JPH08136574A - 半導体容量式加速度センサ - Google Patents
半導体容量式加速度センサInfo
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- JPH08136574A JPH08136574A JP6273300A JP27330094A JPH08136574A JP H08136574 A JPH08136574 A JP H08136574A JP 6273300 A JP6273300 A JP 6273300A JP 27330094 A JP27330094 A JP 27330094A JP H08136574 A JPH08136574 A JP H08136574A
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- G—PHYSICS
- 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
- G01P2015/0825—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
- G01P2015/0828—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 being suspended at one of its longitudinal ends
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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡素な構成で低加速度から高加速度までの広
い範囲で高精度に加速度検出を行い得る半導体容量式加
速度センサを提供すること。 【構成】 センサ部本体のシリコン基板１に一対の加速
度検出素子部１０Ａ，１０Ｂを形成し、各加速度検出素
子部１０Ａ，１０Ｂにおける梁部１ｂの寸法及び質量を
所定の割合で相違させて加速された場合の荷重部１ａの
変位度合いにバラツキを持たせて各加速度検出素子部１
０Ａ，１０Ｂに関する電気容量の変化を多様化させると
共に、信号処理回路（図示されない）で各加速度検出素
子部１０Ａ，１０Ｂに関する電気容量をそれぞれ別個に
電圧に変換し、それぞれの電圧信号をそれぞれ固有な閾
値と比較して得られた複数の電圧検出信号を論理和加算
した結果として加速度検出信号を出力する構成としてい
る。
い範囲で高精度に加速度検出を行い得る半導体容量式加
速度センサを提供すること。 【構成】 センサ部本体のシリコン基板１に一対の加速
度検出素子部１０Ａ，１０Ｂを形成し、各加速度検出素
子部１０Ａ，１０Ｂにおける梁部１ｂの寸法及び質量を
所定の割合で相違させて加速された場合の荷重部１ａの
変位度合いにバラツキを持たせて各加速度検出素子部１
０Ａ，１０Ｂに関する電気容量の変化を多様化させると
共に、信号処理回路（図示されない）で各加速度検出素
子部１０Ａ，１０Ｂに関する電気容量をそれぞれ別個に
電圧に変換し、それぞれの電圧信号をそれぞれ固有な閾
値と比較して得られた複数の電圧検出信号を論理和加算
した結果として加速度検出信号を出力する構成としてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車のエアバ
ックや姿勢制御装置等の加速度の検出を要する各種機器
に搭載される半導体容量式加速度センサに関する。
ックや姿勢制御装置等の加速度の検出を要する各種機器
に搭載される半導体容量式加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の半導体容量式加速度セン
サにおけるセンサ部本体の例としては、図４に示すよう
な構成のものが挙げられる。このセンサ部本体は、シリ
コン基板１の一面（上面）と他面（下面）とにそれぞれ
上部絶縁基板２，下部絶縁基板３（通常これらにはパイ
レックスガラス等が用いられる）が静電接合等により重
ね合わされて接合されている。
サにおけるセンサ部本体の例としては、図４に示すよう
な構成のものが挙げられる。このセンサ部本体は、シリ
コン基板１の一面（上面）と他面（下面）とにそれぞれ
上部絶縁基板２，下部絶縁基板３（通常これらにはパイ
レックスガラス等が用いられる）が静電接合等により重
ね合わされて接合されている。
【０００３】このうち、シリコン基板１の中央近傍部分
には、異方性エッチング等の微細加工によって所定のパ
ターンが除去されることによって梁部１ｂとこれより延
在する荷重部１ａとから成る加速度検出素子部１０が形
成されている。この加速度検出素子部１０に関して、荷
