JP2654602B2 - 半導体力学量センサ - Google Patents
半導体力学量センサInfo
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- semiconductor dynamic
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
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- G—PHYSICS
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- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
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- G—PHYSICS
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- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
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- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/0802—Details
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- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/084—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体力学量センサに関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から多軸の加速度あるいは種々の力
学量を測定するための装置が考案されている。例えば、
３軸の静電容量型サーボ加速度センサがある。この加速
度センサは加速度センサで生じる振動が簡単な振動モー
ドの和で表現できることを利用した加速度センサであ
る。このセンサでは３軸の並進加速度あるいは２軸の角
加速度を測定できる。また、ピエゾ抵抗体を利用した多
軸センサとしては特開平４−１６９８５６号公報に記載
されているものがある。このセンサは３種類の圧肉部を
用いて２組ずつの薄膜支持部で各々を支持してお互い直
交させ、薄膜支持部の上に形成されたピエゾ抵抗体によ
って多軸を検出するものである。この例を図９に示し
た。図９（ａ）はセンサの平面図、図９（ｂ）は図９
（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
学量を測定するための装置が考案されている。例えば、
３軸の静電容量型サーボ加速度センサがある。この加速
度センサは加速度センサで生じる振動が簡単な振動モー
ドの和で表現できることを利用した加速度センサであ
る。このセンサでは３軸の並進加速度あるいは２軸の角
加速度を測定できる。また、ピエゾ抵抗体を利用した多
軸センサとしては特開平４−１６９８５６号公報に記載
されているものがある。このセンサは３種類の圧肉部を
用いて２組ずつの薄膜支持部で各々を支持してお互い直
交させ、薄膜支持部の上に形成されたピエゾ抵抗体によ
って多軸を検出するものである。この例を図９に示し
た。図９（ａ）はセンサの平面図、図９（ｂ）は図９
（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【０００３】このセンサは、中央に圧肉からなる中央圧
肉部８５を持ち、その外側に中間圧肉部８６を有してい
る。さらにその外側に周辺圧肉部８７を有し、それぞれ
の圧肉部が薄肉支持体（梁）８８，９０および８９，９
１で支持されている。各々の梁にはその表面にホイート
ストンブリッジを形成するように、ピエゾ抵抗体が設け
られており、その梁がおもりの移動に応じて曲るときの
歪みを検出している。
肉部８５を持ち、その外側に中間圧肉部８６を有してい
る。さらにその外側に周辺圧肉部８７を有し、それぞれ
の圧肉部が薄肉支持体（梁）８８，９０および８９，９
１で支持されている。各々の梁にはその表面にホイート
ストンブリッジを形成するように、ピエゾ抵抗体が設け
られており、その梁がおもりの移動に応じて曲るときの
