(57)【要約】【課題】本発明は、検出精度の劣化を低減または防止し、かつ周りの部品等との干渉の発生も低減または防止することができる加速度センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】第１、第２の片持ち梁部２，３の断面の高さ方法にｘ軸を設定し、前記片持ち梁部２，３の断面の上端をｘ＝０、前記片持ち梁部２，３の断面の下端をｘ＝ｈとし、かつ前記片持ち梁部２，３の断面の幅をＷ（ｘ）としたとき、前記片持ち梁部２，３の断面形状を、０＜ｘ＜ｈにおいて、Ｗ（ｘ）≦Ｗ（０）またはＷ（ｘ）≦Ｗ（ｈ）が成立し、Ｗ（ａ）＜Ｗ（０）かつＷ（ａ）＜Ｗ（ｈ）が成立する０＜ａ＜ｈなるａが存在するような形状にしたものである。【選択図】図２
2007256236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、この固定部に接続された片持ち梁部と、この片持ち梁部の先端に形成されたおもり部と、前記片持ち梁部に形成されたピエゾ抵抗素子とを備え、前記片持ち梁部が左右に撓むことにより加速度を検出する加速度センサにおいて、前記片持ち梁部の断面の高さ方向にｘ軸を設定し、前記片持ち梁部の断面の上端をｘ＝０、前記片持ち梁部の断面の下端をｘ＝ｈとし、かつ前記片持ち梁部の断面の幅をＷ（ｘ）としたとき、前記片持ち梁部の断面形状を、０＜ｘ＜ｈにおいて、Ｗ（ｘ）≦Ｗ（０）またはＷ（ｘ）≦Ｗ（ｈ）が成立し、Ｗ（ａ）＜Ｗ（０）かつＷ（ａ）＜Ｗ（ｈ）が成立する０＜ａ＜ｈなるａが存在するような形状にした加速度センサ。
【請求項２】
片持ち梁部の断面形状を上下対称に構成した請求項１記載の加速度センサ。
【請求項３】
片持ち梁部の断面形状を左右対称に構成した請求項１または２記載の加速度センサ。
【請求項４】
おもり部の断面を直方体形状に構成した請求項１〜３のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項５】
固定部に、片持ち梁部およびおもり部を複数接続した請求項１〜４のいずれか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、主として自動車等のカーナビゲーションシステムや車両制御システム、あるいはカメラ等の手ブレ検知システム等に用いられる加速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
片持ち梁の先端におもり部を設け、かつこの片持ち梁の上面にピエゾ抵抗素子を形成し、このピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を検知することにより加速度を検出するようにした加速度センサは公知であり、そして片持ち梁部およびおもり部を２個設けた構成のものを公知である（特許文献１参照）。
【０００３】
また、２軸方向の加速度を検出する加速度センサにおいて、片持ち梁部の断面形状を、ピエゾ抵抗素子を形成した面を底面とした三角形にしたり、ピエゾ抵抗素子を形成した面を上面としたアルファベットの「Ｔ」形状にしたりしたものも公知である（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平４−１３０２７６号公報
【特許文献２】特開平８−１６００６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加速度センサの性能向上を左右する要素としては、感度と、出力変化の大きさがあるが、感度を向上させるためには、おもり部を保持する片持ち梁部の剛性を低下させればよく、この場合には、加速度を検知する方向の片持ち梁部の幅を狭くすることが有力な方法である。
【０００５】
一方、出力変化を大きくするためには、片持ち梁部の撓みが同じであってもピエゾ抵抗素子の歪みが大きくなるようにすればよく、そのためには片持ち梁部の剛性を低下させる方法もあるが、それ以外には片持ち梁部の中で最も歪みの大きい場所にピエゾ抵抗素子を形成することも有力な方法である。片持ち梁部の中で、最も歪みの大きい場所は、片持ち梁部の長さ方向では、片持ち梁部の根元部である。また、片持ち梁部の幅方向では、片持ち梁の中立面から最も離れた部分である。それは、加速度検知方向に位置する片持ち梁部の側面が該当する。しかしながら、この側面にピエゾ抵抗素子を形成することは、特に、薄膜形成法で行う際には困難であるため、ピエゾ抵抗素子は片持ち梁部の上面または下面の端に形成するのが現実的である。この場合、出力変化を大きくするために、片持ち梁部の幅を広くすると、その分ピエゾ抵抗素子の歪みが大きくなるが、反面片持ち梁部の幅を広くすると剛性が向上してしまい、感度を低下させてしまうものである。
【０００６】
特許文献２には、目的は異なるが、片持ち梁部の断面形状を三角形にしたり、ピエゾ抵抗素子を形成した面を上面としたアルファベットの「Ｔ」形状にする構成が開示されている。この構成においては、片持ち梁部の剛性の低下と、ピエゾ抵抗素子の歪みの増大が可能になると思われる。
