(57)【要約】【課題】信頼性を向上することが可能なセンサ装置を提供すること。【解決手段】傾斜角センサ装置１は、積層方向の中央に位置する層（スリット層４）が下部電極層２と上部電極層３とにより両側から挟み込まれるように構成されるとともに、層の形成材料について積層方向に対称性が持たせられている。ここに、層の形成材料が同じであれば熱膨張係数も同じであるから、傾斜角センサ装置１にあっては、熱による膨張の度合について積層方向に対称性が持たせられていると言える。特に、このことは下部基板２１と上部基板３１との関係に限られる訳ではない。即ち、導体パターン２３と導体パターン３２との関係や導体パターン２２と導体パターン３３との関係についても同様に、層の形成材料（熱による膨張の度合）について積層方向に対称性が持たせられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の層が重ねられた積層構造を有するとともに、物理量を検出するセンサ装置において、
積層方向に対称性を持たせたことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ装置において、
熱による膨張の度合について積層方向に対称性を持たせたことを特徴とするセンサ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のセンサ装置において、
層の形成材料について積層方向に対称性を持たせたことを特徴とするセンサ装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のセンサ装置において、
物理量の検出に供される導体パターンを必須パターンと規定するとともに、その必須パターンに対して積層方向に沿って対称的な位置に必須パターンが存在しないとき、その位置に、物理量の検出に供されない導体パターンであるダミーパターンを形成することで積層方向に対称性を持たせたことを特徴とするセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量を検出するセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、傾斜角度を検出する傾斜角センサ装置に関する技術が開示されている。そして、この種の傾斜角センサ装置として、下部電極層と上部電極層とによりスリット層が挟み込まれた３層構造をなす静電容量式の傾斜角センサ装置が知られている。
【０００３】
例えば、図２に示すように、傾斜角センサ装置１０１は、シリコンよりなる下部電極層１０２と、ガラスエポキシ基板に銅箔よりなる上部電極１０３ａ，１０３ｂが設けられた上部電極層１０３とにより、スリット１０４ａが形成されたエポキシ樹脂よりなるスリット層１０４が挟み込まれた３層構造をなしている。
【０００４】
そして、スリット１０４ａの下側開口部が下部電極層１０２の上端部により閉塞されるとともに、スリット１０４ａの上側開口部が上部電極層１０３の下端部により閉塞されることにより、傾斜角センサ装置１０１には内部空間１０５が形成されている。そして、この内部空間１０５には、絶縁体よりなる液状の基剤に高い誘電率を有する微粒子が混入された静電容量媒体が、内部空間１０５の容積の約半分を占めるように注入されている。
【０００５】
そして、これにより、下部電極層１０２及び上部電極１０３ａ，１０３ｂが静電容量媒体に浸漬されることになり、その結果、下部電極層１０２と上部電極１０３ａとの間に静電容量媒体が挟まれてなる第１のコンデンサが構成されるとともに、下部電極層１０２と上部電極１０３ｂとの間に静電容量媒体が挟まれてなる第２のコンデンサが構成される。
【０００６】
ここで、傾斜角センサ装置１０１が水平状態に置かれているとき、第１のコンデンサの電気容量と第２のコンデンサの電気容量とが同一となっている。一方、傾斜角センサ装置１０１が傾斜状態に置かれているとき、第１のコンデンサの電気容量と第２のコンデンサの電気容量との間に差が生じるようになっている。そして、傾斜角センサ装置１０１は、このような電気容量の差を指標として傾斜角度を検出することができるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−１５６５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、傾斜角センサ装置１０１にあっては、下部電極層１０２の形成材料としてシリコンが用いられているとともに、上部電極層１０３の形成材料としてガラスエポキシ樹脂及び銅が用いられている。つまり、傾斜角センサ装置１０１にあっては、スリット層１０４を挟み込む下部電極層１０２と上部電極層１０３とに異種材料が用いられている。そして、これにより、下部電極層１０２と上部電極層１０３との両者間において熱膨張係数が互いに異なることになる。
【０００８】
このため、傾斜角センサ装置１０１の環境温度が変化して、例えば環境温度が上昇したとき、下部電極層１０２と上部電極層１０３とが互いに異なるレベルで膨張する。ここに、上部電極層１０３（ガラスエポキシ樹脂及び銅）の熱膨張係数は下部電極層１０２（シリコン）のそれよりも大きなものであるため、傾斜角センサ装置１０１の環境温度が上昇すると、図３に模式的に示すように、上部電極層１０３が下部電極層１０２よりも大きく伸長されるようにして傾斜角センサ装置１０１に反りが生じる。
【０００９】
