(57)【要約】【課題】印加される加速度が大きい域で構成部材を接触させずに広い範囲の加速度を検出できる加速度センサを提供する。【解決手段】加速度センサ１００は、基板１と、基板１に対して基板１の厚み方向に変位可能に基板１の表面に支持され、かつ可動電極７を有する変位部材３と、可動電極７と対向するよう配置され、かつ可動電極７との間に静電力を発生させるための固定電極６とを備え、加速度が小さい域では、変位部材３が基板１の厚み方向に変位しても可動電極７と固定電極６との対向面積が一定であり、かつ加速度が大きい域で変位部材３が基板１の厚み方向に変位すると可動電極７と固定電極６との対向面積が変化するよう構成されている。【選択図】図１
2011163967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に対して前記基板の厚み方向に変位可能に前記基板の表面に支持され、かつ可動電極を有する変位部材と、
前記可動電極と対向するよう配置され、かつ前記可動電極との間に静電力を発生させるための固定電極とを備え、
加速度が小さい域では、前記変位部材が前記基板の厚み方向に変位しても前記可動電極と前記固定電極との対向面積が一定であり、かつ
加速度が大きい域で前記変位部材が前記基板の厚み方向に変位すると前記可動電極と前記固定電極との対向面積が変化するよう構成されている、加速度センサ。
【請求項２】
前記可動電極の前記基板の厚み方向の寸法と前記固定電極の前記基板の厚み方向の寸法とが異なる大きさに構成されている、請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記可動電極は、互いに分離された複数の可動電極部を含み、
前記固定電極は、互いに分離された複数の固定電極部を含み、
複数の前記可動電極部および複数の前記固定電極部は、互いに対向するように配置された前記可動電極部と前記固定電極部との組を複数個有し、
加速度が小さい域では、前記変位部材が前記基板の厚み方向に変位しても複数個の前記組の前記可動電極部と前記固定電極部との対向面積の合計が一定であり、かつ
加速度が大きい域で前記変位部材が前記基板の厚み方向に変位すると複数個の前記組の前記可動電極部と前記固定電極部との対向面積の合計が変化するよう構成されている、請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項４】
複数個の前記組は、加速度が小さい域において、前記可動電極部が前記基板の厚み方向に変位することによって
前記可動電極部と前記固定電極部との対向面積が大きくなる組と、
前記可動電極部と前記固定電極部との対向面積が小さくなる組とを有している、請求項３に記載の加速度センサ。
【請求項５】
前記可動電極部と前記固定電極部との前記基板の厚み方向の寸法が同一であり、
複数個の前記組は、
前記基板に対して前記可動電極部が前記固定電極部より下に位置するよう構成された第１の組と、
前記基板に対して前記可動電極部が前記固定電極部より上に位置するよう構成された第２の組とを有している、請求項４に記載の加速度センサ。
【請求項６】
前記変位部材は、
前記基板に支持された梁部材と、
前記基板に対して前記基板の厚み方向に変位可能に前記梁部材に支持され、前記可動電極を有する慣性質量体とを含んでいる、請求項１〜５のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項７】
前記変位部材は、
前記基板に支持され、かつねじれ軸線を中心としてねじれるねじれ梁と、
前記ねじれ軸線を中心に回転可能なように前記ねじれ梁に支持された検出フレーム部と、
平面視において前記ねじれ軸線からずれた仮想線上の位置において前記検出フレーム部に支持されたリンク梁と、
前記基板に対して前記基板の厚み方向に変位可能に前記リンク梁に支持され、かつ前記可動電極を有する慣性質量体とを含んでいる、請求項１〜５のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項８】
前記変位部材は、
前記基板に支持され、かつねじれ軸線を中心としてねじれるねじれ梁と、
前記ねじれ軸線を中心に回転可能なように前記ねじれ梁に支持され、かつ前記可動電極を有する検出フレーム部と、
平面視において前記ねじれ軸線からずれた仮想線上の位置において前記検出フレーム部に支持されたリンク梁と、
前記基板に対して前記基板の厚み方向に変位可能に前記リンク梁に支持された慣性質量体とを含んでいる、請求項１〜５のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項９】
前記可動電極の前記基板とは反対側の端面および前記固定電極の前記基板とは反対側の端面の前記基板に対する高さが同一の高さになるよう構成されており、
前記変位部材と対向するように前記基板の上に形成され、かつ前記変位部材を前記基板に対して前記基板の厚み方向に移動させるために電圧を印加される電圧印加電極をさらに備えた、請求項１〜８のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項１０】
前記可動電極と前記固定電極とは前記基板の前記表面に沿う方向に対向するよう配置されている、請求項１〜９のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項１１】
前記変位部材と対向するよう前記基板の前記表面上に配置され、かつ前記変位部材と静電容量を構成する検出電極をさらに備えた、請求項１〜１０のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項１２】
基板と、
前記基板に対して前記基板の厚み方向に変位可能に前記基板の表面に支持され、かつ可動電極を有する変位部材と、
前記可動電極と対向するよう配置され、かつ前記可動電極との間に静電力を発生させるための固定電極とを備え、
前記可動電極は、互いに分離された複数の可動電極部を含み、
前記固定電極は、互いに分離された複数の固定電極部を含み、
複数の前記可動電極部および複数の前記固定電極部は、互いに対向するように配置された前記可動電極部と前記固定電極部との組を少なくとも２個有し、
複数の前記可動電極部の全ての前記基板とは反対側の端面および複数の前記固定電極部の全ての前記基板とは反対側の端面の前記基板に対する高さ、および複数の前記可動電極部の全ての前記基板側の端面および複数の前記固定電極部の全ての前記基板側の端面の前記基板に対する高さのいずれかが同一の高さになるよう構成されており、
複数個の前記組は、加速度が小さい域において、前記変位部材が前記基板の厚み方向に変位すると少なくとも２個の前記組のうち、一方の前記組の前記可動電極部と他方の前記組の前記可動電極部とが前記基板の厚み方向に互いに反対方向に変位することによって、加速度が小さい域において、一方の前記組では前記可動電極部と前記固定電極部との対向面積が一定となり、かつ他方の前記組では前記可動電極部と前記固定電極部との対向面積が変化するよう構成されており、
加速度が小さい域では、加速度が大きい域と比較して複数個の前記組の前記可動電極部と前記固定電極部との間の静電力の合計の変化が小さくなるよう構成されている、加速度センサ。
【請求項１３】
前記変位部材は、
前記基板に支持され、かつねじれ軸線を中心としてねじれるねじれ梁と、
前記ねじれ軸線を中心に回転可能なように前記ねじれ梁に支持され、かつ前記可動電極を有する検出フレーム部と、
平面視において前記ねじれ軸線からずれた仮想線上の位置において前記検出フレーム部に支持されたリンク梁と、
前記基板に対して前記基板の厚み方向に変位可能に前記リンク梁に支持された慣性質量体とを含んでいる、請求項１２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、加速度センサに関し、特に、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、加速度印加に伴う電極間の静電容量変化により加速度を検出する方式の加速度センサが知られている。この静電容量型の加速度センサにおいて、広い範囲の加速度を検出するための加速度センサが提案されている。
【０００３】
たとえば、特開２００４−２８６５５４号公報（特許文献１）には１つのセンサで広い加速度範囲を検出するための加速度センサが提案されている。この公報の加速度センサは、可動電極に接続され、加速度に応じて変位する複数の梁を有している。複数の梁のバネ定数はそれぞれ異なっている。バネ定数の異なる複数の梁として、長さの異なる３つの梁が形成されている。これら３つの梁はそれぞれ２枚構造で構成され、内部に間隔を有している。
【０００４】
この加速度センサでは加速度に応じて最も長い梁から変位する。低Ｇ（低い加速度）が印加された場合には最も長い梁が変位し、内部の間隔まで変位すると２枚の梁が接触するので、最も長い梁はそれ以上変位しない。低Ｇより加速度が高くなると２番目に長い梁が変位し、さらに加速度が高くなると最も短い梁が変位する。このように長さが異なる３つの梁がそれぞれ変位することにより、固定電極と可動電極との間の距離が低Ｇから高Ｇ（高い加速度）までの範囲で追従して変化する。これにより、小さなサイズで広範囲の加速度を検出できるとの記載が上記公報にはある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２８６５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記公報の加速度センサでは、広い範囲の加速度を検出するために、低Ｇより加速度が高くなると最も長い梁から梁の接触が生じる。