JP2006194712A - 慣性センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 小さな加速度を検出可能であって、小型且つ低コストな慣性センサを得る。
【解決手段】 ベースプレート１４に弾性変形し得るゴム材１６の基端側が連結されて片持ち梁構造とされる。ゴム材１６の先端側に、薄板１８Ａ、１８Ｂを接合しつつ積層して形成された錘１８が取り付けられ、錘１８がゴム材１６の弾性変形に伴って変位可能となる。磁場を生じさせる磁場発生部材２０が、錘１８に形成されたスリット２８内に塗布されることで配置される。磁場発生部材２０と対向した位置に、磁場発生部材２０の磁束方向の変化を検出し得るスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が配置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、小さな加速度を検出可能であって、小型且つ低コストな慣性センサに関し、特に携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ等の携帯用機器に好適なものである。

例えば携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ等の携帯用機器では、ハードディスクドライブ（以下ＨＤＤと言う）が記憶装置として近年内蔵されるようになった。しかし、携帯用機器中のＨＤＤは、携帯用機器が手振れなどで揺動したり、或いは落下した場合等に故障することがあるので、この時の加速度を初期段階で検出し、ＨＤＤの磁気ヘッドの退避や磁気ヘッドに加わる衝撃を打ち消す制御を行なう必要がある。

従って、この携帯用機器に加わる加速度を初期段階で検出する為に小さな加速度を検出し得る慣性センサが必要となるが、例えば、携帯用機器に内蔵されるＨＤＤに慣性センサを取り付けて小さな加速度を検出するには、慣性センサの取り付け空間がＨＤＤ内に余り無い為、２ｍｍ×３ｍｍ×１ｍｍ程度の大きさにまでこの慣性センサを小型化することが要求されている。

この一方、背景技術となる慣性センサの従来例としては、コイルバネやダイヤフラム等の弾性材料に支持された錘に加速度が加わるのに伴う錘の変位を検出素子で検出するものが一般的であるが、この検出素子としては、磁気を検出する磁気検出素子が例えば用いられている。

ここで、この際に使用される錘の従来における製法として、例えば下記の特許文献１、２等には、Ｓｉウェハからなる半導体基板の上面にエッチングにより形成するものが開示されている。
特開平５−８７８３１号公報 特開２００４−２９４２３０号公報

しかし、特許文献１、２等に示される従来技術では、半導体製造工程を利用する必要がある為、設備投資に莫大な費用を要する結果、慣性センサの製造コストが増大する欠点を有していた。

他方、半導体製法では磁性薄膜しか形成できない結果、十分な強さの磁気が得られず、磁気を検出する磁気検出素子を用いた慣性センサにおいては、加速度を確実に検出することができない欠点を有していた。
本発明は上記事実を考慮し、小さな加速度を検出可能であって、小型且つ低コストな慣性センサを提供することを目的とする。

請求項１による慣性センサは、基端側が支持部材に連結された片持ち梁構造とされる弾性部材と、
複数枚の薄板が積層されて必要な大きさの質量を有し且つ、前記弾性部材の先端側に取り付けられる錘と、
前記錘の少なくとも一部分に配置され且つ周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材と、
前記磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子と、
を有したことを特徴とする。

請求項１に係る慣性センサは、片持ち梁構造とされる弾性部材を有していて、この弾性部材の基端側が支持部材に連結されると共に、この弾性部材の先端側に錘が取り付けられた構造とされている。さらに、複数枚の薄板が積層されて錘が必要な大きさの質量を有すると共に、周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材がこの錘の表面に配置され、これに伴って、この磁場発生部材と対向して磁気感応素子が配置された構造となっている。

つまり、本請求項では、弾性部材の先端側に支持された状態の錘に、微小な加速度が加わった場合、錘の重量との関係で生じることになる力によって、容易に弾性部材が弾性変形し、これに伴って錘及びこの錘の表面に配置される磁場発生部材が変位することになる。さらにこの際、錘が複数枚の薄板を積層して形成されていることから、異形状であっても必要な質量を有した錘を簡易に製作できるようになる。

