JP2000106070A

JP2000106070A - マイクロｇスイッチ

Info

Publication number: JP2000106070A
Application number: JP10273759A
Authority: JP
Inventors: Koichi Itoigawa; 貢一糸魚川; Yutaka Yoshida; 豊吉田; Makoto Murate; 真村手
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2000-04-11
Also published as: US6080944A

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度にすることができ、他軸感度特性を向上
することができるマイクロＧスイッチを提供する。【解決手段】シリコン基板２１内には、シリコン基板２
１の厚み方向へ往復変位可能にマス支持梁部て支持され
中央厚肉部２４が設けられ、中央厚肉部２４から可動接
点支持梁部２７を介して、電極膜２９を表面に備えた電
極形成部２６とを備える。シリコン基板２１に第１カバ
ー２２，第２カバー２３が接合されている。第１カバー
２２の内面には電極膜２９が接離可能な第１固定接点，
第２固定接点３１が配置されている。加速度が加ると、
マス支持梁部が作動（振動）し、可動接点支持梁部２７
が移動して、段部２２ｂに当接する。この当接により、
電極膜２９が第１固定接点３０及び第２固定接点３１間
を短絡する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマイクロＧスイッチ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のマイクロＧスイッチの構造を図１
４に示す。同図に示すように従来のマイクロＧスイッチ
１０は、ケース１１と、同ケース１１内に収納されたリ
ードスイッチ１２と、マグネットからなるマス１３、ば
ね１４とから構成されている。

【０００３】前記マス１３は、ケース１１の外周に対し
てリードスイッチ１２から離間した位置とリードスイッ
チ１２に対して接近した位置との間を移動自在に嵌合さ
れている。ばね１４は、前記マス１３を常にはリードス
イッチ１２から離間した位置に保持する。

【０００４】そして、上記マイクロＧスイッチ１０に対
してケース１１の長手方向に加速度Ｇが加わると、マス
１３はばね１４のばね力に抗してリードスイッチ１２に
近接する。このとき、リードスイッチ１２はマス１３の
磁力によりオン作動する。このときのオン時間は、マス
１３とリードスイッチ１２との位置精度により決定され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のマイ
クロＧスイッチでは、寸法精度が問題となり、さらなる
小型化には、限界がある。又、簡単な機構でオン保持時
間を所定時間に保持することが難しい問題がある。

【０００６】さらに、従来のマイクロＧスイッチは、マ
ス１３がケース１１に対して摺動する構成のため、他軸
感度特性を大きく取れない問題がある。すなわち、ケー
ス１１の長手方向以外の方向( 例えば、長手方向よりも
斜め方向) に加速度が働いた際に、摩擦が働くためにマ
ス１３が十分に作動せずリードスイッチ１２がオンしな
い問題がある。

【０００７】又、上記の従来構成のマイクロＧスイッチ
では、振動数応答性を加速度強さに応じて変化させるこ
とはできない問題があった。本発明は上記問題点を解決
するためになされたものであって、その目的は小型化が
できるとともに、高精度にすることができ、さらには、
他軸感度特性を向上することができるマイクロＧスイッ
チを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、シリコン基板と、前記シ
リコン基板に設けた収容空間内に配置され、シリコン基
板の厚み方向へ往復変位可能に第１梁部にて支持された
マス部と、前記マス部から第２梁部を介して突設され、
電極層を表面に備えた可動接点支持部と、前記シリコン
基板に接合され、マス部が無変位時の可動接点支持部の
電極層に対して離間して配置され、マス部がシリコン基
板の厚み方向に変位するときには接触可能な固定接点部
を配置したカバー部材とを備えたマイクロＧスイッチを
要旨とするものである。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１において、第
１梁部は固有振動数が低く設定され、第２梁部は固有振
動数が高く設定されているマイクロＧスイッチを要旨と
するものである。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
において、第１梁部は、マス部を両持ち支持する梁部で
あり、第２梁部は可動接点部取付部を片持ち支持する梁
部であるマイクロＧスイッチを要旨とするものである。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３
のうちいずれかにおいて、前記カバー部材には、マス部
が変位時に可動接点支持部が当接する第１ストッパ部
と、前記マス部が当接可能な第２ストッパ部とを備え、
第１ストッパ部と第２ストッパ部とはシリコン基板の厚
み方向に沿った軸に垂直な面であって、作動時に可動接
点支持部が先に第１ストッパ部に当接するように互いに
離間した異なる面上にそれぞれ配置したマイクロＧスイ
ッチを要旨とするものである。