梁が接触した場合、衝撃による破損および梁同士の吸着に起因する機能不良および性能不良が発生するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、印加される加速度が大きい域で構成部材を接触させずに広い範囲の加速度を検出できる加速度センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の加速度センサは、基板と、基板に対して基板の厚み方向に変位可能に基板の表面に支持され、かつ可動電極を有する変位部材と、可動電極と対向するよう配置され、かつ可動電極との間に静電力を発生させるための固定電極とを備え、加速度が小さい域では、変位部材が基板の厚み方向に変位しても可動電極と固定電極との対向面積が一定であり、かつ加速度が大きい域で変位部材が基板の厚み方向に変位すると可動電極と固定電極との対向面積が変化するよう構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の加速度センサによれば、加速度が小さい域では、変位部材が基板の厚み方向に変位しても可動電極と固定電極との対向面積が一定であり、かつ加速度が大きい域で変位部材が基板の厚み方向に変位すると可動電極と固定電極との対向面積が変化するため、固定電極と可動電極との対向面積の変化による静電容量の変化に応じて発生する静電力によって、印加される加速度が大きい域で構成部材を接触させずに広い範囲の加速度を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における加速度センサの概略平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う概略断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う概略断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における加速度センサの概略平面図であって、等電位の構成部材を同一のハッチングで示す概略平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第１工程を示す概略断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の断面位置は、それぞれ図２、図３および図４の断面位置に対応する。
【図８】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第２工程を示す概略断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の断面位置は、それぞれ図２、図３および図４の断面位置に対応する。
【図９】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第３工程を示す概略断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の断面位置は、それぞれ図２、図３および図４の断面位置に対応する。
【図１０】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第４工程を示す概略断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の断面位置は、それぞれ図２、図３および図４の断面位置に対応する。
【図１１】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第５工程を示す概略断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の断面位置は、それぞれ図２、図３および図４の断面位置に対応する。
【図１２】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第６工程を示す概略断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の断面位置は、それぞれ図２、図３および図４の断面位置に対応する。
【図１３】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第７工程を示す概略断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の断面位置は、それぞれ図２、図３および図４の断面位置に対応する。
【図１４】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第８工程を示す概略断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の断面位置は、それぞれ図２、図３および図４の断面位置に対応する。
【図１５】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第９工程を示す概略断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の断面位置は、それぞれ図２、図３および図４の断面位置に対応する。
【図１６】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第１０工程を示す概略断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の断面位置は、それぞれ図２、図３および図４の断面位置に対応する。
【図１７】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第１１工程を示す概略断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の断面位置は、それぞれ図２、図３および図４の断面位置に対応する。
【図１８】本発明の実施の形態１における加速度センサに加速度が印加された状態を示す概略断面図であって、その断面位置は図３に対応する。
【図１９】本発明の実施の形態１における加速度センサの固定電極と可動電極との配置を示す概略図である。
【図２０】本発明の実施の形態１における加速度センサの固定電極と可動電極との相対的な位置関係を示す概略断面図であって、基板方向に可動電極が固定電極を超えて移動した状態（Ａ）、基板方向に可動電極が固定電極を超えない範囲で移動した状態（Ｂ）、可動電極が移動しない状態（Ｃ）、基板と反対方向に可動電極が固定電極を超えない範囲で移動した状態（Ｄ）、基板と反対方向に可動電極が固定電極を超えて移動した状態（Ｅ）を示す概略断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態１における加速度センサの典型的な平行平板モデルで考えた場合の可動電極の変位に対する静電容量の傾向を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態１における加速度センサの典型的な平行平板モデルで考えた場合の可動電極の変位に対する静電容量の変位微分および生じる静電力の傾向を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態１における加速度センサの平板端部での電界分布の影響を考慮した場合の可動電極の変位に対する静電容量の傾向を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態１における加速度センサの平板端部での電界分布の影響を考慮した場合の可動電極の変位に対する静電容量の変位微分および生じる静電力の傾向を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態１における加速度センサの印加加速度と慣性質量体の変位との関係を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態１における加速度センサの変形例１の概略平面図である。
【図２７】本発明の実施の形態１における加速度センサの変形例２の概略断面図であって、その断面位置は図４の断面位置に対応する。
【図２８】本発明の実施の形態１における加速度センサの変形例３の概略平面図である。
【図２９】図２８のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に沿う概略断面図である。
【図３０】本発明の実施の形態２における加速度センサの概略断面図であって、その断面位置は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面に対応する。
【図３１】本発明の実施の形態２における加速度センサの固定電極部と可動電極部との配置を示す概略図である。
【図３２】本発明の実施の形態２における加速度センサの固定電極部と可動電極部との相対的な位置関係を示す概略断面図であって、可動電極部と固定電極部との対向面積の合計が変化するまで可動電極が基板方向に移動した状態（Ａ）、可動電極部と固定電極部との対向面積の合計が一定の範囲で可動電極部が基板方向に移動した状態（Ｂ）、可動電極部が移動しない状態（Ｃ）、可動電極部と固定電極部との対向面積の合計が一定の範囲で可動電極部が基板と反対方向に移動した状態（Ｄ）、可動電極部と固定電極部との対向面積の合計が変化するまで可動電極が基板と反対方向に移動した状態（Ｅ）を示す概略断面図である。
【図３３】本発明の実施の形態３における加速度センサの概略平面図である。
【図３４】図３３のＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶ線に沿う概略断面図である。
【図３５】図３３のＸＸＸＶ−ＸＸＸＶ線に沿う概略断面図である。
【図３６】本発明の実施の形態３における加速度センサに加速度が印加された状態を示す概略断面図であって、その断面位置は図３５に対応する。
【図３７】本発明の実施の形態３における加速度センサの概略断面図であって、検出電極がねじれ軸線を挟んで左右に配置された構成を示す概略断面図であり、その断面位置は図３５に対応する。
【図３８】本発明の実施の形態４における加速度センサの概略平面図である。
【図３９】図３８のＸＸＸＩＸ−ＸＸＸＩＸ線に沿う概略断面図である。
【図４０】図３８のＸＬ−ＸＬ線に沿う概略断面図である。
【図４１】本発明の実施の形態４における加速度センサに加速度が印加された状態を示す概略断面図であって、その断面位置は図３９に対応する。
【図４２】本発明の実施の形態４における加速度センサの固定電極と可動電極との相対的な位置関係を示す概略断面図であって、検出フレーム部が回転移動した際、検出フレーム部の一方側および他方側の可動電極が移動した状態を上下に示す概略断面図であり、検出フレーム部が一方側に回転移動することにより可動電極と固定電極との対向面積が変化するまで可動電極が移動した状態（Ａ）、検出フレーム部が一方側に回転移動することにより可動電極と固定電極との対向面積が一定の範囲で可動電極が移動した状態（Ｂ）、可動電極が移動しない状態（Ｃ）、検出フレーム部が他方側に回転移動することにより可動電極と固定電極との対向面積が一定の範囲で可動電極が移動した状態（Ｄ）、検出フレーム部が他方側に回転移動することにより可動電極と固定電極との対向面積が変化するまで可動電極が移動した状態（Ｅ）を示す概略断面図である。