また、この磁場発生部材がその周囲に磁場を生じさせているが、この磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子が、これら錘及び磁場発生部材の変位に伴う磁場発生部材の磁束方向の変化を検出できるようになる。

以上より、本請求項によれば、単に、支持部材に支持された弾性部材、磁場発生部材を表面に有する錘及び磁気感応素子のみの簡単な構造の慣性センサにより、磁束方向の変化の形で微小な加速度を検出できるようになった。従って、本請求項では、慣性センサを小型化できると共に低コストで製作できるだけでなく、小さな加速度であってもこの慣性センサにより検出可能となる。

ここで、慣性センサの小型化を可能とする磁気感応素子としてスピンバルブ巨大磁気抵抗素子（以下、スピンバルブ型ＧＭＲ素子という）を用いることが考えられる。つまり、このスピンバルブ型ＧＭＲ素子は、磁気の強弱を検出する他の素子とは違って、磁束方向の変化でインピーダンスが変化する素子である。そして、この磁束方向の変化によりインピーダンスが変化する特性を応用し、磁場発生部材の磁束方向の変化を捕らえられる位置関係で、このスピンバルブ型ＧＭＲ素子を適切に配置することにより、磁場発生部材の微少変位をも検出可能となる。

請求項２に係る慣性センサによれば、請求項１の慣性センサと同様の構成の他に、複数枚の薄板の内の少なくとも何れかの薄板にスリットを形成すると共に、錘の磁気感応素子と対向する側にこのスリットを設置し、磁化される磁場発生部材がこのスリット内に配置されるという構成を有している。

例えば、平らな面に液状の磁場発生部材を塗布した場合、液状の磁場発生部材が流れ出したり、表面張力や外部からの磁力によって盛り上がったりし、乾燥後における磁場発生部材の形状が一定にならない。この結果として、磁場発生部材が発生する磁束にばらつきが生じるようになる。

この為、本請求項では、錘を構成する薄板にスリットが設けられ、錘の磁気感応素子と対向する側にこのスリットを設置したことで、磁場発生部材が集中して配置されることになる。このことから、スリットの幅で存在する磁場発生部材から磁気感応素子に向かって磁束が、集中的に安定して発生するので、慣性センサとして、加速度の検出特性の安定化が図れる。

請求項３に係る慣性センサによれば、請求項１及び請求項２の慣性センサと同様の構成の他に、複数枚の薄板の内の少なくとも何れかの薄板に凸部を形成すると共に、錘の磁気感応素子と対向する側にこの凸部を設置し、磁化される磁場発生部材がこの凸部に配置されるという構成を有している。つまり、錘の磁気感応素子と対向する側に設置された凸部に磁場発生部材が配置されることから、磁場発生部材から磁気感応素子に向かって磁束が、集中的に安定して発生するので、慣性センサとして、請求項２と同様に加速度の検出特性の安定化が図れる。

請求項４に係る慣性センサによれば、請求項１から請求項３の慣性センサと同様の構成の他に、錘を形成する複数枚の薄板の内の少なくとも１枚の薄板が、他の薄板より突出する形の突出部を有し、この突出部に弾性部材の先端側が接着されてこの弾性部材の先端側に錘が取り付けられるという構成を有している。つまり、他の薄板より突出した突出部を少なくとも１枚の薄板が有していることから、弾性部材との間の接着しろがこの突出部により確保され、弾性部材と錘との間の接着作業の安定化が図れる結果、慣性センサの製造コストの低減がより一層図れるようになる。

請求項５に係る慣性センサによれば、請求項１から請求項４の慣性センサと同様の構成の他に、積層される複数枚の薄板がエッチング加工によりそれぞれ作製され、相互間が接合されて複数の薄板が一体化されて錘とされるという構成を有している。

つまり、従来技術では、プレス（鍛造）加工により錘を単純なブロック状とするのが一般的であったが、エッチング加工により作製された薄板を複数枚積層して錘とする構造にしたことで、異形状の錘が簡易に製作できるだけでなく、プレス（鍛造）加工で錘を製作するのに比べて、寸法精度の向上や製造コストの低減が図れるようになる。

