JP3294707B2 - 加速度センサ内蔵ガスレートセンサ - Google Patents
加速度センサ内蔵ガスレートセンサInfo
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/006—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of fluid seismic masses
- G01P15/008—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of fluid seismic masses by using thermal pick-up
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- Micromachines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は加速度センサと角速度
センサを半導体製造プロセスを用いて一体的に構成した
加速度センサ内蔵ガスレートセンサに関する。
センサを半導体製造プロセスを用いて一体的に構成した
加速度センサ内蔵ガスレートセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の多軸加速度センサにおいて、白金
やタングステン等の細い線材で形成した発熱抵抗体およ
び感温抵抗体をケースに設けた支持体に固定し、ケース
内にガスを封入して密閉した構造のものは知られてい
る。
やタングステン等の細い線材で形成した発熱抵抗体およ
び感温抵抗体をケースに設けた支持体に固定し、ケース
内にガスを封入して密閉した構造のものは知られてい
る。
【０００３】このような従来の多軸加速度センサは、発
熱抵抗体をケース内空間の中央に配置し、発熱抵抗体を
中心として互いに直交する多軸（例えば、Ｘ、Ｙおよび
Ｚ）方向にそれぞれ一対の感温抵抗体を配置し、加速度
の作用による発熱抵抗体が発生する熱の温度分布の変化
をそれぞれ一対の感温抵抗体に発生する抵抗値の変化と
して検出するよう構成され、抵抗値の変化から対応する
加速度の大きさ、抵抗値の変化を検出する一対の感温抵
抗体の配置から加速度の作用方向を検出することができ
る。
熱抵抗体をケース内空間の中央に配置し、発熱抵抗体を
中心として互いに直交する多軸（例えば、Ｘ、Ｙおよび
Ｚ）方向にそれぞれ一対の感温抵抗体を配置し、加速度
の作用による発熱抵抗体が発生する熱の温度分布の変化
をそれぞれ一対の感温抵抗体に発生する抵抗値の変化と
して検出するよう構成され、抵抗値の変化から対応する
加速度の大きさ、抵抗値の変化を検出する一対の感温抵
抗体の配置から加速度の作用方向を検出することができ
る。
【０００４】また、特開昭６３−１１８６６７号公報
「三次元加速度センサ」に開示されているように、半導
体基板に質量部と、質量部を支える梁部を設け、梁部に
抵抗部を形成し、加速度の作用により梁部がたわみ、梁
部のたわみに対応して抵抗部の抵抗値が変化するよう構
成された一次元加速度センサを立方体ブロックの互いに
直交する３面（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に取付け、三次元加速度セ
ンサを構成したものは知られている。
「三次元加速度センサ」に開示されているように、半導
体基板に質量部と、質量部を支える梁部を設け、梁部に
抵抗部を形成し、加速度の作用により梁部がたわみ、梁
部のたわみに対応して抵抗部の抵抗値が変化するよう構
成された一次元加速度センサを立方体ブロックの互いに
直交する３面（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に取付け、三次元加速度セ
ンサを構成したものは知られている。
【０００５】一方、従来の多軸型ガスレートセンサにお
いて、白金やタングステンの細い線でヒートワイヤ感熱
抵抗素子を構成し、ケースに設けた支持体に複数のヒー
トワイヤ感熱抵抗素子を対にして取付け、所望の方向の
角速度を検出するよう配置したものは知られている。
いて、白金やタングステンの細い線でヒートワイヤ感熱
抵抗素子を構成し、ケースに設けた支持体に複数のヒー
トワイヤ感熱抵抗素子を対にして取付け、所望の方向の
角速度を検出するよう配置したものは知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の多軸加速度セン
サは、発熱抵抗体および複数対の感温抵抗体をケースの
支持体に取付け、複数対の感温抵抗体の多軸（例えば、
Ｘ、Ｙ、Ｚ）方向の軸合せ、および発熱抵抗体からそれ
ぞれ一対の感温抵抗体までの距離調整等、感温抵抗体の
配置や感度調整に時間を要する課題がある。
サは、発熱抵抗体および複数対の感温抵抗体をケースの
支持体に取付け、複数対の感温抵抗体の多軸（例えば、
Ｘ、Ｙ、Ｚ）方向の軸合せ、および発熱抵抗体からそれ
ぞれ一対の感温抵抗体までの距離調整等、感温抵抗体の
配置や感度調整に時間を要する課題がある。
【０００７】また、発熱抵抗体および感温抵抗体のばら
つきによるセンサ間の感度ばらつきがあるため、製造に
際しては発熱抵抗体および感温抵抗体の選別、センサ個
別の調整が不可欠となる課題がある。
つきによるセンサ間の感度ばらつきがあるため、製造に
際しては発熱抵抗体および感温抵抗体の選別、センサ個
別の調整が不可欠となる課題がある。
【０００８】また、特開昭６３−１１８６６７号公報に
開示された三次元加速度センサは、半導体基板に構成さ
れた一次元加速度センサ３個を立方体ブロックに取付け
る構成のため、互いに直交する３軸への軸合せに時間を
要する課題がある。
開示された三次元加速度センサは、半導体基板に構成さ
れた一次元加速度センサ３個を立方体ブロックに取付け
る構成のため、互いに直交する３軸への軸合せに時間を
要する課題がある。
【０００９】一方、従来の多軸型ガスレートセンサは、
白金やタングステンの細い線で構成したディスクリート
部品のヒートワイヤ感熱抵抗素子を支持体に取付ける構
造のため、対をなすヒートワイヤ感熱抵抗素子間の配置
について、ガス流の中心軸までの距離および中心軸に対
する方向（垂直）等の位置精度の課題、および位置精度
の保証のための調整作業に時間を要する課題がある。
白金やタングステンの細い線で構成したディスクリート
部品のヒートワイヤ感熱抵抗素子を支持体に取付ける構
造のため、対をなすヒートワイヤ感熱抵抗素子間の配置
について、ガス流の中心軸までの距離および中心軸に対
する方向（垂直）等の位置精度の課題、および位置精度
の保証のための調整作業に時間を要する課題がある。
【００１０】また、従来の多軸型ガスレートセンサは、
ヒートワイヤ感熱抵抗素子、支持体およびケースをディ
スクリート部品で構成するため、個々のヒートワイヤ感
熱抵抗素子の特性（抵抗値および温度特性）、およびペ
ア性の選定が必要とされる課題がある。
ヒートワイヤ感熱抵抗素子、支持体およびケースをディ
スクリート部品で構成するため、個々のヒートワイヤ感
熱抵抗素子の特性（抵抗値および温度特性）、およびペ
ア性の選定が必要とされる課題がある。
