(57)【要約】【課題】安定に動作して、雑音特性に優れた高精度な加速度センサを提供する。【解決手段】加速度センサＳ１が備えるメンブレン（質量体）は、可動部３２ＴＤと、可動部３２ＴＤと電気的に分離された可動部３２ＢＤと、可動部３２ＴＤと可動部３２ＢＤとをｙ軸方向に機械的に接続する機械的接合部３２ｍと、を有する。そして、機械的接合部３２ｍは、ｘｙ平面において、ｙ軸方向に対して第１角度θ１を有する方向に延伸する第１部分と、ｙ軸方向に対して第１角度θ１と異なる第２角度θ２を有する方向に延伸する第２部分と、を有し、ｘ軸方向に非一直線となっている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板から第１方向に離間して設けられた第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、前記第１方向に変位可能な質量体と、
を備え、
前記質量体は、
第１可動部と、
前記第１可動部と電気的に分離された第２可動部と、
前記第１可動部と前記第２可動部とを前記第１方向と直交する第２方向に機械的に接続する第１機械的接合部と、
を有し、
前記第１機械的接合部は、前記第１方向と直交する平面において、前記第２方向に対して第１角度を有する方向に延伸する第１部分と、前記第２方向に対して前記第１角度と異なる第２角度を有する方向に延伸する第２部分と、を有している、加速度センサ。
【請求項２】
請求項１記載の加速度センサにおいて、
前記第１可動部、前記第２可動部および前記第１機械的接合部のそれぞれは、
絶縁物と、
前記絶縁物の第１面に形成された第１導電層と、
前記絶縁物の前記第１面とは反対側の第２面に形成された第２導電層と、
から構成され、
前記第１機械的接合部の前記第１導電層に形成された第１空隙で、前記第１可動部を構成する前記第１導電層と、前記第２可動部を構成する前記第１導電層とは分離され、
前記第１空隙下に前記第１機械的接合部を構成する前記第２導電層が設けられ、
前記第１可動部を構成する前記第２導電層と、前記第１機械的接合部を構成する前記第２導電層とは第２空隙で分離され、
前記第２可動部を構成する前記第２導電層と、前記第１機械的接合部を構成する前記第２導電層とは第３空隙で分離されている、加速度センサ。
【請求項３】
請求項２記載の加速度センサにおいて、
前記第１機械的接合部を構成する前記第２導電層は、直流電気的に浮いている、加速度センサ。
【請求項４】
請求項２記載の加速度センサにおいて、
断面視において、前記第１空隙下に前記第２導電層が形成され、前記第２空隙上および前記第３空隙上に前記第１導電層が形成されている、加速度センサ。
【請求項５】
請求項４記載の加速度センサにおいて、
前記第１空隙と前記第２導電層との間の前記絶縁物は除去され、前記第２空隙と前記第１導電層との間および前記第３空隙と前記第１導電層との間の前記絶縁物は除去されている、加速度センサ。
【請求項６】
請求項１記載の加速度センサにおいて、
前記第１部分における前記第１機械的接合部は、前記第２方向に延伸し、前記第２部分における前記第１機械的接合部は、前記第１方向と前記第２方向とに直交する第３方向に延伸する、加速度センサ。
【請求項７】
請求項６記載の加速度センサにおいて、
前記第１方向と直交する平面において、前記第１機械的接合部はミアンダ形状をなしている、加速度センサ。
【請求項８】
請求項１記載の加速度センサにおいて、
前記質量体は、
前記第１可動部および前記第２可動部と電気的に分離された第３可動部と、
前記第２可動部と前記第３可動部とを前記第２方向に機械的に接続する第２機械的接合部と、
をさらに有し、
前記第２機械的接合部は、前記第１方向と直交する平面において、前記第２方向に対して第３角度を有する方向に延伸する第３部分と、前記第２方向に対して前記第３角度と異なる第４角度を有する方向に延伸する第４部分と、を有している、加速度センサ。
【請求項９】
第１基板と、
前記第１基板から第１方向に離間して設けられた第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、前記第１方向に変位可能な質量体と、
を備え、
前記質量体は、
第１可動部と、
前記第１可動部と電気的に分離された第２可動部と、
前記第１可動部と前記第２可動部とを前記第１方向と直交する第２方向に機械的に接続する第１機械的接合部と、
を有し、
前記第１機械的接合部の前記第１方向と前記第２方向とに直交する第３方向の長さが、前記第１可動部および前記第２可動部の前記第３方向の長さよりも短く、
前記第１可動部、前記第２可動部および前記第１機械的接合部のそれぞれは、
絶縁物と、
前記絶縁物の第１面に形成された第１導電層と、
前記絶縁物の前記第１面とは反対側の第２面に形成された第２導電層と、
から構成され、
前記第１機械的接合部の前記第１導電層に形成された第１空隙で、前記第１可動部を構成する前記第１導電層と、前記第２可動部を構成する前記第１導電層とは分離され、
前記第１空隙下に前記第１機械的接合部を構成する前記第２導電層が設けられ、
前記第１可動部を構成する前記第２導電層と、前記第１機械的接合部を構成する前記第２導電層とは第２空隙で分離され、
前記第２可動部を構成する前記第２導電層と、前記第１機械的接合部を構成する前記第２導電層とは第３空隙で分離されている、加速度センサ。
【請求項１０】
請求項９記載の加速度センサにおいて、
断面視において、前記第１空隙下に前記第２導電層が形成され、前記第２空隙上および前記第３空隙上に前記第１導電層が形成されている、加速度センサ。
【請求項１１】
請求項９記載の加速度センサにおいて、
前記第１機械的接合部を構成する前記第２導電層の前記第３方向の長さは、前記第１機械的接合部を構成する前記第２導電層の前記第２方向の長さよりも短く、前記第２空隙および前記第３空隙は、前記第１機械的接合部を構成する前記第２導電層の周囲に形成されている、加速度センサ。
【請求項１２】
請求項９記載の加速度センサにおいて、
前記質量体は、
前記第１可動部および前記第２可動部と電気的に分離された第３可動部と、
前記第２可動部と前記第３可動部とを前記第２方向に機械的に接続する第２機械的接合部と、
をさらに有し、
前記第２機械的接合部の前記第３方向の長さが、前記第２可動部および前記第３可動部の前記第３方向の長さよりも短く、
前記第３可動部および前記第２機械的接合部のそれぞれは、
前記絶縁物と、
前記第１導電層と、
前記第２導電層と、
から構成され、
前記第２機械的接合部の前記第１導電層に形成された第４空隙で、前記第２可動部を構成する前記第１導電層と、前記第３可動部を構成する前記第１導電層とは分離され、
前記第４空隙下に前記第２機械的接合部を構成する前記第２導電層が設けられ、
前記第２可動部を構成する前記第２導電層と、前記第２機械的接合部を構成する前記第２導電層とは第５空隙で分離され、
前記第３可動部を構成する前記第２導電層と、前記第２機械的接合部を構成する前記第２導電層とは第６空隙で分離されている、加速度センサ。
