JPH03269370A - 半導体二次元加速度センサ - Google Patents
半導体二次元加速度センサInfo
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- JPH03269370A JPH03269370A JP2068427A JP6842790A JPH03269370A JP H03269370 A JPH03269370 A JP H03269370A JP 2068427 A JP2068427 A JP 2068427A JP 6842790 A JP6842790 A JP 6842790A JP H03269370 A JPH03269370 A JP H03269370A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—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
- G01P2015/0805—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
- 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
- G01P2015/084—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 the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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〕
本発明は半導体二次元加速度センサに関するもので、車
両、航空機、建造物などに取付けて、二次元方向からの
加速度検出に使用されるものである。
両、航空機、建造物などに取付けて、二次元方向からの
加速度検出に使用されるものである。
従来より、片持ちはり式或いは両持ちはり式の半導体加
速度センサが種々提案されているが、これらの加速度セ
ンサはいずれも加速度の検出方向が一方向だけのもの、
即ち一次元の加速度センサである。
速度センサが種々提案されているが、これらの加速度セ
ンサはいずれも加速度の検出方向が一方向だけのもの、
即ち一次元の加速度センサである。
よって、二次元方向からの加速度を検出するには、上記
タイプの一次元加速度センサを２個準備し、各センサを
加速度の検出方向が互に直交するように立体的に取付け
ていた（例えば、特開昭６３−１１８６６７号公報参照
）。
タイプの一次元加速度センサを２個準備し、各センサを
加速度の検出方向が互に直交するように立体的に取付け
ていた（例えば、特開昭６３−１１８６６７号公報参照
）。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のように、従来の二次元加速度センサは、−次元加
速度センサを２個必要とし、しかもそれらの各センサを
立体的に取付けるには加速度検出の方向を互に直交させ
るよう正確な設置が要求されることから、コストアップ
を招来すると共に大形化するという問題があった。
速度センサを２個必要とし、しかもそれらの各センサを
立体的に取付けるには加速度検出の方向を互に直交させ
るよう正確な設置が要求されることから、コストアップ
を招来すると共に大形化するという問題があった。
また、片持ちはり式の一次元加速度センザは、第１４図
（平面図）、第１５図（第１４図のＸ−Ｘ線断面図）、
第１６図（第１４図の一部切欠斜視図）に示すように、