【００１１】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的は半導体製造プロセスを用い
て多軸加速度センサおよび多軸型ガスレートセンサを一
体化して構成し、検出精度および信頼性が高く、使い勝
手のよい加速度センサ内蔵ガスレートセンサを提供する
ことにある。
なされたもので、その目的は半導体製造プロセスを用い
て多軸加速度センサおよび多軸型ガスレートセンサを一
体化して構成し、検出精度および信頼性が高く、使い勝
手のよい加速度センサ内蔵ガスレートセンサを提供する
ことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る加速度センサ内蔵ガスレートセンサは、
所定の気体を封入した密閉空間と、この密閉空間内に配
置され、気体を加熱して密閉空間内に温度分布を形成す
る発熱抵抗体および感温抵抗体とを備え、加速度の作用
に対応して発生する密閉空間内の温度分布の変化を感温
抵抗体が検出する加速度センサと、ガス流路と、このガ
ス流路内に配置されたヒートワイヤ抵抗体とを備え、角
速度の作用に対応して発生するガス流の偏向を前記ヒー
トワイヤ抵抗体が検出するガスレートセンサを備えた加
速度センサ内蔵ガスレートセンサであって、一方の半導
体基板にガスレートセンサ部のガス流入口とガス流路の
上半分を形成する空間部と加速度センサの密閉空間の上
半分を形成する空間部を半導体製造プロセスを用いて形
成し、他方の半導体基板にガスレートセンサを構成する
空間部とヒートワイヤブリッジとヒートワイヤ抵抗体と
接続リードとパッド と加速度センサ部を構成する空間部
と発熱抵抗体と感温抵抗体とパッドを半導体製造プロセ
スを用いて形成し、これら２つの半導体基板を貼り合
せ、一体的に形成したことを特徴とする。
この発明に係る加速度センサ内蔵ガスレートセンサは、
所定の気体を封入した密閉空間と、この密閉空間内に配
置され、気体を加熱して密閉空間内に温度分布を形成す
る発熱抵抗体および感温抵抗体とを備え、加速度の作用
に対応して発生する密閉空間内の温度分布の変化を感温
抵抗体が検出する加速度センサと、ガス流路と、このガ
ス流路内に配置されたヒートワイヤ抵抗体とを備え、角
速度の作用に対応して発生するガス流の偏向を前記ヒー
トワイヤ抵抗体が検出するガスレートセンサを備えた加
速度センサ内蔵ガスレートセンサであって、一方の半導
体基板にガスレートセンサ部のガス流入口とガス流路の
上半分を形成する空間部と加速度センサの密閉空間の上
半分を形成する空間部を半導体製造プロセスを用いて形
成し、他方の半導体基板にガスレートセンサを構成する
空間部とヒートワイヤブリッジとヒートワイヤ抵抗体と
接続リードとパッド と加速度センサ部を構成する空間部
と発熱抵抗体と感温抵抗体とパッドを半導体製造プロセ
スを用いて形成し、これら２つの半導体基板を貼り合
せ、一体的に形成したことを特徴とする。
【００１３】また、この発明に係る加速度センサ内蔵ガ
スレートセンサは、所定の気体を封入した密閉空間と、
この密閉空間内に配置され、気体を加熱して密閉空間内
に温度分布を形成する発熱抵抗体および感温抵抗体とを
備え、加速度の作用に対応して発生する密閉空間内の温
度分布の変化を感温抵抗体が検出する加速度センサと、
ガス流路と、このガス流路内に配置されたヒートワイヤ
抵抗体とを備え、角速度の作用に対応して発生するガス
流の偏向をヒートワイヤ抵抗体が検出するガスレートセ
ンサを備えた加速度センサ内蔵ガスレートセンサであっ
て、ガスレートセンサ部に相当する二枚の半導体基板
と、加速度センサ部に相当する二枚の半導体基板をそれ
ぞれ同一基板で構成し、一対のヒートワイヤ抵抗体を形
成する他の二枚の半導体基板と、一対の感温抵抗体を形
成する他の二枚の半導体基板をそれぞれ同一基板で構成
し、二枚の半導体基板と他の二枚の半導体基板から成る
４枚の半導体基板を一方向に重ねて貼り合わせ、３軸の
ガスレートセンサおよび３軸のガス式加速度センサを一
体化したことを特徴とする。
スレートセンサは、所定の気体を封入した密閉空間と、
この密閉空間内に配置され、気体を加熱して密閉空間内
に温度分布を形成する発熱抵抗体および感温抵抗体とを
備え、加速度の作用に対応して発生する密閉空間内の温
度分布の変化を感温抵抗体が検出する加速度センサと、
ガス流路と、このガス流路内に配置されたヒートワイヤ
抵抗体とを備え、角速度の作用に対応して発生するガス
流の偏向をヒートワイヤ抵抗体が検出するガスレートセ
ンサを備えた加速度センサ内蔵ガスレートセンサであっ
て、ガスレートセンサ部に相当する二枚の半導体基板
と、加速度センサ部に相当する二枚の半導体基板をそれ
ぞれ同一基板で構成し、一対のヒートワイヤ抵抗体を形
成する他の二枚の半導体基板と、一対の感温抵抗体を形
成する他の二枚の半導体基板をそれぞれ同一基板で構成
し、二枚の半導体基板と他の二枚の半導体基板から成る
４枚の半導体基板を一方向に重ねて貼り合わせ、３軸の
ガスレートセンサおよび３軸のガス式加速度センサを一
体化したことを特徴とする。
【００１４】 さらに 、この発明に係る加速度センサ内蔵
ガスレートセンサを構成する加速度センサは、密閉空間
内の中央に配置した発熱抵抗体と、発熱体抵抗に対向し
て多軸方向に配置したぞれぞれ一対の感温抵抗体で構成
したことを特徴とする。
ガスレートセンサを構成する加速度センサは、密閉空間
内の中央に配置した発熱抵抗体と、発熱体抵抗に対向し
て多軸方向に配置したぞれぞれ一対の感温抵抗体で構成
したことを特徴とする。
【００１５】 また 、この発明に係る加速度センサ内蔵ガ
スレートセンサを構成する角速度センサは、ガス流の中
心軸に対向して多軸方向に配置したぞれぞれ一対のヒー
トワイヤ感熱抵抗体で構成したことを特徴とする。
スレートセンサを構成する角速度センサは、ガス流の中
心軸に対向して多軸方向に配置したぞれぞれ一対のヒー
トワイヤ感熱抵抗体で構成したことを特徴とする。
【００１６】 さらに 、この発明に係る加速度センサ内蔵
ガスレートセンサを構成する加速度センサの密閉空間に
封入される気体は、熱伝導性が低く、加圧したガスであ
ることを特徴とする。
ガスレートセンサを構成する加速度センサの密閉空間に
封入される気体は、熱伝導性が低く、加圧したガスであ
ることを特徴とする。
【００１７】
【作用】この発明に係る加速度センサ内蔵ガスレートセ
ンサは、加速度センサを構成する密閉空間、発熱抵抗体
および感温抵抗体と、角速度センサを構成するガス流路
およびヒートワイヤ抵抗体とを半導体製造プロセスを用
い、製造マスクを共用して同一枚数の半導体基板上に形
成するので、加速度センサと角速度センサの一体化を図
ることができる。
ンサは、加速度センサを構成する密閉空間、発熱抵抗体
および感温抵抗体と、角速度センサを構成するガス流路
およびヒートワイヤ抵抗体とを半導体製造プロセスを用
い、製造マスクを共用して同一枚数の半導体基板上に形
成するので、加速度センサと角速度センサの一体化を図
ることができる。
【００１８】 また、この発明に係る加速度センサ内蔵ガ
スレートセンサを構成する加速度センサおよび角速度セ
