(57)【要約】【課題】より高精度に物理量を検出できる物理量検出器を提供する。【解決手段】弾性部２２によって変位自在に支持された可動極板２１と、可動極板２１と対面する位置に固定された少なくとも１つの固定極板１２と、を備え、可動極板２１と固定極板１２とで形成されるキャパシタの静電容量に基づいて可動極板２１を変位せしめる物理量を検出する物理量検出器１００に於いて、可動極板２１の周縁を平面視において円形に形成し、弾性部２２は当該円形に形成した周縁の接線方向に配設された弾性支持部材２２１により構成し、この弾性支持部材を可動極板の表面よりも窪んだ位置に配置し、可動極板と弾性支持部材の表面に、固定極板への張り付きを防止する防着材２１ａ、２１ｂを設けた。【選択図】　図１
2004012326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性部によって変位自在に支持された可動極板と、前記可動極板と対面する位置に固定された固定極板と、を備え、前記可動極板と前記固定極板とで形成されるキャパシタの静電容量に基づいて被測定体の変位、速度、加速度の何れかの物理量を検出する物理量検出器において、
前記可動極板は、平面視において略円形に形成されており、
前記弾性部は、当該略円形に形成された可動極板の接線方向に複数配設された梁状の弾性支持部材を含んで構成され、
前記弾性支持部材は、前記可動極板の表面よりも窪んだ位置に配設され、
前記可動極板及び前記弾性支持部材の表面には、前記固定極板への張り付きを防止する防着材が設けられていることを特徴とする物理量検出器。
【請求項２】
請求項１記載の物理量検出器において、
前記可動極板に、厚さ方向に貫通する貫通穴が設けられていることを特徴とする物理量検出器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の物理量検出器において、
温度計測手段を備えたことを特徴とする物理量検出器。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の物理量検出器を製造するための製造方法であって、
前記可動極板、前記固定極板、ガス吸着剤、およびガス吸着剤固定用部材を、透光材を用いて密封する工程と、
次いで、前記透光材を介して前記ガス吸着剤にレーザを照射する事により当該ガス吸着剤を活性化する工程と、
を含むことを特徴とする物理量検出器の製造方法。
【請求項５】
請求項１から３の何れか一項に記載の物理量検出器を製造するための物理量検出器の製造方法であって、
前記可動極板をシリコン基盤に形成するとともに、前記固定極板を硝子基盤に形成する工程と、
次いで、前記可動極板と前記固定極板が所定の間隔離間して対面するように、前記シリコン基盤と前記硝子基盤とを陽極接合する工程と、
次いで、前記可動極板および前記固定極板を臨界洗浄或いは不活性の液体により洗浄する工程と、
を含み、
前記シリコン基盤に前記可動極板を形成する工程において、更に、前記可動極板の周囲のシリコン基盤に、厚さ方向に貫通する第２貫通穴を形成する工程を含むことを特徴とする物理量検出器の製造方法。
【請求項６】
弾性部によって変位自在に支持された可動極板と、前記可動極板と対面する位置に固定された少なくとも１つの固定極板と、を備え、前記可動極板と前記固定極板とで形成されるキャパシタの静電容量に基づいて被測定体の変位、速度、加速度の何れかの物理量を検出する物理量検出器を製造するための物理量検出器の製造方法であって、
少なくとも一方の前記硝子基盤に、前記シリコン基盤からの電気信号取り出し用の導通穴部を形成する工程と、
次いで、シリコン基盤に前記可動極板を形成するとともに、２枚の硝子基盤に前記固定極板を形成する工程と、
次いで、前記可動極板と前記固定極板とが所定の間隔離間して対面するように、前記シリコン基盤と２枚の前記硝子基盤とを陽極接合する工程と、
次いで、前記導通穴部に、スパッタ法或いは蒸着法により金属薄膜を形成する工程と、
次いで、前記金属薄膜が形成された部分に無電解メッキ処理を施す工程と、
を含むことを特徴とする物理量検出器の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の物理量検出器の製造方法であって、
２枚の前記硝子基盤の外表面に無電解メッキ処理を施す工程を含む事を特徴とする物理量検出器の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載の物理量検出器の製造方法であって、
前記金属薄膜を形成する工程は、Ｃｒ層の上にＮｉ層を形成する工程を含み、
前記無電解メッキ処理を施す工程は、
前記Ｎｉ層をメッキの下地とし、Ｎｉの無電解メッキを施し、
次いで、Ｎｉメッキの上にＡｕメッキを施して電気回路を形成することを特徴とする物理量検出器の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の物理量検出器の製造方法であって、
前記電気回路上に、電気部品を取り付ける工程を有することを特徴とする物理量検出器の製造方法。
【請求項１０】
請求項５〜９の何れか一項に記載の物理量検出器の製造方法において、
前記シリコン基盤内に島部を形成するとともに、前記島部と当該シリコン基盤とを硝子板により接続する工程を有することを特徴とする物理量検出器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、加速度、変位、圧力その他の物理量を検出する物理量検出器に関し、特に静電容量差に基づいて物理量を検出する静電容量型の物理量検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、静電容量型の物理量検出器には様々なものが提供されており、例えば図１１に示す様な静電容量型加速度センサ２００が知られている。この静電容量型加速度センサ２００は、ケーシング２０１内に固定された矩形の固定極板２０２と、この固定極板２０２と対面する位置に変位自在に設けられた矩形の可動極板２０３とを備えている。この可動極板２０３は、その端縁のみを板バネ２０４によって支持する事により、外部から印加される加速度に起因して厚さ方向へ自在に変位する様に構成したものである。これら一対の固定極板２０２及び可動極板２０３によって可変容量キャパシタが形成されている。また、可動極板２０３に於ける固定極板２０２とは反対側の表面には、駆動コイル２０５が立設されている。更に、駆動コイル２０５の周囲には、これを挟む様に永久磁石２０６が配置されている。
【０００３】
この静電容量型加速度センサ２００に外部より加速度が印加されると、可動極板２０３が板バネ２０４にて拘束されながら板厚方向（図１１中、上下方向）に変位する。これにより、当該可動極板２０３と固定極板２０２とで形成されるキャパシタの静電容量が変化する。すると、この静電容量の変化を契機として、図示せぬサーボアンプが当該静電容量の変化に応じた電流を駆動コイル２０５にフィードバックする事により、当該加速度に起因する可動極板２０３の慣性力を、駆動コイル２０５が生ぜしめる磁場と永久磁石２０６が生ぜしめる磁場との相互作用により生じる磁力で以って相殺する制御を行う。
【０００４】
この種の静電容量型の物理量検出器は、サーボアンプによって駆動コイル２０５にフィードバックされる電流値を、物理量検出用の信号として取り出す様にしたものであり、外部から印加される加速度その他の物理量の大小に拘わらずに可動極板２０３の変位を非常に小さく抑える事ができる為、広い測定帯域を有するものであった。
また、静電容量型の物理量検出器としては、上記構造以外にも、マイクロマシニングを用いて非常に小型化された静電容量型の検出器も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の如き従来の静電容量型物理量検出器は依然として次の様な課題を残していた。
【０００６】
第１に、従来の静電容量型物理量検出器は、検出精度を向上させる事に限界があった。即ち、検出精度を向上させるには、検出感度を上げる必要があるが、従来の静電容量型物理量検出器の構造では、これが困難であった。具体的には、検出の感度を向上させる方法として、可動極板２０３の質量を大きくする方法が有るが、この場合は測定の帯域幅を狭めてしまう弊害が有る。また、検出の感度を向上させる方法として、板バネ２０４のバネ定数を小さくする方法があるが、この場合は、板バネ２０４が柔かくなる為、組み立てが困難となる問題が有る。更に、検出の感度を向上させる方法として、固定極板２０２と可動極板２０３との間の隙間（ギャップ）を狭める方法が有るが、この場合は当該各極板同士が接触してしまう場合が有る。
