JPH07128364A - 容量式加速度センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ５層積層構造の容量式加速度センサの電気的
接続の信頼性を高め、製造の合理化，製品管理を容易に
する。 【構成】 可動電極１Ａを有する中層部シリコン板１、
固定電極２Ａ，３Ａを有する準中層のガラス板２，３
と、外層部シリコン電極板４，５との５層を備えて積層
型の容量式加速度センサを構成する。ガラス板２，３に
設けた孔６，７面には、固定電極２Ａ，３Ａから導いた
リード電極膜８，９が形成され、このリード電極膜末端
８′，９′が各ガラス板２，３の外側の面に張り出し、
このリード電極膜張出し部８′，９′が外層部シリコン
電極板４，５に機械的或いは共晶により接触する。これ
らの５層は同時陽極接合したり、また、シリコン板４，
５をガラス板２，３上に部分的に乗せて外からガラス板
２，３を介してセンサ内部を可視化してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加速度を可動電極・固
定電極間の静電容量の変化から検出する容量式加速度セ
ンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平２−１３４５７
０号公報に開示されるように５層積層型の容量式加速度
センサが提案されている。

【０００３】この種の５層積層構造体は、第３層（中間
層）を可動電極付きの中層部シリコン板とし、その両面
に配置した準中間層たる第２層，第４層を固定電極付き
のガラス板とし、最外層となる第１，第５層を外層部シ
リコン電極板とする。

【０００４】また、前記固定電極付きガラス板にスルー
ホールを設けて、このスルーホールに固定電極のリード
電極膜を設けると共に導電性充填材を封入し、このリー
ド電極膜，導電性充填材を介して前記固定電極と前記外
層部シリコン電極板とを電気的に接続している。また、
これらの５層積層要素は互いに陽極接合される方式が提
案されている。リード電極膜は、例えばスルーホールに
金属膜をスパッタあるいは蒸着により形成して成る。

【０００５】この５層積層構造型の容量式加速度センサ
は、外層部のシリコン電極板が前記スルーホールを遮蔽
することにより気密性の向上を図ると共に、外層部シリ
コン電極板全体がそのままリード電極の一部として利用
できるので、リード電極への外部導電線に対する接続箇
所の選択範囲を広げる利点を有するが、その製造過程及
びリード電極の接続構造などに次のような改善すべき点
があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１６は、従来提案さ
れた５層積層型の容量式加速度センサの一部を示す断面
図で、１は中層となる中層部シリコン板で、可動電極１
Ａがビーム１Ｂを介して支持され、２，３は準中層とな
るガラス板で、ガラス板２，３には、中層部シリコン板
１の両面に対向する固定電極２Ａ，３Ａが配設され、そ
の外側に外層部シリコン電極板４（図１６では、ガラス
板３の下部に配置される外層部シリコン電極板について
は図示省略してある）が配置してある。

【０００７】準中層となる各ガラス板２，３には、スル
ーホール６，７が設けられ、各スルーホール６，７に
は、固定電極２Ａ，３Ａに通じるリード電極膜８，９の
一部が延設されると共に、スルーホール６，７には導電
性充填材１０が封入され、この導電部材１０及びリード
電極膜８，９を介して固定電極と外層部シリコン電極板
とが電気的に接続されている。

【０００８】このような構成において、導電材料１０
は、焼結などで封入されるために、ひけ等により外層部
シリコン電極板・スルーホール導電材料間に隙間Ｇが生
じ易く、電気的導通の信頼性が低下する傾向がある。

【０００９】また、上記の５層積層構造体を製作する場
合には、各積層要素を陽極接合するが、先ず、上側のガ
ラス板２と外層部シリコン電極板４を、次に下側のガラ
ス板３と外層部シリコン電極板（図１６では図示省略）
を、次にこれらの積層されたものと中層部シリコン板２
とを陽極接合し、計三回の陽極接合プロセスを経て容量
式加速度センサを製作する方式が考えられていた。

【００１０】しかし、このような接合方式は、接合プロ
セスが多くなり、また、接合時には、中層部シリコンの
可動電極とガラス板側の固定電極とに、陽極接合時の高
電圧印加による静電気力で可動電極が固定電極に溶着す
ることなど問題が起こり得るなどの改善すべき点があっ
た。ここで、電極の溶着とは、可動電極と固定電極とが
静電吸引し合って短絡電流がこれらの電極間に流れるこ
とで、電極間の接触部が溶けで電極同士が接着してしま
う現象をいう。

