(57)【要約】【課題】重り部の厚み寸法の大型化や軽量化をすることなく検出感度を向上させることのできる加速度センサを提供する。【解決手段】第１の凹部４１，５１と充実部４０，５０が一体に形成された重り部４，５と、１対のビーム部６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂと、可動電極４ａ，５ａと、第１の固定電極２０ａ，２１ａ及び第２の固定電極２０ｂ，２１ｂとから成るセンサ部を備え、重り部４，５の重心位置から回動軸に下ろした垂線と可動電極４ａ，５ａの表面とが成す角度が略４５度となるように、ビーム部６ａ，…を第１の凹部４１，５１側にずらして配置し、且つ充実部４０，５０に一面に開口する第２の凹部４４，５４を設け、重り部４，５を成す材料よりも比重の高い金属材料から成る補助重り部４５，５５を第２の凹部４４，５４に埋設した。【選択図】図１
2011112392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に開口する第１の凹部と第１の凹部を除く充実部が一体に形成された重り部と、第１の凹部と充実部とが回動方向に沿って並ぶように重り部を回動自在に支持する１対のビーム部と、第１の凹部が開口する前記一面と異なる他の一面において第１の凹部と充実部とに跨って設けられた可動電極と、可動電極における第１の凹部側と対向する位置に配設された第１の固定電極と、可動電極における充実部側と対向する位置に配設された第２の固定電極とから成るセンサ部を備え、１対のビーム部を結ぶ直線を回動軸とした重り部の回動に伴う可動電極と固定電極との間の静電容量の変化から加速度を検出する加速度センサであって、重り部の重心位置から前記回動軸に下ろした垂線と可動電極の表面とが成す角度が略４５度となるように、ビーム部を第１の凹部側にずらして配置し、且つ充実部に一面に開口する第２の凹部を設け、第２の凹部に金属材料から成る補助重り部を埋設したことを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記補助重り部は、重り部を成す材料よりも比重の高い金属材料から成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】
前記補助重り部の重量は、第１の凹部の外壁部を構成する構造体の重量と略同一であることを特徴とする請求項１又は２記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記重り部に印加された第１の方向の加速度と、第１の方向と直交する第２の方向の加速度とを検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の加速度センサ。
【請求項５】
前記センサ部は、同一のチップに複数形成されることを特徴とする請求項４記載の加速度センサ。
【請求項６】
前記センサ部が同一のチップに２つ形成され、一方のセンサ部が他方のセンサ部に対して同一平面において１８０度回転して配置されたことを特徴とする請求項５記載の加速度センサ。
【請求項７】
前記２つのセンサ部が隣接して配置された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】
前記センサ部は同一のチップに３つ形成され、２つのセンサ部は、それぞれ残りの１つのセンサ部に対して同一平面において９０度及び１８０度回転して配置されたことを特徴とする請求項５記載の加速度センサ。
【請求項９】
前記重り部を内包する枠部と、枠部に形成されて各固定電極に電気的に接続される１対の検出電極とを有し、各検出電極の間、及び各検出電極と枠部との間、及び各検出電極と重り部との間に隙間が設けられたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の加速度センサ。
【請求項１０】
前記各固定電極の可動電極との対向面、又は可動電極の各固定電極との対向面には突起部が形成されたことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の加速度センサ。
【請求項１１】
前記突起部は、シリコン又はシリコン酸化膜から形成されたことを特徴とする請求項１０記載の加速度センサ。
【請求項１２】
前記突起部は、その表層がカーボン材料から形成されたことを特徴とする請求項１０記載の加速度センサ。
