JP2003050247A - 衝撃記録装置およびその製造方法 - Google Patents

衝撃記録装置およびその製造方法

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JP2003050247A
JP2003050247A JP2001238764A JP2001238764A JP2003050247A JP 2003050247 A JP2003050247 A JP 2003050247A JP 2001238764 A JP2001238764 A JP 2001238764A JP 2001238764 A JP2001238764 A JP 2001238764A JP 2003050247 A JP2003050247 A JP 2003050247A
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weight
impact
fixing
fixed wall
triangular protrusion
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JP2001238764A
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Inventor
Masaya Nakatani
将也 中谷
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 近年の携帯電話や携帯情報端末など電子機器
は小型化・低消費電力化してきており、衝撃記録のため
に上記のような装置を端末一台一台に組み込むことは難
しかった。 【解決手段】 重り1および梁3と、この梁3の一方を
固定するベース部4とからなり、外部からの衝撃により
発生する力によって梁に曲げ応力をもたらすものであっ
て、重り1の少なくとも一つの側面は湾曲し、少なくと
も一つの三角形の突起部2を有するとともに、この側面
と対向する側には固定壁5を備え、この固定壁5は重り
1の側面と同様に湾曲し、さらに少なくとも1ヵ所に三
角形の突起部6を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話、携帯情
報端末など、精密な電子機器に搭載され、物体に加わっ
た衝撃を記録するための衝撃記録装置およびその製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の電子機器は過大な衝撃を嫌うもの
が多く、衝撃によって故障が発生した場合に、故障の原
因が衝撃であるのかを事後に判断することは難しい。そ
こで従来、精密な電子機器が使用中や搬送中に過大な衝
撃を受けたかどうかを記録するための衝撃記録装置とし
ては次のようなものがある。
【0003】衝撃によって発生する加速度を加速度セン
サによって検知し、これを電気信号に変えて外部の電子
回路のメモリなどに記録する方法である。しかし、この
方法は常に記録を行うために加速度センサを駆動するた
めや信号を増幅させるためやメモリに記録させるための
外部回路が必要で、装置自体も大型なものになってい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、携帯電
話や携帯情報端末など電子機器は、小型化・低消費電力
化してきており、衝撃記録のために衝撃記録装置を端末
一台一台に組み込むことは難しかった。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明は、以下の構成を有するものである。
【0006】請求項1に記載の発明は、特に、重りの少
なくとも一方の側面は湾曲し、少なくとも一つの三角形
の突起部を有するとともに、この側面と対向する側に固
定壁を備え、この固定壁は上記重りの側面と同様に湾曲
し、さらに少なくとも1ヵ所に三角形の突起部を設けた
もので、重りの側面とこれに対向する固定壁にそれぞれ
三角形の突起部が設けられていることにより、外部より
衝撃が加わったとき重りが慣性力によって、おもりは固
定壁の湾曲した側面に沿って移動し、このとき重りの湾
曲した側面にも三角形の突起部が設けられているので、
重りは衝撃の強さにより段階的に動くことになり、さら
に突起によって一度段階的に動いた重りはさらなる衝撃
が加わらない限りその場所にとどまるので、重りのとど
まっている場所を観測すれば加わった衝撃の強さがわか