【０００７】
第２に、従来の静電容量型物理量検出器は、駆動コイル２０５や永久磁石２０６等多くの部品を組合せて構成していたので、配線構造が複雑になると共に検出器２００そのものを小型化する事に限界があった。
また、マイクロマシニングを用いて非常に小型に実現された静電容量型の検出器は、総じて衝撃測定用のものであり、加速度の値を高精度に検出し得るものは未だ実現されていないのが実情である。
【０００８】
本発明は、この様な課題に鑑み成されたものであって、より高精度に物理量を検出できる技術を提供する事を第１の目的とし、併せて、物理量検出器の小型化を図る技術を提供する事を第２の目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。なお、括弧の数字は、実施の形態において対応する構成の符号を示す。
すなわち、本発明の第１の態様による物理量検出器は、弾性部（２２）によって変位自在に支持された可動極板（２１）と、前記可動極板（２１）と対面する位置に固定された固定極板（１２）と、を備え、前記可動極板（２１）と前記固定極板（１２）とで形成されるキャパシタの静電容量に基づいて被測定体の変位、速度、加速度の何れかの物理量を検出する物理量検出器に於いて、前記可動極板（２１）を、平面視において略円形に形成し、前記弾性部（２２）を、当該略円形に形成された可動極板（２１）の接線方向に複数配設した梁状の弾性支持部材（２２１，２２２，２２３・・・）を含んで構成したものである。
【００１０】
本発明の第１の態様による物理量検出器によれば、可動極板が平面視において略円形に形成されているので、矩形に形成されていた従来の可動極板と比較して、可動極板が変位する過程に於いて、可動極板そのもの形状に起因して当該可動極板が共振する事を確実に回避できる。また、弾性部が略円形に形成された可動極板の接線方向に複数配設された梁状の弾性支持部材を含んで構成されて有るので、弾性部或いは弾性部と可動極板との接合部分に応力が集中するのを最小限に抑えることができる。その結果、これ等の寿命を延ばす事ができると共に、被測定体の変位、速度、加速度の何れかの物理量を高精度に検出できる様になる。
【００１１】
また、本発明の第２の態様による物理量検出器は、第１の態様による物理量検出器に於いて、前記弾性支持部材（２２１，２２２，２２３・・・）を、前記可動極板（２１）の表面よりも窪んだ位置に配設したものである。
【００１２】
本発明の第２の態様による物理量検出器によれば、弾性支持部材が可動極板の表面よりも窪んだ位置に配設されて有るので、可動極板の変位に伴う弾性支持部材の撓みその他の弾性変形に起因して当該弾性支持部材が、固定極板或いは可動極板に対向配置される部材に接触し或いは張り付いてしまう事を確実に回避できる。その結果、被測定体の変位、速度、加速度の何れかの物理量を更に高精度に検出できる様になる。
【００１３】
また、本発明の第３の態様による物理量検出器は、第１又は第２の態様による物理量検出器に於いて、前記可動極板が所定の振幅以上に変位する事を阻止する阻止手段（２１ａ，２１ｂ）を備えたものである。
【００１４】
本発明の第３の態様による物理量検出器によれば、可動極板が所定の振幅以上に変位する事が阻止手段によって阻止されるので、仮に可動極板に大きな物理量が印加されたとしても、当該可動極板と固定極板とが接触し或いは張り付いてしまう事を回避できる。その結果、被測定体の変位、速度、加速度の何れかの物理量を更に高精度に検出できる様になる。
【００１５】
また、本発明の第４の態様による物理量検出器は、第３の態様による物理量検出器に於いて、前記阻止手段を、前記可動極板の前記固定極板と対面する表面、及び前記弾性支持部材の表面に設けた防着材（２１ａ，２１ｂ）によって実現したものである。
【００１６】
本発明の第４の態様による物理量検出器によれば、可動極板の固定極板と対面する表面、及び弾性支持部材の表面に設けた防着材によって阻止手段を実現するので、可動極板と固定極板との接触或いは張り付きを合理的な構造で確実に回避できる。
【００１７】
また、本発明の第５の態様による物理量検出器は、第１から第４の何れかの態様による物理量検出器に於いて、前記可動極板（２１）と対面する位置に固定された制動用極板（１１）と、前記制動用極板（１１）に前記キャパシタの静電容量の変化に応じた電圧を印加する事により、当該制動用極板が生ぜしめる静電気力と、前記可動極板の慣性力とを相殺する制御を行う制御手段と、を備えると共に、前記固定極板（１２）を、平面視において前記制動用極板（１１）の周縁を取り囲む様に配置したものである。
【００１８】
本発明の第５の態様による物理量検出器によれば、可動極板と制動用極板とは、制御手段による制御によって、時には反発し合い、時には引きつけ合い、結果として被測定体から印加される物理量の大小に拘わらずに当該可動極板の変位が極めて小さく抑えられる。この事により、第１から第４の何れかの態様による物理量検出器が奏する優れた効果と相まって、良好な精度或いは感度を担保したまま、その測定帯域幅を拡張できると云う相乗効果が得られる。
【００１９】
また、制動用極板を用いて帰還制御を行うこととしたので、制動用のコイルや永久磁石等を用いて帰還制御を行っていた従来技術と比較して、配線構造を簡潔化できると共に物理量検出器そのもののサイズをより小型にする事ができる。これにより、広帯域且つ高分解能を有する物理量検出器を、マイクロマシニングを用いて製造された従来の衝撃検出器と同等或いはそれ以下のサイズで実現する事ができる様になる。
【００２０】
更にまた、固定極板が、平面視において制動用極板の周縁を取り囲む様に配置されているので、可動極板と制動用極板とが接触し或いは張り付く事を確実に回避できる。特に、物理量が印加される方向によっては可動極板の姿勢が水平面に対して傾く事が有り、且つその様な時に可動極板と制動用極板とが引きつけ合うよう制御される場合が起こり得るわけであるが、斯かる場合においても、当該可動極板の端部が、固定極板の内側に配置された制動用極板に接触し或いは張り付く事が無い。
【００２１】
また、本発明の第６の態様による物理量検出器は、第１から第５の何れかの態様による物理量検出器に於いて、前記可動極板（２１）と前記固定極板（１２，３２）とを大気圧未満の気圧中に配置したものである。
【００２２】
本発明の第６の態様による物理量検出器によれば、可動極板と固定極板とが大気圧未満の気圧中に配置されているので、可動極板が変位する際に、可動極板と固定極板との間に介在する酸素、窒素その他のガスに起因して当該可動極板に過度のダンピングがかかってしまう所謂スクイズドフィルム現象が惹起する事を回避でき、高帯域に於ける可動極板の振動特性が良好なものとなる。その結果、被測定体の変位、速度、加速度の何れかの物理量を更に高精度に検出できる様になる。
【００２３】
また、本発明の第７の態様による物理量検出器は、第１から６の何れかの態様の物理量検出器に於いて、
前記可動極板（１１２０）に厚さ方向に貫通する貫通穴（１１２１）が設けられているものである。
【００２４】
本発明の第７の態様による物理量検出器によれば、可動極板に厚さ方向に貫通する貫通穴が設けられているので、極板が配置された空間のガスが貫通穴を通って移動出来ることとなって、可動極板に過度にダンピングがかかってしまって起こるスクイズドフィルム現象を回避でき、高帯域に於ける可動極板の振動特性が良好なものとなる。その結果、被測定体の変位、速度、加速度の何れかの物理量を更に高精度に検出できる様になる。特に、可動極板と固定極板が配置される空間が十分に真空になっていなくとも、ガスが貫通穴を移動してある程度のダンピング発生を防止出来る。
また、洗浄工程において洗浄液が極板間に長時間滞留して弾性部を変形させてしまうことを防止することができる。即ち、極板間に流入した洗浄液は貫通穴を通って直ちに外部に排出されるので、洗浄液による弾性部の変形を防止することができる。
ここで、貫通穴の大きさ、位置、個数は特に限定するものではなく任意であり、自由に設定してよい。
【００２５】
また、本発明の第８の態様による物理量検出器は、第１から７の何れかの態様の物理量検出器に於いて、
温度計測手段（１００５）を備えたものである。
【００２６】
