傾斜位置センサ、傾斜位置センサの製造方法
【課題】量産性が向上し、長寿命化する傾斜位置センサ、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】配線４０が形成された基板３１上に前記配線４０と電気的に接続された複数の電極３４が設けられ、前記複数の電極３４の少なくとも２つ同時に接することができる導電性球体３５が配置され、前記複数の電極３４及び前記導電性球体３５を覆うような囲い４５が設けられており、前記電極３４の前記導電性球体３５と接触する箇所に円弧が形成されていることを特徴とする傾斜位置センサ。
【解決手段】配線４０が形成された基板３１上に前記配線４０と電気的に接続された複数の電極３４が設けられ、前記複数の電極３４の少なくとも２つ同時に接することができる導電性球体３５が配置され、前記複数の電極３４及び前記導電性球体３５を覆うような囲い４５が設けられており、前記電極３４の前記導電性球体３５と接触する箇所に円弧が形成されていることを特徴とする傾斜位置センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜位置センサ、及びその製造方法に関するものであり、特に、円弧形状を有する電極を有する傾斜位置センサ、及び、アセンブリプロセス又はパッケージプロセスにより製造することができる傾斜位置センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の多様化が進む中、種々の傾斜スイッチを使用して本体の傾斜や振動等の検出を行う電子機器が増えてきている。
このような電子機器として、例えば、カメラの縦横位置を認識するため、縦横位置検出部品が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この縦横検出部品について、図７を用いて説明する。
図７は、カメラを正面から見た図である。カメラボディ３００内には、フィルム面と垂直に設けられたシャフト３０１を軸として、回転可能なバー３０２が取り付けられている。バー３０２は絶縁体であり、ストッパー３０３と、ストッパーを兼用する電気接点３０４と、の間において回転できるようなっている。なお、バー３０２には電気接点３０４と接する側に、電気接点３０５が取り付けられている。
そして、カメラボディ３００が通常の位置、すなわち、横位置である場合、図７（Ａ）に示すようなＡの状態となり、電気接点３０４と電気接点３０５が接触する。一方、カメラボディ３００が縦位置である場合、図７（Ｂ）に示すようなＢの状態となり、電気接点３０４と電気接点３０５とは非接触となる。
よって、電気接点３０４及び電気接点３０５に取り付けられたリード線をＣＰＵ２０３の入力ポートに接続しておけば、電気接点３０４と電気接点３０５とが接触した時にその出力信号により、カメラボディ３００が横位置であることを検出することができる。以上のように、ＣＰＵ２０３はカメラが縦位置か、又は横位置か、を検出することができる。
【０００３】
また、傾斜位置を８方向（０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°）検出することができる傾斜位置検出センサが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
図８（Ａ）は、前記傾斜位置センサ４００の断面図であり、図８（Ｂ）は、前記傾斜位置センサ４００の分解斜視図である。図８（Ｂ）から明らかなように、前記傾斜位置センサは、種々の部品により構成されている。
【特許文献１】特開平０７−３１９０４１号公報
【特許文献２】特開２００１−１１０２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図７で示した縦横検出部品３００は、単なる縦横の検出しかできず、より細かい傾き位置検出ができないという問題がある。
また、図７で示した縦横検出部品３００、及び図８で示した傾斜位置センサ４００は、単なる機械的要素を組み合わせた部品であり、小型化、軽量化、生産効率化等の種々の問題点があった。
【０００５】
また、図８で示した傾斜位置センサ４００は、固定接点４０３、４０４、及び４０７の角と導電性電球４０１とが点接触する構造であるため、導電性電球４０１の衝撃により破損し、寿命が短くなる点で問題となっていた。
【０００６】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の目的は、量産性が向上し、長寿命化する傾斜位置センサ、及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は鋭意検討した結果、下記の傾斜位置センサ、及びその製造方法を用いることにより、上記問題を解決できることを見出し、上記目的を達成するに至った。
【０００８】
即ち、請求項１に記載傾斜位置センサは、配線が形成された基板上に前記配線と電気的に接続された複数の電極が設けられ、前記複数の電極の少なくとも２つ同時に接することができる導電性球体が配置され、前記複数の電極及び前記導電性球体を覆うような囲いが設けられており、前記電極の前記導電性球体と接触する箇所に円弧が形成されていることを特徴とする。
請求項１に記載の傾斜位置センサによると、電極の側面が円弧を有するため、角形状と比較して導電性球体との接触時に加わる衝撃を抑えることができ、破損し難くなることにより、耐衝撃性を向上させることができる。さらに、電極と導電性球体との接触面積を増加させたことにより、安定した電気的導通状態を得ることができる。
【０００９】
請求項２に記載傾斜位置センサは、前記囲いで覆われた領域に絶縁性液体を封入することを特徴とする。
請求項２に記載の傾斜位置センサによると、前記電極形状が円弧を有することにより衝撃を緩和することに加え、囲いで覆われた導電性球体の可動領域に絶縁性液体を封入することにより、絶縁性液体がダンパーの役割を果たすため、導電性球体により電極に加えられる衝撃を抑えることができ、導電性球体の衝突による破損や磨耗を抑制し、耐衝撃性を向上させることができる。
【００１０】
請求項３に記載傾斜位置センサの製造方法は、基板上に酸化膜、及び金属膜を順に成膜し、配線を形成する工程と、前記配線、及び前記酸化膜を覆うように絶縁性膜を形成する工程と、前記配線上に円弧を有する電極を形成する工程と、前記電極で囲まれた領域に、前記電極の少なくとも二つと電気的に接続することができる導電性球体を設ける工程と、前記複数の電極、及び前記導電性球体を覆う囲いを設ける工程と、を有することを特徴とする。
請求項３に記載傾斜位置センサの製造方法によると、アセンブリプロセス（ウエハレベルＣＳＰ技術）にて傾斜位置センサを形成することができるため、量産性が向上する。また、この製造方法で製造された傾斜位置センサは、電極が形成された凸部の側面が円弧形状を有しているので、角形状を有する場合と比較して、導電性球体との接触時に加わる衝撃を抑えることができ、破損し難くなるため、耐衝撃性を向上させることができる。さらに、電極と導電性球体との接触面積を増加させたことにより、安定した電気的導通状態を得ることができる。
【００１１】
請求項４に記載の傾斜位置センサの製造方法は、凹凸部を形成するように積層した多層基板の凸部側面であり、円弧を有さない側の面に内部配線を形成する工程と、前記内部配線と電気的に接続し、前記凸部側面の円弧を有する側面と、前記凸部上面と、に電極を形成する工程と、前記基板の凹部に導電性球体を配置する工程と、前記電極、及び前記導電性球体を覆う囲いを形成する工程と、を有することを特徴とする。
請求項４に記載の傾斜位置センサの製造方法によると、パッケージプロセス（基板積層技術）にて傾斜位置センサを形成することができるため、量産性が向上する。また、この製造方法で製造された傾斜位置センサは、電極が形成された凸部の側面が円弧形状を有しているので、角形状を有する場合と比較して、導電性球体との接触時に加わる衝撃を抑えることができ、破損し難くなるため、耐衝撃性を向上させることができる。さらに、電極と導電性球体との接触面積を増加させたことにより、安定した電気的導通状態を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、量産性が向上し、長寿命化する傾斜位置センサ、及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、図面には、この
