JP2004177388A - 傾斜センサおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】傾斜センサにおいて、被検体の傾斜状態に対する十分な検出精度を確保した上でその低価格化および超小型化を図る。
【解決手段】絶縁基板２０の下面に第１導電層３２、第１絶縁層２２および第２導電層３４をこの順番で形成し、これらに絶縁基板２０の上面から第２導線層３４の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔１４を形成する。そして、絶縁基板２０における貫通孔１４の周壁面２０ａに、第１導電層３２と導通する第３導電層３６を形成する。その上で、貫通孔１４内に、導電性を有する球状の転動体１６を、第２導電層３４上を転動し得るようにかつ該転動により第３導線層３６と接触し得るように収容し、絶縁基板２０の上面に、貫通孔１４を閉塞する蓋部２４を形成する。これにより傾斜センサ１０を、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造可能とし、転動体１６の転動面である第２導電層３４の表面を平面状に精度良く形成可能とする。
【選択図】 図１
【解決手段】絶縁基板２０の下面に第１導電層３２、第１絶縁層２２および第２導電層３４をこの順番で形成し、これらに絶縁基板２０の上面から第２導線層３４の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔１４を形成する。そして、絶縁基板２０における貫通孔１４の周壁面２０ａに、第１導電層３２と導通する第３導電層３６を形成する。その上で、貫通孔１４内に、導電性を有する球状の転動体１６を、第２導電層３４上を転動し得るようにかつ該転動により第３導線層３６と接触し得るように収容し、絶縁基板２０の上面に、貫通孔１４を閉塞する蓋部２４を形成する。これにより傾斜センサ１０を、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造可能とし、転動体１６の転動面である第２導電層３４の表面を平面状に精度良く形成可能とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、超小型の傾斜センサおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に傾斜センサは、被検体に装着された状態でその傾斜状態を検出するように構成されているが、近年、この傾斜センサを、例えば携帯電話機等のような携帯電子機器に組み込み、この携帯電子機器の姿勢変化や振動を検出させることで、いわゆる操作スイッチとして利用しようという気運が高まってきている。このような用途に対応するためには、傾斜センサを超小型で構成することが要求される。
【０００３】
これに関連して、「特許文献１」には、半導体基板の表面に形成された半球状凹部に導電球を転動可能に収容するとともに、この半球状凹部を絶縁膜を介して導電膜で覆う構成とし、所定値以上の水平方向加速度が生じたときには導電球を転動させてこれを導電膜と接触させることにより、加速度検出を行うように構成されたマイクロメカニカルスイッチが記載されている。このマイクロメカニカルスイッチは、加速度センサとして構成されたものであるが、これを傾斜センサとして用いるようにすれば、傾斜センサの超小型化を図ることが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２１９６４３号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この「特許文献１」に記載されたマイクロメカニカルスイッチを傾斜センサとして用いるようにした場合には、次のような問題がある。
【０００５】
すなわち、このマイクロメカニカルスイッチにおいては半導体基板の表面に半球状凹部を形成する必要があるが、このような半球状凹部を半導体基板に対して精度良く形成することは困難であり、このため被検体の傾斜状態を精度良く検出することができない、という問題がある。さらに、半導体基板への凹部形成はその深さにも限界があり、またコスト的にもかなり高いものになってしまう、という問題がある。
【０００６】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被検体の傾斜状態に対する十分な検出精度を確保した上で低価格化および超小型化を図ることができる傾斜センサおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、傾斜センサをビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造可能な構成とすることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００８】
すなわち、本願発明に係る傾斜センサは、
絶縁基板と、この絶縁基板の下面に形成された第１導電層と、この第１導電層の下面に形成された第１絶縁層と、この第１絶縁層の下面に形成された第２導電層とを備えてなり、
上記絶縁基板、第１導電層および第１絶縁層に、上記絶縁基板の上面から上記第２導電層の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔が形成されており、
上記絶縁基板における上記貫通孔の周壁面に、上記第１導電層と導通する第３導電層が形成されており、
上記絶縁基板の上面に、上記貫通孔を閉塞する蓋部が形成されており、
上記貫通孔内に、導電性を有する転動体が、上記第２導電層上を転動し得るようにかつ該転動により上記第３導電層と接触し得るように収容されている、ことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本実施形態に係る傾斜センサの製造方法は、
絶縁基板の下面に、第１導電層、第１絶縁層および第２導電層を、この順番で形成した後、
上記絶縁基板、第１導電層および第１絶縁層に、上記絶縁基板の上面から上記第２導電層の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔を形成するとともに、上記絶縁基板における上記貫通孔の周壁面に、上記第１導電層と導通する第３導電層を形成し、
その後、上記貫通孔内に、導電性を有する転動体を収容した後、上記絶縁基板の上面に、上記貫通孔を閉塞する蓋部を形成する、ことを特徴とするものである。
【００１０】
上記「絶縁基板」および「第１絶縁層」は、電気絶縁性を有するものであれば、特定の材質に限定されるものではなく、例えばガラス布エポキシ樹脂や紙フェノール樹脂あるいはポリイミド樹脂等が採用可能である。
【００１１】
上記「第１導電層」、「第２導電層」および「第３導電層」は、導電性を有するものであれば、特定の材質に限定されるものではなく、例えば銅箔等によりこれらを構成することが可能である。
【００１２】
上記「貫通孔」は、絶縁基板の上面から第２導電層の上面まで鉛直方向に延びるように形成されたものであれば、その大きさや断面形状等の具体的構成は特に限定されるものではない。
【００１３】
上記「蓋部」は、貫通孔を完全に閉塞するように形成されたものであってよいことはもちろんであるが、転動体が貫通孔から飛び出さない範囲内の大きさであれば、該貫通孔を外部空間と連通させる小孔が調圧用等の目的で形成された構成としてもよい。また、この「蓋部」は、上記「第１絶縁層」等で使用される材質と同様の電気絶縁性を有する部材で構成されることが好ましいが、これに限定されるものではなく、導電性を有する部材で構成されたものとしてもよい。
【００１４】
上記「転動体」は、第２導電層上を転動し得るようにかつ該転動により第３導電層と接触し得るように貫通孔内に収容されたものであれば、その大きさや形状等の具体的構成は特に限定されるものではなく、例えば球状や円柱形状等に形成されたものが採用可能である。また、この「転動体」は導電性を有しているが、その具体的構成としては、転動体自体が導電体で構成されたものであってもよいし、表面に導電被膜が形成されたものであってもよい。
【００１５】
なお、本願発明に係る傾斜センサは、被検体に装着された状態で該被検体の傾斜状態を検出するように構成されたものであってもよいし、該傾斜センサ自体が被検体の一部として構成されたものであってもよい。
【００１６】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係る傾斜センサは、絶縁基板の下面に第１導電層、第１絶縁層および第２導電層がこの順番で形成されているが、その際、絶縁基板、第１導電層および第１絶縁層には絶縁基板の上面から第２導電層の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔が形成されるとともに、絶縁基板における貫通孔の周壁面には第１導電層と導通する第３導電層が形成されており、また絶縁基板の上面には貫通孔を閉塞する蓋部が形成されており、さらに貫通孔内には導電性を有する転動体が第２導電層上を転動し得るようにかつ該転動により第３導電層と接触し得るように収容されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１７】
すなわち、導電性を有する転動体が第２導電層上を転動して第３導電層と接触することにより、これら転動体および第３導電層を介して第１導電層と第２導電層とが導通するので、これら第１および第２導電層を外部機器に接続しておくことにより、被検体が傾斜した状態にあることを検出することができる。
【００１８】
その際、本願発明に係る傾斜センサは、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造することが可能である。具体的には、例えば、絶縁基板の下面に第１導電層、第１絶縁層および第２導電層をこの順番で形成した後、絶縁基板、第１導電層および第１絶縁層に絶縁基板の上面から第２導電層の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔をレーザ加工等により形成するとともに、絶縁基板における貫通孔の周壁面に第１導電層と導通する第３導電層をメッキ等により形成し、その後、貫通孔内に導電性を有する転動体を収容した後、絶縁基板の上面に貫通孔を閉塞する蓋部を形成することによって製造することが可能である。そしてこれにより、次のような作用効果を得ることができる。
【００１９】
すなわち、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用することにより、転動体の転動面である第２導電層の表面を平面状に精度良く形成することができるので、従来のように半球状凹部を転動面とした場合に比して、被検体の傾斜状態を精度良く検出することができ、かつ、傾斜センサの一層の薄型化および超小型化を図ることができる。
【００２０】
このように本願発明によれば、傾斜センサにおいて、被検体の傾斜状態に対する十分な検出精度を確保した上でその低価格化および超小型化を図ることができる。
【００２１】
しかも本願発明に係る傾斜センサは、上述したようにビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造することができるので、大量生産が容易に可能となり、これにより低価格化を図ることができる。
