特許 6032407 加速度センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6032407

(24)【登録日】2016年11月4日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】加速度センサ

(51)【国際特許分類】

   G01P 15/18 20130101AFI20161121BHJP

   G01P 15/125 20060101ALI20161121BHJP

   G01P 15/08 20060101ALI20161121BHJP

   H01L 29/84 20060101ALI20161121BHJP

【ＦＩ】

   G01P15/18

   G01P15/125 Z

   G01P15/08 101D

   G01P15/08 102Z

   H01L29/84 Z

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-226509(P2012-226509)

(22)【出願日】2012年10月12日

(65)【公開番号】特開2014-77742(P2014-77742A)

(43)【公開日】2014年5月1日

【審査請求日】2015年7月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100142446

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 覚

(74)【代理人】

【識別番号】100141449

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 隆芳

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】岸本 慎一

(72)【発明者】

【氏名】上田 英喜

(72)【発明者】

【氏名】田浦 巧

(72)【発明者】

【氏名】吉田 仁

(72)【発明者】

【氏名】森 岳志

(72)【発明者】

【氏名】茨 伸行

(72)【発明者】

【氏名】江田 和夫

【審査官】 續山 浩二

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／０９０８４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１１−０５１９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０３２８１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−０６６２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１１３５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３６１１１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０１８０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３７８７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｐ １５／１８

Ｇ０１Ｐ １５／０８

Ｇ０１Ｐ １５／１２５

Ｈ０１Ｌ ２９／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対のビーム部を軸にして第１の可動電極を揺動させることにより、平面方向のうちの一方向であるＸ方向の加速度を検出するＸ検出部と、
一対のビーム部を軸にして第２の可動電極を揺動させることにより、平面方向のうちの一方向であって前記Ｘ方向と直交するＹ方向の加速度を検出するＹ検出部と、
一対以上のビーム部により保持された第３の可動電極を垂直方向に平行移動させることにより、垂直方向であるＺ方向の加速度を検出するＺ検出部と、を備え、
前記Ｘ検出部、前記Ｙ検出部及び前記Ｚ検出部を１チップ内に配置した加速度センサであって、
前記Ｚ検出部が中央に配置され、その両側に前記Ｘ検出部及び前記Ｙ検出部が配置され、
前記Ｘ検出部、前記Ｙ検出部及び前記Ｚ検出部を内包するフレーム部が第１の固定板及び第２の固定板により挟持された状態において、前記Ｚ検出部と前記Ｘ検出部及び前記Ｙ検出部との間のフレーム部のうち、前記Ｚ検出部のビーム部の付根領域が前記第１の固定板と分離され、
前記Ｚ検出部と前記Ｘ検出部及び前記Ｙ検出部との間のフレーム部のうち、前記Ｚ検出部を基準として前記付根領域に対称となる対称領域が前記第１の固定板と分離されたことを特徴とする加速度センサ。

【請求項2】

前記Ｘ検出部は、前記一対のビーム部を結ぶ直線を境界線として前記第１の可動電極の表面の一方側及び他方側に対向させて第１の固定電極を配置し、前記第１の可動電極と前記第１の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Ｘ方向の加速度を検出し、
前記Ｙ検出部は、前記一対のビーム部を結ぶ直線を境界線として前記第２の可動電極の表面の一方側及び他方側に対向させて第２の固定電極を配置し、前記第２の可動電極と前記第２の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Ｙ方向の加速度を検出し、
前記Ｚ検出部は、前記第３の可動電極の表面及び裏面に対向させて第３の固定電極を配置し、前記第３の可動電極と前記第３の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Ｚ方向の加速度を検出する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】

前記第３の可動電極の裏面に配置されている第３の固定電極が前記第３の可動電極とは分離された柱状の固定電極を通して前記第３の可動電極の一方側に引き出されてい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Ｘ検出部、前記Ｙ検出部、及び前記Ｚ検出部が直線状に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項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、加速度センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、外部から与えられる加速度を検出する加速度センサが知られている。例えば、質量体に設けられた電極と固定電極との間の静電容量の変化から質量体の変位を検出し、この質量体の変位に基づいて加速度を検出する。直交する３方向の加速度を櫛歯状のセンサを用いて検出するＭＥＭＳセンサも知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１０／０３２８１８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のＭＥＭＳセンサによれば、直交する３方向の加速度を検出することができるものの、より高い感度で加速度を検出することが望まれている。