【請求項１３】
請求項１２記載の加速度センサにおいて、
前記第２可動部を構成する前記第１導電層、前記絶縁物および前記第２導電層は、前記第３方向に延伸する分離部で第１分離可動部と、第２分離可動部とに分離され、
前記第１分離可動部と前記第２分離可動部とは、前記第２導電層からなる第１バネにより接続されている、加速度センサ。
【請求項１４】
請求項１２記載の加速度センサにおいて、
一端が前記第１可動部を固定する第１固定部に接続され、前記第２導電層からなる前記第２方向に延伸する第２バネと、
前記第２バネの他端と前記第１可動部とに接続され、前記第２導電層からなる前記第３方向に延伸する第３バネと、
一端が前記第２可動部を固定する第２固定部に接続され、他端が前記第２可動部に接続され、前記第２導電層からなる前記第２方向に延伸する第４バネと、
一端が前記第３可動部を固定する第３固定部に接続され、前記第２導電層からなる前記第２方向に延伸する第５バネと、
前記第５バネの他端と前記第３可動部とに接続され、前記第２導電層からなる前記第３方向に延伸する第６バネと、
一端が前記第２可動部を固定する第４固定部に接続され、他端が前記第２可動部に接続され、前記第２導電層からなる前記第２方向に延伸する第７バネと、
をさらに有する、加速度センサ。
【請求項１５】
請求項１２記載の加速度センサにおいて、
一端が前記第１可動部に接続され、前記第２導電層からなる前記第２方向に延伸する第８バネと、
前記第８バネの他端と前記第１可動部を固定する第１固定部とに接続され、前記第２導電層からなる前記第３方向に延伸する第９バネと、
一端が前記第２可動部を固定する第２固定部に接続され、他端が前記第２可動部に接続され、前記第２導電層からなる前記第２方向に延伸する第１０バネと、
一端が前記第３可動部に接続され、前記第２導電層からなる前記第２方向に延伸する第１１バネと、
前記第１１バネの他端と前記第３可動部を固定する第３固定部とに接続され、前記第２導電層からなる前記第３方向に延伸する第１２バネと、
一端が前記第２可動部を固定する第４固定部に接続され、他端が前記第２可動部に接続され、前記第２導電層からなる前記第２方向に延伸する第１３バネと、
をさらに有する、加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサに関し、例えば微小な振動加速度を検出する加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
地下資源探査の分野において、加速度センサを用いた反射法弾性波探査が行われる。反射法弾性波探査とは、物理探査の一種であり、人工的に地震波を発生させ、地表に設置された受振器により地下から跳ね返ってくる反射波を捉え、その結果を解析して地下構造を解明する方法である。
【０００３】
反射法弾性波探査では、地表に設置された起振源から地中に弾性波を励振し、地層の境界で反射した弾性波を、地表に設置された受振器でセンシングする。さまざまな方向に励振された弾性波は、減衰の大きい地中を伝搬し、複数の地層で反射し、再び減衰の大きい地中を伝搬し、広い領域に拡散して地表に戻ってくる。
【０００４】
従って、反射法弾性波探査に用いられる加速度センサは、鉛直方向、すなわち重力加速度と同じ方向に印加され、かつ、重力加速度より小さい加速度を検出する必要がある。すなわち、反射法弾性波探査に用いられる加速度センサでは、鉛直方向の加速度の感度を向上させる必要がある。
【０００５】
本技術分野の背景技術として、特開２０１６−０７０８１７号公報（特許文献１）がある。この公報には、第１可動部と第２可動部とを電気的に分離しながらも、機械的接合部によって機械的に接続することにより、第１ＭＥＭＳ素子の静電容量と第２ＭＥＭＳ素子の静電容量とのずれを制御することのできる慣性センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−０７０８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
反射法弾性波探査に用いられる加速度センサでは、加速度の感度を向上させるために、１個のメンブレン（質量体）に４個の検出電極を設置している。
【０００８】
しかし、メンブレンをハウジングまたは実装する際に、メンブレンに応力が印加されてメンブレンが湾曲し、検出電極の容量値がばらつくことがある。詳細に検討した結果、検出電極の容量値がばらつくと、サーボ制御が不安定になり、さらに雑音が増加して、高精度な加速度センサが実現できないことが明らかとなった。
【０００９】
そこで、本発明は、検出電極の容量値のばらつきを低減することにより、安定に動作して、雑音特性に優れた高精度な加速度センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、第１基板と、第１基板から第１方向に離間して設けられた第２基板と、第１基板と第２基板との間に設けられた第１方向に変位可能な質量体と、を備える加速度センサである。質量体は、第１可動部と、第１可動部と電気的に分離された第２可動部と、第１可動部と第２可動部とを第１方向と直交する第２方向に機械的に接続する機械的接合部と、を有し、機械的接合部は、第１方向と直交する平面において、第２方向に対して第１角度を有する方向に延伸する第１部分と、第２方向に対して第１角度と異なる第２角度を有する方向に延伸する第２部分と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、検出電極の容量値のばらつきを低減することにより、安定に動作して、雑音特性に優れた高精度な加速度センサを提供することができる。
【００１２】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】反射法弾性波探査の概要を示した地表の断面模式図である。
【図２】実施例１による加速度センサの断面図である。
【図３】実施例１による加速度センサの断面図である。
【図４】実施例１による加速度センサの断面図である。
【図５】実施例１による加速度センサのメンブレン層の上面を示す平面図である。
【図６】実施例１による加速度センサのメンブレン層の下面を示す平面図である。
【図７】実施例１による加速度センサのキャップ層の下面を示す平面図である。
【図８】実施例１による加速度センサのベース層の上面を示す平面図である。
【図９】比較例による加速度センサのメンブレン層の上面を示す平面図である。
【図１０】比較例による加速度センサのメンブレン層の下面を示す平面図である。
【図１１】比較例による加速度センサの断面図である。
【図１２】比較例による加速度センサの断面図である。
【図１３】実施例１の変形例２による加速度センサのメンブレン層の上面を示す平面図である。
【図１４】実施例１の変形例２による加速度センサのメンブレン層の下面を示す平面図である。
【図１５】実施例１の変形例３による加速度センサのメンブレン層の上面を示す平面図である。
