CN101726282B - 倾斜传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种倾斜传感器及其制造方法，该倾斜传感器包括容纳在外壳中的光发射元件和两个光接收元件。外壳形成有内部空间，其中设置有转动部件，其为可通过重力的牵引力而自由移动的方式。盖板固定到外壳上以封闭内部空间。盖板设有不规则的内部顶板表面，其暴露于内部空间以便与转动部件滑动接触。

Description

倾斜传感器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种倾斜传感器，其用于检测诸如数码照相机的设备的倾斜。本发明还涉及用于制造该倾斜传感器的方法。

背景技术

图15示出了常规倾斜传感器的一个实例(见JP-A-2007-139643)。图示的倾斜传感器X包括装配板91、外壳92、盖板93、一对光接收元件94A和94B、光发射元件95以及转动部件96。外壳92包括向上开口的凹部。该凹部被盖板93封闭，由此限定内部空间92a。转动部件96被配置为通过重力牵引在内部空间92a中自由移动。光接收元件94A、94B和光发射元件95安装在装配板91的正表面上。从光发射元件95发出的光被导入内部空间92a中。然后，光被设在盖板93上的反射膜93a反射。转动部件96根据倾斜传感器X的状态变化在内部空间92a内转动。特别地，转动部件96可以移动到遮住光接收元件94A的位置、遮住光接收元件94B的位置、以及遮住光发射元件95的位置。取决于转动部件96的位置，从光发射元件95发出的光只到达光接收元件94A、只到达光接收元件94B、或者既不到达光接收元件94A也不到达光接收元件94B。因此，通过监测光接收元件94A、94B的光接收，可以检测在包括装配板1的正表面的平面内的倾斜。

为了确保精确的倾斜检测，转动部件96应当被配置以通过重力在内部空间92a内平滑移动。然而，在常规结构中，转动部件96经常附着到外壳92或盖板93上，从而即使在重力的牵引方向(相对于传感器X)改变时也不能正确地移动位置。当倾斜传感器X的尺寸减小时，该问题更频繁地发生。

发明内容

在上述情况下提出了本发明。因此，本发明的目的是提供一种转动部件在其中平滑移动的倾斜传感器。

根据本发明的第一方面，提供一种倾斜传感器，其包括：沿检测目标平面的表面方向相互隔开的光发射元件和一对光接收元件；以及适于采取完全光屏蔽位置、部分光屏蔽位置和非光屏蔽位置中的任何一种的转动部件，其中，完全光屏蔽位置是转动部件挡住从光发射元件发出的光使得光不到达这对光接收元件中的任一光接收元件的位置，部分光屏蔽位置是转动部件挡住从光发射元件发出的光使得光只到达这对光接收元件中的一个光接收元件的位置，而非光屏蔽位置是转动部件不挡住从光发射元件发出的光使得光到达这对光接收元件中的两个光接收元件的位置。该倾斜传感器还包括形成有用于容纳转动部件的内部空间的外壳，以及暴露于内部空间的不规则顶板表面。

利用以上配置，转动部件不附着到盖板上，由此精确地执行倾斜的检测。

优选地，转动部件可以是具有垂直于表面方向的中心轴的圆柱形部件。利用该配置，转动部件可以平滑移动，同时适当地挡住来自光发射元件的光。

优选地，不规则顶板表面可以设有多个突起，当沿垂直于表面方向的方向观察时，这些突起各自的面积小于转动部件。

优选地，可以以小于转动部件直径的间隔来布置突起。

优选地，突起可以在横截面上为圆形。

优选地，突起可以是以放射状延伸的方式布置的细长突起。

优选地，本发明的倾斜传感器可进一步包括设有顶板表面的盖子，并且突起可以由在盖子上形成的电镀膜构成。

优选地，倾斜传感器可进一步包括：与盖子直接接触的基底电镀层；以及在基底电镀层上形成的中间电镀层；其中，基底电镀层的面积大于突起，中间电镀层具有与突起相对应的形状，并且突起形成在中间电镀层上。

优选地，基底电镀层和突起可以由铜制成，并且中间电镀层可以包括镍层和铜层，其中，靠近基底电镀层布置镍层，靠近突起布置铜层。

优选地，倾斜传感器可以进一步包括用于盖住突起和基底电镀层的外电镀层，其中，外电镀层包括由金制成的正表面。

根据本发明的第二方面，提供一种用于制造根据本发明第一方面的倾斜传感器的方法。该方法包括以下步骤：在设有顶板表面的盖板上形成基底电镀层；形成覆盖基底电镀层的中间电镀层；形成覆盖中间电镀层的突起生长层(yield layer)；通过使突起生长层和部分中间电镀层图案化来形成多个突起；以及形成覆盖突起和基底电镀层的外电镀层。

