JPH08327657A - Mechanical quantity sensor - Google Patents
Mechanical quantity sensorInfo
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- JPH08327657A JPH08327657A JP7135170A JP13517095A JPH08327657A JP H08327657 A JPH08327657 A JP H08327657A JP 7135170 A JP7135170 A JP 7135170A JP 13517095 A JP13517095 A JP 13517095A JP H08327657 A JPH08327657 A JP H08327657A
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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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
- 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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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】検出精度が高く、しかも小型化された力学量セ
ンサを提供する。
【構成】与えられた力学量に応じて撓み量が変化する可
撓部５１と、ピエゾ抵抗９１〜１０２を含んで構成さ
れ、かつ、可撓部５１の撓み量を検出する検出回路と、
検出回路の検出結果を力学量に変換する際に用いられる
変換情報を記憶するための記憶部６４と、予め定めた基
準力学量が与えられたときの検出回路の検出結果に基づ
いて、前記変換情報を生成し、これを記憶部６４に記憶
する変換情報生成部６１と、記憶部６４に記憶された変
換情報を用いて、検出回路の検出結果を力学量に変換す
る力学量変換部６２とを有する。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a mechanical quantity sensor with high detection accuracy and reduced size. A detection circuit configured to include a flexible portion 51 whose flexure amount changes according to a given mechanical amount and piezoresistors 91 to 102, and which detects the flexure amount of the flexible portion 51.
Based on the detection result of the detection circuit when a storage unit 64 for storing conversion information used when converting the detection result of the detection circuit into a mechanical quantity and a predetermined reference mechanical quantity is given, A conversion information generation unit 61 that generates information and stores it in the storage unit 64; and a mechanical quantity conversion unit 62 that converts the detection result of the detection circuit into a mechanical quantity using the conversion information stored in the storage unit 64. Have.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、力学量を検出するため
の力学量センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mechanical quantity sensor for detecting a mechanical quantity.
【０００２】[0002]
【従来の技術】与えられた力学量に応じて撓み量が変化
する可撓部が形成された半導体基板を有する力学量セン
サが従来より知られており、この種のセンサは、力学量
として例えば、加速度や角速度を検出することができ
る。半導体基板には、普通、シリコン基板が用いられ、
このシリコン基板をエッチング等により凹型にくり抜く
ことで前述の可撓部が形成される。可撓部には、例えば
ピエゾ抵抗が埋め込まれる。ピエゾ抵抗は、可撓部の撓
み量を検出するための検出回路の一部を成しており、こ
の検出回路からは、可撓部の撓み量に応じた信号が出力
される。この信号は、力学量センサの感度係数や直流成
分値等を規定する変換情報を用いて力学量に変換され
る。2. Description of the Related Art A mechanical quantity sensor having a semiconductor substrate on which a flexible portion whose flexure amount changes according to a given mechanical quantity is formed has been conventionally known. , Acceleration and angular velocity can be detected. A silicon substrate is usually used for the semiconductor substrate,
This flexible portion is formed by hollowing out this silicon substrate by etching or the like. For example, a piezoresistor is embedded in the flexible portion. The piezoresistor forms part of a detection circuit for detecting the amount of bending of the flexible portion, and the detection circuit outputs a signal corresponding to the amount of bending of the flexible portion. This signal is converted into a mechanical quantity using conversion information that defines the sensitivity coefficient of the mechanical quantity sensor, the DC component value, and the like.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来で
は、力学量センサを目的の対象物に設置する前に予め算
出した変換情報を用いて、検出回路の出力信号を力学量
へ変換していた。力学量センサを対象物に設置する場合
には、通常、設置誤差が生じてしまう。However, conventionally, the output signal of the detection circuit is converted into the mechanical quantity by using the conversion information calculated in advance before installing the mechanical quantity sensor on the target object. When the mechanical quantity sensor is installed on an object, an installation error usually occurs.
【０００４】したがって、前述の変換情報を用いて力学
量演算を行うと、この演算値には、どうしても設置誤差
による検出誤差が含まれてしまう。Therefore, when the mechanical quantity calculation is performed using the above-mentioned conversion information, the calculated value inevitably includes a detection error due to an installation error.
【０００５】さて、最近では、撮影時の手振れを自動補
正するカメラが提案されている。このカメラの内部に
も、力学量センサ（具体的には加速度センサや角速度セ
ンサ）が設けられている。この場合の力学量センサの出
力は、手振れの補正量演算に利用される。Recently, a camera has been proposed which automatically corrects camera shake during photographing. A dynamic quantity sensor (specifically, an acceleration sensor or an angular velocity sensor) is also provided inside the camera. The output of the mechanical quantity sensor in this case is used for the correction amount calculation of camera shake.