【請求項１３】
前記カーボン材料はカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１２記載の加速度センサ。
【請求項１４】
前記重り部の固定電極が対向する側と反対側の面と所定の間隔を空けて配置される固定板を有し、固定板の重り部と対向する面には、重り部の付着を防止するための付着防止膜が設けられたことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の加速度センサ。
【請求項１５】
前記付着防止膜は、固定電極と同じ材料から形成されたことを特徴とする請求項１４記載の加速度センサ。
【請求項１６】
前記付着防止膜は、固定電極と同時に形成されることを特徴とする請求項１４又は１５記載の加速度センサ。
【請求項１７】
前記付着防止膜は、半導体製造プロセスを利用して成膜されることを特徴とする請求項１４乃至１６の何れか１項に記載の加速度センサ。
【請求項１８】
前記付着防止膜は、アルミニウム系合金から形成されたことを特徴とする請求項１４乃至１７の何れか１項に記載の加速度センサ。
【請求項１９】
前記固定電極と可動電極との間に吸引力を発生させることにより、第１及び第２の固定電極と可動電極との間の静電容量の変化を検出することを特徴とする請求項１４乃至１８の何れか１項に記載の加速度センサ。
【請求項２０】
前記付着防止膜の表面には、有機材料から成る薄膜が設けられたことを特徴とする請求項１９に記載の加速度センサ。
【請求項２１】
前記薄膜は、ポリイミド薄膜であることを特徴とする請求項２０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、静電容量型の加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図３（ａ）に示すように、可動電極を有する直方体形状の重り部１００と、重り部１００の長手方向における略中央において重り部１００を回動自在に支持する１対のビーム部１０１と、１対のビーム部１０１を結ぶ直線を境界線とした重り部１００の表面のそれぞれ一方側及び他方側に対して所定距離を空けて対向配置された１対の固定電極１０２，１０３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）。この加速度センサは、前記境界線を回動軸とした重り部１００の回動に伴う可動電極（重り部１００における固定電極１０２，１０３との対向部位）と、固定電極１０２，１０３との間の静電容量の変化を差動検出することにより、重り部１００に印加された加速度を検出する。このような加速度センサでは、重り部１００の裏面の前記境界線を挟んだ一方側（図３（ａ）における右側）に凹部１０４を形成することにより、重り部１００は前記境界線を挟んだ一方側（右側）と他方側（左側）とで重量が異なるように構成している。而して、加速度が印加された際に前記境界線を回動軸としたモーメントが重り部１００に発生するようになっている。ここで、重り部１００の凹部１０４が形成された部位が周囲からの応力によって変形してしまうのを防ぐために、凹部１０４内を２分割するような補強壁１０５を前記境界線と平行な向きに沿って重り部１００と一体に形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５４４２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の加速度センサでは、回動軸に直交する２方向の加速度を検出することができるが、重り部１００の重心位置から回動軸に下ろした垂線と重り部１００の表面とが成す角度θを略４５度に設定することによって、これら２方向の検出感度を等価にしている。ここで、加速度センサの検出感度を向上させる手段の一つとして、可動電極の面積を大きくする方法があるが、この方法を採用する場合には上記の角度θを略４５度に維持するために重り部１００の厚み寸法を大きくしなければならない。重り部１００の厚み寸法を大きくすると、重り部１００を形成するエッチング工程の時間が長くなるため、現実的ではないという問題があった。
【０００５】
