(57)【要約】【課題】簡易な演算処理により直交する３方向の加速度を検出することのできる加速度センサを得る。【解決手段】加速度センサは、一対のビーム部１２ａ，１２ｂを軸にして対称構造の第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Ｘ検出部１０と、一対のビーム部２２ａ，２２ｂを軸にして対称構造の第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Ｙ検出部２０と、一対のビーム部３２ａ，３２ｂを軸にして非対称構造の第３の可動電極３１を揺動させることによりＺ方向の加速度を検出するＺ検出部３０とを備える。【選択図】図２
2014077741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビーム部を軸にして対称構造の第１の可動電極を揺動させることにより、平面方向のうちの一方向であるＸ方向の加速度を検出するＸ検出部と、
一対のビーム部を軸にして対称構造の第２の可動電極を揺動させることにより、平面方向のうちの一方向であって前記Ｘ方向と直交するＹ方向の加速度を検出するＹ検出部と、
一対のビーム部を軸にして非対称構造の第３の可動電極を揺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Ｚ検出部と
を備えることを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記Ｘ検出部は、前記一対のビーム部を結ぶ直線を境界線として前記第１の可動電極の表面の一方側及び他方側に対向させて第１の固定電極を配置し、前記第１の可動電極と前記第１の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Ｘ方向の加速度を検出し、
前記Ｙ検出部は、前記一対のビーム部を結ぶ直線を境界線として前記第２の可動電極の表面の一方側及び他方側に対向させて第２の固定電極を配置し、前記第２の可動電極と前記第２の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Ｙ方向の加速度を検出し、
前記Ｚ検出部は、前記一対のビーム部を結ぶ直線を境界線として前記第３の可動電極の表面の一方側及び他方側に対向させて第３の固定電極を配置し、前記第３の可動電極と前記第３の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Ｚ方向の加速度を検出す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】
前記第１の可動電極、前記第２の可動電極、前記第３の可動電極の対向する電極サイズ及び加速度に対する変位が同じであ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。
【請求項４】
前記第１の固定電極、前記第２の固定電極、及び前記第３の固定電極それぞれが第１の貫通電極、第２の貫通電極、及び第３の貫通電極を用いて一方側に引き出されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の加速度センサ。
【請求項５】
前記第１の貫通電極、前記第２の貫通電極、及び前記第３の貫通電極のうちの特定の貫通電極と他の貫通電極との間の距離が前記特定の貫通電極の厚み以上であることを特徴とする請求項４に記載の加速度センサ。
【請求項６】
前記特定の貫通電極と前記他の貫通電極との間の材料がガラスより低い誘電率の材料であることを特徴とする請求項５に記載の加速度センサ。
【請求項７】
前記Ｘ検出部、前記Ｙ検出部、及び前記Ｚ検出部における２つの貫通電極が当該可動電極を支持するフレーム部から等しい距離で配置されていることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項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、外部から与えられる加速度を検出する加速度センサが知られている。例えば、質量体に設けられた電極と固定電極との間の静電容量の変化から質量体の変位を検出し、この質量体の変位に基づいて加速度を検出する。