以下、本発明の実施の形態について添付図� ��を参照して詳細に説明する。
 (実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1に係る静電容� �型加速度センサを示す断面図であり、図2は� ��図1に示す静電容量型加速度センサの平面図 である。

 図1に示す静電容量型加速度センサは、一 対の固定電極を有する第1基板と、一対の固� �電極と対向するように配置され、力が加わ� �ことにより揺動すると共に前記一対の固定� �極との間に測定対象の容量を形成する可動� �極を有する第2基板とから主に構成されてい� ��。さらに第2基板上には可動電極を密閉する ための第3基板が配置されている。

 第1基板であるガラス基板11の一方の主面� ��には、一対の固定電極12が形成されている� �この一対の固定電極12は、それぞれ可動電極 と対向する位置に配置される。一対の固定電 極12としては、通常の電極材料を用いること� ��できる。

 ガラス基板11の一方の主面上には、可動� �極である略直方体形状を有する錘部13a及び� �部13aの対向する位置(両端)を双方から支持す る一対の梁部13bを有する第2基板であるシリ� �ン基板13が接合されている。シリコン基板13� ��、図2に示すように、開口部13hを設けること により錘部13a及び梁部13bが形成されている。 すなわち、シリコン基板13は、枠体13gの内側� ��開口部13hを介して錘部13aが配置されており� ��枠体13gと錘部13aとを連接するように一対の� ��部13bが設けられている。錘部13aの両端を支� ��する一対の梁部13bは、いわゆるトーション� ��ネとして機能し、枠体13gに対して錘部13aを� ��動可能に支持することができる。

 梁部13bは、錘部13aの底面に近い部分に設� ��られており、錘部13aの中心からずれた、中� ��と端部との間の位置に設けられている。ま� ��、一対の固定電極12は、図2に示すように、� ��面視において、梁部13bを中心に対称な位置� ��設けられている。

 第2基板であるシリコン基板13のガラス基� ��11と反対側には、第3基板としてガラス基板1 4が接合されている。これにより、ガラス基� �11、シリコン基板13及びガラス基板14により� �ャビティ15が形成され、そのキャビティ15内� ��錘部13a及び梁部13bが配置される。また、一� ��の固定電極12と錘部13aとの間にそれぞれ測� �対象の容量が形成される。

 ガラス基板11,14とシリコン基板13との間の 接合としては、陽極接合を行うことが好まし い。これにより、ガラス基板11,14とシリコン� ��板13との間の密着性が向上し、錘部13a及び� �部13bが配置されるキャビティ15内の気密性を 向上させることが可能となる。このようにキ ャビティ15内の気密性を高くすることにより� ��キャビティ15内において錘部13aが空気の粘� �抵抗を受けなくなり、加速度に対して高い� �度を示すようになったり、不活性ガスで封� �することで湿度変化などの影響を受けず、� �頼性の高い特性が得られる。

 このような構成の静電容量型加速度セン� ��においては、加速度がかかった状態では、� ��部13bを支点として錘部13aが揺動する。この� ��うに錘部13aが揺動して変位することにより� ��一対の固定電極12との間の距離が変わり、� �の距離の変化による静電容量の変化を検出� �ることができ、その静電容量変化で加速度� �測定することができる。この構成において� �、一対の固定電極12と錘部13aとの間で容量形 成されているので、容量の差分をとることが でき、リニアリティを確保することができる 。また、ガラス基板11側に一対の固定電極12� �設けられており、ガラス基板14側には固定電 極を設けていないので、構造が簡単となる。 これにより、水平方向(図2におけるA方向)と� �直方向(図2におけるB方向)の2軸方向に感知す る静電容量型加速度センサを実現することが できる。

 本発明の静電容量型加速度センサにおい� ��は、図3に示すように、錘部13aの断面視にお いて、梁部13bから錘部13aの端部までの距離の うち長い距離(L2+L1)から短い距離(L1)を差し引� ��た長さ(L2)が錘部13aの高さと略等しいことが 好ましい。この構成によれば、水平方向(A方� ��)と垂直方向(B方向)の2軸方向の感度を略同� �にする、例えば1Gの加速度が加わったときの 変位量を同じにすることができる。

 また、本発明の静電容量型加速度センサ� ��おいては、図4に示すように、一対の固定電 極12、錘部13a及び梁部13bの構造がその梁部13b� ��軸方向を等しくして2組設けられており、平 面視において、それぞれの組の梁部13bは、錘 部13aの長手方向における中心(一点鎖線)から� ��いに反対方向に略等しい距離(L3)だけずれて 設けられていることが好ましい。この構成に よれば、水平方向(A方向)と垂直方向(B方向)の 2軸方向の加速度を分離して求めることがで� �る。

