(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部および該中央部を囲む枠状の外周部を含む上面を有する基板、前記上面の前記外周部に位置し、平面視で前記中央部を囲んでいる枠体、および該枠体の上側の開口を塞ぐ蓋体を含む容器部と、
前記上面の前記中央部に位置する第１電極、および前記上面の前記外周部に位置しており、平面視で前記第１電極から離れて該第１電極を囲んでいる第２電極を含む面状電極部と、
前記容器部内に位置しており、前記面状電極部と接している球状電極と、
前記面状電極部と前記球状電極との間に位置する粒状導体とを備える振動センサ。
【請求項２】
前記基板が前記上面の前記中央部に凹部を有しており、
前記第１電極が、前記凹部内に配置された電極板である請求項１記載の振動センサ。
【請求項３】
前記面状電極部が、前記蓋体の下面に位置する第３電極をさらに含んでいる請求項１または請求項２記載の振動センサ。
【請求項４】
前記粒状導体が、前記面状電極部および前記球状電極の少なくとも一方の表面に付着している請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の振動センサ。
【請求項５】
前記粒状導体の硬さが、前記球状電極の表面部分の硬さよりも大きい請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の振動センサ。
【請求項６】
粒状導体は、粒径が10μｍ以下であり、前記球状電極の表面部分よりも摩擦係数が小さい材料である請求項１〜請求項５のいずれか1項目記載の振動センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
振動等に起因した外力による移動が可能な移動電極と、移動電極に近接して位置する固定電極との電気的接触を利用して、振動の有無を検知する振動センサが知られている。振動センサは、傾斜等の検知にも利用される。また、近年、固定電極を固定する部材と固定電極との熱膨張係数の違いに起因した振動センサの破壊を抑制する構成も提案されている。
【発明の概要】
【０００３】
近年、振動センサについて、さらに小さい振動でも有効に検知できること等の、動作特性の向上が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施形態に係る振動センサは、中央部および該中央部を囲む枠状の外周部を含む上面を有する基板、前記上面の前記外周部に位置し、平面視で前記中央部を囲んでいる枠体、および該枠体の上側の開口を塞ぐ蓋体を含む容器部と、前記上面の前記中央部に位置する第１電極、および前記上面の前記外周部に位置しており、平面視で前記第１電極から離れて該第１電極を囲んでいる第２電極を含む面状電極部と、前記容器部内に位置しており、前記面状電極部と接している球状電極と、前記面状電極部と前記球状電極との間に位置する粒状導体とを備える。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、例えば小さい振動でも検知することができるような、動作特性の向上に対して有効な振動センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係る振動センサの外観を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る振動センサから蓋体を外した状態を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、本実施形態に係る振動センサの一部を拡大して示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。
【図４】図１で示した振動センサの側面図である。
【図５】（ａ）は図１で示した振動センサの上面図であり、（ｂ）は下面図である。
【図６】図１のＸ−Ｘに沿った振動センサの断面を示す斜視図である。
【図７】図６で示した振動センサの断面図である。
【図８】図１で示した振動センサを分解して示す斜視図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は図１で示した振動センサを分解して示す平面図である。
【図１０】（ａ）は図１で示した振動センサに含まれるパッケージを上側から見た斜視図であり、（ｂ）は下側から見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、添付図面を参照して、本発明にかかる振動センサの実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものとする。また、以下の実施形態における上下の区別は便宜的なものであり、実際に振動センサが使用されるときの上下を限定するものではない。
【０００８】
＜振動センサの概略構成＞
図１は、本実施形態に係る振動センサの外観斜視図であって、蓋体を取り付けた状態を示している。図２は、本実施形態に係る振動センサの外観斜視図であって、蓋体を取り外して内部が見える状態を示している。図３（ａ）は、本実施形態に係る振動センサの一部を拡大して示す側面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。図４は、図１で示した振動センサの側面図である。図５（ａ）は、図１で示した振動センサの上面図であり、図５（ｂ）は下面図である。図６は、図１のＸ−Ｘに沿った振動センサの断面を示す外観斜視図である。図７は、図６で示した振動センサの断面図である。図８は、図１で示した振動センサを分解して示す斜視図である。図９（ａ）および（ｂ）は、図１で示した振動センサを分解して示す平面図である。図10（ａ）は図１で示した振動センサに含まれるパッケージを上側から見た斜視図であり、図10（ｂ）は下側から見た斜視図である。