【００２２】
上記構成において、第３導電層を貫通孔の周壁面の全周にわたって円筒状に形成するとともに、第２導電層における貫通孔の中心位置に所定径の第１小孔を形成するようにすれば、被検体が傾斜していない状態では、転動体を第１小孔によって貫通孔の中心位置に位置決めして中立状態に保持しておくことができる一方、被検体が所定量以上傾斜したときには該被検体がいずれの方向へ傾斜した場合においてもこれを検出することができる。
【００２３】
この場合において、第２導電層の下面に第２絶縁層を形成するとともにその下面に第４導電層を形成しておき、この第４導電層を、第２導電層とビアホール接続された第１領域と、この第１領域から離れた位置において第２導電層とは非接触で第１導電層とビアホール接続された第２領域とを備えた構成としておけば、これら第１および第２領域を外部端子として、傾斜センサを被検体の基板に対して容易に表面実装することが可能となる。なお、このような付加的構成は、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用することにより容易に実現することが可能である。
【００２４】
ここで「ビアホール接続」とは、絶縁層の表面に形成される導電層の一部を、絶縁層に予め形成されたビアホールと呼ばれる小孔に沿って導電路として形成することにより、該導電層を絶縁層の反対側の導電層と導通させる電気的接続方法のことをいう。
【００２５】
さらにこの場合において、第２絶縁層に、第２導電層の第１小孔と略同一径で該第２絶縁層を貫通する第２小孔を形成しておけば、転動体が第１小孔上に載置されたときに該転動体が第２絶縁層に不用意に接触してしまうおそれをなくすことができ、これにより転動体を中立状態に確実に保持しておくことができる。その際、第４導電層を第１小孔の下方において第１および第２小孔を閉塞するように形成された第３領域を備えた構成としておけば、転動体の収容空間を密閉構造とすることができる。そしてこれにより、塵埃等によって転動体の転動機能が低下してしまうのを防止することができ、また傾斜センサを洗浄等に対応可能な構成とすることができる。なお、このような付加的構成についても、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用することにより容易に実現することが可能である。
【００２６】
一方、上記構成において、第３導電層を、貫通孔の周壁面において周方向に略等間隔で設定された３箇所以上の複数箇所において、該周壁面から貫通孔内へ略半円筒状に突出するように形成された複数の略円筒体からなる構成とし、これら複数の略円筒体のうち互いに隣接する１対の略円筒体によって第２導電層上を転動した転動体を受けるように構成すれば、このとき第２導電層と導通した１対の略円筒体の組合せを電気的に識別することにより、被検体の傾斜状態をその傾斜方向を含めて検出することができる。なお、このような付加的構成は、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用することにより容易に実現することが可能である。
【００２７】
この場合において、第１導電層を複数の略円筒体の各々と導通する複数の領域に分離して形成する一方、第２導電層の下面に第２絶縁層を形成するとともにその下面に第４導電層を形成しておき、この第４導電層を、第２導電層とビアホール接続された第１領域と、この第１領域から離れた位置において第２導電層とは非接触で第１導電層を構成する複数の領域の各々とビアホール接続された複数の第２領域とを備えた構成としておけば、これら第１および第２領域を外部端子として、傾斜センサを被検体の基板に対して容易に表面実装することが可能となる。なお、このような付加的構成についても、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用することにより容易に実現することが可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２９】
まず、本願発明の第１実施形態について説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る傾斜センサ１０を示す側断面図であり、図２は、その平面図である。
【００３１】
これらの図に示すように、本実施形態に係る傾斜センサ１０は、携帯電子機器等の被検体の基板に表面実装された状態で、該被検体の傾斜状態を検出するように構成された超小型の傾斜センサであって、略直方体の外形形状を有する筐体１２の内部に形成された円柱状の貫通孔１４内に、導電性を有する球状の転動体１６が収容されてなっている。
【００３２】
筐体１２は、ガラス布エポキシ樹脂で構成された絶縁基板２０、第１および第２絶縁層２２、２６ならびに蓋部２４と、銅箔で構成された第１〜第５導電層３２、３４、３６、３８、４０とからなり、その外形寸法は左右幅が２ｍｍ程度、奥行きが１ｍｍ程度、高さ０．５ｍｍ程度に設定されている。
【００３３】
絶縁基板２０は、その板厚が０．３ｍｍ程度に設定されている。そして、この絶縁基板２０の下面には、第１導電層３２、第１絶縁層２２、第２導電層３４が、この順番で形成されている。また、この絶縁基板２０の上面には、第５導電層４０が形成されている。
【００３４】
貫通孔１４は、第５導電層４０、絶縁基板２０、第１導電層３２および第１絶縁層２２を、第５導電層４０の上面から第２導電層３４の上面まで鉛直方向に貫通して、第２導電層３４の上面を露出させるように形成されており、その直径は０．５ｍｍ程度の値に設定されている。
【００３５】
絶縁基板２０における貫通孔１４の周壁面２０ａには、第１導電層３２および第５導電層４０と導通する第３導電層３６が、その全周にわたって形成されている。また、第５導電層４０の上面には、蓋部２４が貫通孔１４を閉塞するように形成されている。
【００３６】
転動体１６は、直径０．３ｍｍ程度の導電球からなり、第２導電層３４上を転動し得る態様でかつ該転動により第３導電層３６と接触し得る態様で、貫通孔１４内に収容されている。この転動体１６は、鋼球の表面に金メッキが施されてなり、これにより導電性を高めるようになっている。
【００３７】
第２導電層３４は、筐体１２の左端部から貫通孔１４よりも右側に位置する部位までの範囲にわたって形成されている。そして、この第２導電層３４における貫通孔１４の中心位置には、円形の第１小孔３４ａが形成されている。この第１小孔３４ａの直径は、０．１ｍｍ程度の値に設定されている。
【００３８】
第２導電層３４の下面には、第２絶縁層２６および第４導電層３８が、この順番で形成されている。
【００３９】
第２絶縁層２６には、第１小孔３４ａと略同一径で該第２絶縁層２６を貫通する第２小孔２６ａが形成されている。
【００４０】
第４導電層３８は、筐体１２の左端部近傍部位において第２導電層３４とビアホール接続された第１領域３８Ａと、筐体１２の右端部近傍部位において第２導電層３４とは非接触で第１導電層３２とビアホール接続された第２領域３８Ｂと、筐体１２の左右方向中央部位において第１および第２小孔３４ａ、２６ａを閉塞するように形成された第３領域３８Ｃとからなっている。これら第１〜第３領域３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃは互いに分離して形成されている。
【００４１】
第４導電層３８の第１領域３８Ａと第２導電層３４とのビアホール接続は、第２絶縁層２６に形成された直径０．１ｍｍ程度の第３小孔２６ｂに沿って第４導電層３８の一部を導電路３８ａとして形成することにより行われている。また、第４導電層３８の第２領域３８Ｂと第１導電層３２とのビアホール接続は、第１および第２絶縁層２２、２６に形成された直径０．１ｍｍ程度の第４小孔２６ｃに沿って第４導電層３８の一部を導電路３８ｂとして形成することにより行われている。
【００４２】
本実施形態に係る傾斜センサ１０は、図３に示すようなビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造されるようになっている。
【００４３】
まず、同図（ａ）に示すように、上面に第５導電層４０が形成されるとともに下面に第１導電層３２が形成された絶縁基板２０に対して、同図（ｂ）に示すように、ドリル１０２で孔あけ加工を施して周壁面２０ａとなるべきドリル孔を形成した後、同図（ｃ）に示すように、この周壁面２０ａに第５導電層４０および第１導電層３２と導通する第３導電層３６を無電解メッキ等により形成する。
【００４４】
なお、この製造プロセスにおいては、同図（ｋ）の工程までは、絶縁基板２０ならびに第１および第５導電層３２、４０を、傾斜センサ５０よりも十分に大きいサイズのシート材の状態で取り扱うようになっている。第２および第４導電層３４、３８ならびに第１および第２絶縁層２２、２４、２６についても同様である。
【００４５】
次に、同図（ｄ）に示すように、第１導電層３２の下面に、銅箔付きの絶縁シートを接着して第１絶縁層２２および第２導電層３４をこの順番で形成した後、同図（ｅ）に示すように、第２導電層３４にフォトエッチングを施して、その外形形状を所定形状に形成するとともに該第２導電層３４におけるドリル孔の中心位置に第１小孔３４ａを形成する。
【００４６】
その後、同図（ｆ）に示すように、第２導電層３４の下面（部分的には第１絶縁層２２の下面）に第２絶縁層２６を接着により形成した後、同図（ｇ）に示すように、この第２絶縁層２６に対して、ドリル孔の左右両側の所定位置において下方から炭酸ガスレーザ等を用いてレーザ光１０４を照射することにより、第２絶縁層２６の一部を除去して第２導電層３４まで延びる第３小孔２６ｂを形成するとともに、第１および第２絶縁層２２、２６の一部を除去して第１導電層３２まで延びる第４小孔２６ｃを形成する。
【００４７】
次に、同図（ｈ）に示すように、第２絶縁層２６の下面に、第４導電層３８をアディティブパターンとして互いに離れた位置に第１〜第３領域３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃとして形成する。その際、第１領域３８Ａは、ドリル孔から右方向に離れた位置において第３小孔２６ｂを介して第２導電層３４とビアホール接続し、第２領域３８Ｂは、ドリル孔から左方向に離れた位置において第４小孔２６ｃを介して第２導電層３４とは非接触で第１導電層３２とビアホール接続し、第３領域３８Ｃは、ドリル孔の真下の位置において第１小孔３４ａよりも広い範囲にわたって形成する。
【００４８】
その後、同図（ｉ）に示すように、ドリル孔に対してその上方から炭酸ガスレーザ等を用いてレーザ光１０６を照射することにより、第１絶縁層２２をドリル孔と略同一径で除去して第２導電層３４まで延びる円柱状の貫通孔１４を形成するとともに、第２絶縁層２６を第１小孔３４ａと略同一径で除去して第４導電層３８の第３領域３８Ｃまで延びる第２小孔２６ａを形成する。
【００４９】
そして、同図（ｊ）に示すように、貫通孔１４内に転動体１６を入れた後、同図（ｋ）に示すように、第５導電層４０の上面に絶縁シートを接着して貫通孔１４を閉塞する蓋部２４を形成し、その後、図中２点鎖線で示す位置において周囲の不要な部分をカットすることにより、同図（ｌ）に示すような傾斜センサ１０を完成させる。