そこで、重り部１００の厚み寸法を大きくすることなく上記の角度θを略４５度に維持させるために、図３（ｂ）に示すように、重り部１００においてビーム部１０１の同図における直下を刳り貫く事で重り部１００を軽量化する方法がある。しかしながら、この方法を採用する場合には、重り部１００において軽量化された薄肉部の強度が不足するために好ましくないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、重り部の厚み寸法の大型化や軽量化をすることなく検出感度を向上させることのできる加速度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、一面に開口する第１の凹部と第１の凹部を除く充実部が一体に形成された重り部と、第１の凹部と充実部とが回動方向に沿って並ぶように重り部を回動自在に支持する１対のビーム部と、第１の凹部が開口する前記一面と異なる他の一面において第１の凹部と充実部とに跨って設けられた可動電極と、可動電極における第１の凹部側と対向する位置に配設された第１の固定電極と、可動電極における充実部側と対向する位置に配設された第２の固定電極とから成るセンサ部を備え、１対のビーム部を結ぶ直線を回動軸とした重り部の回動に伴う可動電極と固定電極との間の静電容量の変化から加速度を検出する加速度センサであって、重り部の重心位置から前記回動軸に下ろした垂線と可動電極の表面とが成す角度が略４５度となるように、ビーム部を第１の凹部側にずらして配置し、且つ充実部に一面に開口する第２の凹部を設け、第２の凹部に金属材料から成る補助重り部を埋設したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、補助重り部は、重り部を成す材料よりも比重の高い金属材料から成ることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、補助重り部の重量は、第１の凹部の外壁部を構成する構造体の重量と略同一であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１項の発明において、重り部に印加された第１の方向の加速度と、第１の方向と直交する第２の方向の加速度とを検出することを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、センサ部は、同一のチップに複数形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、センサ部が同一のチップに２つ形成され、一方のセンサ部が他方のセンサ部に対して同一平面において１８０度回転して配置されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、２つのセンサ部が隣接して配置されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項５の発明において、センサ部は同一のチップに３つ形成され、２つのセンサ部は、それぞれ残りの１つのセンサ部に対して同一平面において９０度及び１８０度回転して配置されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項１乃至８の何れか１項の発明において、重り部を内包する枠部と、枠部に形成されて各固定電極に電気的に接続される１対の検出電極とを有し、各検出電極の間、及び各検出電極と枠部との間、及び各検出電極と重り部との間に隙間が設けられたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項１乃至９の何れか１項の発明において、各固定電極の可動電極との対向面、又は可動電極の各固定電極との対向面には突起部が形成されたことを特徴とする。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、突起部は、シリコン又はシリコン酸化膜から形成されたことを特徴とする。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項１０の発明において、突起部は、その表層がカーボン材料から形成されたことを特徴とする。
【００１９】
請求項１３の発明は、請求項１２の発明において、カーボン材料はカーボンナノチューブであることを特徴とする。
【００２０】
請求項１４の発明は、請求項１乃至１３の何れか１項の発明において、重り部の固定電極が対向する側と反対側の面と所定の間隔を空けて配置される固定板を有し、固定板の重り部と対向する面には、重り部の付着を防止するための付着防止膜が設けられたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１５の発明は、請求項１４の発明において、付着防止膜は、固定電極と同じ材料から形成されたことを特徴とする。
