ＭＥＭＳセンサ
【課題】 従来に比べて、小型で且つ、高い感度を得ることが可能なＭＥＭＳセンサを提供することを目的としている。
【解決手段】 可動電極部は、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けて配置された複数本の可動支持部５０と、各可動支持部５０の側部から延出し、各可動支持部５０にてＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて配置された複数本の可動電極子６０と、を有する。固定電極部は、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けて配置された複数本の可動支持部５０と、各固定支持部５１の側部から延出し、各固定支持部５１にてＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて配置された複数本の固定電極子６２と、を有する。複数本の可動支持部と複数本の固定支持部とがＸ１−Ｘ２方向に交互に配列されており、隣り合う可動支持部と固定支持部とが組６６にされて、各組の可動支持部と固定支持部の間にて可動電極子６０と固定電極子６２とが交互に配列されている。
【解決手段】 可動電極部は、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けて配置された複数本の可動支持部５０と、各可動支持部５０の側部から延出し、各可動支持部５０にてＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて配置された複数本の可動電極子６０と、を有する。固定電極部は、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けて配置された複数本の可動支持部５０と、各固定支持部５１の側部から延出し、各固定支持部５１にてＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて配置された複数本の固定電極子６２と、を有する。複数本の可動支持部と複数本の固定支持部とがＸ１−Ｘ２方向に交互に配列されており、隣り合う可動支持部と固定支持部とが組６６にされて、各組の可動支持部と固定支持部の間にて可動電極子６０と固定電極子６２とが交互に配列されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン（Silicon）層を加工するなどして形成された静電容量型のＭＥＭＳセンサに係り、特に、電極構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量型のＭＥＭＳセンサは、錘部、可動電極部及び固定電極部を有して構成される。例えば加速度がＭＥＭＳセンサに作用すると、錘部及び可動電極部が移動し、可動電極部と固定電極部との間で静電容量変化が生じる。この静電容量変化に基づいて加速度を検出することが可能である。
【０００３】
図３１は従来のＭＥＭＳセンサの可動電極部及び固定電極部を模式的に示した説明図（平面図）である。このＭＥＭＳセンサは、面内方向での加速度を検出するものであり、例えばＸ１−Ｘ２方向に作用する加速度を検出可能とされている。
【０００４】
図３１（ａ）はＭＥＭＳセンサの静止状態を示している。図３１（ａ）に示すようにＭＥＭＳセンサには、第１検出部１と第２検出部２とがあり、第１検出部１及び第２検出部２に夫々、複数本の櫛歯状の固定電極１ａ，２ａと複数本の櫛歯状の可動電極１ｂ，２ｂとがＸ１−Ｘ２方向に間隔を空けて交互に配置されている。
【０００５】
図３１（ａ）に示すように、第１検出部１では、可動電極１ｂと前記可動電極１ｂに対してＸ１側に位置する固定電極１ａとの間に所定の距離からなる第１のギャップａ０が設けられている。また第２検出部２では、可動電極２ｂと前記可動電極２ｂに対してＸ２側に位置する固定電極２ａとの間に所定の距離からなる第２のギャップｂ０が設けられている。
【０００６】
図３１（ｂ）に示すように、加速度の作用により、第１検出部１での可動電極１ｂ及び第２検出部２での可動電極２ｂが夫々、Ｘ１方向に移動すると、図３１（ｂ）での第１のギャップａ1は図３１（ａ）の静止状態でのギャップａ０よりも小さくなり、一方、第２のギャップｂ１は図３１（ａ）の静止状態でのギャップｂ０よりも大きくなる。
【０００７】
また図３１（ｃ）に示すように、加速度の作用により、第１検出部１での可動電極１ｂ及び第２検出部２での可動電極２ｂが夫々、Ｘ２方向に移動すると、図３１（ｃ）での第１のギャップａ２は図３１（ａ）の静止状態でのギャップａ０よりも大きくなり、一方、第２のギャップｂ２は図３１（ａ）の静止状態でのギャップｂ０よりも小さくなる。
【０００８】
図３１（ｂ）及び図３１（ｃ）に示したように加速度がＸ１−Ｘ２方向に作用することで、可動電極１ｂ，２ｂと固定電極１ａ，２ａとの間のギャップａ，ｂが変化し、これにより静電容量が変化する。このとき、第１検出部１での静電容量変化と第２検出部２での静電容量変化は逆になる。
【０００９】
特許文献１には、上記した図３１と同様に可動電極と固定電極との間のギャップの変化により静電容量変化を生じさせる電極構造が記載されている。また、それ以外に特許文献１には、可動電極と固定電極との間の対向面積の変動による静電容量変化を検出可能な電極構造も記載されている。対向面積の変動により静電容量変化を生じさせる電極構造は特許文献２，３にも記載されている。
【００１０】
また特許文献４には、櫛の歯状電極を有する加速度センサが開示されている。特許文献４には、可動電極部及び固定電極部の双方にて平行に延びる支持部が設けられ、各支持部の内面側から櫛歯状の電極子が互い違いに配置された電極構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１３９５０５号公報
【特許文献２】特開２００２−２２４４６号公報
【特許文献３】特開平１０−３１３１２３号公報
【特許文献４】特開２０１０−５１３８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら従来の電極構造では、ＭＥＭＳセンサの小型化とともに感度の向上を十分に図ることが困難になっていた。
【００１３】
また、各特許文献には、感度のリニアリティ性を向上させるための電極構造が開示されていない。
【００１４】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、従来に比べて、小型で且つ、高い感度及び良好なリニアリティ性を得ることが可能なＭＥＭＳセンサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、可動電極部および固定電極部を有するＭＥＭＳセンサにおいて、
水平面内にて直交する２方向を第１の方向と第２の方向としたとき、前記第１の方向が前記可動電極部の移動方向であり、
前記可動電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され前記第２の方向に延出して形成された複数本の可動支持部と、前記第１の方向に向けて各可動支持部の側部から延出し、各可動支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の可動電極子と、を有し、
前記固定電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され基端側から先端側への延出方向が前記可動支持部とは逆方向である複数本の固定支持部と、各固定支持部の側部から前記可動電極子の延出方向とは逆方向に延出し、各固定支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の固定電極子と、を有し、
複数本の前記可動支持部と複数本の前記固定支持部とが前記第１の方向に間隔を空けて交互に配列されており、隣り合う前記可動支持部と前記固定支持部とが組にされて、各組の前記可動支持部と前記固定支持部の間にて複数本の前記可動電極子と複数本の前記固定電極子とが前記第２の方向に間隔を空けて交互に配列されており、
前記可動電極部の前記第１の方向への移動により、各可動電極子と各固定電極子間の対向面積の変化に基づく静電容量変化を検出可能としており、
静止状態において、前記可動支持部の側部から前記固定電極子の先端までの前記第１の方向への間隔をＬ１とし、前記可動電極子及び前記固定電極子の前記第２の方向への幅寸法をＴ１とし、前記可動電極子が前記固定支持部へ近づく方向に移動したときの最大の移動可能距離をＬ２としたとき、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１が２．２（μｍ）以上であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明では、静止状態において、隣り合う前記組の前記可動支持部と前記固定支持部との間における前記第１の方向への間隔をＬ３とし、前記可動電極子及び前記固定電極子の前記第２の方向への幅寸法をＴ１とし、前記可動電極子が隣り合う前記組の前記固定支持部へ近づく方向に移動したときの最大の移動可能距離をＬ４としたとき、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１が４（μｍ3）以上であることが好ましい。
【００１７】
あるいは本発明は、可動電極部および固定電極部を有するＭＥＭＳセンサにおいて、
水平面内にて直交する２方向を第１の方向と第２の方向としたとき、前記第１の方向が前記可動電極部の移動方向であり、
前記可動電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され前記第２の方向に延出して形成された複数本の可動支持部と、前記第１の方向に向けて各可動支持部の側部から延出し、各可動支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の可動電極子と、を有し、
前記固定電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され基端側から先端側への延出方向が前記可動支持部とは逆方向である複数本の固定支持部と、各固定支持部の側部から前記可動電極子の延出方向とは逆方向に延出し、各固定支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の固定電極子と、を有し、
複数本の前記可動支持部と複数本の前記固定支持部とが前記第１の方向に間隔を空けて交互に配列されており、隣り合う前記可動支持部と前記固定支持部とが組にされて、各組の前記可動支持部と前記固定支持部の間にて複数本の前記可動電極子と複数本の前記固定電極子とが前記第２の方向に間隔を空けて交互に配列されており、
前記可動電極部の前記第１の方向への移動により、各可動電極子と各固定電極子間の対向面積の変化に基づく静電容量変化を検出可能としており、
静止状態において、隣り合う前記組の前記可動支持部と前記固定支持部との間における前記第１の方向への間隔をＬ３とし、前記可動電極子及び前記固定電極子の前記第２の方向への幅寸法をＴ１とし、前記可動電極子が隣り合う前記組の前記固定支持部へ近づく方向に移動したときの最大の移動可能距離をＬ４としたとき、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１が４（μｍ3）以上であることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明では、同じ検出部内に、可動電極部を構成する複数本の可動支持部と、固定電極部を構成する複数本の固定支持部とを第１の方向に交互に配列している。そして、隣り合う可動支持部と固定支持部とを同じ組にし、各組での可動支持部と固定支持部との間に、複数本の可動電極子と固定電極子とを第２の方向に交互に配列した。これにより検出部内に効率よく、多数の可動電極子と固定電極子を配置でき、従来の電極構造に比べて、小型で且つ、高い感度を得ることが出来る。
【００１９】
また、図３１で示したように可動電極と固定電極間のギャップ（距離）を変動させて静電容量変化を生じさせる電極構造では、静電容量はギャップ（距離）に反比例し、後述する比較例として示すように、感度を高めると、距離の変動に対して静電容量変化が急激なものとなり、ＭＥＭＳセンサによる物理量の有効検出範囲（ダイナミックレンジ）が狭くなる。さらに前記有効検出範囲内での感度のリニアリティが悪化する問題も生じる。
【００２０】
これに対して本発明のように可動電極子と固定電極子間の対向面積を変動させて静電容量を変化させる電極構造では、静電容量は対向面積に比例することになり、上記した電極間の距離の変動で静電容量を変化させる方式に比べて、物理量の有効検出範囲（ダイナミックレンジ）を広くできるとともに前記有効検出範囲内での感度のリニアリティを効果的に向上させることが可能になる。
【００２１】
しかも、本発明では、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を２．２（μｍ）以上に設定し、また、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１を４（μｍ3）以上に設定した。これにより、より効果的に感度のリニアリティを向上させることが可能となる。
【００２２】
本発明では、第１検出部と第２検出部とを有し、各検出部の夫々に、前記可動電極部及び前記固定電極部を備え、
前記可動電極子と前記固定電極子との前記第１の方向への延出方向が、前記第１検出部と前記第２検出部とで逆にされており、前記第１検出部により得られた静電容量変化と、前記第２検出部により得られた静電容量変化により差動出力を得ることができることが好ましい。
【００２３】
また上記の構成において、前記第１検出部及び前記第２検出部の夫々が、複数の検出領域に区分されており、各検出領域の夫々に、前記可動電極部及び前記固定電極部を備えることが好ましい。これにより、各電極部の強度を保ちながら可動電極部と固定電極部とを効率よく配置できＭＥＭＳセンサの小型化を実現できるとともに、感度をより効果的に高めることができる。
【００２４】
また本発明では、前記可動電極部を備える可動体とバネ部を介して連結されたアンカ部を備え、前記可動体と前記アンカ部との間には、静止状態から前記可動体の前記第１の方向への移動可能な寸法を規制するギャップが形成されており、
前記バネ部は前記可動体の第２の方向への振動を抑制するように、前記アンカ部と前記可動体との間で前記第２の方向に延出するとともに折り返して形成されていることが好ましい。これにより、感度の安定性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のＭＥＭＳセンサによれば、従来の電極構造に比べて、小型で且つ、高い感度及び良好なリニアリティ性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明の実施の形態のＭＥＭＳセンサの機能層を示す平面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示す可動電極部及び固定電極部の一部を示す静止状態の部分拡大平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の静止状態から加速度を受けて可動電極部がＸ２方向に移動した状態を示す部分拡大平面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１に示す可動電極部及び固定電極部の一部を示す静止状態の部分拡大平面図、図３（ｂ）は図１に示す静止状態から可動電極部がＸ１方向に移動した状態を示す部分拡大平面図、図３（ｃ）は、図１に示す静止状態から可動電極部がＸ２方向に移動した状態を示す部分拡大平面図である。
【図４】図４は図１に示すＭＥＭＳセンサをＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見たときの部分縦断面図である。
【図５】図５（ａ）は、比較例における加速度と静電容量との関係を示すシミュレーション結果、図５（ｂ）は、ＭＥＭＳセンサの検出部の大きさを変更することなく、図５（ａ）よりも感度を高めた場合の加速度と静電容量との関係を示すシミュレーション結果である。
【図６】図６は図５（ａ）における（１）のグラフにおける静電容量変化と、（２）のグラフにおける静電容量変化との差動出力カーブを示す。
【図７】図７は、加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図８】図８は、実施例における加速度と静電容量との関係を示すシミュレーション結果である。
【図９】図９は、図８における（３）のグラフに示す静電容量変化と、（４）のグラフに示す静電容量変化との差動出力カーブを示す。
【図１０】図１０は、実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１１】Ｌ１（ただしＬ２を２μｍ，Ｌ３を５μｍとした）の大きさと感度の最大振れ幅との関係を示す実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１２】Ｌ１−Ｌ２（Ｌ２＝２μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１３】（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１（Ｌ２＝２μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１４】Ｌ１（ただしＬ２を３μｍ，Ｌ３を６μｍとした）の大きさと感度の最大振れ幅との関係を示す実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１５】Ｌ１−Ｌ２（Ｌ２＝３μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１６】（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１（Ｌ２＝３μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１７】Ｌ１（ただしＬ２を４μｍ，Ｌ３を７μｍとした）の大きさと感度の最大振れ幅との関係を示す実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１８】Ｌ１−Ｌ２（Ｌ２＝４μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１９】（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１（Ｌ２＝４μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２０】Ｌ３（ただしＬ１を５μｍ，Ｌ４を２μｍとした）の大きさと感度の最大振れ幅との関係を示す実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２１】Ｌ３−Ｌ４（Ｌ４＝２μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２２】（Ｌ３−Ｌ４）2（Ｌ４＝２μｍ）×Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２３】Ｌ３（ただしＬ１を６μｍ，Ｌ４を３μｍとした）の大きさと感度の最大振れ幅との関係を示す実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２４】Ｌ３−Ｌ４（Ｌ４＝３μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２５】（Ｌ３−Ｌ４）2（Ｌ４＝３μｍ）×Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２６】Ｌ３（ただしＬ１を７μｍ，Ｌ４を４μｍとした）の大きさと感度の最大振れ幅との関係を示す実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２７】Ｌ３−Ｌ４（Ｌ４＝４μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２８】（Ｌ３−Ｌ４）2（Ｌ４＝４μｍ）×Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２９】（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１の技術的意味に関する説明図である。