优选地，中间电镀层可以包括靠近基底电镀层的第一层和靠近突起的第二层，其中，第一层的材料不同于第二层和基底电镀层的材料，并且第二层与突起生长层的材料相同。

优选地，突起的形成可以包括第一蚀刻和第一蚀刻之后的第二蚀刻，其中，执行第一蚀刻以有选择地蚀刻掉第二层和突起生长层而允许保留第一层，并且执行第二蚀刻以有选择地蚀刻掉第一层而允许保留基底电镀层。

本发明的其它特征和优点将在以下参照附图给出的详细说明中更加明显。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施方式的倾斜传感器的透视图；

图2是示出根据本发明第一实施方式的倾斜传感器的平面图；

图3是沿图2中线III-III的截面图；

图4是示出图1的倾斜传感器的盖板的平面图；

图5是示出在制造图1的倾斜传感器时在盖板上形成基底电镀层的处理的截面图；

图6是示出在制造图1的倾斜传感器时在盖板上形成基底电镀层的处理的平面图；

图7是示出在制造图1的倾斜传感器时形成镍电镀层和铜电镀层以成为中间电镀层的处理的截面图；

图8是示出在制造图1的倾斜传感器时形成铜电镀层以成为突起的处理的截面图；

图9是示出在制造图1的倾斜传感器时形成突起的处理的截面图；

图10是示出镍电镀层的蚀刻的截面图；

图11是示出在制造图1的倾斜传感器时形成外电镀层的处理的截面图；

图12是示出在图1的倾斜传感器的盖板上形成的突起的另一实例的平面图；

图13是示出根据本发明第二实施方式的倾斜传感器的截面图；

图14是沿图13中线XIV-XIV的截面图；并且

图15是示出常规的倾斜传感器的截面图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。

图1-3示出根据本发明第一实施方式的倾斜传感器A1。倾斜传感器A1包括装配板1、外壳2、盖板3、一对光接收元件4A和4B、光发射元件5以及转动部件6。如图1所示，倾斜传感器A1可以表面安装在直立或基本直立的电路板S上，以便检测电路板S在倾斜检测目标平面内的倾斜，即，在包含电路板S的正表面的平面内的倾斜。在该实施方式中，倾斜传感器A1具有约4.2mm×4.2mm的尺寸和约3.0mm的厚度。在图2中，省略了盖板3的图示。

装配板1是矩形绝缘基板，并且是由例如玻璃纤维加强的环氧树脂制成的。在本实施方式中，装配板1具有约4.2mm×4.2mm的尺寸和约0.6mm的厚度。装配板1形成有布线图案7，该布线图案7可以通过蚀刻薄铜膜来形成。布线图案7包括形成在装配板1的正表面和反表面上的部分，以及电连接正表面部分和反表面部分的通孔部(未示出)。光发射元件5与光接收元件4A和4B连接于布线图案7在装配板1正表面上的部分。如图3所示，布线图案7在装配板1反表面上的部分用作用于表面安装倾斜传感器A1德终端7a、7b。

光接收元件4A和4B可以是PIN光电二极管。一旦接收到红外光，光接收元件4A和4B生成与接收到的光量相对应的光电动力，并产生电流。光接收元件4A和4B布置在装配板1的表面上，以便于沿着表面相互隔开(换言之，“沿表面方向隔开”)。在本实施方式中，光接收元件4A和4B具有约0.6mm×0.6mm的尺寸。

光发射元件5是例如适于发出红外光的发光二极管。从图2可以看到，光发射元件5与光接收元件4A和4B沿装配板1的表面等距离隔开，使得这三个元件构成等腰或等边三角形的顶点。在本实施方式中，光发射元件具有约0.25mm×0.25mm的尺寸。

外壳2可以是长方体的形式，并且由诸如导电树脂的导电材料制成。外壳2包括凹部2a。凹部2a被盖板3封闭，由此限定内部空间20a。外壳2进一步包括三个窗口20b和三个元件容纳空间20c。在该实施方式中，外壳2具有约4.2mm×4.2mm的尺寸和约2.0mm的厚度。