重部１ａは加速されたときに生じる慣性力によって変位
する箇所となり、梁部１ｂは変位する荷重部１ａを保持
する箇所となる。又、上部絶縁基板２及び下部絶縁基板
３には、それぞれ加速度検出素子部１０に対向する局部
が除去されて段差を成すことにより、加速度検出素子部
１０を収納可能な収納溝が形成されている。更に、上部
絶縁基板２における収納溝の壁部には加速度検出素子部
１０の荷重部１ａの表面から所定の間隔（ギャップ）を
有して離間されるように上部固定電極４が設けられ、下
部絶縁基板３における収納溝の壁部にも加速度検出素子
部１０の荷重部１ａの表面から所定の間隔を有して離間
されるように下部固定電極５が設けられている。このセ
ンサ部本体では、荷重部１ａ及び上部固定電極４の間
と、荷重部１ａ及び下部固定電極５の間とにそれぞれ静
電容量が形成される。
には、異方性エッチング等の微細加工によって所定のパ
ターンが除去されることによって梁部１ｂとこれより延
在する荷重部１ａとから成る加速度検出素子部１０が形
成されている。この加速度検出素子部１０に関して、荷
重部１ａは加速されたときに生じる慣性力によって変位
する箇所となり、梁部１ｂは変位する荷重部１ａを保持
する箇所となる。又、上部絶縁基板２及び下部絶縁基板
３には、それぞれ加速度検出素子部１０に対向する局部
が除去されて段差を成すことにより、加速度検出素子部
１０を収納可能な収納溝が形成されている。更に、上部
絶縁基板２における収納溝の壁部には加速度検出素子部
１０の荷重部１ａの表面から所定の間隔（ギャップ）を
有して離間されるように上部固定電極４が設けられ、下
部絶縁基板３における収納溝の壁部にも加速度検出素子
部１０の荷重部１ａの表面から所定の間隔を有して離間
されるように下部固定電極５が設けられている。このセ
ンサ部本体では、荷重部１ａ及び上部固定電極４の間
と、荷重部１ａ及び下部固定電極５の間とにそれぞれ静
電容量が形成される。
【０００４】ところで、半導体容量式加速度センサはこ
のようなセンサ部本体の他、静電容量を周波数や電圧に
変換して加速度検出信号を出力する信号処理回路を含ん
でいる。加速度Ｇの検出は、半導体容量式加速度センサ
が加速された場合に生じる慣性力によって加速度検出素
子部１０の荷重部１ａが変位するときに静電容量が変化
するため、この静電容量の変化を信号処理回路で検出し
た結果を加速度検出信号として出力することによって行
われる。
のようなセンサ部本体の他、静電容量を周波数や電圧に
変換して加速度検出信号を出力する信号処理回路を含ん
でいる。加速度Ｇの検出は、半導体容量式加速度センサ
が加速された場合に生じる慣性力によって加速度検出素
子部１０の荷重部１ａが変位するときに静電容量が変化
するため、この静電容量の変化を信号処理回路で検出し
た結果を加速度検出信号として出力することによって行
われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した半導体容量式
加速度センサの場合、センサ部本体における加速度検出
素子部が単一なものであるため、検出可能な加速度の範
囲（レンジ）は梁部や荷重部における寸法及び質量と、
荷重部と上部固定電極や下部固定電極との間に形成され
る空隙寸法とによって一義的に定められてしまう。
加速度センサの場合、センサ部本体における加速度検出
素子部が単一なものであるため、検出可能な加速度の範
囲（レンジ）は梁部や荷重部における寸法及び質量と、
荷重部と上部固定電極や下部固定電極との間に形成され
る空隙寸法とによって一義的に定められてしまう。
【０００６】このため、低い加速度を検出するための半
導体容量式加速度センサ（例えば１Ｇ〜２Ｇの加速度を
検出する姿勢制御用のものが挙げられる）と高い加速度
を検出するための半導体容量式加速度センサ（例えば４
０Ｇ〜５０Ｇの加速度を検出するエアバック用のものが
挙げられる）とは設計的に大きく相違し、別個なものと
して構成（製造）されている。
導体容量式加速度センサ（例えば１Ｇ〜２Ｇの加速度を
検出する姿勢制御用のものが挙げられる）と高い加速度
を検出するための半導体容量式加速度センサ（例えば４
０Ｇ〜５０Ｇの加速度を検出するエアバック用のものが
挙げられる）とは設計的に大きく相違し、別個なものと
して構成（製造）されている。
【０００７】即ち、従来の半導体容量式加速度センサ
は、単一の製品として広い範囲で加速度検出を行い得な
いという欠点がある。
は、単一の製品として広い範囲で加速度検出を行い得な
いという欠点がある。
【０００８】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたもので、その技術的課題は、簡素な構成で低加速度