【００１２】請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４
のうちいずれかにおいて、第１ストッパ部に設けた固定
接点部は、第１固定接点と第２固定接点とからなり、第
１固定接点は、略リング状に配置され、第２固定接点は
第１固定接点内において離間して形成され、前記可動接
点支持部の電極層は、マス部変位時に両第１固定接点と
第２固定接点に対してともに接触するように配置されて
いるマイクロＧスイッチを要旨とするものである。

【００１３】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５
のうちいずれかにおいて、前記マス部には、マス部の変
位時において、固定接点部と可動接点支持部の電極層と
の接触時間を得るためのダンピング機構を設けたマイク
ロＧスイッチを要旨とするものである。

【００１４】請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６
のうちいずれかにおいて、前記カバー部材には薄膜抵抗
が形成され、同薄膜抵抗と、固定接点部とが回路を構成
しているマイクロＧスイッチを要旨とするものである。（作用）請求項１に記載の発明によれば、シリコン基
板、マス部、第１梁部、可動接点支持部、第２梁部をマ
イクロマシニング技術で形成することができ、寸法精度
を出して形成される。又、マス部は摺動せず、摩擦力が
働かないため、他軸感度特性が向上する。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、加速度が
加わった際においては、第１梁部における固有振動数
と、第２梁部における振動数感度とは異なる。そして、
振動数が高い加速度が加わったときには第１梁部は固有
振動数が低く設定されているため、作動せず、従って、
オン作動することはない。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、マス部は
第１梁部にて両持ち支持されており、第１梁部を構成す
る梁部のビーム厚さを厚くし、ビーム幅を広くすること
により、固有振動数を低く設定することができる。

【００１７】又、可動接点支持部は第２梁部にて片持ち
支持されており、第２梁部を構成する梁部のビーム厚さ
を薄くし、ビーム長さを短くすることにより、固有振動
数を高く設定できる。

【００１８】請求項４に記載の発明によれば、第１スト
ッパ部と、第２ストッパ部とはシリコン基板の厚み方向
に沿った軸に垂直な面であって、作動時に可動接点支持
部が先に第１ストッパ部に当接するように互いに離間し
た異なる面上にそれぞれ配置されている。このため、加
速度が加わって、作動時に可動接点支持部が先に第１ス
トッパ部に当接し、その後、マス部が第２ストッパ部に
当接した状態で、加速度がなくなるか、あるいは第２ス
トッパ部に当接する前に加速度がなくなり、マス部が第
１ストッパの位置まで第１梁部の弾性により復帰するま
で、オン時間が保持される。

【００１９】請求項５に記載の発明によれば、加速度が
加わって、可動接点の電極層が第１ストッパ部に設けた
固定接点部の、略リング状の第１固定接点と、第２固定
接点とに対して接触する。

【００２０】請求項６に記載の発明によれば、ダンピン
グ機構により、マス部の変位時において、固定接点部と
可動接点支持部の電極層との接触時間を得る。請求項７
に記載の発明によれば、カバー部材には薄膜抵抗を形成
しているため、薄膜抵抗と固定接点部とを含む所定の回
路を形成できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化したマイク
ロＧスイッチの一実施形態を図１〜図８を参照して説明
する。

【００２２】図１乃至図４に示すようにこのマイクロＧ
スイッチ２０は、単結晶シリコン基板（以下、シリコン
基板という）２１と、シリコン基板２１の表裏両面にそ
れぞれ接合された一対のパイレックスガラスからなる第
１カバー２２及び第２カバー２３とから構成されてい
る。基板２１に対して第１カバー２２及び第２カバー２
３は陽極接合によって密封接合されている。本実施形態
では、シリコン基板２１、第１カバー２２、及び第２カ
バー２３はそれぞれ５００μｍの厚みにて形成されてい
る。

