(57)【要約】【課題】本発明は傾斜検知装置に係り、超小型であって、高い信頼性を有し、しかも生産性良く製造可能である構造を実現することを課題とする。【解決手段】中央に凹部２１を有する第１のシリコン基板チップ２０と、中央に開口部３１を有しており、第１のシリコン基板チップ２０上に接着してある第２のシリコン基板チップ３０と、凹部２１に収まっている鉄製のボール６０とを有する。凹部２１は、単結晶シリコンウェハを異方性エッチングすることによって形成されたものであり、開口が正方形のすり鉢形状であり、底面２３は（１００）面であり、これを囲む周囲の４つの傾斜した側面２４，２５，２６，２７とは共に（１１１）面である。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球体が凹部から外に出たことを検知することによって傾斜したことを検知する傾斜検知装置において、
上記凹部を、その内面が格子面によって形成された構成としたことを特徴とする傾斜検知装置。
【請求項２】
請求項１の傾斜検知装置において、
上記凹部は、単結晶シリコンウェハを異方性エッチングすることによって形成したものである構成としたことを特徴とする傾斜検知装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の傾斜検知装置において、
上記球体は、液体金属の滴であることを特徴とする傾斜検知装置。
【請求項４】
球体が凹部から外に出たことを検知することによって傾斜したことを検知する傾斜検知装置において、
単結晶シリコンウェハチップを有し、
上記凹部は、単結晶シリコンウェハチップに異方性エッチングによって形成されたものであって、その内面が格子面である構成であり、
且つ、該凹部から外に出た球体を検知する手段を、上記単結晶シリコンウェハチップと一体に有する構成としたことを特徴とする傾斜検知装置。
【請求項５】
請求項４に記載の傾斜検知装置において、
上記単結晶シリコンウェハチップが複数枚重ねてあり、
上記凹部が階段状に複数形成してあり、
該階段状の凹部は、球体が凹部から外に出るときの傾斜検知装置の傾斜角度が、底の凹部が最小で、上側の凹部ほど大きくなるように形成してあり、
傾斜検知装置を傾斜させると、球体が底の凹部から外に出て、次の凹部に到ってここに支持され、該傾斜検知装置を更に傾斜させると、球体が上記凹部から外に出て、次の凹部に到ってここに支持される構成としたことを特徴とする傾斜検知装置。
【請求項６】
請求項４に記載の傾斜検知装置において、
上記単結晶シリコンウェハチップが複数枚重ねてあり、
上記凹部が上下に対向して形成してある構成としたことを特徴とする傾斜検知装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のうち何れか一項の傾斜検知装置において、
全体が樹脂封止されており、リード端子が突き出ている構成としたことを特徴とする傾斜検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は傾斜検知装置に係り、特に、球体が凹部から転がり出すことを利用した傾斜検知装置に関する。
【０００２】
傾斜検知装置は、携帯電話、ゲームのコントローラ、ロボット等の製品に組み込まれている。近年、これらの製品は小型化してきており、これに伴って傾斜検知装置も小型化が要求されている。
【０００３】
【従来の技術】
従来の傾斜検知装置は、機械加工した部品によって凹部が形成されおり、ここに球体が収まっている構成である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、合成樹脂の成形部品の一部に凹部が形成されおり、ここに球体が収まっている構成である（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２３２１１号公報（図３）
【特許文献１】
特開平１１−１６２３０６号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