半導体基板１の中央部に形成されている重り部２の重心
ＣＧの位置が片持ちはり部３の軸心３ａより下方にある
ので、重り部２に一次元方向の加速度（上下方向の加速
度）以外の加速度が加わったときにも、片持ちはり部３
にねじれが生じ、該はり部３の表面に並列に形成されて
いる（不純物拡散又はイオン注入等による）ピエゾ抵抗
４，５の抵抗値変化が起り、該ピエゾ抵抗４，５と協働
する２個の外付き抵抗とて組まれているホイートストン
ブリッジ回路に出力が現われ、必要とする一次元方向の
加速度検出が正確にできないという欠点があり、したが
って、かかる−次元加速度センサを直交状態に取付けて
二次元加速度センサを構成しても、二次元方向の加速度
を正確に検出することができないという問題があった。
（平面図）、第１５図（第１４図のＸ−Ｘ線断面図）、
第１６図（第１４図の一部切欠斜視図）に示すように、
半導体基板１の中央部に形成されている重り部２の重心
ＣＧの位置が片持ちはり部３の軸心３ａより下方にある
ので、重り部２に一次元方向の加速度（上下方向の加速
度）以外の加速度が加わったときにも、片持ちはり部３
にねじれが生じ、該はり部３の表面に並列に形成されて
いる（不純物拡散又はイオン注入等による）ピエゾ抵抗
４，５の抵抗値変化が起り、該ピエゾ抵抗４，５と協働
する２個の外付き抵抗とて組まれているホイートストン
ブリッジ回路に出力が現われ、必要とする一次元方向の
加速度検出が正確にできないという欠点があり、したが
って、かかる−次元加速度センサを直交状態に取付けて
二次元加速度センサを構成しても、二次元方向の加速度
を正確に検出することができないという問題があった。
そこで、重り部２の表面に、金、銀などの比重の大きい
金属材料を取付け、重り部２の重心ＣＧの位置を片持ち
はり部３の軸心３ａにほぼ一致させることにより上記の
欠点を除く手段も提案されているが、コストアップにな
り、二次元加速度センサへの採用には適しないものであ
る。
金属材料を取付け、重り部２の重心ＣＧの位置を片持ち
はり部３の軸心３ａにほぼ一致させることにより上記の
欠点を除く手段も提案されているが、コストアップにな
り、二次元加速度センサへの採用には適しないものであ
る。
なお、上記の問題点は、両持ちはり式の一次元加速度セ
ンサにおいても存在する。
ンサにおいても存在する。
さらに、抵抗ρを有するピエゾ抵抗のピエゾ抵抗変化Δ
ρと応力Ｔは、Δρ−ρ７Ｔ（１［：ピエゾ抵抗係数）
の関係がある。よって、ピエゾ抵抗の抵抗値が大きいほ
ど、またはり部に加わる応力が大きいほど、ピエゾ抵抗
変化が大きいことから、ピエゾ抵抗の長さ対巾比（Ｄ／
ω）を大きくすることが検出精度の向上を期しうるもの
である。
ρと応力Ｔは、Δρ−ρ７Ｔ（１［：ピエゾ抵抗係数）
の関係がある。よって、ピエゾ抵抗の抵抗値が大きいほ
ど、またはり部に加わる応力が大きいほど、ピエゾ抵抗
変化が大きいことから、ピエゾ抵抗の長さ対巾比（Ｄ／
ω）を大きくすることが検出精度の向上を期しうるもの
である。
かかる事情からみると、上記従来の片持ちはり部３は構
造上延出長さおよび巾が制約され、かつ機械的強度の見
地から厚さにも限度があるために長さおよび０１を小さ
く（細く）形成されるので、ピエゾ抵抗４．５の長さも
小さく形成せざるを得す、したがって上記のｇ／ωが小
さくなって検出精度の点において問題があった。
造上延出長さおよび巾が制約され、かつ機械的強度の見
地から厚さにも限度があるために長さおよび０１を小さ
く（細く）形成されるので、ピエゾ抵抗４．５の長さも
小さく形成せざるを得す、したがって上記のｇ／ωが小