【図４３】本発明の実施の形態４における加速度センサの概略断面図であって、検出電極がねじれ軸線を挟んで左右に配置された構成を示す概略断面図であり、その断面位置は図３９に対応する。
【図４４】本発明の実施の形態５における加速度センサの概略平面図である。
【図４５】図４４のＸＬＶ−ＸＬＶ線に沿う概略断面図である。
【図４６】図４４のＸＬＶＩ−ＸＬＶＩ線に沿う概略断面図である。
【図４７】本発明の実施の形態５のおける加速度センサの慣性質量体が電圧印加電極により移動された状態を示す概略断面図であって、その断面位置は図４５に対応する。
【図４８】本発明の実施の形態６における加速度センサの概略断面図であって、その断面位置は、図３８のＸＬ−ＸＬ線に沿う断面に対応する。
【図４９】本発明の実施の形態６における加速度センサの固定電極部と可動電極部との相対的な位置関係を示す概略断面図であって、検出フレーム部が回転移動した際、検出フレーム部の一方側および他方側の可動電極部が移動した状態を上下に示す概略断面図であり、検出フレーム部が一方側に回転移動することにより可動電極部と固定電極部との対向面積が大きく変化するまで可動電極部が移動した状態（Ａ）、検出フレーム部が一方側に回転移動することにより可動電極部と固定電極部との対向面積が小さく変化するまで可動電極部が移動した状態（Ｂ）、可動電極部が移動しない状態（Ｃ）、検出フレーム部が他方側に回転移動することにより可動電極部と固定電極部との対向面積が小さく変化するまで可動電極部が移動した状態（Ｄ）、検出フレーム部が他方側に回転移動することにより可動電極部と固定電極部との対向面積が大きく変化するまで可動電極部が移動した状態（Ｅ）を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
最初に本発明の実施の形態１の加速度センサの構成について説明する。
【００１２】
図１および図２には、説明の便宜のため、紙面に対して垂直方向の検出軸ＤＡが導入されている。検出軸ＤＡの方向は、本実施の形態の加速度センサが対象とする加速度の方向と一致する。以下、図１および図２に対応する図についても同様とする。
【００１３】
図１を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００は、基板１と、固定部材２と、変位部材３と、アンカー部材５と、固定電極６と、検出電極８と、絶縁体９とを主に有している。
【００１４】
図１〜図４を参照して、基板１に固定部材２とアンカー部材５とが支持されている。基板１と固定部材２およびアンカー部材５との間には絶縁体９が介在している。
【００１５】
変位部材３は、基板１に対して基板１の厚み方向に変位可能に基板１の表面に支持されている。変位部材３は、梁部材４と、可動電極７と、慣性質量体３１とを有している。変位部材３は、梁部材４によりアンカー部材５に支持されている。梁部材４は、アンカー部材５を介して基板１の表面に支持されている。梁部材４は、複数のばね部材を有している。平面視において一方向の慣性質量体３１の一方端部および他方端部には、梁部材４の複数のばね部材によってアンカー部材５と慣性質量体３１とがそれぞれ接続されている。
【００１６】
なお、平面視において一方向の慣性質量体３１の一方端部および他方端部とアンカー部材５とを接続する梁部材４のばね部材の個数は、複数に限定されず、単数であってもよい。また、梁部材４の配置位置や形状は、慣性質量体３１を基板１の厚み方向に移動可能に構成されていればよい。
【００１７】
慣性質量体３１は基板１に対して基板１の厚み方向に変位可能に梁部材４に支持されている。慣性質量体３１は可動電極７を有している。複数の可動電極７が平面視において上記の一方向と交差する他方向の慣性質量体３１の一方端部および他方端部には、それぞれ複数の可動電極７が設けられている。複数の可動電極７は平面視において櫛歯形状に配置されていてもよい。
【００１８】
固定部材２は、平面視において慣性質量体３１の外側に配置されている。固定部材２には複数の固定電極６が設けられている。複数の固定電極６は平面視において櫛歯形状に配置されていてもよい。固定電極６は、可動電極７と対向するよう配置されている。固定電極６は、可動電極７との間に静電力を発生させるために構成されている。固定電極６と可動電極７とは、互いの櫛歯形状が組み合うように配置されていてもよい。固定電極６と可動電極７とは、近接して等間隔に配置されていてもよい。可動電極７と固定電極６とは、基板１の表面に沿う方向に対向するよう配置されていてもよい。
【００１９】
固定電極６および可動電極７は、加速度が小さい域では、変位部材３が基板１の厚み方向に変位しても可動電極７と固定電極６との対向面積が一定であり、かつ加速度が大きい域で変位部材３が基板１の厚み方向に変位すると可動電極７と固定電極６との対向面積が変化するよう構成されている。対向面積は、図２に示すように、断面視において固定電極６と可動電極７とが互いに重なる面積である。
【００２０】
可動電極７の基板１の厚み方向の寸法Ｈｍと固定電極６の基板１の厚み方向の寸法Ｈｂとが異なる大きさに構成されている。固定電極６の基板１の厚み方向の寸法Ｈｂが可動電極７の基板１の厚み方向の寸法Ｈｍより大きくなっていてもよい。可動電極７の基板１の厚み方向の寸法Ｈｍと固定電極６の基板１の厚み方向の寸法Ｈｂとの差をΔＨとする。よってΔＨ＝（Ｈｂ−Ｈｍ）となる。固定電極６および可動電極７は、固定電極６の基板１側の端面と可動電極７の基板１側の端面との高さの差および固定電極６の基板１と反対側の端面と可動電極７の基板１の反対側の端面との高さの差がそれぞれΔＨ／２となるよう構成されていることが好ましい。
【００２１】
検出電極８は、変位部材３と対向するよう基板１の表面上に形成されている。基板１と検出電極８との間には絶縁体９が介在している。検出電極８は、変位部材３と静電容量Ｃｄを構成している。変位部材３および検出電極８は、変位部材３の移動によって静電容量Ｃｄが変化するよう構成されている。加速度センサ１００は、この静電容量Ｃｄの変化より加速度を検出するよう構成されている。
【００２２】
なお、固定電極６の基板１側の端面と可動電極７の基板１側の端面との高さの差と、固定電極６の基板１と反対側の端面と可動電極７の基板１の反対側の端面との高さの差とは、静電容量Ｃｉの変位微分に差異が生じればよいため、異なっていてもよい。また、印加加速度に対する検出信号の変化率が変わる加速度の大きさを印加される加速度の両方向で同じにすることにより、印加される加速度が両方向で正確に検出される。そのため、固定電極６の基板１側の端面と可動電極７の基板１側の端面との高さの差と、固定電極６の基板１と反対側の端面と可動電極７の基板１の反対側の端面との高さの差とを等しくすることが好ましい。
【００２３】
基板１としては、シリコン基板を用いることができる。また、固定部材２、梁部材４、アンカー部材５、固定電極６、可動電極７、検出電極８、慣性質量体３１としては、導電性ポリシリコン（多結晶シリコン）膜を用いることができる。この導電性ポリシリコン膜は低応力であり、かつ応力分布がないことが望ましい。絶縁体９としては、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜を用いることができる。
【００２４】
なお、加速度センサ１００は、固定部材２とアンカー部材５とへ電圧の印加、および変位部材３と検出電極８との間の静電容量Ｃｄの電圧などへの信号変換のために、外部ＩＣなどと電気的に接続されている。加速度センサ１００と外部ＩＣなどとは、固定部材２、アンカー部材５、検出電極８に接続された図示しないボンディングワイヤや基板１上の図示しない配線パターンなどで接続が可能である。
【００２５】
図５および図６を参照して、本実施の形態の加速度センサの構成部材間の電気的な接続について説明する。固定部材２と、固定電極６とは、等電位になるよう電気的に接続されている。梁部材４と、アンカー部材５、可動電極７と、慣性質量体３１とは、等電位になるよう電気的に接続されている。基板１および検出電極８は、それぞれ上記のいずれの構成部材とも電気的に接続されていない。
【００２６】
次に、本実施の形態の加速度センサの製造方法について説明する。
上記の本実施の形態の加速度センサ１００の構造は、たとえば、シリコン基板上に成膜、パターニング、エッチング、平坦化といったプロセスを繰り返し行う、いわゆる半導体微細加工技術、ＭＥＭＳデバイス技術によって製造可能である。固定電極６の高さと可動電極７の高さが異なる構造については、３段階の成膜、パターニング、エッチングにより製造可能である。
【００２７】
図７〜図１７を参照して、それぞれ、（Ａ）の断面位置は図２の断面位置に対応し、（Ｂ）の断面位置は図３の断面位置に対応し、（Ｃ）の断面位置は図４の断面位置に対応する。
【００２８】
図７（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、基板１にＬＰＣＶＤ(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法により、絶縁膜１０１が成膜される。基板１としては、たとえばシリコン基板が適している。絶縁膜１０１としては、たとえば窒化シリコン膜または酸化シリコン膜などが適している。この絶縁膜１０１は、図２〜図４に示される絶縁体９に対応する。
【００２９】
図８（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、絶縁膜１０１上に導電性ポリシリコン膜１０２が成膜される。成膜された導電性ポリシリコン膜１０２が選択的に除去される。この選択的に除去された導電性ポリシリコン膜１０２が図２〜図４に示される検出電極８に対応する。
【００３０】
図９（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、ＰＳＧ(Phosphosilicate Glass)膜１０３が成膜される。図１０（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、ＰＳＧ膜１０３がパターニングおよびエッチングされる。このエッチングされたＰＳＧ膜１０３が図２〜図４に示される慣性質量体３１と検出電極８との間の空間に対応する。
