(57)【要約】【課題】温度特性が改善された加速度センサを得ることを目的とする。【解決手段】加速度センサは、外部から与えられた加速度に応じて可動する第３の可動電極３１と、第３の可動電極３１の一方面に対向して配置された上部固定板２ａと、第３の可動電極３１の他方面に対向して配置された下部固定板２ｂとを備える。このような加速度センサにおいて、上部固定板２ａの第３の可動電極３１と対向しない領域から貫通電極３４ｄが引き出されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から与えられた加速度に応じて可動する可動電極と、
前記可動電極の一方面に対向して配置された一方固定板と、
前記可動電極の他方面に対向して配置された他方固定板とを備え、
前記一方固定板の前記可動電極と対向しない領域から貫通電極が引き出されていることを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記一方固定板の前記可動電極と対向する領域に前記貫通電極用の電極パッドが形成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。
【請求項３】
前記可動電極を垂直方向に平行移動させることにより、垂直方向であるＺ方向の加速度を検出することを特徴とする請求項１又は２に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、加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動電極を有する直方体形状の重り部と、重り部を回動自在に支持する１対のビーム部と、１対のビーム部を結ぶ直線を境界線とした一方側及び他方側に対向配置された１対の固定電極とを備えた加速度センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１１２３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の加速度センサでは、温度がかかると、可動電極の上下で対向ギャップ差が生じ、温度特性が悪くなる場合があった。
【０００５】
そこで、本発明は、温度特性が改善された加速度センサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、加速度センサであって、外部から与えられた加速度に応じて可動する可動電極と、前記可動電極の一方面に対向して配置された一方固定板と、前記可動電極の他方面に対向して配置された他方固定板とを備え、前記一方固定板の前記可動電極と対向しない領域から貫通電極が引き出されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明において、前記一方固定板の前記可動電極と対向する領域に前記貫通電極用の電極パッドが形成されていてもよい。
【０００８】
また、本発明において、前記可動電極を垂直方向に平行移動させることにより、垂直方向であるＺ方向の加速度を検出してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、温度特性が改善された加速度センサを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態にかかる加速度センサの分解斜視図である。
【図２】図２は、比較例にかかる加速度センサのＺ検出部の断面図である。
【図３】図３は、比較例にかかる加速度センサのＺ検出部の要部の上面図である。
【図４】図４は、実施例にかかる加速度センサのＺ検出部の断面図である。
【図５】図５は、実施例にかかる加速度センサのＺ検出部の要部の上面図である。
【図６】図６は、温度による０点最大変化量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下では、同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
【００１２】
〔加速度センサの構成〕
図１は、実施形態にかかる加速度センサの分解斜視図である。この加速度センサでは、ＸＹＺの３軸方向の加速度を検出する重りを１軸の加速度のみを検出する各軸個別の重りとして形成し、このような３軸方向の各重り（各センサ）を１チップ内に配置している。平面方向（ＸＹ方向）の加速度は、一対のねじりビームを軸にして重りをシーソー動作させることにより検出し、垂直方向（Ｚ方向）の加速度は、一対以上のビームにより保持された重りを垂直方向に平行移動させることにより検出するようにしている。
【００１３】