発明が理解できる程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係が概略的に示されている
にすぎず、これによりこの発明が特に限定されるものではない。以下の説明において、特定の材料、条件及び数値条件等を用いることがあるが、これは好適例の一つにすぎず、従って、何らこれらに限定されない。
【００１４】
なお、この発明の傾斜位置センサ及びその製造工程は、シリコン基板等の従来公知の材料を用いて形成することができる。従って、これら材料の詳細な説明は省略する場合もある。
【００１５】
本発明の傾斜位置センサは、配線が形成された基板上に前記配線と電気的に接続された複数の電極が設けられ、前記複数の電極の少なくとも２つ同時に接することができる導電性球体が配置され、前記複数の電極及び前記導電性球体を覆うような囲いが設けられており、前記電極の前記導電性球体と接触する箇所に円弧が形成されている構成である。
この傾斜位置センサは、アセンブリプロセス、又はパッケージプロセスにより製造することができ、アセンブリプロセスにより製造した実施形態１の傾斜位置センサ、パッケージプロセスにより製造した実施形態２の傾斜位置センサ、について、以下に詳述する。
【００１６】
＜実施形態１＞
［実施形態１の傾斜位置センサ］
図１（Ａ）は、後述する図３に記載の製造工程を用いて製造した本発明の傾斜位置センサ１００の上面図である。図１（Ｂ）は、本発明の傾斜位置センサ１００の図１（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図１（Ｃ）は、電極が破損した時の状態を示す傾斜位置センサの断面図である。なお、図１（Ａ）は、傾斜位置センサ１００の内部構造を明瞭にするため、囲い４５を半透明にしたときの上面図である。
図１（Ａ）より、８個の電極３４、及び導電性球体３５を覆うように囲い４５が形成されていることがわかる。各電極３４の間隔は、導電性球体３５が任意の二つの電極３４と同時に接触することができる間隔に設定されている。
また、動作原理としては、例えば、図１（Ａ）に示すように、傾斜位置センサ１００が４５°方向に傾いた場合、導電性球体３５は電極３４ａ、及び電極３４ｃに接する。このとき、導電性球体３５は、導電性を有するため、電極３４ａ、及び電極３４ｃとは電気的に接続される。この電気接続状態を端子３３ａ、及び端子３３ｃに接続する外部検出回路（不図示）により判別することにより、傾斜角度センサ１００が３１５°の方向、つまり、電極３４ａ、及び電極３４ｃを下にした状態であることを検出することができる。
このように、図１（Ａ）で示した傾斜位置センサ１００は、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°の８つの各傾きを検出することができる。
【００１７】
また、図１（Ｂ）より、酸化膜３９、及び配線４０が順次成膜された基板３１の表面上に絶縁性膜３２が形成され、配線４０と電極３４を形成するためのシード層３６、シード層３６上に外部へ電気信号を取り出すための端子３３ａ、端子３３ｂ、導電性を有する導電性球体３５、導電性球体３５の動きを制御するための電極３４ａ、電極３４ｂが形成されている。ここで、端子３３ａ、端子３３ｂ、電極３４ａ、及び電極３４ｂは、いずれも配線４０と電気的に接続されている。また、導電性球体３５が飛び出さないように、囲い４５が形成され、これは、電極３４ａ、電極３４ｂ、及び導電性球体３５を囲うように形成されている。
絶縁性膜３２の表面から囲い４５の上部内面までの高さ４１は、導電性球体３５が電極３４で囲まれる領域で自由に移動することができるようにするため、導電性球体３５の直径より大きいことが必要である。
電極３４ａ、及び電極３４ｂの上面から囲い４５の上部内面までの高さ４２は、傾斜位置センサ１００がどの位置にあっても導電性球体３５が複数の電極３４で囲まれた領域から出ないような高さにする必要がある。つまり、高さ４２は、導電性球体３５の直径より小さく、０以上であることが必要とされる。より好ましい態様としては、導電性球体３５の直径の０％以上４０％以下であることが挙げられる。また、図１（Ｃ）に示すように、電極３４が導電性球体３５の衝撃により根元から破損しても、導電性球体３５が、複数の電極３４で囲まれる領域の外に出ないようにするため、高さ４２は電極３４の幅４６より小さいことが好ましい。
また、図１（Ｂ）の絶縁性膜３２の表面から電極３４ａ、及び電極３４ｂの上面までの高さ４３（前記高さ４１−前記高さ４２）は、導電性球体３５の半径より大きいことが好ましい。導電性球体３５の直径以下の場合、導電性球体３５は電極３４の上面端部と接触することになるため、電極の耐衝撃性に問題が生じる。
【００１８】
〔各構成部位〕
以下に、本発明の傾斜位置センサ１００の各構成部位について詳述する。
［電極］
本発明における電極３４は、円弧形状を有する。ここで、「円弧」とは、円周の一部を表し、導電性球体３５と接触する位置が円弧傾向である。
例えば、図１（Ａ）では、電極３４自体が円柱であるため、導電性球体３５と接触する箇所は円弧形状を有することになる。図１（Ａ）のように、電極３４の形状が円柱状であることにより、電極３４が角形状である場合と比べて、衝撃が局所的に集中することを防ぐことができ、これによって耐衝撃性が向上する。
電極３４の好ましい態様としては、例えば図２（Ａ）のように、導電性球体３５との接触面積を大きくするため、導電性球体３５との接触部分を導電性球体３５に対応した円弧５１を有することが好ましい。例えば、電極３４を上面から見た場合、図２（Ａ）に示すような電極３４の形状であることが好ましい。このように、導電性球体３５と電極３４との接触面積を増加させることにより、耐衝撃性をさらに向上させることができる。
図２（Ｂ）は、導電性球体３５が電極３４と接触している状態を表す図である。図２（Ｂ）に示すように、電極３４と導電性球体３５との接点４８間の距離４７が導電性球体３５の直径４９より小さいことが必要である。さらに、これに加え、接点４８が、電極３４と導電性球体３５との接点４８を結んだ直線と平行になるように引いた導電性球体４８の直径４９を境界として、電極３４の反対側の円弧５０のいずれかの位置にないことが必要である。この条件を満たさないと、導電性球体３５が電極３４に形成された円弧５１と導電性球体３５の表面とが接することができなく、導電性球体３５と電極３４とが接点４８にて点接触になり、耐衝撃性が劣化することになる。
また、電極３４間の距離５２は、導電性球体３５と二つの電極３４とが同時に接するようにするため、導電性球体３５の直径４９より小さい。
電極３４の材質は、導電性を有する材料であれば特に限定されないが、形成のし易さ等の製造工程、及びコストを考慮し、銅であることが好ましい。
また、耐衝撃性をさらに向上させるためには、後述する導電性球体３５が電極に衝突する際に生じる衝撃を緩和するため、例えば、図２（Ｂ）の接点４８に面取り部を設けることが挙げられる。従って、この面取り部は、円弧形状を有することが好ましい態様として挙げられる。
【００１９】
［導電性球体］
本発明の傾斜位置センサ１００は、導電性球体３５を有する。本発明における導電性球体３５は、導電性であれば特に限定されないが、例えば、Ａｕ、Ｃｕ等の純金属ボール、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ａｕ−Ｓｎ合金等の鉛フリー半田ボール、銅コア半田鍍金等の複合ボール等が挙げられる。
導電性球体３５の粒径は、傾斜センサの小型化の観点から、４０μｍ〜４００μｍであることが好ましく、５０μｍ〜１００μｍであることが特に好ましい。
複合ボールを用いる場合、半田のコート層厚は５０μｍ以下であることが好ましいが、粒径の１０％〜２０％であることが特に好ましい。
導電性球体３５の形状は、転動可能な形状であれば特に限定されないが、球状であることが好ましい。
【００２０】
［囲い］
本発明の傾斜位置センサ１００は、図１に示すように、前述した導電性球体３５を前述した電極３４で囲まれる領域に留めておくため、囲い４５を有する。