外壳2保持与布线图案7的电连接于接地端的部分相接触。因此，外壳2电连接于接地端。

内部空间20a容纳有转动部件6，以允许转动部件6根据倾斜传感器A1的状态移动到预定位置。内部空间20a具有使菱形的顶点成圆形而获得的横截面形状。在本实施方式中，内部空间20a的横截面具有约3.0mm×3.0mm的尺寸。内部空间20a与三个窗口20b连接。

设有三个窗口20b，以便于允许光从内部空间20a朝向光接收元件4A、4B传播，或者从光发射元件5朝向内部空间20a传播。三个窗口20b分别连接于三个元件容纳空间20c。元件容纳空间20c分别容纳光接收元件4A、4B和光发射元件5。与容纳光接收元件4A和4B的元件容纳空间20c连接的两个窗口20b，是本发明的光入射端口的实例。与容纳光发射元件5的元件容纳空间20c连接的窗口20b，是本发明的光发射端口的实例。

盖板3由例如玻璃纤维加强的环氧树脂制成，并且利用粘合剂8连接于外壳2以限定内部空间20a。如图3所示，盖板3形成有基底电镀层30、中间电镀层31、多个突起32以及外电镀层33。

基底电镀层30是铜电镀层，其具有例如约18μm的厚度并直接形成在盖板3上。中间电镀层31由各自具有约0.2mm直径的多个圆形部构成。每个圆形部由镍电镀层31a和铜电镀层31b构成。镍电镀层31a在基底电镀层30上形成，并且具有约3μm的厚度。铜电镀层31b在镍电镀层31a上形成，并且具有约5μm的厚度。突起32在中间电镀层31上形成。每个突起32具有由两个铜电镀层32a和32b构成的层状结构。每个铜电镀层32a和32b具有相对大的厚度，在本实施方式中为约25μm。如图4所示，突起32布置成间隔约0.45mm的矩阵。外电镀层33覆盖突起32和基底电镀层30不被突起32覆盖的部分。外电镀层33由镍电镀层33a和形成在镍电镀层33a上的金电镀层33b构成。镍电镀层33a具有约3μm的厚度，而金电镀层33b具有约0.03μm的厚度。金电镀层33b用于反射从光发射元件5发出的光。在本实施方式中，金电镀层33b的表面3a对应于本发明的不规则顶板表面。

转动部件6根据倾斜传感器A1的状态在内部空间20a内转动，以便适当地防止从光发射元件5发出的光到达光接收元件4A、4B。转动部件6为圆柱形，并且由例如不锈钢制成。

倾斜传感器A1如下来运行。在图1所示的状态中，转动部件6保持在完全光屏蔽位置P1处。在该状态中，转动部件6完全挡住了从光发射元件5发出的光，使得没有光接收信号从光接收元件4A或者从光接收元件4B输出。当倾斜传感器A1从图1所示的状态逆时针转动90度时，转动部件6保持在部分光屏蔽位置P2A处。在该状态中，转动部件6挡住了朝向光接收元件4A传播的光，使得光接收信号只从光接收元件4B输出。当倾斜传感器A1从图1所示的状态顺时针转动90度时，转动部件6保持在部分光屏蔽位置P2B处。在该状态中，转动部件6挡住了朝向光接收元件4B传播的光，使得光接收信号只从光接收元件4A输出。当倾斜传感器A1从图1所示的状态转动180度时，转动部件6保持在非光屏蔽位置P3处。在该情况下，光接收信号从光接收元件4A和4B输出。通过监测来自光接收元件4A、4B的光接收信号的输出来检测倾斜。

下面参照图5-11来描述用于制造倾斜传感器A1的方法。

首先，如图5所示，在盖板3上形成基底电镀层30。具体地，用铜电镀盖板3的正表面以具有约18μm的厚度，然后通过蚀刻使铜电镀层图案化成如图6所示的形状。这样，获得了基底电镀层30。

然后，如图7所示，形成具有约3μm厚度的镍电镀层31a’，以覆盖基底电镀层30以及盖板3的暴露部分。优选地，在形成镍电镀层31a’之前，可以通过无电电镀在基底电镀层30和盖板3的暴露部分上形成相对薄的镀层。在镍电镀层31a’形成之后，在镍电镀层31a’上形成具有约5μm厚度的铜电镀层31b’。

