JP2007333618A - Acceleration sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、慣性質量体を用いて構成された加速度センサに関する。 The present invention relates to an acceleration sensor configured using an inertial mass body.
従来から、加速度が印加されたときに作用する慣性力を利用した種々のタイプの加速度センサが用いられている。
図6には、対向する2つの電極を持った従来例の基本構成を示す。この例では、慣性質量板102の下面に移動電極102aが設けられ、それに対向するように基板101上に固定電極101aが形成されて、基板101に対して慣性質量板102が変位したときに電極間の静電容量が変化することを利用している。本従来例は、慣性質量板102は、基板101に対向するようにビームと呼ばれる弾性梁103で支持されており、加速度が印加されたときに基板101に対して慣性質量板102が変位し、その変位により生じる静電容量の変化に基づいて加速度を測定するというものである。
Conventionally, various types of acceleration sensors using inertial force acting when acceleration is applied have been used.
FIG. 6 shows a basic configuration of a conventional example having two electrodes facing each other. In this example, a moving
また、最近では、基板に形成された固定電極と慣性質量体に形成された移動電極を持った加速度センサにおいて、慣性質量体を水平面内で揺動振動するように構成して、センサの線形性を向上させたものや、櫛歯電極を利用したものも提案されている。
しかしながら、これらの電極対向型の加速度センサは、2枚のウエハを貼り合わせたり、深い反応性イオンエッチングが必要になる等、安価に製造することが困難であるという問題があった。
また、慣性質量体は、通常、シリコン等の脆性材料を用いて作製されるので、耐衝撃性に劣るという問題があった。
Recently, in an acceleration sensor having a fixed electrode formed on a substrate and a moving electrode formed on an inertial mass body, the inertial mass body is configured to oscillate and oscillate in a horizontal plane. The thing which improved this and the thing using a comb-tooth electrode are also proposed.
However, these electrode-facing acceleration sensors have a problem that it is difficult to manufacture at low cost, such as bonding two wafers or requiring deep reactive ion etching.
In addition, since the inertial mass is usually made using a brittle material such as silicon, there is a problem that it is inferior in impact resistance.
そこで、本発明者らは、比較的構成が簡単で安価に製造できる加速度センサを実現するために、対向する2つの電極に代えて、基板上に電極を並べて配置し、その電極間に生じるフリンジ電界を利用した加速度センサを先に提案した(特許文献1)。この先に提案した先行例の加速度センサは、図7に示すように、基板101上に2つの固定電極104、105を並べて形成し、その電極間に電位差を与えたときに生じるフリンジ電界に影響を与えるように誘電体からなる慣性質量体110を移動可能に設けて構成している。この先行例において、慣性質量体110は、図6と同様、弾性梁103によって、基板に対して移動可能に支持されている。
Therefore, in order to realize an acceleration sensor that is relatively simple and can be manufactured at low cost, the present inventors have arranged electrodes on a substrate in place of two opposing electrodes, and a fringe generated between the electrodes. An acceleration sensor using an electric field was previously proposed (Patent Document 1). As shown in FIG. 7, in the acceleration sensor of the prior example proposed earlier, two
以上の先行例では、慣性質量体110に加速度が印加されると、慣性力の作用により、基板101と慣性質量体110間の距離が変化して、固定電極104、105間の静電容量が変化し、加速度を測定することが可能となる。この先行例の加速度センサは、高価な設備を用いることなく、いわゆる表面マイクロマシニング技術で作製できることから安価に製造できるという利点がある。
In the preceding example described above, when acceleration is applied to the
また、この先行例の加速度センサでは、慣性質量体110として、常温で蒸着が可能なパリレンと呼ばれているポリパラキシリレンを用いて構成したことにより、以下のような利点もある。
In addition, in the acceleration sensor of the preceding example, the
すなわち、パリレンは、常温で蒸着が可能であることから、例えば、C−MOS回路からなる演算回路を形成した後に、慣性質量体等を形成することができることから、加速度検出部とC−MOS回路とを基板上に一体で構成することが可能となる。
また、パリレンは、シリコン等の脆性材料と比べて延性を持っているので、耐衝撃等性に優れた加速度センサを提供することが可能になる。
Moreover, since parylene has ductility compared to brittle materials such as silicon, it is possible to provide an acceleration sensor that is excellent in impact resistance and the like.
