(57)【要約】【課題】単一の応力センサを備える半導体装置において、検出できる応力の範囲を広げる。【解決手段】中空かつ上面が開放された形状の外郭部ＢＤと、外郭部ＢＤ内に配置された厚肉の錘部ＷＧと、外郭部ＢＤ内において錘部ＷＧを梁状に支えるように、外郭部ＢＤと錘部ＷＧとを連結する薄肉の可撓部ＤＦと、錘部ＷＧと可撓部ＤＦとの境界または外郭部ＢＤと可撓部ＤＦとの境界に配置されたピエゾ素子ＰＤ１と、錘部ＷＧの表面に配置され、外部からの給電により帯電される第１電極板ＥＰ１と、外郭部ＢＤの内部に配置され、外部からの給電により帯電される第２電極板ＥＰ２とを有する半導体装置であって、外郭部ＢＤと錘部ＷＧと可撓部ＤＦとは同一の半導体基板１からなる一体的な部材であり、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とは同一面内に無く、各電極板ＥＰ１，ＥＰ２が互いに対向するようにして配置されている。【選択図】図１
2009250646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の厚肉部からなる錘部と、
中空かつ上面が開放された形状の前記半導体基板からなり、前記錘部に接触することなく前記錘部を取り囲むようにして配置された外郭部と、
前記半導体基板の薄肉部からなり、前記外郭部内において前記錘部を梁状に支えるように、前記外郭部と前記錘部とを連結するようにして配置された可撓部と、
前記錘部と前記可撓部との境界、または、前記外郭部と前記可撓部との境界に配置されたピエゾ素子と、
前記錘部の表面に配置され、外部からの給電により帯電される第１電極板と、
前記外郭部の内部に配置され、外部からの給電により帯電される第２電極板とを有し、
前記錘部と前記外郭部と前記可撓部とは、同一の前記半導体基板からなる一体的な部材であり、
前記第１電極板と前記第２電極板とは同一面内に無く、各電極板面が互いに対向するようにして配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記第１電極板と前記第２電極板とは、互いに平行に、対向するようにして配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置において、
前記第１電極板は、前記錘部の表面のうち、前記錘部の側壁に配置され、
前記第２電極板は、前記外郭部の内部のうち、前記外郭部の側壁に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置において、
前記第１電極板は、前記錘部の表面に複数配置され、
前記第２電極板は、前記外郭部の内部に複数配置され、
複数の前記第１電極板と複数の前記第２電極板とが、個々に対面して配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
中空かつ上面が開放された形状の半導体基板からなる外郭部と、
前記半導体基板の薄肉部からなり、前記外郭部の上面を塞ぐようにして配置された天板部と、
前記外郭部と前記天板部との境界に配置されたピエゾ素子と、
前記天板部の主面のうち、前記外郭部内を向く面に配置され、外部からの給電により帯電される第１電極板と、
前記外郭部の内部に配置され、外部からの給電により帯電される第２電極板とを有し、
前記外郭部と前記天板部とは、同一の前記半導体基板からなる一体的な部材であり、
前記第１電極板と前記第２電極板とは同一面内に無く、各電極板面が互いに対向するようにして配置されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置技術に関し、特に、外部からの応力を電気信号に変えて検出するための半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種精密機械、自動車、航空機、携帯端末機器、玩具など、様々な産業分野において、外部から加えられる応力を検出するためのセンサの需要が増加している。応力を検出する素子の一つに、ピエゾ素子がある。ピエゾ素子は、応力を受けて生じる形状の歪みによって、例えば抵抗値が変わるような素子である。電気特性の変化は、出力電圧などの電気信号として取り出すことができるから、このようなピエゾ素子によって、応力を検出できる。
【０００３】
検出対象の応力として、例えば圧力がある。圧力センサとしては、所望の検出範囲の圧力を受けて変形し易いような構造体を用意し、その変形部分にピエゾ素子を設置する。これにより、外部からの圧力により生じた構造体の歪みを、電気信号として取り出すことができる。
【０００４】
また、他の検出対象の応力として、例えば慣性力がある。慣性力とは、加速度運動を行った質量体が、その加速度の大きさに応じて受ける応力である。加速度運動を行った質量体の加速度を正確に検出し得るセンサを得ることは、上記に代表される産業分野において重要である。加速度センサとしては、所望の検出範囲の加速度から生じる慣性力を受けて変形し易いような構造体を用意し、その変形部分にピエゾ素子を設置する。これにより、加速度運動の応力としての慣性力により生じた構造体の歪みを、電気信号として取り出すことができる。
【０００５】
上記のような応力センサとして本発明者は、単結晶シリコン（Ｓｉ）などの半導体基板に形成された応力センサを検討した。半導体基板に対しては、加工技術の蓄積が豊富な半導体プロセス技術によって微細な構造を作り込むことができ、更に、ピエゾ素子をはじめ、制御回路やメモリ回路などの集積回路を、同一基板に同時に形成できるからである。即ち、近年特に需要が増加しているＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術への導入に適した技術である。
【０００６】
例えば、特開２００８−３２７０４号公報（特許文献１）には、歪みを検出するための抵抗素子を、慣性力を受ける錘の中心に対して点対称に配置することで、製造上の構造ばらつきを回避する技術などが開示されている。
