JPH08122362A - 静電容量型加速度センサ - Google Patents
静電容量型加速度センサInfo
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- JPH08122362A JPH08122362A JP6263757A JP26375794A JPH08122362A JP H08122362 A JPH08122362 A JP H08122362A JP 6263757 A JP6263757 A JP 6263757A JP 26375794 A JP26375794 A JP 26375794A JP H08122362 A JPH08122362 A JP H08122362A
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- acceleration
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring 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
- G01P15/125—Measuring 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 by capacitive pick-up
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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 対向した電極間距離の加速度による変化を、
これらの静電容量の変化として検出することによって、
加速度を測定する容量型加速度センサにおいて、小型で
温度特性の良い加速度センサの提供を目的とする。 【構成】 可動電極１あるいは固定電極２との距離が加
速度によっては変化しない参照電極３を、可動電極１と
固定電極２が重なり合う加速度検出方向に配置した。可
動電極１と参照電極３間隙、あるいは固定電極２と参照
電極３間隙をストッパ８と熱膨張率の等しい絶縁膜４で
構成すれば、精密な間隙を有することが可能であり、温
度変化によるオフセットドリフトが小さくなる。また、
可動電極１と固定電極２間隙の物質と比誘電率の温度係
数が近い物質を絶縁膜４に選べば、温度変化によるオフ
セットドリフトがさらに小さくなる。
これらの静電容量の変化として検出することによって、
加速度を測定する容量型加速度センサにおいて、小型で
温度特性の良い加速度センサの提供を目的とする。 【構成】 可動電極１あるいは固定電極２との距離が加
速度によっては変化しない参照電極３を、可動電極１と
固定電極２が重なり合う加速度検出方向に配置した。可
動電極１と参照電極３間隙、あるいは固定電極２と参照
電極３間隙をストッパ８と熱膨張率の等しい絶縁膜４で
構成すれば、精密な間隙を有することが可能であり、温
度変化によるオフセットドリフトが小さくなる。また、
可動電極１と固定電極２間隙の物質と比誘電率の温度係
数が近い物質を絶縁膜４に選べば、温度変化によるオフ
セットドリフトがさらに小さくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】対向した電極間距離の加速度によ
る変化を、これらの静電容量の変化として検出すること
によって、加速度を測定する静電容量型加速度センサの
構造に関するものである。
る変化を、これらの静電容量の変化として検出すること
によって、加速度を測定する静電容量型加速度センサの
構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】容量型加速度センサは加速度により固定
電極との距離が変化する可動電極の他に、ノイズ低減の
ために加速度に対して固定電極との距離が変化しない参
照電極を形成することが一般的である。
電極との距離が変化する可動電極の他に、ノイズ低減の
ために加速度に対して固定電極との距離が変化しない参
照電極を形成することが一般的である。
【０００３】図４に、従来の容量型加速度センサの第一
例を断面図で示す。参照電極３は可動電極１あるいは固
定電極２と同一平面上に平置形成されていた。参照電極
３と固定電極２間の静電容量を原点とし、これと可動電
極１と固定電極２間の静電容量から加速度の大きさを測
定する。すると、加速度センサ使用環境の温度変化があ
っても、各電極間距離の原点は同一の変化をするので、
温度によるオフセットのドリフトが０になる。また、参
照電極３を有する加速度センサの信号処理回路にスイッ
チトキャパシタ回路を用いることが一般的であるが、こ
れは交流電圧を可動電極１と参照電極３へは逆相で印加
し、可動電極１と固定電極２間の電荷と参照電極３と固
定電極２間の電荷の差を検出する方式である。差分を検
出するために、外部から同相ノイズがのった場合に打ち
消すことができ、ノイズに強いという効果もある。
例を断面図で示す。参照電極３は可動電極１あるいは固
定電極２と同一平面上に平置形成されていた。参照電極
３と固定電極２間の静電容量を原点とし、これと可動電
極１と固定電極２間の静電容量から加速度の大きさを測
定する。すると、加速度センサ使用環境の温度変化があ
っても、各電極間距離の原点は同一の変化をするので、
温度によるオフセットのドリフトが０になる。また、参
照電極３を有する加速度センサの信号処理回路にスイッ
チトキャパシタ回路を用いることが一般的であるが、こ
れは交流電圧を可動電極１と参照電極３へは逆相で印加
し、可動電極１と固定電極２間の電荷と参照電極３と固
定電極２間の電荷の差を検出する方式である。差分を検
出するために、外部から同相ノイズがのった場合に打ち
消すことができ、ノイズに強いという効果もある。
【０００４】また図５に示した第二従来例のように、質