【０００９】
振動センサは、自動車等の輸送用機器、家電製品または電子機器等の各種の機器に組み込まれ、それらの機器の振動を検出するためのものである。振動センサは、これらの各種の機器の傾斜等を検知することもできる。家電製品または電子機器の例は、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン等である。振動センサは、後述する面状電極部と球状電極との導通状態の変化によって、上記のような各種機器の振動を検知することができる。
【００１０】
本実施形態に係る振動センサ９は、容器部１と、容器部１に設けられた面状電極部２と、容器部１内に位置する球状電極３と、面状電極部２と球状電極３との間に位置する粒状導体４とを有している。容器部１は、中央部および中央部を囲む枠状の外周部を含む上面を有する基板11と、基板11の上面の外周部に位置し、平面視で中央部を囲んでいる枠体12と、枠体12の上側の開口を塞ぐ蓋体13とを含んでいる。面状電極部２は、基板11の上面の中央部に位置する第１電極21と、その上面の外周部に位置しており、平面視で第１電極21から離れて第１電極21を囲んでいる第２電極22とを含んでいる。球状電極３は、容器部１内、つまり基板11の上面と枠体12の内側面と蓋体13とで囲まれてなる収納容器（収納容器としては符号なし）内に位置している。この球状電極３は、収納容器内に露出している面状電極部２、すなわち第１電極21および第２電極22の少なくとも一方と接している。粒状導体４は、少なくとも面状電極部２と球状電極３との間に位置するように、収納容器内に配置されている。
【００１１】
なお、基板11の上面の中央部とは、例えば矩形状である基板11の上面のうち中心およびそれに隣接して囲む矩形状または円形状の領域である。例えば、また、基板11の上面の外周部とは、上記の中央部よりも外側の部分である。外周部は、例えば、上記中央部の外周に接する内縁と、基板11の上面の外周に位置する外縁とを有している。
【００１２】
基板11は、絶縁性の基板であって、例えば、アルミナ、ムライトまたは窒化アルミ等のセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料等から成る。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から成る。なお、基板11は、平面視して矩形状の外形であって、一辺の長さが１ｍｍ以上10ｍｍ以下に設定されている。基板11の厚みは、0.5ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。また、基板11の熱伝導率は、１４Ｗ／ｍ・Ｋ以上200Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されている。基板11の熱膨張係数は、４ｐｐｍ／Ｋ以上８ｐｐｍ／Ｋ以下に設定されている。
【００１３】
基板11は、例えばセラミックグリーンシート積層法で製作されたものであり、複数の絶縁層（符号なし）が上下に積層されたものでもよい。複数のグリーンシートのそれぞれが絶縁層になる。この実施形態の例では個々の絶縁層（絶縁層同士の界面を示す線）は図示していない。基板11の製造方法の詳細については後述する。
【００１４】
枠体12は、基板11上に設けられ、第２電極22を取り囲むように設けられている。枠体12の外周は、基板11の外周縁に沿って設けられている。枠体12は、第２電極22および球状電極３を封止するものである。枠体12は、絶縁性の材料からなり、例えば、アルミナ、ムライトまたは窒化アルミ等のセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料等からなる。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料からなる。なお、枠体12は、平面視して外縁が矩形状であって、外縁の一辺の長さが１ｍｍ以上10ｍｍ以下に設定されている。枠体12の上下方向の厚みは、0.6ｍｍ以上６ｍｍ以下に設定されている。また、枠体12の熱伝導率は、14Ｗ／ｍ・Ｋ以上200Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されている。
【００１５】
また、この実施形態の例では、基板11は、その上面の中央部に凹部14を有している。凹部14は、後述する板状の第１電極21を収める大きさである。凹部14は、基板11の上面の中央部分に設けられる。凹部14は、平面視して円形状であって、例えば、直径が0.5ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。凹部14は、例えば、上下方向の深さが、0.3ｍｍ以上2.5ｍｍ以下に設定されている。
【００１６】
