JP2007199081A - Acceleration sensor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance precision and sensitivity of acceleration sensors and to attempt size reduction of acceleration sensors. <P>SOLUTION: The acceleration sensor 1 comprises to include a base 2 with an XY substrate plane parallel to an XY plane, a beam section 4 of a frame shape, arranged in floating state over the XY substrate plane of the base 2, a beam section supportively fixing section, supporting the beam section 4 in center impeller beam to the base 2 via the support sections 5a and 5b, a spindle section 7 (7a and 7b), arranged in floating state over the XY substrate plane of the base 2, and a conjunction section 8, supporting the spindle section 7 (7a and 7b) in the shape of a cantilever beam to the beam section 4. The spindle section 7 is constructed displaceable with respect the three axial directions of X-axis, Y-axis, and Z-axis, depending on the bending deformation of the beam section 4 of frame shape. The beam section 4 is equipped with an X-axis acceleration detecting section for detecting acceleration, based on the bending deformation of the beam section 4, caused by displacement of the spindle section 7 due to the X-axial acceleration; a Y-axis acceleration detecting section detecting acceleration, based on the bending deformation of the beam section 4, caused by displacement of the spindle section 7 due to the Y-axis acceleration; and a Z-axis acceleration detecting section detecting acceleration, based on the bending deformation of the beam section 4, caused by the displacement of the spindle section 7 due to the Z-axis acceleration. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の三軸方向の加速度を検出することができる加速度センサに関するものである。   The present invention relates to an acceleration sensor capable of detecting accelerations in three axial directions, ie, an X-axis direction, a Y-axis direction, and a Z-axis direction, which are orthogonal to each other.

図１５ａには加速度センサの一例が模式的な斜視図により示されている（例えば特許文献１参照）。この加速度センサ４０は、枠部４１と、この枠部４１の中央部に配置されている円柱状の重錘体４２と、この重錘体４２のＸ軸方向の両側からそれぞれＸ軸方向に沿って枠部４１に向けて伸長形成されているＸ軸方向梁部４３ａ，４３ｂと、重錘体４２のＹ軸方向の両側からそれぞれＹ軸方向に沿って枠部４１に向けて伸長形成されているＹ軸方向梁部４４ａ，４４ｂと、重錘体４２に連接されている４つの補助重錘体４５ａ〜４５ｄと、Ｘ軸方向梁部４３ａ，４３ｂに形成されている抵抗素子Ｒx1〜Ｒx4，Ｒz1〜Ｒz4と、Ｙ軸方向梁部４４ａ，４４ｂに形成されている抵抗素子Ｒy1〜Ｒy4とを有して構成されている。   FIG. 15a shows an example of an acceleration sensor in a schematic perspective view (see, for example, Patent Document 1). The acceleration sensor 40 includes a frame portion 41, a columnar weight body 42 disposed at the center of the frame portion 41, and both sides of the weight body 42 in the X-axis direction along the X-axis direction. The X-axis direction beam portions 43a and 43b that are extended toward the frame portion 41 and the Y-axis direction from both sides of the weight body 42 are extended toward the frame portion 41 along the Y-axis direction. Y axis direction beam portions 44a and 44b, four auxiliary weight bodies 45a to 45d connected to the weight body 42, and resistance elements Rx1 to Rx4 formed on the X axis direction beam portions 43a and 43b, Rz1 to Rz4 and resistance elements Ry1 to Ry4 formed in the Y-axis direction beam portions 44a and 44b are provided.

図１５ａに示される加速度センサ４０の構成では、Ｘ軸方向梁部４３ａ，４３ｂの中心軸は、円柱状の重錘体４２の中心軸を通ってＸ軸方向に沿って伸びる同一直線上に配置され、また、Ｙ軸方向梁部４４ａ，４４ｂの中心軸は重錘体４２の中心軸を通ってＹ軸方向に沿って伸びる同一直線上に配置されている。これらＸ軸方向梁部４３ａ，４３ｂおよびＹ軸方向梁部４４ａ，４４ｂは、それぞれ、撓み変形が可能な構成と成している。   In the configuration of the acceleration sensor 40 shown in FIG. 15a, the central axes of the X-axis direction beam portions 43a and 43b are arranged on the same straight line extending along the X-axis direction through the central axis of the cylindrical weight body 42. The central axes of the Y-axis direction beam portions 44a and 44b are arranged on the same straight line extending along the Y-axis direction through the central axis of the weight body 42. These X-axis direction beam portions 43a and 43b and Y-axis direction beam portions 44a and 44b are each configured to be able to bend and deform.

抵抗素子Ｒx1，Ｒx2はＸ軸方向梁部４３ａにＸ軸方向に沿って配列配置され、抵抗素子Ｒx3，Ｒx4はＸ軸方向梁部４３ｂにＸ軸方向に沿って配列配置されている。抵抗素子Ｒy1，Ｒy2はＹ軸方向梁部４４ａにＹ軸方向に沿って配列配置され、抵抗素子Ｒy3，Ｒy4はＹ軸方向梁部４４ｂにＹ軸方向に沿って配列配置されている。抵抗素子Ｒz1，Ｒz2はＸ軸方向梁部４３ａにＸ軸方向に沿って配列配置され、抵抗素子Ｒz3，Ｒz4はＸ軸方向梁部４３ｂにＸ軸方向に沿って配列配置されている。これら抵抗素子Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4は、それぞれ、梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂの撓み変形による梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂの応力変化によって電気抵抗値が変化するものである。   The resistance elements Rx1 and Rx2 are arranged in the X-axis direction beam portion 43a along the X-axis direction, and the resistance elements Rx3 and Rx4 are arranged in the X-axis direction beam portion 43b along the X-axis direction. The resistance elements Ry1 and Ry2 are arranged in the Y axis direction beam portion 44a along the Y axis direction, and the resistance elements Ry3 and Ry4 are arranged in the Y axis direction beam portion 44b along the Y axis direction. The resistance elements Rz1 and Rz2 are arranged in the X-axis direction beam portion 43a along the X-axis direction, and the resistance elements Rz3 and Rz4 are arranged in the X-axis direction beam portion 43b along the X-axis direction. These resistance elements Rx1 to Rx4, Ry1 to Ry4, and Rz1 to Rz4 change their electrical resistance values due to stress changes in the beam portions 43a, 43b, 44a, and 44b due to the bending deformation of the beam portions 43a, 43b, 44a, and 44b, respectively. Is.

４つの抵抗素子Ｒx1〜Ｒx4が図１５ｂに示されるようなブリッジ回路を、また、４つの抵抗素子Ｒy1〜Ｒy4が図１５ｃに示されるようなブリッジ回路を、さらに、４つの抵抗素子Ｒz1〜Ｒz4が図１５ｄに示されるようなブリッジ回路を、それぞれ、構成するための配線が梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂや枠部４１に設けられている。なお、図１５ｂ〜図１５ｄに示されている符号Ｖccは、外部の電圧電源に接続される電圧電源入力部を示し、符号Ｐx1，Ｐx2，Ｐy1，Ｐy2，Ｐz1，Ｐz2は、それぞれ、電圧検出部を示している。   Four resistance elements Rx1 to Rx4 form a bridge circuit as shown in FIG. 15b, four resistance elements Ry1 to Ry4 form a bridge circuit as shown in FIG. 15c, and four resistance elements Rz1 to Rz4 Wiring for configuring the bridge circuit as shown in FIG. 15d is provided in the beam portions 43a, 43b, 44a, 44b and the frame portion 41, respectively. 15b to 15d indicates a voltage power input unit connected to an external voltage power source, and Px1, Px2, Py1, Py2, Pz1, and Pz2 indicate voltage detectors, respectively. Is shown.

重錘体４２および補助重錘体４５ａ〜４５ｄは、それぞれ、浮いた状態となっており、梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂの撓み変形によって、変位が可能になっている。例えば、Ｘ軸方向の加速度に起因したＸ軸方向の力が重錘体４２および補助重錘体４５ａ〜４５ｄに作用すると、その力によって重錘体４２および補助重錘体４５ａ〜４５ｄはＸ軸方向に振れ変位する。また同様に、Ｙ軸方向の加速度に起因したＹ軸方向の力が重錘体４２および補助重錘体４５ａ〜４５ｄに作用すると、その力によって重錘体４２および補助重錘体４５ａ〜４５ｄはＹ軸方向に振れ変位する。さらに同様に、Ｚ軸方向の加速度に起因したＸ軸方向の力が重錘体４２および補助重錘体４５ａ〜４５ｄに作用すると、その力によって重錘体４２および補助重錘体４５ａ〜４５ｄはＺ軸方向に振れ変位する。このような重錘体４２および補助重錘体４５ａ〜４５ｄの変位によって梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂが撓み変形する。   Each of the weight body 42 and the auxiliary weight bodies 45a to 45d is in a floating state, and can be displaced by bending deformation of the beam portions 43a, 43b, 44a, and 44b. For example, when a force in the X-axis direction due to acceleration in the X-axis direction acts on the weight body 42 and the auxiliary weight bodies 45a to 45d, the weight body 42 and the auxiliary weight bodies 45a to 45d are moved by the force to the X-axis. Displaces in the direction. Similarly, when a force in the Y-axis direction due to acceleration in the Y-axis direction acts on the weight body 42 and the auxiliary weight bodies 45a to 45d, the weight body 42 and the auxiliary weight bodies 45a to 45d are caused by the force. Displacement is shaken in the Y-axis direction. Similarly, when force in the X-axis direction due to acceleration in the Z-axis direction acts on the weight body 42 and the auxiliary weight bodies 45a to 45d, the weight body 42 and the auxiliary weight bodies 45a to 45d are caused by the force. Displacement is shaken in the Z-axis direction. The beams 43a, 43b, 44a, and 44b are bent and deformed by the displacement of the weight body 42 and the auxiliary weight bodies 45a to 45d.

加速度センサ４０では、上記のような梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂの撓み変形による梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂの応力発生によって抵抗素子Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4の抵抗値が変化する。この抵抗素子の抵抗値の変化によって、図１５ｂ〜図１５ｄの各ブリッジ回路の４つの抵抗素子の抵抗値のバランスが崩れて、例えば、Ｘ軸方向の加速度が発生しているときには、図１５ｂのブリッジ回路の電圧検出部Ｐx1，Ｐx2からそれぞれ出力される電圧に差が生じる。この電圧差を利用してＸ軸方向の加速度の大きさを検出することができる。また、Ｙ軸方向の加速度が発生しているときには、図１５ｃのブリッジ回路の電圧検出部Ｐy1，Ｐy2からそれぞれ出力される電圧に差が生じる。この電圧差を利用してＹ軸方向の加速度の大きさを検出することができる。さらに、Ｚ軸方向の加速度が発生しているときには、図１５ｄのブリッジ回路の電圧検出部Ｐz1，Ｐz2からそれぞれ出力される電圧に差が生じる。この電圧差を利用してＺ軸方向の加速度の大きさを検出することができる。   In the acceleration sensor 40, the resistance of the resistance elements Rx1 to Rx4, Ry1 to Ry4, Rz1 to Rz4 due to the stress generation of the beam portions 43a, 43b, 44a, 44b due to the bending deformation of the beam portions 43a, 43b, 44a, 44b as described above. The value changes. Due to the change in the resistance value of the resistance element, the balance of the resistance values of the four resistance elements of each bridge circuit of FIGS. 15b to 15d is lost. For example, when acceleration in the X-axis direction is generated, FIG. There is a difference between the voltages output from the voltage detectors Px1 and Px2 of the bridge circuit. The magnitude of acceleration in the X-axis direction can be detected using this voltage difference. Further, when acceleration in the Y-axis direction is generated, there is a difference between voltages output from the voltage detection units Py1 and Py2 of the bridge circuit in FIG. 15c. The magnitude of acceleration in the Y-axis direction can be detected using this voltage difference. Further, when acceleration in the Z-axis direction is generated, there is a difference between the voltages output from the voltage detection units Pz1 and Pz2 of the bridge circuit in FIG. 15d. The magnitude of acceleration in the Z-axis direction can be detected using this voltage difference.

特開２００２−２９６２９３号公報JP 2002-296293 A 特開平８−１６００７０号公報JP-A-8-160070 特開平６−８２４７２号公報JP-A-6-82472

図１５ａに示される加速度センサ４０の構成では、直線状の梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂが、重錘体４２の四方にそれぞれ配置されて、重錘体４２を枠部４１に連結している。このため、熱応力によって枠部４１に歪みが生じたときに、その枠部４１の歪みに伴って梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂに歪みが生じ当該梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂには圧縮応力や引っ張り応力が発生する。加速度を検出するための抵抗素子Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4は、それぞれ、梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂに設けられているために、加速度が生じていないのにも拘わらず、枠部４１の熱応力による歪みに起因した梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂの応力発生によって、抵抗素子Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4の電気抵抗値が変化する。これにより、加速度が生じていないのにも拘わらず、図１５ｂ〜図１５ｄのブリッジ回路から、加速度発生時の電圧が出力されてしまうことがある。   In the configuration of the acceleration sensor 40 shown in FIG. 15 a, linear beam portions 43 a, 43 b, 44 a, 44 b are respectively arranged on four sides of the weight body 42, and the weight body 42 is connected to the frame portion 41. Yes. For this reason, when the frame 41 is distorted by thermal stress, the beams 43a, 43b, 44a, 44b are distorted along with the distortion of the frame 41, and the beams 43a, 43b, 44a, 44b are distorted. Compressive stress or tensile stress occurs. The resistance elements Rx1 to Rx4, Ry1 to Ry4, and Rz1 to Rz4 for detecting the acceleration are provided in the beam portions 43a, 43b, 44a, and 44b, respectively, so that no acceleration occurs. The electrical resistance values of the resistance elements Rx1 to Rx4, Ry1 to Ry4, and Rz1 to Rz4 change due to the stress generation of the beam portions 43a, 43b, 44a, and 44b due to the distortion caused by the thermal stress of the frame portion 41. As a result, the voltage at the time of the occurrence of acceleration may be output from the bridge circuit of FIGS. 15b to 15d even though no acceleration is generated.

また、重錘体４２の四方にそれぞれ伸長形成されている梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂに、加速度検出用の抵抗素子Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4を設ける構成であり、それら抵抗素子の配置位置は分散している。例えば、梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂがシリコンにより構成されている場合には、各梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂにおける抵抗素子配置位置に、リン（Ｐ）やボロン（Ｂ）をドープしてピエゾ抵抗である抵抗素子Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4を形成する。この場合に、抵抗素子配置位置が分散していると、各抵抗素子配置位置にリンやボロンを均等にドープすることが難しく、各抵抗素子配置位置のドープ濃度にばらつきが生じる。このため、図１５ｂ〜図１５ｄに示す各ブリッジ回路の４つの抵抗素子の抵抗値のバランスを取ることが難しく、加速度検出の精度の向上を妨げるという問題が生じる。   In addition, acceleration detecting resistance elements Rx1 to Rx4, Ry1 to Ry4, and Rz1 to Rz4 are provided on the beam portions 43a, 43b, 44a, and 44b that are formed to extend in four directions of the weight body 42, respectively. The arrangement positions of the resistance elements are dispersed. For example, when the beam portions 43a, 43b, 44a, and 44b are made of silicon, phosphorus (P) and boron (B) are doped in the resistive element arrangement positions in the beam portions 43a, 43b, 44a, and 44b. Thus, resistance elements Rx1 to Rx4, Ry1 to Ry4, and Rz1 to Rz4 which are piezoresistors are formed. In this case, if the resistance element arrangement positions are dispersed, it is difficult to dope phosphorus and boron uniformly to each resistance element arrangement position, and the doping concentration at each resistance element arrangement position varies. For this reason, it is difficult to balance the resistance values of the four resistance elements of each bridge circuit shown in FIGS. 15b to 15d, thereby causing a problem of preventing improvement in accuracy of acceleration detection.

