JPH09145740A

JPH09145740A - 加速度センサ

Info

Publication number: JPH09145740A
Application number: JP8230769A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kano; 加納　　一彦; Yoshinori Otsuka; 義則大塚; Norio Kitao; 典雄北尾; Kenichi Ao; 青　　建一; Yasutoshi Suzuki; 康利鈴木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-09-22
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1997-06-06
Also published as: US5864064A

Abstract

(57)【要約】【課題】地震等の指向性のない平面内多方向の加速度
を検出でき、簡単な構成で、組み付けを少なくできる加
速度センサを得る。【解決手段】基板３０、加速度により変位する円筒状
のおもり可動電極１２、内側が円柱をくり抜いた形状と
なっている固定電極１３、おもり可動電極１２を弾性変
形可能な構造材で支持し、基板３０に設置された円柱形
状のアンカ部１１、４本の梁部１４〜１７から構成され
ることを特徴とする加速度センサである。外部から加速
度を受けた時、基板３０に平行な２次元平面において、
円柱面のおもり可動電極検出面１８と円柱面の固定電極
被検出面１９が接触し、その接触を検出するように作用
する。この時おもり可動電極検出面１８と、固定電極被
検出面１９の間隙は梁部１４〜１７の弾性係数を考慮し
て等方的に外力を検出できるように設定されているの
で、２次元平面の加速度を無指向に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、加速度センサに関
するものであり、その用途としては、例えばガス等の流
量メータに内蔵されて地震等の振動を感知し、ガス配管
のバルブを閉塞するセンサ、若しくは二次元平面内多方
向の加速度を略同ー感度で検出する加速度センサ等があ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の加速度センサには、実公昭５０−
１９１５４号公報に開示された加速度センサや、特開平
６−１２３６３１号公報及び特開平６−１２３６３２号
公報に開示された角速度や加速度等の力学量を検出する
ための力学量センサが知られている。

【０００３】実公昭５０−１９１５４号公報の加速度セ
ンサは、印加される加速度により変位するおもり部、お
もり部を支持する梁部及びおもり部との接触を検出する
固定電極をそれぞれ金属材料から機械加工により形成
し、それらを組み付けることにより形成される。しかし
ながら、このように実公昭５０−１９１５４号公報の加
速度センサにおいては、各部材を組み付けるという手間
が生じ、小型化が困難というだけでなく、大量生産にも
向いていないという欠点がある。

【０００４】また、加速度センサの中でも特開平６−１
２３６３１号公報や特開平６−１２３６３２号公報に開
示されたような半導体式の力学量センサ（以下、半導体
力学量センサという）は、低加速度レベル、低周波数レ
ベルを精度よく検出でき、また同一の半導体プロセスの
中で形成されるため、各部材を組み付けるという手間も
少なく、安価で大量生産に向いているとして有望視され
ている。

【０００５】図３２、３３は特開平６−１２３６３２号
公報に開示されている半導体力学量センサを示すもので
ある。特開平６−１２３６３２号公報の半導体力学量セ
ンサは、図３２、３３に示されるように、おもり部１０
が４本の梁部６〜９で図中のＸ−Ｙ方向に移動可能に支
持され、おもり部１０と一体に移動する可動電極１１〜
１４と基板側に設けられた固定電極１５〜１８と間の容
量変化を検出して、加速度を測定するものである。ま
た、Ｘ方向・Ｙ方向のそれぞれに対して検出された加速
度の大きさを計算することでＸ−Ｙ平面内のあらゆる方
向の加速度を検出することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平６−１２３６３２号公報に示されるような半導体力
学量センサは、Ｘ方向・Ｙ方向のそれぞれの加速度を検
出する。このため、Ｘ−Ｙ平面内の斜めの加速度の大き
さを検出するためには、Ｘ方向、Ｙ方向のそれぞれ独立
した検出結果を合成して新たに信号を処理する上述の計
算回路が必要であり、その分回路が複雑になるという問
題がある。

【０００７】そこで本発明の目的は、各々独立した加速
度検出結果を合成するような新たな信号処理をすること
なく、平面内多方向の加速度を略同ー感度で検出でき、
しかもそれを小型かつ簡単な構成で実現できる加速度セ
ンサを得ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によ
れば、梁部に支持されたおもり可動電極が外部からの加
速度を受けたとき、基板の表面に対して略平行の方向に
おいて変位し、おもり可動電極の検出面と固定電極の被
検出面との距離が変化する。本発明においては、おもり
可動電極の検出面と、固定電極の被検出面とは対向する
ように各々略円柱状側面で構成されているため、加速度
が基板の表面と略平行の方向の何れの方向から印加され
ても、その加速度の大きさに対してほぼ同じだけ、検出
面と比検出面の距離を近づけさせることができる。これ
により等方的に加速度を検出できるという効果が得られ
る。また、本発明においてはおもり可動電極の検出面と
固定電極の被検出面との距離を検出する検出手段が１つ
で良いため、従来のようにＸ方向・Ｙ方向に対して斜め
に加速度が印加された場合においても特別な計算回路を
必要とせず、簡単な構成となる。またアンカ部、梁部及
びおもり可動電極が同一材料で一体に構成されているた
め、アンカ部、梁部及びおもり可動電極を組み付けるこ
とを不要にできる。

【０００９】請求項２記載の発明によれば、おもり可動
電極が環状部材からなるため、環状内側及び環状外側を
有効に使うことができ、加速度センサの面積を減少させ
ることができる。請求項３記載の発明によれば、環状内
側にアンカ部を配設するため、アンカ部を配設するため
に特別な領域を用意する必要がなく加速度センサの面積
を減少させることができる。

【００１０】請求項４記載の発明によれば、環状内側に
固定電極を配設するため、固定電極を配設するために特
別な領域を用意する必要がなく加速度センサの面積を減
少させることができる。請求項５記載の発明によれば、
加速度が印加されていない時に検出面と被検出面との距
離が略均一に保たれているため、加速度が基板の表面と
略平行の方向の何れの方向から印加されても、その加速
度の大きさに対してほぼ同じだけ、検出面と比検出面の
距離を近づけさせることができる。これにより等方的に
加速度を検出できる。

【００１１】請求項６記載の発明によれば、検出手段
は、検出面と被検出面との接触を検出するものであるた
め、所定値以上の加速度がおもり可動電極に印加された
ことを検出できる。請求項７の発明によれば、形成した
突起によって接触時の被接触圧力を高めることができる
ため検出を安定にすることができる。

【００１２】請求項８の発明によれば、突起表面に接触
抵抗低減部材を、例えば表面処理により形成しているの
で、接触時の接触圧力を高めることができ、さらに接触
抵抗を低減できるため検出を安定にすることができる。
請求項９記載の発明によれば、固定電極が複数の分割電
極からなり、検出手段が分割電極の何れかと検出面との
容量変化を検出するため、加速度の大きさ及び印加され
た方向を検出することができる。

【００１３】請求項１０記載の発明によれば、基板の表
面におけるおもり可動電極の下部に、おもり可動電極と
等電位に設定された下部電極を有するため、おもり可動
電極と下部電極との間に生ずる静電気力による力をキャ
ンセルでき、両者を一定の間隔に保つことができる。そ
れにより、おもり可動電極を基板の表面と略平行に移動
させることができるので、精度よく加速度を検出でき
る。

