WO2017183082A1 - 加速度センサ - Google Patents

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WO2017183082A1
WO2017183082A1 PCT/JP2016/062264 JP2016062264W WO2017183082A1 WO 2017183082 A1 WO2017183082 A1 WO 2017183082A1 JP 2016062264 W JP2016062264 W JP 2016062264W WO 2017183082 A1 WO2017183082 A1 WO 2017183082A1
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WO
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electrode
acceleration sensor
movable electrode
distance
rotation axis
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PCT/JP2016/062264
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English (en)
French (fr)
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礒部　敦
貴支 塩田
雄大 鎌田
千咲紀 田窪
佐久間　憲之
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立製作所
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    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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    • G01P15/125—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 by capacitive pick-up
    • G—PHYSICS
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    • 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
    • G01P2015/0825—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 for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0831—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 for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type having the pivot axis between the longitudinal ends of the mass, e.g. see-saw configuration

Definitions

  • the present invention relates to an acceleration sensor.
  • Reflection elastic wave exploration is a type of geophysical exploration. Artificial seismic waves are generated, reflected waves that bounce off the ground using a geophone installed on the ground surface, and the results are analyzed to analyze the underground structure. It is a method of elucidation.
  • an elastic wave is excited into the ground from a vibration source installed on the ground surface, and the elastic wave reflected at the boundary of the formation is sensed by a geophone installed on the ground surface.
  • the elastic wave excited in various directions propagates in the ground with large attenuation, is reflected by a plurality of formations, propagates again in the ground with large attenuation, diffuses over a wide area, and returns to the ground surface.
  • an acceleration sensor used for reflection acoustic wave exploration needs to detect an acceleration that is applied in the vertical direction, that is, in the same direction as the gravitational acceleration and is smaller than the gravitational acceleration. That is, it is necessary to improve the sensitivity of acceleration in the vertical direction in an acceleration sensor used for reflection method acoustic wave exploration.
  • Patent Document 1 JP 2014-16175 A
  • JP 2010-133935 A Patent Document 2
  • Patent Document 1 a movable part that rotates about a rotation axis includes a first area and a second area, and the length from the rotation axis to the end of the first area, An inertial sensor having a different length from the rotation axis to the end of the second region is described.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2010-133935 includes a housing, a proof mass suspended in the housing by a twisted bending portion, and a planar coil and a magnet on the proof mass as a torsional magnetic rebalancing element.
  • a MEMS accelerometer is described.
  • the mass of the movable part can be increased, or the spring constant of the elastic deformation part connected to the fixed part can be reduced. is there.
  • the movable part connected to the fixed part is inclined by its own weight. Then, when detecting an acceleration smaller than the gravitational acceleration applied in the vertical direction in a state where the movable portion is inclined by its own weight, the power consumption of the acceleration sensor increases or the acceleration sensor is applied to the applied acceleration. Output linearity decreases.
  • the present invention provides an acceleration sensor that has high sensitivity, low power consumption, and high output linearity with respect to applied acceleration under gravity.
  • an acceleration sensor includes a first substrate, a second substrate spaced apart from the first substrate in the first direction, and a gap between the first substrate and the second substrate. And a movable portion that rotates about a rotation axis along a second direction orthogonal to the first direction.
  • the movable portion includes a first movable electrode and a second movable electrode provided with a rotation axis in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction, and the second substrate faces the first movable electrode. And a second detection electrode facing the second movable electrode.
  • the width in the third direction of the first detection region for detecting the capacitance between the first movable electrode and the first detection electrode, and the second for detecting the capacitance between the second movable electrode and the second detection electrode are different from each other.
  • an acceleration sensor having high sensitivity, low power consumption, and high output linearity with respect to applied acceleration under gravity. Furthermore, an acceleration sensor with a low servo voltage can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an acceleration sensor according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an acceleration sensor according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a plan view of an acceleration sensor according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a plan view of an acceleration sensor according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an acceleration sensor according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an acceleration sensor according to Comparative Example 1.
  • FIG. 6 is a plan view of an acceleration sensor according to Comparative Example 1.
  • FIG. 6 is a plan view of an acceleration sensor according to Comparative Example 1.
  • FIG. 6 is a plan view of an acceleration sensor according to Comparative Example 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an acceleration sensor according to Comparative Example 1.
  • FIG. It is a graph which shows the rotation angle dependence of the electrostatic capacitance between the left movable electrode and left upper electrode in the acceleration sensor by the comparative example 1, and the electrostatic capacitance between a right movable electrode and an upper right electrode.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an acceleration sensor according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an acceleration sensor according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a plan view of an acceleration sensor according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a plan view of an acceleration sensor according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an acceleration sensor according to Embodiment 2.
  • FIG. It is a graph which shows the rotation angle dependence of the electrostatic capacitance between the left movable electrode and upper left electrode in the acceleration sensor by Example 2, and the electrostatic capacitance between a right movable electrode and an upper right part electrode. It is a graph which shows the nonlinearity of an output when acceleration is applied to each acceleration sensor by Example 1, Example 2, and Comparative Example 1.
  • FIG. FIG. 10 is a plan view of an acceleration sensor according to a modification of the second embodiment.
  • the constituent elements are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.
  • Reflection-based elastic wave exploration is a type of geophysical exploration. Artificial seismic waves are generated, and reflected waves bounced off the ground with a geophone installed on the ground surface are analyzed. It is a method to do.
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of the earth's surface showing an outline of the reflection elastic wave exploration.
  • an elastic wave (indicated by an arrow in FIG. 1) is excited from the excitation source G ⁇ b> 1 installed on the ground surface G ⁇ b> 3, and the boundary G4a, G4b of the formation.
  • the elastic wave reflected by any of the above is sensed by any of the geophones G2a, G2b, G2c, G2d, and G2e installed on the ground surface G3.
  • a general excitation source G1 oscillates in a direction perpendicular to the ground surface G3, a P wave is efficiently excited in a direction close to vertical. For this reason, the P wave is used in the reflection method elastic wave exploration. Further, since the elastic wave returning to the ground surface G3 is a P wave propagating from a direction close to the vertical direction, the geophones G2a, G2b, G2c, G2d, and G2e need to detect the elastic vibration in the vertical direction. There is.
  • the elastic wave excited in various directions propagates in the ground with a large attenuation, is reflected at the boundaries G4a and G4b of the plurality of formations, propagates again in the ground with a large attenuation, diffuses in a wide region, and diffuses to the ground surface G3. Come back to.
  • FIG. 2 and 3 are cross-sectional views of the acceleration sensor according to the first embodiment.
  • 4 and 5 are plan views of the acceleration sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the acceleration sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIGS. 4 and 5
  • FIGS. 3 and 6 are cross-sectional views taken along line BB in FIGS. 2 and 3 show a state in which the gravitational acceleration is not applied in the z-axis direction
  • FIG. 6 shows a state in which the gravitational acceleration is applied in the ⁇ z-axis direction. That is, FIG. 6 shows a state in which the left movable electrode and the right movable electrode are rotationally displaced about the rotation axis due to gravitational acceleration.
  • FIG. 4 shows the state of the lower surface of the cap layer.
  • FIG. 5 shows a state seen through the + z-axis direction with the cap layer removed, showing the state of the membrane layer.
  • the acceleration sensor 1 includes a base layer BL, a membrane layer ML, and a cap layer CD.
  • the base layer BL has a base substrate 10 as a base, gap adjusting films 12a and 12b, a left space 13L, and a right space 13R.
  • the base substrate 10 is a region of the upper surface as the main surface of the base substrate 10 and is a region AR1 as a central region on the center side of the base substrate 10 and a region of the upper surface of the base substrate 10 and is higher than the region AR1. And an area AR2 as a peripheral area on the peripheral side of the base substrate 10.
  • plan view two directions that intersect with each other, preferably perpendicularly, are an x-axis direction and a y-axis direction, and a direction perpendicular to the main surface of the base substrate 10 is a z-axis direction.
  • “in plan view” means a case when viewed from the z-axis direction which is a direction perpendicular to the upper surface as the main surface of the base substrate 10.
  • a gap adjusting film 12a is formed on the upper surface of the base substrate 10, that is, on the base substrate 10.
  • a gap adjustment film 12b is formed on the upper surface of the base substrate 10, that is, on the base substrate 10, in the same layer as the gap adjustment film 12a.
  • the gap adjusting film 12b is not formed on the upper surface of the base substrate 10, that is, on the base substrate 10.
  • the left space 13L and the right space 13R are formed on the base substrate 10 in the area AR1 other than the area where the gap adjustment film 12b is formed. . That is, the gap adjusting films 12a and 12b are for forming the left space 13L and the right space 13R.
  • the left space 13L and the right space 13R are filled with a gas having a pressure sufficiently lower than the atmospheric pressure.
  • the base substrate 10 is formed of a single crystal silicon substrate.
  • the cap layer CD includes a cap substrate 20 as a base, a left upper electrode 21L, an upper right electrode 21R, gap adjusting films 22a and 22b, and a left space 23L. And a right space 23R.
  • Area AR1 is divided into area AR1L and area AR1R.
  • the area AR ⁇ b> 1 ⁇ / b> L is an area on the lower surface as the main surface of the cap substrate 20, and is also an area as the left half of the center area on the center side of the cap substrate 20.
  • the region AR1R is a region on the lower surface as the main surface of the cap substrate 20, and is also a region as the right half of the center region on the center side of the cap substrate 20.
  • region AR2 is a region on the lower surface of the cap substrate 20, and is also a region as a peripheral region on the peripheral side of the cap substrate 20 relative to the regions AR1L and AR1R.
  • a gap adjusting film 22a is formed under the lower surface of the cap substrate 20, that is, under the cap substrate 20.
  • a gap adjusting film 22b is formed below the lower surface of the cap substrate 20, that is, below the cap substrate 20, in the same layer as the gap adjusting film 22a.
  • the gap adjustment film 22b is not formed under the lower surface of the cap substrate 20, that is, under the cap substrate 20, and the upper left electrode 21L. Is formed.
  • the upper left electrode 21L is in the area AR1L, and is disposed on one side (left side in FIG. 4) of the gap adjustment film 22b in the x-axis direction in plan view.
  • the upper left electrode 21L is disposed to face the upper surface of the left movable electrode 31L as a movable portion.
  • the gap adjustment film 22b is not formed under the lower surface of the cap substrate 20, that is, under the cap substrate 20, and the upper right electrode 21R. Is formed.
  • the upper right electrode 21R is in the area AR1R, and is disposed on one side of the gap adjusting film 22b in the x-axis direction (right side in FIG. 4) in plan view.
  • the upper right electrode 21R is disposed to face the upper surface of the right movable electrode 31R as a movable part.
  • the thickness of the gap adjusting films 22a and 22b is larger than the thickness of the upper left electrode 21L. Therefore, in the left region AR1L, a left space 23L is formed under the upper left electrode 21L and under the cap substrate 20. That is, the gap adjusting films 22a and 22b are for forming the left space 23L under the upper left electrode 21L.
  • the left space 23L is filled with a gas having a pressure sufficiently lower than the atmospheric pressure.
  • the thickness of the gap adjusting films 22a and 22b is thicker than the thickness of the upper right electrode 21R. Therefore, in the right region AR1R, a right space 23R is formed under the upper right electrode 21R and under the cap substrate 20. That is, the gap adjusting films 22a and 22b are for forming the right space 23R under the upper right electrode 21R.
  • the right space 23R is filled with a gas having a pressure sufficiently lower than the atmospheric pressure.
  • the cap substrate 20 is formed of a single crystal silicon substrate and a silicon oxide film formed on the surface of the single crystal silicon substrate.
  • the upper left electrode 21L and the upper right electrode 21R are electrically insulated from the single crystal silicon substrate of the cap substrate 20 by this silicon oxide film. Further, the upper left electrode 21L and the upper right electrode 21R are electrically connected to, for example, a detection circuit via electrical connection lines (not shown).
  • the membrane layer ML connects the left movable electrode 31L as a movable part, the right movable electrode 31R as a movable part, and the left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R.
  • the left movable electrode 31L, the right movable electrode 31R, the coupling portions 38a and 38b, the torsion springs 32a and 32b, the fixed portion 33, and the frame 34 are all made of a low-resistance single crystal silicon substrate. It is formed by etching in the thickness direction (z-axis direction) by DRIE (Deep Reactive Ion Etching) to form a hole penetrating the single crystal silicon substrate.
  • DRIE Deep Reactive Ion Etching
  • a left space 35L is formed on the outer surface of the left movable electrode 31L.
  • a right space 35R is formed on the outer surface of the right movable electrode 31R.
  • the fixing portion 33 is sandwiched between the gap adjusting film 12b and the gap adjusting film 22b.
  • the lower end of the fixed portion 33 is mechanically connected to the gap adjusting film 12b, and the upper end of the fixed portion 33 is mechanically connected to the gap adjusting film 22b.
  • the fixing portion 33 is mechanically fixed to the base substrate 10 after all. That is, the fixing portion 33 is fixed on the upper surface as the main surface of the base substrate 10. Further, since the gap adjusting film 22b is mechanically connected to the cap substrate 20, the fixing portion 33 is mechanically fixed to the cap substrate 20 after all.
  • the fixing portion 33 is electrically connected to, for example, a detection circuit via an electrical connection line (not shown).
  • the torsion spring 32a extends in the y-axis direction, an end 36a on one side in the y-axis direction of the torsion spring 32a is connected to the fixed portion 33, and an end on the other side in the y-axis direction of the torsion spring 32a.
  • the part 37a is connected to the connecting part 38a.
  • the torsion spring 32b extends in the y-axis direction, and one end 36b in the y-axis direction of the torsion spring 32b is connected to the fixed portion 33, and the other side in the y-axis direction of the torsion spring 32b.
  • the end portion 37b is connected to the connecting portion 38b.
  • the end 37a is the same as the rotation axis AX1 of the torsion spring 32a with respect to the end 36a. It is provided so as to be capable of rotational displacement about the rotation axis AX1. Further, the torsion spring 32b is elastically deformed by the torsion spring 32b and the end portion 37b is twisted with respect to the end portion 36b, so that the end portion 37b is in contact with the rotation axis AX1 of the torsion spring 32b relative to the end portion 36b. It is provided so as to be capable of rotational displacement about the same rotational axis AX1. Accordingly, the torsion springs 32a and 32b are elastically deforming portions.
  • the thickness of the torsion spring 32a in the z-axis direction is larger than the width of the torsion spring 32a in the x-axis direction.
  • the edge part 37a can be easily twisted with respect to the edge part 36a.
  • the thickness of the torsion spring 32b in the z-axis direction is larger than the width of the torsion spring 32b in the x-axis direction.
  • the edge part 37b can be easily twisted with respect to the edge part 36b.