【図３０】（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１の技術的意味に関する説明図である。
【図３１】従来の電極構造を模式的に示すとともに、可動電極のＸ１−Ｘ２方向への移動による静電容量変化を説明するための説明図（平面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は本発明の実施の形態のＭＥＭＳセンサの機能層を示す平面図、図２（ａ）は、図１に示す可動電極部及び固定電極部の一部を示す静止状態の部分拡大平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の静止状態から加速度を受けて可動電極部がＸ２方向に移動した状態を示す部分拡大平面図、図３（ａ）は、図１に示す可動電極部及び固定電極部の一部を示す静止状態の部分拡大平面図、図３（ｂ）は図１に示す静止状態から可動電極部がＸ２方向に移動した状態を示す部分拡大平面図、図３（ｃ）は、図１に示す静止状態から可動電極部がＸ１方向に移動した状態を示す部分拡大平面図、図４は本実施形態におけるＭＥＭＳセンサの部分縦断面図である。
【００２８】
図１に示すように、ＭＥＭＳセンサＳは、例えばＸ１−Ｘ２方向（第１の方向）が長辺でＹ１−Ｙ２方向（第２の方向）が短辺の長方形状である。図１に示すＭＥＭＳセンサＳは、Ｘ１−Ｘ２方向に作用する加速度を検出するための一軸検出の加速度センサを構成している。
【００２９】
図４に示すようにＭＥＭＳセンサＳは、支持基板１０と機能層１１とが絶縁層１２を介して積層されたＳＯＩ基板１３と、ＳＯＩ基板１３と高さ方向に対向し金属接続部１４を介して接合された配線基板１５とを有して構成される。ここで図１ではＭＥＭＳセンサＳのうち機能層１１のみを取り上げ、さらに機能層１１のうち枠体１６（図４参照）の内側に位置する錘部２２及び電極部を図示している。
【００３０】
例えば、支持基板１０及び機能層１１はシリコンからなり、絶縁層１２は、ＳｉＯ2からなる。
【００３１】
図１，図４に示すように、機能層１１は、シリコン基板から固定電極部２０ａ〜２０ｄ、可動電極部２１ａ〜２１ｄ、錘部２２および枠体１６が分離されて形成されている。このうち、可動電極部２１ａ〜２１ｄ及び錘部２２は一体として形成され、加速度の印加により第１の方向であるＸ１−Ｘ２方向に移動可能に支持された可動体２５を構成している。
【００３２】
図１に示すように、機能層１１の平面形状は、Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向の中心（図心）Ｏに対して１８０度の回転対称であり、且つ中心Ｏを通りＸ方向に延びる線に対して上下方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に対称である。
【００３３】
図１に示すように、中心ＯよりもＸ１側に第１検出部２３が設けられ、Ｘ２側に第２検出部２４が設けられる。さらに第１検出部２３は、Ｙ１側の第１検出領域２３ａとＹ２側の第１検出領域２３ｂとに区分されている。また第２検出部２４は、Ｙ１側の第２検出領域２４ａとＹ２側の第２検出領域２４ｂとに区分されている。
【００３４】
図１に示すようにＹ１側の第１検出領域２３ａは固定電極部２０ａと可動電極部２１ａとで構成されている。またＹ２側の第１検出領域２３ｂは固定電極部２０ｂと可動電極部２１ｂとで構成されている。またＹ１側の第２検出領域２４ａは固定電極部２０ｃと可動電極部２１ｃとで構成されている。またＹ２側の第２検出領域２４ｂは固定電極部２０ｄと可動電極部２１ｄとで構成されている。各可動電極部２１ａ〜２１ｄと支持基板１０との間に絶縁層１２は形成されていない（図４参照）。一方、各固定電極部２０ａ〜２０ｄは支持基板１０に絶縁層１２を介して固定されている。
【００３５】
可動領域において第１検出部２３及び第２検出部２４を除いた部分が錘部２２である。図１では前記錘部２２は第１検出部２３及び第２検出部２４の周囲に位置している。
【００３６】
図１に示すように錘部２２は、Ｘ１側領域２２ａ、Ｙ１側領域２２ｂ、Ｘ２側領域２２ｃ及びＹ２側領域２２ｄを有して構成される。
【００３７】
図１に示すように錘部２２のＹ１側領域２２ｂよりもＹ１側には、錘部２２と分離して形成された第１アンカ部２６が設けられている。第１アンカ部２６はＸ１−Ｘ２方向に長い細長状で形成されている。第１アンカ部２６は、図４に示す支持基板１０と絶縁層１２を介して固定されている。
【００３８】
また図１に示すように、錘部２２のＹ２側領域２２ｄよりもＹ２側には、錘部２２と分離して形成された第２アンカ部２７が設けられている。第２アンカ部２７はＸ１−Ｘ２方向に長い細長状で形成されている。第２アンカ部２７は、図４に示す支持基板１０と絶縁層１２を介して固定されている。
【００３９】
図１に示すように、錘部２２のＸ１側領域２２ａは、第１アンカ部２６及び第２アンカ部２７よりも更にＸ１側に延びている。そしてＸ１側領域２２ａのＹ１側端部２２ａ１と、第１アンカ部２６との間には所定幅からなるギャップ（間隔）２８が形成されている。また、Ｘ１側領域２２ａのＹ２側端部２２ａ２と、第２アンカ部２７との間には所定幅からなるギャップ２９が形成されている。前記ギャップ２８，２９のＸ１−Ｘ２方向への幅寸法は同じ寸法であり、前記ギャップ２８，２９は、錘部２２が図１の静止状態からＸ１方向へ移動可能な寸法を規制する。
【００４０】
また、図１に示すように、錘部２２のＸ２側領域２２ｃは、第１アンカ部２６及び第２アンカ部２７よりも更にＸ２側に延びている。そしてＸ２側領域２２ｃのＹ１側端部２２ｃ１と、第１アンカ部２６との間には所定幅からなるギャップ３０が形成されている。また、Ｘ２側領域２２ｃのＹ２側端部２２ｃ２と、第２アンカ部２７との間には所定幅からなるギャップ３１が形成されている。前記ギャップ３０，３１のＸ１−Ｘ２方向への幅寸法は同じ寸法であり、前記ギャップ３０，３１は、錘部２２が図１の静止状態からＸ２方向へ移動可能な寸法を規制する。
【００４１】
また図１に示すように、錘部２２のＸ１側領域２２ａには、各ギャップ２８，２９からＹ１−Ｙ２方向への内側に延び、各ギャップ２８，２９よりも幅寸法のやや広い空間部３５，３６が形成されている。また、錘部２２のＸ２側領域２２ｃには、各ギャップ３０，３１からＹ１−Ｙ２方向への内側に延び、各ギャップ３０，３１よりも幅寸法のやや広い空間部３７，３８が形成されている。
【００４２】
そして各空間部３５〜３８では、各アンカ部２６，２７と錘部２２とを繋げるバネ部４０〜４３が形成されている。各バネ部４０〜４３は、シリコン基板を各アンカ部２６，２７及び錘部２２と一体に切り出してＸ１−Ｘ２方向への弾性を持たせた箇所である。バネ部４０〜４３及び錘部２２と支持基板１０との間に絶縁層１２は形成されていない（図４参照）。よって、加速度を受けると、錘部２２はバネ部４０〜４３の弾性変形によりＸ１−Ｘ２方向へ移動できるようになっている。
【００４３】
図１に示すように各バネ部４０〜４３はＹ１−Ｙ２方向に長く形成されており、また各アンカ部２６，２７と錘部２２との間で折り返して形成されている。これにより各バネ部４０〜４３はＹ１−Ｙ２方向へ剛性を持ち、錘部２２のＹ１−Ｙ２方向への振動を抑制している。
【００４４】
図１に示すように、錘部２２と一体となって各可動電極部２１ａ〜２１ｄが形成されている。各可動電極部２１ａ〜２１ｄには、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けてＹ１−Ｙ２方向に延出する複数本の可動支持部５０が設けられている。各可動支持部５０は錘部２２のＹ１側領域２２ｂ及びＹ２側領域２２ｄから内方向に向けて延出している。なお図１では、各可動電極部２１ａ〜２１ｄに対して夫々、一本の可動支持部５０にのみ符号を付した。また、図１に示すように、各固定電極部２０ａ〜２０ｄは、固定基部５２と、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けて配置され、前記固定基部５２からＹ１−Ｙ２方向に延出して形成された複数本の固定支持部５１が設けられている。なお図１では、各固定電極部２０ａ〜２０ｄに対して夫々、一本の固定支持部５１にのみ符号を付した。各検出領域２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂにおいて、可動支持部５０と固定支持部５１との延出方向は逆方向である。そして、各検出領域２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂにおいて、複数本の可動支持部５０と複数本の固定支持部５１とがＸ１−Ｘ２方向に間隔を空けて交互に配列されている。
【００４５】
図４に示すように各固定基部５２は支持基板１０と絶縁層１２を介して固定されている。なお各固定支持部５１と支持基板１０との間に絶縁層１２が介在していてもよいが、固定支持部５１は細いためエッチングにより固定支持部５１と支持基板１０間の絶縁層１２が除去されてしまい、前記固定支持部５１は図４に示すように可動支持部５０と同様、支持基板１０から浮いた状態となっている。ただし、各固定支持部５１は固定基部５２に接続されているため、加速度を受けてもＸ１−Ｘ２方向へ移動しない。
【００４６】
図１に示すように、各可動支持部５０のＸ１−Ｘ２方向の側部及び各固定支持部５１のＸ１−Ｘ２方向の側部にはＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて櫛歯状の可動電極子及び固定電極子が形成されている。可動電極子及び固定電極子を図２及び図３により説明する。
【００４７】
図２（ａ）は図１に示す円で囲ったＩＩ辺りの第１検出領域２３ａ及び第２検出領域２４ａを示している。図２（ａ）に示すように、第１検出領域２３ａでは、錘部２２のＹ１側領域２２ｂの内側部２２ｂ１からＹ２方向に向けて細長い可動支持部５０が直線状で形成されている。そして第１検出領域２３ａでは、複数本の可動支持部５０がＸ１−Ｘ２方向に間隔を空けて形成されている。同様に、第２検出領域２４ａでは、錘部２２のＹ１側領域２２ｂの内側部２２ｂ１からＹ２方向に向けて細長い可動支持部５０が直線状で形成されている。そして第２検出領域２４ａでは、複数本の可動支持部５０がＸ１−Ｘ２方向に間隔を空けて形成されている。
【００４８】
図２（ａ）に示すように、第１検出領域２３ａに設けられた可動支持部５０のＸ２側端部５０ａからＸ２方向に延出する可動電極子６０がＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて複数本、形成されている。なお図２（ａ）では、前記可動支持部５０に対して一本の可動電極子６０にのみ符号を付した。
【００４９】
また図２（ａ）に示すように、第２検出領域２４ａに設けられた可動支持部５０のＸ１側端部５０ｂからＸ１方向に延出する可動電極子６１がＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて複数本、形成されている。なお図２（ａ）では、前記可動支持部５０に対して一本の可動電極子６１にのみ符号を付した。図２（ａ）に示すように、可動電極子６０，６１のＸ１−Ｘ２方向への長さ寸法は、可動支持部５０のＹ１−Ｙ２方向への長さ寸法に比べて十分に短くなっている。
【００５０】
また図２（ａ）に示すように、各検出領域２３ａ，２４ａでは、夫々、固定基部５２からＹ１方向に向けて細長い固定支持部５１が直線状で形成されている。図１，図３に示すように固定支持部５１は、各検出領域２３ａ，２４ａにて複数本、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けて形成されており、各固定支持部５１は可動支持部５０と交互に配列されている。
【００５１】
図２（ａ）に示すように、第１検出領域２３ａに設けられた固定支持部５１のＸ１側端部５１ｂからＸ１方向に延出する固定電極子６２がＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて複数本、形成されている。図２（ａ）に示すようにこれら固定電極子６２は可動電極子６０と間隔を空けてＹ１−Ｙ２方向にて交互に配列されている。なお図２（ａ）では、前記固定支持部５１に対して一本の固定電極子６２にのみ符号を付した。
【００５２】
また図２（ａ）に示すように、第２検出領域２４ａに設けられた固定支持部５１のＸ２側端部５１ａからＸ２方向に延出する固定電極子６３がＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて複数本、形成されている。図２（ａ）に示すようにこれら固定電極子６３は可動電極子６１と間隔を空けてＹ１−Ｙ２方向にて交互に配列されている。なお図２（ａ）では、前記固定支持部５１に対して一本の固定電極子６３にのみ符号を付した。図２（ａ）に示すように、固定電極子６２，６３のＸ１−Ｘ２方向への長さ寸法は、固定支持部５１のＹ１−Ｙ２方向への長さ寸法に比べて十分に短くなっている。
【００５３】
図２（ａ）では、図１に示すＹ１側の第１検出領域２３ａ及びＹ１側の第２検出領域２４ａの電極構造を説明したが、Ｙ２側の第１検出領域２３ｂ及びＹ２側の第２検出領域２４ｂでの各電極構造は、中心Ｏを通りＸ１−Ｘ２方向に延びる線に対して図２（ａ）の電極構造と線対称の関係である。
【００５４】
図３（ａ）は図１に示す丸で囲ったＩＩＩ辺りの電極構造を図示したものである。
図３（ａ）に示すように、同じ検出領域２３ａ内では、Ｘ１−Ｘ２方向に交互に配列された各可動支持部５０と各固定支持部５１とが夫々一つずつ、組６６にされて、各組６６の可動支持部５０と固定支持部５１との間にて複数本の可動電極子６０と複数本の固定電極子６２とがＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて交互に配列されている。
【００５５】
図３（ａ）に示す静止状態（物理量の作用していない状態）において、可動支持部５０のＸ２側端部５０ａから固定電極子６２の先端６２ａまでのＸ１−Ｘ２方向への間隔はＬ１である。また可動電極子６０及び固定電極子６２のＹ１−Ｙ２方向への幅寸法はＴ１である。図３（ａ）では代表的に可動電極子６０の幅寸法をＴ１で示した。
【００５６】
また図３（ａ）に示す静止状態において、隣り合う組６６の可動支持部５０と固定支持部５１との間におけるＸ１−Ｘ２方向への間隔をＬ３で示した。また図３（ａ）に示す静止状態において、可動電極子６０と固定電極子６２との重なり長さをＬ５とした。
【００５７】
また各可動電極子６０は、Ｙ１−Ｙ２方向の両側に位置する固定電極子６２，６２の間の略中心に位置している。
【００５８】
図３（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳセンサＳが加速度を受けて錘部がＸ２方向に移動すると、各可動支持部５０もＸ２方向に移動し、各組６６における、各可動電極子６０と各固定電極子６２との間の対向面積（Ｙ１−Ｙ２方向にて対面する面積）は図３（ａ）の静止状態よりも増す。このとき可動支持部５０がＸ２方向へ移動した際の最大の移動可動距離をＬ２とし、図３（ｂ）にて可動支持部５０がＬ２、移動したとすれば、図３（ａ）の静止状態のときＬ１であった間隔は、Ｌ１−Ｌ２となる。また図３（ａ）の静止状態のときＬ３であった間隔はＬ３＋Ｌ２となる。
【００５９】
また、図３（ｃ）に示すように、ＭＥＭＳセンサＳが加速度を受けて錘部２２がＸ１方向に移動すると、各可動支持部５０もＸ１方向に移動し、各組６６における、各可動電極子６０と各固定電極子６２との間の対向面積は図３（ａ）の静止状態よりも減少する。このとき可動支持部５０がＸ１方向へ移動した際の最大の移動可動距離をＬ４とし、図３（ｂ）にて可動支持部５０がＬ４、移動したとすれば、図３（ａ）の静止状態のときＬ３であった間隔は、Ｌ３−Ｌ４となる。また図３（ａ）の静止状態のときＬ１であった間隔はＬ１＋Ｌ４となる。
【００６０】
図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示した距離の変動関係は、図１に示すＹ２側の第１検出領域２３ｂにおいても同じである。
【００６１】
一方、図３（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳセンサＳが加速度を受けて錘部がＸ２方向に移動すると、第１検出領域２３ａ，２３ｂでは図３（ｂ）で説明したように、可動電極子６０と固定電極子６２間の対向面積が増加するが、第２検出領域２４ａ，２４ｂでは、可動電極子６１と固定電極子６３間の対向面積は減少する。これは図１，図２に示すように、第１検出領域２３ａ，２３ｂと、第２検出領域２４ａ，２４ｂとでは、可動電極子６０，６１と固定電極子６２，６３とのＸ１−Ｘ２方向への延出方向が逆にされているためである。
【００６２】
これにより、第１検出領域２３ａ，２３ｂで、可動電極子６０と固定電極子６２間の対向面積が増加して静電容量が大きくなると、第２検出領域２４ａ，２４ｂでは、可動電極子６１と固定電極子６３間の対向面積が減少して静電容量が小さくなる。一方、第１検出領域２３ａ，２３ｂで、可動電極子６０と固定電極子６２間の対向面積が減少して静電容量が小さくなると、第２検出領域２４ａ，２４ｂでは、可動電極子６１と固定電極子６３間の対向面積が増加して静電容量が大きくなる。
【００６３】
なお、上記した錘部２２及び可動電極部２１ａ〜２１ｄの最大の移動可能距離Ｌ２，Ｌ４は、図１に示した各ギャップ２８〜３１のＸ１−Ｘ２方向への大きさで規制される。
【００６４】
図１に図示しない枠体１６は、図１に示した錘部２２とは分離して前記錘部２２の周囲を取り囲んでおり、図４に示すように枠体１６は支持基板１０に絶縁層１２を介して固定されている。
【００６５】
図４に示すように、機能層１１を構成する枠体１６及び各固定基部５２と配線基板１５との間が金属接続部１４により接続されている。図４では、配線基板１５を単層構造で図示したが、実際にはシリコン基板の表面（機能層１１との対向面側）に絶縁層が形成され、前記絶縁層の内部に配線層７０が形成された構造である。配線層７０は固定基部５２と金属接続部１４を介して電気的に接続されており、配線層７０は枠体１６よりも外側にてパッド部７１に接続されている。
また図４では図示しないが、枠体１６の外側にはグランドパッド等も形成されている。
【００６６】
本実施形態では、第１検出部２３より得られた静電容量変化と、第２検出部２４より得られた静電容量変化とにより差動出力を得ることが可能である。そして差動出力に基づいて加速度の大きさや差動出力の符号（プラス値かマイナス値）から加速度の作用方向を知ることができる。
【００６７】
（実験１；比較例における加速度と静電容量との関係、及び加速度と感度との関係について）
図１〜図３に示す可動電極子６０，６１及び固定電極子６２，６３が形成されておらず、複数本の可動支持部５０及び複数本の固定支持部５１を櫛歯状の電極とする電極構造を比較例として実験を行った。比較例では、加速度を受けて錘部２２がＸ１−Ｘ２方向に移動したときに、櫛歯状電極間のギャップ（距離）が変化することで静電容量変化を得ることが可能である（図３１参照）。
【００６８】
なお以下の実験で示す比較例においても電極構造以外の構成は実施例と同じである。また、実施例及び比較例においても図１に示す検出部を同じ大きさとし、ただし比較例では実施例のように可動電極子６０，６１及び固定電極子６２，６３が無い分、櫛歯状の可動電極（実施例の可動支持部５０に相当する部分）と固定電極（実施例の固定支持部５１に相当する部分）との間の間隔を詰めて、電極の本数を増やした。比較例での静電容量変化の原理は、図３１で説明した通りである。
