JPH05340961A - 加速度センサ - Google Patents

加速度センサ

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JPH05340961A
JPH05340961A JP4149287A JP14928792A JPH05340961A JP H05340961 A JPH05340961 A JP H05340961A JP 4149287 A JP4149287 A JP 4149287A JP 14928792 A JP14928792 A JP 14928792A JP H05340961 A JPH05340961 A JP H05340961A
Authority
JP
Japan
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movable electrode
substrate
hole
electrode
groove portion
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.)
Pending
Application number
JP4149287A
Other languages
English (en)
Inventor
Norio Ichikawa
範男 市川
Kiyomitsu Suzuki
清光 鈴木
Akira Koide
晃 小出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Priority to JP4149287A priority Critical patent/JPH05340961A/ja
Publication of JPH05340961A publication Critical patent/JPH05340961A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring 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
    • G01P2015/0805Measuring 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
    • G01P2015/0822Measuring 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
    • G01P2015/0825Measuring 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 for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828Measuring 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 for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

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  • Micromachines (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電容量式加速度センサの固定電極側の設け
たリード電極引出用のスルーホールのスムーズな完全充
填を図り、信頼性,歩留まり向上を図る。 【構成】 上下の固定電極11,21側のガラス基板1
0,20の間に可動電極3側のシリコン基板1がサンド
イッチ構造で積層接合され、ガラス基板10,20間の
少なくとも一方にスルーホール12が設けてある。スル
ーホール12には充填材16が充填される。基板1のう
ちスルーホール12と対向する位置及びその近辺にかけ
て充填材16を受け入れる溝部4が形成され、溝部4と
連なって可動電極空間17と外部空間とに通じる空気抜
き用の溝部4a,4bが形成され、溝部4bの一部が堤
状の凸部5となって、凸部5により空気抜き溝を一部底
上げして充填材の可動電極空間17への流れ込みを防止
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車,航空機等の移動
体の運動加速度を検出する静電容量式の加速度センサに
関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば、特開昭62−276
66号公報に開示されるように、可動電極と固定電極と
を微小空隙を介して対向配置し、可動電極が加速度に応
答して変位したときの可動電極・固定電極間の静電容量
の変化を基に加速度を検出する静電容量式の加速度セン
サが知られている。
【0003】この種の静電容量式加速度センサは、シリ
コン基板をエッチング等で微細加工して可動電極及びこ
れを支持するカンチレバー等をシリコン基板と一体成形
し、一方、固定電極をガラス基板等に薄膜形成し、一般
には、この固定電極付きガラス基板を2枚用意して、可
動電極側のシリコン基板を挾む形でサンドイッチ構造に
積層接合する構造を採用している。また、固定電極の少
なくとも一方側の基板にはスルーホールが穿設されて、
このスルーホールを通して固定電極のリード電極が基板
の外面に引出してある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のスル
ーホールには、水等の浸入を防ぐためシリコーンゴム等
を充填するが、スルーホールの内径がφ0.3〜φ0.
