专利名称：加速度开关和电子器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及加速度开关和电子器件。
背景技术：
作为一直以来的加速度开关，使用如专利文献I所示的在质量体内部拥有对置电极(中心体)并利用梁来支撑质量体的无指向性的加速度开关。基于图1，对这样的加速度开关进行说明。图1是现有的加速度开关的剖面图，该加速度开关001由周边部(框架)101、梁102、质量体(重锤)103以及对置电极104构成，构成为:将该梁102的一端固定于质量体103，将梁102的另一端固定于周边部101，周边部101利用梁102来支承质量体103。另外，响应施加至加速度开关001的加速度，质量体103和配置于该质量体103的内部的对置电极104接触，由此，与该加速度开关001连接的外部装置检测出振动。S卩，如果将加速度施加至该加速度开关001，则质量体103移动而与对置电极104接触，加速度开关成为ON (导通)。此外，由于该加速度开关能够作为常关(normally off)且无指向性的开关而使用，另外，通过使用半导体制造技术，从而能够以硅单晶为基础而制作，因而存在比较小型且能够大量生产等各种优点。由于搭载于电子器件的加速度开关对小型化的要求高，因而加速度开关的外形尺寸更小则变得有利。另外，对成本降低的要求也高，使用半导体制造技术，进一步减小加速度开关的外形尺寸，在一块晶圆制作许多加速度开关，会更有利。专利文献1:日本特开平9 - 145740号公报。然而，这在将加·速度开关水平地设置的情况下有效，但取决于加速度开关的使用方法，有时候无指向性的灵敏度也并非有效，不能得到既定的灵敏度。例如，考虑将加速度开关相对于水平面(包括与铅垂方向成直角的平面、大致水平面或以水平面为基准的平面)而垂直地(沿铅垂方向)保持的情况，如果例如以IG以下来制作灵敏度，则IG的重力导致开关成为ON状态。在图2 Ca)中示出将加速度开关相对于水平面而平行地保持的情况，在图2 (b)中示出将加速度开关相对于水平面而垂直地保持的情况。在图2 (a)中，水平面是XY平面，重力方向是Z方向，在图2 (b)中，水平面是XZ平面，重力方向是Y方向(准确地说，-Y方向)。另外，如果以IG以下例如IG来制作灵敏度，则在使开关垂直的情况下，由于已经施加重力加速度1G，因而开关成为ON状态。具体而言，此后为了简便，仅表示与质量体103和对置电极104相对应的质量体和对置电极。图2的AA’线表示X方向(第二方向)上的对置电极202的中心线，BB’线表示X方向上的质量体201的中心线，CC’线表示与后述的第一基板的厚度方向正交的Y方向(第一方向)上的对置电极202和质量体201的中心线。图2 (a)中的重力方向(铅垂方向)是Z方向，图2 (b)中的重力方向是Y方向。此外，在图2 (a)中，AA’线和BB’线一致。图2是拥有例如IG的灵敏度的加速度开关002的情况。图2 (a)是将加速度开关002水平地载置时的图，对置电极202和质量体201的电极的距离a与在加速度开关002得到IG的加速度的情况下质量体103位移的距离相等。此外，对置电极202和质量体201的间隙没有偏颇地遍及整周以距离a统一。在此，如果将加速度开关002相对于水平面而垂直地竖立,则重力IG导致质量体201沿重力方向(铅垂方向)位移。如图2 (b)所示，Y方向作为重力方向(铅垂方向)，对置电极202和贯通孔(孔部)205的C侧的壁面接触。由于该IG导致位移的量与质量体201的电极和对置电极202的距离a相等，因而质量体201与对置电极202接触。即，在现有技术中，存在在施加重力加速度等想要感知的加速度以外的加速度的情况下不能够感知既定的加速度的问题。此外，通过该接触而电导通的电极形成于质量体201和对置电极202的对置的侧壁。
发明内容