 それぞれの錘部13aは、錘部13aの中心から反� ��方向にずらして梁部13bを設けているので、� ��平方向(A方向)の変位はそれぞれの錘部13aで� ��なり、鉛直方向(垂直方向:B方向)の変位はそ れぞれの錘部13aで同じとなる。したがって、 以下のようにしてそれぞれの方向のセンサ出 力を求めることができる。すなわち、
 一方のセンサ出力=水平方向加速度+垂直方� �加速度
 他方のセンサ出力=-水平方向加速度+垂直方� ��加速度
となる。したがって、
 垂直方向加速度=(一方のセンサ出力+他方の� ��ンサ出力)/2
 水平方向加速度=(一方のセンサ出力-他方の� ��ンサ出力)/2
となる。

 また、本発明の静電容量型加速度センサ� ��おいては、図5に示すように、一対の固定電 極12、一対の固定電極12のそれぞれとの間に� �定対象の容量を形成する略立方体形状の錘� �13c及び錘部13cの対向する位置を双方向から� �持する梁部13dを有する別の構造をさらに有� �、梁部13dの軸方向が2組の構造の軸方向と略� ��交しており、別の構造において、梁部13dが� ��部13cの中心位置に設けられていることが好� ��しい。この構成によれば、水平方向(A方向)� ��垂直方向(B方向)の2軸方向に加えて水平方向 と直交する方向(C方向)の加速度を求めること ができ、3軸方向に感度を持つ加速度センサ� �提供することができる。

 このような構成の静電容量型加速度セン� ��は、例えば次のようにして製造する。まず� ��図6(a),(b)に示すように、シリコン基板13の両 主面をそれぞれフォトリソグラフィー及びエ ッチングにより加工して凹部13e,13fをそれぞ� �形成する。次いで、図6(c)に示すように、凹� ��13eを設けた側の主面にさらにフォトリソグ� ��フィー及びエッチングにより加工して梁部1 3bを形成する。

 次いで、ガラス基板11上に固定電極12を形 成する。固定電極12の形成は、例えば、図7(a) に示すように、ガラス基板11の主面上に固定� ��極用金属を被着し、図7(b)に示すように、フ ォトリソグラフィー及びエッチングすること により行う。次いで、図7(c)に示すように、� �リコン基板13の凹部13eで固定電極12を収容す� ��ようにして、シリコン基板13をガラス基板11 上に接合する。次いで、図7(d)に示すように� �シリコン基板13をフォトリソグラフィー及び エッチングにより加工して錘部13aを形成する 。その後、シリコン基板13のガラス基板11側� �反対側にガラス基板14を接合する。

 (実施の形態2)
 図8は、本発明の実施の形態2に係る静電容� �型加速度センサを示す平面図である。図8に� ��ける各部分については、実施の形態1と同じ であるので、それらの詳細な説明は省略する 。

 図8に示す静電容量型加速度センサは、図 4に示す構成、すなわち一対の固定電極12、錘 部13a及び梁部13bの構造がその梁部13bの軸方向 を等しくして2組設けられており、平面視に� �いて、それぞれの組の梁部13bは、錘部13aの� �手方向における中心から互いに反対方向に� �等しい距離だけずれて設けられている構成� �おいて、錘部13aの梁部13bからの長さが相対� �に短い部分13kに対向する第1固定電極12a,12b同 士が電気的に接続され、錘部13aの梁部13bから の長さが相対的に長い部分13jに対向する第2� �定電極12c,12d同士が電気的に接続されており� ��第1固定電極12a,12bと錘部13kとの間の静電容� �(N1+N2)と、第2固定電極12c,12dと錘部13jとの間� �静電容量(P1+P2)との間の差分をとる態様であ� ��。

 すなわち、一方の錘部13aにおける梁部13b� ��らの長さが相対的に短い部分13kに対向する� ��定電極12aと、他方の錘部13aにおける梁部13b� ��らの長さが相対的に短い部分13kに対向する� ��定電極12bとを電気的に接続し、一方の錘部1 3aにおける梁部13bからの長さが相対的に長い� ��分13jに対向する固定電極12cと、他方の錘部1 3aにおける梁部13bからの長さが相対的に長い� ��分13jに対向する固定電極12dとを電気的に接� ��する。これにより、梁部13bからの長さが相� ��的に短い部分に対向する固定電極と錘部13k� ��の間の静電容量の和(N1+N2)と、梁部13bからの 長さが相対的に長い部分に対向する固定電極 と錘部13jとの間の静電容量の和(P1+P2)と、を� �れぞれ出力として得ることができる。

 このように図4に示す構成において、電気 的接続を図8に示すように行うと、図4に示す� ��合とは異なり、水平方向(面内方向)の加速� �に感度を持たず、鉛直方向(面内方向に直交� ��る方向)に感度を持つ加速度センサを提供す ることができる。

