(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に開口する空洞部を有するケース本体と該空洞部の開口を気密に封止する蓋体とからなるケースと、前記空洞部の周壁面に等開隔に隣り合って配設された少なくとも４つ以上の導電性被膜からなる電極と、該空洞部の底面上に設けられた１つの導電性被膜からなる平面的な電極と、該空洞部内に移動自在に収納され、いずれか２つの前記電極又は相隣り合う前記電極のうちのいずれか１つと前記平面的電極とに接触して電気的接点とする導電性球体とを具備し、前記ケースが傾斜、振動すると、それに伴って該導電性球体が移動し、その移動によりオン・オフ動作を行わせるようにした小型傾斜・振動センサであって、前記ケース本体と前記蓋体とをそれぞれガスバリア性及び耐熱性に優れた非導電性材料で形成したこと、及び、前記空洞部から前記球体の搖動によるオン・オフ動作に悪影響を及ぼす水分及び微細なほこり等の粒子状の不純物を除去するとともに、前記空洞部内を真空にしたことを特徴とする小型傾斜・振動センサ。
【請求項２】
上面に開口する空洞部を有するケース本体と該空洞部の開口を気密に封止する蓋体とからなるケースと、前記空洞部の周壁面に等間隔に隣り合って配設された少なくとも４つ以上の導電性被膜からなる電極と、該空洞部の底面上に設けられた１つの導電性被膜からなる平面的な電極と、該空洞部内に移動自在に収納され、相隣り合ういずれか２つの前記電極又は前記電極のうちのいずれか１つと前記平面的電極とに接触して電気的接点とする導電性球体とを具備し、前記ケースが傾斜、振動すると、それに伴って該導電性球体が移動し、その移動によりオン・オフ動作を行わせるようにした小型傾斜・振動センサであって、前記ケース本体と前記蓋体とをそれぞれガスバリア性及び耐熱性に優れた非導電性材料で形成したこと、及び、前記空洞部内に電気絶縁性に優れた気体を所定の真空度以上に減圧して封入したことを特徴とする小型傾斜・振動センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の小型傾斜・振動センサにおいて、前記ケース本体は前記非導電性材料で成形加工された矩形シートを複数枚上下に気密に接合してなる積層構造体であることを特徴とする小型傾斜・振動センサ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の小型傾斜・振動センサにおいて、前記ケース本体は前記非導電性材料で一体に成形された直方体であることを特徴とする小型傾斜・振動センサ。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の小型傾斜・振動センサにおいて、前記空洞部が横断面ほぼ正方形の角穴として形成されていて、その四周壁面それぞれに各独立の電極を構成する導電性被膜が１つづつ形成されていることを特徴とする小型傾斜・振動センサ。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の小型傾斜・振動センサにおいて、前記非導電性材料がファインセラミックス、ガラス又はそれらの混合体であることを特徴とする小型傾斜・振動センサ。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の小型傾斜・振動センサにおいて、前記ケース本体底部の下面側に前記各電極にそれぞれ電気的に接続された導電性被膜からなるフラットな接続端子部がそれぞれ設けられていることを特徴とする小型傾斜・振動センサ。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の小型傾斜・振動センサにおいて、前記ケース本体と前記蓋体とは封着用ガラスを用いて相互に接合されていることを特徴とする小型傾斜・振動センサ。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の小型傾斜・振動センサにおいて、前記導電性被膜は、薄膜印刷、コーティング、真空蒸着、スパッタリング、イオンブレーティング等の成膜技術を用いて薄い膜として形成されていることを特徴とする小型傾斜・振動センサ。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の小型傾斜・振動センサにおいて、その外形寸法が２．５ｍｍ×２．５ｍｍ×２．０ｍｍ〜１．５ｍｍ×１．５ｍｍ×１．０ｍｍであることを特徴とする小型傾斜・振動センサ。
