JP5101820B2 - 力学量センサ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、加速度や角速度などの力学量を検出する力学量センサに関する。

ビデオカメラの手ぶれ補正装置や車載用のエアバッグ装置、ロボットの姿勢制御装置などの広い分野において、物体に作用する力学量を検出するための力学量センサが用いられている。
これらの力学量センサの１つに、例えば、半導体基板を加工して形成される半導体センサがある。
この半導体センサには、シリコン基板をエッチングして中央部分に質量体である錘部が形成されている。この錘部は、可撓性を有する梁（ビーム）部によって、フレーム（固定部）に弾性支持される構造となっている。

そして、半導体センサは、加速度や角速度等の外力を受けると、可動体である錘部に応力が作用する。すると、錘部は応力の作用により状態が傾きその姿勢が変化する。
この錘部の姿勢の変化を解析することによって、作用する外力の向きや大きさを検出することができる。
このような力学量センサには、センサの内部（内側）で検出した信号を、センサの外部（外側）へ引き出すための配線が複数必要であり、これらの引き出し用の配線は、センサの内部と外部を貫通するスルーホールを介して配設されている。

また、このような錘部の姿勢変化に基づいて力学量を検出するセンサでは、錘部が動作する際の空気抵抗を低減させて検出感度（検出精度）を高めるために、内部をより真空状態に近づけることが望まれる。
ところが、センサ内部を真空状態に近づける場合には、気体がリークしないように、配線用のスルーホールを気密封止する必要があった。
従来、このようなセンサにおけるスルーホールを適切に気密封止する技術が下記の特許文献に提案されている。
特開平７−２４５４１７号公報

特許文献１には、固定基板に設けられた接続孔（スルーホール）の内部に導電性薄膜を配設し、この導電性薄膜と電気的コンタクトをとった状態において、その端面で接続孔を封止する切頭錐状の独立領域（ポスト構造体）を設ける技術が提案されている。

ところで、特許文献１に記載のセンサでは、独立領域（ポスト構造体）が、重り部（錘）を内包する支持部（フレーム）に設けられていた。
また、他の従来センサでは、図６に示すように、ポスト構造体１００が、錘１３０とフレーム１１０の間の梁１２０で仕切られた領域に配設されていた。
このようなセンサでは、ポスト構造体の形成領域を確保するために、錘のサイズが制限され、これによりセンサの感度を向上させることが困難であった。
そこで本発明は、よりセンサの感度を向上させることができる力学量センサを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明では、中空部を有するフレームと、錘と、前記錘を前記フレームの中空部で支持する梁と、前記フレームの中空部を密封する第１の基板と、前記錘の中央部および前記梁の少なくとも一方に設けられた貫通孔を貫通し、端面が前記第１の基板に接合されたポスト構造体と、前記錘の姿勢変化を検出する姿勢検出手段と、前記姿勢検出手段の検出結果に基づいて、作用する力学量を出力する出力手段と、を備え、前記錘の中央部には前記ポスト構造体が複数配設され、前記ポスト構造体は、それぞれ、隣接する前記貫通孔の間に形成される区切り壁で区切られ、さらに、長手方向に段差部が設けられ、特定のエッチング処理における最大アスペクト比をａとし、前記段差部における前記貫通孔の深さをγとした場合、各段差部において、α＞（γ／a）の関係を満たす間隔αを介して前記貫通孔の内側面と対向することにより前記目的を達成する。
請求項２記載の発明では、前記錘と対向して配設された電極と、を備え、前記姿勢検出手段は、前記錘と前記電極との間の静電容量の変化に基づいて前記錘の姿勢変化を検出し、前記第１の基板は、前記電極の電位を外部へ引き出すビアホールを有し、前記ポスト構造体は、前記ビアホールを封止することを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項１又は２に記載の力学量センサにおいて、前記第１の基板は、前記錘を介して対向して設けられた第２の基板および第３の基板からなり、前記ポスト構造体は、前記第２の基板と前記第３の基板とを電気的に接続することを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項１〜３の何れか一項に記載の力学量センサにおいて、前記第１の基板に設けられた電極を具備し、前記姿勢検出手段は、前記電極と前記錘との間の静電容量の変化に基づいて前記錘の姿勢変化を検出し、前記ポスト構造体は、少なくとも前記電極の一部と電気的に接続されていることを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項１〜４の何れか一項に記載の力学量センサにおいて、前記ポスト構造体は、導電性を有する柱状部材からなることを特徴とする。