本発明は上記課題を解決するために次に示すような構成を有している。すなわち、この発明は、
互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸のうちのＸ軸およびＹ軸を含むＸＹ平面に平行なＸＹ基板面を持つ基台と、
この基台のＸＹ基板面上に浮いた状態で配置される枠状の梁部と、
この梁部からＸ軸方向に沿って梁部の両側にそれぞれ外向きに伸長形成されている支持部を介して梁部を基台に両持ち梁状に支持する梁部支持固定部と、
前記基台のＸＹ基板面上に浮いた状態で前記梁部のＹ軸方向の両側からそれぞれＹ軸方向に沿って外向きに伸長形成されている連結部と、
各連結部の伸長先端部にそれぞれ連接されて前記基台のＸＹ基板面上に浮いた状態で配置された錘部とを有し、
前記錘部はその重心位置が当該錘部を支持する梁部の支点位置に対して高さ位置がずれていることで、加速度を受けて枠状の梁部の変形によりＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の三軸方向に変位可能な構成と成し、
前記梁部には、Ｘ軸方向の加速度による錘部のＸ軸方向変位に起因した梁部の撓み変形部位に設けられて該撓み変形をＸ軸方向の加速度として検出するためのＸ軸方向加速度検出部と、Ｙ軸方向の加速度による錘部のＹ軸方向変位に起因した梁部の撓み変形部位に設けられて該撓み変形をＹ軸方向の加速度として検出するためのＹ軸方向加速度検出部と、Ｚ軸方向の加速度による錘部のＺ軸方向変位に起因した梁部の撓み変形部位に設けられて該撓み変形をＺ軸方向の加速度として検出するためのＺ軸方向加速度検出部とが設けられており、
前記梁部に設けられているＺ軸方向加速度検出部とＹ軸方向加速度検出部とＸ軸方向加速度検出部は、それぞれ、梁部の変形による梁部の応力変化によって電気抵抗値が変化するピエゾ抵抗部を有して構成されていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, this invention
A base having an XY substrate surface parallel to an XY plane including the X axis and the Y axis of the X axis, the Y axis, and the Z axis orthogonal to each other;
A frame-like beam portion arranged in a floating state on the XY substrate surface of the base;
A beam portion supporting and fixing portion that supports the beam portion in a doubly-supported form on the base via support portions that extend outwardly from both sides of the beam portion along the X-axis direction from the beam portion;
A connecting portion extending outwardly along the Y-axis direction from both sides in the Y-axis direction of the beam portion in a state of floating on the XY substrate surface of the base;
A weight portion that is connected to the extending tip portion of each connecting portion and arranged in a floating state on the XY substrate surface of the base,
The weight portion has a center of gravity shifted from a height position with respect to a fulcrum position of the beam portion supporting the weight portion, so that the X-axis direction and the Y-axis are received by the deformation of the frame-shaped beam portion due to acceleration. And a structure that can be displaced in the three-axis direction of the direction and the Z-axis direction,
An X-axis direction acceleration is provided in the beam portion for detecting a bending deformation as an acceleration in the X-axis direction, which is provided at a bending deformation portion of the beam portion due to the X-axis direction displacement of the weight portion due to the X-axis direction acceleration. A detection unit and a Y-axis direction acceleration detection unit which is provided at a bending deformation part of the beam unit due to the Y-axis direction displacement of the weight unit due to the acceleration in the Y-axis direction and detects the bending deformation as an acceleration in the Y-axis direction. And a Z-axis direction acceleration detection unit that is provided at a bending deformation portion of the beam portion due to the Z-axis direction displacement of the weight portion due to the acceleration in the Z-axis direction and detects the bending deformation as an acceleration in the Z-axis direction. Provided,
The Z-axis direction acceleration detection unit, the Y-axis direction acceleration detection unit, and the X-axis direction acceleration detection unit provided in the beam part each have a piezoelectric element whose electric resistance value changes due to a stress change of the beam part due to the deformation of the beam part. It is characterized by having a resistance portion.

この発明によれば、枠状の梁部は、Ｘ軸方向に沿って梁部の両側にそれぞれ外向きに伸長形成されている支持部を介して両持ち梁状に基台に支持されている構成とした。このため、例えば、熱応力によって基台に歪みが生じたときに、Ｙ軸方向（例えば長手方向）の歪みは支持部の撓み変形により吸収され、また、Ｘ軸方向（例えば短手方向）の歪みは歪みによる絶対変位が小さい上に、支持部および連結部に連接されている梁部領域から離れた梁部領域がＸ軸方向の歪みに応じて変形して吸収されるため、梁部における支持部との連接部位およびその隣接領域と、連結部との連接部位およびその隣接領域とに歪みが生じることを防止できる。例えば熱応力等によって基台の歪みが生じたときに当該基台の歪みに起因して歪みが発生しない梁部領域に、梁部の歪みに基づいて加速度を検出するためのＸ軸方向加速度検出部とＹ軸方向加速度検出部とＺ軸方向加速度検出部を形成することにより、基台の熱応力による歪みに起因した加速度の誤検出の事態（つまり、加速度が発生していないのにも拘わらず、基台の熱応力による歪みに起因してＸ軸方向加速度検出部やＹ軸方向加速度検出部やＺ軸方向加速度検出部により加速度が検出されてしまうという誤検出の事態）の発生を抑制することができる。   According to this invention, the frame-shaped beam portion is supported by the base in the form of a cantilever beam via the support portions that are formed to extend outward on both sides of the beam portion along the X-axis direction. The configuration. For this reason, for example, when distortion occurs in the base due to thermal stress, the distortion in the Y-axis direction (for example, the longitudinal direction) is absorbed by the bending deformation of the support portion, and also in the X-axis direction (for example, the short direction). Strain is small in absolute displacement due to strain, and the beam part region away from the beam part region connected to the support part and the connecting part is deformed and absorbed according to the strain in the X-axis direction. It is possible to prevent distortion from occurring in the connecting portion with the support portion and its adjacent region, and the connecting portion with the connecting portion and its adjacent region. For example, when the base is distorted due to thermal stress, etc., X-axis direction acceleration detection is used to detect acceleration based on the beam distortion in the beam area where no distortion occurs due to the distortion of the base. By forming the Y-axis direction acceleration detection unit and the Z-axis direction acceleration detection unit, an erroneous detection of acceleration due to distortion due to thermal stress of the base (that is, although no acceleration has occurred) Suppress the occurrence of misdetection that the acceleration is detected by the X-axis direction acceleration detection unit, the Y-axis direction acceleration detection unit, and the Z-axis direction acceleration detection unit due to distortion due to the thermal stress of the base. can do.

また、この発明では、枠状の梁部が両持ち梁状に基台に支持され、その梁部に錘部が片持ち梁状に支持された簡単な構造であり、これにより、小型化を促進させることが容易である。   In addition, the present invention has a simple structure in which the frame-shaped beam portion is supported by the base in the form of a cantilever beam, and the weight portion is supported in a cantilever shape by the beam portion, thereby reducing the size. Easy to promote.

さらに、この発明では、錘部は枠状の梁部に片持ち梁状に連結する構成である。このため、加速度による錘部の変位が大きくなり、これにより、錘部の変位に起因した梁部の撓み変形が大きくなって、加速度検出の感度を高めることができる。   Further, according to the present invention, the weight portion is connected to the frame-like beam portion in a cantilever shape. For this reason, the displacement of the weight portion due to the acceleration is increased, whereby the bending deformation of the beam portion due to the displacement of the weight portion is increased, and the sensitivity of acceleration detection can be increased.

以下に、この発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１ａには本発明に係る加速度センサの第１実施例が模式的な斜視図により示され、図１ｂには図１ａの加速度センサの模式的な平面図が示されている。また、図２ａには図１ｂのａ−ａ部分の模式的な断面図が示され、図２ｂには図１ｂのｂ−ｂ部分の模式的な断面図が示され、図２ｃには図１ｂのｃ−ｃ部分の模式的な断面図が示されている。さらに、図３ａには図１ｂのＡ−Ａ部分の模式的な断面図が示され、図３ｂには図１ｂのＢ−Ｂ部分の模式的な断面図が示され、図３ｃには図１ｂのＣ−Ｃ部分の模式的な断面図が示されている。   FIG. 1a shows a schematic perspective view of a first embodiment of an acceleration sensor according to the present invention, and FIG. 1b shows a schematic plan view of the acceleration sensor of FIG. 1a. 2a is a schematic cross-sectional view of the aa portion of FIG. 1b, FIG. 2b is a schematic cross-sectional view of the bb portion of FIG. 1b, and FIG. A schematic cross-sectional view of the cc portion is shown. 3a shows a schematic cross-sectional view of the AA portion of FIG. 1b, FIG. 3b shows a schematic cross-sectional view of the BB portion of FIG. 1b, and FIG. A schematic cross-sectional view of the CC section is shown.

この第１実施例の加速度センサ１は、互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸の三軸方向の加速度をそれぞれ検出することができるものである。この加速度センサ１は基台２を有している。この基台２は、Ｘ軸およびＹ軸を含むＸＹ平面に平行なＸＹ基板面３を持ち、このＸＹ基板面３の上方側には、枠状の梁部４が浮いた状態で配置されている。この枠状の梁部４は方形状と成し、当該梁部４のＸ軸方向の両側からそれぞれＸ軸方向に沿って外向きに支持部５（５ａ，５ｂ）が伸長形成されている。これら支持部５ａ，５ｂは、それぞれ、基台２に対して浮いた状態と成し、支持部５ａ，５ｂの各伸長先端部は固定部６に連接されている。この固定部６は、梁部４および後述する錘部７（７ａ，７ｂ）の形成領域を間隔を介して囲む枠状の形態を有し、当該固定部６は基台２に固定されている。換言すれば、梁部４は、支持部５ａ，５ｂを介して基台２に両持ち梁状に支持固定されている。すなわち、この第１実施例では、支持部５（５ａ，５ｂ）と固定部６によって梁部支持固定部が構成されている。   The acceleration sensor 1 according to the first embodiment can detect accelerations in three axial directions, ie, an X axis, a Y axis, and a Z axis, which are orthogonal to each other. The acceleration sensor 1 has a base 2. The base 2 has an XY substrate surface 3 parallel to an XY plane including the X axis and the Y axis, and a frame-like beam portion 4 is disposed above the XY substrate surface 3 in a floating state. Yes. The frame-shaped beam portion 4 has a rectangular shape, and support portions 5 (5a, 5b) are formed to extend outward along the X-axis direction from both sides of the beam portion 4 in the X-axis direction. These support portions 5 a and 5 b are in a state of being floated with respect to the base 2, and the extending tip portions of the support portions 5 a and 5 b are connected to the fixed portion 6. The fixing portion 6 has a frame-like shape surrounding a region where the beam portion 4 and a weight portion 7 (7a, 7b), which will be described later, are formed with a space therebetween. The fixing portion 6 is fixed to the base 2. . In other words, the beam portion 4 is supported and fixed to the base 2 in a doubly supported beam shape via the support portions 5a and 5b. In other words, in the first embodiment, the beam support / fixing portion is constituted by the support portion 5 (5a, 5b) and the fixing portion 6.

錘部７ａ，７ｂは、梁部４を間にしてＹ軸方向に配列配置され、かつ、基台２のＸＹ基板面３の上方側に浮いた状態で配置されている。これら各錘部７ａ，７ｂは、それぞれ、梁部４のＹ軸方向の両側からそれぞれＹ軸方向に沿って外向きに伸長形成された連結部８（８ａ，８ｂ）によって、梁部４に連接されている。連結部８（８ａ，８ｂ）は基台２に対して浮いた状態と成し、錘部７ａ，７ｂは、梁部４の撓み変形によって、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の三軸方向に変位可能な構成となっている。   The weight portions 7 a and 7 b are arranged and arranged in the Y-axis direction with the beam portion 4 interposed therebetween, and are arranged in a state of floating above the XY substrate surface 3 of the base 2. Each of the weight portions 7a and 7b is connected to the beam portion 4 by connecting portions 8 (8a and 8b) extending outward from the both sides of the beam portion 4 in the Y-axis direction. Has been. The connecting portion 8 (8a, 8b) is in a floating state with respect to the base 2, and the weight portions 7a, 7b are moved in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction by the bending deformation of the beam portion 4. The structure is displaceable in the axial direction.

第１実施例では、各支持部５ａ，５ｂのＸ軸方向に沿った中心軸は同一直線上に配置され、また、各連結部８ａ，８ｂのＹ軸方向に沿った中心軸は同一直線上に配置されている。梁部４は方形状と成し、当該梁部４は、支持部５ａ，５ｂの中心軸を通るＸ方向中心軸に対して対称な形状であり、かつ、連結部８ａ，８ｂの中心軸を通るＹ方向中心軸に対して対称な形状となっている。   In the first embodiment, the central axes along the X-axis direction of the support portions 5a and 5b are arranged on the same straight line, and the central axes along the Y-axis direction of the connection portions 8a and 8b are on the same straight line. Is arranged. The beam portion 4 has a rectangular shape, the beam portion 4 has a symmetrical shape with respect to the X-direction central axis passing through the central axis of the support portions 5a and 5b, and the central axis of the coupling portions 8a and 8b. It has a symmetrical shape with respect to the central axis in the Y direction.

また、第１実施例では、梁部４において、各連結部８ａ，８ｂからそれぞれ連結部８の幅をもって梁部４の領域へＹ軸方向に延長した連結部側帯状梁部部位１５（１５ａ，１５ｂ）（図４の点線Ｚ15で囲んだ領域を参照）のＺ軸方向の厚みは、連結部８のＺ軸方向の厚みと同じ厚みとなっている。また、各支持部５ａ，５ｂからそれぞれ支持部５の幅をもって梁部４の領域へＸ軸方向に延長した支持部側帯状梁部部位１６（１６ａ，１６ｂ）（図４の点線Ｚ16で囲んだ領域を参照）のＺ軸方向の厚みは、支持部５のＺ軸方向の厚みと同じ厚みとなっている。第１実施例では、梁部４における連結部側帯状梁部部位１５（１５ａ，１５ｂ）および支持部側帯状梁部部位１６（１６ａ，１６ｂ）のＺ軸方向の厚みが、例えば約４００μｍ程度であるのに対して、梁部４のそれ以外の部分のＺ軸方向の厚みは、例えば約５〜１０μｍ程度というように、梁部４のそれ以外の部分のＺ軸方向の厚みは、梁部４における連結部側帯状梁部部位１５（１５ａ，１５ｂ）および支持部側帯状梁部部位１６（１６ａ，１６ｂ）のＺ軸方向の厚みよりも薄くなっている。   Further, in the first embodiment, in the beam portion 4, the connecting portion side band-like beam portion portion 15 (15 a, 15 b) extends in the Y axis direction from the connecting portions 8 a and 8 b to the region of the beam portion 4 with the width of the connecting portion 8. 15b) The thickness in the Z-axis direction (see the region surrounded by the dotted line Z15 in FIG. 4) is the same as the thickness of the connecting portion 8 in the Z-axis direction. Further, the support portion side belt-like beam portion 16 (16a, 16b) extending in the X-axis direction from the support portions 5a, 5b to the region of the beam portion 4 with the width of the support portion 5 (enclosed by a dotted line Z16 in FIG. 4). The thickness in the Z-axis direction of the region) is the same as the thickness of the support portion 5 in the Z-axis direction. In the first embodiment, the thickness in the Z-axis direction of the connecting portion side beam portion 15 (15a, 15b) and the support portion side beam portion 16 (16a, 16b) in the beam portion 4 is, for example, about 400 μm. On the other hand, the thickness in the Z-axis direction of the other part of the beam part 4 is about 5 to 10 μm, for example, and the thickness in the Z-axis direction of the other part of the beam part 4 is the beam part. 4 is thinner than the thickness in the Z-axis direction of the connecting portion side band-shaped beam portion 15 (15a, 15b) and the support portion side band-shaped beam portion 16 (16a, 16b).