２方向間の検出感度を同じにできる加速度センサも知られている（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２０１０−１２７６４８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、特許文献１に記載の加速度センサでは、各質量体の静電容量の変化から検出したい軸の出力を得るための演算回路をＡＳＩＣ内に設ける必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、簡易な演算処理により直交する３方向の加速度を検出することのできる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、一対のビーム部を軸にして対称構造の第１の可動電極を揺動させることにより、平面方向のうちの一方向であるＸ方向の加速度を検出するＸ検出部と、一対のビーム部を軸にして対称構造の第２の可動電極を揺動させることにより、平面方向のうちの一方向であって前記Ｘ方向と直交するＹ方向の加速度を検出するＹ検出部と、一対のビーム部を軸にして非対称構造の第３の可動電極を揺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Ｚ検出部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明において、前記Ｘ検出部は、前記一対のビーム部を結ぶ直線を境界線として前記第１の可動電極の表面の一方側及び他方側に対向させて第１の固定電極を配置し、前記第１の可動電極と前記第１の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Ｘ方向の加速度を検出し、前記Ｙ検出部は、前記一対のビーム部を結ぶ直線を境界線として前記第２の可動電極の表面の一方側及び他方側に対向させて第２の固定電極を配置し、前記第２の可動電極と前記第２の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Ｙ方向の加速度を検出し、前記Ｚ検出部は、前記一対のビーム部を結ぶ直線を境界線として前記第３の可動電極の表面の一方側及び他方側に対向させて第３の固定電極を配置し、前記第３の可動電極と前記第３の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Ｚ方向の加速度を検出してもよい。
【０００８】
また、本発明において、前記第１の可動電極、前記第２の可動電極、前記第３の可動電極の対向する電極サイズ及び加速度に対する変位が同じであってもよい。
【０００９】
また、本発明において、前記第１の固定電極、前記第２の固定電極、及び前記第３の固定電極それぞれが第１の貫通電極、第２の貫通電極、及び第３の貫通電極を用いて一方側に引き出されていてもよい。
【００１０】
また、本発明において、前記第１の貫通電極、前記第２の貫通電極、及び前記第３の貫通電極のうちの特定の貫通電極と他の貫通電極との間の距離が前記特定の貫通電極の厚み以上であってもよい。
【００１１】
また、本発明において、前記特定の貫通電極と前記他の貫通電極との間の材料がガラスより低い誘電率の材料であってもよい。
【００１２】
また、本発明において、前記Ｘ検出部、前記Ｙ検出部、及び前記Ｚ検出部における２つの貫通電極が当該可動電極を支持するフレーム部から等しい距離で配置されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な演算処理により直交する３方向の加速度を検出することのできる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】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態にかかる加速度センサを内蔵したパッケージの内部構成例を示す斜視図である。
【図２】図２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３】図３は、実施形態にかかる加速度センサの断面図であって、（ａ）はＸ検出部の断面図、（ｂ）はＺ検出部の断面図である。
【図４】図４は、実施形態にかかる第１の可動電極を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】図５は、実施形態にかかる第３の可動電極を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】図６は、実施形態にかかる加速度センサにおいて、Ｘ方向の加速度が印加されていない状態におけるＸ検出部の断面図である。
【図７】図７は、図６に示される状態においてＸ方向の加速度を検出する原理を説明するための図である。
