JP2015184171A - 電子デバイス - Google Patents
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Description
図10に示すように、加速度スイッチ200は、中央電極201と、中央電極201を内側に収容するとともに、その内側面が中央電極201の外側面に接離可能とされた錘部202と、錘部202の周囲を取り囲む円弧状とされ、枠体203との間で錘部202を弾性支持する梁部204と、を備えている。
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、小型化、動作信頼性を向上できる方位検出型の電子デバイスを提供することである。
この構成によれば、中央電極の導電部には、方位に応じて区分けされた電極領域間が電気抵抗性を有する連結領域で接続されており、そのうちの一つの連結領域が導通領域を介して外部電極と導通される構成からなるので、加速度が印加された方位に応じて錘部が当接する電極領域が変化し、外部電極に到達するまでに辿る連結領域数(電気抵抗値)が異なるものとなる。その結果、本発明に係る電子デバイスは、中央電極を分割することなく、一対の外部電極により、加速度が印加された方向を検知することができる。また、本発明に係る電子デバイスでは、中央電極に接する外部電極用の貫通穴が1つで足りるので中央電極の径を小さくできるため、電子デバイスを小型化可能である。また、本発明に係る電子デバイスでは、加速度検出方位を細分化しても、中央電極径を細く維持できるため、検出方位を細分化しても、電子デバイスを小型化可能である。また、本発明に係る電子デバイスでは、反応する加速度を高く設定する場合でも、中央電極が細いため、おもりの設計が容易になる。また、本発明に係る電子デバイスでは、中央電極を分割する必要が無いので、製造工程を簡略化できる。
この構成によれば、導電材からなる電極領域がシリコンなどの半導体材料を露出させて形成した分離領域で電気的に区分けされるので、一層正確に印加された加速度の方位を特定することができる。
この構造によれば、電極のパターン形成時に粒子の回り込みが発生しても、電極間のショートが起こりにくくすることができ、信頼性向上を図れる。
この構造によれば、連結領域は電極領域と同様に形成される(導電材を堆積させる工程にて電極領域と一括して形成できる)とともに、電極領域よりも幅が狭い分容易に電気抵抗性を高めることができる。
この構造によれば、連結領域を同じ抵抗材で同じ面積となるように形成できるので、製造工程の簡略化を図ることができる。
<第1実施形態>
[加速度スイッチ]
図1は第1実施形態におけるスイッチ本体1の縦断面図であり、図2は図1のA−A線に相当する平面図である。図3は図2における中央電極32の拡大図である。
図1、図2に示すように、本実施形態の加速度スイッチ1は、スイッチ本体11と、スイッチ本体11を厚さ方向で挟持する第1基板12及び第2基板13と、を備えている。
スイッチ本体11は、枠体(支持部)31と、枠体31の内側に配置された円柱状の中央電極32と、枠体31と中央電極32との間に配置され、中央電極32を内側に収容する収容孔33を有する錘部34と、錘部34の周囲を取り囲む円弧状とされ、枠体31との間で錘部34を弾性支持する梁部35と、を備えている。なお、以下の説明において、梁部35の周方向を単に周方向とし、梁部35の径方向を単に径方向とする。
また、錘部34のうち、厚さ方向における他端部は、一端部よりも径方向の内側に張り出した張出部36を構成している。
当該中央電極32のうち第2接合膜42が形成された部分(導電部)は、図3に示すように方位を検出するための複数の対向電極領域46(第1電極領域46a〜第4電極領域46d)と、それら対向電極領域間を連結する電気抵抗性を持つ連結領域47(第1連結領域47a〜第4連結領域47d)と、後述する第2基板13の貫通電極59と接触して外部との導通を可能とし複数の対向電極領域46と離間して設けられ、複数の連結領域47のうちの一の連結領域47(第1連結領域47a)と接続された導通領域49と、それらを分離しており、中央電極32の基材(シリコン等)を露出させる分離領域48(第1分離領域48a〜第4分離領域48d)と、を備える。これら複数の対向電極領域46は第2接合膜42と一体で形成される。また、各領域46〜49の側面には電極膜45が形成される。
そして、第2接合膜42のうち、第2基板13と接していない部分は導電層として機能する。
