JP2008020421A - Acceleration sensor - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To construct a sensor structure, by which difficulties in sensor installation for acquiring a highly accurate output is solved and sensor outputs in a plurality of directions can be acquired by a single sensor, for providing a high-speed response sensor capable of responding to high-speed acceleration change. <P>SOLUTION: The acceleration sensor is constructed of a first conductive substrate 1 and a second conductive substrate 15 layered on the first conductive substrate 1 via an insulation layer 2. The acceleration sensor is provided with a detection element 3 formed of at least either of the first conductive substrate 1 and the second conductive substrate 15 and moved by application of an external force, a plurality of beams 8-11 holding the detection element 3 onto the second conductive substrate 15, electrostatic capacity generation parts 4-7 varying electrostatic capacity according to movement of the detection element 3, and electrode parts 16-20 outputting change in the electrostatic capacity. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、衝撃検出装置、振動検出装置等に使用する加速度センサに関し、特に、高速の加速度変化等に応答可能な加速度センサに関する。   The present invention relates to an acceleration sensor used for an impact detection device, a vibration detection device, and the like, and more particularly to an acceleration sensor that can respond to a high-speed acceleration change or the like.

従来、基準平面に対して所定の傾斜角を有する複数の傾斜面により形成された凹部を備えた基板と、この基板の各傾斜面に対向するように設けられた各傾斜面と、基準平面と平行な平行面とを有し、上記基板と所定の間隔を隔てて配置された可動多面構造体と、この多面構造体を可動可能に弾性支持する支持手段と、上記基板と上記多面構造体の各傾斜面の間の変位、及び、上記基板の基準平面と上記多面構造体の平行面の間の上記基準面に対して垂直方向の変位を検出する変位検出手段とを有して構成された半導体センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。当該半導体センサでは、変位は、静電容量の変化を検出し、前記多面構造体は、水平または垂直方向に移動可能である。   Conventionally, a substrate provided with a recess formed by a plurality of inclined surfaces having a predetermined inclination angle with respect to a reference plane, each inclined surface provided to face each inclined surface of this substrate, and a reference plane A movable polyhedral structure having a parallel plane and spaced from the substrate by a predetermined distance; support means for elastically supporting the polyhedral structure in a movable manner; and the substrate and the polyhedral structure. Displacement detecting means configured to detect displacement between the inclined surfaces and displacement in a direction perpendicular to the reference plane between the reference plane of the substrate and the parallel plane of the polyhedral structure. Semiconductor sensors have been proposed (see, for example, Patent Document 1). In the semiconductor sensor, displacement detects a change in capacitance, and the polyhedral structure is movable in a horizontal or vertical direction.

特許文献１で提案されている半導体センサは、上記のとおり、検出しようとする加速度を、多面構造体が移動する垂直または水平（＝各軸方向）としている。しかしながら、各軸方向の加速度によって多面構造体に生じる慣性力は小さいので、検出感度やＳ／Ｎ比を非常に大きくする必要があった。   As described above, in the semiconductor sensor proposed in Patent Document 1, the acceleration to be detected is set to be vertical or horizontal (= direction of each axis) in which the polyhedral structure moves. However, since the inertial force generated in the polyhedral structure by the acceleration in each axis direction is small, it is necessary to greatly increase the detection sensitivity and the S / N ratio.

また、本願発明者により、任意方向を高出力で高精度に計測することが容易で、汎用性もあり小型で低コストの静電容量検出型センサが開示されている（例えば、特許文献２参照）。当該静電容量検出型センサは、被感知体側に形成された感知子基板と、該感知子基板に回動可能に形成された感知子と、該感知子の凸形状部に形成された感知子電極と、感知子基板と一体的に形成された電極基板と、該電極基板上に形成された凹形状の検知部と、該検知部に形成された基板電極と、感知子電極と基板電極の組み合わせで形成する静電容量形成部から構成される。
特開平７−９８３２８号公報 特開２００２−２５０７４１号公報 Further, the inventor of the present application discloses a capacitance detection type sensor that can easily measure an arbitrary direction with high output and high accuracy, is versatile, and is small and low cost (for example, see Patent Document 2). ). The capacitance detection type sensor includes a sensor board formed on the sensing object side, a sensor formed to be rotatable on the sensor board, and a sensor formed on a convex portion of the sensor. An electrode, an electrode substrate integrally formed with the sensor substrate, a concave detection unit formed on the electrode substrate, a substrate electrode formed on the detection unit, a sensor electrode, and a substrate electrode It is comprised from the electrostatic capacitance formation part formed in combination.
JP-A-7-98328 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-250741

