(57)【要約】【課題】重り内側に空間とその空間に対向電極を持つ加速度スイッチにおいて、加速度の方向を検知できるようにする。【解決手段】加速度スイッチ００１が無指向性の感度を得るため、重り中心にある対向電極が１つのみで、加速度の方向を検知できないのに対して、加速度スイッチ００２では、対向電極を複数持つことにより、対向電極の数だけ加速度の方向を検知することができるようになる。【選択図】  図５
2010014532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に空間を持つ質量体と、前記質量体を支える梁と、前記質量体の前記空間に対向電極を持つ加速度スイッチにおいて、前記対向電極を複数設けることを特徴とする、
加速度スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
意匠登録１３１００５３に示されるような質量体内部に対向電極を持つ、無指向性の加速度スイッチは、ノーマリーオフかつ無指向性のスイッチとして使用でき、また半導体製造の技術を使用し単結晶Siをベースに作成可能なため形状も小さくできるなどさまざまなメリットがある。  
【０００３】
この加速度スイッチは省電力用に、たとえば少容量のバッテリーしか持たないようなポータブルな機器に用いれば、人間の振動を検知しない時、すなわち使用しない時はシステムをオフにしておき、振動を検知したとき、すなわち使用する時は、自動的にシステムをオンして、無駄なバッテリーを使用しないようにすることなどができる。
【０００４】
こういった使用の仕方をする場合は、どのような方向の振動でも検知することが望ましいので、感度が無指向性であることが有利となる。
【０００５】
【非特許文献１】意匠登録１３１００５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら無指向性であるため、方向の検知が必要な場合は、逆に不利となる。たとえば傾斜センサーに使用した場合はどちらの方向に傾けたかは不明となり傾斜方向の情報を得ることはできないという不具合がある。
【０００７】
このため、使用目的によっては、いずれかの方向に振動が発生し、あるいは加速度が加わったかを検知することが必要となる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記加速度スイッチにおいて、振動または加速度の方向を検知できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、質量体内部に対向電極を持つ加速度スイッチにおいて、対向電極を複数設ける、加速度スイッチである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電極が平面方向において、方向を検知するのに必要な数の対向電極を設けるため、どの方向の振動か、あるいは傾斜かなどを明確に検知することができる。
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の一形態について図面を参照して説明する。
［加速度スイッチの構成と動作］
【００１２】
まず意匠文献にある加速度スイッチの構成と動作について説明する。
図１は意匠登録１３１００５３に見られる質量体内部の空間に対向電極を持つ、無指向性加速度スイッチ００１の構成を説明する、上面側から見た図である。ただし実際にはこの上にキャップとなる層(第１基板)、およびこの下には支持層(第３基板)が存在する。また質量体を支持する梁は意匠登録１３１００５３では４本であるが、ここでは１本とした。図２は図１で示すＡ−Ａ´面で切った断面図であり、図１で省略されている層も含む。また図１は図２のＢ−Ｂ´面で切った図に相当する。図３は図１で省略した上部のキャップ層(第１基板)の上面図である。さらに図１同様に図３のＡ−Ａ´面で切った断面図も図２となる。
【００１３】
図１〜図３に示すように、加速度スイッチ００１は、上から、ガラスなどの絶縁材料を用いる第１基板(キャップ層)１０５、単結晶シリコンなどを用いる第２基板１０１(１０２、１０３、１０４も含む)、およびガラスなどの絶縁材料を用いる第３基板(支持層)１０６が積層されて構成される。第２基板の単結晶シリコンは電気的な導通を取るためたとえば低抵抗シリコンが使用される。また貫通電極１０７および１０８は金などの金属を埋め込むことにより形成され、加速度スイッチを外部と結びつけるための接点となる。また第１基板と第３基板は陽極接合などの方法により第２基板と接合される。
【００１４】
ここで図４に示すように矢印方向に加速度が加わるとスイッチ全体は矢印方向に運動し、梁で支えられた質量体は運動しないため、質量体内部の空間にある対向電極１０４と質量体１０３が接触する。なお図４ではわかりやすくするため、質量周辺の梁や周辺部は省略されている。これにより電気的導通が対向電極１０４から質量体１０３、梁１０２、基板周辺部１０１、貫通電極１０７を通り外部接点とつながる。また対向電極１０４はもう一つの貫通電極１０８を通じて外部接点とつながる。
【００１５】
これによりこの加速度スイッチを電子デバイスのスイッチとして使用すれば、振動を検知したときのみ電子デバイスを起動させ、振動を検知しないときは電子デバイスをオフの状態にすることにより、無駄なバッテリーの使用を制限することなどができる。
【００１６】
しかしながら上記の構成では加速度の感度は平面方向には無指向性であるため、方向を感知したい場合は有効ではない。そこで加速度の方向も感知できる本発明の実施形態を図５以下で説明する。
図５は加速度の方向を検知できる加速度スイッチ００２の構成を説明する、上面側から見た図である。ただし実際にはこの上にキャップとなる層(第１基板)、およびこの下には支持層(第３基板)が存在する。図６は図５で示すＣ−Ｃ´面で切った断面図であり、図５で省略されている層も含む。また図５は図６のＤ−Ｄ´面で切った図に相当する。図７は図１で省略した上部の層(第１基板)の上面図である。さらに図５同様に図７のＣ−Ｃ´面で切った断面図も図６となる。