【００２３】前記シリコン基板２１内には収容空間とし
ての間隙２８が形成され、同間隙２８内において、マス
部としての中央厚肉部２４がシリコン基板２１に対して
第１梁部としての一対のマス支持梁部２５にて両持ち支
持されている。前記両マス支持梁部２５は、中央厚肉部
２４の厚みよりも薄肉に形成されており、互いに同一長
さを備えて、中央厚肉部２４の重心がシリコン基板２１
の中心軸Ｌ（図１参照）上に位置するように配置されて
いる。又、中央厚肉部２４は、図１に示すようにマス支
持梁部２５の上下両面よりも上下にそれぞれ膨出された
形状とされている。

【００２４】又、中央厚肉部２４の上面両側において
（図１及び図２において、上側の面）には、一対の可動
接点支持部としての電極形成部２６が第２梁部としての
可動接点支持梁部２７にて片持ち支持されている。前記
可動接点支持梁部２７は、その中央軸線がマス支持梁部
２５の中央軸線に対して直交するように設けられるとと
もに、中央厚肉部２４の上面と面一に形成されている。
前記可動接点支持梁部２７は、前記マス支持梁部２５の
厚みよりも薄肉に形成されている。

【００２５】ここで、マス支持梁部２５と、可動接点支
持梁部２７との固有振動数について説明する。マス支持
梁部２５は、中央厚肉部２４を両持ち支持する一対の梁
部から構成されるため、この両持ち梁部の固有振動数は
次式で表される。

【００２６】

【数１】一方、可動接点支持梁部２７は、電極形成部２６を片持
ち支持した梁部であるため、片持ち梁部の固有振動数は
次式で表される。

【００２７】

【数２】（ｍ：質量、ａ：ビーム長さ、Ｅ：縦弾性係数、ｗ：ビ
ーム幅、ｔ：ビーム厚さ、ｌ：梁長さ（図１、図２及び
図３参照））上記（１）式より、両持ち梁構成であるマス支持梁部２
５は、ビーム厚さｔを厚くし、ビーム幅ｗを広くするこ
とにより、固有振動数が低く設定されている。

【００２８】又、片持ち梁構成である可動接点支持梁部
２７は、上記（２）より、ビーム厚さｔを薄くし、梁長
さｌを短くすることにより、固有振動数が高く設定され
ている。

【００２９】中央厚肉部２４、マス支持梁部２５、電極
形成部２６、可動接点支持梁部２７とシリコン基板２１
との間に設けられた間隙２８は、ＫＯＨ等のエッチャン
トによる異方性エッチングによって形成されている。前
記シリコン基板２１、中央厚肉部２４、マス支持梁部２
５、電極形成部２６、可動接点支持梁部２７は面方位
（１００）の単結晶シリコンからなる。

【００３０】前記電極形成部２６の上面には、図４に示
すように平面四角形状をなす電極層としての電極膜２９
が形成されている。電極膜２９は、金，銀，アルミニウ
ム等の金属を使用して蒸着法、或いはスパッタリング法
等の物理的成膜法によって形成されている。前記第１
カバー２２及び第２カバー２３において、中央厚肉部２
４の上下両部に対応する部位には、凹部２２ａ，２３ａ
がエッチング等によって形成されている。同凹部２２
ａ，２３ａは中央厚肉部２４が移動時に、係入できる大
きさとされている。凹部２２ａの内頂面は第２ストッパ
部を構成する。又、凹部２３ａの底面は中央厚肉部２４
の下方へ移動してきた場合のストッパ部を構成してい
る。

【００３１】又、第１カバー２２において、可動接点支
持梁部２７及び電極形成部２６に対応するとともに前記
凹部２２ａの両側に隣接して、凹部２２ａよりも浅い深
さの段部２２ｂがエッチング等によって形成されてい
る。同段部２２ｂは可動接点支持梁部２７及び電極形成
部２６が係入できる大きさとされている。前記段部２２
ｂは第１ストッパ部を構成している。すなわち、第１ス
トッパ部である段部２２ｂと第２ストッパ部である凹部
２２ａとはシリコン基板２１の厚み方向に沿った軸に垂
直な面であって、作動時に可動接点支持部である電極形
成部２６が先に段部２２ｂに当接するように互いに離間
した異なる面上にそれぞれ配置されている。