【００３１】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、導電性ポリシリコン膜１０２が成膜される。図１２（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、導電性ポリシリコン膜１０２がＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)処理により平坦化される。この平坦化された導電性ポリシリコン膜１０２の一部が図２〜図４に示される梁部材４に対応する。
【００３２】
図１３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、導電性ポリシリコン膜１０２がパターニング、およびエッチングされる。図１４（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、ＰＳＧ膜１０３が成膜される。その後、ＰＳＧ膜１３がエッチングにより平坦化される。
【００３３】
図１５（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、導電性ポリシリコン膜１０２が成膜される。その後、導電性ポリシリコン膜１０２がパターニングおよびエッチングされる。このエッチングされた導電性ポリシリコン膜１０２が図２〜図４に示される可動電極７に対応する。続いて、ＰＳＧ膜１０３が成膜される。その後、ＰＳＧ膜がエッチングにより平坦化される。
【００３４】
図１６（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、導電性ポリシリコン膜１０２が成膜される。その後、導電性ポリシリコン膜１０２がパターニングおよびエッチングされる。このエッチングされた導電性ポリシリコン膜１０２が図２〜図４に示される固定部材２、慣性質量体３１、アンカー部材５および固定電極６に対応する。続いて、ＰＳＧ膜１０３が成膜される。その後、ＰＳＧ膜がエッチングにより平坦化される。
【００３５】
図１７（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、ＰＳＧ膜１０３がエッチングにより除去される。これにより、図２〜図４に示される本実施の形態の加速度センサ１００が製造される。
【００３６】
次に、本実施の形態の加速度センサの動作について説明する。
本実施の形態の加速度センサでは、たとえば固定部材２とアンカー部材５との間に一定の直流電圧が印加されることにより、印加される加速度が大きい域すなわち変位部材３の変位が大きい域で、固定電極６と可動電極７との電位差による静電力に起因する復元力が得られる。これにより、等価的に梁部材４の復元力を増加すなわち剛性を高めることにより、印加される加速度の検出範囲を広げることができる。以下、詳細に説明する。
【００３７】
まず、変位部材３と検出電極８とによって加速度が検出される動作について説明する。図１８を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００に対して検出軸ＤＡ方向の加速度ＡＺが印加されると、梁部材４が変形し、加速度ＡＺによって慣性質量体３１に働く力と梁部材４のばね部材の復元力とがつりあう位置に慣性質量体３１が変位する。
【００３８】
一般にばね部材の復元力と変位とは互いに比例するため、慣性質量体３１の変位は印加された加速度ＡＺに比例する。慣性質量体３１の変位は、慣性質量体３１と検出電極８との間の距離の変化による慣性質量体３１と検出電極８との間に生ずる静電容量Ｃｄの変化として検出される。この静電容量Ｃｄの変化から印加された加速度ＡＺが検出される。
【００３９】
続いて、固定電極６と可動電極７との電位差による静電力が変位部材３の変位に影響する動作について説明する。
【００４０】
図１９を参照して、寸法Ｈｍの可動電極７が２枚の寸法Ｈｂの固定電極６に挟まれている。２枚の固定電極６の寸法Ｈｂは可動電極７の寸法Ｈｍより大きい。固定電極６と可動電極７とは一定の距離ＧＡをあけて配置されている。
【００４１】
固定電極６は、図１に示すように固定部材２を介して基板１に接続されているため、位置が固定されている。可動電極７は、図１に示すように慣性質量体３１、梁部材４を介してアンカー部材５に接続されているため、基板１の厚み方向（検出軸ＤＡ方向）に変位が可能である。また、たとえば固定部材２とアンカー部材５との間に一定の直流電圧が印加されることにより、２枚の固定電極６と可動電極７との間に電位差が生じている。
【００４２】
図２０（Ａ）〜（Ｅ）を参照して、一般に固定電極６と可動電極７との間に生ずる静電容量Ｃｉは、典型的な平行平板モデルで考えれば、（対向面積／距離）に比例する。固定電極６と可動電極７との距離ＧＡは一定であるため、静電容量Ｃｉは、固定電極６と可動電極７との対向面積に比例する。なお、固定電極６と可動電極７の長さは等しい長さに構成されている。このため、固定電極６と可動電極７との対向面積は、可動電極７の基板１の厚み方向の寸法Ｈｍに比例する。
【００４３】
そのため、図２０（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように可動電極７の変位Ｚが−ΔＨ／２≦Ｚ≦＋ΔＨ／２の域（加速度が小さい域）では、可動電極７が変位しても固定電極６と可動電極７との対向面積は一定であり変化しないため、可動電極７の変位Ｚに対する静電容量Ｃｉは変化しない。なお、変位Ｚは、図中中心線から下側を負とし、上側を正としている。
【００４４】
図２０（Ａ）および（Ｅ）に示すように可動電極７の変位Ｚの絶対値がΔＨ／２を超える域（加速度が大きい域）では、可動電極７が変位すると固定電極６と可動電極７との対向面積が変化するため、静電容量Ｃｉが変化する。一般に、変位に対して静電容量Ｃｉが変化する系では、変位に対する静電容量Ｃｉの変化、すなわち静電容量Ｃｉの変位微分（∂Ｃｉ／∂Ｚ）および電位差の２乗に比例する静電力Ｆｅｌｅが発生する。なお、発生する静電力Ｆｅｌｅは、平板配置の対称性から、基板厚み方向の成分のみを持っている。
【００４５】
図２０（Ａ）に示すように変位ＺがＺ＜−ΔＨ／２の域では、（∂Ｃｉ／∂Ｚ）＞０である。図２０（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように変位Ｚが−ΔＨ／２≦Ｚ≦＋ΔＨ／２の域では、（∂Ｃｉ／∂Ｚ）＝０である。図２０（Ｅ）に示すように変位ＺがＺ＞＋ΔＨ／２の域では静電容量の変位微分（∂Ｃｉ／∂Ｚ）＜０である。よって、図２０（Ａ）および（Ｅ）に示すように変位Ｚの絶対値がΔＨ／２を超える域では、可動電極７の変位Ｚの絶対値を小さくする方向に静電力が生ずる。
【００４６】
図２１を参照して、典型的な平行平板モデルで考えた場合、可動電極７の変位Ｚに対する静電容量Ｃｉは、変位Ｚの絶対値がΔＨ／２を超える域では減少し、変位Ｚが−ΔＨ／２≦Ｚ≦＋ΔＨ／２の域では一定となる傾向を示している。
【００４７】
図２２を参照して、典型的な平行平板モデルで考えた場合、可動電極７の変位Ｚに対する静電容量の変位微分（∂Ｃｉ／∂Ｚ）および生じる静電力Ｆｅｌｅは、変位Ｚの絶対値がΔＨ／２を超える域では、静電容量の変位微分（∂Ｃｉ／∂Ｚ）および生じる静電力Ｆｅｌｅの絶対値が増加し、変位Ｚが−ΔＨ／２≦Ｚ≦＋ΔＨ／２の域では一定となる傾向を示している。
【００４８】
一般に、実際の有限の高さを持つ平板においては、２枚の平板間に生ずる静電容量Ｃｉは、平板端部での電界分布の影響により、変位に対して緩やかに変化する。そのため、静電容量の変位微分（∂Ｃｉ／∂Ｚ）および発生する静電力Ｆｅｌｅは、変位Ｚが−ΔＨ／２、＋ΔＨ／２付近で連続的に変化する。これにより、変位Ｚの絶対値が大きい域で、静電力Ｆｅｌｅは、絶対値が徐々に増加する。
【００４９】
図２３を参照して、平板端部での電界分布の影響を考慮した場合、可動電極７の変位Ｚに対する静電容量Ｃｉは、変位Ｚの絶対値がΔＨ／２を超える域では、電極端部の電界分布の影響により徐々に傾きを大きくして減少していき、変位Ｚが−ΔＨ／２≦Ｚ≦＋ΔＨ／２の域では一定となる傾向を示している。
【００５０】
図２４を参照して、平板端部での電界分布の影響を考慮した場合、可動電極７の変位Ｚに対する静電容量の変位微分（∂Ｃｉ／∂Ｚ）および生じる静電力Ｆｅｌｅは、変位Ｚの絶対値がΔＨ／２を超える域では、静電容量の変位微分（∂Ｃｉ／∂Ｚ）および生じる静電力Ｆｅｌｅの絶対値が徐々に増加し、変位Ｚが−ΔＨ／２≦Ｚ≦＋ΔＨ／２の域では一定となる傾向を示している。
【００５１】
発生する静電力Ｆｅｌｅは、静電容量の変位微分（∂Ｃｉ／∂Ｚ）、すなわち静電容量Ｃｉの変化に応じて発生する。図２３に示すように静電容量Ｃｉは変位Ｚの絶対値がΔＨ／２よりも大きい域で電極端部の電界分布の影響により徐々に傾きを大きくして減少していくので、静電容量の変位微分（∂Ｃｉ／∂Ｚ）は、変位Ｚの絶対値がΔＨ／２よりも大きい域で、絶対値が徐々に大きくなる。静電力Ｆｅｌｅは静電容量Ｃｉの変化に比例するので、静電力Ｆｅｌｅは、変位Ｚの絶対値がΔＨ／２よりも大きい域で、絶対値が徐々に大きくなる。
【００５２】
以上に説明したように、変位部材３の変位Ｚの絶対値がΔＨ/２を超える域で、固定電極６と可動電極７との間の電位差に起因する静電力Ｆｅｌｅの絶対値が徐々に増加する。これにより、静電力Ｆｅｌｅに起因する復元力が増加する。
【００５３】
図２５を参照して、変位部材３の変位Ｚの絶対値がΔＨ/２を超える域、すなわち印加加速度Ｇによる変位部材３の変位が大きい域で、静電力Ｆｅｌｅに起因する復元力が梁部材４のばね部材による復元力に加わる。これにより、等価的に梁部材４の復元力が増加、すなわち剛性が高くなるため、変位部材３の変位が大きい域で、変位部材３の変位Ｚが−ΔＨ／２≦Ｚ≦＋ΔＨ／２の域、すなわち印加加速度Ｇによる変位部材３の変位が小さい域と比較して、変位部材３の変位の変化率が小さくなる。
【００５４】
したがって、本実施の形態の加速度センサ１００では、たとえば固定電極６と可動電極７との間に一定の直流電圧を印加しない場合と比較して、印加加速度Ｇによる変位部材３の変位が大きい域で、変位部材３が同じ変位（図２５中Ｚｍａｘ）になるまでに、より大きな加速度を印加することができる。
【００５５】