請求項６による慣性センサは、基端側が支持部材に連結された片持ち梁構造とされる弾性部材と、
凹部或いは凸部が表面に形成されつつ一体的に形成されて必要な大きさの質量を有し且つ、前記弾性部材の先端側に取り付けられる錘と、
前記錘の凹部或いは凸部に配置され且つ周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材と、
前記磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子と、
を有したことを特徴とする。

請求項６に係る慣性センサは、片持ち梁構造とされる弾性部材を有していて、この弾性部材の基端側が支持部材に連結されると共に、この弾性部材の先端側に錘が取り付けられた構造とされている。さらに、一体的に形成されて錘が必要な大きさの質量を有し、また、周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材が、この錘の表面に形成された凹部或いは凸部に配置されているだけでなく、この磁場発生部材と対向して磁気感応素子が配置された構造となっている。

つまり、本請求項では請求項１と同様に、弾性部材の先端側に支持された状態の錘に、微小な加速度が加わった場合、錘の重量との関係で生じることになる力によって、容易に弾性部材が弾性変形し、これに伴って錘及び磁場発生部材が変位することになる。そして、この磁場発生部材がその周囲に磁場を生じさせるのに伴い、この磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子が、これら錘及び磁場発生部材の変位に伴う磁場発生部材の磁束方向の変化を検出できるようになる。

以上より、本請求項によれば請求項１と同様に、単に、支持部材に支持された弾性部材、磁場発生部材を有した錘及び磁気感応素子のみの簡単な構造の慣性センサにより、磁束方向の変化の形で微小な加速度を検出できるようになった。従って、本請求項でも、慣性センサを小型化できると共に低コストで製作できるだけでなく、小さな加速度であってもこの慣性センサにより検出可能となる。

この一方、本請求項では、錘の表面に形成された凹部或いは凸部に磁場発生部材が集中して配置されることから、磁場発生部材から磁気感応素子に向かって磁束が、集中的に安定して発生するので、請求項２、３と同様に慣性センサとして、加速度の検出特性の安定化が図れるようになる。

本発明によれば、小さな加速度を検出可能であって、小型且つ低コストな慣性センサが得られることになる。例えば慣性センサの中でも携帯用機器の揺動又は落下を検出する慣性センサは、±１Ｇ程度の小さな加速度を検出しなければならない。つまり、加速度が小さいのに伴って可動部の変位が非常に少ない上、小さな空間内に配置して使用しなければならない為に錘の機能をはたす部分の重量が軽量になるが、本発明によればこれらの問題点を解決することが可能となる。

以下、本発明に係る慣性センサの第１の実施の形態を図１から図６に示し、これらの図面に基づき本実施の形態を説明する。図１及び図２に示すように本実施の形態に係る慣性センサ１０の支持部材を、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂等の合成樹脂材によりＵ字形に形成されたベースプレート１４が構成している。

このベースプレート１４には、弾性変形し得る弾性部材であるゴム材１６の基端側が連結されているが、このゴム材１６には、延びる方向を直角に変化させて図１（Ａ）における下方とする変曲部１６Ａが一箇所設けられて、ゴム材１６がＬ字形状に形成された片持ち梁構造とされている。尚、本実施の形態では、変形し易いようにこのゴム材１６を低硬度でヤング率の小さいシリコンゴム製としている。

そして、変曲部１６Ａを有するのに伴って、長く形成されたこのゴム材１６の先端側には、非磁性体材料であるＳＵＳ３０４等のステンレス鋼板によりそれぞれ作製される３枚の薄板１８Ａ、１８Ｂを接合しつつ積層して形成された錘１８が、取り付けられている。このように複数枚である３枚の薄板１８Ａ、１８Ｂが積層されることで、錘１８は必要な大きさの質量である例えば１ミリグラム程度の重量を有するようになる。さらに、これら３枚の薄板１８Ａ、１８Ｂの内の下から第２層及び第３層の薄板１８Ｂには、細溝とされる幅が０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度のスリット２８が形成されていて、図１における錘１８の下側寄りにこのスリット２８が設置されている。