しかしながら、先行例の加速度センサは、対向電極で用いられる一次電界とは異なるフリンジ電界を用いているので、感度を高くすることができないという問題があった。 However, since the acceleration sensor of the preceding example uses a fringe electric field different from the primary electric field used for the counter electrode, there is a problem that the sensitivity cannot be increased.
そこで、本発明は、安価に製造でき、かつ感度の高い加速度センサを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an acceleration sensor that can be manufactured at low cost and has high sensitivity.
以上の目的を達成するために、本発明に係る加速度センサは、印加される加速度によって位置が変化する慣性質量板と、その慣性質量板の一方の主面に設けられた第1電極と第2電極と、前記一方の主面に対向して設けられた誘電体とを備え、前記慣性質量板の位置変化に対応して変化する前記第1電極と前記第2電極の間の静電容量に基づいて、前記加速度を測定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an acceleration sensor according to the present invention includes an inertial mass plate whose position is changed by an applied acceleration, a first electrode and a second electrode provided on one main surface of the inertial mass plate. An electrostatic capacitance between the first electrode and the second electrode that changes in response to a change in the position of the inertial mass plate. Based on the above, the acceleration is measured.
以上のように構成された本発明に係る加速度センサは、加速度に対応して変位する慣性質量板に第1電極と第2電極とを設け、該第1電極と第2電極に対向して誘電体を設けているので、比誘電率の大きい誘電体を容易に基板上に形成することが可能になる。
したがって、本発明によれば、安価に製造できかつ感度の高い加速度センサを提供することができる。
The acceleration sensor according to the present invention configured as described above is provided with a first electrode and a second electrode on an inertial mass plate that is displaced in accordance with acceleration, and is opposed to the first electrode and the second electrode. Since the body is provided, a dielectric having a large relative dielectric constant can be easily formed on the substrate.
Therefore, according to the present invention, an acceleration sensor that can be manufactured at low cost and has high sensitivity can be provided.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態の加速度センサについて説明する。
図1は、本発明に係る実施の形態の加速度センサの基本構成を模式的に示す図である。
本実施の形態の加速度センサは、図1に示すように、基板1上に弾性梁3によって支持され、印加される加速度によって位置が変化する慣性質量板2と、慣性質量板2の下面に形成された一対の電極2a,2bと、慣性質量板2の下面に対向して設けられた誘電体7とを備えている。
Hereinafter, an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a basic configuration of an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the acceleration sensor according to the present embodiment is formed on an
すなわち、本実施の形態の加速度センサでは、印加される加速度によって位置が変化する慣性質量板2の下面に一対の電極2a,2bを形成し、固定側の基板1の上に誘電体7を慣性質量板2の下面に近接して設けている。
That is, in the acceleration sensor according to the present embodiment, the pair of
以上のように構成された実施の形態の加速度センサにおいて、2つの電極2a,2b間に電位差を与えると、電極の周りの空間及び誘電体7中に電界を生じ、その電界は図1に模式的に示すような電気力線で表される。
このような状態で、誘電体7と電極2a,2bの間隔(距離)が変化するように慣性質量板2の位置が変化すると、誘電体7と電極2a,2bの間隔(距離)に対応して誘電体7中の電束密度が変化し、電極2a,2b間の静電容量が変化する。
In the acceleration sensor of the embodiment configured as described above, when a potential difference is applied between the two
In such a state, if the position of the
従って、本実施の形態の加速度センサにおいては、慣性質量板2に加速度が印加されたときの電極2a,2b間の静電容量の変化量を測定することにより、誘電体7と電極2a,2bの間隔(距離)がどのように変化したか検出でき、その検出値に基づいて慣性質量板2に印加された加速度が算出される。
Therefore, in the acceleration sensor of the present embodiment, the dielectric 7 and the
以上のように構成された実施の形態の加速度センサは、浮動体である慣性質量板2に電極2a,2bを形成し、固定側に誘電体7を設けている点に特徴があり、本実施の形態の加速度センサでは、このような特徴により、誘電体7として適切な材料の選択が可能となり、感度が高くかつ信頼性の高い加速度センサを構成することが可能になる。
すなわち、本実施の形態の加速度センサでは、固定側に誘電体7を設けることにより、種々の製造方法で誘電体7を形成することが可能となり、かつ誘電体7自身が印加される加速度により変形されることが無いので、脆性な結晶からなる材料を用いることも可能となる。
The acceleration sensor of the embodiment configured as described above is characterized in that the
That is, in the acceleration sensor of the present embodiment, by providing the dielectric 7 on the fixed side, the dielectric 7 can be formed by various manufacturing methods, and the dielectric 7 itself is deformed by the applied acceleration. Therefore, it is possible to use a material made of brittle crystals.