ンサは、半導体製造プロセスを用いて加速度センサを構
成する密閉空間、発熱抵抗体および感温抵抗体と、角速
度センサを構成するガス流路およびヒートワイヤ抵抗体
とを形成するので、それぞれの構成部品を容易に形成で
きるとともに、配置を精度よく実現できるので、加速度
センサおよび角速度センサの多軸化を図ることができ
る。
スレートセンサを構成する加速度センサおよび角速度セ
ンサは、半導体製造プロセスを用いて加速度センサを構
成する密閉空間、発熱抵抗体および感温抵抗体と、角速
度センサを構成するガス流路およびヒートワイヤ抵抗体
とを形成するので、それぞれの構成部品を容易に形成で
きるとともに、配置を精度よく実現できるので、加速度
センサおよび角速度センサの多軸化を図ることができ
る。
【００１９】 さらに、この発明に係る加速度センサ内蔵
ガスレートセンサを構成する加速度センサおよび角速度
センサは、同一半導体基板あるいは同一製造ロットの半
導体基板上に発熱抵抗体、感温抵抗体、ヒートワイヤ抵
抗体を構成するので、各抵抗体の偏差や温度特性などの
ペア性が保証され、特に対をなす抵抗体の比抵抗の偏差
を小さくできるので、高精度のセンサを実現することが
できる。
ガスレートセンサを構成する加速度センサおよび角速度
センサは、同一半導体基板あるいは同一製造ロットの半
導体基板上に発熱抵抗体、感温抵抗体、ヒートワイヤ抵
抗体を構成するので、各抵抗体の偏差や温度特性などの
ペア性が保証され、特に対をなす抵抗体の比抵抗の偏差
を小さくできるので、高精度のセンサを実現することが
できる。
【００２０】 また、この発明に係る加速度センサ内蔵ガ
スレートセンサを構成する加速度センサは、封入する気
体に、熱伝導性の低い、加圧したガスを用いるので、密
閉空間内に形成される温度分布の温度勾配を大きく設定
することができ、高感度のセンサを実現することができ
る。
スレートセンサを構成する加速度センサは、封入する気
体に、熱伝導性の低い、加圧したガスを用いるので、密
閉空間内に形成される温度分布の温度勾配を大きく設定
することができ、高感度のセンサを実現することができ
る。
【００２１】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１はこの発明に係る加速度センサ内蔵ガ
スレートセンサの実施例構成図である。本実施例は、２
軸のガス式加速度センサと１軸のガスレートセンサを半
導体基板上に一体構成したものである。
て説明する。図１はこの発明に係る加速度センサ内蔵ガ
スレートセンサの実施例構成図である。本実施例は、２
軸のガス式加速度センサと１軸のガスレートセンサを半
導体基板上に一体構成したものである。
【００２２】 図１において、加速度センサ内蔵ガスレー
トセンサ１は、半導体基板２と、半導体基板３から構成
する。半導体基板２には、エッチング等の半導体製造プ
ロセスを用いて、ガスレートセンサ部４の一部となる基
板の上下方向に貫通したガス流入口２Ａ、基板の底面か
ら所定の幅の空間を有し、ガス流路６の上半分を形成す
る空間部２Ｂ、および加速度センサ５の密閉空間７の上
半分を形成する空間部２Ｃを形成する。
トセンサ１は、半導体基板２と、半導体基板３から構成
する。半導体基板２には、エッチング等の半導体製造プ
ロセスを用いて、ガスレートセンサ部４の一部となる基
板の上下方向に貫通したガス流入口２Ａ、基板の底面か
ら所定の幅の空間を有し、ガス流路６の上半分を形成す
る空間部２Ｂ、および加速度センサ５の密閉空間７の上
半分を形成する空間部２Ｃを形成する。
【００２３】 半導体基板３には、蒸着および複数回のエ
ッチング処理を繰り返す半導体製造プロセスを用いて、
ガスレートセンサ部４を構成する空間部３Ａ、ヒートワ
イヤブリッジ３Ｂ、ヒートワイヤ抵抗体ＨW-l、ＨW-r、
ヒートワイヤ抵抗体への図示しない接続リードやパッ
ド、および加速度センサ部５を構成する空間部３Ｃ、発
熱抵抗体Ｈ、感温抵抗体Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、発熱
抵抗体や感温抵抗体へのパッド１０等を形成する。
ッチング処理を繰り返す半導体製造プロセスを用いて、
ガスレートセンサ部４を構成する空間部３Ａ、ヒートワ
イヤブリッジ３Ｂ、ヒートワイヤ抵抗体ＨW-l、ＨW-r、
ヒートワイヤ抵抗体への図示しない接続リードやパッ
ド、および加速度センサ部５を構成する空間部３Ｃ、発
熱抵抗体Ｈ、感温抵抗体Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、発熱
抵抗体や感温抵抗体へのパッド１０等を形成する。
【００２４】 ガスレートセンサ部４のヒートワイヤブリ
ッジ３Ｂ、および加速度センサ部５の図示しないブリッ
ジは、半導体基板３の表面にエッチング処理をして形成
し、それぞれのブリッジの下側は空間部３Ａおよび空間
部３Ｃの一部を構成する。また、ヒートワイヤブリッジ
３Ｂの表面にはヒートワイヤ抵抗体ＨW-l、ＨW-rを形成
し、図示しないブリッジの表面には発熱抵抗体Ｈ、感温
抵抗体Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２を形成する。
ッジ３Ｂ、および加速度センサ部５の図示しないブリッ
ジは、半導体基板３の表面にエッチング処理をして形成
し、それぞれのブリッジの下側は空間部３Ａおよび空間
部３Ｃの一部を構成する。また、ヒートワイヤブリッジ
３Ｂの表面にはヒートワイヤ抵抗体ＨW-l、ＨW-rを形成
し、図示しないブリッジの表面には発熱抵抗体Ｈ、感温
抵抗体Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２を形成する。
【００２５】 ヒートワイヤ抵抗体ＨW-l、ＨW-r、発熱抵
抗体Ｈ、感温抵抗体Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は、例えば
白金やタングステン等の金属を蒸着あるいは結晶成長に
より導体部を形成し、製造マスクに設定した微細パター
ン図に基づいてエッチング処理してそれぞれの抵抗体を
構成する。なお、ヒートワイヤ抵抗体ＨW-l、ＨW-r、発
熱抵抗体Ｈ、感温抵抗体Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は、抵
抗値のみが異なる抵抗体を形成するので、同一のプロセ
スで同時に形成することができる。
抗体Ｈ、感温抵抗体Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は、例えば
白金やタングステン等の金属を蒸着あるいは結晶成長に
より導体部を形成し、製造マスクに設定した微細パター
ン図に基づいてエッチング処理してそれぞれの抵抗体を
構成する。なお、ヒートワイヤ抵抗体ＨW-l、ＨW-r、発
熱抵抗体Ｈ、感温抵抗体Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は、抵
抗値のみが異なる抵抗体を形成するので、同一のプロセ
スで同時に形成することができる。
【００２６】 ヒートワイヤ抵抗体ＨW-l、ＨW-rは、半導
体基板２の空間部２Ｂと半導体基板３の空間部３Ｂで形