つまり、図２５に示すように、変位Ｚｍａｘの場合の印加加速度Ｇについて、固定電極６と可動電極７との間に一定の直流電圧を印加しない場合の印加加速度Ｇｍａｘに対して、本実施の形態の加速度センサ１００では、印加加速度Ｇｍａｘより大きな加速度である印加加速度Ｇｍａｘ  ｎｅｗとなる。よって、本実施の形態の加速度センサ１００では、印加加速度Ｇが大きい域で変位部材３の可動電極７に静電力Ｆｅｌｅが作用することによって広い範囲の加速度を検出することができる。
【００５６】
なお、上記のように静電力Ｆｅｌｅは固定電極６と可動電極７との間の電位差の２乗に比例するため、たとえば固定部材２とアンカー部材５との間に印加する電圧によって、検出可能な加速度の範囲を変化させることができる。つまり、印加する電圧を大きくすることにより加速度の検出範囲を大きくすることができる。
【００５７】
また、固定部材２とアンカー部材５との間に一定の直流電圧が印加されているが、固定電極６と可動電極７との間に電位差が与えられていればよく、固定部材２とアンカー部材５との間に交流電圧が印加されていてもよい。この場合、印加される交流電圧の周波数は、共振による破損などを防ぐため、本実施の形態の加速度センサ１００の機械的な共振周波数よりも高い周波数とすることが望ましい。
【００５８】
次に、本実施の形態の加速度センサの作用効果について説明する。
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、加速度が小さい域では、変位部材３が基板１の厚み方向に変位しても可動電極７と固定電極６との対向面積が一定であり、かつ加速度が大きい域で変位部材３が基板１の厚み方向に変位すると可動電極７と固定電極６との対向面積が変化する。このため、可動電極７と固定電極６との対向面積の変化による静電容量Ｃｉの変化に応じて発生する静電力Ｆｅｌｅを加速度が小さい域で一定にし、加速度が大きい域で大きくすることができる。
【００５９】
これにより、加速度が大きい域で等価的に梁部材４の復元力が増加するため、加速度の印加による変位部材３の変位が大きい域で、変位部材３の変位が小さい域と比較して、変位部材３の変位の変化率が小さくなる。よって、広い範囲の加速度を検出することができる。
【００６０】
また、固定電極６と可動電極７との対向面積の変化による静電容量Ｃｉの変化に応じて発生する静電力Ｆｅｌｅによって、加速度の印加による変位部材３の変位が大きい域で、加速度センサ１００の構成部材が互いに接触することを抑制できる。これにより、構成部材の接触による構成部材の破損および吸着に起因する機能不良および性能不良を抑制できる。
【００６１】
また、固定電極６と可動電極７との基板１の厚み方向の上面および下面の高さの差がそれぞれ等しくなるよう構成されていることが好ましい。これにより、加速度検出方向の両方向への加速度を正確に検出することができる。
【００６２】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、可動電極７の基板１の厚み方向の寸法と固定電極６の基板１の厚み方向の寸法とが異なる大きさに構成されていてもよい。このため、加速度の印加による変位部材３の変位が大きい域で、可動電極７が可動電極７の基板１の厚み方向の寸法Ｈｍと固定電極６の基板１の厚み方向の寸法Ｈｂとの差よりも大きく移動した場合に、固定電極６と可動電極７との対向面積の変化による静電容量Ｃｉの変化に応じて発生する静電力Ｆｅｌｅが増加する。
【００６３】
よって、加速度が大きい域で変位部材３の変位の変化率を小さくすることにより、印加される加速度が大きい域で構成部材を接触させずに広い範囲の加速度を検出することができる。
【００６４】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、可動電極７と固定電極６とは基板１の表面に沿う方向に対向するよう配置されていてもよい。このため、基板１の厚み方向に加速度が印加された場合、可動電極７と固定電極６とは加速度が印加される方向と交差する方向に対向するよう配置されている。これにより、印加される加速度が大きい域でも可動電極７が固定電極６に接触することが抑制される。
【００６５】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、変位部材３と対向するように基板１の表面上に配置され、かつ変位部材と静電容量を構成する検出電極８をさらに備えている。このため、基板１の厚み方向に加速度が印加された場合、検出電極８は変位部材３と静電容量Ｃｄを加速度検出方向に構成する。これにより、加速度をより正確に検出することができる。
【００６６】
なお、本実施の形態の変形例１として、梁部材４が片持ち梁として慣性質量体３１の一方端部に配置されていてもよい。
【００６７】
図２６を参照して、梁部材４が片持ち梁として慣性質量体３１の一方端部に配置されている。これにより、梁部材４が慣性質量体３１の一方端部および他方端部に配置されている場合と比較して、加速度センサ１００のサイズを小さくすることができる。また、製造コストを含めた生産性を向上することができる。
【００６８】
また、本実施の形態の変形例２として、可動電極７の基板１の厚み方向の寸法Ｈｍが固定電極６の基板１の厚み方向の寸法Ｈｂより大きくてもよい。
【００６９】
図２７を参照して、可動電極７の基板１の厚み方向の寸法Ｈｍが固定電極６の基板１の厚み方向の寸法Ｈｂより大きい。上記では、固定電極６の基板１の厚み方向の寸法Ｈｂが可動電極７の基板１の厚み方向の寸法Ｈｍより大きい場合について説明したが、可動電極７の基板１の厚み方向の寸法Ｈｍが固定電極６の基板１の厚み方向の寸法Ｈｂより大きくても、上記と同様に印加される加速度が大きい域で構成部材を接触させずに広い範囲の加速度を検出することができる。
【００７０】
また、本実施の形態の変形例３として、固定電極６と可動電極７とが櫛歯形状に構成されずに、固定部材２と変位部材３とを近接させることにより、固定部材２と変位部材３とに固定電極６と可動電極７との機能を併せ持たせていてもよい。
【００７１】
図２８および図２９を参照して、平面視における一方向において慣性質量体３１が固定部材２の内側の近傍まで形成されている。これにより、固定部材２と慣性質量体３１とが近接されている。この固定部材２と慣性質量体３１との近接部分により静電容量Ｃｉが構成されている。上記と異なり固定部材２と慣性質量体３１とは単独では設けられていない。
【００７２】
上記では、加速度センサ１００は、固定電極６と可動電極７とを櫛歯形状とすることで対向面積を大きくして、変位部材３の変位が大きい域での静電容量Ｃｉの変位微分（∂Ｃｉ／∂Ｚ）をより大きくすることにより発生する静電力の絶対値が効率よく大きくなるよう構成されている。しかし、変位部材３の変位が小さい域で、静電力Ｆｅｌｅを生じる電極同士の対向面積が変化せずに、変位部材３の変位が大きい域で、静電力Ｆｅｌｅを生じる電極同士の対向面積が変化すればよい。
【００７３】
したがって、固定電極６の機能を固定部材２に併せ持たせ、可動電極７の機能を変位部材３に併せ持たせることにより、固定部材２と変位部材３との対向面積の変化によって、変位部材３の変位が大きい域で、静電力Ｆｅｌｅを増加させることができる。よって、上記と同様に広い範囲の加速度を検出することができる。
【００７４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の加速度センサは、実施の形態１の加速度センサと比較して、可動電極および固定電極の構成が主に異なっている。
【００７５】
図３０を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００では、可動電極７は、互いに分離された複数の可動電極部７１を有している。固定電極６は、互いに分離された複数の固定電極部６１を有している。複数の可動電極部７１および複数の固定電極部６１は、互いに対向するように配置された可動電極部７１と固定電極部６１との組Ｐを複数個有している。
【００７６】
なお、組Ｐは、図３０に示されるように２つの固定電極部６１と１つの可動電極部７１からなっていてもよく、また１つの固定電極部６１と１つの可動電極部７１とからなっていてもよい。
【００７７】
組Ｐにおける固定電極部６１と可動電極部７１とは基板１の表面からの高さが異なるように構成されている。組Ｐにおける固定電極部６１および可動電極部７１は、固定電極部６１の基板１とは反対側の端面と、可動電極部７１の基板１とは反対側の端面との間に基板１対する高さの差ΔＰが生じるよう構成されている。なお、組Ｐにおける固定電極部６１および可動電極部７１は、固定電極部６１の基板１側の端面と、可動電極部７１の基板１側の端面との間にも同じく高さの差ΔＰが生じるよう構成されている。
【００７８】
互いに隣り合う組Ｐの固定電極部６１および可動電極部７１の基板１の表面からの高さは、一方の組Ｐの固定電極部６１の高さが他方の組Ｐの可動電極部７１の高さと同一であり、一方の組Ｐの可動電極部７１の高さが一方の組Ｐの固定電極部６１の高さと同一であってもよい。
【００７９】
複数の可動電極部７１および複数の固定電極部６１は、加速度が小さい域では、変位部材３が基板１の厚み方向に変位しても複数個の組Ｐの可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積の合計が一定であり、かつ加速度が大きい域で変位部材３が基板１の厚み方向に変位すると複数個の組Ｐの可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積の合計が変化するよう構成されている。
【００８０】
図３１を参照して、複数個の組Ｐでは、それぞれ寸法Ｈｍの可動電極部７１が２枚の寸法Ｈｂの固定電極部６１に挟まれている。以下では、２つの組Ｐを一例として説明するが、組Ｐは複数個であればよい。複数の固定電極部６１の基板１の厚み方向の寸法Ｈｂおよび複数の可動電極部７１の基板１の厚み方向の寸法Ｈｍは、同一の大きさに構成されている。
【００８１】
組Ｐには、固定電極部６１に対して可動電極部７１が基板１に向かって突出するよう配置されている組Ｐ（凹部）と、固定電極部６１に対して可動電極部７１が基板１と反対側に向かって突出するよう配置されている組Ｐ（凸部）とがある。第１の組Ｐ１は、基板１に対して可動電極部７１が固定電極部６１より下に位置するよう構成されている。第２の組Ｐ２は、基板１に対して可動電極部７１が固定電極部６１より上に位置するよう構成されている。
【００８２】