従って、本発明によれば、例えば、強誘電体セラミック等の高い誘電体を用いて構成することが可能となり、感度の高い加速度センサが提供できる。
また、本発明の加速度センサによれば、可動部ではなく固定部に誘電体を設けているので、誘電体が変形されることがなく、例えば、セラミックなどの脆性な誘電体を用いて構成した場合であっても、高い信頼性の確保か可能である。
Therefore, according to the present invention, for example, a high dielectric such as a ferroelectric ceramic can be used, and a highly sensitive acceleration sensor can be provided.
Further, according to the acceleration sensor of the present invention, since the dielectric is provided not in the movable part but in the fixed part, the dielectric is not deformed, and is configured using, for example, a brittle dielectric such as ceramic. Even in this case, it is possible to ensure high reliability.
以下、本実施の形態の加速度センサについて詳細に説明する。
まず、最初に、実施の形態の加速度センサに用いる誘電体7の誘電率と加速度の検出感度について説明する。
ここでは、図2に示す電極2aについて対称性を有するモデルに基づいて、シミュレーションを行い、誘電体7の誘電率と加速度の検出感度について確認した。
Hereinafter, the acceleration sensor of the present embodiment will be described in detail.
First, the dielectric constant and acceleration detection sensitivity of the dielectric 7 used in the acceleration sensor of the embodiment will be described.
Here, based on a model having symmetry with respect to the
ここでは、図2に示す対称性を有する断面モデルについて、2次元有限要素法を用いてシミュレーションを実施した。
図2に示す断面モデルでは、慣性質量板2の下面に形成された電極2a(幅w)を中央に配置して、電極2aの両側に電極2bを配置した。尚、電極2aと電極2bの間隔は、gとした。
Here, a simulation was performed on the cross-sectional model having symmetry shown in FIG. 2 using a two-dimensional finite element method.
In the cross-sectional model shown in FIG. 2, the
また、本シミュレーションにおいて、慣性質量板2は、厚さ、5μm、誘電率、3.15(ポリパラキシリレンの誘電率)とし、誘電体7は、厚さが(g+w)の2倍、誘電率が2600(Pb(ZrTi)O3の誘電率)とした。
また、電界分布は、図2に示す帯状の範囲で計算した。このような範囲に計算領域を制限しても、電極が形成される面(慣性質量板2の下面)から(g+w)の3倍以上離れた領域、及び慣性質量板2の下面から(g+w)の2倍以上離れた領域は、実質的に電界分布はゼロであり、本シミュレーションにより評価する容量の計算に影響を与えることはない。
In this simulation, the
Further, the electric field distribution was calculated in the band-like range shown in FIG. Even if the calculation area is limited to such a range, the area where the electrode is formed (the lower surface of the inertial mass plate 2) is at least three times as long as (g + w) and the lower surface of the inertial mass plate 2 (g + w) In the region separated by more than 2 times, the electric field distribution is substantially zero, and does not affect the calculation of the capacitance evaluated by this simulation.
また、電極2aを中央に配置して、その両側の2つの電極2bの、一方の電極2bの中央から他方の電極2bの中央まで電界分布を計算すると、例えば、後述する、電極2aと電極2bが交互に配置された櫛場電極構造における電界分布は、図2に基づいて計算された電界分布の繰り返しで表すことができる。
したがって、このシミュレーション結果に基づいて、感度をより向上させることが可能な櫛場電極構造における評価を容易に行うことができる。
Further, when the electric field distribution is calculated from the center of one
Therefore, it is possible to easily evaluate the comb electrode structure capable of further improving the sensitivity based on the simulation result.