機械加工した部品によって球体が収まる凹部を形成した構成では、傾斜検知装置を数ミリ角の大きさにまで小型化することは不可能である。
【０００７】
合成樹脂の成形部品の一部に球体が収まる凹部を有する構成では、精密金型を使用することによって、傾斜検知装置を上記の機械加工した部品を使用した構成に比べて小型化が可能である。しかし、傾斜検知装置の信頼性と製造コストに関して問題がある。
【０００８】
即ち、傾斜検知装置を小型化すると球体の大きさも微小になり、球体が直径が数ミリである場合には問題とならなかった凹部の内面の通常の粗さが球体が転がるときの障害となってくる。ここで、凹部の内面の粗さは精密金型の面によって決定されるものであり、精密金型の面の仕上げを良くすることによって凹部の内面の粗さが改善されるけれども、限度があり、場合によっては球体の転がりが円滑に行われず、傾斜してもそれが検知されないという虞れがあり、傾斜検知装置の信頼性に問題があった。精密金型の面の仕上げの程度を上げると精密金型の製造コストが高くなって、傾斜検知装置の製造コストが高くなってしまう。また、樹脂成形部品の取り扱いが面倒であり、この点でも生産性に問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題を解決した傾斜検知装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、球体が凹部から外に出たことを検知することによって傾斜したことを検知する傾斜検知装置において、
上記凹部を、その内面が格子面によって形成された構成としたものである。
【００１１】
格子面は鏡面であり、球体が小さいサイズであっても、球体が凹部から出る動きを妨害する粗い部分はなく、球体が凹部から出る動作が高い信頼性で行われるようになり、超小型であって、しかも高信頼性を有する傾斜検知装置が実現可能である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の傾斜検知装置において、
上記凹部は、単結晶シリコンウェハを異方性エッチングすることによって形成したものである構成としたことを特徴とする傾斜検知装置。
【００１３】
凹部の形成に異方性エッチングを利用することによって、多くの凹部が精度良く且つ生産性良く形成される。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の傾斜検知装置において、
上記球体は、液体金属の滴である構成としたものである。
【００１５】
液体金属の滴は、固体の球体に比べて動きがスムーズとなり、且つ、電気的接続も安定となる。
【００１６】
請求項４の発明は、球体が凹部から外に出たことを検知することによって傾斜したことを検知する傾斜検知装置において、
単結晶シリコンウェハチップを有し、
上記凹部は、単結晶シリコンウェハチップに異方性エッチングによって形成されたものであって、その内面が格子面である構成であり、
且つ、該凹部から外に出た球体を検知する手段を、上記単結晶シリコンウェハチップと一体に有する構成としたものである。
【００１７】
凹部の形成に異方性エッチングを利用することによって、且つ、外に出た球体を検知する手段を単結晶シリコンウェハチップと一体に有することによって、超小型であってしかも高信頼性を有する傾斜検知装置を、生産性良く製造することが可能となる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項４に記載の傾斜検知装置において、
上記単結晶シリコンウェハチップが複数枚重ねてあり、
上記凹部が階段状に複数形成してあり、
該階段状の凹部は、球体が凹部から外に出るときの傾斜検知装置の傾斜角度が、底の凹部が最小で、上側の凹部ほど大きくなるように形成してあり、
傾斜検知装置を傾斜させると、球体が底の凹部から外に出て、次の凹部に到ってここに支持され、該傾斜検知装置を更に傾斜させると、球体が上記凹部から外に出て、次の凹部に到ってここに支持される構成としたものである。