【0005】

そこで、本発明は、直交する３方向の加速度の検出感度を向上させることのできる加速度センサを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、加速度センサであって、一対のビーム部を軸にして第１の可動電極を揺動させることにより、平面方向のうちの一方向であるＸ方向の加速度を検出するＸ検出部と、一対のビーム部を軸にして第２の可動電極を揺動させることにより、平面方向のうちの一方向であって前記Ｘ方向と直交するＹ方向の加速度を検出するＹ検出部と、一対以上のビーム部により保持された第３の可動電極を垂直方向に平行移動させることにより、垂直方向であるＺ方向の加速度を検出するＺ検出部と、を備え、前記Ｘ検出部、前記Ｙ検出部及び前記Ｚ検出部を１チップ内に配置した加速度センサであって、前記Ｚ検出部が中央に配置され、その両側に前記Ｘ検出部及び前記Ｙ検出部が配置され、前記Ｘ検出部、前記Ｙ検出部及び前記Ｚ検出部を内包するフレーム部が第１の固定板及び第２の固定板により挟持された状態において、前記Ｚ検出部と前記Ｘ検出部及び前記Ｙ検出部との間のフレーム部のうち、前記Ｚ検出部のビーム部の付根領域が前記第１の固定板と分離され、前記Ｚ検出部と前記Ｘ検出部及び前記Ｙ検出部との間のフレーム部のうち、前記Ｚ検出部を基準として前記付根領域に対称となる対称領域が前記第１の固定板と分離されたことを特徴とする。

【0007】

また、本発明において、前記Ｘ検出部は、前記一対のビーム部を結ぶ直線を境界線として前記第１の可動電極の表面の一方側及び他方側に対向させて第１の固定電極を配置し、前記第１の可動電極と前記第１の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Ｘ方向の加速度を検出してもよい。前記Ｙ検出部は、前記一対のビーム部を結ぶ直線を境界線として前記第２の可動電極の表面の一方側及び他方側に対向させて第２の固定電極を配置し、前記第２の可動電極と前記第２の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Ｙ方向の加速度を検出してもよい。前記Ｚ検出部は、前記第３の可動電極の表面及び裏面に対向させて第３の固定電極を配置し、前記第３の可動電極と前記第３の固定電極との間の静電容量の変化に基づいて前記Ｚ方向の加速度を検出してもよい。

【0008】

また、本発明において、前記第３の可動電極の裏面に配置されている第３の固定電極が前記第３の可動電極とは分離された柱状の固定電極を通して前記第３の可動電極の一方側に引き出されていてもよい。

【0009】

また、本発明において、前記Ｘ検出部、前記Ｙ検出部、及び前記Ｚ検出部が直線状に配置されていてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、直交する３方向の加速度の検出感度を向上させることのできる加速度センサを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、第１実施形態にかかる加速度センサを内蔵したパッケージの内部構成例を示す斜視図である。

【図2】図２は、第１実施形態にかかる加速度センサの分解斜視図である。

【図3】図３は、第１実施形態にかかる加速度センサの断面図であって、（ａ）はＸ検出部の断面図、（ｂ）はＺ検出部の断面図である。

【図4】図４は、第１実施形態にかかる加速度センサにおいて、Ｘ方向の加速度が印加されていない状態におけるＸ検出部の断面図である。

【図5】図５は、図４に示される状態においてＸ方向の加速度を検出する原理を説明するための図である。

【図6】図６は、第１実施形態にかかる加速度センサにおいて、Ｘ方向に１Ｇの加速度が印加された状態におけるＸ検出部の断面図である。

【図7】図７は、図６に示される状態においてＸ方向の加速度を検出する原理を説明するための図である。

【図8】図８は、第１実施形態にかかる加速度センサにおいて、Ｚ方向に１Ｇの加速度が印加された状態におけるＺ検出部の断面図である。

【図9】図９は、図８に示される状態においてＺ方向の加速度を検出する原理を説明するための図である。

【図10】図１０は、第２実施形態にかかる加速度センサの分解斜視図である。

【図11】図１１は、第２実施形態にかかる他の加速度センサの分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下では、同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

