易獲得小型化。 再者’在本發明，錘部係以懸臂梁狀連結於框狀之梁 部。因此’加速度所產生之錘部之移位則變大，藉此，因 錘部之移位所致之梁部之彎曲變形變大，故能提高加速度 檢測之感度。

【實施方式】 以下，依圖式說明本發明之實施例。 圖1 a係將本發明之加速度感測器之第1實施例以示意 立體圖表示，圖lb係表示圖la之加速度感測器的示意俯 視圖。又，圖2a係表示圖lb之a-a部分的示意截面圖， 圖2b係表示圖lb之b-b部分的示意截面圖，圖2c係表示 圖lb之c-c部分的示意截面圖。再者，圖3a係表示圖lb 1291027 之A-A部分的示意截面圖，圖3b係表示圖ib之B_B部分 的示意截面圖，圖3c係表示圖lb之C-C部分的示意載面 圖。 本第1實施例之加速度感測器1，係能分別檢測彼此 正交之X軸、Y軸與Z軸三軸方向加速度者。此加速度感 ’則器1具有基台2。此基台2，具有平行於XY平面（包含 X軸與γ軸）之χγ基板面3，在此χγ基板面3之上方側， 將框狀之梁部4以浮動狀態配置。此框狀之梁部4形成方 形，從该梁部4之X軸方向兩側分別沿χ軸方向朝外延伸 形成支持部5(5a、5b)。此等支持部5a、讣，分別對基台2 /成浮動狀悲，支持部5a、5b之各延伸前端部連接於固定 2 6。此固定部6，具有框狀之形態，將梁部*及後述之 錘部7(7a、7b)之形成區域透過間隔包圍，肖固定部6固定 /基。2。換吕之，梁部4，透過支持部&、讣以雙懸臂 梁狀支撐固定於基台2〇即，在太 Λ 卩在本弟1貫施例，藉由支持 4 5(5a、5b)與固定部6構成梁部支持固定部。 鐘部7a、7b，隔著梁部4朝γ鉍士 a “ ， 姐 一 木1兮朝γ軸方向排列配置，且， 乂夺動狀態配置於基台2之χγ其 λΥ基板面3之上方側。此等 口錘部7a、7b，分別藉由從梁部4 γ虹+ 木丨4之Y軸方向兩側分別沿 方向朝外延伸形成之連纟士邱 逯姓加 、、口邛8(8a、8b)，連接於梁部4。 運、、、口 W 8(8a、8b)對基台2形成、、拿叙此处 Μ山切 办成子動狀態，錘部7a、7b， 曰由朱部4之彎曲變形， 方& - Λ 此朝Α軸方向與Υ軸方向與Ζ軸 向~轴方向移位。 在第1實施例，沿各固定部s 疋4 5a、5b之X軸方向之中 1291027 心軸配置於同一直線上，又，沿各連 軸方向之令心軸配置於同_ ^ a 8b)之γ 梁部4，以通過支持 、’、 木邛4形成方形，該 又符部5a、5b之中心軸之γ十a丄 中心呈對稱形狀，且， 向令心軸為

以通過連結部8a、8b之中、、紅—v 方向中心軸為中心呈對稱形狀。 之中Ά之Y 又，在第1實施例，在梁部4，從 別以連結部δ之宽声黏v * 合逑m邛8a、8b分 又 轴方向延長至梁部4之巴竹的、查 結部側帶狀梁部部位15n s ι 丨4之&域的連 圍之區域）之^m、i5b)(參照圖4以虛線-包 之厚产㈣又方向之厚度，係與連結部…軸方向 :芬度相同。又，從各支持部5a、5b分別以支持部 度朝X軸方向延長至梁部4之 、 /. 1 ^ η Α σσ 3 6支持部側帶狀梁部部 位16 (16a、16b)(參照圖4以卢飧7 太A, 虛線Z16包圍之區域）之2軸 〗二支持部…軸方向之厚度相同。在第 =列，梁…連結部側帶狀梁部部位ΐ5(ΐ5” 及支持部側帶狀梁部部位16(16心叫之2轴方向之厚度， 例如係大、約彻㈣程度，相對於此，除 部4之2軸方向之厚度，例如 卜丨刀之木 J戈係大約5〜10 // m程度，藉此， =此以外部分之梁部4之Z轴方向之厚度，係比梁部4之 部側帶狀梁部部位15叫、叫及支持部側帶狀梁部 '^位16 (16a、16b)之Z軸方向之厚度為薄。 在本第1實施例，錘部7之z轴方向之厚度，例如係 大約__程度，成為與支持部5或連結部8之z轴方 向之厚度大致同樣厚度。又，錘部7(7a、7b)之重心，係例 如圖％所示之點W7之位置，支撐錘部7(7a、7b)之梁部 12 1291027 0 f 4之支點，係例如圖3b所示之點W4之位置，故錘部7之 重心位置，與支撐錘部7(7a、7b)之梁部4之支點位置，在 高度位置（Z軸方向之位置）不一致。 在本第1實施例，上述之梁部4、支持部5(5a、5b)、 固定部6、錘部7(7a、7b)、連結部8咖、扑），係將 S〇I(Silicon-〇n_Insulator)基板（即，將以層 1〇、以〇2 層 u、 3!層丨2依序積層形成之多層基板）13利用微機械力^技術 予以加工來形成者。 在第1實施例，將由Si構成之梁部4之如下所示的部 位加工，設置用以檢測加速度之壓電電阻部。即，例如圖 5之不思放大圖所示，在梁部4，分別配設壓電電阻部、 Rx2於連結部側帶狀梁部部位15a之帶寬兩側，分別配設 壓包包阻部Rxs、RX4於連結部側帶狀梁部部位丨5b之帶寬 兩側。此等4個壓電電阻部Rxi、Rx2、Rx3、Rx4^m 以k測X軸方向加速度之χ軸方向加速度檢測部。在梁部 喔· 4、支持部5(5a、5b)及固定部6形成配線圖案，用以構成 如圖6a所示之此等壓電電阻部 式電路。 例如，在圖7，將其配線圖案之一配線例以示意表示。 在此例’藉由配線圖案L，將配設於連結部側帶狀梁部部 位15a之帶寬兩側之壓電電阻部Rx〗、Rx2之一端側彼此電 氣連接’來形成電壓檢測部ρχι。在固定部6之表面，如 圖1所示，形成複數個外部連接用電極墊18，電壓檢測部 PX1，藉由配線圖案L，電氣連接於個別對應該電壓檢測部 13 1291027 P連接用電極# 18。同樣，將配設於連結部側帶 狀梁部部位15b之帶寬兩側之屢電電阻部I ‘之—端 側彼此電氣連接，來/忐 而 — 來形成電壓檢測部Ρχ2。此電壓檢測部 Χ2猎由配線圖案L，電氣連接於個別對應該電塵檢測部 Ρχ2之山外部連接用電㈣心又，㈣電阻部RX2、RX4之 :側刀別藉由配線圖案L，電氣連接於用以與外部 之電麼電源VS連接之外部連接用電極# 18。再者 電阻部之另-端側，分別藉由配線圖案L，電氣 連接於用以血外邱夕拉ϋ 、 〃 α妾也GND連接之外部連接用電極墊 18° 嫌在木^ 4，將壓電電阻部R”、.RY3分別配設於支 、（M則T狀木部部们6a之帶寬兩側，將壓電電阻部、 別配設於支持部側帶狀梁部部们6b之帶寬兩二 此寺4個壓電電阻部R 、 ^ Y1 Y2、 Υ3、RY4，構成 Υ 軸向加 ，度知測部，用以檢測γ軸方向加速度。在梁部4、支持 :5(5ι叫及固定部6形成配線圖案，用以構成如圖6b 所不由此等壓電電阻部R 、 電路。 Y1 Y2 Y3、RY4所構成的橋式 安/如’在® 7所示之配線圖案之配線例，藉由配線圖 設於支持部側帶狀梁部部&⑽之帶寬兩側之 二二：7 RY2、&之一端側彼此電氣連接，來形成電壓 知測〜此電壓檢測部％ ’藉由配線圖案L，電氣連 Π4, 杈剃邛之外部連接用電極墊18。 配設於支持部側帶狀梁部部位⑽之帶寬兩側之壓 14 1291027 於個Y2 *電C k測部Ργ2 ’藉由配線圖案L，電氣連接 、個別對應該電壓檢測邱p 壓電勺… ”γ2之外部連接用電極墊18。又， :阻部RY2、RY4之另一端側，分別藉由配線圖案L， 毛氣連接於用以與外部 極 丨之電逞電源％連接之外部連接用