この実施形態において、面状電極部２に含まれる第１電極21は、円板状の導電板によって形成されている（以下、第１電極21を導電板という場合がある）。また、第２電極22は、筒状の導電板によって形成されている。この筒状の導電板が基板11の上面の外周部に配置されて、第２電極22が構成されている。円板状の導電板と筒状の導電板とは互いに離れ、直接に接し合っていない。
【００１７】
第１電極21は、球状電極３と電気的に接続されるときがある。この電気的な接続は、球状電極３の下側の端部分と第１電極21の上面との直接の接触によって行なわれる。第１電極21は、上記のように円形状等の導電板（すなわち円板状）であるときに、例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、コバルト、鉄、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料によって製作されている。また、この導電板は、これらの金属材料を含む合金からなるものでもよい。また、導電板は、これらの合金材料を含む金属材料のうち複数の材料を混合した複合系材料、あるいはそれらの材料の複合層からなるものでもよい。
【００１８】
第１電極21の具体的な一例は次のとおりである。第１電極21の熱膨張係数は、３ｐｐｍ／Ｋ以上28ｐｐｍ／Ｋ以下に設定されている。第１電極21は、直径が0.2ｍｍ以上３ｍｍ以下であって、上下方向の厚みが0.3ｍｍ以上2.5ｍｍ以下に設定されている。
【００１９】
また、第１電極21は、その上面等が湾曲したもの（図示せず）でもよい。この場合、例えば、平面視における第１電極21の中心部分における厚みが約0.5〜2.5ｍｍであり、外周部はそれよりも0.3〜2.3ｍｍ下側に位置するように設定される。この場合には、第１電極21の上面が全体的に湾曲している。上記の例において、第１電極21の上面の曲率半径が0.3〜15ｍｍ程度の湾曲した面になるように、第１電極21の厚みを設定してもよい。第１電極21は、凹部14の底面にろう材を介して接続される。
【００２０】
第１電極21は、所定の厚みを持った円板にすることで、球状電極３、凹部14または振動センサ９の内部の空間（前述した収納容器に相当する部分）内の熱を効率よく吸収することができる。これにより、第１電極21から基板11を介して、熱を振動センサ９の外部に放散しやすくすることができる。凹部14を含む振動センサ９の内部の空間内は、熱がこもりやすい。その熱は、例えば、振動センサ９を製造する工程や外部の実装基板にはんだを介して実装するときに加えられる熱、振動センサ９の環境試験および信頼性試験において加えられる熱、または振動センサ９が作動する際に生じる熱等である。そこで、上記のような厚みを有する第１電極21を設けることで、凹部14を含む振動センサ９の内部の空間内の熱を、第１電極21および基板11を介して振動センサ９の外部に放散しやすくすることができる。第１電極21の厚みは、球状電極３や振動センサ９の内部からの熱を吸収しやすいものでもよい。すなわち、第１電極21の厚みは、基板11の厚みの半分以上の大きさであって、球状電極３の直径の半分以上の大きさの直径に設定されていてもよい。
【００２１】
第１電極21は、凹部14に収められた状態で、第１電極21の側面と凹部14の内壁面との間に隙間ｓｐ１が設けられる。隙間ｓｐ１は、第１電極21が熱膨張を起こしても、凹部14の内壁面に第１電極21の側面が当接しないように設定されている。仮に、第１電極21が凹部14に隙間なくはまった状態に設定されている場合は、次のようなおそれがある。すなわち、第１電極21が熱膨張を起こして、凹部14の内壁面に対して第１電極21から熱応力が加わり、基板11が破壊されるおそれがある。そこで、第１電極21の側面と凹部14の内壁面との間に隙間ｓｐ１を設けることで、凹部14の内壁面に対する第１電極21からの熱応力を効果的に低減することができる。
【００２２】
この実施の形態において、第１電極21は、基板11の上面の外周部に配置された第１メタライズ層６ａと絶縁されている。
【００２３】
容器部１は、基板11および枠体12のいずれか一方または両方において、第１メタライズ層６ａとは別に他のメタライズ層が配置されていてもよい。例えば、凹部14の底面には、第１電極21が銀ろう等の接合材を介して接合される、第２メタライズ層６ｂが設けられる。第２メタライズ層６ｂは、例えば第１電極21を接合するための下地金属層として、機能することができる。
【００２４】
また、基板11は、第２メタライズ層６ｂと電気的に接続される内層配線導体（図示せず）が設けられてもよい。また、基板11は、上面から下面を貫通する第１貫通導体（図示せず）が設けられていてもよい。第１貫通導体は、第１メタライズ層６ａと電気的に絶縁されるとともに、第２メタライズ層６ｂおよび内層配線導体と電気的に接続される。上記のような第１貫通導体は、第１メタライズ層６ａおよび内層配線導体を容器部１の外表面に電気的に導出するとともに外部の電気的回路に電気的に接続させる導電路として機能することができる。このような場合に、第１貫通導体は、内層配線導体および第２メタライズ層６ｂを介して第１電極21と電気的に接続される。
【００２５】
また、第１貫通導体は、凹部14の中心位置に設けられ、内層配線導体を設けずに凹部14の底面から基板11の下面を貫通するように、第２メタライズ層６ｂに直接接続されてもよい。これにより、第１貫通導体には、第１電極21からの熱が第２メタライズ層６ｂを介して伝わる。この熱は、第１貫通導体の下方に向かって伝わる。したがって、凹部14内の熱を外部に伝える（放熱する）ことができる。