【0016】

（第１実施形態）
以下、図１〜図９を用いて、第１実施形態にかかる加速度センサの構成を説明する。

【0017】

〔適用例〕
図１は、第１実施形態にかかる加速度センサを内蔵したパッケージ３００の内部構成例を示す斜視図である。ここでは、基板５００に実装されたパッケージ３００の蓋を開けた状態を示している。この図に示すように、パッケージ３００には、加速度センサを収納するセンサチップ１００や、センサチップ１００からの出力に基づいて各種の演算を行うＡＳＩＣ２００等が搭載されている。パッケージ３００から端子４００が引き出され、基板５００に接続されている。

【0018】

〔加速度センサの構成〕
図２は、第１実施形態にかかる加速度センサの分解斜視図である。この加速度センサでは、ＸＹＺの３軸方向の加速度を検出する重りを１軸の加速度のみを検出する各軸個別の重りとして形成し、このような３軸方向の各重り（各センサ）を１チップ内に配置している。平面方向（ＸＹ方向）の加速度は、一対のねじりビームを軸にして重りをシーソー動作させることにより検出し、垂直方向（Ｚ方向）の加速度は、一対以上のビームにより保持された重りを垂直方向に平行移動させることにより検出するようにしている。

【0019】

具体的には、図２に示すように、センサ部１の上下面が上部固定板２ａと下部固定板２ｂにより挟持された構成となっている。センサ部１は、シリコンＳＯＩ基板等により形成され、上部固定板２ａと下部固定板２ｂは、ガラス等の絶縁体により形成されている。

【0020】

以下、センサ部１のうち、Ｘ方向の加速度を検出する部分を「Ｘ検出部１０」、Ｙ方向の加速度を検出する部分を「Ｙ検出部２０」、Ｚ方向の加速度を検出する部分を「Ｚ検出部３０」と呼ぶことにする。Ｘ方向は、平面方向のうちの一方向である。Ｙ方向は、平面方向のうちの一方向であってＸ方向と直交する方向である。Ｚ方向は、垂直方向である。

【0021】

Ｘ検出部１０は、一対のビーム部１２ａ，１２ｂを軸にして第１の可動電極１１を揺動させることによりＸ方向の加速度を検出する。すなわち、一対のビーム部１２ａ，１２ｂを結ぶ直線を境界線として第１の可動電極１１の表面の一方側及び他方側に対向させて第１の固定電極１３ａ，１３ｂを配置している。これにより、第１の可動電極１１と第１の固定電極１３ａ，１３ｂとの間の静電容量の変化に基づいてＸ方向の加速度を検出することができる。

【0022】

Ｙ検出部２０は、一対のビーム部２２ａ，２２ｂを軸にして第２の可動電極２１を揺動させることによりＹ方向の加速度を検出する。すなわち、一対のビーム部２２ａ，２２ｂを結ぶ直線を境界線として第２の可動電極２１の表面の一方側及び他方側に対向させて第２の固定電極２３ａ，２３ｂを配置している。これにより、第２の可動電極２１と第２の固定電極２３ａ，２３ｂとの間の静電容量の変化に基づいてＹ方向の加速度を検出することができる。

【0023】

Ｚ検出部３０は、二対のビーム部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄにより保持された第３の可動電極３１を垂直方向に平行移動させることによりＺ方向の加速度を検出する。すなわち、第３の可動電極３１の表面及び裏面に対向させて第３の固定電極３３ａ，３３ｂを配置している。これにより、第３の可動電極３１と第３の固定電極３３ａ，３３ｂとの間の静電容量の変化に基づいてＺ方向の加速度を検出することができる。