【００２２】
請求項１６の発明は、請求項１４又は１５の発明において、付着防止膜は、固定電極と同時に形成されることを特徴とする。
【００２３】
請求項１７の発明は、請求項１４乃至１６の何れか１項の発明において、付着防止膜は、半導体製造プロセスを利用して成膜されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１８の発明は、請求項１４乃至１７の何れか１項の発明において、付着防止膜は、アルミニウム系合金から形成されたことを特徴とする。
【００２５】
請求項１９の発明は、請求項１４乃至１８の何れか１項の発明において、固定電極と可動電極との間に吸引力を発生させることにより、第１及び第２の固定電極と可動電極との間の静電容量の変化を検出することを特徴とする。
【００２６】
請求項２０の発明は、請求項１９の発明において、付着防止膜の表面には、有機材料から成る薄膜が設けられたことを特徴とする。
【００２７】
請求項２１の発明は、請求項２０の発明において、薄膜は、ポリイミド薄膜であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、可動電極の面積を大きくして検出感度を向上させる際に、重り部の重心位置から回動軸に下ろした垂線と可動電極の表面とが成す角度が略４５度となるようにビーム部を第１の凹部側にずらして配置するだけで対応できるため、重り部の厚み寸法を大きくする、或いは重り部を軽量化することなく検出感度を向上させることができる。更に、補助重り部を第２の凹部に埋設することで、重り部の重量バランスを維持しつつ重り部の小型化を図ることができ、結果としてセンサ全体の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る加速度センサの実施形態を示す断面図である。
【図２】同上の分解斜視図である。
【図３】（ａ）は従来の加速度センサを示す要部断面図で、（ｂ）は（ａ）のビーム部直下を刳り貫いた場合の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明に係る加速度センサの実施形態について図面を用いて説明する。尚、以下の説明では、図１における上下を上下方向、センサチップ１の短手方向と平行な方向をｘ方向、センサチップ１の長手方向と平行な方向をｙ方向、ｘ方向及びｙ方向に互いに直交する方向をｚ方向と定めるものとする。本実施形態は、図１，２に示すように、外形が矩形板状であるセンサチップ１と、センサチップ１の上面側に固定される上部固定板２ａと、センサチップ１の下面側に固定される下部固定板２ｂとを備える。
【００３１】
センサチップ１は、上下方向から見て矩形状の２つの枠部３ａ，３ｂが長手方向に並設されたフレーム部３と、枠部３ａ，３ｂの内周面に対して隙間を空けた状態で枠部３ａ，３ｂ内に配置された直方体形状の重り部４，５と、枠部３ａ，３ｂの内周面と重り部４，５の側面とを連結してフレーム部３に対して重り部４，５を回動自在に支持する各１対のビーム部６ａ，６ｂ及び７ａ，７ｂと、重り部４，５の上面に形成される可動電極４ａ，５ａとを備える。
【００３２】
重り部４，５は、図１，２に示すように、一面（下面）に開口する第１の凹部４１，５１と、第１の凹部４１，５１を除く充実部４０，５０とが一体に形成されている。第１の凹部４１，５１は、開口面の法線方向（上下方向）から見て平面視四角形状に形成され、また、第１の凹部４１，５１内を２分割する補強壁４２，５２が重り部４，５と一体に形成されている。
【００３３】
ここで、本実施形態では、図１に示すように、一面（下面）に開口する第２の凹部４４，５４（同図では第２の凹部４４のみ図示）が充実部４０，５０に凹設されている。また、重り部４，５を成す材料よりも比重の高い金属材料から成る補助重り部４５，５５（同図では補助重り部４５のみ図示）を第２の凹部４４，５４に埋設している。尚、重り部４，５がシリコンにより形成されている場合、シリコンの比重が２．３３ｇ／ｃｍ３であるため、補助重り部４５，５５を構成する材料としては、ニッケル（比重８．９０ｇ／ｃｍ３）、タングステン（比重１９．３ｇ／ｃｍ３）、クロム（比重７．８７ｇ／ｃｍ３）、パラジウム（比重１２．０２ｇ／ｃｍ３）、白金（比重２１．４５ｇ／ｃｍ３）、マンガン（比重７．４３ｇ／ｃｍ３）を採用するのが望ましい。また、補助重り部４５，５５の重量は、第１の凹部４１，５１の外壁部を構成する構造体の重量と略同一であることが望ましい。