  • the left movable electrode 31 ⁇ / b> L is disposed on one side (left side in FIG. 5) of the fixed portion 33 in the x-axis direction in the area AR ⁇ b> 1 ⁇ / b> L in plan view.
  • Two torsion springs 32a and 32b that can be rotationally displaced about the rotation axis AX1 extending in the y-axis direction are connected to the end 62 on the rotation axis AX1 side of the left movable electrode 31L via the coupling portions 38a and 38b. Are connected away from each other in the y-axis direction.
  • the end portion 62 on the fixed portion 33 side of the left movable electrode 31L is connected to the fixed portion 33 via the torsion springs 32a and 32b.
  • the left movable electrode 31L can be rotationally displaced with respect to the fixed portion 33 about the rotation axis AX1 of the torsion springs 32a and 32b.
  • the right movable electrode 31 ⁇ / b> R is disposed on one side of the fixed portion 33 in the x-axis direction (on the right side in FIG. 5) in the area AR ⁇ b> 1 ⁇ / b> R in plan view.
  • Two torsion springs 32a and 32b that can be rotationally displaced about the rotation axis AX1 extending in the y-axis direction are connected to the end portion 63 on the rotation axis AX1 side of the right movable electrode 31R via the coupling portions 38a and 38b. Are connected away from each other in the y-axis direction.
  • the end portion 63 on the fixed portion 33 side of the right movable electrode 31R is connected to the fixed portion 33 via the torsion springs 32a and 32b. Further, the right movable electrode 31R can be rotationally displaced with respect to the fixed portion 33 about the rotation axis AX1 of the torsion springs 32a and 32b.
  • left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R are connected to each other by the connecting portions 38a and 38b, they are subjected to the same rotational displacement.
  • the left movable electrode 31L has, for example, a rectangular shape when viewed from the z-axis direction. That is, the left movable electrode 31L has side surfaces SM1L and SM2L perpendicular to the x-axis direction and side surfaces SM3L and SM4L perpendicular to the y-axis direction, for example.
  • the side surface SM1L is an end portion 62 on the rotation axis AX1 side of the left movable electrode 31L
  • the side surface SM2L is an end portion 61 opposite to the rotation axis AX1 side of the left movable electrode 31L.
  • the side surface SM1L is the positive end 62 in the x-axis direction of the left movable electrode 31L
  • the side SM2L is the negative end 61 in the x-axis direction of the left movable electrode 31L.
  • the side surface SM3L is a negative side end portion 65 in the y-axis direction of the left movable electrode 31L
  • the side surface SM4L is a positive side end portion 66 in the y-axis direction of the left movable electrode 31L.
  • the planar dimension of the left movable electrode 31L when viewed from the z-axis direction can be set to 1684 ⁇ m (x-axis direction) ⁇ 2130 ⁇ m (y-axis direction). Further, the thickness of the left movable electrode 31L in the z-axis direction can be set to 0.25 mm.
  • the right movable electrode 31R has, for example, a rectangular shape when viewed from the z-axis direction. That is, the right movable electrode 31R includes, for example, side surfaces SM1R and SM2R perpendicular to the x-axis direction and side surfaces SM3R and SM4R perpendicular to the y-axis direction.
  • the side surface SM1R is an end portion 63 on the rotation axis AX1 side of the right movable electrode 31R
  • the side surface SM2R is an end portion 64 opposite to the rotation axis AX1 side of the right movable electrode 31R.
  • the side surface SM1R is the negative end 63 in the x-axis direction of the right movable electrode 31R
  • the side SM2R is the positive end 64 in the x-axis direction of the right movable electrode 31R.
  • the side surface SM3R is a negative end 67 in the y-axis direction of the right movable electrode 31R, and the side SM4R is a positive end 68 in the y-axis direction of the right movable electrode 31R.
  • the planar dimension of the right movable electrode 31R when viewed from the z-axis direction can be 2800 ⁇ m (x-axis direction) ⁇ 2130 ⁇ m (y-axis direction). Further, the thickness of the right movable electrode 31R in the z-axis direction can be set to 0.25 mm.
  • the distance in the x-axis direction between the end 62 (side surface SM1L) on the rotation axis AX1 side of the left movable electrode 31L and the rotation axis AX1 is defined as a distance LXLms.
  • a distance in the x-axis direction between the end 61 (side surface SM2L) of the left movable electrode 31L opposite to the rotation axis AX1 side and the rotation axis AX1 is a distance LXLme.
  • the distance LXLms can be set to 200 ⁇ m
  • the distance LXLme can be set to 1884 ⁇ m.
  • the distance in the x-axis direction between the end 63 (side surface SM1R) on the rotation axis AX1 side of the right movable electrode 31R and the rotation axis AX1 is defined as a distance LXRms.
  • the distance in the x-axis direction between the end 64 (side surface SM2R) opposite to the rotation axis AX1 side of the right movable electrode 31R and the rotation axis AX1 is defined as a distance LXRme.
  • the distance LXRms can be 200 ⁇ m
  • the distance LXRme can be 3000 ⁇ m.
  • the right movable electrode 31R is connected to the end portion 37a of the torsion spring 32a via the connecting portion 38a, and is connected to the torsion spring via the connecting portion 38b.
  • the length of the connecting portions 38a, 38b in the x-axis direction can be shortened as much as possible.
  • a very narrow slit in the x-axis direction is formed between the right movable electrode 31R and the torsion springs 32a and 32b, or between the right movable electrode 31R and the fixed portion 33. Therefore, the distance LXRms can be regarded as approximately zero. The same applies to the distance LXLms.
  • the right movable electrode 31R can be connected to the fixed portion 33 without using the torsion springs 32a and 32b.
  • “the rotation axis AX1 side of the right movable electrode 31R” corresponds to “the fixed portion 33 side of the right movable electrode 31R”
  • “the opposite side of the rotation axis AX1 side of the right movable electrode 31R” corresponds to “the side opposite to the fixed portion 33 side of the right movable electrode 31R”.
  • the distance in the x-axis direction between the end 63 (side surface SM1R) of the right movable electrode 31R on the rotation axis AX1 side and the rotation axis AX1” is “on the fixed portion 33 side of the right movable electrode 31R”. This corresponds to the “distance in the x-axis direction between the end portion 63 (side surface SM1R) and the fixing portion 33”. Furthermore, “the distance in the x-axis direction between the end 64 (side surface SM2R) of the right movable electrode 31R opposite to the rotation axis AX1 and the rotation axis AX1” is “the fixed portion 33 of the right movable electrode 31R”. This corresponds to the distance in the x-axis direction between the end portion 64 (side surface SM2R) opposite to the side and the fixed portion 33 ". The same applies to the left movable electrode 31L.
  • the gravitational acceleration GR (9.8 ms ⁇ 2 ) is applied to the upper surface of the base substrate 10 or the lower surface of the cap substrate 20, that is, the direction ( ⁇ z axis direction) perpendicular to the xy plane. In this state, a minute vibration acceleration applied in the ⁇ z-axis direction can be detected with high accuracy.
  • the masses of the left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R and the spring constants of the torsion springs 32a and 32b are the rotational axes of the right movable electrode 31R in a state where the gravitational acceleration GR is applied.
  • the end 64 on the side opposite to the AX1 side is adjusted so as to be displaced about 1.3 ⁇ m in the negative direction in the z-axis direction as compared with the state where the gravitational acceleration GR is not applied.
  • the gap length GAPL is the thickness in the z-axis direction of the left space 23L existing between the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L, and in the z-axis direction between the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L.
  • Distance Since the left movable electrode 31L is inclined by being rotationally displaced about the rotation axis AX1, the thickness of the left space 23L in the z-axis direction, that is, the distance in the z-axis direction between the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L. Varies depending on each position in the x-axis direction.
  • the thickness in the z-axis direction of the left space 23L at the center position of the left space 23L at the portion sandwiched between the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L in the x-axis direction is defined as the gap length GAPL. That is, the distance in the z-axis direction between the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L at the center position of the variable capacitor composed of the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L in the x-axis direction is expressed as the gap length. Define as GAPL.
  • the gap length GAPR is the thickness in the z-axis direction of the right space 23R existing between the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R, and in the z-axis direction between the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R.
  • Distance Since the right movable electrode 31R is tilted by rotational displacement about the rotation axis AX1, the thickness of the right space 23R in the z-axis direction, that is, the distance in the z-axis direction between the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R. Varies depending on each position in the x-axis direction.
  • the thickness in the z-axis direction of the right space 23R at the center position of the left space 23R in the portion sandwiched between the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R in the x-axis direction is defined as the gap length GAPR. That is, the distance in the z-axis direction between the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R at the center position of the variable capacitor constituted by the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R in the x-axis direction is expressed as the gap length. Define as GAPR.
  • the thickness of the gap adjusting films 12a and 12b is sufficiently thicker than the thickness of the gap adjusting films 22a and 22b.
  • the thickness of the gap adjusting films 12a and 12b can be set to 100 ⁇ m, and the thickness of the gap adjusting films 22a and 22b can be set to 3 ⁇ m.
  • the distance LZt is the distance in the z-axis direction between the upper surface of the left movable electrode 31L and the lower surface of the upper left electrode 21L in a state where the gravitational acceleration GR is not applied in the z-axis direction, or the gravitational acceleration GR is z
  • This is defined as the distance in the z-axis direction between the upper surface of the right movable electrode 31R and the lower surface of the upper right electrode 21R in a state where no application is made in the axial direction.
  • the upper left electrode 21L and the upper right electrode 21R are arranged so as to be fixed electrodes of the variable capacitor, as shown in FIGS. Further, as described above, the upper left electrode 21L is disposed to face the upper surface of the left movable electrode 31R, and the upper right electrode 21R is disposed to face the upper surface of the right movable electrode 31R.
  • the left electrode 21L has, for example, a rectangular shape when viewed from the z-axis direction. That is, the upper left electrode 21L has, for example, side surfaces SL1, SL2 perpendicular to the x-axis direction and side surfaces SL3, SL4 perpendicular to the y-axis direction.
  • the side surface SL1 is an end portion 42 on the rotation axis AX1 side of the upper left electrode 21L
  • the side surface SL2 is an end portion 41 opposite to the rotation axis AX1 side of the upper left electrode 21L.
  • the side surface SL1 is the positive end 42 in the x-axis direction of the left upper electrode 21L
  • the side surface SL2 is the negative end 41 in the x-axis direction of the left upper electrode 21L
  • the side surface SL3 is a negative end 45 in the y-axis direction of the left upper electrode 21L
  • the side surface SL4 is a positive end 46 in the y-axis direction of the left upper electrode 21L.
  • the upper right electrode 21R has, for example, a rectangular shape when viewed from the z-axis direction. That is, the upper right electrode 21R has, for example, side surfaces SR1, SR2 perpendicular to the x-axis direction and side surfaces SR3, SR4 perpendicular to the y-axis direction.
  • the side surface SR1 is an end portion 43 on the rotation axis AX1 side of the upper right electrode 21R
  • the side surface SR2 is an end portion 44 on the opposite side of the rotation axis AX1 of the upper right electrode 21R.
  • the side surface SR1 is the negative end 43 in the x-axis direction of the upper right electrode 21R
  • the side SR2 is the positive end 44 in the x-axis direction of the upper right electrode 21R
  • the side surface SR3 is a negative side end portion 47 in the y-axis direction of the upper right electrode 21R
  • the side surface SR4 is a positive side end portion 48 in the y-axis direction of the upper right electrode 21R.
  • the distance in the x-axis direction between the end portion 42 (side surface SL1) on the rotation axis AX1 side of the upper left electrode 21L and the rotation axis AX1 is a distance LXLts.
  • the distance in the x-axis direction between the end 41 (side surface SL2) on the opposite side to the rotation axis AX1 side of the upper left electrode 21L and the rotation axis AX1 is defined as a distance LXLte.
  • the distance LXLts can be set to 200 ⁇ m, and the distance LXLte can be set to 1884 ⁇ m. That is, the difference between the distance LXLte and the distance LXLts can be set to 1684 ⁇ m.
  • the length of the upper left electrode 21L in the y-axis direction is the length LYLt
  • the length LYLt can be 2130 ⁇ m.
  • the distance in the x-axis direction between the end 43 (side surface SR1) on the rotation axis AX1 side of the upper right electrode 21R and the rotation axis AX1 is a distance LXRts.
  • the distance in the x-axis direction between the end 44 (side surface SR2) opposite to the rotation axis AX1 side of the upper right electrode 21R and the rotation axis AX1 is defined as a distance LXRte.
  • the distance LXRts can be set to 200 ⁇ m, and the distance LXRte can be set to 2560 ⁇ m. That is, the difference between the distance LXRte and the distance LXRts can be 2360 ⁇ m.
  • the length LYRt can be 2130 ⁇ m.
  • the left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R are accelerations applied separately from the gravity acceleration GR when the gravity acceleration GR is applied in the ⁇ z-axis direction. This is for detecting the acceleration composed of minute vibration components with high accuracy.
  • the left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R have a sufficiently large mass difference so that the force applied to the left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R by the acceleration becomes sufficiently large.
  • the force applied to the left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R by the acceleration is about the rotation axis AX1.
  • the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L form a non-parallel plate capacitor across the left space 23L.
  • FIG. 6 when viewed from the negative side to the positive side in the y-axis direction, when the left movable electrode 31L is rotationally displaced clockwise, the gap between the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L is The capacitance CL of the non-parallel plate capacitor increases.
  • the left movable electrode 31L is rotationally displaced counterclockwise, a non-parallel plate type between the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L.
  • the capacitance CL of the capacitor is reduced.
  • the non-parallel plate type capacitor between the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L is an area where the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L intersect when viewed from the z-axis direction. Further, the non-parallel plate type capacitor between the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R is an area where the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R intersect when viewed from the z-axis direction.
  • the non-parallel plate type capacitor is formed by sandwiching the right space 23R by the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R. As shown in FIG. 6, when viewed from the negative side to the positive side in the y-axis direction, when the right movable electrode 31R is rotationally displaced clockwise, the gap between the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R is The capacitance CR of the non-parallel plate type capacitor is smaller than the capacitance CL.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an acceleration sensor according to Comparative Example 1.
  • 8 and 9 are plan views of the acceleration sensor according to the first comparative example.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the acceleration sensor according to the first comparative example.
  • FIG. 7 and 10 are cross-sectional views taken along the line BB in FIGS. 8 and 9.
  • FIG. FIG. 7 shows a state where the gravitational acceleration is not applied in the z-axis direction
  • FIG. 10 shows a state where the gravitational acceleration is applied in the ⁇ z-axis direction. That is, FIG. 10 shows a state in which the movable electrode is rotationally displaced about the rotation axis due to gravitational acceleration.
  • the acceleration sensor 101 according to the comparative example 1 includes the base layer BL, the membrane layer ML, and the cap layer CD like the acceleration sensor 1 according to the first embodiment.