本発明によれば、前記錘の中央部および前記梁の少なくとも一方に貫通する位置にポスト構造体を設けることにより、錘をより大きく形成することができるため、センサの感度を向上させることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図１〜図５を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
物体に働く加速度や角速度などの力学量を、梁１２で支持された錘１３の姿勢変化に基づいて検出する。
梁１２は、シリコン基板など容易に変形（撓み・反り・曲がり）が可能な部材により構成される。また、梁１２は、フレーム１１に固定されており、その中心部に錘１３が固定されている。錘１３に加速度や角速度などの力が作用すると、錘１３の姿勢が変化する。
この錘１３の姿勢変化は、錘１３の上面と対向する固定電極２１ａ〜ｄとの間の静電容量の変化量、および錘１３の下面と対向する固定電極３１ａ〜ｄとの間の静電容量の変化量に基づいて検出する。
固定電極２１ａ〜ｄは、センサの内部を真空封止する上部ガラス基板２の内側面に設けられており、固定電極３１ａ〜ｄは、下部ガラス基板３の内側面に設けられている。

本実施の形態に係る加速度センサには、錘１３の中央部（錘部１３０ｅ）に貫通孔１６ａ〜ｄが設けられており、これらの内部にポスト構造体１４ａ〜ｄが貫通して設けられている。また、梁１２に貫通孔１７ａ〜ｄが設けられており、これらの内部にポスト構造体１５ａ〜ｄが貫通して設けられている。
ポスト構造体１５ａ〜ｄを介して固定電極３１ａ〜ｄの電位が上部ガラス基板２に設けられたビアホール４３１ａ〜ｄへ取り出され、固定電極２１ａ〜ｄの電位がビアホール４２１ａ〜ｄへ取り出される。

センサの内部信号は、上部ガラス基板２に設けられたビアホール４２１ａ〜ｄ、４３１ａ〜ｄを介して、センサの外部に設けられた信号処理部（Ｃ／Ｖ変換回路等）に接続される。
また、ポスト構造体１４ａ〜ｄ、１５ａ〜ｄは、上部ガラス基板２に設けられたビアホール４２１ａ〜ｄを封止する機能を有する。
本実施の形態によれば、ポスト構造体１４ａ〜ｄ、１５ａ〜ｄを錘１３の中央部（錘部１３０ｅ）および梁１２の領域に形成することにより、錘１３をフレーム１１の中空部のぎりぎりの範囲（領域）、即ち、フレーム１１の内壁面近傍まで有効的に形成することができる。これにより、センサの小型化を図ることができる。

（２）実施形態の詳細
本実施の形態では、力学量センサの一例として静電容量検出型加速度センサ（以下、加速度センサとする）を用いて説明する。
図１は、本実施の形態に係る加速度センサの概略構造を示した斜視図である。
なお、図１では、加速度センサの構造をわかりやすく表現するために、各層の構造を離して表現しているが、実際は、各層が積層した状態で構成されている。
本実施の形態に係る加速度センサは、半導体基板を加工して形成された半導体センサ素子である。なお、半導体基板の加工は、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）技術を用いて行うことができる。

図１に示すように、加速度センサは、可動部構造体１が上部ガラス基板２および下部ガラス基板３によって上下方向から挟み込まれた３層構造となっている。
加速度センサを構成する基板における各層の積層方向と同一方向を上下方向、即ちｚ軸（方向）と定義する。そして、このｚ軸と直交し、かつ互いの軸と直交する軸をｘ軸（方向）およびｙ軸（方向）と定義する。つまり、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、それぞれ互いに直交する３軸となる。