さくなって検出精度の点において問題があった。
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、−個の
加速度センサで二次元方向の加速度を正確に検出し、か
つ安価な半導体二次元加速度センサを提供することを目
的とする。
加速度センサで二次元方向の加速度を正確に検出し、か
つ安価な半導体二次元加速度センサを提供することを目
的とする。
本発明は、上記の目的を達成するために、半導体基板の
中央部に形成した重り部と、該重り部を囲むように形成
した枠部と、該枠部に前記重り部を接続支持するように
重り部より延出形成した４個の弾性変形可能な撓み部と
、該４個の撓み部にそれぞれ並列に形成され、２組のホ
イートストンブリッジ回路を構成するピエゾ抵抗と、か
らなる − 二次元加速度センサにおいて、前記各ピエゾ抵抗は、長
さ対巾比を大きく形成し、それぞれの長手方向を前記撓
み部の延出方向と直交し、かつ前記重り部側と枠部側と
に形成したことを特徴とする。
中央部に形成した重り部と、該重り部を囲むように形成
した枠部と、該枠部に前記重り部を接続支持するように
重り部より延出形成した４個の弾性変形可能な撓み部と
、該４個の撓み部にそれぞれ並列に形成され、２組のホ
イートストンブリッジ回路を構成するピエゾ抵抗と、か
らなる − 二次元加速度センサにおいて、前記各ピエゾ抵抗は、長
さ対巾比を大きく形成し、それぞれの長手方向を前記撓
み部の延出方向と直交し、かつ前記重り部側と枠部側と
に形成したことを特徴とする。
また、前記弾性変形可能な撓み部を、前記重り部の全外
周より延出形成して、連続した環状のダイヤフラム部を
構威し、又は、重り部の全外周より延出し、かつ周囲方
向に４個の切欠空間部を形成して４個のはり部を構成し
たことを特徴とする。
周より延出形成して、連続した環状のダイヤフラム部を
構威し、又は、重り部の全外周より延出し、かつ周囲方
向に４個の切欠空間部を形成して４個のはり部を構成し
たことを特徴とする。
さらに、一方の対向する２個の撓み部２２ａ。
２２ｃの重り部２１側にピエゾ抵抗Ｒｘ２’ Ｒｘ３を
、また枠部２３側にＲｘ１、 Ｒｘ４をそれぞれ形成す
ると共に、他方の対向する２個の撓み部２２ｂ。
、また枠部２３側にＲｘ１、 Ｒｘ４をそれぞれ形成す
ると共に、他方の対向する２個の撓み部２２ｂ。
２２ｄの重り部２１側にピエゾ抵抗Ｒｙ２、Ｒｙ３を、
また枠部２３側にＲ，、Ｒ，をそれぞれ形成したことを
特徴とする。
また枠部２３側にＲ，、Ｒ，をそれぞれ形成したことを
特徴とする。
そして、ピエゾ抵抗Ｒｘ１、 Ｒｘ３が一組のホイート
ストンブリッジ回路の一方の対辺を、ピエゾ抵抗Ｒ８２
、Ｒ１４が他方の対辺をそれぞれ構成するように接続す
ると共に、ピエゾ抵抗Ｒｙ１、 Ｒｙ３が他組のホイ
ートストンブリッジ回路の一方の対辺を、ピエゾ抵抗Ｒ
ｙ２’ Ｒｙ４が他方の対辺をそれぞれ構成するように
接続したことを特徴とする。
ストンブリッジ回路の一方の対辺を、ピエゾ抵抗Ｒ８２
、Ｒ１４が他方の対辺をそれぞれ構成するように接続す
ると共に、ピエゾ抵抗Ｒｙ１、 Ｒｙ３が他組のホイ
ートストンブリッジ回路の一方の対辺を、ピエゾ抵抗Ｒ
ｙ２’ Ｒｙ４が他方の対辺をそれぞれ構成するように
接続したことを特徴とする。
加速度を受けて重り部が変位すると、重り部の周囲に形
成されている各撓み部の重り部側と枠部側とで発生する
応力の方向が逆になり、各撓み部に並列形成されている
一対あての各ピエゾ抵抗の抵抗変化の符号が逆となるこ
とから、必要とする二次元方向の加速度を受けたときに
それぞれ最大出力が出るように組んだ２組のホイートス
