加速度传感器的制作方法

专利名称：加速度传感器的制作方法
加i^^^传感器本发明涉胁i^l传感器，特别是涉及静电电容型加i^l传感器。
技术背景作为用于检测J^^度方向的加i^L的加i^L传感器的原理之一，5^技术中存^测静电电^J^加逸变的变化的方法。作为利用该方法的加iiJL传 感器，例如，在日本专利特开平JP5-133976号公报中(第16页、图23和图24) 提出了具有M梁、惯'M量块、检测框、检测电极作为主要构成部分的加速 度传感器。该加i^l传感器具有1个检测框，该检测框具有与^N对置的面。在该 检测框的其中一个端^Ji，设有惯'M量块。另外，该检测框以能够以4* 梁为絲轴树的方^f皮支撑在l^Ji。另外，用于检测该絲<^多的检测电 ^li殳于^r测4医的下方。如糾如J^成的加ii;l传感器胁ljtl^度方向的加逸变，则在lf'l^t量体上将存^J^^l^r向的惯性力的作用。由于惯'赠量块i经在其中一端 "^Ji，即在狄面内方向离絲轴具有一定偏离的位置iUi，所以，该惯性 力作为绕^^轴的转矩作用于检测框，结果，检顶#1^1#^位移。因为^r测才I^^"测电极的距离由于该絲^^多而;l^变化，所以，由;^r测 才E^r测电极形成的电容器的静电电容U变化。才 该静电电容变化测^ 狄。对于上述惯'歸量块，通常受到向下的重力作用。因此，惯'1" 量^1向 检测框的转动轴下方^Li位移的状态。在该状态下，对加ii;l传感器;^基板面内方向且与Jiid4^轴交叉的方 向的加逸变时，对检测框的衝性力的作用点形成于转动轴的下方。另外，该惯 性力具有与#^轴正交的成分。因此，检测框受到绕转动轴的转矩作用而产生 絲^#。即，在沿着检测目标外的轴对加ii;l传感器胁加i^时，检测框也产生树錄另外，对于该加i^L传感器，^*^^#梁的角加歧时，检观讨匡^ 由于作用于惯'睹量块的惯性力而絲。另外，树该加i^L传感器胁角i^l时，检测框由于受到胁于惯'M 量块4Ui的离心力的影响《^可以转动。对于JJiiW技术中的加iH传感器而言，不能区别检测冲IA由于这样的 其它轴加狄、角加ii^和角狄而产生絲，还是检测框由于检测目标即基 ^fe^度方向的加逸变而产生转动。因此，存#逸变的抬-测误差变大这样的问 题。发明内容鉴于上述问题而提出本发明，本发明的目的在于提[种受其它轴加速 度、角加iH及角逸变的影响小的高精度的加i^L传感器。本发明的加i4;l传感器具有 、第1和第2M梁、第1和第2检测 框、多个检测电极、第1和第2连接梁、以及惯'M量块。第1扭阵梁能够绕第1 M轴M，并^LJL撑在1^上。第l检测框以能 够以第l滩轴为中心转动的方式，通过第1滩梁净idL撑在絲上。第2扭 转梁能够绕第2 42#轴扭阵，并^JL撑在^i^上。第2检测框以能够以第2扭 转轴为中心转动的方式，通过第2 ;W梁净iLiL撑^S4Ui。多个检测电^it过 静电电^"测第1和第2检测才斜目对狄的角度，以与第1和第2检测框的每 一个均相对置的方式形成于^Ji。第1连接梁在与第1扭转轴交U向着第1检测框的其中一端部的方向移动第14s^轴而得到的轴上连接到第l检测框。第2连接^沿与上逸方向相反的方向偏移第2 :W轴而得到的轴Ji^接到第2 检测框。惯'歸量块分别通鄉1和第2连接梁各自与第1和笫2检测才E^接， 釆用这种方式，可在J^f^r向;li^^多^k^LiL撑在^Ji。才娥本发明的加ii^传感器，第1连接M与第1 4H^轴交U向着第1 检测框的其中一端部的方向移动第1扭转轴而得到的轴Jiii接到第1检测框。到第2检测框。因此，在惯'^t量块在J^的厚庹方向产生^^多时，第1和第2检测才敏此反向地产生转动位移，而在性质量块倾斜或者在J^L的面内方向产生移位 时，第1和第2检测框在同一方向产生#^位移。因此，通过以仅^ 1和第2检测框的船t^向的^H^多的灵^tl提高 的方式iU检测电极，可以抑制对非检测目标方向的加iH的灵敏度(其它轴 灵狄)并摊以受到角i^^和角加狄的影响。通过参照附图^JS^涉;5UML明的下面的详^i兌明，本发明的上ii^雞 目的、特征、方面以及优点将变得明确。


图1为简要示出本发明实^r式l的加i4JL传感器的结构的餘阮图。 图2为沿着图i的n-n^1^的简要截面图。图3为简要示出对本发明实施方式1中的加:^1传感器沿着J^^^向 ^口向上方向的加il^时的样子的外M^面图，该截面位^t应图2的截面位置，本图中为了图示简洁而未图示出银泉。图4为说明本发明实施方式1中的加ii;l传感器的由第1和第2检测冲咏 检测电^fei斤形成的电絲的电连接的电路图。图5为简要示出树本发明实施方式1中的加^1传感器的惯'1" 量块的 重心;^p绕X轴的负角加^时的状态的截面图，截面位置和图2相同，本图 中为了图面简洁而未图示出第1和第2抬邻讨E^锚点以及检测电札图6是简要示出树械明实^T式1中的加i^l传感器于惯'&t量块重 心施加绕X轴的负的角加逸变时的状态的截面图，截面位置和图2相同，本图 中为了图面简洁而未图示出锚点。