しかしながら、従来の容量検出型センサは、容量形成部がダイヤフラム形状になっているので、センサ出力を大きくするためには、ダイヤフラムの面積を大きくする必要があった。そのため、高出力センサは形状が大きくなり、センサの小型化には限界があった。   However, in the conventional capacitance detection type sensor, since the capacitance forming portion has a diaphragm shape, it is necessary to increase the area of the diaphragm in order to increase the sensor output. Therefore, the shape of the high output sensor is large, and there is a limit to downsizing the sensor.

また、従来の容量検出型センサの容量形成部は１つであるのが一般的で、被検知物の変位方向を任意の方向に分解するには複数のセンサが必要であり、その場合、その取り付け角度の精度がセンサの角度分解能を決定することとなる。   In addition, the conventional capacitance detection type sensor generally has a single capacitance forming portion, and a plurality of sensors are required to disassemble the displacement direction of the detected object in an arbitrary direction. The accuracy of the mounting angle will determine the angular resolution of the sensor.

そこで、本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、精度の高い出力を得るためのセンサ実装の困難性を解決し、１つのセンサで複数方向のセンサ出力が得られるセンサ構造とすることにより、高速の加速度変化に対しても応答可能な高速応答センサを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and solves the difficulty of sensor mounting for obtaining a highly accurate output, and a sensor structure capable of obtaining sensor outputs in a plurality of directions with one sensor. Thus, an object is to provide a high-speed response sensor that can respond to a high-speed acceleration change.

上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、加速度センサにおいて、第１の導電性基板と、前記第１の導電性基板に絶縁層を介して積層された第２の導電性基板とからなり、前記第１の導電性基板と前記第２の導電性基板の少なくとも一方によって形成され、外力の印加により移動する検知子と、前記検知子を前記第２の導電性基板に保持する複数の梁と、前記検知子の移動により静電容量を変化させる静電容量発生部と、前記静電容量の変化を出力する複数の電極部とを有することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is an acceleration sensor, wherein the first conductive substrate and the second conductive layer laminated on the first conductive substrate via an insulating layer are provided. A detector that is formed by at least one of the first conductive substrate and the second conductive substrate, and that moves when an external force is applied; and the detector is held by the second conductive substrate. A plurality of beams, a capacitance generation unit that changes capacitance by movement of the detector, and a plurality of electrode units that output the change in capacitance.

また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の加速度センサにおいて、前記第１の導電性基板及び前記第２の導電性基板は、単結晶シリコン基板であり、前記絶縁層は、酸化シリコン層であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the acceleration sensor according to the first aspect, the first conductive substrate and the second conductive substrate are single crystal silicon substrates, and the insulating layer is oxidized. It is a silicon layer.

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の加速度センサにおいて、前記検知子の断面形状は、略矩形であり、前記静電容量発生部は、前記検知子の矩形の４辺に略垂直な平面により形成され、前記検知子を保持する複数の梁は、前記略矩形の検知子の４頂辺に形成されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the acceleration sensor according to the first or second aspect, a cross-sectional shape of the detector is substantially rectangular, and the capacitance generating portion is a rectangular shape 4 of the detector. The plurality of beams formed by a plane substantially perpendicular to the side and holding the detector are formed on the four top sides of the substantially rectangular detector.

また、請求項４記載の発明は、請求項１又は２に記載の加速度センサにおいて、前記検知子の断面形状は略矩形であり、前記静電容量発生部及び前記検知子を保持する複数の前記梁は、前記検知子の前記略矩形の頂点に形成されていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the acceleration sensor according to the first or second aspect, a cross-sectional shape of the detector is a substantially rectangular shape, and the plurality of the capacitance generation units and the plurality of the detectors that hold the detector are used. The beam is formed at the apex of the substantially rectangular shape of the detector.