【００５０】
以上詳述したように、本実施形態に係る傾斜センサ１０は、絶縁基板２０の下面に第１導電層３２、第１絶縁層２２および第２導電層３４がこの順番で形成されているが、その際、絶縁基板２０、第１導電層３２および第１絶縁層２２には絶縁基板２０の上面から第２導線層３４の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔１４が形成されるとともに、絶縁基板２０における貫通孔１４の周壁面２０ａには第１導電層３２と導通する第３導電層３６が形成されており、また絶縁基板２０の上面には貫通孔１４を閉塞する蓋部２４が形成されており、さらに貫通孔１４内には導電性を有する球状の転動体１６が第２導電層３４上を転動し得るようにかつ該転動により第３導線層３６と接触し得るように収容されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００５１】
すなわち、図１および２において２点鎖線で示すように、転動体１６が第２導電層３４上を転動して第３導線層３６と接触することにより、これら転動体１６および第３導電層３６を介して第１導電層３２と第２導線層３４とが導通するので、これら第１および第２導電層３２、３４を外部機器に接続しておくことにより、被検体が傾斜した状態にあることを検出することができる。
【００５２】
その際、本実施形態に係る傾斜センサ１０は、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造されるようになっているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００５３】
すなわち、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用することにより、転動体１６の転動面である第２導電層３４の表面を平面状に精度良く形成することができるので、従来のように半球状凹部を転動面とした場合に比して、被検体の傾斜状態を精度良く検出することができ、かつ、傾斜センサ１０の一層の薄型化および超小型化を図ることができる。
【００５４】
さらに、このようにビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造することにより、大量生産が容易に可能となるので、傾斜センサ１０の低価格化を図ることができる。
【００５５】
特に本実施形態においては、絶縁基板２０、第１および第２絶縁層２２、２６ならびに蓋部２４が安価なガラス布エポキシ樹脂で構成されており、また、第１〜第５導電層３２、３４、３６、３８、４０も安価な銅箔で構成されており、さらに、転動体１６も、直径０．３ｍｍ程度の鋼球の表面に金メッキが施されてなり、市販のボールペンのボールポイントに用いられる鋼球が利用可能な構成となっているので、傾斜センサ１０の一層の低価格化を図ることができる。
【００５６】
本実施形態においては、第３導電層３６が絶縁基板２０における貫通孔１４の周壁面２０ａの全周にわたって円筒状に形成されるとともに、第２導電層３４における貫通孔１４の中心位置には円形の第１小孔３４ａが形成されているので、被検体が傾斜していない状態では、転動体１６を第１小孔３４ａによって貫通孔１４の中心位置に位置決めして中立状態に保持しておくことができる一方、被検体が所定量以上傾斜したときには該被検体がいずれの方向へ傾斜した場合においてもこれを検出することができる。
【００５７】
その際、本実施形態においては、転動体１６の直径が０．３ｍｍ程度、貫通孔１４の直径が０．５ｍｍ程度、第１小孔３４ａの直径が０．１ｍｍ程度に各々設定されているので、被検体が傾斜したときには、転動体１６を第２導電層３４上を転動させて第３導線層３６と接触させることができる一方、被検体が傾斜状態から水平状態に戻ったときには、転動体１６をその自重モーメントによって貫通孔１４の中心位置に自動的に復帰させることができる。
【００５８】
なお本実施形態においては、第１小孔３４ａの直径が０．１ｍｍ程度に設定されているものとして説明したが、この直径を０．１ｍｍよりも小さ目の値に設定しておけば傾斜センサ１０の感度を鋭くすることができ、また、この直径を０．１ｍｍよりも大き目の値に設定しておけば傾斜センサ１０の感度を鈍くすることができる。
【００５９】
また本実施形態においては、第２導電層３４の下面に第２絶縁層２６が形成されるとともにその下面に第４導電層３８が形成されており、この第４導電層３８が、第２導電層３４とビアホール接続された第１領域３８Ａと、この第１領域３８Ａから離れた位置において第２導電層３４とは非接触で第１導電層３２とビアホール接続された第２領域３８Ｂとを備えているので、これら第１および第２領域３８Ａ、３８Ｂを外部端子として傾斜センサ１０を被検体の基板に対して容易に表面実装することが可能となる。
【００６０】
さらに本実施形態においては、第２絶縁層２６に第２導電層３４の第１小孔３４ａと略同一径で該第２絶縁層２６を貫通する第２小孔２６ａが形成されているので、転動体１６が第１小孔３４ａ上に載置されたときに該転動体１６が第２絶縁層２６に不用意に接触してしまうおそれをなくすことができ、これにより転動体１６を中立状態に確実に保持しておくことができる。
【００６１】
しかも本実施形態においては、第４導電層３８が第１小孔３４ａの下方において第１および第２小孔３４ａ、２６ａを閉塞するように形成された第３領域３８Ｃを備えているので、転動体１６の収容空間を密閉構造とすることができる。そしてこれにより、塵埃等によって転動体１６の転動機能が低下してしまうのを防止することができ、また傾斜センサ１０を洗浄等に対応可能な構成とすることができる。
【００６２】
なお、第５導電層４０については、本実施形態においては、特に機能していないため、これを省略することも可能である。また、蓋部２４等へ導電路を形成する場合には、第５導電層４０を利用してもよい。
【００６３】
次に、本願発明の第２実施形態について説明する。
【００６４】
図４は、本実施形態に係る傾斜センサ５０を示す側断面図であり、図５は、その平面図である。また、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ 線断面図である。
【００６５】
これらの図に示すように、本実施形態に係る傾斜センサ５０も、携帯電子機器等の被検体の基板に表面実装された状態で、該被検体の傾斜状態を検出するように構成された超小型の傾斜センサであって、略直方体の外形形状を有する筐体５２の内部に形成された円柱状の貫通孔５４内に、導電性を有する球状の転動体５６が収容されてなっている。
【００６６】
筐体５２は、ガラス布エポキシ樹脂で構成された絶縁基板６０、第１および第２絶縁層６２、６６ならびに蓋部６４と、銅箔で構成された第１〜第６導電層７２、７４、７６、７８、８０、８２とからなり、その外形寸法は左右幅および奥行きが１．２ｍｍ程度、高さが０．５ｍｍ程度に設定されている。
【００６７】
絶縁基板６０は、その板厚が０．３ｍｍ程度に設定されている。そして、この絶縁基板６０の下面には、第１導電層７２、第１絶縁層６２、第２導電層７４が、この順番で形成されている。また、この絶縁基板６０の上面には、第５導電層８０が形成されている。
【００６８】
第１導電層７２は、筐体５２の各コーナ部の４箇所に形成されている。また、第２導電層７４は、筐体５２の中心位置において貫通孔５４よりも多少大きい直径で円形に形成されている。
【００６９】
貫通孔５４は、第５導電層８０、絶縁基板６０、第１導電層７２および第１絶縁層６２を、第５導電層８０の上面から第２導電層７４の上面まで鉛直方向に貫通して、第２導電層７４の上面を露出させるように形成されており、その直径は０．６ｍｍ程度の値に設定されている。
【００７０】
絶縁基板６０における貫通孔５４の周壁面６０ａには、その周方向に９０°間隔で設定された４箇所に略カップ状の第３導電層７６が形成されている。これら各第３導電層７６は、円筒部７６Ａと底面部７６Ｂと上端フランジ部７６Ｃとからなり、周壁面６０ａから貫通孔５４内へ略半円筒状に突出するように形成されている。そして、これら各第３導電層７６は、その底面部７６Ｂにおいて第１導電層７２と導通するとともに、その上端フランジ部７６Ｃにおいて第５導電層８０と導通している。これら各第３導電層７６は、その円筒部７６Ａの内周側上部および上端フランジ部７６Ｃの内周部が切り欠かれている。
【００７１】
転動体５６は、直径０．３ｍｍ程度の導電球からなり、第２導電層７４上を転動し得る態様でかつ該転動により第３導電層７６と接触し得る態様で、貫通孔５４内に収容されている。この転動体５６は、鋼球の表面に金メッキが施されてなり、これにより導電性を高めるようになっている。
【００７２】
第５導電層８０の上面には、蓋部６４が貫通孔５４を閉塞するように形成されている。また、第２導電層７４の下面には 第２絶縁層６６、第６導電層８２および第４導電層７８が、この順番で形成されている。
【００７３】
第４導電層７８は、貫通孔５４の中心位置において第２導電層７４とビアホール接続された第１領域７８Ａと、筐体５２の各コーナ部近傍部位において第２導電層７４とは非接触で各第１導電層７２とビアホール接続された４箇所の第２領域７８Ｂとからなっている。これら第１領域７８Ａおよび各第２領域７８Ｂは互いに分離して形成されている。第２絶縁層６６と第４導電層７８との間に形成された第６導電層８２も、第４導電層７８の第１領域７８Ａと略同じ範囲に形成された第１領域８２Ａと、第４導電層７８の各第２領域７８Ｂと略同じ範囲に形成された４箇所の第２領域８２Ｂとからなっている。
【００７４】
第４導電層７８の第１領域７８Ａと第２導電層７４とのビアホール接続は、第２絶縁層６６に形成された直径０．１ｍｍ程度の第１小孔６６ａに沿って第４導電層７８の一部を導電路７８ａとして形成することにより行われている。また、第４導電層７８の第２領域７８Ｂと第１導電層７２とのビアホール接続は、第１および第２絶縁層６２、６６に形成された直径０．１ｍｍ程度の第２小孔６６ｂに沿って第４導電層７８の一部を導電路７８ｂとして形成することにより行われている。
【００７５】
本実施形態に係る傾斜センサ５０は、図７に示すようなビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造されるようになっている。
【００７６】
まず、同図（ａ）に示すように、上面に第５導電層８０が形成されるとともに下面に第１導電層７２が形成された絶縁基板６０に対して、同図（ｂ）に示すように、その第５導電層８０にフォトエッチングを施して、円形の第１仮孔８０ａを十字配置で４箇所に形成する。
【００７７】
なお、この製造プロセスにおいては、同図（ｍ）の工程までは、絶縁基板６０ならびに第１および第５導電層７２、８０を、傾斜センサ５０よりも十分に大きいサイズのシート材の状態で取り扱うようになっている。第４および第６導電層７８、８２、第１および第２絶縁層６２、６６ならびに蓋部６４についても同様である。
【００７８】
次に、同図（ｃ）に示すように、絶縁基板６０に対して、その上方から炭酸ガスレーザ等を用いてレーザ光１１２を照射することにより、絶縁基板６０の一部を除去して第１仮孔８０ａと同形状で第１導電層７２まで延びる第２仮孔６０ｂを４箇所に形成する。