【０００７】
しかしながら、このような断面形状の場合には、片持ち梁の上面部の剛性は高く、かつ下面部の剛性は低いため、加速度が加わったときに上面側の撓みは小さく、かつ下面側の撓みは大きくなってしまうもので、このように片持ち梁部は加速度の印加方向の撓みだけでなく、加速度の印加方向と直角な方向の撓みやねじれ等の変化も生じてしまい、検出精度の低下を招くことに繋がる。また、おもり部が加速度の印加方向と直角方向に変形することになるため、おもり部と周りの部品等との干渉も懸念されるものである。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、検出精度の劣化を低減または防止し、かつ周りの部品等との干渉の発生も低減または防止することができる加速度センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、固定部と、この固定部に接続された片持ち梁部と、この片持ち梁部の先端に形成されたおもり部と、前記片持ち梁部の上面に形成されたピエゾ抵抗素子とを備え、前記片持ち梁部が左右に撓むことにより加速度を検出する加速度センサにおいて、前記片持ち梁部の断面の高さ方向にｘ軸を設定し、前記片持ち梁部の断面の上端をｘ＝０、前記片持ち梁部の断面の下端をｘ＝ｈとし、かつ前記片持ち梁部の断面の幅をＷ（ｘ）としたとき、前記片持ち梁部の断面形状を、０＜ｘ＜ｈにおいて、Ｗ（ｘ）≦Ｗ（０）またはＷ（ｘ）≦Ｗ（ｈ）が成立し、Ｗ（ａ）＜Ｗ（０）かつＷ（ａ）＜Ｗ（ｈ）が成立する０＜ａ＜ｈなるａが存在するような形状にしたもので、この構成によれば、前記片持ち梁部の断面形状を、０＜ｘ＜ｈにおいて、Ｗ（ｘ）≦Ｗ（０）またはＷ（ｘ）≦Ｗ（ｈ）が成立し、Ｗ（ａ）＜Ｗ（０）かつＷ（ａ）＜Ｗ（ｈ）が成立する０＜ａ＜ｈなるａが存在するような形状にしているため、片持ち梁部の上面の幅を広く取ることができ、これにより、ピエゾ抵抗素子の歪みが大きくなって出力変化を大きくすることができ、また片持ち梁部の上面と下面の間に、上面の幅および下面の幅より狭い部分を有しているため、その部分の剛性は低下することになり、これにより、感度を向上させることができ、さらに、下面の幅は片持ち梁部の断面幅の最狭部より広いため、下面部の剛性を向上させることができ、これにより、検出精度の低下の低減を図ることができるという作用効果を有するものである。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、片持ち梁部の断面形状を上下対称に構成したもので、この構成によれば、片持ち梁部の剛性が上下対称となるため、検知方向に加速度が印加された際に、片持ち梁部に印加方向と垂直方向の撓みやねじりが発生するということは理論上なくなり、これにより、検出精度の低下を防止することができるという作用効果を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、片持ち梁部の断面形状を左右対称に構成したもので、この構成によれば、検知方向と垂直な方向の加速度が印加された場合に、片持ち梁部が検知方向へ撓むことはないため、このような場合の誤検出を防止することができるという作用効果を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、おもり部の断面を直方体形状にしたもので、この構成によれば、片持ち梁部の断面の中央部に上端および下端よりも幅を狭くした部分を設けて剛性を低下させつつも、おもり部の断面を直方体形状にしているため、おもり部の質量を減少させることなく、片持ち梁部の剛性を低下させることができ、これにより、感度を向上させることができるという作用効果を有するものである。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、固定部に、片持ち梁部およびおもり部を複数接続したもので、この構成によれば、フルブリッジ回路を構成することができるため、より大きな出力変化を得ることができるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明の加速度センサは、固定部と、この固定部に接続された片持ち梁部と、この片持ち梁部の先端に形成されたおもり部と、前記片持ち梁部の上面に形成されたピエゾ抵抗素子とを備え、前記片持ち梁部が左右に撓むことにより加速度を検出する加速度センサにおいて、前記片持ち梁部の断面の高さ方向にｘ軸を設定し、前記片持ち梁部の断面の上端をｘ＝０、前記片持ち梁部の断面の下端をｘ＝ｈとし、かつ前記片持ち梁部の断面の幅をＷ（ｘ）としたとき、前記片持ち梁部の断面形状を、０＜ｘ＜ｈにおいて、Ｗ（ｘ）≦Ｗ（０）またはＷ（ｘ）≦Ｗ（ｈ）が成立し、Ｗ（ａ）＜Ｗ（０）かつＷ（ａ）＜Ｗ（ｈ）が成立する０＜ａ＜ｈなるａが存在するような形状にしているため、出力変化が大きくなって感度を向上させることができ、かつ検出精度の低下の低減を図ることができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１、３、４、５に記載の発明について説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態１における加速度センサの平面図、図２は同加速度センサの片持ち梁部の断面図である。