これら錘１８を形成する３枚の薄板１８Ａ、１８Ｂの内の基端層である最下層の薄板１８Ａが、図１及び図２に示すように他の薄板１８Ｂより大きく形成されるのに伴い、他の薄板１８Ｂより突出した形の突出部１９を有することになる。つまり、ベースプレート１４に片持ち状に支持されたＬ字形状のゴム材１６の先端側が、この突出部１９に接着されることで、このゴム材１６の先端側に錘１８が取り付けられていて、このＬ字形状に形成されたゴム材１６の弾性変形に伴い、図１に示す相互に直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に沿って、この錘１８が変位可能となっている。

この錘１８の一端側の表面となる図１及び図２における下側に設置されたスリット２８内には、周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材２０が、塗布されて磁化されつつ配置されており、これに対応して、磁場発生部材２０から生じる磁束Ｍの向きの変化を検出し得る磁気感応素子とされるスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が設けられている。すなわち、本実施の形態では、磁束方向の変化でインピーダンスが変化するスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が磁気感応素子とされていて、錘１８のスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２と対向する側にこのスリット２８が設置された構造になっている。

また、図１及び図２に示すように、このスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２はリードフレーム２６に接続されるような構造とされている。尚、スピンバルブ型ＧＭＲ素子２２の近傍でこのリードフレーム２６が磁気シールド効果を生じさせている。さらに、これらスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２及びリードフレーム２６は、エポキシ樹脂等の合成樹脂材によるパッケージ２４内に封入されていて、リードフレーム２６の両端部分がパッケージ２４外に突出している。

以上より、スピンバルブ型ＧＭＲ素子２２がリードフレーム２６を介して外部の図示しない回路に接続されることになり、これに伴い必要な検出データがこのリードフレーム２６を介して取り出せるようになっている。

そして、図１に示すように、ゴム材１６及び錘１８が取り付けられたベースプレート１４を奥側に配置すると共に、パッケージ２４が開放端に蓋のように取り付けられて固定された形で、磁気シールドキャップ３０に、ベースプレート１４、ゴム材１６、錘１８、磁場発生部材２０及びスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が内蔵された構造になっている。

以上より、磁場発生部材２０とスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２との間の相対変位による磁束Ｍの向きの変化をより正確に検出可能になる。尚、図１に示すように、例えばこの慣性センサ１０の長さ寸法Ｌは約３．１ｍｍとされ、横寸法Ｈは約２．１ｍｍとされ、厚み寸法Ｗは約０．８ｍｍとされている。

次に、本実施の形態に係る慣性センサ１０の組み立てを説明する。
予め作製しておいたスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２を図２に示すようにパッケージ２４内に封入する一方、ベースプレート１４及び錘１８をも作製する。但し、錘１８を作製する場合には、まず、図３及び図４に示す板材３２、３４上にそれぞれエッチング加工によって薄板１８Ａ、１８Ｂの外形を複数等間隔で形成すると共に、位置決め用の丸穴３６を複数形成する。

この際、下から第２層及び第３層の薄板１８Ｂとなる部分には、図３に示すようにスリット２８を形成しておくことにし、また、図４に示すように最下層の薄板１８Ａとなる部分を他の薄板１８Ｂより幅広く形成して、他の薄板１８Ｂより突出する形の突出部１９を設けておくことにする。

そして、それぞれエッチング加工されている図４に示す厚さ０．０５ｍｍの板材３４の上に図３に示す厚さ０．１ｍｍの２枚の板材３２を丸穴３６で位置を合わせしつつ積み重ねた状態で、薄板１８Ａ、１８Ｂとなる部分の相互間を熱溶着等により接合してから、この部分を板材３２、３４から切り離すことで、図５に示すように３枚の薄板１８Ａ、１８Ｂが一体化された形の錘１８が完成される。

他方、図示しない組立治具にベースプレート１４と錘１８をセットし、上部よりシリコンゴム製のゴム材１６を接着により取り付ける。この際、最下層の薄板１８Ａに設けられた突出部１９にゴム材１６の先端側が接着されて、錘１８のスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２と対向する側にスリット２８が位置しつつ、このゴム材１６の先端側に錘１８が取り付けられる形となる。