から高加速度までの広い範囲で高精度に加速度検出を行
い得る半導体容量式加速度センサを提供することにあ
る。
れたもので、その技術的課題は、簡素な構成で低加速度
から高加速度までの広い範囲で高精度に加速度検出を行
い得る半導体容量式加速度センサを提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、中央近
傍部分を所定のパターンで除去してそれぞれ梁部及び該
梁部より延在する荷重部から成る複数の加速度検出素子
部が該中央近傍部分に互いに隣接されて形成されたシリ
コン基板と、シリコン基板の一面と他面とにそれぞれ重
ね合わされて接合されると共に、複数の加速度検出素子
部に対向する局部を除去して該複数の加速度検出素子部
を収納可能な収納溝が形成された一対の絶縁基板と、複
数の加速度検出素子部の荷重部にそれぞれ対向し，且つ
該荷重部の表面からそれぞれ離間されるように一対の絶
縁基板におけるそれぞれの収納溝の壁部に設けられた複
数の固定電極とを含む半導体容量式加速度センサが得ら
れる。
傍部分を所定のパターンで除去してそれぞれ梁部及び該
梁部より延在する荷重部から成る複数の加速度検出素子
部が該中央近傍部分に互いに隣接されて形成されたシリ
コン基板と、シリコン基板の一面と他面とにそれぞれ重
ね合わされて接合されると共に、複数の加速度検出素子
部に対向する局部を除去して該複数の加速度検出素子部
を収納可能な収納溝が形成された一対の絶縁基板と、複
数の加速度検出素子部の荷重部にそれぞれ対向し，且つ
該荷重部の表面からそれぞれ離間されるように一対の絶
縁基板におけるそれぞれの収納溝の壁部に設けられた複
数の固定電極とを含む半導体容量式加速度センサが得ら
れる。
【００１０】又、本発明によれば、上記半導体容量式加
速度センサにおいて、複数の加速度検出素子部は、それ
ぞれ梁部或いは荷重部における寸法及び質量を所定の割
合で相違させて成る半導体容量式加速度センサが得られ
る。
速度センサにおいて、複数の加速度検出素子部は、それ
ぞれ梁部或いは荷重部における寸法及び質量を所定の割
合で相違させて成る半導体容量式加速度センサが得られ
る。
【００１１】更に、本発明によれば、上記何れかの半導
体容量式加速度センサにおいて、複数の加速度検出素子
部に関する電気容量をそれぞれ電圧に変換して電圧信号
を出力する複数の容量／電圧変換回路と、電圧信号の電
圧値をそれぞれ固有な電圧閾値と比較して電圧検出信号
を出力する複数の電圧比較回路と、複数の電圧比較回路
からの電圧検出信号を論理和加算して加速度検出信号を
出力する論理和加算回路とを含む信号処理回路を備えた
半導体容量式加速度センサが得られる。
体容量式加速度センサにおいて、複数の加速度検出素子
部に関する電気容量をそれぞれ電圧に変換して電圧信号
を出力する複数の容量／電圧変換回路と、電圧信号の電
圧値をそれぞれ固有な電圧閾値と比較して電圧検出信号
を出力する複数の電圧比較回路と、複数の電圧比較回路
からの電圧検出信号を論理和加算して加速度検出信号を
出力する論理和加算回路とを含む信号処理回路を備えた
半導体容量式加速度センサが得られる。
【００１２】
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明の半導体容量式
加速度センサについて、図面を参照して詳細に説明す
る。
加速度センサについて、図面を参照して詳細に説明す
る。
【００１３】図１は、本発明の一実施例に係る半導体容
量式加速度センサにおけるセンサ部本体の基本構成を示
したもので、（ａ）はその一部を透過並びに省略して示
した斜視図であり、（ｂ）はその側面断面図である。
量式加速度センサにおけるセンサ部本体の基本構成を示
したもので、（ａ）はその一部を透過並びに省略して示
した斜視図であり、（ｂ）はその側面断面図である。
【００１４】このセンサ部本体も、シリコン基板１の上
面と下面とにそれぞれ上部絶縁基板２，下部絶縁基板３
が静電接合等により重ね合わされて接合されているが、
シリコン基板１の中央近傍部分にはそれぞれ梁部１ｂ及
び荷重部１ａから成る一対の加速度検出素子部１０Ａ，
１０Ｂが互いに隣接されて形成されている。各加速度検
出素子部１０Ａ，１０Ｂに関して、それぞれの梁部１ｂ
における幅及び厚さｔ１は等しくなっているが、加速度
検出素子部１０Ａの梁部１ｂの長さＬ２は加速度検出素
子部１０Ｂの梁部１ｂの長さＬ１よりも大きくなってい
る。即ち、加速度検出素子部１０Ａ，１０Ｂにおける梁
部１ｂは寸法及び質量を所定の割合で相違させたものに
なっており、これによって加速度検出素子部１０Ａ，１
０Ｂにおける荷重部１ａに対して加速された場合の変位
度合いにバラツキを持たせている。この結果、加速度検
