(57)【要約】【課題】複数軸方向の加速度を一つの素子で測定することができる小型化に適した磁気式加速度センサを提供すること。【解決手段】本発明の磁気式加速度センサは、主面を有する第１基板１１と、前記第１基板１１に形成されたＧＭＲ素子１１１と、前記第１基板１１との間でキャビティ１３を形成するように前記第１基板１１の主面上に接合されており、前記ＧＭＲ素子１１１と対向するようにハード磁性層を有する錘１２２及びこの錘１２２を揺動可能に支持する梁１２３を持つ第２基板１２と、を具備し、前記錘１２２は、被測定軸方向である第１及び第２軸方向毎にそれぞれ２つ設けられており、力が加わることにより、前記梁１２３を軸とする前記錘１２２の揺動に応じた前記ＧＭＲ素子１１１の磁気抵抗の変化で加速度を測定することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有する第１基板と、前記第１基板に形成された磁気抵抗効果素子と、前記第１基板との間でキャビティを形成するように前記第１基板の主面上に接合されており、前記磁気抵抗効果素子と対向するようにハード磁性層を有する錘及びこの錘を揺動可能に支持する梁を持つ第２基板と、を具備し、前記錘は、被測定軸方向である第１及び第２軸方向毎にそれぞれ２つ設けられており、力が加わることにより、前記梁を軸とする前記錘の揺動に応じた前記磁気抵抗効果素子の磁気抵抗の変化で加速度を測定することを特徴とする磁気式加速度センサ。
【請求項２】
被測定軸方向毎に設けられたそれぞれの錘のハード磁性層に対向する磁気抵抗効果素子と、固定抵抗素子とでブリッジ回路を構成することを特徴とする請求項１記載の磁気式加速度センサ。
【請求項３】
前記第１及び第２軸方向における前記磁気抵抗効果素子の磁気抵抗の変化から被測定軸方向である第３軸方向の磁気抵抗変化を求めることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気式加速度センサ。
【請求項４】
前記梁は、幅１０μｍ〜１００μｍ、長さ３５０μｍ〜９００μｍ、厚さ２μｍ〜１０μｍを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁気式加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁力を用いて加速度を検知する磁気式加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
加速度を検出するセンサとして、例えば磁気式加速度センサがある。この磁気式加速度センサにおいては、錘に磁気抵抗効果素子が配設され、その錘に対向する基板にハード磁性層を用いて形成した磁石が配設されており、錘に力が加わると錘が揺動し、これにより基板上の磁石と錘上の磁気抵抗効果素子との間隔が変わる。この間隔の変化により磁気抵抗効果素子に印加される磁界が変化し、この磁界の変化に基づく磁気抵抗効果素子の磁気抵抗の変化を利用して加速度の変化を検出する。
【０００３】
このような磁気式加速度センサとしては、錘を片持ち梁で支持する構成のものがある。このような構成は、例えば、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平９−２０３７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した磁気式加速度センサにおいては、錘を片持ち梁で支持する構成であるために、１軸方向の加速度しか測定することができない。このため、複数軸方向の加速度を測定するためには、同じ構成のセンサを被測定方向分だけ準備する必要があり、小型化に不向きな構成である。