成するガス流路６のＺ軸方向の中間に配置し、ガス流路
６をＹ軸方向に流れるガス流ＦYの中心軸を対称とし、
Ｘ軸方向に対向して配置するので、加速度センサ内蔵ガ
スレートセンサ１を移動体（車両等）に搭載してＹ軸方
向に移動する場合、Ｚ軸を回転軸とした水平方向（ヨー
方向）の角速度ωXを検出する１軸の角速度センサが構
成できる。
体基板２の空間部２Ｂと半導体基板３の空間部３Ｂで形
成するガス流路６のＺ軸方向の中間に配置し、ガス流路
６をＹ軸方向に流れるガス流ＦYの中心軸を対称とし、
Ｘ軸方向に対向して配置するので、加速度センサ内蔵ガ
スレートセンサ１を移動体（車両等）に搭載してＹ軸方
向に移動する場合、Ｚ軸を回転軸とした水平方向（ヨー
方向）の角速度ωXを検出する１軸の角速度センサが構
成できる。
【００２７】 発熱抵抗体Ｈおよび感温抵抗体Ｘ１、Ｘ
２、Ｙ１、Ｙ２は、半導体基板２の空間部２Ｃと半導体
基板３の空間部３Ｃで構成する密閉空間７のＺ軸方向の
中間のＸ−Ｙ同一平面上に配置し、発熱抵抗体ＨをＸ−
Ｙ同一平面上のほぼ中央に位置するよう形成し、発熱抵
抗体Ｈを対称としてＸ軸およびＹ軸方向に対向したそれ
ぞれ一対の感温抵抗体Ｘ１、Ｘ２、および感温抵抗体Ｙ
１、Ｙ２を配置するので、Ｘ軸およびＹ軸方向に作用す
る加速度（Ｇ）を検出する２軸加速度センサが構成でき
る。
２、Ｙ１、Ｙ２は、半導体基板２の空間部２Ｃと半導体
基板３の空間部３Ｃで構成する密閉空間７のＺ軸方向の
中間のＸ−Ｙ同一平面上に配置し、発熱抵抗体ＨをＸ−
Ｙ同一平面上のほぼ中央に位置するよう形成し、発熱抵
抗体Ｈを対称としてＸ軸およびＹ軸方向に対向したそれ
ぞれ一対の感温抵抗体Ｘ１、Ｘ２、および感温抵抗体Ｙ
１、Ｙ２を配置するので、Ｘ軸およびＹ軸方向に作用す
る加速度（Ｇ）を検出する２軸加速度センサが構成でき
る。
【００２８】 半導体基板２および半導体基板３の製造が
完了した後、密閉空間７に窒素ガスやアルゴンガス等の
熱伝導性の低い加圧した気体を封入し、両基板をＺ軸方
向に重ねて貼り合せて加速度センサ内蔵ガスレートセン
サ１を構成する。なお、半導体基板３は外部接続用のパ
ッド１０を配置するため、半導体基板２より大きなサイ
ズで構成する。
完了した後、密閉空間７に窒素ガスやアルゴンガス等の
熱伝導性の低い加圧した気体を封入し、両基板をＺ軸方
向に重ねて貼り合せて加速度センサ内蔵ガスレートセン
サ１を構成する。なお、半導体基板３は外部接続用のパ
ッド１０を配置するため、半導体基板２より大きなサイ
ズで構成する。
【００２９】 このように、加速度センサ内蔵ガスレート
センサ１は、半導体製造プロセスの製造マスクおよび微
細加工技術を採用することによって、ヒートワイヤ抵抗
体ＨW-l、ＨW-r、発熱抵抗体Ｈ、感温抵抗体Ｘ１、Ｘ
２、Ｙ１、Ｙ２、およびガス流路６や密閉空間７を構成
する空間部２Ｂ、２Ｃ、３Ｂ、３Ｃ等の位置および寸法
を高精度に形成できるので、各抵抗体の位置合せおよび
軸合せの調整を必要としない正確なガスレートセンサ部
４およびガス式加速度センサ部５を構成できる。
センサ１は、半導体製造プロセスの製造マスクおよび微
細加工技術を採用することによって、ヒートワイヤ抵抗
体ＨW-l、ＨW-r、発熱抵抗体Ｈ、感温抵抗体Ｘ１、Ｘ
２、Ｙ１、Ｙ２、およびガス流路６や密閉空間７を構成
する空間部２Ｂ、２Ｃ、３Ｂ、３Ｃ等の位置および寸法
を高精度に形成できるので、各抵抗体の位置合せおよび
軸合せの調整を必要としない正確なガスレートセンサ部
４およびガス式加速度センサ部５を構成できる。
【００３０】 また、ヒートワイヤ抵抗体ＨW-l、ＨW-r、
発熱抵抗体Ｈ、感温抵抗体Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は、
半導体基板３上に形成されるので、ＨW-lおよびＨW-r、
Ｘ１およびＸ２、Ｙ１およびＹ２のそれぞれ一対の抵抗
体は抵抗偏差、温度特性等のペア性に優れ、抵抗比の精
度は極めて高いため、角速度および加速度を抵抗比で検
出するよう構成することにより安定した出力が得られ
る。
発熱抵抗体Ｈ、感温抵抗体Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は、
半導体基板３上に形成されるので、ＨW-lおよびＨW-r、
Ｘ１およびＸ２、Ｙ１およびＹ２のそれぞれ一対の抵抗
体は抵抗偏差、温度特性等のペア性に優れ、抵抗比の精
度は極めて高いため、角速度および加速度を抵抗比で検
出するよう構成することにより安定した出力が得られ
る。
【００３１】 次に、加速度センサ内蔵ガスレートセンサ
１のガスレートセンサ部４およびガス式加速度センサ部
５の動作について説明する。ガスレートセンサ部４は、
一対のヒートワイヤ抵抗体ＨW-l、ＨW-rを備え、ガス流
ＦYの中心軸（Ｙ軸）に対して垂直（Ｘ軸）方向に対向
して配置され、Ｚ軸を回転軸として加速度センサ内蔵ガ
スレートセンサ１に作用する角速度ωXを検出する。例
えば、加速度センサ内蔵ガスレートセンサ１が車両に搭
載され、Ｙ軸方向に移動している場合、ヨー（方向）に
作用する角速度を検出することができる。ヨー方向の角
速度が作用する場合、コリオリの力が作用してガス流Ｆ
Yが偏向されてヒートワイヤ抵抗体ＨW-l、ＨW-rに当た
るガス量のバランスがくずれ、ヒートワイヤ抵抗体Ｈ
W-l、ＨW-rの抵抗値が変化するので、ＨW-l、ＨW-rの抵
抗値偏差を検出することにより、ヨー方向の角速度の大
きさおよび方向が検出できる。
１のガスレートセンサ部４およびガス式加速度センサ部
５の動作について説明する。ガスレートセンサ部４は、
一対のヒートワイヤ抵抗体ＨW-l、ＨW-rを備え、ガス流
ＦYの中心軸（Ｙ軸）に対して垂直（Ｘ軸）方向に対向
して配置され、Ｚ軸を回転軸として加速度センサ内蔵ガ
スレートセンサ１に作用する角速度ωXを検出する。例
えば、加速度センサ内蔵ガスレートセンサ１が車両に搭
載され、Ｙ軸方向に移動している場合、ヨー（方向）に
作用する角速度を検出することができる。ヨー方向の角
速度が作用する場合、コリオリの力が作用してガス流Ｆ
Yが偏向されてヒートワイヤ抵抗体ＨW-l、ＨW-rに当た
るガス量のバランスがくずれ、ヒートワイヤ抵抗体Ｈ
W-l、ＨW-rの抵抗値が変化するので、ＨW-l、ＨW-rの抵
抗値偏差を検出することにより、ヨー方向の角速度の大
きさおよび方向が検出できる。
【００３２】 ガス式の加速度センサ部５は、密閉空間７
内に発熱抵抗体Ｈ、２軸（ＸＹ）方向の加速度を検出す
る感温抵抗体Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、が配置されてお
り、窒素またはアルゴン等の熱伝導性の低い、加圧した
気体が封入されている。
内に発熱抵抗体Ｈ、２軸（ＸＹ）方向の加速度を検出す
る感温抵抗体Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、が配置されてお
り、窒素またはアルゴン等の熱伝導性の低い、加圧した
気体が封入されている。
【００３３】 発熱抵抗体Ｈに外部電源（電圧源、または
電流源）を印加し、密閉空間７内の気体がジュール熱で