【００１１】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、この種容量式加速度センサの電気的接続の信頼性
を高め、また、その他に、製造の合理化，製品管理を容
易にする容量式加速度センサ及びその製造方法を提供す
るにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の基本的な課題解
決手段を、実施例で用いる符号を引用して説明する。

【００１３】第１の発明は、図１に示すように、可動電
極１Ａを有する中層部シリコン板１と、前記可動電極１
Ａの両面に対向する固定電極２Ａ，３Ａを有して前記中
層部シリコン板１の両面に積層された準中層のガラス板
２，３と、前記ガラス板２，３の外側に積層された外層
部シリコン電極板４，５との５層を備えた積層型の容量
式加速度センサにおいて、前記各ガラス板２，３にスル
ーホール６，７が配設されて、このスルーホール６，７
の孔面には、前記固定電極２Ａ，３Ａから導いたリード
電極膜８，９が形成されると共に、このリード電極膜
８，９の末端８′，９′が前記各ガラス板２，３の外側
の面に前記スルーホール６，７から張り出すように延設
され、このリード電極膜張出し部８′，９′が前記外層
部シリコン電極板４，５に接触して、前記固定電極２
Ａ，３Ａと前記外層部シリコン電極板４，５とが電気的
に接続して成る。

【００１４】第２の発明は、図９（ｃ）に示すように、
可動電極１Ａを有する中層部シリコン板１と、前記可動
電極１Ａの両面に対向する固定電極２Ａ，３Ａを有して
前記中層部シリコン板１の両面に積層されたガラス板
２，３とを備えた容量式加速度センサにおいて、前記各
ガラス板２，３の前記固定電極２Ａ，３Ａの配置スペー
スをエッチングにより凹部１４となるよう刻設し、この
凹部１４により前記可動電極３Ａの両面と前記固定電極
２Ａ，３Ａ間に可動電極の加速度応動用の微小間隙を設
定して成る。なお、第２の発明は、５層積層構造体以外
のものでも適用可能である。一方、前記第１発明、以下
に述べる第３発明、第４発明は積層要素を少なくとも前
記中層部シリコン板１、準中層のガラス板２，３、外層
部シリコン電極板４，５の５層を備えることを前提とす
る。

【００１５】第３の発明は、第１，第２の発明同様に、
中層部シリコン板１、準中層のガラス板２，３、外層部
シリコン電極板４，５を備えた容量式加速度センサにお
いて、図１１に示すように前記外層部シリコン電極板
４，５の面積Ｓ１と前記ガラス板２，３の面積Ｓ２とを
Ｓ１≪Ｓ２の関係に設定して、前記ガラス板２，３面上
の一部を前記外層部シリコン電極板４，５の占有スペー
スとし、この占有スペース以外の残りのガラス板面上空
間１５及び前記ガラス板２，３を通して前記中層部シリ
コン板１の可動電極１Ａ配置空間を可視化して成る。

【００１６】第４の発明は、前記の如き中層部シリコン
板１、準中層部のガラス板２，３、外層部シリコン電極
板４，５の５層の積層構造体を接続する製造プロセにお
いて、図５に示すように前記外層部シリコン電極板４，
５及び中層部シリコン板１を接合電圧Ｅの（＋）側電極
に接続し、且つ前記ガラス板２，３に設けた固定電極２
Ａ，３Ａも前記外層部シリコン電極板４，５及びリード
電極膜８，９を介して前記中層部シリコン板１と同電位
とし、一方、前記ガラス板２，３を前記接合電圧Ｅの
（−）側電極に接続して、これらの５層積層要素を同時
に陽極接合することを特徴とする。

【００１７】

【作用】第１の発明によれば、ガラス板２，３のスルー
ホール６，７を通したリード電極膜８，９の末端（電極
膜張出し部８′，９′）が各ガラス板２，３と外層部シ
リコン電極板４，５との間に介在することで、各電極膜
張出し部８′，９′が外層部シリコン電極板４，５に確
実に面接触し、固定電極２Ａ，３Ａと外層部シリコン電
極板４，５との電気的接続の信頼性を高める。

【００１８】第２の発明によれば、準中層となるガラス
板２，３の可動電極対向面側に凹部１４を形成し、この
凹部１４に固定電極２Ａ，３Ａを形成することで、この
凹部１４の深さ分だけ固定電極２Ａ，３Ａと可動電極１
Ａ間に可動電極加速度応動用の微小間隙（数μｍ程度）
が確保される。