【００１９】
傾斜の角度の程度を検知することが可能となる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項４に記載の傾斜検知装置において、
上記単結晶シリコンウェハチップが複数枚重ねてあり、
上記凹部が上下に対向して形成してある構成としたものである。
【００２１】
逆さの向きでも使用が可能となり、使用できる範囲が拡大する。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項４乃至６のうち何れか一項の傾斜検知装置において、
全体が樹脂封止されており、リード端子が突き出ている構成としたものである。
【００２３】
一般のＬＳＩ部品と同様に取り扱うことが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
［第１実施例］
図１、図２及び図３は本発明の第１実施例の傾斜検知装置１０を示す。傾斜検知装置１０は、外観上はＬＳＩ部品と同じく樹脂パッケージであり、内部は、アイランド１１上に装置本体１２が搭載してあり、且つ、ワイヤ１３がワイヤボンディングされて張られており、アイランド１１、装置本体１２、及びワイヤ１３が樹脂部１４によって封止されており、リード端子１５が外部に突き出ている構成である。Ｘ１−Ｘ２、Ｙ１−Ｙ２は検知する傾斜の方向であり、第２のシリコン基板チップ３０の開口部３１の対角線の方向であり、直交している。傾斜検知装置１０は超小型であり、一般のＬＳＩ部品と同様に取り扱われてプリント基板上に実装されて使用される。
【００２５】
装置本体１２は、中央に第１の凹部２１を有する第１のシリコン基板チップ２０と、中央に開口部３１を有しており、第１のシリコン基板チップ２０上に接着してある第２のシリコン基板チップ３０と、この第２のシリコン基板チップ３０上に接着してあるガラス製のカバー５０と、凹部２１に収まっている例えば鉄製である金属製のボール６０とよりなる構成である。第１のシリコン基板チップ２０上に第２のシリコン基板チップ３０が接着されているものが、シリコン基板チップ積層体７０である。シリコン基板チップ積層体７０は、すり鉢形状の窪み７１を有する。窪み７１は、底の部分の第１の凹部２１と、この第１の凹部２１の上側の周囲に位置して第１の凹部２１よりひとまわり大きい第２の凹部７２とよりなる。第２の凹部７２は、第２のシリコン基板チップ３０の開口部３１と第１のシリコン基板チップ２０の上面２２のうち凹部２１の周囲の部分とによって形成されている。
【００２６】
第１のシリコン基板チップ２０は、後述するように単結晶シリコンウェハをダイシングして得た一つの個片であり、上面２２が格子面の一つである（１００）面である。凹部２１は後述するように異方性エッチングによって形成されたものであり、開口が正方形のすり鉢形状であり、底面２３と、これを囲む周囲の４つの傾斜した側面２４，２５，２６，２７とよりなる。底面２３は（１００）面である。側面２４，２５，２６，２７は共に格子面の一つである（１１１）面である。側面２４，２５，２６，２７の傾斜角θは５４．７度である。
【００２７】
この凹部２１内にボール６０が支持されて収まっており、傾斜検知装置１０が角度θを越えて傾斜されると、ボール６０が傾斜した方向の側面２４，２５，２６，２７を転がって凹部２１から外に転がり出す。ここで、底面２３及び側面２４，２５，２６，２７は共に格子面であり、鏡面であるため、ボール６０の転がりは極めてスムーズである。
【００２８】
第２のシリコン基板チップ３０は、上記の第１のシリコン基板チップ２０と同じく単結晶シリコンウェハをダイシングして得た一つの個片であり、上面３２が（１００）面である。開口部３１は後述するように異方性エッチングによって形成されたものであり、正方形であり、上記の凹部２１より大きく、周囲の４つの傾斜した側面３３，３４，３５，３６を有する。側面３３，３４，３５，３６は共に（１１１）面である。