歪みを検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の容量型サーボ加
速度センサでは単純に十字の形状をした梁構造によって
おもりが支持されていたため、その１次と２次の振動モ
ードは横揺れ方向、３次の振動モードがセンサ垂直軸方
向の並進運動であった。ところが、一般にこの構造では
垂直方向の加速度検出感度の方が水平方向よりも非常に
大きく、かつ垂直方向に移動することによるセンサ特性
の劣化が起こっていた。
速度センサでは単純に十字の形状をした梁構造によって
おもりが支持されていたため、その１次と２次の振動モ
ードは横揺れ方向、３次の振動モードがセンサ垂直軸方
向の並進運動であった。ところが、一般にこの構造では
垂直方向の加速度検出感度の方が水平方向よりも非常に
大きく、かつ垂直方向に移動することによるセンサ特性
の劣化が起こっていた。
【０００５】特開平４−１６９８５６号公報に開示され
た、多重の圧肉部を用いた加速度センサは現実的に作製
不可能であり、また、薄肉部のスチッフネスはこのセン
サがＺ軸の加速度も同時に測定しようとしているため、
Ｚ軸とＸ軸に関するスチッフネスが考慮されておらず、
Ｚ軸並進に関して小さな値になっており、Ｚ軸に沿った
加速度の影響がＸ，Ｙで測定される値を狂わせるという
問題がある。
た、多重の圧肉部を用いた加速度センサは現実的に作製
不可能であり、また、薄肉部のスチッフネスはこのセン
サがＺ軸の加速度も同時に測定しようとしているため、
Ｚ軸とＸ軸に関するスチッフネスが考慮されておらず、
Ｚ軸並進に関して小さな値になっており、Ｚ軸に沿った
加速度の影響がＸ，Ｙで測定される値を狂わせるという
問題がある。
【０００６】加速度センサは、一般に、入力された加速
度を電気的に分離しているが、構造上のストロークが生
じるため、サーボ系の安定性が悪いという欠点があっ
た。また、多軸の加速度を測定するためには非対称おも
りをセンサ可動電極上に設ける必要があるが、アスペク
ト比の大きなおもりを形成することは困難であるという
問題があった。
度を電気的に分離しているが、構造上のストロークが生
じるため、サーボ系の安定性が悪いという欠点があっ
た。また、多軸の加速度を測定するためには非対称おも
りをセンサ可動電極上に設ける必要があるが、アスペク
ト比の大きなおもりを形成することは困難であるという
問題があった。
【０００７】本発明の目的は、上記問題を解決し、作製
容易で軸分離特性の良い力学量センサを提供することに
ある。
容易で軸分離特性の良い力学量センサを提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体力学量セ
ンサは、支持領域と、この支持領域の周囲に第１のトー
ションバーで接続された中間可動部と、この中間可動部
に第２のトーションバーで接続された周辺可動部とを有
することを特徴とする。
ンサは、支持領域と、この支持領域の周囲に第１のトー
ションバーで接続された中間可動部と、この中間可動部
に第２のトーションバーで接続された周辺可動部とを有
することを特徴とする。
【０００９】
【作用】一般に、ある物体がある軸に沿って回転を起こ
すとき、中心位置付近よりも、中心から離れた領域の方
が、大きな移動量を示す性質がある。従って、回転力を
検出する場合には、検出素子ができるだけ回転中心から
離れた位置にあることが望ましい。本発明では、可動部
を周辺に設けた構造をしているので、同じ回転力が加え
られた際に、大きな可動部の移動が起こり大きな感度が
得られる。また、従来のように、圧肉部が不要なので通
常の薄膜プロセスを利用できる。
すとき、中心位置付近よりも、中心から離れた領域の方
が、大きな移動量を示す性質がある。従って、回転力を
検出する場合には、検出素子ができるだけ回転中心から
離れた位置にあることが望ましい。本発明では、可動部
を周辺に設けた構造をしているので、同じ回転力が加え
られた際に、大きな可動部の移動が起こり大きな感度が
得られる。また、従来のように、圧肉部が不要なので通
常の薄膜プロセスを利用できる。
【００１０】振動には振動モードと呼ばれる基準振動が
あり、全ての振動はその基準振動の重ね合わせで表現で
きる。１つの弦を例にとると、その弦には１次から無限
次にわたる振動モードが存在する。振動モードの制御は
振動モードに力を加えることで行われるが、その効率が
問題である。実際に加えられた力が特定の振動モードに
及ぼす影響は、振動モード形状と加える力の内積によっ
て与えられる。従って、振動の腹の位置を制御したとき
に最大の効率が得られる。逆に節の領域に力を加えて