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数軸方向の加速度を一つの加速度センサで測定することができる小型化に適した磁気式加速度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の磁気式加速度センサは、主面を有する第１基板と、前記第１基板に形成された磁気抵抗効果素子と、前記第１基板との間でキャビティを形成するように前記第１基板の主面上に接合されており、前記磁気抵抗効果素子と対向するようにハード磁性層を有する錘及びこの錘を揺動可能に支持する梁を持つ第２基板と、を具備し、前記錘は、被測定軸方向である第１及び第２軸方向毎にそれぞれ２つ設けられており、力が加わることにより、前記梁を軸とする前記錘の揺動に応じた前記磁気抵抗効果素子の磁気抵抗の変化で加速度を測定することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、梁に対して揺動可能であり、２つの軸方向の測定をするための錘を有して、２つの軸方向の力に対して変位可能な構成となっているので、２軸方向の加速度を測定することができる。このため、本発明の磁気式加速度センサは、一つのセンサにより、複数軸方向の加速度を測定することができるので、小型化に適した構成である。
【０００８】
本発明の磁気式加速度センサにおいては、被測定軸方向毎に設けられたそれぞれの錘のハード磁性層に対向する磁気抵抗効果素子と、固定抵抗素子とでブリッジ回路を構成することが好ましい。
【０００９】
本発明の磁気式加速度センサにおいては、前記第１及び第２軸方向における前記磁気抵抗効果素子の磁気抵抗の変化から被測定軸方向である第３軸方向の磁気抵抗変化を求めることが好ましい。
【００１０】
本発明の磁気式加速度センサにおいては、前記梁は、幅１０μｍ〜１００μｍ、長さ３５０μｍ〜９００μｍ、厚さ２μｍ〜１０μｍを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の磁気式加速度センサによれば、主面を有する第１基板と、前記第１基板に形成された磁気抵抗効果素子と、前記第１基板との間でキャビティを形成するように前記第１基板の主面上に接合されており、前記磁気抵抗効果素子と対向するようにハード磁性層を有する錘及びこの錘を揺動可能に支持する梁を持つ第２基板と、を具備し、前記錘は、被測定軸方向である第１及び第２軸方向毎にそれぞれ２つ設けられており、力が加わることにより、前記梁を軸とする前記錘の揺動に応じた前記磁気抵抗効果素子の磁気抵抗の変化で加速度を測定するので、複数軸方向の加速度を一つの素子で測定することができる小型化に適した磁気式加速度センサを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る磁気式加速度センサの側面図である。図１に示す磁気式加速度センサ１は、ＧＭＲ素子１１１及び固定抵抗素子１１２を有する第１基板１１と、ＧＭＲ素子１１１と対向するようにハード磁性層で構成された磁石１２１を有し、力が加わることにより揺動する錘１２２を有する第２基板１２とから主に構成されている。第１基板１１と第２基板１２とは接合されており、両基板１１，１２間でキャビティ１３が形成されている。
【００１３】
第１基板１１は、互いに対向する一対の主面を有しており、一方の主面には凹部が形成されてＩＣ１１３が搭載されている。そして、このＩＣ１１３上に磁気抵抗効果素子であるＧＭＲ（Giant MagnetoResistance）素子１１１及び固定抵抗素子１１２が実装されている。また、ＧＭＲ素子１１１及び固定抵抗素子１１２は、配線１１４により電気的に接続されており、この配線１１４がキャビティ１３外に引き出されて、第１基板１１上の電極パッド１１５に電気的に接続されている。
【００１４】