  • the base layer BL includes a base substrate 10, gap adjusting films 12a and 12b, a left space 13L, and a right space 13R.
  • the cap layer CD includes a cap substrate 20, an upper left electrode 21L, an upper right electrode 21R, gap adjusting films 22a and 22b, a left space 23L, and a right space 23R.
  • the membrane layer ML includes a left movable electrode 31L, a right movable electrode 31R, torsion springs 32a and 32b, a fixed portion 33, and a frame 34.
  • the left movable electrode 31L included in the membrane layer ML is made of a low-resistance single crystal silicon substrate in the same manner as the left movable electrode 31L of the acceleration sensor 1 according to the first embodiment. When viewed, it has, for example, a rectangular shape.
  • the planar dimension of the left movable electrode 31L when viewed from the z-axis direction can be 1684 ⁇ m (x-axis direction) ⁇ 2500 ⁇ m (y-axis direction). Further, the thickness of the left movable electrode 31L in the z-axis direction can be set to 0.25 mm.
  • the right movable electrode 31R included in the membrane layer ML is made of a low-resistance single-crystal silicon substrate, like the right movable electrode 31R of the acceleration sensor 1 according to the first embodiment, and extends from the z-axis direction. When viewed, it has, for example, a rectangular shape.
  • the planar dimension of the right movable electrode 31R when viewed from the z-axis direction can be 2800 ⁇ m (x-axis direction) ⁇ 2500 ⁇ m (y-axis direction). Further, the thickness of the left movable electrode 31L in the z-axis direction can be set to 0.25 mm.
  • the gap length GAPL is the thickness in the z-axis direction of the left space 23L existing between the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L, and the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L In the z-axis direction. Also in Comparative Example 1, as in Example 1, the thickness in the z-axis direction of the left space 23L at the center position of the upper left electrode 21L in the x-axis direction is defined as the gap length GAPL.
  • the gap length GAPR is the thickness in the z-axis direction of the right space 23R existing between the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R, and the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R In the z-axis direction. Also in Comparative Example 1, as in the first embodiment, the thickness in the z-axis direction of the right space 23R at the center position of the right upper electrode 21R in the x-axis direction is defined as the gap length GAPR.
  • the upper left electrode 21L and the upper right electrode 21R are arranged so as to be in the same plane as shown in FIGS.
  • the distance in the x-axis direction between the end portion 42 (side surface SL1) on the rotation axis AX1 side of the upper left electrode 21L and the rotation axis AX1 is a distance LXLts.
  • the distance in the x-axis direction between the end 41 (side surface SL2) on the opposite side to the rotation axis AX1 side of the upper left electrode 21L and the rotation axis AX1 is defined as a distance LXLte.
  • the distance LXLts can be set to 200 ⁇ m and the distance LXLte can be set to 1884 ⁇ m.
  • the distance in the x-axis direction between the end 43 (side surface SR1) on the rotation axis AX1 side of the upper right electrode 21R and the rotation axis AX1 is a distance LXRts. Further, the distance in the x-axis direction between the end 44 (side surface SR2) opposite to the rotation axis AX1 side of the upper right electrode 21R and the rotation axis AX1 is defined as a distance LXRte. At this time, in Comparative Example 1, the distance LXRts is set to 200 ⁇ m equal to the distance LXLts, and the distance LXRte is set to 1884 ⁇ m equal to the distance LXLte.
  • the gravitational acceleration GR is applied to the masses of the left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R and the spring constants of the torsion springs 32a and 32b.
  • the end 64 of the right movable electrode 31R opposite to the rotation axis AX1 side moves about 1.3 ⁇ m to the negative side in the z-axis direction compared to the state where the gravitational acceleration GR is not applied. It has been adjusted.
  • the thickness of the gap adjusting films 12a and 12b is sufficiently thicker than the thickness of the gap adjusting films 22a and 22b.
  • the thickness of the gap adjusting films 12a and 12b can be 100 ⁇ m, and the thickness of the gap adjusting films 22a and 22b can be 3 ⁇ m.
  • FIG. 11 shows the rotation angle dependence of the capacitance CL between the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L and the capacitance CR between the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R in the acceleration sensor according to the comparative example 1. It is a graph which shows property.
  • the horizontal axis in FIG. 11 represents the left movable when the gravitational acceleration GR is applied in the ⁇ z-axis direction and the left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R are not oscillating, that is, when the gravitational acceleration GR is applied.
  • a rotation angle change amount ⁇ L counterclockwise is positive
  • the horizontal axis of FIG. 11 indicates that the gravitational acceleration GR is applied in the ⁇ z-axis direction and the left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R are not oscillating, that is, in a stationary state where the gravitational acceleration GR is applied.
  • a rotation angle change amount ⁇ R (positive in clockwise direction) with respect to the rotation angle of the right movable electrode 31R is shown.
  • the change amount ⁇ L is the amount of rotation angle deviation when the left movable electrode 31L is rotationally displaced about the rotation axis AX1 from the stationary state where the gravitational acceleration GR is applied.
  • the change amount ⁇ R is a rotation angle deviation amount when the right movable electrode 31R is rotationally displaced about the rotation axis AX1 from a stationary state to which the gravitational acceleration GR is applied.
  • the variation ⁇ L dependency of the capacitance CL (indicated as “CL with gravity” in FIG. 11) in a state where the gravitational acceleration GR is applied is indicated by a solid line, and the capacitance CR
  • the change ⁇ R dependency (indicated as “CR with gravity” in FIG. 11) is indicated by a one-dot chain line.
  • an acceleration sensor detects acceleration based on a capacitance difference between the capacitance value of the capacitance CL and the capacitance value of the capacitance CR. That is, the output ⁇ C of the acceleration sensor is a capacitance difference between the capacitance value of the electrostatic capacitance CL and the capacitance value of the electrostatic capacitance CR, and the acceleration is detected based on the output ⁇ C. Therefore, in the capacitance difference between the capacitance value of the electrostatic capacitance CR and the capacitance value of the electrostatic capacitance CL, the capacitance value of the electrostatic capacitance CR corresponding to the gravitational acceleration GR and the electrostatic capacitance CL corresponding to the gravitational acceleration GR. It is desirable that the capacitance value be canceled.
  • the gravity acceleration GR It is desirable that the capacitance value of the corresponding capacitance CL is equal to the capacitance value of the capacitance CR corresponding to the gravitational acceleration GR.
  • the left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R are in a static state. If the capacitance value of CL and the capacitance value of the capacitance CR are not canceled, the accuracy of detecting the vibration acceleration in the vertical direction smaller than the gravitational acceleration GR is significantly lowered.
  • the capacitance CR When the left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R are in a stationary state in a state where a gravitational acceleration GR is applied and a vertical vibration acceleration smaller than the gravity acceleration GR is not applied, the capacitance CR Consider a case where the capacitance value and the capacitance value of the electrostatic capacitance CL differ by a capacitance value corresponding to the gravitational acceleration GR.
  • the capacitance CR Let us consider a case where the capacitance value is equal to the capacitance value of the capacitance CL. That is, consider a case where the capacitance value of the capacitance CR and the capacitance value of the capacitance CL are canceled.
  • the capacitance difference between the capacitance CL and the capacitance CR increases in a stationary state where the gravitational acceleration GR is applied, it is necessary to increase the dynamic range of the acceleration sensor.
  • the power consumption of the sensor detection circuit may increase.
  • the dynamic range cannot be increased, the acceleration measurement accuracy in the acceleration sensor may decrease, or the acceleration sensitivity may decrease.
  • the inventors set the rotation angle of the left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R to the rotation angle ⁇ (zero in the horizontal state, positive in the clockwise direction, see FIG. 6).
  • the rotation angle ⁇ dependence of the capacitance value of the electrostatic capacitance CL between the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L and the capacitance value of the electrostatic capacitance CR between the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R Examined in detail.
  • the capacitance value of the capacitance CR and the capacitance value of the capacitance CL satisfy the following formulas (1) to (5).
  • ⁇ is a dielectric constant of the gas occupying the left space 23L and the right space 23R
  • SL is an effective electrode area corresponding to the capacitance CL
  • SR is an effective electrode area corresponding to the capacitance CR. It is.
  • the area of the upper left electrode 21L is equal to the area of the left movable electrode 31L, but the area of the upper right electrode 21R is smaller than the area of the right movable electrode 31R. Therefore, the effective electrode area corresponding to the capacitance CL is the area of the upper left electrode 21L (but equal to the area of the left movable electrode 31L), and the effective electrode area corresponding to the capacitance CR is the upper right electrode 21R. Area.
  • the expressions (1) to (5) can be said to be expressions that take into account that the left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R are inclined.
  • FIG. 12 shows the rotation angle of the capacitance CL between the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L and the capacitance CR between the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R in the acceleration sensor according to the first embodiment. It is a graph which shows dependence.
  • the horizontal axis in FIG. 12 indicates the rotation angle change amount ⁇ L and the rotation angle change amount ⁇ R, similarly to the horizontal axis in FIG.
  • the capacitance value of the capacitance CL is equal to the capacitance value of the capacitance CR.
  • the distance LXLts and the distance LXRts are equal and the distance LXLte is smaller than the distance LXRte.
  • the capacitance value of CL is equal to the capacitance value of the capacitance CR.
  • an acceleration sensor with high sensitivity and low power consumption can be provided.
  • FIG. 13 and 14 are cross-sectional views of the acceleration sensor according to the second embodiment.
  • 15 and 16 are plan views of the acceleration sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the acceleration sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line AA in FIGS. 15 and 16, and FIGS. 14 and 17 are cross-sectional views taken along line BB in FIGS. 15 and 16.
  • 13 and 14 show a state where the gravitational acceleration is not applied in the z-axis direction
  • FIG. 17 shows a state where the gravitational acceleration is applied in the ⁇ z-axis direction. That is, FIG. 17 shows a state in which the left movable electrode and the right movable electrode are rotationally displaced about the rotation axis due to gravitational acceleration.
  • FIG. 15 shows the state of the lower surface of the cap layer.
  • FIG. 16 shows a state seen through the + z-axis direction with the cap layer removed, showing the state of the membrane layer.
  • the acceleration sensor 201 includes a base layer BL, a membrane layer ML, and a cap layer CD, like the acceleration sensor 1 according to the first embodiment.
  • the base layer BL includes a base substrate 10, gap adjusting films 12a and 12b, a left space 13L, and a right space 13R.
  • the cap layer CD includes a cap substrate 20, an upper left electrode 21L, an upper right electrode 21R, gap adjusting films 22a and 22b, a left space 23L, and a right space 23R.
  • the membrane layer ML includes a left movable electrode 31L, a right movable electrode 31R, torsion springs 32a and 32b, a fixed portion 33, and a frame 34.
  • the difference between the acceleration sensor 201 according to the second embodiment and the acceleration sensor 1 according to the first embodiment is that the end portion 42 (side surface SL1) on the rotation axis AX1 side of the upper left electrode 21L is between the rotation axis AX1.
  • the distance LXLts and the distance LXRts are equal.
  • the distance LXLts is smaller than the distance LXRts
  • the distance LXLte is smaller than the distance LXRte
  • the difference between the distance LXLte and the distance LXLts is the distance LXLRte. It is smaller than the difference from the distance LXRts.
  • the distance LXLts can be set to 200 ⁇ m and the distance LXLte can be set to 1884 ⁇ m. That is, the difference between the distance LXLte and the distance LXLts can be set to 1684 ⁇ m.
  • the distance LXRts can be 529 ⁇ m and the distance LXRte can be 3000 ⁇ m. That is, the difference between the distance LXRte and the distance LXRts can be set to 2471 ⁇ m.
  • FIG. 18 shows the rotation angle of the capacitance CL between the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L and the capacitance CR between the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R in the acceleration sensor according to the second embodiment. It is a graph which shows dependence.
  • the horizontal axis in FIG. 18 indicates the rotation angle change amount ⁇ L and the rotation angle change amount ⁇ R, similarly to the horizontal axis in FIG.
  • the distance LXLts is smaller than the distance LXRts
  • the distance LXLte is smaller than the distance LXRte
  • the difference between the distance LXLte and the distance LXLts is the difference between the distance LXRte and the distance LXLRts. Smaller than.
  • the capacitance CL becomes equal to the electrostatic capacitance CR in a wide range of the rotational angle variation ⁇ L and the rotational angle variation ⁇ R.
  • FIG. 19 is a graph showing the non-linearity of the output ⁇ C when acceleration is applied to each acceleration sensor according to Example 1, Example 2 and Comparative Example 1 described above.
  • the horizontal axis in FIG. 19 indicates the applied acceleration.
  • the vertical axis in FIG. 19 indicates the nonlinearity of the output ⁇ C.
  • the nonlinearity of the output ⁇ C in the acceleration sensor according to Example 1 described above is smaller than the nonlinearity of the output ⁇ C in the acceleration sensor according to Comparative Example 1. Furthermore, the nonlinearity of the output ⁇ C in the acceleration sensor according to the second embodiment is smaller than the nonlinearity of the output ⁇ C in the acceleration sensor according to the first embodiment. Thereby, the effect of the acceleration sensor according to the first embodiment and the second embodiment is obvious.
  • the distance LXLts is smaller than the distance LXRts
  • the distance LXLte is smaller than the distance LXRte
  • the difference between the distance LXLte and the distance LXLts is the distance LXLRte.
  • the difference between the distance LXRts is the distance LXLRts.
  • the first derivative CL ′ of the capacitance CL is equal to the first derivative CR ′ of the capacitance CR
  • the electrostatic The second derivative CL ′′ of the capacitance CL becomes equal to the second derivative CR ′′ of the capacitance CR.
  • an output ⁇ C excellent in linearity can be output. Therefore, the sensitivity is high, the power consumption is low, and the applied acceleration can be reduced. An acceleration sensor with high output linearity can be provided.
  • a servo control method As a method for measuring the acceleration in the vertical direction with high accuracy, a servo control method is conceivable in which a voltage is applied between the movable electrode and the fixed electrode, and the position of the movable electrode is controlled by the generated Coulomb force.
  • an acceleration sensor that detects acceleration using a servo control method will be described as a modification of the second embodiment.
  • FIG. 20 is a plan view of an acceleration sensor according to a modification of the second embodiment.
  • the cap layer CD includes the upper left electrode 21L and the upper right electrode 21R, the left servo control upper electrode 24L, and the right servo control. And an upper electrode 24R.
  • the left servo control upper electrode 24L is a region other than the region where the gap adjusting film 22b is formed in the region AR1L, ie, below the lower surface of the cap substrate 20, that is, the cap substrate. 20 is formed below.
  • the left servo control upper electrode 24L is arranged on one side in the y-axis direction of the left upper electrode 21L in plan view.
