CN106556718A - 加速度校正数据计算装置以及加速度传感器的制造方法 - Google Patents

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CN106556718A CN201610811494.0A CN201610811494A CN106556718A CN 106556718 A CN106556718 A CN 106556718A CN 201610811494 A CN201610811494 A CN 201610811494A CN 106556718 A CN106556718 A CN 106556718A
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Abstract

提供一种能够容易地计算出在静电容量型的加速度传感器中用于温度校正的校正数据的加速度校正数据计算装置以及加速度传感器的制造方法，该加速度校正数据计算装置具有：电极间隔测量部，其在基准温度下测量加速度传感器中设置的可动电极与固定电极之间的电极间隔；变形量计算部，其计算温度相对于基准温度发生变化的情况下的可动电极和固定电极的变形量；静电容量计算部，其基于由电极间隔测量部测量出的电极间隔以及由变形量计算部计算出的变形量，来计算可动电极与固定电极之间的静电容量；以及校正数据计算部，其基于由静电容量计算部计算出的静电容量，来计算温度相对于基准温度发生变化的情况下的校正数据。

Description

加速度校正数据计算装置以及加速度传感器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种加速度校正数据计算装置以及加速度传感器的制造方法。
背景技术
已知一种基于可动电极与固定电极之间的静电容量的变化来测量加速度的静电容量型的加速度传感器。在静电容量型的加速度传感器中，存在以下情况：结构部件由于温度变化而以膨胀或收缩的方式变形，可动电极与固定电极之间的静电容量发生变动，从而测量结果产生偏差。
因此，已知如下一种方法：在不同的多个温度环境下测量加速度传感器的灵敏度/偏移，使用基于测量值的校正数据对加速度传感器的输出进行校正(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平6-331647号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，为了在不同的多个温度环境下测量加速度传感器的灵敏度/偏移来准备校正数据就得需要大量的工时和非常长的时间。因此，为了针对每个加速度传感器在不同的多个温度环境下测量灵敏度/偏移来准备校正数据就得需要极大的劳动量，从而招致制造成本的上升。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够容易地计算出在静电容量型的加速度传感器中用于温度校正的校正数据的加速度校正数据计算装置。
用于解决问题的方案
根据本发明的一个方式，是一种加速度校正数据计算装置，该加速度校正数据计算装置计算在静电容量型的加速度传感器中用于温度校正的校正数据，具有：电极间隔测量部，其在基准温度下测量所述加速度传感器中设置的可动电极与固定电极之间的电极间隔；变形量计算部，其计算温度相对于所述基准温度发生变化的情况下的所述可动电极和所述固定电极的变形量；静电容量计算部，其基于由所述电极间隔测量部测量出的电极间隔以及由所述变形量计算部计算出的变形量，来计算所述可动电极与所述固定电极之间的静电容量；以及校正数据计算部，其基于由所述静电容量计算部计算出的静电容量，来计算温度相对于所述基准温度发生变化的情况下的校正数据。
发明的效果
根据本发明的实施方式，提供一种能够容易地计算出在静电容量型的加速度传感器中用于温度校正的校正数据的加速度校正数据计算装置。
附图说明
图1是例示实施方式中的加速度传感器和校正数据计算装置的结构的图。
图2是例示实施方式中的传感器部的结构的图。
图3是例示实施方式中的传感器部的结构的截面图。
图4是例示实施方式中的检测部的电路结构的图。
图5是例示实施方式中的校正数据计算处理的流程图的图。
图6是说明实施方式中的电极间隔的变化的图。