【００１４】請求項１１記載の発明によれば、アンカ
部、梁部、おもり可動電極および固定電極が同一の半導
体材料で構成されているため、半導体プロセス上同一の
工程で形成することができ、更にこれらを特別に組み付
けることを不要にできるため、安価に製作することがで
きる。おもり可動電極と検出手段との結線を、梁部、ア
ンカ部を介して行うことができるため、ワイヤボンディ
ング等で可動部に結線する必要がなく、また振動による
疲労破壊が起こりにくくなるという効果が得られる。

【００１５】請求項１２記載の発明によれば、アンカ
部、梁部、おもり可動電極および固定電極が同一の半導
体材料で構成されており、また検出手段は固定電極とお
もり可動電極との間に、アンカ部及び梁部を介して異な
る電位差を印加しているため、ワイヤボンディング等で
可動部に結線する必要がなく、また振動による疲労破壊
が起こりにくくなるという効果が得られる。

【００１６】請求項１３記載の発明によれば、アンカ
部、梁部、おもり可動電極および固定電極が同一の上部
基板を加工分離させて形成されるため、プロセス上同一
の工程で形成することができ、更にこれらを特別に組み
付けることを不要にできるため、安価に製作することが
できる。請求項１４記載の発明によれば、請求項１の加
速度センサの効果に加え、第２の検出手段は第１の検出
手段が所定の大きさ以上の加速度を検出したのちに、第
２の距離の変化を検出するため、第２の検出回路で消費
する電力を低減することができる。

【００１７】請求項１５記載の発明によれば、第２の検
出手段は第１の検出手段が所定の大きさ以上の加速度を
検出したのちに、第２の距離の変化を検出し始めるた
め、第２の検出回路で消費する電力を低減し、第１の検
出回路だけでは検出できない大きさの加速度を検出でき
る。請求項１６記載の発明によれば、第１の検出手段
は、第１の検出面と第１の被検出面との接触を検出する
ものであるため、第２の検出回路で消費する電力を低減
でき、更に第２の検出回路により第１の検出回路だけで
は検出できない大きさの加速度を検出できる。

【００１８】請求項１７の発明によれば、形成した突起
によって接触時の接触圧力を高めることができるため検
出を安定にすることができる。請求項１８の発明によれ
ば、突起表面に接触抵抗低減部材を、例えば表面処理に
より形成しているので、接触時の接触圧力を高めること
ができ、さらに接触抵抗を低減できるため検出を安定に
することができる。

【００１９】請求項１９記載の発明によれば、第２の固
定電極が複数の分割電極からなり、第２の検出手段が分
割電極の何れかと第２の検出面との容量変化を検出する
ため、加速度の大きさ及び印加された方向を検出するこ
とができる。ここで、第２の検出手段は第１の検出手段
が所定の大きさ以上の加速度を検出したのちに、第２の
距離の変化を検出するため、第２の検出回路で消費する
電力を低減することができる。

【００２０】請求項２０記載の発明によれば、第１の基
板と第２の基板とが同一であり、前記第１のアンカ部、
前記第１の梁部及び前記第１の可動電極部を構成する前
記材料は、前記第２のアンカ部、前記第２の梁部及び前
記第２の可動電極部を構成する前記材料と同一のもので
あるため、同一のプロセスで形成することができ、更に
これらを特別に組み付けることを不要にできるため、安
価に製作することができる。

【００２１】請求項２１記載の発明によれば、基板と平
行でそれぞれ異なる方向である第１の方向、第２の方向
に対し、（第１の弾性係数）×（第１の距離）＝（第２
の弾性係数）×（第２の距離）を満足するように第１の
距離、第２の距離が設定されるため、印加される加速度
の大きさが同じ場合、第１，第２の方向によらず等方的
に精度良く加速度を検出することができる。

【００２２】請求項２２記載の発明によれば、梁部に支
持されたおもり可動電極が外部からの加速度を受けたと
き、基板の表面に対して略平行の方向において変位し、
おもり可動電極の検出面と固定電極の被検出面との距離
が変化する。本発明においては、おもり可動電極と固定
電極との位置関係は、所定の加速度が半導体基板表面に
平行な面内においておもり可動電極の何れの方向から作
用しても、その所定の加速度に応じた略ー定な出力が得
られる関係に設定されるので、その所定の加速度の大き
さに対してほぼ同じだけ、検出面と比検出面の距離を近
づけさせることができる。これにより等方的に加速度を
検出できるという効果が得られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下に本発明の第１の実施の形態
を図面に基づき説明する。図１は、本発明の第１の実施
の形態に係る加速度センサの断面図で、図２におけるＢ
−Ｂ断面図である。また図２は、図１のＡ−Ａ断面図を
示す。

【００２４】図１における加速度センサは、基板３０、
アンカ部１１、おもり可動電極１２、４本の梁部１４〜
１７、固定電極１３で構成されるスイッチ式の加速度セ
ンサ１００である。基板３０はＰ型シリコン基板であ
る。アンカ部１１は円柱形状で、基板３０上に形成さ
れ、基板３０のほぼ中央に位置し、おもり可動電極１２
を基板３０の表面とほぼ平行に弾性変形可能な４本の梁
部１４〜１７で支持している。おもり可動電極１２は、
円筒形状で、基板３０と所定の間隔を有して平行に設け
られ、アンカ部１１に弾性変形可能である４本の梁部１
４〜１７で支持され、印加させる加速度により変位す
る。また、おもり可動電極１２は、基板３０と垂直方向
の略円柱状側面、即ち円筒外周面を導電性の検出面１８
としている。梁部１４〜１７は、アンカ部１１に４本設
置され、おもり可動電極１２を支持する弾性変形可能な
形状に形成される。本実施の形態では、梁部１４〜１７
は、基板３０の表面に対して、略平行方向に弾性変形可
能となるように断面形状を横の長さに対する縦の長さの
比を大きくし、上方からは円弧の一部となるような形状
にしている。固定電極１３は内側が円柱をくり抜いた形
状で、おもり可動電極１２の外側に所定の間隔を隔てて
基板３０上に形成されている。また、おもり可動電極１
２の検出面１８に対向する円筒形状内周面は、導電性の
被検出面１９となっている。中央のアンカ部１１と固定
電極１３の下側にはそれぞれ酸化膜２１、２２があり基
板上に形成されている。そして、図示はしていないが、
外部の加速度によりおもり可動電極１２が変位して、お
もり可動電極の検出面１８と固定電極の被検出面１９が
接触したことを検出する検出回路がある。この検出回路
には、おもり可動電極の検出面１８、固定電極の被検出
面１９と検出回路との間に導通をワイヤボンディング等
で取っている。尚、本実施例では、おもり可動電極１
２、梁部１４〜１７、アンカ部１１は、すべて導通され
ているので、アンカ部１１から検出回路へワイヤボンデ
ィングしても良い。

【００２５】なお、本発明でいう略円柱状側面とは、図
１の検出面１８に示されるような、外周部分が略円柱状
になっているものだけでなく、被検出面１９に示される
ような、内周部分が略円柱状になっているものも含むも
のである。そして、おもり可動電極１２と固定電極１３
の所定間隔は、ｎ箇所の間隔における各方向（ｉ＝１〜
ｎ）に沿った梁部を総合した弾性係数ｋｉと、おもり可
動電極と固定電極との距離Ｄｉとの関係が、