【特許文献１】特開２００８−３２７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者が検討した加速度センサの構造を、図１２、図１３を用いて説明する。図１２は本発明者が検討した加速度センサの平面図であり、図１３は図１２のＡｘ−Ａｘ線に沿って矢印方向に見た断面図である。
【０００８】
本発明者が検討した加速度センサＡＳｘは半導体基板１ｘを加工して形成されており、厚肉の錘部ＷＧｘを、外郭部ＢＤｘから梁状に延びた薄肉の可撓部ＤＦｘで支えた構造となっている。錘部ＷＧｘと可撓部ＤＦｘとの境界部にあたる半導体基板１ｘ上、および、外郭部ＢＤｘと可撓部ＤＦｘとの境界部にあたる半導体基板１ｘ上には、ピエゾ素子ＰＤｘが形成されている。ピエゾ素子ＰＤｘは歪みを受けて電気信号を発する素子であり、例えば、歪みの大きさに応じて抵抗値が変化するような、抵抗素子やＭＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）型の電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor：ＦＥＴ）である。即ち、ピエゾ素子ＰＤｘに対して電気的に導通しておくことで、歪みによって生じた抵抗値の変化を、出力電圧の変化などとして検出することができる。
【０００９】
図１４は本発明者が検討した加速度センサＡＳｘにおいて、第１方向Ｄ１ｘの正方向に加速度運動が生じた場合の動作を示す説明図である。本発明者が検討した加速度センサＡＳｘに上記のような加速度運動が生じると、内部の錘部ＷＧｘは元の位置にとどまろうとして、慣性力ＦＩｘを受ける。即ち、錘部ＷＧｘが受ける慣性力は、加速度方向とは反対方向となる、第１方向Ｄ１ｘの負方向に向かって生じる。このとき、錘部ＷＧｘおよび外郭部ＢＤｘは強度があるために変形しないが、薄肉の可撓部ＤＦｘに変形が生じる。特に、可撓部ＤＦｘのうち、錘部ＷＧｘや外郭部ＢＤｘとの境界部において形状が歪む。
【００１０】
本発明者が検討した加速度センサＡＳｘでは、加速度運動による慣性力ＦＩｘを受けて形状が歪む部分にピエゾ素子ＰＤｘを配置している。これにより、その歪みの程度に応じた電気信号を検出できる。従って、加速度の検出が可能となる。
【００１１】
ここで、歪みの程度による出力電圧から加速度を検出するためには、構造に生じた慣性力ＦＩｘと、それにより発生する歪みとの関係を定量的に相関付けておく必要がある。一般的に、慣性力ＦＩｘの大きさによって構造に生じる歪みの程度は、加速度センサＡＳｘの形状に依存する。
【００１２】
例えば、錘部ＷＧｘが重い構造や、可撓部ＤＦｘが薄い構造とした場合には、慣性力ＦＩｘを受けて生じる歪みはより大きくなる（以下、柔らかい構造という）。即ち、柔らかい構造の加速度センサＡＳｘは、小さい慣性力ＦＩｘであっても、ピエゾ素子ＰＤｘから大きな出力電圧が得られることを意味し、感度が高い加速度センサＡＳｘであると言える。また例えば、錘部ＷＧｘが軽い構造や、可撓部ＤＦｘが厚い構造とした場合には、慣性力ＦＩｘを受けて生じる歪みはより小さくなる（以下、硬い構造という）。即ち、硬い構造の加速度センサＡＳｘは、大きい慣性力ＦＩｘであっても、ピエゾ素子ＰＤｘから小さな出力電圧しか得られないことを意味し、感度が低い加速度センサＡＳｘであると言える。
【００１３】
以上のように、本発明者の検討した加速度センサＡＳｘによれば、種々の加速度を検出し得る半導体装置を実現することができる。しかしながら、本発明者の検討した加速度センサＡＳｘは加速度の検出範囲に関して課題を有することが、更なる検討によって明らかになった。即ち、本発明者が検討した加速度センサＡＳｘでは、単一の加速度センサＡＳｘにおいて、より広範囲の加速度を検出できる構造とすることが困難であることが分かった。その理由を、以下で説明する。
【００１４】
上記のように、本発明者の検討した加速度センサＡＳｘは、より柔らかい構造とすることで高感度化できる。ここで、半導体基板１ｘを加工して形成される錘部ＷＧｘを重くするためには、錘部ＷＧｘを大きくする必要がある。このようにして柔らかい構造とした加速度センサＡＳｘにおいて、大きな加速度の運動を生じさせた場合（慣性力ＦＩｘが大きい場合）、錘部ＷＧｘの変位はより大きくなり、いずれ外郭部ＢＤｘに接触する。錘部ＷＧｘが外郭部ＢＤｘに接触すると、その接触点から錘部ＷＧｘに向かって反作用力が働き、それ以上大きな慣性力ＦＩｘは検出できない。即ち、加速度の検出範囲が制限されることになる。柔らかい構造の加速度センサＡＳｘにおいて、検出範囲を広げるためには、錘部ＷＧｘと外郭部ＢＤｘとの距離を広げることで、両者の接触を回避できる。しかしながら、錘部ＷＧｘと外郭部ＢＤｘとの距離を広げると、可撓部ＤＦｘの強度が弱くなることが懸念される。更に、装置全体は小型化される傾向にあって、錘部ＷＧｘと外郭部ＢＤｘとの距離を広げることは困難である。
【００１５】
一方、硬い構造の加速度センサＡＳｘでは、錘部ＷＧｘと外郭部ＢＤｘとの接触は起こり難く、検出できる加速度の範囲が広い。しかしながら、上記のように、硬い構造の加速度センサＡＳｘは低感度であるため、加速度の小さい領域では出力電圧が小さい。従って、硬い構造であり低感度の加速度センサＡＳｘを、広範囲検出用として用いる場合、ピエゾ素子ＰＤｘの出力電圧を、必要とされる電圧値まで増幅器で増幅する必要がある。ただし、この場合でも、増幅器で使用する電源電圧で最大電圧が律束されるため、検出対象の加速度が小さい場合、入力のダイナミックレンジが小さくなり、かつ、入力に対する出力の分解能が低下するという課題を有することが、本発明者の更なる検討によって明らかとなった。
【００１６】
このように、本発明者が検討した加速度センサＡＳｘや、これと類似構造の応力センサは、感度と検出範囲とが互いにトレードオフの関係にあることが分かった。従って、本発明者が検討した応力センサでは、比較的小さい応力の検出用としては、高感度であるような柔らかい構造のセンサを用い、比較的大きい応力の検出用としては、空間的自由度の高い硬い構造のセンサを用いるなど、検出する応力の範囲によって、複数の構造のセンサを使い分けなければならない。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、単一の応力センサを備える半導体装置において、検出できる応力の範囲を広げる技術を提供することにある。