【００１９】この凹部１４は、半導体プロセス等に用い
られるレジスト或いは金や白金の金属材料をマスク材と
して、フッ酸系のエッチング液で行うことができる（凹
部１４の深さは数μｍ程度であるので、ガラスであって
も、この程度ならエッチング加工を行い得る）。従来
は、中層部シリコン板１に可動電極１Ａ及びビーム１Ｂ
をエッチング（ホトリソプロセス）により成形した後
に、可動電極・固定電極間の微小間隙を確保するため、
可動電極１Ａの両面をその他の中層部シリコン板１′の
枠の部分との間に段差がつくようにエッチング加工して
いたが、この手法は、シリコンのエッチングプロセスが
増え加工が煩雑化するのに対し、本発明では、シリコン
の段差形成のホトリソプロセスを削減できる。

【００２０】第３の発明によれば、ガラス板２，３面上
に外層部シリコン電極板４，５以外の余りの空間１５を
確保し、この空間１５及びガラス板２，３を通して中層
部シリコン板１の可動電極１Ａの配置空間を可視化でき
るので、可動電極１Ａが固定電極に溶着した場合や可動
電極を支持するビームに損傷が生じている場合の不具合
を外部から容易に視認して、センサ製作後の良否の判定
が容易となる。

【００２１】第４の発明によれば、中層部シリコン板
１、準中層のガラス板２，３、外層部シリコン電極板
４，５の５層積層構造体を同時に陽極接合できると共
に、接合時にガラス板２，３に設けた固定電極２Ａ，３
Ａを中層部シリコン板１の可動電極１Ａと同電位に接続
することで、陽極接合時の静電気力による可動電極の溶
着を防止する。

【００２２】

【実施例】図１は本発明の第１実施例に係る容量式加速
度センサの縦断面図である。

【００２３】図１における容量式加速度センサは、中層
部シリコン板１、その両面に積層された準中層のガラス
板２，３、ガラス板２，３の外側に積層された外層部シ
リコン電極板４，５の５層積層構造体より成る。ここで
は、図面の積層態様にあわせてガラス板２を上ガラス板
と称し、ガラス板３を下ガラス板と称し、外層部シリコ
ン電極板４を上シリコン電極板と称し、外層部シリコン
電極板５を下シリコン電極板と称する。

【００２４】中層部シリコン板１は、可動電極１Ａ及び
これを支持するビーム１Ｂをエッチング加工により一体
成形してある。

【００２５】上，下のガラス板２，３はパイレックスガ
ラスにより形成され、可動電極１Ａの両面に対向する面
にそれぞれの固定電極２Ａ，３Ａが膜状に形成してあ
り、また、スルーホール６，７が穿設されている。８，
９は固定電極２Ａ，３Ａから延設されたリード電極膜
で、スルーホール６，７の孔面に導かれ各ガラス板２，
３の外側の面にスルーホール６，７からフランジ状に張
り出すように延設され、このリード電極膜張出し部
８′，９′がそれぞれ上シリコン電極板４・上ガラス板
２間及び下シリコン電極板５・下ガラス板３間に介在す
ることで各シリコン電極板４，５に挾圧状態で面接触
し、固定電極２Ａが上シリコン電極板４に、固定電極３
Ａが下シリコン電極板５に電気的に接続されている。

【００２６】固定電極２Ａ，３Ａ及びリード電極膜８，
９は、スパッタや蒸着により形成してある。

【００２７】ここで、中層部シリコン板１、上ガラス板
２、下ガラス板３、上シリコン電極板４及び下シリコン
電極板５は陽極接合技術により５層同時に接合される。

【００２８】そして、加速度に対応した電気的信号は可
動電極１Ａと固定電極２Ａあるいは３Ａ間の静電容量と
して得られ、この電気信号が、固定電極側では、固定電
極２Ａ，リード電極８，上シリコン電極板４或いは固定
電極３Ａ，リード電極９，下シリコン電極板５を介して
外部に取り出される。

【００２９】各リード電極膜８，９の張出し部８′，
９′は、電極膜を例えばＡｕやＡｌの材料とし上シリコ
ン電極板４，下シリコン電極板５と接合した後、高温で
熱処理してもよく、このようにすればシリコンと金属の
共晶結合でより信頼性を向上した導通が得られる。

【００３０】図２の（ａ）〜（ｅ）に、上記実施例に係
る静電容量式加速度センサの５層積層要素を部品ごとに
分けた断面図を、図３の（ａ）〜（ｅ）にその平面図を
示す。