图7示出树本发明实施方式1中的惯'M量块重心^口具有Z轴方向的 正的成#Y轴方向的负的成分的角逸变时的状态，本图中为了图面简洁而未 图示出第1和第2;^测^^铺点以及^r测电极。图8为简要示出^t本发明实施方式l中的加i^L传感器的惯'f^t量块的截面图，截面位置和图2相同，本图中为了图面简洁而未图示出第1和第2检 测才^^错点以;51#~测电极。图9 图13是简要示出本发明实施方式1中的加^1传感器的制造方法的第1 第5步骤的截面图，该截面位置与图2的截面位勤目对应。图14为简要示出本发明实施方式2中的加:I^L传感器的结构的俯见图。 图15为沿着图14的XV-XV ^^的截面图。图16为简要示出本发明实施方式3中的加il^传感器的结构的俯阮图。 图17为简要示出本发明实^r式4中的加^1传感器的结构的條现图。 图18为简要示出本发明实论*式5中的加:i^l传感器的结构的俯阮图。 图19为简要示出本发明实^r式6中的加^JL传感器的结构的俯蚬图。 图20为用于说明本发明实施方式6中加iiJL传感器的由第1和第2检测 框、检测电^^斤形成的电g的电连接的电路图。图21为简要示出本发明实施方式7中的加i4;l传感器的结构的俯视图。 图22为简要示出对本发明实施方式7中的加i^l传感器沿着^^1^ 向施加向上方向的加i^变时的样子的部分截面图，该截面位置为沿着图21的 xxn-xxn线的位置，本图中为了图示简洁而未图示出锚点。另外，本图中第 2 42#轴的Z轴方向的位置与第2 42#梁的悬臂的位移相对应。图23为示出本发明实施方式7中的加i4^传感器的加i4^和输出电位之 间的关系的示意图。图24为简要示出本发明实施方式7的tb^例中的加^l传感器的结构的 舰图。图25为简要示出对本发明实施方式7的tb^例中的加^l传感器沿着基 ;tl^度方向施加向上方向的加逸变时的状态的部分截面图，该截面位置为沿着 图24的XXV-XXV线的位置，本图中为了图示简洁而未图示出银泉。另外，本 图中第2 42#轴的Z轴方向的位置与第2 :W梁的悬臂的位移相对应。图26为示出本发明实施方式7的》b^例中的加i^l传感器的加i^和输 出电位^之间的关系的示意图。图27为简要示出本发明实施方式8中的加i^JL传感器的结构的俯现图。图28为简要示出对本发明实施方式8中的加iiJL传感器沿着^i^fv^r 向施加向上方向的加逸变时的样子的部分截面图，该截面位置为沿着图27的 XXVffl-XXVffl线的位置，本图中为了图示简洁而未图示出锚点。另外，本图 中第2 ##轴的Z轴方向的位置与第2 4瑜梁的悬臂的^f多相对应。图29为简要示出本发明实施方式9中的加i^l传感器的结构的俯阮图。图30为简要示出对本发明实施方式9中的加ii;l传感器沿着^ijt^v1^ 向施加向上方向的加^1时的状态的部分截面图，该截面位置为沿着图29的 XXX-XXX线的位置，本图中为了图示简洁而未图示出锚点。M实施方式下面参照附图对本发明实施方式作出"i兑明。(实^r式1)首^W本实施方式的加:^1传感器的主要结构作出说明。 参照图1和图2，为了i兑明的方i更，引入坐标轴X轴、Y轴、Z轴。图l中，X轴为以沿M向的右方向为正向的轴，Y轴为以沿着纵向的上方向为正向的轴，Z轴为以垂直于纸面的上方为正向的轴。另外，Z轴的方向和作为本实施方式的加itA传感器测定目标的加M方向一致。本实施方式的加i^l传感器主J^有基fel、第l和第24s^梁11、 12、第l和第2^f^测框21、 22、多个;f^测电极40、第1和第2连接梁31、 32、以及惯赠量体2。作为基Kl，可以^1#&。另外，作为第l和第2 4a^梁11、 12、第 l和第2检测框21、 22、第1和第2连接梁31、 32、惯'M量块2以及检测电 极40的材质，可iMJ多晶城。^^该多晶>^^#^力_&#^向无应力分布。第l M梁11以能够绕着沿x轴方向延伸的第14a^轴Ti扭阵的方a过锚点91 ^CJL撑^S^ 1 U。第1检测框21以能够以第1 M轴T1为中心转动的方^it过第142#梁 11^LiL撑在絲l^Ji。另外，第1检测框21至少部分具有导电性。第242#梁12以能够^沿X轴方向的第2 42#轴T2 M的方^ii过锚 点92狱撑在絲1 U。第2抬r测框22以能够以第2 4*轴T2为中心转动的方^i过第2 ^W梁 12^ciL撑在絲l^Ji。另外，第2检测框22至少部分具有导电性。多个检测电极40以能够通过静电电容而枱r测出第1和第2检测框21和22 相对基板l的角度的方式，经由绝緯^M3而分别与第1和第2检测框21、 22相 对置地形成于基板l上。作为^4^3最好^11]低应力的氮^^^或> ^^化膜。第1连接梁3l，在与第14a^轴Tl交U向着第1枱r测框21的其中一端 部方向以偏置量el平行移动第1扭转轴Tl而得到的轴Ll上，连接到第1检 测框21。即，偏置量el的鍵对值等于第1扭转轴Tl和第1连接梁31之间的 距离大小，其方向为与第1 45#轴Tl交叉并沿着4 1 4&#轴Tl到轴Ll的 方向。