JP3906548B2 - スイッチ式加速度センサ及びその製造方法 - Google Patents
スイッチ式加速度センサ及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3906548B2 JP3906548B2 JP03515798A JP3515798A JP3906548B2 JP 3906548 B2 JP3906548 B2 JP 3906548B2 JP 03515798 A JP03515798 A JP 03515798A JP 3515798 A JP3515798 A JP 3515798A JP 3906548 B2 JP3906548 B2 JP 3906548B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating substrate
- contact surface
- ring portion
- circular
- acceleration sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
この発明はスイッチ式加速度センサに係り、感震器等として使用することができるものである。
【0002】
【従来の技術】
特開平2−260333号公報においては、半導体基板を用いたマイクロメカニカルスイッチの構造が開示されている。この構造では基板表面に垂直な方向の加速度のみ検出可能であり、地震のような指向性の無い加速度を検知することはできない。
【0003】
また、特開平9−145740号公報においては、半導体基板を用いたマイクロメカニカルスイッチの構造が開示されている。この構造では接点部をシリコンに高濃度の不純物を導入することにより形成している。しかし、この方法で形成した接点部の比抵抗は10-3〜10-4Ω・cmであり、抵抗が高く、接点部に流れる電流が小さく加速度を検出しにくい。つまり、図12に示すように検出回路として電源80に対し抵抗(抵抗体)81とスイッチ本体SWを直列に接続し、抵抗81の両端電圧を測定する場合に、スイッチ本体SWの抵抗値Rが大きく接点接触時に抵抗81に流れる電流が小さくなり、検出電圧Vも小さくなってしまう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、指向性の無い加速度を検出できるとともに接点抵抗が小さいスイッチ式加速度センサを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、絶縁基板上に形成されたニッケル膜よりなり、円形の接触面を有する固定電極と、絶縁基板上に形成されたニッケル膜よりなり、固定電極の接触面と所定の距離をおいて対向配置される円形の接触面を有するとともに、アンカー部と内側梁部と内側リング部と外側梁部と外側リング部とにより構成される梁構造の可動電極とを備え、前記アンカー部が前記絶縁基板上面に固定されるとともに、前記内側梁部と前記内側リング部と前記外側梁部と前記外側リング部とが該絶縁基板の表面に平行な所定方向(X)に移動可能に支持される構造としたことを特徴としている。
【0006】
このような構成を採用すると、基板上の金属膜より固定および可動電極が形成されるとともに固定電極の接触面および可動電極の接触面が共に円形となっているので、基板表面に平行な方向において指向性の無い加速度が加わった時にも両接触面が接触して加速度を検出することができる。また、固定および可動電極が金属膜にて形成されているので加速度が加わった時に両接触面が接触するが、この接点抵抗は小さい。
【0007】
ここで、請求項2に記載のように、固定電極の円形の接触面を、ニッケル膜に形成した円形の切欠部における内周面にて構成し、可動電極の円形の接触面を、円形の切欠部の内部においてアンカー部と前記梁部にて連結されたリング部の外周面にて構成すると、実用上好ましいものとなる。
【0008】
請求項3に記載のように、絶縁基板上に金属膜を堆積し、この金属膜をパターニングして、絶縁基板上に、円形の接触面を有する固定電極形成部と、当該接触面と所定の距離をおいて対向配置される円形の接触面を有するとともに、アンカー部と内側梁部と内側リング部と外側梁部と外側リング部とにより構成される梁構造の可動電極形成部とを形成する。そして、アンカー部が絶縁基板上面に固定されるとともに、内側梁部と内側リング部と外側梁部と外側リング部とが該絶縁基板の表面に平行な所定方向(X)に移動可能に支持されるように絶縁基板の露出部をエッチングして可動電極形成部を可動状態にする。
【0009】
その結果、請求項1に記載のスイッチ式加速度センサを製造することができる。また、絶縁基板上に金属膜を堆積しパターニングすることにより接点部を形成するので、シリコンに対し不純物を導入することにより接点部を形成する場合に比べ、工程数を少なくできる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