“。者，壓電電阻部RY1、k之另-端側，分別 尽由配線圖案L，電氣連接於用以與外部之接地GND連接 之外部連接用電極墊18。 μ八再者’在沿支持部5a、5b之X車由方向之各中心線軸 音J形成壓％电阻部RZ，在梁部4之支持部側帶狀梁部 1 之單端側（在圖5之例係上側）形成壓電電阻部 Z2，在支持部側帶狀梁部㈣⑽《單端㈣（在圖之例係 下側）形成壓電電阻部U。此等4個Rz、Rz、Rzi、Rz4, 構：用以檢測z軸方向加速度之z軸方向加速度檢測部。 卞邛4支持部5(5a、5b)、固定部6形成配線圖案，用 x構成如圖6c所示由此等壓電電阻部、^、 所構成之橋式電路。 Z4 例如，在圖7所示之配線圖案之配線例，藉由配線圖 f L，將支持部5a之壓電電阻部Rz，與支持部側帶狀梁 F邛位1 6a之單端側之壓電電阻部RZ2之一端側彼此電氣 連接，來形成電壓檢測部ρζι。此電壓檢測部PM，藉由配 線圖案L ’電氣連接於個別對應該電壓檢測部PZ1之外部 連接用包極墊18。同樣，將支持部5b之壓電電阻部， 人支持。卩側T狀梁部部位1 6b之單端側之塵電電阻部Rz4 15 1291027 之、側彼此電氣連接，來形成電壓檢測部pZ2。此電壓 =冽4 pZ2，藉由配線圖案L，電氣連接於個別對應該電壓 θ 、丨4 PZ2之外部連接用電極墊1 8。又，藉由配線圖案L， 1兒包阻部Rz2之另一端側，與支持部5b之壓電電阻部& ^另一端側，分別藉由配線圖案L，電氣連接於用以與/ P之包壓電源Vs連接之外部連接用電極墊1 8。再者，藉 由配線圖案L，壓電電阻部L之另一端側，與支持部5: 之壓電電阻部Rz之另一端側，分別藉由配線圖案l，電氣 連接於用以與外部之接地GND連接之外部連接用電極塾 1 8 〇 在本弟1貫施例’當尚未產生加速度時，以使構成圖 a〜圖6c之各橋式電路之4個麼電電阻 衡狀態之方式形成壓電電阻部。 成為均 本第1實施例之加速度感測器上構成如上述，能以如 =Γ式檢測加速度。例如，若產生X轴方向加速度， 二度所致之Χ軸方向之力量則作用於錘部7(7a、 7b)。鞛由對此錘部7之γ φ 從圖8"_立 向之作用力，錘部7(7a，， 而立 <丨^圖虛線所示之基準狀態，帛X轴方向振動 =，列如圖8a之實線及圖8b之示意 由如此之錘部7夕γ虹‘ 猎 車由方向之移位，透過連 部4彎曲變形，藉此 透、連…"而使梁 L 木〇卩4產生如下所示之應力。 例如’若錘部7以如圖8 情形，如圖8C之示咅心-— 斤丁之方式移位之 梁部部位…之連…卩側讀 ^ 拉伸應力，於連結部側帶狀 16 1291027 梁部部位15a之右側人11會產生壓縮應力，於連結部側帶狀 梁部部位1 5b之左側BL會產生拉伸應力，及於連結部側帶 狀梁部部位1 5b之右側Br會產生壓縮應力。又，在支持部 侧帶狀梁部部位1 6a兩側Cu、CD，分別產生壓縮應力，在 支持部側帶狀梁部部位16b兩側Du、Dd，分別產生拉伸 應力。如此，在起因於錘部7之X軸方向加速度而產生應 力的梁部4之各部分Al、Ar、心、Br、

分別設置壓電電阻部rX2、Rxi、Rx3、Rx4、Ry2、、 、RZ2、RZ4。此等 rX2、RX1、Rx3、Rx4、Ry2、Ry3、Ry、 Y4 RZ2 RZ4，分別因X軸方向加速度所產生之應力，而 使電阻值變化。在圖6b之橋式電路，在產生χ軸方向加 速度時，壓電電阻部Ryi、Ry4,例如會表示根據拉伸應力 之電阻值變化，相對於此，壓電電阻部RY2、Rn，例如會 表示根據壓縮應力之電阻值變化，如此，壓電電阻部、 RY4與壓電電阻部R^、Ry3,由於從加速度未產生時之基 :電:且值會朝彼此正負(增減)之逆向變化電阻值，故壓電 電阻部、RY4與壓電電阻部人、R”之電阻值變化彼 此抵消，藉此，圖6b之橋式電路之輸出則無大變化。 構成圖6c之橋式電路之壓電電阻部Rz、Rz之配 設部分之應力變化幾伞、力 成千/又有。又，壓電電阻部rz2，例如 — — · I --厶” 表示根據壓縮應力之雷 一 包阻值，交化，壓電電阻部rZ4，例如 表示根據拉伸應力之雷 包阻值、交化，如此，由於從加速度未 產生時之基準電阻信4 S朝彼此正負（增減）之逆向變化電阻

值，壓電電阻部R 2 RZ4之電阻值變化彼此抵消，藉此， 17 1291027 圖6c之橋式電路之輸出則無大變化。 由於按照X轴方向加速度之大小，圖6a之橋式電路之輪 出變動幅度會產生變化，故能根據圖以之橋式電路之輸2 來檢測X軸方向加速度之大小。 相對於此，在圖6a之橋式電路，在χ軸方向加速产 產生時，藉由壓電電阻部RXl、Rx4，例如會表示 應力之電阻值變化，又’壓電電阻部例如會表 示根據拉伸應力之電阻值變化，圖6a之橋式電路之電阻值 之均衡狀態則崩潰，圖6a之橋式電路之輸出會產生變化。

