(57)【要約】  振動センサは、上面に凹部を有する基板と、凹部内に設けられた導電板と、基板上に設けられ、導電板の周囲を囲んだ枠状導電部材と、基板上に設けられ、枠状導電部材で囲まれる領域に導電板と接触した球状導電部材と、基板上に設けられ、枠状導電部材を取り囲む枠体と、基板上に設けられ、枠状導電部材と接続されている第１メタライズ層と、枠体上に設けられ、球状導電部材を覆う蓋体とを備えている。第１メタライズ層の凹部と反対側の第１周縁が基板と枠体との間に位置している。
2018096896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に凹部を有する基板と、
前記凹部内に設けられた導電板と、
前記基板上に設けられ、前記導電板の周囲を囲んだ枠状導電部材と、
前記基板上に設けられ、前記枠状導電部材で囲まれる領域において前記導電板と接触した球状導電部材と、
前記基板上に設けられ、前記枠状導電部材を取り囲む枠体と、
前記基板上に設けられ、前記凹部を取り込むとともに前記枠状導電部材と接続されているメタライズ層と、
前記枠体上に設けられ、前記球状導電部材を覆う蓋体とを備えており、
前記メタライズ層の前記凹部と反対側の第１周縁の少なくとも一部が前記基板と前記枠体との間に位置している振動センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動センサであって、
前記メタライズ層の前記凹部側の第２周縁が前記凹部から離れている振動センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の振動センサであって、
前記メタライズ層の第１周縁の全体が、前記枠体の外側面と内側面との間の中央部に位置している振動センサ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の振動センサであって、
前記枠状導電部材の上端が、前記枠体の上端よりも下側に位置する振動センサ装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の振動センサであって、
前記蓋体は、導電材料からなり前記枠体内及び前記基板内に設けられた配線導体を介して前記導電板と電気的に接続されていることを特徴とする振動センサ。
【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】
近年、転動可能な導電性球状電極と固定電極との電気的接触を利用して、傾斜や振動状態を検知する振動センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2009−238715号公報
【特許文献２】特開2015−87220号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一実施形態に係る振動センサは、上面に凹部を有する基板と、前記凹部内に設けられた導電板と、前記基板上に設けられ、前記導電板の周囲を囲んだ枠状導電部材と、前記基板上に設けられ、前記枠状導電部材で囲まれる領域において前記導電板と接触した球状導電部材と、前記基板上に設けられ、前記枠状導電部材を取り囲む枠体と、前記基板上に設けられ、前記凹部を取り込むとともに前記枠状導電部材と接続されているメタライズ層と、前記枠体上に設けられ、前記球状導電部材を覆う蓋体とを備えている。また、前記メタライズ層の外側の端が前記基板と前記枠体との間に位置している。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本実施形態に係る振動センサの概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】図１で示した振動センサの側面図である。
【図４】（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５】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６】図５で示した振動センサの断面図である。
【図７】図５で示した振動センサの要部を拡大して示す斜視図である。
【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）〜（ｃ）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】
【０００６】
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。
【０００７】
＜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概観斜視図であって、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は、図１で示した振動センサの側面図である。図４（ａ）は、図１で示した振動センサの上面図であり、図４（ｂ）は下面図である。図５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６は、図５で示した振動センサの断面図である。図７は、図６で示した振動センサの要部を拡大して示す斜視図である。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）〜（ｃ）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。
【０００８】
振動センサは、家電製品、電子機器等に組み込んで、それらの製品の傾斜や振動を検出するためのものである。家電製品や電子機器の例としては、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、振動センサの導通状態の変化に応じて、各種家電製品や電子機器の動作を変化させることができる。
【０００９】
本実施形態に係る振動センサ１は、上面に凹部２ａを有する基板２と、凹部２ａ内に設けられた導電板３と、基板２上に設けられ、導電板３の周囲を囲んだ枠状導電部材４と、基板２上に設けられ、枠状導電部材４で囲まれる領域に導電板３と接触した球状導電部材５と、基板２上に設けられ、枠状導電部材４を取り囲む枠体６と、基板２上に設けられ、枠状導電部材４と接続されている第１メタライズ層７と、枠体６上に設けられ、球状導電部材５を覆う蓋体８とを備えている。
【００１０】