【００１８】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願においては、複数の発明が開示されるが、そのうちの一実施例の概要を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００２０】
中空かつ上面が開放された形状の外郭部と、外郭部内に配置された厚肉の錘部と、外郭部内において錘部を梁状に支えるように、外郭部と錘部とを連結する薄肉の可撓部と、錘部と可撓部との境界または外郭部と可撓部との境界に配置されたピエゾ素子と、錘部の表面に配置され、外部からの給電により帯電される第１電極板と、外郭部の内部に配置され、外部からの給電により帯電される第２電極板とを有する半導体装置であって、外郭部と錘部と可撓部とは同一の半導体基板からなる一体的な部材であり、第１電極板と第２電極板とは同一面内に無く、各電極板が互いに対向するようにして配置されている。
【発明の効果】
【００２１】
本願において開示される複数の発明のうち、上記一実施例により得られる効果を代表して簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２２】
即ち、単一の応力センサを備える半導体装置において、検出できる応力の範囲を広げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は可能な限り省略するようにしている。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
本実施の形態１の半導体装置に関して説明する。まず、図１を用いて、本実施の形態１の半導体装置が有する加速度センサＡＳ１の構造を詳しく説明する。図１では、上に加速度センサＡＳ１の平面図を示し、そのＡ１−Ａ１線に沿って矢印方向に見た断面図を下に示す。
【００２５】
本実施の形態１の加速度センサＡＳ１は、例えば単結晶シリコンを主体とする半導体基板１を加工して形成される。単結晶シリコンからなる半導体基板１を加工する技術は、半導体プロセス技術として、ウェハ状のシリコン基板に集積回路を作り込み、チップに裁断してパッケージする技術など、豊富にある。本実施の形態１の加速度センサＡＳ１も、それらの製造技術を用いて形成することとし、ここではその構造を詳しく説明する。
【００２６】
本実施の形態１の加速度センサＡＳ１は、半導体基板１の厚肉部からなる錘部ＷＧを有する。本実施の形態１の錘部ＷＧの形状は、平面で見ても、断面で見ても四角形状である。錘部ＷＧの形状は、例えば円形状であっても良いが、四角形状である方がより好ましい。なぜなら、形状加工は半導体プロセス技術を適用して施すから、円形のような曲線からなる形状とするよりも、四角形のような直線からなる形状とする方が、加工が容易だからである。そして、直線からなる形状の中で、構造が等方的な（対称性が高い）形状であり、なるべく容易な加工で形成できる（構成する直線の数がなるべく少ない）形状として、錘部ＷＧの形状を四角形状とした。
【００２７】
更に、本実施の形態１の加速度センサＡＳ１は、半導体基板１からなる外郭部ＢＤを有する。外郭部ＢＤは、中空かつ上面が開放されたような形状となっており、上記の錘部ＷＧに対して以下のような位置関係となるようにして配置されている。即ち、錘部ＷＧは外郭部ＢＤの内部に配置され、外郭部ＢＤは、錘部ＷＧに接触することなく、錘部ＷＧを取り囲むようにして配置されている。外郭部ＢＤの平面形状は、錘部ＷＧと同様、四角形状である。
【００２８】
更に、本実施の形態１の加速度センサＡＳ１は、半導体基板１の薄肉部からなる可撓部ＤＦを有する。可撓部ＤＦは、外郭部ＢＤの内部において、錘部ＷＧを浮かせて保持するために、錘部ＷＧと外郭部ＢＤとを連結するようにして配置されている。錘部ＷＧは平面的に見て四角形状であるため、錘部ＷＧの４辺をそれぞれ支えるのが、最も安定で、かつ、対称性の高い構造である。従って、本実施の形態１の可撓部ＤＦは、錘部ＷＧの４辺のそれぞれから、最も近い外郭部ＢＤの縁に向かって梁状に形成されている。なお、可撓部ＤＦは、平面四角形状の錘部ＷＧの４つの頂点を支えるようにして配置されていても良い。
【００２９】
以上のように、錘部ＷＧと外郭部ＢＤと可撓部ＤＦとは、同一の半導体基板１からなる一体的な部材である。そのうち、厚肉の錘部ＷＧおよびそれを支える外郭部ＢＤは比較して強固であるのに対し、薄肉の可撓部ＤＦは比較して弱く、外部からの応力に対して、より変形し易い。特に、錘部ＷＧと可撓部ＤＦとの境界、および、外郭部ＢＤと可撓部ＤＦとの境界において、最も変形し易い。
【００３０】
そこで、錘部ＷＧと可撓部ＤＦとの境界、および、外郭部ＢＤと可撓部ＤＦとの境界のうち、いずれか一方、または、それら両方に、ピエゾ素子ＰＤ１が配置されている。本実施の形態１のピエゾ素子ＰＤ１は、例えば、歪みを受けて抵抗値が変化するような、半導体基板１に作り込まれた抵抗素子やＭＩＳＦＥＴなどである。ピエゾ素子ＰＤ１には、基板配線などにより外部から電気的に導通できるようになっており、例えば、歪みによる抵抗値の変化を出力電圧値などとして検出できる。これにより、本実施の形態１の加速度センサＡＳ１の加速度運動に伴って錘部ＷＧに慣性力が生じ、ピエゾ素子ＰＤ１を設置した箇所に歪みが生じた場合、その歪みに応じた出力電圧を検出できる。このような動作の状態に関しては、後に図２〜図４などを用いて詳しく説明する。
【００３１】
以上の構成は、本発明者が検討した加速度センサ（例えば、上記図１２〜図１３の加速度センサＡＳｘ）の構造とほぼ同様である。一方、本実施の形態１の加速度センサＡＳ１は、上記の構成に加えて、以下のような構成を有する。
【００３２】