温められ、発熱抵抗体Ｈからの距離に反比例した温度勾
配の大きい温度分布が形成される。一対の感温抵抗体Ｘ
１およびＸ２、一対の感温抵抗体Ｙ１およびＹ２は、そ
れぞれ発熱抵抗体ＨからそれぞれＸ軸、Ｙ軸方向に等間
隔で配置されているため、加速度センサ内蔵ガスレート
センサ１に加速度（Ｇ）が作用しない状態には、等しい
温度環境にあり温度バランスが保たれ、加速度は検出し
ない。
電流源）を印加し、密閉空間７内の気体がジュール熱で
温められ、発熱抵抗体Ｈからの距離に反比例した温度勾
配の大きい温度分布が形成される。一対の感温抵抗体Ｘ
１およびＸ２、一対の感温抵抗体Ｙ１およびＹ２は、そ
れぞれ発熱抵抗体ＨからそれぞれＸ軸、Ｙ軸方向に等間
隔で配置されているため、加速度センサ内蔵ガスレート
センサ１に加速度（Ｇ）が作用しない状態には、等しい
温度環境にあり温度バランスが保たれ、加速度は検出し
ない。
【００３４】 温度バランス状態から、例えば、Ｘ軸方向
に加速度（Ｇ）が作用すると、密閉空間７内の温度分布
は加速度（Ｇ）作用方向と反対方向に移動し、感温抵抗
体Ｘ１と感温抵抗体Ｘ２の温度バランスが崩れ、感温抵
抗体Ｘ１の温度が上昇し、感温抵抗体Ｘ２の温度が下降
する。感温抵抗体Ｘ１の温度が上昇すると感温抵抗体Ｘ
１の抵抗が増加し、一方、感温抵抗体Ｘ２の温度が下降
して感温抵抗体Ｘ２の抵抗が減少するため、抵抗偏差に
対応した値で加速度（Ｇ）を検出するよう構成すると、
抵抗偏差に対応した値から加速度（Ｇ）の大きさが検出
でき、抵抗偏差の符号（±）から加速度（Ｇ）の作用方
向が検出できる。
に加速度（Ｇ）が作用すると、密閉空間７内の温度分布
は加速度（Ｇ）作用方向と反対方向に移動し、感温抵抗
体Ｘ１と感温抵抗体Ｘ２の温度バランスが崩れ、感温抵
抗体Ｘ１の温度が上昇し、感温抵抗体Ｘ２の温度が下降
する。感温抵抗体Ｘ１の温度が上昇すると感温抵抗体Ｘ
１の抵抗が増加し、一方、感温抵抗体Ｘ２の温度が下降
して感温抵抗体Ｘ２の抵抗が減少するため、抵抗偏差に
対応した値で加速度（Ｇ）を検出するよう構成すると、
抵抗偏差に対応した値から加速度（Ｇ）の大きさが検出
でき、抵抗偏差の符号（±）から加速度（Ｇ）の作用方
向が検出できる。
【００３５】 同様に、Ｙ軸方向に加速度（Ｇ）が作用す
る場合、加速度（Ｇ）が作用する方向に配置された感温
抵抗体Ｙ１、Ｙ２の温度バランスが崩れ、それぞれの抵
抗偏差に対応した値と符号から加速度（Ｇ）が検出でき
る。
る場合、加速度（Ｇ）が作用する方向に配置された感温
抵抗体Ｙ１、Ｙ２の温度バランスが崩れ、それぞれの抵
抗偏差に対応した値と符号から加速度（Ｇ）が検出でき
る。
【００３６】 このように、加速度センサ内蔵ガスレート
センサ１は、Ｚ軸を回転軸としたヨー（水平）方向１軸
の角速度ωXを検出するガスレートセンサと、Ｘ軸およ
びＹ軸の２軸方向に作用する加速度（Ｇ）を検出するガ
ス式加速度センサを一体化して構成することができる。
センサ１は、Ｚ軸を回転軸としたヨー（水平）方向１軸
の角速度ωXを検出するガスレートセンサと、Ｘ軸およ
びＹ軸の２軸方向に作用する加速度（Ｇ）を検出するガ
ス式加速度センサを一体化して構成することができる。
【００３７】 図２はこの発明に係る加速度センサ内蔵ガ
スレートセンサの別実施例構成図である。本実施例は、
３軸のガス式加速度センサと１軸のガスレートセンサを
半導体基板上に一体構成したものである。図２におい
て、加速度センサ内蔵ガスレートセンサ１１は加速度セ
ンサ部５にＺ軸方向に作用する加速度（Ｇ）を検出する
１軸のピエゾ式加速度センサを追加した点のみが図１の
構成と異なる。
スレートセンサの別実施例構成図である。本実施例は、
３軸のガス式加速度センサと１軸のガスレートセンサを
半導体基板上に一体構成したものである。図２におい
て、加速度センサ内蔵ガスレートセンサ１１は加速度セ
ンサ部５にＺ軸方向に作用する加速度（Ｇ）を検出する
１軸のピエゾ式加速度センサを追加した点のみが図１の
構成と異なる。
【００３８】 ピエゾ式加速度センサは、半導体基板３上
にエッチング処理で質量部８を残して側面３方向および
下側を削って空間部３Ｄを形成し、質量部８と半導体基
板３の接続部には質量部８より薄い可動部（梁部）を形
成し、Ｚ軸方向の加速度（Ｇ）が作用する場合に質量部
８に作用する力（質量と加速度の積）に対応して可動部
（梁部）にたわみ（歪）が発生するよう構成する。
にエッチング処理で質量部８を残して側面３方向および
下側を削って空間部３Ｄを形成し、質量部８と半導体基
板３の接続部には質量部８より薄い可動部（梁部）を形
成し、Ｚ軸方向の加速度（Ｇ）が作用する場合に質量部
８に作用する力（質量と加速度の積）に対応して可動部
（梁部）にたわみ（歪）が発生するよう構成する。
【００３９】 蒸着等の半導体プロセスでピエゾ素子Ｚ
１、Ｚ２を可動部（梁部）に形成し、可動部（梁部）の
たわみ（歪）をピエゾ素子Ｚ１、Ｚ２の抵抗変化で検出
することにより、Ｚ軸方向に作用する加速度（Ｇ）が検
出できる。なお、ピエゾ式加速度センサに代えて容量式
加速度センサで構成することもできる。
１、Ｚ２を可動部（梁部）に形成し、可動部（梁部）の
たわみ（歪）をピエゾ素子Ｚ１、Ｚ２の抵抗変化で検出
することにより、Ｚ軸方向に作用する加速度（Ｇ）が検
出できる。なお、ピエゾ式加速度センサに代えて容量式
加速度センサで構成することもできる。
【００４０】 図３に１軸ガスレートセンサの角速度検出
回路図を示す。一対のヒートワイヤ抵抗体ＨW-l（抵抗
ＲL）およびＨW-r（抵抗ＲR）、基準抵抗ＲF1、ＲF2で
抵抗ブリッジ回路を構成し、電源（定電流源ＩO）で駆
動して直流電圧出力ＶZ1、ＶZ2を得た後、出力ＶZ1、Ｖ
Z2を演算増幅器ＯＰ−１等で構成した比較器で偏差（Ｖ
Z1−ＶZ2）に対応した角速度検出出力ＶO1を得るよう構
成する。
回路図を示す。一対のヒートワイヤ抵抗体ＨW-l（抵抗
ＲL）およびＨW-r（抵抗ＲR）、基準抵抗ＲF1、ＲF2で
抵抗ブリッジ回路を構成し、電源（定電流源ＩO）で駆
動して直流電圧出力ＶZ1、ＶZ2を得た後、出力ＶZ1、Ｖ
Z2を演算増幅器ＯＰ−１等で構成した比較器で偏差（Ｖ
Z1−ＶZ2）に対応した角速度検出出力ＶO1を得るよう構
成する。
【００４１】 基準抵抗ＲF1、ＲF2を等しい値に設定する
と、角速度検出出力ＶO1は抵抗偏差（ＲR−ＲL）に比例
した出力が得られ、ヨー方向に作用する角速度を検出す
ることができる。なお、角速度の大きさは検出出力ＶO1
のレベルから得られ、角速度の方向は検出出力ＶO1の符
号から得られる。
と、角速度検出出力ＶO1は抵抗偏差（ＲR−ＲL）に比例
した出力が得られ、ヨー方向に作用する角速度を検出す
ることができる。なお、角速度の大きさは検出出力ＶO1
のレベルから得られ、角速度の方向は検出出力ＶO1の符
号から得られる。
【００４２】 図４に３軸の加速度センサの加速度検出回
路を示す。（ａ）図は発熱抵抗体駆動回路図、（ｂ）図
はＸ軸方向の加速度検出回路図、（ｃ）図はＹ軸方向の
加速度検出回路図、（ｄ）図はＺ軸方向の加速度検出回
路図を示す。（ａ）図〜（ｄ）図は駆動電源を電流源
（ＩO）で構成した例を示すが、電圧源（ＶO）で構成す
ることもできる。