図２（ａ）は、可動部構造体１の上面部を示した平面図であり、図２（ｂ）は、下部ガラス基板３の上面部を示した平面図である。
また、図３（ａ）は、上部ガラス基板２の上面部を示した平面図であり、図３（ｂ）は、上部ガラス基板２の下面部を示した平面図である。
なお、図３（ｂ）は、説明の煩雑化を避けるため、上部ガラス基板２の外側（上面側）から見た透過図を示す。
図２（ａ）に示すように、可動部構造体１は、シリコン基板をエッチングすることによって、フレーム１１、梁１２および錘１３が形成されている。
フレーム１１は、錘１３を囲むように可動部構造体１の周縁部に設けられた固定部であり、可動部構造体１の枠組みを構成する。
梁１２は、錘１３の中心から放射方向に（フレーム１１の方向に）十字方向に延びる４つの帯状の薄部材であり、可撓性を有している。

錘１３は、中央部に位置する角柱状の錘部１３０ｅ、この錘部１３０ｅの４隅にそれぞれバランスを保って配設された角柱状の錘部１３０ａ〜ｄから構成されている。なお、錘部１３０ａ〜ｅは、連続した固体として一体に形成されている。
錘１３は、４つの梁１２によってフレーム１１に固定された質量体である。錘１３は、梁１２の作用により、外部より加わる力により振動させたり、捩れる動きが可能となっている。錘１３は、導電性を有し、その側面は可動電極として機能する。

本実施の形態に係る加速度センサでは、錘１３の中央部、即ち錘部１３０ｅに、錘１３を厚さ方向（ｚ軸方向）に貫通する貫通孔１６ａ〜ｄが形成されている。
また、四方に延びる梁１２のそれぞれの部位に、厚さ方向（ｚ軸方向）に貫通する貫通孔１７ａ〜ｄが形成されている。
そして、これらの貫通孔１６ａ〜ｄ、１７ａ〜ｄの内部には、角柱状のポスト構造体１４ａ〜ｄ、１５ａ〜ｄが配設されている。
ポスト構造体１４ａ〜ｄ、１５ａ〜ｄは、その外側面と貫通孔１６ａ〜ｄ、１７ａ〜ｄの外壁面との間に隙間が形成されるように遊貫されている。
また、ポスト構造体１４ａ〜ｄ、１５ａ〜ｄの端面（端部）は、上部ガラス基板２および下部ガラス基板３と接合されている。
なお、ポスト構造体１４ａ〜ｄ、１５ａ〜ｄは、フレーム１１、梁１２および錘１３と同様にシリコン基板をエッチングすることによって形成するようにしても、また、別部材を用いて形成するようにしてもよい。

図２（ｂ）に示すように、下部ガラス基板３の上面（可動部構造体１との対向面）には、錘部１３０ａと対向する部位に固定電極３１ａ、錘部１３０ｂと対向する部位に固定電極３１ｂ、錘部１３０ｃと対向する部位に固定電極３１ｃ、錘部１３０ｄと対向する部位に固定電極３１ｄが設けられている。
また、下部ガラス基板３には、これらの固定電極３１ａ〜ｄの電位を加速度センサの外部に取り出す（引き出す）ための中継部として機能する電極パッド３３１ａ〜ｄが設けられている。
図２（ａ）に示すポスト構造体１５ａ〜ｄは、電極パッド３３１ａ〜ｄと電気的にコンタクトをとった状態で下部ガラス基板３と接合されている。
なお、固定電極３１ａ〜ｄと電極パッド３３１ａ〜ｄとは、導電パターンによって接続されている。