トンブリッジ回路からの出力により検知する。
成されている各撓み部の重り部側と枠部側とで発生する
応力の方向が逆になり、各撓み部に並列形成されている
一対あての各ピエゾ抵抗の抵抗変化の符号が逆となるこ
とから、必要とする二次元方向の加速度を受けたときに
それぞれ最大出力が出るように組んだ２組のホイートス
トンブリッジ回路からの出力により検知する。
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は一実施例の構成を示す平面図であり、シリコン
ウェハのような半導体基板２０に異方性エツチング加工
を行って、中央部に重り部２１゜該重り部２１の全外周
にダイヤフラム部２２（弾性変形可能な撓み部２２ａ〜
２２ｄの延出形成）、該ダイヤフラム部２２の全外周に
枠部２３（枠辺２３ａ〜２３ｄの連続形成）が一体形成
されている。
ウェハのような半導体基板２０に異方性エツチング加工
を行って、中央部に重り部２１゜該重り部２１の全外周
にダイヤフラム部２２（弾性変形可能な撓み部２２ａ〜
２２ｄの延出形成）、該ダイヤフラム部２２の全外周に
枠部２３（枠辺２３ａ〜２３ｄの連続形成）が一体形成
されている。
而して、第２図（第１図のＩ−Ｉ線断面図）、第３図（
第１図の■−■線断面図）、および第４図（第１図の一
部切欠斜視図）に示すように、上記の重り部２１と枠部
２３は同一の肉厚に形成され、ダイヤフラム部２２の各
撓み部２２ａ〜２２ｄは肉薄に形成されている。
第１図の■−■線断面図）、および第４図（第１図の一
部切欠斜視図）に示すように、上記の重り部２１と枠部
２３は同一の肉厚に形成され、ダイヤフラム部２２の各
撓み部２２ａ〜２２ｄは肉薄に形成されている。
さらに、前記ダイヤフラム部２２の一組の対向する一方
の撓み部２２ａの表面には、枠部２３の枠辺２３ａ側に
長方形のピエゾ抵抗Ｒｘ□が、重り部２１側に長方形の
ピエゾ抵抗Ｒｘ□がそれぞれ不純物拡散又はイオン注入
等により形成されており、また他方の撓み部２２ｃの表
面には、重り部２１側に長方形のピエゾ抵抗Ｒｘ８が、
枠辺２３ｃ側に長方形のピエゾ抵抗Ｒｘ４がそれぞれ不
純物拡散又はイオン注入等により形成されている。
の撓み部２２ａの表面には、枠部２３の枠辺２３ａ側に
長方形のピエゾ抵抗Ｒｘ□が、重り部２１側に長方形の
ピエゾ抵抗Ｒｘ□がそれぞれ不純物拡散又はイオン注入
等により形成されており、また他方の撓み部２２ｃの表
面には、重り部２１側に長方形のピエゾ抵抗Ｒｘ８が、
枠辺２３ｃ側に長方形のピエゾ抵抗Ｒｘ４がそれぞれ不
純物拡散又はイオン注入等により形成されている。
そして、ダイヤフラム部２２の他組の対向する一方の撓
み部２２ｂの表面には、枠辺２Ｂｂ側に長方形のピエゾ
抵抗Ｒ７１が、重り部２１側に長方形のピエゾ抵抗Ｒ，
がそれぞれ不純物拡散又はイオン注入等により形成され
ており、また他方の撓み部２２ｄの表面には、重り部２
１側に長方形のピエゾ抵抗Ｒ，が、枠辺２３ｄ側に長方
形のピエゾ抵抗Ｒ，がそれぞれ不純物拡散又はイオン注
入等により形成されている。
み部２２ｂの表面には、枠辺２Ｂｂ側に長方形のピエゾ
抵抗Ｒ７１が、重り部２１側に長方形のピエゾ抵抗Ｒ，
がそれぞれ不純物拡散又はイオン注入等により形成され
ており、また他方の撓み部２２ｄの表面には、重り部２
１側に長方形のピエゾ抵抗Ｒ，が、枠辺２３ｄ側に長方
形のピエゾ抵抗Ｒ，がそれぞれ不純物拡散又はイオン注
入等により形成されている。
上記のピエゾ抵抗Ｒｘ２、Ｒｘ□とＲｘ３、Ｒｘ４およ
びＲ，１，Ｒ，とＲ，、Ｒ，はいずれもその長手方向が
撓み部２２ａ、２２ｃおよび２２ｂ、２２ｄの延出方向