【０００６】このように力学量センサは民間製品にも用
いられが、例えばカメラのような小型製品の場合、その
設置スペースは、かなり限定される。As described above, the mechanical quantity sensor is also used in a commercial product, but in a small product such as a camera, its installation space is considerably limited.
【０００７】以上のような問題点を考慮し、本発明の目
的は、検出精度が高く、しかも小型化された力学量セン
サを提供することにある。In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a mechanical quantity sensor which has high detection accuracy and is miniaturized.
【０００８】[0008]
【問題点を解決するための手段】前記目的を達成するた
めの本発明の第１の態様によれば、与えられた力学量に
応じて撓み量が変化する可撓部が形成された半導体基板
を有する力学量センサにおいて、前記可撓部には、前記
撓み量を検出するための検出部が形成され、前記半導体
基板には、さらに、前記検出部の検出結果を力学量に変
換する際に用いられる変換情報を記憶するための記憶部
と、予め定めた基準力学量が与えられたときの前記検出
部の検出結果に基づいて、前記変換情報を生成し、これ
を前記記憶部に記憶する変換情報生成部と、前記記憶部
に記憶された変換情報を用いて、前記検出部の検出結果
を力学量に変換する力学量変換部とが形成されているこ
とを特徴とする力学量センサが提供される。According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, a semiconductor substrate having a flexible portion in which a flexure amount changes in accordance with a given mechanical quantity. In the mechanical quantity sensor having, the flexible section is formed with a detection section for detecting the flexure amount, and the semiconductor substrate is further provided with a detection result of the detection section when converted into a mechanical quantity. A storage unit for storing conversion information to be used, and the conversion information is generated based on a detection result of the detection unit when a predetermined reference mechanical quantity is given, and the conversion information is stored in the storage unit. A mechanical quantity sensor characterized in that a mechanical quantity conversion section for converting the detection result of the detection section into a mechanical quantity is formed using the conversion information generation section and the conversion information stored in the storage section. Provided.
【０００９】前記目的を達成するための本発明の第２の
態様によれば、与えられた力学量に応じて撓み量が変化
する可撓部と、前記撓み量を検出する検出部と、前記検
出部の検出結果を力学量に変換する際に用いられる変換
情報を記憶するための記憶部と、予め定めた基準力学量
が与えられたときの前記検出部の検出結果に基づいて、
前記変換情報を生成し、これを前記記憶部に記憶する変
換情報生成部と、前記記憶部に記憶された変換情報を用
いて、前記検出部の検出結果を力学量に変換する力学量
変換部とを有し、これらが同一のＩＣパッケージに収納
されていることを特徴とする力学量センサが提供され
る。According to a second aspect of the present invention for achieving the above object, a flexible portion whose deflection amount changes according to a given mechanical amount, a detecting portion for detecting the deflection amount, and Based on the detection result of the detection unit when a storage unit for storing conversion information used when converting the detection result of the detection unit into a mechanical amount, and a predetermined reference mechanical amount is given,
A conversion information generation unit that generates the conversion information and stores the conversion information in the storage unit, and a mechanical quantity conversion unit that converts the detection result of the detection unit into a mechanical quantity using the conversion information stored in the storage unit. And a mechanical quantity sensor which is characterized in that they are housed in the same IC package.
【００１０】前記目的を達成するための本発明の第３の
態様によれば、第１の態様において、前記半導体基板
は、シリコン基板であることを特徴とする力学量センサ
が提供される。According to a third aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a mechanical quantity sensor according to the first aspect, wherein the semiconductor substrate is a silicon substrate.
【００１１】前記目的を達成するための本発明の第４の
態様によれば、第１、第２または第３の態様において、
前記検出部は、予め定めた２軸または３軸に与えられた
力学量に応じて生ずる撓み量をそれぞれの軸について検
出することを特徴とする力学量センサが提供される。According to a fourth aspect of the present invention for achieving the above object, in the first, second or third aspect,
There is provided a mechanical quantity sensor characterized in that the detection section detects a flexure amount generated according to a mechanical quantity given to a predetermined two axes or three axes for each axis.
【００１２】前記目的を達成するための本発明の第５の
態様によれば、第１、第２、第３、または第４の態様に
おいて、前記力学量は、加速度、角速度、及び、角加速
度のうちの何れかであることを特徴とする力学量センサ
が提供される。According to a fifth aspect of the present invention for achieving the above object, in the first, second, third, or fourth aspect, the mechanical quantity is acceleration, angular velocity, or angular acceleration. A mechanical quantity sensor is provided.