【図８】図８は、実施形態にかかる加速度センサにおいて、Ｘ方向に１Ｇの加速度が印加された状態におけるＸ検出部の断面図である。
【図９】図９は、図８に示される状態においてＸ方向の加速度を検出する原理を説明するための図である。
【図１０】図１０は、実施形態にかかる加速度センサにおいて、Ｚ方向に１Ｇの加速度が印加された状態におけるＺ検出部の断面図である。
【図１１】図１１は、図１０に示される状態においてＺ方向の加速度を検出する原理を説明するための図である。
【図１２】図１２は、実施形態にかかる第１の可動電極を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図１３】図１３は、実施形態にかかる第２の可動電極を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図１４】図１４は、実施形態にかかる第３の可動電極を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図１５】図１５は、実施形態にかかる貫通電極間の距離を説明するための図である。
【図１６】図１６は、実施形態にかかる貫通電極の配置を説明するための図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
〔適用例〕
図１は、本実施形態にかかる加速度センサを内蔵したパッケージ３００の内部構成例を示す斜視図である。ここでは、基板５００に実装されたパッケージ３００の蓋を開けた状態を示している。この図に示すように、パッケージ３００には、加速度センサを収納するセンサチップ１００や、センサチップ１００からの出力に基づいて各種の演算を行うＡＳＩＣ２００等が搭載されている。パッケージ３００から端子４００が引き出され、基板５００に接続されている。
【００１７】
〔加速度センサの構成〕
図２は、本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３つのセンサともにビーム部を中心に回転運動する構成を採用している。これにより、ＸＹＺ方向全ての加速度に対する静電容量の変化傾向が同じになるため、簡易な演算処理により直交する３方向の加速度を検出することができる。
【００１８】
具体的には、図２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。
【００１９】
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。
【００２０】
Ｘ検出部１０は、一対のビーム部１２ａ，１２ｂを軸にして対称構造の第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。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。
【００２１】
Ｙ検出部２０は、一対のビーム部２２ａ，２２ｂを軸にして対称構造の第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。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。
【００２２】
Ｚ検出部３０は、一対のビーム部３２ａ，３２ｂを軸にして非対称構造の第３の可動電極３１を揺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、一対のビーム部３２ａ，３２ｂを結ぶ直線を境界線として第３の可動電極３１の表面の一方側及び他方側に対向させて第３の固定電極３３ａ，３３ｂを配置している。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。
【００２３】
Ｘ検出部１０とＹ検出部２０は互いに９０°回転させただけの同形状とし、これらを別形状のＺ検出部３０と共に１チップ内に配置している。すなわち、図２に示すように、フレーム部３の一方側には略正方形の矩形枠１０ａ，２０ａが形成され、フレーム部３の他方側には図面上で横長の矩形枠３０ａが形成されている。矩形枠１０ａには第１の可動電極１１が配置され、矩形枠２０ａには第２の可動電極２１が配置され、矩形枠３０ａには第３の可動電極３１が配置されている。第１の可動電極１１と第２の可動電極２１の形状は、いずれも略正方形である。第３の可動電極３１の形状は、図面上で横長の長方形である。第１〜第３の可動電極１１，２１，３１と矩形枠１０ａ，２０ａ，３０ａの側壁部との間には所定サイズの隙間が空いた状態となっている。
【００２４】