，起因於該加速度之γ軸 7b)。在本第1實施例，因 例如，Y軸方向加速度產生 方向之力量則作用於錘部7(7a、 錘部7之重心位置 咼度位置不一致， '' 〜& 1IL置的 故精由此重心盘去點夕狡y % 又點惑移位，若對錘部 7(7a、7b)使Υ軸方向之力量產生作用，錘部以、％，則

從圖9a之示意圖之虛線所示之基準狀態，例如圖所示 之貫線及圖9b所示之示意截面圖，錘部7a、7b之一方側（在 圖9a及圖9b之例係錘部7a)，邊靠近基台2邊朝γ軸方 向移位，另一方側（在圖9a及圖9b之例係錘部7b)，邊對 基台2舉起邊朝Y軸方向移位。藉此，連結部8及梁部* 彎曲變形，在梁部4會產生如下所示之應力。 例如，若錘部7移位如圖9a、圖9b所示之情形，如 圖9c之示意圖所示，在梁部4，在支持部側帶狀梁部部位 16a之上側Cu產生拉伸應力，又，在支持部側帶狀梁部部 位16a之下側CD產生壓縮應力。再者，在支持部側帶狀梁 18 1291027 部部位16b之上側Cu產生拉伸應力，又，在支持部側帶 狀梁部部位16b之下側CD產生壓縮應力。如此起因於γ 軸方向加速度而產生應力之梁部4之各部分cT、C 、r U ^ D u Λ CD，分別設置壓電電阻部RY2、Ry3、Ryi、Κγ4。此等壓電 電阻部RY2、RY3、RY1、RY4，分別藉由因Y軸方向加速度 所產生的應力，而使電阻值變化。在圖6b之橋式電路，γ 軸方向加速度產生時，由於壓電電阻部ryi、，例如表 不根據拉伸應力之電阻值變化，又，壓電電阻部RY3、R ， 例如表示根據壓縮應力之電阻值變化，故圖6b之橋式電 路之電阻值之均衡狀態則崩潰，圖6b之橋式電路之輸出 會變化。因按照Y軸方向加速度之大小，圖之橋式電 路之輸出之變動幅度會變化，故能根據圖6b之橋式電路 之輸出來檢測γ軸方向加速度之大小。

又，在本第1實施例，分別將壓電電阻部配設於 支持部側帶狀梁部部位l6a之上側Cu，又，將壓電電阻部 Rz4配设於支持部側帶狀梁部部位16b之下側cd。雖由 因Y軸方向加速度而使梁部4產生應力，壓電電阻部r ' Ra之電阻值亦變化，但壓電電阻部Rz2例如係根據拉=應 =之電阻值變化，壓電電阻部Lz4例如係根據壓縮應力: 電阻值變化，由於壓電電阻部RZ2、RZ4之電阻值變2，係 2無加速度之狀態之基準電阻值朝正負逆向變化，故壓電 電阻部Rza、RZ4之電阻值變化彼此抵消，藉此，在圖& 之橋式電路之輸出無大變化。又，構成圖6a之橋 壓電電阻部^、‘鳴3、^，因配設於4方向加速 19 1291027 產生日才成乎無應力變化之部分，故此等壓電電阻部RX1、 X2幻、Rx4之電阻值之變化則幾乎沒有，圖0a之橋式 包路之輸出亦無大變化。 Y歹丨J女口 ，甚吝斗 ry , 座生Z軸方向加速度，起因於該加速度之z 轴方向之力量會作用於錘部7(7a、7b)。藉由對此錘部7之 轴方向之作用力，錘部7(7a、7b)，則從圖心之示意圖 卢泉所示之基準狀態，以例如圖1 〇a所示之實線及圖1 〇b 7、示w截面圖般朝z軸方向移位。藉此，連結部8及 梁部4則彎曲變形，在梁部4會產生如下所示之應力。 例如，在錘部7如圖1〇a或圖1〇b所示移位之情形， 如圖10e之示意圖所示，在梁部4，在支持部側帶狀梁部 部位16a、16b之各兩側^、。、；。，分別產生拉伸 應力。如此’由於在梁冑4會產生應力，故配設於支持部 侧帶狀梁部部位16a、16b之各單端側之麼電電阻部r^、 RZ4，則藉由拉伸應力電阻值會產生變化。又，在本第丨2實 施例，壓電電阻部Rz係配設於藉由z軸方向加速度幾^ 無應力變化之部分，壓電電阻部1之電阻值則幾乎沒有。 藉此，當z軸方向加速度產生時，圖6c之橋式電路之+ 阻值之均衡狀態則崩潰，圖6c之橋式電路之輸出則會$ 化。由於按照z軸方向加速度之大小，圖6e ° , 又橋式電路 之輛出之變動幅度會變化，故能根據圖6c之橋式電路之1 出來檢測Z軸方向加速度之大小。 之别 又，設置構成圖6a之橋式電路之壓電電阻部、尺

Rx3、Rx4之梁部部分，因幾乎不會產生起因於 X2 神方向加 20 1291027 速度的c力，故能維持圖6a之橋式電路之電阻值之均衡狀 匕、圖6a之橋式電路之輸出變化則幾乎沒有。又，設置構 成圖6b之橋式電路之壓電電阻部Rw、Rn、Rw、RNi 水"卩^刀，均產生同樣之應力，壓電電阻部RY1、RY2、RY3、 RY4則同樣έ、文化電阻值。因此，在z軸方向加速度產生 4，此維持圖6b之橋式電路之電阻值之均衡狀態，圖讣 之橋式電路之輸出變化則幾乎沒有。