【図１６】実施例１の変形例３による加速度センサのメンブレン層の下面を示す平面図である。
【図１７Ａ】実施例１の変形例４による加速度センサの断面図である。
【図１７Ｂ】実施例１の変形例４による加速度センサの断面図である。
【図１７Ｃ】実施例１の変形例４による加速度センサの断面図である。
【図１８Ａ】実施例１の変形例４による加速度センサのメンブレン層の上面を示す平面図である。
【図１８Ｂ】実施例１の変形例４による加速度センサのメンブレン層の下面を示す平面図である。
【図１９】実施例１の変形例５による加速度センサのキャップ層の下面を示す平面図である。
【図２０】実施例１の変形例６による加速度センサのキャップ層の下面を示す平面図である。
【図２１】実施例２による加速度センサのメンブレン層の上面を示す平面図である。
【図２２】実施例２による加速度センサのメンブレン層の下面を示す平面図である。
【図２３】実施例２による加速度センサのキャップ層の下面を示す平面図である。
【図２４】実施例２の変形例による加速度センサのメンブレン層の上面を示す平面図である。
【図２５】実施例２の変形例による加速度センサのメンブレン層の下面を示す平面図である。
【図２６】実施例３による加速度センサのメンブレン層の上面を示す平面図である。
【図２７】実施例３による加速度センサのメンブレン層の下面を示す平面図である。
【図２８】実施例３による加速度センサのキャップ層の下面を示す平面図である。
【図２９】実施例３の変形例１による加速度センサのメンブレン層の上面を示す平面図である。
【図３０】実施例３の変形例１による加速度センサのメンブレン層の下面を示す平面図である。
【図３１】実施例３の変形例２による加速度センサのメンブレン層の上面を示す平面図である。
【図３２】実施例３の変形例２による加速度センサのメンブレン層の下面を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、複数の類似の部材（部位）が存在する場合には、総称の符号に記号を追加し個別または特定の部位を示す場合がある。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１５】
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
【００１６】
また、断面図および平面図において、各部位の大きさは実デバイスと対応するものではなく、図面を分かりやすくするため、特定の部位を相対的に大きく表示する場合がある。また、断面図と平面図が対応する場合においても、図面を分かりやすくするため、特定の部位を相対的に大きく表示する場合がある。
【００１７】
＜反射法弾性波探査法＞
初めに、地下資源探査の分野で行われる、加速度センサを用いた反射法弾性波探査について説明する。反射法弾性波探査とは、物理探査の一種であり、人工的に地震波を発生させ、地表に設置した受振器により地下から跳ね返ってくる反射波を捉え、その結果を解析して地下構造を解明する方法である。
【００１８】
図１は、反射法弾性波探査の概要を示した地表の断面模式図である。
【００１９】
図１に示すように、反射法弾性波探査では、地表Ｇ３に設置された起振源Ｇ１から地中に弾性波（図１中に矢印で示す。）を励振し、地層の境界Ｇ４ａ，Ｇ４ｂのいずれかで反射した弾性波を、地表Ｇ３に設置された受振器Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ２ｄ，Ｇ２ｅのいずれかでセンシングする。
【００２０】
一般的な起振源Ｇ１は地表Ｇ３に対して垂直方向に発振するため、鉛直に近い方向にＰ波が効率よく励振される。そのため、反射法弾性波探査では、Ｐ波を用いる。また、再び地表Ｇ３に戻ってくる弾性波は、鉛直方向に近い方向から伝搬してくるＰ波であるため、受振器Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ２ｄ，Ｇ２ｅは鉛直方向の弾性振動を検知する必要がある。
【００２１】
さまざまな方向に励振された弾性波は、減衰の大きい地中を伝搬し、複数の地層の境界Ｇ４ａ，Ｇ４ｂで反射し、再び減衰の大きい地中を伝搬し、広い領域に拡散して地表Ｇ３に戻ってくる。
【００２２】
微弱な弾性振動を検知するため、受振器Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ２ｄ，Ｇ２ｅとして、鉛直方向に高感度な加速度センサを用いる必要がある。従って、受振器Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ２ｄ，Ｇ２ｅとして、以下に説明する本実施例１、２および３による加速度センサを用いることが望ましい。
【実施例１】
【００２３】
＜加速度センサの構成＞
本実施例１による加速度センサの構成について、図２〜図８を参照しながら説明する。
【００２４】
図２〜図４は、本実施例１による加速度センサの断面図である。図５〜図８は、本実施例１による加速度センサの平面図である。
【００２５】
図２は、図５〜図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は、図５〜図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図４は、図５〜図８のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図５は、図２〜図４のＤ−Ｄ線に沿った平面図であり、メンブレン層の上面を示す平面図である。図６は、図２〜図４のＧ−Ｇ線に沿った平面図であり、メンブレン層の下面を示す平面図である。図７は、図２〜図４のＥ−Ｅ線に沿った平面図であり、キャップ層の下面を示す平面図である。図８は、図２〜図４のＦ−Ｆ線に沿った平面図であり、ベース層の上面を示す平面図である。
【００２６】
本実施例１による加速度センサＳ１は、ベース層ＢａｓＬ、メンブレン層ＭｅｍＬおよびキャップ層ＣａｐＬの積層から構成されており、実装基板層ＳｕｂＬ上に実装されている。
【００２７】
以下の説明では、平面視において、互いに交差、好適には直交する２つの方向をｘ軸方向およびｙ軸方向とし、実装基板層ＳｕｂＬの主面に垂直な方向をｚ軸方向とする。また、「平面視において」とは、実装基板層ＳｕｂＬの主面としての上面に垂直な方向であるｚ軸方向から見た場合を意味する。
【００２８】
図２〜図４および図７に示すように、キャップ層ＣａｐＬは、絶縁物１１、空洞１３および固定電極１２ＴＬ，１２ＴＲ，１２ＢＬ，１２ＢＲによって構成されている。絶縁物１１は、メンブレン層ＭｅｍＬの側部３５および固定部３４Ｔ１，３４Ｔ２，３４Ｂ１，３４Ｂ２（図５参照）との接合部以外の部分に、下面に凹部が形成され、さらに、凹部に固定電極１２ＴＬ，１２ＴＲ，１２ＢＬ，１２ＢＲが設置されている。絶縁物１１は、メンブレン層ＭｅｍＬの上部に設置されているため、空洞１３を密閉するキャップとして機能する。また、固定電極１２ＴＬ，１２ＴＲは、メンブレン層ＭｅｍＬに形成された可動部（可動電極）３２ＴＤと対になって可変容量の固定電極として機能し、固定電極１２ＢＬ，１２ＢＲは、メンブレン層ＭｅｍＬに形成された可動部（可動電極）３２ＢＤと対になって可変容量の固定電極として機能する。
