JPH04315056A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JPH04315056A JPH04315056A JP3079566A JP7956691A JPH04315056A JP H04315056 A JPH04315056 A JP H04315056A JP 3079566 A JP3079566 A JP 3079566A JP 7956691 A JP7956691 A JP 7956691A JP H04315056 A JPH04315056 A JP H04315056A
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Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐衝撃性、耐久性に優れ
た加速度センサに関する。
た加速度センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の加速度センサは、例えば一次元加
速度センサを立方体等のブロックの3方向に3つ取り付
け、三次元方向の加速度を検出していた。このためセン
サの実装が複雑で、かつ小型化が困難なものであった。 これを解決するものとして、シリコンウエハを使用し、
同一基板面上に三次元の加速度を検出する3素子を配置
したものが提案されている。例えば特開昭62ー118
260号公報に開示されたものがある。
速度センサを立方体等のブロックの3方向に3つ取り付
け、三次元方向の加速度を検出していた。このためセン
サの実装が複雑で、かつ小型化が困難なものであった。 これを解決するものとして、シリコンウエハを使用し、
同一基板面上に三次元の加速度を検出する3素子を配置
したものが提案されている。例えば特開昭62ー118
260号公報に開示されたものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】加速度センサのカンチ
レバーは、振動を感知する重りを薄肉板により支持し、
この薄肉板を基体に取り付けている。このカンチレバー
の取り付け方法は、基体に接着固定したり、またはカン
チレバーを金属またき半導体基板に一体加工により形成
されていた。特に、基体とカンチレバー側面との連結部
分は鋭いエッジ部を形成している。そのため、重りに振
動が加わると、上記連結部分に力による応力集中が生じ
、カンチレバーの根本で破壊が起こる。この場合、半導
体基板では割れを生じ、一方金属基板では塑性変形によ
る曲げが生ずるという問題があった。本発明の目的は、
カンチレバーの根本への応力集中を低下させ、過大衝撃
に対する強度を高めた加速度センサを提供することであ
る。
レバーは、振動を感知する重りを薄肉板により支持し、
この薄肉板を基体に取り付けている。このカンチレバー
の取り付け方法は、基体に接着固定したり、またはカン
チレバーを金属またき半導体基板に一体加工により形成
されていた。特に、基体とカンチレバー側面との連結部
分は鋭いエッジ部を形成している。そのため、重りに振
動が加わると、上記連結部分に力による応力集中が生じ
、カンチレバーの根本で破壊が起こる。この場合、半導
体基板では割れを生じ、一方金属基板では塑性変形によ
る曲げが生ずるという問題があった。本発明の目的は、
カンチレバーの根本への応力集中を低下させ、過大衝撃
に対する強度を高めた加速度センサを提供することであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は基部にカンチレバーを一体加工し、前記
カンチレバーの歪み応力が発生する部位に歪ゲージを配
置した加速度センサであって、前記カンチレバー側面と
基部の連結部分が曲面加工されていることを特徴とする
ものである。
めに、本発明は基部にカンチレバーを一体加工し、前記
カンチレバーの歪み応力が発生する部位に歪ゲージを配
置した加速度センサであって、前記カンチレバー側面と
基部の連結部分が曲面加工されていることを特徴とする
ものである。
【0005】
【作用】カンチレバーの振動時には、カンチレバーの薄
肉部が変形し、基部とカンチレバー側面との連結部分に
振動力による応力集中が起こる。この応力は連結部分の
曲面加工により分散され、該部分での破壊が起りにくく
なるため、カンチレバーの過大衝撃に対する強度は高め
られる。
肉部が変形し、基部とカンチレバー側面との連結部分に
振動力による応力集中が起こる。この応力は連結部分の
曲面加工により分散され、該部分での破壊が起りにくく
なるため、カンチレバーの過大衝撃に対する強度は高め
られる。
【0006】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
なお、本実施例は一体形成により同一基板上に一次元加
速度センサが三次元方向の加速度を独立して検出できる
ように配置された三次元加速度センサへの適用である。 図1Aは三次元加速度センサのセンサチップが示されて
いる。
速度センサが三次元方向の加速度を独立して検出できる
ように配置された三次元加速度センサへの適用である。 図1Aは三次元加速度センサのセンサチップが示されて
いる。
【0007】センサチップ1は、同一基板上にX方向加
速度センサのカンチレバー2、Y方向加速度センサのカ
ンチレバー3およびZ方向加速度センサのカンチレバー