【００６９】
図５（ａ）は、比較例における加速度と静電容量との関係を示すシミュレーション結果である。図５（ａ）の実験では、図３１に示すギャップａ，ｂの大きさを１．７μｍに設定した。ここで図５（ａ）に示す（１）のグラフは、プラス値の加速度が作用すると、可動電極と固定電極間のギャップが大きくなって静電容量が減少し、マイナス値の加速度が作用すると、可動電極と固定電極間のギャップが小さくなって静電容量が増大する検出部での静電容量変化を示している。一方、図５（ａ）に示す（２）のグラフは、マイナス値の加速度が作用すると、可動電極と固定電極間のギャップが大きくなって静電容量が減少し、プラス値の加速度が作用すると、可動電極と固定電極間のギャップが小さくなって静電容量が増大する検出部での静電容量変化を示している。ここで「プラス値」及び「マイナス値」とは、例えばプラス値の加速度をＸ１方向とすれば、マイナス値はその逆のＸ２方向である関係を指す。
【００７０】
図５（ｂ）は、ＭＥＭＳセンサの検出部の大きさを変更することなく、図５（ａ）よりもバネ部４０〜４３のバネ定数を小さくし、感度を高めた場合の加速度と静電容量との関係を示すシミュレーション結果である。図５（ｂ）の実験では、図３１に示すギャップａ，ｂの大きさを１．７μｍに設定した。図５（ｂ）に示すように、静電容量変化は図５（ａ）に比べて急激になり、図５（ｂ）における加速度の有効検出範囲（ダイナミックレンジ）ｒ２は、図５（ａ）でのダイナミックレンジｒ１よりも狭くなることがわかった。
【００７１】
図６は、図５（ａ）における（１）のグラフにおける静電容量変化と、（２）のグラフにおける静電容量変化とに基づく差動出力カーブを示す。図６に示すように加速度（絶対値）が大きくなるほど、静電容量（差動出力）の変化が大きくなることがわかった。
【００７２】
図７は、加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。感度は図６に示す差動出力カーブの傾きで示される。図７に示すように感度曲線は加速度（絶対値）に対してフラットな直線状にならず、加速度（絶対値）が大きくなるほど大きく変化することがわかった。
【００７３】
（実験２；実施例における加速度と静電容量との関係、及び加速度と感度との関係について）
図８は、実施例における加速度と静電容量との関係を示すシミュレーション結果である。図８の実験では、図３（ａ）に示すＬ１，Ｌ３を４〜６μｍの範囲内とし、また電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍに設定した。ここで図８に示す（３）のグラフは、プラス値の加速度が作用すると、可動電極子と固定電極子間の対向面積が小さくなって静電容量が減少し（図３（ｃ）の状態）、マイナス値の加速度が作用すると、可動電極子と固定電極子間の対向面積が大きくなって静電容量が増大する（図３（ｂ）の状態）検出部での静電容量変化を示している。一方、図８に示す（４）のグラフは、マイナス値の加速度が作用すると、可動電極子と固定電極子間の対向面積が小さくなって静電容量が減少し、プラス値の加速度が作用すると、可動電極子と固定電極子間の対向面積が大きくなって静電容量が増大する検出部での静電容量変化を示している。ここで「プラス値」及び「マイナス値」とは、例えばプラス値の加速度をＸ１方向とすれば、マイナス値はその逆のＸ２方向である関係を指す。
【００７４】
図９は、図８における（３）のグラフに示す静電容量変化と、（４）のグラフに示す静電容量変化とに基づく差動出力カーブを示す。また図１０は、実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。感度は図９に示す差動出力カーブの傾きで示される。
【００７５】
実施例では図９に示すように、差動出力カーブは加速度（絶対値）に対して直線状に傾き（一次曲線）、また図１０に示すように感度が加速度（絶対値）に対して略フラットになることがわかった。
【００７６】
図７の比較例での感度と図１０の実施例での感度を比較すると、図１０の感度は、図７に示す感度曲線の底部での感度に比べて大きくなることがわかった。
【００７７】
従って、比較例では実施例と同等の感度を加速度の小さい領域の部分で得ようとすると、例えば、櫛歯状の電極の数を増加させて電極どうしの対向面積を大きくしなくてはならず、大型化してしまうことがわかる。実施例では、比較例に比べてＭＥＭＳセンサの高い感度を維持したうえで、加速度の有効検出範囲（ダイナミックレンジ）を広げることができるとともに、有効検出範囲内での感度のリニアリティを向上させることができるとわかった。
【００７８】
（実験３；図３（ａ）に示すＬ１の適正化の実験について）
次に、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍ、０．８μｍあるいは１．６μｍとし、図３（ａ）でのＬ３を５μｍに固定した。
【００７９】
また図３（ｂ）のように、各可動電極子６０が組となる固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ２を２μｍとした。２μｍは、１００Ｇの加速度（絶対値）が作用した場合に該当する。
【００８０】
図１１に示すように、Ｌ１を約３μｍ以上として、図３（ａ）での静止状態での感度（静止時）を測定し、さらに、可動支持部５０が２μｍ、固定支持部５１の方向へ移動したときの感度（１００Ｇ（絶対値））を測定した。そして、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を図１１の縦軸の最大振れ幅とした。なお１００Ｇが作用したときに、２μｍ移動するようにばね定数を調整した。
【００８１】
図１１に示すように、Ｌ１が小さくなるほど、感度の最大振れ幅が大きくなることがわかった。感度の最大振れ幅は小さいほどよい。実用化には最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に設定することが好適である。感度の最大振れ幅を１０％以下に設定するにはＬ１を約３．６μｍ以上とすることが好ましいとわかった。このようにＬ１が小さくなることで感度の最大振れ幅が大きくなるのは、可動電極子と固定電極子との間の対向面積の変動のみならず、前記対向面積以外の部分の変動も加わって静電容量が変化しやすくなるためである。
【００８２】
図１２は、図３（ｂ）に示すＬ１−Ｌ２（Ｌ２は２μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示したものである。図１２に示すように、Ｌ１−Ｌ２を約１．６μｍ以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に抑えることができるとわかった。
【００８３】
続いて（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を計算し、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示したのが図１３である。
【００８４】
図１３に示すように、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１（ただしＬ２は２μｍ）は、電極子の幅寸法Ｔ１の大きさに係らず、ほぼ同じ曲線となることがわかった（規格化）。そして図１３に示すように、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を約２（μｍ）以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以内に抑えることができるとわかった。
【００８５】
続いて、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍ、０．８μｍあるいは１．６μｍとし、図３（ａ）でのＬ３を６μｍに固定した。
【００８６】
また１００Ｇが作用したときに、各可動電極子６０が組となる固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ２（図３（ｂ）参照）が３μｍとなるようにばね定数を調整した。
【００８７】
図１４に示すように、Ｌ１を約４μｍ以上として、図３（ａ）での静止状態での感度（静止時）を測定し、さらに、可動支持部５０が３μｍ、固定支持部５１の方向へ移動したときの感度（１００Ｇ（絶対値））を測定した。そして、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を図１４の縦軸の最大振れ幅とした。
【００８８】
図１４に示すように、感度の最大振れ幅を１０％以下に設定するにはＬ１を約４．６μｍ以上とすることが好ましいとわかった。
【００８９】
図１５は、図３（ｂ）に示すＬ１−Ｌ２（Ｌ２は３μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示したものである。図１５に示すように、Ｌ１−Ｌ２を約１．６μｍ以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に抑えることができるとわかった。
【００９０】
続いて（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を計算し、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示したのが図１６である。
【００９１】
図１６に示すように、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１（ただしＬ２は、３μｍ）は、電極子の幅寸法Ｔ１の大きさに係らず、ほぼ同じ曲線となることがわかった（規格化）。そして図１６に示すように、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を約２．２（μｍ）以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以内に抑えることができるとわかった。
【００９２】
続いて、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍ、０．８μｍあるいは１．６μｍとし、図３（ａ）でのＬ３を７μｍに固定した。
【００９３】
また、１００Ｇの加速度が作用したときに、各可動電極子６０が組となる固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ２（図３（ｂ）参照）が４μｍとなるようにばね定数を調整した。
【００９４】
図１７に示すように、Ｌ１を約５μｍ以上として、図３（ａ）での静止状態での感度（静止時）を測定し、さらに、可動支持部５０が４μｍ、固定支持部５１の方向へ移動したときの感度（１００Ｇ（絶対値））を測定した。そして、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を図１４の縦軸の最大振れ幅とした。
【００９５】
図１７に示すように、感度の最大振れ幅を１０％以下に設定するにはＬ１を約５．６μｍ以上とすることが好ましいとわかった。
【００９６】
図１８は、図３（ｂ）に示すＬ１−Ｌ２（Ｌ２は４μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示したものである。図１８に示すように、Ｌ１−Ｌ２を約１．６μｍ以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に抑えることができるとわかった。
【００９７】
続いて（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を計算し、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示したのが図１９である。
【００９８】
図１９に示すように、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１（ただしＬ２は、４μｍ）は、電極子の幅寸法Ｔ１の大きさに係らず、ほぼ同じ曲線となることがわかった（規格化）。そして図１６に示すように、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を約２．２（μｍ）以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以内に抑えることができるとわかった。
【００９９】
上記の図１１〜図１９の実験により、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を２．２以上とすることで、感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に設定することができ、効果的に、感度のリニアリティを向上させることが可能であるとわかった。
【０１００】
（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１の技術的意味について図２９を用いて説明する。
図２９（ａ）に示す可動電極子６０と固定電極子６２とが幅を持たない櫛歯電極であり、図２９（ａ）の左図と右図間のようにオーバーラップ面積（点線の範囲）の変化のみを捉えることが可能であれば、リニアリティの良好な感度特性を得ることができる。
【０１０１】
しかしながら図２９（ｂ）で示すように、実際には、各電極子６０，６２を支持するための支持部５０，５１を必要とし、また、各電極子６０，６２は幅（幅寸法Ｔ１）を有している（図３も参照）。
【０１０２】
このように各電極子６０，６１は幅寸法Ｔ１を有しているため、図２９（ｂ）の左図の各電極子６０，６２と支持部５０、５１との間（矢印で示した部分）に静電容量が生じ、すなわち図２９（ａ）で示した単純なオーバーラップ面積の変化で静電容量変化を捉えることはできない。図２９（ｂ）の右図は、図２９（ｂ）の左図の矢印部分の静電容量成分を抜き出したものであり、図２９（ｂ）の右図に示したような平行平板タイプの容量成分も加わることになる。
【０１０３】
平行平板タイプの容量成分は、距離に反比例して増大し、面積（電極子の幅寸法Ｔ１）に比例して増大する。
【０１０４】
よってリニアリティは、各電極子の幅寸法Ｔ１が大きくなるほど、及び、各電極子と支持部との間の間隔（ギャップ）Ｌ１に反比例して、ばらつく。
【０１０５】
したがって、図１２、図１５、図１８のＬ１−Ｌ２に対して、各電極子の幅寸法Ｔ１で規格化し、及び、１／（Ｌ１−Ｌ２）で規格化（Ｌ１については、Ｌ２の移動が生じてＬ１−Ｌ２となっているため、１／（Ｌ１−Ｌ２）で規格化）するために、以下の数式１に示すように、Ｌ１−Ｌ２を、Ｔ１及び、１／（Ｌ１−Ｌ２）で割った。
【０１０６】
（Ｌ１−Ｌ２）／［Ｔ１・[１／（Ｌ１−Ｌ２）]］ （数式１）
【０１０７】
上記数式１より、以下の数式２を得ることができる。
【０１０８】
（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１ （数式２）
【０１０９】
以上により、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１は、感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に設定することができる技術的意味を有する数式である。
【０１１０】
（実験４；図３（ａ）に示すＬ３の適正化の実験について）
次に、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍとし、図３（ａ）（静止時）でのＬ１を５μｍに固定した。そして図３（ｃ）のように、各可動電極子６０が隣の組の固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ４を２μｍとした。２μｍは、１００Ｇ（絶対値）の加速度が作用した場合に該当する。図２０に示すように、Ｌ３を約３μｍ以上として、図３（ａ）での静止状態での感度（静止時）を測定し、さらに上記したように、可動支持部５０が２μｍ、隣の組の固定支持部５１の方向へ移動したときの感度（１００Ｇ）を測定した。そして、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を図２０の縦軸の最大振れ幅とした。その実験結果が図２０に示す（５）のグラフである。
【０１１１】
さらに、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍとし、図３（ａ）（静止時）でのＬ１をＬ３と連動させた実験も行った。すなわち、Ｌ３を４μｍとすればＬ１も４μｍに設定した。そして上記の（５）のグラフでの実験と同様に、各可動電極子６０が隣の組の固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ４を２μｍ（１００Ｇ（絶対値）の加速度作用時）として、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を測定した。その実験結果が図２０に示す（６）のグラフである。
【０１１２】
図２０に示すように、感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に設定するにはＬ３を約３．８μｍ以上とすることが好ましいとわかった。
【０１１３】
図２１は、図３（ｃ）に示すＬ３−Ｌ４（Ｌ４は２μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示したものである。なお図２１に示す（５）のグラフは、図２０の（５）のグラフに基づくものであり、図２１に示す（６）のグラフは、図２０の（６）のグラフに基づくものである。また図２１では、Ｌ１とＬ３とを連動させるとともに、電極子の幅寸法Ｔ１を０．８μｍとした実験（（７）のグラフ）、及び、Ｌ１とＬ３とを連動させるとともに、電極子の幅寸法Ｔ１を１．６μｍとした実験（（８）のグラフ）も行った。
【０１１４】
図２１に示すように、Ｌ３−Ｌ４（Ｌ４＝２μｍ）を約１．８μｍ以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に抑えることができるとわかった。
【０１１５】
続いて（Ｌ１−Ｌ２）2×Ｔ１を計算し、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示したのが図２２である。なお図２２に示す３つの曲線は、図２１に示す（６）（７）（８）のグラフに基づくものである。
【０１１６】
図２２に示すように、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１（ただし、Ｌ４は２μｍ）は、電極子の幅寸法Ｔ１の大きさに係らず、ほぼ同じ曲線となることがわかった（規格化）。そして図２２に示すように、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１を４（μｍ3）以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以内に抑えることができるとわかった。
【０１１７】
続いて、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍとし、図３（ａ）（静止時）でのＬ１を６μｍに固定した。そして１００Ｇの加速度が作用したときに、各可動電極子６０が隣の組の固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ４が３μｍ（図３（ｃ）参照）となるようにばね定数を調整した。
【０１１８】
図２３に示すように、Ｌ３を約５μｍ以上として、図３（ａ）での静止状態での感度（静止時）を測定し、さらに上記したように、可動支持部５０が３μｍ、隣の組の固定支持部５１の方向へ移動したときの感度（１００Ｇ）を測定した。そして、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を図２３の縦軸の最大振れ幅とした。その実験結果が図２３に示す（９）のグラフである。