基板２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、基板２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２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２の厚みは、0.5ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。また、基板２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２の熱膨張係数は、４ｐｐｍ／Ｋ以上８ｐｐｍ／Ｋ以下に設定されている。
【００１１】
基板２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２層の絶縁層によって基板２が形成されている。基板２の製造方法の詳細については後述する。
【００１２】
また、基板２の上面に形成された凹部２ａは、導電板３を収める大きさである。凹部２ａは、基板２の上面の中央部分に設けられる。凹部２ａ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２ａ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。
【００１３】
導電板３は、凹部２ａに収められる。導電板３は、球状導電部材５と電気的に接続される。この電気的な接続は、球状導電部材５の下側の端部分と導電板３の上面との直接の接触によって行なわれる。導電板３は、導電性の円板であって、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、あるいはそれらの合金、あるい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。
【００１４】
導電板３の具体的な一例は次のとおりである。導電板３の熱膨張係数は、３ｐｐｍ／Ｋ以上28ｐｐｍ／Ｋ以下に設定されている。導電板３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。なお、導電板３は、凹部２ａの底面にろう材を介して接続される。
【００１５】
導電板３は、所定の厚みを持った円板にすることで、球状導電部材５または凹部２ａ空間内の熱を効率よく吸収して、熱を外部に放熱しやすくすることができる。凹部２ａ空間内は、振動センサ１が作動すると熱がこもりやすい。そこで、導電板３を設けることで、凹部２ａ空間内の熱を外部に放散しやすくすることができる。導電板３は、球状導電部材５からの熱を吸収しやすいように、基板２の厚みの半分以上の大きさであって、球状導電部材５の直径の半分以上の大きさの直径に設定されている。
【００１６】
導電板３は、凹部２ａに収めた状態で、導電板３の側面と凹部２ａの内壁面との間に隙間ｓｐ１が設けられる。隙間ｓｐ１は、導電板３が熱膨張を起こしても、凹部２ａの内壁面に導電板３の側面が当接しないように設定されている。仮に、導電板３が凹部２ａに隙間なく嵌った状態に設定されている場合は、導電板３が熱膨張を起こして、凹部２ａの内壁面に対して導電板３から熱応力が加わり、基板２が破壊される虞がある。そこで、導電板３の側面と凹部２ａの内壁面との間に隙間ｓｐ１を設けることで、凹部２ａの内壁面に対する導電板３からの熱応力を効果的に低減することができる。
【００１７】
基板２および枠体６といった絶縁体部分には第１メタライズ層７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２ａの底面には、導電板３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９ａが設けられる。第２メタライズ層９ａは、例えば導電板３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。
【００１８】
また、基板２は、第２メタライズ層９ａと電気的に接続される内層配線導体（図示せず）が設けられていてもよい。また、基板２は、上面から下面を貫通する第１基板貫通導体（図示せず）が設けられていてもよい。第１基板貫通導体は、第１メタライズ層７と絶縁されるとともに、第２メタライズ層９ａおよび内層配線導体と電気的に接続される。
【００１９】
このような場合に、第１基板貫通導体は、内層配線導体および第２メタライズ層９ａを介して導電板３と電気的に接続される。また、第１基板貫通導体は、凹部２ａの中心位置に設けられていてもよい。この場合の第１基板貫通導体は、凹部２ａの底面から基板２の下面にかけて基板２を貫通する。また、内層配線導体を設けずに、第１基板貫通導体が第２メタライズ層９ａに直接接続されてもよい。これにより、第１基板貫通導体には、導電板３からの熱が第２メタライズ層９ａを介して伝わる。この熱は、第１基板貫通導体の下方に向かって伝わる。したがって、凹部２ａ内の熱を外部に伝える（放熱する）ことができる。
【００２０】
また、第１基板貫通導体は、上記のような複数の絶縁層が積層された基板２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２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９ａと電気的に接続されてもよい。なお、第１基板貫通導体は、円柱状のビア導体である。第１基板貫通導体は、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基板貫通導体は、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基板貫通導体は、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基板貫通導体は、直径が0.1ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。また、第１基板貫通導体は、上下方向の長さが、0.2ｍｍ以上2.7ｍｍ以下に設定されている。
【００２１】
基板２の上面には、枠状導電部材４と電気的に接続される、第１メタライズ層７が形成されている。第１メタライズ層７は平面視で凹部２ａを取り囲んでいる。第１メタライズ層７の上面の一部と枠状導電部材４の下端とが直接に、または導電性接続材（図示せず）を介して接続し合う。この接続により、第１メタライズ層７と枠状導電部材４とが互いに電気的に接続されている。
【００２２】
この実施の形態の例において、第１メタライズ層７は、枠状であり、凹部２ａの周囲を除いて形成されている。凹部２ａと反対側の第１周縁（外周縁）と、凹部２ａ側の第２周縁（内周縁）とを有している。第１メタライズ層７の第２周縁は、凹部２ａの縁よりも基板２の上面の外周に近い。また、第１メタライズ層７は、凹部２ａの内壁面には形成されない。
【００２３】
