JPH04178561A - 半導体加速度センサ - Google Patents
半導体加速度センサInfo
- Publication number
- JPH04178561A JPH04178561A JP30630790A JP30630790A JPH04178561A JP H04178561 A JPH04178561 A JP H04178561A JP 30630790 A JP30630790 A JP 30630790A JP 30630790 A JP30630790 A JP 30630790A JP H04178561 A JPH04178561 A JP H04178561A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cantilever
- longitudinal beams
- sensitivity
- vertical
- thinner
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
- B60G2400/10—Acceleration; Deceleration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2401/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2401/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
- B60G2401/10—Piezoelectric elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2401/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
- B60G2401/90—Single sensor for two or more measurements
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は自動車等の移動体の運動加速度を検出する半導
体加速度センサにおける、ゲージの構造に関する。
体加速度センサにおける、ゲージの構造に関する。
従来の装置は、特開昭６２−２７６６６号公報に記載の
ように、おもりとフレームは複数の互いに交差する屈曲
ブレードにより接続されていた。
ように、おもりとフレームは複数の互いに交差する屈曲
ブレードにより接続されていた。
しかしながら、このような構造のものは横方向の剛性が
高くなく、横方向の衝撃的な加速度が加わるとカンチレ
バーが折れるとか、ねじれに対して弱いといった問題が
あった。
高くなく、横方向の衝撃的な加速度が加わるとカンチレ
バーが折れるとか、ねじれに対して弱いといった問題が
あった。
そこで、このような問題点を解決するため特開平１−１
６７６７４号公報にあるように縦はりに横はりをかけた
加速度センサが提案されている。
６７６７４号公報にあるように縦はりに横はりをかけた
加速度センサが提案されている。
しかしながら、上記従来技術は、横はりが縦はりと同じ
厚さであるため、感度を決定する縦はりの剛性も高くな
り、加速度の検出感度が低下するという問題があった。
厚さであるため、感度を決定する縦はりの剛性も高くな
り、加速度の検出感度が低下するという問題があった。
本発明の目的は、検出感度を低下させることなくカンチ
レバーの折損、カンチレバーのねじれ等をなくすことに
ある。
レバーの折損、カンチレバーのねじれ等をなくすことに
ある。
上記目的を達成するために、本発明はカンチレバーの横
はりを縦はりに比べて可及的に薄くし、縦はりに対する
剛性の影響を少なくしたものである。
はりを縦はりに比べて可及的に薄くし、縦はりに対する
剛性の影響を少なくしたものである。
このような構成によれば横はりは縦はりの相対的なずれ
を抑制するように働くため、横方向及びねじれに対して
の剛性が向上し、しかも横はりが縦はりより厚みが薄い
ため感度を決定する縦はりに対する剛性の影響は可及的
に少なくなる。
を抑制するように働くため、横方向及びねじれに対して
の剛性が向上し、しかも横はりが縦はりより厚みが薄い
ため感度を決定する縦はりに対する剛性の影響は可及的
に少なくなる。
以下、本発明の実施例を第１図〜第５図により説明する
。
。
第５図は本発明の半導体加速度センサの断面図と静電サ
ーボ式加速度センサとして用いる場合の制御回路を示し
ている。第５図においてセンサ１０は半導体シリコン板
１と２枚の絶縁板２，３の積層体構造となっている。半
導体のシリコン板１は異方性エツチングによってカンチ
レバー４と慣性体（可動電極）５が形成されている。慣
性体５は電極としての機能を有している。
ーボ式加速度センサとして用いる場合の制御回路を示し
ている。第５図においてセンサ１０は半導体シリコン板
１と２枚の絶縁板２，３の積層体構造となっている。半
導体のシリコン板１は異方性エツチングによってカンチ
レバー４と慣性体（可動電極）５が形成されている。慣