【００３１】これらの図において、（ａ）は導電性を有
する上シリコン電極板４、（ｅ）は導電性を有する下シ
リコン電極板５である。

【００３２】（ｂ），（ｄ）に示す上ガラス板２，３に
はサンドブラスト法などにより外部に電極を引きだすた
めのスルーホール６，７が加工してある。接合前、上ガ
ラス板２，３にはスッパタや蒸着で固定電極２Ａ，３Ａ
やこれと接続されるようにスルーホール６，７の孔面ま
でリード電極膜８，９を形成する。次に、反対の面側か
らスッパタや蒸着でリード電極膜８，９の末端部８′，
９′をフランジ状に張出し形成する。（ｃ）の中層部シ
リコン板１には異方性エッチング等により可動電極１Ａ
や、可動電極１Ａと固定電極２Ａ、３Ａ間の間隙を確保
するための面段差（可動電極１Ａ面を中層部シリコン板
１の枠部１′の面より低くする面段差）加工される。

【００３３】図４は、上記実施例における容量式加速度
センサの５層同時陽極接合時の電気的配線の原理を示す
ものである。

【００３４】図４において、Ｅは接合電圧で、接合時に
は中層部シリコン板１、上シリコン電極板４、下シリコ
ン電極板５及び固定電極２Ａ、３Ａに接合電圧Ｅの
（＋）側電極が接続され、上ガラス板２と下ガラス板３
とに接合電圧Ｅの（−）側電極が接続されて、高電圧が
印加される。ここで、固定電極２Ａ、３Ａを可動電極１
Ａと同電位にするのは、電圧印加時の静電気力によって
可動電極１Ａが固定電極２Ａあるいは３Ａに溶着するの
を防止するためで、我々はこの効果を実験で確認してい
る。

【００３５】しかし、図４に示すように固定電極２Ａや
３Ａが可動電極２と同電位となるように配線するのは困
難である。その対策方法の一例を次に説明する。

【００３６】図５は５層同時の陽極接合配線とその結果
である。同電位の対策は、上ガラス板２と下ガラス板３
とに形成したリード電極膜張出し部８′、９′を利用し
て行なう。即ち、５層同時に積層したとき、接合電圧Ｅ
の（＋）側電極は、上シリコン電極板４，リード電極膜
張出し部８′，リード電極膜８を介して固定電極２Ａに
印加され、また下シリコン電極板５，リード電極膜張出
し部９′，リード電極膜９を介して固定電極３Ａに印加
される。

【００３７】なお、このようにして陽極接合した場合、
図に示すように上シリコン電極板４・上ガラス板２間の
リード電極膜末端部８′９′付近と、下シリコン電極板
５・下ガラス板３間のリード電極膜末端部９′付近に未
接合部が発生するが、リード電極膜張出し部の厚さや大
きさを十分考慮すれば特に問題にはならない。

【００３８】本センサは生産性を上げるため１ウエハに
数百個の単位で製作される。それ故、陽極接合は、上記
各積層要素が分割前の多数配列されたウエハ状態で行な
うものである。従って、５層のウエハへの電圧印加手段
に工夫が必要となる。

【００３９】図６、図７にウエハ状態で陽極接合する場
合のウエハ形状の一例を示す。

【００４０】図６はウエハの大きさを変えた場合で、図
６には図示されていないが、予め上，下のガラス板
２′，３′には多数の固定電極２Ａ，３Ａ、スルーホー
ル６，７、リード電極膜８，９、リード電極膜張出し部
８′，９′が形成してある。

【００４１】上シリコン電極板４を得るべき上シリコン
ウエハ４′、中層部シリコン板１を得るべき中層部シリ
コンウエハ１′、下シリコン電極板５を得るべき下シリ
コンウエハ５′の面積よりも、上，下のガラス板２，３
を得るべき上，下のガラスウエハ２′，３′の面積を大
きくしてある。

【００４２】このような条件で、上シリコンウエハ４′
の中央に貫通孔４０を加工する。次に、上ガラスウエハ
２′には貫通孔４０と同じ位置に貫通孔２０を、また、
その周辺部数箇所に貫通孔２１から２４を加工する。

【００４３】これらにより、各ウエハへの電圧印加は、
接合電圧Ｅの＋側電圧を上シリコンウエハ４′，下シリ
コンウエハ５′に印加すると共に、上シリコンウエハ
４′の貫通孔４０と上ガラスウエハ２′の貫通孔２０を
通して中層部シリコン板１′に印加し、一方、上ガラス
ウエハ２′に接合電圧の−側電圧を印加すると共に、上
ガラスウエハ２′の貫通孔２１から２４を通して下ガラ
ス板３′へ印加することで容易に実現できる。