于是，本发明的目的在于，在上述加速度开关中，即使在施加除了重力加速度等想要感知的加速度以外的加速度的情况下，也能够感知既定的加速度。本发明为了解决这样的课题，具备以下的构成。本发明的加速度开关，是具有由绝缘性材料构成的第一基板、固定于所述第一基板的框架、位于所述框架的内部并由所述框架支撑的梁、由所述梁支撑并在大致中心具有孔部的质量体以及位于所述孔部的内部并固定于所述第一基板的中心体的加速度开关，其特征在于，在所述第一基板大致水平地配置的状态下，在第一方向上，所述质量体和所述孔部、所述质量体和所述中心体或者所述孔部和所述中心体的组合中的至少一组的中心位置不一致。而且，本发 明的加速度开关，其特征在于:所述框架和所述中心体固定在位于所述第一基板的相反侧并由绝缘性材料构成的第二基板。而且，本发明的加速度开关，其特征在于:所述第二基板具有将所述框架与外部电路电连接的第一贯通电极和将所述中心体与外部电路电连接的第二贯通电极。而且，本发明的加速度开关，其特征在于，所述梁是I根梁。而且，本发明的加速度开关，其特征在于，所述梁是圆弧状的梁。而且，本发明的加速度开关，其特征在于，所述孔部的侧面与所述中心体的侧面的距离为Iym以上且20 μ m以下。而且，本发明的加速度开关，其特征在于，所述孔部具有相对于所述第一方向而平行的直线部和相对于与所述第一方向和所述厚度方向正交的第二方向而弯曲的圆弧部。而且，本发明的电子器件，具有上述的所述加速度开关，具备检测从所述加速度开关输出的检测信号并进行与所述检测信号相应的既定的动作的电路。依照本发明，即使在施加应该感知的加速度以外的加速度的情况下，也能够感知既定的应该感知的加速度。由此，如果将该加速度开关用于省电力用，例如搭载于只能够内置小容量的蓄电池那样的电子器件，则在未检测到人的振动时，即，在不使用设备时，停止动作，仅在检测到振动时，即，在使用设备时，自动地开始动作，能够实现不浪费地使用蓄电池的电子器件(电子设备)。
图1是一直以来公知的加速度开关的示意性正面 图2是说明一直以来公知的加速度开关的动作的正面 图3是说明本发明的实施例1所涉及的加速度开关的动作的正面 图4是说明一直以来公知的加速度开关的动作的正面 图5是说明本发明的实施例2所涉及的加速度开关的动作的正面 图6是说明本发明的实施例3所涉及的加速度开关的动作的正面 图7是说明本发明的实施例4所涉及的加速度开关的动作的正面 图8是示出本发明的加速度开关的实施例的示意性横剖面图。
具体实施例方式
以下，参照附图，对用于实施本发明的最佳的一个方式进行说明。[实施例1]
如图2所示的现有技术的说明所述，在将加速度开关002相对于水平面而垂直地竖立的情况下，如果可充分地留出质量体201和对置电极202的距离，使得质量体201和对置电极202不接触，则即使将加速度开关002相对于水平面而垂直地竖立，质量体201和对置电极202也不接触。以下，使用图3来对本发明的实施例1的详细情况进行说明。图3的DD’线表示X方向(第二方向)上的对置电极302的中心线，EE’线表示X方向上的质量体301的中心线，FF’线表示Y方向(第一方向)上的对置电极302和质量体301的中心线。图3 (a)中的水平面是XY平面，重力方向(铅垂方向)是Z方向，图3 (b)中的水平面是XZ平面，重力方向是Y方向。此外，在图3 (a)中，DD’线和EE’线一致。图3 (a)是将沿图3的Y方向充分地留出质量体301和对置电极302的距离的加速度开关003水平地载置时的图。在此，如果以质量体301的电极和对置电极302的F侧的距离作为3a，则在将加速度开关003相对于水平面而垂直地竖立的情况下，由于a相当于1G，因而施加至加速度开关003的重力IG导致质量体301位移的距离成为a，质量体301与对置电极之间的距离是3a与a的差而成为2a。在图3 (b)中示出该情形。由此，虽然是I个方向(图3 (b)的Y方向)的灵敏度，但即使在将加速度开关003相对于水平面而垂直地竖立的情况下，加速度开关003也能够沿图3 (b)的Y方向保持2G的灵敏度，沿X方向保持IG的灵敏度。即，本实施例在将质量体301的贯通孔305的形状从现有的贯通孔205的形状进行了变更这点具有特征。具体而言，质量体301的贯通孔305由直线部305a和圆弧部305b形成。