本発明の第８の態様による物理量検出器によれば、温度計測手段により物理量検出器の温度が計測されるので、物理量検出器が適正な温度範囲で使用されているかが分かる。
また、例えば、かかる温度結果を温度補正データとして利用することも可能となる。
【００２７】
また、本発明の第９の態様による物理量検出器の製造方法は、第１から第８の何れかの態様による物理量検出器を製造するための製造方法であって、前記可動極板（２１）、前記固定極板（１２，３２）、ガス吸着剤（例えば、ゲッタＧ等）、およびガス吸着剤固定用部材（例えば、ソルダガラス板１４０１）を透光材（例えば、硝子基盤１，３等）を用いて密封し、次いで、前記透光材を介して前記ガス吸着剤にレーザを照射する事により当該ガス吸着剤を活性化する工程を含んだものである。
【００２８】
本発明の第９の態様による物理量検出器の製造方法に於いて、活性化されたガス吸着剤は、密封された可動極板及び固定極板をとりまく酸素、窒素その他のガスを吸着する。かくして、可動極板及び固定極板を大気圧に未満の気圧中に配置する事を合理的且つ確実に実現できる。更に、ガス吸着剤にレーザを照射する事により当該ガス吸着剤を活性化することとしたので、ガス吸着剤のみを局所的に加熱する事ができ、その他の部分に熱影響を及ぼす懸念が全く無い。その結果、被測定体の変位、速度、加速度の何れかの物理量を更に高精度に検出できる様になる。
【００２９】
本発明の第１０の態様による物理量検出器の製造方法は、第１から第８の何れかの態様による物理量検出器を製造するための製造方法であって、前記可動極板をシリコン基盤（１００１）に形成するとともに、前記固定極板を硝子基盤（１００２、１００３）に形成する工程と、次いで、前記可動極板と前記固定極板が所定の間隔離間して対面するように、前記シリコン基盤と前記硝子基盤とを陽極接合する工程と、次いで、前記可動極板および前記固定極板を臨界洗浄或いは不活性の液体により洗浄する工程と、を含んだものである。
【００３０】
本発明の第１０の態様による物理量検出器の製造方法によれば、陽極接合されたシリコン基盤と硝子基盤の固定極板と可動極板が、臨界洗浄或いは不活性の液体により洗浄されるので、固定極板と可動極板との張り付きを抑えることができることとなって、効率的且つ確実な洗浄を行うことができる。
【００３１】
本発明の第１１の態様による物理量検出器の製造方法は、第１０の態様による物理量検出器の製造方法であって、前記シリコン基盤に前記可動極板を形成する工程において、更に、前記可動極板の周囲のシリコン基盤に、厚さ方向に貫通する第２貫通穴（１５１０）を形成する工程を含んだものである。
【００３２】
本発明の第１１の態様による物理量検出器の製造方法によれば、可動極板の周囲のシリコン基盤に、厚さ方向に貫通する第２貫通穴が形成されるので、洗浄工程において洗浄液が極板間に長時間滞留して弾性部を変形させてしまうことを防止することができる。即ち、極板間に流入した洗浄液は第２貫通穴を通って直ちに外部に排出されるので、洗浄液による弾性部の変形を防止することができる。
また、第２貫通穴によって可動極板にダンピングを軽減させる効果もある。
ここで、第２貫通穴の大きさ、個数は任意である。
【００３３】
本発明の第１２の態様による物理量検出器の製造方法は、第９〜１１の態様の物理量検出器の製造方法であって、少なくとも一方の前記硝子基盤に、前記シリコン基盤からの電気信号取り出し用の導通穴部（１３００、１３０１、１３０２）を形成する工程と、次いで、シリコン基盤に前記可動極板を形成するとともに、２枚の硝子基盤に前記固定極板を形成する工程と、次いで、前記可動極板と前記固定極板とが所定の間隔離間して対面するように、前記シリコン基盤と２枚の前記硝子基盤とを陽極接合する工程と、次いで、前記導通穴部に、ステンシルマスク等を用いたスパッタ法或いは蒸着法により金属薄膜を形成する工程と、次いで、前記金属薄膜が形成された部分に無電解メッキ処理を施す工程と、を含んだものである。
【００３４】
本発明の第１２の態様による物理量検出器の製造方法によれば、導通穴部にスパッタ法或いは蒸着法により金属薄膜が形成されたのち、かかる部分に無電解メッキ処理がなされるので、金属薄膜の導通が途絶えて絶縁されても無電解メッキにより絶縁部がメッキされ導通される。従って、シリコン基盤からの配線の取り出しが確実に行える。
【００３５】
また、本発明の第１３の態様による物理量検出器の製造方法は、第１２の態様による物理量検出器の製造方法であって、２枚の前記硝子基盤の外表面に無電解メッキ処理を施す工程を含んだものである。
【００３６】
本発明の第１３の態様による物理量検出器の製造方法によれば、２枚の硝子基盤の外表面に無電解メッキ処理が施されるので、シールド効果をもたせ電気ノイズなどの外乱の影響を排除することができる。
本発明の第１４の態様による物理量検出器の製造方法は、第１２又は１３の態様による物理量検出器の製造方法であって、
前記金属薄膜を形成する工程は、Ｃｒ層の上にＮｉ層を形成する工程を含み、
前記無電解メッキ処理を施す工程は、
前記Ｎｉ層をメッキの下地とし、Ｎｉの無電解メッキを施し、
次いで、Ｎｉメッキの上にＡｕメッキを施して電気回路を形成する。
第１４の態様による物理量検出器の製造方法によれば、金属薄膜のＮｉ層をメッキの下地として、Ｎｉメッキの上に形成されたＡｕメッキにより、電気回路が形成されるので、硝子基盤上に所望する電気回路を形成することができる。
本発明の第１５の態様による物理量検出器の製造方法は、第１４に態様による物理量検出器の製造方法において、
前記電気回路上に、電気部品を取り付ける工程を有する。
本発明の第１５の態様による物理量検出器の製造方法によれば、電気回路に電気部品が取り付けられるので、別個の回路基板を設ける必要がなく、コンパクト化を図ることができるとともにコストダウンを図ることができる。
【００３７】
また、本発明の第１６の態様による物理量検出器の製造方法は、第９〜１５の何れかの態様の物理量検出器の製造方法であって、シリコン基盤に前記可動極板を形成する工程と、
前記シリコン基盤内に島部（１２００、１２０１）を形成するとともに、前記島部と当該シリコン基盤とを硝子板（１２２０）により接続する工程と、を含んだものである。
【００３８】
本発明の第１５の態様による物理量検出器の製造方法によれば、硝子板によりシリコン基盤と島部とが接続されているので、シリコン基盤と硝子板とが電気的に絶縁されることとなって、シリコン基盤と島部とを絶縁するため接続部を切断する必要がない。従って、シリコン基盤と島部との接続部の切断に起因した不具合を防止することができる。
【００３９】
また、本発明の第１６の態様による物理量検出器の製造方法は、第９〜１６の何れかの態様の物理量検出器の製造方法であって、前記弾性支持部材（２２１，２２２，２２３・・・）をエッチングによって形成する工程を含んだものである。
【００４０】
本発明の第１６の態様による物理量検出器の製造方法によれば、弾性支持部材をエッチングによって形成することとしたので、複数の極めて微細な弾性支持部材を組み立て工程無しに一括して形成する事ができる。これにより、組み立て時に各弾性支持部材に内部応力が残留してしまう事が回避され、また、弾性部ひいては物理量検出器全体の小型化が図られる。更に、エッチングの施し方によっては、各弾性支持部材の弾性定数を任意に設定する事ができるので、検出対象に応じた帯域をカバーするよう可動極板の振動特性を容易に調整できる。
また、この弾性支持部材は、略円形の可動極板の接線方向に梁状に形成するので、エッチング時に弾性部等に生じる応力を開放することができ、残留応力の無い弾性支持部材が実現される。その結果、被測定体の変位、速度、加速度の何れかの物理量を高精度に検出できる様になる。
【００４１】
また、本発明の第１７の態様による物理量検出器の製造方法は、第９〜１６の何れかの態様の物理量検出器の製造方法であって、前記可動極板（２１）と前記固定極板（１２，３２）との間の隙間をエッチングによって形成する工程を含んだものである。
【００４２】
本発明の第１７の態様による物理量検出器の製造方法によれば、可動極板と固定極板との間の隙間をエッチングによって形成することとしたので、当該隙間を極めて小さくする事ができる。その結果、第１から第９の何れかの態様による物理量検出器が生ぜしめる効果と相まって、広い検出帯域の確保、可動極板と固定極板との張り付き防止その他、良好な可動極板の振動特性を担保したまま、検出の感度或いは精度を向上させる事ができると云う相乗効果が得られる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、第１の実施の形態による静電容量型加速度センサについて図１から図４を参照しながら説明する。