【００４４】図７はウエハの大きさがほゞ同一の場合で
ある。上シリコンウエハ４′の中央に貫通孔４０を加工
し、その周辺に貫通孔４１から４４を加工する。上ガラ
スウエハ２′の中央に貫通孔２０を加工する。下シリコ
ンウエハ５′には貫通孔５１から５４を加工する。

【００４５】これらにより、各ウエハへの電圧印加は、
接合電圧Ｅの＋側電圧を上シリコンウエハ４′，下シリ
コンウエハ５′に印加すると共に、中層部シリコン板
１′への電圧印加は、図６同様に貫通孔４０，貫通孔２
０を通して行い、また、上，下ガラスウエハ２′、４′
への接合電圧Ｅの−側電圧を上，下シリコンウエハ
４′，５′に設けた貫通孔４１から４４及び貫通孔５１
から５４を通して行なうことで容易に実現できる。

【００４６】本実施例によれば、５層積層要素の中層部
シリコン板１、上，下のガラス板２，３、上，下のシリ
コン板４，５とを陽極接合技術で同時に接合し、しか
も、接合に際して上，下のガラス板２，３に設けた固定
電極２Ａ，３Ａが中層部シリコン板１及びその可動電極
１Ａと同電位となるよう接続したことで、陽極接合時の
静電気力による可動電極１Ａと固定電極２Ａ或いは３Ａ
との溶着を防止でき、これより、高信頼性、製造歩留ま
りの向上による低コスト化が図れ、且つ、製造プロセス
も容易となる。

【００４７】また、上シリコン電極板４，上ガラス板２
間にリード電極膜張出し部８′を、下シリコン電極板
５，下ガラス板３間にリード電極膜張出し部９′を介在
させて、これらのリード電極膜張出し部８′，９′を機
械的に接触あるいは共晶結合させることにより、それぞ
れの固定電極２Ａ，３Ａとシリコン電極板４，５間の導
通を実現し、これより可動電極と固定電極間に発生する
加速度に対応した電気的信号を簡単に外部に取り出すこ
とができる。

【００４８】図８に上記５層積層構造体の別の接合プロ
セス例を示す。

【００４９】本例は、５層積層型の容量式加速度センサ
を製作する手段として、陽極接合は３回行なう。第１に
図８の（ａ）に示すように上シリコン電極板４と上ガラ
ス板２を陽極接合し、第２に（ｂ）に示すように下シリ
コン電極板５と下ガラス板３を陽極接合し、そして、第
３に（ｃ）に示すように中層部シリコン板１と前記
（ａ）、（ｂ）に示す２つの部材を上下に配して接合す
るものである。この実施例においても当然、固定電極２
Ａ、３Ａは中層部シリコン板１及び可動電極１Ａと同電
位となるように電気的に配線され、固定電極・可動電極
の溶着を防止する。本実施例によれば、部材間の接合強
度を上げることができ、これより、電極間の導通の信頼
性及び製造歩留まりの向上が図れる。

【００５０】図９は本発明の第２実施例に係る容量式加
速度センサの説明図で、同図の（ａ）は上ガラス板２
を、（ｂ）は下ガラス板３を、（ｃ）は全体の断面図を
示し、図中、第１実施例に用いた符号と同一のものは同
一或いは共通する要素を示す（その他の実施例において
も同様である）。

【００５１】本実施例は、上，下ガラス板２，３の固定
電極配置スペースを凹部１５となるように刻設し、この
凹部１５により可動電極１Ａの両面と固定電極２Ａ，３
Ａ間に可動電極加速度応動の微小間隙を確保するように
設定した。

【００５２】この間隙形成は半導体プロセス等に用いら
れるレジストやあるいは金や白金の金属材料をマスク材
として、フッ酸系のエッチング液で行なうものである。
ここでの製作プロセスは第１図での説明と同様であり省
略する。本実施例によれば上，下のガラス板２，３をエ
ッチング等により加工し間隙を形成するようにしたこと
で、プロセスが容易となり、また、シリコンの段差（従
来のように可動電極１Ａの面がシリコン板１の枠１′面
より低くするような段差）におけるホトリソプロセスも
削減でき、これより、シリコンの加工を高精度に且つ、
歩留まりよく製作できる。

【００５３】図１０は今まで述べた実施例の外観の一例
を示す斜視図で、センサの信号取り出し方法は前述した
通りで省略するが、本例はすべての積層要素の面積を同
等の長方体とすることで、各積層要素の特別な加工が不
要となり、これより、製造プロセスが容易で低コストの
センサが実現できる。