【００２９】
開口部３１の４つのコーナ部３７〜４０の夫々には、一対の電極パターンよりなる電極パターン対４１〜４４が形成してある。電極パターン対４１は、側面３３上の電極パターン４１ａと側面３４上の電極パターン４１ｂとよりなる。各コーナ部３７〜４０は転がり出たボール６０が落ち着く場所であり、電極パターン４１ａと電極パターン４１ｂとはコーナ部３７に落ち着いたボール６０が接触する程度に狭く離れて配置してある。他の電極パターン対４２，４３、４４も、同じく、隣り合う側面３３〜３６に形成してあり接近して配置してある電極パターン４２ａ、４２ｂ、電極パターン４３ａ、４３ｂ、電極パターン４４ａ、４４ｂよりなる。各電極パターン４１ａ〜４４ｂは、上面３２にまで到っている。電極パターン４１ａ〜４４ｂは第２の凹部７２の周側面に形成されており、シリコン基板チップ積層体７０と一体である。
【００３０】
電極パターン対４１とボール６０とが図６中の、スイッチＳＷＸ１を構成する。同様に、電極パターン対４２とボール６０とがスイッチＳＷＹ２を、電極パターン対４３とボール６０とがスイッチＳＷＸ２を、電極パターン対４３とボール６０とがスイッチＳＷＹ１を構成する。
【００３１】
第２のシリコン基板チップ３０は、開口部３１が凹部２１を囲むように配置されて第１のシリコン基板チップ２０上に接着してある。
【００３２】
カバー５０は、第２のシリコン基板チップ３０上に接着してあり開口部３１を覆っている。
【００３３】
第１のシリコン基板チップ２０の凹部２１と第２のシリコン基板チップ３０の開口部３１とカバー５０とによって、すり鉢形状の密閉した空間５５が形成される。
【００３４】
ボール６０は、この空間５５内に設けてあり、第１の凹部２１内の位置とこの凹部２１から出た第２の凹部７２内の位置との間で転がり移動が自由である。傾斜検知装置１０が水平の状態にあるときには、ボール６０は第１の凹部２１に嵌合してここに収まっており、傾斜検知装置１０が所定角度以上に傾斜されると、は第１の凹部２１から転がり出す。
【００３５】
リード端子１５は各電極パターン４２ａ等に対応して配置してあり、ワイヤ１３は、図３に示すように、各電極パターン４２ａ等と対応するリード端子１５とにボンディングされて張られている。
【００３６】
樹脂部１４は、装置本体１２を封止し且つ張られているワイヤ１３を保護すると共に各リード端子１５を固定する。
【００３７】
上記構成の傾斜検知装置１０は、図６に示すように、ＭＣＵ（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｅｒ　ｕｎｉｔ）８０と接続されている。ＭＣＵ８０はクロック発生回路８２からのクロックによって動作する。また、傾斜検知装置１０には電圧Ｖｃｃが加えられている。
【００３８】
傾斜検知装置１０はそのＸ−Ｙ軸を、例えばゲームのコントローラにコントローラのＸ−Ｙ軸に一致させて実装される。コントローラが操作されて、傾斜検知装置１０の例えばそのＸ１方向側が下方に所定角度以上に傾斜されると、図７に示すようにボール６０が第１の凹部２１から第２の凹部７２に転がり出して、図３に二点鎖線でもって併せて示すように、コーナ部３７に到ってここに落ち着く。ボール６０は、電極パターン４１ａと電極パターン４１ｂとに接触して、電極パターン４１ａと電極パターン４１ｂとの間がボール６０によって短絡され、図６中スイッチＳＷＸ１が閉成される。ＭＣＵ８０は傾斜検知装置１０がＸ１方向に傾斜された旨の信号を発生して、これが出力端子８３より出力される。コントローラが水平の姿勢とされると、ボール６０は転がって第１の凹部２１内に戻され、スイッチＳＷＸ１は開成される。
【００３９】
同様に傾斜検知装置１０がＸ２、Ｙ２，Ｙ１方向に所定角度以上に傾斜されると、ボール６０は凹部２１から転がり出して、コーナ部３９，３８，４０に到ってここに落ち着き、電極パターン対４３，４２，４４が短絡され、図６中スイッチＳＷＸ２、ＳＷＹ２，ＳＷＹ１が閉成され、ＭＣＵ８０によってその旨の信号が形成されて端子８３より出力される。コントローラが水平の姿勢とされると、ボール６０は転がって凹部２１内に戻され、ＳＷＸ２、ＳＷＹ２，ＳＷＹ１は開成される。