【００２６】

【数１】Ｄ１×ｋ１＝Ｄ２×ｋ２＝・・・＝Ｄｉ×ｋｉ＝・・・＝Ｄｎ×ｋｎとなるように配置される。このように配置することによ
り、基板３０と平行な平面内であれば、どの方向（ｉ＝
１〜ｎ）に沿って加速度が発生しても加速度を等方的に
検出できる。例えば図１を用いて説明すると、所定の間
隔をＤ１（図中Ｘ方向）、Ｄ２（図中Ｙ方向）、Ｄ３
（図中斜め４５度方向）とし、４本の梁部１４〜１７を
総合した各間隔方向の弾性係数をｋ１、ｋ２、ｋ３とす
ると、基板３０に対して平行方向の平面に対して、等方
的に加速度Ｆを検出するためには、それぞれの間隔Ｄ
１、Ｄ２、Ｄ３は次式のようになる。

【００２７】

【数２】Ｄ１＝Ｆ／ｋ１

【００２８】

【数３】Ｄ２＝Ｆ／ｋ２

【００２９】

【数４】Ｄ３＝Ｆ／ｋ３そしてＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、数１式を満足するように設
定すると、ｋ１＝ｋ２＝ｋ３であればＤ１＝Ｄ２＝Ｄ３
となる。本実施の形態では、このように数１式を満たす
よう設計して、おもり可動電極１２を円筒形状とし、可
動電極１３については円柱をくり抜いた形状とする。そ
して、加速度センサ１００は、上下及び左右対称となる
形状とする。

【００３０】また、アンカ部１１、４本の梁部１４〜１
７、おもり可動電極１２、固定電極１３の表面にはイオ
ン注入や、リンのデポジション（以下、リンデポとい
う）のような手法により不純物を導入し構造体の抵抗率
を下げている。次に、加速度センサ１００の製造工程を
図３〜６を用いて説明する。まず図３に示すように、基
板３０に酸化膜２０を成膜し、その上にシリコン膜１０
を成膜し形成する。また、この図３にある基板は、ＳＯ
Ｉ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を
用いても良い。

【００３１】次に、図４に示すようにシリコン膜１０を
エッチングして、アンカ部１１、梁部１４、１６、おも
り可動電極１２、固定電極１３を所定の形状に形成す
る。次に、図５に示すようにシリコン表面に導電性をも
たせるためにアンカ部１１、梁部１４、１６、おもり可
動電極１２、固定電極１３の各部に不純物を導入する。
この不純物導入手段としては、イオン注入や、リンデポ
が考えられる。また、イオン注入の場合はその後、導入
不純物を活性化させるための熱処理が必要となる。図５
は不純物導入後の断面図で各部の表層には低抵抗層３
１、３２、３３、３４、３６が形成される。

【００３２】最後に、図６に示すようにおもり可動電極
１２、梁部１４〜１７直下の酸化膜２０を犠牲層として
フッ化水素系液体によりエッチングすることで可動部を
可動状態にする。以上図３〜図６では、Ｐ型シリコン基
板を用いた加速度センサ１００の製造工程を説明した
が、これ以外にガラス基板を用いて次のような工程によ
って加速度センサを製造するようにしてもよい。

【００３３】まず、図７に示すように、例えばパイレッ
クスガラス基板２３０（パイレックスは商品名）と低抵
抗のシリコン基板２１０を陽極接合で接合する。このと
き、必要に応じてシリコン基板２１０の表面を研磨又は
エッチングで薄膜化を行ってもよい。次に、図８に示す
ようにシリコン基板２１０をエッチングにて、アンカ部
２１１、梁部２１４、２１６、おもり可動電極２１２、
固定電極２１３を所定の形状に形成する。

【００３４】最後に、図９に示すようにおもり可動電極
２１２、梁部２１４、２１６直下のパイレックスガラス
基板２３０をフッ化水素系液体によりエッチングするこ
とで可動部を可動状態にする。尚、ここではパイレック
スガラス基板で説明したがパイレックスに限定されるも
のではなく、シリコンと陽極接合が可能でフッ化水素系
液体でエッチングが可能なガラスであればいずれでもよ
い。

【００３５】次に、図１０を用いてスイッチ式加速度セ
ンサ１００の動作を説明する。尚、この図では、アンカ
部１１とおもり可動電極１２を接続する梁部１４〜１７
は省略してある。このセンサに加速度が加わっていない
場合、おもり可動電極１２は固定電極１３と所定の間隔
を隔てて静止している。（加速度を等方的に検出するた
め、この所定の間隔は、梁部の弾性係数を考慮して数１
式を満足するように設定させることが好ましい。）ま
た、図示のように検出回路の端子１、端子２がそれぞれ
アンカ部１１、固定電極１３にワイヤーボンディングに
より結線されている。また検出回路は、端子１・端子２
間に電位差が設けてある。このセンサに加速度が加わり
おもり可動電極１２がＸ軸の方向に変位したとき、おも
り可動電極１２と固定電極１３の間隔が小さくなり、あ
る加速度以上であるとおもり可動電極の検出面１８と固
定電極の被検出面１９がＸ軸上で接触する。このとき、
おもり可動電極１２と固定電極１３の間に電位差が設定
してあるので、電流が流れ、検出回路で接触を検出でき
る。

【００３６】このように、このスイッチ式加速度センサ
１００は、スイッチのようにある一定以上の加速度が加
わった場合にのみ、おもり可動電極１２−固定電極１３
間が通電されて、センサとして動作をする。すなわち、
おもり可動電極１２−固定電極１３間は、ある一定の面
内方向加速度が加わった場合に接触する間隔を設定して
いる。よって、おもり可動電極の検出面１８の形状と固
定電極の被検出面１９の形状とが円筒状であり、梁部１
４〜１７により形成されるバネが面内方向に対して等方
的なバネ定数を持っているので、基板３０の表面と平行
な面内において、均一に加速度を検出することができ
る。

【００３７】また図１０に示すように、おもり可動電極
１２が加速度を受け、Ｙ方向に変位した場合において
も、同様におもり可動電極１２と固定電極１３が接触し
ておもり可動電極１２、固定電極１３間に電流が流れ
る。更に、基板３０の表面に平行であってＸ方向でもな
くＹ方向でもない斜めの方向に変位した場合において
も、同様におもり可動電極１２と固定電極１３の接触を
検出できる。

【００３８】ここで、おもり可動電極１２と固定電極１
３との接触を好適に行うために、次のような構成を採る
ことができる。即ち、図１１に示すように固定電極１３
側の可動電極の方向に突起３０１から３０８を設ける構
成である。これにより、おもり可動電極１２が加速度を
受け変位し固定電極１３に接触したときの接触圧力を高
めることができる。

【００３９】図１１では、固定電極１３に対して傾きを
もたせた突起形状を示したが、図１２に示す突起３０
９、図１３に示す突起３１０、図１４に示す突起３１１
のように固定電極１３に対しＩ型、Ｔ型、又はひし形で
あってもよい。ここでは、突起を固定電極１３側に形成
した実施例を示したが突起をおもり可動電極１２側、さ
らには固定電極１３とおもり可動電極１２の両側に形成
してもよい。