  • the upper electrode 24R for the right servo control is a region other than the region where the gap adjusting film 22b is formed in the region AR1R, below the lower surface of the cap substrate 20, that is, the cap substrate. 20 is formed below.
  • the right servo control upper electrode 24R is arranged on one side in the y-axis direction of the upper right electrode 21R in plan view.
  • the structure of the acceleration sensor 201a according to the modification of the second embodiment is the same as that of the acceleration sensor 1 according to the first embodiment, and the upper left electrode for left servo control and the upper electrode for right servo control are respectively the upper left electrode. 21L and upper right electrode 21R may also be used.
  • the acceleration sensor 201a according to the modification of the second embodiment may include a left servo control movable electrode and a right servo control movable electrode in addition to the left movable electrode 31L and the right movable electrode 31R.
  • the left servo control upper electrode and the left upper electrode 21L may be provided separately or integrally, and the right servo control upper electrode and the upper right electrode 21R may be provided separately. In either case, the same effect can be obtained. Further, the left servo control movable electrode and the left movable electrode 31L may be provided separately or integrally, and the right servo control movable electrode and the right movable electrode 31R may be provided separately. In either case, the same effect can be obtained.
  • the Coulomb force used in the servo control is proportional to the first derivative CL ′ of the capacitance CL and proportional to the first derivative CR ′ of the capacitance CR. Therefore, when the change ⁇ L dependency of the first derivative CL ′ is different from the dependency ⁇ R dependency of the first derivative CR ′, the change is applied between the left servo control upper electrode 24L and the upper left electrode 21L. It becomes necessary to control the servo voltage and the servo voltage applied between the right servo control upper electrode 24R and the upper right electrode 21R to different values, and servo control becomes complicated.
  • the servo voltage may be increased.
  • minute vibration acceleration applied in the vertical direction ( ⁇ z-axis direction) cannot be accurately detected, or the power consumption of the acceleration sensor increases.
  • the distance LXLts is smaller than the distance LXRts
  • the distance LXLte is smaller than the distance LXRte
  • the distance is similar to the acceleration sensor 201 according to the second embodiment.
  • the difference between LXLte and distance LXLts is smaller than the difference between distance LXRte and distance LXRts.
  • the rotation angle dependence of the capacitance value of the electrostatic capacitance CL between the left movable electrode 31L and the upper left electrode 21L in the acceleration sensor 201a is represented by the left movable electrode 31L and the upper left electrode in the acceleration sensor 201 shown in FIG.
  • the rotation angle dependency of the capacitance value of the capacitance CL between 21L can be made the same.
  • FIG. 18 the rotation angle dependency of the capacitance value of the capacitance CR between the right movable electrode 31R and the upper right electrode 21R in the acceleration sensor 201a is shown in FIG. 18 as the right movable electrode in the acceleration sensor 201 according to the second embodiment shown in FIG.
  • the rotation angle dependency of the capacitance value of the capacitance CR between 31R and the upper right electrode 21R can be made the same.
  • the left servo control upper electrode and the right servo control upper electrode are compared with the first comparative example and the first embodiment, respectively.
  • the areas of the left servo control upper electrode and the right servo control upper electrode of Comparative Example 2 are set to be the same as the areas of the upper left electrode and upper right electrode of Comparative Example 1, respectively.
  • the areas of the left servo control upper electrode and the right servo control upper electrode of Comparative Example 3 are set to be the same as the areas of the left upper electrode and upper right electrode of Example 1 described above.
  • the absolute value of the Coulomb force generated at the upper left electrode 21L and the upper right electrode 21R when the servo voltage is applied is represented by the ratio between the capacitance value and the gap amount. Therefore, for example, when a servo voltage of 1 V is applied, the absolute value of the Coulomb force in Comparative Example 2 is 2.3 ⁇ N for the upper left electrode 21L and 0.8 ⁇ N for the upper right electrode 21R. The values are 1.5 ⁇ N for the upper left electrode 21L and 1.2 ⁇ N for the upper right electrode 21R.
  • the absolute value of the Coulomb force in the modification according to the second embodiment is 1.3 ⁇ N for the upper left electrode 21L and 1.3 ⁇ N for the upper right electrode 21R.
  • the Coulomb force generated in the upper left electrode 21L becomes equal to the Coulomb force generated in the upper right electrode 21R.
  • the servo voltage can be lowered without complication.
  • the derivative CL ′ can be made equal to the first derivative CR ′ of the capacitance CR
  • the second derivative CL ′′ of the capacitance CL can be made equal to the second derivative CR ′′ of the capacitance CR.
  • servo control is not complicated and the servo voltage can be lowered.
  • minute vibration acceleration applied in the vertical direction can be detected with high accuracy, or power consumption of the acceleration sensor 201a can be reduced.

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Abstract

　重力下において、感度が高く、消費電力が低く、印加された加速度に対する出力の線形性が高い加速度センサを提供する。上記課題を解決するために、本発明による加速度センサは、ベース基板とキャップ基板との間に、回転軸を中心として回転する可動部を有し、キャップ基板に備わる左上部電極と可動部に備わる左可動電極とによって左コンデンサを構成し、キャップ基板に備わる右上部電極と可動部に備わる右可動電極とによって右コンデンサを構成する。そして、左上部電極と左可動電極との間で容量を検出する第１検出領域の左右方向の幅と、右上部電極と右可動電極との間で容量を検出する第２検出領域の左右方向の幅とが、互いに異なる。

Description

加速度センサ
　本発明は、加速度センサに関する。
　地下資源探査の分野において、加速度センサを用いた反射法弾性波探査が行われる。反射法弾性波探査とは、物理探査の一種であり、人工的に地震波を発生させ、地表に設置された受振器により地下から跳ね返ってくる反射波を捉え、その結果を解析して地下構造を解明する方法である。
　反射法弾性波探査では、地表に設置された起振源から地中に弾性波を励振し、地層の境界で反射した弾性波を、地表に設置された受振器でセンシングする。さまざまな方向に励振された弾性波は、減衰の大きい地中を伝搬し、複数の地層で反射し、再び減衰の大きい地中を伝搬し、広い領域に拡散して地表に戻ってくる。
　従って、反射法弾性波探査に用いられる加速度センサは、鉛直方向、すなわち重力加速度と同じ方向に印加され、かつ、重力加速度より小さい加速度を検出する必要がある。すなわち、反射法弾性波探査に用いられる加速度センサでは、鉛直方向の加速度の感度を向上させる必要がある。
　本技術分野の背景技術として、特開２０１４－１６１７５号公報（特許文献１）および特開２０１０－１３３９３５号公報（特許文献２）がある。
　特開２０１４－１６１７５号公報（特許文献１）には、回転軸を中心として回転する可動部が第１領域と第２領域とを具備し、回転軸から第１領域の端までの長さと、回転軸から第２領域の端までの長さとが異なる慣性センサが記載されている。
　また、特開２０１０－１３３９３５号公報（特許文献２）には、ハウジングと、ねじれ屈曲部によりハウジング内に吊るされるプルーフマスと、ねじれ磁気再平衡要素として、プルーフマス上の平面コイルおよび磁石とを有するＭＥＭＳ加速度計が記載されている。
特開２０１４－１６１７５号公報 特開２０１０－１３３９３５号公報
　反射法弾性波探査に用いられる加速度センサでは、加速度の感度を向上させるために、可動部の質量を大きくする、または、可動部が固定部に接続する弾性変形部のバネ定数を小さくすることがある。
　しかし、固定部に接続された可動部は、自重により傾斜する。そして、可動部が自重により傾斜した状態で、鉛直方向に印加された重力加速度よりも小さい加速度を検出する場合には、加速度センサの消費電力が増大する、または、印加された加速度に対する加速度センサの出力の線形性が低下する。
　そこで、本発明は、重力下において、感度が高く、消費電力が低く、印加された加速度に対する出力の線形性が高い加速度センサを提供する。