然后，如图8所示，在铜电镀层31b’上形成铜电镀层32a’和32b’。每个铜电镀层32a’和32b’形成为具有约25μm的厚度。

然后，使铜电镀层32a’、32b’和铜电镀层31b’图案化。具体地，通过使用形成有与图4所示的突起32相对应的开口的掩模，选择性地蚀刻掉铜电镀层32a’、32b’和31b’。结果，如图9所示，获得了由多个圆形部构成的铜电镀层31b、以及由铜电镀层32a和32b构成的多个突起32。

然后，通过蚀刻使镍电镀层31a’图案化。结果，如图10所示，获得了由镍电镀层31a和铜电镀层31b构成的中间电镀层31。

然后，如图11所示，依次形成具有约3μm厚度的镍电镀层33a和具有约0.03μm厚度的金电镀层33b，由此获得外电镀层33。还执行其它必要的处理步骤，诸如，将光接收元件4A、4B和光发射元件5安装在装配板1上，以及形成外壳2。此后，装配板1、外壳2和盖板3连接在一起，由此获得倾斜传感器A1。可以一起制造多个倾斜传感器A1。在这种情况下，能够制造多个装配板1的板材料、能够制造多个外壳2的树脂材料、以及能够制造多个盖板3的树脂材料可以接合在一起，然后切割。

倾斜传感器A1和上述的制造方法具有以下优点。

如上所述，在上述常规结构中，由于施用了用于连接盖板和外壳的粘合剂，转动部件可能附着到盖板上。具体地，当施用了大量粘合剂时，粘合剂从盖板与外壳之间凸出，导致转动部件附着到盖板上。另外，在制造处理中进入传感器的湿气也可导致转动部件的粘附。具体地，在制造处理中切割板材料和树脂材料时，执行用于润滑和冷却的加水。水可能会偶然地通过盖板与外壳之间的小空隙进入内部空间。尽管在切割处理之后可以加热倾斜传感器，湿气不能被完全蒸发掉。

然而，根据本实施方式，从外壳2与盖板3之间凸出的粘合剂8以及偶然进入内部空间20a的湿气被保留在突起32之间限定的顶板表面3a的凹部中。因此，将与转动部件6接触的顶板表面3a的凸出部分保持干燥。因此，防止转动部件6附着到顶板表面3a上，使得正确地检测倾斜。特别地，圆柱形的转动部件6适于正确的光屏蔽和平滑转动。尽管圆柱形的转动部件6与顶板表面3a在相对大的接触面积上接触，由于不规则的顶板表面3a，还是防止了圆柱形的转动部件6附着到盖板上。

每个突起32的端表面的面积小于转动部件6的端表面的面积。因此，防止转动部件6与突起32之一紧密配合。由于突起32之间的间隔小于转动部件6的直径，防止转动部件6倾斜。

通过与用于形成基底电镀层30和外电镀层33的处理类似的电镀处理形成突起32。因此，简化了制造处理。

在蚀刻掉镍电镀层31a’的处理中，基底电镀层30的表面被清洗以成为光滑表面。结果，外电镀层33均匀地形成在基底电镀层30上。均匀的外电镀层33适当地反射从光发射元件5发出的光。由于外电镀层33在与外壳2保持接触的部分处也具有均匀的厚度，盖板3不会相对于外壳2倾斜。

通过形成镍电镀层31a’和铜电镀层31b’来制造中间电镀层31。铜电镀层31b’的材料与形成突起32的铜电镀层32a’、32b’的材料相同。这使得有可能对铜电镀层31b’和铜电镀层32a’、32b’一起执行蚀刻，而将镍电镀层31a’用作蚀刻终止层。另外，镍电镀层31a’和基底电镀层30是由不同的材料制成的。因此，只有镍电镀层31a’能被选择性地蚀刻掉，同时清洗基底电镀层30。

图12-14示出本发明的其它实施方式。在这些图中，对与根据第一实施方式的倾斜传感器的元件相同或相似的元件指定用于第一实施方式的相同的附图标记。

图12图示了突起32的另一实例。在该实例中，盖板3形成有四个突起32，每个突起32是具有约0.2mm宽度和约0.9mm长度的细长条的形式。突起32以放射状延伸的方式布置，它们的轴线在盖板3的中心处相交，并在相邻的线之间形成直角(90度)。每个突起32与盖板3的中心相距约0.3mm，使得两个相互面对的突起32(即，一对上突起和下突起，或者一对左突起和右突起)之间的距离为约0.6mm。该配置也确保了转动部件6的平滑转动，并由此实现精确的倾斜检测。

