JPH01224628A - 振動センサー構造 - Google Patents
振動センサー構造Info
- Publication number
- JPH01224628A JPH01224628A JP5246588A JP5246588A JPH01224628A JP H01224628 A JPH01224628 A JP H01224628A JP 5246588 A JP5246588 A JP 5246588A JP 5246588 A JP5246588 A JP 5246588A JP H01224628 A JPH01224628 A JP H01224628A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- substrate
- sensor
- recess
- frequency
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- Pending
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体タイプの振動センサーの構造に関するも
のである。
のである。
（従来の技術）
従来から、半導体センサーが用いられ、振動。
加速度などを検出することが行なわれている。
例えば、実開昭６１−１０２８７１号公報には、一端を
支持された片持ち梁の偏位を検出するものが記載され、
該片持ち梁の先端部の上面と下面の両面に錘を設は二つ
の錘の全体の重心を片持ち梁の厚さ方向の中心に一致さ
せるようにした構造のものが示されている。
支持された片持ち梁の偏位を検出するものが記載され、
該片持ち梁の先端部の上面と下面の両面に錘を設は二つ
の錘の全体の重心を片持ち梁の厚さ方向の中心に一致さ
せるようにした構造のものが示されている。
第３図に示すものは既に実用化されている振動センサー
で全体の大きさは１＋ｎｍ程度のものであり。
で全体の大きさは１＋ｎｍ程度のものであり。
第４図はその縦断面図である。第３図、第４図において
、半導体センサーはＳＬ基基板上電極ｄを持った片持ち
梁すとによって構成され、梁すはＳｉＯ２によって構成
される。外部からの振動入力によって片持ち梁すと基板
ａとの間の距踵の変化によって静電容量Ｃの変化を生じ
、該変化量を検出して振動を検知する形式のものである
。片持ち梁すは数本〜数十本をセンサー上に形成してい
る。
、半導体センサーはＳＬ基基板上電極ｄを持った片持ち
梁すとによって構成され、梁すはＳｉＯ２によって構成
される。外部からの振動入力によって片持ち梁すと基板
ａとの間の距踵の変化によって静電容量Ｃの変化を生じ
、該変化量を検出して振動を検知する形式のものである
。片持ち梁すは数本〜数十本をセンサー上に形成してい
る。
片持ち梁すはｂ□ｌｂ２ Ｔｂ３ Ｔｂ４・・・・・・
と長さを違えていて、長さによって振動する周波数が異
なり、振動時の静電容量の変化によって振動体の振動を
検出するものである。
と長さを違えていて、長さによって振動する周波数が異
なり、振動時の静電容量の変化によって振動体の振動を
検出するものである。
（発明が解決しようとする課題）
然し乍ら、上記の如き構成においては片持ち梁すの固有
振動数の制約から、特定の周波数の振動しか検出できな
かった。その為、より広範囲な周波数を検出できるよう
に多数本の片持ち梁をセンサー上に形成しなければなら
なかったので、広いスペースを使用する必要があった。
振動数の制約から、特定の周波数の振動しか検出できな
かった。その為、より広範囲な周波数を検出できるよう
に多数本の片持ち梁をセンサー上に形成しなければなら
なかったので、広いスペースを使用する必要があった。
また、振動センサーは小型化、集積化が重要であるにか
かわらず、従来のものは多岐に渡る振動数に対応出来ず
、半導体センサーとして好ましくなかった。
かわらず、従来のものは多岐に渡る振動数に対応出来ず
、半導体センサーとして好ましくなかった。
本発明のセンサーは広いスペースを取らず、しかも広範
囲の振動を検出することができる振動センサーを提供す
ることを目的とする。
囲の振動を検出することができる振動センサーを提供す
ることを目的とする。
（課題を解決しようとする手段）
本発明は振動を検出する半導体タイプのセンサーにおい
て、凹部が形成された基板と、該凹部上に配設され両端
を基板に支持された梁と、該梁の両側から側方に延びる
複数の腕部とを備えてなり、基板と腕部との間に静電容
量変化を生じるようにした振動センサー構造である。
て、凹部が形成された基板と、該凹部上に配設され両端
を基板に支持された梁と、該梁の両側から側方に延びる
複数の腕部とを備えてなり、基板と腕部との間に静電容
量変化を生じるようにした振動センサー構造である。
（作用）
上記の構成によって外部から振動入力があると、振動が
低周波であると梁が一様に振れ、高周波になる程２次、
３次ノードを有するモードを形成し、その振動の周波数
によって、基板上に配設された梁と該梁の両側から側方
に延びる複数の腕部とによって入力振動と共振する様々
な固有振動モードが形成される。このときの各腕の静電
容量の変化を検出し、それらの組み合おせて振動数を特
定することが出来る。
低周波であると梁が一様に振れ、高周波になる程２次、
３次ノードを有するモードを形成し、その振動の周波数