　上記課題を解決するために、本発明による加速度センサは、第１基板と、第１基板から第１方向に離間して設けられた第２基板と、第１基板と第２基板との間に、第１方向と直交する第２方向に沿った回転軸を中心として回転する可動部と、を有する。可動部は、第１方向と第２方向に直交する第３方向に回転軸を挟んで設けられた第１可動電極と第２可動電極とを備え、第２基板は、第１可動電極に対向する第１検出電極と、第２可動電極に対向する第２検出電極と、を具備する。さらに、第１可動電極と第１検出電極との間で容量を検出する第１検出領域の第３方向の幅と、第２可動電極と第２検出電極との間で容量を検出する第２検出領域の第３方向の幅とが、互いに異なる。
　本発明によれば、重力下において、感度が高く、消費電力が低く、印加された加速度に対する出力の線形性が高い加速度センサを提供することができる。さらに、サーボ電圧の低い加速度センサを提供することができる。
　上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
反射法弾性波探査の概要を示した地表の断面模式図である。 実施例１による加速度センサの断面図である。 実施例１による加速度センサの断面図である。 実施例１による加速度センサの平面図である。 実施例１による加速度センサの平面図である。 実施例１による加速度センサの断面図である。 比較例１による加速度センサの断面図である。 比較例１による加速度センサの平面図である。 比較例１による加速度センサの平面図である。 比較例１による加速度センサの断面図である。 比較例１による加速度センサにおける左可動電極と左上部電極との間の静電容量および右可動電極と右上部電極との間の静電容量の回転角度依存性を示すグラフ図である。 実施例１による加速度センサにおける左可動電極と左上部電極との間の静電容量および右可動電極と右上部電極との間の静電容量の回転角度依存性を示すグラフ図である。 実施例２による加速度センサの断面図である。 実施例２による加速度センサの断面図である。 実施例２による加速度センサの平面図である。 実施例２による加速度センサの平面図である。 実施例２による加速度センサの断面図である。 実施例２による加速度センサにおける左可動電極と左上部電極との間の静電容量および右可動電極と右上部電極との間の静電容量の回転角度依存性を示すグラフ図である。 実施例１、実施例２および比較例１によるそれぞれの加速度センサに加速度が印加されたときの出力の非線形性を示すグラフ図である。 実施例２の変形例による加速度センサの平面図である。
　以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
　また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
　さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことはいうまでもない。
　同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
　＜反射法弾性波探査法＞
　初めに、地下資源探査の分野で行われる、加速度センサを用いた反射法弾性波探査について説明する。反射法弾性波探査とは、物理探査の一種であり、人工的に地震波を発生させ、地表に設置した受振器により地下から跳ね返ってくる反射波を捉え、その結果を解析して地下構造を解明する方法である。
　図１は、反射法弾性波探査の概要を示した地表の断面模式図である。
　図１に示すように、反射法弾性波探査では、地表Ｇ３に設置された起振源Ｇ１から地中に弾性波（図１中に矢印で示す。）を励振し、地層の境界Ｇ４ａ，Ｇ４ｂのいずれかで反射した弾性波を、地表Ｇ３に設置された受振器Ｇ２ａ、Ｇ２ｂ、Ｇ２ｃ、Ｇ２ｄ，Ｇ２ｅのいずれかでセンシングする。
　一般的な起振源Ｇ１は地表Ｇ３に対して垂直方向に発振するため、鉛直に近い方向にＰ波が効率よく励振される。そのため、反射法弾性波探査では、Ｐ波を用いる。また、再び地表Ｇ３に戻ってくる弾性波は、鉛直方向に近い方向から伝搬してくるＰ波であるため、受振器Ｇ２ａ、Ｇ２ｂ、Ｇ２ｃ、Ｇ２ｄ，Ｇ２ｅは鉛直方向の弾性振動を検知する必要がある。
　さまざまな方向に励振された弾性波は、減衰の大きい地中を伝搬し、複数の地層の境界Ｇ４ａ，Ｇ４ｂで反射し、再び減衰の大きい地中を伝搬し、広い領域に拡散して地表Ｇ３に戻ってくる。
　微弱な弾性振動を検知するため、受振器Ｇ２ａ、Ｇ２ｂ、Ｇ２ｃ、Ｇ２ｄ，Ｇ２ｅとして、鉛直方向に高感度な加速度センサを用いる必要がある。従って、受振器Ｇ２ａ、Ｇ２ｂ、Ｇ２ｃ、Ｇ２ｄ，Ｇ２ｅとして、以下に説明する本実施例１による加速度センサを用いることが望ましい。
　＜加速度センサの構成＞
　次に、本実施例１による加速度センサの構成について、図２～図６を参照しながら説明する。
　図２および図３は、本実施例１による加速度センサの断面図である。図４および図５は、本実施例１による加速度センサの平面図である。図６は、本実施例１による加速度センサの断面図である。
　図２は、図４および図５のＡ－Ａ線に沿った断面図であり、図３および図６は、図４および図５のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。図２および図３は、重力加速度がｚ軸方向に印加されていない状態を示し、図６は、重力加速度が－ｚ軸方向に印加されている状態を示す。すなわち、図６は、重力加速度により左可動電極および右可動電極が回転軸を中心として回転変位した状態を示す。
　図４は、キャップ層の下面の状態を示している。図５は、キャップ層を除去して＋ｚ軸方向から透視した状態を示し、メンブレン層の状態を示している。
　図２および図３に示すように、本実施例１による加速度センサ１は、ベース層ＢＬと、メンブレン層ＭＬと、キャップ層ＣＤと、を有する。
　図２、図３および図４に示すように、ベース層ＢＬは、基体としてのベース基板１０と、ギャップ調整膜１２ａ，１２ｂと、左空間１３Ｌと、右空間１３Ｒと、を有する。
　ベース基板１０は、ベース基板１０の主面としての上面の領域であって、ベース基板１０の中心側の中心領域としての領域ＡＲ１と、ベース基板１０の上面の領域であって、領域ＡＲ１よりもベース基板１０の周辺側の周辺領域としての領域ＡＲ２と、を有する。
　なお、平面視において、互いに交差、好適には直交する２つの方向を、ｘ軸方向およびｙ軸方向とし、ベース基板１０の主面に垂直な方向をｚ軸方向とする。また、「平面視において」とは、ベース基板１０の主面としての上面に垂直な方向であるｚ軸方向から視た場合を意味する。
　領域ＡＲ２では、ベース基板１０の上面上、すなわちベース基板１０上には、ギャップ調整膜１２ａが形成されている。また、領域ＡＲ１のうち一部の領域でも、ベース基板１０の上面上、すなわちベース基板１０上には、ギャップ調整膜１２ａと同層に、ギャップ調整膜１２ｂが形成されている。
　一方、領域ＡＲ１のうちギャップ調整膜１２ｂが形成された領域以外の領域では、ベース基板１０の上面上、すなわちベース基板１０上には、ギャップ調整膜１２ｂは形成されていない。
　ギャップ調整膜１２ａ，１２ｂが設置されているため、領域ＡＲ１のうち、ギャップ調整膜１２ｂが形成された領域以外の領域では、ベース基板１０上に、左空間１３Ｌおよび右空間１３Ｒが形成されている。すなわち、ギャップ調整膜１２ａ，１２ｂは、左空間１３Ｌおよび右空間１３Ｒを形成するためのものである。左空間１３Ｌおよび右空間１３Ｒは、大気圧より十分低い圧力の気体で充満されている。
　ベース基板１０は、単結晶シリコン基板により形成されている。
　図２、図３および図４に示すように、キャップ層ＣＤは、基体としてのキャップ基板２０と、左上部電極２１Ｌと、右上部電極２１Ｒと、ギャップ調整膜２２ａ，２２ｂと、左空間２３Ｌと、右空間２３Ｒと、を有する。
　領域ＡＲ１は、領域ＡＲ１Ｌと領域ＡＲ１Ｒとに分けられる。領域ＡＲ１Ｌは、キャップ基板２０の主面としての下面の領域であって、キャップ基板２０の中心側の中心領域左半分としての領域でもある。また、領域ＡＲ１Ｒは、キャップ基板２０の主面としての下面の領域であって、キャップ基板２０の中心側の中心領域右半分としての領域でもある。
　さらに、領域ＡＲ２は、キャップ基板２０の下面の領域であって、領域ＡＲ１Ｌ，ＡＲ１Ｒよりもキャップ基板２０の周辺側の周辺領域としての領域でもある。
　領域ＡＲ２では、キャップ基板２０の下面下、すなわちキャップ基板２０下には、ギャップ調整膜２２ａが形成されている。また、領域ＡＲ１Ｌ，ＡＲ１Ｒのうち一部の領域でも、キャップ基板２０の下面下、すなわちキャップ基板２０下には、ギャップ調整膜２２ａと同層に、ギャップ調整膜２２ｂが形成されている。
　一方、領域ＡＲ１Ｌのうちギャップ調整膜２２ｂが形成された領域以外の領域では、キャップ基板２０の下面下、すなわちキャップ基板２０下には、ギャップ調整膜２２ｂは形成されておらず、左上部電極２１Ｌが形成されている。左上部電極２１Ｌは、領域ＡＲ１Ｌで、平面視において、ｘ軸方向におけるギャップ調整膜２２ｂの一方の側（図４の紙面左側）に配置されている。左上部電極２１Ｌは、可動部としての左可動電極３１Ｌの上面と対向配置されている。
　さらに、領域ＡＲ１Ｒのうちギャップ調整膜２２ｂが形成された領域以外の領域では、キャップ基板２０の下面下、すなわちキャップ基板２０下には、ギャップ調整膜２２ｂは形成されておらず、右上部電極２１Ｒが形成されている。右上部電極２１Ｒは、領域ＡＲ１Ｒで、平面視において、ｘ軸方向におけるギャップ調整膜２２ｂの一方の側（図４の紙面右側）に配置されている。右上部電極２１Ｒは、可動部としての右可動電極３１Ｒの上面と対向配置されている。
　ギャップ調整膜２２ａ，２２ｂの厚さは、左上部電極２１Ｌの厚さよりも厚い。そのため、左領域ＡＲ１Ｌでは、左上部電極２１Ｌ下およびキャップ基板２０下に、左空間２３Ｌが形成されている。すなわち、ギャップ調整膜２２ａ，２２ｂは、左上部電極２１Ｌ下に左空間２３Ｌを形成するためのものである。左空間２３Ｌは、大気圧より十分低い圧力の気体で充満されている。
　さらに、ギャップ調整膜２２ａ，２２ｂの厚さは、右上部電極２１Ｒの厚さよりも厚い。そのため、右領域ＡＲ１Ｒでは、右上部電極２１Ｒ下およびキャップ基板２０下に、右空間２３Ｒが形成されている。すなわち、ギャップ調整膜２２ａ，２２ｂは、右上部電極２１Ｒ下に右空間２３Ｒを形成するためのものである。右空間２３Ｒは、大気圧より十分低い圧力の気体で充満されている。
　キャップ基板２０は、単結晶シリコン基板と、単結晶シリコン基板の表面に形成された酸化シリコン膜とにより形成されている。この酸化シリコン膜により、左上部電極２１Ｌおよび右上部電極２１Ｒは、キャップ基板２０の単結晶シリコン基板と電気的に絶縁されている。また、左上部電極２１Ｌおよび右上部電極２１Ｒはそれぞれ電気接続線（図示せず）を介して、例えば検出回路と電気的に接続されている。
　図２、図３および図５に示すように、メンブレン層ＭＬは、可動部としての左可動電極３１Ｌと、可動部としての右可動電極３１Ｒと、左可動電極３１Ｌと右可動電極３１Ｒとを連結する連結部３８ａ，３８ｂと、ねじれバネ３２ａ，３２ｂと、固定部３３と、枠３４と、を有する。左可動電極３１Ｌ、右可動電極３１Ｒ、連結部３８ａ，３８ｂ、ねじれバネ３２ａ，３２ｂ、固定部３３および枠３４は、いずれも低抵抗の単結晶シリコン基板からなり、その単結晶シリコン基板を、例えば厚さ方向（ｚ軸方向）にＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）によりエッチングして、単結晶シリコン基板を貫通する孔部を形成することにより、形成されている。
　なお、左可動電極３１Ｌの外側面には、左空間３５Ｌが形成されている。また右可動電極３１Ｒの外側面には、右空間３５Ｒが形成されている。
　固定部３３は、図２に示すように、ギャップ調整膜１２ｂとギャップ調整膜２２ｂとに挟まれている。固定部３３の下端は、ギャップ調整膜１２ｂに機械的に接続され、固定部３３の上端は、ギャップ調整膜２２ｂに機械的に接続されている。
　ギャップ調整膜１２ｂは、ベース基板１０に機械的に接続されているため、結局、固定部３３は、ベース基板１０に機械的に固定されている。すなわち、固定部３３は、ベース基板１０の主面としての上面上に固定されている。また、ギャップ調整膜２２ｂは、キャップ基板２０に機械的に接続されているため、結局、固定部３３は、キャップ基板２０に機械的に固定されている。固定部３３は、電気接続線（図示せず）を介して、例えば検出回路と電気的に接続されている。
　ねじれバネ３２ａは、ｙ軸方向に延在し、ねじれバネ３２ａのｙ軸方向における一方の側の端部３６ａは、固定部３３に接続され、ねじれバネ３２ａのｙ軸方向における他方の側の端部３７ａは、連結部３８ａに接続されている。また、ねじれバネ３２ｂは、ｙ軸方向に延在し、ねじれバネ３２ｂのｙ軸方向における一方の側の端部３６ｂは、固定部３３に接続され、ねじれバネ３２ｂのｙ軸方向における他方の側の端部３７ｂは、連結部３８ｂに接続されている。
　ねじれバネ３２ａは、ねじれバネ３２ａが弾性変形して、端部３７ａが端部３６ａに対してねじれることにより、端部３７ａが、端部３６ａに対して、ねじれバネ３２ａの回転軸ＡＸ１と同一の回転軸ＡＸ１を中心として回転変位可能となるように、設けられている。また、ねじれバネ３２ｂは、ねじれバネ３２ｂが弾性変形して、端部３７ｂが端部３６ｂに対してねじれることにより、端部３７ｂが、端部３６ｂに対して、ねじれバネ３２ｂの回転軸ＡＸ１と同一の回転軸ＡＸ１を中心として回転変位可能となるように、設けられている。従って、ねじれバネ３２ａ，３２ｂは、弾性変形部である。
　好適には、ねじれバネ３２ａのｚ軸方向の厚さは、ねじれバネ３２ａのｘ軸方向の幅よりも大きい。これにより、端部３７ａが端部３６ａに対して容易にねじれるようにすることができる。また、好適には、ねじれバネ３２ｂのｚ軸方向の厚さは、ねじれバネ３２ｂのｘ軸方向の幅よりも大きい。これにより、端部３７ｂが端部３６ｂに対して容易にねじれるようにすることができる。
　左可動電極３１Ｌは、図５に示すように、領域ＡＲ１Ｌで、平面視において、ｘ軸方向における固定部３３の一方の側（図５の紙面左側）に配置されている。左可動電極３１Ｌの回転軸ＡＸ１側の端部６２には、ｙ軸方向に延在する回転軸ＡＸ１を中心として回転変位可能な２個のねじれバネ３２ａ，３２ｂが、連結部３８ａ，３８ｂを介してｙ軸方向で互いに離れて接続されている。そのため、左可動電極３１Ｌの固定部３３側の端部６２は、ねじれバネ３２ａ，３２ｂを介して、固定部３３に接続されている。また、左可動電極３１Ｌは、固定部３３に対して、ねじれバネ３２ａ，３２ｂの回転軸ＡＸ１を中心として、回転変位可能である。
　右可動電極３１Ｒは、図５に示すように、領域ＡＲ１Ｒで、平面視において、ｘ軸方向における固定部３３の一方の側（図５の紙面右側）に配置されている。右可動電極３１Ｒの回転軸ＡＸ１側の端部６３には、ｙ軸方向に延在する回転軸ＡＸ１を中心として回転変位可能な２個のねじれバネ３２ａ，３２ｂが、連結部３８ａ，３８ｂを介してｙ軸方向で互いに離れて接続されている。そのため、右可動電極３１Ｒの固定部３３側の端部６３は、ねじれバネ３２ａ，３２ｂを介して、固定部３３に接続されている。また、右可動電極３１Ｒは、固定部３３に対して、ねじれバネ３２ａ，３２ｂの回転軸ＡＸ１を中心として、回転変位可能である。
　さらに、左可動電極３１Ｌと右可動電極３１Ｒとは、連結部３８ａおよび３８ｂで、互いに連結されているため、同じ回転変位をする。
　左可動電極３１Ｌは、ｚ軸方向から視たときに、例えば長方形の形状を有する。すなわち、左可動電極３１Ｌは、例えばｘ軸方向に垂直な側面ＳＭ１Ｌ，ＳＭ２Ｌおよびｙ軸方向に垂直な側面ＳＭ３Ｌ，ＳＭ４Ｌを有する。
　側面ＳＭ１Ｌは、左可動電極３１Ｌの回転軸ＡＸ１側の端部６２であり、側面ＳＭ２Ｌは、左可動電極３１Ｌの回転軸ＡＸ１側と反対側の端部６１である。言い換えれば、側面ＳＭ１Ｌは、左可動電極３１Ｌのｘ軸方向における正側の端部６２であり、側面ＳＭ２Ｌは、左可動電極３１Ｌのｘ軸方向における負側の端部６１である。また、側面ＳＭ３Ｌは、左可動電極３１Ｌのｙ軸方向における負側の端部６５であり、側面ＳＭ４Ｌは、左可動電極３１Ｌのｙ軸方向における正側の端部６６である。
　一例として、ｚ軸方向から視たときの左可動電極３１Ｌの平面寸法を、１６８４μｍ（ｘ軸方向）×２１３０μｍ（ｙ軸方向）とすることができる。また、ｚ軸方向における左可動電極３１Ｌの厚さを０．２５ｍｍとすることができる。
　右可動電極３１Ｒは、ｚ軸方向から視たときに、例えば長方形の形状を有する。すなわち、右可動電極３１Ｒは、例えばｘ軸方向に垂直な側面ＳＭ１Ｒ，ＳＭ２Ｒおよびｙ軸方向に垂直な側面ＳＭ３Ｒ，ＳＭ４Ｒを有する。