【００７９】
その後、同図（ｄ）に示すように、第１導電層７２にフォトエッチングを施して、該第１導電層７２を各第２仮孔６０ｂに対応した４つの部分に分断する。
【００８０】
次に、同図（ｅ）に示すように、第１導電層７２の下面に、銅箔付きの絶縁シートを接着して第１絶縁層６２および第２導電層７４をこの順番で形成した後、同図（ｆ）に示すように、第２導電層７４にフォトエッチングを施して、その外形形状を円形形状に形成するとともに、第５導電層８０にフォトエッチングを施して、４つの第１仮孔８０ａの中心位置に円形の第３仮孔８０ｂを形成する。
【００８１】
その後、同図（ｇ）に示すように、絶縁基板６０における各第２仮孔６０ｂの周壁面に、第５導電層８０および各第１導電層７２と導通する４つのカップ状の第３導電層７６を無電解メッキ等により形成する。
【００８２】
次に、同図（ｈ）に示すように、第２導電層７４の下面（部分的には第１絶縁層６２の下面）に、銅箔付きの絶縁シートを接着して第２絶縁層６６および第６導電層８２をこの順番で形成した後、第６導電層８２にフォトエッチングを施して、４つの第２仮孔６０ｂの中心位置に第１領域８２Ａを形成するとともに、４箇所の第１導電層７２に対応する位置に第２領域８２Ｂを形成する。その際、第１領域８２Ａの中心位置に円形の第４仮孔８２ａを形成しておくとともに、各第２領域８２Ｂにおける第１領域８２Ａ寄りの位置に円形の第５仮孔８２ｂを形成しておく。
【００８３】
その後、同図（ｉ）に示すように、第６導電層８２に対して、その第４仮孔８２ａおよび各第５仮孔８２ｂに向けて下方から炭酸ガスレーザ等を用いてレーザ光を照射することにより、第２絶縁層６６の一部を除去して第４仮孔８２ａと同形状で第２導電層７４まで延びる第１小孔６６ａを形成するとともに、第１および第２絶縁層６２、６６の一部を除去して各第５仮孔８２ｂと同形状で第１導電層７２まで延びる第２小孔６６ｂを形成する。そして、第６導電層８２の下面に、第４導電層７８をアディティブパターンとして互いに離れた位置に第１領域７８Ａおよび４つの第２領域７８Ｂとして形成することにより、第１ビアホール６６ａを介して第１領域７８Ａを第２導電層７４とビアホール接続するとともに、第２小孔６６ｂを介して第２領域７８Ｂを第２導電層７４とは非接触で第１導電層７２とビアホール接続する。
【００８４】
次に、同図（ｊ）に示すように、絶縁基板６０に対して、その上方からドリル１１４で切削加工を施し、絶縁基板６０、第５導電層８０および４箇所の第３導電層７６を図示の位置まで切削する。この切削加工の際、第５導電層８０に形成された第３仮孔８０ｂをドリルの芯出し用ガイドとして使用する。ドリル１１４は、その外周面が各第３導電層７６の中心位置よりもやや内側に位置する軸径のものを用いる。そしてこれにより、各第３導電層７６における円筒部７６Ａの内周側上部および上端フランジ部７６Ｃの内周部を切り欠くようにする。
【００８５】
その後、同図（ｋ）に示すように、絶縁基板６０に対して、上方から炭酸ガスレーザ等を用いてレーザ光１１６を照射することにより、絶縁基板６０および第２絶縁層６６の一部を除去して貫通孔５４を形成する。その際、レーザ光１１６のビーム径は、図中２点鎖線で示すようにドリル１１４の軸径と略同じ径に設定しておく。
【００８６】
そして、同図（ｌ）に示すように、貫通孔５４内に転動体５６を入れた後、同図（ｍ）に示すように、第５導電層８０の上面に絶縁シートを接着して貫通孔５４をを閉塞する蓋部６４を形成し、その後、図中２点鎖線で示す位置において周囲の不要な部分をカットすることにより、同図（ｎ）に示すような傾斜センサ５０を完成させる。
【００８７】
以上詳述したように、本実施形態に係る傾斜センサ５０は、絶縁基板６０の下面に第１導電層７２、第１絶縁層６２および第２導電層７４がこの順番で形成されているが、その際、絶縁基板６０、第１導電層７２および第１絶縁層６２には絶縁基板６０の上面から第２導電層７４の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔５４が形成されるとともに、絶縁基板６０における貫通孔５４の周壁面６０ａには第１導電層７２と導通する第３導電層７６が形成されており、また絶縁基板６０の上面には貫通孔５４を閉塞する蓋部６４が形成されており、さらに貫通孔５４内には導電性を有する球状の転動体５６が第２導電層７４上を転動し得るようにかつ該転動により第３導電層７６と接触し得るように収容されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００８８】
すなわち、図４〜６において２点鎖線で示すように、転動体５６が第２導電層７４上を転動して第３導電層７６と接触することにより、これら転動体５６および第３導電層７６を介して第１導電層７２と第２導電層７４とが導通するので、これら第１および第２導電層７２、７４を外部機器に接続しておくことにより、被検体が傾斜した状態にあることを検出することができる。
【００８９】
その際、本実施形態に係る傾斜センサ５０は、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造されるようになっているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００９０】
すなわち、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用することにより、転動体５６の転動面である第２導電層７４の表面を平面状に精度良く形成することができるので、従来のように半球状凹部を転動面とした場合に比して、被検体の傾斜状態を精度良く検出することができ、かつ、傾斜センサ１０の一層の薄型化および超小型化を図ることができる。
【００９１】
さらに、このようにビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造することにより、大量生産が容易に可能となるので、傾斜センサ５０の低価格化を図ることができる。
【００９２】
特に本実施形態においては、絶縁基板６０、第１および第２絶縁層６２、６６ならびに蓋部６４が安価なガラス布エポキシ樹脂で構成されており、また、第１〜第６導電層７２、７４、７６、７８、８０、８２も安価な銅箔で構成されており、さらに、転動体５６も、直径０．３ｍｍ程度の鋼球の表面に金メッキが施されてなり、市販のボールペンのボールポイントに用いられる鋼球が利用可能な構成となっているので、傾斜センサ５０の一層の低価格化を図ることができる。
【００９３】
本実施形態においては、第３導電層７６が、絶縁基板６０における貫通孔５４の周壁面６０ａにおいて周方向に９０°間隔で設定された４箇所において該周壁面６０ａから貫通孔５４内へ略半円筒状に突出するように形成された４つの略円筒体からなり、これら４つの略円筒体７６のうち互いに隣接する１対の略円筒体７６によって第２導電層７４上を転動した転動体５６を受けるように構成されているので、このとき第２導電層７４と導通する１対の略円筒体７６の組合せを電気的に識別することにより、被検体の傾斜状態を傾斜方向を含めて検出することができる。
【００９４】
その際、本実施形態に係る傾斜センサ５０は、被検体が傾斜していない状態においても、転動体５６は中立状態に保持されることはなく、いずれか１対の略円筒体７６と接触した状態にあるが、この接触方向とは異なる方向に被検体が傾斜した場合には、転動体５６が他の１対の略円筒体７６と接触するので、傾斜センサ５０を前後左右に傾動する操作スイッチ等としての用途に適したものとすることができる。
【００９５】
また本実施形態においては、第１導電層７２が４つの略円筒体７６の各々と導通する４つの領域に分離して形成されており、第２導電層７４の下面に第２絶縁層６６が形成されるとともにその下面に第４導電層７８が形成されており、この第４導電層７８が、第２導電層７４とビアホール接続された第１領域７８Ａと、この第１領域７８Ａから離れた位置において第２導電層７４とは非接触で第１導電層７２を構成する４つの領域の各々とビアホール接続された４つの第２領域７８Ｂとを備えた構成となっているので、これら第１領域７８Ａおよび４つの第２領域７８Ｂを外部端子として、傾斜センサ５０を被検体の基板に対して容易に表面実装することが可能となる。
【００９６】
なお本実施形態においては、第３導電層７６が、周方向に９０°間隔で設定された４箇所の略円筒体からなっているので、直交する２方向の傾斜を容易に検出することが可能となるが、このように４箇所に配置する代わりに３箇所あるいは５箇所以上に配置することも可能である。
【００９７】
なお、第５導電層８０については、本実施形態においては、特に機能していないため、これを省略することも可能である。また、蓋部６４等へ導電路を形成する場合には、第５導電層８０を利用してもよい。
【００９８】
ところで、本願発明に係る傾斜センサは、上記各実施形態で説明したように、被検体の傾斜状態を検出する用途に用いることができることはもちろんであるが、その構成を利用して、被検体の振動を検出する用途に用いるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１実施形態に係る傾斜センサを示す側断面図
【図２】上記第１実施形態に係る傾斜センサを示す平面図
【図３】上記第１実施形態に係る傾斜センサの製造方法を、図１の側断面位置において示す製造工程図
【図４】本願発明の第２実施形態に係る傾斜センサを示す側断面図
【図５】上記第２実施形態に係る傾斜センサを示す平面図
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ 線断面図
【図７】上記第２実施形態に係る傾斜センサの製造方法を、図６の側断面位置において示す製造工程図
【符号の説明】
１０、５０ 傾斜センサ
１２、５２ 筐体
１４、５４ 貫通孔
１６、５６ 転動体
２０、６０ 絶縁基板
２０ａ、６０ａ 周壁面
２２、６２ 第１絶縁層
２４、６４ 蓋部
２６、６６ 第２絶縁層
２６ａ、６６ａ 第２小孔
２６ｂ、６６ｂ 第３小孔
３２、７２ 第１導電層
３４、７４ 第２導電層
３４ａ 第１小孔
３６、７６ 第３導電層
３８、７８ 第４導電層
３８Ａ、７８Ａ 第１領域
３８Ｂ、７８Ｂ 第２領域
３８Ｃ 第３領域
３８ａ、３８ｂ 導電路
４０、８０ 第５導電層
６０ｂ 第２仮孔
７６Ａ 円筒部
７６Ｂ 底面部
７６Ｃ 上端フランジ部
７８ａ 導電路
７８ｂ 導電路
８０ａ 第１仮孔
８０ｂ 第３仮孔
８２ 第６導電層
８２Ａ 第１領域
８２Ｂ 第２領域
８２ａ 第４仮孔
８２ｂ 第５仮孔
１０２、１１４ ドリル
１０４、１０６、１１２、１１６ レーザ光
【発明の属する技術分野】
本願発明は、超小型の傾斜センサおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に傾斜センサは、被検体に装着された状態でその傾斜状態を検出するように構成されているが、近年、この傾斜センサを、例えば携帯電話機等のような携帯電子機器に組み込み、この携帯電子機器の姿勢変化や振動を検出させることで、いわゆる操作スイッチとして利用しようという気運が高まってきている。このような用途に対応するためには、傾斜センサを超小型で構成することが要求される。