以上の図2に示す断面モデルを用いて、シミュレーションした結果を図3(a)(b)に示す。
このシミュレーションでは、電極2aに5V、その両側の電極2bを0V、電極幅w=3μm、電極間隔g=7μmとし、慣性質量板2と誘電体7間のギャップhを変化させたときの、電極2aと電極2b間の静電容量の変化をシミュレーションした。
この図3において、(a)は、慣性質量板2と誘電体7間のギャップhが、0.2μm〜4μmの範囲における計算値を示しており、(b)は、(a)において静電容量の変化が顕著な慣性質量板2と誘電体7間のギャップhが、0.2μm〜1μmの範囲を横軸を伸ばして示している。
The simulation results using the cross-sectional model shown in FIG. 2 are shown in FIGS.
In this simulation, the
In FIG. 3, (a) shows the calculated value when the gap h between the inertial
図3において、比誘電率εr=4として示す線が2つあるが、その一方は図7に示す先行例の構成に基づいてシミュレーションしたものである。 In FIG. 3, there are two lines shown as relative permittivity εr = 4, one of which is simulated based on the configuration of the preceding example shown in FIG.
この図3に示すように、実施の形態1の加速度センサにおいて、誘電体7の誘電率を高くすると、間隔hの変化に対して静電容量の変化を大きくでき、感度を向上させることが可能であることが確認された。
また、図3から、本実施の形態の加速度センサでは、慣性質量板2と誘電体7間のギャップhは比較的狭くすることが好ましく、1μm以下に設定するより好ましいことがわかる。
この慣性質量板2と誘電体7間のギャップhの好ましい範囲は、櫛場電極構造の場合であっても同様である。
As shown in FIG. 3, in the acceleration sensor of the first embodiment, when the dielectric constant of the dielectric 7 is increased, the change in capacitance can be increased with respect to the change in the interval h, and the sensitivity can be improved. It was confirmed that.
In addition, it can be seen from FIG. 3 that in the acceleration sensor of the present embodiment, the gap h between the inertial
The preferable range of the gap h between the inertial
次に、本実施の形態の加速度センサの製造方法について説明する。
本製造方法では、まず、基板(例えば、シリコンウエハや石英ウエハからなる)1上に、例えば、バルクのチタン酸ジルコン酸鉛{Pb(Zr,Ti)O3:以下、単にPZTという。}からなる誘電体板7を接合する(図5(a)(b))。ここで、バルクとは、例えば、通常の性質とは異なった物性を示す微粒子や薄膜とは異なり、その物質固有の性質をもつような物質の形態をいい、本明細書においては薄膜として形成したものではないことを意味する。ここでは、バルクPZTを厚さが0.2mmになるように切断したPZT板を誘電体板7として用いた。
Next, a method for manufacturing the acceleration sensor according to the present embodiment will be described.