その静電容量型加速度センサは、検出部１００と、図示せぬ制御部と、これらを接続するリード線Ｌとから成る。これ等の内、検出部１００は、図１に示す様に、中央に配置されたシリコン基盤２と、このシリコン基盤２を上下両側から挟む２つの透光材としての硝子基盤１及び硝子基盤３と、を陽極接合する事により構成されている。シリコン基盤２の大部分は、シリコン製の本体部２０によって構成されており、当該本体部２０には、板ばね状に形成された弾性部２２と、この弾性部２２によって厚さ方向に変位自在に支持された平面視円形の可動極板２１とがエッチングによって一体的に設けられている。
【００４４】
上側の硝子基盤１に於いて、可動極板２１と対面する位置には、これと数ミクロンのギャップ（隙間）を確保して、第１の制動用極板１１と、この第１の制動用極板１１を取り囲む様に配置された第１の固定極板１２と、が蒸着やスパッタリング等の方法によって成膜されている。
これら第１の制動用極板１１及び第１の固定極板１２が占める領域は、投影視において可動極板２１及び弾性部２２が占める領域に一致している。
また、詳細には、第１の制動用極板１１は、中央に配置されて当該制動用極板１１の大部分を構成する円形部１１１と、この円形部１１１から、硝子基盤１の長手両方向に延出された２つの短冊状の延出部１１２，１１３とから成る。
【００４５】
更に、一方の延出部１１２からは、チタン（Ｔｉ）と白金（Ｐｔ）の薄膜層から成る平面Ｌ字状の第１の制動用電極１１ａが、後述する島２３の投影領域に向かって延設されている。
一方、外側に配置された第１の固定極板１２からは、同じくチタンと白金の合金から成る平面Ｌ字状の第１の検出用電極１２ａが、後述する島２５の投影領域に向かって延設されている。
【００４６】
更に、上側の硝子基盤１に於いて、第１の固定極板１２の周囲には、貫通孔であるリード線取付部１３，１４，１５，１６，１７が所定位置に設けられている。当該各リード線取付部１３，１４，１５，１６，１７は、夫々後述する島２３，島２４，島２５，島２６，本体部２０、に向かって連通する様配置されている。
これらリード線取付部１３〜１７の内壁は、下方に向かってテーパ状に縮径されており、これによって、当該各リード線取付部１３〜１７には、製造工程に於いてリード線Ｌを確実且つ容易に取付ける事ができる様になっている。
【００４７】
一方、下側の硝子基盤３に於いて、可動極板２１と対面する位置には、これと数ミクロンのギャップを確保して、第２の制動用極板３１と、この第２の制動用極板３１を取り囲む様に配置された第２の固定極板３２と、が蒸着やスパッタリング等の方法によって成膜されている。
これら第２の制動用極板３１及び第２の固定極板３２が占める領域は、投影視において可動極板２１及び弾性部２２が占める領域に一致している。
また、当該各極板３１，３２の配置は、投影視に於いて、夫々第１の制動用極板１１及び第１の固定極板１２の配置と略一致している。
また、詳細には、第２の制動用極板３１は、中央に配置されて当該制動用極板３１の大部分を構成する円形部３１１と、この円形部３１１から、硝子基盤３の長手両方向に延出された２つの短冊状の延出部３１２，３１３とから成る。
【００４８】
更に、一方の延出部３１２からは、チタンと白金の合金から成る平面Ｌ字状の第２の制動用電極３１ａが、後述する島２４の投影領域に向かって延設されている。
一方、外側に配置された第２の固定極板３２からは、同じくチタンと白金の合金から成る平面Ｌ字状の第２の検出用電極３２ａが、後述する島２６の投影領域に向かって延設されている。
【００４９】
以上の如く構成されて成る硝子基盤１及び硝子基盤２によって挟まれるシリコン基盤２の本体部２０に於いて、可動極板２１は、図２に示す如く平面視円形に形成されており、この可動極板２１の周縁には、その接線方向に複数の弾性支持部材２２１，２２２，２２３・・・が等間隔を隔てて規則的且つ均一に配設されて有る。これ等の弾性支持部材２２１，２２２，２２３・・・によって弾性部２２が構成されている。
この様にして弾性部２２を構成する事により、当該弾性部２２を製作する際に生じる応力を開放させることができ、残留応力のない弾性部２２が実現される。
【００５０】
また、図３は、検出部１００の断面概略図を示すもので、図示の様に、弾性支持部材２２１，２２２，２２３・・・の各々は、可動極板２１の周縁に於ける上側の表面と下側の表面とに上下２段に配設された梁から成っている。
更に、図３から明らかな様に、弾性部２２は可動極板２１の各表面よりも内側に窪んだ位置に配設されている。これは、可動極板２１が変位する事に伴って弾性部２２が撓んだ場合においても、当該弾性部２２が各固定極板１２，３２に接触し或いは張り付いてしまう事を回避する様に構成したものである。
【００５１】
これら可動極板２１及び弾性部２２は、本体部２０を構成することとなる板状のシリコン母材に、可動極板２１及び各弾性支持部材２２１，２２２，２２３・・・に対応するマスキングを施した後、当該シリコン板にエッチングを施す事により一体に形成したものである。
このとき、可動極板２１と、各固定極板１２，３２及び各制動用極板１１，３１と、の間にギャップを確保するべく、当該シリコン母材に於いて可動極板２１が形成されることとなる部分の面が、残余の部分の面よりも数ミクロン低くなる様にエッチングによって削る。また、弾性部２２が、可動極板２１の表面よりも低く窪んだ位置に配置される様にエッチングを施す。
【００５２】
かくして、可動極板２１、弾性部２２、及び本体部２０は一体的に形成されるものであるから、可動極板２１と本体部２０とは弾性部２２を介して電気的に接続されることとなる。
【００５３】
また、図３に示す様に、可動極板２１に於ける第１の固定極板１２及び第２の固定極板３２と対面する上下両側の表面および各弾性支持部材２２１・・・には、夫々防着材としてのストッパ２１ａ及びストッパ２１ｂが設けて有る。
当該各ストッパ２１ａ，２１ｂの素材は、固定極板１２，３２及び制動用極板１１，３１との間で非接着性を発揮するものであればその如何を問わない。また、当該各ストッパ２１ａ，２１ｂの形状も特に限定されるものではないが、固定極板１２，３２或いは制動用極板１１，３１との接触面積ができるだけ小さくなるような形状が好ましい。例えば、各ストッパ２１ａ，２１ｂは、固定極板１２，３２及び制動用極板１１，３１との間で非接着性を発揮する硝子を点状に形成したもので実現できる。この様に、可動極板２１の表面および各弾性支持部材２２１・・・に設けられた各ストッパ２１ａ，２１ｂは、当該可動極板２１が所定の振幅以上に亙って変位する事を阻止する機能を果す。
【００５４】
また、シリコン基盤２に於いて可動極板２１の周囲には、所定位置に電極取出用のシリコン製の島２３，２４，２５，２６が設けられている。当該各島は、他の島及び本体部２０と接触せぬ様に隔離されて配置されており、従って他の島及び本体部２０とは電気的に絶縁されている。
これ等の内、島２３は平面方向からの投影視に於いて第１の制動用電極１１ａ及びリード線取付部１３と重なる位置に配置されており、島２４は同じく投影視に於いて第２の制動用電極３１ａ及びリード線取付部１４と重なる位置に配置されており、島２５は同じく投影視に於いて第１の検出用電極１２ａ及びリード線取付部１５と重なる位置に配置されており、島２６は同じく投影視において第２の検出用電極３２ａ及びリード線取付部１６と重なる位置に配置されて有る。
【００５５】
更に、シリコン基盤２の所定位置にはガス吸着剤としてのゲッタＧを受け入れる収容部２７が設けて有る。
【００５６】
この静電容量型加速度センサを製造する過程に於いては、先ず収容部２７にゲッタＧを収容し、次いで、硝子基盤１、シリコン基盤２、及び硝子基盤３を陽極接合する。これにより、可動極板２１、各固定極板２１，３２、及び各制動用極板１１，３１と、ゲッタＧとが密封される。陽極接合時には、板バネを可動極板２１の表面より下側にくぼみを設けて配置したり、可動極板２１にストッパ２１を設けたり、或いは極板間を等電位にするためショート配線にして、可動極板の張り付きを防止する。
また、このとき第１の制動用電極１１ａと島２３とが着接し、第２の制動用電極３１ａと島２４とが着接し、第１の検出用電極２１ａと島２５とが着接し、第２の検出用電極３２ａと島２６とが着接する。