【００２９】
図２〜図４、図５および図６に示すように、メンブレン層ＭｅｍＬは、メンブレン（質量体）３２、ねじれバネ３３Ｔ１，３３Ｔ２，３３Ｂ１，３３Ｂ２、固定部３４Ｔ１，３４Ｔ２，３４Ｂ１，３４Ｂ２および側部３５で構成されている。側部３５は、空洞１３を密閉する側部として機能する。
【００３０】
メンブレン３２は、導電層３２ＤＬ、絶縁物３２Ｉおよび導電層３２ＨＬで構成されている。さらに、導電層３２ＤＬは、可動部３２ＴＤ，３２ＢＤを構成し、導電層３２ＨＬは、可動部３２ＴＨ，３２ＢＨおよび導電物３２ｍＤを構成し、それらは機械的に一体化されている。可動部３２ＴＤは、キャップ層ＣａｐＬに形成された固定電極１２ＴＬ，１２ＴＲと対になって可変容量の可動電極として機能する。可動部３２ＢＤは、キャップ層ＣａｐＬに形成された固定電極１２ＢＬ，１２ＢＲと対になって可変容量の可動電極として機能する。可動部３２ＴＨ，３２ＢＨは、メンブレン３２の機械的強度を高くする補強物として機能する。
【００３１】
なお、導電層３２ＤＬ、絶縁物３２Ｉおよび導電層３２ＨＬには、開口部が形成されている場合がある。本実施の形態では、開口部の有無に関係なく効果があるため、以下の説明では、開口部を省略する。
【００３２】
導電層３２ＤＬ，３２ＨＬは、メンブレン３２の質量を大きくする機能を有する。そのため、メンブレン３２自体が質量体として機能する。
【００３３】
空隙３２ｍＡ，３２ｍＢ，３２ｍＣ、導電物３２ｍＤ、絶縁物３２Ｉの一部および可動部３２ＴＤ，３２ＢＤの一部は、機械的接合部３２ｍを構成する。絶縁物３２Ｉの一部とは、空隙３２ｍＢ直上の絶縁物３２Ｉの第１部分、空隙３２ｍＣ直上の絶縁物３２Ｉの第２部分および第１部分と第２部分とによって挟まれた絶縁物３２Ｉの第３部分である。また、可動部３２ＴＤ，３２ＢＤの一部とは、空隙３２ｍＢ直上の可動部３２ＴＤの第４部分、空隙３２ｍＣ直上の可動部３２ＢＤの第５部分および第４部分と第５部分とによって挟まれた可動部３２ＴＤ，３２ＢＤの第６部分である。
【００３４】
図５および図６に示すように、空隙３２ｍＡ，３２ｍＢ，３２ｍＣは、平面視において１つの方向、すなわちｘ軸方向に沿って延伸しておらず、非一直線となっている。具体的には、空隙３２ｍＡ，３２ｍＢ，３２ｍＣは、ｚ軸方向に垂直なｘ軸方向またはｙ軸方向に対して第１角度を有する方向に延伸する部分と、ｚ軸方向に垂直なｘ軸方向またはｙ軸方向に対して第１角度とは異なる第２角度を有する方向に延伸する部分とが交互に接続した形状を有している。例えば図５および図６に示すように、空隙３２ｍＡ，３２ｍＢ，３２ｍＣは、ｙ軸方向に対して第１角度θ１を有する方向に延伸する部分と、ｙ軸方向に対して第２角度θ２を有する方向に延伸する部分とを有する。
【００３５】
これにより、機械的接合部３２ｍは、平面視において１つの方向、すなわちｘ軸方向に沿って延伸しておらず、非一直線となっている。具体的には、機械的接合部３２ｍは、第１箇所において、ｚ軸方向に垂直なｘ軸方向またはｙ軸方向に対して第１角度を有する方向に延伸し、第１箇所とは異なる第２箇所において、ｚ軸方向に垂直なｘ軸方向またはｙ軸方向に対して第１角度とは異なる第２角度を有する方向に延伸している。例えば図５および図６に示すように、機械的接合部３２ｍは、ｙ軸方向に対して第１角度θ１を有する方向に延伸する第１箇所と、ｙ軸方向に対して第２角度θ２を有する方向に延伸する第２箇所とを有する。
【００３６】
空隙３２ｍＡは、可動部３２ＴＤと可動部３２ＢＤとを直流電気的に絶縁する絶縁体として機能し、空隙３２ｍＢは、可動部３２ＴＨと導電物３２ｍＤとを直流電気的に絶縁する絶縁体として機能し、空隙３２ｍＣは、導電物３２ｍＤと可動部３２ＢＨとを直流電気的に絶縁する絶縁体として機能する。また、絶縁物３２Ｉは、可動部３２ＴＤと導電物３２ｍＤとの間を直流電気的に絶縁する絶縁体として機能し、可動部３２ＢＤと導電物３２ｍＤとの間を直流電気的に絶縁する絶縁体として機能する。
【００３７】
絶縁物３２Ｉは、上記機能に障害が発生しない範囲で、部分的に除去されたほうがよい。絶縁物３２Ｉは、メンブレン３２の熱膨張率を小さくするため、メンブレン３２を構成する絶縁物３２Ｉの体積を小さくすると、メンブレン３２の変形を抑えることが可能になり、検出電極の容量値のばらつきを低減することができる。例えば空隙３２ｍＡ直下の絶縁物３２Ｉ、空隙３２ｍＢ直上の絶縁物３２Ｉおよび空隙３２ｍＣ直上の絶縁物３２Ｉを除去することにより、さらに動作が安定して、雑音が低減するので、高精度な加速度センサを提供することができる。
【００３８】
可動部３２ＴＤは、導電物３２ｖｉａＴを介して可動部３２ＴＨと直流電気的に接続されている。また、可動部３２ＢＤは、導電物３２ｖｉａＢを介して可動部３２ＢＨと直流電気的に接続されている。これにより、可動部３２ＴＤ，３２ＢＤの電気抵抗を下げることができる。一方、導電物３２ｍＤは、直流電気的に浮いている。これにより、可動部３２ＴＤと可動部３２ＢＤとの間の交流電気的なアイソレーションが向上する。
【００３９】
導電物３２ｍＤは、空隙３２ｍＡを下側から覆うように配置され、空隙３２ｍＡ近傍の機械的強度を高くする補強物として機能する。可動部３２ＴＤは、空隙３２ｍＢを上側から覆うように配置され、空隙３２ｍＢ近傍の機械的強度を高くする補強物として機能する。可動部３２ＢＤは、空隙３２ｍＣを上側から覆うように配置され、空隙３２ｍＣ近傍の機械的強度を高くする補強物として機能する。
【００４０】
図では省略しているが、可変容量として機能する固定電極１２ＴＬ，１２ＴＲ，１２ＢＬ，１２ＢＲおよび可動電極３２ＴＤ，３２ＢＤは、電気的な引き出し線が設置され、加速度センサＳ１の外部と電気的に接続されている。
【００４１】
図４〜図６に示すように、ねじれバネ３３Ｔ１，３３Ｔ２，３３Ｂ１，３３Ｂ２は、ｘ軸方向に薄く、ｙ軸方向に長い板状の形状をなしており、ｙ軸を回転軸とするねじれ運動を許すねじれバネとして機能する。さらに、ねじれバネ３３Ｔ１、ねじれバネ３３Ｔ２、ねじれバネ３３Ｂ１およびねじれバネ３３Ｂ２は、一端がメンブレン３２に接続し、他端が固定部３４Ｔ１、固定部３４Ｔ２、固定部３４Ｂ１および固定部３４Ｂ２にそれぞれ接続しているため、メンブレン３２はｙ軸を回転軸とするねじれ運動を許す機能も有している。さらに、ねじれバネ３３Ｔ１，３３Ｔ２，３３Ｂ１，３３Ｂ２は、ｙ軸方向の長さおよびｚ軸方向の幅が、ｘ軸方向の厚さより大きく設定されているため、メンブレン３２はｙ軸を回転軸とするねじれ運動以外の回転運動および並進運動を抑圧する機能も有している。
【００４２】