【００４０】ここで、図１５に示すようにおもり可動電
極１２の固定電極側の面および固定電極１３のおもり可
動電極側の面に金属、好ましくはＡｕ、Ｐｔ等の貴金属
３１２を形成することにより、おもり可動電極１２と固
定電極１３との接触抵抗を低減することができる。この
表面処理は、図１６から図１８に示す突起形状について
も同様である。

【００４１】また、突起がおもり可動電極１２側、また
おもり可動電極１２と固定電極１３の両方に形成されて
も同様である。このように、このスイッチ式加速度セン
サ１００は、Ｘ軸、Ｙ軸で構成される平面に平行な方向
において、ある一定値以上の加速度を略同ー感度で検出
することができる。

【００４２】例えば地震に伴う加速度を検出する場合、
地面の横揺れ等複数方向からの加速度が予測され、また
発生時期は予測できないため、特開平６−１２３６３２
号のような半導体力学量センサを用いた場合、消費電力
が大きな問題になってしまう。これに対し、本実施の形
態においては、おもり可動電極１２の検出面１８と固定
電極１３の被検出面１９とが接触したことを検出する検
出回路を１つ用いれば、被検出加速度の検出が可能であ
り、消費電力も少なくて済む。

【００４３】このように、本実施の形態においては、従
来のようにＸ方向・Ｙ方向のそれぞれに対して検出回路
を必要とせず、またＸ方向・Ｙ方向に対して斜めに加速
度が印加された場合においても、それぞれの方向で検出
した加速度を合成するための特別な計算回路を必要とせ
ず、簡単な構成となる。また、おもり可動電極１２が環
状部材からなるため、環状内側及び環状外側を有効に使
うことができ、加速度センサの面積を減少させることが
できる。その上特に本発明の形態では環状内側にアンカ
部１１を配設するため、アンカ部１１を配設するために
特別な領域を用意する必要がなく、加速度センサの面積
を減少させることができる。

【００４４】そのため、回路面積・消費電力の増大を共
に防止することができる。また、アンカ部１１、梁部１
４〜１７、おもり可動電極１２及び固定電極１３が同一
材料で一体に構成されているため、これら各部材を互い
に組み付けるといった製造方法を採る必要がなく、比較
的簡単に製造できる。つまり、アンカ部１１、梁部１４
〜１７、おもり可動電極１２および固定電極１３が同一
の半導体材料で構成されているため、半導体プロセス上
同一の工程で形成することができ、更にこれらを特別に
組み付けることを不要にできるため、安価に製作するこ
とができる。そしてアンカ部１１、梁部１４〜１７、お
もり可動電極１２および固定電極１３が同一の導電性の
半導体材料で構成されており、検出回路は固定電極１３
とおもり可動電極１２との間に、アンカ部１１及び複数
の梁部１４〜１７を介して異なる電位を印加しているた
め、ワイヤボンディング等で可動部に結線する必要がな
く、また振動による疲労破壊が起こりにくくなるという
効果が得られる。

【００４５】また、加速度が印加されていない時に、検
出面１８と被検出面１９との距離が略均一に保たれてい
るため、加速度が基板３０の表面と略平行の方向の何れ
の方向から印加されても、その加速度の大きさに対して
ほぼ同じだけ、検出面１８と比検出面１９の距離を近づ
けさせることができる。これにより等方的に加速度を検
出できる。（第２の実施の形態）次に、第１実施の形態における梁
部の設ける位置を変更した第２の実施の形態を以下に説
明する。

【００４６】図１９は本発明の第２の実施の形態を示す
加速度センサの断面図で、図２０のＤ−Ｄ断面図を示
し、図２０には図１９のＣ−Ｃ断面図を示す。図１９に
おける加速度センサは、加速度により変位する円筒形状
のおもり可動電極４２、円柱形状で、基板３０の中央に
位置する固定電極４１、おもり可動電極４２を外側から
支持するアンカ部４３、４本の梁部４４〜４７から構成
されている。また、おもり可動電極４２の円筒内周面は
導電性の検出面４８、固定電極４１の円柱外周面は導電
性の被検出面４９となっている。

【００４７】図１では、おもり可動電極１２が構造体の
中心に位置するアンカ部１１より支持され、固定電極１
３がおもり可動電極１２の外側に位置しているが、図１
９では、おもり可動電極４２は、おもり可動電極４２の
外側に所定の間隔をもって位置するアンカ部４３に、梁
部４４〜４７により基板３０から上方に所定の間隔を隔
てて支持されている。また、おもり可動電極４２の内側
には、所定の間隔を隔てて円筒状の固定電極４１が配置
されている。中央の固定電極４１とアンカ部４３の下側
にはそれぞれ酸化膜２３、２４があり基板３０に接続さ
れている。

【００４８】また同様に、固定電極４１、おもり可動電
極４２、アンカ部４３、４本の梁部４４〜４７の表面に
はイオン注入や、リンデポのような手法により不純物を
導入し構造体の抵抗率を下げて、固定電極低抵抗層５
１、おもり可動電極低抵抗層５２、アンカ部抵抗層５
３、梁部低抵抗層５４〜５７を形成する。このように、
固定電極の位置を円筒型おもり可動電極の外側から内側
に変更すれば、図１の実施例と同じ断面形状の梁部で、
より感度の良い加速度センサを作ることができる。

【００４９】また上記第１の実施の形態の効果に加え、
環状内側に固定電極４１を配設するため、固定電極４１
を配設するために特別な領域を用意する必要がなく加速
度センサの面積を減少させることができるという効果が
得られる。（第３の実施の形態）次に、第３の実施の形態を第１の
実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００５０】図２１は第３の実施の形態に係る加速度セ
ンサで、図１におけるＡ−Ａ断面である。第１、２実施
の形態では、構造体に導電性を持たせるために、アンカ
部、梁部、おもり可動電極、固定電極の表面にイオン注
入や、リンデポのような手法により不純物を導入し構造
体の抵抗率を下げているが、低抵抗率の貼り合わせ層を
有するＳＯＩ基板を用いると、構造体表面に不純物を導
入する必要がなくなり、製造工程が容易になる。また、
構造体がポリシリコンの場合、成膜時に不純物たとえ
ば、Ｐ、Ｂなどを導入することによって、上記第１、２
の実施の形態の効果に加え、構造体を低抵抗率にするこ
とができ、製造工程が容易になる。

【００５１】（第４の実施の形態）次に、第４の実施の
形態を第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
図２２は第４の実施の形態に係る加速度センサで、図１
のＡ−Ａ断面図である。図２２における加速度センサ
は、おもり可動電極１２、アンカ部１１、固定電極１
３、４本の梁部１４〜１７、及び下部電極５０で構成さ
れている。