【００５７】
次いで、透光材としての硝子基盤１或いは硝子基盤３を介してゲッタＧにＹＡＧレーザを照射する。これにより、ゲッタＧが加熱され活性化されて、当該ゲッタＧは、図４に示す様に可動極板２１、各固定極板１２，３２、及び各制動用極板１１，３１等を取り巻くガス（大気）を吸収する。かくして、可動極板２１、固定極板２１，３２、及び制動用極板１１，３１等が真空中に配置されることとなる。ここで、ＹＡＧレーザを用いてゲッタＧを活性化することは、単にゲッタＧを加熱して活性化する場合に比べて、ゲッタＧを局部的に高温にすることができるので、より高い真空度を得ることができる。
尚、このゲッタＧは、一旦ガスを吸収した後に於いては、常温に戻されても当該吸収したガスを放出する事は無い。
【００５８】
次いで、硝子基盤１に設けた各リード線取付部１３，１４，１５，１６，１７に、夫々導電エポキシＥを用いてリード線Ｌをボンディングする（図３参照）。
すると、リード線取付部１３にボンディングされたリード線Ｌは第１の制動用極板１１と電気的に接続され、リード線取付部１４にボンディングされたリード線Ｌは第２の制動用極板３１と電気的に接続され、リード線取付部１５にボンディングされたリード線Ｌは第１の固定極板１２と電気的に接続され、リード線取付部１６にボンディングされたリード線Ｌは第２の固定極板３２と電気的に接続され、リード線取付部１７にボンディングされたリード線Ｌは本体部２０を介して可動極板２１と電気的に接続される。
次いで、当該各リード線Ｌを、図示せぬ制御部に接続する。
【００５９】
以上の如くして構成された静電容量型加速度センサの作用は次の通りである。先ず、当該静電容量型加速度センサに於いて、図示せぬ制御部は、リード線取付部１５にボンディングされたリード線Ｌを介して検出する第１の固定極板１２の電位と、リード線取付部１７にボンディングされたリード線Ｌを介して検出する可動極板２１の電位と、に基づいて、これら第１の固定極板１２と可動極板２１とによって形成される可変容量キャパシタ（以下、「第１のキャパシタ」という。）の静電容量Ｃ１を検出している。
【００６０】
また、図示せぬ制御部は、リード線取付部１６にボンディングされたリード線Ｌを介して検出する第２の固定極板３２の電位と、リード線取付部１７にボンディングされたリード線Ｌを介して検出する可動極板２１の電位と、に基づいて、これら第２の固定極板３２と可動極板２１とによって形成される可変容量キャパシタ（以下、「第２のキャパシタ」という。）の静電容量Ｃ２を検出している。
更に、図示せぬ制御部は、第１のキャパシタの静電容量Ｃ１と第２のキャパシタの静電容量Ｃ２との容量差ΔＣが所定の平衡状態にあるか否かを監視している。
【００６１】
この状態に於いて、当該検出部１００に対して外部から加速度が印加されると、当該加速度に起因して、弾性部２２によって中立位置（平衡位置）に支持された可動極板２１が当該弾性部２２に拘束されながら板厚方向に変位する。これにより、第１のキャパシタの静電容量Ｃ１と、第２のキャパシタの静電容量Ｃ２とが相互に増減し、これに伴って両者の容量差であるΔＣが変動する。
【００６２】
すると、図示せぬ制御部は、当該ΔＣの変動分に応じた電圧を、リード線取付部１３及びリード線取付部１４にボンディングされた各リード線Ｌを介して、第１の制動用極板１１及び第２の制動用極板３１に印加（フィードバック）する事により、当該各制動用極板１１，３１が生ぜしめる静電気力と、可動極板２１の慣性力とを相殺する制御を行う。これにより、外部からの加速度に起因する可動極板２１の変位を最小限に抑えることができる。
【００６３】
その過程で、制御部は各制動用極板１１，３１にフィードバックした電圧の大きさに基づいて、当該静電容量加速度センサ１００に印加された加速度を検出し、検出した加速度を外部に出力する。その後に於いて、当該出力された加速度を、モニタしたり或いは所定の制御を行う為に用いたりする事は任意である。
【００６４】
尚、制御部の構成については図示していないが、以上の如く作用する当該制御部を、マイコンその他のハードウエア、或いは、ＤＳＰ（デイジタル・シグナル・プロセツサ）その他のソフトウエアによっても実現できる事は明らかであろう。
【００６５】
以上の如くして構成され作用する静電容量加速度センサによれば、次の様な優れた効果が得られる。
（１）可動極板２１が平面視において円形に形成されて有るので、可動極板２１が変位する過程に於いて、可動極板２１そのもの形状に起因して当該可動極板２１が共振し或いは発振する事を確実に回避できる。
【００６６】
（２）弾性部２２が円形に形成された可動極板２１の接線方向に複数配設された梁状の弾性支持部材２２１，２２２，２２３・・・により構成されて有るので、弾性部２２或いは弾性部２２と可動極板２１との接合部分に応力が集中するのを最小限に抑える事ができる。その結果、これ等の寿命を延ばす事ができると共に、可動極板２１を変位せしめる物理量を高精度に検出できる様になる。
【００６７】
（３）可動極板２１を平面視円形に形成すると共に、弾性部２２を、可動極板２１の接線方向に等間隔を隔てて規則的且つ均一に配設された複数の弾性支持部材２２１，２２２，２２３・・・によって構成したので、当該弾性部２２を製作する際に生じる応力を開放させることができ、残留応力のない弾性部２２が実現される。
【００６８】
（４）弾性支持部材２２１，２２２，２２３・・・の各々は、可動極板２１の周縁に於ける上側の表面と下側の表面とに上下２段に配設された梁から成るので、より細かな観点からみても、これに加わる応力を効率的に分散せしめる事ができる。その結果、これ等の寿命を延ばす事ができると共に、可動極板２１を変位せしめる物理量を高精度に検出できる様になる。
【００６９】
（５）弾性支持部材２２１，２２２，２２３・・・が可動極板２１の表面よりも窪んだ位置に配設されて有るので、可動極板２１の変位に伴う各弾性支持部材の撓みその他の弾性変形に起因して当該弾性部２２が固定極板１２，３２に接触し或いは張り付いてしまう事を確実に回避できる。その結果、可動極板２１を変位せしめる物理量を更に高精度に検出できる様になる。
【００７０】
（６）弾性支持部材２２１，２２２，２２３・・・が、可動極板２１の表面よりも低く窪んだ位置に形成されるので、シリコン基板２と硝子基板１，３とを陽極接合する際には、当該各弾性支持部材２２１，２２２，２２３・・・が硝子基板１，３に張り付いてしまう事を回避できる。
【００７１】
（７）第１の固定極板１２の領域、及び第２の固定極板３２の領域を、可動極板２１に対面する領域のみならず、弾性部２２に対面する領域にまで拡張してあるので、弾性部２２に対面する箇所には硝子基板１，３が露出していない。従って、シリコン基板２と硝子基板１，３とを陽極接合する際には、当該各弾性支持部材２２１，２２２，２２３・・・が硝子基板１，３に張り付いてしまう事を回避できる。
【００７２】
（８）可動極板２１が所定の振幅以上に亙って変位する事が、可動極板２１の各固定極板１２，３２と対面する上下両側の表面および各弾性支持部材２２１・・・に設けた阻止手段としてのストッパ２１ａ，２１ｂによって阻止されるので、可動極板２１に仮に大きな加速度が印加されたとしても、当該可動極板２１と固定極板１２，３２とが接触し或いは張り付いてしまう事を回避できる。その結果、可動極板を変位せしめる加速度を更に高精度に検出できると共に、斯かる阻止手段を検出部１００のサイズを大きくせずとも具備する事ができる。この事は、物理量検出器全体の小型化に寄与する。
【００７３】
（９）シリコン基板２と硝子基板１，３を陽極接合する際には、硝子を点状に形成して成るストッパ２１ａ，２１ｂが可動極板２１の両面に均一に配置されているので、可動極板２１と、固定極板１２，３２又は制動用極板１１，３１と、が張り付いてしまう事を確実に回避できる。
【００７４】
（１０）図示せぬ制御部によるフィードバック制御によって、可動極板２１と各制動用極板１１，３１とは、時には反発し合い、時には引きつけ合い、結果として外部から印加される加速度の大小に拘わらずに当該可動極板２１の変位が極めて小さく抑えられるので、上記（１）から（６）に於いて説明した優れた効果と相まって、加速度検出の精度或いは感度を担保したまま、その測定の帯域幅を拡張できると云う相乗効果が得られる。
【００７５】
（１１）各制動用極板１１，３１を用いてフィードバック制御を行うこととしたので、制動用のコイルや永久磁石等を用いてフィードバック制御を行っていた従来技術（図５参照）と比較して、配線構造を簡素化できると共に検出部１００そのもののサイズをより小型にする事ができる。