本実施の形態１の加速度センサＡＳ１は、錘部ＷＧの表面に配置された第１電極板ＥＰ１と、外郭部ＢＤの内部に配置された第２電極板ＥＰ２とを有する。そして、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とは同一面内に無く、各電極板ＥＰ１，ＥＰ２面が互いに対向するようにして配置されている。特に、本実施の形態１の加速度センサＡＳ１では、第１電極板ＥＰ１は錘部ＷＧの表面のうち、錘部ＷＧの側壁を一体的に覆うようにして配置されている。即ち、本実施の形態１の第１電極板ＥＰ１は、錘部ＷＧの底面を覆わず、側壁を１枚の電極板で覆うような形状となっている。また、第２電極板ＥＰ２は、外郭部ＢＤの内部のうち、外郭部ＢＤの側壁を一体的に覆うようにして配置されている。このように配置する効果に関しては、後に詳細を説明する。
【００３３】
なお、図中の断面図において、第１電極板ＥＰ１は離れて複数配置しているように示されているが、本実施の形態１の第１電極板ＥＰ１は錘部ＷＧの側壁を一体的に覆っている。従ってこれらは同電位である。その状態を明確にするために、同電位である部材同士は、便宜上、破線で繋がるようにして示した。第２電極板ＥＰ２に関しても同様である。
【００３４】
本実施の形態１の第１電極板ＥＰ１および第２電極板ＥＰ２は、別途形成した金属板を貼着したものでも良いし、例えば蒸着法、スパッタリング法、メッキ法などによって成膜したものでも良い。加速度センサＡＳ１を加工形成する一連の製造プロセスの中で、両電極板ＥＰ１，ＥＰ２を形成することを考慮すれば、後者の方がより好ましい。第１電極板ＥＰ１および第２電極板ＥＰ２には、それぞれ独立して、基板配線などが接続されており、外部から正負両極の電圧を印加できるようになっている。そして、このような給電により第１電極板ＥＰ１、および、第２電極板ＥＰ２を独立して帯電させることができる。このとき、互いに対向して配置された両電極板ＥＰ１，ＥＰ２の間には、帯電による静電力を作用させることができる。
【００３５】
以下では、本実施の形態１の加速度センサＡＳ１が、上記のような第１電極板ＥＰ１および第２電極板ＥＰ２を備えている効果を詳しく説明する。
【００３６】
第１に、錘部ＷＧに配置した第１電極板ＥＰ１と、外郭部ＢＤに配置した第２電極板ＥＰ２とに対して、同極性に帯電するように電圧を印加した状態を説明する。この様な給電条件下で、静止状態にある加速度センサＡＳ１の説明図を図２に示す。
【００３７】
第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とは同極性に帯電しているから、両電極板ＥＰ１，ＥＰ２間には斥力の静止静電力Ｆｓが作用する。特に、錘部ＷＧには、周囲を囲む第１電極板ＥＰ１からの静止静電力Ｆｓは、圧縮応力として作用する。ここで、加速度センサＡＳ１が静止状態にある場合、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２との距離はいずれの場所でも同じである。従って、本実施の形態１の形状の加速度センサＡＳ１であれば、錘部ＷＧに対しても、外郭部ＢＤに対しても、静止静電力Ｆｓは等方的に作用する。即ち、この状態で錘部ＷＧに静止静電力Ｆｓが作用しても、構造上の歪みをもたらすような変位は生じない。
【００３８】
上記のような条件下で、加速度センサＡＳ１に加速度運動が生じた場合を、図３を用いて説明する。加速度センサＡＳ１は、両電極板ＥＰ１，ＥＰ２が同極性に帯電した状態で、第１方向Ｄ１の正方向に向かって加速度運動を生じたとする。このとき、錘部ＷＧには、元の位置にとどまろうとする慣性力ＦＩが作用する。従って、慣性力ＦＩは、加速度運動の方向とは逆の、第１方向Ｄ１の負方向に作用する。半導体基板１の厚肉部である錘部ＷＧ自体が慣性力ＦＩによって歪むことはないものの、慣性力ＦＩを受けて、その位置を変位させようとする。そして、半導体基板１の薄肉部である可撓部ＤＦは、錘部ＷＧに作用する慣性力ＦＩを受けて歪む。
【００３９】
錘部ＷＧに生じる慣性力ＦＩが作用する方向を順方向と見る。そして、第１電極板ＥＰ１に作用する静電力のうち、慣性力ＦＩの順方向延長上の第１電極板ＥＰ１に作用する静電力を、順方向静電力Ｆａと表記し、逆方向延長上の第１電極板ＥＰ１に作用する静電力を、逆方向静電力Ｆｃと表記する。なお、対向して配置する第２電極板ＥＰ２に作用する静電力も同様である。ここでは、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２との間には斥力が作用している。従って、第１電極板ＥＰ１に作用する順方向静電力Ｆａの向きは、慣性力ＦＩの向きと逆である。一方、第１電極板ＥＰ１に作用する逆方向静電力Ｆｃの向きは、慣性力ＦＩの向きと同じである。
【００４０】
ここで、上記図２の静止状態での静止静電力Ｆｓの大きさは等方的であるから、順方向静電力Ｆａの大きさも、逆方向静電力Ｆｃの大きさも同じである。従って、静止状態においては、静止静電力Ｆｓは慣性力ＦＩに影響するものではなかった。一方、本図３のように、加速度運動による慣性力ＦＩを受けて錘部ＷＧの位置が変位するため、場所によって両電極板ＥＰ１，ＥＰ２間の距離に相違が生じ、両電極板ＥＰ１，ＥＰ２に作用する静電力が等方的ではなくなる。より具体的には、慣性力ＦＩが作用する方向、即ち、加速度運動の逆方向に向かって、錘部ＷＧの位置が変位することで両電極板ＥＰ１，ＥＰ２が近付く。従って、順方向静電力Ｆａと逆方向静電力Ｆｃとは異なる大きさとなる。２つの帯電体に作用する静電力は距離の二乗に反比例する。従って、上記のような加速度運動を受けて、順方向静電力Ｆａの大きさの方が、逆方向静電力Ｆｃの大きさよりも大きくなる。
【００４１】
ここで、上記のように、第１電極板ＥＰ１に作用する順方向静電力Ｆａの方向は慣性力ＦＩと逆向きであり、第２電極板ＥＰ２に作用する逆方向静電力Ｆｃの方向は慣性力ＦＩと同じ向きであった。即ち、上記のような加速度運動を受けて、慣性力ＦＩと対向する向きの順方向静電力Ｆａが大きくなり、慣性力ＦＩと同じ向きの逆方向静電力Ｆｃが小さくなる。これは、第１電極板ＥＰ１には、慣性力ＦＩが妨げられる方向の静電力が作用することを意味する。従って、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とを同極性とした場合、錘部ＷＧに作用する慣性力ＦＩの大きさが、見かけ上小さくなる。言い換えれば、同じ慣性力ＦＩが錘部ＷＧに作用した場合、錘部ＷＧの変位量がより小さくなる。