【００３４】
１対のビーム部６ａ，６ｂは、重り部４の枠部３ａと対向する側面のｘ方向における略中央部と枠部３ａとを連結している。同様に、１対のビーム部７ａ，７ｂは、重り部５の枠部３ｂと対向する側面のｘ方向における略中央部と枠部３ｂとを連結している。而して、１対のビーム部６ａ，６ｂを結ぶ直線、並びに１対のビーム部７ａ，７ｂを結ぶ直線が回動軸となり、回動軸の回りに各重り部４，５が回動するようになっている。
【００３５】
センサチップ１は、半導体の微細加工技術によりＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を加工して形成され、重り部４，５の上面を含む部位が可動電極４ａ，５ａとなる。また、重り部４，５の上面及び下面には、重り部４，５が上部固定板２ａ及び下部固定板２ｂに直接衝突するのを防止するための突起部４３ａ，４３ｂ，５３ａ，５３ｂが突設されている。
【００３６】
ここで、突起部４３ａ，４３ｂ，５３ａ，５３ｂをシリコン又はシリコン酸化膜といったセンサチップの主材料により形成した場合には、突起部４３ａ，４３ｂ，５３ａ，５３ｂを容易に製造することができる。尚、突起部４３ａ，４３ｂ，５３ａ，５３ｂの表層をカーボン材料でコーティングしてもよい。この場合、突起部４３ａ，４３ｂ，５３ａ，５３ｂの機械的強度が増し、上部固定板２ａ及び下部固定板２ｂとの衝突によって突起部４３ａ，４３ｂ，５３ａ，５３ｂが破損するのを防止することができる。更に、カーボン材料としてカーボンナノチューブを採用すれば、コーティングの厚み寸法を小さくできるので、突起部４３ａ，４３ｂ，５３ａ，５３ｂを所望の高さ寸法に容易に調整することができる。
【００３７】
上部固定板２ａは、例えばガラス等の絶縁材料から形成され、その下面には、上下方向に沿ってセンサチップ１の重り部４（可動電極４ａ）と対向する位置に第１の固定電極２０ａと第２の固定電極２０ｂとがｘ方向に並設されるととともに、上下方向に沿ってセンサチップ１の重り部５（可動電極５ａ）と対向する位置に第１の固定電極２１ａと第２の固定電極２１ｂとがｘ方向に並設されている。また、上部固定板２ａのｘ方向一端側には、５つの貫通孔２２ａ〜２２ｅがｙ方向に並べて貫設されている。更に、上部固定板２ａの下面には、各固定電極２０ａ，２０ｂ及び２１ａ，２１ｂと電気的に接続された複数の導電パターン（図示せず）が形成されている。
【００３８】
一方、センサチップ１のｘ方向一端側には、フレーム部３から離間された計４つの電極部８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂが並設されている。これら４つの電極部８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂは、上面における略中央に金属膜から成る検出電極８０ａ，８０ｂ，９０ａ，９０ｂがそれぞれ形成されるとともに、枠部３ａ，３ｂに臨む端部の上面に金属膜から成る圧接電極（図示せず）がそれぞれ形成されている。尚、フレーム部３上面の電極部８ｂ，９ａの間には接地電極１０が形成されている。そして、センサチップ１の上面に上部固定板２ａが接合されると、上部固定板２ａの下面に形成されている導電パターンと圧接電極とが圧接接続されることで、各検出電極８０ａ，８０ｂ，９０ａ，９０ｂが各固定電極２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂと電気的に接続されるとともに、上部固定板２ａの貫通孔２２ａ〜２２ｄを介して各検出電極８０ａ，８０ｂ，９０ａ，９０ｂが外部に露出する。尚、接地電極１０も貫通孔２２ｅを介して外部に露出する。
【００３９】
尚、本実施形態では、図２に示すように、電極部８ａと電極部８ｂとの間、電極部９ａと電極部９ｂとの間、各電極部８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂとフレーム部３との間、各電極部８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂと各重り部４，５との間に各々隙間が設けられている。このように構成することで、各検出電極８０ａ，８０ｂ，９０ａ，９０ｂが互いに電気的に絶縁されるので、各検出電極８０ａ，８０ｂ，９０ａ，９０ｂの寄生容量や電極間のクロストークを低減し、高精度な静電容量の検出を行うことができる。