第2连接梁32,在沿与Jiii方向相反的方向即与偏置量el的方向相反的 方向以偏置量e2平行偏移第2 4a^轴T2而得到的轴L2上，连接到第2检测 框22。换言之，偏置量e2的鍵对值等于第2 42#轴T2和第2连接梁32之间 的距离大小，其方向与偏置量el方向相反。通过由第1和第2连接梁31、 32分别连接第1和第2检测框21、 22，可 将lf寸 量块2在M 1的;fv^向可^jt^f多^^iL撑^J^ 1上。下面对JJ^^测电极40的4#结构、以;5U t能够iMl该检测电极40检测 第1和第2 ;^r测框21、 22的相对VM^ 1的角度的原Sii^^兑明。;l^测电极40具有与第1 ^"测框21相对置的第1检测电极41。该第1枱-测 电极41具有夹持第1摊轴T1的第1检测电极41a和41b。第1检测电极41a 位于加ii^传感器的外周(图1上侧)，第1检测电极41b位于加i4;l传感器 的内周侧(图2中央侧)。第l^"测电极41a和41b"&^夹持第l滩轴Tl。在第1检测框21绕第1滩梁11絲时，第1检测框21的里面(与第1 ;^测电极41相对置的面)接i^ 1^"测电极41a和41b的其中一个，同时远离 另一个。因此，通ii^"测出由第1检测框21与第1 ;j^测电极41a相对置而产生 的静电电容和由第l检测框21与第l检测电极41b相对置而产生的静电电容的 差值，能够检测出第1检顶'驅21相对于絲l的角度。另夕卜，检测电极40具有与笫2检测框22相对置的第2检测电极42。该第 2检测电极42具有夹持第2扭转轴T2的第2检测电极42a和42b。第2检测电 极42a位于加i^JL传感器的外周(图1下侧)，第2检测电极42b位于加iH 传感器的内周侧(图1中央侧)。第2检测电极42a和42bi线夹持第2摊 轴T2。在第2检测框22绕第2棘梁12絲时，第2检测框22的里面(与检 测电极42相对置的面)接錄2 ;^r测电极42a和42b的其中一个，同时远离另 一个。因此，通过检测出由第2^:则框22与第2^"测电极42a相对置而产生的静电电容和由第2检测框22与第2检测电极42b相对置而产生的静电电容的差 值，能够检测出笫2检测框22相对于絲1的角度。第l和第24a^梁11、 12、以及笫1和第2连接梁31、 32配置 成偏置量el、 e2反向^i。进一步^^，加i^l传感器的平面布置具有相对沿着平行于第1和第2 42#轴Tl、 T2的方向延伸的中心线B ^t称的结构，惯'睹量块2的重心G 位于中心线B上。而且，加i^l传感器的平面布置中具有相对于沿着与第1和第2扭辨轴T1、 T2交叉的方向延伸的中心线A財称的结构，惯'l"錄量块2的重心G位于中 心线A上。下面对本实施方式的加ii^传感器的加itJL测^f^i^^兌明。参照图3，如^E^i4;l传感II^Ji^加沿着lj^"度方向即Z轴的正方向(图中向上)的加i^laz，则惯'f錄量块2由于惯性力的作用而从初始位置 (图中虚线所示位置)向Z轴的负方向(图中向下)M位移下沉。与惯'M"量块2连接的第1和第2连接梁31、 32由于与惯'f錄量块形成,，所以也向Z轴的负方向(图中向下)^jt^f多。通鄉1连接梁31的^i^多，第1检测框21在轴Ll的部分受到向Z轴负方向(图中向下)的力的作用。该轴L1由于位于从第1扭特轴T1仅以偏置量el平行移动的位置，所以对第1检测框21产生转矩作用。结果使第1检领'讨匡21产生#^位移。另夕卜，通鄉2连接梁32的^#，第2检测框22在轴L2的部分受到向 Z轴负方向(图中下方)的力的作用。该轴L2由于位于从第2;W轴T2仅以 偏置量e2平行移动的位置，所以对第2检测框22产生转矩作用。结果使第2 检测框22产生,位移。由于偏置量el和偏置量e2 ;fctb方向相反，故而第1 ^r测框21和第2 ^r测 框22反向转动。即，以笫l检测框21的上面向着加i^l传感器的其中一端部 (图3的右侧)，第2检测框22的上面向着加il/l传感器的另一端部(图3的 左侧)的方式，第1和第2检测框21、 22产生#^位移。由第1检测框21和第1检测电极41a构成的电容器Cla的静电电容C!a 随着该#^位移的进行而增大，由第1检测框21和第1检测电极41b构成的电^Clb的静电电容db絲该絲^f多的进行而减小。而由第2检测框22和 第2检测电极42a构成的电容器C2a的静电电容C2a絲该絲位移的进行而 增大，由第2检测框22和第2检测电极42b构成的电容器C2b的静电电容<:215 W"该^K^多的进行而减小。参照图4，电容器Cla和C2a并^i^接，电容器Clb和C2b并^i^接， 并且，该2个并^ii接的部^4i一步串^ii接。^t样形成的电路的电^ Cla 和C2a侧的端部施加一恒定电位Vd，而电容器Clb和C2b侧的端部接地。另 外，上述串^i^接部^i殳有端子，能够测定该端子的输出电位V。ut。该输出电位V。w为下述值。由于恒定电位Vd为恒定值，所以通过测定输出电位V。ut而能參道如图3所示，该式(2)的錄惯'M量体2下沉时减小。