出素子部１０Ａは高い変位感度を有して低加速度を検出
するために，加速度検出素子部１０Ｂは低い変位感度を
有して高加速度を検出するために適用される。
面と下面とにそれぞれ上部絶縁基板２，下部絶縁基板３
が静電接合等により重ね合わされて接合されているが、
シリコン基板１の中央近傍部分にはそれぞれ梁部１ｂ及
び荷重部１ａから成る一対の加速度検出素子部１０Ａ，
１０Ｂが互いに隣接されて形成されている。各加速度検
出素子部１０Ａ，１０Ｂに関して、それぞれの梁部１ｂ
における幅及び厚さｔ１は等しくなっているが、加速度
検出素子部１０Ａの梁部１ｂの長さＬ２は加速度検出素
子部１０Ｂの梁部１ｂの長さＬ１よりも大きくなってい
る。即ち、加速度検出素子部１０Ａ，１０Ｂにおける梁
部１ｂは寸法及び質量を所定の割合で相違させたものに
なっており、これによって加速度検出素子部１０Ａ，１
０Ｂにおける荷重部１ａに対して加速された場合の変位
度合いにバラツキを持たせている。この結果、加速度検
出素子部１０Ａは高い変位感度を有して低加速度を検出
するために，加速度検出素子部１０Ｂは低い変位感度を
有して高加速度を検出するために適用される。
【００１５】又、上部絶縁基板２及び下部絶縁基板３に
は、それぞれ加速度検出素子部１０Ａ，１０Ｂに対向す
る局部が除去されて段差を成すことにより、加速度検出
素子部１０Ａ，１０Ｂを収納可能な収納溝が形成されて
いる。更に、上部絶縁基板２における収納溝の壁部には
加速度検出素子部１０Ａ，１０Ｂの荷重部１ａの表面か
らそれぞれ所定の間隔を有して離間されるように上部固
定電極４Ａ，４Ｂが設けられ、下部絶縁基板３における
収納溝の壁部にも加速度検出素子部１０Ａ，１０Ｂの荷
重部１ａの表面からそれぞれ所定の間隔を有して離間さ
れるように下部固定電極５Ａ，５Ｂが設けられている。
は、それぞれ加速度検出素子部１０Ａ，１０Ｂに対向す
る局部が除去されて段差を成すことにより、加速度検出
素子部１０Ａ，１０Ｂを収納可能な収納溝が形成されて
いる。更に、上部絶縁基板２における収納溝の壁部には
加速度検出素子部１０Ａ，１０Ｂの荷重部１ａの表面か
らそれぞれ所定の間隔を有して離間されるように上部固
定電極４Ａ，４Ｂが設けられ、下部絶縁基板３における
収納溝の壁部にも加速度検出素子部１０Ａ，１０Ｂの荷
重部１ａの表面からそれぞれ所定の間隔を有して離間さ
れるように下部固定電極５Ａ，５Ｂが設けられている。
【００１６】このセンサ部本体においては、加速度検出
素子部１０Ａに関して、荷重部１ａ及び上部固定電極４
Ａの間と、荷重部１ａ及び下部固定電極５Ａの間とにそ
れぞれ静電容量が形成され、加速度検出素子部１０Ｂに
関して、荷重部１ａ及び上部固定電極４Ｂの間と、荷重
部１ａ及び下部固定電極５Ｂの間とにそれぞれ静電容量
が形成される。
素子部１０Ａに関して、荷重部１ａ及び上部固定電極４
Ａの間と、荷重部１ａ及び下部固定電極５Ａの間とにそ
れぞれ静電容量が形成され、加速度検出素子部１０Ｂに
関して、荷重部１ａ及び上部固定電極４Ｂの間と、荷重
部１ａ及び下部固定電極５Ｂの間とにそれぞれ静電容量
が形成される。
【００１７】このようなセンサ部本体を製造する場合、
先ずシリコン基板１の基材であるシリコン基板ウェハに
対し、所定のパターンを半導体リソグラフィーによって
所定数形成した後、マイクロ・マシニング手法によるエ
ッチングを行って各所定のパターンを除去することで寸
法及び質量が異なる梁部１ｂと荷重部１ａとから成る一
対の加速度検出素子部１０Ａ，１０Ｂを所定数形成して
おく。
先ずシリコン基板１の基材であるシリコン基板ウェハに
対し、所定のパターンを半導体リソグラフィーによって
所定数形成した後、マイクロ・マシニング手法によるエ
ッチングを行って各所定のパターンを除去することで寸
法及び質量が異なる梁部１ｂと荷重部１ａとから成る一
対の加速度検出素子部１０Ａ，１０Ｂを所定数形成して
おく。
【００１８】一方、上部絶縁基板２及び下部絶縁基板３
の基材である一対のパイレックスガラスの絶縁基板ウェ
ハに対し、それぞれ収納溝用のパターンを所定数形成し
た後、数ミクロンの深さで段差を成すようにエッチング
を行ってそれぞれ収納溝を形成し、引き続いて各収納溝
の壁部にスパッタリング手法等によって一方のものには
上部固定電極４Ａ，４Ｂとなり，且つ他方のものには下
部固定電極５Ａ，５Ｂとなるように固定電極をそれぞれ
形成しておく。
の基材である一対のパイレックスガラスの絶縁基板ウェ
ハに対し、それぞれ収納溝用のパターンを所定数形成し
た後、数ミクロンの深さで段差を成すようにエッチング
を行ってそれぞれ収納溝を形成し、引き続いて各収納溝
の壁部にスパッタリング手法等によって一方のものには