図３、図７および図８に示すように、固定部３４Ｔ１，３４Ｔ２，３４Ｂ１，３４Ｂ２は、キャップ層ＣａｐＬおよびベース層ＢａｓＬと機械的強固に接続され、ねじれバネ３３Ｔ１，３３Ｔ２，３３Ｂ１，３３Ｂ２の端部を機械的に固定する固定部として機能する。同時に、キャップ層ＣａｐＬの絶縁物１１の機械的強度を高くする補強物としても機能する。
【００４３】
図２〜図４および図８に示すように、ベース層ＢａｓＬは、絶縁物２１および空洞１３によって構成されている。絶縁物２１は、メンブレン層ＭｅｍＬの側部３５と固定部３４Ｔ１，３４Ｔ２，３４Ｂ１，３４Ｂ２（図５参照）との接合部以外の部分に、上面に凹部が形成されている。絶縁物２１は、メンブレン層ＭｅｍＬの下部に設置されているため、空洞１３を密閉する底部として機能する。また、実装基板層ＳｕｂＬと機械的に接合する部分として機能する。
【００４４】
実装基板層ＳｕｂＬは、絶縁物４１およびその上面に設置された接着剤４２によって構成されている。絶縁物４１は、加速度センサＳ１を実装する基板であり、例えば樹脂またはセラミックスで成形されたパッケージ、回路基板またはマザーボードなどである。接着剤４２は、加速度センサＳ１と絶縁物４１とを機械的に接合する接着物として機能する。
【００４５】
絶縁物１１，２１は、ガラスまたは高抵抗珪素などの抵抗値が大きい材料で形成されている。金属または低抵抗珪素などの抵抗値の小さい材料でもよい。但し、その場合は、絶縁物１１と固定電極１２ＴＬ，１２ＴＲ，１２ＢＬ，１２ＢＲとを電気的に絶縁するため、絶縁物１１と固定電極１２ＴＬ，１２ＴＲ，１２ＢＬ，１２ＢＲとの間に絶縁物を形成する必要がある。
【００４６】
導電層３２ＤＬ，３２ＨＬは、金属または低抵抗珪素などの抵抗値の小さい材料で形成されている。可動部３２ＴＤ，３２ＢＤを、導電層３２ＤＬの一部をくり抜くことにより形成すると、可動部３２ＴＤの厚さと可動部３２ＢＤの厚さとを一致させることができるため、加速度センサＳ１の精度を高めることができる。同様に、可動部３２ＴＨ，３２ＢＨ、導電物３２ｍＤおよびねじれバネ３３Ｔ１，３３Ｔ２，３３Ｂ１，３３Ｂ２を、導電層３２ＨＬの一部をくり抜くことにより形成すると、可動部３２ＴＨ，３２ＢＨの厚さと導電物３２ｍＤの厚さとねじれバネ３３Ｔ１，３３Ｔ２，３３Ｂ１，３３Ｂ２の厚さとを一致させることができるため、加速度センサＳ１の精度を高めることができる。
【００４７】
また、メンブレン３２を、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板をくり抜くことにより形成すると、絶縁物３２Ｉの厚さを均一にすることができるため、加速度センサＳ１の精度をさらに高めることができる。
【００４８】
加速度センサＳ１は、図２に示すように、キャップ層ＣａｐＬ、メンブレン層ＭｅｍＬおよびベース層ＢａｓＬの積層で構成されている。これらの層は、互いに異なる熱膨張率を有しているため、各層の接合時または環境温度の変化により、加速度センサＳ１内に応力が発生する。例えばキャップ層ＣａｐＬが単結晶珪素基板、メンブレン層ＭｅｍＬがＳＯＩ基板で構成されている場合、単結晶珪素基板はＳＯＩ基板より、ｚ軸方向に直交するｘｙ面内の熱膨張率が大きい。
【００４９】
そのため、温度が上昇した場合、キャップ層ＣａｐＬは、固定部３４Ｔ２と固定部３４Ｂ２を広げる方向に、また、温度が下降した場合、固定部３４Ｔ２と固定部３４Ｂ２を狭める方向に力が印加される。同様に、ベース層ＢａｓＬおよび実装基板層ＳｕｂＬからも固定部３４Ｔ２と固定部３４Ｂ２に力が生じる。この力は、ねじれバネ３３Ｂ２，３３Ｔ２を介してメンブレン３２に対する引張力または圧縮力となる。
【００５０】
本発明者らが検討した比較例による加速度センサについて、図９〜図１２を用いて説明する。図９は、比較例による加速度センサのメンブレン層の上面を示す平面図である。図１０は、比較例による加速度センサのメンブレン層の下面を示す平面図である。図１１および図１２は、比較例による加速度センサの断面図である。
【００５１】
図９および図１０に示すように、比較例による加速度センサＲ１では、機械的接合部３２ｍが、平面視において１つの方向、すなわちｘ軸方向に沿って一直線に延在しており、絶縁物３２Ｉの厚さは、例えば１．５μｍ〜２．０μｍ程度と薄い。このため、機械的接合部３２ｍの機械的強度が低く、メンブレム３２は、ハウジング（基板の貼合わせ）または実装などで生じる残留内部応力に起因して湾曲する。すなわち、固定部３４Ｔ２と固定部３４Ｂ２に生じる力は、図１１または図１２に示すように、メンブレン３２を変形させ、検出電極の容量値のばらつきを増加させる虞がある。これにより、動作が不安定になり、さらに雑音が増加するので、高精度な加速度センサＲ１の実現は難しいと考えられた。
【００５２】
しかし、このような劣化は、本実施例１による加速度センサＳ１のように、機械的接合部３２ｍを平面視においてｘ軸方向に非一直線とすることにより、改善することができる。
【００５３】
本実施例１による加速度センサＳ１は、図２〜図８に示すように、ｚ軸の方向に変位可能なメンブレン３２を備えており、メンブレン３２は、ｘ軸方向に延伸する機械的接合部３２ｍを挟んで、ｙ軸方向に互いに隣り合い、かつ、電気的に分離された第１可動部（可動部３２ＴＤ，３２ＴＨ）と第２可動部（可動部３２ＢＤ，３２ＢＨ）とを有する。さらに、機械的接合部３２ｍは、第１箇所において、ｚ軸方向に垂直なｘ軸方向またはｙ軸方向に対して第１角度を有する方向に延伸し、第１箇所とは異なる第２箇所において、ｚ軸方向に垂直なｘ軸方向またはｙ軸方向に対して第１角度とは異なる第２角度を有する方向に延伸している。
【００５４】
このように、機械的接合部３２ｍを平面視においてｘ軸方向に非一直線とすることにより、機械的接合部３２ｍの機械的強度を向上させて、ハウジングまたは実装などで生じる残留内部応力に起因したメンブレン３２の湾曲を低減する。
【００５５】
これにより、メンブレン３２の変形を抑えることが可能になり、検出電極の容量値のばらつきを低減することができる。その結果、動作が安定して、雑音が低減するので、高精度な加速度センサＳ１を提供することができる。
【００５６】
＜本実施例１の変形例＞
１．本実施例１の変形例１
本実施例１による加速度センサＳ１に備わる機械的接合部３２ｍは、導電層３２ＤＬに設けられた１個の空隙３２ｍＡおよび導電層３２ＨＬに設けられた２個の空隙３２ｍＢ，３２ｍＣを有している。
【００５７】
機械的接合部３２ｍは、可変容量である可動部３２ＴＤ，３２ＢＤの直流電気的なアイソレーションを持たせるためのものであり、導電層３２ＨＬに設けられる空隙は１個でもよい。しかし、交流電気的なアイソレーションを向上させるためには、導電層３２ＤＬ，３２ＨＬの少なくとも一方の空隙を２個以上設置し、電気的に浮いた導電層（例えば導電物３２ｍＤ）を１個以上設置することが望ましい。これにより、高精度な加速度センサの提供に繋がる。
【００５８】
２．本実施例１の変形例２および変形例３
本実施例１による加速度センサＳ１に備わる機械的接合部３２ｍの平面視における形状は、図５および図６に示した形状に限定されるものではない。
【００５９】
