(57)【要約】【課題】従来のブリッジ回路を用いる物理量センサは、ブリッジ回路の一部を開放端にするために、接続端子の数が増えてサイズが縮小できないという課題があった。【解決手段】本発明の物理量センサは、センサの可撓部に設ける複数のピエゾ抵抗素子を用いて構成する複数のブリッジ回路を開放端の無い閉回路として構成する。各ブリッジ回路には、ピエゾ抵抗素子間に複数の接続端子を設け、各ブリッジ回路でそれぞれ１つの接続端子を共通接続し、同一電位を印加することによって、接続端子の数を減らすことができる。このような構成とすることによって、本発明の物理量センサは、そのサイズを小さくすることができる。【選択図】図１
2008224406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
錘部と、該錘部と所定間隔を置いて設ける支持部と、前記錘部と前記支持部とを連結する可撓部とで可動部を構成し、該可動部に設け、複数の軸方向の物理量を検出する複数の検出手段とを有し、
前記検出手段同士をそれぞれ接続し、前記複数の軸方向にそれぞれ対応する複数のブリッジ回路を形成し、該ブリッジ回路を用いて物理量を検出する物理量センサにおいて、
前記ブリッジ回路は前記検出手段同士が互いに接続されることによって開放端がない閉回路となるとともに、前記検出手段同士の接続部分にそれぞれ接続端子を有し、
前記複数の軸方向のうち１つの軸方向に対応する前記ブリッジ回路の前記接続端子のうちの１つと、他の軸方向に対応する前記ブリッジ回路の前記接続端子のうちの１つとを短絡するか、または同一の電位を供給する配線に接続することを特徴とする物理量センサ。
【請求項２】
前記接続端子は、入力端子と共通電位端子と第１の出力端子と第２の出力端子とからなり、
前記ブリッジ回路は、前記入力端子と前記第１の出力端子との間に第１の検出素子を設け、前記入力端子と前記第２の出力端子との間に第２の検出手段を設け、前記共通電位端子と前記第２の出力端子との間に第３の検出手段を設け、前記共通電位端子と前記第１の出力端子との間に第４の検出手段を設け、
前記物理量センサの一平面に平行な一方向をＸ方向、該一平面に平行で該Ｘ方向と直交する方向をＹ方向、該一平面を通り該Ｘ方向と該Ｙ方向とに直交する方向をＺ方向と定義するとき、前記複数の軸方向は、それぞれＸ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向であり、
前記第１の可撓部は、前記Ｘ軸方向の前記第１の検出手段と前記第２の検出手段とを互いに離間して設け、
前記第２の可撓部は、前記Ｙ軸方向および前記Ｚ軸方向の前記第１の検出手段と前記第２の検出手段とをそれぞれ離間して設け、
前記第３の可撓部は、前記Ｘ軸方向の前記第３の検出手段と前記第４の検出手段とを互いに離間して設け、
前記第４の可撓部は、前記Ｙ軸方向および前記Ｚ軸方向の前記第３の検出手段と前記第４の検出手段とをそれぞれ離間して設けることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ。
【請求項３】
前記第１から第４の検出手段は、それぞれ複数の検出素子を直列に接続していることを特徴とする請求項１または２に記載の物理量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブリッジ回路を有する物理量センサに関する。特に錘部と固定部との間に梁形状の可撓部を有し、その梁部に検出素子を複数搭載してなる物理量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、外力に応じて材料自身が持っている物理的な変化を電気的に変換する物理量センサが開発され、それを応用した製品も開発され市場に出ている。それらの製品は、性能を維持または向上しつつも軽量化や小型化、低コスト化が求められている。したがって、製品の一部として利用される物理量センサ自体も縮小化が要求される。
【０００３】
物理量センサは多くの種類が提案されているが。そのなかでも、加速度をゲージ抵抗の歪みによる抵抗値の変化として検出する半導体加速度センサが知られている。
【０００４】