【請求項１１】
上面に開口し、かつ内部に複数の導電性被膜からなる電極を配設した空洞部を有するとともに、底部の下面側にこれらの電極にそれぞれ電気的に接続された複数の導電性被膜からなるフラットな接続端子部を設けたケース本体をガスバリア性及び耐熱性に優れた非導電性シートに碁盤の目のように多数縦横に連設する工程と、前記電極と接離し得る導電性球体をそれらケース本体の空洞部内に移動可能に収納する工程と、各空洞部の上面開口部を気密に封止する蓋体を構成するガスバリア性及び耐熱性に優れた非導電性カバーシートにより多数のケース本体を連設した前記非導電性シートの上面側を気密に封止する工程と、その際に各ケース本体の空洞部から前記球体の移動によるオン・オフ動作に悪影響を及ぼす水分及び微細なほこり等の粒子状の不純物を除去するとともに、該空洞部内を真空にする工程と、前記カバーシート上に表示した縦横のダイシングラインに沿って該カバーシート及び前記シートを順次切断して組立体としての個々のセンサを得る工程とからなっていることを特徴とする小型傾斜・振動センサの製造方法。
【請求項１２】
請求の範囲１１に記載のものにおいて、前記ケース本体及び蓋体をそれぞれ構成するシート及びカバーシートがセラミックス、ガラス又はそれらの混合体からなるものであること、及び、該ケース本体を構成するシートがそれらの材料で成形加工された矩形シートを複数枚上下に気密に接合してなる積層構造体であることを特徴とする小型傾斜・振動センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非導電性ケースの内部に複数の電極を配設するとともに、導電性球体を移動自在に収納し、該ケースの傾斜時や振動時における該球体の移動変位によりオン・オフ動作を行わせ、これにより傾斜や振動等を検出し得るようにした傾斜・振動センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のセンサは、今日では、有害物質である水銀を可動電極として使用した水銀式センサに代わって、家電製品、電子機器その他各種の製品、機器等に組み込んでそれら製品、機器等の傾斜ないし振動を検出するために広く使用されているが、近時、その使用対象機器の小型化の推進や、デジタルカメラ、携帯電話等の小型ハイテク電子機器への搭載需要の劇的増大等に伴って、その小型化、高性能化、高信頼性化等の市場要求が一段と強くなってきている。
この種の傾斜・振動センサとしては、複数の細長い金属リードフレームをセンサケースの外側へ突出させたタイプのものが、例えば、特開平１０−１２１０７号公報、特開平１１−１９５３５９号公報等に示されているように、従来より多用されてきた。
しかし乍ら、このような金属リードフレーム付きの傾斜・振動センサにあっては、一般に、そのケースの空洞部に複数個の金属電極板を配設するとともに、前記金属リードフレームを該ケースに固定するための複数個の金具等の取付具を必要とするところから、センサ全体の外形寸法を大幅に小型化することが困難であるため、小型電子部品の高密度実装技術としての表面実装技術（ＳＭＴ）を用いてするプリント基板への自動半田実装が不可能であった。それ故、この種のタイプのものにあっては、プリント基板への実装は、プリント基板に複数のリードスルー穴を設け、それらのスルー穴に前記金属リードフレームをそれぞれ挿入してするいわゆるリードスルー実装方式に頼らざるを得なかった。
そこで、傾斜・振動センサの小型化を図るためには、センサケースを小型化することが必要であることから、そのケース本体及び／又は蓋体を比較的耐熱性の高い熱可塑性合成樹脂を用いて可及的に小型に成形加工すると共に、表面実装技術を用いてプリント基板上に直接半田付けすることが可能な接続端子をセンサケースに突設したタイプの小型センサであって、センサケースの外形寸法を３ｍｍ角前後としたものが提案されるに至っている。
【発明の開示】
【０００３】
しかし乍ら、携帯電話等の小型ハイテク電子機器への搭載需要の増大に応えるべくセンサの小型化をさらに押し進めるためには、センサケースを構成するケース本体及び／又は蓋体の肉厚を従来のものより一層薄くするとともに、センサケースの小型化に対応してその内部、すなわち空洞部に収納される可動電極としての導電性球体の球径をもより一層小さくすることが要求される。そして、このようにしてセンサを大幅に小型化したとしても、それによってセンサの性能ないし動作感度や、耐久性、信頼性等が損なわれるようであってはならない。そのためには、センサの小型化に伴って生じる次に述べる如き課題が克服されなければならない。