【００１８】
図１において、１は固定部で、この固定部１はＳｉで構成された基板から形成されているものである。２は固定部１に形成された第１の片持ち梁部、３は固定部１に第１の片持ち梁部２と並ぶように形成された第２の片持ち梁部である。４は第１の片持ち梁部２の先端に形成された第１のおもり部、５は第２の片持ち梁部３の先端に形成された第２のおもり部で、この第２のおもり部５は第１のおもり部４と並ぶように形成されているものである。そして前記第１のおもり部４と第２のおもり部５の断面はそれぞれ直方体形状にしているものである。
【００１９】
上記した固定部１、第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３、第１のおもり部４および第２のおもり部５は同一平面上に一体的に形成されているものである。また、前記第１の片持ち梁部２および第１のおもり部４と、第２の片持ち梁部３および第２のおもり部５は同じ向きに並べて構成されているものであり、さらに第１の片持ち梁部２と第２の片持ち梁部３、および第１のおもり部４と第２のおもり部５はそれぞれ形状が同一になるように構成されているものである。
【００２０】
６および７はそれぞれ第１の片持ち梁部２の上面に形成された第１のピエゾ抵抗素子および第２のピエゾ抵抗素子、８および９は第２の片持ち梁部３の上面に形成された第３のピエゾ抵抗素子および第４のピエゾ抵抗素子である。これらの第１のピエゾ抵抗素子６、第２のピエゾ抵抗素子７、第３のピエゾ抵抗素子８および第４のピエゾ抵抗素子９は、いずれも歪みが生じると抵抗値が変化する特性を有しているものである。
【００２１】
１０は固定部１に形成された第１の印加電極、１１は固定部１に形成された第１の中間電極、１２は固定部１に形成された第１のグランド電極である。そして前記第１のピエゾ抵抗素子６は第１の印加電極１０と第１の中間電極１１との間に電気的に接続され、また第２のピエゾ抵抗素子７は第１の中間電極１１と第１のグランド電極１２との間に電気的に接続されるものである。
【００２２】
１３は固定部１に形成された第２の印加電極、１４は固定部１に形成された第２の中間電極、１５は固定部１に形成された第２のグランド電極である。前記第３のピエゾ抵抗素子８は第２のグランド電極１５と第２の中間電極１４との間に電気的に接続され、また第４のピエゾ抵抗素子９は第２の中間電極１４と第２の印加電極１３との間に電気的に接続されるものである。
【００２３】
１６は第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の各ピエゾ抵抗素子と第１の印加電極１０〜第２のグランド電極１５の各電極間を電気的に接続する導電体からなる配線である。
【００２４】
上記した本発明の実施の形態１における加速度センサにおいては、第１の印加電極１０と第２の印加電極１３を同電位にし、かつ第１のグランド電極１２と第２のグランド電極１５を同電位にしてフルブリッジ回路を構成し、そして第１の中間電極１１と第２の中間電極１４との差動出力を検出するように回路構成を行うとともに、加速度を印加しない状態での第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の各抵抗値を等しくしているものである。
【００２５】
図２は第１の片持ち梁部２の断面のみを示しているが、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３は、同一の断面形状を有するものである。
【００２６】
図２において、Ｘ軸は、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面の上端を０として鉛直下方を正にした座標軸である。従って、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面の上端は、Ｘ＝０となる。第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面の下端はＸ＝ｈとしている。
【００２７】
また、Ｗ（Ｘ）は、Ｘ座標上の点Ｘにおける第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面の幅である。従って、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面の上端の幅は、Ｗ（０）、下面部の幅はＷ（ｈ）となる。ａは、Ｘ軸上で０＜ａ＜ｈなる点であり、Ｗ（ａ）は点ａにおける断面の幅を示している。
【００２８】