图7是例示实施方式中的加速度传感器的校正数据的图。
图8是例示实施方式中的校正表的图。
附图标记说明
100：加速度传感器；110：传感器部；111：可动电极；112a：第一固定电极；112b：第二固定电极；112c：第三固定电极；112d：第四固定电极；200：校正数据计算装置；210：电极间隔测量部；220：变形量计算部；230：静电容量计算部；240：校正数据计算部。
具体实施方式
下面，参照附图来说明用于实施发明的方式。在各附图中，有时对同一结构部分标注同一标记，从而省略重复的说明。
<加速度传感器和校正数据计算装置的结构>
图1是例示实施方式中的加速度传感器100和校正数据计算装置200的结构的图。加速度传感器100使用由校正数据计算装置200计算出的校正数据对检测出的加速度进行校正并输出校正后的加速度。校正数据计算装置200在制造加速度传感器100时等计算校正数据，使包含计算出的校正数据的校正表存储到加速度传感器100。
(加速度传感器)
加速度传感器100具有传感器部110、检测部130、加速度计算部140、校正部150、校正数据存储部160、温度检测部170。
传感器部110具有可动电极和固定电极等。当传感器部110被施加外力而产生加速度时，可动电极与固定电极之间的静电容量发生变化，基于该静电容量的变化来检测加速度。
图2是例示实施方式中的传感器部110的结构的图。另外，图3是图2的A-A截面图。此外，在图2中省略了上部保护构件125的图示。图2和图3所示的X方向和Y方向是相互正交的方向，分别与矩形的可动电极111的各边平行或正交。另外，Z方向是与X方向及Y方向正交的、传感器部110的高度方向。
如图2和图3所示，传感器部110具有可动电极111、第一固定电极112a、第二固定电极112b、第三固定电极112c、第四固定电极112d、上部固定电极113、支承体116、梁构件118、上部保护构件125、下部保护构件126。在下面的说明中，有时将第一固定电极112a、第二固定电极112b、第三固定电极112c以及第四固定电极112d仅称为固定电极112。
可动电极111具有矩形平板状的形状，以能够发生位移的方式被梁构件118所支承。可动电极111以能够在X方向、Y方向以及Z方向上发生位移的方式被支承，当传感器部110被施加外力时，该可动电极111向某一个方向或者这些方向的合成方向发生位移。
第一固定电极112a、第二固定电极112b、第三固定电极112c以及第四固定电极112d分别具有矩形平板状的形状，分别被设置成与可动电极111的各边相向。
第一固定电极112a与第二固定电极112b被设置成将可动电极111夹在中间地在X方向上相向。另外，第三固定电极112c与第四固定电极112d被设置成将可动电极111夹在中间地在Y方向上相向。第一固定电极112a、第二固定电极112b、第三固定电极112c以及第四固定电极112d分别与可动电极111之间形成规定的间隔。
此外，可动电极111的各边也可以形成为梳齿状。在该情况下，第一固定电极112a、第二固定电极112b、第三固定电极112c以及第四固定电极112d各自的与可动电极111相向的边形成为梳齿状，并被配置成与可动电极111之间梳齿状的边彼此相啮合。
上部固定电极113以与可动电极111在Z方向上相向的方式设置于上部保护构件125的与可动电极111相向的面。上部固定电极113与可动电极111的上表面之间形成规定的间隔。
支承体116具有矩形的开口，被设置成包围可动电极111的周围。支承体116借助梁构件118以使可动电极111能够发生位移的方式支承可动电极111。
梁构件118具有能够伸缩的弹簧状的形状，一端连结于支承体116，另一端连结于可动电极111。在本实施方式中，4根梁构件118以使可动电极111能够发生位移的方式支承可动电极111。
可动电极111、固定电极112以及梁构件118由SOI(Silicon On Insulator：绝缘体上硅)基板120形成。SOI基板120具有硅支承层121、氧化硅层122、活性硅层123。
通过蚀刻来去除硅支承层121和氧化硅层122的与可动电极111相向的部分。通过各向异性的干式蚀刻来局部去除活性硅层123，由此形成可动电极111、固定电极112以及梁构件118。