【００３２】各段部２２ｂの内頂面には第１固定接点３
０及び第２固定接点３１が形成されている。第１固定接
点３０は円形状をなし、第２固定接点３１は第１固定接
点３０を囲むようにしてＣリング状をなすように、か
つ、又、第１固定接点３０に対して同心状に配置されて
いる。両固定接点３０，３１は、本実施形態では金を使
用して蒸着法、或いは、スパッタリング法等の物理的成
膜法によって形成されている。又、前記第１固定接点３
０と、第２固定接点とは、前記電極膜２９が移動して、
段部２２ｂに当接した際に、電極膜２９にて両接点３
０，３１とが短絡する間隔に配置されている。前記電極
膜２９が可動接点に相当し、電極膜２９、第１固定接点
３０，第２固定接点３１とにより、スイッチ部Ｓが構成
されている。

【００３３】第１カバー２２の内面には図３に示すよう
に薄膜からなるアルミ配線３２，３３が蒸着法、或いは
スパッタリング法等による物理的成膜法によって一対形
成され、両アルミ配線３２，３３はそれぞれ第１固定接
点３０及び第２固定接点３１に対して接続されている。
アルミ配線３２，３３の外端は、第１カバー２２の内面
において、シリコン基板２１の外部に導出され、パッド
３４，３５に接続されている。

【００３４】さて、上記のように構成されたマイクロＧ
スイッチ２０の作用について説明する。振動数が高い加
速度が図１において、下方向に加わったときには、マス
支持梁部２５の固有振動数と、可動接点支持梁部２７の
振動数感度とは異なり、マス支持梁部２５は固有振動数
が低く設定されているため、作動しない。従って、オン
作動することはない。

【００３５】振動数が低い加速度が加わった図１におい
て、下方向に加わったときには、マス支持梁部２５が作
動（振動）する。そして、図７に示すように可動接点支
持梁部２７が移動して、段部２２ｂに当接する。この当
接により、電極膜２９が第１固定接点３０及び第２固定
接点３１間を短絡する（スイッチ部Ｓがオン）。図６
は、オンオフ作動のタイミングを示している。同図にお
いて、最初ｔ１時点で短絡（オン）する。

【００３６】この可動接点支持梁部２７の段部２２ｂに
当接しても、中央厚肉部２４には、加速度が作用してい
るため、さらに、中央厚肉部２４は凹部２２ａ内に移動
する。この結果、電極膜２９による第１固定接点３０、
第２固定接点３１間の短絡状態が保持されたままとな
る。図８は、その状態を示している。なお、図８では中
央厚肉部２４の作動状態を誇張して表している。

【００３７】次に図８において、加速度がｔ２時点でな
くなると、中央厚肉部２４はマス支持梁部２５の弾性に
より反対方向に移動し、図８のｔ３時点で、中央厚肉部
２４が段部２２ｂの内頂面の高さから離脱すると、可動
接点支持梁部２７が中央厚肉部２４とともに、段部２２
ｂから離脱する。この結果、（ｔ３−ｔ１）の時間分、
オン時間が保持される。

【００３８】なお、加速度が大きい場合には、中央厚肉
部２４は凹部２２ａの内頂面にて当接し、その後、加速
度がなくなった時点で、同様に中央厚肉部２４はマス支
持梁部２５の弾性により反対方向に移動する。