も、何の制御もできない。従って、特定の振動モードの
腹の位置が別の振動モードの節の位置になるように、セ
ンサ構造を設計することで、各々の振動モードを干渉せ
ずに独立に制御できる。
あり、全ての振動はその基準振動の重ね合わせで表現で
きる。１つの弦を例にとると、その弦には１次から無限
次にわたる振動モードが存在する。振動モードの制御は
振動モードに力を加えることで行われるが、その効率が
問題である。実際に加えられた力が特定の振動モードに
及ぼす影響は、振動モード形状と加える力の内積によっ
て与えられる。従って、振動の腹の位置を制御したとき
に最大の効率が得られる。逆に節の領域に力を加えて
も、何の制御もできない。従って、特定の振動モードの
腹の位置が別の振動モードの節の位置になるように、セ
ンサ構造を設計することで、各々の振動モードを干渉せ
ずに独立に制御できる。
【００１１】また従来、おもりの重さを変化させるため
に、金属や樹脂などを付加することが行われていたが、
異なった材料を付加すると、材料には高さがあるので不
必要な非対称性を同時に生じてしまう欠点がある。そこ
で、おもり領域に穴を開けることでおもりの重さを制御
し、面内のみの非対称性を実現している。
に、金属や樹脂などを付加することが行われていたが、
異なった材料を付加すると、材料には高さがあるので不
必要な非対称性を同時に生じてしまう欠点がある。そこ
で、おもり領域に穴を開けることでおもりの重さを制御
し、面内のみの非対称性を実現している。
【００１２】
【実施例】図１に本発明の第１の実施例を示した。図１
（ａ）はセンサの平面図、図１（ｂ）は側面図である。
本発明で利用されている可動部の構造は従来とは異な
り、全体が同一厚みの薄膜で作製可能である。つまり、
トーションバー１１，周辺可動部１２，中間可動部１３
ともに同じ厚みである。中間可動部１３は、トーション
バー１１のスチフネスに比較して十分に剛性を有した幅
広い領域をとることによって実現している。また、本実
施例では本発明者が以前に発明した周辺おもり構造（特
願昭６３−２４８０６６号「半導体センサ」あるいは特
願昭６３−２７３６６０号「半導体センサ」）を利用し
ており、可動部をセンサの中心に設けた支持領域１４で
基板１０上に支えている。
（ａ）はセンサの平面図、図１（ｂ）は側面図である。
本発明で利用されている可動部の構造は従来とは異な
り、全体が同一厚みの薄膜で作製可能である。つまり、
トーションバー１１，周辺可動部１２，中間可動部１３
ともに同じ厚みである。中間可動部１３は、トーション
バー１１のスチフネスに比較して十分に剛性を有した幅
広い領域をとることによって実現している。また、本実
施例では本発明者が以前に発明した周辺おもり構造（特
願昭６３−２４８０６６号「半導体センサ」あるいは特
願昭６３−２７３６６０号「半導体センサ」）を利用し
ており、可動部をセンサの中心に設けた支持領域１４で
基板１０上に支えている。
【００１３】第１の実施例では、センサの中心において
直交するＸ軸およびＹ軸上かつ基板１０上に、４つの制
御電極１５（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を配置した例を示してお
り、その電極からは配線１６を通じてパッド１７に接続
されている。電極とパッドの配線を図１０に示した。各
々の可動部はそれ自身可動電極として動作し、制御電極
との間にコンデンサを形成している。各々の可動部は２
組のトーションバー１１で接続されており、Ｘ軸とＹ軸
回りの２自由度をもつ支持系を構成している。
直交するＸ軸およびＹ軸上かつ基板１０上に、４つの制
御電極１５（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を配置した例を示してお
り、その電極からは配線１６を通じてパッド１７に接続
されている。電極とパッドの配線を図１０に示した。各
々の可動部はそれ自身可動電極として動作し、制御電極
との間にコンデンサを形成している。各々の可動部は２
組のトーションバー１１で接続されており、Ｘ軸とＹ軸
回りの２自由度をもつ支持系を構成している。
【００１４】第１の共振周波数の腹の位置に設置されて
いるのが、制御電極Ａ，Ｂであり、第２の共振周波数の
腹に位置するのが制御電極Ｃ，Ｄである。また、第１の
共振周波数の腹に対応する制御電極の位置は第２の共振
周波数の節の位置に当る。逆に、第２の共振周波数の腹
の位置は第１の共振周波数の節の位置に当る。従って、
各々の振動モードは各々の腹の位置に相当する電極によ