第２基板１２は、複数（ここでは４つ）の錘１２２と、この錘１２２を揺動可能に支持する梁１２３を有する。第２基板１２においては、一方の主面（図１において上面）側に梁１２３が設けられている。この梁１２３は結合部１２４を有しており、この結合部１２４に４つの錘１２２がそれぞれ揺動可能に連結されている。この４つの錘１２２は、被測定軸方向である第１及び第２軸方向（Ｘ軸及びＹ軸方向）毎にそれぞれ２つ割り当てられている。すなわち、錘１２２ｂ，１２２ｄがＸ軸方向の測定をするための錘を構成し、錘１２２ａ，１２２ｃがＹ軸方向の測定をするための錘を構成する。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、平面視において、梁１２３の結合部１２４は第２基板１２のほぼ中央に配置されており、結合部１２４から４方向に延在するようになっている。このように４つの錘１２２が梁１２３の結合部１２４に揺動可能に連結されているので、力が加わることにより、梁１２３を軸として錘１２２が揺動するようになっている。
【００１６】
図３は、本発明の実施の形態に係る磁気式加速度センサにおける第２基板を示す斜視図であり、（ａ）は第２基板全体を示す図であり、（ｂ）は第２基板の錘と梁を示す図であり、（ｃ）は梁を示す拡大図である。
【００１７】
第２基板１２は、図３（ａ）に示すように、錘部収容領域を有する外枠１２ａを有する。この錘部収容領域には、４つの錘１２２が配置されている。この錘１２２は、図３（ｂ）に示すように、梁１２３に結合されている。具体的には、梁１２３の中央部に配される結合部１２４に錘１２２の上端部が部分的に結合されている。また、梁１２３の端部１２５が外枠１２ａと結合されて図３（ａ）に示すように構成される。
【００１８】
梁１２３の幅Ｗは、錘の変位量及びＧＭＲ素子の感度などを考慮して、１０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。梁１２３の長さＬは、錘の変位量及びＧＭＲ素子の感度などを考慮して、３５０μｍ〜９００μｍであることが好ましい。梁１２３の厚さＴは、錘の変位量及びＧＭＲ素子の感度などを考慮して、２μｍ〜１０μｍであることが好ましい。
【００１９】
第１基板におけるＧＭＲ素子１１１及び固定抵抗素子１１２の配置は、例えば図２（ｂ）に示すようになる。すなわち、Ｘ軸方向に感度を持つＧＭＲ素子１１１ｂ，１１１ｄは、第１基板１１の錘１２２の投影された領域においてＸ軸方向で離して配置される。図２（ｂ）においては、ＧＭＲ素子１１１ｂを第１基板１１の錘１２２ｂの投影された領域における右端に配置し、ＧＭＲ素子１１１ｄを第１基板１１の錘１２２ｄの投影された領域における左端に配置する。また、Ｙ軸方向に感度を持つＧＭＲ素子１１１ａ，１１１ｃは、第１基板１１の錘１２２の投影された領域においてＹ軸方向で離して配置される。図２（ｂ）においては、ＧＭＲ素子１１１ａを第１基板１１の錘１２２ａの投影された領域における上端に配置し、ＧＭＲ素子１１１ｃを第１基板１１の錘１２２ｃの投影された領域における下端に配置する。
【００２０】
固定抵抗素子１１２は、それぞれのＧＭＲ素子１１１の近傍に配置される。したがって、図２（ｂ）に示すように、第１基板１１の錘１２２の投影された領域にそれぞれＧＭＲ素子１１１と固定抵抗素子１１２とが設けられている。なお、ＧＭＲ素子１１１と固定抵抗素子１１２との間の位置関係については、ＧＭＲ素子１１１と磁石１２１とが対向する位置に配置されていれば特に制限はない。
【００２１】
第２基板１２において錘１２２には、ＧＭＲ素子１１１と対向するように、ハード磁性層で構成された磁石１２１が形成されている。すなわち、ＧＭＲ素子１１１ａ〜１１１ｄに対向する錘１２２における位置にそれぞれ磁石１２１ａ〜１２１ｄが形成されている。なお、ハード磁性層を構成する材料としては、ＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金などを挙げることができる。
【００２２】
このような磁気式加速度センサ１においては、磁石１２１ｂ，ＧＭＲ素子１１１ｂで構成される磁気検知部と、磁石１２１ｄ，ＧＭＲ素子１１１ｄで構成される磁気検知部とでＸ軸方向の加速度を検知し、磁石１２１ａ，ＧＭＲ素子１１１ａで構成される磁気検知部と、磁石１２１ｃ，ＧＭＲ素子１１１ｃで構成される磁気検知部とでＹ軸方向の加速度を検知するようになっている。
【００２３】