【００１３】[0013]
【作用】本発明によれば、検出部は、与えられた力学量
に応じて変化する、可撓部の撓み量を検出する。変換情
報生成部は、予め定めた基準力学量が与えられたときの
検出部の検出結果に基づいて変換情報を生成し、これを
記憶部に記憶する。力学量変換部は、記憶部に記憶され
た変換情報を用いて、検出部の検出結果を力学量に変換
する。そして、検出部、可撓部、記憶部、変換情報生成
部、及び、力学量変換部のそれぞれは、同一の半導体基
板、または、同一のＩＣパッケージ内に設けられている
ため、力学量センサの設置スペースを削減することがで
きる。According to the present invention, the detecting portion detects the amount of bending of the flexible portion which changes according to the given mechanical amount. The conversion information generation unit generates conversion information based on the detection result of the detection unit when a predetermined reference mechanical quantity is given, and stores the conversion information in the storage unit. The mechanical quantity conversion unit converts the detection result of the detection unit into a mechanical quantity using the conversion information stored in the storage unit. Since the detection unit, the flexible unit, the storage unit, the conversion information generation unit, and the mechanical quantity conversion unit are provided in the same semiconductor substrate or the same IC package, the mechanical quantity sensor The installation space can be reduced.
【００１４】また、変換情報生成部が半導体基板または
ＩＣパッケージ内に設けられているため、力学量センサ
を目的の対象物に設置したあとに、変換情報を生成する
ことができる。したがって、力学量センサを対象物に設
置する際に生じる設置誤差を含まない変換情報の生成が
可能となり、力学量の検出精度を向上させることができ
る。Further, since the conversion information generating section is provided in the semiconductor substrate or the IC package, the conversion information can be generated after the mechanical quantity sensor is installed on the target object. Therefore, it is possible to generate conversion information that does not include the installation error that occurs when the mechanical quantity sensor is installed on the object, and it is possible to improve the detection accuracy of the mechanical quantity.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を用い
て説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】図１、図２には、本発明を加速度センサに
適用した場合の一実施例が示されており、図３には、こ
の加速度センサの製造工程の一例が示されている。1 and 2 show an embodiment in which the present invention is applied to an acceleration sensor, and FIG. 3 shows an example of a manufacturing process of this acceleration sensor.
【００１７】図３（ａ）に示すように、この加速度セン
サを製造するにあたっては、まず、半導体基板（本実施
例では、Ｐ型のシリコン基板）１を用意し、このシリコ
ン基板１の一方の面に、Ｎ型のシリコンのエピタキシャ
ル層２１を成長させる。As shown in FIG. 3A, in manufacturing this acceleration sensor, first, a semiconductor substrate (P-type silicon substrate in this embodiment) 1 is prepared and one of the silicon substrates 1 is prepared. An epitaxial layer 21 of N-type silicon is grown on the surface.
【００１８】つぎに、シリコンエッチングの工程（図３
（ｅ）の工程）で用いられるエッチングマスク（本実施
例では窒化珪素膜）３１、３２をシリコン基板１の両側
に成膜する（図３（ｂ））。Next, a silicon etching step (see FIG. 3)
Etching masks (silicon nitride films in this embodiment) 31 and 32 used in the step (e) are formed on both sides of the silicon substrate 1 (FIG. 3B).
【００１９】この後、Ｎ型のエピタキシャル層２１上に
ある窒化珪素膜３２を剥離し、当該エピタキシャル層を
露出させる。露出させたエピタキシャル層２１には、酸
化珪素膜４１を成長させる（図３（ｃ））。After that, the silicon nitride film 32 on the N type epitaxial layer 21 is peeled off to expose the epitaxial layer. A silicon oxide film 41 is grown on the exposed epitaxial layer 21 (FIG. 3C).