半導体加速度センサは、錘部と支持部とを連結する梁形状の可撓部上に、検出素子であるゲージ抵抗を設けている。ゲージ抵抗は、ピエゾ抵抗素子などを用いることができる。ゲージ抵抗は複数設けることが多く、支持部を枠形状としてその中に錘部を設けるとき、その可撓部は４つ設ける場合が多く、この４つの可撓部にそれぞれゲージ抵抗を設ける。
加速度によるゲージ抵抗の歪を検出するときは、それぞれのゲージ抵抗をブリッジ接続し、そのゲージ抵抗間に外部への接続端子を設けるように形成する。半導体加速度センサに加速度が加わると、錘部が変位し、その変位量に応じて可撓部が撓み、その結果としてゲージ抵抗の抵抗が変化するため、印加した加速度を電気信号として接続端子から検出することができる。
【０００５】
このような半導体加速度センサは、ブリッジ接続する４個の各ゲージ抵抗の値が等しくバランスしていることが要求されるが、実際に半導体製造プロセスで製造した場合、金属配線の内部応力や周囲温度変化による熱応力等の違いにより、各ゲージ抵抗の抵抗値にバラつきが生じてしまう。各ゲージ抵抗のバラつきを抑えるために、金属配線パターンを新たに設け、ゲージ抵抗の抵抗値を均一化することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
特許文献１に示した従来技術を図５を用いて説明する。図５は、特許文献１に示した従来技術をその主旨を逸脱しないようにしつつ書き表した平面図である。図５において、１は錘部、２は支持部、３ａは第１の可撓部、３ｂは第２の可撓部、３ｃは第３の可撓部、３ｄは第４の可撓部、４ａ〜４ｄ，５ａ〜５ｄ，６ａ〜６ｄはピエゾ抵抗素子、９ａ〜９ｒは接続端子である。これら接続端子は、支持部２の表面にパッド状に構成している。８および８１は金属配線である。
【０００７】
図５において、第１の可撓部３ａと第３の可撓部３ｃとの長手方向をＸ軸方向とし、第２の可撓部３ｂと第４の可撓部３ｄの長手方向をＹ軸方向とする。このＸ軸方向とＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向とする。
各可撓部に設けられた各ピエゾ抵抗素子と各接続端子とは、金属配線８により接続されている。金属配線８１は、金属配線８と同一の製造工程で形成し、第１の可撓部３ａと第３の可撓部３ｃ，第２の可撓部３ｂと第４の可撓部３ｄの金属配線パターンレイアウトが対称になるように形成している。
【０００８】
特許文献１に示した従来技術は、物理量センサの表面に金属配線８１によるパターンを新たに設けることにより、梁形状の可撓部上の金属配線パターンレイアウトが平面的に交
差する軸方向同士で対称となるため、金属配線の内部応力や周囲温度変化による熱応力によるゲージ抵抗のバラつきを抑えるというものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−９２４１３号公報（第１１頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に示した従来技術は、金属配線パターンレイアウトを対称に形成する構成であって、金属配線８１を新たに設けることで内部応力や周囲温度変化による熱応力がほぼ等しくなる構造であるから、内部応力や周囲温度変化による熱応力等の違いを均一化できるという利点をもつ。しかしながら、発明者が検討した結果、特許文献１に示した従来技術は、近年の微細化した物理量センサとしては対応できないという問題があることがわかった。
【００１１】
図を用いて説明する。図６は、図５に示した平面図の各構成要素の接続を説明する等価回路図である。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の各軸に対応する３つのブリッジ回路を示している。印加された加速度を電気信号として接続端子から検出するためには、このブリッジ回路を用いて行う必要がある。
図６において、４１はＸ軸方向の物理量を検出するブリッジ回路、５１はＹ軸方向の物理量を検出するブリッジ回路、６１はＺ軸方向の物理量を検出するブリッジ回路である。すでに説明した同一の構成には同一の番号を付与している。
【００１２】