この後、図６に示すように磁性体を含んだバインダをこの錘１８のスリット２８内に塗布し、乾燥する前にマグネット４０をこの磁場発生部材２０となる磁性体を含んだバインダに近づけるようにする。この結果、錘１８の表面の一部となるスリット２８内に、磁化して配向された状態の磁場発生部材２０が配置されることになる。

以上より、エッチング工法を応用して作製した３枚の薄板１８Ａ、１８Ｂを張り合わせることで、従来のプレス加工ではできない０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ幅の微細なスリット２８を有した錘１８が作製可能になった。そして、このスリット２８は磁性体の安定塗布及び磁束の一定化に重要な役割を果たすことになる。

最後に、図２に示すように、このようにゴム材１６及び錘１８等が取り付けられたベースプレート１４を磁気シールドキャップ３０内に挿入すると共に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が内蔵されたパッケージ２４を磁気シールドキャップ３０の開放端に取り付けることで、図１に示すように慣性センサ１０が完成する。尚この際、磁気シールドキャップ３０の開放端にパッケージ２４の段部が当接することで、磁気シールドキャップ３０内にベースプレート１４が位置決めされることになる。

次に、本実施の形態に係る慣性センサ１０の作用を説明する。
本実施の形態に係る慣性センサ１０は、Ｌ字形状の片持ち梁構造とされるゴム材１６を有していて、このゴム材１６の基端側がベースプレート１４に連結されると共に、このゴム材１６の先端側に、３枚の薄板１８Ａ、１８Ｂが積層されて必要な大きさの質量を有した錘１８が取り付けられた構造とされている。つまり、錘１８を構成する最下層の薄板１８Ａが有する突出部１９に、ゴム材１６の先端側が接着されて、このゴム材１６の先端側に錘１８が取り付けられた構造なっている。

さらに、本実施の形態では、錘１８を構成する下から第２層及び第３層の薄板１８Ｂに形成されてこの錘１８の表面の一部とされるスリット２８内に、磁極Ｎ、Ｓの存在に伴って周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材２０が、塗布されて磁化されつつ、配置されている。

また、これらベースプレート１４、ゴム材１６、錘１８及び磁場発生部材２０が内蔵された磁気シールドキャップ３０の開放端に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が内蔵されたパッケージ２４がはめ込まれて取り付けられることで、このスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２も、磁場発生部材２０と空隙を有しつつ対向した形で、配置されている。

以上の結果から、本実施の形態では、ゴム材１６の先端側に支持された形の錘１８に、微小な加速度が加わった場合、錘１８の重量との関係で生じることになる力によって、容易にゴム材１６が弾性変形し、これに伴って錘１８及びこの錘１８の表面に配置される磁場発生部材２０が変位することになる。さらにこの際、本実施の形態では、３枚の薄板１８Ａ、１８Ｂを積層して錘１８が形成されていることから、異形状であっても必要な質量を有した錘１８を簡易に製作できることになる。

また、この磁場発生部材２０がその周囲に磁場を生じさせているが、この磁場発生部材２０と対向して配置されたスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が、これら錘１８及び磁場発生部材２０の変位に伴う磁場発生部材２０の磁束方向の変化を検出できるようになる。

以上より、本実施の形態によれば、単に、ベースプレート１４に支持されたゴム材１６、磁場発生部材２０を表面に有する錘１８及びスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２のみの簡単な構造の慣性センサ１０により、磁束方向の変化の形で微小な加速度を検出できるようになった。従って、本実施の形態では、慣性センサ１０を小型化できると共に低コストで製作できるだけでなく、小さな加速度であってもこの慣性センサ１０により検出可能となる。

一方、本実施の形態では、下から第２層及び第３層の薄板１８Ｂに形成され且つ、塗布されて磁化される磁場発生部材２０を内部に配置したスリット２８が、錘１８のスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２と対向する側に設置されている。