によって、基板上に配設された梁と該梁の両側から側方
に延びる複数の腕部とによって入力振動と共振する様々
な固有振動モードが形成される。このときの各腕の静電
容量の変化を検出し、それらの組み合おせて振動数を特
定することが出来る。
（実施例）
次に本発明の実施例を図によって説明すると、第１図に
おいてＳｉ基板１に凹部２が形成され、該凹部２上に梁
３が設けられ、梁３の両端をＳｉ基板１の両端に支持さ
せる。該梁３にはその両側に複数本の腕部４．４・・・
・・・が設けられる。この梁はＳｉＯ□（酸化シリコン
）などの絶縁物で形成され、その上に各腕部４の上面に
形成した金属電極４ａの金属配線５が形成される。通常
、この梁３は半導体の製造過程でプリント手段などによ
って構成される。そして、梁３の下部空間は酢酸−硝酸
系のシリコン選択エツチングによって凹部２が形成され
る。第１図の凹部２の右側部分は信号処理回路部６にな
っていて、梁３および腕部４と凹部２との間に形成され
る静電容量の変化から得られる電圧と電流を演算して振
動モードを検出するものである。
おいてＳｉ基板１に凹部２が形成され、該凹部２上に梁
３が設けられ、梁３の両端をＳｉ基板１の両端に支持さ
せる。該梁３にはその両側に複数本の腕部４．４・・・
・・・が設けられる。この梁はＳｉＯ□（酸化シリコン
）などの絶縁物で形成され、その上に各腕部４の上面に
形成した金属電極４ａの金属配線５が形成される。通常
、この梁３は半導体の製造過程でプリント手段などによ
って構成される。そして、梁３の下部空間は酢酸−硝酸
系のシリコン選択エツチングによって凹部２が形成され
る。第１図の凹部２の右側部分は信号処理回路部６にな
っていて、梁３および腕部４と凹部２との間に形成され
る静電容量の変化から得られる電圧と電流を演算して振
動モードを検出するものである。
第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は上記構成による固有
振動モードを示す図で、外部から振動入力があると、そ
の振動の周波数によって、Ｓｉ基板１（第１図参照）上
に配設された梁３と該梁３の両側から側方に延びる複数
の腕部４とによって入力振動と共振する様々な固有振動
モードが形成される。振動が低周波であると梁が一様に
振れ、高周波になる程２次、３次ノードを有するモード
を形成し、このときの各腕部の静電容量の変化を検出し
、それらの組み合わせで振動数を特定することが出来る
のである。例えば、第２図（ａ）は５にＨｚに相当する
例で、該モードではＣ□、Ｃ４゜ＣＧが大きく、Ｃ，、
Ｃ，、Ｃ，が小さい。第２図（ｂ）は７ ＫＨｚに相当
し、このモードでは梁自身が大きく上下に振動し、梁部
側の位相の差はなく、中央の（：、、、Ｃ４が大きく、
Ｃ，、Ｃ，およびＣｓ。
振動モードを示す図で、外部から振動入力があると、そ
の振動の周波数によって、Ｓｉ基板１（第１図参照）上
に配設された梁３と該梁３の両側から側方に延びる複数
の腕部４とによって入力振動と共振する様々な固有振動
モードが形成される。振動が低周波であると梁が一様に
振れ、高周波になる程２次、３次ノードを有するモード
を形成し、このときの各腕部の静電容量の変化を検出し
、それらの組み合わせで振動数を特定することが出来る
のである。例えば、第２図（ａ）は５にＨｚに相当する
例で、該モードではＣ□、Ｃ４゜ＣＧが大きく、Ｃ，、
Ｃ，、Ｃ，が小さい。第２図（ｂ）は７ ＫＨｚに相当
し、このモードでは梁自身が大きく上下に振動し、梁部
側の位相の差はなく、中央の（：、、、Ｃ４が大きく、
Ｃ，、Ｃ，およびＣｓ。
Ｃ６は中間の大きさになる。また、第２図（Ｃ）のモー
ドは１０ＫＨｚに相当し、位相がそれぞれ反対で、Ｃ工
〜Ｃ６はすべて大きい。第２図（ｄ）のモードはＣ，、
Ｃ，が大、Ｃ工、Ｃ６が小、Ｃ，、Ｃ４は変化しない。
ドは１０ＫＨｚに相当し、位相がそれぞれ反対で、Ｃ工
〜Ｃ６はすべて大きい。第２図（ｄ）のモードはＣ，、
Ｃ，が大、Ｃ工、Ｃ６が小、Ｃ，、Ｃ４は変化しない。
これらの例は一つのセンサーについての実験に基づいて
求めたモードであって、例示のようなモードを振動試験
によって確立し実用に供するものである。
求めたモードであって、例示のようなモードを振動試験
によって確立し実用に供するものである。
本発明は第３図に示すような片持梁式のものと全く異な
り、梁と腕部との達成運動によって作動するものである
。梁の厚さを厚くすると周波数は上がり、腕部を長くす
ると低い振動レンジに対応するもので、予想される振動
にあわせた梁および腕部の設定が望まれる。
り、梁と腕部との達成運動によって作動するものである
。梁の厚さを厚くすると周波数は上がり、腕部を長くす
ると低い振動レンジに対応するもので、予想される振動
にあわせた梁および腕部の設定が望まれる。
また、信号処理回路部６においては、電極の上下動によ
る静電容量の変化による振動数を検出し、該検出値によ
って減振動手段例えば、位相を反対にしたアクチエータ
などによって錘を操作して振動の減衰を図ることが出来
るものである。
る静電容量の変化による振動数を検出し、該検出値によ
って減振動手段例えば、位相を反対にしたアクチエータ
などによって錘を操作して振動の減衰を図ることが出来
るものである。
なお、本発明は振動センサーとして効果を発揮する以外
に、加速度センサー、衝突センサーあるいは雨滴センサ
ーとしても利用できる。