そして、このように傾斜角センサ装置１０１に反りが生じると、内部空間１０５の容積が変化するとともに、各コンデンサの電気容量に影響が及んで、その結果、傾斜角度の検出精度が低下する虞がある。また、このような反りに起因して層間の接合面が剥離されるようなことも考えられ、このようなときにも上記と同様に傾斜角度の検出精度が低下する虞がある。つまり、傾斜角センサ装置１０１にあっては、信頼性の観点において改良の余地があった。
【００１０】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、信頼性を向上することが可能なセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の層が重ねられた積層構造を有するとともに、物理量を検出するセンサ装置において、積層方向に対称性を持たせたことをその要旨としている。
【００１２】
同構成によると、積層方向に対称性を持たせることで、センサ装置の置かれている環境が変化した際の変形量を、積層方向の一端側と他端側とにおいて互いに同様とすることが可能となる。つまり、センサ装置の置かれている環境が変化した際においてセンサ装置を反り難くすることが可能となる。このため、物理量を検出する際の検出精度の低下が抑制される。従って、信頼性を向上することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のセンサ装置において、熱による膨張の度合について積層方向に対称性を持たせたことをその要旨としている。
同構成によると、センサ装置は、熱による膨張の度合について積層方向に対称性が持たせられている。よって、センサ装置の環境温度が変化して、例えば環境温度が上昇し、それによってセンサ装置が膨張する際の変形量を、積層方向の一端側と他端側とにおいて互いに同様とすることが可能となる。つまり、センサ装置の環境温度が変化した際においてセンサ装置を反り難くすることが可能となる。このため、物理量を検出する際の検出精度の低下が抑制される。従って、信頼性を向上することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のセンサ装置において、層の形成材料について積層方向に対称性を持たせたことをその要旨としている。
同構成によると、積層方向の中央に位置する層を互いに同様の材料により両側から挟み込むようにした言わばサンドイッチ構造を採用することで、センサ装置を反り難くすることが可能となる。このため、物理量を検出する際の検出精度の低下が抑制される。従って、信頼性を向上することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のセンサ装置において、物理量の検出に供される導体パターンを必須パターンと規定するとともに、その必須パターンに対して積層方向に沿って対称的な位置に必須パターンが存在しないとき、その位置に、物理量の検出に供されない導体パターンであるダミーパターンを形成することで積層方向に対称性を持たせたことをその要旨としている。
【００１６】
同構成によると、必須パターンのみでは積層方向に対称性を持たせることができないようなとき、ダミーパターンを形成することで積層方向に対称性を持たせることができるようになる。そして、これにより、センサ装置を反り難くすることが可能となる。このため、物理量を検出する際の検出精度の低下が抑制される。従って、信頼性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
本発明によれば、信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を静電容量式の傾斜角センサ装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１（ａ）に示すように、傾斜角センサ装置１は、下部電極層２と上部電極層３とによりスリット層４が挟み込まれた３層構造をなしている。つまり、傾斜角センサ装置１は、複数の層が重ねられた積層構造を有している。
【００１９】
下部電極層２は、下部基板２１、その下部基板２１の下面に設けられる導体パターン２２、下部基板２１の上面に設けられる導体パターン２３を備えている。上部電極層３は、上部基板３１、その上部基板３１の下面に設けられる導体パターン３２、上部基板３１の上面に設けられる導体パターン３３を備えている。エポキシ樹脂よりなるスリット層４にはスリット４１が形成されている。
【００２０】
そして、スリット４１の下側開口部が下部電極層２の上端部により閉塞されるとともに、スリット４１の上側開口部が上部電極層３の下端部により閉塞されることにより、傾斜角センサ装置１には内部空間５が形成されている。そして、この内部空間５には、絶縁体よりなる液状の基剤に高い誘電率を有する微粒子が混入された静電容量媒体が、内部空間５の容積の約半分を占めるように注入されている。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、導体パターン２２は、下部基板２１の下面全体に亘って設けられた、いわゆるベタパターンである。図１（ｃ）に示すように、導体パターン２３は、下部基板２１の上面全体に亘って設けられたベタパターンである。
【００２２】