この囲い４５はウエハ上に形成され、基板３１と接着する際、接着部には低融点ガラス等が予め設けられており、所定の位置に前記ウエハを載せ、リフロー工程を経ることにより基板３１と接着する。この工程を経ることにより、囲い４５をこの部品として取り扱う場合と比較して、量産性が向上する。
囲い４５の材質は、基板の材質に依存するものであり、ガラス、シリカ、シリコン等が挙げられ、金属であってもよい。
囲い４５の大きさは、電極３４、及び導電性球体３５を覆うことができれば特に限定されるものではない。
囲い４５と基板３１との接着位置は、電極３４と端子３３との間であることが挙げられ、例えば、図１（Ｂ）のような形態を表す。
前記接着部には、低融点ガラスの他、Ａｎ−Ｓｎ半田、等を用いることもできる。
【００２１】
［基板、酸化膜、絶縁膜、配線］
基板３１、酸化膜３９、絶縁性膜３２、及び配線４０は、公知の材料を用いることができ、例えば、基板３１としてはシリコン基板、酸化膜３９としてはシリコン酸化膜、絶縁性膜３２としてはポリイミド、配線としては、Ｃｕ、Ａｌ等が挙げられる。
本発明の傾斜位置センサにおいて、好適に用いることができる基板としては、前述した電極の中央部が突出している形状が挙げられる。これは、基板が突出部を有することにより、傾斜位置センサが傾いていない状態であっても、前述した導電性球体が常に電極と接することになるため、傾斜位置センサの傾きの初期値を瞬時に検出することができ、センサの感度が向上する。
【００２２】
［実施形態１の傾斜位置センサの製造方法］
図３は、従来の半導体製造技術であるウエハレベルＣＳＰ技術（以下、適宜、「アセンブリプロセス」と称する）を用いて本発明の傾斜位置センサを製造した工程断面図である。
図３（Ａ）では、基板３１の表面に、酸化膜３９、及び金属膜を順に成膜し、リソグラフィ技術により、配線４０を形成し、図３（Ｂ）では、配線４０、及び酸化膜３９を覆うように絶縁性膜３２を成膜する。図３（Ｃ）では、リソグラフィ技術により、配線４０上の絶縁性膜３２に電極形成用のパターンを設け、シード層３６を形成する。図３（Ｄ）では、シード層３６上にメッキ技術により外部へ電気信号を取り出すための端子３３、及び導電性球体３５の動きを制御するための電極３４を形成する。図３（Ｅ）では、導電性球体３５を、電極３４で囲まれた領域に配置する。図３（Ｆ）では、電極３４、及び導電性球体３５を覆うための囲いが形成されているキャップウエハ３７を配置し、図３（Ｇ）では、不要な部分を除去し、囲い４５を設ける。次いで、図示しないが、ウエハをダイシングして各傾斜位置センサ１００が完成する。
このように、本発明の傾斜位置センサは、アセンブリプロセスにより一枚のウエハ上に同時に複数の傾斜位置センサ１００を形成することができるため、量産性に優れ、センサのコストダウンが可能となる。
【００２３】
＜実施形態２＞
［実施形態１の傾斜位置センサ］
図４（Ａ）は、図４のようにして製造した本発明の傾斜位置センサ２００の上面図である。図４（Ｂ）は、本発明の傾斜位置センサ２００の図４（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図４（Ｃ）は、傾斜角度センサ２００を縦方向に傾斜させたときの上面図である。なお、図４（Ａ）、及び図４（Ｃ）は、傾斜位置センサ２００の内部構造を明瞭にするため、蓋７１を半透明にしたときの上面図である。
図４（Ａ）より、基板６０、６５、６７からなるヘッダー７５の内部には、８個の電極６９が形成され、各電極とその各電極間を含めて、導電性球体７０の円周に合わせて円弧形状を有し、各電極の間隔は、導電性球体７０が任意の二つの電極と同時に接触することができる間隔に設定されている。
また、動作原理としては、例えば、図４（Ｃ）に示すように、傾斜位置センサ２００を縦方向に傾いた場合、導電性球体７０は電極６９ａ、及び電極６９ｂと接する。このとき、導電性球体７０は、導電性を有するため、電極６９ａ、及び電極６９ｂとは電気的に接続される。この電気接続状態を電極６９と電気的に接続されているビア導体６４、及びビア導体６６からなる内部配線７６、及び内部配線７６と電気的に接続されている導体膜６３を経由して、外部検出回路（不図示）にて検出する。これにより、傾斜位置センサ２００が縦方向、つまり、電極６９ａ、及び電極６９ｂを下にして置かれていることを検出することができる。
このように、本発明の傾斜位置センサ２００は、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°の８つの各傾きを検出することができる。
【００２４】
また、図４（Ｂ）より、本発明の傾斜位置センサ２００は、基板６０、基板６５、及び基板６７からなるヘッダー７５、電極６９、傾斜位置センサ２００の外周底面に形成された外部検出回路（不図示）との電気信号の接続部となる導体膜６３、電極６９と導体膜６３とを電気的に接続するビア導体６４、及びビア導体６６からなる内部配線７６、ヘッダー７５、蓋７１、及び電極６９により形成されている空間部７２、及び空間７２に配置された導電性球体７０により構成されている。
ここで、蓋７１の底面と電極６９との距離７３、及び基板６５の膜厚と電極６９の膜厚との合計の高さ７４、の関係は、実施形態１の図１（Ｂ）で説明した、絶縁性膜３２の表面から囲い４５の上部内面までの高さ４１、及び、電極３４ａ及び電極３４ｂの上面から囲い４５の上部内面までの高さ４２と同様の関係を有する。
【００２５】
〔各構成部位〕
以下に、本発明の傾斜位置センサ２００の各構成部位について詳述する。
［電極］
本発明における電極６９は、円弧形状を有する。ここで、「円弧」とは、実施形態１と同義である。
例えば、図４（Ａ）にように、導電性球体３５と電極６９との接触面積を大きくするため、電極６９を導電性球体７０で抉った形状を有することが好ましい。例えば、電極３４を上面から見た場合、図４（Ａ）に示すような電極３４の形状であることが好ましい。このように、導電性球体３５と電極３４との接触面積を増加させることにより、耐衝撃性をさらに向上させることができる。
図５は、導電性球体７０が電極６９と接触している状態を表す図である。図５に示すように、電極６９ａ、及び電極６９ｂと導電性球体７０との接点７９間の距離７８が導電性球体７０の直径８０より小さいことが必要である。さらに、これに加え、電極６９ａ、及び電極６９ｂと導電性球体７０との接点７９を結んだ直線と平行になるように引いた導電性球体７０の直径８０を境界として、電極６９ａ、及び電極６９ｂの反対側の円弧８１のいずれかの位置にないことが必要である。この条件を満たさないと、導電性球体７０が電極６９ａ、及び電極６９ｂに形成された円弧８２と導電性球体７０の表面とが接することができないため、導電性球体７０と電極６９ａ、及び電極６９ｂとが点７９で点接触になり、耐衝撃性が劣化することになる。
耐衝撃性をさらに向上させるためには、後述する導電性球体３５が電極に衝突する際に生じる衝撃を緩和するため、例えば、図５の接点７９に面取り部を設けることが挙げられる。従って、この面取り部は、円弧形状を有することが好ましい態様として挙げられる。
また、電極６９ａ、及び電極６９ｂ間の距離７７は、導電性球体７０と、電極６９ａ、及び電極６９ｂとが同時に接するようにするため、導電性球体７０の直径８０より小さい。
電極６９の材質は、導電性を有する材料であれば特に限定されないが、電極形成のし易さ等の製造工程、及びコストを考慮し、銅であることが好ましい。
電極の材質は、例えば、Ａｇ、Ｃｕ等が挙げられる。
【００２６】
［基板］
基板６０、６５、及び６７は、絶縁性を有する基板であり、耐衝撃性、多層積層性等の観点から、低温焼成セラミックス基板（ＬＴＣＣ）であることが好ましい。
積層前の基板の膜厚としては、加工性の観点から、１００μｍ〜３００μｍであることが好ましい。
材質としては、公知のものを使用することができ、例えば、アルミナとホウケイ酸ガラスとを組み合わせた結晶化ガラス等を用いることができる。
基板の積層条件としては、例えば、９００℃以下の低温で焼成することができ、配線としてＡｇ、Ｃｕを用いた場合には、配線と基板とを同時に焼成することができる。