従って、細いスリット２８内に磁場発生部材２０が塗布されて磁場発生部材２０がこのスリット２８内に溜まるのに伴い、組み立て時において、液状の磁場発生部材２０が流れ出したり、表面張力や磁力によって盛り上がったりすることなく、乾燥後における磁場発生部材２０の形状が一定になる。この結果として、磁場発生部材２０がスリット２８内に集中して配置されることで、スリット２８の幅で存在することになる磁場発生部材２０から磁束Ｍが、スピンバルブ型ＧＭＲ素子２２に向かって集中的に安定して発生するので、慣性センサ１０として、加速度の検出特性の安定化が図れる。

また、本実施の形態では、錘１８を形成する最下層の薄板１８Ａが、他の薄板１８Ｂより突出する形の突出部１９を有していることから、ゴム材１６との間の接着しろがこの突出部１９により確保されて、ゴム材１６と錘１８との間の接着作業の安定化が図れるようになる。この結果、ゴム材１６の先端側に錘１８が確実に取り付けられるだけでなく、慣性センサ１０の製造コストの低減がより一層図れることになる。

さらに、本実施の形態では、延びる方向を変化させる変曲部１６Ａを一箇所有した片持ち梁構造にゴム材１６がなって延びる方向が二方向となることで、単純な片持ち梁では２軸方向しか変形しないのに対して、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸方向共にそれぞれこのゴム材１６が変形し易い構造になる。

この為、このゴム材１６の先端側に支持された形の錘１８に、微小な加速度が何れの方向から加わった場合でも、錘１８の重量との関係で生じることになる力によって、ゴム材１６が容易に弾性変形する。そしてこれに伴い、錘１８及びこの錘１８の表面に配置される磁場発生部材２０が図１におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸の各方向に変位することになる。

以上より、本実施の形態の慣性センサ１０であれば、この磁場発生部材２０と対向して配置された１つのスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が、これら錘１８及び磁場発生部材２０のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向への相対変位に伴う磁場発生部材２０の磁束方向の変化を検出できる結果、磁束方向の変化の形でＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸方向の内の何れの方向の微小な加速度であっても検出できるようになった。

上記のように本実施の形態の慣性センサ１０では、３枚の薄板１８Ａ、１８Ｂの内の下から第２層及び第３層の薄板１８Ｂにスリット２８がそれぞれ形成されていた。但し、本実施の形態の慣性センサ１０の第１変形例として、図７に示すように下から第２層目の薄板１８Ｂにはスリット２８を形成せずに、下から第３層目の薄板１８Ｂにのみスリット２８を形成する構造が考えられる。また、本実施の形態の慣性センサ１０の第２変形例として、図８に示すように下から第３層目の薄板１８Ｂにはスリット２８を形成せずに、下から第２層目の薄板１８Ｂにのみスリット２８を形成する構造も考えられる。

次に、本発明に係る慣性センサの第２の実施の形態を図９から図１２に示し、これらの図面に基づき本実施の形態を説明する。尚、第１の実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
本実施の形態も、図９に示すように第１の実施の形態と似た構造となっている。但し、本実施の形態では、錘１８を構成する３枚の薄板１８Ａ、１８Ｂの内の下から第２層及び第３層の薄板１８Ｂにスリット２８の替わりに凸部３８が形成されている。そして、塗布されて磁化される磁場発生部材２０をこの凸部３８に配置すると共に、錘１８のスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２と対向する側にこの凸部３８を設置した構造になっている。

従って、錘１８を作製する場合には、第１の実施の形態と同様に、図１０及び図４に示す板材３２、３４上にエッチング加工によって薄板１８Ａ、１８Ｂの外形を複数等間隔で形成するが、下から第２層及び第３層の薄板１８Ｂとなる部分が形成される板材３２には、図１０に示すように凸部３８を形成しておくことにする。

そして、図４に示す第１の実施の形態と同一の板材３４の上に、図１０に示す２枚の板材３２を丸穴３６で位置を合わせつつ積み重ねた状態で、薄板１８Ａ、１８Ｂとなる部分の相互間を熱溶着等により接合してから、この部分を板材３２、３４から切り離すことで、第１の実施の形態と同様に図１１に示す３枚の薄板１８Ａ、１８Ｂが一体化された形の錘１８が完成される。