るという作用を有する。
【0007】請求項2に記載の発明は、特に、梁は、少
なくとも一部が湾曲した形状であるもので、衝撃により
重りが動いたとき、重りの側面の突起部と固定壁の突起
部とが重なった時に、梁が湾曲しているため、重りは突
起部の障害を乗り越え易くなるという作用を有する。
【0008】請求項3に記載の発明は、特に、重りの端
部と固定壁の端部の三角形の突起は、それぞれ少なくと
も一つの角が鋭角で、互いに鋭角の角度が逆向きになる
よう配置したもので、衝撃が加わったときに発生する慣
性力の方向には重りが移動するが、一度重りが動くと逆
側には重りが戻らなくなるので確実に衝撃の強さを記録
できるという作用を有する。
【0009】請求項4に記載の発明は、特に、三角形の
突起部の側面は、導体層を設け、この導体層は、重り、
梁、固定台および固定壁の上面に設けた引出電極により
外部の回路と接続したもので、衝撃により重りは慣性力
を受け、突起部に接触した状態で留まるが、突起部の側
面に導体を設けてこれを外部回路と接続させておくこと
で、どの位置に重りが留まっているか判定できるように
なるという作用を有する。
【0010】請求項5に記載の発明は、特に、重り、
梁、固定台、固定壁は、シリコンからなるもので、すべ
ての部分が同じシリコン基板から切出されていることに
より、それぞれの部分を後から組み合わせる必要がな
く、フォトリソグラフィーなどの方法で高精度に構成で
きるとともに、シリコン基板は後述するドライエッチン
グによって容易に所望する形状に切出すことができると
いう作用を有する。
【0011】請求項6に記載の発明は、特に、重りおよ
び固定壁に設けられた三角形の突起の側面は、重りの運
動方向と平行な方向に一様に複数の溝を設けたもので、
それぞれの側面に重りの運動方向と平行な方向に一様に
複数の溝が設けられているので、重りの運動時にこの溝
がガイドとなり、梁のねじれなどによって好ましくない
方向に重りが運動するのを防ぐことができるという作用
を有する。
【0012】請求項7に記載の発明は、特に、重り、
梁、固定台、固定壁はすべて同一のシリコン基板よりド
ライエッチング法によって切出され、このドライエッチ
ングを行う際に、SF6ガスによるシリコンのエッチン
グと、C48、CHF3、C38のいずれかのガスによ
る保護膜形成を周期的に繰り返すことにより、三角形の
突起部の側面に一様な複数の溝を形成するもので、シリ
コンのエッチングと保護膜の形成を周期的に繰り返すの
で、加工した側面には周期的な溝、つまり三角形の突起
部の側面には重りの運動方向と平行な方向へ周期的な溝
が形成できるという作用を有する。
【0013】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)以下に、本発明
の実施の形態1における衝撃記録装置について図面を用
いて説明する。
【0014】図1は本発明の実施の形態1における衝撃
記録装置の斜視図である。
【0015】図において、1は重りで、2は重り1の側
面に設けられた三角形の突起部で、これらは梁3によっ
てベース部4に接続されている。ここで梁3は図のよう
に一部が湾曲した構造である。また、ベース部4におい
て、重り1の突起部2に対向する側面にも突起部6を設
けている。そして、これらはすべて単一のシリコン基板
より切出されたものである。図2はこの衝撃記録装置の
断面図で、重り1の側面7の突起部2と固定壁5の側面
の突起部6は互いに頂点の角度が鋭角で逆方向になって
いる。さらに、固定壁5の側面と重り1の側面7は湾曲
した形状となっている。
【0016】以下に、衝撃記録装置の動作について図面
を用いて説明する。
【0017】図3は本装置に衝撃が右側から加わった時
の様子で、衝撃が右から加わることにより重り1は慣性
力によって、その場にとどまろうとするので結果的に重
り1は右側へ移動しようとする。このとき、ある一定の
慣性力が重り1にかかると重り1の側面に設けられた突
起部2と固定壁5の側面に設けられた突起部6が接触す
る。慣性力がさらに大きなものであると、図4に示すよ
うに、梁3がさらに湾曲し、突起部2はついに固定壁側
の突起部6を乗り越える。ここで梁3に湾曲を設けなく
ても衝撃の大きさが一定以上であれば、梁3にたわみが
発生するので、同様の動作はするが、本実施の形態のよ
うに梁3の少なくとも一部を湾曲させておくことで、図
面では上下の方向へ梁3が伸び縮みしやすくなり突起部