【００２０】そして、酸化珪素膜４１にフォトリソグラ
フィを用いてパターニングを施し、パターニングされた
当該酸化珪素膜を通して所定の不純物をエピタキシャル
層２１に拡散させ、Ｐ型のピエゾ抵抗９１〜１０２（こ
こではピエゾ抵抗９１、９２、１０１、１０２にのみ図
示）を形成する。ピエゾ抵抗９１〜１０２は、後述する
可撓部の撓み量に応じて電気抵抗が変化する特性を有し
ており、これらは、図示しないブリッジ回路（以下、検
出回路と呼ぶ）に組み込まれる。この検出回路からは、
互いに直交する３軸方向（図１における左右方向、上下
方向、紙面と垂直な方向）に作用する各加速度成分に相
当する電圧信号が出力される。Then, the silicon oxide film 41 is patterned by photolithography, predetermined impurities are diffused into the epitaxial layer 21 through the patterned silicon oxide film, and the P-type piezoresistors 91 to 102 (here, piezoresistors are used). Resistors 91, 92, 101, 102 are formed only). Each of the piezoresistors 91 to 102 has a characteristic that its electric resistance changes according to the amount of bending of a flexible portion, which will be described later. From this detection circuit,
A voltage signal corresponding to each acceleration component acting in the three axis directions orthogonal to each other (horizontal direction in FIG. 1, vertical direction, direction perpendicular to the paper surface) is output.
【００２１】ピエゾ抵抗９１〜１０２を形成したら、図
１に示す変換情報生成部６１、力学量変換部６２、増幅
器６３、記憶部６４を製作する。変換情報生成部６１、
力学量変換部６２は、高密度に集積された論理ゲートや
その他の素子によって実現されている集積回路であり、
汎用レジスタや論理演算部等を有する。増幅器６３は、
検出回路から出力された電圧信号を増幅するための回路
である。記憶部６４は、複数のメモリセルから成る半導
体メモリである。これらは、図１の配置に限定されるわ
けでなく、例えば、変換情報生成部６１、力学量変換部
６２を１つにまとめて製作してもよい（図３（ｄ））。After forming the piezoresistors 91 to 102, the conversion information generating section 61, the mechanical quantity converting section 62, the amplifier 63, and the storage section 64 shown in FIG. 1 are manufactured. The conversion information generation unit 61,
The mechanical quantity conversion unit 62 is an integrated circuit realized by high-density integrated logic gates and other elements,
It has a general-purpose register and a logical operation unit. The amplifier 63 is
It is a circuit for amplifying the voltage signal output from the detection circuit. The storage unit 64 is a semiconductor memory including a plurality of memory cells. These are not limited to the arrangement of FIG. 1, and for example, the conversion information generation unit 61 and the mechanical quantity conversion unit 62 may be integrated into one (FIG. 3D).
【００２２】つぎに、窒化珪素膜３１にフォトリソグラ
フでエッチングマスクのパターンを形成する。エッチン
グマスク３１ａ、３１ｂを形成したら、当該センサ部材
を、強アルカリ溶液（本実施例では水酸化カリウム水溶
液）に投入し、エッチングを行う。該エッチングでは、
エッチングマスク３１ａ、３１ｂが形成されていない部
分が削り取られ、可撓部５１が形成される（図３
（ｅ））。Next, an etching mask pattern is formed on the silicon nitride film 31 by photolithography. After forming the etching masks 31a and 31b, the sensor member is put into a strong alkaline solution (potassium hydroxide aqueous solution in this embodiment) to perform etching. In the etching,
The portions where the etching masks 31a and 31b are not formed are scraped off to form the flexible portion 51 (FIG. 3).
(E)).
【００２３】エッチング終了後は、加速度を感知するた
めの重り７１と、支持台７２とを取り付ける（図２参
照）。After the etching is completed, a weight 71 for sensing the acceleration and a support base 72 are attached (see FIG. 2).
【００２４】このような製造工程を経て製作された加速
度センサは、その後、図４に示すようにＩＣパッケージ
８０内に収められ、目的の対象物（例えば、カメラ本体
やカメラの鏡筒）に設置される。なお、図４（ａ）およ
び後述の図５（ａ）は、ＩＣパッケージの内部構造を示
す説明図であり、実際に外側からその内部が見えるわけ
ではない。The acceleration sensor manufactured through the above manufacturing process is then housed in an IC package 80 as shown in FIG. 4 and installed on a target object (for example, a camera body or a lens barrel of a camera). To be done. It should be noted that FIG. 4A and FIG. 5A described later are explanatory views showing the internal structure of the IC package, and the inside cannot actually be seen from the outside.
【００２５】本実施例のように、変換情報生成部６１、
力学量変換部６２、増幅器６３、及び、記憶部６４を同
一基板上に製作すれば、配線抵抗を小さくすることがで
き、外部からのノイズの混入も低減される。As in this embodiment, the conversion information generator 61,
If the mechanical quantity conversion unit 62, the amplifier 63, and the storage unit 64 are manufactured on the same substrate, the wiring resistance can be reduced, and the mixing of noise from the outside can be reduced.