先ず第１に、センサケースの空洞部への湿気を含んだ空気の浸入を許すと、湿気の粘性の影響を受け易くなり、可動電極としての導電性球体の動きが緩慢となるばかりでなく、空洞部内に配設された固定電極や該球体の表面に付着した水分の粘性の影響を受けやすくなり、該球体の動きにヒステリシスを持つようになるため、センサの動作感度が鈍くなる。この現象は、空洞部内に微細なほこり等の粒子状の不純物が存在する場合には一層増大する。第２に、ＳＭＴを用いた表面実装作業でのリフロー工程においては、加熱によりプリント基板にスクリーン印刷された半田ペースト中に含まれているバインダーとしてのフラックスが蒸発するが、その蒸気ないし揮発分中には塩素その他の前記電極及び球体を腐食させるような有害な気体が含まれているため、そのような気体のセンサ空洞部への浸入を許すと、そのような有害な気体の酸化作用ないし浸食作用により電極及び球体の表面が腐食され、センサの動作感度を鈍らせるばかりでなく、その耐用寿命を短くしてしまう。第３に、センサケースの空洞部内の温度が上昇すると、該空洞部内にある気体の温度が上昇するため、小型化によりセンサケースの肉厚が薄くなることと相俟って、その圧力によりセンサケースが破壊される危険が生じやすくなる。第４に、小型化に伴って前記電極と前記球体との間の距離が減少するが、この距離の減少は電気的な絶縁距離の減少となるため、電極等に水分や不純物等が付着すると、絶縁抵抗を著しく減少させ、電極を損傷させるアーク放電を発生させやすくし、センサの耐久性や性能に悪影響を及ぼす。第５に、センサケースの空洞部の容積が著しく小さくなるため、その内部に銅板等の導電性金属板で作られる通有の電極板を配設することは著しく困難となる。第６に、金属ボールである導電性球体が絶縁体からなるセンサケースの内壁面部分との摩擦接触によって発生する静電気を帯電すると、その引力ないし反発力により該球体の動作が不規則となる場合がある。
本発明は、センサケースの大幅な小型化に伴って発生する上記の如き諸問題を解決することによって、性能ないし動作感度が高く、しかも耐久性及び高い信頼性のある小型傾斜・振動センサをとその製造方法を提供することをその主たる目的とするものである。
本発明の他の目的は、量産可能で廉価に提供できるとともに、傾斜ないし振動等の検出を多方向的に行うことができるようにした小型傾斜・振動センサとその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る小型傾斜・振動センサは、上面に開口する空洞部を有するケース本体と該空洞部の開口を気密に封止する蓋体とからなるケースと、前記空洞部の周壁面に等間隔に隣り合って配設された少なくとも４つ以上の導電性被膜からなる電極と、該空洞部の底面上に設けられた１つの導電性被膜からなる平面的な電極と、該空洞部内に移動自在に収納され、相隣り合ういずれか２つの前記電極又は前記電極のうちのいずれか１つと前記平面的電極とに接触して電気的接点とする導電性球体とを具備し、前記ケースが傾斜、振動すると、それに伴って該導電性球体が移動し、その移動によりオン・オフ動作を行わせるようにした小型傾斜・振動センサであって、前記ケース本体と前記蓋体とをそれぞれガスバリア性及び耐熱性に優れた非導電性材料で形成したこと、及び、前記空洞部から前記球体の移動によるオン・オフ動作に悪影響を及ぼす水分及び微細なほこり等のの不純物を除去するとともに、前記空洞部内を真空にしたことを特徴とするものである。
また、本発明に係る小型傾斜・振動センサは、上面に開口する空洞部を有するケース本体と該空洞部の開口を気密に封止する蓋体とからなるケースと、前記空洞部の周壁面に等間隔に隣り合って配設された少なくとも４つ以上の導電性被膜からなる電極と、該空洞部の底面上に設けられた１つの導電性被膜からなる平面的な電極と、該空洞部内に移動自在に収納され、相隣り合ういずれか２つの前記電極又は前記電極のうちのいずれか１つと前記平面的電極とに接触して電気的接点とする導電性球体とを具備し、前記ケースが傾斜、振動すると、それに伴って該導電性球体が移動し、その移動によりオン・オフ動作を行わせるようにした小型傾斜・振動センサであって、前記ケース本体と前記蓋体とをそれぞれガスバリア性及び耐熱性に優れた非導電性材料で形成したこと、及び、前記空洞部内に電気絶縁性に優れた気体を所定の真空度以上に減圧して封入したことを特徴とするものである。