【００２６】
また、第１貫通導体は、上記のような複数の絶縁層が積層された基板11の上面から下面にわたって各層に設けられてもよく、基板11の各層に設けられた内層配線導および第２メタライズ層６ｂと電気的に接続されてもよい。なお、第１貫通導体は、円柱状のビア導体である。第１貫通導体は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料からなる。第１貫通導体は、それらの金属材料を含む合金材料からなるものでもよい。また、第１貫通導体は、これらの金属材料のうち複数の材料を混合した複合系材料、あるいはそれらの材料の複合層からなるものでもよい。なお、第１貫通導体は、直径が0.1ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。また、第１貫通導体は、上下方向の長さが、0.2ｍｍ以上2.7ｍｍ以下に設定されている。
【００２７】
基板11の上面に形成されている第１メタライズ層６ａは、前述したように平面視で凹部14を取り囲んでいる。第１メタライズ層６ａの上面の一部と第２電極22の下端とが直接に、または導電性接続材（図示せず）を介して互いに接合されて、第１メタライズ層６ａと第２電極22とが互いに電気的に接続されている。
【００２８】
この実施の形態の例において、第１メタライズ層６ａは、枠状であり、凹部14の周囲を除いて形成されている。この形態における第１メタライズ層６ａは、凹部14と反対側の第１周縁（外周縁）と、凹部14側の第２周縁（内周縁）とを有している。第１メタライズ層６ａの第２周縁は、凹部14の縁よりも基板11の上面の外周に近い。また、第１メタライズ層６ａは、凹部14の内壁面には形成されない。
【００２９】
また、第１メタライズ層６ａは、一部に絶縁箇所（いわゆるクリアランス）（図示せず）が設けられていてもよく、絶縁箇所内に、第１貫通導体の上面が配置されてもよい。すなわち、第１メタライズ層６ａは枠状には限定されず、第１および第２周縁の長さ方向の一部において不連続な（複数に分割された）枠状のものでもよい。また、第１メタライズ層６ａは、第１周縁および第２周縁の少なくとも一方が凹凸を有する形状でも構わない。
【００３０】
この実施形態では、第１メタライズ層６ａは、平面視において枠状または環状のパターンである。実施形態の振動センサ９において、枠状等の第１メタライズ層６ａの第１周縁は、例えば図９に示すように、四角形状または角部が円弧状に成形された四角形状等である。この四角形状等の第１メタライズ層６ａの第１周縁は、基板11と枠体12との間に位置している。言い換えれば、第１メタライズ層６ａは、その第１周縁（外周縁）が基板11と枠体12とで挟まれた位置にあり、外部に露出していない。さらに言い換えれば、第１メタライズ層６ａの第１周縁が枠体12の外側面より内側に位置している。
【００３１】
この場合、第１メタライズ層６ａの第１周縁部分（外周部分）が基板11と枠体12とで挟まれているため、第２電極22と球状電極３との接触に起因した応力が集中しやすいメタライズ層の外周部分と基板11との接合が効果的に向上している。そのため、例えば繰り返し第１メタライズ層６ａに応力が生じたとしても、第１メタライズ層６ａと基板11との間で剥離等の機械的な破壊が生じる可能性を低減することができる。また、次のような効果も得られる。すなわち、第１メタライズ層６ａの外周部分を挟み込む基板11および枠体12と、第１メタライズ層６ａとの熱膨張係数（線膨張係数等）の差に伴って応力が生じる。この応力に起因した第１メタライズ層６ａの剥離等についても同様に、その可能性を低減することができる。
【００３２】
また、この場合には、第１メタライズ層６ａの第１周縁が振動センサ９の外側面に露出していない。そのため、振動センサ９の外側に配置される外部の金属部材（電子機器の筐体等）との電気的な短絡等の可能性も低減することができる。
【００３３】
なお、第１メタライズ層６ａは、上記のように切断された枠状のものであるときには、そのそれぞれに、第２電極22が接続される。すなわち、１つの第２電極22が、複数の切断された枠状の第１メタライズ層６ａにまたがって接続される。また、この場合には、第１周縁および第２周縁の端同士の間をつなぐ側縁部分（図示せず）を有する。この側縁部分のうち第１周縁に近い部分は、第１周縁と同様に基板11と枠体12との間に位置するように設定されて構わない。このときにも、球状電極３を介した第１電極21と枠状導電部材との接触による電気的接続で電子機器の傾きを検知することができる。
【００３４】
第１メタライズ層６ａおよび第２メタライズ層６ｂは、例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料からなる。また、第１メタライズ層６ａおよび第２メタライズ層６ｂは、これらの金属材料の合金材料からなるものでもよい。また、第１メタライズ層６ａおよび第２メタライズ層６ｂは、上記の金属材料を含む複数の材料を混合した複合系材料、あるいはそれらの材料の複合層からなる。また、第１メタライズ層６ａおよび第２メタライズ層６ｂは、互いに異なる種類の金属材料からなるものでもよく、互いに厚みが異なるものでもよい。また、第１メタライズ層６ａおよび第２メタライズ層６ｂは、表面にニッケルおよび金等のめっき層が設けられていてもよい。
【００３５】
