JP6169947B2 - Vibration sensor - Google Patents

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

本発明は、振動センサに関する。   The present invention relates to a vibration sensor.

近年、転動可能な導電性球状電極と固定電極との電気的接触を利用して、傾斜や振動状態を検知するセンサ、通称ボールセンサが知られている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art In recent years, a sensor that detects an inclination or a vibration state using an electrical contact between a rollable conductive spherical electrode and a fixed electrode, and a so-called ball sensor are known (for example, see Patent Document 1).

特開2009−238715号公報JP 2009-238715 A

上記特許文献1のボールセンサは、複数のセラミック層を積層したセラミック構造であって、セラミック構造の一部に、セラミック構造の一部を貫通する固定電極が埋まっている。固定電極は、セラミック構造の一部に孔を設けて、その孔に一部が埋まっている。固定電極は、導電性球状電極との接触に耐えられるほどの剛性が必要である。そのため、固定電極は、所定の厚み・大きさが必要となる。しかしながら、固定電極は金属材料からなり、周囲の材料との熱膨張係数の違いにより、ボールセンサが破壊される虞がある。   The ball sensor disclosed in Patent Document 1 has a ceramic structure in which a plurality of ceramic layers are stacked, and a fixed electrode penetrating a part of the ceramic structure is embedded in a part of the ceramic structure. The fixed electrode has a hole in a part of the ceramic structure, and a part of the hole is buried in the hole. The fixed electrode needs to be rigid enough to withstand contact with the conductive spherical electrode. Therefore, the fixed electrode needs to have a predetermined thickness and size. However, the fixed electrode is made of a metal material, and the ball sensor may be destroyed due to a difference in thermal expansion coefficient from the surrounding material.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、破壊されにくい振動センサを提供することが目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a vibration sensor that is not easily destroyed.

本発明の一実施形態に係る振動センサは、上面に凹部を有する基板と、前記凹部内に設けられた導電部材と、前記基板上に設けられ、前記導電部材の周囲を囲んだ枠状導電部材と、前記基板上に設けられ、前記枠状導電部材で囲まれる領域に前記導電部材と接触した球状導電部材と、前記基板上に設けられ、前記枠状部材を取り囲む枠体と、前記枠体上に設けられ、前記球状導電部材を覆う蓋体とを備えている。前記導電板は、前記凹部の内壁面と間を空けて設けられている。 A vibration sensor according to an embodiment of the present invention includes a substrate having a concave portion on an upper surface, a conductive member provided in the concave portion, and a frame-shaped conductive member provided on the substrate and surrounding the conductive member. A spherical conductive member provided on the substrate and in contact with the conductive member in a region surrounded by the frame-shaped conductive member, a frame provided on the substrate and surrounding the frame-shaped member, and the frame And a lid that covers the spherical conductive member. The conductive plate is provided to be spaced from the inner wall surface of the recess.

本発明によれば、破壊されにくい振動センサを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vibration sensor which is hard to be destroyed can be provided.

本実施形態に係る振動センサの概観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the vibration sensor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る振動センサから蓋体を外した状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which removed the cover body from the vibration sensor which concerns on this embodiment. 図1のX−Xに沿った振動センサの断面を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cross section of the vibration sensor along XX of FIG. 図3で示した振動センサの断面図である。It is sectional drawing of the vibration sensor shown in FIG. 図4のA矢視図である。It is A arrow directional view of FIG. 図4のB矢視図である。It is a B arrow view of FIG. 本実施形態に係る振動センサの下面を示す下面図である。It is a bottom view which shows the lower surface of the vibration sensor which concerns on this embodiment.

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる振動センサの実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものとする。   Embodiments of a vibration sensor according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention shall not be limited to the following embodiment.