図３は、本実施形態にかかる加速度センサの断面図であって、（ａ）はＸ検出部１０の断面を示し、（ｂ）はＺ検出部３０の断面を示している。Ｙ検出部２０の断面はＸ検出部１０と同様であるため、ここでは図示を省略している。
【００２５】
まず、Ｘ検出部１０の断面は、図３（ａ）に示す通りである。すなわち、第１の可動電極１１の表面の対向する２辺の略中央部と矩形枠１０ａの側壁部とを一対のビーム部１２ａ，１２ｂで連結することにより、第１の可動電極１１がフレーム部３に対して揺動自在に支持されている。上部固定板２ａの第１の可動電極１１と対向する側には、ビーム部１２ａとビーム部１２ｂを結ぶ直線を境界線として第１の固定電極１３ａ，１３ｂが設けられている。第１の固定電極１３ａ，１３ｂは、第１の貫通電極１４ａ，１４ｂ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。第１の貫通電極１４ａ，１４ｂの材質は、シリコンやタングステン、銅等の導体であり、第１の貫通電極１４ａ，１４ｂを保持する周囲の材質は、ガラス等の絶縁体である。
【００２６】
Ｙ検出部２０についても同様である。すなわち、第２の可動電極２１の表面の対向する２辺の略中央部と矩形枠２０ａの側壁部とを一対のビーム部２２ａ，２２ｂで連結することにより、第２の可動電極２１がフレーム部３に対して揺動自在に支持されている。上部固定板２ａの第２の可動電極２１と対向する側には、ビーム部２２ａとビーム部２２ｂを結ぶ直線を境界線として第２の固定電極２３ａ，２３ｂが設けられている。第２の固定電極２３ａ，２３ｂは、第２の貫通電極２４ａ，２４ｂを用いて上部固定板２ａの上面に引き出されている。第２の貫通電極２４ａ，２４ｂの材質は、シリコンやタングステン、銅等の導体であり、第２の貫通電極２４ａ，２４ｂを保持する周囲の材質は、ガラス等の絶縁体である。
【００２７】
更に、Ｚ検出部３０の断面は、図３（ｂ）に示す通りである。すなわち、第３の可動電極３１の表面の対向する２辺の所定位置（後述する）と矩形枠３０ａの側壁部とを一対のビーム部３２ａ，３２ｂで連結することにより、第３の可動電極３１がフレーム部３に対して揺動自在に支持されている。上部固定板２ａの第３の可動電極３１と対向する側には、ビーム部３２ａとビーム部３２ｂを結ぶ直線を境界線として第３の固定電極３３ａ，３３ｂが設けられている。第３の固定電極３３ａ，３３ｂは、第３の貫通電極３４ａ，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の貫通電極３４ａ，３４ｂの材質は、シリコンやタングステン、銅等の導体であり、第３の貫通電極３４ａ，３４ｂを保持する周囲の材質は、ガラス等の絶縁体である。
【００２８】
〔第１の可動電極〕
図４は、本実施形態にかかる第１の可動電極１１を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。この図に示すように、第１の可動電極１１の表面の対向する２辺の略中央部に一対のビーム部１２ａ，１２ｂが形成されている。言い換えると、第１の可動電極１１は、一対のビーム部１２ａ，１２ｂを軸にして対称構造になっている。第２の可動電極２１の構成も同様である。
【００２９】
〔第３の可動電極〕
図５は、本実施形態にかかる第３の可動電極３１を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。この図に示すように、第３の可動電極３１の表面の対向する２辺の所定位置に一対のビーム部３２ａ，３２ｂが形成されている。２辺の所定位置とは、図５に示すように、２辺の中央部から外れた位置である。言い換えると、第３の可動電極３１は、一対のビーム部３２ａ，３２ｂを軸にして非対称構造になっている。
【００３０】
第３の可動電極３１には追加重り３１ａが含まれる。具体的には、一対のビーム部３２ａ，３２ｂを境界線とした場合の一方側に追加重り３１ａを設けている。これにより、加速度が印加されていない状態において、第３の可動電極３１の重心が一対のビーム部３２ａ，３２ｂと同じ水平位置にくるようにしている。このようにすれば、Ｘ方向及びＹ方向の加速度の影響を受けず、Ｚ方向の加速度を精度よく検出することが可能となる。
【００３１】
本実施形態では、第３の可動電極３１と一体に追加重り３１ａを形成するようにしているが、追加重り３１ａの形成方法は特に限定されるものではない。追加重り３１ａの材質や質量についても適宜調整することが可能である。
【００３２】
〔Ｘ方向の加速度検出〕