図1に示すように、第1基板12は、例えばガラス等からなり、平面視外形がスイッチ本体11と同等の形状を呈し、厚さ方向における一端側(図中下側)からスイッチ本体11を覆っている。また、第1基板12は、第1接合膜41を介してスイッチ本体11の枠体31及び中央電極32に接合されている。また、第1基板12におけるスイッチ本体11側の主面のうち、枠体31及び中央電極32以外に位置する部分は、錘部34の変位を許容する逃げ部56が形成されている。 第2基板13は、第1基板12と同様の材料からなるとともに、平面視外形がスイッチ本体11と同等の形状を呈し、厚さ方向における他端側(図中上側)からスイッチ本体11を覆っている。また、第2基板13は、第2接合膜42を介してスイッチ本体11の枠体31及び中央電極32に接合されている。これにより、加速度スイッチ1のうち、枠体31、第1基板12、及び第2基板13で画成された内側空間に、中央電極32、及び梁部35が封止されている。また、第2基板13におけるスイッチ本体11側の主面のうち、枠体31及び中央電極32以外に位置する部分は、錘部34の変位を許容する逃げ部57が形成されている。
次いで、本実施形態に係る加速度スイッチ1の検知動作について説明する。
図4は、加速度スイッチ1の動作説明図であって、図2に相当する平面図である。
このように構成された加速度スイッチ1では、図4に示すように、初期状態の加速度スイッチ1に対して例えば矢印Q方向に加速度が入力されると、錘部34を除く加速度スイッチ1全体が矢印Q方向に移動する。
次に、上述した加速度スイッチ1の製造方法について説明する。
図7〜図9は、加速度スイッチ1の製造方法を説明するための工程図であって、図1に相当する断面図である。
まず、図7(a)に示すように、シリコン等からなる基板材からなる板状のスイッチ本体11を用意する。
その後、図7(d)に示すように、枠体31及び中央電極32に、第1接合膜41を介して第1基板12を接合する(第1基板接合工程)。
その後、図9(a)に示すように、枠体31及び中央電極32に、第2接合膜42を介して第2基板13を接合する(第2基板接合工程)。
しかも、外部電極は一体で構成できるため、加速度スイッチ1を小型化可能である。
なお、本発明は、図面を参照して説明した上記各実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
また、梁部35の周方向における長さについても適宜設計変更が可能である。
20…基板(基材)
31…枠体(支持部)
32…中央電極
34…錘部
35…梁部
42…第2接合膜
45…電極膜
46…対向電極領域
47…連結領域
48…分離領域
49…導通領域
61,120…貫通孔
63,121…電鋳体(導体)
102…柱部
103…電極膜(導体)
324…SOI基板(基材)
Claims (5)
- 外側面及び当該外側面と接続された上下何れかの面に導電部を有する柱状の中央電極と、
前記中央電極を内側に収容するとともに、内側面が前記中央電極の外側面に接離可能とされるとともに導電性を有する錘部と、
前記錘部の周囲を取り囲むとともに、支持部との間で前記錘部を弾性支持する梁部と、を備え、
前記導電部は、
方位に応じて電気的に区分された導電材からなる複数の電極領域と、
前記複数の電極領域のうち隣接する電極領域同士を接続し電気抵抗性を有する複数の連結領域と、
前記複数の電極領域と離間して設けられ、前記複数の連結領域のうちの一の連結領域と接続され、外部電極との導通を行う導通領域と、
に区分けされることを特徴とする電子デバイス。 - 前記中央電極は、半導体材料からなる柱状部と、前記柱状部と接続された前記導電部とから構成され、
前記複数の電極領域は、前記柱状部の表面に導電材が堆積されて形成され、一部に導電材を堆積しない分離領域を設けることで電気的に区分されることを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス。 - 前記分離領域は、前記柱状部の表面より前記柱状部の厚み方向に沿って形成された凹部からなることを特徴とする請求項2に記載の電子デバイス。
- 前記連結領域は、前記柱状部の表面に導電材が堆積されて形成され、前記電極領域と同じ厚みであって、前記中央電極の周方向における幅が前記電極領域よりも短いことを特徴とする請求項2又は3に記載の電子デバイス。
- 前記連結領域は、それぞれが同一の電気抵抗値を有することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の電子デバイス。
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