(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
錘部と、
前記錘部の周囲を離間して囲む枠部と、
前記錘部と前記枠部とを接続する梁部と、
前記枠部に接続され、前記錘部の垂直上向きの変位を制限する変位制限部と、
前記変位制限部に接続され、該錘部、前記枠部、及び前記梁部と離間する可撓部と、
を有することを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記変位制限部と前記可撓部との接続部分の幅が前記梁部の幅より狭いことを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記変位制限部と前記可撓部との接合部分に複数の開口部が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記可撓部の面積が前記変位制限部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の加速度センサ。
【請求項５】
錘部と、
前記錘部の周囲を離間して囲む枠部と、
前記錘部と前記枠部とを接続する梁部と、
前記枠部に接続され、前記錘部の垂直上向きの変位を制限する変位制限部と、
前記枠部に接続部を介して接続され、該錘部、前記梁部、及び前記変位制限部と離間して該錘部を覆う可撓部と
を備えたことを特徴とする加速度センサ。
【請求項６】
前記枠部と前記可撓部との接続部分の幅が前記梁部の幅より狭いことを特徴とする請求項５に記載の加速度センサ。
【請求項７】
前記可撓部の面積が前記変位制限部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項５又は６に記載の加速度センサ。
【請求項８】
第１の基板、該第１の基板上に設けられた第２の基板、及び該第２の基板上に設けられた第３の基板を有する積層基板に形成された加速度センサであって、
前記第１の基板は、錘部を構成する第１の錘部分と、該第１の錘部分を離間して囲み枠部を構成する第１の枠部分とを分離する第１の溝部を有し、
前記第２の基板は、前記錘部を構成し前記第１の錘部分の一部と接続する第２の錘部分と、該第２の錘部分を離間して囲み前記第１の枠部分と接続するとともに前記枠部を構成する第２の枠部分とを分離する第２の溝部を有し、
前記第３の基板は、前記錘部を構成し前記第２の錘部分と接続する第３の錘部分と、該第３の錘部を離間して囲み前記第２の枠部分と接続するとともに前記枠部を構成する第３の枠部と、該第３の錘部分と該第３の枠部分とを接続する梁部と、前記第３の枠部分から延在し前記第１の錘部分を覆う変位制限部と、該第３の錘部分、該第３の枠部分、及び該梁部から離間されて該変位制限部から延在し該第１の錘部分を覆う可撓部とを画成する第３の溝部を有する
ことを特徴とする加速度センサ。
【請求項９】
前記第２の基板はシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項８に記載の加速度センサ。
【請求項１０】
前記第３の溝部は、前記変位制限部と前記可撓部との間に及ぶことを特徴とする請求項８又は９に記載の加速度センサ。
【請求項１１】
前記第３の基板は、前記変位制限部と前記可撓部との接続部分に開口部が形成されることを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載の加速度センサ。
【請求項１２】
第１の基板、該第１の基板上に設けられた第２の基板、及び該第２の基板上に設けられた第３の基板を有する積層基板に形成された加速度センサであって、
前記第１の基板は、錘部を構成する第１の錘部分と、該第１の錘部分を離間して囲み枠部を構成する第１の枠部分とを分離する第１の溝部を有し、
前記第２の基板は、前記錘部を構成し前記第１の錘部分の一部と接続する第２の錘部分と、該第２の錘部分を離間して囲み前記第１の枠部分と接続するとともに前記枠部を構成する第２の枠部分とを分離する第２の溝部を有し、
前記第３の基板は、前記錘部を構成し前記第２の錘部分と接続する第３の錘部分と、該第３の錘部を離間して囲み前記第２の枠部分と接続するとともに前記枠部を構成する第３の枠部と、該第３の錘部分と該第３の枠部分とを接続する梁部と、前記第３の枠部分から延在し前記第１の錘部分を覆う変位制限部と、該第３の錘部分、該梁部、及び該変位制限部から離間されて該第３の枠部分から延在し該第１の錘部分を覆う可撓部とを画成する第３の溝部を有する
ことを特徴とする加速度センサ。
【請求項１３】
前記第２の基板はシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１２に記載の加速度センサ。
【請求項１４】