図1には本実施形態におけるスイッチ式加速度センサの平面図を示す。また、図2には図1のA−A断面図を示す。本センサは地震の発生を検出する感震器として用いられるものである。
【0011】
絶縁基板としてガラス基板1が用いられている。このガラス基板1にはパイレックスガラス(商品名;コーニング社製♯7740)が用いられている。この絶縁性のガラス基板1の上には、金属膜としてのニッケル(Ni)膜2がメッキにより形成されている。このニッケル膜2の厚さは1〜20μmである。
【0012】
このニッケル膜2が所望の形状にパターニングされ、円形の切欠部3の外周側の固定電極4と、円形の切欠部3の内部のアンカー部5と、梁部6,7と、内側リング部8と、梁部9,10と、外側リング部11が区画形成されている。
【0013】
より詳しくは、ニッケル膜2には円形の切欠部3が形成され、切欠部3の外周部のニッケル膜2にて固定電極4が形成されている。また、円形の切欠部3の中心部には円形のアンカー部5が形成され、アンカー部5は基板1上面に固定されている。円形の切欠部3の内部において、アンカー部5の外周面から帯状の梁部6,7が外方に延びている。梁部6,7の外側端部には円環状の内側リング部8が連結されている。さらに、内側リング部8の外周面から帯状の梁部9,10が外方に延びている。この梁部9,10の外側端部には円環状の外側リング部11が連結されている。外側リング部11の外周面11aと切欠部3の内周面3aとは対向しており、かつ、円形の切欠部3の中心と外側リング部11の中心とは一致している。このようにして、外側リング部11の外周面11aと切欠部3の内周面3aとは一定の距離d1をおいて対向配置されている。
【0014】
図2に示すように、円形の切欠部3の内部における基板1の上面(表面部)には凹部12が環状に形成されている。つまり、アンカー部5の下部を除く環状の領域が窪んでいる。よって、アンカー部5は基板1上面に固定されるとともに、梁部6,7と内側リング部8と梁部9,10と外側リング部11とが基板1の表面に平行な方向Xに移動可能に支持されている。
【0015】
このように、本実施形態においては、アンカー部5と梁部6,7と内側リング部8と梁部9,10と外側リング部11とにより梁構造の可動電極17が構成され、可動電極17は、固定電極4の接触面4a(即ち、切欠部3の内周面3a)と所定の距離d1をおいて対向配置される円形の接触面17a(即ち、外側リング部11の外周面11a)を有している。また、本例では梁構造の可動電極17において内側リング部8と外側リング部11が錘として機能する。
【0016】
さらに、固定電極4とアンカー部5とはワイヤー13,14にて検出用チップ15と電気的に接続されている。この検出用チップ15においては、図3に示す検出回路が形成されている。図3において、電源20に対し抵抗(抵抗体)21とスイッチ式加速度センサ本体SW1が直列に接続されている。また、抵抗21の両端での電位差Vを測定することができるようになっている。そして、センサ本体SW1がスイッチング動作すると(閉路すると)、抵抗21に電流が流れ、検出電圧Vが増加することにより加速度が加わったことが検知される。
【0017】
より詳しくは、図4に示すように、基板1の表面に平行なX方向に加速度が加わると、つまり、地震により基板1が振動すると、外側リング部11に対し固定電極4が接近し、外側リング部11と固定電極4とが接触する。これにより、可動電極17(外側リング部11)と固定電極4が導通する。
【0018】
このとき、可動電極17(外側リング部11)と固定電極4はニッケル膜よりなるので接触抵抗(接点抵抗)は小さい。より詳しくは、ニッケルの比抵抗は10-6Ω・cmであり、シリコンより100〜1000倍抵抗が小さく、接点抵抗が小さい。よって、図3の抵抗21に流れる電流は大きくなり、測定電圧Vも大きくなる。その結果、高精度にスイッチング動作を検出することができる。
【0019】
また、固定電極4と可動電極17は、ニッケル膜2よりなりガラス基板1上において面一に配置され、かつ、固定電極の接触面4aおよび可動電極の接触面17aが共に円形となっているので、基板1の表面に平行な方向Xにおいて指向性の無い加速度が加わった時に外側リング部11と固定電極4とが距離d1だけ相対的に移動したときに両接触面4a,17aが接触して加速度を検出することができる。
【0020】
次に、スイッチ式加速度センサの製造方法を、図5,6,7および図2を用いて説明する。
まず、図5に示すように、ガラス基板1を用意する。そして、図6に示すように、ガラス基板1上にニッケル膜2をメッキにて堆積する。ニッケル膜2の厚みは1〜20μmである。
【0021】