また、枠体12に、前述した他のメタライズ層の他の例として、上面に第３メタライズ層６ｃが設けられていてもよい。第３メタライズ層６ｃは、例えば、金−錫はんだを介して蓋体13が接合され、蓋体13と電気的に接合される。枠体12は、上面から下面を貫通するとともに、第３メタライズ層６ｃを介して蓋体13と電気的に接続される、配線導体としての枠内貫通導体（図示せず）が設けられている。枠内貫通導体は、枠体12の上面から枠体12内を通って、枠体12の下面にまで達している。また、枠内貫通導体は、下面が第１貫通導体の上面と電気的に接続される。これにより、基板11および枠体12は、枠体12の上面から基板11の下面にかけて、第１貫通導体と枠内貫通導体によって電気的に導通される。枠内貫通導体は、導電材料からなり、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料からなる。また、枠内貫通導体は、それらの合金材料からなるものでもよい。あるいは、枠内貫通導体は、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料、あるいはそれらの材料の複合層からなるものでもよい。枠体12の熱膨張係数は、４ｐｐｍ／Ｋ以上８ｐｐｍ／Ｋ以下に設定されている。
【００３６】
第２電極22は、図６および図７に示すように、第１メタライズ層６ａ上に設けられる。第２電極22の下面は、ろう材（図示せず）を介して第１メタライズ層６ａに接続される。第２電極22は、円筒状の導電板により形成されている。第２電極22は、図９に示すように、平面視して、第１電極21の中心と第２電極22で囲まれた領域の中心とが一致するように設けられている。第２電極22は、例えば、タングステン、モリブデン、鉄、ニッケル、コバルト、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料からなる。また、第２電極22は、それらの合金材料からなるものでもよい。また、第２電極22は、複数の材料を混合した複合系材料からなるものでもよい。なお、第２電極22の熱膨張係数は、３ｐｐｍ／Ｋ以上28ｐｐｍ／Ｋ以下に設定されている。
【００３７】
第２電極22は、枠体12内に収まる大きさであって、例えば、外形が0.45ｍｍ以上7.5ｍｍ以下であり、内径が0.3ｍｍ以上６ｍｍ以下の円筒状に設定されている。また、第２電極22は、上下方向の長さが0.4ｍｍ以上４ｍｍ以下に設定されている。
【００３８】
第２電極22の内側には、球状電極３が収まる。球状電極３は、図６および図７に示すように、球状電極３の中心を第２電極22で囲まれる領域の中心付近に位置する。この場合には、第２電極22の内壁面と球状電極３の表面との間には絶縁空間ｓｐ２が設けられる。絶縁空間ｓｐ２の大きさは、球状電極３が第１電極21上を移動することで変化する。絶縁空間ｓｐ２は、基板11の上面に沿った平面方向において、第２電極22の内面と球状電極３の表面との間の最大距離が、0.05ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。そして、振動センサ９が実装される電子機器の振動等に起因した傾きに応じて移動する。電子機器が傾いたときには、球状電極３が第２電極22の内側で移動して、第２電極22の内側に当たる。この結果、球状電極３と第２電極22との間の電気的な導通に変化が生じる。その結果、電子機器が傾いたことを振動センサ９が検知することができる。
【００３９】
球状電極３は、基板11上であって第２電極22で囲まれる領域に第１電極21と接触して設けられている。球状電極３は、振動センサ９の振動または傾き等に応じて、第１電極21上を移動することができる。球状電極３は、第２電極22で囲まれた領域内を自由に移動することができる。第１電極21上における球状電極３の移動は、転がりまたは滑りによるものである。
【００４０】
なお、振動センサ９が横方向に倒れたとき（例えば図７における左右方向が鉛直方向になったとき）には、球状電極３は、第２電極22の表面（上記倒れた状態において上側の面）に沿って、第２電極22に接続されながら移動する。すなわち、球状電極３は、第１電極21および第２電極22の少なくとも一方と接し、面状電極部２と接している。
【００４１】
球状電極３は、少なくともその露出表面が、例えば、タングステン、モリブデン、鉄、ニッケル、コバルト、クロム、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料からなる。球状電極３は、その全体がそれらの金属材料からなるものでもよい。また、球状電極３は、それらの金属材料の合金材料からなるものでもよい。また、球状電極３は、それらの金属材料を含む複数の材料を混合した複合系材料からなるものでもよい。なお、球状電極３は、第２電極22で囲まれる領域に収まる大きさであって、直径が0.2ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。球状電極３は、樹脂材料からなる球状の本体の露出表面に上記の金属材料の層が配置されたものでもよい。金属材料の層は、例えばめっき層またはメタライズ層等の形態で形成することができる。
【００４２】
上記の収納容器内おいて露出する球状電極３および面状電極部２の表面には、ニッケルおよび金等のめっき層が設けられていて構わない。これにより、収納容器内おける球状電極３および表面電極部２の露出表面の酸化が抑制され、振動センサ９としての長期信頼性が向上する。