本発明の傾斜位置センサにおいて、好適に用いることができる基板としては、前述した電極の中央部が突出している形状が挙げられる。これは、基板が突出部を有することにより、傾斜位置センサが傾いていない状態であっても、前述した導電性球体が常に電極と接することになるため、傾斜位置センサの傾きの初期値を瞬時に検出することができ、センサの感度が向上する。
【００２７】
［蓋］
本発明の傾斜位置センサ２００における蓋７１は、導電性球体７０が空間部７２にて可動することができるために設けたものである。
蓋７１の材質は、特に限定されないが、前述した基板と同一の酸化物、金属、ガラス等であってもよい。
蓋７１とヘッダー７５とを接着させるためには、蓋７１とヘッダー７５との接触面に、低融点ガラス、Ａｎ−Ｓｕ半田等の接着剤を予め設けておき、所定の位置に載せた後、リフロー工程により接着させることができる。
【００２８】
［導体膜、内部配線、導電性球体］
導体膜６３、内部配線７６、導電性球体７０は、実施形態１に記載した、電極、導電性球体と同様の材質、形状である。
【００２９】
［実施形態２の傾斜位置センサの製造方法］
図６は、基板積層技術（以下、適宜、「パッケージプロセス」と称する）を用いて本発明の傾斜位置センサを製造した工程断面図である。
図６（Ａ）では、基板６０の所定の位置に、公知のスクリーニング技術によりビア導体６４を形成する。一方、熱可塑性樹脂６２を貼り付けた高分子フィルム６１上に、メッキ法により導体膜６３を形成したものを準備する。図６（Ｂ）では、導体膜６３とビア導体６４とが電気的に接続するように基板６０上に転写する。図６（Ｃ）では、ビア導体６６が形成された基板６５のビア導体６６との間を穴開け加工し、導体膜６３が形成された基板６５を、ビア導体６４とビア導体６６とが電気的に接続するように積層する。図６（Ｄ）では、基板６７を穴開け加工し、後述する傾斜位置センサ２００のヘッダーを形成することができるように、基板６５上に基板６７を積層する。図６（Ｅ）では、基板６５の表面が露出している部分に、ビア導体６６と電気的に接続するように電極６９を形成し、導電性球体７０を配置した後、蓋７１を基板６７と接着剤等で接着する。次いで、図示しないが、基板をダイシングして各傾斜位置センサ２００が完成する。
このように、本発明の傾斜位置センサは、パッケージプロセスにより一枚の基板上に同時に複数の傾斜位置センサを形成することができるため、量産性に優れ、センサのコストダウンが可能となる。
【００３０】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３は、前述した実施形態１、及び実施形態２に記載の傾斜位置センサの囲いで覆われた領域に絶縁性液体を封入した構成となっている。
絶縁性の液体を封入することにより、ダンピング効果により導電性球体が電極に接触した時の衝撃を緩和することができる。
【００３１】
［絶縁性液体］
導電性球体の可動領域に封入される絶縁性の液体としては、腐食性を有し、導電性球体の速度を抑制することができる程度の粘性を有していることが必要とされる。
粘性としては、ボールの質量、速度等により適宜選択することができるが、１０ｍｍ２／ｓ〜１００ｍｍ２／ｓであることが好ましい。このような絶縁性の液体としては、例えば、シリコーンオイルが挙げられる。
このような絶縁性の液体の封入方法としては、実施形態１においては、オイル注入用の穴を上面の一部に開けた囲い４５を接着し、その穴からオイルをディスペンサーで注入し、ポッティング材にてその穴を封止する工程を順次行うことが挙げられる。また、実施形態２においては、蓋をヘッダーに接着する直前にオイルをディスペンサーで空間部に注入し、接着剤付きの蓋を被せ、リフローで蓋をヘッダーに接着する工程を順次行うことが挙げられる。
【００３２】
このようにして作製した実施形態１、及び実施形態２に記載の傾斜位置センサは、パッケージプロセス、又はアセンブリプロセスにより製造することができるため、量産性に優れる。さらに、電極が円弧形状を有するため、導電性球体との接触時に発生する衝撃を緩和し、耐衝撃性に優れている。さらには、実施形態３に記載の傾斜位置センサは、実施形態１、及び実施形態２に記載の傾斜位置センサで用いている囲いに覆われた領域、すなわち、導電性球体の可動領域に絶縁性液体を封入することにより、導電性球体により加わる衝撃を押さえ、耐衝撃性をさらに向上させることができる。
なお、本実施形態は、限定的に解釈されるものではなく、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能であることは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（Ａ）は、本発明の実施形態１である傾斜位置センサの上面図であり、（Ｂ）は、本発明の実施形態１である傾斜位置センサの（Ａ）図におけるＡ−Ａ断面図であり、（Ｃ）は、電極が破損した時の状態を示す傾斜位置センサの断面図である。
【図２】（Ａ）は、本発明の実施形態１である傾斜位置センサにおける電極の好ましい態様であり、（Ｂ）は、導電性球体が電極と接触している時の上面図である。
【図３】本発明の実施形態１における傾斜位置センサの工程断面図である。
【図４】（Ａ）は、本発明の実施形態２における傾斜位置センサの上面図であり、（Ｂ）は、本発明の実施形態２である傾斜位置センサの（Ａ）図におけるＡ−Ａ断面図であり、（Ｃ）は、本発明の実施形態２である傾斜位置センサを縦方向に傾斜させたときの上面図である。
【図５】本発明の実施形態２である傾斜位置センサにおける、導電性球体が電極と接触している時の上面図である。
【図６】本発明の実施形態２における傾斜位置センサの工程断面図である。
【図７】従来例の傾斜位置センサの断面図である。
【図８】従来例の傾斜位置センサの断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
３１、６０、６５、６７ 基板
３２ 絶縁性膜
３３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ 端子
３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ 電極
３５、７０、４０１ 導電性球体
３６ シード層
３７ キャップウエハ
４０ 配線
４１ 絶縁性膜の表面から囲いの上部内面までの高さ
４２ 絶縁性膜の表面から電極の上面までの高さ
４５ 囲い
４６ 電極の幅
４７、７８ 電極と導電性球体との接点間の距離
４８、７９ 電極と導電性球体との接点
４９、８０ 導電性球体の直径
５０、５１、８１、８２ 円弧
５２ 電極間の距離
６１ 高分子フィルム
６２ 熱可塑性樹脂
６３ 導体膜
６４、６６ ビア導体
６９、６９ａ、６９ｂ、６９ｃ 電極
７１ 蓋
７２ 空間部
７５ ヘッダー
７６ 内部配線
７７ 電極間の距離
７９ 電極と導電性球体との接点間の距離
１００、２００、４００ 傾斜位置センサ
３００ カメラボディ
２０３ ＣＰＵ
３０１ シャフト
３０２ バー
３０３ ストッパー
３０４、３０５ 電気接点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜位置センサ、及びその製造方法に関するものであり、特に、円弧形状を有する電極を有する傾斜位置センサ、及び、アセンブリプロセス又はパッケージプロセスにより製造することができる傾斜位置センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の多様化が進む中、種々の傾斜スイッチを使用して本体の傾斜や振動等の検出を行う電子機器が増えてきている。
このような電子機器として、例えば、カメラの縦横位置を認識するため、縦横位置検出部品が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この縦横検出部品について、図７を用いて説明する。
図７は、カメラを正面から見た図である。カメラボディ３００内には、フィルム面と垂直に設けられたシャフト３０１を軸として、回転可能なバー３０２が取り付けられている。バー３０２は絶縁体であり、ストッパー３０３と、ストッパーを兼用する電気接点３０４と、の間において回転できるようなっている。なお、バー３０２には電気接点３０４と接する側に、電気接点３０５が取り付けられている。