例えば図１３および図１４に示す変形例２による加速度センサＳ１ｖａのように、空隙３２ｍＡ，３２ｍＢ，３２ｍＣをｘ軸方向に延伸する部分とｙ軸方向に延伸する部分とを交互に接続した形状としてもよい。これにより、機械的接合部３２ｍの平面視における形状は、ｘ軸方向に延伸する部分とｙ軸方向に延伸する部分とを交互に接続した形状、所謂ミアンダ（meander）形状となり、機械的接合部３２ｍの機械的強度が向上する。
【００６０】
また、空隙３２ｍＡ，３２ｍＢ，３２ｍＣのうち、少なくとも１個の空隙を平面視においてｘ軸方向に非一直線とし、他を一直線としてもよく、これにより、機械的接合部３２ｍの機械的強度が向上する。
【００６１】
例えば図１５および図１６に示す変形例３による加速度センサＳ１ｖｂのように、空隙３２ｍＡ，３２ｍＢをｘ軸方向に延伸する部分とｙ軸方向に延伸する部分とを交互に接続した形状とし、空隙３２ｍＣをｘ軸方向に一直線に延伸する形状としてもよい。
【００６２】
３．本実施例１の変形例４
本変形例１による加速度センサＳ１では、機械的接合部３２ｍはメンブレン３２のｘ軸方向の一端から他端まで形成されており、ｘ軸方向におけるメンブレン３２の長さと機械的接合部３２ｍの長さとは同じであるが、メンブレン３２のｘ軸方向の一部分に機械的接合部３２ｍを形成してもよい。
【００６３】
例えば図１７Ａ〜図１８Ｂに示す変形例４による加速度センサＳ１ｖｃのように、可動部３２ＴＨと可動部ＢＨとの間に、ｘ軸方向にメンブレム３２の長さよりも短い長さを有する機械的接合部３２ｍを、ｘ軸方向に１個または複数配置してもよい。加速度センサＳ１ｖｃでは、２個の機械的接合部３２ｍを例示している。機械的接合部３２ｍを構成する導電物３２ｍＤＬ，３２ｍＤＲは、ｙ軸方向に長く、ｘ軸方向に短い形状を有することができる。
【００６４】
導電物３２ｍＤＬは空隙３２ｍＦＬで囲まれており、空隙３２ｍＦＬは、可動部３２ＴＨと導電物３２ｍＤＬとを直流電気的に絶縁する絶縁体として機能し、可動部３２ＢＨと導電物３２ｍＤＬとを直流電気的に絶縁する絶縁体として機能する。また、導電物３２ｍＤＲは空隙３２ｍＦＲで囲まれており、空隙３２ｍＦＲは、可動部３２ＴＨと導電物３２ｍＤＲとを直流電気的に絶縁する絶縁体として機能し、可動部３２ＢＨと導電物３２ｍＤＲとを直流電気的に絶縁する絶縁体として機能する。
【００６５】
さらに、可動部３２ＴＤの可動部３２ＢＤに対向する側面はｘ軸方向に沿って直線状に延在し、可動部３２ＢＤの可動部３２ＴＤに対向する側面はｘ軸方向に沿って直線状に延在している。そして、可動部３２ＴＤと可動部３２ＢＤとの間であって、導電物３２ｍＤＬ，３２ｍＤＲ直上には、絶縁物３２Ｉを介して直線状の空隙３２ｍＥＬ，３２ｍＥＲが形成されている。
【００６６】
直流電気的に浮いた導電物３２ｍＤＬ，３２ｍＤＲをｙ軸方向に長く、ｘ軸方向に短い形状とすることにより、機械的接合部３２ｍの機械的強度が高くなる。さらに、導電物３２ｍＤＬ，３２ｍＤＲと絶縁物３２Ｉとの接触面積が小さくなるので、可変容量である可動部３２ＴＤ，３２ＢＤの交流電気的なアイソレーションが向上する。
【００６７】
このように、機械的接合部３２ｍを平面視においてｘ軸方向に非一直線とし、複数の機械的接合部３２ｍを設けることにより、メンブレン３２の変形が抑えられるので、高精度な加速度センサの提供に繋がる。
【００６８】
なお、可動部３２ＴＤと可動部３２ＢＤとの間および可動部３２ＴＨと可動部３２ＢＨとの間であって、導電物３２ｍＤＬ，３２ｍＤＲ直上以外の部分は、絶縁物３２Ｉは形成されておらず、機械的に接合されていないため、機械的接合部３２ｍには該当しない。
【００６９】
４．本実施例１の変形例５および変形例６
本実施例１による加速度センサＳ１は、４個の可変容量を有する。これらの可変容量は、例えば前記特許文献１の図１〜図３に記載されているように電気接続することで、高精度に加速度を検出することができる。
【００７０】
例えば図１９に示す変形例５による加速度センサＳ１ｖｄのように、サーボ制御型加速度センサに適用する場合は、前述の実施例１の加速度センサＳ１に、ＤＣサーボ用の固定電極１２ＴＬ１，１２ＴＲ１，１２ＢＬ１，１２ＢＲ１およびＡＣサーボ用の固定電極１２ＴＬ２，１２ＴＲ２，１２ＢＬ２，１２ＢＲ２を付加すればよい。これにより、省電力および低雑音な加速度センサの提供に繋がる。
【００７１】
また、例えば図２０に示す変形例６による加速度センサＳ１ｖｅのように、機械的接合部３２ｍ（例えば図２参照）の片側に信号検出用の固定電極１２ＴＬ，１２ＴＲを設置し、機械的接合部３２ｍ（例えば図２参照）を挟んで、固定電極１２ＴＬ，１２ＴＲの反対側にＤＣサーボ用の固定電極１２ＢＬ１，１２ＢＲ１およびＡＣサーボ用の固定電極１２ＢＬ２，１２ＢＲ２を設置してもよい。ＤＣサーボ用の固定電極１２ＢＬ１，１２ＢＲ１およびＡＣサーボ用の固定電極１２ＢＬ２，１２ＢＲ２に対向する可動部３２ＢＤ（例えば図５参照）は、電気的に接地されている。
【００７２】
これにより、ＤＣサーボ用の固定電極１２ＢＬ１，１２ＢＲ１およびＡＣサーボ用の固定電極１２ＢＬ２，１２ＢＲ２に流れるサーボ信号がチャージアンプに漏洩する量を抑えることができる。さらに、これに加えて、チャージアンプの入力端子からサーボ電極容量が見えないことによる実質信号検出用可変コンデンサの変化率が大きくなるため、いっそう、省電力および低雑音な加速度センサの提供に繋がる。
【実施例２】
【００７３】
本実施例２による加速度センサの構成について、前述の実施例１による加速度センサと異なる点を中心に、図面を参照しながら説明する。
【００７４】
＜加速度センサの構成＞
本実施例２による加速度センサの構成について、図２１〜図２３を参照しながら説明する。図２１は、本実施例２による加速度センサのメンブレン層の上面を示す平面図である（前述の実施例１による加速度センサＳ１の説明に使用した図５に相当する。）。図２２は、本実施例２による加速度センサのメンブレン層の下面を示す平面図である（前述の実施例１による加速度センサＳ１の説明に使用した図６に相当する。）。図２３は、本実施例２による加速度センサのキャップ層の下面を示す平面図である（前述の実施例１による加速度センサＳ１の説明に使用した図７に相当する。）。
【００７５】
図２１および図２２に示すように、本実施例２による加速度センサＳ２を構成する機械的接合部３２ｍの形状は、前述の実施例１の変形例４による加速度センサＳ１ｖｃを構成する機械的接合部３２ｍの形状と同じである。しかし、本実施例２による加速度センサＳ２では、機械的接合部３２ｍが２列（４個）設置されており、メンブレン３２が直流電気的に３個に分割されている。すなわち、３個の可動部（可動電極）３２ＴＤ，３２ＣＤ，３２ＢＤが配置されている。
【００７６】
従って、可動部３２ＴＨと可動部３２ＣＨとの間には、導電物３２ｍＤＬＴが空隙３２ｍＦＬＴに囲まれて配置され、導電物３２ｍＤＲＴが空隙３２ｍＦＲＴに囲まれて配置されている。また、可動部３２ＣＨと可動部３２ＢＨとの間には、導電物３２ｍＤＬＢが空隙３２ｍＦＬＢに囲まれて配置され、導電物３２ｍＤＲＢが空隙３２ｍＦＲＢに囲まれて配置されている。