第１の基板と、該第１の基板上に配置される第２の基板と、該第２の基板上に配置される第３の基板とからなる積層基板を準備する第１の工程と、
前記第３の基板に、錘部を構成する第３の錘部分と、該第３の錘部分を離間して囲み枠部を構成する第３の枠部分と、該第３の錘部分と該第３の枠部分とを接続する梁部と、該錘部及び該梁部と離間して該第３の枠部分に接続されるストッパ部であって該錘部の変位を制限する変位制限部及び該変位制限部に接続され該錘部、該梁部、及び該枠部から離間して該錘部を覆う可撓部とを有する該ストッパ部と、を画成する第１の溝部を形成する第２の工程と、
前記第１の基板に、前記錘部を構成し前記ストッパ部と離間して重なる第１の錘部分と、前記枠部を構成し該第１の錘部分と離間して囲む第１の枠部分と、を画成する第２の溝部を形成する第３の工程と、
前記第２の基板を、前記枠部を構成し前記第１の枠部分と前記第３の枠部分とを接続する第２の枠部分、前記錘部を構成し前記第１の錘部分と第３の錘部分とを接続する第２の錘部分、が形成されるように除去する第４の工程と
を有することを特徴とする加速度センサの製造方法。
【請求項１５】
前記第２の基板はシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１４に記載の加速度センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサに関するものであり、特に過度の加速度を受けた場合の加速度センサの動作信頼性の向上を可能にする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
三次元の加速度を検知する加速度センサは、携帯電話、ゲーム、ＰＤＡなどの携帯機器や、車、電車、飛行機等の移動手段など幅広く用いられ、加速度センサが搭載された機器等の状態を検知するために用いられている。近年では、携帯機器などでは小型化が急速に進み、それに伴って加速度センサについても小型化が求められている。
【０００３】
これら要求に応じて、従来の加速度センサはＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いて製造されている。このような加速度センサとして、例えば特許文献１に示す加速度センサが挙げられる。このような加速度センサは、図１１に示すように、外部の基板等に固定する台座部１０と、錘部２０と、加速度を検知する検知部が設けられるとともに錘部及び台座部を可撓的に接続する梁部３０とにより構成され、さらに、過度の加速度によって錘部が大きく変位し、梁部が破損してしまうことを防ぐために錘部の変位を制限するストッパ４０が設けられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９８２４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような構造の加速度センサでは、過度の加速度により錘部が変位してストッパと衝突した場合に、錘部とストッパとが凝着される、所謂スティッキングが生じてしまう。この錘部とストッパとのスティッキングは、軽い衝撃を与えることによって解消するが、衝撃が与えられるまでの間は加速度を検出することができず、加速度センサの動作時の信頼性を低下させていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。上記課題を解決するにあたり本発明の加速度センサは、下記のような特徴を有している。
【０００７】
本願発明の加速度センサは、錘部と、前記錘部の周囲を離間して囲む枠部と、前記錘部と前記枠部とを接続する梁部と、前記枠部に接続され、前記錘部の垂直上向きの変位を制限する変位制限部と、前記変位制限部に接続され、該錘部、前記枠部、及び前記梁部と離間する可撓部と、を有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の加速度センサによれば、ストッパに接続された可撓部を有することにより、錘部とストッパとがスティッキングにより凝着した場合であっても、可撓部が速やかに錘部に衝撃を与え、スティッキングを解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１乃至図４を用いて本願発明の加速度センサの構造について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は本願発明の実施例１にかかる加速度センサ１００の斜視図である。図２は、図１の加速度センサ１００の断面図である。図２（ａ）は、図１の加速度センサ１００のＡ−Ａ´における断面図を、図２（ｂ）は、図１の加速度センサ１００のＢ−Ｂ´での断面図をそれぞれ示している。図３は図１に示す本願発明の実施例１にかかる加速度センサ１００を構成する各層の上面図であり、図３（ａ）は第１の基板１０１の上面図、図３（ｂ）は第１の基板１０１の上方に位置する第２の基板１０２の上面図、図３（ｃ）は第２の基板１０２の上方に位置する第３の基板１０３の上面図である。また、図３（ｄ）は、図３（ｃ）でのＤにおける部分拡大図である。図４は、図２（ａ）でのＣにおける部分拡大図であって、本願発明の加速度センサの動作を説明する図である。