本第1貫施例之加速度感測器丨，如上述，能將χ軸 方向、Υ軸方向與Ζ軸方向加速度分別檢測。 在第1實施例，梁部4係藉由支持部5(5a、5b)以雙懸 臂梁狀支撐於固定部6,又，錘部7(7a、7b)係藉由連部8(。、 8b)以懸臂梁狀支撐於梁部4。因此，能使支持部所連 接之固定部6之部位，與支持部5b所連接之固定部6之 部位之間的距離形成為短。藉此，即使基台2或固定部6 因周圍之溫度變化等而產生應變，因該基台2或固定部6 之應變所致之固定部位間之應變所造成的絕對移位則小。 又，梁部4係框狀，因該框狀之梁部4藉由支持部、 5b)以雙懸臂梁狀支撐於固定部6，故因基台2或固定部6 之應變而產生X軸方向之應力之情形，梁部4之隅角部區 域會變形而能使應力釋放。再者，因基台2或固定部6之 應變而產生γ軸方向之應力之情形，支持部5(5a、5b)會 變形而能使應力釋放。如上所述，能緩和因基台2或固定 部6之應變所致之梁部4之彎曲變形。因此，能使起因於 周圍溫度變動之問題（例如，因溫度變動使圖6a〜圖6c之 21 1291027 ° =電路之輪出電壓值變動的溫度漂移問題）抑制為小。 部二，在本第1實施例，將壓電電阻部(用以對配置於錘 :a、7b間之區域之梁部斗檢測加速度)集合配設。因此， 二全部之壓電電阻部大致依照設計製造，容易使圖6a〜 °、 C所不之橋式電路之輸出偏差等抑制為小。即，雖在構 2部4之Si摻㈣（B)或卵）來製健電電阻部，但因 壓電電阻部之配設位置彙集，故能容易使各壓電電阻邛之 石朋或罐之摻雜濃度均勾。因此，容易獲得各橋式電路之電 阻值之均衡狀態，而能提高加速度檢測之精度。 再者，在第1實施例，因集合配設全部之壓電電阻部， 故能使配線圖案（用以構成圖6a〜圖6c之橋式電路）的配線 路徑簡化。 再者，在第1實施例，梁部4，以通過沿連結部8a、 之Y軸方向之中心軸的Y軸方向中心軸為中心呈對稱形 狀，且，以通過沿支持部5a、5b之χ軸方向之中心軸的 _ X軸方向中心軸為中心呈對稱形狀。因此，能使因產生加 速度所致之梁部4的彎曲變形單純化，而有助於加速度檢 測（利用梁部4之彎曲變形所產生之應力變化）精度之提 高。 再者，在第1實施例，梁部4之連結部側帶狀梁部部 位15(15a、15b)及支持部側帶狀梁部部位16 (1以、16b)， 係比梁部4之其他部分Z軸方向之厚度為厚。由於該厚度 之差值，連結部側帶狀梁部部位1 5(丨5a、i 5b)及支持部側 帶狀梁部部位16 (1 6a、16b)，與梁部4之其他部分的境界 22 1291027 部分之應力強弱則變成明確。在第1實施例，因利用梁部 4之應力變化來檢測加速度，故藉由使應力之強弱明確， 能使X軸方向、Y軸方向與2軸方向三軸方向之各加速度 更明確地分離而檢測。 以下’說明第2實施例。在此第2實施例之說明，對 與第1實施例同一構成部分使用同一符號，省略其共同部 分之重複說明。 在本第2貝施例，除第丨實施例之形態外，亦可再加 上，設置如圖11所示之補強部2〇於框狀之梁部4。此補 強4 20，係在以框狀之梁部4包圍之空間部，沿連接梁部 4之部位Μ(連接支持部5a)，與梁部4之部位n (連接支持 部5b)的直線延伸形成，兮诎改#、λ ^忒補強部20之兩端分別連接於梁 部4之内側緣部。藉由設置如上述補強冑20,能提高梁部 4之剛性，能將例如因基台2或固定部6之應變所致之罕 部4之彎曲變形抑制為小。藉此，能防止加速度之誤檢測(例 如起因於基台2或固定部6之熱應力所產生之應變）。 5(5又5b、在I I1之例’補強部2〇之寬度，雖係與支持部 :广、取寬气相等，但補強部2〇之寬度，亦可比支持 ;5(5a 5b)之見度為大，或亦可比支持部叩a 度為小。又，補強部2〇 見 軸方向之厚度，亦可盘古ϋ 部5(5a、5b)之厚度相同，戋 丌了，、支持 命达 一飞亦可比支持部5(5a、5b)之， 度為小。如上述，補強部2〇 ; 本身之剛性等可適宜設計。見-或厚度，係考慮梁部4 以下，說明第3實施例。又，在本第3實施例之說明， 23 1291027 對與第1或第2實施例同一構成部分使用同一符號，省略 其共同部分之重複說明。 在第3實施例，如圖12所示，支持部5(5a、5b)，係 分別透過彈性部25(25a ' 25b)連接於固定部6。本第3實 施例之加速度感測器之上述構成以外之構成，係與第1或 第2實施例同樣。 在本第3實施例具特徵之彈性部25(25a、25b)，具有 _^與朝支持部5(5a、5b)之延伸形成方向（χ軸方向）交叉之 方向（在本例係正交之γ軸方向）延伸形成的梁（應力減輕 梁）26 ’該梁26，將其兩端部分別固定於固定部6。在此梁 26之中央部連接支持部5(5a、5b)。該梁26，按照固定部 6之X軸方向之應變而彈性變形，藉由此彈性變形，能減 輕起因於固定部6之應變而從固定部6施加在支持部5之 應力。又，梁26若按照固定部6之應變而能彈性變形， 其寬度或z軸方向之厚度則不特別限定，但在本第3實施 馨鲁例，梁26之Z軸方向之厚度，係與固定部6、或梁部*之 支持部側帶狀梁部部位16同樣之厚度。 在本第3實施例，藉由設置彈性部25，如上述，能將 =因於熱變動所產生之基台2或固定部6之應變而從=定 部6施加在支持部5之應力減輕。此事實’係藉由本發明 者之實驗（模擬）已確認。在其實驗，準備：樣。。 裳 一 A，具有 罘1貫施例所示之加速度感測器之構成（例如參照圖1)· 樣品B，除此樣品A之構成外加上，具有第2實施口例所示 之補強部20之構成（參照圖！丨）；及樣品c，卜 *彳象品B之 24 1291027 構成外加上，且右筮 — g77 n ’、 貧施例所示之彈性部25夕错 知圖12)。並且，對夂 5之構成（爹 ^ , 樣口口 C，模擬在梁部4执 電阻部之部位的應 I 4叹置歷電 樣品A之梁部4之壓 在此，假权 樣品b、c，則以㈣ 形成部位的應力為"ο, 則以對樣品A之相對值表示。 (表1)

25 1291027 抑制為小。 如上述，由於能使因熱變動等所產生之基台2或固定 部6之應變所致之梁部4之應變抑制為小，故能防止橋式 電路（為加速度檢測由壓電電阻部構成）之輸出之溫度漂 移。因此，能提高對加速度檢測之可靠性。 又，本發明不限於第1〜3之各實施例之形態，能採取 各種實施形態。例如，在第丨〜3之各實施例，用以檢測加 速度之X軸方向加速度檢測部、γ軸方向加速度檢測部與 Z轴方向加速度檢測部，雖分別具有壓電電阻部來構成， 但疋，例如亦可構成為，利用靜電電容來檢測錘部7之移 位，分別檢測X軸方向加速度、Y軸方向加速度、與2軸 方向加速度。 又’在第1〜3之各實施例

側帶狀梁部部& 15〇5a、15b)及支持部側帶狀梁部部位Μ (16a、16b)之z軸方向之厚度係比其他部分為厚，但梁部 亦可構成為，其Z軸方向之厚度係全體相等或大致相等。 再者，在第1〜3之各實施例，框狀之梁部4雖係 可士。，框狀之梁部4，亦可如圖13a所示之圓形，或亦 :如圖王l3b所示之菱形，或亦可如目13c所示之橢圓形。 狀框狀之梁部4，雖以x軸方向中心軸為中心呈對稱形 浓立且，以Y軸方向中心軸為中心呈對稱形狀，但框狀之 xfs 〇[^ 4，-fr p 可以 /、可以X軸方向中心軸為中心呈非對稱形狀，亦 Y車由方向中心軸為中心呈非對稱形狀。 再去 士々/Γ ，在第1〜3之各實施例，用以檢測加速度之壓電 26 -1291027 電阻部，雖配設如圖5所示，但壓電電阻部之配置位置， 只要能將X軸方向加速度、Y軸方向加速度、Z軸方向加 速度分別利用梁部4之，彎曲變形所產生之應力變化來檢 測’不限於圖5之配置位置，可適宜設定。又，連接各壓 電電阻部間來構成橋式電路之配線圖案的配線例，亦可適 宜設定，不限芦圖7之例。 例如’在圖14a表示壓電電阻部及配線圖案之另一配