【００４３】
図３に示す例のように、面状電極部２と球状電極３との間には、粒状導体４が位置している。粒状導体４は、上記のような球状電極３の移動を容易とする機能を有している。図３において、矢印の方向に球状電極３が移動する。面状電極部２と球状電極３との間に粒状導体４が位置している場合には、第１電極21の上面等の面状電極部２の表面に沿って球状電極３が移動するときに、金等のめっき層同士が接し合う可能性が低減される。すなわち、比較的柔らかい金めっき層同士の接触による摩擦抵抗の増加の可能性が低減される。言い換えれば、粒状導体４の介在によって、球状電極３と面状電極部２との間の滑りまたは転がりの抵抗が低減され、球状電極３が従来よりも移動しやすくなっている。
【００４４】
粒状導体４は、上記のような効果を得る上で、金よりも摩擦係数が小さく、変形しにくい材料からなるものが適している。このような材料としては、例えば、マグネシウム、タングステン等の金属材料、またはカーボンが挙げられる。粒状のカーボンは、例えば工業用の炭素複合材料などである。
【００４５】
粒状導体４は、複数の導体粒子であり、個々の導体粒子の大きさは、例えば約３〜30μｍ程度である。また、個々の導体粒子の形状は、図３に示す例のような断面が円形状のものに限らず、凹凸部分を有する球状または楕円体状でもよく、不定形状でもよい。面状電極部２の表面に沿った球状電極３の移動を容易とする上では、粒状導体４は球状等の表面が滑らかなものが有利である。また、複数の粒状導体４は、互いに同じ程度の粒径に揃っているものでもよく、粒径にばらつきがあるものでもよい。
【００４６】
粒状導体４の粒径は、例えば平均粒径として約10μｍ以下である。この場合の粒径は、粒状導体４が球状または球状であって表面に凹凸を有して形状であるときには、その直径である。この粒径は、粒状導体４（粉末状のもの）に対して分級用の各種機器を用いて分級を行なうことで調整することができる。また、実際の振動センサ９から粒状導体４をサンプリングした後、顕微鏡等で直接観察して測定する方法または光散乱等の光学的な測定方法で測定することができる。
【００４７】
粒状導体４の平均粒径が約10μｍ以下であるときには、粒状導体４が立体的な障害になって球状電極３の移動が妨げられるような可能性が比較的小さい。すなわち、粒状導体４による、球状電極３の移動を容易とする効果を、より有効に得ることができる。
【００４８】
また、粒状導体４は、球状電極３の表面部分よりも摩擦係数が小さい材料であるときには、球状電極３と面状電極部２との間の摩擦力を効果的に低減することができる。これによって、振動および傾きによる球状電極３の移動が容易になり、センサとしての動作特性が向上する。上記の摩擦係数がより小さいという条件は、静止摩擦係数および動摩擦係数のいずれか一方を満たすものでもよく、両方とも満たすものでもよい。
【００４９】
したがって、粒状導体４は、粒径が10μｍ以下であり、球状電極３の表面部分よりも摩擦係数が小さい材料であることが、振動センサ９としての動作特性の向上に対して有効である。なお、粒状導体４の平均粒径が３μｍ以上であれば、球状電極３と面状電極部２との間の滑りまたは転がりの抵抗低減の効果をより有効に得ることができる。そのため、粒状導体４の平均粒径は、10μｍ以下３μｍ以上の範囲であってもよい。
【００５０】
このような、摩擦係数が比較的小さい材料としては、例えば、球状電極３の表面が金（金めっき層）であるときには、タングステン、モリブデン、鉄、ニッケルおよびコバルト等の金属材料およびカーボン等が挙げられる。
【００５１】
粒状導体４は、例えば、ブロック状等の塊になっているカーボン等の原料に対して、切削または機械的な粉砕等の粒状化の加工を施すことによって作製することができる。また、粒状導体４は、例えば後述するように球状電極３を収納した容器部を蓋体13で封止する前に、容器部内に添加される。この後の取り扱い等で粒状導体４が収納容器内に分散することで、面状電極部２と球状電極３との間に粒状導体４が配置される。
【００５２】
また、粒状導体４は、あらかじめ、面状電極部２および球状電極３の少なくとも一方の表面に配置されていてもよい。図３に示す例では、球状電極３の表面部分に、複数の粒状導体４の一部が食い込んで配置されている。言い換えれば、粒状導体４は、球状電極３に対して部分的にはまり込んでいるものを含んでいる。この場合、カーボン等からなり比較的硬い粒状導体４が、比較的柔らかい金等で構成されている球状電極３の表面部分に容易にはまり込み、機械的接合され得る。
【００５３】
この場合、粒状導体４の硬さが、球状電極３の表面部分の硬さよりも大きいものであればよい。粒状導体４および球状電極３の表面部分の硬さは、例えば、ビッカース硬さ試験またはヌープ硬さ試験等の測定方法により測定することができる。また、単に、粒状導体４と球状導体３の表面部分とを互い擦り合わせて、傷が付かない方をより硬さが大きいものとして検知する方法でもよい。すなわち、粒状導体４および球状導体３の表面部分の硬さは、例えばビッカース硬さ等の数値として定量される必要はなく、粒状導体４および球状導体３の表面部分との相対的な硬さの比較ができればよい。
【００５４】
面状電極部２と球状電極３との間に介在する粒状導体４の配置の密度は、例えば、平面視において、面状電極部２と球状電極３とが互いに重なる範囲において、面積比率として、５〜30％程度であればよい。
【００５５】