また、請求項５記載の発明は、請求項３又は４に記載の加速度センサにおいて、前記静電容量発生部は、前記検知子の少なくとも表面の一部に形成されていることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the acceleration sensor according to the third or fourth aspect, the capacitance generating portion is formed on at least a part of the surface of the detector.

また、請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の加速度センサにおいて、前記検知子は、第３の基板と第４の基板との間に配置され、前記第３の基板又は前記第４の基板に対向する前記検知子の面にさらに前記静電容量発生部が形成されていることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the acceleration sensor according to any one of the first to fifth aspects, the detector is disposed between a third substrate and a fourth substrate, The capacitance generating portion is further formed on the surface of the detector facing the third substrate or the fourth substrate.

また、請求項７記載の発明は、請求項６に記載の加速度センサにおいて、前記検知子は、空間を介して前記第３の基板と前記第４の基板との間に配置され、前記第３の基板又は前記第４の基板の少なくとも一方に電極部に到達する貫通穴が前記空間と連通せずに形成されていることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the acceleration sensor according to claim 6, wherein the detector is disposed between the third substrate and the fourth substrate via a space, and the third sensor A through hole reaching the electrode portion is formed in at least one of the substrate or the fourth substrate without communicating with the space.

また、請求項８記載の発明は、請求項７に記載の加速度センサにおいて、前記空間は減圧雰囲気にあることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the acceleration sensor according to claim 7, wherein the space is in a reduced pressure atmosphere.

また、請求項９記載の発明は、請求項６から８のいずれか１項に記載の加速度センサにおいて、前記第３の基板又は前記第４の基板の少なくとも一方の基板は、前記絶縁層を介した単結晶シリコン基板又は透明ガラス基板であることを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the acceleration sensor according to any one of the sixth to eighth aspects, at least one of the third substrate and the fourth substrate has the insulating layer interposed therebetween. It is a single crystal silicon substrate or a transparent glass substrate.

また、請求項１０記載の発明は、請求項９に記載の加速度センサにおいて、前記第３の基板又は前記第４の基板の少なくとも一方の基板に形成された貫通穴は、前記絶縁層を介して導電性材料で充填されていることを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the acceleration sensor according to the ninth aspect, the through hole formed in at least one of the third substrate and the fourth substrate is interposed through the insulating layer. It is filled with a conductive material.

本発明によれば、精度の高い出力を得るためのセンサ実装の困難性を解決し、１つのセンサで複数方向のセンサ出力が得られるセンサ構造とすることにより、高速の加速度変化に対しても応答可能な高速応答センサが提供され、加速度の検知の精度を高くすることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to solve the difficulty of mounting a sensor for obtaining a high-accuracy output, and to provide a sensor structure capable of obtaining sensor outputs in a plurality of directions with one sensor, so that even a high-speed acceleration change can be obtained. A high-speed response sensor capable of responding is provided, and the accuracy of acceleration detection can be increased.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

［実施形態１］
まず、本発明の第１の実施形態としての加速度センサについて説明する。図１は、本実施形態の加速度センサの構成を示した図で、（ａ）は加速度センサの平面図、（ｂ）は平面図（ａ）中のａ−ａ'線での断面図、（ｃ）はｂ−ｂ'線での断面図をそれぞれ表している。 [Embodiment 1]
First, an acceleration sensor as a first embodiment of the present invention will be described. 1A and 1B are diagrams showing a configuration of an acceleration sensor according to the present embodiment, in which FIG. 1A is a plan view of the acceleration sensor, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line aa ′ in FIG. c) represents a cross-sectional view along the line bb ′.

図中１は第１の導電性基板であり、２は絶縁性材料であり、１５は第２の導電性基板であり、３は移動可能な矩形の検知子である。また、４〜７は、静電容量発生部であり、矩形の検知子３の４つの辺と第２の絶縁性材料を介してそれぞれ対向する電極とで構成するキャパシタ構造になっている。８〜１１は、検知子を保持するための複数の梁であり、それぞれの一端は略矩形形状の検知子３の４つの頂部と接続され、他端は第２の導電性基板１５と接続されている。   In the figure, 1 is a first conductive substrate, 2 is an insulating material, 15 is a second conductive substrate, and 3 is a movable rectangular detector. Reference numerals 4 to 7 denote electrostatic capacity generating parts, which have a capacitor structure composed of four sides of the rectangular detector 3 and electrodes facing each other through the second insulating material. Reference numerals 8 to 11 denote a plurality of beams for holding the detector, each of which has one end connected to the four tops of the substantially rectangular detector 3 and the other end connected to the second conductive substrate 15. ing.

