(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性を有する基板と、
前記基板上に設けられる第１固定電極と、
前記第１固定電極の周囲を囲むように前記基板上に立設され、前記基板の上面に第１凹所を形成する、電気絶縁性を有する第１枠体と、
前記第１枠体上面に設けられる環状の配線導体と、
前記配線導体の周囲を囲むように前記第１枠体上に立設され、前記第１凹所に連通する第２凹所を形成する、電気絶縁性を有する第２枠体と、
前記第１枠体上面に前記配線導体に連なって設けられ、前記第１枠体から内方に突出した第２固定電極と、
前記第２枠体によって囲まれた前記第２凹所の開口が塞がれるように、第２枠体上に設けられる蓋体と、
前記蓋体によって塞がれた、前記第１枠体および第２枠体によって外囲される、前記基板と前記蓋体との間の空間に転動可能に収容される、導電性を有する球状の可動接続体と、を含み、
前記配線導体は、前記第１凹所の前記第２凹所に臨む開口周縁部に形成される段差面に設けられることを特徴とする振動検出装置。
【請求項２】
前記第２固定電極は、前記第１枠体上面に互いに間隔をあけて複数設けられることを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項３】
前記第２固定電極は、前記第１枠体上面に全周にわたって設けられることを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項４】
前記第２固定電極の、前記第１枠体よりも内方に突出した部分が、前記蓋体側へ屈曲されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の振動検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機およびスマートホンなどの携帯端末装置を待機状態から起動させるトリガ信号などに使用可能な検出信号を発生する、振動センサとも呼ばれる振動検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な従来技術は、たとえば特許文献１に記載されている。この従来技術では、転動可能な導電性の球状電極と固定電極とが接触することによって電気的な導通状態が得られ、球状電極が固定電極に対して非接触状態では、非導通状態となる振動検出装置が記載されている。
【０００３】
球状電極は、固定電極の端部尖端に接触し、接触圧力の分散を抑制して、信頼性の高い接触状態を得ることができる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３８７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の従来技術では、固定電極が電気絶縁性を有するスペーサによって挟まれた状態で保持されるように構成されるが、固定電極とスペーサとの熱膨張係数の相違による固定電極のスペーサからの剥離などの熱破壊に対して考慮されていないので、振動検出装置を高い温度環境で使用したとき、固定電極の球状電極に対する接触位置がずれるなどの不具合が生じ易く、振動検出装置の耐環境性が低いという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、高温度雰囲気下での使用にも誤動作を生じ難く、耐環境性の向上された振動検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電気絶縁性を有する基板と、
前記基板上に設けられる第１固定電極と、
前記第１固定電極の周囲を囲むように前記基板上に立設され、前記基板の上面に第１凹所を形成する、電気絶縁性を有する第１枠体と、
前記第１枠体上面に設けられる環状の配線導体と、
前記配線導体の周囲を囲むように前記第１枠体上に立設され、前記第１凹所に連通する第２凹所を形成する、電気絶縁性を有する第２枠体と、
前記第１枠体上面に前記配線導体に連なって設けられ、前記第１枠体から内方に突出した第２固定電極と、
前記第２枠体によって囲まれた前記第２凹所の開口が塞がれるように、第２枠体上に設けられる蓋体と、
前記蓋体によって塞がれた、前記第１枠体および第２枠体によって外囲される、前記基板と前記蓋体との間の空間に転動可能に収容される、導電性を有する球状の可動接続体と、を含み、
前記配線導体は、前記第１凹所の前記第２凹所に臨む開口周縁部に形成される段差面に設けられることを特徴とする振動検出装置_GoBack_GoBackである。
【０００８】
また本発明の振動検出装置において、前記第２固定電極は、前記第１枠体上面に互いに間隔をあけて複数設けられることを特徴とする。
【０００９】
また本発明の振動検出装置において、前記第２固定電極は、前記第１枠体上面に全周にわたって設けられることを特徴とする。
【００１０】