図３（ｂ）に示すように、上部ガラス基板２の下面（可動部構造体１との対向面）には、錘部１３０ａと対向する部位に固定電極２１ａ、錘部１３０ｂと対向する部位に固定電極２１ｂ、錘部１３０ｃと対向する部位に固定電極２１ｃ、錘部１３０ｄと対向する部位に固定電極２１ｄが設けられている。
また、上部ガラス基板２には、これらの固定電極２１ａ〜ｄの電位を加速度センサの外部に取り出す（引き出す）ための中継部として機能する電極パッド２２１ａ〜ｄが設けられている。
図２（ａ）に示すポスト構造体１４ａ〜ｄは、電極パッド２２１ａ〜ｄと電気的にコンタクトをとった状態で上部ガラス基板２と接合されている。
なお、固定電極２１ａ〜ｄと電極パッド２２１ａ〜ｄとは、導電パターンによって接続されている。

上部ガラス基板２の下面（可動部構造体１との対向面）には、可動部構造体１（錘１３）の電位を加速度センサの外部に取り出す（引き出す）ための中継部として機能する電極パッド２１０が設けられている。
また、上部ガラス基板２の下面（可動部構造体１との対向面）には、ポスト構造体１５ａ〜ｄを介して下部ガラス基板３に設けられた固定電極３１ａ〜ｄの電位を加速度センサの外部に取り出す（引き出す）ための中継部として機能する電極パッド２３１ａ〜ｄが設けられている。
図２（ａ）に示すポスト構造体１５ａ〜ｄは、電極パッド３３１ａ〜ｄおよび電極パッド２３１ａ〜ｄと電気的にコンタクトをとった状態で上部ガラス基板２および下部ガラス基板と接合されている。

また、図３（ａ）に示すように、上部ガラス基板２には、加速度センサの信号を外部へ引き出す（取り出す）ためのビアホール４１０、４２１ａ〜ｄ、４３１ａ〜ｄが設けられている。
ビアホール４１０は、電極パッド２１０を介して、可動部構造体１（錘１３）の電位を加速度センサの外部に取り出す（引き出す）引き出し電極である。
また、ビアホール４２１ａ〜ｄは、電極パッド２２１ａ〜ｄを介して、固定電極２１ａ〜ｄの電位を加速度センサの外部に取り出し、ビアホール４３１ａ〜ｄは、電極パッド３３１ａ〜ｄ、ポスト構造体１５ａ〜ｄおよび電極パッド２３１ａ〜ｄを介して、固定電極３１ａ〜ｄの電位を加速度センサの外部に取り出す（引き出す）引き出し電極である。

図４（ａ）は、図３（ａ）に示すＡ−Ａ’部における加速度センサの断面を示した図である。
図４（ａ）に示すように、ビアホール４１０、４２１ａ〜ｄ、４３１ａ〜ｄは、上部ガラス基板２上の電極パッド２１０、２２１ａ〜ｄ、２３１ａ〜ｄの配設部分に設けられたスルーホール、スルーホールの内壁および底面に沿って形成された導電膜によって構成されている。
スルーホールは、上部ガラス基板２の外側から内側に向かって、即ち、電極の配置面に向かって開口面積が小径となるテーパー形状の貫通孔である。
また、スルーホール内部に設けられた導電膜は、可動部構造体１および上部ガラス基板２を接合した際に、確実に電極パッド２１０、２２１ａ〜ｄ、２３１ａ〜ｄと電気的コンタクト（導通）がとれるように構成されている。

また、図４（ａ）に示すように、梁１２および錘１３の上面（上部ガラス基板２との対向面）と上部ガラス基板２との間には、錘１３を可動にするための可動隙間１８が形成されている。上部ガラス基板２は、この可動隙間１８を封止するように接合されている。
梁１２の下面（下部ガラス基板３との対向面）および錘１３の底面即ち下面（下部ガラス基板３との対向面）と下部ガラス基板３との間、さらに錘１３の周部においても、錘１３を可動にするための可動隙間１９が形成されている。下部ガラス基板３は、この可動隙間１９を封止するように接合されている。
なお、可動隙間１８、１９は、より真空に近い状態となっている。このように、センサの内部を真空状態とすることにより、錘１３が動作する際の空気抵抗を低減することができ、加速度センサの検出感度（検出精度）を向上させることができる。