さらに、図7に示すように、ニッケル膜2のパターニングを行って、図1に示すように、固定電極4とアンカー部5と梁部6,7と内側リング部8と梁部9,10と外側リング部11を形成する。つまり、円形の接触面4aを有する固定電極形成部(4)と、円形の接触面17aを有する梁構造の可動電極形成部(17)を形成する。
【0022】
引き続き、図2に示すように、フッ酸(HF)をエッチング液として用い、ニッケル膜2をマスクとしたガラス基板1のウェットエッチングを行い、ガラス基板1の露出部をエッチングする。これにより、凹部12が形成され、梁部6,7と内側リング部8と梁部9,10と外側リング部11とが可動状態で支持される。つまり、凹部12の形成にて可動電極17を可動状態にする。
【0023】
このように本実施の形態は、下記の特徴を有する。
(イ)ガラス基板1上に形成されたニッケル膜2よりなり、円形の接触面4aを有する固定電極4と、同じくニッケル膜2よりなり、固定電極4の接触面4aと所定の距離d1をおいて対向配置される円形の接触面17aを有する梁構造の可動電極17とを備えた。よって、基板1上のニッケル膜2にて固定および可動電極4,17が形成され、かつ、固定電極の接触面4aおよび可動電極の接触面17aが共に円形となっているので、基板1表面に平行な方向Xにおいて指向性の無い加速度が加わった時にも両接触面4a,17aが接触して加速度を検出することができる。また、固定および可動電極4,17がニッケル膜2にて形成されているので加速度が加わった時に両接触面4a,17aが接触するが、この接点抵抗は小さい。
【0024】
このようにして、指向性の無い加速度を検出できるとともに接点抵抗が小さいスイッチ式加速度センサとすることができる。
(ロ)金属膜としてニッケル膜2を用いたので、実用上好ましいものとなる。
(ハ)固定電極4の円形の接触面4aを、ニッケル膜2に形成した円形の切欠部3における内周面3aにて構成し、可動電極17の円形の接触面17aを、円形の切欠部3の内部においてアンカー部5と梁部6,7,9,10にて連結されたリング部11の外周面11aにて構成したので、実用上好ましいものとなる。
(ニ)ガラス基板1上にニッケル膜2を堆積し、ニッケル膜2をパターニングして、ガラス基板1上に、円形の接触面4aを有する固定電極形成部(4)と、当該接触面4aと所定の距離d1をおいて対向配置される円形の接触面17aを有する梁構造の可動電極形成部(17)とを形成し、さらに、ガラス基板1の露出部をエッチングして可動電極17を可動状態にすることにより、(イ)のスイッチ式加速度センサを製造することができる。
【0025】
また、ガラス基板1上にニッケル膜2を堆積しパターニングすることにより接点部を形成するので、工程数を少なくできる。つまり、特開平9−145740号公報のようにシリコンに対し不純物をドープすることにより、電極(接点部)としているが、本実施形態ではこの接点作成工程が不要になる。
【0026】
これまで説明したものの他にも下記のようにしてもよい。
ガラス基板1はパイレックスガラス以外にも、石英ガラス、無アルカリガラス、ソーダライムガラス、アルミナシリケートガラスでもよい。さらに、ガラス基板以外にもセラミック基板(例えばアルミナ基板)でもよい。
【0027】
また、エッチング液はフッ酸(HF)以外にも、(HF+NH3 OH)の混合液等を用いてもよい。
【0028】
また、図8に示すように、アンカー部30に対し梁部31,32にてリング部33を連結し、リング部33の外周面を可動電極の接触部としてもよい。
また、図9に示すように、アンカー部40に対し梁部41,42にて第1のリング部43を連結し、第1のリング部43に対し梁部44,45にて第2のリング部46を連結し、第2のリング部46に対し梁部47,48にて第3のリング部49を連結し、リング部49の外周面を可動電極の接触部としてもよい。
【0029】
また、図10に示すように、アンカー部5に対し梁部50,51,52,53にて内側リング部8を連結し、内側リング部8に対し梁部54,55,56,57にて外側リング部11を連結してもよい。
【0030】
また、図11に示すように、円形の切欠部60の外側をアンカー部61とするとともに、切欠部60の内方において梁部62,63にて第1のリング部64を連結し、第1のリング部64に対し梁部65,66にて第2のリング部67を連結し、この第2のリング部67の内方に円形の固定電極68を配置する。そして、固定電極68の外周面68aを接触部とするとともに第2のリング部67の内周面67aを可動電極の接触部とする。つまり、ニッケル膜2にて、円形の接触面68aを有する固定電極68を形成するとともに、固定電極の接触面68aと所定の距離d2をおいて対向配置される円形の接触面67aを有する梁構造の可動電極(61〜67)を形成する。
【0031】