図６に示したように、ブリッジ回路４１には、接続端子９ｄと９ｊとによる開放端，接続端子９ｅと９ｋとによる開放端がある。ブリッジ回路５１には、接続端子９ｆと９ｌとによる開放端，接続端子９ｇと９ｍとによる開放端がある。そして、ブリッジ回路６１には、接続端子９ｈと９ｎとによる開放端，接続端子９ｉと９ｏとによる開放端がある。つまり、特許文献１に示す従来技術は、ブリッジ回路の一部に必ず開放端が生じてしまう。
【００１３】
図６に示したブリッジ回路を用いて物理量を検出するためには、接続端子９ｄと９ｊ，接続端子９ｅと９ｋ，接続端子９ｆと９ｌ，接続端子９ｇと９ｍ，接続端子９ｈと９ｎ，接続端子９ｉと９ｏを、それぞれ同電位としなければならない。各接続端子は、図５に示したようにパッド形状を有するものであるから、これを物理量センサの外部で配線などによってそれぞれ接続しなければならないのである。
【００１４】
このため、支持部２に設ける接続端子数が増え、物理量センサとしてそのサイズを縮小することが難しくなってしまうのである。また、物理量センサとして機能するために、外部で接続端子同士を結線することは、配線材料の引き回しなどのわずらわしさもある。
さらに、物理量センサからの電気信号を利用するため、センサの運用環境上、物理量センサの外部にスイッチ回路や抵抗などによる回路要素を新たに設ける必要がある場合も多い。このため、物理量センサとしては、そのサイズをより小さくすることが望まれているとともに、配線数の減少もセンサを含む環境の小型化にとって望まれていることである。
しかしながら、特許文献１に示した従来技術は、そのサイズを縮小すること、配線数を減少することとが難しいのである。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決しようとするためになされたものであって、複数のゲージ抵抗のそれぞれの抵抗値や温度特性を測定することができるとともに、サイズの小型化が可能な物理量センサを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を達成するために、本発明は下記に示す構造を採用する。
【００１７】
錘部と、錘部と所定間隔を置いて設ける支持部と、錘部と支持部とを連結する可撓部とで可動部を構成し、可動部に設け、複数の軸方向の物理量を検出する複数の検出手段とを有し、検出手段同士をそれぞれ接続し、複数の軸方向にそれぞれ対応する複数のブリッジ回路を形成し、ブリッジ回路を用いて物理量を検出する物理量センサにおいて、
ブリッジ回路は検出手段同士が互いに接続されることによって開放端がない閉回路となるとともに、検出手段同士の接続部分にそれぞれ接続端子を有し、複数の軸方向のうち１つの軸方向に対応するブリッジ回路の接続端子のうちの１つと、他の軸方向に対応するブリッジ回路の接続端子のうちの１つとを短絡するか、または同一の電位を供給する配線に接続することを特徴とする。
【００１８】
接続端子は、入力端子と共通電位端子と第１の出力端子と第２の出力端子とからなり、ブリッジ回路は、入力端子と第１の出力端子との間に第１の検出素子を設け、入力端子と第２の出力端子との間に第２の検出手段を設け、共通電位端子と第２の出力端子との間に第３の検出手段を設け、共通電位端子と第１の出力端子との間に第４の検出手段を設け、物理量センサの一平面に平行な一方向をＸ方向、一平面に平行でＸ方向と直交する方向をＹ方向、一平面を通りＸ方向とＹ方向とに直交する方向をＺ方向と定義するとき、複数の軸方向は、それぞれＸ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向であり、第１の可撓部は、Ｘ軸方向の第１の検出手段と第２の検出手段とを互いに離間して設け、第２の可撓部は、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の第１の検出手段と第２の検出手段とをそれぞれ離間して設け、第３の可撓部は、Ｘ軸方向の第３の検出手段と第４の検出手段とを互いに離間して設け、第４の可撓部は、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の第３の検出手段と第４の検出手段とをそれぞれ離間して設けることを特徴とする。
【００１９】