この第１実施例では、錘部７のＺ軸方向の厚みは、例えば約４００μｍ程度というように、支持部５や連結部８のＺ軸方向の厚みとほぼ同様な厚みとなっている。また、錘部７（７ａ，７ｂ）の重心は、例えば図３ｂに示される点Ｗ7の位置であり、錘部７（７ａ，７ｂ）を支える梁部４の支点は、例えば図３ｂに示される点Ｗ4の位置となっており、錘部７の重心位置と、錘部７（７ａ，７ｂ）を支える梁部４の支点位置とは、高さ位置（Ｚ軸方向の位置）がずれている。   In the first embodiment, the thickness of the weight portion 7 in the Z-axis direction is substantially the same as the thickness of the support portion 5 and the connecting portion 8 in the Z-axis direction, for example, about 400 μm. Further, the center of gravity of the weight portion 7 (7a, 7b) is, for example, the position of the point W7 shown in FIG. 3b, and the fulcrum of the beam portion 4 that supports the weight portion 7 (7a, 7b) is shown in FIG. 3b, for example. The position of the point W4 is the position of the center of gravity of the weight part 7, and the fulcrum position of the beam part 4 that supports the weight part 7 (7a, 7b) is shifted in height (position in the Z-axis direction). .

この第１実施例では、上述した梁部４と支持部５（５ａ，５ｂ）と固定部６と錘部７（７ａ，７ｂ）と連結部８（８ａ，８ｂ）は、ＳＯＩ（Silicon-On-Insulator）基板（つまり、Ｓｉ層１０とＳｉＯ2層１１とＳｉ層１２が順に積層形成されている多層基板）１３をマイクロマシニング技術を利用して加工して形作られたものである。 In the first embodiment, the beam part 4, the support part 5 (5a, 5b), the fixed part 6, the weight part 7 (7a, 7b) and the connecting part 8 (8a, 8b) described above are SOI (Silicon-On). -Insulator) A substrate (that is, a multilayer substrate in which the Si layer 10, the SiO 2 layer 11, and the Si layer 12 are sequentially laminated) 13 is formed by processing using a micromachining technique.

第１実施例では、Ｓｉにより構成される梁部４の次に示すような部位を加工して、加速度を検出するためのピエゾ抵抗部が設けられている。すなわち、図５の模式的な拡大図に示されるように、梁部４において、連結部側帯状梁部部位１５ａの帯幅両側にピエゾ抵抗部ＲX1，ＲX2がそれぞれ配設され、連結部側帯状梁部部位１５ｂの帯幅両側にピエゾ抵抗部ＲX3，ＲX4がそれぞれ配設されている。これら４つのピエゾ抵抗部ＲX1，ＲX2，ＲX3，ＲX4は、Ｘ軸方向の加速度を検出するためのＸ軸方向加速度検出部を構成している。梁部４や支持部５（５ａ，５ｂ）や固定部６には、それらピエゾ抵抗部ＲX1，ＲX2，ＲX3，ＲX4による図６ａに示されるようなブリッジ回路を構成するための配線パターンが形成されている。 In the first embodiment, a piezoresistive portion for detecting acceleration by processing the following portion of the beam portion 4 made of Si is provided. That is, as shown in the schematic enlarged view of FIG. 5, in the beam portion 4, piezoresistive portions R X1 and R X2 are disposed on both sides of the band width of the connecting portion side belt-like beam portion portion 15a, respectively. Piezoresistive portions R X3 and R X4 are disposed on both sides of the band width of the side band-shaped beam portion 15b. These four piezoresistive portions R X1 , R X2 , R X3 , R X4 constitute an X-axis direction acceleration detection unit for detecting acceleration in the X-axis direction. Wiring for forming a bridge circuit as shown in FIG. 6a by the piezoresistive portions R X1 , R X2 , R X3 , R X4 on the beam portion 4, the support portion 5 (5a, 5b), and the fixed portion 6 A pattern is formed.

例えば、図７には、その配線パターンの一配線例が模式的に表されている。この例では、配線パターンＬによって、連結部側帯状梁部部位１５ａの帯幅両側に配設されているピエゾ抵抗部ＲX1，ＲX2の一端側同士が電気的に接続されて電圧検出部Ｐx1が形成されている。固定部６の表面には、図１に示されるように、複数の外部接続用の電極パッド１８が形成されており、電圧検出部Ｐx1は、配線パターンＬによって、当該電圧検出部Ｐx1に個別に対応する外部接続用の電極パッド１８に電気的に接続されている。同様に、連結部側帯状梁部部位１５ｂの帯幅両側に配設されているピエゾ抵抗部ＲX3，ＲX4の一端側同士が電気的に接続されて電圧検出部Ｐx2が形成されている。この電圧検出部Ｐx2は、配線パターンＬによって、当該電圧検出部Ｐx2に個別に対応する外部接続用の電極パッド１８に電気的に接続されている。また、ピエゾ抵抗部ＲX2，ＲX4の他端側は、それぞれ、配線パターンＬによって、外部の電圧電源Ｖsに接続するための外部接続用の電極パッド１８に電気的に接続されている。さらに、ピエゾ抵抗部ＲX1，ＲX3の他端側は、それぞれ、配線パターンＬによって、外部のグランドＧＮＤに接続するための外部接続用の電極パッド１８に電気的に接続されている。 For example, FIG. 7 schematically shows one wiring example of the wiring pattern. In this example, the wiring pattern L electrically connects one end sides of the piezoresistive portions R X1 and R X2 disposed on both sides of the band width of the connecting portion side band-shaped beam portion 15a, and the voltage detection portion P is connected. x1 is formed. The surface of the fixed part 6, as shown in FIG. 1, is formed an electrode pad 18 for a plurality of external connection, the voltage detection unit P x1, the wiring pattern L, to the voltage detection unit P x1 They are electrically connected to individually corresponding electrode pads 18 for external connection. Similarly, the voltage detection part P x2 is formed by electrically connecting one end sides of the piezoresistive parts R X3 and R X4 arranged on both sides of the band width of the connecting part side beam part 15b. . The voltage detection unit P x2 is by a wiring pattern L, and is electrically connected to the electrode pads 18 for external connection corresponding individually to the voltage detection unit P x2. Further, the other end sides of the piezoresistive portions R X2 and R X4 are electrically connected to an external connection electrode pad 18 for connection to an external voltage power source Vs by a wiring pattern L, respectively. Further, the other end sides of the piezoresistive portions R X1 and R X3 are electrically connected to an external connection electrode pad 18 for connection to an external ground GND by a wiring pattern L, respectively.

また、梁部４において、支持部側帯状梁部部位１６ａの帯幅両側にピエゾ抵抗部ＲY2，ＲY3がそれぞれ配設され、支持部側帯状梁部部位１６ｂの帯幅両側にピエゾ抵抗部ＲY1，ＲY4がそれぞれ配設されている。これら４つのピエゾ抵抗部ＲY1，ＲY2，ＲY3，ＲY4は、Ｙ軸方向の加速度を検出するためのＹ軸方向加速度検出部を構成している。梁部４や支持部５（５ａ，５ｂ）や固定部６には、それらピエゾ抵抗部ＲY1，ＲY2，ＲY3，ＲY4による図６ｂに示されるようなブリッジ回路を構成するための配線パターンが形成されている。 In the beam portion 4, piezoresistive portions R Y2 and R Y3 are disposed on both sides of the band width of the support portion side beam portion 16a, and piezoresistive portions are provided on both sides of the support portion side beam portion 16b. R Y1 and R Y4 are provided. These four piezoresistive portions R Y1 , R Y2 , R Y3 , R Y4 constitute a Y-axis direction acceleration detection unit for detecting acceleration in the Y-axis direction. Wiring for forming a bridge circuit as shown in FIG. 6b by the piezoresistive portions R Y1 , R Y2 , R Y3 , R Y4 on the beam portion 4, the support portion 5 (5 a, 5 b) and the fixed portion 6. A pattern is formed.

例えば、図７に表されている配線パターンの配線例では、配線パターンＬによって、支持部側帯状梁部部位１６ａの帯幅両側に配設されているピエゾ抵抗部ＲY2，ＲY3の一端側同士が電気的に接続されて電圧検出部ＰY1が形成されている。この電圧検出部ＰY1は、配線パターンＬによって、当該電圧検出部ＰY1に個別に対応する外部接続用の電極パッド１８に電気的に接続されている。同様に、支持部側帯状梁部部位１６ｂの帯幅両側に配設されているピエゾ抵抗部ＲY1，ＲY4の一端側同士が電気的に接続されて電圧検出部ＰY2が形成されている。この電圧検出部ＰY2は、配線パターンＬによって、当該電圧検出部ＰY2に個別に対応する外部接続用の電極パッド１８に電気的に接続されている。また、ピエゾ抵抗部ＲY2，ＲY4の他端側は、それぞれ、配線パターンＬによって、外部の電圧電源Ｖsに接続するための外部接続用の電極パッド１８に電気的に接続されている。さらに、ピエゾ抵抗部ＲY1，ＲY3の他端側は、それぞれ、配線パターンＬによって、外部のグランドＧＮＤに接続するための外部接続用の電極パッド１８に電気的に接続されている。 For example, in the wiring example of the wiring pattern shown in FIG. 7, one end side of the piezoresistive portions R Y2 and R Y3 arranged on both sides of the band width of the support-side band-shaped beam portion 16 a by the wiring pattern L. They are electrically connected to each other to form a voltage detection unit P Y1 . The voltage detection unit P Y1 is the wiring pattern L, and is electrically connected to the electrode pads 18 for external connection corresponding individually to the voltage detection unit P Y1. Similarly, one end side of the piezoresistive portions R Y1 and R Y4 arranged on both sides of the band width of the support side belt-shaped beam portion 16b is electrically connected to form a voltage detection unit P Y2 . . The voltage detection unit P Y2 is the wiring pattern L, and is electrically connected to the electrode pads 18 for external connection corresponding individually to the voltage detection unit P Y2. The other end sides of the piezoresistive portions R Y2 and R Y4 are electrically connected to an external connection electrode pad 18 for connection to an external voltage power source Vs by a wiring pattern L, respectively. Further, the other end sides of the piezoresistive portions R Y1 and R Y3 are electrically connected to an external connection electrode pad 18 for connection to an external ground GND by a wiring pattern L, respectively.

さらに、支持部５ａ，５ｂのＸ軸方向に沿う各中心軸上にはそれぞれピエゾ抵抗部Ｒzが形成され、梁部４における支持部側帯状梁部部位１６ａの片端側（図５の例では上側）にはピエゾ抵抗部Ｒz2が形成され、支持部側帯状梁部部位１６ｂの片端側（図５の例では下側）にはピエゾ抵抗部Ｒz4が形成されている。これら４つのピエゾ抵抗部Ｒz，Ｒz，Ｒz2，Ｒz4は、Ｚ軸方向の加速度を検出するためのＺ軸方向加速度検出部を構成している。梁部４や支持部５（５ａ，５ｂ）や固定部６には、それらピエゾ抵抗部Ｒz，Ｒz，Ｒz2，Ｒz4による図６ｃに示されるようなブリッジ回路を構成するための配線パターンが形成されている。 Further, a piezoresistive portion R z is formed on each central axis along the X-axis direction of the support portions 5a and 5b, and one end side of the support portion side belt-like beam portion portion 16a in the beam portion 4 (in the example of FIG. 5). A piezoresistive portion R z2 is formed on the upper side, and a piezoresistive portion R z4 is formed on one end side (lower side in the example of FIG. 5) of the support portion side band-like beam portion 16b. These four piezoresistive portions R z , R z , R z2 , R z4 constitute a Z-axis direction acceleration detection unit for detecting acceleration in the Z-axis direction. Wiring for forming a bridge circuit as shown in FIG. 6c by the piezoresistive portions R z , R z , R z2 , R z4 on the beam portion 4, the support portion 5 (5 a, 5 b) and the fixed portion 6. A pattern is formed.

例えば、図７に表されている配線パターンの配線例では、配線パターンＬによって、支持部５ａのピエゾ抵抗部ＲZと、支持部側帯状梁部部位１６ａの片端側のピエゾ抵抗部ＲZ2との一端側同士が電気的に接続されて電圧検出部ＰZ1が形成されている。この電圧検出部ＰZ1は、配線パターンＬによって、当該電圧検出部ＰZ1に個別に対応する外部接続用の電極パッド１８に電気的に接続されている。同様に、支持部５ｂのピエゾ抵抗部ＲZと、支持部側帯状梁部部位１６ｂの片端側のピエゾ抵抗部ＲZ4との一端側同士が電気的に接続されて電圧検出部ＰZ2が形成されている。この電圧検出部ＰZ2は、配線パターンＬによって、当該電圧検出部ＰZ2に個別に対応する外部接続用の電極パッド１８に電気的に接続されている。また、配線パターンＬによって、ピエゾ抵抗部ＲZ2の他端側と、支持部５ｂのピエゾ抵抗部ＲZの他端側とは、それぞれ、配線パターンＬによって、外部の電圧電源Ｖsに接続するための外部接続用の電極パッド１８に電気的に接続されている。さらに、配線パターンＬによって、ピエゾ抵抗部ＲZ4の他端側と、支持部５ａのピエゾ抵抗部ＲZの他端側とは、それぞれ、配線パターンＬによって、外部のグランドＧＮＤに接続するための外部接続用の電極パッド１８に電気的に接続されている。 For example, in the wiring example of the wiring pattern shown in FIG. 7, the wiring pattern L causes the piezoresistive portion R Z of the support portion 5 a and the piezoresistive portion R Z2 on one end side of the support portion side belt-like beam portion portion 16 a to Are electrically connected to each other to form a voltage detection unit P Z1 . The voltage detection unit P Z1 is by a wiring pattern L, and is electrically connected to the electrode pads 18 for external connection corresponding individually to the voltage detection unit P Z1. Similarly, the piezoresistive portion R Z of the supporting portion 5b, and one end side between the piezoresistive portion R Z4 at one end side of the support part side band beam portions site 16b is electrically connected to the voltage detecting unit P Z2 form Has been. The voltage detection unit P Z2 is the wiring pattern L, and is electrically connected to the electrode pads 18 for external connection corresponding individually to the voltage detection unit P Z2. Further, the other end side of the piezoresistive portion R Z2 and the other end side of the piezoresistive portion R Z of the support portion 5b are connected to the external voltage power source Vs by the wiring pattern L by the wiring pattern L, respectively. The electrode pads 18 for external connection are electrically connected. Further, the wiring pattern L allows the other end side of the piezoresistive portion R Z4 and the other end side of the piezoresistive portion R Z of the support portion 5a to be connected to the external ground GND by the wiring pattern L, respectively. It is electrically connected to an electrode pad 18 for external connection.