上部固定電極４Ａ，４Ｂとなり，且つ他方のものには下
部固定電極５Ａ，５Ｂとなるように固定電極をそれぞれ
形成しておく。
【００１９】次に、シリコン基板ウェハの上面及び下面
に対し、一対のパイレックスガラスの絶縁基板ウェハを
静電接合によって接合して積層体を得た後、最終的に積
層体をダイシング加工により切断して図１（ａ）及び
（ｂ）に示したようなセンサ部本体を所定数得れば良
い。
に対し、一対のパイレックスガラスの絶縁基板ウェハを
静電接合によって接合して積層体を得た後、最終的に積
層体をダイシング加工により切断して図１（ａ）及び
（ｂ）に示したようなセンサ部本体を所定数得れば良
い。
【００２０】図２は、このようなセンサ部本体に適用さ
れる信号処理回路の基本構成をブロック図により示した
ものである。
れる信号処理回路の基本構成をブロック図により示した
ものである。
【００２１】この信号処理回路は、加速度検出素子部１
０Ａに接続され、この加速度検出素子部１０Ａに関する
電気容量ＣA を電圧に変換して電圧信号を出力する容量
／電圧（Ｃ／Ｖ）変換回路６Ａと、この容量／電圧変換
回路６Ａからの電圧信号の電圧値を所定の固有な電圧閾
値（スレッシュホールド電圧値）ＳＬA と比較して第１
の電圧検出信号を出力する電圧比較回路７Ａと、加速度
検出素子部１０Ｂに接続され、この加速度検出素子部１
０Ｂに関する電気容量ＣB を電圧に変換して電圧信号を
出力する容量／電圧（Ｃ／Ｖ）変換回路６Ｂと、この容
量／電圧変換回路６Ｂからの電圧信号の電圧値を所定の
固有な電圧閾値（スレッシュホールド電圧値）ＳＬB と
比較して第２の電圧検出信号を出力する電圧比較回路７
Ｂと、第１の電圧検出信号及び第２の電圧検出信号を論
理和加算して加速度検出信号を出力する論理和加算回路
８とを含んでいる。
０Ａに接続され、この加速度検出素子部１０Ａに関する
電気容量ＣA を電圧に変換して電圧信号を出力する容量
／電圧（Ｃ／Ｖ）変換回路６Ａと、この容量／電圧変換
回路６Ａからの電圧信号の電圧値を所定の固有な電圧閾
値（スレッシュホールド電圧値）ＳＬA と比較して第１
の電圧検出信号を出力する電圧比較回路７Ａと、加速度
検出素子部１０Ｂに接続され、この加速度検出素子部１
０Ｂに関する電気容量ＣB を電圧に変換して電圧信号を
出力する容量／電圧（Ｃ／Ｖ）変換回路６Ｂと、この容
量／電圧変換回路６Ｂからの電圧信号の電圧値を所定の
固有な電圧閾値（スレッシュホールド電圧値）ＳＬB と
比較して第２の電圧検出信号を出力する電圧比較回路７
Ｂと、第１の電圧検出信号及び第２の電圧検出信号を論
理和加算して加速度検出信号を出力する論理和加算回路
８とを含んでいる。
【００２２】この信号処理回路と上述したセンサ部本体
とを含む半導体容量式加速度センサは、加速された場合
に生じる慣性力の大きさに応じて加速度検出素子部１０
Ａ又は加速度検出素子部１０Ａ，１０Ｂのそれぞれの荷
重部１ａが自動的に選択されて変位するときに静電容量
ＣA 又は静電容量ＣA ，ＣB が変化するため、この変化
を信号処理回路で検出した結果を加速度検出信号として
出力することによって、低加速度と高加速度とに関して
高精度に加速度検出を行うことができる。
とを含む半導体容量式加速度センサは、加速された場合
に生じる慣性力の大きさに応じて加速度検出素子部１０
Ａ又は加速度検出素子部１０Ａ，１０Ｂのそれぞれの荷
重部１ａが自動的に選択されて変位するときに静電容量
ＣA 又は静電容量ＣA ，ＣB が変化するため、この変化
を信号処理回路で検出した結果を加速度検出信号として
出力することによって、低加速度と高加速度とに関して
高精度に加速度検出を行うことができる。
【００２３】具体的に云えば、低加速度であれば慣性力
が小さいので、変位感度の高い加速度検出素子部１０Ａ
の荷重部１ａのみが変位して静電容量ＣA が変化する。
このため、論理和加算回路８には容量／電圧変換回路６
Ａ及び電圧比較回路７Ａを経て出力される第１の電圧検
出信号が伝送され、結果として、論理和加算回路８から
は低加速度用の加速度検出素子部１０Ａに関しての加速
度検出信号が出力される。
が小さいので、変位感度の高い加速度検出素子部１０Ａ
の荷重部１ａのみが変位して静電容量ＣA が変化する。
このため、論理和加算回路８には容量／電圧変換回路６
Ａ及び電圧比較回路７Ａを経て出力される第１の電圧検
出信号が伝送され、結果として、論理和加算回路８から
は低加速度用の加速度検出素子部１０Ａに関しての加速
度検出信号が出力される。
【００２４】一方、高加速度であれば慣性力が大きいの
で、変位感度の低い加速度検出素子部１０Ｂの荷重部１
ａも変位して静電容量ＣB が変化する。このため、論理
和加算回路８には容量／電圧変換回路６Ｂ及び電圧比較