上部保护构件125由TEMPAX玻璃(日语：テンパックスガラス)形成，以覆盖可动电极111的方式设置于SOI基板120的上表面。下部保护构件126与上部保护构件125同样地由TEMPAX玻璃形成，以覆盖从硅支承层121露出的可动电极111的方式设置于SOI基板120的下表面。
图4是例示实施方式中的检测部130的电路结构的图。
如图4所示，检测部130具有用于检测传感器部110中产生的X方向的加速度的X方向检测电路131。X方向检测电路131具有运算放大器Q1、Q2、Q3、Q4、Q5，X方向检测电路131与第一固定电极112a及第二固定电极112b连接。从直流电源180对与第一固定电极112a及第二固定电极112b相向地设置的可动电极111施加电压V。
运算放大器Q1的负侧的输入端子与第一固定电极112a连接，运算放大器Q1的正侧的输入端子接地。另外，电阻R1和电容器C1并联地连接于运算放大器Q1的负侧的输入端子与运算放大器Q1的输出端子之间。包括运算放大器Q1、电阻R1以及电容器C1的电路是电荷/电压转换电路，将所连接的第一固定电极112a与可动电极111之间蓄积的电荷转换为电压信号VX1后输出。
运算放大器Q2的负侧的输入端子与第二固定电极112b连接，运算放大器Q2的正侧的输入端子接地。另外，电阻R2和电容器C2并联地连接于运算放大器Q2的负侧的输入端子与运算放大器Q2的输出端子之间。包括运算放大器Q2、电阻R2以及电容器C2的电路是电荷/电压转换电路，将所连接的第二固定电极112b与可动电极111之间蓄积的电荷转换为电压信号VX2后输出。
运算放大器Q3的负侧的输入端子经由电阻R3而与运算放大器Q1的输出端子连接，该运算放大器Q3的正侧的输入端子经由电阻R4而与运算放大器Q2的输出端子连接。另外，在运算放大器Q3的负侧的输入端子与运算放大器Q3的输出端子之间连接有电阻R5，运算放大器Q3的正侧的输入端子与电阻R4之间经由电阻R6而接地。包括运算放大器Q3和电阻R3、R4、R5、R6的电路是差分运算电路，输出作为从运算放大器Q1输出的电压信号VX1与从运算放大器Q2输出的电压信号VX2之差的电压信号VX3。
运算放大器Q4的负侧的输入端子经由电阻R7而与运算放大器Q5的输出端子连接，运算放大器Q4的正侧的输入端子经由电阻R8而与运算放大器Q3的输出端子连接。另外，在运算放大器Q4的负侧的输入端子与运算放大器Q4的输出端子之间连接有电阻R9，运算放大器Q4的正侧的输入端子与电阻R8之间经由电阻R10而接地。包括运算放大器Q4和电阻R7、R8、R9、R10的电路是差分运算电路，输出作为从运算放大器Q3输出的电压信号VX3与从运算放大器Q5输出的电压信号VX5之差的电压信号VX4。
运算放大器Q5的正侧的输入端子连接至与正电源V1及负电源V2连接的可变电阻VR1，运算放大器Q5的负侧的输入端子与运算放大器Q5的输出端子连接。包括运算放大器Q5、正电源V1、负电源V2以及可变电阻VR1的电路是零点调整电路，输出利用可变电阻VR1的电阻值进行调整而得到的调整电压信号VX5。
例如当传感器部110被施加外力而可动电极111沿X方向发生位移时，可动电极111与第一固定电极112a之间的电极间隔以及可动电极111与第二固定电极112b之间的电极间隔发生变化。可动电极111与各固定电极112之间的静电容量根据电极间隔而发生变化，由此电压信号VX1和电压信号VX2发生变化，作为电压信号VX1与电压信号VX2之差的电压信号VX3发生变化。加速度传感器100基于作为像这样根据可动电极111的X方向的位移而变化的电压信号VX3与调整电压信号VX5之差的电压信号VX4，来检测传感器部110中产生的X方向的加速度aX并输出该加速度aX。
在此，检测部130的X方向检测电路131被调整为：在基准温度Ts(例如20℃)下，在传感器部110未被施加外力的状态下，从运算放大器Q4输出的电压信号VX4的值为零。在本实施方式中的X方向检测电路131中，调整可变电阻VR1的电阻值以使从运算放大器Q5输出的调整电压信号VX5与从运算放大器Q3输出的电压信号VX3相等，从而使从运算放大器Q4输出的电压信号VX4的值变为零。将像这样在基准温度Ts下在未被施加外力的状态下进行调整以使从电路输出的输出值变为零的调整称为“零点调整”。