【００７６】
（１２）各固定極板１２，３２が、平面視において夫々制動用極板１１，３１の周縁を取り囲む様に配置されているので、可動極板２１と制動用極板１１，３１とが接触し或いは張り付く事を確実に回避できる。特に、加速度が印加される方向によっては可動極板２１の姿勢が固定極板１２，３２等と平行な面に対して傾く事が有り、且つその時に可動極板２１と、制動用極板１１，３１の何れか一方と、が引きつけ合うよう制御される場合が起こり得るわけであるが、斯かる場合においても、当該可動極板２１の端淵が固定極板の内側に配置された制動用極板に接触し或いは張り付く事は有り得ないのである。
【００７７】
（１３）図１に示す様に、上下両側の硝子基盤に於いて、互いに近隣する固定極板と制動用極板との配置は平面視において対称な図形を構成しているので、容量差ΔＣを正確に検出できると共に、制御部によって各制動用極板１１，３１から可動極板２１に対して発せられる斥力或いは引力が当該可動極板２１に均等に加わり、これが常に制動用極板１１，３１に平行な姿勢を保つ様にする事ができる。その結果、可動極板２１を変位せしめる物理量を更に高精度に検出できる様になる。
【００７８】
（１４）検出部１００の製造工程に於いては、可動極板２１及び固定極板１２，３２等を、ゲッタＧと共に硝子基盤１，３を用いて密封し、次いで、硝子基盤１，３の少なくとも何れか一方を介してゲッタＧにＹＡＧレーザを照射することとしたので、ゲッタＧのみを局所的に加熱しこれを活性化する事ができる。従って、残余の何れの部分にも熱影響を及ぼす畏れが全く無く、その結果、可動極板２１を変位せしめる加速度を更に高精度に検出できる様になる。
【００７９】
（１５）一旦活性化されたゲッタＧは、密封された可動極板２１及び固定極板１２，３２等をとりまく酸素、窒素その他のガスを吸着して離さないので、可動極板２１及び固定極板１２，３２を真空中に配置する事を合理的且つ確実に実現できる。
【００８０】
（１６）可動極板２１と固定極板１２，３２及び制動用極板１１，３１とを真空中に配置したので、可動極板２１が変位する際に、可動極板２１と、各固定極板１２，３２或いは制動用極板１１，３１と、の間に介在する酸素、窒素その他のガスに起因して当該可動極板２１に過度のダンピングがかかってしまう所謂スクイズドフィルム現象が惹起する事を確実に回避できる。その結果、可動極板２１を変位せしめる加速度を更に高精度に検出できる様になる。
【００８１】
（１７）検出部１００の製造工程に於いては、弾性支持部材２２１，２２２，２２３・・・をエッチングによって形成することとしたので、複数の微細な弾性支持部材を組み立て工程無しに一括して形成する事ができる。これにより、組み立て工程に於いて各弾性支持部材に内部応力が残留してしまう事が回避され、また、弾性部２２ひいては検出部１００の小型化が図られる。
【００８２】
（１８）検出部１００の製造工程に於いては、弾性支持部材２２１，２２２，２２３・・・をエッチングによって形成することとしたので、当該エッチングの施し方によっては、各弾性支持部材のバネ定数を任意に設定する事を容易に実現できる。その結果、検出対象となる加速度の強度或いは帯域に応じて可動極板２１の振動特性を最適に設定する事を容易に実現できる様になる。
【００８３】
（１９）検出部１００の製造工程に於いては、可動極板２１と固定極板１２，３２との間のギャップをエッチングによって形成することとしたので、当該ギャップを極めて小さくする事ができる。その結果、上記（１）から（１２）に於いて説明した効果と相まって、広い周波数帯域の確保、可動極板２１と固定極板１２，３２との張り付き防止、その他良好な可動極板２１の振動性を担保したまま、検出の感度或いは精度を向上させる事ができると云う相乗効果が得られる。
【００８４】
（２０）検出部１００の製造工程に於いては、可動極板２１をもエッチングによって形成することとしたので、当該可動極板２１の質量を任意に設定する事を容易に実現できる。その結果、検出対象となる加速度の強度或いは帯域に応じて可動極板２１の振動特性を最適に設定する事を容易に実現できる様になる。
【００８５】
（２１）エッチングの施し方によっては、可動極板２１と、各固定極板１２，３２との間のギャップや、可動極板の質量と弾性部２２のバネ定数の比等を容易に調節できるので、オープンループ時に於いて極めて高い利得（ゲイン）を得る様に構成できる。従って、フィードバック時に於いて、当該ゲインが多少犠牲になったとしても、依然として良好な感度或いは精度が担保される。これにより、高分解能且つ広帯域な検出器が実現される。
【００８６】
［第２の実施の形態］
以下、第２の実施の形態による静電容量型加速度センサについて図５から図９
を参照しながら説明する。
この静電容量型加速度センサは、検出部１０００と、図示せぬ制御部と、これらを接続するリード線Ｌとから成る。これ等の内、検出部１０００は、図５、６に示す様に、厚さ方向の中央に配置されたシリコン基盤１００１と、このシリコン基盤１００１を上下両側から挟む２つの透光材としての硝子基盤１００２及び硝子基盤１００３と、を陽極接合する事により構成されている。シリコン基盤１００１の大部分は、シリコン製の本体部１１００によって構成されており、当該本体部１１００には、弾性部１１１０とこの弾性部１１１０によって厚さ方向に変位自在に支持された平面視円形の可動極板１１２０とがエッチングによって一体的に設けられている。
【００８７】
上側の硝子基盤１００２に於いて、可動極板１１２０と対面する位置には、これと数ミクロンのギャップ（隙間）を確保して、第１の固定極板１１３０が蒸着やスパッタリング等の方法によって成膜されている。
第１の固定極板１１３０が占める領域は、投影視において可動極板１１２０及び弾性部１１１０が占める領域に一致している。
第１の固定極板１１３０からは、同じくチタンと白金の合金から成る平面Ｌ字状の第１の検出用電極１１３０ａが、後述する島１２００の投影領域に向かって延設されている。
【００８８】
更に、上側の硝子基盤１００２に於いて、第１の固定極板１１３０の周囲には、貫通孔である穴部１３００，１３０１，１３０２が所定位置に設けられている。当該穴部１３００，１３０１，１３０２は、夫々後述する島１２００，島１２０１、本体部１１００、に向かって連通する様配置されている。
これら穴部１３００〜１３０２の内壁は、下方に向かってテーパ状に縮径されており、この内壁は、スパッタ法や蒸着により金属薄膜が形成された後、無電解メッキが施され、これによりＳｉ面と硝子面との間が導通されている。具体的には、まず、例えば、ＥＢ蒸着によりＣｒ−Ｎｉ（Ｃｒ層の上にＮｉ層をつくる）をガラス−Ｓｉ上に蒸着する。次いで、Ｎｉ層をメッキの下地とし、Ｎｉの無電解メッキを施す。そして、金線によるワイヤボンディングが行えるようにＮｉメッキの上に金メッキを施すことにより薄膜状の金属パッド１６００を形成する。
【００８９】
また、上側の硝子基盤１００２には、温度計測部１００５が形成されている。温度計測部１００５は、硝子基盤１００２の表面に白金、バイメタル、銅−コンスタンタンなどの金属薄膜がスパッタ法や蒸着法によりパタンニングされることにより成膜されている。温度計測部１００５では、金属薄膜間の抵抗或いは電圧等を測定することにより温度計測が可能となっている。そして、計測された温度は、測定データの補正用のデータとして利用したり、或いはセンサそのものの使用可能な温度であるかの監視データとして利用する。
【００９０】
一方、下側の硝子基盤１００３に於いて、可動極板１１２０と対面する位置には、これと数ミクロンのギャップを確保して、第２の固定極板１１４０が蒸着やスパッタリング等の方法によって成膜されている。
第２の固定極板１１４０が占める領域は、投影視において可動極板１１２０及び弾性部１１１０が占める領域に一致している。
また、当該第２の固定極板１１４０の配置は、投影視に於いて、第１の固定極板１１３０の配置と略一致している。
第２の固定極板１１４０からは、チタンと白金の合金から成る平面Ｌ字状の第２の検出用電極１１４０ａが、後述する島１２０１の投影領域に向かって延設されている。
【００９１】