【０００３】
これに関連して、「特許文献１」には、半導体基板の表面に形成された半球状凹部に導電球を転動可能に収容するとともに、この半球状凹部を絶縁膜を介して導電膜で覆う構成とし、所定値以上の水平方向加速度が生じたときには導電球を転動させてこれを導電膜と接触させることにより、加速度検出を行うように構成されたマイクロメカニカルスイッチが記載されている。このマイクロメカニカルスイッチは、加速度センサとして構成されたものであるが、これを傾斜センサとして用いるようにすれば、傾斜センサの超小型化を図ることが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２１９６４３号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この「特許文献１」に記載されたマイクロメカニカルスイッチを傾斜センサとして用いるようにした場合には、次のような問題がある。
【０００５】
すなわち、このマイクロメカニカルスイッチにおいては半導体基板の表面に半球状凹部を形成する必要があるが、このような半球状凹部を半導体基板に対して精度良く形成することは困難であり、このため被検体の傾斜状態を精度良く検出することができない、という問題がある。さらに、半導体基板への凹部形成はその深さにも限界があり、またコスト的にもかなり高いものになってしまう、という問題がある。
【０００６】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被検体の傾斜状態に対する十分な検出精度を確保した上で低価格化および超小型化を図ることができる傾斜センサおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、傾斜センサをビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造可能な構成とすることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００８】
すなわち、本願発明に係る傾斜センサは、
絶縁基板と、この絶縁基板の下面に形成された第１導電層と、この第１導電層の下面に形成された第１絶縁層と、この第１絶縁層の下面に形成された第２導電層とを備えてなり、
上記絶縁基板、第１導電層および第１絶縁層に、上記絶縁基板の上面から上記第２導電層の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔が形成されており、
上記絶縁基板における上記貫通孔の周壁面に、上記第１導電層と導通する第３導電層が形成されており、
上記絶縁基板の上面に、上記貫通孔を閉塞する蓋部が形成されており、
上記貫通孔内に、導電性を有する転動体が、上記第２導電層上を転動し得るようにかつ該転動により上記第３導電層と接触し得るように収容されている、ことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本実施形態に係る傾斜センサの製造方法は、
絶縁基板の下面に、第１導電層、第１絶縁層および第２導電層を、この順番で形成した後、
上記絶縁基板、第１導電層および第１絶縁層に、上記絶縁基板の上面から上記第２導電層の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔を形成するとともに、上記絶縁基板における上記貫通孔の周壁面に、上記第１導電層と導通する第３導電層を形成し、
その後、上記貫通孔内に、導電性を有する転動体を収容した後、上記絶縁基板の上面に、上記貫通孔を閉塞する蓋部を形成する、ことを特徴とするものである。
【００１０】
上記「絶縁基板」および「第１絶縁層」は、電気絶縁性を有するものであれば、特定の材質に限定されるものではなく、例えばガラス布エポキシ樹脂や紙フェノール樹脂あるいはポリイミド樹脂等が採用可能である。
【００１１】
上記「第１導電層」、「第２導電層」および「第３導電層」は、導電性を有するものであれば、特定の材質に限定されるものではなく、例えば銅箔等によりこれらを構成することが可能である。
【００１２】
上記「貫通孔」は、絶縁基板の上面から第２導電層の上面まで鉛直方向に延びるように形成されたものであれば、その大きさや断面形状等の具体的構成は特に限定されるものではない。
【００１３】
上記「蓋部」は、貫通孔を完全に閉塞するように形成されたものであってよいことはもちろんであるが、転動体が貫通孔から飛び出さない範囲内の大きさであれば、該貫通孔を外部空間と連通させる小孔が調圧用等の目的で形成された構成としてもよい。また、この「蓋部」は、上記「第１絶縁層」等で使用される材質と同様の電気絶縁性を有する部材で構成されることが好ましいが、これに限定されるものではなく、導電性を有する部材で構成されたものとしてもよい。
【００１４】
上記「転動体」は、第２導電層上を転動し得るようにかつ該転動により第３導電層と接触し得るように貫通孔内に収容されたものであれば、その大きさや形状等の具体的構成は特に限定されるものではなく、例えば球状や円柱形状等に形成されたものが採用可能である。また、この「転動体」は導電性を有しているが、その具体的構成としては、転動体自体が導電体で構成されたものであってもよいし、表面に導電被膜が形成されたものであってもよい。
【００１５】
なお、本願発明に係る傾斜センサは、被検体に装着された状態で該被検体の傾斜状態を検出するように構成されたものであってもよいし、該傾斜センサ自体が被検体の一部として構成されたものであってもよい。
【００１６】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係る傾斜センサは、絶縁基板の下面に第１導電層、第１絶縁層および第２導電層がこの順番で形成されているが、その際、絶縁基板、第１導電層および第１絶縁層には絶縁基板の上面から第２導電層の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔が形成されるとともに、絶縁基板における貫通孔の周壁面には第１導電層と導通する第３導電層が形成されており、また絶縁基板の上面には貫通孔を閉塞する蓋部が形成されており、さらに貫通孔内には導電性を有する転動体が第２導電層上を転動し得るようにかつ該転動により第３導電層と接触し得るように収容されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１７】
すなわち、導電性を有する転動体が第２導電層上を転動して第３導電層と接触することにより、これら転動体および第３導電層を介して第１導電層と第２導電層とが導通するので、これら第１および第２導電層を外部機器に接続しておくことにより、被検体が傾斜した状態にあることを検出することができる。
【００１８】
その際、本願発明に係る傾斜センサは、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造することが可能である。具体的には、例えば、絶縁基板の下面に第１導電層、第１絶縁層および第２導電層をこの順番で形成した後、絶縁基板、第１導電層および第１絶縁層に絶縁基板の上面から第２導電層の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔をレーザ加工等により形成するとともに、絶縁基板における貫通孔の周壁面に第１導電層と導通する第３導電層をメッキ等により形成し、その後、貫通孔内に導電性を有する転動体を収容した後、絶縁基板の上面に貫通孔を閉塞する蓋部を形成することによって製造することが可能である。そしてこれにより、次のような作用効果を得ることができる。
【００１９】
すなわち、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用することにより、転動体の転動面である第２導電層の表面を平面状に精度良く形成することができるので、従来のように半球状凹部を転動面とした場合に比して、被検体の傾斜状態を精度良く検出することができ、かつ、傾斜センサの一層の薄型化および超小型化を図ることができる。
【００２０】
このように本願発明によれば、傾斜センサにおいて、被検体の傾斜状態に対する十分な検出精度を確保した上でその低価格化および超小型化を図ることができる。
【００２１】
しかも本願発明に係る傾斜センサは、上述したようにビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造することができるので、大量生産が容易に可能となり、これにより低価格化を図ることができる。
【００２２】
上記構成において、第３導電層を貫通孔の周壁面の全周にわたって円筒状に形成するとともに、第２導電層における貫通孔の中心位置に所定径の第１小孔を形成するようにすれば、被検体が傾斜していない状態では、転動体を第１小孔によって貫通孔の中心位置に位置決めして中立状態に保持しておくことができる一方、被検体が所定量以上傾斜したときには該被検体がいずれの方向へ傾斜した場合においてもこれを検出することができる。
【００２３】
この場合において、第２導電層の下面に第２絶縁層を形成するとともにその下面に第４導電層を形成しておき、この第４導電層を、第２導電層とビアホール接続された第１領域と、この第１領域から離れた位置において第２導電層とは非接触で第１導電層とビアホール接続された第２領域とを備えた構成としておけば、これら第１および第２領域を外部端子として、傾斜センサを被検体の基板に対して容易に表面実装することが可能となる。なお、このような付加的構成は、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用することにより容易に実現することが可能である。
【００２４】
ここで「ビアホール接続」とは、絶縁層の表面に形成される導電層の一部を、絶縁層に予め形成されたビアホールと呼ばれる小孔に沿って導電路として形成することにより、該導電層を絶縁層の反対側の導電層と導通させる電気的接続方法のことをいう。
【００２５】
さらにこの場合において、第２絶縁層に、第２導電層の第１小孔と略同一径で該第２絶縁層を貫通する第２小孔を形成しておけば、転動体が第１小孔上に載置されたときに該転動体が第２絶縁層に不用意に接触してしまうおそれをなくすことができ、これにより転動体を中立状態に確実に保持しておくことができる。その際、第４導電層を第１小孔の下方において第１および第２小孔を閉塞するように形成された第３領域を備えた構成としておけば、転動体の収容空間を密閉構造とすることができる。そしてこれにより、塵埃等によって転動体の転動機能が低下してしまうのを防止することができ、また傾斜センサを洗浄等に対応可能な構成とすることができる。なお、このような付加的構成についても、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用することにより容易に実現することが可能である。
【００２６】