図１（ｄ）に示すように、導体パターン３２は、上部基板３１の下面中央部に対向配置されるとともに、それぞれ半割状をなす一対の導体パターン３２ａ，３２ｂ、それら導体パターン３２ａ，３２ｂを取り囲むように配置された導体パターン３２ｃを備えている。図１（ｅ）に示すように、導体パターン３３は、スルーホール３４を介して導体パターン３２ａ，３２ｂと電気的に接続された一対の導体パターン３３ａ，３３ｂ、導体パターン３３ａ，３３ｂに対して離間配置された一対の導体パターン３３ｃ，３３ｄ、導体パターン３２ｃに対して上下方向に沿って対向配置された導体パターン３３ｅを備えている。
【００２３】
ここで、内部空間５内に静電容量媒体が注入されていることにより、導体パターン２３及び導体パターン３２ａ，３２ｂが静電容量媒体に浸漬されることになる。そして、その結果、導体パターン２３（下部電極）と導体パターン３２ａ（上部電極）との間に静電容量媒体が挟まれてなる第１のコンデンサが構成されるとともに、導体パターン２３（下部電極）と導体パターン３２ｂ（上部電極）との間に静電容量媒体が挟まれてなる第２のコンデンサが構成される。
【００２４】
そして、傾斜角センサ装置１が水平状態に置かれているとき、第１のコンデンサの電気容量と第２のコンデンサの電気容量とが同一となっている。一方、傾斜角センサ装置１が傾斜状態に置かれているとき、第１のコンデンサの電気容量と第２のコンデンサの電気容量との間に差が生じるようになっている。そして、傾斜角センサ装置１は、このような電気容量の差を指標として傾斜角度を検出することができるようになっている。
【００２５】
次に、傾斜角センサ装置１の特徴点について説明する。
傾斜角センサ装置１は、積層方向の中央に位置する層（スリット層４）が下部電極層２と上部電極層３とにより両側から挟み込まれるように構成されるとともに、積層方向に対称性が持たせられている。
【００２６】
即ち、下部基板２１の形成材料としてガラスエポキシ樹脂が用いられるとともに、下部基板２１に対して積層方向に沿って対称的な位置に存在する上部基板３１の形成材料としても下部基板２１の形成材料と同じガラスエポキシ樹脂が用いられている。尚、下部基板２１の厚みは１ｍｍに設定されるとともに、上部基板３１の厚みも下部基板２１の厚みと同じ１ｍｍに設定されている。
【００２７】
また、導体パターン２３（下部電極）の形成材料として銅箔が用いられるとともに、導体パターン２３の一部に対して積層方向に沿って対称的な位置に存在する導体パターン３２ａ，３２ｂ（上部電極）の形成材料としても導体パターン２３の形成材料と同じ銅箔が用いられている。そして、導体パターン２３の残りの部分の略全体に対して積層方向に沿って対称的な位置に存在する導体パターン３２ｃの形成材料としても導体パターン２３の形成材料と同じ銅箔が用いられている。尚、導体パターン２３の厚みは５０μｍに設定されるとともに、導体パターン３２ａ，３２ｂ，３２ｃの厚みも導体パターン２３の厚みと同じ５０μｍに設定されている。
【００２８】
さらに、導体パターン２２の形成材料として銅箔が用いられるとともに、導体パターン２２の一部に対して積層方向に沿って対称的な位置に存在する導体パターン３３ａ，３３ｂ（電極パッド）の形成材料としても導体パターン２２の形成材料と同じ銅箔が用いられている。そして、導体パターン２２の別の一部に対して積層方向に沿って対称的な位置に存在する導体パターン３３ｃ，３３ｄの形成材料としても導体パターン２２の形成材料と同じ銅箔が用いられている。そして、導体パターン２２の残りの部分の略全体に対して積層方向に沿って対称的な位置に存在する導体パターン３３ｅの形成材料としても導体パターン２２の形成材料と同じ銅箔が用いられている。尚、導体パターン２２の厚みは５０μｍに設定されるとともに、導体パターン３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅの厚みも導体パターン２２の厚みと同じ５０μｍに設定されている。
【００２９】
以上のように本実施形態の傾斜角センサ装置１にあっては、層の形成材料について積層方向に対称性が持たせられている。ここに、層の形成材料が同じであれば熱膨張係数も同じであるから、傾斜角センサ装置１にあっては、熱による膨張の度合について積層方向に対称性が持たせられていると言える。特に、このことは下部基板２１と上部基板３１との関係に限られる訳ではない。即ち、導体パターン２３と導体パターン３２との関係や導体パターン２２と導体パターン３３との関係についても同様に、層の形成材料（熱による膨張の度合）について積層方向に対称性が持たせられている。
【００３０】
これを詳述するにあたり、傾斜角度の検出に供される導体パターンである導体パターン２３（下部電極）、導体パターン３２ａ，３２ｂ（上部電極）、導体パターン３３ａ，３３ｂ（電極パッド）を必須パターンと規定する。そして、これら必須パターンに対して積層方向に沿って対称的な位置に必須パターンが存在しないとき、その位置に、傾斜角度の検出に供されない導体パターンであるダミーパターンとして導体パターン３２ｃ，２２，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅが形成されることで積層方向に対称性が持たせられている。
【００３１】
以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