図２に示す断面図は、図示したように三角形の底面を第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面の上端にし、三角形の頂点部に長方形を付けたような形状の構成である。言い換えると、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面の上面と下面の幅を広くして、上面と下面の間に断面幅を狭くした部分を設けた構成になっている。
【００２９】
図２に示す断面図を数式化すると、
０＜ｘ＜ｈにおいて、
Ｗ（ｘ）≦Ｗ（０）またはＷ（ｘ）≦Ｗ（ｈ）が成立し、
０＜ａ＜ｈなるａにおいて、
Ｗ（ａ）＜Ｗ（０）かつＷ（ａ）＜Ｗ（ｈ）
となるａが存在することである。
【００３０】
このように、上面の幅が広いことによって、第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９を形成することのできる領域を広くすることができるため、これらの抵抗素子の配置が容易になり、さらに、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３における変位は上面の幅の中央部で小さく、端部での変位がもっとも大きいため、これらの各抵抗素子に生じる歪みも大きくすることができ、これにより、各抵抗素子の抵抗値変化が大きくなるため、大きな出力変化を得ることができるものである。
【００３１】
また、上下方向の中央部の幅を狭くしているため、剛性が低下して撓み易くなり、これにより、感度が向上することになる。
【００３２】
そしてまた、下面の端部の幅を広くしているため、下面の端部が中央部と同様に狭いものに比べ、断面の上下方向のバランスを向上させることができ、これにより、紙面横方向に対する加速度による第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の上下方向への撓みやねじりを低減させることができるため、加速度センサの検出精度の低下の防止に役立つものとなる。
【００３３】
以上のように構成された加速度センサについて、以下にその製造方法を簡単に説明する。
【００３４】
Ｓｉからなる基板の上面に第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の各ピエゾ抵抗素子を構成する抵抗層をスパッタ等の薄膜工法で形成し、その後、第１の印加電極１０〜第２のグランド電極１５の各電極および配線１６を構成する金属層をスパッタ等の薄膜工法で形成し、そしてこの金属層をエッチングにより所定形状にすることにより第１の印加電極１０〜第２のグランド電極１５の各電極および配線１６を形成することができる。最後に、基板をエッチングにより所定形状に加工することにより所定形状の固定部１、第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３、第１のおもり部４および第２のおもり部５を有した加速度センサが得られる。
【００３５】
なお、図２に示す第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面形状は、エッチングを表面側と裏面側の両面から行うことにより得ることができるものである。また、図２は、第１の片持ち梁部２の断面形状の特徴をわかり易く示したものであり、そしてこの図２における角部や隅部は、実際は曲線形状になっているものであり、また図２における垂直線や水平線も、実際は完全な垂直線や水平線ではなく傾いているものである。
【００３６】
以上のように構成され、かつ製造された加速度センサについて、以下にその動作を説明する。
【００３７】
図１において、例えば、紙面右向方向に正の加速度が加わった場合には、第１のおもり部４および第２のおもり部５が左方向に傾くように第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３が撓む。このとき、第１のピエゾ抵抗素子６と第３のピエゾ抵抗素子８には圧縮方向の歪みが生じ、第２のピエゾ抵抗素子７と第４のピエゾ抵抗素子９には引張り方向の歪みが生じる。ここで、第１の片持ち梁部２と第２の片持ち梁部３および第１のおもり部４と第２のおもり部５はそれぞれ同一形状に構成しているため、第１の片持ち梁部２と第２の片持ち梁部３の歪みは同じになる。これによりフルブリッジ回路を構成する対角位置の抵抗体が同じ抵抗値になるため、第１の中間電極１１と第２の中間電極１４の差動出力は、ハーフブリッジ回路の場合に比べ２倍の出力変化になるものである。
【００３８】