<振動センサの概略構成>
図1は、本実施形態に係る振動センサの概観斜視図であって、蓋体を取り付けた状態を示している。図2は、本実施形態に係る振動センサの外観斜視図であって、蓋体を取り外して内部が見える状態を示している。なお、図2の一点鎖線は、枠体あるいは基板内の配線導体を示している。図3は、図1のX−Xに沿った振動センサの断面を示す外観斜視図である。図4は、図1のX−Xに沿った振動センサの断面図である。図5は、図4のA矢視図であって、振動センサの蓋体を外した状態を示している。図6は、図4のB矢視図であって、基板の上面を示している。なお、図6の一点鎖線は、枠状導電部材が載置される箇所を示している。図7は、本実施形態に係る振動センサの下面を示す下面図である。
<Schematic configuration of vibration sensor>
FIG. 1 is a schematic perspective view of the vibration sensor according to the present embodiment, showing a state in which a lid is attached. FIG. 2 is an external perspective view of the vibration sensor according to the present embodiment, and shows a state where the inside can be seen by removing the lid. In addition, the dashed-dotted line of FIG. 2 has shown the wiring conductor in a frame or a board | substrate. FIG. 3 is an external perspective view showing a cross section of the vibration sensor along the line XX in FIG. 1. FIG. 4 is a cross-sectional view of the vibration sensor along the line XX in FIG. FIG. 5 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 4 and shows a state where the lid of the vibration sensor is removed. FIG. 6 is a view taken in the direction of arrow B in FIG. 4 and shows the upper surface of the substrate. In addition, the dashed-dotted line of FIG. 6 has shown the location where a frame-shaped electrically-conductive member is mounted. FIG. 7 is a bottom view showing the bottom surface of the vibration sensor according to the present embodiment.

振動センサは、家電製品、電子機器等に組み込んで、それらの製品の傾斜や振動を検出するためのものである。家電製品や電子機器の例としては、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン等である。振動センサは、振動センサの導通状態の変化に応じて、各種家電製品や電子機器の動作を変化させることができる。   A vibration sensor is incorporated in home appliances, electronic devices, and the like to detect inclination and vibration of those products. Examples of home appliances and electronic devices are digital cameras, mobile phones, smartphones, and the like. The vibration sensor can change the operation of various home appliances and electronic devices in accordance with a change in the conduction state of the vibration sensor.

本実施形態に係る振動センサ1は、上面に凹部Pを有する基板2と、凹部P内に設けられた導電板3と、基板2上に設けられ、導電板3の周囲を囲んだ枠状導電部材4と、基板2上に設けられ、枠状導電部材4で囲まれる領域に導電板3と接触した球状導電部材5と、基板2上に設けられ、枠状導電部材4を取り囲む枠体6と、枠体6上に設けられ、球状導電部材5を覆う蓋体7とを備えている。   The vibration sensor 1 according to the present embodiment includes a substrate 2 having a concave portion P on the upper surface, a conductive plate 3 provided in the concave portion P, and a frame-like conductive material provided on the substrate 2 and surrounding the conductive plate 3. A member 4, a spherical conductive member 5 provided on the substrate 2 and in contact with the conductive plate 3 in a region surrounded by the frame-shaped conductive member 4, and a frame 6 provided on the substrate 2 and surrounding the frame-shaped conductive member 4. And a lid body 7 provided on the frame body 6 and covering the spherical conductive member 5.

基板2は、絶縁性の基板であって、例えば、アルミナ、ムライトまたは窒化アルミ等のセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料等から成る。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から成る。なお、基板2は、平面視して矩形状の外形であって、一辺の長さが1mm以上10mm以下に設定されている。基板2の厚みは、0.3mm以上3mm以下に設定されている。また、基板2の熱伝導率は、14W/m・K以上200W/m・K以下に設定されている。基板2の熱膨張係数は、4ppm/K以上8ppm/K以下に設定されている。   The substrate 2 is an insulating substrate and is made of, for example, a ceramic material such as alumina, mullite, or aluminum nitride, or a glass ceramic material. Or it consists of a composite material which mixed several materials among these materials. In addition, the board | substrate 2 is a rectangular external shape in planar view, Comprising: The length of one side is set to 1 mm or more and 10 mm or less. The thickness of the substrate 2 is set to 0.3 mm or more and 3 mm or less. The thermal conductivity of the substrate 2 is set to 14 W / m · K or more and 200 W / m · K or less. The thermal expansion coefficient of the substrate 2 is set to 4 ppm / K or more and 8 ppm / K or less.

また、基板2の上面に形成された凹部Pは、導電板3を収める大きさである。凹部Pは、基板2の上面の中央部分に設けられる。凹部Pは、平面視して円形状であって、直径が0.5mm以上8mm以下に設定されている。凹部Pは、上下方向の深さが、0.5mm以上5mm以下に設定されている。   Further, the recess P formed on the upper surface of the substrate 2 has a size for accommodating the conductive plate 3. The recess P is provided in the central portion of the upper surface of the substrate 2. The concave portion P has a circular shape in plan view, and has a diameter of 0.5 mm or more and 8 mm or less. The depth of the concave portion P is set to 0.5 mm or more and 5 mm or less.