検知子３は、外部から印加される加速度に対応して梁を撓ませた結果、その位置を変える。検知子３の位置が変わると静電容量部を形成しているキャパシタ構造の静電容量が変化し、この変化信号を電極部１６〜２０を介して検出し、検知子３に作用している加速動が測定される。   The detector 3 changes its position as a result of bending the beam in response to acceleration applied from the outside. When the position of the detector 3 changes, the capacitance of the capacitor structure forming the capacitance portion changes, and this change signal is detected via the electrode portions 16 to 20 and acts on the detector 3. Acceleration motion is measured.

図２は、本実施形態の加速度センサの製造方法を示した図である。   FIG. 2 is a diagram showing a method for manufacturing the acceleration sensor of the present embodiment.

図２（a）は、第１の導電基板、絶縁層、及び第２の導電性基板を形成する工程である。図中５０は加速度センサを形成する基板でシリコンウエハのＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板である。ＳＯＩ基板のベース基板１は、第１の導電基板に相当し、例えば厚さ１５０μｍ程度である。２は絶縁層で、例えばシリコン酸化膜からなり、厚さは２μｍ程度である。１５は第２の導電性基板であり、例えば厚さ２０μｍの単結晶シリコンで形成されている。   FIG. 2A shows a process of forming a first conductive substrate, an insulating layer, and a second conductive substrate. In the figure, reference numeral 50 denotes a substrate on which an acceleration sensor is formed, which is a silicon wafer SOI (Silicon On Insulator) substrate. The base substrate 1 of the SOI substrate corresponds to a first conductive substrate and has a thickness of about 150 μm, for example. Reference numeral 2 denotes an insulating layer made of, for example, a silicon oxide film, and has a thickness of about 2 μm. Reference numeral 15 denotes a second conductive substrate, which is formed of, for example, single crystal silicon having a thickness of 20 μm.

図２（ｂ）は、検知子３、検知子３を保持する複数の梁８〜１１、及び静電容量発生部４〜７を形成する工程である。フォトリソグラフィーとシリコンのディープドライエッチングとを用いて、第２の導電性材料１５中に図中１１で示される幅５μｍ程度のシリコンから下地のシリコン酸化膜まで到達し、これによって第２の導電性材料１５中に各領域を形成する。このドライエッチングにより、第２の導電性材料中に、検知子３領域と、検知子３を保持する複数の梁８〜１１、及び電極部との絶縁領域が形成される。この工程により、検知子３が一辺の長さ１ｍｍの略矩形に形成され、梁の幅が１００μｍに、長さは５００μｍ程度であるように形成される。また、この工程で電極部１６〜２０が形成される。   FIG. 2B is a process of forming the detector 3, the plurality of beams 8 to 11 that hold the detector 3, and the capacitance generators 4 to 7. Using photolithography and deep dry etching of silicon, the second conductive material 15 reaches the underlying silicon oxide film from silicon having a width of about 5 μm shown in FIG. Each region is formed in the material 15. By this dry etching, a region of the detector 3, a plurality of beams 8 to 11 that hold the detector 3, and an insulating region of the electrode portion are formed in the second conductive material. Through this process, the detector 3 is formed in a substantially rectangular shape with a side length of 1 mm, the beam width is 100 μm, and the length is about 500 μm. Moreover, the electrode parts 16-20 are formed at this process.

図２（ｃ）の工程では、フォトリソグラフィーとシリコンのディープドライエッチングの手法により、第１の導電性基板１内に、検知子３と静電容量発生部４及び５と電極部１６及び１８の絶縁領域が形成される。これによって、紙面横方向の導電性部材同士、及び電極とこれら導電性部材との導通を遮断し、絶縁性を保持する。   In the process of FIG. 2C, the detector 3, the capacitance generating parts 4 and 5, and the electrode parts 16 and 18 are formed in the first conductive substrate 1 by the technique of photolithography and deep dry etching of silicon. An insulating region is formed. Thereby, the conduction between the conductive members in the horizontal direction of the drawing and between the electrodes and these conductive members is interrupted, and the insulation is maintained.

