(57)【要約】【課題】外部への信号を取り出すための配線の長さを短く且つ略等しくすることで配線の寄生容量による検出誤差の影響を抑制する。【解決手段】支持基板１における一辺側において固定極部２４ｄの表面側に形成された固定電極用パッド２６ａ，２６ｂの端部と、支持部２３1の表面側に形成された可動電極用パッド２６ｃとが図１（ａ）における上下方向に沿って一列に並置されている。故に、４つのパッド２６1〜２６4が支持基板１における２つの辺に各２つずつ分けて並置されていた従来例と比較して、信号処理回路との間の配線（ワイヤ）の長さを短くし且つ３本の配線をほぼ同じ長さにできるから、配線の寄生容量を減少させるとともに各配線間で寄生容量を相殺させることが可能となり、配線の寄生容量による検出誤差の影響が抑制できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、支持基板の一表面側において支持基板から離間して配置された重り部と、支持基板の前記一表面側に固着され前記一表面に沿って重り部を規定方向に変位可能とするばね部を介して重り部を支持する少なくとも一組の支持部と、重り部の側方において支持基板の前記一表面側に固着され前記規定方向が厚さ方向となるように列設された複数の薄板状の固定電極を有する櫛形状の固定電極部と、隣り合う固定電極間の櫛溝に１つずつ入り込み前記規定方向へ変位可能となるように重り部に設けられた複数の薄板状の可動電極とを備え、加速度を前記規定方向への重り部の変位に応じた固定電極と可動電極との間の静電容量値の変化として検出する加速度センサであって、固定電極に電気的に接続されるとともに外部への配線が接続される固定電極用パッドが固定電極部の表面に設けられ、可動電極に電気的に接続されるとともに外部への配線が接続される可動電極用パッドが支持部に設けられるとともに、固定電極用パッドと可動電極用パッドの少なくとも一部が、支持基板の前記一表面と並行する面において支持基板の一辺側に並置されてなることを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
重り部、支持部、固定電極部、可動電極を支持基板の前記一表面に沿った方向から囲う枠状に形成されて支持基板の当該一表面側に固定される枠体と、枠体を挟んで支持基板と対向するように枠体を覆う第２の支持基板とを備え、枠体の一表面には第２の支持基板が接合される接合部が全周に渡って形成される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】
前記接合部が固定電極用パッドと一体に形成されることを特徴とする請求項２記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記接合部が可動電極用パッドと一体に形成されることを特徴とする請求項２記載の加速度センサ。
【請求項５】
前記枠体が、支持部並びに固定電極部と別体に形成されたことを特徴とする請求項２記載の加速度センサ。
【請求項６】
重り部、支持部、固定電極部、可動電極を支持基板の前記一表面に沿った方向から囲う枠状に形成されて支持基板の当該一表面側に固定される枠体と、枠体を挟んで支持基板と対向するように枠体を覆う第２の支持基板とを備え、前記外部への配線を挿通するための挿通孔が第２の支持基板に貫設され、前記固定電極用パッド並びに可動電極用パッドが前記挿通孔の内径よりも内側に設けられることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
【請求項７】
前記固定電極用パッド並びに可動電極用パッドの外形が略円形であることを特徴とする請求項６記載の加速度センサ。
【請求項８】
前記接合部が外部のグランドに電気的に接続されることを特徴とする請求項５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、特にいわゆる静電容量型の加速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、重りと梁とアンカーとが一体形成されたものからなる振動体と、２つの固定電極とを備えた構造体を同一の半導体基板から作成し、２つの固定電極で重りと梁とを挟み、且つ重りと梁とを支持基板に対して空隙を設けて配置し、さらにアンカーと２つの固定電極とを基板に接合することで加速度による重りの変位を電気的に検出可能とした静電容量型の加速度センサが提供されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また本出願人は、図７に示す構造を有した静電容量型の加速度センサを既に提案している（特許文献２参照）。この加速度センサは、ガラス基板よりなる支持基板１の一表面（図７（ｂ）の上面）側に支持基板１から離間して配置された重り部２１と、支持基板１の前記一表面側に固着され前記一表面に沿って重り部２１を規定方向（図７（ａ）における左右方向）に変位可能とするばね部２２を介して重り部２１を支持する一組の支持部２３，２３と、重り部２１の両側において支持基板１の前記一表面側に固着され前記規定方向が厚さ方向となるように列設された複数の薄板状の固定電極２４ｂを有する櫛形状の固定電極部２４と、隣り合う固定電極２４ｂ，２４ｂ間の櫛溝２４ｃに１つずつ入り込み前記規定方向へ変位可能となるように重り部２１に設けられた複数の薄板状の可動電極２１ａとを備えている。