【0024】

Ｘ検出部１０とＹ検出部２０は互いに９０°回転させただけの同形状とし、これらを別形状のＺ検出部３０の両側に並べて１チップ内に配置している。すなわち、図２に示すように、フレーム部３には、３つの矩形枠１０ａ，２０ａ，３０ａが直線状に並んで形成されている。矩形枠１０ａには第１の可動電極１１が配置され、矩形枠２０ａには第２の可動電極２１が配置され、矩形枠３０ａには第３の可動電極３１が配置されている。第１〜第３の可動電極１１，２１，３１はいずれも矩形形状である。第１〜第３の可動電極１１，２１，３１と矩形枠１０ａ，２０ａ，３０ａの側壁部との間には所定サイズの隙間が空いた状態となっている。

【0025】

図３は、第１実施形態にかかる加速度センサの断面図であって、（ａ）はＸ検出部１０の断面を示し、（ｂ）はＺ検出部３０の断面を示している。Ｙ検出部２０の断面はＸ検出部１０と同様であるため、ここでは図示を省略している。

【0026】

まず、Ｘ検出部１０の断面は、図３（ａ）に示す通りである。すなわち、第１の可動電極１１の表面の対向する２辺の略中央部と矩形枠１０ａの側壁部とを一対のビーム部１２ａ，１２ｂで連結することにより、第１の可動電極１１がフレーム部３に対して揺動自在に支持されている。上部固定板２ａの第１の可動電極１１と対向する側には、ビーム部１２ａとビーム部１２ｂを結ぶ直線を境界線として第１の固定電極１３ａ，１３ｂが設けられている。第１の固定電極１３ａ，１３ｂは、第１の貫通電極１４ａ，１４ｂを用いて上部固定板２ａの上面（一方側）に引き出されている。第１の貫通電極１４ａ，１４ｂの材質は、シリコンやタングステン、銅等の導体であり、第１の貫通電極１４ａ，１４ｂを保持する周囲の材質は、ガラス等の絶縁体である。

【0027】

Ｙ検出部２０についても同様である。すなわち、第２の可動電極２１の表面の対向する２辺の略中央部と矩形枠２０ａの側壁部とを一対のビーム部２２ａ，２２ｂで連結することにより、第２の可動電極２１がフレーム部３に対して揺動自在に支持されている。上部固定板２ａの第２の可動電極２１と対向する側には、ビーム部２２ａとビーム部２２ｂを結ぶ直線を境界線として第２の固定電極２３ａ，２３ｂが設けられている。第２の固定電極２３ａ，２３ｂは、第２の貫通電極２４ａ，２４ｂを用いて上部固定板２ａの上面に引き出されている。第２の貫通電極２４ａ，２４ｂの材質は、シリコンやタングステン、銅等の導体であり、第２の貫通電極２４ａ，２４ｂを保持する周囲の材質は、ガラス等の絶縁体である。

【0028】

更に、Ｚ検出部３０の断面は、図３（ｂ）に示す通りである。すなわち、第３の可動電極３１の四隅と矩形枠３０ａの側壁部とを二対のＬ字形のビーム部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄで連結することにより、第３の可動電極３１が垂直方向に平行移動可能になっている。ビーム部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄの形状は特に限定されるものではないが、Ｌ字形にすれば、ビーム部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄを長くすることができる。上部固定板２ａの第３の可動電極３１と対向する側には第３の固定電極３３ａが設けられ、下部固定板２ｂの第３の可動電極３１と対向する側には第３の固定電極３３ｂが設けられている。第３の固定電極３３ａは、第３の貫通電極３４ａを用いて上部固定板２ａの上面に引き出されている。第３の固定電極３３ｂは、矩形領域３３ｂ１から突き出した突出領域３３ｂ２を備えている（図２参照）。突出領域３３ｂ２は、第３の可動電極３１とは分離された柱状の固定電極３４ｃに接続され、柱状の固定電極３４ｃは、上部固定板２ａに設けられた第３の貫通電極３４ｂに接続される構成となっている。これにより、柱状の固定電極３４ｃ及び第３の貫通電極３４ｂを用いて第３の固定電極３３ｂを上部固定板２ａの上面に引き出すことができる。第３の貫通電極３４ａ，３４ｂの材質は、シリコンやタングステン、銅等の導体であり、第３の貫通電極３４ａ，３４ｂを保持する周囲の材質は、ガラス等の絶縁体である。