図２（ｄ）の工程では、電極部１６及び１８の酸化膜２をドライエッチングの手法により除去し、本実施形態の加速度センサが完成する。なお、上記寸法は、一例にすぎず、本発明がこの大きさに限定されないことは言うまでもない。   In the process of FIG. 2D, the oxide film 2 of the electrode portions 16 and 18 is removed by a dry etching technique, and the acceleration sensor of this embodiment is completed. In addition, the said dimension is only an example and it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this magnitude | size.

［実施形態２］
次に、本発明の第２の実施形態として、他の実施形態の加速度センサについて説明する。図３は、本実施形態の加速度センサの構成を示す図である。ただし、図中、左の図は、第３の導電性基板及び第３の導電性基板と第２の導電性基板との間に設けられた絶縁層を除いた状態での加速度センサの平面図を表し、右図はこれら第３の導電性基板等が設けられた状態での同左図中のａ−ａ’線における加速度センサの断面図を表す。 [Embodiment 2]
Next, an acceleration sensor of another embodiment will be described as a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the acceleration sensor according to the present embodiment. However, in the figure, the left figure is a plan view of the acceleration sensor in a state where the third conductive substrate and the insulating layer provided between the third conductive substrate and the second conductive substrate are removed. The right figure represents a cross-sectional view of the acceleration sensor taken along the line aa ′ in the figure on the left side in a state in which these third conductive substrates and the like are provided.

検知子等センサ部は図１、図２に示す実施形態と同様であるが、本実施形態では、センサ部は、第３の導電性基板であるシリコン基板３１と、第４の導電性基板であるシリコン基板３２とによって絶縁層を介して積層され、検知子３は、基板３１及び３２で形成される空間内（図３の左図の点線部分。同右図の検知子３の周囲の空間）にあって、例えば減圧雰囲気に保持されている。   The sensor unit such as a detector is the same as in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, but in this embodiment, the sensor unit is composed of a silicon substrate 31 that is a third conductive substrate and a fourth conductive substrate. The detector 3 is stacked with an insulating layer by a silicon substrate 32, and the detector 3 is in a space formed by the substrates 31 and 32 (dotted line portion in the left diagram of FIG. 3; space around the detector 3 in the right diagram). In this case, for example, a reduced pressure atmosphere is maintained.

そして、基板３１中にはセンサ部の電極部にあたる位置に貫通穴３３及び３４が形成されている。センサ信号は、この連通穴を介して、例えばワイヤボンディング等により外部に出力される。この貫通穴は、検知子３が囲まれている空間と連通していないので、この貫通穴により検知子３の減圧雰囲気（真空度）が影響を受けることはない。なお、減圧雰囲気以外に、窒素雰囲気等にしてもよい。   And in the board | substrate 31, the through-holes 33 and 34 are formed in the position which hits the electrode part of a sensor part. The sensor signal is output to the outside through this communication hole, for example, by wire bonding or the like. Since this through hole does not communicate with the space in which the detector 3 is surrounded, the reduced pressure atmosphere (degree of vacuum) of the detector 3 is not affected by this through hole. In addition to the reduced pressure atmosphere, a nitrogen atmosphere or the like may be used.

［実施形態３］
次に、本発明の第３の実施形態として、他の実施形態の加速度センサについて説明する。図４は、本実施形態の加速度センサの構成を示す図である。ただし、図中、左の図は、第３の導電性基板及び第３の導電性基板と第２の導電性基板との間に設けられた絶縁層を除いた状態での加速度センサの平面図を表し、右図はこれら第３の導電性基板等が設けられた状態での同左図中のａ−ａ’線における加速度センサの断面図を表す。 [Embodiment 3]
Next, an acceleration sensor according to another embodiment will be described as a third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the acceleration sensor of the present embodiment. However, in the figure, the left figure is a plan view of the acceleration sensor in a state where the third conductive substrate and the insulating layer provided between the third conductive substrate and the second conductive substrate are removed. The right figure represents a cross-sectional view of the acceleration sensor taken along the line aa ′ in the figure on the left side in a state in which these third conductive substrates and the like are provided.