【０１１９】
さらに、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍとし、図３（ａ）（静止時）でのＬ１をＬ３と連動させた実験も行った。すなわち、Ｌ３を６μｍとすればＬ１も６μｍに設定した。そして上記の（９）のグラフでの実験と同様に、各可動電極子６０が隣の組の固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ４を３μｍ（１００Ｇ（絶対値）の加速度作用時）として、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を測定した。その実験結果が図２３に示す（１０）のグラフである。
【０１２０】
図２３に示すように、感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に設定するにはＬ３を約５μｍ以上とすることが好ましいとわかった。
【０１２１】
図２４は、図３（ｃ）に示すＬ３−Ｌ４（Ｌ４は３μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示したものである。なお図２４に示す（９）のグラフは、図２３の（９）のグラフに基づくものであり、図２４に示す（１０）のグラフは、図２４の（１０）のグラフに基づくものである。また図２４では、Ｌ１とＬ３とを連動させるとともに、電極子の幅寸法Ｔ１を０．８μｍとした実験（（１１）のグラフ）、及び、Ｌ１とＬ３とを連動させるとともに、電極子の幅寸法Ｔ１を１．６μｍとした実験（（１２）のグラフ）も行った。
【０１２２】
図２４に示すように、Ｌ３−Ｌ４（Ｌ４＝３μｍ）を約１．８μｍ以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に抑えることができるとわかった。
【０１２３】
続いて（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１を計算し、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示したのが図２５である。なお図２５に示す３つの曲線は、図２１に示す（１０）（１１）（１２）のグラフに基づくものである。
【０１２４】
図２５に示すように、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１（ただしＬ４は３μｍ）は、電極子の幅寸法Ｔ１の大きさに係らず、ほぼ同じ曲線となることがわかった（規格化）。そして図２５に示すように、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１を４（μｍ3）以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以内に抑えることができるとわかった。
【０１２５】
続いて、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍとし、図３（ａ）（静止時）でのＬ１を７μｍに固定した。そして、１００Ｇの加速度が作用したときに、各可動電極子６０が隣の組の固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ４が４μｍ（図３（ｃ）参照）となるようにばね定数を調整した。
【０１２６】
図２６に示すように、Ｌ３を約６μｍ以上として、図３（ａ）での静止状態での感度（静止時）を測定し、さらに上記したように、可動支持部５０が４μｍ、隣の組の固定支持部５１の方向へ移動したときの感度（１００Ｇ）を測定した。そして、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を図２６の縦軸の最大振れ幅とした。その実験結果が図２３に示す（１３）のグラフである。
【０１２７】
さらに、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍとし、図３（ａ）（静止時）でのＬ１をＬ３と連動させた実験も行った。すなわち、Ｌ３を７μｍとすればＬ１も７μｍに設定した。そして上記の（１３）のグラフでの実験と同様に、各可動電極子６０が隣の組の固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ４を４μｍ（１００Ｇ（絶対値）の加速度作用時）として、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を測定した。その実験結果が図２６に示す（１４）のグラフである。
【０１２８】
図２６に示すように、感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に設定するにはＬ３を約６μｍ以上とすることが好ましいとわかった。
【０１２９】
図２７は、図３（ｃ）に示すＬ３−Ｌ４（Ｌ４は４μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示したものである。なお図２７に示す（１３）のグラフは、図２６の（１３）のグラフに基づくものであり、図２７に示す（１４）のグラフは、図２４の（１４）のグラフに基づくものである。また図２７では、Ｌ１とＬ３とを連動させるとともに、電極子の幅寸法Ｔ１を０．８μｍとした実験（（１５）のグラフ）、及び、Ｌ１とＬ３とを連動させるとともに、電極子の幅寸法Ｔ１を１．６μｍとした実験（（１６）のグラフ）も行った。
【０１３０】
図２７に示すように、Ｌ３−Ｌ４（Ｌ４＝４μｍ）を約１．８μｍ以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に抑えることができるとわかった。
【０１３１】
続いて（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１を計算し、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示したのが図２８である。なお図２８に示す３つの曲線は、図２１に示す（１４）（１５）（１６）のグラフに基づくものである。
【０１３２】
図２８に示すように、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１（ただしＬ４は４μｍ）は、電極子の幅寸法Ｔ１の大きさに係らず、ほぼ同じ曲線となることがわかった（規格化）。そして図２８に示すように、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１を４（μｍ3）以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以内に抑えることができるとわかった。
【０１３３】
（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１の技術的意味について図３０を用いて説明する。
図３０（ａ）では、各電極子と支持部との間の間隔（ギャップ）Ｌ１で生じる容量成分は、可動電極子６０の幅（符号６０ｂとして太く示した）と、可動電極子６０の幅と対向する固定支持部５１の幅（符号５１ｂとして太く示した）との間、及び固定電極子６２の幅（符号６２ｂとして太く示した）と、固定電極子６２の幅と対向する可動支持部５０の幅（符号５０ｂとして太く示した）との間で生じる合計である。
【０１３４】
また、図３０（ａ）に示すように、隣り合う組の可動支持部と固定支持部との間における間隔（ギャップ）Ｌ３で生じる容量成分は、可動支持部５０の幅５０ｃ（太く示した）と、固定支持部５１の幅５１ｃ（太く示した）との間で生じる。
【０１３５】
図３０（ａ）では、可動電極子６０と固定電極子６２とが接触する程度の幅を有する構成としている。このため、Ｌ１とＬ３とが等しければ、各電極子と支持部との間の間隔（ギャップ）Ｌ１で生じる容量成分と、隣り合う組の可動支持部と固定支持部との間における間隔（ギャップ）Ｌ３で生じる容量成分とは等しくなり、したがって差動回路とすることで、各電極子と支持部との間の間隔（ギャップ）Ｌ１で生じる容量成分と、隣り合う組の可動支持部と固定支持部との間における間隔（ギャップ）Ｌ３で生じる容量成分とをキャンセルすることができる。
【０１３６】
しかしながら図３０（ｂ）で示すように、実際には、各電極子６０，６２は幅（幅寸法Ｔ１）を有して互いに離れた状態にある。図３０（ｂ）の右図は、図３０（ｂ）の左図の矢印部分の静電容量成分（平行平板型の容量成分）を抜き出したものである。このように図３０（ｂ）では、図３０（ａ）に比べて各電極子６０，６２の幅寸法は減少し、その結果、Ｌ１とＬ３とが等しくても、各電極子と支持部との間の間隔（ギャップ）Ｌ１で生じる容量成分と、隣り合う組の可動支持部と固定支持部との間における間隔（ギャップ）Ｌ３で生じる容量成分とは等しくならない。このように理想状態からのずれが生じる。
【０１３７】
すなわち、リニアリティは、各電極子６０，６１の幅Ｔ１に反比例して、ばらつく。このように各電極子６０，６１の幅Ｔ１が狭いほど、リニアリティのばらつきは大きくなり、同様に、（Ｌ３−Ｌ４）に反比例して、リニアリティのばらつきは大きくなる。
【０１３８】
したがって、図２１、図１４、図１７のＬ３−Ｌ４に対して、１／Ｔ１で規格化し、及び、１／（Ｌ３−Ｌ４）で規格化するために、以下の数式３に示すように、Ｌ３−Ｌ４を、１／Ｔ１及び、１／（Ｌ３−Ｌ４）で割った。
【０１３９】
（Ｌ３−Ｌ４）／［（１／Ｔ１）×[１／（Ｌ３−Ｌ４）]］ （数式３）
【０１４０】
上記数式３より、以下の数式４を得ることができる。
【０１４１】
（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１ （数式４）
【０１４２】
以上により、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１は、感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に設定することができる技術的意味を有する数式である。
【０１４３】
なお、Ｌ１とＬ３とを連動させない場合には、図３（ａ）の静止時においてＬ３＞Ｌ１とすることが好適である。図１１に示す実験では感度の最大振れ幅が１０（％）となるときのＬ１は約３．６μｍである。このときＬ３は５μｍである。一方、例えば図２０の（５）のグラフに示すように、感度の最大振れ幅が１０（％）となるときのＬ３は約４．４μｍである。このときＬ１は５μｍである。このように静止時のＬ１とＬ３との寸法関係をみると、Ｌ３＞Ｌ１とした図１１での実験のほうが、小さいほうの寸法（Ｌ１）をより小さく設定できる。したがって高い感度及び良好なリニアリティを維持しつつＭＥＭＳセンサの小型化を促進することができる。
【０１４４】
また図３においてＬ５はＬ２及びＬ４以上である。これにより、図３（ｂ）（ｃ）のように可動電極子が最大限、Ｘ１−Ｘ２方向に移動しても、可動電極子が固定電極子の外側に外れず、感度のリニアリティの低下を抑制できる。
【０１４５】
本実施形態におけるＭＥＭＳセンサＳは、同じ検出部内に、可動電極部２１ａ〜２１ｄを構成する複数本の可動支持部５０と、固定電極部２０ａ〜２０ｄを構成する複数本の固定支持部５１とをＸ１−Ｘ２方向（第１の方向）に交互に配列している。そして、隣り合う可動支持部５０と固定支持部５１とを同じ組６６にし、各組６６での可動支持部５０と固定支持部５１との間に、複数本の可動電極子６０，６１と固定電極子６２，６３とをＹ１−Ｙ２方向（第２の方向）に交互に配列した。これにより検出部内に効率よく、多数の可動電極子６０，６１と固定電極子６２，６３を配置でき、従来の電極構造に比べて、小型で且つ、高い感度を得ることが出来る。
【０１４６】
本実施形態の電極構造とすることで、同じ大きさの検出領域内に、可動電極子６０，６１と固定電極子６２，６３間の対向面積の変動領域を効果的に増やすことができ、感度を高めることが可能になる。
【０１４７】
また、可動電極と固定電極間のギャップ（距離）を変動させて静電容量変化を生じさせる方式では、静電容量はギャップ（距離）に反比例し、図５ないし図７に示したように、感度を高めると、距離の変動に対して静電容量変化が急激なものとなり（図５（ｂ）参照）、ＭＥＭＳセンサによる物理量の有効検出範囲（ダイナミックレンジ）が狭くなる。さらに有効検出範囲内での感度のリニアリティを向上させることができないといった問題も生じる（図７参照）。
【０１４８】
これに対して本実施形態のように可動電極子６０，６１と固定電極子６２，６３間の対向面積を変動させて静電容量を変化させる方式では、静電容量を対向面積に比例させることができ、上記した距離の変動で静電容量を変化させる比較例の方式に比べて、物理量の有効検出範囲（ダイナミックレンジ）を広くできるとともに前記有効検出範囲内での感度のリニアリティを向上させることが可能になる。
【０１４９】
上記構成に加えて本実施形態では、上記の実験で示したように、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を２．２（μｍ）以上とし、また（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１を４（μｍ3）以上に設定することで、効果的に、感度のリニアリティを向上させることが可能である。
【０１５０】
また図１に示すように第１検出部２３を複数の検出領域２３ａ，２３ｂに分け、第２検出部２４を複数の検出領域２４ａ，２４ｂに分け、各検出領域２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂに夫々、可動電極部２１ａ〜２１ｄ及び固定電極部２０ａ〜２０ｄを設けることで、本実施形態の可動支持部５０及び固定支持部５１を極端に長く形成しなくてもよくなり、各電極部の強度を十分に保ったうえで、感度の向上を図ることができる。
【０１５１】
図１はＸ１−Ｘ２方向に作用する加速度を検出するためのＭＥＭＳセンサであったが、図１の状態から９０度回転させればＹ１−Ｙ２方向に作用する加速度を検出するためのＭＥＭＳセンサにできる。また、図１に示すＸ軸方向の加速度を検出するＭＥＭＳセンサと、図１のＭＥＭＳセンサを９０度回転させたＹ軸方向の加速度を検出するＭＥＭＳセンサとを組み合わせて２軸の加速度検出センサにすることも可能である。
【０１５２】
本実施形態は加速度センサのみならず角速度センサ、衝撃センサ等、物理量センサ全般に適用可能である。
【符号の説明】
【０１５３】
Ｓ ＭＥＭＳセンサ
１０ 支持基板
１１ 機能層
１２ 絶縁層
１３ ＳＯＩ基板
１４ 金属接続部
１５ 配線基板
１６ 枠体
２０ａ〜２０ｄ 固定電極部
２１ａ〜２１ｄ 可動電極部
２２ 錘部
２３ 第１検出部
２３ａ、２３ｂ 第１検出領域
２４ 第２検出部
２４ａ、２４ｂ 第２検出領域
２６、２７ アンカ部
２８〜３１ ギャップ
４０〜４３ バネ部
５０ 可動支持部
５１ 固定支持部
５２ 固定基部
６０、６１ 可動電極子
６２、６３ 固定電極子
６６ 組
７０ 配線層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン（Silicon）層を加工するなどして形成された静電容量型のＭＥＭＳセンサに係り、特に、電極構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量型のＭＥＭＳセンサは、錘部、可動電極部及び固定電極部を有して構成される。例えば加速度がＭＥＭＳセンサに作用すると、錘部及び可動電極部が移動し、可動電極部と固定電極部との間で静電容量変化が生じる。この静電容量変化に基づいて加速度を検出することが可能である。
【０００３】
図３１は従来のＭＥＭＳセンサの可動電極部及び固定電極部を模式的に示した説明図（平面図）である。このＭＥＭＳセンサは、面内方向での加速度を検出するものであり、例えばＸ１−Ｘ２方向に作用する加速度を検出可能とされている。
【０００４】
図３１（ａ）はＭＥＭＳセンサの静止状態を示している。図３１（ａ）に示すようにＭＥＭＳセンサには、第１検出部１と第２検出部２とがあり、第１検出部１及び第２検出部２に夫々、複数本の櫛歯状の固定電極１ａ，２ａと複数本の櫛歯状の可動電極１ｂ，２ｂとがＸ１−Ｘ２方向に間隔を空けて交互に配置されている。
【０００５】
図３１（ａ）に示すように、第１検出部１では、可動電極１ｂと前記可動電極１ｂに対してＸ１側に位置する固定電極１ａとの間に所定の距離からなる第１のギャップａ０が設けられている。また第２検出部２では、可動電極２ｂと前記可動電極２ｂに対してＸ２側に位置する固定電極２ａとの間に所定の距離からなる第２のギャップｂ０が設けられている。
【０００６】
図３１（ｂ）に示すように、加速度の作用により、第１検出部１での可動電極１ｂ及び第２検出部２での可動電極２ｂが夫々、Ｘ１方向に移動すると、図３１（ｂ）での第１のギャップａ1は図３１（ａ）の静止状態でのギャップａ０よりも小さくなり、一方、第２のギャップｂ１は図３１（ａ）の静止状態でのギャップｂ０よりも大きくなる。
【０００７】
また図３１（ｃ）に示すように、加速度の作用により、第１検出部１での可動電極１ｂ及び第２検出部２での可動電極２ｂが夫々、Ｘ２方向に移動すると、図３１（ｃ）での第１のギャップａ２は図３１（ａ）の静止状態でのギャップａ０よりも大きくなり、一方、第２のギャップｂ２は図３１（ａ）の静止状態でのギャップｂ０よりも小さくなる。
【０００８】
図３１（ｂ）及び図３１（ｃ）に示したように加速度がＸ１−Ｘ２方向に作用することで、可動電極１ｂ，２ｂと固定電極１ａ，２ａとの間のギャップａ，ｂが変化し、これにより静電容量が変化する。このとき、第１検出部１での静電容量変化と第２検出部２での静電容量変化は逆になる。
【０００９】
特許文献１には、上記した図３１と同様に可動電極と固定電極との間のギャップの変化により静電容量変化を生じさせる電極構造が記載されている。また、それ以外に特許文献１には、可動電極と固定電極との間の対向面積の変動による静電容量変化を検出可能な電極構造も記載されている。対向面積の変動により静電容量変化を生じさせる電極構造は特許文献２，３にも記載されている。
【００１０】
また特許文献４には、櫛の歯状電極を有する加速度センサが開示されている。特許文献４には、可動電極部及び固定電極部の双方にて平行に延びる支持部が設けられ、各支持部の内面側から櫛歯状の電極子が互い違いに配置された電極構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１３９５０５号公報
【特許文献２】特開２００２−２２４４６号公報
【特許文献３】特開平１０−３１３１２３号公報
【特許文献４】特開２０１０−５１３８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら従来の電極構造では、ＭＥＭＳセンサの小型化とともに感度の向上を十分に図ることが困難になっていた。
【００１３】
また、各特許文献には、感度のリニアリティ性を向上させるための電極構造が開示されていない。
【００１４】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、従来に比べて、小型で且つ、高い感度及び良好なリニアリティ性を得ることが可能なＭＥＭＳセンサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、可動電極部および固定電極部を有するＭＥＭＳセンサにおいて、
水平面内にて直交する２方向を第１の方向と第２の方向としたとき、前記第１の方向が前記可動電極部の移動方向であり、
前記可動電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され前記第２の方向に延出して形成された複数本の可動支持部と、前記第１の方向に向けて各可動支持部の側部から延出し、各可動支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の可動電極子と、を有し、