また本発明の振動検出装置において、前記第２固定電極の、前記第１枠体よりも内方に突出した部分が、前記蓋体側へ屈曲されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、振動検出装置は、電気絶縁性を有する基板と、該基板上に設けられる第１固定電極と、該第１固定電極の周囲を囲むように基板上に立設される、電気絶縁性を有する第１枠体と、該第１枠体上面であって、第１凹所の第２凹所に臨む開口周縁部に形成される段差面に設けられる環状の配線導体と、該配線導体の周囲を囲むように第１枠体上に立設される、電気絶縁性を有する第２枠部と、第１枠体上面に配線導体に連なって設けられ、第１枠体から内方に突出した第２固定電極と、第２枠体によって囲まれた開口が塞がれるように、第２枠体上に設けられる蓋体と、該蓋体によって塞がれた、第１枠体および第２枠体によって外囲される、基板と蓋体との間の空間に転動可能に収容される、導電性を有する球状の可動接続体と、を含む。
【００１２】
このように構成される本発明に係る振動検出装置では、振動検出装置が加振されると、第１枠体および第２枠体によって外囲される、基板と蓋体との間の空間内の可動接続体が転動して移動し、第１固定電極と第２固定電極とが電気的に導通した接続状態と、第１固定電極と第２固定電極とが可動接続体を介して接続されていない非接続状態とが得られ、これらの接続状態および非接続状態を電気的な検出信号として取出し、たとえば携帯端末装置を起動するためのトリガ信号などとして利用することができる。
【００１３】
このような振動検出装置において、前記配線導体は環状であり、第１枠体上面に設けられるので、振動検出装置の使用環境が日光の直射などによって高温となる高温度の使用環境になっても、配線導体に発生する熱応力が該配線導体に分散されて、熱応力のピーク値を低下させ、これによって配線導体が、第１枠体上面から剥離することが防がれる。
【００１４】
また、配線導体は第１枠体上面に設けられ、この第１枠体上面は基板と平行な平面上に形成されるので、前記従来技術のように、筺体としてスペーサに固定電極を介在させる場合に比べて製造が容易であり、高い生産性を実現することができる。
【００１５】
このように配線導体の熱応力による第１枠体からの剥離を防止することができるので、耐高温環境性に優れた振動検出装置を容易に実現することができる。
【００１６】
また本発明によれば、第２固定電極は、第１枠体上面に互いに間隔をあけて複数設けられるので、可動接続体が第２固定電極に接触する確率を高くすることができ、これによって多方向への振動または傾斜を検出することが可能となり、振動方向および傾斜方向に対する検出感度を向上することができる。
【００１７】
また本発明によれば、第２固定電極は、第１枠体上面に全周にわたって設けられるので、可動接続体が第２固定電極に対して非接触となる領域をなくし、振動方向および傾斜方向に対する感度を向上することができる。
【００１８】
また本発明によれば、第２固定電極の、第１枠体よりも内方に突出した部分が、蓋体側へ屈曲されているので、第２固定電極の剛性を高くすることができ、これによって配線導体に生じる熱応力を第２固定電極に分散して低下させることができるとともに、第２固定電極への可動接続体の当接力に対しても、大きな強度で抗することができ、これによって配線導体が第１枠体上面から剥離することを、より一層確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の振動検出装置１を示す断面図である。
【図２】図１の上方から見た振動検出装置１の平面図である。
【図３】図１の下方から見た振動検出装置１の底面図である。
【図４】振動検出装置１の内部構造を示す一部の斜視図である。
【図５】振動検出装置１の外観を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態の振動検出装置１ａを示す断面図である。
【図７】図１の上方から見た振動検出装置１ａの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は本発明の一実施形態の振動検出装置１を示す断面図であり、図２は図１の上方から見た振動検出装置１の平面図である。なお図１は、図２の切断面線Ｉ−Ｉから見た断面を示す。まず、本実施形態の振動検出装置１の基本的構成について述べる。
【００２１】
振動検出装置１は、電気絶縁性を有する筐体９と、配線導体１０と、第１固定電極１４と、配線導体１０に連なった一対の第２固定電極１３ａ，１３ｂと、蓋体１６と、球状の可動接続体１７とを含む。
【００２２】
筐体９は、第１凹所２と、第１凹所２が開口して該第１凹所２に連通する第２凹所３とが形成され、第１凹所２の第２凹所３に臨む開口周縁部４に、第１凹所２の底面５を含む第１仮想平面６と平行な第２仮想平面７上で環状の段差面８が形成される。
【００２３】
配線導体１０は、導電性を有して環状に形成され、段差面８上に設けられる。一対の第２固定電極１３ａ，１３ｂは、それぞれ、導電性を有し、配線導体１０に連なって第１凹所２の内壁面１１よりも内側に張出した（突出した）張出し部１２ａ，１２ｂを有する。第１固定電極１４は、導電性を有し、第１凹所２の底面５に設けられる。蓋体１６は、導電性を有し、筺体９の第２凹所３が開口する表面１５上に該開口が塞がれるように設けられる。可動接続体１７は、導電性を有して球状に形成され、第１および第２凹所２，３に転動可能に収容される。
【００２４】
このような振動検出装置１は、家電製品および電子機器に組込んで用いられ、たとえば携帯電話、スマートホンおよびデジタルカメラなどの携帯端末装置の振動または傾斜を検出して、これらの各機器の動作を変化させるトリガ信号などとして用いることができる。