なお、可動部構造体１のフレーム１１、梁１２、錘１３を形成する際には、シリコン基板をプラズマによる深いトレンチエッチングを施すＤ−ＲＩＥ（ディープ−リアクティブ・イオン・エッチング）技術を利用して行う。
なお、ポスト構造体１４ａ〜ｄ、１５ａ〜ｄを同時に形成する場合も同様にＤ−ＲＩＥ技術を利用して行う
また、本実施の形態に係る加速度センサでは、可動部構造体１をシリコン基板を用いて形成しているが、可動部構造体１の形成部材はこれに限られるものではない。例えば、シリコン基板の中間層に酸化膜を埋め込んだＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレータ）基板を用いて形成してもよい。

この場合、中間の酸化膜層が梁１２や錘１３を加工する際のエッチング処理において、エッチング遮断層（ストップ層）として機能するため、厚み方向に対する加工精度を向上させることができる。
なお、ＳＯＩ基板を用いて可動部構造体１を形成する場合には、ＳＯＩ基板における支持層を用いて錘１３を形成し、一方の活性層を用いて梁１２を形成する。
上部ガラス基板２および下部ガラス基板３は、可動部構造体１を封止するように接合された固定基板である。上部ガラス基板２および下部ガラス基板３は、それぞれ、可動部構造体１のフレーム１１において陽極接合によって接合されている。

次に、このように構成される加速度センサの動作について説明する。
本実施の形態に係る加速度センサは、図４（ｂ）に示すように、加速度が作用すると、応力が働き錘１３の姿勢が変化する。即ち、錘１３が図４（ａ）に示す静止状態に対して傾く。
この錘１３の姿勢の変化（傾き、ねじれ量）を検出することによって、作用する加速度の向きや大きさを検出するようになっている。
また、本実施の形態に係る加速度センサは、フレーム１１の内壁面からセンサ（錘１３）の中心方向に延びる梁１２によって錘１３をフレーム１１の中空部に支持する構造となっている。このように、錘１３をフレーム１１内壁面から、即ち外側から支持することにより、錘１３は、加速度等の外力が作用する際に大きな変位量を得ることができる。

例えば、図４（ｂ）に示すように、ｘ軸方向に加速度が作用し、錘１３の姿勢がｘ軸に対して傾くと、固定電極２１ａ〜ｄ、３１ａ〜ｄと可動電極（錘１３）との距離が変化する。
詳しくは、固定電極２１ａ、２１ｂ、３１ｃ、３１ｄと可動電極との間の距離が小さくなり、一方、固定電極２１ｃ、２１ｄ、３１ａ、３１ｂと可動電極との間の距離が大きくなる。
このような、電極間の距離の変化は、電極間の静電容量の変化として現れ、これらの静電容量の変化に基づいて、錘１３の姿勢変化を検出することができる。

電極間の距離の変化、即ち電極間の静電容量の変化は、図示しない信号処理部（制御部）におけるＣ／Ｖ（静電容量／電圧）変換回路を用いて電気的に検出される。
本実施の形態に係る加速度センサでは、上述したビアホール４１０、４２１ａ〜ｄ、４３１ａ〜ｄを介してＣ／Ｖ変換回路に電極間の静電容量の検出信号が入力されるように構成されている。
検出された錘１３の姿勢の変化（傾斜方向、傾斜度合い等）に基づいて、信号処理部において、錘１３の姿勢の変化量を加速度の検出信号である電気信号に変換する。

上述したように、本実施の形態に係る加速度センサでは、ポスト構造体１４ａ〜ｄを錘１３の中央部（錘部１３０ｅ）の形成領域に配置し、またポスト構造体１５ａ〜ｄを梁１２の形成領域に配置している。
そのため、ポスト構造体１４ａ〜ｄ、１５ａ〜ｄによって、従来（図６）のように制限されることなく、錘１３を、フレーム１１の中空部のぎりぎりの範囲（領域）、即ち、フレーム１１の内壁面近傍まで有効的に形成することができる。
従って、従来と同等サイズのフレーム１１を用いた場合、より可動電極の大きい（広い）錘１３を形成することができる。
このように、錘１３の大型化を図ることにより、錘１３の検出部位を錘１３の中心からより離れた箇所、即ち、錘１３の変位量がより大きくなる部位に設けることができるため、加速度センサの検出感度（検出精度）をより向上させることができる。