前記固定電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され基端側から先端側への延出方向が前記可動支持部とは逆方向である複数本の固定支持部と、各固定支持部の側部から前記可動電極子の延出方向とは逆方向に延出し、各固定支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の固定電極子と、を有し、
複数本の前記可動支持部と複数本の前記固定支持部とが前記第１の方向に間隔を空けて交互に配列されており、隣り合う前記可動支持部と前記固定支持部とが組にされて、各組の前記可動支持部と前記固定支持部の間にて複数本の前記可動電極子と複数本の前記固定電極子とが前記第２の方向に間隔を空けて交互に配列されており、
前記可動電極部の前記第１の方向への移動により、各可動電極子と各固定電極子間の対向面積の変化に基づく静電容量変化を検出可能としており、
静止状態において、前記可動支持部の側部から前記固定電極子の先端までの前記第１の方向への間隔をＬ１とし、前記可動電極子及び前記固定電極子の前記第２の方向への幅寸法をＴ１とし、前記可動電極子が前記固定支持部へ近づく方向に移動したときの最大の移動可能距離をＬ２としたとき、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１が２．２（μｍ）以上であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明では、静止状態において、隣り合う前記組の前記可動支持部と前記固定支持部との間における前記第１の方向への間隔をＬ３とし、前記可動電極子及び前記固定電極子の前記第２の方向への幅寸法をＴ１とし、前記可動電極子が隣り合う前記組の前記固定支持部へ近づく方向に移動したときの最大の移動可能距離をＬ４としたとき、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１が４（μｍ3）以上であることが好ましい。
【００１７】
あるいは本発明は、可動電極部および固定電極部を有するＭＥＭＳセンサにおいて、
水平面内にて直交する２方向を第１の方向と第２の方向としたとき、前記第１の方向が前記可動電極部の移動方向であり、
前記可動電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され前記第２の方向に延出して形成された複数本の可動支持部と、前記第１の方向に向けて各可動支持部の側部から延出し、各可動支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の可動電極子と、を有し、
前記固定電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され基端側から先端側への延出方向が前記可動支持部とは逆方向である複数本の固定支持部と、各固定支持部の側部から前記可動電極子の延出方向とは逆方向に延出し、各固定支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の固定電極子と、を有し、
複数本の前記可動支持部と複数本の前記固定支持部とが前記第１の方向に間隔を空けて交互に配列されており、隣り合う前記可動支持部と前記固定支持部とが組にされて、各組の前記可動支持部と前記固定支持部の間にて複数本の前記可動電極子と複数本の前記固定電極子とが前記第２の方向に間隔を空けて交互に配列されており、
前記可動電極部の前記第１の方向への移動により、各可動電極子と各固定電極子間の対向面積の変化に基づく静電容量変化を検出可能としており、
静止状態において、隣り合う前記組の前記可動支持部と前記固定支持部との間における前記第１の方向への間隔をＬ３とし、前記可動電極子及び前記固定電極子の前記第２の方向への幅寸法をＴ１とし、前記可動電極子が隣り合う前記組の前記固定支持部へ近づく方向に移動したときの最大の移動可能距離をＬ４としたとき、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１が４（μｍ3）以上であることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明では、同じ検出部内に、可動電極部を構成する複数本の可動支持部と、固定電極部を構成する複数本の固定支持部とを第１の方向に交互に配列している。そして、隣り合う可動支持部と固定支持部とを同じ組にし、各組での可動支持部と固定支持部との間に、複数本の可動電極子と固定電極子とを第２の方向に交互に配列した。これにより検出部内に効率よく、多数の可動電極子と固定電極子を配置でき、従来の電極構造に比べて、小型で且つ、高い感度を得ることが出来る。
【００１９】
また、図３１で示したように可動電極と固定電極間のギャップ（距離）を変動させて静電容量変化を生じさせる電極構造では、静電容量はギャップ（距離）に反比例し、後述する比較例として示すように、感度を高めると、距離の変動に対して静電容量変化が急激なものとなり、ＭＥＭＳセンサによる物理量の有効検出範囲（ダイナミックレンジ）が狭くなる。さらに前記有効検出範囲内での感度のリニアリティが悪化する問題も生じる。
【００２０】
これに対して本発明のように可動電極子と固定電極子間の対向面積を変動させて静電容量を変化させる電極構造では、静電容量は対向面積に比例することになり、上記した電極間の距離の変動で静電容量を変化させる方式に比べて、物理量の有効検出範囲（ダイナミックレンジ）を広くできるとともに前記有効検出範囲内での感度のリニアリティを効果的に向上させることが可能になる。
【００２１】
しかも、本発明では、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を２．２（μｍ）以上に設定し、また、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１を４（μｍ3）以上に設定した。これにより、より効果的に感度のリニアリティを向上させることが可能となる。
【００２２】
本発明では、第１検出部と第２検出部とを有し、各検出部の夫々に、前記可動電極部及び前記固定電極部を備え、
前記可動電極子と前記固定電極子との前記第１の方向への延出方向が、前記第１検出部と前記第２検出部とで逆にされており、前記第１検出部により得られた静電容量変化と、前記第２検出部により得られた静電容量変化により差動出力を得ることができることが好ましい。
【００２３】
また上記の構成において、前記第１検出部及び前記第２検出部の夫々が、複数の検出領域に区分されており、各検出領域の夫々に、前記可動電極部及び前記固定電極部を備えることが好ましい。これにより、各電極部の強度を保ちながら可動電極部と固定電極部とを効率よく配置できＭＥＭＳセンサの小型化を実現できるとともに、感度をより効果的に高めることができる。
【００２４】
また本発明では、前記可動電極部を備える可動体とバネ部を介して連結されたアンカ部を備え、前記可動体と前記アンカ部との間には、静止状態から前記可動体の前記第１の方向への移動可能な寸法を規制するギャップが形成されており、
前記バネ部は前記可動体の第２の方向への振動を抑制するように、前記アンカ部と前記可動体との間で前記第２の方向に延出するとともに折り返して形成されていることが好ましい。これにより、感度の安定性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のＭＥＭＳセンサによれば、従来の電極構造に比べて、小型で且つ、高い感度及び良好なリニアリティ性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明の実施の形態のＭＥＭＳセンサの機能層を示す平面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示す可動電極部及び固定電極部の一部を示す静止状態の部分拡大平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の静止状態から加速度を受けて可動電極部がＸ２方向に移動した状態を示す部分拡大平面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１に示す可動電極部及び固定電極部の一部を示す静止状態の部分拡大平面図、図３（ｂ）は図１に示す静止状態から可動電極部がＸ１方向に移動した状態を示す部分拡大平面図、図３（ｃ）は、図１に示す静止状態から可動電極部がＸ２方向に移動した状態を示す部分拡大平面図である。
【図４】図４は図１に示すＭＥＭＳセンサをＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見たときの部分縦断面図である。
【図５】図５（ａ）は、比較例における加速度と静電容量との関係を示すシミュレーション結果、図５（ｂ）は、ＭＥＭＳセンサの検出部の大きさを変更することなく、図５（ａ）よりも感度を高めた場合の加速度と静電容量との関係を示すシミュレーション結果である。
【図６】図６は図５（ａ）における（１）のグラフにおける静電容量変化と、（２）のグラフにおける静電容量変化との差動出力カーブを示す。
【図７】図７は、加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図８】図８は、実施例における加速度と静電容量との関係を示すシミュレーション結果である。
【図９】図９は、図８における（３）のグラフに示す静電容量変化と、（４）のグラフに示す静電容量変化との差動出力カーブを示す。
【図１０】図１０は、実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１１】Ｌ１（ただしＬ２を２μｍ，Ｌ３を５μｍとした）の大きさと感度の最大振れ幅との関係を示す実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１２】Ｌ１−Ｌ２（Ｌ２＝２μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１３】（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１（Ｌ２＝２μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１４】Ｌ１（ただしＬ２を３μｍ，Ｌ３を６μｍとした）の大きさと感度の最大振れ幅との関係を示す実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１５】Ｌ１−Ｌ２（Ｌ２＝３μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１６】（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１（Ｌ２＝３μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１７】Ｌ１（ただしＬ２を４μｍ，Ｌ３を７μｍとした）の大きさと感度の最大振れ幅との関係を示す実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１８】Ｌ１−Ｌ２（Ｌ２＝４μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図１９】（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１（Ｌ２＝４μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２０】Ｌ３（ただしＬ１を５μｍ，Ｌ４を２μｍとした）の大きさと感度の最大振れ幅との関係を示す実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２１】Ｌ３−Ｌ４（Ｌ４＝２μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２２】（Ｌ３−Ｌ４）2（Ｌ４＝２μｍ）×Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２３】Ｌ３（ただしＬ１を６μｍ，Ｌ４を３μｍとした）の大きさと感度の最大振れ幅との関係を示す実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２４】Ｌ３−Ｌ４（Ｌ４＝３μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２５】（Ｌ３−Ｌ４）2（Ｌ４＝３μｍ）×Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２６】Ｌ３（ただしＬ１を７μｍ，Ｌ４を４μｍとした）の大きさと感度の最大振れ幅との関係を示す実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２７】Ｌ３−Ｌ４（Ｌ４＝４μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２８】（Ｌ３−Ｌ４）2（Ｌ４＝４μｍ）×Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示すシミュレーション結果である。
【図２９】（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１の技術的意味に関する説明図である。
【図３０】（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１の技術的意味に関する説明図である。
【図３１】従来の電極構造を模式的に示すとともに、可動電極のＸ１−Ｘ２方向への移動による静電容量変化を説明するための説明図（平面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は本発明の実施の形態のＭＥＭＳセンサの機能層を示す平面図、図２（ａ）は、図１に示す可動電極部及び固定電極部の一部を示す静止状態の部分拡大平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の静止状態から加速度を受けて可動電極部がＸ２方向に移動した状態を示す部分拡大平面図、図３（ａ）は、図１に示す可動電極部及び固定電極部の一部を示す静止状態の部分拡大平面図、図３（ｂ）は図１に示す静止状態から可動電極部がＸ２方向に移動した状態を示す部分拡大平面図、図３（ｃ）は、図１に示す静止状態から可動電極部がＸ１方向に移動した状態を示す部分拡大平面図、図４は本実施形態におけるＭＥＭＳセンサの部分縦断面図である。
【００２８】
図１に示すように、ＭＥＭＳセンサＳは、例えばＸ１−Ｘ２方向（第１の方向）が長辺でＹ１−Ｙ２方向（第２の方向）が短辺の長方形状である。図１に示すＭＥＭＳセンサＳは、Ｘ１−Ｘ２方向に作用する加速度を検出するための一軸検出の加速度センサを構成している。
【００２９】
図４に示すようにＭＥＭＳセンサＳは、支持基板１０と機能層１１とが絶縁層１２を介して積層されたＳＯＩ基板１３と、ＳＯＩ基板１３と高さ方向に対向し金属接続部１４を介して接合された配線基板１５とを有して構成される。ここで図１ではＭＥＭＳセンサＳのうち機能層１１のみを取り上げ、さらに機能層１１のうち枠体１６（図４参照）の内側に位置する錘部２２及び電極部を図示している。
【００３０】
例えば、支持基板１０及び機能層１１はシリコンからなり、絶縁層１２は、ＳｉＯ2からなる。
【００３１】
図１，図４に示すように、機能層１１は、シリコン基板から固定電極部２０ａ〜２０ｄ、可動電極部２１ａ〜２１ｄ、錘部２２および枠体１６が分離されて形成されている。このうち、可動電極部２１ａ〜２１ｄ及び錘部２２は一体として形成され、加速度の印加により第１の方向であるＸ１−Ｘ２方向に移動可能に支持された可動体２５を構成している。
【００３２】
図１に示すように、機能層１１の平面形状は、Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向の中心（図心）Ｏに対して１８０度の回転対称であり、且つ中心Ｏを通りＸ方向に延びる線に対して上下方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に対称である。
【００３３】
図１に示すように、中心ＯよりもＸ１側に第１検出部２３が設けられ、Ｘ２側に第２検出部２４が設けられる。さらに第１検出部２３は、Ｙ１側の第１検出領域２３ａとＹ２側の第１検出領域２３ｂとに区分されている。また第２検出部２４は、Ｙ１側の第２検出領域２４ａとＹ２側の第２検出領域２４ｂとに区分されている。
【００３４】
図１に示すようにＹ１側の第１検出領域２３ａは固定電極部２０ａと可動電極部２１ａとで構成されている。またＹ２側の第１検出領域２３ｂは固定電極部２０ｂと可動電極部２１ｂとで構成されている。またＹ１側の第２検出領域２４ａは固定電極部２０ｃと可動電極部２１ｃとで構成されている。またＹ２側の第２検出領域２４ｂは固定電極部２０ｄと可動電極部２１ｄとで構成されている。各可動電極部２１ａ〜２１ｄと支持基板１０との間に絶縁層１２は形成されていない（図４参照）。一方、各固定電極部２０ａ〜２０ｄは支持基板１０に絶縁層１２を介して固定されている。
【００３５】
可動領域において第１検出部２３及び第２検出部２４を除いた部分が錘部２２である。図１では前記錘部２２は第１検出部２３及び第２検出部２４の周囲に位置している。
【００３６】
図１に示すように錘部２２は、Ｘ１側領域２２ａ、Ｙ１側領域２２ｂ、Ｘ２側領域２２ｃ及びＹ２側領域２２ｄを有して構成される。
【００３７】
図１に示すように錘部２２のＹ１側領域２２ｂよりもＹ１側には、錘部２２と分離して形成された第１アンカ部２６が設けられている。第１アンカ部２６はＸ１−Ｘ２方向に長い細長状で形成されている。第１アンカ部２６は、図４に示す支持基板１０と絶縁層１２を介して固定されている。
【００３８】
また図１に示すように、錘部２２のＹ２側領域２２ｄよりもＹ２側には、錘部２２と分離して形成された第２アンカ部２７が設けられている。第２アンカ部２７はＸ１−Ｘ２方向に長い細長状で形成されている。第２アンカ部２７は、図４に示す支持基板１０と絶縁層１２を介して固定されている。
【００３９】
図１に示すように、錘部２２のＸ１側領域２２ａは、第１アンカ部２６及び第２アンカ部２７よりも更にＸ１側に延びている。そしてＸ１側領域２２ａのＹ１側端部２２ａ１と、第１アンカ部２６との間には所定幅からなるギャップ（間隔）２８が形成されている。また、Ｘ１側領域２２ａのＹ２側端部２２ａ２と、第２アンカ部２７との間には所定幅からなるギャップ２９が形成されている。前記ギャップ２８，２９のＸ１−Ｘ２方向への幅寸法は同じ寸法であり、前記ギャップ２８，２９は、錘部２２が図１の静止状態からＸ１方向へ移動可能な寸法を規制する。
【００４０】
また、図１に示すように、錘部２２のＸ２側領域２２ｃは、第１アンカ部２６及び第２アンカ部２７よりも更にＸ２側に延びている。そしてＸ２側領域２２ｃのＹ１側端部２２ｃ１と、第１アンカ部２６との間には所定幅からなるギャップ３０が形成されている。また、Ｘ２側領域２２ｃのＹ２側端部２２ｃ２と、第２アンカ部２７との間には所定幅からなるギャップ３１が形成されている。前記ギャップ３０，３１のＸ１−Ｘ２方向への幅寸法は同じ寸法であり、前記ギャップ３０，３１は、錘部２２が図１の静止状態からＸ２方向へ移動可能な寸法を規制する。
【００４１】
また図１に示すように、錘部２２のＸ１側領域２２ａには、各ギャップ２８，２９からＹ１−Ｙ２方向への内側に延び、各ギャップ２８，２９よりも幅寸法のやや広い空間部３５，３６が形成されている。また、錘部２２のＸ２側領域２２ｃには、各ギャップ３０，３１からＹ１−Ｙ２方向への内側に延び、各ギャップ３０，３１よりも幅寸法のやや広い空間部３７，３８が形成されている。
【００４２】
そして各空間部３５〜３８では、各アンカ部２６，２７と錘部２２とを繋げるバネ部４０〜４３が形成されている。各バネ部４０〜４３は、シリコン基板を各アンカ部２６，２７及び錘部２２と一体に切り出してＸ１−Ｘ２方向への弾性を持たせた箇所である。バネ部４０〜４３及び錘部２２と支持基板１０との間に絶縁層１２は形成されていない（図４参照）。よって、加速度を受けると、錘部２２はバネ部４０〜４３の弾性変形によりＸ１−Ｘ２方向へ移動できるようになっている。