另外，对于X方向检测电路131，设定电容器C1、C2的容量、直流电源180的电压V等，使得：在基准温度Ts下，在传感器部110被施加外力而产生X方向的基准加速度aXs(例如1G(＝980Gal＝9.8m/s2))的情况下，从运算放大器Q4输出的电压信号VX4为规定值VXs。
加速度传感器100的加速度计算部140基于从如上所述那样进行了零点调整等的X方向检测电路131输出的电压信号VX4，来计算传感器部110中产生的X方向的加速度aX。具体地说，加速度计算部140使用在零点调整后的传感器部110中产生X方向的基准加速度aXs的情况下从检测部130输出的规定值VXs，通过以下的式(1)来计算加速度aX。
[式1]
在此，检测部130的X方向检测电路131如上所述那样被调整为：在基准温度Ts下，在进行了零点调整并沿X方向被施加了基准加速度aXs的情况下，X方向检测电路131的输出VX4为规定值VXs。但是，当加速度传感器100的周围的温度发生变化时，存在以下情况：根据由于热变形而发生变化的可动电极111与固定电极112之间的静电容量，检测部130的输出VX4发生变动，即使在产生了相同的加速度的情况下，计算出的加速度aX的值也根据温度而不同。
因此，在加速度传感器100中，校正部150根据加速度传感器100的周围温度对由加速度计算部140计算出的加速度aX进行校正。校正部150从校正数据存储部160获取与由温度检测部170检测出的周围温度相对应的校正数据，来校正由加速度计算部140计算出的加速度aX。在后面叙述校正数据存储部160中存储的校正数据、校正部150对加速度的校正方法。
加速度传感器100例如具有CPU、ROM、RAM等，通过由CPU与RAM协作地执行ROM中存储的程序，来实现加速度计算部140、校正部150等的功能。
温度检测部170例如包括热敏电阻(thermistor)，检测加速度传感器100周围的温度。温度检测部170将检测出的温度发送到校正部150。校正数据存储部160例如是ROM等存储器，存储有包含由校正数据计算装置200计算出的校正数据的校正表。
此外，检测部130具有Y方向检测电路，该Y方向检测电路的结构与图4所例示的X方向检测电路131的结构相同，该Y方向检测电路与第三固定电极112c及第四固定电极112d连接，输出与可动电极111的Y方向的位移相应地变化的电压信号VY。另外，检测部130具有Z方向检测电路，该Z方向检测电路与上部固定电极113连接，输出与可动电极111的Z方向的位移相应地变化的电压信号VZ。
对Y方向检测电路和Z方向检测电路进行了零点调整，使得在基准温度Ts下，在未被施加外力的状态下，Y方向检测电路和Z方向检测电路所输出的电压信号VY、VZ的值为零。另外，Y方向检测电路被设定成：在基准温度Ts下在产生了Y方向的基准加速度aYs的情况下Y方向检测电路所输出的电压信号VY为规定值VYs。同样地，Z方向检测电路被设定成：在基准温度Ts下在产生了Z方向的基准加速度aZs的情况下Z方向检测电路所输出的电压信号VZ为规定值VZs。
加速度计算部140基于从Y方向检测电路输出的电压信号VY，与计算X方向的加速度aX时同样地计算传感器部110中产生的Y方向的加速度aY。另外，加速度计算部140基于从Z方向检测电路输出的电压信号VZ来计算传感器部110中产生的Z方向的加速度aZ。
校正数据存储部160中存储有包含用于对X方向的加速度aX进行校正的校正数据的校正表，并且存储有包含用于对由加速度计算部140计算出的Y方向的加速度aY和Z方向的加速度aZ进行校正的校正数据的校正表。校正部150使用校正数据存储部160中存储的校正数据对由加速度计算部140计算出的加速度aY、aZ进行校正并输出校正后的加速度。
加速度传感器100具有上述的结构，来检测传感器部110中产生的X方向、Y方向以及Z方向的加速度aX、aY、aZ，并输出使用校正数据进行校正而得到的加速度aX’、aY’、aZ’。
此外，加速度传感器100中的传感器部110的结构、用于各结构要素的材料、检测部130的电路结构等并不限于本实施方式所例示的结构。
(校正数据计算装置)
接着，说明校正数据计算装置200。校正数据计算装置200例如在制造加速度传感器100时等计算在加速度传感器100中用于加速度的校正的校正数据，并使该校正数据存储到校正数据存储部160。