検知子３等のセンサ部は、実施形態２と同様である。ただし、本実施形態では、センサ部に積層される基板４１中に形成される連通穴が表面に絶縁層を形成して導電性材料で充填されている。この充填はＮｉメッキ等（電解メッキ又は無電解メッキ）によって行われる。   The sensor unit such as the detector 3 is the same as that in the second embodiment. However, in the present embodiment, the communication hole formed in the substrate 41 laminated on the sensor unit forms an insulating layer on the surface and is filled with a conductive material. This filling is performed by Ni plating or the like (electrolytic plating or electroless plating).

また、この導電性材料は、センサ部の電極部と電気コンタクトが形成され、センサ信号はこの導電性充填材料を介して外部に出力される。そして、この導電性材料で充填した領域は図３に示す貫通穴と同様であり、よってこの導電性材料で充填した領域も検知子の減圧雰囲気（真空度）に影響を与えることはない。   In addition, this conductive material forms an electrical contact with the electrode portion of the sensor unit, and the sensor signal is output to the outside through this conductive filling material. The region filled with the conductive material is the same as the through hole shown in FIG. 3. Therefore, the region filled with the conductive material does not affect the reduced pressure atmosphere (degree of vacuum) of the detector.

［実施形態４］
次に、本発明の第４の実施形態として、他の実施形態の加速度センサについて説明する。図５は、本実施形態の加速度センサの構成を示す図である。ただし、図中、左の図は、第３の導電性基板及び第３の導電性基板と第２の導電性基板との間に設けられた絶縁層を除いた状態での加速度センサの平面図を表し、右図はこれら第３の導電性基板等が設けられた状態における同左図中のａ−ａ’線での加速度センサの断面図を表す。 [Embodiment 4]
Next, an acceleration sensor according to another embodiment will be described as a fourth embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the acceleration sensor of the present embodiment. However, in the figure, the left figure is a plan view of the acceleration sensor in a state where the third conductive substrate and the insulating layer provided between the third conductive substrate and the second conductive substrate are removed. The right figure represents a cross-sectional view of the acceleration sensor taken along the line aa ′ in the figure on the left side in a state where the third conductive substrate and the like are provided.

本実施形態でも検知子等のセンサ部は実施形態２と同様である。ただし、本実施形態では、センサ部は、第３のガラス基板５１と第４のガラス基板５２とによって絶縁層を介して積層され、検知子３は、基板５１及び５２で形成される空間中にあって減圧雰囲気に保持されている。その他は図４に示す実施形態３と同様である。なお、ガラス基板に使用するガラス基板の材質は無機材料であってもよく、有機材料などの絶縁性材料であってよい。   In this embodiment, the sensor unit such as a detector is the same as that in the second embodiment. However, in the present embodiment, the sensor unit is laminated by the third glass substrate 51 and the fourth glass substrate 52 via an insulating layer, and the detector 3 is in a space formed by the substrates 51 and 52. And maintained in a reduced-pressure atmosphere. Others are the same as the third embodiment shown in FIG. Note that the glass substrate used for the glass substrate may be an inorganic material or an insulating material such as an organic material.

また、図３〜図５に示す実施形態において、検知子３を固定する機能を有する梁は、図１（ｃ）に示す例と同様である。また、本実施形態の加速度センサは、その静電容量が第１導電性基板から形成される部位である３の部分の表面積（図１〜５において略矩形に記載された図番３の縦の部分と隙間空間４〜７と前記縦と対向した図番１の略矩形の縦の辺（ただしこれらの辺で表示された箇所は断面形状であるので、実際上は矩形形状の面が隙間空間４〜７を介して対峙している）、及び図３〜４では、さらに３の底辺と第４導電性基板３２、さらに第３導電性基板３１と対峙する面）が静電容量Ｃに寄与している。また、図３〜図５の点線で表示した部分は、第３の導電性基板表面の凹部を示す。   In the embodiment shown in FIGS. 3 to 5, the beam having the function of fixing the detector 3 is the same as the example shown in FIG. Further, the acceleration sensor of the present embodiment has a surface area of 3 portions (capacity of the vertical line of the drawing number 3 described in a substantially rectangular shape in FIGS. 1 to 5), the capacitance of which is a portion formed from the first conductive substrate. The part, the gap space 4 to 7 and the vertical side of the substantially rectangular shape of FIG. 1 opposite to the vertical side (however, the portion indicated by these sides has a cross-sectional shape, so in practice the rectangular surface is the gap space. 4 to 7), and in FIGS. 3 to 4, the bottom of 3 and the surface facing the fourth conductive substrate 32 and further the third conductive substrate 31) contribute to the capacitance C. is doing. Moreover, the part shown with the dotted line of FIGS. 3-5 shows the recessed part of the 3rd conductive substrate surface.

