JP5897822B2 - 加速度スイッチ - Google Patents
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Description
質量体の体積を変える方法は、具体的には質量体のXY面内の表面積を変えることである。また、他の具体的方法は質量体の一部をエッチングにより削除することである。
または円弧状の梁の寸法、または質量体と対向電極との間隔を変えることで、単一の加速度感度の閾値を持った加速度スイッチを、例えば0.1Gから2Gまで0.2Gステップで複数用意し、多種類感度の加速度スイッチをユーザに供給することができる。
図5は意匠登録1310053号に見られる質量体内部の空間に対向電極を持つ、無指向性加速度スイッチ100の構成を説明する、上面側から見た図である。101は加速度スイッチ100の周辺部(外枠)、102から105は錘106を支える梁。107は対向電極である。しかし梁が4本と多く複雑なため、詳細の説明は図5に代わって梁が1本の場合の図2を用いて行う。
X方向の最大変位:23.67
Y方向の最大変位: 3.42
梁の厚さが40マイクロメーターの場合の錘の変位。(単位はマイクロメーター)
X方向の最大変位:12.17
Y方向の最大変位: 1.87
梁の厚さが20マイクロメーターの場合の錘の変位。(単位はマイクロメーター)
Y方向の最大変位:23.70
X方向の最大変位: 0.65
梁の厚さが40マイクロメーターの場合の錘の変位。(単位はマイクロメーター)
Y方向の最大変位:12.09
X方向の最大変位: 0.34
1)X軸方向に加速度を加えた場合のX軸方向の最大変位とY軸方向に加速度を加えた 場合のY軸方向の最大変位との差は0.12%程度であり、X、Y方向にほぼ同等
の変位を示す。
2)X軸方向に加速度を加えた場合、傾きとしてY方向へ変位する量は、X方向の最大 変位の14%程度、および15%程度である。
3)Y軸方向に加速度を加えた場合、傾きとしてX方向へ変異する量は、Y方向の最大 変位の2.7%程度、および2.8%程度であった。
本スイッチの構造では、感度は梁の部分のバネ定数に反比例している。バネ定数kは、式(1)で示される。
w:梁の厚さ
t:梁の幅
L:梁の長さ
すなわち、式(1)より次の事が言える。
1.梁の厚さと感度は1次比例する。梁が厚ければバネ定数も大きくなり、感度も悪く なる。
2.梁の幅と感度は3次比例する。梁の幅が大きくなるとバネ定数も大きくなり、感度 も悪くなる。
錘の重さを決めているのは質量体203の体積であるが、これはシリコンウェハの厚みと図4に示されている質量体203のXY面内の表面積の積である。
まず、シリコンウェハの厚みはそのまま錘の厚みとなるため、シリコン自体も厚い方が変移量が多くなり高感度となる。しかしここでドライエッチング処理の制約がある。このシリコンのエッチングにはドライエッチングの一種のボッシュプロセスが適用されて厚いシリコンを高速にエッチングすることが可能である。しかしあまりにも厚い場合はボッシュプロセスを用いてもシリコンエッチングの処理時間が長すぎて、コストアップになり、また錘の寸法、形状の制御が困難となる。したがって350μm程度を使用することが望ましい。
101 加速度スイッチ100の周辺部
102 加速度スイッチ100の梁部分
103 加速度スイッチ100の梁部分
104 加速度スイッチ100の梁部分
105 加速度スイッチ100の梁部分
106 加速度スイッチ100の錘部分(質量体)
107 加速度スイッチ100の対向電極
200 加速度スイッチ
201 加速度スイッチ200の周辺部
202 加速度スイッチ200の梁部分
203 加速度スイッチ200の錘部分(質量体)
204 加速度スイッチ200の対向電極
205 加速度スイッチ200の第1基板
206 加速度スイッチ200の第3基盤
207 加速度スイッチ200の貫通電極
208 加速度スイッチ200の貫通電極
209 SOIウエハの活性層
Claims (3)
- 内側に空間を持つ質量体と、
前記質量体を支え、かつ前記質量体を取り囲むように配置された、SOIウエハの活性層からなる円弧状の梁と、
前記質量体の前記空間内に配置された対向電極と、
前記質量体の前記対向電極に向き合う内側部分に設けられた第1切削部と前記第1切削部よりも深く切削された第2切削部とからなる内側切削部分と、
を有し、
前記内側切削部分の大きさに応じた加速度感度の閾値を有している加速度スイッチ。 - 内側に空間を持つ質量体と、
前記質量体を支え、かつ前記質量体を取り囲むように配置された、SOIウエハの活性層からなる円弧状の梁と、
前記質量体の前記空間内に配置された対向電極と、
前記質量体の前記対向電極に向き合う内側部分に設けられた第1切削部と前記第1切削部よりも深く切削された第2切削部とからなる内側切削部分と、
前記質量体の前記対向電極とは反対側の外側部分に設けられた外側切削部分と、
を有し、
前記外側切削部分の大きさに応じた加速度感度の閾値を有している加速度スイッチ。 - 内側に空間を持つ質量体と、
前記質量体を支え、かつ前記質量体を取り囲むように配置された、SOIウエハの活性層からなる円弧状の梁と、
前記質量体の前記空間内に配置された対向電極と、
前記質量体の前記対向電極に向き合う内側部分に設けられた第1切削部と前記第1切削部よりも深く切削された第2切削部とからなる内側切削部分と、
を備え、
前記質量体は面積を有する水平な上面と一様な厚みを有し、前記上面の面積に応じた加速度感度の閾値を有している加速度スイッチ。
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