そして、カメラボディ３００が通常の位置、すなわち、横位置である場合、図７（Ａ）に示すようなＡの状態となり、電気接点３０４と電気接点３０５が接触する。一方、カメラボディ３００が縦位置である場合、図７（Ｂ）に示すようなＢの状態となり、電気接点３０４と電気接点３０５とは非接触となる。
よって、電気接点３０４及び電気接点３０５に取り付けられたリード線をＣＰＵ２０３の入力ポートに接続しておけば、電気接点３０４と電気接点３０５とが接触した時にその出力信号により、カメラボディ３００が横位置であることを検出することができる。以上のように、ＣＰＵ２０３はカメラが縦位置か、又は横位置か、を検出することができる。
【０００３】
また、傾斜位置を８方向（０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°）検出することができる傾斜位置検出センサが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
図８（Ａ）は、前記傾斜位置センサ４００の断面図であり、図８（Ｂ）は、前記傾斜位置センサ４００の分解斜視図である。図８（Ｂ）から明らかなように、前記傾斜位置センサは、種々の部品により構成されている。
【特許文献１】特開平０７−３１９０４１号公報
【特許文献２】特開２００１−１１０２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図７で示した縦横検出部品３００は、単なる縦横の検出しかできず、より細かい傾き位置検出ができないという問題がある。
また、図７で示した縦横検出部品３００、及び図８で示した傾斜位置センサ４００は、単なる機械的要素を組み合わせた部品であり、小型化、軽量化、生産効率化等の種々の問題点があった。
【０００５】
また、図８で示した傾斜位置センサ４００は、固定接点４０３、４０４、及び４０７の角と導電性電球４０１とが点接触する構造であるため、導電性電球４０１の衝撃により破損し、寿命が短くなる点で問題となっていた。
【０００６】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の目的は、量産性が向上し、長寿命化する傾斜位置センサ、及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は鋭意検討した結果、下記の傾斜位置センサ、及びその製造方法を用いることにより、上記問題を解決できることを見出し、上記目的を達成するに至った。
【０００８】
即ち、請求項１に記載傾斜位置センサは、配線が形成された基板上に前記配線と電気的に接続された複数の電極が設けられ、前記複数の電極の少なくとも２つ同時に接することができる導電性球体が配置され、前記複数の電極及び前記導電性球体を覆うような囲いが設けられており、前記電極の前記導電性球体と接触する箇所に円弧が形成されていることを特徴とする。
請求項１に記載の傾斜位置センサによると、電極の側面が円弧を有するため、角形状と比較して導電性球体との接触時に加わる衝撃を抑えることができ、破損し難くなることにより、耐衝撃性を向上させることができる。さらに、電極と導電性球体との接触面積を増加させたことにより、安定した電気的導通状態を得ることができる。
【０００９】
請求項２に記載傾斜位置センサは、前記囲いで覆われた領域に絶縁性液体を封入することを特徴とする。
請求項２に記載の傾斜位置センサによると、前記電極形状が円弧を有することにより衝撃を緩和することに加え、囲いで覆われた導電性球体の可動領域に絶縁性液体を封入することにより、絶縁性液体がダンパーの役割を果たすため、導電性球体により電極に加えられる衝撃を抑えることができ、導電性球体の衝突による破損や磨耗を抑制し、耐衝撃性を向上させることができる。
【００１０】
請求項３に記載傾斜位置センサの製造方法は、基板上に酸化膜、及び金属膜を順に成膜し、配線を形成する工程と、前記配線、及び前記酸化膜を覆うように絶縁性膜を形成する工程と、前記配線上に円弧を有する電極を形成する工程と、前記電極で囲まれた領域に、前記電極の少なくとも二つと電気的に接続することができる導電性球体を設ける工程と、前記複数の電極、及び前記導電性球体を覆う囲いを設ける工程と、を有することを特徴とする。
請求項３に記載傾斜位置センサの製造方法によると、アセンブリプロセス（ウエハレベルＣＳＰ技術）にて傾斜位置センサを形成することができるため、量産性が向上する。また、この製造方法で製造された傾斜位置センサは、電極が形成された凸部の側面が円弧形状を有しているので、角形状を有する場合と比較して、導電性球体との接触時に加わる衝撃を抑えることができ、破損し難くなるため、耐衝撃性を向上させることができる。さらに、電極と導電性球体との接触面積を増加させたことにより、安定した電気的導通状態を得ることができる。
【００１１】
請求項４に記載の傾斜位置センサの製造方法は、凹凸部を形成するように積層した多層基板の凸部側面であり、円弧を有さない側の面に内部配線を形成する工程と、前記内部配線と電気的に接続し、前記凸部側面の円弧を有する側面と、前記凸部上面と、に電極を形成する工程と、前記基板の凹部に導電性球体を配置する工程と、前記電極、及び前記導電性球体を覆う囲いを形成する工程と、を有することを特徴とする。
請求項４に記載の傾斜位置センサの製造方法によると、パッケージプロセス（基板積層技術）にて傾斜位置センサを形成することができるため、量産性が向上する。また、この製造方法で製造された傾斜位置センサは、電極が形成された凸部の側面が円弧形状を有しているので、角形状を有する場合と比較して、導電性球体との接触時に加わる衝撃を抑えることができ、破損し難くなるため、耐衝撃性を向上させることができる。さらに、電極と導電性球体との接触面積を増加させたことにより、安定した電気的導通状態を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、量産性が向上し、長寿命化する傾斜位置センサ、及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、図面には、この
発明が理解できる程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係が概略的に示されている
にすぎず、これによりこの発明が特に限定されるものではない。以下の説明において、特定の材料、条件及び数値条件等を用いることがあるが、これは好適例の一つにすぎず、従って、何らこれらに限定されない。
【００１４】
なお、この発明の傾斜位置センサ及びその製造工程は、シリコン基板等の従来公知の材料を用いて形成することができる。従って、これら材料の詳細な説明は省略する場合もある。
【００１５】
本発明の傾斜位置センサは、配線が形成された基板上に前記配線と電気的に接続された複数の電極が設けられ、前記複数の電極の少なくとも２つ同時に接することができる導電性球体が配置され、前記複数の電極及び前記導電性球体を覆うような囲いが設けられており、前記電極の前記導電性球体と接触する箇所に円弧が形成されている構成である。
この傾斜位置センサは、アセンブリプロセス、又はパッケージプロセスにより製造することができ、アセンブリプロセスにより製造した実施形態１の傾斜位置センサ、パッケージプロセスにより製造した実施形態２の傾斜位置センサ、について、以下に詳述する。
【００１６】
＜実施形態１＞
［実施形態１の傾斜位置センサ］
図１（Ａ）は、後述する図３に記載の製造工程を用いて製造した本発明の傾斜位置センサ１００の上面図である。図１（Ｂ）は、本発明の傾斜位置センサ１００の図１（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図１（Ｃ）は、電極が破損した時の状態を示す傾斜位置センサの断面図である。なお、図１（Ａ）は、傾斜位置センサ１００の内部構造を明瞭にするため、囲い４５を半透明にしたときの上面図である。
図１（Ａ）より、８個の電極３４、及び導電性球体３５を覆うように囲い４５が形成されていることがわかる。各電極３４の間隔は、導電性球体３５が任意の二つの電極３４と同時に接触することができる間隔に設定されている。