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。   The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment alone, and various modifications are made without departing from the gist of the present invention. Implementation is possible.

上記の実施形態によれば、第１の導電性基板及び第２の導電性基板を単結晶シリコンにすることで、半導体微細加工技術により小型な加速度センサとすることが可能となる。   According to the above-described embodiment, the first conductive substrate and the second conductive substrate are made of single crystal silicon, whereby a small acceleration sensor can be obtained by a semiconductor microfabrication technique.

また、上記の実施形態によれば、検知子の形状を矩形にすることで、加速度の作用する方向を検知することが可能となる。   Moreover, according to said embodiment, it becomes possible to detect the direction which an acceleration acts by making the shape of a detector into a rectangle.

また、上記の実施形態によれば、検知子の相対する他の面にも導電性基板を対向させ、静電容量発生部を形成させることで、より精度の高い加速度センサとすることが可能となる。   In addition, according to the above-described embodiment, it is possible to provide a more accurate acceleration sensor by causing the conductive substrate to face the other surface of the detector facing each other and forming the capacitance generation unit. Become.

また、上記の実施形態によれば、検知子に対向する導電性基板に、検知子を囲む空間と連通せずに、電極部に到達する貫通穴を形成することで、検知子の雰囲気に影響せずにセンサ信号を外部に取り出すことが可能となる。   Further, according to the above-described embodiment, the through hole reaching the electrode portion is formed in the conductive substrate facing the detector without communicating with the space surrounding the detector, thereby affecting the atmosphere of the detector. It is possible to extract the sensor signal to the outside without doing so.

また、上記の実施形態によれば、検知子を減圧雰囲気に設置することで、気体の流体抵抗を受けないので、より感度が高く、応答速度も速い加速度センサとすることが可能となる。   Further, according to the above-described embodiment, since the detector is placed in a reduced pressure atmosphere, it does not receive the gas fluid resistance, so that it can be an acceleration sensor with higher sensitivity and faster response speed.

また、上記の実施形態によれば、基板の少なくとも一方を透明ガラスにすることで、センサ組立後の検査が容易であり、安価な加速度センサとすることが可能となる。   Further, according to the above-described embodiment, by making at least one of the substrates transparent glass, inspection after sensor assembly is easy and an inexpensive acceleration sensor can be obtained.

本発明の実施形態に係る加速度センサの構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the acceleration sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the acceleration sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る加速度センサの構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the acceleration sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る加速度センサの構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the acceleration sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る加速度センサの構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the acceleration sensor which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 第１の導電性基板（シリコン）
２，２’ 絶縁性材料（シリコン酸化膜）
３ 検知子
４〜７ 静電容量発生部
８〜１１ 梁
１５ 第２の導電性基板
１６〜２０ 電極部
３１ 第３の導電性基板（シリコン基板）
３２ 第４の導電性基板（シリコン基板）
３３，３４ 貫通穴
４１ 基板
４３，４４，５３，５４ 導電性材料
５１ 第３の導電性基板（ガラス基板）
５２ 第４の導電性基板（ガラス基板） 1 First conductive substrate (silicon)
2,2 'Insulating material (silicon oxide film)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Detector 4-7 Capacitance generating part 8-11 Beam 15 2nd conductive substrate 16-20 Electrode part 31 3rd conductive substrate (silicon substrate)
32 Fourth conductive substrate (silicon substrate)
33, 34 Through-hole 41 Substrate 43, 44, 53, 54 Conductive material 51 Third conductive substrate (glass substrate)
52 4th conductive substrate (glass substrate)