以上の如く構成されて成る硝子基盤１００２及び硝子基盤１００３によって挟まれるシリコン基盤１００１の本体部１１００に於いて、可動極板１１２０は、図７に示す如く平面視円形に形成されており、この可動極板１１２０の周縁には、その接線方向に複数の弾性支持部材１１１０ａ・・・が等間隔を隔てて規則的且つ均一に配設されて有る。これ等の弾性支持部材１１１０ａ・・・によって弾性部１１１０が構成されている。弾性支持部材１１１０ａ・・・の各々は、可動極板１１２０の周縁に於ける上側の表面と下側の表面とに上下２段に配設された梁から成っている。
更に、弾性部１１１０は可動極板１１２０の各表面よりも内側に窪んだ位置に配設されている。
これら可動極板１１２０及び弾性部１１１０は、第１の実施の形態と同様に、本体部１１００を構成することとなる板状のシリコン基盤１００１に、可動極板１１２０及び各弾性支持部材１１１０ａ・・・に対応するマスキングを施した後、当該シリコン基盤１００１にエッチングを施す事により一体に形成したものである。
【００９２】
このように、可動極板１１２０、弾性部１１１０、及び本体部１１００は一体的に形成されるものであるから、可動極板１１２０と本体部１１０とは弾性部１１１０を介して電気的に接続される。
また、可動極板１１２０には、中央部に貫通した貫通穴１１２１が設けられている。この貫通穴１１２１は、可動極板１１２０の可動時のダンピングを軽減させるためのものである。即ち、かかる貫通穴１１２１を可動極板１１２０に設けることにより、固定極板１１３０、１１４０と可動極板１１２０が配置された空間のガスが貫通穴１１２１を通って移動出来る。
【００９３】
また、シリコン基盤１００１に於いて可動極板１１２０に隣接する所定位置に電極取出用の島部１２００、１２０１が設けられている。そして、島部１２００、１２０１の周囲には空洞部１２１０が設けられており、各島１２００、１２０１は、他の島及び本体部１１００と電気的に絶縁されて配置されている。
具体的には、図８に示すように、本体部１１００における島部側の内側壁部および島の外側壁部には、断面視において空洞部１２１０側に向かって僅かに突出した凸部１１００ａ、１２００ａ、１２０１ａが形成されており、対面する内側壁部と外側壁部の各凸部１１００ａ、１２００ａ、１２０１ａの上面および下面は、硝子板１２２０が掛け渡されて固定されている。これにより島１２００、１２０１と本体部１１００との電気的絶縁が図られている。
更に、島１２００と島１２０１が対面する外側壁部に形成された凸部１２００ａ、１２０１ａの上面および下面同士にも硝子板１２２０が掛け渡されて固定されている。これにより島１２００、１２０１同士の電気的絶縁が図られている。
また、島１２００は平面方向からの投影視に於いて穴部１３００と重なる位置に配置されており、島１２０１は同じく投影視に於いて穴部１３０１と重なる位置に配置されている。
【００９４】
更に、本体部１１００には、可動極板１１２０に隣接する所定位置にガス吸着剤としてのゲッタＧを受け入れる収容部１４００が設けて有る。
また、本体部１１００には、可動極板１１２０を矩形に囲むようにして形成された囲み部１５００が設けられ、該囲み部１５００の四隅の角には、三角形状の角穴１５１０…（第２貫通穴）が形成されている。この角穴１５１０…は、後述する陽極接合時の洗浄液を排出するための穴である。また、角穴１５１０…は、可動極板１１２０のダンピングを軽減させる効果もある。
【００９５】
次に、上記構成の静電容量型加速度センサの製造方法について、図６を用いて説明する。
この静電容量型加速度センサを製造する過程に於いては、先ず、シリコン基盤１００１に、可動極板１１２０、島部１２００、１２０１、およびゲッター収容部１４００を形成するとともに、硝子基盤１００２に、固定極板１１３０および穴部１３００〜１３０２を形成する。
この際、島部１２００、２１０１とシリコン基盤１００１の本体部１１００とは、硝子板１２２０で接続する。
【００９６】
次いで、シリコン基盤１００１のゲッター収容部１４００にゲッターＧとソルダガラス（ガス吸着剤固定用部材）１４０１を収容し、シリコン基盤１００１の上面と、硝子基盤１００２の固定極板１１３０側の面とを、陽極接合にて接合する（図６（ａ））。このとき、第１の検出用電極１１３０ａと島２５とが着接する。また、陽極接合時、ソルダガラスが溶融し、その後の冷却によって固化することによりゲッターＧがゲッター収容部１４００に固着される。
【００９７】
次いで、硝子基盤１００２の固定極板１１３０とシリコン基盤１００１の可動極板１１２０間を、蒸気圧の高い不活性の液体により洗浄するか、或いは臨界洗浄する。
かかる洗浄を行う理由は、通常の液体洗浄の場合、固定極板１１３０と可動極板１１２０間の隙間が極めて小さい（例えば、数ミクロン）ので張り付いてしまうためであり、このような洗浄を施すと、固定極板１１３０と可動極板１１２０との間の張り付きを防止した良好な洗浄を行うことが出来る。また、洗浄を行うことにより反対側の面の陽極接合を良好にする。
【００９８】
次いで、シリコン基盤１００１の下面と固定極板１１４０が形成された硝子基盤１００３とを陽極接合にて固定する。これにより、可動極板１１２０、各固定極１１３０，１１４０と、ゲッタＧとが密封される（図６（ｂ））。
【００９９】
次いで、硝子基盤１００２或いは硝子基盤１００３を介してゲッタＧにＹＡＧレーザを照射する。これにより、ゲッタＧが加熱され活性化されて、当該ゲッタＧは、可動極板１１２０、各固定極板１１３０，１１４０等を取り巻くガス（大気）を吸収する（図６（ｃ））。
【０１００】
次いで、図示しないステンシルマスクを用いてスパッタ法或いは蒸着法により、硝子基盤１００２の穴部１３００、１３０１、１３０２の内壁部およびシリコン基盤１００１との接触部１００１ａを含む所定の位置に金属パッド１６００を成膜する（図６（ｄ））。
【０１０１】
次いで、硝子基盤１００２の金属パッド１６００が成膜された部分およびその周囲と、硝子基盤１００３のほぼ全面に、無電解メッキによりシールド膜１７００を形成する（図６（ｅ））。金属薄膜１６００が成膜された部分に無電解メッキすると、シリコン基盤１００１との接触部１００１ａや穴部１３００、１３０１、１３０２の内壁部などの断線しやすい部分がメッキされて導通が確実となる。また、シールド膜１７００を形成することにより、検出部１０００全体がシールドされて電気ノイズ等の影響を低減させる。
【０１０２】
次いで、硝子基盤１００２側の上面に、例えば、ＥＢ蒸着によりＣｒ−Ｎｉ（Ｃｒ層の上にＮｉ層をつくる）を蒸着する。次いで、Ｎｉ層をメッキの下地とし、Ｎｉの無電解メッキを施す。このとき、ステンシルマスクに回路パターンを構成し、このステンシルマスク用いて、硝子基盤１００２に白金、バイメタル、銅−コンスタンタンなどの金属薄膜をパタンニングすることにより、硝子基盤１００２に温度計測部１００５を形成する（図６（ｆ））。
また、ステンシルマスクに別の回路パターンを構成し、金等をパタンニングすることにより、例えば、図１０に示すように、電気回路１７００を形成し、この電気回路１７００に、ＩＣその他の電気部品２００１を接続するようにしてもよい。なお、電気部品２００１は、バンプを用いたフリップチップボンディングまたは、半田を用いたリフロー工程などにより接続されるが、電気的導通および機械的強度を有する接続方法であれば、どのような方法であってもよい。　次いで、硝子基盤１００２に設けた各各金属パッド１６００に、リード線Ｌをボンディングし、当該各リード線Ｌを、図示せぬ制御部に接続する。
【０１０３】
以上の如くして構成された静電容量型加速度センサの作用は、第１の実施の形態と概略同様なので省略する。
なお、上記第２の実施の形態の静電容量型加速度センサは、例えば、図９のような変形例であってもよい。まず、可動極板１１２０′の貫通穴１１２１′は、複数個形成してもよい。温度計測部１００５′は、硝子基盤１００２ではなく、シリコン基盤１００１′に形成してもよい。その場合、配線を、例えば穴部１３０２の金属パッド１６００から取り出すようにする。
【０１０４】
また、制御部の構成については図示していないが、第１の実施の形態と同様に、マイコンその他のハードウエア、或いは、ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセツサ）その他のソフトウエアによって構成されている。
【０１０５】
以上の如くして構成され作用する第２の実施の形態の静電容量加速度センサによれば、第１の実施の効果以外の次の様な優れた効果が得られる。