【００２６】つぎに、変換情報生成部６１、力学量変換
部６２、増幅器６３、記憶部６４について説明する。Next, the conversion information generation unit 61, the mechanical quantity conversion unit 62, the amplifier 63, and the storage unit 64 will be described.
【００２７】記憶部６４は、増幅器６３で増幅された検
出回路の出力を加速度に変換する際に用いられる変換情
報を記憶するための回路である。以下、説明を簡略化す
るため、検出回路の出力と記述した場合には、増幅器６
３で増幅された、検出回路の電圧信号の出力を意味する
こととする。The storage unit 64 is a circuit for storing conversion information used when converting the output of the detection circuit amplified by the amplifier 63 into acceleration. Hereinafter, in order to simplify the explanation, when the output of the detection circuit is described, the amplifier 6
3 means the output of the voltage signal of the detection circuit amplified in 3.
【００２８】変換情報生成部６１は、予め定めた基準加
速度が与えられたときの検出回路の出力に基づいて、前
記変換情報を生成し、これを記憶部６４に記憶する回路
である。The conversion information generation unit 61 is a circuit for generating the conversion information based on the output of the detection circuit when a predetermined reference acceleration is applied and storing the conversion information in the storage unit 64.
【００２９】力学量変換部６２は、記憶部６４に記憶さ
れた変換情報を用いて、検出回路の出力を加速度に変換
する回路である。The mechanical quantity conversion section 62 is a circuit for converting the output of the detection circuit into acceleration using the conversion information stored in the storage section 64.
【００３０】さて、本実施例のような３軸のセンサ、す
なわち多軸のセンサには、普通、各軸に干渉成分がある
ことが知られている。これについては、例えば、特開平
３−２７６０７２号公報にも記載されており、具体的に
は、（式１）に示すような関係が知られている。Ａx，
Ａy，Ａzは、直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれにつ
いて与えられた加速度であり、Ｖx，Ｖy，Ｖzは、各軸
方向の検出結果を示す電圧値である。It is known that a three-axis sensor like this embodiment, that is, a multi-axis sensor usually has an interference component in each axis. This is also described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-276072, and specifically, the relationship shown in (Equation 1) is known. Ax,
Ay and Az are accelerations given to the orthogonal X axis, Y axis, and Z axis, respectively, and Vx, Vy, and Vz are voltage values indicating the detection result in each axis direction.
【００３１】[0031]
【数１】 [Equation 1]
【００３２】ＶxＤＣ，ＶyＤＣ，ＶzＤＣは、各軸方向
の直流成分値であり、Ｓxx，Ｓxy，Ｓxz，Ｓyx，Ｓyy，
Ｓyz，Ｓzx，Ｓzy，Ｓzzは、検出感度係数である。VxDC, VyDC, VzDC are DC component values in the respective axial directions, and are Sxx, Sxy, Sxz, Syx, Syy,
Syz, Szx, Szy, and Szz are detection sensitivity coefficients.
【００３３】ここで、（式１）は、Here, (Equation 1) is
【００３４】[0034]
【数２】 [Equation 2]
【００３５】と変形でき、さらに、Can be transformed into
【００３６】[0036]
【数３】 (Equation 3)
【００３７】と表すことができる。It can be expressed as
【００３８】なお、変換係数Ｃ11〜Ｃ33は、検出感度係
数Ｓxx 〜Ｓzz の逆行列である。The conversion coefficients C11 to C33 are inverse matrices of the detection sensitivity coefficients Sxx to Szz.
【００３９】そして、（式３）を一般式にすると、When (Equation 3) is a general expression,
【００４０】[0040]
【数４】 [Equation 4]
【００４１】となる。すなわち、（式４）を利用すれ
ば、各軸の干渉成分が補正された加速度Ａx，Ａy，Ａz
を求めることができる。It becomes That is, using (Equation 4), the accelerations Ax, Ay, Az in which the interference components of the respective axes are corrected
Can be requested.
【００４２】そこで、変換情報生成部６１は、当該加速
度センサが目的の対象物に設置されたのち、実際の加速
度検出を行う前において、前述の変換情報（具体的には
直流成分値及び変換係数）を演算する。加速度センサを
はじめ、通常のセンサを対象物に設置する場合には、普
通、設置誤差が発生するが、本実施例のように、センサ
が対象物に設置されたあとに変換情報を生成すれば、設
置誤差の影響を受けない変換情報を得ることが可能とな
り、センサの検出精度を向上させることができる。Therefore, the conversion information generating section 61, after the acceleration sensor is installed on the target object, and before the actual acceleration detection, performs the conversion information (specifically, the DC component value and the conversion coefficient). ) Is calculated. When a normal sensor such as an acceleration sensor is installed on an object, an installation error usually occurs. However, if conversion information is generated after the sensor is installed on the object as in the present embodiment. It becomes possible to obtain the conversion information that is not affected by the installation error, and the detection accuracy of the sensor can be improved.