ってのみ制御が行われる。つまり、Ａ，Ｂの電極で構成
されるコンデンサでは可動電極の第１の振動モードに起
因する振動情報のみが検出される。同様に、Ｃ，Ｄの電
極によって構成されるコンデンサでは第２の振動モード
に起因する振動のみが検出される。また、これらの可動
電極は静電気の力によって制御を行われるが、各々の腹
に位置したものだけの制御を受ける。つまり、Ａ，Ｂの
電極の発生した力は、第１の振動モードにのみ作用す
る。逆にＣ，Ｄの電極によって発生する力は、第２の振
動モードのみに作用する。従って、各々の振動モードは
各々の電極組みによって独立に制御される。また、第１
の実施例に示した構造は、２組のトーションバーで支え
られた可動電極を示しているが、この様なトーションバ
ー構成を利用すると、センサにＸあるいはＹ軸の回りの
回転力が加えられた際に、トーションバーは各々独立に
ＸあるいはＹ軸方向に変形し、その移動ベクトルの和が
加えられた力に正確に比例した動作を行う。従って、ト
ーションバーにはＸ，Ｙに分離された力が各々独立に比
例して作用する。従って、各々のトーションバーに分離
された力を各々検出することにより、Ｘ，Ｙに分離され
た力を検出することができる。
いるのが、制御電極Ａ，Ｂであり、第２の共振周波数の
腹に位置するのが制御電極Ｃ，Ｄである。また、第１の
共振周波数の腹に対応する制御電極の位置は第２の共振
周波数の節の位置に当る。逆に、第２の共振周波数の腹
の位置は第１の共振周波数の節の位置に当る。従って、
各々の振動モードは各々の腹の位置に相当する電極によ
ってのみ制御が行われる。つまり、Ａ，Ｂの電極で構成
されるコンデンサでは可動電極の第１の振動モードに起
因する振動情報のみが検出される。同様に、Ｃ，Ｄの電
極によって構成されるコンデンサでは第２の振動モード
に起因する振動のみが検出される。また、これらの可動
電極は静電気の力によって制御を行われるが、各々の腹
に位置したものだけの制御を受ける。つまり、Ａ，Ｂの
電極の発生した力は、第１の振動モードにのみ作用す
る。逆にＣ，Ｄの電極によって発生する力は、第２の振
動モードのみに作用する。従って、各々の振動モードは
各々の電極組みによって独立に制御される。また、第１
の実施例に示した構造は、２組のトーションバーで支え
られた可動電極を示しているが、この様なトーションバ
ー構成を利用すると、センサにＸあるいはＹ軸の回りの
回転力が加えられた際に、トーションバーは各々独立に
ＸあるいはＹ軸方向に変形し、その移動ベクトルの和が
加えられた力に正確に比例した動作を行う。従って、ト
ーションバーにはＸ，Ｙに分離された力が各々独立に比
例して作用する。従って、各々のトーションバーに分離
された力を各々検出することにより、Ｘ，Ｙに分離され
た力を検出することができる。
【００１５】第２の実施例を図２に示す。図２（ａ）は
センサの平面図、図２（ｂ）はトーションバー１１の拡
大平面図、図２（ｃ）はトーションバー１１の拡大側面
図である。図１と同じ構成部材には、同一の参照番号を
付して示している。図１１にトーションバーの拡大図を
示した。
センサの平面図、図２（ｂ）はトーションバー１１の拡
大平面図、図２（ｃ）はトーションバー１１の拡大側面
図である。図１と同じ構成部材には、同一の参照番号を
付して示している。図１１にトーションバーの拡大図を
示した。
【００１６】前述したように、２組のトーションバーを
利用すると機械的に加えられた力のベクトルを分離可能
なので、電気的な補助手段を利用しなくとも、多軸の力
を分離できる。従って、本実施例ではトーションバーに
ピエゾ抵抗体２１および配線２２を配置してトーション
バーの歪みを検出することで力の検出を行っている。図
２（ｂ），（ｃ）に示したように、この方式では、単純
にトーションバーの回転が検出できれば良いので、ピエ
ゾ抵抗変化としてはシェアーストレスを利用可能で、ト
ーションバー全体をピエゾ抵抗体としても良い。あるい
はトーションバーの両横にピエゾ抵抗体を配置して、ホ
イートストンブリッジにすることが考えられる。あるい
はピエゾ抵抗体を、トーションバー中央領域の中間部に
設けることができる。そのときの配線図を図１２に示し
た。
利用すると機械的に加えられた力のベクトルを分離可能
なので、電気的な補助手段を利用しなくとも、多軸の力
を分離できる。従って、本実施例ではトーションバーに
ピエゾ抵抗体２１および配線２２を配置してトーション
バーの歪みを検出することで力の検出を行っている。図
２（ｂ），（ｃ）に示したように、この方式では、単純
にトーションバーの回転が検出できれば良いので、ピエ