图13和14示出根据本发明的第二实施方式的倾斜传感器A2。该实施方式的倾斜传感器A2在内部空间20a、光发射元件5和光接收元件4A、4B的布置上与第一实施方式不同。

在第二实施方式中，三个元件容纳空间20c布置在内部空间20a周围。光接收元件4A和4B布置在内部空间20a的两侧上。如图14所示，在盖板3上形成多个凸起部分，使得窗口20b的高度小于元件容纳空间20c的高度。还是在该实施方式中，由于在盖板3上设有突起32，顶板表面3a是不规则的。该实施方式中的完全光屏蔽位置P1、部分光屏蔽位置P2A、P2B以及非光屏蔽位置P3如图13所示。

第二实施方式的配置也确保了转动部件6的光滑转动以及由此实现的精确的倾斜检测。倾斜传感器A2适于减少厚度。

本发明不限于上述实施方式。可以在设计上以不同方式改变根据本发明的倾斜传感器的每个部分的具体结构。

Claims (10)

1.一种倾斜传感器，包括：

沿检测目标平面的表面方向相互隔开的光发射元件和一对光接收元件；

适于采取完全光屏蔽位置、部分光屏蔽位置和非光屏蔽位置中的任何一种的转动部件，所述完全光屏蔽位置是所述转动部件挡住从所述光发射元件发出的光使得光不到达所述一对光接收元件中的任一光接收元件的位置，所述部分光屏蔽位置是所述转动部件挡住从所述光发射元件发出的光使得光只到达所述一对光接收元件中的一个光接收元件的位置，所述非光屏蔽位置是所述转动部件不挡住从所述光发射元件发出的光使得光到达所述一对光接收元件中的两个光接收元件的位置；

形成有用于容纳所述转动部件的内部空间的外壳；以及

暴露于所述内部空间的不规则的顶板表面，

所述转动部件是具有垂直于所述表面方向的中心轴的圆柱形部件，

所述不规则的顶板表面设有多个突起，当沿垂直于所述表面方向的方向观察时，每个所述突起的面积小于所述转动部件的面积，

所述突起以小于所述转动部件的直径的间隔进行布置。

2.如权利要求1所述的倾斜传感器，其中所述突起横截面为圆形。

3.如权利要求1所述的倾斜传感器，其中所述突起包括以放射状延伸的方式布置的细长突起。

4.如权利要求1所述的倾斜传感器，进一步包括设有所述顶板表面的盖子，其中所述突起由形成在所述盖子上的电镀膜构成。

5.如权利要求4所述的倾斜传感器，进一步包括：与所述盖子直接接触的基底电镀层；以及在所述基底电镀层上形成的中间电镀层；其中所述基底电镀层的面积大于所述突起的面积，所述中间电镀层具有与所述突起相对应的形状，并且所述突起在所述中间电镀层上形成。

6.如权利要求5所述的倾斜传感器，其中所述基底电镀层和所述突起由铜制成，并且所述中间电镀层包括镍层和铜层，所述镍层靠近所述基底电镀层，所述铜层靠近所述突起。

7.如权利要求5所述的倾斜传感器，进一步包括用于覆盖所述突起和所述基底电镀层的外电镀层，所述外电镀层包括由金制成的正表面。

8.一种用于制造如权利要求1所述的倾斜传感器的方法，所述方法包括以下步骤：

在设有顶板表面的盖板上形成基底电镀层；

形成覆盖所述基底电镀层的中间电镀层；

形成覆盖所述中间电镀层的突起生长层；

通过使所述突起生长层和部分所述中间电镀层图案化而形成多个突起；以及

形成覆盖所述突起和所述基底电镀层的外电镀层。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述中间电镀层包括靠近所述基底电镀层的第一层和靠近所述突起的第二层，所述第一层的材料与所述第二层和所述基底电镀层的材料不同，并且所述第二层的材料与所述突起生长层的材料相同。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述突起的形成包括第一蚀刻和所述第一蚀刻之后的第二蚀刻，执行所述第一蚀刻以选择性地蚀刻掉所述第二层和所述突起生长层而允许保留所述第一层，执行所述第二蚀刻以选择性地蚀刻掉所述第一层而允许保留所述基底电镀层。

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