贯通孔305，在X方向上，2个直线部305a互相对置而形成，在Y方向上，2个圆弧部305b互相对置而形成。此外，在图3 (a)中，对置电极302和直线部305a的距离在D侧和D’侧的两者是距离a。另外，在图3 (a)中，对置电极302和圆弧部305b的距离在F侧是距离3a，在F，侧是距离a。换言之，在图3 Ca)中，在后面说明的第一基板大致水平地配置的状态下，贯通孔305的中心从质量体301的中心向F侧偏移距离a而配置，对置电极302处于偏心的状态。即，在图3 (a)的加速度开关中，示出这样的形状:质量体301和对置电极302的中心一致，质量体301和对置电极(中心体)302的中心与贯通孔(孔部)305的中心偏移距离a。在本实施例中，质量体301的贯通孔305由直线部305a和圆弧部305b形成，但贯通孔305也可以是整体地由圆弧部形成的椭圆形状。在这种情况下的椭圆形状能够构成为，相对于第二方向而成为宽度方向，并且，相对于第一方向而成为长度方向。[实施例1的变形例]
如前所示，在实施例1的加速度开关中，贯通孔305的中心从质量体301的中心向F侧偏移距离a而配置，在外观上，处于对置电极302偏心的状态。以下示出该变形例。实施例1的变形例在图3 (c)和图3 (d)中示出。在该图3 (c)和图3 (d)中，对实施例1和变形例的差异进行清楚标记，在实施例1和变形例中共同的部分省略说明。变形例与实施例1不同的部分在于变更了对置电极302的偏心的机构这点。具体而言，如一比较图3 (C)和图3 (a)就清楚的，在图3 (C)的加速度开关中，示出这样的形状:在后面说明的第一基板大致水平地配置的状态下，质量体301和贯通孔(孔部)305的中心一致,质量体301和贯通孔(孔部)305的中心与对置电极(中心体)302的中心偏移距离
B ο此外，对置电极302和贯通孔305的各方向上的距离与实施例1相同。在图3(c)中，对置电极302和直线部305a的距离是距离a。另外，在图3 (c)中，对置电极302和圆弧部305b的距离在F侧是距离3a，在F，侧是距离a。即使在采用这样的变形例的情况下，在将加速度开关003的基板相对于水平面而垂直地竖立的情况下，对置电极302和贯通孔305在Y方向上也不接触，加速度开关003能够沿图3 (d)的Y方向保持2G的灵敏度，沿X方向保持IG的灵敏度。此外，在图3 (d)中，加速度开关003示出质量体301、贯通孔305以及对置电极302的中心都一致的状态。
·
[实施例2]
接着，对灵敏度比IG更大的加速度开关的情况进行说明。图4是拥有例如2G的灵敏度的加速度开关004的图。图4的GG’线表示X方向(第二方向)上的对置电极402的中心线,HH’线表示X方向上的质量体401的中心线，II’线表示Y方向(第一方向)上的对置电极402和质量体401的中心线。图4 (a)中的水平面是XY平面，重力方向(铅垂方向)是Z方向，图4 (b)中的水平面是XZ平面，重力方向是Y方向。此外，在图4 Ca)中，GG’线和HH’线一致。图4(a)是将加速度开关004水平地载置时的图，对置电极402和质量体401的电极的距离2b与在加速度开关004得到2G的加速度的情况下质量体401位移的距离相等。此外，对置电极402和质量体401的间隙没有偏颇地遍及整周而以距离2b统一。在此，b是以加速度IG位移的距离。在此，如果将加速度开关004相对于水平面而垂直地竖立，则重力IG导致质量体401沿重力方向(铅垂方向)位移。例如，如图4 (b)所示，Y方向作为重力方向(铅垂方向)，对置电极402和贯通孔405的I侧的壁面接近。因此,质量体的电极和对置电极的距离从2b变为b，纵方向(I侧，重力方向向上，铅垂方向向上)的灵敏度成为1G。在这种情况下，由于加速度开关004设计为在得到2G的加速度的情况下切换为ON或0FF，因而难以令人满意地实现期望的动作。于是，作为这样的构成，探讨以下所示的实施例2:对置电极预先设计为沿重力方向向下(铅垂方向向下)拥有偏移量b，在水平支撑加速度开关的状态下，对置电极的中心比贯通孔的中心接近偏移量b。