すなわち、重り部２１の両側では、前記規定方向に沿って固定電極２４ｂと可動電極２１ａとが交互に並んでおり、前記規定方向において隣り合う固定電極２４ｂ，２４ｂ間の櫛溝２４ｃに１つの可動電極２１ａが入り込み且つ前記規定方向において隣り合う可動電極２１ａ，２１ａ間の櫛溝２１ｂに１つの固定電極２４ｂが入り込んでいる。なお、支持基板１の前記一表面側に設けられた重り部２１、ばね部２２、支持部２３、固定電極２４ｂ、固定電極部２４、可動電極２１ａは、単結晶のシリコン基板をエッチング加工することによりシリコン基板の一部により形成されている。
【０００４】
重り部２１は、図７（ａ）の左右方向を前記規定方向として同図における重り部２１の中心Ｏから矢印の向きに変位可能であり、一組の支持部２３，２３は図７（ａ）における重り部２１の左右両側に形成されている。また、各支持部２３，２３の表面側にはパッド２６1，２６2が形成されている。なお、図７（ａ）における重り部２１の左側の支持部２３に形成されたパッド２６1は図示しない拡散層配線を介して図７（ａ）における重り部２１の上側の各可動電極２１ａに電気的に接続され、図７（ａ）における重り部２１の右側の支持部２３に形成されたパッド２６2は図示しない拡散層配線を介して図７（ａ）における重り部２１の下側の各可動電極２１ａに電気的に接続されている。
【０００５】
各ばね部２２は、平面形状がつづら折れ状に形成されており、図７（ａ）における右側のばね部２２は一端部が重り部２１の右上の角部に連続一体に連結され、他端部が重り部２１の右側の支持部２３に連続一体に連結されている。同様に、図７（ａ）における左側のばね部２２は一端部が重り部２１の左下の角部に連続一体に連結され、他端部が重り部２１の左側の支持部２３に連続一体に連結されている。
【０００６】
また、固定電極部２４は、前記規定方向に列設された複数の固定電極２４ｂと、前記規定方向に延長され複数の固定電極２４ｂを連結する連結部２４ａとで櫛形状の平面形状に形成されており、連結部２４ａ並びに連結部２４ａの延長方向の一端部から側方へ延設された固定極部２４ｄの表面側にアルミによるパッド２６3，２６4が形成されている。ここに、図７（ａ）における右側の固定極部２４ｄに形成されたパッド２６3は図示しない拡散層配線を介して図７（ａ）における重り部２１の下側の各固定電極２４ｂと電気的に接続され、図７（ａ）における左側の固定極部２４ｄに形成されたパッド２６4は図示しない拡散層配線を介して図７（ａ）における重り部２１の上側の各固定電極２４ｂと電気的に接続されている。なお、固定極部２４ｄは支持部２３の近傍まで延設されている。
【０００７】
さらに、重り部２１やばね部２２の表面（図７（ｂ）における上面）側には、ガラス基板よりなる支持基板２が支持基板１と対向して配設されている。この支持基板２は固定極部２４ｄに設けられたパッド２６1〜２６4に接合され、各パッド２６1〜２６4をワイヤボンディングによって外部の回路と接続するため、パッド２６1〜２６4の一部を外部に臨ませる挿通孔３が長手方向の両端部にそれぞれ２つずつ貫設されている。そして、これらのパッド２６1〜２６4に電気的に接続された外部の回路において、既定方向への重り部２１の変位に応じた固定電極２４ｂと可動電極２１ａとの間の静電容量値の変化として加速度を検出することができる。尚、図７（ａ）における２５は重り部２１の変位量を規制するストッパである。
【０００８】
ここで、図７（ａ）において重り部２１の上側に設けられた可動電極２１ａと下側に設けられた可動電極２１ａとが、それぞれ図８（ａ）に示すように固定電極２４ｂ，２４ｂ間に形成された櫛溝２４ｃの中心線Ｍから互いに異なる向きにずれて配置されているので、前記規定方向に加速度が作用したときに重り部２１の両側で可動電極２１ａと固定電極２４ｂとの間の静電容量値の変化が異なることとなるから、加速度の向きを検出することが可能である。すなわち、図８（ａ）における上側の固定電極２４ｂと可動電極２１ａとの間の静電容量をＣ１、下側の固定電極２４ｂと可動電極２１ａとの間の静電容量をＣ２とすれば、図８（ｂ）に示す等価回路で表され、加速度が作用していない状態では２つの静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値がほぼ等しいことからその代数和が略ゼロとなるが、例えば、図８（ａ）の矢印で示すように図中左向きの加速度が作用すると上側の固定電極２４ｂと可動電極２１ａとの距離が狭まるために静電容量値Ｃ１が増加し、且つ下側の固定電極２４ｂと可動電極２１ａとの距離が拡がるために静電容量値Ｃ２が減少し、しかも、２つの静電容量値Ｃ１，Ｃ２の増加分ΔＣｇ１と減少分ΔＣｇ２が等しくなるから（ΔＣｇ１＝ΔＣｇ２）、結局、図中左向きの加速度が作用したときの２つの静電容量値Ｃ１，Ｃ２の代数和が２×ΔＣｇとなり、静電容量値の変化分の絶対値ΔＣｇと符号（この場合はプラス）とから加速度の大きさと向きを同時に検出することができるのである（図８（ｃ）参照）。