導電板3は、凹部Pに収められる。導電板3は、球状導電部材5と電気的に接続される。導電板3は、導電性の円板であって、例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料、あるいはそれらの合金、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料、あるいはそれらの材料の複合層からなる。なお、導電板3の熱膨張係数は、3ppm/K以上28ppm/K以下に設定されている。導電板3は、直径が0.2mm以上3mm以下であって、上下方向の厚みが0.1mm以上2mm以下に設定されている。なお、導電板3は、凹部Pの底面にろう材を介して接続される。   The conductive plate 3 is received in the recess P. The conductive plate 3 is electrically connected to the spherical conductive member 5. The conductive plate 3 is a conductive disc, for example, a metal material such as tungsten, molybdenum, nickel, copper, silver, gold or aluminum, or an alloy thereof, or a mixture of a plurality of these materials. Composite material or a composite layer of these materials. The thermal expansion coefficient of the conductive plate 3 is set to 3 ppm / K or more and 28 ppm / K or less. The conductive plate 3 has a diameter of 0.2 mm or more and 3 mm or less and a vertical thickness of 0.1 mm or more and 2 mm or less. The conductive plate 3 is connected to the bottom surface of the recess P via a brazing material.

導電板3は、所定の厚みを持った円板にすることで、球状導電部材5または凹部P空間内の熱を効率よく吸収して、熱を外部に放熱しやすくすることができる。凹部P空間内は、振動センサ1が作動すると熱がこもりやすい。そこで、導電板3を設けることで、凹部P空間内の熱を外部に放散しやすくすることができる。導電板3は、球状導電部材5からの熱を吸収しやすいように、基板2の厚みの半分以上の大きさであって、球状導電部材5の直径の半分以上の大きさの直径に設定されている。   By making the conductive plate 3 into a disc having a predetermined thickness, it is possible to efficiently absorb the heat in the spherical conductive member 5 or the recess P space and to easily dissipate the heat to the outside. In the recess P space, heat is likely to be trapped when the vibration sensor 1 operates. Therefore, by providing the conductive plate 3, it is possible to easily dissipate the heat in the recess P space to the outside. The conductive plate 3 is set to have a diameter that is more than half the thickness of the substrate 2 and more than half the diameter of the spherical conductive member 5 so as to easily absorb heat from the spherical conductive member 5. ing.

導電板3は、凹部Pに収めた状態で、導電板3の側面と凹部Pの内壁面との間に隙間s
p1が設けられる。隙間sp1は、導電板3が熱膨張を起こしても、凹部Pの内壁面に導電板3の側面が当接しないように設定されている。仮に、導電板3が凹部Pに隙間なく嵌った状態に設定されている場合は、導電板3が熱膨張を起こして、凹部Pの内壁面に対して導電板3から熱応力が加わり、基板2が破壊される虞がある。そこで、導電板3の側面と凹部Pの内壁面との間に隙間sp1を設けることで、凹部Pの内壁面に対する導電板3からの熱応力をなくすことができる。
In a state where the conductive plate 3 is housed in the recess P, a gap s is formed between the side surface of the conductive plate 3 and the inner wall surface of the recess P.
p1 is provided. The gap sp1 is set so that the side surface of the conductive plate 3 does not contact the inner wall surface of the recess P even if the conductive plate 3 undergoes thermal expansion. If the conductive plate 3 is set in a state in which the conductive plate 3 is fitted in the recess P without a gap, the conductive plate 3 undergoes thermal expansion, and thermal stress is applied from the conductive plate 3 to the inner wall surface of the recess P. 2 may be destroyed. Therefore, by providing the gap sp1 between the side surface of the conductive plate 3 and the inner wall surface of the recess P, the thermal stress from the conductive plate 3 on the inner wall surface of the recess P can be eliminated.