さらにまた、本発明に係る小型傾斜・振動センサは、請求の範囲１又は２に記載のものにおいて、前記ケース本体は前記非導電性材料で成形加工された矩形シートを複数枚上下に気密に接合してなる積層構造体であることを特徴とするものである。
そしてまた、本発明に係る小型傾斜・振動センサは、請求の範囲１又は２に記載のものにおいて、前記ケース本体は前記非導電性材料で一体に成形された直方体であることを特徴とするものである。
また、本発明に係る小型傾斜・振動センサは、請求の範囲１又は２に記載のものにおいて、前記空洞部が横断面ほぼ正方形の角穴として形成されていて、その四周壁面それぞれに各独立の電極を構成する導電性被膜が１つづつ形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明に係る小型傾斜・振動センサは、請求の範囲１又は２に記載のものにおいて、前記非導電性材料がファインセラミックス、ガラス又はそれらの混合体であることを特徴とするものである。
さらにまた、本発明に係る小型傾斜・振動センサは、請求の範囲１又は２に記載のものにおいて、前記ケース本体底部の下面側に前記各電極にそれぞれ電気的に接続された導電性被膜からなるフラットな接続端子部がそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
さらにまた、本発明に係る小型傾斜・振動センサは、請求項１又は２に記載のものにおいて、前記ケース本体と前記蓋体とは封着用ガラスを用いて相互に接合されていることを特徴とするものである。
そしてまた、本発明に係る小型傾斜・振動センサは、請求項１又は２に記載のものにおいて、前記導電性被膜は、薄膜印刷、コーティング、真空蒸着、スパッタリング、イオンブレーティング等の成膜技術を用いて薄い膜として形成されていることを特徴とするものである。
そしてまた、本発明に係る小型傾斜・振動センサは、請求項１又は２に記載のものにおいて、その外形寸法が２．５ｍｍ×２．５ｍｍ×２．０ｍｍ〜１．５ｍｍ×１．５ｍｍ×１．０ｍｍであることを特徴とするものである。
また、本発明に係る小型傾斜・振動センサの製造方法は、上面に開口し、かつ内部に複数の導電性被膜からなる電極を配設した空洞部を有するとともに、底部の下面側にこれらの電極にそれぞれ電気的に接続された複数の導電性被膜からなるフラットな接続端子部を設けたケース本体をガスバリア性及び耐熱性に優れた非導電性シートに碁盤の目のように多数縦横に連設する工程と、前記電極と接離し得る導電性球体をそれらケース本体の空洞部内に移動可能に収納する工程と、各空洞部の上面開口部を気密に封止する蓋体を構成するガスバリア性及び耐熱性に優れた非導電性カバーシートを多数のケース本体を連設した前記非導電性シートの上面側を気密に接合する工程と、その際に各ケース本体の空洞部から前記球体の移動によるオン・オフ動作に悪影響を及ぼす水分及び微細なほこり等の粒子状の不純物を除去するとともに、該空洞部内を真空にする工程と、前記カバーシート上に表示した縦横のダイシングラインに沿って該カバーシート及び前記シートを順次切断して組立体としての個々のセンサを得る工程とからなっていることを特徴とする。
さらにまた、本発明に係る小型傾斜・振動センサの製造方法は、前記のものにおいて、前記ケース本体及び蓋体をそれぞれ構成するシート及びカバーシートがセラミックス、ガラス又はそれらの混合体からなるものであること、及び、該ケース本体を構成するシートがそれらの材料で成形加工された矩形シートを複数枚上下に気密に接合してなる積層構造体であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は本発明の一実施例としての傾斜・振動センサの正面図である。
図２は同上センサのケース本体の平面図である。
図３は同上センサの底面図である。
図４はケース本体に蓋をした状態における図２のＡ−Ａ′線による模式図としての縦断面図である。
図５は同上センサの動作態様を図解した模式図である。
図６Ａは同上センサを多数個取りできるように形成したシート状積層構造物の一例を示す概要平面図である。