【００５２】下部電極５０は、可動構造体の可動範囲す
なわち、おもり可動電極１２、梁部１４〜１７の可動範
囲の直下の基板上に不純物を拡散させて形成された拡散
層からなる。基板から所定の距離を隔てて形成する可動
電極１２を備えた構造の加速度センサでは、製造工程中
に生じる静電気により、おもり可動電極１２と基板３０
の間に電位差が生じる。その電位差により、おもり可動
電極１２−基板３０間に静電引力が働き、おもり可動電
極１２が基板３０に付着したり引き寄せられる場合があ
る。このように下部電極５０を基板上に設け、おもり可
動電極の低抵抗層３２と導通されているアンカ部１１と
下部電極５０をワイヤボンディング３００で短絡し、お
もり可動電極の低抵抗層３２と下部電極５０を同電位に
設定することにより、おもり可動電極の低抵抗層３２−
基板３０間に働く静電気力を無くし、おもり可動電極１
２が基板３０側に変位することを防止する。これによっ
て、おもり可動電極１２が静電気力によって基板３０に
付着したり引き寄せられることを確実に防ぐことができ
る。

【００５３】なお、本実施の形態においてはワイヤボン
ディング３００によりアンカ部１１と下部電極５０を導
通させているが、酸化膜２１にコンタクトホールを形成
してアンカ部１１の一部を下部電極５０に接触させても
良い。これによりワイヤボンディング３００を設ける工
程も省略することができる。（第５の実施の形態）次に第５の実施の形態を第１の実
施の形態との相違点を中心に説明する。

【００５４】図２３、図２４は本発明の第５の実施の形
態に係る加速度センサで、図２３は図２４のＦ−Ｆ断面
図であり、図２４は図２３のＥ−Ｅ断面図である。図２
３における加速度センサは、図１に示すアンカ部１１、
おもり可動電極１２、梁部１４〜１７及び分割固定電極
６１〜７２を含む固定電極１３０より構成される静電容
量式の加速度センサ２００である。

【００５５】固定電極１３０の内周部には、図２３に示
すように、均等に１２分割して、分割固定電極６１〜７
２を形成し、各分割固定電極６１〜７２を絶縁するため
に、各分割固定電極６１〜７２の間に絶縁層１３１〜１
４２を形成した構成となっている。また、アンカ部１
１、梁部１４〜１７、おもり可動電極１２、分割固定電
極６１〜７２の表面にはイオン注入や、リンデポのよう
な手法により不純物を導入し構造体の抵抗率を下げてい
る。この時、中央のアンカ部１１、固定電極１３０の下
側にはそれぞれ酸化膜２１、２２があり基板３０に接続
されている。さらに、おもり可動電極１２の円筒外周面
は導電性の検出面１８となり、各分割固定電極６１〜７
２のおもり可動電極の検出面１８に対向する面は、導電
性の被検出面１６１〜１７２となる。

【００５６】次に、図２５を用いて容量式加速度センサ
の動作を説明する。この図では、アンカ部１１とおもり
可動電極１２を接続する梁部は省略してある。このセン
サに加速度が加わっていない場合、おもり可動電極１２
は固定電極１３０と所定の間隔を隔てて静止している。

【００５７】このセンサに加速度が加わりおもり可動電
極１２が図のようにＸ軸の方向に変位したとき、おもり
可動電極１２と分割固定電極６１、６２の間隔は大き
く、分割固定電極６７、６８との間隔は小さくなる。こ
のとき、おもり可動電極１２の検出面１８と分割固定電
極の被検出面１６７、１６８との静電容量を測定するこ
とにより、加速度の大きさと方向を検出することができ
る。

【００５８】このように、この実施の形態の容量式加速
度センサ２００は、固定電極１３０を複数にかつ等間隔
に分割し、おもり可動電極１２と分割固定電極６１〜７
２間の静電容量を検出することにより、おもり可動電極
１２が静止位置からどの方向に、どれだけ変位したか検
出することができ、平面的に加速度の大きさと方向を知
ることができる。また、おもり可動電極１２が加速度を
うけＹ方向に変位した場合、おもり可動電極１２と固定
電極７０、７１の間隔は大きく、固定電極６４、６５と
の間隔は小さくなる。このときも同様に、おもり可動電
極の検出面１８と分割固定電極の被検出面１６４、１６
５との静電容量を測定することにより、加速度の大きさ
と方向を検出することができる。

【００５９】このように、この容量式加速度センサ２０
０は、図のＸ軸、Ｙ軸で構成される平面に平行な方向に
おいて、加速度の大きさと方向を検出することができ
る。また、この実施の形態では分割固定電極６１〜７２
−おもり可動電極１２間の静電容量変化により加速度の
大きさと方向を検出しているが、第１の実施の形態と同
様に、おもり可動電極の検出面１８と分割固定電極の被
検出面１６１〜１７２の接触により加速度とその方向を
検出しても良い。

【００６０】（第６の実施の形態）次に、図１９に示す
実施の形態における固定電極を分割して、容量式加速度
センサに応用した実施の形態について以下に説明する。
図２６は本発明の第６の実施の形態に係る加速度センサ
の断面図を示す。図２６における加速度センサは、加速
度により変位する円筒状のおもり可動電極４２、円柱形
状で、基板３０の中央に位置する固定電極４１０、おも
り可動電極４２を外側から支持するアンカ部４３、４本
の梁部４４〜４７から構成されている。

【００６１】図２３では、おもり可動電極１２が構造体
の中心に位置するアンカ部１１より支持され、固定電極
１３がおもり可動電極１２の外側に位置しているが、図
２６におけるおもり可動電極４２は、おもり可動電極４
２の外側にある所定の間隔をもって位置するアンカ部４
３に４本の梁部４４〜４７により基板から上方に所定の
間隔を隔てて支持されている。またおもり可動電極４２
の内側にはある所定の間隔を隔てて円筒状の固定電極４
１０が配置されている。中央の固定電極４１０とアンカ
部４３の下側にはそれぞれ酸化膜があり基板に接続され
ている。

【００６２】また同様に、アンカ部４３、梁部４４〜４
７、おもり可動電極４２、固定電極４１０の表面にはイ
オン注入や、リンデポのような手法により不純物を導入
し構造体の抵抗率を下げている。固定電極４１０の外周
部には、図２６のように、均等に１２分割して、分割固
定電極８１〜９２を形成し、各分割固定電極８１〜９２
を絶縁するために、絶縁層を形成した構成となってい
る。

【００６３】このように、固定電極の位置を円筒型おも
り可動電極の外側から内側に変更すれば、図２３の実施
の形態と同じ断面形状の梁部で、より感度の良い加速度
センサを作ることができる。（第７の実施の形態）次に、第７の実施の形態を第１の
実施の形態との相違点を中心に説明する。図２７は本発
明の第７の実施の形態に係る加速度センサの上面図を示
す。

【００６４】図２７における加速度センサは、加速度に
より変位する円筒形状のおもり可動電極１２、内部が楕
円状にくり抜かれた固定電極９９、おもり可動電極１２
を支持するアンカ部１１、２本の梁部１４、１６から構
成されている。この様に固定電極の内側を楕円状くり抜
くことにより、２次元面の可動電極の変位に対する重み
づけをすることができる。たとえば、図のようなおもり
可動電極１２のアンカ部１１への支持方法によっては同
じ力で中心からおもり可動電極が変位するときに異方性
が出る場合がある。これは、梁部１１の形状、設置位置
により、２次元面内に対して梁部の弾性係数が同じにな
らない場合である。この場合には固定電極−おもり可動
電極間の間隔を同じ加速度が加わった場合に均一に接触
するように形状を整える必要がある。