回路７Ｂを経て出力される第２の電圧検出信号が第１の
電圧検出信号と共に論理和加算回路８に伝送され、結果
として、論理和加算回路８からは低加速度用の加速度検
出素子部１０Ａ及び高加速度用の加速度検出素子部１０
Ｂに関しての加速度検出信号が出力される。
で、変位感度の低い加速度検出素子部１０Ｂの荷重部１
ａも変位して静電容量ＣB が変化する。このため、論理
和加算回路８には容量／電圧変換回路６Ｂ及び電圧比較
回路７Ｂを経て出力される第２の電圧検出信号が第１の
電圧検出信号と共に論理和加算回路８に伝送され、結果
として、論理和加算回路８からは低加速度用の加速度検
出素子部１０Ａ及び高加速度用の加速度検出素子部１０
Ｂに関しての加速度検出信号が出力される。
【００２５】ところで、上述したセンサ部本体における
加速度検出素子部１０Ａ，１０Ｂの構成は、例えば図３
に示すように変形することができる。即ち、このセンサ
部本体においても、シリコン基板１の中央近傍部分にそ
れぞれ梁部１ｂ及び荷重部１ａから成る一対の加速度検
出素子部１０´Ａ，１０´Ｂが互いに隣接されて形成さ
れているが、各加速度検出素子部１０´Ａ，１０´Ｂに
関しては、それぞれの梁部１ｂにおける幅，厚さｔ２，
長さが等しくなっており、加速度検出素子部１０´Ａの
荷重部１ａにおける縦，横の平面的寸法及び質量が加速
度検出素子部１０´Ｂの荷重部１ａよりも大きくなって
いる。これにより、加速度検出素子部１０´Ａ，１０´
Ｂにおける荷重部１ａに対して加速された場合の変位度
合いにバラツキを持たせ、加速度検出素子部１０´Ａを
低加速度検出用，加速度検出素子部１０´Ｂを高加速度
検出用としている。
加速度検出素子部１０Ａ，１０Ｂの構成は、例えば図３
に示すように変形することができる。即ち、このセンサ
部本体においても、シリコン基板１の中央近傍部分にそ
れぞれ梁部１ｂ及び荷重部１ａから成る一対の加速度検
出素子部１０´Ａ，１０´Ｂが互いに隣接されて形成さ
れているが、各加速度検出素子部１０´Ａ，１０´Ｂに
関しては、それぞれの梁部１ｂにおける幅，厚さｔ２，
長さが等しくなっており、加速度検出素子部１０´Ａの
荷重部１ａにおける縦，横の平面的寸法及び質量が加速
度検出素子部１０´Ｂの荷重部１ａよりも大きくなって
いる。これにより、加速度検出素子部１０´Ａ，１０´
Ｂにおける荷重部１ａに対して加速された場合の変位度
合いにバラツキを持たせ、加速度検出素子部１０´Ａを
低加速度検出用，加速度検出素子部１０´Ｂを高加速度
検出用としている。
【００２６】因みに、このセンサ部本体の場合、加速度
検出素子部１０´Ａの荷重部１ａの寸法が加速度検出素
子部１０´Ｂの荷重部１ａの寸法よりも大きいため、上
部絶縁基板２，下部絶縁基板３の収納溝の壁部にはそれ
ぞれ先の実施例の場合よりも寸法の大きな図示されない
上部固定電極４´Ａ，下部固定電極５´Ａが設けられる
ことになる。
検出素子部１０´Ａの荷重部１ａの寸法が加速度検出素
子部１０´Ｂの荷重部１ａの寸法よりも大きいため、上
部絶縁基板２，下部絶縁基板３の収納溝の壁部にはそれ
ぞれ先の実施例の場合よりも寸法の大きな図示されない
上部固定電極４´Ａ，下部固定電極５´Ａが設けられる
ことになる。
【００２７】従って、このセンサ部本体を製造する場
合、シリコン基板ウェハに対する各所定のパターンの除
去の際に梁部１ｂと寸法及び質量が異なる荷重部１ａと
から成る一対の加速度検出素子部１０´Ａ，１０´Ｂが
所定数形成され、しかも一対のパイレックスガラスの絶
縁基板ウェハに対する各収納溝の壁部に一方のものには
上部固定電極４´Ａ，４Ｂとなり，且つ他方のものには
下部固定電極５´Ａ，５Ｂとなるように固定電極をそれ
ぞれ形成しておく点以外は先のセンサ部本体と同様に製
造できる。
合、シリコン基板ウェハに対する各所定のパターンの除
去の際に梁部１ｂと寸法及び質量が異なる荷重部１ａと
から成る一対の加速度検出素子部１０´Ａ，１０´Ｂが
所定数形成され、しかも一対のパイレックスガラスの絶
縁基板ウェハに対する各収納溝の壁部に一方のものには
上部固定電極４´Ａ，４Ｂとなり，且つ他方のものには
下部固定電極５´Ａ，５Ｂとなるように固定電極をそれ
ぞれ形成しておく点以外は先のセンサ部本体と同様に製
造できる。
【００２８】尚、上述した例では何れもシリコン基板１
の中央近傍部分に一対の加速度検出素子部を設けた場合
を説明したが、加速度の検出範囲を更に細分化する場合
にはそれぞれ梁部及び荷重部から成る３つ以上の加速度
検出素子部を設け、信号処理回路側における容量／電圧
変換回路及び電圧比較回路の数を加速度検出素子部の数
に対応させた構成とすれば良い。
の中央近傍部分に一対の加速度検出素子部を設けた場合