線例。在此例，在梁部4設置如第2實施例所示之補強部 20 °又’在此例，除與圖5或圖7同樣設置壓電電阻部外， 再加上’在各支持部5a、5b設置壓電電阻部Rz，、Rz，， 又’在支持部側帶狀梁部部位1 6a之圖14a之下側設置壓 電電阻部Ru，再者、在支持部側帶狀梁部部位1 6b之圖14a 之上側設置壓電電阻部Rzi。上述壓電電阻部Rz，、Rz，、rz3、 Rzi ’係與亦在圖5或圖7之例所設置之壓電電阻部rz、rz、 Rz2、RZ4 —起，用來檢測z軸方向加速度。在圖14a之例， 肇· ^笔電阻一 Rzi、Rz3、RZ、Rz成為沿X軸方向延伸形成之 $狀’壓電電阻部Rz’、Rz,、，則成為沿與壓電 包阻部Rzi、Rz3、Rz、Rz之延伸形成方向正交之γ軸方向 伸开^成之形狀。此导z軸方向加速度檢測相關之壓電電 阻部’藉由如下所示之配線圖案，構成如圖14b所示之橋 式電路。 在圖14a所示之配線圖案之配線例，藉由如圖14c之 不思截面圖所示，例如以配線圖案Ls(在SOI基板13之Si 層12摻雜硼或磷來形成），與鋁等金屬製之配線圖案Lm(在 27 1291027 SOI基板13之表面利用蒸鍍 成），構成壓電電阻邻之抵^ 1荨之成膜形成技術形 口丨心爾式電路。 案Ls以虛線表示，配線 a，配線圖 在圖14a之例，以實線表示。 W利用配線圖案Ls，與配線圖案不^寺有的配線圖案Ls、 SOI基板13之Si層12 。 m之各特徵）。即，在 由於必缺合形#气^ ,表面，配線圖案Ls之形成後， 線圖案Ls、與配線圖案 & ’邊確保配 與配線圖案U之交又配線。又巴緣_邊形成配線圖案^、 圖宰LS之邱八^立 去除氧化膜21(形成配線 L i:: 來形成孔部22,藉由使配線圖案

Lm之構成材料之導體材料嵌入 安τ ^ , σΡ 22内來接合於配線圖 木Ls，使配線圖案Ls與配 者，在圖W之例，支…案“形成電氣連接。再

I5(15a J )及支持部側帶狀梁部部位1 6 (…、岡，與補強部20’係例如約彻㈣度之厚度， 相對於此。連結部側帶狀梁部部纟i5〇5a、叫及支持部 側帶狀梁部部位16 (16a、16b)以外之梁部4之部位，係例 如5 10#瓜耘度之厚度。如此若在梁部4之薄部分之表面， 形成金屬製之配線圖案Lm’則藉由其配線圖案—之内部 應力’有使梁部4之薄部分彎曲之虞。相對於此，配線圖 案Ls係在構成梁部4之Si層摻雜硼或磷等不純物來形成， 、泉圖木Ls之形成所產生之梁部4之薄部分之彎曲等則 成乎不έ產生。藉此，避免在梁部4之薄部分形成金屬製 之配線圖案Lm，而在該梁部4之薄部分形成配線圖案Ls。 28 1291027 在圖14a之例，利用配線圖案Ls與配線圖案Lni之交 叉配線係可肥，及配線圖案Ls與配線圖案之電氣連接 谷易，邊考慮配線圖案之配線構成之簡化，邊設計配線圖 案Ls與配線圖案Lm之配線構成。藉此，在圖14&之例， 月b使彳之木4 4之形成區域拉出外部之配線圖案之條數，比 圖7之例減少。 在圖14a之例，對χ軸方向加速度，與第1〜3之各實 施例同樣，X軸方向加速度檢測用之壓電電阻部所構成之 橋式電路之輸出變動，而能檢測X軸方向加速度之大小。 又對Y軸方向加速度，亦與第1〜3之各實施例同樣，γ 軸方向加速度檢測用之壓電電阻部所構成之橋式電路之輪 出變動，而能檢測X軸方向加速度之大小。 再者，對z軸方向加速度，如下所述能檢測z軸方向 力速度即，若z軸方向加速度產生，如前述錘部7(7a、 7b)朝Z軸方向移位，連結部8及梁部4則彎曲變形。藉此， 如圖9c之示意圖所示，在梁部4,在支持部側帶狀梁部部 位。心、㈣之各兩側〜^、^，分別產生拉伸應 力。如此，在支持部側帶狀梁部部位16a、1 6b之各兩側Cu、 〇 Du、Dd ’產生同樣之拉伸應力。然而，壓電電阻部Rz、 %㈣電電阻部Rz2、Rz4，構成朝彼此正交之方向二伸 屯成之形狀。[110]方向之p ^壓電電阻部之情形，若對如 :朝彼此正交之方向延伸形成之各壓電電阻部，分別例如 2相同應力之情形，朝彼此正交之方向延伸形成之各壓 P 口P之電阻值，則分別會彼此正負逆向變化。藉由此 29 1291027 、ι包包阻部之特性，若z軸方向加速度所產生之應力如上 述產生於梁部4之支持部側帶狀梁部部位16a、16b之各兩 側 C p 立U、 D、Du、DD時，壓電電阻部RZ1、R Z3與壓電電阻 P Rz2、R Z4，彼此朝正負逆向變化電阻值。又，壓電電阻 ° z 尺2、Rz配設於藉由z軸方向加速度幾乎無應 力變化之部分。藉此，當z軸方向加速度產生時，圖14b 之橋式電路之電阻值之均衡狀態則崩潰，而圖14b之橋式 g私路之輸出變化。由於按照Z軸方向加速度之大小圖14b 之心式弘路之輸出之變動幅度會變化，能根據圖丨4b之橋 式電路之輸出來檢測Z軸方向加速度之大小。 然而’ Z軸方向加速度產生所造成之梁部4之彎曲變 形里’係例如比Y軸方向加速度產生所造成之梁部4之彎 曲’交形ϊ為大。又，若為要防止複數個壓電電阻部之電阻 值之偏差’若同時形成全部之壓電電阻部，全部之壓電電 阻部則變成電阻值大致相同者。在此情形，若如圖5所示 配設壓電電阻部，形成如圖6a〜圖6c所示之橋式電路，因 Z軸方向加速度產生所致之圖6c之橋式電路之輸出，即使 加速度之大小係相等，會比因γ軸方向加速度產生所致之 圖6b之橋式電路之輸出為大。為要提高加速度感測器之 方便性，較佳為對X軸方向、Y軸方向與Z軸方向之任一 方向加速度’使對其加速度大小之橋式電路之輸出變動幅 度大致相同。 因此’在圖14a之例，以使Z軸方向加速度產生所造 成之橋式電路之輸出大小與γ軸方向加速度產生所這成之 30 1291027 輸出大小同樣的方式，將用以調整橋式電路之電阻值的感 度调整用之壓電電阻部Rz、Rz、Rz，、Rz，分別串聯設置於 Z轴方向加速度檢測用之各壓電電阻部RZ1、RZ2、RZ3、RZ4。 感度凋整用壓電電阻部Rz、Rz、Rz，、Rz，，即使Z軸方向 加速度產生’因電阻值不會變化，故Z軸方向加速度產生 曰守之橋式電路之各邊之電阻值產生變化，會比在橋式電路 :各邊將各壓電電阻部、RZ2、RZ3、RZ4僅設置1個之 I*月形為小。藉此，能使對Z軸方向加速度之大小的橋式電 路之輸出變動幅度，與對X軸方向或Y軸方向加速度之大 小的橋式電路之輸出變動幅度一致。 再者’在第1〜3之各實施例，固定部6，雖係將梁部 及錘# 7之形成區域透過間隔包圍之框狀之形態，但固 定°卩6，只要能使梁部4藉由支持部5a、5b以雙懸臂梁狀 固定於基台2之形態即可，不限於框狀。 ^ 再者在第1〜3之各實施例，梁部4、支持部5、固 ^ 錘"卩7、與連結部8，雖以SOI基板構成，但此等 構件不以SOI基板構成亦可。 入本發明之加速度感測器，由於能以1個元件高精度地 檢測X轴方向、γ軸方向與2軸方向三軸方向加速度，故 ，例如要求加速度檢測高精度之小型裝置之設置上極具良 [圖式簡單說明】 圖la係表示本發明之加速度感測器之第丨實施例的示 31 1291027 意立體圖。 圖lb係圖la之加速度感測器的示意俯視圖。 圖2a係圖lb所示之a_a部分的示意截面圖。 圖2b係圖lb所示之b_b部分的示意截面圖。 圖2c係圖lb所示之c_c部分的示意截面圖。 圖3a係圖lb所示之A_A部分的示意截面圖。 圖3b係圖lb所示之β_Β部分的示意截面圖。 圖3e係圖lb所示之c-c部分的示意截面圖。 圖4係構成第i實施例之加速度感測器之梁部厚度相 關之構成例的說明圖。 圖5係δ又置於梁部之壓電電阻部之配設位置之一例的 說明圖。 圖6a係用以說明構成第1實施例之加速度感測器之χ 軸方向加速度檢測部之橋式電路的電路圖。 圖6b係用以說明構成帛1實施例之加速度感測器之Υ 軸方向加速度檢測部之橋式電路的電路圖。 圖6c係用以說明構成第1實施例之加速度感測器之z 軸方向加速度檢測部之橋式電路的電路圖。 圖7係用以。兒明配線圖案之一配線例（用以連接設置於 梁部之複數個壓電電阻部來構成圖6a〜圖6c所示之橋式電 路）的示意圖。 圖8a係用以說明起因於實施例之加速度感測器之χ 軸方向加速度之錘部之移位例的示意立體圖。 圖8b係用以說明實施例之加速度感測器之χ軸方向 32 1291027 加速度所致之錘部移位例的截面圖。 圖8c係用以說明因X軸方向加速度所致之梁部之彎 曲變形，而於梁部所產生之應力之產生狀態例的示意圖。 圖9a係用以說明實施例之加速度感測器之Y軸方向 加速度所致之錘部之移位例的示意立體圖。 圖9b係用以說明實施例之加速度感測器之Y軸方向 加速度所致之錘部之移位例的截面圖。