一方、上記構成において、第３導電層を、貫通孔の周壁面において周方向に略等間隔で設定された３箇所以上の複数箇所において、該周壁面から貫通孔内へ略半円筒状に突出するように形成された複数の略円筒体からなる構成とし、これら複数の略円筒体のうち互いに隣接する１対の略円筒体によって第２導電層上を転動した転動体を受けるように構成すれば、このとき第２導電層と導通した１対の略円筒体の組合せを電気的に識別することにより、被検体の傾斜状態をその傾斜方向を含めて検出することができる。なお、このような付加的構成は、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用することにより容易に実現することが可能である。
【００２７】
この場合において、第１導電層を複数の略円筒体の各々と導通する複数の領域に分離して形成する一方、第２導電層の下面に第２絶縁層を形成するとともにその下面に第４導電層を形成しておき、この第４導電層を、第２導電層とビアホール接続された第１領域と、この第１領域から離れた位置において第２導電層とは非接触で第１導電層を構成する複数の領域の各々とビアホール接続された複数の第２領域とを備えた構成としておけば、これら第１および第２領域を外部端子として、傾斜センサを被検体の基板に対して容易に表面実装することが可能となる。なお、このような付加的構成についても、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用することにより容易に実現することが可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２９】
まず、本願発明の第１実施形態について説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る傾斜センサ１０を示す側断面図であり、図２は、その平面図である。
【００３１】
これらの図に示すように、本実施形態に係る傾斜センサ１０は、携帯電子機器等の被検体の基板に表面実装された状態で、該被検体の傾斜状態を検出するように構成された超小型の傾斜センサであって、略直方体の外形形状を有する筐体１２の内部に形成された円柱状の貫通孔１４内に、導電性を有する球状の転動体１６が収容されてなっている。
【００３２】
筐体１２は、ガラス布エポキシ樹脂で構成された絶縁基板２０、第１および第２絶縁層２２、２６ならびに蓋部２４と、銅箔で構成された第１〜第５導電層３２、３４、３６、３８、４０とからなり、その外形寸法は左右幅が２ｍｍ程度、奥行きが１ｍｍ程度、高さ０．５ｍｍ程度に設定されている。
【００３３】
絶縁基板２０は、その板厚が０．３ｍｍ程度に設定されている。そして、この絶縁基板２０の下面には、第１導電層３２、第１絶縁層２２、第２導電層３４が、この順番で形成されている。また、この絶縁基板２０の上面には、第５導電層４０が形成されている。
【００３４】
貫通孔１４は、第５導電層４０、絶縁基板２０、第１導電層３２および第１絶縁層２２を、第５導電層４０の上面から第２導電層３４の上面まで鉛直方向に貫通して、第２導電層３４の上面を露出させるように形成されており、その直径は０．５ｍｍ程度の値に設定されている。
【００３５】
絶縁基板２０における貫通孔１４の周壁面２０ａには、第１導電層３２および第５導電層４０と導通する第３導電層３６が、その全周にわたって形成されている。また、第５導電層４０の上面には、蓋部２４が貫通孔１４を閉塞するように形成されている。
【００３６】
転動体１６は、直径０．３ｍｍ程度の導電球からなり、第２導電層３４上を転動し得る態様でかつ該転動により第３導電層３６と接触し得る態様で、貫通孔１４内に収容されている。この転動体１６は、鋼球の表面に金メッキが施されてなり、これにより導電性を高めるようになっている。
【００３７】
第２導電層３４は、筐体１２の左端部から貫通孔１４よりも右側に位置する部位までの範囲にわたって形成されている。そして、この第２導電層３４における貫通孔１４の中心位置には、円形の第１小孔３４ａが形成されている。この第１小孔３４ａの直径は、０．１ｍｍ程度の値に設定されている。
【００３８】
第２導電層３４の下面には、第２絶縁層２６および第４導電層３８が、この順番で形成されている。
【００３９】
第２絶縁層２６には、第１小孔３４ａと略同一径で該第２絶縁層２６を貫通する第２小孔２６ａが形成されている。
【００４０】
第４導電層３８は、筐体１２の左端部近傍部位において第２導電層３４とビアホール接続された第１領域３８Ａと、筐体１２の右端部近傍部位において第２導電層３４とは非接触で第１導電層３２とビアホール接続された第２領域３８Ｂと、筐体１２の左右方向中央部位において第１および第２小孔３４ａ、２６ａを閉塞するように形成された第３領域３８Ｃとからなっている。これら第１〜第３領域３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃは互いに分離して形成されている。
【００４１】
第４導電層３８の第１領域３８Ａと第２導電層３４とのビアホール接続は、第２絶縁層２６に形成された直径０．１ｍｍ程度の第３小孔２６ｂに沿って第４導電層３８の一部を導電路３８ａとして形成することにより行われている。また、第４導電層３８の第２領域３８Ｂと第１導電層３２とのビアホール接続は、第１および第２絶縁層２２、２６に形成された直径０．１ｍｍ程度の第４小孔２６ｃに沿って第４導電層３８の一部を導電路３８ｂとして形成することにより行われている。
【００４２】
本実施形態に係る傾斜センサ１０は、図３に示すようなビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造されるようになっている。
【００４３】
まず、同図（ａ）に示すように、上面に第５導電層４０が形成されるとともに下面に第１導電層３２が形成された絶縁基板２０に対して、同図（ｂ）に示すように、ドリル１０２で孔あけ加工を施して周壁面２０ａとなるべきドリル孔を形成した後、同図（ｃ）に示すように、この周壁面２０ａに第５導電層４０および第１導電層３２と導通する第３導電層３６を無電解メッキ等により形成する。
【００４４】
なお、この製造プロセスにおいては、同図（ｋ）の工程までは、絶縁基板２０ならびに第１および第５導電層３２、４０を、傾斜センサ５０よりも十分に大きいサイズのシート材の状態で取り扱うようになっている。第２および第４導電層３４、３８ならびに第１および第２絶縁層２２、２４、２６についても同様である。
【００４５】
次に、同図（ｄ）に示すように、第１導電層３２の下面に、銅箔付きの絶縁シートを接着して第１絶縁層２２および第２導電層３４をこの順番で形成した後、同図（ｅ）に示すように、第２導電層３４にフォトエッチングを施して、その外形形状を所定形状に形成するとともに該第２導電層３４におけるドリル孔の中心位置に第１小孔３４ａを形成する。
【００４６】
その後、同図（ｆ）に示すように、第２導電層３４の下面（部分的には第１絶縁層２２の下面）に第２絶縁層２６を接着により形成した後、同図（ｇ）に示すように、この第２絶縁層２６に対して、ドリル孔の左右両側の所定位置において下方から炭酸ガスレーザ等を用いてレーザ光１０４を照射することにより、第２絶縁層２６の一部を除去して第２導電層３４まで延びる第３小孔２６ｂを形成するとともに、第１および第２絶縁層２２、２６の一部を除去して第１導電層３２まで延びる第４小孔２６ｃを形成する。
【００４７】
次に、同図（ｈ）に示すように、第２絶縁層２６の下面に、第４導電層３８をアディティブパターンとして互いに離れた位置に第１〜第３領域３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃとして形成する。その際、第１領域３８Ａは、ドリル孔から右方向に離れた位置において第３小孔２６ｂを介して第２導電層３４とビアホール接続し、第２領域３８Ｂは、ドリル孔から左方向に離れた位置において第４小孔２６ｃを介して第２導電層３４とは非接触で第１導電層３２とビアホール接続し、第３領域３８Ｃは、ドリル孔の真下の位置において第１小孔３４ａよりも広い範囲にわたって形成する。
【００４８】
その後、同図（ｉ）に示すように、ドリル孔に対してその上方から炭酸ガスレーザ等を用いてレーザ光１０６を照射することにより、第１絶縁層２２をドリル孔と略同一径で除去して第２導電層３４まで延びる円柱状の貫通孔１４を形成するとともに、第２絶縁層２６を第１小孔３４ａと略同一径で除去して第４導電層３８の第３領域３８Ｃまで延びる第２小孔２６ａを形成する。
【００４９】
そして、同図（ｊ）に示すように、貫通孔１４内に転動体１６を入れた後、同図（ｋ）に示すように、第５導電層４０の上面に絶縁シートを接着して貫通孔１４を閉塞する蓋部２４を形成し、その後、図中２点鎖線で示す位置において周囲の不要な部分をカットすることにより、同図（ｌ）に示すような傾斜センサ１０を完成させる。
【００５０】
以上詳述したように、本実施形態に係る傾斜センサ１０は、絶縁基板２０の下面に第１導電層３２、第１絶縁層２２および第２導電層３４がこの順番で形成されているが、その際、絶縁基板２０、第１導電層３２および第１絶縁層２２には絶縁基板２０の上面から第２導線層３４の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔１４が形成されるとともに、絶縁基板２０における貫通孔１４の周壁面２０ａには第１導電層３２と導通する第３導電層３６が形成されており、また絶縁基板２０の上面には貫通孔１４を閉塞する蓋部２４が形成されており、さらに貫通孔１４内には導電性を有する球状の転動体１６が第２導電層３４上を転動し得るようにかつ該転動により第３導線層３６と接触し得るように収容されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００５１】
すなわち、図１および２において２点鎖線で示すように、転動体１６が第２導電層３４上を転動して第３導線層３６と接触することにより、これら転動体１６および第３導電層３６を介して第１導電層３２と第２導線層３４とが導通するので、これら第１および第２導電層３２、３４を外部機器に接続しておくことにより、被検体が傾斜した状態にあることを検出することができる。
【００５２】
その際、本実施形態に係る傾斜センサ１０は、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造されるようになっているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００５３】
すなわち、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用することにより、転動体１６の転動面である第２導電層３４の表面を平面状に精度良く形成することができるので、従来のように半球状凹部を転動面とした場合に比して、被検体の傾斜状態を精度良く検出することができ、かつ、傾斜センサ１０の一層の薄型化および超小型化を図ることができる。
【００５４】
さらに、このようにビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造することにより、大量生産が容易に可能となるので、傾斜センサ１０の低価格化を図ることができる。
【００５５】
特に本実施形態においては、絶縁基板２０、第１および第２絶縁層２２、２６ならびに蓋部２４が安価なガラス布エポキシ樹脂で構成されており、また、第１〜第５導電層３２、３４、３６、３８、４０も安価な銅箔で構成されており、さらに、転動体１６も、直径０．３ｍｍ程度の鋼球の表面に金メッキが施されてなり、市販のボールペンのボールポイントに用いられる鋼球が利用可能な構成となっているので、傾斜センサ１０の一層の低価格化を図ることができる。