以上のように本発明の実施の形態１における加速度センサは、固定部１と、この固定部１に接続された第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３と、この第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の先端に形成された第１のおもり部４および第２のおもり部５と、前記第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の上面に形成された第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９とを備え、前記第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３が左右に撓むことにより加速度を検出する加速度センサにおいて、前記第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面の高さ方向にｘ軸を設定し、前記第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面の上端をｘ＝０、前記第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面の下端をｘ＝ｈとし、かつ前記第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面の幅をＷ（ｘ）としたとき、前記第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面形状を、０＜ｘ＜ｈにおいて、Ｗ（ｘ）≦Ｗ（０）またはＷ（ｘ）≦Ｗ（ｈ）が成立し、Ｗ（ａ）＜Ｗ（０）かつＷ（ａ）＜Ｗ（ｈ）が成立する０＜ａ＜ｈなるａが存在するような形状にしているため、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面の上面の幅を広く取ることができ、これにより、第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の歪みが大きくなって出力変化を大きくすることができ、また第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の上面と下面の間に、上面の幅および下面の幅より狭い部分を有しているため、その部分の剛性は低下することになり、これにより、感度を向上させることができ、さらに、下面の幅は第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面幅の最狭部より広いため、下面部の剛性を向上させることができ、これにより、検出精度の低下の低減を図ることができるものである。
【００３９】
また、第１のおもり部４および第２のおもり部５の断面は直方体形状にしているもので、この場合、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面の中央部に上端および下端よりも幅を狭くした部分を設けて剛性を低下させつつも、第１のおもり部４および第２のおもり部５の断面を直方体形状にしているため、第１のおもり部４および第２のおもり部５の質量を減少させることなく、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の剛性を低下させることができ、これにより、感度を向上させることができるものである。
【００４０】
そしてまた、片持ち梁部は第１の片持ち梁部２と第２の片持ち梁部３の複数を有し、かつおもり部は第１のおもり部４と第２のおもり部５の複数を有しているため、フルブリッジ回路を構成することができ、これにより、大きな出力変化を得ることができるものである。
【００４１】
さらに、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面形状を左右対称に構成しているため、検知方向と垂直な方向、すなわち、図２における上下方向に加速度が印加された場合、第１の片持ち梁部２と第２の片持ち梁部３に印加方向と垂直な方向、すなわち、図２における左右方向の撓みやねじりが発生するということは理論上なくなり、これにより、検出精度の低下の防止を図ることができるものである。
【００４２】
さらにまた、第１の片持ち梁部２の中立面に対し等距離にかつ対向させて第１のピエゾ抵抗素子６と第２のピエゾ抵抗素子７を形成し、そしてこれと同様に第２の片持ち梁部３の中立面に対し等距離にかつ対向させて第３のピエゾ抵抗素子８と第４のピエゾ抵抗素子９を形成しているため、加速度が印加された場合に中立面に対し一方のピエゾ抵抗素子の伸びと、他方のピエゾ抵抗素子の縮みの絶対値は等しくなり、これにより、それぞれの抵抗値変化の絶対値も等しくなるため、ハーフブリッジ回路により中点電位を取り出す回路構成とすることにより、出力変化を大きくすることができるものである。
【００４３】
また、第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３、第１のおもり部４および第２のおもり部５は同一平面上に同じ向きに並べて構成しているため、第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の形成位置が近くなり、これにより、これらのピエゾ抵抗素子６〜９の特性ばらつきを低減させることができるものである。
【００４４】