基板11の下面には、例えば図５および図10に示すように、基板11の対向する２辺に沿って一対の下面メタライズ層５が設けられている。一対の下面メタライズ層５は、矩形状に形成されている。そして、一対の下面メタライズ層５の一方５ａが、基板11の一方の辺に沿って設けられている。また、一対の下面メタライズ層５の他方５ｂが、一方５ａと間を空けて基板11の他方の辺に沿って設けられている。一方５ａは、第１貫通導体のうち第２メタライズ層６ｂに接続されたものと枠内貫通導体の両方と電気的に接続されている。他方５ｂは、第１メタライズ層６ａと接続されたものと電気的に接続されている。なお、下面メタライズ層５は、導電材料からなり、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料からなる。また、下面メタライズ層５は、それらの合金材料からなるものでもよい。また、下面メタライズ層５は、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料からなるものでもよい。
【００５６】
蓋体13は、枠体12上に、第２電極22および球状電極３を覆うように設けられている。蓋体13は、基板11と枠体12とで囲まれる空間を封止する機能を備えている。蓋体13は、例えば、金−錫はんだを介して枠体12上面の第３メタライズ層６ｃに接合される。なお、蓋体13は、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料からなる。また、蓋体13は、それらの金属材料を含む合金材料からなるものでもよい。あるいは、蓋体13は、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料からなる。
【００５７】
蓋体13は、配線導体としての第３メタライズ層６ｃ、枠内貫通導体および第１貫通導体と電気的に接続されている。そして、蓋体13は、枠体12および基板11内を通って、下面メタライズ層５の一方５ａと電気的に接続されている。また、蓋体13は、第１貫通導体と電気的に接続される基板11の内層配線導体を介して電気的に接続された、第２メタライズ層６ｂおよび第１電極21と同電位となる。
【００５８】
蓋体13について、その下面に第３電極23が配置されていてもよい。すなわち、実施形態の振動センサ９における面状電極部２は、蓋体13の下面に位置する第３電極23をさらに含むものであっても構わない。蓋体13の下面に位置する第３電極は、例えば蓋体13が金属材料からなる場合であれば、蓋体13本体によって枠内貫通導体と電気的に接続される。これによって、第３電極23と外部との電気的な接続が行なわれる。
【００５９】
第３電極23があるときには、例えば振動センサ９が上下ひっくりかえっても、振動の検知が容易に行なわれる。すなわち、この場合には、振動センサ９が実装される電子機器等の機器の振動または傾きによって、球状電極３が第３電極23上で移動して、第２電極22の内側に当たる。この結果、球状電極３と第３電極23との間の電気的な導通に変化が生じる。その結果、電子機器に振動または傾きが生じたことを振動センサ９が検知することができる。
【００６０】
振動センサ９は、上記の各例にいて、第１電極21の上面の最も上側に位置する部分が、凹部14の開口端よりも上側に位置するものであってよい。また、第１電極21の上面の外周が凹部14の開口端よりも上側に位置していてもよい。
【００６１】
第１電極21の上面の最も上側に位置する部分が、凹部14の開口端よりも上側に位置するときには、球状電極３の第２電極22に対する当接をより確実なものとすることができる。すなわち、第１電極21の上面の最も上側に位置する部分からより低い位置に球状電極３が転がったときに、球状電極３と第２電極22との間に基板11の一部が介在しにくい。そのため、球状電極３が基板11と接触する可能性が低減される。言い換えれば、球状電極３が、基板11の一部によって妨げられず、かつ基板11と接触せずに第２電極22に当接することが容易になる。その結果、振動センサ９が電子機器の振動を検知する感度が低下する可能性を低減できる。また、あわせて、球状電極３が凹部14の開口端に接触することによる基板11または球状電極３の摩耗を抑制できる。したがって、振動センサ９の長期信頼性を向上させることができる。
【００６２】
また、第１電極21は、上記のような導電板からなるものに限らず、基板11の上面に位置するメタライズ層等の金属層からなるもの（図示せず）でも構わない。第１電極21としてのメタライズ層は、第１メタライズ層６ａと同様の材料及び方法で形成することができる。また、このメタライズ層の露出表面についても、ニッケルおよび金等のめっき層が設けられていて構わない。メタライズ層以外の金属層としては、例えば、金属箔およびめっき層等が挙げられる。
【００６３】
なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００６４】
例えば、粒状導体４について、面状電極部２の表面部分に機械的に接合されたものと、球状電極３の表面部分に機械的に接合されたものとで互いに材料または粒径が異なるものとしてもよい。
【００６５】
また、第１貫通導体が複数であっても構わない。この場合には、第１貫通導体を介した外部への放熱の効果を高める上で有利である。また、第１貫通導体を介した外部への電気的な接続の導通抵抗を低減する上で有利である。
【００６６】