【００４０】
ここで、ボール６０が転がる面である底面２３、側面２４等、上面２２が，共に単結晶シリコンウェハの格子面であって鏡面であるので、ボール６０は引っ掛ることなく、ボール６０の転がりは円滑になされる。
【００４１】
次に、上記傾斜検知装置１０の製造方法について、図８及び図９を参照して説明する。
【００４２】
傾斜検知装置１０は、図８（Ａ）に示す凹部形成済み第１のシリコン基板２０Ａと図８（Ｂ）に示す開口部・電極パターン形成済み第２のシリコン基板３０Ａとを製造し、図８（Ｃ）に示すように凹部形成済み第１のシリコン基板２０Ａ上に開口部・電極パターン形成済み第２のシリコン基板３０Ａを位置を合わせて接着してシリコン基板積層体９０を形成し、このシリコン基板積層体９０をダイシングして個片に分けて図８（Ｄ）に示すシリコン基板チップ積層体７０を形成し、このシリコン基板チップ積層体７０を図８（Ｅ）に示すリードフレーム１００のアイランド１１上に図９（Ａ）に示すように接着し、図９（Ｂ）に示すようにボール６０を窪み７２内に入れ、図９（Ｃ）に示すようにカバー５０を接着し、図９（Ｄ）に示すようにワイヤボンディングしてワイヤ１３を張り、図９（Ｅ）に示すように全体をモールドして樹脂封止し、最後に、図８（Ｆ）に示すようにプレス機によってリードフレーム１００を図８（Ｅ）中の線１１１に沿って切断すると共にリードを曲げてフォーミングして完成する。
【００４３】
ここで、図８（Ａ）に示す凹部形成済み第１のシリコン基板２０Ａは、以下のようにして製造する。面方位（１００）面の単結晶シリコンウェハを用い、その表面にチッ化シリコン膜を形成し、このチッ化シリコン膜に４辺が単結晶シリコンウェハの結晶方位（１１０）に一致する正方形の窓を開け、これをエッチングマスクにして、これを例えばＫＯＨ溶液等のエッチング液によってエッチングする。これによって、異方性エッチングがなされ、開口が正方形のすり鉢形状の多数の凹部２１がマトリクス状に並んで一括して形成される。
【００４４】
図８（Ｂ）に示す開口部・電極パターン形成済み第２のシリコン基板３０Ａは、開口部形成工程及び電極パターン形成工程を経て製造する。
【００４５】
開口部形成工程においては、上記と同様に、面方位（１００）面の単結晶シリコンウェハを用い、その表面にチッ化シリコン膜を形成し、このチッ化シリコン膜に４辺が単結晶シリコンウェハの結晶方位（１１０）に一致する正方形の窓を開け、これをエッチングマスクにして、これを例えばＫＯＨ溶液等のエッチング液によってエッチングする。これによって、異方性エッチングがなされる。異方性エッチングをシリコンウェハの裏面に到るまで行い、多数の開口部３１がマトリクス状に並んで一括して形成される。
【００４６】
電極パターン形成工程は、第１の方法或いは第２の方法で行う。第１の方法は蒸着を利用したものであり、第２の方法はフォトリソグラフィ技術を利用したものである。
【００４７】
図１０は第１の方法を説明する図である。
【００４８】
薄い金属板製であり、開口部３１の傾斜した側面３３〜３６に対応した形状であり、形成する電極パターンに対応したスリットを有するマスクを準備し、このマスクを開口部形成済みシリコンウェハ上に重ねてセットする。
【００４９】
次いで、金属を蒸着する。これによって、側面３３〜３６のうち上記のスリットに対応する部分に金属膜が形成される。
【００５０】
最後に、マスクを剥離する。
【００５１】
図１１は第２の方法を説明する図である。
【００５２】
まず、開口部形成済みシリコンウェハの全面に金属を蒸着して金属膜を形成する。
【００５３】
次いで、全面にレジストを塗布してレジスト膜を形成する。
【００５４】
次いで、電極パターンに対応したスリットを有するマスクをセットして露光する。
【００５５】
