(57)【要約】【課題】本発明は、出力感度の高い加速度センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】ケースと、このケースに収納されるとともに支持部により支持されかつ上面に電極を設けた質量部からなる可動部材と、この可動部材と対向するように設けられるとともに、下面に電極を設けた対向基板とを備え、可動部材１４における電極１５の上面と対向基板１９における電極２０の下面とのいずれか一方または両方に高誘電部１７，２１を設ける構成としたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、このケースに収納されるとともに支持部により支持されかつ上面に電極を設けた質量部からなる可動部材と、この可動部材と対向するように設けられるとともに、下面に電極を設けた対向基板とを備え、前記可動部材における電極の上面と対向基板における電極の下面とのいずれか一方または両方に高誘電部を設けた加速度センサ。
【請求項２】
前記高誘電部をポリピロールとした請求項１記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記高誘電部をポリピロールとし、このポリピロールを電解重合にて形成した請求項２記載の加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は小型で高感度な加速度を検出する加速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下に従来の加速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図７は従来の容量型加速度センサの斜視図、図８は同加速度センサの側断面図である。
【０００４】
図７および図８において、従来の加速度センサは質量部１と、枠体２と、質量部１と枠体２を接続し、かつ質量部１を支持する支持部３と、表面酸化膜４と、質量部１表面に設けられた電極５と、上部キャップ６と、下部キャップ７と、電極５と間隙を設けるように上部キャップ６の、電極５と対向する表面に設けられた対向電極８とで構成される構造を有している。
【０００５】
上記従来の加速度センサは、表面酸化膜４が設けられたＳｉ基板の酸化膜上に電極５を設けた後、Ｓｉエッチングによって質量部１および支持部３を形成し、表面に対向電極８を有する上部キャップ６および、下部キャップ７を、枠体２に接続する、という製造方法で製造されている。
【０００６】
図７および図８に示す従来の加速度センサは、加速度によって質量部１が変位したときの電極５および対向電極８の間隙が変化することにより、気体からなる誘電体の容量の変化を、電流電圧変換などによって検知することで、加速度に対する感度を出力するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１８０８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の加速度センサにおいては、電極５と対向電極８との間の気体からなる誘電体の容量変化を検出しているため、容量の変化が微小となり、これにより、出力信号の感度が低くなってしまうという課題を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、出力感度の高い加速度センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、ケースと、このケースに収納されるとともに支持部により支持されかつ上面に電極を設けた質量部からなる可動部材と、この可動部材と対向するように設けられるとともに、下面に電極を設けた対向基板とを備え、前記可動部材における電極の上面と対向基板における電極の下面とのいずれか一方または両方に高誘電部を設けたもので、この構成によれば、可動部材における電極の上面と対向基板における電極の下面とのいずれか一方または両方に高誘電部を設けたため、高誘電部の分極により多くの電荷を電極にチャージすることができることとなり、これにより、出力信号の感度が高くなるという作用効果を有するものである。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、高誘電部をポリピロールとしたもので、この構成によれば、高誘電部をポリピロールとしたため、結合するイオンの種類により、誘電率を変化させることができることとなり、出力信号の感度を容易に調整できるという作用効果を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、前記高誘電部をポリピロールとし、このポリピロールを電解重合にて形成したもので、この構成によれば、電解重合は、電極の上面に選択的に設けることができるため、容易に加速度センサを形成することができるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の加速度センサは、ケースと、このケースに収納されるとともに支持部により支持されかつ上面に電極を設けた質量部からなる可動部材と、この可動部材と対向するように設けられるとともに、下面に電極を設けた対向基板とを備え、前記可動部材における電極の上面と対向基板における電極の下面とのいずれか一方または両方に高誘電部を設けたもので、この構成によれば、可動部材における電極の上面と対向基板における電極の下面とのいずれか一方または両方に高誘電部を設けたため、高誘電部の分極により多くの電荷を電極にチャージすることができることとなり、これにより、出力信号の感度が高い加速度センサを提供することができるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態における加速度センサの側断面図
【図２】同加速度センサの対向基板を取り外した状態を示す上面図
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の一実施の形態における加速度センサの組立工程図
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）同加速度センサの組立工程図
【図５】同加速度センサの動作回路図
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）同加速度センサの動作する状態を示す図