ＧＭＲ素子１１１ａ〜１１１ｄは、図４に示すように、第１基板１１上に下から順に、ＩｒＭｎやＰｔＭｎなどで形成された反強磁性層１１１１、ＮｉＦｅやＣｏＦｅなどの強磁性材料で形成された固定磁性層１１１２、Ｃｕなどで形成された非磁性材料層１１１３及びＮｉＦｅやＣｏＦｅなどの強磁性材料で形成されたフリー磁性層１１１４の積層構造を有する。図４に示す形態においては、反強磁性層１１１１の下に結晶配向を整えるためにＮｉＦｅＣｒあるいはＣｒで形成されたシード層１１１５が設けられているが、シード層１１１５は必須ではない。
【００２４】
また、フリー磁性層１１１４の上には、Ｔａなどで形成された保護層１１１６が形成されている。ＧＭＲ素子１１１ａ〜１１１ｄでは、反強磁性層１１１１と固定磁性層１１１２とが接して形成されているため、磁場中で熱処理を施すことにより反強磁性層１１１１と固定磁性層１１１２との間の界面に交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じ、固定磁性層１１１２の磁化方向１１１２ａは一方向に固定される。図４では、磁化方向１１１２ａは図示Ｘ１方向に固定される。
【００２５】
一方、フリー磁性層１１１４の磁化方向１１１４ａは、例えば、図４の形態では、固定磁性層１１１２の磁化方向１１１２ａと反平行に揃えられている。すなわち、磁化方向１１１４ａは図示Ｘ２方向に向けられる。フリー磁性層１１１４は、固定磁性層１１１２のように磁化固定されておらず外部磁場により磁化方向は変動する。
【００２６】
ハード磁性層から発せられる外部磁場のうち、磁気抵抗効果素子を構成する各層の膜面と平行な方向に向く水平磁場Ｈが図４に示すように図示Ｘ１方向に作用すると、フリー磁性層１１１４の磁化方向１１１４ａが変動し、固定磁性層１１１２の磁化方向１１１２ａとフリー磁性層１１１４の磁化方向１１１４ａの関係で電気抵抗が変化する。これはスピンバルブ型の巨大磁気抵抗（Giant  MagnetoResistance）効果と呼ばれ、巨大磁気抵抗効果を発現させるには、上記のような反強磁性層１１１１、固定磁性層１１１２、非磁性材料層１１１３及びフリー磁性層１１１４の４層基本構造が必要となる。また、磁気抵抗効果素子として、ＧＭＲ素子１１１ａ〜１１１ｄでなく、トンネル磁気抵抗効果を有するトンネル磁気抵抗（Tunnel  MagnetoResistance:ＴＭＲ）素子を用いても良い。ＴＭＲ素子の場合には、非磁性材料層１１１３がトンネル障壁の材料である酸化アルミニウムや酸化マグネシウムなどの非磁性絶縁材料に置き換えられる。
【００２７】
ハード磁性層で構成された磁石１２１は、その中心を含む領域でプラトー領域を含む磁場強度分布を持つために十分な着磁方向の幅を有することが好ましい。ここで、磁石１２１の着磁方向の幅による磁場強度分布についてのシミュレーションを行った。シミュレーションは、磁石１２１として、長さ２５μｍ、厚さ２００ｎｍのＣｏＰｔ磁石を用い、着磁方向の幅を変えて、さらにそれぞれの幅に対してＧＭＲ素子１１１と磁石１２１との間の最短距離（Ｚ軸方向の距離）を変えて行った。シミュレーション結果を図５（ａ）〜（ｅ）に示す。図５（ａ）は幅が５μｍである場合を示し、図５（ｂ）は幅が１０μｍである場合を示し、図５（ｃ）は幅が１５μｍである場合を示し、図５（ｄ）は幅が５０μｍである場合を示し、図５（ｅ）は幅が８０μｍである場合を示す。
【００２８】
図５から分かるように、磁石１２１の幅が大きくなるにつれて磁場強度が小さくなっている。これは、磁化方向の幅は全体的な磁気モーメント（磁場強度分布の規模）には影響するが、磁化を持つ断面積は一定であり、電気力線の絶対数は変わらないままに、より遠距離へ分布を広げようとするために部分的な磁束密度が小さくなるためであると考えられる。また、図５から分かるように、磁石１２１の幅が大きくなると、磁場強度分布に落ち込み領域Ａが広くなる。このような落ち込み領域Ａが広く存在すると、感度良く磁気抵抗を検出できる中央領域で検出ができなくなってしまうので好ましくない。このため、磁場強度分布において、図５（ａ）〜（ｃ）に示すようなプラトー領域（略平坦領域）Ｐを有するように幅やＧＭＲ素子１１１と磁石１２１との間の最短距離（Ｚ軸方向の距離）を設定する。例えば、磁石１２１の着磁方向の幅は、５μｍ〜１５μｍであることが好ましい。なお、本発明において、プラトー領域とは、略平坦な領域をいい、完全に平坦でなくても、実質的に加速度検出を行うことができる範囲において略平坦な領域を含むものとする。