また、本実施の形態に係る加速度センサでは、ポスト構造体１４ａ〜ｄを貫通させるための貫通孔１６ａ〜ｄが、重なり合うことなく独立して形成されている。即ち、ポスト構造体１４ａ〜ｄが貫通孔１６ａ〜ｄで区切られた状態で配置されている。
そのため、隣接する貫通孔１６ａ〜ｄ間に形成された区切り（仕切り）壁部が、ポスト構造体１４ａ〜ｄ間の容量結合を抑制（低減）させるためのシールドとして作用させることができ、加速度センサの検出感度（検出精度）をより向上させることができる。
なお、１つの貫通孔の内部に複数のポスト構造体を設ける場合には、ポスト構造体間にシールド板（壁）等のシールド手段を設けることが好ましい。

（変形例）
本実施の形態に係る加速度センサでは、上述したように、ポスト構造体１４ａ〜ｄ、１５ａ〜ｄをフレーム１１、梁１２および錘１３と同時に同一のシリコン基板を加工することによって形成することができる。
ただし、シリコン基板（またはＳＯＩ基板）にエッチング処理を施すことによってこれらの部位を形成する場合、各部位の間隔は、エッチング処理におけるアスペクト比によって制限される。
アスペクト比とは、立体形状の垂直（高さ）：水平（幅）の寸法比で相対的な厚みを示す指標である。
エッチング処理におけるアスペクト比とは、エッチングの進行の深さと孔や溝の開口幅比であり、例えば、深さ５μｍ、幅１μｍ、の溝のアスペクト比は５である。シリコンプロセスでつくられる形状のアスペクト比は概ね１０程度であり、そのため厚みのある立体形状はつくりにくい。

本実施の形態に係る加速度センサにおいては、錘１３の中央部（錘部１３０）に貫通孔１６ａ〜ｄおよびポスト構造体１４ａ〜ｄを形成する構造となっており、この貫通孔１６ａ〜ｄとポスト構造体１４ａ〜ｄとの遊び間隔（隙間）、即ち、貫通孔１６ａ〜ｄの内側面とポスト構造体１４ａ〜ｄの外側面との間隔の最小設定値はエッチング処理におけるアスペクト比によって制限される。
本実施の形態に係る加速度センサでは、ポスト構造体１４’ａ〜ｄを貫通孔１６ａ〜ｄの内部に適切に形成するために、即ち、貫通孔１６ａ〜ｄとの隙間を十分に確保するために、図５に示すようにポスト構造体１４’ａ〜ｄを肩部（段部）を有する２段構造とする。

詳しくは、図５に示すように、錘１３の中央部（錘部１３０ｅ）における上面（上部ガラス基板２との対向面）からの深さγまでのポスト構造体１４ａ〜ｄ’と貫通孔１６ａ〜ｄとの隙間をα、また、錘１３の中央部（錘部１３０ｅ）における下面（下部ガラス基板３との対向面）からの深さεまでのポスト構造体１４ａ〜ｄ’と貫通孔１６ａ〜ｄとの隙間をβに設定する。
なお、隙間長α、βは次の条件を満たすものとする。
（隙間長α）＞（深さγ）／（最大アスペクト比）
（隙間長β）＞（深さε）／（最大アスペクト比）