【００１７】
図５〜図７に示すように、加速度スイッチ００２は、上から、ガラスなどの絶縁材料を用いる第１基板(キャップ層)２０６、単結晶シリコンなどを用いる第２基板２０１(２０２、２０３、２０４、２０５も含む)、およびガラスなどの絶縁材料を用いる第３基板(支持層)２０７が積層されて構成される。第２基板の単結晶シリコンは電気的な導通を取るためたとえば低抵抗シリコンが使用される。また貫通電極２０８、２０９および２１０は金などの金属を埋め込むことにより形成され、加速度スイッチを外部と結びつけるための接点となる。
【００１８】
ここで図８に示すように矢印方向に加速度が加わるとスイッチ全体は矢印方向に運動し、質量体は運動しないため、質量体内部の空間にある対向電極２０４と質量体２０３あるいは対向電極２０５と質量体２０３が接触する。なおここではわかりやすくするため、質量周辺の梁や周辺部は省略されている。これにより加速度の方向を区別して検知できるようになる。なお電気的導通は対向電極２０４が質量体２０３と接触した場合は貫通電極２０８を通じて、対向電極２０５が質量体２０３と接触した場合は貫通電極２０９を通じて導通し、それぞれ外部接点と別々につなげることができる。
【００１９】
これによりこの加速度スイッチをたとえば傾斜センサーとして使用すれば、傾斜の方向により、それぞれの方向を分けて検知することが可能となる。
【００２０】
さらに細かく加速度の方向をわけて検知する場合は対向電極を必要な数だけ設けることにより検知することができる。たとえば４方向を検知したい場合はたとえば図９に示される加速度スイッチ００３のような構成を用いることにより可能となる。
【００２１】
図９に示される加速度スイッチ００３は図１や図５に示される加速度スイッチ００１、００２と同様に第２基板３０１(３０２〜３０７も含む)をはさんで、上下にキャップ層(第１基板)３０８、支持層(第３基板)３０９を持つ。００３の断面図を図１０に、またキャップ層(第１基板)の上面図を図１１に示す。各方向の加速度は対向電極３０４，３０５，３０６，３０７により個別に検知できる。このため４方向の加速度を別個に感知できるようになり、たとえば傾斜センサーに用いた場合は４方向の傾斜それぞれを別個に感知できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の参考文献の実施形態である加速度スイッチ００１の構成を説明する上面側から見た図である。この図は説明をわかりやすくするため断面図である図２をＢ−Ｂ´平面で切った図となっている。
【図２】同加速度スイッチ００１の構成を説明するため図１のＡ−Ａ´面で切った断面図である。
【図３】同加速度スイッチ００１のキャップ層(第１基板)の上面図である。
【図４】同加速度スイッチ００１の動作を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態である加速度スイッチ００２の構成を説明する、上面側から見た図である。この図は説明をわかりやすくするため断面図である図６をＤ−Ｄ´面で切った図となっている。
【図６】同加速度スイッチ００２の構成を説明するため図５のＣ−Ｃ´面で切った断面図である。
【図７】同加速度スイッチ００２のキャップ層(第１基板)の上面図である。
【図８】同加速度スイッチ００２の動作を説明する図である。
【図９】本発明の実施形態である加速度スイッチ００３の構成を説明する、上面側から見た図である。この図は説明をわかりやすくするため断面図である図１０をＦ−Ｆ´面で切った図となっている。
【図１０】同加速度スイッチ００３の構成を説明するため図９のＥ−Ｅ´面で切った断面図である。
【図１１】同加速度スイッチ００３のキャップ層(第１基板)の上面図である。
【符号の説明】
【００２３】
００１  意匠文献にある無指向性の加速度スイッチ
１０１  加速度スイッチ００１の第２基板の周辺部
１０２  加速度スイッチ００１の第２基盤の梁部分
１０３  加速度スイッチ００１の第２基盤の重り部分
１０４  加速度スイッチ００１の第２基盤の対向電極
１０５  加速度スイッチ００１の第１基盤
１０６  加速度スイッチ００１の第３基盤
１０７  加速度スイッチ００１の貫通電極
１０８  加速度スイッチ００１の貫通電極
００２  対向電極を複数持つ加速度スイッチの例
２０１  加速度スイッチ００２の第２基板の周辺部
２０２  加速度スイッチ００２の第２基板の梁部分
２０３  加速度スイッチ００２の第２基板の重り部分
２０４  加速度スイッチ００２の第２基板の対向電極
２０５  加速度スイッチ００２の第２基板の対向電極
２０６  加速度スイッチ００２の第１基盤
２０７  加速度スイッチ００２の第３基盤
２０８〜２１０  加速度スイッチ００２の貫通電極
００３  対向電極を複数持つ加速度スイッチの例
３０１  加速度スイッチ００３の第２基板の周辺部
３０２  加速度スイッチ００３の第２基板の梁部分
３０３  加速度スイッチ００３の第２基板の重り部分
３０４〜３０７  加速度スイッチ００３の第２基板の対向電極
３０８  加速度スイッチ００３の第１基盤
３０９  加速度スイッチ００３の第３基盤
３１０〜３１４  加速度スイッチ００３の貫通電極
【図１】
2010014532.tif 000003
【図２】
2010014532.tif 000004
【図３】
2010014532.tif 000005
【図４】
2010014532.tif 000006
【図５】
2010014532.tif 000007
【図６】
2010014532.tif 000008
【図７】
2010014532.tif 000009
【図８】
2010014532.tif 000010
【図９】
2010014532.tif 000011
【図１０】
2010014532.tif 000012
【図１１】
2010014532.tif 000013