【００３９】上記した本実施形態によれば、以下の効果
を奏する。（１）本実施形態では、両マス支持梁部２５は、中央
厚肉部２４の厚みよりも薄肉に形成されており、互いに
同一長さを備え、中央厚肉部２４の重心をシリコン基板
２１の中心軸Ｌ（図１参照）上に位置するように配置し
た。このため、中央厚肉部２４の偏心が起こり難くな
り、捩じれによる電極膜２９の固定接点に対する接触が
起こり難くなる。又、中央厚肉部２４は、マス支持梁部
２５にて支持されて従来と異なり、移動時に摺動しない
ため、摩擦の影響がないため、他軸から加速度が加わっ
たときのスイッチ特性が変化することがない。（２）本実施形態では、両持ち梁構成であるマス支持
梁部（第１梁部）のビーム厚さｔを厚くし、ビーム幅ｗ
を広くすることにより、固有振動数を低く設定した。
又、片持ち梁構成ある可動接点支持梁部２７のビーム厚
さｔを薄くし、梁長さｌを短くすることにより、固有振
動数を高く設定した。この結果、加速度が高周波側で加
わったときには、マス部である中央厚肉部２４が作動す
ることはない。そして、加速度が低周波側で加わったと
きに、中央厚肉部２４を作動することができる。従っ
て、図５に示すような振動数に対する感度特性を得るこ
とができる。（３）本実施形態では、段部２２ｂと、凹部２２ａと
はシリコン基板２１の厚み方向に沿った軸に垂直な面で
あって、作動時に電極形成部２６が先に段部２２ｂに当
接するように互いに離間した異なる面上にそれぞれ配置
した。この結果、加速度が加わって、作動時に電極形成
部２６が先に段部２２ｂに当接し、その後、中央厚肉部
２４が凹部２２ａの内頂面に当接した状態で、加速度が
なくなるか、あるいは凹部２２ａの内頂面に当接する前
に加速度がなくなり、中央厚肉部２４が段部２２ｂの位
置までマス支持梁部２５の弾性により復帰するまで、オ
ン時間が保持できる。（４）本実施形態では、第１固定接点３０は円形状を
なし、第２固定接点３１は第１固定接点３０を囲むよう
にしてＣリング状をなすように、かつ、又、第１固定接
点３０に対して同心状に配置した。そして、第１固定接
点３０と、第２固定接点３１とは、前記電極膜２９が移
動して、段部２２ｂに当接した際に、電極膜２９にて両
接点３０，３１とが短絡する間隔に配置した。この結
果、可動接点支持梁部２７、電極形成部２６が傾いて電
極膜２９が接触してきても、第２固定接点３１と、第１
固定接点３０のいずれかの部位にて接触することが可能
となる。（５）本実施形態では、第１固定接点３０、第２固定
接点３１を一組として２組設け、それに対応して、電極
膜２９を一対設けた。この結果、いずれかの組の固定接
点３０，３１に対して電極膜２９が接触することにより
加速度が加わったことを検出することができ、加速度の
検出精度を高めることができる。（第２実施形態）次に第２実施形態を図９及び図１０を
参照して説明する。

【００４０】なお、第２実施形態を含む以下の実施形態
では第１実施形態と同一又は相当する構成については同
一符号を付し、異なるところを中心に説明する。この実
施形態では、図９に示すように、第１カバー２２の内面
において、アルミ配線３，３３間には第１固定接点３０
と第２固定接点３１と並列に抵抗Ｒ２が形成されてい
る。抵抗Ｒ２は薄膜抵抗にて形成されている。抵抗Ｒ２
は、Ｃｒ−Ｓｉ，Ｃｒ−Ｓｉ−Ｔｉ等からなり、蒸着
法、スパッタリング法等の物理的成膜法によって形成さ
れる。

【００４１】この第２実施形態では、マイクロＧスイッ
チ２０が上記のように構成されていることにより、マイ
クロＧスイッチ２０を含む回路構成にディスクリート抵
抗を組込む必要が無くなる。

【００４２】図１０は、マイクロＧスイッチ２０をエア
バッグシステムに組込んだ応用例の回路構成を示してい
る。同図において、エアバッグ電子制御装置（エアバッ
グＥＣＵ）４０は、バッテリ電源＋Ｂに接続される抵抗
Ｒ３、及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）４１、抵抗Ｒ１
を備えている。抵抗Ｒ３のマイナス端子は、マイクロＧ
スイッチ２０のスイッチ部Ｓ、抵抗Ｒ１に対して直列に
接続されている。又、抵抗Ｒ１のプラス端子はＣＰＵ４
１の信号入力端子に接続され、マイナス端子は接地され
ている。

【００４３】このエアバッグシステムは、加速度が加わ
っていない場合には、マイクロＧスイッチ２０のスイッ
チ部Ｓがオフとされているため、ＣＰＵ４１には、バッ
テリ電圧Ｂが抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に分圧されて、その
ときの抵抗Ｒ１の電圧（低電圧）が入力される。ＣＰＵ
４１は低電圧の信号が入力されている場合には、所定の
加速度が加わっていないとして、判定し、待機する。