最大アスペクト比は、シリコン基板のエッチング技術の現状に依存する値であり、エッチング技術が発展するほど大きくなる。
シリコン基板のエッチング処理は、例えば、ドライエッチングの一種である、特定の方向にだけエッチングを進行させることができるＤ−ＲＩＥなどの異方性エッチングの技術を用いて行う。
本実施の形態に係る加速度センサにおいては、この隙間長αは、例えば１〜１０μｍ、より好ましくは１〜５μｍ程度に設定されている。また、錘体厚εは、５００μｍ程度に設定されている。
なお、ＳＯＩ基板を用いる場合には、活性層側を隙間長αで深さγのエッチング処理を施し、支持層側を隙間長βで深さεのエッチング処理を施すことが好ましい。ただし、この場合も隙間長αおよび隙間長βの関係は、図５に示すようにα＜βとなる。

本実施の形態に係る加速度センサの概略構造を示した斜視図である。 （ａ）は可動部構造体の上面部を示した平面図であり、（ｂ）は下部ガラス基板の上面部を示した平面図である。 （ａ）は上部ガラス基板の上面部を示した平面図であり、（ｂ）は上部ガラス基板の下面部を示した平面図である。 （ａ）は、図３（ａ）に示すＡ−Ａ’部における加速度センサの断面を示した図である。 ポスト構造体の変形例を示した図である。 従来の加速度センサのポスト構造体の配設例を示した図である。

符号の説明

１ 可動部構造体
２ 上部ガラス基板
３ 下部ガラス基板
１１ フレーム
１２ 梁
１３ 錘
１４ａ〜ｄ ポスト構造体
１５ａ〜ｄ ポスト構造体
１６ａ〜ｄ 貫通孔
１７ａ〜ｄ 貫通孔
１８、１９ 可動隙間
２１ａ〜ｄ 固定電極
３１ａ〜ｄ 固定電極
１３０ａ〜ｅ 錘部
２１０ 電極パッド
２２１ａ〜ｄ 電極パッド
２３１ａ〜ｄ 電極パッド
３３１ａ〜ｄ 電極パッド
４１０ ビアホール
４２１ａ〜ｄ ビアホール
４３１ａ〜ｄ ビアホール

Claims (5)

1. 中空部を有するフレームと、
   錘と、
   前記錘を前記フレームの中空部で支持する梁と、
   前記フレームの中空部を密封する第１の基板と、
   前記錘の中央部および前記梁の少なくとも一方に設けられた貫通孔を貫通し、端面が前記第１の基板に接合されたポスト構造体と、
   前記錘の姿勢変化を検出する姿勢検出手段と、
   前記姿勢検出手段の検出結果に基づいて、作用する力学量を出力する出力手段と、
   を備え、
   前記錘の中央部には、前記ポスト構造体が複数配設され、
   前記ポスト構造体は、それぞれ、隣接する前記貫通孔の間に形成される区切り壁で区切られ、さらに、長手方向に段差部が設けられ、特定のエッチング処理における最大アスペクト比をａとし、前記段差部における前記貫通孔の深さをγとした場合、各段差部において、α＞（γ／a）の関係を満たす間隔αを介して前記貫通孔の内側面と対向することを特徴とする力学量センサ。
2. 前記錘と対向して配設された電極を備え、
   前記姿勢検出手段は、前記錘と前記電極との間の静電容量の変化に基づいて前記錘の姿勢変化を検出し、
   前記第１の基板は、前記電極の電位を外部へ引き出すビアホールを有し、
   前記ポスト構造体は、前記ビアホールを封止することを特徴とする請求項１に記載の力学量センサ。
3. 前記第１の基板は、前記錘を介して対向して設けられた第２の基板および第３の基板からなり、
   前記ポスト構造体は、前記第２の基板と前記第３の基板とを電気的に接続することを特徴とする請求項１又は２に記載の力学量センサ。
4. 前記第１の基板に設けられた電極を具備し、
   前記姿勢検出手段は、前記電極と前記錘との間の静電容量の変化に基づいて前記錘の姿勢変化を検出し、
   前記ポスト構造体は、少なくとも前記電極の一部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の力学量センサ。
5. 前記ポスト構造体は、導電性を有する柱状部材からなることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の力学量センサ。

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