如图1所示，校正数据计算装置200具有电极间隔测量部210、变形量计算部220、静电容量计算部230、校正数据计算部240。校正数据计算装置200例如具有CPU、ROM、RAM，通过由CPU与RAM协作地执行ROM中存储的程序，来实现各部的功能。
电极间隔测量部210具有例如位移传感器、测长传感器等传感器，在基准温度Ts下测量可动电极111与固定电极112之间的电极间隔以及可动电极111与上部固定电极113之间的电极间隔。电极间隔测量部210也可以测量可动电极111与固定电极112之间的静电容量，基于可动电极111与固定电极112相向的部分的面积即电极面积以及可动电极111与固定电极112的介电常数来求出电极间隔。另外，电极间隔测量部210也可以利用显微镜来测量可动电极111与固定电极112之间的电极间隔。
变形量计算部220计算在加速度传感器100的周围温度发生变化的情况下的可动电极111和固定电极112的变形量。
静电容量计算部230基于由电极间隔测量部210测量出的电极间隔以及由变形量计算部220计算出的变形量，来计算在加速度传感器100的周围温度发生变化的情况下的可动电极111与固定电极112之间的静电容量。
校正数据计算部240基于由静电容量计算部230计算出的温度变化时的可动电极111与固定电极112之间的静电容量，来计算在加速度传感器100中检测出的加速度的校正数据。
<校正数据计算处理>
接着，说明在校正数据计算装置200中执行的校正数据计算处理。图5是例示实施方式中的校正数据计算处理的流程图的图。
(步骤S101)
首先，在步骤S101中，电极间隔测量部210在基准温度Ts下测量加速度传感器100的传感器部110中的可动电极111与固定电极112之间的电极间隔。电极间隔测量部210例如如图6的(A)所示那样测量可动电极111与第一固定电极112a在X方向上的电极间隔dx1、可动电极111与第二固定电极112b在X方向上的电极间隔dx2。
另外，电极间隔测量部210测量可动电极111与第三固定电极112c在Y方向上的电极间隔、可动电极111与第四固定电极112d在Y方向上的电极间隔以及可动电极111与上部固定电极113在Z方向上的电极间隔。
电极间隔测量部210既可以例如基于传感器的输出来求出各电极间隔，也可以利用显微镜等来测量电极间隔。另外，电极间隔测量部210也可以如上所述那样，基于可动电极111与固定电极112之间的静电容量的测量值、可动电极111与固定电极112相向的部分的面积即电极面积以及可动电极111与固定电极112之间的介电常数来求出电极间隔。例如通过以下的式(2)来求出电极间隔d。
[式2]
在此，ε是可动电极111与固定电极112之间的介电常数，S是可动电极111与固定电极112相向的部分的面积，C是可动电极111与固定电极112之间的静电容量的测量值。电极间隔测量部210例如基于上式(2)来求出可动电极111与固定电极112之间在X方向、Y方向上的电极间隔d、以及可动电极111与上部固定电极113在Z方向上的电极间隔d。
(步骤S102)
接着，在步骤S102中，变形量计算部220计算在加速度传感器100的周围温度相对于基准温度Ts发生变化的情况下的可动电极111和固定电极112的变形量。
使用单晶硅的线膨胀系数(3.9×10-6/℃)，通过以下的式(3)来求出可动电极111的X方向的变形量Δdx。
[式3]
ΔdX＝dX×线膨胀系数×Δt…(3)
在此，dx是可动电极111的X方向的宽度，Δt是基准温度Ts与周围温度之间的温度差。变形量计算部220例如计算温度为-30℃、60℃的情况下的变形量Δdx，以利用后述的方法计算校正数据。另外，变形量计算部220还与计算X方向的变形量时同样地计算可动电极111在Y方向和Z方向上的变形量。
另外，变形量计算部220计算第一固定电极112a和第二固定电极112b的X方向的变形量。在此，第一固定电极112a及第二固定电极112b与可动电极111同样地由单晶硅形成，并与由TEMPAX玻璃形成的上部保护构件125相接合。
TEMPAX玻璃的线膨胀系数(3.25×10-6/℃)比单晶硅的线膨胀系数(3.9×10-6/℃)低，对于相同的温度变化，TEMPAX玻璃的变形量比单晶硅的变形量小。因此，由单晶硅形成的第一固定电极112a和第二固定电极112b的变形量被由TEMPAX玻璃形成的上部保护构件125所限制。