【図７】従来の加速度センサの斜視図
【図８】従来の加速度センサの側断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の一実施の形態における加速度センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態における加速度センサの側断面図、図２は同加速度センサから対向基板を取り外した状態を示す上面図である。
【００１７】
図１、図２において、１１はケースで、このケース１１はＳｉからなる固定基板１１ａと、この固定基板１１ａの上面に設けられた表面に酸化膜（図示せず）を有するＳｉからなる枠体１２とにより構成されている。１３はＳｉからなる支持部で、この支持部１３は前記枠体１２に一端が接続されている。
【００１８】
１４は質量部からなる可動部材で、この可動部材１４は前記支持部１３の他端に支持されており、前記固定基板１１ａから間隙を設けられるように片持梁を構成している。そして、可動部材１４の上面にはＴｉ／ＡＵからなる電極１５が設けられており、この電極１５の表面には、ポリピロールからなる高誘電部１７が選択的電解重合によって設けられている。さらに、電極１５は支持部１３および枠体１２の上面に設けられたＴｉ／ＡＵからなる配線１６によって、図２に示す枠体１２の上面に設けられたＴｉ／ＡＵからなる外部接続用電極２２に接続されている。
【００１９】
１９はＳｉからなる対向基板で、この対向基板１９の下面には酸化膜（図示せず）が設けられている。対向基板１９の高誘電部１７に対向する下面にはＴｉ／ＡＵからなる電極２０が設けられている。さらに、対向基板１９はその四隅において、電極２０および金属などの導電材料からなる接合部１８を介して枠体１２と接続されている。そしてまた、電極２０は接合部１８および図２に示す枠体１２の表面に設けられたＴｉ／ＡＵからなる配線２３によって、枠体１２の表面に設けられたＴｉ／ＡＵからなる外部接続用電極２４に接続されている。また、電極２０の高誘電部１７に対向する表面には、ポリピロールからなる高誘電部２１が選択的電解重合によって設けられている。
【００２０】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における加速度センサについて、次にその組立方法を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
まず、図３（ａ）に示すように、表面に酸化膜が設けられたＳｉ基板２７を準備する。
【００２２】
次に、図３（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板２７の表面酸化膜上に、フォトリソグラフィ技術と、スパッタ装置を用いてＴｉ／ＡＵからなる電極１５と、配線１６および配線２３、外部接続用電極２２および外部接続用電極２４を形成する。
【００２３】
次に、図３（ｃ）に示すように、図３（ｂ）で形成した電極１５の表面に、フォトリソグラフィ技術と、ポリピロールの電解重合法を用いて、高誘電部１７を形成する。
【００２４】
次に、図３（ｄ）に示すように、フリップチップなどを用いて、一箇所が図３（ｂ）で形成した配線２３と電気的接続がなされるように、接合部１８を形成する。
【００２５】
次に、図４（ａ）に示すように、表面に酸化膜が設けられたＳｉからなる対向基板１９の表面酸化膜上に、スパッタ装置で形成した、Ｔｉ／ＡＵからなる電極２０と、電極２０の表面にフォトリソグラフィ技術と、ポリピロールの電解重合法を用いて、高誘電部２１を形成した後、電極２０と接合部１８を、金属接合によって接合する。
【００２６】
次に、図４（ｂ）に示すように、前記Ｓｉ基板２７の下面から、フォトリソグラフィ技術と、Ｓｉドライエッチによって枠体１２および支持部１３、質量部１４を形成する。
【００２７】
最後に、図４（ｃ）に示すように枠体１２の下面と固定基板１１ａを、Ｓｉ接合技術によって接合することにより、ケース１１を形成する。
【００２８】
以上のように構成、組立られた本発明の一実施の形態における加速度センサについて、その動作を説明する。
【００２９】
図５は本発明の一実施の形態における加速度センサの動作回路図である。
【００３０】
電極１５および電極２０の間には、枠体１２に設けた外部接続用電極２２および外部接続用電極２４を介して、交流電圧源２５によって図６（ａ）に示すような交流電圧Ｖｓｉｎ（ωｔ）が印加されている。そして、抵抗値Ｒを持つ抵抗体２６には、電極１５および電極２０と、高誘電部１７と高誘電部２１との間に発生しているコンデンサの容量Ｃｏと交流電圧Ｖｓｉｎ（ωｔ）によって規定される交流電流Ｉｏが流れる。このとき、ＩｏはＣｏＶｓｉｎ（ωｔ＋π／２）と表される。また、交流電流Ｉｏと抵抗体２６によって、出力検出用の端子２７および端子２８の間に設けられている処理回路２９は、出力電圧Ｖｏを検出する。出力電圧Ｖｏは図６（ｂ）に示すように、ＲＣｏＶｓｉｎ（ωｔ＋π／２）と表される。そして、処理回路２９は交流電圧Ｖｓｉｎ（ωｔ）に対しπ／２遅れた位相で出力電圧Ｖｏをサンプリングすることで、ピーク電圧ＲＣｏＶを検出する。
【００３１】
質量部１４の厚み方向に加速度が入力された場合、電極１５および電極２０と、高誘電部１７および高誘電部２１によって構成されるコンデンサの容量は、質量部１４の変位によってＣｏからＣへと変化する。このとき、出力検出用の端子２７および端子２８の間で検出される出力電圧Ｖａは図６（ｃ）のようにＲＣＶｓｉｎ（ωｔ＋π／２））と表され、さらに処理回路２９はピーク電圧ＲＣＶを検出する。前述のピーク電圧ＲＣｏＶと、加速度が入力されたときに検出されたピーク電圧ＲＣＶの差分が入力された加速度に対する感度となるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の加速度センサは、出力感度の高い加速度センサを提供することができるという効果を有し、特に、小型で高感度な加速度センサにおいて有用となるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１１  ケース
１３  支持部
１４  可動部材
１５，２０  電極
１７，２１  高誘電部
１９  対向基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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