 図9(a),(b)は、図8に示す静電容量型加速度セ� ��サに水平方向の加速度が加わったときの各� ��部13aの動きを示す図であり、図10は、図9に� ��す場合の静電容量型加速度センサの回路図� ��ある。図9から分るように、静電容量型加速 度センサに水平方向(A方向)の加速度によって 、両錘部13aが梁を軸として同じ方向(白矢印� �向)に揺動する。このとき、固定電極12aと錘� ��13kとの間の距離及び固定電極12dと錘部13jと� ��間の距離が短くなり、固定電極12cと錘部13j� ��の間の距離及び固定電極12bと錘部13kとの間� ��距離が長くなる。ここで、固定電極と錘部� ��の間の距離が短くなったときの静電容量をC +△Cとし、固定電極と錘部との間の距離が長� ��なったときの静電容量をC-△Cとすると、固� ��電極12a,12bと錘部13kとの間の静電容量と、固 定電極12c,12dと錘部13jとの間の静電容量との� �の差分は以下のようにして求められる。
 △C _A =(P1+P2)-(N1+N2)
    =(C-△C+C+△C)-(C+△C+C-△C)
    =0
 このように、水平方向の加速度が加わると� ��量変化はキャンセルされる。

 図11(a),(b)は、図8に示す静電容量型加速度セ ンサに鉛直方向の加速度が加わったときの各 錘部13aの動きを示す図であり、図12は、図11� �示す場合の静電容量型加速度センサの回路� �である。図11から分るように、静電容量型加 速度センサに鉛直方向(B方向)の加速度によっ て、両錘部13aが梁を軸として異なる方向(白� �印方向)に揺動する。このとき、固定電極12c� ��錘部13jとの間の距離及び固定電極12dと錘部1 3jとの間の距離が短くなり、固定電極12aと錘� ��13kとの間の距離及び固定電極12bと錘部13kと� ��間の距離が長くなる。ここで、固定電極と� ��部との間の距離が短くなったときの静電容� ��をC+△Cとし、固定電極と錘部との間の距離� ��長くなったときの静電容量をC-△Cとすると� ��固定電極12a,12bと錘部13kとの間の静電容量と 、固定電極12c,12dと錘部13jとの間の静電容量� �の間の差分は以下のようにして求められる� �
  △C _B =(P1+P2)-(N1+N2)
     =(C+△C+C+△C)-(C-△C+C-△C)
     =4△C
 このように、鉛直方向の加速度が加わると� ��量変化はキャンセルされない。なお、この� ��合の容量変化は、図4に示す構成における垂 直方向加速度の演算値の2倍となる。

 このように、本実施の形態における構成� ��よれば、水平方向の加速度に感度を持たず� ��鉛直方向に感度を持つ加速度センサを得る� ��とができる。実施の形態1に係る構成、すな わち図4に示す構成により鉛直方向の加速度� �求める場合には、センサ出力に水平方向成� �と鉛直方向成分とが含まれているので、実� �の形態1に示すように演算が必要であるが、� ��実施の形態に係る構成であれば、個々のセ� ��サ出力を回路で演算する処理が不要となる� ��で、回路規模を小さくすることができる。� ��た、この構成によれば、演算処理に伴う誤� ��を含まずに鉛直方向の加速度を検出するこ� ��ができる。

 また、本実施の形態の静電容量型加速度� ��ンサにおいては、図13に示すように、一対� �固定電極12、一対の固定電極12のそれぞれと� ��間に測定対象の容量を形成する略立方体形� ��の錘部13c及び錘部13cの対向する位置を双方� ��から支持する梁部13dを有する別の構造をさ� ��に2つ有し、梁部13dの軸方向が互いに略直交 しており、別の構造において、梁部13dが錘部 13cの中心位置に設けられていることが好まし い。この構成によれば、図8に示す構成のセ� �サを鉛直方向(B方向)用のセンサとし、別の� �造におけるセンサで水平方向(A方向)と水平� �向(C方向)の2軸方向用のセンサとすることが� ��きる。これにより、3軸方向に感度を持つ加 速度センサを提供することができる。この場 合において、信号処理回路の観点からは、図 8に示す構成については、第1固定電極同士、� ��2固定電極同士を金属配線で結線してから信 号処理回路に接続することが望ましい。

 本発明は上記実施の形態1,2に限定されず� ��種々変更して実施することが可能である。� ��た、本実施の形態1,2においては、ガラス基� ��とシリコン基板を用いた場合について説明� ��ているが、本発明においては、ガラス基板� ��シリコン基板以外の基板を用いても良い。� ��た、センサにおける電極や各層の厚さや材� ��については本発明の効果を逸脱しない範囲� ��適宜設定することができる。また、上記実� ��の形態1,2で説明したプロセスについてはこ� ��に限定されず、工程間の適宜順序を変えて� ��施しても良い。その他、本発明の目的の範� ��を逸脱しない限りにおいて適宜変更するこ� ��が可能である。