【００１１】
本願発明の実施例１にかかる加速度センサ１００は、図１に示すとおり、第１の基板１０１、第２の基板１０２、第３の基板１０３がこの順に積層され、かつ、各々の各上面が同一の方向となるように積層された、３層の積層基板１０４により構成される。また、本願発明の実施の形態にかかる加速度センサ１００は、枠部１１０、錘部１２０、梁部１３０、ストッパ部１４０を有している。
【００１２】
枠部１１０は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すとおり、第１の基板１０１に形成される第１の枠部分１１１と、第２の基板１０２に形成される第２の枠部分１１２と第３の層１０３に形成される第３の枠部分１１３とにより構成される。また、図１及び図２に示すとおり、枠部１１０は、上面及び下面を有する方形状の積層基板１０４の上面と下面とに亘って貫通孔が設けられた形状を有している。さらに、枠部１１０の最上層となる第３の枠部分１１３は、後述する梁部１３０、ストッパ部１４０と接続される。
【００１３】
錘部１２０は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すとおり、第１の基板１０１に形成される第１の錘部分１２１と、第２の基板１０２に形成される第２の錘部分１２２と、第３の基板１０３に形成される第３の錘部分１２３とにより構成される。錘部１２０は、後述する梁部１３０と接続される。
【００１４】
梁部１３０は、図２（ｂ）に示すとおり、第３の基板１０３に形成され、一端が枠部１１０の第３の枠部分１１３に接続され、他端が錘部１２０の第３の錘部分１２３に接続された形状を有する。また、梁部１３０は可撓性を有し、梁部１３０上には加速度によって梁部１３０が撓んだときに梁部１３０の歪みを検知する歪検知素子が形成される（図示せず）。
【００１５】
ストッパ部１４０は、図１及び図２（ａ）に示すとおり、第３の基板１０３に形成されるとともに錘部１２０及び梁部１３０と離間して設けられ、枠部１１０の第３の枠部分１１３に接続される。また、ストッパ部１４０は、錘部１２０の第１の錘部分１２１を離間して覆うとともに錘部１２０の変位を制限する変位制限部１４１と、変位制限部１４１に接続され、可撓性を有する可撓部１４２とを有している。可撓部１４２は、加速度に応じて及び錘部１２０が変位制限部１４１へ衝突する衝撃によって撓み、その反動によって錘部１２０に衝撃を与えるものである。なお、図２（ａ）に記載される破線に囲まれる領域Ｃは、後述する図４の説明に用いられる領域である。
【００１６】
図３は、図１に示す本願発明の加速度センサ１００が構成される各層の上面図である。図３（ａ）は本願発明の加速度センサ１００を構成する第１の基板１０１の上面図である。また、図３（ｂ）は、本願発明の加速度センサ１００を構成する第２の基板１０２の上面図である。なお、ここでは説明の便宜上、第１の基板１０１について破線を施すことによって補足している。図３（ｃ）は、本願発明の加速度センサ１００を構成する第３の基板１０３の上面図であり、加速度センサ１００全体の上面を示す上面図でもある。また、図３（ｄ）は図３（ｃ）のＤにおける部分を拡大した部分拡大図である。なお、ここでは説明の便宜上、第３の基板１０３によって隠れてしまう第１の基板１０１及び第２の基板１０２の構成に関しては破線を施すことにより補足している。
【００１７】
図３（ａ）に示すとおり、本願発明の加速度センサ１００を構成する第１の基板１０１には、第１の枠部分１１１と第１の錘部分１２１とが形成されている。本実施の形態では、第１の基板１０１としてシリコン基板を用いており、厚さは３００〜４００μｍのものを使用している。第１の枠部分１１１は、前述のように方形状の基板の中央に貫通孔が形成された形状であり、外形は１．５〜２．０ｍｍの正方形となっている。また、第１の枠部分１１１の幅は、１５０〜２５０μｍとなっている。第１の錘部分１２１は、第１の枠部分１１１の内側に離間して配置される。本願発明の加速度センサ１００の第１の錘部分１２１は、中央錘部分１２１ａと周辺錘部分１２１ｂとから構成される。中央錘部分１２１ａは第１の枠部分１１１の内側中央に位置し、一辺が２２０〜２７０μｍの方形状を有している。また、周辺錘部分１２１ｂは、中央錘部分１２１ａの四隅に配置され、それぞれ同一形状であって、一辺が４５０〜５００μｍの方形状を有している。また、周辺錘部分１２１ｂと第１の枠部分１１１の内壁とは４０〜５０μｍの間隔で離間している。