と直交して並列に形成されている。
びＲ，１，Ｒ，とＲ，、Ｒ，はいずれもその長手方向が
撓み部２２ａ、２２ｃおよび２２ｂ、２２ｄの延出方向
と直交して並列に形成されている。
第５図は他の実施例の構成を示す平面図である。
図のように、本実施例は、前記実施例のダイヤフラム部
２２の周囲方向に４個の切欠空間部２４を形成して、重
り部２１を４個の長方形の撓み部２２ａ〜２２ｄをはり
部として支持するように構成したものである。
２２の周囲方向に４個の切欠空間部２４を形成して、重
り部２１を４個の長方形の撓み部２２ａ〜２２ｄをはり
部として支持するように構成したものである。
そして、上記の切欠空間部２４の形成以外は前記実施例
と同一であるので、第５図（平面図）、第６図（第５図
の１−、Ｉ線断面図）、第７図（第５図の■−■線断面
図）および第８図（第５図の＝ ９− ０ 一部切欠斜視）における各部品に前記実施例の各部品と
同一の符号を付して、構成の説明を省略する。
と同一であるので、第５図（平面図）、第６図（第５図
の１−、Ｉ線断面図）、第７図（第５図の■−■線断面
図）および第８図（第５図の＝ ９− ０ 一部切欠斜視）における各部品に前記実施例の各部品と
同一の符号を付して、構成の説明を省略する。
上記各実施例のように、重り部２１を連続形成の４個の
撓み部２２ａ〜２２ｄよりなるダイヤプラム部２２で支
持、或いは切欠空間部２４の形成による不連続形成の４
個の長方形の撓み部２２ａ〜２２ｄよりなるはり部で支
持した構成であるので、 （ａ） 重り部２１にＸ軸方向（上下方向）の加速度
Ｆ が加った場合には、第９図（Ａ）に示すように、撓
み部２２ａと２２ｃにおける応力分布は、撓み部２２ａ
における重り部２１側には圧縮応力（−とする）が、枠
辺２３ａ側には引張り応力（＋とする）がそれぞれ働き
、撓み部２２ｃにおける重り部２１側には引張り応力（
＋）が、枠辺２３ｃ側には圧縮応力（−）が、それぞれ
働き、重り部２１近くと枠辺２３ａ。
撓み部２２ａ〜２２ｄよりなるダイヤプラム部２２で支
持、或いは切欠空間部２４の形成による不連続形成の４
個の長方形の撓み部２２ａ〜２２ｄよりなるはり部で支
持した構成であるので、 （ａ） 重り部２１にＸ軸方向（上下方向）の加速度
Ｆ が加った場合には、第９図（Ａ）に示すように、撓
み部２２ａと２２ｃにおける応力分布は、撓み部２２ａ
における重り部２１側には圧縮応力（−とする）が、枠
辺２３ａ側には引張り応力（＋とする）がそれぞれ働き
、撓み部２２ｃにおける重り部２１側には引張り応力（
＋）が、枠辺２３ｃ側には圧縮応力（−）が、それぞれ
働き、重り部２１近くと枠辺２３ａ。
２３ｃ近くで最大となる。
また、第９図（Ｂ）に示すように、撓み部２２ｂ、２２
ｄにおけるそれぞれの重り部２１側と枠辺２３ｂ、２３
ｄ側とで応力を打消す方向の引張り応力（＋）と圧縮応
力（−）とが働く。
ｄにおけるそれぞれの重り部２１側と枠辺２３ｂ、２３
ｄ側とで応力を打消す方向の引張り応力（＋）と圧縮応
力（−）とが働く。
（ｂ） 重り部２１にＹ軸方向の加速度Ｆ、が加わっ
た場合には、第１０図（Ａ）に示すように、撓み部２２
ａ、２２ｃにおけるそれぞれの重り部２１側と枠辺２３
ａ、２３ｃ側とて応力を打消す方向の引張り応力（＋）
と圧縮応力（−）とが働く。
た場合には、第１０図（Ａ）に示すように、撓み部２２
ａ、２２ｃにおけるそれぞれの重り部２１側と枠辺２３
ａ、２３ｃ側とて応力を打消す方向の引張り応力（＋）
と圧縮応力（−）とが働く。
また、第１０図（Ｂ）に示すように、撓み部２２ｂにお
ける重り部２１側には圧縮応力（−）が、枠辺２３ｂ側