【００４３】
図１に示すように各バネ部４０〜４３はＹ１−Ｙ２方向に長く形成されており、また各アンカ部２６，２７と錘部２２との間で折り返して形成されている。これにより各バネ部４０〜４３はＹ１−Ｙ２方向へ剛性を持ち、錘部２２のＹ１−Ｙ２方向への振動を抑制している。
【００４４】
図１に示すように、錘部２２と一体となって各可動電極部２１ａ〜２１ｄが形成されている。各可動電極部２１ａ〜２１ｄには、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けてＹ１−Ｙ２方向に延出する複数本の可動支持部５０が設けられている。各可動支持部５０は錘部２２のＹ１側領域２２ｂ及びＹ２側領域２２ｄから内方向に向けて延出している。なお図１では、各可動電極部２１ａ〜２１ｄに対して夫々、一本の可動支持部５０にのみ符号を付した。また、図１に示すように、各固定電極部２０ａ〜２０ｄは、固定基部５２と、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けて配置され、前記固定基部５２からＹ１−Ｙ２方向に延出して形成された複数本の固定支持部５１が設けられている。なお図１では、各固定電極部２０ａ〜２０ｄに対して夫々、一本の固定支持部５１にのみ符号を付した。各検出領域２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂにおいて、可動支持部５０と固定支持部５１との延出方向は逆方向である。そして、各検出領域２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂにおいて、複数本の可動支持部５０と複数本の固定支持部５１とがＸ１−Ｘ２方向に間隔を空けて交互に配列されている。
【００４５】
図４に示すように各固定基部５２は支持基板１０と絶縁層１２を介して固定されている。なお各固定支持部５１と支持基板１０との間に絶縁層１２が介在していてもよいが、固定支持部５１は細いためエッチングにより固定支持部５１と支持基板１０間の絶縁層１２が除去されてしまい、前記固定支持部５１は図４に示すように可動支持部５０と同様、支持基板１０から浮いた状態となっている。ただし、各固定支持部５１は固定基部５２に接続されているため、加速度を受けてもＸ１−Ｘ２方向へ移動しない。
【００４６】
図１に示すように、各可動支持部５０のＸ１−Ｘ２方向の側部及び各固定支持部５１のＸ１−Ｘ２方向の側部にはＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて櫛歯状の可動電極子及び固定電極子が形成されている。可動電極子及び固定電極子を図２及び図３により説明する。
【００４７】
図２（ａ）は図１に示す円で囲ったＩＩ辺りの第１検出領域２３ａ及び第２検出領域２４ａを示している。図２（ａ）に示すように、第１検出領域２３ａでは、錘部２２のＹ１側領域２２ｂの内側部２２ｂ１からＹ２方向に向けて細長い可動支持部５０が直線状で形成されている。そして第１検出領域２３ａでは、複数本の可動支持部５０がＸ１−Ｘ２方向に間隔を空けて形成されている。同様に、第２検出領域２４ａでは、錘部２２のＹ１側領域２２ｂの内側部２２ｂ１からＹ２方向に向けて細長い可動支持部５０が直線状で形成されている。そして第２検出領域２４ａでは、複数本の可動支持部５０がＸ１−Ｘ２方向に間隔を空けて形成されている。
【００４８】
図２（ａ）に示すように、第１検出領域２３ａに設けられた可動支持部５０のＸ２側端部５０ａからＸ２方向に延出する可動電極子６０がＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて複数本、形成されている。なお図２（ａ）では、前記可動支持部５０に対して一本の可動電極子６０にのみ符号を付した。
【００４９】
また図２（ａ）に示すように、第２検出領域２４ａに設けられた可動支持部５０のＸ１側端部５０ｂからＸ１方向に延出する可動電極子６１がＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて複数本、形成されている。なお図２（ａ）では、前記可動支持部５０に対して一本の可動電極子６１にのみ符号を付した。図２（ａ）に示すように、可動電極子６０，６１のＸ１−Ｘ２方向への長さ寸法は、可動支持部５０のＹ１−Ｙ２方向への長さ寸法に比べて十分に短くなっている。
【００５０】
また図２（ａ）に示すように、各検出領域２３ａ，２４ａでは、夫々、固定基部５２からＹ１方向に向けて細長い固定支持部５１が直線状で形成されている。図１，図３に示すように固定支持部５１は、各検出領域２３ａ，２４ａにて複数本、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けて形成されており、各固定支持部５１は可動支持部５０と交互に配列されている。
【００５１】
図２（ａ）に示すように、第１検出領域２３ａに設けられた固定支持部５１のＸ１側端部５１ｂからＸ１方向に延出する固定電極子６２がＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて複数本、形成されている。図２（ａ）に示すようにこれら固定電極子６２は可動電極子６０と間隔を空けてＹ１−Ｙ２方向にて交互に配列されている。なお図２（ａ）では、前記固定支持部５１に対して一本の固定電極子６２にのみ符号を付した。
【００５２】
また図２（ａ）に示すように、第２検出領域２４ａに設けられた固定支持部５１のＸ２側端部５１ａからＸ２方向に延出する固定電極子６３がＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて複数本、形成されている。図２（ａ）に示すようにこれら固定電極子６３は可動電極子６１と間隔を空けてＹ１−Ｙ２方向にて交互に配列されている。なお図２（ａ）では、前記固定支持部５１に対して一本の固定電極子６３にのみ符号を付した。図２（ａ）に示すように、固定電極子６２，６３のＸ１−Ｘ２方向への長さ寸法は、固定支持部５１のＹ１−Ｙ２方向への長さ寸法に比べて十分に短くなっている。
【００５３】
図２（ａ）では、図１に示すＹ１側の第１検出領域２３ａ及びＹ１側の第２検出領域２４ａの電極構造を説明したが、Ｙ２側の第１検出領域２３ｂ及びＹ２側の第２検出領域２４ｂでの各電極構造は、中心Ｏを通りＸ１−Ｘ２方向に延びる線に対して図２（ａ）の電極構造と線対称の関係である。
【００５４】
図３（ａ）は図１に示す丸で囲ったＩＩＩ辺りの電極構造を図示したものである。
図３（ａ）に示すように、同じ検出領域２３ａ内では、Ｘ１−Ｘ２方向に交互に配列された各可動支持部５０と各固定支持部５１とが夫々一つずつ、組６６にされて、各組６６の可動支持部５０と固定支持部５１との間にて複数本の可動電極子６０と複数本の固定電極子６２とがＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて交互に配列されている。
【００５５】
図３（ａ）に示す静止状態（物理量の作用していない状態）において、可動支持部５０のＸ２側端部５０ａから固定電極子６２の先端６２ａまでのＸ１−Ｘ２方向への間隔はＬ１である。また可動電極子６０及び固定電極子６２のＹ１−Ｙ２方向への幅寸法はＴ１である。図３（ａ）では代表的に可動電極子６０の幅寸法をＴ１で示した。
【００５６】
また図３（ａ）に示す静止状態において、隣り合う組６６の可動支持部５０と固定支持部５１との間におけるＸ１−Ｘ２方向への間隔をＬ３で示した。また図３（ａ）に示す静止状態において、可動電極子６０と固定電極子６２との重なり長さをＬ５とした。
【００５７】
また各可動電極子６０は、Ｙ１−Ｙ２方向の両側に位置する固定電極子６２，６２の間の略中心に位置している。
【００５８】
図３（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳセンサＳが加速度を受けて錘部がＸ２方向に移動すると、各可動支持部５０もＸ２方向に移動し、各組６６における、各可動電極子６０と各固定電極子６２との間の対向面積（Ｙ１−Ｙ２方向にて対面する面積）は図３（ａ）の静止状態よりも増す。このとき可動支持部５０がＸ２方向へ移動した際の最大の移動可動距離をＬ２とし、図３（ｂ）にて可動支持部５０がＬ２、移動したとすれば、図３（ａ）の静止状態のときＬ１であった間隔は、Ｌ１−Ｌ２となる。また図３（ａ）の静止状態のときＬ３であった間隔はＬ３＋Ｌ２となる。
【００５９】
また、図３（ｃ）に示すように、ＭＥＭＳセンサＳが加速度を受けて錘部２２がＸ１方向に移動すると、各可動支持部５０もＸ１方向に移動し、各組６６における、各可動電極子６０と各固定電極子６２との間の対向面積は図３（ａ）の静止状態よりも減少する。このとき可動支持部５０がＸ１方向へ移動した際の最大の移動可動距離をＬ４とし、図３（ｂ）にて可動支持部５０がＬ４、移動したとすれば、図３（ａ）の静止状態のときＬ３であった間隔は、Ｌ３−Ｌ４となる。また図３（ａ）の静止状態のときＬ１であった間隔はＬ１＋Ｌ４となる。
【００６０】
図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示した距離の変動関係は、図１に示すＹ２側の第１検出領域２３ｂにおいても同じである。
【００６１】
一方、図３（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳセンサＳが加速度を受けて錘部がＸ２方向に移動すると、第１検出領域２３ａ，２３ｂでは図３（ｂ）で説明したように、可動電極子６０と固定電極子６２間の対向面積が増加するが、第２検出領域２４ａ，２４ｂでは、可動電極子６１と固定電極子６３間の対向面積は減少する。これは図１，図２に示すように、第１検出領域２３ａ，２３ｂと、第２検出領域２４ａ，２４ｂとでは、可動電極子６０，６１と固定電極子６２，６３とのＸ１−Ｘ２方向への延出方向が逆にされているためである。
【００６２】
これにより、第１検出領域２３ａ，２３ｂで、可動電極子６０と固定電極子６２間の対向面積が増加して静電容量が大きくなると、第２検出領域２４ａ，２４ｂでは、可動電極子６１と固定電極子６３間の対向面積が減少して静電容量が小さくなる。一方、第１検出領域２３ａ，２３ｂで、可動電極子６０と固定電極子６２間の対向面積が減少して静電容量が小さくなると、第２検出領域２４ａ，２４ｂでは、可動電極子６１と固定電極子６３間の対向面積が増加して静電容量が大きくなる。
【００６３】
なお、上記した錘部２２及び可動電極部２１ａ〜２１ｄの最大の移動可能距離Ｌ２，Ｌ４は、図１に示した各ギャップ２８〜３１のＸ１−Ｘ２方向への大きさで規制される。
【００６４】
図１に図示しない枠体１６は、図１に示した錘部２２とは分離して前記錘部２２の周囲を取り囲んでおり、図４に示すように枠体１６は支持基板１０に絶縁層１２を介して固定されている。
【００６５】
図４に示すように、機能層１１を構成する枠体１６及び各固定基部５２と配線基板１５との間が金属接続部１４により接続されている。図４では、配線基板１５を単層構造で図示したが、実際にはシリコン基板の表面（機能層１１との対向面側）に絶縁層が形成され、前記絶縁層の内部に配線層７０が形成された構造である。配線層７０は固定基部５２と金属接続部１４を介して電気的に接続されており、配線層７０は枠体１６よりも外側にてパッド部７１に接続されている。
また図４では図示しないが、枠体１６の外側にはグランドパッド等も形成されている。
【００６６】
本実施形態では、第１検出部２３より得られた静電容量変化と、第２検出部２４より得られた静電容量変化とにより差動出力を得ることが可能である。そして差動出力に基づいて加速度の大きさや差動出力の符号（プラス値かマイナス値）から加速度の作用方向を知ることができる。
【００６７】
（実験１；比較例における加速度と静電容量との関係、及び加速度と感度との関係について）
図１〜図３に示す可動電極子６０，６１及び固定電極子６２，６３が形成されておらず、複数本の可動支持部５０及び複数本の固定支持部５１を櫛歯状の電極とする電極構造を比較例として実験を行った。比較例では、加速度を受けて錘部２２がＸ１−Ｘ２方向に移動したときに、櫛歯状電極間のギャップ（距離）が変化することで静電容量変化を得ることが可能である（図３１参照）。
【００６８】
なお以下の実験で示す比較例においても電極構造以外の構成は実施例と同じである。また、実施例及び比較例においても図１に示す検出部を同じ大きさとし、ただし比較例では実施例のように可動電極子６０，６１及び固定電極子６２，６３が無い分、櫛歯状の可動電極（実施例の可動支持部５０に相当する部分）と固定電極（実施例の固定支持部５１に相当する部分）との間の間隔を詰めて、電極の本数を増やした。比較例での静電容量変化の原理は、図３１で説明した通りである。
【００６９】
図５（ａ）は、比較例における加速度と静電容量との関係を示すシミュレーション結果である。図５（ａ）の実験では、図３１に示すギャップａ，ｂの大きさを１．７μｍに設定した。ここで図５（ａ）に示す（１）のグラフは、プラス値の加速度が作用すると、可動電極と固定電極間のギャップが大きくなって静電容量が減少し、マイナス値の加速度が作用すると、可動電極と固定電極間のギャップが小さくなって静電容量が増大する検出部での静電容量変化を示している。一方、図５（ａ）に示す（２）のグラフは、マイナス値の加速度が作用すると、可動電極と固定電極間のギャップが大きくなって静電容量が減少し、プラス値の加速度が作用すると、可動電極と固定電極間のギャップが小さくなって静電容量が増大する検出部での静電容量変化を示している。ここで「プラス値」及び「マイナス値」とは、例えばプラス値の加速度をＸ１方向とすれば、マイナス値はその逆のＸ２方向である関係を指す。
【００７０】
図５（ｂ）は、ＭＥＭＳセンサの検出部の大きさを変更することなく、図５（ａ）よりもバネ部４０〜４３のバネ定数を小さくし、感度を高めた場合の加速度と静電容量との関係を示すシミュレーション結果である。図５（ｂ）の実験では、図３１に示すギャップａ，ｂの大きさを１．７μｍに設定した。図５（ｂ）に示すように、静電容量変化は図５（ａ）に比べて急激になり、図５（ｂ）における加速度の有効検出範囲（ダイナミックレンジ）ｒ２は、図５（ａ）でのダイナミックレンジｒ１よりも狭くなることがわかった。
【００７１】
図６は、図５（ａ）における（１）のグラフにおける静電容量変化と、（２）のグラフにおける静電容量変化とに基づく差動出力カーブを示す。図６に示すように加速度（絶対値）が大きくなるほど、静電容量（差動出力）の変化が大きくなることがわかった。
【００７２】
図７は、加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。感度は図６に示す差動出力カーブの傾きで示される。図７に示すように感度曲線は加速度（絶対値）に対してフラットな直線状にならず、加速度（絶対値）が大きくなるほど大きく変化することがわかった。
【００７３】
（実験２；実施例における加速度と静電容量との関係、及び加速度と感度との関係について）
図８は、実施例における加速度と静電容量との関係を示すシミュレーション結果である。図８の実験では、図３（ａ）に示すＬ１，Ｌ３を４〜６μｍの範囲内とし、また電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍに設定した。ここで図８に示す（３）のグラフは、プラス値の加速度が作用すると、可動電極子と固定電極子間の対向面積が小さくなって静電容量が減少し（図３（ｃ）の状態）、マイナス値の加速度が作用すると、可動電極子と固定電極子間の対向面積が大きくなって静電容量が増大する（図３（ｂ）の状態）検出部での静電容量変化を示している。一方、図８に示す（４）のグラフは、マイナス値の加速度が作用すると、可動電極子と固定電極子間の対向面積が小さくなって静電容量が減少し、プラス値の加速度が作用すると、可動電極子と固定電極子間の対向面積が大きくなって静電容量が増大する検出部での静電容量変化を示している。ここで「プラス値」及び「マイナス値」とは、例えばプラス値の加速度をＸ１方向とすれば、マイナス値はその逆のＸ２方向である関係を指す。
【００７４】
図９は、図８における（３）のグラフに示す静電容量変化と、（４）のグラフに示す静電容量変化とに基づく差動出力カーブを示す。また図１０は、実施例における加速度と感度との関係を示すシミュレーション結果である。感度は図９に示す差動出力カーブの傾きで示される。
【００７５】
実施例では図９に示すように、差動出力カーブは加速度（絶対値）に対して直線状に傾き（一次曲線）、また図１０に示すように感度が加速度（絶対値）に対して略フラットになることがわかった。
【００７６】
図７の比較例での感度と図１０の実施例での感度を比較すると、図１０の感度は、図７に示す感度曲線の底部での感度に比べて大きくなることがわかった。
【００７７】
従って、比較例では実施例と同等の感度を加速度の小さい領域の部分で得ようとすると、例えば、櫛歯状の電極の数を増加させて電極どうしの対向面積を大きくしなくてはならず、大型化してしまうことがわかる。実施例では、比較例に比べてＭＥＭＳセンサの高い感度を維持したうえで、加速度の有効検出範囲（ダイナミックレンジ）を広げることができるとともに、有効検出範囲内での感度のリニアリティを向上させることができるとわかった。
【００７８】
（実験３；図３（ａ）に示すＬ１の適正化の実験について）
次に、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍ、０．８μｍあるいは１．６μｍとし、図３（ａ）でのＬ３を５μｍに固定した。
【００７９】
また図３（ｂ）のように、各可動電極子６０が組となる固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ２を２μｍとした。２μｍは、１００Ｇの加速度（絶対値）が作用した場合に該当する。
【００８０】
図１１に示すように、Ｌ１を約３μｍ以上として、図３（ａ）での静止状態での感度（静止時）を測定し、さらに、可動支持部５０が２μｍ、固定支持部５１の方向へ移動したときの感度（１００Ｇ（絶対値））を測定した。そして、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を図１１の縦軸の最大振れ幅とした。なお１００Ｇが作用したときに、２μｍ移動するようにばね定数を調整した。
【００８１】
図１１に示すように、Ｌ１が小さくなるほど、感度の最大振れ幅が大きくなることがわかった。感度の最大振れ幅は小さいほどよい。実用化には最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に設定することが好適である。感度の最大振れ幅を１０％以下に設定するにはＬ１を約３．６μｍ以上とすることが好ましいとわかった。このようにＬ１が小さくなることで感度の最大振れ幅が大きくなるのは、可動電極子と固定電極子との間の対向面積の変動のみならず、前記対向面積以外の部分の変動も加わって静電容量が変化しやすくなるためである。
【００８２】
図１２は、図３（ｂ）に示すＬ１−Ｌ２（Ｌ２は２μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示したものである。図１２に示すように、Ｌ１−Ｌ２を約１．６μｍ以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に抑えることができるとわかった。
【００８３】
続いて（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を計算し、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示したのが図１３である。
【００８４】