なお、本実施の形態のこれ以外の構成は、上述した実施の形態１の構成と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。また、本実施の形態は、上述した実施の形態１と同様の製造方法で製造可能であるためその説明を繰り返さない。
【００８３】
続いて、固定電極部６１と可動電極部７１との電位差による静電力が変位部材３の変位に影響する動作について説明する。
【００８４】
図３１に示すように、１つの固定電極部６１と１つの可動電極部７１とが対向している長さを対向長さＨｘとする。１つの組では、Ｐ１つの可動電極部７１を２つの固定電極部６１で挟んでいるため、１つの組Ｐにおける固定電極部６１と可動電極部７１との対向する長さは２Ｈｘとなる。なお、固定電極部６１と可動電極部７１の長さは等しい長さに構成されている。このため、固定電極部６１と可動電極部７１との対向面積は２Ｈｘに比例する。
【００８５】
図３２（Ｂ）〜（Ｄ）を参照して、複数個の組Ｐは、可動電極部７１の変位Ｚが−ΔＰ≦Ｚ≦＋ΔＰの域（加速度が小さい域）において、可動電極部７１が基板１の厚み方向に変位することによって可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積が大きくなる組ＰＬと、可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積が小さくなる組ＰＳとを有している。
【００８６】
可動電極部７１の変位Ｚが−ΔＰ≦Ｚ≦＋ΔＰの域（加速度が小さい域）では、組ＰＬで固定電極部６１と可動電極部７１との対向面積が大きくなっても組ＰＳでは固定電極部６１と可動電極部７１との対向面積が小さくなる。このため、可動電極部７１の変位Ｚが−ΔＰ≦Ｚ≦＋ΔＰの域（加速度が小さい域）では、可動電極部７１が変位しても組ＰＬと組ＰＳからなる組Ｐにおいて固定電極部６１と可動電極部７１との対向面積の合計が一定であり変化しない。そのため、可動電極７の変位Ｚに対する静電容量Ｃｉは変化しない。
【００８７】
図３２（Ａ）および（Ｅ）を参照して、可動電極部７１の変位Ｚの絶対値がΔＰを超える域（加速度が大きい域）では、可動電極部７１が変位すると複数個の組Ｐにおいて可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積の合計が変化するため、静電容量Ｃｉが変化する。このため、静電容量Ｃｉの変位微分（∂Ｃｉ／∂Ｚ）および電位差の２乗に比例する静電力Ｆｅｌｅが発生する。
【００８８】
次に、本実施の形態の加速度センサの作用効果について説明する。
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、複数の可動電極部７１および複数の固定電極部６１は、互いに対向するように配置された可動電極部７１と固定電極部６１との組Ｐを複数個有している。そして、加速度が小さい域では、変位部材３が基板１の厚み方向に変位しても複数個の組Ｐの可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積の合計が一定であり、かつ加速度が大きい域で変位部材３が基板１の厚み方向に変位すると複数個の組Ｐの可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積の合計が変化する。
【００８９】
このため、複数個の組Ｐの可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積の合計の変化による静電容量Ｃｉの変化に応じて発生する静電力Ｆｅｌｅを加速度が小さい域で一定にし、加速度が大きい域で大きくすることができる。これにより、印加される加速度が大きい域で構成部材を接触させずに広い範囲の加速度を検出できる。
【００９０】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、複数個の組Ｐは、加速度が小さい域において、可動電極部７１が基板１の厚み方向に変位することによって可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積が大きくなる組ＰＬと、可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積が小さくなる組ＰＳとを有している。
【００９１】
このため、加速度が小さい域において可動電極部７１が基板１の厚み方向に変位しても、複数個の組Ｐの可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積の合計の変化による静電容量Ｃｉの変化に応じて発生する静電力Ｆｅｌｅを加速度が小さい域で一定にすることができる。
【００９２】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、可動電極部７１と固定電極部６１との基板１の厚み方向の寸法が同一であり、複数個の組Ｐは、基板１に対して可動電極部７１が固定電極部６１より下に位置するよう構成された第１の組Ｐ１と、基板１に対して可動電極部７１が固定電極部６１より上に位置するよう構成された第２の組Ｐ２とを有している。
【００９３】
このため、第１の組Ｐ１および第２の組Ｐ２において可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積の合計の変化による静電容量Ｃｉの変化に応じて発生する静電力Ｆｅｌｅを加速度が小さい域で一定にし、加速度が大きい域で大きくすることができる。
【００９４】
なお、上記では、第１の組Ｐ１と第２の組Ｐ２とが同じ個数の場合について説明したが、第１の組Ｐ１と第２の組Ｐ２とは個数が異なっていてもよい。第１の組Ｐ１と第２の組みＰ２との個数が異なる場合には、可動電極部７１の変位Ｚが−ΔＰ≦Ｚ≦＋ΔＰの域で、第１の組Ｐ１での静電容量Ｃｉの変化と第２の組Ｐ２での静電容量Ｃｉの変化とが等しくならないため、静電力Ｆｅｌｅが発生する。しかし、可動電極部７１の変位Ｚの絶対値がΔＰを超える域では格段に大きい静電力Ｆｅｌｅが生じる。加速度が小さい域と比較して加速度が大きい域で静電力Ｆｅｌｅを格段に大きくすることができるため、第１の組Ｐ１と第２の組Ｐ２とは個数が異なっていても広範囲の加速度を検出できる。
【００９５】
（本実施の形態３）
本発明の実施の形態３の加速度センサは、実施の形態１の加速度センサと比較して、変位部材の構成が主に異なっている。
【００９６】
図３３〜３５を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００の変位部材３は、可動電極７と、慣性質量体３１と、検出フレーム部３２と、ねじれ梁３３と、リンク梁３４とを有している。
【００９７】
ねじれ梁３３は、アンカー部材５を介して基板１に支持されている。ねじれ梁３３は、ねじれ軸線Ｔを中心としてねじれるよう構成されている。検出フレーム部３２は、ねじれ軸線Ｔを中心に回転可能なようにねじれ梁３３に支持されている。リンク梁３４は、平面視においてねじれ軸線Ｔからずれた仮想線Ｌ上の位置において検出フレーム部３２に支持されている。
【００９８】
リンク梁３４は、ねじれ梁３３のねじれ軸線Ｔをねじれ軸線Ｔと交差しかつ検出フレーム部３２の一方端部側に向かう方向にオフセットｅだけ平行移動した仮想線Ｌ上の位置において検出フレーム部３２と繋がっている。すなわち、オフセットｅの絶対値はねじれ軸線Ｔと仮想線Ｌとの間の寸法である。
【００９９】
慣性質量体３１は、基板１に対して基板１の厚み方向に変位可能にリンク梁３４に支持されている。慣性質量体３１は、可動電極７を有している。リンク梁３４と慣性質量体３１との接続部の変位とリンク梁３４と検出フレーム部３２との接続部の変位は同一になるよう構成されている。検出フレーム部３２と対向する基板１上には、検出電極８が形成されている。図３４に示されるように、検出電極８は、アンカー部材５に対して一方側に形成されている。
【０１００】
なお、本実施の形態のこれ以外の構成は、上述した実施の形態１の構成と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。また、本実施の形態は、上述した実施の形態１と同様の製造方法で製造可能であるためその説明を繰り返さない。
【０１０１】
次に、本実施の形態の加速度センサの動作について説明する。
図３６を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００に対して検出軸ＤＡ方向の加速度ＡＺが印加されると、ねじれ梁３３が変形し、加速度ＡＺによってねじれ梁３３を除く変位部材３に働く力とねじれ梁３３の復元力とがつりあう位置に慣性質量体３１が変位する。慣性質量体３１は、加速度ＡＺの方向と反対方向に変位する。
【０１０２】
図３４および図３６を参照して、慣性質量体３１と連結されているリンク梁３４も、慣性質量体３１と一体となって加速度ＡＺと反対方向に変位する。加速度ＡＺに対するリンク梁３４の変位により、検出フレーム部３２は、リンク梁３４の仮想線Ｌの部分で加速度ＡＺと反対方向への力を受ける。この仮想線Ｌは、ねじれ梁３３のねじれ軸線Ｔからオフセットｅだけ平行移動された位置にあるため、検出フレーム部３２にはトルクが作用する。この結果、検出フレーム部３２が回転変位する。
【０１０３】
すなわち、検出フレーム部３２の上面が加速度センサ１００の一方端部側（図３６の左側）を向くように、検出フレーム部３２が図中矢印Ｒ方向に回転変位する。検出フレーム部３２の回転変位によって検出フレーム部３２と検出電極８との距離が小さくなるため、検出フレーム部３２と検出電極８とにより構成される静電容量Ｃｄが増大する。この静電容量Ｃｄの変化から加速度ＡＺが検出される。
【０１０４】
なお、固定電極６と可動電極７との電位差による静電力が変位部材３の変位に影響する動作については、上述した実施の形態１と同様であるためその説明を繰り返さない。
【０１０５】
また、上記では、図３４に示されるように検出電極８がアンカー部材５に対して一方側に形成されていたが、検出電極８はアンカー部材５に対して両側に形成されていてもよい。図３７を参照して、アンカー部材５を挟むように検出フレーム部３２と対向する基板１上に検出電極８Ｌと検出電極８Ｒとが形成されている。
【０１０６】
このため、検出電極８Ｌと検出フレーム部３２とにより構成される静電容量ＣｄＬと検出電極８Ｒと検出フレーム部３２とにより構成される静電容量ＣｄＲとの差分から静電容量変化を検出することができる。加速度センサ１００に対して検出軸ＤＡ方向の加速度ＡＺが印加されると、検出フレーム部３２はねじれ梁３３のねじれ軸Ｔを中心に回転する。  