（１）積層方向に対称性を持たせることで、傾斜角センサ装置１の置かれている環境が変化した際の変形量を、積層方向の一端側と他端側とにおいて互いに同様とすることが可能となる。つまり、傾斜角センサ装置１の置かれている環境が変化した際において傾斜角センサ装置１を反り難くすることが可能となる。このため、傾斜角度を検出する際の検出精度の低下が抑制される。従って、信頼性を向上することができる。
【００３２】
（２）傾斜角センサ装置１は、熱による膨張の度合について積層方向に対称性が持たせられている。よって、傾斜角センサ装置１の環境温度が変化して、例えば環境温度が上昇し、それによって傾斜角センサ装置１が膨張する際の変形量を、積層方向の一端側と他端側とにおいて互いに同様とすることが可能となる。つまり、傾斜角センサ装置１の環境温度が変化した際において傾斜角センサ装置１を反り難くすることが可能となる。このため、傾斜角度を検出する際の検出精度の低下が抑制される。従って、信頼性を向上することができる。
【００３３】
（３）積層方向の中央に位置する層（スリット層４）を互いに同様の材料により両側から挟み込むようにした言わばサンドイッチ構造を採用することで、傾斜角センサ装置１を反り難くすることが可能となる。このため、傾斜角度を検出する際の検出精度の低下が抑制される。従って、信頼性を向上することができる。
【００３４】
（４）傾斜角センサ装置１にあっては、必須パターン（導体パターン２３，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ）のみでは積層方向に対称性を持たせることができない。このようなとき、傾斜角センサ装置１のようにダミーパターン（導体パターン３２ｃ，２２，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ）を形成することで積層方向に対称性を持たせることができるようになる。そして、これにより、傾斜角センサ装置１を反り難くすることが可能となる。このため、傾斜角度を検出する際の検出精度の低下が抑制される。従って、信頼性を向上することができる。
【００３５】
（５）下部基板２１や上部基板３１の厚みが１ｍｍというように比較的厚いものに設定されていることから、下部基板２１や上部基板３１自体に比較的高い剛性が得られる。従って、このことによっても傾斜角センサ装置１を反り難くすることができる。
【００３６】
（６）上記（５）のように高い剛性が得られることから、傾斜角センサ装置１に対して外力が付与されるような場合でも、それに耐えるだけの力（耐力）が存在する。従って、傾斜角センサ装置１の長寿命化に貢献できる。
【００３７】
（７）層の形成材料について積層方向に対称性を持たせてあるから、傾斜角センサ装置１の環境温度が変化して、例えば環境温度が下降し、それによって傾斜角センサ装置１が収縮する際の変形量を、積層方向の一端側と他端側とにおいて互いに同様とすることが可能となる。つまり、傾斜角センサ装置１の環境温度が変化した際において傾斜角センサ装置１を反り難くすることが可能となる。このため、傾斜角度を検出する際の検出精度の低下が抑制される。従って、信頼性を向上することができる。
【００３８】
尚、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・変形量が許容範囲内に収まるのであれば、ダミーパターン（導体パターン３２ｃ，２２，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ）は必須ではない。ただし、変形量が許容範囲内に収まるにしろ、ダミーパターンを設けた場合の方が変形量を低減できて好適であることは勿論である。
【００３９】
・変形量が許容範囲内に収まるのであれば、積層方向の中央に位置する層を、層の形成材料が異なれど熱膨張係数が似通った異種材料により両側から挟み込むように構成されていてもよい。尚、このような構成は、３層構造以外にも５層構造、７層構造等、積層方向の中央に位置する層を含めて奇数層構造をなすセンサ装置に適用できることは勿論のこと、積層方向の中央に位置する層を含めて偶数層構造をなすセンサ装置にも適用できる。
【００４０】
・熱による膨張とは逆に熱による収縮の度合について積層方向に対称性を持たせたセンサ装置に具体化してもよい。
・傾斜角度を検出する傾斜角センサ装置以外のセンサ装置に本発明を具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）本実施形態の傾斜角センサ装置の断面図、（ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）図１（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｅ）図１（ａ）のＤ−Ｄ断面図。
【図２】従来の傾斜角センサ装置の断面図。
【図３】従来の傾斜角センサ装置に反りが生じている様子を模式的に示す説明図。
【符号の説明】
【００４２】
１…傾斜角センサ装置（センサ装置）、２…下部電極層、３…上部電極層、４…スリット層、２３，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ…導体パターン（必須パターン）、２２，３２ｃ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ…導体パターン（ダミーパターン）。
【図１】
2008058099.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008058099.tif 000005