次いで、現像を行って、露光された場所のレジスト膜を残し、露光されない場所のレジスト膜を除去する。
【００５６】
次いで、エッチングを行って露出している金属膜を除去する。
【００５７】
最後に、レジスト膜を剥離する。
【００５８】
なお、上記傾斜検知装置１０の変形例として、電極パターン対が第１のシリコン基板チップ２０の上面２２に形成してあって、第２のシリコン基板チップ３０を有しない構造とすることも可能である。
【００５９】
また、第１の凹部２１の深さを浅くしてボール６０の上側の大半が第１の凹部２１より上方に突き出るようにすることによって、ボール６０が第１の凹部２１から転がり出すときの傾斜検知装置１０の傾斜角度を、第１の凹部２１の傾斜した側面２４〜２７の角度とは関連の無い角度とすることが出来る。
【００６０】
［第２実施例］
図１２は本発明の第２実施例の傾斜検知装置１０Ａを示す。この傾斜検知装置１０Ａは、鉄製のボール６０に代えて、水銀滴１１０を有する構成である。水銀滴１１０は表面張力によってボール状となっており、第１の凹部２１内に収まっている。
【００６１】
傾斜検知装置１０Ａが傾斜されると、水銀滴１１０が凹部２１の外に流れ出て、第２の凹部７２内に流れ込んで、電極パターン対に接触してこれを短絡させ、これによって、傾斜検知装置１０Ａが傾斜されたことが検知される。
【００６２】
水銀滴１１０は、鉄製のボール６０に比べて、電極パターン対との電気的接続が確実であり、傾斜検知装置１０Ａは前記の傾斜検知装置１０に比べて傾斜検知の信頼性が高い。
【００６３】
［第３実施例］
図１３は本発明の第３実施例の傾斜検知装置１０Ｂを示す。この傾斜検知装置１０Ｂは、図１の傾斜検知装置１０とは、装置本体が相違する。装置本体１２Ｂは、シリコン基板チップ積層体７０Ｂを有する。シリコン基板チップ積層体７０Ｂは、図１４に併せて示すように、中央に第１の凹部２１Ｂを有する第１のシリコン基板チップ２０Ｂと、中央に開口部３１を有しており、第１のシリコン基板チップ２０Ｂ上に接着してある第２のシリコン基板チップ３０と、中央に開口部１２１を有しており、第２のシリコン基板チップ３０上に接着してある第３のシリコン基板チップ１２０とよりなる。シリコン基板チップ積層体７０Ｂは、窪み７１Ｂを有する。
【００６４】
窪み７１Ｂは、第１の凹部２１Ｂと、第２の凹部７２と、第３の凹部７３とよりなる。第１の凹部２１Ｂは、中央に位置して一番深い位置にあり、深さはａ１である。第２の凹部７２は、開口部３１によって形成されているものであり、第１の凹部２１Ｂの上側の周囲に位置して第１の凹部２１Ｂよりひとまわり大きく、深さはａ２である。第３の凹部７３は、開口部１２１によって形成されているものであり、第２の凹部７２の上側の周囲に位置して第２の凹部７２よりひとまわり大きい。深さａ１と深さａ２とは、ａ１＜ａ２の関係にある。深さａ１とボール６０の直径ｄとは、ａ１＜ｄ及びａ１≒ｄ／２の関係にあり、ボール６０が第１の凹部２１Ｂに嵌合した状態では、ボール６０の上半分が第１の凹部２１Ｂから上方に突き出ている。
【００６５】
第１の凹部２１Ｂは、ボール６０が第１の凹部２１Ｂからその外に出るときの傾斜検知装置１０Ｂの傾斜角度がα１となるように定めてある。第２の凹部７２は、ボール６０が第２の凹部７２からその外に出るときの傾斜検知装置１０Ｂの傾斜角度が上記の角度α１より大きい角度α２となるように定めてある。
【００６６】
第２の凹部７２の場合と同様に、第３の凹部７３の４つのコーナ部の夫々にも電極パターン対１３２が形成してある。
【００６７】
傾斜検知装置１０Ｂが傾斜された場合に、傾斜検知装置１０Ｂが角度α１傾斜された段階で、図１５（Ａ）に示すように、ボール６０が第１の凹部２１Ｂから転がり出して、第２の凹部７２に到り、ここに支持されて、電極パターン対４１を短絡させ、角度α１傾斜された旨の信号が取り出される。
【００６８】
傾斜検知装置１０Ｂが更に傾斜されて角度α２傾斜された段階で、図１５（Ｂ）に示すように、ボール６０が第２の凹部７２から転がり出して、第３の凹部７２に到り、ここに支持されて、電極パターン対１３２を短絡させ、角度α２傾斜された旨の信号が取り出される。