（２２）可動極板１１２０に厚さ方向に貫通する貫通穴１１２１が設けられているので、極板が配置された空間のガスが貫通穴１１２１を通って移動出来ることとなって、可動極板１１２０に過度にダンピングがかかってしまって起こるスクイズドフィルム現象を回避でき、高帯域に於ける可動極板１１２０の振動特性が良好なものとなる。その結果、被測定体の変位、速度、加速度の何れかの物理量を更に高精度に検出できる様になる。特に、可動極板１１２０と固定極板１１３０、１１４０が配置される空間が十分に真空になっていなくとも、ガスが貫通穴１１２１を移動してある程度のダンピング発生を防止出来る。
【０１０６】
（２３）温度計測部１００５により静電容量加速度センサの温度が計測されるので、静電容量加速度センサが適正な温度範囲で使用されているかが分かる。
また、例えば、かかる温度結果を温度補正データとして利用することも可能となる。
【０１０７】
（２４）陽極接合されたシリコン基盤１００１と硝子基盤１００２、１００３の固定極板１１３０、１１４０と可動極板１１２０が、臨界洗浄或いは不活性の液体により洗浄されるので、固定極板１１３０、１１４０と可動極板１１２０との張り付きを抑えることができることとなって、効率的且つ確実な洗浄を行うことができる。
【０１０８】
（２５）可動極板１１２０の周囲のシリコン基盤１００１に、厚さ方向に貫通する角穴１５１０…が形成されるので、洗浄工程において洗浄液が極板間に長時間滞留して弾性部１１１０を変形させてしまうことを防止することができる。即ち、極板間に流入した洗浄液は角穴１５１０…を通って直ちに外部に排出されるので、洗浄液による弾性部１１１０の変形を防止することができる。
【０１０９】
（２６）穴部１３００、１３０１、１３０２にスパッタ法或いは蒸着法により金属薄膜１６００が成膜されたのち、かかる部分に無電解メッキ処理がなされるので、金属パッド１６００の導通が途絶えて絶縁されても無電解メッキにより絶縁部がメッキされ導通される。従って、シリコン基盤１００１からの配線の確実に行える。
【０１１０】
（２７）２枚の硝子基盤１００２、１００３の外表面に無電解メッキ処理が施されるので、シールド効果をもたせ電気ノイズなどの外乱の影響を排除することができる。
【０１１１】
（２８）硝子板１２２０によりシリコン基盤１００１と島部１２００、１２０１とが接続されているので、シリコン基盤１００１と硝子板１２２０とが電気的に絶縁されることとなって、シリコン基盤１００１と島部１２００、１２０１とを絶縁するため接続部を切断する必要がない。従って、シリコン基盤１００１と島部１２００、１２０１との接続部の切断に起因した不具合を防止することができる。
（２９）硝子基盤１００２に、金属薄膜および無電解メッキにより電気回路１７００が形成されるので、硝子基盤１００２上に電気部品２００１を実装することができることとなって、実装部まで含めたセンサの小型化が可能となるとともに、別個の実装基板を必要としないので、コストダウンが図れる。
【０１１２】
以上、本発明が適用された静電容量型加速度センサについて説明したが、本発明の技術思想はこれに限られるものではない。例えば、次の事等は本発明と均等であると云うことができる。
【０１１３】
（Ａ）ゲッタＧにＹＡＧレーザを照射する時間やＹＡＧレーザの強度等を調節する事によって、可動極板２１と固定極板１２，３２及び制動用極板１１，３１とを取り巻くガスの濃度を任意に調節する様にしてもよい。この場合は、可動極板２１に対して所望のダンピングをかけることができる。その結果、検出対象となる物理量の強度に応じた最適な静電容量型物理量センサを容易に実現できることとなる。
【０１１４】
（Ｂ）図示せぬ制御部をチップ型のマイコンにて実現し、実現したマイコンを検出部１００内に組み込むと共に、当該マイコンによって検出される加速度その他の物理量を赤外線その他の無線にて外部出力する様に構成してもよい。この場合は、マイコンを駆動する為のエネルギ及び検出結果を外部出力するのに必要なエネルギを、外部よりマイクロ波にて供給する様に構成するとよい。この様に構成すれば、リード線Ｌが不要となるのはもとより、狭い箇所や劣悪な環境の箇所等にも当該静電容量型物理量センサを設置する事が可能となる。
【０１１５】
（Ｃ）加速度以外にも、圧力その他の物理量を検出する様に設計変更する事が可能である。この事は、外部からの圧力その他の物理量に起因して可動極板２１が変位する様に構成することで容易に実現できる。
【０１１６】
（Ｄ）また、本発明にかかる静電容量型物理量センサは、傾斜計にも適用可能である。この場合、真空封止しないのでゲッターは必要ない。但し、ダンピング軽減のための貫通穴はあった方が望ましい。
（Ｅ）また、ガラスを用いて島部をつった場合は、片面づつ陽極接合を行う方法のほか、両面一度にガラスを陽極接合するトリプルスタック技術を利用することができる。
（Ｆ）また、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に制動用極板を設けてフィードバック制御を行っても良い。
（Ｇ）また、ガス吸着剤固定用部材としてソルダガラスを用いたが、ゲッターＧをゲッター収容部に固着できるものであれば、どのような接着剤でもよい。但し、シリコン基盤と硝子基盤とを真空にする場合には、加熱時にガスが発生しない接着剤を使用する。
【０１１７】
【発明の効果】
本発明によれば、第１に高精度に物理量を検出する事が達成され、第２に小型の物理量検出器を提供する事が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる静電容量型加速度センサの検出部の構成を模式的に示す分解斜視概略図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる静電容量型加速度センサの検出部に具備される可動極板及び弾性部を示す部分平面図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる静電容量型加速度センサの検出部を示す断面概略図でる。
【図４】第１の実施の形態にかかる静電容量型加速度センサに於けるゲッタによるガス吸収態様を説明する為の概念図である。
【図５】第２の実施の形態にかかる静電容量型加速度センサの検出部の断面概略図である。
【図６】第２の実施の形態にかかる静電容量型加速度センサの検出部に製造工程を説明するための斜視図である。
【図７】第２の実施の形態にかかるシリコン基盤の斜視図でる。
【図８】第２の実施の形態にかかる静電容量型加速度センサに島部付近の平面図（ａ）及び平面図（ａ）におけるＡ−Ａ部の断面図である。
【図９】第２の実施の形態にかかる静電容量型加速度センサのシリコン基盤の変形例を説明するための平面図である。
【図１０】第２の実施の形態にかかる静電容量型加速度センサの硝子基盤への電気部品の実装を説明するための斜視図である。
【図１１】従来技術に於ける静電容量型加速度センサを示す図である。
【符号の説明】
１、１００２　　　　　　　　硝子基盤（透光材）
２、１００１　　　　　　　　シリコン基盤
３、１００３　　　　　　　　硝子基盤（透光材）
１１　　　　　　　　　　　　第１の制動用極板（制動用極板）
１２、１１３０　　　　　　　第１の固定極板（固定極板）
２０、１１００　　　　　　　本体部
２１、１１２０　　　　　　　可動極板（可動極板）
２１ａ，２１ｂ　　　　　　　ストッパ（防着材）
２２、１１１０　　　　　　　弾性部（弾性部）
３１　　　　　　　　　　　　第２の制動用極板（制動用極板）
３２、１１４０　　　　　　　第２の固定極板（固定極板）
１００、１０００　　　　　　検出部（物理量検出器）
２２１…、１１１０ａ　　　　弾性支持部材（弾性支持部材）
１１２１　　　　　　　　　　貫通穴
１５１０　　　　　　　　　　角穴（第２貫通穴）
１２００、１２０１　　　　　島部
１２２０　　　　　　　　　　硝子板
１００５　　　　　　　　　　温度計測部（温度計測手段）
【図１】
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【図２】
2004012326.tif 000004
【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】
2004012326.tif 000009
【図８】
2004012326.tif 000010
【図９】
2004012326.tif 000011
【図１０】
2004012326.tif 000012
【図１１】
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