【００４４】マイクロＧスイッチ２０に所定以上の加速
度が加わってスイッチ部Ｓがオンすると、バッテリ電圧
Ｂが抵抗Ｒ３，Ｒ１に分圧されて、抵抗Ｒ１の電位Ｖin
が上昇され、そのときの抵抗Ｒ１の電圧（高電圧）がＣ
ＰＵ４１に入力される。この高電圧の入力信号に基づい
てＣＰＵ４１は所定以上の加速度が加わったとして、図
示しないエアバッグの点火装置に点火信号を出力する。

【００４５】本実施形態では、下記の効果を奏する。（１）本実施形態では、第１実施形態の（１）〜
（５）の作用効果を奏する。（２）本実施形態では、薄膜抵抗からなる抵抗Ｒ２を
第１カバー２２に設けたため、ディスクリート抵抗をマ
イクロＧスイッチ２０に組込む必要が無くなり、抵抗を
組み込みしたマイクロＧスイッチ２０として小型化がで
きる。仮にディスクリート抵抗を組込むと、マイクロＧ
スイッチ２自身が小型化できても、全体としては大型と
なってしまう問題がある。（３）本実施形態では、薄膜抵抗をＣｒ−Ｓｉ，Ｃｒ
−Ｓｉ−Ｔｉ等から形成した。この結果、温度特性の向
上が可能である。すなわち、炭素皮膜抵抗や他の金属被
膜抵抗では、その温度特性が数％あるのに対して、Ｃｒ
−Ｓｉ，Ｃｒ−Ｓｉ−Ｔｉ等で形成した薄膜抵抗の温度
特性は、ｐｐｍオーダであり、その温度特性には、大き
な相違がある。

【００４６】（第３実施形態）次に第３実施形態を図１
１乃至図１３を参照して説明する。この実施形態では、
図１１乃至図１３に示すように中央厚肉部２４には、中
央厚肉部２４の上下方向に延びる中心軸を中心とした貫
通孔２４ａが形成されている。貫通孔２４ａには、シリ
コンゲルからなるダンピング部材３８が貫通されてい
る。ダンピング部材３８は、貫通孔２４ａに対して摺接
自在に緩く嵌合され、中央厚肉部２４の上下方向の相対
移動が可能とされている。ダンピング部材３８の上下両
端は、凹部２２ａ，２３ａに対して当接されている。前
記ダンピング部材３８及び貫通孔２４ａにてダンピング
機構が構成されている。

【００４７】この構成によれば、所定以上の加速度Ｇが
マイクロＧスイッチ２０の上下方向に加わったとき、ダ
ンピング部材３８に対して中央厚肉部２４が相対移動す
る。このとき、ダンピング部材３８が貫通孔２４ａを摺
接するためダンピング効果が得られる。すなわち、加速
度が加わって図１１及び図１２において、下方向に加わ
ったときには、マス支持梁部２５が作動（振動）する。
そして、可動接点支持梁部２７が移動して、段部２２ｂ
に当接する。この当接により、電極膜２９が第１固定接
点３０及び第２固定接点３１間を短絡する（スイッチ部
Ｓがオン）。

【００４８】この可動接点支持梁部２７の段部２２ｂに
当接しても、中央厚肉部２４には、加速度が作用してい
るため、さらに、中央厚肉部２４は凹部２２ａ内に移動
する。このとき、ダンピング部材３８のダンピング効果
により、移動が第１実施形態よりも遅延され、この結
果、電極膜２９による第１固定接点３０、第２固定接点
３１間の短絡状態が保持されたままとなる（スイッチ部
Ｓがオン状態の保持）。

【００４９】次に、加速度がなくなると、中央厚肉部２
４はマス支持梁部２５の弾性により反対方向に移動する
が、ダンピング部材３８のダンピング効果により、復帰
移動が第１実施形態よりも遅延され、厚肉部２４が段部
２２ｂの内頂面の高さから離脱すると、可動接点支持梁
部２７中央厚肉部２４とともに、段部２２ｂから離脱す
る。この結果、ダンピング効果によって、第１実施形態
よりも、オン時間が長く保持される。