また、動作原理としては、例えば、図１（Ａ）に示すように、傾斜位置センサ１００が４５°方向に傾いた場合、導電性球体３５は電極３４ａ、及び電極３４ｃに接する。このとき、導電性球体３５は、導電性を有するため、電極３４ａ、及び電極３４ｃとは電気的に接続される。この電気接続状態を端子３３ａ、及び端子３３ｃに接続する外部検出回路（不図示）により判別することにより、傾斜角度センサ１００が３１５°の方向、つまり、電極３４ａ、及び電極３４ｃを下にした状態であることを検出することができる。
このように、図１（Ａ）で示した傾斜位置センサ１００は、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°の８つの各傾きを検出することができる。
【００１７】
また、図１（Ｂ）より、酸化膜３９、及び配線４０が順次成膜された基板３１の表面上に絶縁性膜３２が形成され、配線４０と電極３４を形成するためのシード層３６、シード層３６上に外部へ電気信号を取り出すための端子３３ａ、端子３３ｂ、導電性を有する導電性球体３５、導電性球体３５の動きを制御するための電極３４ａ、電極３４ｂが形成されている。ここで、端子３３ａ、端子３３ｂ、電極３４ａ、及び電極３４ｂは、いずれも配線４０と電気的に接続されている。また、導電性球体３５が飛び出さないように、囲い４５が形成され、これは、電極３４ａ、電極３４ｂ、及び導電性球体３５を囲うように形成されている。
絶縁性膜３２の表面から囲い４５の上部内面までの高さ４１は、導電性球体３５が電極３４で囲まれる領域で自由に移動することができるようにするため、導電性球体３５の直径より大きいことが必要である。
電極３４ａ、及び電極３４ｂの上面から囲い４５の上部内面までの高さ４２は、傾斜位置センサ１００がどの位置にあっても導電性球体３５が複数の電極３４で囲まれた領域から出ないような高さにする必要がある。つまり、高さ４２は、導電性球体３５の直径より小さく、０以上であることが必要とされる。より好ましい態様としては、導電性球体３５の直径の０％以上４０％以下であることが挙げられる。また、図１（Ｃ）に示すように、電極３４が導電性球体３５の衝撃により根元から破損しても、導電性球体３５が、複数の電極３４で囲まれる領域の外に出ないようにするため、高さ４２は電極３４の幅４６より小さいことが好ましい。
また、図１（Ｂ）の絶縁性膜３２の表面から電極３４ａ、及び電極３４ｂの上面までの高さ４３（前記高さ４１−前記高さ４２）は、導電性球体３５の半径より大きいことが好ましい。導電性球体３５の直径以下の場合、導電性球体３５は電極３４の上面端部と接触することになるため、電極の耐衝撃性に問題が生じる。
【００１８】
〔各構成部位〕
以下に、本発明の傾斜位置センサ１００の各構成部位について詳述する。
［電極］
本発明における電極３４は、円弧形状を有する。ここで、「円弧」とは、円周の一部を表し、導電性球体３５と接触する位置が円弧傾向である。
例えば、図１（Ａ）では、電極３４自体が円柱であるため、導電性球体３５と接触する箇所は円弧形状を有することになる。図１（Ａ）のように、電極３４の形状が円柱状であることにより、電極３４が角形状である場合と比べて、衝撃が局所的に集中することを防ぐことができ、これによって耐衝撃性が向上する。
電極３４の好ましい態様としては、例えば図２（Ａ）のように、導電性球体３５との接触面積を大きくするため、導電性球体３５との接触部分を導電性球体３５に対応した円弧５１を有することが好ましい。例えば、電極３４を上面から見た場合、図２（Ａ）に示すような電極３４の形状であることが好ましい。このように、導電性球体３５と電極３４との接触面積を増加させることにより、耐衝撃性をさらに向上させることができる。
図２（Ｂ）は、導電性球体３５が電極３４と接触している状態を表す図である。図２（Ｂ）に示すように、電極３４と導電性球体３５との接点４８間の距離４７が導電性球体３５の直径４９より小さいことが必要である。さらに、これに加え、接点４８が、電極３４と導電性球体３５との接点４８を結んだ直線と平行になるように引いた導電性球体４８の直径４９を境界として、電極３４の反対側の円弧５０のいずれかの位置にないことが必要である。この条件を満たさないと、導電性球体３５が電極３４に形成された円弧５１と導電性球体３５の表面とが接することができなく、導電性球体３５と電極３４とが接点４８にて点接触になり、耐衝撃性が劣化することになる。
また、電極３４間の距離５２は、導電性球体３５と二つの電極３４とが同時に接するようにするため、導電性球体３５の直径４９より小さい。
電極３４の材質は、導電性を有する材料であれば特に限定されないが、形成のし易さ等の製造工程、及びコストを考慮し、銅であることが好ましい。
また、耐衝撃性をさらに向上させるためには、後述する導電性球体３５が電極に衝突する際に生じる衝撃を緩和するため、例えば、図２（Ｂ）の接点４８に面取り部を設けることが挙げられる。従って、この面取り部は、円弧形状を有することが好ましい態様として挙げられる。
【００１９】
［導電性球体］
本発明の傾斜位置センサ１００は、導電性球体３５を有する。本発明における導電性球体３５は、導電性であれば特に限定されないが、例えば、Ａｕ、Ｃｕ等の純金属ボール、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ａｕ−Ｓｎ合金等の鉛フリー半田ボール、銅コア半田鍍金等の複合ボール等が挙げられる。
導電性球体３５の粒径は、傾斜センサの小型化の観点から、４０μｍ〜４００μｍであることが好ましく、５０μｍ〜１００μｍであることが特に好ましい。
複合ボールを用いる場合、半田のコート層厚は５０μｍ以下であることが好ましいが、粒径の１０％〜２０％であることが特に好ましい。
導電性球体３５の形状は、転動可能な形状であれば特に限定されないが、球状であることが好ましい。
【００２０】
［囲い］
本発明の傾斜位置センサ１００は、図１に示すように、前述した導電性球体３５を前述した電極３４で囲まれる領域に留めておくため、囲い４５を有する。
この囲い４５はウエハ上に形成され、基板３１と接着する際、接着部には低融点ガラス等が予め設けられており、所定の位置に前記ウエハを載せ、リフロー工程を経ることにより基板３１と接着する。この工程を経ることにより、囲い４５をこの部品として取り扱う場合と比較して、量産性が向上する。
囲い４５の材質は、基板の材質に依存するものであり、ガラス、シリカ、シリコン等が挙げられ、金属であってもよい。
囲い４５の大きさは、電極３４、及び導電性球体３５を覆うことができれば特に限定されるものではない。
囲い４５と基板３１との接着位置は、電極３４と端子３３との間であることが挙げられ、例えば、図１（Ｂ）のような形態を表す。
前記接着部には、低融点ガラスの他、Ａｎ−Ｓｎ半田、等を用いることもできる。
【００２１】
［基板、酸化膜、絶縁膜、配線］
基板３１、酸化膜３９、絶縁性膜３２、及び配線４０は、公知の材料を用いることができ、例えば、基板３１としてはシリコン基板、酸化膜３９としてはシリコン酸化膜、絶縁性膜３２としてはポリイミド、配線としては、Ｃｕ、Ａｌ等が挙げられる。
本発明の傾斜位置センサにおいて、好適に用いることができる基板としては、前述した電極の中央部が突出している形状が挙げられる。これは、基板が突出部を有することにより、傾斜位置センサが傾いていない状態であっても、前述した導電性球体が常に電極と接することになるため、傾斜位置センサの傾きの初期値を瞬時に検出することができ、センサの感度が向上する。
【００２２】
［実施形態１の傾斜位置センサの製造方法］
図３は、従来の半導体製造技術であるウエハレベルＣＳＰ技術（以下、適宜、「アセンブリプロセス」と称する）を用いて本発明の傾斜位置センサを製造した工程断面図である。
図３（Ａ）では、基板３１の表面に、酸化膜３９、及び金属膜を順に成膜し、リソグラフィ技術により、配線４０を形成し、図３（Ｂ）では、配線４０、及び酸化膜３９を覆うように絶縁性膜３２を成膜する。図３（Ｃ）では、リソグラフィ技術により、配線４０上の絶縁性膜３２に電極形成用のパターンを設け、シード層３６を形成する。図３（Ｄ）では、シード層３６上にメッキ技術により外部へ電気信号を取り出すための端子３３、及び導電性球体３５の動きを制御するための電極３４を形成する。図３（Ｅ）では、導電性球体３５を、電極３４で囲まれた領域に配置する。図３（Ｆ）では、電極３４、及び導電性球体３５を覆うための囲いが形成されているキャップウエハ３７を配置し、図３（Ｇ）では、不要な部分を除去し、囲い４５を設ける。次いで、図示しないが、ウエハをダイシングして各傾斜位置センサ１００が完成する。