【００１８】
図３（ｂ）に示すとおり、本願発明の加速度センサ１００を構成する第２の基板１０２には、第２の枠部分１１２と第２の錘部分１２２とが形成されている。本実施の形態では、第２の基板１０２の材料としてシリコン酸化膜を用いており、厚さは１〜３μｍのものを使用している。第２の枠部分１１２は、第１の枠部分１１１と同形状を有しており、第１の枠部分１１１上に配置される。第２の錘部分１２２は、中央錘部分１２２ａと周辺錘部分１２２ｂとから構成される。第２の錘部分１２２の中央錘部分１２２ａは、第１の錘部分１２１の中央錘部分１２１ａと同形状を有しており、第１の錘部分１２１の中央錘部分１２１ａ上に配置される。第２の錘部分１２２の周辺錘部分１２２ｂは、第１の錘部分１２１の周辺錘部分１２１ｂ上に配置される。第２の錘部分１２の周辺錘部分１２２ｂは、第１の錘部分１２１の周辺錘部分１２１ｂの形状とは異なり、方形状の形状から中央錘部分１２２ａと接続部分と対向する角部が接続部分に向かって後退した三角形状乃至五角形状の形状を有している。このとき、接続部分に隣接する角部を越えて後退した場合には三角形状となり、越えない範囲で後退した場合には五角形状となる。周辺角部１２２ｂが三角形状の場合には、前述のストッパ部１４０の領域を大きくすることが可能となり、耐衝撃性を向上させた加速度センサ１００とすることができ、五角形状の場合には、錘部１２０の質量を大きくすることが可能となり、検出精度を向上させた加速度センサ１００とすることができる。本願発明の実施例１にかかる加速度センサ１００は、接続部分に隣接する角部近傍まで後退した五角形状の形状を有している。
【００１９】
図３（ｃ）に示すとおり、本願発明の加速度センサ１００を構成する第３の基板１０３には、第３の枠部分１１３、第３の錘部分１２３、梁部１３０、及びストッパ部１４０が形成されている。なお、第３の枠部分１１３、第３の錘部分１２３、梁部１３０、及びストッパ部１４０は、溝部１５０を設けることにより第３の基板１０３に一体に形成されているものであり、以下の説明は、それぞれの機能に基づいた領域として説明される。そのため、図３（ｃ）では説明の便宜上、各構成の領域の境界を一点鎖線によって示している。また、本実施の形態では、第３の基板１０３の材料としてシリコン基板を用いており、厚さは５〜１０μｍのものを使用している。第３の枠部分１１３は、第１の枠部分１１１及び第２の枠部分１１２と同形状を有しており、第２の枠部分１１２上に配置される。第３の錘部分１２３は、中央錘部分１２３ａと周辺錘部分１２３ｂとから構成される。第３の錘部分１２３の中央錘部分１２３ａは、第１の錘部分１２１の中央錘部分１２１ａ及び第２の錘部分１２２の中央錘部分１２２ａと同形状を有しており、第２の錘部分１２２の中央錘部分１２２ａ上に配置される。第３の錘部分１２３の周辺錘部分１２３ｂは、第２の錘部分１２２の周辺錘部分１２２ｂと同形状を有しており、第２の錘部分１２２の周辺錘部分１２２ｂ上に配置される。梁部１３０は、第３の枠部分１１３と第３の錘部分１２３とに接続されている。梁部１３０の一端は、第３の枠部分１１３の内壁を画成する四辺それぞれの中央部分に接続される。また、梁部１３０の他端は、一端が接続される第３の枠部分１１３の一辺に対向する第３の錘部分１２３の中央錘部分１２３ａの一辺の中央部分に接続される。ストッパ部１４０は、第３の枠部分１１３に接続され、変位制限部１４１及び可撓部１４２とにより構成される。ストッパ部１４０は、加速度センサ１００の上部四隅にそれぞれ配置され、第１の錘部分１２１の周辺錘部分１２１ｂを覆い、それぞれの角部から対向する角部に向かって延在するように配置される。なお、ストッパ部１４０の詳細な形状は図３（ｄ）を用いて説明する。
【００２０】
図３（ｄ）は、図３（ｃ）に記載される領域Ｄ、すなわち４つのストッパ部１４０の一つ及びその周辺を拡大して示したものである。ストッパ部１４０は、第３の枠部部分１１３、錘部１２０の第３の錘部分１２３、及び梁部１２０とに囲まれる領域内に配置される。また、前述のように、ストッパ部１４０は変位制限部１４１と可撓部１４２とにより構成される。ストッパ部１４０の形状は、二つの隣接する梁部１３０の間に配置される第３の枠部分１１３の角部から二つの梁部１３０に向かう第１の線分１４０ａと、二つの第１の線分１４０ａの梁部に近い側の終端に接続しそれぞれ第３の枠部分１１３から遠のく方向に向かう第２の線分１４０ｂと、第２の線分１４０ｂの第３の枠部分１１３から遠のいた側の終端に接続し、それぞれ第３の枠部分１１３に沿って梁部方向に向かう第３の線分１４０ｃと、第３の線分１４０ｃの梁部側の端部同士を結ぶ第４の線分１４０ｄとにより上面の外形が描かれる。このとき、第３の線分１４０ｃは上面から見て第１の錘部分１２１の周辺錘部分１２１ｂの外縁に一致する位置に設けられている。