また、第１メタライズ層７は、一部に絶縁箇所（図示せず）が設けられていてもよく、絶縁箇所内に、第１基板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７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７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。
【００２４】
この実施形態では、第１メタライズ層７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１において、枠状等の第１メタライズ層７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７の第１周縁は、基板２と枠体６との間に位置している。言い換えれば、第１メタライズ層７は、その第１周縁（外周縁）が基板２と枠体６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７の第１周縁が枠体６の外側面より内側に位置している。
【００２５】
この場合、第１メタライズ層７の第１周縁部分（外周部分）が基板２と枠体６とで挟まれている。そのため、枠状導電部材４と球状導電部材５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の基板２との接合が効果的に向上している。したがって、例えば繰り返し第１メタライズ層７に応力が生じたとしても、第１メタライズ層７と基板２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、第１メタライズ層７の外周部分を挟み込む基板２および枠体６と、第１メタライズ層７との熱膨張係数（線膨張係数等）の差に伴って生じる応力に起因した第１メタライズ層７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。
【００２６】
また、この場合には、第１メタライズ層７の第１周縁が振動センサ１の外側面に露出していないため、振動センサ１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。
【００２７】
なお、第１メタライズ層７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、枠状導電部材４が接続される。すなわち、１つの枠状導電部材４が、複数の切断された枠状の第１メタライズ層７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２と枠体６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、球状導電部材５を介した導電板３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。
【００２８】
第１メタライズ層７は、導電板３および第２メタライズ層９ａとは電気的に絶縁している。第１メタライズ層７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７は、それらの金属材料の合金材料からなる。また、第１メタライズ層７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。
【００２９】
枠状導電部材４は、図５および図６に示すように、第１メタライズ層７上に設けられる。枠状導電部材４の下面は、ろう材を介して第１メタライズ層７に接続される。枠状導電部材４は、円筒状である。枠状導電部材４は、図９に示すように、平面視して、導電板３の中心と枠状導電部材４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。なお、枠状導電部材４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、枠状導電部材４は、それらの合金材料からなるものでもよい。また、枠状導電部材４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、枠状導電部材４の熱膨張係数は、３ｐｐｍ／Ｋ以上28ｐｐｍ／Ｋ以下に設定されている。
【００３０】
枠状導電部材４は、枠体６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、枠状導電部材４は、上下方向の長さが0.4ｍｍ以上４ｍｍ以下に設定されている。
【００３１】
枠状導電部材４の内側には、球状導電部材５が収まる。球状導電部材５は、図５および図６に示すように、球状導電部材５の中心を枠状導電部材４で囲まれる領域の中心付近に位置する。この場合には、枠状導電部材４の内壁面と球状導電部材５の表面との間には絶縁空間ｓｐ２が設けられる。絶縁空間ｓｐ２は、球状導電部材５が導電板３上を移動することで変化する。絶縁空間ｓｐ２は、基板２の上面に沿った平面方向において、枠状導電部材４の内面と球状導電部材５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１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。電子機器が傾いたりすると、球状導電部材５が枠状導電部材４の内側で移動して、枠状導電部材４の内側に当接する。その結果、電子機器が傾いたことを電子機器が検知することができる。
【００３２】
球状導電部材５は、基板２上であって枠状導電部材４で囲まれる領域に導電板３と接触して設けられている。球状導電部材５は、振動センサ１を傾けると、導電板３上を転がることができる。そして、球状導電部材５は、枠状導電部材４で囲まれた領域内を自由に移動することができる。
【００３３】
球状導電部材５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。球状導電部材５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、球状導電部材５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、球状導電部材５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。球状導電部材５は、枠状導電部材４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。球状導電部材５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。
【００３４】