【００４３】変換情報の演算は、つぎのように行う。The conversion information is calculated as follows.
【００４４】すなわち、変換情報生成部６１は、予め定
めた基準加速度と、これらの加速度が実際に付与された
ときの検出回路の出力値とから成る入力情報を複数取り
込み、これらを順次（式３）に代入し、その結果から得
られる複数の連立方程式を解くことで、変換係数Ｃ11〜
Ｃ33、直流成分値ＶxＤＣ，ＶyＤＣ，ＶzＤＣを算出す
る。That is, the conversion information generation unit 61 takes in a plurality of input information consisting of predetermined reference accelerations and output values of the detection circuit when these accelerations are actually given, and sequentially obtains these (Equation 3 ), And by solving a plurality of simultaneous equations obtained from the result, the conversion coefficient C11 ~
C33, DC component values VxDC, VyDC, VzDC are calculated.
【００４５】具体的には、基準加速度Ａx1，Ａy1，Ａz1
と、これらの加速度が実際に付与されたときの検出回路
の出力値Ｖx1，Ｖy1，Ｖz1とを（式３）に代入したとき
に得られる３つの方程式と、基準加速度Ａx2，Ａy2，Ａ
z2と、これらの加速度が実際に付与されたときの出力値
Ｖx2，Ｖy2，Ｖz2とを（式３）に代入したときに得られ
る３つの方程式と、基準加速度Ａx3，Ａy3，Ａz3と、こ
れらの加速度が実際に付与されたときの出力値Ｖx3，Ｖ
y3，Ｖz3とを（式３）に代入したときに得られる３つの
方程式と、基準加速度Ａx4，Ａy4，Ａz4と、これらの加
速度が実際に付与されたときの出力値Ｖx4，Ｖy4，Ｖz4
とを（式３）に代入したときに得られる３つの方程式か
ら成る１２の連立方程式を解くことで変換係数Ｃ11〜Ｃ
33、直流成分値ＶxＤＣ，ＶyＤＣ，ＶzＤＣを算出す
る。これらの値は、変換情報として記憶部６４に記憶さ
れる。力学量センサに付与する各基準加速度は、任意の
加速度を付与可能な装置を用いて強制的に発生させても
よいが、例えば、重力加速度（Ｇ）を利用してもよい。
すなわち、対象物の姿勢を検出回路の検出軸（Ｘ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸）に合わせて４回変化させれば、例えば、（Ａ
x1＝Ｇ，Ａy1＝０，Ａz1＝０）、（Ａx2＝−Ｇ，Ａy2＝
０，Ａz2＝０）、（Ａx3＝０，Ａy3＝Ｇ，Ａz3＝０）、
（Ａx4＝０，Ａy4＝０，Ａz4＝Ｇ）という基準加速度を
順次付与することができる。Specifically, the reference accelerations Ax 1 , Ay 1 , Az 1
And three equations obtained by substituting the output values Vx 1 , Vy 1 , and Vz 1 of the detection circuit when these accelerations are actually applied into (Equation 3), and the reference accelerations Ax 2 and Ay. 2 , A
z 2 and output values Vx 2 , Vy 2 and Vz 2 when these accelerations are actually applied are substituted into (Equation 3), three equations obtained, and reference accelerations Ax 3 and Ay 3 , Az 3 and output values Vx 3 , V when these accelerations are actually applied.
y 3, the three equations obtained when substituting the Vz 3 in (Equation 3), the reference acceleration Ax 4, Ay 4, Az 4 , the output value Vx 4 when these acceleration is actually applied , Vy 4 and Vz 4
By transforming 12 simultaneous equations consisting of three equations obtained by substituting and into (Equation 3), conversion coefficients C11 to C
33. Calculate DC component values VxDC, VyDC, VzDC. These values are stored in the storage unit 64 as conversion information. Each reference acceleration given to the mechanical quantity sensor may be forcibly generated using a device capable of giving an arbitrary acceleration, but for example, gravitational acceleration (G) may be used.
That is, the posture of the object is detected by the detection axes of the detection circuit (X axis, Y
If you change it four times in accordance with the (axis, Z axis), for example, (A
x 1 = G, Ay 1 = 0, Az 1 = 0), (Ax 2 = -G, Ay 2 =
0, Az 2 = 0), (Ax 3 = 0, Ay 3 = G, Az 3 = 0),
The reference accelerations (Ax 4 = 0, Ay 4 = 0, Az 4 = G) can be sequentially applied.