には引張り応力（＋）がそれぞれ働き、撓み部２２ｄに
おける重り部２１側には引張り応力（＋）が、枠辺２３
ｄ側には圧縮応力（−）がそれぞれ働く。
ける重り部２１側には圧縮応力（−）が、枠辺２３ｂ側
には引張り応力（＋）がそれぞれ働き、撓み部２２ｄに
おける重り部２１側には引張り応力（＋）が、枠辺２３
ｄ側には圧縮応力（−）がそれぞれ働く。
（ｃ） 重り部２１に２軸方向の加速度Ｆ、、が加わっ
た場合には、第１１図（Ａ）に示すように、撓み部２２
ａと２２ｃとにおける重り部２１側には引張り応力（＋
）が、枠辺２３ａ、２３ｃ側には圧縮応力（−）がそれ
ぞれ働く。
た場合には、第１１図（Ａ）に示すように、撓み部２２
ａと２２ｃとにおける重り部２１側には引張り応力（＋
）が、枠辺２３ａ、２３ｃ側には圧縮応力（−）がそれ
ぞれ働く。
また、第１１図（Ｂ）に示すように、撓み部２２ｂと２
２ｄとにおける重り部２１側には引張り応力（＋）が、
枠辺２３ｂ、２Ｂｄ側には圧縮応力（＝）がそれぞれ働
く。
２ｄとにおける重り部２１側には引張り応力（＋）が、
枠辺２３ｂ、２Ｂｄ側には圧縮応力（＝）がそれぞれ働
く。
よって、加速度Ｆ、Ｆ、Ｆｚが加わった場Ｙ
合のピエゾ抵抗ＲＸ１〜Ｒｘ４およびＲｙｌ−Ｒｙｌの
抵抗変化の符号は下記表１に示すようになる。
抵抗変化の符号は下記表１に示すようになる。
表 １
したがって、第１２図に示すように、ピエゾ抵抗Ｒｘｌ
とＲｘ３とを一方の対辺とし、ピエゾ抵抗Ｒｘ２とＲｘ
４とを他方の対辺としたホイートストンブリッジ回路を
構成することにより、Ｘ軸方向の加速度にのみ感度を有
する出力が得られる。
とＲｘ３とを一方の対辺とし、ピエゾ抵抗Ｒｘ２とＲｘ
４とを他方の対辺としたホイートストンブリッジ回路を
構成することにより、Ｘ軸方向の加速度にのみ感度を有
する出力が得られる。
また、第１３図に示すように、ピエゾ抵抗Ｒ、ｌとＲと
を一方の対辺とし、ピエゾ抵抗Ｒ，と３ Ｒ１４とを他方の対辺としたホイートストンブリッジ回
路を構成することにより、Ｙ軸方向の加速度にのみ感度
を有する出力が得られ、２組のホイートストンブリッジ
回路を組むことによって二次元方向の加速度を正確に検
出することができる。
を一方の対辺とし、ピエゾ抵抗Ｒ，と３ Ｒ１４とを他方の対辺としたホイートストンブリッジ回
路を構成することにより、Ｙ軸方向の加速度にのみ感度
を有する出力が得られ、２組のホイートストンブリッジ
回路を組むことによって二次元方向の加速度を正確に検
出することができる。
また、撓み部２２ａ〜２２ｄの１１】は、ピエゾ抵抗Ｒ
−ＲおよびＲ、ｔ〜Ｒｙ４の長手方向の長さｘｉ
ｘ４ に制約されず、並列配置する一対のピエゾ抵抗を任意の
長さに形成することができるので、ＩＩ／ωが大きくと
れ、検出感度が向上する。
−ＲおよびＲ、ｔ〜Ｒｙ４の長手方向の長さｘｉ
ｘ４ に制約されず、並列配置する一対のピエゾ抵抗を任意の
長さに形成することができるので、ＩＩ／ωが大きくと
れ、検出感度が向上する。
なお、本実施例では、ピエゾ抵抗の形を、前記撓み部の
応力分布にみられるように、重り部と枠辺とのそれぞれ
の近傍で応力が最大になり、モしてｇ／ωを大きくする
ことから長方形のものを示したが、これに限定されず、
コ字形のもの或いは数回階段状に折り返した形のものな
どの使用も可能である。
応力分布にみられるように、重り部と枠辺とのそれぞれ
の近傍で応力が最大になり、モしてｇ／ωを大きくする
ことから長方形のものを示したが、これに限定されず、
コ字形のもの或いは数回階段状に折り返した形のものな
どの使用も可能である。
本発明は次の効果を有する。