【特許文献１】特開平８−３２０９０号公報
【特許文献２】特開２００４−２８９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述のように加速度が作用したときの静電容量の変化に基づいて加速度の大きさや向きを検出する処理は、加速度センサの外部において信号処理回路により行われる。この種の信号処理回路は通常集積回路（ＩＣ）で構成され、加速度センサの近傍に配置されてワイヤを介して加速度センサの各パッド２６1〜２６4と電気的に接続される。このとき、信号処理回路とパッド２６1〜２６4を接続する配線（ワイヤ）の長さは、配線の寄生容量による検出誤差を抑制するためにできるだけ短く且つ各パッド２６1〜２６4間で等距離にすることが望ましい。しかしながら、上記従来例においては４つのパッド２６1〜２６4が長手方向の両端部に２つずつ配置されているため、それぞれの配線長（ワイヤ長）を短く且つ等しくすることが困難であった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、外部への信号を取り出すための配線の長さを短く且つ略等しくすることで配線の寄生容量による検出誤差の影響を抑制できる加速度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、前記目的を達成するために、支持基板と、支持基板の一表面側において支持基板から離間して配置された重り部と、支持基板の前記一表面側に固着され前記一表面に沿って重り部を規定方向に変位可能とするばね部を介して重り部を支持する少なくとも一組の支持部と、重り部の側方において支持基板の前記一表面側に固着され前記規定方向が厚さ方向となるように列設された複数の薄板状の固定電極を有する櫛形状の固定電極部と、隣り合う固定電極間の櫛溝に１つずつ入り込み前記規定方向へ変位可能となるように重り部に設けられた複数の薄板状の可動電極とを備え、加速度を前記規定方向への重り部の変位に応じた固定電極と可動電極との間の静電容量値の変化として検出する加速度センサであって、固定電極に電気的に接続されるとともに外部への配線が接続される固定電極用パッドが固定電極部の表面に設けられ、可動電極に電気的に接続されるとともに外部への配線が接続される可動電極用パッドが支持部に設けられるとともに、固定電極用パッドと可動電極用パッドの少なくとも一部が、支持基板の前記一表面と並行する面において支持基板の一辺側に並置されてなることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、重り部、支持部、固定電極部、可動電極を支持基板の前記一表面に沿った方向から囲う枠状に形成されて支持基板の当該一表面側に固定される枠体と、枠体を挟んで支持基板と対向するように枠体を覆う第２の支持基板とを備え、枠体の一表面には第２の支持基板が接合される接合部が全周に渡って形成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記接合部が固定電極用パッドと一体に形成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記接合部が可動電極用パッドと一体に形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項２の発明において、前記枠体が、支持部並びに固定電極部と別体に形成されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、重り部、支持部、固定電極部、可動電極を支持基板の前記一表面に沿った方向から囲う枠状に形成されて支持基板の当該一表面側に固定される枠体と、枠体を挟んで支持基板と対向するように枠体を覆う第２の支持基板とを備え、前記外部への配線を挿通するための挿通孔が第２の支持基板に貫設され、前記固定電極用パッド並びに可動電極用パッドが前記挿通孔の内径よりも内側に設けられることを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記固定電極用パッド並びに可動電極用パッドの外形が略円形であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項５の発明において、前記接合部が外部のグランドに電気的に接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、外部への配線が接続される固定電極用パッド並びに可動電極用パッドの少なくとも一部が、支持基板の前記一表面と並行する面において支持基板の一辺側に並置されているため、外部への信号を取り出すための配線の長さを短く且つ略等しくすることができ、その結果、配線の寄生容量による検出誤差の影響が抑制できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。但し、以下の各実施形態は、図７に示した従来例と基本的な構成が共通するから、共通の構成要素には同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００２１】