枠体６は、基板２上に設けられ、枠状導電部材４を取り囲むように設けられている。枠体６は、基板２の縁に沿って設けられている。枠体６は、枠状導電部材４および球状導電部材５を封止するものである。枠体６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６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６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６の熱伝導率は、14Ｗ／ｍ・Ｋ以上200Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されている。
【００３５】
枠体６は、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９ｂが設けられる。第３メタライズ層９ｂは、例えば、金−錫はんだを介して蓋体８が接合され、蓋体８と電気的に接合される。枠体６は、上面から下面を貫通するとともに、第３メタライズ層９ｂを介して蓋体８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６の上面から枠体６内を通って、枠体６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基板貫通導体の上面と電気的に接続される。これにより、基板２および枠体６は、枠体６の上面から基板２の下面にかけて、第１基板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６の熱膨張係数は、４ｐｐｍ／Ｋ以上８ｐｐｍ／Ｋ以下に設定されている。
【００３６】
実施形態の振動センサ１は、例えば図５および図６に示すように、第１メタライズ層７の内側の端が凹部２ａから離れていても構わない。この場合にも、応力による基板２の機械的な破壊の可能性を効果的に低減することができる。すなわち、基板２のうち凹部２ａに近い部分（凹部２ａを囲む環状の領域等）は、後述する凹部２ａ形成時のストレス等によって機械的な強度が比較的小さくなっている。これに対して、この機械的な強度が比較的小さい部分に第１メタライズ層７が形成されていなければ、次のような応力低減の効果が得られる。この応力は、例えば振動センサの製造工程において第１メタライズ層７を介して加えられる熱応力である。また、この熱応力は、振動センサ１を作動させる際に、球状導電部材５が導電板３上を転がりながら枠状導電部材４に衝突し、枠状導電部材４を接合する接合材および第１メタライズ層７を介して加えられる応力である。上記構成では、そ上記応力が基板２の凹部２ａに近い部分に加わる可能性が効果的に低減される。そのため、上記応力による基板２の機械的な破壊の可能性を効果的に低減することができる。
【００３７】
また、上記構成の振動センサ１について、例えば図５および図６に示す例のように、第１メタライズ層７の第１周縁が、枠体６の外側面と内側面との間の中央部（以下、単に中央部ともいう）に位置しているものでもよい。第１メタライズ層７の第１周縁が中央部に位置しているときには、第１メタライズ層７の第１周縁およびその周辺部分を起点にした第１メタライズ層７の剥がれ等を効果的に抑制することができる。すなわち、この場合には、第１メタライズ層７の第１周縁の位置を、応力の力点に相当する枠状導電部材４の接合位置から離すことができる。これにより、第１メタライズ層７に作用する応力を小さく抑えることができる。また、第１メタライズ層７の第１周縁が、基板２と枠体６の内側面との接合界面から離れる。これにより、この接合界面部分を起点にしたクラックまたは剥がれといった機械的な破壊の可能性を効果的に低減することができる。
【００３８】
また、実施形態の振動センサ１では、第１メタライズ層７は基本的に四角枠状であって、外側の角部分は円弧状に成形（いわゆる面取り）されている。この場合には、第１メタライズ層７の外側の角部分に応力が集中することが抑制される。そのため、角部分からの第１メタライズ層７のクラックまたは剥がれといった機械的な破壊の可能性を効果的に低減することができる。
【００３９】
基板２には、第１メタライズ層７と電気的に接続された、第２基板貫通導体（図示せず）が設けられている。第２基板貫通導体は、基板２の上面から基板２の下面にかけて、第１基板貫通導体および第２メタライズ層９ａと電気的に接続されないように（つまり電気的短絡しないように）形成されている。第２基板貫通導体は、第１メタライズ層７を介して枠状導電部材４と電気的に接続されている。第２基板貫通導体は、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、第２基板貫通導体は、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。あるいは第２基板貫通導体は、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。
【００４０】
基板２の下面は、例えば図４および図10に示すように、基板２の対向する２辺に沿って一対の下面メタライズ層10が設けられている。一対の下面メタライズ層10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10の一方10ａが、基板２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10の他方10ｂが、一方10ａと間を空けて、基板２の他方の辺に沿って設けられている。一方10ａは、第１基板貫通導体と枠内貫通導体の両方と電気的に接続されている。他方10ｂは、第２基板貫通導体と電気的に接続されている。なお、下面メタライズ層10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10は、それらの合金材料からなるものでもよい。あるいは、下面メタライズ層10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。
【００４１】
蓋体８は、枠体６上に、枠状導電部材４および球状導電部材５を覆うように設けられている。蓋体８は、基板２と枠体６とで囲まれる空間を封止する機能を備えている。蓋体８は、例えば、金−錫はんだを介して枠体６上面の第３メタライズ層９ｂに接合される。なお、蓋体８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８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８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。
【００４２】