4が配置され、各方向の加速度を独立して検出できるよ
うに配置されている。
速度センサのカンチレバー2、Y方向加速度センサのカ
ンチレバー3およびZ方向加速度センサのカンチレバー
4が配置され、各方向の加速度を独立して検出できるよ
うに配置されている。
【0008】センサチップ1は、図2に示すように、例
えば鉄、ステンレス、ベリリウム合金(ベリリウム銅等
)の金属基板5表面に電気絶縁層6、例えばSiO2(
酸化ケイ素)またはSiN(チッ化ケイ素)がCVD装
置により形成され、この電気絶縁層6にCr等のゲージ
膜7、Al等の配線8、AlまたはCu等のパッド9が
スパッタにより形成されている。
えば鉄、ステンレス、ベリリウム合金(ベリリウム銅等
)の金属基板5表面に電気絶縁層6、例えばSiO2(
酸化ケイ素)またはSiN(チッ化ケイ素)がCVD装
置により形成され、この電気絶縁層6にCr等のゲージ
膜7、Al等の配線8、AlまたはCu等のパッド9が
スパッタにより形成されている。
【0009】金属基板6の表面の成膜が終了した後に、
カンチレバーの製作が行われる。まず図3Aに示すZ方
向の加速度を検出するためのカンチレバー4が基板裏面
よりエッチング(図1のe部分)され、薄肉部10が形
成される。このエッチングではカンチレバー側面と周辺
厚肉部(基部)11およびカンチレバー裏面と周辺厚肉
部の連結部分が曲面(R)加工される。次いでX,Yお
よびZ方向のカンチレバー2〜4の外形のエッチングが
行われ、一端が周辺厚肉部11に連結された片持構造に
形成される。上記外形のエッチングにより、カンチレバ
ーは自由端側に重り部12が設けられ、この重り部12
と周辺厚肉部11との間を薄肉部10により接続された
構造になっている。このエッチングの際にはXおよびY
方向のカンチレバー2,3に薄肉部10が形成され、カ
ンチレバー側面と周辺厚肉部および薄肉部と重り部の連
結部分が曲面(R)加工される。
カンチレバーの製作が行われる。まず図3Aに示すZ方
向の加速度を検出するためのカンチレバー4が基板裏面
よりエッチング(図1のe部分)され、薄肉部10が形
成される。このエッチングではカンチレバー側面と周辺
厚肉部(基部)11およびカンチレバー裏面と周辺厚肉
部の連結部分が曲面(R)加工される。次いでX,Yお
よびZ方向のカンチレバー2〜4の外形のエッチングが
行われ、一端が周辺厚肉部11に連結された片持構造に
形成される。上記外形のエッチングにより、カンチレバ
ーは自由端側に重り部12が設けられ、この重り部12
と周辺厚肉部11との間を薄肉部10により接続された
構造になっている。このエッチングの際にはXおよびY
方向のカンチレバー2,3に薄肉部10が形成され、カ
ンチレバー側面と周辺厚肉部および薄肉部と重り部の連
結部分が曲面(R)加工される。
【0010】次に各方向のカンチレバーの構成を説明す
る。なお、X,Y方向加速度センサのカンチレバーは同
一構造のものを用い、その感知方向を90度ずらせて配
置されるため、ここではX方向カンチレバーについての
み説明する。
る。なお、X,Y方向加速度センサのカンチレバーは同
一構造のものを用い、その感知方向を90度ずらせて配
置されるため、ここではX方向カンチレバーについての
み説明する。
【0011】X方向カンチレバーは、図4Aに示すよう
に、検出方向の薄肉部10の厚みに対してZ方向の薄肉
部の長さが寸法において大きく形成、すなわち検出方向
に薄く、Z方向に厚く形成されており、薄肉部10が検
出方向に対して変形(振幅)し易く、またチップの厚み
(Z)方向に対して変形(振幅)しにくい構造になって
いる。
に、検出方向の薄肉部10の厚みに対してZ方向の薄肉
部の長さが寸法において大きく形成、すなわち検出方向
に薄く、Z方向に厚く形成されており、薄肉部10が検
出方向に対して変形(振幅)し易く、またチップの厚み
(Z)方向に対して変形(振幅)しにくい構造になって
いる。
【0012】図示の検出方向X(Y)の振動が加わった
とき、薄肉部10と周辺厚肉部11の連結部分に歪み応
力が発生する。この歪み応力を検知するため、薄肉部1
0には、図4Bに示す1対の歪ゲージ7が配置されてい
る。これらの歪ゲージ7は配線8によりバッド9に接続
され、外部においてブリッジ回路が構成される。
とき、薄肉部10と周辺厚肉部11の連結部分に歪み応
力が発生する。この歪み応力を検知するため、薄肉部1
0には、図4Bに示す1対の歪ゲージ7が配置されてい
る。これらの歪ゲージ7は配線8によりバッド9に接続
され、外部においてブリッジ回路が構成される。
【0013】Z方向カンチレバーは、図3Aに示すよう
に、検出方向の薄肉部10の厚みに対してY方向の幅が
寸法において大きく形成されており、チップの垂直(Z
)方向に対して変形し易く、一方XおよびY方向に対し
て変形しにくい構造になっている。図示のZ方向の振動
が加わったとき、薄肉部10と周辺厚肉部11の連結部
分に歪み応力が発生する。この歪み応力を検知するため
、薄肉部10には、図3Bに示す1対の歪ゲージ7が配
置されている。
に、検出方向の薄肉部10の厚みに対してY方向の幅が
寸法において大きく形成されており、チップの垂直(Z
)方向に対して変形し易く、一方XおよびY方向に対し
て変形しにくい構造になっている。図示のZ方向の振動
が加わったとき、薄肉部10と周辺厚肉部11の連結部