【００２９】
このように、本発明においては、磁石１２１の着磁方向の幅を最適にすることにより、磁石１２１直下の磁場強度を大きくして、ＧＭＲ素子１１１の抵抗変化を大きくとることができる。これにより、加速度検出感度を高くすることができ、精度の高い加速度検出を行うことが可能となる。
【００３０】
次に、ＧＭＲ素子１１１と磁石１２１との間の距離による抵抗についての原理実験を行った。原理実験は、磁石１２１の着磁方向の幅を２０μｍとし、ＧＭＲ素子１１１の幅を６μｍとして行った。まず、図６（ａ）に示すＧＭＲ素子１１１と磁石１２１との間の位置関係において、両者の中心を合わせた状態で両者間の距離を広くしていくと、図６（ｂ）に示すように、抵抗Ｒは、距離１．０μｍあたりから上昇し、距離７．０μｍあたりから飽和する。このような結果から、ＧＭＲ素子１１１と磁石１２１との間の距離に最適な範囲があることが分かる。したがって、ＧＭＲ素子１１１と磁石１２１との間の距離（Ｚ軸方向の距離）は、１μｍ〜７μｍであることが好ましい。
【００３１】
また、図６（ａ）に示すＧＭＲ素子１１１と磁石１２１との間の位置関係において、Ｘ軸方向に両者の位置をずらしていくと、図６（ｃ）に示すような抵抗変化を示す。したがって、図６（ｃ）に示すように、磁石１２１によるＧＭＲ素子１１１の磁気抵抗変化曲線におけるプラトー領域Ｑの幅と略等しくＧＭＲ素子の幅Ｌを設定することが好ましい。このように設定することにより、ＧＭＲ素子１１１と磁石１２１との間の位置ずれのマージンを向上することが可能となる。
【００３２】
このように、本発明においては、磁石１２１の着磁方向の幅が５μｍ〜１５μｍであり、磁石１２１とＧＭＲ素子１１１との間の距離が１μｍ〜７μｍであることが好ましい。
【００３３】
本発明の磁気式加速度センサ１においては、被測定軸方向毎に設けられたそれぞれの錘１２２のハード磁性層で構成された磁石１２１に対向するＧＭＲ素子１１１と固定抵抗素子１１２とでブリッジ回路を構成する。ここでは、図７に示すように、Ｘ軸方向の磁気検知部の２つのＧＭＲ素子１１１ｂ，１１１ｄ及び２つの固定抵抗素子１１２ｂ，１１２ｄでブリッジ回路を構成し、Ｙ軸方向の磁気検知部の２つのＧＭＲ素子１１１ａ，１１１ｃ及び２つの固定抵抗素子１１２ａ，１１２ｃでブリッジ回路を構成する。このような構成においては、磁気式加速度センサ１に力が加わることにより、錘１２２が梁１２３を軸として互いに直交する２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）方向に変位することに応じたＧＭＲ素子１１１ａ〜１１１ｄの磁気抵抗の変化で加速度を測定することができる。すなわち、各軸方向用の２つのＧＭＲ素子及び２つの固定抵抗素子をブリッジ回路に構成することにより、錘１２２が変位すると、ＧＭＲ素子の磁気抵抗の変化で出力電圧が変化する。このため、その出力電圧から錘１２２の位置、すなわち錘１２２の変位量を検出する（例えば、△ｘ、△ｙ）ことができる。
【００３４】
上記のようにして２軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）の加速度を検出する。また、もう一つの軸方向（Ｚ軸方向）の加速度については、２軸方向用のＧＭＲ素子１１１ａ〜１１１ｄの磁気抵抗の変化から求めることができる。すなわち、図１に示すような構成においては、鉛直方向（Ｚ軸方向）に力が加わると、Ｘ軸方向用の錘１２２ｂ，１２２ｄと、Ｙ軸方向用の錘１２２ａ，１２２ｃとは同じ方向に揺動することになる。これにより、ＧＭＲ素子１１１ａ〜１１１ｄにおける抵抗変化が同じ挙動を示すことになるので、この原理を利用してＺ軸方向の加速度を検出することが可能となる。このようにして、Ｚ軸方向用の出力は、Ｘ軸方向用の出力とＹ軸方向用の出力とに基づいて求める。