【００５４】図１１は本発明の第３実施例で、その
（ａ）は静電容量式加速度センサの平面図、（ｂ）はそ
の斜視図を示す。本実施例は、上，下のシリコン電極板
４，５の面積Ｓ１と各ガラス板２，３の面積Ｓ２をＳ１
≪Ｓ２の関係に設定して、ガラス板２，３面上の一部が
上，下シリコン電極板４，５の占有スペースとなるよう
にし、この占有スペース以外の残りのガラス板面上空間
１５及び上，下ガラス板２，３を通して中層部シリコン
板１の可動電極１Ａ配置空間を可視化して成る。ここで
は、一例として上，下のシリコン電極板４，５をＴの字
型にしているが、これに限定されるものではない。

【００５５】本実施例によれば、センサ内部を可視化で
きセンサ製作後の良否の判定が容易となり、また、接合
時のガラス板３、４への電圧印加方法が簡単となる。

【００５６】図１２は、上記各実施例に係る加速度セン
サの実装態様例を示す断面図である。

【００５７】図中、１００はセラミック等の実装基板、
１１ａから１１ｃは、上記５層積層体の各シリコン板
１，４，５に設けられた導電性接着部材、１２ａから１
２ｃは１１ａから１１ｃに対応して基板１００側に設け
られた導電性接着部材、１３ａから１３ｃは、上記接着
部材１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ間に介在する接着
部材で例えばハンダ等である。本例では、図１３に示す
ように中層部シリコン板１，上，下のシリコン電極板
４，５のうち、同じ向きとなる一端側面に導電性の接着
部材１１ａ，１１ｂ，１１ｃを設け、この接着部材１１
ａ〜１１ｃ及びハンダ１３ａ〜１３ｃ、１２ａ〜１２ｃ
を介して基板１００にセンサを倒立可能に設置できるよ
うに設定してある。

【００５８】このようにセンサの実装基板への取付方法
をハンダ等による表面実装としたことで、実装プロセス
が簡単に、且つ、配線の引き回しも無くなり実装が小型
化となる。また、センサを倒立可能に設置することで、
車両の進行方向に対する加速度（例えば車両衝突時の加
速度）を検知することができる。

【００５９】図１４は、図１１に示す５層積層型の容量
式加速度センサと同型のものに、図１３同様に導電性接
着部材１１ａ〜１１ｃを設けたものである。

【００６０】図１５は、５層積層要素１〜５の一側面に
中層部シリコン板１の一端上面及び下シリコン電極板５
の一端上面が一部露出するように段差を形成して、この
中層部シリコン板１の露出段差上面及び下シリコン電極
板５の露出段差上面にワイヤボンディング接続用の接着
部材１４ａ，１４ｃを設け、且つ、上シリコン電極板４
の一端上面にワイヤボンディング接続用の接着部材１４
ｂを設けたものである。この構造により容量式加速度セ
ンサの実装基板への電極引出し方法はワイヤ−ボンディ
ングで実現できることから、中部シリコン板の電極取り
出しが容易となる。

【００６１】

【発明の効果】第１の発明によれば、容量式加速度セン
サを５層積層構造に構成しても、固定電極２Ａ，３Ａと
リード電極の一部となる外層部シリコン電極板４，５と
を、その間にガラス板２，３を介在させた場合でもスル
ーホール６，７を通したリード電極膜８，９及びそのリ
ード電極膜張出し部８′，９′を介して簡潔にして確実
な電気的接続を図りセンサの信頼性を高め、且つ製品の
歩留まり向上を図ることができる。

【００６２】第２の発明によれば、固定電極２Ａ，３Ａ
を有する上，下のガラス板２，３側の固定電極スペース
を凹部１４として可動電極１Ａ・固定電極２Ａ（３Ａ）
間の微小間隙を確保するので、中層部シリコン板１にお
ける可動電極１Ａの両面をその周囲の中層部シリコン枠
部１′の面より低くするといったシリコン段差形成のた
めのホトリソプロセスを削減できるため、これより、シ
リコンの加工を高精度に且つ歩留まりよく製作できる。

【００６３】第３の発明によれば、５層積層型の容量式
加速度センサの内部構造を外部から可視化できるので、
センサ内部の損傷，可動電極の溶着等を容易に視認し
て、センサ製作後の良否の判定が容易になるので、製品
管理や故障診断の原因究明に貢献することができる。