また、凹部Pの底面には、基板2の下面にまで達する貫通導体8が設けられている。貫通導体8は、導電板3と電気的に接続される。貫通導体8は、凹部Pの中心位置に設けられる。貫通導体8は、導電板3からの熱が伝わり、貫通導体8の下方に向かって、凹部P内の熱を外部に伝えることができる。貫通導体8は、円柱状のビア導体である。貫通導体8は、例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料、あるいはそれらの合金、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料、あるいはそれらの材料の複合層からなる。なお、貫通導体8は、直径が0.1mm以上1mm以下に設定されている。また、貫通導体8は、上下方向の長さが、0.2mm以上2mm以下に設定されている。   Further, a through conductor 8 reaching the lower surface of the substrate 2 is provided on the bottom surface of the recess P. The through conductor 8 is electrically connected to the conductive plate 3. The through conductor 8 is provided at the center position of the recess P. The through conductor 8 can transmit heat from the conductive plate 3 and can transmit heat in the concave portion P toward the outside of the through conductor 8. The through conductor 8 is a cylindrical via conductor. The through conductor 8 is, for example, a metal material such as tungsten, molybdenum, nickel, copper, silver, gold or aluminum, or an alloy thereof, or a composite material obtained by mixing a plurality of these materials, or a material thereof. It consists of a composite layer. The through conductor 8 has a diameter set to 0.1 mm or more and 1 mm or less. The through conductor 8 has a vertical length set to 0.2 mm or more and 2 mm or less.

基板2の上面には、枠状導電部材4と電気的に接続される、メタライズ層9が形成されている。メタライズ層9は、凹部Pの周囲を除いて形成されている。メタライズ層9は、凹部Pの内壁面には形成されない。また、メタライズ層9は、一部に絶縁箇所が設けられており、絶縁箇所内には蓋体7と電気的に接続されるメタライズ部10が設けられている。   A metallized layer 9 that is electrically connected to the frame-like conductive member 4 is formed on the upper surface of the substrate 2. The metallized layer 9 is formed except for the periphery of the recess P. The metallized layer 9 is not formed on the inner wall surface of the recess P. The metallized layer 9 is partially provided with an insulating portion, and a metallized portion 10 that is electrically connected to the lid 7 is provided in the insulating portion.

メタライズ層9は、導電板3およびメタライズ部10とは電気的に絶縁している。メタライズ層9は、例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料、あるいはそれらの合金、複数の材料を混合した複合系材料、あるいはそれらの材料の複合層からなる。   The metallized layer 9 is electrically insulated from the conductive plate 3 and the metallized portion 10. The metallized layer 9 is made of, for example, a metal material such as tungsten, molybdenum, nickel, copper, silver, gold, or aluminum, an alloy thereof, a composite material in which a plurality of materials are mixed, or a composite layer of these materials.

枠状導電部材4は、図6に示すように、メタライズ層9上に設けられる。枠状導電部材4の下面は、ろう材を介してメタライズ層9に接続される。枠状導電部材4は、円筒状に形成されている。枠状導電部材4は、図6に示すように、平面視して、導電板3の中心と枠状導電部材4で囲まれた領域の中心とが一致するように設けられている。なお、枠状導電部材4は、例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料、あるいはそれらの合金、複数の材料を混合した複合系材料からなる。なお、枠状導電部材4の熱膨張係数は、3ppm/K以上28ppm/K以下に設定されている。   The frame-like conductive member 4 is provided on the metallized layer 9 as shown in FIG. The lower surface of the frame-like conductive member 4 is connected to the metallized layer 9 through a brazing material. The frame-shaped conductive member 4 is formed in a cylindrical shape. As shown in FIG. 6, the frame-shaped conductive member 4 is provided so that the center of the conductive plate 3 coincides with the center of the region surrounded by the frame-shaped conductive member 4 in plan view. The frame-like conductive member 4 is made of, for example, a metal material such as tungsten, molybdenum, nickel, copper, silver, gold, or aluminum, an alloy thereof, or a composite material in which a plurality of materials are mixed. The thermal expansion coefficient of the frame-shaped conductive member 4 is set to 3 ppm / K or more and 28 ppm / K or less.