　側面ＳＭ１Ｒは、右可動電極３１Ｒの回転軸ＡＸ１側の端部６３であり、側面ＳＭ２Ｒは、右可動電極３１Ｒの回転軸ＡＸ１側と反対側の端部６４である。言い換えれば、側面ＳＭ１Ｒは、右可動電極３１Ｒのｘ軸方向における負側の端部６３であり、側面ＳＭ２Ｒは、右可動電極３１Ｒのｘ軸方向における正側の端部６４である。また、側面ＳＭ３Ｒは、右可動電極３１Ｒのｙ軸方向における負側の端部６７であり、側面ＳＭ４Ｒは、右可動電極３１Ｒのｙ軸方向における正側の端部６８である。
　一例として、ｚ軸方向から視たときの右可動電極３１Ｒの平面寸法を、２８００μｍ（ｘ軸方向）×２１３０μｍ（ｙ軸方向）とすることができる。また、ｚ軸方向における右可動電極３１Ｒの厚さを０．２５ｍｍとすることができる。
　左可動電極３１Ｌの回転軸ＡＸ１側の端部６２（側面ＳＭ１Ｌ）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離を、距離ＬＸＬｍｓとする。また、左可動電極３１Ｌの回転軸ＡＸ１側と反対側の端部６１（側面ＳＭ２Ｌ）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離を、距離ＬＸＬｍｅとする。このとき、距離ＬＸＬｍｓを２００μｍとし、距離ＬＸＬｍｅを１８８４μｍとすることができる。
　右可動電極３１Ｒの回転軸ＡＸ１側の端部６３（側面ＳＭ１Ｒ）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離を、距離ＬＸＲｍｓとする。また、右可動電極３１Ｒの回転軸ＡＸ１側と反対側の端部６４（側面ＳＭ２Ｒ）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離を、距離ＬＸＲｍｅとする。このとき、距離ＬＸＲｍｓを２００μｍとし、距離ＬＸＲｍｅを３０００μｍとすることができる。
　なお、本実施例１による加速度センサ１では、図５に示すように、右可動電極３１Ｒは、連結部３８ａを介してねじれバネ３２ａの端部３７ａと接続され、連結部３８ｂを介してねじれバネ３２ｂの端部３７ｂと接続されているが、ｘ軸方向における連結部３８ａ，３８ｂの長さを限りなく短くすることができる。このとき、右可動電極３１Ｒとねじれバネ３２ａ，３２ｂとの間、または、右可動電極３１Ｒと固定部３３との間には、ｘ軸方向における幅が非常に狭いスリットが形成されることになるので、距離ＬＸＲｍｓを、略０とみなすことができる。距離ＬＸＬｍｓも同様である。
　また、右可動電極３１Ｒは、ねじれバネ３２ａ、３２ｂを介さずに固定部３３に接続することもできる。このような場合には、「右可動電極３１Ｒの回転軸ＡＸ１側」とは、「右可動電極３１Ｒの固定部３３側」に相当し、「右可動電極３１Ｒの回転軸ＡＸ１側と反対側」とは、「右可動電極３１Ｒの固定部３３側と反対側」に相当する。また、例えば「右可動電極３１Ｒの回転軸ＡＸ１側の端部６３（側面ＳＭ１Ｒ）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離」とは、「右可動電極３１Ｒの固定部３３側の端部６３（側面ＳＭ１Ｒ）と、固定部３３との間のｘ軸方向の距離」に相当する。さらに、「右可動電極３１Ｒの回転軸ＡＸ１側と反対側の端部６４（側面ＳＭ２Ｒ）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離」とは、「右可動電極３１Ｒの固定部３３側と反対側の端部６４（側面ＳＭ２Ｒ）と、固定部３３との間のｘ軸方向の距離」に相当する。左可動電極３１Ｌも同様である。
　本実施例１による加速度センサ１は、ベース基板１０の上面またはキャップ基板２０の下面、すなわちｘｙ平面に垂直な方向（－ｚ軸方向）に、重力加速度ＧＲ（９．８ｍｓ－２）が印加された状態で、±ｚ軸方向に印加される微小な振動加速度を、高精度に検出することができる。
　図６に示すように、加速度センサ１を、ｚ軸方向が鉛直方向と平行になるように、つまり－ｚ軸方向が、重力加速度ＧＲが印加される方向と一致するように設置することにより、±ｚ軸方向の振動を、最も高精度に検出することができる。
　本実施例１による加速度センサ１では、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒの質量並びにねじれバネ３２ａ，３２ｂのバネ定数は、重力加速度ＧＲが印加されている状態で、右可動電極３１Ｒの回転軸ＡＸ１側と反対側の端部６４が、重力加速度ＧＲが印加されていない状態に比べ、ｚ軸方向において負側に約１．３μｍ変位するように、調整されている。
　ギャップ長ＧＡＰＬは、左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間に存在する左空間２３Ｌのｚ軸方向の厚さであり、左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間のｚ軸方向の距離である。左可動電極３１Ｌが回転軸ＡＸ１を中心として回転変位することにより傾斜するため、左空間２３Ｌのｚ軸方向の厚さ、すなわち左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間のｚ軸方向の距離は、ｘ軸方向の各位置によって異なる。
　ここでは、ｘ軸方向の、左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌに挟まれた部分の左空間２３Ｌの中心位置における、左空間２３Ｌのｚ軸方向の厚さを、ギャップ長ＧＡＰＬとして定義する。すなわち、ｘ軸方向の、左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとで構成される可変コンデンサの中心位置における、左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間のｚ軸方向の距離を、ギャップ長ＧＡＰＬとして定義する。
　ギャップ長ＧＡＰＲは、右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間に存在する右空間２３Ｒのｚ軸方向の厚さであり、右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間のｚ軸方向の距離である。右可動電極３１Ｒが回転軸ＡＸ１を中心として回転変位することにより傾斜するため、右空間２３Ｒのｚ軸方向の厚さ、すなわち右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間のｚ軸方向の距離は、ｘ軸方向の各位置によって異なる。
　ここでは、ｘ軸方向の、右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒに挟まれた部分の左空間２３Ｒの中心位置における、右空間２３Ｒのｚ軸方向の厚さを、ギャップ長ＧＡＰＲとして定義する。すなわち、ｘ軸方向の、右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとで構成される可変コンデンサの中心位置における、右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間のｚ軸方向の距離を、ギャップ長ＧＡＰＲとして定義する。
　ギャップ調整膜１２ａ，１２ｂの厚さは、ギャップ調整膜２２ａ，２２ｂの厚さよりも十分厚い。本実施例１では、ギャップ調整膜１２ａ，１２ｂの厚さを１００μｍ、ギャップ調整膜２２ａ，２２ｂの厚さを３μｍにすることができる。
　なお、距離ＬＺｔを、重力加速度ＧＲがｚ軸方向に印加されていない状態における左可動電極３１Ｌの上面と、左上部電極２１Ｌの下面との間のｚ軸方向の距離、または重力加速度ＧＲがｚ軸方向に印加されていない状態における右可動電極３１Ｒの上面と、右上部電極２１Ｒの下面との間のｚ軸方向の距離と定義する。
　左上部電極２１Ｌと右上部電極２１Ｒは、図２、図３および図６に示すように、可変コンデンサの固定電極になるように配置されている。また、前述したように、左上部電極２１Ｌは、左可動電極３１Ｒの上面と対向配置され、右上部電極２１Ｒは、右可動電極３１Ｒの上面と対向配置されている。
　左部電極２１Ｌは、図４に示すように、ｚ軸方向から視たときに、例えば長方形の形状を有する。すなわち、左上部電極２１Ｌは、例えばｘ軸方向に垂直な側面ＳＬ１，ＳＬ２およびｙ軸方向に垂直な側面ＳＬ３，ＳＬ４を有する。
　側面ＳＬ１は、左上部電極２１Ｌの回転軸ＡＸ１側の端部４２であり、側面ＳＬ２は、左上部電極２１Ｌの回転軸ＡＸ１側と反対側の端部４１である。言い換えれば、側面ＳＬ１は、左上部電極２１Ｌのｘ軸方向における正側の端部４２であり、側面ＳＬ２は、左上部電極２１Ｌのｘ軸方向における負側の端部４１である。また、側面ＳＬ３は、左上部電極２１Ｌのｙ軸方向における負側の端部４５であり、側面ＳＬ４は、左上部電極２１Ｌのｙ軸方向における正側の端部４６である。
　右上部電極２１Ｒは、図４に示すように、ｚ軸方向から視たときに、例えば長方形の形状を有する。すなわち、右上部電極２１Ｒは、例えばｘ軸方向に垂直な側面ＳＲ１，ＳＲ２およびｙ軸方向に垂直な側面ＳＲ３，ＳＲ４を有する。
　側面ＳＲ１は、右上部電極２１Ｒの回転軸ＡＸ１側の端部４３あり、側面ＳＲ２は、右上部電極２１Ｒの回転軸ＡＸ１と反対側の端部４４である。言い換えれば、側面ＳＲ１は、右上部電極２１Ｒのｘ軸方向における負側の端部４３であり、側面ＳＲ２は、右上部電極２１Ｒのｘ軸方向における正側の端部４４である。また、側面ＳＲ３は、右上部電極２１Ｒのｙ軸方向における負側の端部４７であり、側面ＳＲ４は、右上部電極２１Ｒのｙ軸方向における正側の端部４８である。
　左上部電極２１Ｌの回転軸ＡＸ１側の端部４２（側面ＳＬ１）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離を、距離ＬＸＬｔｓとする。また、左上部電極２１Ｌの回転軸ＡＸ１側と反対側の端部４１（側面ＳＬ２）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離を、距離ＬＸＬｔｅとする。このとき、距離ＬＸＬｔｓを２００μｍとし、距離ＬＸＬｔｅを１８８４μｍとすることができる。すなわち、距離ＬＸＬｔｅと距離ＬＸＬｔｓとの差を、１６８４μｍとすることができる。また、左上部電極２１Ｌのｙ軸方向の長さを、長さＬＹＬｔとすると、長さＬＹＬｔを２１３０μｍとすることができる。
　右上部電極２１Ｒの回転軸ＡＸ１側の端部４３（側面ＳＲ１）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離を、距離ＬＸＲｔｓとする。また、右上部電極２１Ｒの回転軸ＡＸ１側と反対側の端部４４（側面ＳＲ２）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離を、距離ＬＸＲｔｅとする。このとき、距離ＬＸＲｔｓを２００μｍとし、距離ＬＸＲｔｅを２５６０μｍとすることができる。すなわち、距離ＬＸＲｔｅと距離ＬＸＲｔｓとの差を、２３６０μｍとすることができる。また、右上部電極２１Ｒのｙ軸方向の長さを、長さＬＹＲｔとすると、長さＬＹＲｔを２１３０μｍとすることができる。
　本実施例１による加速度センサ１では、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒは、－ｚ軸方向に重力加速度ＧＲが印加されているときに、重力加速度ＧＲとは別に印加される加速度であって、微小な振動成分からなる加速度を、高精度に検出するためのものである。加速度により左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒに印加される力が十分大きくなるように、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒは、十分大きな質量差を有する。
　微小な振動成分からなる加速度が左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒに印加されることにより、当該加速度により左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒに印加される力は、回転軸ＡＸ１を支点としたトルクとして左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒに作用し、回転軸ＡＸ１を中心として、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒを回転変位させる。
　左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとにより、左空間２３Ｌを挟んで、非平行平板型コンデンサが形成される。図６に示すように、ｙ軸方向の負側から正側に向かって視た場合、左可動電極３１Ｌが時計方向に回転変位したときは、左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間の非平行平板型コンデンサの静電容量ＣＬは、大きくなる。一方、ｙ軸方向の負側から正側に向かって視た場合、左可動電極３１Ｌが反時計方向に回転変位したときは、左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間の非平行平板型コンデンサの静電容量ＣＬは、小さくなる。
　左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間の非平行平板型コンデンサは、左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌがｚ軸方向から視て交叉する領域である。また、右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間の非平行平板型コンデンサは、右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒがｚ軸方向から視て交叉する領域である。
　右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとにより、右空間２３Ｒを挟んで、非平行平板型コンデンサが形成される。図６に示すように、ｙ軸方向の負側から正側に向かって視た場合、右可動電極３１Ｒが時計方向に回転変位したときは、右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間の非平行平板型コンデンサの静電容量ＣＲは、静電容量ＣＬとは逆に、小さくなる。一方、ｙ軸方向の負側から正側に向かって視た場合、右可動電極３１Ｒが反時計方向に回転変位したときは、右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間の非平行平板型コンデンサの静電容量ＣＲは、静電容量ＣＬとは逆に、大きくなる。
　本実施例１による加速度センサ１に、重力加速度ＧＲより小さい鉛直方向の振動加速度が入力された場合、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒは回転変位方向に振動する。そのため、静電容量ＣＬの容量値と、静電容量ＣＲの容量値とは、互いに逆位相に振動する。そのため、加速度センサ１は、検出回路により検出された静電容量ＣＬと、検出回路により検出された静電容量ＣＲとの容量差、すなわちΔＣ＝ＣＬ－ＣＲにより算出される出力ΔＣに基づいて、重力より小さい鉛直方向の加速度振動を検出する。すなわち、加速度センサ１は、静電容量ＣＬと静電容量ＣＲとに基づいて、加速度を検出する。
＜静止位置における重力加速度の影響について＞
　次に、静止位置における重力加速度の影響について、図７～図１３に示す比較例１と比較しながら説明する。
　図７は、比較例１による加速度センサの断面図である。図８および図９は、比較例１による加速度センサの平面図である。図１０は、比較例１による加速度センサの断面図である。
　図７および図１０は、図８および図９のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。図７は、重力加速度がｚ軸方向に印加されていない状態を示し、図１０は、重力加速度が－ｚ軸方向に印加されている状態を示す。すなわち、図１０は、重力加速度により可動電極が回転軸を中心として回転変位した状態を示す。
　図７に示すように、比較例１による加速度センサ１０１は、本実施例１による加速度センサ１と同様に、ベース層ＢＬと、メンブレン層ＭＬと、キャップ層ＣＤと、を有する。ベース層ＢＬは、ベース基板１０と、ギャップ調整膜１２ａ，１２ｂと、左空間１３Ｌと、右空間１３Ｒと、を有する。キャップ層ＣＤは、キャップ基板２０と、左上部電極２１Ｌと、右上部電極２１Ｒと、ギャップ調整膜２２ａ，２２ｂと、左空間２３Ｌと、右空間２３Ｒと、を有する。メンブレン層ＭＬは、左可動電極３１Ｌと、右可動電極３１Ｒと、ねじれバネ３２ａ，３２ｂと、固定部３３と、枠３４と、を有する。