第１から第４の検出手段は、それぞれ複数の検出素子を直列に接続していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の物理量センサは、ブリッジ回路を開放端の無い閉回路のまま形成し、複数のブリッジ回路における同一電位の接続端子を共通端子として形成することで、端子数を減らすことできる。
このような構成を有しているため、本発明の物理量センサは、ブリッジ閉回路を構成する検出手段の各抵抗値を計算から容易に算出することができる。その結果、回路の小型化，軽量化を行うことができる。また、物理量センサとして低コスト化できるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の物理量センサを実施する際の最良の形態を図面を用いて詳細に説明する。本発明の実施形態にあっては、物理量センサは、半導体基板などの固体を加工して形成する場合を例にしている。枠形状の支持部とそれに囲まれるとともに、所定の間隔を開けた内側に錘部を有し、錘部と支持部との間を梁形状の４つの可撓部で接続する構成である。可撓部は、複数の膜を積層してなる積層膜である。この構造は、加速度を受けて可動するため可動部と称することにする。この可撓部には、検出手段としてピエゾ抵抗素子を設けている。ピエゾ抵抗素子は、加速度などの物理量を抵抗値の変化として受け、この抵抗値の変化を電気信号として検出することができる素子である。
【００２２】
そして、そのピエゾ抵抗素子同士を接続して開放端のない閉回路のブリッジ回路を構成する。加速度は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の３つの方向の成分として検出できるように、それぞれの軸方向に対応した３つのブリッジ回路を構成する。
ブリッジ回路を構成する要素の１つである接続端子と他の軸方向に対応するブリッジ回
路を構成する要素の１つである接続端子とを接続し、同一の電位を供給するものである。
【００２３】
［全体構成の説明：図、図２］
まず、図１，図２を用いて全体の構成を説明する。図１は本発明の物理量センサを説明するために模式的に示す平面図である。図１において、１は錘部、２は支持部、３ａは第１の可撓部、３ｂは第２の可撓部、３ｃは第３の可撓部、３ｄは第４の可撓部、４ａ〜４ｄ，５ａ〜５ｄ，６ａ〜６ｄはピエゾ抵抗素子、７０〜７９は接続端子、８は金属配線である。
【００２４】
例えば、錘部１，支持部２，可撓部３ａ〜３ｄはシリコン半導体基板上に複数の絶縁層を設ける積層膜構造である。絶縁層は、特に限定しないが、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜で構成することができる。可撓部３ａ〜３ｄは、錘部１および支持部２よりも薄く可撓性をもつ構造である。ピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｄ，５ａ〜５ｄ，６ａ〜６ｄは、可撓部３ａ〜３ｄの絶縁層の一部に所定の形状を有して、例えば、イオン注入技術を用いて形成する。接続端子７０〜７９および金属配線８は、ピエゾ抵抗素子を接続しブリッジ回路を成すように、錘部１，支持部２，可撓部３の絶縁層上に形成する。特に限定しないが、アルミニウムや銅やチタンで構成することができ、複数の異なる金属を積層してもよい。接続端子７０〜７９は、外部との接続をする端子でもあるため、パッド形状を有している。
【００２５】
図１において、第１の可撓部３ａと第３の可撓部３ｃとの長手方向をＸ軸方向とし、第２の可撓部３ｂと第４の可撓部３ｄの長手方向をＹ軸方向とする。このＸ軸方向とＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向とする。
【００２６】
図１に示す例では、ピエゾ抵抗素子４ａ，４ｂを第１の可撓部に設け、ピエゾ抵抗素子４ｃ，４ｄを第３の可撓部に設けており、このピエゾ抵抗４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄでＸ軸方向の物理量を検出する。
また、ピエゾ抵抗素子５ａ，５ｂを第２の可撓部に設け、ピエゾ抵抗素子５ｃ，５ｄを第４の可撓部に設けており、このピエゾ抵抗５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄでＹ軸方向の物理量を検出する。
さらに、ピエゾ抵抗素子６ａ，６ｂをピエゾ抵抗素子５ａ，５ｂと離間して第２の可撓部に設け、ピエゾ抵抗素子６ｃ，６ｄをピエゾ抵抗素子５ｃ，５ｄと離間して第４の可撓部に設けており、このピエゾ抵抗６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄでＺ軸方向の物理量を検出する。
【００２７】
図２は本発明の物理量センサの等価回路を説明するための回路図である。図２は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の各軸に対応する３つのブリッジ回路を示している。４０はＸ軸方向の物理量を検出するブリッジ回路、５０はＹ軸方向の物理量を検出するブリッジ回路、６０はＺ軸方向の物理量を検出するブリッジ回路である。各ブリッジ回路は、接続端子７０が共通に接続されている。この接続端子７０は、共通電位端子としてそれぞれのブリッジ回路の所定の端子を短絡している。この接続端子７０には、同一の電位を供給する配線に接続し、同一の所定の電位を印加するが、詳細は後述する。
【００２８】
Ｘ軸方向の物理量を検出するためのブリッジ回路４０は、ピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｄと接続端子７０，７１，７４，７５とで構成している。
接続端子７１は、ピエゾ抵抗素子４ａとピエゾ抵抗素子４ｂとの間に設けている。接続端子７４は、ピエゾ抵抗素子４ａとピエゾ抵抗素子４ｄとの間に設けている。接続端子７５は、ピエゾ抵抗素子４ｂとピエゾ抵抗素子４ｃとの間に設けている。接続端子７０は、ピエゾ抵抗素子４ｄとピエゾ抵抗素子４ｃとの間に設けている。
【００２９】
Ｙ軸方向の物理量を検出するためのブリッジ回路５０は、ピエゾ抵抗素子５ａ〜５ｄと
接続端子７０，７２，７６，７７とで構成している。
接続端子７２は、ピエゾ抵抗素子５ａとピエゾ抵抗素子５ｂとの間に設けている。接続端子７６は、ピエゾ抵抗素子５ａとピエゾ抵抗素子５ｄとの間に設けている。接続端子７７は、ピエゾ抵抗素子５ｂとピエゾ抵抗素子５ｃとの間に設けている。接続端子７０は、ピエゾ抵抗素子５ｄとピエゾ抵抗素子５ｃとの間に設けている。
【００３０】
Ｚ軸方向の物理量を検出するためのブリッジ回路６０は、ピエゾ抵抗素子６ａ〜６ｄと接続端子７０，７３，７８，７９とで構成している。
接続端子７３は、ピエゾ抵抗素子６ａとピエゾ抵抗素子６ｂとの間に設けている。接続端子７８は、ピエゾ抵抗素子６ａとピエゾ抵抗素子６ｃとの間に設けている。接続端子７９は、ピエゾ抵抗素子６ｂとピエゾ抵抗素子６ｄとの間に設けている。接続端子７０は、ピエゾ抵抗素子６ｃとピエゾ抵抗素子６ｄとの間に設けている。
【００３１】
図１に示す例では、各接続端子は、直列接続されたピエゾ抵抗素子との間に設けている。もちろん、接続端子７０〜７９や各ピエゾ抵抗素子の配置は、本発明の物理量センサの用途に応じて自由に選択することができる。
【００３２】
［物理量の検出の仕方の説明：図１、図２］
次に、本発明の物理量センサに加わる物理量を電気信号として得る状態を説明する。本発明の物理量センサに外力が働くと、この外力に応じて錘部１が物理的に変位し、それに応じて可撓部３が撓み、ピエゾ抵抗素子４ａ〜４ｄ，５ａ〜５ｄ，６ａ〜６ｄの抵抗値が変化する。その抵抗値変化を接続端子７０〜７９を介して接続する図示しない外部の電子機器により検出する。
Ｘ軸方向と平行な方向に外力が加わる例で説明する。このような外力が印加されると、錘部１が傾き、それに応じて可撓部３が撓む。例えばこのとき、ピエゾ抵抗素子４ａとピエゾ抵抗素子４ｃとの抵抗値が下がり、ピエゾ抵抗素子４ｂとピエゾ抵抗素子４ｄの抵抗値が上がるとする。その状態で、図２に示すブリッジ回路４０において、接続端子７１と接続端子７０との間に電流を流す。すると、接続端子７４と接続端子７５との間に電圧差が生じ、この接続端子間に電流が流れる。この電流値を物理量として検出するのである。
【００３３】
本発明の物理量センサに加わる物理量は、Ｘ軸方向と平行な方向に外力が加わる場合であっても、常にピエゾ抵抗素子４ａとピエゾ抵抗素子４ｃとの抵抗値が下がり、ピエゾ抵抗素子４ｂとピエゾ抵抗素子４ｄの抵抗値が上がるわけではない。印加する外力の強さや物理量センサの可撓部の構造によって変化する。