因而，将形成上部保护构件125的TEMPAX玻璃的线膨胀系数(3.25×10-6/℃)代入上式(3)来计算第一固定电极112a和第二固定电极112b的变形量。同样地，使用上部保护构件125的线膨胀系数来计算第三固定电极112c和第四固定电极112d的变形量。
在此，在计算固定电极112的变形量的情况下，优选的是，考虑固定电极112的弹性模量与同固定电极112接合的上部保护构件125及下部保护构件126的弹性模量之间的差异来求出固定电极112的变形量。弹性模量表示对相同体积的物质施加相同的力时的物质的变形量，弹性模量越大，则表示是越难以变形的硬的物质。
在本实施方式中，固定电极112的弹性模量(单晶硅的弹性模量＝130.2GPa)为上部保护构件125和下部保护构件126的弹性模量(TEMPAX玻璃的弹性模量＝64GPa)的约2倍。在本实施方式中的加速度传感器100中，固定电极112的体积为上部保护构件125和下部保护构件126的体积的约一半，因此弹性模量的差异所引起的热变形被抵消。
因而，在本实施方式中，能够不考虑固定电极112的弹性模量与上部保护构件125及下部保护构件126的弹性模量之间的差异地求出固定电极112的变形量。但是，在由于弹性模量不同而固定电极112的变形量被上部保护构件125和下部保护构件126所限制的情况下，优选的是考虑弹性模量的差异来计算各电极的变形量。
(步骤S103)
在步骤S103中，静电容量计算部230计算在加速度传感器100的周围温度相对于基准温度Ts发生变化的情况下的可动电极111与固定电极112之间的静电容量。静电容量计算部230通过以下的式(4)来计算可动电极111与第一固定电极112a之间的静电容量CX1。另外，静电容量计算部230通过以下的式(5)来计算可动电极111与第二固定电极112b之间的静电容量CX2。
[式4]
[式5]
在此，ε是介电常数，SX1是可动电极111与第一固定电极112a相向的部分的面积即电极面积，dX11是温度变化时的可动电极111与第一固定电极112a之间的电极间隔。另外，SX2是可动电极111与第二固定电极112b相向的部分的面积即电极面积，dX22是温度变化时的可动电极111与第二固定电极112b之间的电极间隔。
电极间隔dX11是基于由电极间隔测量部210测量出的基准温度Ts下的电极间隔dX1以及由变形量计算部220计算出的温度变化时的可动电极111和第一固定电极112a的变形量而求出的。另外，电极间隔dX22是基于由电极间隔测量部210测量出的基准温度Ts下的电极间隔dX2以及由变形量计算部220计算出的温度变化时的可动电极111和第二固定电极112b的变形量而求出的。
例如在比基准温度Ts高的温度下，如图6的(B)所示，可动电极111和固定电极112发生膨胀，电极间隔dX11、dX22分别变得比基准温度Ts下的电极间隔dX1、dX2小。另外，例如在比基准温度Ts低的温度下，如图6的(C)所示，可动电极111和固定电极112发生收缩，电极间隔dX11、dX22分别变得比基准温度Ts下的电极间隔dX1、dX2大。
静电容量计算部230使用计算出的温度变化时的电极间隔dX11、dX22，通过上式(4)、(5)来计算温度变化时的可动电极111与固定电极112之间的静电容量CX1、CX2。
另外，静电容量计算部230计算温度变化时的可动电极111与第三固定电极112c之间的静电容量CY1、可动电极111与第四固定电极112d之间的静电容量CY2以及可动电极111与上部固定电极113之间的静电容量CZ。
(步骤S104)
在步骤S104中，校正数据计算部240计算加速度的校正数据来制作校正表。
校正数据计算部240使用由静电容量计算部230计算出的温度变化时的可动电极111与固定电极112之间的静电容量CX1、CX2，来计算用于对在加速度传感器100中检测出的X方向的加速度进行校正的校正数据。
校正数据计算部240通过以下的式(6)来计算在温度变化时从检测部130的X方向检测电路131的运算放大器Q1输出的电压信号VX1’。另外，校正数据计算部240通过以下的式(7)来计算在温度变化时从检测部130的X方向检测电路131的运算放大器Q2输出的电压信号VX2’。
[式6]
[式7]