図６Ｂは図６Ａに示した積層構造物の拡大側面図である。
図６Ｃは図６Ａに示したものから蓋体を構成するカバーシート及び導電性球体を取り除いて示した概要平面図である。
図６Ｄは図６Ｃに示したものの拡大側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明の実施形態につき、下記の実施例を中心として詳細に説明する。
図１〜４は本発明の一の実施例としての傾斜・振動センサＡを示したもので、図１はその正面図、図２はケース本体の平面図、図３はその底面図、図４はケース本体に蓋をした状態における図２のＡ−Ａ′線による縦断面図である。これらの図面において、１はセンサＡの非導電性ケース、２は該ケースの空洞部、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅは電極、４は空洞部２に転動可能に収納された導電性球体である。
前記センサケース１は、前記球体４の移動ないし転動によるオン・オフ動作に悪影響を及ぼす気体の透過を阻止し得るガスバリア性及び耐熱性に優れた非導電性材料、例えば、ファインセラミックスでそれぞれ形成したケース本体５とその上面中央部に開口する開口部６を気密に封止するシート状の蓋体７とから構成されており、また、前記４個の電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは前記空洞部２の周壁面に、例えば、電解メッキ加工等を施して成膜した導電性被膜によりそれぞれ形成されているとともに、それら電極は該ケース本体５の底部の下面側に設けた導電性被膜からなる４個のフラットな接続端子８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄにそれぞれ導電路を介して電気的に接続されている。
前記実施例にあっては、前記ケース本体５は、図１及び４に示すように、前記非導電性材料でそれぞれ成形加工された３枚の矩形シート５Ａ、５Ｂ、５Ｃを、例えば、低融点の封着用ガラス等の接合材料を融点まで加熱せず、融点以下で固体状態の界面拡散現象を利用して接合する技術である固相拡散接合技術を用いて、上下に気密に接合してなる３層の積層構造体からなり、該積層構造体には、その最下層、すなわち底部を構成するシート５Ａ以外の２枚のシート５Ｂ、５Ｃの各中央部を上下に貫通する横断面ほぼ正方形の角穴９と該最下層シート５Ａの上面とによって形成された、前記導電性球体４を移動可能に収容し得る寸法を有する横断面ほぼ正方形の空洞部２が設けられており、該空洞部２の四周壁面には、下から３番目の層、即ち最上層を構成するシート５Ｃ中央部の角穴の四周壁部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄに互いに絶縁された各独立の電極としての導電性被膜３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄがそれぞれ立体的に形成されている。シート５Ｂ、５Ｃの各角穴９は、シート材料がセラミックである場合は、シートを焼成する前のシートの状態で穿設する。因みに、前記実施例においては、前記積層構造体を構成する各シート５Ａ〜５Ｃのうち、最上層シートとしてのシート５Ｃは最大の厚みを有している。これらシートの枚数、厚さ、サイズ等はセンサの用途等に応じて増減することができる。また、最下層シート５Ａの上面すなわち空洞部２の底面上には、シート５Ｃ中央部の角孔９より若干大きく形成された下から２番目の層を構成するシート５Ｂ中央部の各孔９内に、導電性被膜からなる単一の平面的な電極３Ｅが前記各電極とは独立に設けられている。図示の例にあっては、電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄはそれぞれマイナス電極として、また、電極３Ｅはプラス電極として使用できるように構成されている。