【００４２】
以上をまとめると、本実施の形態１の加速度センサＡＳ１では、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とを備えた構造とし、これらを同極性に帯電させることで、加速度センサＡＳ１を、より硬い構造とすることができる。更に、この構造の硬さは作用される静電力の大きさで決まるから、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とに印加する電圧で制御できる。このように、本実施の形態１の加速度センサＡＳ１では、形状を変えることなく、加速度センサＡＳ１の感度を任意に変えることができる。
【００４３】
一方、以下で図４、図５を用いて説明するように、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とを異極性に帯電させた場合、上記図２、図３を用いた説明と逆の特性が得られる。図４に示すように、両電極板ＥＰ１，ＥＰ２を異極性に帯電させた場合、両電極板ＥＰ１，ＥＰ２間には引力の静止静電力Ｆｓが作用する。特に、錘部ＷＧには、周囲を囲む第１電極板ＥＰ１からの静止静電力Ｆｓは、伸張応力として作用する。上記図２の静止状態と同様に、錘部ＷＧに作用する静止静電力Ｆｓの大きさは等方的であり、錘部ＷＧの位置の変位をもたらすものではない。
【００４４】
第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とを異極性に帯電させた状態で、加速度センサＡＳ１が加速度運動を受けた場合を、図５を用いて説明する。この状態で加速度センサＡＳ１が加速度運動を受けた場合に、第１電極板ＥＰ１に作用する静電力Ｆａ，Ｆｃは、上記図３で説明した場合と比較して、大小関係は同様であり、方向が逆になる。即ち、錘部ＷＧの位置は慣性力ＦＩの方向に変位し、この方向の両電極板ＥＰ１，ＥＰ２間の距離が小さくなるから、順方向静電力Ｆａは比較して大きくなり、逆方向静電力Ｆｃは比較して小さくなる。更に、両電極板ＥＰ１，ＥＰ２間には引力の静電力が作用しているから、第１電極板ＥＰ１に作用する順方向静電力Ｆａの方向は、錘部ＷＧに作用する慣性力ＦＩと同じ方向であり、第２電極板ＥＰ２に作用する逆方向静電力Ｆｃの方向は、錘部ＷＧに作用する慣性力ＦＩと逆の方向である。
【００４５】
即ち、上記のような加速度運動を受けて、慣性力ＦＩと同じ向きの順方向静電力Ｆａが大きくなり、慣性力ＦＩと対向する向きの逆方向静電力Ｆｃが小さくなる。これは、第１電極板ＥＰ１には、慣性力ＦＩを増加させる方向の静電力が作用することを意味する。従って、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とを異極性とした場合、錘部ＷＧに作用する慣性力ＦＩの大きさが、見かけ上大きくなる。言い換えれば、同じ慣性力ＦＩが錘部ＷＧに作用した場合、錘部ＷＧの変位量がより大きくなる。
【００４６】
以上をまとめると、本実施の形態１の加速度センサＡＳ１では、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とを備えた構造とし、これらを異極性に帯電させることで、加速度センサＡＳ１を、より柔らかい構造とすることができる。更に、この構造の柔らかさは作用される静電力の大きさで決まるから、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とに印加する電圧で制御できる。このように、本実施の形態１の加速度センサＡＳ１では、形状を変えることなく、加速度センサＡＳ１の感度を任意に変えることができる。
【００４７】
特に、柔らかい構造の応力センサは高感度であった。従って、本実施の形態１の加速度センサＡＳ１を用い、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とを異極性に帯電させることで、柔らかい構造とすることは、加速度センサＡＳ１を高感度化できることを意味する。即ち、本実施の形態１の加速度センサＡＳ１によれば、例えば錘部ＷＧの質量を増やすために大きくするなどといった形状を変形せずに、加速度センサＡＳ１を高感度化できる。従って、錘部ＷＧと外郭部ＢＤとの間隔のマージンを大きく保ちつつ、加速度センサＡＳ１を高感度化できる。これは、より大きい加速度の加速度運動により、錘部ＷＧがより大きい慣性力ＦＩを受けた場合にも、錘部ＷＧの変位による外郭部ＢＤとの接触などが起こり難い構造を実現できることを意味する。結果として、高感度の加速度センサにおいて、より大きい加速度を検出することができる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態１の加速度センサＡＳ１によれば、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とを帯電させることによって、形状の変形を伴わずに、硬い構造から柔らかい構造まで、構造の硬度を調節することができる。即ち、加速度センサＡＳ１において、形状の変更を伴わずに感度を調節できる。更に、一つの加速度センサＡＳ１において、加速度の検出範囲を任意に変えることができる。結果として、単一の応力センサを備える半導体装置において、検出できる応力の範囲をより広げることができる。
【００４９】
本実施の形態１の加速度センサＡＳ１において、上記のような効果を発現させるためには、少なくとも、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とは同一面内に無く、各電極板ＥＰ１，ＥＰ２面が互いに対向するようにして配置されていれば良い。こうすれば、慣性力ＦＩを受けて位置が変位した錘部ＷＧに、静電力Ｆａ，Ｆｃを作用させることができるからである。