【００４０】
下部固定板２ｂは、上部固定板２ａと同様にガラス等の絶縁材料から形成され、その上面には上下方向に沿ってセンサチップ１の重り部４，５と対向する位置にそれぞれ付着防止膜２３ａ，２３ｂが形成されている。この付着防止膜２３ａ，２３ｂは、アルミニウム系合金等の固定電極２０ａ，…と同じ材料で形成されており、回動した重り部４，５の下面が下部固定板２ｂに付着するのを防止している。このように、付着防止膜２３ａ，２３ｂを固定電極２０ａ，…と同一材料で形成することにより、付着防止膜２３ａ，２３ｂを容易に形成することができる。このとき、付着防止膜２３ａ，２３ｂを固定電極２０ａ，…と同時に形成すれば、重り部４，５と固定電極２０ａ，…との間、及び重り部４，５と下部固定板２ｂとの間の距離の精度を高めることができる。
【００４１】
尚、付着防止膜２３ａ，２３ｂを半導体製造プロセスにより成膜した場合、付着防止膜２３ａ，２３ｂの表面に微小な凹凸が形成されるため、重り部４，５が下部固定板２ｂに付着するのをより好適に防止することができる。ここで、付着防止膜２３ａ，２３ｂをアルミニウム系合金により形成した場合、エッチング加工が容易になる。また、付着防止膜２３ａ，２３ｂの表面上に半導体製造プロセスとの整合性が良く、且つ加工がし易いポリイミド薄膜等の有機材料薄膜を形成することにより、付着防止膜２３ａ，２３ｂと重り部４，５との間の短絡を防止するようにしてもよい。
【００４２】
ここで、本実施形態では、枠部３ａ、重り部４、ビーム部６ａ，６ｂ、可動電極４ａ、第１及び第２の固定電極２０ａ，２０ｂ、検出電極８０ａ，８０ｂと、枠部３ｂ、重り部５、ビーム部７ａ，７ｂ、可動電極５ａ、第１及び第２の固定電極２１ａ，２１ｂ、検出電極９０ａ，９０ｂとで各々センサ部が構成され、重り部４，５の向き（充実部４０，５０と凹部４１，５１の配置）を１８０度反転させた状態で２つのセンサ部が一体に形成されている。
【００４３】
次に、本実施形態の検出動作について説明する。先ず、一方の重り部４にｘ方向の加速度が印加された場合を考える。ｘ方向に加速度が印加されると、重り部４が回動軸の回りに回動して可動電極４ａと第１の固定電極２０ａ並びに第２の固定電極２０ｂとの間の距離が変化し、その結果、可動電極４ａと各固定電極２０ａ，２０ｂとの間の静電容量Ｃ１，Ｃ２も変化する。ここで、ｘ方向の加速度が印加されていないときの可動電極４ａと各固定電極２０ａ，２０ｂとの間の静電容量をＣ０とし、加速度の印加によって生じる静電容量の変化分をΔＣとすれば、ｘ方向の加速度が印加されたときの静電容量Ｃ１，Ｃ２は、
Ｃ１＝Ｃ０−ΔＣ  …（１）
Ｃ２＝Ｃ０＋ΔＣ  …（２）
と表すことができる。
【００４４】
同様に、他方の重り部５にｘ方向の加速度が印加された場合、可動電極５ａと各固定電極２１ａ，２１ｂとの間の静電容量Ｃ３，Ｃ４は、
Ｃ３＝Ｃ０−ΔＣ  …（３）
Ｃ４＝Ｃ０＋ΔＣ  …（４）
と表すことができる。
【００４５】
ここで、静電容量Ｃ１〜Ｃ４の値は、検出電極８０ａ，８０ｂ及び９０ａ，９０ｂから取出す電圧信号を演算処理することで検出することができる。そして、一方のセンサ部から得られる静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分値ＣＡ（＝Ｃ１−Ｃ２）と、他方のセンサ部から得られる静電容量Ｃ３，Ｃ４の差分値ＣＢ（＝Ｃ３−Ｃ４）との和（±４ΔＣ）を算出すれば、この差分値ＣＡ，ＣＢの和に基づいてｘ方向に印加された加速度の向きと大きさを演算することができる。
【００４６】
次に、一方の重り部４にｚ方向の加速度が印加された場合を考える。ｚ方向に加速度が印加されると重り部４が回動軸の回りに回動して可動電極４ａと第１の固定電極２０ａ並びに第２の固定電極２０ｂとの間の距離が変化し、その結果、可動電極４ａと各固定電極２０ａ，２０ｂとの間の静電容量Ｃ１，Ｃ２も変化する。ここで、ｚ方向の加速度が印加されていないときの可動電極４ａと各固定電極２０ａ，２０ｂとの間の静電容量をＣ０とし、加速度の印加によって生じる静電容量の変化分をΔＣとすれば、ｚ方向の加速度が印加されたときの静電容量Ｃ１，Ｃ２は、
Ｃ１＝Ｃ０＋ΔＣ  …（５）
