电容式传感器包括固定电极和通过梁部分由支座部分可动支撑的可动电极。固定电极和可动电极彼此相对，在其间夹有间隙，从而组成检测单元。检测适合间隙的尺寸的电容，以检测预定的物理值。连接到支座部分的梁部分的端部和连接到可动电极的梁部分的端部的至少之一设置有调节应力的应力调节单元。大板部分和小板部分相对于为扭转运动的中心的梁部分非对称形成，根据与小板部分相对的第一固定电极和与大板部分相对的第一固定电极相对于作为参考的对称轴的梁部分对称设置的状态考虑扭转中心的偏移量，与大板部分相对的第一固定电极在接近梁部分的方向，而与小板部分相对的第一固定电极在远离梁部分的方向。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种电容式传感器，所述电容式传感通过检测固定电极和可动电极之间的电容检测预定物理值。
技术介绍
传统地，具有一种电容式传感器，其中形成具有通过弹性件由固定部分支撑的可动电极的结构，可动电极可以根据外力移近或远离固定电极，检测这些电极之间的电容，从而检测例如加速度和角速度(參见专利文献I)的各种物理值。作为此电容式传感器，具有可以通过例如加速度的物理值的位移的一个质量部分检测在垂直轴的方向的物理值的公知的电容式传感器(參见专利文献2和专利文献3)。根据专利文献I的电容式传感器，弾性件形成作为从固定部分螺旋延伸的梁形成，而通过弾性件由固定部分可动支撑的可动电极主要在沿传感器(半导体层)的表面延伸的方向上位移。根据专利文献2和3的每个的电容式传感器，不对称的质量部分通过在対称的水平方向从称为支座部分的固定部分延伸的扭转梁支撑，使得失去质量平衡，而物理值可以根据在垂直方向増加的物理值通过由扭转梁造成的该质量部分的位置位移检测。根据专利文献2的电容式传感器，此电容式传感器通过加工金属材料形成。根据专利文献3，电容式传感器通过例如利用公知的半导体加工エ艺加工例如硅的半导体基板形成。当装置通过半导体加工エ艺由加工硅形成时，由于可以进行微细加工，所以，与如在专利文献3中的情况ー样的电容式传感器通过加工金属材料形成的情况相比，可以形成较小和更精确的电容式传感器。在可动电极如专利文献I那样通过梁由固定部分可动支撑的结构的情况下，在梁中产生的应カ根据作为弾性件的梁的形状和施加到传感器的最大加速度变化，但当设置薄和长的梁时，当传感器制作为紧凑或设定弹簧常数时，在梁中产生的应カ倾向于变大，且在一些情况下，很难设定例如移动电极的位移量或重量的规格到理想值。根据在专利文献3中公开的电容式传感器，由于单晶硅板通过晶体各向异性刻蚀形成，所以，具有例如支座部分的各个部分为锥形的问题，且件的缺陷(deficit)或粘着通过增加器件尺寸或移动可动电极产生。当基板通过晶体各向异性刻蚀加工吋，因为质量部分具有一定程度的质量，所以，具有很难形成增强检测灵敏度的质量部分的问题。鉴于以上情况，提出了本专利技术，本专利技术的目的是在具有通过梁由固定部分可动支撑的可动电极的电容式传感器中減少梁的应力。本专利技术的另一目的是提供具有可以避免通过装置尺寸増加或可动电极移动产生部件的缺陷或粘着的结构的电容式传感器。专利文献I :日本专利申请公开号第2000-28634专利文献2 :美国专利说明书第4736629专利文献3 :美国专利说明书第6000287
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供一种电容式传感器，所述电容式传感器包括固定电极和通过梁由半导体层的固定部分可动支撑的可动电极，其中固定电极和可动电极彼此相对，在其间夹有间隙，从而组成检测单元，检测适合所述间隙的尺寸的电容，从而检测预定的物理值，其中连接到固定部分的梁的端部和连接到可动电极的梁的端部至少之一设置有调节局部应力集中的应力调节单元。本专利技术的第二方面提供一种电容式传感器，所述电容式传感器包括通过梁部分由半导体层的固定部分可动支撑的第一检测单元，使得保持不对称重量平衡，其中根据在半导体层的厚度方向上的物理值的位移移动的第一可动电极、以及形成于支撑半导体层的支撑基板上的第一固定电极彼此相对，在其间夹有间隙，而第一检测单元根据基于第一可动电极和第一固定电极的尺寸检测的电容检测所述物理值，半导体层为单晶硅层，而电容式传感器包括第一可动电极的移动机构，所述移动机构包括固定部分、梁部分以及通过垂直刻蚀单晶硅层形成的第一可动电极。根据本专利技术的第一方面的电容式传感器，应力倾向于在梁中变大的部分，S卩，连接 到梁的固定部分的端部和连接到可动电极的梁的端部的至少之一设置有调节应力的应力调节单元。因此，可以减少在梁中产生应力。根据本专利技术的第二方面的电容式传感器，可以增强检测的灵敏度，并可以避免通过装置尺寸的增加或可动电极的运动产生部件的缺陷或粘着。通过垂直刻蚀加工工艺形成移动机构，可以获得均匀的横截面形状，因此，可以大大减少另一轴的灵敏度。此外，由于半导体层为单晶硅，所以，没有膜应力，且容易加工。