在此，QX1是可动电极111与第一固定电极112a之间蓄积的电荷量，通过由静电容量计算部230计算出的静电容量CX1和直流电源180的电压V来表示。同样地，QX2是可动电极111与第二固定电极112b之间蓄积的电荷量，通过由静电容量计算部230计算出的静电容量CX2和直流电源180的电压V来表示。另外，C1是X方向检测电路131中的电容器C1的静电容量，C2是X方向检测电路131中的电容器C2的静电容量。
校正数据计算部240根据通过上式(6)、(7)求出的VX1’、VX2’之差，来计算在温度变化时从X方向检测电路131的运算放大器Q3输出的电压信号VX3’(＝VX1’-VX2’)。
校正数据计算部240将作为计算出的电压信号VX3’与从零点调整电路输出的调整电压信号VX5之差的电压信号VX4’代入到以下的式(8)，来计算与基准温度Ts不同的温度T下的校正数据aXT。
[式8]
在此，aXs是X方向的基准加速度，VXs是在进行了零点调整的传感器部110中产生X方向的基准加速度aXs的情况下从检测部130输出的规定值。
通过上式(8)求出的校正数据aXT是在与基准温度Ts不同的温度T下在加速度传感器100中检测出的加速度aX的温度变化量。校正数据计算部240例如求出加速度传感器100的周围温度T为-30℃、60℃的情况下的校正数据aX-30、aX60。
在此，在基准温度Ts下可动电极111与第一固定电极112a之间的间隔dX1同可动电极111与第二固定电极112b之间的间隔dX2相等的情况下，温度变化所引起的各电极的变形后的间隔dX11、dX22也保持相等。因而，在间隔dX1、dX2相等的情况下，在加速度传感器100中检测出的加速度aX不随温度变动，因此在整个温度范围内校正数据aXT的值为零。
与此相对，在可动电极111与第一固定电极112a之间的间隔dX1不同于可动电极111与第二固定电极112b之间的间隔dX2的情况下，在温度变化时，间隔dX11、dX22之间的差异发生变化。因而，在间隔dX1、dX2不同的情况下，在加速度传感器100中检测出的加速度aX随温度变动，因此在除了进行零点调整的基准温度Ts以外的温度下，校正数据aXT为不同于零的值。
图7是例示实施方式中的加速度传感器的校正数据的图。图7中例示了由校正数据计算装置200求出的加速度传感器A～E的校正数据aXT。
加速度传感器A～E具有与上述的加速度传感器100同样的结构。加速度传感器A中可动电极111与第一固定电极112a之间的间隔dX1同可动电极111与第二固定电极112b之间的间隔dX2相等。加速度传感器B中间隔dX1与间隔dX2之间的间隔差为1％。加速度传感器C中间隔dX1与间隔dX2之间的间隔差为2％。加速度传感器D中间隔dX1与间隔dX2之间的间隔差为4％。加速度传感器E中间隔dX1与间隔dX2之间的间隔差为8％。此外，间隔dX1与间隔dX2之间的间隔差是通过以下的式(9)求出的值。
[式9]
如图7所示，间隔差越大，则由校正数据计算装置200求出的校正数据aXT的值越大。此外，加速度传感器A～E在基准温度Ts＝20℃下执行了零点调整，从而在20℃下所有加速度传感器A～E中的校正数据aXT的值均为零。
校正数据计算部240针对每个加速度传感器计算例如-30℃、60℃下的校正数据aX-30、aX60。并且，针对-30℃与60℃之间，例如以10℃为间隔求出校正数据aX-20、aX-10、aX0、aX10、aX30、aX40、aX50来制作校正表。
图8是例示实施方式中的校正表的图。
如图8所示，校正数据计算部240制作由与加速度传感器100周围的温度T对应的校正数据aXT构成的校正表。此外，校正数据计算部240计算校正数据的温度间隔不限于10℃，例如也可以以1℃、5℃等规定的温度间隔计算校正数据aXT来制作校正表。
另外，校正数据计算部240与制作X方向的校正表时同样地制作用于校正在加速度传感器100中检测出的Y方向的加速度aY的Y方向的校正表、用于校正Z方向的加速度aZ的Z方向的校正表。
(步骤S105)
在步骤S105中，校正数据计算部240使制作出的校正表存储到加速度传感器100的校正数据存储部160。校正数据计算装置200例如在制造加速度传感器100时等制作校正表，并使制作出的校正表存储到加速度传感器100的校正数据存储部160。