　図９に示すように、メンブレン層ＭＬに含まれる左可動電極３１Ｌは、本実施例１による加速度センサ１の左可動電極３１Ｌと同様に、低抵抗の単結晶シリコン基板からなり、ｚ軸方向から視たときに、例えば長方形の形状を有する。ｚ軸方向から視たときの左可動電極３１Ｌの平面寸法を、１６８４μｍ（ｘ軸方向）×２５００μｍ（ｙ軸方向）とすることができる。また、ｚ軸方向における左可動電極３１Ｌの厚さを０．２５ｍｍとすることができる。
　図９に示すように、メンブレン層ＭＬに含まれる右可動電極３１Ｒは、本実施例１による加速度センサ１の右可動電極３１Ｒと同様に、低抵抗の単結晶シリコン基板からなり、ｚ軸方向から視たときに、例えば長方形の形状を有する。ｚ軸方向から視たときの右可動電極３１Ｒの平面寸法を、２８００μｍ（ｘ軸方向）×２５００μｍ（ｙ軸方向）とすることができる。また、ｚ軸方向における左可動電極３１Ｌの厚さを０．２５ｍｍとすることができる。
　ギャップ長ＧＡＰＬは、図１０に示すように、左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間に存在する左空間２３Ｌのｚ軸方向の厚さであり、左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間のｚ軸方向の距離である。また、比較例１でも、本実施例１と同様に、ｘ軸方向の左上部電極２１Ｌの中心位置における、左空間２３Ｌのｚ軸方向の厚さを、ギャップ長ＧＡＰＬとして、定義する。
　ギャップ長ＧＡＰＲは、図１０に示すように、右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間に存在する右空間２３Ｒのｚ軸方向の厚さであり、右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間のｚ軸方向の距離である。また、比較例１でも、本実施１と同様に、ｘ軸方向の右上部電極２１Ｒの中心位置における、右空間２３Ｒのｚ軸方向の厚さを、ギャップ長ＧＡＰＲとして、定義する。
　左上部電極２１Ｌと右上部電極２１Ｒは、図７および図１０に示すように、同一平面内になるように配置されている。
　図８に示すように、左上部電極２１Ｌの回転軸ＡＸ１側の端部４２（側面ＳＬ１）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離を、距離ＬＸＬｔｓとする。また、左上部電極２１Ｌの回転軸ＡＸ１側と反対側の端部４１（側面ＳＬ２）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離を、距離ＬＸＬｔｅとする。このとき、比較例１では、距離ＬＸＬｔｓを２００μｍとし、距離ＬＸＬｔｅを１８８４μｍとすることができる。
　右上部電極２１Ｒの回転軸ＡＸ１側の端部４３（側面ＳＲ１）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離を、距離ＬＸＲｔｓとする。また、右上部電極２１Ｒの回転軸ＡＸ１側と反対側の端部４４（側面ＳＲ２）と、回転軸ＡＸ１との間の、ｘ軸方向の距離を、距離ＬＸＲｔｅとする。このとき、比較例１では、距離ＬＸＲｔｓを、距離ＬＸＬｔｓと等しい２００μｍとし、距離ＬＸＲｔｅを、距離ＬＸＬｔｅと等しい１８８４μｍとする。
　比較例１による加速度センサ１０１でも、本実施例１による加速度センサ１と同様に、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒの質量並びにねじれバネ３２ａ，３２ｂのバネ定数は、重力加速度ＧＲが印加されている状態で、右可動電極３１Ｒの回転軸ＡＸ１側と反対側の端部６４が、重力加速度ＧＲが印加されていない状態に比べ、ｚ軸方向において負側に約１.３μｍ移動するように、調整されている。
　比較例１による加速度センサ１０１では、ギャップ調整膜１２ａ，１２ｂの厚さは、ギャップ調整膜２２ａ，２２ｂの厚さよりも十分厚い。比較例１では、ギャップ調整膜１２ａ，１２ｂの厚さを１００μｍ、ギャップ調整膜２２ａ，２２ｂの厚さを３μｍにすることができる。
　図１１は、比較例１による加速度センサにおける左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間の静電容量ＣＬおよび右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間の静電容量ＣＲの回転角度依存性を示すグラフ図である。
　図１１の横軸は、重力加速度ＧＲが－ｚ軸方向に印加され、かつ、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒが振動していないとき、すなわち重力加速度ＧＲが印加された静止状態における左可動電極３１Ｌの回転角を基準とした、回転角の変化量ΔθＬ（反時計回りを正）を示す。また、図１１の横軸は、重力加速度ＧＲが－ｚ軸方向に印加され、かつ、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒが振動していないとき、すなわち重力加速度ＧＲが印加された静止状態における右可動電極３１Ｒの回転角を基準とした、回転角の変化量ΔθＲ（時計回りを正）を示す。
　言い換えれば、変化量ΔθＬは、重力加速度ＧＲが印加された静止状態から、左可動電極３１Ｌが回転軸ＡＸ１を中心として回転変位したときの、回転角のずれ量である。また、変化量ΔθＲは、重力加速度ＧＲが印加された静止状態から、右可動電極３１Ｒが回転軸ＡＸ１を中心として回転変位したときの、回転角のずれ量である。
　図１１では、重力加速度ＧＲが印加された状態での、静電容量ＣＬの変化量ΔθＬ依存性（図１１では、「重力有でのＣＬ」と表記）を、実線で示し、静電容量ＣＲの変化量ΔθＲ依存性（図１１では、「重力有でのＣＲ」と表記）を、一点鎖線で示している。
　なお、図１１では、重力加速度ＧＲが印加されていない状態での、静電容量ＣＬの左可動電極３１Ｌの回転角の変化量ΔθＬ依存性および静電容量ＣＲの右可動電極３１Ｒの回転角の変化量ΔθＲ依存性を、破線で示している（図１１では、「重力無でのＣＬ、ＣＲ」と表記）。
　重力加速度ＧＲが印加されていない場合、図７に示すように、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒは水平の位置で静止するため、静電容量ＣＬの回転角の変化量ΔθＬ依存性と、静電容量ＣＲの回転角の変化量ΔθＲ依存性とは、一致する。
　鉛直方向（－ｚ軸方向）に重力加速度ＧＲが印加された場合、図１０に示すように、ｙ軸方向の負側から正側に向かって視たときに、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒは反時計方向に回転変位し、ギャップ長ＧＡＰＬは約０.５μｍ減少し、ギャップ長ＧＡＰＲは約０.５μｍ増加する。そのため、ΔθＬ＝ΔθＲ＝０の場合、すなわち、重力加速度ＧＲが印加された静止状態における静電容量ＣＬの容量値と、静電容量ＣＲの容量値とが異なる。
　前述したように、一般に、加速度センサは、静電容量ＣＬの容量値と、静電容量ＣＲの容量値との容量差に基づいて、加速度を検出する。すなわち、加速度センサの出力ΔＣは、静電容量ＣＬの容量値と、静電容量ＣＲの容量値との容量差であり、この出力ΔＣに基づいて、加速度を検出する。そのため、静電容量ＣＲの容量値と、静電容量ＣＬの容量値との容量差において、重力加速度ＧＲに相当する静電容量ＣＲの容量値と、重力加速度ＧＲに相当する静電容量ＣＬの容量値とがキャンセルされていることが望ましい。
　すなわち、重力加速度ＧＲが印加され、かつ、重力加速度ＧＲより小さい鉛直方向の振動加速度が印加されていない状態で、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒが静止状態であるときに、重力加速度ＧＲに相当する静電容量ＣＬの容量値と、重力加速度ＧＲに相当する静電容量ＣＲの容量値とが等しいことが、望ましい。
　ここで、重力加速度ＧＲが印加され、かつ、重力加速度ＧＲより小さい鉛直方向の振動加速度が印加されていない状態で、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒが静止状態であるときに、静電容量ＣＬの容量値と、静電容量ＣＲの容量値とがキャンセルされていないと、重力加速度ＧＲより小さい鉛直方向の振動加速度を検知する精度が著しく低下する。
　例えば重力加速度ＧＲが印加され、かつ、重力加速度ＧＲより小さい鉛直方向の振動加速度が印加されていない状態で、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒが静止状態であるときに、静電容量ＣＲの容量値と、静電容量ＣＬの容量値とが重力加速度ＧＲに対応した容量値だけ異なる場合を考える。このような場合であって、重力加速度ＧＲの１０００分の１、すなわちＧＲ／１０００の加速度に相当する振幅の振動を１％の測定精度で測定するときは、検出器として、（１＋１／１０００－１／１０００００）ＧＲと、（１＋１／１０００＋１／１０００００）ＧＲとを分離する必要があるため、６桁の測定精度を有する検出器が必要である。
　一方、重力加速度ＧＲが印加され、かつ、重力加速度ＧＲより小さい鉛直方向の振動加速度が印加されていない状態で、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒが静止状態であるときに、静電容量ＣＲの容量値と、静電容量ＣＬの容量値とが等しい場合を考える。すなわち、静電容量ＣＲの容量値と、静電容量ＣＬの容量値とがキャンセルされる場合を考える。
　このような場合であって、重力加速度ＧＲの１０００分の１、すなわちＧＲ／１０００の加速度に相当する振幅の振動を１％の測定精度で測定するときは、検出器として、（０＋１／１０００－１／１０００００）ＧＲと、（０＋１／１０００＋１／１０００００）ＧＲとを分離するためには、３桁の測定精度を有する検出器を用いれば十分である。
　すなわち、重力加速度ＧＲが印加された静止状態で、静電容量ＣＬの容量値と、静電容量ＣＲの容量値との容量差が増加すると、加速度センサのダイナミックレンジを大きくする必要があり、加速度センサの検出回路の消費電力が増加するおそれがある。一方、ダイナミックレンジを大きくすることができない場合には、加速度センサにおける加速度の測定精度が低下するか、または、加速度の感度が低下するおそれがある。
　本発明者らは、本実施例１による加速度センサ１において、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒの回転角度を回転角度θ（水平状態でゼロ、時計回りを正、図６参照）としたときに、左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間の静電容量ＣＬの容量値および右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間の静電容量ＣＲの容量値の回転角度θ依存性を、詳細に検討した。その結果、静電容量ＣＲの容量値および静電容量ＣＬの容量値が、下記式（１）～式（５）を満たすことを見出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　　　　　　　　　　　　　
ここで、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　　　　　　　　　　　　　　　　　
であり、また、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　　　　　　　　　　　　　　　　　
である。
　さらに、εは、左空間２３Ｌおよび右空間２３Ｒを占める気体の誘電率であり、ＳＬは、静電容量ＣＬに対応した有効電極面積であり、ＳＲは、静電容量ＣＲに対応した有効電極面積である。
　本実施例１では、左上部電極２１Ｌの面積は、左可動電極３１Ｌの面積と等しいが、右上部電極２１Ｒの面積は、右可動電極３１Ｒの面積よりも小さい。そのため、静電容量ＣＬに対応した有効電極面積は、左上部電極２１Ｌの面積(ただし左可動電極３１Ｌの面積と等しい)であり、静電容量ＣＲに対応した有効電極面積は、右上部電極２１Ｒの面積である。
　式（１）～式（５）において、回転角度θを０に近づけたときに、式（１）に示す静電容量ＣＬの容量値および式（２）に示す静電容量ＣＲの容量値は、平行平板型コンデンサの静電容量の式に漸近する。そのため、式（１）～式（５）は、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒが傾斜することを考慮した式ということができる。
　図１２は、本実施例１による加速度センサにおける左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間の静電容量ＣＬおよび右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間の静電容量ＣＲの回転角度依存性を示すグラフ図である。図１２の横軸は、図１１の横軸と同様に、回転角の変化量ΔθＬおよび回転角の変化量ΔθＲを示す。
　図１２に示すように、本実施例１では、ΔθＬ＝ΔθＲ＝０の場合、静電容量ＣＬの容量値と、静電容量ＣＲの容量値とは等しい。しかし、ΔθＬ＝ΔθＲ≠０の場合、静電容量ＣＬの容量値と、静電容量ＣＲの容量値とは異なる。これは、ΔθＬ＝ΔθＲ＝０における静電容量ＣＬの１次導関数ＣＬ’と、静電容量ＣＲの１次導関数ＣＲ’とが等しくなく、かつ、ΔθＬ＝ΔθＲ＝０における静電容量ＣＲの２次導関数ＣＲ”と、静電容量ＣＬの２次導関数ＣＬ”とが等しくないことによる。
　これは、前述した式（１）～式（５）を用いて説明したように、本発明者らが、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒが傾斜することを考慮したためであり、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒが傾斜することに起因する現象である。
　＜本実施例１による加速度センサの主要な特徴と効果＞
　以上説明したように、本実施例１による加速度センサ１では、距離ＬＸＬｔｓと距離ＬＸＲｔｓとは等しく、かつ、距離ＬＸＬｔｅが距離ＬＸＲｔｅよりも小さい。
　これにより、重力加速度ＧＲが印加され、かつ、重力加速度ＧＲより小さい鉛直方向の振動加速度が印加されていない状態で、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒが静止状態であるときに、静電容量ＣＬの容量値と、静電容量ＣＲの容量値とが等しくなる。
　従って、本実施例１によれば、重力加速度ＧＲより小さい鉛直方向の振動加速度を検知する精度が向上するので、感度が高く、消費電力が低い加速度センサを提供することができる。
　＜加速度センサの構成＞
　本実施例２による加速度センサの構成について、図１３～図１７を参照しながら説明する。
　図１３および図１４は、本実施例２による加速度センサの断面図である。図１５および図１６は、本実施例２による加速度センサの平面図である。図１７は、本実施例２による加速度センサの断面図である。
　図１３は、図１５および図１６のＡ－Ａ線に沿った断面図であり、図１４および図１７は、図１５および図１６のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。図１３および図１４は、重力加速度がｚ軸方向に印加されていない状態を示し、図１７は、重力加速度が－ｚ軸方向に印加されている状態を示す。すなわち、図１７は、重力加速度により左可動電極および右可動電極が回転軸を中心として回転変位した状態を示す。
　図１５は、キャップ層の下面の状態を示している。図１６は、キャップ層を除去して＋ｚ軸方向から透視した状態を示し、メンブレン層の状態を示している。
　図１３～図１７に示すように、本実施例２による加速度センサ２０１は、前述の実施例１による加速度センサ１と同様に、ベース層ＢＬと、メンブレン層ＭＬと、キャップ層ＣＤと、を有する。ベース層ＢＬは、ベース基板１０と、ギャップ調整膜１２ａ，１２ｂと、左空間１３Ｌと、右空間１３Ｒと、を有する。キャップ層ＣＤは、キャップ基板２０と、左上部電極２１Ｌと、右上部電極２１Ｒと、ギャップ調整膜２２ａ，２２ｂと、左空間２３Ｌと、右空間２３Ｒと、を有する。メンブレン層ＭＬは、左可動電極３１Ｌと、右可動電極３１Ｒと、ねじれバネ３２ａ，３２ｂと、固定部３３と、枠３４と、を有する。