【００６９】
［第４実施例］
図１６は本発明の第４実施例の傾斜検知装置１０Ｃを示す。この傾斜検知装置１０Ｃは、図１及び図２に示す２つのシリコン基板チップ積層体７０−１、７０−２が、その窪み７１−１、７１−２が対向する位置関係で突き合わされて接着してある構成であり、通常の窪み７１−１と、上方向（Ｚ１方向）に深い窪み７１−２とを対向して有する。
【００７０】
この傾斜検知装置１０Ｃは、図１６に示す姿勢の他に、上下反転された図１７に示す姿勢でも使用可能である。１４０はプリント基板である。図１７に示す姿勢においては、ボール６０は窪み７１−２内で転がり移動する。
【００７１】
［第５実施例］
図１８は本発明の第５実施例の傾斜検知装置１０Ｄを示す。この傾斜検知装置１０Ｄは、磁界変動を検知することによって傾斜されたことを検知する構成である。
【００７２】
傾斜検知装置１０Ｄは、リードフレームのアイランド１１上に装置本体１２Ｄが搭載してあり、アイランド１１Ｄの下面に板状の永久磁石２００が接着してあり、且つ、ワイヤ１３がワイヤボンディングされて張られており、アイランド１１Ｄ、装置本体１２Ｄ、永久磁石２００、及びワイヤ１３が樹脂部１４によって封止されている構成である。アイランド１１Ｄは非磁性の金属製である。永久磁石２００は、厚さ方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に着磁されている。
【００７３】
装置本体１２Ｄはシリコン基板チップ積層体７０Ｄを有する。図１９に併せて示すように、シリコン基板チップ積層体７０Ｄは、第１のシリコン基板チップ２０Ｄ上に第２のシリコン基板チップ３０Ｄが接着されている構成である。第１のシリコン基板チップ２０Ｄは、上面２２のうち第１の凹部２１の周囲の部分に、磁気センサ２１０Ｘ１、２１０Ｘ２、２１０Ｙ２等が設けてある。第２のシリコン基板チップ３０Ｄは電極パターンを有しない。磁気センサ２１０Ｘ１、２１０Ｘ２、２１０Ｙ２等は、第２の凹部７２の４つのコーナ部２１１に設けてある。
【００７４】
図２０（Ａ）に示すように、永久磁石２００が発生する磁力線２０１は、アイランド１１Ｄ及び第１のシリコン基板チップ２０Ｄ、第２のシリコン基板チップ３０Ｄを通過して、各磁気センサ２１０Ｘ１、２１０Ｘ２等に到っている。ボール６０が第１の凹部２１内に位置している状態では、磁力線２０１の分布は図２０（Ａ）に示すに示す状態であり、各磁気センサ２１０Ｘ１、２１０Ｘ２等に作用している磁界の強さは等しい。
【００７５】
傾斜検知装置１０Ｄが傾斜されてボール６０が第１の凹部２１から第２の凹部７２に転がり出すと、ボール６０の移動と共に磁力線２０１の密度の高い部分が移動して、磁力線２０１の分布は図２０（Ｂ）に示す状態となり、ボール６０とが近づいた磁気センサ２１０Ｘ１に作用する磁界が強くなり、ボール６０が離れた磁気センサ２１０Ｘ２に作用する磁界は弱くなって、各磁気センサ２１０Ｘ１、２１０Ｘ２等に作用する磁界が変動し、この磁界の変動に基いて、傾斜検知装置１０Ｄが傾斜された方向が検知される。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明は、凹部が、その内面が鏡面である格子面である構成としたものであるため、球体が小さいサイズであっても、球体が凹部から出る動きを妨害する粗い部分はなく、球体が凹部から出る動作が高い信頼性で行われるようになり、超小型であって、しかも高い信頼性を有する傾斜検知装置を実現することが出来る。
【００７７】
請求項２の発明は、凹部は、単結晶シリコンウェハを異方性エッチングすることによって形成されたものであるため、精度の良い凹部を能率よく形成することが出来、よって、傾斜検知装置を生産性良く製造することが出来る。
【００７８】
請求項３の発明は、球体が液体金属の滴である構成であるため、固体の球体に比べて、動きがスムーズで且つ電気的接触も良好となり、更に高い信頼性を実現出来る。