In this manufacturing method, first, for example, bulk lead zirconate titanate {Pb (Zr, Ti) O 3 : hereinafter simply referred to as PZT on a substrate (for example, made of a silicon wafer or a quartz wafer) 1. } Is joined (FIGS. 5A and 5B). Here, the term “bulk” refers to, for example, a form of a substance having a property unique to the substance, unlike a fine particle or a thin film having physical properties different from normal properties. In this specification, the bulk is formed as a thin film. It means not a thing. Here, a PZT plate obtained by cutting bulk PZT so as to have a thickness of 0.2 mm was used as the
尚、基板1とPZT板の接合は、後の工程における耐有機溶剤性を考慮すると化学的に安定な接合材を用いることが好ましく、例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)などの接着材を用いることが好ましい。
In addition, it is preferable to use a chemically stable bonding material for bonding the
次に、PZT板(誘電体板7)上に、例えば、スパッタリングやCVD法により堆積された多結晶シリコン(Si)またはアモルファスシリコンからなる犠牲層12を形成し、犠牲層12の外周に沿ってスロット12sを形成し、その内側に多数のディンプル12bを形成する(図5B(a)(b))。このスロット12s及びその周りの犠牲層は、最終工程で犠牲層が除去された後、弾性梁3の一端を固定する部分であり、スロット12sは、弾性梁3の固定をより確実にかつ強固にするために設けられる。ここでは、3つのスロット12sを中心が一致するように形成した。また、ディンプル12bは、慣性質量体2の下面に凹凸を形成する為のものであり、慣性質量体2の下面にディンプル12bに対応するバンプが形成される。このように、慣性質量体2の下面に凹凸(バンプ)を形成することにより、慣性質量体2の下面と誘電体7がバンプの上部のみで接触することになって接触面積を小さくでき、慣性質量体2の下面と誘電体7との吸着を防止することができる。
Next, a
次に、スロット12sを覆うように、犠牲層12の外周部分(犠牲層を除去する際に、除去することなく残す犠牲層の外周部分)に、例えば、ポリパラキシリレンからなる保護膜13を形成する(図5C(a)(b))。この保護膜13は、電極パッドが形成される部分の直下とその外周部分に残される犠牲層(例えばアモルファスSi)を後工程におけるエッチング種(例えばXeF2ガス)から保護し、図4で示す配線電極2wa,2wbが形成される部分のスロットを覆って凹凸を無くすために形成される。この保護膜13により電極パッドの下に損傷のない犠牲層を残すことが可能になり、かつ配線電極2wa,2wbの成膜が容易になる。
以上のようにして、弾性梁の端部が固定され、電極2aと電極2bに電圧を印加する配線電極2wa,2wbがその上に形成される土台となるべき固定部が構成される。
Next, a
As described above, the ends of the elastic beams are fixed, and the fixed portions to be the foundation on which the wiring electrodes 2wa and 2wb for applying a voltage to the
次に、犠牲層12及び保護膜13の上にAl膜をスパッタリングにより形成し、そのAl膜を混酸エッチングにより所定の形状にパターンニングする。これにより、電極2a,2b及びそれらに電圧を印加するための配線電極2wa,2wbが形成される(図5D(a)(b))。
次に、O2プラズマによるドライエッチングにより、配線電極2wa,2wbの下にある保護膜と電極パッドが形成された外周部分にある保護膜を除いて、保護膜を除去する。
このO2プラズマによるドライエッチングの際、パターニングされたAl膜をマスクとして用いてエッチングしてもよいが、フォトマスクのアライメント誤差により残す必要がある犠牲層が後工程においてサイドからエッチングされてダメージを受ける可能性がある。これを防ぐために、残す必要がある犠牲層にマージンを加えて広い領域で保護し、それ以外の保護膜を除去するために、Al膜とは別にマスクを形成することが好ましい。
Next, an Al film is formed on the
Next, the protective film is removed by dry etching using O 2 plasma except for the protective film under the wiring electrodes 2wa and 2wb and the protective film in the outer peripheral portion where the electrode pads are formed.
In this dry etching using O 2 plasma, etching may be performed using a patterned Al film as a mask. However, a sacrificial layer that needs to be left due to an alignment error of the photomask is etched from the side in a later step and damaged. There is a possibility of receiving. In order to prevent this, it is preferable to form a mask separately from the Al film in order to protect the sacrificial layer that needs to be left in a wide area by adding a margin and to remove other protective films.