【００３５】
なお、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の感度と、Ｚ軸方向の感度とは、ほぼ同じにすることが好ましい。これにより、ほぼ同じ感度を持つ３軸用の磁気式加速度センサを実現することができる。この場合、錘のＺ軸方向の変位や磁石設置位置におけるあおり動作の変位量など考慮して、各構成部材のサイズを決定する。例えば、錘の重心位置を考慮して、錘の大きさを決定し、梁のサイズで変位量を調整することが望ましい。具体的には、錘の各辺が５０μｍの立方体の場合、梁は幅５０μｍ、長さ６５０μｍ、厚さ５μｍとすると、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸で同じ感度となる。
【００３６】
錘１２２の移動方向については、例えば、図８に示すようなシステムにより判別することができる。すなわち、中央演算処理装置２２と、メモリ２３と、外部記憶装置２４と、出力装置２５と、インターフェイスとを有する加速度検知システムに、本発明に係る加速度センサ１を接続し、錘が±Ｘ軸方向及び±Ｙ軸方向に移動したときの初期データを外部記憶装置２４に取り込んで、中央演算処理装置２２で演算処理することにより移動方向を判別することができる。なお、図８において、参照符号２１ａ，２１ｂは、それぞれＧＭＲ素子からのアナログ信号の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を示す。
【００３７】
このような構成を有する磁気式加速度センサ１においては、磁石１２１ａ〜１２１ｄによりＧＭＲ素子１１１ａ〜１１１ｄに磁界が印加されている。磁気式加速度センサ１に力が加わると、錘１２２が力に応じて変位する。これにより、磁石１２１ａ〜１２１ｄとＧＭＲ素子１１１ａ〜１１１ｄとの間隔が変わる。このとき、ＧＭＲ素子１１１ａ〜１１１ｄに印加される磁界が変化する。したがって、この磁界の変化に基づくＧＭＲ素子１１１ａ〜１１１ｄの磁気抵抗の変化をパラメータとして、その変化を加速度変化とすることができる。
【００３８】
すなわち、ＧＭＲ素子１１１ａ〜１１１ｄの各両端の一端を固定抵抗素子１１２ａ〜１１２ｄと同抵抗の測定用抵抗（図示せず）の一端と直列接続し、その測定用抵抗他端と、ＧＭＲ素子１１１ａ〜１１１ｄの各両端の他端との抵抗変化△ＲＧＭＲ素子１１１ａ〜１１１ｄを測定する。測定値は、中央演算処理装置２２において△Ｚを△Ｚ＝平均値（△ＧＭＲ素子１１１ａ＋△ＧＭＲ素子１１１ｂ＋△ＧＭＲ素子１１１ｃ＋△ＧＭＲ素子１１１ｄ）と算出する。この算出値をメモリ２３又は外部記憶装置２４に保持しておく。Ｘ方向の磁気抵抗出力△Ｘは、図７に示すハーフブリッジの出力△ｘとの関係を考慮して、△Ｘ＝△ｘ−２×△Ｚを中央演算処理装置２２で算出する。同様に、Ｙ方向の磁気抵抗出力△Ｙは、図７に示すハーフブリッジの出力△ｙとの関係を考慮して、△Ｙ＝△ｙ−２×△Ｚとなる。したがって、本実施の形態では、中央演算処理装置２２において、△Ｘ、△Ｙ及び△Ｚを３軸方向の磁気抵抗変化とする値を算出して出力装置２５へ出力する。もしくは、所定のテーブルに基づいて、△Ｘ、△Ｙ及び△Ｚを３軸方向の磁気抵抗変化を加速度として中央演算処理装置２２で変換演算し、出力装置２５へ出力する。
【００３９】
この磁気式加速度センサにおいては、梁１２３に対して揺動可能であり、２つの軸方向に感度を持つように設けられた錘１２２を有して、２つの軸方向の力に対して変位可能な構成となっているので、２軸方向の加速度を測定することができる。さらに、２軸方向の出力を用いてもう一つの軸方向の加速度を求めることができる。このため、本発明の磁気式加速度センサは、一つのセンサにより、複数軸方向の加速度を測定することができるので、小型化に適した構成である。