【００５０】
一方、錘部ＷＧに作用させる静止静電力Ｆｓの制御性を向上させるためには、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とを、各電極板ＥＰ１，ＥＰ２面が互いに同一面内に無い状態で、互いに平行に、対向するようにして配置することが、より好ましい。静止状態にある加速度センサＡＳ１において、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とを互いに平行に配置することで、両電極板ＥＰ１，ＥＰ２間の静止静電力Ｆｓの大きさが等方的になるように作用させることができるからである。これにより、加速度運動を受けた後に錘部ＷＧに作用する静電力Ｆａ，Ｆｃなども、より正確に制御できるようになる。結果として、単一の応力センサを備える半導体装置において、検出できる応力の範囲をより広げることができる。
【００５１】
また、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とを、互いに平行に配置する方法として、上記図１などのような加速度センサＡＳ１のほかに、図６に示す加速度センサＡＳ２のように配置しても良い。即ち、第１電極板ＥＰ１は、錘部ＷＧの側面ではなく、錘部ＷＧの底面を覆うようにして形成する。また、第２電極板ＥＰ２は、加速度センサＡＳ２を載置するための基板２（配線基板や封止板など）の主面上に配置する。この基板２の主面は、加速度センサＡＳ２において、中空である外郭部ＢＤの内部の底面に位置する。これにより、第１電極板ＥＰ１と第２電極板ＥＰ２とは互いに平行に対抗して配置される。そして、錘部ＷＧに対して、第１電極板ＥＰ１からの静電力を作用させることができる。従って、上記図１などの加速度センサＡＳ１などと同様の効果が得られる。
【００５２】
ただし、錘部ＷＧに作用させる静止静電力Ｆｓの制御性を向上させるためには、上記図１の加速度センサＡＳ１のように、第１電極板ＥＰ１を錘部ＷＧの側壁に配置し、第２電極板ＥＰ２を外郭部ＢＤの側壁に配置する構造の方が、より好ましい。その理由を以下で説明する。
【００５３】
ここで、上記図６のように、第１電極板ＥＰ１を錘部ＷＧの底面に配置した構造において、特に、両電極板ＥＰ１，ＥＰ２を同極性に帯電させ、両電極板ＥＰ１，ＥＰ２間に斥力の静電力を作用させた場合を考える。このとき、静止状態において、錘部ＷＧには、その底面を押し上げるような静電力が作用される。従って、静止状態における錘部ＷＧの位置が不安定になる。これに対し、上記図１の加速度センサＡＳ１のように各電極板ＥＰ１，ＥＰ２を配置することで、両電極板ＥＰ１，ＥＰ２を同極性に帯電させたとしても、作用する静電力は必ず等方的になり、打ち消しあう成分を生じる。従って、静止状態での錘部ＷＧの位置を安定化できる。これにより、加速度運動を受けた後に錘部ＷＧに作用する静電力Ｆａ，Ｆｃなども、より正確に制御できるようになる。結果として、単一の応力センサを備える半導体装置において、検出できる応力の範囲をより広げることができる。
【００５４】
以上のように、本実施の形態１の加速度センサＡＳ１などによれば、第１電極板ＥＰ１および第２電極板ＥＰ２を配置することで、加速度運動による慣性力ＦＩにより位置が変位した錘部ＷＧに対し、静電力を作用させることができる。これにより、加速度センサＡＳ１などの構造の硬度を任意に制御できる。即ち、一つの加速度センサによって検出し得る加速度の範囲を任意に制御できる。結果として、単一の応力センサを備える半導体装置において、検出できる応力の範囲をより広げることができる。
【００５５】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、更に制御性良く、錘部に静電力を作用させることのできる加速度センサの構成を説明する。
【００５６】
図７には、本実施の形態２の加速度センサＡＳ３の平面図を示し、そのＡ２−Ａ２線に沿って矢印方向に見た断面図を図８に示す。本実施の形態２の加速度センサＡＳ３は、下記に示す構成を除いて、上記実施の形態１の図１などに示した加速度センサＡＳ１と同様の構成を有する。
【００５７】
本実施の形態２の加速度センサＡＳ３の第１電極板ＥＰ１は、錘部ＷＧの表面において、複数配置されている。特に、平面四角形状の錘部ＷＧにおいて４辺をなす側壁を、それぞれ独立して覆うように、４つの第１電極板ＥＰ１が配置されている。ここでは、図中の位置関係を参照して、４つの第１電極板ＥＰ１を、便宜上、左部第１電極板ＥＰ１Ｌ、右部第１電極板ＥＰ１Ｒ、上部第１電極板ＥＰ１Ｕ、および、下部第１電極板ＥＰ１Ｂと表記する。
【００５８】
更に、本実施の形態２の加速度センサＡＳ３の第２電極板ＥＰ２は、外殻部ＢＤの内面において、複数配置されている。特に、平面四角形状の外郭部ＢＤの内面において４辺をなす側壁を、それぞれ独立して覆うように、４つの第２電極板ＥＰ２が配置されている。ここでは、図中の位置関係を参照して、４つの第２電極板ＥＰ２を、便宜上、左部第２電極板ＥＰ２Ｌ、右部第２電極板ＥＰ２Ｒ、上部第２電極板ＥＰ２Ｕ、および、下部第２電極板ＥＰ２Ｂと表記する。
【００５９】
上記の複数の第１電極板ＥＰ１と複数の第２電極板ＥＰ２とは、個々に対面して配置されている。特に、左部第１電極板ＥＰ１Ｌと左部第２電極板ＥＰ２Ｌとが対面し、右部第１電極板ＥＰ１Ｒと右部第２電極板ＥＰ２Ｒとが対面し、上部第１電極板ＥＰ１Ｕと上部第２電極板ＥＰ２Ｕとが対面し、下部第１電極板ＥＰ１Ｂと下部第２電極板ＥＰ２Ｂとが対面するようにして配置している。これら複数の第１電極板ＥＰ１と複数の第２電極板ＥＰ２とには、個々に独立して給電できるように、基板配線などが形成されている。
【００６０】