また、第１貫通導体等の、外部に露出する金属部分の表面を、ニッケルおよび金等のめっき層で被覆してもよい。めっき層によって、露出する金属部分の酸化等の劣化の抑制ができる。また、金属部分を外部部材（回路基板の端子またはセンサ機器の筐体等）にはんだ等の低融点ろう材で接続するときのろう材の濡れ性を向上させることもできる。
【００６７】
また、基板11に、第１貫通導体以外の貫通導体（第２貫通導体）が設けられていてもよい。第２貫通導体は、例えば、基板11の厚み方向の一部を貫通して形成されたものである。基板11内において互いに上下に位置する第２貫通導体同士は、平面視で互いに離れていてもよい。この場合には、基板11内に設けられた内部導体（図示せず）を介して上下の第２貫通導体同士を互いに電気的接続することもできる。
【００６８】
＜振動センサの製造方法＞
ここで、図１に示す振動センサ９の製造方法について説明する。
【００６９】
先ず、基板11を準備する。基板11が、例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、酸化珪素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に、有機バインダー、可塑剤、および溶剤等を添加混合して得た混合物よりグリーンシートを成型する。
【００７０】
また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。
【００７１】
そして、基板11の上層となるグリーンシートにパンチ等の打ち抜き加工を施し、金属ペーストを充填して第１貫通導体を形成する。そして、基板11の上層となるグリーンシートの上面には、第１貫通導体と電気的に接続されるように、例えばスクリーン印刷法を用いて、金属ペーストを塗って第１メタライズ層６ａを形成する。また、同様にして、基板11の下層となるグリーンシートにパンチ等の打ち抜き加工を施し、金属ペーストを充填して第１貫通導体を形成する。そして、基板11の下層となるグリーンシートの上面には、第１貫通導体と電気的に接続されるように、例えばスクリーン印刷法を用いて、第２メタライズ層６ｂと内層配線導体が形成され、下面に対しては、第１貫通導体と電気的に接続される下面メタライズ層５を形成する。
【００７２】
また、グリーンシート状態の基板11のうち上層のグリーンシートには、あらかじめ、金型を用いたパンチ（打ち抜き加工）等の機械的な加工で凹部14になる孔あけ部分を形成しておく。基板11の下層となるグリーンシートは、基板11の上層の孔あけした部分の下側に基板11の上層と下層に設けられた第１貫通導体が電気的に接続されるように積層されて凹部14が構成される。そして、前述の基板11の上層および下層となるグリーンシート、および基板11と同様の方法で準備したグリーンシートからなる枠体12を積層して未焼成の基板11および枠体12を一体的に設け、約1600℃の温度で焼成することによって一体的に設けられた基板11および枠体12を得ることができる。そして、第１メタライズ層６ａ、第２メタライズ層６ｂおよび第３メタライズ層６ｃは、表面にニッケルめっきが施される。
【００７３】
次に、第１電極21、第２電極22、球状電極３および蓋体13を準備する。これらは、溶融した金属材料を型枠に鋳込んで固化させたインゴットに対して、金属研磨等の金属加工法を用いることで、所定形状に作製することができる。
【００７４】
次に、準備した焼結後の基板11の凹部14に設けられた第２メタライズ層６ｂに第１電極21を銀ろうでろう付けで接続する。また、基板11上の第１メタライズ層６ａに第２電極22を銀ろうでろう付けで接続する。このろう付けの工程、またはその前の工程において、面状電極部２で囲まれた部分に粒状導体４を配置する。粒状導体４は、例えば前述したようにカーボンの原料に機械的な加工を施すことで作製することができる。また、この粒状導体４を球状電極３等の表面に機械的に接合させてもよい。この機械的な接合は、例えば、粒状導体４が分散して配置された基台等の表面に球状電極３を所定の圧力で押し付けることで行なうことができる。
【００７５】
さらに、第２電極22で囲まれた領域に球状電極３を配置した状態で、枠体12上の第３メタライズ層６ｃに蓋体13を金−錫はんだではんだ付けする。このようにして、振動センサ９を作製することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１・・容器部
11・・基板
12・・枠体
13・・蓋体
14・・凹部
２・・面状電極部
21・・第１電極
22・・第２電極
23・・第３電極
３・・球状電極
４・・粒状導体
５・・下面メタライズ層
６ａ・・第１メタライズ層
６ｂ・・第２メタライズ層
６ｃ・・第３メタライズ層
９・・振動センサ
ｓｐ１・・隙間
ｓｐ２・・絶縁空間
【図１】
0006553308.tif 000002
【図２】
0006553308.tif 000003
【図３】
0006553308.tif 000004
【図４】
0006553308.tif 000005
【図５】
0006553308.tif 000006
【図６】
0006553308.tif 000007
【図７】
0006553308.tif 000008
【図８】
0006553308.tif 000009
【図９】
0006553308.tif 000010
【図１０】
0006553308.tif 000011