図１３に示すように、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１（ただしＬ２は２μｍ）は、電極子の幅寸法Ｔ１の大きさに係らず、ほぼ同じ曲線となることがわかった（規格化）。そして図１３に示すように、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を約２（μｍ）以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以内に抑えることができるとわかった。
【００８５】
続いて、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍ、０．８μｍあるいは１．６μｍとし、図３（ａ）でのＬ３を６μｍに固定した。
【００８６】
また１００Ｇが作用したときに、各可動電極子６０が組となる固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ２（図３（ｂ）参照）が３μｍとなるようにばね定数を調整した。
【００８７】
図１４に示すように、Ｌ１を約４μｍ以上として、図３（ａ）での静止状態での感度（静止時）を測定し、さらに、可動支持部５０が３μｍ、固定支持部５１の方向へ移動したときの感度（１００Ｇ（絶対値））を測定した。そして、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を図１４の縦軸の最大振れ幅とした。
【００８８】
図１４に示すように、感度の最大振れ幅を１０％以下に設定するにはＬ１を約４．６μｍ以上とすることが好ましいとわかった。
【００８９】
図１５は、図３（ｂ）に示すＬ１−Ｌ２（Ｌ２は３μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示したものである。図１５に示すように、Ｌ１−Ｌ２を約１．６μｍ以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に抑えることができるとわかった。
【００９０】
続いて（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を計算し、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示したのが図１６である。
【００９１】
図１６に示すように、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１（ただしＬ２は、３μｍ）は、電極子の幅寸法Ｔ１の大きさに係らず、ほぼ同じ曲線となることがわかった（規格化）。そして図１６に示すように、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を約２．２（μｍ）以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以内に抑えることができるとわかった。
【００９２】
続いて、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍ、０．８μｍあるいは１．６μｍとし、図３（ａ）でのＬ３を７μｍに固定した。
【００９３】
また、１００Ｇの加速度が作用したときに、各可動電極子６０が組となる固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ２（図３（ｂ）参照）が４μｍとなるようにばね定数を調整した。
【００９４】
図１７に示すように、Ｌ１を約５μｍ以上として、図３（ａ）での静止状態での感度（静止時）を測定し、さらに、可動支持部５０が４μｍ、固定支持部５１の方向へ移動したときの感度（１００Ｇ（絶対値））を測定した。そして、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を図１４の縦軸の最大振れ幅とした。
【００９５】
図１７に示すように、感度の最大振れ幅を１０％以下に設定するにはＬ１を約５．６μｍ以上とすることが好ましいとわかった。
【００９６】
図１８は、図３（ｂ）に示すＬ１−Ｌ２（Ｌ２は４μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示したものである。図１８に示すように、Ｌ１−Ｌ２を約１．６μｍ以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に抑えることができるとわかった。
【００９７】
続いて（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を計算し、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示したのが図１９である。
【００９８】
図１９に示すように、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１（ただしＬ２は、４μｍ）は、電極子の幅寸法Ｔ１の大きさに係らず、ほぼ同じ曲線となることがわかった（規格化）。そして図１６に示すように、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を約２．２（μｍ）以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以内に抑えることができるとわかった。
【００９９】
上記の図１１〜図１９の実験により、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を２．２以上とすることで、感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に設定することができ、効果的に、感度のリニアリティを向上させることが可能であるとわかった。
【０１００】
（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１の技術的意味について図２９を用いて説明する。
図２９（ａ）に示す可動電極子６０と固定電極子６２とが幅を持たない櫛歯電極であり、図２９（ａ）の左図と右図間のようにオーバーラップ面積（点線の範囲）の変化のみを捉えることが可能であれば、リニアリティの良好な感度特性を得ることができる。
【０１０１】
しかしながら図２９（ｂ）で示すように、実際には、各電極子６０，６２を支持するための支持部５０，５１を必要とし、また、各電極子６０，６２は幅（幅寸法Ｔ１）を有している（図３も参照）。
【０１０２】
このように各電極子６０，６１は幅寸法Ｔ１を有しているため、図２９（ｂ）の左図の各電極子６０，６２と支持部５０、５１との間（矢印で示した部分）に静電容量が生じ、すなわち図２９（ａ）で示した単純なオーバーラップ面積の変化で静電容量変化を捉えることはできない。図２９（ｂ）の右図は、図２９（ｂ）の左図の矢印部分の静電容量成分を抜き出したものであり、図２９（ｂ）の右図に示したような平行平板タイプの容量成分も加わることになる。
【０１０３】
平行平板タイプの容量成分は、距離に反比例して増大し、面積（電極子の幅寸法Ｔ１）に比例して増大する。
【０１０４】
よってリニアリティは、各電極子の幅寸法Ｔ１が大きくなるほど、及び、各電極子と支持部との間の間隔（ギャップ）Ｌ１に反比例して、ばらつく。
【０１０５】
したがって、図１２、図１５、図１８のＬ１−Ｌ２に対して、各電極子の幅寸法Ｔ１で規格化し、及び、１／（Ｌ１−Ｌ２）で規格化（Ｌ１については、Ｌ２の移動が生じてＬ１−Ｌ２となっているため、１／（Ｌ１−Ｌ２）で規格化）するために、以下の数式１に示すように、Ｌ１−Ｌ２を、Ｔ１及び、１／（Ｌ１−Ｌ２）で割った。
【０１０６】
（Ｌ１−Ｌ２）／［Ｔ１・[１／（Ｌ１−Ｌ２）]］ （数式１）
【０１０７】
上記数式１より、以下の数式２を得ることができる。
【０１０８】
（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１ （数式２）
【０１０９】
以上により、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１は、感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に設定することができる技術的意味を有する数式である。
【０１１０】
（実験４；図３（ａ）に示すＬ３の適正化の実験について）
次に、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍとし、図３（ａ）（静止時）でのＬ１を５μｍに固定した。そして図３（ｃ）のように、各可動電極子６０が隣の組の固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ４を２μｍとした。２μｍは、１００Ｇ（絶対値）の加速度が作用した場合に該当する。図２０に示すように、Ｌ３を約３μｍ以上として、図３（ａ）での静止状態での感度（静止時）を測定し、さらに上記したように、可動支持部５０が２μｍ、隣の組の固定支持部５１の方向へ移動したときの感度（１００Ｇ）を測定した。そして、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を図２０の縦軸の最大振れ幅とした。その実験結果が図２０に示す（５）のグラフである。
【０１１１】
さらに、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍとし、図３（ａ）（静止時）でのＬ１をＬ３と連動させた実験も行った。すなわち、Ｌ３を４μｍとすればＬ１も４μｍに設定した。そして上記の（５）のグラフでの実験と同様に、各可動電極子６０が隣の組の固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ４を２μｍ（１００Ｇ（絶対値）の加速度作用時）として、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を測定した。その実験結果が図２０に示す（６）のグラフである。
【０１１２】
図２０に示すように、感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に設定するにはＬ３を約３．８μｍ以上とすることが好ましいとわかった。
【０１１３】
図２１は、図３（ｃ）に示すＬ３−Ｌ４（Ｌ４は２μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示したものである。なお図２１に示す（５）のグラフは、図２０の（５）のグラフに基づくものであり、図２１に示す（６）のグラフは、図２０の（６）のグラフに基づくものである。また図２１では、Ｌ１とＬ３とを連動させるとともに、電極子の幅寸法Ｔ１を０．８μｍとした実験（（７）のグラフ）、及び、Ｌ１とＬ３とを連動させるとともに、電極子の幅寸法Ｔ１を１．６μｍとした実験（（８）のグラフ）も行った。
【０１１４】
図２１に示すように、Ｌ３−Ｌ４（Ｌ４＝２μｍ）を約１．８μｍ以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に抑えることができるとわかった。
【０１１５】
続いて（Ｌ１−Ｌ２）2×Ｔ１を計算し、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示したのが図２２である。なお図２２に示す３つの曲線は、図２１に示す（６）（７）（８）のグラフに基づくものである。
【０１１６】
図２２に示すように、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１（ただし、Ｌ４は２μｍ）は、電極子の幅寸法Ｔ１の大きさに係らず、ほぼ同じ曲線となることがわかった（規格化）。そして図２２に示すように、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１を４（μｍ3）以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以内に抑えることができるとわかった。
【０１１７】
続いて、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍとし、図３（ａ）（静止時）でのＬ１を６μｍに固定した。そして１００Ｇの加速度が作用したときに、各可動電極子６０が隣の組の固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ４が３μｍ（図３（ｃ）参照）となるようにばね定数を調整した。
【０１１８】
図２３に示すように、Ｌ３を約５μｍ以上として、図３（ａ）での静止状態での感度（静止時）を測定し、さらに上記したように、可動支持部５０が３μｍ、隣の組の固定支持部５１の方向へ移動したときの感度（１００Ｇ）を測定した。そして、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を図２３の縦軸の最大振れ幅とした。その実験結果が図２３に示す（９）のグラフである。
【０１１９】
さらに、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍとし、図３（ａ）（静止時）でのＬ１をＬ３と連動させた実験も行った。すなわち、Ｌ３を６μｍとすればＬ１も６μｍに設定した。そして上記の（９）のグラフでの実験と同様に、各可動電極子６０が隣の組の固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ４を３μｍ（１００Ｇ（絶対値）の加速度作用時）として、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を測定した。その実験結果が図２３に示す（１０）のグラフである。
【０１２０】
図２３に示すように、感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に設定するにはＬ３を約５μｍ以上とすることが好ましいとわかった。
【０１２１】
図２４は、図３（ｃ）に示すＬ３−Ｌ４（Ｌ４は３μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示したものである。なお図２４に示す（９）のグラフは、図２３の（９）のグラフに基づくものであり、図２４に示す（１０）のグラフは、図２４の（１０）のグラフに基づくものである。また図２４では、Ｌ１とＬ３とを連動させるとともに、電極子の幅寸法Ｔ１を０．８μｍとした実験（（１１）のグラフ）、及び、Ｌ１とＬ３とを連動させるとともに、電極子の幅寸法Ｔ１を１．６μｍとした実験（（１２）のグラフ）も行った。
【０１２２】
図２４に示すように、Ｌ３−Ｌ４（Ｌ４＝３μｍ）を約１．８μｍ以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に抑えることができるとわかった。
【０１２３】
続いて（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１を計算し、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示したのが図２５である。なお図２５に示す３つの曲線は、図２１に示す（１０）（１１）（１２）のグラフに基づくものである。
【０１２４】
図２５に示すように、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１（ただしＬ４は３μｍ）は、電極子の幅寸法Ｔ１の大きさに係らず、ほぼ同じ曲線となることがわかった（規格化）。そして図２５に示すように、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１を４（μｍ3）以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以内に抑えることができるとわかった。
【０１２５】
続いて、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍとし、図３（ａ）（静止時）でのＬ１を７μｍに固定した。そして、１００Ｇの加速度が作用したときに、各可動電極子６０が隣の組の固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ４が４μｍ（図３（ｃ）参照）となるようにばね定数を調整した。
【０１２６】
図２６に示すように、Ｌ３を約６μｍ以上として、図３（ａ）での静止状態での感度（静止時）を測定し、さらに上記したように、可動支持部５０が４μｍ、隣の組の固定支持部５１の方向へ移動したときの感度（１００Ｇ）を測定した。そして、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を図２６の縦軸の最大振れ幅とした。その実験結果が図２３に示す（１３）のグラフである。
【０１２７】
さらに、図３（ａ）に示す電極子の幅寸法Ｔ１を１．２μｍとし、図３（ａ）（静止時）でのＬ１をＬ３と連動させた実験も行った。すなわち、Ｌ３を７μｍとすればＬ１も７μｍに設定した。そして上記の（１３）のグラフでの実験と同様に、各可動電極子６０が隣の組の固定支持部５１に近づいたときの可動支持部５０の最大の移動可能距離Ｌ４を４μｍ（１００Ｇ（絶対値）の加速度作用時）として、［感度（１００Ｇ（絶対値））／感度（静止時）］×１００（％）を測定した。その実験結果が図２６に示す（１４）のグラフである。
【０１２８】
図２６に示すように、感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に設定するにはＬ３を約６μｍ以上とすることが好ましいとわかった。
【０１２９】
図２７は、図３（ｃ）に示すＬ３−Ｌ４（Ｌ４は４μｍ）と感度の最大振れ幅との関係を示したものである。なお図２７に示す（１３）のグラフは、図２６の（１３）のグラフに基づくものであり、図２７に示す（１４）のグラフは、図２４の（１４）のグラフに基づくものである。また図２７では、Ｌ１とＬ３とを連動させるとともに、電極子の幅寸法Ｔ１を０．８μｍとした実験（（１５）のグラフ）、及び、Ｌ１とＬ３とを連動させるとともに、電極子の幅寸法Ｔ１を１．６μｍとした実験（（１６）のグラフ）も行った。
【０１３０】
図２７に示すように、Ｌ３−Ｌ４（Ｌ４＝４μｍ）を約１．８μｍ以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に抑えることができるとわかった。
【０１３１】
続いて（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１を計算し、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１と感度の最大振れ幅との関係を示したのが図２８である。なお図２８に示す３つの曲線は、図２１に示す（１４）（１５）（１６）のグラフに基づくものである。
【０１３２】
図２８に示すように、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１（ただしＬ４は４μｍ）は、電極子の幅寸法Ｔ１の大きさに係らず、ほぼ同じ曲線となることがわかった（規格化）。そして図２８に示すように、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１を４（μｍ3）以上とすることで感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以内に抑えることができるとわかった。
【０１３３】
（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１の技術的意味について図３０を用いて説明する。
図３０（ａ）では、各電極子と支持部との間の間隔（ギャップ）Ｌ１で生じる容量成分は、可動電極子６０の幅（符号６０ｂとして太く示した）と、可動電極子６０の幅と対向する固定支持部５１の幅（符号５１ｂとして太く示した）との間、及び固定電極子６２の幅（符号６２ｂとして太く示した）と、固定電極子６２の幅と対向する可動支持部５０の幅（符号５０ｂとして太く示した）との間で生じる合計である。
【０１３４】