【００４０】
上記構成の磁気式加速度センサを製造する場合、まず、第１基板１１上に凹部を形成し、その凹部にＩＣ１１３を搭載する。そして、そのＩＣ１１３上にＧＭＲ素子１１１及び固定抵抗素子１１２を実装する。さらに、ＧＭＲ素子１１１及び固定抵抗素子１１２を図７に示すような回路構成になるように配線１１４及び電極パッド１１５を形成する。ＧＭＲ素子１１１及び固定抵抗素子１１２は、例えばスパッタリング、リフトオフにより形成する。配線１１４及び電極パッド１１５は、スパッタリング、フォトリソグラフィ、エッチングにより形成する。
【００４１】
次いで、第２基板１２に錘１２２及び梁１２３を形成する。例えば、シリコンのエッチングによりこれらの錘１２２及び梁１２３を一体に形成することができる。次いで、錘１２２におけるＧＭＲ素子１１１と対向する位置に、ハード磁性層で構成された磁石１２１を形成する。ハード磁性層は、錘１２２上にハード磁性材料を被着し、フォトリソグラフィ及びエッチングを行うことにより形成する。
【００４２】
次いで、第２基板１２の錘１２２に形成された磁石１２１が第１基板１１に形成されたＧＭＲ素子１１１と所定の間隔をおいて位置するようにして、第１基板１１と第２基板１２とを接合する。両基板１１，１２の接合については、ＧＭＲ素子１１１の耐熱性を考慮して、できるだけ低温、例えば常温で行うことが好ましい。このようにして図１に示す構成の磁気式加速度センサを作製することができる。
【００４３】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態で説明した数値、寸法、部材の位置関係、材質については特に制限はない。また、上記実施の形態で説明したプロセスについてはこれに限定されず、工程間の適宜順序を変えて実施しても良い。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係る磁気式加速度センサを示す側面図である。
【図２】（ａ）は図１に示す磁気式加速度センサの第２基板を示す平面図であり、（ｂ）は図１に示す磁気式加速度センサの第１基板を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る磁気式加速度センサにおける第２基板を示す斜視図であり、（ａ）は第２基板全体を示す図であり、（ｂ）は第２基板の錘と梁を示す図であり、（ｃ）は梁を示す拡大図である。
【図４】ＧＭＲ素子を説明するための図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、磁石の着磁方向の幅を変えたときの磁場強度分布を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、ＧＭＲ素子と磁石との間の距離を変えたときの抵抗変化を説明するための図である。
【図７】ＧＭＲ素子を用いたブリッジ回路を示す図である。
【図８】加速度の大きさと方向とを求める際のシステム構成を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  磁気式加速度センサ
１１  第１基板
１２  第２基板
１３  キャビティ
２１ａ，２１ｂ  Ａ／Ｄ変換器
２２  中央演算処理装置
２３  メモリ
２４  外部記憶装置
２５  出力装置
１１１，１１１ａ〜１１１ｄ  ＧＭＲ素子
１１２，１１２ａ〜１１２ｄ  固定抵抗素子
１１３  ＩＣ
１１４  配線
１１５  電極パッド
１２１ａ〜１２１ｄ  磁石
１２２ａ〜１２２ｄ  錘
１２３  梁
１２４  結合部
１１１１  反強磁性層
１１１２  固定磁性層
１１１３  非磁性材料層
１１１４  フリー磁性層
１１１５  シード層
１１１６  保護層
【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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