【００６５】例えば、本実施の形態では、おもり可動電
極１２と固定電極９９の間隔をそれぞれＤ４（図中Ｙ方
向）、Ｄ５（図中Ｘ方向）、Ｄ６（図中斜め４５度方
向）とし、２本の梁部１４、１６を総合した各間隔方向
の弾性係数をｋ４、ｋ５、ｋ６とし、基板３０に対して
平行方向の加速度をＦとすると、それぞれの間隔Ｄ４、
Ｄ５、Ｄ６は次のようになる。

【００６６】

【数５】Ｄ４＝Ｆ／ｋ４

【００６７】

【数６】Ｄ５＝Ｆ／ｋ５

【００６８】

【数７】Ｄ６＝Ｆ／ｋ６ここで、それぞれの間隔Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６を数１式を満
たすように求めて、固定電極の形状を決定する。つま
り、梁の支持方法によって固定電極の形状を変化させる
ことによりセンサ出力の面内異方性をなくすことができ
る。固定電極の形状は楕円に限ったものではなく、２次
元面内に対してセンサの感度を補正するように固定電極
形状を計算しても良いし、また、固定電極の形状だけを
補正するのではなく、おもり可動電極の形状を補正して
も良い。また、各間隔方向の弾性係数は同一とし、加速
度検出に異方性を持たせても良い。即ち、ある特定方向
の加速度に対して検出感度を良くしたい場合、この構造
とすることで容易に検出感度を変えることができる。

【００６９】（第８の実施の形態）本発明の第８の実施
の形態を図面に基づき説明する。図２８は本発明の加速
度センサの構成を示す。本実施の形態は、同一基板１０
００上に２つのセンサＡ１００、センサＢ２００を形成
させた複合センサである。

【００７０】センサＡは、第１の実施の形態のスイッチ
式加速度センサ１００（図１）である。また、センサＢ
２００は第５の実施の形態に代表される容量式加速度セ
ンサ２００（図２３）である。本発明は、まずスイッチ
型センサＡ１００にて、ある一定値以上の加速度を検出
し、その後、容量式センサＢ２００を作動させ、加速度
の大きさ及び方向を検出する。

【００７１】電池１個で数年〜１０年間程度保証するよ
うな計器に装着される感震器に用いられる加速度センサ
では、消費電力を小さくする必要があるため、本実施の
形態の加速度センサによれば、通常はスイッチ型センサ
Ａ１００にて検出可能状態にしておき、ある所定値以上
の加速度が印加された場合のみ容量式加速度センサ２０
０を作動させることで、消費電力を低減させることがで
きる。

【００７２】このように、センサＡ１００でセンサＢ２
００の作動を制御することにより、センサ全体の消費電
力を抑えることができ、加速度を検出するときには、出
力として、１点ではなく、加速度に対してリニアな出力
を得ることができる。なお、本実施の形態ではセンサＡ
１００として第１の実施の形態の加速度センサを用いた
が、第５の実施の形態に述べたような容量式加速度セン
サとしても良い。しかしながら、消費電力の面から考慮
すると、第１の実施の形態の加速度センサを用いた方が
好ましい。また、本実施の形態ではセンサＡ１００とセ
ンサＢ２００とを同一基板１０００上に形成したため、
同一のプロセスで２つのセンサ形成することができ、更
にこれらを特別に組み付けることを不要にできるため、
安価に製作することができる。なお、本実施の形態では
センサＡ１００とセンサＢ２００とを同一基板１０００
上に形成したが、別々の基板上に形成しても良い。

【００７３】（第９の実施の形態）次に、第７の実施の
形態における梁部の設ける位置を変更した第９の実施の
形態を以下に説明する。図２９は本発明の第９の実施の
形態を示す加速度センサの上面図を示すものである。図
２９における加速度センサは、加速度により変位する円
筒状のおもり可動電極４２、楕円状の固定電極４１１、
おもり可動電極４２を支持するアンカ部４３、２本の梁
部５５、５７から構成されている。

【００７４】また、図２７と同様に、おもり可動電極１
２と固定電極４１１の間隔をそれぞれＤ７（図中Ｙ方
向）、Ｄ８（図中Ｘ方向）、Ｄ９（図中斜め４５度方
向）とし、２本の梁部５５、５７を総合した各間隔方向
の弾性係数をｋ７、ｋ８、ｋ９とし、基板３０に対して
平行方向の加速度をＦとすると、それぞれの間隔Ｄ７、
Ｄ８、Ｄ９は次のようになる。

【００７５】

【数８】Ｄ７＝Ｆ／ｋ７

【００７６】

【数９】Ｄ８＝Ｆ／ｋ８

【００７７】

【数１０】Ｄ９＝Ｆ／ｋ９ここで、それぞれの間隔Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６を数１式を満
たすように求めて、固定電極の形状を決定する。このよ
うに、固定電極の位置をおもり可動電極の外側から内側
に変更すれば、図２７の実施の形態と同じ断面形状の梁
部で、より感動の良い加速度センサを作ることができ
る。また、図２７の実施の形態と同様に固定電極の形状
は楕円に限ったものではなく、２次元面内に対してセン
サの感度を補正するように固定電極形状を計算しても良
いし、また、固定電極の形状だけを補正するのではな
く、おもり可動電極の形状を補正しても良い。（第１０の実施の形態）次に、第１０の実施の形態を第
１の実施の形態との相違点を中心に説明する。図３０は
本発明の第１０の実施の形態に係る加速度センサの上面
図を示す。

【００７８】図３０における加速度センサは、加速度に
より変位する円筒状のおもり可動電極１２、内側が円柱
をくり抜いた形状となっている固定電極１３、基板３０
の中央に位置し、おもり可動電極１２を弾性変形可能な
構造材で支持する円柱形状のアンカ部１１、及び４本の
直角形状の梁部１８４〜１８７により構成されている。

【００７９】図３０においておもり可動電極１２は、中
央のアンカ部１１に梁部１８４〜１８７により基板３０
から上方に所定の間隔を隔てて支持されている。また円
筒状のおもり可動電極１２の外側には、固定電極１３が
配置されている。中央のアンカ部１１と固定電極１３の
下側にはそれぞれ酸化膜２１、２２があり基板３０に接
続されている。このように梁部１８４〜１８７の形状を
直角形状にすると、数値計算による感度計算が容易にな
り、固定電極１３の形状の設計がしやすくなる。

【００８０】（第１１の実施の形態）次に、以下に本発
明の第１１の実施の形態を図３１に示す。図３１におけ
る加速度センサは、加速度により変位する円筒状のおも
り可動電極１２、内側が円柱をくり抜いた形状となって
いる固定電極１３、基板３０の中央に位置し、おもり可
動電極１２を弾性変形可能な構造材で支持する円柱形状
のアンカ部１１、及び渦巻き形状の２本の梁部１９４、
１９５から構成されている。この梁部１９４、１９５
は、アンカ部１１及びおもり可動電極部１２に対して、
接するように形成されている。

【００８１】図３１において、おもり可動電極１２は、
中央のアンカ部１１に梁部１９４、１９５により基板か
ら上方に所定の間隔を隔てて支持されている。また円筒
状のおもり可動電極１２の外側には、固定電極１３が配
置されている。中央のアンカ部１１と固定電極１３の下
側にはそれぞれ酸化膜２１、２２があり基板３０に接続
されている。このように梁部１９４、１９５を渦巻き形
状にすると梁部１９４、１９５の変形量を大きくするこ
とができ、アンカ部１１及びおもり可動電極１２との接
続部の応力集中を小さくさせることができる。