而^t加ii^ 传感器胁与加狄az (图3) U向的加狄时，惯'l"錄量块2向絲1的 厚度方向的上方位移，式(2)的^t增大。因此，通过测定输出电位V。w而检测 惯'M量块2 1的厚JL^向的^^多，才娘该检测结果能够检测出Z轴方向的加i^JLaz。下面对本实施方式的加it^传感器施加Z方向的加i^以外的运动时的例 子进行说明。参照图5，如果惯，M量块2受到绕重心G的X轴方向的负的角加i^L a"，则由于惯性矩而A^刀始位置(图中虛线位置)在与角加狄aw反向(图 中箭头R的方向)方向产生M位移而倾斜。参照图6,絲该惯'歸量块2的倾斜，第1检测框21由第1连接梁31 的轴Ll的部分支撑，以第1 M轴Tl为中心转动。而第2检测框22由第2 连接梁32的轴L2的部分下压，以第2M轴T2为中心转动。随着该笫1和第2检测框21、 22的转动，由第1检测框21和笫1检测电 极41a构成的电容器Cla的静电电容Ch减小，由第1检测框21和第l检测电数学式1的值。极41b构成的电容器Clb的静电电容db增大，而由第2检测框22和第2检测 电极42a构成的电容器C2a的静电电容C2a增大，由第2检领，讨匡22和第2检测 电极42b构成的电容器C2b的静电电容C2b减小。参照式(2)，在上述静电电容^A变化时，左边^r中静电电容a的减 小和Ch的增;U目抵消，JL^边衬中C,b的增大和C2b的减小相抵消。因此， 抑制了该角加狄a 職出电位V她产生的影响。参照图7，在对加i^L传感器在惯'M量块2的重心周围 口具有Z轴方 向的正的成# Y轴方向的负的成分的角iHw时，离心力fc作用于衝M量 块2上，因此，惯'^f量块2从初始位置(图中虚线位置)在惯',量块2的 端部远离角逸复w的转动轴的方向(图中箭头R的方向)产生#^位移而倾斜。该惯'M"量块2的倾^^胁上述角加i^law时的倾斜相同。因此，根 据同样的原理，也可抑制角^Aw对输出电位V。w产生的影响。下面，关于对本实施方式的加速度传感器^口其它轴加i^变时的检测误 差，在考虑重力影响的情况下进行说明。参照图8，惯'M量块2由于重力而具有Z轴方向的负的作用力，惯'歸 量块2呈从初始位置(图中虛线位置)向下(图中Z轴负方向)下沉的状态。在该状态下如^t加iM:传感器施加Y轴负方向的加逸变ay,则对惯性 质量块2会产生Y轴正方向的惯性力作用。该惯性力通鄉1和第2连接梁31 、 32各自的轴L1、 L2上的部分，分别被传导至第1和第2检测框21、 22之上。由于重力的影响轴L1离基板l的高度比第14a^轴Tl低。因此，传导至 上述轴Ll部分的力对第1抬r测框21产生绕第1扭转轴Tl的转矩作用。另夕卜，由于重力的影响，轴L2离絲1的高度比第2滩轴T2低。因此， 传导JJi述轴L2的1分上的力对第2检测框22产生绕笫2 42#轴T2的转 矩作用。其中，对于IUiii的第1和第2扭转轴Tl、 T2的转矩，两者均在第1和 第2 ^#轴Tl、 T2的下方具有作用点。而作用于该作用点的力两者均沿着Y 轴方向的正方向。因此，第1抬r测框21的#^/位移Rl和第2 ^ #匡22的#^/ ^f多R2具有相同的方向。作为#^位移Rl的影响，由第1枱r测框21和第1枱r测电极41a构成的电 容器Cla的静电电容Ch减小，由第1检测框21和第l检测电极41b构成的电容器Clb的静电电容db增大，而作为转动位移R2的影响，由第2检测框22 和第2检测电极42a构成的电容器C2a的静电电容C2a增大，由第2检测框22 和第2检测电极42b构成的电容器C2b的静电电容(:21)减小。参照式(2),在JJi静电电容^i变化时，左边M中静电电容da的减小和C2a的增;M目抵，JL^边衬中db的增大和C2b的减小相抵。因此，能够抑制Y轴方向的加逸l ay对为了检测Z轴方向加逸变而测定的输出电位V。ut 产生的影响。下面参照图9 图13对本实^r式的加i4^传感器的制ii^法进"fti兌明。 参照图9，在由硅制成的基仗l上，iMl LPCVD H^S化学^f目沉积) 法淀积^M3。作为^4^3,适用^^力的氮^^M或^IUm。在该, 膜3上，^JJLPCVD法淀积例如由多晶，成的导电膜。然后，对该导电膜 进行构图，形成检测电极40。之后，在整个基板1上淀积PSG (磷^L璃)膜 101。主要参照图10， PSG膜101上形絲锚点91、 92 (图2)的部^ifct择 参照图11，在整个絲l上淀积多晶鹏102。然后在其表面Jiii行CMP(化学才;l^光)处理。参照图12， iMJJiiiCMP处理，多晶^102的表面被平坦化。参照图13，对多晶硅膜102的PSG膜101的上面上方的部分选棒fii^ 行蚀刻。这样，""W成惯'1^量体2、第1和第2连 31、 32、第1和第2 ^^测框21、 22、第1和第2棘梁11、 12、以及锚点91、 92。 ^Jt， iMl^t>J 法去除PSG膜101 ，得到图2所示的本实施方式的加i^l传感器。如图l所示，##本实施方式，加i^L传感器具有和偏置量el和e2反向 的平面布局。