圖9c係用以說明因γ軸方向加速度所致之梁部之彎 曲變形’而於梁部所產生之應力之產生狀態例的示意圖。 圖1 〇a係用以說明實施例之加速度感測器之Z軸方向 加速度所致之錘部之移位例的示意立體圖。 圖1 〇b係用以說明實施例之加速度感測器之Z軸方向 加速度所致之錘部之移位例的截面圖。 圖1 〇c係用以說明因z軸方向加速度所致之梁部之彎 曲變形’而於梁部所產生之應力之產生狀態例的示意圖。 圖11係用以說明第2實施例之加速度感測器的示意 圖。 圖12係用以說明第3實施例之加速度感測器的示意 圖0 圖1 3a係用以說明梁部之另一形態例的示意圖。 圖1 3b係用以說明梁部之另一形態例的示意圖。 圖1 3c係用以說明梁部之另一形態例的示意圖。 圖14a係用以說明配線圖案之另一配線例（用以連接設 置於梁部之複數個壓電電阻部來構成橋式電路）的示意圖。 33 i291〇27 例的電路圖 圖14c係用以說明圖14a 示意截面圖。 圖14b係表示藉由圖⑷所*之z軸方向加速度檢測 相關之Μ電阻部及配線㈣所構成之橋式電路之一構成 示之配線圖案之形態例的 圖0 回 係表不加速度感測器之一習知例的示意立體 。圖⑽係用以說明橋式電路（在圖15a所示之加速度感 /貝J為用以4欢冽X軸方向加速度）的電路圖。 圖係用以說明橋式電路（在圖15a所示之加速度感 測為用以；k劂γ軸方向加速度）的電路圖。 圖15(1係用以說明橋式電路（在圖15a所示之加速度感 測器用以檢測之z軸方向加速度)的電路圖。 主要元件符號說明】

加速度感測器 基台 χΥ基板面 梁部 支持部 固定部 錘部 連結部 連結部側帶狀梁部部位 34 1291027 16 支持部側帶狀梁部部位 20 補強部 25 彈性部

35

Claims (1)