【０１０７】
そのため、静電容量ＣｄＬと静電容量ＣｄＲとは一方が大きくなり、他方が小さくなる。つまり、静電容量ＣｄＬおよび静電容量ＣｄＲの変化は互いに符号を異にするので、印加された加速度ＡＺに対する感度を高くすることができる。
【０１０８】
また、本実施の形態の固定電極６および可動電極７は、実施の形態２の固定電極６および可動電極７の構成を採用してもよい。
【０１０９】
次に、本実施の形態の加速度センサの作用効果について説明する。
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、変位部材３は、基板１に支持され、かつねじれ軸線Ｔを中心としてねじれるねじれ梁３３と、ねじれ軸線Ｔを中心に回転可能なようにねじれ梁３３に支持された検出フレーム部３２と、平面視においてねじれ軸線Ｔからずれた仮想線Ｌ上の位置において検出フレーム部３２に支持されたリンク梁３４と、基板１に対して基板１の厚み方向に変位可能にリンク梁３４に支持され、かつ可動電極７を有する慣性質量体３１とを含んでいる。
【０１１０】
これにより、加速度に対する慣性質量体３１の変位を大きくすることができるため、可動電極７の変位を大きくすることができる。そのため、広い範囲の加速度を検出することができる。
【０１１１】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の加速度センサは、実施の形態１の加速度センサと比較して、変位部材の構成が主に異なっている。
【０１１２】
図３８〜図４０を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００の変位部材３は、可動電極７と、慣性質量体３１と、検出フレーム部３２と、ねじれ梁３３と、リンク梁３４とを有している。
【０１１３】
ねじれ梁３３は、アンカー部材５を介して基板１に支持されている。ねじれ梁３３は、ねじれ軸線Ｔを中心としてねじれるよう構成されている。検出フレーム部３２は、ねじれ軸線Ｔを中心に回転可能なようにねじれ梁３３に支持されている。検出フレーム部３２は、可動電極７を有している。リンク梁３４は、平面視においてねじれ軸線Ｔからずれた仮想線Ｌ上の位置において検出フレーム部３２に支持されている。
【０１１４】
リンク梁３４は、ねじれ梁３３のねじれ軸線Ｔをねじれ軸線Ｔと交差しかつ検出フレーム部３２の一方端部側に向かう方向にオフセットｅだけ平行移動した仮想線Ｌ上の位置において検出フレーム部３２と繋がっている。すなわち、オフセットｅの絶対値はねじれ軸線Ｔと仮想線Ｌとの間の寸法である。
【０１１５】
慣性質量体３１は、基板１に対して基板１の厚み方向に変位可能にリンク梁３４に支持されている。リンク梁３４と慣性質量体３１との接続部の変位とリンク梁３４と検出フレーム部３２との接続部の変位は同一になるよう構成されている。慣性質量体３１は固定部材２および検出フレーム部３２を取り囲むように構成されている。検出フレーム部３２と対向する基板１上には、検出電極８が形成されている。図３９に示されるように、検出電極８は、アンカー部材５に対して一方側に形成されている。
【０１１６】
なお、本実施の形態のこれ以外の構成は、上述した実施の形態１の構成と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。また、本実施の形態は、上述した実施の形態１と同様の製造方法で製造可能であるためその説明を繰り返さない。
【０１１７】
次に、本実施の形態の加速度センサの動作について説明する。
図４１を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００に対して検出軸ＤＡ方向の加速度ＡＺが印加されると、ねじれ梁３３が変形し、加速度ＡＺによってねじれ梁３３を除く変位部材３に働く力とねじれ梁３３の復元力とがつりあう位置に慣性質量体３１が変位する。慣性質量体３１は、加速度ＡＺの方向と反対方向に変位する。
【０１１８】
慣性質量体３１と連結されているリンク梁３４も、慣性質量体３１と一体となって加速度ＡＺと反対方向に変位する。加速度ＡＺに対するリンク梁３４の変位により、検出フレーム部３２は、リンク梁３４の仮想線Ｌの部分で加速度ＡＺと反対方向への力を受ける。この結果、検出フレーム部３２が回転変位する。
【０１１９】
すなわち、検出フレーム部３２の上面が加速度センサ１００の一方端部側（図４１の左側）を向くように、検出フレーム部３２が図中矢印Ｒ方向に回転変位する。検出フレーム部３２の回転変位によって検出フレーム部３２と検出電極８との距離が小さくなるため、検出フレーム部３２と検出電極８とにより構成される静電容量Ｃｄが増大する。この静電容量Ｃｄの変化から加速度ＡＺが検出される。また、検出フレーム部３２の回転変位に伴って可動電極７が回転変位する。
【０１２０】
続いて、固定電極６と可動電極７との電位差による静電力が変位部材３の変位に影響する動作について説明する。
【０１２１】
検出フレーム部３２の一方端側と他方端側で可動電極７と固定電極６とは対向しているため、固定電極６と可動電極７との対向面積は、可動電極７の基板１の厚み方向の寸法２Ｈｍに比例する。
【０１２２】
図４２（Ａ）〜（Ｅ）を参照して、各図の上段は検出フレーム部３２の一方側の固定電極６と可動電極７との配置を示し、各図の下段は検出フレーム部３２の他方側の固定電極６と可動電極７との配置を示している。検出フレーム部３２の回転変位に伴って可動電極７が回転変位するため、検出フレーム部３２の一方側の可動電極７と他方側の可動電極７とは逆方向に変位する。可動電極７の基板１の厚み方向の寸法Ｈｍと固定電極６の基板１の厚み方向の寸法Ｈｂとの差をΔＨとする。固定電極６および可動電極７は、固定電極６の基板１側の端面と可動電極７の基板１側の端面との高さの差および固定電極６の基板１と反対側の端面と可動電極７の基板１の反対側の端面との高さの差はそれぞれΔＨ／２とする。
【０１２３】
図４２（Ｂ）〜（Ｄ）を参照して、検出フレーム部３２の一方側の可動電極７の変位Ｚｒが−ΔＨ／２≦Ｚｒ≦＋ΔＨ／２の域（加速度が小さい域）では、検出フレーム部３２の一方側および他方側の可動電極７が変位しても固定電極６と可動電極７との対向面積は一定であり変化しないため、可動電極７の変位Ｚｒに対する静電容量Ｃｉは変化しない。図４２（Ａ）および（Ｅ）を参照して、検出フレーム部３２の一方側の可動電極７の変位Ｚｒの絶対値がΔＨ／２を超える域（加速度が大きい域）では、可動電極７が変位すると固定電極６と可動電極７との対向面積が変化するため、静電容量Ｃｉが変化する。このため、静電容量Ｃｉの変位微分（∂Ｃｉ／∂Ｚｒ）および電位差の２乗に比例する静電力Ｆｅｌｅが発生する。
【０１２４】
また、上記では、図３９に示されるように検出電極８がアンカー部材５に対して一方側に形成されていたが、検出電極８はアンカー部材５に対して両側に形成されていてもよい。図４３を参照して、アンカー部材５を挟むように検出フレーム部３２と対向する基板１上に検出電極８Ｌと検出電極８Ｒとが形成されている。
【０１２５】
このため、検出電極８Ｌと検出フレーム部３２とにより構成される静電容量ＣｄＬと検出電極８Ｒと検出フレーム部３２とにより構成される静電容量ＣｄＲとの差分から静電容量変化を検出することができる。加速度センサ１００に対して検出軸ＤＡ方向の加速度ＡＺが印加されると、検出フレーム部３２はねじれ梁３３のねじれ軸Ｔを中心に回転する。  
【０１２６】
そのため、静電容量ＣｄＬと静電容量ＣｄＲとは一方が大きくなり、他方が小さくなる。つまり、静電容量ＣｄＬおよび静電容量ＣｄＲの変化は互いに符号を異にするので、印加された加速度ＡＺに対する感度を高くすることができる。
【０１２７】
また、本実施の形態の固定電極６および可動電極７は、実施の形態２の固定電極６および可動電極７の構成を採用してもよい。
【０１２８】
次に、本実施の形態の加速度センサの作用効果について説明する。
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、変位部材３は、基板１に支持され、かつねじれ軸線Ｔを中心としてねじれるねじれ梁３３と、ねじれ軸線Ｔを中心に回転可能なようにねじれ梁３３に支持され、かつ可動電極７を有する検出フレーム部３２と、平面視においてねじれ軸線Ｔからずれた仮想線Ｌ上の位置において検出フレーム部３２に支持されたリンク梁３４と、基板１に対して基板１の厚み方向に変位可能にリンク梁３４に支持された慣性質量体３１とを含んでいる。
【０１２９】
これにより、加速度に対する慣性質量体３１の変位を大きくすることができるため、可動電極７の変位を大きくすることができる。また、慣性質量体３１を大きくすることができる。そのため、広い範囲の加速度を検出することができる。
【０１３０】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５の加速度センサは、実施の形態１の加速度センサと比較して、慣性質量体を基板に対して移動させるための電圧印加電極をさらに備えている点で主に異なっている。
【０１３１】
図４４〜図４６を参照して、慣性質量体３１と対向するよう基板１の上に絶縁体９を介して電圧印加電極１０が形成されている。電圧印加電極１０は、変位部材３を基板１に対して基板１の厚み方向に移動させるために電圧を印加されるよう構成されている。固定電極６および可動電極７は、基板１の厚み方向の上面の高さが同一になるよう構成されている。つまり、可動電極７の基板１とは反対側の端面および固定電極６の基板１とは反対側の端面の基板１に対する高さが同一の高さになるよう構成されている。
【０１３２】
なお、本実施の形態のこれ以外の構成は、上述した実施の形態１の構成と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【０１３３】
図４７を参照して、電圧印加電極１０と変位部材３との間に電圧が印加されることによって電圧印加電極１０と変位部材３との間に静電容量Ｃｖに起因する静電力が発生する。この静電力によって、加速度が印加されていない状態において固定電極６と可動電極７との上面および下面の高さの差がそれぞれΔＨ／２になるよう可動電極７が移動される。