【００３４】
［ピエゾ抵抗の算出方法の説明：図３］
次に、各ピエゾ抵抗素子の抵抗値を計算で求める方法を説明する。計算式を見やすくするため、図３を用いて説明する。図３は、図２に示すブリッジ回路の構成要素を抵抗に置き換えたものである。例えば、ブリッジ回路４０を例にすると、ピエゾ抵抗素子４ａをＲ１、ピエゾ抵抗素子４ｂをＲ２、ピエゾ抵抗素子４ｃをＲ３、ピエゾ抵抗素子４ｄをＲ４としている。接続端子７１をＩ、接続端子７４をＶ１、接続端子７５をＶ２、接続端子７０を共通電位端子としてＧＮＤ（接地または０Ｖ）としている。各接続端子間の合成抵抗として、ＩとＶ１との間をＲａ、ＩとＶ２との間をＲｂ、Ｖ２とＧＮＤとの間をＲｃ、Ｖ１とＧＮＤとの間をＲｄ、Ｖ１とＶ２との間をＲｅとする。そうすると、次の式（１）〜（６）が成り立つ。
【００３５】
ＡＲａ＝Ｒ１（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）        ：式（１）
ＡＲｂ＝Ｒ２（Ｒ１＋Ｒ３＋Ｒ４）        ：式（２）
ＡＲｃ＝Ｒ３（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ４）        ：式（３）
ＡＲｄ＝Ｒ４（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）        ：式（４）
ＡＲｅ＝（Ｒ１＋Ｒ２）（Ｒ３＋Ｒ４）    ：式（５）
Ａ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４              ：式（６）
【００３６】
次に、式（１）と式（６）より、式（７）を算出する。
Ａ＝Ｒ１2／（Ｒ１−Ｒａ）  ：式（７）
【００３７】
次に、式（１）、式（２）、式（５）より、式（８）を算出する。
Ｒ２＝Ａ×（Ｒａ＋Ｒｂ−Ｒｅ）／２Ｒ１  ：式（８）
【００３８】
上記の式から式（５）を変形して、式（９）を算出する。
Ｒ３＋Ｒ４＝（Ａ×Ｒｅ）／（Ｒ１＋Ｒ２）
＝（Ａ×Ｒｅ）／（Ｒ１＋（Ａ×（Ｒａ＋Ｒｂ−Ｒｅ）／２Ｒ１））  ：式（９）
【００３９】
式（６）に式（７）と式（８）と式（９）と代入して、Ｒ１について解くと、式（１０）を得る。
Ｒ１＝（４ＲａＲｅ−（Ｒａ−Ｒｂ＋Ｒｅ）2）／（２（−Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｅ））
：式（１０）
【００４０】
Ｒ１を式（７）に代入し、Ａを求め、Ｒ１とＡとを式（８）に代入してＲ２を得る。同様の手順により、式（３）と式（６）とを用いて式（１１）を得る。
Ａ＝Ａ´＝Ｒ３2／（Ｒ３−Ｒｃ）  ：式（１１）
【００４１】
次に、式（３）と式（４）と式（５）とを用いて式（１２）を得る。
Ｒ４＝Ａ´×（Ｒｃ＋Ｒｄ−Ｒｅ）／２Ｒ３  ：式（１２）
【００４２】
次に、上記の式から式（５）を変形して、式（１３）を算出する。
Ｒ１＋Ｒ２＝（Ａ´×Ｒｅ）／（Ｒ３＋Ｒ４）
＝（Ａ´×Ｒｅ）／（Ｒ３＋（（Ａ´×（Ｒｃ＋Ｒｄ−Ｒｅ））／２Ｒ３）
：式（１３）
【００４３】
次に、式（６）に式（１１）と式（１２）と式（１３）とを代入しＲ３について解くと式（１４）を得る。
Ｒ３＝（４ＲｃＲｅ−（Ｒｃ−Ｒｄ＋Ｒｅ）2）／（２（−Ｒｃ＋Ｒｄ＋Ｒｅ））
：式（１４）
【００４４】
Ｒ３を式（１１）に代入してＡ´を求め、式（１２）よりＲ４が得られる。上記計算方法により、各接続端子間のピエゾ抵抗の抵抗値が算出できる。
【００４５】
［異なる構成の説明：図４］
本発明の物理量センサは、図１に示す例に限定するものではない。図４は、本発明の物理量センサを模式的に示す平面図であって、図１に示す例とは異なる例を説明するものである。図４に示す例は、図１に示す例と同一の方向から見た図である。また、すでに説明した同一の構成には同一の番号を付与しており、その説明は省略する。
【００４６】
図４に示す例では、Ｚ軸方向の物理量を検出するためのピエゾ抵抗素子は、ピエゾ抵抗素子６ａ〜６ｄに加えて、ピエゾ抵抗素子６ｅ〜６ｈを新たに付加している。