具体的には、図１に示すように、センサ部１の上下面が上部固定板２ａと下部固定板２ｂにより挟持された構成となっている。センサ部１は、シリコンＳＯＩ基板等により形成され、上部固定板２ａと下部固定板２ｂは、ガラス等の絶縁体により形成されている。
【００１４】
以下、センサ部１のうち、Ｘ方向の加速度を検出する部分を「Ｘ検出部１０」、Ｙ方向の加速度を検出する部分を「Ｙ検出部２０」、Ｚ方向の加速度を検出する部分を「Ｚ検出部３０」と呼ぶことにする。Ｘ方向は、平面方向のうちの一方向である。Ｙ方向は、平面方向のうちの一方向であってＸ方向と直交する方向である。Ｚ方向は、垂直方向である。
【００１５】
Ｘ検出部１０は、一対のビーム部１２ａ，１２ｂを軸にして第１の可動電極１１を揺動させることによりＸ方向の加速度を検出する。すなわち、一対のビーム部１２ａ，１２ｂを結ぶ直線を境界線として第１の可動電極１１の表面の一方側及び他方側に対向させて第１の固定電極１３ａ，１３ｂを配置している。第１の固定電極１３ａ，１３ｂは、例えばシリコンからなる貫通電極を上部固定板２ａに形成し、この貫通電極を用いて上部固定板２ａの上面（一方側）に引き出されている。これにより、第１の可動電極１１と第１の固定電極１３ａ，１３ｂとの間の静電容量の変化に基づいてＸ方向の加速度を検出することができる。
【００１６】
Ｙ検出部２０は、一対のビーム部２２ａ，２２ｂを軸にして第２の可動電極２１を揺動させることによりＹ方向の加速度を検出する。すなわち、一対のビーム部２２ａ，２２ｂを結ぶ直線を境界線として第２の可動電極２１の表面の一方側及び他方側に対向させて第２の固定電極２３ａ，２３ｂを配置している。第２の固定電極２３ａ，２３ｂは、例えばシリコンからなる貫通電極を上部固定板２ａに形成し、この貫通電極を用いて上部固定板２ａの上面に引き出されている。これにより、第２の可動電極２１と第２の固定電極２３ａ，２３ｂとの間の静電容量の変化に基づいてＹ方向の加速度を検出することができる。
【００１７】
Ｚ検出部３０は、二対のビーム部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄにより保持された第３の可動電極３１を垂直方向に平行移動させることによりＺ方向の加速度を検出する。すなわち、第３の可動電極３１の表面及び裏面に対向させて第３の固定電極３３ａ，３３ｂを配置している。第３の固定電極３３ａは、例えばシリコンからなる貫通電極を上部固定板２ａに形成し、この貫通電極を用いて上部固定板２ａの上面に引き出されている。第３の固定電極３３ｂは、例えばシリコンからなる柱状の固定電極と貫通電極を用いて上部固定板２ａの上面に引き出されている。これにより、第３の可動電極３１と第３の固定電極３３ａ，３３ｂとの間の静電容量の変化に基づいてＺ方向の加速度を検出することができる。
【００１８】
〔Ｚ検出部：比較例〕
図２は、比較例にかかる加速度センサのＺ検出部３０の断面図であり、図３は、そのＺ検出部３０の要部の上面図である。実施形態（図１）と共通する部材は同じ符号を用いて説明する。
【００１９】
図２及び図３に示すように、センサ部１の上下面が上部固定板２ａと下部固定板２ｂと陽極接合されている。ＳｉＯ２などの酸化膜４２を挟んで上下にシリコン層４１、４３が形成され、Ｐｏｌｙ−Ｓｉなどの導通部４４を用いて上下のシリコン層４１、４３の導通をとっている。第３の固定電極３３ａは、貫通電極３４ａを用いて上部固定板２ａの上面に引き出され、第３の固定電極３３ｂは、柱状の固定電極３４ｃと貫通電極３４ｂを用いて上部固定板２ａの上面に引き出されている。第３の可動電極３１と上部固定板２ａとの間には複数の凸部５１及び付着防止膜５２が形成されている。これにより、測定レンジを超える大きな加速度が印加された場合でも、第３の可動電極３１が上部固定板２ａに衝突して破損することを抑制できる。第３の可動電極３１と下部固定板２ｂとの間にも同様の凸部５１及び付着防止膜５２が形成されている。
【００２０】
ここで、比較例にかかる加速度センサでは、対向電極の外部出力用配線を対向電極の直上に設けている。具体的には、図２及び図３に示すように、第３の可動電極３１の直上に貫通電極３４ａを設け、この貫通電極３４ａの直上に電極パッド３７ａを設けている。図３は、貫通電極３４ａの配置を説明するための図であるため、説明に不要な部材は省略している。このような構成によると、貫通電極３４ａの材料であるシリコンと、母材（上部固定板２ａの材料）であるガラスとの線膨張整数が異なるため、温度がかかると、上部固定板２ａ側でシリコン部分とガラス部分に段差が生じる。その結果、第３の可動電極３１の上下で対向ギャップ差が生じ、温度特性が悪くなる。
【００２１】
〔Ｚ検出部：実施例〕