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように固定電極用パッド２６ａ，２６ｂと可動電極用パッド２６ｃの少なくとも一部が、支持基板１の一表面と並行する面において支持基板１の一辺側に並置されている点に特徴がある。
【００２２】
すなわち、一組の支持部２３1，２３2のうちで図１（ａ）における右側の支持部２３1が図中上下方向の中央に設けられ、この支持部２３1を前記上下方向から挟むようにして一対の固定極部２４ｄが設けられており、矩形平板状の支持基板１における一辺（図１（ａ）における右辺）側において固定極部２４ｄの表面側に形成された固定電極用パッド２６ａ，２６ｂの端部と、支持部２３1の表面側に形成された可動電極用パッド２６ｃとが前記上下方向に沿って一列に並置されている。
【００２３】
また、図１（ａ）における左側の支持部２３2の表面側には、固定電極用パッド２６ａ，２６ｂや可動電極用パッド２６ｃと同様にアルミからなる接合部２７が形成され、固定電極用パッド２６ａ，２６ｂと接合部２７にガラス基板よりなる支持基板２が接合される。尚、図１（ａ）における支持基板２の右側の端部には、固定電極用パッド２６ａ，２６ｂ並びに可動電極用パッド２６ｃの一部を外部に臨ませる挿通孔３が貫設されている（図１（ｂ）参照）。そして、加速度が作用したときの静電容量の変化に基づいて加速度の大きさや向きを検出するための信号処理回路と固定電極用パッド２６ａ，２６ｂ並びに可動電極用パッド２６ｃとが挿通孔３を通してワイヤボンディングにより電気的に接続される。
【００２４】
而して、本実施形態では、支持基板１における一辺側において固定極部２４ｄの表面側に形成された固定電極用パッド２６ａ，２６ｂの端部と、支持部２３1の表面側に形成された可動電極用パッド２６ｃとが図１（ａ）における上下方向に沿って一列に並置されているから、４つのパッド２６1〜２６4が支持基板１における２つの辺に各２つずつ分けて並置されていた従来例と比較して、信号処理回路との間の配線（ワイヤ）の長さを短くし且つ３本の配線をほぼ同じ長さにできるから、配線の寄生容量を減少させるとともに各配線間で寄生容量を相殺させることが可能となり、配線の寄生容量による検出誤差の影響が抑制できるものである。
【００２５】
（実施形態２）
本実施形態は、図２に示すように重り部２１、ばね部２２、支持部２３1，２３2、固定電極部２４、ストッパ２５、可動電極２１ａなどを支持基板１の表面に沿った方向（図２（ａ）における上下方向および左右方向）から囲う矩形枠状に形成されて支持基板１の当該一表面側に固定される枠体２８を備え、この枠体２８の表面（図２（ｂ）における上面）に支持基板２が接合される点に特徴がある。但し、基本的な構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
枠体２８は縦横の外形寸法が支持基板１，２とほぼ同一である矩形枠状であって、単結晶のシリコン基板をエッチング加工することにより重り部２１やばね部２２などと同時に当該シリコン基板の一部によって形成される。また、枠体２８には図２（ａ）における下側の固定極部２４ｄが連続一体に形成され、さらに枠体２８の表面には支持基板２を接合するためのアルミからなる接合部２９が固定極部２４ｄの固定電極用パッド２６ｂと連続一体に形成されている。
【００２７】
したがって、接合部２９において枠体２８の表面に支持基板２を接合すれば、２枚の支持基板１，２と枠体２８によって重り部２１、ばね部２２、支持部２３1，２３2、固定電極部２４、ストッパ２５、可動電極２１ａなどが全て覆われるため、微小な塵や異物等が内部に侵入することがなく、かかる異物等によって重り部２１の変位が阻害されるなどの不具合を防ぐことができて信頼性が向上するものである。
【００２８】
（実施形態３）
本実施形態の基本構成は実施形態２と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
本実施形態が実施形態２と異なる点は、図３に示すように一組の支持部２３が枠体２８と一体に形成されるとともに、枠体２８表面の接合部２９が支持部２３表面の可動電極用パッド２６ｃと一体に形成された点にある。
【００３０】
而して、支持部２３と枠体２８が一体に形成され、さらにそれらの表面に形成される可動電極用パッド２６ｃ並びに接合部２９もまた一体に形成されているため、図３（ａ）における上下方向の中心線（Ａ−Ａ線）に対して固定電極用パッド２６ａ，２６ｂ並びに可動電極用パッド２６ｃが線対称となり、固定電極用パッド２６ａ，２６ｂ並びに可動電極用パッド２６ｃを含めた固定電極２４ｂと可動電極２１ａの間の静電容量値Ｃ１，Ｃ２が略同一（Ｃ１≒Ｃ２）となるから、配線の寄生容量による影響をさらに低減することができる。
【００３１】
（実施形態４）
本実施形態の基本構成は実施形態２と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