5mmと小さいために均一に充填することは困難で、特性
不良,信頼性低下を誘起する原因となっていた。
【0005】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、スルーホールへ充填材をスムーズに完全充填する
ことを可能にしてこの種加速度センサの信頼性を高める
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次のような課題解決手段を提案する。
【0007】一つは、前述した如き可動電極側の基板と
固定電極側の基板を積層接合し、固定電極側の基板にス
ルーホールが穿設されてこのスルーホールを介して前記
固定電極のリード電極が前記基板の外面に引出してあ
り、該スルーホールには充填材が充填してある加速度セ
ンサにおいて、前記可動電極側の基板のうち前記スルー
ホールと対向する位置及びその近辺にかけて前記充填材
を受け入れる溝部が形成され、且つこの溝部と連なって
可動電極側の空間と外部空間とに通じる空気抜き用の溝
部が形成してあるものを提案する(これを第1の課題解
決手段とする)。
【0008】もう一つは、第1の課題解決手段を前提と
して、前記空気抜き用の溝部のうち少なくとも可動電極
空間側に設けた溝部の一部が堤状の凸部となって、この
凸部により空気抜き溝部を一部底上げして、前記充填材
の前記可動電極空間への流れ込みを防止する構造を提案
する。
【0009】
【作用】第1の課題解決手段によれば、空気抜き用溝部
を可動電極空間と外部空間との双方に通じるように設け
たので、スルーホールにシリコーンゴム等の充填材をス
ルーホール内に均一に且つスムーズに押し込むことが可
能となり、スルーホールの完全充填ひいては気密性を高
める。
【0010】第2の課題解決手段によれば、可動電極空
間側に設けた空気抜き用溝部が凸部により底上げされる
ため、この凸部と固定電極側の隙間が極めて微小とな
り、この隙間が粘性を有する充填材に対して大きな抵抗
となって充填材の通過を阻止する。すなわち、前記凸部
が充填材の可動電極空間への流れ込みをせき止める機能
をなす。
【0011】なお、充填されたシリコーンゴム等が充填
材が可動電極空間まで流れ込むと、充填材が可動電極に
接触して可動電極の動きを妨害し、特性不良の原因とな
るが、本課題解決手段では、このような不具合の発生を
完全になくすことができる。
【0012】
【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。
【0013】図1は本発明の一実施例に係る静電容量式
加速度センサのゲージ部を示す断面図、図2の(A),
(B),(C)は、その可動電極付き基板と固定電極付
き基板の分解状態、同図の(D)はその積層接合状態を
示す斜視図である。なお、図2(D)のS−S´線は図
2(A)のS1−S1´線の位置と一致する箇所である。
【0014】加速度検出素子30はシリコン基板1を上
ガラス基板10,下ガラス基板20でサンドイッチに積
層接合した構造で、上ガラス基板10には固定電極11
が形成され、また、スルーホール12が穿設されて、固
定電極11のリード電極13がスルーホール12を介し
て上ガラス基板10の外面に引出されている。リード電
極13のうち上ガラス基板10の内面側に形成された部
分を符号13aで、スルーホール12の壁面に形成され
た部分を符号13bで、上ガラス基板10の外面側に形
成された部分を符号13bで示す。
【0015】一方、下ガラス基板20には、固定電極2
1が形成され、また、そのリード電極22が同一面上に
形成してある。
【0016】固定電極11,21はAl等の材料をスパ
ッタリング等で薄膜形成され、厚さが約0.5μm程度
に制御されて形成され、リード電極のうち13bが固定
電極11と、リード電極22が固定電極21と同時に形
成されるが、リード電極13のうちスルーホール12の
壁面に形成される要素13bと基板10外面に形成され
る要素13cは別にスパッタ,蒸着で形成される。
【0017】シリコン基板1は、KOH溶液の異方性エ
ッチングによりマイクロマシニング技術を応用して、カ
ンチレバー2a、2b、可動電極3を形成し、シリコン
基板1がカンチレバー2a,2bを介して可動電極3を
支持しつつ可動電極3の周囲に位置する。
【0018】検出素子30は、3mm×5mm程度の寸法サ
イズであり、上・下ガラス基板10,20とシリコン基
板1とはφ76〜φ102mm程度のウエハ状で陽極接合
される。その後、チップ状にダイサーで切断分割される
が、スルーホール12から切断時の冷却水がセンサ内部
に浸入するのを防ぐ必要があるため、図1に示すように
スルーホール12にはシリコーンゴム等の充填材16を
気密に充填する必要がある。この充填構造については、
次の加速度センサの動作原理の後説明する。
【0019】検出素子30に図1に示すような加速度G
が印加されると、カンチレバー2(2a、2b)に支持
された可動電極3が変位し、可動電極3と固定電極11
とのギャップL1、可動電極3と固定電極21とのギャ
ップL2がそれぞれ変化する。
【0020】この変化量は印加される加速度により異な
るため、ギャップの相対変化量△L=L1−L2の値から
加速度を検出することができる。実際には、この検出素
子と図示されていない駆動回路とを結合してギャップ△
Lの変化に相当する静電容量変化△Cを電気的に取出
し、加速度Gの大きさを検出するものである。
【0021】このような検出素子30において、充填材
