| 【発明の名称】 |
加速度センサ |
| 【発明者】 |
【氏名】粟井 崇善
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| 【要約】 |
【課題】方位測定の機能を備えた小型の加速度センサを提供する。
【解決手段】支持部１０と、支持部１０により支持された梁部１１と、梁部１１に接続された重り部１２と、支持部１０に接合されたガラス台座２とを有してなる加速度センサにおいて、重り部１２あるいはガラス台座２上にホール素子５を設けた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 支持部と、該支持部により支持された梁部と、該梁部に接続された重り部と、前記支持部に接合された台座とを有してなる加速度センサにおいて、前記重り部あるいは台座上にホール素子を設けたことを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】 前記梁部上にピエゾ素子を形成したピエゾ抵抗型の加速度センサにおいて、ホール素子を台座上に設けた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】 固定電極と可動電極を有する静電容量型の加速度センサにおいて、前記固定電極を台座の上面に設け、前記可動電極を重り部の下面に設け、ホール素子を重り部の上面に設けたことを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
【請求項４】 固定電極と可動電極を有する静電容量型の加速度センサにおいて、前記固定電極を台座の上面に設け、前記可動電極を重り部の下面に設けるとともに、前記支持部の上部に上部台座を設け、該上部台座にホール素子を設けたことを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
【請求項５】 固定電極と可動電極を有する静電容量型の加速度センサにおいて、前記可動電極を重り部の上面に設けるとともに、前記支持部の上部に上部台座を設け、前記固定電極を前記上部台座の下面に設け、ホール素子を前記上部台座の上面に設けたことを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
【請求項６】 固定電極と可動電極を有する静電容量型の加速度センサにおいて、ホール素子を重り部の下面に設け、前記可動電極を重り部の上面に設け、前記支持部の上部に上部台座を設け、前記固定電極を該上部台座の下面に設けたことを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、支持部と、該支持部により支持された梁部と、該梁部に接続された重り部と、前記支持部に接合された台座とを有してなる加速度センサに関し、加速度と方位の計測ができる機能を備えたものであり、ナビゲーションシステム等に利用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の加速度センサ、例えば、静電容量型の加速度センサは、図７に示すように、基板７上に台座２を介して支持部１０により梁部１１が支持され、梁部１１に重り部１２が接続されてなる梁構造を有するシリコンチップ１が設けられる。重り部１２の下面には可動電極３が設けられ、台座２の上面には固定電極４が設けられている。重り部１２に加えられた加速度による梁部１１の歪みを可動電極３と固定電極４との間の静電容量の変化として検出することにより、加速度が検出される。加速度センサとしては上述の静電容量型の加速度センサの替わりにピエゾ抵抗を用いたピエゾ抵抗型の加速度センサでも良い。
【０００３】また、基板７上には、また、台座６を介してホール素子５が設けられる。ホール素子５は２つの入力端子と２つの出力端子を有した十字形状の素子であり、入力端子に電圧を印加したときの出力端子間に発生するホール電圧により方位を検出するものである。つまり、入力端子に電圧を印加し電流Ｉが流れている場合、ホール素子５に垂直に磁場が加わると、出力端子間にホール電圧Ｖが発生する。今、ホール素子の厚みをｄとすると、ホール電圧Ｖは、Ｖ＝Ｈ×Ｉ×Ｂ／ｄで表される。ここで、Ｈはホール係数であり材料に固有の定数である。この式から明らかなように、ｄを小さくする程、高感度のホール素子を得ることができる。ホール素子５の材料としてはインジウムアンチモン、ガリウムヒ素等が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述のような加速度センサにあっては、加速度センサとホール素子とが基板７上に別々のモジュールとして設けられているので、占有面積が大きくなり、小型化が困難であった。
【０００５】本発明は、上記の点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、方位測定の機能を備えた小型の加速度センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、支持部と、該支持部により支持された梁部と、該梁部に接続された重り部と、前記支持部に接合された台座とを有してなる加速度センサにおいて、前記重り部あるいは台座上にホール素子を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記梁部上にピエゾ素子を形成したピエゾ抵抗型の加速度センサにおいて、ホール素子を台座上に設けたことを特徴とするものである。
【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、固定電極と可動電極を有する静電容量型の加速度センサにおいて、前記固定電極を台座の上面に設け、前記可動電極を重り部の下面に設け、ホール素子を重り部の上面に設けたことを特徴とするものである。
【０００９】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、固定電極と可動電極を有する静電容量型の加速度センサにおいて、前記固定電極を台座の上面に設け、前記可動電極を重り部の下面に設けるとともに、前記支持部の上部に上部台座を設け、該上部台座にホール素子を設けたことを特徴とするものである。