性体５は電極としての機能を有している。
さらに、絶縁板（パイレックスガラス−７７４０）２．
３の慣性体５に対向する部分には、金属導体で薄膜状の
電極（固定電極）６，７が形成されている。慣性体５と
上下の電極６，７との間には微小な空隙が設けられてい
る。慣性体５と上側電極６及び慣性体５と下側電極７と
はそれぞれ一対のコンデンサを形成している。
３の慣性体５に対向する部分には、金属導体で薄膜状の
電極（固定電極）６，７が形成されている。慣性体５と
上下の電極６，７との間には微小な空隙が設けられてい
る。慣性体５と上側電極６及び慣性体５と下側電極７と
はそれぞれ一対のコンデンサを形成している。
次に本加速度センサの動作を第５図を用いて説明する。
センサ１０の上下方向に加速度が加わると慣性体５には
慣性力が働き、カンチレバー４がたわんで、センサに作
用する加速度とは逆方向に慣性体５が変化する。その結
果、慣性体５と絶縁板２，３に設けた電極６，７との間
の空隙の大きさの変化に応じて、上下２つの電極と慣性
体で形成されるコンデンサの静電容量が変化する。
慣性力が働き、カンチレバー４がたわんで、センサに作
用する加速度とは逆方向に慣性体５が変化する。その結
果、慣性体５と絶縁板２，３に設けた電極６，７との間
の空隙の大きさの変化に応じて、上下２つの電極と慣性
体で形成されるコンデンサの静電容量が変化する。
一般に静電容量はＣ＝εｓ／ｄ（Ｅ：空気の誘電率、ｓ
：電極の面積、ｄ：空隙の大きさ）の関係式より求める
ことが出来る。静電容量式加速度センサは、この静電容
量の加速度依存性から加速度検出回路１００で加速度を
検出するものである。
：電極の面積、ｄ：空隙の大きさ）の関係式より求める
ことが出来る。静電容量式加速度センサは、この静電容
量の加速度依存性から加速度検出回路１００で加速度を
検出するものである。
また、第５図に示す静電サーボ式加速度センサでは加速
度検出回路１００において、静電容量Ｃの変化量ΔＣを
検出器１０１で検出し、この変化量ΔＣを増幅器１０２
で増幅し、この信号が零となるようにＰＷＭインバータ
１０３を制御し、その出力を変換器１０４で変換して上
下の電極６，７に電圧を印加して両者の間に働く静電気
力によって慣性体５が常に一定になるよう制御をする。
度検出回路１００において、静電容量Ｃの変化量ΔＣを
検出器１０１で検出し、この変化量ΔＣを増幅器１０２
で増幅し、この信号が零となるようにＰＷＭインバータ
１０３を制御し、その出力を変換器１０４で変換して上
下の電極６，７に電圧を印加して両者の間に働く静電気
力によって慣性体５が常に一定になるよう制御をする。
そして、前記ＰＷＭインバータ１０３の制御信号をロー
パスフィルタ１０５を介して増幅器１０６に入力しその
出力から加速度を求めるものである。
パスフィルタ１０５を介して増幅器１０６に入力しその
出力から加速度を求めるものである。
第１図は、シリコン板１の斜視図である。第１図におい
て、おもり５がフレーム１に縦はり４ａ。
て、おもり５がフレーム１に縦はり４ａ。
４ｂの２本で支えられており、その縦はり４ａ。
４ｂの間に縦はりより薄い横はり４Ｃが形成されている
。この横はり４ｃは、縦はり４ａ、４ｂの相対的なずれ
を抑制するように働くため、Ｘ方向及びＹ軸を中心とし
たねじれに対して剛性を持つ。
。この横はり４ｃは、縦はり４ａ、４ｂの相対的なずれ
を抑制するように働くため、Ｘ方向及びＹ軸を中心とし
たねじれに対して剛性を持つ。
しかし、感度を決定する２方向に関しては、縦はり４ａ
、４ｂにずれを生じなく、また横はり４ｃを縦はり４ａ
、４ｂよりも薄くしたため、縦はりに与える影響も少な
くなり感度がさほど低下する事はない。
、４ｂにずれを生じなく、また横はり４ｃを縦はり４ａ
、４ｂよりも薄くしたため、縦はりに与える影響も少な
くなり感度がさほど低下する事はない。
なお、上述した理由から横はり４ｃの形状として第２図
〜第４図に示すような物などが考えられる。
〜第４図に示すような物などが考えられる。
第２図は横はり４ｃを縦はり４ａ、４ｂ、フレーム１、
おもり５に囲まれた空間全体に拡げた物の平面図及び断
面図を示している。
おもり５に囲まれた空間全体に拡げた物の平面図及び断
面図を示している。
第３図は横はり４ｃを２本とした物の平面図を示してい
る。
る。
第４図は、横はり４ｃをＴ字型とし、縦はり４ａ、４ｂ
だけでなく、フレーム１とも結合した物の平面図を示し
ている。
だけでなく、フレーム１とも結合した物の平面図を示し
ている。
このような構成においても、横はりが薄く形成されてい
るので縦はりに与える影響も少なくなり、感度もさほど
低下しないことは先に述べた通りである。
るので縦はりに与える影響も少なくなり、感度もさほど
低下しないことは先に述べた通りである。
本発明によれば、横はりは縦はりの相対的なずれを抑制
するように働くため横方向及びねじれに対しての剛性が
向上し、また横はりは縦はりより厚みが薄いため感度を
決定する縦はりに対する剛性の影響が少なく、検出感度
を低下させないという効果がある。
するように働くため横方向及びねじれに対しての剛性が