そしてまた、第１の片持ち梁部２と第２の片持ち梁部３および第１のおもり部４と第２のおもり部５はそれぞれ同一形状に構成しているため、第１の片持ち梁部２と第２の片持ち梁部３は同じ変形を行うことになり、またこれらの構成要素は同一平面上に同じ向きに並べて構成しているため、第１のおもり部４と第２のおもり部５は接触せず、互いに干渉することはない。この場合、現実には、製造上の形状のばらつきや、内部の組成のばらつき等により、第１の片持ち梁部２と第２の片持ち梁部３とが全く同じ変形をするものではないため、加速度が印加されていない状態で第１のおもり部４と第２のおもり部５間の間隔が狭ければ第１のおもり部４と第２のおもり部５が接触することもあり得る。しかしながら、本発明の実施の形態１における加速度センサの場合は、前述したように第１のおもり部４と第２のおもり部５が接触して互いに干渉するおそれは低いため、第１のおもり部４と第２のおもり部５間の間隔を狭くすることができ、これにより、加速度センサ全体の小型化が図れるものである。
【００４５】
なお、上記本発明の実施の形態１における加速度センサにおいては、第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の各抵抗値を等しくしたものについて説明したが、第１の中間電極１１の電位と、第２の中間電極１４の電位がそれぞれの基準電位に対して互いに正負逆向きの変化をするように、第１のピエゾ抵抗素子６の抵抗値と第２のピエゾ抵抗素子７の抵抗値との比率と、第４のピエゾ抵抗素子９の抵抗値と第３のピエゾ抵抗素子８の抵抗値との比率とを等しくする構成にしてもよいものである。
【００４６】
また、Ｗ（０）とＷ（ｈ）の関係は、Ｗ（０）＝Ｗ（ｈ）としたが、Ｗ（０）＞Ｗ（ｈ）にしてもよい。一方、Ｗ（０）＜Ｗ（ｈ）にしてもよいが、ピエゾ抵抗素子を形成する上面の幅を広くすることができるという点では、Ｗ（０）≧Ｗ（ｈ）とするのが好ましい。
【００４７】
そしてまた、前記第１のおもり部４および第２のおもり部５の断面を直方体形状に形成しているが、第１のおもり部４および第２のおもり部５の側面、すなわち、第１のおもり部４および第２のおもり部５の断面における側端部の形状は第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３と同様の形状にすることができる。この場合、第１のおもり部４および第２のおもり部５の質量が減少してしまい、その分感度が低下するが、エッチングにより第１のおもり部４、第２のおもり部５、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３を形成する工程を一つの工程で形成することができるため、製造が簡単になるものである。
【００４８】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２〜４に記載の発明について説明する。
【００４９】
図３は本発明の実施の形態２における加速度センサの片持ち梁部の断面図である。また、図４〜図７は同加速度センサの片持ち梁部のバリエーションを示す断面図である。
【００５０】
本発明の実施の形態２における加速度センサが上記した本発明の実施の形態１における加速度センサと異なる点は、片持ち梁部の断面形状を、さらに上下対称に構成した点であり、すなわち、本発明の実施の形態２における加速度センサは、図３〜図７に示すように、第１の片持ち梁部２の断面形状を上下対称に構成したものである。なお、図３〜図７においては、第１の片持ち梁部２のみを示しているが、第２の片持ち梁部３の断面形状も第１の片持ち梁部２の断面形状と同一となっているものである。
【００５１】
上記した本発明の実施の形態２における加速度センサは、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面形状を上下対称に構成しているため、断面の上下方向のバランスがとれることになり、これにより、紙面横方向に対する加速度による第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の上下方向への撓みやねじりを理論上なくすことができるため、加速度センサの検出精度の低下を防止することができるものである。
【００５２】
なお、本発明の実施の形態２における加速度センサの製造方法は、上記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と同様に、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の断面形状は、エッチングを表面側と裏面側の両面から行うことにより得ることができるものであり、また、エッチングの条件を変えることによって、それぞれの形状にすることが可能となるものである。
【００５３】
（実施の形態３）
図８は本発明の実施の形態３における加速度センサの平面図である。
【００５４】
本発明の実施の形態３においては、上記した本発明の実施の形態１と同一の構成部品については、同一番号を付しており、その説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００５５】