【００６４】第４の発明によれば、中層部シリコン板
１、上，下のガラス板２，３、上，下のシリコン電極板
４，５を５層同時に陽極接合できると共に、陽極接合時
の可動電極と固定電極との溶着を防止することができ、
製品の歩留まり向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る容量式加速度センサ
を示す断面図

【図２】上記第１実施例の構成要素を部分的に分けた断
面図

【図３】図２の構成要素の平面図

【図４】第１実施例の容量式加速度センサの陽極接合の
結線原理図

【図５】上記図４の陽極接合の原理を応用した５層同時
陽極接合の結線図

【図６】図５の５層同時陽極接合をウエハ状態で行う実
際の５層同時陽極接合を行う場合の各ウエハ形状例を示
す平面図及び断面図

【図７】図５の５層同時陽極接合をウエハ状態で行う実
際の５層同時陽極接合を行う場合の各ウエハ形状の他の
例を示す平面図及び断面図

【図８】上記実施例の容量式加速度センサの他の陽極接
合例を示す説明図

【図９】本発明の第２実施例に係る容量式加速度センサ
の説明図

【図１０】上記各実施例における容量式加速度センサの
外観の一例を示す斜視図

【図１１】本発明の第３実施例に係る容量式加速度セン
サの平面図及び斜視図

【図１２】上記各実施例における容量式加速度センサの
実装態様の一例を示す縦断面図

【図１３】図１１に用いる容量式加速度センサに実装用
の導電性接着部材を配置した一例を示す斜視図

【図１４】上記各実施例の容量式加速度センサの実装用
の導電性接着部材の他の例を示す斜視図

【図１５】上記各実施例の容量式加速度センサの実装用
の導電性接着部材の他の例を示す斜視図

【図１６】従来の５層積層型の容量式加速度センサの問
題点を指摘した部分断面図

【符号の説明】

１…中層部シリコン板、１Ａ…可動電極、２，３…準中
層ガラス板（上ガラス板、下ガラス板）、４，５…外層
部シリコン電極板（上，下シリコン電極板）、６，７…
スルーホール、８，９…リード電極膜、８′，９′…リ
ード電極膜張出し部、１１ａ〜１１ｃ…導電性接着部
材、１５…可視用空間、１４…凹部（固定電極配置スペ
ース）、１００…実装基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋田 智 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 佐藤 一雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 鈴木 政善 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 市川 範男 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可動電極（１Ａ）を有する中層部シリコ
   ン板（１）と、前記可動電極（１Ａ）の両面に対向する
   固定電極（２Ａ），（３Ａ）を有して前記中層部シリコ
   ン板（１）の両面に積層された準中層のガラス板
   （２），（３）と、前記ガラス板（２），（３）の外側
   に積層された外層部シリコン電極板（４），（５）との
   ５層を備えた積層型の容量式加速度センサにおいて、 前記各ガラス板（２），（３）にスルーホール（６），
   （７）が配設されて、このスルーホール（６），（７）
   の孔面には、前記固定電極（２Ａ），（３Ａ）から導い
   たリード電極膜（８），（９）が形成されると共に、こ
   のリード電極膜（８），（９）の末端（８′），
   （９′）が前記各ガラス板（２），（３）の外側の面に
   前記スルーホール（６），（７）から張り出すように延
   設され、このリード電極膜張出し部（８′），（９′）
   が前記外層部シリコン電極板（４），（５）に接触し
   て、前記固定電極（２Ａ），（３Ａ）と前記外層部シリ
   コン電極板（４），（５）とが電気的に接続して成るこ
   とを特徴とする容量式加速度センサ。
2. 【請求項２】 可動電極（１Ａ）を有する中層部シリコ
   ン板（１）と、前記可動電極（１Ａ）の両面に対向する
   固定電極（２Ａ），（３Ａ）を有して前記中層部シリコ
   ン板（１）の両面に積層されたガラス板（２），（３）
   とを備えた容量式加速度センサにおいて、 前記各ガラス板（２），（３）の前記固定電極（２
   Ａ），（３Ａ）の配置スペースをエッチングにより凹部
   （１４）となるよう刻設し、この凹部（１４）により前
   記可動電極（３Ａ）の両面と前記固定電極（２Ａ），
   （３Ａ）間に可動電極の加速度応動用の微小間隙を設定
