JPH08327657A - 力学量センサ - Google Patents
力学量センサInfo
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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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- 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
- G01P2015/084—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】
【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。
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。
Description
【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。
の力学量センサに関する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
て説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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））。
（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））。
【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））。
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））。
【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。
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。
【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））。
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））。
【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））。
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））。
【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）。
めの重り７１と、支持台７２とを取り付ける（図２参
照）。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
部６２、増幅器６３、記憶部６４について説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００３１】
【数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。
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。
【００３３】ここで、（式１）は、
【００３４】
【数２】
【００３５】と変形でき、さらに、
【００３６】
【数３】
【００３７】と表すことができる。
【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。
数Ｓxx 〜Ｓzz の逆行列である。
【００３９】そして、（式３）を一般式にすると、
【００４０】
【数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。
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。
【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。
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。
【００４３】変換情報の演算は、つぎのように行う。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
例の可撓部周りの構成を示す上面図。
【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。
例の可撓部周りの構成を示す断面図。
【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。
適用した場合の一実施例の製造工程に関する説明図。
【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。
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。
【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。
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。
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
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
Claims (5)
- 【請求項１】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。 - 【請求項２】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。 - 【請求項３】請求項１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。 - 【請求項４】請求項１、２または３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。 - 【請求項５】請求項１、２、３または４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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7135170A JPH08327657A (ja) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | 力学量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7135170A JPH08327657A (ja) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | 力学量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08327657A true JPH08327657A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15145478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7135170A Pending JPH08327657A (ja) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | 力学量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08327657A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009068893A (ja) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Rohm Co Ltd | 半導体装置 |
| WO2013032003A1 (ja) * | 2011-09-02 | 2013-03-07 | 北陸電気工業株式会社 | 角速度センサ |
| JP2022142118A (ja) * | 2021-03-16 | 2022-09-30 | ミネベアミツミ株式会社 | センサチップ、力覚センサ装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06331647A (ja) * | 1993-05-25 | 1994-12-02 | Nec Corp | 半導体加速度センサおよび製造方法 |
| JPH0798328A (ja) * | 1993-09-28 | 1995-04-11 | Mazda Motor Corp | 半導体センサ |
| JPH07110341A (ja) * | 1993-10-12 | 1995-04-25 | Akebono Brake Ind Co Ltd | 三次元加速度センサユニットとそのユニットをパッケージした三次元加速度センサ |
-
1995
- 1995-06-01 JP JP7135170A patent/JPH08327657A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06331647A (ja) * | 1993-05-25 | 1994-12-02 | Nec Corp | 半導体加速度センサおよび製造方法 |
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| JPH07110341A (ja) * | 1993-10-12 | 1995-04-25 | Akebono Brake Ind Co Ltd | 三次元加速度センサユニットとそのユニットをパッケージした三次元加速度センサ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2009068893A (ja) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Rohm Co Ltd | 半導体装置 |
| WO2013032003A1 (ja) * | 2011-09-02 | 2013-03-07 | 北陸電気工業株式会社 | 角速度センサ |
| CN103765160A (zh) * | 2011-09-02 | 2014-04-30 | 北陆电气工业株式会社 | 角速度传感器 |
| JPWO2013032003A1 (ja) * | 2011-09-02 | 2015-03-23 | 北陸電気工業株式会社 | 角速度センサ |
| CN103765160B (zh) * | 2011-09-02 | 2016-08-31 | 北陆电气工业株式会社 | 角速度传感器 |
| US9726490B2 (en) | 2011-09-02 | 2017-08-08 | Hokuriku Electric Industry Co., Ltd. | Angular velocity sensor |
| JP2022142118A (ja) * | 2021-03-16 | 2022-09-30 | ミネベアミツミ株式会社 | センサチップ、力覚センサ装置 |
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