枠状導電部材4は、凹部P内に収まる大きさであって、外形が0.45mm以上7.5mm以下であり、内径が0.3mm以上6mm以下に設定されている。また、枠状導電部材4は、上下方向の長さが0.4mm以上4mm以下に設定されている。枠状導電部材4の内側には、球状導電部材5が収まる。球状導電部材5は、図5に示すように、球状導電部材5の中心を枠状導電部材4で囲まれる領域の中心と一致させて配置させた場合、枠状導電部材4の内壁面と球状導電部材5の表面との間には絶縁空間sp2が設けられる。絶縁空間sp2は、球状導電部材5が導電板3上を移動することで変化する。絶縁空間sp2は、基板2の上面に沿った平面方向において、枠状導電部材4の内面と球状導電部材5の表面との間の最大距離が、0.05mm以上2mm以下に設定されている。そして、振動センサ1が電子機器内で電子機器が傾いたりすると、球状導電部材5が枠状導電部材4の内側で移動して、枠状導電部材4の内側に当接したりする。その結果、電子機器が傾いたことを電子機器が検知することができる。   The frame-shaped conductive member 4 has a size that can be accommodated in the recess P, and has an outer shape of 0.45 mm to 7.5 mm and an inner diameter of 0.3 mm to 6 mm. Further, the frame-like conductive member 4 is set to have a vertical length of 0.4 mm or more and 4 mm or less. A spherical conductive member 5 is accommodated inside the frame-shaped conductive member 4. As shown in FIG. 5, when the spherical conductive member 5 is arranged so that the center of the spherical conductive member 5 coincides with the center of the region surrounded by the frame-shaped conductive member 4, the spherical conductive member 5 is spherical with the inner wall surface of the frame-shaped conductive member 4. An insulating space sp <b> 2 is provided between the surface of the conductive member 5. The insulating space sp <b> 2 changes as the spherical conductive member 5 moves on the conductive plate 3. In the insulating space sp <b> 2, the maximum distance between the inner surface of the frame-shaped conductive member 4 and the surface of the spherical conductive member 5 in the planar direction along the upper surface of the substrate 2 is set to 0.05 mm or more and 2 mm or less. When the vibration sensor 1 tilts inside the electronic device, the spherical conductive member 5 moves inside the frame-shaped conductive member 4 and contacts the inside of the frame-shaped conductive member 4. As a result, the electronic device can detect that the electronic device is tilted.

球状導電部材5は、基板2上であって枠状導電部材4で囲まれる領域に導電板3と接触して設けられている。球状導電部材5は、振動センサ1を傾けると、導電板3上を転がることができる。そして、球状導電部材5は、枠状導電部材4で囲まれた領域内を自由に移動することができる。球状導電部材5は、例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料、あるいはそれらの合金、複数の材料を混合した複合系材料からなる。なお、球状導電部材5は、枠状導電部材4で囲まれる領域に収まる大きさであって、直径が0.2mm以上5mm以下に設定されている。   The spherical conductive member 5 is provided in contact with the conductive plate 3 in a region on the substrate 2 and surrounded by the frame-shaped conductive member 4. The spherical conductive member 5 can roll on the conductive plate 3 when the vibration sensor 1 is tilted. The spherical conductive member 5 can freely move in the region surrounded by the frame-shaped conductive member 4. The spherical conductive member 5 is made of, for example, a metal material such as tungsten, molybdenum, nickel, copper, silver, gold, or aluminum, an alloy thereof, or a composite material in which a plurality of materials are mixed. The spherical conductive member 5 has a size that fits in a region surrounded by the frame-shaped conductive member 4 and has a diameter of 0.2 mm or more and 5 mm or less.

枠体6は、基板2上に設けられ、枠状導電部材4を取り囲むように設けられている。枠体6は、基板2の縁に沿って設けられている。枠体6は、枠状導電部材4および球状導電部材5を封止するものである。枠体6は、絶縁性の材料からなり、例えば、アルミナ、ムライトまたは窒化アルミ等のセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料等から成る。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から成る。なお、枠体6は、平面視して外縁が矩形状であって、外縁の一辺の長さが1mm以上10mm以下に設定されている。枠体6の上下方向の厚みは、0.6mm以上6mm以下に設定されている。また、枠体6の熱伝導率は、14W/m・K以上200W/m・K以下に設定されている。   The frame body 6 is provided on the substrate 2 and is provided so as to surround the frame-like conductive member 4. The frame body 6 is provided along the edge of the substrate 2. The frame body 6 seals the frame-like conductive member 4 and the spherical conductive member 5. The frame 6 is made of an insulating material, for example, a ceramic material such as alumina, mullite or aluminum nitride, or a glass ceramic material. Or it consists of a composite material which mixed several materials among these materials. The frame 6 has a rectangular outer edge in plan view, and the length of one side of the outer edge is set to 1 mm or more and 10 mm or less. The thickness of the frame 6 in the vertical direction is set to 0.6 mm or more and 6 mm or less. The thermal conductivity of the frame 6 is set to 14 W / m · K or more and 200 W / m · K or less.