向上し、また横はりは縦はりより厚みが薄いため感度を
決定する縦はりに対する剛性の影響が少なく、検出感度
を低下させないという効果がある。
第１図はおもり、カンチレバーを形成したシリコン板の
斜視図、第２図は横はりを拡げた例の平面及びＡ−Ａ断
面を示す図、第３図は横はりを２本とした例の平面図、
第４図は横はりをＴ字型とした例の平面図、第５図はセ
ンサ概略断面と加速度検出回路の概略構成を示す図であ
る。 １・・・半導体シリコン板、２，３・・・上下基板、４
・・・カンチレバー、５・・・可動電極、６，７・・・
上下固定電極、１０・・・加速度センサ、１００・・・
加速度検出第１図 第２図 第３図 第４図
斜視図、第２図は横はりを拡げた例の平面及びＡ−Ａ断
面を示す図、第３図は横はりを２本とした例の平面図、
第４図は横はりをＴ字型とした例の平面図、第５図はセ
ンサ概略断面と加速度検出回路の概略構成を示す図であ
る。 １・・・半導体シリコン板、２，３・・・上下基板、４
・・・カンチレバー、５・・・可動電極、６，７・・・
上下固定電極、１０・・・加速度センサ、１００・・・
加速度検出第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- １．２本の縦はりとこの線はりの間にかけられた少なく
とも１本の横はりよりなるカンチレバーと、このカンチ
レバーの縦はりの先端に形成された所定の質量を有する
導電性可動電極と、前記可動電極に対向して所定の空間
を隔てて設けられた１個又は複数個の導電性固定電極と
、前記導電性固定電極を支持する基板とを有する半導体
加速度センサにおいて、前記横はりを縦はりに対して薄
くしたことを特徴とする半導体加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30630790A JPH04178561A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 半導体加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30630790A JPH04178561A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 半導体加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04178561A true JPH04178561A (ja) | 1992-06-25 |
Family
ID=17955531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30630790A Pending JPH04178561A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 半導体加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04178561A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018088065A1 (ja) * | 2016-11-11 | 2018-05-17 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | センサ素子、慣性センサ及び電子機器 |
| CN109596859A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-04-09 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 压阻式加速度传感器 |
-
1990
- 1990-11-14 JP JP30630790A patent/JPH04178561A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018088065A1 (ja) * | 2016-11-11 | 2018-05-17 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | センサ素子、慣性センサ及び電子機器 |
| US11137248B2 (en) | 2016-11-11 | 2021-10-05 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Sensor element, inertial sensor, and electronic apparatus |
| CN109596859A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-04-09 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 压阻式加速度传感器 |
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