【００８２】また本実施の形態における加速度センサの
寸法は、アンカ部１１の径は１３０μｍ、２本の梁部１
９４、１９５の梁幅は２μｍ以上、梁間のギャップは２
μｍ、また、梁部１９４、１９５及びおもり可動電極１
２の基板に対して垂直方向の厚さは１５μｍ、おもり可
動電極１２と固定電極１３の間隔は２μｍである。この
実施の形態のようにおもり可動電極１２のアンカ部１１
への支持方法はどのようなものでも良いが、２次元面内
に対して異方性を持たない支持方法を採用したほうが、
構造設計が簡単になる。また、おもり可動電極１２をア
ンカ部１１で支持する梁の本数は、おもり可動電極が静
止状態時にねじれたりしなければよく、対称性から言え
ば２本以上が望ましい。

【００８３】以上説明した各実施の形態からなる本発明
においては、梁部の形状は上記実施の形態のようなら螺
旋状又は直角形状に限られたものではなく、例えばスプ
リング状、蛇腹状等としても良い。さらに梁部の材質も
半導体材料に限られたものではなく、銅や鋼材やステン
レス等の導電性材料、ゴムやプラスチックや樹脂等の絶
縁性材料としても良い。またおもり可動電極と固定電極
の材料も、導電性材料であればどのようなものでも良
く、また加工方法もエッチングだけでなく機械加工（例
えばダイシング加工）等としても良い。

【００８４】また、上記各実施の形態では、加速度が印
加されていない時に、検出面と被検出面との距離を略均
一に保ち、加速度が基板の表面と略平行の方向の何れの
方向から印加されても、その加速度の大きさに対して略
同じだけ、検出面と被検出面との距離を近づけさせるた
めに、おもり可動電極と固定電極とを略円柱形状主体で
構成している。しかしながら、本発明はこれらの構成に
限定されるものではなく、基板の表面と平行な面におい
てあるー定値以上の加速度を略同ー感度で検出できる構
成であればよく、例えば、おもり可動電極と固定電極の
何れか一方の電極を多角形をくり抜いた形状とし、この
中で他の電極を適切な位置に多角形状の凸部材として配
置した構成とすることができる。要は、二次元平面内で
あらゆる方向の加速度が略均一に検出できる構成であれ
ば、その形状は任意に決定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における加速度セン
サを示す断面図である。