分に歪み応力が発生する。この歪み応力を検知するため
、薄肉部10には、図3Bに示す1対の歪ゲージ7が配
置されている。
【0014】上記実施例の加速度センサのセンサチップ
の作用を説明する。ある方向の加速度によりカンチレバ
ーが振動すると、カンチレバーの薄肉部が変形し、この
変形量が歪ゲージによって電気量で検出される。このと
きカンチレバーの根本、すなわち周辺厚肉部とカンチレ
バー側面との連結部分に振動力による応力集中が起こる
。しかし、連結部分が曲面加工されているため、応力は
分散され、該部分での破壊が起りにくい状態になる。
の作用を説明する。ある方向の加速度によりカンチレバ
ーが振動すると、カンチレバーの薄肉部が変形し、この
変形量が歪ゲージによって電気量で検出される。このと
きカンチレバーの根本、すなわち周辺厚肉部とカンチレ
バー側面との連結部分に振動力による応力集中が起こる
。しかし、連結部分が曲面加工されているため、応力は
分散され、該部分での破壊が起りにくい状態になる。
【0015】ところで、三次元加速度センサとしては、
図1に示すように、各方向の振動に対して感度を持たせ
るようにカンチレバーが配置されているため、各カンチ
レバーに配置されている歪ゲージは当該方向の加速度成
分の大きさを検出することになる。したがって、3方向
のセンサ出力を解析することにより、加速度の方向や大
きさを計測することができる。
図1に示すように、各方向の振動に対して感度を持たせ
るようにカンチレバーが配置されているため、各カンチ
レバーに配置されている歪ゲージは当該方向の加速度成
分の大きさを検出することになる。したがって、3方向
のセンサ出力を解析することにより、加速度の方向や大
きさを計測することができる。
【0016】上記実施例ではカンチレバーの外形をエッ
チング加工しているが、ワイヤーカットによる放電加工
も適用できる。またセンサチップの基板として、本実施
例では金属基板を使用しているが、カンチレバー側面に
曲面加工ができる他の材料から成る基板を使用すること
もできる。
チング加工しているが、ワイヤーカットによる放電加工
も適用できる。またセンサチップの基板として、本実施
例では金属基板を使用しているが、カンチレバー側面に
曲面加工ができる他の材料から成る基板を使用すること
もできる。
【0017】
【発明の効果】上述のとおり、本発明によれば、カンチ
レバー側面と基部厚肉部の連結部分が曲面加工されてい
るため、カンチレバーの根本への応力集中が低下し、過
大衝撃に対する強度が高まり、優れた耐衝撃性、耐久性
が得られる。
レバー側面と基部厚肉部の連結部分が曲面加工されてい
るため、カンチレバーの根本への応力集中が低下し、過
大衝撃に対する強度が高まり、優れた耐衝撃性、耐久性
が得られる。
【図1】本発明の実施例を示す三次元加速度センサのセ
ンサチップの斜視図である。
ンサチップの斜視図である。
【図2】図1a−a線に沿った断面図である。
【図3】Z方向加速度センサを構成するカンチレバーで
、図3Aは斜視図、図3Bはbーb線に沿った断面図で
ある。
、図3Aは斜視図、図3Bはbーb線に沿った断面図で
ある。
【図4】X(Y)方向加速度センサを構成するカンチレ
バーで、図4Aは斜視図、図4Bは歪ゲージの配置部分
の拡大図である。
バーで、図4Aは斜視図、図4Bは歪ゲージの配置部分
の拡大図である。
1 センサチップ
2 X方向カンチレバー
3 Y方向カンチレバー
4 Z方向カンチレバー
5 基板(金属)
6 電気絶縁層
7 歪ゲージ
10 薄肉部
11 周辺厚肉部
12 重り部
Claims (1)
- 【請求項1】 基部にカンチレバーを一体加工し、前
記カンチレバーの歪み応力が発生する部位に歪ゲージを
配置した加速度センサであって、前記カンチレバー側面
と基部の連結部分が曲面加工されていることを特徴とす
る加速度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3079566A JPH04315056A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3079566A JPH04315056A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 加速度センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04315056A true JPH04315056A (ja) | 1992-11-06 |
Family
ID=13693561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3079566A Pending JPH04315056A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 加速度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04315056A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-04-12 JP JP3079566A patent/JPH04315056A/ja active Pending
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