JP2014048150A - 加速度検出素子 - Google Patents

Abstract

【課題】特定内壁面に対して直交する方向の加速度を検出する。
【解決手段】加速度検出素子１は、外枠体２と、発熱体３と、温度測定用の第１測温体４及び温度測定用の第２測温体５と、演算増幅器６（差分演算回路）と、を備えて構成されている。外枠体２は、内部に流体を封止可能な流体チャンバー１１（流体封止室）が形成されている。発熱体３は、流体チャンバー１１を区画する複数の内壁面のうち特定の内壁面である回路搭載面１２（特定内壁面）に形成されている。第１測温体４及び第２測温体５は、回路搭載面１２に形成されている。図３に示すように、第１測温体４から発熱体３までの距離D1は、第２測温体５から発熱体３までの距離D2よりも短い。演算増幅器６は、第１測温体４による測定結果と、第２測温体５による測定結果と、の差分を演算する。
【選択図】図３

Description

本発明は、物体の加速度を検出する加速度検出素子に関する。

この種の技術として、特許文献１は、流体が充填された容器内部の一平面上に、発熱用ヒータ抵抗と、この発熱用ヒータ抵抗を挟む一対の温度検出抵抗と、を設けたセンサ素子を開示している。発熱用ヒータ抵抗を発熱させた状態でセンサ素子が加速度を受けると、流体の対流方向が変化し、一対の温度検出抵抗の抵抗値に差異が生ずる。この抵抗値の差異を検出することで、センサ素子に作用する加速度を検出することができる。

特開２０００−１９３６７７号公報

しかし、上記特許文献１の構成では、発熱用ヒータ抵抗や一対の温度検出抵抗が配置された上記一平面に対して平行な方向の加速度成分しか検出することができない。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態によれば、加速度検出素子は、内部に流体を封止可能な流体封止室が形成された外枠体と、前記流体封止室を区画する複数の内壁面のうち特定の内壁面である特定内壁面に形成された発熱体と、前記特定内壁面に形成された温度測定用の第１測温体及び温度測定用の第２測温体であって、前記第１測温体から前記発熱体までの距離は、前記第２測温体から前記発熱体までの距離よりも短く、前記第１測温体による測定結果と、前記第２測温体による測定結果と、の差分を演算する差分演算回路と、を備える。
他の一実施の形態によれば、加速度検出素子は、内部に流体を封止可能な流体封止室が形成された外枠体と、前記流体封止室を区画する複数の内壁面のうち特定の内壁面である特定内壁面に形成された発熱体と、前記特定内壁面に形成された温度測定用の一対の第１測温体及び温度測定用の一対の第２測温体であって、前記一対の第１測温体は前記発熱体から等しい距離に配置され、前記一対の第１測温体は前記発熱体を挟むように配置され、前記一対の第２測温体は前記発熱体から等しい距離に配置され、前記一対の第２測温体は前記発熱体を挟むように配置され、前記一対の第１測温体から前記発熱体までの距離は、前記一対の第２測温体から前記発熱体までの距離よりも短く、前記一対の第１測温体による測定結果の総和を演算する第１総和演算回路と、前記一対の第２測温体による測定結果の総和を演算する第２総和演算回路と、前記第１総和演算回路による演算結果と、前記第２総和演算回路による演算結果と、の差分を演算する差分演算回路と、を備える。

前記差分演算回路による演算結果により、前記特定内壁面に対して直交する方向の加速度を検出することができる。

図1は、加速度検出素子の外観斜視図である。（第１実施形態） 図2は、加速度検出素子の一部切り欠き斜視図である。（第１実施形態） 図3は、図１のIII-III線断面図である。（第１実施形態） 図4は、熱の移動をイメージした断面図である。（第１実施形態） 図5(a)は、加速度が下向きのときの温度分布の等高線図である。図5(b)は、加速度が上向きのときの温度分布の等高線図である。（第１実施形態） 図6は、加速度検出素子の回路図である。（第１実施形態） 図7は、加速度検出素子の一部切り欠き斜視図である。（第２実施形態） 図8は、加速度検出素子の断面図である。（第２実施形態） 図9は、熱の移動をイメージした断面図である。（第２実施形態） 図10は、加速度検出素子の回路図である。（第２実施形態） 図11は、加速度検出素子の一部切り欠き斜視図である。（第３実施形態） 図12は、加速度検出素子の断面図である。（第３実施形態） 図13は、熱の移動をイメージした断面図である。（第３実施形態） 図14は、加速度検出素子の一部切り欠き斜視図である。（第４実施形態） 図15は、加速度検出素子の断面図である。（第４実施形態） 図16は、熱の移動をイメージした断面図である。（第４実施形態）

（第1実施形態）
以下、図１〜図６を参照して、第１実施形態を説明する。

図１及び図２、図６に示すように、加速度検出素子１は、外枠体２と、発熱体３と、第１測温体４と、第２測温体５と、演算増幅器６（差分演算回路）と、を備えて構成されている。

図２に示すように、外枠体２は、Si基板７（半導体基板）と第１絶縁層８、第２絶縁層９、第３絶縁層１０をこの順に積層して構成されている。第２絶縁層９は、積層方向で見てリング状に形成されている。これにより、外枠体２の内部には、ガスG（流体）を封止可能な流体チャンバー１１が形成されいる。本実施形態において、流体チャンバー１１は、略直方体状に形成されている。流体チャンバー１１を区画する複数の内壁面のうちSi基板７に最も近い内壁面である回路搭載面１２には、発熱体３と第１測温体４、第２測温体５が配置されている。本実施形態において、ガスGは、窒素又はアルゴンなどの不活性ガスである。このような不活性ガスを選択することで、発熱体３や第１測温体４、第２測温体５の腐食を防ぐことができる。

ここで、「搭載面直交方向」及び「チャンバー長手方向」、「チャンバー短手方向」を定義する。「搭載面直交方向」は、回路搭載面１２に対して直交する方向である。搭載面直交方向のうち、第３絶縁層１０から第１絶縁層８を見る方向を搭載面近接方向とし、第１絶縁層８から第３絶縁層１０を見る方向を搭載面離間方向とする。「チャンバー長手方向」は、略直方体状の流体チャンバー１１の長手方向である。「チャンバー短手方向」は、略直方体状の流体チャンバー１１の短手方向である。搭載面直交方向とチャンバー長手方向、チャンバー短手方向は相互に直交する関係にある。図３以降の図面では、説明の便宜上、流体チャンバー１１を囲むように描いた二点鎖線で流体チャンバー１１を示している。

図２及び図３に示すように、第２絶縁層９は、流体チャンバー１１をチャンバー長手方向で区画する小内壁面９ａ及び小内壁面９ｂを有している。小内壁面９ａと小内壁面９ｂは、互いに平行な面である。第３絶縁層１０は、流体チャンバー１１の搭載面離間方向側を区画する天井面１０ａを有している。天井面１０ａは、回路搭載面１２に対して平行な面である。

図２に示すように、発熱体３及び第１測温体４、第２測温体５は、チャンバー短手方向に沿って細長い形状をしている。そして、発熱体３及び第１測温体４、第２測温体５は、何れも、回路搭載面１２に対して平行となるように、回路搭載面１２上に形成されている。図２及び図３に示すように、発熱体３及び第１測温体４、第２測温体５は、小内壁面９ａから小内壁面９ｂに向かってこの順に配置されている。発熱体３及び第１測温体４、第２測温体５は、チャンバー長手方向に沿って一列に並べて配置されている。発熱体３は、小内壁面９ａの近傍に配置されている。第１測温体４は、発熱体３の近傍に配置されている。第２測温体５は、小内壁面９ｂの近傍に配置されている。従って、第１測温体４から発熱体３までの距離D1は、第２測温体５から発熱体３までの距離D2よりも短い。

以上の構成で、発熱体３に電流を流すことにより発熱体３を発熱させると、図４において太線で示すような伝熱現象が生じる。図４で、流体チャンバー１１に封止されたガスGを経由しての発熱体３から第１測温体４への伝熱経路を伝熱経路ｐで示す。同様に、流体チャンバー１１に封止されたガスGを経由しての発熱体３から第２測温体５への伝熱経路を伝熱経路ｑで示す。同様に、Si基板７や第１絶縁層８を経由しての発熱体３から第１測温体４への伝熱経路を伝熱経路ｒで示す。同様に、Si基板７や第１絶縁層８を経由しての発熱体３から第２測温体５への伝熱経路を伝熱経路ｓで示す。

ここで、伝熱経路ｒや伝熱経路ｓについては、加速度検出素子１が如何なる方向へ加速しようとも、全く影響を受けることはない。これに対し、伝熱経路ｐや伝熱経路ｑについては、加速度検出素子１が何れかの方向へ加速すると、流体チャンバー１１内に封止されたガスGの移動を伴うことで、種々の影響を受けることになる。なお、一般的に、ガスGよりSi基板７や第１絶縁層８の方が熱伝導率が高い。従って、発熱体３から第１測温体４、発熱体３から第２測温体５への熱の伝導は、伝熱経路ｒ及び伝熱経路ｓが主であり、伝熱経路ｐ及び伝熱経路ｑが従となる。

図5(a)には、加速度検出素子１に作用する加速度が搭載面近接方向のときの温度分布を等高線図で示している。図5(b)には、加速度検出素子１に作用する加速度が搭載面離間方向のときの温度分布を等高線図で示している。主たる伝熱経路が図４に示した伝熱経路ｒ及び伝熱経路ｓであるから、図５(a)及び図5(b)において、第１絶縁層８の近傍の温度は一様に高く、第３絶縁層１０の近傍の温度は一様に低い。ここで、発熱体３によって加熱されたガスGは、比重が低くなることから、ガスGに作用する加速度の方向とは逆の方向に移動しようとする。即ち、図5(a)のようにガスGに作用する加速度が搭載面近接方向の場合は、ガスGは、搭載面離間方向に移動しようとし、図5(b)のようにガスGに作用する加速度が搭載面離間方向の場合は、ガスGは、搭載面近接方向に移動しようとする。従って、図5(a)に示すように、ガスGに作用する加速度が搭載面近接方向の場合の方が、ガスGに作用する加速度が搭載面離間方向の場合と比較して、流体チャンバー１１内の搭載面直交方向における温度差が小さくなる。

さて、図４に戻り、発熱体３から第１測温体４への伝熱経路ｐと、発熱体３から第２測温体５への伝熱経路ｑと、を比較すると、図４と図５を比較して判るように、前者よりも後者の方が搭載面直交方向の加速度から影響を受け易い。なぜなら、発熱体３から第１測温体４への伝熱にとってはチャンバー長手方向の伝熱が強く支配的となるのに対し、発熱体３から第２測温体５への伝熱にとっては第２測温体５近傍におけるガスGの搭載面直交方向の移動がある程度支配的となるからである。端的に言えば、搭載面直交方向の加速度は、伝熱経路ｐには影響しないが、伝熱経路ｑには影響する。従って、第１測温体４と第２測温体５の測温結果を比較することで、ガスGに作用する搭載面直交方向の加速度を検出することができる。

図６には、第１測温体４と第２測温体５の測温結果を比較する比較回路を示している。第１測温体４及び第２測温体５は、温度によって抵抗値が変動する温度抵抗体を採用することが好ましい。図６に示すように、第１測温体４及び第２測温体５には、夫々定電流源Ｉが接続されており、第１測温体４及び第２測温体５には夫々所定の電流が流されている。この構成で、第１測温体４の高電位側の電圧と、第２測温体５の高電位側の電圧と、を演算増幅器６に入力する。すると、第１測温体４による測定結果と、第２測温体５による測定結果と、の差分が、演算増幅器６からの出力電圧として取り出される。後は、演算増幅器６からの出力電圧をモニタリングすることで、搭載面直交方向の加速度を検出することができる。

なお、図４において、第２測温体５近傍のガスGの流れの向きを搭載面直交方向に対して一層平行とすべく、第２測温体５は、小内壁面９ｂに対して可及的に近づけて配置することが好ましい。この構成によれば、加速度検出素子１の加速度検出の感度を高めることができる。

以上に、第１実施形態を説明したが、第１実施形態は、以下の特長を有している。

（１）加速度検出素子１は、外枠体２と、発熱体３と、温度測定用の第１測温体４及び温度測定用の第２測温体５と、演算増幅器６（差分演算回路）と、を備えて構成されている。外枠体２は、内部に流体を封止可能な流体チャンバー１１（流体封止室）が形成されている。発熱体３は、流体チャンバー１１を区画する複数の内壁面のうち特定の内壁面である回路搭載面１２（特定内壁面）に形成されている。第１測温体４及び第２測温体５は、回路搭載面１２に形成されている。図３に示すように、第１測温体４から発熱体３までの距離D1は、第２測温体５から発熱体３までの距離D2よりも短い。演算増幅器６は、第１測温体４による測定結果と、第２測温体５による測定結果と、の差分を演算する。以上の構成によれば、演算増幅器６による演算結果により、回路搭載面１２に対して直交する方向の加速度を検出することができる。また、演算増幅器６による差分の演算結果を用いているので、外部環境の環境温度から受ける影響を相殺して排除することができる。

上記第１実施形態においてガスGは、窒素又はアルゴンなどの不活性ガスとした。しかし、これに代えて、ガスGは、空気やヘリウムであってもよい。ヘリウムは、窒素よりも熱伝導率が高いので加速度検出素子１の感度の面では優れている。一方、ヘリウムは、分子が小さいので流体チャンバー１１からリークしやすいという短所も持ち合わせている。

また、加速度検出素子１の感度の面から言えば、図３の距離D2は可及的に大きい方がよく（例えば数100マイクロメートル）、距離D1は可及的に小さい方がよい。図３と図５を比較すると、距離D1と距離D2の寸法比が統一されていないが、図５に示す寸法比の方が実機に近い。

（第２実施形態）
次に、図７〜図１０を参照しつつ、第２実施形態を説明する。ここでは、本実施形態が上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、重複する説明は適宜省略する。また、上記第１実施形態の各構成要素に対応する構成要素には原則として同一の符号を付すこととする。

図７及び図８に示すように、本実施形態において回路搭載面１２には、温度測定用の一対の第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂと、温度測定用の一対の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂと、が配置されている。一対の第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂと、一対の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂは、チャンバー短手方向に沿って細長い形状をしている。そして、発熱体３及び第１測温体４ａ、第１測温体４ｂ、第２測温体５ａ、第２測温体５ｂは、何れも、回路搭載面１２に対して平行となるように、回路搭載面１２上に形成されている。図７及び図８に示すように、第２測温体５ａ、第１測温体４ａ、発熱体３、第１測温体４ｂ、第２測温体５ｂは、小内壁面９ａから小内壁面９ｂに向かってこの順に配置されている。発熱体３及び一対の第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂ、一対の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂは、チャンバー長手方向に沿って一列に並べて配置されている。発熱体３は、流体チャンバー１１のチャンバー長手方向における中央に配置されている。一対の第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂは、発熱体３から等しい距離に配置されている。一対の第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂは、発熱体３を挟むように配置されている。一対の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂは、発熱体３から等しい距離に配置されている。一対の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂは、発熱体３を挟むように配置されている。そして、一対の第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂから発熱体３までの距離D1は、一対の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂから発熱体３までの距離D2よりも短い。

以上の構成で、発熱体３に電流を流すことにより発熱体３を発熱させると、図９において太線で示すような伝熱現象が生じる。図９で、流体チャンバー１１に封止されたガスGを経由しての発熱体３から第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂへの伝熱経路を伝熱経路ｐで示す。同様に、流体チャンバー１１に封止されたガスGを経由しての発熱体３から第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂへの伝熱経路を伝熱経路ｑで示す。同様に、Si基板７や第１絶縁層８を経由しての発熱体３から第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂへの伝熱経路を伝熱経路ｒで示す。同様に、Si基板７や第１絶縁層８を経由しての発熱体３から第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂへの伝熱経路を伝熱経路ｓで示す。

ここで、伝熱経路ｒや伝熱経路ｓについては、加速度検出素子１が如何なる方向へ加速しようとも、全く影響を受けることはない。これに対し、伝熱経路ｐや伝熱経路ｑについては、加速度検出素子１が何れかの方向へ加速すると、流体チャンバー１１内に封止されたガスGの移動を伴うことで、種々の影響を受けることになる。なお、一般的に、ガスGよりSi基板７や第１絶縁層８の方が熱伝導率が高い。従って、発熱体３から第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂ、発熱体３から第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂへの熱の伝導は、伝熱経路ｒ及び伝熱経路ｓが主であり、伝熱経路ｐ及び伝熱経路ｑが従となる。

発熱体３から第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂへの伝熱経路ｐと、発熱体３から第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂへの伝熱経路ｑと、を比較すると、前者よりも後者の方が、ガスGに作用する搭載面直交方向の加速度から影響を受け易い。なぜなら、発熱体３から第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂへの伝熱にとってはチャンバー長手方向の伝熱が強く支配的となるのに対し、発熱体３から第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂへの伝熱にとっては第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂ近傍におけるガスGの搭載面直交方向の移動がある程度支配的となるからである。端的に言えば、ガスGに作用する搭載面直交方向の加速度は、伝熱経路ｐには影響しないが、伝熱経路ｑには影響する。従って、第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂと、第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂの測温結果を比較することで、ガスGに作用する搭載面直交方向の加速度を検出することができる。

ここで、本実施形態における加速度検出のメカニズムを詳細に説明する。先ずは、下記式（１）〜（４）を参照されたい。

ただし、T₄₀は加速度検出素子１が加速していない状態における第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂの測定結果である。T₅₀は加速度検出素子１が加速していない状態における第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂの測定結果である。T_4aは、第１測温体４ａの測定結果である。T_4bは、第１測温体４ｂの測定結果である。T_5aは第２測温体５ａの測定結果である。T_5bは第２測温体５ｂの測定結果である。ΔT_H4はチャンバー長手方向に作用した加速度によって第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂに生じた温度変化である。ΔT_H5はチャンバー長手方向に作用した加速度によって第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂに生じた温度変化である。ΔT_V4は搭載面直交方向に作用した加速度によって第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂに生じた温度変化である。ΔT_V5は搭載面直交方向に作用した加速度によって第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂに生じた温度変化である。

上記式（１）〜（４）において、ΔT_H4について言えば、第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂは発熱体３を挟むように発熱体３から等しい距離に配置されているので、第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂの測定結果に対して絶対値は等しく逆符号で作用する。ΔT_H5について言えば、第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂは発熱体３を挟むように発熱体３から等しい距離に配置されているので、第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂの測定結果に対して絶対値は等しく逆符号で作用する。ΔT_V4について言えば、第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂは発熱体３から等しい距離に配置されているので、第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂの測定結果に対して絶対値は等しく同じ符号で作用する。ΔT_V5について言えば、第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂは発熱体３から等しい距離に配置されているので、第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂの測定結果に対して絶対値は等しく同じ符号で作用する。

上記式（１）及び（２）より、下記式（５）が導かれる。

上記式（３）及び（４）より、下記式（６）が導かれる。

上記式（５）及び（６）より、下記式（７）が導かれる。

上記式（５）〜（７）によれば、第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂの各測定結果の総和と、第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂの各測定結果の総和と、の差分を求めると、チャンバー長手方向の加速度成分に起因する温度変化の項が相殺され、搭載面直交方向の加速度成分に起因する温度変化の項が残ることになる。従って、上記式（７）によれば、チャンバー長手方向の加速度成分の有無に拘わらず、搭載面直交方向の加速度成分を検出することができる。なお、チャンバー短手方向の加速度成分に起因する温度変化は、図７のように、発熱体３や第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂ、第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂをチャンバー短手方向に沿って細長くなるように配置すれば、そもそも生じないので特に言及していない。

図１０には、一対の第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂによる測定結果の総和T_sum4を演算する第１総和演算回路４ｓ（第１総和演算回路）と、一対の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂによる測定結果の総和T_sum5を演算する第２総和演算回路５ｓ（第２総和演算回路）と、第１総和演算回路４ｓによる演算結果と第２総和演算回路５ｓによる演算結果との差分を演算する演算増幅器６（差分演算回路）と、を示している。図１０に示すように、第１総和演算回路４ｓは、第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂを直列に接続した回路として実現されている。第２総和演算回路５ｓは、第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂを直列に接続した回路として実現されている。そして、第１総和演算回路４ｓ、第２総和演算回路５ｓには、夫々定電流源Ｉが接続されており、第１総和演算回路４ｓ及び第２総和演算回路５ｓには夫々所定の電流が流されている。この構成で、第１総和演算回路４ｓの高電位側の電圧と、第２総和演算回路５ｓの高電位側の電圧と、を演算増幅器６に入力する。すると、第１総和演算回路４ｓによる演算結果と、第２総和演算回路５ｓによる演算結果と、の差分が、演算増幅器６からの出力電圧として取り出される。後は、演算増幅器６からの出力電圧をモニタリングすることで、搭載面直交方向の加速度を検出することができる。

なお、図９において、第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂ近傍のガスGの流れの向きを搭載面直交方向に対して一層平行とすべく、第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂは、小内壁面９ａ及び小内壁面９ｂに対して夫々可及的に近づけて配置することが好ましい。この構成によれば、加速度検出素子１の加速度検出の感度を高めることができる。

以上に、第２実施形態を説明したが、第２実施形態は、以下の特長を有している。

（２）加速度検出素子１は、外枠体２と、発熱体３と、温度測定用の第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂと、温度測定用の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂと、第１総和演算回路４ｓ（第１総和演算回路）と、第２総和演算回路５ｓ（第２総和演算回路）と、演算増幅器６（差分演算回路）と、を備えて構成されている。外枠体２は、内部に流体を封止可能な流体チャンバー１１（流体封止室）が形成されたものである。発熱体３は、流体チャンバー１１を区画する複数の内壁面のうち特定の内壁面である回路搭載面１２（特定内壁面）に形成されている。第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂは、回路搭載面１２に形成されている。第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂは、回路搭載面１２に形成されている。一対の第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂは発熱体３から等しい距離に配置されている。一対の第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂは発熱体３を挟むように配置されている。一対の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂは発熱体３から等しい距離に配置されている。一対の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂは発熱体３を挟むように配置されている。一対の第１測温体４から発熱体３までの距離D1は、一対の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂから発熱体３までの距離D2よりも短い。第１総和演算回路４ｓは、一対の第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂによる測定結果の総和を演算する。第２総和演算回路５ｓは、一対の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂによる測定結果の総和を演算する。演算増幅器６は、第１総和演算回路４ｓによる演算結果と、第２総和演算回路５ｓによる演算結果と、の差分を演算する。以上の構成によれば、演算増幅器６による演算結果により、回路搭載面１２に対して直交する方向の加速度を検出することができる。また、演算増幅器６による差分の演算結果を用いているので、外部環境の環境温度から受ける影響を相殺して排除できる。また、第１総和演算回路４ｓと第２総和演算回路５ｓの総和の演算結果を用いているので、回路搭載面１２に対して平行な方向の加速度成分による影響を相殺して排除できる。

（３）また、発熱体３と、一対の第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂと、一対の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂと、はチャンバー長手方向に沿って一列に並べて配置されている。以上の構成によれば、加速度検出素子１をコンパクトに形成することができる。

（第３実施形態）
次に、図１１〜１３を参照しつつ、第３実施形態を説明する。ここでは、本実施形態が上記第２実施形態と異なる点を中心に説明し、重複する説明は適宜省略する。また、上記第２実施形態の各構成要素に対応する構成要素には原則として同一の符号を付すこととする。

図１１及び図１２に示すように、本実施形態では、加速度検出素子１は、一対の内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂを備えている。内側流体制御突起部１３ａは、第１測温体４ａと第２測温体５ａの間に配置されている。内側流体制御突起部１３ｂは、第１測温体４ｂと第２測温体５ｂの間に配置されている。内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂは、回路搭載面１２から搭載面離間方向に突出して形成されている。具体的には、内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂの突出量は、第２絶縁層９の搭載面直交方向の厚みよりも小さく、発熱体３や第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂや第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂを構成するメタル配線の搭載面直交方向の厚みよりも大きい。図１２に示すように、本実施形態では、内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂの突出量は、第２絶縁層９の搭載面直交方向の厚みの略半分である。従って、内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂと、第３絶縁層１０の天井面１０ａと、の間にはガスGが流動可能な隙間ｇが残されている。図１３に示すように、内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂは、発熱体３から第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂへ向かってガスGが第１絶縁層８近傍でチャンバー長手方向に移動するのを妨げるので、第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂの測定結果に対しては、搭載面直交方向の加速度成分が一層支配的となる。従って、搭載面直交方向の加速度成分に対する加速度検出素子１の感度が更に向上する。

以上に、第３実施形態を説明したが、第３実施形態は、以下の特長を有している。

（４）加速度検出素子１は、一対の第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂと、一対の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂと、の間に夫々配置され、回路搭載面１２から突出して形成される一対の内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂを更に備える。以上の構成によれば、搭載面直交方向の加速度成分の検出感度が高くなる。

なお、図１２では、内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂのチャンバー長手方向における厚みは、内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂの突出量よりも小さくなるように描いている。しかしながら、実際には、製造上の都合で、内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂのチャンバー長手方向における厚みは、内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂの突出量と略等しくなる。

（第４実施形態）
次に、図１４〜図１６を参照しつつ、第４実施形態を説明する。ここでは、本実施形態が上記第３実施形態と異なる点を中心に説明し、重複する説明は適宜省略する。また、上記第３実施形態の各構成要素に対応する構成要素には原則として同一の符号を付すこととする。

図１４及び図１５に示すように、本実施形態では、加速度検出素子１は、一対の外側流体制御突起部１４ａ及び外側流体制御突起部１４ｂを更に備えている。図１５に示すように、外側流体制御突起部１４ａは、第２測温体５ａを挟んで内側流体制御突起部１３ａと反対側に配置されている。外側流体制御突起部１４ｂは、第２測温体５ｂを挟んで内側流体制御突起部１３ｂと反対側に配置されている。外側流体制御突起部１４ａ及び外側流体制御突起部１４ｂは、回路搭載面１２から搭載面離間方向に突出して形成されている。具体的には、外側流体制御突起部１４ａ及び外側流体制御突起部１４ｂの突出量は、第２絶縁層９の搭載面直交方向の厚みよりも小さく、発熱体３や第１測温体４ａ及び第１測温体４ｂや第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂを構成するメタル配線の搭載面直交方向の厚みよりも大きい。図１５に示すように、本実施形態では、外側流体制御突起部１４ａ及び外側流体制御突起部１４ｂの突出量は、第２絶縁層９の搭載面直交方向の厚みの略半分である。また、外側流体制御突起部１４ａ及び外側流体制御突起部１４ｂの突出量は、内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂの突出量と等しい。図１６に示すように、内側流体制御突起部１３ａ及び外側流体制御突起部１４ａに挟まれることで、第２測温体５ａ近傍におけるガスGの流動は、搭載面直交方向となるように強く制限される。従って、第２測温体５ａの測定結果には、搭載面直交方向の加速度成分に対する依存性が高くなる。同様に、内側流体制御突起部１３ｂ及び外側流体制御突起部１４ｂに挟まれることで、第２測温体５ｂ近傍におけるガスGの流動は、搭載面直交方向となるように強く制限される。従って、第２測温体５ｂの測定結果には、搭載面直交方向の加速度成分に対する依存性が高くなる。この結果、搭載面直交方向の加速度成分に対する加速度検出素子１の感度が大幅に向上する。

また、内側流体制御突起部１３ａと外側流体制御突起部１４ａは、同一のプロセスで同時に形成することができる。従って、内側流体制御突起部１３ａと外側流体制御突起部１４ａを、第２測温体５ａに対して精度よく形成することができる。同様に、内側流体制御突起部１３ｂと外側流体制御突起部１４ｂは、同一のプロセスで同時に形成することができる。従って、内側流体制御突起部１３ｂと外側流体制御突起部１４ｂを、第２測温体５ｂに対して精度よく形成することができる。

以上に、第４実施形態を説明したが、第４実施形態は、以下の特長を有している。

（５）加速度検出素子１は、一対の内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂと、一対の第２測温体５ａ及び第２測温体５ｂを挟んで反対側に夫々配置され、回路搭載面１２から突出して形成される一対の外側流体制御突起部１４ａ及び外側流体制御突起部１４ｂを更に備える。以上の構成によれば、搭載面直交方向の加速度成分に対する加速度検出素子１の感度が大幅に向上する。

（６）また、一対の内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂの突出量と、一対の外側流体制御突起部１４ａ及び外側流体制御突起部１４ｂの突出量と、は等しい。以上の構成によれば、内側流体制御突起部１３ａ及び内側流体制御突起部１３ｂと、外側流体制御突起部１４ａ及び外側流体制御突起部１４ｂを、同一プロセスで同時に形成することができる。

なお、図１５では、外側流体制御突起部１４ａ及び外側流体制御突起部１４ｂのチャンバー長手方向における厚みは、外側流体制御突起部１４ａ及び外側流体制御突起部１４ｂの突出量よりも小さくなるように描いている。しかしながら、実際には、製造上の都合で、外側流体制御突起部１４ａ及び外側流体制御突起部１４ｂのチャンバー長手方向における厚みは、外側流体制御突起部１４ａ及び外側流体制御突起部１４ｂの突出量と略等しくなる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１ 加速度検出素子
２ 外枠体
３ 発熱体
４ 第１測温体
５ 第２測温体
６ 演算増幅器
１１ 流体チャンバー
１２ 回路搭載面

Claims (6)

1. 内部に流体を封止可能な流体封止室が形成された外枠体と、
   前記流体封止室を区画する複数の内壁面のうち特定の内壁面である特定内壁面に形成された発熱体と、
   前記特定内壁面に形成された温度測定用の第１測温体及び温度測定用の第２測温体であって、前記第１測温体から前記発熱体までの距離は、前記第２測温体から前記発熱体までの距離よりも短く、
   前記第１測温体による測定結果と、前記第２測温体による測定結果と、の差分を演算する差分演算回路と、
   を備えた、
   加速度検出素子。
2. 内部に流体を封止可能な流体封止室が形成された外枠体と、
   前記流体封止室を区画する複数の内壁面のうち特定の内壁面である特定内壁面に形成された発熱体と、
   前記特定内壁面に形成された温度測定用の一対の第１測温体及び温度測定用の一対の第２測温体であって、前記一対の第１測温体は前記発熱体から等しい距離に配置され、前記一対の第１測温体は前記発熱体を挟むように配置され、前記一対の第２測温体は前記発熱体から等しい距離に配置され、前記一対の第２測温体は前記発熱体を挟むように配置され、前記一対の第１測温体から前記発熱体までの距離は、前記一対の第２測温体から前記発熱体までの距離よりも短く、
   前記一対の第１測温体による測定結果の総和を演算する第１総和演算回路と、
   前記一対の第２測温体による測定結果の総和を演算する第２総和演算回路と、
   前記第１総和演算回路による演算結果と、前記第２総和演算回路による演算結果と、の差分を演算する差分演算回路と、
   を備えた、
   加速度検出素子。
3. 請求項２に記載の加速度検出素子であって、
   前記発熱体と、前記一対の第１測温体と、前記一対の第２測温体と、は一列に並べて配置されている、
   加速度検出素子。
4. 請求項３に記載の加速度検出素子であって、
   前記一対の第１測温体と、前記一対の第２測温体と、の間に夫々配置され、前記特定内壁面から突出して形成される一対の内側流体制御突起部を更に備える、
   加速度検出素子。
5. 請求項４に記載の加速度検出素子であって、
   前記一対の内側流体制御突起部と前記一対の第２測温体を挟んで反対側に夫々配置され、前記特定内壁面から突出して形成される一対の外側流体制御突起部を更に備える、
   加速度検出素子。
6. 請求項５に記載の加速度検出素子であって、
   前記一対の内側流体制御突起部の突出量と、前記一対の外側流体制御突起部の突出量と、は等しい、
   加速度検出素子。

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