この第１実施例では、加速度が発生していないときに図６ａ〜図６ｃの各ブリッジ回路を構成している４つのピエゾ抵抗部の抵抗値が均衡状態となるようにピエゾ抵抗部が形成されている。   In the first embodiment, the piezoresistive portion is formed so that the resistance values of the four piezoresistive portions constituting the bridge circuits of FIGS. 6a to 6c are in an equilibrium state when no acceleration is generated. ing.

この第１実施例の加速度センサ１は上記のように構成されており、次に述べるように加速度を検出することができる。例えば、Ｘ軸方向の加速度が発生すると、その加速度に起因したＸ軸方向の力が錘部７（７ａ，７ｂ）に作用する。この錘部７へのＸ軸方向の作用力によって、錘部７（７ａ，７ｂ）は、図８ａのモデル図の点線に示される基準状態から、例えば図８ａの実線および図８ｂの模式的な断面図に示されるように、Ｘ軸方向に振れ変位する。このような錘部７のＸ軸方向の変位によって連結部８を介して梁部４が撓み変形し、これにより、梁部４には次に示すような応力が発生する。   The acceleration sensor 1 of the first embodiment is configured as described above, and can detect acceleration as described below. For example, when acceleration in the X-axis direction occurs, a force in the X-axis direction resulting from the acceleration acts on the weight portion 7 (7a, 7b). Due to the acting force in the X-axis direction on the weight part 7, the weight part 7 (7a, 7b), for example, from the reference state indicated by the dotted line in the model diagram of FIG. 8a, for example, the solid line of FIG. 8a and the schematic diagram of FIG. As shown in the cross-sectional view, the deflection is displaced in the X-axis direction. Due to the displacement of the weight portion 7 in the X-axis direction, the beam portion 4 is bent and deformed via the connecting portion 8, and as a result, the following stress is generated in the beam portion 4.

例えば、錘部７が図８ａ、図８ｂに示されるように変位した場合には、図８ｃのモデル図に示されるように、梁部４において、連結部側帯状梁部部位１５ａの左側ＡLには引っ張り応力が、また、連結部側帯状梁部部位１５ａの右側ＡRには圧縮応力が、さらに、連結部側帯状梁部部位１５ｂの左側ＢLには引っ張り応力が、さらにまた、連結部側帯状梁部部位１５ｂの右側ＢRには圧縮応力が、それぞれ、発生する。また、支持部側帯状梁部部位１６ａの両側ＣU，ＣDには、それぞれ、圧縮応力が発生し、支持部側帯状梁部部位１６ｂの両側ＤU，ＤDには、それぞれ、引っ張り応力が発生する。このように錘部７のＸ軸方向の加速度に起因して応力が発生する梁部４の各々の部分ＡL，ＡR，ＢL，ＢR，ＣU，ＣD，ＤU，ＤDには、それぞれ、ピエゾ抵抗部ＲX2，ＲX1，ＲX3，ＲX4，ＲY2，ＲY3，ＲY1，ＲY4，ＲZ2，ＲZ4が設けられている。これらピエゾ抵抗部ＲX2，ＲX1，ＲX3，ＲX4，ＲY2，ＲY3，ＲY1，ＲY4，ＲZ2，ＲZ4は、それぞれ、Ｘ軸方向の加速度に起因した応力発生によって、電気抵抗値が変化する。図６ｂのブリッジ回路において、Ｘ軸方向の加速度が発生しているときには、ピエゾ抵抗部ＲY1，ＲY4は、例えば引っ張り応力に基づいた抵抗値変化を示すのに対して、ピエゾ抵抗部ＲY2，ＲY3は、例えば圧縮応力に基づいた抵抗値変化を示すというように、ピエゾ抵抗部ＲY1，ＲY4と、ピエゾ抵抗部ＲY2，ＲY3とは、加速度が発生していないときの基準の抵抗値から互いに正負（増減）逆向きに抵抗値が変化することから、ピエゾ抵抗部ＲY1，ＲY4と、ピエゾ抵抗部ＲY2，ＲY3との抵抗値変化は互いにキャンセルされ、これにより、図６ｂのブリッジ回路の出力には大きな変化が無い。 For example, when the weight section 7 is displaced as shown FIG. 8a, FIG. 8b, as shown in the model diagram of Fig. 8c, the beam portion 4, left A L of the connecting portion side strip beam portion sites 15a tensile stress, also the compressive stress on the right side a R of the connecting portion side strip beam portion site 15a is further tensile stress on the left B L of the connecting portion side strip beam portion site 15b is, furthermore, connected compressive stress on the right B R parts side strip beam portion sites 15b, respectively, occurs. Further, both sides C U of the support part side band beam portions site 16a, the C D, respectively, compressive stress is generated on both sides D U, D D of the supporting portion side band beam portion sites 16b, respectively, tensile stress Will occur. In this way, each portion A L , A R , B L , B R , C U , C D , D U , D D of the beam portion 4 where stress is generated due to the acceleration of the weight portion 7 in the X-axis direction. Are provided with piezoresistive portions R X2 , R X1 , R X3 , R X4 , R Y2 , R Y3 , R Y1 , R Y4 , R Z2 , R Z4 . These piezoresistive portions R X2 , R X1 , R X3 , R X4 , R Y2 , R Y3 , R Y1 , R Y4 , R Z2 , and R Z4 are generated by stress generation caused by acceleration in the X-axis direction. The resistance value changes. In the bridge circuit of FIG. 6B, when acceleration in the X-axis direction is generated, the piezoresistive portions R Y1 and R Y4 exhibit a change in resistance value based on, for example, tensile stress, whereas the piezoresistive portion R Y2 , R Y3 indicates a change in resistance value based on compressive stress, for example, and the piezoresistive portions R Y1 , R Y4 and the piezoresistive portions R Y2 , R Y3 are a reference when no acceleration is generated. Since the resistance value changes in the opposite direction from the resistance value of the piezoresistor portion R Y1 , R Y4 and the piezoresistor portion R Y2 , R Y3 , the resistance value changes cancel each other. There is no significant change in the output of the bridge circuit of FIG.

また、図６ｃのブリッジ回路を構成しているピエゾ抵抗部ＲZ，ＲZの配設部分の応力変化は殆ど無い。また、ピエゾ抵抗部ＲZ2は、例えば圧縮応力に基づいた抵抗値変化を示し、ピエゾ抵抗部ＲZ4は、例えば引っ張り応力に基づいた抵抗値変化を示すというように、加速度が発生していないときの基準の抵抗値から互いに正負（増減）逆向きに抵抗値が変化することから、ピエゾ抵抗部ＲZ2，ＲZ4の抵抗値変化は互いにキャンセルされ、これにより、図６ｃのブリッジ回路の出力には大きな変化が無い。 Further, there is almost no change in stress in the portion where the piezoresistive portions R Z and R Z constituting the bridge circuit of FIG. Further, when acceleration is not generated, the piezoresistive portion R Z2 shows a change in resistance value based on, for example, compressive stress, and the piezoresistive portion R Z4 shows a change in resistance value based on, for example, tensile stress. The resistance values of the piezoresistors R Z2 and R Z4 are canceled each other because the resistance value changes in the opposite direction from the reference resistance value of the first and second (increase / decrease), thereby canceling the output of the bridge circuit of FIG. 6c. There is no big change.

これに対して、図６ａのブリッジ回路においては、Ｘ軸方向の加速度が発生しているときには、ピエゾ抵抗部ＲX1，ＲX4は、例えば圧縮応力に基づいた抵抗値変化を示し、また、ピエゾ抵抗部ＲX2，ＲX3は、例えば引っ張り応力に基づいた抵抗値変化を示すことから、図６ａのブリッジ回路の抵抗値の均衡状態が崩れて、図６ａのブリッジ回路の出力が変化する。Ｘ軸方向の加速度の大きさに応じて図６ａのブリッジ回路の出力の変動幅が変化することから、図６ａのブリッジ回路の出力に基づいてＸ軸方向の加速度の大きさを検出することができる。 On the other hand, in the bridge circuit of FIG. 6a, when acceleration in the X-axis direction is generated, the piezoresistive portions R X1 and R X4 exhibit a change in resistance value based on, for example, compressive stress, and the piezo resistance Since the resistance portions R X2 and R X3 exhibit a change in resistance value based on, for example, tensile stress, the balance state of the resistance value of the bridge circuit in FIG. 6A is disrupted, and the output of the bridge circuit in FIG. 6A changes. Since the fluctuation range of the output of the bridge circuit of FIG. 6a changes according to the magnitude of the acceleration in the X-axis direction, the magnitude of the acceleration in the X-axis direction can be detected based on the output of the bridge circuit of FIG. 6a. it can.

例えば、Ｙ軸方向の加速度が発生すると、その加速度に起因したＹ軸方向の力が錘部７（７ａ，７ｂ）に作用する。この第１実施例では、錘部７の重心位置と、錘部７を支える梁部４の支点位置との高さ位置がずれているので、この重心と支点の位置ずれによって、錘部７（７ａ，７ｂ）にＹ軸方向の力が作用すると、錘部７ａ，７ｂは、図９ａのモデル図の点線に示される基準状態から、例えば図９ａに示される実線および図９ｂの模式的な断面図に示されるように、錘部７ａ，７ｂの一方側（図９ａおよび図９ｂの例では錘部７ａ）は基台２に近付きながらＹ軸方向に変位し、他方側（図９ａおよび図９ｂの例では錘部７ｂ）は基台２に対して持ち上がりながらＹ軸方向に変位する。これにより、連結部８および梁部４が撓み変形して、梁部４には次に示すような応力が発生する。   For example, when acceleration in the Y-axis direction occurs, a force in the Y-axis direction resulting from the acceleration acts on the weight portion 7 (7a, 7b). In this first embodiment, the height position of the center of gravity of the weight portion 7 and the fulcrum position of the beam portion 4 that supports the weight portion 7 are shifted, so that the weight portion 7 ( When a force in the Y-axis direction is applied to 7a, 7b), the weights 7a, 7b are moved from the reference state shown by the dotted line in the model diagram of FIG. 9a, for example, the solid line shown in FIG. As shown in the figure, one side of the weights 7a and 7b (the weight 7a in the example of FIGS. 9a and 9b) is displaced in the Y-axis direction while approaching the base 2, and the other side (FIGS. 9a and 9b). In this example, the weight portion 7b) is displaced in the Y-axis direction while being lifted with respect to the base 2. As a result, the connecting portion 8 and the beam portion 4 are bent and deformed, and the following stress is generated in the beam portion 4.

例えば、錘部７が図９ａ、図９ｂに示されるように変位する場合には、図９ｃのモデル図に示されるように、梁部４において、支持部側帯状梁部部位１６ａの上側ＣUには引っ張り応力が、また、支持部側帯状梁部部位１６ａの下側ＣDには圧縮応力が、それぞれ、発生する。さらに、支持部側帯状梁部部位１６ｂの上側ＤUには引っ張り応力が、また、支持部側帯状梁部部位１６ｂの下側ＤDには圧縮応力が、それぞれ、発生する。このようにＹ軸方向の加速度に起因して応力が発生する梁部４の各々の部分ＣU，ＣD，ＤU，ＤDには、それぞれ、ピエゾ抵抗部ＲY2，ＲY3，ＲY1，ＲY4が設けられている。これらピエゾ抵抗部ＲY2，ＲY3，ＲY1，ＲY4は、それぞれ、Ｙ軸方向の加速度に起因した応力発生によって、電気抵抗値が変化する。図６ｂのブリッジ回路において、Ｙ軸方向の加速度が発生しているときには、ピエゾ抵抗部ＲY1，ＲY2は、例えば引っ張り応力に基づいた抵抗値変化を示し、また、ピエゾ抵抗部ＲY3，ＲY4は、例えば圧縮応力に基づいた抵抗値変化を示すことから、図６ｂのブリッジ回路の抵抗値の均衡状態が崩れて、図６ｂのブリッジ回路の出力が変化する。Ｙ軸方向の加速度の大きさに応じて図６ｂのブリッジ回路の出力の変動幅が変化することから、図６ｂのブリッジ回路の出力に基づいてＹ軸方向の加速度の大きさを検出することができる。 For example, when the weight part 7 is displaced as shown in FIGS. 9a and 9b, as shown in the model diagram of FIG. 9c, in the beam part 4, the upper side C U of the support part side belt-like beam part part 16a. A tensile stress is generated on the lower side CD and a compressive stress is generated on the lower side CD of the support portion side belt-like beam portion 16a. Furthermore, tensile stress in the upper D U of the support part side band beam portions site 16b is also compressive stresses on the lower side D D of the support part side band beam portions site 16b, respectively, it occurs. As described above, the piezoresistive portions R Y2 , R Y3 , and R Y1 are provided in the portions C U , C D , D U , and D D of the beam portion 4 where the stress is generated due to the acceleration in the Y-axis direction, respectively. , R Y4 is provided. These piezoresistive portions R Y2 , R Y3 , R Y1 , and R Y4 change their electrical resistance values due to the generation of stress due to the acceleration in the Y-axis direction. In the bridge circuit of FIG. 6B, when acceleration in the Y-axis direction is generated, the piezoresistive portions R Y1 and R Y2 exhibit a change in resistance value based on, for example, tensile stress, and the piezoresistive portions R Y3 , R Since Y4 indicates a change in resistance value based on, for example, compressive stress, the balance state of the resistance value of the bridge circuit in FIG. 6B is lost, and the output of the bridge circuit in FIG. 6B changes. Since the fluctuation range of the output of the bridge circuit in FIG. 6b changes according to the magnitude of the acceleration in the Y-axis direction, the magnitude of the acceleration in the Y-axis direction can be detected based on the output of the bridge circuit in FIG. 6b. it can.

なお、この第１実施例では、支持部側帯状梁部部位１６ａの上側ＣUにはピエゾ抵抗部ＲZ2が、また、支持部側帯状梁部部位１６ｂの下側ＤDにはピエゾ抵抗部ＲZ4が、それぞれ、配設されている。Ｙ軸方向の加速度に起因した梁部４の応力発生により、ピエゾ抵抗部ＲZ2，ＲZ4の抵抗値も変化するが、ピエゾ抵抗部ＲZ2は例えば引っ張り応力に基づいた抵抗値変化であり、ピエゾ抵抗部ＲZ4は例えば圧縮応力に基づいた抵抗値変化であるというように、ピエゾ抵抗部ＲZ2，ＲZ4の抵抗値の変化は、加速度が無い状態での基準の抵抗値から正負逆向きに変化することから、ピエゾ抵抗部ＲZ2，ＲZ4の抵抗値変化は互いにキャンセルされ、これにより、図６ｃのブリッジ回路の出力には大きな変化が無い。また、図６ａのブリッジ回路を構成するピエゾ抵抗部ＲX1，ＲX2，ＲX3，ＲX4は、Ｙ軸方向の加速度が発生しているときに応力変化が殆ど無い部分に配設されているので、それらピエゾ抵抗部ＲX1，ＲX2，ＲX3，ＲX4の抵抗値の変化は殆ど無く、図６ａのブリッジ回路の出力にも大きな変化が無い。 In this first embodiment, the piezoresistive portion R Z2 is the upper C U of the support part side band beam portions site 16a is also piezoresistive portion on the lower side D D of the support part side band beam portion sites 16b Each of R Z4 is disposed. The resistance value of the piezoresistive portions R Z2 and R Z4 also changes due to the generation of stress in the beam portion 4 due to the acceleration in the Y-axis direction, but the piezoresistive portion R Z2 is a change in resistance value based on, for example, tensile stress. For example, the piezoresistive portion R Z4 is a change in resistance value based on compressive stress, and the change in the resistance value of the piezoresistive portions R Z2 and R Z4 is reversed from the reference resistance value in the absence of acceleration. Therefore, changes in the resistance values of the piezoresistive portions R Z2 and R Z4 are canceled each other, so that there is no significant change in the output of the bridge circuit of FIG. 6c. Further, the piezoresistive portions R X1 , R X2 , R X3 , and R X4 constituting the bridge circuit of FIG. 6A are arranged in a portion where there is almost no stress change when acceleration in the Y-axis direction is generated. Therefore, there is almost no change in the resistance values of the piezoresistive portions R X1 , R X2 , R X3 , R X4 , and there is no significant change in the output of the bridge circuit of FIG.