この後において、図１２に示すように磁性体を含んだバインダをこの錘１８の凸部３８上に塗布し、乾燥する前にマグネット４０をこの磁場発生部材２０となる磁性体を含んだバインダに近づけるようにする。この結果、錘１８の表面の一部となる凸部３８上に、磁化して配向された状態の磁場発生部材２０が配置されることになる。

従って、本実施の形態に係る慣性センサ１０でも、第１の実施の形態とほぼ同様の構成を有しているので、第１の実施の形態と同様に作用する。但し、本実施の形態では、錘１８のスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２と対向する側に設置された凸部３８に磁場発生部材２０が配置された構造とされているものの、本実施の形態でも、磁場発生部材２０からスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２に向かって磁束Ｍが、集中的に安定して発生するので、慣性センサ１０として、加速度の検出特性の安定化が図れる。

次に、本発明に係る慣性センサの第３の実施の形態を図１３に示し、この図面に基づき本実施の形態を説明する。尚、第１の実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
本実施の形態も、図１３に示すように第１の実施の形態と似た構造となっている。但し、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の材質及び形状であるものの、錘１８が一体的に形成されることで、必要な大きさの質量を有している。

そして、この一体的に形成された錘１８の表面となる図１３における下側には、窪みとなる凹部４２が形成されていて、この凹部４２に磁場発生部材２０が配置された構造とされている。さらに、第１の実施の形態と同様に、この磁場発生部材２０と対向してスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が配置された構造ともなっている。

つまり、本実施の形態でも、ゴム材１６の先端側に支持された状態の錘１８に、微小な加速度が加わった場合、第１の実施の形態と同様に錘１８の重量との関係で生じることになる力によって、容易にゴム材１６が弾性変形し、これに伴って錘１８及び磁場発生部材２０が変位することになる。そして、この磁場発生部材２０がその周囲に磁場を生じさせるのに伴い、この磁場発生部材２０と対向して配置されたスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が、これら錘１８及び磁場発生部材２０の変位に伴う磁場発生部材２０の磁束方向の変化を検出できるようになる。

以上より、本実施の形態によれば、単に、ベースプレート１４に支持されたゴム材１６、磁場発生部材２０を有した錘１８及びスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２のみの簡単な構造の慣性センサ１０により、第１の実施の形態と同様に磁束方向の変化の形で微小な加速度を検出できるようになった。従って、本実施の形態では、慣性センサ１０を小型化できると共に低コストで製作できるだけでなく、小さな加速度であってもこの慣性センサ１０により検出可能となる。

この一方、本実施の形態では、錘１８の表面に形成された凹部４２に磁場発生部材２０が集中して配置されることから、磁場発生部材２０からスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２に向かって磁束Ｍが、集中的に安定して発生するので、慣性センサ１０として、加速度の検出特性の安定化が図れるようにもなる。

次に、本発明に係る慣性センサの第４の実施の形態を図１４に示し、この図面に基づき本実施の形態を説明する。尚、第１の実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
本実施の形態も、図１４に示すように第１の実施の形態と似た構造となっている。但し、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の材質及び形状であるものの、錘１８が一体的に形成されることで、必要な大きさの質量を有している。

そして、この一体的に形成された錘１８の表面となる図１４における下側には、突出部分となる凸部４４が形成されていて、この凸部４４に磁場発生部材２０が配置された構造とされている。さらに、第１の実施の形態と同様に、この磁場発生部材２０と対向してスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が配置された構造ともなっている。

つまり、本実施の形態でも第３の実施の形態と同様に作用して、慣性センサ１０を小型化できると共に低コストで製作できるだけでなく、小さな加速度であってもこの慣性センサ１０により検出可能となる。

さらに、本実施の形態でも、錘１８の表面に形成された凸部４４に磁場発生部材２０が集中して配置されることから、磁場発生部材２０からスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２に向かって磁束Ｍが、集中的に安定して発生するので、慣性センサ１０として、加速度の検出特性の安定化が図れるようにもなる。