図９には、本実施の形態２の加速度センサＡＳ３に作用する静電力の態様を説明するための平面図を示した。本図９中では、便宜上、上図７の可撓部ＤＦおよびピエゾ素子ＰＤ１を省略して図示している。上記のように、本実施の形態２の加速度センサＡＳ３において、第１電極板ＥＰ１および第２電極板ＥＰ２を複数配置した構造とすることで、錘部ＷＧに作用させる静電力を方向によって任意に変えることができる。例えば、左部第１、第２電極板ＥＰ１Ｌ，ＥＰ２Ｌ間を異極性に帯電させ、引力の左部静止静電力Ｆｓｌを作用させる。また、右部第１、第２電極板ＥＰ１Ｒ，ＥＰ２Ｒ間を異極性に帯電させ、引力の右部静止静電力Ｆｓｒを作用させる。また、上部第１、第２電極板ＥＰ１Ｕ，ＥＰ２Ｕ間を同極性に帯電させ、斥力の上部静止静電力Ｆｓｕを作用させる。また、下部第１、第２電極板ＥＰ１Ｂ，ＥＰ２Ｂ間を同極性に帯電させ、斥力の下部静止静電力Ｆｓｂを作用させる。
【００６１】
このように、静止状態における錘部ＷＧに対して、第１方向Ｄ１には伸張応力となる静電力を作用させ、第２方向Ｄ２には圧縮応力となる静電力を作用させることができる。これは、第１方向Ｄ１に沿った錘部ＷＧの変位に対しては柔らかい構造とし、第２方向Ｄ２に沿った錘部ＷＧの変位に対しては硬い構造であることを意味する。即ち、第１方向Ｄ１に沿った錘部ＷＧの変位に対してのみ、高感度であるような加速度センサＡＳ３を実現できる。
【００６２】
これは、例えば、一般的な加速度センサにおいて、全方向における加速度の検出範囲を広く保ちつつ、特定の方向にのみ高感度化する必要がある場合などにおいて有意である。なぜなら、本実施の形態２の加速度センサＡＳ３を一つ用いれば、高感度ではあるものの検出範囲の狭い加速度センサなどを別途用いることなく、特定方向への高感度化が可能だからである。その際、形状の変形を伴わないことから、構造上の制限による検出範囲の低下を伴うことも無い。このように、本実施の形態２の加速度センサＡＳ３によれば、任意の方向に対して感度を調節できる。結果として、単一の応力センサを備える半導体装置において、検出できる応力の範囲をより広げることができる。
【００６３】
また、例えば、左部静止静電力Ｆｓｌと右部静止静電力Ｆｓｒとが異なる大きさとなるように、または、上部静止静電力Ｆｓｕと下部静止静電力Ｆｓｂとが異なる大きさとなるように、各電極板への給電を設定する。これにより、静止状態における錘部ＷＧに対して、第１方向Ｄ１または第２方向Ｄ２に沿って、等方的に相殺されない静電力を作用させることができる。
【００６４】
一般的に、加速度センサなどの応力センサを製造する過程では、半導体基板の加工精度上、寸法にばらつきを生じる。即ち、静止状態において、既に構造のゆがみを有している場合がある。これにより、静止状態であっても、錘部ＷＧには変位が生じる。静止状態において錘部ＷＧが変位を有していては、加速度運動によって作用する慣性力の大きさを正確に検出することが困難である。これに対し、本実施の形態２の加速度センサＡＳ３では、上記のように、静止状態における錘部ＷＧに対して相殺されない静電力を作用させることで、静止状態の錘部ＷＧの変位を補正することができる。これにより、加速度運動を受けた後に錘部ＷＧに作用する静電力を、より正確に制御できるようになる。結果として、単一の応力センサを備える半導体装置において、検出できる応力の範囲をより広げることができる。
【００６５】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、静電力を作用させるための電極板を備えた応力センサの他の例として、圧力センサを示す。図１０には、本実施の形態３の圧力センサＰＳ１において、外部から圧力が加えられていない初期状態の断面図を示す。
【００６６】
本実施の形態３の圧力センサＰＳ１は、例えば単結晶シリコンを主体とする半導体基板１を加工して形成される。半導体基板１に関しては、上記実施の形態１，２の加速度センサＡＳ１〜ＡＳ３などと同様である。以下では、本実施の形態３の圧力センサＰＳ１の構造を詳しく説明する。
【００６７】
本実施の形態３の圧力センサＰＳ１は、半導体基板１からなる外郭部ＢＤを有する。外郭部ＢＤは、中空かつ上面が開放されたような形状となっている。そして、この外郭部ＢＤの開放された上面を塞ぐようにして、半導体基板１の薄肉部からなる天板部ＬＤが配置されている。これら外郭部ＢＤと天板部ＬＤとは、同一の半導体基板１からなる一体的な部材である。以上の構成は、例えば配線基板や封止板などの基板２の主面上に配置されている。
【００６８】
ここで、天板部ＬＤは、半導体基板１の薄肉部からなるため、外部からの応力に対して変形し易い。特に、天板部ＬＤと外郭部ＢＤとの境界において、変形に伴う構造のひずみは最も大きくなる。そこで、この外郭部ＢＤと天板部ＬＤとの境界にピエゾ素子ＰＤ２が配置されている。本実施の形態３の圧力センサＰＳ１のピエゾ素子ＰＤ２の構成は、設置されている場所（外郭部ＢＤと天板部ＬＤとの境界）を除いては、上記実施の形態１，２の加速度センサＡＳ１〜ＡＳ３のピエゾ素子ＰＤ１と同様である。これにより、本実施の形態３の圧力センサＰＳ１の天板部ＬＤに対して外部から圧力が作用され、天板部ＬＤが変形することでピエゾ素子ＰＤ２に歪みが生じた場合、その歪みに応じた出力電圧を検出できる。
【００６９】
以上の構成は、一般的な圧力センサＰＳ１の構造とほぼ同様である。一方、本実施の形態３の圧力センサＰＳ１は、上記に加えて、以下のような構成を有する。
【００７０】
即ち、天板部ＬＤの主面のうち、外郭部ＢＤ内を向く面である裏面ｒ１には、第１電極板ＥＰ３が形成されている。本実施の形態３の圧力センサＰＳ１の第１電極板ＥＰ３の構成は、設置されている場所（天板部ＬＤの裏面ｒ１）を除いては、上記実施の形態１，２の加速度センサＡＳ１〜ＡＳ３の第１電極板ＥＰ１と同様である。更に、外郭部ＢＤの内部に第２電極板ＥＰ４が配置されている。本実施の形態３の圧力センサＰＳ１の第２電極板ＥＰ４の構成は、上記実施の形態１，２の加速度センサＡＳ１〜ＡＳ３の第２電極板ＥＰ２と同様である。本実施の形態３の第２電極板ＥＰ４は、第１電極板ＥＰ３と同一面内になく、各電極板ＥＰ３，ＥＰ４面が対向するようにして配置されている。特に、上記実施の形態１の説明と同様、本実施の形態３においても、第１電極板ＥＰ３と第２電極板ＥＰ４とは互いに平行になるように、対向して配置されている方がより好ましい。そのため、天板部ＬＤの裏面ｒ１に配置された第１電極板ＥＰ３に対して、平行に対向するように、外郭部ＢＤ内の基板２の主面に配置されている。