また、第１の線分１４０ａ及び第２の線分１４０ｂによって囲まれる領域が変位制限部１４１となり、第３の線分１４０ｃ及び第４の線分１４０ｄによって囲まれる領域が可撓部１４２となる。なお、ストッパ部１４０の形状は、第１の線分１４０ａをさらに梁部方向へ延長する第５の線分１４０ｅ、第５の線分１４０ｅの梁部側の終端に接続し、それぞれ第３の枠部分１１３から遠のく方向に向かう第６の線分１４０ｆ、及び第６の線分１４０ｆの第３の枠部分１１３から遠のいた側の終端と第２の線分１４０ｂとを接続する第７の線分１４０ｇが追加された外形であってもよい。このとき第２の線分１４０ｂの一端は第１の線分１４０ａではなく第７の線分１４０ｇに接続されたものとなる。また、第２の線分１４０ｂ、第３の線分１４０ｃ、及び第５の線分１４０ｅ又は第７の線分１４０ｇによって画成され、溝部１５０を構成する溝部分１５１は、第３の線分１５３が周辺錘部分１２１ｂの外縁に一致する位置に設けられていなくても良く、第５の線分１４０ｅ又は第７の線分１４０ｇが第３の枠部分１１３の内壁に一致する位置に設けられていなくても良い。これは、第２の線分１４０ｂ、第３の線分１４０ｃ、及び第５の線分１４０ｅ又は第７の線分１４０ｇによって画成される溝１５０の溝部分１５１が周辺錘部分１２１ｂと第３の枠部分１１３の間に位置するように配置されることで、変位制御部１４１に接続される可撓部１４２を有するストッパ部１４０が形成されるからである。
【００２１】
変位制限部１４１は、上述のように第１の線分１４０ａ及び第２の線分１４０ｂによって囲まれた領域であって、第３の枠部分１１３に接続され、第１の錘部分１２１の周辺錘部分１２１ｂを離間して覆う位置に配置される。変位制限部１４１は、ストッパ部１４０のうち、垂直方向への変位を制限する耐衝撃性を備えた領域である。
【００２２】
可撓部１４２は、上述のように第３の線分１４０ｃ及び第４の線分１４０ｄによって囲まれた領域であって、変位制限部１４１に接続され、枠部１１０、錘部１２０、梁部１３０から離間するとともに第１の錘部分１２１の周辺錘部分１２１ｂを覆う位置に配置される。可撓部１４２は、ストッパ部１４０のうち、加速度又は錘部１２０がストッパ部１４０に与える衝撃に応じて上面方向及び下面方向への可撓性を備えた領域である。また、可撓部１４２の面積は、変位制限部１４１の面積よりも大きいことが好ましい。これによって、後述するスティッキング防止の効果を向上させることができる。
【００２３】
また、ストッパ部１４０の形状は、上面から見て第３の枠部分１１３の角部に形成された三角形状のストッパにおいて、最も長い辺を分割して角部に向かう二つの溝部分１５１を錘部１２０と重ならない位置に形成することによって形成されたとも換言することができる。すなわち、この溝部分１５１を形成することによって、三角形状のストッパを錘部１２０の変位を制限する変位制限部１４２と端部が溝部分１５１により第３の枠部分１１３から離間されて可撓性を有する可撓部１４３との二つの機能を有する領域に分離したとも換言することができる。図３（ｄ）の溝部分１５１は、上面から見て錘部１２０の縁に沿って第３の枠部分１１３の角部方向に延在して形成される。このとき、本願発明の実施例１にかかる加速度センサ１００では、三角形状のストッパの枠部１１０と接続される辺の長さに対して、４０％〜５０％の長さだけ角部方向へ溝部分１５１を形成することによってストッパ部１４０を形成している。実施例１にかかるストッパ部１４０は、枠部１１０と接続されるストッパ部１４０の辺の長さは３００μｍ〜３５０μｍであり、溝部分１５１の長さは１２０μｍ〜１８０μｍ、溝部分１５１の幅は１０μｍ〜１５μｍである。また、溝部分１５１は、上面から見て錘部１２０の縁に一致する必要はなく、錘部１２０と枠部１１０との間の領域に形成されていれば良い。
【００２４】
また、図３（ｄ）に示すように、ストッパ部１４０は、変位制限部１４１と可撓部１４２とに亘って複数の開口部１４３が形成されている。複数の開口部１４３は、加速度センサ１００の製造時において、ストッパ部１４０と第１の錘部分１２１とを離間するために第２の基板１０２を除去するときに、より効率よく第２の基板１０２を除去させるために形成されるものである。この開口部１４３は、ストッパ部１４０の全面に亘ってメッシュ状に複数形成されてもよく、ストッパ部１４０の外縁と開口部１４３との距離及び開口部１４３同士の距離を一定以下、例えば５〜１０μｍ以下とするべく間隔を空けて配列してもよい。さらに、変位制限部１４１と可撓部１４２との境界近傍に形成される開口部１４３の密度を高めることによって、可撓部１４２がより変位しやすくなり、第２の基板１０２を効率よく除去する効果に加え後述するスティッキング防止の効果を高めることが可能となる。
【００２５】