【００５６】
本実施形態においては、第３導電層３６が絶縁基板２０における貫通孔１４の周壁面２０ａの全周にわたって円筒状に形成されるとともに、第２導電層３４における貫通孔１４の中心位置には円形の第１小孔３４ａが形成されているので、被検体が傾斜していない状態では、転動体１６を第１小孔３４ａによって貫通孔１４の中心位置に位置決めして中立状態に保持しておくことができる一方、被検体が所定量以上傾斜したときには該被検体がいずれの方向へ傾斜した場合においてもこれを検出することができる。
【００５７】
その際、本実施形態においては、転動体１６の直径が０．３ｍｍ程度、貫通孔１４の直径が０．５ｍｍ程度、第１小孔３４ａの直径が０．１ｍｍ程度に各々設定されているので、被検体が傾斜したときには、転動体１６を第２導電層３４上を転動させて第３導線層３６と接触させることができる一方、被検体が傾斜状態から水平状態に戻ったときには、転動体１６をその自重モーメントによって貫通孔１４の中心位置に自動的に復帰させることができる。
【００５８】
なお本実施形態においては、第１小孔３４ａの直径が０．１ｍｍ程度に設定されているものとして説明したが、この直径を０．１ｍｍよりも小さ目の値に設定しておけば傾斜センサ１０の感度を鋭くすることができ、また、この直径を０．１ｍｍよりも大き目の値に設定しておけば傾斜センサ１０の感度を鈍くすることができる。
【００５９】
また本実施形態においては、第２導電層３４の下面に第２絶縁層２６が形成されるとともにその下面に第４導電層３８が形成されており、この第４導電層３８が、第２導電層３４とビアホール接続された第１領域３８Ａと、この第１領域３８Ａから離れた位置において第２導電層３４とは非接触で第１導電層３２とビアホール接続された第２領域３８Ｂとを備えているので、これら第１および第２領域３８Ａ、３８Ｂを外部端子として傾斜センサ１０を被検体の基板に対して容易に表面実装することが可能となる。
【００６０】
さらに本実施形態においては、第２絶縁層２６に第２導電層３４の第１小孔３４ａと略同一径で該第２絶縁層２６を貫通する第２小孔２６ａが形成されているので、転動体１６が第１小孔３４ａ上に載置されたときに該転動体１６が第２絶縁層２６に不用意に接触してしまうおそれをなくすことができ、これにより転動体１６を中立状態に確実に保持しておくことができる。
【００６１】
しかも本実施形態においては、第４導電層３８が第１小孔３４ａの下方において第１および第２小孔３４ａ、２６ａを閉塞するように形成された第３領域３８Ｃを備えているので、転動体１６の収容空間を密閉構造とすることができる。そしてこれにより、塵埃等によって転動体１６の転動機能が低下してしまうのを防止することができ、また傾斜センサ１０を洗浄等に対応可能な構成とすることができる。
【００６２】
なお、第５導電層４０については、本実施形態においては、特に機能していないため、これを省略することも可能である。また、蓋部２４等へ導電路を形成する場合には、第５導電層４０を利用してもよい。
【００６３】
次に、本願発明の第２実施形態について説明する。
【００６４】
図４は、本実施形態に係る傾斜センサ５０を示す側断面図であり、図５は、その平面図である。また、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ 線断面図である。
【００６５】
これらの図に示すように、本実施形態に係る傾斜センサ５０も、携帯電子機器等の被検体の基板に表面実装された状態で、該被検体の傾斜状態を検出するように構成された超小型の傾斜センサであって、略直方体の外形形状を有する筐体５２の内部に形成された円柱状の貫通孔５４内に、導電性を有する球状の転動体５６が収容されてなっている。
【００６６】
筐体５２は、ガラス布エポキシ樹脂で構成された絶縁基板６０、第１および第２絶縁層６２、６６ならびに蓋部６４と、銅箔で構成された第１〜第６導電層７２、７４、７６、７８、８０、８２とからなり、その外形寸法は左右幅および奥行きが１．２ｍｍ程度、高さが０．５ｍｍ程度に設定されている。
【００６７】
絶縁基板６０は、その板厚が０．３ｍｍ程度に設定されている。そして、この絶縁基板６０の下面には、第１導電層７２、第１絶縁層６２、第２導電層７４が、この順番で形成されている。また、この絶縁基板６０の上面には、第５導電層８０が形成されている。
【００６８】
第１導電層７２は、筐体５２の各コーナ部の４箇所に形成されている。また、第２導電層７４は、筐体５２の中心位置において貫通孔５４よりも多少大きい直径で円形に形成されている。
【００６９】
貫通孔５４は、第５導電層８０、絶縁基板６０、第１導電層７２および第１絶縁層６２を、第５導電層８０の上面から第２導電層７４の上面まで鉛直方向に貫通して、第２導電層７４の上面を露出させるように形成されており、その直径は０．６ｍｍ程度の値に設定されている。
【００７０】
絶縁基板６０における貫通孔５４の周壁面６０ａには、その周方向に９０°間隔で設定された４箇所に略カップ状の第３導電層７６が形成されている。これら各第３導電層７６は、円筒部７６Ａと底面部７６Ｂと上端フランジ部７６Ｃとからなり、周壁面６０ａから貫通孔５４内へ略半円筒状に突出するように形成されている。そして、これら各第３導電層７６は、その底面部７６Ｂにおいて第１導電層７２と導通するとともに、その上端フランジ部７６Ｃにおいて第５導電層８０と導通している。これら各第３導電層７６は、その円筒部７６Ａの内周側上部および上端フランジ部７６Ｃの内周部が切り欠かれている。
【００７１】
転動体５６は、直径０．３ｍｍ程度の導電球からなり、第２導電層７４上を転動し得る態様でかつ該転動により第３導電層７６と接触し得る態様で、貫通孔５４内に収容されている。この転動体５６は、鋼球の表面に金メッキが施されてなり、これにより導電性を高めるようになっている。
【００７２】
第５導電層８０の上面には、蓋部６４が貫通孔５４を閉塞するように形成されている。また、第２導電層７４の下面には 第２絶縁層６６、第６導電層８２および第４導電層７８が、この順番で形成されている。
【００７３】
第４導電層７８は、貫通孔５４の中心位置において第２導電層７４とビアホール接続された第１領域７８Ａと、筐体５２の各コーナ部近傍部位において第２導電層７４とは非接触で各第１導電層７２とビアホール接続された４箇所の第２領域７８Ｂとからなっている。これら第１領域７８Ａおよび各第２領域７８Ｂは互いに分離して形成されている。第２絶縁層６６と第４導電層７８との間に形成された第６導電層８２も、第４導電層７８の第１領域７８Ａと略同じ範囲に形成された第１領域８２Ａと、第４導電層７８の各第２領域７８Ｂと略同じ範囲に形成された４箇所の第２領域８２Ｂとからなっている。
【００７４】
第４導電層７８の第１領域７８Ａと第２導電層７４とのビアホール接続は、第２絶縁層６６に形成された直径０．１ｍｍ程度の第１小孔６６ａに沿って第４導電層７８の一部を導電路７８ａとして形成することにより行われている。また、第４導電層７８の第２領域７８Ｂと第１導電層７２とのビアホール接続は、第１および第２絶縁層６２、６６に形成された直径０．１ｍｍ程度の第２小孔６６ｂに沿って第４導電層７８の一部を導電路７８ｂとして形成することにより行われている。
【００７５】
本実施形態に係る傾斜センサ５０は、図７に示すようなビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造されるようになっている。
【００７６】
まず、同図（ａ）に示すように、上面に第５導電層８０が形成されるとともに下面に第１導電層７２が形成された絶縁基板６０に対して、同図（ｂ）に示すように、その第５導電層８０にフォトエッチングを施して、円形の第１仮孔８０ａを十字配置で４箇所に形成する。
【００７７】
なお、この製造プロセスにおいては、同図（ｍ）の工程までは、絶縁基板６０ならびに第１および第５導電層７２、８０を、傾斜センサ５０よりも十分に大きいサイズのシート材の状態で取り扱うようになっている。第４および第６導電層７８、８２、第１および第２絶縁層６２、６６ならびに蓋部６４についても同様である。
【００７８】
次に、同図（ｃ）に示すように、絶縁基板６０に対して、その上方から炭酸ガスレーザ等を用いてレーザ光１１２を照射することにより、絶縁基板６０の一部を除去して第１仮孔８０ａと同形状で第１導電層７２まで延びる第２仮孔６０ｂを４箇所に形成する。
【００７９】
その後、同図（ｄ）に示すように、第１導電層７２にフォトエッチングを施して、該第１導電層７２を各第２仮孔６０ｂに対応した４つの部分に分断する。
【００８０】
次に、同図（ｅ）に示すように、第１導電層７２の下面に、銅箔付きの絶縁シートを接着して第１絶縁層６２および第２導電層７４をこの順番で形成した後、同図（ｆ）に示すように、第２導電層７４にフォトエッチングを施して、その外形形状を円形形状に形成するとともに、第５導電層８０にフォトエッチングを施して、４つの第１仮孔８０ａの中心位置に円形の第３仮孔８０ｂを形成する。
【００８１】
その後、同図（ｇ）に示すように、絶縁基板６０における各第２仮孔６０ｂの周壁面に、第５導電層８０および各第１導電層７２と導通する４つのカップ状の第３導電層７６を無電解メッキ等により形成する。
【００８２】
次に、同図（ｈ）に示すように、第２導電層７４の下面（部分的には第１絶縁層６２の下面）に、銅箔付きの絶縁シートを接着して第２絶縁層６６および第６導電層８２をこの順番で形成した後、第６導電層８２にフォトエッチングを施して、４つの第２仮孔６０ｂの中心位置に第１領域８２Ａを形成するとともに、４箇所の第１導電層７２に対応する位置に第２領域８２Ｂを形成する。その際、第１領域８２Ａの中心位置に円形の第４仮孔８２ａを形成しておくとともに、各第２領域８２Ｂにおける第１領域８２Ａ寄りの位置に円形の第５仮孔８２ｂを形成しておく。
【００８３】
その後、同図（ｉ）に示すように、第６導電層８２に対して、その第４仮孔８２ａおよび各第５仮孔８２ｂに向けて下方から炭酸ガスレーザ等を用いてレーザ光を照射することにより、第２絶縁層６６の一部を除去して第４仮孔８２ａと同形状で第２導電層７４まで延びる第１小孔６６ａを形成するとともに、第１および第２絶縁層６２、６６の一部を除去して各第５仮孔８２ｂと同形状で第１導電層７２まで延びる第２小孔６６ｂを形成する。そして、第６導電層８２の下面に、第４導電層７８をアディティブパターンとして互いに離れた位置に第１領域７８Ａおよび４つの第２領域７８Ｂとして形成することにより、第１ビアホール６６ａを介して第１領域７８Ａを第２導電層７４とビアホール接続するとともに、第２小孔６６ｂを介して第２領域７８Ｂを第２導電層７４とは非接触で第１導電層７２とビアホール接続する。
【００８４】
次に、同図（ｊ）に示すように、絶縁基板６０に対して、その上方からドリル１１４で切削加工を施し、絶縁基板６０、第５導電層８０および４箇所の第３導電層７６を図示の位置まで切削する。この切削加工の際、第５導電層８０に形成された第３仮孔８０ｂをドリルの芯出し用ガイドとして使用する。ドリル１１４は、その外周面が各第３導電層７６の中心位置よりもやや内側に位置する軸径のものを用いる。そしてこれにより、各第３導電層７６における円筒部７６Ａの内周側上部および上端フランジ部７６Ｃの内周部を切り欠くようにする。