【００５０】上記した本実施形態によれば、以下の効果
を奏する。（１）本実施形態によれば、第１実施形態の（２）〜
（５）の作用効果を奏する。（２）本実施形態によれば、ダンピング部材３８を中
央厚肉部２４に貫通して相対移動自在に配置した。この
結果、加速度が加わった際に、ダンピング部材３８のダ
ンピング効果により、スイッチ部Ｓのオン保持時間を長
くすることができる。

【００５１】尚、本発明の実施形態は以下のように変更
してもよい。（１）前記各実施形態ではパイレックスガラスから、
第１カバー２２，第２カバー２３を形成したが、両カバ
ー２２，２３の両方をシリコン基板にて形成してもよ
い。又、第１カバー２２のみをシリコン基板にて形成し
てもよく、反対に第２カバー２３のみをシリコン基板に
て形成してもよい。（２）上記実施の形態において、面方位（１００）の
シリコン基板を用いて中央厚肉部２４、マス支持梁部２
５、電極形成部２６、可動接点支持梁部２７を形成した
が、面方位（１１０）のシリコン基板を用いることによ
り、中央厚肉部２４、マス支持梁部２５、電極形成部２
６、可動接点支持梁部２７を形成する際に、側面から垂
直にエッチングすることができる。（３）前記各実施形態では、第２カバー部材２３を形
成したが、第２カバー部材２３の代わりに、シリコン基
板２１を２倍の厚みのものを使用して、マス部である中
央厚肉部２４の下方に間隙を陽極化成によって形成して
もよい。（４）前記各実施形態では、第１カバー２２側にスイ
ッチ部Ｓを構成する第１固定接点３０，第２固定接点３
１を設けた。さらに、第２カバー２３にも同様に第１固
定接点３０，第２固定接点３１を設け、第２カバー２３
側にもアルミ配線を形成してもよい。（５）前記各実施形態のアルミ配線の代わりにクロム
配線にて形成してもよい。

【００５２】以上、この発明の各実施形態について説明
したが、各実施形態から把握できる請求項以外の技術思
想について、以下にそれらの効果とともに記載する。（１）請求項１乃至請求項９のいずれかにおいて、固
定接点を備えたカバー部材を第１のカバー部材としたと
き、シリコン基板を挟んで、第１のカバー部材とは反対
側に配置された第２のカバー部材と、第１カバー部材と
により表裏両面が接合されているマイクロＧセンサ。こ
うすることにより、シリコン基板に設けられるマス部、
第１梁部とをマイクロマシニング技術で表裏両面から形
成することができる。

【００５３】（２）請求項８において、ダンピング機
構は、マス部に摺動自在に貫通されたシリコンゲル材で
あるマイクロＧスイッチ。こうすることにより、加速度
が働いてマス部がシリコン基板の厚み方向に変位すると
き、シリコンゲル材と相対移動する。このとき、シリコ
ンゲル材のダンピング作用が働き、電極層が固定接点に
当接したときのオン時間の持続が図られる。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、シリコン基板、マス部、第１梁部、可動
接点支持部、第２梁部をマイクロマシニング技術で形成
することができ、寸法精度を出して形成することができ
る。マス部と、可動接点支持部とが分離しているため、
周波数応答性の改善ができる。又、マス部は摺動せず、
摩擦力が働かないため、他軸感度特性を向上できる。

【００５５】請求項２に記載の発明によれば、振動数が
高い加速度が加わったときには第１梁部は固有振動数が
低く設定されているため、作動せず、従って、オン作動
することはなく、周波数応答性を改善することができ
る。

【００５６】請求項３に記載の発明によれば、マス部は
第１梁部にて両持ち支持されており、第１梁部を構成す
る梁部のビーム厚さを厚くし、ビーム幅を広くすること
により、固有振動数を低く設定することができ、可動接
点支持部は第２梁部にて片持ち支持されており、第２梁
部を構成する梁部のビーム厚さを薄くし、ビーム長さを
短くすることにより、固有振動数を高く設定できる。

【００５７】請求項４に記載の発明によれば、オン保持
時間を長くすることができる。請求項５に記載の発明に
よれば、可動接点支持部等が傾いて電極膜が接触してき
ても、第２固定接点と、第１固定接点のいずれかの部位
にて接触することが可能となり、スイッチ作動の確実性
が向上する。