路を示す。（ａ）図は発熱抵抗体駆動回路図、（ｂ）図
はＸ軸方向の加速度検出回路図、（ｃ）図はＹ軸方向の
加速度検出回路図、（ｄ）図はＺ軸方向の加速度検出回
路図を示す。（ａ）図〜（ｄ）図は駆動電源を電流源
（ＩO）で構成した例を示すが、電圧源（ＶO）で構成す
ることもできる。
【００４３】 （ａ）図に示す発熱抵抗体駆動回路は、発
熱抵抗体Ｈの抵抗Ｒに電流源（ＩO）を供給して（ＩO 2
＊Ｒ）の電力に対応したジュール熱を発生する。
熱抵抗体Ｈの抵抗Ｒに電流源（ＩO）を供給して（ＩO 2
＊Ｒ）の電力に対応したジュール熱を発生する。
【００４４】 （ｂ）図に示すＸ軸方向の加速度検出回路
は、感温抵抗体Ｘ１（抵抗Ｒ１）、感温抵抗体Ｘ２（抵
抗Ｒ２）、標準抵抗Ｒｏ１、Ｒｏ２で抵抗ブリッジ回路
を構成し、差動増幅器ＡXを介してブリッジ出力電圧Ｖ
X1およびＶX2 に基づいた偏差ＶOX（ＶX1−ＶX2）を出
力し、Ｘ軸方向に作用する加速度（Ｇ）に対応した検出
出力を得るよう構成する。
は、感温抵抗体Ｘ１（抵抗Ｒ１）、感温抵抗体Ｘ２（抵
抗Ｒ２）、標準抵抗Ｒｏ１、Ｒｏ２で抵抗ブリッジ回路
を構成し、差動増幅器ＡXを介してブリッジ出力電圧Ｖ
X1およびＶX2 に基づいた偏差ＶOX（ＶX1−ＶX2）を出
力し、Ｘ軸方向に作用する加速度（Ｇ）に対応した検出
出力を得るよう構成する。
【００４５】 （ｂ）図、（ｃ）図も同様に、抵抗ブリッ
ジ回路を構成して差動増幅器ＡY、およびＡZを介し、そ
れぞれブリッジ出力電圧ＶY1およびＶY2 、ブリッジ出
力電圧ＶZ1およびＶZ2に基づいた偏差ＶOY（ＶY1−
ＶY2）、ＶOZ（ＶZ1−ＶZ2）を出力し、それぞれＹ軸方
向、またはＺ軸方向に作用する加速度（Ｇ）に対応した
検出出力を得るよう構成する。
ジ回路を構成して差動増幅器ＡY、およびＡZを介し、そ
れぞれブリッジ出力電圧ＶY1およびＶY2 、ブリッジ出
力電圧ＶZ1およびＶZ2に基づいた偏差ＶOY（ＶY1−
ＶY2）、ＶOZ（ＶZ1−ＶZ2）を出力し、それぞれＹ軸方
向、またはＺ軸方向に作用する加速度（Ｇ）に対応した
検出出力を得るよう構成する。
【００４６】 続いて、３軸のガスレートセンサおよび３
軸のガス式加速度センサを有する加速度センサ内蔵ガス
レートセンサの構造について説明する。図５に２軸のガ
スレートセンサの構成図を示す。図５において、２軸の
ガスレートセンサ２１は、半導体基板２２〜半導体基板
２５から構成し、図２に示す加速度センサ内蔵ガスレー
トセンサ１１のガスレートセンサ部４に相当する半導体
基板２２および２４に、Ｚ軸方向の上下に配置する一対
のヒートワイヤ抵抗体ＨW-UおよびＨW-Dを形成する半導
体基板２３、２５を追加して４層構造にした点が異な
る。
軸のガス式加速度センサを有する加速度センサ内蔵ガス
レートセンサの構造について説明する。図５に２軸のガ
スレートセンサの構成図を示す。図５において、２軸の
ガスレートセンサ２１は、半導体基板２２〜半導体基板
２５から構成し、図２に示す加速度センサ内蔵ガスレー
トセンサ１１のガスレートセンサ部４に相当する半導体
基板２２および２４に、Ｚ軸方向の上下に配置する一対
のヒートワイヤ抵抗体ＨW-UおよびＨW-Dを形成する半導
体基板２３、２５を追加して４層構造にした点が異な
る。
【００４７】 半導体基板２３、２５のヒートワイヤブリ
ッジ２３Ａ、２５Ａ、およびヒートワイヤ抵抗体
ＨW-U、ＨW-Dは既に説明したエッチング処理および蒸着
等の半導体製造プロセスを用いて同様に形成する。半導
体基板２２〜２５を形成した後、Ｚ軸方向に重ねて張り
合わせることにより、Ｚ軸およびＸ軸を回転軸とした２
軸の角速度ωXおよびωZが検出できる。
ッジ２３Ａ、２５Ａ、およびヒートワイヤ抵抗体
ＨW-U、ＨW-Dは既に説明したエッチング処理および蒸着
等の半導体製造プロセスを用いて同様に形成する。半導
体基板２２〜２５を形成した後、Ｚ軸方向に重ねて張り
合わせることにより、Ｚ軸およびＸ軸を回転軸とした２
軸の角速度ωXおよびωZが検出できる。
【００４８】 また、Ｙ軸を回転軸とする角速度センサを
構成するためには、Ｘ軸方向のガス流ＦXを流すガス流
路と、Ｚ軸方向に一対のヒートワイヤ抵抗体が必要とな
るが、前述の２軸のガスレートセンサ２１と同様に追加
して構成することができる。なお、３軸のガスレートセ
ンサの構成については図７に示す。
構成するためには、Ｘ軸方向のガス流ＦXを流すガス流
路と、Ｚ軸方向に一対のヒートワイヤ抵抗体が必要とな
るが、前述の２軸のガスレートセンサ２１と同様に追加
して構成することができる。なお、３軸のガスレートセ
ンサの構成については図７に示す。
【００４９】 図６に３軸のガス式加速度センサの構成図
を示す。図６において、３軸のガス式加速度センサ３１
は、半導体基板３２〜半導体基板３５から構成し、図１
に示す加速度センサ内蔵ガスレートセンサ１の加速度セ
ンサ部５に相当する半導体基板３２および３４に、Ｚ軸
方向の上下に配置する一対の感温抵抗体Ｚ１およびＺ２
を形成する半導体基板３３、３５を追加して４層構造に
した点が異なる。
を示す。図６において、３軸のガス式加速度センサ３１
は、半導体基板３２〜半導体基板３５から構成し、図１
に示す加速度センサ内蔵ガスレートセンサ１の加速度セ
ンサ部５に相当する半導体基板３２および３４に、Ｚ軸
方向の上下に配置する一対の感温抵抗体Ｚ１およびＺ２
を形成する半導体基板３３、３５を追加して４層構造に
した点が異なる。
【００５０】 半導体基板３３、３５の感温抵抗体Ｚ１お
よびＺ２は既に説明したエッチング処理および蒸着等の
半導体製造プロセスを用いて同様に形成する。半導体基
板３２〜３５を形成した後、Ｚ軸方向に重ねて張り合わ
せることにより、３軸（ＸＹＺ）に作用する加速度
（Ｇ）が検出できる。
よびＺ２は既に説明したエッチング処理および蒸着等の
半導体製造プロセスを用いて同様に形成する。半導体基
板３２〜３５を形成した後、Ｚ軸方向に重ねて張り合わ
せることにより、３軸（ＸＹＺ）に作用する加速度
（Ｇ）が検出できる。
【００５１】 図５の半導体基板２２〜２５と図６の半導
体基板３２〜３５のそれぞれを同一基板で構成すること
により、４枚の半導体基板をＺ軸方向に重ねて貼り合
せ、３軸のガスレートセンサおよび３軸のガス式加速度
センサを一体化した加速度センサ内蔵ガスレートセンサ
が構成できる。
体基板３２〜３５のそれぞれを同一基板で構成すること
により、４枚の半導体基板をＺ軸方向に重ねて貼り合
せ、３軸のガスレートセンサおよび３軸のガス式加速度
センサを一体化した加速度センサ内蔵ガスレートセンサ
が構成できる。
【００５２】 図７はこの発明に係る３軸の加速度センサ
内蔵ガスレートセンサの構成図である。図７において、
３軸型加速度センサ内蔵ガスレートセンサ４１は３軸の
ガスレートセンサ部４６および３軸のガス式加速度セン
サ部４３を備える。３軸のガスレートセンサ部４６は、
半導体基板４２に既に説明したＹ軸方向ガス流路４８に
加え、Ｘ軸方向ガス流路４９を設ける。Ｙ軸方向ガス流
路４８内には図５で説明した一対のヨー方向角速度検出
用のヒートワイヤ感温抵抗体Ｙ1、Ｙ2、および一対のピ
ッチ方向角速度検出用のヒートワイヤ感温抵抗体Ｐ1、