静電容量Ｃは、誘電率をε、電極の対向面積をＳ、電極の対向ギャップをｄとした場合、Ｃ＝εＳ／ｄにより算出することができる。加速度により可動電極が回転すると、対向ギャップｄが変化するため、静電容量Ｃが変化する。そこで、ＡＳＩＣ２００により差分容量（Ｃ１−Ｃ２、Ｃ５−Ｃ６）をＣＶ変換する。
【００３３】
図６は、Ｘ方向の加速度が印加されていない状態におけるＸ検出部１０の断面を示している。この場合、図７に示すように、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Ｃ１とＣ２は等しい（Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃｘ）。ＡＳＩＣ２００は、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２の差分値（Ｃ１−Ｃ２＝０）を算出し、Ｘ出力として出力する。
【００３４】
図８は、Ｘ方向に１Ｇの加速度が印加された状態におけるＸ検出部１０の断面を示している。この場合、図９に示すように、第１の可動電極１１と第１の固定電極１３ａとの間の静電容量Ｃ１はＣｘ＋ΔＣとなり、第１の可動電極１１と第１の固定電極１３ｂとの間の静電容量Ｃ２はＣｘ−ΔＣとなる。ＡＳＩＣ２００は、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２の差分値（Ｃ１−Ｃ２＝２ΔＣ）を算出し、Ｘ出力として出力する。
【００３５】
このように、Ｘ検出部１０は、静電容量の変化に基づいてＸ方向の加速度を検出するようになっている。Ｙ検出部２０がＹ方向の加速度を検出する原理も同様である。
【００３６】
〔Ｚ方向の加速度検出〕
図１０は、Ｚ方向に１Ｇの加速度が印加された状態におけるＺ検出部３０の断面を示している。この場合、図１１に示すように、第３の可動電極３１と第３の固定電極３３ｂとの間の静電容量Ｃ５はＣｚ＋ΔＣ（Ｃｚは加速度が加わっていないときの静電容量）となり、第３の可動電極３１と第３の固定電極３３ａとの間の静電容量Ｃ６はＣｚ−ΔＣとなる。ＡＳＩＣ２００は、静電容量Ｃ５と静電容量Ｃ６の差分値（Ｃ５−Ｃ６＝２ΔＣ）を算出し、Ｚ出力として出力する。このように、Ｚ検出部３０は、静電容量の変化に基づいてＺ方向の加速度を検出するようになっている。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態にかかる加速度センサでは、ＸＹＺの３軸方向の加速度を検出する３つのセンサ（Ｘ検出部１０、Ｙ検出部２０、及びＺ検出部３０）ともにビーム部を中心に回転運動する構成を採用している。これにより、ＸＹＺ方向全ての加速度に対する静電容量の変化傾向が同じになるため、簡易な演算処理により直交する３方向の加速度を検出することができる。
【００３８】
〔加速度に対する静電容量の変化量〕
ここで、第１の可動電極１１、第２の可動電極２１、第３の可動電極３１の対向する電極サイズ及び加速度に対する変位は同じであるのが望ましい。対向する電極サイズとは、可動電極と固定電極との対向領域の幅や長さ等である。加速度に対する変位とは、可動電極の質量をＭ、ビーム部のばね係数をＫ、ビーム部から可動電極の重心までの距離をＲとした場合、Ｍ×Ｒ／Ｋにより表される値である。このようにすれば、以下に説明するように、ＸＹＺ方向全ての加速度に対する静電容量の変化量を等しくすることができる。
【００３９】
図１２は、本実施形態にかかる第１の可動電極１１を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。この図に示すように、第１の可動電極１１と第１の固定電極１３ａ，１３ｂとの対向領域の幅をＷａ、長さをＬａとする。また、第１の可動電極１１の質量をＭａ、ビーム部１２ａ，１２ｂのばね係数をＫａ、ビーム部１２ａ，１２ｂから第１の可動電極１１の重心Ｏａまでの距離をＲａとする。
【００４０】
図１３は、本実施形態にかかる第２の可動電極２１を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。この図に示すように、第２の可動電極２１と第２の固定電極２３ａ，２３ｂとの対向領域の幅をＷｂ、長さをＬｂとする。また、第２の可動電極２１の質量をＭｂ、ビーム部２２ａ，２２ｂのばね係数をＫｂ、ビーム部２２ａ，２２ｂから第２の可動電極２１の重心Ｏｂまでの距離をＲｂとする。
【００４１】
図１４は、本実施形態にかかる第３の可動電極３１を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。この図に示すように、第３の可動電極３１と第３の固定電極３３ａ，３３ｂとの対向領域の幅をＷｃ、長さをＬｃとする。また、第３の可動電極３１の質量をＭｃ、ビーム部３２ａ，３２ｂのばね係数をＫｃ、ビーム部３２ａ，３２ｂから第３の可動電極３１の重心Ｏｃまでの距離をＲｃとする。