量部５の上下に固定電極２を配置して、これらの静電容
量の差分から加速度を測定する方法もある。この加速度
センサは第一例と同様に、差分を検出するために、温度
によるオフセットドリフトが０になり、かつ、同相ノイ
ズを打ち消して耐環境性を向上させている。
量部５の上下に固定電極２を配置して、これらの静電容
量の差分から加速度を測定する方法もある。この加速度
センサは第一例と同様に、差分を検出するために、温度
によるオフセットドリフトが０になり、かつ、同相ノイ
ズを打ち消して耐環境性を向上させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】第一従来例の容量型加
速度センサは、可動電極あるいは固定電極と同一平面上
に参照電極が形成されているために余分な面積が必要で
あり、センサの小型化が図れなかった。第二従来例は質
量部の両面に精密な等しい電極間隙を形成する必要があ
り、工数が多くなるという問題があった。
速度センサは、可動電極あるいは固定電極と同一平面上
に参照電極が形成されているために余分な面積が必要で
あり、センサの小型化が図れなかった。第二従来例は質
量部の両面に精密な等しい電極間隙を形成する必要があ
り、工数が多くなるという問題があった。
【０００６】本発明は、ノイズに強く、小型で簡易な容
量型加速度センサの提供を目的とする。
量型加速度センサの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、可動電極と固
定電極が重なり合う加速度検出方向に、参照電極を配置
したことを特徴とする。
定電極が重なり合う加速度検出方向に、参照電極を配置
したことを特徴とする。
【０００８】その結果、第一実施例と比較すると、加速
度検出方向の厚さはせいぜい数十μm 程度の増加である
のにひきかえ、センサチップ面積を参照電極の面積の大
きさ分小型化できる。さらに可動電極あるいは固定電極
と参照電極の間隙を絶縁膜で形成すれば、固定電極を有
するストッパは質量部の片面のみ形成すればよく、前記
第二実施例と比較すると、ストッパを接着するよりも高
精度で間隙を制御することができる。
度検出方向の厚さはせいぜい数十μm 程度の増加である
のにひきかえ、センサチップ面積を参照電極の面積の大
きさ分小型化できる。さらに可動電極あるいは固定電極
と参照電極の間隙を絶縁膜で形成すれば、固定電極を有
するストッパは質量部の片面のみ形成すればよく、前記
第二実施例と比較すると、ストッパを接着するよりも高
精度で間隙を制御することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１０】（実施例１）図１は、本発明による加速度
センサの第一実施例の断面図である。ＫＯＨ水溶液やヒ
ドラジン等を用いた異方性エッチングによりＳｉ基板に
質量部５、支持部８、薄膜部７を有する構造を形成す
る。質量部５上に金属膜等で可動電極１を形成する。静
電容量加速度センサでは、通常ストッパ８はガラス等の
絶縁物質を加工して製作され、可動電極１と対向する位
置に金属膜等で参照電極３を形成する。ストッパ８と同
物質あるいはストッパ８と等しい熱膨張率を有する絶縁
物質で絶縁膜４を成膜し、可動電極１と対向して固定電
極２を形成する。絶縁膜４の厚さは、可動電極１と固定
電極２の距離と等しくすることが好ましい。図中の矢印
で示した方向に加速度が加わると、一端を支持部６に固
定された薄膜部７がたわみ、質量部５が支持部６に対し
変位する。固定電極２は支持部６に対し固定されている
ので、固定電極２と参照電極３間の静電容量を基準とし
て、可動電極１と固定電極２の間の静電容量の変化から
質量部５の変位を測定し、加速度の大きさを測定する。
この加速度センサに温度変化が生じても、絶縁膜４とス
トッパ８の熱膨張係数が等しければ可動電極１と固定電
極２間の距離と固定電極２と参照電極３間の距離の比は
変化しないので、加速度による可動電極１と固定電極２
の間の距離変化のみを検出することができる。
センサの第一実施例の断面図である。ＫＯＨ水溶液やヒ
ドラジン等を用いた異方性エッチングによりＳｉ基板に
質量部５、支持部８、薄膜部７を有する構造を形成す
る。質量部５上に金属膜等で可動電極１を形成する。静
電容量加速度センサでは、通常ストッパ８はガラス等の
絶縁物質を加工して製作され、可動電極１と対向する位
置に金属膜等で参照電極３を形成する。ストッパ８と同
物質あるいはストッパ８と等しい熱膨張率を有する絶縁
物質で絶縁膜４を成膜し、可動電極１と対向して固定電
極２を形成する。絶縁膜４の厚さは、可動電極１と固定
電極２の距離と等しくすることが好ましい。図中の矢印
で示した方向に加速度が加わると、一端を支持部６に固
定された薄膜部７がたわみ、質量部５が支持部６に対し
変位する。固定電極２は支持部６に対し固定されている
ので、固定電極２と参照電極３間の静電容量を基準とし
て、可動電極１と固定電極２の間の静電容量の変化から
質量部５の変位を測定し、加速度の大きさを測定する。
この加速度センサに温度変化が生じても、絶縁膜４とス
トッパ８の熱膨張係数が等しければ可動電極１と固定電
極２間の距離と固定電極２と参照電極３間の距離の比は
変化しないので、加速度による可動電極１と固定電極２
の間の距離変化のみを検出することができる。
【００１１】（実施例２）図２は第一実施例に対し参照
電極３に対する固定電極２と可動電極１の配置が入れ替
わった、本発明による加速度センサの第二実施例であ
る。質量部５上に参照電極３、絶縁膜４、可動電極１の
順に形成された三層構造となっている。
電極３に対する固定電極２と可動電極１の配置が入れ替
わった、本発明による加速度センサの第二実施例であ
る。質量部５上に参照電極３、絶縁膜４、可動電極１の
順に形成された三層構造となっている。
【００１２】絶縁膜４に、可動電極１と固定電極２間隙