Ｐ2を設け、Ｘ軸方向ガス流路４９内には一対のロール
方向角速度検出用のヒートワイヤ感温抵抗体ＲO1、ＲO2
をＺ軸方向に対向させて設ける。
内蔵ガスレートセンサの構成図である。図７において、
３軸型加速度センサ内蔵ガスレートセンサ４１は３軸の
ガスレートセンサ部４６および３軸のガス式加速度セン
サ部４３を備える。３軸のガスレートセンサ部４６は、
半導体基板４２に既に説明したＹ軸方向ガス流路４８に
加え、Ｘ軸方向ガス流路４９を設ける。Ｙ軸方向ガス流
路４８内には図５で説明した一対のヨー方向角速度検出
用のヒートワイヤ感温抵抗体Ｙ1、Ｙ2、および一対のピ
ッチ方向角速度検出用のヒートワイヤ感温抵抗体Ｐ1、
Ｐ2を設け、Ｘ軸方向ガス流路４９内には一対のロール
方向角速度検出用のヒートワイヤ感温抵抗体ＲO1、ＲO2
をＺ軸方向に対向させて設ける。
【００５３】 ガス流入口４７からＹ軸方向ガス流路４８
およびＸ軸方向ガス流路４９にガス噴流ＦY、ＦXを同時
に供給するよう構成することにより、ヨー方向（Ｚ軸回
転）、ピッチ方向（Ｘ軸回転）およびロール方向（Ｙ軸
回転）に作用する角速度ωX、ωZ、ωYを同時に独立し
て検出することができる。
およびＸ軸方向ガス流路４９にガス噴流ＦY、ＦXを同時
に供給するよう構成することにより、ヨー方向（Ｚ軸回
転）、ピッチ方向（Ｘ軸回転）およびロール方向（Ｙ軸
回転）に作用する角速度ωX、ωZ、ωYを同時に独立し
て検出することができる。
【００５４】 一方、３軸のガス式加速度センサ部４３
は、半導体基板４２に図６で既に説明した３軸の加速度
センサ３１と同様に、密閉空間４４に窒素ガスやアルゴ
ンガス等の気体４５を加圧して封入し、発熱体ｈを中心
としてＸＹＺの３軸方向にそれぞれ対向した一対のの感
温抵抗体ｘ1、ｘ2、ｙ1、ｙ2、ｚ1、ｚ2を配置し、３軸
に作用する加速度（Ｇ）を同時に独立して検出すること
ができる。
は、半導体基板４２に図６で既に説明した３軸の加速度
センサ３１と同様に、密閉空間４４に窒素ガスやアルゴ
ンガス等の気体４５を加圧して封入し、発熱体ｈを中心
としてＸＹＺの３軸方向にそれぞれ対向した一対のの感
温抵抗体ｘ1、ｘ2、ｙ1、ｙ2、ｚ1、ｚ2を配置し、３軸
に作用する加速度（Ｇ）を同時に独立して検出すること
ができる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る加
速度センサ内蔵ガスレートセンサは、加速度センサを構
成する密閉空間、発熱抵抗体および感温抵抗体と、角速
度センサを構成するガス流路およびヒートワイヤ抵抗体
とを半導体製造プロセスを用い、製造マスクを共用して
同一枚数の半導体基板上に形成し、加速度センサと角速
度センサを一体的に構成できるで、経済的にセンサの複
合化を図ることができる。
速度センサ内蔵ガスレートセンサは、加速度センサを構
成する密閉空間、発熱抵抗体および感温抵抗体と、角速
度センサを構成するガス流路およびヒートワイヤ抵抗体
とを半導体製造プロセスを用い、製造マスクを共用して
同一枚数の半導体基板上に形成し、加速度センサと角速
度センサを一体的に構成できるで、経済的にセンサの複
合化を図ることができる。
【００５６】 また、この発明に係る加速度センサ内蔵ガ
スレートセンサは、半導体製造プロセスを用いて加速度
センサを構成する密閉空間、発熱抵抗体および感温抵抗
体と、角速度センサを構成するガス流路およびヒートワ
イヤ抵抗体とを形成するので、それぞれの構成部品を容
易に形成できるとともに、配置を精度よく実現できるの
で、加速度センサおよび角速度センサの多軸化を容易に
実現することができる。
スレートセンサは、半導体製造プロセスを用いて加速度
センサを構成する密閉空間、発熱抵抗体および感温抵抗
体と、角速度センサを構成するガス流路およびヒートワ
イヤ抵抗体とを形成するので、それぞれの構成部品を容
易に形成できるとともに、配置を精度よく実現できるの
で、加速度センサおよび角速度センサの多軸化を容易に
実現することができる。
【００５７】 さらに、この発明に係る加速度センサ内蔵
ガスレートセンサを構成する加速度センサおよび角速度
センサは、同一半導体基板あるいは同一製造ロットの半
導体基板上に発熱抵抗体、感温抵抗体、ヒートワイヤ抵
抗体を構成するので、各抵抗体の偏差や温度特性などの
ペア性が保証され、特に対をなす抵抗体の比抵抗の偏差
を小さくできるので、高精度のセンサを実現することが
できる。
ガスレートセンサを構成する加速度センサおよび角速度
センサは、同一半導体基板あるいは同一製造ロットの半
導体基板上に発熱抵抗体、感温抵抗体、ヒートワイヤ抵
抗体を構成するので、各抵抗体の偏差や温度特性などの
ペア性が保証され、特に対をなす抵抗体の比抵抗の偏差
を小さくできるので、高精度のセンサを実現することが
できる。
【００５８】 また、この発明に係る加速度センサ内蔵ガ
スレートセンサを構成する加速度センサは、封入する気
体に、熱伝導性の低い、加圧したガスを用いるので、密
閉空間内に形成される温度分布の温度勾配を大きく設定
することができ、高感度のセンサを実現することができ
る。
スレートセンサを構成する加速度センサは、封入する気
体に、熱伝導性の低い、加圧したガスを用いるので、密
閉空間内に形成される温度分布の温度勾配を大きく設定
することができ、高感度のセンサを実現することができ
る。
【００５９】 よって、検出精度および信頼性が高く、使
い勝手のよい多軸の加速度センサ内蔵ガスレートセンサ
を提供することができる。
い勝手のよい多軸の加速度センサ内蔵ガスレートセンサ
を提供することができる。
【図１】この発明に係る加速度センサ内蔵ガスレートセ
ンサの実施例構成図
ンサの実施例構成図
【図２】この発明に係る加速度センサ内蔵ガスレートセ
ンサの別実施例構成図
ンサの別実施例構成図
【図３】１軸ガスレートセンサの角速度検出回路図
【図４】３軸の加速度センサの加速度検出回路
【図５】２軸のガスレートセンサの構成図
【図６】３軸のガス式加速度センサの構成図
【図７】この発明に係る３軸の加速度センサ内蔵ガスレ
ートセンサの構成図
ートセンサの構成図
１，１１，４１…加速度センサ内蔵ガスレートセンサ、
２，３，４２…半導体基板、２Ａ，４７…ガス流入口、
２Ｂ，２Ｃ，３Ａ，３Ｃ，３Ｄ…空間部、３Ｂ…ヒート
ワイヤブリッジ、４，４６…ガスレートセンサ部、５，
４３…加速度センサ部、６，４８，４９…ガス流路、
７，４４…密閉空間、８…質量部、９…ピエゾ素子、１
０…パッド、ＨW-l，ＨW-r，ＨW-U，ＨW-D…ヒートワイ
ヤ抵抗体、Ｈ…発熱体、Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ
１，Ｚ２…感温抵抗体。
２，３，４２…半導体基板、２Ａ，４７…ガス流入口、
２Ｂ，２Ｃ，３Ａ，３Ｃ，３Ｄ…空間部、３Ｂ…ヒート
ワイヤブリッジ、４，４６…ガスレートセンサ部、５，
４３…加速度センサ部、６，４８，４９…ガス流路、
７，４４…密閉空間、８…質量部、９…ピエゾ素子、１
０…パッド、ＨW-l，ＨW-r，ＨW-U，ＨW-D…ヒートワイ
ヤ抵抗体、Ｈ…発熱体、Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ
１，Ｚ２…感温抵抗体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−369481（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−176669（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−55165（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−10871（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01P 9/00 G01P 15/12 G01P 15/02
Claims (5)
- 【請求項１】 所定の気体を封入した密閉空間と、この
密閉空間内に配置され、前記気体を加熱して前記密閉空
間内に温度分布を形成する発熱抵抗体および感温抵抗体
とを備え、加速度の作用に対応して発生する前記密閉空
間内の温度分布の変化を前記感温抵抗体が検出する加速
度センサと、ガス流路と、このガス流路内に配置された
ヒートワイヤ抵抗体とを備え、角速度の作用に対応して
発生するガス流の偏向を前記ヒートワイヤ抵抗体が検出
するガスレートセンサを備えた加速度センサ内蔵ガスレ
ートセンサであって、 一方の半導体基板に前記ガスレートセンサ部のガス流入
口と前記ガス流路の上半分を形成する空間部と前記加速
度センサの密閉空間の上半分を形成する空間部を半導体
製造プロセスを用いて形成し、 他方の半導体基板に前記ガスレートセンサを構成する空
間部とヒートワイヤブリッジとヒートワイヤ抵抗体と接
続リードとパッドと前記加速度センサ部を構成する空間
部と発熱抵抗体と感温抵抗体とパッドを半導体製造プロ
セスを用いて形成し、 これら２つの半導体基板を貼り合せ、 一体的に形成した
ことを特徴とする加速度センサ内蔵ガスレートセンサ。 - 【請求項２】 所定の気体を封入した密閉空間と、この
密閉空間内に配置され、前記気体を加熱して前記密閉空
間内に温度分布を形成する発熱抵抗体および感温抵抗体
とを備え、加速度の作用に対応して発生する前記密閉空
間内の温度分布の変化を前記感温抵抗体が検出する加速
度センサと、ガス流路と、このガス流路内に配置された
ヒートワイヤ抵抗体とを備え、角速度の作用に対応して
発生するガス流の偏向を前記ヒートワイヤ抵抗体が検出
するガスレートセンサを備えた加速度センサ内蔵ガスレ
ートセンサであって、 前記ガスレートセンサ部に相当する二枚の半導体基板
と、前記加速度センサ部に相当する二枚の半導体基板を
それぞれ同一基板で構成し、 一対の前記ヒートワイヤ抵抗体を形成する他の二枚の半
導体基板と、一対の前 記感温抵抗体を形成する他の二枚
の半導体基板をそれぞれ同一基板で構成し、前記二枚の
半導体基板と前記他の二枚の半導体基板から成る４枚の
半導体基板を一方向に重ねて貼り合わせ、３軸のガスレ
ートセンサおよび３軸のガス式加速度センサを一体化し
た ことを特徴とする加速度センサ内蔵ガスレートセン
サ。 - 【請求項３】 前記加速度センサは、前記密閉空間内の
中央に配置した前記発熱抵抗体と、この発熱体抵抗に対
向して多軸方向に配置したぞれぞれ一対の感温抵抗体で
構成したことを特徴とする請求項１または２記載の加速
度センサ内蔵ガスレートセンサ。 - 【請求項４】 前記ガスレートセンサは、ガス流の中心
軸に対向して多軸方向に配置したぞれぞれ一対のヒート
ワイヤ感熱抵抗体で構成したことを特徴とする請求項１
または２記載の加速度センサ内蔵ガスレートセンサ。 - 【請求項５】 前記加速度センサの前記密閉空間に封入
される前記気体は、熱伝導性が低く、加圧したガスであ
ることを特徴とする請求項１または２記載の加速度セン
サ内蔵ガスレートセンサ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05412294A JP3294707B2 (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 加速度センサ内蔵ガスレートセンサ |
| US08/409,197 US5786744A (en) | 1994-03-24 | 1995-03-23 | Hybrid sensor |
| EP01125445A EP1211515B1 (en) | 1994-03-24 | 1995-03-24 | Hybrid sensor with correcting means |
| DE69527454T DE69527454T2 (de) | 1994-03-24 | 1995-03-24 | Hybrid-Messaufnehmer |
| EP95301989A EP0674182B1 (en) | 1994-03-24 | 1995-03-24 | Hybrid sensor |
| DE69534764T DE69534764T2 (de) | 1994-03-24 | 1995-03-24 | Hybrider Sensor mit Korrekturvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05412294A JP3294707B2 (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 加速度センサ内蔵ガスレートセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07260818A JPH07260818A (ja) | 1995-10-13 |
| JP3294707B2 true JP3294707B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=12961801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05412294A Expired - Fee Related JP3294707B2 (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 加速度センサ内蔵ガスレートセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3294707B2 (ja) |
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| CN111595319B (zh) * | 2020-06-24 | 2024-02-06 | 北京信息科技大学 | 一种单热源t字型微机械三轴薄膜陀螺 |
-
1994
- 1994-03-24 JP JP05412294A patent/JP3294707B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH07260818A (ja) | 1995-10-13 |
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