ピエゾ抵抗素子６ｅとピエゾ抵抗素子６ｆとは、第１の可撓部３ａにピエゾ抵抗素子４ａとピエゾ抵抗素子４ｂと離間して設けている。同様に、ピエゾ抵抗素子６ｇとピエゾ抵抗素子６ｈとは、第３の可撓部３ｃにピエゾ抵抗素子４ｃとピエゾ抵抗素子４ｄと離間して設けている。
【００４７】
このような構成にすることにより、第１の可撓部３ａ，第２の可撓部３ｂ，第３の可撓部３ｃ，第４の可撓部３ｄの４つの可撓部には、それぞれ４つのピエゾ抵抗素子を配設することができ、Ｘ軸方向の可撓部とＹ軸方向の可撓部との重量バランスを略等しくすることができる。
また、Ｚ軸方向の検出手段であるピエゾ抵抗素子の数が増えるため、可撓部の撓みに対するピエゾ抵抗素子の抵抗値の変位量が大きくなるため、Ｚ軸方向の検出変位量を増加させることができ、物理量センサとしての感度が向上するのである。
【００４８】
図４に示す例では、可撓部の重量バランスとＺ軸方向の検出変位量を増加させる例を示したが、もちろん、本発明の物理量センサの使用状態に応じて、変更が可能である。例えば、Ｘ軸方向の検出変位量を増加させたいときは、その軸方向に対応するピエゾ抵抗素子の数を増加させればよいのである。
【００４９】
また、可撓部の重量バランスについても同様である。ピエゾ抵抗素子は、可撓部にある形状をもって形成し、所定の抵抗値とするために、半導体装置の製造プロセス技術を応用した不純物注入技術を用いて、所定の不純物を注入することができる。その際、注入する不純物の量やイオン種とピエゾ抵抗素子の形状とをそれぞれ変更することによって、各可撓部の重量バランスを略等しくすることもできる。
【００５０】
また、Ｘ軸方向の可撓部やＹ軸方向の可撓部の幅や厚みを変えることによっても、双方の可撓部の重量バランスを変えることができるため、本発明の物理量センサを用いる電子機器やシステムの要求に応じて、ピエゾ抵抗素子の配置数や形状と合わせて、これらを自由に組み合わせて物理量センサを構成することができる。
【００５１】
本発明の物理量センサは、各ブリッジ回路の接続端子７０を短絡し、共通電位端子としてＧＮＤ電位を与える例を示したが、もちろん、抵抗値の測定に必要な所定の電位を印加してもよいことは言うまでもない。また、各ブリッジ回路の接続端子７０に相当する端子をそれぞれ独立してＧＮＤ電位または、一定の電位に接続してもよい。さらに例えば、接続端子７０に一定電圧を印加して、接続端子７１，７２，７３をＧＮＤ電位としてもよい。そうすれば、上記検出例と逆符号で同様の値を測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の物理量センサは、圧力センサや加速度センサ等のセンサに利用可能である。特に、接続端子が少なく微細化に対応できるため、小型化した電子機器やシステムに用いるセンサに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の物理量センサを説明するための平面図である。
【図２】本発明の物理量センサを説明するための等価回路図である。
【図３】本発明の物理量センサを構成する各ピエゾ抵抗素子の抵抗値の算出を説明するための回路図である。
【図４】本発明の物理量センサの異なる形状を説明するための平面図である。
【図５】特許文献１に示した従来技術を説明するための平面図である。
【図６】特許文献１に示した従来技術を説明するための等価回路図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  錘部
２  支持部
３ａ  第１の可撓部
３ｂ  第２の可撓部
３ｃ  第３の可撓部
３ｄ  第４の可撓部
４ａ，４ｂ  第１の可撓部に設けるピエゾ抵抗素子
４ｃ，４ｄ  第３の可撓部に設けるピエゾ抵抗素子
５ａ，５ｂ  第２の可撓部に設けるピエゾ抵抗素子
５ｃ，５ｄ  第４の可撓部に設けるピエゾ抵抗素子
６ａ，６ｂ  第２の可撓部に設けるピエゾ抵抗素子
６ｃ，６ｄ  第４の可撓部に設けるピエゾ抵抗素子
６ｅ，６ｆ  第１の可撓部に設けるピエゾ抵抗素子
６ｇ，６ｈ  第３の可撓部に設けるピエゾ抵抗素子
７０〜７９  接続端子
８  金属配線
【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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