に、加速度センサー、衝突センサーあるいは雨滴センサ
ーとしても利用できる。
（発明の効果）
以上述べた如く、本発明は振動を検出する半導体タイプ
のセンサーであって、凹部が形成された基板と、該凹部
上に配設され両端を基板に支持された梁と、該梁の両側
から側方に延びる複数の腕部とを備えてなり、基板と腕
部との間に静電容量変化を生じるようにした振動センサ
ー構造であるので、従来は、第３図に示すような構造に
おいて、片持ち梁の固有振動数の制約から、特定の周波
数の振動しか検出出来ず、より広範囲な周波数を検出で
きるようにするためには複数本の片持ち梁をセンサー上
に数多く形成しなければならなかったが１本発明におい
ては、その必要が無く小型ながら多くの振動モードを検
出することができるものである。
のセンサーであって、凹部が形成された基板と、該凹部
上に配設され両端を基板に支持された梁と、該梁の両側
から側方に延びる複数の腕部とを備えてなり、基板と腕
部との間に静電容量変化を生じるようにした振動センサ
ー構造であるので、従来は、第３図に示すような構造に
おいて、片持ち梁の固有振動数の制約から、特定の周波
数の振動しか検出出来ず、より広範囲な周波数を検出で
きるようにするためには複数本の片持ち梁をセンサー上
に数多く形成しなければならなかったが１本発明におい
ては、その必要が無く小型ながら多くの振動モードを検
出することができるものである。
第１図は本発明の詳細な説明するための実施例を示す斜
視図、第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ振動
モードの種類の一例を示す斜視図、第３図は従来例の斜
視図、第４図は第３図の断面拡大図である。 １・・・・・・Ｓｉ基板、２・・・・・・凹部、３・・
・・・・梁、４・・・・・・腕部、５・・・・・・金属
配線、６・・・・・・信号処理回路部。 晃１図 第２図 ｒ−１−一−−−−コ 第３図 ％４図
視図、第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ振動
モードの種類の一例を示す斜視図、第３図は従来例の斜
視図、第４図は第３図の断面拡大図である。 １・・・・・・Ｓｉ基板、２・・・・・・凹部、３・・
・・・・梁、４・・・・・・腕部、５・・・・・・金属
配線、６・・・・・・信号処理回路部。 晃１図 第２図 ｒ−１−一−−−−コ 第３図 ％４図
Claims (1)
- （１）振動を検出する半導体タイプのセンサーにおいて
、凹部が形成された基板と、該凹部上に配設され両端を
基板に支持された梁と、該梁の両側から側方に延びる複
数の腕部とを備えてなり、基板と腕部との間に静電容量
変化を生じるようにした振動センサー構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5246588A JPH01224628A (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 振動センサー構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5246588A JPH01224628A (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 振動センサー構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01224628A true JPH01224628A (ja) | 1989-09-07 |
Family
ID=12915466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5246588A Pending JPH01224628A (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 振動センサー構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01224628A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002107221A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-10 | Sekisui House Ltd | 振動周波数簡易測定器 |
| JP2004117368A (ja) * | 2003-10-14 | 2004-04-15 | Tokyo Electron Ltd | 音響センサ |
-
1988
- 1988-03-04 JP JP5246588A patent/JPH01224628A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002107221A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-10 | Sekisui House Ltd | 振動周波数簡易測定器 |
| JP2004117368A (ja) * | 2003-10-14 | 2004-04-15 | Tokyo Electron Ltd | 音響センサ |
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