   して成ることを特徴とする容量式加速度センサ。
3. 【請求項３】 可動電極（１Ａ）を有する中層部シリコ
   ン板（１）と、前記可動電極（１Ａ）の両面に対向する
   固定電極（２Ａ），（３Ａ）を有して前記中層部シリコ
   ン板（１）の両面に積層された準中層のガラス板
   （２），（３）と、前記ガラス板（２），（３）の外側
   に積層された外層部シリコン電極板（４），（５）との
   ５層を備え、前記固定電極（２Ａ），（３Ａ）と前記外
   層部シリコン電極板（４），（５）とを前記各ガラス板
   （２），（３）に設けたスルーホール（６），（７）を
   通したリード電極膜（８），（９）を介して接続して成
   る容量式加速度センサにおいて、 前記外層部シリコン電極板（４），（５）の面積Ｓ１と
   前記ガラス板（２），（３）の面積Ｓ２とをＳ１≪Ｓ２
   の関係に設定して、前記ガラス板（２），（３）面上の
   一部を前記外層部シリコン電極板（４），（５）の占有
   スペースとし、この占有スペース以外の残りのガラス板
   面上空間（１５）及び前記ガラス板（２），（３）を通
   して前記中層部シリコン板（１）の可動電極（１Ａ）配
   置空間を可視化して成ることを特徴とする容量式加速度
   センサ。
4. 【請求項４】 可動電極（１Ａ）を有する中層部シリコ
   ン板（１）と、前記可動電極（１Ａ）の両面に対向する
   固定電極（２Ａ），（３Ａ）を有して前記中層部シリコ
   ン板（１）の両面に積層された準中層のガラス板
   （２），（３）と、前記ガラス板（２），（３）の外側
   に積層された外層部シリコン電極板（４），（５）との
   ５層を備え、前記固定電極（２Ａ），（３Ａ）と前記外
   層部シリコン電極板（４），（５）とを前記各ガラス板
   （２），（３）に設けたスルーホール（６），（７）を
   通したリード電極膜（８），（９）を介して接続して成
   る容量式加速度センサにおいて、 請求項１記載のリード電極膜張出し部（８′），
   （９′）と、請求項２記載の前記凹部（３０）と、請求
   項３記載の前記外層部シリコン電極板（４），（５）の
   面積Ｓ１と前記各ガラス板（２），（３）の面積Ｓ２と
   のＳ１≪Ｓ２の関係設定による前記ガラス板面上空間
   （１５）とを備えて成ることを特徴とする容量式加速度
   センサ。
5. 【請求項５】 請求項１又は請求項４において、前記リ
   ード電極膜張出し部（８′），（９′）は前記外層部シ
   リコン電極板４，５と共晶結合していることを特徴とす
   る容量式加速度センサ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
   において、前記中層部シリコン板（１），外層部シリコ
   ン電極板（４），（５）には、同じ向きとなる一端側面
   に導電性の接着部材（１１ａ），（１１ｂ），（１１
   ｃ）を設けて、この接着部材を介してセンサ実装基板
   （１００）に倒立可能に設定されている容量式加速度セ
   ンサ。
7. 【請求項７】 可動電極（１Ａ）を有する中層部シリコ
   ン板（１）と、前記可動電極（１Ａ）の両面に対向する
   固定電極（２Ａ），（３Ａ）を有して前記中層部シリコ
   ン板（１）の両面に積層された準中層のガラス板
   （２），（３）と、前記ガラス板（２），（３）の外側
   に積層された外層部シリコン電極板（４），（５）との
   ５層を備え、前記固定電極（２Ａ），（３Ａ）と前記外
   層部シリコン電極板（４），（５）とを前記各ガラス板
   （２），（３）に設けたスルーホール（６），（７）を
   通したリード電極膜（８），（９）を介して接続して成
   る容量式加速度センサにおいて、 前記５層の積層構造体の接合は、前記外層部シリコン電
   極板（４），（５）及び中層部シリコン板（１）を接合
   電圧Ｅの（＋）側電極に接続し、且つ前記ガラス板
   （２），（３）に設けた固定電極（２Ａ），（３Ａ）も
   前記外層部シリコン電極板（４），（５）及びリード電
   極膜（８），（９）を介して前記中層部シリコン板
   （１）と同電位とし、一方、前記ガラス板（２），
   （３）を前記接合電圧Ｅの（−）側電極に接続して、こ
   れらの５層積層要素を同時に陽極接合することを特徴と
   する容量式加速度センサの製造方法。
8. 【請求項８】 請求項７において、前記５層積層構造体
   の接合は、前記中層部シリコン板（１），ガラス板
   （２），（３）、外層部シリコン電極板（４），（５）
   を多数配列した分割前のウエハの状態で５層同時に陽極
   接合することを特徴とする容量式加速度センサの製造方
   法。