【0029】

〔Ｘ方向の加速度検出〕
静電容量Ｃは、誘電率をε、電極の対向面積をＳ、電極の対向ギャップをｄとした場合、Ｃ＝εＳ／ｄにより算出することができる。加速度により可動電極が回転すると、対向ギャップｄが変化するため、静電容量Ｃが変化する。そこで、ＡＳＩＣ２００により差分容量（Ｃ１−Ｃ２、Ｃ５−Ｃ６）をＣＶ変換する。

【0030】

図４は、Ｘ方向の加速度が印加されていない状態におけるＸ検出部１０の断面を示している。この場合、図５に示すように、第１の可動電極１１と第１の固定電極１３ａ，１３ｂとの間の静電容量Ｃ１，Ｃ２は等しくなる。ＡＳＩＣ２００は、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２の差分値（Ｃ１−Ｃ２＝０）を算出し、Ｘ出力として出力する。

【0031】

図６は、Ｘ方向に１Ｇの加速度が印加された状態におけるＸ検出部１０の断面を示している。この場合、図７に示すように、第１の可動電極１１と第１の固定電極１３ａとの間の静電容量Ｃ１は寄生容量＋ΔＣとなり、第１の可動電極１１と第１の固定電極１３ｂとの間の静電容量Ｃ２は寄生容量−ΔＣとなる。ＡＳＩＣ２００は、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２の差分値（Ｃ１−Ｃ２＝２ΔＣ）を算出し、Ｘ出力として出力する。

【0032】

このように、Ｘ検出部１０は、静電容量の変化に基づいてＸ方向の加速度を検出するようになっている。Ｙ検出部２０がＹ方向の加速度を検出する原理も同様である。

【0033】

〔Ｚ方向の加速度検出〕
図８は、Ｚ方向に１Ｇの加速度が印加された状態におけるＺ検出部３０の断面を示している。この場合、図９に示すように、第３の可動電極３１と第３の固定電極３３ａとの間の静電容量Ｃ５は寄生容量＋ΔＣとなり、第３の可動電極３１と第３の固定電極３３ｂとの間の静電容量Ｃ６は寄生容量−ΔＣとなる。ＡＳＩＣ２００は、静電容量Ｃ５と静電容量Ｃ６の差分値（Ｃ５−Ｃ６＝２ΔＣ）を算出し、Ｚ出力として出力する。このように、Ｚ検出部３０は、静電容量の変化に基づいてＺ方向の加速度を検出するようになっている。

【0034】

以上説明したように、本実施形態にかかる加速度センサでは、Ｘ検出部１０、Ｙ検出部２０、及びＺ検出部３０を１チップ内に配置しているため、直交する３方向の加速度の検出感度を向上させることができる。すなわち、トーション及び平行移動の重りを採用しているため、特許文献１に記載されるような櫛歯状のセンサに比べて、同じ平面サイズでより重い重りを作成することができ、高い検出感度を得ることが可能となる。

【0035】

また、本実施形態にかかる加速度センサでは、ＸＹＺの３軸方向の加速度を検出する各重りを１軸の加速度のみを検出する各軸個別の重りとして形成している。そして、平面方向（ＸＹ方向）の加速度は、一対のねじりビームを軸にして重りをシーソー動作させることにより検出し、垂直方向（Ｚ方向）の加速度は、一対以上のビームにより保持された重りを垂直方向に平行移動させることにより検出するようにしている。複数チップによる３軸検出では、全チップの合計サイズが大きくなり、また、複数個のチップを実装する必要がある。それに対して、３軸方向の各センサを１チップ内に配置すれば、各センサの周辺領域を共通化することができるため、チップサイズの小型化及び実装するチップ数の低減を図ることが可能である。