また、図３０（ａ）に示すように、隣り合う組の可動支持部と固定支持部との間における間隔（ギャップ）Ｌ３で生じる容量成分は、可動支持部５０の幅５０ｃ（太く示した）と、固定支持部５１の幅５１ｃ（太く示した）との間で生じる。
【０１３５】
図３０（ａ）では、可動電極子６０と固定電極子６２とが接触する程度の幅を有する構成としている。このため、Ｌ１とＬ３とが等しければ、各電極子と支持部との間の間隔（ギャップ）Ｌ１で生じる容量成分と、隣り合う組の可動支持部と固定支持部との間における間隔（ギャップ）Ｌ３で生じる容量成分とは等しくなり、したがって差動回路とすることで、各電極子と支持部との間の間隔（ギャップ）Ｌ１で生じる容量成分と、隣り合う組の可動支持部と固定支持部との間における間隔（ギャップ）Ｌ３で生じる容量成分とをキャンセルすることができる。
【０１３６】
しかしながら図３０（ｂ）で示すように、実際には、各電極子６０，６２は幅（幅寸法Ｔ１）を有して互いに離れた状態にある。図３０（ｂ）の右図は、図３０（ｂ）の左図の矢印部分の静電容量成分（平行平板型の容量成分）を抜き出したものである。このように図３０（ｂ）では、図３０（ａ）に比べて各電極子６０，６２の幅寸法は減少し、その結果、Ｌ１とＬ３とが等しくても、各電極子と支持部との間の間隔（ギャップ）Ｌ１で生じる容量成分と、隣り合う組の可動支持部と固定支持部との間における間隔（ギャップ）Ｌ３で生じる容量成分とは等しくならない。このように理想状態からのずれが生じる。
【０１３７】
すなわち、リニアリティは、各電極子６０，６１の幅Ｔ１に反比例して、ばらつく。このように各電極子６０，６１の幅Ｔ１が狭いほど、リニアリティのばらつきは大きくなり、同様に、（Ｌ３−Ｌ４）に反比例して、リニアリティのばらつきは大きくなる。
【０１３８】
したがって、図２１、図１４、図１７のＬ３−Ｌ４に対して、１／Ｔ１で規格化し、及び、１／（Ｌ３−Ｌ４）で規格化するために、以下の数式３に示すように、Ｌ３−Ｌ４を、１／Ｔ１及び、１／（Ｌ３−Ｌ４）で割った。
【０１３９】
（Ｌ３−Ｌ４）／［（１／Ｔ１）×[１／（Ｌ３−Ｌ４）]］ （数式３）
【０１４０】
上記数式３より、以下の数式４を得ることができる。
【０１４１】
（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１ （数式４）
【０１４２】
以上により、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１は、感度の最大振れ幅（絶対値）を１０％以下に設定することができる技術的意味を有する数式である。
【０１４３】
なお、Ｌ１とＬ３とを連動させない場合には、図３（ａ）の静止時においてＬ３＞Ｌ１とすることが好適である。図１１に示す実験では感度の最大振れ幅が１０（％）となるときのＬ１は約３．６μｍである。このときＬ３は５μｍである。一方、例えば図２０の（５）のグラフに示すように、感度の最大振れ幅が１０（％）となるときのＬ３は約４．４μｍである。このときＬ１は５μｍである。このように静止時のＬ１とＬ３との寸法関係をみると、Ｌ３＞Ｌ１とした図１１での実験のほうが、小さいほうの寸法（Ｌ１）をより小さく設定できる。したがって高い感度及び良好なリニアリティを維持しつつＭＥＭＳセンサの小型化を促進することができる。
【０１４４】
また図３においてＬ５はＬ２及びＬ４以上である。これにより、図３（ｂ）（ｃ）のように可動電極子が最大限、Ｘ１−Ｘ２方向に移動しても、可動電極子が固定電極子の外側に外れず、感度のリニアリティの低下を抑制できる。
【０１４５】
本実施形態におけるＭＥＭＳセンサＳは、同じ検出部内に、可動電極部２１ａ〜２１ｄを構成する複数本の可動支持部５０と、固定電極部２０ａ〜２０ｄを構成する複数本の固定支持部５１とをＸ１−Ｘ２方向（第１の方向）に交互に配列している。そして、隣り合う可動支持部５０と固定支持部５１とを同じ組６６にし、各組６６での可動支持部５０と固定支持部５１との間に、複数本の可動電極子６０，６１と固定電極子６２，６３とをＹ１−Ｙ２方向（第２の方向）に交互に配列した。これにより検出部内に効率よく、多数の可動電極子６０，６１と固定電極子６２，６３を配置でき、従来の電極構造に比べて、小型で且つ、高い感度を得ることが出来る。
【０１４６】
本実施形態の電極構造とすることで、同じ大きさの検出領域内に、可動電極子６０，６１と固定電極子６２，６３間の対向面積の変動領域を効果的に増やすことができ、感度を高めることが可能になる。
【０１４７】
また、可動電極と固定電極間のギャップ（距離）を変動させて静電容量変化を生じさせる方式では、静電容量はギャップ（距離）に反比例し、図５ないし図７に示したように、感度を高めると、距離の変動に対して静電容量変化が急激なものとなり（図５（ｂ）参照）、ＭＥＭＳセンサによる物理量の有効検出範囲（ダイナミックレンジ）が狭くなる。さらに有効検出範囲内での感度のリニアリティを向上させることができないといった問題も生じる（図７参照）。
【０１４８】
これに対して本実施形態のように可動電極子６０，６１と固定電極子６２，６３間の対向面積を変動させて静電容量を変化させる方式では、静電容量を対向面積に比例させることができ、上記した距離の変動で静電容量を変化させる比較例の方式に比べて、物理量の有効検出範囲（ダイナミックレンジ）を広くできるとともに前記有効検出範囲内での感度のリニアリティを向上させることが可能になる。
【０１４９】
上記構成に加えて本実施形態では、上記の実験で示したように、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１を２．２（μｍ）以上とし、また（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１を４（μｍ3）以上に設定することで、効果的に、感度のリニアリティを向上させることが可能である。
【０１５０】
また図１に示すように第１検出部２３を複数の検出領域２３ａ，２３ｂに分け、第２検出部２４を複数の検出領域２４ａ，２４ｂに分け、各検出領域２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂに夫々、可動電極部２１ａ〜２１ｄ及び固定電極部２０ａ〜２０ｄを設けることで、本実施形態の可動支持部５０及び固定支持部５１を極端に長く形成しなくてもよくなり、各電極部の強度を十分に保ったうえで、感度の向上を図ることができる。
【０１５１】
図１はＸ１−Ｘ２方向に作用する加速度を検出するためのＭＥＭＳセンサであったが、図１の状態から９０度回転させればＹ１−Ｙ２方向に作用する加速度を検出するためのＭＥＭＳセンサにできる。また、図１に示すＸ軸方向の加速度を検出するＭＥＭＳセンサと、図１のＭＥＭＳセンサを９０度回転させたＹ軸方向の加速度を検出するＭＥＭＳセンサとを組み合わせて２軸の加速度検出センサにすることも可能である。
【０１５２】
本実施形態は加速度センサのみならず角速度センサ、衝撃センサ等、物理量センサ全般に適用可能である。
【符号の説明】
【０１５３】
Ｓ ＭＥＭＳセンサ
１０ 支持基板
１１ 機能層
１２ 絶縁層
１３ ＳＯＩ基板
１４ 金属接続部
１５ 配線基板
１６ 枠体
２０ａ〜２０ｄ 固定電極部
２１ａ〜２１ｄ 可動電極部
２２ 錘部
２３ 第１検出部
２３ａ、２３ｂ 第１検出領域
２４ 第２検出部
２４ａ、２４ｂ 第２検出領域
２６、２７ アンカ部
２８〜３１ ギャップ
４０〜４３ バネ部
５０ 可動支持部
５１ 固定支持部
５２ 固定基部
６０、６１ 可動電極子
６２、６３ 固定電極子
６６ 組
７０ 配線層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動電極部および固定電極部を有するＭＥＭＳセンサにおいて、
水平面内にて直交する２方向を第１の方向と第２の方向としたとき、前記第１の方向が前記可動電極部の移動方向であり、
前記可動電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され前記第２の方向に延出して形成された複数本の可動支持部と、前記第１の方向に向けて各可動支持部の側部から延出し、各可動支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の可動電極子と、を有し、
前記固定電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され基端側から先端側への延出方向が前記可動支持部とは逆方向である複数本の固定支持部と、各固定支持部の側部から前記可動電極子の延出方向とは逆方向に延出し、各固定支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の固定電極子と、を有し、
複数本の前記可動支持部と複数本の前記固定支持部とが前記第１の方向に間隔を空けて交互に配列されており、隣り合う前記可動支持部と前記固定支持部とが組にされて、各組の前記可動支持部と前記固定支持部の間にて複数本の前記可動電極子と複数本の前記固定電極子とが前記第２の方向に間隔を空けて交互に配列されており、
前記可動電極部の前記第１の方向への移動により、各可動電極子と各固定電極子間の対向面積の変化に基づく静電容量変化を検出可能としており、
静止状態において、前記可動支持部の側部から前記固定電極子の先端までの前記第１の方向への間隔をＬ１とし、前記可動電極子及び前記固定電極子の前記第２の方向への幅寸法をＴ１とし、前記可動電極子が前記固定支持部へ近づく方向に移動したときの最大の移動可能距離をＬ２としたとき、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１が２．２（μｍ）以上であることを特徴とするＭＥＭＳセンサ。
【請求項２】
静止状態において、隣り合う前記組の前記可動支持部と前記固定支持部との間における前記第１の方向への間隔をＬ３とし、前記可動電極子及び前記固定電極子の前記第２の方向への幅寸法をＴ１とし、前記可動電極子が隣り合う前記組の前記固定支持部へ近づく方向に移動したときの最大の移動可能距離をＬ４としたとき、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１が４（μｍ3）以上である請求項１記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項３】
可動電極部および固定電極部を有するＭＥＭＳセンサにおいて、
水平面内にて直交する２方向を第１の方向と第２の方向としたとき、前記第１の方向が前記可動電極部の移動方向であり、
前記可動電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され前記第２の方向に延出して形成された複数本の可動支持部と、前記第１の方向に向けて各可動支持部の側部から延出し、各可動支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の可動電極子と、を有し、
前記固定電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され基端側から先端側への延出方向が前記可動支持部とは逆方向である複数本の固定支持部と、各固定支持部の側部から前記可動電極子の延出方向とは逆方向に延出し、各固定支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の固定電極子と、を有し、
複数本の前記可動支持部と複数本の前記固定支持部とが前記第１の方向に間隔を空けて交互に配列されており、隣り合う前記可動支持部と前記固定支持部とが組にされて、各組の前記可動支持部と前記固定支持部の間にて複数本の前記可動電極子と複数本の前記固定電極子とが前記第２の方向に間隔を空けて交互に配列されており、
前記可動電極部の前記第１の方向への移動により、各可動電極子と各固定電極子間の対向面積の変化に基づく静電容量変化を検出可能としており、
静止状態において、隣り合う前記組の前記可動支持部と前記固定支持部との間における前記第１の方向への間隔をＬ３とし、前記可動電極子及び前記固定電極子の前記第２の方向への幅寸法をＴ１とし、前記可動電極子が隣り合う前記組の前記固定支持部へ近づく方向に移動したときの最大の移動可能距離をＬ４としたとき、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１が４（μｍ3）以上であることを特徴とするＭＥＭＳセンサ。
【請求項４】
第１検出部と第２検出部とを有し、各検出部の夫々に、前記可動電極部及び前記固定電極部を備え、
前記可動電極子と前記固定電極子との前記第１の方向への延出方向が、前記第１検出部と前記第２検出部とで逆にされており、前記第１検出部により得られた静電容量変化と、前記第２検出部により得られた静電容量変化により差動出力を得ることができる請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項５】
前記第１検出部及び前記第２検出部の夫々が、複数の検出領域に区分されており、各検出領域の夫々に、前記可動電極部及び前記固定電極部を備える請求項４記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項６】
前記可動電極部を備える可動体とバネ部を介して連結されたアンカ部を備え、前記可動体と前記アンカ部との間には、静止状態から前記可動体の前記第１の方向への移動可能な寸法を規制するギャップが形成されており、
前記バネ部は前記可動体の第２の方向への振動を抑制するように、前記アンカ部と前記可動体との間で前記第２の方向に延出するとともに折り返して形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１】
可動電極部および固定電極部を有するＭＥＭＳセンサにおいて、
水平面内にて直交する２方向を第１の方向と第２の方向としたとき、前記第１の方向が前記可動電極部の移動方向であり、
前記可動電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され前記第２の方向に延出して形成された複数本の可動支持部と、前記第１の方向に向けて各可動支持部の側部から延出し、各可動支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の可動電極子と、を有し、
前記固定電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され基端側から先端側への延出方向が前記可動支持部とは逆方向である複数本の固定支持部と、各固定支持部の側部から前記可動電極子の延出方向とは逆方向に延出し、各固定支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の固定電極子と、を有し、
複数本の前記可動支持部と複数本の前記固定支持部とが前記第１の方向に間隔を空けて交互に配列されており、隣り合う前記可動支持部と前記固定支持部とが組にされて、各組の前記可動支持部と前記固定支持部の間にて複数本の前記可動電極子と複数本の前記固定電極子とが前記第２の方向に間隔を空けて交互に配列されており、
前記可動電極部の前記第１の方向への移動により、各可動電極子と各固定電極子間の対向面積の変化に基づく静電容量変化を検出可能としており、
静止状態において、前記可動支持部の側部から前記固定電極子の先端までの前記第１の方向への間隔をＬ１とし、前記可動電極子及び前記固定電極子の前記第２の方向への幅寸法をＴ１とし、前記可動電極子が前記固定支持部へ近づく方向に移動したときの最大の移動可能距離をＬ２としたとき、（Ｌ１−Ｌ２）2／Ｔ１が２．２（μｍ）以上であることを特徴とするＭＥＭＳセンサ。
【請求項２】
静止状態において、隣り合う前記組の前記可動支持部と前記固定支持部との間における前記第１の方向への間隔をＬ３とし、前記可動電極子及び前記固定電極子の前記第２の方向への幅寸法をＴ１とし、前記可動電極子が隣り合う前記組の前記固定支持部へ近づく方向に移動したときの最大の移動可能距離をＬ４としたとき、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１が４（μｍ3）以上である請求項１記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項３】
可動電極部および固定電極部を有するＭＥＭＳセンサにおいて、
水平面内にて直交する２方向を第１の方向と第２の方向としたとき、前記第１の方向が前記可動電極部の移動方向であり、
前記可動電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され前記第２の方向に延出して形成された複数本の可動支持部と、前記第１の方向に向けて各可動支持部の側部から延出し、各可動支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の可動電極子と、を有し、
前記固定電極部は、前記第１の方向に間隔を空けて配置され基端側から先端側への延出方向が前記可動支持部とは逆方向である複数本の固定支持部と、各固定支持部の側部から前記可動電極子の延出方向とは逆方向に延出し、各固定支持部にて前記第２の方向に間隔を空けて配置された複数本の固定電極子と、を有し、
複数本の前記可動支持部と複数本の前記固定支持部とが前記第１の方向に間隔を空けて交互に配列されており、隣り合う前記可動支持部と前記固定支持部とが組にされて、各組の前記可動支持部と前記固定支持部の間にて複数本の前記可動電極子と複数本の前記固定電極子とが前記第２の方向に間隔を空けて交互に配列されており、
前記可動電極部の前記第１の方向への移動により、各可動電極子と各固定電極子間の対向面積の変化に基づく静電容量変化を検出可能としており、
静止状態において、隣り合う前記組の前記可動支持部と前記固定支持部との間における前記第１の方向への間隔をＬ３とし、前記可動電極子及び前記固定電極子の前記第２の方向への幅寸法をＴ１とし、前記可動電極子が隣り合う前記組の前記固定支持部へ近づく方向に移動したときの最大の移動可能距離をＬ４としたとき、（Ｌ３−Ｌ４）2×Ｔ１が４（μｍ3）以上であることを特徴とするＭＥＭＳセンサ。
【請求項４】
第１検出部と第２検出部とを有し、各検出部の夫々に、前記可動電極部及び前記固定電極部を備え、
前記可動電極子と前記固定電極子との前記第１の方向への延出方向が、前記第１検出部と前記第２検出部とで逆にされており、前記第１検出部により得られた静電容量変化と、前記第２検出部により得られた静電容量変化により差動出力を得ることができる請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項５】
前記第１検出部及び前記第２検出部の夫々が、複数の検出領域に区分されており、各検出領域の夫々に、前記可動電極部及び前記固定電極部を備える請求項４記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項６】
前記可動電極部を備える可動体とバネ部を介して連結されたアンカ部を備え、前記可動体と前記アンカ部との間には、静止状態から前記可動体の前記第１の方向への移動可能な寸法を規制するギャップが形成されており、
前記バネ部は前記可動体の第２の方向への振動を抑制するように、前記アンカ部と前記可動体との間で前記第２の方向に延出するとともに折り返して形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１３−７７４３（Ｐ２０１３−７７４３Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１５７９２（Ｐ２０１２−１１５７９２）
【出願日】平成２４年５月２１日（２０１２．５．２１）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月２１日（２０１２．５．２１）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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