尚、上記第１、第２の実施の形態では、薄板を３枚積層した構造としたが、必要な大きさの質量を錘が有していれば、薄板は３枚以外の複数枚であっても良く、また、複数枚の薄板の内の何れかの薄板にスリットを形成すると共に、他の何れかの薄板に凸部を形成して、これらスリット及び凸部に磁場発生部材を配置する構造としても良い。

他方、上記実施の形態では、弾性部材をシリコンゴム製のゴム材１６としたが、耐熱熱可塑性樹脂等の熱可塑性エラストマとしても良い。具体的にはシェアーＡ硬度の２０°以下のエチレン系エラストマーやシリコン樹脂等を採用することが考えられる。また、上記実施の形態において、ゴム材１６の変曲部１６Ａの部分が屈曲した形とされているが、変曲部の部分を円弧状の形に形成しても良い。

本発明の第１の実施の形態に係る慣性センサを示す図であって、（Ａ）は正面から見た断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ矢視線断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る慣性センサを示す分解図である。 本発明の第１の実施の形態に係る慣性センサに適用される下から第２層及び第３層の薄板が形成される板材を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る慣性センサに適用される最下層の薄板が形成される板材を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る慣性センサに適用される錘を示す図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は正面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る慣性センサに適用される錘を示す図であって、錘のスリット内に塗布された磁性体にマグネットを近づけた状態を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る慣性センサに適用される錘の第１変形例を示す正面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る慣性センサに適用される錘の第２変形例を示す正面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る慣性センサを示す正面から見た断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る慣性センサに適用される下から第２層及び第３層の薄板が形成される板材を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る慣性センサに適用される錘を示す図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は正面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る慣性センサに適用される錘を示す図であって、錘の凸部に塗布された磁性体にマグネットを近づけた状態を示す平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る慣性センサを示す正面から見た断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る慣性センサを示す正面から見た断面図である。

符号の説明

１０ 慣性センサ
１４ ベースプレート
１６ ゴム材（弾性部材）
１８ 錘
１８Ａ 薄板
１８Ｂ 薄板
１９ 突出部
２０ 磁場発生部材
２２ スピンバルブ型ＧＭＲ素子（磁気感応素子）
２８ スリット
３８ 凸部
４２ 凹部
４４ 凸部

Claims (6)

1. 基端側が支持部材に連結された片持ち梁構造とされる弾性部材と、
   複数枚の薄板が積層されて必要な大きさの質量を有し且つ、前記弾性部材の先端側に取り付けられる錘と、
   前記錘の少なくとも一部分に配置され且つ周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材と、
   前記磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子と、
   を有したことを特徴とする慣性センサ。
2. 複数枚の薄板の内の少なくとも何れかの薄板にスリットを形成すると共に、前記錘の前記磁気感応素子と対向する側に前記スリットを設置し、磁化される前記磁場発生部材が前記スリット内に配置されることを特徴とする請求項１記載の慣性センサ。
3. 複数枚の薄板の内の少なくとも何れかの薄板に凸部を形成すると共に、前記錘の前記磁気感応素子と対向する側に前記凸部を設置し、磁化される前記磁場発生部材が前記凸部に配置されることを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の慣性センサ。
4. 前記錘を形成する複数枚の薄板の内の少なくとも１枚の薄板が、他の薄板より突出する形の突出部を有し、前記突出部に前記弾性部材の先端側が接着されて前記弾性部材の先端側に前記錘が取り付けられることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の慣性センサ。
5. 積層される複数枚の薄板がエッチング加工によりそれぞれ作製され、相互間が接合されて複数の薄板が一体化されて前記錘とされることを特徴とする請求項１項から請求項４の何れかに記載の慣性センサ。
6. 基端側が支持部材に連結された片持ち梁構造とされる弾性部材と、
   凹部或いは凸部が表面に形成されつつ一体的に形成されて必要な大きさの質量を有し且つ、前記弾性部材の先端側に取り付けられる錘と、
   前記錘の凹部或いは凸部に配置され且つ周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材と、
   前記磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子と、
   を有したことを特徴とする慣性センサ。
   
   

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