ここで、電極2aは、複数の電極枝2a2と電極枝2a2の一端がそれぞれ接続される接続電極2a1からなる櫛歯電極であり、その接続電極2a1の一端に配線電極2waが接続される(図4)。また、電極2bは、複数の電極枝2b2と電極枝2b2の一端がそれぞれ接続される接続電極2b1からなる櫛歯電極であり、その接続電極2b1の一端に配線電極2wbが接続される(図4)。以上のように、それぞれ櫛歯電極からなる電極2a,2bは、電極枝2a2と電極枝2b2が交互に位置するように配置される。
このように、電極2a,2bを櫛歯電極とし、電極枝2a2と電極枝2b2を交互に配置することにより、電極2a,2b間の静電容量を高くでき、測定感度を向上させることが可能になる。
Here, the
As described above, the
次に、電極2a、電極2b及び犠牲層12を覆うように、例えば、ポリパラキシリレンからなる構造体用膜を形成して、例えば、O2アッシングでエッチングすることによりパターンニングする。これにより、慣性質量体2と弾性梁3になる構造体部分と、慣性質量体2の周りにあって弾性梁3を基板上に固定するための固定部を形成する(図5E(a)(b)(c))。
この際、弾性梁3の固定端は、犠牲層12のスロット12sを埋めるように形成され、弾性梁3の固定端は基板に強固に固定される。また、ポリパラキシリレンは、等角的(コンフォーマル)な膜の体積が可能であることから、固定端の表面は平坦にできる。
また、O2アッシングにより、電極パッド部分の窓開けも行う。この窓開けは、電極に後工程でワイヤをボンディングしたり、プローバを接触させて信号を検出したりするために必要である。
Next, a structure film made of, for example, polyparaxylylene is formed so as to cover the
At this time, the fixed end of the
Moreover, the window of the electrode pad portion is also opened by O 2 ashing. The opening of the window is necessary for bonding a wire to the electrode in a later process or for detecting a signal by contacting a prober.
最後に、例えば、XeF2ガスでエッチングすることにより、Siからなる犠牲層12を除去して、慣性質量体2が基板(誘電体7)から離れた状態で弾性梁3によって保持された構造体が形成される(図5F(a)(b)(c))。
Finally, the
以上のようにして、下面に電極2a,2bが形成された慣性質量体2が、弾性梁3によって誘電体7上に移動可能に中空で保持されてなる実施の形態の加速度センサが作製される。
As described above, the acceleration sensor of the embodiment in which the inertial
以上の実施の形態1の加速度センサの製造方法によれば、慣性質量体2を弾性梁3によって誘電体7上に保持する浮動体構造を、犠牲層を用いて作製しているので、慣性質量体2と誘電体7の間隔を1μm以下(好ましくは、0.2μm〜0.5μm)に容易に設定することができ、感度の高い加速度センサを作製することができる。
According to the acceleration sensor manufacturing method of the first embodiment described above, the floating mass structure that holds the inertial
また、本実施の形態の加速度センサの製造方法によれば、慣性質量体2には、例えば、ポリパラキシリレン等のマイクロマシニングプロセスを用いた浮動体形成に適した材料を用いることができる。すなわち、ポリパラキシリレンは、電気絶縁性、誘電特性、耐薬品性に優れ、所望の厚さの膜状に形成することが可能で上記製造方法に適しており、ガラスなどの無機物、金属、プラスチック等に対する密着力に優れているので、信頼性の高い慣性質量体2及び弾性梁を構成することができる。
Further, according to the method for manufacturing the acceleration sensor of the present embodiment, the inertial
また、誘電体7は、基板上に接合することにより構成しているので、例えば、バルクのPZT板等の誘電率の極めて高い材料を用いて誘電体7を形成することが可能でかつ製造コストを低く抑えることができる。
従って、本実施の形態の加速度センサの製造方法によれば、感度の高い加速度センサを安価に製造することが可能である。
In addition, since the dielectric 7 is formed by bonding on the substrate, it is possible to form the dielectric 7 using a material having an extremely high dielectric constant, such as a bulk PZT plate, and the manufacturing cost. Can be kept low.
Therefore, according to the acceleration sensor manufacturing method of the present embodiment, a highly sensitive acceleration sensor can be manufactured at low cost.