枠体6の上面は、図2または図5に示すように、蓋体7と電気的に接続される、配線導体としての枠内貫通導体11が設けられている。枠内貫通導体11は、枠体6内を通って、基板2の下面にまで達している。枠内貫通導体11は、導電材料からなり、例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料、あるいはそれらの合金、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料、あるいはそれらの材料の複合層からなる。枠体6の熱膨張係数は、4ppm/K以上8ppm/K以下に設定されている。   As shown in FIG. 2 or FIG. 5, an in-frame through conductor 11 as a wiring conductor that is electrically connected to the lid body 7 is provided on the upper surface of the frame body 6. The in-frame through conductor 11 passes through the inside of the frame 6 and reaches the lower surface of the substrate 2. The through-frame conductor 11 is made of a conductive material, for example, a metal material such as tungsten, molybdenum, nickel, copper, silver, gold or aluminum, or an alloy thereof, or a composite in which a plurality of these materials are mixed. It consists of a system material or a composite layer of these materials. The thermal expansion coefficient of the frame 6 is set to 4 ppm / K or more and 8 ppm / K or less.

基板2には、図2または図6に示すように、メタライズ層9と電気的に接続された、基板貫通導体12が設けられている。基板貫通導体12は、基板2の上面から基板2の下面にかけて形成されている。基板貫通導体12は、枠状導電部材4と電気的に接続されている。基板貫通導体12は、導電材料からなり、例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料、あるいはそれらの合金、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料、あるいはそれらの材料の複合層からなる。   As shown in FIG. 2 or 6, the substrate 2 is provided with a substrate through conductor 12 that is electrically connected to the metallized layer 9. The substrate through conductor 12 is formed from the upper surface of the substrate 2 to the lower surface of the substrate 2. The substrate through conductor 12 is electrically connected to the frame-like conductive member 4. The through-substrate conductor 12 is made of a conductive material, for example, a metal material such as tungsten, molybdenum, nickel, copper, silver, gold, or aluminum, or an alloy thereof, or a composite system in which a plurality of these materials are mixed. It consists of materials or composite layers of those materials.

基板2の下面は、図7に示すように、四隅のうちの対角に一対の下面メタライズ層13が設けられている。一対の下面メタライズ層13は、矩形状に形成されている。そして、一対の下面メタライズ層13の一方13aが、下面の中心位置まで張り出している。また、一対の下面メタライズ層13の他方13bが、一方13aと間を空けて設けられている。一方13aは、貫通導体8と枠内貫通導体11の両方と電気的に接続されている。他方13bは、基板貫通導体12と電気的に接続されている。なお、下面メタライズ層13は、導電材料からなり、例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料、あるいはそれらの合金、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料からなる。   As shown in FIG. 7, the lower surface of the substrate 2 is provided with a pair of lower surface metallization layers 13 at diagonals among the four corners. The pair of lower surface metallization layers 13 are formed in a rectangular shape. And one side 13a of a pair of lower surface metallization layer 13 has projected to the center position of the lower surface. Further, the other 13b of the pair of lower surface metallized layers 13 is provided with a space between the other 13a. On the other hand, 13 a is electrically connected to both the through conductor 8 and the in-frame through conductor 11. The other 13b is electrically connected to the substrate through conductor 12. The lower metallization layer 13 is made of a conductive material, for example, a metal material such as tungsten, molybdenum, nickel, copper, silver, gold, or aluminum, or an alloy thereof, or a mixture of a plurality of these materials. Made of composite material.

蓋体7は、枠体6上に、枠状導電部材4および球状導電部材5を覆うように設けられている。蓋体7は、基板2と枠体6とで囲まれる空間を封止する機能を備えている。蓋体7は、例えばろう材を介して枠体6上にろう付けされる。なお、蓋体7は、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケル、銅、銀、金またはアルミニウム等の金属材料、あるいはそれらの合金、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料からなる。   The lid body 7 is provided on the frame body 6 so as to cover the frame-like conductive member 4 and the spherical conductive member 5. The lid body 7 has a function of sealing a space surrounded by the substrate 2 and the frame body 6. The lid body 7 is brazed onto the frame body 6 via a brazing material, for example. Note that the lid 7 is, for example, a metal material such as copper, iron, tungsten, molybdenum, nickel, copper, silver, gold, or aluminum, or an alloy thereof, or a composite system in which a plurality of these materials are mixed. Made of material.