【００４２】
このような場合、Ｗａ＝Ｗｂ＝Ｗｃ、Ｌａ＝Ｌｂ＝Ｌｃ、Ｍａ×Ｒａ／Ｋａ＝Ｍｂ×Ｒｂ／Ｋｂ＝Ｍｃ×Ｒｃ／Ｋｃとすれば、第１の可動電極１１、第２の可動電極２１、第３の可動電極３１の対向する電極サイズ及び加速度に対する変位が同じになる。これにより、ＸＹＺ方向全ての加速度に対する静電容量の変化量を等しくすることができる。例えば、Ｘ検出部１０に１Ｇの加速度が印加され、Ｚ検出部３０にも１Ｇの加速度が印加された場合、Ｘ出力とＺ出力は等しい値になる。そのため、ＡＳＩＣ２００における補正等の演算処理をより簡略化することが可能となる。
【００４３】
〔貫通電極〕
図１５は、本実施形態にかかる貫通電極間の距離を説明するための図である。この図に示すように、第１の貫通電極１４ａ，１４ｂ、第２の貫通電極２４ａ，２４ｂ、及び第３の貫通電極３４ａ，３４ｂのうちの特定の貫通電極と他の貫通電極との間の距離は、特定の貫通電極の厚み以上であることが望ましい。例えば、第２の貫通電極２４ａ，２４ｂと第１の貫通電極１４ａ，１４ｂとの間の距離Ｌ２は、第２の貫通電極２４ａ，２４ｂの厚みＬ１以上であることが望ましい。これにより、特定の検出部（例えばＹ検出部２０）と他の検出部（例えばＸ検出部１０）との間に発生する寄生容量を小さくすることができる。同様に、第１の貫通電極１４ａ，１４ｂと第３の貫通電極３４ａ，３４ｂとの間の距離Ｌ３は、第１の貫通電極１４ａ，１４ｂの厚みＬ１以上であることが望ましい。これにより、特定の検出部（例えばＸ検出部１０）と他の検出部（例えばＺ検出部３０）との間に発生する寄生容量を小さくすることができる。
【００４４】
また、特定の貫通電極と他の貫通電極との間の材料は、テフロン（登録商標）、エポキシ樹脂、塩化ビニール樹脂等、ガラスより低い誘電率εの材料であることが望ましい。これにより、特定の検出部（例えばＹ検出部２０）と他の検出部（例えばＸ検出部１０）との間に発生する寄生容量を小さくすることができる。
【００４５】
図１６は、本実施形態にかかる貫通電極の配置を説明するための図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。この図に示すように、Ｙ検出部２０における２つの第２の貫通電極２４ａ，２４ｂは、当該第２の可動電極２１を支持するフレーム部３から等しい距離Ｌ４で配置されている。これにより、第２の固定電極２３ａ−第２の可動電極２１間の寄生容量と、第２の固定電極２３ｂ−第２の可動電極２１間の寄生容量とを同じにすることができるため、温度等による寄生容量の変化を低減することが可能となる。Ｘ検出部１０における２つの第１の貫通電極１４ａ，１４ｂの配置や、Ｚ検出部３０における２つの第３の貫通電極３４ａ，３４ｂの配置についても同様である。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態にかかる加速度センサでは、ＸＹＺの３軸方向の加速度を検出する３つのセンサ（Ｘ検出部１０、Ｙ検出部２０、及びＺ検出部３０）ともにビーム部を中心に回転運動する構成を採用している。これにより、ＸＹＺ方向全ての加速度に対する静電容量の変化傾向が同じになるため、簡易な演算処理により直交する３方向の加速度を検出することができる。すなわち、ＡＳＩＣ２００における補正等の演算処理を簡略化することができ、小型で高性能な３軸加速度センサを提供することが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態にかかる加速度センサでは、Ｘ検出部１０は、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。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。また、Ｙ検出部２０は、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。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。更に、Ｚ検出部３０は、一対のビーム部３２ａ，３２ｂを結ぶ直線を境界線として第３の可動電極３１の表面の一方側及び他方側に対向させて第３の固定電極３３ａ，３３ｂを配置している。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。
【００４８】