ゾ抵抗変化としてはシェアーストレスを利用可能で、ト
ーションバー全体をピエゾ抵抗体としても良い。あるい
はトーションバーの両横にピエゾ抵抗体を配置して、ホ
イートストンブリッジにすることが考えられる。あるい
はピエゾ抵抗体を、トーションバー中央領域の中間部に
設けることができる。そのときの配線図を図１２に示し
た。
【００１７】図３に第３の実施例を示す。第３の実施例
ではトーションバーの形状に特徴がある。トーションバ
ーは回転を起こさせるために利用するものであるが、回
転を起こし易くするには、トーションバーが柔らかいこ
とが必要である。それに対して、Ｘ，Ｙ軸を同時に検出
するために利用されるセンサでは、Ｘ，Ｙ軸はトーショ
ンバーの回転によって検出するのでトーションバーが柔
らかい方が感度を高くとることが可能であり有利である
が、一方、Ｚ軸方向の並進運動に関する剛性も低下する
ため、Ｚ軸に沿った力の影響が測定結果に悪影響を与え
る。従って、できるだけ、Ｚ軸並進の剛性は高いことが
望まれる。一見両者の要求を同時に満たすことは不可能
に思われるが、本実施例の構造を採用することによって
可能となる。このトーションバー３１はトーションバー
の両端領域３２が幅広く作られ、中心領域３３が狭く作
られている。図４に示したように、構造解析によると、
トーションバーの捻り運動時と並進運動を起こすときで
は最大応力を起こす領域が異なる。そして、捻り運動で
はトーションバーの中心領域が、並進運動のときは支持
領域に大きな応力の集中が起こる。従って、本実施例の
ように中心を細く、支持領域を広くすることで、並進運
動に対する剛性を高く保ったまま、同時に回転の剛性を
効果的に低下できる。
ではトーションバーの形状に特徴がある。トーションバ
ーは回転を起こさせるために利用するものであるが、回
転を起こし易くするには、トーションバーが柔らかいこ
とが必要である。それに対して、Ｘ，Ｙ軸を同時に検出
するために利用されるセンサでは、Ｘ，Ｙ軸はトーショ
ンバーの回転によって検出するのでトーションバーが柔
らかい方が感度を高くとることが可能であり有利である
が、一方、Ｚ軸方向の並進運動に関する剛性も低下する
ため、Ｚ軸に沿った力の影響が測定結果に悪影響を与え
る。従って、できるだけ、Ｚ軸並進の剛性は高いことが
望まれる。一見両者の要求を同時に満たすことは不可能
に思われるが、本実施例の構造を採用することによって
可能となる。このトーションバー３１はトーションバー
の両端領域３２が幅広く作られ、中心領域３３が狭く作
られている。図４に示したように、構造解析によると、
トーションバーの捻り運動時と並進運動を起こすときで
は最大応力を起こす領域が異なる。そして、捻り運動で
はトーションバーの中心領域が、並進運動のときは支持
領域に大きな応力の集中が起こる。従って、本実施例の
ように中心を細く、支持領域を広くすることで、並進運
動に対する剛性を高く保ったまま、同時に回転の剛性を
効果的に低下できる。
【００１８】図５は本発明の第４の実施例を示してい
る。この実施例は、おもり５１に穴５２を設けて、おも
りの非対称性を実現したところに特徴がある。この図で
はおもり５１と可動部５３は同一場所を示している。お
もりの非対称性をもたらすためには、おもりを新たに加
えることが考えられるが、おもりを加えると必要のない
面に関する非対称性が同時に生じるため、センサの特性
が劣化する。従って、本実施例では、片側のおもりに穴
５２を開けて質量を小さくすることで、非対称性を実現
している。なお、図において５４は、トーションバーで
ある。
る。この実施例は、おもり５１に穴５２を設けて、おも
りの非対称性を実現したところに特徴がある。この図で
はおもり５１と可動部５３は同一場所を示している。お
もりの非対称性をもたらすためには、おもりを新たに加
えることが考えられるが、おもりを加えると必要のない
面に関する非対称性が同時に生じるため、センサの特性
が劣化する。従って、本実施例では、片側のおもりに穴
５２を開けて質量を小さくすることで、非対称性を実現
している。なお、図において５４は、トーションバーで
ある。
【００１９】図６，図７，図８に第５，６，７の実施例
として種々のおもり非対称性を有したおもりを、穴開け
法によって実現した例を示した。図６は、Ｘ軸に非対称
性を持たせた場合を、図７は、Ｙ軸に非対称性を持たせ
た場合を、図８は、ＸＹ軸に非対称性を持たせた場合
を、それぞれ示している。
として種々のおもり非対称性を有したおもりを、穴開け
法によって実現した例を示した。図６は、Ｘ軸に非対称