また、前記実施例にあっては、３層の積層構造を有する前記ケース本体５には、最上層シート５Ｃの下面に、各独立の電極としての４個の前記導電性被膜３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄにそれぞれ連なる第１の導電路としての金属膜１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄがそれぞれ形成されている（図２及び４参照）とともに、これら４個の金属膜１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄに一端がそれぞれ連なる第２の導電路としての導電体１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄが下から１番目及び２番目の２枚の積層シート５Ａ、５Ｂを上下方向に貫通するスルーホール１２Ａ′、１２Ｂ′、１２Ｃ′、１２Ｄ′内にそれぞれ充填され、他端がプリント基板に直接半田実装可能な前記接続端子８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄにそれぞれ接続されている。また、前記空洞部底面上の電極３Ｅは、最下層シート５Ａの中央部のスルーホール１２Ｅ′に充填された導電路としての導電体１２Ｅを介して該シート５Ａの下面側に設けた導電性被膜からなるフラットな接続端子８Ｅに電気的に接続されている。前記した金属膜１１Ａ〜１１Ｄ、接続端子８Ａ〜８Ｅも、例えば、前記電極３Ａ〜３Ｄと同様に、電解メッキ処理等により形成される。
前記の如く構成されたケース本体５の上面には、空洞部２内に球体４を収容した後、その開口部６を気密に封止すべく、シート状の蓋体７が、例えば、ガスを透過しないフリットガラスのような低融点の封着用ガラス等を用いて気密に接合されるが、その際、ケース本体５と蓋体７との接合によって形成されるセンサケース１の内部、すなわち、空洞部２からセンサのオン・オフ動作に悪影響を及ぼす水分及び微細なほこり等の粒子状の不純物等を除去するとともに、該空洞部内を真空にするか、或いは該空洞部内に電気絶縁性に優れた気体、例えば、乾燥空気、窒素ガス、ヘリウム、アルゴン、キセノン、六フッ化イオウガス等のうちのいずれか一つの気体又はそれらの混合気体を所定の真空度、例えば１０分の１気圧以上に減圧して封入してやるものとする。このような空洞部２の真空化ないし気体の減圧封入は、内部に導入可能な雰囲気ガスの種類が多く、かつ導入されるガスの純度を高めるための真空置換機能を有する熱処理炉であるマルチ雰囲気真空熱処理炉によって実施することができる。
センサケース１の構造材料としてセラミックスを用いる場合には、例えばＡｌ２Ｏ３の如き絶縁性にも優れているとともに、熱膨張性の低いセラミックスや、焼成温度が９００°Ｃ以下まで低温化されている低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）を用いることが望ましい。また、センサケース１の構造材料としては、セラミックス以外の耐熱性及びガスバリア性に優れた非導電性材料、例えば、石英ガラス、ホウ珪酸系ガラス、リン珪酸系ガラス等の低熱膨張性ガラス又はそれらの１つとセラミックスとの混合体を用いることもできる。
前記した電極、接続端子等は、電解メッキに限らず、薄膜印刷、コーティング、真空蒸着、スパッタリング等の成膜技術を用いて形成することも可能である。そして、それらの成膜に用いる材料としては、導電性に優れている純ロジウム、純ルテニウム、ロジウム入り硬質白金、ルテニウム入り硬質白金、純白金、硬質パラジウム、コバルト入り硬質金、その他の硬質金、ニッケル等を挙げることができる。これらの材料のうち、ニッケルは被膜の強化に役立つ下地メッキ加工に使用することが望ましい。
可動電極としての導電性球体４は、その径が小さくなればなるほどその質量が軽くなるため、その運動性及び電極３Ａ〜３Ｅとの接触性を良くするためには、例えば、タングステン球、ステンレス球、鋼球等の如き比重の大きい材質のものを使用するとともに、その表面に下地メッキとしてニッケルメッキを施した後、さらにその上に導電性の良好な金メッキ等を施して仕上げるようにすることが望ましい。また、コストが多少嵩むが、コバルト入り硬質金で導電性球体を成形するようにしてもよい。
また、ケース本体及び／又は蓋体は、ＳＭＴにおけるリフロー工程において熱変形を起こさない程度の高い耐熱性に加えて、ガスバリア性を有し、水分、アウトガス等の透過を阻止し得る程度の優れた物性を有する改良されたエンプラないしスーパーエンプラを母材として射出成形や高温圧縮焼結成形により成形加工することも可能である。このようなものとしては、例えばＰＢＩ、ナイロン系アロイ等を挙げることができる。