【００５８】請求項６に記載の発明によれば、ダンピン
グ機構により、オン保持時間を長くすることができる。
請求項７に記載の発明によれば、抵抗を組み込みしたマ
イクロＧスイッチとして小型化ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のマイクロＧスイッチの断面
図。

【図２】同じくマイクロＧスイッチの断面図。

【図３】同じく第１カバーの底面図。

【図４】同じくシリコン基板の平面図。

【図５】同じくマイクロＧスイッチの振動数と加速度
との特性図。

【図６】同じくオン保持時間を示すタイミングチャー
ト。

【図７】同じく作用を示す説明図。

【図８】同じく力作用を示す説明図。

【図９】第２実施形態の第１カバーの底面図。

【図１０】同じくエアバッグシステムの電気的構成を
示す電気回路図。

【図１１】第３実施形態のマイクロＧスイッチの断面
図。。

【図１２】同じく同じくマイクロＧスイッチの断面
図。

【図１３】同じくシリコン基板の平面図。

【図１４】従来例のＧスイッチを示す断面図。

【符号の説明】

２０…マイクロＧセンサ、２１…シリコン基板、２２…
第１カバー（カバー部材を構成する。）、２２ａ…凹部
（第２ストッパ部を構成する。）、２２ｂ…段部（第１
ストッパ部を構成する。）２４…中央厚肉部（マス部を構成する。）、２５…マス
支持梁部（第１梁部を構成する。）、２６…電極形成部
（可動接点支持部を構成する。）、２７…可動接点支持
梁部（第２梁部を構成する。）、２９…電極膜（電極層
を構成する。）３８…ダンピング部材（貫通孔２４ａとともにダンピン
グ機構を構成する。）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村手真愛知県丹羽郡大口町豊田三丁目260番地株式会社東海理化電機製作所内Ｆターム(参考） 3F060 GD11 HA31 5G056 BD47 BD52 BD58 BF01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン基板と、前記シリコン基板に設けた収容空間内に配置され、シリ
コン基板の厚み方向へ往復変位可能に第１梁部にて支持
されたマス部と、前記マス部から第２梁部を介して突設され、電極層を表
面に備えた可動接点支持部と、前記シリコン基板に接合され、マス部が無変位時の可動
接点支持部の電極層に対して離間して配置され、マス部
がシリコン基板の厚み方向に変位するときには接触可能
な固定接点部を配置したカバー部材とを備えたマイクロ
Ｇスイッチ。
【請求項２】第１梁部は固有振動数が低く設定され、
第２梁部は固有振動数が高く設定されている請求項１に
記載のマイクロＧスイッチ。
【請求項３】第１梁部は、マス部を両持ち支持する梁
部であり、第２梁部は可動接点支持部を片持ち支持する
梁部である請求項１又は請求項２に記載のマイクロＧス
イッチ。
【請求項４】前記カバー部材には、マス部が変位時に
可動接点支持部が当接する第１ストッパ部と、前記マス
部が当接可能な第２ストッパ部とを備え、第１ストッパ部と第２ストッパ部とはシリコン基板の厚
み方向に沿った軸に垂直な面であって、作動時に可動接
点支持部が先に第１ストッパ部に当接するように互いに
離間した異なる面上にそれぞれ配置した請求項１乃至請
求項３のうちいずれかに記載のマイクロＧスイッチ。
【請求項５】第１ストッパ部に設けた固定接点部は、
第１固定接点と、第２固定接点とからなり、第１固定接
点は、略リング状に配置され、第２固定接点は第１固定
接点内において離間して形成され、前記可動接点支持部の電極層は、マス部変位時に両第１
固定接点と第２固定接点に対してともに接触するように
配置されている請求項１乃至請求項４のうちいずれかに
記載のマイクロＧスイッチ。
【請求項６】前記マス部には、マス部の変位時におい
て、固定接点部と可動接点支持部の電極層との接触時間
を得るためのダンピング機構を設けた請求項１乃至請求
項５のうちいずれかに記載のマイクロＧスイッチ。
【請求項７】前記カバー部材には薄膜抵抗が形成さ
れ、同薄膜抵抗と、固定接点部とが回路を構成していること
を特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれかに記
載のマイクロＧスイッチ。