このように、本発明の傾斜位置センサは、アセンブリプロセスにより一枚のウエハ上に同時に複数の傾斜位置センサ１００を形成することができるため、量産性に優れ、センサのコストダウンが可能となる。
【００２３】
＜実施形態２＞
［実施形態１の傾斜位置センサ］
図４（Ａ）は、図４のようにして製造した本発明の傾斜位置センサ２００の上面図である。図４（Ｂ）は、本発明の傾斜位置センサ２００の図４（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図４（Ｃ）は、傾斜角度センサ２００を縦方向に傾斜させたときの上面図である。なお、図４（Ａ）、及び図４（Ｃ）は、傾斜位置センサ２００の内部構造を明瞭にするため、蓋７１を半透明にしたときの上面図である。
図４（Ａ）より、基板６０、６５、６７からなるヘッダー７５の内部には、８個の電極６９が形成され、各電極とその各電極間を含めて、導電性球体７０の円周に合わせて円弧形状を有し、各電極の間隔は、導電性球体７０が任意の二つの電極と同時に接触することができる間隔に設定されている。
また、動作原理としては、例えば、図４（Ｃ）に示すように、傾斜位置センサ２００を縦方向に傾いた場合、導電性球体７０は電極６９ａ、及び電極６９ｂと接する。このとき、導電性球体７０は、導電性を有するため、電極６９ａ、及び電極６９ｂとは電気的に接続される。この電気接続状態を電極６９と電気的に接続されているビア導体６４、及びビア導体６６からなる内部配線７６、及び内部配線７６と電気的に接続されている導体膜６３を経由して、外部検出回路（不図示）にて検出する。これにより、傾斜位置センサ２００が縦方向、つまり、電極６９ａ、及び電極６９ｂを下にして置かれていることを検出することができる。
このように、本発明の傾斜位置センサ２００は、０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°の８つの各傾きを検出することができる。
【００２４】
また、図４（Ｂ）より、本発明の傾斜位置センサ２００は、基板６０、基板６５、及び基板６７からなるヘッダー７５、電極６９、傾斜位置センサ２００の外周底面に形成された外部検出回路（不図示）との電気信号の接続部となる導体膜６３、電極６９と導体膜６３とを電気的に接続するビア導体６４、及びビア導体６６からなる内部配線７６、ヘッダー７５、蓋７１、及び電極６９により形成されている空間部７２、及び空間７２に配置された導電性球体７０により構成されている。
ここで、蓋７１の底面と電極６９との距離７３、及び基板６５の膜厚と電極６９の膜厚との合計の高さ７４、の関係は、実施形態１の図１（Ｂ）で説明した、絶縁性膜３２の表面から囲い４５の上部内面までの高さ４１、及び、電極３４ａ及び電極３４ｂの上面から囲い４５の上部内面までの高さ４２と同様の関係を有する。
【００２５】
〔各構成部位〕
以下に、本発明の傾斜位置センサ２００の各構成部位について詳述する。
［電極］
本発明における電極６９は、円弧形状を有する。ここで、「円弧」とは、実施形態１と同義である。
例えば、図４（Ａ）にように、導電性球体３５と電極６９との接触面積を大きくするため、電極６９を導電性球体７０で抉った形状を有することが好ましい。例えば、電極３４を上面から見た場合、図４（Ａ）に示すような電極３４の形状であることが好ましい。このように、導電性球体３５と電極３４との接触面積を増加させることにより、耐衝撃性をさらに向上させることができる。
図５は、導電性球体７０が電極６９と接触している状態を表す図である。図５に示すように、電極６９ａ、及び電極６９ｂと導電性球体７０との接点７９間の距離７８が導電性球体７０の直径８０より小さいことが必要である。さらに、これに加え、電極６９ａ、及び電極６９ｂと導電性球体７０との接点７９を結んだ直線と平行になるように引いた導電性球体７０の直径８０を境界として、電極６９ａ、及び電極６９ｂの反対側の円弧８１のいずれかの位置にないことが必要である。この条件を満たさないと、導電性球体７０が電極６９ａ、及び電極６９ｂに形成された円弧８２と導電性球体７０の表面とが接することができないため、導電性球体７０と電極６９ａ、及び電極６９ｂとが点７９で点接触になり、耐衝撃性が劣化することになる。
耐衝撃性をさらに向上させるためには、後述する導電性球体３５が電極に衝突する際に生じる衝撃を緩和するため、例えば、図５の接点７９に面取り部を設けることが挙げられる。従って、この面取り部は、円弧形状を有することが好ましい態様として挙げられる。
また、電極６９ａ、及び電極６９ｂ間の距離７７は、導電性球体７０と、電極６９ａ、及び電極６９ｂとが同時に接するようにするため、導電性球体７０の直径８０より小さい。
電極６９の材質は、導電性を有する材料であれば特に限定されないが、電極形成のし易さ等の製造工程、及びコストを考慮し、銅であることが好ましい。
電極の材質は、例えば、Ａｇ、Ｃｕ等が挙げられる。
【００２６】
［基板］
基板６０、６５、及び６７は、絶縁性を有する基板であり、耐衝撃性、多層積層性等の観点から、低温焼成セラミックス基板（ＬＴＣＣ）であることが好ましい。
積層前の基板の膜厚としては、加工性の観点から、１００μｍ〜３００μｍであることが好ましい。
材質としては、公知のものを使用することができ、例えば、アルミナとホウケイ酸ガラスとを組み合わせた結晶化ガラス等を用いることができる。
基板の積層条件としては、例えば、９００℃以下の低温で焼成することができ、配線としてＡｇ、Ｃｕを用いた場合には、配線と基板とを同時に焼成することができる。
本発明の傾斜位置センサにおいて、好適に用いることができる基板としては、前述した電極の中央部が突出している形状が挙げられる。これは、基板が突出部を有することにより、傾斜位置センサが傾いていない状態であっても、前述した導電性球体が常に電極と接することになるため、傾斜位置センサの傾きの初期値を瞬時に検出することができ、センサの感度が向上する。
【００２７】
［蓋］
本発明の傾斜位置センサ２００における蓋７１は、導電性球体７０が空間部７２にて可動することができるために設けたものである。
蓋７１の材質は、特に限定されないが、前述した基板と同一の酸化物、金属、ガラス等であってもよい。
蓋７１とヘッダー７５とを接着させるためには、蓋７１とヘッダー７５との接触面に、低融点ガラス、Ａｎ−Ｓｕ半田等の接着剤を予め設けておき、所定の位置に載せた後、リフロー工程により接着させることができる。
【００２８】
［導体膜、内部配線、導電性球体］
導体膜６３、内部配線７６、導電性球体７０は、実施形態１に記載した、電極、導電性球体と同様の材質、形状である。
【００２９】
［実施形態２の傾斜位置センサの製造方法］
図６は、基板積層技術（以下、適宜、「パッケージプロセス」と称する）を用いて本発明の傾斜位置センサを製造した工程断面図である。
図６（Ａ）では、基板６０の所定の位置に、公知のスクリーニング技術によりビア導体６４を形成する。一方、熱可塑性樹脂６２を貼り付けた高分子フィルム６１上に、メッキ法により導体膜６３を形成したものを準備する。図６（Ｂ）では、導体膜６３とビア導体６４とが電気的に接続するように基板６０上に転写する。図６（Ｃ）では、ビア導体６６が形成された基板６５のビア導体６６との間を穴開け加工し、導体膜６３が形成された基板６５を、ビア導体６４とビア導体６６とが電気的に接続するように積層する。図６（Ｄ）では、基板６７を穴開け加工し、後述する傾斜位置センサ２００のヘッダーを形成することができるように、基板６５上に基板６７を積層する。図６（Ｅ）では、基板６５の表面が露出している部分に、ビア導体６６と電気的に接続するように電極６９を形成し、導電性球体７０を配置した後、蓋７１を基板６７と接着剤等で接着する。次いで、図示しないが、基板をダイシングして各傾斜位置センサ２００が完成する。
このように、本発明の傾斜位置センサは、パッケージプロセスにより一枚の基板上に同時に複数の傾斜位置センサを形成することができるため、量産性に優れ、センサのコストダウンが可能となる。