このような構成によれば、２電極配置により差分容量を検出することができる。差分容量を検出することによりギャップの変化Δｄに対して直線の出力を得ることができる（静電容量はΔｄに対して反比例）。また、差分容量を検出することにより寄生容量をキャンセルできるため、寄生容量で発生する温度や湿度などの周囲環境に影響を受ける寄生容量の変化を相殺できるため、出力安定性の向上を図ることが可能である。
【００４９】
また、本実施形態にかかる加速度センサでは、第１の可動電極１１、第２の可動電極２１、第３の可動電極３１の対向する電極サイズ及び加速度に対する変位が同じである。これにより、ＸＹＺ方向全ての加速度に対する静電容量の変化量を等しくすることができるため、ＡＳＩＣ２００における補正等の演算処理をより簡略化することが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態にかかる加速度センサでは、第１の固定電極１３ａ，１３ｂ、第２の固定電極２３ａ，２３ｂ、及び第３の固定電極３３ａ，３３ｂそれぞれが第１の貫通電極１４ａ，１４ｂ、第２の貫通電極２４ａ，２４ｂ、及び第３の貫通電極３４ａ，３４ｂを用いて一方側に引き出されている。これにより、全電極を上部固定板２ａの上面から取り出すことができるため、実装時の電気接続を容易にすることが可能となる。もちろん、加速度センサの小型化を図ることができるという効果もある。
【００５１】
また、本実施形態にかかる加速度センサでは、第１の貫通電極１４ａ，１４ｂ、第２の貫通電極２４ａ，２４ｂ、及び第３の貫通電極３４ａ，３４ｂのうちの特定の貫通電極と他の貫通電極との間の距離が特定の貫通電極の厚み以上である。これにより、特定の検出部と他の検出部との間に発生する寄生容量を小さくすることができる。
【００５２】
また、本実施形態にかかる加速度センサでは、特定の貫通電極と他の貫通電極との間の材料がガラスより低い誘電率εの材料である。これにより、特定の検出部と他の検出部との間に発生する寄生容量を小さくすることができる。
【００５３】
また、本実施形態にかかる加速度センサでは、Ｘ検出部１０、Ｙ検出部２０、及びＺ検出部３０における２つの貫通電極（例えば第２の貫通電極２４ａ，２４ｂ）が当該可動電極（例えば第２の可動電極２１）を支持するフレーム部３から等しい距離Ｌ４で配置されている。これにより、例えば、第２の固定電極２３ａ−第２の可動電極２１間の寄生容量と、第２の固定電極２３ｂ−第２の可動電極２１間の寄生容量とを同じにすることができるため、温度等による寄生容量の変化を低減することが可能となる。
【００５４】
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、Ｘ検出部１０、Ｙ検出部２０、及びＺ検出部３０の配置は、図２に示される配置に限定されるものではない。また、上部固定板２ａ、下部固定板２ｂ、センサ部１、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
３  フレーム部
１０  Ｘ検出部
１１  第１の可動電極
１２ａ，１２ｂ  一対のビーム部
１３ａ，１３ｂ  第１の固定電極
１４ａ，１４ｂ  第１の貫通電極
２０  Ｙ検出部
２１  第２の可動電極
２２ａ，２２ｂ  一対のビーム部
２３ａ，２３ｂ  第２の固定電極
２４ａ，２４ｂ  第２の貫通電極
３０  Ｚ検出部
３１  第３の可動電極
３２ａ，３２ｂ  一対のビーム部
３３ａ，３３ｂ  第３の固定電極
３４ａ，３４ｂ  第３の貫通電極
Ｌ１  貫通電極の厚み
Ｌ４  フレーム部から等しい距離
【図１】
2014077741.tif 000003
【図２】
2014077741.tif 000004
【図３】
2014077741.tif 000005
【図４】
2014077741.tif 000006
【図５】
2014077741.tif 000007
【図６】
2014077741.tif 000008
【図７】
2014077741.tif 000009
【図８】
2014077741.tif 000010
【図９】
2014077741.tif 000011
【図１０】
2014077741.tif 000012
【図１１】
2014077741.tif 000013
【図１２】
2014077741.tif 000014
【図１３】
2014077741.tif 000015
【図１４】
2014077741.tif 000016
【図１５】
2014077741.tif 000017
【図１６】
2014077741.tif 000018