図４は、本願発明の加速度センサの動作を説明する図であって、図２（ａ）に記載のＣの部分拡大図を用いて説明している。図中の矢印は、錘部１２０及び可撓部１４２の動く方向を示したものである。
【００２６】
図４（ａ）は、本願発明の加速度センサの錘部１２０を上方に変位させる加速度が加わった状態を示している。これによって、錘部１２０が上方へ変位し、錘部１２０の第１の錘部分１２１がストッパ部１４０へ近付く。
【００２７】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に続く状態を示すものであって、錘部１２０がストッパ部１４０に接触した状態を示している。図４（ａ）の時点で与えられた加速度によって錘部１２０が上方へ変位し、錘部の第１の錘部分１２１とストッパ部１４０とが接触している。このとき、錘部１２０の変位を制限する変位制限部１４１により、錘部１２０はこれより上方への変位が抑えられる。
【００２８】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）に続く状態を示すものであって、スティッキングにより錘部１２０の第１の錘部分１２１とストッパ部１４０の変位制限部１４１とが凝着した状態を示している。図４（ｃ）では、錘部１２０が上方へ変位しストッパ部１４０に衝突したことを受けて可撓部１４２が上方へ変位した状態となっている。このとき、衝突前の状態において可撓部１４２が自重によって変位制限部１４１よりも第１の基板１０１側へ撓んでいる状態であった場合には、可撓部１４２はより大きく上方へ変位することが可能となる。
【００２９】
図４（ｄ）は、図４（ｃ）に続く状態を示すものであって、衝突後、上方へ変位した可撓部１４２が下方へ変位し、錘部１２０の第１の錘部分１２１に衝突することによって錘部１２０を下方へ変位させた状態を示している。これによって第１の錘部分１２１と変位制限部１４１とが凝着した場合であっても可撓部１４２により第１の錘部分１２１に衝撃を与えることが可能となり、第１の錘部分１２１と変位制限部１４１との凝着を解消することができる。
【００３０】
以下、図５を用いて本願発明の実施例１にかかる加速度センサ１００の製造方法を説明する。
【００３１】
本実施の形態では、図５（ａ）に示すように、第１の基板１０１、第２の基板１０２、第３の基板１０３を積層した積層基板１０４（ＳＯＩ基板）を用いる。第１の基板１０１、第３の基板１０３がシリコンによって形成され、第２の基板１０２がシリコン酸化膜によって形成されることで、第１の基板１０１及び第３の基板１０３に対して第２の基板１０２がエッチングストップ層として作用するため、単一基板又は同材料による積層基板に比べ製造し易い。第１の基板１０１、第２の基板１０２、第３の基板１０３はそれぞれ上面及び下面を有し、各々の上面が同一方向を向いて積層されている。図５（ａ）〜図５（ｅ）は、図１のＡ−Ａ´断面における形成工程を示す。
【００３２】
図５（ｂ）に示すように、第３の基板１０３において半導体回路形成プロセスを用いて梁部上に配置されるピエゾ抵抗素子を形成し（図示せず）、第３の基板１０３の上面図が図３（ｃ）となるように溝部１５０を形成する。溝部１５０は、異方性エッチングによって形成され、第３の枠部分１１３、第３の錘部分１２３、梁部１３０、及びストッパ部１４０が画成されるように形成される。このとき、溝部１５０を形成すると同時にストッパ部１４０に複数の開口部１４３を形成する（図示せず）。
【００３３】
次に図５（ｃ）に示すように、第１の基板１０１の下面に段差１６０を形成する。段差１６０は深さが８〜１５μｍに設定され、第１の錘部分１２１の厚さを第１の枠部分１１１の厚さよりも薄くする目的で形成される。したがって、第１の基板１０１に形成される段差１６０の一部が第１の錘部分１２１の底面となり、第１の基板１０１の段差１６０が形成されない部分が第１の枠部分１１１の底面となる。この工程は、錘部１２０の直下に窪みが形成された搭載部材を用いる場合などでは省略可能である。これは、かかる搭載部材であれば段差１６０を設けずとも加速度センサ１００の搭載したときには錘部１２０が下方へ変位可能となるためである。
【００３４】
次に図５（ｄ）に示すように、第１の基板１０１の上面図が図３（ａ）となるように、第２の溝部１７０を形成する。第２の溝部１７０は、異方性エッチングによって形成され、第１の枠部分１１１と第１の錘部分１２１とが画成されるように形成される。
【００３５】