以下，使用图5来对本发明的实施例2的详细情况进行说明。图5的JJ’线表示X方向(第二方向)上的对置电极502的中心线，KK’线表示X方向(第二方向)上的质量体501的中心线,LL’线表不Y方向(第一方向)上的对置电极502和质量体501的中心线。图
5(a)中的水平面是XY平面，重力方向(铅垂方向)是Z方向，图5 (b)中的水平面是XZ平面，重力方向是Y方向。此外，在图5 (b)中，JJ’线和KK’线一致。图5 (a)是将本目的的加速度开关005水平地载置时的图，由于质量体501与对置电极502的空间偏移IG的程度，因而对置电极502和质量体501的间隔的L侧的距离是3b，L’侧的距离成为b。在此，如果将本加速度开关005相对于水平面而垂直地竖立，则质量体和对置电极的距离关于L方向减少IG的程度而成为2b。在图5 (b)中示出该情形。由此，即使在将加速度开关相对于水平面而垂直地竖立的情况下，也能够保持作为既定的灵敏度的2G。此夕卜，在这种情况下，对置电极502和质量体501的距离没有偏颇地遍及整周而以距离2b统
O这样，在本实施例2中，如实施例1的变形例所示，在图5 (a)的加速度开关中，示出这样的形状:在后面说明的第一基板大致水平地配置的状态下，质量体501和贯通孔(孔部)505的中心一致，质量体501和贯通孔(孔部)505的中心与对置电极(中心体)502的中心偏移距离b。[实施例3]
接着，对将对置电极的位置偏移以代替将质量体的位置偏移的情况进行说明。在此，作为实施例2的变形例，与实施例1同样地，能够对偏移量的理想的状态下工夫。具体而言，示出这样的形状:在后面说明的第一基板大致水平地配置的状态下，质量体601和对置电极602的中心一致，质量体60 1和对置电极(中心体)602的中心与贯通孔(孔部)605的中心偏移距离b。在图6中示出该情形。图6的丽’线表示X方向(第二方向)上的对置电极602的中心线，NN’线表示X方向上的质量体601的中心线，00’线表示Y方向(第一方向)上的对置电极602和质量体601的中心线。图6 (a)中的水平面是XY平面，重力方向(铅垂方向)是Z方向，图6 (b)中的水平面是XZ平面，重力方向是Y方向。此外，在图6 (b)中，MT线
和NN’线一致。由此，如果将本加速度开关006相对于水平面而垂直地竖立，则重力IG导致质量体以b的距离位移，能够将质量体和对置电极的距离保持为2b。在图6 (b)中示出该情形。此外，在这种情况下，对置电极602和质量体601的距离没有偏颇地遍及整周而以距离2b
统一 O[实施例4]
接着，对将对置电极的形状变形的情况进行说明。图7是即使在相对于水平面而垂直的情况下也能够沿纵方向保持2G的灵敏度的另外的方法。图7的PP’线表示X方向(第二方向)上的质量体701的中心线，RR’线表示X方向上的对置电极702的中心线，QQ’线表示Y方向(第一方向)上的对置电极702和质量体701的中心线。图7 (a)中的水平面是XY平面，重力方向(铅垂方向)是Z方向，图7 (b)中的水平面是XZ平面，重力方向是Y方向。此外，在图7 (b)中，PP’线和RR，线一致。变形为，将对置电极702和质量体701的贯通孔705的Q侧壁面的距离留出为3b，对置电极702和质量体701的贯通孔705的Q’侧壁面的距离成为b。在图7 (a)中示出该情形。如果将该加速度开关007相对于水平面而垂直地竖立，则质量体701以IG的程度位移，即使是纵方向的上下，也能够留出2b的距离，能够沿纵方向保持2G的灵敏度。在图7 (b)中示出该情形。如以上那样，通过本发明，从而即使在施加重力加速度等想要感知的加速度以外的负荷的情况下，也能够感知既定的加速度。尤其是，通过预先认识加速度开关相对于重力方向(铅垂方向)而沿哪个方向被支撑，从而能够如上述的实施例广4那样在设计时应对。此外，在这些实施例中，为了方便起见，附图的上下方向或纸面方向假定并记载为重力方向(铅垂方向)，但本发明不限定于这些附图描绘的实施例。此外，上述发明涉及的加速度开关不但在上述示例中有效，而且在上述示例的组合中也有效。另外，在将上述加速度开关水平地载置而使用的情况下等，作为取决于方向而得到不同的灵敏度的加速度开关也是有效。