蓋体８は、配線導体としての第３メタライズ層９ｂ、枠内貫通導体１１および第１基板貫通導体と電気的に接続されている。そして、蓋体８は、枠体６および基板２内を通って、下面メタライズ層10の一方10ａと電気的に接続されている。また、蓋体８は、第１基板貫通導体と電気的に接続される基板２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９ａおよび導電板３と同電位となる。
【００４３】
本実施形態に係る振動センサ１は、セラミック材料からなる基板２および枠体６内に、金属材料からなる枠状導電部材４を配置して、球状導電部材５と接触する枠状導電部材４を基板２や枠体６内に埋まった構造としない。しかも、球状導電部材５の周囲を取り囲むように円筒状の枠状導電部材４としたことで、振動センサ１を機器内に向きをどう配置しても、傾いた角度を正確に検出することができ、センシングの誤差を低減することができる。
【００４４】
以上の各実施形態の振動センサ１について、例えば図５および図６に示す例のように、枠状導電部材４の上端が、枠体６の上端よりも下側に位置していてもよい。言い換えれば、枠状導電部材４の上端部分に、枠体６および枠体６に接合される蓋体８との間に位置隙間があってもよい。このような隙間があるときには、枠状導電部材４と枠体６との熱膨張差を隙間で吸収することができる。そのため、例えば、絶縁空間ｓＰ２に生じた熱で枠体６よりも枠状導電部材４が大きく膨張した（上方向に伸びた）としても、蓋体８等に枠状導電部材４から力が加わる可能性が低減される。そのため、例えば球状導電部材５の封止の信頼性、ひいては振動センサ１としての長期信頼性を向上させることができる。
【００４５】
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。
【００４６】
例えば、第１メタライズ層７の厚みは一様なものでなくてもよく、一部において他の部分よりも厚い、または薄いものであっても構わない。例えば、基板２と枠体６とで挟まれた部分におけるメタライズ層の厚みが他の部分における厚みよりも小さくても構わない。この場合には、基板２と枠体６とメタライズ層の熱膨張系係数の差に起因して生じる応力が比較的大きい部分となる、基板２と枠体６とで挟まれた第１メタライズ層７の厚みが比較的小さいので、基板２と枠体６とで挟まれた第１メタライズ層７に生じる応力を小さくできることから、基板２と枠体６と第１メタライズ層７の接合界面を起点として、クラックや割れが生じる可能性を低減することができるとともに、第１メタライズ層７の基板２や枠体６からの剥がれ等を効果的に抑制することができる。
【００４７】
また、第１基板貫通導体が複数であっても構わない。この場合には、第１基板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基板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。
【００４８】
また、第１基板貫通導体等の、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。
【００４９】
＜振動センサの製造方法＞
ここで、図１に示す振動センサ１の製造方法について説明する。
【００５０】
先ず、基板２を準備する。基板２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。
【００５１】
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。
【００５２】
そして、基板２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２基板貫通導体を形成する。そして、基板２の上層となるグリーンシートの上面には、第２基板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７を形成する。また、同様にして、基板２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基板貫通導体および第２基板貫通導体を形成する。そして、基板２の下層となるグリーンシートの上面には、第２基板貫通導体と絶縁されるとともに第１基板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９ａと内層配線導体が形成され、下面に対しては、第１基板貫通導体および第２基板貫通導体と電気的に接続される下面メタライズ層10を形成する。
【００５３】
また、グリーンシート状態の基板２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２ａになる孔あけ部分を形成しておく。基板２の下層となるグリーンシートは、基板２の上層の孔あけした部分の下側に基板２の上層と下層に設けられた第２基板貫通導体が電気的に接続されるように積層されて凹部２ａが構成される。そして、前述の基板２の上層および下層となるグリーンシート、および基板２と同様の方法で準備したグリーンシートからなる枠体６を積層して未焼成の基板２および枠体６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２および枠体６を得ることができる。そして、第１メタライズ層７、第２メタライズ層９ａおよび第３メタライズ層９ｂは、表面にニッケルめっきが施される。
【００５４】
次に、導電板３、枠状導電部材４、球状導電部材５および蓋体８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。
【００５５】
次に、準備した焼結後の基板２の凹部２ａに設けられた第２メタライズ層９ａに導電板３を銀ろうでろう付けで接続する。また、基板２上の第１メタライズ層７に枠状導電部材４を銀ろうでろう付けで接続する。さらに、枠状導電部材４で囲まれた領域に球状導電部材５を配置した状態で、枠体６上の第３メタライズ層９ｂに蓋体８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１を作製することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  振動センサ
２  基板
２ａ  凹部
３  導電板
４  枠状導電部材
５  球状導電部材
６  枠体
７  第１メタライズ層
８  蓋体
９ａ  第２メタライズ層
９ｂ  第３メタライズ層
１０  下面メタライズ層
ｓｐ１  隙間
ｓｐ２  絶縁空間
【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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【国際調査報告】
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