蓋体7は、配線導体としての枠内貫通導体11の上面と電気的に接続されている。そして、蓋体7は、枠体6および基板2内を通って、下面メタライズ層13と電気的に接続されている。そして、蓋体7は、貫通導体8を介して電気的に接続された導電板3と同電位となる。   The lid 7 is electrically connected to the upper surface of the in-frame through conductor 11 as a wiring conductor. The lid 7 passes through the frame 6 and the substrate 2 and is electrically connected to the lower surface metallized layer 13. The lid 7 has the same potential as that of the conductive plate 3 electrically connected through the through conductor 8.

本実施形態に係る振動センサ1は、枠状導電部材4を基板2や枠体6内に埋めることがなく、枠状導電部材4とその周囲の熱膨張係数の違いによって、枠状導電部材4が熱膨張を起こしても、基板2や枠体6内の一部に球状導電部材5を埋めた構造と比較して、基板2や枠体6に加わる熱応力を低減することができ、振動センサ1が破壊される虞を小さくすることができる。   The vibration sensor 1 according to the present embodiment does not embed the frame-shaped conductive member 4 in the substrate 2 or the frame body 6, and the frame-shaped conductive member 4 varies depending on the difference in thermal expansion coefficient between the frame-shaped conductive member 4 and its surroundings. Even if thermal expansion occurs, the thermal stress applied to the substrate 2 and the frame body 6 can be reduced as compared with the structure in which the spherical conductive member 5 is buried in a part of the substrate 2 and the frame body 6. The possibility that the sensor 1 is destroyed can be reduced.

本実施形態に係る振動センサ1は、セラミック材料からなる基板2および枠体6内に、金属材料からなる枠状導電部材4を配置して、球状導電部材5と接触する枠状導電部材4を基板2や枠体6内に埋まった構造としない。しかも、球状導電部材5の周囲を取り囲むように円筒状の枠状導電部材4としたことで、振動センサ1を機器内に向きをどう配置しても、傾いた角度を正確に検出することができ、センシングの誤差を低減することができる。   In the vibration sensor 1 according to the present embodiment, a frame-shaped conductive member 4 made of a metal material is disposed in a substrate 2 and a frame body 6 made of a ceramic material, and the frame-shaped conductive member 4 in contact with the spherical conductive member 5 is disposed. The structure is not embedded in the substrate 2 or the frame 6. Moreover, since the cylindrical frame-shaped conductive member 4 is formed so as to surround the spherical conductive member 5, the tilted angle can be accurately detected regardless of the orientation of the vibration sensor 1 in the device. And sensing errors can be reduced.

なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。以下、本実施形態の変形例について説明する。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned form, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. Hereinafter, modifications of the present embodiment will be described.

<振動センサの製造方法>
ここで、図1に示す振動センサ1の製造方法について説明する。
<Manufacturing method of vibration sensor>
Here, a manufacturing method of the vibration sensor 1 shown in FIG. 1 will be described.

先ず、基板2を準備する。基板2が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に、有機バインダー、可塑剤、および溶剤等を添加混合して得た混合物よりグリーンシートを成型する。   First, the substrate 2 is prepared. When the substrate 2 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, from a mixture obtained by adding and mixing an organic binder, a plasticizer, a solvent, and the like to raw powders such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide and calcium oxide Mold green sheets.

また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。   Moreover, a high melting point metal powder such as tungsten or molybdenum is prepared, and an organic binder, a plasticizer, a solvent, or the like is added to and mixed with the powder to obtain a metal paste.

そして、グリーンシートの状態の基板2の上面に対して、例えばスクリーン印刷法を用いて、金属ペーストを塗ってメタライズ層9およびメタライズ部10を形成する。また、同様にして、基板2の下面に対して、下面メタライズ層13を形成する。   Then, a metal paste is applied to the upper surface of the substrate 2 in the green sheet state by using, for example, a screen printing method to form the metallized layer 9 and the metallized portion 10. Similarly, the lower metallization layer 13 is formed on the lower surface of the substrate 2.

また、グリーンシートの状態の基板2にパンチ等の打ち抜き加工を施して、金属ペーストを充填して、枠内貫通導体11および基板貫通導体12を形成する。そして、複数のグリーンシートを積層して未焼成の基板2を得ることができる。なお、枠体6を基板2と同様の方法で準備することができる。   Further, the substrate 2 in the green sheet state is punched or the like and filled with a metal paste to form the in-frame through conductor 11 and the substrate through conductor 12. A plurality of green sheets can be laminated to obtain an unfired substrate 2. The frame body 6 can be prepared by the same method as the substrate 2.