なお、図11の場合には、固定電極68をワイヤーに接続するとともにアンカー部61をワイヤーに接続することにより検出用チップ(図1の符号15)と電気的に接続することになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態におけるスイッチ式加速度センサの平面図。
【図2】 図1のA−A断面図。
【図3】 検出回路の構成図。
【図4】 スイッチ式加速度センサの作用を説明するための平面図。
【図5】 スイッチ式加速度センサの製造工程を説明するための断面図。
【図6】 スイッチ式加速度センサの製造工程を説明するための断面図。
【図7】 スイッチ式加速度センサの製造工程を説明するための断面図。
【図8】 別例のスイッチ式加速度センサの平面図。
【図9】 別例のスイッチ式加速度センサの平面図。
【図10】 別例のスイッチ式加速度センサの平面図。
【図11】 別例のスイッチ式加速度センサの平面図。
【図12】 従来技術を説明するための検出回路の構成図。
【符号の説明】
1…ガラス基板、2…ニッケル膜、3…切欠部、4…固定電極、5…アンカー部、6…梁部、7…梁部、8…内側リング部、9…梁部、10…梁部、11…外側リング部、17…可動電極
Claims (4)
- 絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成されたニッケル膜よりなり、円形の接触面を有する固定電極と、
前記絶縁基板上に形成されたニッケル膜よりなり、前記固定電極の接触面と所定の距離をおいて対向配置される円形の接触面を有するとともに、アンカー部と内側梁部と内側リング部と外側梁部と外側リング部とにより構成される梁構造の可動電極とを備え、
前記アンカー部が前記絶縁基板上面に固定されるとともに、前記内側梁部と前記内側リング部と前記外側梁部と前記外側リング部とが該絶縁基板の表面に平行な所定方向(X)に移動可能に支持される構造とした
ことを特徴とするスイッチ式加速度センサ。 - 前記固定電極の円形の接触面を、前記ニッケル膜に形成した円形の切欠部における内周面にて構成し、
前記可動電極の円形の接触面を、前記円形の切欠部の内部においてアンカー部と前記梁部にて連結されたリング部の外周面にて構成したことを特徴とする請求項1に記載のスイッチ式加速度センサ。 - 絶縁基板上にニッケル膜を堆積する工程と、
前記ニッケル膜をパターニングして、絶縁基板上に、円形の接触面を有する固定電極形成部と、当該接触面と所定の距離をおいて対向配置される円形の接触面を有するとともに、アンカー部と内側梁部と内側リング部と外側梁部と外側リング部とにより構成される梁構造の可動電極形成部とを形成する工程と、
前記アンカー部が前記絶縁基板上面に固定されるとともに、前記内側梁部と前記内側リング部と前記外側梁部と前記外側リング部とが該絶縁基板の表面に平行な所定方向(X)に移動可能に支持されるように、前記絶縁基板の露出部をエッチングして前記可動電極形成部を可動状態にする工程と、
を備えたことを特徴とするスイッチ式加速度センサの製造方法。 - 前記絶縁基板としてガラス基板を用い、前記エッチングにフッ酸系エッチング液を用いたことを特徴とする請求項3に記載のスイッチ式加速度センサの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03515798A JP3906548B2 (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | スイッチ式加速度センサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03515798A JP3906548B2 (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | スイッチ式加速度センサ及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11232974A JPH11232974A (ja) | 1999-08-27 |
JP3906548B2 true JP3906548B2 (ja) | 2007-04-18 |
Family
ID=12434061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03515798A Expired - Fee Related JP3906548B2 (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | スイッチ式加速度センサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3906548B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006005417A1 (en) * | 2004-07-15 | 2006-01-19 | Sistec S.R.L. | Inertial sensor |