【0036】

また、本実施形態にかかる加速度センサでは、Ｘ検出部１０は、一対のビーム部１２ａ，１２ｂを結ぶ直線を境界線として第１の可動電極１１の表面の一方側及び他方側に対向させて第１の固定電極１３ａ，１３ｂを配置している。これにより、第１の可動電極１１と第１の固定電極１３ａ，１３ｂとの間の静電容量の変化に基づいてＸ方向の加速度を検出することができる。また、Ｙ検出部２０は、一対のビーム部２２ａ，２２ｂを結ぶ直線を境界線として第２の可動電極２１の表面の一方側及び他方側に対向させて第２の固定電極２３ａ，２３ｂを配置している。これにより、第２の可動電極２１と第２の固定電極２３ａ，２３ｂとの間の静電容量の変化に基づいてＹ方向の加速度を検出することができる。更に、Ｚ検出部３０は、第３の可動電極３１の表面及び裏面に対向させて第３の固定電極３３ａ，３３ｂを配置している。これにより、第３の可動電極３１と第３の固定電極３３ａ，３３ｂとの間の静電容量の変化に基づいてＺ方向の加速度を検出することができる。

【0037】

このような構成によれば、２電極配置により差分容量を検出することができるため、寄生容量をキャンセルすることが可能である。すなわち、差分容量を検出しない方法では、検出電極間の容量以外に周囲の寄生容量が付加される。そのため、寄生容量部のノイズ影響が発生し、加速度に対する出力の安定性が悪くなる。それに対して、差分容量を検出する方法では、寄生容量がキャンセルされるため、寄生容量の影響を低減することができる。さらに、感度容量の増加量と減少量の差分計算により、直線性の向上を図ることが可能である。

【0038】

また、本実施形態にかかる加速度センサでは、第３の可動電極３１の裏面に配置されている第３の固定電極３３ｂが第３の可動電極３１とは分離された柱状の固定電極３４ｃを通して第３の可動電極３１の上面（一方側）に引き出されているため、実装時の電気接続を容易にすることが可能となる。すなわち、第３の固定電極３３ｂを下面から取り出す場合は、両面実装が必要となる。それに対して、第３の固定電極３３ｂを上面に引き出せば、全電極を上部固定板２ａの上面から取り出すことができるため、実装時の電気接続を容易にすることが可能となる。もちろん、加速度センサの小型化を図ることができるという効果もある。

【0039】

また、本実施形態にかかる加速度センサでは、Ｘ検出部１０、Ｙ検出部２０、及びＺ検出部３０が直線状に配置されている。このような配置によれば、加速度センサの小型化を図ることができる。

【0040】

また、本実施形態にかかる加速度センサでは、Ｚ検出部３０が中央に配置され、その両側にＸ検出部１０及びＹ検出部２０が配置されているため、応力状態が安定した構造を作成することができる。すなわち、Ｘ検出部１０とＹ検出部２０は同形状であるのに対して、Ｚ検出部３０は別形状であるため、配置によっては応力状態が不安定になる。それに対して、Ｘ検出部１０とＹ検出部２０は互いに９０°回転させただけの同形状とし、これらを別形状のＺ検出部３０の両側に配置すれば、応力状態が安定した構造を作成することができる。

【0041】

（第２実施形態）
ところで、Ｚ検出部３０に関しては対称構造になっていないため、温度が変化すると、異種材料である上部固定板２ａとの結合部に非対称な応力が発生する場合がある。このような場合、非対称な応力によりビーム部３２ａ，３２ｃが変形するため、温度による特性変化が発生する可能性がある。そこで、第２実施形態では、温度による特性変化を低減するため、以下の構成を採用している。