を説明したが、加速度の検出範囲を更に細分化する場合
にはそれぞれ梁部及び荷重部から成る３つ以上の加速度
検出素子部を設け、信号処理回路側における容量／電圧
変換回路及び電圧比較回路の数を加速度検出素子部の数
に対応させた構成とすれば良い。
【００２９】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の半導体容量
式加速度センサによれば、センサ部本体のシリコン基板
に形成される加速度検出素子部を複数とし、これら複数
の加速度検出素子部における梁部，或いは荷重部におけ
る寸法及び質量を所定の割合で相違させて加速された場
合の荷重部の変位度合いにバラツキを持たせて各加速度
検出素子部に関する電気容量の変化を多様化させると共
に、信号処理回路で各加速度検出素子部に関する電気容
量をそれぞれ別個に電圧に変換し、それぞれの電圧信号
をそれぞれ固有な閾値と比較して得られた複数の電圧検
出信号を論理和加算した結果として加速度検出信号を出
力する構成としているので、簡素な構成で単一製品によ
り低加速度から高加速度までの広い範囲での加速度検出
が行い得るようになる。
式加速度センサによれば、センサ部本体のシリコン基板
に形成される加速度検出素子部を複数とし、これら複数
の加速度検出素子部における梁部，或いは荷重部におけ
る寸法及び質量を所定の割合で相違させて加速された場
合の荷重部の変位度合いにバラツキを持たせて各加速度
検出素子部に関する電気容量の変化を多様化させると共
に、信号処理回路で各加速度検出素子部に関する電気容
量をそれぞれ別個に電圧に変換し、それぞれの電圧信号
をそれぞれ固有な閾値と比較して得られた複数の電圧検
出信号を論理和加算した結果として加速度検出信号を出
力する構成としているので、簡素な構成で単一製品によ
り低加速度から高加速度までの広い範囲での加速度検出
が行い得るようになる。
【図１】本発明の一実施例に係る半導体容量式加速度セ
ンサにおけるセンサ部本体の基本構成を示したもので、
（ａ）はその一部を透過並びに省略して示した斜視図で
あり、（ｂ）はその側面断面図である。
ンサにおけるセンサ部本体の基本構成を示したもので、
（ａ）はその一部を透過並びに省略して示した斜視図で
あり、（ｂ）はその側面断面図である。
【図２】図１に示すセンサ部本体に適用される信号処理
回路の基本構成を示したブロック図である。
回路の基本構成を示したブロック図である。
【図３】図１に示すセンサ部本体の要部を変形した場合
の基本構成を示した斜視図である。
の基本構成を示した斜視図である。
【図４】従来の半導体容量式加速度センサにおけるセン
サ部本体の基本構成を示した側面断面図である。
サ部本体の基本構成を示した側面断面図である。
１ シリコン基板 １ａ 荷重部 １ｂ 梁部 ２ 上部絶縁基板 ３ 下部絶縁基板 ４，４Ａ，４Ｂ 上部固定電極 ５，５Ａ，５Ｂ，５´Ａ 下部固定電極 ６Ａ，６Ｂ 容量／電圧（Ｃ／Ｖ）変換回路 ７Ａ，７Ｂ 電圧比較回路 ８ 論理和加算回路 １０，１０Ａ，１０Ｂ，１０´Ａ，１０´Ｂ 加速度検
出素子部
出素子部
Claims (3)
- 【請求項１】 中央近傍部分を所定のパターンで除去し
てそれぞれ梁部及び該梁部より延在する荷重部から成る
複数の加速度検出素子部が該中央近傍部分に互いに隣接
されて形成されたシリコン基板と、前記シリコン基板の
一面と他面とにそれぞれ重ね合わされて接合されると共
に、前記複数の加速度検出素子部に対向する局部を除去
して該複数の加速度検出素子部を収納可能な収納溝が形
成された一対の絶縁基板と、前記複数の加速度検出素子
部の荷重部にそれぞれ対向し，且つ該荷重部の表面から
それぞれ離間されるように前記一対の絶縁基板における
それぞれの収納溝の壁部に設けられた複数の固定電極と
を含むことを特徴とする半導体容量式加速度センサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体容量式加速度セン
サにおいて、前記複数の加速度検出素子部は、それぞれ
前記梁部，或いは前記荷重部における寸法及び質量を所
定の割合で相違させて成ることを特徴とする半導体容量
式加速度センサ。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の半導体容量式加速
度センサにおいて、前記複数の加速度検出素子部に関す
る電気容量をそれぞれ電圧に変換して電圧信号を出力す
る複数の容量／電圧変換回路と、前記電圧信号の電圧値
をそれぞれ固有な電圧閾値と比較して電圧検出信号を出
力する複数の電圧比較回路と、前記複数の電圧比較回路
からの電圧検出信号を論理和加算して加速度検出信号を
出力する論理和加算回路とを含む信号処理回路を備えた