次に、導電板3、枠状導電部材4、球状導電部材5および蓋体7を準備する。これらは、溶融した金属材料を型枠に鋳込んで固化させたインゴットに対して、金属研磨等の金属加工法を用いることで、所定形状に作製することができる。   Next, the conductive plate 3, the frame-shaped conductive member 4, the spherical conductive member 5 and the lid 7 are prepared. These can be produced in a predetermined shape by using a metal processing method such as metal polishing on an ingot obtained by casting and solidifying a molten metal material into a mold.

次に、準備した焼結前の基板2および枠体6を接続させた状態で、約1600度の温度で焼成する。そして、基板2および枠体6を一体焼結する。そして、基板2の凹部Pに導電板3をろう付けで接続する。また、基板2上に枠状導電部材4をろう付けで接続する。
さらに、枠状導電部材4で囲まれた領域に球状導電部材5を配置した状態で、枠体6上に蓋体7をろう付けする。このよにして、振動センサ1を作製することができる。
Next, firing is performed at a temperature of about 1600 degrees with the prepared unsintered substrate 2 and the frame 6 connected. Then, the substrate 2 and the frame 6 are integrally sintered. Then, the conductive plate 3 is connected to the concave portion P of the substrate 2 by brazing. Further, the frame-like conductive member 4 is connected to the substrate 2 by brazing.
Further, the lid body 7 is brazed onto the frame body 6 in a state where the spherical conductive member 5 is disposed in the region surrounded by the frame-shaped conductive member 4. In this way, the vibration sensor 1 can be manufactured.

1 振動センサ
2 基板
3 導電板
4 枠状導電部材
5 球状導電部材
6 枠体
7 蓋体
8 貫通導体
9 メタライズ層
10 メタライズ部
11 枠内貫通導体
12 基板貫通導体
13 下面メタライズ層
P 凹部
sp1 隙間
sp2 絶縁空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vibration sensor 2 Board | substrate 3 Conductive plate 4 Frame-shaped conductive member 5 Spherical conductive member 6 Frame body 7 Cover body 8 Through conductor 9 Metallized layer 10 Metallized part 11 In-frame through conductor 12 Substrate through conductor 13 Lower surface metallized layer P Concave sp1 Gap sp2 Insulation space

Claims (4)

上面に凹部を有する基板と、
前記凹部内に設けられた導電板と、
前記基板上に設けられ、前記導電板の周囲を囲んだ枠状導電部材と、
前記基板上に設けられ、前記枠状導電部材で囲まれる領域に前記導電板と接触した球状導電部材と、
前記基板上に設けられ、前記枠状導電部材を取り囲む枠体と、
前記枠体上に設けられ、前記球状導電部材を覆う蓋体とを備えており、
前記導電板は、前記凹部の内壁面と間を空けて設けられていることを特徴とする振動センサ。
A substrate having a recess on the upper surface;
A conductive plate provided in the recess;
A frame-like conductive member provided on the substrate and surrounding the conductive plate;
A spherical conductive member provided on the substrate and in contact with the conductive plate in a region surrounded by the frame-shaped conductive member;
A frame provided on the substrate and surrounding the frame-shaped conductive member;
A lid provided on the frame and covering the spherical conductive member ;
The vibration sensor according to claim 1, wherein the conductive plate is provided so as to be spaced from an inner wall surface of the recess .
請求項1に記載の振動センサであって、
前記球状導電部材は、前記枠状導電部材で囲まれた領域内で移動可能であって、前記導電板と接触した状態で、一部が前記枠状導電部材の内壁面と接触することを特徴とする振動センサ。
The vibration sensor according to claim 1 ,
The spherical conductive member is movable in a region surrounded by the frame-shaped conductive member, and a part of the spherical conductive member is in contact with the inner wall surface of the frame-shaped conductive member in a state of being in contact with the conductive plate. Vibration sensor.
請求項1または請求項2に記載の振動センサであって、
前記枠状導電部材は円筒状に形成されていることを特徴とする振動センサ。
The vibration sensor according to claim 1 or 2 ,
The frame-shaped conductive member is formed in a cylindrical shape.
請求項1ないし請求項のいずれかに記載の振動センサであって、
前記蓋体は、導電材料からなり前記枠体内及び前記基板内に設けられた配線導体を介して前記導電板と電気的に接続されていることを特徴とする振動センサ。
The vibration sensor according to any one of claims 1 to 3 ,
The vibration sensor is characterized in that the lid is made of a conductive material and is electrically connected to the conductive plate via a wiring conductor provided in the frame and in the substrate.
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