【0042】

図１０は、第２実施形態にかかる加速度センサの分解斜視図である。この図に示すように、Ｚ検出部３０とＸ検出部１０及びＹ検出部２０との間のフレーム部３のうち、Ｚ検出部３０の一対のビーム部３２ａ，３２ｃの付根領域３５ａ，３５ｂが他の領域と比較して僅かに低くなっている。そのため、フレーム部３を上部固定板２ａ及び下部固定板２ｂにより挟持しても、付根領域３５ａ，３５ｂが上部固定板２ａと分離されることになる。付根領域３５ａ，３５ｂと上部固定板２ａとの間の隙間のサイズは特に限定されるものではないが、温度が変化しても付根領域３５ａ，３５ｂと上部固定板２ａとが結合しない程度のサイズになっている。このような構成によれば、付根領域３５ａ，３５ｂと上部固定板２ａとが結合しないため、応力の影響が低減され、温度による特性変化を低減することが可能となる。

【0043】

図１１は、第２実施形態にかかる他の加速度センサの分解斜視図である。この図に示すように、Ｚ検出部３０とＸ検出部１０及びＹ検出部２０との間のフレーム部３のうち、Ｚ検出部３０を基準として付根領域３５ａ，３５ｂに対称となる対称領域３５ｃ，３５ｄが上部固定板２ａと分離されていてもよい。対称領域３５ｃの形状、面積、高さは付根領域３５ａと同程度であり、対称領域３５ｄの形状、面積、高さは付根領域３５ｂと同程度である。これにより、Ｚ検出部３０の周囲のフレーム部３が完全に対称構造になるため、上部固定板２ａとの結合部に発生する応力のアンバランスを抑制することができ、更に温度による特性変化を低減することが可能となる。

【0044】

以上説明したように、本実施形態にかかる加速度センサでは、フレーム部３が上部固定板２ａ及び下部固定板２ｂに挟持された状態において、付根領域３５ａ，３５ｂが上部固定板２ａと分離されている。これにより、付根領域３５ａ，３５ｂと上部固定板２ａとが結合しないため、応力の影響が低減され、温度による特性変化を低減することが可能となる。このような付根領域３５ａ，３５ｂを形成しても、Ｚ検出部３０が中央に配置され、その両側にＸ検出部１０及びＹ検出部２０が配置されているため、矩形枠３０ａ内の気密性を確保することができ、矩形枠３０ａにゴミ等が混入しない構成となっている。

【0045】

また、本実施形態における加速度センサでは、Ｚ検出部３０を基準として付根領域３５ａ，３５ｂに対称となる対称領域３５ｃ，３５ｄが上部固定板２ａと分離されている。これにより、Ｚ検出部３０の周囲のフレーム部３が完全に対称構造になるため、上部固定板２ａとの結合部に発生する応力のアンバランスを抑制することができ、更に温度による特性変化を低減することが可能となる。このような対称領域３５ｃ，３５ｄを形成しても、Ｚ検出部３０が中央に配置され、その両側にＸ検出部１０及びＹ検出部２０が配置されているため、矩形枠３０ａ内の気密性を確保することができ、矩形枠３０ａにゴミ等が混入しない構成となっている。

【0046】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記各実施形態では、第３の可動電極３１の四隅と矩形枠３０ａの側壁部とを二対のビーム部３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄで連結する構成を例示しているが、第３の可動電極３１の二隅と矩形枠３０ａの側壁部とを一対のビーム部３２ａ，３２ｃで連結するようにしてもよい。また、上部固定板２ａ、下部固定板２ｂ、センサ部１、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0047】

２ａ 上部固定板（第１の固定板）
２ｂ 下部固定板（第２の固定板）
３ フレーム部
１０ Ｘ検出部
１１ 第１の可動電極
１２ａ，１２ｂ 一対のビーム部
１３ａ，１３ｂ 第１の固定電極
２０ Ｙ検出部
２１ 第２の可動電極
２２ａ，２２ｂ 一対のビーム部
２３ａ，２３ｂ 第２の固定電極
３０ Ｚ検出部
３１ 第３の可動電極
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 一対以上のビーム部
３３ａ，３３ｂ 第３の固定電極
３４ｃ 柱状の固定電極
３５ａ，３５ｂ 付根領域
３５ｃ，３５ｄ 対称領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】