2は固定壁の突起部6を乗り越えやすくなるのである。
次に、衝撃の大きさがこれまでであれば、梁3は元の位
置に戻ろうとするが、重りの突起部2と固定壁の突起部
6は頂点の角度が鋭角であり、さらに反対の方向を向い
ているため、図5に示すように重り1は元の位置に戻る
ことができなくなるのである。なお、重り1の突起部2
が固定壁の突起部6を乗り越えると、梁3の湾曲度は元
に戻るのでさらに、突起部同士の引っかかりが確実なも
のとなる。
【0018】さて、衝撃が大きなものであると、重り1
の移動量は大きなものとなり、図6に示すようにより遠
い箇所に設けられた突起部に引っかかり、固定される。
【0019】このようにして、衝撃が加わった後、重り
1の固定されている位置を見れば、どの程度の衝撃が加
わったかがわかるのである。
【0020】さらに、上記のような構成に加えて、図7
に示すように固定壁の側面および重りの側面に一様に重
りの運動方向と平行な方向へ溝8を形成しておく(図7
では固定壁の側面の状態がわかるように、重りは図示せ
ず)。図8は重り9の側面と固定壁10の側面の様子を
拡大した断面斜視図であるが、この図の示すように、溝
8は重り9の動く方向と平行に互いの側面に設けられて
いる。このことにより、重りの突起部と固定壁5の突起
部6が接触したとき、溝8はガイドの役割を果たし、重
りがねじれる方向へ動くことを防止する。
【0021】さらに、本実施の形態による衝撃記録装置
を図9に示すように、2つ以上互いに直角になるように
並べると、図面では左右の方向に加えて上下の方向の衝
撃までも記録できるようになる。
【0022】以下に、本実施の形態における衝撃記録装
置の製造方法について説明する。図10から図14は本
実施の形態における衝撃記録装置の製造方法を説明する
断面図である。
【0023】まず、図10に示すように所定の厚みのシ
リコン基板11にレジスト12を塗布し、重り、梁、固
定壁のパターンを形成する。
【0024】次にシリコン基板11をドライエッチング
によって加工するが、エッチングは一度に行わず、SF
6ガスによるバイアスアシストプラズマエッチングとC4
8ガスによるプラズマデポジッションを交互に行う。
【0025】このことをさらに詳しく説明すると、ま
ず、図11に示すようにエッチングを行うが、このとき
のエッチング量は0.5〜10マイクロメートル程度と
しておく。SF6によるバイアスアシストプラズマエッ
チングではシリコンは図11に示すように等方的にエッ
チングされる。
【0026】次に、図12に示すようにプラズマデポジ
ッションによりポリマー重合したCF2膜13を全面に
形成する。
【0027】次に、図13に示すようにSF6によるプ
ラズマエッチングを行う。このとき、SF6ガスによる
バイアスアシストプラズマエッチングは基板にバイアス
をかけているので側面に形成されたCF2膜よりは底面
に形成されたCF2膜の方を優先的にエッチングする。
これにより、底面のCF2膜をエッチングした後、その
下面のシリコンのエッチングが進行するようになる。
【0028】次にまた、C48によるプラズマデポジッ
ションを行う。このように、エッチングとデポジッショ
ンを一定の周期で繰り返し行うと、切出した側面は図1
4に示すように複数の溝が平行に一様に形成されたもの
となるのである。ここで、デポジッションガスとしてC
48の代わりにCHF3,C38を用いても同様の効果
は得られる。
【0029】最後にレジストを除去すれば、本実施の形
態における衝撃記録装置が完成する。
【0030】(実施の形態2)実施の形態2では、図1
5のように重り17の突起部の側面および固定壁の突起
部の側面にたとえば金からなる導体15,16を設けて
おき、それぞれの突起部に対応するように電極15,1
6を外部に引き出しておく。衝撃が加わった後には、突
起部はこれまで述べたように互いの突起部が接触して固
定されているので、互いの側面に設けられた導体15,
16が短絡することとなり、電気的な試験を行えば、外
部からであってもどの位置で重り17が固定されている
かがわかる。
【0031】(実施の形態3)実施の形態3では、上記
に述べたような衝撃記録装置24を携帯電話など衝撃を
嫌う電子機器20にベース台を固定するようにセットす
る。このとき、図16に示すように電子機器20の外部
カバー21に穴23を開けておくなどして外部から容易
に観測できる位置にセットする。こうしておけば、衝撃