Ｃ２＝Ｃ０−ΔＣ  …（６）
と表すことができる。
【００４７】
同様に、他方の重り部５にｚ方向の加速度が印加された場合、可動電極５ａと各固定電極２１，２１ｂとの間の静電容量Ｃ３，Ｃ４は、
Ｃ３＝Ｃ０−ΔＣ  …（７）
Ｃ４＝Ｃ０＋ΔＣ  …（８）
と表すことができる。
【００４８】
そして、一方のセンサ部から得られる静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分値ＣＡ（＝Ｃ１−Ｃ２）と、他方のセンサ部から得られる静電容量Ｃ３，Ｃ４の差分値ＣＢ（＝Ｃ３−Ｃ４）との差（±４ΔＣ）を算出すれば、この差分値ＣＡ，ＣＢの差に基づいてｚ方向に印加された加速度の向きと大きさを演算することができる。尚、差分値ＣＡ，ＣＢの和と差とに基づいてｘ方向及びｚ方向の加速度の向きと大きさを求める演算処理については従来周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４９】
ところで、前述のように、加速度センサの検出感度を高めるべく可動電極４ａ，５ａの面積を大きくする場合、重り部４，５の重心位置から回動軸に下ろした垂線と可動電極４ａ，５ａの表面とが成す角度を略４５度に維持するために、重り部４，５の厚み寸法を大きくする、或いは重り部４，５のビーム部６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂの直下を刳り貫いて軽量化する方法は望ましくない。そこで、本実施形態では、図１に示すように、ビーム部６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ（同図ではビーム部６ｂのみ図示）を重り部４，５の長手方向における略中央から第１の凹部４１，５１側（右側）にずらして配置することで、重り部４，５の重心位置から回動軸に下ろした垂線と可動電極４ａ，５ａの表面とが成す角度θを略４５度となるようにしている。而して、ビーム部６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂをずらして配置するだけで角度θを略４５度に維持することができるため、重り部４，５の厚み寸法を大きくする、或いは重り部４，５を軽量化することなく検出感度を向上させることができる。
【００５０】
更に、本実施形態では、重り部４，５の充実部４０，５０に第２の凹部４４，５４を凹設するとともに、当該第２の凹部４４，５４に補助重り部４５，５５を埋設しているので、重り部４，５の重量バランスを維持しつつ重り部４，５の小型化を図ることができ、結果としてセンサ全体の小型化を図ることができる。
【００５１】
尚、本実施形態では、以下の手順を踏むことで加速度センサの動作確認を行うことができる。即ち、第１の固定電極２０ａ又は第２の固定電極２０ｂと可動電極４ａとの間、若しくは第１の固定電極２１ａ又は第２の固定電極２１ｂと可動電極５ａとの間に吸引力を発生させることで、重り部４，５を回動させる。そして、重り部４，５の回動に伴って生じる各固定電極２０ａ，…と重り部４，５との間の静電容量の変化を検出することで、加速度センサが正常に動作しているか否かを確認することができる。尚、付着防止膜２３ａ，２３ｂと可動電極４ａ，５ａとの間に吸引力を発生させることで同様の動作確認を行ってもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、ｘ方向とｙ方向の２方向の加速度を検出する加速度センサを例示したが、上述のセンサ部の１つをｘｙ平面内で９０度回転対称に配置すれば、ｙ方向を加えた３方向の加速度を検出する加速度センサを実現することができる。また、３つのセンサ部を同一チップに配置し、２つのセンサ部を、それぞれ残りの１つのセンサ部に対してｘｙ平面において９０度及び１８０度回転対称に配置しても、上記と同様に３方向の加速度を検出する加速度センサを実現することができる。
【符号の説明】
【００５３】
２０ａ，２１ａ  第１の固定電極
２０ｂ，２１ｂ  第２の固定電極
４，５  重り部
４０，５０  充実部
４１，５１  第１の凹部
４４，５４  第２の凹部
４５，５５  補助重り部
４ａ，５ａ  可動電極
６ａ，６ｂ  ビーム部
７ａ，７ｂ  ビーム部
【図１】
2011112392.tif 000003
【図２】
2011112392.tif 000004
【図３】
2011112392.tif 000005