【００４６】力学量変換部６２は、実際の加速度検出を
行う際に、記憶部６４に記憶されている変換係数及び直
流成分値を用いて表される（式４）をもとに、検出回路
の出力を加速度に変換する。このとき、検出回路の出力
は、加速度に変換されると同時に、各軸の干渉成分も補
正されることになる。なお、変換された加速度は、電圧
信号として外部に出力される。The mechanical quantity conversion unit 62 uses the conversion coefficient and the DC component value stored in the storage unit 64 to detect the actual acceleration, based on (Equation 4). The output of is converted into acceleration. At this time, the output of the detection circuit is converted into acceleration, and at the same time, the interference component of each axis is also corrected. The converted acceleration is output to the outside as a voltage signal.
【００４７】以上、変換情報生成部６１、力学量変換部
６２、増幅器６３、及び、記憶部６４のそれぞれを同一
の半導体基板に形成した場合の実施例を説明したが、こ
れらは、例えば、図５に示すように構成してもよい。図
５の半導体基板（本実施例では、シリコン基板）２に
は、前述の可撓部（図示省略）が形成されており、半導
体基板（本実施例では、シリコン基板）３には、変換情
報生成部６１、力学量変換部６２、増幅器６３、及び、
記憶部６４が形成されている。半導体基板２、３は、Ｉ
Ｃパッケージ８１に収納されている。このように構成す
ればＩＣパッケージが一つで済み、力学量センサの設置
スペースを省くことができる。The embodiment in which each of the conversion information generation unit 61, the mechanical quantity conversion unit 62, the amplifier 63, and the storage unit 64 is formed on the same semiconductor substrate has been described above. It may be configured as shown in FIG. The flexible portion (not shown) described above is formed on the semiconductor substrate (silicon substrate in this embodiment) 2 of FIG. 5, and the conversion information is formed on the semiconductor substrate (silicon substrate in this embodiment) 3. The generation unit 61, the mechanical quantity conversion unit 62, the amplifier 63, and
A storage unit 64 is formed. The semiconductor substrates 2 and 3 are I
It is stored in the C package 81. With this configuration, only one IC package is required, and the installation space for the mechanical quantity sensor can be saved.
【００４８】なお、上述の各実施例では、力学量として
加速度を例にとっているが、本発明は、これに限定され
ることはなく、角速度や角加速度であってもよい。ま
た、検出回路の力学量の検出方向は、３軸以外（例えば
２軸）でも構わない。In each of the above-described embodiments, acceleration is taken as an example of the mechanical quantity, but the present invention is not limited to this, and angular velocity or angular acceleration may be used. Further, the detection direction of the mechanical quantity of the detection circuit may be other than three axes (for example, two axes).
【００４９】[0049]
【発明の効果】本発明によれば、力学量センサの設置ス
ペースが削減され、また、力学量の検出精度を向上させ
ることができる。According to the present invention, the installation space for the mechanical quantity sensor can be reduced, and the accuracy of detecting the mechanical quantity can be improved.
【００５０】[0050]
【図１】本発明を加速度センサに適用した場合の一実施
例の可撓部周りの構成を示す上面図。FIG. 1 is a top view showing a configuration around a flexible portion of an embodiment in which the present invention is applied to an acceleration sensor.
【図２】本発明を加速度センサに適用した場合の一実施
例の可撓部周りの構成を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration around a flexible portion of an embodiment in which the present invention is applied to an acceleration sensor.
【図３】図３（ａ）〜（ｅ）：本発明を加速度センサに
適用した場合の一実施例の製造工程に関する説明図。3 (a) to 3 (e) are explanatory views regarding a manufacturing process of an embodiment when the present invention is applied to an acceleration sensor.
【図４】図４（ａ）：本発明を加速度センサに適用した
場合の一実施例のＩＣパッケージの内部を示す説明図。 図４（ｂ）：本発明を加速度センサに適用した場合の一
実施例のＩＣパッケージの側面図。FIG. 4A is an explanatory diagram showing the inside of an IC package of an embodiment when the present invention is applied to an acceleration sensor. FIG. 4B is a side view of an IC package according to an embodiment when the present invention is applied to an acceleration sensor.