因此，在如图5所示对加i^l传感器施加角加逸变aw时，在图4 所示的电路中，在电容器Cla和C2a之间以及在电容器Clb和C2b之间静电 电容的变4^N抵消。因此，可抑制式(2)所示的值的变动。即，能物制角加 i^law对输出电位V。ut产生影响。因此，在利用输出电位V。ut检测加iiJLaz 时，能银柙制由于角加逸变aw而产生的检测误差。另外，即^f組如图7所示，对加^l传感器拟口角狄cy的场合，和上述 ^口角加狄acy时相同，通过静电电容变化的抵消，可抑制式(2)所示的值的变动。即，能物制角狄W对输出电位V。M产生的影响。因此，在利用输出电位V。w检测加i^Uz时，能够抑制由于角i^l"而产生的检测结果 。另夕卜，即^/^图8所示的^^S^ 1厚JL^向^卜的方向的加i^1 ay 时，通錄上ii^口角加iHaw和角狄w时同样的静电电容变^^財氐，而可 抑制式(2)所示的值的变动。即，能够抑制作为测定目标的基板l的厚度方向 以外的方向的加i^Lay对输出电位V。。t产生的影响。因此，在利用输出电位 V。ut检测Jj^lvl^r向加i^laz时，能够抑制由于她方向加狄ay而产生的 检测结果組另外，如图12、 13所示，作为可动部的惯'f錄量块2、第1和第2连接梁 31、 32、第1和第2检测框21、 22、以及第1和第2滩梁11、 12用同种材料 构成的膜一并形成。因此，由于可动部中不存在异种材料的连接部分，故而不 存在由于异种材顺胀系録异而产生变形。因此，能够抑制加i4^传感器的 温度催性。>f^k>,林实施方式中，图l所示的偏置量el和e2^t銜目等。另外， 图1所示第1和笫2 4^#轴Tl、 T2 平行。因此，在如图5箭头R所示惯 'M"量块2倾斜时，如图6所示第1和第2检测框21 、 22的*絲^#勤目 等。因此，图4所示的电絲Cla、 Clb、 C2a、及C2b的静电电容变4^目抵， 精度能够更高。因此，能够更进一步顺制加ii^传感器的^t。参照图14和图15,对于本实财式的加il^传感器，^ttLl上以与惯 'l^t量块2相对置的方式形成 电极5。除jtbr^卜，本实施方式的结构和上述实施方式l的结构相同，所以对于同一^"素^同一附图^iC^示，并省 M"说明。才緣本实施方式，通it^^^力电极5和惯'M"量块2之间^电压，如图 15箭头所示，能够产生挣贯'M"量块2向基板1侧吸引的静电力。即，能够将 惯'M量块2 ^EJ^ 1的厚U向上静电驱动。通过该静电驱动，能够产生和 树加ii^传感器胁基板l的厚度方向的加狄az时的惯'睹量块2的位移 相同的位移。因此，能够使得加i^l传感器具有不用实际,加ii^L传感器施 加加i4JLaz而自^fti貪断传感器是否产生故障的功能。 (实施方式3)参照图16，本实;^"式的加:i4^传感器具有设于M 1上的锚点90和支 撑梁4。支撑梁4的其中一端部通过锚点90而初LiL撑于a 1上。而支撑梁4的 另一端部支挣贯'M量块2。支撑梁4具有第1支撑梁4X和第2支撑梁4Y。第1支撑梁4X具有在Z 轴方向能够m^易iW^变形，JL^X轴方向难以产生弹li变形的形状。第2 支撑梁4Y具有在Z轴方向能够^^易,性形变，站Y轴方向难以产生弹 性形变的形状。因此，作为支撑梁4糾，构成为在Z轴方向能够^膝易的产 生阵性变形，JL^XY面内方向难以产生弹I"生形变的结构。除jtb^卜，本实財式的结构和上述实施方式l的结构相同，所以同一要素采用同一附图相He^示，并省^^说明。才娥本实施方式，惯'M量块2通ii^XY面内方向难以产生形变的支撑 梁4而^CJL撑于J^ 1上。这样，能够抑制惯寸^t量块2在XY面内方向的加 狄(其它轴加狄)胁于加ii^传感器时产生^^多。因此，能够剮树其 它轴加^L的灵M (其它轴灵M)。 (实施方式4)参照图17，本实施方式的加il^L传感器除了具有实施方式2的加i4;l传感 器的结构"卜，还具有第3和第4^#梁13、 14、第3和第4检测框23、 24、 多个第3和第4检测电极43、 44、以及第3和第4连接梁33、 34。第3扭阵梁13以能够绕沿着Y轴的第3扭转轴T3扭阵的方^it过锚点 93M撑于狄l上。第3检测框23以能够以第3 42#轴T3为中心转动的方iUt过第3 4^#梁 13^JL撑于絲1上。另外，第3检测框23至少部分具有导电性。第4 M梁14以能够绕沿着Y轴的第4 4*轴T4 4a^的方i^t过锚点 94狱撑于絲1上。第4检测框24以能够以第4 42#轴T4为中心^的方^it过第4 4梁 14^LiL撑于絲l上。另外，第4检测框24至少部分具有导电性。多个第3 ;^测电极43具有与第3 ;l^测框23相对置的第3 ^M电极43a和 43b,以便能够检测出第3检测框23相对于1^11的角度。而多个第4检测电 极44具有与第4 ^r测框24相对置的第4 ^"测电极44a和44b，以便能够^^测出第4检测框24相对于^的角度。第3连接梁33，在与第3扭转轴T3交U向着第3检测框23的其中一端 部侧方向以偏置量e3平*动第3 ^#轴T3而得到的轴L3上，连接到第3 ^"测框23。即，偏置量e3的鍵对值等于第3扭转轴T3和第3连接梁33之间 的距离大小，其方向为与第3 42#轴T3交叉并沿着从第3棘轴T3到轴L3 的方向。第4连接梁34，在沿与Jii^向相反的方向即与偏置量e3的方向相a 向以偏置量e4平衧移动第4 M轴T4而得到的轴L4上，连接到第4检测框 24。换言之，偏置量e4的鍵对值等于第4:W轴T4和第4连接梁34之间的距 离大小，其方向与偏置量e3方向相反。对于惯'M:量块2，通过分别采月第3和第4连接梁33、 34各自连接第3 和第4检测框23、 24,从而可在基H 1的厚度方向J^^f多Ak^JL撑于基板1 上。第3滩梁13、第3检测框23、第3连接梁33以及多个第3检测电极43 也可以呈与第l扭阵梁ll、第1检测框21、第1连接梁31以及多个第2第1 检测电极41相同形状，，成于绕Z轴^^9(T的方位^Ji。第4滩梁14、第4检测框24、第4连接梁34以及多个第4检测电极44 也可以呈与第2^2#梁12、第2枱r测框22、第2连接梁32以及多个检测电极 42相同形状，絲成于绕Z轴树卯。的方位^Ji。由于本实施方式中，除了上^构^卜的结构和实施方式2的结构相同，紀寸于同一要素采用相同的附图相He^示，并省《^*说明。才娥本实施方式，如图17所示，形成沿着Y轴方向(图中纵向)的第3 和第4连接梁33、 34。这样，能够抑制衝M量块2的Y轴方向的移位。因此， 通it^加￥轴方向(图中纵向)的加i^以使惯'M:量块2在Y轴方向产生位 移，从而能够抑制所产生的测 差。参照图14,在上述实财式2的加^1传感器中，惯'顿量体2配5^> i^JL传感器的外周侧，第1和第2检测框21、 22配置于其内侧。参照图18，本 实施方式的加i4;l传感器中第1和第2检测框21R、 22R配置于加ii^l传感器 的外周側，惯'fi^量体2R配置于其内侧，这一点和实施方式2的加iiJL传感器不同。伴随该配置的不同，本实施方式的^"测电极40R和，电极5R的配置也 与实施方式l不同。即，对于本实施方式的加i^l传感器，检测电极40R配置 于絲l的外周侧，而'^^力电极5R配置于其内侧。检测电极40R具有分别与第1和第2检鄉f医21R、 22R相对置的第1和第 2 ^r测电极41R、 42R。第1 ^"测电极41R的平面布局中具有鄉1 4^#轴Tl 勸匕隔开的第1检测电极41aR和41bR。而第2检测电极42R的平面布局中具 有被第2 4a^轴T2勸匕隔开的第2检测电极42aR和42bR。另外，第l和第2检测电极41bR和42bR配置于基&l的中央侧，第l 和第2检测电极41aR和42aR配置于基板1的周边侧。中央侧的第1和第2检 测电极41bR和42bR分别形成于避开惯'歸量体2R正下方的位置。这样，第 1和第2;^测电极41bR和42bR分别^fc^割成2个区域。另夕卜，第1和第2检 测电极41aR和42aR的形状和第1和第2检测电极41bR和42bR形拟目同。另外，本实施方式中除了上ii^构"卜的结构和实施方式2的结构相同， iW于同一要素采用相同附图相HE^示，并省s^4兌明。才娥本实施方式，检测电极40R设于惯'f錄量块2R的外周侧。因此，能 够以不通过惯性质量块2R下方的方^嫁易地进^谁测电极40R的配线的布 线。因此，能够抑制在用于^^测电极40R的配线和惯'M"量体2R之间形成寄 生电容，能够以更高精^k^r测出加^az。另夕卜，在平面布局中，第1检观讨匡21R和第2 ;j^测框22R之间存在空隙S。 因此，通过将用于激励电极5R的S&线设于该空隙S的部分之中，从而能够抑 制在该配线和第1及第2检测框21R、 22R之间形成寄生电容。因此，能够以 更高精度^r测出加i4^。参照图19，本实施方式的加i^^传感器除了具有上述实施方式2的结构之 外，还具有盖体6、第1和第2 ;^r测电极41M、 42M以及锚点90。盖体6例如辆玻璃制成，通过锚点卯净iLJL撑于絲l^Ji。作为盖体6 的^^方法，>^MJ阳极^^可强有力津給的方法。通过该盖体6，柳成 于J^！ 1上的第1和第2检测框21 、 22以及惯H资量块2覆盖。M地，通it^体6将第1和第2检测框21 、 22以及惯'M"量块2密封第1和第2检测电极41M和42M分别以与各第1和第2检测框21、 22 相对置的方式形成于盖体6的里面侧(与絲1相对置的侧)。第1检测电极 41M具有设于第1检测电极41a上方的第1检测电极41aM、和设于第1枱r测 电极41b上方的第l检测电极41bM。而第2检测电极42M具有设于第2^*J 电极42a上方的第2 ;f^测电极42aM、^H殳于第2 ^"测电极42b上方的第2 ;^"测 电极42bM。通itf l;j^r测电极41aM和第1^r测框21相对置i^而形成电絲ClaM。 而通过第1检测电极41bM和第1抬邻j框21相对置设置而形成电容器ClbM。 另夕卜，通鄉2检测电极42aM和第2检测框22相对置iM而形成电^H C2aM。而通it^ 2 ^r测电极42bM和第2 ^r测框22相对置iM而形成电絲 C2bM。由上述电絲和在实施方式1中说明过的电絲Cla、 Clb、 C2a、 C2b 构成图20的电路。由于除了上絲构^t的结构和实财式2的结构相同，财于同一要素采用相同附图4科汰示，并省^5g^说明。如图19所示，才娥本实施方式，通it^体6，加i4JL传感器的结构体部分 (第1和第2检测框21、 22和惯',量块2的部分)祐覆盖，优选被密封。因 此，能够防ihA尘或水滴等杂物^A^构体部分之中，因此，加^4JL传感器的 耐絲娥高。另夕卜，；H^Ej^l上形成第l和第2;j^测电极41、 42，而JL^盖体6之 上也形成第1和第2检测电极41M、 42M。因此，如图20所示，在输出电位v。ut的检测端子和接地部分之间，以a加了 一定电位Vd的端子和接地部分之间的静电电容，和实施方式2的情形相比，能够达到2倍左右。因此，加i^！ 传感器的检测灵^1提高。在JJi各实施方式的说明中，说明的是例如釆用多晶^^^等形成于如a 板上的表面加工型加速度传感器。但本发明并非仅限于此，也可以采用本体 (bulk)型加i4;l传感器。^M^体型加速度传感器的情况中，可以釆用玻璃1^作为絲1。另外， 可以采用由形成于Cr (铬)衬底之上的Au (金)薄膜等金属薄膜形成的电极作为;f^测电极41、 42、 43、 44。另夕卜，^r测框21、 22、 23、 24等可以; M)单晶 珪形成。(实施方式7)对于上述实施方式14的说明，是以第1和第2 M梁11、 12为理想的 滩梁并JU殳有4H^絲W卜的鄉这样的近似状态进行的说明。严^^ki并， 第1和第2滩梁11、 12通常除了^#^^^卜还具有悬臂的^#。即，第l 42#梁11中糊点91 #辨为固定泉JL^ 1检测框21 ,依Z轴方向产生移位， 而第2 42#梁12捧瞎点92 #辨为固定泉而第2检测框22俩沐Z轴方向产生位 移。在实施方式7~9进#^|说明中，ii^虑到第1和第2 4*梁11 、 12的上述 悬臂的^#。参照图21和图22，对应加逸变az的变化，第1扭阵梁11如上i^fc产生 悬臂移位，结果，第1检测框21的#^轴即第1转动轴CR1偏离第1扭转轴 Tl。同样的理由，第2检测框22的转动轴即第2转动轴CR2偏离第2扭转轴 T2。第1检测电极41a和41b i经絲平面视图(和图21同样的方向的平面 视图)中相对于第1絲轴CR1 时称。第2 ^"测电极42a和42b iM絲 平面视图中相对于第2 #^/轴CR2 ^jfeit称。如图23所示，由于该对称性， 所以关于输出电位V冊t的输出变化AV。ut,加:^laz^Jt的区域的输出变化AV础 的图形、和加i^！ az在负的区域的输出变化AV。ut的图形之间的对称性#^变 好。由于除了上i^构"卜的结构和实施方式l的结构相同，故对于同一要素采用相同的附图才科e4^示，并省^"说明。下面对本实施方式的tfc^例中的加^JL传感器的结构进行说明。参照图24和图25，本tb^例的第1 ;^"测电极41a和41b iU錄平面视 图(和图24同样的方向的平面视图)中相对于笫1 M轴Tl ;fcth^称。第2 检测电极42a和42b iM郝平面视图中相对于第2滩轴T2船时称。其中， 第2扭转轴T2和第2转动轴CR2位置产生偏移。因此，第2检测电极42a和 42b相对于第2絲轴CR2在平面视图中舰非对称。同样，第1检测电极41a 和41b ^M絲平面视图中相对第1絲轴CR1 匕非对称。如图26所示， 由于该非对称性，所以关于输出电位V。ut的输出变化AV。ut,加Maz^LiE的若Ti(p， q)=N1; 则d…(p， q)=0; 若L(p， q)^N"则d". (p， q)= [lli(m十p， n+q)—Ti(p， q) | ];以di,u(p， q)代表，目标样板(Ti(p， q)的像素点与待测影像(Ii(m+p， n+Q)二点素之间的单点差异度为以D,. (m， n)为代表，在该待测影像上以座标(m， n)为原点，向x座标方 向延伸距离P，向y座标方向延伸距离Q，以此区块影像与大小为PXQ的目 标样板30，做各个像素点RGB灰阶值相减，取其绝对值并相加总的值即为DL (m， n);即目标样板与区块影像的区域(Local)总和差异度为& (m， n)，则 定义平均差异度Davg (m， n) =DL (m， n)/PXQ—n;该区块影像与目标样板的吻合(Match)程度定为吻合度M(m， n)=100—{[ D V( (m， n) / 256] X 100};因D,.(m， n)将有((M-P) X(N-Q) }个比对差异值，则将其都换算成M(m， n)，并设定一吻合度阀值为V"X,代表在待测影像内，目标样板与区块影像的区域吻合度M(m， n)大于阀 值V,的数量；当(m二l: m《(M—P); m+十)(当(Fl; n《(N—Q); n++)(若[M(m， n) ^]Xl+十1;则定义群体(population)适应函数为Fp=100— (X!X100) /{ (M-P) X(N-Q) }; Fp€ (0， 100),数值越大代表群体适应值越高，该群体越有可能为最佳解。 前述的自动化光学检测系统的比对样板自动产生方法，其特征在于，所述 定义个体适应函数为F,，并用于基因演算法复制运算所需的个体适应函数值; 假设只考虑目标样板上单点有效像素，其座标为Ti(p,， q》，则其与相对应座 标的区块影像上的单点差异度为di,,,n(Pl， q,);且d"。(p,， qj二[lli(m+p,， n+q,)—Ti(Pl， q,)l];因有效像素为单点，故待测影像与目标样板的区域总和差异度D,(m, n)DL(m， n)大的面积的第2^"测电极42。因此，因为电絲Cla、 Clb、 C2a、以及C2b 的静电电容可以增大，所以能够高精度雌r测出静电电容的变化比例。据此， 因为能够高精度:^iM^测出第1和第2检测框21和22的转动角度，所以能够高 精度辆纱狄。另外，在图21 (实施方式7)所示的结构中，和本实施方式不同，第l和 第24a^轴Tl、 T2分别偏离于第1和第2转动轴CR1、 CR2。此时，为了维 持实^r式7中所说明的对称性，不育t^第1和第2滩轴Tl、 T2的各自的 第1和第2转动轴CR1、 CR2侧区域NE (图21)配置检测电极40。因此，与 本实;^"^目比，难以增大电容器Cla、 Clb、 C2a、以及C2b的静电电容。尽管e^t本发明作出详细说明例示，但^A例示性的，并非用于P艮定本发明，本发明的范围通it^斤附权矛J^求的范围的解释而能够得到m^晰的麟。
权利要求
1、一种加速度传感器，具有基板，第1扭转梁，该第1扭转梁被支撑在上述基板上且绕第1扭转轴扭转，第1检测框，该第1检测框以能够以上述第1扭转轴为中心转动的方式，通过上述第1扭转梁被支撑在上述基板上，第2扭转梁，该第2扭转梁被支撑在上述基板上且绕第2扭转轴扭转，第2检测框，该第2检测框以能够以第2扭转轴为中心转动的方式，通过上述第2扭转梁被支撑在上述基板上，多个检测电极，该多个检测电极通过静电电容检测上述第1和第2检测框相对于上述基板的角度，并以分别与上述第1和第2检测框相对置的方式形成在上述基板上，第1连接梁，在与上述第1扭转轴交叉且向着上述第1检测框的其中一端部侧的方向移动上述第1扭转轴而得到的轴上，该第1连接梁连接到上述第1检测框，第2连接梁，在沿与上述方向相反的方向将上述第2扭转轴偏移而得到的轴上，该第2连接梁连接到上述第2检测框，以及惯性质量块，该惯性质量块分别通过上述第1和第2连接梁分别与上述第1和第2检测框连接，从而可在上述基板的厚度方向发生位移地被支撑在上述基板上。
2、 H又矛漆求1所述的加i^l传感器，其中上鄉l滩轴与上鄉l连接梁之间的间隔大小、和上鄉2滩轴与 上述第2连接梁之间的间隔大小相等。
3、 如权利要求1所述的加ii^传感器，其中 上^ 1和第2 42#轴 匕平行。
4、 H5U'J^"求1所述的加i^l传感器，还包拾用于将上述惯性质量块以在上ii^板的厚度方向上可弹'lt^多位的方式支 撑在上iiJjtl^Ji的支撑梁。
5、 如权利要求1所述的加ii^传感器，还包括M上^ 1和第2检测框的盖体。
6、 d^U'决求1所述的加i^l传感器，其中 上述惯'l^t量块M导电部分，在JJi导电部分的下方的上5i^^上，还包括用于将上述惯'ltt量^上 ili^的厚度方向上静电驱动的电极。
7、 ^'决求1所述的加i^l传感器，其中 上述多个检测电极具有多个第1 ;l^测电极，该多个第1检测电^I于通过静电电^^测Ji^ 第1检领'讨封目对于上iiJ4l的角度，并以与该第1检测冲M目对置的方式形i^ 上iii^,以及多个第2检测电极，该多个第2检测电极用于通过狰电电容检测上述 第2检测才^目对于上^J^1的角度，并以与该第2检测才封目对置的方式形^上述多个第1检测电极iU^目对于上鄉1检测框的絲轴在平面视图 中对称，上述多个第2检测电极iU^目对于上錄2检测框的絲轴在平面 视图中对称。
8、 ^U'漆求7所述的加i4;l传感器，其中Jiii第1和第2检测框各自的重心分别位于Jiii笫1和第2检测框的各自 的树轴上。
9、 H5U'漆求7所述的加:i^l传感器，其中上i^ 14&##上^ 2 ^#轴分别为Jiiif 1检测框的#^#上述 第2检测框的转动轴。
全文摘要
提供一种加速度传感器。第1和第2检测框以能够以第1和第2扭转轴为中心转动的方式被支撑在基板上。第1连接梁，在与第1扭转轴交叉且向着第1检测框的其中一端部方向移动第1扭转轴而得到的轴上，连接到第1检测框。第2连接梁，在与上述方向相反的方向偏移第2扭转轴而得到的轴上，连接到第2检测框。惯性质量决分别通过第1和第2连接梁与第1和第2检测框连接，由此，可在基板的厚度方向产生位移地被支撑在基板上。从而能够得到基本免受外界干扰影响的高精度的加速度传感器。
文档编号G01P15/125GK101231303SQ20071030626
公开日2008年7月30日 申请日期2007年11月9日 优先权日2006年11月9日
发明者平田善明, 绀野伸显 申请人:三菱电机株式会社