【００２５】
筺体９は、電気絶縁性を有する材料、たとえばアルミナ、ブライト、窒化アルミなどのセラミックおよびガラスセラミック、ならびにこれらを組合せた混合複合材料によって形成される。
【００２６】
筺体９は、底面５を有する基板である底部２１と、内壁面１１を有し、底部２１の底面５上に第１凹所２を形成する第１枠体２２と、第１枠体２２上に積層され、第２凹所３を形成する第２枠体２３とを含んで構成される。
【００２７】
このような筺体９は、たとえば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムなどの原料粉末に、有機バインダ、可塑剤および溶剤などを添加混合して得た混合物によって、グリーンシートを成形し、これを複数層積層して焼結することによって製造することができる。
【００２８】
筺体９の形状は、図２に示す平面視で、一辺の長さが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定される。また底部２１の厚みは、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定される。また第１枠体２２の厚みは、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定され、第２枠体２３の厚みは、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定される。第１凹所２は、平面視で一辺の長さは０．４ｍｍ以上６ｍｍ以下に設定され、第２凹所３の一辺の長さは０．８ｍｍ以上８ｍｍ以下に設定される。第１凹所２の深さは、第１枠体２２の厚さに相当し、第２凹所３の深さは、第２枠体２３の厚さに相当する。このような筺体９の熱伝導率は、１４Ｗ／ｍ・Ｋ以上２００Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定される。また筺体９の熱膨張係数は、４ｐｐｍ／Ｋ以上８ｐｐｍ／Ｋ以下に設定される。
【００２９】
配線導体１０は、段差面８上のメタライズ層２４にろう材を介して接続される。メタライズ層２４は、たとえばタングステン、モリブデン、マンガンなどの金属材料またはそれらの合金から成る。配線導体１０は、鉄、ニッケル、コバルトおよび銅またはそれらの合金から成る。第２固定電極１３ａ，１３ｂもまた、配線導体１０と同一の材料から成る。これらのメタライズ層２４、配線導体１０および第２固定電極１３ａ，１３ｂの熱膨張係数は、３ｐｐｍ／Ｋ以上２８ｐｐｍ／Ｋ以下に設定される。また、メタライズ層２４、配線導体１０および第２固定電極１３ａ，１３ｂは、その表面に耐食性に優れ、ロウ材との濡れ性に優れたニッケル層や金層をめっき法により被着させる。
【００３０】
第１固定電極１４は、平面視で一辺が０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下の矩形形状、または、平面視で直径が０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下の円形状とされ、その厚さは０．０１ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定される。このような第１固定電極１４は、底面５に設けられた金属層にろう材を介して接続されたり、底面５に設けられた金属層として形成されたりする。第１固定電極１４は、たとえば鉄、タングステン、モリブデン、マンガン、コバルト、ニッケルおよび銅などの金属材料またはそれらの合金から成る。第１固定電極１４の熱膨張係数は、３ｐｐｍ／Ｋ以上２８ｐｐｍ／Ｋ以下に設定される。
【００３１】
可動接続体１７は、各第２固定電極１３ａ，１３ｂ間の中央に中心を位置させた状態で、各第２固定電極１３ａ，１３ｂの先端部分と第２仮想平面７に沿う方向に最短距離である間隔ΔＬをあけて配置されている。これにより、第２固定電極１３ａまたは１３ｂに接触する確率を高くし、振動または傾斜に対する検出感度をさらに向上することができる。また、可動接続体１７は、中心点が第２仮想平面７より底面５側に配置されてもよい。これにより、可動接続体１７は、第２固定電極１３ａまたは１３ｂによって蓋体１６の方向に移動し難くなる。よって、可動接続体１７は、図１の上方向において蓋体１６に接触する確率を調整することができ、とくに振動に対する検出感度を任意に調整することができる。なお、図1において振動検出装置１が上下反対の向きに用いられる場合には、可動接続体１７は、中心点が第２仮想平面７より蓋体１６側に配置されてもよく、上記と同様の機能を有することができる。振動検出装置１が加振されると、図１の左右方向である平面方向に可動接続体１７が移動し、その移動方向下流側の第２固定電極１３ａまたは１３ｂと第１固定電極１４とが可動接続体１７を介して電気的に接続される。このような可動接続体１７は、たとえばタングステン、マンガン、鉄、ニッケル、コバルトおよび銅などの金属材料またはそれらの合金から成る。可動接続体１７は、各第２固定電極１３ａ，１３ｂ間に移動可能に収容される大きさであって、その直径が０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定される。