前記センサケースは、前記実施例と同様に前記球体の移動変位によるオン・オフ動作に悪影響を及ぼす気体の透過を阻止し得るガスバリア性及び耐熱性に優れた非導電性材料、例えば、前記したＡ１２Ｏ３の如きセラミックス等でそれぞれ一体成形したケース本体とその上面中央部に開口する開口部を気密に封止するシート状の蓋体とで構成することもできる。
図６Ａ〜６Ｄは、本発明に係る小型傾斜・振動センサの製法の一例を示したもので、Ｘは矩形をした３枚のセラミックスシート５Ａ′５Ｂ′５Ｃ′を封着用ガラス等の接合材料を用いて上下に気密に接合してなり、ケース本体５を碁盤の目のように多数縦横に連設した積層構造体としての非導電性シートであり、複数の電極３Ａ〜３Ｅを設けた各ケース本体５の空洞部２内に導電性球体４を収納した後、蓋体７を構成する非導電性カバーシートＹを、各空洞部の上面開口部６を気密に封止すべく前記シートＸの上面側に封着用ガラス等の接合材料を用いて気密に接合する。その際に各ケース本体の空洞部から前記球体の移動によるオン・オフ動作に悪影響を及ぼす水分及び微細なほこり等の粒子状の不純物を除去するとともに、該空洞部内を真空にするか、あるいは前記空洞部内に電気絶縁性に優れた気体を所定の真空度以上に減圧して封入する。しかる後、カバーシートＹ上に表示した縦横のダイシングラインＳ、Ｓ′に沿ってこの両シートＸ、Ｙからなるシート状積層構造物を順次切断してやることによって組立体としての個々のセンサが得られる。なお、図６Ａ〜６Ｄには複雑化を避けるため、接続端子や導電路の記載は省略されている。この例にあっては、高さが２．０ｍｍで縦横が各２．５ｍｍの外形寸法を有するセンサが１００個取りできるようにしてあるが、より多くのセンサ、例えば９００個のセンサが取れるようにすることも容易である。従って、本発明に係るセンサは、量産が可能であり、廉価に提供することが可能となる。
次に、前記した本発明の一実施例としての傾斜・振動センサＡの動作について説明する。
センサＡが前後左右いずれかの方向に傾斜すると、導電性球体４が空洞部底面の電極３Ｅ上をセンサＡの傾斜方向に転動し、４個の電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄのうちの相隣り合ういずれか２個の電極に接触して当該２個の電極と電極３Ｅとを互いに導通させ、３点が接触した状態でスイッチ・オンの状態となり１方向を検出する。
すなわち、図５において、センサＡが左下方に傾斜すると、球体４が矢印の示す左方向に転動し、２個の電極３Ａ、３Ｂに接触して該２個の電極と電極３Ｅとを互いに導通させ、スイッチオン状態にする。このスイッチオン状態によりセンサＡが左方向に傾斜した状態を検出できる。これとは反対に、センサＡが右下方に傾斜すると、球体４が矢印の示す右方向に転動し、２個の電極３Ｃ、３Ｄに接触して該２個の電極と電極３Ｅとを互いに導通させ、スイッチオン状態にする。このスイッチオン状態によりセンサＡが右方向に傾斜した状態を検出できる。
次に、センサＡが前下方に傾斜すると、球体４が矢印の示す前方に転動し、２個の電極３Ａ、３Ｄに接触して該２個の電極と電極３Ｅとを互いに導通させ、スイッチオンの状態にする。このスイッチオン状態によりセンサＡが前方に傾斜した状態を検出できる。これとは反対に、センサＡが後下方に傾斜すると、球体４が矢印の示す後方に転動し、２個の電極３Ｂ、３Ｃに接触して該２個の電極と電極３Ｅとを互いに導通させ、スイッチオン状態にする。このスイッチオン状態によりセンサＡが後方に傾斜した状態を検出できる。このように角穴の角における３点接触によって、より安定・確実な傾斜方向の検出が可能となる。
また、センサＡが左下方と前下方との中間方向、左下方と後下方との中間方向、右下方と前下方との中間方向又は右下方と後下方との中間方向に傾斜すると、球体５が電極３Ｅ上を当該中間方向に転動し、電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ又は３Ｄに接触した２点接触状態となるが、この場合においてはかかる２点接触状態で両電極相互を導通させ、スイッチ・オン状態とし、これにより各方向を検出することができる。
このように、本センサにおいては上記の如く３点接触と２点接触の両者が行われる用いることにより、即ち角穴の角における３点接触状態を一方向、電極３Ｅが球体４を介していずれかの壁面の電極膜と接触している２点接触状態を一方向として検出するよう用いることにより、８方向の方向を検出するセンサとして用いることも可能となる。