【００７１】
ここで、第１電極板ＥＰ３と第２電極板ＥＰ４とに対して、それぞれ独立して電気的に導通することで、静電力Ｆｑを作用させることができる。例えば、両電極板ＥＰ３，ＥＰ４を異極性に帯電させた場合、互いの電極板ＥＰ３，ＥＰ４間には引力の静電力Ｆｑが作用する。同極性に帯電させた場合はその逆である。
【００７２】
図１１に示すように、天板部ＬＤに対して外部から圧力ＦＰが印加されると、天板部ＬＤはその圧力ＦＰの方向に撓む。そして、この天板部ＬＤの撓みによって歪んだピエゾ素子ＰＤ２は歪み量に応じた電圧変化を出力し、これにより、圧力ＦＰを検出できる。ここで、本実施の形態３の圧力センサＰＳ１では、天板部ＬＤの裏面に第１電極板ＥＰ３を配置しており、圧力ＦＰと同じ方向の静電力Ｆｑが作用している。従って、天板部ＬＤには、単に圧力ＦＰが作用しているだけの場合よりも、より大きな応力が作用していることになる。これにより、天板部ＬＤの撓み量はより大きくなる。初期状態において、両電極板ＥＰ３，ＥＰ４を同極性に帯電させた場合は、第１電極板ＥＰ３には、圧力ＦＰの方向とは反対方向を向く静電力Ｆｑが作用することになる。即ち、この場合、天板部ＬＤの撓み量はより小さくなる。
【００７３】
このように、両電極板ＥＰ３，ＥＰ４を異極性に帯電させた場合、より柔らかい構造の圧力センサＰＳ１とすることができ、両電極板ＥＰ３，ＥＰ４を同極性に帯電させた場合、より硬い構造の圧力センサＰＳ１とすることができる。即ち、本実施の形態３の圧力センサＰＳ１によれば、形状の変更を伴わずに感度を調節できる。更に、作用させる静電力Ｆｑの大きさは、両電極板ＥＰ３，ＥＰ４に印加する電圧によって制御できるから、一つの圧力センサＰＳ１において、圧力の検出範囲を任意に変えることができる。結果として、単一の応力センサを備える半導体装置において、検出できる応力の範囲をより広げることができる。
【００７４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、例えば各種精密機械、自動車、航空機、携帯端末機器、玩具などにおいて、動作によって作用する応力の検出を行うために必要な半導体装置の産業分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１である半導体装置において、上は平面図であり、下はＡ１−Ａ１線に沿って矢印方向に見た断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１である半導体装置の静止状態を示す説明図である。
【図３】図２の半導体装置が加速度運動を施された状態を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１である半導体装置の他の静止状態を示す説明図である。
【図５】図４の半導体装置が加速度運動を施された状態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１の変形例である半導体装置を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２である半導体装置の平面図である。
【図８】図７に示した半導体装置のＡ２−Ａ２線に沿って矢印方向に見た断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２である半導体装置の静止状態を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態３である半導体装置の初期状態を示す説明図である。
【図１１】図１０の半導体装置が応力を受けた状態を示す説明図である。
【図１２】本発明者が検討した半導体装置の平面図である。
【図１３】図１２に示した半導体装置のＡｘ−Ａｘ線に沿って矢印方向に見た断面図である。
【図１４】本発明者が検討した半導体装置の動作中の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  半導体基板
２  基板
ＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３  加速度センサ
ＢＤ  外郭部
Ｄ１  第１方向
Ｄ２  第２方向
ＤＦ  可撓部
ＥＰ１，ＥＰ３  第１電極板
ＥＰ１Ｂ  下部第１電極板
ＥＰ１Ｌ  左部第１電極板
ＥＰ１Ｒ  右部第１電極板
ＥＰ１Ｕ  上部第１電極板
ＥＰ２，ＥＰ４  第２電極板
ＥＰ２Ｂ  下部第２電極板
ＥＰ２Ｌ  左部第２電極板
ＥＰ２Ｒ  右部第２電極板
ＥＰ２Ｕ  上部第２電極板
Ｆａ  順方向静電力
Ｆｃ  逆方向静電力
ＦＩ  慣性力
ＦＰ  圧力
Ｆｑ  静電力
Ｆｓ  静止静電力
Ｆｓｂ  下部静止静電力
Ｆｓｌ  左部静止静電力
Ｆｓｒ  右部静止静電力
Ｆｓｕ  上部静止静電力
ＬＤ  天板部
ＰＤ１，ＰＤ２  ピエゾ素子
ＰＳ１  圧力センサ
ｒ１  裏面
ＷＧ  錘部
【図１】
2009250646.tif 000003
【図２】
2009250646.tif 000004
【図３】
2009250646.tif 000005
【図４】
2009250646.tif 000006
【図５】
2009250646.tif 000007
【図６】
2009250646.tif 000008
【図７】
2009250646.tif 000009
【図８】
2009250646.tif 000010
【図９】
2009250646.tif 000011
【図１０】
2009250646.tif 000012
【図１１】
2009250646.tif 000013
【図１２】
2009250646.tif 000014
【図１３】
2009250646.tif 000015
【図１４】
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