16を気密にしかも適度に充填することが、検出素子の
特性及び信頼性の上で極めて重要である。
【0022】この課題に応えるに、本実施例では次のよ
うな構造を採用する。
【0023】すなわち、シリコーン基板1のうち固定電
極の側基板10のスルーホール12の対向する位置及び
その近辺にかけて図2(A)に示すようにスルーホール
12よりも大きい溝部4を形成し、この溝部4により充
填材16を受け入れ、さらに、空気抜きのための溝部と
して、可動電極空間17側に通じる溝部4bと外部空間
(大気側)に通じる溝部4aとを溝部4と連なって形成
した。溝の深さは20μm〜120μm程度が適当であ
り、溝4、4a、4bは、カンチレバー2、可動電極3
を形成するのと同様KOH溶液のエッチングにより形成
される。溝の深さが5μm以下と浅いと充填が困難とな
り均一な充填が得ずらい。
【0024】マスク印刷方式で充填された充填材16
は、溝4を埋め、左右に続く溝4a、4bへ流れ、4
a、4bの一部又は全部を埋めつくす。この際、可動電
極空間17まで流れ込むと特性及び信頼性上、不具合が
生じるため、本実施例では堤状の凸部5を溝4bの一部
に設け、この凸部5により溝4bの一部を底上げして空
間17への流れ込みを完全に防ぐ構造としている。
【0025】この流れ込みを完全に防ぐには、スルーホ
ール径、充填材の粘度、充填圧力によって、凸部5とリ
ード電極13付きの上ガラス基板10とのギャップを適
正に設定することが重要である。
【0026】本実施例では、スルーホール径φ0.3〜
0.5mm,シリコーンゴム充填材の粘度10000〜1
3000ポイズ、充填圧力2〜2.5kg/cm2の場
合、凸部とその上に構成されるガラス基板10とのギャ
ップを5μmとすれば、流れ込みを完全に防ぐことが可
能である。
【0027】なお、図1では凸部5は1ヶ所であるが、
複数カ所設けてもよく、さらに大気側に通じる溝4b側
い設けてもよい。
【0028】
【発明の効果】加速度を検出する素子の信頼性向上と、
特性不良の効果大である。また、本発明の構造を採用す
ることで、印刷充填方式によるするホールへのシリコー
ンゴム等の充填作業がより容易になり、しかも完全充填
を得、歩留り向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る加速度センサの断面図
【図2】上記実施例の分解斜視図及びその積層接合状態
を示す斜視図
【符号の説明】
1…シリコン基板(可動電極側の基板)、2a,2b…
カンチレバー(弾性支持体)3…可動電極、4…充填材
受け止め用溝部、4a,4b…空気抜き用溝部、5…凸
部、10…上ガラス基板(固定電極側の基板)、12…
スルーホール、16…充填材、20…下がラス基板(固
定電極側の基板)、11,21…固定電極、30…加速
度検出素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 清光 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 小出 晃 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可動電極を弾性支持しつつ該可動電極の
    周囲に配置される基板と、一面に固定電極が形成してあ
    る基板とを備え、前記可動電極及び固定電極が空隙を保
    って対向するよう前記基板同士が積層接合してあり、前
    記固定電極側の基板にスルーホールが穿設されてこのス
    ルーホールを介して前記固定電極のリード電極が前記基
    板の外面に引出してあり、該スルーホールには充填材が
    充填してある加速度センサにおいて、 前記可動電極側の基板のうち前記スルーホールと対向す
    る位置及びその近辺にかけて前記充填材を受け入れる溝
    部が形成され、且つこの溝部と連なって可動電極側の空
    間と外部空間とに通じる空気抜き用の溝部が形成してあ
    ることを特徴とする加速度センサ。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記空気抜き用の溝
    部のうち少なくとも可動電極空間側に設けた溝部の一部
    が堤状の凸部となって、この凸部により前記空気抜き用
    の溝部を一部底上げして、前記充填材の前記可動電極空
    間への流れ込みを防止する構造となっていることを特徴
    とする加速度センサ。
JP4149287A 1992-06-09 1992-06-09 加速度センサ Pending JPH05340961A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003530234A (ja) * 2000-04-07 2003-10-14 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング マイクロメカニック構造素子および相当する製造方法
US6924537B2 (en) 2003-07-16 2005-08-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device including a potential drawing portion formed at a corner

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