Claims (10)

第１の導電性基板と、前記第１の導電性基板に絶縁層を介して積層された第２の導電性基板とからなり、前記第１の導電性基板と前記第２の導電性基板の少なくとも一方によって形成され、外力の印加により移動する検知子と、前記検知子を前記第２の導電性基板に保持する複数の梁と、前記検知子の移動により静電容量を変化させる静電容量発生部と、前記静電容量の変化を出力する複数の電極部とを有することを特徴とする加速度センサ。   A first conductive substrate and a second conductive substrate stacked on the first conductive substrate with an insulating layer interposed therebetween, wherein the first conductive substrate and the second conductive substrate A detector that is formed by at least one and moves by applying an external force, a plurality of beams that hold the detector on the second conductive substrate, and a capacitance that changes the capacitance by moving the detector. An acceleration sensor comprising: a generation unit; and a plurality of electrode units that output the change in capacitance. 前記第１の導電性基板及び前記第２の導電性基板は、単結晶シリコン基板であり、前記絶縁層は、酸化シリコン層であることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。   The acceleration sensor according to claim 1, wherein the first conductive substrate and the second conductive substrate are single crystal silicon substrates, and the insulating layer is a silicon oxide layer. 前記検知子の断面形状は、略矩形であり、
前記静電容量発生部は、前記検知子の矩形の４辺に略垂直な平面により形成され、
前記検知子を保持する複数の梁は、前記略矩形の検知子の４頂辺に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加速度センサ。 The cross-sectional shape of the detector is substantially rectangular,
The capacitance generation unit is formed by a plane substantially perpendicular to the four sides of the detector.
3. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the plurality of beams that hold the detector are formed on the four top sides of the substantially rectangular detector. 4. 前記検知子の断面形状は略矩形であり、
前記静電容量発生部及び前記検知子を保持する複数の前記梁は、前記検知子の前記略矩形の頂点に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加速度センサ。 The detector has a substantially rectangular cross-sectional shape,
3. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the plurality of beams that hold the capacitance generation unit and the detector are formed at apexes of the substantially rectangular shape of the detector. 4. 前記静電容量発生部は、前記検知子の少なくとも表面の一部に形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の加速度センサ。   The acceleration sensor according to claim 3 or 4, wherein the capacitance generation part is formed on at least a part of the surface of the detector. 前記検知子は、第３の基板と第４の基板との間に配置され、前記第３の基板又は前記第４の基板に対向する前記検知子の面にさらに前記静電容量発生部が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに１項に記載の加速度センサ。   The detector is arranged between a third substrate and a fourth substrate, and the capacitance generating part is further formed on the surface of the detector facing the third substrate or the fourth substrate. The acceleration sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the acceleration sensor is provided. 前記検知子は、空間を介して前記第３の基板と前記第４の基板との間に配置され、前記第３の基板又は前記第４の基板の少なくとも一方に電極部に到達する貫通穴が前記空間と連通せずに形成されていることを特徴とする請求項６に記載の加速度センサ。   The detector is disposed between the third substrate and the fourth substrate via a space, and a through hole reaching the electrode portion is provided on at least one of the third substrate or the fourth substrate. The acceleration sensor according to claim 6, wherein the acceleration sensor is formed without communicating with the space. 前記空間は減圧雰囲気にあることを特徴とする請求項７に記載の加速度センサ。   The acceleration sensor according to claim 7, wherein the space is in a reduced pressure atmosphere. 前記第３の基板又は前記第４の基板の少なくとも一方の基板は、前記絶縁層を介した単結晶シリコン基板又は透明ガラス基板であることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の加速度センサ。   9. The device according to claim 6, wherein at least one of the third substrate and the fourth substrate is a single crystal silicon substrate or a transparent glass substrate with the insulating layer interposed therebetween. The acceleration sensor described. 前記第３の基板又は前記第４の基板の少なくとも一方の基板に形成された貫通穴は、前記絶縁層を介して導電性材料で充填されていることを特徴とする請求項９に記載の加速度センサ。   The acceleration according to claim 9, wherein a through hole formed in at least one of the third substrate and the fourth substrate is filled with a conductive material through the insulating layer. Sensor.

Images