以上の実施の形態では、基板1上に誘電体7を接合するようにしたが、本発明はこのような構成に限られるものではなく、基板1及び誘電体7に代えて、強誘電体材料からなる誘電体基板を用いて、基板1と誘電体7とが一体化された構造にしてもよい。このように、基板1と誘電体7の機能が一体化された誘電体基板を用いて構成すると、誘電体7を基板上に接合する工程を省略することができるので、より安価に製造できる。
また、基板1と誘電体7の機能が一体化された誘電体基板を用いて構成すると、誘電体7を基板1の接合部がなくなるので、当該接合部の剥離等の発生がなく、より高い信頼性を有する加速度センサが提供できる。
In the above embodiment, the
Further, when the dielectric substrate in which the functions of the
尚、実施の形態の加速度センサでは、平面形状が略正方形である慣性質量体2の対角の4隅を弾性梁3で支えるようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、略正方形の慣性質量体2における各辺の中央部を弾性支持梁で支えるようにしてもよいし、例えば平面形状が円形の慣性質量体2を用いその周辺部の複数の箇所を弾性梁で支えるようにしてもよい。
In the acceleration sensor according to the embodiment, the four corners of the inertial
また、本実施の形態では、4箇所で慣性質量体2を支えるようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、2カ所若しくは3カ所、又は5以上の箇所で慣性質量体2を支えるようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the inertial
さらに、本実施の形態では、いわゆる両持梁構造で慣性質量体2を支えるようにしたが、本発明においては、比較的ヤング率の高い弾性梁を用いて、片持梁により慣性質量体2を支えるようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the inertial
また、本実施の形態の加速度センサはさらに、弾性梁3と慣性質量板2と電極2a,2bと誘電体7とを含んでなるセンサ構造体を収納する空間を備えたパッケージを備えていてもよい。
この場合、センサ構造体を収納する空間を真空又は減圧状態にすることにより、慣性質量体2の変位を妨げる空気抵抗を減少させることができ、より測定感度を向上させることが可能になる。
The acceleration sensor of the present embodiment may further include a package having a space for housing a sensor structure including the
In this case, by setting the space for housing the sensor structure to a vacuum or a reduced pressure state, it is possible to reduce the air resistance that hinders the displacement of the inertial
以上の実施の形態の加速度センサでは、バルクのPZT板を用いて誘電体7を構成したが、本発明はこれに限られるものではなく、スパッタリング等のいわゆる薄膜形成技術を用いて、例えば強誘電体からなる誘電体7を形成するようにしてもよい。以上のように構成しても、バルクの強誘電体に比べると誘電率は低いが、比誘電率が数百又はそれ以上の誘電体を形成することはでき、従来例に比較すると十分感度を高くできる。
In the acceleration sensor of the above embodiment, the
また、本実施の形態では、誘電体7としてPZT板を用いた例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、チタン酸バリウム(BaTiO3)等の他の強誘電体を用いても良いし、比較的誘電率の高い常誘電体を用いて構成してもよい。
In the present embodiment, an example in which a PZT plate is used as the
すなわち、本発明は、印加される加速度によって位置が変化する慣性質量板に第1電極と第2電極を形成し、固定側に誘電体を設けたことを特徴とするものであり、かかる技術的思想の範囲内において、種々の変形が可能である。 That is, the present invention is characterized in that a first electrode and a second electrode are formed on an inertial mass plate whose position changes according to applied acceleration, and a dielectric is provided on the fixed side. Various modifications are possible within the scope of the idea.
本発明に係る加速度センサは、カーナビゲーションシステム、コンベア、エレベータ及びエアバックシステムなどの幅広い用途に使用することができる。 The acceleration sensor according to the present invention can be used in a wide range of applications such as car navigation systems, conveyors, elevators, and airbag systems.
1 基板、2 慣性質量板、2a,2b 電極、2wa,2wb 配線電極、2a1,2b1 接続電極、2a2,2b2 電極枝、3 弾性梁、7 誘電体、12 犠牲層、12s スロット、12b ディンプル、13 保護膜。 1 substrate, 2 inertia mass plate, 2a, 2b electrode, 2wa, 2wb wiring electrode, 2a1, 2b1 connection electrode, 2a2, 2b2 electrode branch, 3 elastic beam, 7 dielectric, 12 sacrificial layer, 12s slot, 12b dimple, 13 Protective film.
Claims (7)
前記慣性質量板は、前記基板上に弾性梁によって支持されている請求項1記載の加速度センサ。 The dielectric comprises a dielectric plate provided on a substrate,
The acceleration sensor according to claim 1, wherein the inertia mass plate is supported on the substrate by an elastic beam.
前記慣性質量板は、前記誘電体基板上に弾性梁によって支持されている請求項1記載の加速度センサ。 The dielectric comprises a dielectric substrate,
The acceleration sensor according to claim 1, wherein the inertial mass plate is supported on the dielectric substrate by an elastic beam.
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