这样的加速度开关，在施加振动或加速度的频率取决于方向而存在差异的情况下等，按照能够预先认识的振动或加速度的方向性，支撑在期望的设备即可。尤其是，在本发明的实施例中，加速度开关的质量体受到重力加速度的影响，与不受重力加速度的影响的状态比较而探讨了质量体的位置移动的情况。在这样的情况下，具备加速度开关的电子器件大多沿作为重力加速度的方向的铅垂方向振动。即使在这样的情况下，如在各图3、5、6、7的(b)图中所示，构成为，在作为铅垂方向的Y方向的+侧和-侧，对置电极和贯通孔的距离也都变得均匀。由此，对于铅垂方向的均匀的外部振动，在电子器件的铅垂方向+侧和-侧，都能够对加速度开关造成同质的灵敏度。以下，使用图1和图8来对加速度开关的构成进行说明。首先，加速度开关001的第2基板从图1的外侧向着内侧按 照基板周边部101、梁102、质量体103以及对置电极104的顺序构成。质量体103的孔部的侧面与对置电极的侧面的距离为I μ m以上且20 μ m以下。基板周边部101具有除了后述的与梁102的接合部以外而将图1中的大致中心挖成圆柱状的内周形状(基板内表面101a)。而且，基板周边部101由图8中的第I基板105和第3基板106从图8中的上侧和下侧夹着。第I基板105和第3基板106由绝缘材料形成。基板周边部101并不特别限定于被夹着的方式，在本实施例中，示出跨图1所示的基板周边部101的斜线部的整个宽度而由第I基板105和第3基板106夹着的方式。质量体103形成为图1中的具有质量体内表面103a和质量体外表面103b的环状(圆筒形状)，位于基板周边部101的被挖成圆柱状的基板内表面IOla的内侧。而且，质量体103不与图8中的第I基板105和第3基板106相接，而是分别隔着空隙而位于第I基板105与第3基板106之间。梁102形成为，将基板周边部101和质量体103连接，并且，具有弹性，大致环绕基板周边部101和质量体103的间隙一周。具体而言，梁102的一端在基板内表面IOla的附图下侧与基板周边部101连接，梁102的另一端在质量体外表面103b的附图下侧与质量体103连接。而且，与质量体103同样地，梁102不与图8中的第I基板105和第3基板106相接，而是分别隔着空隙而位于第I基板105与第3基板106之间。此外，图8中的梁102的上表面与质量体103的上表面共面，但也能够使梁102的上表面与基板周边部101和第一基板105的连接面共面。另外，图8中的梁102的上下宽度形成为比质量体103的上下
宽度更薄。对置电极104是圆柱形状，位于质量体内表面103a的内侧，并且，位于加速度开关001的大致中心。另外，对置电极104的中心与基板周边部101和质量体103的中心大致一致。而且,对置电极104由图8中的第I基板105和第3基板106从图8中的上侧和下侧夹着。此外，先前记载的“第一基板的厚度方向”是俯视时与图8的SS’线正交的方向。贯通电极107和108，在本实施例中，具有从图8中的第I基板105的上表面向着深度方向而前端变细的形状或圆锥形状。而且，贯通电极107和108，不互相相接，将第I基板105贯穿至分别与图8中的基板周边部101和对置电极104相接的深度而形成。另外，为了将贯通电极107和108与基板周边部101和对置电极104可靠地连接，在基板周边部101和对置电极104分别形成有凹部IOlb和104b，贯通电极107和108的前端进入凹部IOlb和104b。此外，由于贯通电极的作用是分别取得基板周边部101和对置电极104的电导通，因而如果分别与基板周边部101和对置电极104相接，则无论是怎样的形状都可以。在此，基板周边部101和对置电极104由图8中的第I基板105和第3基板106夹着，如上所述，由于第I基板105和第3基板106由绝缘材料形成，因而基板周边部101和对置电极104未电导通。此外，在本实施例中，第I基板105与基板周边部101和对置电极104相接的表面形成为突出至基板周边部101侧和对置电极104侧。