【図５】図５（ａ）：本発明を加速度センサに適用した
場合のその他の実施例のＩＣパッケージの内部を示す説
明図。 図５（ｂ）：本発明を加速度センサに適用した場合のそ
の他の実施例のＩＣパッケージの側面図。5A is an explanatory view showing the inside of an IC package of another embodiment when the present invention is applied to an acceleration sensor. FIG. FIG. 5B: A side view of an IC package of another embodiment when the present invention is applied to an acceleration sensor.
１、２、３…シリコン基板、 ２１…エピタキシャル
層、 ３１、３２…窒化珪素膜、 ４１…酸化珪素膜、
５１…可撓部、 ６１…変換情報生成部、 ６２…力
学量変換部、 ６３…増幅器、６４…記憶部、 ７１…
重り、 ７２…支持台、 ８０、８１…ＩＣパッケー
ジ、 ９１〜１０２…ピエゾ抵抗1, 2, 3 ... Silicon substrate, 21 ... Epitaxial layer, 31, 32 ... Silicon nitride film, 41 ... Silicon oxide film,
51 ... Flexible part, 61 ... Conversion information generation part, 62 ... Mechanical quantity conversion part, 63 ... Amplifier, 64 ... Storage part, 71 ...
Weight, 72 ... Supporting base, 80, 81 ... IC package, 91-102 ... Piezoresistor
Claims (5)
る可撓部が形成された半導体基板を有する力学量センサ
において、 前記可撓部には、前記撓み量を検出するための検出部が
形成され、 前記半導体基板には、さらに、 前記検出部の検出結果を力学量に変換する際に用いられ
る変換情報を記憶するための記憶部と、 予め定めた基準力学量が与えられたときの前記検出部の
検出結果に基づいて、前記変換情報を生成し、これを前
記記憶部に記憶する変換情報生成部と、 前記記憶部に記憶された変換情報を用いて、前記検出部
の検出結果を力学量に変換する力学量変換部とが形成さ
れていることを特徴とする力学量センサ。1. A mechanical quantity sensor having a semiconductor substrate on which a flexible portion whose flexure amount changes according to a given mechanical quantity is formed, wherein the flexible portion has a detection value for detecting the flexure amount. And a storage unit for storing conversion information used when converting the detection result of the detection unit into a mechanical quantity, and a predetermined reference mechanical quantity. On the basis of the detection result of the detection unit at the time, the conversion information generation unit that generates the conversion information and stores the conversion information in the storage unit, and the conversion information stored in the storage unit. A mechanical quantity sensor, comprising: a mechanical quantity conversion unit that converts a detection result into a mechanical quantity.
る可撓部と、 前記撓み量を検出する検出部と、 前記検出部の検出結果を力学量に変換する際に用いられ
る変換情報を記憶するための記憶部と、 予め定めた基準力学量が与えられたときの前記検出部の
検出結果に基づいて、前記変換情報を生成し、これを前
記記憶部に記憶する変換情報生成部と、 前記記憶部に記憶された変換情報を用いて、前記検出部
の検出結果を力学量に変換する力学量変換部とを有し、
これらが同一のＩＣパッケージに収納されていることを
特徴とする力学量センサ。2. A flexible portion whose amount of flexure changes according to a given mechanical quantity, a detector for detecting the amount of flexure, and a conversion used when converting a detection result of the detector into a mechanical quantity. A storage unit for storing information; and a conversion information generation unit for generating the conversion information based on a detection result of the detection unit when a predetermined reference mechanical quantity is given and storing the conversion information in the storage unit. And a mechanical quantity conversion section that converts the detection result of the detection section into a mechanical quantity using the conversion information stored in the storage section,
A mechanical quantity sensor characterized in that these are housed in the same IC package.
リコン基板であることを特徴とする力学量センサ。3. The mechanical quantity sensor according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a silicon substrate.
力学量に応じて生ずる撓み量をそれぞれの軸について検
出することを特徴とする力学量センサ。4. The method according to claim 1, 2 or 3, wherein the detection unit detects a bending amount generated according to a mechanical amount given to a predetermined two axes or three axes for each axis. Dynamic quantity sensor.
の何れかであることを特徴とする力学量センサ。5. The mechanical quantity sensor according to claim 1, wherein the mechanical quantity is any one of acceleration, angular velocity, and angular acceleration.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7135170A JPH08327657A (en) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | Mechanical quantity sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7135170A JPH08327657A (en) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | Mechanical quantity sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08327657A true JPH08327657A (en) | 1996-12-13 |
Family
ID=15145478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7135170A Pending JPH08327657A (en) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | Mechanical quantity sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08327657A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1995-06-01 JP JP7135170A patent/JPH08327657A/en active Pending
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