例えば、Ｚ軸方向の加速度が発生すると、その加速度に起因したＺ軸方向の力が錘部７（７ａ，７ｂ）に作用する。この錘部７へのＺ軸方向の作用力によって、錘部７（７ａ，７ｂ）は、図１０ａのモデル図の点線に示される基準状態から、例えば図９ａに示される実線および図１０ｂの模式的な断面図に示されるように、錘部７（７ａ，７ｂ）はＺ軸方向に変位する。これにより、連結部８および梁部４が撓み変形し、梁部４には次に示すような応力が発生する。   For example, when acceleration in the Z-axis direction occurs, a force in the Z-axis direction due to the acceleration acts on the weight portion 7 (7a, 7b). Due to the acting force in the Z-axis direction on the weight part 7, the weight part 7 (7a, 7b), for example, from the reference state shown by the dotted line in the model diagram of FIG. 10a, for example, the solid line shown in FIG. 9a and the schematic diagram of FIG. As shown in a typical sectional view, the weight 7 (7a, 7b) is displaced in the Z-axis direction. As a result, the connecting portion 8 and the beam portion 4 are bent and deformed, and the following stress is generated in the beam portion 4.

例えば、錘部７が図１０ａや図１０ｂに示されるように変位する場合には、図１０ｃのモデル図に示されるように、梁部４において、支持部側帯状梁部部位１６ａ，１６ｂのそれぞれの両側ＣU，ＣD，ＤU，ＤDには、それぞれ、引っ張り応力が発生する。このように梁部４には応力が発生することから、支持部側帯状梁部部位１６ａ，１６ｂのそれぞれの片端側に配設されたピエゾ抵抗部Ｒz2，ＲZ4は、引っ張り応力によって電気抵抗値が変化する。また、この第１実施例では、ピエゾ抵抗部ＲzはＺ軸方向の加速度によって応力変化が殆ど無い部分に配設されており、ピエゾ抵抗部Ｒzの電気抵抗値の変化は殆ど無い。これらのことから、Ｚ軸方向の加速度が発生しているときには、図６ｃのブリッジ回路の抵抗値の均衡状態が崩れて、図６ｃのブリッジ回路の出力が変化する。Ｚ軸方向の加速度の大きさに応じて図６ｃのブリッジ回路の出力の変動幅が変化することから、図６ｃのブリッジ回路の出力に基づいてＺ軸方向の加速度の大きさを検出することができる。 For example, when the weight portion 7 is displaced as shown in FIGS. 10a and 10b, as shown in the model diagram of FIG. 10c, in the beam portion 4, each of the support side belt-like beam portions 16a and 16b is provided. Tensile stresses are generated on both sides C U , C D , D U and D D , respectively. Since stress is generated in the beam portion 4 in this way, the piezoresistive portions R z2 and R Z4 arranged on one end sides of the support-side side belt-like beam portions 16a and 16b are electrically resisted by tensile stress. The value changes. In the first embodiment, the piezoresistive portion Rz is disposed in a portion where there is almost no change in stress due to acceleration in the Z-axis direction, and there is almost no change in the electric resistance value of the piezoresistive portion Rz. For these reasons, when acceleration in the Z-axis direction occurs, the balance state of the resistance values of the bridge circuit of FIG. 6c is disrupted, and the output of the bridge circuit of FIG. 6c changes. Since the fluctuation range of the output of the bridge circuit in FIG. 6c varies depending on the magnitude of the acceleration in the Z-axis direction, the magnitude of the acceleration in the Z-axis direction can be detected based on the output of the bridge circuit in FIG. 6c. it can.

なお、図６ａのブリッジ回路を構成するピエゾ抵抗部ＲX1，ＲX2，ＲX3，ＲX4が設けられている梁部部分は、Ｚ軸方向の加速度に起因した応力が殆ど発生しないので、図６ａのブリッジ回路の抵抗値の均衡状態は維持されたままで、図６ａのブリッジ回路の出力変化は殆ど無い。また、図６ｂのブリッジ回路を構成するピエゾ抵抗部ＲY1，ＲY2，ＲY3，ＲY4が設けられている梁部部分は、何れも同様の応力が発生し、ピエゾ抵抗部ＲY1，ＲY2，ＲY3，ＲY4は同様に抵抗値が変化する。このため、Ｚ軸方向の加速度が発生しているときには、図６ｂのブリッジ回路の抵抗値の均衡状態は維持されたままで、図６ｂのブリッジ回路の出力変化は殆ど無い。 Since the beam portion provided with the piezoresistive portions R X1 , R X2 , R X3 , and R X4 constituting the bridge circuit of FIG. 6A hardly generates stress due to the acceleration in the Z-axis direction. The balanced state of the resistance value of the bridge circuit of 6a is maintained, and there is almost no change in the output of the bridge circuit of FIG. 6a. Further, the same stress is generated in the beam portion provided with the piezoresistive portions R Y1 , R Y2 , R Y3 , R Y4 constituting the bridge circuit of FIG. 6B, and the piezoresistive portions R Y1 , R Similarly, the resistance values of Y2 , RY3 , and RY4 change. For this reason, when acceleration in the Z-axis direction occurs, the balanced state of the resistance value of the bridge circuit in FIG. 6b is maintained, and the output of the bridge circuit in FIG. 6b hardly changes.

この第１実施例の加速度センサ１は、上記のように、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の三軸方向の加速度をそれぞれ別々に検出することが可能である。   As described above, the acceleration sensor 1 of the first embodiment can separately detect accelerations in the three axial directions of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction.

第１実施例では、梁部４は支持部５（５ａ，５ｂ）によって両持ち梁状に固定部６に支持され、また、錘部７（７ａ，７ｂ）は連結部８（８ａ，８ｂ）によって梁部４に片持ち梁状に支持されている構成である。このため、支持部５ａが接続されている固定部６の部位と、支持部５ｂが接続されている固定部６の部位との間の距離を短く形成できる。これにより、基台２や固定部６が周囲の温度変化などによって歪んだとしても、その基台２や固定部６の歪みに起因した固定部部位間の歪みによる絶対変位が小さい。また、梁部４は枠状であり、当該枠状の梁部４が支持部５（５ａ，５ｂ）によって両持ち梁状に固定部６に支持されているので、基台２や固定部６の歪みによってＸ軸方向の応力が発生した場合に、梁部４の角部領域が変形して応力を逃がすことができる。さらに、基台２や固定部６の歪みによってＹ軸方向の応力が発生した場合には、支持部５（５ａ，５ｂ）が変形して応力を逃がすことができる。このようなことから、基台２や固定部６の歪みに起因した梁部４の撓み変形を緩和できる。このため、周囲温度変動に起因した問題（例えば、温度変動によって図６ａ〜図６ｃの各ブリッジ回路の出力電圧値が変動してしまうという温度ドリフトの問題など）を小さく抑制することができる。   In the first embodiment, the beam portion 4 is supported by the support portion 5 (5a, 5b) in the form of a doubly supported beam, and the weight portion 7 (7a, 7b) is connected to the connecting portion 8 (8a, 8b). Thus, the beam portion 4 is supported in a cantilever shape. For this reason, the distance between the part of the fixed part 6 to which the support part 5a is connected and the part of the fixed part 6 to which the support part 5b is connected can be formed short. Thereby, even if the base 2 and the fixed part 6 are distorted due to a change in ambient temperature, the absolute displacement due to the distortion between the fixed parts caused by the distortion of the base 2 and the fixed part 6 is small. Further, the beam portion 4 has a frame shape, and the frame-shaped beam portion 4 is supported by the fixing portion 6 in a doubly supported beam shape by the support portions 5 (5a, 5b). When a stress in the X-axis direction is generated due to the strain, the corner region of the beam portion 4 is deformed and the stress can be released. Furthermore, when a stress in the Y-axis direction is generated due to distortion of the base 2 or the fixed portion 6, the support portion 5 (5a, 5b) can be deformed to release the stress. From such a thing, the bending deformation of the beam part 4 resulting from distortion of the base 2 or the fixing | fixed part 6 can be relieved. Therefore, problems caused by ambient temperature fluctuations (for example, temperature drift problems in which the output voltage values of the bridge circuits in FIGS. 6a to 6c fluctuate due to temperature fluctuations) can be reduced.

また、この第１実施例では、錘部７ａ，７ｂ間の領域に配置された梁部４に加速度を検出するためのピエゾ抵抗部を集約的に配設した。このため、全てのピエゾ抵抗部をほぼ設計通りに製造することが可能となって、図６ａ〜図６ｃに示されるブリッジ回路の出力のばらつき等を小さく抑えることが容易となる。つまり、梁部４を構成するＳｉにボロン（Ｂ）やリン（Ｐ）をドープしてピエゾ抵抗部を作製するが、ピエゾ抵抗部の配設位置が集約されていることにより、各ピエゾ抵抗部におけるボロンやリンのドープ濃度を均一にすることが容易にできることとなる。このため、各ブリッジ回路の抵抗値の均衡状態が取り易くなり、加速度検出の精度を高めることができる。   In the first embodiment, the piezoresistive portion for detecting acceleration is centrally disposed on the beam portion 4 disposed in the region between the weight portions 7a and 7b. For this reason, it becomes possible to manufacture all the piezoresistive portions almost as designed, and it becomes easy to suppress variations in the outputs of the bridge circuits shown in FIGS. 6a to 6c. That is, Si constituting the beam portion 4 is doped with boron (B) or phosphorus (P) to produce a piezoresistive portion, and the piezoresistive portions are integrated so that each piezoresistive portion is integrated. Thus, it is possible to easily make the boron and phosphorus dope concentrations uniform. For this reason, it becomes easy to take the balance state of the resistance value of each bridge circuit, and the accuracy of acceleration detection can be improved.

さらに、第１実施例では、全てのピエゾ抵抗部を集約的に配設したので、図６ａ〜図６ｃの各ブリッジ回路を構成するための配線パターンの引き回し経路を簡素化することができる。   Furthermore, in the first embodiment, since all the piezoresistive portions are arranged in an intensive manner, the routing route of the wiring pattern for constituting each bridge circuit of FIGS. 6a to 6c can be simplified.

さらに、第１実施例では、梁部４は、連結部８ａ，８ｂのＹ軸方向に沿った中心軸を通るＹ軸方向中心軸に対して対称な形状であり、かつ、支持部５ａ，５ｂのＸ軸方向に沿った中心軸を通るＸ軸方向中心軸に対して対称な形状となっている。このため、加速度発生に起因した梁部４の撓み変形が単純化でき、梁部４の撓み変形による応力変化を利用した加速度検出の精度の向上に寄与することができる。   Furthermore, in the first embodiment, the beam portion 4 has a symmetrical shape with respect to the central axis in the Y-axis direction passing through the central axis along the Y-axis direction of the coupling portions 8a and 8b, and the support portions 5a and 5b. The shape is symmetrical with respect to the central axis in the X-axis direction passing through the central axis along the X-axis direction. For this reason, the bending deformation of the beam part 4 due to the generation of acceleration can be simplified, and it can contribute to the improvement of the accuracy of acceleration detection using the stress change due to the bending deformation of the beam part 4.

さらに、第１実施例では、梁部４における連結部側帯状梁部部位１５（１５ａ，１５ｂ）および支持部側帯状梁部部位１６（１６ａ，１６ｂ）は、梁部４の他の部分よりもＺ軸方向の厚みが厚くなっている。この厚みの差のために、連結部側帯状梁部部位１５（１５ａ，１５ｂ）や支持部側帯状梁部部位１６（１６ａ，１６ｂ）と、梁部４の他の部分との境界部分における応力の強弱が明確となる。第１実施例では、梁部４の応力変化を利用して加速度を検出していることから、そのように応力の強弱を明確にすることにより、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の三軸方向のそれぞれの加速度をより明瞭に分離して検出することが可能となる。   Furthermore, in 1st Example, the connection part side strip | belt-shaped beam part site | part 15 (15a, 15b) and the support part side strip | belt-shaped beam part site | part 16 (16a, 16b) in the beam part 4 are compared with the other part of the beam part 4. The thickness in the Z-axis direction is increased. Due to the difference in thickness, the stress at the boundary portion between the connecting portion side belt-like beam portion 15 (15a, 15b) or the support portion side belt-like beam portion 16 (16a, 16b) and the other portion of the beam portion 4 is caused. The strength of is clear. In the first embodiment, since the acceleration is detected by using the stress change of the beam portion 4, by clarifying the strength of the stress in this way, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are detected. It becomes possible to detect each of the accelerations in the three axis directions more clearly separated.

以下に、第２実施例を説明する。なお、この第２実施例の説明において、第１実施例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。   The second embodiment will be described below. In the description of the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description of the common portions is omitted.

この第２実施例では、第１実施例の形態に加えて、枠状の梁部４に図１１に示すような補強部２０を設けてもよい。この補強部２０は、枠状の梁部４により囲まれている空間部において、支持部５ａが接続されている梁部４の部位Ｍと、支持部５ｂが接続されている梁部４の部位Ｎとを結ぶ直線に沿って伸長形成され、当該補強部２０の両端はそれぞれ梁部４の内側縁部に接続されている。このような補強部２０を設けることによって、梁部４の剛性を高めることができて、例えば基台２や固定部６の歪みに起因した梁部４の撓み変形を小さく抑制することができる。これにより、基台２や固定部６の例えば熱応力による歪みに起因した加速度の誤検出を防止することができる。   In the second embodiment, in addition to the form of the first embodiment, the frame-shaped beam portion 4 may be provided with a reinforcing portion 20 as shown in FIG. The reinforcing portion 20 includes a portion M of the beam portion 4 to which the support portion 5a is connected and a portion of the beam portion 4 to which the support portion 5b is connected in a space portion surrounded by the frame-like beam portion 4. N is extended along a straight line connecting N, and both ends of the reinforcing portion 20 are respectively connected to the inner edge of the beam portion 4. By providing such a reinforcing portion 20, the rigidity of the beam portion 4 can be increased, and for example, bending deformation of the beam portion 4 due to distortion of the base 2 or the fixing portion 6 can be suppressed to a small extent. Thereby, the erroneous detection of the acceleration resulting from the distortion of the base 2 and the fixing | fixed part 6, for example by a thermal stress can be prevented.

なお、図１１の例では、補強部２０の幅は、支持部５（５ａ，５ｂ）の幅と等幅であるが、補強部２０の幅は、支持部５（５ａ，５ｂ）の幅より太くともよいし、細くともよい。また、補強部２０のＺ軸方向の厚みは、支持部５（５ａ，５ｂ）の厚みと同様な厚みであってもよいし、支持部５（５ａ，５ｂ）の厚みよりも薄くてもよい。このように、補強部２０の幅や厚みは、梁部４自体の剛性等を考慮して適宜設計してよいものである。   In the example of FIG. 11, the width of the reinforcing portion 20 is equal to the width of the support portion 5 (5a, 5b), but the width of the reinforcing portion 20 is greater than the width of the support portion 5 (5a, 5b). It may be thick or thin. Further, the thickness of the reinforcing portion 20 in the Z-axis direction may be the same as the thickness of the support portion 5 (5a, 5b) or may be thinner than the thickness of the support portion 5 (5a, 5b). . As described above, the width and thickness of the reinforcing portion 20 may be appropriately designed in consideration of the rigidity of the beam portion 4 itself.