【００３２】
図３は図１の下方から見た振動検出装置１の底面図であり、図４は振動検出装置１の内部構造を示す一部の斜視図であり、図５は振動検出装置１の外観を示す斜視図である。底部２１の下面には、対角線方向に分離して個別に形成される２つのメタライズ層２５，２６が矩形状に形成される。これらのメタライズ層２５，２６のうち、一方のメタライズ層２５には２つの貫通導体２７，２８が接続され、他方のメタライズ層２６には１つの貫通導体２９が接続される。貫通導体２７は、底部２１、第１枠体２２および第２枠体２３を貫通して蓋体１６が接続されるメタライズ層２０に接続される。また他方の貫通導体２８は、底部２１をその厚み方向に貫通して、第１固定電極１４に接続される。さらに残余の貫通導体２９は、底部２１および第１枠体２２をその厚み方向に貫通して配線導体１０が搭載されるメタライズ層２４に接続される。
【００３３】
このように構成される振動検出装置１において、環状の配線導体１０がメタライズ層２４を介して段差面８上に接続されるので、振動検出装置１が直射日光などにさらされて高温となり、これによって配線導体２４が高温となっても、この熱によって配線導体１０内に発生する熱応力は全体に分散され、したがって熱応力のピーク値が低くなり、配線導体１０が段差面８から剥離することを防止することができる。
【００３４】
また段差面８は、第１凹所２の底面５、すなわち底部２１の第１凹所２に露出する表面を含む第１仮想平面６と平行な第２仮想平面７上に形成されるので、第２固定電極１３ａ，１３ｂが一体的に形成された配線導体１０をメタライズ層２４に第２凹所３の開口を介して挿入し、デフロー加熱などの手法によって接続することができるので、製造が容易であり、振動検出装置１を高い生産性によって製造することが可能となり、高温環境に対して優れた耐久性を有する振動検出装置１を実現することができる。
【００３５】
また配線導体１０には、複数（本実施形態では２）の第２固定電極１３ａ，１３ｂが形成されるので、可動接続体１７の振動による張出し部１２ａ，１２ｂへの接触の確率を高くし、これによって振動または傾斜に対する検出感度を向上することができる。
【００３６】
このような第２固定電極１３ａ，１３ｂは、本発明の他の実施形態において、配線導体１０の各辺に設けられてもよく、これによって可動接続体１７の張出し部１２ａ，１２ｂに接触する確率を高くし、振動または傾斜に対する検出感度をさらに向上することができる。
【００３７】
図６は本発明の他の実施形態の振動検出装置１ａを示す断面図であり、図７は図１の上方から見た振動検出装置１ａの平面図である。なお、前述の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付す。
【００３８】
本実施形態において、注目すべきは、張出し部１２が配線導体１０に沿って周方向に連続的に全周にわたって設けられ、この張出し部１２の内周は平面視で円形に形成される。このような構成によって、振動または傾斜によって可動接続体１７がいずれの方向に変位しても、可動接続体１７は張出し部１２の振動方向または傾斜方向に対応したいずれかの部位に接触し、したがって非接触となる領域をなくし、振動および傾斜に対する検出感度を向上することができる。
【００３９】
また前述の張出し部１２は、蓋体１６側へ屈曲または湾曲して形成されるので、配線導体１０よりも内側に連なり、前記張出し部１２を含む第２固定電極１３の剛性を高くすることができる。これによって配線導体１０、さらには第２固定電極１３に生じる熱歪みに対して高い強度で抗することができるとともに、可動接続体１７が振動または傾斜によって張出し部１２に当接しても、張出し部１２に変形または破損が生じず、高い強度で当接力に抗することができる。
【００４０】
本発明のさらに他の実施形態では、図１に示される複数の張出し部１２ａ，１２ｂに対しても、前述の実施形態と同様に、蓋体１６側に屈曲または湾曲させてもよい。この場合においても、熱歪みおよび可動接続体１７の当接力に対して大きな強度で抗することができ、熱および振動に対して高い信頼性を有し、高い検出感度を有する振動検出装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  振動検出装置
２  第１凹所
３  第２凹所
４  開口周縁部
５  底面
６  第１仮想平面
７  第２仮想平面
８  段差面
９  筺体
１０  配線導体
１１  内壁面
１２，１２ａ，１２ｂ  張出し部
１３ａ，１３ｂ  第２固定電極
１４  第１固定電極
１５  表面
１６  蓋体
１７  可動接続体
２０，２４〜２６  メタライズ層
２１  底部
２２  第１枠体
２３  第２枠体
２７〜２９  貫通導体
【図１】
0006021799.tif 000002
【図２】
0006021799.tif 000003
【図３】
0006021799.tif 000004
【図４】
0006021799.tif 000005
【図５】
0006021799.tif 000006
【図６】
0006021799.tif 000007
【図７】
0006021799.tif 000008