【００３０】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３は、前述した実施形態１、及び実施形態２に記載の傾斜位置センサの囲いで覆われた領域に絶縁性液体を封入した構成となっている。
絶縁性の液体を封入することにより、ダンピング効果により導電性球体が電極に接触した時の衝撃を緩和することができる。
【００３１】
［絶縁性液体］
導電性球体の可動領域に封入される絶縁性の液体としては、腐食性を有し、導電性球体の速度を抑制することができる程度の粘性を有していることが必要とされる。
粘性としては、ボールの質量、速度等により適宜選択することができるが、１０ｍｍ２／ｓ〜１００ｍｍ２／ｓであることが好ましい。このような絶縁性の液体としては、例えば、シリコーンオイルが挙げられる。
このような絶縁性の液体の封入方法としては、実施形態１においては、オイル注入用の穴を上面の一部に開けた囲い４５を接着し、その穴からオイルをディスペンサーで注入し、ポッティング材にてその穴を封止する工程を順次行うことが挙げられる。また、実施形態２においては、蓋をヘッダーに接着する直前にオイルをディスペンサーで空間部に注入し、接着剤付きの蓋を被せ、リフローで蓋をヘッダーに接着する工程を順次行うことが挙げられる。
【００３２】
このようにして作製した実施形態１、及び実施形態２に記載の傾斜位置センサは、パッケージプロセス、又はアセンブリプロセスにより製造することができるため、量産性に優れる。さらに、電極が円弧形状を有するため、導電性球体との接触時に発生する衝撃を緩和し、耐衝撃性に優れている。さらには、実施形態３に記載の傾斜位置センサは、実施形態１、及び実施形態２に記載の傾斜位置センサで用いている囲いに覆われた領域、すなわち、導電性球体の可動領域に絶縁性液体を封入することにより、導電性球体により加わる衝撃を押さえ、耐衝撃性をさらに向上させることができる。
なお、本実施形態は、限定的に解釈されるものではなく、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能であることは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（Ａ）は、本発明の実施形態１である傾斜位置センサの上面図であり、（Ｂ）は、本発明の実施形態１である傾斜位置センサの（Ａ）図におけるＡ−Ａ断面図であり、（Ｃ）は、電極が破損した時の状態を示す傾斜位置センサの断面図である。
【図２】（Ａ）は、本発明の実施形態１である傾斜位置センサにおける電極の好ましい態様であり、（Ｂ）は、導電性球体が電極と接触している時の上面図である。
【図３】本発明の実施形態１における傾斜位置センサの工程断面図である。
【図４】（Ａ）は、本発明の実施形態２における傾斜位置センサの上面図であり、（Ｂ）は、本発明の実施形態２である傾斜位置センサの（Ａ）図におけるＡ−Ａ断面図であり、（Ｃ）は、本発明の実施形態２である傾斜位置センサを縦方向に傾斜させたときの上面図である。
【図５】本発明の実施形態２である傾斜位置センサにおける、導電性球体が電極と接触している時の上面図である。
【図６】本発明の実施形態２における傾斜位置センサの工程断面図である。
【図７】従来例の傾斜位置センサの断面図である。
【図８】従来例の傾斜位置センサの断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
３１、６０、６５、６７ 基板
３２ 絶縁性膜
３３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ 端子
３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ 電極
３５、７０、４０１ 導電性球体
３６ シード層
３７ キャップウエハ
４０ 配線
４１ 絶縁性膜の表面から囲いの上部内面までの高さ
４２ 絶縁性膜の表面から電極の上面までの高さ
４５ 囲い
４６ 電極の幅
４７、７８ 電極と導電性球体との接点間の距離
４８、７９ 電極と導電性球体との接点
４９、８０ 導電性球体の直径
５０、５１、８１、８２ 円弧
５２ 電極間の距離
６１ 高分子フィルム
６２ 熱可塑性樹脂
６３ 導体膜
６４、６６ ビア導体
６９、６９ａ、６９ｂ、６９ｃ 電極
７１ 蓋
７２ 空間部
７５ ヘッダー
７６ 内部配線
７７ 電極間の距離
７９ 電極と導電性球体との接点間の距離
１００、２００、４００ 傾斜位置センサ
３００ カメラボディ
２０３ ＣＰＵ
３０１ シャフト
３０２ バー
３０３ ストッパー
３０４、３０５ 電気接点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線が形成された基板上に前記配線と電気的に接続された複数の電極が設けられ、前記複数の電極の少なくとも２つ同時に接することができる導電性球体が配置され、前記複数の電極及び前記導電性球体を覆うような囲いが設けられており、前記電極の前記導電性球体と接触する箇所に円弧が形成されていることを特徴とする傾斜位置センサ。
【請求項２】
前記囲いで覆われた領域に絶縁性液体を封入することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の傾斜位置センサ。
【請求項３】
基板上に酸化膜、及び金属膜を順に成膜し、配線を形成する工程と、
前記配線、及び前記酸化膜を覆うように絶縁性膜を形成する工程と、
前記配線上に円弧を有する電極を形成する工程と、
前記電極で囲まれた領域に、前記電極の少なくとも二つと電気的に接続することができる導電性球体を設ける工程と、
前記複数の電極、及び前記導電性球体を覆う囲いを設ける工程と、
を有することを特徴とする傾斜位置センサの製造方法。
【請求項４】
凹凸部を形成するように積層した多層基板の凸部側面であり、円弧を有さない側の面に内部配線を形成する工程と、
前記内部配線と電気的に接続し、前記凸部側面の円弧を有する側の面と、前記凸部上面と、に電極を形成する工程と、
前記基板の凹部に導電性球体を配置する工程と、
前記電極、及び前記導電性球体を覆う囲いを形成する工程と、
を有することを特徴とする傾斜位置センサの製造方法。
【請求項１】
配線が形成された基板上に前記配線と電気的に接続された複数の電極が設けられ、前記複数の電極の少なくとも２つ同時に接することができる導電性球体が配置され、前記複数の電極及び前記導電性球体を覆うような囲いが設けられており、前記電極の前記導電性球体と接触する箇所に円弧が形成されていることを特徴とする傾斜位置センサ。
【請求項２】
前記囲いで覆われた領域に絶縁性液体を封入することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の傾斜位置センサ。
【請求項３】
基板上に酸化膜、及び金属膜を順に成膜し、配線を形成する工程と、
前記配線、及び前記酸化膜を覆うように絶縁性膜を形成する工程と、
前記配線上に円弧を有する電極を形成する工程と、
前記電極で囲まれた領域に、前記電極の少なくとも二つと電気的に接続することができる導電性球体を設ける工程と、
前記複数の電極、及び前記導電性球体を覆う囲いを設ける工程と、
を有することを特徴とする傾斜位置センサの製造方法。
【請求項４】
凹凸部を形成するように積層した多層基板の凸部側面であり、円弧を有さない側の面に内部配線を形成する工程と、
前記内部配線と電気的に接続し、前記凸部側面の円弧を有する側の面と、前記凸部上面と、に電極を形成する工程と、
前記基板の凹部に導電性球体を配置する工程と、
前記電極、及び前記導電性球体を覆う囲いを形成する工程と、
を有することを特徴とする傾斜位置センサの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２４３５８３（Ｐ２００８−２４３５８３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８２３５８（Ｐ２００７−８２３５８）
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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