1. ,1291027 專利申請案第95110831號申請專利範圍修正本 2〇〇?年5月 十、申請專利範圍： 1 · 一種加速度感測器，其特徵在於具備： 基口 ’具有平彳亍於XY平面之χγ基板面，該XY平 面包含彼此正交之X軸、Y軸與Z軸中之X軸及γ轴； 框狀之梁部，以浮動於該基台之χγ基板面上之狀態 配置； 〜 梁部支持固定部，透過從該梁部沿χ軸方向在梁部兩 側分別朝外延伸形成之支持部，使梁部以雙懸臂梁狀支撐 於基台； 、 牙 連結部，以浮動於該基台之ΧΥ |板面上之狀態從該 梁部之Υ軸方向兩側分別沿γ軸方向朝外延伸形成；及 錘部’分別連接於各連結部之延伸前端部； 該錘部’藉由框狀之梁部之變形，能朝χ車由方向、γ 車由方向與Ζ軸方向三軸方向移位； 在該梁部設置·· X車由方向加速度檢測部，用以根據因 錘部之X軸方向移位所致之梁部之彎曲變形，檢測χ軸方 向加速度；Υ軸方向加速度檢測部’用以根據因錘部之Υ 輪方向移位所致之梁部之f曲變形，檢測γ軸方向加速度， 及Z軸方向加速度檢測部’用以根據因錘部之z軸方： 位所致之梁部之彎曲變形’檢測z軸方向加速度。 2.如申請專利範圍第1項之加速度感測器，其中， 從梁部之x轴方向兩側分別朝X軸方向延伸形成的各 支持部之中心軸係配置於同一直線上，又，從梁部之 方向兩側繊Y轴方向延伸形成的各連結部之 36 1291027 Γ~----1 年β抑持 織頁 - ______ «丨 I. 一丨丨丨〜 _ 配置於同一直線上， 梁部’以通過支持部之中心軸之X方向中心線為中心 呈對稱形狀，且，以通過連結部之中心軸之γ方向中心線 為中心亦呈對稱形狀。 3·如申請專利範圍第1項之加速度感測器，其中， 設置於梁部之Ζ軸方向加速度檢測部、γ軸方向加速 度檢測部與X軸方向加速度檢測部，分別具有依梁部之變 形所產生之梁部之應力變化其電阻值會變化的壓電電阻 ’部。 4.如申請專利範圍第2項之加速度感測器，其中， 设置於梁部之Ζ軸方向加速度檢測部、γ軸方向加速 度檢測部與X軸方向加速度檢測部，分別具有藉由梁部之 變形所產生之梁部之應力變化其電阻值會變化的壓電電阻 部° 5·如申請專利範圍第3項之加速度感測器，其中， , X軸方向加速度檢測部，具有合計4個壓電電阻部， 該合計4個壓電電阻部分別配設於，從各連結部分別以該 連結部之寬度朝Υ軸方向延伸於梁部之區域而構成之連結 部側帶狀梁部部位之帶寬兩_，使配置於各連結部側帶狀 梁部部位之帶寬兩側之該壓電電阻部彼此形成電氣連接而 瓜成2個電壓檢測部’ χ軸方向加速度檢測部之4個壓電 電阻部構成橋式電路，用以因χ轴方向加速度而使梁部變 形時，根據從該2個電壓檢測部分別輸出之電壓差，來檢 測X軸方向加速度； 37 1291027 私年J「月or日修正替換頁 Y轴方向加速度檢測部，具有合計4個壓電 個壓電電阻部分別配設於，從各支持部分別以該：掊 p:見度帛X軸方向延伸於梁部之區域而構成之支持側 讀梁部部位之帶寬兩㈣，使配置Μ支持部側帶狀竿: 部位之帶寬兩側之該壓電電阻部彼此形成電氣連接而形^ 2個電壓檢測部，Υ軸方向加速度檢測部之4個 部構成橋式電路’用以因γ軸方向加速度而使梁部變形時，

   根據從該2個電壓檢測部分別輸出之電壓差，來檢 方向加速度； r Z軸方向加速度檢測部，具有合計4個壓電電阻部， 其係形成於產生加速度時無應力變化之各部分的2個壓電 電阻部、及分別配設於各支持部側帶狀梁部部位之單側的 ^個壓電電阻部，所鄰接配置之該壓電電阻部彼此形成電 氣連接來形成2個電壓檢測部，z軸方向加速度檢洌部之 4個壓電電阻部構成橋式電路，用以因z軸方向加速度而 • 使梁部變形時，根據從該2個電壓檢測部分別輸出之電壓 差’來檢測Z轴方向加速度。 6 ·如申凊專利範圍第4項之加速度感測器，其中， X軸方向加速度檢測部，具有合計4個壓電電阻部， =個壓電電阻部分別配設於，從各連結部分別以該連結 °覓度朝γ軸方向延伸於梁部之區域而構成之連結部側 π狀梁部部位之帶寬兩側，使配置於各連結部側帶狀梁部 部位之帶寬兩側之該壓電電阻部彼此形成電氣連接而形成 2個電壓檢測部，χ轴方向加速度檢測部之4個壓電電陴 38 Ί291027 卿jr月办修(更 部構成橋式電路，用以因x軸方向加速度而使梁部變形時， 根據從該2個電壓檢測部分別輸出之電壓差，來檢測X轴 方向加速度； Y軸方向加速度檢測部，具有合計4個壓電電阻部， :亥？固㈣電阻部分別配㈣’從各支持部分別以該支持 部之寬度車月X #方向延伸於梁部之區域而構成之支持部側 帶狀梁部部位之帶寬兩冑’使配置於各支持部側帶狀梁部 部位之帶寬兩側之該壓電電阻部彼此形成電氣連接而形成 2個電壓檢測部’ γ軸方向加速度檢測部之4個壓電電阻 部構成橋式電路’用以因γ軸方向加速度而使梁部變形時， 根據從該2個電壓檢測部分別輸出之電壓差，來檢測γ袖 方向加速度； Z軸方向加速度檢測部，具有合計4個壓電電阻部， 係形成於產生加速度時無應力變化之各部分的2個壓電電 阻部、及分別配設於各支持部側帶狀梁部部位之單側的2

   個壓電電阻部’所鄰接配置之該壓電電阻部彼此形成電氣 連接來形成2個電壓檢測部，z軸方向加速度檢測部之* 個壓電電阻部構成橋式電路’用以因z軸方向加速度而使 梁部變形時’根據從該2個電壓檢測部分別輸出之電壓差， 來檢測Z轴方向加速度。 7.如申請專利範圍第i項之加速度感測器，其中，框 狀之梁部之Z軸方向之厚度係全體相等或大致相等 8·如申請專利範圍第2項之加速度感測器，复中，框 狀之梁部之Z軸方向之厚度係全體相等或大致相等 39 1291027 作:Γ月汀£|修(更)正替換頁； ；； 狀士申6’專利耗圍第3項之加速度感測器，其中，框 之^之Ζ軸方向之厚度係全體相等或大致相等。 框狀請專利範㈣4項之加速度感測11，其中， 木…轴方向之厚度係全體相等或大致相等。 框妝/申專利乾圍第5項之加速度感測器’其中， 之梁部之Z軸方向之厚度係全體相等或大致相等。 框狀之,、/ U利祀圍第6項之加速度感測器，其中， 朱部之Z軸方向之厚度係全體相等或大致相等。 13.如申請專利範圍第1項之加速度感測器，立中， 該支ΪΓ之=部之z轴方向之厚度，係從各支持部分別以 持呷側：之見度朝X軸方向延伸於梁部之區域而構成之支 =7梁部部位’及從各連結部分別以該連結部之寬 γ轴方向延伸於毕邱 ^ .. 、一。卩之區域而構成之連結部側帶狀梁 卩位，比其他部分為厚。 14·如中請專利範圍第2項之加速度感測器 框狀之梁部之ζ紅士 & 該支持部H °之厚度’係從各支持部分別以 持部側帶此办又 輛方向延伸於梁部之區域而構成之支 度朝γ站#部部位’、及從各連結部分別以該連結部之寬 部部位卜方並向延伸於梁部之區域而構成之連結部側帶狀梁 °丨。卩位，比其他部分為厚。 15.如申請專利範 框狀之梁部之速度感測器，其中， 該支持部之寬度朝X轴方：之厚度，係從各支持部分別以 持部側帶狀梁部部位，及：：伸於梁部之區域而構成之支 攸各連結部分別以該連結部之寬 1291027 — „ . , -IT, . ·ν.Λ 心:、戶 ' _修(更)正雜冒： ... ^ a …，， •貧 向i伸於梁部之區域而構成之連結部側帶狀梁 卩位，比其他部分為厚。 ?·、如申請專利範圍第4項之加速度感測器，其中， 兮二狀之梁部之z輛方向之厚度，係從各支持部分別以 吾亥支持部之盲_ *日y 又 轴方向延伸於梁部之區域而構成之支 产口Η則帶狀梁部部&，及從各連結部分別以該連結部之寬 ^ 轴方向延伸於梁部之區域而構成之連結部側帶狀梁