３
］４
（ａ） ダイヤフラム部或いは４個のはり部の互に対
向する２組の撓み部に長さ対巾比（ｇ／ω）の大きい一
対のピエゾ抵抗をその長手方向を撓み部の延出方向と直
交して並列形成し、他軸方向の加速度検出感度を零とし
た一方向の加速度センサを単一の半導体基板上に２個配
置した構成であるので、必要とする二次元方向からの加
速度を正確に検出することができる。
向する２組の撓み部に長さ対巾比（ｇ／ω）の大きい一
対のピエゾ抵抗をその長手方向を撓み部の延出方向と直
交して並列形成し、他軸方向の加速度検出感度を零とし
た一方向の加速度センサを単一の半導体基板上に２個配
置した構成であるので、必要とする二次元方向からの加
速度を正確に検出することができる。
（ｂ） 単一の半導体基板上に一方向の加速度センサ
を２個形成したので、安価な二次元加速度センサを提供
できる。
を２個形成したので、安価な二次元加速度センサを提供
できる。
（ｃ） ピエゾ抵抗のＤ／ωを大きくとれるので、
抵抗値が大きくなり、ホイートストンブリッジ回路の駆
動電流を小さくすることができる。
抵抗値が大きくなり、ホイートストンブリッジ回路の駆
動電流を小さくすることができる。
第１図は本発明の一実施例の平面図、
第２図は第１図のＩ−Ｉ線断面図、
第３図は第１図のｎ−ｎ線断面図、
第４図は第１図の一部切欠斜視図、
第５図は本発明の他の実施例の平面図、第６図は第５図
のＩ−Ｉ線断面図、 第７図は第５図の■−■線断面図、 第８図は第５図の一部切欠斜視図、 第９図（Ａ）（Ｂ）はＸ軸方向の加速度印加時の発生応
力の説明図、 第１０図（Ａ）（Ｂ）はＹ軸方向の加速度印加時の発生
応力の説明図、 第１１図（Ａ）（Ｂ）はＺ軸方向の加速度印加時の発生
応力の説明図、 第１２図はＸ軸方向加速度検出のホイートストンブリッ
ジ回路の構成図、 第１３図はＹ軸方向加速度検出のホイートストンブリッ
ジ回路の構成図、 第１４図は従来の片持ちはり式の平面図、第１５図は第
１４図のＸ−Ｘ線断面図、第１６図は第１４図の一部切
欠斜視図である。 ２０・・・半導体基板、２１・・・重り部、２２・・・
ダイヤフラム部、２２ａ〜２２ｄ・・・撓み部、２３・
・・枠部、２３ａ〜２３ｄ・・・枠辺、２４・・・切欠
空間部、Ｒｘ１〜Ｒｘ４’ Ｒｙｌ−Ｒｙ４・・・ピエゾ抵抗。 ７− ＾ （ＸＪ 〇二 （Ａ） 第 図 （Ｂ） 「Ｙ （Ｂ） （Ａ） 第 ０ 図 第 １ 第 １２ 図 に；フ２ゝゝ鶏−ＲＶ２ 特開平３ ２６９３７０ （８） 第 ４ 図 第 ５ 図
のＩ−Ｉ線断面図、 第７図は第５図の■−■線断面図、 第８図は第５図の一部切欠斜視図、 第９図（Ａ）（Ｂ）はＸ軸方向の加速度印加時の発生応
力の説明図、 第１０図（Ａ）（Ｂ）はＹ軸方向の加速度印加時の発生
応力の説明図、 第１１図（Ａ）（Ｂ）はＺ軸方向の加速度印加時の発生
応力の説明図、 第１２図はＸ軸方向加速度検出のホイートストンブリッ
ジ回路の構成図、 第１３図はＹ軸方向加速度検出のホイートストンブリッ
ジ回路の構成図、 第１４図は従来の片持ちはり式の平面図、第１５図は第
１４図のＸ−Ｘ線断面図、第１６図は第１４図の一部切
欠斜視図である。 ２０・・・半導体基板、２１・・・重り部、２２・・・
ダイヤフラム部、２２ａ〜２２ｄ・・・撓み部、２３・
・・枠部、２３ａ〜２３ｄ・・・枠辺、２４・・・切欠
空間部、Ｒｘ１〜Ｒｘ４’ Ｒｙｌ−Ｒｙ４・・・ピエゾ抵抗。 ７− ＾ （ＸＪ 〇二 （Ａ） 第 図 （Ｂ） 「Ｙ （Ｂ） （Ａ） 第 ０ 図 第 １ 第 １２ 図 に；フ２ゝゝ鶏−ＲＶ２ 特開平３ ２６９３７０ （８） 第 ４ 図 第 ５ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板の中央部に形成された重り部と、該重り