附图说明图I是根据本专利技术的实施例的电容式传感器的半导体层的平面视图；图2是沿图I的线A-A剖开的电容式传感器的剖面视图；图3是沿图I的线B-B剖开的电容式传感器的剖面视图；图4是根据本专利技术的实施例的电容式传感器(沿图2的线C-C剖开)的梁部分的首1J面视图；图5是根据本专利技术的实施例的电容式传感器的摆动可动电极的示意简图，其中(a)显示可动电极不摆动的状态，(b)显示其一侧接近固定电极的状态，而图(C)显示另一侧接近固定电极的状态；图6是作为根据本专利技术的实施例的电容式传感器的半导体层的一部分的电势取得部分(potential taking-out portion)的放大简图，其中(a)为平面视图，(b)为沿(a)中的线D-D剖开的剖面视图，而(c)显示在装配前的状态；图7是显示根据本专利技术的实施例的电容式传感器的应力调节单元的各个例子的平面视图(a)到(C)；图8是显示根据本专利技术的实施例的电容式传感器的应力调节单元的另一例子的平面视图(a)和(b)；图9是显示作为本专利技术的第一实施例的电容式传感器的半导体层的结构的说明视图；图10是用于说明形成于电容式传感器的半导体层中的凹进部分的剖面视图11是显示由晶体各向异性刻蚀形成的电容式传感器的半导体层中的凹进部分的状态的剖面视图；图12是说明利用SOI (绝缘体上硅结构)基板形成电容式传感器的示例性视图；图13显示电容式传感器的可动电极在垂直方向而不扭曲的位移的视图；图14是电容式传感器的固定电极的安装位置的说明视图；图15显示移动电容式传感器的可动电极的转换运动的中心偏移的状态；图16是电容式传感器的固定电极的形状的说明视图；图17是作为本专利技术的第二实施例的电容式传感器的半导体层的结构的说明视图； 图18是用于说明电容式传感器沿图14中显示的线D-D剖开的状态的剖面视图；图19是电容式传感器的水平方向检测单元的检测单元的具体结构的说明视图；以及图20是电容式传感器的可动电极的另一形状的说明视图。具体实施例方式下面将参照图具体说明本专利技术的实施例。[第一实施例]如图2所示，作为本专利技术的第一实施例的电容式传感器I (在下文中，简称为传感器I)具有通过加工半导体基板获得的半导体层2，而例如玻璃基板的绝缘层20和21通过阳极结合(anodic bonding)结合到前和后侧上,相对浅的凹进部分22在半导体层2与绝缘层20和21之间的结合表面中形成，保证了半导体层2的绝缘性能和可动电极5的移动容易性。在本实施例中，在半导体层2和绝缘层20之间的结合表面设置有在半导体层2 —侧上的凹进部分22，而半导体层2和半导体层2之间的结合表面设置有在绝缘层21 —侧上的凹进部分22。传导层23形成于绝缘层20的表面20a上，且传导层23用作用于获得半导体层2的各个部分的电势的电极。在本实施例中，绝缘层20被喷沙并形成有通孔24，露出半导体层2的一部分表面(在绝缘层20的一侧的半导体层2的表面)，连续传导层23形成以例如电连接绝缘层20的表面和通孔24的内周表面、以及半导体层2的表面(在图2中的支座部分3本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2006.04.28 JP 2006-126437;2006.04.28 JP 2006-126871.一种电容式传感器，所述电容式传感器包括通过梁部分由半导体层的固定部分可动支撑的第一检测单元，使得保持不对称重量平衡，其中根据在半导体层的厚度方向的物理值的位移移动的第一可动电极、以及形成于支撑半导体层的支撑基板上的第一固定电极彼此相对，在第一可动电极和第一固定电极之间夹有间隙，而第一检测单元基于根据第一可动电极和第一固定电极的尺寸检测的电容来检测所述物理值，所述半导体层为单晶硅层，而电容式传感器包括第一可动电极的移动机构，所述第一可动电极的移动机构包括固定部分、梁部分以及通过垂直刻蚀单晶硅层形成的第一可动电极，所述第一可动电极位于具有短侧和长侧的矩形框架部分内，所述固定部分呈具有矩形横截面的柱形状，两个所述梁部分从与矩形框架部分的短侧相对的固定部分的一对侧壁大致平行地延伸，第一可动电极形成为以间隙环绕固定部分的外侧和梁部分，第一可动电极具有在矩形框架部分的长侧的一侧具有所述间隙的大致矩形的大板部分、以及在矩形框架部分的另一长侧的一侧具有所述间隙的大致矩形的小板部分，尺寸大于小板部分的所述大板部分的质量较大，第一可动电极通过具有不对称质量平衡的梁部分由所述固定部分可动支撑，所述小板部分和大板部分通过一对沿所述矩形框架部分的短侧方向延伸的连接部分彼此连接，所述梁部分分别连接到相应连接部分的支撑基板中心部分，所述第一固定电极包括与所述小板部分相对的与小板部分相对的第一固定电极、以及与所述大板部分相对的与大板部分相对的第一固定电 极，所述大板部分和小板部分相对于为扭转运动的中心的梁部分非对称形成，根据所述与小板部分相对的第一固定电极和所述与大板部分相对的第一固定电极相对于作为参考的对称轴的所述梁部分对称设置的状态考虑扭转中心的偏移量，所述与小板部分相对的第一固定电极和所述与大板部分相对的第一固定电极设置在支撑基板的下表面上，使得所...
【专利技术属性】
技术研发人员：古久保英一，若林大介，宫岛久和，大渕正夫，青木亮，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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