【図２】図１に示した加速度センサのＡ−Ａ断面図であ
る。

【図３】図１に示した加速度センサを製造する工程を示
す図である。

【図４】図１に示した加速度センサを製造する工程を示
す図である。

【図５】図１に示した加速度センサを製造する工程を示
す図である。

【図６】図１に示した加速度センサを製造する工程を示
す図である。

【図７】加速度センサの基板がガラスである時の製造工
程を示す図である。

【図８】加速度センサの基板がガラスである時の製造工
程を示す図である。

【図９】加速度センサの基板がガラスである時の製造工
程を示す図である。

【図１０】図１に示した加速度センサの動作を説明する
上面図である。

【図１１】固定電極側の可動電極方向に突起を設けたこ
とを示す図である。

【図１２】他の突起形状を示す図である。

【図１３】他の突起形状を示す図である。

【図１４】他の突起形状を示す図である。

【図１５】可動電極と固定電極との接触抵抗を低減する
ための構成を示す図である。

【図１６】可動電極と固定電極との接触抵抗を低減する
ための構成を示す図である。

【図１７】可動電極と固定電極との接触抵抗を低減する
ための構成を示す図である。

【図１８】可動電極と固定電極との接触抵抗を低減する
ための構成を示す図である。

【図１９】本発明の第２の実施の形態である加速度セン
サを示す断面図である。

【図２０】図１９に示した加速度センサのＣ−Ｃ断面図
である。

【図２１】本発明の第３の実施の形態における加速度セ
ンサを示す断面図である。

【図２２】本発明の第４の実施の形態における加速度セ
ンサを示す断面図である。

【図２３】本発明の第５の実施の形態における加速度セ
ンサを示す断面図である。

【図２４】図２３に示した加速度センサのＦ−Ｆ断面図
である。

【図２５】図２３に示した加速度センサの動作を説明す
る断面図である。

【図２６】本発明の第６の実施の形態における加速度セ
ンサを示す断面図である。

【図２７】本発明の第７の実施の形態における加速度セ
ンサを示す上面図である。

【図２８】本発明の第８の実施の形態における加速度セ
ンサを示す上面図である。

【図２９】本発明の第９の実施の形態における加速度セ
ンサを示す上面図である。

【図３０】本発明の第１０の実施の形態における加速度
センサを示す上面図である。

【図３１】本発明の第１１の実施の形態における加速度
センサを示す上面図である。

【図３２】従来例の加速度センサを示す上面図である。

【図３３】従来例の加速度センサの正面図（Ａ視）を示
す図である。

【符号の説明】

１０シリコン膜１１アンカ部１２おもり可動電極１３固定電極１４〜１７梁部１８おもり可動電極の検出面１９固定電極の被検出面２０〜２４犠牲層（絶縁膜）３０シリコン基板３１アンカ部の低抵抗層３２おもり可動電極の低抵抗層３３固定電極の低抵抗層３４〜３７梁部の低抵抗層４１固定電極４２おもり可動電極４３アンカ部４４〜４７梁部５０下部電極５１固定電極の低抵抗層５２おもり可動電極の低抵抗層５３アンカ部の低抵抗層５４〜５７梁部６１〜７２、８１〜９２分割固定電極９３おもり可動電極９４アンカ部９９、１３０、４１０固定電極１００スイッチ式加速度センサ（センサＡ）１３１〜１４２絶縁層１６２〜１７２分割固定電極の被検出面１８４〜１８７、１９４、１９５梁部２００容量式加速度センサ（センサＢ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青建一愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (72)発明者鈴木康利愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、前記基板上に配設されたアンカ部と、一端が前記アンカ部と一体に連結され、前記アンカ部と
同一材料からなり、前記基板の表面と略平行に弾性変形
可能に配設された梁部と、前記梁部に一体に連結され、前記アンカ部と同一材料か
らなり、前記基板と所定間隔を有して前記基板上に保持
され、前記基板に対して垂直方向の略円柱状側面からな
る検出面を有し、印加された加速度に対して前記基板の
表面と平行な方向に変位するおもり可動電極と、前記おもり可動電極の前記検出面と所定間隔を有して前
記基板上に配設され、前記検出面と対向した略円柱状側
面からなる被検出面を有する固定電極と、前記おもり可動電極の前記検出面と前記固定電極の前記
被検出面との距離の変化に基づいて前記加速度を検出す
る検出手段とを備えることを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】前記おもり可動電極は前記固定電極側に
略円柱状側面を有する環状部材からなることを特徴とす
る請求項１記載の加速度センサ。
【請求項３】前記アンカ部は前記おもり可動電極の環
状内側に配設され、前記固定電極は、前記おもり可動電
極の環状外側に配設されることを特徴とする請求項１乃
至請求項２記載の加速度センサ。
【請求項４】前記アンカ部は前記おもり可動電極の環
状外側に配設され、前記固定電極は、前記おもり可動電
極の環状内側に配設されることを特徴とする請求項１乃
至請求項２記載の加速度センサ。
【請求項５】前記おもり可動電極の前記検出面と前記
固定電極の前記被検出面との距離は、前記おもり可動電
極に前記加速度が印加されていない時に、略均一に保た
れていることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の
加速度センサ。
【請求項６】前記検出手段は、前記おもり可動電極の
前記検出面と前記固定電極の前記被検出面との接触を検
出することを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の加
速度センサ。
【請求項７】前記おもり可動電極の前記検出面または
前記固定電極の前記被検出面の少なくとも１面に突起を
設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項６記載の加
速度センサ。
【請求項８】前記突起表面には接触抵抗低減部材を設
けることを特徴とする請求項７記載の加速度センサ。
【請求項９】前記固定電極は複数の分割電極からな
り、前記検出手段は、前記固定電極の前記分割電極の何れか
と前記おもり可動電極の前記検出面との容量変化を検出
することを特徴とする請求項１乃至請求項６記載の加速
度センサ。
【請求項１０】前記基板の表面における前記おもり可
動電極の下部に配設され、前記おもり可動電極と等電位
に設定された下部電極を有することを特徴とする請求項
１乃至請求項７記載の加速度センサ。
【請求項１１】前記固定電極が前記アンカ部と同一の
材料で構成され、前記材料は半導体材料であることを特
徴とする請求項１乃至請求項８記載の加速度センサ。
【請求項１２】前記検出手段に接続され異なる電位を
有する第１、第２の端子と、前記第１の端子と前記固定電極とを電気的に接続する第
１の配線と、前記第２の端子と前記アンカ部とを電気的に接続する第
２の配線とを備えることを特徴とする請求項９記載の加
速度センサ。
【請求項１３】前記アンカ部、前記おもり可動電極、
前記固定電極および前記梁部は、前記基板上に配設され
た上部基板を加工分離させて形成されることを特徴とす
る請求項１乃至１０記載の加速度センサ。
【請求項１４】第１の基板と、前記第１の基板上に配設された第１のアンカ部と、一端が前記第１のアンカ部と一体に連結され、前記第１
のアンカ部と同一材料からなり、前記第１の基板の表面
と略平行に弾性変形可能に配設された第１の梁部と、前記第１の梁部に一体に連結され、前記第１のアンカ部
と同一材料からなり、前記第１の基板と所定間隔を有し
て前記第１の基板上に保持され、前記第１の基板に対し
て垂直方向の略円柱状側面からなる第１の検出面を有
し、印加された加速度に対して前記第１の基板の表面と
平行な方向に変位する第１のおもり可動電極と、前記第１のおもり可動電極の前記第１の検出面と第１の
間隔を有して前記第１の基板上に配設され、前記第１の
検出面と対向した略円柱状側面からなる第１の被検出面
を有する第１の固定電極と、前記第１のおもり可動電極の前記第１の検出面と前記第
１の固定電極の前記第１の被検出面との距離の変化に基
づいて前記加速度を検出する第１の検出手段と、第２の基板と、前記第２の基板上に配設された第２のアンカ部と、一端が前記第２のアンカ部と一体に連結され、前記第２
のアンカ部と同一材料からなり、前記第２の基板の表面
と略平行に弾性変形可能に配設された第２の梁部と、前記第２の梁部に一体に連結され、前記第２のアンカ部
と同一材料からなり、前記第２の基板と所定間隔を有し
て前記第２の基板上に保持され、前記第２の基板に対し
て垂直方向の略円柱状側面からなる第２の検出面を有
し、前記加速度に対して前記第１のおもり可動電極と略
平行な方向に変位する第２のおもり可動電極と、前記第２のおもり可動電極の前記第２の検出面と、第２
の間隔を有して前記第２の基板上に配設され、前記第２
の検出面と対向した略円柱状側面からなる第２の被検出
面を有する第２の固定電極と、前記第１の検出手段が前記所定の大きさ以上の加速度を
検出したのちに、前記第２のおもり可動電極の前記第２
の検出面と前記第２の固定電極の前記第２の被検出面と
の距離の変化に基づいて前記加速度を検出する第２の検
出手段とを備えたことを特徴とする加速度センサ。
【請求項１５】前記第２の検出手段は、前記第１の検
出手段が前記所定の大きさ以上の加速度を検出したのち
に、前記第２の検出面と前記第２の被検出面との距離の
変化を検出し始めることを特徴とする請求項１２記載の
加速度センサ。
【請求項１６】前記第１の検出手段は、前記第１の検
出面と前記第１の被検出面との接触を検出するものであ
ることを特徴とする請求項１２乃至請求項１３記載の加
速度センサ。
【請求項１７】前記第１の検出面又は前記第１の被検
出面の少なくとも１面に突起を設けたことを特徴とする
請求項１４乃至請求項１６記載の加速度センサ。
【請求項１８】前記突起表面には接触抵抗低減部材を
設けることを特徴とする請求項１７記載の加速度セン
サ。
【請求項１９】前記第２の固定電極は複数の分割電極
からなり、前記第２の検出手段は、前記第２の固定電極
の前記分割電極の何れかと前記第２のおもり可動電極の
前記第２の検出面との容量変化を検出することを特徴と
する請求項１２乃至請求項１４記載の加速度センサ。
【請求項２０】前記第１の基板と前記第２の基板とは
同一基板であり、前記第１のアンカ部、前記第１の梁部
及び前記第１の可動電極部を構成する前記材料は、前記
第２のアンカ部、前記第２の梁部及び前記第２の可動電
極部を構成する前記材料と同一のものであることを特徴
とする請求項１２乃至請求項１５記載の加速度センサ。
【請求項２１】前記梁部は複数であり、前記複数の梁部における弾性係数の、前記基板と平行の
前記第１の方向に総合した弾性係数を第１の弾性係数、
前記基板と平行で第１の方向とは異なる第２の方向に総
合した弾性係数を第２の弾性係数とした場合、前記おもり可動電極に前記加速度が印加されていない時
の前記検出面と前記被検出面間の、前記第１の方向の第
１の距離と、前記第２の方向の第２の距離は、（第１の
弾性係数）×（第１の距離）＝（第２の弾性係数）×
（第２の距離）を満足するように設定される請求項１乃
至請求項４記載の加速度センサ。
【請求項２２】半導体基板と、弾性変形可能な梁部材と、前記半導体基板表面に平行な面内において何れの方向か
らの加速度に対して変位できるように前記梁部材によっ
て前記半導体基板上に支持されたおもり可動電極と、前記半導体基板に前記おもり可動電極と所定間隔を隔て
て配置された固定電極とを有し、前記おもり可動電極と前記固定電極との距離の変化に基
づいて前記加速度に応じた出力を得る加速度センサであ
って、前記おもり可動電極と前記固定電極との位置関係は、所
定の加速度が前記半導体基板表面に平行な面内において
前記おもり可動電極の何れの方向から作用しても、その
所定の加速度に応じた略ー定な出力が得られる関係に設
定されることを特徴とする加速度センサ。