【００１０】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、固定電極と可動電極を有する静電容量型の加速度センサにおいて、前記可動電極を重り部の上面に設けるとともに、前記支持部の上部に上部台座を設け、前記固定電極を前記上部台座の下面に設け、ホール素子を前記上部台座の上面に設けたことを特徴とするものである。
【００１１】請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、固定電極と可動電極を有する静電容量型の加速度センサにおいて、ホール素子を重り部の下面に設け、前記可動電極を重り部の上面に設け、前記支持部の上部に上部台座を設け、前記固定電極を該上部台座の下面に設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形態の一例に係る加速度センサの概略構成を示す断面の模式図である。本実施形態では、ガラス製の台座２上に支持部１０及び梁部１１により重り部１２が支持された梁構造を有するシリコンチップ１が設けられる。梁構造は、シリコンチップを堀り込み凹部を形成することにより梁部１１、重り部１２を形成するようにして構成するのである。重り部１２の下面には可動電極３が設けられ、台座２の上面には固定電極４が設けられている。加速度が重り部１２に加わることによる梁部１１の歪みを可動電極３と固定電極４との間の静電容量の変化として検出することにより、加速度が検出されるようになっている。
【００１３】ここで、重り部１２の上面には、ホール素子５がインジウムアンチモン等の材料を蒸着やスパッタ等の方法で形成することにより設けられる。ホール素子５は図２の上面図に示すように、２つの入力端子５１と２つの出力端子５２を有した十字形状の素子であり、重り部１２上に形成される。ホール素子５は、入力端子５１に電圧を印加したときの出力端子５２間に発生するホール電圧により方位を検出するものであり、この検出の原理は従来の技術で説明した通りである。
【００１４】本実施形態においては、加速度が重り部１２に加わることによる梁部１１の歪みを可動電極３と固定電極４との間の静電容量の変化として検出することにより、加速度が検出される。また、方位は、重り部１２上に形成されたホール素子５により検出される。
【００１５】本実施形態によれば、ホール素子５が重り部１２の上面に形成されており、加速度センサの可動電極３、固定電極４に対して垂直ライン上に形成されることになるので、基板上に別々に加速度センサとホール素子とを形成する必要がなくなり、従来の加速度センサを構成していた面積だけでホール素子５も形成できるのである。
【００１６】図３は本発明の他の実施形態に係る加速度センサの概略構成を示す断面の模式図である。本実施形態では、加速度センサとして、ピエゾ抵抗型のものを使用しており、梁部１１の上面にピエゾ抵抗素子８を形成することにより加速度センサを構成している。ホール素子５は台座２の上面に形成されるのである。
【００１７】本実施形態によれば、上述の実施形態と同様に、ホール素子５が加速度センサのピエゾ抵抗素子８の形成された加速度センサに対して垂直ライン上に形成されることになるので、基板上に別々に加速度センサとホール素子とを形成する必要がなくなり、従来の加速度センサを構成していた面積だけでホール素子５も形成できるのである。
【００１８】図４は本発明の他の実施形態に係る加速度センサの概略構成を示す断面の模式図であり、図１で示した実施形態に係る加速度センサにおいて、支持部１０の上に、凹部の形成されたガラス製の上部台座２１を設け、ホール素子５を上部台座２１の上面に形成した構成になっている。
【００１９】本実施形態によれば、上述の実施形態と同様に、ホール素子５が加速度センサの可動電極３、固定電極４に対して垂直ライン上に形成されることになるので、基板上に別々に加速度センサとホール素子とを形成する必要がなくなり、従来の加速度センサを構成していた面積だけでホール素子５も形成できるのである。
【００２０】図５は本発明の他の実施形態に係る加速度センサの概略構成を示す断面の模式図である。図４で示した実施形態に係る加速度センサにおいて、可動電極３を重り部１２の上面に形成し、固定電極４を上部台座２１の下面に形成した構成になっている。
【００２１】本実施形態によれば、上述の実施形態と同様に、ホール素子５が加速度センサの可動電極３、固定電極４に対して垂直ライン上に形成されることになるので、基板上に別々に加速度センサとホール素子とを形成する必要がなくなり、従来の加速度センサを構成していた面積だけでホール素子５も形成できるのである。
【００２２】図６は本発明の他の実施形態に係る加速度センサの概略構成を示す断面の模式図であり、図５で示した実施形態に係る加速度センサにおいて、ホール素子５を重り部１２の下面に形成した構成になっている。
【００２３】本実施形態によっても、上述の実施形態のものと同様の効果を奏する。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、請求項１乃至請求項６に記載の発明によれば、ホール素子が加速度センサの可動電極、固定電極やピエゾ抵抗素子等の圧力計測用の素子に対して垂直ライン上に形成されることになるので、基板上に別々に加速度センサとホール素子とを形成する必要がなくなり、従来の加速度センサを構成していた面積だけでホール素子が形成できるようになり、方位測定の機能を備えた小型の加速度センサが提供できた。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８３２
【氏名又は名称】松下電工株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月２８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】安藤 淳二 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１６０３４９ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）６月１８日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３２７５８６ |
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