次に図５（ｅ）に示すように、第２の基板１０２を第２の枠部分１１２と第２の錘部分１２２とが形成されるように除去する。第２の枠部分１１２と第２の錘部分１２２とを形成する工程は、ウェットエッチングによって形成される工程であり、エッチング液が第３の基板１０３の溝部１５０、ストッパ部１４０に形成される開口部１４３（図示せず）、及び第１の基板１０１の第２の溝部１７０を介して第２の基板１０２に到達することによって第２の基板１０２が等方的にエッチングで除去されて形成される。このとき、ストッパ部１４０に形成される開口部１４３によって、ストッパ部１４０と第１の錘部分１２１の周辺錘部分１２１ｂとの間にある第２の基板１０２を効率的に除去することが可能となり、エッチング時間を短縮させることが可能となる。これらの工程が終了した後に各加速度センサを個片化することによって加速度センサ１００が完成する。
【００３６】
以上の工程により本願発明の実施例１にかかる加速度センサが完成する。
【００３７】
以下、図６〜図１１を用いて、本願発明の実施例１にかかる加速度センサの変形例を説明する。
【００３８】
図６〜図１１に記載の図は、本願発明の加速度センサの変形例であって第３の基板１０３の形状を変更したものである。すなわち、図６〜図１１に記載の変形例は、第１の基板１０１及び第２の基板１０２は実施例１にかかる加速度センサ１００と同様の形状を有しており、第３の基板についてもその材質及び厚さは同様であって、溝部１５０の形状を異ならせたものである。なお、各変形例での第３の枠部分、第３の錘部分、梁部などの構成は、実施例１にかかる加速度センサ１００と同様に溝部を設けることにより第３の基板１０３に一体に形成されているものであり、説明の便宜上、各構成の領域の境界を一点鎖線によって示している。また、第３の基板１０３によって隠れてしまう第１の基板１０１及び第２の基板１０２の構成に関しては破線を施すことにより補足している。
【００３９】
図６に示す第１の変形例は、本願発明の実施例１にかかる加速度センサと比較して、第３の錘部１２３と可撓部１４２との間に形成される溝部１５０の位置が異なっている。実施例１にかかる加速度センサでは、隣接する二つの梁部１３０と第３の枠部分１１３との接続部分を結ぶ仮想線分を超えない範囲に可撓部１４２の端部が位置しているのに対し、第１の変形例では、仮想線分を超えて可撓部１４２が延在している。かかる形状は、可撓部１４２の体積を大きくすることでスティッキング時に可撓部１４２が錘部１２０に与える衝撃を大きくし、スティッキング防止効果を向上させることが可能となる。
【００４０】
図７（ａ）に示す第２の変形例は、本願発明の実施例１にかかる加速度センサと比較して、変位制限部１４１と可撓部１４２との間に接続部１４４が設けられている点で異なっている。接続部１４４は、梁部１３０の幅よりも狭い形状となっている。かかる接続部１４４によって変位制限部１４１と可撓部１４２とを接続することによって、可撓部１４２をより変位しやすくし、錘部１２０とストッパ部１４０とが凝着した場合に、より強い衝撃を与えることが可能となる。
【００４１】
また、図７（ｂ）に示す第２の変形例は、図７（ａ）に記載の変形例にかかる加速度センサと比較して、第３の錘部１２３と可撓部１４２との間に形成される溝部１５０の位置が異なっている。図７（ｂ）に示す加速度センサでは、隣接する二つの梁部１３０と第３の枠部分１１３との接続部分を結ぶ仮想線分を超えない範囲に可撓部１４２の端部が位置しているのに対し、図７（ａ）に示す加速度センサでは、仮想線分を超えて可撓部１４２が延在している。かかる形状によって、梁部１３０よりも幅の狭い接続部を設けること及び可撓部１４２の体積を大きくすることでスティッキング時に可撓部１４２が錘部１２０に与える衝撃をより大きくすることが可能となる。
【００４２】
図８に示す第３の変形例は、第３の基板１０３において、図７に示す第２の変形例に記載された接続部１４４に比較して接続部１４４が仮想線分近傍まで延在し、可撓部１４２が接続部の周囲を離間して囲むように形成されている点で異なっている。このように変位制限部１４１と可撓部１４２との距離を大きくすることで可撓部１４２をより変位し易い形状とさせ、錘部１２０とストッパ部１４０とが凝着した場合に、より強い衝撃を与えることが可能となる。
【００４３】
図９（ａ）に示す第４の変形例は、図７（ａ）に示す第２の変形例の接続部１４４を複数の接続部１４４に分割した形状となっている。すなわち、図７（ａ）に示す第２の変形例に比較して変位制限部１４１と可撓部１４２との境界の全幅に亘って接続された形状となる点で異なる。これによって、可撓部１４２が変位制限部１４１に対してねじれる方向へ変位した場合において可撓部１４２自体の破損する虞を低減することが可能となる。このとき、複数に分割した接続部１４４各々の幅の合計は梁部１３０の幅よりも小さい方が好ましい。これによって可撓部が変位し易い形状を保つことが可能となる。さらにかかる形状を採用することによってストッパ部１４０と第１の錘部分１２１とを離間するために第２の基板１０２を除去するときに、より効率よく第２の基板１０２を除去させることが可能となる。また、図７（ａ）においては各ストッパ部１４０におけるそれぞれの接続部１４４の数を異なるものとして記載しているが、これらはストッパ部１４０における接続部１４４の数を異ならせた形状についての例示をするものであって、実際の加速度センサではそれぞれのストッパ部１４０は同形状となっている。図９（ｂ）に示す第４の変形例は、図７（ｂ）に示す第２の変形例の接続部１４４を複数に分割した形状となっており、図７（ａ）にて述べた利点及び可撓部１４２の体積を大きくすることによる利点を併せ持った形状である。