本実施形態が実施形態２と異なる点は、図４に示すように枠体２８が固定極部２４ｄ並びに一組の支持部２３1，２３2と別体に形成された点にある。すなわち、枠体２８は固定極部２４ｄ並びに支持部２３1，２３2の何れとも繋がっておらず、よって枠体２３表面の接合部２９も固定電極用パッド２６ａ，２６ｂおよび可動電極用パッド２６ｃの何れとも電気的に絶縁されている。但し、枠体２８の四隅のうちの一つ（図４（ａ）における右上の隅）には内側に突出する台部２８ａが設けられ、この台部２８ａの表面には接合部２９と一体に形成されたグランド用パッド３０が形成され、支持基板２に設けられた挿通孔３を通してグランド用パッド３０が外部のグランドとワイヤボンディングにより電気的に接続されるようになっている。
【００３３】
而して、固定極部２４ｄや支持部２３1，２３2と枠体２８が別体に形成されているため、固定電極２４ｂや可動電極２１ａ並びに固定電極用パッド２６ａ，２６ｂや可動電極用パッド２６ｃが枠体２８の内側に密閉されて外部に露出しないため、水分や湿気などの外乱に対するセンサの特性を安定させることができる。しかも、支持基板２を接合する接合部２９を外部のグランドに接続すれば接合部２９によって固定電極２４ｂや可動電極２１ａなどがシールドされることになり、耐ノイズ性が向上するという利点もある。
【００３４】
ところで、枠体２８と支持基板２をアルミからなる接合部２９で接合する場合、アルミの熱膨張率が枠体２８を構成するシリコン基板や支持基板２を構成するガラスの熱膨張率よりもかなり大きな値であるため、温度変化によるオフセットが生じてセンサの温度特性が劣化する虞がある。
【００３５】
そこで、図５に示すように枠体２８の表面にアルミからなる接合部２９を形成せずに枠体２８と支持基板２とを陽極接合で接合すれば、アルミからなる接合部２９が不要となって温度特性の向上が図れる。このとき、固定電極用パッド２６ａ，２６ｂ並びに可動電極用パッド２６ｃを支持基板２の挿通孔３の内径よりも内側に設け、アルミからなる固定電極用パッド２６ａ，２６ｂ並びに可動電極用パッド２６ｃが支持基板２との間に介在しないようにすれば、温度特性のさらなる向上が図れる。尚、図５（ａ）に示すように固定電極用パッド２６ａ，２６ｂ並びに可動電極用パッド２６ｃの外形が挿通孔３の内径よりも小さい矩形に形成されているため、ワイヤボンディングを行う際にパッド２６ａ〜２６ｃの認識が容易になるという利点もある。但し、図６に示すようにこれらのパッド２６ａ〜２６ｃの外形を円形とすれば、矩形の場合に比べて貫通孔３との距離関係に余裕が生じるから、支持基板２に貫設する挿通孔３の内径を小さく且つ挿通孔３同士の間隔も狭くできて全体の小型化が図れるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態１を示し、（ａ）は上側の支持基板を省略した平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】実施形態２を示し、（ａ）は上側の支持基板を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図３】実施形態３を示し、（ａ）は上側の支持基板を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図４】実施形態４を示し、（ａ）は上側の支持基板を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図５】同上の他の構造を示し、（ａ）は上側の支持基板を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図６】同上のさらに他の構造を示し、（ａ）は上側の支持基板を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図７】従来例を示し、（ａ）は上側の支持基板を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は従来例の動作説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  支持基板
２  支持基板
２１  重り部
２１ａ  可動電極
２２  ばね部
２３1，２３2  支持部
２４  固定電極部
２４ｂ  固定電極
２４ｄ  固定極部
２６ａ，２６ｂ  固定電極用パッド
２６ｃ  可動電極用パッド
【図１】
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【図２】
2006184013.tif 000004
【図３】
2006184013.tif 000005
【図４】
2006184013.tif 000006
【図５】
2006184013.tif 000007
【図６】
2006184013.tif 000008
【図７】
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【図８】
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