を構成する物質と比誘電率の温度係数が等しい物質を選
べば、温度によるオフセットのドリフトをさらに小さく
抑えることがきる。
を構成する物質と比誘電率の温度係数が等しい物質を選
べば、温度によるオフセットのドリフトをさらに小さく
抑えることがきる。
【００１３】（実施例３）図３は第一実施例に対し、絶
縁膜４は固定電極２と参照電極３の間の距離を保持する
のに十分な幅のみ持ち、間隙の大部分を、可動電極１と
固定電極２の間隙と同物質としたことを特徴とする、本
発明による加速度センサの第三実施例である。加速度セ
ンサに温度変化が生じても、第一実施例と同様に、可動
電極１と固定電極２間の距離と固定電極２と参照電極３
間の距離の比は変化しないので、加速度による可動電極
１と固定電極２の間の距離変化のみを検出することがで
き、かつ、それぞれの電極間隙の比誘電率の温度係数が
等しいのでオフセットのドリフトは非常に小さく抑えら
れる。
縁膜４は固定電極２と参照電極３の間の距離を保持する
のに十分な幅のみ持ち、間隙の大部分を、可動電極１と
固定電極２の間隙と同物質としたことを特徴とする、本
発明による加速度センサの第三実施例である。加速度セ
ンサに温度変化が生じても、第一実施例と同様に、可動
電極１と固定電極２間の距離と固定電極２と参照電極３
間の距離の比は変化しないので、加速度による可動電極
１と固定電極２の間の距離変化のみを検出することがで
き、かつ、それぞれの電極間隙の比誘電率の温度係数が
等しいのでオフセットのドリフトは非常に小さく抑えら
れる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、可動電極と固定電
極が重なり合う加速度検出方向に、参照電極を配置した
ことにより、加速度検出方向の厚さはせいぜい数十μm
程度の増加であるのにひきかえ、センサ面積を参照電極
の面積の大きさだけ小型化できる。通常、検出回路の簡
易化を図るために、参照電極は可動電極と面積が等しく
形成されているので、従来より面積が２／３程度とな
る。さらに、参照電極と固定電極間隙、あるいは参照電
極と可動電極間隙に絶縁膜を形成することにより、電極
間距離を正確に制御することができる。また、歩留まり
低下の大きな要因であるストッパ形成及び接着の工程を
減らすことができる。
極が重なり合う加速度検出方向に、参照電極を配置した
ことにより、加速度検出方向の厚さはせいぜい数十μm
程度の増加であるのにひきかえ、センサ面積を参照電極
の面積の大きさだけ小型化できる。通常、検出回路の簡
易化を図るために、参照電極は可動電極と面積が等しく
形成されているので、従来より面積が２／３程度とな
る。さらに、参照電極と固定電極間隙、あるいは参照電
極と可動電極間隙に絶縁膜を形成することにより、電極
間距離を正確に制御することができる。また、歩留まり
低下の大きな要因であるストッパ形成及び接着の工程を
減らすことができる。
【図１】本発明の第１実施例の断面図である。
【図２】本発明の第２実施例の断面図である。
【図３】本発明の第３実施例の断面図である。
【図４】第一従来例の加速度センサの断面図である。
【図５】第二従来例の加速度センサの断面図である。
１ 可動電極 ２ 固定電極 ３ 参照電極 ４ 絶縁膜 ５ 質量部 ６ 支持部 ７ 薄膜部 ８ ストッパ
Claims (1)
- 【請求項１】対向する可動電極と固定電極間距離の加速
度による変化を、これらの静電容量の変化として検出す
ることによって加速度を測定する静電容量型加速度セン
サにおいて、固定電極あるいは可動電極との距離が加速
度によっては変化しない参照電極を、可動電極と固定電
極が重なり合う加速度検出方向に配置したことを特徴と
する静電容量型加速度センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6263757A JP2586406B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 静電容量型加速度センサ |
| US08/541,266 US5747991A (en) | 1994-10-27 | 1995-10-12 | Capacitance type acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6263757A JP2586406B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 静電容量型加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08122362A true JPH08122362A (ja) | 1996-05-17 |
| JP2586406B2 JP2586406B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=17393865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6263757A Expired - Lifetime JP2586406B2 (ja) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | 静電容量型加速度センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5747991A (ja) |
| JP (1) | JP2586406B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008132930A1 (ja) * | 2007-04-19 | 2008-11-06 | Hosiden Corporation | 回転入力装置及びそれを使った回転検出装置 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004361115A (ja) * | 2003-06-02 | 2004-12-24 | Denso Corp | 半導体力学量センサ |