加速度传感器100的校正部150在对由加速度计算部140计算出的X方向的加速度aX进行校正的情况下，从校正数据存储部160获取与由温度检测部170检测出的温度T相对应的校正数据aXT。在不存在与检测温度T相对应的校正数据aXT的情况下，例如根据校正表的校正数据通过线性插值来求出与检测温度T相对应的校正数据aXT。另外，校正部150通过以下的式(10)对加速度ax进行校正，并输出进行校正而得到的X方向的加速度aX’。
[式10]
aX′＝aX-aXT…(10)
校正部150与校正X方向的加速度aX时同样地使用校正数据存储部160中存储的校正表的校正数据aYT、aZT对由加速度计算部140计算出的Y方向的加速度aY和Z方向的加速度aZ进行校正，并输出进行校正而得到的Y方向的加速度aY’和Z方向的加速度aZ’。
如以上所说明的那样，本实施方式中的加速度传感器100使用由校正数据计算装置200计算出的校正数据对由加速度计算部140计算出的加速度进行校正，由此能够更高精度地检测加速度。
另外，本实施方式中的校正数据计算装置200通过计算来求出温度变化时的可动电极111与固定电极112之间的电极间隔等，基于由电极间隔的变化引起的静电容量的变化，来计算温度变化时的校正数据。因而，校正数据计算装置200无需实际地在不同的温度环境下进行加速度传感器100的测量等，能够容易地计算用于静电容量型的加速度传感器100中的温度校正的校正数据。校正数据计算装置200能够在短时间内计算校正数据，因此能够实现加速度传感器100的制造成本降低。
以上说明了实施方式所涉及的加速度校正数据计算装置和加速度传感器的制造方法，但是本发明不限定于上述实施方式，能够在本发明的范围内进行各种变形和改进。

Claims (6)

1.一种加速度校正数据计算装置，计算在静电容量型的加速度传感器中用于温度校正的校正数据，该加速度校正数据计算装置的特征在于，具有：
电极间隔测量部，其在基准温度下测量所述加速度传感器中设置的可动电极与固定电极之间的电极间隔；
变形量计算部，其计算温度相对于所述基准温度发生变化的情况下的所述可动电极和所述固定电极的变形量；
静电容量计算部，其基于由所述电极间隔测量部测量出的电极间隔以及由所述变形量计算部计算出的变形量，来计算所述可动电极与所述固定电极之间的静电容量；以及
校正数据计算部，其基于由所述静电容量计算部计算出的静电容量，来计算温度相对于所述基准温度发生变化的情况下的校正数据。
2.根据权利要求1所述的加速度校正数据计算装置，其特征在于，
所述变形量计算部基于所述基准温度与周围温度之间的温度差以及所述可动电极和所述固定电极的线膨胀系数，来计算所述可动电极和所述固定电极的变形量。
3.根据权利要求1或2所述的加速度校正数据计算装置，其特征在于，
所述变形量计算部基于所述可动电极和所述固定电极的弹性模量，来计算所述可动电极和所述固定电极的变形量。
4.一种加速度传感器的制造方法，用于制造静电容量型的加速度传感器，该加速度传感器的制造方法的特征在于，具有以下步骤：
电极间隔测量步骤，在基准温度下测量所述加速度传感器中设置的可动电极与固定电极之间的电极间隔；
变形量计算步骤，计算温度相对于所述基准温度发生变化的情况下的所述可动电极和所述固定电极的变形量；
静电容量计算步骤，基于通过所述电极间隔测量步骤测量出的电极间隔以及通过所述变形量计算步骤计算出的变形量，来计算所述可动电极与所述固定电极之间的静电容量；
校正数据计算步骤，基于通过所述静电容量计算步骤计算出的静电容量，来计算温度相对于所述基准温度发生变化的情况下的校正数据；以及
校正数据存储步骤，使通过所述校正数据计算步骤计算出的校正数据存储到所述加速度传感器的存储部。
5.根据权利要求4所述的加速度传感器的制造方法，其特征在于，
在所述电极间隔测量步骤中，使用传感器或显微镜来求出所述电极间隔。
6.根据权利要求4所述的加速度传感器的制造方法，其特征在于，
在所述电极间隔测量步骤中，基于所述可动电极与所述固定电极之间的静电容量的测量值、所述可动电极与所述固定电极相向的部分的面积即电极面积、以及所述可动电极与所述固定电极之间的介电常数，来求出所述电极间隔。
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