以下に、第３実施例を説明する。なお、この第３実施例の説明では、第１や第２の各実施例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。   The third embodiment will be described below. In the description of the third embodiment, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and overlapping description of the common portions is omitted.

第３実施例では、図１２に示したように、支持部５（５ａ，５ｂ）は、それぞれ、弾性部２５（２５ａ，２５ｂ）を介して固定部６に連接されている。この第３実施例の加速度センサにおける上記構成以外の構成は、第１又は第２の実施例と同様である。   In the third embodiment, as shown in FIG. 12, the support portions 5 (5a, 5b) are connected to the fixed portion 6 via the elastic portions 25 (25a, 25b), respectively. The configuration of the acceleration sensor of the third embodiment other than the above configuration is the same as that of the first or second embodiment.

この第３実施例において特徴的な弾性部２５（２５ａ，２５ｂ）は、支持部５（５ａ，５ｂ）の伸長形成方向（Ｘ軸方向）に交差する方向（この例では直交するＹ軸方向）に伸長形成されている梁（応力軽減梁）２６を有して構成され、当該梁２６は、その両端部がそれぞれ固定部６に固定されている。この梁２６の中央部に支持部５（５ａ，５ｂ）が連接されている。当該梁２６は、固定部６のＸ軸方向の歪みに応じて弾性変形し、この弾性変形によって、固定部６の歪みに起因して固定部６から支持部５に加えられる応力を軽減することができる。なお、梁２６は固定部６の歪みに応じて弾性変形することができれば、その幅やＺ軸方向の厚みは特に限定されるものではないが、この第３実施例では、梁２６のＺ軸方向の厚みは、固定部６や、梁部４における支持部側帯状梁部部位１６と同様の厚みとなっている。   A characteristic elastic portion 25 (25a, 25b) in the third embodiment is a direction intersecting the extension forming direction (X-axis direction) of the support portion 5 (5a, 5b) (Y-axis direction orthogonal in this example). The beam 26 is configured to have a beam 26 (stress reducing beam) 26 that is elongated to each other, and both ends of the beam 26 are fixed to the fixing unit 6. The support portion 5 (5a, 5b) is connected to the central portion of the beam 26. The beam 26 is elastically deformed according to the strain in the X-axis direction of the fixed portion 6, and the elastic deformation reduces the stress applied from the fixed portion 6 to the support portion 5 due to the strain of the fixed portion 6. Can do. Note that the width and the thickness in the Z-axis direction are not particularly limited as long as the beam 26 can be elastically deformed according to the strain of the fixed portion 6, but in the third embodiment, the Z-axis of the beam 26 is not limited. The thickness in the direction is the same as that of the fixed part 6 and the support part side band-like beam part part 16 in the beam part 4.

この第３実施例では、弾性部２５を設けたことによって、上記したように、例えば熱変動による基台２や固定部６の歪みに起因した固定部６から支持部５に加えられる応力を軽減することができる。このことは、本発明者の実験（シミュレーション）によって確認されている。その実験では、第１実施例に示した加速度センサの構成（例えば図１参照）を持つサンプルＡと、このサンプルＡの構成に加えて第２実施例に示した補強部２０が設けられている構成（図１１参照）を持つサンプルＢと、さらに、サンプルＢの構成に加えて第３実施例に示した弾性部２５が設けられている構成（図１２参照）を持つサンプルＣとを用意した。そして、各サンプルＡ〜Ｃのそれぞれについて、梁部４におけるピエゾ抵抗部が設けられている部位の応力をシミュレーションした。その結果が表１に表されている。ここでは、サンプルＡにおける梁部４のピエゾ抵抗部の形成部位の応力を1.00とし、サンプルＢ，Ｃに関しては、サンプルＡに対する相対値で表されている。   In the third embodiment, by providing the elastic portion 25, as described above, for example, the stress applied from the fixed portion 6 to the support portion 5 due to distortion of the base 2 and the fixed portion 6 due to thermal fluctuation is reduced. can do. This has been confirmed by the experiment (simulation) of the present inventors. In the experiment, the sample A having the configuration of the acceleration sensor shown in the first embodiment (see, for example, FIG. 1) and the reinforcing portion 20 shown in the second embodiment in addition to the configuration of the sample A are provided. A sample B having a configuration (see FIG. 11) and a sample C having a configuration (see FIG. 12) provided with the elastic portion 25 shown in the third embodiment in addition to the configuration of the sample B were prepared. . And about each of samples AC, the stress of the site | part in which the piezoresistive part in the beam part 4 was provided was simulated. The results are shown in Table 1. Here, the stress at the formation portion of the piezoresistive portion of the beam portion 4 in the sample A is 1.00, and the samples B and C are expressed as relative values with respect to the sample A.

Figure 2007199081
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表１からも明らかなように、例えば熱変動等によって基台２や固定部６が歪んだときに当該歪みに起因して固定部６から支持部５を介し梁部４に加えられる応力を、第１実施例の構成のものよりも、補強部２０を設けたことにより、軽減できることが分かる。さらに、弾性部２５を設けることにより、基台２や固定部６の歪みに起因した梁部４の無用な応力の発生をより一層軽減できることが分かる。なお、もちろん、第１実施例の構成においても、例えば図１５ａに示されるような加速度センサに比べれば、基台や固定部の歪みに起因した梁部の歪みを小さく抑制することができるものである。参考までに、図１５ａに示される加速度センサについて、枠部４１の歪みに起因した梁部４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂのピエゾ抵抗部の形成部位の応力を上記同様にシミュレーションした。この結果をサンプルＡ（第１実施例の構成のもの）に対する相対値で表すと、7.67となった。この結果からも分かるように、第１〜第３の各実施例に示した構成を備えることによって、従来の構成のものよりも、例えば熱変動等による基台や固定部の歪みに起因した梁部の歪みを小さく抑制することができる。   As is clear from Table 1, for example, when the base 2 or the fixed portion 6 is distorted due to thermal fluctuation or the like, the stress applied from the fixed portion 6 to the beam portion 4 via the support portion 5 due to the distortion is as follows. It can be seen that the reinforcement can be reduced by providing the reinforcing portion 20 rather than the configuration of the first embodiment. Furthermore, it can be seen that the provision of the elastic portion 25 can further reduce the generation of useless stress in the beam portion 4 due to the distortion of the base 2 and the fixed portion 6. Of course, even in the configuration of the first embodiment, the distortion of the beam part due to the distortion of the base and the fixed part can be suppressed to a small extent as compared with the acceleration sensor as shown in FIG. 15A, for example. is there. For reference, for the acceleration sensor shown in FIG. 15a, the stress at the site where the piezoresistive portions of the beam portions 43a, 43b, 44a, and 44b are formed due to the distortion of the frame portion 41 was simulated in the same manner as described above. When this result was expressed as a relative value with respect to Sample A (the configuration of the first example), it was 7.67. As can be seen from these results, by providing the configuration shown in each of the first to third embodiments, the beam caused by distortion of the base and the fixed part due to thermal fluctuations, for example, than the conventional configuration. The distortion of the part can be suppressed small.

上記のように、熱変動等に因る基台２や固定部６の歪みに起因した梁部４の歪みを小さく抑えることができるので、加速度検出のためのピエゾ抵抗部により構成されるブリッジ回路の出力の温度ドリフトを抑制することができる。これにより、加速度検出に対する信頼性を高めることができる。   As described above, since the distortion of the beam part 4 due to the distortion of the base 2 and the fixing part 6 due to thermal fluctuation or the like can be kept small, the bridge circuit constituted by the piezoresistive part for detecting acceleration The output temperature drift can be suppressed. Thereby, the reliability with respect to acceleration detection can be improved.

なお、この発明は第１〜第３の各実施例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第１〜第３の各実施例では、加速度を検出するＸ軸方向加速度検出部とＹ軸方向加速度検出部とＺ軸方向加速度検出部は、それぞれ、ピエゾ抵抗部を有して構成されていたが、例えば、静電容量を利用して錘部７の変位を検出して、Ｘ軸方向の加速度と、Ｙ軸方向の加速度と、Ｚ軸方向の加速度とをそれぞれ検出する構成としてもよい。   In addition, this invention is not limited to the form of each 1st-3rd Example, Various embodiment can be taken. For example, in each of the first to third embodiments, the X-axis direction acceleration detection unit, the Y-axis direction acceleration detection unit, and the Z-axis direction acceleration detection unit that detect acceleration are each configured to have a piezoresistive unit. However, for example, it is possible to detect the displacement of the weight portion 7 using capacitance and detect the acceleration in the X-axis direction, the acceleration in the Y-axis direction, and the acceleration in the Z-axis direction, respectively. Good.

また、第１〜第３の各実施例では、梁部４は、連結部側帯状梁部部位１５（１５ａ，１５ｂ）および支持部側帯状梁部部位１６（１６ａ，１６ｂ）が他の部分よりもＺ軸方向の厚みが厚くなっている構成であったが、梁部４はそのＺ軸方向の厚みが全体に渡って等しい又はほぼ等しい構成としてもよい。   Further, in each of the first to third embodiments, the beam part 4 has a connecting part side band-like beam part part 15 (15a, 15b) and a support part side band-like beam part part 16 (16a, 16b) from other parts. Although the thickness in the Z-axis direction is thick, the beam portion 4 may have a structure in which the thickness in the Z-axis direction is the same or substantially equal throughout.

さらに、第１〜第３の各実施例では、枠状の梁部４は方形状であったが、例えば、枠状の梁部４は、図１３ａに示されるような円形状であってもよいし、図１３ｂに示されるような菱形状であってもよいし、図１３ｃに示されるような楕円形状であってもよい。また、枠状の梁部４は、Ｘ軸方向中心軸に対して対称な形状となり、かつ、Ｙ軸方向中心軸に対して対称な形状となっていたが、枠状の梁部４は、Ｘ軸方向中心軸に対して非対称な形状であってもよいし、Ｙ軸方向中心軸に対して非対称な形状であってもよい。   Furthermore, in each of the first to third embodiments, the frame-shaped beam portion 4 has a rectangular shape. For example, the frame-shaped beam portion 4 may have a circular shape as shown in FIG. It may be a rhombus as shown in FIG. 13b or an ellipse as shown in FIG. 13c. The frame-shaped beam portion 4 has a symmetrical shape with respect to the central axis in the X-axis direction and a symmetrical shape with respect to the central axis in the Y-axis direction. The shape may be asymmetric with respect to the central axis in the X axis direction, or may be asymmetric with respect to the central axis in the Y axis direction.

さらに、第１〜第３の各実施例では、加速度を検出するためのピエゾ抵抗部は、図５に示されるように配設されていたが、ピエゾ抵抗部の配置位置は、Ｘ軸方向の加速度と、Ｙ軸方向の加速度と、Ｚ軸方向の加速度とをそれぞれ梁部４の撓み変形による応力変化を利用して検出することができれば、図５の配置位置に限定されるものではなく、適宜設定してよいものである。また、各ピエゾ抵抗部間を接続してブリッジ回路を構成する配線パターンの配線例も、適宜設定してよいものであり、図７の例に限定されるものではない。   Furthermore, in each of the first to third embodiments, the piezoresistive portion for detecting acceleration is arranged as shown in FIG. 5, but the arrangement position of the piezoresistive portion is in the X-axis direction. If the acceleration, the acceleration in the Y-axis direction, and the acceleration in the Z-axis direction can be detected using the stress change caused by the bending deformation of the beam part 4, respectively, the arrangement position is not limited to FIG. It may be set appropriately. Also, wiring examples of wiring patterns that connect the piezoresistive portions to form a bridge circuit may be set as appropriate, and are not limited to the example of FIG.

例えば、図１４ａにはピエゾ抵抗部および配線パターンのその他の配置例が表されている。この例では、梁部４には第２実施例に示したような補強部２０が設けられている。また、この例では、図５や図７と同様にピエゾ抵抗部が設けられているのに加えて、支持部５ａ，５ｂのそれぞれにピエゾ抵抗部Ｒz'，Ｒz'が設けられ、また、支持部側帯状梁部部位１６ａの図の下側にはピエゾ抵抗部Ｒz3が設けられ、さらに、支持部側帯状梁部部位１６ｂの図の上側にはピエゾ抵抗部Ｒz1が設けられている。上記ピエゾ抵抗部Ｒz'，Ｒz'，Ｒz1，Ｒz3は、図５や図７の例にも設けられているピエゾ抵抗部Ｒz，Ｒz，Ｒz2，Ｒz4と共に、Ｚ軸方向の加速度を検出するためのものである。図１４ａの例では、ピエゾ抵抗部Ｒz1，Ｒz3，Ｒz，ＲzはＸ軸方向に沿って伸長形成された形状と成し、ピエゾ抵抗部Ｒz'，Ｒz'，Ｒz2，Ｒz4は、ピエゾ抵抗部Ｒz1，Ｒz3，Ｒz，Ｒzの伸長形成方向と直交するＹ軸方向に沿って伸長形成された形状と成している。それらＺ軸方向の加速度検出に関わるピエゾ抵抗部は、次に示すような配線パターンによって、図１４ｂに示されるようなブリッジ回路を構成する。 For example, FIG. 14a shows another arrangement example of the piezoresistive portion and the wiring pattern. In this example, the beam portion 4 is provided with a reinforcing portion 20 as shown in the second embodiment. Further, in this example, in addition to the piezoresistive portion provided as in FIGS. 5 and 7, piezoresistive portions Rz ′ and Rz ′ are provided in the support portions 5a and 5b, respectively. A piezoresistive portion R z3 is provided on the lower side of the portion side belt-like beam portion portion 16a, and a piezoresistive portion R z1 is provided on the upper side of the support portion side belt portion 16b. The piezoresistive portions Rz ', Rz', R z1 , R z3 is piezoresistive portion Rz which is also provided in the example of FIGS. 5 and 7, Rz, together with R z2, R z4, the acceleration in the Z-axis direction It is for detection. In the example of FIG. 14a, forms the piezoresistive portion R z1, R z3, Rz, Rz is a shape which is elongated formed along the X-axis direction, piezoresistive unit Rz ', Rz', R z2 , R z4 are The piezoresistive portions R z1 , R z3 , Rz, and Rz are formed to extend along the Y-axis direction perpendicular to the extending formation direction. These piezoresistive parts related to the acceleration detection in the Z-axis direction constitute a bridge circuit as shown in FIG. 14b by the following wiring pattern.

図１４ａに示される配線パターンの配線例では、図１４ｃの模式的な断面図に示されるような、例えばＳＯＩ基板１３のＳｉ層１２にボロンやリン等をドープして形成された配線パターンＬsと、ＳＯＩ基板１３の表面に蒸着やスパッタ等の成膜形成技術を利用して形成されたアルミニウム等の金属製の配線パターンＬmとによって、ピエゾ抵抗部から成るブリッジ回路を構成している。なお、図１４ａでは、配線パターンＬsは点線により表され、配線パターンＬmは実線により表されている。   In the wiring example of the wiring pattern shown in FIG. 14a, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 14c, for example, a wiring pattern Ls formed by doping the Si layer 12 of the SOI substrate 13 with boron, phosphorus or the like. A bridge circuit composed of a piezoresistive portion is constituted by a wiring pattern Lm made of metal such as aluminum formed on the surface of the SOI substrate 13 using a film forming technique such as vapor deposition or sputtering. In FIG. 14a, the wiring pattern Ls is represented by a dotted line, and the wiring pattern Lm is represented by a solid line.