本発明の実施の形態３における加速度センサが上記した本発明の実施の形態１における加速度センサと異なる点は、第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３、第１のおもり部４および第２のおもり部５の周囲を固定部１とともに囲む第１のストッパ部１７、第２のストッパ部１８および連結部１９を形成した点である。
【００５６】
図８において、１７は固定部１における第１の片持ち梁部２が形成された部分の外側に、第１のおもり部４と空間を挟んで対向するように形成された第１のストッパ部で、この第１のストッパ部１７は固定部１と一体的に形成されている。１８は固定部１における第２の片持ち梁部３が形成された部分の外側に、第２のおもり部５と空間を挟んで対向するように形成された第２のストッパ部で、この第２のストッパ部１８は固定部１と一体的に形成されている。１９は第１のストッパ部１７と第２のストッパ部１８を連結する連結部である。そして前記第１のストッパ部１７、第２のストッパ部１８および連結部１９は、Ｓｉからなる基板をエッチングする際に得られるものである。
【００５７】
上記した本発明の実施の形態３においては、第１のおもり部４および第２のおもり部５と空間を挟んで対向するように第１のストッパ部１７および第２のストッパ部１８を設けているため、過大な加速度が印加された場合、第１のおもり部４が第１のストッパ部１７に当接、または第２のおもり部５が第２のストッパ部１８に当接して第１の片持ち梁部２または第２の片持ち梁部３が過剰に撓むのを防止することができるため、過大な加速度が印加された場合、加速度センサが破損するのを防止することができるものである。
【００５８】
また、上記本発明の実施の形態３においては、連結部１９によって第１のストッパ部１７と第２のストッパ部１８を連結しているため、第１のストッパ部１７と第２のストッパ部１８の剛性を高めることができ、これにより、第１のおもり部４または第２のおもり部５が当接することによる第１のストッパ部１７と第２のストッパ部１８の変形を低減させることができるため、第１のストッパ部１７と第２のストッパ部１８は効率的にストッパ機能を発揮させることができるものである。
【００５９】
（実施の形態４）
図９は本発明の実施の形態４における加速度センサの平面図である。
【００６０】
本発明の実施の形態４においては、上記した本発明の実施の形態３と同一の構成部品については、同一番号を付しており、その説明は省略し、異なる点のみを説明する。
【００６１】
本発明の実施の形態４における加速度センサが上記した本発明の実施の形態３における加速度センサと異なる点は、延設部が付加されている点である。
【００６２】
図９において、２０は第１の片持ち梁部２または第２の片持ち梁部３と空間を挟んで対向するように形成された延設部で、この延設部２０は第１のおもり部４または第２のおもり部５と一体的に、かつ固定部１側へ延設するように形成されているものである。また、この延設部２０は第１のおもり部４に２箇所形成されるとともに、第２のおもり部５にも２箇所形成されており、さらにこれら４個の延設部２０の形状は対象形状または同形状に構成されているものである。
【００６３】
そしてまた、上記延設部２０は、第１の片持ち梁部２との間隔、第２の片持ち梁部３との間隔、固定部１との間隔、第１のストッパ部１７との間隔、第２のストッパ部１８との間隔がすべて等しくなるように構成するとともに、第１のおもり部４と第１のストッパ部１７との間隔、第２のおもり部５と第２のストッパ部１８との間隔、第１のおもり部４と連結部１９との間隔、第１のおもり部４と連結部１９との間隔、および第１のおもり部４と第２のおもり部５との間隔もすべて等しくなるように構成しているものである。すなわち、固定部１、第１のストッパ部１７、第２のストッパ部１８および延設部２０で囲まれた部分の空間部の距離がすべて等しくなるように構成したものである。
【００６４】
上記のように本発明の実施の形態４においては、第１の片持ち梁部２または第２の片持ち梁部３と空間を挟んで対向するように延設部２０を形成し、かつこの延設部２０は第１のおもり部４または第２のおもり部５より一体的に固定部１側へ延設するように形成しているため、この延設部２０の存在により、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３に接続される第１のおもり部４および第２のおもり部５の質量が増加するため、同じ加速度が印加された場合、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の撓みは大きくなり、これにより、加速度センサの感度が向上するものである。
【００６５】