性を持たせた場合を、図７は、Ｙ軸に非対称性を持たせ
た場合を、図８は、ＸＹ軸に非対称性を持たせた場合
を、それぞれ示している。
【００２０】このように、ＸあるいはＹ軸に関する非対
称性を持たせたり、ＸＹ両軸に関する非対称性を持たせ
たりすることが可能である。ここでは、穴形状を４角形
についてのみ示しているが、円や他の多角形でも構わな
い。更に、別途おもりを可動部上に堆積したものについ
ても同様に穴を開けることが可能である。
称性を持たせたり、ＸＹ両軸に関する非対称性を持たせ
たりすることが可能である。ここでは、穴形状を４角形
についてのみ示しているが、円や他の多角形でも構わな
い。更に、別途おもりを可動部上に堆積したものについ
ても同様に穴を開けることが可能である。
【００２１】
【発明の効果】本発明を利用すると、圧肉構造が不要と
なる。従って製造が非常に簡単になり、通常の半導体プ
ロセスで製造可能となる。従来の多軸の物理量を測定す
るために用いられていた測定装置の軸分離度および直線
性を向上させることができる。例えば、センサデバイス
面内に非対称である加速度検出おもりを設けた場合、水
平面の加速度ベクトルが同時に検出可能であり、例えば
現在コンピュータの入力装置として利用されているマウ
スを置き変えることができる。また、Ｚ軸方向に対する
影響を受けないので、正確にＸＹ平面に沿った加速度を
検出できる。当然その加速度より、移動速度あるいは距
離が求められる。
なる。従って製造が非常に簡単になり、通常の半導体プ
ロセスで製造可能となる。従来の多軸の物理量を測定す
るために用いられていた測定装置の軸分離度および直線
性を向上させることができる。例えば、センサデバイス
面内に非対称である加速度検出おもりを設けた場合、水
平面の加速度ベクトルが同時に検出可能であり、例えば
現在コンピュータの入力装置として利用されているマウ
スを置き変えることができる。また、Ｚ軸方向に対する
影響を受けないので、正確にＸＹ平面に沿った加速度を
検出できる。当然その加速度より、移動速度あるいは距
離が求められる。
【００２２】また、温度特性を良好に保ったまま非対称
のおもりを形成可能である。さらには、同一平面上に非
対称性を有したおもりを作製可能である。
のおもりを形成可能である。さらには、同一平面上に非
対称性を有したおもりを作製可能である。
【００２３】また、サーボ系の制御信号が単純になり、
サーボ制御系が誤動作することを防止できる。
サーボ制御系が誤動作することを防止できる。
【００２４】また、感度を高くできるので、小型化が可
能である。
能である。
【００２５】また、可動部を中心で支えているため、外
部からの熱応力を受けにくく温度特性が向上する。
部からの熱応力を受けにくく温度特性が向上する。
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図４】第３の実施例の説明図である。
【図５】本発明の第４の実施例を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施例を示す図である。
【図７】本発明の第６の実施例を示す図である。
【図８】本発明の第７の実施例を示す図である。
【図９】従来の加速度センサを示す図である。
【図１０】電極とパッドの配線の詳細を示す図である。
【図１１】トーションバ−の説明図である。
【図１２】ホイートストンブリッジ回路を形成したとき
の配線図である。
の配線図である。
１１ トーションバー １２，５３ 可動部 １３ 中央可動部 １４ 支持領域 １５ 制御電極 １６ 配線 １７ パッド ２１ ピエゾ抵抗体 ３１ トーションバー ３２ 両端領域 ３３ 中心領域 ５１ おもり ５２，６１，７１，８１ 穴 ５４ トーションバー
Claims (8)
- 【請求項１】支持領域と、 この支持領域の周囲に１組の第１のトーションバーで接
続され可動電極を構成する中間可動部と、 この中間可動部の周囲に第１のトーションバーと直交す
る１組の第２のトーションバーで接続され可動電極を構
成する周辺可動部と、 可動電極を構成する前記可動部の第１の振動モードの腹
の領域、かつ、第２の振動モードの節である領域に、可
動電極に対向して制御電極を備え、前記可動電極と前記
制御電極とによりコンデンサを構成する ことを特徴とす
る半導体力学量センサ。 - 【請求項２】前記第１および第２のトーションバーと、
前記中間可動部と、前記周辺可動部とは、同一の厚みで
形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体