【００４４】
図１０（ａ）に示す第５の変形例は、実施例１にかかる加速度センサに比較して、可撓部１４２が変位制限部１４１に接続されていない形状となっている点で異なる。すなわち、第５の変形例に示す加速度センサでは変位制限部１４１と可撓部１４２とは別体で設けられており、可撓部１４２は接続部１４４を介して第３の枠部分１１３に接続されている。また、図１０（ｂ）に示す第５の変形例は、図１０（ａ）にかかる加速度センサの変形例同様、実施例１にかかる加速度センサに比較して可撓部１４２が接合部１４４を介して変位制限部１４１ではなく第３の枠部分１１３に接続されている点で異なっている。また、図１０（ｂ）に示す第５の変形例では、可撓部１４２が二つに分離され、それぞれ接続部１４４を介して第３の枠部分１１３の異なる辺に接続されている。これら第５の変形例では、衝撃性を高めるために、可撓部１４２の面積の合計が変位制限部の面積よりも大きいことが好ましい。また、第５の変形例では、仮に一つのストッパ部１４０が破損した場合においても、変位制限部１４１と可撓部１４２とを別体で構成されるため、ストッパ部１４０の破損に影響されることなく他のストッパ部１４０と錘部１２０とでスティッキングが生じた際に錘部１２０に衝撃を与えてスティッキングを解消することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本願発明の実施例１にかかる加速度センサの斜視図。
【図２（ａ）】図１でのＡ−Ａ'断面図。
【図２（ｂ）】図１でのＢ−Ｂ'断面図。
【図３（ａ）】本願発明の実施例１にかかる加速度センサの第１の基板１０１の上面図。
【図３（ｂ）】本願発明の実施例１にかかる加速度センサの第２の基板１０２の上面図。
【図３（ｃ）】本願発明の実施例１にかかる加速度センサの第３の基板１０３の上面図。
【図３（ｄ）】図３（ｃ）での領域Ｄにおける部分拡大図。
【図４】本願発明の実施例１にかかる加速度センサの動作を説明する図。
【図５】本願発明の実施例１にかかる加速度センサの製造方法を説明する図。
【図６】本願発明の実施例１にかかる加速度センサの第１の変形例を示す上面図。
【図７】本願発明の実施例１にかかる加速度センサの第２の変形例を示す上面図。
【図８】本願発明の実施例１にかかる加速度センサの第３の変形例を示す上面図。
【図９】本願発明の実施例１にかかる加速度センサの第４の変形例を示す上面図。
【図１０】本願発明の実施例１にかかる加速度センサの第５の変形例を示す上面図。
【図１１】従来における加速度センサを示す図
【符号の説明】
【００４６】
１０１  …  第１の基板
１０２  …  第２の基板
１０３  …  第３の基板
１０４  …  積層基板
１１０  …  枠部
１１１  …  第１の枠部分
１１２  …  第２の枠部分
１１３  …  第３の枠部分
１２０  …  錘部
１２１  …  第１の錘部分
１２２  …  第２の錘部分
１２３  …  第３の錘部分
１３０  …  梁部
１４０  …  ストッパ部
１４１  …  変位制限部
１４２  …  可撓部
１４３  …  開口部
１４４  …  接続部
１５０  …  溝部
１５１  …  溝部分
１６０  …  段差
１７０  …  第２の溝部
【図１】
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【図２（ａ）】
0005253859.tif 000003
【図２（ｂ）】
0005253859.tif 000004
【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
0005253859.tif 000006
【図３（ｃ）】
0005253859.tif 000007
【図３（ｄ）】
0005253859.tif 000008
【図４】
0005253859.tif 000009
【図５】
0005253859.tif 000010
【図６】
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【図７】
0005253859.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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