によって電子機器が故障した場合に、どの程度の衝撃に
よって故障が発生したか容易に知ることができる。
【0032】さらに、衝撃記録装置の電極が電子機器の
故障判断装置に電気的に接続しておけば、加わった衝撃
を電子機器の故障判断装置に伝えることができるので、
外部から見える箇所でなくてもセットでき、自己診断機
能を付加させることができる。
【0033】
【発明の効果】以上のように本発明は、衝撃が加わった
後もその衝撃度を記録しているので、後に衝撃の大きさ
を容易に知ることができる。さらに外部からはショート
状態を調べるだけで衝撃の大きさを知ることができるの
で、増幅回路など複雑な外部回路も必要ないので装置の
低消費電力化、小型化に貢献する。さらに、重り、梁、
固定壁、ベース台はすべて同一のシリコン基板から切出
されているので、フォトリソグラフィーなどの方法によ
って小さなものでも容易に高精度に形成できるので、装
置の小型化、低価格化に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における衝撃記録装置の
斜視図
【図2】同断面図
【図3】同断面図
【図4】同断面図
【図5】同断面図
【図6】同断面図
【図7】同要部であるベース部を拡大した斜視図
【図8】同ベース部の側面の状態を説明するための断面
斜視図
【図9】本発明の他の実施の形態1における衝撃記録装
置の平面図
【図10】同製造方法を説明するための断面図
【図11】同断面図
【図12】同断面図
【図13】同断面図
【図14】同断面図
【図15】本発明の実施の形態2における衝撃記録装置
の断面図
【図16】本発明の実施の形態3における電子機器の模
式図
【符号の説明】
1 重り 2 突起部 3 梁 4 ベース部 5 固定壁 6 突起部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/3065 G01P 15/00 C H01L 21/302 J

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重りと、この重りに設けた梁と、この梁
    の一方を固定するベース部とからなり、上記重りは外部
    からの衝撃により発生する慣性力によって梁に曲げ応力
    をもたらすもので、上記重りの少なくとも一方の側面は
    湾曲し、少なくとも一つの三角形の突起部を有するとと
    もに、この側面と対向する側に固定壁を備え、この固定
    壁は上記重りの側面と同様に湾曲し、さらに少なくとも
    1ヵ所に三角形の突起部を設けた衝撃記録装置。
  2. 【請求項2】 梁は、少なくとも一部が湾曲した形状で
    ある請求項1記載の衝撃記録装置。
  3. 【請求項3】 重りの端部と固定壁の端部の三角形の突
    起は、それぞれ少なくとも一つの角が鋭角で、互いに鋭
    角の角度が逆向きになるように配置した請求項1記載の
    衝撃記録装置。
  4. 【請求項4】 三角形の突起部の側面は、導体層を設
    け、この導体層は重り、梁、固定台および固定壁の上面
    に設けた引出電極により外部の回路と接続した請求項1
    記載の衝撃記録装置。
  5. 【請求項5】 重り、梁、固定台、固定壁は、シリコン
    からなる請求項1記載の衝撃記録装置。
  6. 【請求項6】 重りおよび固定壁に設けられた三角形の
    突起の側面は、重りの運動方向と並行な方向に一様に複
    数の溝を設けた請求項5記載の衝撃記録装置。
  7. 【請求項7】 重りと、この重りに設けた梁と、この梁
    の一方を固定する固定台とからなり、上記重りの少なく
    とも一つの端面は少なくとも一つの三角形の突起部を有
    するとともに、この端面と対向する側には固定壁を備
    え、この固定壁の少なくとも1ヵ所に三角形の突起部を
    設けた衝撃記録装置の製造方法であって、上記重り、
    梁、固定台、固定壁は同一のシリコン基板よりドライエ
    ッチング法によって切出され、このドライエッチングを
    行う際に、SF6ガスによるシリコンのエッチングと、
    48、CHF3、C38のいずれかのガスによる保護
    膜形成を周期的に繰り返すことにより、三角形の突起部
    の側面に一様な複数の溝を形成する衝撃記録装置の製造
    方法。
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