　本実施例２による加速度センサ２０１と、前述の実施例１による加速度センサ１との相違点は、左上部電極２１Ｌの回転軸ＡＸ１側の端部４２（側面ＳＬ１）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離ＬＸＬｔｓと、右上部電極２１Ｒの回転軸ＡＸ１側の端部４３（側面ＳＲ１）と、回転軸ＡＸ１との間のｘ軸方向の距離ＬＸＲｔｓである。
　すなわち、前述の実施例１による加速度センサ１では、距離ＬＸＬｔｓと距離ＬＸＲｔｓとは等しい。これに対して、本実施例２による加速度センサ２０１では、距離ＬＸＬｔｓが距離ＬＸＲｔｓよりも小さく、かつ、距離ＬＸＬｔｅが距離ＬＸＲｔｅよりも小さく、かつ、距離ＬＸＬｔｅと距離ＬＸＬｔｓとの差が、距離ＬＸＲｔｅと距離ＬＸＲｔｓとの差より小さい、ことを特徴とする。
　本実施例２による加速度センサ２０１では、距離ＬＸＬｔｓを２００μｍとし、距離ＬＸＬｔｅを１８８４μｍとすることができる。すなわち、距離ＬＸＬｔｅと距離ＬＸＬｔｓとの差を、１６８４μｍとすることができる。
　一方、距離ＬＸＲｔｓを５２９μｍとし、距離ＬＸＲｔｅを３０００μｍとすることができる。すなわち、距離ＬＸＲｔｅと距離ＬＸＲｔｓとの差を、２４７１μｍとすることができる。
　図１８は、本実施例２による加速度センサにおける左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間の静電容量ＣＬおよび右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間の静電容量ＣＲの回転角度依存性を示すグラフ図である。図１８の横軸は、図１１の横軸と同様に、回転角の変化量ΔθＬおよび回転角の変化量ΔθＲを示す。
　本実施例２による加速度センサ２０１では、距離ＬＸＬｔｓが距離ＬＸＲｔｓよりも小さく、かつ、距離ＬＸＬｔｅが距離ＬＸＲｔｅよりも小さく、かつ、距離ＬＸＬｔｅと距離ＬＸＬｔｓとの差が、距離ＬＸＲｔｅと距離ＬＸＲｔｓとの差より小さい。そのため、ΔθＬ＝ΔθＲ＝０を満たす位置、すなわち鉛直方向（－ｚ軸方向）に重力加速度ＧＲが印加されている状態における左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒの静止位置において、静電容量ＣＬの１次導関数ＣＬ’が静電容量ＣＲの１次導関数ＣＲ’と等しく、かつ、静電容量ＣＬの２次導関数ＣＬ”が静電容量ＣＲの２次導関数ＣＲ”と等しい。そのため、回転角の変化量ΔθＬおよび回転角の変化量ΔθＲの広い範囲で、静電容量ＣＬが静電容量ＣＲと等しくなる。
　また、静電容量ＣＬの２次導関数ＣＬ”と、静電容量ＣＲの２次導関数ＣＲ”との間に差が生じると、加速度センサの静電容量ＣＬと静電容量ＣＲとの容量差に対応した出力ΔＣの、変化量ΔθＬおよびΔθＲに対する直線性が低下するおそれがある。
　図１９は、前述の実施例１、本実施例２および比較例１によるそれぞれの加速度センサに加速度が印加されたときの出力ΔＣの非線形性を示すグラフ図である。図１９の横軸は、印加加速度を示す。図１９の縦軸は、出力ΔＣの非線形性を示す。
　図１９に示すように、前述の実施例１による加速度センサにおける出力ΔＣの非線形性は、比較例１による加速度センサにおける出力ΔＣの非線形性よりも小さくなっている。さらに、本実施例２による加速度センサにおける出力ΔＣの非線形性は、前述の実施例１による加速度センサにおける出力ΔＣの非線形性よりも小さくなっている。これにより、前述の実施例１および本実施例２による加速度センサの効果は明白である。
　＜本実施例２による加速度センサの主要な特徴と効果＞
　以上説明したように、本実施例２による加速度センサ２０１では、距離ＬＸＬｔｓが距離ＬＸＲｔｓよりも小さく、かつ、距離ＬＸＬｔｅが距離ＬＸＲｔｅよりも小さく、かつ、距離ＬＸＬｔｅと距離ＬＸＬｔｓとの差が、距離ＬＸＲｔｅと距離ＬＸＲｔｓとの差より小さい。
　これにより、重力加速度ＧＲが印加されているときの可動電極の静止位置において、静電容量ＣＬの１次導関数ＣＬ’を静電容量ＣＲの１次導関数ＣＲ’と等しく、かつ、静電容量ＣＬの２次導関数ＣＬ”を静電容量ＣＲの２次導関数ＣＲ”と等しくなる。
　従って、本実施例２によれば、前述の実施例１による効果に加えて、線形性に優れた出力ΔＣを出力することができるので、感度が高く、消費電力が低く、印加された加速度に対する出力の線形性が高い加速度センサを提供することができる。
　＜本実施例２の変形例＞
　鉛直方向の加速度を高精度に測定する方法として、可動電極と固定電極との間に電圧を印加し、発生するクーロン力で可動電極の位置を制御するサーボ制御による方法が考えられる。以下では、サーボ制御による方法を用いて加速度を検出する加速度センサを、本実施例２の変形例として、以下に説明する。
　図２０は、本実施例２の変形例による加速度センサの平面図である。
　図２０に示すように、本実施例２の変形例による加速度センサ２０１ａでは、キャップ層ＣＤは、左上部電極２１Ｌおよび右上部電極２１Ｒに加え、左サーボ制御用上部電極２４Ｌと、右サーボ制御用上部電極２４Ｒと、を有する。
　左サーボ制御用上部電極２４Ｌは、図１３に示した左上部電極２１Ｌと同様に、領域ＡＲ１Ｌのうちギャップ調整膜２２ｂが形成された領域以外の領域で、キャップ基板２０の下面下、すなわちキャップ基板２０下に形成されている。左サーボ制御用上部電極２４Ｌは、平面視において、左上部電極２１Ｌのｙ軸方向における一方の側に、配置されている。
　右サーボ制御用上部電極２４Ｒは、図１３に示した右上部電極２１Ｒと同様に、領域ＡＲ１Ｒのうちギャップ調整膜２２ｂが形成された領域以外の領域で、キャップ基板２０の下面下、すなわちキャップ基板２０下に形成されている。右サーボ制御用上部電極２４Ｒは、平面視において、右上部電極２１Ｒのｙ軸方向における一方の側に、配置されている。
　なお、本実施例２の変形例による加速度センサ２０１ａの構造を、前述の実施例１による加速度センサ１と同様な構造とし、左サーボ制御用上部電極および右サーボ制御用上部電極をそれぞれ左上部電極２１Ｌおよび右上部電極２１Ｒと兼用してもよい。または、本実施例２の変形例による加速度センサ２０１ａが、左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒに加え、左サーボ制御用可動電極と、右サーボ制御用可動電極と、を有してもよい。
　すなわち、左サーボ制御用上部電極と、左上部電極２１Ｌとを別に設けても一体的に設けてもよく、また、右サーボ制御用上部電極と、右上部電極２１Ｒとを別に設けても一体的に設けてもよく、いずれの場合にも、同様の効果を有する。さらに、左サーボ制御用可動電極と、左可動電極３１Ｌとを別に設けても一体的に設けてもよく、また、右サーボ制御用可動電極と、右可動電極３１Ｒとを別に設けても一体的に設けてもよく、いずれの場合にも、同様の効果を有する。
　サーボ制御で用いるクーロン力は、静電容量ＣＬの１次導関数ＣＬ’に比例し、静電容量ＣＲの１次導関数ＣＲ’に比例する。そのため、１次導関数ＣＬ’の変化量ΔθＬ依存性と１次導関数ＣＲ’の変化量ΔθＲ依存性とが異なる場合、左サーボ制御用上部電極２４Ｌと左上部電極２１Ｌとの間に印加するサーボ電圧と、右サーボ制御用上部電極２４Ｒと右上部電極２１Ｒとの間に印加するサーボ電圧とをそれぞれ異なる値に制御する必要が生じ、サーボ制御が煩雑になる。
　また、１次導関数ＣＬ’と１次導関数ＣＲ’のうち、小さい方に合わせて最大サーボ電圧を決定する必要があるため、サーボ電圧が高電圧化するおそれがある。それに伴って、鉛直方向（－ｚ軸方向）に印加される微小な振動加速度を精度よく検出できない、または、加速度センサの消費電力が増大するおそれがある。
　一方、本実施例２の変形例による加速度センサ２０１ａでも、本実施例２による加速度センサ２０１と同様に、距離ＬＸＬｔｓが距離ＬＸＲｔｓよりも小さく、かつ、距離ＬＸＬｔｅが距離ＬＸＲｔｅよりも小さく、かつ、距離ＬＸＬｔｅと距離ＬＸＬｔｓとの差が、距離ＬＸＲｔｅと距離ＬＸＲｔｓとの差より小さい。
　従って、加速度センサ２０１ａにおける左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間の静電容量ＣＬの容量値の回転角度依存性を、図１８に示した加速度センサ２０１における左可動電極３１Ｌと左上部電極２１Ｌとの間の静電容量ＣＬの容量値の回転角度依存性と、同様にすることができる。
　また、加速度センサ２０１ａにおける右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間の静電容量ＣＲの容量値の回転角度依存性を、図１８に示した本実施例２による加速度センサ２０１における右可動電極３１Ｒと右上部電極２１Ｒとの間の静電容量ＣＲの容量値の回転角度依存性と、同様にすることができる。
　ここで、本実施例２に対する変形例の関係と同様に、比較例１および前述の実施例１に対して、左サーボ制御用上部電極および右サーボ制御用上部電極を形成したものを、それぞれ比較例２および比較例３とする。
　分りやすいように、比較例２の左サーボ制御用上部電極および右サーボ制御用上部電極の面積は、比較例１の左上部電極および右上部電極の面積とそれぞれ同じに設定している。また、比較例３の左サーボ制御用上部電極および右サーボ制御用上部電極の面積は、前述の実施例１の左上部電極および右上部電極の面積とそれぞれ同じに設定している。
　サーボ電圧を印加した時に左上部電極２１Ｌおよび右上部電極２１Ｒで発生するクーロン力の絶対値は、容量値とギャップ量の比で表される。従って例えばサーボ電圧１Ｖを印加した場合、比較例２でのクーロン力の絶対値は、左上部電極２１Ｌで２．３μＮ、右上部電極２１Ｒで０．８μＮとなり、比較例３でのクーロン力の絶対値は、左上部電極２１Ｌで１．５μＮ、右上部電極２１Ｒで１．２μＮとなる。
　一方、本実施例２による変形例でのクーロン力の絶対値は、左上部電極２１Ｌで１．３μＮ、右上部電極２１Ｒで１．３μＮとなる。
　このように、本実施例２による変形例では、例えばサーボ電圧１Ｖを印加した時に、左上部電極２１Ｌで発生するクーロン力が、右上部電極２１Ｒで発生するクーロン力と等しくなるため、サーボ制御が煩雑にならず、サーボ電圧を低電圧化することができる。
　つまり、本実施例２による変形例でも、本実施例２と同様に、重力加速度ＧＲが印加されているときの左可動電極３１Ｌおよび右可動電極３１Ｒの静止位置において、静電容量ＣＬの１次導関数ＣＬ’を静電容量ＣＲの１次導関数ＣＲ’と等しく、静電容量ＣＬの２次導関数ＣＬ”を静電容量ＣＲの２次導関数ＣＲ”と等しくすることができる。
　これにより、サーボ制御が煩雑にならず、サーボ電圧を低電圧化することができる。その結果、鉛直方向（－ｚ軸方向）に印加される微小な振動加速度を高精度で検出できる、または、加速度センサ２０１ａの消費電力を低減することができる。
　以上、本発明者らによってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
１　加速度センサ
１０　ベース基板
１２ａ，１２ｂ　ギャップ調整膜
１３Ｌ　左空間
１３Ｒ　右空間
２０　キャップ基板
２１Ｌ　左上部電極
２１Ｒ　右上部電極
２２ａ，２２ｂ　ギャップ調整膜
２３Ｌ　左空間
２３Ｒ　右空間
２４Ｌ　左サーボ制御用上部電極
２４Ｒ　右サーボ制御用上部電極
３１Ｌ　左可動電極
３１Ｒ　右可動電極
３２ａ，３２ｂ　ねじれバネ
３３　固定部
３４　枠
３５Ｌ　左空間
３５Ｒ　右空間
３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ　端部
３８ａ，３８ｂ　連結部
４１～４８，６１～６８　端部
１０１，２０１，２０１ａ　加速度センサ
ＡＲ１，ＡＲ１Ｌ，ＡＲ１Ｒ，ＡＲ２　領域
ＡＸ１　回転軸
ＢＬ　ベース層
ＣＤ　キャップ層
Ｇ１　起振源
Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ２ｄ，Ｇ２ｅ　受振器
Ｇ３　地表
Ｇ４ａ，Ｇ４ｂ　地層の境界
ＧＡＰＬ，ＧＡＰＲ　ギャップ長
ＧＲ　重力加速度
ＬＸＬｔｅ，ＬＸＬｔｓ，ＬＸＬｍｅ，ＬＸＬｍｓ　距離
ＬＸＲｔｅ，ＬＸＲｔｓ，ＬＸＲｍｅ，ＬＸＲｍｓ　距離
ＬＹＬｔ、ＬＹＲｔ　長さ
ＬＺｔ　距離
ＭＬ　メンブレン層
ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬ４　側面
ＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３，ＳＲ４　側面
ＳＭ１Ｌ，ＳＭ２Ｌ，ＳＭ３Ｌ，ＳＭ４Ｌ　側面
ＳＭ１Ｒ，ＳＭ２Ｒ，ＳＭ３Ｒ，ＳＭ４Ｒ　側面

Claims (11)

  1. 　第１基板と、
    　前記第１基板から第１方向に離間して設けられた第２基板と、
    　前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた、前記第１方向と直交する第２方向に沿った回転軸を中心として回転する可動部と、
    を有し、
    　前記可動部は、前記第１方向と前記第２方向に直交する第３方向に前記回転軸を挟んで設けられた、第１可動電極と第２可動電極と、を備え、
    　前記第２基板は、前記第１可動電極に対向する第１検出電極と、前記第２可動電極に対向する第２検出電極と、を備え、
    　前記第１可動電極と前記第１検出電極との間で容量を検出する第１検出領域の前記第３方向の幅と、前記第２可動電極と前記第２検出電極との間で容量を検出する第２検出領域の前記第３方向の幅とが互いに異なる、加速度センサ。
  2. 　請求項１記載の加速度センサにおいて、
    　前記第１可動電極は、加速度が印加された際に第１の向きに変位し、
    　前記第２可動電極は、前記加速度が印加された際に前記第１の向きと反対の第２の向きに変位する、加速度センサ。
  3. 　請求項１記載の加速度センサにおいて、
    　前記第１検出電極の前記第２方向の長さと、前記第２検出電極の前記第２方向の長さとが同じである、加速度センサ。
  4. 　請求項１記載の加速度センサにおいて、
    　平面視において、前記回転軸から、前記第１検出電極の前記回転軸側の第１端部までの第１距離と、前記回転軸から、前記第２検出電極の前記回転軸側の第２端部までの第２距離とが互いに異なる、加速度センサ。
  5. 　請求項１記載の加速度センサにおいて、
    　平面視において、前記回転軸から、前記第１検出電極の前記回転軸側の第１端部までの第１距離が、前記回転軸から、前記第２検出電極の前記回転軸側の第２端部までの第２距離よりも小さく、
    　平面視において、前記回転軸から、前記第１検出電極の前記回転軸側と反対側の第３端部までの第３距離が、前記回転軸から、前記第２検出電極の前記回転軸側と反対側の第４端部までの第４距離よりも小さく、
    　前記第３距離と前記第１距離との差が、前記第４距離と前記第２距離との差よりも小さい、加速度センサ。
  6. 　請求項１記載の加速度センサにおいて、
    　前記第１検出電極は、前記第２方向に互いに離間する第１電極部と、第２電極部と、から構成され、
    　前記第２検出電極は、前記第２方向に互いに離間する第３電極部と、第４電極部と、から構成され、
    　前記第１電極部と前記第１可動電極との間に第１電圧を印加し、
    　前記第３電極部と前記第２可動電極との間に第２電圧を印加する、加速度センサ。
  7. 　請求項６記載の加速度センサにおいて、
    　平面視において、前記回転軸から、前記第１検出電極の前記回転軸側の第１端部までの第１距離と、前記回転軸から、前記第２検出電極の前記回転軸側の第２端部までの第２距離とが互いに異なる、加速度センサ。
  8. 　請求項１記載の加速度センサにおいて、
    　前記第１可動電極は、前記第２方向に互いに離間する第５電極部と、第６電極部と、から構成され、
    　前記第２可動電極は、前記第２方向に互いに離間する第７電極部と、第８電極部と、から構成され、
    　前記第１検出電極と前記第５電極部との間に第３電圧を印加し、
    　前記第２検出電極と前記第７電極部との間に第４電圧を印加する、加速度センサ。
  9. 　請求項８記載の加速度センサにおいて、
    　平面視において、前記回転軸から、前記第１検出電極の前記回転軸側の第１端部までの第１距離と、前記回転軸から、前記第２検出電極の前記回転軸側の第２端部までの第２距離とが互いに異なる、加速度センサ。
  10. 　請求項１記載の加速度センサにおいて、
    　前記第１検出領域の平面視における第１面積と、前記第２検出領域の平面視における第２面積とが互いに異なる、加速度センサ。
  11. 　請求項１記載の加速度センサにおいて、
    　前記第１基板、前記第２基板および前記可動部は、単結晶シリコンからなる、加速度センサ。
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