其目的是在上述的梁102和质量体103与第I基板105之间容易地设置空隙。因此，在第3基板106与基板周边部101和对置电极104相接的表面，第3基板106也能够形成为突出至基板周边部101侧和对置电极104 侧。在此，由于如果施加加速度，则加速度开关001整体运动，由梁102支承的质量体103不运动，因而位于质量体内部的空间的对置电极104和质量体103接触。由此，电导通从对置电极104通过质量体103、梁102、基板周边部101、贯通电极107而与外部接点相连。另外，对置电极104通过另一个贯通电极108而与外部接点相连。此外，质量体103的贯通孔(孔部)的侧面和对置电极104 (中心体)的侧面的距离为Ιμπι以上且20μπι以下。由此，该加速度开关，如果振动的强度成为某个一定值以上,则加速度开关接通(取得贯通电极107与108之间的导通的状态)，如果振动的强度比一定值更小，则断开(未取得贯通电极107与108之间的导通的状态)。附图标记说明
001现有的加速度开关
101现有的加速度开关的周边部
102现有的加速度开关的梁
103现有的加速度开关的质量体(重锤)
104现有的加速度开关的对置电极
002现有的加速度开关
201现有的加速度开关的质量体(重锤)
202现有的加速度开关的对置电极003实施例1的加速度开关
301实施例1的加速度开关的质量体(重锤)
302实施例1的加速度开关的对置电极
004现有的加速度开关
401现有的加速度开关的质量体(重锤)
402现有的加速度开关的对置电极
005实施例2的加速度开关
501实施例2的加速度开关的质量体(重锤)
502实施例2的加速度开关的对置电极
006实施例3的加速度开关
601实施例3的加速度开关的质量体(重锤)
602实施例3的加速度开关的对置电极
007实施例4的加速度开关
701实施例4的加速度开关的质量体(重锤)
702实施例4的加速度开关的对置电极。
权利要求
1.一种加速度开关，具有由绝缘性材料构成的第一基板、固定于所述第一基板的框架、位于所述框架的内部并由所述框架支撑的梁、由所述梁支撑并在大致中心具有孔部的质量体以及位于所述孔部的内部并固定于所述第一基板的中心体，所述加速度开关特征在于， 在所述第一基板大致水平地配置的状态下，在与所述第一基板的厚度方向正交的第一方向上，所述质量体和所述孔部、所述质量体和所述中心体或者所述孔部和所述中心体的组合中的至少一组的中心位置不一致。
2.如权利要求1所述的加速度开关，其特征在于， 所述框架和所述中心体固定在位于所述第一基板的相反侧并由绝缘性材料构成的第 基板。
3.如权利要求2所述的加速度开关，其特征在于， 所述第二基板具有将所述框架与外部电路电连接的第一贯通电极和将所述中心体与外部电路电连接的第二贯通电极。
4.如权利要求1至3的任一项所述的加速度开关，其特征在于， 所述梁是I根梁。
5.如权利要求1至3的任一项所述的加速度开关，其特征在于， 所述梁是圆弧状的梁。
6.如权利要求1至3的任一项所述的加速度开关，其特征在于， 所述孔部的侧面与所述中心体的侧面的距离为I μ m以上且20 μ m以下。
7.如权利要求1至3的任一项所述的加速度开关，其特征在于， 所述孔部具有相对于所述第一方向而平行的直线部和相对于与所述第一方向和所述厚度方向正交的第二方向而弯曲的圆弧部。
8.—种电子器件,其特征在于， 具有权利要求1所述的所述加速度开关，具备检测从所述加速度开关输出的检测信号并进行与所述检测信号相应的既定的动作的电路。
全文摘要
本发明得到在施加想要感知的加速度以外的负荷的状态下能够仅感知想要感知的加速度的加速度开关。本发明能够通过使质量体对置的空间的形状或对置电极的形状变形或者改变质量体的空间的位置或对置电极的位置而感知既定的加速度。
文档编号H01H35/14GK103247472SQ20131004993
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月8日 优先权日2012年2月9日
发明者下田贞之, 户田和男 申请人:精工电子有限公司, 户田和男