| DE602004023082D1 (de) * | 2004-09-22 | 2009-10-22 | St Microelectronics Srl | Mikro-Elektromechanische Struktur mit Selbstkompensation von durch thermomechanische Spannungen hervorgerufenen thermischen Driften |
| EP1645847B1 (en) | 2004-10-08 | 2014-07-02 | STMicroelectronics Srl | Temperature compensated micro-electromechanical device and method of temperature compensation in a micro-electromechanical device |
| JP4261468B2 (ja) * | 2004-11-18 | 2009-04-30 | Ｔｄｋ株式会社 | 加速度センサ |
| JP4229096B2 (ja) * | 2005-07-21 | 2009-02-25 | Ｔｄｋ株式会社 | 加速度センサ及び磁気ディスクドライブ装置 |
| JP2007147304A (ja) | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Tdk Corp | 加速度センサ及び磁気ディスクドライブ装置 |
| JP4367403B2 (ja) * | 2005-11-24 | 2009-11-18 | Ｔｄｋ株式会社 | 加速度センサ用ばね部材、加速度センサ及び磁気ディスクドライブ装置 |
| JP4222375B2 (ja) * | 2006-02-09 | 2009-02-12 | Ｔｄｋ株式会社 | 加速度センサ及び磁気ディスクドライブ装置 |
| JP4285488B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2009-06-24 | Ｔｄｋ株式会社 | 加速度センサ及び磁気ディスクドライブ装置 |
| KR100899812B1 (ko) * | 2006-12-05 | 2009-05-27 | 한국전자통신연구원 | 정전 용량형 가속도계 |
| CN105136352B (zh) * | 2015-09-09 | 2019-06-25 | 南京工业大学 | 一种电容式压力传感器及其制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0623782B2 (ja) * | 1988-11-15 | 1994-03-30 | 株式会社日立製作所 | 静電容量式加速度センサ及び半導体圧力センサ |
| JPH03134552A (ja) * | 1989-10-20 | 1991-06-07 | Hitachi Ltd | 自己較正機能付検出装置 |
| JP3063209B2 (ja) * | 1991-03-27 | 2000-07-12 | 豊田工機株式会社 | 容量型加速度センサ |
| EP0537347B1 (en) * | 1991-03-30 | 1997-01-22 | OKADA, Kazuhiro | Acceleration sensor having a self test feature |
| JPH0518990A (ja) * | 1991-07-10 | 1993-01-26 | Nissan Motor Co Ltd | 静電容量式力学量検出器 |
| FR2700614B1 (fr) * | 1993-01-19 | 1995-04-14 | Sextant Avionique | Accéléromètre capacitif à circuit de correction de l'effet perturbateur de capacités parasites. |
-
1994
- 1994-10-27 JP JP6263757A patent/JP2586406B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-10-12 US US08/541,266 patent/US5747991A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008132930A1 (ja) * | 2007-04-19 | 2008-11-06 | Hosiden Corporation | 回転入力装置及びそれを使った回転検出装置 |
| JPWO2008132930A1 (ja) * | 2007-04-19 | 2010-07-22 | ホシデン株式会社 | 回転入力装置及びそれを使った回転検出装置 |
| US8330629B2 (en) | 2007-04-19 | 2012-12-11 | Hosiden Corporation | Rotary input device and revolution sensor using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2586406B2 (ja) | 1997-02-26 |
| US5747991A (en) | 1998-05-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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