   部部位，比其他部分為厚。 框狀之莩立β夕 7 4» i ^ 轴方向之厚度，係從各支持部分別以 呑玄支持部之官$ & γ ± 朝轴方向延伸於梁部之區域而構成之支 持部側帶狀準邦部# TL P "卩位’及從各連結部分別以該連結部之寬 又朝Υ軸方向延伸於梁部之區域而構成之連結部側帶狀梁 部部位，比其他部分為厚。 18·如申請專利範圍第6項之加速度感測器，其中， 如申凊專利範圍第5項之加速度感測器，其中， ^忙狀之木部之Ζ軸方向之厚度，係從各支持部分別以 X支持。卩之見度朝χ轴方向延伸於梁部之區域而構成之支 持口 1Μ則γ狀梁部部& ’及從各連結部分別以該連結部之寬 度朝Υ轴方向延伸於梁部之區域而構成之連結部側帶狀梁 邛°卩位，比其他部分為厚。 1 9·如申請專利範圍第1項之加速度感測器，其中， 在框狀之梁部之框内空間，配置朝連結梁部兩側之支 持邛之方向延伸形成的補強#，將該補強部之兩端側分別 連接於框狀之梁部。 41 1291027 ί 从Γ』..Η ( 修ί更)正替換買: 2:.如申請專利範圍第1項之加速度感測器，盆中， 支持部透過彈性部連接 待按昭Μ ± a 卩支持固定部，該彈性部 货、ί文Μ、、木部支持固定部 支持固定… 彈性變形，俾減輕因梁部 支持口疋。卩之應變而從梁 力。 又符固疋°卩施加在支持部之應 21.如申請專利範圍第19項之加速度感測器，”， 持部透過彈性部連接於梁部支持固定部，該彈性部 係按照梁部支持固^> 、 奴應變而彈性變形，俾減輕因梁部 支持固疋部之應變而從孥 攸木部支持固定部施加在支持部之庫 力。 〜 2。2.如申請專利範圍第2〇項之加速度感測器，其中， 彈性部，具有朝與支持部之延伸形成方向交叉之方向 延伸形成的梁，該彈性邱办 4之朱之兩端部分別固定於梁部支 持固定部，支持部連接於 、 丧於4弹性部之梁而支撐於梁部支 固定部。 寸 如中明專利關第21項之加速度感測器，其中， 彈陡Ρ、”有朝與支持部之延伸形成方向交叉之方向 延伸形成之梁，該彈性部 平庄σ卩之梁之兩端部分別固定於梁部 持固定部，支持部連接於 接於该弹性部之梁而支撐於梁部支 固定部。 24·如申請專利範圍第3項之加速度感測器，其中， X # Θ加速度檢測部’具有合計*個μ電電阻部， 該4個壓電電阻部分别耐< 別配 < 於，從各連結部分別以該連結 部之寬度朝Υ輛方向征佔# ^伸於梁部之區域而構成之連結部側 42 1291027 了 伯修(更)正替換頁 Λτ- 寶《% .'..r ‘ 帶狀梁部部位之帶寬兩側，使配置於各連結部側帶狀穴音 部位之帶寬兩側之該壓電電阻部彼此形成電氣連接而步、 2個電壓檢測部，X軸方向加速度檢測部之4個壓電電阻 部構成橋式電路，用以因χ軸方向加速度而使梁部變形時， 根據從該2個電壓檢測部分別輸出之電壓差，來檢測父 方向加速度； Υ軸方向加速度檢測部，具有合計4個壓電電阻部 • 該4個壓電電阻部分別配設於，從各支持部分別以該支持 部之寬度朝X軸方向延伸於梁部之區域而構成之支持部側 π狀梁部部位之帶寬兩側，使配置於各支持部側帶狀梁部 部位之帶寬兩側之該壓電電阻部彼此形成電氣連接而形成 2個電壓檢測部，γ軸方向加速度檢測部之4個壓電電阻 部構成橋式電路，用以因Υ軸方向加速度而使梁部變形時， 根據從該2個電壓檢測部分別輸出之電壓差，來檢測γ轴 方向加速度； • Ζ軸方向加速度檢測部，具有分別配設於各支持部側 帶狀梁部部位兩側的4個壓電電阻部，使分別配設於各支 持部側帶狀梁部部位兩側的壓電電阻部彼此形成電氣連接 而形成2個電壓檢測部，該4個壓電電阻部構成橋式電路， 用以因Ζ軸方向加速度梁部變形時，根據從該2個電壓檢 測部分別輸出之電壓差，來檢測Ζ軸方向加速度。 25 ·如申請專利範圍第4項之加速度感測器，其中， X軸方向加速度檢測部’具有合計4個壓電電阻部， 該4個壓電電阻部分別配設於，從各連結部分別以該連結 43 1291027 外Ά 更)正替换買 :之寬度I月γ軸方向延伸於梁部之區域而構成之連結部側 帶狀梁部部位之帶寬兩側，使配置於各連結部側帶狀梁部 部位之帶寬兩側之該壓電電阻部彼此形成電氣連接而形成 2個電壓檢測部，X軸方向加速度檢測部之4個壓電電阻 Ρ構成軚式電路，用以因X軸方向加速度梁部變形時，根 據從該2個電壓檢測部分別輸出之電壓差，來檢測X軸方 向加速度； 鲁 Υ軸方向加速度檢測部，具有合計4個壓電電阻部， 該合計4個壓電電阻部分別配設於，從各支持部分別以該 支持部之寬度朝X軸方向延伸於梁部之區域而構成之支持 Ρ側V狀木部部位之帶寬兩側，使配置於各支持部側帶狀 梁部部位之帶寬兩側之該壓電電阻部彼此形成電氣連接而 形成2個電壓檢測部，γ軸方向加速度檢測部《4個壓電 電=部構成橋式電路，用以因γ軸方向加速度而使梁部變 形時，根據從該2個電壓檢測部分別輸出之電壓差，來檢 ’則Υ轴方向加速度； Ζ軸方向加速度檢測部，具有分別配設於各支持部側 ▼狀梁部部位兩側的4個壓電電阻部，使分別配設於各支 持卩側f狀梁部部位兩側的壓電電阻部彼此形成電氣連接 形成2個電壓檢測部，該4個壓電電阻部構成橋式電路， 用乂口 Z軸方向加速度而使梁部變形時，根據從該2個電 壓k測部分別輸出之電壓差，來檢測Z軸方向加速度。 44 1291027 十一、圖式： 如次頁

   45