【００７９】
請求項４の発明は、単結晶シリコンウェハチップを有し、凹部は単結晶シリコンウェハチップに異方性エッチングによって形成されたものであって、その内面が格子面である構成であり、且つ、凹部から外に出た球体を検知する手段を、単結晶シリコンウェハチップと一体に有する構成としたものであるため、超小型であって、しかも高い信頼性を有し、更には生産性良く製造することができる傾斜検知装置を実現することが出来る。
【００８０】
請求項５の発明は、階段状の凹部を、球体が凹部から外に出るときの傾斜検知装置の傾斜角度が、底の凹部が最小で、上側の凹部ほど大きくなるように形成してあり、傾斜検知装置を傾斜させると、球体が底の凹部から外に出て、次の凹部に到ってここに支持され、該傾斜検知装置を更に傾斜させると、球体が上記凹部から外に出て、次の凹部に到ってここに支持される構成としたものであるため、傾斜の角度の程度を検知することが出来る。
【００８１】
請求項６の発明は、単結晶シリコンウェハチップが複数枚重ねてあり、凹部が上下に対向して形成してある構成であるため、逆さの向きでも使用することが出来、使用できる範囲を拡大することが出来る。
【００８２】
請求項７の発明は、全体が樹脂封止されており、リード端子が突き出ている構成としたものであるため、一般のＬＩＳ部品と同様に取り扱うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例になる傾斜検知装置の断面図である。
【図２】図１の傾斜検知装置の分解斜視図である。
【図３】図１中、装置本体の部分を示す図である。
【図４】第１のシリコン基板チップを示す図である。
【図５】第２のシリコン基板チップを示す図である。
【図６】傾斜検知装置を傾斜検知回路と併せて示す図である。
【図７】傾斜検知装置が傾斜を検知したときの状態を示す図である。
【図８】図１乃至図３に示す傾斜検知装置の製造方法を示す図である。
【図９】図８に続く製造工程を示す図である。
【図１０】電極パターンを形成する第１の方法を説明するための図である。
【図１１】電極パターンを形成する第２の方法を説明するための図である。
【図１２】本発明の第２実施例になる傾斜検知装置の断面図である。
【図１３】本発明の第３実施例になる傾斜検知装置の断面図である。
【図１４】図１３中のシリコン基板チップ積層体を示す図である。
【図１５】図１３の傾斜検知装置の動作を説明するための図である。
【図１６】本発明の第４実施例になる傾斜検知装置の断面図である。
【図１７】図１６の傾斜検知装置の別の使用態様を示す図である。
【図１８】本発明の第５実施例になる傾斜検知装置の断面図である。
【図１９】図１８中、装置本体の部分を示す図である。
【図２０】図１８の傾斜検知装置の傾斜を検知する動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ〜１０Ｄ　傾斜検知装置
１１　アイランド
１２、１２Ｄ　装置本体
１３　ワイヤ
１４　樹脂部
１５　リード端子
２０、２０Ｂ、２０Ｄ　第１のシリコン基板チップ
２１、２１Ｂ　第１の凹部
２２　上面
２３　底面
２４〜２７　傾斜した側面
３０、３０Ｄ　第２のシリコン基板チップ
３１　開口部
３２　上面
３３〜３６　傾斜した側面
３７〜４０　コーナ部
４１〜４４　電極パターン対
４１ａ〜４４ｂ　電極パターン
５０　カバー
５５　空間
６０　ボール
７０、７０Ｂ、７０−１、７０−２　シリコン基板チップ積層体
７１、７１Ｂ、７１−１、７１−２　窪み
７２　第２の凹部
７３　第３の凹部
１１０　水銀滴
１２０　第３のシリコン基板チップ
１２１　開口部
２００　板状の永久磁石
２０１　磁力線
２１０Ｘ１、２１０Ｘ２、２１０Ｙ２　磁気センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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