また、外形寸法を小さくしながら、第１のおもり部４および第２のおもり部５の質量を大きくする場合において、延設部２０を設けない構成にするためには、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の長さを短くする必要が生じてくるが、延設部２０を設けた場合には、その必要が生じない。そして、このような構成の加速度センサにおいては、第１のおもり部４および第２のおもり部５の質量が同じならば第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の長さが長い方が第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３の根元部、すなわち、固定部１との接続部近傍の歪みが大きくなるため、加速度センサとしての感度が向上するものである。したがって、本発明の実施の形態４における加速度センサは、この点からも感度の向上を図ることができるものである。
【００６６】
そしてまた、本発明の実施の形態４においては、固定部１、第１のストッパ部１７、第２のストッパ部１８および延設部２０で囲まれた部分の空間部の距離をすべて等しくしているため、固定部１、第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３、第１のおもり部４、第２のおもり部５、第１のストッパ部１７、第２のストッパ部１８、連結部１９および延設部２０を所定形状に形成するためにＳｉからなる基板をエッチングで加工する際には、高精度で加工することができ、これにより、加速度センサの検出精度の向上を図ることができるものである。
【００６７】
なお、上記本発明の実施の形態４における加速度センサにおいては、延設部２０とともに、第１のストッパ部１７、第２のストッパ部１８および連結部１９を設けた構成としているが、延設部２０のみを設けて、第１のストッパ部１７、第２のストッパ部１８および連結部１９は設けない構成にした場合でも、加速度センサの感度を向上させることができるという効果を奏するものである。
【００６８】
上記した本発明の実施の形態１〜４における加速度センサは、いずれも、片持ち梁部とおもり部とをそれぞれ２個備えた構成になっている。このような構成の加速度センサは、おもり部および片持ち梁部を１個のみ有する構成のものに比べて、強度、出力の点で優れた作用効果を有するものである。すなわち、出力を上げるには片持ち梁部での歪みを大きくすることが有力な方法であるが、歪みが大きくなりすぎると片持ち梁部の破損を招くことも考えられる。これに対し、片持ち梁部およびおもり部をそれぞれ２個設けた構成のものは、フルブリッジ回路等によりそれぞれの出力の差動を取ることにより、それぞれの片持ち梁部からの出力を２倍にすることができるため、片持ち梁部での歪みが半分であっても、最終の出力をおもり部および片持ち梁部が１個のものと同等にすることができ、この点で、十分な強度を有したまま出力の向上を図ることができる。この場合、２つの片持ち梁部上に形成されるピエゾ抵抗素子の抵抗値などの特性のばらつきが大きくなると検出精度の低下を招いてしまうが、本発明の加速度センサにおいては、２つの片持ち梁部を同一平面上に同じ向きに並べているため、両者の間隔は短く、これによりピエゾ抵抗素子の特性ばらつきを低減させることが可能となるため、検出精度の向上を図ることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係る加速度センサは、固定部に接続された片持ち梁部の断面の高さ方向にｘ軸を設定し、前記片持ち梁部の断面の上端をｘ＝０、前記片持ち梁部の断面の下端をｘ＝ｈとし、かつ前記片持ち梁部の断面の幅をＷ（ｘ）としたとき、前記片持ち梁部の断面形状を、０＜ｘ＜ｈにおいて、Ｗ（ｘ）≦Ｗ（０）またはＷ（ｘ）≦Ｗ（ｈ）が成立し、Ｗ（ａ）＜Ｗ（０）かつＷ（ａ）＜Ｗ（ｈ）が成立する０＜ａ＜ｈなるａが存在するような形状にしたことにより、検出精度の向上が図れる加速度センサを得ることができるという効果を有するものであり、自動車等のカーナビゲーションシステムや車両制御システム、あるいはカメラ等の手ブレ検知システム等に使用される加速度センサに適用して有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態１における加速度センサの平面図
【図２】同加速度センサの片持ち梁部の断面図
【図３】本発明の実施の形態２における加速度センサの片持ち梁部の断面図
【図４】同加速度センサの片持ち梁部のバリエーションの断面図
【図５】同加速度センサの片持ち梁部のバリエーションの断面図
【図６】同加速度センサの片持ち梁部のバリエーションの断面図
【図７】同加速度センサの片持ち梁部のバリエーションの断面図
【図８】本発明の実施の形態３における加速度センサの平面図
【図９】本発明の実施の形態４における加速度センサの平面図
【符号の説明】
【００７１】
１  固定部
２  第１の片持ち梁部
３  第２の片持ち梁部
４  第１のおもり部
５  第２のおもり部
６  第１のピエゾ抵抗素子
７  第２のピエゾ抵抗素子
８  第３のピエゾ抵抗素子
９  第４のピエゾ抵抗素子
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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