図１４ａの例では、配線パターンＬsと、配線パターンＬmとのそれぞれの特徴を利用した次に示すような特有な配線パターンＬs，Ｌmの配線が成されている。つまり、ＳＯＩ基板１３のＳｉ層１２の表面には、配線パターンＬsの形成後に、必然的に酸化膜２１が形成されることから、この酸化膜２１によって、配線パターンＬsと、配線パターンＬmとの絶縁を確保しながら、配線パターンＬsと、配線パターンＬmとのクロス配線が成されている。また、配線パターンＬsが形成されている部分の酸化膜２１の一部が除去されて孔部２２が形成され、この孔部２２内に配線パターンＬmの構成材料の導体材料が入り込んで配線パターンＬsに接合することで、配線パターンＬsと配線パターンＬmが電気的に接続されている。さらに、図１４ａの例では、支持部５ａ，５ｂと、梁部４における連結部側帯状梁部部位１５ａ，１５ｂおよび支持部側帯状梁部部位１６ａ，１６ｂと、補強部２０とは、例えば約４００μｍ程度の厚みであるのに対して、連結部側帯状梁部部位１５ａ，１５ｂおよび支持部側帯状梁部部位１６ａ，１６ｂ以外の梁部４の部位は、例えば５〜１０μｍ程度の厚みとなっている。そのように梁部４の薄い部分の表面に、金属製の配線パターンＬmを形成すると、その配線パターンＬmの内部応力によって、梁部４の薄い部分が反ってしまう虞がある。これに対して、配線パターンＬsは梁部４を構成しているＳｉ層にボロンやリン等の不純物をドープして形成されるものであり、配線パターンＬsの形成による梁部４の薄い部分の反り等の変形は殆ど発生しない。このことから、梁部４の薄い部分に金属製の配線パターンＬmを形成することは避け、当該梁部４の薄い部分には、配線パターンＬsが形成されている。   In the example of FIG. 14a, the following unique wiring patterns Ls and Lm are formed using the characteristics of the wiring pattern Ls and the wiring pattern Lm. That is, since the oxide film 21 is inevitably formed on the surface of the Si layer 12 of the SOI substrate 13 after the formation of the wiring pattern Ls, the oxide film 21 causes the wiring pattern Ls and the wiring pattern Lm to be formed. Cross wiring between the wiring pattern Ls and the wiring pattern Lm is formed while ensuring insulation. Further, a part of the oxide film 21 where the wiring pattern Ls is formed is removed to form a hole 22, and a conductor material of the constituent material of the wiring pattern Lm enters the hole 22 to form the wiring pattern Ls. As a result, the wiring pattern Ls and the wiring pattern Lm are electrically connected. Furthermore, in the example of FIG. 14a, the support portions 5a and 5b, the connecting portion side belt-like beam portion portions 15a and 15b and the support portion side belt-like beam portion portions 16a and 16b in the beam portion 4, and the reinforcing portion 20 are, for example, approximately Whereas the thickness is about 400 μm, the portions of the beam portion 4 other than the connecting portion side belt-like beam portions 15 a and 15 b and the support portion side belt-like beam portions 16 a and 16 b have a thickness of about 5 to 10 μm, for example. ing. When the metal wiring pattern Lm is formed on the surface of the thin part of the beam part 4 as described above, the thin part of the beam part 4 may be warped by the internal stress of the wiring pattern Lm. On the other hand, the wiring pattern Ls is formed by doping the Si layer constituting the beam portion 4 with impurities such as boron and phosphorus, and the thin portion of the beam portion 4 is formed by the formation of the wiring pattern Ls. Almost no deformation such as warpage occurs. For this reason, it is avoided to form the metal wiring pattern Lm in the thin part of the beam part 4, and the wiring pattern Ls is formed in the thin part of the beam part 4.

図１４ａの例では、配線パターンＬsと配線パターンＬmのクロス配線が可能であることと、配線パターンＬsと配線パターンＬmの電気的な接続が容易であることとを利用し、配線パターンの配線構成の簡略化を図ることを思慮しながら、配線パターンＬsおよび配線パターンＬmの配線構成が設計されている。これにより、図１４ａの例では、梁部４の形成領域から外部に引き出されている配線パターンの本数を、図７の例よりも減少させることができている。   In the example of FIG. 14A, the wiring configuration of the wiring pattern is utilized by using the fact that the cross wiring of the wiring pattern Ls and the wiring pattern Lm is possible and that the electrical connection between the wiring pattern Ls and the wiring pattern Lm is easy. The wiring configuration of the wiring pattern Ls and the wiring pattern Lm is designed in consideration of the simplification of the above. Thereby, in the example of FIG. 14a, the number of the wiring patterns drawn out from the formation region of the beam part 4 to the outside can be reduced as compared with the example of FIG.

図１４ａの例では、Ｘ軸方向の加速度に対しては、第１〜第３の各実施例と同様にＸ軸方向加速度検出用のピエゾ抵抗部から成るブリッジ回路の出力が変動して、Ｘ軸方向の加速度の大きさを検出することができる。また、Ｙ軸方向の加速度に対しても、第１〜第３の各実施例と同様にＹ軸方向加速度検出用のピエゾ抵抗部から成るブリッジ回路の出力が変動して、Ｙ軸方向の加速度の大きさを検出することができる。   In the example of FIG. 14a, for the acceleration in the X-axis direction, as in the first to third embodiments, the output of the bridge circuit composed of the piezoresistive portion for detecting the X-axis direction acceleration fluctuates. The magnitude of the axial acceleration can be detected. Also, with respect to the acceleration in the Y-axis direction, the output of the bridge circuit composed of the piezoresistive portion for detecting the Y-axis direction acceleration varies as in the first to third embodiments, and the acceleration in the Y-axis direction Can be detected.

さらに、Ｚ軸方向の加速度に対しては、次に示すようにＺ軸方向の加速度を検出することができる。つまり、Ｚ軸方向の加速度が発生すると、前述したように錘部７（７ａ，７ｂ）がＺ軸方向に変位して、連結部８および梁部４が撓み変形する。これにより、図１０ｃのモデル図に示されるように、梁部４において、支持部側帯状梁部部位１６ａ，１６ｂのそれぞれの両側ＣU，ＣD，ＤU，ＤDには、それぞれ、引っ張り応力が発生する。このように、支持部側帯状梁部部位１６ａ，１６ｂのそれぞれの両側ＣU，ＣD，ＤU，ＤDには同様の引っ張り応力が発生する。ところで、ピエゾ抵抗部Ｒz1，Ｒz3と、ピエゾ抵抗部Ｒz2，Ｒz4とは、互いに直交する方向に伸長形成された形状と成している。〔１１０〕方向のＰ型ピエゾ抵抗部の場合には、このように互いに直交する方向に伸長形成されている各ピエゾ抵抗部に、それぞれ、例えば、同じ応力が加えられた場合に、互いに直交する方向に伸長形成されている各ピエゾ抵抗部の電気抵抗値は、それぞれ、互いに正負逆向きに変化する。このピエゾ抵抗部の特性によって、Ｚ軸方向の加速度印加による応力が梁部４における支持部側帯状梁部部位１６ａ，１６ｂのそれぞれの両側ＣU，ＣD，ＤU，ＤDに上記の如く発生したときに、ピエゾ抵抗部Ｒz1，Ｒz3と、ピエゾ抵抗部Ｒz2，Ｒz4とは、互いに正負逆向きに電気抵抗値が変化する。また、ピエゾ抵抗部Ｒz，Ｒz，Ｒz'，Ｒz'はＺ軸方向の加速度によって応力変化が殆ど無い部分に配設されている。これらのことから、Ｚ軸方向の加速度が発生したときに、図１４ｂのブリッジ回路の抵抗値の均衡状態が崩れて、図１４ｂのブリッジ回路の出力が変化する。Ｚ軸方向の加速度の大きさに応じて図１４ｂのブリッジ回路の出力の変動幅が変化することから、図１４ｂのブリッジ回路の出力に基づいてＺ軸方向の加速度の大きさを検出することができる。 Furthermore, with respect to the acceleration in the Z-axis direction, the acceleration in the Z-axis direction can be detected as follows. That is, when acceleration in the Z-axis direction occurs, the weight portion 7 (7a, 7b) is displaced in the Z-axis direction as described above, and the connecting portion 8 and the beam portion 4 are bent and deformed. Thus, as shown in the model diagram of FIG. 10c, the beam portion 4, the support portion-side band-shaped beam portions site 16a, respectively on both sides C U of 16b, C D, D U, the D D, respectively, tensile Stress is generated. In this way, the same tensile stress is generated on both sides C U , C D , D U , and D D of each of the support side belt-like beam portions 16a and 16b. By the way, the piezoresistive portions R z1 and R z3 and the piezoresistive portions R z2 and R z4 are formed to extend in a direction perpendicular to each other. In the case of the P-type piezoresistive portion in the [110] direction, for example, when the same stress is applied to each piezoresistive portion that is formed to extend in a direction orthogonal to each other, they are orthogonal to each other. The electric resistance values of the piezoresistive portions that are formed extending in the direction change in opposite directions. Due to the characteristics of the piezoresistive portion, the stress due to the acceleration applied in the Z-axis direction is applied to each side C U , C D , D U , D D of each of the support portion side belt-like beam portions 16a, 16b in the beam portion 4 as described above. When it occurs, the electrical resistance values of the piezoresistive portions R z1 and R z3 and the piezoresistive portions R z2 and R z4 change in the positive and negative directions. Further, the piezoresistive portions Rz, Rz, Rz ′, and Rz ′ are disposed at portions where there is almost no change in stress due to acceleration in the Z-axis direction. For these reasons, when acceleration in the Z-axis direction occurs, the balance state of the resistance values of the bridge circuit in FIG. 14b is lost, and the output of the bridge circuit in FIG. 14b changes. Since the fluctuation range of the output of the bridge circuit of FIG. 14b changes according to the magnitude of the acceleration in the Z-axis direction, it is possible to detect the magnitude of the acceleration in the Z-axis direction based on the output of the bridge circuit of FIG. 14b. it can.

ところで、Ｚ軸方向の加速度発生による梁部４の撓み変形量は、例えばＹ軸方向の加速度発生による梁部４の撓み変形量よりも大きい。また、複数のピエゾ抵抗部の電気抵抗値のばらつきを抑制するために全てのピエゾ抵抗部を同時に形成することにすると、全てのピエゾ抵抗部は電気抵抗値がほぼ等しいものとなる。この場合に、図５に示されるようにピエゾ抵抗部を配設して、図６ａ〜図６ｃに示されるようなブリッジ回路を形成すると、Ｚ軸方向の加速度発生に起因した図６ｃのブリッジ回路の出力は、加速度の大きさが同じでも、Ｙ軸方向の加速度発生に起因した図６ｂのブリッジ回路の出力よりも大きくなる。加速度センサの利便性を高めるためには、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向との何れの方向の加速度に対しても、その加速度の大きさに対するブリッジ回路の出力変動幅がほぼ等しいことが好ましい。   By the way, the amount of bending deformation of the beam portion 4 due to the generation of acceleration in the Z-axis direction is larger than the amount of bending deformation of the beam portion 4 due to the generation of acceleration in the Y-axis direction, for example. Further, if all the piezoresistive portions are formed at the same time in order to suppress variations in the electric resistance values of the plurality of piezoresistive portions, all the piezoresistive portions have substantially the same electric resistance value. In this case, if a piezoresistive portion is provided as shown in FIG. 5 to form a bridge circuit as shown in FIGS. 6a to 6c, the bridge circuit of FIG. 6c resulting from the generation of acceleration in the Z-axis direction. Output is larger than the output of the bridge circuit of FIG. 6b caused by the occurrence of acceleration in the Y-axis direction even if the magnitude of the acceleration is the same. In order to enhance the convenience of the acceleration sensor, the output fluctuation width of the bridge circuit with respect to the magnitude of the acceleration is almost equal for the acceleration in any of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. Is preferred.

そこで、図１４ａの例では、Ｚ軸方向の加速度発生によるブリッジ回路の出力の大きさがＹ軸方向の加速度発生による出力の大きさと同様となるように、ブリッジ回路の電気抵抗値を調整するための感度調整用のピエゾ抵抗部Ｒz，Ｒz，Ｒz'，Ｒz'がＺ軸方向加速度検出用の各ピエゾ抵抗部Ｒz1，Ｒz2，Ｒz3，Ｒz4のそれぞれに直列に設けられている。感度調整用のピエゾ抵抗部Ｒz，Ｒz，Ｒz'，Ｒz'は、Ｚ軸方向の加速度が発生しても電気抵抗値は変化しないので、Ｚ軸方向の加速度が発生したときのブリッジ回路の各辺の抵抗値変化は、ブリッジ回路の各辺にそれぞれピエゾ抵抗部Ｒz1，Ｒz2，Ｒz3，Ｒz4がただ一つしか設けられていない場合に比べて、小さくなる。これにより、Ｚ軸方向の加速度の大きさに対するブリッジ回路の出力変動幅を、Ｘ軸方向やＹ軸方向の加速度の大きさに対するブリッジ回路の出力変動幅に揃えることが可能である。 Therefore, in the example of FIG. 14a, the electrical resistance value of the bridge circuit is adjusted so that the magnitude of the output of the bridge circuit due to the generation of acceleration in the Z-axis direction is the same as the magnitude of the output due to the generation of acceleration in the Y-axis direction. Piezoresistive portions Rz, Rz, Rz ′, Rz ′ for adjusting the sensitivity are provided in series with each of the piezoresistive portions R z1 , R z2 , R z3 , R z4 for detecting the Z-axis direction acceleration. The sensitivity adjustment piezoresistors Rz, Rz, Rz ′, and Rz ′ do not change the electric resistance value even when acceleration in the Z-axis direction occurs. The change in resistance value of the side is smaller than that in the case where only one piezoresistive portion R z1 , R z2 , R z3 , R z4 is provided on each side of the bridge circuit. As a result, the output fluctuation range of the bridge circuit with respect to the magnitude of the acceleration in the Z-axis direction can be matched with the output fluctuation width of the bridge circuit with respect to the magnitude of the acceleration in the X-axis direction and the Y-axis direction.

さらに、第１〜第３の各実施例では、固定部６は、梁部４および錘部７の形成領域を間隔を介して囲む枠状の態様であったが、固定部６は、梁部４を支持部５ａ，５ｂによって両持ち梁状に基台２に固定させることができる形態であればよく、枠状でなくともよい。   Furthermore, in each of the first to third embodiments, the fixing portion 6 has a frame-like aspect surrounding the formation region of the beam portion 4 and the weight portion 7 with a space therebetween. 4 may be used as long as it can be fixed to the base 2 in a doubly supported beam shape by the support portions 5a and 5b, and may not be a frame shape.

さらに、第１〜第３の各実施例では、梁部４と支持部５と固定部６と錘部７と連結部８はＳＯＩ基板により構成されていたが、それらはＳＯＩ基板で構成されていなくともよい。   Further, in each of the first to third embodiments, the beam portion 4, the support portion 5, the fixing portion 6, the weight portion 7 and the connecting portion 8 are configured by the SOI substrate, but they are configured by the SOI substrate. Not necessary.