JP5699757B2 (ja) * | 2011-04-01 | 2015-04-15 | 大日本印刷株式会社 | 力学量センサー |
CN102522262A (zh) * | 2011-12-15 | 2012-06-27 | 华东光电集成器件研究所 | 一种mems加速度开关 |
-
1998
- 1998-02-17 JP JP03515798A patent/JP3906548B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11232974A (ja) | 1999-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5511428A (en) | Backside contact of sensor microstructures | |
US5194402A (en) | Method of producing microsensors with integrated signal processing | |
US6199430B1 (en) | Acceleration sensor with ring-shaped movable electrode | |
JPH09511571A (ja) | マイクロメカニカルのシリコン・オン・ガラス音叉ジャイロスコープの製造方法 | |
KR20090064693A (ko) | 마이크로 가스 센서 및 그 제작 방법 | |
US7346981B2 (en) | Method for fabricating microelectromechanical system (MEMS) devices | |
KR20030026872A (ko) | 가속도 센서 | |
JP3906548B2 (ja) | スイッチ式加速度センサ及びその製造方法 | |
KR20000028948A (ko) | 각속도 센서 제조방법 | |
JPH10132848A (ja) | 半導体加速度センサー | |
JPH03114272A (ja) | 感歪センサおよびその製造方法 | |
JP2002257847A (ja) | 加速度センサ | |
JP4174853B2 (ja) | 半導体力学量センサの製造方法及び半導体圧力センサの製造方法 | |
JP2008039595A (ja) | 静電容量型加速度センサ | |
JPH10111203A (ja) | 静電容量式半導体センサ及びその製造方法 | |
JPH11218543A (ja) | 加速度センサ | |
JP3944990B2 (ja) | マイクロメカニカルスイッチの製造方法 | |
TWI438432B (zh) | 加速度感測器,其應用及具有此加速度感測器的車子 | |
JP2009198327A (ja) | Memsセンサ | |
JP3506795B2 (ja) | 静電容量式加速度センサの製造方法 | |
JP3966155B2 (ja) | 可動部を有する構造体の製造方法 | |
JP5333354B2 (ja) | 力学量センサ | |
JPH11135805A (ja) | 半導体加速度センサの製造方法 | |
JPH11230983A (ja) | 力学量センサ | |
KR100346071B1 (ko) | 반도체 공정을 이용한 충격센싱장치 및 그 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040427 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060725 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060925 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061226 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070108 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110126 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120126 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130126 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140126 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |