[go: up one dir, main page]

JP2014209082A - Acceleration sensor - Google Patents

Acceleration sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2014209082A
JP2014209082A JP2013222262A JP2013222262A JP2014209082A JP 2014209082 A JP2014209082 A JP 2014209082A JP 2013222262 A JP2013222262 A JP 2013222262A JP 2013222262 A JP2013222262 A JP 2013222262A JP 2014209082 A JP2014209082 A JP 2014209082A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
support substrate
torsion
movable parts
acceleration
movable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013222262A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5783222B2 (en
Inventor
崇裕 宮▲崎▼
Takahiro Miyazaki
崇裕 宮▲崎▼
酒井 峰一
Mineichi Sakai
峰一 酒井
圭正 杉本
Yoshimasa Sugimoto
圭正 杉本
丸山 ユミ
Yumi Maruyama
ユミ 丸山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2013222262A priority Critical patent/JP5783222B2/en
Priority to PCT/JP2014/001697 priority patent/WO2014156119A1/en
Publication of JP2014209082A publication Critical patent/JP2014209082A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5783222B2 publication Critical patent/JP5783222B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring 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
    • G01P15/12Measuring 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 alteration of electrical resistance
    • H01L29/84

Landscapes

  • Micromachines (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acceleration sensor capable of preventing reduction of detection accuracy while reducing influences of a thermal strain.SOLUTION: First and second movable parts 20 and 30 are formed in the same plane shape including torsion beams 23 and 33 which become rotation axes in the case of rotation and are supported on a support substrate 11 via anchor parts 24 and 34, respectively, and are disposed in rotational symmetry so as to match mutual virtual lines L which extend along the torsion beams 23 and 33, around a predetermined reference point 19 on the support substrate 11. The first and second movable parts 20 and 30 are then integrated via a connection beam 60 which is positioned on the virtual lines L.

Description

本発明は、支持基板の面方向に対する法線方向に印加された加速度を検出する加速度センサに関するものである。   The present invention relates to an acceleration sensor that detects acceleration applied in a normal direction to a surface direction of a support substrate.

従来より、この種の加速度センサとして、例えば、特許文献1に次のような加速度センサが提案されている。   Conventionally, as this type of acceleration sensor, for example, the following acceleration sensor has been proposed in Patent Document 1.

すなわち、この加速度センサでは、支持基板には、支持基板と所定距離だけ離間して配置され、支持基板の面方向に対する法線方向に加速度が印加されると、加速度に応じて回転(シーソ運動)可能な第1、第2可動部が分離して備えられている。   That is, in this acceleration sensor, the support substrate is disposed at a predetermined distance from the support substrate, and rotates according to the acceleration (seesaw motion) when acceleration is applied in the normal direction to the surface direction of the support substrate. Possible first and second movable parts are separately provided.

具体的には、第1、第2可動部は、それぞれ内側に開口部が形成された矩形枠状の枠部と、開口部を分割するように枠部に備えられ、可動部が回転する際の回転軸となるトーション梁とを有しており、同じ大きさとされている。そして、トーション梁がアンカー部を介して支持基板に支持されることによって支持基板に備えられている。また、枠部は、支持基板の面方向に対する加速度が印加されたとき、枠部(第1、第2可動部)がトーション梁を回転軸として回転することができるように、トーション梁を中心に対して非対称形状とされている。そして、第1、第2可動部は、支持基板上の所定の基準点を中心として回転対称に配置されている。   Specifically, the first and second movable parts are each provided with a rectangular frame-like frame part in which an opening is formed inside, and the frame part so as to divide the opening, and the movable part rotates. And the same size. The torsion beam is provided on the support substrate by being supported by the support substrate via the anchor portion. Further, the frame portion is centered on the torsion beam so that the frame portion (first and second movable portions) can rotate about the torsion beam when the acceleration in the surface direction of the support substrate is applied. In contrast, the shape is asymmetric. The first and second movable parts are disposed rotationally symmetrically about a predetermined reference point on the support substrate.

さらに、支持基板には、第1、第2可動部との間に所定の容量を形成するように、第1、第2可動部と対向する下部電極がそれぞれ配置されている。   Further, lower electrodes facing the first and second movable parts are respectively arranged on the support substrate so as to form a predetermined capacity between the first and second movable parts.

このような加速度センサでは、支持基板の面方向に対する法線方向に加速度が印加されると、第1、第2可動部がトーション梁を回転軸として回転するため、第1、第2可動部と下部電極との間の容量が加速度に応じて変化する。したがって、容量の変化を検出することにより、加速度の検出が行われる。   In such an acceleration sensor, when acceleration is applied in a direction normal to the surface direction of the support substrate, the first and second movable parts rotate about the torsion beam as a rotation axis. The capacitance between the lower electrode changes according to the acceleration. Therefore, acceleration is detected by detecting a change in capacitance.

また、上記加速度センサでは、支持基板に熱歪みが発生すると、熱歪みによっても第1、第2可動部と下部電極との間の距離が変化するが、第1、第2可動部が同じ大きさであると共に回転対称に配置されているため、第1、第2可動部が熱歪みによって同じように変位する。このため、第1、第2可動部と下部電極との間の容量を適宜減算することにより、熱歪みの影響を低減できる。   In the acceleration sensor, when thermal strain occurs in the support substrate, the distance between the first and second movable parts and the lower electrode changes due to the thermal strain, but the first and second movable parts have the same magnitude. In addition, the first and second movable parts are displaced in the same manner due to thermal distortion. For this reason, the influence of thermal distortion can be reduced by appropriately subtracting the capacitance between the first and second movable parts and the lower electrode.

特開2012−154919号公報JP2012-154919A

しかしながら、上記加速度センサでは、第1、第2可動部という2つの可動部が分離して備えられているため、支持基板の法線方向に対する加速度や支持基板の面方向に対する加速度に対して、第1、第2可動部の変位がばらつくことがある。このため、検出精度が低下する可能性があるという問題がある。   However, since the acceleration sensor includes the two movable parts, ie, the first and second movable parts, separately, the acceleration sensor is accelerated against the normal direction of the support substrate and the acceleration relative to the surface direction of the support substrate. 1. The displacement of the second movable part may vary. For this reason, there exists a problem that detection accuracy may fall.

本発明は上記点に鑑みて、熱歪みの影響を低減しつつ、検出精度の低下を抑制できる加速度センサを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an acceleration sensor that can suppress a decrease in detection accuracy while reducing the influence of thermal distortion.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、支持基板(11)と、支持基板の面方向に対する法線方向に支持基板から離間して配置され、法線方向に加速度が印加されたとき、加速度に応じて回転可能とされた第1、第2可動部(20、30)と、支持基板に第1、第2可動部と対向する状態で配置された下部電極(71〜74)と、を備え、以下の点を特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the support substrate (11) and the support substrate are arranged away from the support substrate in the normal direction to the surface direction of the support substrate, and acceleration is applied in the normal direction. The first and second movable parts (20, 30) that can be rotated according to the acceleration, and the lower electrodes (71 to 74) disposed on the support substrate in a state of facing the first and second movable parts. ), And is characterized by the following points.

すなわち、第1、第2可動部は、それぞれ回転する際の回転軸となると共に支持基板にアンカー部(24、34)を介して支持されたトーション梁(23、33)を有していると共に平面形状が同じとされ、かつ、支持基板の所定の基準点(19)を中心としてトーション梁に沿って延びる互いの仮想線(L)が一致するように回転対称に配置され、仮想線上に位置する連結梁(60)を介して一体化されていることを特徴としている。   That is, the first and second movable parts each have a torsion beam (23, 33) that serves as a rotation axis when rotating and is supported on the support substrate via the anchor part (24, 34). The plane shapes are the same and are arranged in a rotationally symmetrical manner so that the virtual lines (L) extending along the torsion beam about the predetermined reference point (19) of the support substrate coincide with each other and positioned on the virtual line It is characterized by being integrated via the connecting beam (60).

これによれば、第1、第2可動部は平面形状が同じとされて回転対称に配置されているため、従来と同様に、熱歪みの影響を低減できる。そして、第1、第2可動部が連結梁を介して一体化されているため、第1、第2可動部は一体的に変位する。このため、支持基板の法線方向に対する加速度や支持基板の面方向に対する加速度に対して第1、第2可動部の変位がばらつくことを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。   According to this, since the first and second movable parts have the same planar shape and are arranged in rotational symmetry, the influence of thermal distortion can be reduced as in the conventional case. And since the 1st, 2nd movable part is integrated via the connection beam, the 1st, 2nd movable part is displaced integrally. For this reason, it can suppress that the displacement of a 1st, 2nd movable part varies with respect to the acceleration with respect to the normal line direction of a support substrate, and the acceleration with respect to the surface direction of a support substrate, and can suppress that detection accuracy falls.

また、連結梁は、トーション梁に沿って延びる仮想線上に配置されているため、支持基板の法線方向に加速度が印加されたとき、第1、第2可動部が異なる回転をすることもなく、検出精度が低下することもない。   In addition, since the connecting beam is disposed on a virtual line extending along the torsion beam, the first and second movable parts do not rotate differently when acceleration is applied in the normal direction of the support substrate. The detection accuracy is not lowered.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第1実施形態における加速度センサの平面模式図である。It is a plane schematic diagram of the acceleration sensor in 1st Embodiment of this invention. 図1中のII−II線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the II-II line | wire in FIG. 図1中のIII−III線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the III-III line in FIG. 図1に示す加速度センサの回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the acceleration sensor shown in FIG. 図1に示すセンサ部の製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the sensor part shown in FIG. ねじれバネ定数比率と熱歪み比率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a torsion spring constant ratio and a thermal strain ratio. 本発明の第3実施形態におけるセンサ部の平面模式図である。It is a plane schematic diagram of the sensor part in 3rd Embodiment of this invention. 図7中のVIII−VIII線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the VIII-VIII line in FIG. 本発明の第4実施形態におけるセンサ部の平面模式図である。It is a plane schematic diagram of the sensor part in 4th Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態における加速度センサの回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the acceleration sensor in other embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1に示されるように、本実施形態の加速度センサは、加速度を検出するセンサ部10が回路部100に接続されて構成されている。まず、センサ部10の構成について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the acceleration sensor of this embodiment is configured by connecting a sensor unit 10 that detects acceleration to a circuit unit 100. First, the configuration of the sensor unit 10 will be described.

センサ部10は、図1〜図3に示されるように、支持基板11上に第1、第2絶縁膜12、13を介して半導体層14が配置された基板15を用いて構成されている。なお、支持基板11は、例えば、シリコン基板等が用いられ、第1、第2絶縁膜12、13はSiOやSiN等が用いられ、半導体層14はポリシリコン等が用いられる。 As shown in FIGS. 1 to 3, the sensor unit 10 is configured by using a substrate 15 in which a semiconductor layer 14 is disposed on a support substrate 11 via first and second insulating films 12 and 13. . For example, the support substrate 11 is a silicon substrate, the first and second insulating films 12 and 13 are made of SiO 2 or SiN, and the semiconductor layer 14 is made of polysilicon or the like.

そして、半導体層14には、マイクロマシン加工が施されて第1、第2溝部16、17が形成され、第1溝部16によって第1、第2可動部20、30が区画されていると共に、第2溝部17によって接続部41〜45が区画されている。また、半導体層14のうち、第1、第2溝部16、17で区画されていない部分は、周辺部50とされている。   The semiconductor layer 14 is subjected to micromachining to form first and second groove portions 16 and 17, and the first groove portion 16 divides the first and second movable portions 20 and 30, and the first Connection portions 41 to 45 are partitioned by the two groove portions 17. Further, a portion of the semiconductor layer 14 that is not partitioned by the first and second groove portions 16 and 17 is a peripheral portion 50.

ここで、図1〜図3中のx軸、y軸、z軸の各方向について説明する。図1〜図3中では、x軸方向は図1中紙面左右方向とし、y軸方向は支持基板11の面内においてx軸と直交する方向とし、z軸方向は支持基板11の面方向に対する法線方向としている。   Here, each direction of the x axis, the y axis, and the z axis in FIGS. 1 to 3 will be described. 1 to 3, the x-axis direction is the left-right direction in FIG. 1, the y-axis direction is a direction orthogonal to the x-axis in the plane of the support substrate 11, and the z-axis direction is relative to the plane direction of the support substrate 11. Normal direction.

第1、第2可動部20、30は、それぞれ平面矩形状の開口部21、31が形成された矩形枠状の枠部22、32と、開口部21、31の対向辺部を連結するように備えられたトーション梁23、33とを有しており、同じ大きさの平面形状とされている。そして、トーション梁23、33が第2絶縁膜13に支持されたアンカー部24、34と連結されることにより、支持基板11に支持されている。   The first and second movable parts 20 and 30 connect the rectangular frame-shaped frame parts 22 and 32 in which the planar rectangular openings 21 and 31 are formed, respectively, and the opposite side parts of the openings 21 and 31. The torsion beams 23 and 33 provided in the above are provided, and the planar shape has the same size. The torsion beams 23 and 33 are supported by the support substrate 11 by being connected to the anchor portions 24 and 34 supported by the second insulating film 13.

なお、第2絶縁膜13のうち枠部22、32およびトーション梁23、33と対向する部分は除去されて開口部18とされている。つまり、枠部22、32は、支持基板11(第1絶縁膜12)からz軸方向に所定距離だけ離間して配置され、支持基板11(第1絶縁膜12)から浮遊した状態で支持基板11に支持されている。   Note that portions of the second insulating film 13 that face the frame portions 22 and 32 and the torsion beams 23 and 33 are removed to form openings 18. That is, the frame portions 22 and 32 are arranged apart from the support substrate 11 (first insulating film 12) by a predetermined distance in the z-axis direction, and are suspended from the support substrate 11 (first insulating film 12). 11 is supported.

トーション梁23、33は、z軸方向の加速度が印加されたとき、第1、第2可動部20の回転中心となる回転軸となる部材であり、本実施形態では開口部21、31を2分割するように備えられている。また、トーション梁23、33は、トーション梁23、33に沿って延びる仮想線Lが互いに一致するように形成されている。   The torsion beams 23 and 33 are members that serve as rotation axes that serve as the rotation centers of the first and second movable parts 20 when acceleration in the z-axis direction is applied. In this embodiment, the openings 21 and 31 are divided into two. It is provided to divide. The torsion beams 23 and 33 are formed such that virtual lines L extending along the torsion beams 23 and 33 coincide with each other.

枠部22、32は、z軸方向の加速度が印加されたとき、トーション梁23、33を回転軸として回転できるように、トーション梁23、33を基準として非対称な形状とされている。本実施形態では、枠部22、32は、トーション梁23、33に沿って延びる仮想線Lから枠部22、32の第1部位22a、32aにおけるトーション梁23、33から最も離れている部分の端部までのx軸方向の長さL1が、トーション梁23、33から枠部22、32の第2部位22b、32bにおけるトーション梁23、33から最も離れている部分の端部までのx軸方向の長さL2より短くされている。このため、本実施形態では、第1部位22a、32aの質量が第2部位22b、32bの質量より小さくされている。つまり、トーション梁23、33は、第1、第2可動部20、30の重心を通り、y軸方向に延びる重心線からx軸方向に平行に移動した線分と一致するように枠部22、32に備えられているともいえる。   The frame portions 22 and 32 have an asymmetric shape with respect to the torsion beams 23 and 33 so that the frames 22 and 32 can rotate about the torsion beams 23 and 33 when the acceleration in the z-axis direction is applied. In the present embodiment, the frame portions 22 and 32 are portions of the portions farthest from the torsion beams 23 and 33 in the first portions 22 a and 32 a of the frame portions 22 and 32 from the virtual line L extending along the torsion beams 23 and 33. The length L1 in the x-axis direction to the end is the x-axis from the torsion beams 23 and 33 to the end of the portion farthest from the torsion beams 23 and 33 in the second portions 22b and 32b of the frame portions 22 and 32. It is shorter than the direction length L2. For this reason, in this embodiment, the mass of 1st site | part 22a, 32a is made smaller than the mass of 2nd site | part 22b, 32b. In other words, the torsion beams 23 and 33 pass through the center of gravity of the first and second movable parts 20 and 30 and are aligned with the line segment moved in parallel in the x-axis direction from the center line extending in the y-axis direction. 32 can be said to be provided.

また、第1、第2可動部20、30は、支持基板11上における所定の基準点19を中心に回転対称に配置されている。つまり、第1、第2可動部20、30は、第1可動部20を基準点19に対して180°回転させると第2可動部30と一致するように配置されている。   Further, the first and second movable parts 20 and 30 are arranged rotationally symmetric about a predetermined reference point 19 on the support substrate 11. That is, the first and second movable parts 20 and 30 are arranged so as to coincide with the second movable part 30 when the first movable part 20 is rotated 180 ° with respect to the reference point 19.

なお、図1中では、枠部22のうち紙面左側の部分が第1部位22aに相当し、紙面右側の部分が第2部位22bに相当している。また、枠部32のうち紙面右側の部分が第1部位32aに相当し、紙面右側の部分が第2部位32bに相当している。   In FIG. 1, the left portion of the frame portion 22 corresponds to the first portion 22 a and the right portion of the frame portion 22 corresponds to the second portion 22 b. Further, the right part of the frame 32 corresponds to the first part 32a, and the right part of the paper corresponds to the second part 32b.

そして、第1、第2可動部20、30は、連結梁60を介して一体化されている。本実施形態では、連結梁60は、仮想線Lと一致するように備えられている。つまり、トーション梁23、33、連結梁60は、回転軸を通る同じ直線上に配置されているといえる。   The first and second movable parts 20 and 30 are integrated via a connecting beam 60. In the present embodiment, the connecting beam 60 is provided so as to coincide with the virtual line L. That is, it can be said that the torsion beams 23 and 33 and the connecting beam 60 are arranged on the same straight line passing through the rotation axis.

また、第1、第2可動部20、30は、共通の可動部用配線25を介して接続部41と接続されている。具体的には、可動部用配線25は、第1絶縁膜12のうちアンカー部24の直下に位置する部分からアンカー部34の直下に位置する部分を通って接続部41の直下に位置する部分まで延設された平面矩形状とされている。そして、アンカー部24、34(第1、第2可動部20、30)および接続部41は、それぞれ、第2絶縁膜13に形成されたコンタクトホール13aを介して可動部用配線25と接続されている。   The first and second movable parts 20 and 30 are connected to the connection part 41 via a common movable part wiring 25. Specifically, the movable portion wiring 25 is a portion of the first insulating film 12 that is located immediately below the connection portion 41 through a portion that is located directly below the anchor portion 34 from a portion that is located directly below the anchor portion 24. It is made into the planar rectangular shape extended to. The anchor portions 24 and 34 (first and second movable portions 20 and 30) and the connection portion 41 are connected to the movable portion wiring 25 through contact holes 13a formed in the second insulating film 13, respectively. ing.

また、第1絶縁膜12のうち第2絶縁膜13が除去された部分であって第1、第2可動部20、30と対向する部分には、第1〜第4下部電極71〜74が形成されている。具体的には、第1可動部20における第1部位22aと対向するように第1下部電極71が配置され、第1可動部20における第2部位22bと対向するように第2下部電極72が配置されている。また、第2可動部30における第1部位32aと対向するように第3下部電極73が配置され、第2可動部30における第2部位32bと対向するように第4下部電極74が配置されている。   The first insulating film 12 is a portion where the second insulating film 13 is removed, and the first and fourth lower electrodes 71 to 74 are disposed on the portion facing the first and second movable parts 20 and 30. Is formed. Specifically, the first lower electrode 71 is disposed so as to face the first part 22a in the first movable part 20, and the second lower electrode 72 is arranged so as to face the second part 22b in the first movable part 20. Has been placed. In addition, a third lower electrode 73 is disposed so as to face the first portion 32a in the second movable portion 30, and a fourth lower electrode 74 is disposed so as to face the second portion 32b in the second movable portion 30. Yes.

そして、第1、第4下部電極71〜74は、第1〜第4下部電極用配線71a〜74aを介して接続部42〜45と接続されている。具体的には、第1〜第4下部電極用配線71a〜74aは、第1絶縁膜12上に第1〜第4下部電極71〜74と一体的に形成されて接続部42〜45の直下に位置する部分まで延設されている。そして、接続部42〜45は、それぞれ第2絶縁膜13に形成されたコンタクトホール13aを介して第1〜第4下部電極用配線71a〜74aと接続されている。   And the 1st, 4th lower electrodes 71-74 are connected with the connection parts 42-45 via the 1st-4th lower electrode wiring 71a-74a. Specifically, the first to fourth lower electrode wirings 71 a to 74 a are formed integrally with the first to fourth lower electrodes 71 to 74 on the first insulating film 12 and directly below the connection portions 42 to 45. It extends to the part located in. The connecting portions 42 to 45 are connected to the first to fourth lower electrode wirings 71 a to 74 a through contact holes 13 a formed in the second insulating film 13, respectively.

また、半導体層14のうち、接続部41〜45および周辺部50にはそれぞれ回路部100と接続されるパッド81〜86が形成されており、各パッド81〜86はワイヤ91〜96を介して回路部100と電気的に接続されている。なお、周辺部50に形成されたパッド86は、周辺部50の電位を固定するために回路部100から所定の電位が印加されるものである。   Further, in the semiconductor layer 14, pads 81 to 86 connected to the circuit unit 100 are formed in the connection portions 41 to 45 and the peripheral portion 50, respectively, and the pads 81 to 86 are connected via wires 91 to 96. The circuit unit 100 is electrically connected. The pad 86 formed on the peripheral portion 50 is applied with a predetermined potential from the circuit portion 100 in order to fix the potential of the peripheral portion 50.

以上が本実施形態におけるセンサ部の構成である。次に、上記加速度センサの回路構成について図4を参照しつつ説明する。   The above is the configuration of the sensor unit in the present embodiment. Next, the circuit configuration of the acceleration sensor will be described with reference to FIG.

図4に示されるように、回路部100には、演算増幅器101、コンデンサ102、スイッチ103によって構成されるC−V変換回路110が備えられている。   As shown in FIG. 4, the circuit unit 100 includes a CV conversion circuit 110 including an operational amplifier 101, a capacitor 102, and a switch 103.

具体的には、コンデンサ102およびスイッチ103は、演算増幅器101の反転入力端子と出力端子との間に並列的に配置されている。そして、演算増幅器101は、反転入力端子がパッド81を介して第1、第2可動部20、30と電気的に接続され、非反転入力端子にVcc/2(例えば、Vcc=5V)の電圧が入力されるようになっている。   Specifically, the capacitor 102 and the switch 103 are arranged in parallel between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 101. The operational amplifier 101 has an inverting input terminal electrically connected to the first and second movable parts 20 and 30 via the pad 81, and a non-inverting input terminal having a voltage of Vcc / 2 (for example, Vcc = 5V). Is entered.

また、第1、第3下部電極71、73には、回路部100から電圧Vccと0Vとの間で振幅し、所定の周波数を有するパルス状の第1搬送波P1がパッド82、84を介して入力されるようになっている。そして、第2、第4下部電極72、74には、回路部100から第1搬送波P1と振幅および周波数が同じであり、位相が180°異なる第2搬送波P2がパッド83、85を介して入力されるようになっている。   The first and third lower electrodes 71 and 73 have a pulse-shaped first carrier wave P1 having an amplitude between the voltage Vcc and 0 V from the circuit unit 100 and having a predetermined frequency via the pads 82 and 84. It is designed to be entered. A second carrier wave P2 having the same amplitude and frequency as the first carrier wave P1 and having a phase difference of 180 ° is input to the second and fourth lower electrodes 72 and 74 via the pads 83 and 85. It has come to be.

なお、図4では、第1可動部20における第1部位22aと第1下部電極71との間に構成される容量を容量Cs1とし、第2可動部30における第2部位32bと第4下部電極74との間に構成される容量を容量Cs2として示している。そして、第1可動部20における第2部位22bと第2下部電極72との間に構成される容量を容量Cs3とし、第2可動部30における第1部位32aと第3下部電極73との間に構成される容量をCs4として示している。また、以下では、第1可動部20における第1部位22aと第1下部電極71との間に構成される容量を容量Cs1とし、第2可動部30における第2部位32bと第4下部電極74との間に構成される容量を容量Cs2として説明する。そして、第1可動部20における第2部位22bと第2下部電極72との間に構成される容量を容量Cs3とし、第2可動部30における第1部位32aと第3下部電極73との間に構成される容量をCs4として説明する。また、このような回路部100では、スイッチ103がオフされているときに加速度の検出が行われ、スイッチ103がオン(閉)されているときにコンデンサ102のリセットが行われる。 In FIG. 4, the capacitance formed between the first part 22 a and the first lower electrode 71 in the first movable part 20 is a capacity C s1, and the second part 32 b and the fourth lower part in the second movable part 30 are used. A capacitor formed between the electrode 74 and the electrode 74 is shown as a capacitor C s2 . The capacity formed between the second part 22b and the second lower electrode 72 in the first movable part 20 is defined as a capacity Cs3, and the first part 32a and the third lower electrode 73 in the second movable part 30 The capacity formed between them is shown as Cs4 . In the following description , a capacitance formed between the first portion 22a and the first lower electrode 71 in the first movable portion 20 is referred to as a capacitance Cs1, and the second portion 32b and the fourth lower electrode in the second movable portion 30 are used. The capacitor configured between the capacitor 74 and the capacitor 74 is described as a capacitor Cs2 . The capacity formed between the second part 22b and the second lower electrode 72 in the first movable part 20 is defined as a capacity Cs3, and the first part 32a and the third lower electrode 73 in the second movable part 30 The capacity formed between them will be described as Cs4 . Further, in such a circuit unit 100, acceleration is detected when the switch 103 is turned off, and the capacitor 102 is reset when the switch 103 is turned on (closed).

続いて、上記加速度センサの作動について説明する。上記加速度センサは、第1、第3下部電極71、73に第1搬送波P1が入力され、第2、第4下部電極72、74に第2搬送波P2が入力された状態で加速度の検出が行われる。   Next, the operation of the acceleration sensor will be described. The acceleration sensor detects acceleration in a state where the first carrier wave P1 is input to the first and third lower electrodes 71 and 73 and the second carrier wave P2 is input to the second and fourth lower electrodes 72 and 74. Is called.

そして、支持基板11から第1、第2可動部20、30側に向かうz軸方向の加速度が印加されると、第1、第2可動部20、30はトーション梁23、33を回転軸として加速度に応じた回転を一体的にする。具体的には、第1部位22a、32aが第1、第3下部電極71、73に近づき、第2部位22b、32bが第2、第4下部電極72、74から遠ざかるように第1、第2可動部20、30が回転する。このため、容量Cs1〜Cs4は次のように示される。 When acceleration in the z-axis direction from the support substrate 11 toward the first and second movable parts 20 and 30 is applied, the first and second movable parts 20 and 30 have the torsion beams 23 and 33 as the rotation axes. Integrate rotation according to acceleration. Specifically, the first and second portions 22a and 32a approach the first and third lower electrodes 71 and 73, and the second portions 22b and 32b move away from the second and fourth lower electrodes 72 and 74. 2 The movable parts 20 and 30 rotate. Therefore, the capacitors C s1 to C s4 are expressed as follows.

(数1)Cs1=C+ΔC
(数2)Cs2=C−ΔC
(数3)Cs3=C−ΔC
(数4)Cs4=C+ΔC
なお、Cは初期容量であり、ΔCは加速度に依存する加速度項である。このため、コンデンサ102の容量をCfとすると、演算増幅器101から出力されるセンサ信号Voutは次式で示される。
( Formula 1) C s1 = C 0 + ΔC a
(Expression 2) C s2 = C 0 −ΔC a
(Expression 3) C s3 = C 0 −ΔC a
( Formula 4) C s4 = C 0 + ΔC a
C 0 is the initial capacity, and ΔC a is an acceleration term that depends on the acceleration. Therefore, if the capacitance of the capacitor 102 is Cf, the sensor signal Vout output from the operational amplifier 101 is expressed by the following equation.

(数5)Vout=4ΔC・Vdd/Cf
また、支持基板11に熱歪みが発生した場合には、容量Cs1〜Cs4にそれぞれ歪みに依存する歪み項が加算されることになる。しかしながら、本実施形態では、第1、第2可動部20、30は、平面形状が同じとされており、基準点19に対して回転対称に配置されているため、従来と同様に、熱歪みの影響を低減できる。
(Expression 5) V out = 4ΔC a · Vdd / Cf
Further, when thermal distortion occurs in the support substrate 11, distortion terms depending on the distortion are added to the capacitors C s1 to C s4 , respectively. However, in the present embodiment, the first and second movable parts 20 and 30 have the same planar shape and are arranged rotationally symmetrically with respect to the reference point 19, so that the thermal distortion is the same as in the prior art. Can reduce the effects of

次に、上記センサ部10の製造方法について図5を参照しつつ説明する。なお、図5は、図1中のII−II線に沿った断面図である。   Next, a method for manufacturing the sensor unit 10 will be described with reference to FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.

まず、図5(a)に示されるように、支持基板11上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法等によって第1絶縁膜12を形成する。   First, as shown in FIG. 5A, a first insulating film 12 is formed on a support substrate 11 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like.

続いて、図5(b)に示されるように、第1絶縁膜12上にCVD法等によってポリシリコンや金属膜等を形成する。そして、図示しないマスク等を用いて適宜パターニングすることにより、可動部用配線25、第1〜第4下部電極71〜74、第1〜第4下部電極用配線71a〜74aを形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 5B, a polysilicon, a metal film, or the like is formed on the first insulating film 12 by a CVD method or the like. Then, the movable part wiring 25, the first to fourth lower electrodes 71 to 74, and the first to fourth lower electrode wirings 71a to 74a are formed by appropriately patterning using a mask or the like (not shown).

その後、図5(c)に示されるように、可動部用配線25、第1〜第4下部電極71〜74、第1〜第4下部電極用配線71a〜74aを覆うように、CVD法等によって第2絶縁膜13を形成する。次に、第2絶縁膜13のうちアンカー部24、34、および接続部41〜55と接続される部分と対応する部分にコンタクトホール13aを形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 5C, the CVD method or the like is performed so as to cover the movable portion wiring 25, the first to fourth lower electrodes 71 to 74, and the first to fourth lower electrode wires 71a to 74a. Thus, the second insulating film 13 is formed. Next, a contact hole 13a is formed in a portion corresponding to the portion connected to the anchor portions 24 and 34 and the connection portions 41 to 55 in the second insulating film 13.

続いて、図5(d)に示されるように、コンタクトホール13aを埋め込みつつ、第2絶縁膜13上にCVD法等で半導体層14を形成することにより、基板15を構成する。そして、半導体層14上にアルミニウム等を蒸着し、マスクを用いてパターニングすることにより、図5とは別断面にパッド81〜86を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 5D, the substrate 15 is formed by forming the semiconductor layer 14 on the second insulating film 13 by CVD or the like while filling the contact hole 13a. And aluminum etc. are vapor-deposited on the semiconductor layer 14, and the pads 81-86 are formed in a cross section different from FIG. 5 by patterning using a mask.

次に、図5(e)に示されるように、図示しないマスクを用いて、半導体層14に第1、第2溝部16、17を形成することにより、第1、第2可動部20、30、接続部41〜45、周辺部50を区画形成する。   Next, as shown in FIG. 5E, the first and second movable parts 20 and 30 are formed by forming the first and second groove parts 16 and 17 in the semiconductor layer 14 using a mask (not shown). The connection portions 41 to 45 and the peripheral portion 50 are partitioned.

その後、図5(f)に示されるように、第2絶縁膜13の所定領域を除去して第1、第2可動部20、30を支持基板11(第1絶縁膜12)からリリースすることにより、上記センサ部10が形成される。つまり、第2絶縁膜13は、いわゆる犠牲層となるものである。   Thereafter, as shown in FIG. 5F, a predetermined region of the second insulating film 13 is removed, and the first and second movable parts 20 and 30 are released from the support substrate 11 (first insulating film 12). Thus, the sensor unit 10 is formed. That is, the second insulating film 13 is a so-called sacrificial layer.

以上説明したように、本実施形態では、第1、第2可動部20、30は平面形状が同じとされて回転対称に配置されているため、従来と同様に、熱歪みの影響を低減できる。そして、第1、第2可動部20、30が連結梁60を介して一体化されているため、第1、第2可動部20、30は一体的に変位する。このため、x軸方向、y軸方向、z軸方向に加速度が印加された場合、第1、第2可動部20、30の変位がばらつくことを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。   As described above, in the present embodiment, since the first and second movable parts 20 and 30 have the same planar shape and are arranged rotationally symmetrically, the influence of thermal distortion can be reduced as in the conventional case. . And since the 1st, 2nd movable parts 20 and 30 are integrated via the connection beam 60, the 1st and 2nd movable parts 20 and 30 displace integrally. For this reason, when acceleration is applied in the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction, variation in the displacement of the first and second movable parts 20 and 30 can be suppressed, and a decrease in detection accuracy can be suppressed. .

また、トーション梁23、33、連結梁60は、回転軸を通る同じ直線上に配置されている。このため、z軸方向の加速度が印加されたとき、第1、第2可動部20、30が異なる回転をすることもなく、検出精度が低下することもない。   Further, the torsion beams 23 and 33 and the connecting beam 60 are arranged on the same straight line passing through the rotation axis. For this reason, when acceleration in the z-axis direction is applied, the first and second movable parts 20 and 30 do not rotate differently, and the detection accuracy does not decrease.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対してトーション梁23、33のねじれバネ定数と連結梁60のねじれバネ定数との関係を規定したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment defines the relationship between the torsion spring constants of the torsion beams 23 and 33 and the torsion spring constant of the connecting beam 60 with respect to the first embodiment, and is otherwise the same as the first embodiment. Therefore, the description is omitted here.

本実施形態の加速度センサは、基本的な構成は上記第1実施形態と同様であるが、トーション梁23、33のねじれバネ定数と連結梁60のねじれバネ定数とを規定したものである。   The basic configuration of the acceleration sensor of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but defines the torsion spring constants of the torsion beams 23 and 33 and the torsion spring constant of the connecting beam 60.

具体的には、図6に示されるように、トーション梁23、33のねじれバネ定数[km]に対する連結梁60のねじれバネ定数[k]をねじれバネ定数比率[km/k]とすると、ねじれバネ定数比率[km/k]が大きくなるほど熱歪み比率が小さくなる。なお、図6は、ねじれバネ定数比率[km/k]が0.5のときの可動部全体の熱歪み変化を1(基準)としたときのシミュレーション結果である。   Specifically, as shown in FIG. 6, when the torsion spring constant [k] of the connecting beam 60 with respect to the torsion spring constant [km] of the torsion beams 23 and 33 is a torsion spring constant ratio [km / k] As the spring constant ratio [km / k] increases, the thermal strain ratio decreases. FIG. 6 shows a simulation result when the thermal strain change of the entire movable part when the torsion spring constant ratio [km / k] is 0.5 is 1 (reference).

ここで、ねじれバネ定数比率[km/k]が大きくなるほど熱歪み比率が小さくなる理由について説明する。すなわち、支持基板11に熱歪みが発生した場合には、当該熱歪みがアンカー部24、34を介してトーション梁23、33に印加され、その後、連結梁60に印加される。このため、熱歪みがアンカー部24、34を介してトーション梁23、33に印加された際、トーション梁23、33のねじれバネ定数[km]が小さいほどトーション梁23、33がねじれ易く、トーション梁23、33がねじれることによって熱歪みを緩和できる。すなわち、可動部全体の熱歪み変化を小さくできる。   Here, the reason why the thermal strain ratio decreases as the torsion spring constant ratio [km / k] increases will be described. That is, when thermal strain occurs in the support substrate 11, the thermal strain is applied to the torsion beams 23 and 33 via the anchor portions 24 and 34 and then applied to the connecting beam 60. Therefore, when thermal strain is applied to the torsion beams 23 and 33 via the anchor portions 24 and 34, the torsion beams 23 and 33 are more easily twisted as the torsion spring constant [km] of the torsion beams 23 and 33 is smaller. Thermal distortion can be reduced by twisting the beams 23 and 33. That is, the change in thermal distortion of the entire movable part can be reduced.

このため、本実施形態では、トーション梁23、33のねじれバネ定数[km]より連結梁60のねじれバネ定数[k]の方を大きくしている。さらに、詳述すると、図6に示されるように、ねじれバネ定数比率[km/k]が1.5以上になると、熱歪み比率が急峻に小さくなる。このため、本実施形態では、ねじれバネ定数比率[km/k]を1.5以上としている。さらに、好ましくは、製造誤差等を考慮し、ねじれバネ定数比率[km/k]を2.0以上にすることが好ましい。   For this reason, in this embodiment, the torsion spring constant [k] of the connecting beam 60 is made larger than the torsion spring constant [km] of the torsion beams 23 and 33. More specifically, as shown in FIG. 6, when the torsion spring constant ratio [km / k] is 1.5 or more, the thermal strain ratio decreases sharply. For this reason, in this embodiment, the torsion spring constant ratio [km / k] is 1.5 or more. Furthermore, it is preferable that the torsion spring constant ratio [km / k] is set to 2.0 or more in consideration of manufacturing errors and the like.

なお、トーション梁23、33のねじれバネ定数[km]および連結梁60のねじれバネ定数[k]は、トーション梁23、33および連結梁60の幅、長さ、厚さ等を適宜調整することによって任意に変更できる。例えば、連結梁60の幅(図1中のx軸方向の長さ)を長くすることにより、ねじれバネ定数[k]を大きくできる。   The torsion spring constant [km] of the torsion beams 23 and 33 and the torsion spring constant [k] of the connecting beam 60 are adjusted as appropriate to the width, length, thickness, and the like of the torsion beams 23 and 33 and the connecting beam 60. Can be changed arbitrarily. For example, the torsion spring constant [k] can be increased by increasing the width of the connecting beam 60 (the length in the x-axis direction in FIG. 1).

そして、トーション梁23、33のねじれバネ定数[km]より連結梁60のねじれバネ定数[k]の方を大きくしているため、検出精度が低下することを抑制できる。   And since the torsion spring constant [k] of the connection beam 60 is made larger than the torsion spring constant [km] of the torsion beams 23 and 33, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy.

つまり、トーション梁23、33のねじれバネ定数[km]より連結梁60のねじれバネ定数[k]の方を大きくしているため、上記のように、可動部全体の熱歪み変化を小さくできる。   That is, since the torsion spring constant [k] of the connecting beam 60 is made larger than the torsion spring constant [km] of the torsion beams 23 and 33, the change in thermal strain of the entire movable part can be reduced as described above.

また、第1、第2可動部20、30が連結梁60を介して一体化されている加速度センサの場合、可動部全体としてのねじれバネ定数は、トーション梁23、33のねじれバネ定数[km]および連結梁60におけるねじれバネ定数[k]のうちの大きい方に依存する。すなわち、トーション梁23、33のねじれバネ定数[km]より連結梁60のねじれバネ定数[k]の方を大きくした場合には、連結梁60のねじれバネ定数[k]に依存する。   In the case of an acceleration sensor in which the first and second movable parts 20 and 30 are integrated via the connecting beam 60, the torsion spring constant of the torsion beams 23 and 33 [km ] And the torsion spring constant [k] of the connecting beam 60 depends on the larger one. That is, when the torsion spring constant [k] of the connecting beam 60 is made larger than the torsion spring constant [km] of the torsion beams 23 and 33, it depends on the torsion spring constant [k] of the connecting beam 60.

そして、上記のように、トーション梁23、33がねじれることによって熱歪みを緩和できるため、連結梁60に印加される熱歪みを低減できる。このため、連結梁60のねじれバネ定数[k]が変化することを抑制でき、可動部全体としてのねじれバネ定数が変化することを抑制できる。したがって、検出精度が低下することを抑制できる。   As described above, since the thermal strain can be reduced by twisting the torsion beams 23 and 33, the thermal strain applied to the connecting beam 60 can be reduced. For this reason, it can suppress that the torsion spring constant [k] of the connection beam 60 changes, and it can suppress that the torsion spring constant as the whole movable part changes. Therefore, it can suppress that detection accuracy falls.

以上説明したように、本実施形態では、トーション梁23、33のねじれバネ定数[km]より連結梁60のねじれバネ定数[k]の方を大きくしている。このため、熱歪みによって検出精度が低下することをさらに抑制しつつ、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, in this embodiment, the torsion spring constant [k] of the connecting beam 60 is made larger than the torsion spring constant [km] of the torsion beams 23 and 33. For this reason, the effect similar to the said 1st Embodiment can be acquired, suppressing further that detection accuracy falls by thermal distortion.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対してキャップ部を備えたものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is provided with a cap portion with respect to the first embodiment, and the other aspects are the same as those of the first embodiment, and thus description thereof is omitted here.

図7および図8に示されるように、本実施形態では、センサ部10にキャップ部200が備えられている。具体的には、キャップ部200は、シリコン基板等で構成され、センサ部10と対向する一面200aのうち第1、第2可動部20、30と対向する部分に凹部201が形成されている。そして、センサ部10の周辺部50における接合部50aと接合部材210を介して接合され、第1、第2可動部20、30を封止している。   As shown in FIGS. 7 and 8, in the present embodiment, the sensor unit 10 includes a cap unit 200. Specifically, the cap unit 200 is formed of a silicon substrate or the like, and a recess 201 is formed in a portion facing the first and second movable units 20 and 30 in one surface 200 a facing the sensor unit 10. And it joins via the junction part 50a and the joining member 210 in the peripheral part 50 of the sensor part 10, and the 1st, 2nd movable parts 20 and 30 are sealed.

なお、接合部材210は、例えば、酸化膜や低誘電ガラス、金属等が用いられる。そして、接合部材210として金属が用いられる場合には、センサ部10とキャップ部200とを絶縁するための絶縁膜が一面200aに形成される。   Note that the bonding member 210 is made of, for example, an oxide film, low dielectric glass, metal, or the like. When a metal is used as the bonding member 210, an insulating film for insulating the sensor unit 10 and the cap unit 200 is formed on the one surface 200a.

これによれば、第1、第2可動部20、30に異物が付着することを抑制しつつ、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   According to this, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment while suppressing foreign matter from adhering to the first and second movable parts 20 and 30.

(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して第1、第2可動部20、30の形状を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the shapes of the first and second movable parts 20 and 30 are changed with respect to the first embodiment, and the other aspects are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here. .

図9に示されるように、本実施形態では、枠部22、32は、仮想線Lから枠部22、32の第1部位22a、32aにおけるトーション梁23、33から最も離れている部分の端部までのx軸方向の長さL1と、トーション梁23、33から枠部22、32の第2部位22b、32bにおけるトーション梁23から最も離れている部分の端部までのx軸方向の長さL2とが等しくされている。そして、第2部位22b、32bには、枠部22、32を厚さ方向に貫通する貫通孔22c、32cが形成されることにより、第1部位22a、32aより質量が小さくされている。なお、本実施形態では、貫通孔22c、32cが本発明の切り欠き部に相当している。   As shown in FIG. 9, in this embodiment, the frame portions 22 and 32 are the ends of the portions farthest from the torsion beams 23 and 33 in the first portions 22 a and 32 a of the frame portions 22 and 32 from the virtual line L. The length L1 in the x-axis direction up to the portion and the length in the x-axis direction from the torsion beams 23 and 33 to the end of the portion farthest from the torsion beam 23 in the second portions 22b and 32b of the frame portions 22 and 32 The length L2 is made equal. The second portions 22b and 32b are formed with through holes 22c and 32c that penetrate the frame portions 22 and 32 in the thickness direction, so that the mass is smaller than that of the first portions 22a and 32a. In the present embodiment, the through holes 22c and 32c correspond to the notches of the present invention.

これによれば、支持基板11から第1、第2可動部20、30側に向かう加速度が印加されて第2部位22b、32bが支持基板11に近づくように回転する場合と、第1、第2可動部20、30側から支持基板11側に向かう加速度が印加されて第1部位22a、32aが支持基板11に近づくように回転する場合とで第1、第2可動部20、30の回転可能範囲を等しくできる。このため、支持基板11から第1、第2可動部20、30側に向かう加速度が印加された場合と第1、第2可動部20、30から支持基板11側に向かう加速度が印加された場合とにおける検出範囲を等しくでき、ひいては応答性を等しくできる。   According to this, when the acceleration which goes to the 1st, 2nd movable part 20, 30 side from the support substrate 11 is applied, and the 2nd site | part 22b, 32b rotates so that the support substrate 11 may be approached, (2) Rotation of the first and second movable parts 20 and 30 when acceleration is applied from the movable parts 20 and 30 side toward the support substrate 11 and the first parts 22a and 32a rotate so as to approach the support substrate 11 The possible range can be made equal. For this reason, the case where the acceleration which goes to the 1st, 2nd movable part 20 and 30 side from the support substrate 11 is applied, and the case where the acceleration which goes to the support substrate 11 side from the 1st, 2nd movable part 20 and 30 is applied The detection range can be made equal, and as a result, the responsiveness can be made equal.

(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed within the scope described in the claims.

上記各実施形態において、回路部100には、図10に示されるように、演算増幅器101、第1、第2コンデンサ102a、102b、第1、第2スイッチ103a、103bによって構成される全差動型のC−V変換回路110が備えられていてもよい。この場合、第1コンデンサ102aおよび第1スイッチ103aは、演算増幅器101の反転入力端子と+側の出力端子との間に並列的に配置され、第2コンデンサ102bおよび第2スイッチ103bは、演算増幅器101の非反転入力端子と−側の出力端子との間に並列的に配置される。そして、演算増幅器101は、反転入力端子がパッド82、84を介して第1、第3下部電極71、73と電気的に接続され、非反転入力端子がパッド83、85を介して第2、第4下部電極72、74と電気的に接続される。   In each of the above embodiments, as shown in FIG. 10, the circuit unit 100 includes a fully differential circuit including an operational amplifier 101, first and second capacitors 102a and 102b, and first and second switches 103a and 103b. A type CV conversion circuit 110 may be provided. In this case, the first capacitor 102a and the first switch 103a are arranged in parallel between the inverting input terminal and the + side output terminal of the operational amplifier 101, and the second capacitor 102b and the second switch 103b are composed of the operational amplifier. 101 is arranged in parallel between the non-inverting input terminal 101 and the negative output terminal. The operational amplifier 101 has an inverting input terminal electrically connected to the first and third lower electrodes 71 and 73 via the pads 82 and 84, and a non-inverting input terminal connected to the second and second via the pads 83 and 85, respectively. The fourth lower electrodes 72 and 74 are electrically connected.

また、第1、第2可動部20、30には、回路部100から電圧Vccと0Vとの間で振幅し、所定の周波数を有するパルス状の搬送波Pがパッド81を介して入力されるようになっている。   In addition, a pulse-like carrier wave P having an amplitude between the voltage Vcc and 0 V and having a predetermined frequency is input from the circuit unit 100 to the first and second movable units 20 and 30 via the pad 81. It has become.

このように、全差動型のC−V変換回路110を用いて容量Cs1〜Cs4を演算することにより、センサ信号Vout(V1−V2)を出力するようにしてもよい。 As described above, the sensor signals V out (V1−V2) may be output by calculating the capacitors C s1 to C s4 using the fully differential CV conversion circuit 110.

そして、上記各実施形態では、第1、第2可動部20、30は矩形枠状の枠部22、32を備えているが、枠部22、32は矩形枠状でなくてもよい。   In each of the above embodiments, the first and second movable parts 20 and 30 include the rectangular frame-shaped frame parts 22 and 32, but the frame parts 22 and 32 may not be rectangular frame-shaped.

また、上記第4実施形態において、第2部位22b、32bに複数の貫通孔22c、32cを形成するようにしてもよい。この場合は、第2部位22b、32bの重心を通り、x軸方向に延びる延長線に対して各貫通孔22c、32cがそれぞれ対称に配置されるようにすることが好ましい。また、例えば、第2部位22b、32bに貫通孔22c、32cを形成する変わりに、第2部位22b、32bにおける端部に切り欠き部を形成することにより、第2部位22b、32bの質量を第1部位22a、32aの質量より小さくしてもよい。   In the fourth embodiment, a plurality of through holes 22c and 32c may be formed in the second portions 22b and 32b. In this case, it is preferable that the through holes 22c and 32c are arranged symmetrically with respect to an extension line passing through the center of gravity of the second portions 22b and 32b and extending in the x-axis direction. Further, for example, instead of forming the through holes 22c and 32c in the second parts 22b and 32b, by forming a notch at the end of the second parts 22b and 32b, the mass of the second parts 22b and 32b can be reduced. You may make it smaller than the mass of 1st site | part 22a, 32a.