次に、センサＡに振動が加わると、その振動が左右方向の振動であると、前後方向の振動であると、上下方向その他の方向の振動であるとを問わず、その振動が続いている間は導電性球体４が移動変位して電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄのうちの相隣り合ういずれか２個の電極又はいずれか１個の電極と底面の電極３Ｅとの接触・非接触を繰り返し、導通・非導通の状態を繰り返す。この導通・非導通の状態の繰り返しによりセンサＡが振動していることを検出できる。
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上記傾斜検知センサＡにおいては、上述したように、センサケース１が球体４の転動によるオン・オフ動作に悪影響を及ぼす気体の透過を阻止し得るガスバリア性及び耐熱性に優れた非導電性材料で気密に作られているとともに、その内部の水分や不純物等を除去するとともに、その内部を真空にするか或いはその内部に電気絶縁性に優れた気体を所定の真空度以上に減圧して封入してあるので、その外形寸法を大幅に小さくしても（例えば、２ｍｍ角前後の超小型にする）、その内部、すなわち空洞部への湿気や有害ガス等の浸入を許さないため、傾斜時等における球体４の動きが迅速かつ円滑となり、良好な動作感度を維持して傾斜や振動の検出を行うことが可能となるとともに、耐用寿命も長くなる。
前記した実施例は、空洞部の周壁面に４個の電極膜を、その底面に１個の共通電極３Ｅを持つものとして構成したが、その変形例の一つとして、空洞部の横断面形状を６角形ないし８角形とし、その各周壁面に電極膜を形成するようにしてもよい。いずれの場合にも、従来例のように細長い金属リードフレームや金属リード線及びこれらの取付具を必要としないので、構造が単純で、しかも大幅に小型化したセンサを量産することが可能となる。
前記した実施例にあっては、空洞部２の底面に設けた電極膜３Ｅは共通電極膜として機能するほか、金属ボールである導電性球体４の静電気帯電の防止ないし除去するための手段としても機能する。
即ち、なんらかの原因によりセンサ内に静電気が発生することがあり、それ故、前記実施例の他の変形例としては、底面電極膜３Ｅを共通電極膜としてではなく、球体４の帯電防止ないし除去手段としてのみ使用することによって電荷が内部に蓄積することを防止することができる。
さらに、これのみでは完全でない場合は蓋体７の裏面に底面電極膜３Ｅと同様の電極膜を設けるようにしてもよい。
なお、外部から空洞部２内の球体４の働きを肉眼で容易に検査することができるようケース本体５をセラミック又はガラスで蓋体７をガラスでそれぞれ作ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０００６】
本発明によれば、傾斜・振動センサを大幅に小型化することが可能となるとともに、その大幅な小型化に拘わらず、性能ないし動作感度が高く、しかも耐久性及び高い信頼性のあるセンサが得られる。したがって、本発明によれば、一般の家電製品や電子機器等に組み込んでそれら製品、機器の傾斜ないし振動を検出するために利用することができるのは勿論のこと、例えば、携帯電話を傾けるだけでその画面をスクロールするスイッチとして、或いはデジタルカメラの向きに応じて画像の縦横を自動補正するセンサとして利用することができる等、殊に小型ハイテク電子機器に用いて好適な超小型傾斜・振動センサを提供することが可能となる。
のみならず、本発明によって得られる小型傾斜・振動センサは、一般にチップと呼ばれているコンデンサ、抵抗等の小型電子部品と同様にチップマウンターを使用し得る表面実装技術（ＳＭＴ）を用いてするプリント基板表面への自動半田実装が可能となるので、使用対象機器の生産性向上に大きく寄与することができる。
本発明によれば、全体を大幅に小型化することができるとともに、性能ないし動作感度が高く、しかも耐久性及び高い信頼性のある小型傾斜・振動センサを得ることができる。
また、本発明によれば、量産可能で廉価に提供できるとともに、傾斜ないし振動等の検出を全方位的に行うことができるようにした小型傾斜・振動センサを得ることができる。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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