ことを特徴とする半導体容量式加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6273300A JPH08136574A (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | 半導体容量式加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6273300A JPH08136574A (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | 半導体容量式加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08136574A true JPH08136574A (ja) | 1996-05-31 |
Family
ID=17525944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6273300A Withdrawn JPH08136574A (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | 半導体容量式加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08136574A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003050250A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-21 | Akashi Corp | 加速度センサ |
| KR100464297B1 (ko) * | 1998-03-04 | 2005-02-28 | 삼성전자주식회사 | 용량변화마이크로가속도계 |
| JP2006090919A (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | 加速度検出方法及びその装置、加速度センサモジュール並びにタイヤ |
| JP2008039664A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Hitachi Metals Ltd | マルチレンジ加速度センサー |
| US7584662B2 (en) | 2003-03-03 | 2009-09-08 | Yamaha Corporation | Electrostatic-capacity-type acceleration sensor and acceleration measuring device therewith |
-
1994
- 1994-11-08 JP JP6273300A patent/JPH08136574A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100464297B1 (ko) * | 1998-03-04 | 2005-02-28 | 삼성전자주식회사 | 용량변화마이크로가속도계 |
| JP2003050250A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-21 | Akashi Corp | 加速度センサ |
| US7584662B2 (en) | 2003-03-03 | 2009-09-08 | Yamaha Corporation | Electrostatic-capacity-type acceleration sensor and acceleration measuring device therewith |
| JP2006090919A (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | 加速度検出方法及びその装置、加速度センサモジュール並びにタイヤ |
| WO2006035688A1 (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | The Yokohama Rubber Co., Ltd. | 加速度検出方法及びその装置、加速度センサモジュール並びにタイヤ |
| JP2008039664A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Hitachi Metals Ltd | マルチレンジ加速度センサー |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020115 |