【００７７】
図２３に示すように、固定電極１２ＴＬ，１２ＴＲ，１２ＢＬ，１２ＢＲに加えて、加速度センサＳ２では、サーボ制御用の固定電極１２ＴＬ３，１２ＴＲ３，１２ＢＬ３，１２ＢＲ３，１２Ｌ４，１２Ｒ４が設置されている。固定電極１２ＴＬ，１２ＴＲに対向する可動部３２ＴＤと、固定電極１２ＢＬ，１２ＢＲに対向する可動部３２ＢＤと、サーボ制御用の固定電極１２ＴＬ３，１２ＴＲ３，１２ＢＬ３，１２ＢＲ３，１２Ｌ４，１２Ｒ４に対向する可動部３２ＣＤは、機械的接合部３２ｍで互いに直流電気的には絶縁され、機械的には接続されている。
【００７８】
また、サーボ制御用の固定電極１２ＴＬ３，１２ＢＬ３は電気的に接続されている。さらに、サーボ制御用の固定電極１２ＴＲ３，１２ＢＲ３は電気的に接続されている。これらは、加速度センサＳ２のｘ軸方向に対して対称に配置され（紙面右側と紙面左側）、互いに分割されているが、電気的に接続されて一つの固定電極として機能している。これらは、前記特許文献１の図１に示すＤＣサーボ制御用容量対の右固定電極およびＤＣサーボ制御用容量対の左固定電極として機能する。
【００７９】
また、サーボ制御用の固定電極１２ＴＬ３，１２ＴＲ３，１２ＢＬ３，１２ＢＲ３，１２Ｌ４，１２Ｒ４に対向する可動部３２ＣＤは電気的に接地されている。
【００８０】
図では省略しているが、加速度センサＳ２では、前述の実施例１による加速度センサＳ１と同様に、可動部３２ＴＤは、可動部３２ＴＨと直流電気的に接続されている。また、可動部３２ＢＤは、可動部３２ＢＨと直流電気的に接続されている。さらに、加速度センサＳ２では、可動部３２ＣＤは、可動部３２ＣＨと直流電気的に接続されている。これにより、可動電極の電気抵抗を下げることができる。
【００８１】
また、導電物３２ｍＤＬＴ，３２ｍＤＲＴ，３２ｍＤＬＢ，３２ｍＤＲＢは、直流電気的に浮いている。これにより、可動部３２ＴＤと可動部３２ＢＤとの間の交流電気的なアイソレーションが向上する。
【００８２】
このように、本実施例２による加速度センサＳ２は、機械的接合部３２ｍが平面視においてｘ軸方向に非一直線であるため、機械的接合部３２ｍが２列（４個）設置されているにもかかわらず、前述の実施例１による加速度センサＳ１と同様に、容量値のばらつきを低減することができる。これにより、動作が安定して、雑音が低減するので、高精度な加速度センサＳ２を提供することができる。さらに、省電力および低雑音な加速度センサＳ２の提供に繋がる。
【００８３】
＜本実施例２の変形例＞
本実施例２による加速度センサＳ２では、固定電極１２ＴＬ，１２ＴＲ，１２ＢＬ，１２ＢＲに対向するように、機械的接合部３２ｍを配置したが、機械的接合部３２ｍの配置は、これに限定されるものではない。
【００８４】
例えば図２４および図２５に示す変形例による加速度センサＳ２ｖのように、キャップ層ＣａｐＬとメンブレン層ＭｅｍＬとを上面から重ねて見たときに（例えば図２参照）、固定電極１２ＴＬ，１２ＴＲおよび固定電極１２ＢＬ，１２ＢＲをそれぞれ囲むように、２個の機械的接合部３２ｍを配置してもよい。
【００８５】
具体的には、一方の機械的接合部３２ｍは、ｘ軸方向に延伸する部分と、ｘ軸方向に延伸する部分の一端からメンブレン３２の一方の外側（紙面左側）に向かってｙ軸方向に延伸する部分とからなり、互いに離間して配置されたＬ字型の２つの空隙３２ｍＢＴおよび空隙３２ｍＣＴ、並びに空隙３２ｍＢＴと空隙３２ｍＣＴとの間に挟まれた導電物３２ｍＤＬＴ，３２ｍＤＲＴを含む。他方の機械的接合部３２ｍは、ｘ軸方向に延伸する部分と、ｘ軸方向に延伸する部分の一端からメンブレン３２の他方の外側（紙面右側）に向かってｙ軸方向に延伸する部分とからなり、互いに離間して配置されたＬ字型の２つの空隙３２ｍＢＢおよび空隙３２ｍＣＢ、並びに空隙３２ｍＢＢと空隙３２ｍＣＢとの間に挟まれた導電物３２ｍＤＬＢ，３２ｍＤＲＢを含む。
【００８６】
導電物３２ｍＤＬＴ，３２ｍＤＲＴ直上には、絶縁物３２Ｉ（例えば図２参照）を介して空隙３２ｍＡＬＴ，３２ｍＡＲＴが形成され、導電物３２ｍＤＬＢ，３２ｍＤＲＢ直上には、絶縁物３２Ｉ（例えば図２参照）を介して空隙３２ｍＡＬＢ，３２ｍＡＲＢが形成されている。
【００８７】
このように、本実施例２の変形例による加速度センサＳ２ｖでも、機械的接合部３２ｍが平面視においてｘ軸方向に非一直線であるため、機械的接合部３２ｍが２個設置されているにもかかわらず、前述の実施例２による加速度センサＳ２と同様の効果がある。さらに、チャージアンプの入力端子に接続される固定電極１２ＴＬ，１２ＴＲ，１２ＢＬ，１２ＢＲに対向する可動部３２ＴＤ，３２ＢＤの面積が小さくなり、可動部３２ＴＤ，３２ＢＤの対地寄生容量を削減することができるので、さらに、低雑音な加速度センサの提供に繋がる。
【実施例３】
【００８８】
本実施例３による加速度センサの構成について、前述の実施例２による加速度センサと異なる点を中心に、図面を参照しながら説明する。
【００８９】
＜加速度センサの構成＞
本実施例３による加速度センサの構成について、図２６〜図２８を参照しながら説明する。図２６は、本実施例３による加速度センサのメンブレン層の上面を示す平面図である（前述の実施例２による加速度センサＳ２の説明に使用した図２１に相当する。）。図２７は、本実施例３による加速度センサのメンブレン層の下面を示す平面図である（前述の実施例２による加速度センサＳ２の説明に使用した図２２に相当する。）。図２８は、本実施例３による加速度センサのキャップ層の下面を示す平面図である（前述の実施例２による加速度センサＳ２の説明に使用した図２３に相当する。）。
【００９０】
本実施例３による加速度センサＳ３の機械的接合部３２ｍの形状および数は、前述の実施例２による加速度センサＳ２の機械的接合部３２ｍの形状および数とそれぞれ同じである。しかし、本実施例３による加速度センサＳ３では、前述の実施例２による加速度センサＳ２の可動部３２ＣＤが、可動部３２ＣＴＤと３２ＣＢＤに分割され、前述の実施例２による加速度センサＳ２の可動部３２ＣＨが、可動部３２ＣＴＨと３２ＣＢＨに分割されている。そして、導電層３２ＨＬ（例えば図２参照）で形成されたたわみバネ３６Ｌ，３６Ｒによって、可動部３２ＣＴＤ，３２ＣＴＨと可動部３２ＣＢＤ，３２ＣＢＨとが機械的かつ直流電気的に接続されている。
【００９１】
図では省略しているが、加速度センサＳ３では、前述の実施例２による加速度センサＳ２と同様に、可動部３２ＴＤは、可動部３２ＴＨと直流電気的に接続されている。また、可動部３２ＢＤは、可動部３２ＢＨと直流電気的に接続されている。さらに、加速度センサＳ３では、可動部３２ＣＴＤは、可動部３２ＣＴＨと直流電気的に接続されている。同様に、可動部３２ＣＢＤは、可動部３２ＣＢＨと直流電気的に接続されている。これにより、可動電極の電気抵抗を下げることができる。
【００９２】
また、導電物３２ｍＤＬＴ，３２ｍＤＲＴ，３２ｍＤＬＢ，３２ｍＤＲＢは、直流電気的に浮いている。これにより、可動部３２ＴＤと可動部３２ＣＴＤとの間および可動部３２ＣＢＤと可動部３２ＢＤとの間の交流電気的なアイソレーションが向上する。
【００９３】
たわみバネ３６Ｌ，３６Ｒは、ｘｙ平面内では薄く、ｚ軸方向には厚い板の形状をなしており、ｘｙ平面内で所謂ミアンダ形状をなしている。そのため、たわみバネ３６Ｌ，３６Ｒで機械的に接続された可動部３２ＣＴＤと可動部３２ＣＢＤとは、ｚ軸方向には一体化、ｙ軸方向には相対的に動くことができる。これにより、キャップ層ＣａｐＬ、ベース層ＢａｓＬおよび実装基板層ＳｕｂＬが固定部３４Ｔ２および３４Ｂ２を介して（例えば図２参照）、メンブレン３２に与える力が開放される。
【００９４】
たわみバネ３６Ｌ，３６Ｒは、導電層３２ＨＬ（例えば図２参照）で形成されているため、可動部３２ＣＴＤ，３２ＣＴＨ、たわみバネ３６Ｌ，３６Ｒおよび可動部３２ＣＢＤ，３２ＣＢＨは直流電気的に接続されている。
【００９５】
このように、本実施例３による加速度センサＳ３は、機械的接合部３２ｍが平面視においてｘ軸方向に非一直線であるため、前述の実施例２による加速度センサＳ２と同様に、機械的接合部３２ｍの折れ曲りを減少させることができるため、容量値のばらつきを低減することができる。さらに、たわみバネ３６Ｌ，３６Ｒがメンブレン３２に与える変形力を開放するため、さらに、容量値のばらつきを低減することができる。これにより、動作が安定して、雑音が低減するので、高精度な加速度センサＳ３を提供することができる。さらに、省電力および低雑音な加速度センサＳ３の提供に繋がる。
【００９６】
＜本実施例３の変形例＞
前述の実施例３による加速度センサＳ３では、可動部３２ＣＴＤ，３２ＣＴＨと、可動部３２ＣＢＤ，３２ＣＢＨとの間に、たわみバネ３６Ｌ，３６Ｒを配置したが、たわみバネ３６Ｌ，３６Ｒの配置は、これに限定されるものではない。
【００９７】
１．本実施例３の変形例１
例えば図２９および図３０に示す変形例１による加速度センサＳ３ｖのように、ねじれバネ３３Ｔ２，３３Ｂ２の根元にたわみバネ３７Ｔ，３７Ｂを配置してもよい。
【００９８】
たわみバネ３７Ｔ，３７Ｂは、ｘｙ平面内では薄く、ｚ軸方向には厚い板の形状をなしており、ねじれバネ３３Ｔ２，３３Ｂ２と直交したｘ軸方向に長く形成されている。また、たわみバネ３７Ｔのｘ軸方向の両端は可動部３２ＴＨに接続され、かつ、たわみバネ３７Ｔのｘ軸方向のほぼ中央部にねじれバネ３３Ｔ２が機械的に接続されている。同様に、たわみバネ３７Ｂのｘ軸方向の両端は可動部３２ＢＨに接続され、かつ、たわみバネ３７Ｂのｘ軸方向のほぼ中央部にねじれバネ３３Ｂ２が機械的に接続されている。
【００９９】
そのため、たわみバネ３７Ｔで機械的に接続された可動部３２ＴＤとねじれバネ３３Ｔ２とは、ｙ軸方向およびｚ軸方向には一体化、ｘ軸方向には相対的に動くことができる。同様に、たわみバネ３７Ｂで機械的に接続された可動部３２ＢＤとねじれバネ３３Ｂ２とは、ｙ軸方向およびｚ軸方向には一体化、ｘ軸方向には相対的に動くことができる。これにより、キャップ層ＣａｐＬ、ベース層ＢａｓＬおよび実装基板層ＳｕｂＬがねじれバネ３３Ｔ２，３３Ｂ２を介して（例えば図２参照）、メンブレン３２に与える力が開放される。
【０１００】
２．本実施例３の変形例２
また、例えば図３１および図３２に示す変形例２による加速度センサＳ３ｖｒのように、ねじれバネ３３Ｔ２，３３Ｂ２の根元にたわみバネ３８Ｔ，３８Ｂを配置してもよい。
【０１０１】
たわみバネ３８Ｔ，３８Ｂは、ｘｙ平面内では薄く、ｚ軸方向には厚い板の形状をなしており、ねじれバネ３３Ｔ２，３３Ｂ２と直交したｘ軸方向に長く形成されている。また、たわみバネ３８Ｔのｘ軸方向の両端は固定部３４Ｔ２に接続され、かつ、たわみバネ３８Ｔのｘ軸方向のほぼ中央部にねじれバネ３３Ｔ２が機械的に接続されている。同様に、たわみバネ３８Ｂのｘ軸方向の両端は固定部３４Ｂ２に接続され、かつ、たわみバネ３８Ｂのｘ軸方向のほぼ中央部にねじれバネ３３Ｂ２が機械的に接続されている。
【０１０２】
そのため、たわみバネ３８Ｔで機械的に接続された固定部３４Ｔ２とねじれバネ３３Ｔ２とは、ｙ軸方向およびｚ軸方向には一体化、ｘ軸方向には相対的に動くことができる。同様に、たわみバネ３８Ｂで機械的に接続された固定部３４Ｂ２とねじれバネ３３Ｂ２とは、ｙ軸方向およびｚ軸方向には一体化、ｘ軸方向には相対的に動くことができる。これにより、キャップ層ＣａｐＬ、ベース層ＢａｓＬおよび実装基板層ＳｕｂＬがねじれバネ３３Ｔ２，３３Ｂ２を介して（例えば図２参照）、メンブレン３２に与える力が開放される。
【０１０３】
このように、本実施例３の変形例１による加速度センサＳ３ｖおよび本実施例３の変形例２による加速度センサＳ３ｖｒにおいても、本実施例３による加速度センサＳ３とほぼ同様の効果が得られる。
【０１０４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１０５】
１１  絶縁物
１２ＢＬ，１２ＢＲ，１２ＴＬ，１２ＴＲ  固定電極
１２ＢＬ１，１２ＢＲ１，１２ＴＬ１，１２ＴＲ１  ＤＣサーボ用の固定電極
１２ＢＬ２，１２ＢＲ２，１２ＴＬ２，１２ＴＲ２  ＡＣサーボ用の固定電極
１２ＢＬ３，１２ＢＲ３，１２ＴＬ３，１２ＴＲ３  サーボ制御用の固定電極
１２Ｌ４，１２Ｒ４  サーボ制御用の固定電極
１３  空洞
２１  絶縁物
３２  メンブレン（質量体）
３２ＢＤ，３２ＢＨ  可動部
３２ＣＢＤ，３２ＣＢＨ  可動部
３２ＣＤ，３２ＣＨ  可動部
３２ＣＴＤ，３２ＣＴＨ  可動部
３２ＤＬ  導電層
３２ＨＬ  導電層
３２Ｉ  絶縁物
３２ＴＤ，３２ＴＨ  可動部
３２ｍ  機械的接合部
３２ｍＡ  空隙
３２ｍＢ，３２ｍＢＢ，３２ｍＢＴ  空隙
３２ｍＣ，３２ｍＣＢ，３２ｍＣＴ  空隙
３２ｍＤ  導電物
３２ｍＤＬ，３２ｍＤＬＢ，３２ｍＤＬＴ  導電物
３２ｍＤＲ，３２ｍＤＲＢ，３２ｍＤＲＴ  導電物
３２ｍＥＬ，３２ｍＥＲ  空隙
３２ｍＦＬ，３２ｍＦＬＢ，３２ｍＦＬＴ  空隙
３２ｍＦＲ，３２ｍＦＲＢ，３２ｍＦＲＴ  空隙
３２ｖｉａＢ，３２ｖｉａＴ  導電物
３３Ｂ１，３３Ｂ２，３３Ｔ１，３３Ｔ２  ねじれバネ
３４Ｂ１，３４Ｂ２，３４Ｔ１，３４Ｔ２  固定部
３５  側部
３６Ｌ，３６Ｒ  たわみバネ
３７Ｂ，３７Ｔ  たわみバネ
３８Ｂ，３８Ｔ  たわみバネ
４１  絶縁物
４２  接着剤
ＢａｓＬ  ベース層
ＣａｐＬ  キャップ層
Ｇ１  起振源
Ｇ２ａ，Ｇ２ｂ，Ｇ２ｃ，Ｇ２ｄ，Ｇ２ｅ  受振器
Ｇ３  地表
Ｇ４ａ，Ｇ４ｂ  地層の境界
ＭｅｍＬ  メンブレン層
Ｓ１，Ｓ１ｖａ，Ｓ１ｖｂ，Ｓ１ｖｃ，Ｓ１ｖｄ，Ｓ１ｖｅ  加速度センサ
Ｓ２，Ｓ２ｖ  加速度センサ
Ｓ３，Ｓ３ｖ，Ｓ３ｖｒ  加速度センサ
ＳｕｂＬ  実装基板層
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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