【００８５】
その後、同図（ｋ）に示すように、絶縁基板６０に対して、上方から炭酸ガスレーザ等を用いてレーザ光１１６を照射することにより、絶縁基板６０および第２絶縁層６６の一部を除去して貫通孔５４を形成する。その際、レーザ光１１６のビーム径は、図中２点鎖線で示すようにドリル１１４の軸径と略同じ径に設定しておく。
【００８６】
そして、同図（ｌ）に示すように、貫通孔５４内に転動体５６を入れた後、同図（ｍ）に示すように、第５導電層８０の上面に絶縁シートを接着して貫通孔５４をを閉塞する蓋部６４を形成し、その後、図中２点鎖線で示す位置において周囲の不要な部分をカットすることにより、同図（ｎ）に示すような傾斜センサ５０を完成させる。
【００８７】
以上詳述したように、本実施形態に係る傾斜センサ５０は、絶縁基板６０の下面に第１導電層７２、第１絶縁層６２および第２導電層７４がこの順番で形成されているが、その際、絶縁基板６０、第１導電層７２および第１絶縁層６２には絶縁基板６０の上面から第２導電層７４の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔５４が形成されるとともに、絶縁基板６０における貫通孔５４の周壁面６０ａには第１導電層７２と導通する第３導電層７６が形成されており、また絶縁基板６０の上面には貫通孔５４を閉塞する蓋部６４が形成されており、さらに貫通孔５４内には導電性を有する球状の転動体５６が第２導電層７４上を転動し得るようにかつ該転動により第３導電層７６と接触し得るように収容されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００８８】
すなわち、図４〜６において２点鎖線で示すように、転動体５６が第２導電層７４上を転動して第３導電層７６と接触することにより、これら転動体５６および第３導電層７６を介して第１導電層７２と第２導電層７４とが導通するので、これら第１および第２導電層７２、７４を外部機器に接続しておくことにより、被検体が傾斜した状態にあることを検出することができる。
【００８９】
その際、本実施形態に係る傾斜センサ５０は、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造されるようになっているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００９０】
すなわち、ビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用することにより、転動体５６の転動面である第２導電層７４の表面を平面状に精度良く形成することができるので、従来のように半球状凹部を転動面とした場合に比して、被検体の傾斜状態を精度良く検出することができ、かつ、傾斜センサ１０の一層の薄型化および超小型化を図ることができる。
【００９１】
さらに、このようにビルドアップ多層基板の製造プロセスを利用して製造することにより、大量生産が容易に可能となるので、傾斜センサ５０の低価格化を図ることができる。
【００９２】
特に本実施形態においては、絶縁基板６０、第１および第２絶縁層６２、６６ならびに蓋部６４が安価なガラス布エポキシ樹脂で構成されており、また、第１〜第６導電層７２、７４、７６、７８、８０、８２も安価な銅箔で構成されており、さらに、転動体５６も、直径０．３ｍｍ程度の鋼球の表面に金メッキが施されてなり、市販のボールペンのボールポイントに用いられる鋼球が利用可能な構成となっているので、傾斜センサ５０の一層の低価格化を図ることができる。
【００９３】
本実施形態においては、第３導電層７６が、絶縁基板６０における貫通孔５４の周壁面６０ａにおいて周方向に９０°間隔で設定された４箇所において該周壁面６０ａから貫通孔５４内へ略半円筒状に突出するように形成された４つの略円筒体からなり、これら４つの略円筒体７６のうち互いに隣接する１対の略円筒体７６によって第２導電層７４上を転動した転動体５６を受けるように構成されているので、このとき第２導電層７４と導通する１対の略円筒体７６の組合せを電気的に識別することにより、被検体の傾斜状態を傾斜方向を含めて検出することができる。
【００９４】
その際、本実施形態に係る傾斜センサ５０は、被検体が傾斜していない状態においても、転動体５６は中立状態に保持されることはなく、いずれか１対の略円筒体７６と接触した状態にあるが、この接触方向とは異なる方向に被検体が傾斜した場合には、転動体５６が他の１対の略円筒体７６と接触するので、傾斜センサ５０を前後左右に傾動する操作スイッチ等としての用途に適したものとすることができる。
【００９５】
また本実施形態においては、第１導電層７２が４つの略円筒体７６の各々と導通する４つの領域に分離して形成されており、第２導電層７４の下面に第２絶縁層６６が形成されるとともにその下面に第４導電層７８が形成されており、この第４導電層７８が、第２導電層７４とビアホール接続された第１領域７８Ａと、この第１領域７８Ａから離れた位置において第２導電層７４とは非接触で第１導電層７２を構成する４つの領域の各々とビアホール接続された４つの第２領域７８Ｂとを備えた構成となっているので、これら第１領域７８Ａおよび４つの第２領域７８Ｂを外部端子として、傾斜センサ５０を被検体の基板に対して容易に表面実装することが可能となる。
【００９６】
なお本実施形態においては、第３導電層７６が、周方向に９０°間隔で設定された４箇所の略円筒体からなっているので、直交する２方向の傾斜を容易に検出することが可能となるが、このように４箇所に配置する代わりに３箇所あるいは５箇所以上に配置することも可能である。
【００９７】
なお、第５導電層８０については、本実施形態においては、特に機能していないため、これを省略することも可能である。また、蓋部６４等へ導電路を形成する場合には、第５導電層８０を利用してもよい。
【００９８】
ところで、本願発明に係る傾斜センサは、上記各実施形態で説明したように、被検体の傾斜状態を検出する用途に用いることができることはもちろんであるが、その構成を利用して、被検体の振動を検出する用途に用いるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１実施形態に係る傾斜センサを示す側断面図
【図２】上記第１実施形態に係る傾斜センサを示す平面図
【図３】上記第１実施形態に係る傾斜センサの製造方法を、図１の側断面位置において示す製造工程図
【図４】本願発明の第２実施形態に係る傾斜センサを示す側断面図
【図５】上記第２実施形態に係る傾斜センサを示す平面図
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ 線断面図
【図７】上記第２実施形態に係る傾斜センサの製造方法を、図６の側断面位置において示す製造工程図
【符号の説明】
１０、５０ 傾斜センサ
１２、５２ 筐体
１４、５４ 貫通孔
１６、５６ 転動体
２０、６０ 絶縁基板
２０ａ、６０ａ 周壁面
２２、６２ 第１絶縁層
２４、６４ 蓋部
２６、６６ 第２絶縁層
２６ａ、６６ａ 第２小孔
２６ｂ、６６ｂ 第３小孔
３２、７２ 第１導電層
３４、７４ 第２導電層
３４ａ 第１小孔
３６、７６ 第３導電層
３８、７８ 第４導電層
３８Ａ、７８Ａ 第１領域
３８Ｂ、７８Ｂ 第２領域
３８Ｃ 第３領域
３８ａ、３８ｂ 導電路
４０、８０ 第５導電層
６０ｂ 第２仮孔
７６Ａ 円筒部
７６Ｂ 底面部
７６Ｃ 上端フランジ部
７８ａ 導電路
７８ｂ 導電路
８０ａ 第１仮孔
８０ｂ 第３仮孔
８２ 第６導電層
８２Ａ 第１領域
８２Ｂ 第２領域
８２ａ 第４仮孔
８２ｂ 第５仮孔
１０２、１１４ ドリル
１０４、１０６、１１２、１１６ レーザ光
Claims (7)
- 絶縁基板と、この絶縁基板の下面に形成された第１導電層と、この第１導電層の下面に形成された第１絶縁層と、この第１絶縁層の下面に形成された第２導電層とを備えてなり、
上記絶縁基板、第１導電層および第１絶縁層に、上記絶縁基板の上面から上記第２導電層の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔が形成されており、
上記絶縁基板における上記貫通孔の周壁面に、上記第１導電層と導通する第３導電層が形成されており、
上記絶縁基板の上面に、上記貫通孔を閉塞する蓋部が形成されており、
上記貫通孔内に、導電性を有する転動体が、上記第２導電層上を転動し得るようにかつ該転動により上記第３導電層と接触し得るように収容されている、ことを特徴とする傾斜センサ。 - 上記第３導電層が、上記貫通孔の周壁面の全周にわたって円筒状に形成されており、
上記第２導電層における上記貫通孔の中心位置に、所定径の第１小孔が形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の傾斜センサ。 - 上記第２導電層の下面に第２絶縁層が形成されるとともに、この第２絶縁層の下面に第４導電層が形成されており、
この第４導電層が、上記第２導電層とビアホール接続された第１領域と、この第１領域から離れた位置において上記第２導電層とは非接触で上記第１導電層とビアホール接続された第２領域とを備えてなる、ことを特徴とする請求項１または２記載の傾斜センサ。 - 上記第２絶縁層に、上記第１小孔と略同一径で該第２絶縁層を貫通する第２小孔が形成されており、
上記第４導電層が、上記第１小孔の下方において該第１小孔および上記第２小孔を閉塞するように形成された第３領域を備えてなる、ことを特徴とする請求項３記載の傾斜センサ。 - 上記第３導電層が、上記貫通孔の周壁面において周方向に略等間隔で設定された３箇所以上の複数箇所において、該周壁面から上記貫通孔内へ略半円筒状に突出するように形成された複数の略円筒体からなり、
これら複数の略円筒体のうち互いに隣接する１対の略円筒体によって、上記第２導電層上を転動した上記転動体を受けるように構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の傾斜センサ。 - 上記第１導電層が、上記複数の略円筒体の各々と導通する複数の領域に分離して形成されており、
上記第２導電層の下面に第２絶縁層が形成されるとともに、この第２絶縁層の下面に第４導電層が形成されており、
この第４導電層が、上記第２導電層とビアホール接続された第１領域と、この第１領域から離れた位置において上記第２導電層とは非接触で上記第１導電層を構成する上記複数の領域の各々とビアホール接続された複数の第２領域とを備えてなる、ことを特徴とする請求項５記載の傾斜センサ。 - 絶縁基板の下面に、第１導電層、第１絶縁層および第２導電層を、この順番で形成した後、
上記絶縁基板、第１導電層および第１絶縁層に、上記絶縁基板の上面から上記第２導電層の上面まで鉛直方向に延びる貫通孔を形成するとともに、上記絶縁基板における上記貫通孔の周壁面に、上記第１導電層と導通する第３導電層を形成し、
その後、上記貫通孔内に、導電性を有する転動体を収容した後、上記絶縁基板の上面に、上記貫通孔を閉塞する蓋部を形成する、ことを特徴とする傾斜センサの製造方法。
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