【０１３４】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、変位部材３を基板１に対して基板１の厚み方向に移動させるために電圧を印加される電圧印加電極１０をさらに備えているため、固定電極６および可動電極７の基板１の厚み方向の上面の高さが同一に形成されている場合でも、電圧印加電極１０と変位部材３との間に静電容量Ｃｖに起因する静電力を生じさせることで、加速度が印加されていない状態において固定電極６と可動電極７との上面および下面の高さの差を生じさせることができる。これにより、印加される加速度の両方向において、正確に加速度を検出できる。
【０１３５】
固定電極６および可動電極７の基板１の厚み方向の上面の高さを同一に形成することができるため、固定電極６および可動電極７の基板１の厚み方向の上面の高さが異なる場合と比較して、製造工程において、成膜、パターニングおよびエッチングの回数を１回減らすことができるので、製造工程を簡易にすることができる。また、製造コストを含めた生産性を向上することができる。
【０１３６】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６の加速度センサは、実施の形態４の加速度センサと比較して、固定電極および可動電極の構成が主に異なっている。
【０１３７】
図４８を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００では、可動電極７は、互いに分離された複数の可動電極部７１を含んでいる。固定電極６は、互いに分離された複数の固定電極部６１を含んでいる。複数の可動電極部７１および複数の固定電極部６１は、互いに対向するように配置された可動電極部７１と固定電極部６１との組Ｐを少なくとも２個有している。なお、組Ｐは、２つの固定電極部６１と１つの可動電極部７１からなっていてもよく、また１つの固定電極部６１と１つの可動電極部７１とからなっていてもよい。
【０１３８】
複数の可動電極部７１および複数の固定電極部６１は、複数の可動電極部７１の全ての基板１とは反対側の端面および複数の固定電極部６１の全ての基板１とは反対側の端面の基板１に対する高さが同一の高さになるよう構成されている。また、複数の可動電極部７１および複数の固定電極部６１は、複数の可動電極部７１の全ての基板１側の端面および複数の固定電極部６１の全ての基板１側の端面の基板１に対する高さが同一の高さになるよう構成されていてもよい。
【０１３９】
複数個の組Ｐは、加速度が小さい域において、変位部材３が基板１の厚み方向に変位すると少なくとも２個の組Ｐのうち、一方の組Ｐの可動電極部７１と他方の組Ｐの可動電極部７１とが基板１の厚み方向に互いに反対方向に変位することによって、加速度が小さい域において、一方の組Ｐでは可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積が一定となり、かつ他方の組Ｐでは可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積が変化するよう構成されている。
【０１４０】
本実施の形態の加速度センサ１００は、加速度が小さい域では、加速度が大きい域と比較して複数個の組Ｐの可動電極部７１と固定電極部６１との間の静電力の合計の変化が小さくなるよう構成されている。
【０１４１】
なお、本実施の形態のこれ以外の構成は、上述した実施の形態４の構成と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。また、本実施の形態は、上述した実施の形態１と同様の製造方法で製造可能であるためその説明を繰り返さない。
【０１４２】
続いて、固定電極６と可動電極７との電位差による静電力が変位部材３の変位に影響する動作について説明する。
【０１４３】
図４９（Ａ）〜（Ｅ）を参照して、各図の上段は検出フレーム部３２の一方側の固定電極部６１と可動電極部７１との配置を示し、各図の下段は検出フレーム部３２の他方側の固定電極部６１と可動電極部７１との配置を示している。検出フレーム部３２の回転変位に伴って可動電極部７１が回転変位するため、検出フレーム部３２の一方側の可動電極部７１と他方側の可動電極部７１とは逆方向に変位する。固定電極部６１および可動電極部７１は、固定電極部６１の基板１側の端面と、可動電極部７１の基板１側の端面との間に基板１対する高さの差ΔＰが生じるよう構成されている。
【０１４４】
図４９（Ｃ）に示すように、検出フレーム部３２の一方側および他方側の可動電極部７１のそれぞれの変位Ｚｒが０のときには、検出フレーム部３２の一方側および他方側の固定電極部６１と可動電極部７１との対向面積は一定であり変化しないため、可動電極７の変位Ｚｒに対する静電容量Ｃｉは変化しない。そのため、静電力は発生しない。
【０１４５】
図４９（Ｂ）および（Ｄ）に示すように、検出フレーム部３２の一方側および他方側の可動電極７のそれぞれの変位Ｚｒが−ΔＰ≦Ｚｒ≦＋ΔＰの域（加速度が小さい域）では、検出フレーム部３２の一方側および他方側の可動電極７が変位しても、一方の組Ｐでは可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積が一定となり変化しないため、可動電極７の変位Ｚｒに対する静電容量Ｃｉの変化は小さくなる。そのため、加速度が大きい域と比較して複数個の組Ｐの可動電極部７１と固定電極部６１との間の静電力の合計の変化が小さくなる。
【０１４６】
図４９（Ａ）および（Ｅ）に示すように検出フレーム部３２の一方側および他方側の可動電極７のそれぞれの変位Ｚｒの絶対値がΔＰを超える域（加速度が大きい域）では、可動電極７が変位すると、一方の組Ｐおよび他方の組Ｐの両方で固定電極部６１と可動電極部７１との対向面積が変化するため、可動電極７の変位Ｚｒに対する静電容量Ｃｉが変化する。このため、複数個の組Ｐの可動電極部７１と固定電極部６１との間の静電力の合計の変化が大きくなる。
【０１４７】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、複数の可動電極部７１の全ての基板１とは反対側の端面および複数の固定電極部６１の全ての基板１とは反対側の端面の基板１に対する高さ、および複数の可動電極部７１の全ての基板１側の端面および複数の固定電極部６１の全ての基板１側の端面の基板１に対する高さのいずれかが同一の高さになるよう構成されている。このため、固定電極部６１および可動電極部７１の基板１の厚み方向の端面の高さが異なる場合と比較して、製造工程において、成膜、パターニングおよびエッチングの回数を１回減らすことができるので、製造工程を簡易にすることができる。また、製造コストを含めた生産性を向上することができる。
【０１４８】
また、複数個の組Ｐは、加速度が小さい域において、変位部材３が基板１の厚み方向に変位すると少なくとも２個の組Ｐのうち、一方の組Ｐの可動電極部７１と他方の組Ｐの可動電極部７１とが基板１の厚み方向に互いに反対方向に変位することによって、加速度が小さい域において、一方の組Ｐでは可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積が一定となり、かつ他方の組Ｐでは可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積が変化するよう構成されている。
【０１４９】
このため、加速度の小さい域においては、一方の組Ｐでは可動電極部７１と固定電極部６１との対向面積が一定となり変化しないため、可動電極７の変位Ｚｒに対する静電容量Ｃｉの変化は小さくなる。そのため、加速度の小さい域においては、加速度が大きい域と比較して複数個の組Ｐの可動電極部７１と固定電極部６１との間の静電力の合計の変化が小さくなる。加速度の大きい域においては、一方の組Ｐおよび他方の組Ｐの両方で固定電極部６１と可動電極部７１との対向面積が変化するため、可動電極７の変位Ｚｒに対する静電容量Ｃｉが変化する。このため、複数個の組Ｐの可動電極部７１と固定電極部６１との間の静電力の合計の変化が大きくなる。そのため、加速度の大きい域では、加速度の小さい域より剛性が高くなるため、広い範囲の加速度を検出することができる。
【０１５０】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、変位部材３は、基板１に支持され、かつねじれ軸線Ｔを中心としてねじれるねじれ梁３３と、ねじれ軸線Ｔを中心に回転可能なようにねじれ梁３３に支持され、かつ可動電極７を有する検出フレーム部３２と、平面視においてねじれ軸線Ｔからずれた仮想線Ｌ上の位置において検出フレーム部３２に支持されたリンク梁３４と、基板１に対して基板１の厚み方向に変位可能にリンク梁３４に支持された慣性質量体３１とを含んでいる。
【０１５１】
これにより、加速度に対する慣性質量体３１の変位を大きくすることができるため、可動電極７の変位を大きくすることができる。また、慣性質量体３１を大きくすることができる。そのため、広い範囲の加速度を検出することができる。
【０１５２】
上記の各実施の形態は、適時組み合わせることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【０１５３】
１  基板、２  固定部材、３  変位部材、４  梁部材、５  アンカー部材、６  固定電極、７  可動電極、８  検出電極、９  絶縁体、１０  電圧印加電極、３１  慣性質量体、６１  可動電極部、７１  固定電極部、１００  加速度センサ、Ｌ  仮想線、Ｐ  組、Ｐ１  第１の組、Ｐ２  第２の組、Ｔ  ねじれ軸線。
【図１】
2011163967.tif 000003
【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１７】
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【図１８】
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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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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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