11 支持基板
19 基準点
60 連結梁
20、30 第1、第2可動部
71〜74 第1〜第4下部電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Support substrate 19 Reference point 60 Connection beam 20, 30 1st, 2nd movable part 71-74 1st-4th lower electrode

Claims (5)

支持基板(11)と、
前記支持基板の面方向に対する法線方向に前記支持基板から離間して配置され、前記法線方向に加速度が印加されたとき、加速度に応じて回転可能とされた第1、第2可動部(20、30)と、
前記支持基板に前記第1、第2可動部と対向する状態で配置された下部電極(71〜74)と、を備え、
前記第1、第2可動部は、それぞれ回転する際の回転軸となると共に前記支持基板にアンカー部(24、34)を介して支持されたトーション梁(23、33)を有していると共に平面形状が同じとされ、かつ、前記支持基板の所定の基準点(19)を中心として前記トーション梁に沿って延びる互いの仮想線(L)が一致するように回転対称に配置され、前記仮想線上に位置する連結梁(60)を介して一体化されていることを特徴とする加速度センサ。
A support substrate (11);
First and second movable parts (disposed from the support substrate in a direction normal to the surface direction of the support substrate and capable of rotating in accordance with the acceleration when acceleration is applied in the normal direction. 20, 30),
A lower electrode (71 to 74) disposed on the support substrate in a state of facing the first and second movable parts,
The first and second movable parts each have a torsion beam (23, 33) which serves as a rotation axis when rotating and is supported on the support substrate via anchor parts (24, 34). The plane shapes are the same and are arranged rotationally symmetrically so that the virtual lines (L) extending along the torsion beam about the predetermined reference point (19) of the support substrate coincide with each other. An acceleration sensor, which is integrated through a connecting beam (60) located on a line.
前記連結梁のねじれバネ定数[k]は、前記第1、第2可動部における前記トーション梁のねじれバネ定数[km]より大きくされていることを特徴とする請求項1に記載の加速度センサ。   2. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the torsion spring constant [k] of the connecting beam is larger than the torsion spring constant [km] of the torsion beam in the first and second movable parts. 前記連結梁のねじれバネ定数[km]は、前記第1、第2可動部における前記トーション梁のねじれバネ定数[k]より1.5倍以上大きくされていることを特徴とする請求項1または2に記載の加速度センサ。   The torsion spring constant [km] of the connecting beam is set to be 1.5 times or more larger than the torsion spring constant [k] of the torsion beam in the first and second movable parts. 2. The acceleration sensor according to 2. 前記支持基板には、前記可動部を覆うキャップ部(200)が備えられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の加速度センサ。   The acceleration sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the support substrate includes a cap portion (200) that covers the movable portion. 前記第1、第2可動部は、前記仮想線によって分割される一方の部位を第1部位(22a、32a)とすると共に他方の部位を第2部位(22b、32b)としたとき、前記トーション梁から前記第1部位のうち前記トーション梁から最も離れている端部までの長さ(L1)と、前記トーション梁から前記第2部位のうち前記トーション梁から最も離れている端部までの長さ(L2)とが等しくされており、
前記第2部位は、切り欠け部(22c、32c)が形成されることによって前記第1部位より質量が小さくされていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の加速度センサ。
The first and second movable parts have the torsion when one part divided by the virtual line is a first part (22a, 32a) and the other part is a second part (22b, 32b). The length (L1) from the beam to the end of the first part farthest from the torsion beam, and the length from the torsion beam to the end of the second part farthest from the torsion beam (L2) is made equal,
The acceleration according to any one of claims 1 to 4, wherein the second portion has a smaller mass than the first portion by forming a notch (22c, 32c). Sensor.
JP2013222262A 2013-03-27 2013-10-25 Acceleration sensor Expired - Fee Related JP5783222B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013222262A JP5783222B2 (en) 2013-03-27 2013-10-25 Acceleration sensor
PCT/JP2014/001697 WO2014156119A1 (en) 2013-03-27 2014-03-25 Physical quantity sensor

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013066061 2013-03-27
JP2013066061 2013-03-27
JP2013222262A JP5783222B2 (en) 2013-03-27 2013-10-25 Acceleration sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014209082A true JP2014209082A (en) 2014-11-06
JP5783222B2 JP5783222B2 (en) 2015-09-24

Family

ID=51903386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013222262A Expired - Fee Related JP5783222B2 (en) 2013-03-27 2013-10-25 Acceleration sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5783222B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018092458A1 (en) * 2016-11-15 2018-05-24 株式会社デンソー Mems device
US11755017B2 (en) 2019-06-28 2023-09-12 Seiko Epson Corporation Inertial sensor, electronic instrument, and vehicle

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008133183A1 (en) * 2007-04-20 2008-11-06 Alps Electric Co., Ltd. Capacitance type acceleration sensor
JP2008544243A (en) * 2005-06-17 2008-12-04 ヴェーテーイー テクノロジーズ オサケユキチュア Method for manufacturing capacitive acceleration sensor and capacitive acceleration sensor
JP2011017699A (en) * 2009-06-26 2011-01-27 Honeywell Internatl Inc Bidirectional, out-of-plane, comb drive accelerometer
JP2011106822A (en) * 2009-11-12 2011-06-02 Mitsubishi Electric Corp Acceleration sensor
JP2012141160A (en) * 2010-12-28 2012-07-26 Seiko Epson Corp Functional element, method for manufacturing the functional element, physical quantity sensor, and electronic apparatus
JP2012154919A (en) * 2011-01-24 2012-08-16 Freescale Semiconductor Inc Mems sensor having dual proof mass

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008544243A (en) * 2005-06-17 2008-12-04 ヴェーテーイー テクノロジーズ オサケユキチュア Method for manufacturing capacitive acceleration sensor and capacitive acceleration sensor
WO2008133183A1 (en) * 2007-04-20 2008-11-06 Alps Electric Co., Ltd. Capacitance type acceleration sensor
JP2011017699A (en) * 2009-06-26 2011-01-27 Honeywell Internatl Inc Bidirectional, out-of-plane, comb drive accelerometer
JP2011106822A (en) * 2009-11-12 2011-06-02 Mitsubishi Electric Corp Acceleration sensor
JP2012141160A (en) * 2010-12-28 2012-07-26 Seiko Epson Corp Functional element, method for manufacturing the functional element, physical quantity sensor, and electronic apparatus
JP2012154919A (en) * 2011-01-24 2012-08-16 Freescale Semiconductor Inc Mems sensor having dual proof mass

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018092458A1 (en) * 2016-11-15 2018-05-24 株式会社デンソー Mems device
US11755017B2 (en) 2019-06-28 2023-09-12 Seiko Epson Corporation Inertial sensor, electronic instrument, and vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
JP5783222B2 (en) 2015-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6580804B2 (en) Integrated structure of MEMS pressure sensor and MEMS inertial sensor
JP6020392B2 (en) Acceleration sensor
JP4654668B2 (en) Gyro sensor and sensor device using the same
TWI507347B (en) Micromechanical sensor element
EP2336788B1 (en) Inertial sensor
JP5799929B2 (en) Acceleration sensor
CN108450010B (en) Improved micro-electromechanical accelerometer device
CN102539830B (en) Multi-axis sensor as well as manufacturing method thereof and differential sensor system
JP5427199B2 (en) Semiconductor physical quantity detection sensor
JP5352865B2 (en) Acceleration sensor
JP5783222B2 (en) Acceleration sensor
JP5967018B2 (en) Capacitive physical quantity sensor
WO2014156119A1 (en) Physical quantity sensor
JP5900398B2 (en) Acceleration sensor
JP2013217844A (en) Microelectromechanical system (mems) device
JP2011196966A (en) Inertia sensor
JP6354603B2 (en) Acceleration sensor and acceleration sensor mounting structure
JP2014190807A (en) Acceleration sensor
JP2012220262A (en) Semiconductor microdevice
JP5783201B2 (en) Capacitive physical quantity sensor
WO2014057623A1 (en) Acceleration sensor
US20160091526A1 (en) Sensor
JP2011095010A (en) Electrostatic sensor
JP5900439B2 (en) Capacitive physical quantity sensor
JP2012247204A (en) Acceleration sensor and method for measuring acceleration

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141118

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150623

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150706

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5783222

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees