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专利名称：加速度传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过将质量体自由发生位移地支撑于基板上并检测该质量体的位移来检测加速度或角速度等物理量的加速度传感器，能够适用于例如所谓的梳齿型静电电容传感器等。
背景技术：
存在使用MEMS (微机电系统Micro Electro Mechanical Systems)的加速度传感器。在加速度传感器中，由半导体基板制成质量体和固定电极，这些部件由玻璃基板等夹持。质量体与端部用锚(anchor)固定的梁结合，自由发生位移。通过检测在该质量体和固定电极之间产生的静电电容的变化，从而在加速度传感器中能够检测加速度。此外，作为关于加速度传感器的现有技术，存在多个文献(例如，专利文献1、专利文献2)。专利文献1 日本特开2008-190892号公报专利文献2 日本特开2009-014598号公报

发明内容
在现有的加速度传感器中，为了覆盖各种加速度检测范围，需要多个加速度传感器元件。但是，如果需要多个加速度传感器元件，则有必要按每个加速度检测范围进行加速度传感器元件的设计/制造，存在着制造效率差、管理变得繁杂等问题。另外，也能够用高加速度检测用的加速度传感器元件检测低加速度或由低加速度检测用的加速度传感器元件检测高加速度。但是，在前者的情况下，为了检测低加速度，有必要用控制电路来提高输出电压，噪声也与输出电压一起变高，S/N比恶化。另一方面，在后者的情况下，如果在低加速度检测用的元件输入高加速度，则质量体的位移量变大，梁或质量体有时候被破坏。因此，本发明的目的在于提供一种加速度传感器，该加速度传感器能够用一个加速度传感器元件检测宽范围的加速度。为了达成上述的目的，本发明涉及的加速度传感器具备第一质量体，由第一梁保持，能够因加速度而发生位移；固定电极，以能够将所述第一质量体的所述位移转换成电量的方式配置；以及位移容易度变化部件，在所述第一质量体的所述位移超过既定的范围时， 给所述第一质量体的位移容易度带去变化。本发明涉及的加速度传感器具备第一质量体，由第一梁保持，能够因加速度而发生位移；固定电极，以能够将所述第一质量体的所述位移转换成电量的方式配置；以及位移容易度变化部件，在所述第一质量体的所述位移超过既定的范围时，给所述第一质量体的位移容易度带去变化。因而，能够用一个加速度传感器元件检测宽范围的加速度(低加速度的区域和高加速度的区域的二者)。


图1是示出前提技术的加速度传感器的构成的平面图。图2是从图1的剖面线A-A观察的剖面图。图3是示出实施方式1涉及的加速度传感器的构成的平面图。图4是从图3的剖面线B-B观察的剖面图。图5是示出实施方式1涉及的加速度传感器的其他构成例的放大平面图。图6是示出实施方式2涉及的加速度传感器的构成的放大平面图。图7是示出本发明涉及的加速度传感器的加速度-输出灵敏度特性的图。图8是示出本发明涉及的加速度传感器的加速度-输出灵敏度特性的图。图9是示出实施方式3涉及的加速度传感器的构成的放大平面图。图10是示出实施方式3涉及的加速度传感器的其他构成例的放大平面图。图11是示出实施方式3涉及的加速度传感器的其他构成例的放大平面图。图12是示出实施方式4涉及的加速度传感器的构成的平面图。图13是示出实施方式4涉及的加速度传感器的其他构成例的平面图。图14是示出实施方式5涉及的加速度传感器的构成的平面图。图15是用于说明实施方式5涉及的加速度传感器的动作的放大平面图。图16是示出实施方式5涉及的加速度传感器的其他构成例的放大平面图。图17是示出实施方式6涉及的加速度传感器的构成的平面图。图18是用于说明实施方式6涉及的加速度传感器的动作的放大平面图。图19是用于说明实施方式6涉及的加速度传感器的动作的放大平面图。图20是示出实施方式6涉及的加速度传感器的其他构成例的平面图。附图标记说明7突起；8支柱；9梁围绕部；11、12、13、14、15加速度传感器元件；21第一质量体； 22、223、224、225、226 第二质量体；31 第一梁；32、33、321、322、323、324 第二梁；34,35 锚； 51、52、53、54固定电极；61主基板；62、63支撑基板；211、212、221、222 (第一质量体的)梳齿状的电极；511、512(固定电极51)的梳齿状的电极；521、522(固定电极52的)梳齿状的电极；531 (固定电极53的)梳齿状的电极；541 (固定电极M的)梳齿状的电极。
具体实施例方式首先，使用附图来说明成为本申请发明的前提的技术(称为前提技术)。图1是示出该前提技术的加速度传感器的构成的平面图。另外，图2是从图1的剖面线A-A观察的剖面图。在此，在图1中为了附图简化，省略支撑基板62、63的图示。使用MEMS技术通过蚀刻等将由平板状的硅基板构成的主基板61加工成如图1所示的形状，由此形成加速度传感器元件15。该主基板61被由平板状的玻璃基板构成的支撑基板62、63夹持(S卩，加速度传感器是将支撑基板63、主基板61以及支撑基板62按照该顺序层叠的层叠构造)。在此，通过例如阳极接合而将主基板61对于支撑基板62、63接合。另外，也能够将硅以外的半导体用于主基板61。另外，支撑基板62、63也能够使用玻璃以外的材料。主基板61由锚34、质量体21、固定电极51、52以及梁31构成。质量体21由会发生弹性变形的多个梁31以因加速度而发生位移的方式(能够移动的方式)支撑。各梁31将质量体21和作为固定端的各锚34连结。各锚34由支撑基板 62、63固定/支撑。在质量体21，从相向的两边起，设有梳齿状的电极211、212。另外，与电极211、212对应，从固定电极51、52起，设有梳齿状的电极511、521。固定电极51、52由支撑基板62、63的二者或一个固定支撑。在加速度传感器元件15中如果输入加速度，则质量体21沿图1的上下方向发生位移，电极211与电极511之间的静电电容和电极212与电极521之间的静电电容发生变化。通过检测该静电电容的变化，加速度传感器能够探测该输入的加速度。在此，对加速度的输出灵敏度能够由质量体21的质量和梁31的刚性(梁宽、梁长、梁厚、梁根数)决定。在前提技术的加速度传感器中，根据加速度检测范围而区别使用加速度传感器元件15。在例如2g(g为重力加速度m/s2)左右的低加速度检测中，有必要提高检测灵敏度，增重加速度传感器元件15的可动部即质量体21，或降低支撑质量体21的梁31的刚性 (增长梁长、缩窄梁宽等)。另外，在高加速度检测中，减轻加速度传感器元件15的可动部即质量体21，或提高支撑质量体21的梁31的刚性(缩短梁长、加宽梁宽等)。即，在前提技术的加速度传感器中，为了覆盖各种加速度检测范围，需要多个加速度传感器元件15。这样一来，有必要按每个加速度检测范围而设计/制造加速度传感器元件15，制造变得繁杂。以下，基于示出其实施方式的附图，具体地说明本发明涉及的加速度传感器。[实施方式1]图3是示出本实施方式涉及的加速度传感器的构成的平面图。另外，图4是从图3 的剖面线B-B观察的剖面图。在此，在图3中为了附图简化，省略支撑基板62、63的图示。在加速度传感器中的加速度传感器元件11中，使用MEMS技术通过蚀刻等将由平板状的硅基板构成的主基板61 (参照图4)加工成如图3所示的形状。如图4所示，该被加工的主基板61被由平板状的玻璃基板构成的支撑基板62、63夹持。即，如图4所示，支撑基板63、主基板61以及支撑基板62按照该顺序层叠而构成。在此，通过例如阳极接合而将主基板61对于支撑基板62、63接合。另外，也能够将硅以外的半导体用于主基板61。另外，支撑基板62、63也能够使用玻璃以外的材料。主基板61由锚34、第一质量体21、固定电极51、52、第一梁31以及第二梁32构成。第一质量体21由会发生弹性变形的多个第一梁31以因所输入的加速度而发生位移的方式(能够移动的方式)支撑。在此，在图3的构成中，第一梁31和作为固定端的锚 34各为四个。各第一梁31将第一质量体21和锚34连结。各锚34由支撑基板62、63固定/支撑。因而，各第一梁31经由锚34而被支撑基板62、63支撑。如图3所示，在第一质量体21，从相向的两边起设有梳齿状的电极211、212。另外， 固定电极51从面向第一质量体21的边起设有梳齿状的电极511，固定电极52从面向第一质量体21的边起设有梳齿状的电极521。如图3所示，与梳齿状的电极211对应，设有梳齿状的电极511，在图3的上下方向上，梳齿状的电极211和梳齿状的电极511交互排列。此外，在紧邻各梳齿状的电极211处配设有各梳齿状的电极511，各梳齿状的电极211和位于紧邻梳齿状的电极211处的梳齿状的电极511各自隔开第一既定的间隔而配设。另外，如图3所示，与梳齿状的电极212对应，设有梳齿状的电极521，在图3的上下方向上，梳齿状的电极212和梳齿状的电极521交互排列。此外，在紧邻各梳齿状的电极 212处配设有各梳齿状的电极521，各梳齿状的电极212和位于紧邻梳齿状的电极212处的梳齿状的电极521各自隔开第一既定的间隔而配设。另外，固定电极51、52由支撑基板62、63的二者或一个固定支撑。固定电极51、52 以能够将第一质量体21的位移转换成电量的方式配置。另外，在本实施方式中，如图3、4所示，在主电极61配设有两个第二质量体22。面向图3中的第一质量体21的上部的边，配置有一个第二质量体22，面向图3中的第一质量体21的下部的边，配置有另一个第二质量体22。在此，第一质量体21和第二质量体22各自隔开第二既定的间隔而配置。第二质量体22由会发生弹性变形的多个第二梁32以因所输入的加速度而发生位移的方式(能够移动的方式)支撑。在此，在图3的构成中，两个第二梁32对于各第二质量体22配设。各第二梁32各自与作为固定端的各锚34结合。各第二梁32将第二质量体 22和锚34连结。如上所述，各锚34由支撑基板62、63固定/支撑。因而，各第二梁32经由锚34 而被支撑基板62、63支撑。在本发明中，具备位移容易度变化部件，该部件在第一质量体21的位移超过既定的范围时，给第一质量体21的易动性(称为位移容易度)带去变化。 在本实施方式中，第二质量体22是该位移容易度变化部件，在由第二梁32保持的状态下能够因加速度而发生位移并与第一质量体21隔开第二既定的间隔而配置。在本实施方式涉及的加速度传感器的加速度传感器元件15中输入加速度。于是， 第一质量体21沿图3的上下方向发生位移，电极211与电极511之间的静电电容以及电极 212与电极521之间的静电电容发生变化。通过检测该静电电容的变化，该加速度传感器能够探测该输入的加速度。在此，对加速度的输出灵敏度能够由质量体的质量和梁的刚性 (梁宽、梁长、梁厚、梁根数)决定。在此应当注意的是，在本实施方式涉及的加速度传感器中，以质量体21在低加速度的区域发生位移的方式决定第一梁31的各维(为梁的刚性，梁宽、梁长、梁厚以及梁根数)。在本实施方式中，如果将高加速度输入至加速度传感器元件11，则第一质量体21 大幅度可动，与第二质量体22接触。通过该第一质量体21与第二质量体22的接触，刚性高的第二梁32对第一质量体21的可动造成影响。即，本实施方式涉及的加速度传感器，在低加速度的区域中，由第一质量体21的质量和第一梁31的刚性决定输出灵敏度。另一方面，在高加速度的区域中，由第一质量体 21和第二质量体22的合计质量以及第一梁31的刚性和第二梁32的刚性决定输出灵敏度。
如上所述，在本实施方式涉及的加速度传感器中，在第一质量体21的旁边，配设有由第二梁32保持的第二质量体22。因而，能够用一个加速度传感器元件11检测宽范围的加速度(低加速度的区域和高加速度的区域的二者)。此外，与图3的构成不同，如图5所示，也可以在第二质量体22设有梳齿状的电极 221、222。此外，在图5中，图示出第一质量体21的下半部分附近，但在面向第一质量体21 的上部边的第二质量体22中也同样。如图5所示，在固定电极51、52，追加设有梳齿状的电极512、522。固定电极51、52以能够将第二质量体22的位移转换成电量的方式配置。如图5所示，与梳齿状的电极221对应，设有梳齿状的电极512，在图5的上下方向上，梳齿状的电极221和梳齿状的电极512交互排列。此外，在紧邻各梳齿状的电极211处配设有各梳齿状的电极521，各梳齿状的电极221与位于紧邻梳齿状的电极221处的梳齿状的电极512各自隔开微小的间隔而配设。另外，如图5所示，与梳齿状的电极222对应，设有梳齿状的电极522，在图5的上下方向上，梳齿状的电极222和梳齿状的电极522交互排列。此外，在紧邻各梳齿状的电极 222处配设有各梳齿状的电极522，各梳齿状的电极222与位于紧邻梳齿状的电极222处的梳齿状的电极522各自隔开微小的间隔而配设。此外，在图3所示的构成中，仅探测一个第一质量体21和固定电极51、52之间的静电电容的变化。与此相对在图5所示的构成中，能够探测多个质量体21、22和固定电极 51、52之间的静电电容的变化。[实施方式2]在实施方式1中，面向第一质量体21的上下边而各配设有一个第二质量体22。在本实施方式中，面向第一质量体21的上下边而各配设有多个第二质量体22 (223、224、225、 226)。图6是示出本实施方式涉及的加速度传感器的构成的平面图。在此，图6仅图示出第一质量体21的下半部分附近。在图6的示例中，面向第一质量体21的下边，配设有四个第二质量体223、224、 225、226。此外，虽在图6中省略图示，面向第一质量体21的上边，以同样的配置配设有数量相同的(在图6的示例中为四个)的第二质量体。因而，关于第一质量体21的下半部分附近，下面将说明构成，但在第一质量体21的上半部分附近，同样的构成也成立。邻接的第二质量体223 2 各自设有间隔，沿图6的上下方向并排配置。与各第二质量体223 2 相连有两根第二梁32(321、322、323、324)。具体而言，两根(一对)第二梁321与第二质量体223相连，两根(一对)第二梁 322与第二质量体2 相连，两根(一对)第二梁323与第二质量体225相连，两根(一对) 第二梁324与第二质量体2 相连。各第二梁321、322、323、324的一端与第二质量体223 2 相连，各第二梁321、 322、323、324的一端与作为固定端的锚34相连。在各对第二梁321 324中，一个第二梁 321 3M连接至一个锚34，另一个第二梁321 3M连接至另一个锚；34。此外，一根第一梁31也与该一个锚34连接，另一根第一梁31也与该另一个锚34连接。本实施方式涉及的加速度传感器的上述以外的构成与实施方式1涉及的加速度
8传感器相同。 另外，优选加速度传感器的对加速度的输出灵敏度如图7的虚线所示呈直线变化。在实施方式1涉及的加速度传感器中，面向第一质量体21的上下边，配设有各一个第二质量体22。在该构成的情况下，在第一质量体21与第二质量体22接触的时刻，梁的刚性发生变化，因而成为如图7的实线所示的加速度传感器的对加速度的输出灵敏度的特性。此外，图7是示出加速度传感器中的加速度-输出灵敏度特性的图，纵轴为输出灵敏度，横轴为加速度。 与此相对，在本实施方式2涉及的加速度传感器中，面向第一质量体21的上下边， 配设有各两个以上第二质量体223 226。通过该构成能够细微地调整梁的刚性。因而，成为如图8的实线所示的加速度传感器的对加速度的输出灵敏度的特性。即，如图8所示，该特性能够接近理想的直线(虚线)。此外，图8也是示出加速度传感器中的加速度-输出灵敏度特性的图，纵轴为输出灵敏度，横轴为加速度。如上所述，在本实施方式中，增加了第二质量体22Q23 226)的数量。因而，能获得理想的输出特性，能够提供高精度的加速度传感器。此外，在实施方式1、2中，第二质量体22Q23 226)也可以是相同的质量，或者也可以是各不相同的质量。另外，第二梁32(321 324)的刚性也可以相同，或者各自的刚性也可以不同。即，优选以成为更理想的输出特性的方式设定各第二质量体22 023 226) 的质量和各第二梁32(321 324)的刚性。在图6所示的构成中，仅探测一个第一质量体21和固定电极51、52之间的静电电容的变化。[实施方式3]在实施方式1中，与第一质量体21面对的第二质量体22的面和与第二质量体22 面对的第一质量体21的面各自平坦。在本实施方式中，在与第一质量体21面对的第二质量体22的面和与第二质量体22面对的第一质量体21的面的至少任一个，形成有突起。图9是示出本实施方式涉及的加速度传感器的特征部分(即，第一质量体21和第二质量体22面对的部分)附近的构成的放大平面图。在图9所示的示例中，剖面为三角形状的多个突起7形成于与第二质量体22面对的第一质量体21的面。此外，如图10所示，形成于与第二质量体22面对的第一质量体21 的面的多个突起7，剖面也可以是梯形形状。或者，如图11所示，形成于与第二质量体22面对的第一质量体21的面的多个突起7，剖面也可以是圆形形状。另外，在图9、10、11所示的示例中，各突起7形成于与第二质量体22面对的第一质量体21的面，但也可以在与第一质量体21面对的第二质量体22的面形成该突起7。或者，也可以在与第一质量体21面对的第二质量体22的面和与第二质量体22面对的第一质量体21的面的二者形成突起7。如果将高加速度输入至加速度传感器，则由于第一质量体21和第二质量体22接触，因此担心引起被称为粘附的粘贴现象。因此，在本实施方式中，在与第一质量体21面对的第二质量体22的面和与第二质量体22面对的第一质量体21的面的至少任一个，形成有突起7。因而，能够降低第一质量体21和第二质量体22的接触面积，结果能够避免被称为粘附的现象。
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[实施方式4]图12是示出本实施方式涉及的加速度传感器的构成的平面图。在本实施方式中，加速度传感器元件12的构成与实施方式1涉及的加速度传感器元件11的构成不同。此外，在本实施方式中，主基板也由支撑基板从上下方向夹持，但在图 12中为了附图简化，省略该支撑基板的图示。在图12所示的本实施方式涉及的加速度传感器元件12中，对与前述的加速度传感器元件11类似、对应的部分标记相同的附图标记而示出，省略该相同附图标记的部件在此的说明。与图3所示的加速度传感器元件11同样，在图12所示的加速度传感器元件12中， 以同样的方式构成/配置有第一质量体21 (包括梳齿状的电极211、21幻和固定电极51、 52(梳齿状的电极511、521)。在本实施方式涉及的加速度传感器元件12中，第一质量体21和固定电极51、52 在俯视时由矩形框体状的第二质量体23围绕。在此，第一质量体21和第二质量体23由四根第一梁31连结。具体而言，各第一梁31将第一质量体21和第二质量体23的内周边部连结。第一质量体21和第二质量体23隔着该第一梁31而可动(即，能够因所输入的加速度而发生位移)。而且，如图12所示，在附图左右的第二质量体23的外周边部，各自设有梳齿状的电极232、231。另外，在第二质量体23的框体的外侧，配设有两个固定电极53、54。在固定电极53，与梳齿状的电极231对应，设有梳齿状的电极531，在固定电极M，与梳齿状的电极 232对应，设有梳齿状的电极Ml。在此，梳齿状的电极231和梳齿状的电极531沿图12的上下方向交互地、隔开期望的间隔而配置，梳齿状的电极232和梳齿状的电极541沿图12的上下方向隔开期望的间隔而配置。固定电极51、52以能够将第一质量体21的位移转换成电量的方式配置，固定电极 53,54以能够将第二质量体23的位移转换成电量的方式配置。另外，在本实施方式涉及的加速度传感器元件12中，第二质量体23的外周边部和作为固定端的锚34由第二梁32连结。S卩，第二质量体23经由锚34以能够因所输入的加速度而发生位移的方式被支撑。锚34与图3同样为四个，支撑第二质量体23的第二梁32 对于各锚34配设。如从上述构成可知，第一质量体21经由第一梁31、第二质量体23以及第二梁32 由锚34以能够因所输入的加速度而发生位移的方式支撑。加速度输入至图12所示的本实施方式涉及的加速度传感器元件12时的动作、作用与前述的加速度传感器元件11相同。S卩，如果高加速度输入至该加速度传感器元件12，则第一质量体21的上下边部与第二质量体23的内周边部接触。由此，对于第一质量体21的可动而言，第二质量体23的质量和刚性高的第二梁32的刚性产生作用/影响。即，加速度传感器元件12，在高加速度区域中，由第一质量体21和第二质量体22的合计质量以及第一梁31的刚性和第二梁32 的刚性决定输出灵敏度。与此相对，该加速度传感器元件12，在低加速度区域中，由第一质量体21的质量和梁31的刚性决定输出灵敏度。
如上所述，在本实施方式涉及的加速度传感器中，以围绕第一质量体21的方式配设有由第二梁32保持的第二质量体23。因而，能够用一个加速度传感器元件12检测宽范围的加速度(低加速度的区域和高加速度的区域的二者)。而且，能够使在高加速度的区域产生作用的第二质量体23的大小比第二质量体22更大。因而，本实施方式涉及的加速度传感器能够比实施方式1涉及的加速度传感器更高精度地检测高加速度。此外，在图12所示的构成中，第一梁31将第一质量体21和第二质量体23连结。 与此相对，也能够采用图13所示的传感器元件12A。在图13所示的加速度传感器元件12A中，另外设有作为固定端的四个锚35。各锚 35由夹持主基板的支撑基板固定/支撑。在图13所示的构成中，各第一梁31将第一质量体21和锚35连结。即，在图13所示的构成中，第一质量体21以能够因所输入的加速度而发生位移的方式经由第一梁31和锚35而固定/支撑。该第一梁31的连结形态以外的构成，在图12所示的构成和图13所示的构成中相同。在该图13所示的加速度传感器中，也取得与图12所示的加速度传感器同样的效^ ο此外，在图12、13的构成中，能够探测第一质量体21与固定电极51、52之间的静电电容的变化和第二质量体23与固定电极5354之间的静电电容的变化。另外，在图12、13所示的构成中，也可以通过省略固定电极5354并省略梳齿状的电极231、232，从而能够仅探测一个第一质量体21和固定电极51、52之间的静电电容的变化。[实施方式5]图14是示出本实施方式涉及的加速度传感器的构成的平面图。在本实施方式中，加速度传感器元件13的构成与实施方式1涉及的加速度传感器元件11的构成不同。此外，在本实施方式中，主基板由支撑基板从上下方向夹持，但在图14 中为了附图简化，省略该支撑基板的图示。在图14所示的本实施方式涉及的加速度传感器元件13中，对与前述的加速度传感器元件11类似、对应的部分标记相同的附图标记而示出，省略该相同附图标记的部件在此的说明。与图3所示的加速度传感器元件11同样，在图14所示的加速度传感器元件13中， 以同样的方式构成/配置有第一质量体21 (包括梳齿状的电极211、21幻和固定电极51、 52(梳齿状的电极511、521)。在本实施方式涉及的加速度传感器元件13中，第一质量体21和各锚34也由第一梁31连结，第一质量体21以能够因所输入的加速度而发生位移的方式经由第一梁31由锚 34支撑。在本实施方式涉及的加速度传感器元件13中，与前述的加速度传感器元件11不同，省略第二质量体22和第二梁32。取而代之，在本实施方式涉及的加速度传感器元件13 中配设有支柱8。如图14所示，与各第一梁31对应，各自配设有支柱8。各支柱8配置于各第一梁31的附近。在本实施方式中，配置于第一梁31的附近的支柱8是在实施方式1中说明的位移容易度变化部件。此外，在图14的构成中，配设于第一梁31的附近的支柱8仅配置于第一梁31的中途的单侧。但是，与图14的构成不同，配设于各第一梁31的附近的支柱8也可以在该第一梁31中途各配置于该第一梁31的两侧。在此，上述各支柱8固定于在图14中省略图示的支撑基板的二者或任一个。图15是示出第一梁31附近的情况的放大平面图。使用图15来说明本实施方式涉及的加速度传感器的动作。如果对本实施方式涉及的加速度传感器输入加速度，则第一质量体21沿图15的上下方向发生位移。在此，如果输入一定以上的加速度，则第一质量体21大幅度发生位移， 第一梁31和位于该第一梁31的附近的支柱8接触(参照图15)。在该接触之后，影响第一质量体21的位移的第一梁31，与不接触的情况相比，梁长外观上变短，第一梁31的刚性变
尚οS卩，在本实施方式涉及的加速度传感器中，在低加速度区域中，第一梁31不与支柱8接触，在高加速度区域中，第一梁31与支柱8接触，第一梁31的刚性变高。结果，在本实施方式涉及的加速度传感器中，能够检测宽范围的加速度。此外，在图15的构成中，对于一根第一梁31仅在该第一梁31的一个侧面配设有一个支柱8。与此相对，如图16所示，也可以对于一根第一梁31而在该第一梁31的一个侧面沿着第一梁31的延伸设置方向配设多个(在图16中为三个)支柱8。在此，在图16中，仅在第一梁31的一个侧面配设有多个支柱8，但也可以在第一梁 31的两侧面沿着第一梁31的延伸设置方向配设多个支柱8。另外，在图15中，支柱8的俯视形状为三角形，但支柱8的俯视形状不限于此，也可以如图16所示为圆形。如图16所示，通过增加配置于各第一梁31的附近的支柱8的数量，能够更细微地调整梁的刚性。因而，在具有图16所示的构成的加速度传感器中，能够使输出灵敏度特性如图8所示接近理想的直线(虚线)。[实施方式6]图17是示出本实施方式涉及的加速度传感器的构成的平面图。在本实施方式中，加速度传感器元件14的构成与实施方式1涉及的加速度传感器元件11的构成不同。此外，在本实施方式中，主基板也由支撑基板从上下方向夹持，但在图 17中为了附图简化，省略该支撑基板的图示。在图17所示的本实施方式涉及的加速度传感器元件14中，对与前述的加速度传感器元件11类似、对应的部分标记相同的附图标记而示出，省略该相同附图标记的部件在此的说明。与图3所示的加速度传感器元件11同样，在图17所示的加速度传感器元件14中， 以同样的方式构成/配置有第一质量体21 (包括梳齿状的电极211、21幻和固定电极51、 52(梳齿状的电极511、521)。在本实施方式涉及的加速度传感器元件14中，第一质量体21和各锚34也由第一梁31连结，第一质量体21以能够因所输入的加速度而发生位移的方式经由第一梁31由锚 34支撑。
在本实施方式涉及的加速度传感器元件14中，与前述的加速度传感器元件11不同，省略第二质量体22和第二梁32。取而代之，在本实施方式涉及的加速度传感器元件14 中，配设有第二梁33和梁围绕部9。如图17所示，本实施方式涉及的第二梁33的一端与第一质量体21连接。另外， 如图17所示，在第一质量体21的静止状态下，第二梁33的另一端在俯视时由梁围绕部9 围绕。即，在第一质量体21的静止状态下，第二梁33的另一端开放，与任何部件都不接触 (换言之，第二梁33的另一端也不由支撑基板支撑或固定)。如图17所示，梁围绕部9的俯视形状为“二 ”字状，该梁围绕部9不仅围绕第二梁 33的另一端，而且还围绕与该另一端连接的该第二梁33的两侧面部。在图17的示例中，第二梁33从第一质量体21的左右侧面部起各配设一根，与各第二梁33对应各自配设有梁围绕部9。在本实施方式中，围绕第二梁33的另一端附近的梁围绕部9是在实施方式1中说明的位移容易度变化部件。在此，上述各梁围绕部9沿图17的表背方向延伸设置，固定于在图17中省略图示的支撑基板的二者或任一个。图18、19是示出第二梁33附近的情况的放大平面图。使用图18、19来说明本实施方式涉及的加速度传感器的动作。在未对本实施方式涉及的加速度传感器输入加速度或输入低加速度时，如图18 所示，第二梁33的另一端从梁围绕部9分离，成为自由端。如果对本实施方式涉及的加速度传感器输入一定以上的加速度，则第一质量体21 沿图19的上下方向大幅度发生位移。而且，如图19所示，第二梁33的另一端与梁围绕部9 接触。在该接触后，影响第一质量体21的位移的梁成为第一梁31和第二梁33的二者，梁整体的刚性与前述接触前相比变高。S卩，在本实施方式涉及的加速度传感器中，在低加速度区域中，第二梁33不与梁围绕部9接触，对第一质量体21的位移造成影响的梁仅为第一梁31。另一方面，在高加速度区域中，第二梁33与梁围绕部9接触，对第一质量体21的位移造成影响的梁成为第一梁 31和第二梁33的二者。结果，在本实施方式涉及的加速度传感器中，能够检测宽范围的加速度。此外，在图17的构成中，第二梁33从第一质量体21的左右侧面部起各配设有一根。与此相对，如图20所示，第二梁33也可以从第一质量体21的左右侧面部起各配设多根(在图20的示例中为3根)，与各第二梁33对应，各自配设有梁围绕部9。如图20所示，通过增加第二梁33和与该第二梁33对应配设的梁围绕部9的数量， 能够更细微地调整梁的刚性。因而，在具有图20所示的构成的加速度传感器中，能够使输出灵敏度特性如图8所示接近理想的直线(虚线)。
权利要求
1.一种加速度传感器，其特征在于，具备第一质量体，由第一梁保持，能够因加速度而发生位移； 固定电极，以能够将所述第一质量体的所述位移转换成电量的方式配置；以及位移容易度变化部件，在所述第一质量体的所述位移超过既定的范围时，给所述第一质量体的位移容易度带去变化。
2.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于所述位移容易度变化部件为第二质量体，由第二梁保持，能够因加速度而发生位移，与所述第一质量体隔开既定的间隔而配置。
3.如权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于 所述第二梁和所述第二质量体为多个，各所述第二质量体由各不相同的所述第二梁保持。
4.如权利要求3所述的加速度传感器，其特征在于 各所述第二质量体为相同的质量，各所述第二梁为相同的刚性。
5.如权利要求3所述的加速度传感器，其特征在于 各所述第二质量体为不同的质量，各所述第二梁为不同的刚性。
6.如权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于在与所述第一质量体面对的所述第二质量体侧或与所述第二质量体面对的所述第一质量体侧，形成有突起。
7.如权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于 俯视时，所述第二质量体围绕所述第一质量体。
8.如权利要求7所述的加速度传感器，其特征在于 所述第一梁将所述第一质量体和所述第二质量体连结， 所述第二梁将所述第二质量体和作为固定端的锚连结。
9.如权利要求7所述的加速度传感器，其特征在于所述第一梁将所述第一质量体和作为固定端的第一锚连结， 所述第二梁将所述第二质量体和作为固定端的第二锚连结。
10.如权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于仅探测所述第一质量体和所述固定电极之间的静电电容的变化。
11.如权利要求2所述的加速度传感器，其特征在于所述固定电极以能够将所述第二质量体的所述位移转换成电量的方式配置， 探测所述第一质量体与所述固定电极之间的静电电容的变化和所述第二质量体与所述固定电极之间的静电电容的变化的二者。
12.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于 所述位移容易度变化部件是配置于所述第一梁的旁边的支柱。
13.如权利要求12所述的加速度传感器，其特征在于 所述支柱沿着所述第一梁的配设方向配置多个。
14.如权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于所述第一梁将所述第一质量体和作为固定端的锚连结， 还具备一端与所述第一质量体结合的第二梁，所述位移容易度变化部件是围绕所述第二梁的另一端和该另一端附近的所述第二梁的侧面部的梁围绕部。
15.如权利要求14所述的加速度传感器，其特征在于所述第二梁和所述梁围绕部为多个，按每个所述第二梁的所述另一端而配设所述梁围绕部。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种加速度传感器，能够用一个加速度传感器元件检测宽范围的加速度。本发明涉及的加速度传感器具备第一质量体(21)，由第一梁(31)保持，能够因加速度而发生位移；固定电极(51、52)，以能够将第一质量体(21)的位移转换成电量的方式配置；以及位移容易度变化部件(22、32、8、9)，在第一质量体(21)的位移超过既定的范围时，给第一质量体(21)的位移容易度带去变化。
文档编号G01P15/125GK102539829SQ201110266728
公开日2012年7月4日 申请日期2011年8月31日 优先权日2010年12月27日
发明者奥村美香, 山口靖雄, 村上刚史 申请人:三菱电机株式会社