部を囲むように形成された枠部と、該枠部に前記重り部
を接続支持するように重り部より延出形成された４個の
弾性変形可能な撓み部と、該４個の撓み部にそれぞれ並
列に形成され、２組のホイートストンブリッジ回路を構
成するピエゾ抵抗と、からなる二次元加速度センサにお
いて、前記各ピエゾ抵抗は、長さ対巾比を大きく形成さ
れ、それぞれの長手方向を前記撓み部の延出方向と直交
し、かつ前記重り部側と枠部側とに形成されていること
を特徴とする半導体二次元加速度センサ。 ２、前記弾性変形可能な撓み部が、前記重り部の全外周
より延出形成され、連続した環状のダイヤフラム部を構
成した請求項１記載の半導体二次元加速度センサ。 ３、前記弾性変形可能な撓み部が、前記重り部の全外周
より延出し、かつ周囲方向に４個の切欠空間部を形成さ
れ、４個のはり部を構成した請求項１記載の半導体二次
元加速度センサ。 ４、一方の対向する２個の撓み部２２ａ、 ２２ｃの重り部２１側にピエゾ抵抗Ｒ＿ｘ＿２、Ｒ＿ｘ
＿３が、また枠部２３側にピエゾ抵抗Ｒ＿ｘ＿１、Ｒ＿
ｘ＿４がそれぞれ形成されると共に、他方の対向する２
個の撓み部２２ｂ、２２ｄの重り部２１側にピエゾ抵抗
Ｒ＿ｙ＿２、Ｒ＿ｙ＿３が、また枠部２３側にピエゾ抵
抗Ｒ＿ｙ＿１、Ｒ＿ｙ＿４がそれぞれ形成されている請
求項１、２又は３記載の半導体二次元加速度センサ。 ５、ピエゾ抵抗Ｒ＿ｘ＿１、Ｒ＿ｘ＿３が一組のホイー
トストンブリッジ回路の一方の対辺を、ピエゾ抵抗Ｒ＿
ｘ＿２、Ｒ＿ｘ＿４が他方の対辺をそれぞれ構成するよ
うに接続されると共に、ピエゾ抵抗Ｒ＿ｙ＿１、Ｒ＿ｙ
＿３が他組のホイートストンブリッジ回路の一方の対辺
を、ピエゾ抵抗Ｒ＿ｙ＿２、Ｒ＿ｙ＿４が他方の対辺を
それぞれ構成するように接続されている請求項４記載の
半導体二次元加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2068427A JPH03269370A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 半導体二次元加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2068427A JPH03269370A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 半導体二次元加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03269370A true JPH03269370A (ja) | 1991-11-29 |
Family
ID=13373384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2068427A Pending JPH03269370A (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 半導体二次元加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03269370A (ja) |
-
1990
- 1990-03-20 JP JP2068427A patent/JPH03269370A/ja active Pending
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