本発明に係る加速度センサの第１実施例を模式的に表した斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a first embodiment of an acceleration sensor according to the present invention. 図１ａの加速度センサの模式的な平面図である。1 b is a schematic plan view of the acceleration sensor of FIG. 図１ｂに示すａ−ａ部分の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the aa part shown to FIG. 1b. 図１ｂに示すｂ−ｂ部分の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the bb part shown to FIG. 1b. 図１ｂに示すｃ−ｃ部分の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the cc part shown to FIG. 1b. 図１ｂに示すＡ−Ａ部分の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the AA part shown to FIG. 1b. 図１ｂに示すＢ−Ｂ部分の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the BB part shown to FIG. 1b. 図１ｂに示すＣ−Ｃ部分の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of CC part shown to FIG. 1b. 第１実施例の加速度センサを構成する梁部の厚みに関する構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structural example regarding the thickness of the beam part which comprises the acceleration sensor of 1st Example. 梁部に設けるピエゾ抵抗部の配設位置の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the arrangement | positioning position of the piezoresistive part provided in a beam part. 第１実施例の加速度センサのＸ軸方向加速度検出部を構成するブリッジ回路を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the bridge circuit which comprises the X-axis direction acceleration detection part of the acceleration sensor of 1st Example. 第１実施例の加速度センサのＹ軸方向加速度検出部を構成するブリッジ回路を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the bridge circuit which comprises the Y-axis direction acceleration detection part of the acceleration sensor of 1st Example. 第１実施例の加速度センサのＺ軸方向加速度検出部を構成するブリッジ回路を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the bridge circuit which comprises the Z-axis direction acceleration detection part of the acceleration sensor of 1st Example. 梁部に設けた複数のピエゾ抵抗部を接続して図６ａ〜図６ｃに示したブリッジ回路を構成するための配線パターンの一配線例を説明するための模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram for explaining one wiring example of a wiring pattern for connecting a plurality of piezoresistive portions provided in a beam portion to configure the bridge circuit shown in FIGS. 6a to 6c. 実施例の加速度センサにおけるＸ軸方向の加速度に起因した錘部の変位例を説明するための模式的な斜視図である。It is a typical perspective view for demonstrating the example of a displacement of the weight part resulting from the acceleration of the X-axis direction in the acceleration sensor of an Example. 実施例の加速度センサにおけるＸ軸方向の加速度に起因した錘部の変位例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the example of a displacement of the weight part resulting from the acceleration of the X-axis direction in the acceleration sensor of an Example. Ｘ軸方向の加速度に起因した梁部の撓み変形によって梁部に発生する応力の発生状態例を説明するためのモデル図である。It is a model figure for demonstrating the example of the generation | occurrence | production state of the stress which generate | occur | produces in a beam part by the bending deformation of the beam part resulting from the acceleration of a X-axis direction. 実施例の加速度センサにおけるＹ軸方向の加速度に起因した錘部の変位例を説明するための模式的な斜視図である。It is a typical perspective view for demonstrating the example of a displacement of the weight part resulting from the acceleration of the Y-axis direction in the acceleration sensor of an Example. 実施例の加速度センサにおけるＹ軸方向の加速度に起因した錘部の変位例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the displacement example of the weight part resulting from the acceleration of the Y-axis direction in the acceleration sensor of an Example. Ｙ軸方向の加速度に起因した梁部の撓み変形によって梁部に発生する応力の発生状態例を説明するためのモデル図である。It is a model figure for demonstrating the example of the generation | occurrence | production state of the stress which generate | occur | produces in a beam part by the bending deformation of the beam part resulting from the acceleration of a Y-axis direction. 実施例の加速度センサにおけるＺ軸方向の加速度に起因した錘部の変位例を説明するための模式的な斜視図である。It is a typical perspective view for demonstrating the example of a displacement of the weight part resulting from the acceleration of the Z-axis direction in the acceleration sensor of an Example. 実施例の加速度センサにおけるＺ軸方向の加速度に起因した錘部の変位例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the example of a displacement of the weight part resulting from the acceleration of the Z-axis direction in the acceleration sensor of an Example. Ｚ軸方向の加速度に起因した梁部の撓み変形によって梁部に発生する応力の発生状態例を説明するためのモデル図である。It is a model figure for demonstrating the example of the generation | occurrence | production state of the stress which generate | occur | produces in a beam part by the bending deformation of the beam part resulting from the acceleration of a Z-axis direction. 第２実施例の加速度センサを説明するためのモデル図である。It is a model figure for demonstrating the acceleration sensor of 2nd Example. 第３実施例の加速度センサを説明するためのモデル図である。It is a model figure for demonstrating the acceleration sensor of 3rd Example. 梁部のその他の形態例を説明するためのモデル図である。It is a model figure for demonstrating the other example of a form of a beam part. 梁部の更に別のその他の形態例を説明するためのモデル図である。It is a model figure for demonstrating another example of another form of a beam part. さらにまた、梁部のその他の形態例を説明するためのモデル図である。Furthermore, it is a model figure for demonstrating the other example of a form of a beam part. 梁部に設けた複数のピエゾ抵抗部を接続してブリッジ回路を構成するための配線パターンのその他の配線例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the other wiring example of the wiring pattern for connecting the some piezoresistive part provided in the beam part, and comprising a bridge circuit. 図１４ａに示したＺ軸方向の加速度検出に関わるピエゾ抵抗部および配線パターンにより構成されるブリッジ回路の一構成例を表した回路図である。FIG. 14B is a circuit diagram illustrating a configuration example of a bridge circuit including a piezoresistive portion and a wiring pattern related to acceleration detection in the Z-axis direction illustrated in FIG. 14A. 図１４ａに示した配線パターンの形態例を説明するための模式的な断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the form example of the wiring pattern shown to FIG. 14a. 加速度センサの一従来例を表した模式的な斜視図である。It is a typical perspective view showing a prior art example of an acceleration sensor. 図１５ａに示した加速度センサにおいてＸ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the bridge circuit for detecting the acceleration of an X-axis direction in the acceleration sensor shown to FIG. 15a. 図１５ａに示した加速度センサにおいてＹ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the bridge circuit for detecting the acceleration of a Y-axis direction in the acceleration sensor shown to FIG. 15a. 図１５ａに示した加速度センサにおいてＺ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the bridge circuit for detecting the acceleration of a Z-axis direction in the acceleration sensor shown to FIG. 15a.

符号の説明Explanation of symbols

１ 加速度センサ
２ 基台
３ ＸＹ基板面
４ 梁部
５ 支持部
６ 固定部
７ 錘部
８ 連結部
１５ 連結部側帯状梁部部位
１６ 支持部側帯状梁部部位
２０ 補強部
２５ 弾性部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Acceleration sensor 2 Base 3 XY board surface 4 Beam part 5 Support part 6 Fixed part 7 Weight part 8 Connection part 15 Connection part side belt-shaped beam part 16 Support part side belt-shaped beam part 20 Reinforcement part 25 Elastic part

Claims (8)

互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸のうちのＸ軸およびＹ軸を含むＸＹ平面に平行なＸＹ基板面を持つ基台と、
この基台のＸＹ基板面上に浮いた状態で配置される枠状の梁部と、
この梁部からＸ軸方向に沿って梁部の両側にそれぞれ外向きに伸長形成されている支持部を介して梁部を基台に両持ち梁状に支持する梁部支持固定部と、
前記基台のＸＹ基板面上に浮いた状態で前記梁部のＹ軸方向の両側からそれぞれＹ軸方向に沿って外向きに伸長形成されている連結部と、
各連結部の伸長先端部にそれぞれ連接されて前記基台のＸＹ基板面上に浮いた状態で配置された錘部とを有し、
前記錘部はその重心位置が当該錘部を支持する梁部の支点位置に対して高さ位置がずれていることで、加速度を受けて枠状の梁部の変形によりＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の三軸方向に変位可能な構成と成し、
前記梁部には、Ｘ軸方向の加速度による錘部のＸ軸方向変位に起因した梁部の撓み変形部位に設けられて該撓み変形をＸ軸方向の加速度として検出するためのＸ軸方向加速度検出部と、Ｙ軸方向の加速度による錘部のＹ軸方向変位に起因した梁部の撓み変形部位に設けられて該撓み変形をＹ軸方向の加速度として検出するためのＹ軸方向加速度検出部と、Ｚ軸方向の加速度による錘部のＺ軸方向変位に起因した梁部の撓み変形部位に設けられて該撓み変形をＺ軸方向の加速度として検出するためのＺ軸方向加速度検出部とが設けられており、
前記梁部に設けられているＺ軸方向加速度検出部とＹ軸方向加速度検出部とＸ軸方向加速度検出部は、それぞれ、梁部の変形による梁部の応力変化によって電気抵抗値が変化するピエゾ抵抗部を有して構成されていることを特徴とする加速度センサ。 A base having an XY substrate surface parallel to an XY plane including the X axis and the Y axis of the X axis, the Y axis, and the Z axis orthogonal to each other;
A frame-like beam portion arranged in a floating state on the XY substrate surface of the base;
A beam portion supporting and fixing portion that supports the beam portion in a doubly-supported form on the base via support portions that extend outwardly from both sides of the beam portion along the X-axis direction from the beam portion;
A connecting portion extending outwardly along the Y-axis direction from both sides in the Y-axis direction of the beam portion in a state of floating on the XY substrate surface of the base;
A weight portion that is connected to the extending tip portion of each connecting portion and arranged in a floating state on the XY substrate surface of the base,
The weight portion has a center of gravity shifted from a height position with respect to a fulcrum position of the beam portion supporting the weight portion, so that the X-axis direction and the Y-axis are received by the deformation of the frame-shaped beam portion due to acceleration. And a structure that can be displaced in the three-axis direction of the direction and the Z-axis direction,
An X-axis direction acceleration is provided in the beam portion for detecting a bending deformation as an acceleration in the X-axis direction, which is provided at a bending deformation portion of the beam portion due to the X-axis direction displacement of the weight portion due to the X-axis direction acceleration. A detection unit and a Y-axis direction acceleration detection unit which is provided at a bending deformation part of the beam unit due to the Y-axis direction displacement of the weight unit due to the acceleration in the Y-axis direction and detects the bending deformation as an acceleration in the Y-axis direction. And a Z-axis direction acceleration detection unit that is provided at a bending deformation portion of the beam portion due to the Z-axis direction displacement of the weight portion due to the acceleration in the Z-axis direction and detects the bending deformation as an acceleration in the Z-axis direction. Provided,
The Z-axis direction acceleration detection unit, the Y-axis direction acceleration detection unit, and the X-axis direction acceleration detection unit provided in the beam part each have a piezoelectric element whose electric resistance value changes due to a stress change of the beam part due to the deformation of the beam part. An acceleration sensor comprising a resistance portion. 梁部のＸ軸方向の両側からそれぞれＸ軸方向に伸長形成されている各支持部の中心軸は同一直線上に配置され、また、梁部のＹ軸方向の両側からそれぞれＹ軸方向に伸長形成されている各連結部の中心軸は同一直線上に配置されており、
梁部は、支持部の中心軸を通るＸ方向中心線に対して対称な形状であり、かつ、連結部の中心軸を通るＹ方向中心線に対しても対称な形状であることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。 The central axis of each support part that is extended in the X-axis direction from both sides of the beam part in the X-axis direction is arranged on the same straight line, and extends in the Y-axis direction from both sides of the beam part in the Y-axis direction. The central axes of the formed connecting portions are arranged on the same straight line,
The beam portion is symmetric with respect to the X-direction center line passing through the central axis of the support portion, and is also symmetric with respect to the Y-direction center line passing through the central axis of the connecting portion. The acceleration sensor according to claim 1. 枠状の梁部は、Ｚ軸方向の厚みが全体に渡って等しいことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の加速度センサ。   3. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the frame-shaped beam portion has the same thickness in the Z-axis direction throughout. 枠状の梁部におけるＺ軸方向の厚みは、各支持部からそれぞれ当該支持部の幅をもって梁部の領域へＸ軸方向に延長した支持部側帯状梁部部位、および、各連結部からそれぞれ当該連結部の幅をもって梁部の領域へＹ軸方向に延長した連結部側帯状梁部部位が他の部分よりも厚いことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の加速度センサ。   The thickness in the Z-axis direction of the frame-shaped beam part is determined from the support-side belt-like beam part portion extending in the X-axis direction from the support part to the beam part region with the width of the support part, and from each connecting part. 3. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the connecting portion side belt-like beam portion extending in the Y-axis direction to the beam portion region with the width of the connecting portion is thicker than the other portions. 枠状の梁部の枠内空間には、梁部の両側の支持部を繋ぐ方向に伸長形成された補強部が配置され、当該補強部の両端側がそれぞれ枠状の梁部に連接されて
いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の加速度センサ。 In the frame space of the frame-shaped beam portion, reinforcing portions that are formed to extend in the direction connecting the support portions on both sides of the beam portion are arranged, and both ends of the reinforcement portion are connected to the frame-shaped beam portions, respectively. The acceleration sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein: 支持部は弾性部を介して梁部支持固定部に連接されており、上記弾性部は、梁部支持固定部の歪みに応じて弾性変形し梁部支持固定部の歪みに起因して梁部支持固定部から支持部に加えられる応力を軽減することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の加速度センサ。   The support portion is connected to the beam portion support fixing portion via an elastic portion, and the elastic portion is elastically deformed according to the strain of the beam portion support fixing portion and is caused by the distortion of the beam portion support fixing portion. The acceleration sensor according to claim 1, wherein stress applied to the support portion from the support fixing portion is reduced. 弾性部は、支持部の伸張形成方向に交差する方向に伸長形成されている梁を有し、この弾性部の梁の両端部がそれぞれ梁部支持固定部に固定されており、支持部は上記弾性部の梁に連接されて梁部支持固定部に支持されていることを特徴とする請求項６記載の加速度センサ。   The elastic part has a beam formed to extend in a direction intersecting the extension forming direction of the support part, and both ends of the elastic part are fixed to the beam part support fixing part, respectively. The acceleration sensor according to claim 6, wherein the acceleration sensor is connected to the beam of the elastic portion and supported by the beam portion support fixing portion. Ｘ軸方向加速度検出部とＹ軸方向加速度検出部とＺ軸方向加速度検出部を、梁部に設けたピエゾ抵抗部の電気抵抗値の変化によって錘部のＸ、Ｙ、Ｚの各軸方向の変位に起因したＸ、Ｙ、Ｚの各軸方向の加速度を検出する構成に代えて、Ｘ軸方向加速度検出部とＹ軸方向加速度検出部とＺ軸方向加速度検出部は、静電容量を利用して前記錘部の変位を検出してＸ軸方向の加速度と、Ｙ軸方向の加速度と、Ｚ軸方向の加速度とをそれぞれ検出する構成としたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の加速度センサ。   The X-axis direction acceleration detection unit, the Y-axis direction acceleration detection unit, and the Z-axis direction acceleration detection unit are arranged in the X, Y, and Z axis directions of the weight portion according to the change in the electrical resistance value of the piezoresistive portion provided on the beam portion. Instead of a configuration that detects acceleration in the X, Y, and Z axis directions caused by displacement, the X axis direction acceleration detection unit, the Y axis direction acceleration detection unit, and the Z axis direction acceleration detection unit use capacitance. 8. The configuration according to claim 1, wherein the displacement of the weight portion is detected to detect acceleration in the X-axis direction, acceleration in the Y-axis direction, and acceleration in the Z-axis direction. The acceleration sensor as described in any one of these.
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