力学量センサ。 - 【請求項３】前記第１および第２のトーションバーは、
少なくとも２つの回転自由度をもつ支持系を構成するこ
とを特徴とする請求項１または２記載の半導体力学量セ
ンサ。 - 【請求項４】前記トーションバーは、両端の支持領域に
比較して中心領域が細くなっていることを特徴とする請
求項１、２または３記載の半導体力学量センサ。 - 【請求項５】前記可動電極と前記制御電極からなるコン
デンサが、センサの中心点において互いに直角に交わる
直線上に配置されていることを特徴とする請求項１〜４
のいずれかに記載の半導体力学量センサ。 - 【請求項６】前記トーションバーは、ピエゾ抵抗体を有
することを特徴とする請求項４記載の半導体力学量セン
サ。 - 【請求項７】前記可動部がおもりを有し、センサの平面
において直交するＸ軸およびＹ軸をとり、センサの平面
に垂直にＺ軸をとった場合に、前記おもりがＸＹ，Ｘ
Ｚ，ＹＺ平面の内、少なくとも１つの平面に対して非対
称性を有していることを特徴とする請求項１〜６のいず
れかに記載の半導体力学量センサ。 - 【請求項８】前記おもりの領域に穴を有していることを
特徴とする請求項７記載の半導体力学量センサ。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP4345743A JP2654602B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 半導体力学量センサ |
| US08/168,386 US5431050A (en) | 1992-12-25 | 1993-12-17 | Semiconductor sensor with nested weight portions for converting physical quantity into twisting strains |
| EP93310413A EP0604212B1 (en) | 1992-12-25 | 1993-12-22 | Semiconductor sensor for sensing a physical quantity |
| DE69304878T DE69304878T2 (de) | 1992-12-25 | 1993-12-22 | Halbleitersensor zum Erfassen einer physikalischen Grösse |
| KR1019930030164A KR0135591B1 (ko) | 1992-12-25 | 1993-12-24 | 물리량을 비틀림 변형으로 전환하기 위한 중량부를 구비한 반도체 센서 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4345743A JP2654602B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 半導体力学量センサ |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (5)
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| EP (1) | EP0604212B1 (ja) |
| JP (1) | JP2654602B2 (ja) |
| KR (1) | KR0135591B1 (ja) |
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-
1993
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- 1993-12-22 DE DE69304878T patent/DE69304878T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-24 KR KR1019930030164A patent/KR0135591B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|
| US5431050A (en) | 1995-07-11 |
| KR0135591B1 (ko) | 1998-05-15 |
| EP0604212B1 (en) | 1996-09-18 |
| KR940016778A (ko) | 1994-07-25 |
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