図４は、実施例にかかる加速度センサのＺ検出部３０の断面図であり、図５は、そのＺ検出部３０の要部の上面図である。比較例（図２、図３）と共通する部材は同じ符号を用いて説明する。もちろん、この実施例は、実施形態（図１）に対応している。
【００２２】
図４及び図５に示すように、実施例にかかる加速度センサでは、上部固定板２ａの第３の可動電極３１と対向しない領域から貫通電極３４ｄが引き出されている。ここでは、図５に示すように、平面視において第３の可動電極３１の右上に貫通電極３４ｄを配置しているが、貫通電極３４ｄの位置は、第３の可動電極３１の直上から外れていればよい。これにより、第３の可動電極３１の直上に貫通電極３４ａが無いため、第３の可動電極３１の上下が同一の構造となる。その結果、温度がかかっても第３の可動電極３１の上下で対向ギャップの変化が同一となるため、温度特性が改善される。
【００２３】
なお、ここでいう「第３の可動電極３１と対向しない領域」とは、望ましくは、二対のビーム部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと対向しない領域を含む。すなわち、二対のビーム部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄの上を第３の可動電極３１が動く場合がある。そのため、第３の可動電極３１と二対のビーム部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄのいずれにも対向しない領域から貫通電極３４ｄを引き出すと、より温度特性が改善される。
【００２４】
また、実施例にかかる加速度センサでは、上部固定板２ａの第３の可動電極３１と対向する領域に貫通電極３４ｄ用の電極パッド３７ｃが形成されている。これにより、上部固定板２ａ上のデッドスペースがワイヤボンディング用領域として有効活用されるため、加速度センサが大型化することを回避することができる。
【００２５】
〔温度による０点最大変化量：比較例及び実施例〕
図６は、温度による０点最大変化量を示すグラフである。この図に示すように、例えば１２５℃における０点最大変化量は、比較例を１００％とした場合、実施例は６０％にまで低減する。すなわち、実施例にかかる加速度センサによれば、比較例にかかる加速度センサに比べて、温度特性（オフセット）が改善されることが分かる。実施例では、平面視において第３の可動電極３１の右上に貫通電極３４ｄを配置した場合を例示したが（図５参照）、貫通電極３４ｄの位置が第３の可動電極３１の直上から外れていれば、同様の効果を得ることができる。
【００２６】
以上説明したように、実施形態にかかる加速度センサは、外部から与えられた加速度に応じて可動する可動電極３１と、可動電極３１の一方面に対向して配置された一方固定板２ａと、可動電極３１の他方面に対向して配置された他方固定板２ｂとを備える。そして、一方固定板２ａの可動電極３１と対向しない領域から貫通電極３４ｄが引き出されている。これにより、可動電極３１の直上に貫通電極３４ａが無いため、可動電極３１の上下が同一の構造となる。その結果、温度がかかっても可動電極３１の上下で対向ギャップの変化が同一となるため、温度特性が改善される。
【００２７】
また、実施形態にかかる加速度センサでは、一方固定板２ａの可動電極３１と対向する領域に貫通電極３４ｄ用の電極パッド３７ｃが形成されていてもよい。これにより、一方固定板２ａ上のデッドスペースがワイヤボンディング用領域として有効活用されるため、加速度センサが大型化することを回避することができる。
【００２８】
また、実施形態にかかる加速度センサでは、可動電極３１を垂直方向に平行移動させることにより、垂直方向であるＺ方向の加速度を検出してもよい。すなわち、本実施形態は、可動電極３１の上下で対向ギャップ差が生じる構成の加速度センサに適用するのが効果的である。
【００２９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、Ｘ検出部１０とＹ検出部２０とＺ検出部３０とが１チップ内に配置された加速度センサを例示しているが、本発明は、Ｚ検出部３０のみ備えた加速度センサに適用することもできる。もちろん、貫通電極３４ｄや電極パッド３７ｃの形状や大きさ等も適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
２ａ  上部固定板（一方固定板）
２ｂ  下部固定板（他方固定板）
３１  第３の可動電極（可動電極）
３４ｄ  貫通電極
３７ｃ  電極パッド
【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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